JP2008153631A - 組み合わせ動作制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】能動振動絶縁システムを備えた検査および／または処理機械のための総体的システムを形成するために、より速く動作処理後に機械の振動を低減させる。
【解決手段】機械フレーム１と、ワーク・ピース４についての検査または処理装置５と、機械フレーム１上に取り付けられ、ワーク・ピース４を保持することが可能である台車３と、ワーク・ピース４を台車３上に位置決めするための、およびそれを台車３から取り外すためのハンドリング装置６と、機械フレーム１の低振動マウントする一連の振動絶縁装置２と、台車３、ハンドリング装置６、および振動絶縁装置２を制御するための個別制御装置３０、４０、２０とを含む、半導体産業に使用するための検査、処理機械、詳細にはリソグラフィ機器。これらの制御装置２０、３０、４０は、ホスト・システムとして作用し、リアル・タイム・バス６０を介して総体的制御装置５０に従属されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、検査、処理機械に関し、詳細には、リソグラフィ機器に関する。この種の機械は、機械フレームと、ワーク・ピース（ｗｏｒｋ ｐｉｅｃｅ）についての検査または処理装置と、機械フレーム上に取り付けられ、ワーク・ピースを保持することが可能である台車と、ワーク・ピースを台車上に位置決めし、そしてそれを台車から取り外すためのハンドリング装置と、機械フレームの低振動マウントするための一連の振動絶縁装置と、台車、ハンドリング装置、および振動絶縁装置を制御するための個別制御装置とを含む。

この種の機械は、発明者がＥｒｉｋ Ｒ．Ｌｏｏｐｓｔｒａらの独国特許第６９８２９６１４Ｔ２号（または欧州特許第０９００４１２Ｂ１号）に記載されている。これはリソグラフィ機器であり、放射線源および光学システム（集束ユニットに等しい）と共に、アームがその上に配置されるフレームを含む。さらには、機械は、移動可能な基板ホルダが処理されることになるワーク・ピースに対して配置される位置決め装置を有する。発生する振動により、この種のリソグラフィ機器の動作に支障をきたしてしまう。振動絶縁システムを使用して、機械上のこの種の振動の影響を最小限に抑える。

この種の振動絶縁システムの１つが、発明者がＥｒｉｋ Ｒ．ＬｏｏｐｓｔｒａおよびＰｅｔｅｒ Ｈｅｉｌａｎｄの欧州特許出願公開第０９２７３８０号に開示されており、垂直的に、および水平的に作用する空気軸受を含んでいる。

この種の振動絶縁システムは、受動および能動システムの形態であることが可能である。受動振動絶縁システムでは、空気軸受は、例えば地面の振動が生じた場合にのみ、振動絶縁された軸受上の機械を望ましくない振動から分離するために反応する。加えて、制御システムは、能動振動絶縁システムに使用される。これらはセンサを使用して、その場合に、振動絶縁装置のためのアクチュエータを介して、発生した振動を抑制する信号を送るために機械の振動状態を測定する。この種の能動振動絶縁システムは、受動システムを使用した場合に比べて、より速く絶縁されるように機械の望ましくない振動を抑えることを可能にする。

適切な制御システムはまた、総体的システムの他の移動部分、具体的には、ロボット・アームにも使用される。複数の相互個別制御システムは、したがって、検査または処理機械に使用される。

個別制御システム間の大まかな調整は、ＰＣおよびワークステーションを含む追加ホスト・システムを使用することによって達成される。この種のシステムでは、個別制御システムは、リアル・タイムにそれぞれ関連のサブシステムのセンサ・システム／アクチュエータ・システムを制御することと、例えばウエハの移動などの動作タスクを行うこととを担っている。ホスト・システムのタスクは、これらの動作タスクの時間を算出し、欠陥状態を識別することである。

