KR101446383B1

KR101446383B1 - 진동 제어 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법

Info

Publication number: KR101446383B1
Application number: KR1020110110920A
Authority: KR
Inventors: 료 나와따; 가쯔미 아사다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2014-10-01
Also published as: US9052614B2; US20120105820A1; EP2447776A3; JP5641878B2; JP2012097786A; EP2447776A2; EP2447776B1; KR20120046054A

Abstract

본 발명의 진동 제어 장치는 제1 시스템의 부분으로서 제1 물체를 지지하는 제1 스프링 기구를 포함한다. 제1 물체의 진동을 제어하기 위해서, 제1 액추에이터는 검출 시스템의 출력에 기초하여 제1 컴퓨팅 디바이스에 의해 생성된 명령값을 통해 제1 물체에 힘을 가한다. 검출 시스템은 제2 시스템의 부분으로서 제2 물체를 지지하는 제2 스프링 기구를 포함한다. 제3 스프링 기구는 제3 시스템의 부분으로서 제3 물체를 지지한다. 제1 변위 검출기는 제2 물체에 대한 제3 물체의 변위를 검출한다. 제3 물체는 제2 물체에 대해 변위되는 것이 방지된다. 제2 시스템의 제2 고유 진동수는 제1 시스템의 제1 고유 진동수보다 높고, 제3 시스템의 제3 고유 진동수는 제1 고유 진동수보다 높다.

Description

진동 제어 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법{VIBRATION CONTROL APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}

본 발명은 진동 제어 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

지극히 미세한 패턴을 전사 또는 형성하도록 설계된 리소그래피 장치에서, 장치가 장착된 플로어(floor)로부터 장치에 전달되는 진동은 오버레이(overlay) 정밀도 또는 해상도(전사) 성능의 열화를 야기한다. 따라서, 종래의 리소그래피 장치에서는, 플로어 진동의 영향을 감소시키기 위해서, 진동 절연 장치(vibration isolation apparatus)가 장치의 본체를 지지하고 있다.

종래의 진동 절연 장치는 본체(즉, 진동 제어 베이스)를 지지하는 기체 스프링(gas spring)을 포함한다. 또한, 진동 제어 베이스의 가속도를 검출하는 가속도 센서와 진동 제어 베이스에 힘을 가하는 액추에이터로 구성된 속도 피드백 제어 시스템이 진동을 감쇠시킨다. 그러나, 속도 피드백 제어 시스템을 구성함으로써 진동의 감쇠가 행해져도, 기체 스프링의 고유 진동수에 의존하는 진동 절연 장치의 고유 진동수는 최소 3㎐ 내지 5㎐가 된다. 더 낮은 진동수에 대한 진동을 제거하기 위해서는, 진동 절연 장치의 고유 진동수를 낮출 필요가 있다.

일본 특허 제4083708호 공보에 개시된 진동 절연 장치는, 기준 물체와 기준 물체를 지지하는 지지 유닛을 포함하고, 기체 스프링의 고유 진동수보다 낮은 고유 진동수를 갖는 기준 물체 지지 시스템을 구성하고 있다. 그리고, 기준 물체 지지 시스템에 있어서의 기준 물체의 위치를 기준으로 하여 진동 제어 베이스의 위치에 피드백 제어를 행함으로써, 기체 스프링의 고유 진동수보다 낮은 고유 진동수를 갖은 진동 절연 장치가 실현된다.

일본 미심사 특허 출원(PCT 출원의 번역문) 제2007-522393호 공보에, 종래 기술로서 액티브 진동 절연(인슐레이션) 시스템이 개시되어 있다. 천장은 높이 zc에 위치되어 있다. 질량체 1은 스프링(1)에 의해 천장으로부터 매달려 있다. 질량체 1이 위치결정되는 높이 z2를 제어하도록, 액추에이터가 천장과 질량체 1 사이에 위치결정된다. 질량체 2는 질량체 1로부터 스프링(2)에 의해 매달려 있다. 질량체 2는 높이 z3에 위치되어 있다. 센서가 질량체 1과 질량체 2 사이의 거리 "d"를 검출한다. 거리 d는 높이 z2와 높이 z3 사이의 차, 즉 z2-z3의 치수로서 제공된다. 센서는 컨트롤러로의 피드백 신호를 생성하고, 컨트롤러는 상기 피드백 신호에 기초하여 액추에이터용의 제어 신호를 생성한다. 이러한 프로세스에서, 센서, 스프링(2), 및 질량체 2는 지진계를 형성하고, 질량체 2는 지진계의 기준 질량체 또는 관성 질량체로서 제공된다. 컨트롤러에 거리 신호 d를 피드백함으로써, z2/zc의 전달율이 개선될 수 있다. 따라서, 일본 미심사 특허 출원(PCT 출원의 번역문) 제2007-522393호 공보는, 천장으로부터 매달려 있는 질량체의 동작의, 천장의 동작에 대한 의존성이 질량체 1과 또 다른 관성 기준 질량체 2 사이의 거리에 관련되는 거리 신호를 피드백함으로써 감소될 수 있다는 사실을 개시한다. 그리고, 이 기준 질량체 2에 대해 특정 질량체의 변위가 측정되게 된다.

일본 특허 제4083708호 공보에서, 기준 물체 지지 시스템의 고유 진동수는 기체 스프링의 고유 진동수보다 낮다. 이렇게 낮은 고유 진동수를 실현하기 위해서는, 기준 물체의 질량을 크게 하거나, 스프링의 강성을 낮게 할 필요가 있다. 그러나, 기준 물체의 질량을 크게 하는 것은, 배치를 위해 필요한 공간의 관점에서 유리하지 않다. 한편, 스프링의 강성을 낮게 하는 것도, 제조의 어려움이나 비용의 관점에서 불리하다.

