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技術 駆動システム及び駆動方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法

出願人 株式会社ニコン
発明者 坂田晃一
出願日 2018年7月4日 (1年1ヶ月経過) 出願番号 2018-127353
公開日 2018年10月25日 (9ヶ月経過) 公開番号 2018-165832
状態 未査定
技術分野 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等
主要キーワード エアボール ノッチ特性 バンドストップフィルタ 有理関数 ナイキスト線図 ノミナルモデル 枠体形状 一巡伝達関数
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

感度関数を簡便に設計可能なフィードバック制御系を提供する。

解決手段

フィードバック制御系において、制御部52により、駆動目標RとプレートステージPST(制御対象)のねじれφ(制御量)の計測結果との偏差eをゲイン倍し、得られた量e2をフィルタ523に通してその結果を操作量UとしてプレートステージPST(プレートステージ駆動系PSD)に出力する。これとともに、量e2をフィルタ523の通過帯域に等しい阻止帯域を有するフィルタ524に通し、その出力と制御対象のモデル情報ノミナルモデルPn)とを用いて偏差eを補正する。それにより、フィルタ523を設計することで、直接的に、フィードバック制御系の感度関数を設計することが可能となる。

概要

背景

液晶表示素子半導体素子等の電子デバイスマイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップアンドリピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。液晶表示素子用露光装置液晶露光装置)に対しては、基板の大型化に伴い、スキャナなどの走査型投影露光装置が主流となっている。

電子デバイス(マイクロデバイス)は、基板(ガラスプレートウエハ等)上に複数層パターンを重ねて形成することによって製造される。そのため、マスクのパターンを基板上に形成されたパターンに正確に重ね合わせて転写すること、すなわちパターンの高い重ね合わせ精度が要求される。

高い重ね合わせ精度を達成するために、基板を保持して移動する基板ステージの精密且つ安定な制御技術が必要となる(例えば、特許文献1参照)。ここで、基板ステージの大型化とともに製造コスト削減のための軽量化、低剛性化が進められることで、基板が載置されるテーブル部のねじりの自由度(ねじり軸と呼ぶ)に関する共振モード(ねじり共振モードと呼ぶ)の発生が予想される(例えば、非特許文献1参照)。そこで、帯域除去フィルタを用いて基板ステージのフィードバック制御系構築することでねじり共振モードを除去することができるが、フィルタ位相遅れにより制御系の安定性は著しく低下してしまう。従って、ねじり共振モードを抑圧する安定な基板ステージの駆動制御(ねじり軸制御)の技術を確立する必要がある。

概要

感度関数を簡便に設計可能なフィードバック制御系を提供する。 フィードバック制御系において、制御部52により、駆動目標RとプレートステージPST(制御対象)のねじれφ(制御量)の計測結果との偏差eをゲイン倍し、得られた量e2をフィルタ523に通してその結果を操作量UとしてプレートステージPST(プレートステージ駆動系PSD)に出力する。これとともに、量e2をフィルタ523の通過帯域に等しい阻止帯域を有するフィルタ524に通し、その出力と制御対象のモデル情報ノミナルモデルPn)とを用いて偏差eを補正する。それにより、フィルタ523を設計することで、直接的に、フィードバック制御系の感度関数を設計することが可能となる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

操作量を与えて制御対象を駆動する駆動システムであって、前記制御対象の位置に関連する制御量を計測する計測部と、前記制御量から求められる第1の量に所定の値を乗じて第2の量を求め、該第2の量を第1フィルタに通して前記操作量として出力するとともに、前記第2の量を前記第1フィルタの通過帯域と所定の関係にある阻止帯域を有する第2フィルタに通し、該第2フィルタの出力と前記制御対象のモデル情報とを用いて前記第1の量を補正する制御部と、を備える駆動システム。

