JP7431597B2 - 振動制御装置、露光装置、および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動制御装置、露光装置、および物品製造方法に関する。

露光装置では、微細なパターンを基板上へ露光するため、照明系、原版（マスク）、レンズ投影光学系、そして基板までの一連の相対位置関係を厳しい精度で制御する必要がある。各ユニットは構造体により支持されており、構造体はマウントによって制振されている。また、露光装置のチャンバ内部と投影光学系内部は温度制御が行われており、機械室で温度調節された空気が、チャンバ内部と投影光学系内部に給気ダクトを通じて供給されている。また、排気ダクトを通じてチャンバ内部と投影光学系内部の空気が機械室に戻される循環機構も設けられている。

この温度調節された空気を供給し排気するためにファンが用いられるが、これが発生する騒音は露光装置各部を振動させる。例えば、機械室と投影光学系はダクトで接続されているため、ファンによる騒音がダクト経由で投影光学系内部に伝達され、光学部材が振動して光路が揺れることにより解像力などの装置性能が低下しうる。その他にも露光装置のインタフェースから入り込む騒音やマスク搬送用のロボットの駆動による騒音など様々な要因で装置各部が振動し、装置性能が低下しうる。また、露光装置の高精細化に伴い、これらの振動に対する要求が厳しくなっている。

特許文献１には、露光装置における機械共振周波数付近の騒音を低減する様々な対策が挙げられている。１つ目の対策は、露光装置の機械共振周波数付近の騒音を発生させる送風用のシロッコファンを露光装置の機械共振周波数付近の騒音が小さいターボファンやラジアルファンに変えることである。これにより、ファンによる装置各部の共振が低減される。２つ目の対策は、特定の周波数帯域の騒音を低減するリアクティブ型消音器を使用することである。この手法は、音の伝達経路において共鳴部を作り、音の干渉を利用して騒音を低減させうる。３つ目の対策は、音の伝達経路であるダクトにアクティブノイズ制御を適用することである。アクティブノイズ制御は、一般には５００Ｈｚ以下等の低い周波数の騒音に有効であるとされている。４つ目の対策は、チャンバ内壁にグラスウールなどからなる吸音部材を設置し定在波などの騒音を吸収することである。

特開平９－２６０２７９号公報

特許文献１に記載された、ターボファンやラジアルファンを使用する手法は、一定の騒音の低減は可能であるが、効果は限定的である。また、リアクティブ型消音器が有効なのは特定の周波数帯域に限られ、広い周波数帯域に適用することができない。また、リアクティブ型消音器は共鳴部を必要とするため、空間的に制約がある場合は適用が困難である。さらに、リアクティブ型消音器は騒音の伝達経路に適用されるため、伝達経路が明確になっている必要があり、かつ消音可能な空間が消音器を設置した経路に限られる。アクティブノイズ制御を用いる手法は上記リアクティブ型消音器の課題である周波数帯域の課題や空間的制約を解決できる一方で、リアクティブ型消音器同様、伝達経路が明確になっている必要がある。また、この手法では、スピーカ等を使用するため、一部の空間で騒音が低減されていても、その他の空間で騒音が増加する可能性がある。例えば、スピーカを給気ダクト部に接続した場合、ダクト内部の騒音は低減する一方、スピーカ背面から発する音により対象物を振動させてしまう可能性がある。

本発明は、対象物の振動を低減するのに有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、基板を露光する露光装置であって、原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系を構成する光学部材の振動を制御する振動制御装置であって、前記投影光学系の変位、速度、加速度の少なくとも１つの物理量を検出するセンサと、前記センサにより検出された前記物理量に基づいて前記振動を低減するための制御信号を生成する適応フィルタと、前記制御信号に対応する制御音を出力するスピーカと、を含む振動制御装置と、を有することを特徴とする露光装置が提供される。
本発明の他の側面によれば、対象物の振動を制御する振動制御装置であって、前記対象物の第１方向の並進運動における加速度を検出する複数の加速度計と、前記複数の加速度計により検出された検出結果に基づいて前記振動を低減するための制御信号を生成する適応フィルタと、前記制御信号に対応する制御音を出力するスピーカと、前記検出結果から前記第１方向の振動を表す第１振動モードを求め、前記第１振動モードを、前記第１方向および前記第１方向と直交する第２方向の双方に対して直交する第３方向周りの振動を表す第２振動モードに変換するモード変換部と、前記モード変換部により得られた前記第２振動モードに基づいて前記適応フィルタのパラメータを更新する処理部と、を有し、前記複数の加速度計は、前記第２方向に離間して前記対象物に取り付けられることを特徴とする振動制御装置が提供される。

