JPH0927447A - ステージ駆動制御装置 - Google Patents
ステージ駆動制御装置Info
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- JPH0927447A JPH0927447A JP7198182A JP19818295A JPH0927447A JP H0927447 A JPH0927447 A JP H0927447A JP 7198182 A JP7198182 A JP 7198182A JP 19818295 A JP19818295 A JP 19818295A JP H0927447 A JPH0927447 A JP H0927447A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B27/00—Photographic printing apparatus
- G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
- G03B27/42—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera for automatic sequential copying of the same original
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
- G03F7/70725—Stages control
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 走査中（スキャン中）の基板側ステージとマ
スク側ステージとの相対的速度誤差を最小にする。 【構成】 基板ステージの速度制御を行なう速度制御系
１に目標速度Ｉwyが与えられ、これと同時にマスクステ
ージの速度制御を行なう速度制御系２に前記両ステージ
が所定の位置関係になるような目標速度Ｉrcが与えられ
る。また、偏差帰還系３によって速度制御系２の速度偏
差Ｘrcが１／４倍（投影倍率倍）されて速度制御系１の
目標入力に帰還されている。このため、次式Ｙwy＝Ｋwy
／（ｓ＋Ｋwy）×（Ｙrc／４）が成立し、速度制御系１
側（基板ステージ側）の応答が良ければ、速度制御系２
側（マスクステージ側）の速度応答が悪くても、両ステ
ージの速度比が４：１に保たれる。
スク側ステージとの相対的速度誤差を最小にする。 【構成】 基板ステージの速度制御を行なう速度制御系
１に目標速度Ｉwyが与えられ、これと同時にマスクステ
ージの速度制御を行なう速度制御系２に前記両ステージ
が所定の位置関係になるような目標速度Ｉrcが与えられ
る。また、偏差帰還系３によって速度制御系２の速度偏
差Ｘrcが１／４倍（投影倍率倍）されて速度制御系１の
目標入力に帰還されている。このため、次式Ｙwy＝Ｋwy
／（ｓ＋Ｋwy）×（Ｙrc／４）が成立し、速度制御系１
側（基板ステージ側）の応答が良ければ、速度制御系２
側（マスクステージ側）の速度応答が悪くても、両ステ
ージの速度比が４：１に保たれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ駆動制御
装置に係り、更に詳しくはマスクを保持するマスクステ
ージと感光基板を保持する基板ステージとを所定の走査
方向に同期走査しつつ、投影光学系を介してマスクのパ
ターンを感光基板に転写する走査型投影露光装置に用い
られ、両ステージの速度制御に特徴を有するステージ駆
動制御装置に関する。
装置に係り、更に詳しくはマスクを保持するマスクステ
ージと感光基板を保持する基板ステージとを所定の走査
方向に同期走査しつつ、投影光学系を介してマスクのパ
ターンを感光基板に転写する走査型投影露光装置に用い
られ、両ステージの速度制御に特徴を有するステージ駆
動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される
露光装置の一種として、走査型投影露光装置が知られて
いる。この走査型投影露光装置は、簡単に言うと、マス
ク（又はレチクル）を保持するマスクステージと感光基
板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期走
査しつつ、投影光学系を介してマスクのパターンを感光
基板に転写するものである。
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される
露光装置の一種として、走査型投影露光装置が知られて
いる。この走査型投影露光装置は、簡単に言うと、マス
ク（又はレチクル）を保持するマスクステージと感光基
板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期走
査しつつ、投影光学系を介してマスクのパターンを感光
基板に転写するものである。
【０００３】従来の走査型投影露光装置にあっては、マ
スクステージと基板ステージとが投影光学系の投影倍率
により定まる速度比（例えば４：１）で同期走査される
ように、各ステージの速度制御系にそれぞれの目標値を
与えて各ステージを制御していた。この場合において、
例えば、マスクステージの速度制御系には、基板ステー
ジの位置とマスクステージの位置との差分を示す信号が
供給されていた。このため、基板ステージ側の速度制御
系によって基板ステージが速度指令信号に追従するよう
に動き始めると、前記差分を示す信号が変化し、これが
マスク側速度制御系に供給されてマスクステージをその
差分が示す方向に加速するようにする。マスク側の速度
制御系は、一般に積分作用をもつＰＩＤ制御器（ＰＩＤ
調節器）等から構成される一型の制御系であり、両ステ
ージの位置が一致するまで加速を行ない、最終的にマス
クと感光基板とが同期して走査されるようになってい
た。
スクステージと基板ステージとが投影光学系の投影倍率
により定まる速度比（例えば４：１）で同期走査される
ように、各ステージの速度制御系にそれぞれの目標値を
与えて各ステージを制御していた。この場合において、
例えば、マスクステージの速度制御系には、基板ステー
ジの位置とマスクステージの位置との差分を示す信号が
供給されていた。このため、基板ステージ側の速度制御
系によって基板ステージが速度指令信号に追従するよう
に動き始めると、前記差分を示す信号が変化し、これが
マスク側速度制御系に供給されてマスクステージをその
差分が示す方向に加速するようにする。マスク側の速度
制御系は、一般に積分作用をもつＰＩＤ制御器（ＰＩＤ
調節器）等から構成される一型の制御系であり、両ステ
ージの位置が一致するまで加速を行ない、最終的にマス
クと感光基板とが同期して走査されるようになってい
た。
【０００４】しかしながら、このように基板ステージが
移動したのを検出してから、マスクステージの走査速度
の増減が行なわれる方式では、マスク及び感光基板の加
速から同期走査までの時間が長くかかるという不都合が
あり、時代と共にマスク（レチクル）が大型化されるの
に伴い、同期整定時間がますます長くなるようになって
きた。
移動したのを検出してから、マスクステージの走査速度
の増減が行なわれる方式では、マスク及び感光基板の加
速から同期走査までの時間が長くかかるという不都合が
あり、時代と共にマスク（レチクル）が大型化されるの
に伴い、同期整定時間がますます長くなるようになって
きた。
【０００５】かかる同期整定時間を短縮しようとする観
点から、最近では、マスク側のステージを比較的大型の
粗動ステージとこの粗動ステージ上を走査方向に沿って
相対移動する小型軽量の微動ステージとで構成し、粗動
ステージと基板ステージとを所定の速度比でそれぞれの
速度制御系で速度制御すると共に、基板ステージと微動
ステージとが所定の位置関係となるように粗動ステージ
と基板ステージの速度制御系による速度制御に同期して
微動ステージの位置を制御しようとするステージ駆動制
御装置も開発されている（特開平６−１４０３０５号公
報等参照）。
点から、最近では、マスク側のステージを比較的大型の
粗動ステージとこの粗動ステージ上を走査方向に沿って
相対移動する小型軽量の微動ステージとで構成し、粗動
ステージと基板ステージとを所定の速度比でそれぞれの
速度制御系で速度制御すると共に、基板ステージと微動
ステージとが所定の位置関係となるように粗動ステージ
と基板ステージの速度制御系による速度制御に同期して
微動ステージの位置を制御しようとするステージ駆動制
御装置も開発されている（特開平６−１４０３０５号公
報等参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】基板ステージとマスク
側粗動ステージとは、独立に速度制御が行なわれている
