JP2009302377A - Design method for control system, control method, device manufacturing method and control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method of a control system for suppressing a time required for stabilizing state quantities. <P>SOLUTION: The design method of a control system including a first control unit for feedforward-controlling the state quantities of a control object includes: deriving a transfer function of the control object related with state quantities; setting a target response waveform of a whole system including the control object and the first control unit; deriving the differential waveform of the target response waveform differentiated only by the same number of times as the degrees of control object transfer function; and searching an input waveform to the control target by the first control unit in order to obtain an object response waveform by using the differential waveform. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、制御系の設計方法、制御方法、デバイス製造方法、及び制御装置に関する。   The present invention relates to a control system design method, control method, device manufacturing method, and control apparatus.

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置は、パターンが形成されたマスクを露光光で照明し、そのマスクからの露光光で感光性の基板を露光する。露光装置は、例えば特許文献1に開示されているように、チャンバ装置と呼ばれる環境制御系によって、露光光が通過する空間の環境を制御して、露光を実行する。
米国特許出願公開第2003/0058426号明細書
An exposure apparatus used in a photolithography process illuminates a mask on which a pattern is formed with exposure light, and exposes a photosensitive substrate with exposure light from the mask. For example, as disclosed in Patent Document 1, the exposure apparatus performs exposure by controlling the environment of a space through which exposure light passes by an environment control system called a chamber apparatus.
US Patent Application Publication No. 2003/0058426

例えば、チャンバ装置内の温度、あるいは露光光の光路に配置される光学素子の温度等の状態量を安定化させるために要する時間が長くなると、露光装置の稼動率が低下する可能性がある。その結果、デバイスの生産性が低下する。   For example, if the time required to stabilize the state quantity such as the temperature in the chamber apparatus or the temperature of the optical element arranged in the optical path of the exposure light becomes long, the operation rate of the exposure apparatus may decrease. As a result, device productivity is reduced.

本発明の態様は、状態量を安定化させるために要する時間を抑制できる制御系の設計方法、制御方法、及び制御装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、生産性の低下を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。   A purpose of some aspects of the present invention is to provide a control system design method, control method, and control device capable of suppressing the time required to stabilize the state quantity. Moreover, the aspect of this invention aims at providing the device manufacturing method which can suppress the fall of productivity.

本発明の第1の態様に従えば、制御対象の状態量をフィードフォワード制御する第1制御器を含む制御系の設計方法であって、状態量に関する制御対象の伝達関数を導出することと、制御対象及び第1制御器を含む全系の目標応答波形を設定することと、制御対象の伝達関数の次数と同じ回数だけ微分した前記目標応答波形の微分波形を導出することと、微分波形を用いて、目標応答波形が得られるように、第1制御器による制御対象に対する入力波形を求めることと、を含む制御系の設計方法が提供される。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a design method for a control system including a first controller that feedforward-controls a state quantity of a controlled object, and a transfer function of the controlled object related to the state quantity is derived; Setting a target response waveform of the entire system including the control target and the first controller, deriving a differential waveform of the target response waveform differentiated by the same number of times as the order of the transfer function of the control target, And a method for designing a control system including obtaining an input waveform for a controlled object by a first controller so that a target response waveform is obtained.

本発明の第2の態様に従えば、制御対象の状態量を制御する制御方法であって、第1の態様の設計方法を用いて制御系を設計することと、設計された制御系を用いて制御対象を制御することと、を含む制御方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided a control method for controlling a state quantity of a controlled object, wherein the control system is designed using the design method of the first aspect, and the designed control system is used. And controlling a control object.

本発明の第3の態様に従えば、第2の態様の制御方法で制御される露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a substrate using an exposure apparatus controlled by the control method of the second aspect; and developing the exposed substrate. Provided.

本発明の第4の態様に従えば、制御対象の状態量を制御する制御装置であって、第1の態様の設計方法を用いて設計された制御系を含む制御装置が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control apparatus that controls a state quantity of a control target, and includes a control system designed using the design method of the first aspect.

