TWI618989B - 物件定位系統、微影裝置、物件定位方法及元件製造方法 - Google Patents

物件定位系統、微影裝置、物件定位方法及元件製造方法 Download PDF

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漢斯 巴特勒
雷米丁 伊薩爾 卡米迪
雅妮 卡紗彌蘇
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

一種物件定位系統，其包括：一物件；一量測系統，其用於量測該物件之位置；一致動器系統，其用於定位該物件；一控制系統，其經組態以驅動該致動器系統，其中該量測系統之每一感測器在該物件上具有一關聯量測區域，其中該物件上之至少一個量測區域之一部位相依於該物件之該位置，其中該控制系統包含一觀測器，該觀測器具有該物件之一動態模型以估計該物件之一內部動態行為，其中該動態模型包括至少一個量測區域之該部位對該物件之該位置的該相依性，且其中該控制系統經組態以亦相依於該觀測器之一輸出而驅動該致動器系統。

Description

物件定位系統、微影裝置、物件定位方法及元件製造方法
本發明係關於一種物件定位系統、一種包括此物件定位系統之微影裝置、一種物件定位方法及一種用於製造元件之方法。
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)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在此狀況下，圖案化元件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，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輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化元件轉印至基板。
微影裝置通常包含需要準確地定位之一或多個物件，諸如，經建構以支撐圖案化元件之支撐件及/或經建構以固持基板之基板台。 因此，微影裝置通常包含用於定位物件之物件定位系統，其中該物件定位系統包含：量測系統，其具有用於量測物件相對於參考件在一或多個自由度中之位置之一或多個感測器；致動器系統，其具有用於定位物件之一或多個致動器；及控制系統，其經組態以相依於量測系統之輸出及表示物件之所要位置之設定點而驅動致動器系統。
隨著愈來愈需求較高產出率，施加至物件之加速度亦增加。此情形將引起激發物件之內部動態模式，諸如，扭轉模式及傘狀模式。當內部動態模式相對低頻且可由量測系統觀測到時，其可限制封閉迴路物件定位系統之可獲得頻寬且因此限制物件定位系統之效能，亦即，速率及準確度。
另一缺陷為：相依於量測系統之類型，內部動力學可由量測系統針對物件之不同位置不同地觀測。因此，控制設計係基於最差狀況情境以便針對物件之所有位置穩固，此情形進一步限制可獲得頻寬。
需要提供一種尤其用於一微影裝置的具有改良之效能(亦即，具有一較高頻寬)之物件定位系統。
根據本發明之一實施例，提供一種物件定位系統，其包含：一待定位物件；一量測系統，其具有用於量測該物件相對於一參考件在一或多個自由度中之位置之一或多個感測器；一致動器系統，其具有用於定位該物件之一或多個致動器；一控制系統或控制器，其經組態以相依於該量測系統之一輸出及表示該物件之一所要位置之一設定點而驅動該致動器系統，其中該量測系統之每一感測器在該物件上具有供量測相對於該參考件在一或多個自由度中之該位置之一關聯量測區域，其中該物件上之至少一個量測區域之一部位相依於該物件在至少一個自由度中之該位置，其中該控制系統包含一觀測器，該觀測器具有該物件之一動態模型以基於至該物件之一輸入及該量測系統之該輸 出來估計該物件之一內部動態行為，其中該動態模型包括至少一個量測區域之該部位對該物件在至少一個自由度中之該位置的該相依性，且其中該控制系統經進一步組態以亦相依於該觀測器之一輸出而驅動該致動器。
根據另一實施例，提供一種微影裝置，其包含根據本發明之一實施例之一物件定位系統。
根據另一實施例，提供一種用於定位一物件之方法，其包含：a.提供一量測系統，該量測系統具有用於量測該物件相對於一參考件在一或多個自由度中之位置之一或多個感測器，其中該量測系統之每一感測器在該物件上具有供量測相對於該參考件在一或多個自由度中之該位置之一關聯量測區域，且其中該物件上之至少一個量測區域之一部位相依於該物件在至少一個自由度中之該位置；b.提供一致動器系統，該致動器系統具有用於定位該物件之一或多個致動器；c.提供表示該物件之一所要位置之一設定點；d.提供該物件之一動態模型以估計該物件之一內部動態行為，其中該動態模型包括至少一個量測區域之該部位對該物件在至少一個自由度中之該位置的該相依性；e.使用該動態模型藉由將至該物件之一輸入及該物件之由該量測系統量測之位置提供至該動態模型來估計該物件之該內部動態行為；及f.在考量該內部動態行為的同時運用該致動器系統基於該設定點及該物件之由該量測系統量測之該位置來定位該物件。
根據本發明之另一實施例，提供一種元件製造方法，其中使用根據本發明之一物件定位系統。
A'‧‧‧矩陣
AD‧‧‧調整器
APOS‧‧‧物件之實際位置
AS‧‧‧對準感測器/致動器系統
B‧‧‧輻射光束
B'‧‧‧矩陣
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
C'‧‧‧矩陣
CAL‧‧‧演算單元
CM‧‧‧轉換矩陣
CO‧‧‧聚光器
COP‧‧‧經補償輸出
COS‧‧‧控制信號
CS‧‧‧控制系統
CU‧‧‧控制單元
DE‧‧‧偵測器
e‧‧‧信號
EOP‧‧‧所估計輸出
