用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置。按照本發(fā)明的一方面，一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置具有：至少兩個致動器（620，630，720，730，820，830），其經(jīng)由機械耦合（621，631，721，731，821，831）分別耦合至所述元件（610，710，810）并且在至少一個自由度上分別在所述元件上施加能夠被調(diào)節(jié)的力；其中，對于這些致動器中的每一個致動器，屬于相應致動器的致動器質(zhì)量與所述致動器關(guān)聯(lián)的所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及其中，這些質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率彼此具有等于這些固有頻率中的最大固有頻率的10％的最大偏差。
【專利說明】用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]此申請要求均于2011年4月21日提交的德國專利申請DE102011007917.3和US61/477740的優(yōu)先權(quán)益。于此通過引用并入了這些申請的內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請涉及用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]微光刻法用于產(chǎn)生諸如例如集成電路或LCD的微結(jié)構(gòu)部件。以所謂的投影曝光設(shè)備執(zhí)行微光刻過程，該投影曝光設(shè)備具有照明器件和投影透鏡。在此情況下借助于投影透鏡將借助于照明器件照明的掩膜(=分劃板)的圖像投影到涂覆有光敏層(光刻膠)并布置在投影透鏡的像平面中的基底(例如，硅晶片)上，以將掩膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至基底的光敏涂層上。
[0005]在設(shè)計為用于EUV (即用于波長小于15nm的電磁輻射)的投影曝光設(shè)備中，歸因于不存在透光材料，鏡子用作用于成像過程的光學部件。能夠?qū)⑺鲧R子固定在承載框架上并且配置為使得它們是至少部分能夠操縱的，以使得能夠以例如六個自由度(即關(guān)于三個空間方向x、y和z上的移位，以及關(guān)于Rx、Ry和Rz繞對應軸的旋轉(zhuǎn))移動各個鏡子，作為其結(jié)果，補償例如在投影曝光設(shè)備的操作期間發(fā)生的光學性質(zhì)的改變是可能的，該改變例如是由于熱影響造成的。
[0006]在EUV系統(tǒng)的操作期間，例如在抑制各個元件上的寄生力時或在考慮并抑制系統(tǒng)激發(fā)的振動時，動態(tài)方面變得日益重要。為此目的，除其它因素外，起作用的因素是，對于增加的鏡子尺度和支撐及測量結(jié)構(gòu)的尺度，機械結(jié)構(gòu)的固有頻譜總是進一步向較低頻率移動，該尺度隨數(shù)值孔徑增大。結(jié)果，就系統(tǒng)性能以及就不再能夠以穩(wěn)定方式或僅能夠以低控制質(zhì)量操作活動位置調(diào)節(jié)的事實來說，發(fā)生的振動導致增加的問題。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了用于抑制或抑止(damp)不想要的振動的各種途徑。為此目的，以范例方式參照 W02006/084657AU W02007/006577AU DE102008041310A1、DE102009005954A1 以及 US4123675。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是使得用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置可用，其容許以較高控制質(zhì)量調(diào)節(jié)元件的位置。
[0009]此目的按照獨立專利權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。
[0010]根據(jù)一方面，本發(fā)明涉及一種微光刻投影曝光設(shè)備中的控制環(huán)，包括:
[0011]-至少一個位置傳感器，用于生成特征是所述投影曝光設(shè)備中的元件的位置的傳感器信號；
[0012]-至少一個致動器；以及
[0013]-閉環(huán)控制器，其基于來自所述位置傳感器的所述傳感器信號來調(diào)節(jié)由所述致動器施加于所述元件上的力；
[0014]-其中，為了穩(wěn)定所述控制響應，在所述控制環(huán)中存在至少一個低通濾波器。
[0015]本發(fā)明首先基于在包含用于對元件進行致動的裝置的控制環(huán)中布置低通濾波器的概念，該元件更特別地是鏡子，并且在這樣做時，在通過合適地調(diào)整在系統(tǒng)中發(fā)生的共振和濾波頻率來調(diào)節(jié)元件的位置或鏡子位置時確保充分的穩(wěn)定性。
[0016]雖然下文假定鏡子作為該元件并且也假定投影曝光設(shè)備設(shè)計為用于EUV，但是本發(fā)明不限于此。從而，也能夠結(jié)合其它(更特別地光學)元件(諸如例如透鏡)和/或在設(shè)計為用于DUV (即，小于200nm，更特別地小于160nm的波長)的投影曝光設(shè)備中實施本發(fā)明。
[0017]控制環(huán)中低通濾波器的根據(jù)本發(fā)明的使用在該低通濾波器伴隨有相位分布的改變，更特別地控制環(huán)的相位容限的減小的程度上不是易于明顯的；這能夠從圖5a_b最好地識別。圖5a_b中的示例示出了作用力抑制的范例傳遞函數(shù)(圖5a)和對應的相位響應(圖5b)，在用于兩個不同Q因子的曲線的基礎(chǔ)上例示該濾波器的阻尼的效果。
