CN1797212A - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

光刻装置包括第一可移动元件(例如浸入供液系统)，其在操作中与第二可移动元件(例如衬底台)的表面接触。另外，该光刻装置包括用于控制第二可移动元件的位置量的第二元件控制器(例如衬底台控制器)。由例如第一和第二可移动元件相对于彼此的移动所引起的干扰力，由于毛细管力的缘故扰乱了第一和第二可移动元件的位置。为了至少部分地纠正由于这种干扰力的第二可移动元件的位置，该光刻装置包括用于将干扰力前馈信号提供给第二元件控制器的前馈控制路径，该前馈控制路径包括用于根据第一可移动元件的位置量来估计干扰力的干扰力估计器。

Description

光刻装置和器件制造方法

技术领域

本发明涉及光刻装置、制造器件的方法、以及计算机程序。

背景技术

光刻装置是把所希望的图案施加到衬底上的机器，通常是施加到衬底的目标部分上。光刻装置可用于例如集成电路(ICs)的制造中。在该情况下，构图装置，其或者称为掩模或掩模版，可用于产生将要形成在I C的各层上的电路图案。该图案可转移在衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一部分、一个、或几个管芯)上。图案的转移一般是借助于成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含被依次构图的邻接的目标部分的网络。常规的光刻装置包括所谓的步进器，其中每个目标部分通过立刻曝光该目标部分上的整个图案而被照射，以及所谓的扫描器，其中每个目标部分通过沿给定的方向(“扫描”方向)通过辐射束来扫描图案，同时平行于或反向平行于该方向同步扫描衬底而被照射。还可以通过在衬底上印图案而把该图案从构图装置转移到衬底上。

已经提出在光刻投影装置中，把衬底浸在具有相对高的折射率的液体中，例如水，以便填充该投影系统的终端元件和衬底之间的空间。这样的目的是为了能够实现较小特征的成像，因为曝光辐射在液体中将具有较短的波长。(该液体的效果还可以被认为是增加了系统的有效NA，还增加了焦点深度。)已经提出了其他的浸液，包括具有悬浮在其中的固体颗粒(例如石英)的水。

然而，将衬底或衬底和衬底台浸没在液体浴槽中(参见例如US4,509,852，在此引入其全文作为参考)意味着存在在扫描曝光期间应当加速的大量的液体。这会需要附加的或更大功率的电动机，并且液体中的紊流会导致不希望有的和不可预料的结果。

对于供液系统所提出的解决方法之一是，使用液体限制系统仅在衬底的局部化区域上以及投影系统的终端元件和衬底之间提供液体(通常衬底与投影系统的终端元件相比具有更大的表面区域)。在WO99/49504中公开了一种已经提出为此设置的方式，在此引入其全文作为参考。如图2和3所示，通过至少一个入口IN将液体提供到衬底上，优选沿衬底相对于终端元件的移动方向，并且在已经经过投影系统下方之后通过至少一个出口OUT除去液体。即，当沿-X方向在元件下方扫描衬底时，在元件的+X侧提供液体，并在-X侧吸收液体。图2示意性地示出了该配置，其中通过入口IN提供液体，并通过连接到低气压源上的出口OUT在元件的另一侧上吸收液体。

在图2的说明中，沿衬底相对于终端元件的移动方向提供液体，尽管情况不必是这样。位于终端元件周围的各种取向和数量的入口和出口都是可以的，一个实例在图3中示出，其中在任一侧上的四组入口和出口以规则图案的方式设置在终端元件的周围。

已经提出的另一种解决方法是提供具有密封元件的供液系统，其沿投影系统的终端元件和衬底台之间的空间的边界的至少一部分延伸。这种方法在图4中示出。该密封元件在XY平面中相对于投影系统基本静止，但在Z方向上(沿光轴方向)可以有一些相对移动。密封形成在密封元件和衬底的表面之间。优选该密封是非接触密封，例如气封。象这种具有气封的系统在欧洲专利申请No.03252955.4中被公开，在此引入其全文作为参考。

另一种解决方法在图5中示出。在此，蓄水器10在投影系统的像场周围与衬底形成非接触密封，因此液体被限制以填充衬底表面和投影系统的终端元件之间的空间。蓄水器通过位于下方并包围投影系统PL的终端元件的密封元件12形成。液体进入投影系统下方和密封元件12内的空间中。密封元件12延伸略微超过投影系统的终端元件，并且液面上升超过终端元件，因此提供了液体的缓冲器。密封元件12具有内部周线，该内部周线在上端优选与投影系统或其终端元件的形状紧密一致，并可以是例如圆形的。在底部，该内部周线与像场的形状紧密一致，例如矩形，尽管情况不必是这样。