ことから、両ステージには、必ず位置誤差が発生する。
この位置誤差は両ステージに外乱がなければ、走査（ス
キャン）中一定値となるので、マスク側微動ステージは
走査中、時間変動しない目標値に対応できればよいこと
になる。
側粗動ステージとは、独立に速度制御が行なわれている
ことから、両ステージには、必ず位置誤差が発生する。
この位置誤差は両ステージに外乱がなければ、走査（ス
キャン）中一定値となるので、マスク側微動ステージは
走査中、時間変動しない目標値に対応できればよいこと
になる。
【０００７】図６には、マスク側粗動ステージと基板ス
テージとのスキャン中の位置誤差の一例が示されてい
る。マスク側粗動ステージと基板ステージの速度がスキ
ャン開始時から完全に一致していれば位置誤差は０にな
る。
テージとのスキャン中の位置誤差の一例が示されてい
る。マスク側粗動ステージと基板ステージの速度がスキ
ャン開始時から完全に一致していれば位置誤差は０にな
る。
【０００８】しかし、実際には何等かの速度誤差が生じ
る。加速中のみ速度誤差がある場合には、図６における
一点鎖線Ａのような位置誤差波形になる。微動ステージ
の位置制御系は一般に積分器を１個持ち、開ループ伝達
関数が原点に極を１個持ついわゆる１型の制御系となっ
ているので、粗動ステージと基板ステージの位置誤差が
一点鎖線Ａで示されるような一定値である場合は、微動
ステージの位置制御系ではこの位置誤差を完全に吸収す
ることが可能である。
る。加速中のみ速度誤差がある場合には、図６における
一点鎖線Ａのような位置誤差波形になる。微動ステージ
の位置制御系は一般に積分器を１個持ち、開ループ伝達
関数が原点に極を１個持ついわゆる１型の制御系となっ
ているので、粗動ステージと基板ステージの位置誤差が
一点鎖線Ａで示されるような一定値である場合は、微動
ステージの位置制御系ではこの位置誤差を完全に吸収す
ることが可能である。
【０００９】しかしながら、図６における二点鎖線Ｂの
ように粗動ステージと基板ステージの位置誤差がランプ
状に変化するとき、さらに実線Ｃのように位置誤差が時
間とともにランプ状に変化しこれにボディの揺れなど正
弦波状の外乱が重畳されるような場合は、１型の制御系
である微動ステージの位置制御系では、位置誤差を完全
に吸収出来ず、残留誤差が発生する。
ように粗動ステージと基板ステージの位置誤差がランプ
状に変化するとき、さらに実線Ｃのように位置誤差が時
間とともにランプ状に変化しこれにボディの揺れなど正
弦波状の外乱が重畳されるような場合は、１型の制御系
である微動ステージの位置制御系では、位置誤差を完全
に吸収出来ず、残留誤差が発生する。
【００１０】従って、微動ステージを用いて高精度なス
キャン露光を実現するためには、マスク側粗動ステージ
と基板ステージとのランプ状、もしくは、正弦波状の位
置誤差を発生させない、やむをえない場合は最小にする
ことが不可欠である。
キャン露光を実現するためには、マスク側粗動ステージ
と基板ステージとのランプ状、もしくは、正弦波状の位
置誤差を発生させない、やむをえない場合は最小にする
ことが不可欠である。
【００１１】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、走査中（スキャン中）の基板側ステー
ジとマスク側ステージとの相対的速度誤差を最小にする
ことが可能なステージ駆動制御装置を提供することにあ
る。
で、その目的は、走査中（スキャン中）の基板側ステー
ジとマスク側ステージとの相対的速度誤差を最小にする
ことが可能なステージ駆動制御装置を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスクを保持するマスクステージと感光基板を保持
する基板ステージとを所定の走査方向に同期走査しつ
つ、投影光学系を介して前記マスクのパターンを前記感
光基板に転写する走査型投影露光装置に用いられる、ス
テージ駆動制御装置であって、前記マスクステージと前
記基板ステージの内の一方のステージの速度制御を行な
う第１の速度制御系と；前記一方のステージと他方のス
テージとが所定の位置関係になるように前記一方のステ
ージの速度制御に同期して前記他方のステージの速度制
御を行なう第２の速度制御系と；前記第１及び第２の速
度制御系のいずれか一方の系の速度偏差を前記両ステー
ジの速度比倍した値を他方の系の目標入力として帰還す
る偏差帰還系とを有する。
は、マスクを保持するマスクステージと感光基板を保持
する基板ステージとを所定の走査方向に同期走査しつ
つ、投影光学系を介して前記マスクのパターンを前記感
光基板に転写する走査型投影露光装置に用いられる、ス
テージ駆動制御装置であって、前記マスクステージと前
記基板ステージの内の一方のステージの速度制御を行な
う第１の速度制御系と；前記一方のステージと他方のス
テージとが所定の位置関係になるように前記一方のステ
ージの速度制御に同期して前記他方のステージの速度制
御を行なう第２の速度制御系と；前記第１及び第２の速
度制御系のいずれか一方の系の速度偏差を前記両ステー
ジの速度比倍した値を他方の系の目標入力として帰還す
る偏差帰還系とを有する。
【００１３】ここで、偏差帰還系では速度応答の悪い方
の速度制御系の速度偏差が速度応答の良い方のステージ
の速度制御系の目標入力に帰還されるようにすることが
望ましい。
の速度制御系の速度偏差が速度応答の良い方のステージ
の速度制御系の目標入力に帰還されるようにすることが
望ましい。
【００１４】請求項２に記載の発明は、マスクを保持す
るマスクステージと感光基板を保持する基板ステージと
を所定の走査方向に同期走査しつつ、投影光学系を介し
て前記マスクのパターンを前記感光基板に転写する走査
型投影露光装置に用いられる、ステージ駆動制御装置で
あって、前記マスクステージが、前記走査方向に移動可
能な第１ステージとこの第１ステージ上を前記マスクを
保持して前記走査方向に沿って相対移動可能な第２ステ
ージとから構成され、前記基板ステージの速度制御を行
なう第１の速度制御系と；前記第１ステージの速度制御
を行なう第２の速度制御系と；前記基板ステージと前記
第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第
１、第２の速度制御系による速度制御に同期して前記第
２ステージの位置を制御するステージ位置制御系と；前
記第２の速度制御系の速度偏差を前記投影光学系の倍率
倍した値を前記第１の速度制御系の目標入力として帰還
する偏差帰還系とを有する。
るマスクステージと感光基板を保持する基板ステージと
を所定の走査方向に同期走査しつつ、投影光学系を介し
て前記マスクのパターンを前記感光基板に転写する走査
型投影露光装置に用いられる、ステージ駆動制御装置で
あって、前記マスクステージが、前記走査方向に移動可
能な第１ステージとこの第１ステージ上を前記マスクを
保持して前記走査方向に沿って相対移動可能な第２ステ
ージとから構成され、前記基板ステージの速度制御を行
なう第１の速度制御系と；前記第１ステージの速度制御
を行なう第２の速度制御系と；前記基板ステージと前記
第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第
１、第２の速度制御系による速度制御に同期して前記第
２ステージの位置を制御するステージ位置制御系と；前
記第２の速度制御系の速度偏差を前記投影光学系の倍率
倍した値を前記第１の速度制御系の目標入力として帰還
する偏差帰還系とを有する。
【００１５】請求項３に記載の発明は、マスクを保持す
るマスクステージと感光基板を保持する基板ステージと
を所定の走査方向に同期走査しつつ、投影光学系を介し
て前記マスクのパターンを前記感光基板に転写する走査
型投影露光装置に用いられる、ステージ駆動制御装置で
あって、前記マスクステージが、前記走査方向に移動可
能な第１ステージとこの第１ステージ上を前記マスクを
保持して前記走査方向に沿って相対移動可能な第２ステ
ージとから構成され、前記基板ステージの速度制御を行
なう第１の速度制御系と；前記第１ステージの速度制御
を行なう第２の速度制御系と；前記基板ステージと前記
第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第
１、第２の速度制御系による速度制御に同期して前記第
２ステージの位置を制御するステージ位置制御系と；前
記第１の速度制御系の速度偏差を前記投影光学系の倍率
の逆数倍した値を前記第２の速度制御系の目標入力とし
て帰還する偏差帰還系とを有する。
るマスクステージと感光基板を保持する基板ステージと
を所定の走査方向に同期走査しつつ、投影光学系を介し
て前記マスクのパターンを前記感光基板に転写する走査
