JP2001175332A

JP2001175332A - ステージの駆動方法、ステージ装置及び露光装置

Info

Publication number: JP2001175332A
Application number: JP36375799A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Saeki; 和明佐伯
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージの制御性能を向上させる。【解決手段】第１のステージ制御系Ｌ１により、第１
ステージＰＳＴの位置情報に基づいて、かつ第１のリニ
アモータ１６の推力リップルを考慮しつつ、第１のリニ
アモータ１６が制御される。また、第２のステージ制御
系Ｌ２により、第１ステージＰＳＴの位置情報と第２ス
テージＭＳＴの位置情報とに基づいて、かつ第２のリニ
アモータ１４の推力リップルを考慮しつつ、第２のリニ
アモータ１４が制御され、第１ステージＰＳＴと第２ス
テージＭＳＴとが所定の位置関係になるように第２ステ
ージＭＳＴが制御される。従って、両ステージを駆動す
るリニアモータの駆動推力に含まれる推力リップルの影
響を相殺することができるので、第１ステージの位置・
速度制御性の向上とともに、第２ステージの第１ステー
ジに対する追従性能をも向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージの駆動方
法、ステージ装置及び露光装置に係り、さらに詳しく
は、露光装置等の精密機械で用いられるリニアモータ駆
動のステージの駆動方法、前記精密機械において試料が
載置されるステージをリニアモータを用いて駆動するス
テージ装置、及び該ステージ装置を含んで構成される露
光装置に関する。

【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。

【０００３】図５には、上記の一括転写方式（あるいは
ステップ・アンド・スキャン方式）の走査型露光装置
が、ステージ系を中心として示され、図６には、この図
５の制御装置（コントローラ）１１１を中心として構成
されるステージ制御装置の構成が示されている。

【０００４】図５において、マスクステージＭＳＴとプ
レートステージＰＳＴとは、投影光学系ＰＬを保持する
本体コラム１１２を構成する上部定盤１１２ａ及び下部
定盤１１２ｂ上に不図示のエアパッドをそれぞれ介して
支持され、リニアモータ１１４、１１６によって紙面内
左右方向（以下、「走査方向」と呼ぶ）に駆動されるよ
うになっている。マスクステージＭＳＴを駆動するリニ
アモータ１１４の固定子１１４ａは、上部定盤１１２ａ
に固定され、その可動子１１４ｂはマスクステージＭＳ
Ｔに固定されている。また、マスクステージＭＳＴの走
査方向の位置は、本体コラム１１２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」と呼ぶ）１１８によって常時計測される。

【０００５】プレートステージＰＳＴを駆動するリニア
モータ１１６の固定子１１６ａは、下部定盤１１２ｂに
固定され、その可動子１１６ｂはプレートステージＰＳ
Ｔの底部に固定されている。プレートステージＰＳＴ
は、前記可動子１１６ｂが固定される移動テーブル１２
２と、この移動テーブル１２２上にＺ・θ駆動機構１２
０を介して搭載された基板テーブル１１９とを備えてい
る。基板テーブル１１９の走査方向の位置は、本体コラ
ム１１２に固定されたプレートステージ位置計測用レー
ザ干渉計（以下、「プレート用干渉計」と呼ぶ）１２５
によって常時計測される。

【０００６】次に、ステージ制御装置による各ステージ
の制御の仕組みについて、図６を参照して説明する。

【０００７】図６に示されるように、プレート用干渉計
１２５、減算器１２８、プレートステージサーボ演算部
１３２、プレートステージ駆動アンプ１３６及びこのア
ンプ１３６から出力される駆動信号Ｓ２によって駆動さ
れるリニアモータ１１６により、プレートステージＰＳ
Ｔの位置制御ループが構成されている。また、プレート
用干渉計１２５からのプレートステージ位置情報Ｓ１
が、差分器（すなわち微分器）１４０を介してプレート
ステージサーボ演算部１３２にフィードバック入力され
ており、これにより位置制御ループの内部ループ（マイ
ナーループ）として速度制御ループが構成されている。
前記位置制御ループの減算器１２８に対し目標値出力部
１２６から目標位置が入力されている。このようにして
構成されたプレートステージＰＳＴの位置・速度制御ル
ープによって、目標位置とプレート用干渉計１２５の出
力との差である位置偏差が零となるようなプレートステ
ージの位置・速度制御が行われる。

【０００８】上記と同様に、マスク用干渉計１１８、減
算器１４４、マスクステージサーボ演算部１４６、マス
クステージ駆動アンプ１４８及びこのアンプ１４８から
出力される駆動信号Ｓ４によって駆動されるリニアモー
タ１１４によって、マスクステージＭＳＴの位置制御ル
ープが構成されている。この位置制御ループの減算器１
４４に対し、プレート用干渉計１２５の出力であるプレ
ートステージ位置情報Ｓ１が目標位置として入力されて
いる。従って、マスクステージＭＳＴの位置制御ループ
により、プレート用干渉計１２５の出力Ｓ１とマスク用
干渉計１１８の出力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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の露
光装置では、ステージ制御装置により、プレート用干渉
計で計測されるプレートステージ（より正確には基板テ
ーブル）の現在位置と目標位置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の位置・速度制御、及
びプレートステージの現在位置とマスク用干渉計で計測
されるマスクステージの現在位置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に対するマスクステ
ージの追従制御が、フィードバック制御（閉ループ制
御）により行われていた。

【００１０】従来は、上述の図６に示されるような制御
系によるフィードバック制御により、プレートステージ
の位置・速度制御の制御性能、及びプレートステージに
対するマスクステージの追従制御の制御性能は、十分な
性能を確保できるものとされていた。

【００１１】しかしながら、プレート及びマスクの大型
化に伴い一層のステージの高加速度化が次第に要求され
るようなり、また、回路パターンの微細化に伴い露光精
度の更なる向上が要請されるようになってきたため、今
日においては、上記の位置・速度制御性能、追従制御の
性能は十分なものでなくなりつつある。一方、ステージ
の位置・速度制御性は、露光装置にとって最も重要な能
力の１つであるマスクとプレートとの重ね合せ精度を左
右するものであり、また、一層のステージの高加速度化
を実現するためには、更なるステージの位置・速度制御
性の向上が必要となる。

【００１２】このような理由により、従来に増してステ
ージの位置制御性を向上させることができる新技術の出
現が期待されている。

【００１３】本発明は、かかる要請に応えるべくなされ
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の駆動方法を提供するこ
とにある。

【００１４】また、本発明の第２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を提供
することにある。

【００１５】また、本発明の第３の目的は、スループッ
ト及び露光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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ステージを
制御するに当たりこれまで考慮されていなかった要素の
内、ステージの位置・速度制御性に大きな影響を与える
要素を見付け出せれば上記の目的を達成できるであろう
との、考えの基、鋭意研究を重ねた結果、例えばプレー
トステージやマスクステージを駆動するリニアモータの
推力に含まれる推力リップルと呼ばれる独特の揺らぎ
が、ステージの位置・速度制御性に予想外の影響を与え
ていることを見出した。すなわち、推力リップル自体は
知られていたが、これまでは特に配慮されていなかった
ものである。

