JP4663663B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置内の第１物理量を制御するための第１制御システムを備えるリソグラフィ装置、および、パターニングデバイスから基板上にパターンを転写する工程を備えるデバイス製造方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つのダイの一部、１つまたはいくつかのダイを含む）に転写される。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上での結像を介してなされる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分の回路網（ネットワークnetwork）を含んでいる。既知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、およびある特定の方向（「スキャン」方向）の照射ビームによってパターンをスキャンすると同時にこの方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] リソグラフィ装置において、通常、制御システムは、可動部分（moving parts）の位置、スピードおよび加速度や、照射量、温度、ガス流量、その他の様々な物理量を制御するために使用されている。このため、多くの制御システムが知られている。例えば、フィードバック制御システム、フィードフォワード制御システム、または、フィードバック／フィードフォワード複合制御システム（combined feedback/feedforward control systems）の使用が知られている。過去数年に渡り使用されてきた技術は、反復学習制御（ＩＬＣ）の名前で知られている。反復学習制御では、値の時系列が記入されたテーブルを使用することができる。このテーブルはイベントをトリガとして作成され、イベント発生時に、フィードフォワード信号等の信号として値の時系列が提供される。このプロセスは、テーブルのトリガリング（the triggering）中および／またはトリガリング後に制御対象値を監視することによって、反復プロセスとすることができる。制御対象となる量、または、その他適切な数量（エラー信号等）から、テーブル用の新たな値の時系列を決定することができる。このプロセスを複数回繰り返すことにより、反復的プロセス、すなわち、制御システムが、自身の動作を監視、または、出力量、エラー信号、またはその他適切な信号を監視することによってテーブル用の新しい時系列を反復的に決定し、自身が最適な応答（optimum response）を提供できる時系列でテーブルを満たすよう反復的に試行する、という反復プロセスを実現できる。
[0004] 現在のフィードバック制御システム、フィードフォワード制御システム、および反復学習制御は多くの利点を有するが、リソグラフィ装置の制御システムにおいてはいくつかの問題がある。第一の問題点として、反復学習制御が十分な解決策となるのは、ほぼ同一の状況を繰り返す場合のみである。例えば、変数関数として外乱に変化が生じると、その外乱の効果をなるべく抑えるため、必要となる制御システムによる補償量に違いがでる。反復学習制御では、テーブルに記憶されている時系列は、通常、一定の外乱量を考慮して最適化されているため、上記のような状況では欠点を有する。反復学習制御を使用しながら上記の状況に対処するための試みとして、複数のテーブルに複数の時系列を設ける方法がある。この方法では、複数あるテーブルの中からその状況に最適なテーブルを選択することで外乱の影響をより抑えることができるが、処理が複雑化してしまう。また、テーブルごとに、適切な時系列を決定するための反復プロセスが必要となり、セットアップ時間や、較正時間等もそれぞれ増加してしまう。さらに、時系列が複数存在する場合であっても、外乱効果の最適な抑制が実現できるのは、特定の時系列が決定された状況に一致する状態のみである。何らかの理由による外乱量の変化等の偏差はここでは考慮されていない。ここで記載した状況の例としては、ステージ（ウェーハステージ、レチクルステージ等）の二次元制御がある。通常、ステージは複数の制御システムを備えており、各制御システムが、単一次元における位置関連数量（a positional quantity）（例えば、位置、速度、加速度等）を制御している。ある方向に移動が生じると、それによって別の次元に外乱が生じる。外乱（クロストーク等）の量はステージ上の位置によって異なるため、外乱を補償する適切なフィードフォワード信号を提供するために反復学習制御を使用することは適切ではない。
[0005] リソグラフィ装置内の物理パラメータの制御を改善することが望ましい。
[0006] 本発明の一実施形態によると、リソグラフィ装置であって、リソグラフィ装置内の第１物理量を制御するための第１制御システムを備え、第１制御システム内の利得係数パラメータは、リソグラフィ装置内の別の物理量（a further physical quantity）の値に依存する、リソグラフィ装置が提供される。
[0007] 本発明の別の実施形態によると、リソグラフィ装置によって、パターニングデバイスから基板上にパターンを転写する工程と、第１制御システムによって、リソグラフィ装置内の第１物理量を制御する工程であって、第１制御システム内の利得係数パラメータは、リソグラフィ装置内の別の物理量の値に依存している、工程とを備える、デバイス製造方法が提供される。
[0008] 以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、それは単に例示であり、図面中の符号は対応する部材を示す。