[0018]原理上，二階濾波器中的致動器力的抑制取決于激發(fā)頻率與濾波頻率之間的相對間隔；能夠在圖5a中識別這個。濾波頻率以下的頻率范圍中的激發(fā)未受到抑制。在濾波頻率以上，致動器力總是更受抑制，具有_40dB/十年的增大。隨著阻尼增大，在濾波頻率附近發(fā)生的共振銳度減小到剛度或質(zhì)量(mass)線以下。Q因子描述共振峰的大小，圖5a示例相對弱的阻尼(大的共振峰，Q = 250)和相對強的阻尼(小的共振峰Q = 0.7)的分布。如果通過機械構(gòu)件來實施濾 波器，則濾波頻率fF在此情況下由下式給出，
[0019]fF = —(I)
2π \m
[0020]其中，k標記形成機械濾波器的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的彈簧常數(shù)，且m標記機械濾波器的濾波質(zhì)量。
[0021]按照圖5b，在無抑止或弱抑止共振的情況下，在濾波頻率附近從輸出至輸入信號存在180°的相位移動(對應于符號的改變)。在較強阻尼的情況下(依次對應于圖5b中的Q = 0.7的虛曲線)，存在從0°的相位(即“相位輸入和輸出信號”)至180°的相位的基本上較平和的過渡，并且從而對于共振頻率以下的頻率已經(jīng)存在顯著的相位移動，其結(jié)果是控制環(huán)的所需的反應不再充分地足夠迅速。其上沖是，就上述相位分布來說，控制環(huán)中的具有相對強的阻尼的低通濾波器本身是不期望的。
[0022]從這些想法繼續(xù)，本發(fā)明現(xiàn)在基于低通濾波器能夠用于包含用于對元件或鏡子進行致動的裝置的控制環(huán)中的進一步的發(fā)現(xiàn)，該低通濾波器具有相對弱的阻尼(即，與常規(guī)電子濾波器相比，常規(guī)電子濾波器能夠例如具有0.7的Q因子)，對應于5或更大的相對大的Q因子。如以下仍然將參照圖更詳細地解釋的，作為使用具有相對弱的阻尼的該低通濾波器的結(jié)果，在濾波頻率附近故意接受將通過使用具有基本上較低的Q因子或較強的阻尼的低通濾波器來抑制的顯著共振。
[0023]然而，本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)濾波頻率附近的此附加共振能夠構(gòu)造為使得控制環(huán)仍然是穩(wěn)定的并且呈現(xiàn)想要的控制質(zhì)量。換句話說，在其以目標方式合適地構(gòu)造的程度上，濾波頻率附近的附加共振不引起性能的退化，并且所以共振不引起控制環(huán)中的不穩(wěn)定。結(jié)果，低通濾波器從而能夠繼續(xù)抑制該元件或鏡子的共振頻率，同時避免上述不想要的相位損失的效果一與使用具有強阻尼或低Q因子的低通濾波器的情況不同。[0024]該元件或鏡子的共振頻率，即元件體或鏡子體的柔性本征模式在鏡子控制環(huán)的傳遞函數(shù)中作為弱抑止的共振尖峰是總體可見的。它們限制了閉環(huán)控制的可實現(xiàn)的帶寬，即控制質(zhì)量(仍然將在以下對于沒有濾波器的情況的圖2中看到的)。
[0025]低通濾波器的濾波頻率優(yōu)選地小于鏡子的最小固有頻率的值的95%，特別地小于80%，更特別地小于60 %。
[0026]此實施例是有利的，因為如已經(jīng)在圖5a的基礎(chǔ)上解釋的，借助于濾波器抑制鏡子的具體共振頻率的效率增高，則濾波器的濾波頻率(即，在機械濾波器的情況下質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率)越低。同時，根據(jù)本發(fā)明，濾波頻率未設(shè)定為任意地低，使得保持控制環(huán)的穩(wěn)定性。因此，濾波頻率應當優(yōu)選地在帶寬以上至少4-5的因子。在端效應中，此情況中的帶寬確定定位該元件或鏡子時的控制質(zhì)量和抑制外部干擾(例如，作為晶片臺等的移動的結(jié)果)的能力。
[0027]低通濾波器能夠具體化為電子濾波器，并且能夠更特別地具有所述閉環(huán)控制器、所述位置傳感器或所述致動器中的至少一個電或電子電路。
[0028]在另外的實施例中低通濾波器具體化為機械濾波器。
[0029]首先，由質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)形成的機械濾波器固有地具有相對弱的阻尼或高的Q因子，如在本發(fā)明的范圍內(nèi)所尋求的。
[0030]此外，實施作為質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的形式的機械濾波器的低通濾波器現(xiàn)在具有附加的優(yōu)點，即機械濾波器能夠?qū)嵤槭沟闷浒▽儆谥聞悠鞯闹聞悠髻|(zhì)量，例如，如果致動器具體化為音圈馬達或洛倫茲致動器，則此致動器的磁體的質(zhì)量于是與致動器質(zhì)量至鏡子的機械耦合一起已經(jīng)形成了質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)并且因此相關(guān)的機械濾波器。在該實施例中，相關(guān)致動器部件的質(zhì)量不再通過伴隨有變形的粘結(jié)技術(shù)等聯(lián)接至鏡子，或借助于用于解耦該變形的彈性連接聯(lián)接至所述鏡子，而是其通過形成低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的彈簧以目標方式從該鏡子解率禹。
[0031]通過將致動器質(zhì)量經(jīng)由彈簧耦合至鏡子引起的此致動器質(zhì)量與鏡子的此解耦現(xiàn)在導致鏡子的共振頻率的增大，如以下將參照圖更詳細地解釋的，這能夠追溯到磁體質(zhì)量的忽略和伴隨這個的有效振動質(zhì)量的減小，與例如實施為電子濾波器的具有相同阻尼的低通濾波器相比，濾波器的濾波頻率保持不變。
