JP4734298B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置におけるステージの位置パラメータを制御するための制御システム、かかる制御システムを含むリソグラフィ装置、およびデバイス製造方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを与えるマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用してＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。このパターンが基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば部分的に１つまたは複数のダイが含まれている）に転写されることができる。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングを介して実施される。通常、１枚の基板には、順次パターン化されるターゲット部分に隣接する回路網が含まれている。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンし、基板をこの方向に平行に、または非平行に同期的にスキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるスキャナとがある。パターンを基板に転写することによってパターニングデバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

[0003] リソグラフィ装置は基板を支持するための基板テーブルを備える。該基板テーブルは、実質的にリソグラフィ装置の投影システムの焦点面内に基板のターゲット部分を位置決めすることのできる制御システムの制御下で位置決めされる。したがって、該制御システムは、投影システムの位置または基板上の投影システムによって形成される像の位置に関連する座標系内で作動する。このような座標系の原点に対して基板テーブルの位置測定を実行するように、基板テーブル位置測定システムが構成されうる。典型的には、この原点はレンズ中心の真下で基板の高さに設けられる。基板テーブルの位置は、測定システムによって測定された座標の１つにおいて各々が機能する複数のコントローラを用いて制御される。例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ座標において動作するコントローラが存在しうる。後者の３つはそれぞれＸ、ＹおよびＺ軸線周囲の回転を表す。故に、これらのコントローラの各々は、その座標系における実際の測定位置の対応する位置設定ポイントからの偏位に反応するものとして、コントローラ力またはトルク（すなわち、アクチュエータを駆動するためにコントローラ出力信号。アクチュエータはこれによって力またはトルクを発生する）を生成する。コントローラによってこのように算出された力およびトルクも、レンズ中心に関連して、上に定めたような座標系内に定められる。

[0004] しかし、基板テーブルの重心の位置は、この座標系の原点と一致しないかもしれない。特に、基板テーブルの重心の位置は、基板テーブルの位置が上記座標系に対して変化するに従って移動する。ここで、例えばＲｘコントローラがＹ方向の座標系原点に対する基板テーブルの重心の移動に応じて、Ｘ軸線周囲に基板テーブルを加速させるためのトルクを生成するとき、Ｚ加速が生じ、次いで結果としてＺ位置誤差が生じる。これは、ステージ上のＲｘ方向のトルクが、望まれるように、レンズ下の座標系の原点周囲ではなく、ステージの重心を横断する線周囲にステージを傾斜させるという事実によって引き起こされる。生じたＺ方向の誤差によってＺコントローラが反応してこの誤差をゼロまで低下させるが、この時点では、Ｚ誤差が既に生じており、これは望ましくない。

[0005] この影響を補正するために、ゲインスケジューリングマトリクスと呼ばれる変換マトリクスが用いられる。このマトリクスは、上記レンズに関連する座標系におけるコントローラによって生成される力およびトルクを、その重心の位置によって定められる、基板テーブル座標系の力およびトルクに変換する。上記例では、ＲｘコントローラがＹ方向の基板テーブルの位置に応じて、基板テーブルをＸ軸線周囲に加速させるためのトルクを生成するとき、上記のように、補正されないと生じるであろうＺ方向の誤差を補正するＺ方向の追加の力が生成される。次いで、ステージの重心を横断してＸ方向に延びる線の周囲で傾斜する代わりに、ゲインスケジューリングマトリクスが、基板がレンズの焦点面内にあること、故にテーブルがレンズに関連して上記座標系によって定められたＸ軸線周囲で実際に傾斜することを確実にするＺ方向の追加の力を生成する。生成されたＺ方向の追加の力は、Ｘ軸線周囲でコントローラが生成したトルク、Ｙ方向の座標系の原点およびステージ質量に対するステージ重心の距離に比例し、Ｘ軸線周囲のステージの慣性に反比例する。

[0006] Ｘ，ＹおよびＺ位置誤差に影響を及ぼす、ＹおよびＺ軸線周囲のトルクに対して類似する技術が適用される。ゲインスケジューリングマトリクスは、上記のレンズに関連する座標系におけるコントローラの力およびトルクが、基板テーブルの重心に関連する座標系における力およびトルクに確実に変換されるようにする。次いで、これらの力およびトルクは、基板テーブルの重心に対して固定された場所に必然的に連結されたアクチュエータを用いて、基板テーブルに与えられる。