【００１７】前記推力リップルＦ_rは、その発生原理に
従って、Ｆ_r≒Ｆ₁＋Ｆ₂ …（１）と表すことができる。ここで、Ｆ₁（式（１）の第１
項）は、駆動アンプでの駆動推力発生に起因する推力リ
ップル分、Ｆ₂（式（１）の第２項）は、リニアモータ
の粘性力発生に起因する推力リップル分である。この粘
性力は、可動子表面の金属（例えば、アルミニウム、ス
テンレスなど）に発生する渦電流が原因と考えられる。

【００１８】本発明者が、種々の実験（シミュレーショ
ンを含む）を行った結果、実際の装置では、推力リップ
ルには、上記Ｆ₁、Ｆ₂の他に、個々のリニアモータに固
有の一定振幅を有するリップル分が含まれることが判明
した。一定振幅を有するリップル分は、可動子表面の金
属（例えばアルミニウム、ステンレスなど）が磁性を帯
びていることが原因と考えられる。そこで、推力リップ
ルＦ_rは、上記一定振幅を有するリップル分をＦ₃とし
て、Ｆ_r≒Ｆ₁＋Ｆ₂＋Ｆ₃ …（１）’ と表わすこともできる。本発明は、このような背景の下
になされたもので、以下のような手法及び構成を採用す
る。

【００１９】請求項１に記載の発明は、駆動アンプ（３
６）を介してリニアモータ（１６）に推力指令値を与え
てステージ（ＰＳＴ）を駆動するステージの駆動方法で
あって、前記ステージを駆動しつつ、前記リニアモータ
の発生する推力に含まれる推力リップル推定用のパラメ
ータを決定する第１工程と；前記第１工程で決定された
前記パラメータに基づいて推定された推力リップルを考
慮して、前記リニアモータを用いて前記ステージを駆動
する第２工程とを含むことを特徴とする。

【００２０】これによれば、第１工程でステージを駆動
しつつ、リニアモータの発生する推力に含まれる推力リ
ップル推定用のパラメータを決定し、第２工程では、そ
の決定されたパラメータに基づいて推定された推力リッ
プルを考慮して、リニアモータを用いてステージを駆動
する。

【００２１】ここで、第１工程で推力リップル推定用の
パラメータを決定するのは、推力リップルは、後述する
ように複数の既知のパラメータと複数の未知のパラメー
タとを含む近似式により推定できるからその未知の推力
リップル推定用のパラメータを少なくとも決定する必要
があるからであり、また、その際にステージを駆動しつ
つパラメータを決定するのは、その未知の推力リップル
推定用のパラメータは、個々のリニアモータ及びその駆
動系（駆動アンプを含む）毎に異なり、経時的に変動す
る値であるため、ステージを駆動しつつその位置・速
度、位置偏差等の制御情報に基づいて決定しなければ正
確な決定ができないからである。

【００２２】本発明によれば、第２工程では、上述のよ
うにして決定された固有のパラメータに基づいてリニア
モータの推力に含まれる推力リップルが推定され、その
推力リップルを考慮して、すなわちその推力リップルの
影響を相殺するように、リニアモータを駆動制御しつ
つ、ステージが駆動される。従って、推力リップルを全
く考慮していない従来の駆動方法、あるいは推力リップ
ルの固体差を考慮しない場合に比べてステージの制御性
能を向上させることが可能となる。

【００２３】この場合において、請求項２に記載の発明
の如く、前記第１工程で決定される前記パラメータに
は、少なくとも前記リニアモータに対する推力指令値に
応じた前記駆動アンプでの駆動力発生に起因する推力リ
ップル分を推定するためのパラメータが含まれていても
良い。かかる場合には、第２工程で、その決定されたパ
ラメータに基づいて駆動アンプでの駆動力発生に起因す
る推力リップル分が推定され、その推力リップル分の影
響を相殺するような指令値をリニアモータに与えつつ、
ステージの駆動が行われることとなる。従って、リニア
モータに対する推力指令値に応じた駆動アンプでの駆動
力発生に起因する推力リップル分を相殺することがで
き、その分ステージの制御性を向上させることが可能と
なる。

【００２４】上記請求項１及び２に記載の各発明におい
て、請求項３に記載の発明の如く、前記第１工程で決定
される前記パラメータには、少なくとも前記リニアモー
タの粘性力発生に起因する推力リップル分を推定するた
めのパラメータが含まれていても良い。かかる場合に
は、第２工程で、その決定されたパラメータに基づいて
リニアモータの粘性力発生に起因する推力リップル分が
推定され、その推力リップル分の影響を相殺するような
指令値をリニアモータに与えつつ、ステージの駆動が行
われることとなる。従って、リニアモータの駆動方向と
逆の方向にその駆動速度に応じて働く粘性力に起因する
推力リップル分を相殺することができ、その分ステージ
の制御性を向上させることが可能となる。

【００２５】上記請求項１〜３に記載の各発明におい
て、請求項４に記載の発明の如く、前記第１工程で決定
される前記パラメータには、少なくとも前記リニアモー
タに固有の一定推力リップル分を推定するためのパラメ
ータが含まれていても良い。かかる場合には、第２工程
で、その決定されたパラメータに基づいてリニアモータ
に固有の一定推力リップル分が推定され、その推力リッ
プル分の影響を相殺するような指令値をリニアモータに
与えつつ、ステージの駆動が行われることとなる。従っ
て、リニアモータに固有の一定振幅を有する推力リップ
ル分を相殺することができ、その分ステージの制御性を
向上させることが可能となる。

【００２６】上記請求項１〜４に記載の各発明におい
て、第１工程における推力リップル推定用のパラメータ
の決定のためのチューニング動作は、所定のインターバ
ルで定期的に行う、あるいはステージを駆動する度毎に
それに先立ってその都度行うようにしても良いが、例え
ば、請求項５に記載の発明の如く、前記第１工程は、前
記リニアモータの磁極位置合わせの際に行われても良
い。かかる場合には、リニアモータを一定速度で動かし
て、リニアモータの可動子とこれに対応する固定子との
相対位置関係、すなわちリニアモータを構成するコイル
と磁石の相対位置関係を把握するいわゆる磁極位置合わ
せの際に、第１工程の処理が行われるので、リニアモー
タの駆動にとって本来的に必要な動作である磁極位置合
わせの際に、推力リップル推定用のパラメータの決定を
併せて行うことができ、スループットを不要に低下させ
ることがない。

【００２７】請求項６に記載の発明に係るステージ装置
は、第１物体（Ｐ）を保持する第１ステージ（ＰＳＴ）
と；前記第１ステージを第１方向に駆動する第１のリニ
アモータ（１６）と；前記第１ステージの所定の計測方
向の位置を計測する第１の位置計測装置（２５）と；前
記第１の位置計測装置の計測結果に基づいて、かつ前記
第１のリニアモータの推力リップルを考慮しつつ、前記
第１のリニアモータを制御して、前記第１ステージの少
なくとも前記第１方向の駆動を制御する第１のステージ
制御系（Ｌ１）とを備えることを特徴とする。