[0032]總的來說，這再次增大了低通濾波器的效率，因為(如已經(jīng)在圖5a的基礎(chǔ)上解釋的)，低通濾波器的抑制隨待抑制的頻率的值的增大或待抑制的頻率與濾波頻率的間隔的增大而增大。
[0033]在本發(fā)明的實施例中，機械濾波器能夠包括位置傳感器、屬于致動器的致動器質(zhì)量、或致動器質(zhì)量至鏡子的機械耦合。此外，致動器質(zhì)量至該元件或鏡子的機械耦合能夠具有別針。此外，在本發(fā)明的實施例中，相對于致動器的驅(qū)動軸在軸向方向上的機械耦合的剛度與橫向方向上的剛度的比率至少為100。為此目的，別針能夠更特別地設(shè)置有兩個彎曲(flexure)方位(bearing)。
[0034]在實施例中，通過閉環(huán)控制控制的每一個致動器具有其自己的至該元件或鏡子的機械耦合，沒有另外的致動器耦合到所述機械耦合上。此實施例的優(yōu)點是，能夠?qū)εc相應的致動器關(guān)聯(lián)的(并且例如結(jié)合別針具體化的)質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率獨立地確定大小，并且所以更特別地，能夠?qū)⑺泄逃蓄l率調(diào)整至相同值。[0035]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有
[0036]-至少兩個致動器，其經(jīng)由機械耦合分別耦合至所述元件，并且分別在至少一個自由度上在所述元件上施加能夠被調(diào)節(jié)的力；
[0037]-其中，對于這些致動器中的每一個致動器，屬于相應致動器的致動器質(zhì)量與所述致動器關(guān)聯(lián)的所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及
[0038]-其中，這些質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率彼此具有等于這些固有頻率中的
[0039]最大固有頻率的10%的最大偏差。
[0040]此途徑處理如果不是僅一個，而是若干不同濾波頻率(對于致動器的不同驅(qū)動軸)存在于裝置中的環(huán)境，在需要的時候，可能必需在具體軸上執(zhí)行帶寬的調(diào)整或減小，使得不再實現(xiàn)期望的控制質(zhì)量。在濾波器效果與控制質(zhì)量之間的最佳可能的折衷的意義內(nèi)，如果濾波頻率盡可能地位于一起，則其因此是有利的。通過將濾波頻率調(diào)諧到基本上相同的值，結(jié)果使得致動器中的元件或鏡子位置的更穩(wěn)定的閉環(huán)控制成為可能，同時考慮系統(tǒng)中發(fā)生的頻率。
[0041]兩個致動器優(yōu)選地具有相互垂直的驅(qū)動軸。該裝置是有利的，因為能夠排除致動器相對于彼此的淬滅效應和伴隨有該淬滅效應的閉環(huán)控制器的不穩(wěn)定性。
[0042]兩個致動器能夠更特別地形成雙腳架。
[0043]根據(jù)一個實施例，形成低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件或鏡子的最小固有頻率的值的95%，特別地小于80%，更特別地小于60%。
[0044]這依次基于借助于濾波器來抑制具體共振頻率的效率增大，則濾波器的濾波頻率(即機械濾波器的情況下質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率)越低的想法。
[0045]此實施例是有利的，如果存在若干低通濾波器，則獨立于以上描述的濾波頻率的最佳可能的對應。
[0046]根據(jù)另外的方面，本發(fā)明因此涉及一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有:
[0047]-至少一個致動器，其經(jīng)由機械耦合耦合至所述元件，并且在至少一個自由度上在所述元件上施加能夠被調(diào)節(jié)的力；
[0048]-其中，屬于所述致動器的致動器質(zhì)量與所述致動器關(guān)聯(lián)的所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及
[0049]-其中，所述質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件的最小固有頻率的值的95%。
[0050]在此情況下，低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率優(yōu)選地也小于所述元件或鏡子的最小固有頻率的值的80%，特別地小于70%，更特別地小于60%并且更特別地小于50%。
[0051]根據(jù)本發(fā)明使用的低通濾波器能夠替代地或附加地也由存在于控制環(huán)中的傳感器系統(tǒng)來形成(或也與其一起形成)，此傳感器系統(tǒng)包括彈性彈簧元件。
[0052]按照另外的方面，本發(fā)明因此涉及一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有:
[0053]-用于在至少兩個自由度上確定所述元件的位置和/或方位的至少一個傳感器元件，所述傳感器元件經(jīng)由機械耦合耦合至所述元件或參考結(jié)構(gòu)；
[0054]-其中，對于所述至少兩個自由度，所述傳感器元件分別與所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，并且
[0055]-其中，這些質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率彼此具有等于這些固有頻率中的最大固有頻率的10%的最大偏差。
