定位裝置、光刻裝置和物品制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過使用彼此切換的多個位置測量裝置來定位移動體的定位裝置，和使用這種定位裝置的光刻裝置或物品制造方法。
【背景技術】
[0002]用于制造半導體器件、液晶器件等的光刻裝置包括定位裝置，該定位裝置對安放有基板或原版的工作臺進行定位。
[0003]日本專利特開第2002-319541號公報公開了使用干涉儀作為位置測量裝置，用以測量工作臺在Z軸方向(沿光學投影系統(tǒng)光軸的方向)的位置。來自干涉儀的沿Z軸方向行進的測量光在定位于工作臺上表面的反射鏡被反射。干涉儀根據(jù)反射光和參考光之間的干涉所產(chǎn)生的干涉圖案來測量位置。
[0004]此外，日本專利特開第2002-319541號公報描述了根據(jù)工作臺的XY方向的位置使用彼此切換的多個干涉儀和多個反射鏡。如上所述地，通過使用彼此切換的多個干涉儀和多個反射鏡，即使在來自一個干涉儀的測量光被光學投影系統(tǒng)阻擋時，也能夠使用來自另一個干涉儀的測量光測量工作臺的位置。
[0005]在工作臺的位置反饋控制中使用通過干涉儀檢測的工作臺在Z軸方向的位置。然而，日本專利特開第2002-319541號公報沒有描述關于Z軸方向位置反饋控制的細節(jié)。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的一個方面提供了定位移動體的裝置。該裝置包括第一測量裝置和第二測量裝置、驅動單元、控制器、切換單元和改變單元。第一測量裝置和第二測量裝置配置成測量移動體在第一方向的位置。驅動單元配置成在第一方向驅動移動體?？刂破髋渲贸筛鶕?jù)與移動體在第一方向的位置指令信息和來自第一測量裝置或第二測量裝置的位置測量信息相應的控制偏差，以及根據(jù)設定為預定值的控制參數(shù)，來產(chǎn)生用于驅動驅動單元的控制輸入信號。切換單元配置成將產(chǎn)生控制輸入信號時使用的測量裝置從第一測量裝置切換到第二測量裝置或從第二測量裝置切換到第一測量裝置。改變單元配置成根據(jù)切換單元執(zhí)行的切換來改變控制參數(shù)的設定值。
[0007]從下面參考附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0008]圖1是示出了半導體曝光裝置的結構的示意圖；
[0009]圖2是示出了晶片工作臺的周邊結構的透視圖；
[0010]圖3是示出了半導體曝光裝置的控制器的視圖；
[0011]圖4是示出了位置控制的控制方框圖；
[0012]圖5是示出了通過切換控制參數(shù)產(chǎn)生的控制偏差的視圖；
[0013]圖6是示出了晶片上的多個投射區(qū)域(shot area)的視圖；
[0014]圖7是示出了控制參數(shù)改變定時的視圖；和
[0015]圖8是描述了定位方法的流程的視圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1是示出了半導體曝光裝置100的視圖。圖2是示出了圖1所示的晶片工作臺10的周邊的透視圖。在本實施例中，半導體曝光裝置100描述為步進掃描曝光裝置。
[0017]把形成有將要轉印的圖案的光刻版(原版)和涂布有光刻膠材料的晶片(基板)裝入半導體曝光裝置100中。照明系統(tǒng)32用縫隙光照亮安裝在光刻版工作臺33上的光刻版(未示出)，投影系統(tǒng)34將光刻版的圖案圖像投影到安裝于晶片工作臺10(定位裝置)上的晶片(未示出)上。通過與掃描方向(Y軸方向)同步地移動光刻版工作臺33和晶片工作臺10，光刻版上的圖案被轉印到涂布有光刻膠材料的晶片上。在該實施例中，照明系統(tǒng)32和投影系統(tǒng)34構成了成圖單元，該成圖單元配置成在晶片上形成圖案(包括光刻膠材料上的潛像)。
