JP6536777B2 - 制御システム及び制御方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御システム及び制御方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、特に、制御入力（操作量）を与えて制御対象を駆動制御する制御システム及び制御方法、前記制御システムを備える露光装置及び前記制御方法を利用する露光方法、並びに該露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。

液晶表示素子、半導体素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。液晶表示素子用の露光装置（液晶露光装置）に対しては、基板の大型化に伴い、スキャナなどの走査型投影露光装置が主流となっている。電子デバイス（マイクロデバイス）は、基板（ガラスプレート、ウエハ等）上に複数層のパターンを重ねて形成することによって製造される。このため、露光装置には、先に基板上に形成されたパターンにマスクのパターンを正確に且つ速く重ね合わせて転写すること、すなわち高い重ね合わせ精度と高いスループットが要求される。

ベース上を比較的大きい駆動力で駆動される粗動ステージと、粗動ステージに支持されてその上で精密に駆動される微動ステージと、から構成される粗微動型の基板ステージにおいて、基板を保持する微動ステージを高速駆動するために、微動ステージに粗動ステージを当接して粗動ステージの駆動力を微動ステージに加えるカタパルト方式の駆動装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、微動ステージに粗動ステージを当接する際にチャタリング（機械的な振動）が生じ、基板ステージ（微動ステージ）の精密駆動を阻害し、重ね合わせ精度を低下するばかりでなく、基板ステージを破損するおそれもある。

上述の構成の基板ステージのように駆動対象（微動ステージ）がその境界を越えて外部（粗動ステージ）と接触する開放系の制御システムに対して、駆動対象が外部と接触する際にそれらの間の粘性、弾性（以降、粘弾特性と呼ぶ）を制御することでチャタリングを抑制することができる。その代表的なアプローチとして、大別して、制御的アプローチと機械的アプローチとがある。

制御的アプローチの一例として、駆動対象と外部との間の粘弾特性（さらに慣性を含めても良い）を調整するインピーダンス制御が知られている。インピーダンス制御では、まず、力センサ等を用いて外部から駆動対象に作用する入力（外乱）を求める。次に、その外力から位置指令を、その指令をフィードバックすることで得られる粘弾特性が所望の特性に調整されるよう、求める。最後に、その位置指令をフィードバックして駆動対象を駆動制御する（駆動対象の位置を制御する）。駆動制御の精度は位置指令に対する制御対象の応答の精度に依るところとなるため、インピーダンス制御は衝突による力のような応答の速い外力に対して必ずしも好適ではない。

一方、機械的アプローチの一例として、電圧を印加することで粘度が変化する電気粘性流体（ＥＲ流体）を利用する方法、すなわち、ＥＲ流体を駆動対象と外部との間に介在し、その粘度を制御する方法がある。しかし、駆動対象の高い駆動精度（位置決め精度）が要求される露光装置においては、ＥＲ流体の介在がフィードバック制御における非線形要因になることがある。そのため、エアガイド等を採用することで駆動対象に作用する粘性を排除するのが通常である。さらに、ＥＲ流体の経年劣化による粘性の変化も問題となる。

従って、露光装置等に搭載される駆動装置の高い応答性を活用し、速い応答で外力に対する駆動対象の粘弾特性を仮想的に調整するフィードバック制御が有望である。

特開２００３−４５７８５号公報

本発明の第１の態様によれば、制御対象の被制御量から前記制御対象の操作量を生成する制御システムであって、前記被制御量が入力される入力部と、前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と前記制御対象に対応する第１モデルとから求められる第１の量と、前記生成量と前記第１モデルとは異なる第２モデルとから求められる第２の量との差を用いて、前記操作量を生成する制御部と、を備え、前記第２モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、前記制御部は、前記第２モデルを含む外乱オブザーバを有し、該外乱オブザーバは、前記第１の量と前記操作量とから求まる第３の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御システムが、提供される。

これによれば、制御対象を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して移動する第１移動体と、該第１移動体を支持しつつ前記第１移動体に対して移動可能な第２移動体と、を有する移動機構と、前記第１移動体を前記制御対象とする第１の態様に係る制御システムと、を備える露光装置が、提供される。

これによれば、物体を保持する移動体を精密且つ安定に駆動することが可能となり、ひいては物体に対する高精度な露光が可能になる。

本発明の第３の態様によれば、操作量を入力して被制御量を出力する制御対象を制御する制御方法であって、前記被制御量として、前記制御対象の位置に関する情報を求めることと、前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と、前記制御対象に対応する第１モデルとから、前記制御対象に入力される第１の量を求めることと、前記生成量と、前記第１モデルと異なる第２モデルとから前記制御対象に入力される第２の量を求めることと、前記第１の量と第２の量とを用いて、前記操作量を生成することと、を含み、前記第２モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、前記生成することでは、前記第２モデルを含む外乱オブザーバにより、前記第１の量と前記操作量とから求まる第３の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御方法が、提供される。

これによれば、制御対象を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

本発明の第４の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、前記物体を保持して移動する第１移動体と、該第１移動体を支持しつつ前記第１移動体に対して移動可能な第２移動体と、を有する移動機構のうち、前記第１移動体を前記制御対象とする第３の態様に係る制御方法を利用する露光方法が、提供される。

これによれば、物体を保持する移動体を精密且つ安定に駆動することが可能となり、ひいては物体に対する高精度な露光が可能になる。

本発明の第５の態様によれば、第４の態様に係る露光方法を利用して、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。

第１の実施形態に係るフィードバック制御系の基本構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るフィードバック制御系の変形構成を示すブロック図である。 図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、フィードバック制御系の基本構成から変形構成の導出を説明するための図（その１〜３）である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、フィードバック制御系の基本構成から変形構成の導出を説明するための図（その４及び５）である。 プラントの周波数応答特性を示すボード線図である。 フィードバック制御系を構成する外乱オブザーバにおいて採用する物理パラメータをまとめた表である。 プラントの時間応答特性のシミュレーション結果を示す図である。 第２の実施形態に係るフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。 シミュレーションにおいて採用する物理パラメータをまとめた表である。 補正部の周波数応答特性を示すボード線図である。 プラントの周波数応答特性を示すボード線図である。 制御システムの感度特性を示す図である。 第２の実施形態に係るフィードバック制御系の別の構成を示すブロック図である。 第３の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。 露光装置のステージ制御に関連する構成を示すブロック図である。 マスクステージ、マスクステージ駆動系、及びマスク干渉計システムの構成及び配置を示す図である。 ガスフロー装置の構成を示す図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれ、カタパルト方式のステージ装置を構成する微動ステージのフィードバック制御系における制御切り替えを説明するためのブロック図である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ、粗動ステージが加速しながら微動ステージに衝突した場合における微動ステージが受ける反力及び位置誤差を示す図である。

《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。

図１に、第１の実施形態に係る制御システム５０の基本構成を示す。制御システム５０は、制御入力Ｕを与えることで制御対象５２を駆動制御するフィードバック制御系であり、被制御量である制御対象５２の位置ｙを測定するセンサ５２_２と、センサ５２_２の出力（位置ｙの測定結果）をゲイン倍（−１倍）する演算を行う制御器５４と、制御器５４の出力（すなわちセンサ５２_２の出力）から補正量を求め、その結果を制御入力Ｕとして制御対象５２を駆動する駆動装置５２_１に送信する補正部５３と、から構成される。なお、制御器５４におけるゲイン倍数の値は本実施形態のものに限定されるものではなく、任意の値に設定可能である。

駆動装置５２_１は、受信した制御入力Ｕ（本実施形態では力の次元を有する）に従って、その駆動量に等しい駆動力を発する。これにより、駆動対象が駆動制御される。なお、図１において、駆動装置５２_１及びセンサ５２_２は、制御対象５２に含まれるものとして示されている。また、図中に示すｄは外部から制御対象５２に作用する外乱であり、未知である。制御入力Ｕ及び位置ｙはそれぞれ制御対象５２に対する入力及び出力であり、いずれも既知である。制御対象５２に対する実際の入力は、補正部５３から出力される制御入力Ｕ（駆動装置５２_１が発する駆動力に等しい）と外乱ｄの和となる。

ここで、被制御量、制御入力等は、時間の関数として定義されるが、図１等を用いた説明では、習慣に従い、それらのラプラス変換を用いることとする。

センサ５２_２として、干渉計、エンコーダ等の位置センサを採用する。センサ５２_２は、常時、制御対象５２の位置ｙを測定し、その結果を補正部５３に出力する。センサ５２_２は、干渉計やエンコーダに限定されるものではなく、他の測定装置を用いても良い。

