KR20050029711A - 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 의해제조되는 디바이스 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치는 이동가능한 대상물들을 포함하여 이루어진다. 이들 이동가능한 대상물들의 위치는 위치제어시스템에 의하여 제어될 수 있다. 본 발명에 따른 위치제어시스템은 위치제어기(6), 대상물 필터(Ho)로 표현되는 대상물, 위치 피드백 회로(22) 및 가속제어시스템(34)을 포함한다. 상기 가속제어시스템(34)은 감산기(8)와 제1회로 브랜치의 제1필터(Hf) 및 제2회로 브랜치의 제2필터(Hs)를 포함한다.

위치제어기(6)로부터 출력되는 위치제어기의 신호(Fp)는 가속제어시스템(34)의 감산기(8)로 입력된다. 하지만, 외부의 교란력(Fd)이 상기 대상물(Ho)상에 직접적으로 가해진다. 따라서, 감산기(8)의 입력으로부터 위치제어기의 힘(Fp)에 대한 대상물(Ho)의 가속으로의 제2전달함수(G1)는, 대상물(Ho)의 입력으로부터 상기 교란력(Fd)에 대한 대상물(Ho)의 가속으로의 제2전달함수(G2)와는 상이하다. 가속제어시스템(34)이 위치제어시스템내에 존재하지 않는 다면, 제1전달함수(G1)는 상기 위치제어기의 힘(Fp)에 대한 전달함수와 동일하다.

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 의해 제조되는 디바이스{Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby}

본 발명은,

- 질량(mass)을 갖는 1이상의 이동가능한 대상물, 특히 기판 테이블 또는 마스크 테이블, 및

- 상기 이동가능한 대상물의 위치를 제어하고, 위치제어기의 힘을 출력하는 위치제어기; 및 상기 대상물의 결정된 실제 위치를 상기 위치제어기의 입력부로 피드백시키는 위치 피드백 회로를 포함하는 위치제어시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

일반적으로, 리소그래피 투영장치는 마스크테이블, 기판테이블 등과 같은 이동가능할 수도 있는 하나 이상의 대상물들을 포함한다. 이후, 소정의 이동가능한 대상물을 포함하는 상기 리소그래피 투영장치에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

이후에 사용되는 바와 같이 "패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그램가능한 거울 어레이. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔으로부터 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울 어레이의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울 어레이의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 어레이. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

단순화의 목적으로, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 특히 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시에 치우칠 수 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

리소그래피 투영장치는 예를 들어 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이를 포함하는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper) 또는 스텝-앤드-리피트 장치(step-and-repeat apparatus)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 역방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관한 보다 상세한 정보는, 본 명세서에 참고자료로 채택된, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 디바이스, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두 각각의 층을 마무리 가공하도록 의도된 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 각 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 어레이가 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 것에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 듀얼스테이지 리소그래피 장치는, 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

1이상의 이동가능한 마스크테이블, 1이상의 이동가능한 기판테이블 및 기타 이동가능한 기판테이블들 또는 리소그래피 투영장치의 일부인 여타 이동가능한 대상물들의 이동은 일반적으로 위치제어시스템에 의하여 제어된다. 통상적으로, 예를 들어 유럽특허 제1,265,106호에 개시되어 있는 바와 같이, 대상물용 위치제어시스템은 위치제어기 및 위치 피드백 회로를 포함한다. 원하는 위치는 대상물의 요구되는 움직임을 계산하는 위치제어기로 공급된다. 상기 위치제어기는 요구되는 움직임에 대응되는 대상물상에 위치제어력을 가한다. 위치 피드백 회로를 거쳐, 위치제어기는 대상물의 실제 위치에 관한 정보를 받아들인다. 결정된 실제 위치가 원하는 위치로부터 벗어나 있다면, 위치제어기는 대상물이 원하는 위치에 도달할 때까지 위치제어력을 변화시킬 수 있다.

계산된 위치로부터의 실제 위치의 편향은 외력들로부터 초래될 수도 있다. 다중-스테이지 리소그래피 장치의 경우에, 하나의 스테이지의 가속에 의하여 유발된 공기압의 변화는 또 다른 스테이지상에 외부 교란력을 야기할 수도 있다. 외력에 대한 위치제어시스템의 감응도는 가능한 한 작아야 하나, 여타 디자인 파라미터 및 필요요건들이 외력에 대한 감응도를 감소시킬 가능성들을 제한한다.

본 발명의 목적은 외력에 대한 대상물 위치제어시스템, 특히 -이것에 제한되는 것은 아니나- 다중-스테이지 리소그래피 투영장치에서 이동가능한 대상물들을 위한 위치제어시스템의 감응도를 감소시키는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 외력에 대한 대상물 위치제어시스템의 감응도를 줄이려기 위해서 측정을 실시할 때 여타 디자인 파라미터 및 필요요건들에 영향을 주지 않도록 하는 것이다.

상기 및 기타 목적들은 상술된 바와 같은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에 의하여 달성되며, 상기 위치제어시스템은,

- 상기 위치제어기의 힘이 입력되는 감산기; 및 상기 감산기의 출력이 입력되는 제1게인을 가지며 상기 대상물상에 가해질 제어력을 출력하는 제1필터를 포함하는 제1가속 회로 브랜치; 및

- 가속제어신호가 입력되는 제2게인을 가지는 제2필터를 포함하되, 상기 제2회로 브랜치의 출력이 상기 감산기로 입력되어 상기 위치제어기의 힘으로부터 상기 제2회로 브랜치의 출력을 감산하는 제2가속 회로 브랜치를 포함하는 가속제어시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 1이상의 위치제어시스템을 구비한 리소그래피 장치는 제2가속 회로 브랜치를 통해 가속 에러 피드포워드 또는 가속 피드백을 채용하는 것이 유리하다. 소정의 힘이 대상물에 가해질 경우, 상기 대상물은 가속되려는 경향이 있다. 따라서, 상기 대상물에 위치제어력 이외에 외력까지 가해진다면, 상기 대상물은 위치제어시스템에 의하여 계산된 바에 따라 가속되지 않는다. 상기 대상물의 가속 또는 상기 가속오차의 피드백, 즉 상기 대상물의 실제가속과 의도한 가속간의 차이를 이용하면, 외부 교란력의 결과인 추가가속이 보상되거나 적어도 감소될 수 있다.

