光刻设备和器件制造方法

专利名称：光刻设备和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制光刻设备中的台的位置参数的控制系统， 涉及包括这种控制系统的光刻设备，以及涉及一种器件制造方法。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常到所述衬底的目标
部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ic)的制造中。
在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩膜板(reticle)的构图装置用 于在所述IC的单层上产生待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底
(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或几个管芯的部分)。 典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料
(抗蚀剂)层上。通常，单独的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部 分的网络。公知的光刻设备包括步进机，在所述步进机中，通过将全 部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及扫描器， 在所译扫描器中，通过沿给定方向("扫描"方向)的辐射束扫描所述图 案、同时沿与该方向平行或反向平行地扫描所述衬底来辐射每一个目标 部分。还可以通过将所述图案压印(imprinting)到所述衬底上，将所 述图案从所述构图装置转移到所述衬底上。
光刻设备包括衬底台以保持衬底。在控制系统的控制下对衬底台进 行定位，以便能够将衬底的目标部分实质上定位于光刻设备的投影系统 的焦平面中。控制系统这样操作于坐标系统中，所述坐标系统与投影系 统的位置或者由衬底上的投影系统形成的图像的位置有关。可以将衬底 台位置测量系统配置用于提供衬底台相对于这种坐标系统的原点的位置 测量。典型地，该原点位于衬底水平面处透镜中心的正下方。利用多个 控制器控制衬底台的位置，每一个控制器均作用于由测量系统测量的坐标之一。例如，控制器可以沿X、 Y、 Z、 Rx、 Ry、 Rz进行操作，后三者 分别描述了绕X、 Y和Z轴的转动。因此，这些控制器的每一个均产生控 制器力或者力矩(即，控制器输出信号以驱动传动装置，所述传动装置 将从而产生力或力矩)，作为根据相应的位置设定点在坐标系统中实际测 量的位置的偏离的响应。这样由控制器计算的力或力矩还在如上所述的 坐标系统中进行限定，与透镜中心有关。
然而，衬底台的质心位置可以不与该坐标系统的原点重合。具体地， 衬底台质心的位置随着衬底台位置相对于所述坐标系统的变化而移动。 现在，例如当Rx控制器依赖于衬底台质心相对于沿Y方向坐标系统原点 的移动来产生力矩以绕X轴加速衬底台，Z向加速将导致Z向位置误差。 这是由以下事实引起的平台上沿Rx的力矩使所述平台绕穿过所述平台 的质心的线倾斜，而不会绕着透镜下面坐标系统的原点倾斜，如所希望 的。沿Z方向所得到的误差导致Z向控制器的响应，以将其降低到0， 然而这里不希望的Z向误差已经发生。
为了校正该效应，使用称作增益安排矩阵(gain scheduling matrix)的变换矩阵。该矩阵将在上述透镜相关坐标系统中如由控制器 产生的力和力矩变换为由衬底台的质心位置限定的衬底台坐标系统中的 力和力矩。在以上示例中，当Rx控制器依赖于衬底台沿Y方向的位置来 产生力矩以使衬底台绕X轴加速时，将产生沿Z向的附加力用于校正否 则将发生的沿Z向的误差，如上所述。然后，该增益安排矩阵产生沿Z
向的附加力，确保衬底保持处于透镜的焦平面中，并且因此所述台实际 上绕由与透镜有关的上述坐标系统限定的X轴倾斜，而不是穿过所述平 台的质心沿X方向延伸的线倾斜。沿Z方向所产生的附加力与绕X轴的 控制器产生的力矩、所述平台质心相对于沿Y方向的坐标系统原点的距 离、以及平台质量成比例，并且与平台绕X轴的惯量成反比。
将类似的技术应用于绕Y和Z轴的力矩，对X、 Y和Z向位置误差 产生影响。增益安排矩阵确保将上述透镜相关坐标系统中控制器力和力 矩转化为衬底台的质心相关坐标系统中的力和力矩。然后使用传动装置 将这些力和力矩施加到衬底台上，所述传动装置自然地与相对于衬底台 的质心固定的位置相连。
然而，扰动力和扰动力矩直接作用于所述平台，因为他们自然地不 遵循增益安排补偿，所述增益安排补偿用于控制器产生的力和力据。作 为其结果，扰动力确实对于其他方向具有影响。作为示例，如果将平台 定位为偏离中心，倾向于将平台相对于沿投影系统的焦平面延伸、并且 通过平台质心的轴倾斜的扰动力矩将由于平台的倾斜而导致投影中心下 面的目标部分的垂直位置误差。在上下文中，术语垂直应该理解为与焦 平面垂直的方向。作为其结果，扰动力矩可以导致焦距误差，因此导致 待投影到衬底上的图案的精确性退化。应该注意的是如果所述力矩不会 作为扰动力矩作用于平台，但是已经由控制器产生作为实行这种力矩的 信号，增益安排矩阵将已经沿垂直方向添加力以补偿沿垂直方向位移的 上述影响。因此，增益安排矩阵可以通过控制器有效地抑制当由力矩引 起时的以上效应，然而，在扰动力矩的情况下所述增益安排矩阵可能不 会抑制该效应。