【００２８】これによれば、第１のステージ制御系によ
り、第１の位置計測装置によって計測された、第１物体
を保持する第１ステージの所定の計測方向の位置情報
（位置の計測結果）に基づいて、かつ第１のリニアモー
タの推力リップルを考慮しつつ第１のリニアモータが制
御され、第１ステージの少なくとも第１方向の駆動が制
御される。従って、第１ステージを第１のリニアモータ
を用いて第１方向に駆動する際に、第１のリニアモータ
の発生する推力に含まれる推力リップルを相殺した状態
で第１ステージが駆動されることになり、推力リップル
を全く考慮していなかった場合に比べて、ステージの制
御性を向上させることが可能になる。

【００２９】ここで、所定の計測方向は、第１方向に対
して所定角度α（０°≦α＜９０°）を成す方向であれ
ば良い。かかる計測方向の第１ステージの位置に基づい
て簡単な演算により第１ステージの第１方向の位置を求
めることができるからである。

【００３０】この場合において、請求項７に記載の発明
の如く、前記第１物体とは異なる第２物体（Ｍ）を保持
する第２ステージ（ＭＳＴ）と；前記第２ステージを前
記第１方向に駆動する第２のリニアモータ（１４）と；
前記第２ステージの所定の計測方向の位置を計測する第
２の位置計測装置（１８）と；前記第１及び第２の位置
計測装置の計測結果に基づいて、かつ前記第２のリニア
モータの推力リップルを考慮しつつ、前記第２のリニア
モータを制御して、前記第１ステージと前記第２ステー
ジとが所定の位置関係になるように前記第２ステージを
制御する第２のステージ制御系（Ｌ２）とを更に備えて
いても良い。かかる場合には、第２のステージ制御系に
より、第１ステージの所定の計測方向の位置を計測する
第１の位置計測装置の計測結果である第１ステージの計
測方向の位置情報と、第２物体を保持する第２ステージ
の所定の計測方向の位置を計測する第２の位置計測装置
の計測結果である第２ステージの計測方向の位置情報と
に基づいて、かつ第２のリニアモータの推力リップルを
考慮しつつ、第２のリニアモータが制御され、第１ステ
ージと第２ステージとが所定の位置関係になるように第
２ステージが制御される。従って、第１ステージを第１
のリニアモータを用いて第１方向に駆動するとともに、
第１ステージの位置を目標値として第２ステージをそれ
に追従させて駆動する際に、第１のリニアモータの発生
する推力に含まれる推力リップルを相殺した状態で第１
ステージが駆動され、かつ第２のリニアモータに発生す
る推力に含まれる推力リップルを相殺した状態で第２ス
テージが駆動されることから、第２ステージの制御性に
影響を与える第１のリニアモータ及び第２のリニアモー
タの推力リップルがともに相殺されるので、第２ステー
ジの第１ステージに対する追従性能をも向上させること
が可能になる。

【００３１】ここで、第２の位置計測装置による所定の
計測方向は、第１方向に対して所定角度β（０°≦β＜
９０°）を成す方向であれば良く、所定角度βは前記所
定角度αと同一でも異なっていても良い。いずれにして
も第１方向に対して所定角度βを成す計測方向の第２ス
テージの位置に基づいて簡単な演算により第２ステージ
の第１方向の位置を求めることができるからである。

【００３２】上記請求項６に記載の発明において、請求
項８に記載の発明の如く、前記第１のステージ制御系
は、前記第１のリニアモータに推力指令値を与える第１
の駆動アンプ（３６）を含み、前記第１のリニアモータ
に対する推力指令値に応じた前記第１の駆動アンプでの
駆動力発生に起因する推力リップル分、前記第１のリニ
アモータの粘性力発生に起因する推力リップル分、及び
前記第１のリニアモータに固有の一定推力リップル分の
少なくとも１つを相殺することとしても良い。すなわ
ち、第１の駆動アンプでの駆動力発生に起因する推力リ
ップル分、第１のリニアモータの粘性力発生に起因する
推力リップル分、第１のリニアモータに固有の一定推力
リップル分の全てを相殺するように第１のリニアモータ
を制御しつつ第１ステージを駆動しても良いが、これに
限らず、前記３つの推力リップル分のうちの２つの組み
合わせ、又は各推力リップル分のうちのいずれか１つを
相殺するように第１のリニアモータを制御しつつ第１ス
テージを駆動することとしても良い。前者の場合には、
第１ステージの制御性を最大限向上させることが可能と
なるが、後者の場合であっても推力リップルを考慮しな
い場合に比べて第１ステージの制御性を向上させること
ができる。

【００３３】上記請求項７に記載の発明において、請求
項９に記載の発明の如く、前記第２のステージ制御系
は、前記第２のリニアモータに推力指令値を与える第２
の駆動アンプ（４８）を含み、前記第２のリニアモータ
に対する推力指令値に応じた前記第２の駆動アンプでの
駆動力発生に起因する推力リップル分、前記第１のリニ
アモータの粘性力発生に起因する推力リップル分、及び
前記第２のリニアモータに固有の一定推力リップル分の
少なくとも１つを相殺することとしても良い。すなわ
ち、第２の駆動アンプでの駆動力発生に起因する推力リ
ップル分、第２のリニアモータの粘性力発生に起因する
推力リップル分、第２のリニアモータに固有の一定推力
リップル分の全てを相殺するように第２のリニアモータ
を制御しつつ第２ステージを第１ステージに追従して駆
動しても良いが、これに限らず、前記３つの推力リップ
ル分のうちの２つの組み合わせ、又は各推力リップル分
のうちのいずれか１つを相殺するように第２のリニアモ
ータを制御しつつ第２ステージを第１ステージに追従し
て駆動しても良い。前者の場合には、第２ステージの追
従性能を最大限向上させることが可能となるが、後者の
場合であっても推力リップルを考慮しない場合に比べて
第２ステージの追従性能を向上させることができる。

【００３４】請求項１０に記載の発明は、所定のパター
ンを基板（Ｐ）上に転写する露光装置であって、前記第
１物体として前記基板を前記第１ステージ（ＰＳＴ）上
に保持する請求項６又は８に記載のステージ装置を備え
ることを特徴とする。

【００３５】これによれば、請求項６及び８に記載の各
発明にかかるステージ装置により基板を保持する第１ス
テージの制御性を向上させることができるので、露光動
作に際して基板の位置決め精度の向上による露光精度
（パターン転写精度）の向上と、位置決め整定時間の短
縮によるスループットの向上が可能になる。

【００３６】請求項１１に記載の発明は、マスク（Ｍ）
と基板（Ｐ）とを同期移動して前記マスクのパターンを
前記基板に転写する露光装置であって、前記第１物体と
して前記マスクと前記基板との一方を前記第１ステージ
上に保持し、前記第２物体として前記マスクと前記基板
との他方を前記第２ステージ上に保持する請求項７又は
９に記載のステージ装置を備えることを特徴とする。

