JP6367565B2 - 定常振動防止システムおよびその防振システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に、半導体産業において、リソグラフィ装置に適応するような定常振動防止装置に関する。さらには、このような防振システムの制御方法に関する。

定常振動防止システムは、実際に、リソグラフィ装置を載せるためのものとして、知られている。

このような防振システムは、代表的には、防振が施され、防振されるべきリソグラフィ装置を受容するようになっているテーブルまたは枠体が取り付けられる機械的ばねまたは空気ばねを具備する。

さらに、このような防振システムは、振動を測定する速度／位置センサまたは加速度センサのようなセンサが防振用積載負荷および／または地面上に配置され、アクチュエータを利用して能動的に振動を弱めるような、いわゆる能動型防振システムとなっている。そのアクチュエータとしては、特に、ローレンツモータが使用される。

問題は、防振システムが防振用積載負荷を振動から分離する役割をいつも有するということのみではなくて、同じように振動を生じさせるということである。特に、フォトリソグラフィのステッパは防振用積載負荷の加速度が一方向から他の方向へ生じるような可動テーブルであって、それが生じるのはその可動テーブルの方向または速度が変わった際に生じるような前記可動テーブルを具備する。

ローレンツモータのようなアクチュエータを使用する能動型防振によって、防振機によって生じるこのような振動を減少させることができる。

しかし、問題は、このようなリソグラフィ装置の大きさが増す傾向にあって、これに応じて、移動させる質量が大きくなる点にある。したがって、アクチュエータによって発生させる反力はこれに応じて必然的に大きくなり、適したアクチュエータの形態もより複雑化する。

特許文献１には、反力が生じるように配置された空気ばねが付加的に使用されている防振システムが開示されている。

しかし、空気ばねは、鉛直方向に反力を生じるように使われているだけである。さらに、バルブによって制御される空気ばねは遅延応答現象を示し、その結果、防振用積載負荷が素早く動くような場合での十分な補償は難しい。

それゆえに、本発明の目的は、先行技術の不利な点を軽減することにある。

欧州特許出願公開第２２９５８２９号明細書

さらに、特には、防振用載置負荷の動きによって生じる力を単純に補償する、特には可動テーブルの動きによってできる防振システムを提供することにある。特に、力を発生させるアクチュエータを増やす必要性は避けられるべきである。

本発明の目的は、独立請求項に応じて、すでに定常振動防止システムおよび防振システムを制御する方法により成し遂げられる。

好ましい実施例、および発明の改変は、従属するそれぞれの請求項で提供される。

発明は、防振方法に機械を、特にはリソグラフィ装置を、適合させる定常振動防止システムに関する。定常振動防止システムは、特に、フォトリソグラフィのステッパを受容しようとするものである。

そのシステムは、水平および鉛直方向に取り付けられた防振用の負荷を具備する。負荷は、代表的には、リソグラフィ装置が配置される枠体または台である。

さらに、防振用の負荷は、可動おもりである。可動おもりは、特に、フォトリソグラフィのステッパで使用されるような可動テーブルである。

速度や方向の変化のように可動おもりの動きの変化に応じて、防振用の負荷が予想外の動きをすることにより、力が発生する。

このような力は、代表的には、主に水平方向に発生する。

本発明では、防振用の負荷は、少なくとも水平方向に影響を与えるようなダンパを介してベースと結合している。そのダンパは、粘度が変更可能な流体である。

振動防止システムは、代表的には、地面上に載置された枠体を画定している。しかし、地面自身を振動防止システムのベースとして、地面上にばねやダンパを配置して使用することも、想定できる。

少なくとも一のダンパは、防振用の負荷でベースと結合し、少なくとも一時的に、振動を吸収する。

本願発明の主旨は、粘度が変更可能な流体を使用することにある。

粘度が変更可能な流体を使用することで、防振用の負荷とベースとの機械的結合が一時的に誘発される。この方法で、特に、可動なテーブルの衝撃をベースへと逃がすことができる。

