(57)【要約】      （修正有）【課題】オーバーレイ性能を犠牲にすることなくスループットを向上できるリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】リソグラフィ装置は、可動オブジェクトと、この可動オブジェクトの位置を制御する制御システムとを有する。制御システムは、可動オブジェクトの位置を測定する位置測定システムと、基準信号から、可動オブジェクトの実際の位置を示す位置信号を減算することによって、サーボエラー信号を生成する比較ユニットと、サーボエラー信号に基づいて第１制御信号を生成する制御ユニットと、基準信号に基づいてフィードフォワード信号を生成するフィードフォワードユニットと、第１制御信号とフィードフォワード信号とを加算することによって、第２制御信号を生成する加算ユニットと、可動オブジェクトを動作させるアクチュエータとを備える。フィードフォワードユニットのゲインは、可動オブジェクトの位置に依存する。【選択図】図３
2007318107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動オブジェクトと、前記可動オブジェクトの位置を制御する制御システムと、を有するリソグラフィ装置であって、
前記制御システムは、 
前記可動オブジェクトの位置を測定する位置測定システムと、
基準信号から、前記可動オブジェクトの実際の位置を示す位置信号を減算することによって、サーボエラー信号を生成する比較ユニットと、
前記サーボエラー信号に基づいて第１制御信号を生成する制御ユニットと、
前記基準信号に基づいてフィードフォワード信号を生成するフィードフォワードユニットと、
前記第１制御信号と前記フィードフォワード信号とを加算することによって、第２制御信号を生成する加算ユニットと、
前記第２制御信号に基づいて前記可動オブジェクトを動作させるアクチュエータと、
を備え、
前記フィードフォワードユニットの１つ以上の係数は、前記位置信号および／または前記基準信号に依存する、リソグラフィ装置。
【請求項２】
前記フィードフォワードユニットが多入力多出力（ＭＩＭＯ）フィードフォワードユニットである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記１つ以上の係数が前記フィードフォワードユニットの１つ以上のゲインを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記１つ以上の係数が、前記フィードフォワードユニットの１つ以上の時定数を備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記フィードフォワードユニットが１つ以上の時間遅延ユニットを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記フィードフォワードユニットは、第１自由度におけるフィードフォワード信号を、別の自由度における基準信号の変化に基づいて生成し、
前記フィードフォワード信号は、前記可動オブジェクトの前記別の自由度における移動の結果として、前記第１自由度における前記可動オブジェクトの変形を補償する、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記フィードフォワードユニットの全てのゲインは、前記位置信号および／または前記基準信号に依存する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記１つ以上の係数が、位置設定点信号、前記位置設定点の派生信号、および、前記位置設定点に依存する別の信号、のうち少なくとも１つに基づいて決定される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記１つ以上の係数が、前記可動オブジェクトの実際の位置信号、前記実際の位置の派生信号、および、前記実際の位置に依存する別の信号、のうち少なくとも１つに基づいて決定される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記フィードフォワードユニットは、前記基準信号の第２派生信号および第４派生信号を使用して、フィードフォワード信号を生成する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記フィードフォワードユニットは、第１自由度におけるフィードフォワード信号を、前記第１自由度における基準信号の変化に基づいて生成し、
前記フィードフォワード信号は、前記可動オブジェクトの前記第１自由度における移動の結果として、前記第１自由度における前記可動オブジェクトの変形を補償する、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記位置測定システムが、前記可動オブジェクトの６つの自由度位置を測定する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記位置測定システムが干渉計位置測定システムである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
前記可動オブジェクトが基板ステージまたはレチクルステージである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記制御システムがゲインバランスユニットおよび／またはゲインスケジュールユニットを備え、
前記ゲインバランスユニットおよび／またはゲインスケジュールユニットは、前記可動オブジェクトが制御される自由度において前記可動オブジェクトの動力をデカップルする、
請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
パターン付き放射ビームを基板上に投影する工程と、
可動オブジェクトの位置を制御する工程であって、フィードフォワードユニットを使用して基準信号をフィードフォワードする工程を備え、前記フィードフォワードユニットの１つ以上の係数は、前記可動オブジェクトの変形を補償するために、前記基準信号または前記可動オブジェクトの測定された位置信号に依存する、工程と、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１７】
