JP4855487B2 - 可動サポート、位置制御システム、リソグラフィ装置、および、交換可能オブジェクトの位置を制御する方法 - Google Patents

可動サポート、位置制御システム、リソグラフィ装置、および、交換可能オブジェクトの位置を制御する方法 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は可動サポート、位置制御システム、リソグラフィ装置、および、交換可能オブジェクトの位置を制御する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、基板の上に、通常は基板のターゲット部分の上に所望のパターンを与える装置である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合、ＩＣの個別層上に形成されるべき回路パターンを生成するために、パターニングデバイス、マスクともレチクルとも呼ばれるものを使用できる。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つまたは複数のダイの一部を含む）の上に転写できる。パターンの転写は、通常、基板上に提供された放射感応性材料（レジスト）層の上に結像させることによる。一般に、単一の基板は、隣接する、順次パターニングされる網目状のターゲット部分を含むことになる。従来のリソグラフィ装置には、ターゲット部分の上に全パターンを一度に露光することによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、放射ビームを横切って所与の方向に（「スキャン」方向）にパターンをスキャンし、一方、同期して基板をこのスキャン方向と平行、または非平行にスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。基板上にパターンをインプリントすることによって、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] リソグラフィ装置では、基板やパターニングデバイスなどの交換可能なオブジェクトを保持し、位置決めするために可動サポートを使用している。スキャンタイプのリソグラフィ装置では、可動サポートはスキャン動作を実行するために基板を支持するのに使用される。パターニングデバイスも可動サポート上に支持可能である。可動サポートは、基板またはパターニングデバイスを高い精度で位置決め可能である。
[0004] 高い精度を達成するために、既知の可動サポートは、フレームまたはバランスマスなどの基準オブジェクトに対して可動のロングストローク部分から組み立て、ショートストローク部分はロングストローク部分に対して可動に構成される。ショートストローク部分は交換可能なオブジェクトを支持するように構成される。基準オブジェクトに対するロングストローク部分の最大ストロークは比較的大きく、一方ロングストローク部分に対するショートストローク部分のストロークは比較的小さい。
[0005] ロングストロークアクチュエータを設けて、基準オブジェクトに対してロングストローク部分を作動させる。ショートストロークアクチュエータを設けて、ロングストローク部分に対してショートストローク部分を作動させる。このようなロングストロークアクチュエータは、例えばリニアモータであり、それ程正確でない可能性がある。ロングストロークアクチュエータのメインタスクは、ショートストロークアクチュエータの到達範囲内に交換可能オブジェクトの所望の位置を持ってくることである。ショートストロークアクチュエータは、ショートストローク部分を高い精度で位置決めするように設計されている。
[0006] 交換可能オブジェクトの位置を制御するために、可動サポートの位置が、位置測定システム、例えば干渉計システムまたはエンコーダシステムによって決定される。この測定は、例えば３つの平面の自由度または６自由度で実行される。測定位置は所望の位置と比較される。位置誤差すなわち測定位置と所望の位置の間の差異は、この信号に基づいて制御信号を提供するコントローラに供給されて、この制御信号はショートストロークアクチュエータを作動させるのに用いられる。
[0007] ロングストロークアクチュエータは、ショートストローク部分とロングストローク部分の実際の位置の間の差異に基づく信号を、ロングストロークアクチュエータのコントローラに対する入力信号として用いることによって制御される。このコントローラの出力は、ロングストローク部分をショートストローク部分の動きに従わせ、それによってショートストローク部分の所望の位置をショートストロークアクチュエータの範囲内に保つ。
[0008] ショートストロークアクチュエータは、ローレンツタイプであってよく、ロングストローク振動を分離可能である。このようなローレンツタイプのアクチュエータは小さな剛性を有する。小さな剛性と高い精度を有する任意の他のタイプのアクチュエータが、可動サポートによって交換可能オブジェクトのサポートの位置を正確に制御するために使用されてもよい。ローレンツアクチュエータの入力は、実質的に所望の力に比例する電流である。一般に入力に応答する可動サポートの位置は、力が２度積分された後、位置に変わるために、いくらか遅延する。高次のダイナミクスと共に、この影響はショートストロークの制御ループの帯域幅を制限する。この制限された帯域幅は、可動サポート上に保持される交換可能オブジェクトの位置決めにおいて精度／整定時間に負の影響を有する。
[0009] ステージにおいてフォースタイプアクチュエータが、やはり一方のステージから他方のステージへ達成可能なフィードフォワード効果（例えば、パターニングデバイスサポートに送り込まれる基板テーブル誤差）を制限する場合がある。このフィードフォワードでは、フィードフォワード力を生成するために、一方のステージの位置誤差を２度微分する必要があり、これは１サンプル遅延を伴う。これが他方のステージの応答を遅延させることにつながり、互いに対するステージの位置決め精度を制限する。
[0010] 可動サポートによって支持された、基板またはパターニングデバイスなどの交換可能オブジェクトの位置決め精度および／または整定時間を向上させることが望ましい。
[0011] 本発明の実施形態によれば、基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、可動構造に対して可動に構成され、交換可能オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトホルダと、基準オブジェクトに対して可動構造を移動するように構成されたアクチュエータと、可動構造に対してオブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータとを含み、極小ストロークアクチュエータの剛性が、少なくとも一方のアクチュエータの剛性より実質的に大きい、交換可能オブジェクトを保持するように構成された可動サポートが提供されている。
[0012] 本発明の実施形態によれば、可動サポート上に保持された交換可能オブジェクトの位置制御のための位置制御システムであって、可動構造の位置を測定するように構成された位置測定システムと、測定された位置を所望の位置と比較することによって誤差信号を提供するように構成されたコンパレータと、誤差信号に基づいてアクチュエータに制御信号を提供するように構成されたコントローラと、誤差信号に基づいて極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するように構成された極小ストロークアクチュエータのコントローラとを含む位置制御システムが提供されている。
