(57)【要約】【課題】  可動オブジェクトの実際の位置量を表すセンサによって供給される信号に応じて可動オブジェクトの位置量を制御するための制御システムを提供する。【解決手段】  制御システムは、可動オブジェクトに力を加えることができるアクチュエータに駆動信号を供給するように構成され、この制御システムは、基準信号を供給するための設定値発生器と、基準信号とセンサによって供給された信号との間の差である誤差信号を供給するための減算器と、誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するための制御ユニットとを含み、この制御ユニットは、低周波外乱の抑制を改善するための非リニア制御器を備え、その非リニア制御器によってもたらされる高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償するための補償器をさらに含む。【選択図】      図３
2010118656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射ビームを調節する照明システムと、
前記放射ビームの断面内にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するサポートと、
基板を保持する基板テーブルと、
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、
可動オブジェクトを位置決めする位置決めシステムとを備えるリソグラフィ装置であって、前記位置決めシステムが、
前記可動オブジェクトに力を加えるアクチュエータと、
前記可動オブジェクトの位置量を測定するセンサと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給する制御システムとを備え、前記制御システムが、
基準信号を供給する設定値発生器と、
前記基準信号と前記センサによって供給された信号との間の差である誤差信号を供給する減算器と、
前記誤差信号に応じて前記アクチュエータに前記駆動信号を供給する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットが、低周波外乱の抑制を改善する非リニア制御器と、前記非リニア制御器によってもたらされる前記制御システムの高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償する補償器とを備える、リソグラフィ装置。
【請求項２】
前記補償器と前記非リニア制御器とが直列に配置され、前記補償器が、前記非リニア制御器の出力に応じて前記補償器自体の利得を調整する、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記補償器が、前記非リニア制御器の出力に応じて遮断周波数が調整されるローパス特性を有する、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記補償器が、ローパス特性を有する補償ユニット、第１の減算器、および第２の減算器を備え、前記第１の減算器が、前記補償ユニットの出力から前記非リニア制御器の出力を減じ、前記第２の減算器が、前記誤差信号から前記第１の減算器の出力を減じ、前記第１の減算器の前記出力が、前記非リニア制御器に入力として供給され、前記第２の減算器の前記出力が、前記補償ユニットに入力として供給される、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記補償器および前記非リニア制御器が、前記非リニア制御器の出力および前記誤差信号に応じて前記アクチュエータに駆動信号を供給するフィードバック制御器に対して直列に配置される、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
可動オブジェクトの実際の位置量を表すセンサによって供給される信号に応じて前記可動オブジェクトの位置量を制御する制御システムであって、前記可動オブジェクトに力を加えるアクチュエータに駆動信号を供給する制御システムが、
基準信号を供給する設定値発生器と、
前記基準信号と前記センサによって供給された前記信号との間の差である誤差信号を供給する減算器と、
前記誤差信号に応じて前記アクチュエータに前記駆動信号を供給する制御ユニットとを備え、前記制御ユニットが、低周波外乱の抑制を改善する非リニア制御器と、前記非リニア制御器によってもたらされる当該制御システムの高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償する補償器とを備える、制御システム。
【請求項７】
前記補償器と前記非リニア制御器とが直列に配置され、前記補償器が、前記非リニア制御器の出力に応じて前記補償器自体の利得を調整する、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記補償器が、前記非リニア制御器の出力に応じて遮断周波数が調整されるローパス特性を有する、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項９】
前記補償器が、ローパス特性を有する補償ユニット、第１の減算器、および第２の減算器を備え、前記第１の減算器が、前記補償ユニットの出力から前記非リニア制御器の出力を減じ、前記第２の減算器が、前記誤差信号から前記第１の減算器の出力を減じ、前記第１の減算器の前記出力が、前記非リニア制御器に入力として供給され、前記第２の減算器の出力が、前記補償ユニットに入力として供給される、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記補償ユニットが状態観測器である、
請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記補償ユニットがローパスフィルタである、
請求項９に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記非リニア制御器がループ整形フィルタを備える、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記補償器および前記非リニア制御器が、前記非リニア制御器の出力および前記誤差信号に応じて前記アクチュエータに駆動信号を供給するフィードバック制御器に対して直列に配置される、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記補償器および前記非リニア制御器が、前記基準信号に応じて前記アクチュエータに駆動信号を供給するフィードフォワード制御器に対して並列に配置される、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項１５】
前記可動オブジェクトが、リソグラフィ装置のサポートまたは基板テーブルである、