하지만, 가속제어시스템은 위치제어력에 영향을 미칠 수 있는 게인을 도입할 수 있다. 하지만, 가속제어시스템내에 2이상의 필터, 즉 제1필터 및 제2필터를 배치시킴으로써, 본 발명에 따른 시스템은 상이한 입력 노드들에서 상기 시스템내로 입력되는 힘들에 대해 그 특징들이 달라질 수 있도록 디자인되는 것이 유리하다. 따라서, 위치제어력상의 가속제어시스템의 영향은 교란력상의 위치제어시스템의 영향으로부터 차별화될 수 있다.

제1가속 회로 브랜치내에 포함되는 제1게인을 갖는 제1필터는 위치제어기와 대상물 사이에 배치될 수 있다. 제2필터는 가속 피드백 회로내에, 즉 대상물 필터의 출력, 즉 실제 가속과 제1필터의 입력 사이에 배치되거나, 예를 들어 입력으로서 가속 에러 신호를 갖는 가속 피드포워드 회로내에 배치될 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 상기 제2필터로 입력되는 신호는 실제 가속으로부터 유도되는 신호이며, 가속제어신호로서 간주될 수 있다. 따라서, 위치제어력은 그것이 대상물에 가해지기 이전에, 그러나 필터링된 가속 신호가 감산기에 의하여 그로부터 감산된 후에 상기 제1필터에 의해 필터링된다. 한편, 교란력은 직접적으로 대상물상에 가해져, 상기 교란력에 대해 상기 시스템의 상이한 전달함수(transfer function)를 가져올 수도 있다.

위치제어력에 대한 상기 시스템의 전달함수는 입력 노드로서 감산기(8)의 입력으로부터 출력으로서 상기 대상물의 가속까지의 전달함수라는 것에 유의해야 한다. 교란력에 대한 전달함수는 입력 노드로서 상기 대상물 필터의 입력으로부터 출력으로서 상기 대상물의 가속까지의 전달함수이다.

대상물에 가해지는 힘은 상기 대상물의 가속을 가져온다. 상기 가속의 양은 상기 대상물에 적용되는 힘으로부터 기인하며, 상기 힘은 대상물에 의하여 필터링될 것으로 간주된다. 따라서, 상기 시스템을 개략적으로 표현하자면, 상기 대상물은 대상물 게인을 갖는 대상물 필터로서 표현될 수도 있다(이후에 그렇게 표현될 것이다).

본 발명에 따른 가속제어시스템을 채용한 위치제어시스템의 장점은 위치제어기력 및 외력에 대한 차별화된 전달함수에 있다. 이러한 차이는 여타 디자인 파라미터 또는 필요요건들과 관련한 영향력을 최소화시키는 동시에 외력의 영향력을 감소시키는 시스템 디자인을 가져다 준다.

바람직하게는, 가속제어시스템은 감산기로 입력되는 위치제어력에 대한 제1전달함수 및 대상물에 직접적으로 가해지는 교란력에 대한 제2전달함수를 가지며, 상기 제1전달함수는 대상물 게인과 실질적으로 동일하고, 상기 제2전달함수는 일반적으로 상기 대상물 게인보다 작되, 상기 대상물 게인은 상기 대상물의 질량의 역(inverse)과 실질적으로 동일하다. 상기 대상물 게인과 동일한 위치제어력에 대한 가속제어시스템의 전달함수에 의하면, 위치제어시스템, 특히 위치제어기는 부가된 가속제어시스템에 대해 최적화될 필요는 없다. 가속제어시스템 없이, 위치제어기는 이미 대상물 게인을 겪었고 그에 따라 실질적으로 변화되는 것은 없다. 하지만, 가속제어시스템이 없이, 교란력 또한 대상물 게인을 겪지만, 상기 대상물 게인보다 작은 교란력에 대한 제2전달함수를 갖는 가속제어시스템을 구비한다면, 상기 겪게되는 대상물 게인이 보다 작아진다. 따라서, 대상물은 가속제어시스템이 없을때보다 교란력으로 인하여 덜 가속된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가속제어시스템은 선택된 루프 게인을 가지며, 상기 제1전달함수는,

이고, 상기 제2전달함수는,

이며, 상기 루프 게인은,

인데, 여기서 m은 대상물의 질량, Kl은 루프 게인, Kf는 상기 제1필터의 제1게인, Ks는 상기 제2필터의 제2게인이다.

제1 및 제2전달함수(G1,G2)를 갖는 가속제어시스템을 포함하는 위치제어시스템에서, 교란력으로 인한 가속은 어떠한 임의 선택된 레벨로도 감속될 수 있다. 전달함수 G1 및 G2는 각각의 힘들에 반응하는 가속의 관계를 나타낼 수 있다(전달함수들에 의하여 영향받은 양들, 따라서 출력은 대상물의 가속들이다). 위치제어기에 대한 전달함수는 대상물 게인에 대해 일정하게 유지되나, 교란력에 대한 전달함수는 루프 게인(Kl)을 선택함으로써 선택될 수 있다. 어떠한 루프 게인(Kl)도 선택되고, 대응되는 제1게인 및 제2게인을 선택함으로써 제공(implement)될 수도 있다. 하지만, 필터의 디자인은 획득가능한 제1게인 및 제2게인에 대한 제한, 따라서 획득가능한 루프 게인에 제한들을 부과할 수 있다는 것에 유의해야 한다.

당업자라면 주어진 전달함수들 및 루프 게인으로부터 적절한 제1필터 및 제2필터의 특징들을 유도해내고 그에 대응되는 필터들을 디자인할 수 있을 것이다. 하지만, 완벽을 기하기 위해, 적절한 게인들이 주어진다: 적절한 제1게인은,

이고, 적절한 제2게인은,

이다.

제1전달함수(G1)는 입력 주파수의 함수로서 실질적으로 변화하지 않고, 제2전달함수(G2)는 입력 주파수의 함수로서 변화하는 것이 유리하다. 모든 상황하에서 시스템의 안정성을 확보하기 위하여, 교란력에 대한 제2전달함수는 적용되는 교란력의 주파수의 함수로서 변화될 수도 있다. 보다 높은 주파수들에 대해서는, 대상물 게인(Ho)이, 예를 들어 다이나믹스 및/또는 시간 지연으로 인하여 1/m로부터의 편차를 가지고(deviating) 개시되는 것이 일반적이다. 안정성은 위상과는 무관하게 Kl×Ho은 1보다 작은 것이 바람직하기 때문에 불안정성을 피하기 위해서는, 보다 높은 주파수들에 대해서는 Kl에 보다 작은 게인을 제공하는 것이 유리하다. 그 결과는 주파수를 증가시키는데 G2가 최고 1/m까지 증가한다는 것이다.

