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光刻设备和器件制造方法

阅读：316发布：2024-01-11

专利汇可以提供光刻设备和器件制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且描述一种用于控制多体系统的同步定位的控制装置，控制装置包括：输入，用于接收表示多体系统的第一主体(MT)的期望位置与第一主体的测量位置之间的差异的第一误差信号 (ers)和表示多体系统的第二主体(WT)的期望位置与第二主体的测量位置之间的差异的第二误差信号(ews)；控制装置被配置成：基于第一误差信号(ers)来确定用于驱动被配置成驱动第一主体的定位装置的第一初级驱动信号(Fr1)；基于第二误差信号(ews)来确定用于驱动被配置成驱动第二主体的定位装置的第二初级驱动信号(Fw1)；确定用于驱动被配置成驱动第一主体的定位装置的第一次级驱动信号(Fr2)，第一次级驱动信号基于第二误差信号(ews)；确定用于驱动被配置成驱动第二主体的定位装置的第二次级驱动信号(Fw2)，第二次级驱动信号基于第一误差信号(ers)；和将第一初级驱动信号(Fr1)和第一次级驱动信号(Fr2)组合以获得第一组合驱动信号(Frc)并且将第二初级驱动信号(Fw1)和第二次级驱动信号(Fw2)组合以获得第二组合驱动信号(Fwc)；控制装置进一步包括用于将第一组合驱动信号(Frc)和第二组合驱动信号(Fwc)输出至相应的定位装置的输出。，下面是光刻设备和器件制造方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于控制多体系统的同步定位的控制装置，所述控制装置包括：
输入，用于接收表示所述多体系统的第一主体的期望位置与所述第一主体的测量位置之间的差异的第一误差信号和表示所述多体系统的第二主体的期望位置与所述第二主体的测量位置之间的差异的第二误差信号；
所述控制装置被配置成：
基于所述第一误差信号来确定用于驱动被配置成驱动所述第一主体的定位装置的第一初级驱动信号；
基于所述第二误差信号来确定用于驱动被配置成驱动所述第二主体的定位装置的第二初级驱动信号；
确定用于驱动被配置成驱动所述第一主体的所述定位装置的第一次级驱动信号，所述第一次级驱动信号基于所述第二误差信号；和
确定用于驱动被配置成驱动所述第二主体的所述定位装置的第二次级驱动信号，所述第二次级驱动信号基于所述第一误差信号，
将所述第一初级驱动信号和所述第一次级驱动信号组合以获得第一组合驱动信号并且将所述第二初级驱动信号和所述第二次级驱动信号组合以获得第二组合驱动信号；
所述控制装置进一步包括用于将所述第一组合驱动信号和所述第二组合驱动信号输出至相应的所述定位装置的输出，
其中所述控制装置被进一步配置成使用第一传递函数将所述第二误差信号转换成所述第一次级驱动信号并且使用第二传递函数将所述第一误差信号转换成所述第二次级驱动信号。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述多体系统包括多个平台，所述多个平台包括：第一平台，所述第一平台包括所述第一主体和被配置成驱动所述第一主体的所述定位装置；和第二平台，所述第二平台包括第二物体和被配置成驱动所述第二物体的所述定位装置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的控制装置，其中在所述第一主体的所述期望位置与所述第二主体的所述期望位置之间存在预定关系。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述第一传递函数包括提供用于所述第一主体的位置至力的转换的模型；并且其中所述第二传递函数包括提供用于所述第二主体的位置至力的转换的模型。
5.根据权利要求1或4所述的控制装置，其中所述第一传递函数包括第一低通滤波器并且其中所述第二传递函数包括第二低通滤波器。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述第一初级驱动信号进一步基于第一馈通信号来确定，所述第一馈通信号基于所述第二误差信号，并且其中所述第二初级驱动信号进一步基于第二馈通信号来确定，所述第二馈通信号基于所述第一误差信号。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中所述第一馈通信号通过使用所述低通滤波器对所述第二误差信号进行的低通滤波来获得，并且其中第二馈通信号通过使用第二低通滤波器对所述第一误差信号进行的低通滤波来获得。
8.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述第一低通滤波器的增益与所述第二低通滤波器的增益相乘小于1。
9.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述第一低通滤波器的增益小于或等于0.8并且其中所述第二低通滤波器的增益小于或等于0.8。
10.根据权利要求6至7中的任一项所述的控制装置，包括：第一控制器，被配置成确定所述第一初级驱动信号，所述第一控制器包括用于接收包括所述第一误差信号和所述第一馈通信号的第一输入信号的输入；和第二控制器，被配置成确定所述第二初级驱动信号，所述第二控制器包括用于接收包括所述第二误差信号和所述第二馈通信号的第二输入信号的输入。
11.根据权利要求1至4和6至9中任一项所述的控制装置，其中所述第一次级驱动信号进一步基于所述第一误差信号并且其中所述第二次级驱动信号进一步基于所述第二误差信号。
12.一种光刻设备，包括：
照射系统，被配置成调节辐射束；
第一平台，被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在所述辐射束的截面中向所述辐射束赋予图案以形成图案化的辐射束；
第二平台，被构造成保持衬底；和
投影系统，被配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，所述设备进一步包括根据所述权利要求1至9中的任一项所述的控制装置，用于控制所述第一平台和所述第二平台的同步定位。
13.一种器件制造方法，包括使用根据权利要求12所述的光刻设备将图案从图案形成装置转移到衬底上。
14.一种用于控制多体系统的同步操作的控制方法，所述方法包括以下步骤：
-确定表示所述多体系统的第一主体的期望位置的第一设定点和表示所述多体系统的第二主体的期望设定点的第二设定点；
-接收表示所述第一主体的所述期望位置与所述第一主体的测量位置之间的差异的第一误差信号和表示所述第二主体的所述期望位置与所述第二主体的测量位置之间的差异的第二误差信号；
-基于所述第一误差信号来确定用于驱动对所述第一主体进行驱动的定位装置的第一初级驱动信号；
-基于所述第二误差信号来确定用于驱动对所述第二主体进行驱动的定位装置的第二初级驱动信号；
-确定用于驱动对所述第一主体进行的所述定位装置的第一次级驱动信号，所述第一次级驱动信号基于所述第二误差信号；和
-确定用于驱动对所述第二主体进行驱动的所述定位装置的第二次级驱动信号，所述第二次级驱动信号基于所述第一误差信号，
-将所述第一初级驱动信号和所述第一次级驱动信号组合以获得第一组合驱动信号并且将所述第二初级驱动信号和所述第二次级驱动信号组合以获得第二组合驱动信号；
-将所述第一组合驱动信号和所述第二组合驱动信号提供至相应的所述定位装置。