[0007] しかし、外乱力および外乱トルクはコントローラが生成する力およびトルクに用いられるゲインスケジューリング補償に必然的に従わないので、ステージに直接作用する。その結果、外乱トルクは他の方向に影響を及ぼす。一例として、ステージが中心を外れて位置決めされる場合、投影システムの焦点面に沿ってステージの重心を通って延びる軸線に対してステージを傾斜させる傾向にある外乱トルクは、ステージが傾斜するために、レンズ中心下のターゲット部分の垂直位置の誤差を生じさせるであろう。ここで、垂直という用語は、焦点面に対して直交する方向であると理解されたい。この結果、外乱トルクは焦点誤差、故に基板上に投影されるパターンの精度の劣化を生じさせる恐れがある。このトルクが外乱トルクとしてステージに作用しないが、そのようなトルクを発生させるための信号としてコントローラによって生成されたものである場合、上記の垂直方向の変位の影響を補償するために、ゲインスケジューリングマトリクスは垂直方向の力を付加し得ることに留意されたい。したがって、ゲインスケジューリングマトリクスは、上記影響がコントローラによるトルクに起因するときには、その上記影響を有効に抑制することができるが、この影響が外乱トルクにおける場合には、その影響を抑制し得ない。

[0008] リソグラフィ装置用の改善された制御システムおよびそのような制御システムを備えるリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

[0009] 本発明の一実施形態によれば、リソグラフィ装置におけるステージの位置パラメータを制御する制御システムが提供され、該制御システムは少なくとも第１の方向のステージの位置パラメータを制御するステージコントーラと、該第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延びる軸線周囲の、ステージ上の外乱トルクを推定する外乱トルク推定器と、推定外乱トルクならびに第１および第２の方向に対して実質的に直交する第３の方向にあるステージの位置を表す信号が提供され、外乱トルクに起因する該第１の方向のステージの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定し、該フィードフォワード補正信号がステージに供給される補正信号計算器とを備える。

[0010] 本発明の別の実施形態では、基板上にあるパターンを転写するリソグラフィ装置が提供され、該リソグラフィ装置は、基板を保持するステージと、ステージの位置を制御するための、本発明の上記実施形態による制御システムとを備える。

[0011] 本発明のさらなる実施形態によれば、本発明の一実施形態のリソグラフィ装置によって基板上にパターンを照射する工程と、該照射された基板を現像する工程と、該現像された基板からデバイスを製造する工程とを含むデバイス製造方法が提供される。

[0012] 本発明の一実施形態では、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームをパターン化してパターン化された放射ビームを形成するように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、基板を支持するように構成された基板支持体と、パターン化された放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムと、少なくとも第１の方向の支持体の１つの位置パラメータを制御するように構成されたステージコントローラ、第１の方向に対して実質的に直交する第２の方向に延びる軸線周囲の支持体の１つ上の外乱トルクを推定するように構成された外乱トルク推定器、ならびに該推定外乱トルクと第１および第２の方向に対して実質的に直交する第３の方向にある支持体の１つの位置を表す信号とを受け取るようになされ、外乱トルクに起因する第１の方向の支持体の１つの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定するように構成され、該フィードフォワード補正信号が支持体の１つに供給される補正信号計算器を含んだ、支持体の１つの位置パラメータを制御するように構成された制御システムとを備えたリソグラフィ装置が提供される。

[0013] 本発明のさらに別の実施形態では、放射ビームを調整する工程と、パターニングデバイス支持体によって支持されたパターニングデバイスを用いて、パターン化された放射ビームを形成するために、該放射ビームをパターン化する工程と、基板支持体によって支持された基板上に該パターン化された放射ビームを投影する工程と、少なくとも第１の方向の支持体の１つの位置パラメータを制御するように構成されたステージコントローラ、第１の方向に対して実質的に直交する第２の方向に延びる軸線周囲の支持体の１つ上の外乱トルクを推定するように構成された外乱トルク推定器、ならびに該推定外乱トルクと第１および第２の方向に対して実質的に直交する第３の方向にある支持体の１つの位置を表す信号とを受け取るようになされ、外乱トルクに起因する第１の方向の支持体の１つの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定するように構成され、該フィードフォワード補正信号が支持体の１つに供給される補正信号計算器を備えた制御システムを用いて支持体の１つの位置パラメータを制御する工程とを含むデバイス製造方法が提供される。

[0014] 以下、本発明の実施形態について、単なる例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照符号は対応する部品を示す。

[0020] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射または他の任意の適切な放射）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、および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、かつある種のパラメータに従って該パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを備えている。このリソグラフィ装置は、さらに、基板（例えばレジストコートされたウェーハ）Ｗを保持するように構成された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴすなわち「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に与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳを備えている。

[0021] 照明システムは、放射を導き、成形し、または制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントもしくは他のタイプの光学コンポーネント、またはそれらの任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

[0022] マスク支持構造は、パターニングデバイスを支持する。つまり、マスク支持構造は、パターニングデバイスの重量を支持する。マスク支持構造は、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他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じる様にパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造には、パターニングデバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技術を使用することができる。マスク支持構造は、例えば必要に応じて固定または移動させることができるフレームであってもよいし、またはテーブルであってもよい。マスク支持構造は、例えば投影システムに対してパターニングデバイスを所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

