專利名稱：光刻設(shè)備、器件制造方法、及由此制造的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到光刻投影設(shè)備，它包含-至少一個(gè)具有質(zhì)量的可移動(dòng)物體，確切地說(shuō)是襯底臺(tái)或掩模臺(tái)，以及-用來(lái)控制所述可移動(dòng)物體的位置的位置控制系統(tǒng)，此位置控制系統(tǒng)包含輸出位置控制器力的位置控制器以及將物體確定的實(shí)際位置反饋到位置控制器的輸入端的位置反饋電路。
背景技術(shù)：
光刻投影設(shè)備通常包含諸如掩模臺(tái)或襯底臺(tái)之類的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)的物體。下面將更詳細(xì)地描述包括任何可移動(dòng)物體的光刻投影設(shè)備。
以下使用的術(shù)語(yǔ)“圖形化裝置”應(yīng)該廣義地理解為能夠用來(lái)賦予入射輻照束以對(duì)應(yīng)于要在襯底目標(biāo)部分產(chǎn)生的圖形的圖形化截面的裝置；術(shù)語(yǔ)“光閥”也可被用于上下文中。通常，所述圖形將對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生在目標(biāo)部分內(nèi)的諸如集成電路或其它器件之類的器件中的特殊的功能層(見(jiàn)下面)。這種圖形化裝置包括-掩模。掩模的概念在光刻領(lǐng)域中是眾所周知的，它包括諸如有二個(gè)自由度的、交替相移的、衰減相移的掩模類型以及各種混合掩模類型。根據(jù)掩模上的圖形，在輻照束中放置這種掩模引起照射到掩模上的射線的選擇性透射(在透射掩模的情況下)或反射(在反射掩模的情況下)。在掩模的情況下，支持結(jié)構(gòu)通常是掩模臺(tái)，它確保掩模能夠被保持在入射輻照束中所希望的位置處，并確保能夠按需要相對(duì)于輻照束被移動(dòng)；-可編程的平面鏡陣列。這種裝置的一個(gè)例子是具有粘滯彈性控制層的矩陣可尋址表面和反射表面。這種設(shè)備的基本原理是例如，反射表面的被尋址的區(qū)域以衍射光的形式反射入射光，而未被尋址的區(qū)域以非衍射光的形式反射入射光。利用適當(dāng)?shù)臑V光器，所述非衍射光能夠從反射束中被濾掉，僅僅留下衍射光；以這種方式，光束就根據(jù)矩陣可尋址表面的尋址圖形被圖形化?？删幊唐矫骁R陣列的一個(gè)變通實(shí)施方案采用了細(xì)小平面鏡的矩陣排列，借助于施加適當(dāng)?shù)木钟蚧妶?chǎng)，或利用壓電激勵(lì)裝置，各個(gè)細(xì)小平面鏡能夠繞軸各自傾斜。再次各個(gè)平面鏡是可矩陣尋址的，致使被尋址的平面鏡沿不同于未被尋址的平面鏡的方向反射入射的輻照束；以這種方式，反射的光束根據(jù)矩陣可尋址平面鏡的尋址圖形被圖形化?？梢杂眠m當(dāng)?shù)碾娮友b置來(lái)執(zhí)行所要求的矩陣尋址。在上述的二種情況下，圖形化裝置都可以包含一個(gè)或多個(gè)可編程平面鏡陣列。例如，從此處列為參考的美國(guó)專利US5296891和US 5523193以及PCT專利申請(qǐng)WO 98/38597和WO98/33096中，可以找到有關(guān)此處所述的平面鏡陣列的進(jìn)一步信息。在可編程平面鏡陣列的情況下，所述支持結(jié)構(gòu)可以被體現(xiàn)為例如可以按需要被固定或可移動(dòng)的框架或臺(tái)；以及-可編程的LCD陣列。此處列為參考的美國(guó)專利US 5229872提供了這種構(gòu)造的一個(gè)例子。如上所述，此時(shí)的支持結(jié)構(gòu)可以被體現(xiàn)為例如可以按需要被固定或可移動(dòng)的框架或臺(tái)。
為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，本文的其余部分在某些地方可以具體地面向涉及掩模和掩模臺(tái)的例子；但這種情況下討論的一般原理應(yīng)該是上面所述圖形化裝置的更廣泛的范圍。
光刻投影設(shè)備能夠被用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，圖形化裝置可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC各個(gè)層的電路圖形，且此圖形能夠被成像在已經(jīng)涂敷有輻照敏感材料(抗蝕劑)層的襯底(硅晶片)上的(例如包含一個(gè)或多個(gè)管芯的)目標(biāo)部分上。通常，單個(gè)晶片將包含相鄰目標(biāo)部分的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這些相鄰的目標(biāo)部分經(jīng)由投影系統(tǒng)每次一個(gè)地被相繼輻照。在目前采用掩模臺(tái)上掩模進(jìn)行圖形化的設(shè)備中，能夠在二種不同類型的機(jī)器之間進(jìn)行區(qū)分。在一種光刻投影設(shè)備中，借助于將整個(gè)掩模圖形一舉暴露在目標(biāo)部分上，來(lái)輻照各個(gè)目標(biāo)部分；這種設(shè)備通常被稱為晶片步進(jìn)機(jī)或步進(jìn)重復(fù)設(shè)備。在一種變通設(shè)備即通常稱為步進(jìn)掃描設(shè)備中，借助于沿給定的參考方向(“掃描”方向)在投影束下對(duì)掩模圖形進(jìn)行漸進(jìn)掃描，同時(shí)平行或反平行于此方向同步地掃描襯底臺(tái)，來(lái)輻照各個(gè)目標(biāo)部分；通常，由于投影系統(tǒng)會(huì)具有倍率系數(shù)M(通常小于1)，故襯底臺(tái)被掃描的速度V將是掩模臺(tái)被掃描的速度的M倍。從例如此處列為參考的美國(guó)專利US6046792中，可以找到有關(guān)此處所述光刻裝置的進(jìn)一步信息。
在利用光刻投影設(shè)備的制造工藝中，(例如掩模中的)圖形被成像在至少部分地被輻照敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的襯底上。在此成像步驟之前，襯底可以經(jīng)歷各種處理，例如準(zhǔn)備工作、抗蝕劑涂敷、以及適度的烘焙。在曝光之后，可以對(duì)襯底進(jìn)行其它處理，例如曝光后烘焙(PEB)、顯影、強(qiáng)烘焙、以及成像圖形的測(cè)量/檢查。這一系列處理被用作對(duì)器件例如IC的單層進(jìn)行圖形化的基礎(chǔ)。這種圖形化層然后可以經(jīng)歷諸如腐蝕、離子注入(摻雜)、金屬化、氧化、化學(xué)機(jī)械拋光之類的為完成單層的各種處理。若要求幾個(gè)層，則對(duì)各個(gè)新的層必須重復(fù)整個(gè)處理或其變通處理。最終將在襯底(晶片)上出現(xiàn)一系列器件。然后利用諸如切片或鋸開(kāi)之類的技術(shù)，這些器件被彼此分隔開(kāi)，單個(gè)器件從而能夠被安裝在載體上，連接到插腳等。而且，例如，從此處列為參考的Peter van Zant所著“Microchip FabricationAPractical Guide to Semicongductor Processing”，第三版，McGraw HillPublishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4中，能夠得到有關(guān)這種處理的進(jìn)一步信息。
