(57)【要約】【課題】ステージの同期精度及びスループットを向上させることができるステージ制御装置及び当該装置を備える露光装置を提供する。【解決手段】レチクルステージとして、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳとレチクル微動ステージユニットＲＦＳとを有する露光装置において、レチクル微動ステージユニットＲＦＳをフィードバック制御及びフィードフォワード制御により制御する。加速度テーブル６４は、以前の動作時にレーザ干渉計３２から出力された帰還信号ＦＳ１から求めた加速度情報を記憶する。この加速度テーブル６４に記憶された加速度を情報をゼロ位相フィルタ６５を介して得られる制御信号ＤＳ３を用いてレチクル微動ステージユニットＲＦＳのフィードフォワード制御を行う。【選択図】  図３
2004311904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステージの移動に同期して移動するように、第２ステージを制御するステージ制御装置において、
前記第１ステージの目標位置に応じて、前記第１ステージの推力を示す制御信号を発生する第１制御部と、
前記第１ステージの位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部から出力される検出信号を前記第２ステージの目標位置として用い、前記第２ステージの推力を示す制御信号を発生する第２制御部と、
以前に前記位置検出部から出力された信号に基づいて得られた前記第２ステージの加速度を示す加速度情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている加速度情報を用いて、前記第２制御部に対してフィードフォワード制御する補助制御部と
を備えることを特徴とするステージ制御装置。
【請求項２】
前記補助制御部は、直線位相フィルタを含み、
前記直線位相フィルタを介した加速度情報を前記第２制御部に供給して、前記フィードフォワード制御することを特徴とする請求項１記載のステージ制御装置。
【請求項３】
前記加速度情報は、前記第１ステージ及び前記第２ステージの移動方向及び位置の少なくとも一方に応じて、前記記憶部に記憶されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のステージ制御装置。
【請求項４】
前記加速度情報は、前記第１ステージ及び第２ステージの運転中に自動学習によって更新され、前記記憶部に記憶されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のステージ制御装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、前記位置検出部から出力される検出信号を用いたフィードバック制御系を備え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制御装置。
【請求項６】
前記第１制御部は、前記第１ステージの目標位置を用いたフィードフォワード制御系を備え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制御装置。
【請求項７】
前記第２ステージの位置を検出するステージ位置検出部を更に備え、
前記第２制御部は、前記ステージ位置検出部から出力される検出信号を用いたフィードバック制御系を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のステージ制御装置。
【請求項８】
パターンが形成されたマスクを保持して移動するマスクステージと、前記マスクのパターンが転写される感光基板を保持して移動する基板ステージと、前記基板ステージ及び前記マスクステージが同期移動するように制御するステージ制御装置とを備えた露光装置において、
前記ステージ制御装置は、
前記基板ステージの目標位置に応じて、前記基板ステージの推力を示す制御信号を発生する第１制御部と、
前記基板ステージの位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部から出力される検出信号を前記マスクステージの目標位置として用い、前記マスクステージの推力を示す制御信号を発生する第２制御部と、
以前に前記位置検出部から出力された信号に基づいて得られた前記マスクステージの加速度を示す加速度情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている加速度情報を用いて、前記第２制御部に対してフィードフォワード制御する補助制御部と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
パターンが形成されたマスクを保持して移動するマスクステージと、前記マスクのパターンが転写される感光基板を保持して移動する基板ステージと、前記基板ステージ及び前記マスクステージが同期移動するように制御するステージ制御装置とを備えた露光装置において、
前記マスクステージは、マスク粗動ステージとマスク微動ステージとを有し、
前記ステージ制御装置は、
前記基板ステージの目標位置に応じて、前記基板ステージの推力を示す制御信号を発生する制御部と、
前記基板ステージの目標位置から得られる前記マスクステージが位置すべき目標位置に応じて、前記マスク粗動ステージの推力を示す制御信号を発生する粗動制御部と、
前記基板ステージの位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部から出力される検出信号を前記マスク微動ステージの目標位置として用い、前記マスク微動ステージの推力を示す制御信号を発生する微動制御部と、
以前に前記位置検出部から出力された信号に基づいて得られた前記マスク微動ステージの加速度を示す加速度情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている加速度情報を用いて、前記微動制御部に対してフィードフォワード制御する補助制御部と
を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ制御装置及び露光装置に係り、特にマスク（レチクル）、ウェハ等の移動対象物を載置した状態で移動可能に構成されたステージの動作を制御するステージ制御装置及び当該装置を備える露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ、半導体デバイス、撮像装置（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、投影光学系を介して、マスク又はレチクルに形成された回路パターンを、表面にフォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等の感光基板に投影する露光装置が用いられている。この露光装置の一つとしてとして、レチクルに形成されたパターンをウェハ上の各ショット領域に一括して縮小投影するようにしたステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）が知られている。ステッパーでは１つのショット領域に対して一括露光を行い、露光が終了するとウェハをステップ移動して次のショット領域に対する一括露光を行う動作が繰り返し行われる。
【０００３】
また、レチクルに形成されたパターンの露光範囲を拡大するために、照明光学系からの露光光をスリット状に制限し、このスリット光を用いてレチクルに形成されたパターンの一部をウェハ上に縮小投影した状態で、レチクルとウェハとを投影光学系に対して同期走査してパターンをウェハ上に逐次転写するようにしたステップ・アンド・スキャン方式の走査型の露光装置も用いられている。
【０００４】
一般的に露光装置においては、レチクル及びウェハを高精度に位置決めし、あるいは、レチクル及び／又はウェハを一定速度で高精度に走査するために、ステージ装置が用いられる。この種のステージ装置においては、ステージを高速且つ非接触で駆動するための駆動機構として例えばリニアモータが用いられる。リニアモータは固定子及び移動子を備えており、固定子及び移動子の一方がコイルを含むときは、他方は磁石等の発磁体を含む構成とされる。
【０００５】
走査型露光装置の一形態として、ウェハを保持するウェハステージと、レチクルを保持するレチクルステージとを備え、同期精度を高めるために、レチクルステージを、レチクル微動ステージとレチクル粗動ステージとから構成したものがある。各ステージにおいては、例えばＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：比例積分微分）タイプのステージ制御装置により露光のための位置決めとスキャン動作とが行われる。特に、レチクル粗動ステージは高速移動するので、大きな推力を得るためのリニアモータ及び駆動アンプが必要とされる。
