JPH10268941A - ステージ移動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御系内に固有の定常的な誤差があってもス
テージを正確に位置決めする。 【解決手段】 閉ループ制御系によりステージ１４の移
動制御が行われ、制御系固有の定常的な誤差により目標
位置からずれた位置でステージ１４が停止すると、速度
検出手段（３８，３２）により速度零が検出される。制
御部２６では、このときの速度検出手段の出力に基づい
てステージ１４の停止状態を認識し、このときの位置偏
差計算手段２２の出力に基づいて制御系固有の定常的な
誤差を検出するとともに、その誤差に応じて制御部２６
内のコントローラの動作信号を補正する。そして、ステ
ージ１４の位置制御が再開され、補正後の動作信号に基
づいてコントローラが制御動作を行い、ステージ１４が
目標位置へ正確に位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ移動制御
装置に係り、更に詳しくは目標位置（又は目標速度）と
ステージの実際の位置（又は速度）との差である位置偏
差（又は速度偏差）をコントローラの動作信号としてス
テージの位置（又は速度）を制御する閉ループ制御系を
備えたステージ移動制御装置に関する。本発明は、半導
体素子等製造用の露光装置における基板ステージあるい
はマスクステージの位置制御又は速度制御に好適に用い
ることができるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等の製造のための
リソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方
式の縮小投影型一括露光装置（いわゆるステッパ）やス
リット・スキャン方式、あるいはステップ・アンド・ス
キャン方式等の走査露光型の露光装置等が用いられてい
る。これらの露光装置では、ウエハ等の感光基板が載置
される基板ステージが、また走査露光型の装置では基板
ステージに加えマスクが載置されるマスクステージが用
いられている。

【０００３】図３には、従来の露光装置等に用いられる
ステージの移動制御装置の位置制御系の構成が概略的に
示されている。この図３の制御系によれば、目標位置設
定部６２で設定された目標位置とステージ７０の位置を
検出するステージ位置検出部７２からの出力であるステ
ージの現在位置との差（位置偏差）が位置偏差計算部６
４で計算される。この位置偏差が位置制御部６６に入力
され、当該位置制御部６６により位置偏差が零となるよ
うなステージ駆動部６８の制御量が演算され、この制御
量に基づいてステージ駆動部６８が制御され、ステージ
駆動部６８では制御量に応じた推力を発生する。これに
より、ステージ７０が移動し、位置偏差が零となる位置
で停止する。すなわち、この制御系では、目標位置とス
テージ７０の現在位置との差である位置偏差を動作信号
として制御部６６が動作し、目標位置へのステージ７０
の位置決めのためのフィードバック制御が行なわれる。

【０００４】図４には、従来の露光装置等に用いられる
ステージの移動制御装置の速度制御系の構成が概略的に
示されている。この図４の制御系によれば、目標速度設
定部８２で設定された目標速度とステージ７０の速度を
検出するステージ速度検出部８８からの出力であるステ
ージ７０の現在速度との差（速度偏差）が速度偏差計算
部８４で計算される。この速度偏差が速度制御部８６に
入力され、当該速度制御部８６により速度偏差が零とな
るようなステージ駆動部６８の制御量が演算され、この
制御量に基づいてステージ駆動部６８が制御され、ステ
ージ駆動部６８では制御量に応じた推力を発生する。こ
れにより、ステージ７０が駆動され、速度偏差が零とな
るようステージ７０の速度制御が行なわれる。すなわ
ち、この制御系では、目標速度とステージ７０の現在速
度との差である速度偏差を動作信号として制御部８６が
動作し、目標速度へのステージ７０の速度調整のための
フィードバック制御が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示される閉ルー
プの位置制御系では、位置制御部６６、ステージ駆動部
６８等に各部固有の定常的な誤差（例えば＋ａとする）
が存在する場合、ステージ７０の推力には本来かかるべ
き推力に上記の誤差が加えられることになってしまう。

