JP2006191055A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置の描画品質及びデバイス製造方法を向上させる。
【解決手段】リソグラフィ装置が第１可動要素（浸液供給システムのような）を具備し、それは第２可動要素（基板テーブルのような）の表面に接触して動作している。さらに、本リソグラフィ装置は、第２可動要素の位置の量を制御するための第２要素の制御器（基板テーブル制御器のような）Ｃ２を具備する。毛管力によって、例えば、第１及び第２可動要素が相対移動することによって引き起こされた外乱力が、第１及び第２可動要素の位置ｙ１，ｙ２を乱す。このような外乱力による第２可動要素の位置の少なくとも一部を補正するために、本リソグラフィ装置は、外乱力フィードフォワード信号を第２要素の制御器Ｃ２に供給するためのフィードフォワード制御経路を含み、このフィードフォワード制御経路は、第１可動要素の位置の量ｙ１から外乱力を推定するための外乱力推定器Ｆｄ推定、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、リソグラフィ装置、デバイス製造方法、及びコンピュータ・プログラムに関する。

リソグラフィ装置は、基板上に、通常は、基板の標的部分上に望ましいパターンを描画する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。その場合に、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを作成することができる。このようなパターンは、基板（例えば、シリコン・ウェハ）上の標的部分（例えば、１個又は数個のダイの一部を含む）の上に転写可能である。パターンの転写は、一般に基板上に設けた放射感応性材料（レジスト）の層上に描画することによる。一般に、単一の基板が、連続的にパターン形成される隣接標的部分の網状構造を含む。従来のリソグラフィ装置には、１回でパターン全体を標的部分上に露光することによって標的部分をそれぞれに照射する、いわゆるステッパと、放射ビームによってパターンを所与の方向（「走査」方向）に走査し、他方では同期して、この方向に平行に又は逆平行に基板を走査することによって標的部分をそれぞれに照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上に型押しすることによってパターンをパターン形成装置から基板に転写することも可能である。

投影系の最終要素と基板との間の空間を充填するために、リソグラフィ投影装置中の基板を相対的に大きな屈折率を有する液体（例えば、水）の中に液浸することが提案されてきた。要点は、露光放射が液体中でより短い波長を有するので、より微細な形状構成の描画を可能にすることである。（液体の効果はまた、投影系の有効開口数を増加させ、且つ焦点深度も増大させるものと考えられ得る。）固体粒子（例えば、水晶）を縣濁させた水を含めて他の浸液も提案されてきた。

しかし、基板、又は基板及び基板テーブルを液槽の中に液浸すること（例えば、ここで参照によってその全体を組み込む米国特許第４５０９８５２号明細書を参照されたい）は、走査露光中に加速しなければならない大量の液体が存在することを意味する。これには追加的な又はより強力なモータを必要とする場合があり、さらに液体中の乱流が望ましくなく且つ予測できない影響をもたらす恐れがある。

提案された解決策の１つは、液体供給システムが、液体閉じ込めシステムを使用して基板の局部領域上のみに、且つ投影系の最終要素と基板との間の中に液体を供給するものである（基板は一般に投影系の最終要素よりも大きな表面積を有する）。このように配置するために提案された１つの方法が、ここで参照によってその全体を組み込む国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。図２及び３で例示するように、好ましくは最終要素に対する基板の移動方向に沿って液体が少なくとも１つの注入口ＩＮによって基板上に供給され、投影系の下方を通過した後に少なくとも１つの排出口ＯＵＴによって除去される。即ち、基板を要素の下方で−Ｘ方向に走査するとき、液体を要素の＋Ｘ側で供給し、−Ｘ側で除去する。図２は、液体が、注入口ＩＮを介して供給され、低圧源に連結する排出口ＯＵＴによって要素の他方の側で除去される配置を模式的に示す図である。

図２の例示では、液体が最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給されるが、これはそうである必要はない。最終要素の周囲に位置決めされた注入口及び排出口の様々な向き及び個数が可能であり、一実施例が図３に示されているが、そこでは排出口を両側に備える注入口の４つの組が最終要素の周囲に規則的な様式で設けられている。

提案された別の解決策は、投影系の最終要素と基板テーブルとの間における空間の境界の少なくとも一部に沿って延在する封止部材を液体供給システムに設けるものである。このような解決策を図４に例示する。この封止部材は、Ｚ方向（光軸方向）に多少の相対移動が存在し得るが、ＸＹ面では投影系に対して実質的に静止している。封止部材と基板表面との間に封止が構成される。この封止は、ガス・シールのような非接触封止であることが好ましい。このようなシステムが、ここで参照によりその全体が組み込まれる欧州特許出願第０３２５２９５５．４号明細書に開示されている。

さらに別の解決策を図５に示す。この図では、基板表面と投影系の最終要素との間の空間を充填するために液体が閉じ込められるように、貯槽１０が、投影系の像平面周りに基板に非接触封止を形成する。この貯槽は、投影系ＰＬの最終要素の下方に位置決めされ、且つそれを取り囲む封止部材１２によって形成される。液体は、投影系の下方にあり且つ封止部材１２の内部にある空間に導入される。封止部材１２は投影系の最終要素の少し上方に達し、液体水準は液体の緩衝域が設けられるように最終要素の上方まで達する。封止部材１２は、上端が投影系又はその最終要素の形状と厳密に共形であることが好ましく、例えば、円形であり得る内部周辺部を有する。底部では、この内部周辺部が像領域の形状、例えば、長方形（そうである必要はないが）と厳密に共形である。

