JP4922338B2 - 位置制御システム、リソグラフィ装置、および可動オブジェクトの位置を制御する方法 - Google Patents

位置制御システム、リソグラフィ装置、および可動オブジェクトの位置を制御する方法 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は、位置制御システム、リソグラフィ装置、および可動オブジェクトの位置を制御する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、基板上に、通常、基板のターゲット部分上に所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、パターニングデバイス、あるいはマスクまたはレチクルと呼ばれるものを使用してＩＣの個々の層上に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つまたはいくつかのダイの一部を含む）上に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に形成された放射感応性材料（レジスト）の層上へのイメージングを介してなされる。一般に、単一の基板は、連続的にパターニングされる隣接するターゲット部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上に全パターンを同時に露光することによって各ターゲット部分が照射されるいわゆるステッパと、所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームによりパターンをスキャンすると同時に、同期して、この方向と平行または逆平行に基板をスキャンすることによって各ターゲット部分が照射されるいわゆるスキャナとを含む。基板上にパターンをインプリントすることによってパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] 従来のリソグラフィ装置は、基板サポートの位置を制御するように構成された位置制御システムを含む。この位置制御システムは、基板サポートに取り付けられたいくつかのセンサまたはセンサターゲットの位置を測定するように構成される位置測定システムを含む。センサまたはセンサターゲットの被測定位置に基づいて、パターン付き放射ビームに対する基板サポートの他の場所、例えば基板上のターゲット部分の位置を決定することができる。
[0004] リソグラフィ装置の使用中、力が基板サポートに加えられることがある。例えば、露光フェーズ中、すなわち、基板レベルのターゲット部分へのパターン付きビームの投影中、レンズコラムに対して正確な方位に基板の上部表面を位置決めするようにレベル作動が行われることがある。基板サポートの剛性は有限であるので、レベル作動または他の加速が基板サポートの一時的な変形を引き起こすことがある。そのような変形は合焦誤差および／またはオーバーレイにおけるオフセットをもたらすことがある。
[0005] 基板サポートの変形、および結果としての合焦誤差またはオーバーレイオフセットの危険性を低減するために、基板サポートの剛性を増加させることが提案されている。しかし、基板サポートの位置決めの精度および速度への高まる要求、および例えば重量に関するさらなる問題を生じることなく基板サポートの剛性を増加させる可能性は限界に来ている。
[0006] エンコーダ型測定システムをこの測定システムに使用することができる。そのようなエンコーダ型測定システムは、可動オブジェクト上に取り付けられた１つまたは複数のセンサと、少なくとも１つのセンサターゲットオブジェクト、例えば、回折格子またはグリッドを含むセンサターゲットプレートであって、実質的に静止しているフレーム、特にいわゆるメトロロジーフレーム（メトロフレーム）に取り付けられた少なくとも１つのセンサターゲットオブジェクトとを含むことができる。センサターゲットオブジェクトは１次元または多次元の回折格子を含むことができる。一実施形態では、センサターゲットオブジェクトは、一般に、２次元直交グリッドが配置されるプレートの形態であろう。そのようなセンサターゲットオブジェクトは、しばしば、グリッド、回折格子、またはグリッドプレートと呼ばれる。
[0007] エンコーダ型測定システムの使用中、特に、エンコーダヘッドのうちの１つが投影システムの近くまたは下に配置される場合、ステージ上のエンコーダヘッドのうちの１つがグリッドプレートの作用領域の外側に位置することが起こり得る。その結果、このエンコーダヘッドは位置測定に使用されないことがある。
[0008] 冗長な一組のエンコーダヘッドのうちの複数のエンコーダヘッドを基板サポートの異なる場所に取り付けることができ、その結果、エンコーダヘッドのうちの１つを位置測定に使用できない場合、他のエンコーダヘッドが基板サポートの位置を決定することができる。
[0009] 例えば、特定の実施形態では、位置測定システムはステージの角に配置された４つのエンコーダヘッドを含み、各エンコーダヘッドはステージの位置を２方向に測定することができる。エンコーダヘッドのうちの１つを使用できない場合、他のものが６つの自由度で位置測定を行うことができる。４つのエンコーダヘッド全てを位置測定に使用できる場合、冗長な一組のエンコーダヘッドは較正に使用することができる。
[0010] 基板サポートがレンズコラムを基準にして移動される場合、その後、様々なエンコーダヘッドが位置測定に使用できないことが起こり得る。このために、様々な組のエンコーダヘッドを様々な位置の位置測定に使用する必要があることになる。基板サポートの移動中、基板サポートの位置に応じて、最適の位置測定を得るためにエンコーダヘッドの異なる組の間の切替えを行うことができる。
[0011] エンコーダヘッドの異なる組の間の切替え中、エンコーダヘッドの各々の位置測定は正確であり、エンコーダヘッドの任意の組に基づいて、基板サポート上の任意の場所の位置を正確に決定することができると仮定することができる。しかし、内部変形に起因して、基板サポートの形状は、特に基板サポートが加速または減速させられる場合一時的に変化することがある。その結果、エンコーダヘッドは互いに対して常に同じ位置にないことがある。エンコーダヘッドの異なる組の間の切替えにより、基板サポート上の特定の場所について異なる被測定位置がもたされることがある。被測定位置のそのような違いにより、誤差信号が位置制御システムのコントローラデバイスに供給されることになる可能性がある。