本発明によれば、状態量を安定化させるために要する時間を抑制できる。また本発明によれば、デバイスの生産性の低下を抑制できる。   According to the present invention, the time required to stabilize the state quantity can be suppressed. Further, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in device productivity.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。図1は、本実施形態に係る露光装置EXの一例を示す概略構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an example of an exposure apparatus EX according to the present embodiment.

図1において、露光装置EXは、マスクMを保持して移動可能なマスクステージ1と、基板Pを保持して移動可能な基板ステージ2と、マスクステージ1に保持されているマスクMを露光光ELで照明する照明系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板Pに投影する投影光学系PLと、少なくとも投影光学系PLが配置される内部空間3を形成するチャンバ装置4とを備えている。チャンバ装置4は、内部空間3の環境(温度、湿度、及びクリーン度を含む)を調整可能な空調ユニット4Uを備えている。   In FIG. 1, an exposure apparatus EX exposes a mask stage 1 that can move while holding a mask M, a substrate stage 2 that can move while holding a substrate P, and a mask M held by the mask stage 1 as exposure light. A chamber that forms an illumination system IL that illuminates with EL, a projection optical system PL that projects an image of the pattern of the mask M illuminated with exposure light EL onto the substrate P, and an internal space 3 in which at least the projection optical system PL is disposed. Device 4. The chamber device 4 includes an air conditioning unit 4U that can adjust the environment (including temperature, humidity, and cleanliness) of the internal space 3.

照明系ILは、所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ELで照明する。照明系ILは、照明領域に配置されたマスクMの少なくとも一部を均一な照度分布の露光光ELで照明する。照明系ILから射出される露光光ELとして、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等が用いられる。本実施形態においては、露光光ELとして、紫外光(真空紫外光)であるArFエキシマレーザ光を用いる。 The illumination system IL illuminates a predetermined illumination area with exposure light EL having a uniform illuminance distribution. The illumination system IL illuminates at least a part of the mask M arranged in the illumination area with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution. As the exposure light EL emitted from the illumination system IL, for example, far ultraviolet light (DUV light) such as bright lines (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, ArF Excimer laser light (wavelength 193 nm), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used. In the present embodiment, ArF excimer laser light, which is ultraviolet light (vacuum ultraviolet light), is used as the exposure light EL.

マスクステージ1は、マスクMを保持した状態で、ベース部材5のガイド面5G上を移動可能である。マスクステージ1は、例えばリニアモータ等を含む駆動システムの作動により、X軸、Y軸、及びθZ方向の3つの方向に移動可能である。   The mask stage 1 is movable on the guide surface 5G of the base member 5 while holding the mask M. The mask stage 1 is movable in three directions, for example, an X axis, a Y axis, and a θZ direction by operation of a drive system including a linear motor or the like.

投影光学系PLは、所定の投影領域に露光光ELを照射する。投影光学系PLは、投影領域に配置された基板Pの少なくとも一部に、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態の投影光学系PLは、その投影倍率が例えば1/4、1/5、又は1/8等の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系PLの光軸はZ軸と平行である。また、投影光学系PLは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系PLは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。   The projection optical system PL irradiates a predetermined projection area with the exposure light EL. The projection optical system PL projects an image of the pattern of the mask M at a predetermined projection magnification onto at least a part of the substrate P arranged in the projection area. The projection optical system PL of the present embodiment is a reduction system whose projection magnification is, for example, 1/4, 1/5, or 1/8. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. In the present embodiment, the optical axis of the projection optical system PL is parallel to the Z axis. The projection optical system PL may be any of a refractive system that does not include a reflective optical element, a reflective system that does not include a refractive optical element, and a catadioptric system that includes a reflective optical element and a refractive optical element. Further, the projection optical system PL may form either an inverted image or an erect image.

