CN101271282B - 台系统和包括这种台系统的光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于光刻设备的台系统，所述台系统包括：台；超定数量的致动器，所述致动器用于对台进行作用；至少两个传感器，用于测量台的位置依赖参数，并用于提供各个传感器信号。所述至少两个传感器设置用于测量在相同的自由度上的各个位置依赖参数。控制器设置用于根据选定点和被至少一个传感器测量的位置依赖参数，将控制器输出信号提供给至少一个致动器。另一控制器设置有由传感器所测量到的位置依赖参数。另一控制器确定来自传感器的位置依赖参数之间的差别，并根据所确定的差别，将另一控制器输出信号提供到至少一个致动器。并且，本发明公开了一种包括所述台系统的光刻设备。

Description

台系统和包括这种台系统的光刻设备
技术领域
本发明涉及一种台系统、包括这种台系统的光刻设备以及台控制方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯的部分)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单独的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过用辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印(imprinting)到所述衬底上，将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。
对于光刻设备的生产量(例如对于在一定时间周期内将由光刻设备处理的晶片的数量)的持续需求，需要增加台(例如衬底台或掩模台)的速度和加速度。进而，对于被光刻设备投影到衬底上的图案的分辨率和精度的要求增加，这转变为一种结合投影光学系统的增大的缩小倍数而增加掩模尺寸的趋势，所述掩模的尺寸的增加能够在掩模上提供所需的细节水平。一方面，高扫描速度要求必须将台的高度保持得尽可能低，而另一方面，所述台需要被构造以便获得高刚度，以避免台的共振模式的出现或激发，这趋于导致巨大的构造。甚至进一步，为了能够获得高的内部刚度，使用具有高刚度、却具有小的相对阻尼的材料，导致内部振动在持续很长时间之后才会停止。
为了更详细地检验一些设计的标准，伺服扰动阻碍和循迹性能(回复行为)可以通过借助反馈控制器增加闭环控制系统的带宽而得到改善。台的内部结构谐振总是存在的，并在可能增加闭环带宽的程度上施加严格的限制。为此，在台的设计过程中，控制工程师施加显著的作用，以通过这种谐振频率尽可能高并允许高带宽的方式对力学性能进行优化。通常，基于工艺的规范，选择所需的最小带宽。然后，对机械设计进行优化，提供所述带宽之上的所有谐振。通常，这可能意味着致动器和传感器位置之间的刚性联接，这可能导致相对重的结构。为了设计刚性的结构，采用高E模量的材料，所述材料被固有地严重地衰减。由于台的生产的变化，控制器必须对于工厂设备的动态变化具有鲁棒性。通常，需要用于特定的台的所有生产产品的相同控制器设计，这也带来了限制性能的一些保守性。
生产量增加或换句话说，更高的加速度和小的调整时间通常可能对台的精度以及由此的重叠具有负面影响。更高的加速度可能造成所述台的更高的内部动态振动(或变形)，这可能被固有地严重地衰减，能够造成台精度随着调整时间的减少而恶化。进而，由因为串扰而造成的台自身的运动所引起的台和环境(或者“静默世界”)的干扰也可能增加(例如，透镜、浸没)，其也可以造成台精度的恶化。
由于振动和干扰随着生产量增加可以对于台精度以及由此的重叠形成限制，所以可能需要解决或至少减轻上述限制和抵触需要。
因此，如果给定光刻设备的生产量的高度需求，抵触要求出现，这显然会导致对于可以被实现的性能的上限。
发明内容
旨在增强台的动态性能。
根据本发明的实施例，提供一种用于光刻设备的台系统，所述台系统包括：台；多个致动器，所述致动器用于对台进行作用，所述致动器在致动器的自由度上是超定的；至少两个传感器，用于测量台的位置依赖参数，并用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器设置用于测量在传感器自由度上的各自的位置依赖参数；控制器，用于响应选定点和被至少一个传感器测量的位置依赖参数，将控制器输出信号提供给至少一个致动器；以及另一控制器，所述另一控制器设置有由至少两个传感器所测量的位置依赖参数，另一控制器用于根据至少两个传感器确定位置依赖参数之间的差别，并响应所确定的差别，将另一控制器输出信号提供到至少一个致动器。所述多个致动器包括：至少两个扫描方向致动器，每个扫描方向致动器设置在所述支撑件的边缘处，以沿着扫描方向将力施加到所述支撑件上；至少两个第二方向致动器，所述至少两个第二方向致动器位于所述支撑件的各侧处，以沿着基本垂直于所述扫描方向的第二方向并在光刻设备的焦平面上，将力施加到所述支撑件上；以及至少三个第三方向致动器，其中每个第三方向致动器位于所述支撑件的边缘处，以沿着基本垂直于所述焦平面的第三方向将力施加到所述支撑件上。所述台系统在六个自由度上用至少七个致动器控制。
