(57)【要約】【課題】リソグラフィ装置の移動制御システムの精度および速度を改善すること。【解決手段】本発明によれば、フィードバック・ループに接続されたＰＩＤタイプの制御装置４または他の制御装置を有する位置決め手段１０のための制御システムが提供される。この制御装置は、所望の電流の値Ｉsと測定された電流の値Ｉmとの間の誤差に従って位置決め手段１０に供給する電流を計算する。この電流を増幅器６によって電圧に変換し、さらに位置決め手段の機械的特性および電気的特性、ならびに所望の位置および／または所望の位置の導関数を用いて計算されたフィードフォワード電圧Ｕffによって修正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め手段のための制御システムであって、
前記位置決め手段に供給する所望の電流または電圧を、前記位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数に従って計算するための目標値生成装置と、
前記位置決め手段に供給する信号を、前記所望の電流または電圧に従って出力するための制御装置と、
電流または電圧の現在値を測定するための少なくとも１つのセンサーと
を有し、
前記制御装置がフィードバック・ループに接続され、それによって前記制御装置が前記所望の電流または電圧と前記測定された電流または電圧との間の誤差をその入力として有するようになされた制御システムにおいて、
前記制御装置の出力が前記位置決め手段に供給される前に、前記制御装置の出力に少なくとも１つのフィードフォワード値を加えるための加算手段と、
前記位置決め手段の機械的特性および／または電気的特性、ならびに前記位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数を用いて前記フィードフォワード値を計算する計算手段と
を特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記計算手段が、前記位置決め手段の逆起電力、および前記位置決め手段の所望の速度を用いて、速度のフィードフォワード値を計算することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記計算手段が、前記位置決め手段の逆起電力と、前記位置決め手段の所望の速度とを掛け合わせることにより、前記速度のフィードフォワード値を計算することを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記計算手段が、前記位置決め手段のモータ定数の逆数、前記位置決め手段の電気抵抗、有効な移動質量および前記位置決め手段の所望の加速度を用いて、加速度のフィードフォワード値を計算することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記計算手段が、前記位置決め手段のモータ定数の逆数、前記位置決め手段の電気抵抗、前記有効な移動質量、および前記位置決め手段の所望の加速度を掛け合わせることにより、前記加速度のフィードフォワード値を計算することを特徴とする請求項４に記載の制御システム
【請求項６】
前記計算手段が、前記位置決め手段のモータ定数の逆数、有効な移動質量、前記位置決め手段の自己インダクタンス、および前記位置決め手段の所望のジャークを用いて、ジャークのフィードフォワード値を計算することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記計算手段が、前記位置決め手段のモータ定数の逆数、前記有効な移動質量、前記位置決め手段の自己インダクタンス、および前記位置決め手段の所望のジャークを掛け合わせることにより、前記ジャークのフィードフォワード値を計算することを特徴とする請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記位置決め手段が多相アクチュエータであり、前記所望の電流または電圧の値、および前記フィードフォワード値を調整するために、相ごとの整流器をさらに有している請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項９】
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するように働く支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板テーブルを移動させるための第１の位置決め手段と、
パターンが形成された前記ビームを前記基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の制御システムを用いて前記第１の位置決め手段を制御することを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項１０】
前記支持構造を移動させるための第２の位置決め手段をさらに有し、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の制御システムを用いて前記第２の位置決め手段を制御する請求項９に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１１】
位置決め手段を制御する方法であって、
前記位置決め手段に供給する所望の電流または電圧を、前記位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数に従って計算するステップと、
測定された電流または電圧を、前記所望の電流または電圧から減じて誤差値を計算するステップと、
前記誤差値を、前記位置決め手段への信号入力を出力する制御装置に入力するステップと
を含む制御方法において、