型投影露光装置に用いられる、ステージ駆動制御装置で
あって、前記マスクステージが、前記走査方向に移動可
能な第１ステージとこの第１ステージ上を前記マスクを
保持して前記走査方向に沿って相対移動可能な第２ステ
ージとから構成され、前記基板ステージの速度制御を行
なう第１の速度制御系と；前記第１ステージの速度制御
を行なう第２の速度制御系と；前記基板ステージと前記
第２ステージとが所定の位置関係になるように前記第
１、第２の速度制御系による速度制御に同期して前記第
２ステージの位置を制御するステージ位置制御系と；前
記第１の速度制御系の速度偏差を前記投影光学系の倍率
の逆数倍した値を前記第２の速度制御系の目標入力とし
て帰還する偏差帰還系とを有する。
【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載のステージ駆動制御装置において、前記ステージ
位置制御系が、その内部ループとして前記第２ステージ
の速度制御ループを持ち、当該速度制御ループの目標入
力に前記基板ステージと前記第１ステージの速度差がフ
ィードフォワードされていることを特徴とする。
に記載のステージ駆動制御装置において、前記ステージ
位置制御系が、その内部ループとして前記第２ステージ
の速度制御ループを持ち、当該速度制御ループの目標入
力に前記基板ステージと前記第１ステージの速度差がフ
ィードフォワードされていることを特徴とする。
【００１７】
【作用】まず、請求項１記載の発明の作用を図１のブロ
ック図を用いて説明する。
ック図を用いて説明する。
【００１８】ここでは、基板ステージＷy 側の応答の方
がマスクステージＲc 側よりも良いものとする。また、
投影光学系の投影倍率が１／４であり、基板ステージＷ
y をマスクステージＲc の１／４倍の速度で走査するこ
とを目標とする。
がマスクステージＲc 側よりも良いものとする。また、
投影光学系の投影倍率が１／４であり、基板ステージＷ
y をマスクステージＲc の１／４倍の速度で走査するこ
とを目標とする。
【００１９】この図１に示されるステージ移動制御装置
では、図示しない基板ステージＷyの速度制御を行なう
第１の速度制御系１に目標速度Ｉwyが与えられ、これと
同時に図示しないマスクステージＲc の速度制御を行な
う第２の速度制御系２に基板ステージＷy とマスクステ
ージＲc とが所定の位置関係になるような目標速度Ｉrc
が与えられる。また、偏差帰還系３によって第２の速度
制御系２の速度偏差Ｘrcが１／４倍（両ステージの速度
比倍）されて第１の速度制御系１の目標入力に帰還され
ている。
では、図示しない基板ステージＷyの速度制御を行なう
第１の速度制御系１に目標速度Ｉwyが与えられ、これと
同時に図示しないマスクステージＲc の速度制御を行な
う第２の速度制御系２に基板ステージＷy とマスクステ
ージＲc とが所定の位置関係になるような目標速度Ｉrc
が与えられる。また、偏差帰還系３によって第２の速度
制御系２の速度偏差Ｘrcが１／４倍（両ステージの速度
比倍）されて第１の速度制御系１の目標入力に帰還され
ている。
【００２０】図１において、第２の速度制御系２の伝達
関数Ｙrc／Ｉrcは、次式（１）、（２）より、式（３）
のように求められる。
関数Ｙrc／Ｉrcは、次式（１）、（２）より、式（３）
のように求められる。
【００２１】
【数１】 Ｘrc＝Ｉrc−Ｙrc ………（１） Ｙrc＝ＫrcＸrc×１／ｓ ………（２） ∴Ｙrc／Ｉrc＝Ｋrc／（ｓ＋Ｋrc） ………（３） ここで、Ｙrc：第２の速度制御系２の出力 Ｋrc：マスクステージ側の速度ゲイン
【００２２】式（３）を変形すると、次式（４）のよう
になる。
になる。
【００２３】
【数２】 Ｙrc＝ＫrcＩrc／（ｓ＋Ｋrc） ………（４）
【００２４】式（４）によって、マスクステージＲc の
速度制御を行なう第２の速度制御系２の入出力関係が表
わせる。
速度制御を行なう第２の速度制御系２の入出力関係が表
わせる。
【００２５】次に、追従側（基板ステージＷy の速度制
御を行なう第１の速度制御系１）の出力と被追従側（第
２速度制御系２）の出力の伝達式を計算すると、
御を行なう第１の速度制御系１）の出力と被追従側（第
２速度制御系２）の出力の伝達式を計算すると、
【００２６】
【数３】 Ｉwy−１／４×（Ｉrc−Ｙrc）−Ｙwy＝Ｘwy ………（５） Ｙwy＝ＫwyＸwy×１／ｓ ………（６） ここで、Ｙwy：第１の速度制御系１の出力 Ｘwy：第１の速度制御系の速度偏差 Ｋwy：基板ステージ側の速度ゲイン
【００２７】式（４）、（５）、（６）より、第２の速
度制御系２の出力と第１の速度制御系１の出力との間の
伝達関数を求めると、次のようになる。
度制御系２の出力と第１の速度制御系１の出力との間の
伝達関数を求めると、次のようになる。
【００２８】
【数４】 Ｙwy＝｛Ｋwy／（ｓ＋Ｋwy）｝×（Ｙrc／４） ………（７）
【００２９】この式（７）は、第１の速度制御系１（基
板ステージＷy ）側の出力は第２の速度制御系２（マス
クステージＲc ）側の１／４の出力に応答することを示
しており、式（７）から追従側の応答が良ければ追従側
の出力は被追従側の出力に一致すること、即ちマスクス
テージＲc と基板ステージＷy との相対的速度誤差がキ
ャンセルされる（マスクステージ側の速度応答が悪くて
も、マスクステージと基板ステージとの速度比が４：１
に保たれる）ことが判かる。さらに、式（７）を用いれ
ば追従側に必要な周波数応答も算出できる。
板ステージＷy ）側の出力は第２の速度制御系２（マス
クステージＲc ）側の１／４の出力に応答することを示
しており、式（７）から追従側の応答が良ければ追従側
の出力は被追従側の出力に一致すること、即ちマスクス
テージＲc と基板ステージＷy との相対的速度誤差がキ
ャンセルされる（マスクステージ側の速度応答が悪くて
も、マスクステージと基板ステージとの速度比が４：１
に保たれる）ことが判かる。さらに、式（７）を用いれ
ば追従側に必要な周波数応答も算出できる。
【００３０】なお、マスクステージ側の応答の方が良い
場合は、図１の偏差帰還系３に代えて速度偏差Ｘwyを４
倍して第２の速度制御系２の目標入力に帰還する偏差帰
還系を設ければよい。
場合は、図１の偏差帰還系３に代えて速度偏差Ｘwyを４
倍して第２の速度制御系２の目標入力に帰還する偏差帰
還系を設ければよい。
【００３１】また、請求項２に記載の発明は、基板ステ
ージの速度応答の方がマスクステージを構成する第１ス
テージのそれより良い場合に用いられる。これによれ
ば、第２の速度制御系の速度偏差を投影光学系の倍率倍
した値を第１の速度制御系の目標入力として帰還する偏
差帰還系が設けられていることから、請求項１の発明の
場合と同様の理由により基板ステージと第１ステージの
走査中の相対的速度誤差がなくなり、両ステージ間には
両ステージが目標速度に達するまでの間に生じた一定の
位置誤差が存在しても、この位置誤差はステージ位置制
御系（系の不安定化を招くことがないように通常１型の
制御系により構成される）によって完全に吸収すること
が可能となる。
ージの速度応答の方がマスクステージを構成する第１ス
テージのそれより良い場合に用いられる。これによれ
ば、第２の速度制御系の速度偏差を投影光学系の倍率倍
した値を第１の速度制御系の目標入力として帰還する偏
差帰還系が設けられていることから、請求項１の発明の
場合と同様の理由により基板ステージと第１ステージの
走査中の相対的速度誤差がなくなり、両ステージ間には
両ステージが目標速度に達するまでの間に生じた一定の
位置誤差が存在しても、この位置誤差はステージ位置制
御系（系の不安定化を招くことがないように通常１型の
制御系により構成される）によって完全に吸収すること
が可能となる。
【００３２】請求項３に記載の発明は、反対に、マスク
ステージを構成する第１ステージの速度応答の方が基板
ステージのそれより良い場合に用いられる。これによれ
ば、第１の速度制御系の速度偏差を投影光学系の倍率の
逆数倍（例えば、投影光学系の倍率が１／４であれば４
倍）した値を第２の速度制御系の目標入力として帰還す
る偏差帰還系が設けられていることから、請求項１の発
明の場合と同様の理由により基板ステージと第１ステー
ジの走査中の相対的速度誤差がなくなり、両ステージ間
には両ステージが目標速度に達するまでの間に生じた一
定の位置誤差が存在しても、この位置誤差はステージ位
置制御系（通常１型の制御系により構成される）によっ
て完全に吸収することが可能となる。
ステージを構成する第１ステージの速度応答の方が基板
ステージのそれより良い場合に用いられる。これによれ
ば、第１の速度制御系の速度偏差を投影光学系の倍率の
逆数倍（例えば、投影光学系の倍率が１／４であれば４