【０００６】しかるに、図３の位置制御系は、目標位置
設定部６２で設定された目標位置とステージ位置検出部
７２で検出された位置との差が位置偏差計算部６４でゼ
ロになる時にステージ７０に対する推力が零（ゼロ）で
あること、すなわち、ステージ７０の目標位置と現在位
置とが一致した時にステージ７０は停止することが前提
になっている。このため、上記のような誤差が存在する
と、目標位置とステージ７０の現在位置とが一致してい
てもステージ７０には上記誤差分の推力が発生し、これ
により、ステージ７０が目標位置で停止することなく、
その推力分移動してしまう。そして、ステージ７０が実
際に停止する位置は、ステージ駆動部６８から出力され
る推力が零になる時、すなわち位置偏差計算部６４から
出力される位置偏差が零ではなく位置制御部６６、ステ
ージ駆動部６８等での誤差＋ａを打ち消すような値の時
となる（この値を−ａとする）。すなわち、目標位置と
ステージ位置検出部７２により検出されるステージ７０
の現在位置が−ａ分ずれた位置でステージ７０が停止
し、このためステージ７０の正確な位置決めができない
という不都合があった。また、上記の定常的な誤差が
（−ａ）である場合は、ステージ７０は目標位置から＋
ａだけずれた位置で停止する。

【０００７】図４に示されるステージ速度制御系の場合
も、同様に、目標速度設定部８２で設定された目標速度
とステージ速度検出部８８で検出された速度との差が速
度偏差計算部８４で零になる時にステージ７０への推力
が零となること、すなわち、ステージ７０の目標速度と
現在の速度が一致した時にステージ７０に対する推力が
零であることが前提になっている。このため、上記のよ
うな定常誤差が存在すると目標速度と現在速度とが一致
していてもステージ７０には上記誤差分の推力が発生し
ステージ７０に加速度が与えられてしまう。そして、ス
テージ７０が実際に定速度となる時の速度値は、ステー
ジ駆動部６８での誤差を打ち消すような値の時となる。
従って、ステージの速度を正確に目標速度に設定できな
いという不都合があった。

【０００８】このことは、例えば、ステッパ等において
一定速度でステージを移動させながら種々の計測を行な
う場合に、その計測結果に誤差が発生するという不都合
を招き、また特に、ステップ・アンド・スキャン方式の
ような走査露光型の露光装置では、露光不良を招き大き
な問題となる。その理由は、このような走査露光型の露
光装置では、マスクと感光基板とを投影光学系の縮小倍
率に応じた速度比で同期して走査しつつマスクパターン
の感光基板上への転写を行なうため、この転写中はマス
クが搭載されたマスクステージと感光基板が搭載された
基板ステージとをそれぞれを一定速度で移動させる制御
方法が採用されているが、この一定速度（目標速度）に
ステージを設定することができなくなり、このため所望
の積算露光量が確保できず、露光不良につながるからで
ある。

【０００９】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、制御系内に固有の定常的な誤差があっ
てもステージを正確に位置決めすることができるステー
ジ移動制御装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、制御系内に固有の定
常的誤差が存在してもステージを目標とする速度に正確
に設定することができるステージ移動制御装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、目標位置とステージの実際の位置との差である位置
偏差をコントローラの動作信号として前記ステージの位
置を制御する閉ループ制御系を備えたステージ移動制御
装置において、前記ステージの速度を検出する速度検出
手段と；前記速度検出手段の出力に基づき前記ステージ
の停止状態を認識する停止状態認識手段と；停止状態が
認識されたとき、位置偏差に基づいて前記閉ループ制御
系の構成各部の誤差を検出するとともに、その検出され
た誤差に応じて前記動作信号を補正する第１の補正手段
とを設けたことを特徴とする。

【００１２】これによれば、閉ループ制御系によりステ
ージの移動制御が行われ、制御系固有の定常的な誤差に
より目標位置からずれた位置で、ステージが停止する
と、速度検出手段により速度零が検出される。停止状態
認識手段では、このときの速度検出手段の出力に基づい
てステージの停止状態を認識する。このとき、第１の補
正手段では位置偏差に基づいて閉ループ制御系の構成各
部の誤差を検出するとともに、その検出された誤差に応
じて動作信号を補正する。このため、ステージの位置制
御が再開され、補正後の動作信号に基づいて閉ループ制
御系を構成するコントローラが制御動作を行い、ステー
ジが目標位置へ正確に位置決めされる。