【０００６】
図１１は、走査露光装置に設けられる従来のステージ制御装置の構成例を示すブロック図である。ここでは、ウェハステージ及びレチクルステージの各々には、アンプモデルとリニアモータ等の駆動機構とが含まれているものとする。また、各ステージに関して、ＰＩＤタイプコントローラを用いた負帰還回路が形成されている。図１１において、ウェハステージ１０３に関しては、演算部１０１、ウェハコントローラ１０２、ウェハステージ１０３、及びレーザ干渉計１０４から負帰還回路が生成されており、レチクルステージ１０８に関しては、演算部１０６、レチクルコントローラ１０７、レチクルステージ１０８、及びレーザ干渉計１０９から負帰還回路が形成されている。尚、上述のような走査型露光装置にはレチクルを保持するレチクル微動ステージとレチクル粗動ステージとを備えるが、図１１においては説明を簡単にするためにこれらをまとめてレチクルステージ１０８としている。
【０００７】
目標位置発生器１００はウェハステージ１０３の目標位置を示す目標位置信号を出力する。演算部１０１は目標位置発生器１００から出力される目標位置信号とレーザ干渉計１０４から出力される帰還信号との偏差を求めて偏差信号として出力する。ウェハコントローラ１０２は、演算部１０１から出力される偏差信号に基づいて、ウェハステージ１０３に与える推力を示す制御信号を出力する。この制御信号は図示しないアンプで増幅されてウェハステージ１０３の各駆動機構に供給される。レーザ干渉計１０４はウェハステージ１０３の位置を計測し、その計測結果を帰還信号として出力する。
【０００８】
また、レーザ干渉計１０４から出力される帰還信号は、変換回路１０５に入力されてレチクルステージ１０８の目標位置を示す目標位置信号に変換される。図１１に示した例では、不図示の投影光学系の投影倍率が１／４に設定されているため、変換回路１０５はレーザ干渉計１０４からの帰還信号を４倍する回路に設定される。つまり、投影光学系の投影倍率が１／４のときに、ウェハステージ１０３とレチクルステージ１０８とを同期させて移動させるためには、レチクルステージ１０８の移動量をウェハステージ４３の移動量の４倍にする必要があるため変換回路１０５はレーザ干渉計１０４からの帰還信号を４倍する回路に設定される。
【０００９】
変換回路１０５からの目標位置信号は演算部１０６に入力される。演算部１０６は、変換回路１０５からの目標位置信号とレーザ干渉計１０９からの帰還信号との偏差を求めて偏差信号として出力する。レチクルコントローラ１０７は、演算部１０６から出力される偏差信号に基づいてレチクルステージ１０８に与える推力を示す制御信号を出力する。この制御信号はアンプで増幅されてレチクルステージ１０８の各駆動機構に供給される。レーザ干渉計１０９はレチクルステージ１０８の位置を計測し、その計測結果を帰還信号として出力する。
【００１０】
以上の構成のステージ制御装置は、目標位置発生器１００から出力される目標位置信号に基づいて、ウェハコントローラ１０２がウェハステージ１０３の動作を制御し、レチクルコントローラ１０７がウェハステージ１０３に関する帰還回路の帰還信号を変換した信号（目標位置信号）に基づいて、レチクルステージ１０８の動作を制御しているため、所謂マスター・スレーブの制御系を構成している。
【００１１】
ウェハステージ１０３とレチクルステージ１０８とを同期して移動させるときには、まず目標位置発生器１００から目標位置信号が出力され、この目標位置信号とレーザ干渉計１０４から出力される帰還信号との偏差が演算部１０１で求められ、この偏差を示す偏差信号に基づいてウェハコントローラ１０２がウェハステージ１０３に対して制御信号を出力する。また、レーザ干渉計１０４からの帰還信号は変換回路１０５で４倍に増幅されて目標位置信号として出力され、この目標位置信号とレーザ干渉計１０９から出力される帰還信号との偏差が演算部１０６で求められ、この偏差を示す偏差信号に基づいてレチクルコントローラ１０７がレチクルステージ１０８に制御信号を出力する。
【００１２】
ウェハステージ１０３及びレチクルステージ１０８は、それぞれ入力される制御信号に追従して加速した後、一定の速度で互いに逆方法（不図示の投影光学系がウェハ上にレチクルのパターンの倒立像を投影する場合）に同期して移動する。この状態で照明光をレチクル上に照射してウェハ上に設定された１つのショットに対してレチクルに形成されたパターンの一部をウェハ上に投影しつつレチクルステージ１０８とウェハステージ１０３とを同期移動させることにより、そのショット領域に逐次レチクルのパターンが転写される。１つのショット領域に対してレチクルに形成されたパターンの転写が終了すると、入力される制御信号に追従して減速した後、レチクルステージ１０８とウェハステージ１０３とを停止させる。以上の動作を他のショット領域に対しても順次繰り返し行って、ウェハ全面にレチクルのパターンを転写する。尚、マスター・スレーブの制御装置の詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−３４７７４１号公報
【特許文献２】
特開平１０−１２５５９４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した露光装置、特に走査型露光装置においては、レチクルとウェハとを同期移動させつつ、レチクルに形成されているパターンを逐次ウェハ上に転写しているため、レチクルのパターンを忠実にウェハに転写するためには、レチクルとウェハとの同期誤差を極力小さくして同期精度を高める必要がある。また、マイクロデバイスの製造効率を高めるために、スループット、即ち単位時間に露光処理を行うことができるウェハの枚数を向上させることが要求されている。
【００１５】
しかしながら、特に半導体デバイスの製造においては、ＣＰＵ（中央処理装置）を例に挙げると、プロセスルールが０．１３μｍ程度と極めて微細になっているため、上記したマスター・スレーブの制御系においては、かかる微細なプロセスルールで要求される同期精度を得ることが困難になってきた。また、ウェハステージ及びレチクルステージの高速化に伴って、制定時間が長くなる傾向がある。ここで、整定時間とは、ウェハステージ又はレチクルステージの加速が動作が終了して等速運動に移行したときに生ずる振動が収束するのに要する時間である。この制定時間が短いほどウェハステージとレチクルステージとを同期させるのに要する時間が短くなるため、スループットを向上させるためには整定時間を短縮する必要がある。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ステージの同期精度及びスループットを向上させることができるステージ制御装置及び当該装置を備える露光装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のステージ制御装置は、第１ステージ（ＷＳ）の移動に同期して移動するように、第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）を制御するステージ制御装置（３３）において、前記第１ステージ（ＷＳ）の目標位置に応じて、前記第１ステージ（ＷＳ）の推力を示す制御信号を発生する第１制御部（５２、５４）と、前記第１ステージ（ＷＳ）の位置を検出する位置検出部（３２）と、前記位置検出部（３２）から出力される検出信号（ＦＳ１）を前記第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の目標位置として用い、前記第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の推力を示す制御信号を発生する第２制御部（５７、５９、６２）と、以前に前記位置検出部（３２）から出力された信号に基づいて得られた前記第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の加速度を示す加速度情報を記憶する記憶部（６４）と、前記記憶部（６４）に記憶されている加速度情報を用いて、前記第２制御部（５７、５９、６２）に対してフィードフォワード制御する補助制御部（６５）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、第２ステージに対してフィードフォワード制御するにあたり、以前に動作を行ったときに位置検出部から出力された信号に基づいて得た加速度情報を記憶部に記憶し、この加速度情報を用いて第２ステージをフィードフォワード制御しているため、第１ステージと第２ステージの同期精度を向上させることができる。また、第２ステージに対して、フィードフォワード制御することにより、第１ステージと第２ステージとの整定時間を短縮することができるため、スループットを向上させることができる。