前記フィードフォワードユニットが、第１自由度におけるフィードフォワード信号を別の自由度における基準信号の変化に基づいて生成する多入力多出力（ＭＩＭＯ）フィードフォワードユニットであり、
前記フィードフォワード信号は、前記可動オブジェクトの前記別の自由度における移動の結果として、前記第１自由度における前記可動オブジェクトの変形を補償する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記可動オブジェクトが、基板を支持する基板テーブル、または、パターン付き放射ビームを形成するために使用されるパターニングデバイスを保持するパターン支持体である、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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（patterning device）を用いることができる。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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上での結像を介してなされる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分の回路網（network）を含んでいる。従来のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および、ある特定の方向（「スキャン」方向）の放射ビームによってパターンをスキャンすると同時にこの方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上に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にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置の性能において重要となる要素は、スループット、つまり、一定の期間内に生産されるウェーハの数と、オーバーレイ、つまり、生産品質である。リソグラフィ業界では、リソグラフィ装置のスループットおよびオーバーレイを良好にすることが継続的に期待されている。 
【０００４】
[0004]  既知のリソグラフィ装置では、６つの自由度が計測されかつオーバーレイに重要なステージ位置精度は、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）フィードバック制御とフィードフォワード制御との組合せを２自由度コントローラ構造内の６軸それぞれに対して使用することにより、制御できる。フィードバックコントローラによって（ロバスト）安定性を維持しかつ外乱除去を良好にする一方、フィードフォワードコントローラによってトラッキング性能を良好にする。
【０００５】
[0005]  通常、スループットが高いとその影響がオーバーレイ性能に現れ、加速（およびジャーク）が大きいとステージの内部動的振動（または変形）が大きくなり、結果として、ステージの位置精度が低下する。ステージの位置精度、特に、加速直後の位置精度は、設定点フィードフォワードの精度に主に依存している。
【０００６】
[0006]  また、フィードバックコントローラの反応として、高加速およびジャークに起因するステージの内部変形によってオーバーシュートが生じ、それによってコントローラエラーの整定動作(settle behavior)が劣化する。さらに、ステージの内部変形の大きさ、および、上記のオーバーシュートは、ステージの各位置で同一とはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]  スループットおよび／またはオーバーレイが良好なリソグラフィ装置を提供するのが望ましい。特に、オーバーレイ性能を犠牲にすることなくスループットを向上できるように、可動オブジェクトの移動時間が低減されかつ可動オブジェクトに必要な整定時間が少なくて済むリソグラフィ装置を提供するのが望ましい。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]  本発明の一実施形態によると、可動オブジェクトと、前記可動オブジェクトの位置を制御する制御システムと、を有するリソグラフィ装置が提供される。前記制御システムは、前記可動オブジェクトの位置を測定する位置測定システムと、基準信号から、前記可動オブジェクトの実際の位置を示す位置信号を減算することによって、サーボエラー信号を生成する比較ユニットと、前記サーボエラー信号に基づいて第１制御信号を生成する制御ユニットと、前記基準信号に基づいてフィードフォワード信号を生成するフィードフォワードユニットと、前記第１制御信号と前記フィードフォワード信号とを加算することによって、第２制御信号を生成する加算ユニットと、前記第２制御信号に基づいて前記可動オブジェクトを動作させるアクチュエータと、を備え、前記フィードフォワードユニットの１つ以上の係数は、前記位置信号および／または前記基準信号に依存する。
【０００９】
[0009]  本発明の一実施形態によると、パターン付き放射ビームを基板上に投影する投影システムを使用した、デバイス製造方法が提供される。このデバイス製造方法は、可動オブジェクトの位置を制御する工程を備え、同制御工程は、フィードフォワードユニットを使用して基準信号をフィードフォワードする工程を備え、前記フィードフォワードユニットの１つ以上の係数は、前記可動オブジェクトの変形を補償するために、前記基準信号または前記可動オブジェクトの測定された位置信号に依存する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
