振动控制设备、光刻设备以及制造物品的方法技术领域
本发明涉及一种振动控制设备、光刻设备以及制造物品的方法。
背景技术
在用于在基板上形成图案的光刻设备中，由基部(底板)或类似物的振动所导致的
光刻设备的主体的振动可能使重叠精度、图像分辨性能或者形成的图案的保真度或类似指
标劣化。为了解决这个问题，光刻设备可以使用振动控制设备，所述振动控制设备用于控制
物体(诸如，安装有主体的平面板)的振动。
日本特开专利No.2003-21190公开了一种减振设备，所述减振设备经由用于被动
地衰减来自基部的振动的支撑件(例如，气弹簧)来减小由基部支撑的物体的振动。该减振
设备包括用于驱动物体的致动器和用于检测物体的振动的传感器，并且基于传感器的检测
结果执行致动器的负反馈控制。这能够减小从基部传递到物体的在支撑件的固有频率的振
动。
在上述振动控制设备中，如果没有考虑支撑件的衰减系数，则控制物体振动的性
能可能劣化。
发明内容
本发明提供例如一种在控制物体的振动方面有利的振动控制设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种振动控制设备，所述振动控制设备控制经由
具有衰减系数的支撑件支撑的物体的振动，所述振动控制设备包括：驱动装置，所述驱动装
置配置为驱动所述物体；以及控制器，所述控制器配置为基于所述物体的振动的信息执行
驱动装置的负反馈控制，其中，所述控制器配置为基于所述物体的速度的信息执行驱动装
置的正反馈控制，以根据所述速度减小所述支撑件导致的、作用在所述物体上的力。
根据本发明的另一方面，提供了一种光刻设备，包括：
图案形成装置，所述图案形成装置配置为在基板上执行图案形成；支撑件，所述支
撑件具有衰减系数并且支撑所述图案形成装置；以及振动控制设备，所述振动控制设备配
置为控制所述图案形成装置的振动，其中，所述振动控制设备控制经由支撑件支撑的图案
形成装置的振动，并且包括：
驱动装置，所述驱动装置配置为驱动所述图案形成装置；以及控制器，所述控制器
配置为基于图案形成装置的振动的信息执行驱动装置的负反馈控制，其中，所述控制器配
置为基于所述图案形成装置的速度的信息执行驱动装置的正反馈控制，以根据所述速度减
小所述支撑件导致的、作用在所述图案形成装置上的力。
根据本发明的又一方面，提供了一种制造物品的方法，所述方法包括以下步骤：
使用光刻设备在基板上执行图案形成；加工已经被执行所述图案形成的所述基
板，以制造所述物品，其中，所述光刻设备包括：图案形成装置，所述图案形成装置配置为在
基板上执行图案形成；支撑件，所述支撑件具有衰减系数并且支撑所述图案形成装置；以及
振动控制设备，所述振动控制设备配置为控制图案形成装置的振动，其中，所述振动控制设
备控制经由所述支撑件支撑的图案形成装置的振动，并且包括：驱动装置，所述驱动装置配
置为驱动图案形成装置；以及控制器，所述控制器配置为基于图案形成装置的振动的信息
执行驱动装置的负反馈控制，其中，所述控制器配置为基于图案形成装置的速度的信息执
行驱动装置的正反馈控制，以根据所述速度减小所述支撑件导致的、作用在所述图案形成
装置上的力。
从下面的参照附图对示例性实施例的描述中，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出了根据第一实施例的振动控制设备的布置的示意图；
图2是示出了从基部到物体的振动传递特性的曲线图；
图3是示出了从基部的位移X0到干扰Fd的传递函数的伯德图的曲线图；
图4是示出了从基部的位移X0到物体的位移X1的振动传递的方框图；
图5是示出了从基部到物体的振动传递特性的曲线图；
图6是示出了根据第二实施例的振动控制设备的布置的示意图；
图7是示出了从基部到物体的振动传递特性的曲线图；以及
图8是示出了根据第三实施例的振动控制设备的布置的示意图。
具体实施方式
将在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例。应注意，贯穿附图，相同的附图
标记表示相同的部件，并且将不再给出重复描述。
<第一实施例>
将描述根据本发明第一实施例的振动控制设备100。根据第一实施例的振动控制
设备100减小物体1(诸如，经由支撑件3由基部2(底板)支撑的平面板)的振动。第一实施例
将描述振动控制设备100，所述振动控制设备100减小物体1在竖直方向(Z方向)上的振动。
应注意，振动控制设备100通过将与减小物体1的在竖直方向上的振动的布置相同的布置应
用到水平方向(X方向和Y方向)还可以减小物体1在水平方向上的振动。
根据第一实施例的振动控制设备100用作例如用于在基板上形成图案的光刻设备