[0015] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置１を概略的に示す。リソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはその他適切な放射）を調整するように構成された照明システム（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を支持するように構成され、また特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置付けるように構成された第１位置決めデバイスＰＭに連結されたマスク支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを有する。リソグラフィ装置は、さらに、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、また特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けるように構成された第２位置決めデバイスＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板支持体」を備える。リソグラフィ装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを備える。
[0015] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置１を概略的に示す。リソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはその他適切な放射）を調整するように構成された照明システム（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を支持するように構成され、また特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置付けるように構成された第１位置決めデバイスＰＭに連結されたマスク支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを有する。リソグラフィ装置は、さらに、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、また特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けるように構成された第２位置決めデバイスＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板支持体」を備える。リソグラフィ装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを備える。
[0016] 照明システムとしては、放射を誘導し、形成し、あるいは制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
[0017] マスク支持構造体は、パターニングデバイスを支持する、即ち、パターニングデバイスの重みを支えるものである。マスク支持構造体は、パターニングデバイスの配向、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が真空環境内で保持されているか否かなどといった他の条件に応じた態様でパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造体は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。マスク支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができる架台またはテーブルであってもよい。マスク支持構造体は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して任意の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0018] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように放射ビームの断面にパターンを付けるために使用することができるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。なお、放射ビームに付けたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフト特徴（phase-shifting features）またはいわゆるアシスト特徴（assist features）を含む場合、基板のターゲット部分内の任意のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などの、ターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
[0019] パターニングデバイスは、透過型または反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、Alternating位相シフト(alternating phase-shift)、および減衰型位相シフト(attenuated phase-shift)などのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームが様々な方向に反射するように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[0020] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使用されている露光放射にとって、あるいは浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光電システム、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆるタイプの投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0021] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置（the apparatus）は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、前述のタイプのプログラマブルミラーアレイを採用しているか、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