請求項６に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、可動オブジェクトの位置量を制御するための制御システムに関する。本発明はさらに、そのような制御システムを含むリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板のターゲット部分上に所望のパターンを付与するマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（IC）の製造に使用することができる。そのような場合には、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスが、ＩＣの個々の層上に形成するべき回路パターンを生成するのに使用され得る。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）に転写することができる。パターンの転写は、一般に基板上に与えられた放射感応性材料（レジスト）の層上に結像することによって行われる。一般に、単一の基板は、次々とパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含むことになる。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一度に露光させ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、放射ビームによってパターンを所定方向（「スキャン」方向）にスキャンし、同時に、基板をこの方向と平行または逆平行に同期して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り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も可能である。
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、一般に、例えばパターニングデバイスを支持するように構成されたサポートまたは基板を保持するための基板テーブルなど、可動オブジェクトを含む。これらの例では、位置決めシステムは、例えばメトロロジーフレーム、ベースフレームなどのフレームである別オブジェクトに対して可動オブジェクトを位置決めするために設けられる。位置決めシステムは、一般に、制御システムによって供給される駆動信号に応じて可動オブジェクトに力を加えるためのアクチュエータを含む。
【０００４】
[0004]  制御システムは、可動オブジェクトの、位置、速度、加速度、ジャークなど、絶対位置量または相対位置量であり得る位置量を制御するように構成される。リソグラフィ装置など高精度の用途では、位置決めシステムは、閉ループ制御を設け、したがって制御システムへ入力として「フィードバックされる」可動オブジェクトの実際の位置量を測定するためのセンサを含むことが望ましい。必要とされる精度が比較的低ければ、センサを使用しない開ループ制御で十分なことがある。
【０００５】
[0005]  一般に、制御システムは、可動オブジェクトの所望位置量を表す基準信号を与えるための設定値発生器を含む。制御システムは、実際の位置量を所望の位置量と比較するための減算器をさらに含む。実際の位置量を表す信号と所望の位置量を表す信号との間の差、すなわち基準センサとセンサによって供給された信号との間の差が、制御ユニットに供給され、制御ユニットは、この差（誤差信号としても知られている）に基づいてアクチュエータを駆動する。制御ユニットは、通常、フィードバック制御器を含み、また、基準信号のみに応じて追加の駆動信号を供給するフィードフォワード制御器を含んでよい。
【０００６】
[0006]  制御システムを設計するときの目標は、良好な高周波ノイズ特性を維持する一方で低周波外乱の抑制を改善することである。しかし、固有の設計制限によって制約され、リニアフィードバック制御システムは、一般に、この目標を十分に満たすことができず、とりわけ、アクチュエータと可動オブジェクトとの組合せの挙動が位置と共に変化しているときにはうまくいかない。その場合、位置決め範囲全体にわたって制御システムを最適化するのは困難なことがある。挙動の変化は、モータ位置依存性のアクチュエータ特性（例えばモータ位置依存性のモータ定数）が原因であり、または可動オブジェクトの部品の特性が位置依存性であるとき（例えば位置依存性のばね定数）に生じる。名目上の（かつリニアの）制御システムによって与えられる可能性をはるかに上回るために、非リニア制御を用いることができる。
【０００７】
[0007]  非リニア制御の一例に可変利得制御があり、この制御では、制御システムの利得は、所与の周波数に対して一定ではなく、例えば可動オブジェクトの実際の位置量と所望の位置量との間の差に左右される。これが、位置依存性の外乱に対処するときの適応性を向上し、それによって低周波外乱の抑圧が改善する。しかし、この手法の短所は、同時に高周波ノイズ特性が劣化するおそれがあることである。これは、位置決めシステムの、獲得可能な位置精度を低下させ、リソグラフィ装置においてイメージング問題および／またはオーバーレイエラーをもたらすおそれがある。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  イメージング問題および／またはオーバーレイエラーが低減されたリソグラフィ装置を提供することが望ましい。可動オブジェクトを位置決めするのに使用される制御システムの性能を改善することがさらに望ましい。
【０００９】
[0009]  本発明の一実施形態によれば、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、放射ビームの断面内にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成されたサポートと、基板を保持するように構成された基板テーブルと、この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ように構成された投影システムと、可動オブジェクトを位置決めするための位置決めシステムとを含むリソグラフィ装置が提供され、位置決めシステムは、可動オブジェクトに力を加えるためのアクチュエータと、可動オブジェクトの位置量を測定するためのセンサと、アクチュエータに駆動信号を供給するための制御システムとを含み、この制御システムは、基準信号を供給するための設定値発生器と、基準信号とセンサによって供給された信号との間の差である誤差信号を供給するための減算器と、誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するための制御ユニットとを含み、この制御ユニットは、低周波外乱の抑制を改善するための非リニア制御器を含み、その非リニア制御器によって導入される制御システムの高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償するための補償器をさらに含む。
【００１０】