[0013] 本発明の実施形態によれば、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、放射ビームの断面にパターンを与えて、パターニングされた放射ビームを形成可能である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サポートと、基板を保持するように構成された基板サポートと、基板のターゲット部分の上にパターニングされた放射ビームを投影するように構成された投影システムとを含み、パターニングデバイスサポートおよび／または基板サポートが、基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、可動構造に対して可動に構成され、それぞれのパターニングデバイスまたは基板を保持するように構成されたオブジェクトホルダと、基準オブジェクトに対して可動構造を移動させるように構成されたアクチュエータと、可動構造に対してオブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータとを含む可動サポートであり、極小ストロークアクチュエータの剛性が少なくとも一方のアクチュエータの剛性より実質的に大きいリソグラフィ装置が提供されている。
[0014] 本発明の実施形態によれば、可動サポートによって保持された交換可能オブジェクトの位置を制御する方法であって、基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、可動構造に対して可動に構成され、交換可能オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトホルダと、基準オブジェクトに対して可動構造を移動させるように構成されたアクチュエータと、可動構造に対してオブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータとを含み、極小ストロークアクチュエータの剛性が少なくとも一方のアクチュエータの剛性より実質的に大きく、可動構造の位置を測定するステップと、測定位置を所望の位置と比較することによって誤差信号を提供するステップと、誤差信号に基づいてアクチュエータに制御信号を提供するステップと、誤差信号に基づいて極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するステップとを含む方法が提供されている。
[0015] 次に本発明の実施形態を、対応する参照符号が対応する部分を指す添付の概略図面を参照して単に例として説明する。
[0016]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0017]本発明の一実施形態による可動サポートの概略側面図である。 [0018]本発明の一実施形態による図２の可動サポートのための制御方式を示す図である。 [0019]本発明の一実施形態による可動サポートの側面図である。 [0020]本発明の一実施形態による基板ステージおよびパターニングデバイスステージの制御方式を示す図である。
[0021] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に図示する。その装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射または任意の他の適切な放射）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と、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するために構成され、一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決めするように構成された第１位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。装置は、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するために構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２位置決めデバイス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または「基板サポート」も含む。装置は、さらに基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ、または複数のダイを含む）の上に、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投影するように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズシステム）ＰＳを含む。
[0022] 照明システムは、放射を誘導し、成形し、または制御する屈折式、反射式、磁気的、電磁気的、静電気的、また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様々なタイプの光学コンポーネントを含んでよい。
[0023] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの方向、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中に保持されるか否かなどの他の条件により決まる方法でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを保持するために機械的、真空式、静電的、または他のクランプ技法を使用できる。パターニングデバイスサポートは、例えば、必要に応じて固定することも移動することもできるフレームまたはテーブルであってよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが、例えば投影システムに関して確実に所望の位置に来るようにすることができる。本明細書で用語「レチクル」または「マスク」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と見なされてよい。
[0024] 本明細書で用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを生成するために、放射ビームの断面内にパターンを与えるのに使用できる任意のデバイスを指すものと広く解釈すべきである。放射ビームに与えられたパターンは、例えば、パターンが位相シフトフィーチャ、すなわちいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に生成されるデバイス中の特定の機能層に一致することになる。
