气动支撑装置和具备气动支撑装置的光刻设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月25提交的欧洲申请18169148.6的优先权，并且其通过引用全文并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于光刻设备的气动支撑装置以及一种包括这种支撑装置和光刻设备的组件。
背景技术
光刻设备是一种将所需的图案应用到衬底上的机器。例如，光刻设备可用于集成电路(IC)的制造。例如，光刻设备可将图案形成装置(例如掩模)的图案(也常被称为“设计布局”或“设计”)投影到设置于衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。
随着半导体制造工艺持续进步，电路元件的尺寸一直持续地减小，而功能元件(诸如晶体管)的数量在过去数十年中一直稳步增加，遵循通常被称为“摩尔定律”的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体行业正在追寻能够创造出越来越小的特征的技术。为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定了在基底上图案化的特征的最小大小。目前使用的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与例如利用193nm波长的辐射的光刻设备相比，可使用波长在4nm至20nm范围内(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备来在衬底上形成更小的特征。
在光刻设备中，图案的转印通常是经由成像到设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。一般来说，单个衬底将包含连续地图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进器以及所谓的扫描器，在所述步进器中通过将整个图案一次曝光于目标部分来照射每个目标部分，在所述扫描器中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描所述图案来照射每个目标部分且同时平行或反平行于此方向同步地扫描所述衬底。典型地，这样的经图案化的辐射束在所述图案形成装置与所述衬底上的所述目标部分之间经历各种变换(例如，缩小)。这种变换通常通过投影系统来实现，所述投影系统可以包括各种光学元件，诸如反射镜和/或透镜。如果在将所述图案转印到目标部分的过程中，此类光学元件的相对位置将会发生改变，则这可能导致如由所述衬底所接收的经图案化的辐射束的变形或位移。这种变形或位移可能导致重叠误差。为了避免或减轻这种影响，已建议通过一个或更多个气动支撑装置来将承载所述投影系统支撑于基部框架上，并且在前馈控制中使用由所述基部框架所经历的加速度，以便防止作用在基部框架上的力干扰所述投影系统的位置。然而，已经观察到，这种前馈控制确实满足了对所述光刻设备的关键部件(如照射系统、投影系统、衬底支撑件和掩模支撑件)的位置补偿的准确度的日益提高的要求。如此，需要一种气动支撑装置，其具有与基部框架的加速的有所改善的隔离，更一般而言，需要一种气动支承装置，其中气动支承装置的被悬挂部件与气动支承装置的悬挂部件的加速较好地隔离。
发明内容
期望提供一种光刻设备，由此可以更准确地控制投影系统的光学元件的位置。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于光刻设备的气动支撑装置，
其中气动支撑装置包括：
-气弹簧，包括：
-悬挂部件，
-被悬挂部件，以及
-压力腔室，被配置成相对于所述悬挂部件支撑所述被悬挂部件，
-致动器，被配置成成相对于所述悬挂部件定位所述被悬挂部件，
-加速度传感器，被配置成产生表示所述悬挂部件的加速度的第一传感器信号；
-压力传感器，被配置成产生表示所述压力腔室中的压力的第二传感器信号，以及
-控制单元，被配置成：
-接收第一传感器信号，
-接收第二传感器信号，
-在低通滤波器中对所述第一传感器信号进行滤波，
-在高通滤波器中对所述第二传感器信号进行滤波，
-基于经滤波的第一传感器信号和经滤波的第二传感器信号，确定由所述悬挂部件对所述被悬挂部件施加的力，以及
-基于所述力，产生针对所述致动器的控制信号。
根据本发明的第二方面，提供了一种组件，包括光刻设备和至少一个根据本发明的所述气动支撑装置。
附图说明
