TWI659271B - 物件定位系統、控制系統、微影設備、物件定位方法及裝置製造方法 - Google Patents

物件定位系統、控制系統、微影設備、物件定位方法及裝置製造方法 Download PDF

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威爾海莫斯 法蘭西斯可思 喬翰尼斯 西蒙斯
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Abstract

本發明係關於一種物件定位系統，其包含一可移動物件、一致動器系統及一控制系統。該可移動物件相對於一參考件可移動。該致動器系統經組態以在該物件上之一力施加部位處將一力施加至該物件，以便相對於該參考件移動該可移動物件。該控制系統經組態以相對於該參考件來定位該物件之一所關注點。該控制系統經組態以基於表示該力施加部位與該所關注點之間的一空間關係之一參數而驅動該致動器系統。該參數取決於表示該物件相對於該參考件之一位置之一另外參數。

Description

物件定位系統、控制系統、微影設備、物件定位方法及裝置製造方法
本發明係關於一種物件定位系統、一種控制系統、一種微影設備、一種用於定位物件之方法，及一種用於製造裝置之方法。
微影設備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。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在此狀況下，圖案化裝置(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。習知微影設備包括：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裝置轉印至基板。
微影設備通常包含需要準確地定位之一或多個物件，諸如，經 建構以支撐圖案化裝置之支撐件及/或經建構以固持基板之基板台。因此，微影設備較佳包含用於相對於參考件來定位可移動物件之物件定位系統，其包含：-致動器系統，其經組態以將力施加至物件以便相對於參考件移動可移動物件；-量測系統，其經組態以量測物件相對於參考件之位置；及-控制系統，其經組態以基於藉由驅動致動器系統之量測系統之輸出而相對於參考件來定位物件。
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。此等內部動態模式可限制物件定位系統之可獲得準確度。
需要提供一種特別用於一微影設備的具有改良型效能(亦即，具有一改良型準確度)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，其包含一可移動物件、一致動器系統及一控制系統。該可移動物件相對於一參考件可移動。該致動器系統經組態以在該物件上之一力施加部位處將一力施加至該物件，以便相對於該參考件移動該可移動物件。該控制系統經組態以相對於該參考件來定位該物件之一所關注點。該控制系統經組態以基於表示該力施加部位與該所關注點之間的一空間關係之一參數而驅動該致動器系統。該參數取決於表示該物件相對於該參考件之一位置之一另外參數。
根據本發明之另一實施例，提供一種經組態以供物件定位系統中使用之控制系統。
根據本發明之另一實施例，提供一種包含物件定位系統之微影設備。
根據本發明之另一實施例，提供一種用於定位一物件之方法。該方法包含以下步驟：a)相對於一參考件來定位該物件之一所關注點；b)在該物件上之一力施加部位處將一力施加至該物件；c)基於該力施加部位與該所關注點之間的一空間關係而施加該力，其中該空間關係取決於該物件相對於該參考件之一位置。
根據一另外實施例，提供一種使用物件定位系統的裝置製造方法。
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器(圖1)/致動器系統(圖2)
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分/目標位置
CO‧‧‧聚光器
COS‧‧‧校正系統
CS‧‧‧控制系統
DE‧‧‧偵測器
DL‧‧‧移動圖案
dML‧‧‧所估計變形
dPOI‧‧‧所估計變形
DS‧‧‧驅動信號
EOP‧‧‧所估計輸出
F‧‧‧力
FBS‧‧‧回饋系統
FFS‧‧‧前饋系統
FL‧‧‧靜止力施加部位
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧增益
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影設備控制單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置/光罩
MB1‧‧‧量測光束
MB2‧‧‧量測光束
ML‧‧‧量測部位
ML1‧‧‧量測部位
ML2‧‧‧量測部位
MS‧‧‧量測系統
MT‧‧‧支撐結構/光罩台
OB‧‧‧物件
OBS‧‧‧觀測器
OP‧‧‧輸出/物件之測定位置
P‧‧‧區塊/設備/系統
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
POI‧‧‧靜止所關注點
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
Rz‧‧‧旋轉方向
SCO‧‧‧校正信號
SE‧‧‧感測器
SE1‧‧‧第一感測器
SE2‧‧‧第二感測器
SFB‧‧‧回饋信號
SFF‧‧‧前饋信號
SH‧‧‧感測器頭
SO‧‧‧輻射源
SPG‧‧‧設定點產生器
SPS‧‧‧設定點信號/所要位置
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
