TWI427430B - 位置控制系統，微影裝置及用於控制可移動物件的位置之方法 - Google Patents

位置控制系統，微影裝置及用於控制可移動物件的位置之方法 Download PDF

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Description

位置控制系統，微影裝置及用於控制可移動物件的位置之方法
本發明係關於一種位置控制系統、一種微影裝置及一種用於控制可移動物件之位置的方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或主光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。圖案之轉印通常係經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。習知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來照射每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來照射每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
習知微影裝置包括位置控制系統，位置控制系統經組態以控制基板支撐件之位置。此位置控制系統包括位置量測系統，位置量測系統經組態以量測安裝於基板支撐件上之許多感測器或感測器目標的位置。基於感測器或感測器目標之經量測位置，可判定基板支撐件之另一部位(例如，基板上之用於經圖案化輻射光束之目標部分)的位置。
在使用微影裝置期間，可將力施加於基板支撐件上。舉例而言，在曝光階段期間(亦即，在將經圖案化光束投影於基板位準之目標部分上期間)，可執行位準致動以相對於透鏡管柱而在正確定向上定位基板之上部表面。因為基板支撐件之硬度有限，所以位準致動或其他加速可導致基板支撐件之臨時變形。該等變形可導致聚焦誤差及/或疊對偏移。
為了減少基板支撐件之變形的危險且因此減少聚焦誤差或疊對偏移的危險，已提議增加基板支撐件之硬度。然而，對基板支撐件之定位之精確度及速度的漸增需求(增加基板支撐件之硬度而不遭遇另外問題(例如，相對於重量)的可能性)已達到其極限。
編碼器型量測系統可用於量測系統。該編碼器型量測系統可包括安裝於可移動物件上之一或多個感測器，及至少一感測器目標物件(例如，包括光柵或柵格之感測器目標板)，感測器目標物件安裝於大體上靜止框架(特別係所謂的度量衡框架(度量框架))上。感測器目標物件可包括一維或多維光柵。在一實施例中，感測器目標物件通常將係以在上方配置有二維正交柵格之板的形式。該感測器目標物件通常被稱作柵格、光柵或柵格板。
在使用編碼器型量測系統期間，可有可能使平台上之編碼器頭中的一者處於柵格板之工作區域外部(特別係當編碼器頭中之一者接近於投影系統而定位或在投影系統下方定位時)。結果，此編碼器頭可能不用於位置量測。
冗餘編碼器頭集合中之編碼器頭可安裝於基板支撐件上之不同部位上，使得當編碼器頭中之一者不能用於位置量測時，其他編碼器頭可判定基板支撐件之位置。
舉例而言，在一特定實施例中，位置量測系統包括配置於平台之角隅處的四個編碼器頭，每一編碼器頭能夠在兩個方向上量測平台之位置。當不能使用編碼器頭中之一者時，其他編碼器頭可在六個自由度中提供位置量測。當所有四個編碼器頭均可用於位置量測時，冗餘編碼器頭集合可用於校準。
當基板支撐件係相對於透鏡管柱而移動時，隨後有可能使不同編碼器頭不能用於位置量測。此具有不同編碼器頭集合必須在不同位置處用於位置量測之後果。在移動基板支撐件期間，視基板支撐件之位置而定，可在不同編碼器頭集合之間進行切換，以便獲得最佳位置量測。
在不同編碼器頭集合之間的切換期間，可假定編碼器頭中之每一者的位置量測均為正確的，且基於任何編碼器頭集合，可精確地判定基板支撐件上之任何部位的位置。然而，歸因於內部變形，基板支撐件之形狀可臨時改變(特別係當基板支撐件加速或減速時)。因此，編碼器頭可能不恆定地位於相對於彼此之相同位置中。不同編碼器頭集合之間的切換可導致基板支撐件上之某一部位的不同經量測位置。該經量測位置差可導致饋入至位置控制系統之控制器器件的誤差信號。
因此，不同編碼器頭集合之間的切換可導致位置控制系統之反作用，其可為不良的。舉例而言，不同編碼器頭集合之間的切換可導致不正確的定位或增加的安定時間。
需要改良可移動支撐件之位置控制系統的精確度及/或回應時間。詳言之，需要改良在不同量測器件集合之間進行切換之位置控制系統的精確度及/或回應時間。