[0025] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。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パネルを含む。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプならびに様々なタイプのハイブリッドマスクを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、それぞれが入射してくる放射ビームを別の方向に反射するように個々に傾斜可能である小さなミラーのマトリックス配列を使用する。この傾斜したミラーが、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンを与える。
[0026] 本明細書で用いられる用語「投影システム」は、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気的、電磁気的、および静電的光学システム、あるいは、使用される露光放射に適した、または液浸液を使用するのか、真空を使用するのかなど他の要因に適した、それらの任意の組合せをも含む、どんな形式の投影システムも包含するものと広く解釈すべきである。本明細書で、用語「投影レンズ」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてよい。
[0027] 本明細書に図示したように、装置は透過型（例えば、透過マスクを使用する）である。代替的に装置は反射型（例えば、上で参照したような型のプログラマブルミラーアレイを使用するか、反射マスクを使用する）でもよい。
[0028] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）、またはそれより多い基板テーブルまたは「基板サポート」（および／または、２つ以上のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）を有する形式でもよい。このような「マルチステージ」の機械では追加のテーブルまたはサポートは並行して使用されてよく、すなわち、予備的なステップが１つまたは複数のテーブルまたはサポート上で実行され、一方、１つまたは複数の他のテーブルまたはサポートが露光のために使用されてよい。
[0029] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすために、少なくとも基板の一部分が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われることがある形式のものでもよい。液浸液は、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の間に与えられてもよい。液浸技法は、投影システムの開口数を増加させるために使用されてよい。本明細書で用いられる用語「液浸」は、一構成、例えば基板などが、液体中に浸漬されなければならないことを意味するのでなく、むしろ露光の間、液体が投影システムと基板の間に配置されることだけを意味する。
[0030] 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る。光源およびリソグラフィ装置は、例えば光源がエキシマレーザである場合は、別々の要素であってよい。そのような場合、光源は、リソグラフィ装置の部分を形成すると見なされず、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含むビームデリバリシステムＢＤを使って光源ＳＯからイルミネータＩＬへ送達される。他の場合では、例えば、光源が水銀ランプである場合、光源は、一体型リソグラフィ装置の一部であってよい。光源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、放射システムと呼ばれてよい。
[0031] 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を含んでよい。一般に、イルミネータの瞳面内で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）が調整されてよい。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などの様々な他のコンポーネントを含んでよい。イルミネータは、その断面内に所望の均一性と強度分布を有するように放射ビームを調整するのに使用されてよい。
[0032] 放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（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、パターニングデバイスによってパターニングされる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃの上にビームの焦点を合わせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴが、例えば放射ビームＢの経路内に別のターゲット部分Ｃを位置決めするために、正確に移動されてよい。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）が、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャンの間に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めするために使用されてよい。一般に、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１位置決めデバイスＰＭの部分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）を使って実現されてよい。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動は、第２位置決めデバイスＰＷの部分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実現できる。ステッパの場合には（スキャナとは違って）パターニングデバイス（例えばマスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続され、または固定されてもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせ可能である。図示したように基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めているが、それらはターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい（これらは、スクライブレーンアライメントマークとして既知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが提供される場合には、マスクアライメントマークがダイの間に配置されてよい。
[0033] 図示した装置は以下のモードの少なくとも１つで使用されてよい。
[0034] １．ステップモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」は本質的に静止状態に維持され、一方、放射ビームに与えられた全パターンが一挙にターゲット部分Ｃの上に投影（すなわち、単一静止露光）される。次いで、基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」が、別のターゲット部分Ｃが露光可能となるようにＸおよび／またはＹ方向に位置を変えられる。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一静止露光において像形成されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。