前記位置決め手段の機械的特性および／または電気的特性、ならびに前記位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数を用いてフィードフォワード値を計算するステップと、
前記フィードフォワード値を前記位置決め手段への信号入力に加えるステップと
をさらに含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
少なくとも一部分が放射線感光材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて前記投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターンが形成された前記放射線ビームを前記放射線感光材料の層のターゲット部分の上に投影するステップと
を含むデバイス製造方法であって、請求項１１に記載の制御方法を用いて前記パターン形成手段および／または前記基板の移動を制御することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め手段のための制御システムであって、
前記位置決め手段に供給するための所望の電流または電圧を、前記位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数に従って計算するための目標値生成装置と、
前記位置決め手段に供給する信号を、前記所望の電流または電圧に従って出力するための制御装置と、
電流または電圧の現在値を測定するための少なくとも１つのセンサーと
を有する制御システムにおいて、
前記制御装置がフィードバック・ループに接続され、それによって前記制御装置が、前記所望の電流または電圧と前記測定された電流または電圧との間の誤差を、その入力として有するようになされている制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で使用する「パターン形成手段」という用語は、基板のターゲット部分に作成するパターンに対応するパターンが形成された断面を、入射する放射線ビームに付与するために用いることができる手段を指すものと広く解釈すべきであり、「光弁（ｌｉｇｈｔ  ｖａｌｖｅ）」という用語もこの意味で用いることができる。一般に、前記パターンは、集積回路や他のデバイスなど、ターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能層に対応している（以下参照）。こうしたパターン形成手段の例には以下のものが含まれる。
（１）マスク
マスクの概念はリソグラフィの分野では周知であり、それにはバイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ＰＳＭ）および減衰位相シフト・マスク（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  ＰＳＭ）などのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。こうしたマスクを放射線ビーム中に配置すると、マスク・パターンに従って、マスク上に衝突する放射線の選択的透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が行われる。マスクの場合、一般にその支持構造は、入射する放射線ビーム中の所望の位置にマスクを保持できること、および必要であればビームに対してマスクを移動できることを保証するマスク・テーブルである。
（２）プログラマブル・ミラー・アレイ
このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射面を有する、マトリクス状にアドレス指定可能な表面である。こうした装置の背景となる基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定されていない領域が入射光を非回折光として反射することにある。適切なフィルタを用いると、前記非回折光を反射ビームから濾去し、後ろに回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定されたパターンに従ってビームにパターンが形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの別の実施例は小さいミラーのマトリクス状の配列を使用するものであり、適切な局部電界を印加するか、あるいは電圧作動手段を用いることによりそれぞれのミラーを別々に軸線を中心に傾斜させることができる。ここでも、ミラーはマトリクス状にアドレス指定可能にされ、アドレス指定されたミラーが、入射する放射線ビームを、アドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにして、マトリクス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従って、反射ビームにパターンが形成される。必要なマトリクス・アドレス指定は、適切な電子手段を用いて実施することができる。上述のどちらの場合も、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書で言及するミラー・アレイに関する他の情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号から得ることができ、これらを参照によって本明細書に組み込む。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとして実施することができ、これらは必要に応じて固定することも移動させることもできる。
（３）プログラマブルＬＣＤアレイ