[00010]  本発明の別の実施形態によれば、可動オブジェクトの実際の位置量を表すセンサによって供給される信号に応じて可動オブジェクトの位置量を制御するための制御システムが提供され、この制御システムは、可動オブジェクトに力を加えることができるアクチュエータに駆動信号を供給するように構成され、この制御システムは、基準信号を供給するための設定値発生器と、基準信号とセンサによって供給された信号との間の差である誤差信号を供給するための減算器と、誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するための制御ユニットとを含み、この制御ユニットは、低周波外乱の抑制を改善するための非リニア制御器を含み、その非リニア制御器によって導入される制御システムの高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償するための補償器をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
[00011]  次に、本発明の諸実施形態が、添付の概略図を参照しながら単に例として説明され、図では同じ参照符号は同じ部品を示す。
【００１２】
【図１】[00012]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。
【図２】[00013]従来技術の位置決めシステムのブロック図である。
【図３】[00014]本発明の一実施形態による制御システムを含む位置決めシステムのブロック図である。
【図４】[00015]本発明の別の実施形態による制御システムの一部分のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[00016]  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放射または何らかの他の適当な放射）を調節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成され、ある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（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成され、ある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のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」も含む。この装置は、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）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するように構成された投影システム（例えば屈折性の投影レンズシステム）ＰＳをさらに含む。
【００１４】
[00017]  この照明システムは、放射を導くか、整形するか、あるいは制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気など様々なタイプの光学コンポーネント、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せを含んでよい。
【００１５】
[00018]  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向、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で保持されるかどうかなど他の条件に従って、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、機械的、真空、静電気、または他のクランプ技法を用いることができる。パターニングデバイスサポートは、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。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位置にあるようにすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」のいかなる使用も、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と見なされてよい。
【００１６】
[00019]  本明細書に使用される用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分内にパターンを作成するように、放射ビームに、その横断面内にパターンを与えるため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たい。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と、放射ビームに与えられたパターンは、基板のターゲット部分内の所望のパターンと正確に一致しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイス内の特定の機能の層に相当することになる。
【００１７】
[00020]  パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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パネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、マスクタイプとして、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどの他に様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は、それぞれが入ってくる放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾斜させることができる、小さなミラーのマトリクス配置を使用する。傾けられたミラーが、ミラーマトリクスによって反射される放射ビーム内にパターンを与える。
【００１８】
[00021]  本明細書に用いられる用語「投影システム」は、屈折システム、反射システム、反射屈折システム、磁気システム、電磁気システム、および静電気光学システムあるいはそれらの任意の組合せを含むあらゆるタイプの投影システムを包含し、使用される露光放射あるいは液浸液の使用または真空の使用など他の要因に適切なものとして、広義に解釈されたい。本明細書における用語「投影レンズ」のいかなる使用も、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてよい。
【００１９】
[00022]  本明細書で記述されるように、装置は透過タイプ（例えば透過性マスクを使用するタイプ）である。あるいは、装置は反射タイプ（例えば上記で言及されたプログラマブルミラーアレイを使用するタイプまたは反射性マスクを使用するタイプ）でよい。
【００２０】
