JP2016538604A - リソグラフィにおける対象物の位置決め - Google Patents

Abstract

【解決手段】対象物位置決めシステムは、対象物（Ｐ）と；対象物の位置（ＡＰＯＳ）を測定するための測定システム（ＭＳ）と；対象物の位置決めのためのアクチュエータシステム（ＡＳ）と；アクチュエータシステムを駆動するように構成される制御システム（ＣＵ，ＯＢＳ）とを含み、測定システムの各センサは対象物上の関連する測定領域を有し、少なくとも一つの測定領域の場所は対象物の位置に依存し、制御システム（ＣＵ，ＯＢＳ）は、対象物の動的モデルを用いて対象物の内的動的挙動（ＩＤＢ）を推定する観測部（ＯＢＳ）を備え、動的モデルは対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所への依存性を含み、また、制御システム（ＣＵ，ＯＢＳ）は観測部（ＯＢＳ）の出力（ＩＤＢ）に応じてアクチュエータシステム（ＡＳ）を駆動するように構成される。【選択図】図８

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１３年１０月３０日に出願された米国仮出願第６１／８９７，６９３号の利益を主張し、その全体が参照により本書に援用される。

本発明は、対象物位置決めシステム、対象物位置決めシステムなどを含むリソグラフィ装置、対象物位置決め方法およびデバイスの製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、たいていは基板の目標部分に与える機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。その場合、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスがＩＣの個々の層に形成される回路パターンを生成するために使用されうる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上の（例えばダイの一部、一つのダイ、またはいくつかのダイを備える）目標部分に転写されることができる。パターンは典型的に基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像により転写される。一般に、一枚の基板にはネットワーク状に隣接する目標部分が含まれ、これらは連続してパターン付与される。従来のリソグラフィ装置は、いわゆるステッパおよびスキャナを含む。ステッパでは、パターン全体を目標部分に一回で露光することで各目標部分が照射される。スキャナでは、放射ビームに対してパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンするとともに、この方向に平行または反平行に基板を同期させてスキャンすることにより各目標部分が照射される。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へパターンを転写することが可能である。

リソグラフィ装置は通常、パターニングデバイスを支持するよう構築されるサポートおよび／または基板を保持するよう構築される基板テーブルなどの正確に位置決めされる必要のある一以上の対象物を備える。したがってリソグラフィ装置は、たいていの場合、対象物の位置決めのための対象物位置決めシステムを備える。対象物位置決めシステムは、対象物の位置を基準に対して一以上の自由度で測定するための一以上のセンサを持つ測定システムと；対象物を位置決めするための一以上のアクチュエータを持つアクチュエータシステムと；測定システムの出力と対象物の所望の位置を示す設定値とに応じてアクチュエータシステムを駆動するように構成される制御システムと；を備える。

より高いスループットに対する要求の増大に伴い、対象物に加わる加速度も増大している。これは、トーションモードやアンブレラモードといった対象物の内的動的モードの励起につながるであろう。内的動的モードが相対的に低い周波数であって測定システムにより観測可能であれば、対象物位置決めシステムの閉ループの取得可能な帯域を制限し、結果として対象物位置決めシステムの性能、つまり速度および正確性を制限するかもしれない。

別の難点は、測定システムの種類に依存して、対象物の異なる位置に応じて内的動態が測定システムにより異なって観察されるかもしれないことである。その結果、制御の設計は、対象物の全ての位置において安定であるために最悪の状況に基づくこととなり、これは取得可能な帯域をさらに制限してしまう。

改善された性能、つまり、より高い帯域を持つ対象物位置決めシステム（特にリソグラフィ装置向け）を提供することが望ましい。

本発明のある実施の形態によれば、対象物位置決めシステムが提供される。このシステムは、位置決めされるべき対象物と；基準に対する対象物の位置を一以上の自由度で測定するための一以上のセンサを持つ測定システムと；対象物を位置決めするための一以上のアクチュエータを持つアクチュエータシステムと；測定システムの出力および対象物の所望の位置を示す設定値に応じて、アクチュエータシステムを駆動するように構成される制御システムと；を備え、測定システムの一以上のセンサのそれぞれは、基準に対して一以上の自由度でその位置が測定される対象物上の関連する測定領域を有し、対象物上の少なくとも一つの測定領域の場所は、測定物の位置に少なくとも一つの自由度で依存し、制御システムは、対象物への入力と測定システムの出力とに基づいて対象物の動的モデルを用いて対象物の内的動的挙動を推定する観測部を備え、動的モデルは、対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所への依存性を少なくとも一つの自由度で含み、また制御システムはさらに、観測部の出力に応じてアクチュエータシステムを駆動するように構成される。

