(57)【要約】  【課題】  高いロバスト性を確保しつつステージの同期精度及びスループットの向上を実現することができるステージ制御方法及び装置等を提供する。  【解決手段】  ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳに対してコントローラ５４，５９及びＦＦコントローラ５６，６１からなる制御部５１を設ける。制御部５１はウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの目標位置を示す基準信号ＲＳ１，ＲＳ２と実際のステージの位置との差である偏差信号ＥＳ１，ＥＳ２に基づいて、推力を示す制御信号ＣＳ１，ＤＳ１、ＣＳ２，ＤＳ２を生成する。演算部６２はウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの同期誤差ＳＳ１を算出し、補償器６３は偏差信号ＥＳ１，ＥＳ２、同期誤差ＳＳ１、及び同期誤差ＳＳ１の時間積分値の全てを所定値に収束させるための補償信号ＭＳ１，ＭＳ２を生成する。  【選択図】  図３
2005051197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステージと第２ステージとを同期をとりつつ移動制御するステージ制御方法において、
前記第１ステージの目標値に対する前記第１ステージの追従誤差を算出する第１追従誤差算出ステップと、
前記第２ステージの目標値に対する前記第２ステージの追従誤差を算出する第２追従誤差算出ステップと、
前記第１，第２追従誤差算出ステップで得られた追従誤差から前記第１ステージと前記第２ステージとの同期誤差を算出する同期誤差算出ステップと、
前記追従誤差、前記同期誤差、及び前記同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージ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２】
前記第１追従誤差算出ステップで得られた追従誤差に基づいて前記第１ステージの推力を示す第１制御信号を生成する第１制御信号生成ステップと、
前記第２追従誤差算出ステップで得られた追従誤差に基づいて前記第２ステージの推力を示す第２制御信号を生成する第２制御信号生成ステップと、
前記同期誤差に基づいて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償信号を生成する補償信号生成ステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載のステージ制御方法。
【請求項３】
前記補償信号生成ステップは、最適ＬＱ型制御により前記同期誤差の平均値を前記所定値に収束させる補償信号を生成することを特徴とする請求項２記載のステージ制御方法。
【請求項４】
前記補償信号生成ステップは、Ｈ∞外乱抑制型制御により前記同期誤差の周波数応答のピーク値を前記所定値に収束させる補償信号を生成することを特徴とする請求項２記載のステージ制御方法。
【請求項５】
前記目標値は、前記第１，第２ステージの目標位置及び目標速度を含む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方法。
【請求項６】
前記第１ステージ及び／又は前記第２ステージに加わる外乱を推定する外乱推定ステップと、
前記外乱推定ステップで求められた推定外乱に基づいて、前記第１ステージ及び／又は前記第２ステージへの入力制御信号から前記推定外乱を補償した外乱補償制御信号を生成する外乱補償信号生成ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のステージ制御方法。
【請求項７】
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方法を実行することを特徴とするステージ制御プログラム。
【請求項８】
第１ステージと第２ステージとを同期をとりつつ移動制御するステージ制御装置において、
前記第１ステージの目標値に対する前記第１ステージの追従誤差、前記第２ステージの目標値に対する前記第２ステージの追従誤差、前記第１ステージと前記第２ステージとの同期誤差、及び当該同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御する同期制御部を備えることを特徴とするステージ制御装置。
【請求項９】
前記同期制御部は、前記第１ステージの追従誤差に基づいて前記第１ステージの推力を示す第１制御信号を生成する第１制御部と、
前記第２ステージの追従誤差に基づいて前記第２ステージの推力を示す第２制御信号を生成する第２制御部と、
前記同期誤差に基づいて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償信号を生成する補償部と
を備えることを特徴とする請求項８記載のステージ制御装置。
【請求項１０】
第１ステージと粗動ステージ及び微動ステージからなる第２ステージとを同期をとりつつ移動制御するステージ制御装置において、
前記第１ステージの目標値に対する前記第１ステージの追従誤差に基づいて前記第１ステージの推力を示す第１制御信号を生成する第１制御部と、
前記第２ステージの目標値に対する前記微動ステージの追従誤差に基づいて前記微動ステージの推力を示す第２制御信号を生成する第２制御部と、
前記第２ステージの前記目標値に対する前記粗動ステージの追従誤差に基づいて前記粗動ステージの推力を示す第３制御信号を生成する第３制御部と、
前記第１ステージと前記微動ステージとの同期誤差に基づいて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償信号を生成する補償部とを備え、
前記第１ステージの追従誤差、前記微動ステージの追従誤差、前記同期誤差、及び前記同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御することを特徴とするステージ制御装置。
【請求項１１】
前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記目標値の各々から前記第１，第２ステージの推力信号を生成するフィードフォワード制御部を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１１の何れか一項に記載の記載のステージ制御装置。
【請求項１２】
前記第１ステージ及び／又は前記第２ステージに加わる外乱を推定すると共に、求められた推定外乱を補償して前記第１ステージ及び／又は前記第２ステージを制御する外乱補償制御部を備えることを特徴とする請求項８から請求項１１の何れか一項に記載のステージ制御装置。
【請求項１３】
前記第１ステージに加わる外乱を推定すると共に、求められた推定外乱を補償して前記第１ステージを制御する第１外乱補償制御部、
前記微動ステージに加わる外乱を推定すると共に、求められた推定外乱を補償して前記微動ステージを制御する第２外乱補償制御部、及び
前記粗動ステージに加わる外乱を推定すると共に、求められた推定外乱を補償して前記粗動ステージを制御する第３外乱補償制御部、
のうち何れか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１０に記載のステージ制御装置。
【請求項１４】
光学系を介してマスクのパターンを基板上に露光する露光手段と、前記マスクを移動させるマスクステージと、前記基板を移動させる基板ステージとを備える露光装置であって、
前記基板ステージ及び前記マスクステージは、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方法を用いて前記第１ステージ及び前記第２ステージとしてそれぞれ制御されることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
光学系を介してマスクのパターンを基板上に露光する露光手段と、前記マスクを移動させるマスクステージと、前記基板を移動させる基板ステージとを備える露光装置であって、
前記基板ステージを前記第１ステージとして制御し、前記マスクステージを前記第２ステージとして制御する請求項８から請求項１３の何れか一項に記載のステージ制御装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
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１５又は請求項１６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）、ウエ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方法及び装置、ステージ制御プログラム、当該方法及びプログラムを用い、当該装置を備える露光装置、並びに当該露光装置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】
液晶ディスプレイ及び半導体デバイス等のマイクロ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に形成された回路パターンを、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エハ等の基板に投影する露光装置が用いられている。従来から各種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）及びステップ・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、レチクル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するようにした露光装置であり、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、レチクルにスリット状の照明光を照射してレチクルと基板とを同期移動させつつレチクルに形成されたパターンを順次基板に転写する露光装置である。
【０００４】
