(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】  補償器６３は、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの同期誤差を補償する補償信号ＭＳ１を生成する。外乱推定器７１は、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳを１つのステージとみなし、このステージに加わる外乱を推定する。演算部７３は、補償信号ＭＳ１から推定外乱を除いた外乱補償信号ＭＳ２を生成する。【選択図】  図３
2007049056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステージ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、
前記複数のステージ間の同期誤差を算出する同期誤差算出ステップと、
前記複数のステージを１つのステージとみなし、当該ステージに加わる全ての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、前記同期誤差算出ステップで求められた前記同期誤差から前記推定外乱を補償した外乱補償信号を生成する外乱補償信号生成ステップと、
前記外乱補償信号生成ステップで求められた前記外乱補償信号を用いて前記複数の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】
前記複数のステージは、第１ステージ及び第２ステージを含み、
前記同期誤差算出ステップは、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２記載のステージ制御方法。
【請求項４】
前記制御ステップは、前記第１制御信号と前記補償信号及び前記外乱補償信号と用いて前記第１ステージを制御し、
前記第２制御信号と前記補償信号及び前記外乱補償信号と用いて前記第２ステージを制御する
ことを特徴とする請求項３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２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】
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７】
複数のステージ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、
前記複数のステージ間の同期誤差を算出する同期誤差算出部と、
前記複数のステージを１つのステージとみなし、当該ステージに加わる全ての外乱を推定する外乱推定部と、
前記外乱推定部で求められた推定外乱に基づいて、前記同期誤差算出部で求められた前記同期誤差から前記推定外乱を補償した外乱補償信号を生成して前記複数のステージを制御する同期制御部と
を含むことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項８】
前記複数のステージは、第１ステージ及び第２ステージを含み、
前記同期誤差算出部は、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追従誤差算出部と、
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追従誤差算出部と、
前記第１，第２追従誤差算出部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誤差算出部と
を含むことを特徴とする請求項７記載のステージ制御装置。
【請求項９】
前記同期制御部は、前記第１追従誤差算出部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制御部と、
前記第２追従誤差算出部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制御部と、
前記誤差誤差算出部で得られた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部と、
前記補償信号生成部で生成された前記補償信号と前記外乱補償信号とを用いて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を補償する補償部と
を含む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】
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８又は請求項９記載のステージ制御装置。
【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記載のステージ制御装置。
【請求項１２】
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２から請求項５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１３】
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１１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１４】
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１２又は請求項１３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る。また、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ものがあった。また、以下の特許文献１には、目標値に対するウエハステージの追従誤差及び目標値に対するレチクルステージの追従誤差をそれぞれ求めるとともに各々の追従誤差からウエハステージとレチクルステージとの同期誤差を求め、これら追従誤差、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ウエハステージ及びレチクルステージを制御するステージ制御装置を備えた露光装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−５１１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、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。