[0018]晶片工作臺10包括相對于表面板41沿X軸方向可移動長沖程的X工作臺31，和相對于X工作臺31沿Y軸方向可移動長沖程的Y工作臺40。晶片工作臺10還包括相對于Y工作臺40沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向(投影系統(tǒng)34的光軸方向)、ωχ方向、coy方向以及ω z方向(下文中稱為“六軸”方向)可移動短沖程的頂部工作臺(移動體)27。
[0019]這里，ωχ方向指圍繞X軸的旋轉方向，coy方向指圍繞Y軸的旋轉方向，ωζ方向指圍繞Z軸的旋轉方向。保持晶片的晶片卡盤(保持單元)26安裝在頂部工作臺27上。
[0020]X工作臺31由X直線電機42驅動。X直線電機42包括布置在表面板41上的多個線圈(定子)和設置在X工作臺31上的永磁體(可動元件)。Y工作臺40由Y直線電機35驅動。Y直線電機35包括布置在X工作臺31上的多個線圈(定子)和設置在Y工作臺40上的永磁體(可動元件)。軸承布置在X工作臺31和Y工作臺40之間。隨著X直線電機42的驅動，X工作臺31和Y工作臺40沿X軸方向一體地移動。Y工作臺40和X工作臺31通過氣體軸承而被支撐在表面板41上。
[0021]頂部工作臺27由多個直線電機在六軸方向被驅動。在該實施例中，設置有用于X軸方向的兩個X直線電機、用于Y軸方向的一個Y直線電機以及用于Z軸方向的三個Z直線電機44 (驅動單元)(圖1僅示出了一個Z直線電機44)。每個直線電機包括布置在Y工作臺40上的線圈(定子)和設置在頂部工作臺27上的永磁體(可動元件)。此外，頂部工作臺27在Y工作臺40上浮動的同時由自重支撐機構(未示出)支撐。
[0022]投影系統(tǒng)34包括多個光學元件和容納多個光學元件的鏡筒。投影系統(tǒng)34由鏡筒支撐體45支撐。鏡筒支撐體45通過空氣彈簧36而被支撐在底座部件38上。表面板41通過空氣彈簧37而被支撐在底座部件38上?？諝鈴椈?6和37例如是常規(guī)的主動防振裝置。這種主動防振裝置減小了通過底座部件38從地板傳遞的振動，并且利用內置的致動器和傳感器來抑制由鏡筒支撐體45或表面板41上物體的移動所產(chǎn)生的振動。
[0023]此外，晶片工作臺10包括用于測量頂部工作臺27的位置的干涉儀(位置測量裝置)。X干涉儀24a和24b發(fā)射測量光到頂部工作臺27上的反射鏡29，然后根據(jù)反射光和參考光之間的干涉產(chǎn)生的干涉圖案測量(檢測)頂部工作臺27在X軸方向的位置。Y干涉儀23a、23b和23c發(fā)射測量光到頂部工作臺27上的反射鏡28，然后根據(jù)反射光和參考光之間的干涉產(chǎn)生的干涉圖案測量(檢測)頂部工作臺27在Y軸方向的位置。此外，通過使用X干涉儀24a和24b的測量值之間的差來測量頂部工作臺27在方向的位置，并且通過使用Y干涉儀23a和23b的測量值之間的差來測量頂部工作臺27在ωχ方向的位置。此夕卜，通過使用Y干涉儀23b和23c的測量值之間的差來測量頂部工作臺27在ω z方向的位置。
[0024]Z干涉儀25a和25b發(fā)射測量光到頂部工作臺27上的反射鏡30a和30b，然后根據(jù)反射光和參考光之間的干涉產(chǎn)生的干涉圖案來測量(檢測)頂部工作臺27在Z軸方向的位置。來自Z干涉儀25a的測量光經(jīng)由固定在鏡筒支撐體45上的反射鏡21a和22a而發(fā)射到反射鏡30a,從反射鏡30a反射的測量光經(jīng)由反射鏡21a和22a而引導到干涉儀25a。類似地，來自Z干涉儀25b的測量光經(jīng)由固定在鏡筒支撐體45上的反射鏡2Ib和22b發(fā)射到反射鏡30b，從反射鏡30b反射的測量光經(jīng)由反射鏡21b和22b引導到干涉儀25b。此夕卜，來自干涉儀25a的參考光經(jīng)由反射鏡21a發(fā)射到反射鏡22a，從反射鏡22a反射的參考光經(jīng)由反射鏡21a引導到干涉儀25a。類似地，來自干涉儀25b的參考光經(jīng)由反射鏡21b發(fā)射到反射鏡22b，從反射鏡22b反射的參考光經(jīng)由反射鏡21b引導到干涉儀25b。