[00023]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブルまたは「基板サポート」（および／または複数のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）を有するタイプでよい。そのような「マルチステージ」マシンでは、追加のテーブルまたはサポートが並行して使用され得るが、あるいは１つまたは複数のテーブルまたはサポートが露光に使用されている間に、１つまたは複数の他のテーブルまたはサポート上で準備ステップが行われ得る。
【００２１】
[00024]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間のスペースを充填するように、基板の少なくとも一部分が比較的高屈折率を有する液体、例えば水によって覆われ得るタイプでもよい。リソグラフィ装置内の他のスペース、例えばマスクと投影システムとの間にも液浸液が適用されてよい。投影システムの開口数を増加させるために液浸技術を用いることができる。本明細書に使用される用語「液浸」は、液体に基板などの構造体を沈めなければならないことを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だけである。
【００２２】
[00025]  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。例えばこの放射源がエキシマレーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置は別体でよい。そのような例では、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで、例えば適当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を用いて通される。他の例では、例えば放射源が水銀灯であるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体型部品でよい。放射源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も一緒に、放射システムと呼ばれてよい。
【００２３】
[00026]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含んでよい。一般に、少なくともイルミネータの瞳面内輝度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）は調節することができる。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など様々な他のコンポーネントを含んでよい。イルミネータは、放射ビームがその横断面において所望の均一性および輝度分布を有するように調節するのに使用されてよい。
【００２４】
[00027]  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上に保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。放射ビームＢは、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを横切って、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集中させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、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の経路内へ個別のターゲット部分Ｃを位置決めするように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には明示されていない）は、例えばマスクライブラリからの機械的検索の後、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めするのに使用することができる。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の動作は、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」の動作は、第２のポジショナ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。ステッパの場合には（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よく、あるいは固定されてよい。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および基板のアライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図示された基板アライメントマーク（けがき線アライメントマークとして既知である）は専用ターゲット部分を占めるが、ターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが与えられる状況では、マスクアライメントマークはダイ間に配置されてよい。
【００２５】
[00028]  図示された装置は、以下のモードのうち少なくとも１つで使用され得る。
【００２６】
[00029]  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ならびに基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は基本的に静止状態に保たれ、一方、放射ビームに与えら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（すなわち単一の静的露光）。次いで、別のターゲット部分Ｃが露光され得るように、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が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寸法が、単一の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。
【００２７】
[00030]  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または「基板サポート」が同期してスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一の動的露光）。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または「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性およびイメージ反転特性によって決定され得る。スキャンモードでは、露光フィールドの最大寸法が単一の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）幅を制限するのに対して、スキャン運動の長さがターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決定する。