従来のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、ウエハを載置するウエハステージとレチクルを載置するレチクルステージとの同期を取るために、ウエハステージの位置情報を用いてレチクルステージを制御する所謂マスター・スレーブのステージ制御装置を備えている。また、レチクルステージを、レチクル粗動ステージとレチクル微動ステージから構成して同期精度の向上を図ったものも案出されている。ここで、従来のステージ制御装置について簡単に説明する。
【０００５】
図１２は、ステップ・アンド・スキャン方式の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、ウエ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（Proportional Integral Derivative：比例積分微分）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１２において、ウエハステージ１０３に関しては、演算部１０１、ウエハコントローラ１０２、ウエハステージ１０３、及びレーザ干渉計１０４から負帰還回路が生成されている。
【０００６】
また、レチクル粗動ステージ１０８に関しては、演算部１０６、ＲＣ（Reticle Coarse）コントローラ１０７、レチクル粗動ステージ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。更に、レチクル微動ステージ１１３に関しては、演算部１１１、ＲＦ（Reticle Fine）コントローラ１１２、レチクル微動ステージ１１３、レーザ干渉計１１４、及び演算部１１５から負帰還回路が形成されている。
【０００７】
目標位置発生器１００はウエハステージ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。ウエハコントローラ１０２は、演算部１０１から出力される偏差信号に基づいて、ウエハステージ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エハステージ１０３の各駆動機構に供給される。レーザ干渉計１０４はウエハステージ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、目標位置発生器１００からの目標位置信号は、変換回路１０５に入力されてレチクル粗動ステージ１０８の目標位置を示す目標位置信号に変換される。図１２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は目標位置発生器１００からの目標位置信号を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、ウエハステージ１０３とレチクルステージ（レチクル粗動ステージ１０８及びレチクル微動ステージ１１３）とを同期させて移動させるためには、レチクルステージの移動量をウエハステージ１０３の移動量の４倍にする必要があるため変換回路１０５は目標位置発生器１００からの目標位置信号を４倍する回路に設定される。
【０００９】
変換回路１０５から出力された目標位置信号は演算部１０６へ入力されてレーザ干渉計１０９から出力される帰還信号との偏差が求められる。ＲＣ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、ウエハステージ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レチクル粗動ステージ１０８の各駆動機構に供給される。レーザ干渉計１０９はレチクル粗動ステージ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】
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１１０に入力されてレチクル微動ステージ１１３の目標位置を示す目標位置信号に変換される。ここで、変換回路１１０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。変換回路１１０からの目標位置信号は演算部１１１に入力される。演算部１１１は、変換回路１１０からの目標位置信号と演算部１１５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。ＲＦコントローラ１１２は、演算部１１１から出力される偏差信号に基づいてレチクル微動ステージ１１３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微動ステージ１１３の各駆動機構に供給される。レーザ干渉計１１４はレチクル微動ステージ１１３の位置を計測する。演算部１１５はレーザ干渉計１１４とレーザ干渉計１０９との計測結果を演算し、帰還信号として出力する。
【００１１】
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エハコントローラ１０２がウエハステージ１０３の動作を制御し、目標位置発生器１００から出力される目標位置信号を変換回路１０５で変換して得られた目標位置信号に基づいて、ＲＣコントローラ１０７がレチクル粗動ステージ１０８の動作を制御している。レチクル微動ステージ１１３に関しては、ＲＦコントローラ１１２がウエハステージ１０３に関する帰還回路の帰還信号を変換した目標位置信号に基づいて、レチクル微動ステージ１１３の動作を制御しており、ウエハステージ１０３に対してレチクル微動ステージ１１３を追従させる所謂マスター・スレーブの制御系が構成されている。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。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前述したマスター・スレーブの制御装置を備えるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置においては、マスタ側にあるウエハステージ１０３に加わる外乱による位置誤差がスレーブ側にあるレチクル微動ステージ１１３にそのまま伝わるため、レチクル微動ステージ１１３の整定時間（加速が終了してからレチクル微動ステージ１１３の振動が収まって一定の速度になるまでの時間）が長くなってしまうという問題がある。また、レチクルのパターンをウエハ上に転写している間にウエハステージ１０３に外乱が加わると、ウエハステージ１０３とレチクル微動ステージ１１３との同期誤差も増大してしまうという問題がある。
【００１３】
露光装置は通常クリーンルーム内に設置されるが、その設置環境は様々であるため、ウエハステージ１０３等に加わる外乱は設置環境に応じて様々な原因に起因して生ずる。このため、露光装置が備えるステージ制御装置の設計においては、設置環境に余り左右されず、各制御装置のモデリング誤差等に対して高いロバスト性（制御対象の特性がある程度変化しても安定動作が補償されること）を有するステージ制御装置を設計する必要がある。また、近年においては、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エハの枚数を向上させることの向上が要求されており、この要求にも応える必要がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高いロバスト性を確保しつつステージの同期精度及びスループットの向上を実現することができるステージ制御方法及び装置、ステージ制御プログラム、当該方法及びプログラムを用い、当該装置を備える露光装置、並びに当該露光装置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】
【００１５】
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、第１ステージ（ＷＳ）と第２ステージ（ＲＦＳ）とを同期をとりつつ移動制御するステージ制御方法において、前記第１ステージの目標値（ＲＳ１）に対する前記第１ステージの追従誤差（ＥＳ１）を算出する第１追従誤差算出ステップと、前記第２ステージの目標値（ＲＳ２）に対する前記第２ステージの追従誤差（ＥＳ２）を算出する第２追従誤差算出ステップと、前記第１，第２追従誤差算出ステップで得られた追従誤差から前記第１ステージと前記第２ステージとの同期誤差（ＳＳ１）を算出する同期誤差算出ステップと、前記追従誤差、前記同期誤差、及び前記同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージ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。
この発明によれば、第１ステージの追従誤差及び第２ステージの追従誤差に加えて第１ステージと第２ステージとの同期誤差を算出し、追従誤差、同期誤差、及び同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御しているため、ロバスト性が改善されるとともに、ステージの同期精度を高めることができる。その結果として、スループットの向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明のステージ制御方法は、前記第１追従誤差算出ステップで得られた追従誤差に基づいて前記第１ステージの推力を示す第１制御信号（ＣＳ１、ＤＳ１）を生成する第１制御信号生成ステップと、前記第２追従誤差算出ステップで得られた追従誤差に基づいて前記第２ステージの推力を示す第２制御信号（ＣＳ２、ＤＳ２）を生成する第２制御信号生成ステップと、前記同期誤差に基づいて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償信号（ＭＳ１、ＭＳ２）を生成する補償信号生成ステップとを含むことを特徴としている。
この発明によれば、第１ステージの推力を示す第１制御信号及び第２ステージの推力を示す第２制御信号を第１ステージの追従誤差及び第２ステージの追従誤差に基づいてそれぞれ個別に生成し、第１ステージと第２ステージとの同期誤差に基づいて生成した第１制御信号及び第２制御信号を補償するようにしているため、従来のマスター・スレーブの制御方法を用いて制御した場合に比べて一方のステージに加わる外乱が他方のステージに大きく影響を与えることがない。このため、第１ステージ及び第２ステージの整定時間を短縮することができるとともに、追従精度及び同期精度を改善することができる。
