(57)【要約】【課題】  加速終了後に生ずるステージの回転振動を抑えることで、整定時間を短縮することができるステージ装置及びステージ制御方法等を提供する。【解決手段】  プレートＰを保持するプレートステージＰＳＴは、プレートＰを保持する基板テーブル１４と基板テーブル１４を保持する移動テーブル１５とを含んで構成される。第１プレート干渉計１７は基板テーブル１４のＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転量を計測し、第２プレート干渉計１８は移動テーブル１５のＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転量を計測する。主制御装置ＭＣは、第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８の計測結果に基づいて、基板テーブル１４の回転振動が抑制されるようリニアモータ１３又はＺ・θ駆動機構１６を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を保持して所定方向に移動可能な第１ステージを備えるステージ装置において、
前記第１ステージは、前記物体を保持する第１部分と、当該第１部分を支持する第２部分とを有し、
前記第１部分の回転量を検出する第１検出装置と、
前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転量を検出する第２検出装置と、
前記第１ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を抑制するよう前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第２検出装置は、前記第２部分の回転量を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のステージ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１検出装置及び前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分と前記第２部分との回転量の差を算出する算出部を備え、
前記制御部は、前記算出部の算出結果を用いて前記回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項３記載のステージ装置。
【請求項５】
前記所定方向における前記第１ステージの位置を検出する第１位置検出装置と、
前記第１ステージとは異なる第２ステージと、
前記所定方向における前記第２ステージの位置を検出する第２位置検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて前記第１部分の回転振動を制御しつつ、前記第１位置検出装置及び前記第２位置検出装置の検出結果に基づいて前記第１ステージと前記第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第２ステージを制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】
物体を保持する第１部分と当該第１部分を支持する第２部分とを有し、前記物体を保持して所定方向に移動可能なステージを制御するステージ制御方法であって、
前記ステージを前記所定方向に駆動する駆動ステップと、
前記第１部分の回転量を検出する第１検出ステップと、
前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転量を検出する第２検出ステップと、
前記第１及び第２検出ステップの検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とするステージ制御方法。
【請求項７】
前記制御ステップは、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を抑制するよう前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項６記載のステージ制御方法。
【請求項８】
前記検出ステップ及び前記制御ステップは、前記ステージの前記所定方向の速度が一定になるまでの間逐次行われることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のステージ制御方法。
【請求項９】
所定のパターンを基板上に露光する露光装置において、
前記基板の外形が５００ｍｍよりも大きい基板を保持して所定方向に移動可能な第１ステージを備え、
前記第１ステージは、前記基板を保持する第１部分と、当該第１部分を支持する第２部分とを有し、
前記第１部分の回転量を検出する第１検出装置と、
前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転量を検出する第２検出装置と、
前記第１ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を制御する制御装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を抑制するよう前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第２検出装置は、前記第２部分の回転量を検出することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記第１検出装置及び前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分と前記第２部分との回転量の差を算出する算出部を備え、
前記制御部は、前記算出部の算出結果を用いて前記回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記所定のパターンが形成されたマスクのパターンを前記基板上に露光する露光手段と、
前記マスクを保持するとともに前記第１ステージとは異なる第２ステージと、
前記所定方向における前記第１ステージの位置を検出する第１位置検出装置と、
前記所定方向における前記第２ステージの位置を検出する第２位置検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて前記第１部分の回転振動を制御しつつ、前記第１位置検出装置及び前記第２位置検出装置の検出結果に基づいて前記第１ステージと前記第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第２ステージを制御する
ことを特徴とする請求項９から請求項１２の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
マスクステージ上に保持されたマスクのパターンを、基板ステージ上に保持された基板上に露光する露光方法であって、
請求項６から請求項８の何れか一項に記載のステージ制御方法を用いて、前記基板ステージを前記ステージとして制御するステップを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程において請求項９から請求項１３の何れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク（レチクル）、基板（プレート）等の物体を載置した状態で移動可能に構成されたステージ装置及びステージ制御方法、当該装置及び方法を用いる露光装置及び露光方法、並びに当該露光装置及び方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の各種デバイスの製造工程の１つとして設けられるフォトリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、これらを総称する場合にはマスクという）に形成されたパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたガラスプレート又はウェハ等の基板に転写する露光装置が用いられている。従来から種々の露光装置が案出されているが、近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（ステッパー）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられることが多くなっている。
【０００３】
ステッパーは、マスクに形成されたパターンを基板上に設定された各ショット領域に一括して縮小投影し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステップ移動させて他のショット領域へのパターン転写を行う露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状の露光光をマスクに照射している状態で、マスクと基板とを投影光学系に対して互いに同期移動させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステップ移動させて他のショット領域へのパターン転写を行う露光装置である。