液体通过密封元件12的底部和衬底W的表面之间的气封16而被限制在蓄水器中。该气封借助气体形成，例如空气或合成气，但优选是N₂或另外的惰性气体，其在压力下通过入口15提供到密封元件12和衬底之间的间隙，并通过第一出口14而抽出。设置气体入口15上的过压、第一出口14上的真空级以及间隙的几何形状，以便存在限制液体的向内的高速气流。

在欧洲专利申请No.03257072.3中公开了两台或双台湿浸式光刻装置的概念。这种装置设有用于支撑衬底的两个台。在没有浸液的情况下，在第一位置处利用台进行水平测量，以及在第二位置处利用台进行曝光，此处存在浸液。或者，该装置仅具有一个台。

对于如上所提出的每一种解决方法，供液系统都与衬底的表面接触。在如图2-5所示的解决方法中，液体直接与衬底的表面接触，而如根据图2-5的解决方法所示的其他构成元件可直接或间接与衬底的表面接触。

衬底的表面相对于光刻装置的投影系统(例如投影透镜)的定位精确度很高，因为希望衬底的表面处于具有高精确度的投影系统的聚焦面内，以获得投影在衬底的表面上的图案的精确成像。在目前的实施中，衬底的表面相对于投影系统的10nm的位置误差被认为是很严重的。

在操作中，例如由于衬底的不同部分将被照射，因此供液系统相对于衬底移动。供液系统的移动，以及由此引起的液体本身的移动，将产生作用于衬底的力，因此导致衬底的移位，这样使衬底上的通过光刻装置的投影的图像质量变坏。

已经企图通过高速、高精确度地控制衬底的位置(或者更具体的说，衬底台的位置)来纠正衬底的这种定位误差，然而，由于干扰力的性质以及对定位精确度的高要求的原因，还没有获得令人满意的结果。

发明内容

希望改善光刻装置的成像质量和器件制造方法。

根据本发明的实施例，提供光刻装置，其包括第一可移动元件；第二可移动元件，该第二可移动元件的表面在操作中与第一可移动元件接触；以及用于控制第二可移动元件的位置量的第二元件控制器，其中该光刻装置进一步包括用于把干扰力前馈信号提供到第二元件控制器的前馈控制路径，该前馈控制路径包括用于至少根据第一可移动元件的位置量来估计干扰力的干扰力估计器。

根据本发明的实施例，提供器件制造方法，其包括：借助衬底台支持衬底；借助衬底台控制器控制衬底台的位置量；相对于衬底定位第一可移动元件，该第一可移动元件在操作中与衬底的表面接触；至少根据第一元件的位置量来估计干扰力；经由前馈控制路径将基于已估计的干扰力的干扰力前馈信号提供到衬底台控制器；以及将图案从构图装置转移到衬底上。

根据本发明的实施例，提供计算机程序，其包括用于当载入到计算机中时执行下列动作的程序指令，所述动作即至少根据第一元件的位置量来估计干扰力，并根据根据本发明实施例的方法，经由前馈控制路径将基于已估计的干扰力的干扰力前馈信号提供到衬底台控制器。

在本发明的另一实施例中，提供光刻装置，其包括：被配置以调节辐射束的照明系统；被配置以支撑构图装置的构图装置支撑，该构图装置被配置以构图辐射束以便形成图案化的辐射束；被配置以支持衬底的衬底支撑；被配置以将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上的投影系统，以及被配置以相对于第二可移动元件来定位第一可移动元件的定位系统，该第二可移动元件的表面与第一可移动元件接触，该系统包括被配置以控制第二可移动元件的位置量的第二元件位置控制器，以及被配置以将干扰力前馈信号提供到第二元件控制器的前馈控制路径，该前馈控制路径包括被配置以根据第一可移动元件的位置量来估计干扰力的干扰力估计器。

