JP5238678B2 - オブジェクトを制動させるための方法、アクティブダンピングシステムおよびリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、オブジェクトを制動させるための方法、アクティブダンピングシステムおよびリソグラフィ装置に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを付与するマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（IC）の製造に使用することができる。このような場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイの一部が含まれている）に転送することができる。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層の上へのイメージングによって実施される。通常、１枚の基板には、連続的にパターニングされる隣接するターゲット部分の回路網が含まれている。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャンニング」方向）にスキャンし、かつ、基板をこの方向に平行または非平行に同期スキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。また、基板上へのパターンのインプリントによってパターンをパターニングデバイスから基板へ転送することも可能である。

[0003] 知られているリソグラフィ装置にはいわゆるメトロロジーフレーム(metrology frame)またはメトロフレーム(metro frame)が提供されている。このメトロロジーフレームは、パターニングデバイスサポート上にサポートされているパターニングデバイスおよび基板サポート上にサポートされている基板の運動のための基準フレームとしてしばしば使用されている。また、このメトロロジーフレームは、リソグラフィ装置の投影システムをサポートするために使用されており、したがって投影システムは、メトロフレームに対して実質的に固定位置に保持されている。

[0004] 既知のリソグラフィ装置では、メトロフレームは、地下、例えば床の上に配置されるように構成されたベースフレームによってサポートされている。例えば床から発せられるベースフレームの振動、あるいはパターニングデバイスサポートまたは基板サポートのアクチュエータを起動した際の振動がメトロフレームに伝搬するのを回避し、あるいは少なくとも小さくするために、メトロフレームはアクティブダンピングシステムによってサポートされている。アクティブダンピングシステムは、通常、ベースフレームとメトロフレームの間に３つのエアマウントを備えており、これらのエアマウントは、それぞれ、メトロフレームを所望の位置で保持するためのアクチュエータを備えている。対応する個々のエアマウントの位置量、例えば位置、速度または加速度を測定するためのセンサが提供されている。

[0005] 図１は、投影システムＰＳをサポートしているメトロフレームＭＦのための３つのアクティブエアマウントＡＭ１、ＡＭ２、ＡＭ３を備えた従来技術によるアクティブエアマウントシステムを示したものである。エアマウントは、それぞれ、対応する個々のエアマウントの位置量、例えば速度を測定するための少なくとも１つのセンサを備えている。これらの測定値（z1、z2、z3）に基づいて、実質的に同じ方向の３つの位置で投影システムの速度を測定することができる。変換行列Ｔを有する変換デバイスを使用することにより、個々のセンサ信号をメトロフレームによってサポートされているオブジェクトと相俟ったメトロフレームの重心を座標系の原点とした論理座標すなわち自由度（z、Rx、Ry）に減結合することができる。

[0006] 論理座標毎にコントローラデバイスＣｚ、Ｃｒｘ、Ｃｒｙが提供されており、対応する個々の論理座標中の速度に基づいて、対応する個々の方向に対する制御信号Ｆｚ、Ｆｒｘ、Ｆｒｙを提供している。第２の変換デバイスには、アクティブエアマウントＡＭ１、ＡＭ２、ＡＭ３の対応する個々のアクチュエータ毎に制御信号をアクチュエータ信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に変換するための逆変換行列Ｔ^−１が提供される。

[0007] この方法によれば、少なくとも３つの指示方向のメトロフレーム運動を減衰させることができるアクティブダンピングが生成される。アクティブダンピングシステムは、異なる数の自由度を制御するように構成することも可能である。例えば、個々のエアマウント内の２つの方向の速度を測定することにより、投影システムの運動を６自由度で能動的に減衰させることができる。通常、減衰は、メトロフレームによってサポートされているオブジェクトと相俟ったメトロフレームの重心を座標系の原点として有する論理座標に対して実施される。他の原点位置も可能である。絶対方式で速度を測定する場合、つまりベースフレームに対する速度を測定するのではなく、何らかの固定基準に対して測定する場合、この減衰は、スカイフックダンピング(skyhook damping)とも呼ばれている。