[0015]  図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはその他適切な放射）を調整する照明システム（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を支持するように構成され、かつ、特定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付ける第１位置決めデバイスＰＭに連結されたマスク支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、を含んでいる。さらに、リソグラフィ装置は、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、かつ、特定のパラメータに従って基板を正確に位置付ける第２位置決めデバイスＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板支持体」を含む。さらに、リソグラフィ装置は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影する投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを備える。
【００１１】
[0016]  照明システムとしては、放射を誘導し、形成し、あるいは制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せ等の様々な型の光学コンポーネントを含み得る。
【００１２】
[0017]  マスク支持構造体は、パターニングデバイスを支持する、即ち、パターニングデバイスの重みを支えるものである。マスク支持構造体は、パターニングデバイスの配向、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内で保持されているか否かなどといった他の条件に応じた態様でパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造体は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。マスク支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができる架台またはテーブルであってもよい。マスク支持構造体は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書で使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えてよい。
【００１３】
[0018]  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内にパターンを創出するように放射ビームの断面にパターンを付けるために使用できるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。なお、放射ビームに付けたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャ（phase-shifting features）またはいわゆるアシストフィーチャ（assist features）を含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などの、ターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
【００１４】
[0019]  パターニングデバイスは、透過型または反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、Alternating位相シフト（alternating phase-shift）、および減衰型位相シフト（attenuated phase-shift）などのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームが様々な方向に反射するように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００１５】
[0020]  本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用されている露光放射にとって、あるいは浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光電システム、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書で使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えてよい。
【００１６】
[0021]  本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、前述の型のプログラマブルミラーアレイを採用しているか、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００１７】
[0022]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルまたは「基板支持体」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスク支持体」）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機構においては、追加のテーブルまたは支持体を並行して使うことができ、あるいは、予備工程を１つ以上のテーブルまたは支持体で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたは支持体を露光用に使うこともできる。
【００１８】
[0023]  また、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型のものであってもよい。さらに、リソグラフィ装置内の他の空間、例えば、マスクと投影システムとの間に浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用できる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体中に沈めなければならないという意味ではなく、単に、照射中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。 
【００１９】