일본 미심사 특허 출원(PCT 출원의 번역문) 제2007-522393호 공보에 개시된 종래 기술은 지진계에 있어서의 기준 물체에 대해 진동 절연을 행하는 액티브 진동 절연 시스템이며, 진동 절연 장치와 같이 대상물의 진동을 제어하는 진동 제어 장치를 개시하는 것은 아니다. 그러므로, 이러한 진동 제어 장치에 적용하는데 유리한 액티브 진동 절연 시스템의 구성은 전혀 개시되어 있지 않다.

본 발명은, 예를 들어 저주파 진동의 제어, 및 제조의 관점에서 유리한 진동 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 진동 제어 장치는, 제1 물체와; 상기 제1 물체를 지지하도록 구성된 제1 스프링 기구로서, 상기 제1 물체 및 상기 제1 스프링 기구는 제1 시스템의 부분인, 제1 스프링 기구와; 상기 제1 물체의 위치를 검출하도록 구성된 검출 시스템과; 상기 제1 물체에 힘을 가하도록 구성된 제1 액추에이터와; 상기 제1 물체의 진동을 제어하기 위해 상기 검출 시스템의 출력에 기초하여 상기 제1 액추에이터에 대한 명령값을 생성하도록 구성된 제1 컴퓨팅 디바이스(computing device)를 포함하고, 상기 검출 시스템은, 제2 물체와, 상기 제2 물체를 지지하도록 구성된 제2 스프링 기구로서, 상기 제2 물체 및 상기 제2 스프링 기구는 제2 시스템의 부분인, 제2 스프링 기구와, 상기 제2 스프링 기구를 지지하도록 구성된 제3 물체와, 상기 제3 물체를 지지하도록 구성된 제3 스프링 기구로서, 상기 제3 물체 및 제3 스프링 기구는 제3 시스템의 부분인, 제3 스프링 기구와, 상기 제2 물체에 대한 상기 제3 물체의 변위를 검출하도록 구성된 제1 변위 검출기와, 상기 제3 물체에 힘을 가하도록 구성된 제2 액추에이터와, 상기 제2 물체에 대해 상기 제3 물체가 변위되지 않도록 상기 제1 변위 검출기의 출력에 기초하여 상기 제2 액추에이터에 대한 명령값을 생성하도록 구성된 제2 컴퓨팅 디바이스를 포함하며, 상기 검출 시스템은, 또한 상기 제2 시스템의 제2 고유 진동수가 상기 제1 시스템의 제1 고유 진동수보다 높고, 상기 제3 시스템의 제3 고유 진동수가 상기 제1 시스템의 제1 고유 진동수보다 높도록 구성되며, 또한 상기 제2 물체 및 제3 물체 중 적어도 하나에 대해 상기 제1 물체의 위치를 검출하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 저주파 진동의 제어, 및 제조에 유리한 진동 제어 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 양태는 첨부된 도면을 참조하여 하기의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 예시적인 실시예, 특징 및 양태를 도시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 사용된다.

도 1a 내지 도 1c는 예시적인 제1 및 제3 실시예에 따른 진동 제어 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 제2 베이스로부터 제2 물체까지의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 3은 제2 액추에이터로부터 변위 검출기까지의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 4는 피드백 제어 시스템의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 5는 제2 액추에이터로부터 변위 검출기까지의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 6은 제1 베이스로부터 제어 대상까지의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 7은 제어 대상의 컴플라이언스의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 8은 예시적인 제2 실시예에 따른 진동 제어 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 9는 제2 베이스로부터 제3 물체까지의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 10은 제1 베이스로부터 제어 대상까지의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 11은 제어 대상의 컴플라이언스의 전달 함수를 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 예시적인 제4 및 제5 실시예에 따른 6자유도의 진동 제어 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 13은 6자유도에 있어서의 제어 대상(2)의 진동 제어를 도시하는 블록 선도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 예시적인 실시예, 특징 및 양태를 상세하게 설명한다.

도 1a는 수직 방향으로 제어 대상(제1 물체)(2)의 진동을 제어하는 진동 제어 장치(50V)를 포함하는 장치(예를 들면, 리소그래피 장치)의 구성을 도시하는 도면이다. 진동 제어 장치(50V)는 후술되는 진동 제어 장치(50V1, 50V2, 50H)와 유사한 진동 제어 장치(50)의 구성예이다.

제어 대상(2)은 제1 스프링 기구(3)에 의해 제1 베이스(8) 상에 지지된다. 제1 베이스(8)는 플로어(1) 상에 고정된다. 제1 스프링 기구(3)는, 예를 들면 기체 스프링(공기 스프링)을 포함할 수 있다. 제어 대상(2)과 제1 베이스(8) 사이에는, 제1 베이스(8)에 대해 제어 대상(2)을 수직 방향으로 변위시키기 위한 제1 액추에이터(제1 구동 유닛)(4)가 배치된다. 제1 액추에이터(4)는, 예를 들면 리니어 모터를 포함할 수 있다. 또한, 유닛(본체 또는 그 일부)(L)은 패턴을 기판에 전사하는 리소그래피 장치 등의 장치에 포함된다. 제어 대상(2)은 상기 유닛이 장착된 플랫폼 또는 표면 플레이트일 수 있다.