说明书全文

光刻设备和器件制造方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求EP申请13198925.3的优先权，该申请在2013年12月20日提交并且通过引用被全部合并于此。

技术领域

[0003] 本申请涉及用于控制多体系统的同步定位的控制装置、控制多体系统的同步操作的控制方法、光刻设备和用于制造器件的方法。

背景技术

[0004] 光刻设备是将期望的图案施加到衬底上、通常是到衬底的目标部分上的机器。可以例如在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。在这种情况下，可替代地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于生成待形成在IC的各个层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括裸片的一部分、一个或数个裸片)上。图案的转移典型地是凭借到设置于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上的成像来进行。一般情况下，单个衬底将含有被相继地图案化的相邻目标部分的网络。传统的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过使整个图案一次曝光到目标部分上来辐照各目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上凭借辐射束扫描图案而同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底来辐照各目标部分。

[0005] 在这样的同步扫描期间，目标部分与图案之间的相对位置应该取决于期望的位置或设定点，因此确保图案被投影在衬底上的适当位置上。如果图案没有被投影到衬底上的适当位置上，则可能会发生所谓的重叠误差，这可能不利地影响集成电路的正确操作。典型地，衬底(包括目标部分)和图案形成装置的位置通过控制衬底和图案形成装置被安装所至的支撑件(或平台)的位置来控制。一般情况下，成对的分离的闭环控制器被应用于控制待由设置有图案形成装置(或掩模版)的平台遵循的设定点和待由设置有衬底的平台遵循的设定点两者。

[0006] 在这样的途径中，两个平台被独立地控制以各遵循特定的设定点，该设定点被以使得获得期望的同步操作这样的方式配置。在更先进的控制策略(如例如US 6,373,072中所描述的)中，两个平台的控制被耦合。在这样的耦合控制策略中，衬底平台(即，设置有衬底的平台)的位置误差可以用于导出用于控制掩模版平台(即，设置有掩模版的平台)的位置的控制信号，除掩模版平台设定点之外。在US6,373,072中，这样的途径被称作馈通方法(feedthrough method)，其中衬底平台的位置误差被馈通至掩模版平台的控制器。发明内容

[0007] 期望具有用于控制多体系统的两个或更多主体的同步的操作的改进的控制策略。因此，根据本发明的第一方面，提供有一种用于控制多体系统的同步定位的控制装置，控制装置包括：

[0008] 输入，用于接收表示多体系统的第一主体的期望位置与第一主体的测量位置之间的差异的第一误差信号和表示多体系统的第二主体的期望位置与第二主体的测量位置之间的差异的第二误差信号；