发明内容
本发明提出一种用于光刻设备的改进的控制系统以及一种包括这 种控制系统的光刻设备。
根据本发明实施例，提出了一种控制系统，用于控制光刻设备中的 平台的位置参数，所述控制系统包括平台控制器，用于控制平台沿至
少第一方向的位置参数；扰动力矩估计器，用于估计平台上矩绕沿第二 方向延伸的轴的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直；校正 信号计算器，所述校正信号计算器配备有已估计的扰动力矩和表示所述
平台沿第三方向位置的信号，所述第三方向实质上与第一和第二方向垂 直；校正信号计算器，用于确定前馈校正信号以校正所述平台由于扰动
力矩导致的、沿第一方向的位置误差，所述前馈校正信号将被馈送给所 述平台。
在本发明另一个实施例中，提出了一种光刻设备，用于将图案转移
到衬底，所述光刻设备包括平台，用于保持衬底；以及根据发明以上 实施例的控制系统，用于控制所述平台的位置。
根据本发明另外的实施例，提出了一种器件制造方法，包括通过
根据本发明实施例的光刻设备将图案辐射到衬底上；对己辐射的衬底进 行显影；以及根据已显影的衬底制造器件。
在本发明实施例中，提出了一种光刻设备，包括照射系统，配置 用于调节辐射束；构图装置支架，配置用于支撑构图装置；构图装置， 配置用于对辐射束进行构图以形成已构图的辐射束；衬底支架，配置用 于支撑衬底；投影系统，配置用于将已构图的辐射束投影到衬底上；以 及控制系统，配置用于控制所述支架之一的位置参数，所述控制系统包 括平台控制器，配置用于控制所述支架之一沿至少第一方向的位置参 数；扰动力矩估计器，配置用于估计支架之一上绕沿第二方向延伸的轴 的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直；以及校正信号计算 器，所述校正信号计算器适用于接收已估计的扰动力矩和表示所述支架 之一沿第三方向位置的信号，所述第三方向实质上与第一和第二方向垂 直；校正信号计算器，配置用于确定前馈校正信号以校正所述支架之一 由于扰动力矩导致的沿第一方向的位置误差，所述前馈校正信号将被馈 送给所述支架之一。
在本发明的另一个实施例中，提出了一种器件制造方法，包括调 节辐射束；利用构图装置对辐射束进行构图以形成已构图的辐射束，所 述构图装置由构图装置支架来支撑；将已构图的辐射束投影到衬底上， 所述衬底由衬底支架支撑；以及利用控制系统控制所述支架之一的位置 参数，所述控制系统包括平台控制器，配置用于沿至少第一方向控制 支架之一的位置参数；扰动力矩估计器，配置用于估计支架之一上绕沿 第二方向延伸的轴的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直； 以及校正信号计算器，所述校正信号计算器适用于接收已估计的扰动力 矩和表示所述支架之一沿第三方向位置的信号，所述第三方向实质上与 第一和第二方向垂直；校正信号计算器，配置用于确定前馈校正信号以 校正所述支架之一由于扰动力矩导致的沿第一方向的位置误差，所述前 馈校正信号将被馈送给所述支架之一。


现在参考附图描述本发明的实施例，仅作为示例，图中相应的附图
标记表示相对应的部分，并且附图中-
图1示出了根据本发明实施例的光刻设备；
图2示出了根据本发明实施例的控制器的控制图3示出了图2的增益安排矩阵的示例；
图4和图4b示出了与根据本发明实施例的控制系统相比的传统控 制系统响应的时间矢量图；以及
图5示出了模拟和扰动高估计的扰动力矩的时间矢量图。
具体实施例方式
图l示意性地示出了根据本发明一个实施例的光刻设备。所述设备 包括照射系统(照射器)IL，被配置用于调节辐射束B (例如UV辐射或 任意其他合适的辐射)；掩模支撑机构(例如掩模台)MT，被配置用于支 撑构图装置(例如掩模)MA，并且与第一定位装置PM相连，所述第一定 位装置PM被配置用于根据确定的参数对构图装置进行精确地定位。所述 设备还包括衬底台(例如，晶片台)WT或者"衬底支架"，被配置用于保 持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W，并且与第二定位装置PW相连，所 述第二定位器PM被配置用于根据确定的参数对所述衬底进行精确地定 位。所述设备还包括投影系统(例如，折射式投影透镜系统)PL，被配 置用于通过构图装置MA将被赋予所述辐射束B的图案投影到所述衬底W的
目标部分C (例如，包括一个或更多管芯)上。
所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、 磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件、或其任意组合，用于 导引、整形、和/或控制辐射。