상기 장치는, 기판 상의 미경화층을 몰드(mold)로 성형하고, 상기 몰드를 이형(release)하여, 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 유닛(L)은, 기판 및 몰드 중 적어도 하나를 유지하는 유지 유닛(예를 들면, 기판 홀더 또는 몰드 홀더)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 장치는, 하전 입자선(charged particle beam)에 대해 감응하는 기판 상의 층에 하전 입자선을 투사하여 (층에 묘화하는) 묘화 동작을 행하는 묘화 장치일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 유닛(L)은 하전 입자선을 투사하는 투사 시스템 및 기판 중 적어도 하나를 유지하는 유지 유닛(예를 들면, 투사 시스템 하우징 또는 기판 홀더)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 장치는, 광에 대해 감응하는 기판 상의 층에 광을 투사하여 상기 층을 노광하는 노광 장치일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 유닛(L)은 광을 투사하는 투영계, 원판(original plate) 및 기판 중 적어도 하나를 유지하는 유지 유닛(예를 들면, 렌즈 배럴, 원판 홀더 또는 기판 홀더)을 포함할 수 있다.

검출 시스템(30V)은 수직 방향에 있어서의 제어 대상(2)의 위치를 검출한다. 검출 시스템(30V)은 후술되는 검출 시스템(30V1, 30V2, 30H)과 유사한 검출 시스템(30X)의 구성예이다. 검출 시스템(30V)에서, 제2 물체(21)는 제2 스프링 기구(23)를 통해 제3 물체(22)에 의해 지지된다. 제3 물체(22)는 제3 스프링 기구(24)를 통해 제2 베이스(28)에 의해 지지된다. 제2 베이스(28)는 플로어(1) 상에 고정된다.

여기에서, 제어 대상(2)과 제1 스프링 기구(3)를 포함하는 시스템과, 제2 물체(21)와 제2 스프링 기구(23)를 포함하는 시스템과, 제3 물체(22)와 제3 스프링 기구(24)를 포함하는 시스템은 각각 제1 시스템, 제2 시스템, 제3 시스템으로 지칭된다. 또한, 제2 물체(21), 제2 스프링 기구(23), 제3 물체(22) 및 제3 스프링 기구(24)를 포함하는 시스템은 제4 시스템으로 지칭된다.

제1 스프링 기구(3)는 공기 스프링을 포함하고, 제1 시스템의 고유 진동수(제1 고유 진동수)는 3㎐ 내지 5㎐의 범위 내의 값으로 설정된다. 이러한 경우에, 제2 시스템의 고유 진동수(제2 고유 진동수) 또는 제3 시스템의 고유 진동수(제3 고유 진동수)를 제1 시스템의 고유 진동수보다 낮게 설정하기 위해서는 하기의 조건을 필요로 한다. 보다 구체적으로, 제2 물체(21) 또는 제3 물체(22)의 질량을 크게 하거나, 제2 스프링 기구(23) 또는 제3 스프링 기구(24)의 강성을 낮게 하는 것 중 적어도 하나를 필요로 한다.

그러나, 제2 물체(21) 또는 제3 물체(22)의 질량을 크게 하는 것은 물체가 배치된 공간의 관점에서 유리하지 않으며, 제2 스프링 기구(23) 또는 제3 스프링 기구(24)의 강성을 낮게 하는 것은 제조상의 한계를 갖거나, 또는 제조 비용의 관점에서 유리하지 않다. 따라서, 예시적인 본 실시예에서는, 제2 시스템 및 제3 시스템 각각의 고유 진동수가 제1 시스템의 고유 진동수보다 높게(이 경우에서는, 5㎐ 내지 10㎐의 범위 내의 값으로) 설정된다.

제4 시스템의 2개의 고유 진동수 중 1개가 제1 고유 진동수보다 낮고 다른 1개가 제1 고유 진동수보다 높은 경우와, 제4 시스템의 2개의 고유 진동수 모두가 제1 시스템의 고유 진동수보다 높은 경우가 있을 수 있다. 전자의 경우에, 제어 대상(2)의 진동은 더 낮은 진동수로 제어될 수 있다. 후자의 경우는, 제2 스프링 기구(23) 및 제3 스프링 기구(24) 각각의 강성이 전자의 경우의 강성보다 높기 때문에, 제조면에서 유리하다.

도 1a에서, 제2 물체(21)의 중량은 제2 스프링 기구(23)에 의해 수용되고, 제2 물체(21) 및 제3 물체(22)의 중량은 제3 스프링 기구(24)에 의해 수용된다. 또한, 제2 스프링 기구(23) 및 제3 스프링 기구(24) 외에, 자체 중량(각각의 물체에 의해 부담되어야 할 중량)을 수용하기 위한 스프링 기구가 제공될 수 있다.

한편, 도 1b의 진동 제어 장치(50V1)의 검출 시스템(30V1)의 구성이 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 물체(21)의 중량은 [제2 물체(21) 상의 중력과 영구자석의 척력을 평형되게 하는] 영구자석(26)에 의해 수용될 수 있고, 제2 물체(21) 및 제3 물체(22)의 중량은 영구자석(27)에 의해 수용될 수 있다.

대안적으로, 영구자석에 의해 중량을 수용하는 대신에, 액추에이터에 의해 중량이 수용될 수 있다. 예를 들면, 영구자석(27)에 의해 중량을 수용하는 대신에, 필요한 전류(오프셋 전류)를 상시 공급함으로써 제2 액추에이터(제2 구동 유닛)(33)에 의해 중량이 수용될 수 있다.

제2 베이스(28)로부터 제2 물체(21)까지의 전달 함수가 도 2에서 파선으로 도시된다. 제4 시스템의 2개의 고유 진동수(제2 시스템의 고유 진동수 및 제3 시스템의 고유 진동수)에 대응하는 도 2의 파선에서의 2개의 피크가 나타내진다. 도 2의 파선의 피크값이 감쇠될 수 있으면, 플로어(1)로부터 제2 물체(21)에 전달되는 진동이 보다 낮은 진동수까지 감소될 수 있다.