【００１７】
また、本発明のステージ制御方法は、前記補償信号生成ステップが、最適ＬＱ型制御により前記同期誤差の平均値を前記所定値に収束させる補償信号を生成することが好ましい。
或いは本発明のステージ制御方法は、前記補償信号生成ステップが、Ｈ∞外乱抑制型制御により前記同期誤差の周波数応答のピーク値を前記所定値に収束させる補償信号を生成することが好ましい。
ここで、本発明のステージ制御方法は、前記目標値が、前記第１，第２ステージの目標位置及び目標速度を含むことが好適である。
【００１８】
また、本発明のステージ制御方法は、前記第１ステージ（ＷＳ）及び／又は前記第２ステージ（ＲＦＳ）に加わる外乱（ｄ１，ｄ２）を推定する外乱推定ステップと、前記外乱推定ステップで求められた推定外乱（ｄｈ１，ｄｈ２）に基づいて、前記第１ステージ及び／又は前記第２ステージへの入力制御信号（ＣＳ１０，ＣＳ２０）から推定外乱を補償した外乱補償制御信号（ＣＳ１１，ＣＳ２１）を生成する外乱補償信号生成ステップと、を含むことを特徴としている。
この発明によれば、第１及び第２ステージが高速移動する際の同期精度に大きく影響する外乱（例えば、配管配線のケーブルテンション、三相リニアモータの推力リップル、ステージの位置に依存する外乱、ステージ間の干渉）を抑えることができるので、更に高精度な同期制御を実現することができる。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明のステージ制御プログラムは、上記の何れかに記載のステージ制御方法を実行することを特徴としている。
この発明によれば、プログラムにより前記追従誤差、前記同期誤差、及び前記同期誤差の時間積分値の全てを所定値に収束させるようにしているため、収束させるアルゴリズム及びパラメータの変更を容易に行うことができ、保守性及び作業効率の向上を図ることができる。また、第１ステージ及び第２ステージの設計仕様の変更等が生じた場合でも、装置構成を大幅に変えることなくプログラムのパラメータ変更により対応することができるため、保守に要するコストの抑制及び保守に要する時間の短縮を図ることができる。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によるステージ制御装置は、第１ステージ（ＷＳ）と第２ステージ（ＲＦＳ）とを同期をとりつつ移動制御するステージ制御装置（３３）において、前記第１ステージの目標値（ＲＳ１）に対する前記第１ステージの追従誤差（ＥＳ１）、前記第２ステージの目標値（ＲＳ２）に対する前記第２ステージの追従誤差（ＥＳ２）、前記第１ステージと前記第２ステージとの同期誤差（ＳＳ１）、及び当該同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御する同期制御部（５１）を備えることを特徴としている。
この発明によれば、第１ステージの追従誤差及び第２ステージの追従誤差並びに第１ステージと第２ステージとの同期誤差及びその時間積分値の全てが所定値に収束するよう第１，第２ステージを制御しているため、ロバスト性が改善されるとともに、ステージの同期精度を高めることができる。その結果として、スループットの向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の第１の観点によるステージ制御装置は、前記同期制御部が、前記第１ステージの追従誤差に基づいて前記第１ステージの推力を示す第１制御信号（ＣＳ１、ＤＳ１）を生成する第１制御部（５４，５６）と、前記第２ステージの追従誤差に基づいて前記第２ステージの推力を示す第２制御信号（ＣＳ２、ＤＳ２）を生成する第２制御部（５９、６１）と、前記同期誤差に基づいて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償信号（ＭＳ１、ＭＳ２）を生成する補償部（６３）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、第１ステージの追従誤差に基づいて第１制御部が第１ステージの推力を示す第１制御信号を生成し、第２ステージの追従誤差に基づいて第２制御部が第２ステージの推力を示す第２制御信号を生成し、第１ステージと第２ステージとの同期誤差に基づいて補償部が第１制御信号及び第２制御信号を補償する補償信号を生成しているため、第１制御部が生成する第１制御信号と第２制御部が生成する第２制御信号とが互いに干渉することがなく、従来のマスター・スレーブの制御方法を用いて制御した場合に比べて一方のステージに加わる外乱が他方のステージに大きく影響を与えることがない。このため、第１ステージ及び第２ステージの整定時間を短縮することができるとともに、追従精度及び同期精度を改善することができる。
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明の第２の観点によるステージ制御装置は、第１ステージ（ＷＳ）と粗動ステージ（ＲＣＳ）及び微動ステージ（ＲＦＳ）からなる第２ステージとを同期をとりつつ移動制御するステージ制御装置（３３）において、前記第１ステージの目標値（ＲＳ１）に対する前記第１ステージの追従誤差（ＥＳ１）に基づいて前記第１ステージの推力を示す第１制御信号（ＣＤ１、ＤＳ１）を生成する第１制御部（５４）と、前記第２ステージの目標値（ＲＳ２，ＲＳ３）に対する前記微動ステージの追従誤差（ＥＳ２）に基づいて前記微動ステージの推力を示す第２制御信号（ＣＳ２、ＤＳ２）を生成する第２制御部（５９）と、前記第２ステージの前記目標値に対する前記粗動ステージの追従誤差（ＥＳ３）に基づいて前記粗動ステージの推力を示す第３制御信号（ＣＳ３、ＤＳ３）を生成する第３制御部（６６）と、前記第１ステージと前記微動ステージとの同期誤差（ＳＳ１）に基づいて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償信号（ＭＳ１、ＭＳ２）を生成する補償部（６３）とを備え、前記第１ステージの追従誤差、前記微動ステージの追従誤差、前記同期誤差、及び前記同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御することを特徴としている。
この発明によれば、第２ステージを粗動ステージと微動ステージとから構成し、粗動ステージについては、第３制御部が第２ステージの目標値に対する粗動ステージの追従誤差に基づいて第３制御信号を生成してサーボ制御を行い、第１ステージ及び微動ステージについては、第１制御部及び第２制御部が第１ステージの追従誤差及び微動ステージの追従誤差に基づいてそれぞれ第１制御信号及び第２制御信号を生成するとともに、補償部が第１ステージと微動ステージとの同期誤差に基づいて第１制御信号及び第２制御信号を補償する補償信号を生成し、第１ステージの追従誤差、微動ステージの追従誤差、同期誤差、及び同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御している。このため、ロバスト性が改善されるとともに、ステージの同期精度を高めることができる。その結果として、スループットの向上を図ることができる。
また、本発明の第２の観点によるステージ装置は、前記第１制御部及び前記第２制御部が、前記目標値の各々から前記第１，第２ステージの推力信号を生成するフィードフォワード制御部（５６、６１、６８）を含むことが好ましい。
【００２３】
また、本発明の第１の観点によるステージ装置は、前記第１ステージ（ＷＳ）及び／又は前記第２ステージ（ＲＦＳ）に加わる外乱（ｄ１，ｄ２）を推定すると共に、求められた推定外乱（ｄｈ１，ｄｈ２）を補償して前記第１ステージ及び／又は前記第２ステージを制御する外乱補償制御部（７０）を備えることを特徴としている。
この発明によれば、第１及び第２ステージが高速移動する際の同期精度に大きく影響する外乱（例えば、配管配線のケーブルテンション、三相リニアモータの推力リップル、ステージの位置に依存する外乱、ステージ間の干渉）を抑えることができるので、更に高精度な同期制御を実現することができる。
また、本発明の第２の観点によるステージ装置は、前記第１ステージ（ＷＳ）に加わる外乱（ｄ１）を推定すると共に、求められた推定外乱（ｄｈ１）を補償して前記第１ステージを制御する第１外乱補償制御部（７１）、前記微動ステージ（ＲＦＳ）に加わる外乱（ｄ２）を推定すると共に、求められた推定外乱（ｄｈ２）を補償して前記微動ステージを制御する第２外乱補償制御部（７２）、及び前記粗動ステージ（ＲＣＳ）に加わる外乱（ｄ３）を推定すると共に、求められた推定外乱（ｄｈ３）を補償して前記粗動ステージを制御する第３外乱補償制御部（７３）のうち何れか１つ以上を含むことを特徴としている。
この発明によれば、各ステージに加わる外乱を抑えることができるので、確実に高精度な同期制御を実現することができる。
【００２４】
本発明の第１の観点による露光装置は、光学系（１４）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に露光する露光手段と、前記マスクを移動させるマスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）と、前記基板を移動させる基板ステージ（ＷＳ）とを備える露光装置であって、前記基板ステージ及び前記マスクステージは、上記の何れかに記載のステージ制御方法を用いて前記第１ステージ及び前記第２ステージとしてそれぞれ制御されることを特徴としている。
【００２５】
本発明の第２の観点による露光装置は、光学系（１４）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に露光する露光手段と、前記マスクを移動させるマスクステージ（ＲＣＳ、ＲＦＳ）と、前記基板を移動させる基板ステージ（ＷＳ）とを備える露光装置であって、前記基板ステージを前記第１ステージとして制御し、前記マスクステージを前記第２ステージとして制御する上記の何れかに記載のステージ制御装置（３３）を備えることを特徴としている。