所述掩模支撑结构支撑(即，负担)所述构图装置的重量。所述掩 模支撑结构按照依赖于所述构图装置的方位、所述光刻设备的设计、以 及其他条件的方式(例如，是否将构图装置支持在真空环境中)来支持 所述构图装置。所述掩模支撑结构可以使用机械、真空、静电、或其他 钳技术以支持所述构图装置。所述掩模支撑结构可以是框架或台子，例 如，可以如所需的固定或是可移动的。所述掩模支撑结构可以确保所述 构图装置处于所需位置，例如相对于所述投影系统。这里的术语"掩膜
板"或"掩模"的任何使用可以认为与更通用的术语"构图装置"同义。 应该将这里使用的术语"构图装置"解释为能够在横截面方向对辐 射束赋予以图案、以便在所述衬底的目标部分中创建图案的任意装置。 应该注意的是，被赋予所述辐射束的所述图案可能不完全地与所述衬底 的目标部分中的所需图案相对应，例如，如果所述图案包括相移特征或 所谓的辅助特征。通常，被赋予所述辐射束的所述图案与在所述目标部 分中创建的装置中的具体功能层相对应，例如集成电路。
所述构图装置可以是透射的或是反射的。构图装置的示例包括掩 模、可编程反射镜阵列、和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知 的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减相移掩模类 型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用 小反射镜的矩阵排列，可以独立地倾斜每一个小反射镜以便沿不同方向 反射入射辐射。所述倾斜的反射镜赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束 中的图案。
应该将这里使用的术语"投影系统"广泛地解释为包括任意类型的 投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电 型光学系统、或其任意组合，如针对所使用的曝光辐射所希望的、或针 对诸如使用浸没式液体或使用真空之类的其他因素所希望的。这里任意 使用的术语"投影透镜"可以认为是与更一般的术语"投影系统"同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。替 代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反 射镜阵列，或采用反射掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)更多衬底台(和/或两个或 更多掩模台)的类型。在这种"多台"机器中，可以并行地使用附加的 台，或可以在一个或更多台上执行预备步骤，而可以将一个或更多其他 台用于曝光。
所述光刻设备还可以是这样的类型其中，所述衬底的至少一部分 可以用具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充所述投 影系统和所述衬底之间的空隙。还可以将浸没液体应用到所述光刻设备 的其他空隙，例如所述掩模和所述投影系统之间。浸没技术是本领域的
公知技术，用于增加投影系统的数值孔径。如这里使用的术语"浸没"
(immersion)并不意味着必须将诸如衬底之类的结构浸没到液体中，而是 仅意味着在曝光期间液体位于所述投影系统和所述衬底之间。
参考图la，照射器IL从辐射源S0接收辐射束。所述源和所述光刻 设备可以是分立的实体，例如，当所述源是受激准分子激光器时。在这 种情况下，不会认为所述源形成所述光刻设备的一部分，并且通过包括 例如合适的引导镜和/或分束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射从 所述源S0传到所述辐射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻 设备的必要部分，例如所述源是汞灯时。可以将所述源SO和所述辐射器 IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD—起称作辐射系统。
所述辐射器IL可以包括调节器AD，用于调节所述辐射束的角强度 分布。通常，可以对所述辐射器的光瞳面中的强度分布的至少所述外部 和/或内部的径向范围(一般分别称为"-外部和〃-内部)进行调节。此 外，所述辐射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器C0。 可以将所述辐射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均 匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在所述掩模支撑结构(例如，掩模台MT) 上的所述构图装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述构图装置来进行 构图。