このような構成の例は米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、これを参照によって本明細書に組み込む。この場合の支持構造は、上述のように、例えば必要に応じて固定することも移動させることもできるフレームまたはテーブルとして実施することができる。
簡略化のために、本明細書の他の部分では、特定の箇所で、特にマスクおよびマスク・テーブルに関する実施例に言及しているかもしれないが、こうした実施例の中で論じられる一般原理は、先に述べたように、パターン形成手段のより広い意味において理解すべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。このような場合、パターン形成手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することが可能であり、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコン・ウェハ）上の（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分に結像させることができる。一般に単一のウェハは、投影システムにより１つずつ連続的に照射される隣接するターゲット部分の全ネットワークを含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を採用する現在の装置は、異なる２つのタイプの装置に区別することができる。一方のタイプのリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体をターゲット部分の上に一度に露光することによって各ターゲット部分を照射するようになっており、こうした装置は一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。もう一方の装置は、一般にステップ・アンド・スキャン式装置と呼ばれ、マスク・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に漸次走査し、それと同時にこの方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを同期して走査することによって各ターゲット部分を照射する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般にＭ＜１）を有するため、基板テーブルを走査する速度Ｖはマスク・テーブルを走査する速度のＭ倍になる。本明細書に記載するリソグラフィ装置に関するさらに詳しい情報は、例えば米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を用いた製造工程では、少なくとも一部を放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板の上に（例えばマスクの）パターンが結像（イメージング）される。この結像ステップの前に、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなど様々な処理を基板に施すことができる。また露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび結像したフィーチャの測定／検査など他の処理を基板に施すこともできる。この一連の処理が、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層にパターンを形成するための基礎として用いられる。次いで、こうしたパターンが形成された層に対して、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械研磨など様々な処理をすることが可能であり、これらは全て、個々の層を仕上げるものである。いくつかの層が必要な場合には、全ての処理またはその変形形態を新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に一連のデバイスが基板（ウェハ）上に形成されることになる。次いで、これらのデバイスをダイシングやソーイングなどの技術によって互いに分離し、それによって個々のデバイスをキャリアに取り付けたり、ピンに接続したりすることができるようになる。こうした工程に関する他の情報は、例えばピーター・ファン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ）の著書「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版、マグローヒル出版社、１９９７、ＩＳＢＮ  ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。
【０００５】
簡略化のために、以下では投影システムを「レンズ」と呼ぶことがあるが、この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系を含む様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの方向付け、成形または制御を行うために、これらの設計タイプのいずれかに従って動作する構成要素を含むことができ、こうした構成要素も以下では一括して、または単独で「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は２以上の基板テーブル（および／または２以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであってもよい。こうした「マルチ・ステージ」装置では、追加のテーブルを並行して用いてもよく、あるいは１つまたは複数のテーブル上で予備ステップを実施し、それと同時に１つまたは複数の他のテーブルを露光に用いることもできる。例えば米国特許第５，９６９，４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号には２ステージ・リソグラフィ装置が記載されており、これらを参照によって本明細書に組み込む。