本発明によれば、対象物の振動を低減するのに有利な技術を提供することができる。

実施形態における露光装置の構成を示す図。 実施形態における信号処理システムの機能ブロック図。 実施形態における振動制御処理のフローチャート。 実施形態における露光装置の構成を示す図。 実施形態における露光装置の構成を示す図。 実施形態における信号処理システムの機能ブロック図。 実施形態における振動制御処理のフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の振動制御装置が適用される露光装置の構成を示す図である。本明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、被露光基板はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板ステージの上に置かれる。よって以下では、基板Ｗの表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という。

不図示の光源から発せられた露光光は、結像光学系１８、原版であるマスク１９、投影光学系１１を通り、基板であるウエハ２０に投影される。投影光学系１１内には、台形鏡８、凹面鏡１０、凸面鏡９等の各種の光学部材が構成されている。チャンバ１５は、上記したマスク１９、投影光学系１１、ウエハ２０等を収容する。また、投影光学系１１内部などの光路となる空間は温度揺らぎが発生しないように温度が一定に保たれている。

温度制御に関して、機械室１で空気の温度調節が行われ、温度調節された空気が送風機２によって給気ダクト３を通り、塵埃が除去されたクリーンな空気が投影光学系１１に送られる。また、投影光学系１１の空気は排気ダクト１２を通じて機械室１に戻される。これら機械室１と投影光学系１１の空気の循環は送風機２が作る気流により行われる。

台形鏡８、凸面鏡９、凹面鏡１０などの光学部材は投影光学系１１によって支持されており、投影光学系１１は構造体１４によって支持されている。また、構造体１４は、マウント１３によって制振されている。マウント１３は、各脚に取り付けられた加速度計（不図示）、渦電流センサ（不図示）、構造体のねじれを計測するセンサ（不図示）、のそれぞれで得られた値に基づいて制御されている。騒音等による投影光学系１１内部の光学部材の振動は、マウント１３によっては制振されてはいない。

送風機２には、一般に、温度調節された空気を供給し排気するためにファンが用いられる。このファンの動作音は騒音源となりうる。機械室１で温度調節された空気を送風機２によって投影光学系１１に送る際、送風機２が騒音を発し、給気ダクト３を経由して光学部材を振動させうる。また、送風機２が発する騒音は、給気ダクト３を通り、ダクトからの音漏れによって光学部材を振動させうる。その他にも、送風機２が発する騒音が機械室１とチャンバ１５を透過し、光学部材や装置各部を振動させうる。

第１実施形態では、騒音源である送風機２、または、送風機２から投影光学系１１まで延びる給気ダクト３の内部に、マイクロホン１７が取り付けられる。マイクロホン１７は、騒音を参照信号として取得する取得部を構成する。例えば、図１の例では、給気ダクト３内にマイクロホン１７が取り付けられる。この場合、給気ダクト３に流れる風がマイクロホン１７に当たって風雑音が発生し、これにより制振対象物である光学部材を振動させている騒音が計測できない可能性がある。そのため、マイクロホン１７に防風スクリーン（不図示）を取り付けるなどの風雑音の対策がとられてもよい。マイクロホン１７は信号処理システム４（処理部）に接続され、マイクロホン１７からの信号は信号処理システム４で処理される。マイクロホン１７は、フィードフォワード制御で制振対象物を制御するために使用されるため、制振対象物の振動とコヒーレンス関数が高くなる位置に取り付けられる。例えば、ダクト内にマイクロホン１７を設置することが困難な場合には、騒音の発生源である機械室１付近に設置されてもよく、その設置位置は、事前に制振対象物の振動とコヒーレンス関数が高い位置を調査することにより決定されうる。

解像力などの装置性能に影響を与える光学部材として、凹面鏡１０がある。そこで本実施形態では、例えば凹面鏡１０を制振対象物とする。凹面鏡１０には、振動に関する物理量を検出する複数のセンサが配置される。振動に関する物理量には変位、速度、加速度が含まれうる。したがって、複数のセンサは、制振対象物である凹面鏡１０の変位、速度、加速度のいずれかを検出するセンサでありうる。ここでは、複数のセンサのそれぞれは、振動の加速度を検出する加速度計であるものとする。図１の例では、凹面鏡１０に、加速度計６，７が取り付けられる。加速度計６，７のそれぞれは、凹面鏡１０のＹ方向（第１方向）の並進運動における加速度を検出するように、凹面鏡１０の背面に取り付けられる。