為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，以下可以將投影系統(tǒng)稱為“透鏡”；但此術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被廣泛地理解為包羅各種類型的投影系統(tǒng)，例如包括折射光學(xué)器件、反射器件、以及反射折射系統(tǒng)。輻照系統(tǒng)可能還包括根據(jù)用來(lái)對(duì)輻射投影束進(jìn)行定向、成形、或控制的這些設(shè)計(jì)類型中的任何一種而操作的組成部分，且這些組成部分在下面也可以被集體或單獨(dú)地稱為“透鏡”。而且，光刻設(shè)備可以是具有二個(gè)或多個(gè)襯底臺(tái)(和/或二個(gè)或多個(gè)掩模臺(tái))。在這種“多臺(tái)”裝置中，額外的臺(tái)可以被同時(shí)使用，或可以在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行預(yù)備步驟，而一個(gè)或多個(gè)其它臺(tái)被用于曝光。例如，在此處列為參考的US 5969441和WO 98/40791中，描述了雙臺(tái)光刻設(shè)備。
通常，是為光刻投影設(shè)備的一部分的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)的掩模臺(tái)、一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)的襯底臺(tái)和其它的可移動(dòng)臺(tái)、或其它的可移動(dòng)物體，可以被位置控制系統(tǒng)控制。例如，如歐洲專利No.1265106所公開(kāi)的那樣，物體的位置控制系統(tǒng)通常包含位置控制器和位置反饋電路。所需的位置被饋送到位置控制器，位置控制器計(jì)算所要求的物體運(yùn)動(dòng)。位置控制器將位置控制力施加到對(duì)應(yīng)于所要求運(yùn)動(dòng)的物體上。經(jīng)由位置反饋電路，位置控制器接收有關(guān)物體實(shí)際位置的信息。若確定的實(shí)際位置偏離于所需的位置，則位置控制器可以改變位置控制力，直至物體到達(dá)所需的位置。
實(shí)際位置與計(jì)算位置的偏離可以由外力引起。例如，在多臺(tái)光刻設(shè)備的情況下，由一個(gè)臺(tái)的加速誘發(fā)的空氣壓力變化，可以導(dǎo)致另一臺(tái)上的外部干擾力。位置控制系統(tǒng)對(duì)外力的靈敏度應(yīng)該盡可能小，但其它的設(shè)計(jì)參數(shù)和要求限制了降低對(duì)外力的靈敏度的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低物體位置控制系統(tǒng)對(duì)外力的靈敏度，確切地說(shuō)但不局限于多臺(tái)光刻投影設(shè)備中可移動(dòng)物體的位置控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是當(dāng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量以降低物體位置控制系統(tǒng)對(duì)外力的靈敏度時(shí)，不影響其它的設(shè)計(jì)參數(shù)和要求。
根據(jù)本發(fā)明，在上述光刻投影設(shè)備中達(dá)到了這些和其它的目的，其特征在于位置控制系統(tǒng)還包含加速控制系統(tǒng)，它包含-第一加速電路支路，它包含其中被輸入位置控制器力的減法器以及減法器的輸出被輸入其中且輸出要施加到物體的控制力的具有第一增益的第一濾波器；以及-第二加速電路支路，它包含具有第二增益且加速控制信號(hào)被輸入其中的第二濾波器，第二電路支路的輸出被輸入到所述減法器中，以便從位置控制器力中減去第二電路支路的輸出。
根據(jù)本發(fā)明的具有一個(gè)或多個(gè)位置控制系統(tǒng)的光刻設(shè)備有利地采用了經(jīng)由第二加速電路支路的加速反饋或加速誤差前饋。當(dāng)力被施加在物體上時(shí)，物體傾向于加速。于是，當(dāng)除了位置控制力之外還有外力被施加在物體上時(shí)，物體不像位置控制系統(tǒng)所計(jì)算的那樣加速。利用物體加速或加速誤差亦即物體的實(shí)際加速度與預(yù)期的加速度之間的差別的反饋，可以補(bǔ)償或至少減小作為外部干擾力的結(jié)果的額外加速。
然而，加速控制系統(tǒng)可能引入增益，這也可以影響位置控制力。但借助于在加速控制系統(tǒng)中放置第一濾波器和第二濾波器至少二個(gè)濾波器，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以被有利地設(shè)計(jì)成其特性對(duì)在不同的輸入節(jié)點(diǎn)處輸入到系統(tǒng)中的力不同。加速控制系統(tǒng)對(duì)位置控制力的影響從而可以被區(qū)分于加速控制系統(tǒng)對(duì)干擾力的影響。
包含在第一加速電路支路中的具有第一增益的第一濾波器，可以被置于位置控制器與物體之間。第二濾波器可以被置于例如物體濾波器的輸出亦即實(shí)際加速與第一濾波器的輸入之間的加速反饋電路中，或被置于例如以加速誤差信號(hào)作為輸入的加速前饋電路中。在各個(gè)情況下，輸入到第二濾波器中的信號(hào)是從實(shí)際加速推導(dǎo)得到的信號(hào)，并可以被認(rèn)為是加速控制信號(hào)。于是，位置控制器力在被施加到物體之前，但在過(guò)濾了的加速信號(hào)已經(jīng)被減法器從中減去之后，被第一濾波器過(guò)濾。另一方面，干擾力被直接施加在物體上，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)干擾力的可能不同的傳遞函數(shù)。
請(qǐng)注意，系統(tǒng)對(duì)位置控制器力的傳遞函數(shù)是從作為輸入節(jié)點(diǎn)的減法器8的輸入到作為輸出的物體的加速度的傳遞函數(shù)。對(duì)干擾力的傳遞函數(shù)是從作為輸入節(jié)點(diǎn)的物體濾波器的輸入到作為輸出的物體的加速度的傳遞函數(shù)。
施加在物體上的力導(dǎo)致物體加速。加速度的量來(lái)自施加到物體的力此力可以被認(rèn)為被物體濾波。于是，在系統(tǒng)的示意表示中，物體可以被表示為具有物體增益的一個(gè)物體濾波器。
采用根據(jù)本發(fā)明的加速控制系統(tǒng)的位置控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于位置控制器力和外力的有區(qū)分的傳遞函數(shù)。這一差別使得能夠得到降低外力影響而對(duì)其它設(shè)計(jì)參數(shù)或要求的影響最小的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
