(57)【要約】【課題】物体の振動の制御に有利な振動制御装置を提供する。【解決手段】減衰係数を有する支持部を介して支持された物体の振動を制御する振動制御装置は、前記物体を駆動する駆動部と、前記物体の振動の情報に基づいて前記駆動部の負フィードバック制御を行う制御部と、を含み、前記制御部は、前記物体の速度の情報に基づいて、前記速度により前記支持部が前記物体に及ぼす力を低減するように、前記駆動部の正フィードバック制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減衰係数を有する支持部を介して支持された物体の振動を制御する振動制御装置であって、
前記物体を駆動する駆動部と、
前記物体の振動の情報に基づいて前記駆動部の負フィードバック制御を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記物体の速度の情報に基づいて、前記速度により前記支持部が前記物体に及ぼす力を低減するように、前記駆動部の正フィードバック制御を行うことを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記支持部を支持する基台と前記物体との間の相対位置を検出する第１検出部を含み、
前記制御部は、前記第１検出部で検出された前記相対位置を微分することにより前記速度の情報を得ることを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記微分により得られた信号におけるノイズ成分を低減するためのローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項２に記載の振動制御装置。
【請求項４】
前記物体の加速度を検出する第２検出部を含み、
前記制御部は、前記第２検出部で検出された前記加速度を積分することにより前記振動の情報を得ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項５】
前記正フィードバック制御は、前記減衰係数に基づく利得を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項６】
前記負フィードバック制御は、前記減衰係数に基づく利得を有することを特徴とする請求項５に記載の振動制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記支持部を支持する基台の速度の情報に基づいて前記駆動部の負フィードフォワード制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項８】
前記基台の加速度を検出する第３検出部を含み、
前記制御部は、前記第３検出部で検出された前記加速度を積分することにより前記基台の速度の情報を得ることを特徴とする請求項７に記載の振動制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記積分により得られた信号におけるノイズ成分を低減するためのハイパスフィルタを含むことを特徴とする請求項８に記載の振動制御装置。
【請求項１０】
前記支持部は、空気ばねを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項１１】
リソグラフィ装置であって、
パターンを基板に形成する形成部と、
前記形成部を支持する、減衰係数を有する支持部と、
前記形成部の振動を制御する請求項１ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載の振動制御装置と、
を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動制御装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターンを基板に形成するためのリソグラフィ装置では、基台（床）の振動等によるリソグラフィ装置の本体の振動がオーバーレイ精度や、形成されるパターンの解像性能または忠実度等を劣化させる原因となりうる。そのため、リソグラフィ装置では、当該本体が搭載される定盤などの物体の振動を制御するための振動制御装置が用いられうる。
【０００３】
特許文献１には、基台からの振動を受動減衰させる支持部（例えば空気ばね）を介して基台によって支持された物体の振動を低減させる振動低減装置が開示されている。また、当該振動低減装置は、物体を駆動するアクチュエータと、物体の振動を検出するセンサとを含み、当該センサによる検出結果に基づいてアクチュエータの負フィードバック制御を行う。これにより、支持部の固有振動数において、基台から物体に伝わる振動を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような振動制御装置では、支持部の有する減衰係数を考慮しないと、物体の振動を制御する性能が損なわれうる。
【０００６】
そこで、本発明は、物体の振動の制御に有利な振動制御装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての振動制御装置は、減衰係数を有する支持部を介して支持された物体の振動を制御する振動制御装置であって、前記物体を駆動する駆動部と、前記物体の振動の情報に基づいて前記駆動部の負フィードバック制御を行う制御部と、を含み、前記制御部は、前記物体の速度の情報に基づいて、前記速度により前記支持部が前記物体に及ぼす力を低減するように、前記駆動部の正フィードバック制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、物体の振動の制御に有利な振動制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の振動制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】基台から物体までの振動伝達特性を示す図である。
