电机、双行程平台和光刻设备的制作方法

文档序号:20957079发布日期:2020-06-02 20:28阅读:204来源:国知局
电机、双行程平台和光刻设备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月17日提交的欧洲申请号17196860.5以及于2018年3月8日提交的欧洲申请号18160692.2的优先权,其均以它们的整体通过引用并入本文。

本发明涉及电机、双行程平台和光刻设备。



背景技术:

光刻设备是将期望的图案应用到衬底上的机器,图案通常被应用到衬底的目标部分上。光刻设备可以用于例如制造集成电路(ic)。在该实例中,图案形成装置,其备选地被称为掩模或掩模版,可以用于生成待形成在ic的单独层上的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如,硅晶片)上的目标部分(例如,包括一个或多个管芯的一部分)上。图案的转印通常经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常,单个衬底将包含相邻目标部分的网络,其将相继地进行图案化。已知的光刻设备包括:所谓的步进器,其中每个目标部分通过一次将整个图案曝光到目标部分上来照射;以及所谓的扫描器,其中每个目标部分借助辐射束在给定方向(“扫描”方向)上扫描图案、同时平行或反平行于该方向同步扫描衬底来照射。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转印到衬底。

在光刻设备中,电机用于驱动光刻设备的可移动部。例如,在扫描器型光刻设备中,线性电机可以用于在扫描移动中,移动被支撑在衬底支撑件上的衬底、或被支撑在图案形成装置支撑件上的图案形成装置。

为了准确地控制衬底和/或图案形成装置的位置,双行程平台被使用。在双行程平台中,长行程线性电机用于以相对较低的精度,在相对较大的移动范围内移动长行程平台,结合有短行程线性电机可以以较高的精度在相对较小的移动范围内移动短行程平台。短行程平台由长行程平台支撑。

通过控制短行程平台的位置,只要期望位置在短行程平台的小移动范围内,短行程平台就可以准确地定位在该期望位置。长行程平台的移动用于将短行程平台的期望位置定位在短行程平台的小移动范围内。

为了提高光刻设备的生产性能,存在对增加光刻工艺的生产能力、以及对准性能和聚焦性能的持续的需求。

随着对光刻工艺的生产能力的这种增加的需求,衬底支撑件和图案形成装置支撑件的速度和加速度需要增加。随着速度和加速度的增加,双行程平台可能成为光刻设备中更主要的振动源,这通常是不期望的。



技术实现要素:

本发明的一个目的是提供电机、特别是允许高的速度和加速度水平、同时基本上减少由线性电机引起的振动的线性电机。

根据本发明的一个方面,提供了一种电机,包括:

静止部,包括一行线圈组件;

可移动部,包括一行永磁体,其中一行线圈组件具有第一长度并且一行永磁体具有第二长度,其中第二长度小于第一长度,其中线圈组件被布置以与和线圈组件对准的永磁体相互作用来生成驱动力;

比较器,将表示可移动部实际位置的位置测量信号与表示可移动部期望位置的设定点信号进行比较,来提供误差信号;

运动反馈控制器,被配置为基于误差信号来提供控制信号;

至少一个电流放大器,被配置为基于控制信号来向线圈组件提供致动信号,

其中电机包括前馈装置,其中前馈装置被配置为基于设定点信号或从其导出的信号来提供电流放大器前馈信号,其中电流放大器前馈信号被提供给至少一个电流放大器来补偿由于线圈组件中的一个或多个线圈组件仅与永磁体部分地对准而引起的在一个或多个线圈组件上的不平衡的反电动势。

根据本发明的一个方面,提供了一种电机,包括:

静止部,包括:

第一行线圈组件,

第二行线圈组件,其中第一行和第二行的线圈组件是多相线圈组件,

可移动部,包括:

第一行永磁体,以及

第二行永磁体,平行于第一行永磁体延伸,

其中第一行线圈组件和第二行线圈组件均具有第一长度,并且其中第一行永磁体和第二行永磁体均具有第二长度,其中第二长度小于第一长度,其中线圈组件被布置以与和线圈组件对准的永磁体相互作用,来生成驱动力,

其中第一行永磁体和第二行永磁体被布置在第一行线圈组件和第二行线圈组件之间,其中第一行永磁体相对于镜像平面与第二行永磁体而被镜像,该镜像平面第一行永磁体和第二行永磁体之间与其平行地延伸,并且

其中第一行线圈组件的每个相应线圈组件的相的顺序,与第二行线圈组件相对于镜像平面的相对线圈组件的相的顺序相对应,

使得当相应线圈组件和相对线圈组件利用固定且恒定电流来驱动时,在垂直于镜像平面的方向上的边缘效应基本上被抵消。

根据本发明的一个方面,提供了一种用以支撑物体的双行程平台,双行程平台包括可移动地支撑在支撑框架上的长行程平台、以及可移动地支撑在长行程平台上的短行程平台,其中短行程平台被布置为支撑物体,并且其中可移动平台包括根据本发明的线性电机,以相对于支撑框架来驱动长行程平台。

