曝光装置、移动体装置以及器件制造方法_4

文档序号:9221756阅读:来源:国知局
br>[0107]在本实施方式的搭载于曝光装置100的编码器系统150和面位置传感器系统180中,通过检测附着于刻度表面的异物等,考虑编码器和Z传感器的计测结果发生异常这一情况。在此,编码器的计测光束在反射面上例如在计测方向上具有2mm的展宽,在光栅线方向上具有50μπι的展宽。Z传感器的计测光束在作为反射面的衍射光栅面上会聚为几μπι,但是在刻度表面上根据开口数展宽为亚毫米程度。因而,还能够检测较小异物。并且,在实际情况下,无法长期地完全防止异物向装置内的浸入以及向刻度表面的附着。另外,还考虑到编码器或Z传感器发生故障而输出中断这一情况。
[0108]另外,例如在美国专利申请公开第2008/0088843号说明书所公开的浸液曝光装置中,水滴无法被回收而有可能残留于刻度表面。该水滴有可能成为使编码器和Z传感器的计测结果发生异常的源头。在此,在编码器和Z传感器检测出水滴的情况下,计测光束被水滴遮挡而光束强度降低,进而输出信号中断。另外,考虑到由于检测到折射率不同的物质,计测结果相对于晶片台WST的位移的线性降低这一情况。
[0109]主控制装置20按计测时钟(例如10 μ sec)的发生而收集构成编码器系统150和面位置传感器系统180的编码器70A?70F(X头和Y头64?68)和Z头76」、7七等的输出信号。主控制装置20使用按控制时钟(例如100 μ sec)的发生而收集到的输出信号来计算出晶片台WST的位置,根据其结果来决定晶片台WST的驱动目标。将所决定的驱动目标发送到载物台驱动系统124,按照该目标通过载物台驱动系统124来驱动晶片台WST。
[0110]在此,如上所述,当编码器和Z传感器的计测结果发生异常时,在计算晶片台WST的位置时、即使用式(I)并根据编码器70A?70F的计测值来计算晶片台WST在XY平面内的位置(Χ、Υ、θ ζ)时、另外在使用式(4)并根据Z头76”7七的计测值来计算晶片台WST的高度Ztl和横摇Θ y时,该计算失败而得不到晶片台WST的位置或得到包含大误差(错误)的结果,无法决定晶片台WST的驱动目标或决定错误的驱动目标。当无法决定驱动目标时无法控制晶片台WST,因此主控制装置20例如开启动力制动、使与减振器等碰撞等而使晶片台WST紧急停止。另外,当决定了错误的驱动目标时,通过载物台驱动系统124按照其目标来进行驱动控制。因此,晶片台WST受到急剧的加速和减速。
[0111]在本实施方式的曝光装置100中的磁悬浮式的平面电机(载物台驱动系统)124的情况下,驱动力起作用的驱动点(设置可动元件51的晶片台WST的底部)从晶片台WST的重心分离。因此,当如上所述地晶片台WST受到急剧的加速和减速时,由于惯性力而产生纵摇(向前方倒的旋转),晶片台WST的上表面(晶片载台WTB)与配置于其正上方的编码器70A?70F(X头和Y头64?68)和Z头76」、7七碰撞、在浸液曝光装置的情况下还与向投影光学系统与晶片之间的浸液空间供给浸液的喷嘴等浸液装置等碰撞,特别是,有可能使X刻度39Xp39X2和Y刻度39Y Ρ39Υ2受损。
[0112]因此,主控制装置20在检测出包含所述编码器系统150和面位置传感器系统180的异常在内的晶片台WST的驱动控制的异常的情况下,为了避免上述的晶片台WST的纵摇,控制平面电机(载物台驱动系统)124,对晶片台WST施加铅垂方向的推力。
[0113]关于编码器系统150和面位置传感器系统180的异常,主控制装置20根据来自构成它们的编码器70A?70F(X头和Y头64?68)和Z头76」、7七等的输出信号中断这一情况、它们的计测结果的急剧的时间变化、它们的计测结果与其他传感器系统的计测结果的偏差等来检测该异常。
[0114]主控制装置20如上所述地按周期比控制时钟短的计测时钟的发生而收集构成编码器系统150和面位置传感器系统180的编码器70A?70F(X头和Y头64?68)和Z头76」、7<等的输出信号。因而,能够在发生控制时钟之前、即对晶片台WST进行驱动控制之前,检测出输出信号中断这一情况。