倍）した値を第２の速度制御系の目標入力として帰還す
る偏差帰還系が設けられていることから、請求項１の発
明の場合と同様の理由により基板ステージと第１ステー
ジの走査中の相対的速度誤差がなくなり、両ステージ間
には両ステージが目標速度に達するまでの間に生じた一
定の位置誤差が存在しても、この位置誤差はステージ位
置制御系（通常１型の制御系により構成される）によっ
て完全に吸収することが可能となる。
【００３３】請求項４に記載の発明によれば、ステージ
位置制御系が、その内部ループとして第２ステージの速
度制御ループを持ち、当該速度制御ループの目標入力に
基板ステージと第１ステージの速度差がフィードフォワ
ードされていることから、例えば、正弦波状の外乱等が
作用した場合にも、ステージ位置制御系が１型の制御系
である場合に発生する基板ステージと第１ステージの位
置誤差（残留誤差）を最小にすることが可能となる。
位置制御系が、その内部ループとして第２ステージの速
度制御ループを持ち、当該速度制御ループの目標入力に
基板ステージと第１ステージの速度差がフィードフォワ
ードされていることから、例えば、正弦波状の外乱等が
作用した場合にも、ステージ位置制御系が１型の制御系
である場合に発生する基板ステージと第１ステージの位
置誤差（残留誤差）を最小にすることが可能となる。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図２ないし図４に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００３５】図２には、走査（スキャン）型投影露光装
置に適用された一実施例に係るステージ駆動制御装置１
０の構成が示されている。
置に適用された一実施例に係るステージ駆動制御装置１
０の構成が示されている。
【００３６】この図２に示されるスキャン型投影露光装
置は、基板ステージとしてのウエハステージ１２と、第
１のステージとしての大型（質量の大きな）レチクル粗
動ステージ（以下、「粗動ステージ」という）１６と、
第２ステージとしての小型（質量の小さな）レチクル微
動ステージ（以下、「微動ステージ」いう）２０とを備
えている。
置は、基板ステージとしてのウエハステージ１２と、第
１のステージとしての大型（質量の大きな）レチクル粗
動ステージ（以下、「粗動ステージ」という）１６と、
第２ステージとしての小型（質量の小さな）レチクル微
動ステージ（以下、「微動ステージ」いう）２０とを備
えている。
【００３７】ウエハステージ１２は、図示しないウエハ
支持台上に走査方向（図２における左右方向）及びこれ
に直交する方向（図２における紙面直交方向）に移動可
能に設けられている。このウエハステージ１２は、ウエ
ハリニアモータ１４によって走査方向に駆動され、走査
方向に直交する方向には図示しない送りねじ機構によっ
て駆動されるようになっているが、走査方向に直交する
方向へのステージ１２の移動は、本発明との関連が薄い
ので、以下この方向については説明を省略する。前記ウ
エハ支持台は、実際には図示しない除振台上に設けられ
ている。
支持台上に走査方向（図２における左右方向）及びこれ
に直交する方向（図２における紙面直交方向）に移動可
能に設けられている。このウエハステージ１２は、ウエ
ハリニアモータ１４によって走査方向に駆動され、走査
方向に直交する方向には図示しない送りねじ機構によっ
て駆動されるようになっているが、走査方向に直交する
方向へのステージ１２の移動は、本発明との関連が薄い
ので、以下この方向については説明を省略する。前記ウ
エハ支持台は、実際には図示しない除振台上に設けられ
ている。
【００３８】粗動ステージ１６は、図示しないレチクル
支持台上に走査方向（図２における左右方向）に移動可
能に設けられている。この粗動ステージ１６は、レチク
ルリニアモータ１８によって走査方向に駆動されるよう
になっている。この粗動ステージ１６上に前記微動ステ
ージ２０が走査方向に相対移動可能に設けられ、これら
両者によってマスクステージが構成されている。なお、
前記レチクル支持台は、実際には、除振台上の図示しな
い本体コラム上に載置されている。
支持台上に走査方向（図２における左右方向）に移動可
能に設けられている。この粗動ステージ１６は、レチク
ルリニアモータ１８によって走査方向に駆動されるよう
になっている。この粗動ステージ１６上に前記微動ステ
ージ２０が走査方向に相対移動可能に設けられ、これら
両者によってマスクステージが構成されている。なお、
前記レチクル支持台は、実際には、除振台上の図示しな
い本体コラム上に載置されている。
【００３９】ウエハステージ１２の上方には、投影光学
系ＰＬがその光軸を当該ウエハステージ２０の移動面に
直交する方向に向けて配置され、図示しない前記本体コ
ラムに保持されている。ウエハステージ１２上に、ウエ
ハ（図示省略）が載置され、微動ステージ２０上にマス
クとしてのレチクル（図示省略）が載置されると、レチ
クルのパターン面とウエハ表面とは、投影光学系ＰＬに
関して共役となるようにされている。本実施例では、投
影光学系ＰＬとして投影倍率が１／４倍のものが使用さ
れているものとする。
系ＰＬがその光軸を当該ウエハステージ２０の移動面に
直交する方向に向けて配置され、図示しない前記本体コ
ラムに保持されている。ウエハステージ１２上に、ウエ
ハ（図示省略）が載置され、微動ステージ２０上にマス
クとしてのレチクル（図示省略）が載置されると、レチ
クルのパターン面とウエハ表面とは、投影光学系ＰＬに
関して共役となるようにされている。本実施例では、投
影光学系ＰＬとして投影倍率が１／４倍のものが使用さ
れているものとする。
【００４０】ウエハステージ１２の走査方向の一端（図
２における右端）には、ウエハ・レーザ干渉計用の移動
鏡２２が走査直交方向に延設されており、これに対向し
てウエハ・レーザ干渉計２４が設けられている。このウ
エハ・レーザ干渉計２４は、移動鏡２２に向けてレーザ
光を照射すると共にその反射光を受光してウエハステー
ジ１２の位置を検出する。
２における右端）には、ウエハ・レーザ干渉計用の移動
鏡２２が走査直交方向に延設されており、これに対向し
てウエハ・レーザ干渉計２４が設けられている。このウ
エハ・レーザ干渉計２４は、移動鏡２２に向けてレーザ
光を照射すると共にその反射光を受光してウエハステー
ジ１２の位置を検出する。
【００４１】同様に、粗動ステージ１６、微動ステージ
２０の走査方向の一端（図２における右端）には、レチ
クル・レーザ干渉計用の第１、第２の移動鏡２６、２８
が走査直交方向に延設されており、これらに対向してレ
チクル・レーザ干渉計３０が設けられている。このレチ
クル・レーザ干渉計３０は、第１、第２の移動鏡２６、
２８に向けてレーザ光をそれぞれ照射するとと共にそれ
ぞれの反射光を受光して粗動ステージ１６、微動ステー
ジ２０の位置をそれぞれ検出する。
２０の走査方向の一端（図２における右端）には、レチ
クル・レーザ干渉計用の第１、第２の移動鏡２６、２８
が走査直交方向に延設されており、これらに対向してレ
チクル・レーザ干渉計３０が設けられている。このレチ
クル・レーザ干渉計３０は、第１、第２の移動鏡２６、
２８に向けてレーザ光をそれぞれ照射するとと共にそれ
ぞれの反射光を受光して粗動ステージ１６、微動ステー
ジ２０の位置をそれぞれ検出する。
【００４２】ステージ駆動制御装置１０は、前記ウエハ
・レーザ干渉計２４と、前記レチクル・レーザ干渉計３
０と、ウエハリニアモータ１４を介してウエハステージ
１２の速度を制御するウエハステージコントローラ（以
下、「ＷＳＴＧコントローラ」という）３２と、レチク
ルリニアモータ１８を介して粗動ステージ１６の速度を
制御するレチクル粗動ステージコントローラ（以下、
「ＲＣＳＴＧコントローラ」という）３４と、図示しな
い駆動系を介して微動ステージ２０の位置を制御するレ
チクル微動ステージコントローラ（以下、「ＲＦＳＴＧ
コントローラ」という）３６と、ウエハ・レーザ干渉計
ユニット３８と、レチクル・レーザ干渉計ユニット４０
と、ウエハステージ速度指令部（以下、「Ｗ速度指令
部」という）４２と、レチクル粗動ステージ速度指令部
（以下「ＲＣ速度指令部」という）４４とを備えてい
る。
・レーザ干渉計２４と、前記レチクル・レーザ干渉計３
０と、ウエハリニアモータ１４を介してウエハステージ
１２の速度を制御するウエハステージコントローラ（以
下、「ＷＳＴＧコントローラ」という）３２と、レチク
ルリニアモータ１８を介して粗動ステージ１６の速度を
制御するレチクル粗動ステージコントローラ（以下、
「ＲＣＳＴＧコントローラ」という）３４と、図示しな
い駆動系を介して微動ステージ２０の位置を制御するレ
チクル微動ステージコントローラ（以下、「ＲＦＳＴＧ
コントローラ」という）３６と、ウエハ・レーザ干渉計