【００２６】
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（Ｓ２６）を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、第１ステージの追従誤差及び第２ステージの追従誤差に加えて第１ステージと第２ステージとの同期誤差を算出し、追従誤差、同期誤差、及び同期誤差の時間積分値の全てが所定値に収束するよう前記第１，第２ステージを制御しているため、ロバスト性が改善されるとともに、ステージの同期精度を高めることができるという効果がある。その結果として、スループットの向上を図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ステージの推力を示す第１制御信号及び第２ステージの推力を示す第２制御信号を第１ステージの追従誤差及び第２ステージの追従誤差に基づいてそれぞれ個別に生成し、第１ステージと第２ステージとの同期誤差に基づいて生成した第１制御信号及び第２制御信号を補償するようにしているため、従来のマスター・スレーブの制御方法を用いて制御した場合に比べて一方のステージに加わる外乱が他方のステージに大きく影響を与えることがないという効果がある。このため、第１ステージ及び第２ステージの整定時間を短縮することができるとともに、追従精度及び同期精度を改善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、各ステージに加わる外乱を推定し且つ補償する外乱補償制御部が設けられるので、更に第１ステージ及び第２ステージの追従精度及び同期精度を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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方法及び装置、ステージ制御プログラム、露光装置、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構成を示す正面図である。図１に示す露光装置は、ウエハＷとレチクルＲとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンを逐次ウエハＷ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。
【００２９】
尚、以下の説明においては、図１中に示したように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。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を移動するための粗動ステージとしてのレチクル粗動ステージＲＣＳ及び微動ステージとしてのレチクル微動ステージＲＦＳが設けられている。
【００３２】
また、ベース部材１３上には、基板としてのウエハＷを移動するための第１ステージとしてのウエハステージＷＳが設けられている。これにより、レチクルＲ及びウエハ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。
【００３３】
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ため、主としてレチクルＲ及びウエハＷのＹ方向に関する駆動制御について説明する。レチクルＲ及びウエハ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。
【００３４】
ウエハステージ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（ウエハホルダ）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エハ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。
【００３５】
レチクル粗動ステージ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。
【００３６】
レチクル微動ステージＲＦＳは、レチクル粗動ステージ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（レチクルホルダ）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。
【００３７】
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ＲＣＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳは、本発明にいうマスクステージ及び第２ステージに相当する。
【００３８】
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。
【００３９】
ウエハ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装置であるレーザ干渉計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エハステージ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。
【００４０】
レチクル微動ステージ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に対応するように位置検出装置であるレーザ干渉計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。
【００４１】
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に対応するように位置検出装置であるレーザ干渉計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。
【００４２】
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、所定の解像度でウエハ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エハＷ上に投影するものが用いられる。
【００４３】
走査露光時においては、制御装置３３からウエハステージＷＳ、レチクル粗動ステージＲＣＳ、及びレチクル微動ステージ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、ウエハ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エハＷを＋Ｙ方向に移動させても良い。
【００４４】
このとき、レチクル粗動ステージ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、ウエハステージＷＳにリアクションフレーム機構を適用しても良い。
【００４７】
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。
【００４８】
ウエハステージＷＳの駆動力及びレチクル粗動ステージ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がウエハステージＷＳとレチクル粗動ステージＲＣＳ及びレチクル微動ステージ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。
【００４９】
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、ウエハＷ又はウエハステージ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に基づいてウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとを同期を取りつつ駆動する同期コントローラ５１と、基準信号ＲＳ１を用いてレチクル粗動ステージＲＣＳを駆動する第３制御部としてのレチクル粗動ステージ制御部５２とを含んで構成される。
【００５０】
同期コントローラ５１は、演算部５３、コントローラ５４、演算部５５、及びＦＦ（Feed-Forward）コントローラ５６からなるウエハステージ制御部と、変換部５７、演算部５８、コントローラ５９、演算部６０、及びＦＦコントローラ６１からなるレチクル微動ステージ制御部と、演算部６２及び補償器６３からなる補償部とを含んで構成される。
【００５１】
上記ウエハステージ制御部の一部をなす演算部５３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。ここで、偏差信号ＥＳ１は、目標位置に対するウエハステージＷＳの実際の位置のずれ量であるため、ウエハステージＷＳの追従誤差であるということができる。尚、ウエハステージＷＳに含まれるステージ１９の位置はレーザ干渉計３２（図１参照）により検出され、その結果が帰還信号ＦＳ１としてレーザ干渉計３２から出力される。
【００５２】
コントローラ５４は、入力される偏差信号ＥＳ１に基づいてウエハステージＷＳの推力に関する第１制御信号としての制御信号ＣＳ１を生成する。コントローラ５４は、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。ＦＦコントローラ５６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、ウエハステージ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、ＦＦコントローラ５６を用いてフィードフォワード制御するのは、ウエハステージ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。
【００５３】