液体は、封止部材１２の底部と基板Ｗの表面との間のガス・シール１６によって貯槽の中に閉じ込められる。このガス・シールは、圧力下で注入口１５を介して封止部材１２と基板との間の間隙に供給され、且つ排出口１４を介して抽出される気体、例えば、空気又は合成空気（しかし、好ましくは、窒素又は別の不活性ガス）によって形成される。気体注入口１５に対する過圧、排出口１４に対する真空水準、間隙の幾何学形状は、液体を閉じ込める高速で内向きの空気流が存在するように配置される。

欧州特許出願第０３２５７０７２．３号明細書では、双ステージ又は２連ステージ式液浸リソグラフィ装置の着想が開示されている。このような装置には、基板を支持するための２つのステージが設けられている。浸液の非存在下で、第１の位置にあるステージを使用して水平計測を実行し、他方では浸液の存在下で、第２の位置にあるステージを使用して露光を実行する。別法では、この装置が１つのステージのみを有する。

以上に提案された解決策のそれぞれでは、液体供給システムが基板の表面に接触している。図２〜５の示す解決策では、液体が基板の表面に直に接触する一方で、図２〜５に係る解決策に示すような他の構造的要素が、基板の表面と直接的に又は間接的に接触し得る。

基板の表面上に投影すべきパターンの精確な描画を実現するために、基板の表面が高精度で投影系の焦点面の中に位置することが望ましいので、リソグラフィ装置の投影系（例えば、投影レンズ）に対する基板表面の位置決め精度は高い。現在の実施では、投影系に対して基板表面の１０ナノメートルの位置誤差が臨界であると考えられている。

動作に際して、基板の異なる部分が照射されることになるので、液体供給システムは、例えば、基板に対して移動する。液体供給システムの移動は、それによって生じる液体自体の移動も、基板に作用する力をもたらすことになり、そのために基板の変位をもたらし、したがってリソグラフィ装置によって基板上に投影される画像品質を損なうことになる。

基板の位置（又は、さらに詳細には基板テーブルの位置）を高速、高精度で制御することによって、このような基板の位置決め誤差を補正しようとする試みがなされてきたが、外乱力の性質及び位置決め精度に対する高度の要件のために、満足の行く結果が依然として得られていない。

リソグラフィ装置の描画品質及びデバイス製造方法を向上させることが望ましい。

本発明の一実施例によれば、第１の可動要素を含み、第２の可動要素を含み、この第２の可動要素の表面が第１の可動要素に接触して動作しており、第２の可動要素の位置の量を制御するための第２の要素の制御器を含むリソグラフィ装置が提供されており、本リソグラフィ装置は、外乱力フィードフォワード信号を第２の要素の制御器に供給するためのフィードフォワード制御経路をさらに含み、このフィードフォワード制御経路は、少なくとも第１の可動要素の位置の量から外乱力を推定するための外乱力推定器を含む。

本発明の一実施例によれば、基板テーブルによって基板を保持するステップを含み、基板テーブル制御器によって基板テーブルの位置の量を制御するステップを含み、第１の可動要素を基板に対して位置決めするステップを含み、この第１の可動要素は基板の表面に接触して動作しており、少なくとも第１の要素の位置の量から外乱力を推定するステップを含み、推定された外乱力に基づいて、フィードフォワード制御経路を介して外乱力フィードフォワード信号を基板テーブル制御器に供給するステップを含み、さらにパターンをパターン形成装置から基板の上に転写するステップを含むデバイス製造方法が提供されている。

本発明の一実施例によれば、少なくとも第１の要素の位置の量から外乱力を推定する動作と、推定された外乱力に基づいて、フィードフォワード制御経路を介して外乱力フィードフォワード信号を基板テーブル制御器に供給する動作とを、コンピュータにロードされたときに、本発明の一実施例に係る本方法に従って実行するためのプログラム命令を含むコンピュータ・プログラムが提供されている。

本発明のさらに別の実施例では、放射のビームを調整するように構成された照明系を具備し、パターン形成装置を支持するように構成されたパターン形成装置支持体を具備し、このパターン形成装置は放射のパターン形成したビームを形成するために放射のビームをパターン形成するように構成されており、基板を保持するように構成された基板支持体を具備し、放射のパターン形成したビームを基板上の標的部分の上に投影するように構成された投影系を具備し、さらに第１の可動要素を第２の可動要素に対して位置決めするように構成された位置決めシステムを具備し、第２の可動要素の表面が第１の可動要素に接触している、リソグラフィ装置が提供されており、このシステムは、第２の可動要素の位置の量を制御するように構成された第２の要素の位置制御器と、外乱力フィードフォワード信号を第２の要素の制御器に供給するように構成されたフィードフォワード制御経路とを含み、このフィードフォワード制御経路は、第１の可動要素の位置の量から外乱力を推定するように構成された外乱力推定器を含む。

ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して、本発明の実施例を例示としてのみ説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、投影ビームＢ（例えば、紫外放射又は遠紫外放射）を調整するように構成された照明系（照明器）ＩＬと、パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように作製され、且ついくつかのパラメータに従ってパターン形成装置を精確に位置決めするように構成された第１の位置決め装置ＰＭに連結されている支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴとを具備する。本装置はまた、基板（例えば、レジスト塗布ウェハ）Ｗを保持するように作製され、且ついくつかのパラメータに従って基板を精確に位置決めするように構成された第２の位置決め手段ＰＷに連結されている基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、放射ビームＢに付与されたパターンをパターン形成装置ＭＡによって基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば、１個又は複数のダイを含む）の上に投影するように構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＬとを具備する。

照明系は、放射を誘導し、整形し、又は制御する様々な種類の光学素子、例えば、屈折性、反射性、磁性、電磁性、静電性、若しくは他の種類の光学素子、又はその組合せを含み得る。