この種のホスト・システムの１つが、例えば韓国特許出願公開第１０２００００４１１２８Ａ号「Ｗａｆｅｒ Ｌｏａｄｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」の要約に記載されている。この機器は、メイン制御装置およびロボット制御装置を有する。ロボット制御装置は、３つの空間方向すべてにおいてロボットの動作を制御し、制御処理の結果をＲＳ２３２Ｃタイプのインターフェースを介してメイン制御装置に信号で伝える。その他、本願発明の従来技術に関し、米国特許第６９９９１６２号明細書、米国特許出願公開第２００５／００４５８３２１号明細書、及び欧州特許出願公開第１１２６３２３号明細書を参照されたい。
独国特許第６９８２９６１４Ｔ２号明細書 欧州特許第０９００４１２Ｂ１号明細書 欧州特許出願公開第０９２７３８０号明細書 韓国特許出願公開第１０２００００４１１２８Ａ号要約 米国特許第６、９９９、１６２号明細書 米国特許出願公開第２００５／００４５８３２１号明細書 欧州特許出願公開第１１２６３２３号明細書

この種のホスト・システムが、能動振動絶縁システムと、検査および／または処理機械のロボットおよび他の移動部分を制御するための制御システムと共に使用されることになる場合には、ホスト・システムはこれらの個別システムすべてをリアル・タイムに制御することができなくてはならないであろう。これは、ロボット・アームの動作がリアル・タイムにホスト・システムへ信号で伝えられる必要があるだけでなく、ホスト・システムが同時に、ロボットの動作によって総体的構成内に誘発される望ましくない振動を抑制するために方策を採ることも必要であろう。この目的のため対応する制御信号は、この場合も、リアル・タイムに能動振動絶縁システムのためのアクチュエータに伝えられる必要があるであろう。しかし、従来技術によるホスト・システムは、これを行うのに十分な速さではない。

したがって、これまで使用されてきたホスト・システムは、例えば台車上のロボット・アームの動作の効果がリアル・タイムに適切に抑えられることを確実にするには十分な速さではないという欠点を有している。

本発明は、能動振動絶縁システムを備えた検査および／または処理機械のための総体的システムを形成するために、個別動作制御システムを組み合わせる目的に基づいている。

本発明のさらなる目的は、従来技術によってこれまで実行可能であったものに比べて、大幅に速く個別動作制御サブシステムを適合させることである。

本発明のさらなる他の目的は、従来技術によってこれまで実行可能であったものに比べて、より速く動作処理後に機械の振動を低減させることである。

本発明は請求項１に定義される。

本発明は、例えば、半導体産業に使用するためのリソグラフィ機器などの検査および／または処理装置に関する。この機器は、例えば検査または処理ユニットが配置されている重いワーク・テーブルなどの機械ベースを有する。このユニットは、顕微鏡または照明ユニットを有するアームを備えることが可能である。移動可能な台車が下側部分に取り付けられ、例えばウエハなどの検査されることになる、または処理されることになる基板を支持する。基板を検査し、または処理するために、台車がその上に配置された基板と共に所望のワーキング位置、例えば検査または処理ユニットの下部に移動する。ロボット・アームを有するロボットが台車上に基板を配置するために、または基板を台車から取り外すために、検査または処理機械の下側部分上に設けられる。

すべての取り付け部と共に機械の下側部分は、地震性地面振動および他の外乱から機械全体を絶縁するために、振動レベルが低くなるように、地面を基準にして振動絶縁装置を用いて取り付けられる。

この種の望ましくない振動はまた、台車およびロボット・アームの動作によっても生じる。これは、ウエハが、光学検査の前および後には、振動絶縁されるベース上に配置された台車を用いて光学検査ユニットに応じて移動するからである。大量誘発されたまたは他の外乱力および外乱振動は、台車の加速中および減速中に発生する。この種の外乱はまた、ウエハを配置しそれを取り外すときに、ロボット・アームの動作によっても生じる。この種の外乱は、例えばウエハが光学システムを用いて検査されるように意図される場合など、半導体産業では非常に望ましくない。

いずれの場合でも、個別制御システムを使用して、台車およびロボット・アームの振動をできるだけ速く減衰させるようにする目的により、台車およびロボット・アームの望ましくない振動を補償する。