[0024]  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は、別々の構成要素であってよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、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を使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀灯である場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。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とともに、放射システムと呼んでもよい。
【００２０】
[0025]  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内の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といった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００２１】
[0026]  放射ビームＢは、マスク支持構造体（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使用して、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１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）を使用して、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の移動も第２位置決めデバイス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って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、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のみに連結されてよく、あるいは、固定されていてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク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を使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークがそれ専用のターゲット部分に置かれているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、けがき線アライメントマーク（scribe-lane alignment mark）として公知である）。同様に、１つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイとの間に置かれてもよい。
【００２２】
[0027]  例示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用できると考えられる。
【００２３】
[0028]  １．  ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、その後、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一静止露光時に結像（imaged）されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００２４】
[0029]  ２．  スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および画像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決定される。
【００２５】
[0030]  ３．  別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持しながらマスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を動かすまたはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらに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「基板支持体」の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型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。 
【００２６】
[0031]  上述の使用モードの組合せおよび／または変形物、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００２７】
[0032]  基板ステージは比較的堅い部材であり、現代のリソグラフィ用途に必要なスループットおよびオーバーレイを実現するために迅速かつ正確に移動しなければならない。スループットおよびオーバーレイ性能に対する要求が増えるに従い、オーバーレイ性能を低下させることなく移動時間を減らすために加速度を上げてステージを移動させる必要が出てきた。加速を大きくするとステージが変形してしまう場合がある。このようなステージの内部変形はオーバーシュートを引き起こし、それによって基板ステージの整定動作を劣化させてしまう。内部変形の影響について、図２を参照しながら以下に説明する。
【００２８】
[0033]  図２は、マススプリングシステムとして示された基板ステージの概略的な上面図である。マス（mass：質量体）Ｍａは、基板ステージのアクチュエータが取り付けられた部分であり、マスＭｓはステージの残り部分である。ステージの２つのマスは２つのスプリングで連結されている。干渉計Ｉｆｘは基板ステージ、特にマスＭｓのｘ位置を測定し、干渉計Ｉｆｙは基板ステージ、特にマスＭｓのｙ位置を測定することができる。
【００２９】
[0034]  実際には、基板システムは、スプリングで連結された２つのマスを有するマススプリングシステムとして動作するのではなく、より複雑である。しかしながら、基板ステージの起動位置と測定位置はそれぞれマスＭａとマスＭｓであるため、マススプリングシステムとして概略的に表示すれば内部変形が整定動作に与える影響を十分に説明することができる。