支持構造は、パターン形成装置を支持する（即ち、その重量を支える）。それは、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び他の条件（例えば、パターン形成装置が真空環境中で保持されているかどうかなど）に応じた様態でパターン形成装置を保持する。支持構造は、パターン形成装置を保持するために機械式、真空式、静電式、又は他の固締技法を使用することができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定式又は可動式であり得る架台又はテーブルでよい。この支持構造は、パターン形成装置を、例えば、投影系に対して望ましい位置に確保することができる。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はいずれも、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義であると見なし得る。

本明細書で使用する「パターン形成装置」という用語は、基板の標的部分中にパターンを作成するように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用可能な任意の装置を指すものと広義に理解されるべきである。放射ビームに付与されたパターンは、基板の標的部分中の望ましいパターンに厳密に対応しない場合もある（例えば、パターンが位相シフト特性又はいわゆる補助特性を含む場合）ことにも留意されたい。一般には、放射ビームに付与されたパターンは、標的部分中に作成されているデバイス（集積回路のような）中の特定機能層に対応することになる。

パターン形成装置は透過型又は反射型であり得る。パターン形成装置の実施例には、マスク、プログラマブル・ミラー・アレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィではよく知られており、バイナリ・マスク、レベンソン型位相シフト・マスク、及びハーフ・トーン型位相シフト・マスクなどの種類ばかりでなく、様々な複合マスクの種類も含む。プログラマブル・ミラー・アレイの一実施例では、小ミラーのマトリックス配置を使用するが、これらのミラーのそれぞれが、入射する放射ビームを異なる方向に反射するために個々に傾動可能である。傾動されたミラーは、ミラー・マトリックスによって反射される放射ビーム中にパターンを付与する。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、屈折性、反射性、反射屈折性、磁性、電磁性、及び静電性の光学系、又はその任意の組合せを含めて、使用されている露光放射に適切な又は浸液の使用若しくは真空の使用などのような他の要素に適切な任意の種類の投影系を包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書の「投影レンズ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「投影系」という用語と同義であると見なし得る。

ここで図示されているように、本装置は透過型である（例えば、透過型マスクを使用する）。別法として、本装置は反射型でもよい（例えば、上に言及した種類のプログラマブル・ミラー・アレイ又は反射型マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は、２つ（２連ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類であり得る。このような「多連ステージ」機械では、追加的なテーブルを並行して使用可能である。即ち、１つ又は複数のテーブルが露光用に使用されている間に、１つ又は複数のテーブル上で予備段階が実施可能である。

図１を参照すると、照明器ＩＬは放射ビームを放射源ＳＯから受け取る。この放射源とリソグラフィ装置とは、例えば、放射源がエキシマ・レーザであるときは別個の実体である。このような場合には、放射源はリソグラフィ装置の一部を構成するものとは見なされず、放射ビームは、例えば、適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡張器を含むビーム送出系ＢＤの補助によって、放射源ＳＯから照明器ＩＬに送られる。他の場合には、例えば、放射源が水銀灯であるとき、放射源はリソグラフィ装置の一部を構成し得る。放射源ＳＯ及び照明器ＩＬをビーム送出系ＢＤ（必要であれば）と併せて放射系と呼び得る。

照明器ＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するための調整器ＡＤを備えることができる。一般には、照明器のひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部半径範囲（通常、それぞれにσ−外部及びσ−内部と呼ぶ）を調整することができる。さらには、照明器ＩＬは、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯなどの様々な他の構成要素を備え得る。照明器を使用して放射ビームを調整し、その断面に望ましい均一性及び強度分布を持たせることができる。

放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブルＭＴ）上で保持されるパターン形成装置（例えば、マスクＭＡ）上に入射し、パターン形成装置によってパターン形成される。放射ビームＢは、マスクＭＡを横切った後に、このビームを基板Ｗの標的部分Ｃの上に合焦する投影系ＰＬを通過する。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉型素子、線形エンコーダ、又は容量性センサ）の補助によって、例えば、異なる標的部分Ｃを放射ビームＢの経路中に位置決めするために、基板テーブルＷＴを精確に移動することができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサ（図１に明示せず）を使用して、例えば、マスク・ライブラリから機械的に取り出した後に又は走査時に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して精確に位置決めすることができる。一般には、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を構成する長行程モジュール（粗動位置決め用）及び短行程モジュール（微動位置決め用）の補助によって実現可能である。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を構成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して実現可能である。ステッパの場合は（スキャナとは異なり）、マスク・テーブルＭＴを短行程アクチュエータのみに連結するだけでもよいし、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せ標識Ｍ１、Ｍ２及び基板位置合せ標識Ｐ１、Ｐ２を使用して位置合せ可能である。例示した基板位置合せ標識は専用の標的部分を占有するが、それらは標的部分間の空き領域に配置可能である（これらは罫書き線位置合せ標識として知られる）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、これらのダイの間にマスク位置合せ標識を配置してもよい。

図示の装置を次の好ましい方式で使用することができる。

ステップ方式：放射ビームに付与されたパターン全体を１回で標的部分Ｃの上に投影する間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保持する（即ち、単一静的露光）。次いで、異なる標的部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴをＸ方向及び／又はＹ方向に移動する。ステップ方式では、露光域の最大の大きさが、単一静的露光で描画される標的部分Ｃの大きさを限定する。

走査方式：放射ビームに付与されたパターンを標的部分Ｃの上に投影する間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期して走査する（即ち、単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＬの（縮小／）拡大率と像反転特性によって決定可能である。走査方式では、露光域の最大の大きさが単一動的露光における標的部分の幅（非走査方向における）を限定する一方で、走査の移動長さが標的部分の高さ（走査方向における）を決定する。