[0009] 控制装置被配置成：

[0010] -基于第一误差信号来确定用于驱动被配置成驱动第一主体的定位装置的第一初级驱动信号；

[0011] -基于第二误差信号来确定用于驱动被配置成驱动第二主体的定位装置的第二初级驱动信号；

[0012] -确定用于驱动被配置成驱动第一主体的定位装置的第一次级驱动信号，第一次级驱动信号基于第二误差信号；和

[0013] -确定用于驱动被配置成驱动第二主体的定位装置的第二次级驱动信号，第二次级驱动信号基于第一误差信号，

[0014] -将第一初级驱动信号和第一次级驱动信号组合以获得第一组合驱动信号并且将第二初级驱动信号和第二次级驱动信号组合以获得第二组合驱动信号；

[0015] 控制装置进一步包括用于将第一组合驱动信号和第二组合驱动信号输出至相应的定位装置的输出。

[0016] 根据本发明的第二方面，提供有一种用于控制多体系统的同步操作的控制方法，方法包括以下步骤：

[0017] -确定表示多体系统的第一主体的期望位置的第一设定点和表示多体系统的第二主体的期望设定点的第二设定点；

[0018] -接收表示第一主体的期望位置与第一主体的测量位置之间的差异的第一误差信号和表示第二主体的期望位置与第二主体的测量位置之间的差异的第二误差信号；

[0019] -基于第一误差信号来确定用于驱动对第一主体进行驱动的定位装置的第一初级驱动信号；

[0020] -基于第二误差信号来确定用于驱动对第二主体进行驱动的定位装置的第二初级驱动信号；

[0021] -确定用于驱动对第一主体进行驱动的定位装置的第一次级驱动信号，第一次级驱动信号基于第二误差信号；和

[0022] -确定用于驱动对第二主体进行驱动的定位装置的第二次级驱动信号，第二次级驱动信号基于第一误差信号，

[0023] -将第一初级驱动信号和第一次级驱动信号组合以获得第一组合驱动信号并且将第二初级驱动信号和第二次级驱动信号组合以获得第二组合驱动信号；

[0024] -将第一组合驱动信号和第二组合驱动信号提供至相应的定位装置。附图说明

[0025] 现在将通过仅示例的方式参照随附示意图来描述发明的实施例，在图中对应的参考符号指示出对应的部件，并且其中：

[0026] -图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；

[0027] -图2描绘了如现有技术中已知的用于控制掩模版平台和衬底平台的同步定位的控制方案。

[0028] -图3描绘了如现有技术中已知的进一步的控制方案，其中误差馈通被从衬底平台施加至掩模版平台。

[0029] -图4描绘了根据本发明的第一控制方案。

[0030] -图5描绘了根据本发明的第二控制方案。

[0031] -图6描绘了根据本发明的第二控制方案的细节。

[0032] -图7描绘了根据本发明的第二控制方案的可替代的模型。

[0033] -图8描绘了根据本发明的第三控制方案。

[0034] -图9描绘了根据本发明的第三控制方案的细节。

[0035] -图10描绘了根据本发明的第四控制方案。

具体实施方式

[0036] 图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。设备包括：照射系统(照射器)IL，被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射或任何其他合适的辐射)；掩模支撑结构(例如，掩模台)MT，被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并被连接至配置成根据某些参数将图案形成装置准确定位的第一定位装置PM。设备还包括衬底台(例如，晶片台)WT或“衬底支撑件”，被构造成保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W并被连接至配置成根据某些参数将衬底准确定位的第二定位装置PW。设备进一步包括投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，被配置成将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。

[0037] 照射系统可以包括各种类型的光学部件，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，或者它们的任何组合，用于引导、成形或控制辐射。

[0038] 掩模支撑结构支撑着图案形成装置、即承受其重量。它以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计和诸如例如图案形成装置是否被保持在真空环境中等的其他条件的方式来保持图案形成装置。掩模支撑结构可以使用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术来保持图案形成装置。掩模支撑结构可以是例如可根据要求固定或可移动的框架或台。掩模支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置。本文中的术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以视为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

[0039] 本文中使用的术语“图案形成装置”应该广义地解释为指代可以用于在辐射束的界面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能并不确切地对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓辅助特征的话。一般地，赋予辐射束的图案将对应于诸如集成电路等的正在目标部分中创建的器件中的特定的功能层。

[0040] 图案形成装置可以是透射型或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模是光刻中公知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移等的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，其中的每一个能够单独地倾斜以便沿不同方向对入射的辐射束进行反射。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。