[0023] 本明細書に使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与え、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するのに使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、例えばそのパターンが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備えている場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも正確に対応していなくてもよいことに留意されたい。放射ビームに与えられるパターンは、通常、ターゲット部分に生成される、集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

[0024] パターニングデバイスは、透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例には、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パネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいてはよく知られており、バイナリ、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに種々のハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。この傾斜したミラーによって、ミラーマトリクスで反射する放射ビームにパターンが与えられる。

[0025] 本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、使用する露光放射に適しているか、あるいは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、カタディオプトリック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

[0026] 図示のように、この装置は透過型（例えば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。あるいは、この装置は、反射型（例えば上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、または反射型マスクを使用する）タイプの装置であってもよい。

[0027] リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルすなわち「基板支持体」（および／または２つ以上のマスクテーブルすなわち「マスク支持体」）を有するタイプの装置であり、このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルすなわち支持体を並列に使用することができるか、または１つまたは複数の他のテーブルすなわち支持体を露光のために使用している間に、１つまたは複数のテーブルすなわち支持体に対して予備ステップを実行することができる。

[0028] また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、例えば水で覆われ、それによって投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。また、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間の空間に液浸液を与えることも可能である。液浸技法を用いて、投影システムの開口数を大きくすることが可能である。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に沈水しなければならないことを意味しているのではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体が配置されることを意味しているにすぎない。

[0029] 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取っている。放射源が例えばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、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備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置の一体構成品にすることができる。放射源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と共に放射システムと呼ぶことができる。

[0030] 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ように構成されたアジャスタＡＤを備えることができる。一般に、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれている）は調整が可能である。また、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などの他の種々のコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを調整し、所望する一様な強度分布をその断面にもたせることができる。

[0031] 放射ビームＢは、マスク支持構造（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）に入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それにより例えば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの光路内に位置決めすることができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよびもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に位置決めすることができる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成してい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）を使用して実現されている。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成してい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用して実現されている。ステッパ（スキャナではなく）の場合、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接続することができるか、または固定することも可能である。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を使用して整列させることができる。専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが図示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分との間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメントマークは、スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイとの間にマスクアライメントマークを配置することができる。

[0032] 図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。

[0033] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」および基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに与えられたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」がＸおよび／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0034] ２．スキャンモードにおいては、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」および基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が同期的にスキャンされる（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、一方、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。

[0035] ３．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するべくマスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が移動する毎に、または連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用してい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。

[0036] 上記使用モードの組合せおよび／またはその変形形態あるいは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

[0037] 図２はリソグラフィ装置のステージＰの位置を制御するための制御システムの制御図を示す。該制御システムは、Ｒｘ、ＲｙおよびＺ制御ループである３つの閉ループ制御ループを含み、これによってＸおよびＹ方向に延びる軸線周囲の回転ならびにＺ方向の位置を制御する。本明細書の文脈においては、方向ＸおよびＹは投影システムの焦点面に対して実質的に平行である平面を定め、一方、Ｚ方向は該焦点面に対して実質的に直交し、故に投影システムの光学軸線に対して実質的に平行であると理解されることを留意されたい。この制御ループの各々には、図２の左側に示した設定ポイントＲｘ、ＲｙおよびＺと、コントローラ（Ｒｘコントローラ、ＲｙコントローラおよびＺコントローラ）と、この例ではステージおよびそのアクチュエータを表すプロセスＰの出力からフィードバック信号が設定ポイント信号から減算される減算ポイントまでのフィードバック経路と、個々のコントローラに提供されているその出力とが与えられている。さらに、図２は、コントローラ出力（例えば、力を表すコントローラ信号）のＸ、Ｙ位置依存性補償を提供するゲインスケジューリングマトリクスＧＳを示す。該ゲインスケジューリングを提供する理由は、背景技術に関連して既に上に記載した。本発明のある実施形態では、Ｒｘ、ＲｙおよびＺフィードバックループにおける例示的実施形態に含まれるゲインスケジューリングマトリクスは省略されてよい。その場合、コントローラが生成するトルクは、上記のように、位置誤差を回避するために、ゲインスケジューリングマトリクスに通されない。図２に示すような外乱トルクＦｄ＿ｅｓｔを指定するために、外乱トルク推定器が提供される。この例においては、推定外乱トルクはＸ方向に延びる軸線周囲、故にＲｘ外乱トルクである。このような外乱トルクの結果、その重心周囲でステージの傾斜が生じて、その結果、基板テーブルの重心がレンズ中心の下に位置決めされていない場合にはＸ方向に延びる軸線周囲の傾斜がターゲット部分のＺ方向変位を生じさせるので、ステージの位置依存性の焦点誤差が起こるであろう。基板のターゲット部分がステージの重心から離れるほど、Ｚ方向の位置に対する外乱トルクの影響は大きくなる。背景技術の場合のように、さらなる手段が講じられていなければ、Ｚ方向のこの位置依存性の誤差は、Ｚ方向のためのフィードバックループによって調整して除去されるであろうが、フィードバックループがこの外乱を補正するにはある程度の時間がかかる。

