CN101441420B - 光刻设备以及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻设备以及器件制造方法，尤其涉及一种用于控制物体的位置或位置相关量的控制系统，该系统包括：构造为测量该物体的位置或位置相关量的测量系统；构造为基于所测量的位置或位置相关量提供控制信号的控制器；以及构造为基于该控制信号驱动该物体的致动器，其中该控制系统还包括至少一个构造为对所测量的位置或位置相关量进行滤波的滤波器单元，其中该至少一个滤波器单元是不完整阶滤波器单元。

Description

光刻设备以及器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制物体的位置或位置相关量例如速度或加速度的控制系统、一种包括控制系统的光刻设备以及一种增加位置控制系统带宽的方法。

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)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。

在公知的光刻设备中，控制系统用于控制物体的位置或位置相关量例如速度或加速度。这样的控制系统可用于高准确度地控制移动物体的位置，例如衬底支撑件或图案形成装置支撑件的伺服控制系统。类似地，控制系统可用于控制物体的速度或加速度。由于物体的速度、加速度和位置是紧密相关的，速度是加速度的时间积分并且位置是速度的时间积分，三个都被当作物体的位置相关量。为此，术语“位置控制”也可以用于速度或加速度或其它位置相关量是控制变量的情况中。

在其它应用中，控制系统可用于稳定大致固定的物体的位置。这样的控制系统常被称为主动阻尼系统(active damping system)。在主动阻尼系统中，通常速度是实际的控制变量。

这个大致固定的物体的例子是投影系统。这种投影系统包括多个透镜元件和/或反射镜并在投影过程中被保持在图案形成装置和衬底之间的光学路径中。图案形成装置和衬底相对于投影系统被定位，以获得最优成像质量。但是由于光刻设备中的振动或其它运动，会发生投影系统的运动。为了抑制这些运动，已经提出提供一种最小化投影系统的移动、速度、和/或加速度的主动阻尼系统。

这种控制系统的一个公知实施例包括用于测量物体加速度的加速度传感器、基于所测量的加速度提供控制信号的控制器和用于提供反作用于物体的加速度及随其的移动的反作用力的致动器。该致动器连接至物体和反作用质量块(reaction mass)。在公知的实施例中，该质量块是自由质量块也就是仅连接至致动器。因此，反作用力不施加于例如框架上。可替代地，反作用力可以施加在反作用框架或类似物上。

该公知实施例的缺点是该控制系统易变得不稳定，这是因为对于较高频率，系统传递函数(trasfer function)的增益在相位交叉(phasecrosses)180度时可增加。增加的增益例如是用有限刚度安装在投影系统中的透镜元件的结果，并且从外壳对高于其谐振频率的频率去耦。在较高频施加相同的力由此导致较高的加速度，因为当去耦透镜元件时较小质量被驱动。因此，高频的增益可能增加。高频的高增益或平均增长增益的结合增加了不稳定系统的风险。

在许多控制系统中，应用一阶或更高阶的低通滤波器来抑制高频的高增益以避免系统的不稳定。然而，对于上述所知的主动阻尼系统，由于增益的阻尼也意味着相位滞后，于是通常降低交叉180度的频率和增加不稳定性的可能，那么这样的一阶或更高阶低通滤波器的应用是不可能的。所以，定位一阶或更高阶滤波器的截止频率以便获得稳定系统可能是困难的或者甚至是不可能的。

一般来说，不希望增加位置控制系统的带宽，该带宽被限定为开环传递函数的增益低于1(0dB)时的第一频率。同时需要有一个稳定的系统。

发明内容

需要提供一种用于控制物体的位置或位置相关量例如速度或加速度的稳定的控制系统，尤其是一种稳定的主动阻尼系统。此外，需要提供一种优选具有最佳带宽的稳定系统。

根据发明的一个方面，提供一种用于控制物体的位置或位置相关量的控制系统，其包括构造为测量物体的位置或位置相关量的测量系统、构造为基于测量的位置或位置相关量提供控制信号的控制器、以及构造为基于控制信号驱动物体的致动器，其中该控制系统还包括构造为对测量的位置或位置相关量进行滤波的至少一个滤波单元，其中至少一个滤波单元是不完整阶(partial order)滤波单元。