根据本发明的一个方面,提供了一种系统标识方法,包括参数标识过程,该参数标识过程包括以下步骤:

a)获取相关参数的误差轨迹,

b)从这些误差轨迹来计算最佳前馈参数,

c)在前馈模型中使用所计算的最佳前馈参数,以及

d)重复步骤1-3,直到获得期望的准确度,

其中步骤b)包括将如下代价函数最小化:

j(θ):=e(θ)twe(θ),

其中代价函数的值j是误差e中的能量,误差e的能量是前馈参数的函数,其中w是权重矩阵,其中误差e的特定部分能够被强调,其中将代价函数最小化包括:使用从以下等式从所获取的误差轨迹e来计算将代价函数最小化的参数:

θnew=θold+le,

其中l是学习矩阵,并且θold是先前的前馈参数,其中学习矩阵l是先验计算的、并且包括对系统的特性的粗略估计。

根据本发明的一个方面,提供了一种光刻设备,包括:

图案形成装置支撑件,被构造为支撑图案形成装置,图案形成装置能够在辐射束的截面中将图案赋予给辐射束,以形成经图案化的辐射束;

衬底支撑件,被构造为保持衬底;

投影系统,被配置为将经图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上;

其中图案形成装置支撑件和/或支撑件包括双行程平台,双行程平台包括:

长行程平台,可移动地支撑在支撑框架上;以及

短行程平台,可移动地支撑在长行程平台上,其中短行程平台被布置以支撑物体,并且其中可移动平台包括根据本发明的线性电机,以相对于支撑框架来驱动长行程平台。

附图说明

现在将仅通过示例的方式,参考所附的示意图来描述本发明的实施例,在附图中,对应的附图标记指示对应的部分,并且其中:

图1描绘了其中可以提供本发明实施例的光刻设备;

图2示意性地示出了根据本发明的第一实施例的双行程平台的侧视图;

图3示意性地示出了根据本发明的第一实施例的线性电机的侧视图;

图4示出了图2所示的线性电机的控制方案;

图5示出了图4所示的控制方案的(多个)电流放大器的控制方案;

图6示意性地示出了根据本发明的第二实施例的线性电机的侧视图;以及

图7示出了图6中所示的线性电机的控制方案。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。设备包括照射系统il、支撑结构mt、衬底台wt和投影系统ps。

照射系统il被配置为调节辐射束b。支撑结构mt(例如,掩模台)被构造为支撑图案形成装置ma(例如,掩模),并且连接到第一定位器pm,第一定位器pm被配置为根据某些参数来准确地定位图案形成装置。衬底台wt(例如,晶片台)被构造为保持衬底w(例如,涂覆有抗蚀剂的晶片),并且连接到第二定位器pw,第二定位器pw被配置为根据某些参数来准确地定位衬底。投影系统ps被配置为通过图案形成装置ma将被赋予给辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如,包括一个或多个管芯)上。

照射系统il可以包括各种类型的光学组件(例如,折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学组件)或其任何组合,以用于对辐射进行引导、成形或控制。

在本文中使用的术语“辐射束”涵盖所有类型的电磁辐射,包括紫外(uv)辐射(例如,具有约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(euv)辐射(例如,具有在5nm-20nm范围中的波长)以及粒子束(例如,离子束或电子束)。

支撑结构mt支撑(即,承载)图案形成装置ma的重量。支撑结构mt以取决于图案形成装置ma的定向、光刻设备的设计以及其他条件(例如,诸如图案形成装置ma是否保持在真空环境中)的方式,来保持图案形成装置ma。支撑结构mt可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置ma。支撑结构mt可以是框架或台,其例如可以根据需要被固定或是可移动的。支撑结构mt可以确保图案形成装置ma处于例如相对于投影系统ps的期望位置处。

在本文中使用的术语“图案形成装置”应被广义地解释为指代这样的任何装置,其能够用于在辐射束b的截面中向辐射束b赋予图案,以在衬底w的目标部分c中创建图案。应当注意,例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征,则被赋予给辐射束b的图案可能不完全对应于衬底w的目标部分c中的期望图案。通常,被赋予给辐射束的图案将对应于将要在在目标部分c中创建的器件(例如,集成电路)中的特定功能层。

图案形成装置ma可以是透射型的或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程lcd面板。掩模在光刻中是众所周知的,并且包括诸如二进制、交替型相移和衰减型相移的掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置,每个小反射镜可以单独倾斜,从而在不同方向上反射射入的辐射束b。经倾斜的反射镜在由反射镜矩阵所反射的辐射束b中赋予图案。

本文所使用的术语“投影系统”应广义地解释为涵盖任何类型的投影系统(包括折射型、反射型、折反射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统)或其任何组合,只要其适用于所使用的曝光辐射或其他因素(例如,使用浸没液体或使用真空)。

如此处所描绘的,设备是透射型的(例如,采用透射掩模)。备选地,设备可以是反射型的(例如,采用上述类型的可编程反射镜阵列或者采用反射掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台wt(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这样的“多平台”机器中,附加的台可以并行使用,或者准备步骤可以在一个或多个台上执行,同时一个或多个其他台正被用于曝光。除了一个或多个衬底台wt之外,光刻设备可以具有测量平台,当衬底台wt远离在投影系统ps下方的一位置时,测量平台被布置在该位置处。代替支撑衬底w,测量平台可以被提供有传感器来测量光刻设备的性质。例如,投影系统可以将图像投影到测量平台上的传感器上来确定图像质量。