【００１３】従って、実際のステージの位置決めに先立
って、ステージを位置制御して定常誤差を検出し、動作
信号の補正を行うことにより、実際のステージの位置決
め時には補正後の動作信号（定常誤差の影響がキャンセ
ルされた状態の動作信号）によりステージの位置制御が
行われ、正確な位置決めが可能となる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、目標速度とステ
ージの実際の速度との差である速度偏差をコントローラ
の動作信号として前記ステージの速度を制御する閉ルー
プ制御系を備えたステージ移動制御装置において、前記
ステージの加速度を検出する加速度検出手段と；前記加
速度検出手段の出力に基づいてステージの定速度状態を
認識する定速度状態認識手段と；定速度状態が認識され
たとき、前記速度偏差に基づいて前記閉ループ制御系の
構成各部の誤差を検出するとともに、その検出された誤
差に応じて前記動作信号を補正する第２の補正手段とを
設けたことを特徴とする。

【００１５】これによれば、閉ループ制御系によりステ
ージの速度制御が行われ、制御系固有の定常的な誤差に
より目標速度からずれた速度で、ステージが定速度状態
になると、加速度検出手段により加速度零が検出され
る。定速度状態認識手段では、このときの速度検出手段
の出力に基づいてステージの定速度状態を認識する。こ
のとき、第２の補正手段では速度偏差に基づいて閉ルー
プ制御系の構成各部の誤差を検出するとともに、その検
出された誤差に応じて動作信号を補正する。このため、
ステージの速度制御が再開され、補正後の動作信号に基
づいて閉ループ制御系を構成するコントローラが制御動
作を行い、ステージが目標速度に正確に設定される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図２に基づいて説明する。図１には、一実施形態
に係るステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型の
露光装置（いわゆるステッパ）１０の概略構成が示され
ている。

【００１７】この露光装置１０は、ステージ駆動部２８
により駆動され除振台１２上を２次元移動する基板ステ
ージ（以下、適宜「ステージ」という）１４と、この基
板ステージ１４の上方にその光軸がステージ移動面に直
交した状態で配置された投影光学系ＰＬと、この投影光
学系ＰＬの上方にステージ移動面に平行に配置されたレ
チクルＲと、このレチクルＲの上方に配置された照明系
１６と、基板ステージ１４の移動を制御するステージ移
動制御装置３０とを備えている。

【００１８】ステージ１４上には、不図示のウエハが載
置されており、このウエハの表面は投影光学系ＰＬ（こ
こでは両側テレセントリックで所定の縮小倍率のものが
用いられている）に関してレチクルＲのパターン面とほ
ぼ共役とされている。従って、レチクルＲとウエハ上の
ショット領域とがアライメントされた状態で、照明光学
系１６からの露光光によりレチクルＲが照明されると、
レチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬを介
してウエハ上のショット領域に投影され、パターンの縮
小像が転写されるようになっている。

【００１９】前記ステージ１４の一端には、レーザ干渉
計システムを構成する移動鏡１８が固定され、投影光学
系ＰＬの側面には固定鏡３６が固定されている。これら
移動鏡１８、固定鏡３６には、位置計測手段としてのレ
ーザ干渉計３８からレーザビームがそれぞれ照射され、
レーザ干渉計３８ではそれぞれの反射光の干渉光を受光
して、ステージ１４の基準位置からの移動量を計測する
ことにより、ステージ１４の位置を計測する。なお、移
動鏡、固定鏡及びレーザ干渉計は、実際には、Ｘ軸用と
Ｙ軸用とがそれぞれ設けられているが、図１ではこれら
が代表的に移動鏡１８、固定鏡３６、レーザ干渉計３８
として表わされている。

【００２０】前記ステージ移動制御装置３０は、目標値
設定部２０、位置偏差計算部２２、速度偏差計算部２
４、演算制御部２６、前述したステージ駆動部２８、レ
ーザ干渉計３８、第１の微分回路３２及び第２の微分回
路３４等を含んで構成されている。

