JP2010039003A - ステージ装置、露光装置、及びステージ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御モデルが制御対象を忠実に再現していなくても高精度な位置制御を行うこと。
【解決手段】制御対象３０１（プレートステージＰＳＴ）をモデル化した逆システム１０２１を用いて、制御対象３０１をフィードフォワード制御するための操作量Ｓ１を生成するフィードフォワード制御部１０２と、制御対象３０１に生じる外乱ｄを、制御対象３０１をモデル化した逆システム１０５を用いて推定する外乱推定部１０４と、を備え、フィードフォワード制御部１０２によって生成された操作量Ｓ１を、外乱推定部１０４によって推定された推定外乱ｄ’に基づき補正した操作量Ｓ４に従って制御対象３０１を駆動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステージ装置、露光装置、及びステージ制御方法に関する。

従来、例えば液晶ディスプレイ（総称としてフラットパネルディスプレイ）を製造する工程においては、基板（ガラス基板）にトランジスタやダイオード等の素子を形成するために露光装置が多く使用されている。この露光装置は、レジストを塗布した基板をステージ装置のホルダに載置し、マスクに描かれた微細な回路パターンを投影レンズ等の光学系を介して基板に転写するものである。近年では、例えばステップ・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（例えば、特許文献１参照）。

ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状の露光光をマスクに照射している状態で、マスクと基板とを投影光学系に対して互いに同期移動させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了する度に基板をステップ移動させて他のショット領域へのパターン転写を行う露光装置である。

こうしたステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、基板やマスクを移動させるためのステージ装置として、リニアモータによってステージをガイド上に浮上させて支持するエアガイド型のステージ装置が採用されている。このエアガイド型のステージ装置においては、ステージとガイドが非接触であるので、ステージの移動時に生じる粘性力は小さく、また、ステージの駆動力に対して粘性力はほぼ線形の応答を示す。そのため、簡易的には、このような特性の粘性力を無視した制御モデルを用いたフィードフォワード制御系が利用されることもある。

ここで、上記のステージ装置の制御系に、更にフィードバック制御系を組み込むことによって制御性能を向上させることが考えられるが、フィードバック制御を行う場合、そのパラメータ設定によっては、過補償（オーバーシュート）等に起因して望まない振動が発生してしまう問題がある。そこで、従来は、フィードバック制御系を組み込む代わりに、フィードフォワード制御系において完全追従制御（例えば、特許文献２又は非特許文献１参照）を実施するとともに、このフィードフォワード制御系の制御モデルに粘性力を考慮することで、ステージの制御性能の向上を図ることが行われている。この完全追従制御を用いる方法によれば、作り上げる制御モデルを精密にすればする程、高精度なフィードフォワード制御を実現することが可能である。
特開２０００−０７７３１３号公報 特開２００１−３２５００５号公報 「マルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従法」、藤本博志他、計測自動制御学会論文集３６巻、９号、ｐｐ７６６−７７２、２０００年

しかしながら、一般に露光装置に用いられるステージ装置は、例えばその設置環境等に応じて制御性能に個体差を有している。上述した粘性力の特性についても同様である。そのため、上記の完全追従制御と粘性力を考慮した制御モデルとを取り入れた制御方法を適用する場合においても、ステージ装置毎における粘性力の個体差や、あるいは粘性力の微少な非線形特性等に起因して、現実の制御対象を忠実に制御モデルとして再現することが困難であるので、実際には、ステージの制御性能を思うように向上させることができないという問題があった。
なお、このような問題に対処するため、例えば、粘性力の個体差や非線形特性を補正するための補正テーブルを用意しておくということが考えられるが、１台１台のステージ装置毎にそのような補正テーブルを予め作成するのは非常に手間が掛かるので、現実的な解決策ではない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御モデルが制御対象を忠実に再現していなくても高精度な位置制御を行うことが可能なステージ装置、露光装置、及びステージ制御方法を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ステージ装置は、制御対象であるステージをモデル化した第１の逆システムを用いて、前記ステージをフィードフォワード制御するための第１の操作量を生成するフィードフォワード制御手段と、前記ステージに生じる外乱を、該ステージをモデル化した第２の逆システムを用いて推定する外乱推定手段と、前記フィードフォワード制御手段によって生成された第１の操作量を、前記外乱推定手段によって推定された外乱に基づき補正した第２の操作量に従って前記ステージを駆動する駆動手段と、を備える。

