(57)【要約】【課題】ステージの制御性能を向上させることができるステージ装置を提供する。【解決手段】物体を保持して移動可能なステージと該ステージを駆動する駆動機構とを、振動を除去する除振台上に備えたステージ装置であって、除振台の固有振動周期と駆動機構の加速時間または減速時間との一致を回避して駆動機構の加減速度を制御する制御手段を備える。【選択図】    図１
2005026504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を保持して移動可能なステージと該ステージを駆動する駆動機構とを、振動を除去する除振台上に備えたステージ装置であって、
前記除振台の固有振動周期と前記駆動機構の加速時間または減速時間との一致を回避して前記駆動機構の加減速度を制御する制御手段を
備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記ステージの駆動に関する指示値と前記固有振動周期を回避する駆動目標値とが予め関連付けられたデータテーブルを備え、
上位から与えられる指示値に関連付けられた駆動目標値を前記データテーブルを参照して取得し、該駆動目標値に基づいて前記駆動機構の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記加速時間または減速時間は、
前記除振台の振動伝達率が、最大値の１／２の値を超える周波数の周期を除く時間であること特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】
所定のパターンを基板上に転写する露光装置であって、
請求項１ないし３のいずれかに記載のステージ装置を備え、前記ステージに前記基板が載置されることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
マスクと基板を同期移動して前記マスクのパターンを前記基板上に転写する露光装置であって、
前記基板が載置されるマスタステージと、
前記マスクが載置され、前記マスタステージに追従するスレーブステージと、
を備え、
前記マスタステージが請求項１ないし３のいずれかに記載のステージ装置であることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
物体を保持して移動可能なステージと該ステージを駆動する駆動機構とを、振動を除去する除振台上に備えたステージ装置の制御方法であって、
前記除振台の固有振動周期と前記駆動機構の加速時間または減速時間との一致を回避して前記駆動機構の加減速度を制御する制御過程を
有することを特徴とするステージ装置の制御方法。
【請求項７】
前記加速時間または減速時間は、
前記除振台の振動伝達率が最大値の１／２の値を超える周波数の周期を除く時間であること特徴とする請求項６に記載のステージ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、液晶ディスプレイパネル、集積回路、薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で用いられる露光装置及びこの露光装置に好適なステージ装置、露光装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイパネル、集積回路等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスクのパターンを基板上に転写する種々の露光装置が用いられている。例えば、液晶用の露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の静止露光型の投影露光装置（いわゆる液晶ステッパ）や、マスクステージとプレートステージとを投影光学系に対して同一方向に走査して、マスクのパターンをプレート（ガラス基板）上に転写する一括転写方式の走査型露光装置などの投影露光装置が主として用いられている。また、最近では、液晶ディスプレイパネルの大型化、これに伴うプレートの大型化等に対応してステッパと同様に１枚のプレートに対して複数ショットの露光を行うが、ステッパに比べて大面積の露光が可能なステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパ）も開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−０７７３１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の露光装置を載置する除振台にエアーダンパを使用した場合、除振台の固有振動の周波数（振動伝達率が最大値となる周波数）が数Ｈｚになることが多い。また、この露光装置に備えられるステージを制御するステージ制御装置においては、通常、ステップやスキャンの加減速度が一定である場合が多い。ステップの加減速度が一定の場合、ステップ距離や最高速度によっては加減速周期が除振台の固有振動の同期と一致し、定盤全体が大きく揺れ、プレートステージやマスクステージの位置決め整定性能が悪化するという問題がある。