已经横穿所述掩模MA之后，所述辐射束B通过所述投影系统PS， 所述PS将所述束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位器 PW和定位传感器IF (例如，干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)的 帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便定位于所述辐射束B的 光程中的不同目标部分C。类似地，例如在来自掩模库的机械修补之后 或在扫描期间，可以将所述第一定位器PM和另一个定位传感器(图1 中未明确示出)用于将所述掩模MA相对于所述辐射束B的光程精确地定 位。通常，可以通过形成所述第一定位器PM的一部分的长程模块(粗略 定位)和短程模块(精细定位)的帮助来实现所述衬底台WT的移动。类 似地，可以使用形成所述第二定位器PW的一部分的长程模块和短程模块 来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所 述掩模台MT可以仅与短程传动装置相连，或可以是固定的。可以使用掩
模对齐标记M1、 M2和衬底对齐标记P1、 P2来对齐掩模MA和衬底W。尽 管所示的所述衬底对齐标记占据了专用目标部分，他们可以位于目标部 分之间的间隔(这些公知为划线对齐标记)。类似地，在将多于一个管芯 设置在所述掩模MA上的情况下，所述掩模对齐标记可以位于所述管芯之 间。
可以将所述专用设备用于以下模式的至少之一
1. 在步进模式中，将所述掩模台MT或"掩模支架"和所述衬底台 W丁或"衬底支架"保持为实质静止，而将赋予到所述辐射束的整个图案 一次投影到目标部分C (即，单独的静态曝光)上。然后将所述衬底台 WT或"衬底支架"沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C 曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单独的静态曝光中成 像的所述目标部分C的尺寸。
2. 在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C 上的同时，将所述掩模台MT或"掩模之间"和所述衬底台WT或"衬底 支架"同步地进行扫描(即，单独地动态曝光)。所述衬底台WT或"衬 底支架"相对于所述掩模台MT或"掩模支架"的速度和方向可以通过所 述投影系统PS的(縮小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中， 曝光场的最大尺寸限制了单独的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿 非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标位置的高度(沿所 述扫描方向)。
3. 在另一个模式中，将所述掩模台MT或"掩模支架"保持为实质 静止地保持可编程构图装置，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目 标部分C上的同时，对所述衬底台WT或"衬底支架"进行移动或扫描。 在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移 动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，如所要求的更新所述可编 程构图装置。这种模式的操作易于应用于利用可编程构图装置的无掩模 光刻中，例如如上所述类型的可编程反射镜阵列。
也可以采用上述模式的组合和/或变体的模式的使用或完全不同的 模式的使用。
图2示出了用于控制光刻设备的平台P的位置的控制系统的控制
图。所述控制系统包括分别为Rx、 Ry、和Z相控制回路的3个闭合的回 路控制回路，从而控制绕沿X和Y延伸的轴和沿Z方向的位置的转动。 应该注意的是在该文献的上下文中，将方向X和Y理解为限制了与投影 系统的焦平面实质平行的平面，而Z方向实质上与所述平面垂直，这样 Z方向与投影系统的光轴实质上平行。每一个控制回路均配备有如图2 的左侧表示的设定点Rx、 Ry和Z、控制器(Rx控制器、Ry控制器和Z 控制器)、以及反馈路径，所述反馈路径为是从在该示例中表示所述平台 及其传动装置的过程P的输出到其中从该设定点信号减去反馈信号的减 少点，将所述反馈路径的输出提供给各个控制器。另外，图2示出了配 置用于控制器输出的X、 Y位置依赖补偿的增益安排矩阵GS (例如，表 示力的控制器信号)。以上己经参考现有技术描述了提供增益安排的原 因。在本发明实施例中，可以省略在Rx、 Ry和Z反馈回路中的示范性实 施例中所包括的增益安排矩阵。在这种情况下，不会通过增益安排矩阵 扩送控制器产生的力矩以避免位置误差，如上所述。扰动力矩估计器被 配置用于估计扰动力矩Fd一est，如图2所示。已估计的扰动力矩在该示 例中是绕沿X方向延伸的轴，因此是Rx扰动力矩。这种扰动力矩将导致 所述平台绕其质心倾斜，这将导致所述平台的位置依赖的焦距误差，因 为如果没有将衬底台的质心定位在透镜中心以下，绕沿X方向延伸的轴 的倾斜将导致目标部分的Z向位移。沿Z方向的位置扰动力矩效应越大，
