JP2005303035A - 制御装置、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同期移動中の両ステージの同期誤差の低減のために制御パラメータを最適化する。
【解決手段】同期移動中に求められた同期誤差ｅ_iの時系列情報（ｉ＝１〜ｉ_end−Ｍ＋１）に対し、例えばスリット幅とスキャン速度とで決定された幅Ｗ_sizeを有する窓を走査し、同期精度の指標としての、標本移動標準偏差Ｗ_mean［ｊ］（ｊ＝１〜ｊ_end（＝ｉ_end−Ｍ＋１））を算出し、この中で最大であった標本移動標準偏差の最大値（ＭＳＤ値）を、制御パラメータの最適化の際の評価関数の値とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、制御装置、露光装置及び露光方法並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、移動体間の同期移動を制御する制御装置、照明光に対するマスク及び物体の所定方向への同期走査により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上に転写する露光装置及び該露光装置を用いる露光方法、並びに該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。

従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、適宜「マスク」又は「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「物体」又は「ウエハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。かかる露光装置としては、従来は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置（いわゆるステッパ）が主流であったが、半導体素子の高集積化によるパターンの微細化に伴い、より大面積かつ高精度な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）が主流となりつつある。

スキャニング・ステッパでは、照明光に対しレチクルを保持するレチクルステージと、ウエハを保持するウエハステージとを、照明光の光軸に略直交する面内の所定方向にそれぞれ同期走査させつつ、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介してウエハ上に転写する走査露光が行われる。したがって、この走査露光においては、同期走査中の両ステージの同期精度を高めることが、露光精度の観点からすれば最も重要なポイントであるといえる。

同期走査中の両ステージの同期精度を高めるためには、両ステージを同期移動させる制御系の動作を規定する制御パラメータ（例えばフィードバック制御系のループゲイン）が最適化されている必要がある。そこで、従来より、制御パラメータを最適化するための様々な技術が導入されている。例えば、遺伝的アルゴリズムなどの最適化手法を用いて、両ステージの制御系の制御パラメータを最適化するのは、そのような最適化技術の一例である（特許文献１）。この最適化技術では、最適化の基準となる評価関数における評価指標を、目標位置への位置決め誤差と、目標位置への整定時間、若しくは各制御パラメータの和としている。

しかしながら、制御パラメータの最適化の基準となる評価関数における評価指標は、上記のようなものには限られない。例えば、走査露光における露光精度を高めるには両ステージの同期誤差（追従誤差）を低減することが重要であるが、このような視点から制御パラメータの最適化を行うには、同期誤差が両ステージの同期移動中満遍なく低減されているか否かを判断するための基準を評価指標とする評価関数を設定する必要があった。

特開２００２−１６３００５号公報

上記事情の下になされた本発明は、第１の観点からすると、移動体（ＷＳＴ，ＲＳＴ）間の同期移動を制御する制御装置であって、少なくとも１つの制御パラメータの設定値に基づいて、前記同期移動を制御する制御系（１９）と；前記同期移動中の一方の移動体に対する他方の移動体の追従誤差に関する時系列情報を検出する検出装置（２０）と；最適化手法を用い、前記同期移動中に検出された追従誤差に関する時系列情報の散らばり具合を評価指標とする評価関数の値を最良とする前記制御パラメータの最適値を決定する最適化装置（２０）と；を備える制御装置である。

これによれば、最適化手法を用い、同期移動中に検出された追従誤差に関する時系列情報の散らばり具合を評価指標とする評価関数の値を最良とする制御系の制御パラメータの最適値を決定するので、制御パラメータを、同期誤差を最も低減することができる最適値に調整することができる。

本発明は、第２の観点からすると、照明光（ＩＬ）に対するマスク（Ｒ）及び物体（Ｗ）の所定方向への同期走査により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する露光装置であって、前記マスクを保持する第１移動体（ＲＳＴ）と；前記物体を保持する第２移動体（ＷＳＴ）と；前記第１移動体と前記第２移動体との同期移動を制御する本発明の制御装置（２０）と；を備える露光装置である。かかる場合には、本発明の露光装置を用いて第１移動体と第２移動体との同期移動を制御するので、両移動体の同期誤差が低減され、結果的に高精度な露光を実現することができる。

本発明は、第３の観点からすると、照明光（ＩＬ）に対するマスク（Ｒ）及び物体（Ｗ）の所定方向への同期走査により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する露光方法であって、本発明の露光装置（１００）を用い、前記マスク上のパターンを前記物体に転写する工程を含む露光方法である。かかる場合には、本発明の露光装置を用いて走査露光を行うので、高精度な露光を実現することができる。

本発明は、第４の観点からすると、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、前記リソグラフィ工程では、本発明の露光方法を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法である。かかる場合には、本発明の露光方法を用いて露光を行うため、高精度な露光を実現することができるので、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図８に基づいて説明する。

図１には、本発明の制御装置を備える一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持する第１移動体としてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、物体としてのウエハＷを保持する第２移動体としてのウエハステージＷＳＴ、アライメント検出系ＡＳ、制御系としてのステージ制御装置１９及び装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。

前記照明系１０は、光源、フライアイレンズ等からなる照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。こうした照明系の構成は、例えば、特開平１０−１１２４３３号公報に開示されている。この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０における照明光ＩＬの照射量制御は、主制御装置２０の指示の下で行われる。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置制御のため、不図示のレチクルステージ駆動部により、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。さらに、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴがＺ軸方向にも微小駆動可能となっていても良い。レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報ＲＰ（Ｘ軸方向に関する位置情報をＲＰ_Xとし、Ｙ軸方向に関する位置情報をＲＰ_Yとし、まとめてＲＰ（ＲＰ_X，ＲＰ_Y）としている）は、ステージ制御装置１９に送られている。ステージ制御装置１９は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。なお、レチクルステージＲＳＴの位置情報ＲＰは、ステージ制御装置１９を介して、主制御装置２０に供給されている。

前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックな光学系であり、所定の縮小倍率β（例えば１／５、１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分倒立像）が、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。

前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、ベースＢＳ上に配置され、このウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。

このウエハステージＷＳＴは、リニアモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等を含んで構成されるウエハステージ駆動部２４の駆動により、ＸＹ２次元平面内（Ｚ軸回りの回転含む）方向に駆動可能に構成されている。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、ウエハレーザ干渉計１８（以下、「ウエハ干渉計１８」と略述する）によって、移動鏡１７を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報ＷＰ（ＷＰ_X，ＷＰ_Y）は、ステージ制御装置１９に送られている。ステージ制御装置１９は、この位置情報ＷＰに基づいてウエハステージＷＳＴの位置を制御する。