別の実施の形態によれば、本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムを備えるリソグラフィ装置が提供される。

さらなる実施の形態によれば、対象物を位置決めする方法が提供される。この方法は、
ａ）対象物の位置を基準に対して一以上の自由度で測定するための一以上のセンサを持つ測定システムであって、測定システムの一以上のセンサのそれぞれが基準に対して一以上の自由度でその位置が測定される対象物上の関連する測定領域を有し、対象物上の少なくとも一つの測定領域の場所が測定物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する測定システムを提供することと；
ｂ）対象物を位置決めするための一以上のアクチュエータを持つアクチュエータシステムを提供することと；
ｃ）対象物の所望の位置を示す設定値を提供することと；
ｄ）対象物の内的動的挙動を推定するための対象物の動的モデルであって、対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所への依存性を少なくとも一つの自由度で含む動的モデルを提供することと；
ｅ）対象物への入力と測定システムにより測定された対象物の位置とを動的モデルに提供することにより対象物の内的動的挙動を推定することと、
ｆ）設定値と測定システムにより測定された対象物の位置とに基づいて内的動的挙動を考慮しながらアクチュエータシステムを用いて対象物を位置決めすることと；を備える。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、本発明に係る対象物位置決めシステムを用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の実施の形態は、例示のみを目的として、対応する部分が対応する符号により示される添付の模式的な図面を参照しながら説明される。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。 本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムを模式的に示す図である。 本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムに適用可能な測定システムをより詳細に示す図である。 本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムに適用可能な別の測定システムをより詳細に示す図である。 本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムの制御方式を示す図である。 本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムに適用可能な観測部をより詳細に示す図である。 本発明の別の実施の形態に係る対象物位置決めシステムに対して測定補償を用いる制御方式を示す図である。 本発明のさらなる実施の形態に係る対象物位置決めシステムに対してアクティブ減衰を用いる制御方式を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置ＬＡを模式的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと；パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構築され、特定のパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成される第１位置決め装置ＰＭに接続されるサポート構造またはパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴと；基板（例えばレジストコートされたウェハ）Ｗを保持するよう構築され、特定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするよう構成される第２位置決め装置ＰＷに接続される基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴａまたはＷＴｂと；パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗの（例えば一以上のダイを備える）目標部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと；を備える。

照明システムは、放射を方向付け、成形し、または制御するための屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型あるいは他の種類の光学素子といった各種光学素子またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

サポート構造は、パターニングデバイスを支持する。つまり、その重さに耐える。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否かといった他の条件に応じた方法でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式または他の固定技術を用いてパターニングデバイスを保持してもよい。サポート構造は、フレームまたはテーブルであってよく、例えば必要に応じて固定式または可動式であってよい。サポート構造は、例えば投影システムに対して、パターニングデバイスが所望の位置にあることを確実にしてよい。本書での「レチクル」または「マスク」の用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなされてよい。

本書での「パターニングデバイス」の用語は、放射ビームの断面にパターンを付して例えば基板の目標部分にパターンを生成するために使用可能な任意のデバイスを参照するものとして広く解釈されるべきである。放射ビームに付されるパターンは、例えばパターン位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに完全に対応しなくてもよいことに留意されるべきである。たいていの場合、放射ビームに付されるパターンは、目標部分に生成される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応するであろう。

パターニングデバイスは、透過型または反射型であってよい。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、例えばバイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスク、さらには様々なハイブリッド型マスクなどのマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小型ミラーのマトリックス配列を使用し、各ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。傾けられたミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを付与する。