また、スキャンの加減速度が一定の場合、スキャン速度によってはスキャン加速周期が除振台の固有振動の周期と一致し、定盤全体が大きく揺れ、プレートステージの位置を位置指令として行われるマスクステージの追従性能が悪化するという問題もある。また、このような問題は、Ｘステージの上部にＹステージの駆動機構を介してＹステージを搭載する２段構造のＸＹステージや、粗動ステージの上方に駆動機構を介して微動ステージを搭載するいわゆる粗微動構造のレチクルステージの制御系においても同様に生じ得る。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ステージの制御性能を向上させることができるステージ装置およびステージ装置の制御方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、スループット及びバターンの転写精度の向上を図ることができる露光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、物体を保持して移動可能なステージ（マスクステージＭＳＴ、プレートステージＰＳＴ等）と該ステージを駆動する駆動機構とを、振動を除去する除振台（１７ａ、１７ｂ）上に備えたステージ装置であって、除振台の固有振動周期と駆動機構の加速時間または減速時間との一致を回避して駆動機構の加減速度（負の値を含む平均加速度）を制御する制御手段（例えば、目標値出力部２６）を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、除振台の固有振動数に共振する振動源となる可能性があるステージの駆動機構の加速時間または減速時間が除振台の固有振動数の周期と一致しないように駆動機構の加減速度を制御することにより、除振台の固有振動の影響を回避してステージの制御性能を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明は、制御手段は、ステージの駆動に関する指示値（スキャン速度、ステップ移動距離等）と固有振動周期を回避する駆動目標値（平均加減速度、最高速度等）とが予め関連付けられたデータテーブル（図５、６に示す目標値テーブル）を備え、上位から与えられる指示値に関連付けられた駆動目標値をデータテーブルを参照して取得し、該駆動目標値に基づいて駆動機構の制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、駆動目標値の決定をデータテーブルを参照して行うことにより、除振台の固有振動数に共振する振動源となる可能性があるステージの駆動機構の加速時間または減速時間が除振台の固有振動数の周期と一致しないように駆動機構の加減速度を制御することができるため、除振台の固有振動の影響を回避してステージの制御性能を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明は、加速時間または減速時間は、除振台の振動伝達率が、最大値の１／２の値を超える周波数の周期を除く時間であること特徴とする。
本発明によれば、振動伝達率の最大値のみでなく、共振の影響が大きい周波数の周期と加減速時間が一致しないようにしたため、さらにステージの制御性能を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明は、所定のパターンを基板上に転写する露光装置（１０）であって、請求項１ないし３のいずれかに記載のステージ装置（例えば、プレートステージＰＳＴ）を備え、ステージに基板が載置されることを特徴とする。
本発明によれば、ステージの制御性能を向上させることができるステージ装置を備えたため、スループット及びパターンの転写精度の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明は、マスクと基板を同期移動してマスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、基板が載置されるマスタステージ（プレートステージＰＳＴ）と、マスクが載置され、マスタステージに追従するスレーブステージ（マスクステージＭＳＴ）とを備え、マスタステージが請求項１ないし３のいずれかに記載のステージ装置であることを特徴とする。
本発明によれば、スループット及びパターンの転写精度の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明は、物体を保持して移動可能なステージと該ステージを駆動する駆動機構とを、振動を除去する除振台上に備えたステージ装置の制御方法であって、除振台の固有振動周期と駆動機構の加速時間または減速時間との一致を回避して駆動機構の加減速度を制御する制御過程を有することを特徴とする。
本発明によれば、除振台の固有振動数に共振する振動源となる可能性があるステージの駆動機構の加速時間または減速時間が除振台の固有振動数の周期と一致しないように駆動機構の加減速度を制御することにより、除振台の固有振動の影響を回避してステージの制御性能を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明は、加速時間または減速時間は、除振台の振動伝達率が最大値の１／２の値を超える周波数の周期を除く時間であること特徴とする。