[0008] スカイフックダンピング性能はその帯域幅によって決まる。帯域幅はメトロフレームの共振によって制限される。例えば、知られているリソグラフィ装置のメトロロジーフレームの最も低い共振周波数は、利用可能な構築空間が限られているため、１５０Ｈｚ程度である。上で説明したダンピング制御システムを使用して、例えば３０Ｈｚ程度の共振モードを減衰させるだけの十分な広さの帯域幅を生成することができるようにするためには、１５０Ｈｚのメトロフレーム共振を処理しなければならない。

[0009] 通常、メトロフレーム共振は、スカイフックダンピングの性能を制限しており、そのためにメトロフレームの運動によって誘導されるオーバーレイエラーのリダクションが制限されている。

[0010] ２以上のアクティブマウントによってサポートされたオブジェクトを制動させるための方法、およびオブジェクトを制動させるためのアクティブダンピングシステムであって、ダンピング性能、詳細にはダンピング制御システムの帯域幅を改善することができるアクティブダンピングシステムが提供されることが望ましい。

[0011] 本発明の一実施形態によれば、２以上の自由度でオブジェクトを制動させるための方法が提供される。この方法には、多変量制御システムを提供することであって、２以上の測定位置で位置量を測定するための位置量測定システムと、オブジェクトに取り付けられた２以上のアクチュエータに、測定された位置量に基づいて制御信号を提供するコントローラデバイスであって、オブジェクトの２つの異なる動的モードに対する測定信号を少なくとも１自由度に対して測定位置量から抽出するための抽出デバイス、および動的モード毎のコントローラユニットを備え、２以上のアクチュエータのための制御信号が少なくとも１自由度の個々の動的モードのコントローラユニットの出力信号に基づくコントローラデバイスとを備えた多変量制御システムを提供することと、２以上の測定位置の各々で位置量を測定することと、測定された位置量から動的モード毎に測定信号を抽出することと、測定された位置量から動的モード毎に測定信号を抽出することと、対応する個々の動的モードと結合したコントローラデバイスのコントローラユニットに動的モードの測定信号を供給することであって、コントローラユニットが対応する個々の測定信号に基づいて出力信号を動的モード毎に提供することと、２以上のアクチュエータに制御信号を提供することであって、制御信号が１つまたは２以上のコントローラユニットの出力信号に基づくことが含まれている。

[0012] 本発明の一実施形態によれば、２以上の自由度でオブジェクトを制動させるためのアクティブダンピングシステムであって、オブジェクトに接続された２以上のアクチュエータと、オブジェクトの位置量を２以上の測定位置で測定するための位置量測定システムと、測定された位置量に基づいて２以上のアクチュエータに制御信号を提供するコントローラデバイスを備えた多変量制御システムとを備えたアクティブダンピングシステムが提供される。コントローラデバイスは、オブジェクトの２つの異なる動的モードに対する測定信号を少なくとも１自由度に対して測定位置量から抽出するための抽出デバイス、ならびに動的モード毎および自由度毎のコントローラユニットを備えており、２以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つのための制御信号は、少なくとも１自由度の個々の動的モードのコントローラユニットの出力信号に基づいている。

[0013] 本発明の一実施形態によれば、放射ビームを調節する照明システムと、パターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニングデバイスをサポートするサポートと、基板を保持する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投射する投影システムと、２以上の自由度でオブジェクトを制動させるためのアクティブダンピングシステムであって、オブジェクトに接続された２以上のアクチュエータと、オブジェクトの位置量を２以上の測定位置で測定するための位置量測定システムと、測定された位置量に基づいて２以上のアクチュエータに制御信号を提供するコントローラデバイスを備えた多変量制御システムとを備え、コントローラデバイスが、オブジェクトの２つの異なる動的モードに対する測定信号を少なくとも１自由度に対して測定位置量から抽出するための抽出デバイス、ならびに動的モード毎および自由度毎のコントローラユニットを備え、２以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つのための制御信号が、少なくとも１自由度の個々の動的モードのコントローラユニットの出力信号に基づいているアクティブダンピングシステムとを備えたリソグラフィ装置が提供される。