[0012] したがって、エンコーダヘッドの異なる組の間の切替えは、望ましくない可能性がある位置制御システムの反動をもたらすことがある。例えば、エンコーダヘッドの異なる組の間の切替えは、不正確な位置決めまたは整定時間の増加をもたらすことがある。
[0013] 可動サポートの位置制御システムの精度および／または応答時間を改善することが望ましい。特に、測定値デバイスの異なる組の間の切替えが行われる位置制御システムの精度および／または応答時間を改善することが望ましい。
[0014] 本発明の実施形態によれば、可動オブジェクトの位置を制御する位置制御システムが提供され、このシステムは、可動オブジェクトの位置をセンサおよびセンサターゲットで測定する位置測定システムであって、センサが可動オブジェクト上に配置され、センサターゲットが実質的に静止しており、またはその逆の場合もあり、可動オブジェクトの被測定位置を表す被測定位置信号を出力する位置測定システムと、誤差信号を供給するコンパレータと、誤差信号に基づいて制御信号を供給するコントローラと、所望の位置に関連する第１の信号に基づいてフィードフォワード信号を供給するフィードフォワードデバイスと、制御信号およびフィードフォワード信号に基づいて可動オブジェクトに作用する１つまたは複数のアクチュエータと、コンプライアンス補償信号を供給するコンプライアンス補償器とを含み、誤差信号は設定位置信号、被測定位置信号、およびコンプライアンス補償信号に基づいている。
[0015] 本発明の実施形態によれば、パターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニングデバイスを支持するパターニングデバイスサポートと、基板を保持する基板サポートと、基板のターゲット部分上にパターン付き放射ビームを投影する投影システムと、可動オブジェクトの位置を制御する位置制御システムとを含み、この位置制御システムが、可動オブジェクトの位置をセンサおよびセンサターゲットで測定する位置測定システムであって、センサが可動オブジェクト上に配置され、センサターゲットが実質的に静止しており、またはその逆の場合もあり、可動オブジェクトの被測定位置を表す被測定位置信号を出力する位置測定システムと、誤差信号を供給するコンパレータと、誤差信号に基づいて制御信号を供給するコントローラと、所望の位置に関連する第１の信号に基づいてフィードフォワード信号を供給するフィードフォワードデバイスと、制御信号およびフィードフォワード信号に基づいて可動オブジェクトに作用する１つまたは複数のアクチュエータと、コンプライアンス補償信号を供給するコンプライアンス補償器とを含み、誤差信号が設定位置信号、被測定位置信号、およびコンプライアンス補償信号に基づいているリソグラフィ装置が提供される。
[0016] 本発明の実施形態によれば、可動オブジェクト上のセンサまたはセンサターゲットの位置を決定すること、誤差信号を決定すること、誤差信号に基づいて制御信号を発生させること、可動オブジェクトの所望の位置に関連する第１の信号に基づいてフィードフォワード信号を発生させること、制御信号およびフィードフォワード信号に基づいて１つまたは複数のアクチュエータを作動させること、コンプライアンス補償信号を供給することを含み、誤差信号が、設定位置信号、可動オブジェクトの被測定位置を表す信号、およびコンプライアンス補償信号を比較することによって決定される可動オブジェクトの位置を制御する方法が提供される。
[0017] 次に、本発明の実施形態が、例としてのみ、対応する参照記号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら説明される。
[0018]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0019]冗長な一組のエンコーダヘッドを含むエンコーダ型位置測定システムを含む基板サポートの平面図である。 [0020]本発明による位置制御システムの制御方式の実施形態を示す図である。 [0021]本発明による位置制御システムの制御方式の実施形態を示す図である。
[0022] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射または任意の他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（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を支持するように構築され、いくつかのパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイスサポートまたはサポート構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴとを含む。この装置は、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、いくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板サポートまたはテーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴをさらに含む。この装置は、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳをさらに含む。
[0023] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、静電気式、もしくは他のタイプの光学コンポーネント、またはこれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
[0024] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの方位、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中に保持されるかどうかなどの他の条件によって決まる方法でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電気式、または他のクランプ式技法を使用することができる。パターニングデバイスサポートは、例えば必要に応じて固定にも可動にもすることができるフレームまたはテーブルとすることができる。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も「パターニングデバイス」というより一般的な用語と同義であると考えることができる。