ウエハステージＷＳＴは、不図示の駆動部により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの直交面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）にも微動可能に構成されている。また、ウエハステージＷＳＴ上には、後述するアライメント検出系ＡＳの検出中心から投影光学系ＰＬの光軸ＡＸまでの距離を計測するベースライン計測等のための各種基準マークが形成された不図示の基準マーク板が固定されている。

前記アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置された、オフアクシス方式のアライメントセンサである。このアライメント検出系ＡＳは、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）や上記の基準マーク板上の基準マークの撮像結果を、主制御装置２０に供給する。

また、露光装置１００では、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する照射光学系１３と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束をそれぞれスリットを介して受光する受光光学系１４とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系が、投影光学系ＰＬを支える支持部（図示省略）に固定されている。この多点フォーカス検出系（１３、１４）としては、例えば特開平５−１９０４２３号公報に開示されるものと同様の構成のものが用いられ、ステージ制御装置１９は、この多点フォーカス検出系（１３、１４）からのウエハ位置情報に基づいて、ウエハステージ駆動部２４を介して、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及び傾斜方向に駆動する。

前記主制御装置２０は、照明系１０、ステージ制御装置１９、各種検出系など、露光装置１００の動作全般を制御する。また、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９とともに制御装置を構成し、ステージ制御装置の動作を規定する後述する制御パラメータを最適化する機能を有しており、その最適化の結果である制御パラメータの最適値に関する情報を含む指令ＳＰＤをステージ制御装置１９に供給する。また、主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの軌道条件（例えば、走査開始位置（及び初期速度）、走査終了位置（及び最終速度）等）に関する情報を含む指令ＳＴＤを、ステージ制御装置１９に供給する。また、主制御装置２０には、表示装置２１及び入力装置２２が接続されている。

なお、主制御装置２０の各機能に関しては、これらをハード・ワイヤードで実現してもよいが、設計変更が容易性の観点から、ソフトウエアプログラムによって実現するのが望ましい。すなわち、主制御装置２０には、１つ又は複数のＣＰＵやメモリなど、プログラムを実行可能なハードウエアが実装されているものとし、ＣＰＵがそのプログラムを処理することにより、上記各機能が実現されるものとする。

前記ステージ制御装置１９は、上位装置である主制御装置２０の指示の下で、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの位置制御を行う。より具体的には、主制御装置２０から送られた上記指令ＳＴＤに基づいて、ステージ制御装置１９は、ウエハステージ駆動部２４に対してウエハステージＷＳＴの駆動指令を出力し、不図示のレチクルステージ駆動部に対してレチクルステージＲＳＴの駆動指令を出力するが、それらの駆動指令は、ステージ制御装置１９内に構築されたフィードバック制御系によって作成される。

さらに、ステージ制御装置１９は、レチクル干渉計１６から送られるレチクルステージＲＳＴの実測位置情報ＲＰと、内部の演算により得られるレチクルステージＲＳＴに対する位置指令ＲＰ’とを主制御装置２０に送っている。主制御装置２０では、この実測位置情報ＲＰ及び位置指令ＲＰ’を取得することにより、後述する方法で制御パラメータを最適化する。

図２には、ステージ制御装置１９の概略構成が示されている。図２に示されるように、ステージ制御装置１９は、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期制御を統括制御する同期制御ユニット８０と、ウエハステージＷＳＴの位置制御を行うウエハステージコントローラＷＳＣと、レチクルステージＲＳＴの位置制御を行うレチクルステージコントローラＲＳＣとを含んで構成されている。なお、図２において示されるウエハステージ系Ｗ_pは、ウエハステージ駆動部２４、ウエハステージＷＳＴ、ウエハ干渉計１８、多点フォーカス検出系（１３、１４）を含んで構成されるウエハステージコントローラＷＳＣの制御対象全体を示すブロックである。また、レチクルステージ系Ｒ_pは、レチクルステージ駆動部（不図示）、レチクルステージＲＳＴ、レチクル干渉計１６を含んで構成されるレチクルステージコントローラＲＳＣの制御対象全体を示すブロックである。

前記同期制御ユニット８０は、太線の両矢印で示されるように、主制御装置２０とデータを送受信するためのインタフェースを有している。これにより、同期制御ユニット８０は、主制御装置２０からの指示（上記指令ＳＴＤ、ＳＰＤ）を受け取り、その指示の下、ステージ制御装置１９の他の構成要素を統括制御する。例えば、同期制御ユニット８０は、主制御装置２０から送られた指令ＳＴＤに基づいて、ウエハステージＷＳＴに対するサンプリング時間当たりの位置指令ＷＰ’を作成して出力する。この位置指令ＷＰ’は、ウエハ干渉計１８の計測値ＷＰに対応させるべく、Ｘ軸方向に関する位置指令と、Ｙ軸方向に関する位置指令とを含んでいるものとする。

位置指令ＷＰ’は、減算器５０に入力される。減算器５０は、位置指令ＷＰ’からウエハ干渉計１８の計測値ＷＰを減算し、その減算結果を位置偏差ΔＰ_Wとして出力する。

前記ウエハステージコントローラＷＳＣは、例えば（比例＋積分）制御動作を行うＰＩコントローラから成り、ウエハステージＷＳＴに対する目標駆動量（ウエハステージ駆動部２４が発生すべき推力指令）を、ウエハステージ系Ｗ_p（具体的には、ウエハステージ駆動部２４）に対して出力する。ウエハステージ系Ｗ_pから出力されるフィードバック情報（すなわちウエハ干渉計１８の計測値ＷＰ等）は、前述のように減算器５０に入力される。すなわち、この減算器５０、ウエハステージ系Ｗ_p及びウエハステージコントローラＷＳＣで、ウエハステージＷＳＴのフィードバック制御系が構築されている。なお、ウエハステージコントローラＷＳＣには、ウエハステージＷＳＴの実測位置情報ＷＰも入力されており、この情報ＷＰにより、ウエハステージＷＳＴに対する速度制御も行われている。