制御器５４は、実際には、マイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。なお、制御器５４は、センサ５２_２と補正部５３との間に挿入されているが、これに代えて、例えば補正部５３と制御対象５２との間に挿入することとしても良い。この場合、制御器５４は、補正部５３の出力をゲイン倍（−１倍）して制御対象５２（駆動装置５２_１）に向けて出力することとなる。

補正部５３は、２つの制御器５３ａ，５３ｂと、減算器５３ｃと、から構成される。なお、これら構成各部は、実際には、制御器５４と同様にマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。制御器５３ａは、位相遅れを表現するフィルタＱと、制御対象５２を表現するノミナルモデル（制御対象５２の実際の応答を再現するモデル）に対応する伝達関数Ｐｎの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器５３ａは、被制御量ｙ（厳密には制御器５４を介した量−ｙ）が入力されることで、制御対象５２に実際に入力されている量（第１の量と呼ぶ）を求める。その結果は、減算器５３ｃに向けて出力される。制御器５３ｂは、フィルタＱと所望の振舞い（後述するインピーダンス特性）を呈するモデル（所望の応答を表現するモデル）に対応する伝達関数Ｇ_ｉｍｐの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器５３ｂは、被制御量ｙ（厳密には制御器５４を介した量−ｙ）が入力されることで、制御対象５２に入力する量（第２の量と呼ぶ）を求める。その結果は、減算器５３ｃに向けて出力される。減算器５３ｃは、制御器５３ａ，５３ｂの出力（第１及び第２の量）の差（第２の量−第１の量）を算出し、その結果を制御対象５２（駆動装置５２_１）に向けて出力する。

上述の構成の制御システム５０において、感度関数Ｓ＝１／（１＋ＰＣ_５３）と与え、補正部５３の伝達関数をＣ_５３＝Ｑ（Ｇ_ｉｍｐ ^−１−Ｐｎ^−１）とする。理想条件、すなわち、制御対象５２の応答特性Ｐはノミナルモデル（に対応する伝達関数）Ｐｎに等しく、且つ、理想フィルタＱ＝１を仮定すると、感度関数Ｓ＝Ｐ^−１Ｇ_ｉｍｐが導かれる。制御対象の応答特性（外力ｄから出力ｙまでの特性）Ｐｄ＝ｙ／ｄ＝ＳＰより、理想条件において、Ｐｄｎ＝Ｇ_ｉｍｐが導かれる。これは、外乱ｄに対する制御対象の応答特性（外乱ｄと被制御量ｙとの関係）を伝達関数Ｇ_ｉｍｐにより表現される所望の特性（所望の関係）に変更できることを意味する。

上述の制御システム５０の基本構成に等価な変形構成において、第１の実施形態に係る制御システム５０の性能を評価する。なお、制御システム５０の基本構成と同一の構成部分には同一の符号を用いるとともに、詳細説明も省略する。

図２に、第１の実施形態に係る制御システム５０の変形構成（制御システム５０’）を示す。制御システム５０’は、前述の基本構成と同様、制御入力Ｕを与えることで制御対象５２を駆動制御するフィードバック制御系であり、制御対象５２の駆動目標（駆動力の次元を有することとする）Ｒを生成し、その結果（及び後述する補正量ｄＵ）を用いて制御入力Ｕを演算し、その結果を、制御対象５２を駆動する駆動装置５２_１に送信するステージ制御装置５１と、被制御量である制御対象５２の位置ｙを測定するセンサ５２_２と、センサ５２_２の出力（位置ｙの測定結果）から制御入力Ｕに対する補正量ｄＵを求める補正部５３’と、から構成される。

ステージ制御装置５１は、目標生成部５１_０と減算器５１_２とを含む。なお、これら構成各部は、実際には、ステージ制御装置５１を構成するマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。目標生成部５１_０は、制御対象５２の駆動目標（ここでは駆動力の次元を有する目標）Ｒを生成して、減算器５１_２に供給する。減算器５１_２は、駆動目標Ｒと補正部５３からの出力（補正量）ｄＵとの偏差Ｒ−ｄＵを算出して制御入力Ｕを求め、制御対象５２（駆動装置５２_１）に向けて出力する。

補正部５３’は、２つの外乱オブザーバ５３_１，５３_３と加算器５３_２とを含む２段の外乱オブザーバとして構成される。なお、これら構成各部は、実際には、ステージ制御装置５１を構成するマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。１段目の外乱オブザーバ５３_１は、センサ５２_２の出力（被制御量）ｙとステージ制御装置５１の出力（制御入力）Ｕとが入力され、外部から制御対象５２に作用する外乱ｄを推定する。推定の結果〈ｄ〉は、加算器５３_２に出力される。加算器５３_２は、外乱オブザーバ５３_１の出力（外乱ｄの推定）〈ｄ〉とステージ制御装置５１の出力（制御入力）Ｕとの和を算出し、外乱オブザーバ５３_３に向けて出力する。２段目の外乱オブザーバ５３_３は、センサ５２_２の出力（被制御量）ｙと加算器５３_２の出力Ｕ＋〈ｄ〉とが入力され、補正量ｄＵを算出する。その結果は、ステージ制御装置５１（減算器５１_２）に向けて出力される。

ここで、上述の制御システム（変形構成）５０’（に含まれる補正部５３’）が前述の制御システム（基本構成）５０（に含まれる補正部５３）に等価であることを説明する。

図３（Ａ）に、制御システム（基本構成）５０を示す。ただし、補正部５３と制御器５４との相対位置が入れ換えられている。補正部５３において、２つの制御器５３ａ，５３ｂに含まれるフィルタＱを２つのフィルタＱ_１，Ｑ_２に分割する（２つのフィルタの積Ｑ_１Ｑ_２により与える）。これに対応して、図３（Ｂ）に示すように、制御器５３ａを直列する２つの制御器５３_１１，５３_３２に分割する。ここで、制御器５３_１１は、フィルタＱ_１とノミナルモデル（制御対象５２の実際の応答を再現するモデル）に対応する伝達関数Ｐｎの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器５３_１１は、被制御量ｙが入力されることで、制御対象５２に実際に入力されている第１の量を求める（操作入力Ｕと外乱ｄとの和を推定する）。制御器５３_３２は、フィルタＱ_２により与えられる。また、制御器５３ｂを直列する２つの制御器５３_５，５３_３１に分割する。ここで、制御器５３_５は、フィルタＱ_１により与えられる。制御器５３_３１は、フィルタＱ_２とモデル（所望の応答を表現するモデル）に対応する伝達関数Ｇ_ｉｍｐの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器５３_３１は、被制御量ｙが入力されることで、制御対象５２に入力する第２の量を求める。

図３（Ｃ）に示すように、補正部５３に、互いの出力が相殺する関係にある２つのフィルタ５３_１２，５３_４、減算器５３_１３、加算器５３_２を追加する。フィルタ５３_１２，５３_４は、伝達関数Ｑ_１により与えられる。ここで、伝達関数Ｑ_１は、制御器５３_１１により外乱ｄを推定する際に生じる位相遅れを表現する。フィルタ５３_１２，５３_４を介して、制御入力Ｕがそれぞれ減算器５３_１３及び加算器５３_２に入力される。減算器５３_１３は、制御器５３_１１の出力とフィルタ５３_１２の出力との差を求め、すなわち外乱ｄを推定し、その結果〈ｄ〉を加算器５３_２に向けて出力する。加算器５３_２は、減算器５３_１３の出力とフィルタ５３_４の出力との和を求め、その結果をフィルタ５３_３２にむけて出力する。

図３（Ｃ）において、制御器５３_１１、フィルタ５３_１２、及び減算器５３_１３は、被制御量ｙと制御入力Ｕとを入力して外乱ｄを推定し、その結果〈ｄ〉を出力する外乱オブザーバ５３_１を構成する。また、制御器５３_３１、フィルタ５３_３２、及び減算器５３ｃは、被制御量ｙと制御入力Ｕ及び外乱の推定結果〈ｄ〉の和とを入力して補正量を求め、その結果ｄＵを出力する外乱オブザーバ５３_３を構成する。従って、図３（Ｃ）に示すブロック図を、図４（Ａ）に示す簡素なブロック図に等価変換することができる。

最後に、図４（Ａ）において、被制御量ｙ及び制御入力Ｕは、それぞれ互いに等しいフィルタ関数Ｑ_１を有するフィルタ５３_４，５３_５を介して、外乱オブザーバ５３_３に入力されている。そこで、フィルタ５３_４，５３_５を削除する。それにより、図４（Ｂ）に示すブロック図が導出される。なお、この制御システムは、図２に示した制御システム５０’において目標Ｒ＝０としたものに等しい。言い換えると、この制御システム５０に、さらに目標生成部５１_０を追加することで、図２に示した制御システム５０’を導出することができる。従って、制御システム５０’（補正部５３’）は、図１に示した制御システム５０（補正部５３）に等価である。