[0056]根據(jù)此方面，本發(fā)明自根據(jù)本發(fā)明的低通濾波器原理上能夠安裝在控制環(huán)中的任何地方(如以下將參照圖更詳細地解釋的)，即也在包含于控制環(huán)中的位置傳感器的部位處，的想法繼續(xù)。通過范例，該位置傳感器能夠具有應用于該元件或鏡子的標尺或目標，該標尺或目標能夠由傳感頭讀出并且能夠組裝于合適的彈簧系統(tǒng)上，并且能夠以彈簧頻率振動，其結(jié)果是能夠類似地實施機械濾波器。作為較小傳感器選通質(zhì)量m的結(jié)果，傳感器連接的剛度k也能夠較小，這對于實施相應的自由度所需的濾波頻率是所需的。
[0057]根據(jù)另外的方面，本發(fā)明涉及一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有:
[0058]-用于在至少一個自由度上確定所述元件的位置和/或方位的至少一個傳感器元件，所述傳感器元件經(jīng)由機械耦合耦合至所述元件或參考結(jié)構(gòu)；
[0059]-其中，對于所述至少一個自由度，所述傳感器元件與所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及
[0060]-其中，此質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件的最小固有頻率的值的95%。
[0061]根據(jù)一個實施例，相應低通濾波器具有至少5，特別地至少20，更特別地至少50并且更特別地至少80的Q因子。此途徑依次自以上已經(jīng)描述的以下發(fā)現(xiàn)繼續(xù):在低頻范圍中的相位在低通濾波器中的太強阻尼的情況下“損失”，并且所以該元件或鏡子僅以時間延遲跟隨控制器輸出，這最終導致控制質(zhì)量的退化。
[0062]根據(jù)一個實施例，該裝置具有用于分別在一個自由度上致動所述元件或鏡子的六個致動器。
[0063]本發(fā)明還涉及具有上述特征的裝置或控制環(huán)的微光刻投影曝光設(shè)備。
[0064]能夠從說明書和從屬權(quán)利要求收集本發(fā)明的另外的實施例。以下將在附圖中示例的范例實施例的基礎(chǔ)上更詳細地解釋本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0065]圖1示出了控制環(huán)的示意性示例，其中，能夠?qū)嵤┍景l(fā)明；
[0066]圖2a_c示出了用于無低通濾波器的控制環(huán)和用于具有強阻尼的低通濾波器的開放式(open)控制環(huán)的波特圖(圖2a_b)與關(guān)聯(lián)的尼奎斯特圖(圖2c)；
[0067]圖3a_c示出了用于無低通濾波器的控制環(huán)和用于具有弱阻尼的低通濾波器的開放式控制環(huán)的波特圖(圖3a_b)與關(guān)聯(lián)的尼奎斯特圖(圖3c)；
[0068]圖4a_c示出了用于無低通濾波器的控制環(huán)和用于機械地實施的具有弱阻尼的低通濾波器的開放式控制環(huán)的波特圖(圖4a_b)與關(guān)聯(lián)的尼奎斯特圖(圖4c);
[0069]圖5a_b示出了用于解釋濾波器的取決于待抑止的頻率相對于不同阻尼水平的濾波頻率的位置的濾波效應的圖示；以及
[0070]圖6-9示出了用于解釋本發(fā)明的各種實施例的示意性示例?！揪唧w實施方式】
[0071]圖1示出了控制環(huán)，其具有EUV鏡子1、用于測量鏡子位置的位置傳感器2以及用于設(shè)定至少一個自由度上的鏡子坐標的致動器3。此外，示意性地示例了閉環(huán)控制器4，閉環(huán)控制器4的輸入端供應有來自位置傳感器2的信號(由Ua標記)。在閉環(huán)控制器4的輸出側(cè)上，輸出用于控致動器3的信號,此控制器輸出由Ue標記。
[0072]現(xiàn)在，理論上能夠?qū)⒌屯V波器安裝到此控制環(huán)中的任何位置處，例如，在由按照圖1的“6”標記的位置處。以下參照圖2-4對低通濾波器的不同實施方式解釋該低通濾波器的效果 。
[0073]分別從圖1開始，圖2-4初始對于分別沿一個軸的閉環(huán)控制(即，鏡子、位置傳感器、閉環(huán)控制器以及致動器串聯(lián)聯(lián)接)在波特和尼奎斯特圖的基礎(chǔ)上描述開放式控制環(huán)。在按照圖2a-b、3a_b和4a_b的波特圖中，關(guān)于帶寬對繪制于水平軸上的頻率分別進行了標準化，帶寬對應于開放式控制環(huán)的增益為一(對應于OdB)處的頻率，即閉環(huán)控制器能夠抑制噪聲。在帶寬以上，增益減小至小于I的值，并且所以閉環(huán)控制器不再有效。
[0074]波特圖分別示例按照圖1的開放式控制系統(tǒng)的頻率響應，即輸入與輸出變量之間的作為頻率的函數(shù)的時間移動。為了示例控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，此外利用例如圖2c中所示的尼奎斯特圖，其中，示例了虛部Im (Ua/Ue)和實部Re (Ua/Ue)。
[0075]具體地，圖2a示例了控制環(huán)的以對數(shù)刻度繪制的作為頻率的函數(shù)的增益(對應于閉環(huán)控制器的輸出變量Ua與輸入變量Ue之間的比率)，其被關(guān)于帶寬標準化并且類似地以對數(shù)刻度繪制，Ua標記由位置傳感器2確立的鏡子的位置，并且Ue為致動器3的控制器輸出?？刂骗h(huán)的相位示例于圖2b的波特圖中。波特和尼奎斯特圖現(xiàn)在能夠用于確立必需如何配置開放式控制環(huán)，使得在控制環(huán)閉合時閉環(huán)控制是穩(wěn)定的。
[0076]參照圖2a_c，首先解釋安裝電子地實施的具有相對強的阻尼的低通濾波器的效果，分別通過實線示例對該低通濾波器獲得的曲線。這里，圖2-4中的虛線分別示例在沒有低通濾波器安裝在控制環(huán)中時出現(xiàn)并且從而用作下文中的參考曲線的波特或尼奎斯特圖中的那些曲線。