在本发明的另一个实施例中，提供一种光刻设备，所述光刻设备包括照射系统，配置用于调节辐射束；支撑件，用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；衬底台，构建用于保持衬底；以及投影系统，配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，其中所述支撑件和衬底台中的至少一个包括台系统。所述台系统包括：台；多个致动器，所述致动器用于对台进行作用，所述致动器在致动器的自由度上是超定的；至少两个传感器，用于测量台的位置依赖参数，并用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器设置用于测量在传感器自由度上的各自的位置依赖参数；控制器，用于响应选定点和被至少一个传感器测量的位置依赖参数，将控制器输出信号提供给至少一个致动器；以及另一控制器，所述另一控制器设置有由至少两个传感器所测量的位置依赖参数，另一控制器用于通过至少两个传感器确定位置依赖参数之间的差别，并响应所确定的差别，将另一控制器输出信号提供到至少一个致动器。所述多个致动器包括：至少两个扫描方向致动器，每个扫描方向致动器设置在所述支撑件的边缘处，以沿着扫描方向将力施加到所述支撑件上；至少两个第二方向致动器，所述至少两个第二方向致动器位于所述支撑件的各侧处，以沿着基本垂直于所述扫描方向的第二方向并在光刻设备的焦平面上，将力施加到所述支撑件上；以及至少三个第三方向致动器，其中每个第三方向致动器位于所述支撑件的边缘处，以沿着基本垂直于所述焦平面的第三方向将力施加到所述支撑件上。所述台系统在六个自由度上用至少七个致动器控制。
根据本发明的实施例，提供一种台控制方法，所述方法包括：提供多个致动器，所述致动器用于对台进行作用，所述致动器在致动器的自由度上是超定的；由至少两个传感器测量台的位置依赖参数，每个传感器用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器用于测量在传感器自由度中的各自的位置依赖参数；响应选定点和由至少一个传感器测量的位置依赖参数确定控制器输出信号；将控制器输出信号提供给至少一个致动器；通过至少两个传感器确定所测量的位置依赖参数之间的差别；响应所确定的差别确定另一控制器输出信号；以及将另一控制器输出信号提供给至少一个致动器。所述多个致动器包括：至少两个扫描方向致动器，每个扫描方向致动器设置在所述支撑件的边缘处，以沿着扫描方向将力施加到所述支撑件上；至少两个第二方向致动器，所述至少两个第二方向致动器位于所述支撑件的各侧处，以沿着基本垂直于所述扫描方向的第二方向并在光刻设备的焦平面上，将力施加到所述支撑件上；以及至少三个第三方向致动器，其中每个第三方向致动器位于所述支撑件的边缘处，以沿着基本垂直于所述焦平面的第三方向将力施加到所述支撑件上。所述台系统在六个自由度上用至少七个致动器控制。
附图说明
在此仅借助示例，参照所附示意图对本发明的实施例进行描述，在所附示意图中，相同的附图标记表示相同的部分，且其中：
图1示出根据本发明的实施例的光刻设备；
图2示出根据本发明的实施例的台的示意图；
图3是根据本发明的实施例的台控制的控制图；
图4是根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，配置用于调节辐射束B(例如，紫外辐射或任何其他合适的辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，配置用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。所述设备也包括衬底台(例如晶片台)WT或者“衬底支撑件”，所述衬底台(例如晶片台)WT或者“衬底支撑件”配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
支撑结构(例如掩模台)MT支撑图案形成装置，即承受所述图案形成装置的重量。所述支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构(例如掩模台)MT可以采用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构(例如掩模台)MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构(例如掩模台)MT可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底目标部分上所需的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