ウエハステージ系Ｗ_pから出力されるフィードバック情報ＷＰは、同期制御ユニット８０にも出力されている。前記同期制御ユニット８０は、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期移動を行う場合には、ウエハステージＷＳＴに対しレチクルステージＲＳＴを追従させるため、ウエハステージ系Ｗ_pの出力であるウエハステージＷＳＴの位置情報ＷＰに基づいて算出される同期位置を、レチクルステージＲＳＴに対する位置指令ＲＰ’として出力する。なお、同期制御ユニット８０は、ウエハステージＷＳＴとは無関係にあるいは単独でレチクルステージＲＳＴを移動させる場合などには、ウエハステージＷＳＴの位置とは独立した位置指令を位置指令ＲＰ’として出力する。

位置指令ＲＰ’は、減算器６０に入力される。減算器６０は、この位置指令ＲＰ’から、レチクルステージ系Ｒ_pを構成するレチクル干渉計１６より得られるレチクルステージＲＳＴの実測位置情報ＲＰを減算し、その減算結果を位置偏差ΔＰ_Rとして出力する。前記レチクルステージコントローラＲＳＣは、例えば（比例＋積分）制御動作を行うＰＩコントローラであり、レチクルステージＲＳＴに対する目標駆動量（レチクルステージ駆動部（不図示）が発生すべき推力指令に相当する駆動量）をレチクルステージ系Ｒ_p（具体的には、レチクルステージ駆動部）に対し出力する。レチクルステージ系Ｒ_pから出力されるフィードバック情報（すなわちレチクル干渉計１６の計測値ＲＰ等）は、前述のように減算器６０に入力される。すなわち、この減算器６０、レチクルステージ系Ｒ_p及びレチクルステージコントローラＲＳＣで、レチクルステージＲＳＴのフィードバック制御系が構築されている。なお、レチクルステージコントローラＲＳＣには、レチクル干渉計１６の計測値ＲＰも入力されており、この情報ＲＰにより、レチクルステージＲＳＴに対する速度制御も行われている。また、この計測値ＲＰは、同期制御ユニット８０にも入力されており、同期制御ユニット８０は、この計測値ＲＰを、前述の通り、主制御装置２０に送っている。

また、主制御装置２０から送られた制御パラメータ書換指令ＳＰＤは、同期制御ユニット８０に入力されている。同期制御ユニット８０は、この指令ＳＰＤ内に含まれる制御パラメータの設定情報に基づいて、ウエハステージコントローラＷＳＣ及びレチクルステージコントローラＲＳＣにおける制御パラメータの設定を行う。

図３（Ａ）には、ウエハステージコントローラＷＳＣの詳細な構成が示されている。図３（Ａ）では、Ｙ軸方向の制御に関する部分のみが示されている。図３（Ａ）に示されるように、ウエハステージコントローラＷＳＣは、位置ループ増幅器５２と、減算器５３と、速度ループ増幅器５４と、比例積分（ＰＩ）器５５と、微分器５６と、フィードバック変換増幅器５７とを含んで構成されている。前記位置ループ増幅器５２は、減算器５０から出力された偏差ΔＰ_WのＸ成分を入力し、これに制御パラメータとしての位置ループゲインＫ_pwyを乗じ、この乗算結果を速度指令として出力する。

一方、ウエハ干渉計１８の計測値ＷＰ_yは、前記微分器５６に入力されて、ウエハステージＷＳＴの実速度に変換され、前記フィードバック変換増幅器５７で制御パラメータとしての変換増幅率Ｋ_fwyで増幅される。

減算器５３は、位置ループ増幅器５２から出力された速度指令と、フィードバック変換増幅器５７から出力されたウエハステージＷＳＴの実速度との偏差、いわゆる速度偏差を計算して出力する。そして、速度ループ増幅器５４は、この速度偏差を速度ループゲインにより増幅する。この速度ループゲインをＫ_vwyとする。そして、ＰＩ器５５は、増幅された速度偏差について（比例＋積分）演算を行い、ウエハステージ系Ｗ_pを構成するウエハステージ駆動部２４に対する操作量を算出して出力する。なお、ここでは、ＰＩ器５５の伝達関数を｛１＋１／（Ｔ_iwy・ｓ）｝としている。Ｔ_iwyは、積分時定数であり、これも、調整可能な制御パラメータである。また、ここでは、ウエハステージ系Ｗ_pの伝達関数を｛１／（Ｍ_WST・ｓ²）｝としている。Ｍ_WSTは、このウエハステージ系Ｗ_pに起因する、すなわちウエハステージ系Ｗ_pを制御モデル化したときに得られる係数である。

なお、同期制御ユニット８０は、上記制御パラメータとしての位置ループゲインＫ_pwy，速度ループゲインＫ_vwy、積分時定数Ｔ_iwy、増幅率Ｋ_fwyの値を、主制御装置２０から発せられた指令ＳＰＤに基づいて設定可能となっている。また、ウエハステージコントローラＷＳＣにおいては、Ｘ軸方向に関しても、図３（Ａ）に示される制御系と同様の制御系が構築されており、その制御系は、位置ループゲインＫ_pwx，速度ループゲインＫ_vwx、積分時定数Ｔ_iwx、増幅率Ｋ_fwxという制御パラメータを有している。

図３（Ｂ）には、レチクルステージコントローラＲＳＣの詳細な構成が示されている。図３（Ｂ）に示されるように、レチクルステージコントローラＲＳＣは、位置ループ増幅器６２と、減算器６３と、速度ループ増幅器６４と、比例積分（ＰＩ）器６５と、微分器６６と、フィードバック変換増幅器６７とを含んで構成されている。このコントローラにおける各構成要素の構成及び動作は、図３（Ａ）に示されるウエハステージコントローラＷＳＣにおいてそれぞれに対応する構成要素と同一であり、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向に関する実測位置情報ＲＰ_yと、位置指令ＲＰ_y’とに基づいて、伝達関数１／（Ｍ_rst・ｓ²）のレチクルステージ系Ｒ_pの位置−速度フィードバック制御を行う。また、この制御系においても、同期制御ユニット８０から発行される指令ＳＰＤにより書き換え可能なレチクルステージコントローラＲＳＣにおける制御パラメータは、この位置ループゲインＫ_pryと、変換増幅率Ｋ_fryと、速度ループゲインＫ_vryと、積分時定数Ｔ_iryとなる。また、レチクルステージコントローラＲＳＣにおいては、Ｘ軸方向に関しても、図３（Ｂ）に示される制御系と同様の制御系が構築されており、その制御系は、位置ループゲインＫ_prx，速度ループゲインＫ_vrx、積分時定数Ｔ_irx、増幅率Ｋ_frxという制御パラメータを有している。