[0038] 本発明のある実施形態によれば、図２にＧＳ’で示した補正信号計算器が提供されており、該計算器には、以下にさらに詳細に説明するように、推定外乱トルクおよびＹ方向のステージの位置、場合によってはＸ方向のステージの位置も提供されている。該補正信号計算器は、ステージＰのＺアクチュエータ入力に提供されるフィードフォワード補正信号を決定する。ここに記載のような制御システムは、ステージの３自由度の残り、例えば、ＸおよびＹ方向の位置ならびにＺ方向に延びる軸線周囲の回転を制御することもできるが、分かり易いように、これらの自由度のための制御ループは省略していることに留意されたい。したがって、本発明のある実施形態の制御システムは、ステージの位置パラメータ（この例では位置）を第１の方向（この例ではＺ方向）に制御するためのステージコントローラ（この例ではＺ方向のためのコントローラ）と、第２の方向（この例ではＸ方向）に延びる軸線周囲の外乱トルクＦｄ＿ｅｓｔを推定するための外乱トルク推定器と、推定外乱トルクと第３の方向（この例ではＹ方向）のステージの位置を表す信号とが提供され、外乱トルクＦｄｉｓｔに起因する第１の方向のステージの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定し、該フィードフォワード補正信号は前方に向かってステージへ供給され（すなわち、Ｚ方向のコントローラの出力信号に加算され（またはゲインスケジューリングマトリクスも提供されたこの例においては、このゲインスケジューリングマトリクスの出力信号に加算される）、故にそのアクチュエータを備えるステージＰのＺ入力に供給される、補正信号計算器ＧＳ’とを備える。

[0039] 図２では、外乱トルク推定器および補正信号計算器が、Ｘ方向に延びる軸線周囲の外乱トルクに関連して示されている。Ｘ方向外乱トルクもＹ方向の外乱トルクも補正することができるようにするために、ここに示した推定器に類似していてよいが、Ｒｘ制御ループに代わりＲｙ制御ループの対応する信号に接続された第２の推定器が設けられてもよい。したがって、Ｙ方向に延びる軸線周囲の推定外乱トルクが、補正信号計算器ＧＳ’の対応するＲｙ入力に提供されうる。同様に、Ｚ方向に延びる軸線周囲の外乱トルクを第３の推定器によって推定することができ、対応するＸおよび／またはＹ位置フィードフォワード補正信号が決定される。

[0040] 補正信号計算器ＧＳ’の一実施形態を図３に概略的に示す。図３は、ＸおよびＹ方向のステージの位置のための入力、Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙ、Ｆ_ｚで示すようなＸ、ＹおよびＺ方向のステージ上の力のための入力、ならびにそれぞれＴ_ｒｘ、Ｔ_ｒｙおよびＴ_ｒｚで示すＸ、ＹおよびＺ寸法それぞれに延びる軸線周囲のステージ上のトルクのための入力を含む複数の入力を示す。さらに、該補正信号計算器はＸ、ＹおよびＺ方向の力ならびにＸ、ＹおよびＺ軸線周囲のトルクのための対応する出力を含む。ここに示す例では、実際は、この図面のブロックの個々の１つによって各々提供される４個の補正信号が計算される。しかし、図２に示す例に関しては、補正信号の１つだけが用いられる。この例では、Ｘ方向に延びる軸線周囲のトルクによって決定された補正信号だけが使用されている。すなわち、図２の推定外乱トルクはしたがって図３の入力Ｔ_ＲＸに提供される。また、この補正信号の決定のために、Ｙ方向の位置が使用され、図３に見られるように、Ｚ方向の補正信号が決定されて、Ｚ方向の力Ｆ_Ｚに加算される。したがって、補正信号計算器は、第２の方向に延びる軸線周囲の推定トルク（この例ではＦ_Ｘ）に比例し、第３の方向の位置（ここではＹ方向の位置）に比例し、該補正式中ではｍで示されたようなステージの質量に比例し、第２の方向に対してＪ_Ｘで示されたステージの慣性に反比例する、フィードフォワード補正信号（この例ではＦ_Ｚ）を決定する。したがって、これによって、外乱トルクに起因する垂直方向の誤差を簡単な計算によって適切に補正する補正が提供される。つまり、トルクが大きくなるほど焦点誤差が大きくなり、ステージの重心が投影システムＰＳの光学軸と一致するその中心位置からステージが離れるほど、該誤差が大きくなり故に補正信号がさらに大きくならなければならないので、この実施形態ではこの補正信号は、Ｙ方向のステージのトルクおよび位置に一次従属する。また、ステージの質量およびステージの慣性の影響も考慮される。