F‧‧‧力
IDB‧‧‧內部動態行為/輸出
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧增益/矩陣
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影裝置控制單元或控制器
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧圖案化元件對準標記
M2‧‧‧圖案化元件對準標記
MA‧‧‧圖案化元件
MPOS‧‧‧測定位置
MS‧‧‧量測系統
MSA‧‧‧量測區域
MSA'‧‧‧量測區域之部位
MT‧‧‧支撐結構/圖案化元件支撐件
OB‧‧‧物件
OB'‧‧‧物件
OBS‧‧‧觀測器
OE‧‧‧光學器件
OP‧‧‧實際輸出
P‧‧‧區塊/設備/系統/位置
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器/基板定位器
RB‧‧‧輻射光束
RE‧‧‧參考件
SE‧‧‧感測器
SH‧‧‧感測器頭
SO‧‧‧輻射源
SP‧‧‧設定點
SPG‧‧‧設定點產生器
SU‧‧‧表面
SU'‧‧‧表面
u‧‧‧信號/輸入
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
XOBS‧‧‧觀測器之狀態
△OP‧‧‧貢獻
現在將參看隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且在該等圖式中：圖1描繪根據本發明之一實施例之微影裝置；圖2示意性地描繪根據本發明之一實施例之物件定位系統；圖3更詳細地描繪根據本發明之一實施例的可應用於物件定位系統中之量測系統；圖4更詳細地描繪根據本發明之一實施例的可應用於物件定位系統中之另一量測系統；圖5描繪根據本發明之一實施例的用於物件定位系統之控制方案；圖6更詳細地描繪根據本發明之一實施例的可應用於物件定位系統中之觀測器；圖7描繪根據本發明之另一實施例的用於物件定位系統之關於量測補償之控制方案；及圖8描繪根據本發明之另一實施例的用於物件定位系統之關於主動阻尼之控制方案。
圖1示意性地描繪根據本發明之一個實施例之微影裝置LA。該裝置包含：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EUV輻射)；支撐結構或圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩)MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化元件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WTa或WTb，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化元件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，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射之各種類型之光學組件，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。
支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化元件。支撐結構以相依於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化元件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化元件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化元件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化元件」同義。
本文所使用之術語「圖案化元件」應被廣泛地解譯為係指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產生圖案的任何元件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之元件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化元件可為透射的或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。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。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素 的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。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)或一個基板台及一個校準載物台之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。圖1之實例中之兩個基板台WTa及WTb為此情形之說明。可以單機方式來使用本文所揭示之本發明，但詳言之，本發明可在單載物台裝置抑或多載物台裝置之曝光前量測階段中提供額外功能。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。