加速控制系統(tǒng)最好具有對(duì)輸入到減法器的位置控制器力的第一傳遞函數(shù)以及對(duì)直接施加在物體上的干擾力的第二傳遞函數(shù)，第一傳遞函數(shù)基本上等于物體增益，而第二傳遞函數(shù)通常小于物體增益，其中，物體增益基本上等于物體質(zhì)量的倒數(shù)。借助加速控制系統(tǒng)對(duì)位置控制力的傳遞函數(shù)等于物體增益，故位置控制系統(tǒng)，特別是位置控制器無(wú)須適配額外的加速控制系統(tǒng)。不用此加速控制系統(tǒng)，位置控制器已經(jīng)經(jīng)歷了物體增益，從而實(shí)際上毫無(wú)改變。但不用此加速控制系統(tǒng)，干擾力也經(jīng)歷了物體增益，但借助加速控制系統(tǒng)具有小于物體增益的對(duì)干擾力的第二傳遞函數(shù)，故經(jīng)歷的物體增益比較小。因此，干擾力造成的物體加速小于不用加速控制系統(tǒng)的。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，加速控制系統(tǒng)具有選擇的回路增益，第一傳遞函數(shù)是G1=1m,]]>
第二傳遞函數(shù)是G2=1m+Kl,]]>且回路增益是Kl＝Kf·Ks。
其中，m是物體的質(zhì)量，Kl是回路增益，Kf是第一濾波器的第一增益，而Ks是第二濾波器的第二增益。
在包含具有第一和第二傳遞函數(shù)G1和G2的加速控制系統(tǒng)的位置控制系統(tǒng)中，干擾力造成的加速可以被降低到任何隨意選擇的水平。傳遞函數(shù)G1和G2可以表示響應(yīng)于各個(gè)力的加速度的關(guān)系(傳遞函數(shù)作用的各個(gè)量即輸出，是物體加速度)。位置控制器的傳遞函數(shù)對(duì)物體增益被保持恒定，但對(duì)干擾力的傳遞函數(shù)可以借助于選擇回路增益Kl來(lái)選擇。任何回路增益Kl都可以被選擇，并借助于選擇相應(yīng)的第一增益和第二增益來(lái)實(shí)現(xiàn)。但應(yīng)該指出的是，濾波器的設(shè)計(jì)可能對(duì)能夠得到的第一增益和第二增益從而對(duì)能夠得到的回路增益施加限制。
本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員能夠從給定的傳遞函數(shù)和回路增益推導(dǎo)出適當(dāng)?shù)牡谝粸V波器和第二濾波器的特性。但為完整起見(jiàn)，給出了適當(dāng)?shù)脑鲆孢m當(dāng)?shù)牡谝辉鲆鏋镵f=1+Klm,]]>且適當(dāng)?shù)牡诙鲆鏋镵s=Kl1+Klm.]]>有利的是，第一傳遞函數(shù)G1基本上不隨輸入頻率變化，而第二傳遞函數(shù)G2隨輸入頻率變化。為了確保系統(tǒng)在所有情況下的穩(wěn)定性，對(duì)干擾力的第二傳遞函數(shù)可以隨外加干擾力的頻率變化。對(duì)于比較高的頻率，物體增益Ho例如由于動(dòng)力學(xué)和/或時(shí)間延遲而開(kāi)始例如偏離1/m。因此，為了避免不穩(wěn)定性，對(duì)于比較高的頻率，賦予Kl比較小的增益是有利的，因?yàn)槿鬕l和Ho的乘積小于1，則保證了穩(wěn)定性，而不管相位。結(jié)果是對(duì)于提高的頻率，G2一直增加到1/m。
由于特別是在高頻率下可能出現(xiàn)上述的系統(tǒng)不穩(wěn)定性，故回路增益Kl隨頻率提高而降低是有利的，導(dǎo)致第二傳遞函數(shù)G2隨輸入頻率提高而提高。借助于提高傳遞函數(shù)，可以接近原來(lái)的物體增益。在此情況下，加速控制系統(tǒng)可能不影響在某個(gè)頻率以上施加到物體的任何力。
在其中第二傳遞函數(shù)G2是輸入頻率的函數(shù)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，回路增益Kl由與頻率有關(guān)的回路濾波器Hl(s)提供，第一濾波器Hf的頻率依賴性為Hf(s)=1+Hl(s)m,]]>而第二濾波器Hs(s)的頻率依賴性為Hs(s)=Hl(s)1+Hl(s)m.]]>為了得到與頻率有關(guān)的第二傳遞函數(shù)G2，回路增益Kl可以是頻率的函數(shù)，亦即回路濾波器Hl(s)。結(jié)果，由于第一濾波器和第二濾波器可以用所述回路濾波器構(gòu)成，故第一濾波器和第二濾波器可以成為頻率的函數(shù)。適當(dāng)?shù)幕芈窞V波器是二階低通濾波器或積分電路。
應(yīng)該指出的是，不管第一濾波器和第二濾波器的頻率依賴性如何，第一傳遞函數(shù)仍然基本上等于物體質(zhì)量的倒數(shù)，因而獨(dú)立于任何頻率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，位置控制系統(tǒng)是一種離散時(shí)間系統(tǒng)。這樣的數(shù)字系統(tǒng)容易設(shè)計(jì)且節(jié)約成本。
在另一實(shí)施方案中，位置控制系統(tǒng)至少具有與物體增益串聯(lián)的過(guò)程傳遞函數(shù)延遲Dp＝z-p以及與第二增益串聯(lián)的加速反饋電路中的加速測(cè)量延遲Da＝z-q。如上所述，位置控制系統(tǒng)可以在系統(tǒng)中任何地方表現(xiàn)出延遲。此延遲可以被測(cè)量、計(jì)算、或推導(dǎo)，并隨后被模型化和包括在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。
系統(tǒng)中可能存在的二種重要的延遲是過(guò)程傳遞函數(shù)延遲Dp和加速測(cè)量延遲Da。過(guò)程傳遞函數(shù)延遲Dp表示呈現(xiàn)在位置控制器輸出位置控制器力的時(shí)刻與物體由于此位置控制器力而加速的時(shí)刻之間的總延遲。加速測(cè)量延遲Da表示測(cè)量物體加速期間出現(xiàn)的任何延遲。
在數(shù)字系統(tǒng)中，此二個(gè)延遲Dp和Da可以被表示為Dp＝z-p和Da＝z-q，并被引入到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。在這種表示中，p和q不局限于整數(shù)。在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入這二個(gè)延遲，導(dǎo)致適當(dāng)?shù)牡谝粸V波器為Hf(z)=1+Hl(z)z-(p+q)m,]]>且適當(dāng)?shù)牡诙V波器為Hs(z)=Hl(z)1+Hl(z)z-(p+q)m.]]>雖然結(jié)合數(shù)字位置控制系統(tǒng)提出并描述了延遲濾波器，但應(yīng)該理解的是，延遲濾波器同樣可以如上所述被包含在模擬位置控制系統(tǒng)中。
雖然各種濾波器已經(jīng)用其特性加以了描述并在方程中公式化了，但要指出的是，本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員能夠利用在根據(jù)本發(fā)明的位置控制系統(tǒng)中給出的描述和公式實(shí)現(xiàn)各種濾波器。
在本發(fā)明的另一情況下，提供了一種有關(guān)光刻設(shè)備的如上所述的位置控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明另一情況，提供了一種器件制造方法，它包含控制至少一個(gè)可移動(dòng)物體確切地說(shuō)是所述襯底、所述圖形化裝置、或二者的位置的步驟；其中，控制位置的步驟包含下列步驟-將控制力(Fc)施加在所述可移動(dòng)物體上；-確定所述可移動(dòng)物體的實(shí)際位置；-將所述位置反饋到位置控制器(6)的輸入端，其特征是-用包含在第一加速電路支路中的減法器(8)，從位置控制器力(Fp)減去濾波過(guò)的加速控制信號(hào)；-用包含在第一加速電路支路中的具有第一增益(Kf)的第一濾波器(Hf)，對(duì)減法器(8)的輸出進(jìn)行濾波；-確定所述可移動(dòng)物體的加速；-用包含在第二加速電路支路中的具有第二增益(Ks)的第二濾波器(Hs)，對(duì)加速控制信號(hào)進(jìn)行濾波；-將第二加速電路支路的輸出饋送到包含在第一加速電路支路中的減法器(8)。