现在将仅以示例的方式参照所附的示意图来描述本发明的实施例，附图中：
-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；
-图2描绘了图1的光刻设备的一部分的详细视图；
-图3示意性地描述了位置控制系统；
-图4示意性地描绘了根据本发明的光刻设备的一部分的第一实施例；
-图5示意性地描绘了根据本发明的光刻设备的一部分的第二实施例；
-图6示意性地描绘了根据本发明的气动支撑装置；
-图7示意性地描绘了根据本发明的气动支撑装置的控制单元；以及
-图8示出了根据本发明的气动支撑装置的传递函数。
具体实施方式
在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如波长为365、248、193、157或126nm)和EUV(极紫外线辐射，例如波长在约为5至100nm的范围内)。
本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案化装置”可广义地解释为指可用于向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面与待形成于衬底的目标部分中的图案对应。术语“光阀”也可用于这种情境。除了经典掩模(透射式或反射式、二元掩模、相移掩模、混合掩模等)，其它此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，其被配置成调节辐射束B(例如，紫外辐射、深紫外(DUV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，其被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到被配置成根据某些参数准确地定位所述图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，其被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接至被配置成根据某些参数准确地定位所述衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置成将由图案形成装置MA赋予所述辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
在操作中，所述照射系统IL从辐射源SO接收辐射束，例如经由束传输系统BD。所述照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电和/或其他类型的光学部件，或其任何组合，用于引导、成形和/或控制辐射。所述照射器IL可用于将辐射束B调节成在它的位于所述图案形成装置MA的平面处的横截面上具有期望的空间和角强度分布。
本文中使用的术语“投影系统”PS应广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括适于正在使用的曝光辐射的折射、反射、折射反射、变形、磁性、电磁和/或静电光学系统或其任何组合，和/或其他因素，诸如使用浸没液体或使用真空。在这里，术语“投影”的任何用法可以被认为与更广义术语“透镜系统”PS同义。
光刻设备LA可以是其中所述衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间的类型，这也被称为浸没式光刻。有关浸没技术的更多信息在US6952253中给出，其通过引用而被合并入本文中。
光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，所述衬底支撑件WT可并行使用，和/或准备随后曝光衬底W的步骤可在位于衬底支撑件WT之一上的衬底W上执行，而另一衬底支撑件WT上的另一衬底W正用于曝光在另一衬底W上的图案。