【０００４】
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、基板表面に設定された複数の区画領域（ショット領域）の各々に対して露光処理を行う場合には、基板とマスクとの位置関係を同期させつつ、露光すべきエネルギー量に見合った速度で、ほぼ定速で移動させる必要がある。このため、基板が搭載された基板ステージとマスクを載置したマスクステージとを助走（加速）させ、この助走中にステージ間の同期をとり、その後に基板上の露光対象となっているショット領域が露光領域に差し掛かった時点で、露光光を露光領域に照射して露光が行われるという手順が踏まれる。
【０００５】
このため、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、各々のステージの加速を終えてから各ステージの振動（目標位置に対する位置誤差）が収まって各々の速度が一定になるまでに要する時間（整定時間）を短縮することがスループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）を向上させる上で極めて重要になる。例えば、以下の特許文献１には、ステージ間の追従性能を向上させてスループット及びパターンの転写精度を向上させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−０７７３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、マスクステージと基板ステージとの同期移動誤差は、同期移動方向（走査方向）における位置誤差と、マスク及び基板に交差する方向における回転誤差とに大別されるが、マスクステージ及び基板ステージを制御する制御系は各々の誤差が予め設定された整定時間内に収まる（所定値以下になる）ように設計されている。つまり、両ステージの加速を終えてから整定時間が経過した後は、マスクステージと基板ステージとの位置誤差及び回転誤差は露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度、線幅誤差等）に影響を与えない程度に小さくなる筈である。
【０００７】
しかしながら、近年においては露光領域の大面積化が益々進んでおり、スループットを向上させるためにステージの加速度が従来よりも高く設定される状況にある。ステージの加速度を高くすると、十Ｈｚ程度の振動が生じてステージの回転誤差が無視できない程大きくなってしまい、上記の整定時間経過後もステージの回転振動は続いてしまう。この結果として、整定時間を予め設定した時間よりも長くせざるを得ず、スループットが悪化するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、加速終了後に生ずるステージの回転振動を抑えることで、整定時間を短縮することができるステージ装置及びステージ制御方法、当該装置又は方法を用いて高スループットで露光処理を行うことができる露光装置及び方法、並びに当該露光装置又は方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、実施形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明のステージ装置は、物体（Ｐ）を保持して所定方向（Ｘ方向）に移動可能な第１ステージ（ＰＳＴ）を備えるステージ装置において、前記第１ステージは、前記物体を保持する第１部分（１４）と、当該第１部分を支持する第２部分（１５）とを有し、前記第１部分の回転量を検出する第１検出装置（１７）と、前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転量を検出する第２検出装置（１８、１８ａ、１８ｂ）と、前記第１ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を制御する制御装置（ＭＣ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、第１検出装置で第１ステージの第１部分の回転量が検出されるとともに第２検出装置で第１ステージの第１部分と第２部分との相対的な回転量が検出され、これらの検出結果に基づいて制御装置により第１部分の回転振動が制御される。
また、本発明のステージ装置は、前記所定方向における前記第１ステージの位置を検出する第１位置検出装置（１７、１８）と、前記第１ステージとは異なる第２ステージ（ＭＳＴ）と、前記所定方向における前記第２ステージの位置を検出する第２位置検出装置（１２）とを備え、前記制御装置は、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて前記第１部分の回転振動を制御しつつ、前記第１位置検出装置及び前記第２位置検出装置の検出結果に基づいて前記第１ステージと前記第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第２ステージを制御することを特徴としている。
この発明によると、第１位置検出装置によって第１ステージの位置が検出されるとともに、第２位置検出装置によって第１ステージとは異なる第２ステージの位置が検出され、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて制御装置により第１部分の回転振動が制御されつつ第１，第２位置検出装置の検出結果に基づいて制御装置により第１ステージと第２ステージとが所定の位置関係になるように制御される。
上記課題を解決するために、本発明のステージ制御方法は、物体（Ｐ）を保持する第１部分（１４）と当該第１部分を支持する第２部分（１５）とを有し、前記物体を保持して所定方向（Ｘ方向）に移動可能なステージ（ＰＳＴ）を制御するステージ制御方法であって、前記ステージを前記所定方向に駆動する駆動ステップと、前記第１部分の回転量を検出する第１検出ステップと、前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転量を検出する第２検出ステップと、前記第１及び第２検出ステップの検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を制御する制御ステップとを含むことを特徴としている。
本発明の露光装置は、所定のパターンを基板（Ｐ）上に露光する露光装置（ＥＸ）において、前記基板の外形が５００ｍｍよりも大きい基板を保持して所定方向（Ｘ方向）に移動可能な第１ステージ（ＰＳＴ）を備え、前記第１ステージは、前記基板を保持する第１部分（１４）と、当該第１部分を支持する第２部分（１５）とを有し、前記第１部分の回転量を検出する第１検出装置（１７）と、前記第１部分と前記第２部分との相対的な回転量を検出する第２検出装置（１８、１８ａ、１８ｂ）と、前記第１ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第１及び第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第１部分の回転振動を制御する制御装置（ＭＣ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の露光方法は、マスクステージ（ＭＳＴ）上に保持されたマスク（Ｍ）のパターンを、基板ステージ（ＰＳＴ）上に保持された基板（Ｐ）上に露光する露光方法であって、上記のステージ制御方法を用いて、前記基板ステージを前記ステージとして制御するステップを含むことを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程において上記の露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴としている。
ここで、現状においては基板の大型化が進んでおり、これに伴って基板ステージが大型化し、更に基板ステージの重量が増える傾向にある。本発明の露光装置は、外形が５００ｍｍよりも大きい基板に対して特に有効である。ここで、外形が５００ｍｍよりも大きいとは、一辺若しくは対角の長さが５００ｍｍよりも大きいことをいう。また、本発明の露光装置は高精細のパターンを露光する際にも有効であり、また、より広い表示素子デバイスを製造する露光装置として投影光学系の数を増やした構成にした場合の継ぎ部の増大や、各投影光学系の画角を大きくして各投影光学系の投影領域を広げたときに周辺部において投影光学系の中心から遠くなることによる像歪み、倍率の変動等の変動が大きくなって継ぎ精度の向上が要求される場合等に本発明が有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１ステージの第１部分の回転量と、第１部分と第２部分との相対的な回転量との検出結果に基づいて第１部分の回転振動が制御されるため、ステージ（第１部分）の回転振動を良好に抑えることができ、その結果としてステージの振動が収まるまでに要する整定時間を短縮することができるという効果がある。