【０００６】
製造中は、基板を適切な位置に移動させて、ロード、アンロードおよび露光を行う必要がある。マスクを移動させることが必要になることもある。装置のスループットおよび露光後の基板の品質を向上させるため、どんな移動もできるだけ迅速且つ正確に行うことが重要である。一般に移動は、所望の位置、速度および加速度に基づいて動作制御装置によって制御される。動作制御装置は、所望の位置、速度および加速度が得られるように、アクチュエータに供給する所望の電流または電圧を発生させる。所望の電流または電圧がアクチュエータに確実に供給されるように、この所望の電流をフィードバック・ループに接続された増幅制御システムに入力する。単相アクチュエータ向けの制御システムの簡略化した線図を図５に示す。
【０００７】
動作制御装置は所望の電流Ｉｓの入力を行う。電流の現在値Ｉｍが計器１２によって測定される。減算器２によりＩｍをＩｓから減じて誤差を求め、それを制御装置４に送る。この電流制御装置は新たな電圧の目標値（あるいはセットポイントまたは設定値）を計算し、次いでその目標値を、増幅器６を用いて、アクチュエータ１０に提供する電圧に変換する。制御装置４は一般に、比例、積分、微分（ＰＩＤ）タイプのものである。
【０００８】
ＰＩＤ制御装置４のパラメータは、システムの機械的特性および／または電気的特性を考慮して決定される。その応答は、システムを安定させ、正確にし、さらに位相差の規定限界内に保つという要件により制約される。これらの制約は、所望の位置への移動を実施することができる速度を制限する。
【０００９】
システムの性能は、動作制御装置内での所望の電流Ｉｓの計算に、速度および加速度のフィードフォワード制御を加えることによって改善されてきた。そうしたシステムを図６に示す。ＰＩＤ制御装置２４は、測定された位置ｐｍと目標値生成装置からの位置ｐｓとの間の誤差を入力として有する。またＰＩＤ制御装置２４は、所望の位置ｐｓに移動させるための力Ｆｃを出力する。ノッチ・フィルタ２６は閉ループ・システム内の特定の周波数を抑制して、より優れた閉ループ性能をもたらす。
【００１０】
計算器３２および２８はそれぞれ、目標値生成装置からの加速度ａｓおよび速度ｖｓの所望の値、ならびにシステムの機械的特性の情報を用いて、加速度のフィードフォワード計算および速度のフィードフォワード計算を行う。フィードフォワード計算の結果ａｆｏｒｃｅ−ｆｆおよびｖｆｏｒｃｅ−ｆｆをノッチ・フィルタ２６の出力に加える。ノッチ・フィルタ３６によって別のノッチが追加される。最後に、変換器３８により、モータ定数を用いて力を電流の目標値Ｉｓに変換する（モータ定数は、アクチュエータが１アンペアにつき何ニュートン出力するかを定義している）。
【００１１】
この修正されたシステムは応答が改善されるが、フィードバック制御のみを用いた電流増幅制御システムの制約を受ける。例えば１４Ａの電流が要求される場合、それは瞬時に生成されない。電流制御装置を安定に保つための要件およびシステム内の位相差により、応答が遅れることになる。このためシステムの移動速度および精度に対して制限が加えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、移動制御システムの精度および速度を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的および他の目的は、制御装置の出力が位置決め手段に供給される前に、制御装置の出力に少なくとも１つのフィードフォワード値を加えることを特徴とする冒頭の段落に記載した制御システムであって、このフィードフォワード値が、前記位置決め手段の機械的特性および／または電気的特性、ならびに位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数を用いて計算される制御システムにおける本発明に従って達成される。
【００１４】
所望の位置および／またはその導関数への言及は、位置、速度、加速度、およびさらに高次の導関数を含む。機械的特性および／または電気的特性への言及は、位置決め手段の逆起電力、抵抗、自己インダクタンスおよびモータ定数、ならびに移動質量を含む。位置決め手段は、アクチュエータ、または単相若しくは多相モータとすることができる。
【００１５】
このように、本発明は、電流または電圧の制御ループにフィードフォワード制御を加える。上述のように、フィードフォワード制御は電流（または電圧）の目標値の計算に適用されてきたが、目標値に到達させるために用いられる電流（または電圧）制御装置の制御には適用されていなかった。
【００１６】
追加のフィードフォワード制御要素を提供することにより、応答の精度および速度が向上する。システムが受ける位相の遅れも少なくなり、より高い全体性能、およびより厳密な設計基準を適用することが可能になる。
【００１７】
電流（または電圧）の変化率に対する制限因子はこれにより、電流（または電圧）制御ループの帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）というよりはむしろ、増幅器のフィードフォワード値およびパワー・ステージによって決定される。誤差が小さくなり、したがってサーボ性能が高まる。その上システムの動きをさらに予測および制御することができるようになり、システムが「ブラック・ボックス」のように動くことが少なくなる。
【００１８】
速度のフィードフォワード値は、（既知の）位置決め手段の逆起電力、および位置決め手段の所望の速度を用いて計算することができる。速度のフィードフォワード値は、逆起電力と所望の速度を掛け合わせることによって計算することができる。