除衬底支撑件WT外，光刻设备LA可包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可被布置成测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。所述测量平台可保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量平台可在投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射到被保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)图案化。在已穿过所述图案形成装置MA之后，辐射束B传递通过所述投影系统PS，所述投影系统将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统PMS，所述衬底支撑件WT可准确地移动，例如以便将不同的目标部分C在辐射束B的路径中定位于经聚焦和对准的位置处。类似地，第一定位器PM和可能地另一个位置传感器(图1中未明确描述)可用于相对于辐射束B的路径准确地定位所述图案形成装置MA。可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准所述图案形成装置MA和所述衬底W。尽管如图所示的衬底对准标记P1、P2占据专用的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，它们被称为划线对准标记。
为了阐明本发明，使用笛卡尔坐标系。笛卡尔坐标系有三个轴，即x轴、y轴和z轴。三个轴中的每一个都与另两个轴正交。围绕x轴的旋转称为Rx旋转。围绕y轴的旋转称为Ry旋转。围绕z轴的旋转称为Rz旋转。x轴和y轴限定水平面，而z轴是竖直方向。笛卡尔坐标系不限制本发明，仅用于澄清。相反，可以使用另一个坐标系，例如柱面坐标系来阐明本发明。笛卡尔坐标系的方向可能不同，例如，使得z轴具有沿水平面的分量。
图2示出了图1的所述光刻设备LA的一部分的更详细的视图。所述光刻设备LA可以具备基部框架BF、平衡质量BM、第二框架MF和振动隔离系统IS。所述第二框架MF支撑所述投影系统PS。另外，所述第二框架MF可以支撑所述位置测量系统PMS的一部分。所述第二框架MF经由所述振动隔离系统IS通过所述基部框架BF支撑。所述振动隔离系统被布置成防止或减少振动从所述基部框架BF传播到所述第二框架MF。
所述第二定位器PW被布置成通过在衬底支撑件WT与平衡质量BM之间提供驱动力来加速所述衬底支撑件WT。所述驱动力使所述衬底支撑件WT沿期望的方向加速。由于动量守恒，驱动力也以相等的值施加至平衡质量BM，但方向与期望的方向相反。通常，平衡质量BM的质量远大于衬底支撑件WT和第二定位器PW的移动部分的质量。
在实施例中，第二定位器PW由平衡质量BM支撑。例如，其中第二定位器PW包括平面马达，用于将衬底支撑件WT悬浮在平衡质量BM上方。在另一实施例中，第二定位器PW由基部框架BF支撑。例如，其中第二定位器PW包括直线马达，并且其中第二定位器PW包括轴承，例如气体轴承，用于将衬底支撑件WT悬浮在基部框架BF上方。
所述位置测量系统PMS可包括适于确定所述衬底支撑件WT的位置的任何类型的传感器。所述位置测量系统PMS可包括适于确定所述掩模支撑件MT的位置的任何类型的传感器。所述传感器可以是光学传感器，诸如干涉仪或编码器。所述位置测量系统PMS可包括干涉仪和编码器的组合系统。传感器可以是另一种类型的传感器，诸如磁传感器、电容传感器或感应传感器。所述位置测量系统PMS可确定相对于参照物(例如第二框架MF或投影系统PS)的位置。所述位置测量系统PMS可通过测量位置或测量位置的时间导数(诸如速度或加速度)来确定衬底台WT和/或掩模支撑件MT的位置。
所述位置测量系统PMS可包括编码器系统。编码器系统从例如2006年9月7日提交的美国专利申请US2007/0058173A1中已知，由此通过引用而被合并入。编码器系统包括编码器头、光栅和传感器。所述编码器系统可以接收主辐射束和二次辐射束。所述主辐射束以及所述二次辐射束都源自同一辐射束，即原始辐射束。所述主辐射束和所述二次辐射束中的至少一个是通过利用光栅来衍射原始辐射束而产生的。如果所述主辐射束和所述二次辐射束两者都是通过利用光栅对原始辐射束进行衍射而产生的，则主辐射束需要具有与二次辐射束相比不同的衍射级。不同的衍射级是，例如，+1级，-1级，+2级和-2级。所述编码器系统以光学方式将所述主辐射束和所述二次辐射束组合成组合辐射束。所述编码器头部中的传感器确定了所述组合辐射束的相位或相位差。所述传感器基于所述相位或所述相位差产生信号。所述信号表示所述编码器头部相对于光栅的位置。所述编码器头部和所述光栅中的一个可以布置于衬底结构WT上，所述编码器头部和所述光栅的另一个可以布置于第二框架MFBF上。例如，在第二框架MF上布置多个编码器头部，而在衬底支撑件WT的顶面上布置光栅。在另一个示例中，光栅布置于所述衬底支撑件WT的底面上，并且编码器头部布置在所述衬底支撑件WT的下方。
