CN113296366A - 振动控制装置、曝光装置以及物品制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供有利于降低对象物体的振动的技术。提供控制对象物体的振动的振动控制装置。振动控制装置具有：传感器，检测所述对象物体的位移、速度、加速度中的至少1个物理量；自适应滤波器，根据由所述传感器检测到的所述物理量，生成用于降低所述振动的控制信号；以及扬声器，输出与所述控制信号对应的控制音。
Description
技术领域
本发明涉及振动控制装置、曝光装置以及物品制造方法。
背景技术
在曝光装置中，为了将微细的图案向基板上曝光，需要以严格的精度来控制照明***、原版(掩模)、透镜投影光学***以及直至基板的一系列相对位置关系。各个组件由结构体支撑，结构体由底座(mount)控制振动。另外，在曝光装置的腔室(chamber)内部和投影光学***内部进行温度控制，在机械室中被调节了温度的空气通过供气管路被供给到腔室内部和投影光学***内部。另外，还设置有腔室内部和投影光学***内部的空气通过排气管路返回到机械室的循环机构。
为了供给该被调节了温度的空气并排气而使用风扇，但其产生的噪音使曝光装置各部分振动。例如，机械室和投影光学***用管路连接，所以由风扇引起的噪音经由管路传递到投影光学***内部，光学部件振动而光路摇摆，从而分辨率等装置性能可能降低。除此以外，由于从曝光装置的接口进入的噪音、由用于掩模搬送的机器人的驱动引起的噪音等各种原因，装置各部分振动，装置性能可能降低。另外，伴随曝光装置的高精细化，对这些振动的要求变得严格。
在专利文献1中，列举了降低曝光装置中的机械共振频率附近的噪音的各种对策。第1个对策是将产生曝光装置的机械共振频率附近的噪音的用于送风的多叶片式风扇(sirocco fan)改变为曝光装置的机械共振频率附近的噪音小的涡流风扇(turbo fan)、径流风扇(radial fan)。由此，由风扇引起的装置各部分的共振被降低。第2个对策是使用降低特定的频带的噪音的反应型消音器。该方法在声音的传递路径中形成共鸣部，能够利用声音的干涉而使噪音降低。第3个对策是对作为声音的传递路径的管路应用主动噪声控制。主动噪声控制一般对500Hz以下等低频率的噪音有效。第4个对策是在腔室内壁设置由玻璃棉等构成的吸音部件来吸收驻波等噪音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-260279号公报
发明内容
专利文献1中记载的使用涡流风扇、径流风扇的方法虽然能够进行一定的噪音的降低，但效果是有限的。另外，反应型消音器仅对特定的频带有效，无法应用于宽的频带。另外，反应型消音器需要共鸣部，所以在空间上有制约的情况下应用困难。而且，反应型消音器应用于噪音的传递路径，所以需要传递路径变得明确，并且能够消音的空间限于设置有消音器的路径。使用主动噪声控制的方法能够解决作为上述反应型消音器的课题的频带的课题、空间上的制约，但另一方面，与反应型消音器同样地，需要传递路径变得明确。另外，在该方法中，因为使用扬声器等，所以即使在一部分的空间中噪音降低，也存在在其他空间中噪音增加的可能性。例如，在将扬声器连接到供气管路部的情况下，管路内部的噪音降低，另一方面，存在由于从扬声器背面发出的声音而使对象物体振动的可能性。
本发明的目的在于提供一种有利于降低对象物体的振动的技术。
根据本发明的第1侧面，提供一种振动控制装置，控制对象物体的振动，其特征在于，具有：传感器，检测所述对象物体的位移、速度、加速度中的至少1个物理量；自适应滤波器，根据由所述传感器检测到的所述物理量，生成用于降低所述振动的控制信号；以及扬声器，输出与所述控制信号对应的控制音。
根据本发明的第2侧面，提供一种对基板进行曝光的曝光装置，其特征在于，具有：投影光学***，将原版的图案投影到所述基板；以及上述第1侧面所涉及的振动控制装置，控制构成所述投影光学***的光学部件的振动。
根据本发明的第3侧面，在上述第1侧面所涉及的振动控制装置中，还具有获取部，该获取部获取表示噪音的参照信号，所述自适应滤波器根据由所述获取部获取的所述参照信号和由所述传感器检测到的所述物理量来生成所述控制信号。