[0077]圖2a_b中的實線對應于圖1的控制環(huán)中的具有相對低的Q因子，即具有強的阻尼，的低通濾波器的安裝(例如，在閉環(huán)控制器4與致動器3之間)。這里，按照圖2a_c，已經(jīng)選擇了具有0.7的0因子的典型的電工技術(shù)濾波器(二階巴特沃斯(811?虹《0代1!)濾波器)。
[0078]根據(jù)圖2a，在正好帶寬的10倍以上的頻率處在沒有低通濾波器的參考曲線中存在顯著共振，在該頻率處，增益上升到I (即OdB之上)以上的值。鏡子通常設(shè)計為使得其最低固有頻率大于1kHz。通過將致動器耦合至鏡子，這些固有頻率減小，這能夠?qū)刂祈憫哂懈蓴_效果。
[0079]作為使用低通濾波器的結(jié)果，共振頻率附近的增益減小至小于一的增益因子(對應于小于OdB的值);能夠于圖2a的放大部分中識別這個。結(jié)果，避免了控制環(huán)的源自此共振的不穩(wěn)定性，而與其相位不相關(guān)。
[0080]在尼奎斯特圖中，圖2c示出了在幅度的復平面中繪制的對應頻率分布。
[0081]在圖2c中，鏡子的共振對應于曲線的圓部分，其中，這再一次增大，直至達到零增益。如果此曲線現(xiàn)在圍繞尼奎斯特圖中的所謂的臨界點(-1，0)，則預測系統(tǒng)呈現(xiàn)不穩(wěn)定行為是可能的。從圖2c能夠看出，對于選擇的低通濾波器，曲線不圍繞尼奎斯特圖中的點(_1，0)，并且所以系統(tǒng)仍然呈現(xiàn)穩(wěn)定行為。然而，能夠在圖2b中識別出，對應于具有強阻尼和180°值的低通濾波器的安裝的曲線之間的間隔以對應于帶寬的頻率處減小。此間隔也稱為“相位容限”。相位容限的減小對應于圖2c的尼奎斯特圖中距點(_1，0)的較小距離。為了恢復尋求的相位容限，現(xiàn)在必需降低帶寬并且因此控制環(huán)的控制質(zhì)量。
[0082]這里，根據(jù)以上在圖5b的基礎(chǔ)上解釋的效果，按照圖2a_c使用的低通濾波器的強阻尼已經(jīng)不期望地引起共振頻率以下的頻率的顯著相位移動，導致控制環(huán)中所需的反應不再充分地足夠迅速的事實，這是因為在遠低于帶寬的頻率處已經(jīng)存在連續(xù)增大的相位損失。
[0083]因此，雖然在就發(fā)生鏡子共振頻率的有效抑制來說，尋求濾波頻率的最低可能值和，為了避免太強的共振銳度，低的Q因子，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)必需考慮伴隨這些需求的相位損耗，并且必需找出用于控制環(huán)的合適的折衷。
[0084]下文中，在圖3a_c的基礎(chǔ)上解釋選擇用于低通濾波器的較弱阻尼(即，較高Q因子)的效果。
[0085]首先，圖3a_c示例用于相同參考(無濾波器)的類似于圖2a_c的圖，但是現(xiàn)在與具有顯著較弱的阻尼的低通濾波器相比。在圖3a-c中，此Q因子現(xiàn)在選擇為(優(yōu)選地基本上)大于5，典型地例如100的量級。雖然與圖2a相比，鏡子的共振頻率的抑制實際上未改變，但是現(xiàn)在在濾波頻率附近，即在鏡子的共振頻率以下，存在顯著的共振(類似地對應于以上在圖5b的基礎(chǔ)上解釋的效果)。作為該情況下顯著較低的Q因子的結(jié)果，此共振受到抑制，或于圖2a中將識別不出。
[0086]然而，濾波頻率附近的此附加共振現(xiàn)在能夠被配置為使得控制環(huán)仍然呈現(xiàn)穩(wěn)定性和想要的性能。這是因為，如能夠在根據(jù)圖3c的尼奎斯特圖中識別的，屬于具有低通濾波器的控制環(huán)的曲線(由實線示例)現(xiàn)在，沒有顯著的相位損失發(fā)生，初始地沿用于沒有低通濾波器的控制環(huán)的(虛)曲線延伸，大的圓(其離開圖或僅能夠以初步方式被識別)于是對應于濾波頻率附近的共振；這未圍住尼奎斯特圖中的點(_1，0)，并且因此系統(tǒng)呈現(xiàn)穩(wěn)定性。換句話說，濾波頻率附近的附加共振頻率不引起問題，因為作為控制環(huán)的相位的結(jié)果，其在不引起不穩(wěn)定性的頻率處。
[0087]結(jié)果，繼續(xù)獲得鏡子的共振頻率的抑制，然而避免了相位損失的不想要的效果，與圖2a_c的具有強阻尼或低Q因子的低通濾波器的情況不同。在端效應中，通過安裝的低通濾波器，類似于圖5a (作為增大的Q因子的結(jié)果)，在濾波頻率附近具有強共振銳度的事實，實現(xiàn)了避免此相位損失。相位損失的減小，或其避免，依次導致裝備有低通濾波器的控制環(huán)具有減小的朝向不穩(wěn)定的趨勢。從而，根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)了鏡子的共振頻率的抑制，而這不會損害相位容限。
[0088]能夠更特別地將以上參照圖2和3描述的濾波器作為電子濾波器安裝到圖1的控制環(huán)中，例如，在由虛線指示和由參考符號“6”標記的位置處。
[0089]然而，通過經(jīng)由質(zhì)量-彈簧(mass-spring)系統(tǒng)施加于鏡子上的致動器3的力，根據(jù)本發(fā)明的濾波器也能夠機械地實施為精確的。這里，屬于致動器的質(zhì)量(例如，音圈馬達中的磁體的質(zhì)量)能夠用作質(zhì)量并且所需的一切是致動器3與鏡子之間的附加彈簧。固有地，通過該質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)形成的機械濾波器具有弱的阻尼或高的Q因子。[0090]將濾波器實施為質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)形式的機械濾波器現(xiàn)在具有如下附加優(yōu)點:相關(guān)致動器部件的(例如在致動器實施為音圈馬達時，磁體的)質(zhì)量不再借助于伴隨有變形的粘結(jié)技術(shù)等聯(lián)接至鏡子，或通過彈性連接聯(lián)接至鏡子用于解耦該變形，而是通過質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的彈簧以目標方式與鏡子解耦。