次に、ステージ制御装置１９における同期制御により行われる１つのショット領域の露光の際の両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの基本的な同期走査手順について図４（Ａ）、図４（Ｂ）を参照しつつ、簡単に説明する。

図４（Ａ）には、投影光学系ＰＬの有効フィールドＰＬ’に内接する、ウエハＷ上の幅ｗのスリット状の照明領域（レチクルＲ上の照明領域と共役な領域；以下、「照明スリット」という）ＳＴとショット長Ｌのショット領域Ｓとの関係が平面図にて示され、図４（Ｂ）には、ステージ移動時間（ｔ）とＹ軸方向に関するウエハステージＷＳＴの速度Ｖｙとの関係が示されている。なお、実際には、ショット領域Ｓが照明スリットＳＴに対して矢印Ｙの反対方向に移動することで露光が行なわれるが、図４（Ａ）では、図４（Ｂ）のステージ移動時間とウエハステージＷＳＴのＹ速度Ｖｙの関係と対応付けるため、照明スリットＳＴがショット領域Ｓに対し移動するように示されている。

まず、基本的（一般的な）同期走査手順としては、ショット領域Ｓの端部から所定量離れた位置に照明スリットＳＴの中心Ｐが位置付けられ、その位置からウエハステージＷＳＴの加速が開始される。このとき、レチクルＲとウエハＷの同期制御が開始され、レチクルステージＲＳＴは、ウエハステージＷＳＴと反対向き、かつウエハステージＷＳＴの加速度の投影倍率βの逆数倍の加速度で同期移動を開始する。そして、この両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの加速開始時点から加速が終了し、一定の速度となるまでの時間Ｔ₁を、加速時間と呼ぶ。加速終了後には、ウエハとレチクルとの変位誤差が所定の関係になるまでレチクルステージＲＳＴによるウエハステージＷＳＴに対する追従制御が行われた状態で、露光が開始される。この加速終了後、露光開始までの時間Ｔ₂を、整定時間と呼ぶ。また、照明光ＩＬによる照射がされ、実際の走査露光が行われる時間Ｔ₃を、露光時間と呼ぶ。また、露光時間終了後のウエハステージＷＳＴが、等速で移動する時間Ｔ₄を、等速度オーバースキャン時間（後整定時間）と呼び、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴが減速する時間Ｔ₅を、減速オーバースキャン時間と呼ぶ。

露光装置１００では、上述したような速度に従って走査露光を行うべく、主制御装置２０が、速度波形等に基づいて両ステージＷＳＴ，ＲＳＴが移動するような軌道条件を含む指令ＳＴＤを、ステージ制御装置１９に送る。ステージ制御装置１９では、その指令ＳＴＤに基づいて、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを同期移動させるが、ステージ制御装置１９における制御系は、ウエハステージＷＳＴの実測位置情報ＷＰに基づいてレチクルステージＲＳＴに対する同期位置である位置指令ＲＰ’が作成され、レチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに追従させるような構成となっている。しかしながら、上記制御系を構築した場合でも、その制御系の制御パラメータが最適に設定されていなければ、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期誤差を低減させることはできない。したがって、制御パラメータを最適化することが、この制御系にとって非常に重要な解決すべき課題となる。

そこで、本実施形態では、主制御装置２０が、制御パラメータの最適化を行う。以下では制御パラメータの最適化処理について説明する。なお、この処理は、露光装置１００の立ち上げ時及びメンテナンス時に行われるものとする。

この最適化処理では、まず、走査露光中の同期精度の評価指標となる両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期誤差に関する所定の評価関数を設定する。そして、制御パラメータの設定値を変更しつつ、主制御装置２０の指示の下、所定の軌道（これを仮に軌道ｌとする）に従って、ステージ制御装置１９の制御による両ステージＷＳＴ、ＲＳＴを走査露光中と同様に実際に同期移動をさせ、そのときの同期誤差を計測し、その計測結果から評価関数の値を求める。そして、これまでに求められた評価関数の値が、最良であった制御パラメータの設定値をその最適値とする。

主制御装置２０には、この同期移動の間、レチクルステージＲＳＴに対する位置指令ＲＰ’及び実測位置情報ＲＰがステージ制御装置１９から送られてくる。したがって、この位置指令ＲＰ’と実測位置情報ＲＰとの差から、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期誤差を求めることができる。そこで、主制御装置２０では、その同期移動の間、位置指令ＲＰ’と実測位置情報ＲＰとの差を、その同期移動中の一方のステージ（ウエハステージＷＳＴ）に対する他方のステージ（レチクルステージＲＳＴ）の追従誤差に関する時系列情報として不図示の記憶装置に記憶し、上記評価関数の算出に用いる。

なお、以下では、上記ステージ制御装置１９を、ディジタル制御系とし、各構成要素が、サンプリング周期（ｓ_tとする）毎に動作しているものとする。そこで、例えば、露光時間Ｔ₃におけるサンプリング番号をｉ＝１，２，３，…，ｉ_endとし、各サンプリングにおける同期誤差をｅ_l,iとすると、上記軌道条件ＳＴＤに基づく軌道ｌでの同期移動中における同期誤差に関する時系列情報は、（ｅ_l,1，ｅ_l,2，ｅ_l,3、…，ｅ_l,iend）というように、ベクトル表現で表すことができる。このベクトルを同期誤差ベクトルｅ_lとする。

本実施形態では、同期移動時のウエハステージＷＳＴの軌道ｌにおける両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期移動を、各軌道ｌについてそれぞれｍ_l回実行する。この場合、軌道ｌにおける同期移動をｍ_l回実行したときの同期誤差ベクトルｅ_lの集合を、（ｅ_l,1，ｅ_l,2，ｅ_l,3，…，ｅ_l,ml）というように、ベクトル表現で表すことができる。このベクトルをＥ_lとする。さらに、ＸＹ座標系における同期移動中のウエハステージＷＳＴの軌道を、ｌ_max個設定し（各軌道をそれぞれ軌道ｌ（ｌ＝１，２，３，…，ｌ_max）とする）、各軌道ｌにおける両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期移動を、軌道ｌについてそれぞれｍ_l回実行する。この場合に得られるベクトルＥ_lの集合（Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃，Ｅ₄，…Ｅ_lmax）を、ベクトルＥとする。このベクトルＥは、次式で表すことができる。