しかし、総体的システムの個々の部分の動作が他の機械部分に伝えられることも望ましくない。例えば、ロボット・アームの動作中、大量誘発された力、したがって外乱は、機械の下側部分におよび台車に伝えられる。ロボット・アームの動作によってもまた、空気圧の変動が生じ、それは台車に伝えられる。

個々の構成要素の調整される相互作用は、個別制御システムが互いに接続されなくては不可能である。

本発明により、この種の相互作用は、従来の個別制御システムが、総体的な制御装置または動作制御システムに従属させることで達成される。この動作制御システムは、機械の下側部分、台車およびロボット・アームのための制御システムをリアル・タイム機能を備えたデータ・バスを介して互いに接続する単一の機器を含み、したがって、さらなる制御システムを用いてそれらを監視し、調整する。

すべての制御サブシステムは、他のサブシステムからのそれぞれの動作データをデータ・バスを介して受け取ることが可能である。望ましくない振動を補償するためのアナログの補償信号は、このデータに基づいてアクチュエータに伝達可能である。

例えば、台車に対しての制御システムは、ロボット・アームの動作状況についての情報をデジタルの形態で受け取ることが可能であり、アクチュエータに対するアナログ制御信号を生成するための、したがって、抑える相対立する力を台車上に及ぼすための基準として、このデータを使用することが可能になる。

振動絶縁システムのアクチュエータに対しての適切な補償信号は、総体的システムの望ましくない振動の減少につながる。

一例として、ロボット・アームが動作した結果として発生する力の大きさおよび方向は、ウエハを配置しそれを取り外す処理が標準化された手順であるので、予測できることが多い。発生する外乱の形態およびタイミングは、したがって、やはり予測可能である。その結果、必要とされる相対立する力、およびこれらの相対立する力を始動するために必要とされる信号は、予め算出可能である。これは、数学的方法を用いて、または実験的に行われることが可能であり、その結果、伝送特性または伝達関数が得られる。このようにして相対立する力の始動について算出されるデータは総体的制御システムのメモリ内に保存され、必要に応じて呼び出される。

本発明の一代替実施形態では、これらの伝送特性は個別制御サブシステム内に配置されたメモリ内に保存される。

予測可能なおよび準連続的なものと、より突発的性質からなるものに基づいて発生する力との間には、区別がつけられる。第１のタイプは、例えば台車が移動した場合に発生し、第２のタイプは、ワーク・ピースが台車上に配置された場合に発生する。

第１のタイプの力の場合には、相対立する力を始動する信号は、入力信号と、保存された伝達関数との畳み込みによって生成される。第２のタイプの力の場合には、突発的力をトリガとして使用して、相対立する力の信号をメモリから呼び出す。
本発明の一例示的実施形態を図面を参照して述べることにする。

図１に、半導体産業におけるウエハの照明用の、例えばリソグラフィ機器などの検査または処理機械の概略図を示す。この機械のベースは、例えば重いワーク・プレートを備えることが可能である機械フレーム１である。台車３が機械フレーム１上に配置され、ワーク・ピース４が取り付けられる。一例として、ワーク・ピース４はウエハであってよい。台車３の位置は、ワーク・ピース４を異なる処理位置に移動するために、機械フレーム１上を移動可能である。

機械フレームにはまた、検査装置５が一方に、およびハンドリング装置６が他方に取り付けられる。

検査装置５を使用して、ワーク・ピース４を検査する。したがって、それは、例えば顕微鏡などの光学システム５１を含んでよい。ワーク・ピース４がウエハである場合には、検査装置５はまた、ウエハ４の照明用の装置であってよい。

ハンドリング装置６は、ワーク・ピース４を移動可能な台車３上に位置決めするため、およびワーク・ピース４をそれから取り外すために使用される。このハンドリング装置６は、移動することができるように、３つの結合部８ａ、８ｂ、８ｃを介して、互いにおよび機械フレーム１に接続される３つのアーム７ａ、７ｂ、７ｃを備えたロボットを含んでよい。