別の方式：放射ビームに付与されたパターンを標的部分Ｃの上に投影する間、マスク・テーブルＭＴを基本的に静止状態に保ってプログラム可能なパターン形成装置を保持し、且つ基板テーブルＷＴを移動又は走査する。この方式では、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの移動後毎に又は走査時の連続的な放射パルスの合間に、プログラム可能なパターン形成手段を必要に応じて更新する。このような動作方式は、上で言及した種類のプログラマブル・ミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン形成装置を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に応用可能である。

以上に説明した使用方式に関する組合せ及び／若しくは変型、又はまったく異なる使用方式を用いることも可能である。

液体供給システム（図１においてＩＨによって示した）の実施例を図２〜５に示し、且つそれらを参照して説明した。

図６は、リソグラフィ装置の液体供給システム（図５を参照して上で説明した封止部材１２のような）の位置を制御するための閉ループの制御ループを模式的に示す。この制御ループは、液体供給システム制御器Ｃ_１と、Ｐｒ_１によって模式的に示したプロセスとを含む。このプロセスは、液体供給システムを位置決めするアクチュエータの入力信号から、液体供給システムの位置を検出する位置センサの出力信号までの伝達関数を含む。したがって、量ｙ_１は位置センサによって測定された液体供給システムの位置を表す。同様に図６は、位置の量、即ち、この実施例では基板テーブル（したがって、基板自体）の位置を制御する、閉ループ構成中の制御器も示す。この制御ループは、制御器Ｃ_２及びプロセスＰｒ_２を含む。このプロセスは、基板テーブルを位置決めするアクチュエータの入力信号から、基板テーブルの位置を検出するセンサの出力信号までの伝達関数を含む。したがって、量ｙ_２は位置センサによって検出された基板テーブルの位置を表す。よって制御器Ｃ_１及びプロセスＰｒ_１を含む液体供給システム制御ループは、閉ループ構成において液体供給システム（この実施例では、例えば、封止部材１２）の位置を制御し、他方でプロセスＰｒ_２を含む閉ループ構成中の制御器Ｃ_２は、基板テーブルの位置（したがって基板の位置）を制御する。それぞれの制御ループには、各制御ループに設定値位置を供給するために、それぞれｒ_１及びｒ_２によって示す設定値が供給される。信号ｅ_１及びｅ_２は、位置誤差、即ち、ｒ_１及びｒ_２によってそれぞれ設けられた望ましい位置と、ｙ_１及びｙ_２によってそれぞれ示された実際の位置との間の差を表す。信号Ｆ_ｃ１及びＦ_ｃ２はそれぞれが、制御器Ｃ_１及びＣ_２の各出力信号を表す。これらの信号が各プロセスＰｒ_１、Ｐｒ_２に供給されるとき、それらは、各プロセス中に備わるそれぞれのアクチュエータに対する入力信号を表し、したがって、液体供給システムに作用する力（Ｐｒ_１の場合）と、基板及び基板テーブルに作用する力（Ｐｒ_２の場合）とをそれぞれ表す。図６は、プロセスＰｒ_１及びプロセスＰｒ_２に作用する外乱力（Ｆｄによって示す）をさらに示す。この外乱力Ｆｄを発生させる恐れのある原因の概要を以下に挙げる。物理法則によれば、作用力は、符号は逆であるが反作用力に等しく、よってプロセスＰｒ_１及びＰｒ_２に作用するＦｄは逆の符号を有する。プロセスＰｒ_１及びＰｒ_２中に備わるアクチュエータは、例えば、ローレンツ・アクチュエータ、圧電アクチュエータ、又は空気アクチュエータを含み得る。液体供給システム及び基板テーブルの位置をそれぞれ測定するためにプロセスＰｒ_１、Ｐｒ_２中に備わるセンサは、容量性センサ、光学エンコーダ、又はレーザ干渉計を含み得る。実際の現在の実施では、液体供給システムの位置及び基板テーブルの位置は共に計量フレームに対して制御されるが、これらの位置の一方又は両方に対する他の任意の基準も応用可能である。

外乱力Ｆｄは多様な原因によって発生し得るが、液体（即ち、浸液）の流れ及び気体（図２〜５に対する説明で述べた気体のような）の流れが外乱を引き起こす可能性があり、したがって外乱力を発生させる。また図２〜５を参照して示した実施例のいくつかでは、浸液、気体、又はその組合せを排出すべき排出物が存在する。このような排出は気泡及び／又は小液滴が排出物の中に生じる恐れがあり、それは外乱力を発生させる急激な圧力変動及び／又は流量変動をもたらし得る。外乱力の他の原因は、基板の位置、例えば、傾動であり得る。基板表面は必ずしも十分に水平ではないので、投影システムの象平面内で基板の一部を十分に高精度に位置決めするためには基板を傾動する必要があり得るが、このような位置決め、例えば、傾動は外乱を生じる恐れがあり、したがって液体供給システムに作用する外乱力を発生させる。外乱力の他の原因は毛管効果にも見いだし得る。図２〜５に示した実施例では、基板と投影系と液体供給源の一部との間に液体が使用される。例えば、基板、投影レンズ、又は液体供給システムを変位させようとすると、液体の毛管効果によって引き起こされた力が影響することになる。外乱力（それが、例えば、液体供給システムに作用するものと仮定すると）は、基板に（したがって基板テーブルに）反作用外乱力を生じる。