[0091]下文中，在圖4a_c的基礎(chǔ)上解釋實施作為具有弱的阻尼的機械濾波器的低通濾波器的效果。
[0092]類似于圖2和3，圖4a_c以圖4a、b中的波特圖和圖4c中的尼奎斯特圖形式示出了用于該機械濾波器的范例實施例的圖。
[0093]通過借助于彈簧將致動器質(zhì)量耦合至鏡子而實現(xiàn)的此致動器質(zhì)量與鏡子的解耦，如從圖4a能夠看到的，導致鏡子的較高共振頻率(與參考曲線相比，仍然由虛線示例，類似于圖2和3)，這能夠追溯到磁體的質(zhì)量的忽略和伴隨這個的有效地振動的質(zhì)量的減小。按照圖4a，鏡子的所述共振頻率在此情況下增大至對應于帶寬的頻率的15-20倍的量級的值。這里，與以上解釋的圖3的范例實施例相比，濾波器的濾波頻率保持未改變?，F(xiàn)在能夠進一步提高控制環(huán)的帶寬，并且因此控制質(zhì)量。
[0094]對圖4的范例實施例獲得的尼奎斯特圖，按照圖4c，與圖3c的尼奎斯特圖的不同僅在于，由實線示例的曲線的對應于鏡子的共振(對應于機械濾波器的安裝)的圓部分具有顯著較小的半徑。因此，與圖3的范例實施例相比，圖4的范例實施例中的濾波器的效率再次增大了，因為(如從圖5a能夠看到的)濾波器的抑制隨待抑制的頻率的值的增大或隨距濾波頻率的其距離的增大而增大了。
[0095]雖然以上每一情況中描述的實施例考慮僅一個自由度上或沿一個軸的致動，但是鏡子實際具有六個自由度，其中其也能夠更特別地借助于六個致動器來致動，或通過能夠被調(diào)節(jié)的力來加載。這里，這些致動器中的每一個致動器優(yōu)選地以相同頻率解耦。這現(xiàn)在能夠通過給全部六個致動器中的每一個致動器提供獨立的彈簧來實施，相應的致動器經(jīng)由該彈簧聯(lián)接至鏡子，使得于是能夠?qū)γ恳粋€致動器獨立地選擇濾波頻率，并且更特別地，所有濾波頻率能夠選擇為彼此對應。
[0096]圖6示意性地示出了用于具體化為音圈馬達的兩個致動器的該實施方式，其中，第一致動器620的驅(qū)動方向沿水平方向延伸且第二致動器630的驅(qū)動方向沿豎直方向延伸。致動器620、630與鏡子之間利用的彈簧由“621”和“631”標記并且具體化為別針(pin)。這些別針中的每一個別針具有兩個接頭，它們由“625”和“635”標記并且確保將不沿別針的驅(qū)動軸的所有力和扭矩解耦。接頭625、635能夠具體化為簡單的柔性別針、萬向接頭或另外具體化為具有附加傾斜接頭的平行彈簧接頭。此外，接頭625、635能夠分別以單片方式形成于別針上或單獨制造和組裝于別針上。在另外的實施例中，接頭625、635也能夠整個或部分地移位到相應相鄰的組件中。
[0097]作為另一運動學實施方式，圖7示意性地示出了其中通過使用合適的導向裝置，省卻了致動器720和/或730上的接頭的實施例。這里，導向裝置具體化為使得繞垂直于驅(qū)動方向的軸的傾斜不被阻礙或阻擋。
[0098]能夠通過預張力(縱向方向上的壓應力)來實現(xiàn)接頭的傾斜或柔性剛度的減小。
[0099]在圖8中示意性地示例的另外的實施例中，將重量補償器件集成到一個致動器中也是可能的，其結(jié)果是能夠?qū)⒅聞悠鞯乃璧尿?qū)動功率保持相對低。為此目的，將重量補償器件集成到圖8中的致動器830中。
[0100]在另外的實施例中，按照本發(fā)明利用的低通濾波器也能夠(替代或附加地)由存在于控制環(huán)中的傳感器系統(tǒng)形成(或能夠與其一起形成)，此傳感器系統(tǒng)包括彈性彈簧元件。
[0101]該裝置示意性地示例于圖9a中。在范例實施例中，傳感器目標或標尺(scale)920經(jīng)由合適的彈簧系統(tǒng)組裝于鏡子910上，并且其能夠由傳感頭930讀出，傳感頭輸出特征為鏡子位置的適當?shù)膫鞲衅餍盘?31。作為鏡子910上的傳感器目標或傳感器標尺920的彈性連接的結(jié)果，類似地實現(xiàn)機械濾波器。就此機械濾波器的優(yōu)選實施例來說，參照以上結(jié)合特別是圖4和5的解釋。
[0102]圖9b在示意性示例中示出了機械濾波器的對應可能的實施方式，傳感器標尺920聯(lián)接至若干橫向易變形(yielding)元件(此范例中為四個)，例如以柔性臂922的形式，之上的鏡子910，使得傳感器標尺920能夠相對于鏡子910振動。易變形元件或柔性臂922現(xiàn)在就它們的位置和剛度來說設(shè)計為使得在繪制的坐標系中的X和y方向上發(fā)生的振動的共振頻率相對應。另外，對于自由度Rz，即繞z軸的旋轉(zhuǎn)，的共振頻率也能夠構(gòu)造為與前述共振頻率對應，使得結(jié)果柔性臂922在它們的三個橫向自由度(X，y, Rz)上，即位于測量方向的平面中的自由度上，以幾乎相同的固有頻率解耦。結(jié)果，確保在鏡子910的所有偏轉(zhuǎn)位置對信號進行濾波是可能的。
[0103]雖然也已經(jīng)在特殊實施例的基礎(chǔ)上描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，各種變形和替代實施例也是可得到的，例如通過組合和/或替換獨立實施例的特征。相應地，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，該變形和替代實施例也包括在本發(fā)明中，并且本發(fā)明的范圍僅限制于所附專利權(quán)利要求及其等同物的意義內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有: ?至少兩個致動器(620，630，720，730，820，830)，其經(jīng)由機械耦合(621，631，721，731，821，831)分別耦合至所述元件(610，710，810)，并且在至少一個自由度上分別在所述元件(610，710，810)上施加能夠被調(diào)節(jié)的力； ?