【００３７】これによれば、請求項７及び９に記載の各
発明にかかるステージ装置により、第１ステージに対す
る第２ステージの位置関係の調整のための、第２ステー
ジの第１ステージに対する追従性能を向上させることが
できるので、第１ステージがマスク及び基板の一方を載
置するステージであり、第２ステージがマスク及び基板
の他方を載置するステージである場合には、走査露光時
の第１ステージと第２ステージとの同期制御性能の向上
と同期整定時間の短縮が可能になり、これにより、マス
クと基板との重ね合わせ精度（パターンの転写精度）の
向上とスループットの向上とを図ることができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図４に基づいて説明する。図１には、一実施形態の露
光装置１０の構成が概略的に示されている。この露光装
置１０は、第１ステージ（及びステージ）としてのプレ
ートステージＰＳＴに保持された基板（及び第１物体）
としてのガラスプレート（以下、「プレート」という）
Ｐと、第２ステージとしてのマスクステージＭＳＴに保
持された第２物体としてのマスクＭとを、投影光学系Ｐ
Ｌ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における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。

【００３９】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にお
けるＹ軸方向（紙面直交方向）に細長く延びる長方形の
領域又は円弧状の領域）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、プレートＰを保持してＸ軸方向に移動す
るプレートステージＰＳＴ、マスクステージＭＳＴ及び
プレートステージＰＳＴを支持するとともに投影光学系
ＰＬを保持する本体コラム１２、及び前記両ステージＭ
ＳＴ、ＰＳＴを制御する制御装置１１等を備えている。

【００４０】前記照明系ＩＯＰは、例えば特開平９−３
２０９５６号公報に開示されるように、光源ユニット、
シャッタ、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集
光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等
（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。

【００４１】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１２
ａの上面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介し
て浮上支持されており、駆動機構１４によってＸ軸方向
に駆動される。

【００４２】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（第２のリニアモ
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に固定された第２の位置計測装置としてのマ
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位置情報Ｓ３は、制御装置１
１に供給されている（図２参照）。

【００４３】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。

【００４４】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
上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持
されている。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（第１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。

【００４５】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
基板テーブル１９とを備えている。この基板テーブル１
９上にプレートＰ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
び回転方向に微少駆動されるようになっている。

【００４６】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。

【００４７】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Ｄ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）／Ｄ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。

【００４８】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。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。

【００４９】図２には、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ブロック図が示されている。

【００５０】制御装置１１は、目標位置を出力する目標
値出力部２６と、この目標値出力部２６から出力される
目標位置とプレート用干渉計２５から出力されるＸ位置
情報Ｓ１、すなわちプレートステージＰＳＴ（より正確
には、基板テーブル１９）のＸ軸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サーボ演算部３２からの
出力，前記位置偏差，Ｘ位置情報Ｓ１及び後述する差分
器４０からの出力が入力され、これらの入力に基づいて
後述の如くして推力リップルを演算するプレートステー
ジ推力リップル演算部３３と、前記プレートステージサ
ーボ演算部３２の出力からプレートステージ推力リップ
ル演算部３３の出力を減じる減算器３４と、この減算器
３４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に与える第１の駆動アンプ（及び駆動
アンプ）としての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及びプレートステージ推力リップル演算部３３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、すなわちプレートステージＰＳＴ（基板テーブ
ル１９）の速度を求めるものである。

【００５１】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
れる速度指令値と前記差分器４０の出力であるプレート
ステージＰＳＴ（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５
２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
組合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。

【００５２】すなわち、本実施形態では、上述のように
して、位置制御ループの内部ループ（マイナーループ）
として速度制御ループを有する多重ループ制御系から成
る第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。

【００５３】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１
８から出力されるＸ位置情報Ｓ３とを入力し、両者の差
であるプレートステージＰＳＴ（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からの出力，減算器４４の出力
（位置偏差），Ｘ位置情報Ｓ３及び後述する差分器４５
からの出力が入力され後述する推力リップルを演算する
マスクステージ推力リップル演算部４７と、マスクステ
ージサーボ演算部４６の出力からマスクステージ推力リ
ップル演算部４７の出力を減じる減算器４９と、この減
算器４９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に与える第２の駆動アンプとしての
マスクステージ駆動アンプ４８と、位置情報Ｓ３を差分
してマスクステージ推力リップル演算部４７に入力する
差分器４５とを備えている。差分器４５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の差をサンプ
リングクロック間隔で除して位置情報Ｓ３の時間変化
率、即ちマスクステージＭＳＴの速度を求めるものであ
る。

【００５４】この場合、マスクステージサーボ演算部４
６は、例えば減算器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。

【００５５】すなわち、本実施形態では、上述のように
して、プレート用干渉計２５から出力されるＸ位置情報
Ｓ１を目標値とし、この目標値とマスク用干渉計１８で
計測されるマスクステージＭＳＴの現在位置（Ｘ位置情
報）Ｓ３との差である位置偏差を零とするような位置制
御を行う位置制御ループから成る第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によると、プレ
ートステージＰＳＴに対するマスクステージＭＳＴの追
従制御が行なわれる。

【００５６】上述の如く、本実施形態では、プレートス
テージ位置・速度制御系Ｌ１によりプレートステージＰ
ＳＴの位置・速度制御が行われるが、図２に示されるよ
うに、プレートステージ推力リップル演算部３３により
プレートステージＰＳＴを駆動するリニアモータ１６が
発生する（であろう）推力に含まれる推力リップルが演
算により推定され、この推定された推力リップルが推力
リップル相殺指令として減算器３４に与えられ、プレー
トステージサーボ演算部３２の出力である推力指令値か
ら減じられるようになっている。このため、結果的にそ
の推力リップル分を相殺（あるいは効果的に補正）した
推力指令値が減算器３４からプレートステージ駆動アン
プ３６に与えられることとなり、この推力指令値がプレ
ートステージ駆動アンプ３６によって変換されたプレー
トステージ駆動信号Ｓ２に応じてリニアモータ１６が駆
動されると、推力リップルの影響が相殺、あるいは効果
的に低減されたリニアモータ１６の推力発生、すなわち
ステージの位置・速度制御が行われることとなる。

【００５７】ここで、推力リップルの補正の前提とな
る、推力リップルの演算による推定方法を、プレートス
テージ側リニアモータ１６を例にとって、詳述する。

【００５８】この場合リニアモータ１６の推力に含まれ
る推力リップルＦ_r は、前述した式（１）’で表わすこ
とができ、この式（１）’を、さらに具体的に表わす
と、次式（２）のようになる。Ｆ_r＝Ｆ₁＋Ｆ₂＋Ｆ₃ ＝Ｆ_d×Ｒ_d×ｓｉｎ｛２π×Ｐ／（２×ｐｐ）＋θ_d｝＋Ｖ×μ_c×Ｒ_c×ｓｉｎ（２π×Ｐ／ｐｐ＋θ_c）＋Ａ×sin（２π×Ｐ／ｐｐ＋θ_c） ……（２）式（２）の右辺第１項（Ｆ₁）は、プレートステージ駆
動アンプ３６での駆動推力発生に起因する推力リップル
分、第２項（Ｆ₂）は、リニアモータ１６の粘性力発生
に起因する推力リップル分、第３項（Ｆ₃）は、リニア
モータ１６特有の一定振幅を有する推力リップル分（一
定推力リップル分）である。