上で説明したように、基板表面（したがって基板及び基板テーブル）は、パターンを基板の標的部分の上に高精度に投影できるように投影系に対して高精度に位置決めされる必要がある。現在の実施では、１０ナノメートルの位置誤差が許容可能な大きさであると考えられ得る。このように相対的に精確な位置決めとは対照的に、液体供給システムの位置は比較的に大きな公差を示し、現在の実施では、基板表面に対して１マイクロメートルの位置公差が許容可能である。

本発明の一実施例では、フィードフォワードを使用して液体供給システムの位置（一般には位置の量）から外乱力を推定することによって基板テーブルの偏位を補正することができる。外乱力は、同じ大きさで液体供給システム及び基板テーブルに作用し、したがって液体供給システムの位置からも外乱力を推定することが可能になる。Ｆｄからｙ_１までの伝達関数は次式に等しい。即ち、

よって、Ｆｄは次式によって構成可能である。即ち、

しかし、この伝達関数は、その中に制御器Ｃ_１の伝達関数が含まれているので、実行するには不安定であり、且つ非常に複雑であり得る。一般に、制御器Ｃ_１の伝達関数には、比例、積分、及び微分利得、低域フィルタ、並びに２個以上のノッチ・フィルタが含まれ得る。これは、４次のプロセスＰｒ_１を仮定すると、上記公式が１１次以上になる状況が生じ得る。本発明の一実施例では、この公式は、以下のステップで、下でさらに説明するように、実行がより容易な異なる公式に書き換え可能である。上式を書き換えると、次式が得られる。即ち、

ｒ_１が零に等しいと仮定すると、上式は次のように書き換え可能である。即ち、

得られる式は、Ｃ_１の伝達関数を含んでおらず、したがって、Ｃ_１の伝達関数によって導入された高次効果が回避されているので、その実行が遙かに簡単になることが理解されよう。６番目の式は、図６に示した制御機構で実行された。推定外乱力Ｆｄ_推定を供給する推定器は、図６に示した実施例では、制御器Ｃ_１の入力から制御器Ｃ_２の出力までの第１の経路を含み、この経路はプロセス伝達関数Ｐｒ_１の逆数である伝達関数を含む。さらに制御器Ｃ_１の出力から制御器Ｃ_２の出力までの第２の経路が単位伝達関数を含み、よって６番目の式の実行を得る。制御器Ｃ_１、Ｃ_２及び外乱力を推定する推定器は、例えば、アナログ電子機器で又はデジタル式に、例えば、専用ハードウェア、プログラマブル・ハードウェア、及び／又は適切なプログラム命令がプログラムされている１つ若しくは複数のマイクロコンピュータ、マイクロコントローラを利用して実行可能である。

制御システムの別の実施例を図７に示す。図７では、外乱力を推定する推定器の第１及び第２の経路はそれぞれが、Ｈ_ｌｐによって示す低域フィルタを含む。実際の一実施例では、プロセスＰｒ_１が、通常は零よりも大きな極数を含む。その結果として、Ｐｒ_１の逆数（外乱力推定器の第１の経路中に含まれる）が、この場合には零よりも大きな極数を含み、したがって「適正」ではない。この伝達関数を適正にするために、アナログ連続領域に低域フィルタを追加することが可能であり、他方でデジタル領域には、時間遅延（例えば、１つ又は複数のサンプル時間の）を追加することが可能である。より精確な実装を実現するために、図７に示したように、外乱力推定器の第１及び第２の両経路の中に同じ低域フィルタ又は時間遅延を実装することが有利である。即ち、外乱力推定器の第１の経路中にのみ低域フィルタ又は時間遅延を含み、その第２の経路中に含まないと、より大きな誤差が外乱力の推定値に生じることになる。図７に示した低域フィルタＨ_ｌｐは、上で説明したようにデジタル領域に時間遅延を含むことができる。

ここで、図８ａ及びｂ並びに図９ａ〜ｃを参照して、図６及び７を参照して説明したフィードフォワードの効果を説明する。図５に示し且つそれを参照して説明した封止部材１２のような液体供給システムは、２００Ｈｚで共振周波数を有する０．５キログラムの質量を含む。液体供給システムを位置決めするアクチュエータの入力信号から、液体供給システムの位置を測定するセンサの出力信号までの伝達関数が、その振幅及び位相図を提供する図８ａで、Ｐｒ_１によって示されている。同様に図８ｂは、プロセスＰｒ_２、即ち、基板テーブルを位置決めするアクチュエータの入力信号から、基板テーブルの位置を検出するセンサの出力信号までの伝達関数の周波数図を示す。この基板テーブルは、本実施例では２０キログラムの質量を含む。さらには、制御器Ｃ_１及びＣ_２がそれぞれ、本実施例では、比例、積分、及び微分伝達関数と低域フィルタとを含む。これらの制御器は、２０Ｈｚの帯域幅を有する液体供給システム制御ループと、１００Ｈｚの帯域幅を有する基板テーブル制御ループとを設ける。図９では、１ニュートンの段階的な力の外乱Ｆｄに対する応答を示す。図９ａは、外乱力に応答する液体供給システムの位置を示す。図９ｂは、曲線１において、図６及び７を参照して上で説明した推定フィードフォワードが適用されていない、基板テーブルの応答（したがって基板テーブルの位置）を示し、他方で図９ｂの曲線２は、図６及び７を参照して示し且つ説明したフィードフォワードが適用されている、段階的な力の外乱に対する基板テーブルの応答を示す。力の推定フィードフォワードが適用される場合には、段階的な力の外乱の効果がかなり低減されることが観察され得る。さらに図９ｂでは、図９ａに較べて、外乱を補正するための制御ループによる応答が速いので、基板テーブル制御ループの帯域幅が、液体供給システム制御ループの帯域幅よりも大きいことが理解され得る。図９ｃは、図６及び７に係るフィードフォワードによって推定された段階的な外乱力及びその推定値を示す。図９ｃからは、推定外乱力が段階的な力の外乱に事実上等しいことが理解され得る。したがって、上で説明したフィードフォワードによって、基板テーブルの位置（したがって基板の位置）に対する外乱力の影響が大幅に低減可能であり、したがって基板テーブルの位置決めの位置精度が大幅に向上し、よってリソグラフィ装置の投影系の焦点面に対して基板をより精確に位置決めできるので、パターンを基板上により精確に投影することができる。