[0022] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルまたは「基板支持体」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスク支持体」）を有するタイプのものであってもよい。そのような「マルチステージ」機構においては、追加のテーブルまたは支持体を並行して使うことができ、あるいは、予備工程を１つ以上のテーブルまたは支持体上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたは支持体を露光用に使うこともできる。
[0023] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体、例えば、水によって基板の少なくとも一部を覆うことができる型のものであってもよい。さらに、リソグラフィ装置内の、例えば、マスクと投影システムとの間の別の空間に液浸液を加えてもよい。液浸技術を使えば、投影システムの開口数を増加させることができる。本明細書において使用されている「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、どちらかといえば、照射中、投影システムと基板との間に液体があるという意味でしかない。
[0024] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば、放射源がエキシマレーザである場合、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。別の場合においては、放射源は、例えば、放射源が水銀灯である場合、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
[0025] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。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といったさまざまな他の構成要素を含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に任意の均一性および強度分布をもたせることができる。
[0026] 放射ビームＢは、支持構造体（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決めデバイス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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の移動も第２位置決めデバイス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使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてよく、あるいは、固定されていてもよい。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を使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、けがき線アライメントマーク(scribe-lane alignment mark)として公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイとの間に置かれてもよい。
[0027] 例示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使うことができると考えられる。
[0028] ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持対」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、その後Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃが露光され得る。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一静止露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
[0029] スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および画像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光領域の最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
[0030] 別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を動かすまたはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の移動後ごとに、またはスキャン中、連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述のタイプ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利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0031] 上述の使用モードの組合せおよび／または変形物、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0032] 図２は、フィードフォワード／フィードバック複合構造を備えた第１システムを示している。プロセスＰ’１は物理量ＰＱ１を出力する。ＰＱ１とコントローラＣ１の間のフィードバック経路によってフィードバックループが提供されており、コントローラＣ１の出力が、プロセスＰ’１の入力に接続されている。コントローラＣ１の入力およびフィードフォワードＦＦ１の入力には設定点ｓｔｅｐ１が提供され、コントローラＣ１およびフィードフォワードＦＦ１の出力は、プロセスＰ１に入力される。実際、図２から分かるように、フィードフォワードＦＦ１の出力とコントローラＣ１の出力とが加算されてプロセスＰ’１に入力される一方、設定点ｓｔｅｐ１からフィードバック信号が減算されてコントローラＣ１に入力される。図２には別の物理量ＰＱＦも示されており、制御システムＣＳ１内のあるパラメータは、上記別の物理量ＰＱＦの値に依存している。