本願発明の構成により、ステッパが通常すばやく移動することに起因して、その恩恵をうけることになる。しかるに、振動防止システムは、特に、１００ヘルツよりも低い遅い動きに対して反対に作用するようになっている。

このように遅い動きの場合には、粘度が変更可能な流体は、単に、僅かな粘度のダンパ部材として機能する。

しかし、粘度を増加させることにより、防振用の負荷の移動に伴う変化に基づき、より高い緩衝効果が提供される。その緩衝は、特に、少なくとも１０回よりは多く、荷重をベースへと逃がすことができる。

このように、防振用の負荷の動きによって発生する力は、ベースとの摩擦結合により少なくとも部分的にずれを生じさせる。

能動的に制御された力アクチュエータ、特にローレンツモータは、好ましくは連続的に供給されるものであって、もはや、防振用の負荷自身によって生じる力を補償することができるようにはなっていない。

粘度が変更可能な流体としては、非ニュートン流体を使用してもよい。非ニュートン流体では、せん断率とともに流体の粘度が増加する。

それゆえに、ダンパの緩衝効果は、リソグラフィ装置のステッパの可動テーブルの速い移動とともに増加する。このシステムは、電気的制御を使用せずに、純粋に受動的なシステムとして用いることができる。

さらに、その流体として、電気粘性または磁性流体を使用してもよい。

電気粘性または磁性流体は、電場または磁場によって、粘度を素早く変化させることができる材料である。

このような流体は、特に、モータ駆動の乗り物で使用されるような能動型ショックアブソーバとして知られている。

能動型振動防止システムにおいて、電気粘性または磁性流体を使用したダンパを、組み込むことができる。

おもりの動きを検知し、それに基づいて電気粘性または磁性流体の粘度を制御する能動型制御を特に提供することも可能である。

防振用のおもりの動き、特には可動テーブルの動きが、センサを使用して受動的に検出することのみならず、テーブルの知られた動きのパターンが、いわば前もって補償信号を発生するように使用されるようないわゆるフィードフォーワード制御として、提供してもよい。

本願発明の一実施の形態として、防振用の負荷は、付加的に、可変粘性流体を有するダンパを介して、鉛直方向でベースと結合する。

この方法で、鉛直方向の力の成分を補償してもよい。

一の実施の形態では、可変粘性流体は防振機に配置してもよい。

特に、ピストンが可変粘性流体を包含するチャンバ内に延長部を有する空気ばねとして構成される防振装置として使用してもよい。

この実施の形態の有利な点は、ダンパのすべての構成部材を防振機に組み込んでもよい点である。

本願発明の別の実施の形態としては、単純な方法で、従来の防振システムをかいりょうした外部装置としてダンパを配置することもできる。

本願発明は、さらに、可動おもりを具備するリソグラフィ装置を有する防振システムを制御する方法に関する。

おもりの移動に基づいて、電気粘性または磁性流体を具備し少なくとも水平方向に効果を生じるようなダンパは、おもりの動きの変化、たとえばおもりによってシステムに加えられる加速の変化に基づいて、緩衝効果が増加するように制御される。

おもりの動きの変化はセンサによって検知してもよい。

好ましくは、この場合に、既知の動きの情報、特にテーブルの動きを、ダンパの制御に対して使用してもよい。

好ましくは、少なくとも一つのセンサが、防振用の負荷および／または地面の振動を検知し、それに基づいてアクチュエータが能動型防振機、特にローレンツモータを制御する。

発明の一の実施の形態では、センサによって検知された地面またはリソグラフィ装置の振動と検知されたおもりの動きとの両方を、アクチュエータを制御するための信号の演算において考慮される。

おもり、特に可動テーブルの動きは、フィードフォーワード制御でダンパを制御するためのみではなく、アクチュエータをも制御するために用いられる。

能動型振動防止システムの例を示した概略図である。 能動型振動防止システムの別の例を示した概略図である。 流体が内部に使用されている防振機３を示した概略図である。 図３に対応する防振機３の概略図であって、作動空間１３を有する空気ばねとして構成された別の概略図を示している。 作動空間１３を有する空気ばねとして構成される防振機３の別の実施の形態を説明する図である。 防振機３の部分的断面を示した図である。