以上では、基準値ｒ_１（図６及び７参照）が零であると仮定されていた。以下では、入力ｒ_１における非零値が外乱力の推定値に及ぼす効果を説明する。ｒ_１において非零であるが、定数値を有する基準値の場合では、変化しない非零の基準入力の場合においても誤差信号ｅ_１は零に等しくなるので、以上に較べて外乱力の推定値に差は観察されないことになる。これは、プロセスＰｒ_１が通常は積分プロセスを含むからであり、即ち、液体供給システムがそれぞれのアクチュエータによって一旦位置決めされたら、その時点以降は（零外乱を示す理想的な場合では）液体供給システムがその位置に留まるので、それ以上位置決めするためにＰｒ_１に対する入力信号を必要としないからである。このような実質的な積分効果によって、ｅ_１における零値が、ｒ_１における非零の定数値において観察されることになる。ｒ_１が動的遷移を示す場合では、誤差信号ｅ_１の変化及び制御器出力信号Ｆ_ｃ１の変化が、その結果であり得る。次いで、これらの信号の変化に基づいて、力推定器フィードフォワードは力を推定することになるが、それは、制御ループ中のこれらの信号が外乱力による相互作用に関連するものではなく、基準値自体の変化によるものであることを考慮することはない。したがって、図６及び７に示した制御図では、外乱力推定信号が生成され、よってその時点で存在すらし得ない外乱力を補償することによって誤った推定値をもたらすことになる。しかし、この効果は、液体供給システム制御ループ中のフィードフォワード（図６及び７に示さず）によって打ち消される。このフィードフォワード（理想的な場合における）は、プロセス伝達関数Ｐｒ_１の逆数に等しい伝達関数を含む。フィードフォワードの入力が基準値ｒ_１に結合され、且つフィードフォワードの出力がプロセス伝達関数Ｐｒ_１の入力に結合される。したがって、動的変化が基準入力ｒ_１に生じるとき、この変化は、Ｐｒ_１の逆数である伝達関数を有するフィードフォワードによって、基準値の変化と作用し合うようにＰｒ_１を駆動するのに適切な入力信号をＰｒ_１にもたらす。その結果として、プロセスＰｒ_１の出力（したがってｙ_１）が、フィードフォワードによってｒ_１の変化に従うので、制御器Ｃ_１は如何なる動作も実行する必要はなく、その結果として、誤差信号ｅ_１は零に留まり（又は少なくとも基準値の変化によって変化しないで）、したがってＦ_Ｃ１も変化せず、よってｒ_１からプロセス伝達関数Ｐｒ_１の入力までのフィードフォワードの有益な動作のために、外乱力の推定値に対する効果が観察されることはない。このフィードフォワードはＰｒ_１の逆数に等しい伝達関数を有することが好ましい。

本発明の一実施例に係る方法は、基板テーブルＷＴによって基板Ｗを保持するステップを含み、基板テーブル制御器Ｃ_２（例えば、閉ループ構成中の）によって基板テーブルＷＴの位置の量を制御するステップを含み、基板に対して第１の可動要素（液体供給システム１２のような）を位置決めするステップを含み、この第１の可動要素は基板の表面に接触して動作しており、少なくとも第１の要素の位置の量から外乱力Ｆｄを推定するステップを含み、基板制御器Ｃ_２へのフィードフォワード制御経路を介して、推定外乱力に基づいて外乱力フィードフォワード信号を供給するステップを含み、且つパターンをパターン形成手段から基板上に転写するステップを含む。

本発明の一実施例に係るフィードフォワードは、任意の第１の要素と第２の要素との間の外乱力の推定値を供給するために応用可能であり、この第１及び第２の要素は相互に直接的に又は間接的に接触している。しかし、外乱力は、逆の符号を有するが、この第１及び第２の両方の要素に対して作用するので（作用力は反作用力の逆に等しいので）、この力は、第２の要素の位置の量の少なくとも一部を補正するために外乱力推定信号を供給するために、例えば、第１の要素の位置の量から推定可能である。この第２の要素は、基板を保持するための基板テーブルを含むことができる。第１の要素は、上で説明した封止部材のような液体供給システムを含むことができる。別法として、第１の要素は、基板から液体（例えば、液体供給システムによって供給され且つ除去されない）の残留分を除去するための液体除去システム、又は基板水準を測定するための水準センサ（気圧計であるセンサ、即ち、気体の流れの中の圧力差を検出することによって基板表面の水準を測定するための水準センサのような一実施例）を含み得る。以上の実施例の代わりに又は追加して、第１及び第２の可動要素は他の任意の要素をさらに含むことも可能である。即ち、第１の可動要素は液体供給システムを含み、他方では第２の可動要素が投影レンズを含んでもよく、第１及び第２の可動要素がそれぞれ、投影レンズの内部にレンズ要素（これらのレンズ要素は互いに相互作用する）又は任意の他の要素（可動式であり、且つ／又はその位置の量が制御器によって制御される）を含んでもよい。