根据发明的一个方面，提供一种光刻设备，其包括构造为调节辐射束的照射系统；能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的图案形成装置；构造为保持衬底的衬底台；以及构造为将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上的投影系统，其中该光刻设备包括用于控制光刻设备的物体的位置和位置相关量的控制系统，其中该控制系统包括不完整阶滤波单元。

根据发明的一个方面，提供一种用于增加控制系统带宽或获得稳定的控制系统的方法，该控制系统包括提供滤波单元，该滤波单元是不完整阶滤波单元。

根据发明的一个方面，提供一种器件制造方法，该方法包括步骤：图案化辐射束以形成图案化的辐射束；用投影系统将该图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；以及控制投影系统的位置或位置相关量，该控制包括测量投影系统的位置或位置相关量；基于所测量的位置或位置相关量提供控制信号；基于该控制信号向该投影系统施加力，以及对与所测量的位置或位置相关量相关联的信号进行滤波，其中滤波单元是不完整阶滤波单元。

根据发明的另一个方面，提供一种用于控制物体的位置或位置相关量的控制系统，其包括构造用于测量物体的位置或位置相关量的测量系统；构造用于基于所测量的位置或位置相关量提供控制信号的控制器；构造用于基于控制信号驱动物体的致动器；以及构造用于对与所测量的位置或位置相关量相关联的信号进行滤波的滤波单元，其中该滤波单元是不完整阶滤波单元。

附图说明

现在仅通过举例并参考所附示意图来描述本发明的实施例，附图中相应的附图标记表示相应的部分，且其中：

图1描述根据本发明的一个实施例的光刻设备；

图2描述根据本发明的一个实施例的投影系统和主动阻尼系统；

图3描述图2的投影系统的致动力和加速度之间的传递函数的伯德(Bode)图；

图4描述图2的现有技术的主动阻尼系统和投影系统的开环伯德图；

图5描述由不同阶的有理的传递函数近似的半阶滤波器的伯德图；

图6描述一阶、半阶和2/3阶的低通滤波器的伯德图；以及

图7描述显示根据本发明的不完整阶低通滤波器的应用结果的伯德图。

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(UV)辐射或任何其它合适的辐射)；支撑结构或图案支撑件或支撑件(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。该设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“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、静电型或其它类型的光学部件、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”应该被广义地理解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的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、交替型相移掩模类型、衰减型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”广义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它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。

光刻设备也可以是以下类型的，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的液体，例如水，所覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液也可以用于光刻设备中的其他空间，例如用于掩模和投影系统之间。浸没技术可用于增加投影系统数值孔径。本文中所使用的术语“浸没”并不意味着例如衬底的结构必须浸没在液体中，而仅仅意味着在曝光期间液体处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定向反射镜和/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可以包括各种其它部件，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(例如掩模)MA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，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。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(例如掩模)MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。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。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记P1、P2占据了专用目标部分，但是它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，所述掩模对准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中的至少一种：

1.在步进模式中，在将赋予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”相对于支撑结构(例如掩模台)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显示了构造用于控制投影系统2的速度的主动阻尼系统1。设置阻尼装置1以最小化投影系统1的速度，于是在基本静止的位置保持该投影系统1。例如由图案形成装置支撑件或衬底支撑件的移动引起的像空气流动和振动这样的外部影响会激发该投影系统2。但是，由于投影系统2的移动会引起成像误差，例如聚焦和/或对准误差，因此要求该投影系统2保持在基本静止的位置。为了最小化投影系统2的移动，设置主动阻尼系统1。

主动阻尼系统1包括加速度传感器3、控制器单元4和致动器5。

加速度传感器3构造用于在至少一个方向上测量投影系统2的加速度。控制器单元4构造用于基于所测量的加速度提供控制信号。该控制信号被传送给致动器4，该致动器在与外部干扰力相反的方向上向投影系统2施加力，以减弱由该干扰力引起的任何移动。

如图2所示的主动阻尼装置1仅在单个方向上提供阻尼。当需要时，其可以提供配置用于减弱在两个或更多个方向上移动的阻尼装置或提供减弱在两个或更多个方向上移动的两个或更多个阻尼装置。

为了施加阻尼力到投影系统上，将致动器连接至反作用质量块6，该反作用质量块6仅机械地连接至致动器。所以，该致动器仅施加临时的力而不是永久的力。然而，在位置控制系统仅用于减弱投影系统2的移动时，一般是不需要永久的力的。替代地，反作用力可转移到允许施加永久力的光刻设备的其它部分上，例如框架。