根据本发明的第4侧面，提供一种对基板进行曝光的曝光装置，其特征在于，具有：投影光学***，将原版的图案投影到所述基板；以及上述第3侧面所涉及的振动控制装置，控制构成所述投影光学***的光学部件的振动，所述获取部包括麦克风，所述麦克风配置于从作为噪音源的送风机延伸至所述投影光学***的供气管路的内部。
根据本发明的第5侧面，提供一种对基板进行曝光的曝光装置，其特征在于，具有：投影光学***，将原版的图案投影到所述基板；以及上述第3侧面所涉及的振动控制装置，控制构成所述投影光学***的光学部件的振动，所述获取部包括检测位移、速度、加速度中的任意一个的检测器，所述检测器配置于作为噪音源的送风机或者从所述送风机延伸至所述投影光学***的供气管路。
根据本发明的第6侧面，提供一种物品制造方法，其特征在于，包括：曝光工序，经由投影光学***对基板进行曝光；以及显影工序，对曝光后的所述基板进行显影，所述物品制造方法从显影后的所述基板制造物品，在所述曝光工序中，在输出与用于降低所述投影光学***中包括的元件的振动的控制信号对应的控制音的状态下，进行所述基板的曝光，所述控制信号是根据所述元件的位移、速度、加速度中的至少1个物理量的检测结果通过自适应滤波处理生成的。
根据本发明，能够提供有利于降低对象物体的振动的技术。
附图说明
图1是示出实施方式中的曝光装置的结构的图。
图2是实施方式中的信号处理***的功能框图。
图3是实施方式中的振动控制处理的流程图。
图4是示出实施方式中的曝光装置的结构的图。
图5是示出实施方式中的曝光装置的结构的图。
图6是实施方式中的信号处理***的功能框图。
图7是实施方式中的振动控制处理的流程图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明实施方式。此外，权利要求书所涉及的发明不限于以下的实施方式。在实施方式中记载了多个特征，但并非所有这些多个特征都是发明所必需的，另外，多个特征也可以任意地组合。而且，在附图中，对同一或同样的结构附加相同的参照编号，省略重复的说明。
<第1实施方式>
图1是示出应用了本发明的振动控制装置的曝光装置的结构的图。在本说明书以及附图中，在将水平面作为XY平面的XYZ坐标系中示出方向。一般地，被曝光基板以使其表面与水平面(XY平面)平行的方式放置于基板载置台上。因此，以下将在沿着基板W的表面的平面内相互正交的方向设为X轴及Y轴，将与X轴及Y轴垂直的方向设为Z轴。另外，以下将分别与XYZ坐标系中的X轴、Y轴、Z轴平行的方向称为X方向、Y方向、Z方向。
从未图示的光源发出的曝光的光通过成像光学***18、作为原版的掩模19、投影光学***11而被投影到作为基板的晶片20。在投影光学***11内，构成有梯形镜8、凹面镜10、凸面镜9等各种光学部件。腔室15容纳上述掩模19、投影光学***11、晶片20等。另外，投影光学***11内部等成为光路的空间的温度保持恒定，从而不发生温度波动。
关于温度控制，在机械室1中进行空气的温度调节，被调节了温度的空气由于送风机2而通过供气管路3，被去除了尘埃的清洁的空气被送到投影光学***11。另外，投影光学***11的空气通过排气管路12返回到机械室1。这些机械室1和投影光学***11的空气的循环通过送风机2制造的气流来进行。
梯形镜8、凸面镜9、凹面镜10等光学部件由投影光学***11支撑，投影光学***11由结构体14支撑。另外，结构体14由底座13控制振动。底座13根据由安装于各个脚的加速度计(未图示)、电涡流传感器(未图示)、测量结构体的扭转的传感器(未图示)中的每一个得到的值而被控制。由噪音等引起的投影光学***11内部的光学部件的振动是不被底座13控制的。
在送风机2中，一般地，为了供给被调节了温度的空气并排气而使用风扇。该风扇的动作音可能成为噪音源。当由送风机2将在机械室1中被调节了温度的空气送到投影光学***11时，送风机2发出噪音，可能经由供气管路3而使光学部件振动。另外，送风机2发出的噪音通过供气管路3，可能由于来自管路的漏音而使光学部件振动。除此以外，送风机2发出的噪音透过机械室1和腔室15，可能使光学部件、装置各部分振动。
