JP2018013510A - Optical device, lithography device and manufacturing method of article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical apparatus, a lithographic apparatus, and an article manufacturing method.
露光装置における解像度を上げるため、可変形ミラーを用いた露光収差補正が提案されている。可変形ミラーには、ミラーを変形させるためのアクチュエータが複数組み込まれている。しかし、アクチュエータは、製作不良、組み付け不良、構成部材の経年劣化などにより故障する恐れがある。そのため、アクチュエータが故障しているかどうかを診断する故障診断手段を設けてリアルタイム、または定期的に故障診断を行う必要がある。特許文献1は、異常判別部が異常を判別した場合に、較正部による可動素子の変位と駆動信号との対応関係の更新を禁止する技術を開示している。
In order to increase the resolution in the exposure apparatus, exposure aberration correction using a deformable mirror has been proposed. The deformable mirror incorporates a plurality of actuators for deforming the mirror. However, the actuator may break down due to defective production, poor assembly, aging of components, and the like. Therefore, it is necessary to provide failure diagnosis means for diagnosing whether or not the actuator has failed and perform failure diagnosis in real time or periodically.
しかしながら、可変形ミラーのアクチュエータが故障した場合、可変形ミラーユニットが搭載されている露光装置はアクチュエータの交換のために装置を停止する必要があり、装置の稼働率の低下を招いてしまう。特許文献1には、マイクロアクチュエータの異常が判別した場合の装置稼働率に関する技術の開示はない。
However, when the actuator of the deformable mirror breaks down, the exposure apparatus equipped with the deformable mirror unit needs to stop the apparatus for exchanging the actuator, leading to a reduction in the operating rate of the apparatus.
本発明は、例えば、アクチュエータの故障が検出された場合の稼働率の低下を抑制することができる光学装置を提供することを目的とする。 For example, an object of the present invention is to provide an optical device that can suppress a reduction in operating rate when a failure of an actuator is detected.
上記課題を解決するために、本発明の一側面である光学装置は、光学素子の反射面を変形させる光学装置であって、前記光学素子の反射面を変形させる力を前記光学素子に加えるように駆動する複数のアクチュエータと、前記アクチュエータの異常を検出する検出部と、前記検出部において異常が検出された場合に、前記異常が検出されたアクチュエータを交換せずに前記駆動を継続するか否かを判断する故障対策部と、を有する。 In order to solve the above problem, an optical device according to one aspect of the present invention is an optical device that deforms a reflective surface of an optical element, and applies a force that deforms the reflective surface of the optical element to the optical element. A plurality of actuators that are driven at the same time, a detection unit that detects an abnormality of the actuator, and whether or not to continue the drive without replacing the actuator in which the abnormality is detected when the detection unit detects an abnormality A failure countermeasure unit for determining whether or not.