また、上記レチクル微動ステージ制御部の一部をなす変換部５７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、変換部５７は、投影光学系１４（図１参照）の投影倍率の逆数に応じた４倍の比例演算を提供する。演算部５８は、変換部５７から出力される基準信号ＲＳ２と、演算部６９から出力される帰還信号ＦＳ４との差分に応じた偏差信号ＥＳ２を出力する。ここで、偏差信号ＥＳ２は、目標位置に対するレチクル微動ステージＲＦＳの実際の位置のずれ量であるため、レチクル微動ステージＲＦＳの追従誤差であるということができる。
【００５４】
尚、演算部６９は、レーザ干渉計３７（図１参照）により検出したレチクル微動ステージＲＦＳのステージ２７の位置を示す帰還信号ＦＳ２と、レーザ干渉計３５（図１参照）により検出したレチクル粗動ステージＲＣＳのステージ２３の位置を示す帰還信号ＦＳ３とを演算して帰還信号ＦＳ４を求める。
【００５５】
コントローラ５９は、演算部５８から出力される偏差信号ＥＳ２に応じた制御信号ＣＳ２を出力してレチクル微動ステージＲＦＳの駆動制御を行う。コントローラ５９は、コントローラ５４と同様に、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。ＦＦコントローラ６１は、変換部５７から出力される基準信号ＲＳ２に基づいて、ウエハステージＷＳ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、ＦＦコントローラ６１を設ける理由は、ＦＦコントローラ５６を設ける理由と同様の理由である。
【００５６】
演算部６２は、目標位置としての基準信号ＲＳ１に対するウエハステージＷＳの追従誤差を示す偏差信号ＥＳ１と、目標位置としての基準信号ＲＳ２に対するレチクル微動ステージＲＦＳの追従誤差を示す偏差信号ＥＳ２との差、即ちウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差を求めて同期誤差信号ＳＳ１を出力する。補償器６３は、演算部６２から出力される同期誤差信号ＳＳ１に基づいて、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差を所定値（例えば、零）に収束させる補償信号ＭＳ１，ＭＳ２をそれぞれ出力する。
【００５７】
補償器６３から出力される補償信号ＭＳ１はウエハステージ制御部の一部をなす演算部５５に入力され、補償信号ＭＳ２はレチクル微動ステージ制御部の一部をなす演算部６０に入力される。演算部５５は、コントローラ５４から出力される制御信号ＣＳ１、ＦＦコントローラ５６から出力される制御信号ＤＳ１、及び補償信号ＭＳ１を加算してウエハステージＷＳに与える推力に関する制御信号ＣＳ１０を出力する。
【００５８】
同様に、演算部６０は、コントローラ５９から出力される制御信号ＣＳ２、ＦＦコントローラ６１から出力される制御信号ＤＳ２、及び補償信号ＭＳ２を加算してレチクル微動ステージＲＦＳに与える推力に関する制御信号ＣＳ２０を出力する。つまり、本実施形態ではウエハステージＷＳに与える制御信号ＣＳ１，ＤＳ１を補償信号ＭＳ１で補償し、レチクル微動ステージＲＦＳに与える制御信号ＣＳ２，ＤＳ２を補償信号ＭＳ２で補償している。
【００５９】
以上説明したように、同期コントローラ５１はウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの制御を行っているが、その制御方法は従来のマスター・スレーブ方式ではなく、ウエハステージ制御部でウエハステージＷＳを制御し、レチクル微動ステージ制御部でレチクル微動ステージＲＦＳを制御する、いわば並列方式である。これに加えて、本実施形態ではウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差を補償する補償部（演算部６２、補償器６３）を設け、ウエハステージ制御部で生成された制御信号及びレチクル微動ステージ制御部で生成された制御信号を補償することで、ウエハステージＷＳの追従誤差、レチクル微動ステージＲＦＳの追従誤差、並びにウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差及びその時間積分値の全てが所定値（例えば、零）に収束するよう制御している。
【００６０】
ここで、同期コントローラ５１に含まれるコントローラ５４，５９は、上述したように、その設計段階において何れの制御を行うかは固定されていない。これは、同期コントローラ５１が、コントローラ５４，５９及び補償器６３等を含めて１つの制御系とみなして上記の追従誤差、同期誤差、及びその時間積分値が所定値に収束するように設計されるためである。従って、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの特性に応じて、例えばコントローラ５４がＰＩＤ制御を行うように設計され、又はＤ制御のみを行うように設計されることがあり得る。尚、同期コントローラ５１の設計手法の詳細については後述する。
【００６１】
また、上記レチクル粗動ステージ制御部５２は、変換部６４、演算部６５、コントローラ６６、演算部６７、及びＦＦコントローラ６８を含んで構成される。変換部６４は目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１を所定の規則に従って変換して基準信号ＲＳ３を出力する。例えば、変換部６４は、投影光学系１４（図１参照）の投影倍率に応じた４倍の比例演算を提供する。演算部６５は、変換部６４から出力される基準信号ＲＳ３と、レーザ干渉計３５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。
【００６２】
ここで、基準信号ＲＳ２，ＲＳ３は目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１を同様の変換規則に基づいて変換したものであって等価であるため、レチクル粗動ステージＲＣＳの目標値とレチクル微動ステージＲＦＳの目標値とは同じ値となる。このため、偏差信号ＥＳ３は、レチクル粗動ステージＲＣＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳを含めたレチクルステージの目標位置に対するレチクル粗動ステージＲＣＳの実際の位置のずれ量であり、レチクル粗動ステージＲＣＳの追従誤差であるということができる。尚、レチクル粗動ステージ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。
【００６３】
コントローラ６６は、入力される偏差信号ＥＳ３に基づいて、レチクル粗動ステージＲＣＳの推力に関する制御信号ＣＳ３を生成する。ここで、コントローラ６６は、特定の制御方式（例えばＰＩＤ制御）に固定しても良い。ＦＦコントローラ６８は、変換部６４から出力される基準信号ＲＳ３に基づいて、レチクル粗動ステージＲＣＳ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。
【００６４】
ここで、ＦＦコントローラ６８を用いてフィードフォワード制御するのは、ＦＦコントローラ５６を設ける理由と同様である。演算部６７は、コントローラ６６から出力される制御信号ＣＳ３とＦＦコントローラ６８から出力される制御信号ＤＳ３とを加算してレチクル粗動ステージＲＣＳに与える推力に関する制御信号ＣＳ３０を出力する。このように、レチクル粗動ステージＲＣＳに関しては従来と同様な構成を有するレチクル粗動ステージ制御部５２で制御を行っている。
【００６５】
つまり、本実施形態においては、レチクル粗動ステージＲＣＳについては従来通り、目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１を所定の変換規則に基づいて変換して得られる基準信号ＲＳ３を目標値としてサーボ制御を行い、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳについては基準信号ＲＳ１，ＲＤ２にそれぞれ追従させながら、補償器６３によってこれらのステージの追従誤差、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差及びその時間積分値の全てが所定値（例えば、零）に収束するよう制御を行っている。
【００６６】
以上の制御を行うためには、同期コントローラ５１及びレチクル粗動ステージ制御部５２がその制御方法に応じた設計がなされている必要がある。以下、本実施形態の特徴部分である同期コントローラ５１の設計手法について説明する。いま、ウエハステージＷＳに対する目標位置及び目標速度をそれぞれ以下の（１）式で表す。尚、目標速度は、目標位置ｒ（ｔ）を時間微分したものである。
【００６７】
【数１】
2005051197.tif 000003
【００６８】
また、ウエハステージＷＳの位置及び速度、並びにレチクル微動ステージＲＦＳの位置及び速度をそれぞれ以下の（２），（３）式で表す。尚、ウエハステージＷＳの速度はウエハステージＷＳの位置ｙｗを時間微分したものであり、レチクル微動ステージＲＦＳの速度はレチクル微動ステージＲＦＳの位置ｙｆを時間微分したものである。
【００６９】
【数２】
2005051197.tif 000004
【００７０】
【数３】
2005051197.tif 000005
【００７１】
このとき、ウエハステージＷＳに関する位置及び速度の追従誤差は以下の（４）式で表され、レチクル微動ステージＲＦＳに関する位置及び速度の追従誤差は以下の（５）式で表される。尚、ウエハステージＷＳに関する速度の追従誤差はウエハステージＷＳに関する位置の追従誤差ｅｗの時間微分であり、レチクル微動ＲＦＳに関する速度の追従誤差はレチクル微動ＲＦＳに関する位置の追従誤差ｅｆの時間微分である。
【００７２】
【数４】
2005051197.tif 000006
【００７３】
【数５】
2005051197.tif 000007
【００７４】
また、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの追従誤差ｅｓ及びその積分値ｘｓは以下の（６），（７）式でそれぞれ表される。尚、以下の（６），（７）式中における変数ｋは、投影光学系１４の投影倍率に応じたスケーリング係数である。本実施形態では、スケーリング係数ｋの値は「１／４」である。
【００７５】
【数６】
2005051197.tif 000008
【００７６】
【数７】