ここで、Ｘは、制御パラメータのベクトルを示し、ｍ_lは、軌道ｌにおける同期移動の試行回数を示し、ｌは、ウエハステージＷＳＴの目標軌道を示す。制御パラメータのベクトルＸは、図３（Ａ）に示されるウエハステージコントローラＷＳＣの制御パラメータＫ_pwy，Ｋ_fwy，Ｋ_vwy，Ｔ_iwyと、図３（Ｂ）に示されるレチクルステージコントローラＲＳＣの制御パラメータＫ_pry，Ｋ_fry，Ｋ_vry，Ｔ_iryなどを各要素とするベクトルであり、これらをそれぞれ制御パラメータｘ₁，ｘ₂，ｘ₃，…として表したベクトルである。すなわち、上記式（１）からもわかるように、同期誤差に関するベクトルＥは、制御パラメータＸの関数となる。そこで、本実施形態では、同期誤差を最小化するための目的関数（評価関数）を次式のように定義する。

目的関数ｙとしては、同期誤差に基づいてその値が変動する関数であれば、ベクトルＥに基づく様々な関数を適用することができるが、本実施形態では、目的関数ｙとして、同期誤差のいわゆるＭＳＤ値を評価指標とする関数を採用する。以下では、このＭＳＤ値について説明する。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には、このＭＳＤ値を説明するための図が示されている。図５（Ａ）には、軌道ｌにおける同期移動中に観測される同期誤差ｅ_l,i（ここでは説明を簡単にするためｅ_iとする）の一例が示されている。図５（Ａ）では、横軸を時間ｔとして、時間ｔに対する同期誤差ｅ_iの変動を示す１次元波形が示されている。

本実施形態では、各回の同期移動中における同期誤差の１次元波形に対し、所定の幅Ｗ_sizeを有する窓を規定する。この幅Ｗ_sizeとしては、走査露光におけるウエハＷに対する転写像の平均化の観点から、例えば照明スリットＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関するスリット幅に対応する幅を採用することができる。例えば、スリット幅をｗとし（図４（Ａ）参照）、走査露光中におけるウエハステージＷＳＴのスキャン速度（すなわち露光時間Ｔ₃中の速度）をｖ_maxとすると、窓の幅Ｗ_sizeを、ｗ／ｖ_maxと設定することができる。しかしながら、この幅Ｗ_sizeについては、任意の幅で良い。

本実施形態では、この窓を時間軸方向に沿って１サンプリング時間ずつ走査しつつ、その窓内に含まれる同期誤差（例えば、図５（Ｂ）に示されるＭ個のｅ_j〜ｅ_j+M）の標本移動標準偏差の値を算出していく。図５（Ｃ）には、その窓が、１サンプリング目の同期誤差ｅ₁〜ｅ_Mが含まれるような位置から、最終サンプリングの同期誤差を含む同期誤差ｅ_iend-M+1〜ｅ_iendが含まれるような位置まで走査される様子が示されている。このときに得られる標本移動標準偏差を、それぞれＷ_std［ｊ］（ｊ＝１〜ｊ_end（＝ｉ_end−Ｍ＋１））とする。ここでは、全走査区間で標本移動標準偏差Ｗ_std［ｊ］（ｊ＝１〜ｊ_end）の中での最大の標本移動標準偏差の値を不図示の記憶装置に格納する。なお、ここで、標本移動平均Ｗ_mean［ｊ］を求めるようにしても良い。

本実施形態では、各軌道ｌにおけるｍ_j回の同期移動について、それぞれ上記最大の標本移動標準偏差の値を算出する。そして、ｍ_j回の同期移動での最大の標本移動標準偏差の値の中での最大の値をＭＳＤ値とする。本実施形態では、このＭＳＤ値が上記目的関数ｆ（Ｘ）の値となる。

なお、本実施形態では、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期移動を実際に行ってそのときの同期誤差を検出し、その検出結果からＭＳＤ値を算出するまでの一連の処理を、特に、「ＭＳＤ値算出動作」と呼ぶものとする。

次に、制御パラメータの最適化処理について説明する。なお、本実施形態では、制御パラメータの数が計１６（Ｘ軸及びＹ軸の制御系を両方含む）個であるが、以下では、一般化のため、制御パラメータの数をｋ個とし、（ｘ₁，ｘ₂，ｘ₃，…，ｘ_k）を要素とする制御パラメータの最適解の候補のベクトルをＸ_p（ｐ＝１，２，…，Ｎ）で表すものとする。添え字ｐは、最適化処理に用いられる解候補のベクトルの識別番号である。本実施形態では、このベクトルＸ_pの最適解を求める。

本実施形態では、所定の最適化手法により、制御パラメータの最適化を行うが、露光装置１００では、上記最適化手法として、以下の２つの方法を選択可能であるものとする。
（１）シンプレックス法を用いた最適化
（２）遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を用いた最適化
なお、上記（１）、（２）の方法のどちらを選択するかは、主制御装置２０内に保持される装置パラメータによって指定される。この装置パラメータでは、シンプレックス法を用いた最適化を選択する場合には、「モード１」が指定され、ＧＡを用いた最適化を行う場合には、「モード２」が指定されるものとする。この装置パラメータに関しては、オペレータが、表示装置２１に表示されるパラメータに関する表示を確認しながら、入力装置２２を介して設定可能となっている。

本実施形態の露光装置１００により、制御パラメータの最適化動作について、主制御装置２０内のＣＰＵの処理手順を示す図６、図７のフローチャート及び図８に沿って説明する。

図６に示されるように、まず、ステップ６０１において、上記内部パラメータに、モード１が設定されているか否かを判断する。この判断が肯定されればサブルーチン６０３に進み、否定されればステップ６０５に進む。ここでは、モード１が設定されており、その判断が肯定され、サブルーチン６０３に進むものとする。

サブルーチン６０３では、図７に示されるように、まず、ステップ７０１において、上記制御パラメータのベクトルＸ_pの最適解の候補として、解の候補を重複しないようにランダムにＮ個選択する（これらの解の候補を、それぞれＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，…，Ｘ_Nとする）。ただし、Ｎ≧ｋ＋１とする。このＮ個の解候補の集団を、「シンプレックス」と呼ぶ。次のステップ７０３では、上記ステップ７０１で計測されたシンプレックスのそれぞれの解の候補Ｘ_pに対し、上記「ＭＳＤ値算出動作」を実行して、それぞれの目的関数の値（すなわち上記ＭＳＤ値）を算出する。