衬底的目标部分越进一步地远离所述平台质心。当没有提供进一步的供 应时，沿Z方向的这种位置依赖误差将已经通过针对Z方向的反馈回路 调节出去，然而这将需要反馈回路花费一些时间以解决这种扰动。
根据本发明实施例，如将在下面详细描述的，提供了校正信号计算 器，由图2中的GS，表示，配置有己估计的扰动力矩和平台沿Y方向的 位置(也可以任意地沿X方向)。校正信号计算机将确定提供给所述平台 的Z向传动装置输入的前馈校正信号。应该注意的是如这里所述的控制 系统还可以控制所述平台的三个自由度的其余自由度，例如沿X和Y方 向的位置以及绕沿Z方向延伸的轴的转动，然后为了简明的目的已经省 略了针对这些自由度的控制系统。因此，根据本发明实施例的控制系统 包括平台控制器(在该示例中是针对Z方向的控制器)，用于控制所述
平台沿第一方向的位置参数(在该示例中是位置)；扰动力矩估计器，用 于估计扰动力矩FcLest，所述扰动力矩是绕沿第二方向衍生的轴(在该 示例中是X方向)；以及校正信号计算器GS'，配置有已估计的扰动力矩 以及表示所述平台沿第三方向(该该示例中是Y方向)的位置的信号， 所述校正信号计算器用于确定前馈校正信号，以校正所述平台沿第一方
向的位置误差，所述位置误差是由于扰动力矩Fciist导致的，所述前馈
校正信号将要被向前馈送给所述平台(例如，添加到沿z方向的控制器
的输出信号，或者在该示例中同样设置了增益安排矩阵的情况，添加到
增益安排矩阵的输出信号)，因此馈送到包括其传动装置的平台P的z
向输入。
在图2中，已经相对于绕沿X方向延伸的轴的扰动力矩示出了扰动 力矩估计器和校正信号计算器。为了能够补偿沿X方向和Y方向的扰动 力矩，可以配置第二估计器，所述第二估计器与这里所示的估计器类似， 然而却与Ry控制回路而不是Rx控制回路中的相应信号相连。然后可以 将这样估计的绕沿Y方向延伸的轴的扰动力矩提供给校正信号计算器 GS，的相应Ry输入。类似地，可以通过第三估计器估计绕沿Z方向延伸 的轴的扰动力矩，并且确定相对应的X和/或Y位置前馈校正信号。
在图3中示意性地示出了校正信号计算器GS，的实施例。图3示出 了多个输入，包括针对所述平台沿X和Y方向的位置的输入，所述平台 沿X、 Y和Z方向的力由Fx、 Fy和Fz表示，并且所述平台绕沿X、 Y和Z 维度延伸的轴的力矩分别由T 、 Try和Tn表示。另外，校正信号计算器 包括针对沿X、 Y和Z方向的力以及绕X、 Y和Z轴的力矩的相应输出。 在这里所示的示例中，事实上计算了四个校正信号，每一个由曲线中相 应的块来提供。然而针对图2中所示的示例，只使用单独的一个校正信 号。在该示例中，只使用由绕沿X方向延伸的轴的力矩确定的校准信号， 即图2中已估计的扰动力矩，因此将其提供给图3中的输入TBx。同样为 了校正信号的确定，使用沿Y方向的位置，以及如可以从图3中看出的， 确定了添加到沿Z方向的力Fz的Z向校正信号。因此，校正信号计算器 确定了前馈校正信号(在该示例中是Fz)，与绕沿第二方向延伸的轴的已 估计力矩(在该示例中是Rx)，与沿第三方向的位置(这里是沿Y方向
的位置)成比例，与所述平台的质量(如由校正共识中所示m表示的) 成比例，并且与所述平台的惯量成反比(如由相对于第二方向的Jx所表 示的)。因此，通过简单的计算提供校正，配置用于沿垂直方向由于扰动 力矩导致的适当校正在该实施例中校正信号线性地依赖于力矩和所述 平台沿Y方向的位置，所述力矩越大焦距误差越大，并且所述平台进一 步地远离其中心位置，所述平台的质心的中心位置与投影系统PS的光轴 一致，误差越大，校正信号应该越大。另外，要考虑所述平台的质量和 所述平台的惯量的效果。
如以上已经描述的，可以添加第二扰动力矩估计器以确定绕沿Y方
向延伸的轴的扰动力矩。可以降这样已估计的扰动力矩提供给校正信号
计算器的输入TRy，那么所述校正信号计算器考虑沿X方向设置在相应输 入X处的位置，确定添加到沿Z方向的力Fz的附加校正信号，然后将所 述力Fz提供给所述平台和传动装置的相应输入，由图2中的P表示。因 此，按照这种方式通过相应的公式确定两个校正信号，然后添加所述校 正信号以形成沿Z方向的校正信号。通过考虑沿X和Y方向的位置，提 出了所述校正依赖于透镜中心(即光轴)之间的距离，所述位置是可控 制的，因为焦点和焦平面与所述位置和所述平台位置有关。因此以上假 设位置X和Y表示沿透镜中心和平台位置之间的各个方向的距离(在该
示例中由质心的位置来确定)。