【００２８】
[00031]  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がプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に保たれ、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が移動またはスキャンされ、その一方で放射ビームに与えら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、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の各動作後に、またはスキャン中の連続した放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及された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なしリソグラフィに容易に適用することができる。
【００２９】
[00032]  前述の使用モードまたはまったく異なった使用モードの組合せおよび／または変形形態も用いられてよい。
【００３０】
[00033]  図２は、従来技術の位置決めシステムＰＯＳのブロック図を示す。このブロック図はモデルＭを含む。このモデルＭは、アクチュエータＡＣＴおよび可動オブジェクトＯＢの動的挙動を含み、可動オブジェクトＯＢは、例えば図１によるリソグラフィ装置であるリソグラフィ装置の一部分でよい。モデルＭの入力は、アクチュエータＡＣＴに対する駆動信号である。位置決めシステムＰＯＳは、オブジェクトの位置量Ｙを測定するためのセンサＳＥをさらに含む。センサＳＥは、モデルＭに組み込まれる。モデルＭの出力は、実際のセンサ出力ではない。実際のセンサ出力は通常電圧であるが、この場合はオブジェクトの実際の位置量Ｙである。ブロック図に精通した当業者なら、ブロック図は実システムの簡易化した表現であり、ブロック図中の信号は、実際には別の形式で得られ、および／または他の信号によって表されることを理解するであろう。ブロック図は、この場合には位置決めシステムの作動原理を説明するやり方として、広く認められている。
【００３１】
[00034]  位置決めシステムＰＯＳは、センサＳＥによって供給される信号に応じてモデルＭのアクチュエータＡＣＴに駆動信号を供給する制御システムＣＳを含む。制御システムＣＳは、オブジェクトＯＢの所望の位置量を表す基準信号Ｒを供給するための設定値発生器ＳＧ、および基準信号ＲからオブジェクトＯＢの実際の位置量Ｙを減じることにより誤差信号Ｅを供給する減算器ＳＴを含む。通常、基準信号Ｒは電圧信号であるが、このブロック図では、基準信号Ｒは所望位置量に相当する。
【００３２】
[00035]  制御ユニットＣＵに誤差信号Ｅが供給され、制御ユニットＣＵは、誤差信号Ｅに応じてアクチュエータＡＣＴに駆動信号を供給する。このことは、モデルＭに制御ユニットＣＵの出力を接続することによって表される。
【００３３】
[00036]  制御ユニットＣＵは、フィードバック制御器ＦＣを含む。フィードバック制御器ＦＣの入力端に、誤差信号Ｅが供給される。当業者なら、減算器ＳＴとフィードバック制御器ＦＣとの間を直接接続すると、名目上のリニア制御システムがもたらされ、このとき、フィードバック制御器ＦＣは、フィードバックループ内に配置された一定の制御器であることを理解するであろう。しかし、モデルＭの動的挙動は、例えば、モータ位置依存性のモータ定数あるいは位置量依存性のばね特性および／またはダンパ特性の場合には、位置依存性であり得る。高精度の制御システムについては、一定のフィードバック制御器は、位置決め範囲内の最適化制御用には不十分である。実際、位置決め範囲内のすべての位置に対して制御システムを最適化することが望まれることがあり、一定制御システムでは得ることができない可変制御システムをもたらす。
【００３４】
[00037]  名目上のリニア制御の可能性を上回る方法の１つに、可変利得制御などの非リニア制御を用いることがある。この方法では、所与の周波数に対して制御ユニットＣＵの利得が一定ではなく、位置決めシステムＰＯＳの要求に基づいて変化する。そのとき、制御システムＣＳの挙動は、もはやリニアではなく非リニアになる。
【００３５】
[00038]  図２の従来技術の位置決めシステムＰＯＳでは、制御ユニットＣＵは、可変利得制御を適用するための非リニア制御器ＶＧを含む。非リニア制御器ＶＧの入力端に誤差信号Ｅが供給され、非リニア制御器の出力Ｕが誤差信号Ｅに加算され、それによって（リニア）フィードバック制御器の入力端に供給される。
【００３６】
[00039]  非リニア制御器ＶＧは、非リニア制御器ＶＧの利得が、入力信号、すなわち誤差信号Ｅに左右されるという特性を有する。可能な特性の例が、以下の３つの式（１）、（２）、および（３）で与えられ、これらの式で、ＧＶＧは非リニア制御器ＶＧの利得を表し、αは一定のゲイン値を表し、｜Ｅ｜は誤差信号Ｅの振幅を表し、また、δは不感帯を表し、ここで、非リニア制御器ＶＧの利得はゼロである。
（１）ＧＶＧ＝α｜Ｅ｜
【００３７】
【数１】
2010118656.tif 000003
【００３８】
[00040]  式（３）による非リニア制御器の利得ＧＶＧの特性は、不感帯（dead zone）における利得と不感帯の外での利得との間の遷移が滑らかなので、好ましいものである。ここで、他の特性も同様に可能であることが注目される。
【００３９】
[00041]  非リニア制御器ＶＧの出力Ｕは、Ｕ＝ＧＶＧ・Ｅで定義される。非リニア制御器ＶＧの挙動（式（１）、（２）、または（３）を参照されたい）のために、非リニア制御器ＶＧは、誤差信号Ｅの振幅に応じて制御ユニットに追加の利得を加え、それによって制御システムＣＳの挙動を変化させる。
【００４０】
[00042]  制御システムの性能において、非リニア制御器ＶＧの追加の効果は、モデルＭを含む位置決めシステムの感度関数の低周波数の制限に見ることができる。誤差信号Ｅと基準信号Ｒとの間の感度関数（４）の低周波数の制限は、入力外乱の点から見て低周波数の誤差信号Ｅを小さく保つ能力を説明する。非リニア制御器ＶＧの利得は、この特定の式（４）では一定の利得αであると想定される。
【００４１】
【数２】
2010118656.tif 000004
【００４２】
[00043]  式（４）から、非リニア制御器ＶＧは、ＧＶＧ＝０、したがって非リニア制御器ＶＧがない状態と比較したとき、係数（１＋α）の追加の低周波外乱除去を示すことが導出され得る。しかし、この低周波の改善は、高周波ノイズに対する感度の増加という犠牲を伴う。これは、ＹとＲとの間の相補的感度関数（５）の高周波制限で見ることができ、これは、出力ノイズの点で高周波出力を制限する能力を表す。非リニア制御器ＶＧの利得は、この特定の式（５）中の一定の利得αであると想定される。