可動要素という用語は、位置が可変であり且つ／又はリソグラフィ装置の動作時に変化し得る要素を含むものとして理解すべきであるが、可動要素はまた、位置がリソグラフィ装置の動作時に実質的に静止している要素を含んでもよく、その場合には、可動という用語は、当該要素を変位しようとする任意の効果を打ち消し又は補償するための可動性を指し得る。したがって、可動要素（動作時には実質的に静止しているが）は、例えば、それぞれの要素の位置の量に影響を与え得るアクチュエータに連結可能であり、このアクチュエータは、例えば、それぞれの要素の位置の量を、例えば、補正又は安定させるために駆動される。

位置の量には、位置、速度、加速度、ジャーク、又はその任意の組合せが、測定量のそれらの望ましい値からの偏差も含めて包含可能である。位置の量も、複数の測定システムから導出可能であるし（例えば、Ｚ方向の位置は３つのセンサから導出可能であり、それぞれが要素の１カ所の位置を測定する）、又は位置を測定システムの他の任意の組合せから導出することも可能である。

「に接触して」という用語は、直接的、物理的接触を含むものと理解すべきであるが、それは他の任意の種類の接触、例えば、液体、気体等々のような中間媒体を介する接触も含み得る。「に接触して」という用語はまた、中間（例えば、固体、剛性、又は変形可能な）構造を介して確立される接触も含む。

閉ループという用語は、プロセスの入力量をもたらすために、ループ中で制御すべきプロセスの出力量を利用するように配置される任意の種類の制御配置を指す。プロセスの他の出力量及び他の入力量も存在し得る。ループに対する他の入力も存在し得る。

上で説明したように、制御器は、アナログ又はデジタル電子機器を利用して実施可能である。本発明の範囲内にある他の実施には、限定するものではないが、液体又は気体のような任意の流体を利用する空気制御器、機械的制御器、又は他の任意適切な制御器が含まれ得る。

「外乱力フィードフォワード信号を第２の要素の制御器に供給するためのフィードフォワード制御経路」という言い方は、第２の要素の制御器の出力への、第２の要素の制御器の入力への、又は、好ましくは、第２の要素の制御器を含み得る閉ループの制御ループ中の他の任意適切な信号へのフィードフォワード制御経路を含み得る。

図６及び７は閉ループ構成中の第２の要素の制御器を示すが、開ループ構成中の制御器、フィードフォワード構成中の制御器等のような他の任意の制御器構成も本発明に包含される。

さらには、本発明の範囲内では、第１の要素の制御器及び関連フィードバック・ループを切り離しておくことが可能である。その場合には、好ましい一実施例中のフィードフォワード制御経路が、第１の要素の位置決めプロセス伝達関数の逆数に等しい伝達関数を含み、フィードフォワード制御経路の入力は第１の要素のセンサ出力信号に結合されている。この好ましい実施例によって、外乱力の効果的な推定及び補償が実現される。

第１の要素の位置の量を算定するための第１の要素センサには、当業で知られた任意適切な位置センサ（例えば、干渉型、容量性、光学エンコーダ及び他のセンサ）が含まれ得る。

本文では、ＩＣ（集積回路）の製造にリソグラフィ装置を使用することに特定的に言及する場合があるが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導及び検出パターン、平板型ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等々の製造など、他の応用例もあり得ることを理解されたい。このような別法による応用例の関連では、本明細書の「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「基板」又は「標的部分」という用語とそれぞれに同義であると見なし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及した基板は、露光前に又は露光後に、例えば、トラック（典型的にはレジストの層を基板に被覆し且つ露光済みのレジストを現像するツール）又は計測ツール及び／若しくは検査ツールにおいて処理可能である。応用可能であれば、本発明の開示をこのような及び他の基板処理手段に応用することもできる。さらには、本明細書で使用した基板という用語は、数回処理された層を既に含んでいる基板を指し得るように、例えば、多層ＩＣを作成するために基板が２回以上処理される場合もある。

本明細書で使用した「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ナノメートル又はその付近の波長を有する）を含む電磁放射のすべての種類を包含する。

「レンズ」という用語は、状況次第で、屈折性及び反射性の光学要素の様々な種類の光学要素のいずれか１つ又はその組合せを指し得る。

以上に本発明の特定の実施例を説明してきたが、本発明は、説明した以外にも別様に実施できることが理解されよう。例えば、本発明は、以上に開示した方法を記述する機械読取り可能な命令の１つ若しくは複数のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、又はこのようなコンピュータ・プログラムを内蔵するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態を取り得る。

本発明の実施例は、任意の液浸リソグラフィ装置、特に、限定するものではないが以上に述べたような種類に応用可能である。

以上の説明は例示的なものであり、限定を意図するものではない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に変更がなされ得ることは当業者には明らかであろう。

本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置を示す図である。 従来のリソグラフィ投影装置に使用された液体供給システムを示す図である。 従来のリソグラフィ投影装置に使用された液体供給システムを示す図である。 別の従来のリソグラフィ投影装置による液体供給システムを示す図である。 さらに別の従来のリソグラフィ投影装置による液体供給システムを示す図である。 本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置の一部を示す制御図である。 本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置を示す制御図である。 本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置に関する数値実験を示す周波数図である。 本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置に関する数値実験を示す周波数図である。 図８ａ及びｂを参照して説明した数値実験の実験結果を示す図である。 図８ａ及びｂを参照して説明した数値実験の実験結果を示す図である。 図８ａ及びｂを参照して説明した数値実験の実験結果を示す図である。