機械フレーム１は、例えば空気ばねシステムの形態であることが可能な複数の絶縁装置２を用いて地面からの振動絶縁を可能にする。これらの振動絶縁装置２は、例えば地震性のおよび他の地面の振動から、それらの振動絶縁装置に取り付けられる装置全体を絶縁する。

さらなる追加装置なしに、振動絶縁装置２は、受動振動絶縁システムを示す。

能動振動システムは、通常、リソグラフィ機器に使用される。これは、アクチュエータ７およびセンサ８のグループが追加されることを意味する。アクチュエータ７は、圧電素子または電磁モータであってよい。センサ８は、位置、速度または加速度のセンサであってよい。

この場合には、１つのアクチュエータ７が、各振動絶縁装置２について、振動絶縁装置２と、機械フレーム１との間に設けられ、機械フレーム１が垂直的に移動することを可能にする。センサ８は、機械フレーム１に取り付けられ、フレーム１上に配置されるすべての装置の振動と共に機械フレーム１の振動を検出する。アクチュエータ７およびセンサ８のこれらのグループを表しているとして、単に１つのアクチュエータおよび１つのセンサがそれぞれの場合に示されている。

制御装置１３が、台車３を制御するために設けられる。その上に配置されたワーク・ピース４を有する台車３を新規ワーキング位置に移動させることが目的である場合には、制御装置１３は、適切なアナログ制御コマンドを台車３に送る。次に、台車３それ自体が、台車３の動作状態を説明する信号を制御装置１３に送る。これらの信号は、位置、速度および／または加速度値を含んでよい。

制御装置１４がハンドリング装置６を制御するために設けられる。ワーク・ピース４が台車３上に配置され、または台車３から取り外されるように意図される場合には、制御装置１４は、適切なアナログ制御コマンドをハンドリング装置６の結合部８ａ、８ｂ、８ｃに、およびアーム７ａ、７ｂ、７ｃに、それらを所望の位置に移動させるために送る。結合部８ａ、８ｂ、８ｃそれら自体が、ハンドリング装置６の動作状態を説明する信号を制御装置１４に送る。これらの信号は、位置、速度および／または加速度値であってよい。

制御装置２０、１３、および１４は調整装置を含み、したがって、それぞれは、１つの動作制御サブシステムを表す。

図１に示す構成では、機械フレーム１を含む各サブシステム、台車３およびハンドリング装置６は、したがって、個々に駆動する。各制御装置２０、１３、１４は、それぞれの他のサブシステム、すなわちそれ自体と関連しないサブシステムに関しては分からない。したがって、また、他のサブシステム上でサブシステムの１つの動作の効果を、この動作によって生じる望ましくない振動を抑えることを可能にするために補償することは不可能である。

これを行うために、制御装置１３および１４は、振動絶縁システムのアクチュエータ７を直接駆動するための機能を有する必要があるであろう。

次に、以下に説明する図２では、これまで参照符号１３および１４が与えられてきた制御装置は、図１に示したものと比べてそれらのタスクがここではより大きいので、参照符号３０および４０により参照する。

図２は、制御装置３０および４０間で振動絶縁装置のアクチュエータ７に追加された接続部を備えた図１からの配置を示す。これらの接続部は、加えて、振動絶縁システムのアクチュエータ７を駆動するために使用される。

説明したように、制御装置３０は、台車３に対しての信号を、その動作を制御するために、例えばワーク・ピース４を新規ワーキング位置に移動させるために生成する。台車から始動される望ましくない総体的システム振動を補償するためには、制御装置３０は、台車３の動作によって誘発される総体的システム振動を抑制するために、制御信号を台車３に送られる動作信号として同時にアクチュエータ７に送る。制御信号は、アナログ動作信号として直接作動してよく、または、それらは制御装置２０を介して作動する間接信号であってもよい。総体的システム上で台車３の動作の望ましくない効果はこのようにして予測されるので、制御装置３０はフィードフォワード・システムとして作動する。