投影光学系PLは、複数の光学素子を有し、それら光学素子は、鏡筒PKに保持されている。本実施形態において、投影光学系PLは、鏡筒PKに保持されている光学素子の温度を調整可能な制御系5を備えている。制御系5は、鏡筒PK内に温度調整されたガス(例えば窒素ガス)を供給する供給系と、鏡筒PK内のガスを回収する回収系とを含み、光学素子の温度調整を実行可能である。   Projection optical system PL has a plurality of optical elements, and these optical elements are held in lens barrel PK. In the present embodiment, the projection optical system PL includes a control system 5 that can adjust the temperature of the optical element held in the lens barrel PK. The control system 5 includes a supply system that supplies a temperature-adjusted gas (for example, nitrogen gas) into the lens barrel PK and a recovery system that recovers the gas in the lens barrel PK, and can adjust the temperature of the optical element. It is.

基板ステージ2は、基板Pを保持した状態で、ベース部材6のガイド面6G上を移動可能である。本実施形態においては、基板ステージ2は、例えばリニアモータ等を含む駆動システムの作動により、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。   The substrate stage 2 is movable on the guide surface 6G of the base member 6 while holding the substrate P. In the present embodiment, the substrate stage 2 is movable in six directions including the X-axis, Y-axis, Z-axis, θX, θY, and θZ directions by the operation of a drive system including, for example, a linear motor.

本実施形態において、マスクステージ1及び基板ステージ2の位置情報は、レーザ干渉計を含む干渉計システム(不図示)によって計測される。露光光ELで基板Pを露光するとき、あるいは所定の計測処理を実行するとき、干渉計システムの計測結果に基づいて、マスクステージ1(マスクM)及び基板ステージ2(基板P)の位置制御が実行される。   In the present embodiment, the position information of the mask stage 1 and the substrate stage 2 is measured by an interferometer system (not shown) including a laser interferometer. When the substrate P is exposed with the exposure light EL or when a predetermined measurement process is executed, the position control of the mask stage 1 (mask M) and the substrate stage 2 (substrate P) is performed based on the measurement result of the interferometer system. Executed.

次に、本実施形態に係る制御系5の設計方法について説明する。以下の説明においては、露光光ELの光路に配置される投影光学系PLの光学素子の温度をフィードフォワード制御するための第1制御器を含む制御系5の設計方法を例にして説明する。本実施形態においては、光学素子を目標温度(23℃)に調整するための制御系5を設計する場合について説明する。   Next, a design method for the control system 5 according to the present embodiment will be described. In the following description, a design method of the control system 5 including the first controller for feedforward control of the temperature of the optical element of the projection optical system PL arranged in the optical path of the exposure light EL will be described as an example. In this embodiment, the case where the control system 5 for adjusting an optical element to target temperature (23 degreeC) is designed is demonstrated.

図2は、本実施形態に係る制御系5の設計方法の一例を示すフローチャートである。図2に示すように、本実施形態においては、温度に関する光学素子の伝達関数を導出するステップS1と、光学素子及び第1制御器を含む全系の目標応答波形を設定するステップS2と、光学素子の伝達関数の次数と同じ回数だけ微分した目標応答波形の微分波形を導出するステップS3と、微分波形を用いて、目標応答波形が得られるように、第1制御器による光学素子に対する入力波形を求めるステップS4とを含む。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a design method of the control system 5 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, in this embodiment, step S1 for deriving a transfer function of the optical element related to temperature, step S2 for setting a target response waveform of the entire system including the optical element and the first controller, and optical Step S3 for deriving a differential waveform of the target response waveform differentiated by the same number of times as the order of the transfer function of the element, and an input waveform to the optical element by the first controller so as to obtain the target response waveform using the differential waveform Step S4 for obtaining.