【００５９】上式（２）において、Ｆ_dはプレートステ
ージサーボ演算部３２から出力される推力指令値、Ｒ_d
はプレートステージ駆動アンプ３６から出力される駆動
信号のリップル率、Ｐはリニアモータ１６の可動子１６
ｂの固定子１６ａに対する位置、ｐｐはリニアモータ１
６のpole-pitch（磁極間ピッチ）、θ_dはプレートステ
ージ駆動アンプ３６の位相オフセット、Ｖはリニアモー
タ１６の駆動速度、μ _cはリニアモータ１６の粘性特
性、Ｒ_ｃはリニアモータ１６の粘性リップル率、θcは
粘性特性位相オフセット、Ａは一定振幅、をそれぞれ表
している。なお、リニアモータ１６の固定子１６ａに対
する可動子１６ｂの位置（以下、便宜上「モータ位置」
と呼ぶ）Ｐは、プレート用干渉計２５の出力であるＸ位
置情報Ｓ１から換算される値であり、露光動作の流れと
は別に、プレートステージＰＳＴを走査方向（Ｘ軸方
向）に数ｍｍ前後動かして，リニアモータ１６の可動子
１６ｂとこれに対応する固定子１６ａとの相対位置関
係、すなわちコイルと磁石の相対位置関係をプレート用
干渉計２５の計測値を用いて把握するための磁極位置合
わせと呼ばれる動作等を行う、いわゆるステージの初期
化（イニシャライズ）の際に、その換算関数（あるいは
換算式）が求められている。

【００６０】また、上式（２）中のパラメータの内、ｐ
ｐ、μ_ｃ及びＡはリニアモータ１６に固有の値であるが
既知の固定値である。また、Ｆ_d、Ｖ及びＰはリニアモ
ータ１６を駆動している最中随時変動する値であるが、
ここでは、プレートステージサーボ演算部３２、差分器
４０及びプレート用干渉計２５から出力される値がそれ
ぞれ用いられる。また、残りのパラメータＲ_d、θ_d、Ｒ
_c、θ_cは、号機（ステージ装置、露光装置）毎に異な
り、また、経時的に変動する値であるため、予めチュー
ニング動作によって決定されている。このチューニング
動作については後述する。

【００６１】式（２）に基づき、推力リップルの推定演
算を行う前記プレートステージ推力リップル演算部３３
は、例えば図４に示されるような構成とすることができ
る。

【００６２】この図４のプレートステージ推力リップル
演算部３３は、減算器２８の出力段にスイッチＳＷを介
して接続された第１のバンドパスフィルタ６１，及び第
２のバンドパスフィルタ６２と、これらのバンドパスフ
ィルタ６１、６２の出力がそれぞれ接続された演算器６
０とを備えている。バンドパスフィルタ６１、６２は、
スイッチＳＷがオン（ＯＮ）となる、後述するチューニ
ング時にのみ用いられるようになっているので、これら
の機能等についてはチューニング動作を説明する際に、
併せて説明する。なお、スイッチＳＷは、通常時（チュ
ーニング動作時以外の時）はオフ（ＯＦＦ）となってい
る。

【００６３】前記演算器６０は、リニアモータ１６に生
じる推力リップルのうちのプレートステージ駆動アンプ
３６の駆動推力発生に起因する推力リップル分（以下、
適宜「第１の推力リップル分」と呼ぶ）Ｆ₁を演算する
第１演算部７０Ａと、粘性抵抗に起因する推力リップル
分（以下、適宜「第２の推力リップル分」と呼ぶ）Ｆ ₂
を演算する第２演算部７０Ｂと、リニアモータ１６に固
有（特有）の一定振幅を有する推力リップル分（以下、
適宜「第３の推力リップル分」と呼ぶ）Ｆ₃を演算する
第３演算部７０Ｃと、これら第１〜第３演算部７０Ａ〜
７０Ｃの出力を加算して減算器３４に与える加算器８０
とを備えている。

【００６４】前記第１演算部７０Ａは、スイッチＳＷが
オンのとき、後述する適応制御（最適化制御）により、
パラメータＲ_d、θ_dの最適値を算出し、スイッチＳＷが
オフのとき、予め算出されたパラメータＲ_d、θ_dの最適
値を出力する第１の最適値処理部８１と、この第１の最
適値処理部８１から出力される値、Ｘ位置情報Ｓ１に基
づいて換算されるモータ位置Ｐ、リニアモータ磁極間ピ
ッチｐｐ、及びプレートステージサーボ演算部３２から
出力される推力指令値Ｆ_dに基づいて第１の推力リップ
ル分Ｆ₁を演算する第１演算処理部７１とを有する。こ
の第１演算処理部７１内には、加算器、乗算器、除算
器、ｓｉｎ演算器等が含まれており、Ｆ₁＝Ｆ_d×Ｒ_d×
ｓｉｎ｛２π×Ｐ／（２ｐｐ）＋θ_d｝の式に従って、
第１の推力リップル分Ｆ₁が推定演算される。

【００６５】前記第２演算部７０Ｂは、スイッチＳＷが
オンのとき、後述する適応制御（最適化制御）により、
パラメータＲ_c、θ_cの最適値を算出し、スイッチＳＷが
ＯＦＦのとき、予め算出されたパラメータＲ_c、θ_cの最
適値を出力する第２の最適値処理部８２と、この第２の
最適値処理部８２から出力される値、上記モータ位置
Ｐ、モータ速度Ｖ，粘性抵抗μ_c、及びリニアモータ磁
極間ピッチｐｐに基づいて第２の推力リップル分Ｆ₂を
演算する第２演算処理部７２とを有する。この第２演算
処理部７２内には、加算器、乗算器、除算器、ｓｉｎ演
算器等が含まれ、Ｆ₂＝Ｖ×μ_c×Ｒ_c×ｓｉｎ（２π×
Ｐ／ｐｐ＋θ_c）の式に従って、第２の推力リップル分
Ｆ₂の推定演算が行われる。

【００６６】更に、前記第３演算部７０Ｃは、リニアモ
ータ１６に固有の既知の一定振幅Ａ、上記第２の最適値
処理部８２からのパラメータθ_c、上記モータ位置Ｐ、
及びリニアモータ磁極間ピッチｐｐに基づいて第３の推
力リップル分Ｆ₃を演算する第３演算処理部７３を備え
ている。この第３演算処理部７３内には、加算器、乗算
器、除算器、ｓｉｎ演算器等が含まれ、Ｆ₃＝Ａ×ｓｉ
ｎ（２π×Ｐ／ｐｐ＋θ_c）の式に従って第３の推力リ
ップル分Ｆ₃の推定演算が行われる。