雖然在這方面可以具體參照根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在IC制造中的使用，但應(yīng)該清楚地理解的是，這種設(shè)備具有許多其它可能的應(yīng)用。例如，可以被用于集成光學(xué)系統(tǒng)的制造、磁疇存儲(chǔ)器的操縱和探測(cè)、液晶顯示板、薄膜磁頭等。熟練的技術(shù)人員可以理解的是，在這些變通應(yīng)用方面，本文中術(shù)語(yǔ)“原版”、“晶片”、或“管芯”的任何使用應(yīng)該被認(rèn)為分別被更一般的術(shù)語(yǔ)“掩模”、“襯底”、以及“目標(biāo)部分”所代替。
在本文中，術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”被用來(lái)包羅所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如波長(zhǎng)為365、248、193、157、或126nm)和遠(yuǎn)紫外線(EUV)輻射(例如波長(zhǎng)為5-20nm)，以及諸如離子束或電子束之類的粒子束。


下面參照所附示意圖，僅僅用舉例的方法，來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在這些附圖中，相應(yīng)的參考號(hào)表示相應(yīng)的零件，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的光刻投影設(shè)備；圖2是采用位置反饋的現(xiàn)有技術(shù)位置控制系統(tǒng)的示意方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的位置控制系統(tǒng)實(shí)施方案的示意方框圖；圖4A是常規(guī)加速控制系統(tǒng)的示意方框圖；圖4B是以位置控制力作為輸入的根據(jù)本發(fā)明的加速控制系統(tǒng)的示意方框圖；圖4C是以干擾力作為輸入的根據(jù)本發(fā)明的加速控制系統(tǒng)的示意方框圖；圖5A是第一濾波器實(shí)施方案的示意方框圖；圖5B是第二濾波器實(shí)施方案的示意方框圖；圖5C是根據(jù)本發(fā)明的位置控制系統(tǒng)實(shí)施方案的示意方框圖；圖6是本發(fā)明的數(shù)字實(shí)施方案的示意方框圖，其中，系統(tǒng)中可能表示的一些濾波器存在延遲；圖7A和7B曲線示出了用圖6的數(shù)字實(shí)施方案得到的過(guò)程靈敏度；圖8是采用加速設(shè)定點(diǎn)前饋的本發(fā)明另一實(shí)施方案的示意方框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方案1圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施方案的光刻投影設(shè)備1，此設(shè)備包含-輻照系統(tǒng)IL，用來(lái)饋送輻照投影光束PB。在此特定情況下，輻照系統(tǒng)還包含輻照源LA；-第一物體臺(tái)(掩模臺(tái))MT，它配備有用來(lái)夾持掩模MA(例如原版)的掩模夾具，并被連接到用來(lái)準(zhǔn)確地相對(duì)于部件PL定位掩模的第一定位裝置PM；-第二物體臺(tái)(襯底臺(tái))WT，它配備有用來(lái)夾持襯底W(例如涂敷有抗蝕劑的硅晶片)的襯底夾具，并被連接到用來(lái)準(zhǔn)確地相對(duì)于部件PL定位襯底的第二定位裝置PW；以及-投影系統(tǒng)(“透鏡”)PL，用來(lái)將掩模MA的被輻照部分成像到襯底W的目標(biāo)部分C(例如包含一個(gè)或多個(gè)管芯)上。
如此處所述，此設(shè)備是透射型的(亦即具有透射掩模)。但通常也可以是例如反射型的(具有反射掩模的)?；蛘?，此設(shè)備可以采用另一種圖形化裝置，例如上面提到的可編程平面鏡陣列。
源LA產(chǎn)生輻照束。例如，此光束直接或通過(guò)諸如光束擴(kuò)展器之類的調(diào)整裝置之后，被饋送到照明系統(tǒng)(照明器)IL中。照明器IL可以包含調(diào)節(jié)裝置，用來(lái)設(shè)定分布在光束中的強(qiáng)度的外徑向范圍和/或內(nèi)徑向范圍(通常分別稱為外σ和內(nèi)σ)。此外，通常還包含各種其它組成部分，例如積分器和聚光鏡。以這種方式，入射在掩模MA上的光束PB具有所希望的均勻性和截面強(qiáng)度分布。
關(guān)于圖1應(yīng)該指出的是，源LA可以在光刻投影設(shè)備機(jī)箱內(nèi)(如源LA是汞燈的情況下所習(xí)見(jiàn)的那樣)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投影設(shè)備，產(chǎn)生的輻照束被引入到設(shè)備中(例如借助于適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)平面鏡)；此后一種方案在源LA是準(zhǔn)分子激光器的情況下習(xí)見(jiàn)。本發(fā)明和權(quán)利要求包羅了這二種方案。
光束PB隨后與夾持在掩模臺(tái)MT上的掩模MA交截。光束PB橫越掩模MA之后，通過(guò)透鏡PL，光束PB被聚焦到襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位裝置PW(以及干涉測(cè)量裝置IF)，襯底臺(tái)WT可以被準(zhǔn)確地移動(dòng)，以便例如將不同的目標(biāo)部分C定位在光束PB的光路中。同樣，例如在從掩模信息庫(kù)機(jī)械檢索掩模MA之后，或在掃描過(guò)程中，第一定位裝置PM能夠被用來(lái)相對(duì)于光束PB的光路準(zhǔn)確地定位掩模MA。通常，借助于圖1中未清楚地示出的長(zhǎng)行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精細(xì)定位)來(lái)實(shí)現(xiàn)物體臺(tái)MT和WT的運(yùn)動(dòng)。但在晶片步進(jìn)機(jī)(與步進(jìn)掃描設(shè)備相反)的情況下，掩模臺(tái)MT可以僅僅被連接到短行程執(zhí)行器，或可以被固定?？梢岳醚谀?duì)準(zhǔn)記號(hào)M1和M2以及襯底對(duì)準(zhǔn)記號(hào)P1和P2，來(lái)對(duì)準(zhǔn)掩模MA和襯底W。
所示的設(shè)備能夠被用于二種不同的模式1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT被保持基本上不動(dòng)，而整個(gè)掩模圖象被一次投影(亦即單個(gè)“閃光”)到目標(biāo)部分C上。襯底臺(tái)WT然后沿x和/或y方向偏移，致使不同的目標(biāo)部分C能夠被光束PB輻照；以及2.在掃描模式中，除了給定的目標(biāo)部分C不在單個(gè)“閃光”中被暴露之外，采用了基本上相同的方案。代之以掩模臺(tái)MT可以速度v沿給定方向移動(dòng)(所謂“掃描方向”，例如y方向)，致使投影光束PB在掩模圖象上掃描；襯底臺(tái)同時(shí)沿相同的方向或相反的方向以速度V＝Mv被移動(dòng)，其中，M是透鏡PL的倍率系數(shù)(典型地說(shuō)，M＝1/4或1/5)。以這種方式，能夠曝光比較大的目標(biāo)部分C而無(wú)須損失分辨率。