浸潤液體亦可施加至微影裝置中之其他空間，例如，圖案化元件(例如，光罩)與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，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，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞 送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈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)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，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佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化元件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化元件而圖案化。在已橫穿圖案化元件(例如，光罩)MA之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WTa/WTb，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器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之路徑來準確地定位圖案化元件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa/WTb之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，支撐結構(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用圖案化元件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化元件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化元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，使支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WTa/WTb保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa/WTb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，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中成像之目標部分C之大小。
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，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WTa/WTb(亦即，單次動態曝光)。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WTa/WTb相對於支撐結構(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(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，使支撐結構(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WTa/WTb。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa/WTb之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa及WTb以及兩個站--曝光站及量測站--在該兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另 一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。此情形實現裝置之產出率之相當大增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。替代地，微影裝置可具有基板台WTa及校準台，其中基板台WTa經組態以固持晶圓且其中校準台經組態以固持基板台之主動感測器部件。
該裝置進一步包括微影裝置控制單元或控制器LACU，該微影裝置控制單元或控制器LACU控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測。LACU亦包括用以實施與裝置之操作相關之所要演算之信號處理及資料處理能力(例如，其包括一或多個實體處理器)。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，該等子單元各自處置裝置內之一子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於基板定位器PW之伺服控制。分離單元可甚至處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸線。另一單元可能專用於位置感測器IF之讀出。裝置之總控制可受到與此等子系統處理單元通信、與操作者通信且與微影製造程序中所涉及之其他裝置通信的中央處理單元或中央處理器控制。