[0014] 以下、本発明の実施形態について、単なる一例にすぎないが、対応する参照記号を使用して対応する部品が示されている添付の略図を参照して説明する。

[0015]リソグラフィ装置のメトロフレームを制動させるように構成された従来技術によるアクティブダンピングシステムを示す図である。 [0016]本発明の一実施形態によるアクティブダンピングシステムを組み込んだリソグラフィ装置を示す図である。 [0017]本発明の一実施形態によるアクティブダンピングシステムを示す図である。 [0018]メトロフレームのモデルを示す図である。 [0019]メトロフレームに加えられるトルクＦｒｘとそれによって生じる同じ方向の運動Ｒｘとの間の関係のボードプロットを示すグラフである。 [0020]図６ａは、本発明の一実施形態による１自由度に対する制御スキームを示すグラフである。[0021]図６ｂは、図６ａの制御スキーム中のリジッドボディモード測定信号のボードプロットを示すグラフである。 [0022]図６ｃは、図６ａの制御スキーム中の曲げモード測定信号のボードプロットを示すグラフである。 [0023]２つのエアマウントの測定位置ｚ１、ｚ２から２つの異なる動的モードに対する測定信号ｒｘ１、ｒｘ２を引き出すように構成された抽出行列Ｄを示す図である。

[0024] 図２は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばUV放射または適切な他の任意の放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡをサポートするように構築されたパターニングデバイスサポートすなわちサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴであって、パターニングデバイスを特定のパラメータに従って正確に配置するように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴとを備えている。また、この装置は、基板（例えばレジストコートウェーハ）を保持するように構築された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴすなわち「基板サポート」であって、基板を特定のパラメータに従って正確に配置するように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板サポートを備えている。この装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数の２以上のダイが含まれている）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）を備えている。

[0025] 照明システムは、放射を誘導、整形、あるいは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは他のタイプの光学コンポーネントあるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

[0026] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。パターニングデバイスサポートには、パターニングデバイスを保持するための、機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法を使用することができる。パターニングデバイスサポートは、例えば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを例えば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

[0027] 本明細書において使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。例えばパターンに位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャが含まれている場合、放射ビームに付与されるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、ターゲット部分に生成されるデバイス、例えば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

[0028] パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプが知られている。プログラマブルミラーアレイの例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。これらの傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射した放射ビームにパターンが付与される。

[0029] 本明細書において使用されている「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび静電光学システムまたはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

[0030] 図に示されているように、この装置は、透過型（例えば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は、反射型（例えば上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用した、あるいは反射型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。

[0031] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルすなわち「基板サポート」（および/または２以上のマスクテーブルすなわち「マスクサポート」）を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルすなわちサポートを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルすなわちサポートを露光のために使用している間、１つまたは複数のテーブルすなわちサポートに対して予備工程を実行することができる。

[0032] また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率が大きい液体、例えば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を加えることも可能である。液浸技法は、投影システムの開口数を大きくするために使用することができる。本明細書において使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に浸さなければならないことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。

[0033] 図２を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源が例えばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の例えば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

[0034] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。このイルミネータを使用して、所望の均一性および強度分布をその断面に有するように放射ビームを調節することができる。

[0035] パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに放射ビームＢが入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した放射ビームＢは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それにより例えば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭおよびもう１つの位置センサ（図２には明確に示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの一部を形成しているロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」の移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成しているロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続することができ、あるいは固定することも可能である。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメントマークは、スクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、１以上のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にパターニングデバイスアライメントマークを配置することができる。

[0036] 図に示されている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。

[0037] １．ステップモード：パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」および基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静的露光）。次に、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」がＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像するターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0038] ２．スキャンモード：放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」および基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が同期スキャンされる（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。

[0039] ３．その他のモード：プログラマブルパターニングデバイスを保持するべくパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が移動する毎に、あるいは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0040] 上で説明した使用モードの組合せおよび／または変形形態、あるいはまったく異なる使用モードを使用することも可能である。