在投影系统2的外壳7的内部安装多个透镜元件8。这些透镜元件8以有限的刚度连接至外壳7。该有限的刚度用作弹簧。为了增加频率，透镜元件可从外壳7去耦，尤其是安装至外壳7的元件所具有的频率超过谐振频率。因此，力和产生的加速度之间的关系具有相对增加的增益，即当力相同时，加速度变得更高，但是应用在较高的频率。

图3显示了系统的力和加速度之间传递函数的伯德图的典型示意图。如图3可以看出，从力到加速度的传递函数典型地由一系列反谐振/谐振组合构成，其相位在0和+180度之间转变。此外，伯德图显示透镜元件质量块8从该系统去耦时，高频段的增益增加。

为了控制该系统的移动，提供具有积分器行为(K/s)的控制单元4。在替代实施例中，也可应用其它适当类型的控制器。

图4中示出了控制系统的示意性开环伯德图。可以看出系统变得不稳定。通常，振幅在高频下线性地变小，同时相位在-90和+90度之间移动。然而，在8kHz的目前情况中，例如由于内部谐振，在某些点相位会穿过-180度。由于传递函数的振幅在高频下保持较高，所以当透镜元件质量块8从外壳6去耦时，随着相位穿过-180度而同时振幅大于0dB，会出现不稳定。

然而，当许多峰值高于0dB时，引入一阶低通滤波器是不可能的，因为这样的滤波器会在较高频率下引入90度额外相位滞后，而同时例如在交叉点频率的增益仍然太高。所以，得到的系统可能仍然不稳定。通常，对于上述的主动阻尼系统用来定位一阶低通滤波器的截止频率而不获得不稳定的系统是非常困难的或者甚至是不可能的。

根据本发明的一个实施例，提出了应用不完整阶滤波器，使得在需要的频率处不用获得太大的相移而获得不稳定的系统，就能降低该系统的增益。

例如，半阶滤波器可提供0到-45度的相移和-10dB/十倍频(decade)的增益斜率。当需要一些增益衰减时，这种不完整阶滤波器可提供解决方案，但是引入一阶滤波器是不可能的，因为90度相移导致不稳定的系统。

现在介绍半阶滤波器单元的实际应用。可将一阶低通滤波器描述为： $H\left(s\right)=\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{s+{\mathrm{\ω}}_0}$ 半阶低通滤波器于是具有传递函数： $H\left(s\right)=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}_0}}{\sqrt{s+{\mathrm{\ω}}_0}}$ 然而，每个公知的实现方式仅能使用具有整数系数的s的多项式。

要求由仅仅具有s的整数次幂的滤波器来逼近H(s)，这是因为滤波器的实际的实现方式的需要。为此，

由仅仅具有s的整数次幂的传递函数来逼近。可能的方法是“牛顿迭代”，其描述在“Weisstein，EricW.“牛顿迭代(Newton’s Iteration)”来自数学世界(MathWorld)-Wolfram网络资源http://mathworld.wolfram.com/NewtonsIteration.html”。这里，看出如果 $x=\sqrt{s},$ 那么x²＝s并且因此 $x=\frac{s}{x}.$ 现在，在迭代过程中，通过采取新的x作为x和

的平均值来确定x： $x_{k+1}=\frac{1}{2}(x_k+\frac{s}{x_k})$ 例如，如果选取初始值x₀＝1，那么 $x_1=\frac{1}{2}(s+1),$ 其是

的第一逼近值。接下来的逼近值将是： $x_2=\frac{s^2+6s+1}{4(s+1)},$ $x_3=\frac{s^4+28s^3+70s^2+28s+1}{8(s+1)(s^2+6s+1)}$ 等。注意，如果 $x_k=\frac{p\left(s\right)}{q\left(s\right)},$ 那么 $x_{k+1}=\frac{p^2\left(s\right)+s\·q^2\left(s\right)}{2p\left(s\right)q\left(s\right)},$ 允许用增加的精度计算