定位裝置PM和PW可以是根據(jù)本發(fā)明的位置控制系統(tǒng)的實(shí)施方案。以下的附圖及其描述將致力于這種位置控制系統(tǒng)。首先，為便于理解，以相關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的位置控制系統(tǒng)來(lái)描述位置控制系統(tǒng)的構(gòu)造和工作。然后提出并描述本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖2示出了位置控制系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案，它采用了用來(lái)控制物體位置的位置反饋。從位置控制系統(tǒng)外部，確定了所希望的絕對(duì)位置，并經(jīng)由設(shè)定點(diǎn)輸入端2被饋送到位置控制系統(tǒng)?？梢詮乃Ｍ慕^對(duì)位置減去測(cè)得的被控制物體的實(shí)際絕對(duì)位置，導(dǎo)致所希望的物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)4。然后，所希望的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)4經(jīng)由位置控制器輸入端被饋送到位置控制器6。位置控制器6是本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員眾所周知的一種器件，能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)。例如，位置控制器6可以包含PID控制器、低通濾波器、以及放大器。
由于控制信號(hào)以力的形式作用在物體上，故從位置控制器6輸出的控制信號(hào)可以被稱為位置控制器力Fp。此位置控制器力Fp導(dǎo)致在圖中被表示為具有物體增益Ko的物體濾波器Ho的物體依賴于物體質(zhì)量m的加速。除了物體的質(zhì)量m之外，還可以存在諸如摩擦之類的其它參數(shù)，并用物體增益Ko表示，但為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)物體增益Ko僅僅依賴于物體的質(zhì)量。
由于物理定律，物體的速度等于積分器14所示的物體加速度的時(shí)間積分。同樣，積分器18對(duì)速度信號(hào)16的積分導(dǎo)致確定的實(shí)際位置信號(hào)20。此位置信號(hào)20經(jīng)由位置反饋電路22被反饋到位置控制系統(tǒng)的輸入。
不僅由位置控制器輸出的力Fp，而且還有其它的力可以被施加在物體上。在多臺(tái)光刻設(shè)備的情況下，物體可以是一個(gè)臺(tái)。另一臺(tái)誘發(fā)的空氣壓力變化可以在所述臺(tái)上施加外部干擾力。但任何外力由于導(dǎo)致物體不可預(yù)期的位移而干擾了位置控制系統(tǒng)。
在圖2中，用虛線箭頭表示干擾力Fd，因?yàn)樗皇窍到y(tǒng)的物理組成部分。但它被包括在圖2中，以便示出何處要考慮干擾力Fd被輸入系統(tǒng)，因?yàn)檫@是理解本發(fā)明的一個(gè)重要情況。
本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員可以容易地理解圖2的位置控制系統(tǒng)通常如何起作用。利用減法器，設(shè)定點(diǎn)2處的位置輸入被減去確定的亦即計(jì)算的或測(cè)量的實(shí)際位置信號(hào)20，導(dǎo)致所希望的運(yùn)動(dòng)信號(hào)4。根據(jù)所希望的運(yùn)動(dòng)4，位置控制器6確定力，以便將物體移動(dòng)到所希望的位置。從位置控制器6輸出的力Fp被施加到物體。而且，假設(shè)此時(shí)要出現(xiàn)的干擾力Fd也被施加到物體。由于位置控制器6施加的力Fp以及干擾力Fd引起的力，物體依賴于用具有等于1/m的物體增益Ko的物體濾波器Ho表示的物體的質(zhì)量而加速，m是物體的質(zhì)量。
實(shí)際位置信號(hào)20本質(zhì)上等于二重積分的加速信號(hào)12。此二重積分由積分器14和18示意地執(zhí)行。若希望知道加速信號(hào)12，則可以直接測(cè)量或用相對(duì)于時(shí)間的二重微分從位置信號(hào)20推導(dǎo)。確定的實(shí)際位置信號(hào)20被反饋到減法器。就得到所希望的運(yùn)動(dòng)信號(hào)4。但由于干擾力Fd，實(shí)際的運(yùn)動(dòng)可能不同于意欲從位置控制器6施加的力得到的所希望的運(yùn)動(dòng)。于是，位置控制器6需要改變位置控制器力Fp，以便補(bǔ)償干擾力Fd。
注意，圖2不包括任何前饋電路。但實(shí)際上可以存在前饋電路。例如，所希望的位置2可以對(duì)應(yīng)于所希望的物體加速度。所希望的物體加速度通常被處理，例如被乘以物體質(zhì)量，并被加到位置控制器力Fp。依賴于物體特性的細(xì)節(jié)，也可以存在其它的前饋電路。
圖3是采用根據(jù)本發(fā)明的位置反饋和加速反饋的位置控制系統(tǒng)圖。此圖包含加速控制系統(tǒng)34。加速控制系統(tǒng)34包含第一和第二加速電路支路。第一電路支路包含減法器8和具有第一增益Kf的第一濾波器Hf。第二電路支路包含具有第二增益Ks的第二濾波器Hs。而且，加速反饋信號(hào)28被輸入到第二濾波器Hs，且濾波過(guò)的加速反饋信號(hào)32從第二濾波器Hs被輸出，并用減法器8，從位置控制器6輸出的位置控制器力Fp中被減去。不是位置控制器力Fp，而是控制力Fc被施加在物體上。控制力Fc由第一濾波器Hf輸出。
為了很好地理解加速控制系統(tǒng)34，在描述根據(jù)圖3的位置控制系統(tǒng)的功能之前，先參照?qǐng)D4A、4B、以及4C。
圖4A示出了包含回路增益Kl和物體濾波器Ho的加速控制系統(tǒng)36的一般基本概念。與圖2所示的系統(tǒng)相比，增加了回路增益Kl和反饋電路38。此加速以增益Kl/(m+Kl)與位置控制器力Fp相關(guān)。此加速以增益1/(m+Kl)與干擾力Fd相關(guān)。于是，與沒(méi)有加速控制系統(tǒng)36的系統(tǒng)相比，位置控制器力Fp導(dǎo)致不同的加速。確切地說(shuō)，當(dāng)使Kl與頻率有關(guān)以便由于Ho中的延遲或動(dòng)態(tài)而減小更高頻率的回路增益Kl時(shí)，位置控制器力Fp與實(shí)際加速之間的關(guān)系也成為與頻率有關(guān)。于是，原來(lái)的物體增益1/m被與頻率有關(guān)的增益代替。位置控制器6難以補(bǔ)償這一與頻率有關(guān)的增益。位置控制器6需要為此目的而加以修正，對(duì)于位置控制回路的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，這是非常困難的。