的部件。光刻设备的主体或者光刻设备的主体的一部分(用于在基板上形成图案的形成单
元)可以安装在物体1上。光刻设备的示例是用于使用模具使压印材料在基板上成型的压印
设备、用于使用带电粒子束在基板上进行绘图的绘图设备以及用于将掩模的图案投影到基
板上的投影曝光设备。
图1是示出了根据第一实施例的振动控制设备100的布置的示意图。振动控制设备
100可以包括例如振动待减小的物体1、支撑件3以及经由支撑件3支撑物体1的基部2。支撑
件3具有被动地衰减从基部2传递到物体1的振动的功能(特征)(例如，支撑件3可以包括气
弹簧)。也就是，支撑件3可以具有衰减系数。另外，振动控制设备100可以包括用于驱动物体
1以改变基部2与物体1之间的相对位置的驱动装置4、用于检测物体1的振动的检测器5(第
二检测器)以及控制器6。例如，线性电机、空气致动器或类似物可以用作驱动装置4。例如，
用于检测物体1的加速度的伺服加速度计或类似物可以用作检测器5。
控制器6基于物体1的振动信息执行驱动装置4的负反馈控制以减小物体1的振动。
例如，控制器6可以包括补偿器6a，所述补偿器6a基于反馈增益Ca(第二增益)和作为物体1
的振动的信息的物体1的速度的信息(速度信息52)来确定用于使驱动装置4驱动物体1的指
令值41(第二指令值)。补偿器6a例如通过对来自检测器5的信号51(由检测器5检测的物体1
的加速度)进行积分而得到作为物体1的振动信息的物体1的速度信息52。然后，补偿器6a通
过将得到的速度信息52乘以反馈增益Ca并且将结果值除以电流驱动器增益Gi来确定驱动
装置4的指令值41。所得到的指令值41通过乘法器8中的电流驱动器增益Gi放大并且供给至
驱动装置4作为操作变量。
当确定补偿器6a中的指令值41时，例如，可以使用物体1的速度(速度信息52)与物
体1的目标速度之间的偏差(误差)。由于根据第一实施例的振动控制设备100将物体1的目
标速度设置为“零”，因此，图1没有示出得到偏差的装置。反馈增益Ca是传递函数，所述传递
函数接收物体1的速度信息52并且输出通过将指令值41乘以电流驱动器增益Gi得到的值。
将参照图2描述从基部2到物体1的振动传递特性。图2是示出了从基部2到物体1的
振动传递特性(仿真结果)的曲线图，其中，横坐标表示频率并且纵坐标表示从基部2到物体
1的振动传递比率(增益)。图2中所示的虚线21表示在支撑件3不被动地衰减振动的状态下
的振动传递特性。图2中所示的虚线22表示在支撑件3被动地衰减振动的状态下的振动传递
特性。图2中所示的实线23表示在支撑件3被动地衰减振动并且控制器6执行驱动装置4的负
反馈控制的状态下的振动传递特性。
参照图2，在支撑件3被动地衰减振动的状态下(虚线22)，与支撑件3不被动地衰减
振动的状态(虚线21)相比较而言，能够减小在支撑件3的固有频率的振动传递比率(增益)。
然而，在高频率侧上的振动传递比率高于在固有频率处的振动传递比率。这意味着在由支
撑件3造成的被动衰减(支撑件3的衰减系数C1)的影响下，随着支撑件3的衰减系数C1更大，
在高频率侧上的振动传递比率增大。如果控制器6执行驱动装置4的负反馈控制，如图2中的
实线23所示，在支撑件3的固有频率处的振动传递比率进一步减小，但是在高频率侧上的振
动传递比率没有改善。
将解释在高频率侧上的振动传递比率增大的原因。经由支撑件3从基部2传递到物
体1的干扰(力干扰)Fd由下式给出：
其中，K1表示支撑件3的弹性系数(刚性(刚度))，C1表示支撑件3的衰减系数，并且
X0表示基部2的位移。图3示出了从基部2的位移X0到干扰Fd的传递函数的伯德图。
参照等式(1)和图3，应理解，由于基部2的位移X0而出现的干扰Fd在支撑件3的衰
减系数C1的影响下在高于K1/C1/2π[Hz]的频率侧上以20[dB/dec]的梯度增大。这表明与基
部2的速度成比例的力在高频率侧上经由支撑件3传递到物体1。
为了解决这个问题，根据第一实施例的振动控制设备100(控制器6)基于物体1的
速度的信息执行驱动装置4的正反馈控制，以减小支撑件3通过物体1的速度施加到物体1上
的力。更具体地，振动控制设备100基于基部2与物体1之间的相对速度的信息执行驱动装置
4的正反馈控制，以减小与基部2的速度成比例的力，所述力被传递到物体1。例如，如图1所
示，振动控制设备100可以设置有用于检测基部2与物体1之间的相对位置的检测器7(第一
检测器)。控制器6可以包括补偿器6b，所述补偿器6b基于检测器7的检测结果和反馈增益
C1fb(第一增益)确定用于使驱动装置4驱动物体1的指令值42(第一指令值)。
补偿器6b例如通过对来自检测器7的信号71(基部2与物体1之间的相对位置)微分