其中，對于這些致動器(620，630，720，730，820，830)中的每一個致動器，屬于相應致動器的致動器質(zhì)量與所述致動器關(guān)聯(lián)的所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及 ?其中，這些質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率彼此具有等于這些固有頻率中的最大固有頻率的10%的最大偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，這兩個致動器(620，630，720，730，820，830)具有相互垂直的驅(qū)動軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，這兩個致動器(620，630，720，730，820，830)形成雙腳架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項所述的裝置，其特征在于，這些質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件(610，710，810)的最小固有頻率的值的95%，特別地小于80%，更特別地小于60%。
5.一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有:
?至少一個致動器(620，630，720，730，820，830)，其經(jīng)由機械耦合(621，631，721，731，821，831)耦合至所述元件，并且在至少一個自由度上在所述元件(610，710,810)上施加能夠被調(diào)節(jié)的力； ?其中，屬于所述致動器(620，630，720，730，820，830)的致動器質(zhì)量與所述機械耦合(621,631,721,731,821,831)形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及 ?其中，所述質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件(610，710，810)的最小固有頻率的值的95%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件(610，710，810 )的最小固有頻率的值的80 %，特別地小于60 %。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還具有用于在至少一個自由度上確定所述元件的位置和/或方位的至少一個傳感器元件，所述傳感器元件經(jīng)由機械耦合耦合至所述元件或參考結(jié)構(gòu)，并且所述傳感器元件與此機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。
8.一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有: ?用于在至少兩個自由度上確定所述元件的位置和/或方位的至少一個傳感器元件，所述傳感器元件經(jīng)由機械耦合耦合至所述元件或參考結(jié)構(gòu)； ?其中，對于所述至少兩個自由度，所述傳感器元件分別與所述機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，并且其中，這些質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率彼此具有等于這些固有頻率中的最大固有頻率的10%的最大偏差。
9.一種用于致動微光刻投影曝光設(shè)備中的元件的裝置，具有: ?用于在至少一個自由度上確定所述元件的位置和/或方位的至少一個傳感器元件，所述傳感器元件經(jīng)由機械耦合耦合至所述元件或參考結(jié)構(gòu)；?其中，所述傳感器元件與此機械耦合形成用作低通濾波器的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；以及 ?其中，此質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件的最小固有頻率的值的95%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的固有頻率小于所述元件的最小固有頻率的值的80%，更特別地小于60%。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，相應低通濾波器具有至少5，特別地至少20，更特別地至少50并且更特別地至少80的Q因子。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有控制帶寬小于IkHz的閉環(huán)控制器，其基于特征是所述元件的位置的傳感器信號來調(diào)節(jié)由至少一個致動器施加于所述元件上的力。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述低通濾波器具有在所述控制環(huán)的帶寬的2倍至15倍的范圍中的濾波頻率。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述低通濾波器具有在IOOHz至5kHz的范圍中的濾波頻率。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述元件(610，710，810)具有在500g至50kg的范圍中，更特別地在5kg至50kg的范圍中的質(zhì)量。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述單個致動器或多個致動器(620，630，720，730，820，830)具有在20g至500g的范圍中的質(zhì)量。