2005051197.tif 000009
【００７７】
本実施形態においては、追従誤差及び同期誤差をフィードバックしてウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳを制御し、上記（４），（５）式で表される同期誤差並びに上記（６）式で表される追従誤差ｅｓ及び上記（７）式で表される追従誤差の積分値ｘｓの全てを所定値（例えば、零）に収束させるように同期コントローラ５１は設計されている。具体的に、同期コントローラ５１は最適ＬＱ型制御又はＨ∞外乱抑制型制御を行って上記の値の全てを所定値に収束させるように設計されている。以下、これらの制御の設計方法について説明する。
【００７８】
［最適ＬＱ型制御］
本実施形態において、最適ＬＱ型制御を用いて同期コントローラ５１を設計する場合には、コントローラ５４，５９及び補償器６３等を含めて同期コントローラ５１を１つの制御系とみなし、以下の（８）式で表される制御評価関数Ｊ２を設定し、この制御評価関数Ｊ２が最小となるような設計を行っている。
【００７９】
【数８】
2005051197.tif 000010
【００８０】
但し、上記（８）式において、ｅは上記（４），（５）式に示した追従誤差並びに（６）式に示した同期誤差ｅｓ及びその積分値ｘｓからなる誤差ベクトルであり、ｕはウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの制御入力（ベクトル）である。また、上記（８）式中のＱ．Ｒは重み行列であり、これらの行列の値を調整することにより、応答特性の改善と同期性能及び追従性能への重み付けを調整している。上記（８）式が意味するとことは、時刻０〜時刻Ｔの間での追従誤差、同期誤差等の平均値を最小にすることである。尚、（８）式中におけるｅＴ，ｕＴは、それぞれ誤差ベクトルｅ、制御入力ｕの転置行列である。
【００８１】
［Ｈ∞外乱抑制型制御］
本実施形態において、Ｈ∞外乱抑制型制御を用いて同期コントローラ５１を設計する場合には、コントローラ５４，５９及び補償器６３等を含めて同期コントローラ５１を１つの制御系とみなし、上記の制御評価関数Ｊ２に代えて以下の（９）式で表される評価関数Ｊ∞を設定し、この評価関数Ｊ∞が最小となるような設計を行っている。
【００８２】
【数９】
2005051197.tif 000011
【００８３】
但し、上記（９）式において、ｄは等価外乱であり、εｐは上記の追従誤差等を含めた評価信号である。上記（９）式が意味するところは、最悪の外乱が印加されたときにおける評価関数の値Ｊ∞を最小にすること、つまり同期誤差の周波数応答のピーク値又は同期誤差の外乱に対する感度関数のピーク値を最小値（所定値）に収束させることである。Ｈ∞外乱抑制型制御を行う場合には、状態値を直接利用することができるときの状態フィードバックＨ∞制御及び出力値のみを利用することができる出力フィードバックＨ∞制御の何れをも用いることができる。
【００８４】
以上の（８）式又は（９）式を最小とする解（行列の値）を求め、この解に基づいてコントローラ５４，５９、ＦＦコントローラ５６，６１、及び補償器６３を設計することで、同期コントローラ５１の設計が完了する。ここで、以上の方法を用いて設計された制御装置３３のシミュレーション結果について説明する。図４は、最適ＬＱ型制御を行う同期コントローラ５１を備える制御装置３３のシミュレーション結果であり、図５は、Ｈ∞外乱抑制型制御を行う同期コントローラ５１を備える制御装置３３のシミュレーション結果である。また、図６は、従来のマスター・スレーブ方式の制御装置のシミュレーション結果である。
【００８５】
尚、図４〜図６において、（ａ）はウエハステージＷＳの追従誤差である誤差信号ＥＳ１の時間変化を示すシミュレーション結果であり、（ｂ）はレチクル微動ステージＲＦＳの追従誤差である誤差信号ＥＳ２の時間変化を示すシミュレーション結果である。また、図４〜図６において、（ｃ）はウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳの同期誤差ＳＳ１の時間変化を示すシミュレーション結果であり、（ｄ）は（ｃ）中の期間Ｔ３における同期誤差ＳＳ１の移動平均を示すシミュレーション結果である。
【００８６】
また、図４〜図６において、期間Ｔ１はウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳを加速する期間を示し、期間Ｔ２は各々のステージの整定期間（振動が収まって一定の速度に収束するまでの期間）を示している。また、期間Ｔ３はウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳが同期移動する期間であり、レチクルＲのパターンが投影光学系１４を介してウエハＷに転写される期間である。更に、期間Ｔ４は各々のステージを減速する期間を示している。
【００８７】
まず、ウエハステージＷＳの追従誤差である誤差信号ＥＳ１の時間変化を示すシミュレーション結果について考察する。図６（ａ）を参照すると、ウエハステージＷＳの加速期間Ｔ１の終了時点において誤差信号ＥＳ１がオーバーシュートしているため、誤差信号ＥＳ１が一定速度に収束する整定時間が長くなっていることが分かる。これに対し、図４（ａ）及び図５（ａ）を参照すると、ウエハステージＷＳの加速期間Ｔ１の終了時点において、誤差信号ＥＳ１は殆ど変化しておらず、ほぼ一定の値（例えば、０）になっていることが分かる。このため、本実施形態の制御装置３３を用いると整定時間が短縮されることが分かる。
【００８８】
次に、レチクル微動ステージＲＦＳの追従誤差である誤差信号ＥＳ２の時間変化を示すシミュレーション結果について考察する。図６（ｂ）を参照すると、レチクル微動ステージＲＦＳの加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ４における誤差信号ＥＳ２が急激な変化を示しており、オーバーシュート量及びアンダーシュート量が大きいことが分かる。このため、加速期間Ｔ１終了後の整定期間Ｔ２も長くなる。これに対し、図４（ｂ）及び図５（ｂ）を参照すると、レチクル微動ステージＲＦＳ加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ４における誤差信号ＥＳ２は、ウエハステージＷＳの誤差信号ＥＳ１とほぼ同様の変化を示している。このため、仮にウエハステージＷＳに外乱が加わったとしても、その影響がレチクル微動ステージＲＦＳに大きく加わることがないため、高いロバスト性を確保することができる。
【００８９】
かかる違いは、制御方式の違いを大きく反映したものであると考えられる。つまり、図６（ｂ）ではウエハステージＷＳの帰還信号に基づいてレチクル微動ステージＲＦＳを制御しているため、加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ４における誤差信号ＥＳ２が急激な変化を示すのに対し、図４（ｂ）及び図５（ｂ）ではウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＷＦＳをいわば並列的に制御しているため、誤差信号ＥＳ２が誤差信号ＥＳ１と同様の変化を示すものと考えられる。また、誤差信号ＥＳ２が誤差信号ＥＳ１と同様の変化を示すため、レチクル微動ステージＲＦＳについても、整定時間が短縮されていることが分かる。
【００９０】
次に、ウエハステージＷＳとレチクルステージＲＦＳとの同期誤差ＳＳ１の時間変化を示すシミュレーション結果について考察する。図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）を比較すると、加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ４における誤差信号ＳＳ１の時間変化が、図６（ｃ）に示す従来のものよりも、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示す本実施形態のものの方が急激である。しかしながら、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳが同期移動する期間Ｔ３の時間平均を示す図４（ｄ）、図５（ｄ）、図６（ｄ）を比較すると、図６（ｄ）に示す従来のものよりも、図５（ｄ）、図６（ｄ）に示す本実施形態のものの方が全体的に小さくなっていることが分かる。
【００９１】
レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ上に転写する場合には、加速期間１及び減速期間Ｔ４におけるウエハステージＷＳ及びレチクルステージＲＦＳの挙動よりも、期間Ｔ３における同期精度が高いことが優先される。しかも、上述したように、本実施形態においては、ウエハステージＷＳの整定時間及びレチクル微動ステージＲＦＳの整定時間が短縮されているため、ステージの同期精度向上とスループットの向上とを同時に達成することができる。
【００９２】
以上、本発明のステージ制御装置としての制御装置３３の構成及びシミュレーション結果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。露光開始のコマンドが送出されると、制御装置３３に設けられた目標位置発生器５０は、予め設定されたレシピに従った基準信号ＲＳ１を出力する。ここで、レシピとは露光装置の露光動作を規定する制御情報、例えば照明条件、使用するレチクルＲ、ウエハＷの種類、ウエハＷ上に設定されたショット領域の配列等の情報を含むものである。
【００９３】
目標位置発生器５０から基準信号ＲＳ１が出力されると、演算部５２において基準信号ＲＳ１及び帰還信号ＲＳ１から誤差信号ＥＳ１が演算され（第１追従誤差算出ステップ）、この誤差信号ＥＳ１に基づいてコントローラ５４が制御信号ＣＳ１を生成する（第１制御信号制御ステップ）。また、ＦＦコントローラ５６は基準信号ＲＳ１に基づいて制御信号ＤＳ１を生成する。
【００９４】
また、目標位置発生器５０から出力された基準信号ＲＳ１は変換部５７において４倍されて基準信号ＲＳ２とされ、演算部５８において基準信号ＲＳ２及び帰還信号ＲＳ４から誤差信号ＥＳ２が演算され（第２追従誤差算出ステップ）、この誤差信号ＥＳ２に基づいてコントローラ５９が制御信号ＣＳ２を生成する（第２制御信号制御ステップ）。また、ＦＦコントローラ６１は基準信号ＲＳ２に基づいて制御信号ＤＳ２を生成する。