[0035] ２．スキャンモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」は、同期してスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影される（すなわち、単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率およびイメージ反転特性によって決定されてよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一動的露光におるターゲット部分の幅（非スキャン方向の）を制限し、一方、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決定する。
[0036] ３．別のモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」が、プログラマブルパターニングデバイスを本質的に静止状態に保持し続け、基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」が移動され、またはスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」の各移動後、あるいはスキャンの間の連続する放射パルスの合間に、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、上で参照したような形式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使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用可能である。
[0037] 前述の使用モードについての組合せ、および／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードが利用されてもよい。
[0038] 図２は、本発明の一実施形態による基板ステージの側面図を示す。全般的に参照番号１によって示されている基板ステージは、ロングストローク部分２を含む。ロングストローク部分は、ショートストローク部分３を支持し、ショートストローク部分は、オブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４を支持する。オブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４（すなわち基板テーブル）は交換可能オブジェクトすなわち基板５を支持する。
[0039] ロングストローク部分２は、基準オブジェクト６、例えばフレームまたはバランスマスに対して可動に取り付けられる。ロングストロークアクチュエータ７は、基準オブジェクト６に対してロングストローク部分２を移動させるために提供される。ショートストロークアクチュエータ８は、ロングストローク部分２に対してショートストローク部分３を移動させるために提供される。ショートストロークアクチュエータ８は、ロングストローク部分２に対してショートストローク部分３を位置決めする際に比較的高い精度を有するが、限られた作業範囲を有する。ロングストロークアクチュエータ７は、大きな作業範囲、通常、基板ステージ１全体の作業スペースを有するが、比較的低い精度を有する。ロングストロークアクチュエータ８のメインタスクは、ショートストロークアクチュエータ８の範囲内に、基板ステージ１の所望の位置を持ってくることであり、それによりショートストロークアクチュエータ８は基板を高い精度で位置決めできる。
[0040] 位置測定システム１１は、ショートストローク部分３の位置を測定するために設けられた。位置測定システムは、干渉計システムまたはエンコーダ測定システムなど、ショートストローク部分３の位置を高い精度で測定可能な任意のシステムでよい。
[0041] ロングストローク部分２または基準オブジェクトの振動からショートストローク部分３を分離するために、ショートストロークアクチュエータ８は低い剛性を有するタイプである。このようなアクチュエータは例えばローレンツモータである。このタイプのアクチュエータの入力は電流であり、所望の力に比例する。力は２度積分した後、位置に変わるために、位置は入力した力に応答するが、いくらか遅延する。この影響は、高次のダイナミクスと共にショートストローク制御ループのバンド幅を制限し、これが、今度は達成可能なステージの位置決め精度を制限する。
[0042] さらに、フォースタイプショートストロークアクチュエータ８は、基板ステージからパターニングデバイスステージへの、またはその逆への達成可能なフィードフォワード効果も制限することに留意されたい。このフィードフォワードでは、フィードフォワード力を生成するために、一方のステージの位置誤差が２度微分され、これは１サンプル遅延を伴う。これは他方のステージの応答を遅延させることにつながり、互いに対するステージの位置決め精度を制限する。
[0043] その上、ショートストロークアクチュエータ８の低い剛性のために、ステージの加速の間に第２およびオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダの加速のために望ましくはフルの力がショートストロークアクチュエータ８によって加えられなければならない。それと同時に、ショートストロークアクチュエータは、ショートストローク部分３の正確な位置決めを行うために小さな力を高い精度で加えることも可能でなければならない。これからショートストロークアクチュエータ８およびその増幅器のような駆動電子機器をさらに速くするという需要が生じる。
[0044] イメージング精度およびスループットに対する要求の増大に伴い、基板、パターニングデバイスなどの交換可能オブジェクトを位置決めする際に、さらに精度を向上させ、整定時間を減少させることが望ましい。
[0045] 本発明の一実施形態によれば、ショートストローク部分３とオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４の間で移動させるように極小ストロークアクチュエータ９が提供された。オブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４は、多数のバール１０上に載っているテーブルであり、ショートストローク部分３の上に設けられる。テーブルは、バール１０の間のスペースに生成される真空力によってショートストローク部分３の上に保持される。テーブルの側面の所の、ショートストローク部分３とオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４の間に多数の極小ストロークアクチュエータ９が配置されている。これらの極小ストロークアクチュエータ９は比較的高い剛性を有し、例えば作動させた場合に長くなったり短くなったりするピエゾ素子である。テーブル上に結果として生じる力が、バールの小さな弾性変形を生じさせ、それによりショートストローク部分３とオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４の間の移動を生成することができる。この変形は、通常、約±１００ｎｍ未満、例えば±１０ｎｍ以下である。