[0115]另外,主控制装置20使用按计测时钟的发生而收集到的输出信号来计算出晶片台WST的位置,将其计算结果与在之前的计测时钟发生时得到的计算结果进行比较。根据该比较,在判断为晶片台WST的位置以考虑实际的载物台的驱动速度而不可能实现的程度较大地变化的情况下,判断为编码器系统150和面位置传感器系统180发生异常。或者,将位置的计算结果与在之前的计测时钟发生时(或当前计测时钟发生之前)求出的驱动目标进行比较,如果它们的偏差超出预定的允许范围,则判断为编码器系统150和面位置传感器系统180已发生异常。或者,主控制装置20根据晶片台WST的位置的计算结果,预测例如发生下一个计测时钟时的各编码器70A?70F(X头和Y头64?68)和Z头76」、7七等的计测值,如果该预测计测值与实际计测值的偏差超出预定的允许范围,则判断为编码器系统150和面位置传感器系统180已发生异常。
[0116]另外,在本实施方式中,与使用了编码器系统150和面位置传感器系统180的晶片台WST的位置计测独立地,在整个行程区域内进行使用了干涉仪系统118的位置计测。因此,主控制装置20按计测时钟的发生,而根据编码器系统150和面位置传感器系统180的输出信号来计算晶片台WST的位置,并且根据干涉仪系统118的计测结果来计算晶片台WST的位置,将它们的计算结果进行比较。如果它们的计算结果的偏差超出预定的允许范围,则判断为编码器系统150和面位置传感器系统180已发生异常。
[0117]还能够使用配置于基盘12 (定子60)内的例如霍尔元件等磁传感器(未图示)来检测晶片台WST的驱动控制的异常。磁传感器(未图示)使用于检测构成晶片台WST的可动元件51 (磁体单元的磁体所感应的磁场(强度)并求出磁体的排列等。在此,检测磁体所感应的磁场(强度)这一情况相当于对磁体、即晶片台WST与基盘12的上表面的分离距离进行测量这一情况。因而,还能够将磁传感器(未图示)用作对晶片台WST与基盘12的上表面的分离距离进行测量的间隙传感器(gap sensor)。因此,主控制装置20对晶片台WST进行驱动控制,并且按计测时钟的发生而收集磁传感器(未图示)的输出,如果晶片台WST与基盘12的上表面的分离距离(或作为磁传感器的输出的磁场强度)超出预定的允许范围,则作为已经发生晶片台WST的纵摇,而检测晶片台WST的驱动控制的异常。
[0118]如上所述,当检测到包含编码器系统150和面位置传感器系统180的异常在内的晶片台WST的驱动控制的异常时,主控制装置20在发生下一个控制时钟时或不等待下一个控制时钟的发生即控制平面电机(载物台驱动系统)124,对晶片台WST施加铅垂方向(-Z方向)的推力。
[0119]在此,主控制装置20向分别构成位于晶片台WST正下方的X线圈单元60X和Y线圈单元60Y的电枢线圈38Xh、38Yh供给反相(相反符号)的励磁电流(三相电流)-1 h(h =A、B、C)。在图3示出的状态下,对构成位于磁体单元下方的X线圈单元60Χ 25、60Χ36、60Χ34、60Χ45、60Χ52、60Χ54、60Χ63、60Χ72、60Χ74的电枢线圈 38Χ h 以及构成位于磁体单元SSYpSSY2E下方的 Y 线圈单元 60Y 55、60X64、60X66、60X75、60X22、60X24、60X33、60X42、60X44的电枢线圈38Yh(h = A、B、C)供给励磁电流(三相电流)_Ih(h = A、B、C)。由此,各X线圈单元60X和Y线圈单元60Y将-Z方向的合力F ( = -Fa-Fb-Fc)作用于磁体单元55X^55^*磁体单元55Y1、55Y2。由此,晶片台WST接收铅垂方向(-Z方向)的推力,不产生纵摇而与基盘12的上表面接触,通过与上表面的摩擦而停止。