また、本発明のステージ制御装置は、前記補助制御部（６５）が、直線位相フィルタを含み、前記直線位相フィルタを介した加速度情報を前記第２制御部（５７、５９、６２）に供給して、前記フィードフォワード制御することを特徴としている。
ここで、前記加速度情報は、前記第１ステージ（ＷＳ）及び前記第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の移動方向及び位置の少なくとも一方に応じて、前記記憶部（６４）に記憶されることが好ましい。
更には、前記加速度情報が、前記第１ステージ（ＷＳ）及び第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の運転中に自動学習によって更新され、前記記憶部（６４）に記憶されることが好適である。
加えて、本発明のステージ制御装置は、前記第１制御部（５２、５４）が、前記位置検出部（３２）から出力される検出信号を用いたフィードバック制御系を備えることを特徴としている。
また、本発明のステージ制御装置は、前記第１制御部（５２、５４）が、前記第１ステージ（ＷＳ）の目標位置を用いたフィードフォワード制御系を備えることを特徴としている。
更に、本発明のステージ制御装置は、前記第２ステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の位置を検出するステージ位置検出部（３５、３７）を更に備え、前記第２制御部（５７、５９、６２）は、前記ステージ位置検出部（３５、３７）から出力される検出信号（ＦＳ２、ＦＳ３）を用いたフィードバック制御系を備えることを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）を保持して移動するマスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）と、前記マスク（Ｒ）のパターンが転写される感光基板（Ｗ）を保持して移動する基板ステージ（ＷＳ）と、前記基板ステージ（ＷＳ）及び前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）が同期移動するように制御するステージ制御装置（３３）とを備えた露光装置において、前記ステージ制御装置（３３）は、前記基板ステージ（ＷＳ）の目標位置に応じて、前記基板ステージ（ＷＳ）の推力を示す制御信号を発生する第１制御部（５２、５４）と、前記基板ステージ（ＷＳ）の位置を検出する位置検出部（３２）と、前記位置検出部（３２）から出力される検出信号を前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の目標位置として用い、前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の推力を示す制御信号を発生する第２制御部（５７、５９、６２）と、以前に前記位置検出部（３２）から出力された信号に基づいて得られた前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）の加速度を示す加速度情報を記憶する記憶部（６４）と、前記記憶部（６４）に記憶されている加速度情報を用いて、前記第２制御部（５７、５９、６２）に対してフィードフォワード制御する補助制御部（６５）とを備えることを特徴としている。
また、上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）を保持して移動するマスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）と、前記マスク（Ｒ）のパターンが転写される感光基板（Ｗ）を保持して移動する基板ステージ（ＷＳ）と、前記基板ステージ（ＷＳ）及び前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）が同期移動するように制御するステージ制御装置（３３）とを備えた露光装置において、前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）は、マスク粗動ステージ（ＲＣＳ）とマスク微動ステージ（ＲＦＳ）とを有し、前記ステージ制御装置（３３）は、前記基板ステージ（ＷＳ）の目標位置に応じて、前記基板ステージ（ＷＳ）の推力を示す制御信号を発生する制御部（５２、５４）と、前記基板ステージ（ＷＳ）の目標位置から得られる前記マスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）が位置すべき目標位置に応じて、前記マスク粗動ステージ（ＲＣＳ）の推力を示す制御信号を発生する粗動制御部（５７、５９）と、前記基板ステージ（ＷＳ）の位置を検出する位置検出部（３２）と、前記位置検出部（３２）から出力される検出信号を前記マスク微動ステージ（ＲＦＳ）の目標位置として用い、前記マスク微動ステージ（ＲＦＳ）の推力を示す制御信号を発生する微動制御部（６２）と、以前に前記位置検出部（３２）から出力された信号に基づいて得られた前記マスク微動ステージ（ＲＦＳ）の加速度を示す加速度情報を記憶する記憶部（６４）と、前記記憶部（６４）に記憶されている加速度情報を用いて、前記微動制御部（６２）に対してフィードフォワード制御する補助制御部（６５）とを備えることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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制御装置及び露光装置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構成を示す正面図である。本実施形態においては、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置を例に挙げて説明する。尚、以下の説明においては、図１中に示した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。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。
【００１９】
図１において、設置面１１の上に４つ（図１では２つのみを図示）の防振装置（除振機構）１２を介してベース部材（ベース又は定盤）１３が設けられている。防振装置１２は、ベース部材１３の４隅付近にそれぞれ配置されており、特に限定はされないが、例えば空気式ダンパやダンピング液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパ等からなるパッシブ型のもの、ベース部材に設けられた不図示の振動検出器による検出信号に基づいて該振動を抑制するように変位されるアクチュエータを備えたアクティブ型のもの、あるいはこれらの双方を備えたもの等が用いられる。ベース部材１３は、石、セラミックスあるいは鉄等の高剛性の部材から構成される。
【００２０】
ベース部材１３の上には、その上部に投影光学系１４を保持した第１コラム１５が設けられており、第１コラム１５の上には第２コラム（ベース又は定盤）１６が設けられている。第２コラム１６上には回路パターンが形成されたマスクとしてのレチクルＲを移動するためのレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳが設けられている。また、ベース部材１３上には、感光基板としてのウェハＷを移動するための基板ステージ又は第１ステージとしてのウェハステージユニットＷＳが設けられている。これにより、レチクルＲ及びウェハＷは、投影光学系１４の光軸に沿う方向（図１中のＺ方向）の位置が互いに異なる面であって、この光軸に直交する面内で２次元方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能となっている。
【００２１】
本実施形態では露光装置の走査方向はＹ方向に設定してあるので、レチクルＲ及びウェハＷのＹ方向に関する駆動制御について主として説明する。レチクルＲ及びウェハＷのＸ方向の位置決め制御並びにＺ軸回りの回転方向（θ方向）及びＸＹ平面に対する傾斜角の調節については通常通り容易に実施することができるので、その説明は省略する。
【００２２】