説明したように、制御装置４０は、ハンドリング装置６の動作状態を説明する信号をハンドリング装置６の３つの結合部８ａ、８ｂ、８ｃから受け取る。ハンドリング装置６の動作を制御するために、制御装置４０は、動作信号をアーム７ａ、７ｂ、７ｃに、および結合部８ａ、８ｂ、８ｃに送る。これは、例えばワーク・ピース４が台車３上に配置され、または台車３から取り外されるように意図される場合に、行われる。ハンドリング装置６の望ましくない振動が発生した場合には、これらは受け取った信号から検出される。制御装置４０は、台車３によって生成される望ましくない総体的システム振動を総体的に抑制する機械フレーム１の適切な相対立する動作を生成するために、アナログ動作信号をアクチュエータ７に送る。総体的システム上でハンドリング装置６の動作の望ましくない効果はこのようにして予測されるので、制御装置４０もまた、フィードフォワード・システムを示す。

図３は、図式的に示した制御装置２０、３０、４０を備えた図２からの配置である。これらの制御装置２０、３０、４０は、またこの場合にも、振動絶縁装置２、台車３、およびハンドリング装置６に接続される。明確にする理由で、これらの接続を、図３では単に双頭矢印によりそれぞれ示しており、図２におけるように、それぞれの場合において２本の矢印によっては示していない。

制御装置２０、３０、４０は、ここでは、総体的制御装置５０に従属している。制御装置２０、３０、４０間の、および総体的制御システム５０への接続は、好ましくは、デジタル的に動作するバス装置６０によって可能になる。バス装置６０を使用して、制御装置２０、３０、４０および総体的制御装置５０の間のデータを交換する。すべての機器部分の動作状態は、バス装置６０により総体的制御装置５０によって知らされ、それにより、それは機器部分の活動を調整することが可能になる。すべての演算および制御の処理は、デジタル・レベルで処理されることが可能であり、アナログ／デジタル変換（および逆も同様に）は、したがって回避され、したがってシステムを十分に速く作成する。

総体的制御装置５０は、ホスト・システムとして動作し、すなわち、その機能は高レベルな調整である。

例えば、ハンドリング装置６が移動した場合、大量誘発された力が発生し、また、台車３および光学システム５１上で作用する。さらには、位置決め装置６の任意の動作は、結果的に、台車３および光学システムに空気を介して同様に送られる空気圧の変動をもたらす。反対に、台車３の動作は、位置決め装置６に影響を及ぼすと望ましくない。

台車３およびハンドリング装置６の間の相互影響は、位置決め装置６の任意の動作が台車３の望ましくない振動を生じさせることを前提として、以下のテキストに述べることにする。

これらの力、大量誘発された力と、空気圧の変動によって生じる力との双方の力のベクトル和の時間プロフィールは、システムのそれぞれの自由度についての力の大きさの時間プロフィールを測定することによって、その大きさおよび方向に基づいて予め検出される。グラフの形態で力の大きさについてこれらの値を示すことにより、結果的に力の軌跡が得られるであろう。

これらの力は、台車３に隣接し、ハンドリング装置６に隣接するセンサによって外乱振動として検出される。ハンドリング装置６の動作は、同一ワーク・ピース４について、または複数の個別ワーク・ピース４についての連続的検査または処理活動中に繰り返される。発生する外乱振動と共に、ハンドリング装置６およびワーク・ピース４のこれらの動作は、したがって、それらのタイプおよびタイミングに関して予測可能である。

総体的制御装置５０は、メモリ装置５５内のフィードフォワード信号を保存し、それらの信号を制御装置２０、３０、４０に対して供給することができる。

述べた仕方で、ハンドリング装置６を移動するように意図される場合には、制御装置２０は、ハンドリング装置６の動作によって生じる振動を補償するために制御装置３０に対する信号を読み込み、適切な動作信号をアクチュエータ７に送る。

台車３上に発生する外乱の予測可能性により、制御装置２０は、制御装置３０からの動作信号を取り入れて、適切な相対立する力を振動絶縁装置２のアクチュエータ７上に与え、その結果、これにより、総体的システムが総体的により速く安定することになり、すなわち、大量誘発された力および空気圧の変動によって生じる力が発生する前に固定された状態または動作する状態に達することになる。