また、本発明によれば、第１ステージの第１部分の回転振動を制御するとともに第１ステージと第２ステージとが所定の位置関係になるように制御しているため、第１ステージと第２ステージとの同期移動誤差を小さくすることができるという効果がある。
更に、本発明によれば、ステージの整定時間を短縮することができるため、デバイスを高スループットで効率的に製造することができるという効果がある。また更に、第１ステージと第２ステージとの同期移動誤差を小さくすることができるため、露光精度を高めることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるステージ装置、ステージ制御方法、露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。図１に示す露光装置ＥＸは、液晶表示素子を製造するための露光装置であり、物体又は基板としてのプレートＰとマスクＭとを同期移動させつつ、マスクＭに形成されたパターンを逐次プレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置である。また、図１に示した露光装置ＥＸは、外形が５００ｍｍよりも大きいプレートＰに対する露光を行うものであるとする。
【００１２】
尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｙ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｘ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、露光時におけるプレートＰ及びマスクＭの同期移動方向（走査方向）はＸ方向に設定されているものとする。
【００１３】
図１に示す露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳ、マスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、プレートステージＰＳＴ、本体コラムＣＬ、並びに主制御装置ＭＣを含んで構成されている。照明光学系ＩＬＳは、不図示の光源ユニット（例えば、超高圧ハロゲンランプ又はエキシマレーザ等のレーザ光源）から射出された露光光の整形及び照度分布の均一化を行い、整形等を行った露光光ＥＬをマスクＭ上のスリット状（又は円弧状）の照明領域に照射する。この照明光学系ＩＬＳは、より具体的には、例えば特開平９−３２０９５６号公報に開示されている通り、光源ユニット、シャッタ、フライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）等の２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、視野絞り（ブラインド）、及び結像レンズ系等（何れも図示省略）を含んで構成され、マスクステージＭＳＴ上に保持されたマスクＭ上の照明領域を均一な照度で照明する。
【００１４】
ここで、上記の光源ユニットとしては、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ光源（波長１２６ｎｍ）等の紫外レーザ光源、銅蒸気レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）等も使用することができる。
【００１５】
マスクステージＭＳＴは、プレートＰに転写する液晶表示素子のパターンが形成されたマスクＭを真空吸着又は静電吸着等により保持し、マスクＭを保持した状態でＸ方向に移動可能に、且つＹ方向及びＺ軸周りの回転方向（θＺ方向）にそれぞれ微小駆動可能に構成されている。このマスクステージＭＳＴは、不図示のエアパッドによって、本体コラムＣＬを構成する上部定盤ＣＬ１の上面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されており、駆動機構１１によって駆動される。本実施形態では、マスクステージＭＳＴを駆動する駆動機構１１としてリニアモータが用いられているため、以下の説明ではこの駆動機構をリニアモータ１１という。
【００１６】
リニアモータ１１は、固定子１１ａと可動子１１ｂとから構成される。リニアモータ１１の固定子１１ａは、上部定盤ＣＬ１の上部に固定されており、Ｙ軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ１１の可動子１１ｂはマスクステージＭＳＴに固定されている。マスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸周りの回転方向（θＺ方向）の位置は、本体コラムＣＬに固定されたマスクステージ位置計測用レーザ干渉計（以下、マスク干渉計という）１２によって投影光学系ＰＬを基準として所定の分解能、例えば数ｎｍ程度の分解能で常時計測される。マスク干渉計１２で計測されたマスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸周りの回転方向（θＺ方向）の位置を示す位置情報は、主制御装置ＭＣに供給されている。
【００１７】
投影光学系ＰＬは、複数の屈折光学素子（レンズ素子）を含んで構成され、マスクＭ上に設定された照明領域を透過した露光光ＥＬをプレートＰに投射するものである。この投影光学系ＰＬは、本体コラムＣＬの上部定盤ＣＬ１の下方（−Ｚ方向）に配置され、本体コラムＣＬを構成する保持部材ＣＬ３によって保持されている。投影光学系ＰＬとしては、ここでは等倍の正立正像を投影するものが用いられている。従って、照明光学系ＩＬＳからの露光光ＥＬによってマスクＭ上に設定された照明領域が照明されると、その照明領域にあるパターンの等倍像（部分正立像）がプレートＰ上の照明領域に共役な被露光領域に投影されるようになっている。
【００１８】
尚、投影光学系ＰＬは、例えば特開平７−５７９８６号公報に開示されている複数組の等倍正立の投影光学系ユニットを備える構成であっても良い。また、投影光学系ＰＬは、物体面（マスクＭ）側と像面（プレートＰ）側の両方がテレセントリックであってもよく、片方がテレセントリックであってもよい。また、等倍像を投影するものではなく、マスクＭのパターン像を縮小投影する縮小系であっても良い。更に、マスクＭに形成されたパターンの倒立像をプレートＰ上に投影するものであってもよい。また更に、投影光学系ＰＬとしては、反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系（カタッディオプトリック系）を採用しても良い。尚、投影光学系ＰＬが備える複数のレンズ素子の硝材は、露光光ＥＬの波長に応じて、例えば石英又は蛍石が用いられる。
【００１９】
プレートステージＰＳＴは、プレートＰを真空吸着又は静電吸着等により保持し、プレートＰを保持した状態でＸ方向及びＹ方向に移動可能に、且つＺ方向、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＹ軸周りの回転方向に微小駆動可能に構成されている。このプレートステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの下方（−Ｚ方向）に配設され、不図示のエアパッドによって、本体コラムＣＬを構成する下部定盤ＣＬ２の上面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。プレートステージＰＳＴは、駆動機構としてのリニアモータ１３によってＸ方向及びＹ方向に駆動される。このリニアモータ１３の固定子１３ａは、下部定盤ＣＬ２に固定され、Ｙ軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ１３の可動子１３ｂはプレートステージＰＳＴの底部に固定されている。尚、図１では、プレートステージＰＳＴを簡略化して模式的に図示しているが、その構成の詳細については後述する。
【００２０】
プレートステージＰＳＴは、プレートＰを保持する第１部分としての基板テーブル１４と、リニアモータ１３の可動子１３ｂが固定された第２部分としての移動テーブル１５と、移動テーブル１５上に搭載されたＺ・θ駆動機構１６とを含んで構成される。Ｚ・θ駆動機構１６の上部に基板テーブル１４が載置されており、プレートＰは基板テーブル１４上に保持される。この基板テーブル１４は、Ｚ・θ駆動機構１６によって、Ｚ方向並びにＸ軸、Ｙ軸、及びＹ軸周りの回転方向（θＸ、θＹ、θＺ方向）に駆動される。
【００２１】