ウェハステージユニットＷＳは、固定子１７と、固定子１７に対してＹ方向に移動可能な移動子１８と、移動子１８上に取り付けられたステージ１９とを備えている。固定子１７及びこれと協働する移動子１８は、リニアモータにより提供され得る。特に、本実施形態では、固定子１７はエアベアリング等によるスライド機構２０によってベース部材１３上でＹ方向に移動可能に設けられている。固定子１７はベース部材１３上に固定されていても良い。上面に感光剤が塗布されたウェハＷは、例えばその裏面全体を吸引吸着されることによりステージ１９上に保持される。尚、図１においては、移動子１８及びステージ１９が別の部材として図示されているが、これらは共通の部材により提供されても良い。
【００２３】
レチクル粗動ステージユニットＲＣＳは、固定子２１と、固定子２１に対してＹ方向に移動可能な移動子２２と、移動子２２上に取り付けられたステージ２３とを備えている。固定子２１及びこれと協働する移動子２２は、リニアモータによって提供され得る。特に、この実施形態では、固定子２１は、エアベアリング等を有するスライド機構２４によって第２コラム１６上でＹ方向に移動可能に設けられている。固定子２１は第２コラム１６上に固定されていても良い。尚、図１においては、移動子２２及びステージ２３が別部材として図示されているが、これらは共通の部材により提供されても良い。
【００２４】
レチクル微動ステージユニットＲＦＳは、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳのステージ２３上に設けられている。レチクル微動ステージユニットＲＦＳは、固定子２５と、固定子２５に対してＹ方向に移動可能に設けられた移動子２６と、移動子２６上に取り付けられたステージ２７とを備えている。固定子２５及びこれと協働する移動子２６はリニアモータによって提供され得る。この実施形態では、固定子２５はステージ２３上に固定されている。また、図１においては、移動子２６及びステージ２７が別部材として図示されているが、これらは共通の部材により提供されても良い。ステージ２７は、その表面に転写すべきパターンが形成されたレチクルＲをそのパターン形成面を下に向けた状態でその周辺部近傍を吸着保持する機能を有している。尚、上記レチクル粗動ステージユニットＲＣＳは、本発明にいうマスク粗動ステージに相当し、上記レチクル微動ステージユニットＲＦＳは、本発明にいうマスク微動ステージに相当し、これらを合わせたものが、本発明にいうマスクステージ又は第２ステージに相当する。
【００２５】
第２コラム１６上には第３コラム２９が設けられており、第３コラム２９には、不図示のエキシマレーザ等の光源から射出された光を所定の照明光に変換してレチクルＲに導くための照明光学系３０が取り付けられている。
【００２６】
ウェハＷを保持するステージ１９上の一端には移動鏡３１が取り付けられており、第１コラム１５には移動鏡３１に対応するように位置検出部としてのレーザ干渉計３２が設けられている。レーザ干渉計３２及び移動鏡３１によってステージ１９のＹ方向の位置が所定の分解能（例えば０．００１μｍ程度）で計測される。その計測値はコンピュータのハードウェア及びソフトウェアによって提供され得る制御装置３３に供給されて、計測値に基づいてウェハステージユニットＷＳが制御されることにより、ステージ１９の加速、減速、及び走査に際しての移動並びに位置決めが実行される。
【００２７】
レチクル微動ステージユニットＲＦＳのためのステージ２３上には移動鏡３４が取り付けられており、第３コラム２９には移動鏡３４に対応するようにステージ位置検出部としてのレーザ干渉計３５が取り付けられている。レーザ干渉計３５及び移動鏡３４によってステージ２３のＹ方向の位置が所定の分解能（例えば０．００１μｍ程度）で計測される。その計測値は制御装置３３に供給されて、計測値に基づいてレチクル粗動ステージユニットＲＣＳが制御されることにより、ステージ２３の加速、減速、及び走査に際しての移動並びに位置決めが実行される。
【００２８】
レチクルＲを保持するステージ２７上には移動鏡３６が取り付けらてれおり、第３コラム２９には移動鏡３６に対応するようにステージ位置検出部としてのレーザ干渉計３７が設けられている。レーザ干渉計３７及び移動鏡３６によってステージ２７のＹ方向の位置が所定の分解能（例えば０．００１μｍ程度）で計測される。その計測値は制御装置３３に供給されて、計測値に基づいてレチクル微動ステージユニットＲＦＳが制御されることにより、ステージ２７の加速、減速、及び走査に際しての移動並びに位置決めが実行される。
【００２９】
照明光学系３０は、レチクルＲの矩形のパターン領域を、走査露光時の走査方向（Ｙ方向）と直交した方向（Ｘ方向）に断面スリット状（矩形状）に伸びた照明光で上から照射する。このＸ方向に直線的なスリット状照明光のレチクルＲ上での照明領域は、投影光学系１４の光軸と垂直な物体面側の円形視野の中央に位置し、所定の縮小倍率β（本実施形態では１／４）の投影光学系１４を介して、その照明領域内のレチクルＲのパターンの一部の像が、所定の解像度でウェハＷ上に投影される。この投影光学系１４としては、レチクルＲのパターン面に形成されたパターンの縮小倒立像をウェハＷ上に投影するものが用いられる。
【００３０】
走査露光時においては、制御装置３３からウェハステージユニットＷＳ、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ、及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳに露光開始のコマンドが送出され、これに応じてレチクルＲは＋Ｙ方向に速度Ｖｍで走査移動させられると共に、これと同期して、ウェハＷは−Ｙ方向に速度Ｖｗ（＝β・Ｖｍ）で走査移動させられる。尚、同様の速度比でレチクルＲを−Ｙ方向に移動させると共にウェハＷを＋Ｙ方向に移動させても良い。
【００３１】
このとき、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳに着目すると、移動子２２及びステージ２３の加速又は減速に伴い、その反力が固定子２１に作用し、固定子２１はこの実施形態ではスライド機構２４により第２コラム１６に対して移動可能にされているので、固定子２１は移動子２２の移動方向に対して反対方向に移動しようとする。それにより生じる反力の影響を防止するために、リアクションフレーム機構が採用されている。
【００３２】
リアクションフレーム機構は、第２コラム１６（従って、ベース部材１３）とは独立して設けられたリアクションフレーム３８と、リアクションフレーム３８に配設されステージ２３の移動により固定子２１に作用する反力を相殺する力を発生する反力装置とを備えている。特にこの実施形態では、パッシブ型のリアクションフレーム機構が採用され、反力装置は、固定子２１とリアクションフレーム２８とを接続する弾性体あるいは剛体からなるリアクションバー３９によって提供されている。
【００３３】
これにより、ステージ２３の加速又は減速に伴う反力はリアクションバー３９及びリアクションフレーム３８を介して設置面１１に逃がされ、一定の露光精度が確保されるようになっている。尚、リアクションバー３９の途中にその伸縮を電気的に制御可能なアクチュエータを設ける等によりアクティブ型のリアクションフレーム機構を構成しても良い。また、同様にして、ウェハステージユニットＷＳにリアクションフレーム機構を適用しても良い。
【００３４】
図２は、図１に示した露光装置に適用可能なリニアモータの断面図である。このリニアモータは固定子Ｓと固定子Ｓに対して移動する移動子Ｍとを有している。このリニアモータがレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ（図１参照）に適用される場合には、固定子Ｓは図１に示した固定子２１の一部を構成し、移動子Ｍは図１に示した移動子２２の一部を構成する。固定子Ｓは、フレーム４０と、フレーム４０に対して固定されたコイル４１と、フレーム４０に固定されコイル４１を覆う金属板からなるカバー４２とを備えている。移動子Ｍはコイル４１と協働して推力を得るための永久磁石を含んでいる。
【００３５】
ウェハステージユニットＷＳの駆動力及びレチクル粗動ステージユニットＲＣＳの駆動力は図２に示したほぼ同様の構成のリニアモータによって提供される。本実施形態では、かかる同様の特性を有するリニアモータの特徴を考慮して制御装置３３がウェハステージユニットＷＳとレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳとの同期誤差を迅速且つ高精度に解消する制御を行っている。
【００３６】