[0041] 図２のリソグラフィ装置では、アクティブダンピングシステム（本明細書においては、以下、広義にアクティブダンパとも呼ばれている）は、リソグラフィ装置のメインフレームであるベースフレームＢＦと、投影システムＰＳをサポートしているメトロロジーフレームすなわちメトロフレームＭＦとの間に提供されている。メトロフレームＭＦは、リソグラフィ装置の運動のための基準フレームとしても使用されている。したがって、ベースフレームＢＦの振動がメトロフレームＭＦに伝搬しないことが望ましい。そのため、メトロフレームＭＦは、３つのエアマウントＡＭを備えたアクティブダンピングシステムを備えたベースフレームＢＦ上にサポートされている。エアマウントＡＭは、それぞれ、メトロフレームの位置量、例えば位置、速度または加速度を測定するように構成されたエアマウントセンサＡＭＳを備えており、また、エアマウントアクチュエータＡＭＡは、メトロフレームＭＦとベースフレームＢＦの間に、ベースフレームＢＦから伝わってくる力または振動を補償するための力を加えるように構成されている。

[0042] エアマウントコントローラＡＭＣＤは、エアマウントセンサＡＭＳの測定位置量に基づいてアクチュエータＡＭＡの各々にアクチュエータ信号を提供するために提供されている。

[0043] 図１に関連して説明したように、エアマウントコントローラＡＭＣＤは、測定方向に測定された位置量を論理座標中の１つの自由度に変換するための変換デバイスを備えた多変量コントローラであってもよい。コントローラユニットは自由度毎に提供されており、測定された位置量に基づいて制御信号を提供している。対応する個々の自由度（z、Rx、Ry）に対する制御信号をエアマウントアクチュエータＡＭＡの駆動方向に変換するために、変換行列を備えた変換デバイスを提供することができる。

[0044] 本発明による一実施形態では、代替多変量コントローラが提供される。３つのエアマウントセンサＡＭＳの測定値から抽出される従来の論理座標（z、Rx、Ry）を使用する代わりに、それぞれメトロフレームの特定の動的モード、例えば以下で説明するリジッドボディモード(rigid body mode)または曲げモード(bending mode)を表す４つ以上の測定信号が位置量測定値から抽出される。

[0045] 図３は、本発明のこのような実施形態による制御システムすなわちコントローラを示したものである。図３では、メトロフレームは、メインボディＭＦＭＢおよび２本のアームＭＦＡを有するＵ字形であることが分かる。これらのアームＭＦＡは、メトロフレームメインボディＭＦＭＢに限りなくリジッドに結合されているわけではなく、図に示されている曲げ線ＢＬの周りに回転モードを有している。このようなメトロフレームの挙動は、異なる動的モード、例えばリジッドボディモードおよび曲げモードで記述することができる。リジッドボディモードが観察するのはオブジェクトのリジッドボディ運動のみである。このモードではオブジェクト内の共振は観察されない。曲げモードは、オブジェクトのリジッドボディ運動は観察しないが、その代わりにオブジェクト内の可撓性によって生じる共振または他の運動のみを観察する。

[0046] 本発明の一実施形態によれば、測定された位置量から、これらの動的モードのうちの１つを表す測定信号を自由度毎に抽出することができる。特定の動的モードを表すこれらの測定信号の各々に対してコントローラユニットを提供し、かつ、このコントローラユニットの制御を動的モードの制御専用にすることにより、運動または振動をより正確に制御することができる。

[0047] 図４〜７では、測定された位置量からの、とりわけリジッドボディモードおよびｘ−軸Ｒｘの周りの回転と結合した曲げモードに対する２つの測定信号の抽出について説明する。アクティブダンピングシステムによってサポートされたオブジェクトの他の自由度に対する測定信号も同様の方法で抽出し、かつ、制御することができる。

[0048] 図４は、メトロフレームＭＦのモデルの略側面図を示したものである。２つのボディ部分（１、２）は、剛性ｃｒおよび極めて大きい垂直方向の剛性ｃｚを有する回転ばねを介して接続されている。質量ｍ２は、メインボディＭＦＭＢの質量を表しており、この例では１５００ｋｇである、また、ｍ１は、メトロフレームアームの質量を表しており、例えば５００ｋｇである。逆方向の同じ大きさの力（F1=-F2）を生成するアクチュエータ１および２を使用してこの構造にトルクを駆動することにより、