【図３】基台の変位Ｘ０から外乱力Ｆｄへの伝達関数のボード線図を示す図である。
【図４】基台の変位Ｘ０から物体の変位Ｘ１への振動伝達を示すブロック線図である。
【図５】基台から物体までの振動伝達特性を示す図である。
【図６】第２実施形態の振動制御装置の構成を示す概略図である。
【図７】基台から物体までの振動伝達特性を示す図である。
【図８】第３実施形態の振動制御装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の振動制御装置１００について説明する。第１実施形態の振動制御装置１００は、支持部３を介して基台２（床）によって支持された定盤などの物体１の振動を低減する。第１実施形態では、物体１の鉛直方向（Ｚ方向）における振動を低減する振動制御装置１００について説明する。ここで、振動制御装置１００は、物体１の鉛直方向における振動を低減する構成と同様の構成を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）にも適用することにより、物体１の水平方向における振動も低減することができる。
【００１３】
第１実施形態の振動制御装置１００は、例えば、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置の構成要素として用いられ、物体１の上には、リソグラフィ装置の本体またはその一部（基板にパターンを形成する形成部）が搭載されうる。リソグラフィ装置としては、例えば、基板上のインプリント材をモールドにより成形するインプリント装置や、荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置、マスクのパターンを基板に投影する投影露光装置などが挙げられる。
【００１４】
図１は、第１実施形態の振動制御装置１００の構成を示す概略図である。振動制御装置１００は、例えば、振動を低減する対象の物体１と、支持部３と、支持部３を介して物体１を支持する基台２とを含みうる。支持部３は、基台２から物体１に伝わる振動を受動的に減衰させる機能（特性）を有する（例えば空気ばねを含みうる）。即ち、支持部３は、減衰係数を有しうる。また、振動制御装置１００は、基台２と物体１との相対位置が変化するように物体１を駆動する駆動部４と、物体１の振動を検出する検出部５（第２検出部）と、制御部６とを含みうる。駆動部４としては、例えば、リニアモータやエアアクチュエータなどが用いられ、検出部５としては、例えば、物体１の加速度を検出するためのサーボ加速度計などが用いられうる。
【００１５】
制御部６は、物体１の振動が低減するように、物体１の振動情報に基づいて駆動部４の負フィードバック制御を行う。例えば、制御部６は、物体１の振動の情報としての物体１の速度の情報（速度情報５２）とフィードバックゲインＣａ（第２ゲイン）とに基づいて、駆動部４に物体１を駆動させるための指令値４１（第２指令値）を決定する補償器６ａを含みうる。補償器６ａは、例えば、検出部５からの信号５１（検出部５で検出された物体１の加速度）を積分することにより、物体１の振動の情報としての物体１の速度情報５２を得る。そして、得られた速度情報５２に対し、フィードバックゲインＣａを乗じ、電流ドライバゲインＧｉで除することにより、駆動部４の指令値４１を決定する。このように決定された指令値４１は、乗算器８において電流ドライバゲインＧｉで増幅されて、操作量として駆動部４に供給される。
【００１６】
ここで、補償器６ａにおいて指令値４１を決定する際、例えば、物体１の速度（速度情報５２）と物体１の目標速度との偏差を用いてもよい。第１実施形態の振動制御装置１００では、物体１の目標速度を「ゼロ」にしているため、図１では、当該偏差を求める構成の記載を省略している。また、フィードバックゲインＣａは、物体１の速度情報５２を入力とし、指令値４１に電流ドライバゲインＧｉを乗じた値を出力とする伝達関数である。
【００１７】
次に、基台２から物体１までの振動伝達特性について、図２を参照しながら説明する。図２は、基台２から物体１までの振動伝達特性（シミュレーション結果）を示す図であり、横軸は周波数、および縦軸は基台２から物体１への振動伝達率（ゲイン）である。図２の破線２１は、支持部３による振動の受動減衰が行われていない状態での振動伝達特性を示し、図２の破線２２は、支持部３による振動の受動減衰が行われている状態での振動伝達特性を示す。また、図２の実線２３は、支持部３よる振動の受動減衰が行われ、且つ制御部６による駆動部４の負フィードバック制御が行われている状態での振動伝達特性を示す。
【００１８】
図２を参照すると、支持部３による受動減衰が行われている状態（破線２２）では、支持部３による受動減衰が行われていない状態（破線２１）に比べ、支持部３の固有振動数における振動伝達率（ゲイン）を低減することができる。しかしながら、固有振動数より高周波数側においては、振動伝達率が増加している。これは、支持部３による受動減衰（支持部３の減衰係数Ｃ１）の影響により、支持部３の減衰係数Ｃ１が大きいほど、高周波数側における振動伝達率が増加することを示している。また、制御部６による駆動部４の負フィードバック制御を行った場合では、図２の実線２３に示すように、支持部３の固有振動数における振動伝達率は更に低減されるものの、高周波数側における振動伝達率は改善されない。