[0025] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するために、放射ビームの断面にパターンを付与するように使用することができるあらゆるデバイスを指すものと広義に解釈されるべきである。例えばパターンが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、放射ビームに付与されたパターンは基板のターゲット部分の所望のパターンと正確には対応しないことがあることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に対応することになる。
[0026] パターニングデバイスは透過式でも反射式でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィではよく知られており、バイナリのレベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログマブルミラーアレイの例は小さいミラーのマトリクス構成を使用し、各ミラーは入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように個別に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
[0027] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適した、または液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁気式、および静電式の光学システム、またはこれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も「投影システム」というより一般的な用語と同義であると見なすことができる。
[0028] ここに示されるように、装置は透過タイプ（例えば透過マスクを使用する）である。代りに、この装置は反射タイプとする（前述で参照したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、または反射マスクを使用する）ことができる。
[0029] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはそれよりも多い基板テーブル（および／または２つ以上のパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル））を有するタイプとすることができる。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルまたはサポートを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルまたはサポートを露光のために使用しながら１つまたは複数のテーブルまたはサポートで準備ステップを行うことができる。
[0030] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプとすることもできる。液浸液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間に適用することもできる。液浸技法を使用して投影システムの開口数を増加させることができる。本明細書で使用されるような「液浸」という用語は、基板などの構造体が液体中に沈められなければならないことを意味せず、むしろ液体が露光中投影システムと基板との間に置かれていることを単に意味する。
[0031] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置とは別個の構成要素とすることができる。そのような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いて放射源ＳＯからイルミネータＩＬに送られる。他の場合、例えば放射源が水銀ランプである場合、放射源はリソグラフィ装置の一体部分とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であればビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
[0032] 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ように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用して、放射ビームをその断面において所望の均一性および強度分布を有するように調整することができる。
[0033] 放射ビームＢ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ってパターン付けされる。放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した後、投影システムＰＳを通り抜け、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦する。第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を用いて、例えば放射ビームＢの経路中に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的抽出の後にまたはスキャン中に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、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の移動は、第１の位置決めデバイス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）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動は、第２ポジショナ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使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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はショートストロークアクチュエータにのみ接続することができ、または固定することができる。