本書での「投影システム」の用語は、用いられる露光放射または液浸液の使用もしくは真空環境の使用といった他の要素に応じて、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型および静電型の光学システム、または、これらの任意の組み合わせを含む、任意の種類の投影システムを含むものと広く解釈されるべきである。本書での「投影レンズ」の用語のいかなる使用は、より一般的な「投影システム」の用語と同義であるとみなされてよい。

図示されるように、装置は透過型である（例えば透過型マスクを用いる）。代わりに、装置は反射型であってよい（例えば、上述したような種類のプログラマブルミラーアレイを用いる、または、反射型マスクを用いる）。

リソグラフィ装置は、二つの基板テーブル（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または二以上のマスクテーブル）または一つの基板テーブルおよび一つの較正ステージを有する種類の装置であってよい。このような「マルチステージ」の機械において、追加のテーブルが並行して使用されてもよいし、一以上のテーブルが露光のために使用されている間に一以上の他の基板テーブルで準備工程が実行されてよい。図１の例における二つの基板テーブルＷＴａおよびＷＴｂは、この実例である。本書に開示される発明は、スタンドアローン方式で使用できるが、特に単一ステージ装置またはマルチステージ装置のいずれかの露光前測定ステージにおいて追加の機能を提供できる。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の隙間を埋めるように、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によりカバーされる種類の装置であってもよい。液浸液は、リソグラフィ装置の他の隙間、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）と投影システムの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増やすための技術として周知である。本書で用いられる「液浸」の用語は、基板などの構造が液体中に水没しなければならないこと意味するのではなく、むしろ露光中に投影システムと基板の間に液体が配置されることを意味するのみである。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯからの放射ビームを受ける。ソースおよびリソグラフィ装置は、例えばソースがエキシマレーザである場合、別体であってもよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の部分を形成するものとみなされず、放射ビームはソースＳＯからイルミネータＩＬに向けて、例えば適当な方向付けミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けを借りて通過する。別の場合、例えばソースが水銀ランプである場合、ソースがリソグラフィ装置の一体的な部分であってよい。ソースＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと称されてもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。たいていの場合、イルミネータの瞳面における強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσアウタおよびσインナと称される）を少なくとも調整できる。さらに、イルミネータは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他の要素を備えてもよい。イルミネータは、その断面に所望の均一性および強度分布を有するように放射ビームを調整するために用いられてよい。

放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによりパターン化される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過すると、放射ビームＢは、基板Ｗの目標部分Ｃにビームを合焦させる投影システムＰＳを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計装置、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、例えば異なる目標部分Ｃが放射ビームＢの経路上に位置するように基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（これは図１に明示していない）は、例えばマスクライブラリからの機械検索後またはスキャン中に、放射ビームに対するパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡの正確な位置決めのために用いることができる。一般に、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴの動きは、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの動きは、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現されてもよい。（スキャナと対照的に）ステッパの場合、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴがショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよいし、もしくは固定されてもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスのアライメントマークＭ１，Ｍ２および基板アライメントマークＰ１，Ｐ２を用いて位置合わせされてもよい。基板アライメントマークは図示されるように専用の目標部分を占めているが、これらは目標部分の間のスペースに位置してもよい（これはスクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、一以上のダイがパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に設けられる場合、パターニングデバイスのアライメントマークがダイの間に位置してもよい。

図示される装置は、以下のモードの少なくとも一つで使用されることができる。
１．ステップモードでは、放射ビームＢに付与されたパターン全体が１回の照射で一つの目標部分Ｃに投影される間、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは実質的に静止状態とされる（すなわち単一静的露光）。そして基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂはＸ方向および／またはＹ方向に移動され、その結果、異なる目標部分Ｃを露光できる。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光にて結像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは同期してスキャンされる（すなわち単一動的露光）。サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および像反転特性により定められてもよい。スキャンモードにおいて、スキャン動作の長さが目標部分の高さ（スキャン方向）を決定する一方で、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光における目標部分の幅（非スキャン方向）を制限する。
３．別のモードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴがプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂが移動またはスキャンされる。このモードにおいて、一般的にパルス放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂが移動するたびに、または、スキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述したような種類のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに直ちに適用できる。