【００３０】
[0035]  例えばスキャン移動のためにステージを矢印Ａの方向（ｘ方向）に移動させるのが望ましい場合、基板ステージがｘ方向に加速するように基準信号を適合させる。アクチュエータマスＭａはアクチュエータに直接連結されているため、同マスＭａは基準信号（の変化）に直接追従する。この移動を図２では点線で示している。
【００３１】
[0036]  一方、スプリングを介してマスＭａに連結されているマスＭｓは、基準信号の変化に直接追従せず、スプリングの存在によっていくらか遅延する。また、マスＭｓは、スプリングが存在することにより、マスＭａに対して回転することがある。マスＭｓの遅延および回転は、ステージの内部変形を引き起こす。
【００３２】
[0037]  干渉計ＩｆｘはマスＭａの位置よりもマスＭｓのｘ位置を測定するため、コントローラは上記遅延および回転を認識できる。遅延を認識したコントローラは、ｘ位置が測定されたマスＭｓの遅延／回転を補償するためにマスＭａを作動させる。マスＭａは既に基準信号に正しく追従しかつ基板ステージ内の（一時的かつ弾性的な）内部変形によってエラー信号が生じていることから、上記のような（超過）補償は不要であるため、この（超過）補償によってオーバーシュートが生じ、その結果、整定時間が長くなる。つまり、基板ステージの内部変形の結果、コントローラによって、基板ステージの整定時間に劣化作用がもたらされる場合がある。
【００３３】
[0038]  さらに、図２から分かるように、干渉計Ｉｆｘによって測定されるマスＭｓの実際のｘ位置は、ｙ方向における基板ステージの位置に依存している。図２において、干渉計Ｉｆｘが基板ステージ（破線）の実際のｘ位置を測定するレベルでは、マスＭａのｘ位置とマスＭｓのｘ位置の差が比較的大きい。この差は、干渉計ＩｆｘがマスＭｓのｘ位置を矢印Ｂで示すレベルで測定する場合には、小さくなる。後者の場合とは、例えば、矢印Ａで示す移動を開始する前に、ステージをｙ方向（図の上部側）に一定距離移動させた場合である。
【００３４】
[0039]  干渉計の位置は通常固定されている。このため、基板ステージが移動する際は、基板ステージ上の異なる場所において、基板ステージの位置が測定される。異なる場所では異なる内部変形が生じ得る。基板ステージのある場所における基板ステージの内部変形量は、その場所で測定された実際の位置に影響し、基板ステージの位置、特に、各干渉計Ｉｆｘの位置に対する基板ステージの位置は、内部変形により測定されるエラーを補償するのに関係している。
【００３５】
[0040]  ｙ方向におけるマスＭｓの位置は干渉計Ｉｆｙで測定される。ｘ方向における基準信号の変化の結果としてマスＭａが加速し、それによってマスＭｓが回転する。この回転は一時的なものでありかつ基板ステージに対して意図される移動はｘ方向のみにおける移動であるが、干渉計ＩｆｙはマスＭｓの実際のｙ位置の変化を測定する。コントローラは、このｙ位置の変化を補償するためにアクチュエータに制御信号を送る。しかし、システム自身も弾性変形を補償するので、上記のコントローラの信号は、オーバーシュートや、ｙ方向における整定時間の長期化を引き起こすことになってしまう。
【００３６】
[0041]  さらに、マスＭｓの回転により、ｙ方向における基板ステージの実際の位置の測定もまた、干渉計Ｉｆｙに対する基板ステージの位置に依存する。干渉計Ｉｆｙは、マスＭａの破線を基板ステージの実際のｙ位置として測定する。この場所において、マスＭｓの実際のｙ位置の大きな変化が測定される。しかし、干渉計が（図中）より右側に配置されている場合、または、基板ステージがより左側に配置されている場合は、ｙ方向において決定されるエラーは、その場所における回転／変形の影響が小さいために、小さくなる。
【００３７】
[0042]  このため、移動が生じる方向とは別の方向（自由度）では、同別の方向において各干渉計によって測定される実際の位置が、基板ステージの内部変形に影響される場合があり、よって、この影響が位置依存性を有する場合がある。
【００３８】
[0043]  本発明の一実施形態では、（高）加速中の基板ステージの内部変形に起因する上記のような１つ以上の状況に対応するための位置制御システムが提供されており、この位置制御システムによって、オーバーシュートおよび整定時間の長期化を防いでいる。この位置制御システムの２つの実施形態を図３および図４に示す。以下、この２つの実施形態について説明する。
【００３９】
[0044]  図３は、本発明の一実施形態に係る位置制御システムを示している。図の左側には、設定点または基準信号発生器が示されている。この設定点発生器は、制御システムに対し、基板ステージの所望位置を示すいくつかの基準信号またはその派生信号を送る。コントローラユニットはＣ（ｓ）で示され、基板ステージの機械部分はＰ（ｓ）で示されている。
【００４０】
[0045]  コントローラユニットＣ（ｓ）にはサーボエラー信号が送られる。このサーボエラー信号は、位置基準信号ｒｐｏｓと、位置測定システム（例えば干渉計システム）によって測定された基板ステージの実際の位置との差である。このサーボエラー信号は、比較ユニットによって生成される。位置測定システムは、基板ステージの６つの自由度ＤＯＦ位置を測定する。制御システムは、夫々が一自由度を測定する６つのＳＩＳＯ制御システムを組み合せたものである。
【００４１】
[0046]  フィードフォワードユニット Ｋｆ(ｒｐｏｓ)には基準信号が送られる。この基準信号は、基板ステージの加速および／または変形を示すのに有用な、いずれの信号であってもよい。好適な実施形態では、基準位置信号の第２および第４派生信号、つまり、加速およびスナップ信号が使用される。また、他の適切な信号、例えば、速度、ジャークおよびクラック信号（基準位置信号の第１、第３、および第５派生信号）を使用してもよい。フィードフォワードユニットによって出力されたフィードフォワード信号は、コントローラユニットの出力に接続された加算ユニットへ送られる。加算ユニットの出力は、Ｐ（ｓ）で示される基板ステージの機械部分へ送られる。
【００４２】