【００１９】
加速度のフィードフォワード値は、位置決め手段のモータ定数の逆数、位置決め手段の電気抵抗、有効な移動質量（以上すべて既知）、および位置決め手段の所望の加速度を用いて計算することができる。加速度のフィードフォワード値は、これらの値を掛け合わせることによって計算することができる。
【００２０】
ジャーク・フィードフォワード値は、位置決め手段のモータ定数の逆数、有効な移動質量、位置決め手段の自己インダクタンス（以上すべて既知）、および位置決め手段の所望のジャークを用いて計算することができる。「ジャーク」とは、加速度の１次導関数（位置の３次導関数）を指すのに用いられる。
【００２１】
１つまたは複数の上述のフィードフォワード値を計算し、それらを制御装置の出力に加えることによって性能が向上する。フィードフォワード値の計算は比較的単純であり、制御装置を過度に複雑にすることなく実施することができる。位置決め手段の特性に関する値を一度設定し、使用されている個々のシステムの性能についての情報を用いて、その値をそのままにしておくことも改良することもできる。フィードフォワード計算に用いる機械的な値は、位置決め手段の機構を反映している。したがって歯車比が位置決め手段とペイロード（積載荷重）との間にある場合には、フィードフォワード計算に用いる値を適切に修正することが必要になる。
【００２２】
位置の高次導関数、例えばジャークの１次導関数（位置の４次導関数）である「Ｄ−ジャーク（Ｄ−ｊｅｒｋ）」を計算し、それを含めることもできる。
【００２３】
付加的に、位置決め手段が多相アクチュエータであってもよく、また所望の電流または電圧の値およびフィードフォワード値を調整するために各相のための整流器をさらに有していてもよい。これは制御システムを、多相アクチュエータと共に使用するように容易に適合させることを可能にする。フィードフォワード値の計算を変更する必要はなく、結果は整流器によって調整される。
【００２４】
本発明の他の観点によれば、
放射線の投影ビームを提供するための放射線システムと、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するように働く支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板テーブルを移動させるための第１の位置決め手段と、
パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、上述の制御システムを用いて前記第１の位置決め手段を制御することを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。
【００２５】
このリソグラフィ投影装置は、前記パターン形成手段を移動させるための第２の位置決め手段をさらに有していてもよく、上述の制御システムを用いて前記第２の位置決め手段が制御される。
【００２６】
したがってリソグラフィ装置の動作が改善される。第１および／または第２の位置決め手段の移動速度が高まり、スループットを高めることが可能になる。移動精度も改善される。
【００２７】
本発明の他の観点によれば、
位置決め手段を制御するための方法であって、
位置決め手段に供給する所望の電流または電圧を、前記位置決め手段の所望の位置および／またはその導関数に従って計算するステップと、
測定された電流または電圧を、前記所望の電流または電圧から減じて誤差値を計算するステップと、
前記誤差値を、前記位置決め手段への信号入力を出力する制御装置に入力するステップと
を含む制御方法において、
前記位置決め手段の機械的特性および／または電気的特性、ならびに位置決め手段の前記所望の位置および／またはその導関数を用いてフィードフォワード値を計算するステップと、
前記フィードフォワード値を前記位置決め手段への信号入力に加えるステップと
をさらに含むことを特徴とする制御方法が提供される。
【００２８】
本発明の他の観点によれば、
少なくとも一部分を放射線感光材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
放射線システムを用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターンが形成された放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分の上に投影するステップと
を含むデバイス製造方法であって、上述の制御方法を用いてパターン形成手段および／または基板の移動を制御すること特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００２９】
本明細書では、本発明の装置をＩＣの製造に用いることについて特に言及することがあるが、こうした装置は他にも多くの用途に使用可能であることを明確に理解すべきである。例えば、一体型光学システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用することができる。こうした別の用途についての文脈では、本明細書中の「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語の使用はいずれも、それぞれ「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」という、より一般的な用語に置き換えて考えられるべきであることが当業者には理解されよう。
【００３０】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）紫外線、および（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ（極端紫外線）を含むあらゆるタイプの電磁放射線、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを包含している。