【０００６】
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が要求されており、露光処理の効率を益々向上させる必要がある。更に、近年では露光すべきパターンが微細化しているため、露光効率の向上とともにウエハステージとレチクルステージとの同期精度を高める必要もある。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明は、実施の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、本発明のステージ制御方法は、複数のステージ（ＲＦＳ、ＷＳ）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、前記複数のステージ間の同期誤差（ＳＳ１）を算出する同期誤差算出ステップと、前記複数のステージを１つのステージとみなし、当該ステージに加わる全ての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、前記同期誤差算出ステップで求められた前記同期誤差から前記推定外乱を補償した外乱補償信号（ＭＳ２）を生成する外乱補償信号生成ステップと、前記外乱補償信号生成ステップで求められた前記外乱補償信号を用いて前記複数の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。
この発明によると、複数のステージが１つのステージとみなされてこのステージに加わる全ての外乱が推定され、複数のステージの同期誤差から推定外乱を補償した外乱補償信号が生成され、この外乱補償信号を用いて複数のステージが制御される。
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。
上記目的を達成するために、本発明のステージ制御装置は、複数のステージ（ＲＦＳ、ＷＳ）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、前記複数のステージ間の同期誤差を算出する同期誤差算出部（５３、５８、６２）と、前記複数のステージを１つのステージとみなし、当該ステージに加わる全ての外乱を推定する外乱推定部（７１）と、前記外乱推定部で求められた推定外乱に基づいて、前記同期誤差算出部で求められた前記同期誤差から前記推定外乱を補償した外乱補償信号を生成して前記複数のステージを制御する同期制御部（５１）とを含むことを特徴としている。
この発明によると、同期誤差算出部で複数のステージ間の同期誤差が算出され、外乱推定部で複数のステージを１つのステージとみなしたときに加わる全ての外乱が推定され、同期制御部で上記の外乱（推定外乱）に基づいて同期誤差算出部で求められた同期誤差から推定外乱を補償した外乱補償信号が生成されて複数のステージが制御される。
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。
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。
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】
【０００９】
本発明によれば、複数のステージに外乱が加わっても、高いロバスト性を確保することができ、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、同期精度の向上によりスループットの向上を実現す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】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を駆動するレチクル粗動ステージ制御部５２とを含んで構成される。
【００３２】
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、外乱推定器７１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７２、及び演算部７３からなる外乱補償制御部とを含んで構成される。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
コントローラ５９は、演算部５８から出力される偏差信号ＥＳ２に基づいてレチクル微動ステージＲＦＳの推力に関する第２制御信号としての制御信号ＣＳ２を生成する。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。
【００３８】
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を出力する。
【００３９】
補償器６３から出力される補償信号ＭＳ１は上述した外乱補償制御部の一部をなす演算部７３に入力される。外乱補償制御部に設けられる外乱補償制御部７１は、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとを１つのステージとみなし、このステージに加わる全ての外乱を推定し、推定した外乱（推定外乱）を示す信号を出力する。具体的には、同期誤差信号ＳＳ１と演算部７３から出力される外乱補償信号ＭＳ２とを入力とし、制御対象であるウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの逆伝達関数を用いて上記のステージに加わる外乱を推定する。この外乱推定器７１は、一般的に外乱オブザーバと呼ばれるものである。尚、外乱推定器７１の設計方法の詳細については後述する。
【００４０】
ローパスフィルタ７２は、外乱推定器７１から出力される外乱（推定外乱）を示す信号から抑制したい高周波成分を除いた信号を出力する。尚、ローパスフィルタで高周波成分を除くことにより制御系の安定性が確保される。演算部７３は、補償器６３から出力される補償信号ＭＳ１から、ローパスフィルタ７２から出力される信号を減算した外乱補償信号ＭＳ２を求める。この外乱補償信号ＭＳ２は、ウエハステージ制御部の一部をなす演算部５５、及びレチクル微動ステージ制御部の一部をなす演算部６０にそれぞれ入力される。
【００４１】