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設備；-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描繪根據本發明之另一實施例之物件定位系統；-圖4描繪適於根據圖3之物件定位系統的控制方案；-圖5描繪根據本發明之另一實施例之物件定位系統；-圖6描繪圖5之物件定位系統之一部分的俯視圖；-圖7描繪適於根據圖5及圖6之物件定位系統的控制方案；-圖8更詳細地描繪圖7之控制方案的實務實施例；及-圖9描繪根據本發明之又一實施例之用於物件定位系統的控制方案。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例之微影設備LA。該設備包含：-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(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化裝置(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裝置之第一定位器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裝置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IL可包括用於導向、塑形或控制輻射的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。
本文所使用之術語「輻射光束」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)。
支撐結構MT支撐(亦即，承載)圖案化裝置PA。支撐結構MT以取決於圖案化裝置MA之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化裝置MA是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化裝置MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化裝置MA。支撐結構MT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MT可確保圖案化裝置MA(例如)相對於投影系統PS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「圖案化裝置」同義。
本文所使用之術語「圖案化裝置」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W之目標部分C中產生圖案的任何裝置。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W之目標部分C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裝置(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、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，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。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」應被廣泛地解釋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，設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，設備可屬於反射類型(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)。
微影設備可屬於具有兩個(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設備抑或多載物台設備 之曝光前量測階段中提供額外功能。
微影設備亦可屬於如下類型：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。亦可將浸潤液體施加於微影設備中之其他空間，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，輻射源及微影設備可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影設備之部件，且輻射光束係憑藉包含(例如)合適導向鏡面及/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，輻射源可為微影設備之整體部件。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)上之圖案化裝置(例如，光罩MA)上，且係由該圖案化裝置而圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下，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，干涉量測裝置、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，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩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光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪設備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，使光罩台MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝 置，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裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(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。