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述(多個)機械耦合具有別針。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，此別針具有至少一個彎曲方位，更特別地兩個彎曲方位。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，至少一個致動器(620，630，720，730，820，830)是洛倫茲致動器。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有用于分別在一個自由度上致動所述元件(610，710，810)的六個致動器(620，630，720，730，820，830)。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述元件(610，710，810)是鏡子。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其特征在于，所述元件(610，710，810)是設(shè)計為用于EUV的微光刻投影曝光設(shè)備中的元件。
23.一種微光刻投影曝光設(shè)備中的控制環(huán)，包括: ?至少一個位置傳感器(2)，用于生成特征是所述投影曝光設(shè)備中的元件的位置的傳感器信號(Ua)； ?至少一個致動器(3);以及 ?閉環(huán)控制器(4)，其基于來自所述位置傳感器(2)的所述傳感器信號(Ua)來調(diào)節(jié)由所述致動器(3)施加于所述元件上的力； 籲其中，為了穩(wěn)定所述控制響應，在所述控制環(huán)中存在至少一個低通濾波器(6)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制環(huán)，其特征在于，所述低通濾波器(6)具有至少5，特別地至少20，更特別地至少50并且更特別地至少80的Q因子。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的控制環(huán)，其特征在于，所述低通濾波器(6)的濾波頻率小于所述元件(I)的最小固有頻率的值的95%，特別地小于80%，更特別地小于60%。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中的一項所述的控制環(huán)，其特征在于，所述低通濾波器(6)具體化為電子濾波器，更特別地為電濾波器，模擬電子濾波器或數(shù)字電子濾波器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的控制環(huán)，其特征在于，所述低通濾波器(6)具有所述閉環(huán)控制器(4)、所述位置傳感器(2)或所述致動器(3)中的至少一個電或電子電路。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至25中的一項所述的控制環(huán)，其特征在于，所述低通濾波器(6)具體化為由易變形機械元件(彈簧)和慣性機械元件(質(zhì)量)制成的機械濾波器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制環(huán)，其特征在于，所述機械濾波器包括所述位置傳感器⑵。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制環(huán)，其特征在于，所述機械濾波器包括屬于所述致動器(3)的致動器質(zhì)量。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的控制環(huán)，其特征在于，所述機械濾波器包括所述致動器質(zhì)量至所述元件(I)的機械耦合。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的控制環(huán)，其特征在于，所述致動器質(zhì)量至所述元件(I)的此機械耦合具有別針。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的控制環(huán)，其特征在于，相對于所述致動器(3)的驅(qū)動軸在所述軸向方向上的所述機械耦合的剛度與所述橫向方向上的剛度的比率至少為100。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的控制環(huán)，其特征在于，所述別針設(shè)置有兩個彎曲方位。
35.根據(jù)權(quán)利要求23至34中的一項所述的控制環(huán)，其特征在于，由所述閉環(huán)控制部控制的每一個致動器(3)具有其自己的至所述元件(I)的機械耦合，沒有另外的致動器耦合到所述機械耦合上。
36.根據(jù)權(quán)利要求23至35中的一項所述的控制環(huán)，其特征在于，所述元件(I)是鏡子。
37.根據(jù)權(quán)利要求23至36中的一項所述的控制環(huán)，其特征在于，所述微光刻投影曝光設(shè)備設(shè)計為用于EUV中的操作。
38.具有根據(jù)權(quán)利要求1至22中的一項所述的裝置或根據(jù)權(quán)利要求23至37中的一項所述的控制環(huán)的微光刻投影曝光設(shè)備。
【文檔編號】G03F7/20GK103547967SQ201280019495
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】J·菲舍爾, U·舍恩霍夫, B·戈伊佩爾特, H·布特勒, R·J·M·德容 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司, Asml荷蘭有限公司