[0041] 本文中使用的术语“投射系统”应该被广义地解释为涵盖任何类型的投影系统，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，或它们的任何组合，视正使用的曝光辐射或者诸如浸没液体的使用或真空的使用等的其他因素的情况而定。术语“投影透镜”的任何使用在本文中可以视作与更上位的术语“投影系统”同义。

[0042] 如本文中所描绘的，设备是透射类型的(例如，采用透射型掩模)。可替代地，设备可以是反射类型的(例如，采用如上面所提及的类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射型掩模)。

[0043] 光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑件”)的类型的。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑件，或者可以在一个或多个台或支撑上执行预备步骤而同时一个或多个其他台或支撑件被用于曝光。

[0044] 光刻设备也可以是如下类型的：其中，衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体、例如水覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以施加至光刻设备中的其他空间，例如在掩模与投影系统之间。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。如本文中使用的术语“浸没”不意味着诸如衬底等的结构必须被沉浸在液体中，反而仅意味着在曝光期间在投影系统与衬底之间设有液体。

[0045] 参见图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是单独的实体，例如当源是准分子激光器时。在这样的情况中，源不视为形成光刻设备的一部分，并且在包括了例如合适的引导反射镜和/或扩束器的光束传递系统BD的帮助下使辐射束从源SO传到照射器IL。在其他情况中，源可以是光刻设备的一体部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL与光束传递系统BD(如果需要的话)一起可以称作辐射系统。

[0046] 照射器IL可以包括被配置成调整辐射束的角强度分布的调整器AD。一般地，可以调整照射器的光瞳面中的强度分布的至少外径向范围和/或内径向范围(常分别称作σ外和σ内)。另外，照射器IL可以包括诸如积分器IN和聚光器CO等的各种其他部件。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。

[0047] 辐射束B入射在被保持在掩模支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过图案形成装置而被图案化。在横穿过掩模MA之后，辐射束B通过投影系统PS，该投影系统使光束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)的帮助下，可以使衬底台WT准确地移动，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位装置PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘)可以用于将掩模MA相对于辐射束B的路径准确地定位，例如在从掩模库进行的机械检索之后，或在扫描期间。一般情况下，掩模台MT的移动可以在形成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)的帮助下实现。类似地，衬底台WT或“衬底支撑件”的移动可以利用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。光刻设备进一步包括根据本发明的用于控制至少掩模平台(设置有掩模台MT)和衬底平台(设置有衬底台WT)的同步位移和定位的控制装置CU。然而在实施例中，控制装置CU也可以被配置成控制设备的其他部件或可移动主体的位移或定位。光刻设备中的其他可移动主体可以例如包括诸如透镜或反射镜或掩模版掩蔽叶片等的光学部件或装置。在这方面，应该注意的是，根据本发明，“平台”也可以用于指代被配置成定位传感器或光学部件(诸如反射镜或透镜或掩蔽叶片)的定位器或定位装置。在这样的传感器或部件需要与衬底平台或掩模平台同步地位移或定位的情况中，也可以应用根据本发明的控制装置来控制这些平台。在步进器(与扫描器相对)的情况中，掩模台MT可以仅连接至短行程致动器，或者可以是固定的。掩模MA和衬底W可以利用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2而对齐。虽然如图示出的衬底对齐标记占据了专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对齐标记)。类似地，在超过一个的裸片设置于掩模MA上的状况中，掩模对齐标记可以位于裸片之间。

[0048] 所描绘的设备可以以下面的模式中的至少一个模式使用：

[0049] 1.在步进模式中，使掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”保持基本静止，而将赋予辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。接着使衬底台WT或“衬底支撑件”在X和/或Y方向上移位以使得不同的目标部分C能够被曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

[0050] 2.在扫描模式中，同步地扫描掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”而同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑件”的相对于掩模台MT或“掩模支撑件”的速度和方向可以由投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。

[0051] 3.在另一模式中，使掩模台MT或“掩模支撑件”保持基本静止地保持着可编程图案形成装置，并且在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上的状态下移动或扫描衬底台WT或“衬底支撑件”。在该模式中，一般采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT或“衬底支撑件”的每次移动之后或在扫描期间的相继的辐射脉冲之间根据要求更新可编程图案形成装置。该操作模式可以容易地应用于使用诸如上面所提及的类型的可编程反射镜阵列等的可编程图案形成装置的无掩模光刻。