【００１９】
ここで、高周波数側における振動伝達率が増加する理由について説明する。支持部３を介して基台２から物体１に伝わる外乱力Ｆｄは、式（１）によって表されうる。式（１）において、Ｋ１は支持部３のばね定数（剛性）、Ｃ１は支持部３の減衰係数、Ｘ０は基台２の変位を示す。また、基台２の変位Ｘ０から外乱力Ｆｄへの伝達関数のボード線図を図３に示す。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
式（１）および図３を参照すると、基台２の変位Ｘ０に起因して発生する外乱力Ｆｄが、支持部３の減衰係数Ｃ１の影響により、Ｋ１／Ｃ１／２π［Ｈｚ］より高周波数側において、２０［ｄＢ／ｄｅｃ］の傾きで増加することがわかる。これは、当該高周波数側において、基台２の速度に比例した力が、支持部３を介して物体１に伝わっていることを示している。
【００２２】
そこで、第１実施形態の振動制御装置１００（制御部６）は、物体１の速度の情報に基づいて、物体１の速度により支持部３が物体１に及ぼす力を低減するように、駆動部４の正フィードバック制御を行う。具体的には、振動制御装置１００は、基台２の速度に比例した力が物体１に伝わることを低減するように、基台２と物体１との相対速度の情報に基づいて駆動部４の正フィードバック制御を行う。例えば、振動制御装置１００には、図１に示すように、基台２と物体１との間の相対位置を検出する検出部７（第１検出部）が設けられうる。そして、制御部６は、検出部７による検出結果とフィードバックゲインＣ１ｆｂ（第１ゲイン）とに基づいて、駆動部４に物体１を駆動させるための指令値４２（第１指令値）を決定する補償器６ｂを含みうる。
【００２３】
補償器６ｂは、例えば、検出部７からの信号７１（基台２と物体１との相対位置）を微分することにより、物体１の速度の情報、即ち、基台２と物体１との相対速度の情報（相対速度情報７２）を得る。そして、得られた相対速度情報７２に対し、フィードバックゲインＣ１ｆｂを乗じ、電流ドライバゲインＧｉで除することにより、駆動部４の指令値４２を決定する。このように決定された指令値４２は、補償器６ａで決定された指令値４１に加算器１０で加算された後、乗算器８において電流ドライバゲインＧｉで増幅されて、操作量として駆動部４に供給される。但し、当該正フィードバック制御は、支持部３の減衰係数Ｃ１に基づく利得を有する。具体的には、補償器６ｂにおけるフィードバックゲインＣ１ｆｂが、支持部３の減衰係数Ｃ１以下の値に設定される。ここで、補償器６ｂは、検出部７からの信号７１（基台２と物体１との間の相対位置）を微分することによって得られた信号におけるノイズ成分（高周波ノイズ）を低減するためのローパスフィルタを含んでもよい。
【００２４】
ここで、補償器６ｂにおいて指令値４２を決定する際、例えば、基台２と物体１との相対速度（相対速度情報７２）と、目標相対速度との偏差を用いてもよい。第１実施形態の振動制御装置１００では、目標相対速度を「ゼロ」にしているため、図１では、当該偏差を求める構成の記載を省略している。また、フィードバックゲインＣ１ｆｂは、相対速度情報７２を入力とし、指令値４２に電流ドライバゲインＧｉを乗じた値を出力とする伝達関数である。
【００２５】
図４は、制御部６による駆動部４の正フィードバック制御を行った際における、基台２の変位Ｘ０から物体１の変位Ｘ１への振動伝達を示すブロック線図である。図４に示すように、補償器６ｂのフィードバックゲインＣ１ｆｂを支持部３の減衰係数Ｃ１とほぼ同じ値に設定すると（Ｃ１≒Ｃ１ｆｂ）、基台２の速度に比例した力が、制御部６による駆動部４の正フィードバック制御によって低減（相殺）されうる。
【００２６】
また、図５は、基台２から物体１までの振動伝達特性を示す図であり、横軸は周波数および縦軸は振動伝達率（ゲイン）である。図５の破線２４は、制御部６による駆動部４の正フィードバック制御が行われていない状態での振動伝達特性を示し、図５の実線２５は、制御部６による駆動部４の正フィードバック制御が行われている状態での振動伝達特性を示す。図５を参照すると、制御部６による駆動部４の正フィードバック制御を行うことにより、高周波数側における振動伝達率が低減されることがわかる。
【００２７】
このように、第１実施形態の振動制御装置１００は、基台２と物体１との相対速度情報７２およびフィードバックゲインＣ１ｆｂに基づいて指令値４２を決定し、決定した指令値４２に基づいて駆動部４の正フィードバック制御を行う。但し、フィードバックゲインＣ１ｆｂは、支持部３の減衰係数以下の値に設定される。これにより、高周波数側における振動伝達率を低減することができる。ここで、物体１が低周波数で振動することは、リソグラフィ装置の重ね合わせ精度を低下させる要因となりうる。第１実施形態の振動制御装置１００は、検出部７からの信号７１（基台２と物体１との相対変位）を１階微分することにより基台２と物体１との相対速度情報７２を求めている。この場合、検出部７からの信号７１に含まれる低周波ノイズについては微分演算による増幅が抑制されるため、物体１が低周波数で振動することを抑制することができる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