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、及び外乱補償信号ＭＳ２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。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、及び外乱補償信号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。
【００４２】
つまり、本実施形態では、補償器６３によってウエハステージ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求めるとともに、外乱推定器７１によってウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの少なくとも一方に加わる外乱を推定している。そして、推定外乱（正確にはローパスフィルタ７２から出力される信号）によって補償信号ＭＳ１を補償した外乱補償信号ＭＳ２を得てウエハステージ制御部の一部をなす演算部５５、及びレチクル微動ステージ制御部の一部をなす演算部６０にそれぞれ入力している。
【００４３】
このため、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの少なくとも一方に外乱が加わってウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳの同期誤差に影響があったとしても、推定外乱により同期誤差が補償される。これにより、あたかもウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳの少なくとも一方に加わる外乱による同期誤差がなかったかのように、制御対象（ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳ）を制御することが可能となる。この結果として、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。
【００４４】
以上説明した通り、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。更に、本実施形態では、外乱推定器７１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７２、及び演算部７３からなる外乱補償制御部を設けて外乱に起因する同期誤差を補償している。
【００４５】
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、特開２００５−５１１９７号公報に開示されているため、ここでの詳細な説明は省略する。尚、本実施形態の同期コントローラ５１は、上記の公報に開示されている通り、最適ＬＱ型制御及びＨ∞外乱抑制型制御の何れをも用いて設計することが可能である。
【００４６】
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。
【００４７】
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ＦＳ３が生成される。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、外乱推定器７１の設計方法について詳細に説明する。図４は、図３に示す制御装置３３に設けられる同期コントローラ５１と等価な回路を示すブロック図である。尚、図４においては、図３に示す構成に相当するものには同一の符号を付してある。図４において、ブロックＢ１は図３中のコントローラ５４及びＦＦコントローラ５６に相当するものであり、ブロックＢ２は図３中のウエハステージＷＳに相当するものである。また、ブロックＢ３は図３中のコントローラ５９及びＦＦコントローラ６１に相当するものであり、ブロックＢ４は図３中のレチクル微動ステージＲＦＳに相当するものである。更に、破線で示すブロックＢ５は、図３中の補償器６３、外乱推定器７１、及びローパスフィルタ７２に相当するものである。
【００５２】
図４に示す通り、ブロックＢ１の伝達関数をｋｃ１、ブロックＢ２の伝達関数をＰ１（ｓ）、ブロックＢ３の伝達関数をｋｃ２、ブロックＢ４の伝達関数をＰ２（ｓ）とする。尚、図４には図示していないが、ブロックＢ５中の補償器６３の伝達関数をｋｓとする。また、図４においては、図３に示す目標位置発生器５０から出力される基準信号ＲＳ１をｒとし、演算部５３，５８で演算される誤差信号ＥＳ１，ＥＳ２をそれぞれｅ１，ｅ２とし、演算部６２で演算される同期誤差信号ＳＳ１をｅｓとし、演算部７３で演算される外乱補償信号ＭＳ２をｕｓとし、レーザ干渉計３２，３７から出力される帰還信号ＦＳ１，ＦＳ２をそれぞれｙ１，ｙ２としている。更に、ウエハステージＷＳに加わる外乱をｄ１とし、レチクル微動ステージＲＦＳに加わる外乱をｄ２としている。また更に、図４においては図示していないが、外乱補償信号ｕｓから同期化誤差信号ｅｓまでの伝達関数をＰ（ｓ）とする。
【００５３】
ここで、図４に示す誤差信号ｅ１，ｅ２、及び誤差信号はｅｓは以下の（１）〜（３）式で表される。
【数１】
2007049056.tif 000003
また、帰還信号ｙ１，ｙ２は、以下の（４），（５）式で表される。尚、以下では、ブロックＢ２の伝達関数Ｐ１（ｓ）及びブロックＢ４の伝達関数Ｐ２（ｓ）をそれぞれＰ１，Ｐ２と簡略化して表記する。
【数２】
2007049056.tif 000004
【００５４】
従って、上記の（４），（５）式をそれぞれ上記の（１），（２）式に代入すると、誤差信号ｅ１，ｅ２は、それぞれ以下の（６），（７）式となる。
【数３】
2007049056.tif 000005
また、上記（６），（７）式を上記の（３）式に代入すると、同期誤差ｅｓは以下の（８）式となる。
【数４】
2007049056.tif 000006
【００５５】
上記（８）式を参照すると、同期誤差ｅｓは、外乱補償信号ｕｓに係る関数となっており、右辺第１項の括弧内を図４中の外乱補償信号ｕｓから同期化誤差信号ｅｓまでの伝達関数Ｐ（ｓ）とみなし、右辺の残りの項をウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとを１つのステージとみなしたときに、このステージに加わる外乱ｄ（＝ｄ１，ｄ２）とみなせば、上記の（８）式を以下の（９）式で表すことができる。
【数５】
2007049056.tif 000007