如上文所描述，支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WTa/WTb為微影裝置內之可需要相對於參考件(例如，投影系統PS)而定位(準確地)之物件之實例。可定位之物件之其他實例為投影透鏡及校準台中之光學器件。
為了相對於微影裝置內之參考件定位物件，微影裝置包含根據本發明之一或多個物件定位系統，將在下文中對其予以更詳細地描述。儘管在本發明之描述之剩餘部分中將使用一般術語「物件」，但 應瞭解，此術語可在適當時由基板台、光罩台、台、光學器件、投影透鏡等等替換。
圖2示意性地描繪根據本發明之一實施例之物件定位系統且該物件定位系統包含：一物件OB(例如，如圖1所展示之基板台或光罩台)，其待相對於參考件RE(例如，投影系統)而定位；具有一或多個感測器(例如，圖1之位置感測器IF)之一量測系統MS，其用於量測物件相對於參考件RE在一或多個自由度(例如，平移方向X、Y或旋轉方向Rz)中之位置；具有一或多個致動器之一致動器系統AS，其用於(例如)藉由將力F施加至物件OB而定位物件OB；及一控制系統CS，其經組態以相依於量測系統MS之輸出OP及表示物件OB之所要位置之設定點SP而驅動致動器系統AS。
在圖2中，致動器系統AS被展示為在物件OB與參考件RE之間施加力F，然而，本質上沒有必要將力施加至參考件RE。為了最小化由所施加力引起的干擾，可提供所謂分離力框架，其自參考件RE去耦，從而允許在不干擾參考件RE的情況下將力F施加至物件，該力框架係由量測系統MS使用以判定物件相對於參考件RE之位置。
在圖2中，量測系統MS被展示為量測物件OB相對於參考件RE之位置。儘管此圖可表明執行直接量測，但亦有可能使量測系統經組態以量測物件相對於另一結構之位置。量測系統MS被認為量測物件相對於參考件RE在一或多個自由度中之位置，只要此位置可自量測系統MS之輸出OP推論出即可。可藉由量測系統MS量測之自由度之實例為X方向、垂直於X方向之Y方向，及圍繞垂直於X方向及Y方向兩者之軸線之旋轉方向Rz(其通常被稱作Z方向)。
可藉由設定點產生器SPG將設定點SP提供至控制系統CS。設定點產生器及控制系統CS兩者可為亦如圖1所描繪之微影裝置控制單元LACU之部件。
圖3示意性地描繪可為圖2之量測系統MS之部件的感測器SE。該感測器包含感測器頭SH，該感測器頭SH具有用於朝向物件OB發射輻射光束RB之輻射源。
輻射光束RB係由光學器件OE(例如，光束分裂器)至少部分地引導朝向物件OB、自表面SU朝向光學器件OE反射回以干涉參考光束(例如，初始輻射光束RB之一部分)，該干涉係由偵測器DE偵測以判定物件OB在X方向上之位置。輻射光束自物件反射之區域形成物件上之量測區域MSA，實際上量測該量測區域MSA之位置以判定物件OB之位置。
當物件OB僅在X方向上移動時，偵測器DE之輸出將對應於在X方向上之移動而變化，但物件上之量測區域MSA相對於該物件OB之部位保持恆定。然而，當物件OB僅在Z方向上移動時，偵測器DE之輸出將不變，但物件上之量測區域MSA之部位將與在Z方向上之移動一起改變。因此，物件OB上之量測區域MSA之部位相依於物件在至少一個自由度中(即，在此狀況下為Z方向上)之位置。
圖4描繪可為圖2之量測系統MS之部件的感測器SE。該感測器包含感測器頭SH，該感測器頭SH具有用於朝向物件OB發射輻射光束RB之輻射源。該物件OB亦被展示在由虛線OB'指示之另一位置中，其中在Z方向上相對於呈實線形式之物件OB來取代該物件OB。
輻射光束RB係自表面SU反射(由針對位置OB'之參考符號SU'指示)朝向偵測器DE，該偵測器DE處理傳入之反射輻射光束以導出物件OB之位置。表面SU可(例如)包含光柵(圖中未繪示)，從而允許判定物件在X方向及/或Z方向上之位置(此相依於感測器頭SH及偵測器DE之類型及組態)。
對於以實線展示之物件OB，輻射光束RB係自物件OB上之量測區域MSA反射。當物件OB僅在X方向上移動時，偵測器DE之輸出可對 應於在X方向上之移動而變化，但物件OB上之量測區域MSA之部位亦將與在X方向上之移動一起改變。
當物件OB僅在Z方向上移動朝向以虛線展示之位置OB'時，量測區域之部位已相應地改變至部位MSA'。
因此，在圖4中，物件上之量測區域之部位相依於物件在至少兩個自由度(即在此狀況下為X方向及Z方向)中之位置。
圖5示意性地描繪根據本發明之一實施例的表示物件定位系統之方塊圖之一部分。該方塊圖包含一區塊P，該區塊P表示待定位物件之實際行為。至區塊P之輸入為可為由致動系統之致動器施加之力之信號u。該信號u可基於表示所要位置及測定位置MPOS且由控制系統CS演算的設定點，未展示該控制系統CS之全部。該信號u亦可被稱作至物件之輸入。
該輸入u引起物件之實際位置APOS。實際位置APOS被認為區塊P之輸出。實際位置APOS係由量測系統MS量測。量測系統MS提供例如呈干涉計光束長度之形式的未必對應於所關注自由度之輸出OP，使得該輸出OP可必須由演算單元CAL在所要自由度中轉換至測定位置MPOS中。
控制系統CS包含觀測器OBS，該觀測器OBS具有物件之動態模型以基於設定點(其在此實施例中係經由信號u而間接地提供至觀測器OBS)及量測系統MS之輸出OP來估計物件之內部動態行為，該輸出OP係經由信號e及增益L而提供至觀測器OBS，將在下文中對其予以更詳細地解釋。
此實施例中之觀測器OBS亦包括量測系統之模型且輸出對應於量測系統MS之輸出OP的所估計輸出EOP。歸因於物件之實際動態行為與施加至物件之動態模型及/或外部干擾之間的差，所估計輸出EOP可不同於實際輸出OP。信號e為輸出OP與所估計輸出EOP之間的差。 誤差信號係經由增益L而回饋至觀測器以補償該等差以使所估計輸出EOP符合輸出OP。