根據本發明之一實施例，提供一種經組態以控制可移動物件之位置的位置控制系統，系統包括：位置量測系統，位置量測系統經組態以藉由感測器及感測器目標來量測可移動物件之位置，感測器配置於可移動物件上且感測器目標大體上靜止或反之亦然，位置量測系統經組態以輸出表示可移動物件之經量測位置的經量測位置信號；比較器，比較器經組態以提供誤差信號；控制器，控制器經組態以基於誤差信號而提供控制信號；前饋器件，前饋器件經組態以基於關於所要位置之第一信號而提供前饋信號；一或多個致動器，致動器經組態以基於控制信號及前饋信號而作用於可移動物件；及柔量補償器，柔量補償器經組態以提供柔量補償信號，其中誤差信號係基於設定點位置信號、經量測位置信號及柔量補償信號。
根據本發明之一實施例，提供一種微影裝置，微影裝置包括：圖案化器件支撐件，圖案化器件支撐件經組態以支撐圖案化器件，圖案化器件能夠在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以形成經圖案化輻射光束；基板支撐件，基板支撐件經建構以固持基板；投影系統，投影系統經組態以將經圖案化輻射光束投影至基板之目標部分上；及位置控制系統，位置控制系統經組態以控制可移動物件之位置，系統包括：位置量測系統，位置量測系統經組態以藉由感測器及感測器目標來量測可移動物件之位置，感測器配置於可移動物件上且感測器目標大體上靜止或反之亦然，位置量測系統經組態以輸出表示可移動物件之經量測位置的經量測位置信號；比較器，比較器經組態以提供誤差信號；控制器，控制器經組態以基於誤差信號而提供控制信號；前饋器件，前饋器件經組態以基於關於所要位置之第一信號而提供前饋信號；一或多個致動器，致動器經組態以基於控制信號及前饋信號而作用於可移動物件；及柔量補償器，柔量補償器經組態以提供柔量補償信號，其中誤差信號係基於設定點位置信號、經量測位置信號及柔量補償信號。
根據本發明之一實施例，提供一種用於控制可移動物件之位置的方法，方法包括：判定可移動物件上之感測器或感測器目標的位置；判定誤差信號；基於誤差信號而產生控制信號；基於關於可移動物件之所要位置的第一信號而產生前饋信號；基於控制信號及前饋信號而致動一或多個致動器；及提供柔量補償信號，其中誤差信號係藉由比較設定點位置信號、表示可移動物件之經量測位置的信號及柔量補償信號而判定。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或任何其他適當輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA且連接至經組態以根據某些參數來精確地定位圖案化器件之第一定位器件PM。裝置亦包括基板支撐件或基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗覆抗蝕劑之晶圓)W且連接至經組態以根據某些參數來精確地定位基板之第二定位器件PW。裝置進一步包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用以引導、成形或控制輻射之各種類型的光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐件以視圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否固持於真空環境中)而定的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統而處於所要位置。可認為本文對術語「主光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中形成圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會精確地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所形成之器件(諸如，積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影術中為熟知的，且包括諸如二元交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙平台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上圖案化器件支撐件(例如，光罩台))的類型。在該等「多平台」機器中，可並行地使用額外台或支撐件，或可在一或多個台或支撐件上進行預備步驟，同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間。浸沒技術可用以增加投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為單獨實體。