【００３１】
次に本発明の実施例を、添付の概略図を参照して例示のみの目的で説明する。
【００３２】
尚、図中において同じ参照記号は同じ部品を指すものであることに留意されたい。
【実施例】
【００３３】
「実施例１」
図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に示している。この装置は、
この特定の場合には放射線源ＬＡをも備えた、放射線の投影ビーム（例えばＥＵＶ放射）ＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えた第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴであって、アイテムＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト塗布シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを備えた第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴであって、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに結像させるための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えばミラー群）と
を備えている。ここに描写されているように、この装置は（例えば反射性マスクを有する）反射タイプのものである。しかし一般に、例えば（透過性マスクを有する）透過タイプのものであってもよい。あるいは装置には先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、他の種類のパターン形成手段を用いてもよい。
【００３４】
放射線源ＬＡ（例えばレーザー生成源または放電プラズマ源）は放射線ビームを生成する。このビームは、直接、または例えばビーム・エキスパンダーＥｘなどの調節手段を通過した後に、照明系（照明器）ＩＬ内に送られる。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の半径方向範囲（それぞれ一般にσ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）、σ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを含むことができる。さらに、調整手段ＡＭは、一般には積算器ＩＮやコンデンサＣＯなど他の様々な構成要素を含む。このようにして、マスクＭＡ上に衝突するビームＰＢは、その断面内に、所望される均一性および強度分布を有するようにされている。
【００３５】
図１に関して、（例えば放射線源ＬＡが水銀ランプである場合によく見られるように）放射線源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から離し、それが生成する放射線ビームを（例えば適切な方向付けミラーを利用して）装置内に導くようにすることも可能であることに留意すべきであり、この後者のケースは、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザーである場合によく見られる。本発明および特許請求の範囲は、これらのケースの両方を包含する。
【００３６】
ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡに遮られる。マスクＭＡによって選択的に反射されたビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズＰＬはビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃの上に集束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に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、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後、あるいは走査中に、第１の位置決め手段を用いてマスクＭＡをビームＰＢ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、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長ストローク・モジュール（粗い位置決め）および短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現されるが、これらは図１に明示されていない。しかし、（ステップ・アンド・スキャン式装置ではなく）ウェハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを、短ストローク・アクチュエータに接続するだけでもよく、あるいは固定してもよい。
【００３７】
図示した装置は、異なる２つのモードで使用することができる。
（１）ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴを本質的に静止した状態に保ち、マスクの像全体を１回（すなわち、ただ１回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃの上に投影する。次いで、異なるターゲット部分ＣをビームＰＢで照射することができるように、基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動させる。