例えば露光装置EXのメンテナンス等、なんらかの理由で光学素子の温度制御が停止された後、温度制御を再開してから光学素子が目標温度(23℃)に安定化するまでの時間は、可能な限り短いほうが望ましい。例えば22.216℃の光学素子をただ単に23℃の空間に配置した場合、図3のラインL1で示すように、光学素子が目標温度(23℃)に安定化するまでの時間(安定化時間)は、10数時間もかかる可能性がある。図3は、温度制御を開始してからの時間と光学素子の温度との関係を示す図であって、横軸は時間、縦軸は温度である。ここで、ラインL1は、光学素子の温度の実測データである。本実施形態においては、光学素子が目標温度(23℃)に安定化するまでの安定化時間を短縮することができる制御系5を設計する。   For example, after the temperature control of the optical element is stopped for some reason such as maintenance of the exposure apparatus EX, the time from the restart of the temperature control to the stabilization of the optical element to the target temperature (23 ° C.) is as long as possible. Shorter is preferable. For example, when an optical element at 22.216 ° C. is simply placed in a space at 23 ° C., the time until the optical element stabilizes at the target temperature (23 ° C.) (stabilization time) as shown by line L1 in FIG. ) Can take up to 10 hours. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the time since the start of temperature control and the temperature of the optical element, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents temperature. Here, the line L1 is actual measurement data of the temperature of the optical element. In the present embodiment, the control system 5 is designed that can shorten the stabilization time until the optical element is stabilized at the target temperature (23 ° C.).

制御系5を設計するに当たり、光学素子の数値モデル(解析モデル)が必要である。そのため、まず、光学素子のモデリングを行う。本実施形態においては、数値モデルの伝達関数として、以下の(1)式に示すような、3次の伝達関数を用いる。   In designing the control system 5, a numerical model (analysis model) of the optical element is required. Therefore, first, the optical element is modeled. In this embodiment, a cubic transfer function as shown in the following equation (1) is used as the transfer function of the numerical model.

Figure 2009302377
Figure 2009302377

一例として、本実施形態においては、(1)式の伝達関数と図3のラインL1で示す実測データとに基づいて同定を行った結果、(1)式の各パラメータは、
K=0.99429,
Tp1=2551.2,
Tp2=304.18,
Tp3=0.001,
Tz=1252.8、
となった。
As an example, in this embodiment, as a result of identification based on the transfer function of equation (1) and the measured data indicated by line L1 in FIG. 3, each parameter of equation (1) is
K = 0.99429,
Tp1 = 2551.2,
Tp2 = 304.18,
Tp3 = 0.001
Tz = 1252.8,
It became.

ここで、Tp3の数値は、小さいので、無視することにする。また、上記の各パラメータの小数点以下の数値をまるめる。結局、光学素子の伝達関数(数値モデル)として、以下の(2)式で示すような、2次の伝達関数を用いる(ステップS1)。   Here, since the value of Tp3 is small, it is ignored. Also round off the numbers after the decimal point for each of the above parameters. Eventually, as the transfer function (numerical model) of the optical element, a second-order transfer function as shown by the following equation (2) is used (step S1).

Figure 2009302377
Figure 2009302377

ここで、例えば22.216℃の光学素子を23℃の空間に配置する場合、すなわち、22.216℃の光学素子の温度より0.784℃だけ高い温度の空間に光学素子を配置する場合のように、光学素子にステップ的に熱量を入力した場合、その入力熱量U(s)と、光学素子の出力温度Y(s)と、光学素子の伝達関数Gp(s)との関係は、以下の(3)式のようになる。   Here, for example, when an optical element at 22.216 ° C. is arranged in a space at 23 ° C., that is, when an optical element is arranged in a space having a temperature higher by 0.784 ° C. than the temperature of the optical element at 22.216 ° C. As described above, when heat is input stepwise to the optical element, the relationship between the input heat amount U (s), the output temperature Y (s) of the optical element, and the transfer function Gp (s) of the optical element is as follows. (3) of the formula.

Figure 2009302377
Figure 2009302377

安定化時間を短縮するためのフィードフォワード制御を実行する第1制御器を含む制御系5を設計する場合、第1制御器の伝達関数をFF(s)とすると、以下の(4)式の関係が成り立つ。   When designing the control system 5 including the first controller that executes the feedforward control for shortening the stabilization time, assuming that the transfer function of the first controller is FF (s), the following equation (4) A relationship is established.