光刻设备也可以是这样的类型,其中衬底w的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如,水)覆盖,从而填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间(例如,图案形成装置ma与投影系统ps之间的空间)。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径在现有技术中是公知的。本文所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底w的结构必须浸入液体中,而仅意味着在曝光期间,液体位于投影系统ps与衬底w之间。

参考图1,照射系统il从辐射源so接收辐射束b。例如当辐射源so是准分子激光器时,辐射源so和光刻设备可以是分离的实体。在这样的情况下,该源不被认为形成光刻设备的一部分,并且辐射束b借助于光束传递系统bd,从辐射源so传递到照射系统il,光束传递系统bd包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下,例如当辐射源so是汞灯时,辐射源so可以是光刻设备的组成部分。辐射源so和照射系统il,与光束传递系统bd一起(如果需要),可以被称为辐射系统。

照射系统il可以包括用于调整辐射束b的角强度分布的调整器ad。通常,照射系统的光瞳平面中的至少外部和/或内部径向范围(通常被分别称为σ-外部和σ-内部)的强度分布可以被调整。附加地,照射系统il可以包括诸如积分器in和冷凝器co的各种其他组件。照射系统il可以用于调节辐射束,以具有在其截面中的期望的均匀性和强度分布。

辐射束b入射在图案形成装置ma上,并且被图案形成装置ma图案化,图案形成装置ma被保持在支撑结构mt上。在已经穿过图案形成装置ma之后,辐射束b穿过投影系统ps,投影系统ps将束聚焦到衬底w的目标部分c上。借助第二定位器pw和位置传感器if(例如,干涉仪、线性编码器或电容式传感器),衬底台wt可以准确地移动,例如从而将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中。类似地,第一定位器pm和另一位置传感器(其未在图1中明确描绘)可以用于例如在从掩模库机械取回之后或在扫描期间,将图案形成装置ma相对于辐射束b的路径准确地定位。通常,支撑结构mt的移动可以借助形成第一定位器pm的一部分长行程模块和短行程模块来实现。长行程模块可以提供在较大的移动范围内的对短行程模块的粗略定位。短行程模块可以提供在较小的移动范围内的支撑结构mt相关于长行程模块的精细定位。类似地,衬底台wt的移动可以使用形成第二定位器pw的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。长行程模块可以提供在较大的移动范围内的对短行程模块的粗略定位。短行程模块可以提供在较小的移动范围内的衬底台wt相关于长行程模块的精细定位。在步进器的情况下(相对于扫描器),支撑结构mt可以仅连接至短行程致动器,或者可以被固定。图案形成装置ma和衬底w可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来进行对准。尽管如图示的衬底对准标记p1、p2占据了专用目标部分,但是衬底对准标记p1、p2可以位于目标部分c之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地,在多于一个的管芯被提供在图案形成装置ma上情况下,掩模对准标记m1、m2可以位于管芯之间。

所描绘的设备可以在以下模式中的至少一个模式中使用:

1.在第一模式(所谓的步进模式)中,支撑结构mt和衬底台wt保持基本静止,同时被赋予给辐射束b的整个图案被一次投影到目标部分c上(即,单次静态曝光)。衬底台wt然后在x和/或y方向上移位,使得不同的目标部分c可以进行曝光。在步进模式中,曝光场的最大大小限制了在单次静态曝光中成像的目标部分c的大小。

2.在第二模式(所谓的扫描模式)中,支撑结构mt和衬底台wt同步地进行扫描,同时被赋予给辐射束b的图案被投影到目标部分c上(即,单次动态曝光)。衬底台wt相对于支撑结构mt的速度和方向可以通过投影系统ps的(缩小)放大倍率和图像反转特性来确定。在扫描模式中,曝光场的最大大小限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上),而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。

3.在第三模式中,支撑结构mt被保持为基本静止以保持可编程图案形成装置,并且衬底台wt移动或扫描,同时被赋予给辐射束b的图案被投影到目标部分c上。在该模式中,通常采用脉冲辐射源,并且可编程图案形成装置在衬底台wt的每次移动之后或在扫描期间的相继的辐射脉冲之间,根据需要而更新。该操作模式可以容易地应用于利用可编程图案形成装置(例如,上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变型或完全不同的使用模式。

图2示出了针对包括双行程平台的图案形成装置ma的支撑结构mt。如在上述扫描模式中所要求的,双行程平台被布置为进行在y方向上的线性移动,以便进行对支撑结构mt的扫描移动。

双行程平台包括短行程平台sss,用以支撑图案形成装置ma。短行程平台sss由长行程平台lss可移动地支撑。长行程平台lss进而由支撑框架sfr可移动地支撑。短行程线性电机ld-ss被提供,以将短行程平台sss在y方向上相对于长行程平台lss在相对短的移动范围rm-ss内移动。在该短移动范围rm-ss内,短行程平台sss可以由短行程线性电机ld-ss以高精度进行定位。

长行程线性电机ld-ls被提供,以将长行程平台mt在y方向上相对于支撑框架sfr在相对较大的移动范围rm-ls内移动。在该大移动范围rm-ls内,短行程平台sss可以由长行程线性电机ld-ls以比短行程线性电机ld-ss的定位精度小的精度进行定位。