在第1实施方式中，在作为噪音源的送风机2处或者在从送风机2延伸至投影光学***11的供气管路3的内部，安装有麦克风17。麦克风17构成获取噪音作为参照信号的获取部。例如，在图1的例子中，在供气管路3内安装有麦克风17。在该情况下，在供气管路3中流动的风撞击麦克风17而产生风杂音，由此存在无法测量使作为控制振动对象物体的光学部件振动的噪音的可能性。因此，也可以采取在麦克风17处安装防风屏(未图示)等针对风杂音的对策。麦克风17与信号处理***4(处理部)连接，来自麦克风17的信号由信号处理***4处理。麦克风17用于在前馈控制中对控制振动对象物体进行控制，所以安装于与控制振动对象物体的振动的相干函数高的位置。例如，在难以在管路内设置麦克风17的情况下，可以将其设置于作为噪音的发生源的机械室1附近，其设置位置能够通过事先调查与控制振动对象物体的振动的相干函数高的位置来决定。
作为对分辨率等装置性能造成影响的光学部件，有凹面镜10。因此，在本实施方式中，例如将凹面镜10作为控制振动对象物体。在凹面镜10中，配置有检测与振动有关的物理量的多个传感器。与振动有关的物理量可以包括位移、速度、加速度。因此，多个传感器可以是检测作为控制振动对象物体的凹面镜10的位移、速度、加速度中的任意一个的传感器。在此，假设多个传感器中的每个传感器是检测振动的加速度的加速度计。在图1的例子中，在凹面镜10中，安装有加速度计6、7。加速度计6、7中的每个加速度计以检测凹面镜10的Y方向(第1方向)的平移运动中的加速度的方式安装于凹面镜10的背面。
加速度计6、7与信号处理***4连接，加速度计6、7的输出信号由信号处理***4处理。加速度计6、7用于测量可能对分辨率等装置性能造成较大的影响的凹面镜10的轴的振动。作为可能对分辨率等装置性能造成较大的影响的轴的振动，例如有作为绕X轴的旋转的俯仰(pitching)。在进行俯仰的测量的情况下，加速度计6、7分别在与Y方向(第1方向)正交的Z方向(第2方向)上有间隔(即错开位置)地安装到凹面镜10。另外，在进行作为绕Z轴的旋转的横摆(yawing)的测量的情况下，加速度计6、7分别在X方向上有间隔地安装到凹面镜10。
如上所述，由加速度计6、7中的每个加速度计检测到的是Y方向的平移运动中的加速度。信号处理***4根据加速度计6、7各自的检测结果来求出表示Y方向的平移运动的振动的第1振动模式。信号处理***4还进行将求出的第1振动模式变换为第2振动模式的处理，该第2振动模式表示绕与Y方向(第1方向)及Z方向(第2方向)这二者正交的X方向(绕第3方向)的振动。以下，将该处理称为“模式变换”。模式变换根据对象物体的重心坐标和加速度计的安装坐标来计算。例如，在测量俯仰的振动的情况下，模式变换能够使用下面的近似式来进行。
【式1】
其中，Z6是对象物体的重心的Z坐标与加速度计6的Z坐标之间的距离，Z7是对象物体的重心的Z坐标与加速度计7的Z坐标的距离，Acc6及Acc7分别是加速度计6及加速度计7的输出信号。
另外，扬声器5安装于能够控制作为对分辨率等装置性能造成影响的对象物体的凹面镜10的振动轴的位置。扬声器5是输出与由信号处理***4生成的用于降低振动的控制信号对应的控制音的控制用扬声器。例如，通过以使控制音到达在Z方向上偏离凹面镜10的重心的位置的方式安装扬声器5，能够进行俯仰的控制。作为扬声器5，使用能够输出对象物体的固有振动频率附近的频带的扬声器。
信号处理***4由CPU、存储器、处理数字信号的处理器等构成。在实施方式中，信号处理***4可以包括根据由多个传感器(加速度计)中的每个传感器检测到的物理量来生成用于降低振动的控制信号的自适应滤波器。
图2是实施方式中的信号处理***4的功能框图。信号处理***4可以包括A/D变换部22～24、D/A变换部25、自适应滤波器26、自适应算法运算部27、放大器28、模式变换部29。A/D变换部22、23分别将加速度计6、7的输出信号变换为数字信号，并将变换后的数字信号传送给模式变换部29。A/D变换部24将麦克风17的输出信号变换为数字信号，并将变换后的数字信号传送给自适应滤波器26。D/A变换部25将放大器28的输出信号变换为模拟信号，并将变换后的模拟信号传送给扬声器5。
图3是本实施方式中的振动控制处理的流程图。
在步骤S1中，信号处理***4从麦克风17获取噪音作为参照信号。在此获取的来自麦克风17的信号需要与安装于凹面镜10的加速度计6、7的信号的相干函数高。