Figure 2009302377
Figure 2009302377

本実施形態では、光学素子Gp(s)及び第1制御器FF(s)を含む全系の応答波形の目標値(目標応答波形)を設定する(ステップS2)。   In the present embodiment, a target value (target response waveform) of the response waveform of the entire system including the optical element Gp (s) and the first controller FF (s) is set (step S2).

図4は、目標応答波形の一例を示す図であり、横軸は時間、縦軸は温度である。本実施形態においては、22.216℃の光学素子の温度を、約30分で23℃に調整できるように、第1制御器FF(s)を設計する場合について説明する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a target response waveform, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents temperature. In the present embodiment, a case will be described in which the first controller FF (s) is designed so that the temperature of the optical element at 22.216 ° C. can be adjusted to 23 ° C. in about 30 minutes.

本実施形態においては、第1制御器FF(s)を設計するに際し、光学素子の伝達関数Gp(s)の次数と同じ回数だけ微分した目標応答波形の微分波形を導出する(ステップS3)。本実施形態においては、(2)式で示したように、伝達関数Gp(s)は2次なので、2回微分した微分波形を導出する。図5は、目標応答波形を1回微分した波形、図6は、目標応答波形を2回微分した波形を示す。   In the present embodiment, when designing the first controller FF (s), a differential waveform of the target response waveform differentiated by the same number of times as the order of the transfer function Gp (s) of the optical element is derived (step S3). In this embodiment, since the transfer function Gp (s) is quadratic as shown by the equation (2), a differential waveform obtained by differentiating twice is derived. FIG. 5 shows a waveform obtained by differentiating the target response waveform once, and FIG. 6 shows a waveform obtained by differentiating the target response waveform twice.

図5の1回微分波形をX、図6の2回微分波形をYとした場合、XからYまでの伝達関数を、所定のゲイン係数T,Tを用いて表すと、以下の(5)式のようになる。 When the one-time differential waveform in FIG. 5 is X and the two-time differential waveform in FIG. 6 is Y, the transfer function from X to Y is expressed using the following gain coefficients T 1 and T 2 ( 5) It becomes like a formula.

Figure 2009302377
Figure 2009302377

光学素子の伝達関数Gp(s)の逆関数の分子を展開すると、(6)式のようになる。   When the numerator of the inverse function of the transfer function Gp (s) of the optical element is expanded, the equation (6) is obtained.

Figure 2009302377
Figure 2009302377

(6)式で示される分子の係数を、(5)式のゲイン係数T,Tに代入する。上述のように、(5)式は、XからYまでの伝達関数であり、伝達関数Gp(s)で表される光学素子の出力温度Y(s)を短時間で安定させるための第1制御器FF(s)は、以下の(7)式のようになる。 The coefficient of the numerator represented by the expression (6) is substituted into the gain coefficients T 1 and T 2 of the expression (5). As described above, the expression (5) is a transfer function from X to Y, and is the first for stabilizing the output temperature Y (s) of the optical element represented by the transfer function Gp (s) in a short time. The controller FF (s) is represented by the following equation (7).

Figure 2009302377
Figure 2009302377

図7は、第1制御器による光学素子に対する入力波形の一例を示す図である。図7に示すように、光学素子を目標温度(23℃)に安定化するまでの安定化時間を短くするために、第1制御器は、一旦、操作量(入力熱量)を高める。これにより、図4に示したような目標応答波形を得ることができる。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an input waveform to the optical element by the first controller. As shown in FIG. 7, in order to shorten the stabilization time until the optical element is stabilized at the target temperature (23 ° C.), the first controller once increases the operation amount (input heat amount). Thereby, the target response waveform as shown in FIG. 4 can be obtained.

以上説明したように、制御対象及び第1制御器を含む全系の目標応答波形を設定し、その目標応答波形の微分波形を導出することにより、その微分波形を用いて、所望の出力温度(応答波形)が得られるような第1制御器を構築することができる。   As described above, the target response waveform of the entire system including the control target and the first controller is set, and the differential waveform of the target response waveform is derived, so that the desired output temperature ( It is possible to construct a first controller that can obtain a response waveform.