长行程平台lss用于在较大的移动范围rm-ls内将长行程平台lss移动到一位置,在该位置中,图案形成装置ma的期望位置在短行程平台sss的短移动范围rm-ss内。长行程平台lss的该位置因此使得短行程线性电机ld-ss能够在短移动范围rm-ss内以较高精度,将被支撑在短行程平台sss上的图案形成装置ma定位在期望的位置。

图3示出了线性电机ld的一个实施例。线性电机ld包括静止部stp和可移动部mp。可移动部mp在y方向上相对于静止部stp在相对较长的移动范围内是可移动的,以进行在y方向上的扫描移动,并且可移动部mp在z方向上在相对较小的移动范围内是可移动的,以调整可移动部mp的高度位置或进行围绕x方向上的轴线旋转,其中x方向垂直于y方向和z方向。

静止部stp包括第一行线圈组件uca和第二行线圈组件lca。在所示的实施例中,第一行uca布置在第二行lca的上方。第一行线圈组件也可以被称为上部的一行线圈组件uca,而第二行线圈组件也可以被称为下部的一行线圈组件lca。上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca均在y方向上延伸,并且上部的一行线圈组件uca布置在下部的一行线圈组件lca的上方。上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca中的每一行线圈组件包括四个三相线圈组件。

可移动部mp包括第一行永磁体upm(也称为上部的一行永磁体upm)和第二行永磁体lpm(也称为下部的一行永磁体lpm)。上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm二者均在y方向上延伸,并且上部的一行永磁体upm布置在下部的一行永磁体lpm的上方。上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm被布置在上部的一行线圈组件uca与下部的一行线圈组件lca之间,借此上部的一行线圈组件uca中的线圈组件可以与上部的一行永磁体upm中的永磁体相互作用,来在可移动部mp上生成驱动力。对应地,下部的一行线圈组件lca中的线圈组件可以与下部的一行永磁体lpm中的永磁体相互作用,来在可移动部mp上生成驱动力。

图3的线性电机ld可以用作图2中所示的长行程线性电机ld-ls。在这样的实施例中,线性电机ld的静止部stp可以安装在支撑框架sfr上,并且线性电机ld的可移动部mp可以安装在长行程平台lss上。

线圈组件由相应的电流放大器驱动,电流放大器为每个线圈组件的每个相位提供致动信号,来对线性电机ld的相应线圈组件进行致动。

由于上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm的永磁体相对于线圈组件移动,因此并非所有线圈组件都与永磁体均等地对准,即,取决于可移动部mp相对于静止部stp的位置,一些线圈组件未与永磁体对准或者仅部分地与永磁体对准。结果,线圈组件上的负载的反电动势并不总是均匀地分布在单个线圈组件的不同相位上。此处的术语反电动势指代由于安装在静止部stp上的线圈组件与安装在可移动部mp上的永磁体之间的相对移动而引起的出现在线圈组件中的电压。

例如,在图3所示的位置中,与上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm的边缘对准的线圈组件,仅与相应的永磁体部分地相互作用。这意味着并非该线圈组件的所有相位都均等地与上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm的永磁体相互作用。这导致反电动势在线圈组件的不同相位上不均匀分布,该分布随着可移动部mp相对于静止部stp的移动而改变。反电动势的这种不均匀分布可能引起在电流放大器上的明显的干扰。这些干扰以下也被称为边缘效应,可能引起线性电机ld中的不期望的振动,其对双行程平台的性能具有明显的影响,特别是对经图案化的辐射束在衬底的目标部分上的聚焦和对准具有明显的影响。

应当注意,线性电机ld的负载电阻、负载自感和/或负载互感也可能引起在电流放大器上的明显的干扰,从而导致线性电机ld的不期望的振动。

如图4所示,本发明提供了针对线性电机ld的控制方法,控制方法至少部分地补偿了由线性电机ld的线圈组件中的反电动势引起的振动。相同的控制方法也可以用于至少部分地补偿负载电阻、负载自感和/或负载互感的影响。

图4示出了用以控制线性电机ld的可移动部mp的位置的控制方案。设定点生成器spg被布置以在其输出端子处提供表示可移动部mp的期望位置的设定点信号sp。设定点信号sp在比较器中与可移动部mp的实际位置ap进行比较,可移动部mp的实际位置ap由位置测量系统pms(例如,干涉仪系统)确定。误差信号e在fbc的输入端子处被馈送到运动反馈控制器fbc中,运动反馈控制器fbc基于误差信号e在其输出端子处提供输出信号。

设定点信号sp或从设定点信号sp导出的信号还在ff的输入端子处被馈送到前馈装置ff,前馈装置ff在其输出端子处提供可用于运动前馈的前馈信号ff。运动前馈可以例如用于补偿可能在运动反馈控制器fbc的反馈回路中出现的延迟。前馈信号ff被添加到运动反馈控制器fbc的输出信号,以提供控制信号con来驱动线性电机。控制信号con例如是包括3个dof力命令(fy、fz、rx)的信号,3个dof力命令应当被应用到可移动部mp来将可移动部mp移动到期望位置。