圖4B和4C示出了根據(jù)本發(fā)明的加速控制系統(tǒng)34，它具有減法器8、具有第一增益Kf的第一濾波器Hf、以及具有第二增益Ks的第二濾波器Hs。圖4B示出了僅僅具有位置控制器力Fp作為輸入的加速控制系統(tǒng)34。圖4C示出了僅僅具有干擾力Fd作為輸入的加速控制系統(tǒng)34。圖4B和4C的加速控制系統(tǒng)都以物體的實(shí)際加速作為輸出。
與圖2所示系統(tǒng)中位置控制器力Fp引起的加速相比，位置控制器力Fp引起的加速應(yīng)該不被加速控制系統(tǒng)34改變，亦即增大或衰減。于是，對(duì)于輸入到減法器8的位置控制器力Fp加速控制系統(tǒng)34的增益應(yīng)該等于1/m。
對(duì)于減法器8的輸入的加速控制系統(tǒng)34的增益等于
K=Kfm1+Kf·Kbm,]]>且如上所述應(yīng)該等于1/m。于是，對(duì)第一增益Kf和第二增益Ks的第一限制是Kfm1+Kf·Ksm=1m.]]>下面參照?qǐng)D4C，干擾力Fd應(yīng)該以可與圖4A引入的回路增益比擬的回路增益Kl被衰減。因?yàn)樵诖饲闆r下第一濾波器Hf和第二濾波器Hs可以被組合并表示為一個(gè)濾波器，故實(shí)際上，圖4C所示的加速控制系統(tǒng)34基本上完全與圖4A中的電路相同。于是，回路增益Kl可以代表二個(gè)濾波器，從而等于第一增益Kf乘以第二增益KsKl＝Kf·Ks，導(dǎo)致對(duì)第一增益Kl和第二增益Ks的第二限制。
要指出的是，利用根據(jù)本發(fā)明的加速控制系統(tǒng)34導(dǎo)致了干擾力Fd引起的加速的衰減，而位置控制器力引起的加速保持不變。
有關(guān)圖4B和4C所述的二個(gè)限制可以被組合，以便得到表示所希望的第一濾波器Hf的第一增益Kf和第二濾波器Hs的第二增益Ks的二個(gè)表示式Kf=1+Klm;]]>Ks=Kl1+Klm=KlKf.]]>圖5A示出了具有上述第一濾波器Hf公式化的濾波器特性的濾波器實(shí)施方案。此濾波器包含其特性完全相同于物體濾波器Ho的第一濾波器Hf1以及對(duì)應(yīng)于回路濾波器Hl的第二濾波器Hf2，濾波器Hf1和濾波器Hf2都位于前饋支路中。
圖5B示出了具有上述第二濾波器Hs公式化的濾波器特性的濾波器實(shí)施方案。此濾波器包含其特性完全相同于物體濾波器Ho的第一濾波器Hs1以及對(duì)應(yīng)于回路濾波器Hl的第二濾波器Hs2。第一濾波器Hs1被置于反饋電路支路中。
其特性完全相同于物體濾波器Ho的濾波器Hf1和Hs1，可以是一種計(jì)算機(jī)裝置。這意味著所示濾波器在信號(hào)處理裝置例如可編程計(jì)算機(jī)裝置中被實(shí)現(xiàn)，它接受輸入信號(hào)，根據(jù)濾波器實(shí)現(xiàn)的特性(在此情況下完全相同于物體濾波器的特性)而對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波，并輸出結(jié)果。此外，在眾所周知的計(jì)算機(jī)裝置中還可以物理地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的其它零件，或用任何其它類型的信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)其它的零件。
圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的位置控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，其中，相關(guān)于圖5A和5B引入的濾波器被實(shí)現(xiàn)在圖3所示的采用加速反饋的位置控制系統(tǒng)中。在圖5C中，所希望的位置信號(hào)在設(shè)定點(diǎn)2處被輸入到系統(tǒng)。實(shí)際的位置信號(hào)20從所希望的位置被減去，得到所希望的運(yùn)動(dòng)信號(hào)4，此運(yùn)動(dòng)信號(hào)4被輸入到位置控制器6。濾波過(guò)的實(shí)際加速信號(hào)32從位置控制器力Fp被減去，并被輸入到第一濾波器Hf?，F(xiàn)在，第一濾波器Hf的輸出是施加到表示為物體濾波器Ho的物體的控制力Fc。實(shí)際的加速被饋送到第二濾波器Hs，且如上所述，其輸出從位置控制器力Fp被減去。實(shí)際的位置信號(hào)20可以從實(shí)際的加速信號(hào)12計(jì)算，并被饋送到系統(tǒng)的輸入節(jié)點(diǎn)亦即設(shè)定點(diǎn)2，從輸入的所希望的位置被減去。通常，再次如上所述測(cè)量位置信號(hào)20，并從中可以確定實(shí)際的加速。
在所示的位置控制系統(tǒng)中，由于施加在物體上的干擾力而引起的物體的任何意外加速，都被加速反饋系統(tǒng)34在早期階段補(bǔ)償。
要指出的是，在此位置控制系統(tǒng)中，仍然存在著普通的濾波器。此時(shí)回路濾波器Hl并沒(méi)有特殊化。加速控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成回路濾波器Hl僅僅具有對(duì)干擾力Fd的影響，而不反應(yīng)對(duì)任何位置控制器力Fp的影響。因此，可以根據(jù)任何適當(dāng)?shù)臑V波器特性來(lái)設(shè)計(jì)回路濾波器。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，回路濾波器Hl被設(shè)計(jì)成與頻率有關(guān)的濾波器，它抑制任何低頻干擾力Fd，但使任何高頻干擾力不變。在這種實(shí)施方案中，回路濾波器Hl可以是一種二階低通濾波器或積分器。但回路濾波器Hl可以是與頻率無(wú)關(guān)的，從而僅僅是恒定的增益。
圖6示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方案。本發(fā)明被體現(xiàn)為數(shù)字離散時(shí)間系統(tǒng)。但如在上述系統(tǒng)中那樣，在系統(tǒng)中可以存在延遲。因此，在圖6中，二種可能的延遲被包括在位置控制系統(tǒng)中。存在于系統(tǒng)中的第一延遲可以是過(guò)程傳遞函數(shù)延遲，亦即從位置控制器輸出到物體的實(shí)際加速的延遲。第二延遲可以是加速測(cè)量延遲。
借助于將物體濾波器Ho修正成包括延遲，過(guò)程傳遞函數(shù)延遲被引入到位置控制系統(tǒng)中。在離散的時(shí)間，延遲被表示為z-p，物體濾波器Ho于是成為z-p/m。加速測(cè)量延遲以位于加速控制系統(tǒng)34的反饋支路中的離散延遲濾波器的形式被引入。
加速測(cè)量延遲濾波器Da等于z-q。修正和增加的濾波器導(dǎo)致整個(gè)位置控制系統(tǒng)的修正的特性。確切地說(shuō)，第一增益G1現(xiàn)在改變?yōu)閦-p/m，亦即保持與包括延遲的物體增益相同。但包含代表一個(gè)或多個(gè)延遲的濾波器的數(shù)字位置控制系統(tǒng)基本上相似于圖3、4A-4C、以及5A-5的位置控制系統(tǒng)起作用。因此，對(duì)數(shù)字位置控制系統(tǒng)不再贅述。
圖7A示出了用圖6所述實(shí)施方案得到的理論結(jié)果，而圖7B示出了其實(shí)際結(jié)果。圖7A和7B中的曲線示出了數(shù)字實(shí)施方案的過(guò)程靈敏度與輸入干擾力的頻率的關(guān)系。水平軸上的頻率是對(duì)數(shù)尺度。圖7A和7B所示的過(guò)程靈敏度是位置回路過(guò)程靈敏度，亦即從干擾力Fd到測(cè)得的位置誤差4的傳遞函數(shù)。
圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的沒(méi)有加速反饋和有加速反饋的理論過(guò)程靈敏度。用虛線52示出了數(shù)字現(xiàn)有技術(shù)位置控制系統(tǒng)的理論過(guò)程靈敏度。用實(shí)線54示出了根據(jù)本發(fā)明的位置控制系統(tǒng)的理論過(guò)程靈敏度。實(shí)際上，在系統(tǒng)中存在更高階的動(dòng)態(tài)。1kHz附近的諧振峰來(lái)自這種更高階動(dòng)態(tài)。這些更高階動(dòng)態(tài)被包括在用來(lái)計(jì)算這些理論結(jié)果的理論模型中。
根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程靈敏度相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的過(guò)程靈敏度被明顯地降低，特別是對(duì)于低的頻率。對(duì)于10Hz的干擾力，過(guò)程靈敏度被降低大約20dB(10倍)。對(duì)于高于200Hz但低于1kHz的頻率，過(guò)程靈敏度稍許增大，而對(duì)于高于1kHz的頻率，過(guò)程靈敏度基本上與現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)相同。
圖7B示出了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的虛線56和根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)線58。這些曲線表示測(cè)得的數(shù)據(jù)，因而表示系統(tǒng)的實(shí)際位置回路過(guò)程靈敏度?，F(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)二者的過(guò)程靈敏度與圖7A所示的預(yù)期理論過(guò)程靈敏度沒(méi)有明顯的差別。注意，在1kHz以上，測(cè)量噪聲說(shuō)明了測(cè)量的不準(zhǔn)確因而無(wú)法與理論結(jié)果進(jìn)行合理的比較。于是，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)如所期望的那樣起作用。
圖8示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方案。相似于第一實(shí)施方案，位置控制器6再次對(duì)位置設(shè)定點(diǎn)與實(shí)際位置信號(hào)20之間的差別作出反應(yīng)。除了位置控制器力Fp之外還存在加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff。此加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff由具有等于所希望的加速即設(shè)定點(diǎn)加速Asp的輸入的設(shè)定點(diǎn)加速濾波器Ha產(chǎn)生。通常，設(shè)定點(diǎn)加速濾波器Ha包括物體增益的倒數(shù)，其最簡(jiǎn)單的形式等于物體的質(zhì)量m。通常，設(shè)定點(diǎn)加速Asp基本上等于設(shè)定點(diǎn)2處輸入的設(shè)定點(diǎn)位置對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)。設(shè)定點(diǎn)加速前饋的主要目的是加速物體，使其位置符合所希望的位置，而無(wú)須所希望的位置與實(shí)際位置失配而使位置控制器6作出反應(yīng)。因此，加速前饋使得物體有可能緊密遵循其設(shè)定點(diǎn)位置而無(wú)須對(duì)位置控制器6進(jìn)行輸入。
觀察到加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff在與干擾力被直接輸入到物體濾波器Ho的可比較的節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入系統(tǒng)。在圖3所示的實(shí)施方案中，加速控制系統(tǒng)34試圖減小加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff的作用。顯然，加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff的作用不應(yīng)該被減小。
作為變通，加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff能夠被加到位置控制器力Fp。在此情況下，加速控制系統(tǒng)34將不試圖降低加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff的作用。但由于加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)現(xiàn)在必須通過(guò)動(dòng)態(tài)特性比物體濾波器Ho本身更復(fù)雜的加速控制系統(tǒng)34，故設(shè)定點(diǎn)加速濾波器Ha應(yīng)該更復(fù)雜。因此，使加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff如圖8所示直接作用在物體上是有利的。
借助于不通過(guò)第二濾波器Hs反饋實(shí)際加速12而是通過(guò)第二濾波器Hs來(lái)饋送加速誤差信號(hào)44，可以解決加速控制系統(tǒng)34對(duì)加速前饋引起的加速作出反應(yīng)的問(wèn)題。在此情況下，僅僅不由加速設(shè)定點(diǎn)前饋信號(hào)Aff引起的加速被反饋到加速控制系統(tǒng)34中。如圖8所示，利用加速誤差重構(gòu)濾波器Hr，從設(shè)定點(diǎn)位置2與實(shí)際位置20之間的差別來(lái)推導(dǎo)加速誤差信號(hào)44。加速誤差重構(gòu)濾波器Hr通常由二階微分器組成，此二階微分器將其輸入對(duì)時(shí)間二次微分。由于此重構(gòu)濾波器Hr的輸出與原來(lái)的加速測(cè)量信號(hào)12的符號(hào)差別，故第二濾波器Hs的輸出被加到位置控制器力Fp，而不是從中被減去。但本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員可以容易地理解的是，利用分立的倒相器執(zhí)行倒相來(lái)修正重構(gòu)濾波器Hr的輸出的符號(hào)差別，然后用減法器8減去得到的信號(hào)。
雖然上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但可以理解的是，本發(fā)明可以不按照上面所述而被實(shí)施。例如，如上所述，可以測(cè)量實(shí)際位置來(lái)代替加速度，然后從測(cè)得的位置來(lái)計(jì)算加速，或可以測(cè)量加速和位置二者，使得能夠省略其計(jì)算裝置。而且，特定的濾波器組成部分可以被包括在Hl中，以便應(yīng)付諸如諧振之類的物體濾波器Ho中的更高階效應(yīng)。