【００６７】前記加算器８０は、上記第１、第２及び第
３演算部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃにおいて演算された各
推力リップル分を加算して、リニアモータ１６の発生推
力に含まれる推力リップルＦ_rを算出し、推力リップル
相殺指令値として減算器３４にフィードフォワード入力
する。これにより、減算器３４でプレートステージサー
ボ演算部３２からの推力指令値から推力リップルＦ_rが
減じられた値が推力指令値としてプレートステージ駆動
アンプ３６に与えられ、該プレートステージ駆動アンプ
３６によりこの推力指令値が変換されたリニアモータ駆
動信号に基づいてリニアモータ１６が駆動されることと
なる。従って、本実施形態によると、リニアモータ１６
は、その発生する推力に含まれる推力リップルが相殺さ
れた状態あるいは効果的に低減された状態で駆動され、
プレートステージＰＳＴは、位置・速度制御性が向上す
ることは明らかである。

【００６８】また、本実施形態では、マスクステージ位
置制御系Ｌ２によりマスクステージＭＳＴのプレートス
テージＰＳＴに対する追従制御が行われるが、マスクス
テージ推力リップル演算部４７を上述したプレートステ
ージ推力リップル演算部３３と同様に構成することによ
り、上記と同様にして、リニアモータ１４を、推力リッ
プルが相殺された状態あるいは効果的に低減された状態
で駆動することができ、これによりマスクステージＭＳ
ＴのプレートステージＰＳＴに対する追従制御性能を向
上させることができる。

【００６９】次に、前述した適応制御によりパラメータ
Ｒ_d、θ_d、Ｒ_c、θ_cの最適値を求めるためのチューニン
グ動作について説明する。

【００７０】このチューニング動作は、プレートステー
ジ位置・速度制御系Ｌ１、マスクステージ位置制御系Ｌ
２の順に行われる。プレートステージ位置・速度制御系
Ｌ１のチューニング動作に際しては、まず、不図示の主
制御装置により、制御装置１１に対してプレートステー
ジの等速制御開始の指令及びその等速制御の目標速度Ｖ
（例えばＶ＝Ｖ₁＝１００ｍｍ／ｓｅｃ）が入力される
とともに、前述した図４のプレートステージ推力リップ
ル演算部３３内のスイッチＳＷがオンにされる。

【００７１】次に、上記の等速制御開始の指令及びその
等速制御の目標速度Ｖの入力に応じて目標値出力部２６
から目標位置が出力され、減算器２８から前述した位置
偏差が出力され、これを動作信号としてプレートステー
ジ位置・速度制御系Ｌ１によりプレートステージＰＳＴ
の等速制御が開始される。このプレートステージ位置・
速度制御系Ｌ１のチューニング動作中は、マスクステー
ジＭＳＴは、停止状態であっても、プレートステージＰ
ＳＴに追従制御状態のいずれであっても構わない。この
とき、減算器２８からの位置偏差はプレートステージサ
ーボ演算部３２とともにプレートステージ推力リップル
演算部３３内の第１、第２のバンドパスフィルタ６１、
６２に入力される。このとき、減算器２８から出力され
る位置偏差は、リニアモータ１６が発生する推力に含ま
れる推力リップルと同一の周波数の信号となる。

【００７２】すなわち、推力リップルＦ_rは、周波数ｆ_d
＝Ｖ/（２ｐｐ）〔Ｈz〕の第１の推力リップル分Ｆ
₁と、周波数ｆ_c＝Ｖ／ｐｐ〔Ｈz〕の第２、第３の推力
リップル分Ｆ₂、Ｆ₃を合成した信号となり、その周波数
は前記周波数ｆ_d、ｆ_cを合成した周波数となり、位置偏
差もこれと同一周波数の信号となる。この場合、位置偏
差には、周波数ｆ_dの成分と、周波数ｆ_cの成分とが含ま
れる。

【００７３】しかるに、前記第１のバンドパスフィルタ
６１は、第１の推力リップル分Ｆ₁と同一の周波数ｆ_dの
である成分（周波数成分）の信号を通過させ、前記第２
のバンドパスフィルタ６２は、周波数ｆ_cの成分の信号
を通過させる機能を有している。このため、位置偏差の
うち、周波数ｆ_dの成分の信号のみが第１のバンドパス
フィルタ６１を通過して第１の最適値処理部８１に入力
し、残りの周波数ｆ _cの成分の信号のみが第２のバンド
パスフィルタ６２を通過して第２の最適値処理部８２に
入力する。第１の最適値処理部８１では、上記周波数ｆ
_dの成分の信号の入力により、一般的な適応制御則、例
えば最小二乗法等を用いて、上記入力、すなわち周波数
ｆ_dの成分の信号が、最小となるように（所定のしきい
値以下となるように）、パラメータＲ_d、θ_dの値を調整
し、決定する。同様に、第２の最適値処理部８２では、
上記周波数ｆ_cの成分の信号の入力により、一般的な適
応制御則、例えば最小二乗法等を用いて、上記入力、す
なわち周波数ｆ_cの成分の信号が、最小となるように
（所定のしきい値以下となるように）、パラメータ
Ｒ_c、θ_cの値を調整し、決定する。そして、パラメータ
Ｒ_d、θ_dの値の調整、パラメータＲ_c、θ_cの値の調整が
完了すると、第１、第２の最適値処理部８１、８２から
その旨が主制御装置に通知され、前記スイッチＳＷがオ
フされる。このように、最小二乗法を用いることによ
り、速やかにパラメータの調整を行うことが可能とな
る。但し、必ずしも上記パラメータＲ_d、θ_d、Ｒ_c、θ_c
の決定を最小二乗法等によって行う必要はなく、次のよ
うにして、試行錯誤的にチューニング動作を行っても良
い。

【００７４】すなわち、第１の最適値処理部８１では、
上記周波数ｆ_dの成分の信号の入力により、パラメータ
Ｒ_d、θ_dとして、予め定められた設計値を出力し、第１
演算処理部７１でこのパラメータＲ_d、θ_dを用いて前述
した第１の推力リップル分Ｆ ₁の推定演算を行う。これ
と同時に、第２の最適値処理部８２では、上記周波数ｆ
_cの成分の信号の入力により、パラメータＲ_c、θ_cとし
て、予め定められた設計値を出力し、第２演算処理部７
２でこのパラメータＲ_c、θ_cを用いて前述した第２の推
力リップル分Ｆ₂の推定演算を行う。そして、これらの
推力リップル分Ｆ₁、Ｆ₂、及び前述した第３の推力リッ
プル分Ｆ₃が加算器８０で加算され、前述と同様にして
演算された推力リップルＦ_rを相殺したリニアモータ１
６の駆動が行われる。

【００７５】次に、第１の最適値処理部８１では、減算
器２８からの位置偏差の内の上記周波数ｆ_dの成分の信
号が小さくなるように、パラメータＲ_d、θ_dを変更し、
第２の最適値処理部８２では、減算器２８からの位置偏
差の内の上記の周波数ｆ_cの成分の信号が小さくなるよ
うに、パラメータＲ_c、θ_cを変更する。第１演算処理部
７１でその変更されたパラメータＲ_d、θ_dを用いて前述
した第１の推力リップル分Ｆ₁の推定演算を行う。これ
と同時に、第２演算処理部７２でこのパラメータＲ_c、
θ_cを用いて前述した第２の推力リップル成分Ｆ₂の推定
演算を行う。そして、これらの推力リップル分Ｆ₁、
Ｆ₂、及び前述した第３の推力リップル分Ｆ ₃が加算器８
０で加算され、前述と同様にして演算された推力リップ
ルＦ_rを相殺したリニアモータ１６の駆動が行われる。