应该将这里使用的术语“投影系统”广泛地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑件，或可以在将一个或更多个其他台或支撑件用于曝光的同时，在一个或更多个台或支撑件上执行预备步骤。
所述光刻设备也可以是其中至少一部分衬底可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖的类型，以便填充投影系统和衬底之间的空隙。浸没液也可以被应用到光刻设备中的其他空隙中(例如在所述掩模和投影系统之间)。浸没技术可以被用于增加投影系统的数值孔径。这里所使用的该术语“浸没”并不意味着结构(例如衬底)必须浸在液体中，而仅仅意味着在曝光过程中，液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成光刻设备的组成部分，并且通过包括例如合适的引导反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置MA(例如掩模)之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同目标部分C定位于所述辐射束B的辐射路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于将图案形成装置MA(例如掩模)相对于所述辐射束B的辐射路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑件”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述支撑结构(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对准图案形成装置MA(例如掩模)和衬底W。尽管所示的衬底对齐标记占据了专用目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空隙(这些公知为划线对齐标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对齐标记可以位于所述管芯之间。
可以将所述设备用于以下模式的至少一种：
1.在步进模式中，在将赋予到所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”和所述衬底台WT或“衬底支撑件”保持为基本静止(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“衬底支撑件”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑件”相对于掩模台MT或“掩模支撑件”的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT或“衬底支撑件”进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑件”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图2示出用于保持图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT，也称作支撑件的高度示意图。在图2中，示出俯视图，即图2的纸平面与焦平面或者图案已经被设置在其上的图案形成装置的表面重合。在图2中，扫描方向可以由Y方向形成。提供多个致动器。在该实施例中，四个致动器被设置用于将力沿着扫描方向施加在支撑结构(例如掩模台)上，这些致动器由Y1a、Y1b、Y2a、Y2b表示。两个致动器X1、X2被设置用于沿着X方向将力施加在支撑件上。另外，四个致动器Z1、Z2、Z3和Z4设置用于沿着与图2的纸平面垂直的方向将力施加在支撑件上。所示的配置相对于X方向以及Y方向是对称的。在图2所示的实施例中，可以获得动态行为的改善，提供例如更高的谐振频率、更少的位置依赖动态行为，这将导致实现更高的带宽。四个Y致动器(Y1a、Y1b、Y2a、Y2b)允许在Y方向(即扫描方向)上实现高的加速度，这将实现高生产量。
通过这种配置，可以获得以下效果：
1)沿着扫描方向和交叉扫描方向的对称性：
通常，台的模式形状(mode shape)(即以一定的特征频率运动)具有与惯量的主轴的方向相一致的取向。如果台的对称与测量方向一致，则台位置传感器将沿着所述模式的方向进行测量。然后，这些传感器将仅仅看到与主方向相关联的模式。如果台的对称轴不与测量方向平行，则位置传感器将看到所有模式的组合，因此，台的动态特性将变得复杂得多。因此，所有的致动器被放置在对称的X、Y、Z位置上。
2)图案形成装置(例如掩模或掩模版)位于中心，因此所有电机被放置在外部：