【００２１】これを更に詳述すると、前記レーザ干渉計
３８の出力は、位置偏差計算部２２にフィードバックさ
れるとともに、第１の微分回路３２にも供給されてい
る。第１の微分回路３２ではレーザ干渉計３８の出力を
微分して速度信号（速度情報）に変換する。この速度信
号は、第１の微分回路３２から演算制御部２６及び第２
の微分回路３２に供給されるとともに、速度偏差計算部
２４にフィードバックされている。第２の微分回路３４
では第１の微分回路３２からの速度信号（速度情報）を
微分して加速度信号に変換する。この加速度信号は、第
２の微分回路３４から演算制御部２６に供給されてい
る。ここでの説明から明らかなように、本実施形態では
レーザ干渉計３８と第１の微分回路３２とによって速度
検出手段が構成され、また、レーザ干渉計３８と第１の
微分回路３２と第２の微分回路３４とによって加速度検
出手段が構成されている。なお、速度検出手段をタコジ
ェネレータ等の直接的に速度を検出する手段によって構
成しても良く、同様に加速度検出手段を加速度センサに
よって構成しても良い。

【００２２】目標値設定部２０は、ステージ１４の目標
位置又は目標速度の信号を択一的に出力するもので、目
標位置の信号は位置偏差計算部２２に出力され、目標速
度の信号は速度偏差計算部２４に出力される。なお、こ
の目標値設定部２０は、不図示のメインコントローラの
支配下に置かれている。

【００２３】位置偏差計算部２２は、目標値設定部２０
からの目標位置とレーザ干渉計３８からのステージ１４
の現在位置との差である位置偏差を演算し、演算制御部
２６に供給するが、いずれか一方の入力がない場合に
は、この位置偏差計算部２２は何も出力しない（零を出
力する）。

【００２４】速度偏差計算部２４は、目標値設定部２０
からの目標速度と第１の微分回路３２からのステージ１
４の現在速度との差である速度偏差を演算し、演算制御
部２６に供給するが、いずれか一方の入力がない場合に
は、この速度偏差計算部２４は何も出力しない（零を出
力する）。

【００２５】演算制御部２６は、本発明の主要部であっ
て、位置偏差計算部２２、速度偏差計算部２４、第１、
第２の微分回路３２、３４からの出力に基づいて、ステ
ージ駆動部２８の制御量を演算する。

【００２６】ここで、重要なことは、通常の多重ループ
制御系と異なり、本実施形態では、位置制御ループの内
部ループとして速度制御ループが存在するのではなく、
各制御ループがそれぞれ独立に存在し、目標値設定部２
０から目標位置及び目標速度の内のいずれの目標値が出
力されるかによって位置制御ループ、速度制御ループが
択一的に作動するようになっている点である。

【００２７】次に、この演算制御部２６について、図２
に基づいて更に詳述する。この演算制御部２６は、図２
に示されるように、第１の加算器４０、第２の加算器４
２、位置制御部４４、速度制御部４６、補正量計測記憶
部４８及び認識部５０を備えている。

【００２８】この内、認識部５０は、第１の微分回路３
２から出力される速度信号が一定時間ｔ以上零となった
場合に、ステージ１４が停止したことを認識して停止認
識信号を補正量計測記憶部４８に出力する停止状態認識
手段としての停止状態認識部５２と、第２の微分回路３
４から出力される加速度信号が一定時間Ｔ以上零となっ
た場合に、ステージ１４が定速度状態になったことを認
識して定速度状態認識信号を補正量計測記憶部４８に出
力する定速度状態認識手段としての定速度状態認識部５
４とから構成されている。

【００２９】なお、この認識部５０は、速度信号と加速
度信号とを同時に受信して、加速度信号のみが零の状態
が一定時間継続したときに定速度状態認識信号を補正量
計測記憶部４８に出力し、速度信号、加速度信号の両者
がともに零の状態が一定時間継続したときに停止認識信
号を補正量計測記憶部４８に出力する単一の演算素子に
より構成しても良い。