所述位置测量系统PMS可包括干涉仪系统。干涉仪系统例如是从1998年7月13日提交的美国专利US6,020,964已知的，其通过引用而被合并入本文中。所述干涉仪系统可以包括分束器、反射镜、参考反射镜和传感器。辐射束被分束器拆分成参考束和测量束。测量束传播到所述反射镜，并且由所述反射镜反射回分束器。参考束传播到所述参考反射镜并且由所述参考反射镜反射到分束器。在分束器处，测量束和参考束被合并成组合辐射束。组合辐射束入射到传感器上。所述传感器确定所述组合辐射束的相位或频率。所述传感器基于相位或频率而产生信号。所述信号表示反射镜的位移。在实施例中，所述反射镜连接到所述衬底支撑件WT。所述参考反射镜可以连接到所述第二框架MF。在实施例中，由附加的光学元件而不是所述分束器，将测量束和参考束组合成组合辐射束。
所述第一定位器PM可包括长行程模块和短行程模块。所述短行程模块被布置成在较小的运动范围内以高准确度相对于所述长行程模块移动所述掩模支撑件MT。所述长行程模块被布置成在较大的运动范围内以相对较低的准确度相对于所述投影系统PS移动所述短行程模块。利用所述长行程模块和所述短行程模块的组合，所述第一定位器PM能够在较大的运动范围内以高准确度相对于所述投影系统PS移动所述掩模支撑件MT。类似地，第二定位器PW可包括所述长行程模块和所述短行程模块。所述短行程模块被布置成在较小的运动范围内以高准确度相对于所述长行程模块移动所述衬底支撑件WT。所述长行程模块被布置成在较大的运动范围内以相对较低的准确度相对于所述投影系统PS移动所述短行程模块。利用所述长行程模块和所述短行程模块的组合，第二定位器PW能够在较大的运动范围内以高准确度相对于所述投影系统PS移动所述衬底支撑件WT。
第一定位器PM和第二定位器PW各自具备致动器，用于分别移动所述掩模支撑件MT和所述衬底支撑件WT。所述致动器可以是线性致动器，以沿着单个轴(例如y轴)提供驱动力。可以应用多个线性致动器来沿多个轴提供驱动力。所述致动器可以是用以沿多个轴提供驱动力的平面致动器。例如，所述平面致动器可被布置成以6个自由度移动所述衬底支撑件WT。所述致动器可以是电磁致动器，其包括至少一个线圈和至少一个磁体。所述致动器被布置成通过向所述至少一个线圈施加电流来相对于所述至少一个磁体移动所述至少一个线圈。所述致动器可以是动磁式致动器，其使得耦合至所述衬底支撑件WT的所述至少一个磁体分别向掩模支撑件MT移动。所述致动器可以是动圈式致动器，其使得耦合至所述衬底支撑件WT的所述至少一个线圈分别向所述掩模支撑件MT移动。所述致动器可以是音圈致动器、磁阻致动器、洛伦兹(Lorentz)致动器或压电致动器，或任何其他合适的致动器。
所述光刻设备LA包括位置控制系统PCS，如图3示意性地图示。所述位置控制系统PCS包括设定值发生器SP、前馈控制器FF和反馈控制器FB。所述位置控制系统PCS向所述致动器ACT提供驱动信号。所述致动器ACT可以是所述第一定位器PM或所述第二定位器PW的致动器。所述致动器ACT驱动所述设备P，所述设备P可包括所述衬底支撑件WT或所述掩模支撑件MT。所述设备P的输出是位置量，诸如位置、速度或加速度。所述位置量利用所述位置测量系统PMS来测量。所述位置测量系统PMS产生信号，该信号是表示设备P的位置量的位置信号。所述设定值发生器SP产生一个信号，它是表示所述设备P的期望位置量的参考信号。例如，所述参考信号表示所述衬底支撑件WT的期望轨迹。所述参考信号与所述位置信号之间的差形成针对所述反馈控制器FB的输入。基于该输入，所述反馈控制器FB为所述致动器ACT提供所述驱动信号的至少部分。所述参考信号可形成针对所述前馈控制器FF的输入。基于该输入，所述前馈控制器FF为所述致动器ACT提供所述驱动信号的至少部分。所述前馈FF可以利用关于所述设备P的动力学特性的信息，诸如质量、刚度、谐振模式和本征频率。
图4示意性地描绘了根据本发明实施例的光刻设备的一部分。图4示意性地示出了包括两个光学元件200.1和200.2的投影系统200。图4进一步示出了被配置成支撑所述光学元件200.1、200.2的力框架210。例如，可使用一个或更多个振动隔离器210.1和/或致动器210.2来实现此类支撑。在如图所示的实施例中，所述光刻设备还包括用于测量所述光学元件200.1、200.2相对于传感器框架220的位置的位置测量系统240。在如图所示的实施例中，光刻设备还包括传感器框架220，其被配置成支撑了测量系统，例如所述位置测量系统240。在如图所示的实施例中，通过振动隔离器270.1和/或致动器270.2将力框架210安装至设备的基部框架260。此外，如图可见的，所述传感器框架220通过振动隔离器280.1和/或致动器280.2安装至力框架。在如示意性地图示的实施例中，振动隔离器270.1和致动器270.2的组合可对应于根据本发明的气动支撑装置。