附图说明

现在将参考示意性附图，仅借助实例来描述本发明的实施例，其中相应的参考标记表示相应部分，以及其中：

图1示出了根据本发明实施例的光刻装置；

图2和3示出了常规的光刻投影装置中所使用的供液系统；

图4示出了根据另一常规的光刻投影装置的供液系统；

图5示出了根据又一常规的光刻投影装置的供液系统；

图6示出了根据本发明实施例的光刻装置的一部分的控制图；

图7示出了根据本发明实施例的光刻装置的控制图；

图8a和b示出了对根据本发明实施例的光刻装置进行模拟的频率图；以及

图9a-c示出了参考图8a和b所描述的模拟的模拟结果。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的光刻装置。该装置包括被配置以调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)的照明系统(照明器)IL，以及支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造以支撑构图装置(例如掩模)MA，并连接到被配置以根据特定参数来精确定位构图装置的第一定位器PM。该装置还包括衬底台(例如晶片台)WT，其被构造以支持衬底(例如涂有抗蚀剂的晶片)W，并连接到被配置以根据特定参数来精确定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如折射投影透镜系统)PL，其被配置以将通过构图装置MA赋予给辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。

照明系统可包括各种类型的光学部件，例如折射的、反射的、磁的、电磁的、静电的或其他类型的光学部件，或其任意组合，其用于引导、成形、或控制辐射。

支撑衬底支撑构图装置，即承受构图装置的重量。它采用某种方式方式来支持构图装置，该方式依赖于构图装置的取向、光刻装置的设计、以及其他条件，例如构图装置是否保持在真空环境中。支撑结构可使用机械的、真空的、静电的或其他的夹持技术来支持构图装置。该支撑结构可以是例如框架或者工作台，其可按照要求来固定或可移动。该支撑结构可保证构图装置例如相对于投影系统处于所希望的位置。这里术语“分划板(retic1e)”或“掩模”的各种使用都可以认为与更通用的术语“构图装置”同义。

这里所使用的术语“构图装置”应广义地解释为指的是可用于把图案以其截面赋予给辐射束、以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应当注意，赋予给辐射束的图案可以不精确地对应衬底的目标部分中所希望的图案，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征的话。通常，赋予给辐射束的图案将对应于形成在目标部分中的器件中的特定功能层，例如集成电路。

构图装置可以是透射的或者反射的。构图装置的实例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括例如二进制、交替相移、和衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的实例采用小镜面的矩阵排列，其每一个都可独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面利用辐射束来赋予图案，其被镜面矩阵反射。

这里所使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射的、反射的、反折射的、磁的、电磁的和静电的光学系统，或其任意组合，其适合于所使用的曝光辐射、或适合于其他因素，例如使用浸液或使用真空。这里术语“投影透镜”的各种使用都可以认为与更通用的术语“投影系统”同义。

如此处所描述的，该装置是透射型的(例如采用透射掩模)。或者，该装置可以是反射型的(例如采用如上所述的类型的可编程镜面阵列，或者采用反射掩模)。

光刻装置可以是具有两个(双级)或更多衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可并行使用附加台，或者预备步骤可在一个或多个工作台上执行，而一个或多个其他工作台用于曝光。

参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射束。该源和光刻装置可以是分开的实体，例如当该源是准分子激光器时。在这种情况下，不认为该源形成光刻装置的一部分，并且辐射束借助于射束传输系统BD从该源SO传送到照明器IL，该射束传输系统包括例如合适的导向镜面和/或扩束器。在其他情况下，该源可以是光刻装置的整体部分，例如当该源是汞灯时。该源SO和照明器IL，如果需要的话连同射束传输系统BD一起，可称为辐射系统。

照明器IL可包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调节在照明器的光瞳平面内的强度分布的至少外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照明器IL可包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。该照明器可用于调节辐射束，以便具有其截面上所希望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到在支撑结构(例如掩模台MT)上所支持的构图装置(例如掩模MA)上，并由该构图装置来构图。横穿过掩模MA后，辐射束B穿过投影系统PL，其将该射束聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉测量器件、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可以精确地移动，例如以便沿辐射束B的路径定位不同的目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(其未在图1中明确示出)可用于相对于辐射束B的路径来精确定位掩模MA，例如在从掩模库中机械取出之后，或在扫描期间。通常，掩模台MT的移动可借助于长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)来实现，其形成第一定位器PM的一部分。类似地，衬底台WT的移动可使用长冲程模块和短冲程模块来实现，其形成第二定位器PW的一部分。在步进器(其与扫描器相对)的情况下，掩模台MT可只连接到短冲程致动器上，或者可以固定。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。虽然所示的衬底对准标记占用了专用的目标部分，但它们可位于目标部分之间的空间中(这些称为划线槽(scribe-lane)对准标记)。类似地，在其中一个以上的管芯设置在掩模MA上的情况下，掩模对准标记可位于这些管芯之间。