請求項2

前記第1及び第2フィルタは、前記第1フィルタを表す第1関数と前記制御対象の応答を表す伝達関数との積と、前記第2フィルタを表す第2関数と前記モデル情報を与える第3関数との積と、の和が前記第3関数に等しくなるように設計され、前記所定の値は、前記第1の量を求める際に前記制御量とともに用いられる目標量と前記制御量とについての感度関数が前記第1関数Fを用いて1−Fに近似するように設定された値である、請求項1に記載の駆動システム。

請求項3

前記モデル情報は、前記制御対象の運動剛体の運動として記述する関数により与えられる、請求項1又は2に記載の駆動システム。

請求項4

エネルギビーム物体露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して所定面上を移動する移動体を前記制御対象とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の駆動システムを備える露光装置。

請求項5

操作量を与えて制御対象を駆動する駆動方法であって、前記制御対象の位置に関連する制御量を計測することと、前記制御量から求められる第1の量に所定の値を乗じて第2の量を求め、該第2の量を第1フィルタに通して前記操作量として出力するとともに、前記第2の量を前記第1フィルタの通過帯域と所定の関係にある阻止帯域を有する第2フィルタに通し、該第2フィルタの出力と前記制御対象のモデル情報とを用いて前記第1の量を補正することと、を含む駆動方法。

請求項6

前記第1及び第2フィルタは、前記第1フィルタを表す第1関数と前記制御対象の応答を表す伝達関数との積と、前記第2フィルタを表す第2関数と前記モデル情報を与える第3関数との積と、の和が前記第3関数に等しくなるように設計され、前記所定の値は、前記第1の量を求める際に前記制御量とともに用いられる目標量と前記制御量とについての感度関数が前記第1関数Fを用いて1−Fに近似するように設定された値である、請求項5に記載の駆動方法。

請求項7

前記モデル情報は、前記制御対象の運動を剛体の運動として記述する関数により与えられる、請求項5又は6に記載の駆動方法。

請求項8

エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、請求項5〜7のいずれか一項に記載の駆動方法により、前記物体を保持して所定面上を移動する移動体を前記制御対象として駆動する露光方法。

請求項9

請求項8に記載の露光方法を利用して、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法

技術分野

0001

本発明は、駆動システム及び駆動方法露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法係り、特に、操作量を与えて制御対象を駆動する駆動システム及び駆動方法、前記駆動システムを備える露光装置及び前記駆動方法を利用する露光方法、並びに前記露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。

背景技術

0002

液晶表示素子半導体素子等の電子デバイスマイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップアンドリピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。液晶表示素子用の露光装置(液晶露光装置)に対しては、基板の大型化に伴い、スキャナなどの走査型投影露光装置が主流となっている。

0003

電子デバイス(マイクロデバイス)は、基板(ガラスプレートウエハ等)上に複数層パターンを重ねて形成することによって製造される。そのため、マスクのパターンを基板上に形成されたパターンに正確に重ね合わせて転写すること、すなわちパターンの高い重ね合わせ精度が要求される。

0004

高い重ね合わせ精度を達成するために、基板を保持して移動する基板ステージの精密且つ安定な制御技術が必要となる(例えば、特許文献1参照)。ここで、基板ステージの大型化とともに製造コスト削減のための軽量化、低剛性化が進められることで、基板が載置されるテーブル部のねじりの自由度(ねじり軸と呼ぶ)に関する共振モード(ねじり共振モードと呼ぶ)の発生が予想される(例えば、非特許文献1参照)。そこで、帯域除去フィルタを用いて基板ステージのフィードバック制御系構築することでねじり共振モードを除去することができるが、フィルタ位相遅れにより制御系の安定性は著しく低下してしまう。従って、ねじり共振モードを抑圧する安定な基板ステージの駆動制御(ねじり軸制御)の技術を確立する必要がある。

0005

特開2004−228383号公報

先行技術

0006

電学論D,113巻12号,平成5年

課題を解決するための手段

0007

第1の態様によれば、操作量を与えて制御対象を駆動する駆動システムであって、前記制御対象の位置に関連する制御量を計測する計測部と、前記制御量から求められる第1の量に所定の値を乗じて第2の量を求め、該第2の量を第1フィルタに通して前記操作量として出力するとともに、前記第2の量を前記第1フィルタの通過帯域と所定の関係にある阻止帯域を有する第2フィルタに通し、該第2フィルタの出力と前記制御対象のモデル情報とを用いて前記第1の量を補正する制御部と、を備える駆動システムが、提供される。