この構成によれば、ステージに生じる外乱を推定し、その推定結果を用いてフィードフォワード制御の操作量を補正するので、フィードフォワード制御に用いられる制御モデル（第１の逆システム）と現実の制御対象（ステージ）との間に差異が存在していたとしても、その差異が外乱として取り扱われ、フィードフォワード制御の操作量が現実の制御対象に合わせて補正されることとなる。これにより、現実の制御対象に適合した高精度な位置制御を行うことが可能である。

また、上記のステージ装置において、前記フィードフォワード制御手段が用いる第１の逆システムと前記外乱推定手段が用いる第２の逆システムは同一の構成である。

この構成によれば、正確な外乱を推定することができる。これにより、制御モデルと制御対象との差異を正確に反映したフィードフォワード制御の操作量の補正を行うことができ、高精度な位置制御が可能となる。

また、上記のステージ装置において、前記フィードフォワード制御手段は完全追従制御を行う。

また、上記のステージ装置において、前記フィードフォワード制御手段が用いる第１の逆システムと前記外乱推定手段が用いる第２の逆システムには、前記ステージの駆動時に生じる粘性力がモデル化されている。

また、上記のステージ装置において、前記フィードフォワード制御手段が用いる第１の逆システムと前記外乱推定手段が用いる第２の逆システムにそれぞれモデル化されている粘性力を表す粘性係数を一致させた。

また、上記のステージ装置において、前記ステージは流体軸受によってガイドされ、前記第１及び第２の逆システムにおいて前記粘性係数は前記流体軸受に用いられる流体に応じた値に設定された。
また、上記のステージ装置において、前記ステージはモータによって駆動され、前記第１及び第２の逆システムにおいて前記粘性係数は前記モータが有する電気的粘性に応じた値に設定された。

本発明によれば、制御モデルが制御対象を忠実に再現していなくても高精度な位置制御を行うことが可能である。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の露光装置１０の構成を示す概略図である。この露光装置１０は、液晶表示素子パターンが形成されたマスクＭと、プレートステージＰＳＴに保持された基板としてのガラスプレート（以下「プレート」という）Ｐとを、投影光学系ＰＬに対して所定の走査方向（ここでは、図１のＸ軸方向（紙面内左右方向）とする）に沿って同一速度で同一方向に相対走査することにより、マスクＭに形成されたパターンをプレートＰ上に転写する等倍一括転写型の液晶用走査型露光装置である。

この露光装置１０は、露光用照明光ＩＬによりマスクＭ上の所定のスリット状照明領域（図１のＹ軸方向（紙面直交方向）に細長く延びる長方形の領域または円弧状の領域）を照明する照明系ＩＯＰ、パターンが形成されたマスクＭを保持してＸ軸方向に移動するマスクステージ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、本体コラム１２、前記本体コラムへの床からの振動を除去するための除振台（図示せず）、及び前記両ステージＭＳＴ、ＰＳＴを制御する制御装置１１等を備えている。

前記照明系ＩＯＰは、例えば特開平９−３２０９５６号公報に開示されたように、光源ユニット、シャッタ、２次光一形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、視野絞り（ブラインド）、及び結像レンズ系等（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。

マスクステージＭＳＴは、不図示のエアパッドによって、本体コラム１２を構成する上部定盤１２ａの上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されており、駆動機構１４によってＸ軸方向に駆動される。

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を用い、以下、この駆動機構をリニアモータ１４と呼ぶ。このリニアモータ１４の固定子１４ａは、上部定盤１２ａの上部に固定され、Ｘ軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ１４の可動子１４ｂはマスクステージＭＳＴに固定されている。また、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向の位置は、本体コラム１２に固定されたマスクステージ位置計測用レーザ干渉計（以下「マスク用干渉計」という）１８によって投影光学系ＰＬを基準として所定の分解能、例えば数ｎｍ程度の分解能で常時計測されている。このマスク用干渉計１８で計測されるマスクステージＭＳＴのＸ軸位置情報は、制御装置１１に供給されるようになっている。

