JP2017524964A

JP2017524964A - 対象物位置決めシステム、制御システム、リソグラフィ装置、対象物位置決め方法およびデバイス製造方法

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Publication number: JP2017524964A
Application number: JP2016571216A
Authority: JP
Inventors: バトラー、ハンス; アーンヘネント、ヴィルヘルムス、ヘンリクス、テオドルス、マリア; ディルクス、ニック; カミディ、ラミディン; サイモンズ、ウィルヘルムス、フランシスカス、ヨハネス
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-05-01
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: US9927721B2; WO2015185301A1; CN106462079A; TW201608346A; CN106462079B; TWI659271B; NL2014752A; US20170199468A1; KR20170013977A; KR102430289B1; JP6426204B2

Abstract

【解決手段】本発明は、可動対象物、アクチュエータシステムおよび制御システムを備える対象物位置決めシステムに関する。可動対象物は、基準に対して移動可能である。アクチュエータシステムは、基準に対して可動対象物を移動させるために対象物上の力印加箇所にて対象物に力を加えるよう構成される。制御システムは、基準に対して対象物の注目点を位置決めするよう構成される。制御システムは、力印加箇所と注目点との空間的関係を表すパラメータに基づいてアクチュエータシステムを駆動するよう構成される。パラメータは、基準に対する対象物の位置を表す別のパラメータに依存する。【選択図】図２

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１４年６月３日に出願された欧州出願１４１７１００５．３号の利益を主張し、その全体が参照により本書に援用される。

本発明は、対象物位置決めシステム、制御システム、リソグラフィ装置、対象物位置決め方法およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、たいていは基板の目標部分に与える機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。その場合、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスがＩＣの個々の層に形成される回路パターンを生成するために使用されうる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上の（例えばダイの一部、一つのダイ、またはいくつかのダイを備える）目標部分に転写されることができる。パターンは典型的に基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像により転写される。一般に、一枚の基板にはネットワーク状に隣接する目標部分が含まれ、これらは連続してパターン付与される。従来のリソグラフィ装置は、いわゆるステッパおよびスキャナを含む。ステッパでは、パターン全体を目標部分に一回で露光することで各目標部分が照射される。スキャナでは、放射ビームに対してパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンするとともに、この方向に平行または反平行に基板を同期させてスキャンすることにより各目標部分が照射される。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へパターンを転写することが可能である。

リソグラフィ装置は通常、パターニングデバイスを支持するよう構築されるサポートおよび／または基板を保持するよう構築される基板テーブルなどの正確に位置決めされる必要のある一以上の対象物を備える。したがって、リソグラフィ装置は、基準に対して可動物体を位置決めするための対象物位置決めシステムを備えることが好ましい。対象物位置決めシステムは、基準に対して可動対象物を移動させるために対象物に力を加えるよう構成されるアクチュエータシステムと、基準に対して対象物の位置を測定するよう構成される測定システムと、アクチュエータシステムを駆動することにより測定システムの出力に基づいて基準に対して対象物を位置決めするよう構成される制御システムとを備える。

より高いスループットに対する要求の増大に伴い、対象物に加わる加速度も増大している。これは、トーションモードやアンブレラモードといった対象物の内的動的モードの励起につながるであろう。これら内的動的モードは、対象物位置決めシステムが取得可能な精度を制限するかもしれない。

改善された性能、つまり、改善された精度を持つ対象物位置決めシステム（特にリソグラフィ装置向け）を提供することが望ましい。

本発明のある実施の形態によれば、可動対象物と、アクチュエータシステムと、制御システムとを備える対象物位置決めシステムが提供される。可動対象物は、基準に対して移動可能である。アクチュエータシステムは、基準に対して可動対象物を移動させるために対象物上の力印加箇所において対象物に力を加えるように構成される。制御システムは、基準に対して対象物の注目点を位置決めするよう構成される。制御システムは、力印加箇所と注目点の間の空間的関係を表すパラメータに基づいてアクチュエータシステムを駆動するよう構成される。パラメータは、基準に対する対象物の位置を表す別のパラメータに依存する。

本発明の別の実施の形態によれば、対象物位置決めシステムに用いるように構成される制御システムが提供される。

本発明の別の実施の形態によれば、対象物位置決めシステムを備えるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の別の実施の形態によれば、対象物を位置決めする方法が提供される。この方法は、ａ）基準に対して対象物の注目点を位置決めするステップと、ｂ）対象物上の力印加箇所において対象物に力を加えるステップと、ｃ）力印加箇所と注目点との間の空間的関係に基づいて力を加えるステップと、を備え、空間的関係が基準に対する対象物の位置に依存する。