控制信号con在cgb的输入端子处被馈送到换流和增益平衡装置cgb中,以将3个dof力命令转化为针对上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca的线圈组件中的每个线圈组件的电流放大器输入信号cain。在换流和增益平衡装置cgb的输出端子处提供的所产生的电流放大器输入信号cain在电流放大器cam输入端子处被馈送到电流放大器cam中,电流放大器cam在其输出端子处提供针对每个线圈组件ca的每个相位的致动信号,以将可移动部mp驱动到期望位置。

需要注意的是,电流放大器cam针对每个线圈组件ca而被提供,因此针对每个电流放大器cam,单独的电流放大器输入信号cain被提供。这意味着对于图3所示的具有八个三相线圈组件的实施例,也提供了八个电流放大器cam。八个电流放大器cam将基于电流放大器输入信号cain提供针对与相应的电流放大器cam相关联的线圈组件ca的每个相位的特定的致动信号act。

除了运动前馈之外,前馈信号ff还在增益平衡装置cgb输入端子处被馈送到增益平衡装置cgb中,以将前馈信号ff转化为针对线圈组件中的每个线圈组件的前馈信号ffca。在增益平衡装置cgb的输出端子处提供的该前馈信号ffca在cam-ff的输入端子处被馈送到电流放大器前馈装置cam-ff中,电流放大器前馈装置cam-ff被布置为基于前馈信号ffca在其输出端子处提供电流放大器前馈信号caff。电流放大器前馈信号caff特别地被设计为补偿在相应线圈组件的电流放大器cam上的反电动势的边缘效应。电流放大器前馈信号caff在cam的输入端子处被馈送到电流放大器cam中,以至少补偿反电动势的边缘效应。

此外,备选地或附加地,电流放大器前馈装置cam-ff可以被布置为补偿在线性装置中可能出现的其他效应,该线性装置具有被布置在静止部stp上的三相线圈组件、以及被布置在线性电机ld的可移动部mp上的永磁体。电流放大器前馈装置cam-ff可以例如被布置为补偿负载电阻、负载自感和/或负载互感。

为了补偿线圈组件的不同相位之间和/或不同线圈组件之间的相互影响,电流放大器前馈装置cam-ff优选地是考虑了这些相互影响的多输入多输出(mimo)前馈装置。

电流放大器前馈装置cam-ff的校准和/或调谐可以基于线圈组件的实际状态(例如,在相应的线圈组件中测量的电压和/或电流)来执行。这些实际的电流和电压可以通过电流传感器和电压传感器来获得。电流放大器前馈装置cam-ff的参数因此可以基于由电流传感器和电压传感器所测量的实际电流和/或电压来确定,但是也可以通过任何其他合适的方法来确定。

图5更详细地示出了图4的控制方案的电流放大器cam。电流放大器cam包括电流放大器比较器,用于对电流放大器输入信号cain与由传感器cas所测量的电流放大器cam的实际状态进行比较,以便提供电流放大器误差信号cerr,其表示由电流放大器输入信号cain表示的期望状态与由传感器cas所测量的相应线圈组件的实际状态ca之间的差异。

需要注意的是,电流放大器cam可以是电压受控的电流放大器或电流受控的电流放大器。实际状态ca、以及由电流放大器输入信号cain表示的期望状态可以是电压信号或电流信号。也可以使用任何其他合适的信号。

电流误差信号cerr在cfb的输入端子处被馈送到电流放大器反馈控制器cfb中,以基于电流放大器误差信号cerr在cfb的输出端子处提供电流放大器控制信号。由电流放大器前馈装置cam-ff提供的电流放大器前馈信号caff被添加到电流放大器反馈控制器cfb的输出信号,以提供电流放大器控制信号caco,电流放大器控制信号caco被馈送到脉宽调制电压驱动装置vdr和lc输出滤波器ofi的串行组合中。该组合将电流放大器控制信号caco变换为针对相应线圈组件的每个相位的致动信号act。

这导致线性电机ld的可移动部mp移动到期望位置,同时由于电流放大器前馈装置cam-ff提供的电流前馈信号caff,由反电动势引起的振动被显著地减小。

利用电流放大器前馈装置cam-ff实现的电流的准确度高度依赖于前馈参数的准确度。这些前馈参数反映了线性电机ld的物理行为。然而,例如由于制造中的变化,对于永磁体和线圈的每个物理组合,诸如电阻、电感、互感和反电动势(backemf)的物理特性可能不同。为了实现所需要的准确度,该参数可以使用系统标识方法从实际物理系统中来标识,使得不同特性的变化及其对参数的影响被考虑在内。

在常规的系统标识方法中,专用的参数扰动实验应当针对每个电流放大器cam-ff、以及针对每个参数来执行。这些参数扰动实验不可以在光刻设备的正常操作期间执行。因此,对参数扰动实验的需要直接导致了可用性损失或额外的系统集成时间。

如图3所示的具有移动磁体和静止的线圈组件的线性电机设计要求用于每个线圈的电流放大器cam。这具有附加的结果,即,相对于具有移动的线圈组件和静止的永磁体的电机设计,放大器的总数目显著增加。例如,图3的电机设计需要24个放大器,而具有移动的线圈组件的类似电机将只具有8个放大器。针对电流放大器cam中的每个电流放大器的单独的参数扰动实验将花费大量时间。因此,期望的是,前馈装置cam-ff的参数标识不会在很大程度上中断光刻设备的正常操作。