加速度計６，７は信号処理システム４に接続され、加速度計６，７の出力信号は信号処理システム４で処理される。加速度計６，７は、解像力などの装置性能に大きな影響を与えうる凹面鏡１０の軸の振動を計測するために使用される。解像力などの装置性能に大きな影響を与えうる軸の振動としては例えば、Ｘ軸周りの回転であるピッチングがある。ピッチングの計測を行う場合には、加速度計６，７はそれぞれ、Ｙ方向（第１方向）と直交するＺ方向（第２方向）に離間して（すなわち、位置をずらして）凹面鏡１０に取り付けられる。また、Ｚ軸周りの回転であるヨーイングの計測を行う場合には、加速度計６，７はそれぞれ、Ｘ方向に離間して凹面鏡１０に取り付けられる。

上記したように、加速度計６，７のそれぞれによって検出されるのは、Ｙ方向の並進運動における加速度である。信号処理システム４は、加速度計６，７それぞれの検出結果からＹ方向の並進運動の振動を表す第１振動モードを求める。信号処理システム４は更に、求められた第１振動モードを、Ｙ方向（第１方向）およびＺ方向（第２方向）の双方に対して直交するＸ方向周り（第３方向周り）の振動を表す第２振動モードに変換する処理を行う。以下ではこの処理を「モード変換」という。モード変換は、対象物の重心座標と加速度計の取り付け座標に基づいて計算される。例えば、ピッチングの振動を計測する場合、モード変換は次の近似式を用いて行われうる。

ただし、Ｚ₆は、対象物の重心のＺ座標と加速度計６のＺ座標との間の距離、Ｚ₇は、対象物の重心のＺ座標と加速度計７のＺ座標との距離、Ａｃｃ６およびＡｃｃ７はそれぞれ、加速度計６および加速度計７の出力信号である。

また、スピーカ５が、解像力などの装置性能に影響を与える対象物である凹面鏡１０の振動軸を制御できる位置に取り付けられる。スピーカ５は、信号処理システム４によって生成された振動を低減するための制御信号に対応する制御音を出力する制御用スピーカである。例えば、凹面鏡１０の重心からＺ方向にずらした位置に制御音が当たるようにスピーカ５が取り付けられることにより、ピッチングの制御が可能になる。スピーカ５としては、対象物の固有振動数付近の周波数帯域が出力可能なスピーカが使用される。

信号処理システム４は、ＣＰＵ、メモリ、デジタル信号処理プロセッサ等によって構成される。実施形態において、信号処理システム４は、複数のセンサ（加速度計）のそれぞれにより検出された物理量に基づいて振動を低減するための制御信号を生成する適応フィルタを含みうる。

図２は、実施形態における信号処理システム４の機能ブロック図である。信号処理システム４は、Ａ／Ｄ変換部２２～２４、Ｄ／Ａ変換部２５、適応フィルタ２６、適応アルゴリズム演算部２７、アンプ２８、モード変換部２９を含みうる。Ａ／Ｄ変換部２２，２３はそれぞれ、加速度計６，７の出力信号をデジタル信号に変換し変換されたデジタル信号をモード変換部２９に伝送する。Ａ／Ｄ変換部２４は、マイクロホン１７の出力信号をデジタル信号に変換し変換されたデジタル信号を適応フィルタ２６に伝送する。Ｄ／Ａ変換部２５は、アンプ２８の出力信号をアナログ信号に変換して変換されたアナログ信号をスピーカ５に伝送する。