[0033] 上記の第１物理量および別の物理量としては、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、クラックル、ポップ等、温度、力、圧力、照射強度、特定の放射分布、波長、または、その他の機械的、熱力学的、音響的、光学的、電気的あるいは電子的パラメータ、のうちのいずれかの物理量を含んでよい。上記の第１物理量および別の物理量は同一の種類であってもよい（例えば、どちらも位置、 速度、加速度、または温度等であってよい）が、異なる種類のものである可能性もある。
[0034] また、上記第１物理量ＰＱ１および上記別の物理量ＰＱＦはどちらもリソグラフィ装置内の物理量に関するものであるが、それぞれがリソグラフィ装置内の異なる構造体に関するものであってもよく、または、同一の構造に関するものであってもよい。以下に例を示す。本例では、フィードフォワードＦＦ１内のパラメータが、上記別の物理量の値に依存している。例えば、利得係数（増幅定数、等）は、上記別の物理量の値に依存し得る。したがって、制御システムＣＳ１の特性が、上記別の物理量ＰＱＦの値に依存するものであってもよい。例えば、上記別の物理量ＰＱＦがステージ（基板ステージまたはレチクルステージ、等）のＹ軸上の位置を表し、上記第１物理量ＰＱ１がステージのＸ軸上の位置を表していても良い。
[0035] 制御システムＣＳ１は、ステージのＸ軸上の位置を制御している。制御システムの特性は、ステージのＹ軸上の位置に依存するものであってよい。これが好都合である理由は、ステージおよびステージを駆動するアクチュエータの特性が、ステージのＹ軸上の位置に依存するからである。例えば、アクチュエータは非直線性を呈してもよく、基板付近のガス流に起因する雰囲気擾乱（atmospheric disturbances）、または、浸液によって生じた外乱はステージ上の位置によって異なっていてもよく、また、ステージからの共振周波数は、ステージ上の位置によって異なる振幅で可視化されてよい。上記の例以外の構成を使用して、第１制御システムＣＳ１の特性を上記別の物理量ＰＱＦの値に適応させることもできる。図２の例の代わりにまたはそれに加えて、上記別の物理量ＰＱＦが、第１制御システムＣＳ１の別の部分（コントローラＣ１、等）に影響をもたらしてもよい。この場合、第１コントローラＣ１内のパラメータは、上記別の物理量ＰＱＦに依存する。パラメータとは、例えば、利得係数、フィルタ特性（フィルタ帯域幅、遮断周波数、等）であり、上記別の物理量ＰＱＦに依存して、フィードバック制御に変化を生じさせる。上記の例に代えてまたはそれに加えて、第１制御システムは、フィードバック制御システム、フィードフォワード制御システム、フィードバック−フィードフォワード複合制御システム、アナログ制御システム、数値制御システム、等の制御システムを含んでもよい。上記別の物理量の値に依存するパラメータとしては、利得係数（増幅定数）、極周波数、ゼロ周波数、帯域幅、その他フィルタ特性、等のパラメータを含み得る。上記原理のアプリケーションは、ウェーハ／基板位置決めまたはレチクル／パターニングデバイス位置決め制御システムを含んでよく、この制御システムでは、ウェーハ（レチクル）の質量の公称質量からの偏差が補償されており、モータ内の飽和効果を補償するための可変利得を有している。
[0036] 図３を参照しながら、本発明の別の実施形態を説明する。図３は、第１制御システムＣＳ１および第２制御システムＣＳ２を示している。第１制御システムＣＳ１は第１物理量ＰＱ１を制御しており、第２制御システムＣＳ２は第２物理量ＰＱ２を制御している。第１制御システムは、第１物理量ＰＱ１を提供するプロセスＰ’１と、コントローラＣ１と、フィードフォワードＦＦ１とを含んでいる。プロセスＰ’１、コントローラＣ１、およびフィードフォワードＦＦ１の構成は、図２の制御システムＣＳ１におけるプロセスＰ’１、コントローラＣ１、およびフィードフォワードＦＦ１について記載した設定と同一であってよいので、詳細な説明は省略する。同様に、第２制御システムＣＳ２は、第２物理量ＰＱ２の値を提供する第２プロセスＰ’２と、コントローラＣ２と、フィードフォワードＦＦ２とを含んでいる。本例では、さらに、第２制御システムＣＳ２はフィードフォワード／フィードバック複合制御システムを備えており、このうち、フィードフォワード部分はＦＦ２によって提供され、フィードバック部分は、Ｃ２と、Ｐ２と、物理量ＰＱ２によるコントローラＣ２の入力へのフィードバックとを含む閉ループによって提供されている。フィードフォワード経路には、フィードフォワード信号をプロセスＰ２の入力へ提供するフィードフォワードＦＦ２が含まれている。また、図３にはフィードフォワードＦＦ１２も示されており、フィードフォワードＦＦ１２は、設定点ＳＥＴＰ２から第１制御システムＣＳ１へフィードフォワード信号を提供して、プロセスＰ’１に入力する。
[0037] したがって、本例では、フィードフォワードＦＦ１２の出力が、コントローラＣ１およびフィードフォワードＦＦ１の出力に加えられる。これによって、クロスフィードフォワードが提供される。クロスフィードフォワードの効果を以下に記載する。フィードフォワード経路ＦＦ１２の入力は、通常、第２制御システムに連結されており、これにより、フィードフォワード経路ＦＦ１２は、第２制御システム内の信号に依存して、フィードフォワード信号を第１制御システムに提供する。図３の例では、第２制御システムにおける信号は設定点信号ＳＥＴＰ２であるが、物理量ＰＱ２およびフィードフォワードＦＦ２の出力等の、他の適切な信号を適用することもできる。図３に示すように、フィードフォワードＦＦ１２の出力をプロセスＰ’１の入力に適用してもよいが、第１制御システムＣＳ１内のその他の適切な場所に提供することもできる。例えば、フィードフォワードＦＦ１２の出力をコントローラＣ１の入力に提供してもよいし、第１制御システムＣＳ１内のその他適切な信号に提供してもよい。