所示的装置可以按照下述模式中的至少一种来使用：

步进模式：掩模台MT和衬底台WT基本保持静止，同时赋予给辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后衬底台WT沿X和/或Y方向移动，以便可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

扫描模式：同步扫描掩模台MT和衬底台WT，同时将赋予给辐射束的图案投影到目标部分C上(即单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过投影系统PL的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(沿扫描方向)。

另一模式：掩模台MT基本保持静止支持可编程构图装置，并且衬底台WT被移动或被扫描，同时赋予给辐射束的图案投影到目标部分C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后，或者在扫描期间在连续的辐射脉冲之间，根据需要来更新可编程构图装置。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程构图装置的无掩模光刻中，例如如上所述类型的可编程镜面阵列。

还可以采用上述所使用的模式的组合和/或变化，或者采用完全不同的模式。

已经参考图2-5并在这些图中描述了供液系统的实施例(在图1中用IH表示)。

图6示意性地示出了用于控制光刻装置的供液系统的位置的闭环控制回路，例如以上参考图5所描述的密封元件12。该控制回路包括供液系统控制器C₁、和用Pr₁示意性地表示的过程，该过程包括从用于定位供液系统的致动器的输入信号到用于感测供液系统的位置的位置传感器的输出信号的传输函数。因此量y₁表示由位置传感器所测量的供液系统的位置。另外，图6示出了用于控制位置量的闭环结构中的控制器，在该实施例中是衬底台的位置，由此是衬底本身的位置。该控制回路包括控制器C₂、和过程Pr₂，该过程包括从用于定位衬底台的致动器的输入信号到用于感测衬底台的位置的传感器的输出信号的传输。因此量y₂表示由位置传感器所感测的衬底台的位置。因此，包括控制器C₁和过程Pr₁的供液系统控制回路在闭环结构中控制供液系统(在该实例中为例如密封元件12)的位置，而在闭环结构中利用过程Pr₂的控制器C₂控制衬底台的位置及由此衬底的位置。每一个控制回路设有设定点，分别用r₁和r₂表示，以便为相应的控制回路提供设定点位置，信号e₁和e₂表示位置误差，即分别用r₁和r₂所提供的所希望的位置减去用y₁和y₂所表示的实际位置的差。信号F_c1和F_c2每一个分别表示控制器C₁和C₂的输出信号，由于这些信号提供到相应的过程Pr₁、Pr₂，因此它们表示包括在相应的过程中的相应的致动器的输入信号，因此分别表示作用于供液系统(在Pr₁的情况下)的力和作用于衬底和衬底台(在Pr₂的情况下)的力。图6还示出了作用于过程Pr₁以及过程Pr₂的用Fd表示的干扰力。可引起干扰力Fd的原因总结将在下面提供。根据物理定律，作用力等于反作用力，但与其符号相反，因此作用于过程Pr₁和Pr₂的Fd具有相反的符号。包括在过程Pr₁、Pr₂中的致动器可包括例如Lorentz致动器、Piezo致动器或气动致动器。包括在过程Pr₁、Pr₂中用于分别测量供液系统和衬底台的位置的传感器可包括电容传感器、光学编码器或激光干涉仪。在实际的目前的实施中，供液系统的位置和衬底台的位置都相对于度量框架来控制，然而也可应用对于其中一个或两个位置的任何其他参考。

干扰力Fd可由多种原因产生：液体(即浸液)的流动以及气体(例如图2-5的描述中所提到的气体)的流动可引起干扰，由此产生干扰力。另外，在参考图2-5所示的一些实施例中，存在泄放以使浸液、气体或其组合泄放。这种泄放会在泄放中产生气泡和/或液滴，其会导致产生干扰力的突然的压力波动和/或流量波动。干扰力的另外原因可以是位置，例如衬底的倾斜。由于衬底的表面不足够平，因此衬底的倾斜会被需要用于将衬底的一部分定位在具有足够高精确度的投影系统的图像平面内，这种定位，例如倾斜，会引起干扰，由此产生作用于供液系统的干扰力。干扰力的另外原因可在毛细管效应中发现。在图2-5所示的实施例中，利用了衬底、投影系统和部分供液之间的液体。如果试图移位例如衬底台、投影透镜或供液系统，那么由液体的毛细管效应所产生的力开始生效。干扰力(假设它作用于例如供液系统)对衬底(及由此对衬底台)产生反作用干扰力。