[0052] 也可以采用上面描述的使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式。

[0053] 图2示意性地示出如已知光刻设备中应用的用于控制掩模版平台(或掩模平台)和晶片平台(或衬底平台)的同步位移的控制方案。

[0054] 在图2中，r表示待由晶片平台(下标ws)遵循的期望的轨迹或设定点。掩模版平台(下标rs)需要遵循轨迹r乘以因子k(典型地是4或5)以将设备的投影系统的放大率考虑在内。控制方案进一步示出：第一控制器Crs(s)，用于基于误差信号ers来确定驱动信号Frs，误差信号ers表示掩模版平台的期望位置与掩模版平台的实际测量位置xrs之间的差异；和第二控制器Cws(s)，用于基于误差信号ews来确定驱动信号Fws，误差信号ews表示晶片平台的期望位置与晶片平台的实际测量位置xws之间的差异。在图2中，Hrs(s)和Hws(s)示意性地表示相应的驱动力Frs和Fws的至掩模版平台和晶片平台的实际位置xrs和xws的转换。Hrs(s)和Hws(s)可以因此被视作掩模版平台和晶片平台的机械传递函数。图2进一步示出基于掩模版平台和晶片平台的实际位置xrs和xws的在掩模版平台与晶片平台之间的位置误差ewr的确定。在图2的控制方案中，控制器Crs(s)和Cws(s)两者彼此独立地操作，各确定了驱动力(Frs/Fws)以降低相应的平台的位置误差。

[0055] 在图3中，示意性地示出了如已知光刻设备中应用的另一控制方案。使用了与图2中相同的符号。除图2的控制方案之外，图3的控制方案进一步包括晶片平台位置误差的至掩模版平台控制器的所谓馈通路径。关于该途径，可以参考US 6,373,072。如可以在图3中看出的，晶片平台误差ews经由传递函数Hr1(s)被提供为至控制器Crs(s)的输入并且经由传递函数Hr2(s)被提供为用于控制掩模版平台(用传递函数Hrs(s)表示)的附加驱动力两者。Hr2(s)因此将晶片平台误差ews转换成附加驱动力。这可以例如通过求误差信号的微分两次以获得加速度误差并使加速度误差与掩模版平台的质量M相乘或者通过Hr2(s)＝Ms2来实现，s是拉普拉斯算子。图3的控制方案可以有利地应用在掩模版平台的响应速度与晶片平台的响应速度相比较快的情况中。在这样的状况中，将晶片平台误差馈送至掩模版平台(即，具有较快响应的平台)有助于降低表示掩模版平台与晶片平台之间的位置误差的误差ewr，所述误差直接影响曝光工艺(即其中设置在安装于掩模版平台上的掩模版上的图案被投影到安装于晶片平台上的晶片的目标部分上的工艺)的质量。

[0056] 本发明的发明人设想出了对如US 6,373,072中所描述的方法做出的进一步的改进，其中本发明不论在平台之间是否有在响应速度或响应性上的差异都可以应用。典型地，在已知配置中，晶片平台可以具有与有表面平台相比的较低本征频率。作为结果，需要采纳不太积极的控制方案，导致晶片平台在响应于干扰或期望的定位时较慢。

[0057] 图4示意性地示出根据本发明的控制装置CU的第一实施例。图4示意性地示出如可以应用于控制光刻设备中的掩模版平台和晶片平台的控制方案。然而应该注意的是，所示出的控制装置CU也可以应用于控制其他类型的平台(一般是其他移动物体或主体)的同步移动。

[0058] 在所示出的实施例中，设定点或轨迹r表示晶片平台的期望位置，而r的k倍表示掩模版平台的期望位置。一般情况下，在第一物体或主体的期望位置(或设定点)与第二物体或主体的期望位置(或设定点)之间可能存在预定关系。控制装置CU被配置成例如经由输入端子(未示出)接收表示掩模版平台的期望位置与掩模版平台的测量位置xrs之间的差异的第一误差信号ers和表示晶片平台的期望位置r与晶片平台的测量位置xws之间的差异的第二误差信号ews。控制装置CU与图2中示出的布置类似地包括用于基于误差信号ers来确定初级驱动信号(Fr1)的第一控制器Crs(s)和用于基于误差信号ews来确定初级驱动信号(Fw1)的第二控制器Cws(s)。在实施例中，控制器Crs(s)和Cws(s)可以例如包括PID控制器或类似物。根据本发明，进一步提供用于两个平台的次级驱动信号。如可以看出的，控制装置CU被配置成基于晶片平台的误差信号ews来确定用于掩模版平台的次级驱动信号Fr2并基于掩模版平台的误差信号ers来确定用于晶片平台的次级驱动信号Fw2。初级和次级驱动信号被组合并以获得分别用于驱动掩模版平台(用机械传递函数Hrs(s)表示)和晶片平台(用机械传递函数Hws(s)表示)的组合驱动信号Frc和Fwc。机械传递函数表示从驱动信号或力到实际位置或位移的转换；即，它们表示当力(Frc或Fwc)被施加时表示晶片和掩模版平台的系统H的实际行为。如在馈通路径(即晶片平台误差ews和掩模版平台误差ers的馈通)中施加的传递函数表示作为如由机械传递函数提供的逆转换的转换；即，它们表示从位置或位移到力(即，次级驱动信号和Fr2及Fw2)的转换。理想地，在机械传递函数将是已知的情况中，次级驱动信号Fr2将对应于用以补偿晶片平台误差ews的所要求的掩模版平台输入。类似地，通过使Hw2(s)＝1/Hws(s)，次级驱动信号Fw2将对应于用以补偿掩模版平台误差ers的所要求的晶片平台输入。