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を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分間の空間に配置することができる（これらはけがき線アライメントマークとして知られている）。同様に、１つよりも多いダイがパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に設けられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークはダイ間に配置することができる。
[0034] 図示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができる。
[0035] １．ステップモードでは、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および基板テーブルＷＴを本質的に静止したままにしながら、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるようにＸおよび／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静止露光で結像されたターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
[0036] ２．スキャンモードでは、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と基板テーブルＷＴとが同期してスキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。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に対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）および画像反転特性によって決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向に）を制限するが、スキャン動作の長さがターゲット部分の高さ（スキャン方向に）を決定する。
[0037] ３．別のモードでは、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は本質的に静止したままでプログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動の後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プログラマブルパターニングデバイスが更新される。この操作モードは、前述で参照したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0038] 前述の使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードを使用することもできる。
[0039] 図２は、本発明の実施形態による基板２を搬送する基板サポート１の平面図を示す。基板サポート上にエンコーダ型位置測定システムの４つのエンコーダヘッド３、４、５、６が取り付けられ、各々は静止グリッドプレート７に対して２つの自由度で位置を決定するように構成される。静止グリッドプレート７は基板サポート１の上に配置され、基板サポート１は主としてグリッドプレート７と平行な方向に移動する。グリッドプレート７において、中央孔８は、グリッドプレート７の上に主として配置される投影システムの投影ビームを通過させるために配置される。別の実施形態では、グリッドプレートが基板サポート１に配置され、エンコーダヘッドは静止している。
[0040] エンコーダヘッド３、４、５、６の各々は、それがグリッドプレート７と位置合わせされる場合にのみ基板サポート１の位置を決定することができる。図２に示されたような基板サポート１の位置では、エンコーダヘッド４、５および６はグリッドプレート７と位置合わせされ、基板サポートの位置は６つの自由度で決定することができる。しかし、エンコーダヘッド３は、中央孔８と向かい合って配置されているからグリッドプレート７と位置合わせされないので基板サポートの位置を決定するのに使用することができない。位置合わせされたという用語は、エンコーダヘッドがグリッドプレート７に対する位置または位置の変化を決定することができる場所において、エンコーダヘッドがグリッドプレートに対して位置決めされることを示すために使用されることに注意されたい。
[0041] 基板サポート１が別の位置に移動される場合、エンコーダヘッド３はグリッドプレート７と再度位置合わせすることができ、その結果、位置測定に使用することができるが、エンコーダヘッド４、５、または６のうちの１つはもはやグリッドプレート７と位置合わせすることができず、その結果、それぞれのエンコーダヘッド４、５、または６は位置測定値に使用することができないことが起こり得る。
[0042] 基板サポート１の予想されるおよび／またはあり得る各位置において、少なくとも３つのエンコーダヘッド３、４、５、６がグリッドプレート７と位置合わせされ、その結果、６つの自由度の位置測定が可能であるように位置測定システムは構成される。
[0043] したがって、エンコーダヘッド３、４、５、６のうちの１つが位置測定に使用できない場合にも位置測定を可能にするために、基板サポート１上に冗長な一組のエンコーダヘッド３、４、５、６が取り付けられる。位置測定に使用することができないエンコーダヘッドが同じでない可能性があるので、連続的な位置測定を可能にするために基板サポートの位置に応じてエンコーダヘッドの異なる組の間の切替えを行うことが望ましい。