ユニット３８と、レチクル・レーザ干渉計ユニット４０
と、ウエハステージ速度指令部（以下、「Ｗ速度指令
部」という）４２と、レチクル粗動ステージ速度指令部
（以下「ＲＣ速度指令部」という）４４とを備えてい
る。
【００４３】前記ウエハ・レーザ干渉計ユニット３８
は、ウエハ・レーザ干渉計２４からのウエハステージ１
２の位置検出信号を入力し、当該位置検出信号を投影光
学系ＰＬの倍率の逆数倍（この場合は４倍）した位置信
号と、前記位置検出信号を微分して得られるウエハステ
ージの速度信号を投影光学系の倍率の逆数倍（この場合
は４倍）した信号とをＲＦＳＴＧコントローラ３６に出
力すると共に、ＷＳＴＧコントローラ３２に前記ウエハ
ステージの速度信号を送出する機能を有する。
は、ウエハ・レーザ干渉計２４からのウエハステージ１
２の位置検出信号を入力し、当該位置検出信号を投影光
学系ＰＬの倍率の逆数倍（この場合は４倍）した位置信
号と、前記位置検出信号を微分して得られるウエハステ
ージの速度信号を投影光学系の倍率の逆数倍（この場合
は４倍）した信号とをＲＦＳＴＧコントローラ３６に出
力すると共に、ＷＳＴＧコントローラ３２に前記ウエハ
ステージの速度信号を送出する機能を有する。
【００４４】前記レチクル・レーザ干渉計ユニット４０
は、レチクル・レーザ干渉計３０からの粗動ステージ１
６の位置検出信号及び微動ステージ２０の位置検出信号
とを入力し、これらの位置検出信号をそれぞれのステー
ジの位置信号としてそのままＲＦＳＴＧコントローラ３
６に送出する。また、この干渉計ユニット４０は、粗動
ステージ１６の位置検出信号を微分して得られる粗動ス
テージ１６の速度信号をＲＣＳＴＧコントローラ３４及
びＲＦＳＴＧコントローラ３６に送出すると共に微動ス
テージ２０の位置検出信号を微分して得られる微動ステ
ージ２０の速度信号をＲＦＳＴＧコントローラ３６に送
出する機能を有する。
は、レチクル・レーザ干渉計３０からの粗動ステージ１
６の位置検出信号及び微動ステージ２０の位置検出信号
とを入力し、これらの位置検出信号をそれぞれのステー
ジの位置信号としてそのままＲＦＳＴＧコントローラ３
６に送出する。また、この干渉計ユニット４０は、粗動
ステージ１６の位置検出信号を微分して得られる粗動ス
テージ１６の速度信号をＲＣＳＴＧコントローラ３４及
びＲＦＳＴＧコントローラ３６に送出すると共に微動ス
テージ２０の位置検出信号を微分して得られる微動ステ
ージ２０の速度信号をＲＦＳＴＧコントローラ３６に送
出する機能を有する。
【００４５】前記ＲＣ速度指令部４４は、ＲＣＳＴＧコ
ントローラ３４に粗動ステージ１６の速度の目標値を送
出するようになっている。
ントローラ３４に粗動ステージ１６の速度の目標値を送
出するようになっている。
【００４６】更に、本実施例では、Ｗ速度指令部４２と
ＷＳＴＧコントローラ３２との間に、演算器４６が配置
されており、この演算器４６とＲＣＳＴＧコントローラ
３４とが、通信ライン４８で接続されている。この通信
ライン４８は、ＲＣＳＴＧコントローラ３４内部で演算
される速度偏差（粗動ステージ１６の速度の目標値とレ
チクル・レーザ干渉計ユニット４０から入力された粗動
ステージ１６の速度信号との差）を投影光学系ＰＬの倍
率倍、この場合は１／４倍して演算器４６にフィードバ
ックする（帰還する）偏差帰還系を構成している。演算
器４６は、Ｗ速度指令部４２からの速度の目標値と通信
ライン４８によってフィードバックされた信号との差を
ＷＳＴＧコントローラ３２に目標値として出力するよう
になっている。
ＷＳＴＧコントローラ３２との間に、演算器４６が配置
されており、この演算器４６とＲＣＳＴＧコントローラ
３４とが、通信ライン４８で接続されている。この通信
ライン４８は、ＲＣＳＴＧコントローラ３４内部で演算
される速度偏差（粗動ステージ１６の速度の目標値とレ
チクル・レーザ干渉計ユニット４０から入力された粗動
ステージ１６の速度信号との差）を投影光学系ＰＬの倍
率倍、この場合は１／４倍して演算器４６にフィードバ
ックする（帰還する）偏差帰還系を構成している。演算
器４６は、Ｗ速度指令部４２からの速度の目標値と通信
ライン４８によってフィードバックされた信号との差を
ＷＳＴＧコントローラ３２に目標値として出力するよう
になっている。
【００４７】図３には、上述のようにして構成されたス
テージ駆動制御装置１０に相当する制御ブロック図の一
例が示されている。
テージ駆動制御装置１０に相当する制御ブロック図の一
例が示されている。
【００４８】この図３の制御系は、ウエハステージ１２
の速度制御を行なう第１の速度制御系５２と、粗動ステ
ージ１６の速度制御を行なう第２の速度制御系５４と、
ウエハステージ１２と微動ステージ２０とが所定の位置
関係になるように第１、第２の速度制御系５２、５４に
よる速度制御に同期して微動ステージ２０の位置を制御
するステージ位置制御系５６とに大別される。
の速度制御を行なう第１の速度制御系５２と、粗動ステ
ージ１６の速度制御を行なう第２の速度制御系５４と、
ウエハステージ１２と微動ステージ２０とが所定の位置
関係になるように第１、第２の速度制御系５２、５４に
よる速度制御に同期して微動ステージ２０の位置を制御
するステージ位置制御系５６とに大別される。
【００４９】ステージ位置制御系５６には、微動ステー
ジ２０の位置の目標値として、第２の速度制御系５４の
出力の積分値である粗動ステージ１６の位置と第１の速
度制御系５２の出力の積分値であるウエハステージ１２
の位置の４倍値との差が、入力されている。なお、実際
には、粗動ステージ１６の位置、ウエハステージ１２の
位置がそれぞれレーザ干渉計３０、２４によって検出さ
れ、干渉計ユニット４０、３８をそれぞれ介してＲＦＳ
ＴＧコントローラ３６に入力されるのであって、粗動ス
テージ１６の速度、ウエハステージ１２の速度が直接的
に検出されるものではないが、説明の便宜上、このよう
にしたものである。
ジ２０の位置の目標値として、第２の速度制御系５４の
出力の積分値である粗動ステージ１６の位置と第１の速
度制御系５２の出力の積分値であるウエハステージ１２
の位置の４倍値との差が、入力されている。なお、実際
には、粗動ステージ１６の位置、ウエハステージ１２の
位置がそれぞれレーザ干渉計３０、２４によって検出さ
れ、干渉計ユニット４０、３８をそれぞれ介してＲＦＳ
ＴＧコントローラ３６に入力されるのであって、粗動ス
テージ１６の速度、ウエハステージ１２の速度が直接的
に検出されるものではないが、説明の便宜上、このよう
にしたものである。
【００５０】また、このステージ位置制御系５６は、内
部ループとして微動ステージ２０の速度制御ループ５８
を持つ、いわゆる多重閉ループ制御系である。この速度
制御ループ５８は、１型の制御系により構成されてい
る。そして、この速度制御ループ５８の目標入力に、第
２の速度制御系５４の出力である粗動ステージ１６の速
度と、第１の速度制御系５２の出力であるウエハステー
ジ１２の速度の４倍値との差がフィードフォワードされ
ている。
部ループとして微動ステージ２０の速度制御ループ５８
を持つ、いわゆる多重閉ループ制御系である。この速度
制御ループ５８は、１型の制御系により構成されてい
る。そして、この速度制御ループ５８の目標入力に、第
２の速度制御系５４の出力である粗動ステージ１６の速
度と、第１の速度制御系５２の出力であるウエハステー
ジ１２の速度の４倍値との差がフィードフォワードされ
ている。
【００５１】第１の速度制御系５２は、１型の制御系か
ら成り、速度から力への変換ゲインＫ1 （Ｎ／ｍｓ-1）
と、力から加速度への変換ゲインＫ2 （ｍｓ-2／Ｎ）と
を含み、これらの変換ゲインの積が、第１の速度制御系
５２のループゲインであり、前述した図１のゲインＫwy
に相当する。
ら成り、速度から力への変換ゲインＫ1 （Ｎ／ｍｓ-1）
と、力から加速度への変換ゲインＫ2 （ｍｓ-2／Ｎ）と
を含み、これらの変換ゲインの積が、第１の速度制御系
５２のループゲインであり、前述した図１のゲインＫwy
に相当する。
【００５２】同様に、第２の速度制御系は、１型の制御
系から成り、速度から力への変換ゲインＫ3 （Ｎ／ｍｓ
-1）と、力から加速度への変換ゲインＫ4 （ｍｓ-2／
Ｎ）とを含み、これらの変換ゲインの積が、第２の速度
制御系５４のループゲインであり、前述した図１のゲイ
ンＫrcに相当する。
系から成り、速度から力への変換ゲインＫ3 （Ｎ／ｍｓ
-1）と、力から加速度への変換ゲインＫ4 （ｍｓ-2／
Ｎ）とを含み、これらの変換ゲインの積が、第２の速度
制御系５４のループゲインであり、前述した図１のゲイ
ンＫrcに相当する。
【００５３】速度制御ループ５８は、速度から力への変
換ゲインＫ5 （Ｎ／ｍｓ-1）と、力から加速度への変換