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。

さらに、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ＣＣＤなどから構成されるオートフォーカスセンサ（図示せず）が投影光学系ＰＬを保持する保持部材１２ｃに固定されている。この焦点位置検出系からのプレートＰのＺ位置情報が制御装置１１に供給されており、制御装置１１では、例えば、走査露光中にこのＺ位置情報に基づいてプレート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。

プレートステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの下方に配置され、不図示のエアパッドによって、本体コラム１２を構成する下部定盤１２ｂの上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このプレートステージＰＳＴは、駆動機構としてのリニアモータ１６によってＸ軸方向に駆動される。

このリニアモータ１６の固定子１６ａは、下部定盤１２ｂに固定され、Ｘ軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ１６の可動部としての可動子１６ｂはプレートステージＰＳＴの底部に固定されている。プレートステージＰＳＴは、前記リニアモータ１６の可動子１６ｂが固定された移動テーブル２２と、この移動テーブル２２上に搭載されたＹ駆動機構２０と、このＹ駆動機構２０の上部に設けられプレートＰを保持するプレートテーブル１９とを備えている。

前記プレートテーブル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。このプレート用干渉計２５としては、ここでは、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に所定距離Ｌだけ離れた２本のＸ軸方向の測長ビームをプレートテーブル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によりプレートテーブル１９のＸ軸方向の位置を求め、θＺ＝（Ｘ１−Ｘ２）／Ｌによりプレートテーブル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がプレートテーブル１９のＸ位置情報として出力されるものとする。

図２は、プレートステージＰＳＴの詳細な構成を示す断面図である。
同図に示すように、プレートテーブル１９の下面（−Ｚ方向側の面）１９ａとＹ可動子２０ａとの間には、レベリングユニット５０が設けられている。レベリングユニット５０は、複数、例えば３つが配置されており、３箇所でプレートテーブル１９のＺ方向の位置を微調整することにより、プレートテーブル１９の姿勢（Ｚ方向の位置、θＸ方向の位置、及びθＹ方向の位置）を制御するユニットである。つまり、これら３つのレベリングユニット５０によってプレートテーブル１９に所定の力を加えることでプレートテーブル１９のＺ方向の位置、θＸ方向の位置、及びθＹ方向の位置を調節できるようになっている。

図３は、レベリングユニット５０の構成を示す図である。各レベリングユニット５０はそれぞれ同一の構成となっているので、そのうちの１つを例に挙げてその構成を説明する。
レベリングユニット５０は、Ｙ可動子２０ａ上に設けられたカム部材５１、ガイド部材５２、カム移動機構５３、及び支持部材５４と、プレートテーブル１９側に設けられたベアリング部材５５とを含んで構成されている。

カム部材５１は、断面視台形に形成された部材であり、下面５１ａが水平方向に平坦な面になっている。カム部材５１の当該下面５１ａは、ガイド部材５２に支持されている。カム部材５１の上面５１ｂは、水平面に対して傾斜して設けられた平坦面である。カム部材５１の一方の側面５１ｃには、ネジ穴５１ｄが形成されている。ガイド部材５２は、支持部材５４上にカム部材５１に沿って設けられており、図中左右方向に延在している。

カム移動機構５３は、サーボモータ５６と、ボールネジ５７と、連結部材５８とを含んで構成されている。サーボモータ５６は、制御装置１１からの信号に基づいて軸部材５６ａを回転させるようになっている。この軸部材５６ａは、ここでは例えば図中左右方向に延在している。ボールネジ５７は、連結部材５８を介してサーボモータ５６の軸部材５６ａに連結されており、軸部材５６ａの回転が伝達されるようになっている。このボールネジ５７は、図中左右方向（サーボモータ５６の回転軸の軸方向と同一方向）にネジ部が設けられており、当該ネジ部がカム部材５１の側面５１ｃに形成されたネジ穴５１ｄに螺合されている。軸部材５６ａ及びボールネジ５７は、支持部材５４の突出部５４ａ及び５４ｂによってそれぞれ支持されている。