補償器６ｂを用いた駆動部４の正フィードバック制御を行うと、図５に示すように、高周波数側における振動伝達率を低減することができるが、支持部３の固有振動数における振動伝達率が増加してしまう。これは、支持部３における振動の受動減衰を、補償器６ｂを用いた駆動部４の正フィードバック制御によって軽減させたからである。そのため、第２実施形態の振動制御装置２００では、補償器６ａを用いた駆動部４の負フィードバック制御が、支持部３の減衰係数に基づく利得を有するように構成される。具体的には、支持部３の固有振動数において基台２から物体１に伝わる振動が低減するように、補償器６ｂのフィードバックゲインＣ１ｆｂに基づいて、補償器６ａのフィードバックゲインＣａ’が設定されている。図６は、第２実施形態の振動制御装置２００の構成を示す概略図である。第２実施形態の振動制御装置２００では、補償器６ａのフィードバックゲインＣａ’（第２ゲイン）は、式（２）で表される値に設定される。
【００２９】
【数２】
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【００３０】
このように、第２実施形態に係る補償器６ａのフィードバックゲインＣａ’は、第１実施形態に係る補償器６ａのフィードバックゲインＣａに補償器６ｂのフィードバックゲインＣ１ｆｂを加えた値以上に設定される。これにより、図７に示すように、支持部３の固有振動数における振動伝達率を低下させることができる。図７は、第１実施形態および第２実施形態の振動制御装置における基台２から物体１までの振動伝達特性を示す図である。図７の破線２６は、第１実施形態の振動制御装置１００における振動伝達特性を示し、図７の実線２７は、第２実施形態の振動制御装置２００における振動伝達特性を示す。ここで、第２実施形態の振動制御装置２００では、補償器６ｂを用いた駆動部４の正フィードバック制御を開始する前に、補償器６ａのフィードバックゲインをＣａからＣａ’に変更するとよい。
【００３１】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の振動制御装置３００について、図８を参照しながら説明する。第１実施形態の振動制御装置１００では、上述したように、検出部７からの信号７１を１階微分することにより基台２と物体１との相対速度情報７２を求めているため、検出部７からの信号７１に含まれる低周波ノイズの影響を抑制することができる。しかしながら、第１実施形態の振動制御装置１００は、検出部７からの信号７１に含まれる高周波ノイズの影響を受けるため、高周波数側における振動低減特性を更に向上させることが好ましい。そのため、第３実施形態の振動制御装置３００（制御部６）は、基台２の速度の情報（速度情報９２）に基づいて駆動部４の負フィードフォワード制御を行う。
【００３２】
図８は、第３実施形態の振動制御装置３００を示す概略図である。振動制御装置３００には、例えば、基台２の加速度を検出する第３検出部９が設けられうる。そして、制御部６は、第３検出部９による検出結果とフィードフォワードゲインＣａｆｆ（第３ゲイン）とに基づいて、駆動部４に物体１を駆動させるための第３指令値４３を決定する補償器６ｃを含みうる。補償器６ｃは、例えば、第３検出部９からの信号９１（基台２の加速度）を積分することにより、基台２の速度情報９２を得る。そして、得られた速度情報９２に対し、フィードフォワードゲインＣ１ｆｆを乗じ、電流ドライバゲインＧｉで除することにより、駆動部４の第３指令値４３を決定する。このように決定された第３指令値４３は、補償器６ａで決定された指令値４１および補償器６ｂで決定された指令値４２に加算器１０で加算された後、乗算器８において電流ドライバゲインＧｉで増幅されて、操作量として駆動部４に供給される。
【００３３】
ここで、補償器６ｃにおいて第３指令値４３を決定する際、例えば、基台２の速度（速度情報９２）と基台２の目標速度との偏差を用いてもよい。第３実施形態の振動制御装置３００では、基台２の目標速度を「ゼロ」にしているため、図８では、当該偏差を求める構成の記載を省略している。また、フィードフォワードゲインＣ１ｆｆは、基台２の速度情報９２を入力とし、第３指令値４３に電流ドライバゲインＧｉを乗じた値を出力とする伝達関数である。
【００３４】
このように、第３実施形態の振動制御装置３００は、第３検出部９からの信号９１を１階積分することにより基台２の速度情報９２を求めている。そのため、第３検出部９からの信号９１に含まれる高周波ノイズの影響を抑制し、高周波数側における振動低減特性を向上させることができる。ここで、第３制御部１２は、第３検出部９からの信号９１（基台２の加速度）を積分することによって得られた信号におけるノイズ成分（低周波ノイズ）を低減するためのハイパスフィルタを含んでもよい。
【００３５】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、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。本実施形態の物品の製造方法は、上記の振動制御装置を含むリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板にパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンが形成された基板を処理する（加工する）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。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：物体、２：基台、３：支持部、４：駆動部、５：第２検出部、６：制御部、６ａ〜６ｃ：補償器、７：第１検出部、９：第３検出部、１００：振動制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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