[0120]此外,并不限定于对晶片台WST的底面整面、即全部磁体单元55X1、55X2、SSY1、55Y2施加铅垂方向(-Z方向)的推力,也可以仅对一部分区域、例如仅对相对于晶片台WST的前进方向位于后方的磁体单元施加铅垂方向(-Z方向)的推力。例如,在图3示出的状态下晶片台WST向-Y方向进行移动的情况下,对构成X线圈单元60Χ25、60Χ36、60Χ34、60Χ45的电枢线圈38Xh以及构成位于磁体单元55YiE下方的Y线圈单元60Y55、60X64、60Χ66、60Χ75的电枢线圈38Yh(h = A、B、C)供给励磁电流(三相电流)_Ih(h = A、B、C),其中,X线圈单元60X25、60X36、60X34、60X45位于相对于前进方向处于后方的磁体单元SSX1JSY1正下方。
[0121]另外,为了抑制与基盘12的上表面的摩擦力,在晶片台WST(载物台主体91)的底面与基盘12的上表面中的至少一个上使用例如聚四氟乙烯(PTFE)那样的氟碳树脂等高滑动性材料来覆盖。
[0122]如上所述在对晶片台WST施加铅垂方向(-Z方向)的推力时,对分别构成X线圈单元60X和Y线圈单元60Y的电枢线圈38Xk、38Yk(k = U、V、W)分别供给反相(相反符号)的励磁电流(三相电流)_Ih(h = A、B、C),对晶片台WST施加更大的铅垂方向(-Z方向)的推力。或者,也可以是,在如上所述对晶片台WST施加铅垂方向(-Z方向)的推力的同时,对电枢线圈38Xk、38Yk(k = U、V、W)分别供给反相(相反符号)的励磁电流(三相电流)_Ik(k=U、V、W),对晶片台WST施加与移动方向相反的方向的推力而使其停止。
[0123]此外,设为由对晶片台WST的位置进行计测并根据其结果进行驱动控制的主控制装置20,来检测包含编码器系统150和面位置传感器系统180的异常在内的晶片台WST的驱动控制的异常,并控制平面电机(载物台驱动系统)124而对晶片台WST施加铅垂方向的推力,但是也可以是,与由对晶片台WST进行驱动控制的控制系统独立的控制系统来检测晶片台WST的驱动控制的异常,并控制平面电机(载物台驱动系统)124而对晶片台WST施加铅垂方向的推力。由此,在紧急时能够对晶片台WST进行灵敏的驱动控制。
[0124]如以上详细说明那样,在本实施方式的曝光装置100中,根据编码器系统150和面位置传感器系统180的计测结果来控制磁悬浮型平面电机即载物台驱动系统124而对晶片台WST进行驱动控制,并且在检测出晶片台WST的驱动控制的异常的情况下,控制载物台驱动系统124,对晶片台WST施加铅垂方向的推力。由此,能够避免晶片台WST的纵摇,能够防止晶片台WST (特别是X刻度39X^39X4^ Y刻度39Y P39Y2)以及配置于其正上方的构造物(特别是X头和Y头64?68和Z头76」、74岸)受损。
[0125]此外,在上述实施方式中,设为主控制装置20使用编码器系统150和面位置传感器系统180、配置于基盘12 (定子60)内的磁传感器(未图示)来检测晶片台WST的驱动控制的异常,但是也可以使用其他传感器来检测异常。例如,在曝光装置100中通常配置有地震传感器,该地震传感器包含用于检测地面震动的加速度的加速度拾波器。因此,可以是,在地震传感器检测出地面震动的情况下,主控制装置20设为检测出晶片台WST的驱动控制的异常,对晶片台WST施加铅垂方向的推力。
[0126]另外,通过载物台驱动系统124产生从晶片台WST朝向基盘12的驱动力,由此在晶片台WST在基盘12上移动的期间晶片台WST从基盘12分离这一情况得到抑制。由此,不仅限于检测出晶片台WST的驱动控制的异常的情况,也能够抑制在晶片台WST的急加速和减速、碰撞时等产生的纵摇动作。
[0127]此外,在上述实施方式中说明的编码器系统和面位置传感器系统的结构仅是一例,当然本发明并不限定于此。例如,在上述实施方式中,例示了采用以下结构的编码器系统的情况,该编码器系统在晶片载台(晶片台)上设置光栅部(Y刻度、X刻度)并与该光栅部相对地将Y头、X头配置于晶片台的外部,但是并不限定于此,例如也可以如美国专利申请公开第2006/0227309号说明书等所公开那样,采用在晶片台上设置编码器头并与该编码器头相对地在晶片台的外部配置光栅部(例如二维光栅或二维地配置的一维光栅部)的结构的编码器系统。在该情况下,也可以将Z
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