在步骤S2中，信号处理***4通过A/D变换部24进行所获取的信号的A/D变换。
在步骤S3中，信号处理***4通过自适应滤波器26进行自适应滤波处理。
在步骤S4中，信号处理***4通过放大器28使自适应滤波处理后的信号的相位反转。该放大器28的输出信号成为用于降低振动的控制信号。
在步骤S5中，信号处理***4通过D/A变换部进行来自放大器28的输出信号(即控制信号)的D/A变换。
在步骤S6中，信号处理***4通过扬声器5输出与控制信号对应的控制音。
在步骤S7中，信号处理***4从加速度计6、7获取加速度信号。
在步骤S8中，信号处理***4通过A/D变换部22、23进行所获取的加速度信号的A/D变换。
在步骤S9中，信号处理***4通过模式变换部29进行上述模式变换。
在步骤S10中，信号处理***4通过自适应算法运算部27对通过模式变换得到的信号进行自适应算法运算。作为自适应算法，可以使用例如滤波X最小均方算法(Filtered-XLMS)。
在步骤S11中，信号处理***4利用通过自适应算法运算得到的参数进行自适应滤波器的更新。
通过反复进行以上的处理(S1～S11)，能够降低凹面镜10的振动。在上述处理之前，也可以进行制作消除从扬声器5至凹面镜10的传递特性的滤波器、基于麦克风17与扬声器5之间的传递特性的用于防止啸叫的滤波器等预处理。
在本实施方式中，使用安装于对象物体的多个加速度计来代替如在以往的主动噪声控制中使用的误差麦克风，通过扬声器5来控制对图像振动造成影响的振动模式(第2振动模式)。通过使用加速度计来代替误差麦克风，能够直接优化振动。因此，能够解决由于环绕音等即使利用误差麦克风降低了声音但仍无法降低振动这样的以往的课题。而且，根据本实施方式，能够考虑对图像振动造成影响的振动模式。
此外，能够应用本发明的振动控制装置的例子不限定于曝光装置等光刻装置。只要能够使用测量对象物体的振动的2个以上的振动测量传感器(加速度计)、扬声器以及麦克风，则本发明还能够应用于扫描型显微镜等装备。
根据上述实施方式，相比于以往的主动噪声控制，能够降低对分辨率等装置性能造成影响的振动。另外，在能够利用麦克风17测量与对象物体的振动的相干函数高的声音的情况下，能够不依赖于噪音的传递路径而降低对象物体的振动。
<第2实施方式>
图4是示出第2实施方式所涉及的曝光装置的结构的图。在第1实施方式(图1)中，在供气管路3内安装有麦克风17，但在本实施方式(图4)中，代替麦克风17，安装有检测送风机2、供气管路3等噪音源附近的部位的位移、速度、加速度中的任意一个的检测器。在此，假设使用加速度计21作为这样的检测器。加速度计21能够配置于送风机2或者供气管路3。此外与第1实施方式相同。
在如第1实施方式那样将麦克风安装在噪音源侧的情况下，麦克风直接承受在供气管路3中流动的送风机的风，由于风杂音等的影响，存在S/N降低的可能性。因此，有时无法有效地检测振动源侧的信号。因此，在本实施方式中，作为与对象物体的振动的相干函数变高的振动源侧的零件，安装了加速度计21。加速度计21例如安装于供气管路3、机械室1。在安装加速度计21的零件的频率特性与对象物体的频率特性大大不同的情况下，相干函数变低，所以可以事先调查对象物体的振动的相干函数变高的振动源侧的部件而安装加速度计21。
根据本实施方式，能够降低风杂音等的影响。
<第3实施方式>
图5是示出第3实施方式所涉及的曝光装置的结构的图。在第3实施方式中，不使用如在第1实施方式中使用的麦克风17、在第2实施方式中使用的加速度计21等检测器。因此，在本实施方式中，进行根据安装于凹面镜10的加速度计6、7的信号计算并输出控制音的反馈控制。
图6是本实施方式中的信号处理***4的功能框图。图7是本实施方式中的振动控制处理的流程图。
在步骤S12中，信号处理***4从安装于凹面镜10的加速度计6、7获取加速度信号。
在步骤S13中，信号处理***4通过A/D变换部22、23进行所获取的加速度信号的A/D变换。
在步骤S14中，信号处理***4通过模式变换部29进行模式变换。
在步骤S15中，信号处理***4通过自适应算法运算部27对通过模式变换得到的信号进行自适应算法运算。
在步骤S16中，信号处理***4利用通过自适应算法运算得到的参数进行自适应滤波器的更新。
在步骤S17中，信号处理***4通过自适应滤波器26进行自适应滤波处理。