上述の図４の制御システム５０’において、外乱オブザーバ５３_１は、例えば、外乱をステップ状の外乱として、ゴピナスの方法による最小次元オブザーバ設計に基づいて設計することができる。ここで、設計に用いるノミナルモデル（制御対象５２の実際の応答を再現するモデル）の運動を、質量Ｍを有する剛体の自由並進運動を表す関数Ｐ_ｎ１（＝Ｐｎ）＝１／Ｍｓ^２により与える。（後述するシミュレーションにおいて採用する制御対象５２の特性（実プラント特性）Ｐ＝１／Ｍｓ^２に等しい特性を採用する。）外乱オブザーバ５３_１を用いて外乱ｄを推定することで、制御対象５２への実際の入力Ｕ＋ｄを推定することができる。ただし、外乱オブザーバ５３_１の帯域を外乱オブザーバ５３_３の帯域よりも高く設定することとする。

外乱オブザーバ５３_３も、外乱オブザーバ５３_１と同様に、ゴピナスの方法による最小次元オブザーバ設計に基づいて設計することができる。ここで、設計に用いるノミナルモデル（所望の応答を表現するモデル）の運動を、質量Ｍ_ｎ、粘性Ｃ_ｎ、及び弾性Ｋ_ｎを有する剛体の並進運動を表す伝達関数Ｐ_ｎ２（＝Ｇ_ｉｍｐ）＝１／（Ｍ_ｎｓ^２＋Ｃ_ｎｓ＋Ｋ_ｎ）により与える。外乱オブザーバ５３_３を用いることでノミナルモデルＰ_ｎ２により表現される応答からの制御対象５２の応答のずれ、すなわち制御入力Ｕに対する補正量ｄＵが求められる。

求められたずれｄＵを用いて制御入力Ｕを補正することで、外乱ｄを抑圧することなく、プラント変動のみを抑圧することが可能となる。なお、任意のモデルを用いて外乱オブザーバ５３_３を設計することにより、外乱ｄから出力ｙまでの制御対象５２の応答特性は、その帯域内において、前記任意のモデルにより表現される所望の特性を呈する。

なお、外乱オブザーバ５３_１，５３_３の設計方法として、上述のゴピナスの方法に限らず、実際に多くの文献において提案されている様々な方法を採用しても良い。また、上の説明では、２つの外乱オブザーバ５３_１，５３_３を連続時間系において設計したが、離散時間系において設計することも可能である。

図５に、外乱ｄから出力ｙまでの制御対象５２の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す。ここで、制御対象５２の応答特性（実プラント特性）を特性Ｐ＝１／Ｍｓ^２により与えた。図６に与える表に、シミュレーションにおいて採用した物理パラメータの値を示す。外乱オブザーバ５３_１，５３_３の極は、それぞれ、１５０Ｈｚの重根及び５０Ｈｚの重根とした。なお、外乱ｄに対する制御対象５２の応答を模擬実験するため、駆動目標Ｒ＝０とした。

図５において、実線（黒色）は実際の制御対象５２の応答特性Ｐ、実線（グレー）はモデルにより表現した所望の制御対象の応答特性Ｐ_ｎ２、破線は外乱ｄから出力ｙまでの制御対象５２の応答特性（ｄ→ｙ ｗｉｔｈ ｐｒｏｐ）を示す。制御対象５２の応答特性Ｐは、シミュレーションの条件として質量Ｍを有する剛体の自由並進運動を表すモデル（Ｐ＝１／Ｍｓ^２）により与えたため、周波数の増加に対して振幅は単調に減少、位相は一定を維持する。これに対して、所望の応答特性Ｐ_ｎ２は、質量Ｍ_ｎ、粘性Ｃ_ｎ、及び弾性Ｋ_ｎを有する剛体の並進運動を表す関数（Ｐ_ｎ２＝１／（Ｍ_ｎｓ^２＋Ｃ_ｎｓ＋Ｋ_ｎ）により与えたため、低周波帯域（およそ０．０１Ｈｚ以下の帯域）において弾性Ｋ_ｎの効果により振幅及び位相をほぼ一定に維持し、中周波数帯域（およそ０．０１〜１０Ｈｚの帯域）において粘性Ｃ_ｎの効果により振幅を緩やかに減少し及び位相を遅らせている。それに対して、制御対象５２の応答特性の結果は、振幅及び位相ともに、高周波帯域（およそ１０Ｈｚ以上）において若干のずれが見られるが、ほぼ所望の応答特性（Ｐ_ｎ２）に等しい振舞いを示している。この結果は、本実施形態の制御システム５０により、外力ｄに対する制御対象５２の応答を、外乱オブザーバ５３_３の設計において用いたモデル（伝達関数Ｐ_ｎ２）により表現される任意の粘弾特性を有する応答に修正できることを示唆している。

図７に、時間応答特性のシミュレーション結果を示す。図７（Ａ）に、制御対象５２に作用する外力ｄを示す。外力ｄとして、時刻ｔ＝１（ｓ）において振幅１０（Ｎ）及び時間幅０．０１（ｓ）を有するインパルス状の力を制御対象５２に加える。図７（Ｂ）に、本実施形態の制御システム５０を採用しなかった場合の制御対象５２（センサ５２_２）からの出力（位置ｙ）を示す。この場合、制御対象５２は、粘弾特性を有さないため、外乱ｄの作用により無限遠まで等速で移動し続ける。図７（Ｃ）に、制御対象５２に期待する所望の応答特性、すなわち外乱オブザーバ５３_３の設計において用いたモデル（伝達関数Ｐ_ｎ２）により表現される応答特性を示す。制御対象５２は、粘弾特性（Ｃ_ｎ，Ｋ_ｎ）を加えたことで、外乱ｄの作用により時間０．５（ｓ）経過するまでに一定の距離（およそ１ｍｍ）まで移動し、その後、徐々に元の位置に戻る。図７（Ｄ）に、本実施形態の制御システム５０を採用した場合の制御対象５２の応答特性を示す。図７（Ｃ）に示す所望の応答特性にほぼ一致していることがわかる。図７（Ｅ）に、本実施形態の制御システム５０を採用した場合における制御対象５２に加えられる制御入力（駆動力）Ｕを示す。制御入力（駆動力）Ｕは、時刻ｔ＝１（ｓ）において外力ｄを打ち消す方向にインパルス状の力（反力）とこれに続くオーバーシュート（ハンチング）を見せている。図７（Ａ）に示す外乱ｄに対して図７（Ｅ）に示す制御入力Ｕを制御対象５２に入力することで、制御対象５２は仮想的に粘弾特性（Ｃ_ｎ，Ｋ_ｎ）を有する剛体として応答していることがわかる。

以上詳細に説明したように、第１の実施形態の制御システム（基本構成）５０によれば、センサ５２_２により測定される被制御量ｙから、制御対象５２を表現するノミナルモデル（制御対象５２の実際の応答を再現するモデル）Ｐｎに基づいて制御対象５２に入力される量を求め、且つ、所望のインピーダンス特性を呈するモデル（外乱ｄに対する制御対象５２の所望の応答、すなわち外乱ｄと被制御量ｙとの所望の関係を表現するモデル）Ｇ_ｉｍｐに基づいて制御対象５２に入力する量を求め、これら２つの量の差から制御入力を補正するための補正量を求め、その結果を用いて制御入力Ｕが補正される。制御入力Ｕが補正されることで、制御対象５２の応答がモデルＧ_ｉｍｐにより表現される所望の応答に修正される。それにより、外乱ｄが作用しても、制御対象５２を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

また、第１の実施形態の制御システム（変形構成）５０’によれば、外乱オブザーバ５３_１により制御対象５２に加わる外乱ｄを求め、その結果と制御対象５２に入力する制御入力Ｕとを用いて外乱オブザーバ５３_３により所望の応答を表現するモデル（伝達関数Ｐ_ｎ２）からの制御対象５２の応答のずれを求め、その結果を用いて制御入力Ｕが補正される。制御対象５２の応答のノミナルモデルＰ_ｎ２により表現される応答からのずれを用いて制御入力Ｕが補正されることで、制御対象５２の応答がノミナルモデルＰ_ｎ２により表現される所望の応答に修正される。それにより、外乱ｄが作用しても、制御対象５２を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

また、第１の実施形態の制御システム５０，５０’によれば、モデルＧ_ｉｍｐ及びノミナルモデルＰ_ｎ２として質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表すモデルを与えることで、制御対象５２に作用する外乱ｄに対して、仮想的に粘弾特性（Ｃ_ｎ，Ｋ_ｎ）を有する剛体として制御対象５２を駆動制御することが可能となる。