根据本发明的一个方面,提供了用于确定前馈装置cam-ff的前馈参数的标识方法,在该方法中,可以对光刻设备的正常操作的中断可以显著减少。

该标识方法基于被布置为将以下代价函数最小化的算法:

j(θ):=e(θ)twe(θ),

其中代价函数的值j是电流误差e中的能量,其是前馈参数的函数。w是加权矩阵,其中误差e的特定部分可以被强调。电流误差e被定义为电流设定点与已实现的电流之间的差。

使用θnew=θold+le,根据所测量的误差轨迹e来计算将该代价函数最小化的参数。

其中,l是学习矩阵,θold是先前的前馈参数。这些先前的前馈参数通常可以等于零。学习矩阵l是先验计算的并且包括例如来自将在下面进行解释的cad图纸、fem计算或先前的标识测量的、对物理电机特性的粗略估计。关键构思是,给定先验的粗略估计,对实际物理参数的明显更好的标识可以通过从物理电流误差的学习来实现。注意,这些误差测量可以在扫描器曝光晶片的同时获得,因此在执行该标识方法时不会造成生产量或可用性的损失。需要注意的是,这些误差测量也可以在当扫描器执行其他过程步骤(即,不是将晶片曝光)时来获得。已发现的是,与其他前馈模型优化相比,所提出算法的收敛性良好。

学习矩阵l可以定义如下:

l=[ψtjtwjψ]-1ψtjtw

其中w是根据代价函数的加权矩阵,j是托普利兹(toeplitz)矩阵,其包含对所谓的过程灵敏度的脉冲响应的粗略估计,该脉冲响应是在放大器反馈控制是有效时,给定单位电压脉冲时电流的响应,并且ψ是直接由如下所示的所实现的前馈模型得出的矩阵。

当前馈模型表示为uff=f(θ,r)isp时,其中uff是前馈电压,f是前馈模型(其对参数θ呈线性),isp是电流设定点,并且r是rs长行程位置设定点。则以下被遵循:

如上所述,脉冲响应可以根据使用cad&fem数据的仿真、或初步测量中获得。为了获得参数标识算法的收敛性,脉冲响应不需要非常准确。先验信息越准确,误差通过重复参数标识方法的步骤来减小的速度就越快。

只要模型对参数呈线性并且只要所需要的的先验信息是可获得的,调谐方法就可以在概念上应用于任何线性前馈模型的参数标识。

通常,根据本发明的该方面的参数标识规程可以通过以下步骤来描述:

1.获取相关参数(例如,支撑结构mt长行程位置设定点、电流放大器输入信号cain和电流放大器cam的实际状态)的误差轨迹,该步骤优选地在正常使用期间进行。

2.从这些误差轨迹来计算最佳前馈参数,

3.在前馈模型中使用所计算的最佳前馈参数,以及

4.重复步骤1-3,直到获得期望的准确度。

从轨迹计算最佳前馈参数可以包括以下步骤:

将代价函数最小化:

j(θ):=e(θ)twe(θ),

其中代价函数的值j是误差e中的能量,其是前馈参数的函数,其中w是加权矩阵,其中误差e的特定部分可以被强调。

使用θnew=θold+le,从所获取的误差轨迹e计算将该代价函数最小化的参数。

其中,l是学习矩阵,并且θold是先前的前馈参数。学习矩阵l是先验计算的、并且包括对系统的特性的粗略估计。学习矩阵l可以定义如下:

l=[ψtjtwjψ]-1ψtjtw

其中w是根据代价函数的加权矩阵,j是托普利兹矩阵,其包含对所谓的过程灵敏度的脉冲响应的粗略估计。

利用上述标识方法,可以显著改进电流放大器cam的输出的准确度。由于电流放大器cam是整个伺服系统的一部分,因此这种改进对减少伺服系统中的干扰力有积极的影响,并且因此减少了灵敏系统(例如,投影光学件箱pob)中的变形。

图6示出了根据本发明的第二实施例的线性电机ld。

图6的线性电机ld包括静止部stp和可移动部mp。静止部stp包括上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca。上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca均在y方向上延伸,并且上部的一行线圈组件uca布置在下部的一行线圈组件lca的上方。上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca中的每一项包括六个三相线圈组件。线圈组件中的每个线圈组件的三相顺序由相位指示符r、s和t来指示。

可移动部mp包括上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm。上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm均在y方向上延伸,并且上部的一行永磁体upm布置在下部的一行永磁体lpm的上方。此外,上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm被布置在上部的一行线圈组件uca与下部的一行线圈组件lca之间,借此上部的一行线圈组件uca中的线圈组件可以与上部的一行永磁体upm中的永磁体相互作用,并且下部的一行线圈组件lca总的线圈组件可以与下部的一行永磁体lpm中的永磁体相互作用。

图6的线性电机ld可以被应用作为图2所示的长行程线性电机ld-ls。在该实施例中,线性电机ld的静止部stp可以安装在支撑框架sfr上,并且线性电机ld的可移动部mp可以安装在长行程平台lss上。线性电机ld也可以在任何其他合适的应用中使用。