図３は、本実施形態における振動制御処理のフローチャートである。
ステップＳ１において、信号処理システム４は、マイクロホン１７から騒音を参照信号として取得する。ここで取得されるマイクロホン１７からの信号は、凹面鏡１０に取り付けられた加速度計６，７の信号とコヒーレンス関数が高い必要がある。
ステップＳ２において、信号処理システム４は、Ａ／Ｄ変換部２４により、取得された信号のＡ／Ｄ変換を行う。
ステップＳ３において、信号処理システム４は、適応フィルタ２６により適応フィルタ処理を行う。
ステップＳ４において、信号処理システム４は、アンプ２８により、適応フィルタ処理された信号の位相を反転する。このアンプ２８の出力信号が、振動を低減するための制御信号となる。
ステップＳ５において、信号処理システム４は、Ｄ／Ａ変換部により、アンプ２８からの出力信号（すなわち、制御信号）のＤ／Ａ変換を行う。
ステップＳ６において、信号処理システム４は、スピーカ５により、制御信号に対応する制御音を出力する。
ステップＳ７において、信号処理システム４は、加速度計６，７から加速度信号を取得する。
ステップＳ８において、信号処理システム４は、Ａ／Ｄ変換部２２，２３により、取得された加速度信号のＡ／Ｄ変換を行う。
ステップＳ９において、信号処理システム４は、モード変換部２９により、上記したモード変換を行う。
ステップＳ１０において、信号処理システム４は、適応アルゴリズム演算部２７により、モード変換により得られた信号に対して適応アルゴリズム演算を行う。適応アルゴリズムとしては例えばＦｉｌｔｅｒｅｄ－Ｘ ＬＭＳが使用されうる。
ステップＳ１１において、信号処理システム４は、適応アルゴリズム演算によって得られたパラメータで適応フィルタの更新を行う。

以上の処理（Ｓ１～Ｓ１１）が繰り返し行われることにより、凹面鏡１０の振動が低減されうる。上記の処理の前に、スピーカ５から凹面鏡１０までの伝達特性をキャンセルするフィルタや、マイクロホン１７とスピーカ５との間の伝達特性に基づくハウリング防止用フィルタを作成する等の前処理が行われてもよい。

本実施形態では、従来のアクティブノイズ制御で使用されるような誤差マイクの代わりに、対象物に取り付けられる複数の加速度計を使用して、像振動に影響を与える振動モード（第２振動モード）を、スピーカ５によって制御する。誤差マイクの代わりに加速度計を使用することにより、振動を直接最適化することが可能になる。そのため、回り込み音などによって誤差マイクで音を低減しても振動が低減されないという従来の課題を解決することができる。さらに、本実施形態によれば、像振動に影響を与える振動モードを考慮することができる。

なお、本発明の振動制御装置が適用されうるのは露光装置等のリソグラフィ装置に限定されない。対象物の振動を計測する２つ以上の振動計測センサ（加速度計）、スピーカ、およびマイクロホンを使用可能であれば、本発明は、走査型顕微鏡などの機器にも適用可能である。

上記の実施形態によれば、従来のアクティブノイズ制御と比較して、解像力などの装置性能に影響を与える振動を低減することができる。また、マイクロホン１７で対象物の振動とコヒーレンス関数の高い音を計測できる場合、騒音の伝達経路によらず対象物の振動を低減することが可能となる。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。第１実施形態（図１）では、給気ダクト３内にマイクロホン１７が取り付けられていたが、本実施形態（図４）では、その代わりに、送風機２、給気ダクト３等の騒音源付近の部位の変位、速度、加速度のいずれかを検出する検出器が取り付けられる。ここでは、そのような検出器として加速度計２１を用いることとする。加速度計２１は、送風機２または給気ダクト３に配置されうる。それ以外は、第１実施形態と同様である。

第１実施形態のようにマイクロホンを騒音源側に取り付けた場合、マイクロホンが直接給気ダクト３に流れる送風機の風に当たり、風雑音などの影響でＳ／Ｎが低下する可能性がある。そのため、振動源側の信号が効果的に検知できないことがある。そこで本実施形態では、対象物の振動とコヒーレンス関数が高くなる振動源側の部品として、加速度計２１を取り付けた。加速度計２１は、例えば、給気ダクト３や機械室１に取り付けられる。加速度計２１を取り付ける部品の周波数特性が対象物の周波数特性と大きく変わる場合、コヒーレンス関数が低くなるため、事前に対象物の振動のコヒーレンス関数が高くなる振動源側の部材を調査して、加速度計２１が取り付けられるとよい。

本実施形態によれば、風雑音などの影響を低減することが可能となる。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。第３実施形態では、第１実施形態で使用されたようなマイクロホン１７や第２実施形態で使用された加速度計２１などの検出器を使用しない。そのため、本実施形態では、凹面鏡１０に取り付けた加速度計６，７の信号に基づいて制御音を計算し出力するフィードバック制御を行う。