在步骤S18中，信号处理***4通过放大器28使自适应滤波处理后的信号的相位反转。该放大器28的输出信号成为用于降低振动的控制信号。
在步骤S19中，信号处理***4通过D/A变换部进行来自放大器28的输出信号(即控制信号)的D/A变换。
在步骤S20中，信号处理***4通过扬声器5输出与控制信号对应的控制音。
通过反复进行以上的处理(S12～S20)，能够降低凹面镜10的振动。
本实施方式在无法指定噪音源或者振动源的情况等下也是有利的。
<变形例>
在上述实施方式中，说明了在凹面镜10处配置有检测与振动有关的物理量的多个传感器的例子，但配置于凹面镜10的传感器也可以是1个。
<物品制造方法的实施方式>
本发明的实施方式所涉及的物品制造方法例如适合于制造半导体设备等微型设备、具有微细结构的元件等物品。本实施方式的物品制造方法包括使用上述曝光装置在涂敷到基板的感光剂上形成潜像图案的工序(对基板进行曝光的工序)、以及对在上述工序中形成了潜像图案的基板进行显影的工序。而且，上述制造方法包括其他公知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、键合、封装等)。本实施方式的物品制造方法与以往的方法相比，在物品的性能、品质、生产率、生产成本中的至少1个方面更有利。
发明不限制于上述实施方式，能够不脱离发明的精神及范围而进行各种变更及变形。因此，为了公开发明的范围而添附权利要求。
Claims (7)
1.一种振动控制装置，控制对象物体的振动，其特征在于，具有：
传感器，检测所述对象物体的位移、速度、加速度中的至少1个物理量；
自适应滤波器，根据由所述传感器检测到的所述物理量，生成用于降低所述振动的控制信号；以及
扬声器，输出与所述控制信号对应的控制音。
2.根据权利要求1所述的振动控制装置，其特征在于，
所述传感器包括多个加速度计，
所述多个加速度计中的每个加速度计检测所述对象物体的第1方向的平移运动中的加速度，
所述多个加速度计在与所述第1方向正交的第2方向上有间隔地安装于所述对象物体，
所述振动控制装置还具有：
模式变换部，根据由所述多个加速度计中的每个加速度计检测到的检测结果，求出表示所述第1方向的振动的第1振动模式，并将所述第1振动模式变换为第2振动模式，所述第2振动模式表示绕与所述第1方向及所述第2方向这二者正交的第3方向的振动；以及
处理部，根据由所述模式变换部得到的所述第2振动模式，更新所述自适应滤波器的参数。
3.根据权利要求1所述的振动控制装置，其特征在于，
所述振动控制装置还具有获取部，该获取部获取表示噪音的参照信号，
所述自适应滤波器根据由所述获取部获取的所述参照信号和由所述传感器检测到的所述物理量来生成所述控制信号。
4.一种对基板进行曝光的曝光装置，其特征在于，具有：
投影光学***，将原版的图案投影到所述基板；以及
权利要求1至3中的任意一项所述的振动控制装置，控制构成所述投影光学***的光学部件的振动。
5.一种对基板进行曝光的曝光装置，其特征在于，具有：
投影光学***，将原版的图案投影到所述基板；以及
权利要求3所述的振动控制装置，控制构成所述投影光学***的光学部件的振动，
所述获取部包括麦克风，
所述麦克风配置于从作为噪音源的送风机延伸至所述投影光学***的供气管路的内部。
6.一种对基板进行曝光的曝光装置，其特征在于，具有：
投影光学***，将原版的图案投影到所述基板；以及
权利要求3所述的振动控制装置，控制构成所述投影光学***的光学部件的振动，
所述获取部包括检测位移、速度、加速度中的任意一个的检测器，
所述检测器配置于作为噪音源的送风机或者从所述送风机延伸至所述投影光学***的供气管路。
7.一种物品制造方法，其特征在于，包括：
曝光工序，经由投影光学***对基板进行曝光；以及
显影工序，对曝光后的所述基板进行显影，
从显影后的所述基板制造物品，
在所述曝光工序中，在输出与用于降低所述投影光学***中包括的元件的振动的控制信号对应的控制音的状态下，进行所述基板的曝光，
所述控制信号是根据所述元件的位移、速度、加速度中的至少1个物理量的检测结果通过自适应滤波处理生成的。
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