[0059] 然而，掩模版平台和晶片平台的实际机械行为仅在一定程度上已知。特别地，平台的高频率行为可能难以准确地预测或建模。当计算出的补偿力Fr2与实际要求的力之间存在不符时，这会导致增加的位置误差，而不是减小的误差。为了避免该情况，传递函数Hr2(s)优选地包括低通滤波器(LPF)、例如具有-4或-2增益的低通滤波器。类似地，传递函数Hw2(s)优选地也包括低通滤波器(LPF)、诸如具有-4或-2增益的低通滤波器。当这样的补偿力(Fr2和Fw2)在没有任何进一步的措施的情况下被分别前馈至掩模版平台和晶片平台时，第一和第二控制器Crs(s)和Cws(s)会将该力考虑为干扰并且会做出反应并试图减弱前馈力的影响。作为结果，次级驱动信号的馈通会变得不太有效。可以通过还将位置误差ews和ers馈送至相应的控制器来避免或减轻该影响。根据本发明，存在各种选项用于提供平台的位置误差的这样的馈通。

[0060] 在第一实施例中，与第一平台相关联的控制器输入信号作为输入被提供至第二平台的控制器并且反之亦然。这样的实施例被示意性地示出在图5中。如可以看出的，误差信号ews经由传递函数Hr2(s)被馈通至掩模版平台控制器Crs(s)的输入。类似地，误差信号ers经由传递函数Hw1(s)被馈通至晶片平台控制器Cws(s)的输入。因为该馈通被应用于两个平台，所以创建了附加的反馈环。特别地，晶片平台控制器Cws(s)现在遇到由掩模版平台闭环部分限定的传递函数。类似地，掩模版平台控制器Crs(s)现在遇到由晶片平台闭环部分地限定的传递函数。

[0061] 在图6中，这是以一般形式图示出的，其中rr和rw表示掩模版平台(下标r)和晶片平台(下标w)的设定点(或期望位置)，yr和yw表示从平台获得的实际位置反馈信号，Hw1和Hr1表示如应用于将一个平台的设定点与位置反馈信号之间的差异馈送至另一平台的传递函数，ur和uw表示如应用于平台的控制器(未示出)的所得的输入信号。对于所描述的布置，可以导出针对ur的以下表达式：

[0062]

[0063] 如可以看出的，掩模版平台控制器接收作为Hw1的函数的信号ur作为输入。关于晶片平台控制器的输入信号uw做出类似的观察。返回参见图5，误差ews和ers两者因此以如图6中所示出的方式使用传递函数Hr1(s)和Hw1(s)被馈通至相应的控制器Crs(s)和Cws(s)。在实施例中，传递函数Hr1(s)和Hw1(s)是低通滤波器。从(1)得出，如果Hr1(s)Hw1(s)接近1则出现稳定性风险。

[0064] 在实施例中，Hr1(s)和Hr2(s)可以包括相同的LPF。类似地，Hw1(s)和Hw2(s)可以包括相同的LPF。

[0065] 归因于如图5所示的两个误差的特定馈通，应该小心确保控制环的稳定性。为了评估稳定性，可以考虑以下方面。如图5所示的控制装置CU和系统H可以视为控制SISO(单输入/单输出)系统的相应的MIMO(多输入/多输出)控制器。其中应用了如图5所示的馈通的这样的系统也可以如图7中所示地描绘。图7示意性地示出具有两个位置输入信号rw(例如，晶片平台设定点)与rr(例如，掩模版平台设定点，很可能等于k×rw)的系统和具有与图5所示类似的误差馈通的控制装置CU。与图5相比，使得考虑了投影系统的放大率的因子k和1/k更明确。所示系统的开环行为可以通过以下等式表达：

[0066]