따라서, 예시적인 제1 실시예에서는, 제2 물체(21)와 제3 물체(22) 사이의 상대 변위[상대 위치, 또는 제2 물체(21) 및 제3 물체(22) 중 하나에 대한 다른 쪽의 위치 또는 변위]를 검출하는 변위 센서(제1 변위 검출기)(32)가 배치된다. 도 1a에서, 변위 센서(32)는 제3 물체(22)에 부착되어 있지만, 제2 물체(21)에 부착될 수도 있다.

제3 물체(22)를 수직 방향으로 변위시키기 위한 제2 액추에이터(제2 구동 유닛)(33)는 제3 물체(22)와 제2 베이스(28) 사이에 제공된다. 제2 액추에이터(33)는 보이스(voice) 코일 모터를 포함할 수 있다. 도 3은 제2 액추에이터(33)로부터 변위 센서(32)까지의 전달 함수를 도시한다. 변위 센서(32)의 출력(31)이 제2 액추에이터(33)로 피드백되면, 도 3의 피크값이 감소될 수 있다는 것을 도 3으로부터 알 수 있다.

따라서, 예시적인 제1 실시예에서는, 변위 센서(32), 연산 유닛(34) 및 제2 액추에이터(33)를 포함함으로써 피드백 제어 시스템(39)이 구성된다. 연산 유닛(제2 연산 유닛)(34)은 변위 센서(32)의 출력(31) 및 목표값(30)에 기초하여 제2 액추에이터(33)로의 제어 신호(명령값)(35)를 연산하고, 생성하여, 출력한다.

연산 유닛(34)은 PID 보상 연산을 행하는 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative)(PID) 보상기를 이용할 수 있다. 이러한 경우에, PID 보상기의 교차 주파수(cross frequency)는 100㎐이고, 적분기의 브레이크 주파수(break frequency)는 17㎐, 미분기의 브레이크 주파수는 33㎐이다. PID 보상기의 교차 주파수는 제4 시스템의 2개의 고유 진동수보다 높게 설정되는 것이 바람직하다.

도 4에서는, 피드백 제어 시스템(39)의 개방 루프(open-loop) 전달 함수가 파선으로 도시되고, 폐쇄 루프(closed-loop) 전달 함수가 실선으로 도시된다. PID 보상기의 적분기는 개방 루프 전달 함수의 2개의 교차 주파수 중 저주파측에서의 교차 주파수의 위상을 지연시키는 보상을 행한다. 또한, PID 보상기의 미분기는 개방 루프 전달 함수의 2개의 교차 주파수 중 고주파측에서의 교차 주파수의 위상을 진행시키는 보상을 행한다.

또한, 출력(31)의 저주파 성분이 적분되는 것을 억제하는 하이패스 필터가 PID 보상기의 적분기에 추가될 수 있다. 도 4에서 실선으로 도시되는 폐쇄 루프 전달 함수를 참조하면, 제4 시스템에 있어서의 2개의 피크가 도시되지 않은 것을 알 수 있다.

도 2의 실선은, 피드백 제어 시스템(39)이 추가된 경우의 제2 베이스(28)로부터 제2 물체(21)까지의 전달 함수를 도시한다. 피드백 제어 시스템(39)을 추가함으로써, 제4 시스템의 고유 진동수에 대응하는 피크가 나타나지 않으며, 플로어(1)로부터 제2 물체(21)에 전달되는 0.1㎐ 이상의 저주파 진동이 대폭 감소된다는 것을 알 수 있다.

이제, 제2 물체(21) 및 제3 물체(22)의 질량 사이의 크기 관계에 대해서 설명한다. 제2 물체(21)의 질량은 M1으로 표시되고, 제3 물체(22)의 질량은 M2로 표시된다. 제2 스프링 기구(23) 및 제3 스프링 기구(24) 각각의 강성 및 감쇠 계수는 소정의 값으로 설정된다. M1=M2의 경우에서의 제2 액추에이터(33)로부터 변위 센서(32)까지의 전달 함수가 도 5에서 파선으로 도시된다. M1>M2의 경우에서의 제2 액추에이터(33)로부터 변위 센서(32)까지의 전달 함수가 도 5에서 실선으로 도시된다.

임의의 게인에 있어서의 2개의 교차 주파수 중 저주파측에서의 교차 주파수는 M1=M2의 경우보다 M1>M2의 경우에서의 보다 저주파측에 있다는 것을 도 5로부터 알 수 있다. 이것은, 피드백 제어 시스템(39)의 게인이 같을 경우, M1>M2의 경우에서 플로어(1)로부터 제2 물체(21)에 전달되는 진동을 보다 저주파측까지 감소시킬 수 있는 것을 의미한다. 따라서, M1>M2를 만족시키도록 제2 물체(21) 및 제3 물체(22)를 제공하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 제2 물체(21)의 재질은 제3 물체(22)의 재질과 다를 수 있다. 예를 들면, 제2 물체(21)의 재질로서, 큰 밀도를 갖는 텅스텐 등이 채용될 수 있다.

검출 시스템(30V)에 있어서, 변위 센서(제2 변위 검출기)(42)는 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 변위[상대 위치, 또는 제어 대상(2) 및 제2 물체(21) 중 하나에 대한 다른 쪽의 위치 또는 변위]를 검출하고, 상기 상대 변위를 검출 신호(41)로서 출력한다. 도 1a에서는, 변위 센서(42)가 제어 대상(2)에 부착되어 있지만, 변위 센서(42)가 제2 물체(21)에 부착될 수도 있다.