而且，雖然涉及到光刻投影設(shè)備而已經(jīng)描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以被應(yīng)用于控制物體位置的任何系統(tǒng)。因此，上面的描述決不是為了限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影設(shè)備，它包含-至少一個(gè)具有質(zhì)量(m)的可移動(dòng)物體，特別是襯底臺(tái)或掩模臺(tái)，以及-用來(lái)控制所述可移動(dòng)物體的位置的位置控制系統(tǒng)，此位置控制系統(tǒng)包含輸出位置控制器力(Fp)的位置控制器(6)以及將物體確定的實(shí)際位置(20)反饋到位置控制器(6)的輸入端的位置反饋電路(22)，其特征在于位置控制系統(tǒng)還包含加速控制系統(tǒng)(34)，它包含-第一加速電路支路，它包含其中被輸入位置控制器力(Fp)的減法器(8)以及減法器(8)的輸出被輸入其中且輸出要施加到物體的控制力(Fc)的具有第一增益(Kf)的第一濾波器(Hf)；以及-第二加速電路支路，它包含具有第二增益(Ks)且加速控制信號(hào)被輸入其中的第二濾波器(Hs)，第二電路支路的輸出被輸入到所述減法器(8)中，以便從位置控制器力(Fp)中減去第二電路支路的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光刻投影設(shè)備，其中，加速控制系統(tǒng)具有對(duì)輸入到減法器(8)的位置控制力(Fp)的第一傳遞函數(shù)(G1)以及對(duì)直接施加在物體上的干擾力(Fd)的第二傳遞函數(shù)(G2)，第一傳遞函數(shù)(G1)基本上等于物體的增益(Ko)，而第二傳遞函數(shù)(G2)通常小于物體的增益(Ko)，物體的增益(Ko)基本上等于物體質(zhì)量的倒數(shù)(1/m)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光刻投影設(shè)備，其中，加速控制系統(tǒng)(34)具有選擇的回路增益(Kl)，第一傳遞函數(shù)(G1)是G1=1m,]]>第二傳遞函數(shù)(G2)是G2=1m+Kl,]]>且回路增益(Kl)是Kl＝Kf·Ks。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的光刻投影設(shè)備，其中，第一傳遞函數(shù)(G1)基本上不作為輸入頻率的函數(shù)變化，并且其中第二傳遞函數(shù)(G2)作為輸入頻率的函數(shù)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光刻投影設(shè)備，其中，第二傳遞函數(shù)(G2)隨輸入頻率升高而增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的光刻投影設(shè)備，其中，回路增益(Kl)由與頻率有關(guān)的回路濾波器(Hl(s))提供，第一濾波器(Hf(s))的頻率依賴性為Hf(s)=1+Hl(s)m,]]>而第二濾波器(Hs(s))的頻率依賴性為Hs(s)=Hl(s)1+Hl(s)m.]]>
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光刻投影設(shè)備，其中，回路濾波器(Hl(s))是二階低通濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的光刻投影設(shè)備，其中，回路濾波器(Hl(s))是積分器。
9.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的光刻投影設(shè)備，其特征在于，位置控制系統(tǒng)是一種離散時(shí)間系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光刻投影設(shè)備，它包含一個(gè)或多個(gè)延遲，特別是與物體串聯(lián)的等于z-p的過(guò)程傳遞函數(shù)延遲(Dp)，在第二加速電路支路中與第二濾波器(Hs)串聯(lián)的等于z-q的加速測(cè)量延遲(Da)，或二者。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光刻投影設(shè)備，其中，Hf(z)=1+Hl(z)z-(p+q)m,]]>且Hs(z)=Hl(z)1+Hl(z)z-(p+q)m.]]>
12.一種用來(lái)控制可移動(dòng)物體的位置的位置控制系統(tǒng)，此位置控制系統(tǒng)包含輸出位置控制器力(Fp)的位置控制器(6)以及將物體確定的實(shí)際位置(20)反饋到位置控制器(6)的輸入端的位置反饋電路(22)，其特征在于位置控制系統(tǒng)還包含加速控制系統(tǒng)(34)，它包含-第一加速電路支路，它包含其中被輸入位置控制器力(Fp)的減法器(8)以及具有第一增益(Kf)且減法器(8)的輸出被輸入其中的第一濾波器(Hf)，第一濾波器(Hf)的輸出被施加在物體上；以及-第二加速電路支路，它包含具有第二增益(Ks)且加速控制信號(hào)被輸入其中的第二濾波器(Hs)，第二電路支路的輸出被輸入到所述減法器(8)中以便從位置控制器力(Fp)中減去第二電路支路的輸出。
13.一種器件制造方法，它包含控制至少一個(gè)可移動(dòng)物體特別是所述襯底、所述圖形化裝置、或二者的位置的步驟；其中，控制位置的步驟包含下列步驟-將控制力(Fc)施加在所述可移動(dòng)物體上；-確定所述可移動(dòng)物體的實(shí)際位置(20)；-將所述位置(20)反饋到位置控制器(6)的輸入端，其特征是-用包含在第一加速電路支路中的減法器(8)，從位置控制器(6)輸出的位置控制器力(Fp)減去濾波過(guò)的加速控制信號(hào)；-用包含在第一加速電路支路中的具有第一增益(Kf)的第一濾波器(Hf)，對(duì)減法器(8)的輸出進(jìn)行濾波；-確定所述可移動(dòng)物體的加速度；-用包含在第二加速電路支路中的具有第二增益(Ks)的第二濾波器(Hs)，對(duì)加速控制信號(hào)進(jìn)行濾波；以及-將第二加速電路支路的輸出饋送到包含在第一加速電路支路中的減法器(8)。
全文摘要
一種包含可移動(dòng)物體的光刻設(shè)備。這些可移動(dòng)物體的位置可以用位置控制系統(tǒng)來(lái)控制。位置控制系統(tǒng)包含位置控制器(6)、表示為物體濾波器(Ho)的物體、位置反饋電路(22)、以及加速控制系統(tǒng)(34)。加速控制系統(tǒng)(34)包含減法器(8)以及第一電路支路中的第一濾波器(Hf)和第二電路支路中的第二濾波器(Hs)。從位置控制器(6)輸出的位置控制器信號(hào)(Fp)，被輸入到加速控制系統(tǒng)(34)的減法器(8)中。但外部干擾力(Fd)被直接施加在物體(Ho)上。于是，對(duì)位置控制器力(Fp)的從減法器(8)的輸入到物體(Ho)的加速度的第一傳遞函數(shù)(G1)可以不同于對(duì)干擾力(Fd)的從物體(Ho)的輸入到物體(Ho)的加速度的第二傳遞函數(shù)(G2)。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1601386SQ200410082568
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
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