而获得物体1的速度的信息，也就是，基部2与物体1之间的相对速度的信息(相对速度信息
72)。然后，补偿器66通过将得到的相对速度信息72乘以反馈增益C1fb并且将结果值除以电
流驱动器增益Gi来确定驱动装置4的指令值42。如此确定的指令值42由加法器加上由补偿
器6a确定的指令值41，并且然后在乘法器8中由电流驱动器增益Gi放大，并且被供给至驱动
装置4作为操作变量。应注意，正反馈控制具有基于支撑件3的衰减系数C1的增益。更具体
地，补偿器6b中的反馈增益C1fb设置为等于或小于支撑件3的衰减系数C1的值。应注意，补
偿器6b可以包括低通滤波器，该低通滤波器用于减少通过对来自检测器7的信号71(基部2
与物体1之间的相对位置)微分得到的信号中的噪声分量(高频噪声)。
当确定补偿器6b中的指令值42时，例如，可以使用基部2与物体1的目标相对速度
与相对速度(相对速度信息72)之间的偏差。由于根据第一实施例的振动控制设备100将目
标相对速度设置为“零”，因此，图1没有示出得到该偏差的装置。反馈增益C1fb是传递函数，
该传递函数接收相对速度信息72并且输出通过将指令值42乘以电流驱动器增益Gi得到的
值。
图4是示出了当控制器6执行驱动装置4的正反馈控制时，从基部2的位移X0到物体
1的位移X1的振动传递的方框图。如图4所示，如果补偿器6b的反馈增益C1fb设置为几乎等
于支撑件3的衰减系数C1的值(C1≈C1fb)，则通过由控制器6进行的驱动装置4的正反馈控
制能够减小(抵消)与基部2的速度成比例的力。
图5是示出了从基部2到物体1的振动传递特性的曲线图，其中，横坐标表示频率并
且纵坐标表示振动传递比率(增益)。图5中所示的虚线24表示在控制器6不执行驱动装置4
的正反馈控制的状态下的振动传递特性，并且图5中所示的实线25表示在控制器6执行驱动
装置4的正反馈控制的状态下的振动传递特性。参照图5，应理解，当控制器6执行驱动装置4
的正反馈控制时，高频率侧上的振动传递比率减小。
如上所述，根据第一实施例的振动控制设备100基于反馈增益C1fb和基部2与物体
1之间的相对速度信息72来确定指令值42，并且基于确定的指令值42执行驱动装置4的正反
馈控制。应注意，反馈增益C1fb设置为等于或小于支撑件3的衰减系数的值。这可以减小高
频率侧上的振动传递比率。当物体1以低频率振动时，这可劣化光刻设备的重叠精度。根据
第一实施例的振动控制设备100通过对来自检测器7的信号71(基部2与物体1之间的相对位
移)执行一阶微分而得到基部2与物体1之间的相对速度信息72。在这种情况下，抑制了由微
分运算(微分操作)导致的对于包括在来自检测器7的信号71中的低频率噪声的放大，并且
因此能够抑制物体1以低频率振动。
<第二实施例>
如果使用补偿器6b执行驱动装置4的正反馈控制，如图5所示，能够减小高频率侧
上的振动传递比率，但是在支撑件3的固有频率侧处的振动传递比率不期望地增大。这是因
为支撑件3中的振动的被动衰减由于使用补偿器6b的驱动装置4的正反馈控制而减小。为了
解决这个问题，根据第二实施例的振动控制设备200被配置成使得使用补偿器6a的驱动装
置4的负反馈控制具有基于支撑件3的衰减系数的增益。更具体地，补偿器6a的反馈增益Ca’
基于补偿器6b的反馈增益C1fb设置，以减小在支撑件3的固有频率从基部2传递到物体1的
振动。图6是示出了根据第二实施例的振动控制设备200的布置的示意图。在根据第二实施
例的振动控制设备200中，补偿器6a的反馈增益Ca’(第二增益)设置为由下述等式给出的
值：
Ca′≥Ca+C1fb (2)
如上所述，根据第二实施例的补偿器6a的反馈增益Ca’设置为大于或等于通过将
补偿器6b的反馈增益C1fb加上根据第一实施例的补偿器6a的反馈增益Ca得到的值。如图7
所示，这可以减小在支撑件3的固有频率的振动传递比率。图7是分别示出了在根据第一实
施例和第二实施例的振动控制设备中从基部2到物体1的振动传递特性的曲线图。图7中所
示的虚线26表示在根据第一实施例的振动控制设备100中的振动传递特性，并且图7中所示
的实线27表示根据第二实施例的振动控制设备200中的振动传递特性。在根据第二实施例
的振动控制设备200中，在使用补偿器6b进行的驱动装置4的正反馈控制开始之前，补偿器
6a的反馈增益可以从Ca改变为Ca’。
<第三实施例>
将参照图8描述根据第三实施例的振动控制设备300。如上所述，由于根据第一实
施例的振动控制设备100通过对来自检测器7的信号71进行一阶微分得到基部2与物体1之
间的相对速度信息72，因此能够抑制包含在来自检测器7的信号71中的低频率噪声的影响。
然而，由于根据第一实施例的振动控制设备100受包含在来自检测器7的信号71中的高频率