別の実施の形態によれば、対象物位置決めシステムを用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の実施の形態は、例示のみを目的として、対応する部分が対応する符号により示される添付の模式的な図面を参照しながら説明される。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムを模式的に示す図である。本発明の別の実施の形態に係る対象物位置決めシステムを示す図である。図３の対象物位置決めシステムに適用可能な制御手法を示す図である。本発明の別の実施の形態に係る対象物位置決めシステムを示す図である。図５の対象物位置決めシステムの一部を示す上面図である。図５および図６の対象物位置決めシステムに適用可能な制御手法を示す図である。図７の制御手法の実際上の実施の形態をより詳細に示す図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る対象物位置決めシステムのための制御手法を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置ＬＡを模式的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと；パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構築され、特定のパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成される第１位置決め装置ＰＭに接続されるサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと；基板（例えばレジストコートされたウェハ）Ｗを保持するよう構築され、特定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするよう構成される第２位置決め装置ＰＷに接続される基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴａまたはＷＴｂと；パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗの（例えば一以上のダイを備える）目標部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと；を備える。

照明システムは、放射を方向付け、成形し、または制御するための屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型あるいは他の種類の光学素子といった各種光学素子またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。本書で用いられる「放射ビーム」の用語は、いかなる種類の電磁的な放射を包含し、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、または、その近傍の波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むとともに、イオンビームや電子ビームといった粒子ビームをも含む。

サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＰＡを支持し、いいかえれば、その重さに耐える。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境で保持されるか否かといった他の条件に応じた方法でパターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式または他の固定技術を用いてパターニングデバイスＭＡを保持してもよい。サポート構造ＭＴは、フレームまたはテーブルであってよく、例えば必要に応じて固定式または可動式であってよい。サポート構造ＭＴは、例えば投影システムＰＳに対して、パターニングデバイスＭＡが所望の位置にあることを確実にしてよい。本書での「レチクル」または「マスク」の用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなされてよい。

本書での「パターニングデバイス」の用語は、放射ビームの断面にパターンを付して例えば基板Ｗの目標部分Ｃにパターンを生成するために使用可能な任意のデバイスを参照するものとして広く解釈されるべきである。放射ビームに付されるパターンは、例えばパターン位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板Ｗの目標部分Ｃにおける所望のパターンに完全に対応しなくてもよいことに留意されるべきである。たいていの場合、放射ビームに付されるパターンは、目標部分に生成される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応するであろう。

パターニングデバイスは、透過型または反射型であってよい。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、例えばバイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスク、さらには様々なハイブリッド型マスクなどのマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小型ミラーのマトリックス配列を使用し、各ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。傾けられたミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを付与する。

本書での「投影システム」の用語は、用いられる露光放射に応じて、または、液浸液の使用もしくは真空環境の使用といった他の要素に応じて、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型および静電型の光学システム、または、これらの任意の組み合わせを含む、任意の種類の投影システムを含むものと広く解釈されるべきである。本書での「投影レンズ」の用語のいかなる使用は、より一般的な「投影システム」の用語と同義であるとみなされてよい。

図示されるように、装置は透過型である（例えば透過型マスクを用いる）。代わりに、装置は反射型であってよい（例えば、上述したような種類のプログラマブルミラーアレイを用いる、または、反射型マスクを用いる）。

リソグラフィ装置は、二つの基板テーブル（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または二以上のマスクテーブル）または一つの基板テーブルおよび一つの較正ステージを有する種類の装置であってよい。このような「マルチステージ」の機械において、追加のテーブルが並行して使用されてもよいし、一以上のテーブルが露光のために使用されている間に一以上の他の基板テーブルで準備工程が実行されてよい。図１の例における二つの基板テーブルＷＴａおよびＷＴｂは、この実例である。本書に開示される発明は、スタンドアローン方式で使用できるが、特に単一ステージ装置またはマルチステージ装置のいずれかの露光前測定ステージにおいて追加の機能を提供できる。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の隙間を埋めるように、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によりカバーされる種類の装置であってもよい。液浸液は、リソグラフィ装置の他の隙間、例えばマスクと投影システムの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増やすための技術として周知である。本書で用いられる「液浸」の用語は、基板などの構造が液体中に水没しなければならないこと意味するのではなく、むしろ露光中に投影システムと基板の間に液体が配置されることを意味するのみである。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯからの放射ビームを受ける。ソースおよびリソグラフィ装置は、例えばソースがエキシマレーザである場合、別体であってもよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の部分を形成するものとみなされず、放射ビームはソースＳＯからイルミネータＩＬに向けて、例えば適当な方向付けミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けを借りて通過する。別の場合、例えばソースが水銀ランプである場合、ソースがリソグラフィ装置の一体的な部分であってよい。ソースＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと称されてもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。たいていの場合、イルミネータの瞳面における強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσアウタおよびσインナと称される）を少なくとも調整できる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他の要素を備えてもよい。イルミネータは、その断面に所望の均一性および強度分布を有するように放射ビームを調整するために用いられてよい。

放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されるパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによりパターン化される。マスクＭＡを通過すると、放射ビームＢは、基板Ｗの目標部分Ｃにビームを合焦させる投影システムＰＳを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計装置、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、例えば異なる目標部分Ｃが放射ビームＢの経路上に位置するように基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（これは図１に明示していない）は、例えばマスクライブラリからの機械検索後またはスキャン中に、放射ビームＢに対するマスクＭＡの正確な位置決めのために用いることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの動きは、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの動きは、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現されてもよい。（スキャナと対照的に）ステッパの場合、マスクテーブルＭＴがショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよいし、もしくは固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１，Ｍ２および基板アライメントマークＰ１，Ｐ２を用いて位置合わせされてもよい。基板アライメントマークは図示されるように専用の目標部分を占めているが、これらは目標部分の間のスペースに位置してもよい（これはスクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、一以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる場合、マスクアライメントマークがダイの間に位置してもよい。