[0044] エンコーダヘッドの異なる組、すなわち３つまたは４つ全ての選択された組の間の切替えはテイクオーバーとも呼ばれる。そのようなテイクオーバーは、基板サポートの有限の剛性の結果として基板サポートの位置の決定の際に誤差をもたらすことがある。
[0045] 加速中、基板サポートは加速力に起因して変形することがある。すなわち、加速フェーズ中、様々なエンコーダの組合せ間の相対位置はもはや確定されない。
[0046] その結果、加速フェーズ中のテイクオーバーは、あるエンコーダの組合せから別の組合せへの切替えに起因する不連続なステージ位置測定をもたらすことがある。露光は等速で行われるので変形はもはや露光中に存在しないことになるが、テイクオーバー中の位置測定の不連続が、加速フェーズが終了した後も依然として継続することがあるサーボ誤差のステップ応答を引き起こす。その結果、リソグラフィ装置の露光フェーズが始まるとき、不連続によって引き起こされたステップ応答がまだ落ち着いていないことがある。
[0047] テイクオーバーがない場合でさえ、基板サポートの有限の内部剛性がステージのサーボ誤差の原因となることがある。従来技術の位置制御システムでは、加速フィードフォワードとスナップフィードフォワードとの組合せがこの有限の剛性に対処するために提案されている。加速フィードフォワードは基板サポートを加速する基準の力を与えるが、一方、スナップフィードフォワードは内部変形を補償する追加の力を与える。すなわち、スナップ力は基板サポートの位置を修正し、その結果、内部変形にもかかわらず、エンコーダは設定値を追跡し、サーボ誤差は依然として小さいままである。
[0048] テイクオーバー中、スナップフィードフォワードのチューニングは、制御されるべきシステム（ステージ）のダイナミクスに依存する。テイクオーバーが生じると、コントローラが認識するようなステージダイナミクスは変化し、スナップフィードフォワードの新しいチューニングを行うことが望ましい。すなわち、テイクオーバー現象によりスナップフィードフォワードは位置依存になる。
[0049] 図３は、基板サポートの加速中にテイクオーバーによって引き起こされたサーボ精度問題に対処するための代替の解決策を示す。図３は基板サポートの制御方式を示す。基板サポートの機構はシステムブロックＰで示される。基板サポートの位置は位置測定システムＭＳによって測定される。
[0050] 誤差信号ｅを得るために、基板サポートの実際の位置を表すフィードバック信号が、設定値発生器ＳＰによって発生される位置設定値ｓｐ−ｐから減算される。設定値発生器ＳＰは別個のシステムとすることができるが、中央処理装置の一部などとすることもできる。誤差信号ｅはコントローラＣに供給され、コントローラＣは誤差信号ｅに基づいて制御信号を供給する。コントローラＣは、ＰＩまたはＰＩＤコントローラなどの任意の適切なタイプのコントローラとすることができる。
[0051] 制御システムはフィードフォワード信号ｆｆを供給するフィードフォワードデバイスＦＦを含み、フィードフォワード信号ｆｆはアクチュエータ信号を得るために制御信号に加算され、アクチュエータ信号を使用して１つまたは複数のそれぞれのアクチュエータを作動する。フィードフォワード信号は加速設定信号ｓｐ−ａに基づき、それは設定値発生器ＳＰによって発生され、フィードフォワードデバイスに供給される。
[0052] 制御システムはコンプライアンス補償信号ｃｃを供給するコンプライアンス補償デバイスＣＣをさらに含み、コンプライアンス補償信号ｃｃは位置測定システムＭＳによって測定された被測定位置ｐｏｓから減算される。コンプライアンス補償デバイスは、被測定位置への基板サポートの内部変形の影響を近似するように構成される。被測定位置への基板サポートの内部変形の影響のこの近似値が、フィードバック信号を得るために被測定位置から減算され、フィードバック信号がフィードバックされ、位置設定信号ｓｐ−ｐから減算される。この影響はコンプライアンス補償信号の減算によって補償されているので、結果として得られる誤差信号ｅは内部変形の影響を実質的に含まず、基板に加えられる力のよい基準となる。
[0053] コンプライアンス補償デバイスＣＣは、フィードフォワード信号に基づいてコンプライアンス補償信号ｃｃを計算する。他の適切な信号を使用することもできる。コンプライアンス補償デバイスはコンプライアンス補償利得を含む。本実施形態では、このコンプライアンス補償利得は、基板サポートの加速と、基板サポートの内部変形に起因するそれぞれのエンコーダヘッドの位置への結果として生じる影響との間の関係を与える。
[0054] これらのコンプライアンス補償利得の計算の実施例が次に与えられる。例えば、システム識別技法、時間領域最適化技法、もしくは他の適切な方法、またはそれらの組合せを使用する近似による別の方法でコンプライアンス補償利得を得ることも可能である。
基板サポートに存在する可能性がある（少量の）ダンピングを無視すると、アクチュエータ力Ｆと被測定位置ｘとの間の関係は、２次システムまたはモードの和（ラプラス領域で）として表すことができ、
Figure 0004922338
であり、ここで、ｓはラプラス演算子であり、ａｉは定数（ｘの場所およびＦに依存する）であり、ｍｉはモード質量であり、ｋｉはモード剛性である。
[0055] 右辺の第１項は基板サポートの剛体の挙動を記述し（およびｍ１は基板サポート質量に等しく）、一方、第２項は基板サポートの内部モードを表す。基板サポートが無限に堅い場合、第２項はないことになる。
[0056] 設定信号は、システムが移動するように強制し、同時に内部変形を引き起こす。使用される設定値の特性（または周波数内容）により、内部モード（（１）の右辺第２項）はほとんど動的ではなく、ほとんど静的に励起される。その結果、（１）は、
Figure 0004922338
によって近似することができる。
[0057] 次に、２つのセンサｘ１およびｘ２があると仮定しよう。（２）に基づいて、センサとアクチュエータとの間の関係は、
Figure 0004922338
Figure 0004922338
によって近似することができる。
[0058] パラメータｃ１およびｃ２はコンプライアンスの次元を有する。それらは、ｍ／ニュートン単位の励起力におけるセンサ１または２の場所の変形を記述する（ｍ／Ｎ単位のｃ）。
[0059] センサ１からセンサ２に切り替わるとき、被測定位置に以下の不連続が生じる。
Figure 0004922338
[0060] 基板サポートでは、この不連続は、例えば、水平方向の約３０ｎｍから垂直方向の約６００ｎｍまで変化することがある。