リソグラフィ装置ＬＡは、二つの基板テーブルＷＴａおよびＷＴｂと、ステーション間で基板テーブルの交換が可能な二つのステーション（露光ステーションおよび測定ステーション）とを有する、いわゆるデュアルステージ型の装置である。露光ステーションにて一方の基板テーブル上の一方の基板が露光されている間、別の基板が測定ステーションにて他方の基板テーブルに装着されることができ、その結果、様々な準備ステップが実行されうる。準備ステップは、レベルセンサＬＳを用いて基板表面をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントマークの位置を測定することとを含んでよい。これは、装置の処理能力の実質的な向上を可能にする。仮に、露光ステーションと同様に測定ステーションに基板テーブルがある間に位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定できない場合、双方のステーションにて基板テーブルの位置の追跡を可能にする第２位置センサが設けられてもよい。代わりに、リソグラフィ装置が基板テーブルＷＴａと較正テーブルを有し、基板テーブルＷＴａがウェハを保持するように構成され、較正テーブルが基板テーブルのアクティブセンサ部分を保持するように構成されてもよい。

装置はさらに、記載される様々なアクチュエータおよびセンサの動きおよび測定の全てを制御するリソグラフィ装置制御ユニットまたは制御部ＬＡＣＵを含む。ＬＡＣＵは、装置の動作に関連する所望の計算を実現するための信号処理およびデータ処理能力も含む（例えば、一以上の物理的プロセッサを含む）。実際のところ、制御ユニットＬＡＣＵは、リアルタイムでのデータ取得や処理、装置内のサブシステムまたは構成要素の制御をそれぞれが扱う多くのサブユニットのシステムとして実現されるであろう。例えば、一つの処理サブシステムは、基板位置決め装置ＰＷのサーボ制御に特化してもよい。個別のユニットが粗動および微動アクチュエータを扱ってもよく、または異なる軸を扱ってもよい。別のユニットは、位置センサＩＦの読み出しに特化してもよい。装置の全体的な制御は、これらサブシステムの処理ユニット、オペレータおよびリソグラフィ製造工程に包含される他の装置と通信する中央処理ユニットまたは中央処理部により制御されてもよい。

上述のように、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基準（例えば投影システムＰＳ）に対して（正確に）位置決めされる必要がありうるリソグラフィ装置内の対象物の例である。位置決め可能でありうる対象物の他の例は、投影レンズの光学素子および較正テーブルである。

リソグラフィ装置内の基準に対して対象物を位置決めするため、リソグラフィ装置は、以下に詳述される本発明に係る一以上の対象物位置決めシステムを備える。本記載の残りにおいて一般的な用語「対象物」が用いられるが、適用可能であれば、この用語が基板テーブル、マスクテーブル、テーブル、光学素子、投影レンズなどにより置き換え可能であることが理解されよう。

本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムは、図２に模式的に示される。このシステムは、投影システム等の基準ＲＥに対して位置決めされる対象物ＯＢ（例えば図１に示す基板テーブルまたはマスクテーブル）と；基準ＲＥに対して一以上の自由度（例えば並進方向Ｘ，Ｙまたは回転方向Ｒｚ）で対象物の位置を測定するための一以上のセンサ（例えば図１の位置センサＩＦ）を持つ測定システムＭＳと；例えば対象物ＯＢに力Ｆを加えることにより対象物ＯＢを位置決めするための一以上のアクチュエータを持つアクチュエータシステムＡＳと；測定システムＭＳの出力ＯＰおよび対象物の所望の位置を示す設定値ＳＰに応じてアクチュエータシステムＡＳを駆動するよう構成される制御システムＣＳと；を備える。

図２では、対象物ＯＢと基準ＲＥの間に力Ｆを加えるようアクチュエータシステムＡＳが示される。しかしながら、基準ＲＥに力が加えられること自体は必須ではない。加えられる力の結果としての乱れを最小化するために、基準ＲＥから分離され、基準ＲＥに乱れを与えることなく対象物に力Ｆを加えることを可能にし、基準ＲＥに対する対象物の位置決定のために測定システムＭＳにより用いられる、いわゆる力分離フレーム（separate force frame）が設けられてもよい。