図示される装置は、以下のモードの少なくとも一つで使用されることができる。
１．ステップモードでは、放射ビームＢに付与されたパターン全体が１回の照射で一つの目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは実質的に静止状態とされる（すなわち単一静的露光）。そして基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂはＸ方向および／またはＹ方向に移動され、その結果、異なる目標部分Ｃを露光できる。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光にて結像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは同期してスキャンされる（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および像反転特性により定められてもよい。スキャンモードにおいて、スキャン動作の長さが目標部分の高さ（スキャン方向）を決定する一方で、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光における目標部分の幅（非スキャン方向）を制限する。
３．別のモードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴがプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂが移動またはスキャンされる。このモードにおいて、一般的にパルス放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂが移動するたびに、または、スキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述したような種類のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに直ちに適用できる。

上述したモードの使用の組み合わせおよび／または変形例が用いられてもよいし、完全に異なるモードの使用が用いられてもよい。

リソグラフィ装置ＬＡは、二つの基板テーブルＷＴａおよびＷＴｂと、二つのステーション（露光ステーションおよび測定ステーション）とを有するいわゆるデュアルステージ型の装置であり、二つのステーション間で基板テーブルの交換が可能である。一方の基板テーブル上の一方の基板が露光ステーションにて露光されている間、別の基板が測定ステーションにて他方の基板テーブルに装着されることができ、その結果、様々な準備ステップが実行されうる。準備ステップは、レベルセンサＬＳを用いて基板表面をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントマークの位置を測定することとを含んでよい。これは、装置の処理能力の実質的な向上を可能にする。仮に、露光ステーションと同様に測定ステーションに基板テーブルがある間に位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定できない場合、双方のステーションにて基板テーブルの位置の追跡を可能にする第２位置センサが設けられてもよい。

装置はさらにリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを含み、これは記載される様々なアクチュエータおよびセンサの動きおよび測定の全てを制御する。ＬＡＣＵは、装置の動作に関連する所望の計算を実現するための信号処理およびデータ処理能力も含む。実際のところ、制御ユニットＬＡＣＵは、多くのサブユニットのシステムとして実現されるであろう。各サブユニットは、リアルタイムでのデータ取得や処理、装置内のサブシステムまたは構成要素の制御を扱う。例えば、一つの処理サブシステムは、基板位置決め装置ＰＷのサーボ制御に特化してもよい。個別のユニットが粗動および微動アクチュエータを扱ってもよく、または異なる軸を扱ってもよい。別のユニットは、位置センサＩＦの読み出しに特化してもよい。装置の全体的な制御は、これらサブシステムの処理ユニット、オペレータおよびリソグラフィ製造工程に包含される他の装置と通信する中央処理ユニットにより制御されてもよい。

上述のように、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、リソグラフィ装置内の対象物の例であり、基準（例えば投影システムＰＳ）に対して（正確に）位置決めされる必要があるかもしれない。位置決め可能でありうる対象物の別の例は、投影システムＰＳの光学素子である。

リソグラフィ装置内の基準に対して対象物を位置決めするため、リソグラフィ装置は、本発明に係る一以上の対象物位置決めシステムを備える。これは、以下に詳述される。本記載の残りにおいて一般的な用語「対象物」が用いられうるが、適用可能であれば、この用語が基板テーブルＷＴ、マスクテーブルＭＴ、光学素子、投影システムＰＳなどにより置き換え可能であることは明らかであろう。

本発明に係る対象物位置決めシステムは、図２に模式的に示される。このシステムは、投影システムＰＳなどの基準ＲＥに対して位置決めされる対象物ＯＢ（例えば図１に示す基板テーブルＷＴまたはマスクテーブルＭＴ）と；基準ＲＥに対して対象物ＯＢを移動させるために対象物ＯＢに力Ｆを加えるよう構成されるアクチュエータシステムＡＳと；基準ＲＥに対して対象物ＯＢの位置を測定するよう構成される測定システムＭＳであって、図１の位置センサＩＦなどの一以上のセンサを備えてもよい測定システムＭＳと；アクチュエータシステムＡＳを駆動することにより測定システムＭＳの出力ＯＰに基づいて基準ＲＥに対して対象物ＯＢの注目点を位置決めするよう構成される制御システムＣＳ；とを備える。

図２では、対象物ＯＢと基準ＲＥの間に力Ｆを加えるようアクチュエータシステムＡＳが示される。しかしながら、基準ＲＥに力が加えられること自体は必須ではない。加えられる力Ｆの結果としての擾乱を最小化するために、いわゆる力分離フレーム（separate force frame）が設けられてもよい。これは、基準ＲＥから分離され、基準ＲＥに擾乱を与えることなく対象物に力Ｆを加えることを可能にし、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置を決定するための測定システムＭＳにより用いられる。