本発明によれば、振動伝達率の最大値のみでなく、共振の影響が大きい周波数の周期と加減速時間が一致しないようにしたため、さらにステージの制御性能を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の露光装置１０の構成を示す概略図である。この露光装置１０は、液晶表示素子パターンが形成されたマスクＭと、第１ステージとしてのプレートステージＰＳＴに保持された基板（及び物体）としてのガラスプレート（以下、「プレート」という）Ｐとを、投影光学系ＰＬに対して第１方向、すなわち所定の走査方向（ここでは、図１のＸ軸方向（紙面内左右方向）とする）に沿って同一速度で同一方向に相対走査することにより、マスクＭに形成されたパターンをプレートＰ上に転写する等倍一括転写型の液晶用走査型露光装置である。この露光装置１０は、露光用照明光ＩＬによりマスクＭ上の所定のスリット状照明領域（図１のＹ軸方向（紙面直交方向）に細長く延びる長方形の領域または円弧状の領域）を照明する照明系ＩＯＰ、パターンが形成されたマスクＭを保持してＸ軸方向に移動する第２ステージとしてのマスクステージＭＳＴ、マスクＭの上記照明領域部分を透過した露光用照明光ＩＬをプレートＰに投射する投影光学系ＰＬを保持する本体コラム１２、床からの振動を除去するための除振台１７、及び前記両ステージＭＳＴ、ＰＳＴを制御する制御装置１１等を備えている。
【００１４】
前記照明系ＩＯＰは、例えば特開平９−３２０９５６号公報に開示されたように、光源ユニット、シャッタ、２次光一形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、視野絞り（ブラインド）、及び絵像レンズ系等（いずれも図示省略）から構成され、次に述べるマスクステージＭＳＴ上に載置され保持されたマスクＭ上の上記スリット状照明領域を均一な照度で照明する。
【００１５】
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１２を構成する上部定盤１２ａの上面の上方に数μｍ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１４によってＸ軸方向に駆動される。
【００１６】
マスクステージＭＳＴを駆動する駆動機構１４としては、ここではリニアモータが用いられているので、以下、この駆動機構をリニアモータ１４と呼ぶ。このリニアモータ１４の固定子１４ａは、上部定盤１２ａの上部に固定され、Ｘ軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ１４の可動子１４ｂはマスクステージＭＳＴに固定されている。また、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向の位置は、本体コラム１２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、「マスク用干渉計」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ている。このマスク用干渉計１８で計測されるマスクステージＭＳＴのＸ軸位置情報Ｓ３は、制御装置１１に供給されている（図２参照）。
【００１７】
前記投影光学系ＰＬは、本体コラム１２の上部定盤１２ａの下方に配置され、本体コラム１２を構成する保持部材１２ｃ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、照明系ＩＯＰからの露光用照明光ＩＬによってマスクＭ上の上記スリット状照明領域が照明されると、その照明領域部分の回路パターンの等倍像（部分正立像）がプレートＰ上の前記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。なお、例えば、特開平７−５７９８６号公報に開示されるように、投影光学系ＰＬを、複数組の等倍正立の投影光学系ユニットで構成しても良い。
【００１８】
前記プレートステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの下方に配設され、不図示のエアパッドによって、本体コラム１２を構成する下部定盤１２ｂの上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このプレートステージＰＳＴは、駆動機構としてのリニアモータ１６によってＸ軸方向に駆動される。このリニアモータ１６の固定子１６ａは、下部定盤１２ｂに固定され、Ｘ軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ１６の可動部としての可動子１６ｂはプレートステージＰＳＴの底部に固定されている。プレートステージＰＳＴは、前記リニアモータ１６の可動子１６ｂが固定された第１部分としての移動テーブル２２と、この移動テーブル２２上に搭載されたＺ・θ駆動機構２０と、このＺ・θ駆動機構２０の上部に載置された第２部分とが載置され、不図示のバキュームチャックを介して吸着固定されている。また、この基板テーブル１９は、Ｚ・θ駆動機構２０によって、上下方向及び回転方向に微小駆動されるようになっている。