다음으로, 제어 대상(2)의 제어 방법에 대해서 도 1a를 참조하여 설명한다. 제어 대상(2)은 검출 신호(41)에 기초하여 피드백 제어 시스템(9)에 의해 위치 피드백 제어된다. 피드백 제어 시스템(9)에 있어서의 연산 유닛(제1 연산 유닛)(5)은, 검출 신호(41) 및 목표값(10)에 기초하여 제1 액추에이터(4)로의 제어 신호(명령값)(6)를 연산하고, 생성하여, 출력한다. 본원에서, '연산 유닛'은 '컴퓨팅 디바이스'로 지칭될 수 있다.

연산 유닛(5)은 PID 보상 연산을 행하는 PID 보상기로서 이용될 수 있다. 이러한 경우에, PID 보상기는, 그 교차 주파수를 50㎐, 그 적분기의 브레이크 주파수를 8㎐, 그 미분기의 브레이크 주파수를 17㎐로 설정할 수 있다.

이상의 설명에서, 변위 검출기(42)로서 위치 센서가 이용되었지만, 변위 검출기(42)가, 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 속도를 검출하는 속도 센서일 수 있거나, 또는 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 가속도를 검출하는 가속도 센서일 수 있다. 이러한 경우, 피드백 제어 시스템(9)은, 속도 피드백 제어 시스템 또는 가속도 피드백 제어 시스템일 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하여 예시적인 본 실시예의 효과를 설명한다. 도 6의 파선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 오프된 경우의 제1 베이스(8)로부터 제어 대상(2)까지의 전달 함수를 도시한다. 도 6의 실선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 온된 경우의 제1 베이스(8)로부터 제어 대상(2)까지의 전달 함수를 도시한다. 도 6의 파선에는, 제1 시스템의 고유 진동수에 대응하는 피크가 나타난다. 피드백 제어 시스템(9)을 턴 온시킴으로써, 플로어(1)로부터 제어 대상(2)에 전달되는 약 0.1㎐ 내지 30㎐ 범위의 진동이 대폭 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 7의 파선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 오프된 경우의 제어 대상(2)의 컴플라이언스(compliance)(변위/힘, 즉 강성의 역수)의 전달 함수를 도시한다. 또한, 도 7의 실선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 온된 경우의 제어 대상(2)의 컴플라이언스의 전달 함수를 도시한다. 피드백 제어 시스템(9)을 턴 온시킴으로써, 제어 대상(2)에 발생되는 약 30㎐ 이하의 진동이 대폭 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.

상술된 바와 같이, 피드백 제어 시스템(9)을 이용함으로써, 플로어(1) 및 제어 대상(2)에 발생되어 제어 대상(2)에 전달되는 저주파 진동을 대폭 감소시킬 수 있는 진동 제어 장치가 실현될 수 있다. 이러한 진동 제어 장치는 제어 대상(2)을 목표값(10)에 추종시키는 데 적합하다.

진동 제어 장치(50V)는, 소정의 상수를 목표값(10)으로서 부여함으로써, 진동 절연 장치로서 기능할 수 있다. 또한, 진동 제어 장치(50V)는, 시간과 함께 변화하는 목표값을 목표값(10)으로서 부여함으로써, 제어 대상(2)을 진동시키는 진동 장치로서 기능할 수 있다.

예시적인 제1 실시예에서는, 수직 방향으로 제어 대상(제1 물체)(2)의 진동을 제어하는 진동 제어 장치(50V, 50V1)가 설명되었다. 예시적인 제2 실시예에서는, 수평 방향으로 제어 대상(제1 물체)(2)의 진동을 제어하는 진동 제어 장치(50H)가 설명된다. 도 8은 진동 제어 장치(50H)의 구성을 도시하는 도면이다.

진동 제어 장치(50H)의 검출 시스템(30H)에 있어서, 제2 물체(21)는 제2 스프링 기구(판 스프링)(23r)를 통해 제3 물체(22)에 의해 지지된다. 제3 물체(22)는 제3 스프링 기구(판 스프링)(24r)를 통해 제2 베이스(28)에 의해 지지된다. 제2 베이스(28)는 플로어(1) 상에 고정된다. 제1 스프링 기구(23r) 및 제2 스프링 기구(24r)는 제2 물체(21)의 무게 중심과 제3 물체(22)의 무게 중심을 연결하는 직선에 대해 대칭(축대칭)이 되도록 구성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제2 물체(21) 및 제3 물체(22)를 각각 판 스프링[제1 스프링 기구(23r) 및 제2 스프링 기구(24r)]에 의해 지지함으로써, 제2 물체(21) 및 제2 기준 물체(22)가 고가의 가이드 기구를 이용하지 않고 수평 방향으로 이동 가능하게 지지될 수 있다.

제3 물체(22) 및 제어 대상(2)의 제어 방법은 예시적인 제1 실시예의 제어 방법과 유사하다. 제3 물체(22)에 피드백 제어가 행해지는 경우, 제2 물체(21) 또는 제3 물체(22)의 회전 모드(수평 방향에 대한 경사)가 여진(excite)되면, 피드백 제어 시스템(39)이 발진(oscillate)할 수 있다.

따라서, 예시적인 제2 실시예에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 물체(21)의 무게 중심과 제3 물체(22)의 무게 중심을 연결하는 직선과 제2 액추에이터(33)의 축(힘의 작용선)이 서로 동축이 되도록(겹치도록), 제2 액추에이터(33)가 배치된다. 따라서, 제2 액추에이터(33)에 의한 제2 물체(21) 또는 제3 물체(22)의 회전 모드의 여진이 억제될 수 있다.