微影設備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。此情形實現設備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。
設備進一步包括控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測的微影設備控制單元LACU。LACU亦包括用以實施與設備之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，每一子單元處置設備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。設備之總控制可受到中央處理單元控制，中央處理單元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涉及之其他設備通信。
如上文所描述，光罩台MT及基板台WTa/WTb為微影設備內之可需要相對於參考件(例如，投影系統PS)而(準確地)定位之物件之實例。可定位之物件之另一實例為投影系統PS中之光學元件。
為了相對於微影設備內之參考件來定位物件，微影設備包含根據本發明之一或多個物件定位系統，將在下文中對其進行更詳細描述。儘管在本發明之描述之其餘部分中可使用一般術語「物件」，但將顯而易見的是，此術語可在適當時由基板台WT、光罩台MT、光學元件、投影透鏡PS等等替換。
圖2中示意性地描繪根據本發明之物件定位系統且該物件定位系統包含：
-物件OB(例如，如圖1中所展示之基板台WT或光罩台MT)，其待相對於參考件RE(例如，投影系統PS)而定位；
-致動器系統AS，其經組態以將力F施加至物件OB以便相對於參考件RE來移動物件OB；
-量測系統MS，其經組態以量測物件OB相對於參考件RE之位置，該量測系統MS可包含一或多個感測器，例如，圖1之位置感測器IF。
-控制系統CS，其經組態以基於藉由驅動致動器系統AS之量測系統MS之輸出OP相對於參考件RE來定位物件OB之所關注點。
在圖2中，致動器系統AS被展示為將力F施加於物件OB與參考件RE之間，然而，本身沒有必要將力F施加至參考件RE。為了最小化由所施加力F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OB，該力框架係由量測系統MS使用以判定物件OB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。儘管圖2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可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。輸出OP可為表示物件OB相對於參考件RE之位置的可類型之量測信號。
控制系統CS可為如亦在圖1中所描繪的微影設備控制單元LACU之部件。下文中將給出圖2之控制系統CS之例示性實施例。
圖3示意性地描繪根據本發明之充當物件OB的基板台WTa。基板台WTa經組態以支撐基板W。圖3亦描繪展示若干目標部分C之基板W的俯視圖。
圖3進一步描繪經組態以將輻射光束B聚焦至基板W之目標部分C上之投影系統PS的一部分。待由輻射光束B照明之基板W之目標部分C被認為是所關注點POI。在此實施例中，在基板W上存在多個目標部分C，且由輻射光束藉由以移動圖案(如(例如)在基板W之俯視圖中使用虛線DL所展示)橫越晶圓來掃描輻射光束來連續照明該等目標部分C。因此，在此實施例中，所關注點POI並非物件OB上之靜止部位，而是在橫越基板W之掃描期間恆定地改變。
圖3亦描繪感測器SE，該感測器SE為量測基板W之位置且因此間接量測基板台WTa之位置的量測系統之部件。感測器SE包含感測器頭SH，該感測器頭SH具有用於朝向基板W發射輻射光束RB之輻射源。輻射光束RB係自基板W之表面朝向偵測器DE反射，該偵測器DE處理入射反射輻射光束以導出基板W之位置。表面可(例如)包含光柵(圖中未繪示)，從而允許取決於光柵、感測器頭SH及偵測器DE之類型及組態來判定基板在X方向、Y方向及/或Z方向上之位置。
圖3中之感測器SE之優點為：在實質上處於所關注點POI處之量 測部位ML處量測基板W之位置。此意謂藉由將力施加至基板台WTa而造成的基板台WTa之任何變形係由量測系統在所關注點處量測，且因此，在考量所關注點POI處之變形與量測部位ML處之變形之差的情況下無需校正，此係因為不存在此差。
替代地，感測器SE可經組態以量測在與基板W係由基板台WTa支撐之側相反的側處之物件OB之位置，使得量測部位係直接在所關注點POI下方。在此感測器之一實施例中，光柵提供於與編碼器頭合作之物件OB之底部上。
致動器系統(圖3中未繪示)用以準確移動基板台WTa且因此準確移動基板W，以便將不同目標位置C定位於輻射光束B之路徑中。因此，此致動器系統在力施加部位FL處將至少力F施加至基板台WTa。在圖3之實例中，力施加部位FL相對於基板台WTa靜止。