本発明によれば、例えば、アクチュエータの故障が検出された場合の稼働率の低下を抑制することができる光学装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical apparatus which can suppress the fall of an operation rate when the failure of an actuator is detected can be provided, for example.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る光学装置の基本構成を示す図である。光学装置は、ミラー1、保持部材2、ベースプレート3、複数のアクチュエータ4を有する。また、本実施形態の光学装置は、さらに、故障検出部10、故障対策部11、テーブルデータ保存部12、駆動制御部13、駆動指令演算部14を有する。ミラー1は、変形可能な光学素子であり、反射面であるミラー面1aと反射面の反対側の面である裏面1bを有している。ミラー1は、保持部材2を介してベースプレート3に固定されている。アクチュエータ4は、磁石4aとコイル4bを含む。磁石4aはミラーの裏面1bに接着され、コイル4bはベースプレート3に固定されている。コイル4bは、すきまを介して磁石4aと対向するように配置されている。コイル4bに電流を流すことで電流に比例した力が磁石4aとコイル4b間に発生し、ミラー1を変形させることができる。したがって、アクチュエータ4はミラー1の形状と位置姿勢を変えることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration of an optical device according to the first embodiment. The optical device includes a
故障検出部10は、アクチュエータ4の動作状態をモニタすることで異常の検出を行う。異常の検出は、例えば、コイル4bに流れる電流をモニタすることで行う。なお、異常の検出方法はこれに限られるものではなく、磁石4aとコイル4bを含めた異常を検出するために各アクチュエータ4における駆動変位を変位計などでモニタするなど、他の方法であってもよい。
The
故障検出部10においてアクチュエータ4の故障が検出されなかった場合は、テーブルデータ保存部12に予め保存してある各アクチュエータの駆動指令値とミラー変形量との関係を表すテーブルデータ(情報)は、そのまま駆動指令演算部14に送られる。また、システム15側では光学性能を改善するために可変形ミラーユニットで補正させたい情報を目標形状の形で算出し、目標形状を可変形ミラーユニットの駆動指令演算部14に送る。
When the
駆動指令演算部14では、テーブルデータと目標形状から駆動指令値が算出される。算出された駆動指令値は、許容範囲以内の値かどうかの判断を行い、許容範囲以内であれば駆動制御部13に送られ、ミラーの変形駆動を行う。もし、駆動指令値が許容範囲を越えた場合は装置保護のためミラーの変形駆動動作を停止(STOP)させる。駆動指令値が許容範囲内であるか否かは、駆動指令値が閾値であるリミッタ以下(閾値以下)であるか否かで判断する。
The drive
故障検出部10においてアクチュエータ4の故障が検出された場合は、故障対策部11において、装置の使用を継続するか否かの判断を行う。故障したアクチュエータがあっても残りのアクチュエータで所望の変形駆動精度を満たすことができれば可変形ミラーユニットが搭載された装置は継続して使用し、そうでない場合は故障したアクチュエータの交換、または修復を行う。
When a failure of the
図2を参照し、故障対策部11で行われる装置の使用を継続するか否かの判断の詳細を説明する。故障検出部10からアクチュエータの故障が検出された場合、該当するアクチュエータのインデックスj(j=1、2…N。Nはアクチュエータの数)が故障対策部11に送られる。インデックスは、全てのアクチュエータに個別に付与されている。
Details of the determination as to whether or not to continue using the device performed by the
故障対策部11は、ステップS201で、テーブルデータ保存部12に予め保存してあるアクチュエータ4の駆動指令値とミラー変形量との関係を表すテーブルデータであるデータ行列CMを読み込む。式(1)において、Mはミラー面形状を算出するのに必要な点の数である。
データ行列CMの作成には、主に二通りの方法が使われる。一つ目は、各アクチュエータをそれぞれある駆動指令値で駆動した時のミラーの変形形状をミラー面上のM個の点で代表させ、M個の点の変位と駆動指令値との比を用いる方法である。二つ目は、各アクチュエータをそれぞれある駆動指令値で駆動した時のミラーの変形形状を光学分野で良く用いるZernike多項式のM項までを用いてフィッティングし、Zernike係数と駆動指令値の比を用いて表現する方法である。 Two methods are mainly used to create the data matrix CM. First, the deformation shape of the mirror when each actuator is driven with a certain drive command value is represented by M points on the mirror surface, and the ratio between the displacement of the M points and the drive command value is used. Is the method. The second is to fit the deformed shape of the mirror when each actuator is driven with a certain drive command value using up to M terms of the Zernike polynomial, which is often used in the optical field, and use the ratio of the Zernike coefficient to the drive command value. It is a way of expressing.