このカム駆動機構５３は、サーボモータ５６の回転によってボールネジ５７が回転し、ボールネジ５７の回転によって当該ボールネジ５７に螺合されたカム部材５１がガイド部材５２に沿って図中左右方向に移動するようになっている。

ベアリング部材５５は、図中下側に半球状に形成された部分５５ａを有し、当該半球状の部分５５ａの下面５５ｂがカム部材５１の上面５１ｂに当接するように設けられている。カム部材５１が移動することで、ベアリング部材５５の下面５５ｂとカム部材５１の上面５１ｂとの当接位置が変化するようになっており、当該上面５１ｂとの当接位置が変化することによって下面５５ｂのＺ方向上の位置が変化するようになっている。この位置の変化によってプレートテーブル１９のＺ方向の位置が微調節されるようになっている。

プレートテーブル１９のＺ方向の位置に関しては、検出装置５９によって検出可能になっている。この検出装置５９についても、プレートテーブル１９に対して複数、例えば３つ設けられている。各検出装置５９は、例えば光センサ５９ａと、被検出部材５９ｂとを含んで構成されており、光センサ５９ａによって被検出部材５９ｂの位置を検出することで、プレートテーブル１９のＺ方向の位置を検出するようになっている。また、光センサ５９ａは、Ｙ可動子２０ａ上に設けられた突出部２０ｂに固定されている。したがって、当該検出装置５９は、Ｙ可動子２０ａの上面２０ｃを基準としたときのプレートテーブル１９のＺ方向に関する位置や姿勢等を検出可能となっている。この検出装置５９によって検出された位置情報は、制御装置１１に送信されるようになっている。

また、プレートテーブル１９の一端は、弾性部材６０によってＹ可動子２０ａ上の突出部２０ｄに接続されている。弾性部材６０は、一端が固定部材６０ａによってプレートテーブル１９の端部１９ｂに固定されており、他端が固定部材６０ｂによって突出部２０ｄに固定されている。この弾性部材６０によって、プレートテーブル１９がＸ方向及びＹ方向へ移動するのを抑えつつ、Ｚ方向に対しての移動を許容できるようになっている。

以上のような構成により、プレートステージＰＳＴは、プレートテーブル１９に保持されているプレートＰの所定の露光すべき領域が投影光学系ＰＬによる露光領域に位置するように、移動テーブル２２（リニアモータ１６の可動子）をＸ方向に移動させ（Ｘ位置の位置決めを行い）、さらに移動テーブル２２に対してＹ可動子２０をＹ方向に移動させる（Ｙ位置の位置決めを行う）ことができる。このとき、プレートＰのθＺ方向の位置を調整できるようにしてもよい。さらに、レベリングユニット５０により、前記オートフォーカスセンサの検出結果や前記検出装置５９の検出結果を基に、プレートＰのＺ位置がジャストフォーカスとなる（投影光学系ＰＬの結像点と一致する）ように、プレートテーブル１９をＹ可動子２０ａに対してＺ方向、θＸ方向、およびθＹ方向に移動させる（Ｚ位置、θＸ方向、およびθＹ方向の位置決めを行う）ことができる。

次に、図４を参照して、制御装置１１のうち、プレートステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動するリニアモータ１６の駆動制御を行う部分の構成を説明する。図４は、制御装置１１の当該部分及びその制御対象を示すブロック図である。なお、制御装置１１のうち、マスクステージＭＳＴをＸ軸方向に駆動するリニアモータ１４の駆動制御を行う部分についても、その構成は図４と同様である。

図４において、制御装置１１は、軌道生成部１０１と、フィードフォワード制御部１０２と、フィードバック制御部１０３と、外乱推定部１０４と、加算部２０１〜２０３と、を含んで構成されている。外乱推定部１０４は、逆システム１０５と、遅延部１０７と、ノイズ除去フィルタ１０６及び１０８と、から構成されている。