歸因於橫越基板W而移動之所關注點POI，在所關注點POI處由力F造成的基板台WTa之變形取決於基板台WTa之位置，或換言之，力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係取決於基板台WTa相對於參考件RE之位置。空間關係可包括力施加部位與所關注點之間的順應性。順應性可指示由歸因於施加至力施加部位FL之力F之基板台WTA之變形造成的所關注點POI相對於力施加部位FL之位移之量。
儘管在此特定實施例中，空間關係之位置相依性係由所關注點POI相對於靜止力施加部位FL之位置改變造成，但亦設想如下實施例：其中空間關係之位置相依性係由力施加部位FL相對於靜止所關注點POI之位置改變造成。另外，存在所關注點POI及力施加部位FL兩者隨著物件之位置改變而改變之實施例。力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係亦被認為取決於物件OB之位置(在力施加部位FL與所關注點POI之間的相互間隔不改變之狀況下)，但力施加部位FL與物件OB上之所關注點POI兩者之部位取決於物件OB之位置，此 係因為所關注點POI處之歸因於施加於力施加部位FL處之力之行為接著針對物件OB之不同位置而不同。
圖4描繪表示根據本發明之一實施例(尤其適於圖3中所展示之實施例)之物件定位系統的方塊圖。該方塊圖包含區塊P，該區塊P表示待定位之物件OB之實際行為且包括將力施加至物件OB以便相對於參考件RE來移動物件OB之致動器系統之行為。
物件之位置係由量測系統MS量測，且量測系統MS之輸出OP提供至控制系統CS。控制系統CS包含設定點產生器SPG，該設定點產生器SPG用以產生表示物件上之所關注點POI之所要位置之設定點信號SPS。
控制系統CS進一步包含：一前饋系統FFS，其經組態以基於設定點信號SPS而產生前饋信號SFF；及一回饋系統FBS，其經組態以基於設定點信號SPS及量測系統MS之輸出OP而產生回饋信號SFB。
控制系統CS將前饋信號SFF及回饋信號SFB組合成驅動信號DS以驅動區塊P之致動器系統。
本發明係基於如下洞察：歸因於物件OB之可撓性，將力F施加至物件OB將使物件OB變形且因此可取決於所關注點POI之激發模式及位置而改變所關注點POI之位置，使得所關注點POI相比於無限剛性物件並不表現得如所預期。因此，本發明人已發現，在假定無限剛性物件的情況下，基於設定點信號SPS而施加前饋信號SFF將引起歸因於物件OB之實際變形之安定誤差增加。
為了避免此等安定誤差增加，本發明使用取決於力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係之前饋信號SFF，其中該空間關係取決於物件OB相對於參考件RE之位置，如上文所展示。因此，以此方式，前饋信號SFF考量物件OB之順應性，使得所關注點POI較接近於由設定點信號SPS表示之所要位置，且因此定位之準確度得以改良且 安定誤差及時間得以縮減。
在一實施例中，此可藉由在前饋系統FFS中使用取決於物件OB相對於參考件RE之實際位置之參數來實施，在此種狀況下，量測系統MS之輸出OP亦用作至前饋系統FFS之輸入。然而，為了避免穩定度問題，較佳的是使參數取決於物件OB之所要位置，且因此亦出於此目的，設定點信號SPS係用作至前饋系統FFS之輸入。
圖5示意性地描繪根據本發明之另一實施例之物件定位系統，且展示相似於圖1之基板台WTa之物件OB、用以藉由將力F施加於力施加部位FL處相對於參考件RE而移動物件之致動器系統AS，及用以在量測部位ML處量測物件OB相對於參考件RE之位置之量測系統MS。
基板台WTa經組態以支撐基板W。輻射光束B係由投影系統PS聚焦於基板W之目標部分上，使得待照明之目標部分之位置為基板W之所關注點POI且因此為物件OB之所關注點POI。
圖6描繪支撐基板W之物件OB的俯視圖。在此視圖中，基板W被展示為具有多個目標部分C，(例如)藉由在投影系統PS下方以由虛線DL指示之圖案移動基板W來連續照明該多個目標部分C。為了根據圖案DL來移動物件OB，需要在X方向及Y方向兩者上移動物件OB，且因此亦需要在此等方向上量測物件OB之位置。
圖6進一步展示量測系統包含用於量測物件OB在X方向上之位置之第一感測器SE1及用於量測物件OB在Y方向上之位置之第二感測器SE2。感測器SE1、SE2兩者相對於參考件RE靜止且朝向物件導向各別量測光束MB1、MB2，使得該等感測器SE1、SE2在物件OB上界定各別量測部位ML1及ML2，該等量測部位ML1、ML2隨著物件之位置改變而改變。舉例而言，在X方向上移動物件OB將在X方向上沿著物件OB移動量測部位ML2。當在Y方向上移動物件OB時對於量測部位ML1同樣成立。
將力F作為輸入施加至物件OB可激發物件OB之內部動態模式，從而引起物件OB之變形。因為並不在所關注點POI中而是在量測部位ML1、ML2處量測物件OB之位置，所以測定變形可不對應於所關注點POI處之變形，從而引起位置不準確度。
另外，所關注點POI及量測部位ML1、ML2隨著物件OB之位置變化而變化，使得由致動器系統AS造成的變形亦變化。因此，力施加部位FL與量測部位ML1、ML2之間的空間關係及力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係取決於物件OB相對於參考件RE之位置。結果，力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係與力施加部位FL與量測部位ML1、ML2之間的空間關係之間的差(其表示量測部位ML1、ML2處之變形與所關注點POI處之變形之差)亦可取決於物件OB相對於參考件RE之位置。