図２では、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置を測定するように測定システムＭＳが示される。この図は直接的な測定が実行されることを示唆しうるが、測定システムが別の構造に対して対象物の位置を測定するように構成されることも可能である。この位置が測定システムＭＳの出力ＯＰから差し引かれることができる限りにおいて、測定システムＭＳは、基準ＲＥに対して一以上の自由度で対象物の位置を測定するとみなされる。測定システムＭＳにより測定可能な自由度の例は、Ｘ方向、Ｘ方向と直交するＹ方向、および、ＸおよびＹ方向の双方と直交する（一般にＺ方向と称される）軸周りの回転方向Ｒｚである。

設定値ＳＰは、設定値生成部ＳＰＧにより制御システムＣＳに提供されうる。設定値生成部および制御システムＣＳの双方は、図１にも図示されるリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵの一部であってもよい。

図３は、図２の測定システムＭＳの一部でありうるセンサＳＥを模式的に示す。センサは、放射ビームＲＢを対象物ＯＢに向けて出力する放射源を持つセンサヘッドＳＨを備える。

放射ビームＲＢは、光学素子ＯＥ（例えばビームスプリッタ）により少なくとも部分的に対象物ＯＢに向けられ、表面ＳＵで反射されて光学素子ＯＥに戻って参照ビーム（例えば最初の放射ビームの一部）と干渉し、その干渉が対象物ＯＢのＸ方向の位置を決めるために検出器ＤＥにより検出される。放射ビームが対象物にて反射する領域は、対象物上に測定領域ＭＳＡを形成し、その位置は、対象物ＯＢの位置を決めるために実際に測定される。

対象物ＯＢがＸ方向にのみ移動する場合、検出器ＤＥの出力はＸ方向の移動に対応して変化するが、対象物ＯＢに対する対象物上の測定領域ＭＳＡの場所は一定のままである。しかしながら、対象物がＺ方向にのみ移動する場合、検出器ＤＥの出力は変化しないが、対象物上の測定領域ＭＳＡの場所はＺ方向の動きに沿って変化するであろう。したがって、対象物ＯＢ上の測定領域ＭＳＡの場所は、対象物の位置に少なくとも一つの自由度（すなわちこの場合Ｚ方向）で依存する。

図４は、図２の測定システムＭＳの一部でありうるセンサＳＥを示す。センサは、対象物ＯＢに向けて放射ビームＲＢを出力するための放射源を持つセンサヘッドＳＨを備える。対象物ＯＢは、破線ＯＢ’により表される別の位置にも示されており、対象物ＯＢが実線の対象物ＯＢに対してＺ方向に変位している。

放射ビームＲＢは、表面ＳＵ（位置ＯＢ’に対して符号ＳＵ’で示される）で反射され、入射する反射された放射ビームを処理して対象物ＯＢの位置を導出する検出器ＤＥに向かう。表面ＳＵは、例えば、センサヘッドＳＨおよび検出器ＤＥの種類および構成に応じて、対象物のＸ方向および／Ｚ方向の位置決定を可能にする回折格子（不図示）を備えてもよい。

実線で示す対象物ＯＢに対して、放射ビームＲＢは対象物ＯＢ上の測定領域ＭＳＡで反射される。対象物ＯＢがＸ方向にのみ移動する場合、検出器ＤＥの出力はＸ方向の移動に対応して変化するかもしれない。しかしながら、対象物ＯＢ上の測定領域ＭＳＡの場所もＸ方向の動きとともに変化するであろう。