次のステップ７０５では、上記ステップ７０３で求めた、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，…，Ｘ_Nをそれぞれ制御パラメータとして設定した場合に、「ＭＳＤ算出動作」により算出されたＭＳＤ値を参照して、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，…，Ｘ_Nの中から、次式で定義されるような、最適解の探索対象となるｋ次元のベクトル空間のシンプレックスにおける最大（最悪）の頂点Ｘ_h（最大）、２番目にＭＳＤ値が大きい頂点Ｘ_s、ＭＳＤ値が最小となるＸ_lを選択する。

次のステップ７０７では、シンプレックスが、停止条件を満たしているか、すなわちＸ_pの中で、評価値（ＭＳＤ値）が、目標値（計算打ち切り評価値）に達しているものがあるか否かを判断する。この判断が肯定された場合には、最適解が得られたものとして処理を終了し、否定されればステップ７０９に進む。ここでは判断が否定され、ステップ７０９に進むものとして説明する。

次のステップ７０９では、上記式（３）に示される、最大頂点Ｘ_hを除く、シンプレックスの解候補の重心Ｘ₀を算出する。次のステップ７１１では、ｋ次元ベクトル空間内で、重心点Ｘ₀に対し最大頂点Ｘ_hと対称の位置にある鏡像点Ｘ_rを算出し、鏡像点Ｘ_rを制御パラメータとして設定したときの「ＭＳＤ値算出動作」を実行して、その目的関数に対する評価値（ＭＳＤ値）を算出する。

ここで、αは鏡像係数である。

図８には、制御パラメータの各頂点をｋ次元平面で表したときのベクトル空間図が示されている。図８では、シンプレックスにおいて、最大頂点Ｘ_hが紙面左側に示され、最小頂点Ｘ_lが上端に示されており、２番目に大きい頂点Ｘ_sが示されており、重心Ｘ₀、鏡像点Ｘ_rが示されている。

以下では、最大頂点Ｘ_h、最小頂点Ｘ_l、２番目に大きい頂点Ｘ_s、重心Ｘ₀、鏡像点Ｘ_rのＭＳＤ値を比較して、シンプレックスの拡大又は縮小を繰り返し、極小値を探索する処理を行う。

図７に戻り、次のステップ７１３では、鏡像点Ｘ_rのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_r）が、２番目にＭＳＤ値が大きい頂点Ｘ_sのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_s）以下であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ７１５に進み、否定されればステップ７２５に進む。

まず、上記ステップ７１３において判断が肯定され、ステップ７１５に進む場合について説明する。ステップ７１５では、鏡像点Ｘ_rのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_r）が最小頂点Ｘ_lのＭＳＤ値ｆ（Ｍ_l）よりも小さいか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ７１７に進み、否定されればステップ７２３に進む。ここでの判断が否定されたということは、鏡像点Ｘ_rのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_r）が、頂点Ｘ_sのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_s）以下であり（ｆ（Ｘ_r）≦ｆ（Ｘ_s））、かつ最小頂点Ｘ_lのＭＳＤ値以上（ｆ（Ｘ_r）≧ｆ（Ｘ_l））であるということを意味する。この場合には、ＭＳＤ値が極小となる頂点がシンプレックス内にあり、それは鏡映点Ｘ_r付近である可能性が高いとみなすことができる。そこで、ステップ７２３では、鏡映点Ｘ_rを最大頂点Ｘ_hに更新する。ステップ７２３終了後は、ステップ７０５に戻る。

一方、ステップ７１５で判断が肯定された場合では、鏡像点Ｘ_rのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_r）が、２番目にＭＳＤ値が大きい頂点Ｘ_sのそのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_s）以下であり（ｆ（Ｘ_r）≦ｆ（Ｘ_s））、かつ最小頂点Ｘ_lのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_l）より小さい（ｆ（Ｘ_r）＜ｆ（Ｘ_l））ということを意味する。この場合、ＭＳＤ値が極小となる頂点は、シンプレックス外にある可能性が高いとみなすことができる。そこで、ステップ７１７では、次式に示される拡張点Ｘ_eを算出し、「ＭＳＤ値算出動作」を行って、そのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_e）を求める。次のステップ７１９では、拡張点Ｘ_eのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_e）が、拡張点Ｘ_rのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_r）より小さいか否か（ｆ（Ｘ_e）＜ｆ（Ｘ_r））を判断する。ここで、判断が否定された場合には、ステップ７２３に進み、最大頂点Ｘ_hを鏡映点Ｘ_rに更新し、ステップ７０５に戻る。一方、判断が肯定された場合には、ステップ７２１に進み、最大頂点Ｘ_hを拡張点Ｘ_eに更新し、ステップ７０５に戻る。

次に、ステップ７１３において判断が否定されステップ７２５に進む場合について説明する。ステップ７２５では、鏡映点Ｘ_rでのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_r）が、最大頂点Ｘ_hでのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_h）よりも小さいか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ７２７に進み、否定されればステップ７２９に進む。ステップ７２７では、最大頂点Ｘ_hを鏡映点Ｘ_rに更新し、ステップ７２９に進む。ステップ７２９では、次式に示される収縮点Ｘ_cを求め、ＭＳＤ値ｆ（Ｘ_c）を求める。

ここで、βは、収縮係数である。

次のステップ７３１では、拡張点Ｘ_cのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_c）が、最大頂点Ｘ_hのＭＳＤ値ｆ（Ｘ_h）より小さいか否かが判断される。この判断が肯定されればステップ７３３に進み、否定されればステップ７３５に進む。ステップ７３３では、最大頂点Ｘ_hを、拡張点Ｘ_cに更新する。一方、ステップ７３５では、次式を用いて、縮小点Ｘ_i’を求めシンプレックスを更新する。

ここで、０＜κ＜１であり、縮小点Ｘ_i’は、鏡映点Ｘ_rと、重心Ｘ₀とを結ぶ線分を、κ：１−κに内分する点である。ステップ７３３及びステップ７３５終了後は、ステップ７０３に戻る。

以降、停止条件が満たされ、ステップ７０７における判断が肯定されるまで、上記処理が繰り返し実行され、ＭＳＤ値が極小値となる制御パラメータの最適解が求められるようになる。ステップ７０７において判断が肯定された後は、サブルーチン６０３を終了し、図６のステップ６０７に進む。

ステップ６０７では、最適解のベクトルにおける各要素の値に関する情報を、制御パラメータ設定指令ＳＰＤに含め、その指令ＳＰＤをステージ制御装置１９に送る。ステージ制御装置１９では、同期制御ユニット８０が、指令ＳＰＤに含まれる制御パラメータの設定値を図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示される各構成要素に設定する。次のステップ６０９では、ステージ制御装置１９からＳＰＤ設定完了通知が送られてくるまで待つ。