상술된 시스템의 불안정성은 특히 높은 주파수들에서 발생되기 때문에, 주파수가 증가하면 루프 게인(Kl)이 감소되게 하여 입력 주파수가 증가하면 증가되는 제2전달함수(G2)를 가져오게 하는 것이 유리하다. 증가하는 전달함수에 의하면, 그것은 원래의 대상물 게인에 접근할 수 있다. 상기 경우에, 가속제어시스템은 대상물에 적용되는 특정 주파수 위의 어떠한 힘에도 영향을 미치지 않는다.

제2전달함수(G2)가 입력 주파수의 함수인 본 발명의 실시예에서, 루프 게인(Kl)은 주파수 종속 루프 필터(Hl(s))에 의하여 제공되고,

제1필터(Hf)의 주파수 종속성은,

이고, 제2필터(Hs(s))의 주파수 종속성은

이다.

주파수 종속 제2전달함수(G2)를 얻기 위하여, 루프 게인(Kl)은 주파수의 함수, 즉 루프 필터(Hl(s))일 수 있다. 결과적으로, 제1필터와 제2필터는 상기 루프 필터를 사용하여 구성될 수 있기 때문에, 제1필터 및 제2필터는 주파수의 함수들이 될 수도 있다. 적절한 루프 필터는 2차 로우-패스 필터(second-order low-pass filter) 또는 인티그레이터(integrator)이다.

제1필터 및 제2필터의 주파수 종속성에도 불구하고, 제1전달함수는 여전히 대상물의 질량의 역과 실질적으로 동일하며, 따라서 어떠한 주파수로부터도 독립적이라는 것에 유의해야 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 위치제어시스템은 이산 시간 시스템(discrete time system)이다. 이러한 디지털 시스템은 쉽게 디자인되고 비용에 있어 효율적이다.

추가 실시예에서, 위치제어시스템은 적어도, 대상물 게인을 갖는 직렬의 프로세스 전달함수 딜레이 Dp = Z^-p 및 제2게인을 갖는 직렬의 가속 피드백 회로에 가속 측정 딜레이 Da = Z^-q를 갖는다. 위치제어시스템은 상술된 바와 같이, 시스템내의 어느 곳에서도 딜레이들을 나타낼 수 있다. 상기 딜레이들은 측정, 계산 또는 그렇지 않으면 추론될 수 있으며, 그 후 시스템 디자인에 모델링되어 포함될 수 있다.

상기 시스템에 존재할 수 있는 2가지 중요한 딜레이들은 프로세스 전달함수 딜레이(Dp) 및 가속 측정 딜레이(Da)이다. 프로세스 전달함수 딜레이(Dp)는 위치제어기가 위치제어기의 힘을 출력하는 순간과 대상물이 상기 위치제어기의 힘으로 인하여 가속화되는 순간 사이에 발생되는 전체 딜레이를 나타낸다. 가속 측정 딜레이(Da)는 대상물의 가속 측정시 발생되는 모든 딜레이를 나타낸다.

디지털 시스템에서, 상기 2가지 딜레이 Dp 및 Da는 Dp = Z^-p 및 Da = Z^-q로서 표현되고 시스템 디자인내에 도입될 수 있다. 상기 표현에 있어, p 및 q는 정수로 국한되지는 않는다. 이들 두 딜레이들을 디지털 시스템의 디자인에 도입시키는 것은 적절한 제1필터:

및, 적절한 제2필터:

를 가져다 준다.

딜레이 필터들을 디지털 위치제어시스템과 조합하여 제시하고 설명하였으나, 상기 딜레이 필터들은 상술된 바와 같이 아날로그 위치제어시스템내에 아날로그식으로 포함될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

소정의 필터들이 그것의 특징들에 의하여 설명되고 방정식으로 공식화되어 왔으나, 당업자라면 상기 필터들이 본 발명에 따른 위치제어시스템에서 주어진 설명 및 공식들을 사용하여 구현될 수 있다는 것에 유의해야 한다.

본 발명의 추가 형태에서는, 리소그래피 장치와 관련해 상술한 바와 같이 위치제어시스템이 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 1이상의 이동가능한 대상물, 특히 상기 기판, 상기 패터닝수단 또는 그들 모두의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공되며, 상기 위치제어단계는,

- 상기 이동가능한 대상물상에 제어력(Fc)을 가하는 단계;

- 상기 이동가능한 대상물의 실제 위치를 결정하는 단계;

- 상기 위치를 위치 제어기(6)의 입력으로 다시 피딩하는 단계를 포함하며,

- 제1가속 회로 브랜치에 포함되는 감산기(8)를 사용하여 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 필터링된 가속 제어 신호를 감산하는 것;

- 상기 제1가속 회로 브랜치에 포함되는 제1게인(Kf)를 갖는 제1필터(Hf)를 사용하여 상기 감산기(8)의 출력을 필터링하는 것;

- 상기 이동가능한 대상물의 가속을 결정하는 것;

- 제2가속 회로 브랜치에 포함되는 제2게인(Ks)를 갖는 제2필터(Hs)를 사용하여 가속 제어 신호를 필터링하는 것; 및

- 상기 제1가속 회로 브랜치에 포함되는 상기 감산기(8)로 상기 제2가속 회로 브랜치의 출력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기도메인메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되는 것으로 간주되어야 함을 이해할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 자외선(예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚임) 및 극자외(EUV)선(예를 들어, 5 내지 20㎚ 범위의 파장을 가짐)과 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔를 포함한 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

- 방사선의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(IL), (이 경우에는 상기 방사선 시스템이 방사선 소스(LA)도 포함한다);

- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련되어 있고, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대상물테이블(마스크테이블)(MT);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 제2대상물테이블(기판테이블)(WT);

- 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화(imaging)하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)(예를 들어, 거울 그룹)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 또 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.