[0061] 本発明の実施形態によれば、それぞれのセンサの場所の（近似された）内部変形（（３）または（４）のｃ１Ｆおよびｃ２Ｆ）が被測定位置から減算され、その後、測定位置信号はコンパレータにフィードバックされ、この測定位置信号が位置設定信号から減算される。
[0062] フィードフォワード項が基板サポートに作用する全サーボ力の大部分、例えば９９％より多くを占めるとき、この信号を使用して基板サポートに作用する力Ｆが表される。設定値に基づいた信号を使用することによって、制御システム中の余分なフィードバックループが避けられる。
[0063] ここで、補償されたセンサ信号ｘ１，ｃｃおよびｘ２，ｃｃは、
Figure 0004922338
によって近似される。
[0064] テイクオーバーが生じるとき、基板サポートの被測定位置ｐｏｓからコンプライアンス補償信号ｃｃを減算することによって内部変形の影響が実質的に補償されるので、もはやフィードバック信号ｆｂ中の不連続は実質的に存在しない。
[0065] コンプライアンス補償デバイスＣＣ用の入力として、測定されたアクチュエータ力、例えばａではなく、加速フィードフォワードｆｆを使用するのが実施形態では望ましいことがある。これにより、露光（等速）中、ＣＣが実際の被測定位置に影響を及ぼさないことが保証される。
[0066] 実施例では、１つの力Ｆだけおよび２つのセンサｘ１およびｘ２が使用される。その結果生じるコンプライアンス補償利得は、ｃ１およびｃ２を表す２つのスカラーを含む。
[0067] コンプライアンス補償は任意の所望の自由度に適用することができる。基板サポートでは、コンプライアンス補償は基板サポートの移動の主方向にのみ使用することができる。通常、基板サポートは、しばしばｘおよびｙ方向と呼ばれるグリッドプレート７と平行な平面内で主として移動する。２つの主方向のコンプライアンス補償を得るには、方向ごとのコンプライアンス補償利得がエンコーダヘッドごとに得られなければならない。
[0068] ４つの２Ｄエンコーダをもつ基板サポートでは、力励起方向当たり８つのパラメータ、すなわちエンコーダヘッドＤＯＦ当たりおよび励起方向当たりｍ／Ｎ単位の１つのコンプライアンス補償利得がある。大きい力励起だけがｘおよびｙ方向に生じる（それぞれステップおよびスキャン）と仮定すると、コンプライアンス補償デバイスＣＣを完全に記述するのに１６個のパラメータは十分であり、それはサイズ８×２の多入力多出力（ＭＩＭＯ）マトリクス利得になる。
[0069] コンプライアンス補償が被測定位置への内部変形の影響を実質的に予測し、エンコーダヘッドの被測定位置からこの影響を減算するので、内部変形によって引き起こされる影響は、位置設定値ｓｐ−ｐと比較されるフィードバック信号ｆｂ中にもはや実質的に存在しない。その結果、エンコーダヘッドの異なる組の間の切替え中の不連続は実質的に取り除かれる。
[0070] この点において、コンプライアンス補償はスナップフィードフォワードと実質的に異なることに注意されたい。スナップフィードフォワードは基板サポートを励起して設定信号をより良好に追跡させるが、コンプライアンス補償は（一時的に存在する）変形を遮断し、したがって基板サポートにより平滑な動きを与えることができる。
[0071] 図示の実施形態では、コンプライアンス補償は、実際のアクチュエータ力などのフィードバック信号ではなくフィードフォワード信号に基づいている。フィードフォワード信号は十分であるが、それはフィードフォワード信号がアクチュエータ力のほとんど全てを表すからである。フィードフォワード信号を使用すると、コンプライアンス補償が不安定システムを生成し得ないようにすることができる。さらに、フィードフォワード信号を使用すると、少なくとも移動の主方向に加速が与えられない場合、補償が露光中ゼロとなることを保証することができる。
[0072] コンプライアンス補償のさらなる利益は、基板サポート変形は加速力にしか依存せず、基板サポートの位置に依存しないことである。コンプライアンス補償はエンコーダ変形を補償するので、ＣＣはさらに位置無依存である。
[0073] 図４は、内部変形を考慮に入れるためにコンプライアンス補償デバイスを使用する制御方式の代替の実施形態を示す。図３の制御方式は概して図４の制御方式に一致する。図３と図４との制御方式の唯一の違いはスナップフィードフォワードの導入（再導入）である。
[0074] 図４の制御方式のフィードフォワードデバイスＦＦにおいて、破線で示されたフィードフォワードデバイスＦＦは、加速設定値ｓｐ−ａに基づいて加速フィードフォワード信号ｆｆａを供給する加速フィードフォワードデバイスＦＦＡを含む。フィードフォワードデバイスＦＦは、スナップ設定値ｓｐ−ｓに基づいてスナップフィードフォワード信号ｆｆｓを供給するスナップフィードフォワードデバイスＦＦＳをさらに含む。加速フィードフォワード信号およびスナップフィードフォワード信号はコントローラの信号に加算され、アクチュエータ信号ａが供給される。加速フィードフォワード信号ｆｆａは、コンプライアンス補償デバイスＣＣ用の入力信号としてさらに使用される。
[0075] 図３の実施形態に関して説明したように、コンプライアンス補償デバイスはスナップフィードフォワードの魅力的な代替であり、それは、コンプライアンス補償は位置無依存で実施することができ、センサの異なる組の間のテイクオーバーは制御システムに実質的な不連続を導入することなく実行することができるからである。実質的に同じ結果をスナップフィードフォワードデバイスで得るべき場合、フィードフォワードデバイスはＭＩＭＯとし、位置依存とするべきであることに注意されたい。さらに、センサの異なる組の間のテイクオーバーが依然として不連続をもたらし、その結果、サーボ誤差をもたらすことがある。
[0076] しかし、コンプライアンス補償の使用の残留誤差は、スナップフィードフォワードのみを使用するシステムに残存する残留誤差より多少大きいことがある。
[0077] スナップフィードフォワードデバイスを追加すると、図３に示したような制御方式の残留誤差を低減することができる。スナップフィードフォワードデバイスは残留誤差を低減するために最適化することができ、それにより、位置制御システムの残留誤差の一層良好な低下をもたらすことができる。