[0046] 誤差の分離が、既にショートストロークアクチュエータ８によって、また、おそらくロングストロークアクチュエータ７によって実行されるので、極小ストロークアクチュエータ９は高い剛性を有し得る。アクチュエータは、ポジションタイプのアクチュエータ（すなわち直接位置に関して応答する）であることが好ましい。このようなポジションタイプのアクチュエータの一実施例がピエゾ素子であり、これは電圧の直接的結果として変形を与える。
[0047] 極小ストロークアクチュエータ９はショートストロークアクチュエータ８の誤差を修正するのに使用できる。この誤差は、今から説明する、例えば、フォースタイプショートストロークアクチュエータ８の応答遅れによって生じるサーボ誤差である可能性がある。
[0048] 図３は図２のステージ１のための制御方式を示す。この制御方式はステージ１によって支持される基板を高い精度で位置決めするように構成されている。位置測定システム１１は、ショートストローク部分の位置を高い精度で測定ｐｏｓｓｓする。設定点発生器ＳＰｓｓは、所望の位置.を表示するショートストローク制御ループに向けて設定点信号を発生する。コンパレータが所望の位置から測定位置ｐｏｓｓｓを減算し、その結果が誤差信号ｅｓｓ、すなわち所望の位置と測定位置の差異になる。この誤差信号ｅｓｓは、ショートストロークコントローラＣｓｓに送り込まれ、このコントローラは誤差信号ｅｓｓに基づいて制御信号ａｓｓをショートストロークアクチュエータ８に提供する。これが図３のＰｓｓで示したショートストローク制御ループ機構の部分である。ショートストロークアクチュエータ８の作動によって、基板は所望の位置の方に高い精度で移動される。制御信号ａｓｓは、コントローラ出力に加算されるフィードフォワードコンポーネントｆｆｓｓを含んでもよいことに留意されたい。
[0049] 所望の位置をショートストロークアクチュエータ８の作業範囲内に維持するために、ショートストローク部分の実際の位置ｐｏｓｓｓが第１基板サポートｐｏｓｌｓの実際の位置と比較される。第１基板サポートに対するショートストローク部分の、この相対的位置は、センサによって直接測定される。代替として、干渉計システムの位置測定信号が使用されてもよい。２つの位置ｐｏｓｓｓと、ｐｏｓｌｓの間の差異は、ロングストローク制御ループの誤差信号ｅｌｓとしてロングストロークコントローラＣｌｓに送り込まれて制御信号ａｌｓを提供する。この制御信号ｃｌｓは、ロングストローク部分２を移動するためにロングストロークアクチュエータ７に送り込まれ、その結果、基板の所望の位置がショートストロークアクチュエータ８の作業範囲内に入る。ロングストローク制御ループの制御信号ａｌｓも、コントローラ出力に加算されるフィードフォワードコンポーネントｆｆｓｓを含んでよい。
[0050] 上で説明したように、ショートストロークコントローラＣｓｓの制御信号ａｓｓに関してショートストローク部分の反応時間が、ショートストロークコントローラの性能をさらに向上させるためには重要である場合がある。ショートストロークアクチュエータ８の他の性能限界および／または第２およびオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ３および４の組合せも、オブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４によって支持された交換可能オブジェクトの位置決め精度をさらに改善することの妨げになる場合がある。これらの影響の例は、増幅器雑音およびサポート構造３と４の間の電気的接続および他の接続に寄生する剛性である。
[0051] このため極小ストロークアクチュエータ９が設けられる。極小ストロークアクチュエータ９、図３に示した極小ストローク機構Ｐｕｓｓの部分は、極小ストロークコントローラＣｕｓｓによって提供される制御信号ａｕｓｓにより駆動される。極小ストロークコントローラＣｕｓｓに向かう入力信号は、誤差信号ｅｓｓ、すなわち設定点発生器ＳＰｓｓによって与えられるショートストローク部分３の所望の位置と測定位置ｐｏｓｓｓの間の差異である。極小ストロークコントローラＣｕｓｓへ誤差信号ｅｓｓを供給することによって、制御信号ａｕｓｓが提供可能になり、これが極小ストロークアクチュエータ９を作動させて、ショートストローク部分３の位置誤差に実質的に一致する間隔にわたって、ショートストローク部分３に対してオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４を移動させ、それにより交換可能オブジェクト５の実際の誤差を実質的に減少させることができる。極小ストロークアクチュエータ９は、ポジションタイプのアクチュエータ、すなわち入力信号に直接応答して位置が変化するアクチュエータであるので、フォースタイプショートストロークアクチュエータ８の反応時間から生じる誤差を実質的に補償することができる。
[0052] したがって、極小ストローク制御ループが、ショートストローク制御ループの誤差を補償するためにもっと全体的に使用される。
[0053] 極小ストロークコントローラＣｕｓｓは１つの利得Ｋｕｓｓだけを含んでよい。この利得はステージ１内部の動的挙動、特にショートストローク部分３に対するオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４の可撓性に対して較正されている。この点について、従来のリソグラフィ装置では、この可撓性によるどんな位置誤差も回避するために、ショートストローク部分３とオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４の間の接続をできるだけ堅固に行うことが望ましいことに留意されたい。本発明の一実施形態では、できれば極小ストローク制御ループによって誤差を補償させるために、多少可撓性を有することが望ましい。
[0054] 図２に示した実施形態では、ショートストローク部分３に対するオブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４の可撓性は、オブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４を支持するバール１０の可撓性によって獲得される。したがって利得Ｋｕｓｓは、ショートストローク部分３の位置誤差と、オブジェクト保持構造もしくはオブジェクトホルダ４を（バール１０の弾性変形によってにショートストローク部分３の位置誤差と実質的に同じ間隔にわたりショートストローク部分３に対して）変位させるのに望ましい力との関係を与える。利得Ｋｕｓｓは、例えば１０％以下の精度で容易に較正できる。図３の制御方式に、この利得を用いると、可動サポート１によって支持される交換可能オブジェクト５の位置決め精度において少なくとも１０倍の精度改善につながる可能性がある。
[0055] バール１０の可撓性はショートストローク制御ループの位置決め誤差を補償するのに用いられるが、ショートストローク部分３からオブジェクトホルダ４へ加速力を伝達するためにショートストローク部分３とオブジェクトホルダ４の間の接続の剛性も相当量である必要があることに留意されたい。対応して、極小ストロークアクチュエータ９の剛性も、ショートストローク部分３の加速の間に容易にオブジェクトホルダ４を加速し、誤差を補償するために比較的大きくなければならない。この極小ストロークコントローラの剛性は、アクチュエータ自体の剛性ならびに、本実施例のバール１０の剛性中にショートストローク部分とオブジェクトホルダの間の接続の剛性を含む。