ゲインＫ6 （ｍｓ-2／Ｎ）とを含む１型の制御系であ
る。
換ゲインＫ5 （Ｎ／ｍｓ-1）と、力から加速度への変換
ゲインＫ6 （ｍｓ-2／Ｎ）とを含む１型の制御系であ
る。
【００５４】更に、本実施例では、前述したライン４８
によって構成される偏差帰還系（以下「偏差帰還系４
８」と記す）によって第２の速度制御系５４の速度偏差
を１／４倍した値が、第１の速度制御系５２の目標入力
に帰還されている。
によって構成される偏差帰還系（以下「偏差帰還系４
８」と記す）によって第２の速度制御系５４の速度偏差
を１／４倍した値が、第１の速度制御系５２の目標入力
に帰還されている。
【００５５】なお、図２において、ゲインＫ7 はフィー
ドフォワードゲインであり、ゲインＫ8 はステージ位置
制御系５６の位置ループのゲインである。
ドフォワードゲインであり、ゲインＫ8 はステージ位置
制御系５６の位置ループのゲインである。
【００５６】上述のようにして構成された本実施例のス
テージ駆動制御装置１０によれば、例えば、図４
（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示されるようなプロファイル
の速度の目標値が、ＲＣ速度指令部４４、Ｗ速度指令部
４２からそれぞれ出力されると、前述した作用の欄で説
明したのと同様の理由により、ウエハステージ（基板ス
テージ）１２がＷ速度指令部４２からの速度の目標値か
らＲＣＳＴＧコントローラ３４内で演算される第２の速
度制御系５４の速度偏差を１／４倍した値を差し引いた
値に応答するので、ウエハステージ１２側の速度応答が
よければ、粗動ステージ１６をウエハステージ１２が完
全に追従し、走査（スキャン）時の両ステージ１６、１
２間の相対的速度誤差が零または非常に小さな値とな
り、両ステージ１６、１２が走査速度（ウエハ上のフォ
トレジストの感度特性、露光光ＥＬの光強度等によって
予め定められる目標速度）に至るまでの加速中に位置誤
差が生じていてもその位置誤差はほぼ一定値であり、Ｒ
ＦＳＴＧコントローラ３６によってこの位置誤差を完全
に吸収するように微動ステージ２０が制御される。これ
によって、露光光ＥＬ（図２参照）による良好なスキャ
ン露光を実現することができる。
テージ駆動制御装置１０によれば、例えば、図４
（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示されるようなプロファイル
の速度の目標値が、ＲＣ速度指令部４４、Ｗ速度指令部
４２からそれぞれ出力されると、前述した作用の欄で説
明したのと同様の理由により、ウエハステージ（基板ス
テージ）１２がＷ速度指令部４２からの速度の目標値か
らＲＣＳＴＧコントローラ３４内で演算される第２の速
度制御系５４の速度偏差を１／４倍した値を差し引いた
値に応答するので、ウエハステージ１２側の速度応答が
よければ、粗動ステージ１６をウエハステージ１２が完
全に追従し、走査（スキャン）時の両ステージ１６、１
２間の相対的速度誤差が零または非常に小さな値とな
り、両ステージ１６、１２が走査速度（ウエハ上のフォ
トレジストの感度特性、露光光ＥＬの光強度等によって
予め定められる目標速度）に至るまでの加速中に位置誤
差が生じていてもその位置誤差はほぼ一定値であり、Ｒ
ＦＳＴＧコントローラ３６によってこの位置誤差を完全
に吸収するように微動ステージ２０が制御される。これ
によって、露光光ＥＬ（図２参照）による良好なスキャ
ン露光を実現することができる。
【００５７】年々、走査型露光装置では露光エリアの拡
大が求められるようになって来ており、マスクとしての
レチクルが大きくなることは避けられない。このため、
レチクル側の走査ステージシステムは必然的に構造物自
体が大きくなり、ステージの重量がさらに重くなってい
る。この結果、構造物の固有振動周波数が下がり、レチ
クル側の走査ステージの速度応答確保が非常に困難なも
のになっている。
大が求められるようになって来ており、マスクとしての
レチクルが大きくなることは避けられない。このため、
レチクル側の走査ステージシステムは必然的に構造物自
体が大きくなり、ステージの重量がさらに重くなってい
る。この結果、構造物の固有振動周波数が下がり、レチ
クル側の走査ステージの速度応答確保が非常に困難なも
のになっている。
【００５８】このようなときに本実施例のような制御系
の構成にすれば、レチクル側走査ステージの応答が確保
できなくともウエハステージ側が必要な速度応答特性を
満たせば、システム全体としては充分な性能を確保でき
る。
の構成にすれば、レチクル側走査ステージの応答が確保
できなくともウエハステージ側が必要な速度応答特性を
満たせば、システム全体としては充分な性能を確保でき
る。
【００５９】更に、本実施例では、速度制御ループ５８
の目標入力に、第２の速度制御系５４の出力である粗動
ステージ１６の速度と、第１の速度制御系５２の出力で
あるウエハステージの速度の４倍値との差がフィードフ
ォワードされていることから、例えば、正弦波状の外乱
等が作用した場合にも、ステージ位置制御系５６が１型
の制御系である場合に発生するウエハステージ１２と粗
動ステージ１６の位置誤差（残留誤差）を最小にするこ
とが可能となっている。しかしながら、高性能な除振台
を用いる等、このような外乱の作用を考慮する必要のな
い場合には、かかるフィードフォワードを必ずしも行な
う必要はない。
の目標入力に、第２の速度制御系５４の出力である粗動
ステージ１６の速度と、第１の速度制御系５２の出力で
あるウエハステージの速度の４倍値との差がフィードフ
ォワードされていることから、例えば、正弦波状の外乱
等が作用した場合にも、ステージ位置制御系５６が１型
の制御系である場合に発生するウエハステージ１２と粗
動ステージ１６の位置誤差（残留誤差）を最小にするこ
とが可能となっている。しかしながら、高性能な除振台
を用いる等、このような外乱の作用を考慮する必要のな
い場合には、かかるフィードフォワードを必ずしも行な
う必要はない。
【００６０】《変形例》上記実施例では、ウエハステー
ジ１２の速度応答が粗動ステージ１６の速度応答より良
い場合の構成について説明したが、ウエハステージ１２
の速度応答より粗動ステージ１６の速度応答の方が良い
場合には、図５に示されるように、演算器４６をＲＣ速
度指令部４４とＲＣＳＴＧコントローラ３４との間に配
置し、偏差帰還系４８に代えて、ＷＳＴＧコントローラ
３２内で演算される第１の速度制御系５２の速度偏差を
投影光学系ＰＬの倍率の逆数倍（ここでは、４倍）した
値を演算器４６にフィードバックする偏差帰還系５０を
設ければ良い。このようにした場合は、粗動ステージ１
６がウエハステージ１２を追従して、上記実施例の場合
と同様の理由により、ウエハステージ１２と粗動ステー
ジ１６の走査（スキャン）時の相対的速度誤差が零また
は非常に小さな値となり、ＲＦＳＴＧコントローラ３６
により微動ステージ２０が制御され、両ステージ１６、
１２が走査速度に至るまでの加速中に生じた両ステージ
１６、１２の位置誤差が完全に吸収される。これによ
り、露光光ＥＬ（図２参照）による良好なスキャン露光
が実現可能となる。
ジ１２の速度応答が粗動ステージ１６の速度応答より良
い場合の構成について説明したが、ウエハステージ１２
の速度応答より粗動ステージ１６の速度応答の方が良い
場合には、図５に示されるように、演算器４６をＲＣ速
度指令部４４とＲＣＳＴＧコントローラ３４との間に配
置し、偏差帰還系４８に代えて、ＷＳＴＧコントローラ
３２内で演算される第１の速度制御系５２の速度偏差を
投影光学系ＰＬの倍率の逆数倍（ここでは、４倍）した
値を演算器４６にフィードバックする偏差帰還系５０を
設ければ良い。このようにした場合は、粗動ステージ１
６がウエハステージ１２を追従して、上記実施例の場合
と同様の理由により、ウエハステージ１２と粗動ステー
ジ１６の走査（スキャン）時の相対的速度誤差が零また
は非常に小さな値となり、ＲＦＳＴＧコントローラ３６
により微動ステージ２０が制御され、両ステージ１６、
１２が走査速度に至るまでの加速中に生じた両ステージ
１６、１２の位置誤差が完全に吸収される。これによ
り、露光光ＥＬ（図２参照）による良好なスキャン露光
が実現可能となる。
【００６１】なお、上記実施例及び変形例では、レチク
ル側のステージ（マスクステージ）が粗動ステージと微
動ステージとによって構成されるスキャン型投影露光装
置に本発明が適用される場合を例示したが、本発明の適
用範囲がこれに限定されるものではなく、従来の単一の
レチクル走査ステージを用いるスキャン型投影露光装置
にも適用できる。かかる場合において、ウエハステージ
側の応答がマスクステージ側よりも良い場合には、前述
した図１と同様の制御系の構成にすれば良く、反対に、