（２）走査モードでは、所与のターゲット部分Ｃを１回の「フラッシュ」で露光しないことを除けば、本質的に同じ方法が適用される。その代わり、マスク・テーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（例えばｙ方向など、いわゆる「走査方向」）に移動可能であり、したがって投影ビームＰＢはマスクの像全体を走査する。それと同時に、基板テーブルＷＴを、速度Ｖ＝Ｍｖ（ただし、ＭはレンズＰＬの倍率であり、一般にＭ＝１／４または１／５）で同じ方向または反対方向に同時に移動させる。この方法では、解像度を損なうことなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３８】
図２は、本発明の一実施例による単相アクチュエータ１０、例えば単相モータのための電流増幅器および制御システムを示している。アクチュエータ１０は、ウェハ・テーブルＷＴに取り付けられている。ウェハ・テーブルＷＴに取り付けられた別のアクチュエータそれぞれに対して、図２のシステムが複製される。マスク・テーブルＭＴが可動である場合、マスク・テーブルＭＴのアクチュエータを供給するために、これを複製することもできる。
【００３９】
動作制御装置（図示せず）は、ウェハ・テーブルＷＴの所望の位置、速度および加速度、ならびに測定された位置を用いて目標電流ＩＳを計算する。この実施例では、ＩＳの計算方法は、先に図５を参照して従来技術について論じた際に記載したものと同様である。
【００４０】
電流計１２は、アクチュエータ１０を通る電流の現在値Ｉｍを測定する。次いで、ミクサ２によってＩｍを目標電流ＩＳから減じて誤差値を求める。次いで、この誤差値を入力として電流制御装置４に供給する。電流制御装置４は制御アルゴリズムを用いて、目標電流ＩＳに到達させるためにアクチュエータに提供すべき電圧の値を決定する。この実施例で用いる制御アルゴリズムはＰＩＤであるが、ファジー論理や比例−積分など他のアルゴリズムを用いることもできる。次いで、増幅器６を用いてこの電圧をアクチュエータ１０に供給する。この実施例では、電流制御装置４はプログラマブルＤＳＰ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の任意のタイプのデジタル・コントローラ内に実装され、動作制御装置全体の一部を形成する。電流制御装置４は、別々の構成要素から構成することもできる。
【００４１】
また動作制御装置によってフィードフォワード電圧Ｕｆｆを計算し、ミクサ８によって増幅器６の出力に加える。次いで、結果として得られる電圧をアクチュエータ１０に印加する。ＩＳが所望の移動に従って変化するため、この工程を連続的に繰り返す。
【００４２】
この実施例で計算されるフィードフォワード電圧Ｕｆｆは、速度Ｖｆｆ、加速度ａｆｆおよびジャークｊｆｆ（ジャークは加速度の導関数）の３つの個別の成分を含む。フィードフォワード成分の計算を示す流れ図を、図３に示す。
【００４３】
フィードフォワード電圧の計算には、いくつかの変数の情報が必要である。目標値生成装置が、所望の速度、加速度およびジャークを提供する。さらに、移動質量とアクチュエータの４つの特性（逆起電力、抵抗、自己インダクタンス、およびモータ定数の逆数）とが動作制御装置に格納される。使用されているシステムの動きがモニターされるか、または定期的に較正されるため、格納されているこれらの値が動的に更新されてもよい。
【００４４】
上述の所望の値は、必要な移動の値および許容される最大値に従って、目標値生成装置によって決定される。動作中は、損傷の危険を回避するなどのために超えることができない最大加速度、または速度が存在すると考えられる。こうした最大値は、システムの応答を制限する制約条件になる。例えば、加速度の最大値は、所与の速度をどれだけ速やかに達成することができるかについて制限を加える。
【００４５】
速度のフィードフォワードｖｆｆは、アクチュエータの逆起電力と所望の速度を掛け合わせることによって計算される（乗算器１４で示す）。
【００４６】
加速度のフィードフォワードａｆｆは、所望の加速度、アクチュエータの抵抗、移動質量、およびアクチュエータのモータ定数の逆数を掛け合わせることによって計算される（乗算器１６で示す）。
【００４７】
ジャークのフィードフォワードｊｆｆは、所望のジャーク、移動質量、アクチュエータの相の自己インダクタンス、およびアクチュエータのモータ定数の逆数を掛け合わせることによって計算される（乗算器１８で示す）。
【００４８】
これら３つのフィードフォワード成分を加えて（加算器２０で示す）、最終的な電圧のフィードフォワード値Ｕｆｆが求められる。加算器８によって図２の増幅器６の出力にＵｆｆを加える。
【００４９】
次に、これらのフィードフォワード値の導関数について説明する。アクチュエータ内のコイル両端の電圧は、下式のように３つの成分を含む。
【００５０】
【数１】
2004343115.tif 000003
【００５１】
上式において、Ｕはコイル電圧、Ｉはアクチュエータ電流、Ｒは抵抗、Ｌはアクチュエータの自己インダクタンス、ｔは時間、Ｂｅｍｆは逆起電力、Ｖは速度である。３つの成分はそれぞれ、システムの機械的特性および電気的特性と共に、速度、加速度およびジャークの所望の値を用いて計算することができる。速度に帰因する成分ｖｆｆは単純に、
ｖｆｆ＝ｂｅｍｆＶ
である。
【００５２】
加速度に帰する成分ａｆｆは、以下のように計算される。
【００５３】
【数２】
2004343115.tif 000004
【００５４】
上式において、Ｆは力、Ｋはモータ定数、ｍは移動するシステムの質量、ａは所望の加速度である。ジャークに帰する成分ｊｆｆは、下式によって計算される。
【００５５】
【数３】
2004343115.tif 000005
【００５６】