图3所示的矩阵不但可以用作校正信号计算器GS，，然而也可以应 用于增益安排矩阵GS。因此，校正信号计算器包括增益安排矩阵GS的 拷贝。然而，校正信号计算器GS，的Fx、 Fy、和Fz输入以及L、 TRy、 L输出不可以相连。 一方面，使用增益安排矩阵的拷贝提供了相对简单 的实现，而另一方面可以将良好行为控制系统配置为扰动力矩与由各个 控制器(例如控制器Rx和Ry)提供的力矩相同的方式处理。应该注意 的是在增益安排矩阵中，可以考虑位置和力矩之间的进一步的关系，为 了简单起见，图3所示的实施例已经省略了沿Z方向的位置依赖性。使 用校正信号计算器GS，的TRx、 T^和L输入和Fx、 Fy和Fz输出，可以将 全部6种补偿包括在矩阵中，在所述矩阵中基于绕沿第二方向延伸的轴 的扰动力矩和所述平台沿第一方向的位置来确定针对每一种补偿的沿第
一方向的前馈，第一、第二和第三方向实质上彼此垂直。应该注意的是 可以省略Z向位置输入，因为衬底台的移动实质上只在X、Y平面中发生， 然而本点领域的普通技术人员可以容易地将这种输入添加到图3的示范 性实施例中。
在图2所示的实施例中，控制器包括反馈控制器，然而本领域普通
技术人员应该理解的是可以将扰动力矩估计器和校正信号计算器的原理 应用于任意控制器。然而，在反馈控制器的情况下，可以按照实际并且
精确的方式来估计所述扰动力矩。这是因为在图2中由Fdist表示的扰 动力矩将导致Rx控制器的输入处的误差信号以及用于驱动所述平台P 的该控制器的输出中的相应变化。通常，在包括控制器C和过程P的闭 合回路负反馈系统中，根据以下公式，扰动力矩Fd将与过程P的输出Y 有关-
<formula>formula see original document page 17</formula>
现在假设设定点输入是0，那么误差信号e等于最小输出信号Y， 这允许将以上表达式重新写作以下方程-Fd = - F'e - Ce
因此，可以将扰动力矩表示为误差信号以及误差信号乘以控制器传 递函数的函数，所述误差信号存在于各个控制器的输入处，所述误差信 号乘以控制器传递函数的信号存在于各个控制器的输出处。这种函数如 图2所示，其中提供了从误差信号(即控制器Rx的输入)到加法器的 路径，所述路径具有传递函数P—1 / N，以及从RX控制器的输出到加法 器的路径具有传递函数1/N。在加法器中，将两个路径的输出相加并且 与-1相乘，以考虑以上表达式中的负信号，从而提供了己估计的扰动力 矩。对于实际原因，将低通滤波器添加到这些表达式中。这是因为过程 传递函数P可以具有有限的带宽，从而导致微分函数P—1 (表示过程传递 函数P的导数的近似)。为了避免物理上过大的信号大小(例如数值实 现)，将要添加低通滤波器，在图2中由1/N来表示。因此，将扰动力矩 的精确逼近配置于低通滤波器提供衰减的范围以下的频率范围。
注意，其他形式的扰动力矩估计器是可以的。例如，同样依赖于扰 动力矩的频率范围，可以省略两个支路之一。
图4a和图4b示出了扰动力矩的时间矢量图，示出了分布式函数、 沿Z方向没有如上所述进行补偿的响应(由Z,表示)、以及包括以上所 述校正的响应(由Z2表示)。在时间T二0.01秒时施加所述扰动力矩。因 此如图4a所示，导致绕沿X方向延伸的轴的两个微弧度的误差。作为沿 Z方向误差的效果，导致沿于所述焦平面实质垂直方向的误差，由图4b 中的Zl所示。在没有扰动力矩估计和前馈信号计算的情况下，通过反馈 回路减小该误差。在曲线Z2中，当根据以上估计扰动力矩时示出了校正 信号，并且据此确定校正信号。可以看出，沿Z方向误差的效果从约200nm 减小到约8nm。同样，从而减小了用于调节出去残余误差的时间。应该 注意的是，曲线Z2示出了由于扰动力矩的有限近似导致的残余误差。该 有限近似是由于已经将低通滤波器结合到扰动力矩估计器中的效果而导 致的，以使扰动力矩估计器是物理上可实现的。在该示例中，已经将滤 波器截止频率设定为1000Hz。该效应在图5中也是可见的，其中示出了 示出了扰动力矩Fd的阶梯函数，同时示出了稍微延迟的已估计扰动力矩 Fd—est，所述扰动力矩Fd—est是由于低通滤波器的效果而导致延迟的。 因此，低通滤波器的截止频率越高，扰动力矩的估计越好，并且因此沿 Z方向的位置相对于光轴和投影系统的焦点保留的残余误差越小。然而， 实际上可以依赖于已实现的过程变换的倒数P—1将低通滤波器的带宽设 定得较低，来匹配施加的逆过程变换函数。
可以将控制器扰动力矩估计器和校正信号计算器实现为任意合适 的形式，即按照在诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器或任意其 他数据处理设备之类的可编程设备上执行的合适的软件指令和/或可以 使用合适的数字和/或迷你电子装置全部地或部分地实现。诸如光学、机 械等之类的其他实现也可以被包括在本发明的范围中。另外在以上描述 中，已经确定了校正信号以校正沿Z方向的误差。然而，还可以加以必 要的变更来确定用于X和/或Y方向的校正信号。
可以将这里所述的控制系统用于控制任何位置参数，包括所述平台 的位置、速度、加速度等。另外，应该理解的是以上示例与衬底平台有 关，也可以表示衬底支架、晶片台等，然而这里描述的概念可以应用于 控制任意平台的参数，包括但不局限于衬底平台和掩模板平台(也表示