[0038] フィードフォワードＦＦ１２の効果を例を挙げて説明する。第１物理量ＰＱ１がＸ方向における基板テーブルの位置であり、第２物理量ＰＱ２がＹ方向における基板テーブルの位置であると仮定する。したがって、第１制御システムＣＳ１はＸ方向における基板テーブルの位置を制御し、第２制御システムＣＳ２は、Ｙ方向における基板テーブルの位置を制御している。理論上、第１制御システムＣＳ１の動作はＸ方向における基板テーブルの位置のみに影響し、同様に、第２制御システムＣＳ２の動作は、Ｙ方向における基板テーブルの位置のみに影響する。しかし、本発明者らは、ＹからＸへまたはＸからＹへのある程度のクロストークが存在することを見出した。これは、例えば、基板ステージを駆動するアクチュエータの欠陥、基板テーブルを駆動またはガイドするための駆動メカニズムまたはガイドメカニズムの欠陥、Ｘ方向またはＹ方向における基板テーブルの位置を測定する位置センサの欠陥、またはその他の原因に起因すると思われる。したがって、第２制御システムＣＳ２がＹ方向において基板テーブルを位置決めする動作を行なう際、Ｘ方向に外乱が発生し得るが、この外乱の影響は、第１制御システムＣＳ１によって可能な限り抑えられる。本発明者らは、フィードフォワードＦＦ１２を提供すること、つまり、第２制御システム内の信号に依存して、フィードフォワード信号を第１制御システムへ提供するフィードフォワードを提供することにより、第１制御システムＣＳ１の精度を向上でき、またそれによって、基板テーブルの（本例ではＸ方向における）位置決めを向上できることを見出した。フィードフォワードＦＦ１２の伝達関数は、外乱の影響を相殺、すなわち補償するように選択され得る。これによって、第１制御システムＣＳ１のフィードバックループはクロストークに起因する外乱を規制するタスクから開放されるため、Ｘ方向における基板テーブルの位置決め精度が向上し、フィードフォワードＦＦ１２によるクロストークの補償または部分補償によって、第２制御ループＣＳ２の動作に対する感度としての第１物理量ＰＱ１の精度（例えば、Ｙ方向における基板テーブルの位置決め、移動加速度、減速、等）がＸ方向の位置に及ぼす影響が小さくなる。
[0039] 本発明者らは、また、クロストークの量が、第１物理量ＰＱ１および／または第２物理量ＰＱ２の値に依存し得ることを見出した。本記載の例では、クロストークは、Ｘ方向および／またはＹ方向における基板テーブルの位置に依存し得る。これは、クロストークを引き起こす原因、一般的には、寄生効果または不要効果、欠陥等がステージ上の位置によって異なり得るためである。図５は、基板テーブルの移動面ＰＬＭの上面図を示しており、この例では、Ｘ軸およびＹ軸によって画定される平面とほぼ平行な平面が示されている。基板テーブルＷＴ上の位置ＰＯＳ１におけるＸからＹまたはＹからＸへのクロストークは、同テーブル上の位置ＰＯＳ２におけるクロストークとは異なる。このようなクロストークの差異（variation）を考慮すると、図３のフィードフォワードＦＦ１２におけるパラメータは、Ｘ方向および／またはＹ方向における基板テーブルＷＴの位置に依存するものとしてもよい。パラメータとしては、例えば、利得係数パラメータ、または、その他フィルタ帯域幅、プットオフ周波数（a put off frequency）、極周波数、ゼロ周波数、等であってよい。
[0040] 上記のフィードフォワードＦＦ１２の説明では、第１物理量および第２物理量がステージのＸ位置およびＹ位置を表すという例について記載してきたが、当業者であれば、この原理が他の状況（例えば、上述したその他の物理量）にも適用され得ることが理解できるであろう。したがって、第２物理量としては、第１物理量に関して記述された物理量のいずれであってもよい。
[0041] 図２では、別の物理量ＰＱＦの値が、第１制御システム内の利得係数パラメータまたはその他のパラメータに影響を与えると説明してきた。図２の原理を図３のＦＦ１２内のパラメータの変化に適用すれば、上記別の物理量には、第２物理量、第１物理量、またはこれらの組合せを含むことが理解され得る。
[0042] 図４はフィードフォワードＦＦ１２の詳細図であり、図３におけるＳＥＴＰ２に接続される入力、および、図３におけるフィードフォワードの出力と、第１コントローラＣ１の出力と、フィードフォワードＦＦ１の出力との合計点（summing points）に接続される出力ＯＵＴを示している。フィードフォワードＦＦ１２は、複数の平行な経路を備え、各経路は遅延（a delay）と利得とを有する。出力ＯＵＴにおいて、各経路の出力が合計される。第１経路（A first of the paths）は、位置遅延（a position delay）ＤＰと位置利得（a position gain）ＧＰとを備える。第２経路は、速度遅延ＤＶと速度利得ＧＶとを備える。第３経路は、加速度遅延ＤＡと、加速度利得ＧＡとを備える。同様に、他の経路も、それぞれ、ジャーク遅延ＤＪおよびジャーク利得ＧＪ、スナップ遅延ＤＳおよびスナップ利得ＧＳ、クラックル遅延ＤＣおよびクラックル利得ＧＣとを備える。本例では、設定点信号ＳＥＴＰ２によって加速度設定点が提供されている。位置遅延および位置利得は、位置依存性遅延および位置依存性利得として理解され得る。同様に、速度遅延および速度利得は、速度依存性遅延および速度依存性利得として理解され得る。