一つ目の方法はミラー形状を必要な精度で表現するのに十分な点数を用いる必要がある。よって、一般的には配置されたアクチュエータの数だけあれば良いが、ミラーの形状精度を高精度に見積もる必要がある場合は、データ行列CMにおけるMの値は数千、数万と大きくなる場合が多い。一方、二つ目の方法はデータ行列CM作成用のデータを取得するためにアクチュエータで駆動した場合のミラー変形形状の取得には十分な点のデータ数が必要である。しかし、これをZernike多項式でフィッティングした後は、多項式の項数によってデータ行列CMのMの大きさが決まる。Zernike多項式の項数は一般的には36項までを用いることが多く、高精度を必要な場合は169項まで考慮すればほとんどの場合は満足できる。よって、二つ目の方法は、一つ目の方法に比べデータ行列CMの大きさを十分小さくすることができ、駆動指令の演算時間も短縮できるメリットがある。 The first method needs to use a sufficient number of points to express the mirror shape with the required accuracy. Therefore, in general, the number of actuators that are arranged is sufficient, but when it is necessary to accurately estimate the shape accuracy of the mirror, the value of M in the data matrix CM may be as large as thousands or tens of thousands. There are many. On the other hand, the second method requires a sufficient number of data points to acquire the mirror deformed shape when driven by an actuator in order to acquire data for creating the data matrix CM. However, after fitting this with a Zernike polynomial, the size of M of the data matrix CM is determined by the number of terms of the polynomial. In general, the number of terms of the Zernike polynomial is often up to 36 terms, and when high accuracy is required, it is satisfactory in most cases when considering up to 169 terms. Therefore, the second method has an advantage that the size of the data matrix CM can be made sufficiently smaller than the first method, and the calculation time of the drive command can be shortened.
ステップS202では故障したアクチュエータjに対応するデータ列(式(1)の破線で囲まれた列)を削除して式(2)のように縮小されたテーブルデータCMsを再生成する。
ステップS203では、縮小されたテーブルデータCMsと、システム15側から送られてくる目標形状から、式(3)のように故障が検出されたアクチュエータ以外の各アクチュエータの駆動指令値を算出する。
ステップS204では、駆動指令値が許容範囲内であるか否か判断するため、各アクチュエータのリミッタ以内になっているかどうかを判断する。駆動指令値の中でそのアクチュエータの駆動リミッタを超えるものがあれば、該駆動指令値での変形駆動は装置の破損を招く恐れがあるので、ステップS207に進み、アクチュエータの交換プロセスに入る。駆動指令値がアクチュエータのリミッタ以内である場合は、ステップS205に進む。 In step S204, in order to determine whether or not the drive command value is within the allowable range, it is determined whether or not it is within the limiter of each actuator. If there is a drive command value that exceeds the drive limiter of the actuator, the deformation drive with the drive command value may cause damage to the device, so that the process proceeds to step S207 to enter the actuator replacement process. If the drive command value is within the actuator limiter, the process proceeds to step S205.
ステップS205では、駆動指令値を用いてアクチュエータを駆動した結果得られるミラーの変形駆動形状を、式(4)を用いて算出する。
ステップS206では、算出した変形駆動形状と目標形状との差分形状から計算される形状誤差が許容値以内かどうかを判断する。形状誤差が許容値を超える場合、可変形ミラーユニットは所望の精度を満たさないので、異常が検出されたアクチュエータをそのまま使用することはできず、S208に進みアクチュエータの交換プロセスを実行する。形状誤差が許容範囲内の場合は、駆動指令値を駆動制御部13に送って故障していないアクチュエータに変形駆動を実行させる。
In step S206, it is determined whether or not the shape error calculated from the difference shape between the calculated deformation drive shape and the target shape is within an allowable value. If the shape error exceeds the allowable value, the deformable mirror unit does not satisfy the desired accuracy. Therefore, the actuator in which the abnormality is detected cannot be used as it is, and the process proceeds to S208 and the actuator replacement process is executed. When the shape error is within the allowable range, the drive command value is sent to the
本実施形態によると、システム15側から送られてくる目標形状によっては、異常が検出されたアクチュエータがあっても他のアクチュエータのみで目標形状まで駆動が可能な場合があり、その場合は装置を停止させずに駆動を行う。そのため、装置の稼働率低下を抑制することができる。なお、本実施形態では磁石とコイルからなるボイスコイルモータの例を用いて故障対策を説明したが、ボイスコイルモータに限定するものでない。他のアクチュエータ、例えば電磁石、ピエゾアクチュエータ、磁歪素子、マイクロアクチュエータなどを用いたアクチュエータなどでもよい。また、アクチュエータを交換した場合、交換されるアクチュエータと交換した後のアクチュエータの特性とが異なるとき、駆動指令値とミラー変形量との関係が変わるので、その関係を表すテーブルデータを更新する必要がある。