圖7描繪表示根據本發明之一實施例(尤其適於圖5及圖6中所展示之實施例)之物件定位系統的方塊圖。該方塊圖包含區塊P，該區塊P表示待定位之物件OB之實際行為且包括將力F施加至物件OB以便相對於參考件RE來移動物件OB之致動器系統AS之行為。
物件OB之位置係由量測系統MS量測，且量測系統MS之輸出OP提供至控制系統CS。控制系統CS包含設定點產生器SPG，該設定點產生器SPG用以產生表示物件OB上之所關注點POI之所要位置之設定點信號SPS。
控制系統CS進一步包含：一前饋系統FFS，其經組態以基於設定點信號SPS而產生前饋信號SFF；及一回饋系統FBS，其經組態以基於設定點信號SPS及量測系統MS之輸出OP而產生回饋信號SFB。
控制系統CS將前饋信號SFF及回饋信號SFB組合成驅動信號DS以驅動區塊P之致動器系統AS。
歸因於物件OB之可撓性，將力F作為輸入施加至物件OB將使物 件OB變形且因此可取決於所關注點POI之激發模式及位置而改變所關注點POI之位置，使得所關注點POI相比於無限剛性物件並不表現得如所預期。因此，在假定無限剛性物件的情況下，基於設定點信號SPS而施加前饋信號SFF將引起歸因於物件OB之變形之安定誤差增加。
為了避免此等安定誤差增加，本發明使用取決於表示力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係之參數之前饋信號SFF，其中該空間關係取決於物件OB相對於參考件RE之位置。因此，以此方式，前饋信號SFF考量物件OB之順應性，使得所關注點POI之測定位置較佳遵循設定點信號SPS，且因此定位之準確度得以改良。
在一實施例中，此可藉由前饋系統FFS中之取決於物件OB相對於參考件RE之實際位置之至少另一參數來實施，使得量測系統MS之輸出OP亦用作至前饋系統FFS之輸入。然而，為了避免穩定度問題，較佳的是使參數取決於物件OB之所要位置，且因此亦出於此目的，設定點信號SPS係用作至前饋系統FFS之輸入。
控制系統CS進一步包含校正系統COS，該校正系統COS經組態以基於前饋信號SFF及力施加部位FL與所關注點POI之間的空間關係與力施加部位FL與量測部位ML1、ML2之間的空間關係之間的差而將校正信號SCO提供至回饋系統FBS，其中該差取決於物件OB相對於參考件RE之位置。
在一實施例中，此可藉由在校正系統COS中使用取決於物件OB相對於參考件RE之實際位置之參數來實施，使得量測系統MS之輸出OP亦用作至校正系統COS之輸入。然而，為了避免穩定度問題，較佳的是使參數取決於物件OB之所要位置，且因此出於此目的，設定點信號SPS係用作至校正系統COS之輸入。
因此，前饋系統FFS考量物件OB之順應性且因此考量藉由將力F 施加於力施加部位FL處造成的所關注點POI處之變形，且校正系統COS考量所關注點POI處之變形與各別量測部位ML1、ML2處所量測之變形之間的差。
圖8描繪圖7之控制系統CS的更實務實施。前饋系統FFS可(例如)限於至多4階，其亦被稱作急動前饋(snap feedforward)。當所關注點POI之所要位置被稱作SPS時，可將依據所要位置SPS而變化的前饋信號SFF計算為：SFF/SPS=ms 2-m 2 s 4 C poi (SPS)
其中s為拉普拉斯變換之複自變數，且m為物件OB之質量。Cpoi為表示力施加部位FL與所關注點POI之間的位置相依順應性之參數。
依據前饋信號SFF而變化的校正信號SCO可被描述為：SCO/SFF=C poc (SPS)-C poi (SPS)
其中Cpoc為表示力施加部位FL與量測部位ML1、ML2之間的位置相依順應性之參數。Cpoi為表示力施加部位FL與所關注點POI之間的位置相依順應性之參數。
已在圖8中為了形成前饋系統FFS及校正系統COS而實施以上函數。
可藉由使用有限元素模型或任何其他嵌入式計算模型來判定參數Cpoc及/或Cpoi。
圖9描繪一替代實施例，其中以不同於藉由使用有限元素模型或其他計算模型之替代方式來判定Cpoc及Cpoi。圖9之控制系統使用具有觀測器OBS之校正系統COS，該觀測器OBS包括物件之動態模型，該動態模型用以基於作為至物件之輸入之驅動信號DS以及量測系統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MS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e係經由增益L而回饋至觀測器OBS以補償該等差以使所估計輸出EOP符合輸出OP。
觀測器OBS之動態模型包括力施加部位FL與量測部位(ML、ML1、ML2)之間的空間關係之相依性及力施加部位FL與物件之位置上之所關注點POI之間的空間關係之相依性。
觀測器OBS之動態模型可由以下狀態空間方程式表示：其中觀測器OBS之狀態係由參考符號xOBS指示，且設備P及量測系統MS之動態模型係由矩陣A'、B'及C'表示：
EOP=C'．x OBS =>輸出方程式
項L(OP-EOP)為校正項，其幫助縮減歸因於動態模型與實際系統P、MS之間的差(例如，分別在動態模型之A'及B'與實際系統之A及B矩陣之間存在偏差的情況下)之效應。矩陣L充當加權矩陣。
可藉由待取決於物件之位置而提供輸出方程式之至少一係數(在此狀況下為C'矩陣之至少一係數)而包括所觀測內部動態行為之位置相依性。
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OP或可為設定點信號SPS。如為輸出方程式取決於之位置p的設定點信號SPS具有獲得更穩定系統之優點。
在一實施例中，加權矩陣L亦取決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：