このような構成の制御装置１１により、リニアモータ１６を制御してプレートステージＰＳＴ（制御対象３０１）をＸ軸方向に駆動するが、その際、フィードフォワード制御部１０２が制御に用いる制御モデル（後述の逆システム１０２１）が現実の制御対象３０１と厳密には合っていないこと等に起因して、制御対象３０１に対する操作量Ｓ５には外乱ｄが含まれてしまうこととなる。本発明に係る制御装置１１は、外乱推定部１０４を利用して、この外乱ｄによる影響を取り除く構成となっている。

軌道生成部１０１へは、プレートステージＰＳＴの移動開始点のＸ座標ＸＳと、移動終了点のＸ座標ＸＥとが入力される。移動開始点ＸＳは、プレートステージＰＳＴのＸ軸上における現在の位置を表し、移動終了点ＸＥは、プレートステージＰＳＴを移動させる先であるＸ軸上の目標位置を表す。軌道生成部１０１は、入力された移動開始点ＸＳ及び移動終了点ＸＥに基づいて、プレートステージＰＳＴを移動開始点ＸＳから移動終了点ＸＥまで移動させるための目標軌道を生成する。目標軌道は、各時刻ｔに対応付けられたプレートステージＰＳＴの位置Ｘ（ｔ）の時系列データであり、その生成アルゴリズムは必要に応じて適宜のアルゴリズムを用いることができる。

フィードフォワード制御部１０２は、軌道生成部１０１から出力される上記の目標軌道を入力として、プレートステージＰＳＴのＸ座標位置を完全追従制御（例えば、特開２００１−３２５００５号公報（前述の特許文献２）や論文「マルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従法」（藤本博志他、計測自動制御学会論文集３６巻、９号、ｐｐ７６６−７７２、２０００年）（前述の非特許文献１）を参照）に基づいてフィードフォワード制御する。具体的には、フィードフォワード制御部１０２は、制御対象３０１の制御特性を再現した制御モデルと逆の応答を示す（入出力が逆の関係となる）逆システム１０２１を保持（記憶）しており、この逆システム１０２１を用いることにより、リニアモータ１６を駆動するための駆動信号を生成する（この駆動信号は、制御対象３０１に対するフィードフォワード制御部１０２からの操作量Ｓ１となる）。

ここで、逆システム１０２１は、制御対象３０１の伝達関数の逆関数である次式（１）の伝達関数Ｆ１（ｓ）によって定式化されるものである。但し、ＭはプレートステージＰＳＴの質量、ＣはプレートステージＰＳＴをリニアモータ１６で駆動する際に発生する粘性力の粘性係数である。プレートステージＰＳＴの駆動時に発生する粘性力までも考慮した精密な位置制御を可能とするため、伝達関数Ｆ１（ｓ）では粘性力の項を取り入れた形を採用した。

なお、フィードフォワード制御部１０２は、入力を所定のサンプリング周期Ｔｙで取り込み、生成した駆動信号を所定のサンプリング周期Ｔｕで出力するものとする。

フィードバック制御部１０３には、加算部２０３の加算結果が入力される。加算部２０３の加算結果は、プレートステージＰＳＴのＸ位置（プレート用干渉計２５により得られるＸ位置情報、即ち、上述の式Ｘ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２で表されるＸ）と、軌道生成部１０１から出力される目標軌道との差分である。

フィードバック制御部１０３は、加算部２０３の出力、即ち目標軌道を基準としたプレートステージＰＳＴのＸ位置の誤差に基づいて、プレートステージＰＳＴのＸ座標位置をフィードバック制御する。具体的には、フィードバック制御部１０３は、上記誤差がゼロとなるように、リニアモータ１６を駆動するための駆動信号を生成する（この駆動信号は、制御対象３０１に対するフィードバック制御部１０３からの操作量Ｓ２となる）。
なお、フィードバック制御部１０３も、フィードフォワード制御部１０２と同様、入力を所定のサンプリング周期Ｔｙで取り込み、生成した駆動信号を所定のサンプリング周期Ｔｕで出力するものとする。

ここで、制御対象３０１へ入力される制御操作量（Ｓ５）のうち、フィードバック制御部１０３からの操作量Ｓ２の寄与が大きいと、制御対象３０１の動きに過補償（オーバーシュート）の挙動が現れるおそれがある。そこで、フィードバック制御部１０３の出力である操作量Ｓ２を所定割合で減衰させる（例えば操作量Ｓ２を半分の値にする）ことが好ましい場合もある。あるいは、フィードバック制御部１０３そのものを制御装置１１から省略した構成としてもよい。