次に、装置パラメータにおいて「モード２」が設定されており、ステップ６０１での判断が否定された場合について説明する。この場合には、ステップ６０５に進む。

ステップ６０５では、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）による制御パラメータの最適化が実行される。ここでは、上記制御パラメータの解の候補を重複しないようにＮ（Ｎ＞２とする）個選択し、これを親集団とする。これを第０世代とする。このとき、最適化を行う特徴空間がｋ次元（すなわち制御パラメータの数がｋ個）であるとすると、１つの解候補は、ｋ次元ベクトルとなる。

次に、この親集団の個体（親）それぞれに対し、「ＭＳＤ算出動作」を行ってそれぞれの評価関数の値、すなわちＭＳＤ値を求める。ここで、この世代で、目標値（計算打ち切り評価値）に達した個体が存在する場合には、その個体を最適解として処理を終了するが、そのような個体が存在しないものとして以下の処理を行う。

すなわち、この親集団の中から、３つの親をランダムに選択し、例えばＵＮＤＸ交叉法を用いて、３つの親のうちの２つの親からＭ個の個体を生成する。このとき、３つの親のうちの残りの親は交叉の際の参照個体として利用する。そして、生成されたＭ個の個体を「子集団」とし、子集団の個体それぞれの評価関数の値（ＭＳＤ値）を求める。さらに、２つの親と、子集団から成る家族集合から、ルーレット選択により２つの個体を選択し、選択された２個体を上記２つの親の代わりに親集団に戻す。ここで、２つの親がそのまま選択された場合には、親集団の構成に変化はないが、それ以外の場合には親集団の構成が変わることになる。

ＧＡでは、上記処理を、世代を１つずつ進めながら実行し、ＭＳＤ値が目標値に到達する個体が出現するまで繰り返す。このＧＡによる制御パラメータの最適化については、特開２００２−１６３００５号公報等に開示されているので詳細な説明を省略する。そして、ＭＳＤ値が目標値に到達した個体が出現すると、ステップ６０５を終了し、ステップ６０７に進む。ステップ６０７では、上述した通りであるので、処理を省略する。

本実施形態では、このように制御パラメータの最適値が算出され設定された後、実際の露光が実行される。まず、不図示のレチクルローダにより、転写対象となる回路パターンが形成されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされる。

上記のレチクルＲのロードと相前後して、不図示のウエハローダにより、露光対象となるウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされる。次に、主制御装置２０により、不図示のレチクルアライメント検出系、ウエハステージＷＳＴ上の不図示の基準マーク板、アライメント検出系ＡＳなどを用いてレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が所定の手順に従って行われた後、アライメント検出系を用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のアライメント計測が実行される。こうしたアライメント計測の終了後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。

この露光動作にあたって、まず、ウエハＷのＸＹ位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置となるように、ウエハステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲの位置が、走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。

そして、最適化された制御系により移動制御されるレチクルステージＲＳＴと、最適化された制御系によって移動制御されるウエハステージＷＳＴとが同期移動しつつ、照明系１０による照明光ＩＬの照射により、走査露光が行われる。このとき、ステージ制御装置１９における両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの制御系の制御パラメータは、上記最適化処理により最適化されているので、同期移動中の同期誤差が低減され、高精度な露光が実現される。

なお、このように１つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハステージＷＳＴが、次のショット領域の走査開始位置まで移動する。これと同時に、レチクルステージＲＳＴが、次のショット領域用の走査開始位置まで移動する。そして、上記の最初のショット領域の場合と同様にして走査露光が行われる。

このようにして、ウエハステージＷＳＴの次のショット領域の走査開始位置への移動及びレチクルステージＲＳＴの次のショット領域用の走査開始位置への移動と、走査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に必要なショット数のパターンが転写される。

すなわち、本実施形態の露光装置では、走査露光中には、上述のようにして最適化された制御系によって、レチクルステージＲＳＴ又はウエハステージＷＳＴの同期移動制御が高精度になされる。

これまでの説明からもわかるように、本実施形態では、主制御装置２０が、検出装置及び最適化装置に相当する。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、シンプレックス法や、ＧＡなどの最適化手法を用いて、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期移動中における同期誤差に関する時系列情報の散らばり具合（ＭＳＤ値）を評価指標とする評価関数の値を最良とする制御系の制御パラメータの最適値を決定するので、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期移動中の同期誤差を満遍なく低減することができる最適値に制御パラメータを調整することができるので、同期誤差が低減された両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期移動を実現することができる。

なお、上記実施形態では、同期移動中に検出された追従誤差に関する時系列情報の散らばり具合として、ＭＳＤ値を採用したが、これには限らず、例えば、標本移動平均分散を採用するようにしても良い。また、適宜、前記散らばり具合に関しては、標本移動平均値を考慮した値を採用することもできる。

また、上記実施形態では、制御パラメータを複数としたが、１つであっても良い。

また、上記実施形態では、実際の制御系における可変パラメータの最適化に先立って、シミュレーション上に構築された露光装置１００の制御系の制御モデルを使用して、可変パラメータの設計最適値の探索範囲を限定するようにしても良い。このようにすれば、最適解に到達するまでの時間を短くすることができる。

なお、このシミュレーションを用いる場合の評価関数としては、上記式（２）をそのまま適用することもできるが、シミュレーション上の制御モデルでは、実機のハードウエアに依存した制限が考慮されておらず、必ずしも適正な探索範囲を抽出できるとは限らない。そこで、上記最適化処理に先立って、上記式（２）の評価関数に代えて、次式に示される評価関数を用いて、制御パラメータの解候補に対する「ＭＳＤ算出動作」を、シミュレーション上の制御モデルを用いて仮想的に行うようにしても良い。

ここで、ｈ（η）は、ペナルティ項である。このｈ（η）としては、制御パラメータの設定値に応じてその値が変化する項、例えば、制御パラメータの解の候補の中に、実機では設定しえない値が含まれるような場合には、巨大な値を有する項とし、制御パラメータが、すべて実機で設定可能な値であった場合には、ｈ（η）＝０とするように設定することができる。このようなペナルティ項を評価関数に設けることにより、実機で設定可能な制御パラメータの範囲内で、最適解の探索範囲を制限することができるようになり、最適化に要する時間を短縮することができるようになる。