在該等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之一部分，且輻射光束係借助於包括(例如)適當引導鏡面及/或光束放大器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為汞燈時，輻射源可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由圖案化器件圖案化。在橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。借助於第二定位器件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可精確地移動，例如，以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器件PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來精確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可借助於形成第一定位器件PM之一部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之一部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT或「基板支撐件」之移動。在步進器(與掃描器相對)之情況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT或/及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單重靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單重靜態曝光中所成像之目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單重動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單重動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影術。
亦可使用對以上所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
圖2展示根據本發明之一實施例之載運基板2之基板支撐件1的俯視圖。在基板支撐件上，安裝編碼器型位置量測系統之四個編碼器頭3、4、5、6，每一者經組態以判定在兩個自由度中相對於靜止柵格板7之位置。靜止柵格板7位於基板支撐件1上方，且基板支撐件1主要在平行於柵格板7之方向上移動。在柵格板7中，中心孔8經配置用於使主要位於柵格板7上方之投影系統之投影光束穿過。在另一實施例中，柵格板配置於基板支撐件1上且編碼器頭靜止。
編碼器頭3、4、5、6中之每一者僅能夠在其與柵格板7對準時判定基板支撐件1之位置。在如圖2所示之基板支撐件1的位置中，編碼器頭4、5及6與柵格板7對準，且可在六個自由度中判定基板支撐件之位置。然而，編碼器頭3在其未與柵格板7對準時不能用於判定基板支撐件之位置，因為其相反於中心孔8而定位。注意，術語對準用以指示編碼器頭在編碼器頭能夠判定相對於柵格板7之位置或位置改變的部位處相對於柵格板而定位。
當基板支撐件1移動至另一位置時，可有可能使編碼器頭3再次可與柵格板7對準，使得其可用於位置量測，而編碼器頭4、5或6中之一者可不再與柵格板7對準，使得各別編碼器頭4、5或6不能用於位置量測。
位置量測系統經組態成使得在基板支撐件1之每一預期及/或可能位置中，至少三個編碼器頭3、4、5、6與柵格板7對準，使得在六個自由度中之位置量測為可能的。
因此，在基板支撐件1上，安裝冗餘編碼器頭3、4、5、6集合，以便在編碼器頭3、4、5、6中之一者不能用於位置量測時使位置量測亦為可能的。因為不能用於位置量測之編碼器頭可能不為相同的，所以視基板支撐件之位置而需要在不同編碼器頭集合之間進行切換，以便使連續位置量測為可能的。
不同編碼器頭集合(亦即，三個或所有四個編碼器頭之選定集合)之間的切換亦被稱作接管(take-over)。該接管可由於基板支撐件之有限硬度而導致基板支撐件之位置的判定誤差。
在加速期間，基板支撐件可歸因於加速力而變形。換言之，在加速階段期間，各種編碼器組合當中之相對位置不再固定。
結果，在加速階段期間之接管可歸因於自一編碼器組合至另一編碼器組合之切換而導致不連續平台位置量測。儘管因為在恆定速度下進行曝光而在曝光期間將不再存在變形，但在接管期間之位置量測之不連續性導致可在已完成加速階段之後仍在進行之伺服誤差的步進回應。結果，由不連續性所導致之步進回應可能在微影裝置之曝光階段開始時仍未安定。