0008

これによれば、第1フィルタを設計することで、直接的に、制御対象を駆動する駆動システムの感度関数を設計することが可能となる。

0009

第2の態様によれば、エネルギビーム物体露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して所定面上を移動する移動体を前記制御対象とする本発明の駆動システムを備える露光装置が、提供される。

0010

これによれば、物体を保持する移動体を精密且つ安定に駆動することが可能となり、ひいては物体に対する高精度な露光が可能になる。

0011

第3の態様によれば、操作量を与えて制御対象を駆動する駆動方法であって、前記制御対象の位置に関連する制御量を計測することと、前記制御量から求められる第1の量に所定の値を乗じて第2の量を求め、該第2の量を第1フィルタに通して前記操作量として出力するとともに、前記第2の量を前記第1フィルタの通過帯域と所定の関係にある阻止帯域を有する第2フィルタに通し、該第2フィルタの出力と前記制御対象のモデル情報とを用いて前記第1の量を補正することと、を含む駆動方法が、提供される。

0012

これによれば、第1フィルタを設計することで、直接的に、制御対象を駆動する駆動システムの感度関数を設計することが可能となる。

0013

第4の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、本発明の駆動方法により、前記物体を保持して所定面上を移動する移動体を前記制御対象として駆動する露光方法が、提供される。

0014

これによれば、物体を保持する移動体を精密且つ安定に駆動することが可能となり、ひいては物体に対する高精度な露光が可能になる。

0015

第5の態様によれば、本発明の露光方法を利用して、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。

図面の簡単な説明

0016

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
露光装置のステージ制御に関連する構成を示すブロック図である。
図3(A)〜図3(D)は、プレートステージ運動モード(それぞれZ軸方向への並進Z、X軸周りの回転θx、Y軸周りの回転θy、及びねじりφ)を示す図である。
フィードバック制御系MFPの構成を表すブロック図である。
プレートステージの周波数応答特性振幅及び位相)を示すボード線図である。
フィルタの周波数応答特性を示すボード線図である。
制御部の伝達関数CMFPの周波数特性を示すボード線図である。
フィードバック制御系MFPの一巡伝達関数の周波数特性を示すボード線図である。
フィードバック制御系MFPの感度関数を示す図である。
フィードバック制御系MFPのナイキスト線図を示す図である。

実施例

0017

以下、本発明の一実施形態について、図1図10を用いて説明する。

0018

図1には、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ、例えば液晶表示装置液晶パネル)などの製造に用いられる露光装置110の概略構成が示されている。露光装置110は、マスクMとガラスプレート(以下、「プレート」と呼ぶ)Pとを投影光学PLに対して同一方向に同一速度で駆動することで、マスクMに形成されたパターンをプレートP上に転写するスキャニング・ステッパ(スキャナ)である。以下においては、走査露光の際にマスクM及びプレートPが駆動される方向(走査方向)をX軸方向とし、これに直交する水平面内での方向をY軸方向、X軸及びY軸に直交する方向をZ軸方向、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向とする。

0019

露光装置110は、照明系IOP、マスクMを保持するマスクステージMST、投影光学系PL、これらを支持するボディ70、プレートPを保持するプレートステージPST、及びこれらの制御系等を備える。制御系は、露光装置110の構成各部を統括制御する主制御装置(不図示)及びその配下のステージ制御装置50(図2等参照)より構成される。

0020

ボディ70は、ベース防振台)71、コラム72A,72B、光学定盤73、支持体74、及びスライドガイド75から構成される。ベース(防振台)71は、床面F上に配置され、床面Fからの振動を除振してコラム72A,72B等を支持する。コラム72A,72Bはそれぞれ枠体形状を有し、コラム72Bの内側にコラム72Aが配置されている。光学定盤73は、平板形状を有し、コラム72Aの天井部に固定されている。支持体74は、コラム72Bの天井部にスライドガイド75を介して支持されている。スライドガイド75は、エアボールリフタ位置決め機構とを備え、支持体74(すなわち後述するマスクステージMST)を光学定盤73に対してX軸方向の適当な位置に位置決めする。