また、上記実施形態では、主制御装置２０が、レチクルステージＲＳＴに対する位置指令ＲＰ’及び実測位置情報ＲＰを取得し、それらの差を同期誤差として用いたが、露光装置によっては、それらの値の測定が困難である場合もある。この場合には、他の情報、例えば、レチクルステージＲＳＴの速度指令ｖ’と、その実速度ｖとの差（ｖ’−ｖ）と、サンプリング周期ｓ_tと、投影光学系ＰＬの投影倍率βとから次式を計算して、同期誤差ｅ_iを求めるようにしても良い。

なお、上記実施形態では、最適化手法として、シンプレックス法を用いるかＧＡを用いるのかは、オペレータが、装置パラメータを入力装置２２を介して指定することにより、選択可能となっていたが、その選択は、上記２つの最適化手法の特徴をふまえて行われるのが望ましい。すなわち、できるだけ速やかに制御パラメータの最適化を行いたい場合には、シンプレックス法を用いるようにし、時間的に余裕があり、局所解に陥らずに大域的な最適解を求めたい場合にはＧＡを用いるようにするのが望ましい。また、上記シミュレーションによる最適化についてはＧＡを採用し、実機における最適化についてはシンプレックス法を採用するようにしても良い。なお、上記２つの最適化手法以外の手法を用いることができることはいうまでもない。例えば、最急降下法、ニュートン法、準ニュートン方、共役方向法などを用いることができる。この場合も、各方法の特徴を踏まえたうえで、どの方法を選択するかを決めるのが望ましい。

また、上記実施形態におけるステージ制御装置１９の制御系は、同期移動中では、レチクルステージＲＳＴが、ウエハステージＷＳＴに追従するように構成されていたが、これは逆であっても良い。また、レチクルステージＲＳＴは、投影光学系ＰＬの投影倍率βに従って動作するレチクル粗動ステージと、ウエハステージＷＳＴに追従して動作するレチクル微動ステージとを含むような構成となっていても良い。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴと、レチクルステージＲＳＴとの同期精度に関連する制御パラメータの最適化を行ったが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴと、可動レチクルブラインドの同期精度に関連する制御パラメータの最適化を行うようにしても良い。また、ウエハステージＷＳＴ等の加速あるいは減速に伴う反力を逃がすためのリアクションフレームの動作を電気的に制御可能なアクチュエータが設けられたアクティブ方式のカウンターマスの制御系の制御パラメータに対しても、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、露光装置１００が１つのウエハステージを備えるものとしたが、例えば国際公開ＷＯ９８／２４１１５号やＷＯ９８／４０７９１号などに開示されているような、２つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。

また、本発明は、露光光源には限定されない。露光光ＩＬを発する照明系１０の光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などを発生させるものを用いることができる。また、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発生させる超高圧水銀ランプを用いることも可能である。さらには、Ａｒ₂レーザ光源（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光源に限らず、ＤＦＢ（Distributed Feedback、分布帰還）半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を照明光として照射する光源を用いても良い。また、ＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線及びイオンビームなどの荷電粒子線を露光ビームとして用いる露光装置に本発明を適用しても良い。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用しても良い。

また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の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、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。

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本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハ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、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、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。

また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光など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、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。

さらに、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、２つ以上の移動体を同期移動させつつ所定の処理を行う装置であれば、本発明を好適に適用することができる。

《デバイス製造方法》
次に、上述した露光装置１００をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。

図９には、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が示されている。図９に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、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２０２（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を製作する。一方、ステップ２０３（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。

次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３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２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、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２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

図１０には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１０において、ステップ２１１（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２１２（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２１３（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２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４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。

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２１５（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２１６（露光ステップ）において、上記実施形態の露光装置１００を用い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２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（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２１９（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。

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置１００及び露光方法が用いられるので、スループットを向上させることができ、高精度な露光を実現することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。

以上説明したように、本発明の制御装置は、移動体間の同期移動を制御するのに適しており、本発明の露光装置及び方法は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程に適しており、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の主制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図３（Ａ）は、ステージ制御装置におけるウエハステージの制御系の構成を概略的に示すブロック図であり、図３（Ｂ）は、ステージ制御装置におけるレチクルステージの制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 図４（Ａ）は、走査露光を説明するための図であり、図４（Ｂ）は走査露光におけるウエハステージの速度波形を示す図である。 図５（Ａ）は、同期誤差の時系列情報を示す図であり、図５（Ｂ）は、標本移動標準偏差を計算するための計算窓を示す図であり、図５（Ｃ）は、計算窓が走査される様子を示す図である。 制御パラメータの最適化処理を示すフローチャートである。 シンプレックス法の処理を示すフローチャートである。 ｋ次元ベクトル空間におけるシンプレックスを概念的に示す図である。 本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。 図９のステップ２０４の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１９…ステージ制御装置、２０…主制御装置（検出装置、最適化装置）、１００…露光装置、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (8)

1. 移動体間の同期移動を制御する制御装置であって、
   少なくとも１つの制御パラメータの設定値に基づいて、前記同期移動を制御する制御系と；
   前記同期移動中の一方の移動体に対する他方の移動体の追従誤差に関する時系列情報を検出する検出装置と；
   最適化手法を用い、前記同期移動中に検出された追従誤差に関する時系列情報の散らばり具合を評価指標とする評価関数の値を最良とする前記制御パラメータの最適値を決定する最適化装置と；を備える制御装置。
2. 前記評価関数は、
   前記追従誤差の時系列情報の移動標準偏差又は移動分散の少なくとも一方を評価指標とすることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記評価関数は、
   前記評価指標に対しペナルティとなる項であって、前記制御パラメータの設定値に応じてその値が変化する項を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記最適化装置は、前記最適化手法として遺伝的アルゴリズムを用い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制御装置。
5. 前記最適化装置は、前記最適化手法としてシンプレックス法を用い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制御装置。
6. 照明光に対するマスク及び物体の所定方向への同期走査により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上に転写する露光装置であって、
   前記マスクを保持する第１移動体と；
   前記物体を保持する第２移動体と；
   前記第１移動体と前記第２移動体との同期移動を制御する請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置と；を備える露光装置。
7. 照明光に対するマスク及び物体の所定方向への同期走査により、前記マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して前記物体上に転写する露光方法であって、
   請求項６に記載の露光装置を用い、前記マスク上のパターンを前記物体に転写する工程を含む露光方法。
8. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、
   前記リソグラフィ工程では、請求項７に記載の露光方法を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
   
   

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