为掩模板支架或构图装置支架)。利用这种平台，相同或类似的考虑应用 为与所述衬底平台的位置有关。这是因为当投影系统将构图装置的图案 投影到衬底的目标部分上时，衬底的目标部分上掩模板图案的投影不仅 与衬底的目标部分相对于投影系统焦平面的定位有关，而且与构图装置 相对于投影系统的位置有关。因此在该文档中，可以将术语平台解释为 衬底平台、掩模板平台或任意其他平台或光刻设备中可移动的部分。
尽管在该文本中可以将特定的参考用于制造IC时的光刻设备，应 该理解的是这里描述的光刻设备可以具有其它应用，例如制造集成光学
系统、用于磁畴存储的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、
薄膜磁头等。普通技术人员应该理解，在这些替代应用的上下文中，这 里的术语"晶片"或"管芯"的任何使用可以认为是与更一般的术语"衬 底"或"目标部分"同义。可以例如在轨道(典型地将抗蚀剂层涂敷到 衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、计量工具和/或检验 工具中，在曝光之前或之后处理这里所指的衬底。在可适用的情况下， 可以将这里的公开应用于这种或其它衬底处理工具中。另外，衬底可以
别处理多于一次，例如以便创建多层ic，使得这里适用的术语衬底也指
的是已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上对本发明的描述是针对光刻的实施例的背景，应该理解的 是可以将本发明应用于其它应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的 是不局限于光刻。在压印光刻中，构图装置中的形貌限定了衬底上创建 的图案。可以将构图装置中的形貌压到提供给衬底的抗蚀剂层中，在通 过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。将构图装置移出 抗蚀剂，在将抗蚀剂固化后留下图案。
这里使用的术语"辐射"和"束"包含全部类型的电磁辐射，包括
紫外(UV)辐射(例如，具有约为365、 355、 248、 193、 157或126nm 的波长)、极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5-20nm范围中的波长)、 以及诸如离子束或电子束之类的粒子束。
上下文允许的术语"透镜"可以指的是各种类型的光学元件的任意 一个或其组合，包括透射、反射、磁性、电磁和静电的光学部件。
尽管以上己经描述了本发明的具体实施例，应该理解的是本发明可
以与上述不同的实现。例如，本发明可以采取包含一个或更多机器可读 指令序列的计算机程序的形式，所述指令执行上述方法，或者采取具有 在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、 磁盘或光盘)。
以上描述是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域普通技 术人员显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求范围的情况下，可以 对上述发明进行修改。
权利要求
1.一种控制系统，被配置用于控制光刻设备中的平台的位置参数，所述控制系统包括平台控制器，被配置用于控制所述平台沿至少第一方向的位置参数；扰动力矩估计器，被配置用于估计平台上绕沿第二方向延伸的轴的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直；校正信号计算器，所述校正信号计算器适用于接收已估计的扰动力矩和表示所述平台沿第三方向位置的信号，所述第三方向实质上与第一和第二方向垂直；所述校正信号计算器被配置用于确定前馈校正信号以校正所述平台由于扰动力矩导致的、沿第一方向的位置误差，所述前馈校正信号将被馈送给所述平台。
2. 根据权利要求1的控制系统，其中所述扰动力矩估计器被配置 进一步用于估计绕沿第三方向延伸的轴的扰动力矩，其中所述校正信号 计算器被配置用于(a)接收绕第三方向的已估计的扰动力矩，和表示所 述平台沿第二方向位置的信号；以及(b)响应于绕第二和第三方向的已 估计扰动力矩和所述平台沿第二和第三方向的位置，来确定前馈校正信 号。
3. 根据权利要求1的控制系统，其中所述校正信号计算器被配置 用于确定前馈校正信号，所述前馈校正信号与(a)绕沿第二方向延伸的 轴的已估计力矩、(b)沿第三方向的位置、和(c)所述平台质量，成比 例，而与所述平台相对于第二方向的惯量成反比。
4. 根据权利要求1的控制系统，其中所述平台控制器包括增益安 排矩阵，并且其中所述校正信号计算器包括所述增益安排矩阵的拷贝。
5. 根据权利要求1的控制系统，其中所述平台控制器包括反馈控 制器以形成闭合的回路控制。
6. 根据权利要求5的控制系统，其中所述扰动力矩估计器包括 第一路径，所述第一路径从控制器的误差信号输入到加法器延伸， 所述控制器用于控制所述平台绕沿相应方向延伸的轴的转动，所述第一 路径包括所述平台的逆过程变换函数的近似；以及第二路径，所述第二路径从控制器的输出信号到加法器延伸，所述 控制器用于控制绕沿相应方向延伸的轴的转动，所述加法器的输出信号 用于提供已估计的扰动力矩。