図２では、測定システムＭＳが基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置を測定するように示される。図２は直接的な測定が実行されることを示唆しうるが、測定システムが別の構造に対して対象物の位置を測定するように構成されることも可能である。この位置が測定システムＭＳの出力ＯＰから差し引かれることができる限りにおいて、測定システムＭＳは、基準ＲＥに対して一以上の自由度で対象物の位置を測定するとみなされてもよい。測定システムＭＳにより測定可能な自由度の例は、Ｘ方向、Ｘ方向と直交するＹ方向、および、ＸおよびＹ方向の双方と直交する（一般にＺ方向と称される）軸周りの回転方向Ｒｚである。出力ＯＰは、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置を表すいかなる種類の測定信号であってもよい。

制御システムＣＳは、図１にも示されるリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵの一部であってもよい。図２の制御システムＣＳの代表的な実施の形態が以下に示されるであろう。

図３は、本発明に係る対象物ＯＢとして機能する基板テーブルＷＴａを模式的に示す。基板テーブルＷＴａは、基板Ｗを支持するよう構成される。図３は、いくつかの目標部分Ｃを示す基板の上面も示す。

図３はさらに、基板Ｗの目標部分Ｃに放射ビームＢを合焦させるよう構成される投影システムＰＳの一部を示す。放射ビームＢにより照明される基板Ｗの目標部分Ｃは、注目点ＰＯＩであるとみなされる。この実施の形態において、基板Ｗ上に複数の目標部分Ｃがあり、基板Ｗの上面視における破線ＤＬを例えば用いて示される移動パターンでウェハを横切る放射ビームをスキャンすることにより、これら目標部分Ｃが連続的に放射ビームにより照明される。したがって、この実施の形態において、注目点ＰＯＩは対象物ＯＢ上の静的な場所ではなく、基板Ｗを横切るスキャンの間、常に変化する。

図３は、センサＳＥも示す。センサＳＥは、基板Ｗの位置を測定し、したがって、基板テーブルＷＴａの位置を間接的に測定する測定システムの一部である。センサＳＥは、基板Ｗに向けて放射ビームＲＢを出射するための放射源を持つセンサヘッドＳＨを備える。放射ビームＲＢは、基板Ｗの表面で反射されて検出器ＤＥに向かう。検出器ＤＥは、基板Ｗの位置を導出するために入来する反射された放射ビームを処理する。表面は、例えばグレーティング（不図示）を備えてもよく、グレーティング、センサヘッドＳＨおよび検出器ＤＥの種類や構成に応じて、基板のＸ方向、Ｙ方向および／またはＺ方向の位置の決定を可能にしてもよい。

図３のセンサＳＥの優位性は、実質的に注目点ＰＯＩに位置する測定箇所ＭＬにおいて基板Ｗの位置が測定されることである。これは、基板テーブルＷＴａに加わる力により生じる基板テーブルＷＴａのいかなる変形をも注目点ＰＯＩにおいて測定システムにより測定されることを意味し、その結果、注目点ＰＯＩでの変形と測定箇所ＭＬでの変形との差を考慮した補正が不要であることを意味する。そのような差がないからである。

代わりに、センサＳＥが対象物ＯＢの位置を基板テーブルＷＴａにより基板Ｗが支持される側とは反対側で測定するよう構成され、測定箇所が注目点ＰＯＩの直下となるようにしてもよい。このようなセンサの実施の形態において、エンコーダヘッドと協力して、対象物ＯＢの底部上にグレーティングが設けられてもよい。

アクチュエータシステム（図３に不図示）は、基板テーブルＷＴａを移動させ、したがって、基板Ｗを正確に移動させ、放射ビームＢの経路中に異なる目標部分Ｃを位置させるために用いられる。このアクチュエータシステムは、したがって、力印加箇所ＦＬにおいて少なくとも力Ｆを基板テーブルＷＴａに加える。図３の例において、力印加箇所ＦＬは、基板テーブルＷＴａに対して動かない。

基板Ｗを横切って移動する注目点ＰＯＩに起因して、力Ｆにより生じる注目点ＰＯＩにおける基板テーブルＷＴａの変形は、基板テーブルＷＴａの位置に依存する。または、言いかえれば、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩとの間の空間的関係が基準ＲＥに対する基板テーブルＷＴａの位置に依存する。空間的関係は、力印加箇所と注目点の間のコンプライアンス(compliance)を含んでもよい。コンプライアンスは、力印加箇所ＦＬに印加される力Ｆに起因した基板テーブルＷＴａの変形により生じる力印加箇所ＦＬに対する注目点ＰＯＩの変位量を示しうる。