또한, 예시적인 제2 실시예에서, 변위 검출기(32)는 제2 물체(21)의 무게 중심과 제3 물체(22)의 무게 중심을 연결하는 직선 상에 배치된다. 따라서, 제2 물체(21) 또는 제3 물체(22)의 회전 모드가 여진되어도, 출력(31)에 있어서의 회전 모드로 인한 계측 오차가 저감될 수 있다. 이러한 방식으로, 제2 물체(21), 제2 스프링 기구(23r), 제3 물체(22), 제3 스프링 기구(24r), 변위 검출기(32) 및 제2 액추에이터(33)는 동일 축 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

예시적인 제2 실시예에서, 변위 검출기(42)도 제2 물체(21)의 무게 중심과 제3 물체(22)의 무게 중심을 연결하는 직선 상에 배치된다. 따라서, 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대적인 기울기로 인한 검출 신호(41)에 있어서의 아베(Abbe) 오차가 저감될 수 있다. 이러한 방식으로, 변위 검출기(42)도 상술된 동일 축 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

예시적인 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 검출 시스템(30V, 30V1, 30H)에 있어서의 변위 검출기(42)는 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 변위를 검출한다. 한편, 예시적인 제3 실시예에 따르면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 검출 시스템(30V2)에 있어서의 변위 검출기(42)는 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 검출하도록 구성된다.

수직 방향에 있어서 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 검출하는 검출 시스템(30V2)을 예로서 설명한다. 그러나, 예시적인 제2 실시예를 참조하면, 수평 방향에 있어서 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 검출하는 검출 시스템이 구성될 수 있는 것은 분명하다.

도 9를 참조하여 예시적인 본 실시예의 효과를 설명한다. 도 9의 파선은 제2 베이스(28)로부터 제3 물체(22)까지의 전달 함수를 도시한다. 또한, 도 9의 실선은 피드백 제어 시스템(39)이 구성된 경우의 제2 베이스(28)로부터 제3 물체(22)까지의 전달 함수를 도시한다. 피드백 제어 시스템(39)을 추가함으로써, 제4 시스템의 고유 진동수에 대응하는 피크가 나타나지 않게 되고, 플로어(1)로부터 제3 물체(22)에 전달되는 약 0.1㎐ 이상의 저주파 진동이 대폭 감소되는 것을 알 수 있다.

도 10의 파선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 오프된 경우의 제1 베이스(8)로부터 제어 대상(2)까지의 전달 함수를 도시한다. 도 10의 실선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 온된 경우의 제1 베이스(8)로부터 제어 대상(2)까지의 전달 함수를 도시한다. 피드백 제어 시스템(9)을 턴 온시킴으로써, 플로어(1)로부터 제어 대상(2)에 전달되는 약 0.1㎐ 내지 약 20㎐ 범위의 저주파 진동이 대폭 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 11의 파선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 오프된 경우의 제어 대상(2)의 컴플라이언스의 전달 함수를 도시한다. 또한, 도 11의 실선은 피드백 제어 시스템(9)이 턴 온된 경우의 제어 대상(2)의 컴플라이언스의 전달 함수를 도시한다. 피드백 제어 시스템(9)을 턴 온시킴으로써, 제어 대상(2)에 발생되는 약 30㎐ 이하의 저주파 진동이 대폭 저감될 수 있다는 것을 알 수 있다.

보다 구체적으로, 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 변위 검출기(42)로 검출하고, 그 검출 신호(41)에 기초하여 제어 대상(2)에 피드백 제어를 행함으로써, 제어 대상(2)에 전달되는 저주파 진동이 대폭 저감될 수 있다.

변위 검출기(42)는 제2 물체(21) 및 제3 물체(22) 중 적어도 하나와 제어 대상(2) 사이의 상대 변위를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 변위 검출기(42)는 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 변위, 또는 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 선택적으로 출력하도록 구성될 수 있다.

또한, 예를 들면, 변위 검출기(42)는 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 변위, 및 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 검출하고, 이들 검출된 값의 평균값을 출력하도록 구성될 수 있다.

예시적인 제4 실시예는 상술된 검출 시스템(30V, 30H)과 같은 적어도 6개의 검출 시스템(30X)(수평 방향에 관한 3개 이상의 검출 시스템과, 수직 방향에 관한 3개 이상의 검출 시스템)을 포함하고, 제어 대상(2)에 6자유도의 진동 제어를 행한다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 수직 방향에 관한 3개의 검출 시스템[30V_1, 30V_2(도시되지 않음), 30V_3] 및 수평 방향에 관한 3개의 검출 시스템[30H_1, 30H_2, 30H_3(도시되지 않음)]이 플로어(1) 상에 장착(배치)된다. 검출 시스템(30V_1, 30V_2, 30V_3) 및 검출 시스템(30H_1, 30H_2, 30H_3) 각각의 변위 검출기(42)에 의해 검출 신호(41)가 얻어진다.

제1 액추에이터(104)는, 제어 대상(2)을 6자유도에 있어서 변위시키기 위해, Z축 방향에 관한 3개의 액추에이터와, X축 방향에 관한 1개의 액추에이터와, Y축 방향에 관한 2개의 액추에이터를 포함하도록 구성된다. 도 12a에는, 6개의 제1 액추에이터(104) 세트 중에, X축 방향의 액추에이터(104_X), Y축 방향의 액추에이터(104_Y1), 및 Z축 방향의 액추에이터(104_Z1, 104_Z2)만이 도시되어 있다.