但し、上記（９）式中のＰ（ｓ），ｄは、それぞれ以下の（１０），（１１）式で表される。
【数６】
2007049056.tif 000008
【００５６】
上記（９）式で表される関係を図５に図示する。図５は、外乱補償信号ｕｓと同期誤差信号をｅｓとの関係を示す回路である。図５を参照すると、図４中のブロックＢ５から出力される外乱補償信号ｕｓに対して外乱ｄ（＝ｄ１，ｄ２）が加わり、これらが伝達関数Ｐ（ｓ）を介することによって同期誤差信号ｅｓが得られていることが分かる。図５に示す等価回路に加わる外乱ｄを補償するために、外乱オブザーバを加えた構成とすると、図６に示す回路とすることができる。
【００５７】
図６は、図５の等価回路に対して外乱オブザーバを加えた回路を示す図である。尚、図６においては、図３に示す構成に相当するものには同一の符号を付してある。前述した通り、図４中のブロックＢ５は図３中の補償器６３、外乱推定器７１、及びローパスフィルタ７２に相当するものであるため、図５に示した等価回路に対して補償器６３、外乱オブザーバとしての外乱推定器７１、及びローパスフィルタ７２が付加されている。
【００５８】
図６に示す通り、外乱推定器７１は、外乱補償信号ｕｓから同期化誤差信号ｅｓまでの伝達関数Ｐ（ｓ）の逆モデル（伝達関数Ｐｎ（ｓ））等を用いて構成されている。図６に示す回路を、同期誤差信号ｅｓを入力とし、外乱補償信号ｕｓを出力する関係に変形した回路を図７に示す。図７は、図４に示すブロックＢ５の等価回路である。ここで、外乱推定器７１から出力される推定外乱（正確にはローパスフィルタ７２から出力される信号）をｄ＾とすると、推定外乱ｄ＾は以下の（１２）式で表される。尚、本明細書では表記の都合上、記号「ｄ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「ｄ＾」と記載している。また、以下では、伝達関数Ｐｎ（ｓ）をＰｎと簡略化し、ローパスフィルタ７２の伝達関数Ｑ（ｓ）をＱと簡略化して表記している。
【数７】
2007049056.tif 000009
【００５９】
図７を参照すると、外乱補償信号ｕｓは、推定外乱ｄ＾を用いて以下の（１３）式で表すことができる。この（１３）式を上記の（１２）式を用いて変形すると以下の（１４）式となる。尚、以下では、補償器６３の伝達関数ｋｓ（ｓ）をｋｓと簡略化して表記している。
【数８】
2007049056.tif 000010
上記の（１４）式から図４中のブロックＢ５の伝達関数（同期化誤差信号ｅｓから外乱補償信号ｕｓまでの伝達関数）が得られる。以上の設計方法により外乱推定器７１を設計することができる。
【００６０】
次に、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８は外乱オブザーバを備える制御装置３３のシミュレーション結果であり、図９は外乱オブザーバを有しない制御装置のシミュレーション結果である。尚、図８，図９に示すシミュレーション結果は、図３に示すコントローラ５４，５９によってＰＩ制御によりウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳを制御したときのウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳの同期誤差信号ＳＳ１の時間変化を示すシミュレーション結果である。
【００６１】
また、図８，図９においては、横軸に示す時刻が１秒のときにウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳ（更には、レチクル粗動ステージＲＣＳ）の加速を開始し、時刻が５秒のときにこれらのステージを停止させている。ステージの加速は時刻が１．５秒程度になるまで行っており、ステージの減速は時刻が４．５秒程度になったときに行っている。
【００６２】
図８に示す通り、図３に示す制御装置３３により制御を行った場合には、加速期間の開始直後における同期誤差が一時的に大きくなることが分かる。これに対し、図９を参照すると、外乱オブザーバとしての制御装置を備えない制御装置により制御を行った場合には、加速期間の同期誤差がさほど大きくはなっていないことが分かる。しかしながら、図８と図９とを比較すると、加速期間終了後の同期期間（ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとが一定の速度で移動する期間（時刻が１．５秒〜４．５秒の期間））の同期誤差は図９よりも図８の方が小さいことが分かる。
【００６３】
図８及び図９を参照すると、何れの制御を行った場合にも同期期間における同期誤差の変化の幅は同程度である。しかしながら、図９を参照すると、同期期間における同期誤差は同期期間の全体に亘って偏差して、この偏差量（−３〜−２程度）を中心として変化していることが分かる。これは、同期期間の全体に亘って、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳのうちの一方が他方に対して遅れていることを意味する。これに対し、図８を参照すると、同期期間における同期誤差は同期期間の全体に亘って零を中心として変化していることが分かる。これは、ウエハステージＷＳとレチクル微動ステージＲＦＳとの間に上記の遅れが生じていないことを意味する。
【００６４】
このように、本実施形態の制御装置３３は、ウエハステージＷＳとウエハレチクル微動ステージＲＦＳとの同期誤差ＳＳ１を算出し、この同期誤差に基づいて同期誤差を補償する補償信号ＭＳ１を生成するとともに、ウエハステージＷＳ及びレチクル微動ステージＲＦＳを１つのステージとみなし、このステージに加わる全ての外乱を推定している。そして、補償信号ＭＳ１から推定外乱を除外した外乱補償信号ＭＳ２を求めている。このためウエハステージＷＳ又はウエハレチクル微動ステージＲＦＳに外乱が加わっても、高いロバスト性を確保することができ、ステージの同期精度を向上させることができる。また、同期精度の向上によりスループットの向上を実現することができる。
【００６５】
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。
【００６６】
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５３において基準信号ＲＳ１及び帰還信号ＦＳ１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制御信号生成ステップ）。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。