この特定の実施の形態では、動かない力印加箇所ＦＬに対する注目点ＰＯＩの位置の変化により空間的関係の位置依存性が生じるが、動かない注目点ＰＯＩに対する力印加箇所ＦＬの位置の変化により空間的関係の位置依存性が生じる実施の形態も想定される。さらに、対象物の位置とともに注目点ＰＯＩと力印加箇所ＦＬの双方が変化する実施の形態も存在する。力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の空間的関係は、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の互いの間隔が変化していないが、対象物ＯＢ上の力印加箇所ＦＬおよび注目点ＰＯＩの双方の場所が対象物ＯＢの位置に依存する場合であっても、対象物ＯＢの位置に依存するとみなされる。なぜなら、力印加箇所ＦＬにおいて印加される力に起因するＰＯＩにおける挙動は、対象物ＯＢの異なる位置に対して異なるからである。

図４は、本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムを表すブロック図であり、特に図３に示される実施の形態に適用可能である。ブロック図は、位置決めされるべき対象物ＯＢの実挙動を表すブロックＰを備え、基準ＲＥに対して対象物ＯＢを移動させるために対象物ＯＢに力を加えるアクチュエータシステムの挙動を含む。

対象物の位置は、測定システムＭＳにより測定され、測定システムＭＳの出力ＯＰは、制御システムＣＳに与えられる。制御システムＣＳは、対象物上の注目点ＰＯＩの所望の位置を表す設定信号ＳＰＳを生成する設定値生成部ＳＰＧを備える。

制御システムＣＳはさらに、設定信号ＳＰＳに基づいてフィードフォワード信号ＳＦＦを生成するよう構成されるフィードフォワードシステムＦＦＳと、設定信号ＳＰＳおよび測定システムＭＳの出力ＯＰに基づいてフィードバック信号ＳＦＢを生成するよう構成されるフィードバックシステムＦＢＳとを備える。

制御システムＣＳは、フィードフォワード信号ＳＦＦおよびフィードバック信号ＳＦＢを駆動信号ＤＳに合算してブロックＰのアクチュエータシステムを駆動する。

本発明は、対象物ＯＢの柔軟性に起因して、対象物ＯＢに力Ｆを加えることが対象物ＯＢの変形を生じさせ、励起されるモードおよび注目点ＰＯＩの位置に依存して注目点ＰＯＩの位置を変化させ、その結果、無限に堅固な対象物に比べて注目点ＰＯＩが予想されるような挙動にならないかもしれないという洞察に基づく。したがって、本発明者らは、無限に堅固な対象物を仮定して、設定信号ＳＰＳに基づくフィードフォワード信号ＳＦＦを加えることが、対象物ＯＢの実変形に起因して増大する収束誤差を生じさせることを見出した。

このように増大する収束誤差を回避するため、本発明では力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の空間的関係に依存するフィードフォワード信号ＳＦＦを用いる。ここで、空間的関係は、上述したように、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置に依存する。このようにして、フィードフォワード信号ＳＦＦが対象物ＯＢのコンプライアンスを考慮する結果、注目点ＰＯＩが設定信号ＳＰＳにより表される所望の位置により近づくようになり、位置決め精度が改善され、収束誤差および収束時間が低減される。

ある実施の形態において、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの実位置に依存するフィードフォワードシステムＦＦＳ内のパラメータを用いることにより、これを実現できる。この場合、測定システムＭＳの出力ＯＰも同様にフィードフォワードシステムＦＦＳへの入力として用いられる。しかしながら、安定性の問題を回避するため、このパラメータが対象物ＯＢの所望の位置に依存することが好ましく、したがって、この目的のために設定信号ＳＰＳも同様にフィードフォワードシステムＦＦＳへの入力として用いられる。

図５は、本発明の別の実施の形態に係る対象物位置決めシステムを模式的に示し、図１の基板テーブルＷＴａと同様の対象物ＯＢと、力印加箇所ＦＬにおいて力Ｆを印加することにより基準ＲＥに対して対象物を移動させるアクチュエータシステムＡＳと、測定箇所ＭＬにおいて基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置を測定する測定システムＭＳとを示す。

基板テーブルＷＴａは、基板Ｗを支持するよう構成される。放射ビームＢは、投影システムＰＳにより基板Ｗの目標部分に合焦され、その結果、照明されるべき目標部分の位置は、基板Ｗひいては対象物ＯＢの注目点ＰＯＩとなる。

図６は、基板を支持する対象物ＯＢの上面図である。この図において、基板Ｗは、例えば破線ＤＬで示されるパターンで投影システムＰＳの下方の基板Ｗを移動させることにより、連続的に照明されるべき複数の目標部分Ｃを有するように示される。パターンＤＬにしたがって対象物ＯＢを移動させるため、対象物ＯＢはＸおよびＹ方向の双方に移動される必要があり、したがって、対象物ＯＢの位置も同様にこれらの方向で測定される必要がある。

図６はさらに、対象物ＯＢのＸ方向の位置を測定するための第１センサＳＥ１と対象物ＯＢのＹ方向の位置を測定するための第２センサＳＥ２とを備える測定システムを示す。双方のセンサＳＥ１，ＳＥ２は、基準ＲＥに対して固定され、各測定ビームＭＢ１，ＭＢ２を対象物に向けさせ、対象物の位置とともに変化する対象物ＯＢ上の各測定箇所ＭＬ１およびＭＬ２が規定されるようにする。例えば、対象物ＯＢがＸ方向に移動すると、測定箇所ＭＬ２が対象物ＯＢに沿ってＸ方向に移動する。対象物ＯＢがＹ方向に移動するとき、同様のことが測定箇所ＭＬ１について成り立つ。