マスクステージ側の応答がウエハステージ側よりも良い
場合には、図１において、偏差帰還系３に代えて第１の
速度制御系１の速度偏差を第２の速度制御系２の目標入
力に帰還する偏差帰還系を設けた構成にすれば良い。こ
のようにしても、追従側の応答が良ければ追従側の出力
は被追従側の出力に一致するので、マスクステージと基
板ステージとの相対的速度誤差がキャンセルされる。
ル側のステージ（マスクステージ）が粗動ステージと微
動ステージとによって構成されるスキャン型投影露光装
置に本発明が適用される場合を例示したが、本発明の適
用範囲がこれに限定されるものではなく、従来の単一の
レチクル走査ステージを用いるスキャン型投影露光装置
にも適用できる。かかる場合において、ウエハステージ
側の応答がマスクステージ側よりも良い場合には、前述
した図１と同様の制御系の構成にすれば良く、反対に、
マスクステージ側の応答がウエハステージ側よりも良い
場合には、図１において、偏差帰還系３に代えて第１の
速度制御系１の速度偏差を第２の速度制御系２の目標入
力に帰還する偏差帰還系を設けた構成にすれば良い。こ
のようにしても、追従側の応答が良ければ追従側の出力
は被追従側の出力に一致するので、マスクステージと基
板ステージとの相対的速度誤差がキャンセルされる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スキャン中の基板ステージとマスクステージとの相対的
速度誤差を最小にすることができるという従来にない優
れた効果がある。
スキャン中の基板ステージとマスクステージとの相対的
速度誤差を最小にすることができるという従来にない優
れた効果がある。
【図１】請求項１に記載の発明の作用を説明するための
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】スキャン型露光装置に適用された一実施例に係
るステージ駆動制御装置の構成を示す図である。
るステージ駆動制御装置の構成を示す図である。
【図３】図２のステージ駆動制御装置に相当する制御ブ
ロック図（ブロック線図）である。
ロック図（ブロック線図）である。
【図４】（Ａ）は粗動ステージの速度の目標値のプロフ
ァイルの一例を示す線図、（Ｂ）はウエハステージの速
度の目標値のプロファイルの一例を示す線図である。
ァイルの一例を示す線図、（Ｂ）はウエハステージの速
度の目標値のプロファイルの一例を示す線図である。
【図５】変形例に係るステージ駆動制御装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図６】レチクル粗動ステージと基板ステージとの位置
誤差の一例を示す線図である。
誤差の一例を示す線図である。
１ 第１の速度制御系 ２ 第２の速度制御系 ３ 偏差帰還系 １０ ステージ駆動制御装置 １２ ウエハステージ（基板ステージ） １６ 粗動ステージ（第１ステージ） ２０ 第２ステージ ４８ 偏差帰還系 ５０ 偏差帰還系 ５２ 第１の速度制御系 ５４ 第２の速度制御系 ５６ ステージ位置制御系 ５８ 速度制御ループ ＰＬ 投影光学系
Claims (4)
- 【請求項１】 マスクを保持するマスクステージと感光
基板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期
走査しつつ、投影光学系を介して前記マスクのパターン
を前記感光基板に転写する走査型投影露光装置に用いら
れる、ステージ駆動制御装置であって、 前記マスクステージと前記基板ステージの内の一方のス
テージの速度制御を行なう第１の速度制御系と；前記一
方のステージと他方のステージとが所定の位置関係にな
るように前記一方のステージの速度制御に同期して前記
他方のステージの速度制御を行なう第２の速度制御系
と；前記第１及び第２の速度制御系のいずれか一方の系
の速度偏差を前記両ステージの速度比倍した値を他方の
系の目標入力として帰還する偏差帰還系とを有するステ
ージ駆動制御装置。 - 【請求項２】 マスクを保持するマスクステージと感光
基板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期
走査しつつ、投影光学系を介して前記マスクのパターン
を前記感光基板に転写する走査型投影露光装置に用いら
れる、ステージ駆動制御装置であって、 前記マスクステージが、前記走査方向に移動可能な第１
ステージとこの第１ステージ上を前記マスクを保持して
前記走査方向に沿って相対移動可能な第２ステージとか
ら構成され、 前記基板ステージの速度制御を行なう第１の速度制御系
と；前記第１ステージの速度制御を行なう第２の速度制
御系と；前記基板ステージと前記第２ステージとが所定
の位置関係になるように前記第１、第２の速度制御系に
よる速度制御に同期して前記第２ステージの位置を制御
するステージ位置制御系と；前記第２の速度制御系の速
度偏差を前記投影光学系の倍率倍した値を前記第１の速
度制御系の目標入力として帰還する偏差帰還系とを有す
るステージ駆動制御装置。 - 【請求項３】 マスクを保持するマスクステージと感光
基板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期
走査しつつ、投影光学系を介して前記マスクのパターン
を前記感光基板に転写する走査型投影露光装置に用いら
れる、ステージ駆動制御装置であって、 前記マスクステージが、前記走査方向に移動可能な第１
ステージとこの第１ステージ上を前記マスクを保持して
前記走査方向に沿って相対移動可能な第２ステージとか
ら構成され、 前記基板ステージの速度制御を行なう第１の速度制御系
と；前記第１ステージの速度制御を行なう第２の速度制
御系と；前記基板ステージと前記第２ステージとが所定
の位置関係になるように前記第１、第２の速度制御系に
よる速度制御に同期して前記第２ステージの位置を制御
するステージ位置制御系と；前記第１の速度制御系の速
度偏差を前記投影光学系の倍率の逆数倍した値を前記第
２の速度制御系の目標入力として帰還する偏差帰還系と
を有するステージ駆動制御装置。 - 【請求項４】 前記ステージ位置制御系が、その内部ル
ープとして前記第２ステージの速度制御ループを持ち、
当該速度制御ループの目標入力に前記基板ステージと前
記第１ステージの速度差がフィードフォワードされてい
ることを特徴とする請求項２又は３に記載のステージ駆
動制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7198182A JPH0927447A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | ステージ駆動制御装置 |
| US08/620,531 US5663783A (en) | 1995-07-11 | 1996-03-25 | Stage-drive controlling device, projection exposure apparatus including the same, and method of controlling the driving of a stage |
| KR1019960013032A KR100401353B1 (ko) | 1995-07-11 | 1996-04-26 | 스테이지구동제어장치및스테이지구동제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7198182A JPH0927447A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | ステージ駆動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927447A true JPH0927447A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16386850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7198182A Pending JPH0927447A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | ステージ駆動制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5663783A (ja) |
| JP (1) | JPH0927447A (ja) |
| KR (1) | KR100401353B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009514011A (ja) * | 2005-10-26 | 2009-04-02 | マイクロニック レーザー システムズ アクチボラゲット | 書き込み装置及び書き込み方法 |