【００１９】
前記基板テーブル１９のＸ軸方向の位置は、本体コラム１２に固定された第１の位置計測装置としてのプレート用干渉計２５によって投影光学系ＰＬを基準としての所定の分解能、例えば数ｎｍ程度の分解能で常時計測されている。このプレート用干渉計２５としては、ここでは、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に所定距離Ｌだけ離れた２本のＸ軸方向の測長ビームを基板テーブル１９に対して照射する２軸干渉計が用いられており、各測長軸の計測値が制御装置１１（及びこれを介して不図示の主制御装置）に供給されている。このプレート用干渉計２５の各測長軸の計測値をＸ１、Ｘ２とすると、Ｘ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２により基板テーブル１９のＸ軸方向の位置を求め、θ＝（Ｘ１−Ｘ２）／Ｌにより基板テーブル１９のＺ軸回りの回転量を求めることができるが、以下の説明においては、特に必要な場合以外は、プレート用干渉計２５から上記のＸが基板テーブル１９のＸ位置情報Ｓ１として出力されるものとする。
【００２０】
さらに、本実施形態では、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１２ｃに固定されており、この焦点位置検出系からのプレートＰのＺ位置情報が不図示の主制御装置に供給されており、主制御装置では例えば、走査露光中にこのＺ位置情報に基づいてＺ・θ駆動機構２０を介してプレートＰのＺ位置を投影光学系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。
【００２１】
なお、主制御装置では、上記のθ（Ｚ軸回りの回転量）に基づいてＺ・θ駆動機構２０を介して走査露光中のプレートＰの回転を制御したり、あるいはマスク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２０を介してプレートＰの回転を制御したりするようになっている。
【００２２】
次に、図２、３を参照して、制御装置１１を中心として構成されるステージ制御装置とこのステージ制御装置と等価な制御系について説明する。図２は、制御装置１１を中心として構成されるステージ制御装置の構成を示すブロック図であり、図３は、このステージ制御装置と等価な制御系の構成を示す制御ブロック図である。
【００２３】
制御装置１１は、目標位置Ｐｒｅｆ、指令速度Ｖｒｅｆ、指令加速度αｒｅｆを出力する目標値出力部２６と、この目標値出力部２６から出力される目標位置Ｐｒｅｆとプレート用干渉計情報Ｓ１すなわち基板テーブル１９のＸ方向の現在位置との差（位置偏差）を演算する減算器２８と、この減算器２８からの出力と目標値出力部２６からフィードフォワード入力される指令速度Ｖｒｅｆとが入力されるプレートステージサーボ演算部３２と、このプレートステージ演算部３２の出力と目標値出力部２６からフィードフォワード入力される指令加速度αｒｅｆに対応する制御量とを加算する加算器５５と、この加算器５５の出力をプレートステージ駆動信号Ｓ２に変換してリニアモータ１６に与えるプレートステージ駆動アンプ３６と、位置情報Ｓ１を差分してプレートステージサーボ演算部３２に入力する差分器４０とを備えている。差分器４０は、前回サンプリング時の値と今回サンプリング時との値との差をサンプリングクロック間隔で除して位置情報Ｓ１の時間変化率、すなわち基板テーブル１９の速度を求めるものである。
【００２４】
また、制御装置１１は、プレート用干渉計２５から出力されるＸ位置情報Ｓ１とマスク用干渉計１８から出力されるＸ位置情報Ｓ３とを入力し、両者の差である基板テーブル１９とマスクステージＭＳＴとのＸ軸方向の位置偏差を演算する減算器４４と、この減算器４４からの出力が入力されるマスクステージサーボ演算部４６と、このマスクステージサーボ演算部４６の出力をマスクステージ駆動信号Ｓ４に変換してリニアモータ１４に与えるマスクステージ駆動アンプ４８とを備えている。
【００２５】
前記プレートステージサーボ演算部３２は、例えば、図３に示されるように、減算器２８からの位置偏差を動作信号として（比例）制御動作を行うＰコントローラ５０と、このＰコントローラ５０から出力される速度指令値と図２の差分器４０の出力に相当する図３の積分器５６の出力、すなわち基板テーブル１９の現在速度との差である速度偏差を演算する減算器５２と、この減算器５２の出力する加算器５３と、この加算器５３の出力である速度偏差を動作信号として（比例＋積分）制御動作（ＰＩ制御動作）と位相進み補償制御とを組み合わせた制御動作を行うＰＩコントローラ５４とを含んで構成することができる。
なお、ＰＩコントローラ５４は、位相進み補償回路、例えばＣＲ回路を内蔵しているものとする。
【００２６】