0021

照明系IOPは、ボディ70の上方に配置されている。照明系IOPは、例えば米国特許第5,729,331号明細書などに開示される照明系と同様に構成され、例えば水銀ランプ等の光源(不図示)から射出された光(照明光IL反射鏡ダイクロイックミラーシャッター波長選択フィルタ、各種レンズ(いずれも不図示)等を介してマスクMに照射する。照明光ILとして、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)等の光(或いは上記i線、g線、h線の合成光)が用いられる。また、照明光ILの波長は、波長選択フィルタにより、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることができる。

0022

マスクステージMSTは、ボディ70を構成する支持体74に支持されている。マスクステージMSTには、回路パターンが形成されたパターン面(図1における下面)を有するマスクMが、例えば真空吸着(あるいは静電吸着)により固定されている。マスクステージMSTは、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系MSD(図1では不図示、図2参照)により、走査方向(X軸方向)に所定のストロークで駆動されるとともに、非走査方向(Y軸方向及びθz方向)に微少駆動される。

0023

マスクステージMSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、マスク干渉計システム16(図2参照)により計測される。マスク干渉計システム16は、マスクステージMSTの端部に設けられた移動鏡(又は鏡面加工された反射面(不図示))に測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光受光することにより、マスクステージMSTの位置を計測する。その計測結果はステージ制御装置50に供給され(図2参照)、ステージ制御装置50は、マスク干渉計システム16の計測結果に従って、マスクステージ駆動系MSDを介してマスクステージMSTを駆動する。

0024

投影光学系PLは、マスクステージMSTの下方(−Z側)に、ボディ70を構成する光学定盤73に支持されている。投影光学系PLは、例えば米国特許第5,729,331号明細書に開示された投影光学系と同様に構成され、マスクMのパターン像投影領域が例えば千鳥状に配置された複数(例えば7)の投影光学系(マルチレンズ投影光学系)を含み、Y軸方向を長手方向とする矩形形状のイメージフィールドを形成する。ここでは、4つの投影光学系がY軸方向に所定間隔で配置され、残りの3つの投影光学系が、4つの投影光学系から+X側に離間して、Y軸方向に所定間隔で配置されている。複数の投影光学系のそれぞれとして、例えば両側テレセントリックな等倍系正立正像を形成するものが用いられる。なお、千鳥状に配置された投影光学系PLの複数の投影領域をまとめて露光領域と呼ぶ。

0025

照明系IOPからの照明光ILによってマスクM上の照明領域が照明されると、マスクMを透過した照明光ILにより、投影光学系PLを介して、その照明領域内のマスクMの回路パターンの投影像(部分正立像)が、投影光学系PLの像面側に配置されるプレートP上の照射領域(露光領域(照明領域に共役))に形成される。ここで、プレートPの表面にはレジスト感応剤)が塗布されている。マスクステージMSTとプレートステージPSTとを同期駆動する、すなわちマスクMを照明領域(照明光IL)に対して走査方向(X軸方向)に駆動するとともに、プレートPを露光領域(照明光IL)に対して同じ走査方向に駆動することで、プレートPが露光されてプレートP上にマスクMのパターンが転写される。

0026

プレートステージPSTは、投影光学系PLの下方(−Z側)のベース(防振台)71上に配置されている。プレートステージPSTは、リニアモータ等を含むプレートステージ駆動系PSDにより、ベース71上をX軸及びY軸方向に所定ストロークで駆動されるとともにZ軸方向、θx方向、θy方向、θz方向、及び後述するねじり軸方向φに微小駆動される。プレートステージPST上に、プレートPが、プレートホルダ(不図示)を介して保持されている。