的逼近值。因此，包含s的分子和分母多项式的传递函数产生，其包括多次迭代以获得

的逼近值。

当检查从上述过程得到的传递函数，并使用它作为半阶积分器

时，可以看出在-45度相位时确实有-¹/₂斜率出现。该逼近对于围绕1rad/s(0.16Hz)为中心的范围，例如从0.03至30rad/s(0.005至5Hz)，是正确的。

然而，在作为用于投影系统的主动阻尼系统的应用中，感兴趣的是较高频率范围(例如10至10000rad/s)。在这种情况下，通过大量倍增逼近的传递函数中的所有极点和零点，例如3000个，以获得更好的近似。其有效地移动了中心频率，围绕该中心频率，从1rad/s至3000rad/s(或从0.16Hz至500Hz)出现了可接受行为。注意到所得到的滤波器仍然逼近

替代地，不同于1的初始值在迭代过程中可被选择。可以看出所得到的滤波器在等于迭代初始值的频率附近显示出可接受的行为。

以上，示出了半阶积分器的逼近。为了建立半阶低通滤波器，

由取代，或换句话说：

的逼近值的所有的极点和零点都在s平面中移动-ω₀的距离。图5中示出了四级逼近(分别产生2、4、8和16阶的滤波器)得到的伯德图。显示出甚至一个低阶逼近(4^th阶滤波器，n＝2)相对精确，并且能用于不完整阶滤波器。

在替代实施例中可应用另一种不完整阶的滤波器单元。例如，通过使用例如2/3阶滤波器获得高滚降斜率。这将给出-60度的平均相移，其仍然是可行的，这是由于当与一阶滤波器单元比较时仍然保留有30度的稳定裕量。继续对于半阶积分器进行推导，如果x＝s^2/3，那么x³＝s²并且因此 $x=\frac{s^2}{x^2}.$ 再者，在迭代过程中，通过采取新的x作为x和

的平均值确定x： $x_{k+1}=\frac{1}{2}(x_k+\frac{s^2}{x_k^2})$ 例如，如果选取初始值x₀＝1，那么 $x_1=\frac{1}{2}(s^2+1),$ 其是s^2/3的一阶逼近值。如果 $x_k=\frac{p\left(s\right)}{q\left(s\right)},$ 那么 $x_{k+1}=\frac{p^3\left(s\right)+s^2\·q^3\left(s\right)}{{2p}^2\left(s\right)q\left(s\right)}.$ 因此，包含s的分子和分母多项式的传递函数产生，其包括多次迭代以获得s^2/3的逼近值。滤波器的阶数现在是分别是3、9和27。由于上面的迭代公式，在这种情况中阶数将迅速变高。可以理解也可应用其它阶数的不完整阶滤波器。

图6显示公知的一阶低通滤波器和根据本发明的不完整阶低通滤波器之间的比较，尤其是上述的半阶低通滤波器和2/3阶低通滤波器。1/2阶滤波器和2/3阶滤波器使用三次逼近值，分别产生8和27的滤波器阶数。

可以看出半阶滤波器具有接近-45度的相移，2/3阶滤波器具有接近-60度的相移，而传统的一阶滤波器具有-90度的相移。此外，对于截止频率以上的频率，一阶滤波器的增益具有-20dB/十倍频的斜率，半阶滤波器接近-10dB/十倍频，2/3阶滤波器接近-15dB/十倍频。

图7显示图2所示的系统中应用半阶低通滤波器单元和2/3阶低通滤波器的结果。图7的伯德图示出了不用低通滤波器、用半阶低通滤波器和用2/3阶低通滤波器的图4的开环控制系统的曲线。所有低通滤波器具有100Hz的截止频率。调节该滤波器的增益，以使得在500Hz处，所有曲线的振幅是相同的。这样，向上直到至少500Hz，阻尼特性都不会因不完整阶低通滤波器的应用而下降。随着低频振幅在100和500Hz之间增加，甚至会有所改善。对于1/2和2/3阶滤波器，不完整阶低通滤波器的滤波器阶数分别是8和9。可以看出由于增益基本上小于0dB，所以尽管相位跨过-180度，但是8kHz的峰值已经减小到足以确保稳定系统。