獲得取決於物件之位置之輸出方程式以及加權矩陣兩者之優點在於：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，此意謂誤差行為係與物件之位置無關。
當觀測器OBS之狀態為吾人所知時，有可能推論出所關注點POI之位置及量測部位ML之位置，藉此判定藉由在力施加部位FL處將力F作為輸入施加至物件OB而造成的所估計變形dPOI、dML，此可用以校正回饋系統FBS以改良物件位置系統之準確度。
使用用於判定校正信號SCO之觀測器OBS之優點在於：當判定校正信號SCO時會考量物件之實際行為，使得亦有可能校正干擾。
儘管在本文中可特定地參考微影設備在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影設備可具有其他應用，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，圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置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，將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
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，上文所描述之控制系統可採取含有機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式之形式。
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範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

Claims (16)

  1. 一種物件定位系統，其包含：一可移動物件，其相對於一參考件(reference)可移動；一致動器系統，其經組態以在該物件上之一力施加部位處(force application location)將一力施加至該物件，以便相對於該參考件移動該可移動物件；一控制系統，其經組態以相對於該參考件來定位該物件之一所關注點(point of interest)，其中該控制系統經組態以基於表示該力施加部位與該所關注點之間的一空間關係(spatial relationship)之一第一參數而驅動該致動器系統，其中該第一參數取決於表示該物件相對於該參考件之一位置之一另外第二參數。
  2. 如請求項1之物件定位系統，其中該空間關係包含該力施加部位與該所關注點之間的一順應性。
  3. 如請求項1或2之物件定位系統，其中該另外第二參數係基於一定點信號或一量測信號。
  4. 如請求項1或2之物件定位系統，其包含：一量測系統，其經組態以在該物件上之一量測部位處量測且提供表示該物件相對於該參考件之該位置之一量測信號，其中該控制系統包含：一設定點產生器，其用以產生表示該所關注點之一所要位置之一設定點信號；一前饋系統，其經組態以基於該設定點信號而產生一前饋信號；及一回饋系統，其經組態以基於該設定點信號及該量測信號而產生一回饋信號，及其中該控制系統經組態以基於該前饋信號及該回饋信號而驅動該致動器系統。
  5. 如請求項4之物件定位系統，其中該前饋信號取決於該第一參數。
  6. 如請求項4之物件定位系統，其中該控制系統進一步包含一校正系統，該校正系統經組態以基於該前饋信號及一空間關係參數而將一校正信號提供至該回饋系統，其中該空間關係參數表示一第一空間關係與一第二空間關係之間的一差，其中該第一空間關係係在該力施加部位與該所關注點之間，及其中該第二空間關係係在該力施加部位與該量測部位之間。
  7. 如請求項6之物件定位系統，其中該空間關係參數取決於該第一參數。
  8. 如請求項6之物件定位系統，其中該校正系統包含一動態模型，該動態模型用以基於該設定點信號及該前饋信號而估計該物件之一內部動態行為，其中該校正信號係基於該所估計內部動態行為。
  9. 如請求項6之物件定位系統，其中該校正系統包含一觀測器，該觀測器具有該物件之一動態模型，該動態模型用以基於自該控制系統至該物件之一輸入及該量測信號而估計該物件之一內部動態行為，其中該動態模型取決於該空間關係參數，其中該觀測器經配置以提供該校正信號。
  10. 如請求項4之物件定位系統，其中該前饋系統包含一動態模型，該動態模型用以基於該設定點信號而估計該物件之一內部動態行為，其中該前饋信號係基於該所估計內部動態行為。
  11. 一種控制系統，其經組態以供如請求項4至10中任一項之物件定位系統中使用。
  12. 一種微影設備，其包含一如請求項1至10中任一項之物件定位系統。
  13. 如請求項12之微影設備，其進一步包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化裝置，該圖案化裝置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；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目標部分上，其中該物件定位系統包含該支撐件或該基板台。
  14. 一種用於定位一物件之方法，該方法包含：相對於一參考件來定位該物件之一所關注點；在該物件上之一力施加部位處將一力施加至該物件；及基於該力施加部位與該所關注點之間的一空間關係而施加該力，其中該空間關係取決於該物件相對於該參考件之一位置。
  15. 如請求項14之方法，其包含在一微影設備中定位該物件。
  16. 一種裝置製造方法，其中使用如請求項14之方法。
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