상기 방사선 소스(LA)는 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 조명시스템(일루미네이터)(IL)으로 곧장 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단을 포함하여 이루어진다. 또한 이것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사선 소스(LA)는 리소그래피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사선 소스(LA)가 수은램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선 빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사선 소스(LA)가 대개 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀 있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 포커싱된다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM)은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안에, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로 대상물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)이 단행정액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1,M2) 및 기판 정렬마크(P1,P2)를 사용하여 정렬될 수도 있다.

도시된 장치는 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 그 후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 하고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

위치설정수단(PM 및 PW)은 본 발명에 따른 위치제어시스템의 실시예들일 수 있다. 이후로는 상기 위치제어시스템들에 대하여 도면들과 그들의 설명에 할애하기로 한다. 먼저, 이해를 돕기 위하여, 위치제어시스템의 구조 및 작동에 대하여 종래기술의 위치제어시스템과 관련해 설명하기로 한다. 이후, 본 발명의 일 실시예에 대하여 제시하고 설명할 것이다.

도 2는 대상물의 위치를 제어하는 위치 피드백을 채용하는 위치제어시스템의 종래기술의 실시예를 나타내고 있다. 위치제어시스템으로부터 외부로는, 원하는 절대 위치가 결정되고 세트포인트 입력부(2)를 거쳐 위치제어시스템으로 공급된다. 상기 원하는 절대 위치로부터, 제어되는 대상물의 측정된 실제 절대 위치가 감산되어 상기 대상물의 원하는 상대운동 신호(4)를 가져온다. 그 다음, 원하는 상대운동 신호(4)가 위치제어기 입력부를 거쳐 위치제어기(6)로 공급된다. 위치제어기(6)는 당업자들에게 잘 알려져 있는 장치이며 운동신호를 제어신호로 전환시킬 수 있다. 위치제어기(6)는, 예를 들어 PID 제어기, 로우-패스 필터 및 앰플리파이어를 포함할 수도 있다.

제어신호는 대상물상에 힘으로써 작용하기 때문에, 위치제어기(6)로부터 출력된 제어신호는 위치제어기의 힘(Fp)으로서 참조될 수 있다. 위치제어기의 힘(Fp)은 대상물의 질량(m)에 따라 대상물의 가속을 가져오며, 이는 대상물 게인(Ko)을 갖는 대상물 필터(Ho)로서 도면에 나타나 있다. 대상물의 질량(m)과는 별개로, 마찰과 같은 다른 파라미터들 역시 대상물 게인(Ko)에 의하여 제시 및 표현될 수 있으나, 간명하게 하기 위해 대상물 게인(Ko)은 단지 대상물에 질량에 따른 것으로 간주된다.

물리 법칙들에 따르면, 대상물의 속도는 대상물의 가속도를 시간으로 적분한 것과 동일하며, 인티그레이터(14)에 의하여 표현된다. 이와 유사하게, 인티그레이터(18)에 의한 속도 신호(16)의 적분은 결정된 실제 위치신호(20)을 가져온다. 상기 위치신호(20)는 위치 피드백 회로(22)를 통해 위치제어시스템의 입력부러 다시 피딩된다.

위치제어기에 의하여 출력되는 힘(Fp)뿐 아니라 다른 힘들 역시 대상물에 가해질 수 있다. 다중 스테이지 리소그래피 장치의 경우에, 대상물을 하나의 스테이지일 수도 있다. 또 다른 스테이지에 의하여 유발되는 공기압의 변화는 상기 스테이지상에 외부 교란역을 가할 수도 있다. 하지만, 어떠한 외부 힘이라도 그것은 예기치 않은 대상물의 변위를 초래하기 때문에 위치제어시스템을 교란시킨다.

교란력(Fd)은 그것이 시스템의 물리적인 성분은 아니기 대문에 도 2에 점선의 화살표로 표기되어 있다. 하지만, 교란력(Fd)은 본 발명의 이해를 돕는데 중요한 특징을 지니기 때문에 상기 교란력(Fd)이 상기 시스템에 입력될 것으로 간주되는 곳을 나타내기 위하여 도 2에 포함되어 있다.

당업자라면, 도 2의 위치제어시스템 일반적으로 어떻게 기능하는지를 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 세트 포인트 2에서 입력된 위치는 감산기에 의하여 결정, 즉 계산되거나 측정되는 실제 위치신호(20)로 감산되어 원하는 운동신호(4)를 가져온다. 원하는 운동(4)을 기초로 하여, 위치제어기(6)는 대상물을 원하는 위치로 이동시키기 위한 힘을 결정한다. 위치제어기(6)로부터 출력된 힘(Fp)은 대상물로 가해진다. 또한, 이 경우에 존재할 것으로 추정되는 교란력(Fd) 또한 대상물로 가해진다. 대상물은 1/m(m은 대상물의 질량)과 동일한 대상물 게인(Ko)을 갖는 대상물 필터(Ho)에 의하여 표현되는 대상물의 질량에 따라 위치제어기(6)에 의하여 가해지는 힘(Fp)과 교란력(Fd)으로부터 기인한 힘의 결과로서 가속화된다.

자연적으로, 실제 위치신호(20)는 2중 적분된 가속신호(12)와 동일하다. 개략적으로, 상기 2중 적분은 인티그레이터(14 및 18)에 의하여 수행된다. 가속신호(12)가 알려지는 것이 바람직하다면, 그것은 직접적으로 측정되거나 위치신호(20)로부터 시간에 대한 두번의 미분에 의해 유도될 수 있다. 결정된 실제 위치신호(20)는 감산기로 다시 피딩된다. 그 결과 원하는 운동신호(4)가 생성된다. 하지만, 실제 운동은, 교란력(Fd)으로 인해 위치제어기(6)에 의하여 가해지는 힘으로부터 생성될것으로 의도되었던 원하는 운동과는 차이가 있을 수 있다. 따라서, 위치제어기(6)는 교란력(Fd)을 상쇄시키기 위하여 위치제어기의 힘(Fp)을 변화시킬 필요가 있다.