[0041] 前述のように、第２の外乱トルク推定器を付加して、Ｙ方向に延びる軸線周囲の外乱トルクを決定することも可能である。このような推定外乱トルクは補正信号計算器の入力Ｔ_Ｒｙに提供され、該補正信号計算器は対応する入力Ｘにおいて提供されるＸ方向の位置を考慮しながら、Ｚ方向の力Ｆ_ｚに加算される付加的な補正信号を決定し、次いで、このＦ_ｚは図２のＰで示したステージおよびアクチュエータの対応する入力に提供されうる。したがって、このようにして、２つの補正信号が個々の式によって決定され、次いで、Ｚ方向の補正信号を形成するのに加算される。ＸおよびＹ方向の位置を考慮することによって、この補正は、焦点および焦点面がそれに関連するときに制御される位置であるレンズ中心（すなわち、光学軸）と、ステージ位置との間の距離に依存するものと仮定される。したがって、上記においては、位置ＸおよびＹはレンズ中心とステージ位置（この例ではその重心の位置によって定められた）との間の個々の方向の距離を表すものと推定される。

[0042] 図３に示したマトリクスは、補正信号計算器ＧＳ’として用いることができるだけでなく、ゲインスケジューリングマトリクスＧＳとして適用することもできる。これにより、該補正信号計算器はゲインスケジューリングマトリクスＧＳのコピーを含む。しかし、補正信号計算器ＧＳ’のＦ_ｘ、Ｆ_ｙおよびＦ_ｚ入力もＴ_Ｒｘ、Ｔ_ＲｙおよびＴ_Ｒｚ出力も接続されていなくてもよい。一方では、ここでは補正信号計算器はゲインスケジューリングマトリクスの複製を形成しうるので、該ゲインスケジューリングマトリクスのコピーを使用すれば実施が比較的簡単になり、他方では、外乱トルクがコントローラＲｘおよびＲｙなどの個々のコントローラによって提供されるトルクと同様にこのようにして処理されるので、これによって良好に動作する制御システムが提供されうる。このゲインスケジューリングマトリクスでは、位置とトルクとのさらなる関係を考慮することができるが、分かり易いように、Ｚ方向の位置への従属性は図３に示す実施形態から外していることに留意されたい。補正信号計算器ＧＳ’のＴ_Ｒｘ、Ｔ_ＲｙおよびＴ_Ｒｚ入力もＦ_ｘ、Ｆ_ｙおよびＦ_ｚ出力（ｘおよびｙ位置入力も）も利用すれば、合計で６個の補正をこのマトリクスに含めることができ、該マトリクスでは各補正について、第２の方向に延びる軸線周囲の外乱トルクおよび第３の方向のステージの位置に基づいて第１の方向のフィードフォワードが決定される。この第１、第２および第３の方向は互いに実質的に直交している。基板テーブルの移動は実質的にはＸ、Ｙ平面のみで生じるので、Ｚ方向位置入力を省いてよいが、このような入力は当業者によって図３の例示的実施形態に容易に加算されうることに留意されたい。

[0043] 図２に示した実施形態では、該コントローラはフィードバックコントローラを含むが、当業者であれば、どのようなコントローラにも、該外乱トルク推定器および補正信号計算器の原理を応用できることが理解されよう。しかし、フィードバックコントローラにおいては、外乱トルクは実用的な方法でも正確なやり方でも推定されてもよい。これは、図２にＦｄｉｓｔで示した外乱トルクが結果的には、Ｒｘコントローラの入力では誤差信号になり、ステージＰを駆動するためのこのコントローラの出力の対応する変化となるからである。一般に、コントローラＣおよびプロセスＰを含む閉ループネガティブフィードバックシステムでは、外乱トルクＦ_ｄは、以下の式に従って、プロセスＰの出力Ｙに関連する。
Ｙ／Ｆ_ｄ＝Ｐ／（１＋ＰＣ）
ここで設定ポイントが０であると仮定すると、誤差信号ｅは負の出力信号Ｙに等しい、これは上式を以下の式に書き換えることが可能である。
Ｆ_ｄ＝−Ｐ^−１ｅ−Ｃｅ
したがって、外乱トルクは、個々のコントローラの入力に存在する誤差信号と、個々のコントローラの出力に存在する誤差信号をコントローラの伝達関数で掛け合わせたものとの関数として表すことができる。このような関数を図２に示しており、誤差信号、すなわちコントローラＲｘの入力から加算デバイスまでの経路が提供されている。この経路は伝達関数Ｐ^−１／Ｎのほか、伝達関数１／Ｎを有するＲｘコントローラの出力から加算デバイスまでの経路も有する。該加算デバイスにおいて、この２つの経路の出力が加算され、−１で乗算されて、上式の負の符号を考慮し、これによって推定外乱トルクが得られる。実際的な理由のため、これらの式にはローパスフィルタが加算される。これはプロセス伝達関数Ｐが有限帯域幅を有するかもしれないためであり、これによって結果として、（プロセス伝達関数の逆数（の近似）を表す）Ｐ^−１として微分関数が得られる。過剰な大きさの信号を物理的（例えば、数値実行）に回避するために、図２において１／Ｎで表したローパスフィルタが加えられる。これによって、ローパスフィルタが減衰に対して与えるときの周波数帯囲以下の周波数帯に対して、外乱トルクの正確な概算値が与えられる。