対象物ＯＢへの入力として力Ｆを加えることは、対象物ＯＢの内的動的モードを励起し、対象物ＯＢの変形を生じさせるかもしれない。対象物ＯＢの位置が注目点ＰＯＩではなく測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２にて測定されるため、測定される変形が注目点ＰＯＩでの変形に対応せず、位置の誤差を生じさせるかもしれない。

さらに、注目点ＰＯＩおよび測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２は、対象物ＯＢの位置とともに変化するため、アクチュエータシステムＡＳにより生じる変形も同様に変化する。したがって、力印加箇所ＦＬと測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２の間の空間的関係および力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの空間的関係は、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置に依存する。その結果、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの空間的関係および力印加箇所ＦＬと測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２の間の空間的関係の差（これは、測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２における変形および注目点ＰＯＩにおける変形の差を表す）も同様に、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置に依存しうる。

図７は、本発明のある実施の形態に係る対象物位置決めシステムを表すブロック図であり、特に図５および図６に示す実施の形態に適用可能である。このブロック図は、位置決めされるべき対象物ＯＢの実挙動を表すブロックＰを備え、基準ＲＥに対して対象物ＯＢを移動させるために対象物ＯＢに力Ｆを加えるアクチュエータシステムＡＳの挙動を含む。

対象物ＯＢの位置は、測定システムＭＳにより測定され、測定システムＭＳの出力ＯＰは制御システムＣＳに与えられる。制御システムＣＳは、対象物ＯＢ上の注目点ＰＯＩの所望の位置を表す設定信号ＳＰＳを生成する設定値生成部ＳＰＧを備える。

制御システムＣＳは、フィードフォワード信号ＳＦＦとフィードバック信号ＳＦＢを駆動信号ＤＳに合算してブロックＰのアクチュエータシステムＡＳを駆動する。

対象物ＯＢの柔軟性に起因して、対象物ＯＢへの入力として力Ｆを加えることが対象物ＯＢの変形を生じさせ、励起されるモードおよび注目点ＰＯＩの位置に依存して注目点ＰＯＩの位置を変化させ、その結果、無限に堅固な対象物に比べて注目点ＰＯＩが予想されるような挙動にならないかもしれない。したがって、無限に堅固な対象物を仮定して、設定信号ＳＰＳに基づいてフィードフォワード信号ＳＦＦを加えることは、対象物ＯＢの変形に起因して増大する収束誤差を生じさせるであろう。

このような増大する収束誤差を回避するため、本発明では力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の空間的関係を表すパラメータに依存するフィードフォワード信号ＳＦＦを用いる。ここで、空間的関係は、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置に依存する。このようにして、フィードフォワード信号ＳＦＦが対象物ＯＢのコンプライアンスを考慮する結果、注目点ＰＯＩの測定される位置がより良く設定信号ＳＰＳに追従し、位置決めの精度が改善される。

ある実施の形態において、測定システムＭＳの出力ＯＰがフィードフォワードシステムＦＦＳへの入力としても用いられるようにし、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの実位置に依存するフィードフォワードシステムＦＦＳ内の少なくとも一つの別のパラメータにより、これを実現することができる。しかしながら、安定性の問題を回避するため、パラメータが対象物ＯＢの所望の位置に依存することが好ましく、したがって、この目的のために設定信号ＳＰＳも同様にフィードフォワードシステムＦＦＳへの入力として用いられる。

制御システムＣＳはさらに、フィードフォワード信号ＳＦＦと、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の空間的関係および力印加箇所ＦＬと測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２の間の空間的関係の差とに基づいて、フィードバックシステムＦＢＳに補正信号ＳＣＯを提供するよう構成される補正システムＣＯＳを備えてもよい。ここで、当該差は、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの位置に依存する。

ある実施の形態において、測定システムＭＳの出力ＯＰが補正システムＣＯＳの入力としても用いられるようにして、基準ＲＥに対する対象物ＯＢの実位置に依存する補正システムＣＯＳ内のパラメータを用いることにより、これを実現することができる。しかしながら、安定性の問題を回避するため、パラメータが対象物ＯＢの所望の位置に依存することが好ましく、したがって、この目的のために設定信号ＳＰＳが補正システムＣＯＳへの入力として用いられる。

その結果、フィードフォワードシステムＦＦＳは、対象物ＯＢのコンプライアンス、したがって、力印加箇所ＦＬにおいて力Ｆを加えることにより生じる注目点ＰＯＩの変形を考慮し、補正システムＣＯＳは、注目点ＰＯＩにおける変形と各測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２にて測定される変形との差を考慮する。

図８は、図７の制御システムＣＳのより実際上の実施例を示す。フィードフォワードシステムＦＦＳは、例えば、最大で４次までに限定されてもよく、スナップフィードフォワードとも称される。注目点ＰＯＩの所望の位置がＳＰＳとして参照される場合、所望の位置ＳＰＳの関数としてのフィードフォワードＳＦＦは、次式で計算されてもよい。