0027

プレートステージPSTの位置情報(X軸方向の位置X、Y軸方向の位置Y、Z軸方向の位置Z、θx方向の回転(ピッチング)θx、θy方向の回転(ローリング)θy、θz方向の回転(ヨーイング)θz、及びねじりの自由度(ねじり軸)方向のねじりφ)は、プレート干渉計システム18(単に干渉計とも呼ぶ(図2))によって計測される。干渉計18は、光学定盤からプレートステージPSTのX端部及びY端部に設けられた移動鏡(又は鏡面加工された反射面(不図示))にそれぞれX軸方向及びY軸方向に平行に1以上の測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光を受光することにより、プレートステージPSTのXY平面内での位置(X,Y,θz)を計測する。また、干渉計18は、光学定盤からプレートステージPSTの4つの角部に設けられた移動鏡(又は鏡面加工された反射面(不図示))にZ軸方向に平行に測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光を受光することにより、プレートステージPSTの4つの角部のZ軸方向の位置(Z位置(Z1,Z2,Z3,Z4))を計測する。これらの結果は、ステージ制御装置50に供給される(図2参照)。

0028

図3(A)〜図3(D)には、プレートステージPST(プレートが載置されるテーブル部)の4つの運動モード、それぞれZ軸方向への並進Z、X軸周りの回転θx、Y軸周りの回転θy、及びねじりφ、が示されている。図3(A)より、プレートステージPSTの4つの角部が+Z方向(Z1,Z2,Z3,Z4>0)に変位することで、+Z方向への並進Zが生ずる。図3(B)より、プレートステージPSTの+Y端部が下がり(−Z方向に変位し(Z1,Z2<0))、−Y端部が上がる(+Z方向に変位する(Z3,Z4>0))ことで、X軸周りの正方向の回転θxが生ずる。図3(C)より、プレートステージPSTの+X端部が下がり(Z2,Z3<0)、−X端部が上がる(+Z方向に変位する(Z1,Z4>0)ことで、Y軸周りの正方向の回転θyが生ずる。図3(D)より、プレートステージPSTの対向する2対の角部の一方が下がり(Z1,Z3<0)、他方が上がる(Z2,Z4>0)ことで、ねじり軸の正方向のねじりφが生ずる。そこで、ステージ制御装置50は、プレートステージPSTの4つの角部のZ位置(Z1,Z2,Z3,Z4)の測定結果から4つの運動モードに関する量



を求める。

0029

ステージ制御装置50は、これらの結果(Z,θx,θy,φ)と干渉計18から受信した残りの計測結果(X,Y,θz)とに従って、プレートステージ駆動系PSDを介してプレートステージPSTを駆動する。

0030

図2には、露光装置110のステージ制御に関連する制御系の構成が示されている。図2の制御系は、例えばマイクロコンピュータなどを含むステージ制御装置50を中心として構成されている。

0031

露光装置110では、露光に先立ってアライメント計測(例えば、EGA等)を行い、その結果を用いて、以下の手順で、プレートPを露光する。まず、主制御装置(不図示)の指示に従い、ステージ制御装置50は、マスク干渉計システム16及びプレート干渉計システム18の計測結果に従ってマスクステージMST及びプレートステージPSTをそれぞれの走査開始位置加速開始位置)に移動する。次に、両ステージMST,PSTを同じX軸方向に同期駆動する。これにより、プレートP上の1つめのショット領域に、前工程レイヤに形成されたパターンに重ねてマスクMのパターンが転写される。1つめのショット領域に対する走査露光が終了すると、ステージ制御装置50は、プレートステージPSTを2つめのショット領域に対する走査開始位置(加速開始位置)へ移動(ステッッピング)する。そして、2つめのショット領域に対する走査露光を行う。ステージ制御装置50は、同様に、プレートPのショット領域間ステッピングとショット領域に対する走査露光とを繰り返して、プレートP上の全てのショット領域にマスクMのパターンを転写する。

0032

次に、プレートステージPSTを駆動する駆動システム(プレートステージPSTの駆動を制御する制御系)の設計について説明する。本実施形態では、ねじり軸方向に関するプレートステージPSTの駆動制御(ねじり軸制御)について説明する。