基板テーブル１４のＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転方向（θＺ方向）の回転量は、本体コラムＣＬに固定されたレーザ干渉計（以下、第１プレート干渉計という）１７によって投影光学系ＰＬを基準として所定の分解能、例えば数ｎｍ程度の分解能で常時計測される。同様に、移動テーブル１５のＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転方向（θＺ方向）の回転量は、本体コラムＣＬに固定されたレーザ干渉計（以下、第２プレート干渉計という）１８によって投影光学系ＰＬを基準として所定の分解能、例えば数ｎｍ程度の分解能で常時計測される。
【００２２】
第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８で計測されたマスクステージＭＳＴのＸ方向の位置、及びＺ軸周りの回転量を示す情報は、主制御装置ＭＣに供給されている。図１においては、図示を省略しているが、基板テーブル１４のＹ方向の位置を計測するレーザ干渉計１９（図２参照）も設けられている。尚、本明細書においては、便宜上第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８が基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量及び移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量を計測すると説明する場合があるが、実際には後述する通り、第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８から出力される情報に基づいて主制御装置ＭＣが基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量及び移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量を求める。
【００２３】
図２は、プレートステージＰＳＴ及びその制御系の構成を示す図である。尚、図２においては、プレートステージＰＳＴを上から見た状態を図示しており、図１に示す部材には同一の符号を付している。図２に示す通り、プレートステージＰＳＴはプレートＰを保持した状態で下部定盤ＣＬ２上で移動可能に構成されており、主制御装置ＭＣがプレートステージＰＳＴの駆動を制御する。主制御装置ＭＣは、上位コントローラ２１、制御コントローラ２２、電流増幅部２３ａ〜２３ｃ、及び位置検出部２４ａ，２４ｂを含んで構成される。尚、図２においては、主制御装置ＭＣが備える各種構成のうち、プレートステージＰＳＴを制御する制御系の構成のみを図示している。
【００２４】
上位コントローラ２１は、制御コントローラ２２に対してＸＹ面内におけるプレートＰの位置を指示する制御信号を出力する。制御コントローラ２２は、上位コントローラ２１から出力される制御信号と位置検出部２４ａ，２４ｂから出力される検出信号とに基づいて、リニアモータ２７，２８，３０を駆動するための駆動信号を生成し、プレートＰを載置するプレートステージＰＳＴの動作を制御する。尚、図２中のリニアモータ２７，２８，３０は、図１に示したリニアモータ１３に相当するものである。
【００２５】
電流増幅部２３ａ〜２３ｃは、制御コントローラ２２から出力される駆動信号の電流を所定の増幅率で増幅してリニアモータ２７，２８，３０のそれぞれに供給する。位置検出部２４ａは、プレート干渉計１９から出力される計測結果に対して所定の処理（例えば、座標変換等の処理）を施して、プレートステージＰＳＴ（基板テーブル１４）のＹ方向の位置を求める。また、位置検出部２４ｂは、第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８（１８ａ，１８ｂ）から出力される計測結果に対して所定の処理を施し、プレートステージＰＳＴのＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転量を求める。具体的には、位置検出部２４ｂは、第１プレート干渉計１７の計測結果から基板テーブル１４のＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転量を求めるとともに、第２プレート干渉計１８（１８ａ，１８ｂ）の計測結果から移動テーブル１５のＸ方向の位置及びＺ軸周りの回転量を求める。更に、基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量と移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量との差を求める。尚、図２に示す通り、第２プレート干渉計１８は、２つの第２プレート干渉計１８ａ，１８ｂからなる。
【００２６】
次に、図２及び図３を参照してプレートステージＰＳＴの構成について詳細に説明する。図３は、プレートステージＰＳＴの構成例を示す斜視図である。前述した通り、プレートステージＰＳＴは、基板テーブル１４と、基板テーブル１４をＸＹ面内（下部定盤ＣＬ２上）で移動させる移動テーブル１５と、基板テーブル１４と移動テーブル１５との間に配置されるＺ・θ駆動機構１６とを含んで構成される。プレートステージＰＳＴの底面には、非接触ベアリングである不図示の複数のエアベアリング（エアパッド）が固定されており、これらのエアベアリングによってプレートステージＰＳＴが下部定盤ＣＬ２上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００２７】
移動テーブル１５は、図２及び図３に示す通り、基板テーブル１４及びＺ・θ駆動機構１６を一体的にＹ方向に相対移動自在に支持するガイドバー２６を備える。このガイドバー２６は、Ｙ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向の両端には電機子ユニットからなる可動子２７ａ及び可動子２８ａがそれぞれ設けられている。これらの可動子２７ａ，２８ａにそれぞれ対応する磁石ユニットを有する固定子２７ｂ，２８ｂは、下部定盤ＣＬ２に設けられている。尚、図３では下部定盤ＣＬ２については一部のみを図示している。
【００２８】
上記の可動子２７ａ及び固定子２７ｂによってリニアモータ２７が構成され、可動子２８ａ及び固定子２８ｂによってリニアモータ２８が構成されている。可動子２７ａが固定子２７ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動され、なおかつ可動子２８ａが固定子２８ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動されることでガイドバー２６がＸ方向に移動し、リニアモータ２７とリニアモータ２８との駆動量を調整することで、プレートステージＰＳＴはＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸周りに回転する。即ち、リニアモータ２７，２８によってガイドバー２６とほぼ一体的にプレートステージＰＳＴ（基板テーブル１４）がＸ方向及びＺ軸周りに駆動されるようになっている。尚、ここでは、基板テーブル１４等をＸ方向に駆動するリニアモータ２７，２８の駆動量を調整することより、基板テーブル１４をＺ軸の周りで回転可能に構成されている場合を例に挙げて説明するが、基板テーブル１４等をＹ方向に駆動するリニアモータ３０により基板テーブル１４をＺ軸の周りで回転させることができる構成の場合にも本発明を適用することができる。
【００２９】
また、ガイドバー２６のＹ方向側には、リニアモータの一種のボイスコイルモータ２９（図３参照）の可動子が取り付けられている。このボイスコイルモータ２９は、Ｙ方向に推力を発生することでガイドバー２６のＹ方向の位置を調整するものであって、その固定子は不図示のリアクションフレームに設けられている。このため、プレートステージＰＳＴをＸ方向に駆動する際の反力は、リアクションフレームを介して下部定盤ＣＬ２に伝達される機能になっている。
【００３０】
基板テーブル１４は、ガイドバー２６との間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、ガイドバー２６にＹ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、プレートステージＰＳＴは、ガイドバー２６に埋設された固定子を有するリニアモータ３０による電磁気的相互作用によりＹ方向に駆動される。リニアモータ３０の可動子は図示していないが、Ｚ・θ駆動機構１６の下部に取り付けられている。基板テーブル１４の上面には、不図示のプレートホルダを介してプレートＰが保持される。以上のガイドバー２６は移動テーブル１５に相当するものであり、リニアモータ２７，２８，２９は、移動テーブル１５に設けられたリニアモータ１３に相当するものである。
【００３１】