辐射通过图案形成装置(例如掩模或掩模版)，因此在图案形成装置的位置上不能存在致动器或传感器。然后，支撑结构(或台)的电机被放在图案形成装置和支撑结构的外部。
3)沿着扫描方向(＝Y方向)的很大的力：
沿着Y方向的扫描力是很大的，因此需要大的致动器。如果仅仅采用一个Y致动器，则所述台成为关于X轴不对称的。前后的两个Y致动器允许大的力和对称构造。
4)两个X致动器：
X电机没有置于重心，这是因为图案形成装置位于此处。采用两个X电机能够使得“虚拟X电机”和/或“虚拟Rz电机”处于支撑结构的重心。注意到，Rz致动可以仅仅采用X电机、仅仅采用Y电机或采用所有的X和Y电机实现。
5)在受限的直流致动上解决：
Y电机可以具有相同的致动信号，以使得它们用作位于支撑结构的重心中的一个大的“虚拟Y电机”。
6)四个Z电机：
四个Z电机允许“虚拟Z电机和Rx/Ry”处于支撑结构的重心CoG。
图2还示出多个传感器(在该示例中是传感器S1、S2、S3和S4)，其中每个传感器配置用于测量沿着X方向的支撑件的位置。
致动器可以包括任意类型的致动器，包括例如电机(例如线性电机、压电致动器、气动致动器或其他任意类型的致动器)。传感器同样可以包括任意类型的传感器，例如干涉仪、编码器、加速度传感器、速度传感器、扭转传感器、应变量仪、以及电容、感应或其他类型的位置传感器、速度传感器、加速度传感器等。进而，尽管在图2中示出支撑体，在本文中所述的实施例也可以被用于任何其他的台，例如衬底台、液体供给系统、掩模托架(mask blade)等。位置依赖参数可以包括任何类型的位置依赖参数，例如位置、速度、加速度、加加速度等。由此，所述位置依赖参数可以包括位置、速度、加速度等中的至少一个。致动器的超定数可以，但不必须需要以与至少两个传感器测量的自由度相同的自由度启动，所述至少两个传感器用于以相同的自由度测量位置参数。因此，致动器的自由度可以与传感器的自由度相等。致动器的自由度和传感器的自由度中的每个自由度可以包括X、Y和Z方向中的至少一个，和/或相对于X、Y或Z方向的旋转。
图3示出台的位置依赖参数的控制图，所述台由ST示意性地表示，并可以包括掩模台，例如如图2所示的支撑结构(例如掩模台)MT、衬底台WT或任何其他台。位置依赖参数(在该示例中为在Y方向上的位置)被控制。由此，选定点r被提供给控制环。自然地，位置依赖参数也可以包括任何其他的位置依赖参数，例如速度、加速度、加加速度或其任意组合。所述选定点可以包括一维或多维选定点：后者的示例是六个自由度的选定点。闭环控制环由控制器Cpos、增益调度矩阵GS、增益平衡矩阵GB、台ST和测量MS形成。矩阵GS可以将依赖于扫描位置的控制器的力转变成在重心上的力，所述GB矩阵可以将在重心上的力平衡为物理电机的力。控制器Cpos提供有误差信号e，所述误差信号e形成选定点r和测量系统MS的输出信号之差。控制器输出信号COS被经由增益调度矩阵GS和增益平衡矩阵GB提供给台ST。因为测量系统MS(例如干涉仪、编码器等)测量位置依赖参数(在该示例中是台的位置)，并且在该示例中的测量系统包括干涉仪，因此被提供给控制器Cpos的所述误差信号e由选定点信号r和测量系统的输出信号之差形成，由此表示如被测量系统MS测量的位置。测量系统可以以六个自由度测量台的位置，这种位置示意性地被图2中的yifm表示。图3还示出前馈FF，前馈FF配置用于将前馈信号经由增益调度矩阵GS和增益平衡矩阵GB提供给台ST；所述前馈根据选定点信号r确定。该闭环系统的带宽(不考虑另一控制器Cdamp)在实际中可以被台的谐振频率所限制。控制环的带宽在实际情况下被保持在这种谐振频率以下，否则可能出现不稳定、超调或类似的效果，这将增加台的调整时间，由此恶化光刻设备的性能。
由于随着生产量的增加，振动和干扰成为对于台的精度和由此的重叠的限制，所以需要增加闭环系统的带宽，并减小或衰减这些振动(谐振)。尤其，后者的行为可能由于多个原因而受益。第一，由于敏感性针对于高频可以等于一，所以通常为高频的这些振动没有被控制器所抑制。第二，当谐振被衰减时，由于谐振的幅度和工厂设备的动态变化的降低，可以获得更高的带宽。最后，由于台的谐振模式，采用先进的控制技术的带宽和前馈优化(例如H∝优化、迭代学习控制等)将不能自动地给出最佳的重叠性能。其原因是通常被控制的位置(非配置控制)在物理上不与曝光位置相一致，这是因为图案形成装置的位置可能不被直接测量(图案形成装置被定位在支撑结构上，且所述支撑结构以阿贝(Abbe)测量误差尽可能小的方式被测量)。