| US7692760B2 (en) | 2004-08-05 | 2010-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid immersion exposure apparatus, method of controlling the same, and device manufacturing method |
| US8122846B2 (en) | 2005-10-26 | 2012-02-28 | Micronic Mydata AB | Platforms, apparatuses, systems and methods for processing and analyzing substrates |
| US9164373B2 (en) | 2013-03-12 | 2015-10-20 | Micronic Mydata AB | Method and device for writing photomasks with reduced mura errors |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08293459A (ja) | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Nikon Corp | ステージ駆動制御方法及びその装置 |
| US6392741B1 (en) | 1995-09-05 | 2002-05-21 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus having active vibration isolator and method of controlling vibration by the active vibration isolator |
| US5940789A (en) * | 1996-05-17 | 1999-08-17 | Nikon Corporation | Stage control method and apparatus with varying stage controller parameter |
| JP3733174B2 (ja) * | 1996-06-19 | 2006-01-11 | キヤノン株式会社 | 走査型投影露光装置 |
| US6490025B1 (en) * | 1997-03-17 | 2002-12-03 | Nikon Corporation | Exposure apparatus |
| US6287735B2 (en) * | 1998-09-16 | 2001-09-11 | Nikon Corporation | Method and apparatus for controlling the leveling table of a wafer stage |
| US20040160132A1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-19 | Carter Frederick Michael | System and method to reduce the effect of reactive forces on a stage using a balance mass |
| US6906789B2 (en) * | 2003-06-02 | 2005-06-14 | Asml Holding N.V. | Magnetically levitated and driven reticle-masking blade stage mechanism having six degrees freedom of motion |
| US7446854B2 (en) * | 2006-02-07 | 2008-11-04 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| WO2014140046A2 (en) | 2013-03-12 | 2014-09-18 | Micronic Mydata AB | Mechanically produced alignment fiducial method and device |
| CN104880911B (zh) * | 2014-02-28 | 2018-01-30 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种光刻机工件台及其垂向位置初始化方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5473410A (en) * | 1990-11-28 | 1995-12-05 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| US5506684A (en) * | 1991-04-04 | 1996-04-09 | Nikon Corporation | Projection scanning exposure apparatus with synchronous mask/wafer alignment system |
| US5477304A (en) * | 1992-10-22 | 1995-12-19 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| JPH07142325A (ja) * | 1993-06-23 | 1995-06-02 | Nikon Corp | 位置合わせ装置 |
| JP3093528B2 (ja) * | 1993-07-15 | 2000-10-03 | キヤノン株式会社 | 走査型露光装置 |
-
1995
- 1995-07-11 JP JP7198182A patent/JPH0927447A/ja active Pending
-
1996
- 1996-03-25 US US08/620,531 patent/US5663783A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-26 KR KR1019960013032A patent/KR100401353B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7692760B2 (en) | 2004-08-05 | 2010-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid immersion exposure apparatus, method of controlling the same, and device manufacturing method |
| JP2009514011A (ja) * | 2005-10-26 | 2009-04-02 | マイクロニック レーザー システムズ アクチボラゲット | 書き込み装置及び書き込み方法 |
| US8102410B2 (en) | 2005-10-26 | 2012-01-24 | Micronic Mydata AB | Writing apparatuses and methods |
| US8122846B2 (en) | 2005-10-26 | 2012-02-28 | Micronic Mydata AB | Platforms, apparatuses, systems and methods for processing and analyzing substrates |
| US8822879B2 (en) | 2005-10-26 | 2014-09-02 | Mycronic AB | Writing apparatuses and methods |
| US9164373B2 (en) | 2013-03-12 | 2015-10-20 | Micronic Mydata AB | Method and device for writing photomasks with reduced mura errors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970007499A (ko) | 1997-02-21 |
| US5663783A (en) | 1997-09-02 |
| KR100401353B1 (ko) | 2004-05-14 |
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