次に、本発明の一実施形態によるステージ制御装置としての制御装置３３について説明する。図３は、本発明の一実施形態によるステージ制御装置の主要部をなす制御装置３３の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置３３は、ウェハＷ又はウェハステージユニットＷＳのステージ１９（図１参照）の目標位置を与える基準信号ＲＳ１を発生する目標位置発生器５０と、目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１に基づいてウェハステージユニットＷＳを駆動するウェハステージ制御部３３ａと、基準信号ＲＳ１に基づいてレチクル粗動ステージユニットＲＣＳを駆動するレチクル粗動ステージ制御部３３ｂと、ウェハステージ制御部３３ａにおける帰還信号ＦＳ１に基づいてレチクル微動ステージＲＦＳを駆動するレチクル微動ステージ制御部３３ｃとを有する。
【００３７】
ウェハステージ制御部３３ａは、演算部５１、ＰＩＤタイプコントローラ５２、加算器５３、及びコントローラ５４を含んで構成される。演算部５１は、目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１と、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１との差分に応じた偏差信号ＥＳ１を出力する。尚、ウェハステージユニットＷＳのステージ１９の位置はレーザ干渉計３２（図１参照）により検出され、その結果として帰還信号ＦＳ１が生成される。
【００３８】
ＰＩＤタイプコントローラ５２は、入力される偏差信号ＥＳ１に基づいてウェハステージユニットＷＳの推力に関する制御信号ＣＳ１を生成する。コントローラ５４は、目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１に基づいて、ウェハステージユニットＷＳの推力に関する制御信号ＤＳ１を出力してフィードフォワード制御する。ここで、コントローラ５４を用いてフィードフォワード制御するのは、ウェハステージユニットＷＳの位置決めに要する時間及び設定速度に達する時間を仕様で定められた時間内に収めるため、及び同期精度を仕様で定められた同期精度内に収めるためである。加算器５３は、ＰＩＤタイプコントローラ５２から出力される制御信号ＣＳ１とコントローラ５４から出力される制御信号ＤＳ１とを加算して、実際にウェハステージユニットＷＳに与える制御信号ＣＳ１０を出力する。
【００３９】
以上のように、ウェハステージ制御部３３ａは、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１を用いたフィードバック制御系と、ウェハステージユニットＷＳの目標位置を与える基準信号ＲＳ１を用いたフィードフォワード制御系とを備える。尚、ＰＩＤタイプコントローラ５２及びコントローラ５４は、本発明にいう第１制御部又は制御部に相当する。
【００４０】
レチクル粗動ステージ制御部３３ｂは、変換回路５５、演算部５６、ＰＩＤタイプコントローラ５７、加算器５８、及びコントローラ５９を含んで構成される。変換回路５５は基準信号ＲＳ１を所定の規則に従って変換して基準信号ＲＳ２を出力する。例えば、変換回路５５は、投影光学系１４（図１参照）の投影倍率（１／４）に応じた４倍の比例演算を提供する。演算部５６は、変換回路５５から出力される基準信号ＲＳ２と、レーザ干渉計３５から出力される帰還信号ＦＳ２との差分に応じた偏差信号ＥＳ２を出力する。尚、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳのステージ２３の位置はレーザ干渉計３５（図１参照）により検出され、その結果として帰還信号ＦＳ２が生成される。
【００４１】
ＰＩＤタイプコントローラ５７は、入力される偏差信号ＥＳ２に基づいて、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳの推力に関する制御信号ＣＳ２を生成する。コントローラ５９は、変換回路５５から出力される基準信号ＲＳ２に基づいて、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳの推力に関する制御信号ＤＳ２を出力してフィードフォワード制御する。ここで、コントローラ５９を用いてレチクル粗動ステージユニットＲＣＳをフィードフォワード制御するのは、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳの位置決めに要する時間及び設定速度に達する時間を仕様で定められた時間内に収めるため、及び同期精度を仕様で定められた同期精度内に収めるためである。加算器５８は、ＰＩＤタイプコントローラ５７から出力される制御信号ＣＳ２とコントローラ５９から出力される制御信号ＤＳ２とを加算して、実際にレチクル粗動ステージユニットＲＣＳに与える制御信号ＣＳ２０を出力する。
【００４２】
以上のように、レチクル粗動ステージ制御部３３ｂは、ウェハステージ制御部３３ａと同様に、レーザ干渉計３５から出力される帰還信号ＦＳ２を用いたフィードバック制御系と、ウェハステージユニットＷＳの目標位置を与える基準信号ＲＳ１を変換回路５５で変換した基準信号ＲＳ２を用いたフィードフォワード制御系とを備える。尚、上記のＰＩＤタイプコントローラ５７及びコントローラ５９は、本発明にいう第２制御部の一部又は粗動制御部に相当する。
【００４３】
また、レチクル微動ステージ制御部３３ｃは、変換マトリックス回路６０、演算部６１、ＰＩＤタイプコントローラ６２、加算器６３、加速度テーブル６４、及びゼロ位相フィルタ６５を含んで構成される。変換マトリックス回路６０は、ウェハステージユニットＷＳに対して設けられるレーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１を所定の規則に従って変換して目標とする同期位置を示す基準信号ＲＳ３を出力する。演算部６１は、変換マトリックス回路６０から出力される基準信号ＲＳ３と、レーザ干渉計３７から出力される帰還信号ＦＳ３との差分に応じた偏差信号ＥＳ３を出力する。
【００４４】
ＰＩＤタイプコントローラ６２は、入力される偏差信号ＥＳ３に基づいて、レチクル微動ステージユニットＲＦＳの推力に関する制御信号ＣＳ３を生成する。尚、ＰＩＤタイプコントローラ６２は、本発明にいう第２制御部の一部又は微動制御部に相当する。加速度テーブル６４は、以前にウェハステージユニットＷＳとレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳとを同期させて動作させたときの、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１に対して時間微分を２回行って得た加速度情報をテーブル形式で記憶する。尚、この加速度テーブルは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体記憶装置又はハードディスク等の磁気記憶装置、その他の記憶装置によって実現される。
【００４５】
ここで、加速度テーブル６４に記憶させる加速度情報は、前回動作時に得た加速度情報であることが好ましいが、必ずしもこの加速度情報に限られるという訳ではなく、以前の動作時に得た加速度情報であれば良い。また、ウェハステージユニットＷＳ加速度は装置構成上、走査方向の向き（ウェハステージユニットＷＳの移動方向並びにレチクル粗動ステージユニットＲＣＳレチクル微動ステージユニットＲＦＳの移動方向）毎に変わる場合があるので、移動方向毎に加速度情報を加速度テーブル６４に記憶させることが好ましい。
【００４６】
更には、ウェハステージユニットＷＳは、レチクルＲのパターンを転写すべきショット領域を投影光学系１４の投影領域に配置する必要があることから、ウェハＷ内におけるパターンを転写すべきショット領域の位置に応じてもウェハステージユニットＷＳの加速度が変化することがある。よって、ウェハＷ内におけるパターンを転写すべきショット領域の位置（ウェハステージユニットＷＳの位置）毎に加速度情報を加速度テーブル６４に記憶させることが好ましい。尚、可読度テーブル６４は、本発明にいう記憶部に相当する。
【００４７】
ゼロ位相フィルタ６５は、本発明の補助制御部に相当し、加速度テーブル６４に記憶された前回の加速度情報を用いて、レチクル微動ステージユニットＲＦＳの推力に関する制御信号ＤＳ３を出力してフィードフォワード制御する。ここで、ゼロ位相フィルタ（直線位相フィルタ）６５は、加速度テーブル６４に記憶された加速度情報の位相歪みを補正するためのものである。つまり、前述したように、加速度テーブル６４に記憶される加速度情報は、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１に対して時間微分を２回行って得たものであるため、ウェハステージユニットＷＳの振動分やノイズ等による不要な成分（この成分は高周波成分が多く含まれる）が拡大される。