在如图4所示的本发明实施例中，所述传感器框架220经由振动隔离器280.1由力框架210支撑。可以指出，也可以考虑其他替代布置。图5示意性地示出了具有这种替代布置的本发明的另一个实施例。如图5所示，所述传感器框架220可以用与力框架210安装至基部框架260的方式相似的方式安装至基部框架260。在此实施例中，振动隔离器270.1和致动器270.2的组合可对应于根据本发明的气动支撑装置。另外地，或者替代地，在示意性地所示的实施例中，振动隔离器280.1和致动器280.2的组合可以对应于根据本发明的气动支撑装置。
如此，在本发明的实施例中，所述光刻设备包括控制单元300，所述控制单元300被配置成控制所述设备的操作参数或状态。这样的控制单元300可以例如体现为控制器、微处理器、计算机等。
在如图4所示的实施例中，控制单元300可以包括用于接收输入信号310的输入端子300.1。在图4的实施例中，输入端子300.1可被配置为接收表示基部框架的状态的测量信号，由此所述控制单元300可被配置成基于如所接收到的测量信号来确定所述力框架210的加速度(或由所述基部框架施加在所述力框架上的力)。基于这种加速度/力信息，所述控制单元可以例如生成控制信号并且经由所述控制单元300的输出端子300.2来输出这种控制信号320。例如，这样的控制信号320可以是用于控制所述致动器270.2的操作的控制信号，由此控制所述力框架210的位置。
在如图5所示的实施例中，所述控制单元300可以包括用于接收输入信号310的输入端子300.1。在图5的实施例中，输入端子300.1可以(类似于图4的实施例)被配置为接收表示所述基部框架的状态的所述测量信号，由此所述控制单元300可以被配置为基于如所接收到的测量信号来确定所述力框架210的加速度(或由基部框架对力框架施加的力)。基于此加速度/力信息，控制单元可以例如生成控制信号并且经由控制单元300的输出端子300.2而输出这种控制信号320。例如，这样的控制信号320可以是用于控制致动器270.2的操作的控制信号，由此控制力框架210的位置。替代地或另外地，在图5的实施例中，控制单元300可以被配置成基于如所接收到的测量信号来确定传感器框架220的加速度(或由基部框架施加在传感器框架上的力)。基于这种加速度/力信息，所述控制单元可以例如生成控制信号并且经由控制单元300的输出端子300.2输出此控制信号320。例如，这样的控制信号320可以是用于控制致动器280.2的操作的控制信号，由此控制传感器框架210的位置。
此外，如图所示，可以通过所述位置测量系统240来监控光学元件200.1和/或200.2相对于传感器框架220的位移。这种位置测量系统可以例如包括基于干涉仪的测量系统或基于编码器的测量系统。也可考虑电容或感应测量系统。
替代地，或者另外地，应用于本发明的实施例中的所述控制单元300可以被配置成接收所述位置测量系统240的位置测量信号，由此所述控制单元300可以被配置为基于如所接收到的测量信号来确定所述投影系统200的光学元件200.12、00.2的位置。基于这种位置信息，所述控制单元可以例如生成控制信号并且经由控制单元300的输出端子300.2输出这种控制信号320。例如，这样的控制信号320可以是用于控制致动器210.2的操作的控制信号，由此控制所述光学元件200.1、200.2的位置。
作为另一种替代方案或附加，应用于本发明的实施例中的控制单元300可以被配置成确定用于控制光刻设备中衬底的定位的控制信号，尤其是所述衬底相对于经由投影系统200被投影到衬底的经图案化的辐射束的定位。通过这样做，可以校正由于投影系统200的一个或更多个光学元件的位移而引起的经图案化的辐射束的位移。
根据本发明，第二框架(例如，力框架)由一个或更多个气弹簧270.1(诸如空气支座)支撑在基部框架上。
气弹簧270.1的示例如图6示意性地所示。这种气弹簧具有悬挂部件400、被悬挂部件410、420和压力腔室480，所述压力腔室480被配置用于平行于支撑方向相对于所述悬挂部件400支撑所述被悬挂部410、420。在图4和图5的示例中，第二框架/力框架竖直地支撑于所述基部框架上方，在本示例中定义了竖直支撑方向。
如图6的示例所示，气弹簧270.1的悬挂部件可以包括气缸400，并且气弹簧的被悬挂部件可以包括活塞410。气缸400安装至基部框架260，并且活塞410例如通过活塞杆安装至第二框架/力框架210。应注意，还有可能将活塞410安装至基部框架260，并且将气缸安装至第二框架/力框架210。所述活塞410相对于气缸在活塞/气缸的长度方向上能够移动，该长度方向在图6中是竖直的。所述压力腔室由气缸和活塞界定。需要注意的是，从长度方向的横向看，气缸和活塞的横截面可能具有任何相互配合的形状，如正方形、椭圆形或圆形。