また、図8に示すように、光学素子の出力温度に基づいて、光学素子に対する入力波形をフィードバック制御する第2制御器を設計し、第1制御器と第2制御器とを併用して、光学素子の温度制御を実行することができる。   Moreover, as shown in FIG. 8, based on the output temperature of an optical element, the 2nd controller which feedback-controls the input waveform with respect to an optical element is designed, and the 1st controller and the 2nd controller are used together, Temperature control of the optical element can be performed.

なお、本実施形態においては、光学素子の温度を制御する制御系を設計する場合を例にして説明したが、例えば内部空間3の温度を制御する制御系を設計する場合に適用することが可能である。また、例えば内部空間3の湿度、圧力など、温度以外の状態量を制御する制御系を設計する場合にも適用可能である。   In the present embodiment, the case where the control system for controlling the temperature of the optical element is designed has been described as an example. However, the present embodiment can be applied to the case where the control system for controlling the temperature of the internal space 3 is designed, for example. It is. Further, for example, the present invention can be applied to the design of a control system that controls state quantities other than temperature, such as humidity and pressure in the internal space 3.

なお、上述の各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。   As the substrate P in each of the above embodiments, not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.

露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。   As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise.

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第1パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第1パターンの縮小像を基板P上に転写した後、第2パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第2パターンの縮小像を第1パターンと部分的に重ねて基板P上に一括露光してもよい(スティッチ方式の一括露光装置)。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Pを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。   Further, in the step-and-repeat exposure, after the reduced image of the first pattern is transferred onto the substrate P using the projection optical system in a state where the first pattern and the substrate P are substantially stationary, the second pattern With the projection optical system, the reduced image of the second pattern may be partially overlapped with the first pattern and collectively exposed on the substrate P (stitch type batch exposure apparatus). ). Further, the stitch type exposure apparatus can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially transferred on the substrate P, and the substrate P is sequentially moved.

また、例えば米国特許第6611316号明細書に開示されているように、2つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two mask patterns are synthesized on a substrate via a projection optical system, and one shot area on the substrate is obtained by one scanning exposure. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure almost simultaneously.

また、本発明は、米国特許第6341007号明細書、米国特許第6400441号明細書、米国特許第6549269号明細書、米国特許第6590634号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。   Further, the present invention relates to US Pat. No. 6,341,007, US Pat. No. 6,400,441, US Pat. No. 6,549,269, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 6,208,407, US Pat. No. 6,262,796. The present invention can also be applied to a twin-stage type exposure apparatus having a plurality of substrate stages as disclosed in the specification and the like.

更に、例えば米国特許第6897963号明細書、欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと、基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。   Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,897,963 and European Patent Application Publication No. 1713113, a substrate stage for holding a substrate, a reference member on which a reference mark is formed, and / or various types The present invention can also be applied to an exposure apparatus that includes a measurement stage equipped with a photoelectric sensor. An exposure apparatus including a plurality of substrate stages and measurement stages can be employed.

露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。   The type of exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern onto a substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). In addition, the present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a micromachine, MEMS, DNA chip, reticle, mask, or the like.

以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   As described above, the exposure apparatus EX according to the embodiment of the present application maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図9に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態に従って、マスクを介した露光光で基板を露光すること、及び露光した基板を現像することを含む基板処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。   As shown in FIG. 9, a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function / performance of the microdevice, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate as a base material of the device. Manufacturing step 203, substrate processing step 204 including exposing the substrate with exposure light through a mask and developing the exposed substrate according to the above-described embodiment, device assembly step (dicing process, bonding process, (Including a processing process such as a packaging process) 205, an inspection step 206, and the like.

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。   Note that the requirements of the above-described embodiments can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as permitted by law, the disclosure of all published publications and US patents related to the exposure apparatus and the like cited in the above-described embodiments and modifications are incorporated herein by reference.