フィードフォワード制御部１０２からの操作量Ｓ１とフィードバック制御部１０３からの操作量Ｓ２は加算部２０１により加算されて操作量Ｓ３（＝Ｓ１＋Ｓ２）となる。

外乱推定部１０４は、制御対象３０１に加わる外乱ｄを推定し、推定外乱ｄ’を生成する機能を有する。この推定外乱ｄ’は加算部２０２へ入力され、加算部２０２により推定外乱ｄ’が上記の操作量Ｓ３から減じられて、加算部２０２の出力は減算後の操作量Ｓ４（＝Ｓ３−ｄ’）となる。制御対象３０１への入力は、加算部２０２からの操作量Ｓ４に加算部３０２において外乱ｄが加えられた操作量Ｓ５＝Ｓ４＋ｄ＝Ｓ３＋（ｄ−ｄ’）である。したがって、外乱推定部１０４が生成する推定外乱ｄ’が実際の外乱ｄを正確に推定したものであれば（推定外乱ｄ’と実際の外乱ｄとの差ｄ−ｄ’が小さければ）、制御対象３０１へ入力される操作量はほぼＳ３と等しくなり、外乱ｄの影響を受けない制御を実現することができる。

ここで、上述したように、制御対象３０１へ加わる外乱ｄは、フィードフォワード制御部１０２の逆システム１０２１が現実の制御対象３０１と厳密に合っていないことに起因するものである。つまり、逆システム１０２１と現実の制御対象３０１との間に差異があったとしても、この外乱推定部１０４を利用することにより、制御対象３０１へ入力する操作量が推定外乱ｄ’を用いて補正されるので、プレートステージＰＳＴの高精度な位置制御を行うことが可能である。
以下、外乱推定部１０４の内部構成について説明する。

外乱推定部１０４は、制御対象３０１の制御特性を再現した制御モデルと逆の応答を示す（入出力が逆の関係となる）逆システム１０５を有している（逆システム１０５のモデル（後述の式（２））を記憶している）。この逆システム１０５は、外乱ｄの正確な推定を行うためには、前述したフィードフォワード制御部１０２が備える逆システム１０２１と同じものであることが望ましい。本実施形態では、逆システム１０５を逆システム１０２１と同一の構成であるとし、逆システム１０５の伝達関数Ｆ２（ｓ）を上述の式（１）と同じ次式（２）で与えることとする。

上記の逆システム１０５には、プレート用干渉計２５により測定されたプレートステージＰＳＴのＸ位置が入力される。逆システム１０５は、入力されたプレートステージＰＳＴのＸ位置に伝達関数Ｆ２（ｓ）を乗じ、その結果をノイズ除去フィルタ１０６へ出力する。逆システム１０５の伝達関数Ｆ２（ｓ）は制御対象３０１の伝達関数の逆関数であるので、逆システム１０５の出力は、制御対象３０１へ入力された操作量Ｓ５を計算した値となる。

ノイズ除去フィルタ１０６は、逆システム１０５の出力に含まれる高周波のノイズ成分（このノイズ成分は逆システム１０５の伝達関数Ｆ２（ｓ）に微分演算ｓが含まれているために生じる）を除去するためのローパスフィルタであり、ノイズ除去フィルタ１０６への入力に次式（３）で表されるフィルタ関数Ｆ３（ｓ）を乗じて、その結果を加算部２０４へ出力する。但し、次式において、ａ１，ｂ１，ｂ２，ｂ３は任意の定数、ω_ｃはフィルタのカットオフ周波数である。

一方、遅延部１０７には、前述した加算部２０２の出力である操作量Ｓ４が入力される。この遅延部１０７は、本制御装置１１により制御対象３０１を制御する際に、制御対象３０１へ操作量Ｓ５を入力してから当該操作量Ｓ５に対応した制御対象３０１の応答（プレートステージＰＳＴのＸ位置）が得られるまでの時間遅れや、逆システム１０５において演算処理に要する時間遅れが存在することを考慮して、これらの時間遅れを補償した上で加算部２０４における加算を行う目的で設けたものである。したがって、遅延部１０７は、入力された操作量Ｓ４を、上記時間遅れの総量と等しい時間ΔＴだけ遅延させてからノイズ除去フィルタ１０８へ出力する。なお、時間遅れの総量ΔＴの値は、予め測定して求めておくものとする。