で決定されるＲｘ運動が得られる。図５は、トルクからＲｘ位置への伝達関数を示したものである。この例では約２５０Ｈｚの曲げモード共振が観察される。実際には、この共振周波数の近辺での位相挙動は、このポイントにおける閉ループの安定性が危うくなるような挙動になる。これは、場合によっては、制御ループ内の例えば増幅器のようなコンポーネントの位相挙動およびセンサの特性、ならびにデジタルコンピュータ内のコントローラの離散実施態様によって誘導される位相のずれによるものである。

[0049] したがって、図６ａに示されているように、測定された位置量ｚ１、ｚ２から、リジッドボディモードに対する測定信号Ｒｘ１および曲げモードに対する測定信号Ｒｘ２を抽出することができる。図６ｂは、リジッドボディモードを表す測定信号Ｒｘ１のボードプロットＲＢ−Ｍを示したものであり、また、図６ｃは、曲げモード力学を表すボードプロットＢＥ−Ｍを示したものである。このボードプロットから、リジッドボディモードでは共振が存在していないことが分かる。

[0050] これらの測定信号Ｒｘ１、Ｒｘ２の各々に対して、個別のコントローラユニットＣｒｘ１およびＣｒｘ２が提供されている。これらのコントローラユニットＣｒｘ１、Ｃｒｘ２の各々は、それぞれ動的モードの制御専用であり、出力信号Ｔｒｘ１、Ｔｒｘ２を提供している。これらの出力信号Ｔｒｘ１およびＴｒｘ２が加算され、対応する個々の自由度に対する制御信号Ｔｒｘ、この場合はＲｘが提供される。制御信号Ｔｒｘは変換Ｔ^−１に送られる。変換Ｔ^−１は、Ｒｘ自由度の運動を減衰させるために、エアマウントアクチュエータＡＭＡによって駆動される力Ｆｚ１およびＦｚ２を計算する。コントローラは、さらに、メトロフレームＭＦの他の自由度の運動（図３に示されている）を減衰させるための駆動信号を提供することができることに留意されたい。

[0051] 測定信号Ｒｘ１およびＲｘ２を提供している抽出デバイスすなわちエキストラクタＤは、図７に示されているように、ｚ１およびｚ２の組合せを使用して構築することができる。リジッドボディモードは、例えば、ｒｘ_１＝αｚ_１−（１−α）ｚ_２を使用して抽出することができる。係数αはモデルパラメータに基づいており、図３に示されているメトロフレームＭＦの実施形態の場合、α＝０．３５７１７２７１０７１８０２である。事実上、曲げモードが「目に見えない」よう、特定のポイントの周りのリジッドボディ回転が使用されている。ｍ１＝ｍ２である場合、α＝０．５であることに注目されたい。

[0052] αを見出す方法の１つは、次の通りである。システムに対するトルク（F1〜F2）の間の関係を測定値ｒｘ_１＝αｚ_１−（１−α）ｚ_２を使用して記述しているシステムの運動の式は、数学的に決定することができる。この伝達関数は、システムのモードと一致する位置に極を有している。通常、位置の測定値が考慮されるため、一定のトルクによってＲｘの一定の加速度が得られる。したがって原点に２つの極が存在することになり、図５に示されているように共振周波数で２つの極が存在する。さらに、この伝達関数は、その位置がαに依存するゼロを有している。ここで、αの値は、ゼロの位置と共振周波数の極の位置が一致するように選択される。この方法によれば、ゼロによって極が相殺され、したがって共振挙動は存在しない。この計算は、例えば数学的に実施することができ、質量、慣性、接続剛性、等々などのモデルパラメータに依存する数式が生成される。

[0053] 曲げモード測定信号は、ｚ１およびｚ２の重み付き合計、ｒｘ_２＝βｚ_１＋（１−β）ｚ_２を使用して抽出される。係数βは、リジッドボディモードが目に見えないように、つまり、構造に対するトルクによって、その方向にリジッドボディが加速されないように選択される。上の例では、β＝３／８である。αに関連して上で説明した技法と同様の技法を使用してβを見出すことができる。トルクを印加する場合、共振モードは、ｍ２の回転方向に対して逆方向のｍ１の回転を示すことになる。しかしながら、回転の大きさは同じではなく、幾何構造、質量およびこれらの質量の慣性によって異なる。最適βは、回転の大きさがより小さいコンポーネントのｚ測定値が他のｚ測定値より重い重みを有するようなβである。本出願人らの例では、β＝３／８が最適値である。