尚、上記リニアモータ２７，２８よりもリニアモータ３０の方がプレートステージＰＳＴ上に載置されるプレートＰに近い位置に配置されるため、リニアモータ３０は発熱源であるコイルが固定子となりプレートＰから遠ざかるムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。他方、リニアモータ２７，２８は、リニアモータ３０、ガイドバー２６、Ｚ・θ駆動機構１６、及び基板テーブル１４を一体として駆動するため、リニアモータ３０より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もリニアモータ３０より大きくなる。従って、リニアモータ２７，２８は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。
【００３２】
また、第１プレート干渉計１７は、図２に示す通り、Ｘ方向に直交するＹ方向に所定距離Ｌ１だけ離れた２本の測長ビームを基板テーブル１４に対して照射する２軸干渉計であり、各測長軸の計測値が主制御装置ＭＣ（位置検出部２４ｂ）に供給される。この第１プレート干渉計１７の各測長軸の計測値をそれぞれＸ１１，Ｘ１２とすると基板テーブル１４のＸ方向の位置Ｘ１は以下の（１）式から求められ、基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１は以下の（２）式から求められる。
Ｘ１＝（Ｘ１１＋Ｘ１２）／２  ……（１）
θ１＝（Ｘ１１−Ｘ１２）／Ｌ１  ……（２）
【００３３】
第２プレート干渉計１８を構成する第２プレート干渉計１８ａ，１８ｂは、図２に示す通り、Ｙ方向の異なる位置に配置されており、Ｙ方向に所定距離Ｌ２だけ離れた２本の測長ビームをガイドバー２６に対してそれぞれ照射する。第２プレート干渉計１８ａ，１８ｂの各々の計測値は主制御装置ＭＣ（位置検出部２４ｂ）に供給される。第２プレート干渉計１８ａ，１８ｂの各計測値をそれぞれＸ２１，Ｘ２２とするとガイドバー２６のＸ方向の位置Ｘ２は以下の（３）式から求められ、ガイドバー２６のＺ軸周りの回転量θ２は以下の（４）式から求められる。
Ｘ２＝（Ｘ２１＋Ｘ２２）／２  ……（３）
θ２＝（Ｘ２１−Ｘ２２）／Ｌ２  ……（４）
【００３４】
図１に戻り、更に本実施形態の露光装置ＥＸは、プレートＰのＺ方向位置を計測する不図示の焦点位置検出系、例えば斜入射光式の焦点位置検出系が投影光学系ＰＬを保持する保持部材ＣＬ３に固定されている。この焦点位置検出系からのプレートＰのＺ位置情報が主制御装置ＭＣに供給されており、主制御装置ＭＣでは、例えば走査露光中にこのＺ位置情報に基づいてＺ・θ駆動機構１６を介してプレートＰのＺ方向の位置及び姿勢を投影光学系ＰＬの結像面に一致させるオートフォーカス動作を実行するようになっている。
【００３５】
また、本実施形態の主制御装置ＭＣは、第１プレート干渉計１７のＺ軸周りの回転量θ１と第２プレート検出系１８のＺ軸周りの回転量θ２とに基づいて、これらの相対的な回転量を求め、リニアモータ２７，２８に与える推力及びＺ・θ駆動機構１６の駆動量を制御して走査露光時において生ずる基板テーブル１４の回転振動を制御している。また、マスクＭとプレートＰとのアライメント結果から求められる両者の回転誤差に基づいてＺ・θ駆動機構１６を介した基板テーブル１４の回転振動も制御している。
【００３６】
図１〜図３を参照して説明した通り、移動テーブル１５と、移動テーブル１５上に搭載されたＺ・θ駆動機構１６と、Ｚ・θ駆動機構１６上に搭載された基板テーブル１４とを含む構成である。このため、基板テーブル１４の回転振動を制御するためには、以上の構成を有する制御対象のプレートステージＰＳＴをモデル化して制御系の設計を行う必要がある。前述した通り、基板テーブル１４の回転振動を制御するには、リニアモータ２７，２８に与える推力を制御する方法と、Ｚ・θ駆動機構１６の駆動量を制御する方法があるが、ここでは前者の制御を行う場合の制御系の設計方法（制御パラメータの決定方法）について説明する。
【００３７】
図４は、走査方向の位置制御に関するプレートステージＰＳＴの物理モデルを示す図である。図４に示すプレートステージＰＳＴの物理モデルにおいて、図中に示した変数は以下の通りである。
Ｘ１：基板テーブル１４の位置
Ｘ２：移動テーブル１５の位置
Ｍ１：基板テーブル１４の質量
Ｍ２：移動テーブル１５の質量
Ｃ１：基板テーブル１４の粘性
Ｃ２：基板テーブル１５の粘性
Ｃ３：Ｚ・θ駆動機構１６の粘性
Ｋ  ：Ｚ・θ駆動機構１６の剛性
Ｆ２：リニアモータ２７，２８の推力
尚、上記の基板テーブル１４の位置を示す変数Ｘ１は前述の（１）式から求められ、移動テーブル１５の位置を示す変数Ｘ２は前述の（２）式から求められる。
【００３８】
図４に示す物理モデルに対して運動方程式を立てて、その後に運動方程式をラプラス変換して整理すると、プレートステージＰＳＴの伝達関数を用いた運動方程式に変換することができる。この伝達関数を用いると図４に示す物理モデルと等価なシミュレーションモデルを求めることができる。図５は、プレートステージＰＳＴのシミュレーションモデルを示す図である。図５に示すシミュレーションモデルは、移動テーブル１５に推力Ｆ２を与えたときの移動テーブル１５の位置Ｘ２及び基板テーブル１４の位置Ｘ１を示している。つまり、このシミュレーションモデルにおいては、入力が移動テーブル１５に与える推力Ｆ２になっており、出力が基板テーブル１４及び移動テーブル１５の位置になっている。
【００３９】
図５を参照すると、移動テーブル１５に与える推力Ｆ２と基板テーブル１４及び移動テーブル１５の位置とが図１に示す基板テーブル１４及び移動テーブル１５の質量及び粘性、並びにＺ・θ駆動機構１６の粘性及び剛性によって関連付けられているのが分かる。尚、図５中における変数Ｘ１′は基板テーブル１４の速度であり、変数Ｘ２′は移動テーブル１５の速度である。リニアモータ２７，２８に与える推力を制御して基板テーブル１４の回転振動を制御する制御系の設計（制御パラメータの決定）は、図４に示すシミュレーションモデルを用いて行う。
【００４０】
図６は、走査露光時において生ずる基板テーブル１４の回転振動を制御する制御系の構成を示すブロック図である。尚、図６に示すブロック図は、リニアモータ２７，２８に与える推力を制御することで基板テーブル１４と移動テーブル１５との相対的な回転速度を制御し、基板テーブル１４の回転振動を抑制する制御系の構成を示すブロック図である。図６に示す通り、主制御装置ＭＣは、サーボ演算部４０、推力配分部４１、干渉計演算部４２、アンプ４３、演算部４４、サーボ演算部４５、及びアンプ部４６を含んで構成される。尚、これらの制御パラメータは、図５に示すシミュレーションモデルを用いて決定される。
【００４１】
上記のサーボ演算部４０と推力配分部４１とからなる構成は、図２中の制御コントローラ２２及び電流増幅部２３ａ〜２３ｃに相当する構成である。また、上記干渉計演算部４２とアンプ４３とからなる構成は、図２中の位置検出部２４ｂに相当する構成である。また、上記のサーボ演算部４０、推力配分部４１、干渉計演算部４２、及びアンプ４３は、プレートステージＰＳＴを制御する制御系を構成しており、演算部４４、サーボ演算部４５、及びアンプ部４６は、マスクステージＭＳＴを制御する制御系を構成している。
【００４２】
サーボ演算部４０は、回転位置指令出力部５１、回転速度指令出力部５２、演算部５３、位置コントローラ５４、演算部５５、第１速度コントローラ５６、第２速度コントローラ５７、演算部５８、位相進み補償部５９、演算部６０、及び速度演算部６１，６２を含んで構成される。回転位置指令出力部５１はプレートステージＰＳＴ（移動テーブル１５）の目標回転位置を示す指令信号を出力し、回転速度指令出力部５２はプレートステージＰＳＴ（移動テーブル１５）の目標回転速度を示す指令信号を出力する。
【００４３】
演算部５３は、回転位置指令出力部５１から出力される指令信号と、干渉計演算部４２から出力される移動テーブル１５の回転量θ２を示す信号との差分に応じた偏差信号を出力する。ここで、偏差信号は目標回転位置に対する移動テーブル１５の実際の回転位置のずれ量であるため、移動テーブル１５の回転追従誤差であるということができる。尚、図６においては、演算部５３に対して移動テーブル１５の回転量θ２を示す信号が入力されている構成を例に挙げて図示しているが、演算部５３に対して基板テーブル１４の回転量θ１を示す信号を入力する構成であってもよい。かかる構成の場合には、演算部５３から出力される偏差信号は、基板テーブル１４の回転追従誤差であるということができる。
【００４４】
位置コントローラ５４は、演算部５３から出力される偏差信号に基づいて、移動テーブル１５の回転位置を制御する制御信号を生成する。ここで、位置コントローラ５４はＰ（比例）制御により移動テーブル１５の回転位置を制御するものとして説明するが、Ｐ（比例）制御、Ｉ（積分）制御、及びＤ（微分）制御の何れか一つ又は複数を組み合わせた制御を行うよう構成することもできる。演算部５５は、位置コントローラ５４から出力される制御信号と、回転速度指令出力部５２から出力される指令信号とを加算するとともに、これらから速度演算部６１の演算信号を減算した信号を演算する。