ノイズ除去フィルタ１０８は、上述したノイズ除去フィルタ１０６と同一のローパスフィルタである。このノイズ除去フィルタ１０８は、上記のように逆システム１０５の出力に乗じられたフィルタ関数Ｆ３（ｓ）と同じフィルタ関数を遅延部１０７の出力にも乗じることにより、加算部２０４において加算される２つの値の基準レベルを等しくする目的で設けられたものである。

加算部２０４は、ノイズ除去フィルタ１０６の出力とノイズ除去フィルタ１０８の出力との差分を計算する。ノイズ除去フィルタ１０６の出力は、上述したように、制御対象３０１へ入力された操作量Ｓ５に対応している。また、ノイズ除去フィルタ１０８の出力は、外乱ｄが含まれる前の操作量Ｓ４に対応している。したがって、加算部２０４によって計算される差分は、操作量Ｓ５と操作量Ｓ４の差である外乱ｄを表すものとなる。即ち、加算部２０４の出力として、外乱ｄを推定した推定外乱ｄ’が得られる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

本発明の実施の形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る露光装置の一部の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る露光装置の一部の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１…制御装置 １４，１６…リニアモータ（駆動手段） １０１…軌道生成部 １０２…フィードフォワード制御部 １０２１…逆システム １０３…フィードバック制御部 １０４…外乱推定部 １０５…逆システム １０６，１０８…ノイズ除去フィルタ １０７…遅延部 ３０１…制御対象（プレートステージＰＳＴ）

Claims (9)

1. 制御対象であるステージをモデル化した第１の逆システムを用いて、前記ステージをフィードフォワード制御するための第１の操作量を生成するフィードフォワード制御手段と、
   前記ステージに生じる外乱を、該ステージをモデル化した第２の逆システムを用いて推定する外乱推定手段と、
   前記フィードフォワード制御手段によって生成された第１の操作量を、前記外乱推定手段によって推定された外乱に基づき補正した第２の操作量に従って前記ステージを駆動する駆動手段と、
   を備えるステージ装置。
2. 前記フィードフォワード制御手段が用いる第１の逆システムと前記外乱推定手段が用いる第２の逆システムは同一の構成である請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記フィードフォワード制御手段は完全追従制御を行う請求項１又は請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記フィードフォワード制御手段が用いる第１の逆システムと前記外乱推定手段が用いる第２の逆システムには、前記ステージの駆動時に生じる粘性力がモデル化されている請求項１から請求項３のいずれか１の項に記載のステージ装置。
5. 前記フィードフォワード制御手段が用いる第１の逆システムと前記外乱推定手段が用いる第２の逆システムにそれぞれモデル化されている粘性力を表す粘性係数を一致させた請求項４に記載のステージ装置。
6. 前記ステージは流体軸受によってガイドされ、
   前記第１及び第２の逆システムにおいて前記粘性係数は前記流体軸受に用いられる流体に応じた値に設定された
   請求項５に記載のステージ装置。
7. 前記ステージはモータによって駆動され、
   前記第１及び第２の逆システムにおいて前記粘性係数は前記モータが有する電気的粘性に応じた値に設定された
   請求項５又は請求項６に記載のステージ装置。
8. 露光対象の基板を保持するステージを駆動するステージ装置として請求項１から請求項７のいずれか１の項に記載のステージ装置を備えた露光装置。
9. 制御対象であるステージをモデル化した第１の逆システムを用いて、前記ステージをフィードフォワード制御するための第１の操作量を生成し、
   前記ステージに生じる外乱を、該ステージをモデル化した第２の逆システムを用いて推定し、
   前記生成された第１の操作量を、前記推定された外乱に基づき補正した第２の操作量に従って前記ステージを駆動する、
   ステージ制御方法。

Images