本実施形態では、図２に示されるプレート用干渉計２５、減算器２８、差分器４０、プレートステージサーボ演算部３２、プレートステージ駆動アンプ３６及びリニアモータ１６によって、図３に示される、プレートステージＰＳＴの位置の比例制御を行う位置制御ループＬＬＩと、その内部ループ（マイナーループ）を構成する上記のＰＩ制御動作と位相進み補償制御とを組み合わせた制御動作を行う速度制御ループＬＬ２とを有する多重ループ制御系Ｌ１が構成されている。この多重ループ制御系Ｌ１によって、第１のステージ制御系としてのプレートステージ位置・速度制御系Ｌ１が構成されている。ここで、プレートステージ位置・速度制御系Ｌ１を多重ループ制御系としたのは、例えば定常速度偏差の改善を図る等のためである。
【００２７】
前記マスクステージサーボ演算部４６は、例えば、図３に示されるように、減算器４４からの位置偏差を動作信号としてＰＩ制御動作を行うＰＩコントローラによって構成することができる。
【００２８】
本実施形態では、図２に示されるマスク用干渉計１８、減算器４４、マスクステージサーボ演算部４６、マスクステージ駆動アンプ４８及びリニアモータ１４によって、図３に示される、プレート用干渉計２５からの基板テーブル１９のＸ位置情報Ｓ１を目標値とみなしてマスクステージＭＳＴの位置制御を行う第２のステージ制御系としてのマスクステージ位置制御系Ｌ２が構成されている。このマスクステージ位置制御系Ｌ２によって、基板テーブル１９のＸ位置情報Ｓ１を目標値入力としてマスクステージＭＳＴのプレートステージＰＳＴに対する追従制御が行われるようになっている。なお、上記と同様の理由により、マスクステージの制御系をプレートステージ位置・速度制御系Ｌ１と同様に多重ループ制御系にしても構わない。
【００２９】
なお、制御装置１１をマイクロコンピュータによって構成し、図２の各部の機能をマイクロコンピュータのソフトウェアあるいはファームウェアによって実現しても良いことは勿論である。
【００３０】
ここで、上記のプレートステージ位置・速度制御系Ｌ１の具体的な制御動作を、図２を適宜参照しつつ図３に基づいて説明する。目標値出力部２６からプレートステージＰＳＴの目標位置Ｐｒｅｆの信号が出力されると、減算器２８によりその目標位置Ｐｒｅｆと第１の基板ステージ用干渉計２５からのＸ位置情報Ｓ１との差である位置偏差が演算され、この位置偏差を動作信号としてＰコントローラ５０が比例制御動作を行い、その結果、Ｐコントローラ５０から速度指令値が減算器５２に与えられる。
【００３１】
減算器５２では、この速度指令値と図３の積分回路５６の出力である基板テーブル１９現在速度（実際には、図２の差分器４０で演算される基板テーブル１９の位置の前回サンプリング値と今回サンプリング値の差分によって求めた基板テーブルの速度）の差である速度偏差を演算し、加算器５３がこの速度偏差と指令速度Ｖｒｅｆとを加算し、指令達度Ｖｒｅｆが加算された速度偏差を動作信号としてＰＩコントローラ５４がＰＩ制御動作と位相進み補償制御とを組み合わせた制御動作を行い、その結果、ＰＩコントローラ５４から所定の推力指令値（制御量）が加算器５５に出力される。
【００３２】
この加算器５５には、指令加速度αｒｅｆがゲインＭｐ／Ｋ１（これは、プレートステージＰＳＴの質量Ｍｐを後述する推力変換ゲインＫ１で除した値に相当するゲインである）の作用によって変換された推力指令値（制御量）が入力されている。そして、加算器５５では、ゲインＭｐ／Ｋ１からの出力とプレートステージサーボ演算部３２の出力と加算する。そして、この加算器５５の出力である制御量（推力指令値）が推力変換ゲインＫ１によって力Ｆに変換される。この力Ｆは、図３からも明らかなように、プレートステージサーボ演算部３２の出力の推力変換値と、目標値出力部２６からフィードフォワード入力された指令加速度αｒｅｆの推力変換値（Ｍｐ・αｒｅｆ）の和に相当する。
【００３３】
ここで、上記の推力変換ゲインＫ１の動作と実際の現象との対応を説明すると、加算器５５からの推力指令値が図２のプレートステージ駆動アンプ３６に与えられ、該アンプ３６からのプレートステージ駆動信号Ｓ２がリニアモータ１６に与えられて、リニアモータ１６が推力Ｆを発生することと等価である。
【００３４】
そして、プレートステージＰＳＴがその推力（Ｆ）に応じた加速度αでＸ軸方向に駆動される。このプレートステージＰＳＴの駆動という現象を言い換えると、上記の推力ＦがプレートステージＰＳＴの質量の逆数に対応するゲイン（１／Ｍｐ）の作用により、加速度αに変換されることと等価である。かかる意味で、図３では、ゲイン（１／Ｍｐ）が制御系の構成要素として示されている。
【００３５】
そして、上記の加速度αが、積分器５６、５８で順次速度、位置に変換され、速度情報が減算器５２にフィードバック入力されるとともに、位置情報Ｓ１が前記減算器２８にフィードバック入力され、このようにしてプレートステージ位置・速度制御ループＬ１によって、目標位置Ｐｒｅｆと第１の基板テーブル用干渉計２５からの位置情報Ｓ１との差である位置偏差が零となるようなプレートステージＰＳＴの位置・速度制御が行われる。
【００３６】