如图6的示例所示，气缸具有位于其底部的开口450。然而，需要注意的是，如果所述开口450向压力腔室480内敞开，则此开口也可以被设置于气缸的侧壁中或设置于活塞中。
用于气动支撑装置的经加压气体可由用于输送经加压气体的压力源提供。这种压力源可能包括任何能够输送经加压气体的任何装置，如泵和/或储罐。在图6的示例中，所述压力源被图示为储罐460。所述压力源460通过管道470连接到开口450。
图6的示例进一步示出了加速度传感器430，所述加速度传感器430被配置用于生成表示所述悬挂部件400的加速度的第一传感器信号510(参见图7)。这种传感器430可以设置在如图所示的基部框架上、悬挂部件400上或其他地方，前提是它能够直接或间接地测量悬挂部件的加速度。通过间接测量加速度，意味着传感器测量可作为依据来确定所述加速度的一个参数，如悬挂部分的位置或速度。直接测量所述加速度意味着传感器测量出直接地表示所述加速度的参数。
图6的示例还示出了压力传感器440，所述压力传感器被配置用于生成表示所述压力腔室480中的压力的第二传感器信号550(参见图7)。图6示出了两个压力传感器。一个压力传感器440.1被布置在所述压力腔室中，在本示例中位于活塞410上，但也可以设置在压力腔室中，在气缸400的底部上，在面向所述压力腔室的此底部的一侧处。另一个压力传感器440.2被布置于开口450中。这两个压力传感器440.1和440.2示出为压力传感器可能定位的部位的示例。根据本发明，一个压力传感器就足够了，但是可以使用位于相同部位或不同部位处的多个压力传感器。
作为示例，图7示出了根据本发明的气动支撑装置的控制单元500或控制单元500的一部分。此(部分)控制单元是前馈控制器，它可以是如图3示意性地所示的位置控制系统PCS的一部分，或者是如图4和5示意性地所示的控制单元300的一部分。
根据本发明的控制单元500(的部分)具有两个并列支路。第一支路具有表示悬挂部分的加速度的第一传感器信号510作为其输入。可被写成abf(＝基部框架加速度)的此第一传感器信号510被传递通过转移滤波器520并且通过低通滤波器530，从而产生第一输出540。在图7中，所述转移滤波器520被示出为在所述低通滤波器530之前，但是应当注意到，所述第一传感器信号510也可以首先传递通过所述低通滤波器，并且随后通过所述转移滤波器520。所述转移滤波器520可以是顺驯的双积分器，可以写成(kA+dAs)/(s2+2ziωis+ωi2)，其中s是拉普拉斯算子。参数kA和参数kA和dA表示所述气动支撑装置270(也称为隔离器)的刚度和阻尼，包括由气体储罐460的所限定容积提供的刚度和阻尼。所述顺驯的双积分器产生了表示基部框架位置的信号，其通过与刚度和阻尼值相乘而产生表示由隔离器作用于受支撑框架上的力的信号。然后，此力利用减号而被输入到并联的致动器270.2，基本上补偿行进通过所述隔离器270的剩余扰动力。所述低通滤波器可以写成Hlp。所述第二支路具有表示压力腔室中的压力的所述第二传感器信号550作为其输入。可被写成pp(＝所述压力腔室中的压力)的此第二传感器信号550被传递通过具有传递函数HhpApiston的高通滤波器560，其中Apiston是活塞的表面积并且HhpApiston是所述高通滤波器。压力输入pp乘以表面积Apiston表示作用在活塞上的实际力。这导致第二输出570。将第一输出540与第二输出570组合并且假设所述转移滤波器520是顺驯的双积分器，产生前馈力：Fff＝-((kA+dAs)/s2))Hlpabf-ApistonHhppp。
根据本发明的实施例，所述高通滤波器是所述低通滤波器的逆，即Hhp＝(1-Hlp)。这样，针对低频的基于基部框架运动而计算的力，针对高频的作用于活塞上的实际力，被用作前馈信号。
由于所述气弹簧的弹簧/阻尼行为，根据上述第一支路，在只有基部框架前馈的情况下传输率在实际应用中限于大约0.5与10赫兹之间的改善。根据第二支路，在只有基部框架前馈情况下的传输率对于从1到10赫兹的较高频率是有效的。对于较低的频率，它受到直接扰动力对被悬挂的框架的影响的限制。第二支路与根据第一支路的基部框架前馈的传输率具有重叠。结合这两个结果，得到的传输率在始于0.5赫兹到远超过10赫兹(例如高达50赫兹以及更高)的范围内具有改善的行为。