如上面所解释的，衬底的表面，及由此衬底和衬底台，需要相对于投影系统来高度精确地定位，以在衬底的目标部分上获得图案的高度精确的投影。在目前的实施中，10nm的位置误差可被认为是可以接受地很小的。与这种相对精确的定位相反，供液系统的位置会显示出比较大的容差，在目前的实施中，相对于衬底表面的1微米的位置容差是可以接受的。

在本发明的实施例中，衬底台的偏差可经由前馈通过根据供液系统的位置(通常是位置量)估计干扰力来纠正。该干扰力作用于供液系统以及具有相同大小的衬底台，由此使根据供液系统的位置来估计干扰力也成为可能。从Fd到y₁的传输函数等于

$\frac{y_1}{\mathrm{Fd}}=\frac{{\mathrm{Pr}}_1}{1+{\mathrm{Pr}}_1{C}_1}$

因此，Fd可由下述构成：

${\mathrm{Fd}=\frac{1+{\mathrm{Pr}}_1{C}_1}{{\mathrm{Pr}}_1}{Y}_1}_{}$

然而，由于控制器C₁的传输包括在其中，因此这种传输函数会不稳定，并且对于实施很复杂。通常，控制器C₁的传输函数可包括成比例的积分或微分增益、低通滤波器和两个或更多陷波滤波器。这会形成下述情形，即上面的公式是第十一个其他或更多，假设第四个其他过程Pr₁。在本发明的实施例中，该公式可在以下步骤中改写成更容易实施的不同公式，其将在下面进行解释：改写以上公式，产生表达式

$\mathrm{Fd}=(\frac{1}{{\mathrm{Pr}}_1}+C_1)y_1$

假设r₁等于零，该公式可改写为

$\mathrm{Fd}=-(\frac{1}{{\mathrm{Pr}}_1}+C_1)e_1$

$\mathrm{Fd}=-\frac{1}{{\mathrm{Pr}}_1}{e}_1-C_1{e}_1$

$\mathrm{Fd}=-\frac{1}{{\mathrm{Pr}}_1}{e}_1-F_{c1}$

应当理解，所得到的表达式不包括C₁的传输函数，因此对其进行实施简单得多，由于已经避免了由C₁的传输函数所引入的高阶影响。表达式6已经按照图6所示的控制方案被实施。用于提供已估计的干扰力Fd_est的估计器包括在图6所示的实施例中从控制器C₁的输入到控制器C₂的输出的第一路径，该路径包括传输函数，其是过程传输函数Pr₁的逆，以及从控制器C₁的输出到控制器C₂的输出的第二路径包括单位传输函数，由此获得表达式6的实施。控制器C₁、C₂以及用于估计干扰力的估计器可采用例如模拟电路或数字地，例如使用利用合适的程序指令来编程的专用硬件、可编程硬件、和/或微处理器、微控制器或它们中的多个来实现。

控制系统的另一实施例在图7中示出。在图7中，用于估计干扰力的估计器的第一和第二路径每一个包括用H_1p表示的低通滤波器。在实际的实施例中，过程Pr₁通常包括比零点更高的极点数目。其结果是，包括在干扰力估计器的第一路径中的Pr₁的逆将在该情况下包括比极点更高的零点数目；因此不是“适当的”。为了使该传输函数变得适当，可在模拟连续域中加入低通滤波器，同时在数字域中可加入例如一个或多个采样时间的时间延迟。为了获得更精确的实施，在干扰力估计器的第一和第二路径中都实施相同的低通滤波器或时间延迟或许是有利的，其已经在图7中示出；只在干扰力估计器的第一路径中而不在第二路径中包括低通滤波器或时间延迟，将在干扰力的估计中产生更大的误差。如图7所示的低通滤波器H_1p可在如上面所解释的数字域中包括时间延迟。