【００９５】
また、演算部６２は、誤差信号ＥＳ１，ＥＳ２から同期誤差信号ＳＳ１を演算し（同期誤差算出ステップ）、補償器６３は同期誤差信号ＳＳ１に基づいて補償信号ＭＳ１，ＭＳ２を生成する（補償信号生成ステップ）。コントローラ５４で生成された制御信号ＣＳ１、ＦＦコントローラ５６で生成された制御信号ＤＳ１、及び補償器６３で生成された補償信号ＭＳ１は演算部５５において演算され、制御信号ＣＳ１０が生成される。
【００９６】
同様に、コントローラ５９で生成された制御信号ＣＳ２、ＦＦコントローラ６１で生成された制御信号ＤＳ２、及び補償器６３で生成された補償信号ＭＳ２は演算部６０において演算され、制御信号ＣＳ２０が生成される。生成された制御信号ＣＳ１０，ＣＳ２０はウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳにそれぞれ出力され、制御信号ＣＳ１０，ＣＳ２０に応じた推力がそれぞれ発生する。
【００９７】
尚、目標位置発生器５０から出力された基準信号ＲＳ１は変換部６４において４倍されて基準信号ＲＳ３とされ、演算部６５において基準信号ＲＳ３及び帰還信号ＲＳ３から誤差信号ＥＳ３が演算され、この誤差信号ＥＳ３に基づいてコントローラ６６が制御信号ＣＳ３を生成する。また、ＦＦコントローラ６８が基準信号ＲＳ３に基づいて制御信号ＤＳ３を生成する。演算部６７は制御信号ＣＳ３と制御信号ＤＳ３とを演算して制御信号ＣＳ３０を生成してレチクル粗動ステージＲＣＳに出力し、制御信号ＣＳ３０に応じた推力を発生させる。
【００９８】
ここで、補償器６３は、上述した最適ＬＱ型制御又はＨ∞外乱抑制型制御により、同期誤差の平均値又はピーク値を所定値（例えば、０）に収束するよう設計されており、同期コントローラ５１は１つの制御系として追従誤差、同期誤差、及びその時間積分値が所定値（例えば、０）に収束するように設計されるため、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳはこれらが全て所定値に収束するよう制御される（制御ステップ）。
【００９９】
以上の処理が繰り返されつつ、ウエハステージＷＳは−Ｙ方向に加速され、レチクル微動ステージＲＦＳ及びレチクル粗動ステージＲＣＳは＋Ｙ方向に加速される。ウエハステージＷＳ並びにレチクル微動ステージＲＦＳ及びレチクル粗動ステージＲＣＳの加速が終了すると、図４及び図５に示した整定期間Ｔ２内においてウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの速度が一定の速度になる。整定時間Ｔ２が経過すると、スリット状の照明光をレチクルＲに照射しつつ、ウエハステージ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を介してウエハＷ上に設定されたショット領域に転写する。レチクルのパターンの転写が終了すると、制御装置３３はウエハステージＷＳ及びレチクルステージユニットを減速して停止させる。以上の動作はウエハＷ上の他のショットに対しても同様に行われる。
【０１００】
次に、制御装置３３の変形例について説明する。図７は、制御装置３３の変形例の構成を示すブロック図である。なお、図３における制御装置３３の構成要素と同一のものは、同一の符号を付すと共にその説明を省略する。
図７に示すように、制御装置３３は、同期コントローラ５１に加えて、ウエハステージＷＳ、レチクル微動ステージＲＦＳ、レチクル粗動ステージＲＣＳのそれぞれに加わる外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３を補償する外乱補償制御部７０を備える。
外乱補償制御部７０は、ウエハステージＷＳに加わる外乱ｄ１を推定し且つ補償する第１外乱補償制御部７１と、レチクル微動ステージＲＦＳに加わる外乱ｄ２を推定し且つ補償する第２外乱補償制御部７２と、レチクル粗動ステージＲＣＳに加わる外乱ｄ３を推定し且つ補償する第３外乱補償制御部７３とから構成される。そして、第１外乱補償制御部７１、第２外乱補償制御部７２、第３外乱補償制御部７３のそれぞれは、演算部７４，７５，７６と、外乱推定器８１，８２，８３と、ローパスフィルタ８４，８５，８６とを含んで構成される。
【０１０１】
外乱推定器８１，８２，８３は、制御対象（ウエハステージＷＳ，レチクル微動ステージＲＦＳ，レチクル粗動ステージＲＣＳ）に加わる外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３を、制御信号ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１と帰還信号ＦＳ１，ＦＳ２，ＦＳ３および制御対象の逆伝達関数モデルを用いて推定するものであり、一般に外乱オブザーバと呼ばれる。すなわち、レーザ干渉計３２，３５，３７から出力される帰還信号ＦＳ１，ＦＳ２，ＦＳ３は、制御対象（ＷＳ，ＲＦＳ，ＲＣＳ）に制御信号ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１と外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３とが入力された結果であることから、制御対象（ＷＳ，ＲＦＳ，ＲＣＳ）の逆モデル（逆伝達関数）と制御信号ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１と帰還信号ＦＳ１，ＦＳ２，ＦＳ３とから外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３を求めることができる。つまり、外乱推定器８１，８２，８３は、制御信号ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１と帰還信号ＦＳ１，ＦＳ２，ＦＳ３とから推定外乱ｄｈ１，ｄｈ２，ｄｈ３を生成する（外乱推定ステップ）。
そして、ローパスフィルタ８４，８５，８６は、求めた推定外乱ｄｈ１，ｄｈ２，ｄｈ３を抑制したい周波数帯域でフィルタリングすることにより、制御系の安定性を確保するものである。
また、演算部７４，７５，７６は、同期コントローラ５１からの制御信号（入力制御信号）ＣＳ１０，ＣＳ２０，ＣＳ３０と、外乱推定器８１，８２，８３からの推定外乱ｄｈ１，ｄｈ２，ｄｈ３がローパスフィルタ８４，８５，８６を経て出力された信号との差分、すなわち制御信号（外乱補償制御信号）ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１を生成する（外乱補償信号生成ステップ）。
そして、制御信号ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１が制御対象（ウエハステージＷＳ，レチクル微動ステージＲＦＳ，レチクル粗動ステージＲＣＳ）に与えられることにより、各制御対象（ウエハステージＷＳ，レチクル微動ステージＲＦＳ，レチクル粗動ステージＲＣＳ）に外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３が加わったとしても、制御信号ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１に含まれる推定外乱ｄｈ１，ｄｈ２，ｄｈ３が外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３と相殺されるので、あたかも外乱ｄ１，ｄ２，ｄ３がなかったかのように、制御対象（ウエハステージＷＳ，レチクル微動ステージＲＦＳ，レチクル粗動ステージＲＣＳ）を制御することが可能となる。
このように、外乱補償制御部７０よれば、配管配線のケーブルテンション、三相リニアモータの推力リップル、ステージの位置に依存する外乱、ステージ間の干渉等の外乱をシステムの状態の一部として推定し、この推定した外乱を制御的に相殺することができる。
【０１０２】
上述したように、全ての制御対象（ウエハステージＷＳ、レチクル微動ステージＲＦＳ、レチクル粗動ステージＲＣＳ）にそれぞれに、外乱補償制御部７０（第１外乱補償制御部７１，第２外乱補償制御部７２，第３外乱補償制御部７３）を設けることが好ましい。なお、いずれか１つの制御対象のみに設ける場合の他、任意の制御対象の組合せ（例えばウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳ）に設けてもよい。
【０１０３】
次に、外乱補償制御部７０を設けた場合の実験結果について説明する。
図８はウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳのそれぞれに外乱補償制御部７０（７１，７２）を設けた場合、図９はいずれにも外乱補償制御部７０を設けなかった場合の実験結果を示す図である。
まず、図８（ａ），９（ａ）に示すように、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの制御装置３３には、それぞれ同一の入力（位置指令）信号が指令される。この入力信号は、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとを、約１．５秒経過時から約５秒経過時の間、一定速度で移動させて露光処理を行うための入力信号である。
この入力信号がウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの制御装置３３に指令されると、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳのそれぞれには、図８（ｂ），９（ｂ）に示すように、加速時（約１．５秒経過時）及び減速時（約５秒経過時）に位置誤差が発生してしまう。この位置誤差は、外乱補償制御部７０の有無に係わらず発生する。
【０１０４】