【００３０】前記補正量計測記憶部４８は、認識部５０
から停止認識信号が入力された場合に、位置偏差計算部
２２からの位置偏差を計測し、これを補正量として記憶
するとともにこの補正量を第１の加算器４０に出力し続
ける第１の機能と、認識部５０から定速度状態認識信号
が入力された場合に、速度偏差計算部２４からの速度偏
差を計測し、これを補正量として記憶するとともにこの
補正量を第２の加算器４２に出力し続ける第２の機能と
を有する。

【００３１】位置制御部４４は、第１の加算器４０の出
力（従って補正量が零のときは位置偏差計算部２２から
の位置偏差）を動作信号として作動するＰコントローラ
又はＰＩコントローラから構成され、動作信号に応じた
制御量をステージ駆動部２８に出力する。また、速度制
御部４６は、第２の加算器４２の出力（従って補正量が
零のときは速度偏差計算部２４からの速度偏差）を動作
信号として作動するＰコントローラ又はＰＩコントロー
ラから構成され、動作信号に応じた制御量をステージ駆
動部２８に出力する。

【００３２】前記ステージ駆動部２８は、駆動源として
の不図示のモータを含んで構成され、位置制御部４４又
は速度制御部４６からの制御量に基づいてモータを駆動
してステージ１４に対する推力を発生する。

【００３３】次に、上述のようにして構成されたステー
ジ移動制御装置３０による位置決め動作（位置制御動
作）について説明する。

【００３４】まず、不図示のコンソール等の入力装置を
介して不図示のメインコントローラに目標位置が入力さ
れると、メインコントローラの支配化にある目標値設定
部２０から目標位置の指令信号が出力され、この目標値
設定部２０からの目標位置とレーザ干渉計３８によって
計測されたステージ１４の現在位置との差である位置偏
差が位置偏差計算部２２によって演算され、この位置偏
差が第１の加算器４０を介して位置制御部４４に入力さ
れる。位置制御部４４では、この偏差が零となるような
制御量を演算し、この制御量をステージ駆動部２８に送
る。ステージ駆動部２８では制御量に応じた推力を発生
してステージ１４を駆動する。ステージの移動に伴って
位置偏差が変化するが、この位置偏差を動作信号として
制御動作を行う位置制御部４４は常に位置偏差が零とな
るような制御量をステージ駆動部２８に送るので、ステ
ージ駆動部２８で発生する推力も徐々に変化する。この
ようにして、閉ループ位置制御系による目標位置へのス
テージ１４のサーボ制御が行なわれ、ステージ駆動部２
８で発生する推力が零となった位置でステージ１４は停
止する。この場合において、位置制御ループの構成各部
に定常的な誤差がない場合は、このサーボ制御によりス
テージ１４は目標位置へ位置決めされる筈であるが、位
置制御ループの構成各部、例えば位置制御部４４に定常
的な誤差が存在する場合は、この誤差に対応する距離
（例えばｂとする）だけ目標値からずれた位置でステー
ジ１４は停止する。

【００３５】このとき、位置偏差計算部２２ではレーザ
干渉計３８の計測値と目標位置との差である位置偏差−
ｂ（上記ｂと大きさが同じで符号が反対の値）を計算し
ている。すなわち、位置制御部４４の有する固有の定常
的な誤差のため、位置偏差（動作信号）が零でなく−ｂ
の状態でステージ１４が停止しており、位置偏差が−ｂ
のままではステージ１４はこの位置に停止したままにな
る。

【００３６】しかしながら、本実施形態のステージ移動
制御装置３０では、このステージ１４の停止状態が一定
時間ｔ維持されると、前記の如く、停止状態認識部５２
によってこのステージ１４の停止状態が認識され、停止
認識信号が補正量計測記憶部４８に送出される。このた
め、補正量計測記憶部４８では停止認識信号の入力によ
り位置偏差−ｂを記憶し、これを補正量として第１の加
算器４０に送出し続ける。第１の加算器４０では位置偏
差計算部２２からの位置偏差−ｂ（この値はステージ１
４の移動とともに変化する）と補正量計測記憶部４８か
らの補正量−ｂとを加算した値を位置制御部４４（を構
成するコントローラ）に動作信号として供給する。これ
により、動作信号が−ｂでなくなるので、位置制御部４
４により動作信号に基づいた制御量の演算がなされ、こ
の制御量がステージ駆動部２８に与えられ、ステージ駆
動部２８では制御量に応じた推力を発生し、位置サーボ
制御が再開される。そして、この推力が零となった時点
でステージ１４は再び停止する。