[0056] この剛性はショートストロークアクチュエータの比較的低い剛性より実質的に大きなものであることが好ましい。サポート４の固有振動数は次式に等しいので、高い剛性はアクチュエータ９の応答速度にも寄与する。
Figure 0004855487
 ここで、ｃはサポート３と４の間の接続の全剛性であり、ｍはサポート４の質量である。したがって剛性が高ければ高い程、結果として固有振動数も高くなり、したがって応答も速くなる。一方、アクチュエータの範囲は、バールの全剛性が増加するので減少する。極小ストロークアクチュエータのための必要とされるアクチュエータの範囲は非常に小さいので、これで足りる。
[0057] リソグラフィ装置に適用された本発明の一実施形態では、ショートストローク制御ループの最大誤差は、最大値で約±１００ｎｍに等しく、通常、約±１０ｎｍ未満である。したがって、極小ストロークコントローラの作業範囲も、対応して小さい。ピエゾ素子の場合、通常、素子の寸法の０．１％の最大寸法変化を提供しており、このピエゾ素子は約１〜１０ｍｍあるいはさらに小さい桁の寸法を有してよい。このようなピエゾ素子は既存のリソグラフィ装置のコンセプト中に容易に一体化できる。
[0058] 極小ストロークコントローラの利得Ｋｕｓｓ は、可動サポートの特定の位置、例えば投影システムに対するショートストローク部分または基板５の位置に依存する位置によって決められてよい。ショートストローク部分に対してオブジェクトホルダの移動は比較的小さいので、基板５の位置は、一般にショートストローク部分の位置と一致する。このような位置に依存する利得は、例えば位置に依存するオーバーレイの影響を補償するために用いられてよい。
[0059] 追加的に、あるいは代替的に、変形が例えば温度差によって生じているオブジェクトホルダ内の変形を補償するために、極小ストロークアクチュエータを使用することもできる。
[0060] 図４は、極小ストロークアクチュエータ９の代替的実施形態を示す。図４ではショートストローク部分３とオブジェクトホルダ４だけが示されている。この実施形態では、剪断ピエゾ素子９が極小ストロークアクチュエータとして使用されている。このような剪断ピエゾ素子は、電流が通常、基本の長方形から平行四辺形へ印加される場合に形状が変化することになる。比較的堅固であるこのようなピエゾ素子は、電圧に反応して直接形状を変化させるのでポジションタイプのアクチュエータである。したがってショートストローク部分３に対してオブジェクトホルダ４の位置は、極小ストロークアクチュエータ９が作動すると直接変化する。
[0061] 代替の実施形態では、比較的大きな剛性を有する他のアクチュエータで、好ましくはポジションタイプであるアクチュエータが使用されてよい。このようなアクチュエータの例は、比較的堅固なスプリングに平行な、ローレンツアクチュエータである。このような組合せも位置のアクチュエータとして機能する。すなわちアクチュエータのコイルを通して流れる電流が、結果として急速なスプリングの位置の変化になる。
[0062] 図５はリソグラフィ装置のパターニングデバイスステージと基板ステージの組合せに対する位置制御方式を示す。像を投影する間、パターニングデバイスを担持するパターニングデバイスステージと、パターニングデバイスの像が投影される基板を担持する基板ステージとが、結像誤差を回避するために完全に位置合わせされることは理解されよう。
[0063] 図５の制御方式では、パターニングデバイスステージと基板ステージが共にロングストローク部分に対して可動に構成されたショートストローク部分を含む。パターニングデバイスステージと基板ステージのそれぞれのショートストローク部分とロングストローク部分の位置制御が、図３を参照して説明したようにショートストローク制御ループおよびロングストローク制御ループで制御される。
[0064] パターニングデバイスステージは、比較的高い剛性を有する、例えば多数のピエゾ素子などの極小ストロークアクチュエータを含む。極小ストロークアクチュエータは、極小ストロークコントローラＣｕｓｓによって駆動される。極小ストロークコントローラＣｕｓｓの入力は、パターニングデバイスステージの位置誤差プラス基板ステージの位置誤差である。パターニングデバイスステージの位置誤差と基板ステージの位置誤差を考慮することによって、パターニングデバイスと基板は互いに対して最適に位置合わせされる。
[0065] 本明細書で、用語、ロングストローク、ショートストロークおよび極小ストロークは、これらの用語の間の相対的な差異を示すために用いられることに留意されたい。一般に、用語、ロングストロークは、可動サポートの全作業範囲に関する。ショートストロークの範囲はショートストロークアクチュエータの範囲に一致する。用語、極小ストロークは、概略ショートストロークアクチュエータの制御ループの誤差範囲に一致する。
[0066] 上で説明した可動サポートの実施形態では、ロングストロークアクチュエータが、可動サポートのロングストローク部分をショートストロークアクチュエータの範囲内で移動させるように説明した。このようにロングストロークアクチュエータが必要とされない場合、すなわち可動サポートの作業範囲が、ショートストロークアクチュエータの作業範囲に一致するか、それより小さい場合、ロングストローク部分およびロングストロークアクチュエータは除外される。
[0067] 以上で位置測定と位置制御が説明された。実用的実施形態では、位置依存信号が、可動サポートの位置を決定しまたは制御するのに使用されることもあり得る。したがって、本発明の範囲内で、用語、位置は、位置の決定または制御のために使用される速度、加速度などの位置依存信号あるいは可動サポートの位置依存変数も含む。
[0068] さらに、上で説明した極小ストロークコントローラだけが、サポート３の位置誤差に関係した入力を有する。サポート４の位置測定を説明しなかった。しかし、もっと高い精度を確保するために、サポート３に対して、または外部基準に対してサポート４の位置を測定する位置センサが追加されてよい。この追加の位置測定は、サポート４の誤差をさらに減少させるために極小ストロークコントローラに入力されてよい。
[0069] また可動サポートの位置の決定および制御は、１自由度で説明された。実際に、位置はしばしば２自由度以上で制御されることになる。通常、リソグラフィ装置のステージは面内３自由度または６自由度で制御される。
[0070] 本明細書では、ＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用に対して特に参照する可能性があるが、本明細書で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用のガイダンスおよびディテクションパターン、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、他の適用例も有してよいことを理解されたい。そのような代替の適用例の文脈においては、本明細書で用語「ウェーハ」または「ダイ」を用いる場合は、どれもより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義と見なされてよいことも当業者は理解されよう。本明細書で言う「基板」は、露光前にまたはその後に、例えばトラック（track）（一般的に基板にレジスト層を付け、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内で処理されてもよい。適用可能である場合には、本発明の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに適用されてよい。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理されてよく、したがって本明細書で用いられる用語、基板は、既に複数の処理された層を含む基板を指すこともある。