[0044] 外乱トルク推定器の他の形態も可能であることに留意されたい。例えば、また外乱トルクの周波数帯に応じて、この２つの分岐のうちの一方を省いてもよい。

[0045] 図４ａおよび４ｂは外乱トルクの時間ダイアグラムであり、ステップワイズ関数、これに加えた、Ｚ_１）で示した上記のような補正を行っていないＺ方向の反応、およびでＺ_２示した、上記補正を含んだ反応を示す。該外乱トルクは時間Ｔ＝０．０１秒のときに与えられる。これによって、図４ａに示すように、Ｘ方向に延びる軸線周囲の２マイクロラジアンの誤差が発生する。この影響として、Ｚ方向、故に焦点面に対して実質的に直交する方向の誤差が生じ、これを図４ｂにＺ１で示した。外乱トルク推定およびフィードフォワード信号計算を行わない場合、この誤差はフィードバックループによって低減される。曲線Ｚ_２では、上記に従って外乱トルクが推定されたときの影響が示されており、補正信号がそれを用いて決定される。Ｚ方向の誤差の影響は約２００ｎｍから約８ｎｍまで減少していることが理解できよう。また残差を調整で除去するための時間がこれによって短縮される。曲線Ｚ_２は外乱トルクの有限近似に起因する残差を示していることに留意されたい。この有限近似は、外乱トルク推定器を物理的に実行可能にするためにローパスフィルタが外乱トルク推定器に組み込まれた影響によるものである。この例では、フィルタカットオフ周波数は１０００Ｈｚに設定されている。この影響も図５に見ることができる。この図では、外乱トルクＦｄを示すステップ関数が示されているが、僅かに遅延された推定外乱トルクＦｄ＿ｅｓｔが示されており、ローパスフィルタの影響のために遅延されている。したがって、ローパスフィルタのカットオフ周波数が高くなるほど、外乱トルクの推定はより良好なものとなり、したがって、投影システムの光学軸および焦点位置に関連するＺ方向の位置に残ったままの残差がより少なくなる。しかし、実際には、実施されたプロセス逆伝達関数Ｐ^−１が実際のプロセス逆伝達関数に一致するときの精度に応じて、ローパスフィルタの帯域幅をより低く設定することができる。

[0046] コントローラ外乱トルク推定器および補正信号計算器は、任意の適した形式で、すなわち、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサは他の任意のデータ処理デバイスなどのプログラマブルデバイスで実行される適切なソフトウェア命令の点で実施されてよく、かつ／あるいは、適したデジタルおよび／またはアナログ電子機器を用いて完全にまたは部分的に実施されてよい。光学的、機械的等の他の実施も本発明の範囲に含まれる。また、上記説明においては、補正信号はＺ方向の誤差を補正するために決定されている。しかし、Ｘおよび／またはＹ方向のための補正信号が必要ならば変更を加えて決定されることも可能である。

[0047] ここに記載の制御システムを用いて、ステージの位置、速度、加速等を含むどのような位置パラメータも制御することができる。また、上記例は、基板支持体、ウェーハテーブル等としても示した基板ステージに関するものであるが、ここに記載の考え方は、限定するものではないが、基板ステージおよびレチクルステージ（レチクル支持体およびパターニングデバイス支持体としても示される）を含む任意のステージの位置パラメータを制御するのに応用可能であることを理解されたい。このようなステージを用いれば、基板ステージの位置に関して、同じかまたは類似する考察が適用される。これは、基板のターゲット部分へのレチクルのパターンの投影の精度が投影システムの焦点面に関して基板のターゲット部分を位置決めすることに関連しているだけでなく、投影システムがパターニングデバイスのパターンを基板のターゲット部分上に投影するときに、投影システムに関してパターニングデバイスの位置にも関連しているためである。したがって、本明細書では、ステージという用語は、リソグラフィ装置における、基板ステージ、レチクルステージ、あるいは他のあらゆるステージまたは可動部分であると解釈されてもよい。