[0047]  フィードフォワードユニットのゲインまたはより一般的には係数は、基板ステージの位置に依存するようになされている。図３に示すように、基準位置信号をフィードフォワードユニットに送ることによって、基板ステージの位置がフィードフォワードユニット内に持ち込まれる。基板ステージの位置依存性の影響が比較的大きなスケールで生じると、基準位置信号と実際の位置信号との差が、位置依存フィードフォワードの効果に大きな影響を与えない。別の実施形態では、フィードフォワードユニットの１つ以上のゲインまたは係数は、位置基準信号の派生信号（位置設定点に依存する、スピード、加速、ジャーク、スナップ、クラック、および／またはその他の信号等）に基づいて、または場合によっては上記派生信号と位置基準信号との組合せに基づいて、決定される。また、フィードフォワードユニットの１つ以上のゲインまたは係数は、可動オブジェクトの実際の位置、その派生信号、および／または可動オブジェクトの実際の位置に依存する別の信号に基づいて決定されてもよい。さらに別の実施形態では、１つ以上のゲインは、基準信号と位置信号との差に依存してもよい。ある実施形態では、フィードフォワードユニットのすべてのゲインが、位置信号および／または上記基準信号に依存する。
【００４３】
[0048]  また、ゲインの代わりにまたはそれに加えて、フィードフォワードユニットの他の係数（時定数など）も、基準信号および／または位置信号に依存してよい。
【００４４】
[0049]  基板ステージの内部変形および基板ステージの位置を考慮した基準信号を、フィードフォワードユニットの位置依存ゲインまたはその他係数で乗じることによって、フィードフォワードすることにより、制御システムは、変形が測定に与える影響を考慮し、それを補償する。その結果、マスＭａではなくマスＭｓが基準信号に追従することになり、その一方で、マスＭａは実際に基準信号に先んじることになる。したがって、各測定システムによって測定される実際の位置は基準信号に一致する。よって、コントローラは補償を行うことなく、また、補償に起因するオーバーシュートおよび整定時間の長期化も起こらない。
【００４５】
[0050]  図３の制御システムは、１つの自由度における内部変形の影響を解決するものである。しかし、図２に関して説明したように、ある１つの自由度において加速／移動により生じた内部変形が、他の自由度に悪影響をもたらす可能性もある。図４に示す位置制御システムは、そのような影響を解決することができる。
【００４６】
[0051]  図４は、一実施形態に係る高度な位置制御システムを示している。このシステムは、ＳＩＳＯ独立型位置制御システムの代わりに多入力多出力ＭＩＭＯ位置依存設定点フィードフォワードを使用して、非スキャン（非移動）軸（自由度）でのコントローラエラーを補償するとともに、基板ステージの内部変形に起因する位置依存力学および全軸のクロストークを補償している。 
【００４７】
[0052]  このシステムでは、６つのＤＯＦ位置設定点、加速設定点、およびスナップ設定点を次のように定義している。
【００４８】
【数１】
2007318107.tif 000003
【００４９】
[0053]  ＭＩＭＯプラントＰ（ｓ）（この場合、基板ステージ）は、６入力（Ｆｘ，Ｆｙ１、Ｆｙ２、Ｆｚ１、Ｆｚ２、Ｆｚ３）および６出力（ｘｐｏｓ、ｙｐｏｓ、Ｒｚｐｏｓ，ｚｐｏｓ，Ｒｘｐｏｓ，Ｒｙｐｏｓ）を有する。
【００５０】
【数２】
2007318107.tif 000004
【００５１】
[0054]  ゲインバランス（ＧＢ）およびゲインスケジュール（ＧＳ（ｒｐｏｓ））を使用して６ＤＯＦＭＩＭＯプラントＰ（ｓ）をデカップルすることにより、クロストークを低減させる。デカップル機構は、６ＳＩＳＯコントローラＣｘｘ（ｓ）、Ｃｙｙ（ｓ）、…ＣｒｙＲｙ（ｓ）によって夫々制御される、６ＳＩＳＯシステムｘ／ｙ／Ｒｚ／ｚ／Ｒｘ／Ｒｙによって近似される。
【００５２】
[0055]  ＭＩＭＯ設定点フィードフォワードとＳＩＳＯ設定点フィードフォワードの違いは、ある軸がある位置設定点に追従しなくてはならない場合に、ＭＩＭＯシステムでは、当該軸の設定点を使用して生成されたフィードフォワード力が全６軸に加えられるが、ＳＩＳＯシステムでは、当該軸のみに１つのフィードフォワード力が加えられるという点である。
【００５３】
[0056]  例えば、ｘおよびｙ方向に複合移動が行われる場合、ｘおよびｙ方向のフィードフォワード力がｘ／ｙ／Ｒｚ／ｚ／Ｒｘ／Ｒｙ軸に加えられる。その結果、各自由度において、２つの異なるフィードフォワード力が加えられ、うち１つはｘ方向における移動に基づき、他方はｙ方向における移動に基づいている。
【００５４】
[0057]  ある実施形態では、全６軸に対する遅延補正を、加速およびスナップフィードフォワード（場合によっては別々で）のために使用して、ＩＯ遅延およびゼロ次ホールドを補償する。遅延補正は、時間遅延ユニットを使用して行ってもよい。ある実施形態では、フィードフォワードユニットが１つ以上の遅延補正部を有する。なお、図４の実施形態には、これら遅延補正部は明示されていない。
【００５５】
[0058]   以下の関数を、それぞれ、位置依存性加速フィードフォワードおよび位置依存性スナップフィードフォワードに使用することができる。
【００５６】
【数３】
2007318107.tif 000005
【００５７】
および
【００５８】
【数４】
2007318107.tif 000006
【００５９】
[0059]  ある一定の位置で決定される加速パラメータＫｆａｉおよびスナップパラメータＫｆｓｉが定数値である一方、スケジュール関数ｗｉは位置ｒｐｏｓに依存しており、以下のような特徴を有することができる。
【００６０】
【数５】
2007318107.tif 000007
【００６１】
[0060]  これらのスケジュール関数は、 Ｋｆａ（ｒｐｏｓ）／Ｋｆｓ（ｒｐｏｓ）が実際の位置依存スナップ（全位置に対する）または実際の位置依存スナップに近似する一次関数に等しくなるように、選択される。スケジュール一次関数が選択されると、位置依存の程度が、フィードフォワードに使用される加速パラメータＫｆａｉおよび／またはスナップパラメータＫｆｓｉ（ある位置で決定される）の数に依存する。
【００６２】
[0061]  システムがデカップルされた（ＧＢは最適化される）後、スケジュール一次関数を有するＭＩＭＯ位置依存設定点フィードフォワード を使用して、整定時間の短縮化および実質的なステージのスループットの向上が、全ての軸および全ての位置において、実現される。加速直後のコントローラエラーは大幅に低減され、それによってオーバーレイが向上する。
【００６３】
