[发明专利]光刻设备以及器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制物体的位置或位置相关量例如速 度或加速度的控制系统、一种包括控制系统的光刻设备以及一种增加位 置控制系统带宽的方法。

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模版(reticle)的图案 形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案 转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、 一个或多个管芯)上。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：所谓步进机， 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；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定 方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的 方向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，将所述图案从所述图案形成装置转移到所 述衬底上。

在公知的光刻设备中，控制系统用于控制物体的位置或位置 相关量例如速度或加速度。这样的控制系统可用于高准确度地控制移动 物体的位置，例如衬底支撑件或图案形成装置支撑件的伺服控制系统。 类似地，控制系统可用于控制物体的速度或加速度。由于物体的速度、 加速度和位置是紧密相关的，速度是加速度的时间积分并且位置是速度 的时间积分，三个都被当作物体的位置相关量。为此，术语“位置控制” 也可以用于速度或加速度或其它位置相关量是控制变量的情况中。

在其它应用中，控制系统可用于稳定大致固定的物体的位 置。这样的控制系统常被称为主动阻尼系统(active damping system)。 在主动阻尼系统中，通常速度是实际的控制变量。

这个大致固定的物体的例子是投影系统。这种投影系统包括 多个透镜元件和/或反射镜并在投影过程中被保持在图案形成装置和衬 底之间的光学路径中。图案形成装置和衬底相对于投影系统被定位，以 获得最优成像质量。但是由于光刻设备中的振动或其它运动，会发生投 影系统的运动。为了抑制这些运动，已经提出提供一种最小化投影系统 的移动、速度、和/或加速度的主动阻尼系统。

这种控制系统的一个公知实施例包括用于测量物体加速度的 加速度传感器、基于所测量的加速度提供控制信号的控制器和用于提供 反作用于物体的加速度及随其的移动的反作用力的致动器。该致动器连 接至物体和反作用质量块(reaction mass)。在公知的实施例中，该质量 块是自由质量块也就是仅连接至致动器。因此，反作用力不施加于例如 框架上。可替代地，反作用力可以施加在反作用框架或类似物上。

该公知实施例的缺点是该控制系统易变得不稳定，这是因为 对于较高频率，系统传递函数(trasfer function)的增益在相位交叉(phase crosses)180度时可增加。增加的增益例如是用有限刚度安装在投影系统 中的透镜元件的结果，并且从外壳对高于其谐振频率的频率去耦。在较 高频施加相同的力由此导致较高的加速度，因为当去耦透镜元件时较小 质量被驱动。因此，高频的增益可能增加。高频的高增益或平均增长增 益的结合增加了不稳定系统的风险。

在许多控制系统中，应用一阶或更高阶的低通滤波器来抑制 高频的高增益以避免系统的不稳定。然而，对于上述所知的主动阻尼系 统，由于增益的阻尼也意味着相位滞后，于是通常降低交叉180度的频率 和增加不稳定性的可能，那么这样的一阶或更高阶低通滤波器的应用是 不可能的。所以，定位一阶或更高阶滤波器的截止频率以便获得稳定系 统可能是困难的或者甚至是不可能的。

一般来说，不希望增加位置控制系统的带宽，该带宽被限定 为开环传递函数的增益低于1(0dB)时的第一频率。同时需要有一个稳 定的系统。

发明内容

需要提供一种用于控制物体的位置或位置相关量例如速度 或加速度的稳定的控制系统，尤其是一种稳定的主动阻尼系统。此外， 需要提供一种优选具有最佳带宽的稳定系统。