图6的实施例的永磁体和线圈布线以特定的布置进行布置。上部的一行永磁体upm中的永磁体通过水平平面m-m相对于下部的一行永磁体lpm成镜像。此外,上部的一行线圈组件uca中的每个相应线圈组件的三相r、s、t的顺序,与被布置在下部的一行线圈组件lca中的相对的线圈组件的三相r、s、t的顺序相同。在这方面,相对意味着关于镜像平面m-m相对;换言之,下部的一行线圈组件lca的相对的线圈组件直接位于上部的一行线圈组件uca中的相应线圈组件的下方。

与现有技术中已知的设计相比,该特定布置提供了优点。

如关于图3的实施例所解释的,在线性电机ld的可移动部mp上具有永磁体的线性电机ld中,并非所有的线圈组件的三相总与相应的永磁体对准。随着可移动部mp的移动,某些三相线圈组件将与由永磁体生成的磁场的边界相互作用。这引起所谓的边缘效应(也被称为耗尽(runout)效应),该效应导致干扰力。通常,由被部分地覆盖的三相线圈组件引起的干扰力可能导致线性电机ld中的明显振动,这通常是不可接受的。

然而,在图6的实施例的特定布置中,这些干扰力可以明显地减小。当上部的一行线圈组件uca中的相应线圈组件、以及下部的一行线圈组件lca中的相对的线圈组件利用固定且恒定的电流来驱动,并且可移动部mp移动时,所得到的力矢量在相对的方向上旋转。结果,如果通过上部行中的三相线圈组件、以及通过下部行中的三相线圈组件的电流幅度相同,则边缘效应在z方向上抵消。由于z方向是对于由边缘效应引起的大多数干扰高度灵敏的方向,因此图6中永磁体和线圈组件的特定布置具有对由边缘效应引起的干扰力的明显衰减效果。

由此需要注意的是,尽管在实践中上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca中的电流幅度将不完全相同,由于线性电机ld也可以用于重力补偿,已发现的是,图6的实施例的特定布置确实对减小由边缘效应(例如,不均匀分布的反电动势)引起的振动具有明显的积极影响。

此外,该特定布置显著地简化了增益平衡。该经简化的增益平衡将在下文中更详细地解释。

可移动部mp的位置通常被定义为单个致动点相对于可移动部mp的定向。该单个致动点例如是几何中心、重心或图案形成装置相对于“零”位置的位置。

对可移动部mp的位置的控制相对于该单个致动点来执行。这也意味着由运动控制环路的运动反馈控制器所命令的力应当在该单个致动点处抓取(grasp)。

在图6的布置中,线圈组件安装在静止部stp上,且永磁体安装在可移动部mp上。结果,当可移动部mp相对于静止部stp移动时,上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca的线圈组件的位置(即,生成力的位置)相对于可移动部mp的位置连续地改变。

图7示出了用于控制图6所示的线性电机ld的控制方案。设定点生成器spg被布置为以在输出端子处提供表示可移动部mp的期望位置的设定点信号sp。设定点信号sp在比较器中与由位置测量系统(例如,干涉仪系统)确定的可移动部mp的实际位置ap进行比较。误差信号e在fbc的输入端子处被馈送到运动反馈控制器fbc中,运动反馈控制器fbc基于误差信号e在其输出端子处提供输出信号。

设定点信号sp也在ff的输入端子处被馈送到前馈装置ff中,前馈装置ff在其输出端子处提供可以用作运动前馈的前馈信号ff。前馈信号ff被添加到运动反馈控制器fbc的输出信号,来提供控制信号con以致动线性驱动装置ld。控制信号con是包括三个dof力命令的信号,三个dof力命令应当被应用在可移动部mp的单个致动点处,以将可移动部mp移动到期望位置。

控制信号con在cgb的输入端子处被馈送到换流和增益平衡装置cgb。换流和增益平衡设备cgb的作用是将在单个驱动点处的3dof(fy、fz、trx)力命令转化为针对三相线圈组件中的每一项的单独的电流放大器输入信号cain。在换流和增益平衡装置cgb的输出端子处提供的所得到的单独的电流放大器输入信号cain,在相应的输入端子处被馈送到一系列电流放大器cam中。电流放大器cam针对每个线圈组件来提供。电流放大器cam在其输出端子处提供例如电流的致动信号act,致动信号act被馈送到与相应的电流放大器cam相关联的线圈组件的每个相应相位中。

需要注意的是,当需要时,如关于图4和图5所述的电流放大器前馈装置cam-ff可以用于进一步补偿线性电机ld上的边缘效应或其他干扰。在图7中,电流放大器前馈装置cam-ff以虚线来指示。

根据另外的实施例,针对图6所示的线性电机ld的实施例,提出了以下换流和增益平衡计算步骤。

通常,换流和增益平衡装置cgb包括以下输入:

-来自运动反馈控制器fbc、以及(当需要时)前馈装置的3dof力命令(fy、fz、trx);