上式において、Ｊｄは所望のジャークである。これらの式は、アクチュエータがペイロードに直接結合されているものと仮定している。歯車比をアクチュエータとペイロードとの間で用いる場合、移動質量、所望の速度、所望の加速度および所望のジャークの値を適切に修正することが必要となる。
【００５７】
電圧のフィードフォワード値の使用により、ほとんどコストを追加することなしにシステムの応答および精度が向上する。フィードフォワード値の計算は比較的単純であり、容易に入手できるデータを用いている。したがってほとんど複雑さを増すことなく制御装置を改善することができる。ここで、応答に対する制限因子は、電流制御ループの帯域幅ではなくフィードフォワード値により決定される。これによって位相差の少ない、より速い応答が得られる。
【００５８】
「実施例２」
本発明の第２の実施例を図４に示す。この実施例の構造は、以下に記載することの他は第１の実施例の場合と同様である。
【００５９】
この実施例では、第１の実施例の単相アクチュエータが多相アクチュエータ１１、例えば３相モータに置き換えられる。アクチュエータ１１の各相は、図６に示したのに対応する制御システムを有している。各制御システムは第１の実施例の場合と同様であるが、電流整流器３および電圧整流器７が追加されている。電流整流器３は、電流の目標値ＩＳ、および位置に依存する整流相の情報φの入力を有する。電圧整流器７は、電圧のフィードフォワードＵｆｆ、および位置に依存する整流相の情報φの入力を有する。位置に依存する整流相の情報φは、コイルが受けている磁気相を表している（これは位置に依存する）。
【００６０】
電流の目標値および電圧のフィードフォワード値を、上述した第１の実施例の場合と同様の方法で計算する。しかし、これは必要な振幅の出力を与えるだけであり、相を考慮していない。電流整流器３は、位置に依存する整流相の情報φを用いて、動作制御装置からの電流の目標値ＩＳをその相に適した値に変換する。電圧整流器７の動作も同様であり、相に対する電圧のフィードフォワードを計算する。しかしこの計算は、コイルが受けている磁気相により電圧のフィードフォワードの成分すべてが変わるわけではなく、したがって成分すべてを整流する必要がないことも考慮しなければならない。
【００６１】
したがって任意の数の相を有する多相アクチュエータと共にフィードフォワード制御を用いることができる。第１の実施例の単相状態より複雑さを増大させる必要はほとんどない。さらに、電流の目標値および電圧のフィードフォワードの各計算は一度行う必要があるだけで、相ごとに繰り返す必要はない。
【００６２】
ここまで本発明の特定の実施例について説明したが、本発明は記載したものとは別の方法で実施することが可能であることが理解されよう。上記説明は本発明を限定するものではない。特に電流の目標値に関する動作について説明したが、実施例を電圧の目標値を用いて動作するように適合させることもできる。また実施例を、容量（ピエゾ）増幅器と共に用いるように適合させることもできる。
【００６３】
３つのフィードフォワード成分の使用について説明してきたが、個々の用途それぞれの要件に従って、さらに多くの、またはさらに少ない成分を用いることも可能であることが当業者には理解されよう。特にジャークより高次の位置の導関数、例えばジャークの導関数（Ｄ−ジャーク）を含めることができる。
【００６４】
実施例ではＤＳＰまたはマイクロプロセッサをベースとする制御装置の使用について説明したが、別々の構成要素に置き換え、同様の結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例による電流増幅器のための単相フィードフォワード制御システムを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例による電圧のフィードフォワード値の計算を、流れ図の形で示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例による多相アクチュエータの電流増幅器のためのフィードフォワード制御システムを示す図である。
【図５】従来技術で周知の電流増幅器のための標準的なフィードバック制御システムを示す図である。
【図６】従来技術で周知の、電流の目標値の決定時における加速度および速度のフィードフォワードの使用を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
ａｆｆ  フィードフォワード加速度
Ｃ  ターゲット部分
ＣＯ  コンデンサ
Ｅｘ  ビーム・エキスパンダー
ＩＦ  干渉測定手段
ＩＬ  照明器
ＩＮ  積算器
ＩＳ  電流の目標値
Ｉｍ  電流の現在値
ｊｆｆ  フィードフォワード・ジャーク
ＬＡ  放射線源
ＭＡ  マスク
ＭＴ  マスク・テーブル
ＰＢ  投影ビーム
ＰＬ  レンズ
Ｕｆｆ  フィードフォワード電圧
ｖｆｆ  フィードフォワード速度
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル、ウェハ・テーブル
φ  整流相の情報
２  減算器、ミクサ
３  電流整流器
４  制御装置
６  増幅器
７  電圧整流器
８  加算器、ミクサ
１０  単相アクチュエータ
１１  多相アクチュエータ
１２  電流計
１４、１６、１８  乗算器
２０  加算器
２４  ＰＩＤ制御装置
２６、３６  ノッチ・フィルタ
２８、３０  計算器
３８  変換器
【図１】
2004343115.tif 000006
【図２】
2004343115.tif 000007
【図３】
2004343115.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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