本実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the exposure apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御系の設計方法の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the design method of the control system which concerns on this embodiment. 制御対象の特性を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the characteristic of a control object. 本実施形態に係る制御系の設計方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the design method of the control system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御系の設計方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the design method of the control system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御系の設計方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the design method of the control system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御系の設計方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the design method of the control system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御系の設計方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the design method of the control system which concerns on this embodiment. マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the manufacturing process of a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

1…マスクステージ、2…基板ステージ、5…制御系、PL…投影光学系、EL…露光光、EX…露光装置、P…基板   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mask stage, 2 ... Substrate stage, 5 ... Control system, PL ... Projection optical system, EL ... Exposure light, EX ... Exposure apparatus, P ... Substrate

Claims (9)

制御対象の状態量をフィードフォワード制御する第1制御器を含む制御系の設計方法であって、
前記状態量に関する前記制御対象の伝達関数を導出することと、
前記制御対象及び前記第1制御器を含む全系の目標応答波形を設定することと、
前記制御対象の伝達関数の次数と同じ回数だけ微分した前記目標応答波形の微分波形を導出することと、
前記微分波形を用いて、前記目標応答波形が得られるように、前記第1制御器による前記制御対象に対する入力波形を求めることと、を含む制御系の設計方法。
A control system design method including a first controller that feedforward-controls a state quantity to be controlled,
Deriving a transfer function of the controlled object related to the state quantity;
Setting a target response waveform of the entire system including the control object and the first controller;
Deriving a differentiated waveform of the target response waveform differentiated by the same number of times as the order of the transfer function to be controlled;
A control system design method comprising: obtaining an input waveform for the control object by the first controller so that the target response waveform is obtained using the differential waveform.
前記微分波形に関する伝達関数を所定のゲイン係数を用いて表すことを含み、
前記制御対象の伝達関数の逆関数の分子の係数を前記ゲイン係数に代入する請求項1記載の制御系の設計方法。
Representing the transfer function for the differentiated waveform using a predetermined gain factor,
The control system design method according to claim 1, wherein a coefficient of a numerator of an inverse function of the transfer function to be controlled is substituted for the gain coefficient.
前記状態量に関する前記制御対象の出力に基づいて前記入力波形をフィードバック制御する第2制御器を設計することを含む請求項1又は2記載の制御系の設計方法。   The control system design method according to claim 1, further comprising: designing a second controller that feedback-controls the input waveform based on the output of the control target related to the state quantity. 前記状態量は、温度、湿度、及び圧力の少なくとも一つを含む請求項1〜3のいずれか一項記載の制御系の設計方法。   The control system design method according to claim 1, wherein the state quantity includes at least one of temperature, humidity, and pressure. 制御対象の状態量を制御する制御方法であって、
請求項1〜4のいずれか一項の設計方法を用いて制御系を設計することと、
前記設計された制御系を用いて制御対象を制御することと、を含む制御方法。
A control method for controlling a state quantity of a controlled object,
Designing a control system using the design method according to claim 1;
Controlling the control object using the designed control system.
露光光で基板を露光する露光装置の制御方法であって、
前記露光装置は、状態量が変化する部位を含み、
前記部位の状態量を請求項5の制御方法を用いて制御する制御方法。
An exposure apparatus control method for exposing a substrate with exposure light,
The exposure apparatus includes a portion where a state quantity changes,
A control method for controlling the state quantity of the part using the control method according to claim 5.
前記露光光の光路に配置される光学素子の温度を制御する請求項6記載の制御方法。   The control method according to claim 6, wherein the temperature of the optical element disposed in the optical path of the exposure light is controlled. 請求項6又は7記載の制御方法で制御される露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
Exposing the substrate using an exposure apparatus controlled by the control method according to claim 6 or 7,
Developing the exposed substrate; and a device manufacturing method.
制御対象の状態量を制御する制御装置であって、
請求項1〜4のいずれか一項の設計方法を用いて設計された制御系を含む制御装置。
A control device for controlling a state quantity of a control target,
The control apparatus containing the control system designed using the design method as described in any one of Claims 1-4.
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