-可移动部mp的2dofy和z位置测量值。

为了确定针对每个三相线圈组件的单独的电流放大器输入信号cain,每个三相线圈组件所需要的y力和z力(i=1、2,...12)计算为:

fyi-act=fy/8+trx/8/zarmi-act

fzi-act=fz/8

其中,fyi-act是单个线圈组件在y方向上的力命令,fzi-act是单个线圈组件在z方向上的力命令;zarmi-act是相应三相线圈组件的中心到单个致动点的z距离。

在该计算步骤中,图6的实施例的磁体和线圈布线的特定布置有利地被使用。从图6中可以看出,一些线圈组件与可移动部mp的永磁体完全对准,一些线圈组件与这些永磁体部分对准,并且一些线圈组件与这些永磁体未对准。然而,从图6中可以看出,在任何时间,相等的八个完整的线圈组件(上部的一行线圈组件uca中的四个线圈组件和下部的一行线圈组件lca中的四个线圈组件)将与可移动部的永磁体对准。

这意味着,相等的八个完整的三相线圈组件贡献于力的生成,而与可移动部mp在y方向上相对于静止部stp的位置无关。因此,已知只有八个线圈组件将在物理上贡献于力的生成,所需要的fy和fz被简单地划分到所有十二个线圈组件之上。为了生成rx转矩,在fy上的扰动被引入。原因是围绕单个致动点的fy臂非常好地被限定,并且在实践中几乎恒定。

基于每个三相线圈组件所需要的y力和z力(即,fyi-act和fzi-act),可以计算每个三相线圈组件所需要的电流放大器输入信号cain。这是通过针对每个三相线圈组件求解以下等式来执行:

其中isp是电流幅度,φsp是电流相位,km是电机常数,τ是磁节距(magneticpitch),并且φ0是换流偏移量,即,几何学的线圈组件相对于单个驱动点的物理y位置。

这些等式的输出(即,isp和φsp)可以用作相应线圈组件的电流放大器cam的电流放大器输入信号cain。

当通过上部的一行线圈组件uca、以及通过下部的一行线圈组件lca中的线圈组件的电流对称时,可以推断的是,图6的线性电机ld可以利用关于线性电机ld的几何学的非常有限的信息来操作。另外,通过将臂zarmi-act固定为固定值来代替使用通过位置测量系统pms获得的值,增益平衡可以独立于可移动部mp的y位置,并且在实践中还可以独立于z位置。

另外需要注意的是,当上部行的uca和下部行的lca中的单独的线圈组件在不贡献于可移动部的移动的时刻处时,即,不与上部的一行永磁体upm和下部的一行永磁体lpm的永磁体对准时,这些单独的线圈组件可以平稳地关断。在这方面,未对准意味着被布置在这样的位置处,其中没有明显的相应线圈组件与永磁体之间的相互作用可以发生。关断线圈组件可以用来节省能量。

在上文中,描述了使得线性电机ld中的由边缘效应引起的振动能够显著减小的线性电机ld的两个实施例。第一实施例使用如图4所示的电流放大器前馈装置cam-ff,且第二实施例使用如图6所示的永磁体和线圈组件的特定布置。在实践中,这两个实施例的组合,即永磁体和线圈组件的特定布置并且结合使用电流放大器前馈装置cam-ff,也可以被应用。特别地,例如在当上部的一行线圈组件uca和下部的一行线圈组件lca不完全相同时的这样的实施例中,电流放大器前馈装置cam-ff可以被用来补偿在应用永磁铁和线圈组件的特定布置之后可能残留的干扰效应。

另外需要注意的是,在上文中,电流放大器前馈装置cam-ff的使用、以及永磁体和线圈组件的特定布置的使用已经在线性电机中应用。在备选实施例中,该电机可以是旋转电机,其中一行(多行)线圈组件和一行(多行)永磁体可以布置为同心圆。

尽管在本文本中可以具体参考光刻设备在ic制造中的使用,但是应当理解,本文所述的光刻设备可以具有其他应用(例如,集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头等的制造)。本领域技术人员将理解,在这样的备选应用的上下文中,在本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以被认为分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指代的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道(一种工具,其通常将抗蚀剂层应用至衬底,并将经曝光的抗蚀剂进行显影)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在适用的情况下,本文的公开内容可以应用于此类和其他衬底处理工具。此外,衬底可以例如进行多次处理以便创建多层ic,使得本文所使用的术语衬底也可以指代已包含多个经处理的层的衬底。

尽管已在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用,但是应当理解,本发明可以在其他应用(例如,压印光刻)中使用,并且在上下文允许的情况下,不限于光刻。在压印光刻中,图案形成装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。图案形成装置的形貌可以压入到供应到衬底的抗蚀剂层中,然后通过应用电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后,图案形成装置从抗蚀剂中移出,从而留下在抗蚀剂中的图案。

尽管上面已描述了本发明的特定实施例,但是应当理解,可以以不同于所描述的方式来实践本发明。例如,本发明可以采取计算机程序的形式,该计算机程序包含描述如上所公开的方法的机器可读指令的一个或多个序列,或者采取在其中存储有这种计算机程序的数据存储介质(例如,半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

上面的描述旨在是例示性的,而不是限制性的。因此,对于本领域技术人员将显而易见的是,可以在不脱离以下阐述的权利要求的范围的情况下,对所描述的本发明进行修改。

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