[0043] 図２および図３に関して記載した通り、フィードフォワード内のパラメータはどの物理量に依存してもよい。本記載のフィードフォワードにおいては、このようなパラメータは、上記遅延のいずれか、および／または、利得を提供する増幅部（つまり、ＧＰ、ＧＶ、ＧＡ、ＧＪ等）のいずれかに組み込まれていてもよい。上記の説明では、パラメータがある物理量、つまり、ある物理量の値（図２における別の物理量、図３における第１物理量、第２物理量、または第１物理量および第２物理量の組合せ、等）に依存できると記載した。物理量の影響度によって、様々な依存性（a variety of dependencies）を選択することができる。例えば、線形依存、すなわち、パラメータの物理量に対する線形依存は、簡単に実施可能である。この線形依存は、線形的またはほぼ線形的に必要となるフィードフォワードの量が、適切な物理量の値に依存する場合において、適切な解決策となる。上記別の物理量に二乗的に依存する（quadratically depends on）パラメータを提供すれば、より多用途のフィードフォワードを取得することもできる。図２の例では、放物線形またはそれに類似する形状の依存性曲線を得ることができ、一方、図３の実施形態では、パラメータの物理量に対する依存性に関して様々な曲線（放物線形、サドル形、等）が得られるが、これは、パラメータの第１物理量および／または第２物理量に対する依存性が下記式によって得られるためである。
パラメータ＝α1 ．ＰＱ１ + α２ ．ＰＱ２ + α3 ．ＰＱ１ 2 + α4 ．ＰＱ２ 2 + α5 ．ＰＱ１ ．ＰＱ２ + α6
ここで、α1、 α2、 α3、 α4、 α5 およびα6 は、パラメータのＰＱ１および／またはＰＱ２に対する所望の依存度を得るために選択される定数である。
パラメータ＝α1 ．ＰＱ１ + α２ ．ＰＱ２ + α3 ．ＰＱ１ 2 + α4 ．ＰＱ２ 2 + α5 ．ＰＱ１ ．ＰＱ２ + α6
ここで、α1、 α2、 α3、 α4、 α5 およびα6 は、パラメータのＰＱ１および／またはＰＱ２に対する所望の依存度を得るために選択される定数である。
[0044] 先に適用した反復学習制御の利点はここで明らかとなる。フィードフォワードが必要となる場合、フィードフォワードは、時系列テーブルを要する１つ以上の物理量の値に依存する。時系列テーブルは、当該（in question）１つ以上の物理量の複数の値または範囲によって異なるため、結果的に複数の時系列テーブルが必要となり、これら時系列テーブルは、制御システムを複雑化する一方、物理量、すなわち、当該１つ以上の物理量の値または値の範囲に対する時系列を反復的に学習できるように、十分な時間を要する。
[0045] 図６を参照しながら本発明の別の実施形態を説明する。ここでは、図３に示した制御システムに類似するまたは同一の第１制御システムＣＳ１および第２制御システムＣＳ２が示されている。また、第２制御システムから第１制御システムへのフィードフォワードＦＦ１２も示されている。さらに、図６には、適切なフィードフォワードＦＦ１２の伝達関数を決定できるいくつかの追加要素が示されている。これら追加要素の中にはテスト信号発生器ＴＳＧが含まれており、このテスト信号発生器ＴＳＧは、本例では、第２制御システムＣＳ２の入力、つまり、設定点入力ＳＥＴＰ２に接続されている。したがって、テスト信号発生器は第２制御システムを励起することができ、第２制御システムは、テスト信号発生器が発生したテスト信号に応じて制御動作を行なう。さらに、第２制御システム内のテスト信号に対する応答を検出するための、データ取得ＤＡ’（「データ取得部」とも呼ばれる）も設けられている。データ取得によって検出される適切な信号とは、第１コントローラＣ１に提供される入力信号であり、この入力信号は、物理量ＰＱ１の所望の値（第１設定点ＳＥＴＰ１によって提供される所望の値）と実際の第１物理量ＰＱ１の値の差を示している。
[0046] 図６に象徴的に示されている計算機ＣＡＬは、テスト信号による第２制御システムＣＳ２の動作に対する第１制御システムの反応を検出後、ＦＦ１２の新たな伝達関数、例えば、伝達関数のパラメータの新たな値を計算することができる。テスト信号発生器は、インパルス信号をテスト信号として提供してもよく、したがって、テスト信号発生器はインパルス信号発生器を含んでもよい。実際は、設定点信号を提供する発生器（図３のｓｅｔｐ１またはｓｅｔｐ２を提供する制御システム設定点信号発生器）を使用することもできる。これは、同発生器が、設定点信号の導関数をテスト信号の値に制限できるからである。したがって、一方の制御システムの励起に対する反応を測定（measuring）すること、つまり、一般的には、効果が補償される第２物理量、別の物理量、またはその他の物理量に変化を生じさせる励起に対する反応を測定すること、また、その励起において補償される制御システム内の反応を検出することにより、当該物理量による外乱を少なくとも部分的に補償するために適用されるフィードフォワードの適切な伝達関数を決定することができる。第２物理量の複数の異なる値に対してテストを行なってもよい。
[0047] 第２物理量ＰＱ２の値に依存してフィードフォワードの伝達関数を取得するため、上記の励起、測定、および、伝達関数の決定というプロセスは、フィードフォワードによる補償の量に依存することが要される第２物理量またはその他の物理量（図２における別の物理量、図３における第１物理量、または第１物理量および第２物理量の組合せ）の複数の値に対して行なうことができる。当該一つの物理量または当該複数の物理量の複数の値に対して適切な伝達関数を取得後、当該一つの物理量または当該複数の物理量の関数である伝達関数を、適切な曲線フィッティングアルゴリズム（curve fitting algorithm）により決定することができる。
[0048] 本発明のさらに別の実施形態によると、上述のように取得された伝達関数から診断情報を取得することができる。これは、例えば、当該フィードフォワードの伝達関数を定期的に決定し、その伝達関数を、比較器（図示されない）を使用して、所望の伝達関数または所望の伝達関数範囲と比較することにより実現できる。比較器は、リソグラフィ装置を診断／感知するように構成された診断部の一部であってよい。伝達関数が所望の範囲外である場合は、診断警告メッセージを出すことができる。これは、実際には、当該一つの物理量または当該複数の物理量に依存する伝達関数のパラメータの値をパラメータの所望範囲と比較し、新たに取得した値が所望の範囲外であった場合に診断警告メッセージを出すことにより実現できる。なお、伝達関数の決定という用語または類似の用語に関しては、当該物理量に依存するパラメータの値の決定、または、当該一つの物理量または当該複数の物理量の関数としてのパラメータの決定、と解釈することもできる。