また、第１の実施形態の制御システム５０’によれば、制御入力Ｕに対する補正量ｄＵを求める補正部５３’を、２つの外乱オブザーバ５３_１，５３_３を用いて簡素に構成することができる。ここで、１つめの外乱オブザーバ５３_１は、センサ５２_２の出力（被制御量）ｙとステージ制御装置５１の出力（制御入力）Ｕとから、外部から制御対象５２が受ける外力ｄを推定する。２つめの外乱オブザーバ５３_３は、外乱オブザーバ５３_１の出力（外乱の推定）〈ｄ〉とステージ制御装置５１の出力（制御入力）Ｕとから、仮想的に制御対象５２が所望の粘弾特性を有する応答を呈する補正量ｄＵを求める。

また、第１の実施形態の制御システム５０’では、外乱オブザーバ５３_１を用いて制御対象５２に作用する外乱ｄを推定することとした。これにより、駆動装置５２_１の高い応答特性を活用し、速い応答で外力ｄに対する駆動対象の粘弾特性を仮想的に調整することができる。また、外乱オブザーバ５３_１の設計に用いるノミナルモデルとして、制御対象５２の実際の応答を精密に再現するモデルを採用することで、外乱ｄをより正確に推定することができる。

なお、第１の実施形態の制御システム５０’において、外乱オブザーバ５３_１を用いて外乱ｄを推定するに限らず、例えば力センサを用いて外乱ｄを測定することとしても良い。係る場合、その測定結果が、外乱オブザーバ５３_３に入力される。また、外乱オブザーバ５３_３は、外乱ｄの推定若しくは測定の結果（又はこれらの相当する量）と被制御量ｙの測定結果（又はこれに相当する量）とから制御入力Ｕに対する補正量ｄＵを求めるものであれば、必ずしも外乱オブザーバとして設計する必要はない。

《第２の実施形態》
以下、第２の実施形態について、図８〜図１３を用いて説明する。ここで、前述の第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を用いるとともに、詳細説明も省略する。

図８に、第２の実施形態に係る制御システム５０の構成を示す。なお、この構成の制御システム５０による制御を、ＩＰＦＢ（Impedance Parameterization Feedback）制御と呼ぶ。制御システム５０は、前述の基本構成及び変形構成と同様、制御入力Ｕを与えることで制御対象５２を駆動制御するフィードバック制御系であり、被制御量である制御対象５２の位置ｙを測定するセンサ５２_２と、センサ５２_２の出力（位置ｙの測定結果）をゲイン倍（−１倍）する演算を行う制御器５４と、制御対象５２の目標位置（位置の次元を有することとする）Ｒを生成し、その目標位置Ｒと制御器５４の出力との和（すなわちセンサ５２_２による制御対象５２の位置ｙの測定結果との偏差）ｅを出力するステージ制御装置５１と、ステージ制御装置５１の出力から補正量を求め、その結果を制御入力Ｕとして制御対象５２を駆動する駆動装置５２_１に送信する補正部５３と、から構成される。

上述の構成の制御システム５０は、第１の実施形態に係る制御システム（基本構成）５０に制御システム（変形構成）５０’におけるステージ制御装置５１を追加した構成である。ただし、減算器５１_２が加算器５１_３と制御器５４との組に置き換えられている。従って、前述の理想条件、すなわち、制御対象５２の応答特性Ｐがノミナルモデル（に対応する伝達関数）Ｐｎに等しく、且つ、理想フィルタＱ＝１を仮定すると、制御対象の応答特性（外力ｄから出力ｙまでの特性）Ｐｄ（＝ｙ／ｄ＝ＳＰ）＝Ｇ_ｉｍｐが導かれる。つまり、ステージ制御装置５１により目標位置Ｒを生成することで制御対象５２を目標位置Ｒに追従駆動するとともに、補正部５３により制御入力Ｕを補正することで、第１の実施形態に係る制御システム５０と同様に、制御対象５２の応答特性をモデル（伝達特性）Ｇ_ｉｍｐにより表現される所望の応答に修正することができる。

第２の実施形態に係る制御システム５０（ＩＰＦＢ制御）の性能を評価する。制御対象５２を表現するノミナルモデル（制御対象５２の実際の応答を再現するモデル）として、質量を有する剛体の自由並進運動を表現する剛体モデルを採用する。その伝達関数は、関数Ｐｎ＝１／Ｍｓ^２により与えられる。（後述する実プラント特性に等しい特性を採用する。）所望の振舞いを呈するモデル（所望の応答を表現するモデル）として、質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表現するモデルを採用する。その伝達関数は、関数Ｇ_ｉｍｐ＝１／（Ｍ_ｎｓ^２＋Ｃ_ｎｓ＋Ｋ_ｎ）により与えられる。フィルタＱとして、２次のローパスフィルタＱ＝ω^２／（ｓ^２＋２ζωｓ＋ω）を採用する。図９に与える表に、これらのモデル等に含まれる物理パラメータの値を示す。

図１０に、補正部５３の周波数応答特性Ｃ_５３を示す。補正部５３の応答特性Ｃ_５３は、その振幅を、カットオフ周波数５０Ｈｚ以下の周波数帯域において周波数の増大とともに増大し、カットオフ周波数５０Ｈｚにて最大を持ち、カットオフ周波数５０Ｈｚ以上の周波数帯域において周波数の増大とともに減少する。また、その位相を、周波数の増大とともに増大して約２Ｈｚにて最大を持ち、周波数の増大とともに減少してカットオフ周波数５０Ｈｚにてゼロを持ち且つさらに減少する。

図１１に、外乱ｄから出力ｙまでの制御対象５２の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す。ここで、制御対象５２の応答特性（実プラント特性）を特性Ｐ＝１／Ｍｓ^２により与えた。

図１１において、実線（グレー）は実際の制御対象５２の応答特性Ｐ、実線（黒色）はモデルにより表現した所望の制御対象の応答特性Ｇ_ｉｍｐ、破線（ほぼ実線に重なっている）は外乱ｄから出力ｙまでの制御対象５２の応答特性Ｐｄを示す。制御対象５２の応答特性Ｐは、シミュレーションの条件として質量Ｍを有する剛体の自由並進運動を表すモデル（Ｐ＝１／Ｍｓ^２）により与えたため、周波数の増加に対して振幅は単調に減少、位相は一定を維持する。これに対して、所望の応答特性Ｇ_ｉｍｐは、質量Ｍ_ｎ、粘性Ｃ_ｎ、及び弾性Ｋ_ｎを有する剛体の並進運動を表す関数（Ｇ_ｉｍｐ＝１／（Ｍ_ｎｓ^２＋Ｃ_ｎｓ＋Ｋ_ｎ）により与えたため、低周波帯域（およそ０．１Ｈｚ以下の帯域）において弾性Ｋ_ｎの効果により振幅及び位相をほぼ一定に維持し、中周波数帯域（およそ０．１〜１００Ｈｚの帯域）において粘性Ｃ_ｎの効果により振幅を緩やかに減少し及び位相を遅らせている。それに対して、制御対象５２の応答特性Ｐｄの結果は、振幅及び位相ともにほぼ所望の応答特性Ｇ_ｉｍｐに等しい振舞いを示している。この結果は、本実施形態の制御システム５０により、外力ｄに対する制御対象５２の応答を、所望の振舞いを呈するモデル（伝達関数Ｇ_ｉｍｐ）により表現される任意の粘弾特性を有する応答に修正できることを示唆している。

図１２に、制御システム５０の感度特性を示す。感度関数Ｓは、周波数の増大とともにその振幅を増大し、約１０Ｈｚ以上の帯域において振幅を一定に維持する。この感度関数Ｓの振舞いは、関数Ｐ^−１Ｇ_ｉｍｐともほぼ一致している。すなわち、制御対象５２の応答特性Ｐはノミナルモデル（に対応する伝達関数）Ｐｎに等しく、且つ、理想フィルタＱ＝１を仮定する理想条件において導かれる関係Ｓ＝Ｐ^−１Ｇ_ｉｍｐが、良い近似で成り立っている。これは、プラント特性Ｐ及びインピーダンス特性Ｇ_ｉｍｐ次第で制御対象５２の位置制御も可能であることを示唆している。