対象物ＯＢが破線で示す位置ＯＢ’に向けてＺ方向にのみ移動する場合、測定領域の場所は、その結果、場所ＭＳＡ’に変化する。

したがって、図４において、対象物上の測定領域の場所は、対象物の位置に少なくとも二つの自由度（すなわちこの場合Ｘ方向およびＺ方向）で依存する。

図５は、本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムを表すブロック図の一部を模式的に示す。このブロック図は、位置決めされる対象物の実挙動を表すブロックＰを備える。ブロックＰへの入力は、駆動システムのアクチュエータにより加えられる力でありうる信号ｕである。信号ｕは、所望の位置を表す設定値と測定された位置ＭＰＯＳとに基づいてよく、全体が図示されていない制御システムＣＳにより計算されてよい。信号ｕは、対象物への入力と称されてもよい。

入力ｕは、対象物の実位置ＡＰＯＳをもたらす。実位置ＡＰＯＳは、ブロックＰの出力とみなされる。実位置ＡＰＯＳは、測定システムＭＳにより測定される。測定システムＭＳは、出力ＯＰを例えば干渉計のビーム長の形式で提供する。これは、関心のある自由度に必ずしも対応しないため、出力ＯＰは、計算ユニットＣＡＬにより所望の自由度の被測定位置ＭＰＯＳに変換されなければならないかもしれない。

制御システムＣＳは、対象物の動的モデルを用いて、設定値（この実施形態では信号ｕを介して間接的に観測部ＯＢＳに提供される）および測定システムＭＳの出力ＯＰに基づいて対象物の内的動的挙動を推定する観測部ＯＢＳを備える。出力ＯＰは、詳細が後述されるように、信号ｅおよび利得Ｌを介して観測部ＯＢＳに提供される。

この実施の形態における観測部ＯＢＳもまた、測定システムのモデルを含み、測定システムＭＳの出力ＯＰに対応する推定出力ＥＯＰを出力する。推定出力ＥＯＰは、対象物の実際の力学的挙動と動的モデルの差および／または対象物に加わる外的擾乱に起因して、実際の出力ＯＰと異なるかもしれない。信号ｅは、出力ＯＰと推定出力ＥＯＰの差である。誤差信号は、その差を補償して出力ＯＰに一致した推定出力ＥＯＰをもたらすために利得Ｌを介して観測部にフィードバックされる。

本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムにおいて、測定システムは、基準に対する対象物の位置を一以上の自由度で測定するための一以上のセンサを備え、測定システムの各センサは、対象物上に関連する測定領域を有し、その位置が基準に対して一以上の自由度で測定され、対象物上の少なくとも一つの測定領域の場所は、例えば図３および４で図示されるように、対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する。

動的モデルは、対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所への依存性を少なくとも一つの自由度で含む。

図６は、概略的なブロック図に示される観測部ＯＢＳのとりうる状態空間を表す。観測部の状態は、符号Ｘ_ＯＢＳにより示される。プラントＰおよび測定システムＭＳの動的モデルは、行列Ａ’、Ｂ’およびＣ’により表される。

観測部を支配する方式は、したがって、以下をもたらす：

Ｌ（ＯＰ−ＥＯＰ）の項は補正項であり、例えば、動的モデルのＡ’およびＢ’と実際のシステムのＡ行列およびＢ行列との相違がそれぞれ存在する場合に、動的モデルと実際のシステムＰ，ＭＳの差に起因する影響の低減を助ける。
本発明のありうる実施の形態において、対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する出力方程式の少なくとも一つの係数（この場合、Ｃ’行列の少なくとも一つの係数）を提供することで、対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所依存性が少なくとも一つの自由度で動的モデルに含まれるかもしれない。これは、Ｃ’（ｐ）により示されてもよく、ｐは少なくとも一つの自由度での対象物の位置である。位置ｐは、対象物の被測定位置ＭＰＯＳであってもよく、または、設定値ＳＰ（図１参照）であってもよい。出力方程式が依存している位置ｐであるかのような設定値ＳＰは、より安定したシステムが得られるという利益を有する。

ある実施の形態において、重み付け行列Ｌもまた対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する。したがって、方程式は以下のように記述されうる：