【００４５】
第１速度コントローラ５６及び第２速度コントローラ５７は、演算部５５から出力される信号に基づいて、移動テーブル１５の回転速度を制御する制御信号を生成する。ここで、第１速度コントローラ５６はＰ（比例）制御により移動テーブル１５の回転速度を制御する制御信号を生成し、第２速度コントローラ５７はＩ（積分）制御により移動テーブル１５の回転速度を制御する制御信号を生成する。演算部５８は、第１速度コントローラ５６で生成された制御信号と第２速度コントローラ５７で生成された制御信号とを加算する。位相進み補償部５９は、演算部５８から出力される信号の位相進みを補償する。演算部６０は位相進み補償部５９から出力される信号と、速度演算部６２から出力される信号との差を求める。この演算部６０で求められる信号が、リニアモータ１３（２７，２８）に与える推力信号となる。
【００４６】
速度演算部６１は、干渉計演算部４２から出力される移動テーブル１５の回転量θ２から移動テーブル１５の回転速度を演算する。ここで演算された移動テーブル１５の回転速度は前述した演算部５５に出力される。かかる構成により、移動テーブル１５の回転速度を制御するための制御ループが形成されている。また、速度演算部６１は、干渉計演算部４２から出力される基板テーブル１４の回転量θ１と移動テーブル１５の回転量θ２との差Δθから基板テーブル１４と移動テーブル１５との相対的な回転速度を演算する。この演算結果は、前述した演算部６０に出力される。かかる構成により、基板テーブル１４と移動テーブル１５との相対的な回転速度を制御するための制御ループが形成されている。
【００４７】
推力配分部４１は、サーボ演算部４０から入力される推力信号を、基板テーブル１４のＹ方向の位置に応じてリニアモータ２７，２８に配分する。つまり、基板テーブル１４は移動テーブル１５上においてＹ方向に移動可能であり、基板テーブル１４のＹ方向の位置に応じてプレートステージＰＳＴの重心位置が変化し、プレートステージＰＳＴをＸ方向に移動させるときにモーメントが発生する。このモーメントの発生を防止するために、基板テーブル１４のＹ方向の位置に応じてリニアモータ２７，２８に発生させる推力を制御する。尚、図示は省略しているが、推力配分器４１にはプレート干渉計１９の計測結果が入力されており、推力配分器４１はこの計測結果に基づいて推力信号で示される推力ＦＸを推力ＦＸ１１，ＦＸ１２に配分する。
【００４８】
干渉計演算部４２は、減算部７０，７２、除算部７１，７３、及び減算部７４を含んで構成される。この干渉計演算部４２は、第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８の計測結果から基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１、移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量θ２、及び基板テーブル１４の回転量θ１と移動テーブル１５の回転量θ２との差Δθを求める。具体的には、減算部７０が第１プレート干渉計１７から射出される２本の測長ビームのうちの一方の測長軸の計測値Ｘ１１から他方の測長軸の計測値Ｘ１２を減算し、除算部７１がその減算結果を測長ビームの距離Ｌ１で除算することにより、前述した（２）式が実現され、基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１が算出される。
【００４９】
また、減算部７２が第２プレート干渉計１８（１８ａ）の計測値Ｘ２１から第２プレート干渉計１８（１８ｂ）の計測値Ｘ２２を減算し、除算部７３がその減算結果を第２プレート干渉計１８ａ，１８ｂから射出される測長ビームの距離Ｌ２で除算することにより、前述した（４）式が実現され、移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量θ２が算出される。また、減算部７４が基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１から移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量θ２を減算することで、基板テーブル１４と移動テーブル１５との回転量の差Δが算出される。アンプ４３は、干渉計演算部４２で算出された基板テーブル１４と移動テーブル１５との回転量の差Δを所定の倍率で拡大（増幅）するものである。
【００５０】
マスクステージＭＳＴを制御する制御系を構成する演算部４４は、マスク干渉計１２で計測されたマスクステージＭＳＴのＺ軸周りの回転量と基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１との差分に応じた偏差信号を出力する。ここで算出される偏差信号は、基板テーブル１４に対するマスクステージＭＳＴのＺ軸周りの回転に関する追従誤差ということができる。また、サーボ演算部４５は、演算部４４から出力される偏差信号に基づいて、マスクステージＭＳＴの回転位置を制御する制御信号を生成する。アンプ部４６はサーボ演算部４５で生成された制御信号を所定の増幅率で増幅してマスクステージＭＳＴを駆動するリニアモータ１１に出力する。
【００５１】
尚、図６に示す構成は、リニアモータ２７，２８に与える推力を制御することで基板テーブル１４と移動テーブル１５との相対的な回転速度を制御して、基板テーブル１４の回転振動を抑制し、また基板テーブル１４にマスクステージＭＳＴを追従させる制御系の構成を示すブロック図である。リニアモータ２７，２８，３０に与える推力を制御してプレートステージＰＳＴ及びマスクステージＭＳＴのＸ方向及びＹ方向の位置を制御する制御系、並びにＺ・θ駆動機構１６を制御して基板テーブル１４の回転量を制御する制御系は別途設けられている。プレートステージＰＳＴのＹ方向の位置を制御する制御系から出力される推力信号は、リニアモータ３０に推力ＦＹを発生させるものとして推力配分部４１に入力され、Ｚ・θ駆動機構１６を制御する制御系から出力される推力信号は、推力Ｆθを発生させるものとして推力配分部４１に入力される。
【００５２】
次に、以上説明した構成の露光装置により基板を露光する際の動作について説明する。露光動作が開始されると、主制御装置ＭＣは不図示の基板搬送装置に制御信号を出力してプレートＰを基板テーブル１４上に搬送させて保持させるとともに、不図示のマスク搬送装置に制御信号を出力してマスクＭを搬送させて保持させる。基板Ｐ及びマスクＭの搬送が完了して各々が基板テーブル１４及びマスクステージＭＳＴ上に保持されると、主制御装置ＭＣは、プレートステージＰＳＴを駆動して基板Ｐを不図示のアライメントセンサの下方（−Ｚ方向）に配置し、アライメントセンサを用いて基板Ｐ上の代表的なアライメントマーク数個（３〜９個程度）の位置計測を行う。これらの代表的なアライメントマークの計測を終えると、主制御装置ＭＣは、これらの計測結果と予め記録されている各ショット領域の設計値とを用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算を行い、プレートＰ上の全ショット領域の配列座標を求める。
【００５３】
上記のＥＧＡ演算によって得られたプレートＰ上におけるショット領域の座標値をベースライン量（投影光学系ＰＬを介した投影像の投影中心と、アライメントセンサの計測視野中心との距離）で補正した座標値を求め、この補正した座標値を用いてプレートステージＰＳＴを駆動すればプレートＰ上の各ショット領域を投影光学系ＰＬの露光領域に位置合わせすることができる。このため、主制御装置ＭＣは、まずＥＧＡ演算により得られたショット領域の座標値をベースライン量で補正した座標値を求め、この座標時に基づいてプレートステージＰＳＴを駆動して、最初に露光すべきショット領域を走査開始位置に配置する。また、プレートステージＰＳＴとともに、マスクステージＭＳＴも走査開始位置に配置する。
【００５４】
以上の配置が完了すると、主制御装置ＭＣは、まず第１プレート干渉計１７の計測結果から得られる基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量と、第２プレート干渉計１８の計測結果から得られる移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量との差分Δθｏｆｆを求めて記憶する。この差分Δθｏｆｆは、加速開始時における基板テーブル１４と移動テーブル１５の回転量誤差のオフセットである。差分Δθｏｆｆを求めると、主制御装置ＭＣはマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの加速を開始させる。これらのステージの加速が開始されると、主制御装置ＭＣに設けられている回転位置指令出力部５１からプレートステージＰＳＴ（移動テーブル１５）の目標回転位置を示す指令信号が出力されるとともに、回転速度指令出力部５２からプレートステージＰＳＴ（移動テーブル１５）の目標回転速度を示す指令信号が出力される。