도 13은 6자유도에 있어서의 제어 대상(2)의 진동 제어를 도시하는 블록 선도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 변위 검출기(42)의 검출 신호(41)는 비간섭화 매트릭스(decoupling matrix)(101)에 의해 제어 대상(2)의 무게 중심에 원점을 갖는 X-Y-Z 좌표계에 있어서의 6자유도(6축)의 변위 정보(111)로 변환된다.

계속해서, 변위 정보(111)와 제어 대상(2)에 대한 목표값(100) 사이의 차분이 연산되어 편차(112)를 결정한다. 연산 유닛(105)은 편차(112)에 보상 연산을 행하고, 편차를 저감시키기 위한 6자유도의 보상 신호(113)를 출력한다. 6개의 보상 신호(113)는 추력 분배 매트릭스(121)에 의해 6개의 제1 액추에이터(104)의 구동 신호(106)로 각각 변환된다.

얻어진 구동 신호(106)는 제1 액추에이터(104)에 송신되고, 제어 대상(2)은 6자유도(6축 방향)에 있어서 변위된다. 상기 프로세스를 통해, 제어 대상(2)의 진동은 6자유도에 있어서 제어될 수 있다.

또한, 예시적인 제4 실시예에 따른 검출 시스템(30V) 및 검출 시스템(30H)에 대해서는, 예시적인 제1 실시예 내지 예시적인 제3 실시예 중 하나에 설명된 검출 시스템(30V) 및 검출 시스템(30H)이 각각 이용될 수 있다.

예시적인 제4 실시예에서, 수직 방향에 관한 3개의 검출 시스템(30V_1, 30V_2, 30V_3) 및 수평 방향에 관한 3개의 검출 시스템(30H_1, 30H_2, 30H_3)이 플로어(1) 상에 장착(배치)된다. 한편, 예시적인 제5 실시예에서, 도 12b에 도시된 바와 같이, 검출 시스템(30V_1, 30V_2, 30V_3) 및 검출 시스템(30H_1, 30H_2, 30H_3)이 제어 대상(2)에 장착(배치)된다.

즉, 제2 베이스(28)는 제어 대상(2)에 고정된다. 또한, 검출 시스템(30V_1, 30V_2, 30V_3) 및 검출 시스템(30H_1, 30H_2, 30H_3)은 제어 대상(2)과 제2 물체(21) 사이의 상대 변위, 또는 제어 대상(2)과 제3 물체(22) 사이의 상대 변위를 검출하고, 검출 신호(41)를 출력한다. 제어 대상(2)의 제어는 예시적인 제4 실시예에 기재된 것과 유사한 방식으로 행해질 수 있다.

예시적인 제5 실시예에 따른 검출 시스템(30V) 및 검출 시스템(30H)에 대해서는, 예시적인 제1 실시예 내지 예시적인 제3 실시예 중 하나에 설명된 검출 시스템(30V) 및 검출 시스템(30H)이 각각 이용될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 물품의 제조 방법은 반도체 디바이스, 액정 표시 소자 등의 미세 구조를 갖는 물품의 제조에 적합하다. 상기 제조 방법은 기판에 도포된 감광재 상에 상술된 묘화 장치 또는 노광 장치를 이용하여 잠상 패턴을 형성하는 프로세스와, 상기 형성 프로세스에 의해 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 프로세스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제조 방법은 다른 공지된 프로세스[예를 들면, 산화, 성막, 증착, 도핑(doping), 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징]를 포함할 수 있다.

예시적인 본 실시예에 따른 물품의 제조 방법은 상술된 임프린트 장치를 이용하여 기판(예를 들면, 웨이퍼, 글래스 플레이트 또는 필름 형상 기판) 상에 패턴을 형성하는 프로세스를 포함한다. 또한, 상기 제조 방법은 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 프로세스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제조 방법은 다른 공지된 프로세스(예를 들면, 산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징)를 포함할 수 있다. 패턴 형성된 매체(기록 매체)와 광학 소자 등의 물품이 제조되는 경우에는, 상기 제조 방법은 상술된 에칭 대신에 패턴이 형성된 기판을 가공하는 또다른 공지된 프로세스를 포함할 수 있다.

상술된 바와 같이, 예시적인 본 실시예에 따른 물품의 제조 방법은 리소그래피 장치를 이용하여 패턴을 기판에 전사하는 프로세스와, 상기 전사 프로세스에 의해 패턴이 전사된 기판을 처리하는 프로세스를 포함한다. 예시적인 본 실시예에 따른 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성, 생산 비용 중 적어도 하나의 관점에 있어서 적합하다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변경, 등가의 구조 및 기능을 포함하도록 광의의 해석에 따라야 한다.