在根據本發明之一實施例之物件定位系統中，量測系統包含用於量測物件相對於參考件在一或多個自由度中之位置之一或多個感測器，其中該量測系統之每一感測器在物件上具有供量測相對於該參考件在一或多個自由度中之位置之一關聯量測區域，且其中該物件上之至少一個量測區域之部位相依於物件在至少一個自由度中之位置，如(例如)圖3及圖4所描繪。
動態模型包括至少一個量測區域之部位對物件在至少一個自由度中之位置的相依性。
圖6描繪示意性方塊圖中所描繪之觀測器OBS的可能狀態空間表示。觀測器之狀態係由元件符號xOBS指示。設備P及量測系統MS之動態模型係由矩陣A'、B'及C'表示。
因此，控管觀測器之方程式得到：
EOP=C'．x OBS =>輸出方程式
項L(OP-EPO)為校正項，其幫助縮減歸因於(例如)分別在動態模型之A'及B'與實際系統P、MS之A及B矩陣之間存在差異的情況下在動態模型與實際系統之間的差之效應。矩陣L充當加權矩陣。
在本發明之一可能實施例中，可藉由提供輸出方程式之至少一個係數(在此狀況下C'矩陣之至少一個係數)而使至少一個量測區域之部位對物件在至少一個自由度中之位置的相依性包括至動態模型中，該C'矩陣相依於物件在該至少一個自由度中之位置。此可由C'(p)指示，其中p為物件在至少一個自由度中之位置。位置p可為物件之測定位置MPOS或可為設定點SP(參見圖1)。如為輸出方程式相依於之位 置p之設定點SP具有獲得更穩定系統之益處。
在一實施例中，加權矩陣L亦相依於物件在至少一個自由度中之位置。因此，可將方程式書寫為：
EOP=C'(p)．x OBS =>輸出方程式
當e=OP-EOP時，可將以下誤差方程式公式化：
獲得相依於物件之位置之輸出方程式以及加權矩陣兩者之益處在於：給定A'及C'(p)及L(p)可經選擇成使得(A'-L(p)*C'(p))之本徵值恆定，此意謂誤差行為非相依於物件之位置。
再次參看圖5，改良型觀測器可用以估計例如呈內部動態模式之形式的內部動態行為IDB。根據本發明之一實施例，作為觀測器之輸出之內部動態行為係用以驅動致動器系統。將在下文參看圖7及圖8描述使用內部動態行為之兩個實例。
圖7描繪關於根據圖5之量測系統MS的示意性方塊圖，其具有輸出OP及觀測器OBS，該觀測器OBS具有表示對應物件之內部動態行為之輸出IDB。如上文所描述，判定內部動態行為。例如呈內部動態模式之形式的內部動態行為在輸出OP中具有貢獻，此意謂內部動態行為對量測系統之每一感測器輸出有影響。轉換矩陣CM被描繪為將內部動態行為IDB轉換成輸出OP中之貢獻△OP。該貢獻△OP包含每感測器之貢獻，且可自輸出OP減去貢獻△OP以獲得內部動態行為較小地存在之經補償輸出COP。因此，內部動態行為對物件之測定位置之影響得以最小化。結果，驅動致動系統之控制系統看到較小內部動態行為，使得頻寬可增加。
圖8描繪一示意性方塊圖，其相似於圖5，但其中添加用於內部 動態行為之主動阻尼回饋。觀測器之內部動態行為IDB輸出提供至控制單元CU，該控制單元CU將控制信號COS提供至致動器系統AS以便阻尼內部動態行為。當主動地阻尼內部動態行為時，控制系統將致動系統驅動至物件看到較小內部動態行為之位置，使得頻寬可增加。作為一替代例或組合地，可使用被動阻尼以阻尼內部動態行為。
本發明之一實施例之另一益處在於前饋(若存在)可得以改良。在一實施例中，應用於系統之前饋為系統之反轉。當較小地存在內部動態行為(亦即，控制系統看到較小內部動態行為)時，可非相依於物件之位置而設計前饋。
儘管在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，製造整合式光學系統、用於磁疇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，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(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，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便產生多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化元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 化元件移出抗蝕劑，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365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文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，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；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此電腦程式。
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將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之精神及範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器/致動器系統
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影裝置控制單元或控制器