図６は、本実施形態における信号処理システム４の機能ブロック図である。図７は、本実施形態における振動制御処理のフローチャートである。
ステップＳ１２において、信号処理システム４は、凹面鏡１０に取り付けられた加速度計６，７から加速度信号を取得する。
ステップＳ１３において、信号処理システム４は、Ａ／Ｄ変換部２２，２３により、取得された加速度信号のＡ／Ｄ変換を行う。
ステップＳ１４において、信号処理システム４は、モード変換部２９により、モード変換を行う。
ステップＳ１５において、信号処理システム４は、適応アルゴリズム演算部２７により、モード変換により得られた信号に対して適応アルゴリズム演算を行う。
ステップＳ１６において、信号処理システム４は、適応アルゴリズム演算によって得られたパラメータで適応フィルタの更新を行う。
ステップＳ１７において、信号処理システム４は、適応フィルタ２６により適応フィルタ処理を行う。
ステップＳ１８において、信号処理システム４は、アンプ２８により、適応フィルタ処理された信号の位相を反転する。このアンプ２８の出力信号が、振動を低減するための制御信号となる。
ステップＳ１９において、信号処理システム４は、Ｄ／Ａ変換部により、アンプ２８からの出力信号（すなわち、制御信号）のＤ／Ａ変換を行う。
ステップＳ２０において、信号処理システム４は、スピーカ５により、制御信号に対応する制御音を出力する。

以上の処理（Ｓ１２～Ｓ２０）が繰り返し行われることにより、凹面鏡１０の振動が低減されうる。

本実施形態は、騒音源もしくは振動源が特定できない場合などにも有利である。
＜露光装置版＞
＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、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。更に、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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

３：給気ダクト、４：信号処理システム、５：スピーカ、６，７：加速度計、１７：マイクロホン

Claims (6)

1. 基板を露光する露光装置であって、
   原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
   前記投影光学系を構成する光学部材の振動を制御する振動制御装置であって、前記投影光学系の変位、速度、加速度の少なくとも１つの物理量を検出するセンサと、前記センサにより検出された前記物理量に基づいて前記振動を低減するための制御信号を生成する適応フィルタと、前記制御信号に対応する制御音を出力するスピーカと、を含む振動制御装置と、
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記振動制御装置は、騒音を表す参照信号を取得するマイクロホンを更に含み、前記適応フィルタは、前記マイクロホンにより取得された前記参照信号と前記センサにより検出された前記物理量とに基づいて前記制御信号を生成し、
   前記マイクロホンは、前記騒音の騒音源である送風機から前記投影光学系まで延びる給気ダクトの内部に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記振動制御装置は、騒音を表す参照信号を取得する取得部を更に含み、前記適応フィルタは、前記取得部により取得された前記参照信号と前記センサにより検出された前記物理量とに基づいて前記制御信号を生成し、
   前記取得部は、変位、速度、加速度のいずれかを検出する検出器を含み、
   前記検出器は、前記騒音の騒音源である送風機、または、前記送風機から前記投影光学系まで延びる給気ダクトに配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 投影光学系を介して基板を露光する露光工程と、
   前記露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、
   を含み、前記現像工程で現像された基板から物品を製造する物品製造方法であって、
   前記露光工程において、前記投影光学系に含まれる素子の振動を低減するための制御信号に対応する制御音が出力された状態で前記基板の露光が行われ、
   前記制御信号は、前記素子の変位、速度、加速度の少なくとも１つの物理量の検出結果に基づいて適応フィルタ処理によって生成されることを特徴とする物品製造方法。
5. 対象物の振動を制御する振動制御装置であって、
   前記対象物の第１方向の並進運動における加速度を検出する複数の加速度計と、
   前記複数の加速度計により検出された検出結果に基づいて前記振動を低減するための制御信号を生成する適応フィルタと、
   前記制御信号に対応する制御音を出力するスピーカと、
   前記検出結果から前記第１方向の振動を表す第１振動モードを求め、前記第１振動モードを、前記第１方向および前記第１方向と直交する第２方向の双方に対して直交する第３方向周りの振動を表す第２振動モードに変換するモード変換部と、
   前記モード変換部により得られた前記第２振動モードに基づいて前記適応フィルタのパラメータを更新する処理部と、
   を有し、
   前記複数の加速度計は、前記第２方向に離間して前記対象物に取り付けられることを特徴とする振動制御装置。
6. 騒音を表す参照信号を取得する取得部を更に有し、
   前記適応フィルタは、前記取得部により取得された前記参照信号と前記複数の加速度計により検出された前記検出結果とに基づいて前記制御信号を生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載の振動制御装置。

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