ｅ＝ＯＰ−ＥＯＰのとき、以下の誤差方程式を定式化できる：

対象物の位置に依存する出力方程式と重み付け行列の双方を生成する利益は、所与のＡ’およびＣ’（ｐ）に対して固有値（Ａ’−Ｌ（ｐ）＊Ｃ’（ｐ））が一定となるようにＬ（ｐ）を選択できることである。これは、誤差の挙動が対象物の位置に依存しないことを意味する。
図５を再度参照すると、例えば内的動的モードの形式で改善された観測部を内的動的挙動ＩＤＢの推定に用いることができる。本発明のある実施の形態によれば、観測部の出力としての内的動的挙動は、アクチュエータシステムの駆動に用いられる。この内的動的挙動を用いる二つの例は、図７および８を参照しながら以下に記載される。

図７は、出力ＯＰを有する図５と同様の測定システムＭＳと、対応する対象物の内的動的挙動を表す出力ＩＤＢを有する観測部ＯＢＳとを伴う概略的なブロック図を示す。内的動的挙動は、上述したように決定される。内的動的挙動は、例えば内的動的モードの形式で、出力ＯＰでの寄与を有する。これは、内的動的挙動が測定システムの各センサ出力に影響することを意味する。図示される変換行列ＣＭは、内的動的挙動ＩＤＢを出力ＯＰでの寄与ΔＯＰに変換する。寄与ΔＯＰは、センサごとの寄与を備え、内的動的挙動がそれほど存在しないこととなる補償出力ＣＯＰを得るために出力ＯＰから減算されうる。したがって、対象物の被測定位置での内的動的挙動の影響は最小化される。その結果、アクチュエータシステムを駆動する制御システムがより小さな内的動的挙動を見るために、帯域を増大することができる。

図８は、図５と同様の概略的なブロック図を示すが、内的動的挙動のためのアクティブ減衰フィードバックの追加を伴う。観測部の内的動的挙動ＩＤＢ出力は、内的動的挙動を減衰させるために制御信号ＣＯＳをアクチュエータシステムＡＳに与える制御ユニットＣＵに与えられる。内的動的挙動がアクティブに減衰される場合、対象物の位置決めのためのアクチュエータシステムを駆動する制御システムは、より小さな内的動的挙動を見るために帯域を増大できる。代替的に、または、組み合わせとして、内的動的挙動を減衰させるためにパッシブ減衰を用いることができる。

本発明のある実施の形態の別の利点は、もしあれば、フィードフォワードを改善できることである。ある実施の形態において、システムに加えられるフィードフォワードは、システムの反転である。内的動的挙動があまり存在しない場合、つまり、制御システムがより小さな内的動的挙動を見る場合に、対象物の位置に依存しないフィードフォワードを設計できる。

本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、本書に説明したリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどがある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本書における「ウェハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及された基板は露光前または露光後において、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、および／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本書における基板という用語は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味しうる。

上記では、光学リソグラフィとの関連で本発明の実施の形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、文脈上許されれば、光学リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に設けられたレジストの層に押しつけ、その後、電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。レジストを硬化した後、パターニングデバイスがレジストから除去され、パターンが残される。

本明細書で用いられる「放射」および「ビーム」の用語は、いかなる種類の電磁的な放射を包含し、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、または、その近傍の波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むとともに、イオンビームや電子ビームといった粒子ビームをも含む。

「レンズ」という用語は、文脈上許されれば、屈折性、反射性、磁気的、電磁気的および静電的な光学要素を含む、様々なタイプの光学要素のいずれか、またはその組合せを指してもよい。

本発明の特定の実施の形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよい。例えば、本発明は、上述の方法を記述する機械で読み取り可能な命令の一つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または、そうしたコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形式をとってもよい。

上述の説明は例示であり、限定を意図しない。したがって、以下に述べる請求項の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、当業者には明らかなことである。

Claims (15)