【００５５】
回転位置指令出力部５１から出力された指令信号は演算部５３に入力され、演算部５３において干渉計演算部４２から出力される移動テーブル１５の回転量θ２を示す信号との差分に応じた偏差信号が求められる。この偏差信号は位置コントローラ５４に入力され、位置コントローラ５４において移動テーブル１５の回転位置を制御する制御信号が生成される。位置コントローラ５４で生成された制御信号は演算部５５に入力され、回転速度指令出力部５２から出力される指令信号と加算され、この加算結果から速度演算部６１で演算された演算信号が減算される。
【００５６】
演算部５５の演算結果は第１速度コントローラ５６及び第２速度コントローラ５７にそれぞれ出力されて、移動テーブル１５の回転速度を制御する制御信号が生成される。各々のコントローラで生成された制御信号は演算部５８において加算され、この加算された信号の位相進みが位相進み補償部５９で補償される。位相進み補償部５９から出力された制御信号は、演算部６０において速度演算部６２から出力される信号が減算されて推力配分部４１に入力される。推力配分部４１は、入力された信号で示される推力ＦＸをプレート干渉計１９の計測結果（基板テーブル１４のＹ方向の位置）に応じた配分で推力ＦＸ１１，ＦＸ１２に配分し、配分した信号をリニアモータ２７，２８にそれぞれ出力する。これによってリニアモータ２７，２８は駆動される。
【００５７】
リニアモータ２７，２８が駆動されると、基板テーブル１４及び移動テーブル１５は走査方向（Ｙ方向）に移動し、その位置が第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８の各々で計測される。これらの計測結果は干渉計演算部４２に入力されて基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１、移動テーブル１５のＺ軸周りの回転量θ２、及び基板テーブル１４の回転量θ１と移動テーブル１５の回転量θ２との差Δθが求められる。干渉計演算部４２で求められた移動テーブル１５の回転量θ２は演算部５３及び速度演算部６１に出力され、干渉計演算部４２で求められた回転量の差Δθはアンプ４３を介して速度演算部６２に出力される。尚、速度演算部６２に出力される回転量の差Δθは、前述した基板テーブル１４と移動テーブル１５の回転量誤差のオフセットである差分Δθｏｆｆを減じたものである。
【００５８】
プレートステージＰＳＴの加速が開始されてから１つのショット領域の露光が終了するまで以上の制御が所定のサーボサイクルで行われる。ここで、サーボサイクルの回数をｋとすると、サーボサイクル毎の基板テーブル１４と移動テーブル１５との回転量の差Δθは以下の（５）式から求められ、サーボサイクル毎に速度演算部６２で演算される回転速度差ΔθＶは以下の（６）式で示される。
Δθｋ＝θ１ｋ−θ２ｋ＋Δθｏｆｆ  ……（５）
ΔθＶｋ＝Δθｋ−Δθｋ−１  ……（６）
速度演算部６２で算出される回転速度差ΔθＶと位相進み補償部５９から出力される制御信号とを演算部６０で演算して推力配分部４１に出力することにより、基板テーブル１４の回転振動を抑制（ダンピング）することができる。
【００５９】
また、干渉計演算部４２の除算部７１から出力される基板テーブル１４のＺ軸周りの回転量θ１を示す信号は演算部４４に出力され、演算部４４においてマスク干渉計１２で計測されるマスクステージＭＳＴのＺ軸周りの回転量を示す信号との差を示す偏差信号が算出される。この偏差信号に基づいてサーボ演算部４５においてマスクステージＭＳＴの回転位置を制御する制御信号が生成され、この制御信号はアンプ部４６を介してリニアモータ１１に出力されてマスクステージＭＳＴが駆動される。これにより、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとの同期移動誤差（回転誤差）を小さくすることができる。尚、基板テーブル１４の回転量の制御とともに、マスク干渉計１２の計測結果と第１プレート干渉計１７及び第２プレート干渉計１８の計測結果とに基づいて、主制御装置ＭＣによりマスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとのＸ方向の位置制御も行われている。
【００６０】
マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴの各々が一定速度に達して同期が取れると、主制御装置ＭＣはマスクＭに露光光ＥＬを照射して露光を開始してそのショット領域を露光する。走査時には、露光領域にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、プレートＰが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖで移動させる。
【００６１】
前述した制御は、プレートステージＰＳＴとマスクステージＭＳＴとの加速を開始してから１つのショット領域に対する露光処理を終えるまで行われる。以上の制御を行うことで、基板テーブル１４の回転振動を抑えることができるため、加速を終えてから基板テーブル１４の回転振動が収まって速度が一定になるまでの整定時間を短縮することができる。この結果としてスループットを向上させることができる。また、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとの同期移動誤差を小さくすることができるため、露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等）を高めることができる。
【００６２】
１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置ＭＣはプレートステージＰＳＴをステッピング移動させて次のショット領域を走査開始位置に移動させるとともにマスクステージＭＳＴを走査開始位置に移動させた後、これら両ステージの移動を開始させる。この場合にも前述した制御が行われ、両ステージが一定速度に達して同期が取れてからマスクＭに露光光ＥＬを照射して露光を開始してそのショット領域を露光する。以下同様に他のショット領域の露光処理が行われる。
【００６３】
図７は図６に示す制御系の位置（回転位置）ループ伝達特性を示す図であり、図８は図６に示す制御系の速度（回転速度）ループ伝達特性を示す図である。尚、図７，図８において、実線は制御系の閉ループ特性を示しており、一点鎖線は感度関数を示している。尚、図７，図８において、（ａ）はゲイン特性を示しており、（ｂ）は位相特性を示している。図７，図８から本実施形態では、プレートステージＰＳＴの回転制御に係るサーボ応答帯域が約十数Ｈｚとなっており、ステージの回転誤差を生じさせる十Ｈｚ程度の振動を抑制することができることが分かる。即ち、本実施形態では、応答帯域が拡大して従来に比べてより高い周波数成分まで、制御系が基板テーブル１４の振動を抑制することができるため、結果的に、基板テーブル１４の整定時間を短縮することができる。
【００６４】
以上の説明では、基板プレート１４と移動テーブル１５との回転量の差Δθを求め、この差Δθから速度演算部６２において回転速度差ΔθＶを演算し、この回転速度差ΔθＶと位相進み補償部５９から出力される制御信号とを演算部６０で演算して推力配分部４１に出力することにより、基板テーブル１４の回転振動を抑制していた。上記の速度演算部６２に代えて基板プレート１４と移動テーブル１５との回転加速度差を求める回転加速度演算部を設けて加速度制御を行うようにしても良い。この回転加速度演算部でサーボサイクル毎に演算される回転加速度差ΔθＡは以下の（７）式で示される。
ΔθＶｋ＝ΔθＶｋ−ΔθＶｋ−１  ……（７）
【００６５】
回転加速度演算部で算出される回転加速度差ΔθＡと位相進み補償部５９から出力される制御信号とを演算部６０で演算して推力配分部４１に出力することにより、基板テーブル１４の回転振動をキャンセルすることができる。この加速度制御を行うことによっても整定時間の短縮を図ることができ、更には露光精度を向上させることができる。尚、かかる構成の制御系も、プレートステージＰＳＴの回転制御に係るサーボ応答帯域が約十数Ｈｚとなっており、ステージの回転誤差を生じさせる十Ｈｚ程度の振動を抑制することができる。更に、図６に示す速度制御を行う制御系と、加速度制御を行う制御系とを合わせた制御系を用いることもできる。
【００６６】
また、上述した実施形態では、基板テーブル１４等をＸ方向に駆動するリニアモータ２７，２８の駆動量を調整することより、基板テーブル１４をＺ軸の周りで回転可能に構成されている場合を例に挙げて説明するが、基板テーブル１４等をＹ方向に駆動するリニアモータ３０により基板テーブル１４をＺ軸の周りで回転させることができる構成の場合にも同様の制御系で基板テーブル１４の回転振動を抑制することができる。