现在将参考图8a和b以及图9a-c来解释参考图6和7所解释的前馈的效应。供液系统，例如参考图5所解释的并在其中示出的密封元件12，包括0.5kg的质量和200Hz的谐振频率。从用于定位供液系统的致动器的输入信号到用于测量供液系统的位置的传感器的输出信号的传输函数在图8a中用过程Pr1来表示，提供它们的振幅和相位图。类似地，图8b示出了过程Pr₂的频率图，即从用于定位衬底台的致动器的输入信号到用于检测衬底台的位置的传感器的输出信号的传输函数，衬底台在该实例中包括20kg的质量。另外，在该实例中，控制器C₁和C₂每一个包括成比例的积分和微分传输函数以及低通滤波器。控制器提供具有20Hz的带宽的供液系统的控制回路，以及具有100Hz的带宽的衬底台的控制回路。在图9中示出了对1N步进式力干扰Fd的响应。图9a示出了响应于干扰力的供液系统的位置。图9b用曲线1示出了在没有以上参考图6和7所描述的估计前馈的情况下，衬底台、由此衬底台的位置的响应，而图9的曲线2示出了在具有参考图6和7所描述和所示出的前馈的情况下，衬底台对步进式力干扰的响应。可以看出，步进式力干扰的影响在施加了力估计前馈的情况下大大降低。另外，可以看出，由于与图9a相比，在图9b中对通过控制回路来纠正干扰的响应较快，因此衬底台控制回路的带宽大于供液系统控制回路的带宽。图9c示出了步进式干扰力以及它的通过根据图6和7的前馈来估计的估计。由图9c可以看出，所估计的干扰力实际上等于步进式力干扰。因此，在有如上所述的前馈的情况下，干扰力对衬底台的位置(及由此对衬底的位置)的影响可大大降低，由此大大增加了衬底台的定位的位置精确度，因此由于衬底可相对于光刻装置的投影系统的聚焦面来更精确地定位，所以允许图案更精确地投影到衬底上。

在上述中，假定参考值r₁(参见图6和7)是零。下面将描述在输入r₁处非零值对干扰力的估计的影响。在具有非零但是常数值的r₁处的参考值的情况下，与上述相比在干扰力的估计中将看不出差别，同样还在固定的非零参考输入的情况下，误差信号e₁将等于零。这是因为过程Pr₁通常包括积分过程，即一旦供液系统已经由相应的致动器定位，就不再需要Pr₁的输入信号来进一步定位，由于供液系统从那时起(在理想情况下显示零干扰)保持在该位置。由于这种显著积分的影响，将在非零处观察到e₁处的零值，在r₁处为常数值。在r₁显示动态转变的情况下，误差信号e₁中的变化以及控制器输出信号F_c1中的变化可以是其结果。力估计器前馈将接着根据这些信号变化来估计力，然而，没有考虑控制回路中的这些信号不是与通过干扰力的相互作用有关，而是由于参考值本身中的变化的缘故。由此，在如图6和7所示的控制图中，将产生干扰力估计信号，因此对甚至可在那时不存在的干扰力进行补偿，由此产生错误估计。然而该影响通过供液系统控制回路中的前馈(未在图6和图7中示出)来抵消。在理想情况下，该前馈包括等于过程传输函数Pr₁的逆的传输函数。该前馈的输入连接到参考值r₁，并且该前馈的输出连接到过程传输函数Pr₁的输入。由此，当动态变化发生在参考输入r₁处时，该变化将通过具有作为Pr₁的逆的传输函数的前馈，产生适于驱动Pr₁的Pr₁的输入信号，以便作用于参考值中的变化。其结果是，控制器C₁不需要按照过程Pr₁的输出来执行任何动作，由此y₁将由于前馈的缘故而跟随r₁中的变化，因此其结果是误差信号e₁保持零(或至少不由于参考值中的变化而改变)，并且由此F_c1也不改变，因此由于从r₁到过程传输函数Pr₁的输入的前馈的有利作用，不会观察到对干扰力的估计的影响，该前馈优选具有等于Pr₁的逆的传输函数。

根据本发明实施例的方法包括：借助衬底台WT来支持衬底W；借助衬底台控制器C₂(例如在闭环结构中)来控制衬底台WT的位置量；相对于衬底来定位第一可移动元件(例如供液系统12)，该第一可移动元件在操作中与衬底的表面接触；至少根据第一元件的位置量来估计干扰力Fd；通过前馈控制路径将基于所估计的干扰力的干扰力前馈信号提供给衬底台控制器C₂；以及将图案从构图装置转移到衬底上。