도 2는 어떠한 피드포워드 회로도 포함하지 않고 있다는 것에 유의해야 한다. 하지만, 실제에 있어서는, 피드포워드 회로들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 원하는 위치(2)는 원하는 대상물의 가속에 대응될 수 있다. 원하는 대상물의 가속은, 예를 들어 대상물의 질량과 곱해지고 위치제어기의 힘(Fp)과 더해지는 등의 프로세스를 이행하는 것이 일반적이다. 대상물의 특징들의 세부사항에 따라 다른 피드포워드 회로 또한 존재할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 위치 피드백 및 가속 피드백을 채용하는 위치제어시스템의 도이다. 상기 도는 가속제어시스템(34)을 포함한다. 가속제어시스템(34)은 제1 및 제2가속 회로 브랜치를 포함한다. 제1회로 브랜치는 감산기(8) 및 제1게인(Kf)을 갖는 제1필터(Hf)를 포함한다. 제2회로 브랜치는 제2게인(Ks)을 갖는 제2필터(Hs)를 포함한다. 또한, 가속 피드백 신호(28)는 제2필터(Hs)로 입력되고, 필터링된 가속 피드백 신호(32)는 제2필터(Hs)로부터 출력되고 감산기(8)에 의하여 위치제어기(6)로부터 출력된 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 감산된다. 위치제어기의 힘(Fp)이 아니라 제어력(Fc)이 대상물에 가해진다. 제어력(Fc)은 제1필터(Hf)에 의하여 출력된다.

가속제어시스템(34)의 이해를 돕기 위하여, 도 3에 따른 위치제어시스템의 기능을 설명하기 이전에 도 4a, 4b 및 4c를 참조하기로 한다.

도 4a는 루프 게인(Kl) 및 대상물 필터(Ho)를 포함하는 가속제어시스템(36)의 대체적인 기본 개념을 나타내고 있다. 도 2에 예시된 시스템과 비교하여, 루프 게인(Kl) 및 피드백 회로(38)가 부가된다. 가속은 게인 kl/(m+kl)에 의하여 위치제어기의 힘(Fp)과 관계된다. 상기 가속은 게인 l/(m+kl)에 의하여 교란력(Fd)과 관계된다. 따라서, 위치제어기의 힘(Fp)은 가속제어시스템(36)없이 시스템과 비교해 상이한 가속을 가져온다. 특히, Ho에 있어 딜레이 또는 동역학적인 관점에서 보다 높은 주파수에 대한 루프 게인(Kl)을 저감시키기 위해서는, Kl이 주파수 종속적인 경우, 위치제어기의 힘(Fp)과 실제 가속간의 관계 또한 주파수에 대해 종속적이된다. 따라서, 1/m의 원래이 대상물 게인은 주파수 종속적 게인으로 대체된다. 위치제어기(6)는 상기 주파수 종속적 게인을 보상하기가 어렵다. 이러한 목적을 위해 위치제어기(6)는 수정될 필요가 있는데, 이는 위치제어루프의 안정성과 관련하여 매우 어려운 것이 일반적이다.

도 4b 및 4c는 감산기(8), 제1게인(Kf)을 갖는 제1필터(Hf) 및 제2게인(Hs)을 갖는 제2필터(Hs)를 갖는 본 발명에 따른 가속제어시스템(34)를 예시하고 있다. 도 4b는 입력으로서 위치제어기의 힘(Fp)만을 갖는 가속제어시스템(34)를 예시하고 있다. 도 4b 및 4c의 가속제어시스템 둘 모두는 출력으로서 대상물의 실제 가속을 갖는다.

위치제어기의 힘(Fp)으로부터 생성된 가속은 도 2에 예시된 시스템의 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 생성된 가속과 비교하여 가속제어시스템(34)에 의하여 변화될 수 없다. 즉 증가되거나 감쇠될 수 없다. 따라서, 가속제어시스템(34)의 게인은 감산기(8)로 입력되는 위치제어력(Fp)에 대해 1/m로 동일해야 한다.

가속제어시스템(34)의 게인은 감산기(8)으로의 입력에 대하여 동일하고,

상술된 바와 같이 1/m와 동일해야 한다. 따라서, 제1게인(Kf) 및 제2게인(Ks)에 대한 제1제약(first constraint)은:

이다.

이제 도 4c를 참조하면, 교란력(Fd)은 도 4a에 도입된 루프 게인에 비견되는 루프 게인(Kl)으로 감쇠되어야 한다. 실제로, 도 4c에 예시된 가속제어시스템(34)은 도 4a의 회로와 실질적으로 동일한데, 이는 이 경우에 있어 제1필터(Hf) 및 제2필터(Hs)가 하나의 필터로서 조합되고 표현될 수 있기 때문이다. 따라서, 루프 게인(Kl)은 두 필터 모두를 나타낼 수 있어 제1게인(Kf)과 제2게인(Ks)의 곱과 동일하여:

제1게인(Kf)과 제2게인(Ks)에 대해 제2제약을 가져온다.

본 발명에 따른 가속제어시스템(34)을 채용하면 교란력(Fd)에 의하여 야기되는 가속의 감쇠를 가져오는 반면, 위치제어기의 힘에 의하여 야기되는 가속은 변하지 않고 유지된다는 것에 유의해야 한다.

도 4b 및 4c와 관련하여 설명된 상기 두가지 제약들은 제1필터(Hf)에 대한 필요한 제1게인(Kf) 및 제2필터(Hs)에 대한 제2게인(Ks)를 나타내는 2개의 식을 얻기 위하여 조합될 수 있다.

도 5a는 상기 제1필터(Hf)에 대하여 공식화된 바와 같은 필터 특성들을 갖는 필터의 일 실시예를 예시하고 있다. 상기 필터는 둘 모두 피드 포워드 브랜치에 입력되는, 그것의 특징과 관련하여 대상물 필터와 동일한 제1필터(Hf1) 및 루프 필터(Hl)에 대응되는 제2필터(Hf2)를 포함한다.

도 5b는 상기 제2필터(Hs)에 대하여 공식화된 바와 같은 필터 특성들을 갖는 필터의 일 예시를 예시하고 있다. 상기 필터는 그것의 특징들과 관련하여 대상물 필터(Ho)와 동일한 제1필터(Hs1) 및 루프 필터(Hl)에 대응되는 제2필터(Hs2)를 포함한다. 제1필터(Hs1)는 피드백 회로 브랜치내에 배치된다.