相対立する力は、予め算出される。これは、２つの方法により行われることが可能である。相対立する力は、数学的方法を用いても算出され、または事前に実験的に測定される。総体的に、これによって、その結果、伝送特性または伝達関数が得られる。システムの自由度のそれぞれに対してこの仕方で算出された値は、総体的制御装置５０のためのメモリ５５内に、力の大きさの時間プロフィールを表す一連の値として保存され、必要に応じて呼び出される。

この場合には、予測可能でありほぼ連続的に発生する慣性力と、より突発的性質からなる力との間には区別をつけることが可能である。第１のタイプの力は、例えば台車３がワーク・ピース４をワーキング位置に動かすために、移動した場合に発生する。第２のタイプの力は、具体的には、ワーク・ピース４が台車３上に配置された場合に発生する。

準連続の力の場合には、相対立する力信号は、入力信号と、メモリ５５内に保存された伝達関数との畳み込みによってメモリ５５内で生成される。突発的力が生じた場合には、これらをトリガとして使用し、相対立する力信号をメモリ５５から呼び出す。

これにより、結果的に、他の機器部分の所望の動作によって生じる機器部分の望ましくない動作の予測が得られる。

述べてきた補償機構は、機器部分の任意の「組み合わせ」について実行可能であり、例えば、ハンドリング装置６の動作は台車３にのみならず、機械フレーム１にも伝えられる。最終的には、制御装置２０は、これらの場合それぞれにおいて、適切な動作信号をアクチュエータ７に送る。

振動絶縁された軸受および相互個別動作制御サブシステムを備えた検査、処理機械の概略図である。 二次的制御システムによって駆動される振動絶縁システムのためのアクチュエータを備えた検査、処理機械の概略図である。 総体的制御システムを備えた検査、処理機械の概略図である。

Claims (6)

1. 機械フレーム（１）と、
   ワークピース（４）についての検査または処理装置（５）と、
   前記ワークピース（４）を保持することが可能である、前記機械フレーム（１）上に取り付けられた台車（３）と、
   前記ワークピース（４）を前記台車（３）上に位置決めし、そして前記ワークピース（４）を前記台車（３）から取り外すハンドリング装置（６）と、
   前記機械フレーム（１）の低振動マウントする一連の振動絶縁装置（２）と、
   前記振動絶縁装置（２）に影響を与える制御装置（２０）、前記台車（３）を制御する制御装置（３０）、および前記ハンドリング装置（６）を制御する制御装置（４０）を含む個別制御装置と、
   を備えた検査処理機械、詳細にはリソグラフィ機器であって、
   総体的制御システム（５０）が、前記総体的制御システム（５０）のための個別の動作制御サブシステムの形態であり、前記台車（３）、前記ハンドリング装置（６）、および前記振動絶縁装置（２）の動作を互いに適応させるために、バス装置（６０）を介してリアルタイムに、互いにおよび前記総体的制御システム（５０）に接続された前記個別制御装置（２０、３０、４０）を制御するために設けられる検査処理機械。
2. サブシステムが過剰な振動を検出した場合には、振動を生成するさらなる処理の始動が遅延する、請求項１に記載の検査処理機械。
3. 振動を生成する処理が動作制御サブシステム（３０、４０）によって始まると同時に、フィードフォワード信号がアクチュエータ（７）に影響を与え、そして予測によって前記機械フレーム（１）上の振動を抑制するために、前記制御装置（２）に対して生成される、請求項１または２に記載の検査処理機械。
4. 前記制御装置（３０、４０）が、前記制御装置（２０）を介して前記アクチュエータ（７）に間接的な接続を有し、または前記アクチュエータ（７）に直接的な接続を有する、請求項３に記載の検査処理機械。
5. 前記フィードフォワード信号が、動作信号と伝達関数との畳み込みを表す、請求項３または４に記載の検査処理機械。
6. 前記バス装置（６０）がデジタルのバスシステムである、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検査処理機械。

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