根据本发明实施例的前馈可应用于提供对任何第一和第二元件之间的干扰力的估计，该第一和第二元件互相直接或间接接触。由于干扰力对第一和第二元件都起作用，但具有相反的符号(因为作用力等于反作用力的相反)，因此可根据例如第一元件的位置量来估计该力以提供干扰力估计信号，以便至少部分地纠正第二元件的位置量。第二元件可包括用于支持衬底的衬底台。第一元件可包括供液系统，例如如上所述的密封元件。或者，第一元件可包括用于将液体残余(例如供应的并且未被供液系统除去的液体)从衬底除去的除液系统，或者用于测量衬底的水平的水平传感器(这种传感器的实例是气压计，即用于通过探测气流中的压强差来测量衬底表面的水平的水平传感器)。代替或除了上述实施例，第一和第二可移动元件可另外包括任何其他元件，第一可移动元件可包括供液系统，而第二可移动元件包括投影透镜，第一和第二可移动元件可以每一个在投影透镜内包括透镜元件，该透镜元件互相、或者与任何其他元件彼此相互作用，其是可移动的和/或由控制器来控制的位置量。

术语可移动元件应被理解为包括其位置是可改变的和/或可在光刻装置的操作期间改变的元件，然而术语可移动元件还可包括其位置在光刻装置的操作期间基本静止的元件，在该情况下，术语可移动的可以指的是用于抵消或补偿将易于移位元件的任何影响的可移动性。可移动元件可由此(虽然在操作期间基本静止)例如连接到能够影响相应元件的位置量的致动器上，该致动器被驱动以便例如纠正或稳定相应元件的位置量。

位置量可包括位置、速度、加速度、加速度率(jerk)、或其任意组合，包括根据它们所希望的值测量的量的偏差。并且，位置量可由一个以上的测量系统得出，例如沿Z方向的位置可由三个传感器得出，每一个测量元件的一个点的位置；或者该位置可由测量系统的任何其他组合得出。

术语“接触”应被理解为包括直接的、物理接触，然而它还可包括任何其他类型的接触，例如，借助于中间介质的接触，例如液体、气体等。并且，术语“接触”包括借助于中间的(例如固体的、刚性的或可变形的)结构来建立的接触。

术语闭环指的是任何类型的控制配置，其被设置以使用在该回路中被控制的过程的输出量来影响该过程的输入量。可存在过程的另外的输出量和另外的输入量。并且，回路的另外的输入可存在。

如上所述，可使用模拟或数字电路来实现控制器。在本发明的范围内的其他实现可包括使用任何例如液体或气体的流体的气动控制器、机械控制器或任何其他合适的控制器，但不限于此。

用语“用于将干扰力前馈信号提供给第二元件控制器的前馈控制路径”可包括到第二元件控制器的输出、到第二元件控制器的输入、或到闭环控制回路中任何其他合适的信号的前馈控制路径，其中可优选包括第二元件控制器。

图6和图7示出了采用闭环结构的第二元件控制器，然而，在本发明中还包括任何其他合适的控制器结构，例如采用开环结构的控制器、采用前馈结构的控制器等等。

另外，在本发明的范围内，第一元件控制器及相关的反馈回路可省去。在该情况下，在优选实施例中前馈控制路径包括等于第一元件定位过程传输函数的逆的传输函数，该前馈控制路径的输入连接到第一元件传感器输出信号。在该优选实施例的情况下，获得干扰力的有效估计和补偿。

用于确定第一元件的位置量的第一元件传感器可包括本领域中已知的任何合适的位置传感器，例如干涉测量的、电容的、光学编码器及其他。

虽然在本申请中特别参考了光刻装置在IC制造中的使用，但是应当理解这里所描述的光刻装置可具有其他应用，例如，集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的应用的情况下，这里术语“晶片”或者“管芯”的各种使用可认为分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所提到的衬底可在曝光之前或之后，利用例如轨道(一般将抗蚀剂层施加于衬底并显影已曝光的抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检验工具来处理。在可应用的地方，这里的公开可应用于这种和其他衬底处理工具。另外，可以对衬底不止一次地处理，例如以便形成多层IC，因此术语这里所使用的衬底还可以指的是已经包含多个已处理的层的衬底。

这里所使用的术语“辐射”和“射束”包含各种类型的电磁辐射，其包括紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)。

术语“透镜”，在情况允许的地方，可以指的是各种类型的光学部件中的任何一种或组合，其包括折射光学部件和反射光学部件。

虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应当理解，本发明可与所描述的不同来实施。例如，本发明可采取计算机程序、或者具有存储在其中的这种计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式，该计算机程序包含描述如上所述的方法的机器可读指令的一个或多个序列。