【００６７】
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ＦＳ４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制御信号生成ステップ）。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。
【００６８】
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を生成する（補償信号生成ステップ）。生成された補償信号ＭＳ１は演算部７３に出力される。また、外乱推定器７１は、同期誤差信号ＳＳ１と補償信号ＭＳ２とから外乱を推定する（外乱推定ステップ）。この外乱推定器７１から出力された推定外乱はローパスフィルタ７２でフィルタリングされて演算部７３に出力される。演算部７３は、補償信号ＭＳ１からローパスフィルタ７２からの推定外乱を減算して外乱補償信号ＭＳ２を生成する（外乱補償信号生成ステップ）。
【００６９】
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、及び演算部７３で生成された外乱補償信号ＭＳ２は演算部５５において演算され、制御信号ＣＳ１０が生成される。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、及び演算部７３で生成された外乱補償信号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（制御ステップ）。
【００７０】
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（制御ステップ）。
【００７１】
ここで、補償器６３は、例えば最適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。
【００７２】
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、所定の整定期間を経た後でウエハステージ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。整定期間が経過すると、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。
【００７３】
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。
【００７４】
また、ウエハステージＷＳが、レチクル微動ステージＲＦＳ及びレチクル粗動ステージＲＣＳのように複数のステージからなる場合にも本発明を適用することができる。この場合において、レチクルステージは１つのステージからなるものであっても良く、複数のステージからなるものであっても良い。尚、ウエハステージＷＳ及びレチクルステージが共に複数のステージを備える場合には、ウエハＷを保持するステージ（微動ステージ）とレチクルＲを保持するレチクル微動ステージＲＦＳとを対象として外乱推定器３３の設計を行うのが望ましい。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
更に、本発明は、図３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とうから構成し、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。
【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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【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】
【００８４】
【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】図３に示す制御装置３３に設けられる同期コントローラ５１と等価な回路を示すブロック図である。
【図５】外乱補償信号ｕｓと同期誤差信号をｅｓとの関係を示す回路である。
【図６】図５の等価回路に対して外乱オブザーバを加えた回路を示す図である。
【図７】図４に示すブロックＢ５の等価回路である。
【図８】外乱オブザーバを備える制御装置３３のシミュレーション結果である。
【図９】図９は外乱オブザーバを有しない制御装置のシミュレーション結果である。
【図１０】マイクロデバイスの製造例のフローチャートを示す図である。
【図１１】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。
【符号の説明】
【００８５】
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）
５３      演算部（同期誤差算出部、第１追従誤差算出部）
５４      コントローラ（第１制御部）
５５      演算部（補償部）
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）
５８      演算部（同期誤差算出部、第２追従誤差算出部）
５９      コントローラ（第２制御部）
６０      演算部（補償部）
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（同期誤差算出部、誤差算出部）
６３      補償器（補償信号生成部）
７１      外乱推定器（外乱推定部）
ＣＳ１    制御信号（第１制御信号）
ＣＳ２    制御信号（第２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    補償信号
ＭＳ２    外乱補償信号
Ｒ        レチクル（マスク）
ＲＣＳ    レチクル粗動ステージ（マスクステージ）
ＲＦＳ    レチクル微動ステージ（ステージ、第２ステージ、マスクステージ）
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（ステージ、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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