0033

図4には、本実施形態に係るプレートステージPSTの駆動システムに対応するフィードバック制御系MFP(Mix-Filter Parameterization)の構成を示すブロック図が示されている。フィードバック制御系MFPは、制御対象であるプレートステージPST(テーブル部)のねじり(制御量)φを計測するプレート干渉計システム(干渉計)18と、制御量φとプレートステージPSTの駆動目標Rの生成結果との偏差eを演算し、出力するステージ制御装置50と、偏差eを用いて操作量U(リニアモータが発する駆動力F、又はリニアモータのコイルに流す電流量I等)を生成し、その結果をプレートステージ駆動系PSDに送信する制御部52と、を含む。プレートステージ駆動系PSDは、受信した操作量Uに従って、例えば、駆動力Fに等しい駆動力を発する或いは電流量Iに等しい量の電流をリニアモータ(不図示)のコイルに流す。これにより、プレートステージPSTのねじり軸方向の駆動が制御される。なお、図中に示すdは外部からプレートステージPSTに作用する外乱、nは干渉計18の計測結果に取り込まれるノイズである。

0034

ここで、駆動目標R、制御量φ、操作量U等は、時間の関数として定義されるが、図4及びそれを用いた説明では、習慣に従い、それらのラプラス変換を用いるものとする。また、後述する演算式等についても、ラプラス変換形においてその定義を与えるものとする。また、以降においても、特に断らない限り、ラプラス変換(ラプラス変換形)を用いるものとする。

0035

プレート干渉計システム(干渉計)18は、先述の通り、プレートステージPST(テーブル部)の4つの角部のZ軸方向の位置(Z1,Z2,Z3,Z4)を計測する。これらの結果はステージ制御装置50(変換器501)に供給され、制御量であるねじりφに変換される。

0036

ステージ制御装置50は、目標生成部500、変換器501、及び減算器502を含む。なお、これら各部は、実際には、ステージ制御装置50を構成するマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。目標生成部500は、プレートステージPSTの駆動目標(ねじりφの目標値)Rを生成して、減算器502に供給する。ねじりφに対して、通常、駆動目標R=0とする。変換器501は、干渉計18から測定結果(Z1,Z2,Z3,Z4)を受信し、これらの測定結果から式(1)を用いてねじりφを算出して減算器502に供給する。減算器502は、駆動目標Rとねじりφとの偏差e(=R−φ)を算出し、制御部52(減算器521)に向けて出力する。

0037

制御部52は、減算器521、ゲイン522、フィルタ523,524、及び生成器525から構成される。なお、これら各部は、実際には、ステージ制御装置50を構成するマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。減算器521は、ステージ制御装置50の出力(偏差)eと後述する生成器525の出力(補正量)との差分e1を算出して、ゲイン522に出力する。ゲイン522は、差分e1をゲイン(K)倍して、量e2(=Ke1)をフィルタ523,524に出力する。フィルタ523は、バンドパスフィルタ(F)であり、入力e2に含まれる特定の周波数の成分のみを通して操作量Uとして制御対象であるプレートステージPST(プレートステージ駆動系PSD)に与える。なお、バンドパスフィルタFは、安定且つプロパ有理関数により表現されるものとする。フィルタ524は、フィルタ523の通過帯域に等しい阻止帯域を有するバンドストップフィルタ(1−F)であり、入力e2に含まれる特定の周波数の成分を除去して、生成器525に出力する。生成器525は、プレートステージPST(テーブル部)のねじり運動記述するノミナルモデルPnを用いて補正量を求め、その結果を減算器521に出力する。

0038

上述の構成のフィードバック制御系MFPの感度関数は、制御対象であるプレートステージPSTの応答特性Pを用いて、



と与えられる。ここで、制御部52の伝達関数CMFPは、



と表わされる。また、合成プラントPmixは、



と定義される。Pmixが良い近似でPnに近似し、すなわち、



且つゲインKの値が十分に大きい(K≫1)とすると、感度関数Sは



と良い近似で1−Fに近似することとなる。これは、フィルタFを設計することにより、例えば応答特性Pの逆関数等を求めることなく、直接的に、フィードバック制御系MFPの感度関数Sを設計できることを意味する。