甚至在無接管的情況下，基板支撐件之有限內部硬度仍可為平台之伺服誤差源。在先前技術之位置控制系統中，已提議加速前饋與快動(snap)前饋之組合以處理此有限硬度。加速前饋提供標稱力以加速基板支撐件，而快動前饋提供額外力以補償內部變形。換言之，快動力校正基板支撐件之位置，使得儘管存在內部變形，編碼器仍追蹤設定點且伺服誤差保持較小。
在接管期間，快動前饋之調諧視待控制系統(平台)之動態而定。當發生接管時，如由控制器所見之平台動態改變，且需要提供快動前饋之新調諧。換言之，接管現象使快動前饋為位置相依的。
圖3展示用以處理由在加速基板支撐件期間之接管所導致之伺服精確度問題的替代解決辦法。圖3展示基板支撐件之控制方案。基板支撐件之機械部分係以系統區塊P進行指示。基板支撐件之位置係由位置量測系統MS量測。
自由設定點產生器SP所產生之位置設定點sp-p減去表示基板支撐件之實際位置的回饋信號以獲得誤差信號e。設定點產生器SP可為單獨系統，但亦可為中央處理器之一部分或該中央處理器。將誤差信號e饋入至控制器C中，控制器C基於誤差信號e而提供控制信號。控制器C可為任何適當類型之控制器，諸如，PI或PID控制器。
控制系統包括前饋器件FF，前饋器件FF提供前饋信號ff，前饋信號ff加至控制信號以獲得用以致動一或多個各別致動器之致動器信號。前饋信號係基於加速設定點信號sp-a，加速設定點信號sp-a係由設定點產生器SP產生且饋入至前饋器件中。
控制系統進一步包括柔量補償器件CC，柔量補償器件CC提供柔量補償信號cc，柔量補償信號cc係自如由位置量測系統MS所量測之經量測位置pos減去。柔量補償器件經組態以概算基板支撐件之內部變形對經量測位置之效應。自經量測位置減去基板支撐件之內部變形對經量測位置之效應的此概算值，以獲得經回饋且自位置設定點信號sp-p減去之回饋信號。所得誤差信號e大體上不包括內部變形之效應，因為此效應係藉由柔量補償信號之減去而補償，其為施加至基板之力的優良量測。
柔量補償器件CC基於前饋信號而計算柔量補償信號cc。亦可使用任何其他適當信號。柔量補償器件包括柔量補償增益。在本實施例中，此柔量補償增益給出基板支撐件之加速與歸因於基板支撐件之內部變形而對各別編碼器頭之位置之所得效應之間的關係。
現將給出此等柔量補償增益之計算的實例。亦可有可能(例如)藉由使用系統識別技術、時域最佳化技術或任何其他適當方法或其組合之概算而以另一方式來獲得柔量補償增益。
實例：忽略可存在於基板支撐件中之(極小)阻尼，可將致動器力F與經量測位置x之間的關係表達為二階系統或模式之和(在Laplace域中)：
其中s為Laplace運算子，ai為常數(視x及F之部位而定)，mi為模態質量，且ki為模態硬度。
右手側之第一項描述基板支撐件之剛體行為(且m1等於基板支撐件質量)，而第二項表示基板支撐件之內部模式。若基板支撐件無限地堅硬，則第二項將不存在。
設定點信號強制系統移動且同時導致內部變形。歸因於所使用之設定點的特性(或頻率含量)，內部模式((1)之第二右手項)幾乎不為動態的，而主要為靜態激勵的。結果，(1)可由下式概算：
現假設存在兩個感測器x1及x2。基於(2)，感測器與致動器之間的關係可由下式概算：
參數c1及c2具有柔量之尺寸。該等參數描述在感測器1及2之各別部位處以公尺每牛頓激勵力為單位之變形(以m/N為單位之c)。
當自感測器1切換至感測器2時，發生經量測位置之以下不連續性：
Δ=x 1 -x 2 =(c 1 -c 2 )F 　(5)
對於基板支撐件，不連續性可(例如)自在水平方向上之大約30nm變化至在垂直方向上之大約600nm。
根據本發明之一實施例，在將量測位置信號回饋至比較器之前，自經量測位置減去各別感測器((3)及(4)中之各別c1F及c2F)之部位處的(概算)內部變形，其中量測位置信號係自位置設定點信號減去。
因為前饋項表示作用於基板支撐件之大部分(例如，>99%)的總伺服力，所以使用此信號來反映作用於基板支撐件之力F。藉由使用基於設定點之信號，避免控制系統中之額外回饋迴路。
經補償感測器信號x1、cc及x2、cc現係由下式概算：
當發生接管時，在回饋信號fb中大體上不再存在不連續性，因為內部變形之效應係藉由減去基板支撐件之經量測位置pos的柔量補償信號cc而大體上補償。
在一實施例中，將加速前饋ff而非經量測致動器力(例如)用作用於柔量補償器件CC之輸入可為理想的。此保證在曝光(恆定速度)期間，CC不影響實際經量測位置。
在該實例中，僅使用一個力F及兩個感測器x1及x2。所得柔量補償增益包括表示c1及c2之兩個純量。