Claims

진동 제어 장치이며,
제1 물체와,
상기 제1 물체를 지지하도록 구성된 제1 스프링 기구로서, 상기 제1 물체 및 상기 제1 스프링 기구는 제1 시스템에 포함되는, 제1 스프링 기구와,
상기 제1 물체에 힘을 가하도록 구성된 제1 액추에이터와,
상기 제1 물체의 위치를 검출하도록 구성된 검출 시스템과,
상기 제1 물체의 진동을 제어하기 위해 상기 검출 시스템의 출력에 기초하여 상기 제1 액추에이터에 대한 명령값을 생성하도록 구성된 제1 컴퓨팅 디바이스(computing device)를 포함하고,
상기 검출 시스템은,
제2 물체와,
상기 제2 물체를 지지하도록 구성된 제2 스프링 기구로서, 상기 제2 물체 및 상기 제2 스프링 기구는 제2 시스템에 포함되는, 제2 스프링 기구와,
상기 제2 스프링 기구를 지지하도록 구성된 제3 물체와,
상기 제3 물체를 지지하도록 구성된 제3 스프링 기구로서, 상기 제3 물체 및 제3 스프링 기구는 제3 시스템에 포함되는, 제3 스프링 기구와,
상기 제2 물체에 대한 상기 제3 물체의 변위를 검출하도록 구성된 제1 변위 검출기와,
상기 제3 물체에 힘을 가하도록 구성된 제2 액추에이터와,
상기 변위를 감소시키도록 상기 제1 변위 검출기의 출력에 기초하여 상기 제2 액추에이터에 대한 명령값을 생성하도록 구성된 제2 컴퓨팅 디바이스를 포함하며,
상기 검출 시스템은, 상기 제2 시스템의 제2 고유 진동수가 상기 제1 시스템의 제1 고유 진동수보다 높고, 상기 제3 시스템의 제3 고유 진동수가 상기 제1 고유 진동수보다 높도록 구성되며,
상기 검출 시스템은 상기 제2 물체 및 제3 물체 중 하나 이상에 대해 상기 제1 물체의 위치를 검출하도록 구성되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 물체, 상기 제2 스프링 기구, 상기 제3 물체 및 상기 제3 스프링 기구는 제4 시스템에 포함되고,
상기 검출 시스템은, 상기 제4 시스템의 2개의 고유 진동수 중 1개가 상기 제1 고유 진동수보다 낮고, 상기 제4 시스템의 2개의 고유 진동수 중 다른 1개가 상기 제1 고유 진동수보다 높도록 구성되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 물체, 상기 제2 스프링 기구, 상기 제3 물체 및 상기 제3 스프링 기구는 제4 시스템에 포함되고,
상기 검출 시스템은, 상기 제4 시스템의 2개의 고유 진동수 모두가 상기 제1 고유 진동수보다 높도록 구성되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 물체, 상기 제2 스프링 기구, 상기 제3 물체 및 상기 제3 스프링 기구는 제4 시스템에 포함되고,
상기 검출 시스템은, 상기 제2 컴퓨팅 디바이스의 교차 주파수(crossover frequency)가 상기 제4 시스템의 2개의 고유 진동수보다 높도록 구성되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 물체의 질량은 상기 제3 물체의 질량보다 큰, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 스프링 기구 및 상기 제1 액추에이터는 플로어(floor)에 의해 지지되고,
상기 제2 물체, 상기 제2 스프링 기구, 상기 제3 물체, 상기 제3 스프링 기구, 상기 제1 변위 검출기 및 상기 제2 액추에이터는 상기 제1 스프링 기구와 상기 제1 액추에이터의 개재 없이 상기 플로어에 의해 지지되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 스프링 기구 및 상기 제1 액추에이터는 플로어에 의해 지지되고,
상기 제2 물체, 상기 제2 스프링 기구, 상기 제3 물체, 상기 제3 스프링 기구, 상기 제1 변위 검출기 및 상기 제2 액추에이터는 상기 제1 물체에 의해 지지되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출 시스템은 상기 제2 물체 및 상기 제3 물체 중 하나 이상에 대한 상기 제1 물체의 변위를 검출하도록 구성된 제2 변위 검출기를 더 포함하는, 진동 제어 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 변위 검출기는 상기 제1 물체에 제공되어 있는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 물체, 상기 제2 스프링 기구, 상기 제3 물체, 상기 제3 스프링 기구, 상기 제1 변위 검출기 및 상기 제2 액추에이터는 동일 축 상에 배치되는, 진동 제어 장치.
제10항에 있어서,
상기 검출 시스템은 상기 제2 물체 및 상기 제3 물체 중 하나 이상에 대한 상기 제1 물체의 변위를 검출하도록 구성된 제2 변위 검출기를 더 포함하고,
상기 제2 변위 검출기는 상기 제1 변위 검출기와 동일 축 상에 배치되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 컴퓨팅 디바이스는, 상기 제1 물체의 진동이 감소되도록 상기 검출 시스템의 출력에 기초하여 상기 제1 액추에이터에 대한 명령값을 생성하도록 구성되는, 진동 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 컴퓨팅 디바이스는, 상기 제1 물체가 목표 진동을 행하도록 상기 검출 시스템의 출력에 기초하여 상기 제1 액추에이터에 대한 명령값을 생성하도록 구성되는, 진동 제어 장치.
패턴을 기판 상에 전사하는 리소그래피 장치이며,
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 진동 제어 장치와,
상기 진동 제어 장치에 장착된 피장착 유닛(mounted unit)을 포함하는, 리소그래피 장치.
제14항에 있어서,
몰드(mold)를 이용하여 기판 상의 미경화층을 성형하여, 상기 기판 상에 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치를 더 포함하고,
상기 피장착 유닛은 상기 기판 및 상기 몰드 중 하나 이상을 유지하도록 구성된 홀더를 포함하는, 리소그래피 장치.
제14항에 있어서,
기판 상의 층에 하전 입자선(charged particle beam)을 투사하여 층에 묘화를 행하도록 구성된 묘화 장치를 포함하고,
상기 피장착 유닛은 상기 하전 입자선을 투사하도록 구성된 투사 시스템 및 상기 기판 중 하나 이상을 유지하도록 구성된 홀더를 포함하는, 리소그래피 장치.
물품의 제조 방법이며,
제14항에 따른 리소그래피 장치를 이용하여 패턴을 기판에 전사하는 단계와,
상기 패턴이 전사된 기판을 가공하여 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품의 제조 방법.