上述したように、本実施形態では、目標位置Ｐｒｅｆに加え、指令速度Ｖｒｅｆ、指令加速度αｒｅｆが、プレートステージ位置・速度制御系Ｌ１にフィードフォワード入力されている（図３参照）。これは、プレートステージの位置のフィードバックループに加え、速度及び加速度をフィードフォワードしてプレートステージＰＳＴを制御することにより、プレートステージＰＳＴを含む系全体の制御性能を向上させ、制御装置１１によるプレートステージＰＳＴの制御性、例えば位置制御応答の一層の向上を図ったものである。
【００３７】
なお、図３の積分器５６、５８は、実際には存在せず、積分器５６の出力である速度信号は、差分器４０の出力であり、積分器５８の出力Ｓ１は、干渉計２５の出力であるが、図３においては、制御ブロック図の書き方の慣習に従って積分器５６、５８を図示しているものである。
【００３８】
次に、上記マスクステージ位置制御系Ｌ２の具体的な制御動作を、図２を適宜参照しつつ図３に基づいて説明する。プレート用干渉計２５から位置情報Ｓ１が減算器４４に入力されると、減算器４４では位置情報Ｓ１とマスク用干渉計１８からのＸ位置情報Ｓ３との差である位置偏差を演算する。次に、この位置偏差を動作信号としてＰＩコントローラ４６がＰＩ制御動作を行い、その結果、ＰＩコントローラ４６から所定の制御量（図２のマスクステージ駆動信号Ｓ４に対応する制御量）が出力される。そして、この制御量が推力変換ゲインＫ２によって力Ｆ’に変換される。この推力変換ゲインＫ２の動作と実際の現象との対応を説明すると、ＰＩコントローラ４６から所定の制御量が図２のマスクステージ駆動アンプ４８に与えられ、該アンプ４８からのマスクステージ駆動信号Ｓ４がリニアモータ１４に与えられて、リニアモータ１４が推力Ｆ’を発生することと等価である。
【００３９】
そして、マスクステージＭＳＴがその推力（Ｆ’）に応じたβでＸ軸方向に駆動される。このマスクステージＭＳＴの駆動という現象を言い換えると、上記の推力Ｆ’がマスクステージＭＳＴの質量の逆数に対応するゲイン（１／Ｍｍ）の作用により、加速度βに変換されることと等価である。かかる意味で、図３では、ゲイン（１／Ｍｍ）が制御系の構成要素として示されている。
【００４０】
そして、上記の加速度βが、積分器６０、６２で順次速度、位置に変換され、位置情報Ｓ３が前記減算器４４にフィードバック入力され、このようにして、マスクステージ位置制御ループＬ２により、プレート用干渉計２５からの位置情報Ｓ１とマスク用干渉計１８からの位置情報Ｓ３との差である位置偏差が零となるような、プレートステージＰＳＴに対するマスクステージＭＳＴの追従制御が行われる。
【００４１】
ここで、図４を参照して、図１に示す除振台１７ａ、１７ｂの振動伝達特性について簡単に説明する。図４は、エアーダンパを使用した除振台１７ａ、１７ｂの振動伝達特性を示す図である。除振台１７ａ、１７ｂは、図４に示されるように、振動周波数３［Ｈｚ］近傍に振動伝達率の最大値が存在し、この周波数が除振台１７ａ、１７ｂの固有振動数となる。この固有振動数に相当する振動が外部から除振台に加えられるとその振動が励起（増幅）する可能性を有している。この固有振動数近傍の周波数を有する振動源を無くすことができれば、振動が励起（増幅）することによる悪影響を防止することができることになる。
【００４２】
本実施形態の露光装置１０では、走査露光に際しては、上記図３の制御系と等価なステージ制御装置により、プレートステージＰＳＴ（マスタステージ）の一定速度制御及びこのプレートステージＰＳＴに対するマスクステージＭＳＴ（スレーブステージ）の追従制御が、目標値出力部２６からの目標位置（加速度指令に対応）に基づいて行われる。このとき、目標値出力部２６は、マスタステージであるプレートステージＰＳＴが駆動する場合の加減速時間が除振台１７ａ、１７ｂの固有振動周期に一致しないように加減速度を決定して出力する制御を行えば、振動の影響を最小限にすることが可能となる。
【００４３】
目標値出力部２６は、使用する除振台１７ａ、１７ｂの振動伝達特性に応じて、マスタステージであるプレートステージＰＳＴを駆動する場合に出力する目標加速度による加減速時間が、除振台の振動伝達率最大値の１／２の値を超える振動伝達率の周波数（図４に示す例では、ほぼ２〜４［Ｈｚ］）の周期（０．５〜０．２５［ｓ］）の範囲内にならないようにすることで、振動の影響を最小限にする目標値出力を行う。
【００４４】
その際、上位から与えられるスキャン速度が２５０［ｍｍ／ｓ］以上では、加（減）速時平均加速度を５００［ｍｍ／ｓ２］固定とする。また、上位から与えられるスキャン速度が２５０［ｍｍ／ｓ］未満では、加（減）速時平均加速度をスキャン速度値の２倍の値とする。この値の決定は、目標値出力部２６内に予め設けられた目標値テーブルを参照することにより行う。図５に、上位から与えられる指示値がスキャン速度である場合の目標値テーブルのテーブル構造の一例を示す。図５においては、スキャン速度が２５０以上か未満かによって平均加減速度の値を分ける例を示した。この「２５０」という値は、各ステージを駆動する機構が有している能力を最大限発揮できる平均加減速度（この例では５００［ｍｍ／ｓ２］）で駆動する場合に、加減速時間が、除振台の振動伝達率最大値の１／２の値を超える振動伝達率の周波数の周期の下限値（ここでは、０．５［ｓ］）となるように決めた値である。また、図５においては、スキャン速度の上限値が３００［ｍｍ／ｓ］になっているが、これは、駆動機構が有している最大値である。