【００３７】この場合において、サーボ制御再開後、補
正量計測記憶部４８からは補正量として−ｂが第１の加
算器４０に送出し続けられるが、ステージ１４の移動と
ともに位置偏差は時々刻々変化するので、第１の加算器
４０から位置制御部４４に供給される動作信号もこれに
対応して変化する。そして、ステージ１４が目標位置に
移動し、位置偏差が零になると、第１の加算器４０の出
力は、補正量−ｂそのものとなる。この時、この補正量
−ｂが動作信号として位置制御部４４に供給されるが、
この位置制御部４４には、上記ｂに相当する定常誤差が
存在することから、前述したように動作信号が−ｂのと
きには、ステージ駆動部２８で発生する推力も零とな
り、「この位置」でステージ１４は停止する。これを数
学的に考えると、補正量（−ｂ）＋位置制御部４４に固
有の定常誤差（ｂ）＝０となって、定常誤差が補正量に
より相殺される。上記「この位置」とは、最初にステー
ジ１４が停止した位置（目標位置から距離ｂずれた位
置）から目標位置方向へｂだけ進んだ位置、すなわち目
標位置そのものである。すなわち、このようにしてステ
ージ１４は目標位置へ正確に位置決めされる。

【００３８】また、上記のようにしてステージ１４が目
標位置で停止した場合に、一定時間ｔが経過すると認識
部５０からの停止認識信号が補正量計測記憶部４８に入
力されるが、この時点の位置偏差は零であるから補正量
も零となって、結果的に位置制御部４４の動作信号も零
であり、ステージ１４が再び移動することはない。以上
のようにして、本実施形態の装置では位置制御部４４に
定常的な誤差があっても、ステージ１４は目標位置へ正
確に位置決めされる。

【００３９】この場合において、ステージ１４が目標位
置からずれた位置で一旦停止した後、再び移動を再開し
て目標位置で停止するという制御方法が採用されている
ので、スループットの低下を来さないように停止判定の
ための時間ｔは十分に短い時間に設定することが望まし
い。

【００４０】なお、上記のステージ１４の位置決め動作
の間は、目標値設定部２０から目標位置の指令信号のみ
が出力され、目標速度の指令信号は出力されていないの
で、速度制御部４６を含む速度制御系は非作動状態にな
っている。

【００４１】次に、ステージ移動制御装置３０による速
度制御(定速度制御）について説明する。

【００４２】まず、不図示のコンソール等の入力装置を
介して不図示のメインコントローラに目標速度が入力さ
れると、メインコントローラの支配化にある目標値設定
部２０から目標速度の指令信号が出力され、この目標値
設定部２０からの目標速度と第１の微分回路３２の出力
であるステージ１４の現在の速度との差である速度偏差
が速度偏差計算部２４によって演算され、この速度偏差
が第２の加算器４２を介して速度制御部４６に入力され
る。速度制御部４６では、この偏差が零となるような制
御量を演算し、この制御量をステージ駆動部２８に送
る。ステージ駆動部２８では制御量に応じた推力を発生
してステージ１４を駆動する。ステージの移動に伴って
速度偏差が変化するが、この速度偏差を動作信号として
制御動作を行う速度制御部４６は常に速度偏差が零とな
るような制御量をステージ駆動部２８に送るので、ステ
ージ駆動部２８で発生する推力も徐々に変化する。この
ようにして、閉ループ速度制御系による目標速度へのス
テージ１４のサーボ制御が行なわれ、ステージ駆動部２
８で発生する推力、すなわち加速度が零となった位置で
ステージ１４は定速度状態となる。この場合において、
速度制御ループの構成各部に定常的な誤差がない場合
は、このサーボ制御によりステージ１４は目標速度で定
速度状態となる筈であるが、速度制御ループの構成各
部、例えば速度制御部４６に定常的な誤差が存在する場
合は、この誤差に対応する速度（例えばｃとする）だけ
目標速度からずれた速度でステージ１４は定速度状態と
なる。