由于主动阻尼系统使用所测量的加速度对致动器力进行反馈，且对被衰减的物体中的质量块进行去耦，通常的问题是增加高频的增益。当由于即使一阶滤波器已经引入90度的额外相位滞后，产生不稳定，而导致使用现有技术的滤波器单元的低通滤波器不是一个选择时，那么根据本发明的用不完整阶滤波器进行滤波可以是有吸引力的替代。不完整阶滤波器单元允许在大频率范围上滤波，因为相位滞后仅是90度的分数，例如对于半阶滤波器，相移近似等于45度。不完整阶滤波器的实现例如使用多项式传递函数或任何其它合适的传递函数，其逼近

(半阶滤波器)，或s^2/3(2/3阶滤波器)。

在上文已经显示出，当一阶滤波器单元的相移太大使得这种一阶滤波器单元的实现导致不稳定的系统时，不完整阶滤波器单元的应用是有益的。通过使用不完整阶滤波器单元，可以获得这个-90度相移的仅仅一部分。不完整阶滤波器单元也可用于增加位置控制系统的带宽，这是由于滤波器应用产生的相移不再受每阶滤波器单元的-90度步幅的限制。

在上文，已经介绍了不完整阶低通滤波器单元，示出了不完整阶滤波器单元的可能优点。不完整阶滤波器单元和它们的有理传递函数的逼近值还可用于许多其它类型的滤波器单元，例如带通滤波器、高通滤波器等等，其中不完整阶滤波器单元的上述特征是有利的。

注意到根据本发明的实施例的位置控制系统/主动阻尼装置可包括，与不完整阶滤波器单元相接的、一个或更多个一阶或更高阶的滤波器单元，例如二阶、三阶、四阶等。这样的组合可应用作一系列独立的滤波器单元，也可作为例如1¹/₂阶滤波器单元的组合滤波器单元。这样的组合滤波器单元被考虑为根据本发明的不完整阶滤波器。

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(LCDs)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”和“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涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/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，在光学光刻的情况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(EUV)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个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 (16)

1.一种用于控制物体位置或位置相关量的控制系统，包括：

测量系统，配置用于测量该物体的位置或位置相关量；

控制器，配置用于基于所测量的位置或位置相关量提供控制信号；

致动器，配置用于基于该控制信号驱动该物体；以及

滤波器单元，配置用于对所测量的位置或位置相关量进行滤波，其中该滤波器单元是不完整阶滤波器单元。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中该不完整阶滤波器单元是半阶滤波器单元。

3.如权利要求1所述的控制系统，其中该控制器包括积分器控制单元。

4.如权利要求1所述的控制系统，其中该不完整阶滤波器单元包括表示不完整阶的有理传递函数。

5.如权利要求4所述的控制系统，其中该系统是基于四阶传递函数的。

6.如权利要求1所述的控制系统，其中该控制系统是主动阻尼系统。

7.如权利要求1所述的控制系统，其中该致动器布置在该物体和反作用质量块之间，该反作用质量块仅机械地连接到该致动器。

8.如权利要求1所述的控制系统，其中该滤波器单元是低通滤波器。

9.如权利要求1所述的控制系统，其中该物体是光刻设备的投影系统。

10.一种光刻设备，包括：

照射系统，构造为调节辐射束；

图案形成装置，能将图案在该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，构造为保持衬底；

投影系统，构造为将该图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；以及

根据权利要求1所述的控制系统，用于控制该光刻设备的物体的位置或位置相关量，其中该控制系统包括不完整阶滤波器单元。

11.如权利要求10所述的光刻设备，其中该控制系统是主动阻尼系统。

12.如权利要求11所述的光刻设备，其中该物体是投影系统。

13.如权利要求10所述的光刻设备，其中该不完整阶滤波器单元是低通滤波器单元。

14.如权利要求10所述的光刻设备，其中该不完整阶滤波器单元是半阶滤波器单元。

15.如权利要求10所述的光刻设备，其中该不完整阶滤波器单元包括表示不完整阶的有理传递函数。

16.一种器件制造方法，包括步骤：

图案化辐射束，以形成图案化的辐射束；

利用投影系统将该图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；并且

控制该投影系统的位置或位置相关量，该控制步骤包括：

测量该投影系统的位置或位置相关量；

基于所测量的位置或位置相关量提供控制信号；

基于该控制信号向该投影系统施加力；并且

由滤波器单元对与所测量的位置或位置相关量相关联的信号进行滤波，其中该滤波器单元是不完整阶滤波器单元。

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