本发明可应用于任何湿浸式光刻装置，尤其是，但不是专门地，上述那些类型。

以上描述旨在说明而不是限制。由此，对本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离以下所列出的权利要求的范围的情况下可对本发明进行修改。

Claims (16)

1.一种用于光刻装置中的系统，包括：

第一可移动元件；

第二可移动元件，该第二可移动元件的表面与第一可移动元件接触；

第二元件位置控制器，其被配置以控制第二可移动元件的位置量，以及

前馈控制路径，其被配置以将干扰力前馈信号提供给第二元件控制器，该前馈控制路径包括干扰力估计器，其被配置以根据第一可移动元件的位置量来估计干扰力。

2.如权利要求1的系统，其中位置量包括位置、速度、加速度、加速度率、或其任意组合。

3.如权利要求1的系统，其中接触包括直接接触或使用中间介质的接触。

4.如权利要求3的系统，其中中间介质包括液体或气体。

5.如权利要求1的系统，其中第二可移动元件包括被构造以支持衬底的衬底台，第二元件控制器包括用于控制衬底台的位置量的衬底台控制器，第一可移动元件在操作中与由衬底台所支持的衬底的表面接触。

6.如权利要求2的系统，其中第一可移动元件至少包括被设置以包含液体以便将射束转移到由衬底台所支持的衬底的供液系统、被设置以将液体残余从衬底除去的除液系统、或被配置以测量衬底的水平的水平传感器。

7.如权利要求1的系统，进一步包括用于控制第一可移动元件的位置量的第一元件控制器，干扰力估计器被配置以根据第一元件控制器的信号来估计干扰力。

8.如权利要求7的系统，其中干扰力估计器包括从第一元件控制器的控制器输入到第二元件控制器的控制器输出的第一路径，和从第一元件控制器的控制器输出到第二元件控制器的控制器输出的第二路径。

9.如权利要求8的系统，其中第一路径包括传输函数，所述传输函数是第一元件定位过程传输函数的逆，其确定第一元件定位致动器的致动器输入信号和第一元件传感器输出信号之间的关系，以确定第一元件的位置量，并且其中第二路径包括单位传输函数。

10.如权利要求9的系统，其中第一和第二路径中的每一个包括低通滤波器。

11.如权利要求6的系统，其中第一和第二路径中的每一个进一步包括时间延迟。

12.如权利要求1的系统，其中第一和第二元件中的每一个的定位量包括位置、速度、加速度、或加速度率。

13.一种器件制造方法，包括：

a)使用衬底台控制器来控制衬底台的位置量；

b)相对于衬底来定位第一可移动元件，该第一可移动元件与衬底的表面接触；

c)根据第一元件的位置量来估计干扰力；

d)将基于所估计的干扰力的干扰力前馈信号经由前馈控制路径提供给衬底台控制器，以及

e)将图案从构图装置转移到衬底上。

14.如权利要求10的方法，其中第一元件包括被设置以包含液体以便将射束转移到由衬底台所支持的衬底的供液系统、用于将液体残余从衬底除去的除液系统、以及用于测量衬底的水平的水平传感器。

15.一种计算机程序，包括机器可执行指令，可由计算机来执行以便执行使用衬底台控制器相对于第一可移动元件来控制衬底台的位置量的方法，该第一可移动元件与衬底的表面接触，该方法包括：

根据第一元件的位置量来估计干扰力，以及

将基于所估计的干扰力的干扰力前馈信号经由前馈控制路径提供给衬底台控制器。

16.一种光刻装置，包括：

(a)被配置以调节辐射束的照明系统；

(b)被配置以支撑构图装置的构图装置支撑，该构图装置被配置以构图辐射束以便形成图案化的辐射束；

(c)被配置以支持衬底的衬底支撑；

(d)被配置以将图案化的辐射束投影到衬底上的目标部分上的投影系统，以及

(e)被配置以相对于第二可移动元件来定位第一可移动元件的定位系统，该第二可移动元件的表面与第一可移动元件接触，该系统包括：

(i)被配置以控制第二可移动元件的位置量的第二元件位置控制器，和

(ii)被配置以将干扰力前馈信号提供到第二元件控制器的前馈控制路径，该前馈控制路径包括被配置以根据第一可移动元件的位置量来估计干扰力的干扰力估计器。

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