図１３に、第２の実施形態に係る制御システム５０の別の構成を示す。なお、この構成の制御システム５０による制御を、ＰＳＦＢ（Plant Shaping Parameterization Feedback）制御と呼ぶ。制御システム５０は、前述の基本構成及び変形構成と同様、制御入力Ｕを与えることで制御対象５２を駆動制御するフィードバック制御系であり、被制御量である制御対象５２の位置ｙを測定するセンサ５２_２と、センサ５２_２の出力（位置ｙの測定結果）をゲイン倍（−１倍）する演算を行う制御器５４と、制御対象５２の目標位置（位置の次元を有することとする）Ｒを生成し、その目標位置Ｒと制御器５４の出力との和（すなわちセンサ５２_２による制御対象５２の位置ｙの測定結果との偏差）ｅを出力するステージ制御装置５１と、ステージ制御装置５１の出力から制御入力Ｕを生成し、その結果を制御対象５２を駆動する駆動装置５２_１に送信する制御器５１_４と、制御器５４の出力（すなわちセンサ５２_２の出力）から制御入力Ｕに対する補正量ｄＵを求める補正部５３と、から構成される。

上述の構成の制御システム５０は、第１の実施形態に係る制御システム（基本構成）５０に対して、補正部５３をインナーループに含み、制御システム（変形構成）５０’におけるステージ制御装置５１及び制御器５１_４をアウターループで追加した構成である。ここで、制御器５１_４は、ステージ制御装置５１の出力（すなわち目標位置Ｒとセンサ５２_２による制御対象５２の位置ｙの測定結果との偏差）ｅから制御入力Ｕを生成し、その結果を加算器５１_５に向けて出力する。補正部５３は、制御器５４の出力（すなわちセンサ５２_２による制御対象５２の位置ｙの測定結果）から制御入力Ｕに対する補正量ｄＵを算出し、その結果を加算器５１_５に向けて出力する。加算器５１_５は、制御器５１_４から出力される制御入力Ｕに補正部５３から出力される補正量ｄＵを加算して、その結果を制御対象５２を駆動する駆動装置５２_１に送信する。

上述の構成の制御システム５０は、前述の理想条件、すなわち、制御対象５２の応答特性Ｐがノミナルモデル（に対応する伝達関数）Ｐｎに等しく、且つ、理想フィルタＱ＝１を仮定すると、制御対象の応答特性（制御入力Ｕ及び外力ｄから出力ｙまでの特性）Ｐｄ（＝ｙ／Ｕ＝ｙ／ｄ＝ＳＰ）＝Ｇ_ｉｍｐが導かれる。つまり、ステージ制御装置５１により目標位置Ｒを生成することで制御対象５２を目標位置Ｒに追従駆動するとともに、補正部５３により制御入力Ｕを補正することで、第１の実施形態に係る制御システム５０と同様に、制御対象５２の応答特性をモデル（伝達特性）Ｇ_ｉｍｐにより表現される所望の応答に修正することができる。制御器５１_４はモデル（伝達特性）Ｇ_ｉｍｐに対して精密且つ安定に駆動するように設計される。それにより、制御対象５２を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

以上詳細に説明したように、第２の実施形態に係る２つの制御システム５０によれば、ステージ制御装置５１により目標位置Ｒを生成することで制御対象５２を目標位置Ｒに追従駆動するとともに、補正部５３により制御入力Ｕを補正することで制御対象５２の応答特性をモデル（伝達特性）Ｇ_ｉｍｐにより表現される所望の応答に修正することができる。制御器５１_４は修正されたモデル（伝達特性）Ｇ_ｉｍｐに対して精密且つ安定に駆動するように設計される。それにより、制御対象５２を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

《第３の実施形態》
以下、第３の実施形態について、図１４〜図１９を用いて説明する。

第３の実施形態では、第１の実施形態における制御システム（変形構成）５０’を若干の変形を加えてカタパルト方式のステージ装置を備える露光装置１１０に適用する。

図１４には、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ、例えば液晶表示装置（液晶パネル）などの製造に用いられる露光装置１１０の概略構成が示されている。露光装置１１０は、マスクＭとガラスプレート（以下、「プレート」と呼ぶ）Ｐとを投影光学系ＰＬに対して同一方向に同一速度で駆動することで、マスクＭに形成されたパターンをプレートＰ上に転写するスキャニング・ステッパ（スキャナ）である。以下においては、走査露光の際にマスクＭ及びプレートＰが駆動される方向（走査方向）をＸ軸方向とし、これに直交する水平面内での方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向とする。

露光装置１１０は、照明系ＩＯＰ、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、これらを支持するボディ７０、プレートＰを保持するプレートステージＰＳＴ、及びこれらの制御系等を備える。制御系は、露光装置１１０の構成各部を統括制御する主制御装置（不図示）及びその配下のステージ制御装置５１（図１５等参照）より構成される。

ボディ７０は、ベース（防振台）７１、コラム７２Ａ，７２Ｂ、光学定盤７３、支持体７４、及びスライドガイド７５から構成される。ベース（防振台）７１は、床面Ｆ上に配置され、床面Ｆからの振動を除振してコラム７２Ａ，７２Ｂ等を支持する。コラム７２Ａ，７２Ｂはそれぞれ枠体形状を有し、コラム７２Ｂの内側にコラム７２Ａが配置されている。光学定盤７３は、平板形状を有し、コラム７２Ａの天井部に固定されている。支持体７４は、コラム７２Ｂの天井部にスライドガイド７５を介して支持されている。スライドガイド７５は、エアボールリフタと位置決め機構とを備え、支持体７４（すなわち後述するマスクステージＭＳＴ）を光学定盤７３に対してＸ軸方向の適当な位置に位置決めする。

照明系ＩＯＰは、ボディ７０の上方に配置されている。照明系ＩＯＰは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成され、例えば水銀ランプ等の光源（不図示）から射出された光（照明光）ＩＬを反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズ（いずれも不図示）等を介してマスクＭに照射する。照明光ＩＬとして、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）等の光（あるいは上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。また、照明光ＩＬの波長は、波長選択フィルタにより、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることができる。

マスクステージＭＳＴは、ボディ７０を構成する支持体７４に支持されている。マスクステージＭＳＴには、回路パターンが形成されたパターン面（図１４における下面）を有するマスクＭが、例えば真空吸着（あるいは静電吸着）により固定されている。マスクステージＭＳＴは、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系ＭＳＤ（図１６参照）により、走査方向（Ｘ軸方向）に所定のストロークで駆動されるとともに、非走査方向（Ｙ軸方向及びθｚ方向）に微少駆動される。

マスクステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、マスク干渉計システム１６（図１６参照）により計測される。その計測結果はステージ制御装置５１に供給される（図１５参照）。ステージ制御装置５１は、マスク干渉計システム１６の計測結果に従って、マスクステージ駆動系ＭＳＤを介してマスクステージＭＳＴを駆動する。

投影光学系ＰＬは、マスクステージＭＳＴの下方（−Ｚ側）に、ボディ７０を構成する光学定盤７３に支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示された投影光学系と同様に構成され、マスクＭのパターン像の投影領域が例えば千鳥状に配置された複数（例えば７）の投影光学系（マルチレンズ投影光学系）を含み、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形形状のイメージフィールドを形成する。ここでは、４つの投影光学系がＹ軸方向に所定間隔で配置され、残りの３つの投影光学系が、４つの投影光学系から＋Ｘ側に離間して、Ｙ軸方向に所定間隔で配置されている。複数の投影光学系のそれぞれとして、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられる。なお、千鳥状に配置された投影光学系ＰＬの複数の投影領域をまとめて露光領域と呼ぶ。

照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、マスクＭを透過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して、その照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、投影光学系ＰＬの像面側に配置されるプレートＰ上の照射領域（露光領域（照明領域に共役））に形成される。ここで、プレートＰの表面にはレジスト（感応剤）が塗布されている。マスクステージＭＳＴとプレートステージＰＳＴとを同期駆動する、すなわちマスクＭを照明領域（照明光ＩＬ）に対して走査方向（Ｘ軸方向）に駆動するとともに、プレートＰを露光領域（照明光ＩＬ）に対して同じ走査方向に駆動することで、プレートＰが露光されてプレートＰ上にマスクＭのパターンが転写される。

プレートステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの下方（−Ｚ側）のベース（防振台）７１上に配置されている。プレートステージＰＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系ＰＳＤにより、ベース７１上をＸ軸及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともにＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。プレートステージＰＳＴ上に、プレートＰが、プレートホルダ（不図示）を介して保持されている。

プレートステージＰＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、プレート干渉計システム１８（単に干渉計とも呼ぶ（図１５））によって計測される。干渉計１８は、光学定盤からプレートステージＰＳＴの端部に設けられた移動鏡（又は鏡面加工された反射面（不図示））に測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光を受光することにより、プレートステージＰＳＴの位置を計測する。その計測結果はステージ制御装置５１に供給される（図１５参照）。ステージ制御装置５１は、干渉計１８の計測結果に従って、ステージ駆動系ＰＳＤを介してプレートステージＰＳＴを駆動する。

図１５には、露光装置１１０のステージ制御に関連する制御系の構成が示されている。図１５の制御系は、例えばマイクロコンピュータなどを含むステージ制御装置５１を中心として構成されている。