[0062]  このように、図４に示す位置制御システムでは、移動／加速が生じる自由度とは別の自由度における内部変形の影響が、ＭＩＭＯフィードフォワードを使用することによって補償できる。例えば、同位置制御システムでは、図２に関して記載したような干渉計Ｉｆｙによるｙ方向での不正確な測定を補償できる。基板ステージをｘ方向に移動させる際、マスＭａはアクチュエータによってｙ方向へ移動され、これによってマスＭが内部変形によってマスＭａに対して移動するが、ｘ方向へ加速／移動する間は、ｙ方向の基準信号に一致するｙ位置に実質的に残ることができる。その結果、ｙ方向のエラー信号が発生せず、コントローラも補償用に制御信号を発生する必要がない。よって、オーバーシュートおよび整定時間の長期化が実質的に防止できる。
【００６４】
[0063]  また、この位置制御システム、特にフィードフォワードユニットでは、さらに、移動が生じる自由度を含む全自由度に対して補償を行うことができる。したがって、本発明の位置制御システムにより、オーバーシュートや整定時間の長期化が実質的に全自由度において防止できる。よって、スループットおよびオーバーレイ性能が実質的に改善される。
【００６５】
[0064]  図４の制御システムは、フィードフォワードユニットのゲインを基板ステージの位置に依存させることによって、フィードフォワードユニット内で、基板ステージの位置を考慮することができる。しかし、例えば、この位置依存性が重要な役割を果たさない（干渉計システム内の基板ステージの反射表面に沿って実質的に同じ変形が生じる）システム、または、位置依存性が存在しない（センサーが基板ステージの固定位置にある）システムでは、フィードフォワードユニットのゲインの位置依存性を省略することができる。そのようなシステムでも、ＭＩＭＯフィードフォワードユニットは、基板ステージの内部変形を補償するのに有用である。
【００６６】
[0065]  上記のように、基板ステージの位置制御に使用する位置制御システムを記載してきた。しかし、同様のシステムを使用することによって、リソグラフィ装置の別の可動オブジェクトの位置を正確に制御することもできる。特に、同制御システムを使用してレチクルステージの位置を制御してもよい。
【００６７】
[0066]  位置制御システムは、コンピュータプログラムのソフトウェアまたはハードウェア制御システムとして、またはそれらの組合せ、またはその他適切な制御システムとして、実現することができる。 
【００６８】
[0067]  本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及しているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドの製造といった他の用途を有することが理解されるべきである。当業者には当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語がすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であると考えればよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後に、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、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で処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示物を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに、基板は、例えば、積層ＩＣを作るために、複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語が、既に多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【００６９】
[0068]  光学リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィィに使用してもよく、さらに状況が許すのであれば、光学リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストを硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００７０】
[0069]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【００７１】
[0070]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのどれか１つまたは組合せを指すことができる。
【００７２】
[0071]  以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実行することも可能である。例えば、本発明は、上述の方法を表す１つ以上の機械読取り可能な指示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が記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
【００７３】
[0072]  上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】[0011]  本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】[0012]  本発明の一実施形態における基板ステージの上面図を概略的に示す図である。
【図３】[0013]  本発明の一実施形態に係る基板ステージ用の制御システムを示す図である。
【図４】[0014]  本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ基板ステージ制御システムの一実施形態を示す図である。
【図１】
2007318107.tif 000008
【図２】
2007318107.tif 000009
【図３】
2007318107.tif 000010
【図４】
2007318107.tif 000011
【外国語明細書】
2007318107000001.pdf