[0049] 図３および図６では、第２制御システムから第１制御システムへの外乱の補償が、制御システム内のフィードフォワードとして実現される構成を示してきた。いくつかの用途においては別の解決策を提供することもできる。例えば、図３および図５に関して説明した二次元基板位置決めの場合、基板テーブルを駆動させる複合アクチュエータが提供されてきた。これら複合アクチュエータは、駆動マトリックスを有する複合駆動システムで駆動してもよい。通常、マトリックスは、一つの方向に変位を生じさせるべく制御システムの一つが駆動されると、あるアクチュエータもその方向に対応して駆動されるようにプログラミングされている。しかし、駆動に欠陥があるため、別のアクチュエータを他の方向へ少量駆動することでマトリックスにある程度の補償を提供してきた。これを数学的に説明すると以下のようになる。
[0050] マトリックス１
ここで、ＣｘおよびＣｙは、ｘ軸およびｙ軸それぞれに対するコントローラ出力とフィードフォワードの合計であり、ＦｘおよびＦｙはそれぞれｘモータおよびｙモータによって発生した力であり、ｅｐｓ１は、ｙ方向のＣｙが適用された場合にステージをｘ方向に駆動する欠陥補償用の少量の駆動であり、ｅｐｓ２は、ｘ方向のＣｘが適用された場合にステージをｙ方向に駆動する欠陥補償用の少量の駆動である。
[0051] 本例では、例えば、高次項（higher order term）を追加することにより、クロストーク補償をマトリックスに組み込んでもよく、そうすることによって、例えば、以下に示す伝達関数を有するマトリックスとしてもよい。
[0052] マトリックス２
これによって、フィードフォワードを現存の駆動手段内に組み込むことができる。
[0053] 本発明のさらに別の実施形態によると、当該外乱物理量（disturbing physical quantity in question）における（変化の）符号（sign）によって、異なるクロストーク量を補償してもよい。例えば、図３を参照すると、ＰＱ２が増加した場合、ＰＱ１に対するクロストークがある程度検出される。ＰＱ２において、同様の大きさの逆の変化、すなわち上記とは異なる符号を有する変化が生じた場合もＰＱ１に外乱が生じるが、この外乱は、先のＰＱ１において検出された外乱と反対の外乱であるとは限らない。
[0054] したがって、ＰＱ２における変化の符号によって、クロストークの最適補償に必要な補償量、つまり、ＦＦ１２の伝達関数値が異なる。例えば、ＰＱ１およびＰＱ２がＸ方向およびＹ方向における基板テーブルの位置を示す二次元基板ステージ制御の場合、Ｙ方向における移動がＸ方向へのクロストークとなる一方、Ｙ方向における逆方向の移動が、先に検出した外乱に反対の外乱とは異なる外乱を生じさせる場合もある。この効果は、位置の変化、速度の変化、加速度の変化等において得られる。したがって、本例における物理量は、位置、速度、加速度等を含むものとして理解される。本発明者らは、該当する物理量および該当する物理量の二乗に依存するフィードフォワードＦＦ１２の伝達関数を提供し、物理量の符号に依存するフィードフォワード量を得ることによって、簡潔な解決策が提供できることを見出した。例えば、物理量が加速度の場合、同等かつ反対の加速度、つまり、絶対的に等しい大きさでかつ反対の符号を有する加速度では、絶対的に異なる伝達関数が得られる。
[0055] 本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及しているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドといった他の用途を有することが理解されるべきである。当業者には当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語がすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であると考えればよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後に、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示物を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに、基板は、例えば、積層ＩＣを作るために、複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語が、既に多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[0056] 光学リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光学リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されたパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストを硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
[0057] 本明細書で使われている「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0058] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含むさまざまな種類の光学コンポーネントのどれか１つまたは組合せを指すことができる。
[0059] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、説明された方法以外の別の方法で実行することが可能である。例えば、本発明は、前述の開示された方法を記載した機械可読命令の１つ以上のシーケンスを包含するコンピュータプログラムの形式、またはこのようなコンピュータプログラムを格納したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスク）を採用することもできる。