[0054] 同様の数式を使用して、測定された位置量から他の自由度に対する測定信号を抽出することができる。

[0055] ここでもう一度図３を参照すると、図３には、メトロフレームＭＦの３自由度ｚ、Ｒｘ、Ｒｙの運動を減衰させるように構成された制御システムが示されており、測定された位置量から、自由度毎に、リジッドボディモードおよび曲げモードに対する測定信号が抽出されている。

[0056] したがって、図３のコントローラの場合、第１の組である、対応する個々の自由度のリジッドボディモードを表すｚ＿ｒｉｇ、Ｒｘ＿ｒｉｇ、Ｒｙ＿ｒｉｇと、第２の組である、曲げモードを表すｚ＿ｒｅｓ、Ｒｘ＿ｒｅｓ、Ｒｙ＿ｒｅｓの２組の測定信号が使用されている。測定信号ｚ＿ｒｉｇ、Ｒｘ＿ｒｉｇ、Ｒｙ＿ｒｉｇ、ｚ＿ｒｅｓ、Ｒｘ＿ｒｅｓ、Ｒｙ＿ｒｅｓは、測定された位置量ｚ１、ｚ２およびｚ３からこれらの測定信号を抽出するように構成された抽出デバイスＤによって獲得される。

[0057] これらの測定信号ｚ＿ｒｉｇ、Ｒｘ＿ｒｉｇ、Ｒｙ＿ｒｉｇ、ｚ＿ｒｅｓ、Ｒｘ＿ｒｅｓ、Ｒｙ＿ｒｅｓの各々に対して、個別のコントローラユニットＣｚ＿ｒｉｇ、Ｃｒｘ＿ｒｉｇ、Ｃｒｙ＿ｒｉｇ、Ｃｚ＿ｒｅｓ、Ｃｒｘ＿ｒｅｓ、Ｃｒｙ＿ｒｅｓが提供されている。コントローラユニットは、それぞれ、対応する個々の自由度の対応する個々の動的モードを制御している。コントローラユニットＣｚ＿ｒｉｇ、Ｃｒｘ＿ｒｉｇ、Ｃｒｙ＿ｒｉｇ、Ｃｚ＿ｒｅｓ、Ｃｒｘ＿ｒｅｓ、Ｃｒｙ＿ｒｅｓは、それぞれ、対応する個々の測定信号ｚ＿ｒｉｇ、Ｒｘ＿ｒｉｇ、Ｒｙ＿ｒｉｇ、ｚ＿ｒｅｓ、Ｒｘ＿ｒｅｓ、Ｒｙ＿ｒｅｓに基づいて出力信号を提供している。図３に示されている実施形態では、リジッドボディモードコントローラユニットＣｚ＿ｒｉｇ、Ｃｒｘ＿ｒｉｇ、Ｃｒｙ＿ｒｉｇおよび曲げモードコントローラユニットＣｚ＿ｒｅｓ、Ｃｒｘ＿ｒｅｓ、Ｃｒｙ＿ｒｅｓの出力信号は、自由度ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ毎に加算され、自由度ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ毎に制御信号Ｆｘ、Ｔｒｘ、Ｔｒｙが得られる。

[0058] 図３の制御システムの利点は、同じ一組のセンサＡＭＳから個別の測定信号を生成し、かつ、これらの測定信号に個別のコントローラユニットを提供することにより、もっと多くの物理的センサを装置に追加する必要なく、関連するモードのダンピングが可能であることである。通常、ダンピングコントローラの帯域幅を広くし、それによりメトロフレームの運動を小さくし、延いてはより良好なオーバーレイを達成することができる。

[0059] 以上、メトロフレームを３自由度で制御するための制御システムについて説明した。本発明の一実施形態は、異なる数の自由度が制御されるダンピングシステムに適用することも可能である。また、リソグラフィ装置のメトロフレームをサポートするためのアクティブダンピングシステムについて説明した。本発明の一実施形態によるアクティブダンピングシステムを使用して、他のオブジェクトをサポートし、かつ、制動させることも可能である。