[0025]反射鏡30a和30b具有沿Y軸方向的長形狀。反射鏡2la、2lb、22a和22b具有沿X軸方向的長形狀。Z干涉儀25a和25b布置在X工作臺31上。利用這種結構，無論頂部工作臺27在XY方向上的位置如何，測量光都能夠被發(fā)射到反射鏡30a或反射鏡30b。投影系統(tǒng)34布置在反射鏡22a和22b之間。在投影系統(tǒng)34定位在反射鏡30a和30b中的一個的上方的情況下，能夠使用另一反射鏡測量位置。注意，代替在X工作臺31上設置Z干涉儀25a和25b，可以設置反射鏡或棱鏡，并且通過這些光學元件將來自布置在外側的Z干涉儀25a和25b的測量光和參考光引導到反射鏡21a和22a。
[0026]多個位置傳感器(未示出)設置在頂部工作臺27和Y工作臺40之間。在該實施例中，使用線性編碼器作為位置傳感器。利用設置在三個位置的線性編碼器，能夠測量頂部工作臺27相對于Y工作臺40在Z軸方向、ωχ方向和coy方向的位置。線性編碼器用于反射鏡30a和30b的表面形狀的測量以及用于校準以進行修正。可以使用電容傳感器等等代替線性編碼器。
[0027]半導體曝光裝置100包括控制器50，該控制器包括中央處理單元(CPU)、存儲器等等。圖3是示出了控制器50的細節(jié)的視圖。在下面的描述中，將描述頂部工作臺27在Z軸方向的位置控制。
[0028]控制器50包括主控制器51和工作臺控制器52。主控制器51控制半導體曝光裝置100的總體順序，并傳遞位置指令信息給工作臺控制器52。代替?zhèn)鬟f位置指令信息，主控制器51可以傳遞用于產(chǎn)生位置指令信息的信息，工作臺控制器52可以產(chǎn)生位置指令信息。此外，半導體曝光裝置100包括焦點檢測器，用于檢測基板表面在Z軸方向的位置。代替主控制器51，位置指令信息&可以從焦點檢測器獲得。
[0029]工作臺控制器52包括比例-積分-微分(PID)控制器(控制器)53、控制參數(shù)改變單元(改變單元)54和切換單元(切換單元)55。工作臺控制器52從主控制器51獲得位置指令信息，從干涉儀25a或25b獲得頂部工作臺27的位置測量信息，并根據(jù)獲得的位置指令信息和位置測量信息來執(zhí)行頂部工作臺27的位置反饋控制。
[0030]圖4是示出了頂部工作臺27的位置控制的控制方框圖。給出來自干涉儀25a或25b的位置測量信息Zm作為位置指令信息Zr的反饋，將控制偏差ez輸入到PID控制器54。根據(jù)設定為預定值的控制參數(shù)和控制偏差ez，PID控制器54產(chǎn)生用于驅動直線電機44的控制輸入信號uz?？刂颇繕税寗悠?3、直線電機44和頂部工作臺27,控制輸入信號被輸入到驅動器43。在該實施例中，控制參數(shù)是指控制輸入信號Uz相對于控制偏差ez的靈敏度，它是比例增益Kp、積分增益Ki和微分增益Kd中的任何一個，或是至少兩個的組合。注意，對于除Z軸方向外的方向上的位置控制，執(zhí)行相同或相似的反饋控制，除了不切換干涉儀之外。
[0031]切換單元55將產(chǎn)生控制輸入信號Uz時使用的干涉儀從干涉儀25a切換到干涉儀25b或者從干涉儀25b切換到干涉儀25a。
[0032]例如，在投影系統(tǒng)34定位在反