[0071] 本発明の実施形態の使用に対して、光リソグラフィの文脈で特定の参照が上の方で為されたかもしれないが、本発明は他の適用例、例えばインプリントリソグラフィに使用されることがあり、また文脈が許せば光リソグラフィに限らないことも理解されるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給したレジスト層中に押し付けることができ、基板上のレジストを電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを加えることによって硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジストから取り外され、そこにパターンを残す。
[0072] 本明細書で用いられる用語「放射」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、またはほぼこれらの波長を有する）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）ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。
[0073] 用語「レンズ」は、文脈が許せば、屈折式、反射式、磁気的、電磁気的および静電的光学コンポーネントを含む任意の１つまたは様々なタイプの光学コンポーネントの組合せを指すことがある。
[0074] 本発明の特定の実施形態が前述されてきたが、本発明は説明されたものとは別の方法で実施できることを理解されるであろう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械で読み取り可能な１つまたは複数のシーケンスの命令を含むコンピュータプログラム、あるいはそうしたコンピュータプログラムが中に記憶されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとることがある。
[0075] 前述の説明は、例示を意図したものであって、限定するものでない。したがって、別に詳述される特許請求の範囲を逸脱することなく、説明した本発明に対して変更が為され得ることは当業者には明らかであろう。

Claims (25)

  1. 交換可能オブジェクトを保持するように構成された可動サポートであって、
    基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、
    前記可動構造に対して可動に構成され、前記交換可能オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトホルダと、
    前記基準オブジェクトに対して前記可動構造を移動させるように構成されたアクチュエータと、
    前記可動構造に対して前記オブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータと
    を含み、
    前記極小ストロークアクチュエータの剛性が、前記アクチュエータの剛性より実質的に大きく、
    前記アクチュエータ及び前記極小ストロークアクチュエータは、前記可動構造の測定位置を前記可動構造の所望の位置と比較することによって得られる誤差信号に基づいて制御される、可動サポート。
  2. 前記極小ストロークアクチュエータはポジションタイプアクチュエータである、請求項１に記載の可動サポート。
  3. 前記極小ストロークアクチュエータはピエゾアクチュエータを含む、請求項１に記載の可動サポート。
  4. 前記可動構造は、ロングストローク部分と、ショートストローク部分とを含み、前記ロングストローク部分とショートストローク部分は互いに対して可動に構成され、前記ショートストローク部分は、前記オブジェクトホルダを保持するように構成され、前記アクチュエータは、前記ロングストローク部分に対して前記ショートストローク部分を移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータであり、前記可動サポートは、前記基準オブジェクトに対して前記ロングストローク部分を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の可動サポート。
  5. 前記ショートストロークアクチュエータはローレンツアクチュエータを含む、請求項４に記載の可動サポート。
  6. 前記ロングストローク部分はステージであり、前記ショートストローク部分はチャックであり、前記オブジェクトホルダは交換可能オブジェクトテーブルである、請求項４に記載の可動サポート。
  7. 前記可動構造は、前記オブジェクトホルダを移動可能に保持するように構成されたクランプデバイスを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の可動サポート。
  8. 前記クランプデバイスは、真空クランプ、静電クランプ、または、真空クランプと静電クランプの両方である、請求項７に記載の可動サポート。
  9. 前記クランプデバイスは、前記オブジェクトホルダをクランプする複数のバールを含み、前記バールは前記可動構造と前記オブジェクトホルダの間に可撓性を提供する、請求項７に記載の可動サポート。
  10. 可動サポート上に保持された交換可能オブジェクトの位置を制御する位置制御システムであって、
    前記可動サポートは、
    基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、
    前記可動構造に対して可動に構成され、交換可能オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトホルダと、
    前記基準オブジェクトに対して前記可動構造を移動させるように構成されたアクチュエータと、
    前記可動構造に対して前記オブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータと
    を含み、
    前記極小ストロークアクチュエータの剛性が前記アクチュエータの剛性より実質的に大きく、
    前記位置制御システムが、
    前記可動構造の位置を測定するように構成された位置測定システムと、
    前記測定位置を前記可動構造の所望の位置と比較することによって誤差信号を提供するように構成されたコンパレータと、
    前記誤差信号に基づいて前記アクチュエータに制御信号を提供するように構成されたコントローラと、
    前記誤差信号に基づいて前記極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するように構成された極小ストロークコントローラと
