JP2004513357A - 位置測定装置及び位置を測定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、移動物体の位置値をトリガー信号（９）と同時に測定すること、及び引続き出力することが可能である位置測定装置（１）に関する。位置測定装置が、１つの内部サイクル（６）ごとに位置値を算定し、トリガー信号（９）の入力と時点 ｔｎ に対する最後の位置測定との間の期間Δｔをタイマ（７）によって非常に精確に測定する。次いで、トリガー信号（９）の入力の時点に対する移動物体の位置が、補外法によって算定され、引続き出力される。

Description

【０００１】
本発明は、特にフォトリソグラフィ・システムで使用する位置測定装置に関する。さらに、本発明は、位置測定装置で位置を測定する方法に関する。
【０００２】
測定時点と移動物体の双方が非常に精確に確定できるように、移動物体の位置をフォトリソグラフィ・システム内の位置測定装置によって測定する必要がある。走査原理にしたがって作動するリソグラフィ・システムが、例えばウェハー・テーブルとフォトマスク・デーブルとを互いに相対的に移動させ、この場合ウェハー上のフォトマスクのパターン化すべき領域の一部だけをその都度露光する。位置決め中、及びそれに関連する位置測定中の空間誤差又は時間誤差が、既にウェハー上に存在する構造に対するパターン化すべき構造の重畳誤差を招く。
【０００３】
このようなリソグラフィ・システムでは、位置測定装置の１つの位置値が、中央制御部によって所定の時間（例えば、全て ５０ μｓ ）ごとに要求される。このとき、この位置測定装置は、応答として（例えば、マスクテーブルの）移動物体の位置を位置値要求時点に出力する必要がある。今日一般に行われている送り速度は高いために（マスクテーブルに対しては約 ２ｍ／ｓ ）、この場合、位置値の時間測定中の１ナノ秒の誤差は、位置測定中の２ナノメートルの誤差を意味する。このことは、ある意味でこのような位置測定装置に対する要求に相当する。
【０００４】
本発明の課題は、移動物体の位置を外部から確定された時点に測定し、その後に出力可能である位置測定装置を提供することにある。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する装置によって解決される。好適な実施形は、請求項１の従属請求項に記載の特徴から得られる。
【０００６】
さらに本発明の課題は、移動物体の位置を位置要求の時点に非常に精確に測定すること、引続き任意にさらに処理することを可能にする方法を提供することにある。
【０００７】
この課題は、請求項４の特徴を有する方法によって解決される。この方法の好適な詳細は、請求項４の従属請求項に記載の特徴から得られる。
【０００８】
本発明の原理は、移動物体の位置を位置測定装置の内部サイクルによって提供される期間中に測定すること、制御ユニットからの位置要求（トリガー信号）の入力時に、最後の位置測定からのトリガー信号の時間間隔を測定すること、そしてトリガー信号の入力時点に対する１つの位置値を予め測定された少なくとも２つの位置値から補外することに基づく。次いで、この補外された位置値は、位置要求に対する応答として出力される。
【０００９】
以下に、本発明のその他の利点及び詳細を図面に基づく好適な実施形から説明する。
【００１０】
図１は、位置測定装置１を示す。この位置測定装置１の要素及びこれらの要素の機能を以下で説明する。検出ユニット２内では、アナログ信号が、使用される物理的な測定原理に応じて生成される。これらのアナログ信号は、例えば光検出器の信号でもよい。この光検出器は、インクリメンタル目盛を有する光学格子測定系の走査によって変調された光と基準パルスを受信する。上述した使用形態では高い分解能が要求されるという理由で、光学測定原理の使用が考えられるものの（したがって、干渉計の信号も、検出ユニット２内で検出され得る）、例えば磁気的な効果、誘導的な効果又は容量的な効果に基づく直線運動と回転運動の走査によるその他の測定方法も考慮の対象になる。検出ユニット２は、この説明した使用形態ではマスクテーブルの直線運動を検出する。
【００１１】
検出ユニット２のアナログ信号が、Ａ／Ｄ変換器３に入力される。このＡ／Ｄ変換器３は、１ＭＨｚの内部サイクル６によって設定されている １μｓ 間隔の時点ｔごとにアナログ信号をデジタル化し、これらのデジタル値を処理ユニット４にさらに出力する。この処理ユニット４では、１つの位置値がこの処理ユニット４から算定される。この速いサイクルの位置測定は、インクリメントの計数をインクリメンタル測定系で可能にするために必要である。この処理ユニット４内では、位置測定の分解能が、補間によって向上され得ると同時に、個々のデジタル信号の例えば位相位置の校正も実施され得る。基準パルスと信号のインクリメントの計数とを評価することによって、位置が絶対測定され得る。
【００１２】
次いで、こうして得られた位置値が、補外ユニット５にさらに入力される。位置測定のさらなる経過に対しては、図２を参照のこと。
【００１３】
位置測定装置１が、上位に配置された制御ユニット８から位置測定用の要求　（トリガー信号９）を受取ると、 ｔｎ での内部サイクルの最後のパルスから時点 ｔ０ に対するトリガー信号９の入力までの期間Δｔ が、タイマ７内で測定される。このタイマ７は、例えばタイム・トゥー・デジタル変換器（ＴＤＣ）でもよい。このデジタル変換器は、内部サイクル６によってその都度０にセットされ、内部で１つの期間Δｔを非常に精確に測定する。この期間Δｔは、トリガー信号９の入力後にデジタル式に出力される。
【００１４】
この期間Δｔは、同様に補外ユニット５に入力される。そこでは、時点ｔｎとｔｎ−１に検出された少なくとも両位置値Ｐ１とＰ２に近似する関数によって、補外法が、時点 ｔ０ の位置に対して実施される。このことは利点をもたらす：物体が静止している場合、２つの位置値による線形の補外法が、位置を平均化し、同時に雑音を低下させる。一定の速度で移動する物体に対しては、この補外法は、さらに非常に精確である。雑音低下に関する利点を獲得するためには、１本の直線を３つの支点に基づいて補外する必要がある。加速系の場合、さらに精確な補外を実現するためには、より高次の関数（例えば、多項式）を適用する必要がある。最大に発生する加速度を認識する場合、これによって発生する誤差が十分小さいままであるときは、線形の補外法に限定できる。図２中には、一方向に加速している物体の実際の位置変化Ｐ（Ｔ） が、時点 ｔｎ と ｔｎ−１ に検出された両位置値Ｐ１とＰ２と共に示されている。ΔＰは、Ｐ１とＰ２を通過する１本の直線Ｇの線形の補外による位置算定誤差を示す。この説明した使用形態に対しては、マスクテーブルの １０ｇまでの加速度を考慮する必要がある。内部サイクル６が １ＭＨｚ の場合、すなわちΔｔ＝ １ μｓ に対しては、最大補外誤差ΔＰが ０．０５ｎｍ である。
【００１５】
したがって、こうして算定された位置値は、時点 ｔ０ での移動物体の要求される位置値に対する近似値である。この位置値は、位置測定装置１から上位に配置された制御ユニットに伝達される。
【００１６】
一方では平均値の生成による雑音の抑制の利点、及び他方では時点 ｔ０ に対する位置の精確な測定を最適に利用できるようにするため、その都度の補外を柔軟に適合させることも考えられる。すなわち、移動物体がほとんど加速しない場合は、線形の補外が多数の点で実施される。その結果、雑音が大幅に抑制される。これに対して物体が急激にかつ不定に加速する場合は、誤差ΔＰを小さく保持するため、より高次の補外が適用される。
【００１７】
この位置測定装置のもう１つの利点は、測定結果の精度を低下させうる信号の所要時間が考慮され得る点である。すなわち、例えば光が、スケールから検出ユニット２までに所定の時間を必要とする。さらに、検出ユニット２，Ａ／Ｄ変換器３及び処理ユニット４内の付随電子機器が、測定信号を遅延させる。これらの効果は、タイマ７内で測定された期間Δｔに対するオフセットによって考慮され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
位置測定装置を示す。
【図２】
位置測定のタイムチャートを示す。
【符号の説明】
１　　位置測定装置
２　　検出ユニット
３　　Ａ／Ｄ変換器
４　　処理ユニット
５　　補外ユニット
６　　内部サイクル
７　　タイマ
８　　制御ユニット
９　　トリガー信号