如图3所示，另一控制器Cdamp被提供，将另一控制器输出信号FCOS经由增益平衡矩阵GB提供给台ST。注意到，术语将“控制器输出信号”、“另一控制器输出信号”分别提供给台的各自的“控制器”、“另一控制器”可以被分别解释为将“控制器输出信号”、“另一控制器输出信号”分别提供给台的致动器的各自的“控制器”、“另一控制器”，所述致动器能够在各个信号的控制下，或者被各个信号驱动的情况下，将力施加在台上，或者通过相应的致动提供台的位移、位置、速度等。另一控制器Cdamp设置有被至少两个传感器所测量的位置依赖参数。所述至少两个传感器设置用于以相同的自由度(即，沿着相同的方向或者相对于相同的旋转轴)测量各自的位置依赖参数。在图3中，所述至少两个传感器输出信号已经被xdif所表示。在台的固定或静止状态中，另一控制器输出信号FCOS可能对于台没有实质作用，这是因为在这种固定的状态下，以相同的自由度测量位置的传感器的输出信号之间的差别将依赖于所采用的传感器的类型而成为已知恒定的或为零。于是，只要台ST可以被考虑为刚体，经由Cpos的控制器和测量系统MS提供的反馈，就能提供台的控制。在台的谐振模式被激发的情况下，被用于以相同的自由度测量的至少两个传感器提供的位置依赖参数之差将根据前述的恒定值或零值得出，所述控制器据此将另一控制器输出信号FCOS经由增益平衡矩阵GB提供给台。由于致动器的超定数量已经被提供，如以上参照图2所述，致动器可以被主动地用于抑制已经被激发的谐振模式。作为示例，在Y致动器Y1、Y2将趋于沿着X方向、相对于支撑结构(例如掩模台)MT的框架产生谐振的情况下，X致动器的合适的致动能够结合支撑结构(例如掩模台)MT的框架的谐振本身，对于至少部分抑制或主动衰减这种谐振模式具有辅助作用。
术语“致动器是自由度超定的”将被理解为：在台是刚体的情况下，提供比以这种自由度的致动所严格地需要的致动器更多的致动器。作为示例，一个致动器(或在每侧上的一个致动器)将足以启动台，以提供沿一方向的平移。通过提供沿着这种方向作用的更多的致动器，在台的谐振、扭转模式等情况下提供的效应可以通过合适地驱动这些致动器而被抵消。过度致动可以被定义为提供和/或驱动比在“刚体”运动控制中所需要的致动器(也可以是传感器)更多的致动器(也可以是传感器)，过度致动的台因此可以设置有超定数量的致动器，即致动器的数量大于台将在“刚体”运动控制途径中被致动所具有的自由度数量。如上所述，台的刚度可以由此被主动地影响。实际上，由传感器xdif和另一控制器Cdamp形成的控制环辅助衰减台的谐振模量，这是因为通过采用具有相同的自由度的至少两个传感器，可以检测在特定的自由度下的谐振现象的出现，另一控制器据此驱动台的致动器，以便试图衰减或影响所检测到的谐振现象。由此，优化致动器的超定数量，以使得力可以在不同的位置处被提供到台上，因此，能够提供力的图案，所述力至少部分地抵消台的特定的谐振模式。
致动器的超定数量可以提供其他裨益，这是由于其还可以用于保持台的对称，用于通过提高其加速度而改善动态行为并增加生产量。
另外，台的重心CoG可以从参考基准或从位置依赖参数将被控制的台的中心得出。如图2所示的传感器和致动器的超定数量可以被用于通过位置依赖参数将被控制的台的重心或参考基准与重心之间的差别，减少或去除根据技术状态出现的矛盾。
增益平衡矩阵GB可以被考虑成配置用于提供在重心处的控制器输出信号(可能是各种自由度下的控制器和其他的控制器)和台的物理致动器驱动信号之间的关系的矩阵。在该示例中，总共十个致动器被提供。它们可以设置有来自如图3所示的控制系统的致动器驱动信号，也可能另外来自采用其他自由度的类似控制环。在仅仅提供图3的控制环的情况下，增益平衡矩阵GB由此可能形成两个控制器输出信号(即，控制器输出信号和另一控制器输出信号与所述十个致动器的致动器驱动信号)之间的关系。提供如图3所示的增益调度矩阵GS，所述增益调度矩阵GS可以对于支撑结构(例如掩模台)的位置测量在支撑结构(例如掩模台)的不同部分处发生的事实进行修正：作为示例，依赖于掩模台Y位置，不仅重心CoG的X平移被测量，而且相对于重心的旋转(Rz)、依赖于台的Y位置的旋转效应也被测量。增益调度矩阵由此可以将一维或多维控制器输出信号COS(能够结合来自前馈FF的前馈输出信号)转换为与重心CoG相关的控制信号。由此，增益调度分离依赖位置的控制力。在扫描过程中，关于图案形成装置(例如掩模或掩模版)的信息被顺序地复制给衬底。因此在扫描过程中，支撑结构的控制点被改变。然后，在扫描过程的所有阶段中，GS是导致六个分离轴的依赖位置的力的转换。增益调度矩阵和增益平衡矩阵提供致动器驱动矩阵的示例。通常，控制器和另一控制器由此可以经由任何的致动器驱动矩阵驱动致动器。
以相同的自由度测量的至少两个传感器，可以位于任何合适的位置上。至少一个传感器可以位于其中台的谐振模式以高幅度出现(例如出现波腹)的位置上，由于在所述位置上，观察到相对高的谐振波的幅度，因此有可能提供传感器的相对高的信号分量，所述特定的信号分量由谐振造成。为了能够提供相对于处于波腹位置处的所述一个传感器的高传感器输出信号差，另一个传感器可以位于这样的位置处：在所述位置处，在台的谐振模式中，谐振波的静止点将出现，例如波节将出现。致动器可以在台的多个部分处起作用。由于另一控制器可以驱动多个致动器，所以当所定位的致动器在台的、处于台谐振模式中时可以形成波腹的一部分上起作用时，可以实现谐振模式的有效阻尼。应当理解，致动器也可以位于其他位置，例如位于其中在台的上述参照模式下将出现波节的位置上，以使得可以通过致动器在波节和波腹上提供不同的力，由此试图主动地衰减谐振模式。