[0060] 図３の実施形態では、抽出デバイスを使用して、自由度毎に２つの動的モードに対する測定信号が抽出されている。このような抽出デバイスは、２以上の動的モードに対する測定信号を個々に制御された自由度で提供するように構成されていることが好ましい。しかしながら、代替実施形態では、場合によっては、異なる動的モードに対する測定信号を、一部分のみが制御された自由度に対して抽出することが可能である。例えば、特定の望ましくない共振が主として１自由度で存在する場合、個々のオブジェクトの異なる動的モードを制御することによってこの自由度を制御することができ、一方、他の自由度は、単一のコントローラによってのみ制御される。他の実施形態では、制御精度を改善するために、１自由度に対して３つ以上の動的モードを決定することができる。

[0061] 以上、アクティブマウントによってサポートされた投影システムの運動の減衰について説明した。しかしながら本発明の実施形態は、アクティブマウントによってサポートされたオブジェクトに限定されない。本発明の一実施形態は、オブジェクト上の任意の適切な位置に配置されたセンサおよびアクチュエータと共に適用することも可能である。アクチュエータは、センサによって測定される位置量に基づいてオブジェクトに力を加えることによってオブジェクトの運動を減衰させることができる。

[0062] 本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明されているリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（LCD）、薄膜磁気ヘッド、等々の製造などの他のアプリケーションを有することができることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、例えばトラック（通常、基板にレジストの層を加え、かつ、露光済みのレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール中で、露光前または露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、多重処理済み層が既に含まれている基板を指している場合もある。

[0063] また、本発明による実施形態の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、例えばインプリントリソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。インプリントリソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって画定される。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニングデバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。

[0064] 本明細書において使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外（UV）放射（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する放射またはその近辺の波長を有する放射）および極端紫外（EUV）放射（例えば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

[0065] コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。

[0066] 以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は、説明されている方法以外の方法で実践することも可能であることは理解されよう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述した１つまたは複数の機械読取可能命令シーケンスを含んだコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取ることができる。

[0067] 以上の説明は、実例による説明を意図したものであり、本発明を制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示されている各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に修正を加えることができることは当業者には明らかであろう。

Claims (12)