噪声影响，因此在高频侧上的减振特性还可以进一步改善。因此，根据第三实施例的振动控
制设备300(控制器6)基于基部2的速度的信息(速度信息92)执行驱动装置4的负前馈控制。
图8是示出了根据第三实施例的振动控制设备300的示意图。振动控制设备300可
以设置有例如用于检测基部2的加速度的第三检测器9。控制器6可以包括补偿器6c，所述补
偿器6c基于第三检测器9的检测结果和前馈增益Caff(第三增益)确定用于使驱动装置4驱
动物体1的第三指令值43。补偿器6c通过例如对来自第三检测器9的信号91(基部2的加速
度)进行积分而得到基部2的速度信息92。然后，补偿器6c通过将得到的速度信息92乘以前
馈增益C1ff并且将所得到的值除以电流驱动器增益Gi来确定驱动装置4的第三指令值43。
如此确定的第三指令值43通过加法器10加上由补偿器6a确定的指令值41和由补偿器6b确
定的指令值42，并且然后在乘法器8中由电流驱动器增益Gi放大并且被作为操作变量供给
至驱动装置4。
当确定补偿器6c中的第三指令值43时，例如，可以使用基部2的速度(速度信息92)
与基部2的目标速度之间的偏差。由于根据第三实施例的振动控制设备300将基部2的目标
速度设置为“零”，因此图8没有示出获得偏差的装置。前馈增益C1ff是传递函数，所述传递
函数接收基部2的速度信息92并且输出通过将第三指令值43乘以电流驱动器增益Gi得到的
值。
如上所述，根据第三实施例的振动控制设备300通过对来自第三检测器9的信号91
进行一阶积分而得到基部2的速度信息92。因此，能够抑制包含在来自第三检测器9的信号
91中的高频率噪声的影响，并且改善在高频率侧上的减振特性。应注意，第三控制器12可以
包括用于减小通过对来自第三检测器9的信号91(基部2的加速度)进行积分得到的信号中
的噪声分量(低频率噪声)的高通滤波器。
<制造物品的方法的实施例>
根据本发明的实施例的制造物品的方法适合于制造物品，例如，微型装置，诸如半
导体装置或者具有微型结构的元件。根据该实施例的制造物品的方法包括：通过使用包括
上述振动控制设备的光刻设备(曝光设备、压印设备、绘图设备或类似设备)在基板上形成
图案的步骤；和加工已经在上述步骤中形成有图案的基板的步骤。该制造方法还包括其它
众所周知的步骤(例如，氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平面化、蚀刻、抗蚀剂去除、切割、粘合
以及包装)。
<其它实施例>
本发明的实施例还可以通过系统或设备的计算机以及通过由系统或设备的计算
机执行的方法来实现，所述系统或设备的计算机读取并且执行记录在存储介质(其还可以
更全面地被称为‘非临时性计算机可读存储介质’)上的计算机可执行指令(例如，一个或多
个程序)，以执行上述实施例中的一个或多个的功能和/或所述计算机包括用于执行上述实
施例中的一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，特定用途集成电路(ASIC))，
所述方法例如读取并且执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一
个或多个实施例的功能和/或控制一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个实施
例的功能。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元
(MPU))并且可以包括单独计算机或单独处理器的网络，以读取并且执行计算机可执行指
令。计算机可执行指令例如从网络或者存储介质提供给计算机。存储介质可以包括：例如，
硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算机系统的存储、光盘(诸如，压
缩碟片(CD)、数字多功能盘(DVD)或者蓝光光盘(BD)TM)、闪存存储器、储存卡等中的一个或
多个。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质
将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中
央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
尽管已经参照附图描述了本发明，但应理解，本发明不局限于公开的示例性实施
例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以便覆盖所有的这些修改以及等同结构
和功能。