0039

ただし、実際の制御対象の応答特性Pには多くの高次の共振モードが含まれるため、Pn≠P(つまりPmix≠Pn)である。そこで、式(6)が良い近似で成立するように、フィルタFを設計する。ここで、プレートステージPSTを精密にねじり軸制御するには、ねじり共振モードのみを抑圧できればよい(後述する図5参照)。つまり、感度関数Sはねじり共振モードの周波数帯域の成分を抑圧するノッチ特性Nを有すればよい。この条件及び式(6)より、フィルタF=1−Nが得られる。すなわち、フィルタFは、ねじり共振モードの周波数帯域の成分のみを通すバンドパスフィルタとして設計される。従って、フィルタFが制御対象の応答特性Pに含まれる高次の共振モードを通さない(除去する)ことで、式(5)が良い近似で成り立つ。ただし、本実施形態では、フィルタFとしてより急峻なバンドパスフィルタF=(1−N)2を採用する。それにより、感度関数S



が得られる。また、制御部52の伝達関数CMFP



が得られる。なお、ノッチフィルタNは、



と与える。

0040

上述の構成のフィードバック制御系MFPをプレートステージPSTのねじり軸制御に適用して、プレートステージPSTの応答特性をシミュレーションにより求めた。なお、後述する周波数特性は、サンプリング周波数3kHzで離散化されている。

0041

図5には、プレートステージPSTの周波数応答特性P(振幅及び位相)が示されている。応答特性Pにおいて、31Hz付近にてねじり共振モードが現れ、その振幅を急激に増大し、位相を180度遅らせている。本実施形態では、この共振モードを抑圧することを考える。なお、55Hz付近に別のねじり共振モードが現れている。しかし、その振幅の増大はさほど大きくないため、本実施形態では無視することとする。100Hz以上の高周波数帯域において、高次の共振モードに由来する微細な構造が現れている。

0042

上述のプレートステージPSTの応答特性Pに対して、ねじり運動のノミナルモデルPnを、質量Mn、粘性Cn、抵抗Knを有する剛体の運動(ばね・マスダンパ特性



により与える。式(9)により与えられるノッチフィルタNに対して、ωn=2π31、ζ=0.1、d=0.02と設定する。図6に、フィルタF(及びフィルタ1−F)の周波数応答特性が示されている。その振幅は、30Hz付近でピークを持つ。図5において、合成プラントPmixの応答特性はほぼノミナルモデルPnの応答特性に重なっている。式(5)が良い近似で成り立っていることが確認できる。ゲインKは、式(6)が良い近似で成り立つように、一例として1016とする。

0043

図7には、制御部52の伝達関数CMFPの周波数特性が示されている。伝達関数CMFPは、31Hz以下の低周波数帯域において振幅を単調に増加し、位相を緩やかに減少し、31Hzにてフィルタ524の振舞い図6参照)に原因して振幅を急激に増大し、位相を急激に減少し、31Hz以上の高周波数帯域において振幅をほぼ一定に維持し、位相を緩やかに増大する。

0044

図8には、フィードバック制御系MFPの一巡伝達関数Gの周波数特性が示されている。一巡伝達関数Gは、31Hz以下の低周波数帯域において振幅を単調に増大し、位相を緩やかに減少し、31Hzにて振幅を急激に増大し、位相を急激に減少し、31Hz以上の高周波数帯域において微細な構造を呈しつつ振幅及び位相を緩やかに減少する。

0045

図9には、フィードバック制御系MFPの感度関数Sの周波数特性が示されている。感度関数Sの周波数特性は1−Fの周波数特性にほぼ一致している。すなわち、式(6)が良い近似で成り立っていることがわかる。フィルタFの設計により、31Hz付近のねじり共振モードのみが抑圧される感度関数Sが得られていることも分かる。