7. 根据权利要求6的控制系统，其中第一和第二路径均包括低通 滤波器。
8. 根据权利要求1的控制系统，其中所述平台被配置用于在控制 系统的控制下相对于辐射系统焦平面移动，所述第一方向实质上与所述 焦平面垂直，所述校正信号计算器配备有沿第二和/或第三方向的位置， 所述位置表示在所述平台的质心和所述焦平面的焦点之间沿相应方向的 距离。
9. 一种光刻设备，用于将图案转移到衬底，所述光刻设备包括 平台，用于保持衬底；以及根据权利要求1的控制系统，用于控制所述 平台的位置。
10. —种器件制造方法，包括通过根据权利要求9的光刻设备将图案辐射到衬底上； 对已辐射的衬底进行显影；以及 根据己显影的衬底制造器件。
11. 一种光刻设备，包括 照射系统，被配置用于调节辐射束；构图装置支架，被配置用于支撑构图装置，所述构图装置被配置用 于对辐射束进行构图以形成己构图的辐射束； 衬底支架，被配置用于支撑衬底；投影系统，被配置用于将已构图的辐射束投影到衬底上；以及 控制系统，被配置用于控制所述支架之一的位置参数，所述控制系 统包括平台控制器，配置用于控制所述支架之一沿至少第一方向的位 置参数；扰动力矩估计器，配置用于估计所述支架之一上绕沿第二方向延伸的轴的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直；以及校正信号计算器，所述校正信号计算器适用于接收已估计的扰 动力矩和表示所述支架之一沿第三方向位置的信号，所述第三方向 实质上与第一和第二方向垂直；所述校正信号计算器被配置用于确 定前馈校正信号以校正所述支架之一由于扰动力矩导致的沿第一方 向的位置误差，所述前馈校正信号将被馈送给所述支架之一。
12. 根据权利要求11的光刻设备，还包括另一个控制系统，被配 置用于控制所述支架的另一个的位置参数，所述另一个控制系统包括平台控制器，被配置用于控制所述支架的另一个沿至少第一方 向的位置参数； '扰动力矩估计器，被配置用于估计所述的支架另一个上绕沿第 二方向延伸的轴的扰动力矩；以及校正信号计算器，所述校正信号计算器适用于接收已估计的扰 动力矩和表示所述支架的另一个沿第三方向位置的信号，所述校正 信号计算器被配置用于确定前馈校正信号以校正所述支架中的另一 个由于扰动力矩导致的沿第一方向的位置误差，所述前馈校正信号 将被馈送给所述支架中的另一个。
13. 根据权利要求11的光刻设备，其中所述扰动力矩估计器被配 置用于进一步地估计扰动力矩绕沿第三方向延伸的轴的扰动力矩，其中 所述校正信号计算器被配置用于(a)接收绕第三方向的已估计的扰动力 矩和表示所述支架之一沿第二方向位置的信号；以及(b)响应于绕第二 和第三方向的已估计扰动力矩和所述支架之一沿第二和第三方向的位 置，来确定前馈校正信号。
14. 根据权利要求11的光刻设备，其中所述校正信号计算器被配 置用于确定前馈校正信号，所述前馈校正信号与(a)绕沿第二方向延伸 的轴的已估计力矩、(b)沿第三方向的位置、和(c)所述平台质量，成 比例，而与所述支架之一相对于第二方向的惯量成反比。
15. 根据权利要求11的光刻设备，其中所述平台控制器包括增益 安排矩阵，并且其中所述校正信号计算器包括所述增益安排矩阵的拷贝。
16. —种器件制造方法，包括- 调节辐射束；利用构图装置对辐射束迸行构图以形成已构图的辐射束，所述构图装置由构图装置支架来支撑；将已构图的辐射束投影到衬底上，所述衬底由衬底支架支撑；以及 利用控制系统控制所述支架之一的位置参数，所述控制系统包括 平台控制器，被配置用于控制所述支架之一沿至少第一方向的位置参数；扰动力矩估计器，被配置用于估计支架之一上绕沿第二方向延伸的 轴的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直；以及校正信号计算器，所述校正信号计算器适用于接收已估计的扰动力 矩和表示所述支架之一沿第三方向位置的信号，所述第三方向实质上与 第一和第二方向垂直；所述校正信号计算器被配置用于确定前馈校正信 号以校正所述支架之一由于扰动力矩导致的沿第一方向的位置误差，所 述前馈校正信号将被馈送给所述支架之一。
全文摘要
一种控制系统，用于控制光刻设备中的平台的位置参数，所述控制系统包括平台控制器，被配置用于控制所述平台沿至少第一方向的位置参数。控制系统包括扰动力矩估计器，用于估计所述平台上绕沿第二方向延伸的轴的扰动力矩，所述第二方向实质上与第一方向垂直。控制系统校正信号计算器，所述校正信号计算器配备有已估计的扰动力矩和表示所述平台沿第三方向位置的信号，所述第三方向实质上与第一和第二方向垂直。校正信号计算器确定前馈校正信号以校正所述平台由于扰动力矩导致的、沿第一方向的位置误差，所述前馈校正信号将被馈送给所述平台。
文档编号G05B19/418GK101114133SQ200710138639
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者汉斯·巴特勒, 维尔姆斯·F·J·西蒙斯, 让杰拉德·C·范德吐恩, 马特吉·胡克斯 申请人:Asml荷兰有限公司