1. 多変量コントローラを使用してオブジェクトの運動を２以上の自由度で減衰させるための方法であって、
   前記多変量コントローラが、
   ２以上の測定位置で前記オブジェクトの位置量を測定する位置量測定システムと、
   前記２以上の測定位置で測定された前記位置量に基づいて、前記オブジェクトに取り付けられた２以上のアクチュエータに制御信号を提供するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラが、
   前記オブジェクトの２つの異なる動的モードに対する測定信号を少なくとも１自由度に対して前記２以上の測定位置で測定された前記位置量から抽出するエキストラクタと、
   動的モード毎のコントローラユニットであって、少なくとも１自由度の前記動的モード毎の出力信号に基づいて前記２以上のアクチュエータに対する前記制御信号を提供する、コントロールユニットと、
   を備え、
   前記方法が、
   前記２以上の測定位置の各々で前記位置量を測定することと、
   前記２以上の測定位置の各々で測定された前記位置量から前記動的モード毎に測定信号を抽出することと、
   １つの動的モードの前記測定信号を、前記対応する個々の動的モードと結合した前記コントローラユニットに提供することであって、前記コントローラユニットが前記対応する個々の測定信号に基づいて前記動的モード毎に出力信号を提供することと、
   前記２以上のアクチュエータに前記制御信号を提供することであって、前記制御信号が１つまたは２以上のコントローラユニットの出力信号に基づくことと、
   を含み、
   前記オブジェクトの２つの異なる動的モードが、
   前記オブジェクトのリジッドボディモードである第１の動的モード、および、
   前記オブジェクトの曲げモードである第２の動的モードであり、
   前記位置量から前記動的モード毎に測定信号を抽出することは、
   一対の前記位置量を、第１の位置量ｚ１および第２の位置量ｚ２とし、前記リジッドボディモードである前記第１の動的モードについて設定された第１のモデルパラメータをαとした場合に、前記第１の動的モードについての測定信号ｒｘ１を、式（１）を用いて抽出すること、および、
   前記一対の位置量を、前記第１の位置量ｚ１および前記第２の位置量ｚ２とし、前記曲げモードである前記第２の動的モードについて設定された第２のモデルパラメータをβとした場合に、前記第２の動的モードについての測定信号ｒｘ２を、式（２）を用いて抽出すること、
   を含み、
   前記第１のモデルパラメータαは、前記第２の動的モードによる影響を無くするように設定されるものであり、
   前記第２のモデルパラメータβは、前記第１の動的モードによる影響を無くするように設定されるものである、方法。
   ｒｘ１＝αｚ１−（１−α）ｚ２ …（１）
   ｒｘ２＝βｚ１＋（１−β）ｚ２ …（２）
2. 前記２以上のアクチュエータに前記制御信号を提供することが、制御された方向に導かれた制御信号を前記アクチュエータの駆動方向に導かれた１つまたは２以上の駆動信号に変換することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記オブジェクトがリソグラフィ装置の一部である、請求項１に記載の方法。
4. 前記多変量コントローラがスカイフックダンピングを提供する、請求項１に記載の方法。
5. 前記オブジェクトが２以上のアクティブマウントによってサポートされ、個々のアクティブマウントが、前記オブジェクトの位置量を測定位置で測定する位置量センサ、および前記オブジェクトに力を加えるアクチュエータを備えた、請求項１に記載の方法。
6. ２以上の自由度でオブジェクトの運動を減衰させるアクティブダンピングシステムであって、
   前記オブジェクトに接続された２以上のアクチュエータと、
   前記オブジェクトの位置量を２以上の測定位置で測定する位置量測定システムと、
   前記２以上の測定位置で測定された前記位置量に基づいて前記２以上のアクチュエータに制御信号を提供するコントローラを備えた多変量制御システムと、
   を備え、
   前記コントローラが、
   少なくとも１自由度に対して、前記複数の測定位置で測定された前記位置量から前記オブジェクトの２つの異なる動的モードに対する測定信号を抽出するエキストラクタと、
   動的モード毎および自由度毎のコントローラユニットと、
   を備え、
   前記２以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つのための前記制御信号が、少なくとも１自由度の個々の動的モードのコントローラユニットによって提供される出力信号に基づいて提供され、
   前記オブジェクトの２つの異なる動的モードが、
   前記オブジェクトのリジッドボディモードである第１の動的モード、および、
   前記オブジェクトの曲げモードである第２の動的モードであり、
   前記エキストラクタは、
   一対の前記位置量を、第１の位置量ｚ１および第２の位置量ｚ２とし、前記リジッドボディモードである前記第１の動的モードについて設定された第１のモデルパラメータをαとした場合に、前記第１の動的モードについての測定信号ｒｘ１を、式（１）を用いて抽出し、
   前記一対の位置量を、前記第１の位置量ｚ１および前記第２の位置量ｚ２とし、前記曲げモードである前記第２の動的モードについて設定された第２のモデルパラメータをβとした場合に、前記第２の動的モードについての測定信号ｒｘ２を、式（２）を用いて抽出するものであり、
   前記第１のモデルパラメータαは、前記第２の動的モードによる影響を無くするように設定されるものであり、
   前記第２のモデルパラメータβは、前記第１の動的モードによる影響を無くするように設定されるものである、
   アクティブダンピングシステム。
7. 前記制御システムが、制御された方向に導かれた制御信号を前記アクチュエータの駆動方向に導かれた駆動信号に変換する変換デバイスを備えた、請求項６に記載のダンピングシステム。
8. 前記オブジェクトが２以上のアクティブマウントによってサポートされ、個々のマウントが、位置量を測定する位置量センサおよび前記オブジェクトに力を加えるアクチュエータを備える、請求項６に記載のダンピングシステム。
9. 前記抽出デバイスが、前記オブジェクトの２つの異なる動的モードに対する測定信号を制御された自由度毎に前記測定された位置量から抽出する、請求項６に記載のダンピングシステム。
10. 前記位置量が前記オブジェクトの速度である、請求項６に記載のダンピングシステム。
11. パターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニングデバイスをサポートするサポートと、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投射する投影システムと、
    請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のアクティブダンピングシステムと、を備えた、
    リソグラフィ装置。
12. 前記オブジェクトが、前記投影システムをサポートするメトロロジーフレームである、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。