【００４５】
このようにすることにより、スキャン速度が２５０［ｍｍ／ｓ］以上で、加（減）速時平均加速度が５００［ｍｍ／ｓ２］の場合、加（減）速時間は０．５［ｓ］以上となるため、除振台の固有振動数近傍の周波数の周期（０．５〜０．２５［ｓ］）範囲内になることは無く、除振台の固有振動を励起することはない。また、スキャン速度が２５０［ｍｍ／ｓ］未満の２００［ｍｍ／ｓ］で、加（減）速時平均加速度がスキャン速度値の２倍の値（４００［ｍｍ／ｓ２］）の場合も加（減）速時間は０．５秒固定になり、除振台の固有振動数近傍の周波数の周期（０．５〜０．２５［ｓ］）範囲内になることは無く、除振台の固有振動を励起することはない。
【００４６】
また、本実施形態の露光装置１０では、ステップ移動に際しては、前述した制御系と等価なステージ制御装置により、プレートステージＰＳＴのＰＴＰ制御（ポイントツーポイント制御）及びこのプレートステージＰＳＴに対するマスクステージの追従制御が、目標値出力部２６からの目標位置（加速度指令に対応）に基づいて行われる。
【００４７】
その際、上位から与えられるステップ移動距離が３６０［ｍｍ］以上では、最高速度を６００［ｍｍ／ｓ］固定、加（減）速時平均加速度を１０００［ｍｍ／ｓ２］固定とする。また、ステップ移動距離が３６０［ｍｍ］未満では、最高速度はステップ移動距離の値を０．６で除算した値、加（減）速時平均加速度は最高速度の値に０．８３３を乗算した値とする。この値の決定は、目標値出力部２６内に予め設けられた目標値テーブルを参照することにより行う。図６に、上位から与えられる指示値がステップ移動距離の場合の目標値テーブルのテーブル構造の一例を示す。この例においても、ステップ移動距離が３６０以上か未満かによって場合分けをしている。この値は、各ステージを駆動する機構が有している能力を最大限発揮できる最高速度、平均加減速度で駆動する場合に、加減速時間が、除振台の振動伝達率最大値の１／２の値を超える振動伝達率の周波数の周期の範囲にならないように決めた値である。
【００４８】
この場合においても、加（減）速時間は０．６秒固定になり、除振台の固有振動数近傍の周波数の周期（０．５〜０．２５［ｓ］）範囲内になることは無く、除振台の固有振動を励起することはない。
【００４９】
このように、スキャン動作やステップ動作の加減速時に除振台の固有振動を励起することを防止するようにしたため、プレートステージ加減速終了後のオーバーシュート及びアンダーシュートを小さくすることができ、ステージ追従性能、整定性能を向上させることができる。目標値テーブルは、さらなる場合分けやしきい値の変更をする場合も駆動機構の能力等に基づいて適宜行えばよい。
【００５０】
なお、マスタステージであるプレートステージＰＳＴとスレーブステージであるマスクステージＭＳＴとが同期して動作する場合において、等倍の露光を行う場合は、マスタステージの加減速時間を固有振動数の周期に一致しないように制御すれば、結果的にスレーブステージの加減速時間も固有振動数の周期に一致することはないため、マスタステージであるプレートステージの目標値を出力するときのみに、前述した目標値テーブルを参照すればよい。
【００５１】
一方、マスタステージとスレーブステージとが同期して動作する場合において、等倍でない（例えば、４倍）露光を行う場合は、マスタステージの加減速時間を固有振動数の周期に一致しないように制御しただけでは、スレーブステージの加減速時間が固有振動数の周期に一致してしまう可能性がある。この場合は、等倍用目標値テーブル、４倍用目標値テーブル、…倍用目標値テーブルを内部に予め複数用意しておき、上位から与えられる要求に応じて選択して使い分けるようにすればよい。
なお、縮小露光（例えば、１／４倍、１／２倍）を行う場合においても固有振動数の周期にそれぞれの駆動機構の周期が一致しないように制御するのは同じである。
【００５２】
また、前述した説明では、ＸＹステージの制御について説明したが、上位から与えられる指示値がθステージのステップ移動量である場合に、ステップ移動量と最高速度と平均加減速度とを関連付けた目標値テーブルを目標値出力部２６内の設けておき、この目標値テーブルを参照して得られた最高速度と平均加減速度とを目標値とすれば、θステージの制御にも適用可能である。さらに、この制御方法は、ステージの駆動機構に限らず、除振台上のあらゆる駆動機構に対して適用可能である。すなわち、駆動機構の加減速時間が除振台の固有振動数と一致しないように加減速度を可能な範囲で調整するように制御すれば、振動を増幅することなく、駆動機構の追従性能や整定性能を向上させることができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴが本体コラム１２に固定されている露光装置を例にして説明したが、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴのそれぞれが独立した除振台に載置された露光装置であっても前述したステージ装置の制御方法を適用することが可能である。