露光装置１１０では、露光に先立ってアライメント計測（例えば、ＥＧＡ等）を行い、その結果を用いて、以下の手順で、プレートＰを露光する。まず、主制御装置（不図示）の指示に従い、ステージ制御装置５１は、マスク干渉計システム１６及びプレート干渉計システム１８の計測結果に従ってマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動する。次に、両ステージＭＳＴ，ＰＳＴを同じＸ軸方向に等速で同期駆動する。これにより、プレートＰ上の１つめのショット領域に、前工程レイヤに形成されたパターンに重ねてマスクＭのパターンが転写される。１つめのショット領域に対する走査露光が終了すると、ステージ制御装置５１は、プレートステージＰＳＴを２つめのショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステッピング）する。これと同時に、マスクステージＭＳＴの駆動方向を逆向きに変える。そして、２つめのショット領域に対する走査露光を行う。ステージ制御装置５１は、同様に、プレートＰのショット領域間のステッピングとショット領域に対する走査露光とを繰り返して、プレートＰ上の全てのショット領域にマスクＭのパターンを転写する。

マスクステージＭＳＴ、マスクステージ駆動系ＭＳＤ（６９，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，８０）、及びマスク干渉計システム１６の構成について詳述する。図１６に、これらの構成及び配置を示す。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動する微動ステージ３２と、微動ステージ３２を支持して移動する粗動ステージ３４と、を含んで構成されている。

微動ステージ３２は、平面視（上から見て）矩形状を有する。微動ステージ３２のほぼ中央に照明光ＩＬが通る矩形状の開口（不図示）が形成され、その周囲にバキュームチャック（不図示）が複数（例えば４つ）設けられる。これらのバキュームチャックを用いて、微動ステージ３２上にマスクＭが真空吸着により保持される。微動ステージ３２の下面の４隅部には、気体静圧軸受け（不図示）がそれぞれ設けられている。これらの気体静圧軸受けにより、微動ステージ３２は、支持体７４（の上面に形成されたガイド面）上に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される。微動ステージ３２の＋Ｘ端面及び−Ｙ端面には、それぞれ、移動鏡１７Ｘ，１７Ｙが設けられている。なお、移動鏡に代えて、ステージの端面を鏡面加工して反射面を形成しても良い。

粗動ステージ３４は、平面視Ｌ字状の形状を有し、リニアモータ６９を構成する可動子７２の−Ｙ端に片持ち状に固定される。

マスクステージ駆動系ＭＳＤは、粗動ステージ３４をＹ軸方向に駆動するリニアモータ６９と、粗動ステージ３４に対して微動ステージ３２を駆動するボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃと、粗動ステージ３４を駆動することにより微動ステージ３２に作用する反力を抑制するガスフロー装置８０と、から構成される。

リニアモータ６９は、支持体７４上に支持されている固定子６９_１と、固定子６９_１に沿ってＸ軸方向に移動する可動子６９_２と、から構成される。固定子６９_１は、Ｘ軸方向を長手方向とする角柱状の形状を有し、エアベアリング等を介して非接触で支持体７４上に支持されている。固定子６９_１内には、複数の電機子コイル（不図示）がＸ軸方向に配列されている。可動子６９_２は、Ｘ軸方向を長手とする筺体を有し、その−Ｙ端に粗動ステージ３４が固定されている。可動子６９_２内には、逆Ｕ字状（コ字状）のＹＺ断面を有する磁性体部材が含まれる。磁性体部材の内側の一対の対向面上には、複数の永久磁石（不図示）が異なる磁極面を対向し且つ交互に異なる磁極面を向けてＸ軸方向に配列されている。

リニアモータ６９は、固定子６９_１と可動子６９_２とにより、粗動ステージ３４をＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータとして構成される。ステージ制御装置５１は、リニアモータ６９を用いて、すなわち固定子６９_１内の電機子コイルを励磁する励磁電流を制御することで粗動ステージ３４を駆動制御する。なお、固定子６９_１内に複数の永久磁石を設け、可動子６９_２内に複数の電機子コイルを設けて、ムービングコイル型のリニアモータを構成しても良い。

ボイスコイルモータ７１Ａは、固定子７１Ａ_１及び可動子７１Ａ_２から構成される。固定子７１Ａ_１は、粗動ステージ３４の−Ｙ端面に固定されている。固定子７１Ａ_１内には、略Ｕ字状（コ字状）のＹＺ断面を有する磁性体部材（不図示）が含まれる。磁性体部材の一対の対向面（上下の対向面）には、複数の永久磁石（不図示）が異なる磁極面を対向し且つ交互に異なる磁極面を向けてＹ軸方向に配列されている。可動子７１Ａ_２は微動ステージ３２の＋Ｙ端面に固定されている。可動子７１Ａ_２は、平板形状を有し、その内部に複数の電機子コイル（不図示）がＹ軸方向に配列されている。可動子７１Ａ_２が固定子７１Ａ_１に係合することで（略Ｕ字の空間内に配置されることで）、電機子コイルが複数の永久磁石が発する磁場の中に配される。それにより、可動子７１Ａ_２（微動ステージ３２）を、固定子７１Ａ_１（粗動ステージ３４）に対してＹ軸方向に微小駆動することができる。

ボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃも、ボイスコイルモータ７１Ａと同様に構成される。すなわち、ボイスコイルモータ７１Ｂ（７１Ｃ）は、固定子７１Ｂ_１（７１Ｃ_１）及び可動子７１Ｂ_２（７１Ｃ_１）から構成される。固定子７１Ｂ_１（７１Ｃ_１）は、粗動ステージ３４（アーム部）の＋Ｘ端面の＋Ｙ側（−Ｙ側）に固定されている。可動子７１Ｂ_２（７１Ｃ_２）は微動ステージ３２の−Ｘ端面の＋Ｙ側（−Ｙ側）に固定されている。可動子７１Ｂ_２，７１Ｃ_２がそれぞれ固定子７１Ｂ_１，７１Ｃ_１に係合することで（略Ｕ字の空間内に配置されることで）、可動子７１Ｂ_２，７１Ｃ_２（微動ステージ３２）を固定子７１Ｂ_１，７１Ｃ_１（粗動ステージ３４）に対してＸ軸方向及びθｚ方向に微小駆動することができる。

ステージ制御装置５１は、ボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃを用いて、すなわち可動子７１Ａ_２，７１Ｂ_２，７１Ｃ_２内の電機子コイルを励磁する励磁電流を制御することで微動ステージ３２を駆動制御する。

ガスフロー装置８０は、固定部８０_１及び可動部８０_２から構成される。固定部８０_１は、粗動ステージ３４（アーム部）の＋Ｘ端面の固定子７１Ｂ_１，７１Ｃ_１の間に固定されている。可動部８０_２は微動ステージ３２の−Ｘ端面の可動子７１Ｂ_２，７１Ｃ_２の間に固定されている。

図１７に、ガスフロー装置８０（固定部８０_１及び可動部８０_２）の構成の詳細を示す。固定部８０_１は、直方体状の筐体８１と、筐体８１内部の−Ｘ内面及び＋Ｘ内面に固定された一対の気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂとを有する。可動部８０_２は、微動ステージ３２の−Ｘ端面に突設されたアーム８３と、アーム８３の先端（−Ｘ端）に固定されて気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂの間に配置される板状部材８４と有する。アーム８３は、筐体８１に設けられた開口８１ａ及び気体噴出機構８２Ｂを介して筐体８１内に挿入されている。

気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂは、それぞれ、板状部材８４の−Ｘ面及び＋Ｘ面に向けて、空気、窒素、ヘリウム等の同量の加圧気体を噴出する。それにより、粗動ステージ３４に対して微動ステージ３２にＸ軸方向の推力が作用する。ここで、気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂから板状部材８４に作用する＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の推力は、気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂのそれぞれと板状部材８４との離間距離の２乗に比例する。従って、板状部材８４が気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂの中央に位置する場合、板状部材８４に作用する総推力はゼロとなり、板状部材８４はその位置をとどめる。板状部材８４が気体噴出機構８２Ａ側に位置する場合、気体噴出機構８２Ａから受ける＋Ｘ方向の推力が気体噴出機構８２Ｂから受ける−Ｘ方向の推力に勝るため、すなわち板状部材８４に作用する総推力は＋Ｘ方向を向くため、板状部材８４は＋Ｘ方向に戻される。一方、板状部材８４が気体噴出機構８２Ｂ側に位置する場合、気体噴出機構８２Ｂから受ける−Ｘ方向の推力が気体噴出機構８２Ａから受ける＋Ｘ方向の推力に勝るため、すなわち板状部材８４に作用する総推力は−Ｘ方向を向くため、板状部材８４は−Ｘ方向に戻される。