図１は、能動型振動防止システムの典型的例を示した概略図である。

この振動防止システムにおいて、地面４は、防振用の負荷２を受容するためのベースとして使用されている。防振用の負荷２は、空気ばねを代表的に構成された防振機３を介して地面４に結合されている。

さらに、振動防止システムは、センサを具備している。この説明図では、位置センサとしてセンサ５、鉛直方向における防振用の負荷２の速度または加速度センサとしてのセンサ６および水平方向に検知効果を有するセンサ７とが配置されている。

センサ５，６および７により、制御装置（不図示）により、アクチュエータ２３を制御するための信号を補償することに使用できる。

実施の形態の説明図において、アクチュエータ２３は防振機３に組み込まれている。特に、アクチュエータとして、ローレンツモータが使用されている。

アクチュエータ２３は、この実施の形態の説明図では、水平方向および鉛直方向の両方に効果を奏する。

防振用の負荷２は、本説明図において、移動８の方向を変更することが可能なステッパの可動テーブルとして構成されているリソグラフィ装置１を具備する。それによって生じた加速度により、防振用の負荷２に力が加えられる。

テーブルの上に置かれたコンポーネントと共にテーブルの形をとっている防振用の負荷２の振動または動きは、アクチュエータ２３を制御することにより反対に作用する。しかし、リソグラフィ装置１が大きくなればなるほど、より大きなアクチュエータが必要となる。

それゆえに、本願発明によれば、図２に示すように、防振用の負荷２を、ダンパ９を介して、ベースまたは地面と結合させてもよい。

ダンパ９は、可変粘性流体（不図示）を具備していて、緩衝効果は可変となる。

可動テーブルの動きの結果として、リソグラフィ装置１に加えられた力は、ダンパ９を介しての摩擦結合によって、地面に逃がされ、システムのアクチュエータに対しての要求条件は軽減される。

図３は、流体ダンパが組み込まれた防振機３の概略図を示している。

防振機３は、空気ばね３として構成されていて、作動空間１３を具備している。

好ましい制御バルブ１４は、作動空間１３において圧力を制御するようにしてもよい。

防振機３は、さらに、防振用の負荷２を停止させるピストン１１を具備している。

作動空間１３はクランプリング１０により作動空間のハウジング上に固定されている薄膜１２によってピストンの側部を密閉している。

薄膜１２の上にはシール１５が配置されている。シール１５は、薄膜１２とシール１５との間に液体、すなわち可変粘性液体を導入することが可能なように配置されている。

流体１６は、緩衝効果を受動的に変化させるような非ニュートン流体としても良く、緩衝効果を能動的に変化させるような電気粘性または磁性流体としても良い。

ここで、可動テーブルの動きの変化によって、力、特には水平方向の力が、防振用の負荷２に剛に結合されているピストン加えられたならば、流体の粘度１６を増加させることが可能となり、これによりピストン１１とクランプリング１０との間に摩擦結合を作り出すことができる。

少なくとも、水平方向の力の成分は、このような方法で、少なくとも部分的には、ベースに逃がすことができる。

図４は、図３に示した防振機とほぼ対応する防振機であって空気ばねが作動空間１３を有するような別の防振機の概略図を示している。

可変粘性の流体１６は、ピストン１１とクランプスプリング１０との間に配置されている。例示したこの形態では、流体１６は電気粘性の流体である。

振動防止システムとして示されていると、防振機３は制御器２１によって制御されている。制御器２１はリソグラフィ装置１に結合されている。可動テーブルの動き８の方向の変化は、リソグラフィ装置１から制御器２１に伝えられる。この動きの変化に基づいて、制御器２１はリソグラフィ装置１によって生じた力を判断し、それに基づいて流体１６の粘度が制御されることによって駆動源２２を制御する。