位置传感器的功能是以尽可能小的阿贝(像差)误差来测量图案形成装置的位置。由此，至少需要三个水平的和三个垂直的位置传感器。在光刻设备中，以一定的规则在支撑结构(例如卡盘)上提供两个Y编码器和一个X编码器，且在透镜上设置编码器头，以测量卡盘相对于透镜顶部在X、Y和Rz方向上的位置。在Z方向上，设置四个电容传感器，以测量卡盘至透镜的Z、Rx和Ry的位置。
可以冗余设置位置传感器。因此，可以测量关于谐振的额外的位置信息。可能存在也可能不存在用于测量谐振的额外的速度或加速度信号。
在实施例中，传感器被相互间隔一定距离地定位(例如在台的边缘外部附近)，以允许对例如旋转位置进行精确的测量。进而，在致动器包括电机(例如线性电机)的实施例中，优选地保持传感器与这种致动器离开一定的距离，这是由于这种致动器的(电)磁场可能干扰传感器的精确操作。这尤其适用于Y致动器，这是由于沿着扫描方向的高加速度需要由这种致动器生成大的力，这可能导致高的磁场。
另一控制器可以通过任何合适的操作(例如相减)，确定相同自由度下的两个传感器的两个传感器信号之间的差。另一控制器也可以从所获的差值中减去一个恒定值，以便在没有谐振模式出现的情况下导致具有基本为零的信号。
在此所述的实施例不仅辅助衰减台的谐振模式，而且可以被替代地或附加地用于增强台的刚度，例如减少扭转或其扭转方式。
通过如图3所示的另一控制器(在该示例中是位置控制器Cpos)，由控制器形成的控制环的带宽可以被增加，也可以导致台的更快、更精确的定位，或者随着台自身能够以具有更低的刚度的方式被构建，而允许减小台的质量：另一控制器及超定数量的致动器的对应驱动辅助增强台的有效刚度。作为进一步的效果，台的质量降低可以允许台的更高的加速度，由此提供其他因素，以提升台的更快的运动、更高的加速度和/或更短的调整时间。
尽管具有一个另一控制器的单个控制环已经在图3中被示出，但是台的定位可以由多个控制环来进行，每个控制环用于一个特定的自由度，合适的另一控制器为这些控制环中的至少两个而设置，以由此能够使以多于一个自由度的方式激发台的谐振模式衰减，或者以不同的自由度衰减各种谐振模式。
图4示出根据本发明的实施例的台控制方法的流程图。在块400中，超定数量的致动器(具有至少一个自由度)设置用于对所述台进行作用。在块410中，所述台的位置依赖参数由至少两个传感器测量，每个传感器用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器用于以相同的自由度测量各自的位置依赖参数。在块420中，控制器输出信号响应选定点和由至少一个传感器所测量的位置依赖参数确定。在块430中，控制器输出信号被设置用于至少一个致动器。在块440中，确定来自所述至少两个传感器所测量的位置依赖参数之间的差。在块450中，另一控制器输出信号响应所确定的差别而被确定。然后，在块460中，另一控制器输出信号被设置用于至少一个致动器。上述参照根据本发明的实施例的台和光刻设备的类似益处、实施例和其他特征也可以应用于根据本发明的实施例的方法。
本发明的实施例可以被描述为：
1)测量实际的六自由度(DoF)图案形成装置的位置并将位置设置为控制器的输入；
2)将实际的六自由度位置与在扫描中的位置选定点进行比较，并计算控制器误差；
3)计算将最小化控制器误差的六自由度修正力，采用比例、积分、微分和低通及陷频滤波器控制器，将前馈力施加给选定点，以能够快速调整；
4)将六自由度控制器力转换成在重心上的分离的六个自由度力，以补偿在扫描过程中的位置依赖性；
5)在“另一控制器”中，测量N个自由度的谐振位置、速度或加速度信号，采用可获得N个自由度的传感器或者增加额外的传感器(N为1、2、3、4、5或6)；
6)在“另一控制器”中，计算用于利用比例、积分、微分和低通及陷频滤波器控制器衰减谐振的N个自由度的力；
7)将“另一控制器”的输出从正常的控制器施加到重力的中心；
8)控制器输出：将在重心上的所有的逻辑上的六个自由度的力转变成至少六个致动器控制信号，所述控制信号驱动物理电机的放大器。
回到图3，另一控制器可以包括任何合适类型的控制器，例如比例积分微分(PID)控制器或任何其他类型的控制器(例如积分控制器、比例控制器等)。另一控制器可以以合适的硬件(例如模拟电路或其他控制电路)实现，然而，所述控制器也可以以软件指令的形式实现，所述软件指令可以被载入合适的处理装置，例如光刻设备的已有的处理装置。类似地，如图3所示的增益平衡矩阵GB以及增益调度矩阵GS可以由合适的硬件(例如合适的模拟电路)形成，或采用由光刻设备的处理装置执行的合适的指令形成。
尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器、薄膜磁头的制造等。对于普通的技术人员，应该理解的是，在这种可替代的应用的上下文中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层应用到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、度量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻的上下文中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述公开的方法的一个或更多机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (27)

1.一种用于光刻设备的台系统，所述台系统包括：
台；
多个致动器，所述多个致动器被配置用于对台进行作用，所述致动器在致动器的自由度上是超定的，即在台是刚体的情况下，提供比以这种自由度的致动所严格地需要的致动器更多的致动器；
至少两个传感器，所述至少两个传感器的每一个被配置用于测量台的位置依赖参数，并用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器被设置用于测量在相同的传感器自由度上的各自的位置依赖参数；
控制器，所述控制器被配置用于响应选定点和被至少一个传感器测量的位置依赖参数，将控制器输出信号提供给所述多个致动器中的至少一个；以及
另一控制器，由至少两个传感器所测量的位置依赖参数提供给所述另一控制器，所述另一控制器被构造用于确定来自至少两个传感器的位置依赖参数之间的差，并响应所确定的差，将另一控制器输出信号提供到所述多个致动器中的至少一个；
其中所述台包括支撑件，所述支撑件被配置用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置用于将图案在光刻设备的辐射束的横截面上赋予辐射束，
其中所述多个致动器包括：
至少两个扫描方向致动器，每个扫描方向致动器设置在所述支撑件的边缘处，以沿着扫描方向将力施加到所述支撑件上；
至少两个第二方向致动器，所述至少两个第二方向致动器位于所述支撑件的各侧处，以沿着基本垂直于所述扫描方向的第二方向并在光刻设备的焦平面上，将力施加到所述支撑件上；以及
至少三个第三方向致动器，其中每个第三方向致动器位于所述支撑件的边缘处，以沿着基本垂直于所述焦平面的第三方向将力施加到所述支撑件上，
其中所述台系统在六个自由度上用至少七个致动器控制。
2.根据权利要求1所述的台系统，其中，所述控制器和另一控制器被配置用于经由致动器驱动矩阵驱动所述多个致动器。
3.根据权利要求1所述的台系统，其中，所述至少两个传感器中的一个位于当台处于谐振模式时谐振波激励出现的位置处。
4.根据权利要求3所述的台系统，其中，所述谐振波激励是波腹。
5.根据权利要求3所述的台系统，其中，所述至少两个传感器中的另一个位于当台处于谐振模式时谐振波静止点出现的位置处。
6.根据权利要求5所述的台系统，其中，所述谐振波静止点是波节。
7.根据权利要求1所述的台系统，其中，所述另一控制器被配置用于将另一控制器输出信号提供给致动器中的、被定位用于对台的在台谐振模式下形成谐振波激励的一部分进行作用的一个致动器。
8.根据权利要求7所述的台系统，其中，所述谐振波激励是波腹。
9.根据权利要求1所述的台系统，其中，提供至少两组的至少两个传感器和至少两个另一控制器，每个另一控制器被配置用于响应来自各个组的传感器的输入信号，提供另一控制器输出信号。
10.一种光刻设备，所述光刻设备包括：
照射系统，其被配置用于调节辐射束；
图案形成装置支撑件，其被构建用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置被配置用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；
衬底台支撑件，其被构建用于保持衬底；以及
投影系统，其被配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；
其中，所述支撑件中的至少一个由台系统支撑，所述台系统包括：
台；
多个致动器，所述多个致动器被配置用于对台进行作用，所述致动器在致动器的自由度上是超定的，即在台是刚体的情况下，提供比以这种自由度的致动所严格地需要的致动器更多的致动器；
至少两个传感器，每个传感器被配置用于测量台的位置依赖参数，并用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器被设置用于测量在相同的传感器自由度上的各自的位置依赖参数；
控制器，其被配置用于响应选定点和被至少一个传感器测量的位置依赖参数，将控制器输出信号提供给所述多个致动器中的至少一个；以及
另一控制器，由所述至少两个传感器所测量的位置依赖参数提供给所述另一控制器，所述另一控制器被配置用于确定来自至少两个传感器的位置依赖参数之间的差，并响应所确定的差，将另一控制器输出信号提供到所述多个致动器中的至少一个；