【００４８】
かかる不要な成分が大きいと、ウェハステージユニットＷＳ、並びに、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳの整定時間が長くなるとともに、同期精度が悪化してしまう。この不要な高周波成分を除去すべく、加速度情報から高周波成分を除去するローパスフィルタを用いると、高周波成分は除去されるが、同時に位相歪みが生ずるため、ウェハステージユニットＷＳに対するレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳの追従性を改善することはできない。このため、本実施形態では、位相歪みを生ずることなく加速度情報に含まれる不要な高周波成分を除去することができるゼロ位相フィルタ６５を用いてフィードフォワード制御を行っている。
【００４９】
尚、レチクル微動ステージユニットＲＦＳを制御する際に、レチクル粗動ステージ制御部３３ｂに設けられた変換回路５５で変換した基準信号ＲＳ２を用いてフィードフォワード制御することも考えられる。しかしながら、レチクル微動ステージ制御部３３ｃはウェハステージユニットＷＳに対して設けられたレーザ干渉計３２からの帰還信号ＦＳ１を変換マトリックス回路６０で変換して得た基準信号ＲＳ３をレチクル微動ステージユニットＲＦＳの目標位置としている。よって、かかる制御を行うレチクル微動ステージ制御部３３ｃに対して、基準信号ＲＳ２を用いてフィードフォワード制御を行っても位相歪みが生ずるため、同期精度を向上させることはできない。
【００５０】
ここで、ゼロ位相フィルタ６５の特性について説明する。ゼロ位相フィルタとは、概説すると現在のサンプリング点の前後にあるサンプリング点、即ち過去のサンプリング点における値と未来のサンプリング点における値とに基づいて、現在のサンプリング点の値を求めるフィルタである。このフィルタは以下の（１）式に示す方程式で表される。
【数１】
2004311904.tif 000003
【００５１】
上記（１）式の方程式で示したフィルタにおいては、順方向（過去から未来への時間方向）でフィルタ処理を行った後、フィルタ処理を行ったデータ列を逆にして、再度フィルタリングを行う。このようにして得られるデータ列は、厳密に位相歪みがゼロなる。ここで、ゼロ位相フィルタは、現在のサンプリング点における値を求めるために、未来のサンプリング点における値を用いているため、非因果的なフィルタであるということができる。
【００５２】
本実施形態においは、このような非因果的なゼロ位相フィルタ６５を用いているため、ウェハステージユニットＷＳ並びにレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳを移動させている最中にレーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１を用いてレチクル微動ステージユニットＲＦＳのフィードフォワード制御を行うことはできない。このため、ウェハステージユニットＷＳ並びにレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＷＦＳの移動動作に再現性があることを前提として、以前にこれらのステージを同期させて動作させたときの、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１に対して時間微分を２回行って得た加速度情報を用い、この加速度情報をゼロ位相フィルタ６５を介して位相歪みのない制御信号ＤＳ３を得て、レチクル微動ステージユニットＲＦＳのフィードフォワード制御を行っている。
【００５３】
尚、上述したゼロ位相フィルタとしては、ＦＩＲフィルタ（有限インパルス応答フィルタ）とＩＩＲフィルタ（無限インパルス応答フィルタ）とを設計することができる。ここで、ＦＩＲフィルタは、直線位相特性を正確に実現でき、フィルタの安定性が常に保証されるという言う利点を有するが、急峻な振幅周波数特性（カットオフ特性）を実現するときはフィルタの次数大きく取る必要がある。一方、ＩＩＲフィルタは、低次数で希望の振幅周波数特性を実現できるという利点を有するが、群遅延特性の歪みが大きくなり、安定性は常に保証されない。本実施形態では、同期精度の向上のためにＦＩＲフィルタを用いることが好ましい。
【００５４】
ここで、加速度テーブル６４及びゼロ位相フィルタ６５を用いてレチクル微動ステージユニットＲＦＳをフィードフォワード制御するのは、レチクル微動ステージユニットＲＦＳの位置決めに要する時間及び設定速度に達する時間を仕様で定められた時間内に収めるため、及び同期精度を仕様で定められた同期精度内に収めるためである。加算器６３は、ＰＩＤタイプコントローラ６２から出力される制御信号ＣＳ３とゼロ位相フィルタ６５から出力される制御信号ＤＳ３とを加算して、実際にレチクル微動ステージユニットＲＦＳに与える制御信号ＣＳ３０を出力する。
【００５５】
以上のように、レチクル微動ステージ制御部３３ｃは、レチクル粗動ステージ制御部３３ｂと同様に、レーザ干渉計３７から出力される帰還信号ＦＳ３を用いたフィードバック制御系と、以前にウェハステージユニットＷＳ並びにレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳを同期させて動作させたときの、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１に対して時間微分を２回行って得た加速度情報を用いたフィードフォワード制御系とを備える。
【００５６】
尚、上記の加速度情報は、以前（過去）にウェハステージユニットＷＳ並びにレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳを同期させて移動させたときに得た情報であれば良いわけであるが、露光装置の運転（動作）中に自動学習によって更新され、加速度テーブル６４に記憶させるようにするのが好ましい。ここで用いる学習方法は、例えば遺伝子アルゴリズム（Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いた学習方法又はニューラルネットワークを用いた学習方法等の学習方法を用いることができる。ここで、遺伝子アルゴリズムとは、集団及び環境との相互作用を通じて環境に適応する個体が生き残り、交配による世代間での優れた形質の継承及び突然変異による新しい形質の獲得を通じて進化してきた生物進化のメカニズムをシミュレートする人工的モデルをいい、自然システムや人工システムの環境への適応過程をシミュレートするモデルである。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態によるステージ制御装置としての制御装置３３の構成について説明したが、次にゼロ位相フィルタ６５を備えるフィードフォワード制御系のシミュレーション結果について説明する。図４は、ゼロ位相フィルタ６５の入出力特性をシミュレートした結果を示す図である。尚、本実施形態では、２０次のゼロ位相フィルタ６５を設計し、このゼロ位相フィルタ６５のシミュレート結果を説明する。
【００５８】
図４に示したシミュレート結果においては、横軸に時間をとり、縦軸に加速度をとっている。符号Ｌ１を付した曲線はゼロ位相フィルタ６５の入力信号を示し、符号Ｌ２を付した曲線はゼロ位相フィルタ６５の出力信号を示す。入力信号Ｌ１は、レーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１に対して所定の処理（例えば、値を４倍する処理）を行い、この信号に時間微分を２回施して得られる信号であり、加速度テーブル６４に記憶される加速度情報を示す信号に相当する。尚、図４においては、入力信号Ｌ１と出力信号Ｌ２とを明りょうに区別するため、出力信号Ｌ２の値を１．０５倍している。
【００５９】
まず、縦軸方向に注目すると、入力信号Ｌ１にはウェハステージユニットＷＳの振動分やノイズ等による不要な成分が重畳されていることが分かる。しかしながら、ゼロ位相フィルタ６５を介した出力信号Ｌ２は、これらの不要な成分が除去されて滑らかな曲線になっていることが分かる。次に、横軸方向に着目すると、入力信号Ｌ１において加速度が極大とみなせる値になる時間と、出力信号Ｌ２において加速度が極大になる時間とが一致しているため、入力信号Ｌ１と出力信号Ｌ２との位相差が生じていないことが分かる。
【００６０】