このように、振動防止システムは、リソグラフィ装置によって生じた力に応じて、暫定的に防振用の負荷とベースとの間に摩擦結合を作り出すようなフィードフォーワード制御を具備する。

制御器２１は、さらに、能動制御の部分を有し、付加的に能動型防振機（図１では符号２３）を制御させても良いことが理解される。

図５は、同様に、作動空間１３を有する空気ばねとして構成されるような振動機３の別の例示的形態を示している。

防振機３は、同様に、ピストン１１を具備している。

作動空間１３は、クランプリング１０により、作動空間のハウジング上に固定される薄膜１２によって密閉されている。

この例示的形態において、ピストン１１は防振機の作動空間１３内に突出する延出部１８を有している。

作動空間１３内には、可変粘性の流体１６で満たされているチャンバ１７が配置されている。

その流体が電気粘性流体であるならば、チャンバ１７と延出部１８との間に電圧を加えることにより、流体１６の粘度を制御してもよい。

図６は、防振機３の部分的断面を示している。

それは、作動空間１３を示している。

ピストン１１は、作動空間に対して、水平方向および鉛直方向に可動であって、固定部材１９により、防振用の負荷に固定してもよい。

さらに、クランプリング１０は、薄膜を使用して作動空間が密閉されるように見て取れる。

ここで、ピストンは、好ましくは密閉されて作動空間内に配置され、可変粘性の流体１６を有するチャンバ１７内に突出するような延出部１８を具備する。

防振機３は、さらに、地面またはベースに固定されている脚２０を具備している。

流体１６の粘性を増加させることにより、ピストン１１と作動空間１３のハウジングとの間、究極的には防振用の負荷とベースとの間に、摩擦結合を達成する。

本願発明の有利な点は、とても単純な方法で、防振用の負荷、特にはステッパによって生じる力を地面に少なくとも部分的に逃がすことにあり、その結果、その力に対して、アクチュエータによって、完全に反対に作用させる必要がなくなることにある。

１ リソグラフィ装置
２ 負荷
３ 防振機
４ 地面
５ センサ
６ センサ
７ センサ
８ 移動方向
９ ダンパ
１０ クランプリング
１１ ピストン
１２ 薄膜
１３ 作動空間
１４ バルブ
１５ シール
１６ 流体
１７ チャンバ
１８ 延出部
１９ 固定部材
２０ 脚
２１ フィードバック制御
２２ 駆動源
２３ アクチュエータ

Claims (6)

1. 取替え可能な可動おもりを有する防振用負荷(2)と、
   前記防振用負荷(2)に剛に結合されているピストン(11)と、
   ハウジングによって画定される作動空間(13)であって、前記作動空間内の圧力が一定レベルに制御される前記作動空間(13)と、
   前記ピストン(11)と前記作動空間(13)との間の開口を密閉するように配置される薄膜(12)と、
   前記作動空間(13)内に配置され、可変粘性を有する作動流体(16)を有する液体チャンバ(17)と、
   前記薄膜(12)を通って前記作動空間(13)内に向かって延在し、先端が液体チャンバ(17)内に位置する延出部(18)と、を備え、
   前記延出部(18)は、前記作動流体(16)の粘性を変化させることにより、前記ピストン(11)に前記防振用負荷(2)の水平方向への防振効果を生じる定常振動防止システム。
2. 請求項１に記載の定常振動防止システムであって、
   前記作動流体は、非ニュートン流体である定常振動防止システム。
3. 請求項１に記載の定常振動防止システムであって、
   前記作動流体は、電気粘性または磁性流体である定常振動防止システム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の定常振動防止システムであって、
   前記防振用負荷(2)の振動を検知する少なくとも一つのセンサ(5，6，7)と、振動を能動的に低減する少なくとも一のアクチュエータ(23)を備える定常振動防止システム。
5. 請求項４に記載の定常振動防止システムであって、
   前記アクチュエータ(23)は、磁性アクチュエータであって、特にはローレンツモータである定常振動防止システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の定常振動防止システムであって、
   前記可変粘性の流体(16)は、防振機(3)に配置されている定常振動防止システム。

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