可在任何所要自由度中應用柔量補償。對於基板支撐件，僅可在基板支撐件之主要移動方向上使用柔量補償。通常，基板支撐件主要在平行於柵格板7之平面(通常被稱作x及y方向)中移動。為了獲得在兩個主要方向上之柔量補償，必須針對每一編碼器頭而導出針對每一方向之柔量補償增益。
對於具有四個2D編碼器之基板支撐件，在每一力激勵方向存在八個參數，亦即，在每一編碼器頭DOF及在每一激勵方向存在以m/N為單位之一柔量補償增益。假定在x及y方向(分別為步進方向及掃描方向)上僅發生大力激勵，則十六個參數足以充分地描述柔量補償器件CC，此接著變為尺寸為8×2之多輸入多輸出(MIMO)矩陣增益。
因為柔量補償大體上預測內部變形對經量測位置之效應且自編碼器頭之經量測位置減去此效應，所以由內部變形所導致之效應大體上不再存在於與位置設定點sp-p比較之回饋信號fb中。結果，大體上消除在不同編碼器頭集合之間進行切換期間的不連續性。
在此方面，注意，柔量補償大體上不同於快動前饋。而快動前饋激勵基板支撐件以強迫感測器更好地追蹤設定點信號，柔量補償掩飾(臨時存在的)變形且因此允許基板支撐件之更平滑行進。
在所示實施例中，柔量補償係基於前饋信號，而非基於回饋信號(諸如，實際致動器力)。前饋信號足夠，因為此表示幾乎所有致動器力。使用前饋信號可使柔量補償不可能形成不穩定系統。此外，使用前饋信號可保證當至少在主要移動方向上不提供加速時於曝光期間補償為零。
柔量補償之另一益處為：基板支撐件變形僅視加速力而定且獨立於基板支撐件之位置。因為柔量補償補償編碼器變形，所以CC亦為位置獨立的。
圖4展示為了考慮到內部變形而使用柔量補償器件之控制方案的替代實施例。圖3之控制方案主要與圖4之控制方案對應。圖3與圖4之控制方案的唯一差異為快動前饋之(再)引入。
在圖4之控制方案的前饋器件FF中，以虛線所示之前饋器件FF包括加速前饋器件FFA，加速前饋器件FFA基於加速設定點sp-a而提供加速前饋信號ffa。前饋器件FF進一步包括快動前饋器件FFS，快動前饋器件FFS基於快動設定點sp-s而提供快動前饋信號ffs。將加速前饋信號及快動前饋信號加至控制器之信號以提供致動器信號a。將加速前饋信號ffa進一步用作用於柔量補償器件CC之輸入信號。
如關於圖3之實施例所解釋，柔量補償器件為快動前饋之具吸引力的替代例，因為可位置獨立地實施柔量補償且可進行不同感測器集合之間的接管，而不將實質不連續性引入於控制系統中。注意，當應藉由快動前饋器件而獲得大體上相同結果時，前饋器件應為MIMO及位置相依的。此外，不同感測器集合之間的接管可能仍導致不連續性且結果導致伺服誤差。
然而，柔量補償之使用的殘餘誤差可略微大於保留於僅使用快動前饋之系統中的殘餘誤差。
加入快動前饋器件可降低如圖3所示之控制方案中的殘餘誤差。可最佳化快動前饋器件以用於降低殘餘誤差，此可導致使位置控制系統之殘餘誤差甚至更好地變小。
快動前饋器件FFS可為單輸入單輸出(SISO)，因為其不用於補償基板支撐件之內部變形。
因此，用於掩飾編碼器頭之經量測位置中之內部變形之效應的柔量補償器件與用於使殘餘誤差使變小之SISO快動前饋器件的組合提供精確位置控制系統，其中不同感測器集合之間的接管為可能的，而不將不連續性引入於位置量測中。此外，需要有限柔量補償增益集合以用於提供在基板支撐件之主要方向上的柔量補償。
當不需要或以另一方式使殘餘誤差進一步變小時，可省略快動前饋器件。在該位置控制系統中，可提供柔量補償器件而無快動前饋器件。
關於微影裝置之基板支撐件而描述柔量補償器件之使用。位置控制系統亦可用於必須以高精確度進行控制之其他可移動物件(特別係當需要不同感測器集合之間的接管時)。
儘管在此本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造積體光學系統、用於磁域記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在該等替代應用之情境中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)軌道(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示應用於該等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便形成多層IC，使得本文所使用之術語基板亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管以上可特定地參考在光學微影術之情境中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影術)中，且在情境允許時不限於光學微影術。在壓印微影術中，圖案化器件中之構形界定形成於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365nm、248nm、193nm、157nm或126nm之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5nm至20nm之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在情境允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