次に、ゼロ位相フィルタ６５を設けた場合とゼロ位相フィルタ６５に代えてローパスフィルタを設けた場合とのシミュレート結果について説明する。図５は、ゼロ位相フィルタ６５を設けた場合とゼロ位相フィルタ６５に代えてローパスフィルタを設けた場合とのシミュレート結果を示す図である。尚、図５においても、図４と同様に、横軸に時間をとり、縦軸に加速度をとっている。
【００６１】
図５において、符号Ｌ１１を付した曲線はゼロ位相フィルタ６５の出力信号を示し、符号Ｌ１２を付した曲線はローパスフィルタの出力信号を示す。尚、図５においては、比較のため、ウェハステージユニットＷＳの目標位置を示す基準信号ＲＳ１に対して時間微分を２回施して得た加速度曲線を示し、符号Ｌ１０を付している。また、図５中において、符号Ｍを付して示した加速度曲線の極大値付近の拡大図を図６に示す。図６は、加速度曲線の極大値付近の拡大図である。
【００６２】
まず、縦軸方向に注目すると、ゼロ位相フィルタ６５の出力信号Ｌ１１及びローパスフィルタの出力信号Ｌ１２ともに滑らかな曲線となっており、ゼロ位相フィルタ６５を用いた場合であっても、ゼロ位相フィルタ６５に代えてローパスフィルタを用いた場合であっても、ウェハステージユニットＷＳの振動分やノイズ等による不要な成分が除去されていることが分かる。
【００６３】
次に横軸方向に着目すると、図６の拡大図を示すまでもなく、図５から明らかなように、ローパスフィルタの出力信号は、ウェハステージユニットＷＳに対する加速度曲線Ｌ１０に対して位相遅れが生じていることが分かる。これに対して、図５及び図６の拡大図からも分かる通り、ゼロ位相フィルタ６５の出力信号Ｌ１１は、ウェハステージユニットＷＳに対する加速度曲線Ｌ１０と同位相であり、位相歪みが生じていないことが分かる。
【００６４】
以上、ゼロ位相フィルタ６５を設けてレチクル微動ステージユニットＲＦＳをフィードフォワード制御する場合と、ゼロ位相フィルタ６５に代えてローパスフィルタを設けてレチクル微動ステージユニットＲＦＳをフィードフォワード制御する場合とのシミュレーション結果について説明した。次に、過去の加速度情報を用い、ゼロ位相フィルタ６５を介してフィードフォワード制御する場合と、ウェハステージユニットＷＳの基準信号ＲＳ１に対して時間微分を２回施して得た信号を用いてレチクル微動ステージユニットＲＦＳをフィードフォワード制御する場合のシミュレーション結果について説明する。
【００６５】
図７は、過去の加速度情報を用いてゼロ位相フィルタ６５を介した信号によりレチクル微動ステージのフィードフォワード制御を行う場合と、ウェハステージユニットＷＳの基準信号ＲＳ１を用いてレチクル微動ステージのフィードフォワード制御を行う場合とのシミュレーション結果を示す図である。尚、図７（ａ）は同期誤差の標準偏差を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す曲線をフーリエ変換したときのフーリエ成分の分布を示す図である。
【００６６】
図７（ａ）において、符号Ｌ２１を付した曲線は、過去の加速度情報を用いてゼロ位相フィルタ６５を介した信号によりレチクル微動ステージのフィードフォワード制御を行った場合における同期誤差の標準偏差を示す曲線であり、符号Ｌ２２は、ウェハステージユニットＷＳの基準信号ＲＳ１を用いてレチクル微動ステージのフィードフォワード制御を行った場合における同期誤差の標準偏差を示す曲線である。
【００６７】
この図７（ａ）から符号Ｌ２２を付した曲線よりも、符号Ｌ２１を付した曲線の方が、同期誤差の標準偏差が小さいことが分かる。この同期誤差の標準偏差は、その値が小さいほど、ウェハステージユニットＷＳと、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳとの同期精度が高いことを意味している。よって、レチクル微動ステージユニットＲＦＳのフィードフォーワード制御を行うには、ウェハステージユニットＷＳの基準信号ＲＳ１を用いるよりも、本実施形態のように過去の加速度情報を用いてゼロ位相フィルタ６５を介した信号を用いてフィードフォワード制御した方が高い同期精度を得ることができる。
【００６８】
また、図７（ｂ）において、符号Ｌ３１を付した曲線は、図７（ａ）中の符号Ｌ２１を付して示す曲線をフーリエ変換したときのフーリエ成分の分布を示す図であり、符号Ｌ３２を付した曲線は、図７（ａ）中の符号Ｌ２２を付して示す曲線をフーリエ変換したときのフーリエ成分の分布を示す図である。図７（ｂ）から、符号Ｌ３１付した曲線は、図７（ｂ）に示す周波数領域のほぼ全域に亘って、フーリエ成分の振幅が小さく抑えられていることが分かる。これに対し、符号Ｌ３２を付した曲線は、低周波領域（図７（ｂ）中の周波数ｆ１〜ｆ２付近の周波数領域）においてフーリエ成分が特に大きく、しかも周波数が高くなるにつれてフーリエ成分の振幅が高くなる箇所と低くなる箇所が周期的に現れている。
【００６９】
フーリエ成分の振幅が高いと、一方のステージ（例えば、ウェハステージユニットＷＳ）に対して他方のステージ（例えば、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ、レチクル微動ステージユニットＲＦＳ）がある周波数で振動していることを意味しているため、同期精度を高めるためにはフーリエ成分の振幅は小さい方が良い。このように、フーリエ変換の結果からも、本実施形態のように過去の加速度情報を用いてゼロ位相フィルタ６５を介した信号を用いてフィードフォワード制御した方が高い同期精度を得ることができることが分かる。
【００７０】
以上、過去の加速度情報を用いてゼロ位相フィルタ６５を介した信号によりレチクル微動ステージユニットＲＦＳをフィードフォワード制御する場合の制御特性について説明したが、次に露光時の動作について簡単に説明する。露光動作が開始されると、制御装置３３はウェハステージユニットＷＳ及びレチクルステージユニット（レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳ）の加速度を上昇させる。
【００７１】
具体的には、図３に示す目標位置発生器５０から目標位置を与える基準信号ＲＳ１が発生され、この基準信号ＲＳ１とレーザ干渉計３２から出力される帰還信号ＦＳ１とに基づいてＰＩＤタイプコントローラ５２が制御信号ＣＳ１を出力するとともに、コントローラ５４が基準信号ＲＳ１に基づいてフィードフォワード制御のための制御信号ＤＳ１を出力する。これら制御信号ＣＳ１と制御信号ＤＳ１は加算器５３で加算されて制御信号ＣＳ１０としてウェハステージユニットＷＳに供給されてウェハステージユニットＷＳの加速が行われる。
【００７２】
また、基準信号ＲＳ１は変換回路５５で基準信号ＲＳ２に変換され、ＰＩＤタイプコントローラ５７は、この基準信号ＲＳ２とレーザ干渉計３５から出力される帰還信号ＦＳ２とに基づいて制御信号ＣＳ２を出力するとともに、コントローラ５９が基準信号ＲＳ２に基づいてフィードフォワード制御のための制御信号ＤＳ２を出力する。これら制御信号ＣＳ２と制御信号ＤＳ２は加算器５８で加算されて制御信号ＣＳ２０としてウェハステージユニットＷＳに供給されてウェハステージユニットＷＳの加速が行われる。
【００７３】
更に、レーザ干渉計３２の帰還信号ＦＳ１は変換マトリックス回路６０で基準信号ＲＳ３に変換され、ＰＩＤタイプコントローラ５２が、この基準信号ＲＳ３とレーザ干渉計３７から出力される帰還信号ＦＳ３とに基づいて制御信号ＣＳ３を出力する。また、加速度テーブル６４からは以前に動作を行って記憶されている加速度情報がゼロ位相フィルタ６５へ出力され、ゼロ位相フィルタ６５からフィードフォワード制御のための制御信号ＤＳ３が出力される。ここで、加速度テーブル６４から出力される加速度情報は、ウェハＷ内におけるパターンを転写すべきショット領域の位置、及び、ウェハステージユニットＷＳ及びレチクル粗動ステージユニットＲＣＳの移動方向に応じた加速度情報である。
【００７４】
加速期間が終了して、ウェハステージユニットＷＳ、並びに、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳ各々の速度が一定の速度になると、スリット状の照明光をレチクルＲに照射しつつ、ウェハステージユニットＷＳを−Ｙ方向に速度Ｖｗ（＝β・Ｖｍ）で走査移動するとともに、レチクルステージユニットを＋Ｙ方向に速度Ｖｍで走査移動しつつ、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系１４を介してウェハＷ上に設定されたショット領域に転写する。１つのショット領域に対してレチクルのパターンの転写が終了すると、ウェハステージユニットＷＳ及びレチクルステージユニットを減速させて、レチクルＲへの照明光の照射を停止させる。