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧圖案化元件對準標記
M2‧‧‧圖案化元件對準標記
MA‧‧‧圖案化元件
MT‧‧‧支撐結構/圖案化元件支撐件
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器/基板定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台

Claims (15)

  1. 一種物件定位系統(object positoinng system)，其包含：一待定位物件；一量測系統，其具有用於量測該物件相對於一參考件(reference)在一或多個自由度中之位置之一或多個感測器；一致動器(actuator)系統，其具有用於定位該物件之一或多個致動器；一控制系統，其經組態以相依於該量測系統之一輸出及表示該物件之一所要位置(desired position)之一設定點而驅動該致動器系統，其中該量測系統之該一或多個感測器中每一者在該物件上具有供量測相對於該參考件在一或多個自由度中之該位置之一關聯量測區域，其中該物件上之至少一個量測區域之一部位(location)相依於該物件在至少一個自由度中之該位置，其中該控制系統包含一觀測器(observer)，該觀測器具有該物件之一動態模型以基於至該物件之一輸入及該量測系統之該輸出來估計該物件之一內部動態行為(internal dynamic behavior)，其中該動態模型包括至少一個量測區域之該部位對該物件在至少一個自由度中之該位置的一相依性，及其中該控制系統經組態以相依於該觀測器之一輸出而驅動該致動器系統。
  2. 如請求項1之系統，其中當該物件之該動態模型被描述為具有估計該內部動態行為之一狀態方程式及基於該所估計內部動態行為來估計該量測系統之該輸出之一輸出方程式的一微分方程式 時，該微分方程式之該輸出方程式之至少一個係數相依於該至少一個量測區域之該部位，該部位相依於該物件在該至少一個自由度中之該位置。
  3. 如請求項1之系統，其中該觀測器包含一回饋迴路，該回饋迴路用於產生用於該所估計內部動態行為之一校正項，該校正項可被描述為一加權矩陣乘以該量測系統之該輸出與該量測系統之由該觀測器估計之一輸出之間的一差，且其中該加權矩陣包含相依於該至少一個量測區域之該部位之至少一個係數，該部位相依於該物件在該至少一個自由度中之該位置。
  4. 如請求項3之系統，其中該加權矩陣經選擇成使得該量測系統之該輸出與如由該觀測器界定的該量測系統之該所估計輸出之間的該差之一動態行為較不相依於該至少一個量測區域之該部位，該部位相依於該物件在該至少一個自由度中之該位置。
  5. 如請求項1或3之系統，其中相依於該物件在該至少一個自由度中之該位置的該至少一個量測區域之該部位係自該設定點予以判定。
  6. 如請求項1之系統，其中該控制系統經組態以使用該所估計內部動態行為而針對該內部動態行為來補償該量測系統之該輸出。
  7. 如請求項1之系統，其中該控制系統經組態以使用該所估計內部動態行為來阻尼該內部動態行為。
  8. 如請求項1之系統，其中該量測系統包含比可供定位該物件之自由度更多的感測器。
  9. 如請求項1之系統，其中該量測系統之該一或多個感測器為具有相對於該參考件靜止地配置之一輻射源之干涉計，其中來自該輻射源之輻射經引導朝向該物件上之該量測區域。
  10. 如請求項1之系統，其中該量測系統之該一或多個感測器為具有 一感測器頭及一光柵之編碼器類型感測器，且其中該感測器頭相對於該參考件靜止地配置且該光柵配置於該物件上。
  11. 如請求項10之系統，其中該量測系統之光柵配置於該物件之頂部表面及底部表面兩者上。
  12. 一種微影裝置，其包含一如請求項1之物件定位系統。
  13. 如請求項12之微影裝置，其進一步包含：一照明系統，其經組態以調節(condition)一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射之橫截面中向該輻射賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束(patterned radiation beam)；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至一目標部分上，其中該物件為該支撐件及該基板台中之一者。
  14. 一種用於定位一物件之方法，其包含：a.提供一量測系統，該量測系統具有用於量測該物件相對於一參考件在一或多個自由度中之位置之一或多個感測器，其中該量測系統之該一或多個感測器中每一者在該物件上具有供量測相對於該參考件在一或多個自由度中之該位置之一關聯量測區域，且其中該物件上之至少一個量測區域之一部位相依於該物件在至少一個自由度中之該位置；b.提供一致動器系統，該致動器系統具有用於定位該物件之一或多個致動器；c.提供表示該物件之一所要位置之一設定點；d.提供該物件之一動態模型以估計該物件之一內部動態行為，其中該動態模型包括至少一個量測區域之該部位對該物件 在至少一個自由度中之該位置的一相依性；e.使用該動態模型藉由將至該物件之一輸入及該物件之由該量測系統量測之該位置提供至該動態模型來估計該物件之該內部動態行為；f.在考量該內部動態行為的同時運用該致動器系統基於該設定點及該物件之由該量測系統量測之該位置來定位該物件。
  15. 一種元件製造方法，其中使用一如請求項1之物件定位系統。
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