[0078] スナップフィードフォワードデバイスＦＦＳが基板サポートの内部変形の補償に使用されないとき、スナップフィードフォワードデバイスＦＦＳは１入力１出力（ＳＩＳＯ）とすることができる。
[0079] したがって、エンコーダヘッドの被測定位置の内部変形の影響を遮蔽するためのコンプライアンス補償デバイスと、残留誤差の低下のためのＳＩＳＯスナップフィードフォワードデバイスとの組合せは、位置測定に不連続を導入することなくセンサの異なる組の間のテイクオーバーが可能となる正確な位置制御システムを提供する。さらに、限られた組のコンプライアンス補償利得が、基板サポートの主方向のコンプライアンス補償を行うために必要とされる。
[0080] 残留誤差のさらなる低下が要望されないか、または他の方法で与えられる場合、スナップフィードフォワードデバイスを省略することができる。そのような位置制御システムでは、コンプライアンス補償デバイスはスナップフィードフォワードデバイスなしで設けることができる。
[0081] コンプライアンス補償デバイスの使用が、リソグラフィ装置の基板サポートに関して説明された。特に、センサの異なる組の間のテイクオーバーが必要とされる場合、この位置制御システムは、高精度で制御されなければならない他の可動オブジェクトにも使用することができる。
[0082] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に参照しているが、本明細書で説明したリソグラフィ装置は集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導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の製造のような他の用途を有することができることが理解されるべきである。そのような他の用途との関連で、本明細書の「ウェーハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用もそれぞれ「基板」または「ターゲット部分」というより一般的な用語と同義であると見なすことができることを当業者なら理解されよう。本明細書で参照した基板は、露光の前または後に、例えば、トラック（一般に基板にレジストの層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール中で処理することができる。適用可能である場合、本明細書の開示はそのような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理することができ、その結果、本明細書で使用した基板という用語は多数の処理された層を既に含んでいる基板を指すこともできる。
[0083] 光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用を前述で特に参照しているが、本発明は他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、状況が許す場合、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中のトポグラフィが基板に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジストの層にプレス加工することができ、その後、電磁放射、熱、圧力、またはこれらの組合せを適用することによってレジストは硬化される。レジストが硬化した後、パターニングデバイスはレジストから外に移され、パターンがレジストに残る。
[0084] 本明細書で使用した「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、またはその辺りの波長を有する）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）を含むあらゆるタイプの電磁放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。
[0085] 「レンズ」という用語は、状況が許す場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、および静電気式の光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントの任意の１つまたは組合せを指すことができる。
[0086] 本発明の特定の実施形態を前述で説明したが、本発明は説明したもの以外で実施できることが理解されよう。例えば、本発明は、前述で開示した方法を記述する機械読取可能な命令の１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、またはそのようなコンピュータプログラムを中に記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスク）の形態をとることができる。
[0087] 前述の説明は限定ではなく例示するためのものである。したがって、当業者には、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明したような本発明に変形を加えることができることは明らかであろう。

Claims (21)

  1. 可動オブジェクトの位置を制御する位置制御システムにおいて、
    前記可動オブジェクトの位置をセンサおよびセンサターゲットで測定する位置測定システムであって、前記センサが前記可動オブジェクト上に配置され、前記センサターゲットが実質的に静止しており、または、前記センサターゲットが前記可動オブジェクト上に配置され、前記センサが実質的に静止しており、前記可動オブジェクトの被測定位置を表す被測定位置信号を出力する位置測定システムと、
    誤差信号を供給するコンパレータと、
    前記誤差信号に基づいて制御信号を供給するコントローラと、
    所望の位置に関連する第１の信号に基づいてフィードフォワード信号を供給するフィードフォワードデバイスと、
    前記制御信号および前記フィードフォワード信号に基づいて前記可動オブジェクトに作用する１つまたは複数のアクチュエータと、
    コンプライアンス補償信号を供給するコンプライアンス補償デバイスと、を含み、
    前記誤差信号が設定位置信号、前記被測定位置信号、および前記コンプライアンス補償信号に基づく、
    位置制御システム。