【００７５】
次に、制御装置３３は、ウェハステージユニットＷＳを駆動して、次にパターンを転写するショット領域を投影光学系ＰＬの投影領域（レチクルＲのパターンが投影される領域）の近傍に移動させる。そして、上述した動作と同様に、ウェハステージユニットＷＳ、並びに、レチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳを加速して一定速度になった後、照明光をレチクルＲに照射して、レチクルのパターンをショット領域に逐次転写する。図８は、パターン転写時における投影領域に対するウェハＷの移動経路の一例を示す図である。この図に示すように、ショット領域ＳＡを転写する際には、ウェハＷはＹ方向（＋Ｙ方向又はーＹ方向）に沿って一定速度で移動する。一方、１つのショット領域に対する露光処理が終了し、次に露光処理すべきショット領域に移るときには、加速及び減速しつつＸ方向（または、Ｙ方向）にステップ移動する。このような動作を繰り返して、ウェハＷ上に設定された全てのショット領域に対する露光処理を行う。
【００７６】
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、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）等のエキシマレーザに限らず、超高圧水銀ランプから射出されるｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）から射出されるレーザ光、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）から射出されるレーザ光、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）から射出されるレーザ光、更には、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。
【００７７】
また、上記実施形態において、図３に示したコントローラ５２，５７，６２はＰＩＤタイプコントローラ、Ｐ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ：比例）タイプコントローラ及びＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例積分）タイプコントローラの何れであっても良い。また、コントローラ５２，５７，６２は現在制御理論に基づいたロバストコントローラであっても良い。更に、図３に示した制御装置３３は、電子回路によりハードウェア的に構成されていても良く、ソフトウェア的に構成されていても良い。各ブロックをソフトウェア的に構成する場合には、各ブロックの機能を規定するプログラムをＣＰＵ（中央処理装置）が実行することにより、各ブロックの機能が実現される。
【００７８】
次に、本発明の実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について簡単に説明する。図９は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）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、設計した回路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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１０は、半導体デバイスの場合における、図９のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１０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。
【００８１】
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（露光ステップ：転写工程）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回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ：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、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８２】
以上説明したマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２６）において上記の露光装置が用いられ、真空紫外域の照明光により解像力の向上が可能となり、しかも露光量制御を高精度に行うことができるので、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【００８３】
また、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回路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。
【００８４】
【発明の効果】
この発明によれば、第２ステージに対してフィードフォワード制御するにあたり、以前に動作を行ったときに位置検出部から出力された信号に基づいて得た加速度情報を記憶部に記憶し、この加速度情報を用いて第２ステージをフィードフォワード制御しているため、第１ステージと第２ステージの同期精度を向上させることができるという効果がある。
また、第２ステージに対して、フィードフォワード制御することにより、第１ステージと第２ステージとの整定時間を短縮することができるため、スループットを向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示した露光装置に適用可能なリニアモータの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるステージ制御装置の主要部をなす制御装置３３の構成を示すブロック図である。
【図４】ゼロ位相フィルタ６５の入出力特性をシミュレートした結果を示す図である。
【図５】ゼロ位相フィルタ６５を設けた場合とゼロ位相フィルタ６５に代えてローパスフィルタを設けた場合とのシミュレート結果を示す図である。
【図６】加速度曲線の極大値付近の拡大図である。
【図７】過去の加速度情報を用いてゼロ位相フィルタ６５を介した信号によりレチクル微動ステージのフィードフォワード制御を行う場合と、ウェハステージユニットＷＳの基準信号ＲＳ１を用いてレチクル微動ステージのフィードフォワード制御を行う場合とのシミュレーション結果を示す図である。
【図８】パターン転写時における投影領域に対するウェハＷの移動経路の一例を示す図である。
【図９】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１０】半導体デバイスの場合における、図９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】走査露光装置に設けられる従来のステージ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
３２      レーザ干渉計（位置検出部）
３３      ステージ制御装置（制御装置）
５２      ＰＩＤタイプコントローラ（第１制御部、制御部）
５４      コントローラ（第１制御部、制御部）
５７      ＰＩＤタイプコントローラ（第２制御部、粗動制御部）
５９      コントローラ（第２制御部、粗動制御部）
６２      ＰＩＤタイプコントローラ（第２制御部、微動制御部）
６４      加速度テーブル（記憶部）
６５      ゼロ位相フィルタ（補助制御部）
ＦＳ１    帰還信号（検出信号）
ＦＳ２    帰還信号（検出信号）
ＦＳ３    帰還信号（検出信号）
Ｒ        レチクル（マスクステージ）
ＲＣＳ    レチクル粗動ステージユニット（第２ステージ、マスクステージ、マスク粗動ステージ）
ＲＦＳ    レチクル微動ステージユニット（第２ステージ、マスクステージ、マスク微動ステージ）
Ｗ        感光基板
ＷＳ      ウェハステージユニット（第１ステージ、基板ステージ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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