图8举例示出如图4和图5所示的光刻设备中根据本发明的气动支撑装置270的传递函数600。图8的上部示出了三个尖峰601、602和603。尖峰601是被悬挂框架210(在图4、5中被命名为力框架)相对于悬挂框架260(在图4、5中命名为基部框架)的悬挂频率601。此悬挂频率601实质上由气动支撑装置的刚度和被悬挂框架的质量决定。所述悬挂频率也称为无阻尼固有频率或本征频率。尖峰603是第一声学谐振频率603。这种第一声学谐振频率603主要由将所述压力源(如储罐)连接至所述压力腔室的管道和压力源本身确定。尖峰602是第一声学反谐振频率602。这种第一声学反谐振频率602由多个因素确定，如活塞正下方的气体的量相对于在所述压力源中所存在的气的体量的比率。
根据另一实施例，所述低通滤波器和所述高通滤波器两者的截止频率(即3dB截止频率)取值为高于气弹簧的悬挂频率601。
根据另一实施例，所述低通滤波器和所述高通滤波器两者的截止频率(即3dB截止频率)取值为低于所述气动系统的第一声学谐振频率603。根据一实施例，所述低通滤波器和所述高通滤波器的此截止频率(即3dB截止频率)取值为低于所述气动系统的第一声学反谐振频率603。
利用基部框架加速度的所述第一前馈支路在声学效应起作用的频率范围中是不准确的。参见图8，所述截止频率被配置成低于谐振频率603以便防止这些频率影响前馈控制的准确性。为了也防止反谐振频率602影响控制的准确度，所述低通滤波器的截止频率被配置为反谐振频率602以下。所述压力传感器准确地测量这些声学效应，但对于低频，不能使用所述压力传感器。这是因为对被悬挂框架的力输入具有相对较大的影响，而且由于补偿力也作用于被悬挂框架，因此存在控制稳定性风险。为了避免这种风险，所述高通滤波器的截止频率被配置在悬挂频率601以上。
参照图4至7中关于气动支撑装置270的上述说明，注意到图5的气动支撑装置280同样可以是根据本发明的气动支撑装置。在图5的实施例中，也可以构想到，所述支撑装置270不是根据本发明的，并且所述气动支撑装置280是根据本发明的。如果所述气动支撑装置280是根据本发明，则被悬挂框架是传感器框架220(而对于所述气动支撑装置270，被悬挂框架是力框架210)。此外，还注意到，另外地或替代地，根据本发明的气动支撑装置也可用于光刻设备中的其他支撑件。
虽然可以在本文中具体参考在IC制造中光刻设备的使用，但应当理解，本文描述的光刻设备可以具有其他应用。其他可能的应用包括制造集成光学系统、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。
虽然可以在本文中具体参考在光刻设备的情境中本发明的实施例，但是本发明的实施例可用于其他设备。本发明的实施例可以形成掩膜检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)之类的对象的任何设备的一部分。这些设备通常可称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
尽管可以在上面特别提到在光刻的情境中使用本发明的实施例，但是应当理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻，并且可以用于其他应用，例如压印光刻。
在情境允许的情况下，本发明的实施例可以在硬件、固件、软件或其任何组合中实现。本发明的实施例也可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可由一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于存储或发送呈能够由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性存储介质、光存储介质、闪速存储装置、电、光、声或其他形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、常驻程序、指令可以在本文中描述为执行某些动作。但是，应当理解，这种描述只是为了方便，而这种动作实际上是源自执行固件、软件、常驻程序、指令等的计算装置、处理器、控制器或其他设备，并且在这样做时可能会导致致动器或其他装置与实体世界交互。
虽然上文描述了本发明的具体实施例，但应理解，本发明可以用如所描述之外的其他方式而实施。上述描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员显然可以在不偏离下文所述权利要求的范围的情况下对所描述的发明作出修改。