그들의 특징들과 관련하여 대상물 필터(Ho)와 동일한 상기 필터들(Hf1,Hf2)의 물리적 실시예는 컴퓨터 실행(computer implementation)일 수 있다. 이는, 예시된 필터들이 신호처리장치에서 실행되고, 예를 들어 입력신호를 수신하는 프로그래밍된 컴퓨터 디바이스가 필터의 실행되는 특징들(이 경우에는 대상물 필터의 특징들과 동일함)에 따라 상기 신호를 필터링하고 그 결과를 출력한다는 것을 의미한다. 또한, 상기 시스템의 다른 일부분들이 잘 알려진 컴퓨터 디바이스에서 물리적으로 실행되거나 다른 종류의 신호 프로세서를 사용하여 실행될 수 있다.

도 5c는 본 발명에 따른 위치제어시스템의 일 실시예를 예시하고 있으며, 도 5a 및 5b와 관련하여 도입된 필터들은 도 3에 예시된 가속 피드백을 채용하는 위치제어시스템에서 실행된다. 도 5c에서, 원하는 위치신호는 세트 포인트(2)에서 상기 시스템으로 입력된다. 원하는 위치로부터 실제 위치신호(20)가 감산되어 원하는 운동신호(4)를 생성하여 위치제어기(6)로 입력된다. 위치제어기의 힘(Fp)으로부터, 필터링된 실제 가속신호(32)가 감산되고 제1필터(Hf)로 입력된다. 그리고, 제1필터(Hf)의 출력은 대상물에 가해지는 제어력(Fc)이고, 대상물 필터(Ho)로서 표현된다. 실제 가속은 제2필터(Hs)로 공급되고, 극서의 출력은 상술된 바와 같이 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 감산된다. 실제 가속신호(12)로부터, 실제 위치신호(20)가 계산되고 시스템 입력 노드, 즉 세트 포인트(2)로 공급되어 원하는 입력 위치로부터 감산되도록 한다. 즉, 상술된 바와 같이 일반적으로는 상기 위치신호(20)가 측정되고 실제 가속은 그로부터 결정될 수도 있다.

예시된 위치제어시스템에서는, 대상물상에 가해지는 교란력(Fd)로 인한 예기치 않은 대상물의 어떠한 가속도 가속 피드백 시스템(34)에 의하여 보다 이른 단계에 보상된다.

위치제어시스템에서는, 상술하지 않은 필터가 더 존재한다는 것에 유의해야 한다. 아직까지 루프 필터(Hl)에 대해서는 상술되지 않았다. 가속제어시스템은 루프 필터(Hl)가 교란력(Fd)에만 충격을 가하고 어떠한 위치제어기의 힘(Fp)에 대해서도 반작용을 유발하지 않도록 디자인된다. 따라서, 루프 필터(Hl)는 어떠한 적절한 필터의 특징에 따라서도 디자인될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 루프 필터(Hl)는 주파수 종속 필터로서 디자인되어, 낮은 주파수의 교란력(Fd)은 억제시키나 변하지 않는 높은 주파수의 교란력을 남겨둔다. 이 실시예에서, 루프 필터(Hl)는 2차 로우-패스 필터 또는 인티그레이터일 수 있다. 하지만, 루프 필터(hl)는 주파수에 대해 독립적이기 때문에 단지 일정한 게인일 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 예시하고 있다. 본 발명은 디지털 이산 시간 시스템(digital discrete time system)으로서 채용된다. 하지만, 상술된 시스템들에서와 같이, 상기 시스템에도 딜레이들이 존재할 수 있다. 따라서, 도 6에는, 위치제어시스템에 2가지 가능한 딜레이들이 포함된다. 상기 시스템에 존재하는 제1딜레이는 프로세스 전달함수 딜레이, 즉 위치제어기의 출력으로부터 대상물의 실제 가속까지의 딜레이일 수 있다. 제2딜레이는 가속 측정 딜레이일 수 있다.

프로세스 전달함수 딜레이는 위치제어시스템에 도입되어 상기 딜레이를 포함하도록 대상물 필터(Ho)를 수정(amend)한다. 개별 시간에, 딜레이는 Z^-p로 나타내며, 따라서, 대상물 필터(Ho)는 Z^-p/m이 된다. 가속 측정 딜레이는 가속제어시스템(34)의 피드백 브랜치에 배치된 별도의 딜레이 필터로서 도입된다.

가속 측정 딜레이 필터(Da)는 Z^-q와 동일하다. 상기 수정 및 부가 필터는 전체 위치제어시스템의 수정된 특징들을 가져온다. 특히, 제1게인(G1)은 Z^-p/m으로 변한다. 즉 딜레이를 포함하는 대상물 게인과 동알하게 유지된다. 하지만, 기본적으로 1이상의 딜레이들을 나타내는 필터들을 포함하는 디지털 위치제어시스템은 도 3, 4a-4c 및 5a-5c의 위치제어시스템과 유사하게 기능한다. 따라서, 디지털 위치제어시스템의 보다 상세한 설명은 생략하였다.

도 7a는 이론적인 결과를, 도 7b는 도 6과 관련하여 설명된 실시예에 의하여 달성된 실제 결과들을 예시하고 있다. 도 7a 및 7b의 그래프들은 입력 교란력의 주파수의 함수로서 디지털 실시예의 프로세스 감응도를 보여주고 있다. 수평축선상의 주파수는 로그대수 스케일을 갖는다. 도 7a 및 7b에 나타낸 프로세스 감응도는 위치 루프 프로세스 감응도, 즉 교란력(Fd)으로부터 측정된 위치 오차(4)로의 전달함수이다.

도 7a는 본 발명에 따른 가속 피드백이 있을 때와 없을 때 둘 모두의 이론적인 프로세스 감응도를 나타낸다. 따라서, 종래기술의 디지털 위치제어시스템의 이론적인 프로세스 감응도는 점선(52)으로 나타나 있다. 본 발명에 따른 위치제어시스템의 이론적인 프로세스 감응도는 실선(54)으로 나타나 있다. 실제에 있어서는, 상기 시스템내에 보다 높은 차원의 역학 관계(dynamics)가 존재한다. 1 kHz 부근의 공진 피크는 이러한 보다 높은 차원의 역학 관계로부터 기인한다. 이들 보다 높은 차원의 역학 관계는 이론적인 결과들을 계산하는데 사용되는 이론적인 모델에 포함된다.