図７は、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴのそれぞれが独立した除振台に載置された露光装置の概略図である。図７に示す露光装置は、本体コラム１２上に設置された除振台１７ｃ、１７ｄ上にマスクＭを保持して移動するマスクステージＭＳＴが載置され、プレートＰを保持して移動するプレートステージＰＳＴが床に設置された除振台１７ｅ、１７ｆ上に載置されている。また、投影光学系ＰＬについても、除振台１７ｇ、１７ｈ上に載置されている。このような構成を有している露光装置については、マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴがそれぞれ異なる除振台に載置されているので、それぞれのステージを駆動する場合に出力する目標値を決定するときに、除振台毎にそれぞれ異なる目標値テーブルを用意しておき、この目標値テーブルを参照して、出力目標値を決定するようにすれば、発生した振動を増幅させることなく各ステージの駆動制御を行うことが可能である。
【００５４】
また、目標値出力部２６内部には、回避するべき周期の範囲（例えば、振動伝達率最大値の１／２の値を超える振動伝達率の周波数の周期）のみを保持しておき、目標値出力部２６において求めた目標値が保持しておいた回避するべき周期に合致する場合は、平均加減速度、最高速度等を可能な範囲で変化させ、回避するべき周期に合致しない加減速時間になるように、平均加減速度や最高速度を内部において計算するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、本発明が等倍一括転写型の液晶用走査型露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンドーリピート方式の液晶用ステッパやステップ・アンド・スキャン方式の波晶用スキャニング・ステッパは勿論、半導体製造用のステッパや、スキャニング・ステッパ等の露光装置にも好適に適用することができる。また、マスクＭとプレートＰとを鉛直方向に沿って保持する縦型露光装置にも適用することができる。
【００５６】
前述のように、本発明に係るステージ装置によれば、基板ステージの位置制御性能を向上させることができるので、特に、ステッバやスキャニング・ステッパ等の逐次移動型の露光装置に本発明を適用した場合には、ショット間ステッピング時やアライメント位置への移動時においてもスループットの向上及び位置決め性能の向上が可能である。
【００５７】
上記の他、電子ビーム露光装置や、Ｘ線露光装置等の露光装置の他、基板を保持して移動する基板ステージを備えた装置、例えばレーザリペア装置等にも、本発明に係るステージ装置は適用可能である。
【００５８】
なお、図２に示す目標値出力部２６の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりステージ装置の制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００５９】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、除振台の固有振動数に共振する振動源となる可能性があるステージの駆動機構の加速時間または減速時間が除振台の固有振動数の周期と一致しないように駆動機構の加減速度を制御することにより、除振台の固有振動の影響を回避してステージの制御性能を向上させることができるという効果が得られる。
また、この発明によれば、ステージの制御性能を向上させることができるステージ装置を備えたため、スループット及びパターンの転写精度の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す制御装置を中心として構成されるステージ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すステージ制御装置と等価な制御系を示す制御ブロック図である。
【図４】除振台の振動伝達特性を示す図である。
【図５】図２に示す目標値出力部２６内に設けられる目標値テーブルのテーブル構造示す説明図である。
【図６】図２に示す目標値出力部２６内に設けられる目標値テーブルのテーブル構造示す説明図である。
【図７】他の露光装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０…露光装置、１７ａ、１７ｂ…除振台、２６…目標値出力部、ＰＳＴ…プレートステージ（第１ステージ）、Ｌ１…プレートステージ位置・速度制御系（第１のステージ制御系）、ＭＳＴ…マスクステージ（第２ステージ）、Ｌ２…マスクステージ位置制御系（第２のステージ制御系）、Ｐ…プレート（物体、基板）、Ｍ…マスク
【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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