Claims (9)

1. １つの検出ユニット（２），内部サイクル（６）によって制御される少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器（３），１つの処理ユニット（４），１つの補外ユニット（５）及び内部サイクル（６）の１つのパルスと外部のトリガー信号（９）との間の期間Δｔを測定するタイマ（７）を有する、移動物体の位置を測定する位置測定装置。
2. 補外ユニット（５）は、予め測定された少なくとも２つの位置データ（Ｐ１，Ｐ２）と期間Δｔとから１つの位置を補外することを可能にする手段を有する請求項１に記載の位置測定装置。
3. 検出ユニット（２）は、光学格子系の走査ヘッドである請求項１に記載の位置測定装置。
4. 以下のステップによって位置測定装置内で位置を測定する方法：
   −　内部サイクル（６）の期間中にＡ／Ｄ変換器（３）内で検出ユニット（２）のアナログ位置データをデジタル化し、
   −　処理ユニット（４）内でこれらのデジタルデータから位置データを算定し、
   −　タイマ（７）内で内部サイクル（６）の１つのパルスから１つの外部トリガー信号（９）の発生までの期間Δｔを測定し、
   −　補外ユニット（５）内でこの期間Δｔと共に少なくとも２つの位置データＰ１，Ｐ２を処理する。
5. 期間Δｔは、タイマ（７）によって測定され、このタイマ（７）は、内部周期（６）によってその都度リセットされ、このタイマ（７）は、トリガー信号（９）の受信後に最後のリセット以降の期間Δｔを補外ユニット（５）に対して出力する請求項４に記載の方法。
6. １つの位置値をトリガー信号（９）の入力時点に対して算定するため、補外が、補外ユニット（５）内で多項式関数を用いて実行される請求項４に記載の方法。
7. 過去の時点ｔｎ，ｔｎ−１，…に対する多数の位置値Ｐ１，Ｐ２，…が、数学的に必要なものとして多項式関数を決定するために考慮され、雑音を抑制するための平均化が実現される請求項６に記載の方法。
8. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置測定装置を有するリソグラフィ・システム。
9. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法にしたがって作動する位置測定装置を有するリソグラフィ・システム。