【００４３】しかしながら、本実施形態のステージ移動
制御装置３０では、このステージ１４の定速度状態が一
定時間Ｔ維持されると、前記の如く、定速度状態認識部
５４によってこのステージ１４の定速度状態が認識さ
れ、定速度状態認識信号が補正量計測記憶部４８に送出
される。このとき、速度偏差計算部２４ではレーザ干渉
計３８の計測値を第１の微分回路３２で微分して得られ
る速度信号と目標速度との差である速度偏差−ｃ（上記
ｃと大きさが同じで符号が反対の値）を計算している。
このため、補正量計測記憶部４８では定速度状態認識信
号の入力により速度偏差−ｃを記憶し、これを補正量と
して第２の加算器４２に送出し続ける。第２の加算器４
２では速度偏差計算部２４からの速度偏差（この値はス
テージ１４の移動とともに変化する）と補正量計測記憶
部４８からの補正量−ｃとを加算した値を速度制御部４
６（を構成するコントローラ）に動作信号として供給す
る。これにより、速度制御部４６により動作信号に基づ
いて制御量が演算され、この制御量がステージ駆動部２
８に与えられ、ステージ駆動部２８では制御量に応じた
推力を発生し、速度サーボ制御が再開され、この推力、
すなわち加速度が零となった時点でステージ１４は再び
定速度状態となる。

【００４４】この場合において、サーボ制御再開後、補
正量計測記憶部４８からは補正量として−ｃが第２の加
算器４２に送出し続けられるが、ステージ１４の移動と
ともに速度偏差は時々刻々変化するので、第２の加算器
４２から速度制御部４６に供給される動作信号もこれに
対応して変化する。そして、ステージ１４が目標速度と
なり、速度偏差が零になると、第２の加算器４２の出力
は、補正量−ｃそのものとなる。この時、この補正量−
ｃが動作信号として速度制御部４６に供給されるが、こ
の速度制御部４６には、上記ｃに相当する定常誤差が存
在することから、−ｃ＋ｃ＝０となって、定常誤差ｃが
補正量−ｃにより相殺された形となり、制御量が零とな
って、結果的に、ステージ駆動部２８で発生する推力、
すなわち加速度も零となり、この時点の速度でステージ
１４は定速度状態となる。この時点の速度とは、最初に
ステージ１４が定速度状態となった時点の速度（目標速
度からｃずれた速度）から目標速度に近づく方向へｃだ
け変化した速度、すなわち目標速度そのものである。す
なわち、このようにしてステージ１４は目標速度に設定
される。

【００４５】また、上記のようにしてステージ１４が目
標速度での定速度状態に達した場合に、一定時間Ｔが経
過すると認識部５０からの定速度状態認識信号が補正量
計測記憶部４８に入力されるが、この時点の速度偏差は
零であるから補正量も零となって、結果的に位置制御部
４４の動作信号も零であり、ステージ１４は目標速度が
変更されない限り、加速・減速されることはない。以上
のようにして、本実施形態の装置では速度制御部４６に
定常的な誤差があっても、ステージ１４は目標速度へ正
確に速度設定される。

【００４６】ここで、目標速度からずれた速度で一旦定
速度状態になった後、再び速度制御を再開して目標速度
に設定するという制御方法が採用されているので、目標
速度に設定するまでの時間を短くする意味から、上記の
定速度状態認識のタイミングを定める時間Ｔは十分に短
い時間に設定することが望ましい。

【００４７】なお、上記のステージ１４の速度制御動作
の間は、目標値設定部２０から目標速度の指令信号のみ
が出力され、目標位置の指令信号は出力されていないの
で、位置制御部４４を含む位置制御系は非作動状態にな
っている。

【００４８】これまでの説明から明らかなように本実施
形態では、第１の加算器４０と補正量計測記憶部４８の
第１の機能によって第１の補正手段が実現され、第２の
加算器４２と補正量計測記憶部４８の第２の機能によっ
て第２の補正手段が実現されている。