According to the present embodiment, depending on the target shape sent from the
(第2実施形態)
第2実施形態と第1実施形態との違いは、縮小されたテーブルデータを故障対策部11に保存しておくか、それともテーブルデータ保存部12に保存するかの違いである。本実施形態ではテーブルデータ保存部12に対して縮小されたテーブルデータ(式(2))に上書きするための指令を送り、テーブルデータ保存部12のデータ更新を行っている。以下、図3及び図4を参照して第2実施形態を説明するが、第1実施形態と同様の構成やステップには、第1実施形態と同じ符号を記し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
The difference between the second embodiment and the first embodiment is whether the reduced table data is stored in the
図3は、第2実施形態における光学装置の基本構成を示す図である。故障対策部11において、アクチュエータに故障が検出されたにもかかわらず装置の継続使用が可能であると判断された場合、テーブルデータ保存部12にテーブルデータの更新指令が送られる。そして、更新指令を受けたテーブルデータ保存部12は、保存しているテーブルデータを、故障したアクチュエータに関するデータを排除して縮小したテーブルデータに更新する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a basic configuration of the optical device according to the second embodiment. When the
図4は、故障対策部11で行われる装置の使用を継続するか否かの判断の詳細を説明する図である。故障対策部11は、ステップS206で形状誤差が許容範囲内であると判断した場合、すなわち、装置の使用を継続できると判断した場合、ステップS402に進む。ステップS402で、故障対策部11は、テーブルデータ保存部12に対し、テーブルデータを更新するよう指令を送る。
FIG. 4 is a diagram for explaining the details of the determination as to whether or not to continue using the device performed by the
縮小されたテーブルデータの保存場所が異なるのみで、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、装置の稼働率低下を抑制することができる。なお、故障による装置稼働率の低下を効果的に抑制するには、アクチュエータの数を必要最小限より余分に配置し、本発明の対処法を適用すればよい。しかし、この場合は余分にアクチュエータを配置できるスペースとコスト、メンテナンスの容易さなどのトレードオフになる。また、故障したアクチュエータがあっても、このアクチュエータを正常のようにみなして駆動指令値を算出し、駆動指令値を駆動制御部に送るときに故障したアクチュエータへの入力をゼロにおくことも考えられる。このような方法でも、アクチュエータの交換なしで装置を稼働し続けることができる。 Only the storage location of the reduced table data is different, and in this embodiment as well, as in the first embodiment, a reduction in the operating rate of the apparatus can be suppressed. In order to effectively suppress a decrease in the apparatus operating rate due to a failure, the number of actuators may be arranged in excess of the necessary minimum, and the countermeasure of the present invention may be applied. However, in this case, there is a trade-off between space and cost for arranging an extra actuator, ease of maintenance, and the like. In addition, even if there is a faulty actuator, it can be considered that this actuator is regarded as normal, the drive command value is calculated, and the input to the faulty actuator is set to zero when the drive command value is sent to the drive control unit. It is done. Even in such a method, the apparatus can continue to operate without exchanging the actuator.
(第3実施形態)
図5は、露光装置の概略構成を示す図である。露光装置50は、照明光学系ILと、投影光学系UMと、マスク55を保持して移動可能なマスクステージMSと、基板56を保持して移動可能な基板ステージPSとを含みうる。また、露光装置50は、基板56を露光する処理を制御する制御部51を含む。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of the exposure apparatus. The
照明光学系ILに含まれる光源(不図示)から射出された光は、照明光学系ILに含まれるスリット(不図示)によって、例えば、Y方向に長い円弧状の照明領域をマスク55上に形成することができる。マスク55および基板56は、マスクステージMSおよび基板ステージPSによってそれぞれ保持されており、投影光学系UMを介して光学的にほぼ共役な位置(投影光学系UMの物体面および像面の位置)に配置される。投影光学系UMは、所定の投影倍率(例えば1/2倍)を有し、マスク55に形成されたパターンを基板56に投影する。そして、マスクステージMSおよび基板ステージPSを、投影光学系UMの物体面と平行な方向(例えば図5のX方向)に、投影光学系UMの投影倍率に応じた速度比で走査させる。これにより、マスク55に形成されたパターンを基板56に転写することができる。
Light emitted from a light source (not shown) included in the illumination optical system IL forms, for example, an arc-shaped illumination region that is long in the Y direction on the
投影光学系UMは、例えば、図5に示すように、平面鏡52と、凹面鏡であるミラー1と、凸面鏡54とを含むように構成される。照明光学系ILから出射し、マスク55を透過した露光光は、平面鏡52の第1面52aにより光路を折り曲げられ、ミラー1の第1面1a1に入射する。ミラー1の第1面1a1において反射した露光光は、凸面鏡54において反射し、ミラー1の第2面1a2に入射する。ミラー1の第2面1a2において反射した露光光は、平面鏡52の第2面52bにより光路を折り曲げられ、基板56上に結像する。なお、本実施形態では、露光装置に適用する例を説明したが、上記実施形態に係る光学装置を適用可能な装置は、例えば、EUV光の照射により基板上にレジストの潜像パターンを形成するリソグラフィ装置がある。その他、レーザ加工装置、眼底撮影装置、望遠鏡等にも適用可能である。