【００４３】
[00044]  したがって、係数（１＋α）だけ増加した低周波の外乱除去は、次式をもたらし、
【００４４】
【数３】
2010118656.tif 000005
同じ量だけ高周波ノイズの感度が増加する。
【００４５】
[00045]  図３は、本発明の一実施形態による位置決めシステムＰＯＳ１のブロック図を示す。ブロック図は、可動オブジェクトＯＢ１の動的挙動を表すモデルＭ１、オブジェクトＯＢ１に力を加えることができるアクチュエータＡＣＴ１、およびオブジェクトＯＢ１の実際の位置量Ｙ１を測定するセンサＳＥ１を含む。モデルＭ１の入力はアクチュエータＡＣＴ１への駆動信号であり、モデルＭ１の出力はオブジェクトＯＢ１の実際の位置量Ｙ１であって、図２の従来技術の位置決めシステムＰＯＳのモデルＭに似ている。
【００４６】
[00046]  位置決めシステムＰＯＳ１は、信号発生器ＳＧ１、減算器ＳＴ１、および制御ユニットＣＵ１を含む制御システムＣＳ１をさらに含む。信号発生器ＳＧ１は、可動オブジェクトＯＢ１の所望位置量を表す基準信号Ｒ１を供給する。基準信号Ｒ１は、通常は電圧信号であるが、このブロック図では所望位置量に相当する。減算器ＳＴ１は、基準信号Ｒ１とモデルＭ１の出力Ｙ１との間の差として定義される誤差信号Ｅ１を供給する。
【００４７】
[00047]  誤差信号Ｅ１は、モデルＭ１のアクチュエータＡＣＴ１に駆動信号を供給する制御ユニットＣＵ１の入力端に供給される。制御ユニットＣＵ１は、リニア制御器であり得るフィードバック制御器ＦＣ１を含む。誤差信号Ｅ１は、非リニア制御器ＶＧ１の出力Ｕ１と共にフィードバック制御器ＦＣ１の入力端に供給される。
【００４８】
[00048]  非リニア制御器ＶＧ１は、図２の非リニア制御器ＶＧに類似して、低周波外乱の抑制を改善するように構成される。非リニア制御器ＶＧ１は、その特性によって、制御システムＣＳ１の高周波挙動に悪影響を及ぼすことがある。したがって、制御ユニットＣＵ１は、非リニア制御器ＶＧ１によって導入される高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償するための補償器ＣＯ１を含む。補償器ＣＯ１によって、低周波外乱の除去が改善され、その一方で良好な高周波ノイズ特性が維持される。したがって、位置決めシステムＰＯＳ１の精度が向上し、位置決めシステムＰＯＳ１が、リソグラフィ装置、例えば図１のリソグラフィ装置に使用されると、イメージング問題およびオーバーレイエラーが最小限になる。
【００４９】
[00049]  図３の実施形態では、補償器ＣＯ１は、非リニア制御器ＶＧ１の前に、これと直列に配置される。しかし、補償器ＣＯ１の位置は、この場所に限定されない。非リニア制御器ＶＧ１と並列に、非リニア制御器ＶＧ１の背後に、さらにはフィードバック制御器のちょうど正面にも、補償器ＣＯ１を配置することが意図される。しかし、非リニア制御器ＶＧ１と直列に、また、名目上のリニアフィードバックループに含まれないように、補償器ＣＯ１を配置するのが望ましい。というのは、この配置によって、補償器ＣＯ１および非リニア制御器ＶＧ１の両方の設計を、非リニア制御器ＶＧ１と並列の名目上のリニアフィードバックループと無関係に、より簡単にすることができるからである。
【００５０】
[00050]  補償器ＣＯ１は、補償器ＣＯ１と非リニア制御器ＶＧ１との間の破線によって示されるように非リニア制御器ＶＧ１の信号ＶＯ１に依存してもよいが、非リニア制御器の特性が既知であるので、これは必要ではない。この情報は、補償器ＣＯ１に組み込むことができ、補償器ＣＯ１は、この情報および誤差信号Ｅ１に基づいて、非リニア制御器ＶＧ１によって導入される制御システムの挙動の高周波での劣化を少なくとも部分的に補償することができる。
【００５１】
[00051]  この実施形態では、補償器ＣＯ１の目的は、非リニア制御器ＶＧ１の出力Ｕ１がゼロでないとき、補償器ＣＯ１の低周波利得を調整することなくその高周波利得を調整し、それによって、十分な低周波性能の向上および関連する高周波数での劣化の補償を可能にすることである。非リニア制御器が、図２の非リニア制御器ＶＧに関して説明されたように、制御システムに追加の利得を加えた場合、補償器ＣＯ１は、高周波数に関して導入された追加の利得を少なくとも部分的に補償するために、高周波数に関して、その利得を適正値だけ低下させることになる。この、利得の低下は、補償器ＣＯ１がローパス特性を有するとき行うことができ、遮断周波数が調整される。遮断周波数を低下させると、遮断周波数を上回る周波数に関して利得が低下することになり、その逆も同様である。
【００５２】
[00052]  一実施形態では、補償器ＣＯ１は状態観測器を含む。状態観測器はローパス特性を有し、それによって、低周波利得を著しく変更せずに、高周波数に関して利得を変化することが可能になる。状態観測器の出力（推定誤差信号の特性を有する）が、非リニア制御器ＶＧ１に供給されると、高周波ノイズに関して推定誤差信号がフィルタリングされるという、さらなる利益があり、それによって、フィルタリングされていない高周波ノイズを含む誤差信号が非リニア制御器に供給される従来技術のシステムに対して、非リニア制御器ＶＧ１の性能が改善する。代替形態として、状態観測器（observer）がローパスフィルタで置換されてよい。
【００５３】
[00053]  非リニア制御器ＶＧ１は、制御システムの性能をさらに向上するために、ループ整形フィルタ（図示せず）を、好ましくは非リニア制御器の前述の特性と直列に含んでよい。これは、例えば、ノッチフィルタを使用して共振の振幅を低減すること、ならびに／あるいは周波数範囲における振幅および／または位相を変化させることにより、閉ループシステムの帯域幅を向上させることによって行われ得る。ループ整形フィルタの目的は、閉ループシステムの安定性を保証することでもあり得る。
【００５４】
[00054]  図４は、本発明の別の実施形態による制御システムで使用することができる制御ユニットＣＵ２を示す。図４は、具体的には、図２および図３の実施形態と同様に、誤差信号Ｅ２とアクチュエータの駆動信号との間に使用することができる制御ユニットＣＵ２を示す。制御ユニットＣＵ２は、第１の減算器ＦＳ２、補償ユニットＣＭ２、第２の減算器ＳＳ２、非リニア制御器ＶＧ２、およびループ整形フィルタＬＦ２を直列に含む。第１の減算器ＦＳ２、補償ユニットＣＭ２、および第２の減算器ＳＳ２は、補償器ＣＯ２の一部分を形成する。この直列接続と並列に、単純な誤差信号Ｅ２が走り、これはループ整形フィルタＬＦ２の出力Ｕ２'と結合されてフィードバック制御器ＦＣ２への入力を形成する。
【００５５】
[00055]  非リニア制御器ＶＧ２は、必要に応じて低周波外乱の抑制を改善するように構成され、非リニア制御器ＶＧ２自体がその一部分を形成する制御ユニットに追加の利得を加える。非リニア制御器ＶＧ２の特性は、図２の非リニア制御器ＶＧの特性に類似のものでよい（式（１）、（２）、および（３）を参照されたい）。非リニア制御器ＶＧ２の出力Ｕ２は、ループ整形フィルタＬＦ２に供給される。