[0048] 本明細書においては、特にＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導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）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替的な用途の文脈では、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を付け、かつ、露光済み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中で、露光前または露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

[0049] また、本発明の実施形態の使用について、光リソグラフィのコンテキストの中で特に参照したが、本発明は、他の用途、例えば転写リソグラフィに使用することができ、状況が許容する場合、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。転写リソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって画定される。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されたレジストの層にプレスされ、次いで、レジストを硬化させるために、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せが与えられる。レジストが硬化すると、パターニングデバイスがレジストから除去されて、後にパターンが残る。

[0050] 本明細書に使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（例えば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍの放射またはその付近の波長の放射）、極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、およびイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線も含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

[0051] 状況が許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。

[0052] 以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実施することができることが理解されよう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述した１つまたは複数の機械読取可能命令シーケンスを含んだコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムが記憶されているデータ記憶媒体（例えば、半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取ることができる。

[0053] 以上の説明は、本発明を説明することを意図したものであり、本発明を何ら制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す範囲を逸脱することなく、上述した本発明に改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。

[0015]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す略図である。 [0016]本発明の一実施形態によるコントローラの制御図である。 [0017]図２のゲインスケジューリングマトリクスの一例を示す制御図である。 [0018]本発明の一実施形態による制御システムと比較した、従来の制御システムの反応を示す時間ダイアグラムである。 [0018]本発明の一実施形態による制御システムと比較した、従来の制御システムの反応を示す時間ダイアグラムである。 [0019]モデル化した外乱トルクの時間ダイアグラムおよび外乱の推定値を示す図である。

Claims (14)