[0060] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えることもできる。
Claims (18)
- リソグラフィ装置であって、
前記リソグラフィ装置内のＸ方向における基板テーブルの位置を規定する第１物理量を制御するための第１制御システムと、
前記リソグラフィ装置内のＹ方向における前記基板テーブルの位置を規定する第２物理量を制御するための第２制御システムと、を備え、
前記第１制御システムは、利得係数パラメータを有する第１フィードフォワード経路を備え、
前記第１制御システムと前記第２制御システムとは、前記第２制御システムから前記第１制御システムへフィードフォワード信号を提供する第２フィードフォワード経路で接続されており、
前記第１制御システムにおける前記利得係数パラメータ、または、前記第２制御システムから前記第１制御システムへの前記フィードフォワード信号の少なくとも一方を、前記第２制御システム内の信号に二乗的に依存するように構成することによって、外乱の影響を相殺し、前記第１制御システムと前記第２制御システムとのクロストークを補償する、
リソグラフィ装置。 - 前記第１物理量および前記第２物理量は、それぞれ、位置、速度、加速度、およびジャークのうち少なくとも一つを備える、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。 - 前記利得係数パラメータは前記第２フィードフォワード経路内の利得係数を含み、
前記利得係数は、速度利得、加速度利得、ジャーク利得、スナップ利得、クラックル利得、ポップ利得のうち少なくとも一つを決定する、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。 - 前記第１物理量および前記第２物理量は、それぞれ、次元位置、次元速度および次元加速度のうちの一つを備え、
前記第２物理量の次元は、前記第１物理量の次元に実質的に垂直である、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。 - 前記利得係数パラメータは、前記第２物理量に線形的に依存する、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。 - 前記利得係数パラメータは、閉ループ制御経路内に備えられている、
請求項１に記載のリソグラフィ装置。 - 前記第１制御システムを励起するテスト信号発生器と、
前記テスト信号発生器によるテスト信号に起因する、前記第１制御システム内のエラー信号を検出するためのデータ取得部と、
前記エラー信号を使用して、前記利得係数パラメータの新しい値を決定するための計算機と、
をさらに備える請求項１に記載のリソグラフィ装置。 - 前記テスト信号発生器が、インパルス信号発生器および制御システム設定点信号発生器の一方を備える、
請求項７に記載のリソグラフィ装置。 - 前記リソグラフィ装置を診断するための診断部をさらに備え、
前記診断部は、前記利得係数パラメータの前記新しい値を有するとともに、前記利得係数パラメータの前記新しい値を所望の範囲と比較して前記新しい値が前記所望範囲外であった際に診断警告メッセージを出す比較器を備える、
請求項７に記載のリソグラフィ装置。 - リソグラフィ装置によって、パターニングデバイスから基板テーブルに支持された基板上にパターンを転写する工程と、
第１制御システムによって、前記リソグラフィ装置内のＸ方向における前記基板テーブルの位置を規定する第１物理量を制御する工程と、
第２制御システムによって、前記リソグラフィ装置内のＹ方向における前記基板テーブルの位置を規定する第２物理量を制御する工程と、を備え、
前記第１制御システムは、利得係数パラメータを有する第１フィードフォワード経路を備え、
前記第１制御システムと前記第２制御システムとは、前記第２制御システムから前記第１制御システムへフィードフォワード信号を提供する第２フィードフォワード経路で接続されており、
前記第１制御システムにおける前記利得係数パラメータ、または、前記第２制御システムから前記第１制御システムへの前記フィードフォワード信号の少なくとも一方を、前記第２制御システム内の信号に二乗的に依存するように制御することによって、外乱の影響を相殺し、前記第１制御システムと前記第２制御システムとのクロストークを補償する、
デバイス製造方法。 - 前記第１物理量および前記第２物理量は、それぞれ、位置、速度、加速度、およびジャークのうち少なくとも一つを備える、
請求項１０に記載のデバイス製造方法。 - 前記利得係数パラメータは前記第２フィードフォワード経路内の利得係数を備え、
前記利得係数は、速度利得、加速度利得、ジャーク利得、スナップ利得、クラックル利得、ポップ利得のうち少なくとも一つを決定する、
請求項１０に記載のデバイス製造方法。 - 前記第１物理量および前記第２物理量は、それぞれ、一次元位置、一次元速度および一次元加速度のうちの一つを備え、
前記第２物理量の次元は、前記第１物理量の次元に実質的に垂直である、
請求項１０に記載のデバイス製造方法。 - 前記利得係数パラメータは、前記第２物理量に線形的に依存する、
請求項１０に記載のデバイス製造方法。 - 前記利得係数パラメータは、閉ループ制御経路内に備えられている、
請求項１０に記載のデバイス製造方法。 - テスト信号によって前記第１制御システムを励起する工程と、
前記テスト信号に起因する、前記第１制御システム内のエラー信号を検出する工程と、
前記エラー信号を使用して、前記利得係数パラメータの新しい値を決定する工程と、
をさらに備える請求項１０に記載のデバイス製造方法。 - 前記テスト信号が、インパルス信号および制御システム設定点信号の一方を備える、
請求項１６に記載のデバイス製造方法。 - 前記利得係数パラメータの前記新しい値を使用して、前記リソグラフィ装置を診断する工程をさらに備え、
前記診断工程は、
前記利得係数パラメータの前記新しい値を所望の範囲と比較する工程と、
前記新しい値が前記所望範囲外であった際に診断警告メッセージを出す工程と、
を備える、
請求項１６に記載のデバイス製造方法。
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