【００５６】
[00056]  ループ整形フィルタＬＦ２は、制御システムの性能を向上させるように構成される。これは、例えば、ノッチフィルタを使用して共振の振幅を低減すること、ならびに／あるいは周波数範囲における振幅および／または位相を変化させることにより、閉ループシステムの帯域幅を向上させることによって行われ得る。ループ整形フィルタの目的は、閉ループシステムの安定性を保証することでもあり得る。しかし、この実施形態では、ループ整形フィルタＬＦ２の利得は、話を簡単にするために、ほとんどの周波数に関して１倍であると見なされる。
【００５７】
[00057]  第２の減算器ＳＳ２は、補償ユニットＣＭ２の出力からループ整形フィルタの出力Ｕ２'を減じるように構成される。第２の減算器ＳＳ２の出力
【００５８】
【数４】
2010118656.tif 000006
は、非リニア制御器ＶＧ２に入力として供給される。
【００５９】
[00058]  第１の減算器ＦＳ２は、第２の減算器ＳＳ２の出力
【００６０】
【数５】
2010118656.tif 000007
を、誤差信号Ｅ２から減じるように構成される。第１の減算器ＦＳ２の出力は、補償ユニットＣＭ２に入力として供給される。
【００６１】
[00059]  補償ユニットＣＭ２は、好ましくはローパス特性を有する。補償ユニットＣＭ２が、状態観測器またはローパスフィルタであると、この特性を得ることができる。状態観測器およびローパスフィルタは、当技術分野で既知である。補償ユニットＣＭ２のローパス特性には、非リニア制御器ＶＧ２の入力が高周波ノイズに関してフィルタリングされるというさらなる利益がある。
【００６２】
[00060]  非リニア制御器ＶＧ２の出力Ｕ２が、出力Ｕ２'によって補償器ＣＯ２へ間接的にフィードバックされるので、補償器の特性は、非リニア制御器ＶＧ２の出力Ｕ２に適合される。換言すれば、出力Ｕ２'は、観測された誤差
【００６３】
【数６】
2010118656.tif 000008
の中に用いられる。式（６）は、観測された誤差
【００６４】
【数７】
2010118656.tif 000009
と、この実施形態に関する誤差信号Ｅ２との間の関係を（ラプラス形式で）記述しており、ここで、式（６）に関して、ＧＶＧ２は非リニア制御器ＶＧ２の一定の利得αであると想定される。
【００６５】
【数８】
2010118656.tif 000010
【００６６】
[00061]  式（６）から、ＧＶＧ２≠０であると、状態観測器の利得が低下することが分かる。特に、補償ユニットＣＭ２にローパス特性があって、ループ整形フィルタＬＦ２にローパス特性がないとき（例えば１倍であると）、高周波数に関して、式（６）は次式で近似され得る。
【００６７】
【数９】
2010118656.tif 000011
【００６８】
[00062]  式（７）から分かるように、状態観測器の利得は、高周波数に関して同じ係数（１＋α）で低下し、この係数で、非リニア制御器がシステムを劣化させる傾向がある。実際の状態観測器の挙動は、補償ユニットＣＭ２およびループ整形フィルタＬＦ２の選択次第である。通常、ループ整形フィルタＬＦ２は、主として閉ループの安定性との関連で設計されるが、補償ユニットＣＭ２および非リニア制御器ＶＧ２は、閉ループの性能を考慮して設計される。高周波挙動の補償も、特定の周波数範囲に関して行うことができる。例えば、離散的システムでは、ナイキスト周波数未満での補償だけが必要となるはずである。
【００６９】
[00063]  一般に、非リニア制御器と補償器とを組み合わせると、結果として制御システムの低周波外乱の抑制の改善をもたらし、また、この組合せは、可動オブジェクトが存在する状況に適応することができ、良好な高周波ノイズ特性を維持することができる。この非リニア制御器と補償器は、離散的システムおよび連続システムあるいはそれらの組合せで用いることができる。この補償器と非リニア制御器の位置は、図２〜図４に示される位置には限定されない。
【００７０】
[00064]  ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して本説明に特定の参照がなされてもよいが、本明細書に説明されたリソグラフィ装置が、磁気ドメインメモリ、平面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向けの集積光学システム、誘導パターンおよび検出パターンの製造など他の用途を有し得ることを理解されたい。当業者なら、そのような代替用途の文脈では、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」のいかなる使用も、それぞれ、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義なものと見なしてよいことを理解するであろう。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を与え、露出し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内で処理されてよい。適用可能であれば、本開示は、そのようなものおよび他の基板処理ツールに適用されてよい。その上、基板は、例えば多層ＩＣを作成するために複数回処理されてよく、そのため、本明細書に用いられる用語の基板は、既に複数の処理済の層を含む基板も意味してよい。
【００７１】
[00065]  本発明の実施形態の使用に対して、光リソグラフィの文脈において上記で特定の参照がなされていても、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィおよび状況が許すところで使用されてよく、光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内の微細構成が、基板上に作成されるパターンを画定する。パターニングデバイスの微細構成は、基板に与えられたレジストの層へ押しつけられてよく、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを与えることによって硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、レジスト中にパターンを残してレジストから離される。
【００７２】
[00066]  本明細書に使用される用語「放射」および「ビーム」は、イオンビームまたは電子ビームなどの粒子線と同様に紫外線（UV）放射（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの、またはそのくらいの波長を有する）および超紫外線（EUV）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。
【００７３】