    を含む、位置制御システム。
  11. 前記極小ストロークコントローラはフィードフォワードコントローラである、請求項１０に記載の位置制御システム。
  12. 前記極小ストロークコントローラは較正された利得を含む、請求項１１に記載の位置制御システム。
  13. 前記利得は前記可動構造の位置に依存する、請求項１２に記載の位置制御システム。
  14. 前記可動構造に対して前記オブジェクトホルダの前記位置を測定する追加の位置測定を含み、前記オブジェクトホルダの前記測定位置が、前記極小ストロークコントローラに送り込まれる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の位置制御システム。
  15. 前記可動構造は、ロングストローク部分と、ショートストローク部分とを含み、前記ロングストローク部分とショートストローク部分は互いに対して可動に構成され、前記ショートストローク部分は、前記オブジェクトホルダを保持するように構成され、前記位置測定システムは前記ショートストローク部分の位置を測定するように構成され、前記アクチュエータは、前記ロングストローク部分に対して前記ショートストローク部分を移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータであり、前記可動サポートは、前記基準オブジェクトに対して前記ロングストローク部分を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータをさらに含む、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の位置制御システム。
  16. 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、
    前記放射ビームの断面にパターンを与えて、前記パターニングされた放射ビームを形成可能である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サポートと、
    基板を保持するように構成された基板サポートと、
    前記基板のターゲット部分の上に前記パターニングされた放射ビームを投影するように構成された投影システムと
    を含み、
    前記サポートの少なくとも１つが、
    基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、
    前記可動構造に対して可動に構成され、前記基板またはパターニングデバイスのそれぞれを保持するように構成されたオブジェクトホルダと、
    前記基準オブジェクトに対して前記可動構造を移動させるように構成されたアクチュエータと、
    前記可動構造に対して前記オブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータとを含み、
    前記極小ストロークアクチュエータの剛性が、前記アクチュエータの剛性より実質的に大きく、
    前記アクチュエータ及び前記極小ストロークアクチュエータは、前記可動構造の測定位置を前記可動構造の所望の位置と比較することによって得られる誤差信号に基づいて制御される、リソグラフィ装置。
  17. 前記基準オブジェクトはバランスマスまたはフレームである、請求項１６に記載のリソグラフィ装置。
  18. 位置制御システムは、
    前記可動構造の位置を測定するように構成された位置測定システムと、
    前記測定位置を前記可動構造の所望の位置と比較することによって誤差信号を提供するように構成されたコンパレータと、
    前記誤差信号に基づいて前記アクチュエータに制御信号を提供するように構成されたコントローラと、
    前記誤差信号に基づいて前記極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するように構成された極小ストロークコントローラとを含む、請求項１６に記載のリソグラフィ装置。
  19. 前記極小ストロークアクチュエータの前記制御信号は、前記誤差信号および第２誤差信号に基づき、前記第２誤差信号は、前記サポートのうちの前記少なくとも１つのサポートとは異なる他のサポートに対する、実際の位置と所望の位置の間の差異である、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
  20. 可動サポートによって保持された前記交換可能オブジェクトの位置を制御する方法であって、
    前記可動サポートは、
    基準オブジェクトに対して可動に構成された可動構造と、
    前記可動構造に対して可動に構成され、交換可能オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトホルダと、
    前記基準オブジェクトに対して前記可動構造を移動させるように構成されたアクチュエータと、
    前記可動構造に対して前記オブジェクトホルダを移動させるように構成された極小ストロークアクチュエータと
    を含み、
    前記極小ストロークアクチュエータの剛性が前記アクチュエータの少なくとも１つの剛性より実質的に大きく、
    前記方法が、
    可動構造の位置を測定するステップと、
    前記測定位置を所望の位置と比較することによって誤差信号を提供するステップと、
    前記誤差信号に基づいて前記アクチュエータに制御信号を提供するステップと、
    前記誤差信号に基づいて前記極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するステップと
    を含む、方法。
  21. 前記極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するステップは、利得を乗じた前記誤差信号をフィードフォワードするステップを含む、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記利得は較正によって獲得される、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記極小ストロークアクチュエータによって与えられる前記制御信号は、前記可動サポートの前記位置に依存する、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の方法。
  24. 前記極小ストロークアクチュエータによって提供される前記制御信号は、前記オブジェクトホルダ中の内部変形に依存する、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
  25. 前記オブジェクトホルダの位置を測定するステップと、
    前記測定位置を所望の位置と比較することによってオブジェクトホルダの誤差信号を提供するステップと、
    前記オブジェクトホルダの誤差信号に基づいて前記アクチュエータに制御信号を提供するか、前記オブジェクトホルダの誤差信号に基づいて前記極小ストロークアクチュエータに制御信号を提供するか、あるいは両方に提供するステップと
    を含む、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の方法。
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