ガスフロー装置８０により、微動ステージ３２が粗動ステージ３４に接近した場合（−Ｘ方向に移動した場合）、微動ステージ３２に粗動ステージ３４から離間する方向（＋Ｘ方向）に推力を及ぼし、微動ステージ３２が粗動ステージ３４から離間した場合（＋Ｘ方向に移動した場合）、微動ステージ３２に粗動ステージ３４に接近する方向（−Ｘ方向）に推力を及ぼす。このようにガスフロー装置８０が機能することで、粗動ステージ３４を駆動することにより微動ステージ３２に作用する反力を抑制することができる。そのため、ボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃによる大きな推力の発生を要しない。

なお、ステージ制御装置５１により、気体噴出機構８２Ａ，８２Ｂから噴出される加圧気体の量を板状部材８４の位置、すなわち粗動ステージ３４に対する微動ステージ３２の位置に応じて制御することとしても良い。

マスク干渉計システム１６は、干渉計ユニット１６Ｘ_１，１６Ｘ_２，１６Ｙから構成される。干渉計ユニット１６Ｘ_１，１６Ｘ_２は、それぞれ、微動ステージ３２の移動鏡１７Ｘの＋Ｙ側及び−Ｙ側に測長ビームを照射し、移動鏡１７Ｘからの反射光を受光することにより、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向及びθｚ方向の位置を計測する。干渉計ユニット１６Ｙは、微動ステージ３２の移動鏡１７Ｙに測長ビームを照射し、移動鏡１７Ｙからの反射光を受光することにより、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向の位置を計測する。計測結果は、前述のとおり、ステージ制御装置５１に供給され（図１５参照）。

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に、第３の実施形態に係るマスクステージＭＳＴを駆動制御する制御システム５０”の構成を示す。制御システム５０”の構成は第１の実施形態に係る制御システム５０の構成に類似するため、違いに集中してその構成を説明する。

制御システム５０”は、制御入力Ｕを与えることで制御対象である微動ステージ３２を駆動制御するフィードバック制御系であり、微動ステージ３２の駆動目標（駆動力の次元を有することとする）Ｒを生成し、その結果（及び後述する補正量ｄＵ）を用いて制御入力Ｕを演算し、その結果をマスクステージ駆動系ＭＳＤ（ボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）に送信するステージ制御装置５１と、被制御量であるマスクステージＭＳＴ（微動ステージ３２）の位置Ｘ，Ｙ，θｚを測定する前述のマスク干渉計システム１６と、マスク干渉計システム１６の出力（位置Ｘ，Ｙ，θｚの測定結果）から制御入力Ｕに対する補正量ｄＵを求める補正部５３’と、補正部５３’の出力をステージ制御装置５１に接続するスイッチ５５から構成される。

マスクステージ駆動系ＭＳＤ（ボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ）は、受信した制御入力Ｕ（本実施形態では力の次元を有する）に従って、その駆動量に等しい駆動力を発生させる。これにより、微動ステージ３２が粗動ステージ３４に対して駆動制御される。なお、図中に示すｄは外部から微動ステージ３２に作用する外乱であり、未知である。制御入力Ｕ及び位置Ｘ，Ｙ，θｚはそれぞれ微動ステージ３２に対する入力及び出力であり、いずれも既知である。微動ステージ３２に対する実際の入力は、ステージ制御装置５１から出力される制御入力Ｕ（ボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃが発する駆動力に等しい）と外乱ｄの和となる。

ステージ制御装置５１は、目標生成部５１_０とスイッチ５１_１と減算器５１_２とを含む。目標生成部５１_０が生成する微動ステージ３２の駆動目標（ここでは駆動力の次元を有する目標）は、スイッチ５１_１を介して、減算器５１_２に供給される。

補正部５３’は、第１の実施形態に係る補正部５３’の構成と同じである。補正部５３’の出力（補正量ｄＵ）は、スイッチ５５を介して、ステージ制御装置５１（減算器５１_２）に向けて出力される。

前述の構成のマスクステージＭＳＴ、すなわち支持体７４（の上面に形成されたガイド面）上を比較的大きい駆動力で駆動される粗動ステージ３４と、粗動ステージ３４に支持されて精密に駆動される微動ステージ３２と、から構成される粗微動型のマスクステージＭＳＴにおいて、マスクＭを保持する微動ステージ３２を高速駆動するために、粗動ステージ３４（リニアモータ６９）の駆動力を微動ステージ３２に加えるカタパルト方式の駆動方法を採用することができる。ここで、ガスフロー装置８０が機能する限り、粗動ステージ３４から受ける微動ステージ３２の反力が抑制されるため、微動ステージ３２は粗動ステージ３４に接触することなく（衝突による力Ｆ（＝０）を受けることなく）、離間した状態を維持する。しかし、粗動ステージ３４（リニアモータ６９）の強い駆動力を微動ステージ３２に加えることでガスフロー装置８０の機能の限界を超え、微動ステージ３２が粗動ステージ３４に接触し（衝突による力Ｆ（≠０）を受け）、チャタリング（機械的な振動）が生じることがある。

プレートＰを露光するためにマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）を等速駆動する際には、ガスフロー装置８０が十分に機能し、微動ステージ３２は粗動ステージ３４に接触せず、微動ステージが粗動ステージから受ける衝突による力（すなわち外力ｄ）Ｆはゼロであるため、補正部５３’よる制御入力Ｕの補正は不要となる。そこで、制御システム５０”では、マスクステージＭＳＴの等速移動時に、図１８（Ａ）に示すようにステージ制御装置５１内においてスイッチ５１_１をオンにして、目標生成部５１_０が生成する微動ステージ３２の駆動目標Ｒを減算器５１_２に供給し、スイッチ５５をオフにして、補正部５３’からの出力（補正量ｄＵ）がステージ制御装置５１（減算器５１_２）に出力されないように遮断する。

一方、プレートＰをステッピングするとともにマスクＭの駆動方向を逆向きに変えるためにカタパルト方式の駆動方法によりマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）を加減速すると、ガスフロー装置８０の機能の限界を超え、微動ステージ３２が粗動ステージ３４に接触して粗動ステージ（外部）から衝突による力（外力ｄ）Ｆを受けるおそれがあるため、補正部５３’よる制御入力Ｕの補正が必要となる。ただし、微動ステージ３２の駆動目標Ｒは不要となる。そこで、制御システム５０”では、マスクステージＭＳＴの加減速時、図１８（Ｂ）に示すように、ステージ制御装置５１内においてスイッチ５１_１をオフにして、目標生成部５１_０が生成する微動ステージ３２の駆動目標Ｒが減算器５１_２に供給されないように遮断し、スイッチ５５をオンにして、補正部５３’からの出力（補正量ｄＵ）をステージ制御装置５１（減算器５１_２）に入力する。

図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に、それぞれ、粗動ステージ３４が微動ステージ３２に衝突した場合に微動ステージ３２が受ける反力及び位置誤差のシミュレーション結果を示す。第３の実施形態の制御システム５０”を採用しなかった場合（ｗ／ｏ ＤＤＯＢ）、微動ステージ３２は仮想的な粘弾特性を有さないため、時刻０．０５ｓにて粗動ステージ３４が微動ステージ３２に衝突することで、微動ステージ３２に−１５０Ｎの大きな反力が生じ、時刻０．２ｓまで激しい震動（チャタリング）が生じ、時刻０．５ｓまでにその反力は緩やかに減衰する。位置誤差は、衝突により、約５００μｍまで飛び、時刻０．１５ｓまでオーバーシュート（ハンチング）を見せ、時刻０．２ｓ以降、ほとんど一定を維持する。

これに対して、第３の実施形態の制御システム５０”を採用した場合（ｗｉｔｈ ＤＤＯＢ）、微動ステージ３２は仮想的な粘弾特性を有するため、時刻０．０５ｓにて粗動ステージ３４が微動ステージ３２に衝突することで、微動ステージ３２に−１５０Ｎの大きな反力が生じ、時刻０．１ｓまで激しい震動（チャタリング）が生じ、時刻０．１〜０．２５ｓにその反力は緩やかに増加し、時刻０．５ｓまでに緩やかに減衰する。位置誤差は、衝突により、約５００μｍまで飛び、時刻０．１０ｓまでオーバーシュート（ハンチング）を見せ、時刻０．１ｓ以降、ほとんど一定を維持する。制御システム５０”を採用することで、微動ステージ３２が受ける反力が小さくなる、すなわちチャタリングの振幅が小さく且つその期間が短くなり、位置誤差が見せるハンチングの振幅も小さく且つその期間も短くなっている。