【００４９】以上説明したように、本実施形態に係るス
テージ移動制御装置３０によると、制御系が有する固有
の定常的な誤差に起因するステージ１４の目標位置ず
れ、目標速度ずれを防止することができる。このため、
本実施形態に係る露光装置１０では、ウエハＷ上のショ
ット領域にレチクルＲのパターンを順次転写するための
ステッピングの際には、上述した位置制御ループによる
位置制御機能を働かせることにより、各ショット領域を
正確に露光位置に位置決めすることが可能になり、ま
た、一定速度でステージ１４を移動させながら種々の計
測を行なう場合に、上述した速度制御ループによる定速
度制御を行うことにより、その計測結果に誤差が発生す
るのを防止する事が出来る。

【００５０】なお、上記の実施形態では、本発明がステ
ップ・アンド・リピート方式の露光装置に適用される場
合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定
されることはなく、ステップ・アンド・スキャン方式の
ような走査露光型の露光装置は、勿論、ステージの位置
決め、あるいは定速度制御が必要な装置であれば如何な
る装置であっても適用することは可能である。

【００５１】例えば、本発明のステージ移動制御装置を
ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装
置に適用した場合、請求項１に記載の装置の機能により
基板側のステージのショット間のステップ移動の際の位
置決めを高精度に行うことができるとともに、請求項２
に記載の装置の機能により走査露光時の基板側のステー
ジとマスク側のステージとの同期走査を高精度に行うこ
とが可能となり、これにより所望の積算露光量を確保す
ることが容易となり、高精度な走査露光を実現すること
ができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、制御系内に固有の定常的な誤差があって
もステージを正確に位置決めすることができるという優
れた効果がある。

【００５３】また、請求項２に記載の発明によれば、制
御系内に固有の定常的誤差が存在してもステージを目標
とする速度に正確に設定す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】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２】図１の演算制御部の内部構成を示すブロック図
である。

【図３】従来のステージ移動制御装置の位置制御系の概
略的な構成を示すブロック図である。

【図４】従来のステージ移動制御装置の速度制御系の概
略的な構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１４ ステージ ３０ ステージ移動制御装置 ３２ 第１の微分回路（速度検出手段の一部、加速度検
出手段の一部） ３４ 第２の微分回路（加速度検出手段の一部） ３８ レーザ干渉計（速度検出手段の一部、加速度検出
手段の一部） ４０ 第１の加算器（第１の補正手段の一部） ４２ 第２の加算器（第２の補正手段の一部） ４４ 位置制御部（コントローラ） ４８ 補正量計測記憶部（第１、第２の補正手段の一
部） ５２ 停止状態認識部（停止状態認識手段） ５４ 定速度状態認識部（定速度状態認識手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｇ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】目標位置とステージの実際の位置との差で
   ある位置偏差をコントローラの動作信号として前記ステ
   ージの位置を制御する閉ループ制御系を備えたステージ
   移動制御装置において、 前記ステージの速度を検出する速度検出手段と；前記速
   度検出手段の出力に基づき前記ステージの停止状態を認
   識する停止状態認識手段と；停止状態が認識されたと
   き、位置偏差に基づいて前記閉ループ制御系の構成各部
   の誤差を検出するとともに、その検出された誤差に応じ
   て前記動作信号を補正する第１の補正手段とを設けたこ
   とを特徴とするステージ移動制御装置。
2. 【請求項２】目標速度とステージの実際の速度との差で
   ある速度偏差をコントローラの動作信号として前記ステ
   ージの速度を制御する閉ループ制御系を備えたステージ
   移動制御装置において、 前記ステージの加速度を検出する加速度検出手段と；前
   記加速度検出手段の出力に基づいてステージの定速度状
   態を認識する定速度状態認識手段と；定速度状態が認識
   されたとき、速度偏差に基づいて前記閉ループ制御系の
   構成各部の誤差を検出するとともに、その検出された誤
   差に応じて前記動作信号を補正する第２の補正手段とを
   設けたことを特徴とするステージ移動制御装置。