所述多个致动器包括：
至少两个扫描方向致动器，每个扫描方向致动器设置在至少一个支撑件的边缘处，以沿着扫描方向将力施加到所述至少一个支撑件上；
至少两个第二方向致动器，所述第二方向致动器位于所述至少一个支撑件的各侧处，以沿着基本垂直于所述扫描方向的第二方向并在光刻设备的焦平面上，将力施加到所述至少一个支撑件上；以及
至少三个第三方向致动器，其中每个第三方向致动器位于所述至少一个支撑件的边缘上，以沿着基本垂直于所述焦平面的第三方向将力施加到所述至少一个支撑件上，
其中所述台系统在六个自由度上由至少七个致动器控制。
11.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述控制器和另一控制器被配置用于经由致动器驱动矩阵驱动致动器。
12.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述至少两个传感器中的一个位于当台处于谐振模式时谐振波激励出现的位置。
13.根据权利要求12所述的光刻设备，其中，所述谐振波激励是波腹。
14.根据权利要求12所述的光刻设备，其中，所述至少两个传感器中的另一个位于当台处于谐振模式时谐振波静止点出现的位置。
15.根据权利要求14所述的光刻设备，其中，所述谐振波静止点是波节。
16.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述另一控制器被配置用于将另一控制器输出信号提供给致动器中的、被定位用于对台的在台谐振模式下形成谐振波激励的一部分进行作用的一个致动器。
17.根据权利要求16所述的光刻设备，其中，所述谐振波激励是波腹。
18.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，提供至少两组的至少两个传感器和至少两个另一控制器，每个另一控制器被配置用于响应来自各个组的传感器的输入信号，提供另一控制器输出信号。
19.一种台控制方法，所述方法包括步骤：
提供多个致动器，所述多个致动器被配置用于对台进行作用，所述多个致动器在致动器的自由度上是超定的，即在台是刚体的情况下，提供比以这种自由度的致动所严格地需要的致动器更多的致动器；其中所述多个致动器包括：至少两个扫描方向致动器，每个扫描方向致动器设置在至少一个支撑件的边缘处，以沿着扫描方向将力施加到所述至少一个支撑件上；至少两个第二方向致动器，所述第二方向致动器位于所述至少一个支撑件的各侧处，以沿着基本垂直于所述扫描方向的第二方向并在光刻设备的焦平面上，将力施加到所述至少一个支撑件上；以及至少三个第三方向致动器，其中每个第三方向致动器位于所述至少一个支撑件的边缘上，以沿着基本垂直于所述焦平面的第三方向将力施加到所述至少一个支撑件上；其中所述台在六个自由度上由至少七个致动器控制；
由至少两个传感器测量台的位置依赖参数，所述至少两个传感器中的每个被配置用于提供各自的传感器信号，所述至少两个传感器被配置用于测量在相同的传感器自由度中的各自的位置依赖参数；
响应选定点和由至少一个传感器测量的位置依赖参数确定控制器输出信号；
将控制器输出信号提供给至少一个致动器；
确定由至少两个传感器所测量的位置依赖参数之间的差；
响应所确定的差确定另一控制器输出信号；以及
将另一控制器输出信号提供给至少一个致动器。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述致动器由控制器输出信号和另一控制器输出信号经由致动器驱动矩阵驱动。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述至少两个传感器中的一个位于当台处于谐振模式时谐振波激励出现的位置。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述谐振波激励是波腹。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述至少两个传感器中的另一个位于当台处于谐振模式时谐振波静止点出现的位置。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述谐振波静止点是波节。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，所述另一控制器被配置用于将另一控制器输出信号提供给致动器中的、被定位用于对台的在台谐振模式下形成谐振波激励的一部分进行作用的一个致动器。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述谐振波激励是波腹。
27.根据权利要求19所述的方法，其中，提供至少两组的至少两个传感器，响应来自各组传感器的各个输入信号确定各个另一控制器输出信号。
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