以上詳細に説明したように、第３の実施形態の制御システム５０”によれば、微動ステージ３２が粗動ステージ３４に接触して加速移動する際（接触し得る場合）に制御入力Ｕから補正部５３’の出力（補正量ｄＵ）を減じる。このため微動ステージ３２が粗動ステージ３４から受ける衝突による力（外力）に対して仮想的に粘弾特性を機能するように微動ステージ３２が駆動され、衝突によるチャタリングが抑えられて微動テージ３２を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

なお、マスクＭ（マスクステージＭＳＴ）を等速駆動する際に、図１８のスイッチ５５をオフにするのに代えて、第２外乱オブザーバ５３3を介しない状態で第１外乱オブザーバ５３1の出力がステージ制御装置５１（減算器５１２）に出力できるように構成しても良い。これにより、制御入力Ｕから第１外乱オブザーバ５３_１の出力（外乱）が減じられるように制御入力Ｕが補正されるため、微動ステージ３２が粗動ステージ３４以外から受ける外力を仮想的に相殺するように微動ステージ３２を駆動できる。その結果、微動ステージ３２を精密且つ安定に駆動することが可能となる。

また、本実施形態に係る露光装置１１０は、上述のように設計されたマスクステージＭＳＴの制御システム５０”を備えるため、マスクステージＭＳＴを精密且つ安定に駆動することが可能となり、露光精度、すなわち重ね合わせ精度の向上が可能となる。

なお、第３の実施形態では、制御システム５０”を支持体７４（の上面に形成されたガイド面）上を大きい駆動力で駆動される粗動ステージ３４と、粗動ステージ３４に支持されて精密に駆動される微動ステージ３２と、から構成される粗微動型のマスクステージＭＳＴの駆動制御に適用したが、プレートＰを保持して移動する微動ステージと、その微動ステージを支持して移動する粗微動型のプレートステージの駆動制御に適用しても良い。それにより、微動ステージを精密且つ安定に駆動することが可能となり、露光精度、すなわち重ね合わせ精度の向上が可能となる。

また、第３の実施形態では、制御システム５０”として、第１の実施形態における制御システム（変形構成）５０’を採用したが、第２の実施形態における制御システム５０を採用しても良い。

また、マスク干渉計システム１６及びプレート干渉計システム１８に限らず、例えば、光学定盤７３に設けられたヘッドを用いてマスクステージＭＳＴ又はプレートステージＰＳＴに設けられたスケールに計測光を照射し、その戻り光を受光するエンコーダを用いることも可能である。

また、マスク干渉計システム１６及びプレート干渉計システム１８の構成は、上記の構成に限らず、目的に応じて、適宜、さらに干渉計を追加した構成を採用することができる。また、マスク干渉計システム１６及びプレート干渉計システム１８に代えて、あるいはそれらとともにエンコーダ（又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。

なお、第３の実施形態において、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばＤＦＢ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（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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用いても良い。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良い。

また、第３の実施形態では、投影光学系ＰＬが、複数本の光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学系の数はこれに限らず、１つ以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、上記実施形態では投影光学系ＰＬとして、投影倍率が等倍系のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は拡大系及び縮小系のいずれでも良い。

また、第３の実施形態（のステージ駆動システム）は、一括露光型又はスキャニング・ステッパなどの走査型露光装置、及びステッパなどの静止型露光装置のいずれにも適用することができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の投影露光装置にも上記各実施形態は適用することができる。また、上記各実施形態は、投影光学系を用いない、プロキシミティ方式の露光装置にも適用することができるし、光学系と液体とを介して基板を露光する液浸型露光装置にも適用することができる。この他、上記各実施形態は、２つのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回のスキャン露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置（米国特許第６，６１１，３１６号明細書）などにも適用できる。

また、露光装置の用途としては、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に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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マスク又はレチクルを製造するために、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上記各実施形態を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラスプレート（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラスプレートに転写するリソグラフィステップ、露光されたガラスプレートを現像する現像ステップ、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エッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラスプレート上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

なお、実施形態では露光装置を例に説明したが、露光装置以外にも適用できる。例えば、測定装置等が載置される除振装置に適用すれば、除振効率を向上させることが可能である。

１６（１６Ｘ，１６Ｙ）…マスク干渉計システム（干渉計ユニット）、１８…プレート干渉計システム（干渉計）、３２…微動ステージ、３４…粗動ステージ、５０，５０’ ，５０”…制御システム、５１…ステージ制御装置、５１_０…目標生成部、５１_１…スイッチ、５１_２…減算器、５２…制御対象、５３，５３’…補正部、５３_１，５３_３…外乱オブザーバ、５３ａ，５３ｂ…制御器、５５…スイッチ、６９…リニアモータ、７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ…ボイスコイルモータ、１１０…露光装置。

Claims (17)

1. 制御対象の被制御量から前記制御対象の操作量を生成する制御システムであって、
   前記被制御量が入力される入力部と、
   前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と前記制御対象に対応する第１モデルとから求められる第１の量と、前記生成量と前記第１モデルとは異なる第２モデルとから求められる第２の量との差を用いて、前記操作量を生成する制御部と、
   を備え、
   前記第２モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、
   前記制御部は、前記第２モデルを含む外乱オブザーバを有し、該外乱オブザーバは、前記第１の量と前記操作量とから求まる第３の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御システム。
2. 前記関数は、質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表す請求項１に記載の制御システム。
3. 前記第１モデルは、質量を有する剛体の自由並進運動を表す請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記制御部は、前記第１モデルを含む第２の外乱オブザーバを有し、該第２の外乱オブザーバは、前記被制御量と前記操作量とに基づいて前記第１の量を求める請求項１又は３に記載の制御システム。
5. 前記制御対象の位置に関する目標量を生成し、該目標量と前記被制御量との差を前記生成量として出力する目標部をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御システム。
6. 前記制御対象の位置に関する目標量を生成し、該目標量と前記被制御量との差を出力する目標部と、
   該目標部の出力を用いて前記操作量を生成する制御器と、
   前記第１の量と前記第２の量との差と前記操作量とを加算する加算器とをさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御システム。
7. 前記制御対象が他の部材に接触しているときは、前記第１の量と前記第２の量との差を用いて前記操作量を生成し、
   前記制御対象が前記他の部材と離間しているときは、前記目標部の前記出力を用いて前記操作量を生成する、請求項５又は６に記載の制御システム。
8. エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
   前記物体を保持して移動する第１移動体と、該第１移動体を支持しつつ前記第１移動体に対して移動可能な第２移動体と、を有する移動機構と、
   前記第１移動体を前記制御対象とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御システムと、
   を備える露光装置。
9. 操作量を入力して被制御量を出力する制御対象を制御する制御方法であって、
   前記被制御量として、前記制御対象の位置に関する情報を求めることと、
   前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と、前記制御対象に対応する第１モデルとから、前記制御対象に入力される第１の量を求めることと、
   前記生成量と、前記第１モデルと異なる第２モデルとから前記制御対象に入力される第２の量を求めることと、
   前記第１の量と第２の量とを用いて、前記操作量を生成することと、を含み、
   前記第２モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、
   前記生成することでは、前記第２モデルを含む外乱オブザーバにより、前記第１の量と前記操作量とから求まる第３の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御方法。
10. 前記第２モデルは、質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表す請求項９に記載の制御方法。
11. 前記第１モデルは、質量を有する剛体の自由並進運動を表す請求項９又は１０に記載の制御方法。
12. 前記生成することでは、前記第１モデルを含む第２の外乱オブザーバにより、前記被制御量と前記操作量とに基づいて前記第１の量を求める請求項９又は１１に記載の制御方法。
13. 前記制御対象の位置に関する目標値を生成し、該目標値と前記被制御量との差から前記生成量を生成することをさらに含む請求項９〜１２のいずれか一項に記載の制御方法。
14. 前記制御対象の位置に関する目標値を生成して、該目標値と前記被制御量の差を出力し、前記出力を用いて前記操作量を生成することと、
    前記第１の量と前記第２の量との差と前記操作量とを加算することと、をさらに含む請求項９〜１１のいずれか一項に記載の制御方法。
15. 前記制御対象が他の部材に接触していているときは、前記第１の量と前記第２の量との差を用いて前記操作量を生成し、
    前記制御対象が前記他の部材と離間しているときは、前記出力を用いて前記操作量を生成する請求項１３又は１４に記載の制御方法。
16. エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
    前記物体を保持して移動する第１移動体と、該第１移動体を支持しつつ前記第１移動体に対して移動可能な第２移動体と、を有する移動機構のうち、前記第１移動体を前記制御対象とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載の制御方法を利用する露光方法。
17. 請求項１６に記載の露光方法を利用して、物体上にパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記物体を現像することと、
    を含むデバイス製造方法。