For example, as shown in FIG. 5, the projection optical system UM is configured to include a
(物品の製造方法に係る実施形態)
本実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
(Embodiment related to article manufacturing method)
The method for manufacturing an article according to the present embodiment is suitable for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure, for example. In the method for manufacturing an article according to the present embodiment, a latent image pattern is formed on the photosensitive agent applied to the substrate using the above-described exposure apparatus (a step of exposing the substrate), and the latent image pattern is formed in this step. Developing the substrate. Further, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1 ミラー
1a ミラー面
1b ミラー裏面
4 アクチュエータ
4a 磁石
4b コイル
10 故障検出部
11 故障対策部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記光学素子の反射面を変形させる力を前記光学素子に加えるように駆動する複数のアクチュエータと、
前記アクチュエータの異常を検出する検出部と、
前記検出部において異常が検出された場合に、前記異常が検出されたアクチュエータを交換せずに前記駆動を継続するか否かを判断する故障対策部と、を有することを特徴とする光学装置。 An optical device for deforming a reflective surface of an optical element,
A plurality of actuators for driving the optical element to apply a force to deform the reflecting surface of the optical element;
A detection unit for detecting an abnormality of the actuator;
An optical device comprising: a failure countermeasure unit that determines whether or not to continue the driving without replacing the actuator in which the abnormality is detected when an abnormality is detected in the detection unit.
前記故障対策部は、前記保存部から前記情報を読み込むことを特徴とする請求項4又は5に記載の光学装置。 A storage unit for storing the information;
The optical device according to claim 4, wherein the failure countermeasure unit reads the information from the storage unit.
前記アクチュエータの異常を検出する工程と、
前記異常が検出された場合、前記複数のアクチュエータのうち、前記異常が検出されたアクチュエータ以外のアクチュエータの駆動指令値を変更する工程と、
前記変更された各アクチュエータの駆動指令値が許容範囲内であるか否か判断する工程と、
駆動指令値が許容範囲内であると判断された場合、前記変更された駆動指令値による駆動の結果得られる前記光学素子の形状を算出する工程と、
前記算出した形状と目標形状との形状誤差が許容範囲内であるか否か判断する工程と、
前記形状誤差が許容範囲内であると判断された場合、前記異常が検出されたアクチュエータを交換せずに前記駆動を継続する工程と、を有することを特徴とする制御方法。 A control method of an optical device that deforms the reflecting surface by a plurality of actuators that are driven to apply a force that deforms the reflecting surface of the optical element to the optical element,
Detecting an abnormality of the actuator;
When the abnormality is detected, a step of changing a drive command value of an actuator other than the actuator from which the abnormality is detected among the plurality of actuators;
Determining whether the changed drive command value of each actuator is within an allowable range; and
A step of calculating a shape of the optical element obtained as a result of driving with the changed drive command value when it is determined that the drive command value is within an allowable range;
Determining whether a shape error between the calculated shape and the target shape is within an allowable range;
And a step of continuing the driving without replacing the actuator in which the abnormality is detected when it is determined that the shape error is within an allowable range.
前記露光された前記基板を現像する工程と、を含む
ことを特徴とする物品の製造方法。 Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 10;
Developing the exposed substrate. A method for manufacturing an article.
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