ここで、ｓは、ラプラス変換の複素変数であり、ｍは、対象物ＯＢの質量である。Ｃ_ｐｏｉは、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の位置依存コンプライアンスを表すパラメータである。

フィードフォワード信号ＳＦＦの関数としての補正信号ＳＣＯは、次式で記述されてもよい。

ここで、Ｃ_ｐｏｃは、力印加箇所ＦＬと測定箇所ＭＬ１，ＭＬ２の間の位置依存コンプライアンスを表すパラメータである。Ｃ_ｐｏｉは、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の位置依存コンプライアンスを表すパラメータである。

上述の関数は、図８に実装され、フィードフォワードシステムＦＦＳおよび補正システムＣＯＳを形成する。

パラメータＣ_ｐｏｃおよび／またはＣ_ｐｏｉは、有限要素モデルまたは任意の他の組み込み型の計算モデルを用いることにより決定されてもよい。

図９は、代替的な実施の形態を示し、有限要素モデルまたは他の計算モデルを用いる場合とは異なる代替的な手法でＣ_ｐｏｃおよびＣ_ｐｏｉが決定される。図９の制御システムは、観測部ＯＢＳを持つ補正システムＣＯＳを用いる。観測部ＯＢＳは、対象への入力としての駆動信号ＤＳと、測定システムＭＳの出力ＯＰとに基づいて対象物の内的動的挙動を推定するための対象物の動的モデルを含む。出力ＯＰは、詳細は後述されるように、信号ｅおよび利得Ｌを介して観測部ＯＢＳに与えられる。

この実施の形態での観測部ＯＢＳは、測定システムＭＳのモデルも含み、測定システムＭＳの出力ＯＰに対応する推定出力ＥＯＰを出力する。対象物の実際の動的挙動と動的モデルとの差および／または対象物に加えられる外部擾乱に起因して、推定出力ＥＯＰは実出力ＯＰとは異なるかもしれない。信号ｅは、出力ＯＰと推定出力ＥＯＰの差である。誤差信号ｅは、利得Ｌを介して観測部ＯＢＳにフィードバックされ、出力ＯＰと一致する推定出力ＥＯＰが得られるように差を補償する。

観測部ＯＢＳの動的モデルは、対象物の位置に対する、力印加箇所ＦＬと測定箇所（ＭＬ，ＭＬ１，ＭＬ２）の間の空間的関係の依存性と、力印加箇所ＦＬと注目点ＰＯＩの間の空間的関係の依存性とを含む。

観測部ＯＢＳの動的モデルは、以下の状態空間方程式により表されてもよい。ここで、観測部ＯＢＳの状態は、参照記号ｘ_ＯＢＳおよびプラントＰの動的モデルにより示され、測定システムＭＳは、行列Ａ’、Ｂ’およびＣ’により表される。

Ｌ（ＯＰ−ＥＯＰ）の項は補正項であり、例えば、動的モデルのＡ’およびＢ’と実際のシステムのＡ行列およびＢ行列との相違がそれぞれ存在する場合に、動的モデルと実際のシステムＰ，ＭＳの差に起因する影響の低減を助ける。行列Ｌは、重み付け行列として機能する。

対象物の位置に依存すべき出力方程式の少なくとも一つの係数（この場合、行列Ｃ’の少なくとも一つの係数）を与えることにより、観測される内的動的挙動の位置依存性が含まれるかもしれない。

これは、Ｃ’（ｐ）により示されてもよい。ここでｐは少なくとも一つの自由度での対象物の位置である。位置ｐは、対象物の測定された位置ＯＰであってもよいし、または、設定信号ＳＰＳであってもよい。出力方程式が依存する位置ｐとしての設定信号ＳＰＳは、より安定したシステムが得られるという利益を有する。

ある実施の形態において、重み付け行列Ｌもまた対象物の位置に少なくとも一つの自由度で依存する。したがって、方程式は以下のように記述されてもよい。

ｅ＝ＯＰ−ＥＯＰのとき、以下の誤差方程式を定式化できる。

対象物の位置に依存する出力方程式および重み付け行列の双方を生成する利益は、所与のＡおよびＣ’（ｐ）に対して固有値（Ａ’−Ｌ（ｐ）＊Ｃ’（ｐ））が一定となるようにＬ（ｐ）を選択できることである。これは、誤差の挙動が対象物の位置に依存しないことを意味する。

観測部ＯＢＳの状態が既知のとき、注目点ＰＯＩの位置および測定箇所ＭＬの位置を推定することができ、その結果、力印加箇所ＦＬにおける対象物ＯＢへの入力としての力Ｆを加えることにより生じる推定される変形ｄＰＯＩ，ｄＭＬが決定され、これをフィードバックシステムＦＢＳの補正に用いて対象物位置決めシステムの精度を向上させることができる。

補正信号ＳＣＯの決定に観測部ＯＢＳを用いることの優位性は、補正信号ＳＣＯの決定時に対象物の実挙動が考慮されるため、擾乱に対しての補正も同様に可能となることである。