【００７６】このようにして、減算器２８からの位置偏
差の内の上記周波数ｆ_dの成分の信号、周波数ｆ_dの成分
の信号がより小さくなるように、パラメータの設定変更
を繰り返し、減算器２８からの位置偏差の内の上記の周
波数ｆ_dの成分の信号、周波数ｆ_dの成分の信号がともに
それぞれのしきい値以下になった時点で、第１、第２の
最適値処理部８１、８２から主制御装置にその旨が通知
され、前記スイッチＳＷがオフされる。

【００７７】このようにして、プレートステージ位置・
速度制御系Ｌ１のチューニング動作が終了すると、上記
のチューニング動作が終了したプレートステージＰＳＴ
の等速移動に追従したマスクステージＭＳＴの追従制御
（等速移動）が行われ、この等速移動中に主制御装置の
管理の下、マスクステージ位置制御系Ｌ２のチューニン
グ動作が上述したプレートステージ位置・速度制御系Ｌ
１のチューニング動作と同様にして行われ、マスクステ
ージ推力リップル演算部４７により、リニアモータ１４
の推力に含まれる推力リップルの演算に用いるパラメー
タＲ_d、θ_d、Ｒ _c、θ_cが決定される。

【００７８】なお、上記においては、説明の便宜上か
ら、演算器６０を各機能ブロックに分けて説明したが、
実際には、この演算器６０はマイクロコンピュータによ
って構成されるものである。

【００７９】また、上記チューニング動作に際しては、
ある目標速度Ｖ＝Ｖ₁（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ）の
ステージＰＳＴ、ＭＳＴの等速移動時に、上記４つのパ
ラメータを決定するものとしたが、異なる複数の目標速
度、例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、
５０ｍｍ／ｓｅｃ等のそれぞれについて上記チューニン
グ動作を行って、それぞれの速度時について上記４つの
パラメータの最適値をそれぞれ求め、それらの求めた値
を平均、あるいは重み付け平均して得られる値をパラメ
ータＲ_d、θ_d、Ｒ_c、θ_cの値として決定するようにして
も良い。

【００８０】また、上記チューニング動作は、所定のイ
ンターバルで行っても良く、あるいは、リニアモータ１
６、１４の磁極位置合わせ、あるいは磁極位置合わせを
含む初期化の際に行っても良い。後者の場合には、スル
ープットに影響を与えることなく、チューニング動作を
行なうことが可能となる。

【００８１】なお、本実施形態において、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エアあるいはフ
ァームウエアによって実現しても良いことはもちろんで
ある。

【００８２】以上説明したように、本実施形態に係る露
光装置１０によれば、プレートステージ位置・速度制御
系Ｌ１により、プレート用干渉計２５によって計測され
たプレートステージＰＳＴのＸ位置情報Ｓ１に基づい
て、かつリニアモータ１６の推力リップルを考慮しつつ
リニアモータ１６が制御され、プレートステージＰＳＴ
の第１方向の駆動が制御される。従って、プレートステ
ージＰＳＴをリニアモータ１６を用いてＸ軸方向に駆動
する際に、リニアモータ１６の発生する推力に含まれる
推力リップルを相殺した状態でプレートステージＰＳＴ
が駆動されることになり、推力リップルを全く考慮して
いなかった場合に比べて、プレートステージＰＳＴの制
御性を向上させることが可能になる。

【００８３】また、本実施形態では、マスクステージ位
置制御系Ｌ２により、プレート用干渉計２５により計測
されるプレートステージＰＳＴのＸ位置情報Ｓ１とマス
ク用干渉計１８により計測されるマスクステージＭＳＴ
のＸ位置情報Ｓ３とに基づいて、かつリニアモータ１４
の推力リップルを考慮しつつ、リニアモータ１４が制御
され、プレートステージＰＳＴとマスクステージＭＳＴ
とが所定の位置関係になるようにマスクステージＭＳＴ
が制御される。従って、プレートステージＰＳＴをリニ
アモータ１６を用いてＸ軸方向に駆動するとともに、そ
のプレートステージＰＳＴの位置を目標値としてマスク
ステージＭＳＴをそれに追従させて駆動する際に、リニ
アモータ１６の発生する推力に含まれる推力リップルを
相殺した状態でプレートステージＰＳＴが駆動され、か
つリニアモータ１４の発生する推力に含まれる推力リッ
プルを相殺した状態でマスクステージＭＳＴが駆動され
ることから、マスクステージの制御性に影響を与えるリ
ニアモータ１６及びリニアモータ１４の推力リップルが
ともに相殺され、これによりマスクステージＭＳＴのプ
レートステージＰＳＴに対する追従性能をも向上させる
ことが可能になる。

【００８４】また、本実施形態の露光装置１０による
と、上述の如く、プレートステージＰＳＴに対するマス
クステージＭＳＴの位置関係の調整のための、マスクス
テージＭＳＴのプレートステージＰＳＴに対する追従性
能を向上させることができるので、走査露光時のプレー
トステージＰＳＴ（プレートＰ）とマスクステージＭＳ
Ｔ（マスクＭ）との同期制御性能の向上と同期整定時間
の短縮が可能になり、これにより、マスクＭとプレート
Ｐとの重ね合わせ精度（パターンの転写精度）の向上と
スループットの向上とを図ることができる。

【００８５】なお、上記実施形態では、露光工程に先立
つチューニング時に、リニアモータ１６、１４に対する
推力指令値に応じた駆動アンプ３６、４８での駆動力発
生に起因する推力リップル分Ｆ₁、リニアモータ１６、
１４の粘性力発生に起因する推力リップル分Ｆ₂、リニ
アモータ１６、１４に固有の一定推力リップル分Ｆ₃の
全てを推定演算するためのパラメータの決定を行い、走
査露光時等のプレートステージＰＳＴ、マスクステージ
ＭＳＴの駆動時に、リニアモータ１６、１４の推力リッ
プルの３成分Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃の全てを相殺する場合につ
いて説明したが、本発明がこれに限定されるものではな
い。すなわち、チューニング時において、上記実施形態
と同様に、４つのパラメータの決定を行う場合であって
も、走査露光時等のプレートステージＰＳＴ、マスクス
テージＭＳＴの駆動時には、各推力リップル分のうちの
任意の２つの組み合わせ、又はいずれか１つを相殺する
ようにリニアモータを制御することとしても良い。ある
いは、チューニング時において、推力リップル分Ｆ₁、
推力リップル分Ｆ₂、推力リップル分Ｆ₃のうちの任意の
２つの組み合わせ、又はいずれか１つを推定演算するた
めのパラメータのみを決定し、これに応じて走査露光時
等に推力リップルの推定演算を行っても良い。いずれに
しても、リニアモータ及びこれによって駆動されるステ
ージを従来に比べてより精度良く駆動することが可能で
ある。

【００８６】また、上記実施形態では、プレートステー
ジに対してマスクステージを追従制御させることとした
が、これに限らず、マスクステージに対してプレートス
テージを追従制御させることとしても良いことは勿論で
ある。