[0067] MIMO系统的稳定性可以通过考虑(I+C·P)的行列式来评估，I是单位阵列(unity matrix)。为了使系统稳定，必须满足以下条件：

[0068] det(I+C·P)＜＞0

[0069] (3)

[0070] 或

[0071] (CwsHws+1)(CrsHrs+1)-(CwsHwsHw1+Hw2Hws)(CrsHrsHr1+Hr2Hrs)＜＞0[0072] (4)

[0073] 如在上面提到的，当基于位置误差ews或ers(见图5)确定次级驱动信号(Fr2或Fw2)时，应用传递函数Hr2和Hw2，该函数理想地应该分别是Hrs和Hws的逆。实践中，传递函数Hr2和Hw2可以在实施例中被描述为低通滤波器(LPF)和近似逆机械传递函数Hrs和Hws的模型的组合。Hr1和Hw1可以在实施例中被描述为低通滤波器。所以，在下面的稳定性考虑中，Hr2、Hw2、Hr1和Hw1因此被描述为：

[0074]

[0075] 其中：

[0076] 系数α和β表示馈通的放大率或增益，LPFr和LPFw是在掩模版平台和晶片平台的馈通路径中所应用的低通滤波器，和表示如图5所示的机械传递函数Hrs(s)和Hws(s)的近似模型。作为第一近似，传递函数和可以例如包括双重微分和分别与掩模版平台质量及晶片平台质量的乘积。

[0077] 当等式(5)被应用在等式(4)中时，稳定性条件变成：

[0078]

[0079] 为了在实践中确保满足该条件，可以在低频率范围与高频率范围之间进行区分：

[0080] 在低频率时，可以假定模型和准确地表示机械传递函数Hrs(s)和Hws(s)的近似模型并且所以：

[0081] 且

[0082] 进一步考虑在低频率时的LPFr和LPFw导致待满足以下条件：

[0083] α·β＜1 (8)

[0084] 以确保稳定性。

[0085] 在较高频率时，特别是在谐振频率时，可以观察到以下情况：

[0086] 且

[0087] 在这样的频率时，通过滤波器LPFr和LPFw的适当选择可以确保：α·β·LPFr·LPFw＜＜1。

[0088] 已发现α＝β＝0.8和具有-2增益的LPF的选择足以确保图5和图7中所描述的系统的稳定性。作为如可以被应用的LPF的示例，可以提到具有在500Hz至1500Hz的范围内的截止频率的LPF。作为特定示例，可以在具有近似1800Hz的第一本征频率的掩模版平台被控制的情况中应用具有600Hz的截止频率的LPF。

[0089] 注意，归因于如图5至图7中所描述的晶片平台和掩模版平台两者的位置误差的馈通，经由传递函数Hr1(s)和Hw1(s)所馈通的误差信号不再只是掩模版平台误差或晶片平台误差。特别地，如可以例如从图5看出的，误差信号ers(经由传递函数Hw1(s)被施加至晶片平台控制器)还包括基于包含晶片平台误差的ews的分量。为了避免该情况，本发明的实施例提供了一个平台至另一平台的位置误差的可替代的馈通。这样的布置被示意性地图示在图8中。

[0090] 与图5相比，可以看出仅实际掩模版平台误差ers(即，rr与xrs之间的差异)被馈通(经由传递函数Hw1(s))，而在图5中ers还包含传递的晶片平台误差ews。

[0091] 通过这样做，晶片平台控制环与掩模版平台控制环之间的交联被减小。图9以与图6类似的方式示意性地示出这样的馈通的一般形式，其中信号ur可以被确定为：

[0092] ur＝[(rr-yr)+Hr1(rw-yw)] (10)

[0093] 如可以看出的，使用图6的布置，信号ur不再是传递函数Hw1(s)的函数，而仅仅是掩模版平台误差和馈通晶片平台误差的函数。如可以进一步看出的，当Hr1(s)Hw1(s)接近1(见等式1)时的稳定性风险被降低。

[0094] 在图10中，示意性地示出了根据本发明的实施例的控制方案的第四实施例。与图8的实施例相比，可以注意到以下情况：

[0095] 关于至控制器的误差分量的馈通，图10的布置对应于图8的布置，即实际掩模版平台误差ers(即，rr与xrs之间的差异)被馈通(经由传递函数Hw1(s))至晶片平台的晶片平台控制器Cws(s)，而在图5中ers还包含了传递的晶片平台误差ews。类似地，实际晶片平台误差ews(即，rw与xws之间的差异)被馈通(经由传递函数Hr1(s))至掩模版平台控制器Crs(s)。