符号の説明

Ｂ 投影ビーム
Ｃ 基板の標的部分
Ｃ_１ 液体供給システム制御器
Ｃ_２ 基板テーブル制御器
ｅ_１、ｅ_２ 位置誤差信号
Ｆ_ｃ１、Ｆ_ｃ２ 制御器の出力信号
Ｆｄ 外乱力
Ｆｄ_推定 推定外乱力
Ｈ_ｌｐ 低域フィルタ
ＩＦ 位置センサ
ＩＨ 液体供給システム（封止部材）
ＩＬ 照明系（照明器）
ＭＡ パターン形成装置（マスク）
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
ＰＬ 投影系（レンズ）
ＰＭ 第１の位置決め装置
Ｐｒ_１、Ｐｒ_２ プロセス
ＰＷ 第２の位置決め手段
ｒ_１、ｒ_２ 基準値
Ｗ 基板（ウェハ）
ＷＴ 基板テーブル（ウェハ・テーブル）
ｙ_１ 液体供給システムの位置の量
ｙ_２ 基板テーブルの位置の量

Claims (16)

1. リソグラフィ装置に使用するためのシステムであって、
   第１の可動要素と、
   表面が前記第１の可動要素に接触している第２の可動要素と、
   前記第２の可動要素の位置の量を制御するように構成された第２の要素の位置制御器と、
   外乱力フィードフォワード信号を前記第２の要素の制御器に供給するように構成されたフィードフォワード制御経路とを含み、
   前記フィードフォワード制御経路は、前記第１の可動要素の位置の量から外乱力を推定するように構成された外乱力推定器を有しているシステム。
2. 前記位置の量が、位置、速度、加速度、ジャーク、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記接触が直接的な接触又は中間媒体を使用する接触を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記中間媒体が液体又は気体を含む、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第２の可動要素は基板を保持するように構成された基板テーブルを含み、前記第２の要素の制御器は前記基板テーブルの位置の量を制御するための基板テーブル制御器を含み、前記第１の可動要素は前記基板テーブルによって保持された前記基板の表面に接触して動作する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記第１の可動要素は、前記基板テーブルによって保持された前記基板にビームを伝達するために液体を収容するように配置された少なくとも１つの液体供給システム、前記液体の残留分を前記基板から除去するように配置された液体除去システム、又は前記基板のレベルを測定するように構成されたレベルセンサを含む、請求項２に記載のシステム。
7. 前記第１の可動要素の前記位置の量を制御するための第１の要素の制御器を備え、前記外乱力推定器は、前記第１の要素の制御器の信号から前記外乱力を推定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記外乱力推定器が、前記第１の要素の制御器の制御器入力から前記第２の要素の制御器の制御器出力までの第１の経路と、前記第１の要素の制御器の制御器出力から前記第２の要素の制御器の前記制御器出力までの第２の経路とを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１の経路は伝達関数を含み、前記伝達関数は、前記第１の要素の位置の量を算定するために、第１の要素の位置決めアクチュエータのアクチュエータ入力信号と第１の要素のセンサ出力信号との間の関係式を決定する第１の位置決めプロセス伝達関数の逆数であり、前記第２の経路は単位伝達関数を含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１及び第２の経路のそれぞれが低域フィルタを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１及び第２の経路のそれぞれが時間遅延を含む、請求項６に記載のシステム。
12. 前記第１及び第２の経路のそれぞれの前記位置決め量が、位置、速度、加速度、又はジャークを含む、請求項１に記載のシステム。
13. デバイス製造方法であって、
    ａ）基板テーブル制御器を使用して基板テーブルの位置の量を制御するステップと、
    ｂ）基板の表面に接触する第１の可動要素を前記基板に対して位置決めするステップと、
    ｃ）前記第１の要素の位置の量から外乱力を推定するステップと、
    ｄ）前記推定された外乱力に基づいて、フィードフォワード制御経路を介して外乱力フィードフォワード信号を前記基板テーブル制御器に供給するステップと、
    ｅ）パターンをパターン形成装置から前記基板の上に転写するステップとを含む方法。
14. 前記第１の要素は、前記基板テーブルによって保持された前記基板にビームを伝達するために液体を収容するように配置された液体供給システムと、前記液体の残留分を前記基板から除去するための液体除去システムと、前記基板のレベルを測定するためのレベルセンサとを含む、請求項１０に記載の方法。
15. 基板テーブル制御器を使用して、基板の表面に接触している第１の可動要素に対して、基板テーブルの位置の量を制御する方法を実施するためのコンピュータによって実行可能な機械実行可能命令を含むコンピュータ・プログラムであって、前記方法は、
    前記第１の要素の位置の量から外乱力を推定するステップと、
    推定された外乱力に基づいて、フィードフォワード制御経路を介して外乱力フィードフォワード信号を前記基板テーブル制御器に供給するステップとを含む、コンピュータ・プログラム。
16. リソグラフィ装置であって、
    （ａ）放射のビームを調整するように構成された照明系と、
    （ｂ）放射のパターン形成したビームを形成するために放射の前記ビームをパターン形成するように構成されたパターン形成装置を支持するようになっているパターン形成装置支持体と、
    （ｃ）基板を保持するように構成された基板支持体と、
    （ｄ）放射の前記パターン形成したビームを前記基板上の標的部分の上に投影するように構成された投影系と、
    （ｅ）第１の可動要素を、表面が前記第１の可動要素に接触している第２の可動要素に対して位置決めするように構成された位置決めシステムとを具備し、
    前記システムは、
    （ｉ）前記第２の可動要素の位置の量を制御するように構成された第２の要素の位置制御器と、
    （ｉｉ）外乱力フィードフォワード信号を前記第２の要素の制御器に供給するように構成されたフィードフォワード制御経路とを含み、前記フィードフォワード制御経路は、前記第１の可動要素の位置の量から外乱力を推定するように構成された外乱力推定器を含む、リソグラフィ装置。

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