本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、本書に説明したリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどがある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本書における「ウェハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及された基板は露光前または露光後において、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、および／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本書における基板という用語は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味しうる。

上記では、光学リソグラフィとの関連で本発明の実施の形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、文脈上許されれば、光学リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に設けられたレジストの層に押しつけ、その後、電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。レジストを硬化した後、パターニングデバイスがレジストから除去され、パターンが残される。

本発明の特定の実施の形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよい。例えば、上述の制御システムは、機械で読み取り可能な命令の一以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形式をとってもよい。

上述の説明は例示であり、限定を意図しない。したがって、以下に述べる請求項の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、当業者には明らかなことである。

Claims

基準に対して移動可能な可動対象物と、
前記基準に対して前記可動対象物を移動させるために前記対象物上の力印加箇所において前記対象物に力を加えるよう構成されるアクチュエータシステムと、
前記基準に対して前記対象物の注目点を位置決めするよう構成される制御システムと、を備え、
前記制御システムは、前記力印加箇所と前記注目点との間の空間的関係を表すパラメータに基づいて前記アクチュエータシステムを駆動するよう構成され、
前記パラメータは、前記基準に対する前記対象物の位置を表す別のパラメータに依存することを特徴とする対象物位置決めシステム。
前記空間的関係は、前記力印加箇所と前記注目点の間のコンプライアンスを備えることを特徴とする請求項１に記載の対象物位置決めシステム。
前記別のパラメータは、設定信号と測定信号の一方に基づくことを特徴とする請求項１または２に記載の対象物位置決めシステム。
前記対象物上の測定箇所において測定し、前記基準に対する前記対象物の位置を表す測定信号を提供するよう構成される測定システムを備え、
前記制御システムは、
前記注目点の所望の位置を表す設定信号を生成する設定値生成器と、
前記設定信号に基づいてフィードフォワード信号を生成するよう構成されるフィードフォワードシステムと、
前記設定信号および前記測定信号に基づいてフィードバック信号を生成するよう構成されるフィードバックシステムと、を備え、
前記制御システムは、前記フィードフォワード信号および前記フィードバック信号に基づいて前記アクチュエータシステムを駆動するよう構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の対象物位置決めシステム。
前記フィードフォワード信号は、前記パラメータに依存することを特徴とする請求項４に記載の対象物位置決めシステム。
前記制御システムは、前記フィードフォワード信号および空間的関係パラメータに基づいて前記フィードバックシステムに補正信号を提供するよう構成される補正システムをさらに備え、前記空間的関係パラメータは、第１の空間的関係と第２の空間的関係の間の差を表し、前記第１の空間的関係は、前記力印加箇所と前記注目点の間であり、前記第２の空間的関係は、前記力印加箇所と前記測定箇所の間であることを特徴とする請求項４または５に記載の対象物位置決めシステム。
前記空間的関係パラメータは、前記パラメータに依存することを特徴とする請求項６に記載の対象物位置決めシステム。
前記補正システムは、前記設定信号および前記フィードフォワード信号に基づいて前記対象物の内的動的挙動を推定する動的モデルを備え、前記補正信号は、推定される内的動的挙動に基づくことを特徴とする請求項６または７に記載の対象物位置決めシステム。
前記補正システムは、前記制御システムから前記対象物への入力と前記測定信号とに基づいて前記対象物の内的動的挙動を推定するための前記対象物の動的モデルを有する観測部を備え、前記動的モデルは、前記空間的関係パラメータに依存し、前記観測部は、前記補正信号を提供するよう構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の対象物位置決めシステム。
前記フィードフォワードシステムは、前記設定信号に基づいて前記対象物の内的動的挙動を推定する動的モデルを備え、前記フィードフォワード信号は、推定される内的動的挙動に基づくことを特徴とする請求項４から９のいずれか一項に記載の対象物位置決めシステム。
請求項１から１０のいずれか一項に記載の対象物位置決めシステムに用いるように構成されることを特徴とする制御システム。
請求項１から１０のいずれか一項に記載の対象物位置決めシステムを備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
放射ビームを調整するように構成される照明システムと、
放射の断面にパターンを付与してパターン放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを支持するように構築されるサポートと、
基板を保持するように構築される基板テーブルと、
パターン放射ビームを目標部分に投影するように構築される投影システムと、をさらに備え、
前記対象物位置決めシステムは、前記サポートと前記基板テーブルの一方を備えることを特徴とする請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
ａ）基準に対して対象物の注目点を位置決めするステップと、
ｂ）前記対象物上の力印加箇所において前記対象物に力を加えるステップと、
ｃ）前記力印加箇所と前記注目点との間の空間的関係に基づいて前記力を加えるステップと、を備え、
前記空間的関係は、前記基準に対する前記対象物の位置に依存することを特徴とする対象物位置決め方法。
リソグラフィ装置内で前記対象物を位置決めするステップを備えることを特徴とする請求項１４に記載の対象物位置決め方法。
請求項１または１０に記載の対象物位置決めシステムを用いることを特徴とするデバイス製造方法。