[00067]  用語「レンズ」は、文脈上可能であれば、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電気の光学部品を含む様々なタイプの光学部品の任意のものまたはその組合せを意味してよい。
【００７４】
[00068]  一実施形態では、放射ビームを調節するように構成された照明システムおよびパターニングデバイスを支持するように構成されたサポートを備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニングデバイスは、放射ビームの断面内にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成することができる。リソグラフィ装置は、投影システムおよび基板を保持するように構成された基板テーブルをさらに備える。投影システムは、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ように構成される。リソグラフィ装置は、可動オブジェクトを位置決めするための位置決めシステムをさらに備える。位置決めシステムは、アクチュエータ、センサおよび制御システムを備える。アクチュエータは、可動オブジェクトに力を加えるためにある。センサは、可動オブジェクトの位置量を測定するためにある。制御システムは、アクチュエータに駆動信号を供給するためにあり、設定値発生器、減算器および制御ユニットを備える。設定値発生器は、基準信号を供給するためにある。減算器は、基準センサとセンサによって供給された信号との間の差である誤差信号を供給するためにある。制御ユニットは、誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するためにある。制御ユニットは、低周波外乱の抑制を改善するための非リニア制御器を備え、非リニア制御器によってもたらされる高周波の挙動の劣化を少なくとも部分的に補償するための補償器をさらに備える。
【００７５】
[00069]  補償器と非リニア制御器とは直列に配置されてよく、補償器は、非リニア制御器の出力に応じて補償器自体の利得を調整するように構成される。
【００７６】
[00070]  補償器は、非リニア制御器の出力に応じて遮断周波数が調整されるローパス特性を有してよい。補償器は、第１の減算器、第２の減算器およびローパス特性を有する補償ユニットを備えてよい。前記第１の減算器は、補償ユニットの出力から非リニア制御器の出力を減じるように構成されてよい。前記第２の減算器は、誤差信号から第１の減算器の出力を減じるように構成されてよい。第１の減算器の出力は、非リニア制御器に入力として供給されてよい。第２の減算器の出力は、補償ユニットに入力として供給されてよい。
【００７７】
[00071]  補償ユニットは、状態観測器でよい。補償ユニットは、ローパスフィルタでよい。非リニア制御器は、ループ整形フィルタを備えてよい。
【００７８】
[00072]  補償器および非リニア制御器は、非リニア制御器の出力および誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するフィードバック制御器に対して直列に配置されてよい。補償器および非リニア制御器は、基準信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するフィードフォワード制御器に対して並列に配置されてよい。可動オブジェクトは、サポートまたは基板テーブルでよい。
【００７９】
[00073]  一実施形態では、可動オブジェクトの実際の位置量を表すセンサによって供給される信号に応じて可動オブジェクトの位置量を制御するための制御システムが提供される。前記制御システムは、可動オブジェクトに力を加えることができるアクチュエータに駆動信号を供給するように構成される。制御システムは、設定値発生器、減算器および制御ユニットを備える。設定値発生器は、基準信号を供給するためにある。減算器は、基準センサとセンサによって供給された信号との間の差である誤差信号を供給するためにある。制御ユニットは、誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するためにあり、低周波外乱の抑制を改善するための非リニア制御器を備える。制御ユニットは、非リニア制御器によってもたらされる高周波挙動の劣化を少なくとも部分的に補償するための補償器をさらに備える。
【００８０】
[00074]  補償器と非リニア制御器とは直列に配置されてよい。補償器は、非リニア制御器の出力に応じて補償器自体の利得を調整するように構成されてよい。補償器は、非リニア制御器の出力に応じて遮断周波数が調整されるローパス特性を有してよい。
【００８１】
[00075]  補償器は、第１の減算器、第２の減算器およびローパス特性を有する補償ユニットを備えてよい。第１の減算器は、補償ユニットの出力から非リニア制御器の出力を減じるように構成されてよく、前記第２の減算器は、誤差信号から第１の減算器の出力を減じるように構成されてよい。第１の減算器の出力は、非リニア制御器に入力として供給されてよい。第２の減算器の出力は、補償ユニットに入力として供給されてよい。
【００８２】
[00076]  補償ユニットは、状態観測器でよい。補償ユニットは、ローパスフィルタでよい。非リニア制御器は、ループ整形フィルタを備えてよい。
【００８３】
[00077]  補償器および非リニア制御器は、非リニア制御器の出力および誤差信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するフィードバック制御器に対して直列に配置されてよい。補償器および非リニア制御器は、基準信号に応じてアクチュエータに駆動信号を供給するフィードフォワード制御器に対して並列に配置されてよい。可動オブジェクトは、リソグラフィ装置のサポートまたは基板テーブルでよい。
【００８４】
[00078]  本発明の特定の実施形態が上記に説明されてきたが、本発明は、説明されたものと異なる様式で実行され得ることが理解されよう。例えば、本発明は、上記に開示された方法を記述した機械可読命令の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の形式、またはそのようなコンピュータプログラムが格納されているデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形式をとってよい。
【００８５】
[00079]  上記の記述は、例示を意図したものであり、限定するものではない。したがって、以下に詳述される特許請求の範囲から逸脱することなく、説明された本発明に対して変更形態が作成され得ることが当業者には明白であろう。
【図１】
2010118656.tif 000012
【図２】
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【図３】
2010118656.tif 000014
【図４】
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【外国語明細書】
2010118656000001.pdf