儘管以上已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之該電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見的為，可在不脫離以下所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
1．．．基板支撐件
2．．．基板
3．．．編碼器頭
4．．．編碼器頭
5．．．編碼器頭
6．．．編碼器頭
7．．．靜止柵格板
8．．．中心孔
a．．．致動器信號
AD．．．調整器
B．．．輻射光束
BD．．．光束傳送系統
C．．．控制器/目標部分
cc．．．柔量補償信號
CC．．．柔量補償器件
CO．．．聚光器
e．．．誤差信號
fb．．．回饋信號
ff．．．加速前饋
FF．．．前饋器件
ffa．．．加速前饋信號
FFA．．．加速前饋器件
ffs．．．快動前饋信號
FFS．．．快動前饋器件
IF．．．位置感測器
IL．．．照明器
IN．．．積光器
M1．．．圖案化器件對準標記
M2．．．圖案化器件對準標記
MA．．．圖案化器件
MS．．．位置量測系統
MT．．．圖案化器件支撐件
P．．．系統區塊
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器件
pos．．．經量測位置
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
SP．．．設定點產生器
sp-a．．．加速設定點
sp-p．．．位置設定點
sp-s．．．快動設定點
W．．．基板
WT．．．基板台
X．．．方向
Y．．．方向
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2展示包括編碼器型位置量測系統之基板支撐件的俯視圖，編碼器型位置量測系統包括冗餘編碼器頭集合；
圖3展示根據本發明之位置控制系統之控制方案的實施例；且
圖4展示根據本發明之位置控制系統之控制方案的實施例。
a．．．致動器信號
C．．．控制器/目標部分
cc．．．柔量補償信號
CC．．．柔量補償器件
e．．．誤差信號
fb．．．回饋信號
ff．．．加速前饋
FF．．．前饋器件
MS．．．位置量測系統
P．．．系統區塊
pos．．．經量測位置
SP．．．設定點產生器
sp-a．．．加速設定點
sp-p．．．位置設定點

Claims (28)

  1. 一種經組態以控制一可移動物件之一位置的位置控制系統，該系統包含：一位置量測系統，該位置量測系統經組態以藉由一感測器及一感測器目標來量測該可移動物件之一位置，該感測器配置於該可移動物件上且該感測器目標實質上靜止或反之亦然，該位置量測系統經組態以輸出表示該可移動物件之該經量測位置的一經量測位置信號；一比較器，該比較器經組態以提供一誤差信號；一控制器，該控制器經組態以基於該誤差信號而提供一控制信號；一前饋器件，該前饋器件經組態以基於關於一所要位置之一第一信號而提供一前饋信號；一或多個致動器，該一或多個致動器經組態以基於該控制信號及該前饋信號而作用於該可移動物件；一柔量(compliance)補償器，該柔量補償器經組態以提供一柔量補償信號，及一模組，其經組態以接收該經量測位置信號及該柔量補償信號，且基於該經量測位置信號及該柔量補償信號提供一回饋信號，該回饋信號由該比較器所接收，其中該誤差信號係利用一設定點位置信號、該經量測位置信號及該柔量補償信號而判定。
  2. 如請求項1之位置控制系統，其中該誤差信號係藉由將該柔量補償信號加至該設定點位置信號且減去該經量測 位置信號而計算。
  3. 如請求項1之位置控制系統，其中該誤差信號係藉由自該經量測位置信號減去該補償信號且自該設定點位置信號減去該回饋信號而計算。
  4. 如請求項1之位置控制系統，其中該柔量補償信號經選擇以概算該可移動物件之內部變形對該經量測位置之一效應。
  5. 如請求項1之位置控制系統，其中該柔量補償信號係基於該前饋信號。
  6. 如請求項1之位置控制系統，其中該柔量補償器件包含一柔量補償增益。