しかしながら、図８（ｂ），９（ｂ）の２つの信号の差分、すなわちウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差を示す図８（ｃ），９（ｃ）によれば、外乱補償制御部７０を設けた場合（図８（ｃ））の方が、設けなかった場合（図９（ｃ））に比べて、同期誤差が抑えられていることが分かる。特に、図８（ｃ），９（ｃ）における約１．５秒〜約５秒経過時のみを比較すると、明らかに外乱補償制御部７０を設けることにより、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差が大幅に抑えられることが分かる（図８（ｄ），９（ｄ）参照）。
このように、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差、特に加速時（約１．５秒経過時）の同期誤差を抑えることができる。すなわち、加速時から一定速度に移行する際の残留振動、言い換えればウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳに連結されるケーブル類の影響等が取り除かれ、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳの同期精度、整定時間が更に向上する。
このように、外乱補償制御部７０を設けることにより、更に高精度な同期制御が実現され、微細なパターンを良好に露光することが可能となる。
なお、第１〜第３外乱補償制御部７１〜７３のそれぞれの構成は、既知の様々な方式を採用することが可能である。例えば、ステージの制御方式がステージの目標位置に基づく位置制御方式であるか、或いはステージの目標速度に基づく速度制御方式であるか、等に応じて上述した逆伝達関数を適宜設定すればよい。
【０１０５】
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、上記実施形態においては、レチクルステージがレチクル微動ステージＲＦＳとレチクル粗動ステージＲＣＳとからなる場合を例に挙げて説明したが、レチクルステージが１つのステージのみからなる場合についても本発明を適用することができる。
また、レチクルステージが１つのステージからなると共に、ウエハステージがウエハ微動ステージとウエハ粗動ステージの２つからなる場合や、レチクルステージとウエハステージの双方が微動ステージと粗動ステージからなる場合であっても、本発明を適用することができる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
また、上記実施形態においては、露光装置に設けられる制御装置３３を個別に設計する場合を例に挙げたが、複数の露光装置をオンラインで接続し、各々の露光装置に設けられた制御装置３３のパラメータを、ステージの動作状況に応じて変更することができるようにすれば、実際の露光装置の設置条件に対応することができ、ロバスト性を高める上で好適となる。
【０１０８】
更に、本発明は、図３，図７に示す制御装置３３の機能を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、制御装置３３の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制御装置３３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制御装置３３に読み込ませる。
【０１０９】
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１０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）の製造例のフローチャートを示す図である。図１０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（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１１０】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエ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で処理されたウエ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。
【０１１１】
図１１は、半導体デバイスの場合における、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）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウエ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）においてはウエ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）においてはウエ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、ウエ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。
【０１１２】
ウエ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、ウエ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回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像工程）においては露光されたウエハを現像し、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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１１３】
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、露光工程（ステップＳ２６）において上記の露光装置及び上で説明した露光方法が用いられ、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。
【０１１４】
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エ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エハ等が用いられる。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】
【０１１５】
【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】最適ＬＱ型制御を行う同期コントローラ５１を備える制御装置３３のシミュレーション結果である。
【図５】Ｈ∞外乱抑制型制御を行う同期コントローラ５１を備える制御装置３３のシミュレーション結果である。
【図６】従来のマスター・スレーブ方式の制御装置のシミュレーション結果である。
【図７】制御装置３３の変形例の構成を示すブロック図である。
【図８】ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳのそれぞれに外乱補償制御部７０を設けた場合の実験結果を示す図である。
【図９】ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳのいずれにも外乱補償制御部７０を設けなかった場合の実験結果を示す図である。
【図１０】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１１】半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【図１２】ステップ・アンド・スキャン方式の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】
【０１１６】
１４      投影光学系（光学系）
３３      ステージ制御装置
５１      同期コントローラ（同期制御部）
５４      コントローラ（第１制御部）
５６      ＦＦコントローラ（第１制御部、フィードフォワード制御部）
５９      コントローラ（第２制御部）
６１      ＦＦコントローラ（第２制御部、フィードフォワード制御部）
６２      演算部（補償部）
６３      補償器（補償部）
６６      コントローラ（第３制御部）
６８      ＦＦコントローラ（フィードフォワード制御部）
７０      外乱補償制御部
７１      第１外乱補償制御部
７２      第２外乱補償制御部
７３      第３外乱補償制御部
ＣＳ１    制御信号（第１制御信号）
ＣＳ２    制御信号（第２制御信号）
ＣＳ３    制御信号（第３制御信号）
ＣＳ１０，ＣＳ２０，ＣＳ３０    制御信号（入力制御信号）
ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ３１    制御信号（外乱補償制御信号）
ＤＳ１    制御信号（第１制御信号）
ＤＳ２    制御信号（第２制御信号）
ＤＳ３    制御信号（第３制御信号）
ＥＳ１    偏差信号（第１ステージの追従誤差）
ＥＳ２    偏差信号（第２ステージの追従誤差）
ＭＳ１，ＭＳ２    補償信号
Ｒ        レチクル（マスク）
ＲＣＳ    レチクル粗動ステージ（第２ステージ、粗動ステージ、マスクステージ）
ＲＦＳ    レチクル微動ステージ（第２ステージ、微動ステージ、マスクステージ）
ＲＳ１    基準信号（第１ステージの目標値）
ＲＳ２    基準信号（第２ステージの目標値）
ＳＳ１    同期誤差信号（同期誤差）
Ｗ        ウエハ（基板）
ＷＳ      ウエハステージ（第１ステージ、基板ステージ）
ｄ１，ｄ２，ｄ３    外乱
ｄｈ１，ｄｈ２，ｄｈ３    推定外乱
【図１】
2005051197.tif 000012
【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】
2005051197.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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