【００８７】更に、一方のステージに対して追従制御さ
れる他方のステージの制御系には、必ずしも推力リップ
ルを相殺する為の制御系を採用することは無く、他方の
ステージの制御系を従来どおりの制御系としても、一方
のステージを駆動するリニアモータの推力リップルが相
殺されることから、他方のステージの位置制御性も従来
より向上させることが可能である。

【００８８】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影光学系を露光装置に組み込み光学調整すると
ともに、多数の機械部品からなるマスクステージやプレ
ートステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を
接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をする
ことにより本実施形態の露光装置を製造することができ
る。露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理され
たクリーンルームで行うことが望ましい。

【００８９】なお、上記実施形態では、本発明が等倍一
括転写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・スキャ
ン方式の液晶用あるいは、半導体製造用のスキャニング
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。この他、本発明に係るステージ装置は、マスクと基
板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型露
光装置にも好適に適用できる。すなわち、本発明に係る
ステージ装置を構成する第１ステージに基板を保持させ
ることにより、その第１ステージの制御性を向上させる
ことができるので、露光動作に際して基板の位置決め精
度の向上による露光精度（パターン転写精度）の向上
と、位置決め整定時間の短縮によるスループットの向上
が可能になる。

【００９０】また、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は勿論、その他、露光装置以
外の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。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ージの駆動方法によれば、ステージの制御性能を向上さ
せることができるという効果がある。

【００９２】また、本発明に係るステージ装置によれ
ば、ステージの制御性能を向上させることができるとい
う効果がある。

【００９３】また、本発明に係る露光装置によれば、ス
ループット及び露光精度の向上を図ることができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図
である。

【図２】図１の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のステージ制御装置を構成するプレートス
テージサーボ演算部３２の内部の詳細を示す制御ブロッ
ク図である。

【図４】図２のステージ制御装置を構成するプレートス
テージ推力リップル演算部３３の内部の詳細を示す制御
ブロック図である。

【図５】従来の露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。

【図６】従来のステージ制御装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】１０…露光装置、１４…リニアモータ（第２のリニアモ
ータ）、１６…リニアモータ（第１のリニアモータ）、
１８…マスク用干渉計（第２の位置計測装置）、２５…
プレート用干渉計（第１の位置計測装置）、３６…プレ
ートステージ駆動アンプ（駆動アンプ、第１の駆動アン
プ）、４８…マスクステージ駆動アンプ（第２の駆動ア
ンプ）、ＰＳＴ…プレートステージ（ステージ、第１ス
テージ）、Ｐ…プレート（第１物体、基板）、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）、Ｍ…マスク（第２物体）、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）。

フロントページの続きＦターム(参考） 5F046 BA05 CC01 CC02 CC03 CC16 CC18 DA07 DA08 5H303 AA06 BB01 BB07 BB11 BB20 CC06 DD04 DD10 EE03 EE07 FF06 GG13 HH01 HH07 JJ02 KK02 KK03 KK07 KK11 KK18 KK22 KK27 KK33 5H540 AA10 BB03 BB06 EE02 EE05 EE06 EE10 EE14 EE15 EE20 FA02 FA12 FB04 GG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動アンプを介してリニアモータに推力
指令値を与えてステージを駆動するステージの駆動方法
であって、前記ステージを駆動しつつ、前記リニアモータの発生す
る推力に含まれる推力リップル推定用のパラメータを決
定する第１工程と；前記第１工程で決定された前記パラ
メータに基づいて推定された推力リップルを考慮して、
前記リニアモータを用いて前記ステージを駆動する第２
工程とを含むことを特徴とするステージの駆動方法。
【請求項２】前記第１工程で決定される前記パラメー
タには、少なくとも前記リニアモータに対する推力指令
値に応じた前記駆動アンプでの駆動力発生に起因する推
力リップル分を推定するためのパラメータが含まれるこ
とを特徴とする請求項１に記載のステージの駆動方法。
【請求項３】前記第１工程で決定される前記パラメー
タには、少なくとも前記リニアモータの粘性力発生に起
因する推力リップル分を推定するためのパラメータが含
まれることを特徴とする請求項１又は２に記載のステー
ジの駆動方法。
【請求項４】前記第１工程で決定される前記パラメー
タには、少なくとも前記リニアモータに固有の一定推力
リップル分を推定するためのパラメータが含まれること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステ
ージの駆動方法。
【請求項５】前記第１工程は、前記リニアモータの磁
極位置合わせの際に行われることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一項に記載のステージの駆動方法。
【請求項６】第１物体を保持する第１ステージと；前
記第１ステージを第１方向に駆動する第１のリニアモー
タと；前記第１ステージの所定の計測方向の位置を計測
する第１の位置計測装置と；前記位置計測装置の計測結
果に基づいて、かつ前記第１のリニアモータの推力リッ
プルを考慮しつつ、前記第１のリニアモータを制御し
て、前記第１ステージの少なくとも前記第１方向の駆動
を制御する第１のステージ制御系とを備えることを特徴
とするステージ装置。
【請求項７】前記第１物体とは異なる第２物体を保持
する第２ステージと；前記第２ステージを前記第１方向
に駆動する第２のリニアモータと；前記第２ステージの
所定の計測方向の位置を計測する第２の位置計測装置
と；前記第１及び第２の位置計測装置の計測結果に基づ
いて、かつ前記第２のリニアモータの推力リップルを考
慮しつつ、前記第２のリニアモータを制御して、前記第
１ステージと前記第２ステージとが所定の位置関係にな
るように前記第２ステージを制御する第２のステージ制
御系とを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の
ステージ装置。
【請求項８】前記第１のステージ制御系は、前記第１
のリニアモータに推力指令値を与える第１の駆動アンプ
を含み、前記第１のリニアモータに対する推力指令値に
応じた前記第１の駆動アンプでの駆動力発生に起因する
推力リップル分、前記第１のリニアモータの粘性力発生
に起因する推力リップル分、及び前記第１のリニアモー
タに固有の一定推力リップル分の少なくとも１つを相殺
することを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
【請求項９】前記第２のステージ制御系は、前記第２
のリニアモータに推力指令値を与える第２の駆動アンプ
を含み、前記第２のリニアモータに対する推力指令値に
応じた前記第２の駆動アンプでの駆動力発生に起因する
推力リップル分、前記第１のリニアモータの粘性力発生
に起因する推力リップル分、及び前記第２のリニアモー
タに固有の一定推力リップル分の少なくとも１つを相殺
することを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
【請求項１０】所定のパターンを基板上に転写する露
光装置であって、前記第１物体として前記基板を前記第１ステージ上に保
持する請求項６又は８に記載のステージ装置を備えるこ
とを特徴とする露光装置。
【請求項１１】マスクと基板とを同期移動して前記マ
スクのパターンを前記基板に転写する露光装置であっ
て、前記第１物体として前記マスクと前記基板との一方を前
記第１ステージ上に保持し、前記第２物体として前記マ
スクと前記基板との他方を前記第２ステージ上に保持す
る請求項７又は９に記載のステージ装置を備えることを
特徴とする露光装置。