1. 少なくとも第１の方向のステージの位置パラメータを制御するように構成されたステージコントローラと、
   前記第１の方向に対して実質的に直交する第２の方向に延びる軸線周囲の前記ステージ上の外乱トルクを推定するように構成された外乱トルク推定器と、
   前記推定外乱トルクならびに前記第１および第２の方向に対して実質的に直交する第３の方向にある前記ステージの位置を表す信号を受け取るようになされ、前記外乱トルクに起因する前記第１の方向の前記ステージの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定するように構成され、前記フィードフォワード補正信号が前記ステージに供給される補正信号計算器と、を備え、
   前記補正信号計算器が、（ａ）前記第２の方向に延びる前記軸線周囲の前記推定トルク、（ｂ）前記第３の方向の前記位置、および（ｃ）前記ステージの質量に比例し、前記第２の方向に対する前記ステージの慣性に反比例する前記フィードフォワード補正信号を決定するように構成された、リソグラフィ装置における前記ステージの位置パラメータを制御するように構成された制御システム。
2. 前記外乱トルク推定器が、前記第３の方向に延びる軸線周囲の外乱トルクをさらに推定するように構成され、
   前記補正信号計算器が、（ａ）前記第３の方向周囲の前記推定外乱トルクおよび前記第２の方向の前記ステージの位置を表す信号を受け取るように、かつ（ｂ）前記第２および第３の方向周囲の前記推定外乱トルクならびに前記第２および第３の方向にある前記ステージの前記位置に応答した前記フィードフォワード信号を決定するように構成された、
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記ステージコントローラがゲインスケジューリングマトリクスを含み、
   前記補正信号計算器が前記ゲインスケジューリングマトリクスのコピーを含む、
   請求項１に記載の制御システム。
4. 前記ステージコントローラが、閉ループ制御を形成するフィードバックコントローラを備える、
   請求項１に記載の制御システム。
5. 前記外乱トルク推定器が、
   個々の方向に延びる軸線周囲の前記ステージの回転を制御するためのコントローラの誤差信号入力から加算デバイスまで延在しており、前記ステージのプロセス逆伝達関数の近似値を含んでいる第１の経路と、
   前記個々の方向に延びる前記軸線周囲のステージの前記回転を制御するための前記コントローラのコントローラ出力信号から前記加算デバイスまで延在しており、前記加算デバイスの出力信号が前記推定外乱トルクを提供する第２の経路と、
   を含む、
   請求項４に記載の制御システム。
6. 前記第１および第２の経路が、各々、ローパスフィルタを含む、
   請求項５に記載の制御システム。
7. 前記ステージが、照射システム焦点面に対して、前記制御システムの制御下で移動するように構成され、前記第１の方向が前記焦点面に対して実質的に直交しており、前記補正信号計算器には、前記ステージの重心と前記焦点面の焦点との間の前記個々の方向における距離を表す前記第２および／または前記第３の方向の位置が提供される、
   請求項１に記載の制御システム。
8. 基板上にパターンを転写するリソグラフィ装置であって、
   前記基板を保持するステージと、
   前記ステージの位置を制御する請求項１に記載の制御システムと、
   を備えるリソグラフィ装置。
9. 請求項８に記載のリソグラフィ装置によって基板上にパターンを照射する工程と、
   前記照射された基板を現像する工程と、
   前記現像された基板からデバイスを製造する工程と、
   を含むデバイス製造方法。
10. 放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
    前記放射ビームをパターン化してパターン化された放射ビームを形成するように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、
    基板を支持するように構成された支持体と、
    前記パターン化された放射ビームを前記基板上に投影するように構成された投影システムと、
    少なくとも第１の方向の前記支持体の１つの位置パラメータを制御するように構成されたステージコントローラ、前記第１の方向に対して実質的に直交する第２の方向に延びる軸線周囲の前記支持体の前記１つ上の外乱トルクを推定するように構成された外乱トルク推定器、ならびに、前記推定外乱トルクと前記第１および第２の方向に対して実質的に直交する第３の方向にある前記支持体の前記１つの位置を表す信号とを受け取るようになされ、前記外乱トルクに起因する前記第１の方向の前記支持体の前記１つの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定するように構成され、前記フィードフォワード補正信号が前記支持体の前記１つに供給される補正信号計算器を含む、少なくとも第１の方向の前記支持体の前記１つの位置パラメータを制御するように構成された制御システムと、
    を備え、
    前記補正信号計算器が、（ａ）前記第２の方向に延びる前記軸線周囲の前記推定トルク、（ｂ）前記第３の方向の前記位置、および（ｃ）前記支持体の質量に比例し、前記第２の方向に対する前記支持体の慣性に反比例する前記フィードフォワード補正信号を決定するように構成された、リソグラフィ装置。
11. 少なくとも前記第１の方向の前記支持体の他の１つの位置パラメータを制御するように構成されたステージコントローラと、
    前記第２の方向周囲の前記支持体の前記他の１つ上の外乱トルクを推定するように構成された外乱トルク推定器と、
    前記推定外乱トルクおよび前記第３の方向の前記支持体の前記他の１つの位置を表す信号を受け取るように構成され、前記外乱トルクに起因する前記第１の方向の前記支持体の前記他の１つの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定するように構成され、前記フィードフォワード補正信号が前記支持体の前記他の１つに供給される補正信号計算器と、
    を備える、前記支持体の前記他の１つの位置パラメータを制御するように構成された別の制御システムをさらに具備する、
    請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記外乱トルク推定器が、前記第３の方向に延びる軸線周囲の外乱トルクをさらに推定するように構成され、
    前記補正信号計算器が、（ａ）前記第３の方向周囲の前記推定外乱トルクおよび前記第２の方向の前記支持体の前記１つの位置を表す信号を受け取るように、かつ（ｂ）前記第２および第３の方向周囲の前記推定外乱トルクならびに前記第２および第３の方向の前記支持体の前記１つの前記位置に応答した前記フィードフォワード補正信号を決定するように構成された、
    請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記ステージコントローラがゲインスケジューリングマトリクスを含み、
    前記補正信号計算器が前記ゲインスケジューリングマトリクスのコピーを含む、
    請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
14. 放射ビームを調整する工程と、
    パターニングデバイス支持体によって支持されたパターニングデバイスを用いて、パターン化された放射ビームを形成するために、前記放射ビームをパターン化する工程と、
    基板支持体によって支持された基板上に前記パターン化された放射ビームを投影する工程と、
    少なくとも第１の方向の前記支持体の１つの位置パラメータを制御するように構成されたステージコントローラ、前記第１の方向に対して実質的に直交する第２の方向に延びる軸線周囲の前記支持体の前記１つ上の外乱トルクを推定するように構成された外乱トルク推定器、ならびに前記推定外乱トルクと前記第１および第２の方向に対して実質的に直交する第３の方向にある前記支持体の前記１つの位置を表す信号とを受け取るようになされ、前記外乱トルクに起因する前記第１の方向の前記支持体の前記１つの位置誤差を補正するためのフィードフォワード補正信号を決定するように構成され、前記フィードフォワード補正信号が前記支持体の前記１つに供給される補正信号計算器を備えた制御システムを用いて、前記支持体の前記１つの位置パラメータを制御する工程と、
    を含み、
    前記支持体の前記１つの位置パラメータを制御する工程が、（ａ）前記第２の方向に延びる前記軸線周囲の前記推定トルク、（ｂ）前記第３の方向の前記位置、および（ｃ）前記支持体の質量に比例し、前記第２の方向に対する前記支持体の慣性に反比例する前記フィードフォワード補正信号を決定する、
    デバイス製造方法。

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