[0096] 关于馈通力、即经由传递函数Hr2(s)和Hw2(s)，可以看出图10的布置对应于图5的布置，其中馈通力基于控制器Cws(s)和Crs(s)的输入信号。

[0097] 关于根据本发明的控制方案(即具有双向馈通的控制方案)的稳定性的评估，可以提到以下情况。当与图3的已知方法相比时，根据本发明的控制方法提供了在需要同时操作的两个或更多平台或主体或物体之间观察到的位置误差的改进。当考虑图3的控制器Cws(s)及Crs(s)和包括掩模版平台传递函数Hrs(s)及晶片平台传递函数Hws(s)的平台系统作为相应的MIMO(多输入/多输出)控制器和SISO(单输入/单输出)系统时，已知系统的稳定性可以以与如上所述类似的方式评估，见图3。确定用于该系统的C·P得到：

[0098]

[0099] 因为上对角结构，所以当SISO传递函数Cws(s)Hws(s)和Crs(s)Hrs(s)稳定时实质上获得MIMO稳定性。因此，当仅应用单馈通时(如例如在图3的控制方案中所做的那样)，在SISO传递是稳定的情况中没有针对系统的稳定性所要求的附加考虑。换而言之，闭环稳定性可以视为独立于等式(11)中的馈通控制器kC rs(s)H rl(s)+kH r2(s)。然而，在如本发明中应用的双向馈通的情况中，控制器矩阵C的在对角线下方的元素变成非零，见例如等式(2)，其中C·P是针对图7的配置计算的。注意，也可以针对图8和图10的配置做出C·P的类似确定。鉴于该见解，本发明的发明人因此设想到：为了确保具有双向馈通的MIMO系统的稳定性，应该着眼于确保控制器矩阵的在对角线下方的元素充分小。在实践中，这可以通过应用如例如针对图7的实施例的等式(3)至(9)中所图示出的适当滤波来实现。关于这个和其他实施例，也可以考虑其他类型的滤波、例如包括陷波滤波器或类似物。所以，当SISO传递(即，C·P矩阵的对角线元素)稳定时使非对角线元素的适当滤波一般化可以确保双向馈通导致稳定的控制。根据本发明的控制方法或控制装置使得需要同步操作的两个或更多平台之间的位置误差能够被减小。特别地，根据本发明的方法的在光刻设备中的应用已被发现显著地减少了掩模版平台与晶片平台之间的移动平均(MA)误差。同时，移动标准偏差(MSD)误差已被发现保持不受影响或者稍有改善。

[0100] 虽然以上描述主要描述了光刻设备中的掩模版平台和晶片平台的同步操作，但本发明也可以应用于改善超过两个的平台的同步操作并且也可以应用于光刻的领域之外。作为前者的示例，根据本发明的控制装置或控制方法也可以用于控制光刻设备中的其他平台，诸如控制设备中的光学元件或装置的位置的平台。作为示例，光刻设备还可以包括需要例如与平台同步被定位的诸如透镜或反射镜或掩蔽叶片等的光学部件。

[0101] 虽然可能在该文本中具体参考了IC的制造中的光刻设备的使用，但应该理解的是，本文中所描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员将领会的是，在这样的可替代的应用的上下文中，术语“晶片”或“裸片”的任何使用在本文中可以被视作分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(典型地将一层抗蚀剂施加至衬底并使曝光的抗蚀剂显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在适用时，本文中的公开可以应用于这样的或其他衬底处理工具。此外，衬底可以被处理超过一次，例如以便创建多层IC，使得本文中所使用的术语衬底可也可以指代已经包含多个经过处理的层的衬底。

[0102] 虽然可能在上面具体参考了在光学光刻的上下文中对本发明的实施例的使用，但将领会的是，本发明可以用在其他应用、例如压印光刻中，并且在上下文允许时不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上创建的图案。图案形成装置的拓扑可以被压到供给至衬底的抗蚀剂层上，随后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合使抗蚀剂固化。在抗蚀剂被固化之后，图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

[0103] 本文中所使用的术语“辐射”和“光束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或大约具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5nm至20nm的范围内的波长)，以及诸如离子束或电子束等的粒子束。

[0104] 术语“透镜”在上下文允许时可以指代包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件在内的各种类型的光学部件中的一个或组合。

[0105] 虽然上面已描述了发明的具体实施例，但将领会的是本发明可以以除了如所描述的以外的其他方式实践。例如，本发明可以采取包含描述了如上所述的方法的机器可读指令的一个或多个序列的计算机程序或者其中存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁或光盘)的形式。

[0106] 以上描述旨在图示性的，不是限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是可以在不脱离下面所阐述的权利要求的范围的情况下对如所描述的发明进行修改。

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