0046

図10には、フィードバック制御系MFPのナイキスト線図が示されている。ナイキスト軌跡は点(−1,0)から右側(正の実軸側)に離れ、十分な安定余裕が確保されている。すなわち、安定なフィードバック制御系MFPが実現できたことがわかる。

0047

以上詳細に説明したように、本実施形態のフィードバック制御系MFPでは、駆動目標RとプレートステージPST(制御対象)のねじれφ(制御量)の計測結果との偏差eをゲイン倍し、得られた量e2をフィルタFに通してその結果を操作量UとしてプレートステージPST(プレートステージ駆動系PSD)に出力する。これとともに、量e2をフィルタ523の通過帯域に等しい阻止帯域を有するフィルタ524に通し、その出力と制御対象のモデル情報(ノミナルモデルPn)とを用いて偏差eを補正する。それにより、フィルタ523を設計することで、直接的に、フィードバック制御系MFPの感度関数Sを設計することが可能となる。

0048

また、本実施形態の露光装置110によれば、フィードバック制御系MFPを用いてプレートステージPSTのねじり軸制御をすることで、特定のねじれ共振モードのみを抑圧することができ、プレートステージPSTを安定かつ精密に駆動制御することが可能となる。その結果、露光精度、すなわち重ね合わせ精度の向上が可能となる。

0049

なお、本実施形態の露光装置110ではフィードバック制御系MFPをプレートステージPSTのねじり軸制御に適用したが、その他の運動モード(XYZ軸方向への並進、θx及びθy方向への傾斜、θz方向への回転)についてのプレートステージPSTの駆動制御にも適用することができる。また、共振モードに限らず、任意の周波数帯のノイズを抑圧するのに適用することもできる。

0050

また、本実施形態のフィードバック制御系MFPにおいて、複数のフィルタを直列してフィルタFを構成してもよい。それにより、複数の共振モード等、複数の周波数帯のノイズを抑圧することができる。

0051

また、プレート干渉計システム(干渉計)18に限らず、例えば、光学定盤73に設けられたヘッドを用いてプレートステージPSTに設けられたスケール計測光を照射し、その戻り光を受光するエンコーダを用いることも可能である。

0052

また、プレート干渉計システム(干渉計)18の構成は、上記の構成に限らず、目的に応じて、適宜、さらに干渉計を追加した構成を採用することができる。また、プレート干渉計システム18に代えて、あるいはプレート干渉計システム18とともにエンコーダ(又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。

0053

なお、上記第1及び第2の実施形態において、照明光は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプ増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ(波長:355nm、266nm)などを使用しても良い。

0054

また、上記実施形態では、投影光学系PLが、複数本光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学系の数はこれに限らず、1つ以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、上記実施形態では投影光学系PLとして、投影倍率が等倍系のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は拡大系及び縮小系のいずれでも良い。

0055

また、上記各実施形態(のステージ駆動システム)は、一括露光型又はスキャニング・ステッパなどの走査型露光装置、及びステッパなどの静止型露光装置のいずれにも適用することができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の投影露光装置にも上記各実施形態は適用することができる。また、上記各実施形態は、投影光学系を用いない、プロキシミティ方式の露光装置にも適用することができるし、光学系と液体とを介して基板を露光する液浸型露光装置にも適用することができる。この他、上記各実施形態は、2つのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回のスキャン露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置(米国特許第6,611,316号明細書)などにも適用できる。

0056

また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッドマイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置EUV露光装置X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

0057

液晶表示素子(あるいは半導体素子)などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク(あるいはレチクル)を製作するステップ、ガラスプレート(あるいはウエハ)を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをガラスプレートに転写するリソグラフィステップ、露光されたガラスプレートを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材エッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラスプレート上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

0058

18…プレート干渉計システム(干渉計)、50…ステージ制御装置、500…目標生成部、501…変換器、502…減算器、52…制御部、521…減算器、522…ゲイン、523,524…フィルタ、525…生成器、110…露光装置、PSD…プレートステージ駆動系、PST…プレートステージ。

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