  2. 前記補償信号を前記被測定位置信号から減算することによりフィードバック信号を供給し、前記フィードバック信号を前記設定位置信号から減算することによって、前記誤差信号が計算される、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  3. 前記コンプライアンス補償信号が、前記被測定位置への前記可動オブジェクトの内部変形の影響を近似するように選択される、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  4. 前記コンプライアンス補償信号が前記フィードフォワード信号に基づく、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  5. 前記コンプライアンス補償デバイスがコンプライアンス補償利得を含む、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  6. 前記位置測定システムが、複数のセンサを含み、前記センサは、そのうちの１つが位置測定に使用できない場合にも位置測定を可能にするために、前記センサの異なる組の間の切替えを行うように構成され、前記センサの各々がそれ自体のコンプライアンス補償利得を有する、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  7. 前記コンプライアンス補償利得が前記可動オブジェクトの内部モードの近似に基づく、
    請求項６に記載の位置制御システム。
  8. 前記コンプライアンス補償利得が前記可動オブジェクトの内部モードの静的な部分の近似に基づく、
    請求項６に記載の位置制御システム。
  9. 前記位置測定システムがエンコーダ型位置測定システムであり、前記位置測定システムが、前記可動オブジェクトに取り付けられた１つまたは複数のエンコーダヘッドと、グリッドまたは回折格子を含む実質的に静止しているセンサターゲットとを含む、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  10. 前記フィードフォワードデバイスが、前記可動オブジェクトの加速を表すフィードフォワード信号を供給する、
    請求項１に記載の位置制御システム。
  11. 前記フィードフォワードデバイスが、前記可動オブジェクトのスナップを表す付加的なフィードフォワード信号を供給する、
    請求項１０に記載の位置制御システム。
  12. パターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニングデバイスを支持するパターニングデバイスサポートと、
    基板を保持する基板サポートと、
    前記基板のターゲット部分上に前記パターン付き放射ビームを投影する投影システムと、
    可動オブジェクトの位置を制御する位置制御システムと、を含み、
    前記位置制御システムが、
    前記可動オブジェクトの位置をセンサおよびセンサターゲットで測定する位置測定システムであって、前記センサが可動オブジェクト上に配置され、前記センサターゲットが実質的に静止しており、または、前記センサターゲットが前記可動オブジェクト上に配置され、前記センサが実質的に静止しており、前記可動オブジェクトの被測定位置を表す被測定位置信号を出力する位置測定システムと、
    誤差信号を供給するコンパレータと、
    前記誤差信号に基づいて制御信号を供給するコントローラと、
    所望の位置に関連する第１の信号に基づいてフィードフォワード信号を供給するフィードフォワードデバイスと、
    前記制御信号および前記フィードフォワード信号に基づいて前記可動オブジェクトに作用する１つまたは複数のアクチュエータと、
    コンプライアンス補償信号を供給するコンプライアンス補償器と、を含み、
    前記誤差信号が設定位置信号、前記被測定位置信号、および前記コンプライアンス補償信号に基づいている、
    リソグラフィ装置。
  13. 前記可動オブジェクトが前記サポートのうちの１つである、
    請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
  14. 可動オブジェクトの位置を制御する方法であって、
    前記可動オブジェクト上のセンサまたはセンサターゲットの位置を決定すること、
    誤差信号を決定すること、
    前記誤差信号に基づいて制御信号を発生させること、
    前記可動オブジェクトの所望の位置に関連する第１の信号に基づいてフィードフォワード信号を発生させること、
    前記制御信号および前記フィードフォワード信号に基づいて１つまたは複数のアクチュエータを作動させること、
    コンプライアンス補償信号を供給すること、を含み、
    前記誤差信号が、設定位置信号、前記可動オブジェクトの被測定位置を表す信号、および前記コンプライアンス補償信号を比較することによって決定される、
    方法。
  15. 前記補償信号を前記被測定位置信号から減算することによりフィードバック信号を供給し、前記フィードバック信号を前記設定位置から減算することによって、前記誤差信号が計算される、
    請求項１４に記載の方法。
  16. 前記コンプライアンス補償信号が、前記被測定位置への前記可動オブジェクトの内部変形の影響を近似するように選択される、
    請求項１４に記載の方法。
  17. 前記可動オブジェクトの位置が、冗長な一組のセンサを使用して決定され、また前記方法は、前記可動オブジェクトの位置に応じて異なるセンサ間の切替えを行うことをさらに含む、
    請求項１４に記載の方法。
  18. 前記可動オブジェクトの内部モードの静的な部分の近似に基づいてコンプライアンス補償利得を供給することをさらに含む、
    請求項１４に記載の方法。
  19. 前記コンプライアンス補償信号が前記可動サポートの移動の主方向で使用される、
    請求項１４に記載の方法。
  20. 前記フィードフォワード信号が、加速フィードフォワード信号とスナップフィードフォワード信号とを含む、
    請求項１４に記載の方法。
  21. 前記スナップフィードフォワード信号が残留誤差に関して調整される、
    請求項２０に記載の方法。
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