  7. 如請求項6之位置控制系統，其中該柔量補償增益係基於該可移動物件之內部模式的一概算值。
  8. 如請求項6之位置控制系統，其中該柔量補償增益係基於該可移動物件之內部模式之一靜態部分的一概算值。
  9. 如請求項1之位置控制系統，其中該位置量測系統包含一冗餘感測器集合，該等感測器中之每一者具有其自己的柔量補償增益。
  10. 如請求項1之位置控制系統，其中該位置量測系統為一編碼器位置量測系統，其中該位置量測系統包含安裝於該可移動物件上之一或多個編碼器頭及包含一柵格或光柵之一實質上靜止感測器目標。
  11. 如請求項1之位置控制系統，其中該前饋器件經組態以提供表示該可移動物件之一加速的一前饋信號。
  12. 如請求項11之位置控制系統，其中該前饋器件經組態以提供表示該可移動物件之一快動的一額外前饋信號。
  13. 如請求項1之位置控制系統，其中該一或多個致動器經組態為無須利用該柔量補償信號而作用於該可移動物件。
  14. 如請求項1之位置控制系統，其中該模組係一比較器。
  15. 如請求項1之位置控制系統，其中該位置量測系統包含複數個感測器，且該位置量測系統經組態以在該等感測器之其中一者無法用於位置量測時在該等感測器之間進行切換以量測該可移動物件之該位置。
  16. 一種微影裝置，其包含：一圖案化器件支撐件，該圖案化器件支撐件經組態以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在一輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板支撐件，該基板支撐件經建構以固持一基板；一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一位置控制系統，該位置控制系統經組態以控制一可移動物件之一位置，該系統包含：一位置量測系統，該位置量測系統經組態以藉由一感測器及一感測器目標來量測該可移動物件之一位置，該感測器配置於該可移動物件上且該感測器目標實質上靜止或反之亦然，該位置量測系統經組態以輸 出表示該可移動物件之該經量測位置的一經量測位置信號；一比較器，該比較器經組態以提供一誤差信號；一控制器，該控制器經組態以基於該誤差信號而提供一控制信號；一前饋器件，該前饋器件經組態以基於關於一所要位置之一第一信號而提供一前饋信號；一或多個致動器，該一或多個致動器經組態以基於該控制信號及該前饋信號而作用於該可移動物件；一柔量補償器，該柔量補償器經組態以提供一柔量補償信號，及一模組，其經組態以接收該經量測位置信號及該柔量補償信號，且基於該經量測位置信號及該柔量補償信號提供一回饋信號，該回饋信號由該比較器所接收其中該誤差信號係利用一設定點位置信號、該經量測位置信號及該柔量補償信號而判定。
  17. 如請求項16之微影裝置，其中該可移動物件為該等支撐件中之一者。
  18. 如請求項16之微影裝置，其中該模組係一比較器。
  19. 一種用於控制一可移動物件之位置的方法，其包含：判定該可移動物件上之一感測器或感測器目標的一位置；判定一誤差信號；基於該誤差信號而產生一控制信號； 基於關於該可移動物件之一所要位置的一第一信號而產生一前饋信號；基於該控制信號及該前饋信號而致動一或多個致動器；及提供一柔量補償信號，其中該誤差信號係藉由比較一設定點位置信號、表示該可移動物件之該經量測位置的一信號及該柔量補償信號而判定，且其中該經量測位置信號及該柔量補償信號被輸入至一模組中，以基於該經量測位置信號及該柔量補償信號提供一回饋信號。
  20. 如請求項19之方法，其中該誤差信號係藉由將該柔量補償信號加至該設定點位置信號且減去該經量測位置信號而計算。
  21. 如請求項19之方法，其中該誤差信號係藉由自該經量測位置信號減去該補償信號且自該設定點位置減去該回饋信號而計算。
  22. 如請求項19之方法，其中該柔量補償信號經選擇以概算該可移動物件之內部變形對該經量測位置之一效應。
  23. 如請求項19之方法，其中該可移動物件之該位置係使用一冗餘感測器集合而判定，且其中該方法進一步包含視該可移動物件之該位置而在不同感測器之間進行切換。
  24. 如請求項19之方法，其進一步包含基於該可移動物件之內部模式之一靜態部分的一概算值而提供一柔量補償增 益。
  25. 如請求項19之方法，其中該柔量補償信號係在該可移動支撐件之主要移動方向上使用。
  26. 如請求項19之方法，其中該前饋信號包含一加速前饋信號及一快動前饋信號。
  27. 如請求項26之方法，其中該快動前饋信號係關於殘餘誤差而調諧。
  28. 如請求項19之方法，其中該模組係一比較器。
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