【００６７】
更には、Ｚ・θ駆動機構１６を制御することで基板テーブル１４の回転振動を抑制することもできる。Ｚ・θ駆動機構１６を制御する制御系も速度制御を行う制御系及び加速度制御系を行う制御系の何れか一方又は両方からなる構成であり、速度制御を行う制御系は図６に示す制御系とほぼ同様の構成であり、加速度制御を行う制御系は更に図６中の速度演算部６２に代えて基板プレート１４と移動テーブル１５との回転加速度差を求める回転加速度演算部を設けた構成である。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、プレートステージＰＳＴの回転制御を行う場合を例に挙げて説明したが、マスクステージの回転制御を行う場合にも本発明を適用することができ、更にはマスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴの両ステージに適用することも可能である。また、上記実施形態では、第１プレート干渉計１７で基板テーブル１４のＸ方向の位置及び回転量を計測し、第２プレート干渉計１８で移動テーブル１５のＸ方向の位置及び回転量を計測していたが、Ｘ方向の位置を計測する干渉計と回転量を計測する干渉計とを別々に設けた構成であっても良い。
【００６９】
また、図６に示す制御系の機能は、ハードウェアで構成することも可能であり、ソフトウェアで実現することも可能である。ソフトウェアで実現する場合には、ハードウェア構成を、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、通信インタフェース、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等の外部記憶装置等から構成し、上述した制御を行うプログラムを通信回線を介して主制御装置ＭＣに読み込ませ、又は記録媒体に記憶させたプログラムを外部記憶装置を用いて主制御装置ＭＣに読み込ませる。
【００７０】
次に、本発明の一実施形態による露光装置を用いた液晶表示素子の製造方法について説明する。図９は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図９中のパターン形成工程Ｓ１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンをプレートＰ上に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、プレートＰ上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光されたプレートＰは、現像工程、エッチング工程、剥離工程等の各工程を経ることによって、プレートＰ上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ２に移行する。
【００７１】
カラーフィルタ形成工程Ｓ２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ２の後に、セル組み立て工程Ｓ３が実行される。このセル組み立て工程Ｓ３では、パターン形成工程Ｓ１にて得られた所定パターンを有するプレートＰ、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００７２】
セル組み立て工程Ｓ３では、例えば、パターン形成工程Ｓ１にて得られた所定パターンを有するプレートＰとカラーフィルタ形成工程Ｓ２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組立工程Ｓ４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７３】
本発明の一実施形態による露光装置は、液晶表示素子を製造する露光装置のみならず、半導体素子を製造する露光装置、ＣＣＤを製造する露光装置、薄膜磁気ヘッドを製造する露光装置等の各種のデバイスを製造する露光装置に適用することができる。次に、本発明の実施形態による露光装置を半導体素子を製造する露光装置に適用し、この露光装置を用いて半導体素子を製造する方法について説明する。
【００７４】
図１０は、マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図１０に示す通り、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、半導体素子の機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計したパターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００７５】
次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００７６】
図１１は、図１０のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１１において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００７７】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光工程）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクのパターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像工程）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重にパターンが形成される。
【００７８】
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、パターン形成工程（ステップＳ１）又は露光工程（ステップＳ２６）において上記の露光装置及び露光方法が用いられてレチクル（マスク）を保持するステージとプレート（ウェハ）を保持するステージとが走査される。このため、レチクル（マスク）とプレート（ウェハ）との重ね合わせ精度を高めることができるため、微細なデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【００７９】
また、液晶表示素子又は半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘパターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】プレートステージＰＳＴ及びその制御系の構成を示す図である。
【図３】プレートステージＰＳＴの構成例を示す斜視図である。
【図４】走査方向の位置制御に関するプレートステージＰＳＴの物理モデルを示す図である。
【図５】プレートステージＰＳＴのシミュレーションモデルを示す図である。
【図６】走査露光時において生ずる基板テーブル１４の回転振動を制御する制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す制御系の位置（回転位置）ループ伝達特性を示す図である。
【図８】図６に示す制御系の速度（回転速度）ループ伝達特性を示す図である。
【図９】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図１０】マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１４      基板テーブル（第１部分）
１５      移動テーブル（第２部分）
１７      第１プレート干渉計（第１検出装置、第１位置検出装置）
１８，１８ａ，１８ｂ    第２プレート干渉計（第２検出装置、第２位置検出装置）
２２      制御コントローラ（制御部）
２４ｂ    位置検出部（算出部）
ＥＸ      露光装置
ＩＬＳ    照明光学系（露光手段）
Ｍ        マスク
ＭＣ      主制御装置（制御装置）
ＭＳＴ    マスクステージ（第２ステージ）
Ｐ        プレート（物体、基板）
ＰＬ      投影光学系（露光手段）
ＰＳＴ    プレートステージ（第１ステージ、ステージ、基板ステージ）
【図１】
2006203113.tif 000003
【図２】
2006203113.tif 000004
【図３】
2006203113.tif 000005
【図４】
2006203113.tif 000006
【図５】
2006203113.tif 000007
【図６】
2006203113.tif 000008
【図７】
2006203113.tif 000009
【図８】
2006203113.tif 000010
【図９】
2006203113.tif 000011
【図１０】
2006203113.tif 000012
【図１１】
2006203113.tif 000013