본 발명에 따른 시스템의 프로세스 감응도는 종래기술의 시스템의 프로세스 감응도에 대하여, 특히 낮은 주파수에 대하여 뚜렷하게 저감된다. 10 Hz의 교란력에 대하여, 상기 프로세스 감응도는 20 dB(10배(a factor of 10)) 정도로 저감된다. 200 Hz보다는 크지만 1 kHz보다는 작은 주파수들에 대해서는, 프로세스 감응도는 약간 증가되며, 1 kHz보다 큰 주파수에 대해서는, 상기 프로세스 감응도는 종래기술의 시스템에 대한 것과 실질적으로 동일하다.

도 7b는 종래기술의 시스템에 대해서는 점선(56)으로 본 발명에 따른 시스템에 대해서는 실선(58)으로 나타내고 있다. 그래프들은 측정된 데이터를 나타내며, 따라서 시스템의 실제 위치 루프 프로세스 감응도를 나타낸다. 종래기술의 시스템 및 본 발명에 따른 시스템 둘 모두의 프로세스 감응도는 도 7a에 예시된 예측된 이론적 프로세스 감응도와 실질적으로 다르지 않다. 1 kHz 이상에서, 측정 노이즈는 측정에 있어 부정확성의 원인이 되고, 따라서 이론적인 결과들과 분명히 비교될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 시스템은 예측한 바와 같이 기능한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 예시하고 있다. 즉, 위치제어기(6)는 제1실시예와 유사하게 위치 세트 포인트(2)와 실제 위치신호(20)간의 차에 대해 반작용한다. 위치제어기의 힘(Fp) 이외에, 가속 세트 포인트 피드포워드(Aff)가 존재한다. 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)는 원하는 가속 또는 세트 포인트 가속(Asp)과 동일한 입력을 갖는 세트 포인트 가속 필터(Ha)에 의하여 발생된다. 일반적으로, 세트 포인트 가속 필터(Ha)는 대상물의 질량인 m과 동일한 가장 단순한 형태의 대상물 게인의 역을 포함한다. 일반적으로, 세트 포인트 가속(Asp)은 세트 포인트(2)에서 입력되는 세트 포인트 위치의 시간에 대한 이중 도함수(double derivative)와 실질적으로 동일하다. 세트 포인트 가속 피드포워드의 주요 목적은 대상물을 가속시켜 그것의 위치가 원하는 위치와 실제 위치간의 부정합에 대해 위치제어기(6)가 반작용하도록 할 필요없이 원하는 위치와 정합되도록 하려는 것이다. 그러므로, 가속 피드포워드는 위치제어기(6)로의 입력의 필요없이 상기 대상물이 그것의 세트 포인트 위치를 근접하여 따르도록 할 수 있다.

가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)는 그것이 대상물 필터(Ho)내로 직접적으로 입력되는 것처럼 교란력(Fd)과 비견되는 노드에서 상기 시스템으로 들어간다는 것이 관측되었다. 도 3에 예시된 실시예에서는, 가속제어시스템(34)이 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)의 효과를 줄이려 할 것이다. 분명하게, 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)의 효과는 줄어들지 않는다.

대안적으로, 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)는 위치제어기의 힘(Fp)에 부가될 수 있다. 이 경우에, 가속제어시스템(34)은 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)의 효과를 줄이려하지 않을 것이다. 하지만, 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)는 대상물 필터(Ho) 자체보다 더 복잡한 역학적 특징들을 갖는 가속제어시스템(34)을 통과해야 하기 때문에, 세트 포인트 가속 필터(Ha)는 보다 더 복잡해져야 한다. 이러한 이유로, 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)를 도 8에 도시된 바와 같이 대상물상에 직접적으로 작용하도록 하는 것이 유리하다.

가속제어시스템(34)이 가속 피드포워드에 의하여 야기되는 가속에 대해 반작용하는 문제는 제2필터(Hs)를 통해 실제 가속(12)을 다시 피딩하지 않고 제2필터(Hs)를 통해 가속 오차신호(44)를 피딩함으로써 해결될 수 있다. 이 경우에, 가속 세트 포인트 피드포워드 신호(Aff)로부터 생성되지 않은 가속만 가속제어시스템(34)으로 다시 피딩된다. 가속 오차신호(44)는 도 8에 도시된 바와 같이 가속 오차 재구성 필터(Hr)에 의하여 세트 포인트 위치(2)와 실제 위치(20)간의 차로부터 유추된다. 일반적으로, 가속 오차 재구성 필터(Hr)는 시간에 대해 그것의 입력을 두번 미분하는 이중 미분기로 이루어진다. 원래의 가속 측정신호(12)와 비교한, 상기 재구성 필터(Hr)의 출력의 신호차로 인해, 제2필터(Hs)의 출력이 그것으로부터 감산되는 대신 위치제어기의 힘(Fp)에 부가된다. 하지만, 당업자라면 재구성 필터(Hr)의 출력의 신호차를 보정한 다음 감산기(8)를 사용하여 생성된 신호를 감산하는 별도의 인버터에 의하여 인버전(inversion)이 수행될 수도 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 특정 실시예들에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 가속 대신 실제 위치가 측정된 다음 상기 측정된 위치로부터 가속이 측정되거나, 가속과 위치 모두가 측정되어 그를 위한 계산수단 중 어느 것을 생략하도록 할 수도 있다. 또한, 특정 필터 구성요소들이 Hl(s)내에 포함되어 공진 필터와 같은 대상물 필터(Ho)에서의 보다 높은 차원의 효과에 잘 대처하도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명은 리소그래피 투영장치와 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 대상물의 위치를 제어하는 어떠한 시스템에도 채용될 수 있다. 따라서, 상기 설명은 어떠한 방식에 있어서든 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 외력에 대한 대상물 위치제어시스템의 감응도를 감소시키고, 외력에 대한 대상물 위치제어시스템의 감응도를 줄이려는 시도가 있을 때 여타 디자인 파라미터 및 요건들에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도;

도 2는 위치 피드백을 채용하는 종래기술의 위치제어시스템의 개략적인 블록도;

도 3은 본 발명의 위치제어시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도;

도 4a는 종래의 가속제어시스템의 개략적인 블록도;

도 4b는 입력으로서 위치제어기의 힘을 갖는 본 발명의 가속제어시스템의 개략적인 블록도;

도 4c는 입력으로서 교란력을 갖는 본 발명에 따른 가속제어시스템의 개략적인 블록도;

도 5a는 제1필터의 일 실시예의 개략적인 블록도;

도 5b는 제2필터의 일 실시예의 개략적인 블록도;

도 5c는 본 발명에 따른 위치제어시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도;

도 6은 시스템에 딜레이들이 존재할 수도 있는 일부 필터들을 나타낸, 본 발명의 디지털 실시예의 개략적인 블록도;

도 7a 및 7b는 도 6의 디지털 실시예에 의하여 달성되는 프로세스 감응도를 예시한 그래프;

도 8은 가속 세트포인트 피드포워드를 채용한, 본 발명의 추가 실시예의 개략적인 블록도이다.