1. 位置決めされるべき対象物と、
   基準に対する前記対象物の位置を一以上の自由度で測定するための一以上のセンサを持つ測定システムと、
   前記対象物を位置決めするための一以上のアクチュエータを持つアクチュエータシステムと、
   前記測定システムの出力と前記対象物の所望の位置を示す設定値とに応じて前記アクチュエータシステムを駆動するように構成される制御システムと、を備え、
   前記測定システムの一以上のセンサのそれぞれは、基準に対して一以上の自由度でその位置が測定される前記対象物上の関連する測定領域を有し、
   前記対象物上の少なくとも一つの測定領域の場所は、前記対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存し、
   前記制御システムは、前記対象物への入力と前記測定システムの出力とに基づいて前記対象物の内的動的挙動を前記対象物の動的モデルを用いて推定する観測部を備え、
   前記動的モデルは、前記対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所への依存性を少なくとも一つの自由度で含み、
   前記制御システムは、前記観測部の出力に応じて前記アクチュエータシステムを駆動するように構成されることを特徴とする対象物位置決めシステム。
2. 前記内的動的挙動を推定する状態方程式と推定される内的動的挙動に基づいて前記測定システムの出力を推定する出力方程式とを有する微分方程式として前記対象物の動的モデルが記述される場合、前記微分方程式の前記出力方程式の少なくとも一つの係数は、前記対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存した少なくとも一つの測定領域の場所に依存することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記観測部は、推定される内的動的挙動に対する補正項であって、前記測定システムの出力と前記観測部により推定される測定システムの出力との差に重み付け行列を乗じたものとして記述可能な補正項を生成するためのフィードバックループを備え、前記重み付け行列は、前記対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存した少なくとも一つの測定領域の場所に依存する少なくとも一つの係数を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記重み付け行列は、前記測定システムの出力と前記観測部により定義される前記測定システムの推定出力との差の動的挙動が前記対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する少なくとも一つの測定領域の場所に依存しないこととなるように選択されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する少なくとも一つの測定領域の場所は、前記設定値から決定されることを特徴とする請求項１または３に記載のシステム。
6. 前記制御システムは、推定される内的動的挙動を用いて、前記測定システムの出力を前記内的動的挙動について補償するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記制御システムは、推定される内的動的挙動を用いて、前記内的動的挙動を減衰させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記測定システムは、前記対象物の位置可能な自由度よりも多いセンサを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記測定システムの一以上のセンサは、基準に対して固定的に配置される放射源を有する干渉計であり、前記放射源からの放射が前記対象物上の前記測定領域に向けられることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 前記測定システムの一以上のセンサは、センサヘッドおよび回折格子を有するエンコーダ型のセンサであり、前記センサヘッドが基準に対して固定的に配置され、前記回折格子が前記対象物上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. 前記測定システムの回折格子は、前記対象物の上面および下面の双方に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 請求項１に係る対象物位置決めシステムを備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
13. 放射ビームを調整するように構成される照明システムと、
    放射の断面にパターンを付与してパターン放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを支持するように構築されるサポートと、
    基板を保持するように構築される基板テーブルと、
    パターン放射ビームを目標部分に投影するように構築される投影システムと、をさらに備え、
    前記対象物は、前記サポートおよび前記基板テーブルの一方であることを特徴とする請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 対象物を位置決めする方法であって、
    前記対象物の位置を基準に対して一以上の自由度で測定するための一以上のセンサを持つ測定システムであって、前記測定システムの一以上のセンサのそれぞれが基準に対して一以上の自由度でその位置が測定される前記対象物上の関連する測定領域を有し、前記対象物上の少なくとも一つの測定領域の場所が前記対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する測定システムを提供することと、
    ａ）前記対象物を位置決めするための一以上のアクチュエータを持つアクチュエータシステムを提供することと、
    ｂ）前記対象物の所望の位置を示す設定値を提供することと、
    ｃ）前記対象物の内的動的挙動を推定するための対象物の動的モデルであって、前記対象物の位置にある少なくとも一つの測定領域の場所への依存性を少なくとも一つの自由度で含む動的モデルを提供することと、
    ｄ）前記対象物への入力と前記測定システムにより測定された前記対象物の位置とを前記動的モデルに提供することにより前記対象物の内的動的挙動を推定することと、
    ｅ）前記設定値と前記測定システムにより測定された前記対象物の位置とに基づいて前記内的動的挙動を考慮してながら前記アクチュエータシステムを用いて前記対象物を位置決めすることと、を備えることを特徴とする方法。
15. 請求項１に係る対象物位置決めシステムを用いることを特徴とするデバイス製造方法。

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