Claims (13)

1. 리소그래피 투영장치에 있어서,

   - 질량(mass)을 갖는 1이상의 이동가능한 대상물, 특히 기판 테이블 또는 마스크 테이블, 및

   - 상기 이동가능한 대상물의 위치를 제어하고, 위치제어기의 힘(Fp)을 출력하는 위치제어기(6); 및 상기 대상물의 결정된 실제 위치(20)를 상기 위치제어기(6)의 입력부로 다시 피딩시키는 위치 피드백 회로(22)를 포함하는 위치제어시스템을 포함하고,

   상기 위치제어시스템은,

   - 상기 위치제어기의 힘(Fp)이 입력되는 감산기(8); 및 상기 감산기(8)의 출력이 입력되고, 상기 대상물상에 가해질 제어력(Fc)을 출력하는 제1게인(Kf)을 가진 제1필터(Hf)를 포함하는 제1가속 회로 브랜치; 및

   - 가속제어신호가 입력되는 제2게인(Ks)을 가지는 제2필터를 포함하되, 제2회로 브랜치의 출력이 상기 감산기(8)로 입력되어 상기 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 상기 제2가속 회로 브랜치의 출력을 감산하는 상기 제2가속 회로 브랜치를 포함하는 가속제어시스템(34)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가속제어시스템은 상기 감산기(8)로 입력되는 상기 위치제어력(Fp)에 대한 제1전달함수(G1) 및 상기 대상물에 직접적으로 가해지는 교란력(Fd)에 대한 제2전달함수(G2)를 가지고, 상기 제1전달함수(G1)는 대상물 게인(Ko)와 실질적으로 동일하고, 상기 제2전달함수(G2)는 상기 대상물 게인(Ko)보다 대체로 더 작으며, 상기 대상물 게인(Ko)은 상기 대상물의 질량의 역(1/m)과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 가속제어시스템(34)은 선택된 루프 게인(Kl)을 가지고, 상기 제1전달함수(G1)는,

   상기 제1전달함수(G2)는,

   상기 루프 게인(Kl)은

   인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제1전달함수(G1)는 입력 주파수의 함수로서 실질적으로 변화하지 않고, 상기 제2전달함수(G2)는 입력 주파수의 함수로서 변화하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제2전달함수(G2)는 입력 주파수가 증가하면 증가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 루프 게인(Kl)은 주파수 종속 루프 필터(Hl(s))에 의하여 제공되고, 상기 제1필터(Hf(s))의 주파수 종속성은,

   상기 제2필터(Hs(s))의 주파수 종속성은

   인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 루프 필터(Hl(s))는 2차 로우-패스 필터인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 루프 필터(Hl(s))는 인티그레이터인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 위치제어시스템은 이산 시간 시스템인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
10. 제9항에 있어서,

    1이상의 딜레이, 특히 대상물과 직렬의 Z^-p와 동일한 프로세스 전달함수 딜레이(Dp), 상기 제2필터(Hs)와 직렬의 상기 제2가속 회로 브랜치의 Z^-q와 동일한 가속 측정 딜레이(Da) 또는 그 둘 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
11. 제10항에 있어서,

    및

    인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
12. 이동가능한 대상물의 위치를 제어하는 위치제어시스템에 있어서,

    위치제어기의 힘(Fp)을 출력하는 위치제어기(6); 및 상기 대상물의 결정된 실제 위치(20)를 상기 위치제어기(6)의 입력부로 다시 피딩하는 위치 피드백 회로(22)를 포함하고,

    - 상기 위치제어기의 힘(Fp)이 입력되는 감산기(8); 및 제1게인(Kf)을 가지며 상기 감산기(8)의 출력이 입력되는 제1필터(Hf)를 포함하되, 상기 제1필터(Hf)의 출력이 상기 대상물에 가해지는 제1가속 회로 브랜치; 및

    - 제2게인(Ks)을 가지며 가속제어신호가 입력되는 제2필터(Hs)를 포함하되, 제2회로 브랜치의 출력이 상기 감산기(8)로 입력되어 상기 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 상기 제2회로 브랜치의 출력을 감산하는 제2가속 회로 브랜치를 포함하는 가속제어시스템(34)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치제어시스템.
13. 디바이스 제조방법에 있어서,

    1이상의 이동가능한 대상물, 특히 상기 기판, 상기 패터닝수단 또는 그들 모두의 위치를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 위치제어단계는,

    - 상기 이동가능한 대상물상에 제어력(Fc)을 가하는 단계;

    - 상기 이동가능한 대상물의 실제 위치(20)를 결정하는 단계;

    - 상기 위치(20)를 위치 제어기(6)의 입력으로 다시 피딩하는 단계를 포함하며,

    - 제1가속 회로 브랜치에 포함되는 감산기(8)를 사용하여 위치제어기(6)에 의하여 출력되는 위치제어기의 힘(Fp)으로부터 필터링된 가속 제어 신호를 감산하는 단계;

    - 상기 제1가속 회로 브랜치에 포함되는 제1게인(Kf)를 갖는 제1필터(Hf)를 사용하여 상기 감산기(8)의 출력을 필터링하는 단계;

    - 상기 이동가능한 대상물의 가속을 결정하는 단계;

    - 제2가속 회로 브랜치에 포함되는 제2게인(Ks)를 갖는 제2필터(Hs)를 사용하여 가속 제어 신호를 필터링하는 단계; 및

    - 상기 제1가속 회로 브랜치에 포함되는 상기 감산기(8)로 상기 제2가속 회로 브랜치의 출력을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.