制御装置及び制御方法
【課題】制御上の無駄時間が生じていたとしても、簡易な構成で、制御を開始してから制御対象を目標値に設定するまでの整定時間を短縮することができる制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置は、第１の温度センサ２から検出された第１の値を取得する第１の取得部１２と、第１の温度センサ２に比して制御対象物の近くに配置された第２の温度センサ３から検出された第２の値を取得する第２の取得部１３と、前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替える切り替え部１７と、目標値と入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御するＰＩＤ制御部１６と、を備える。
【解決手段】制御装置は、第１の温度センサ２から検出された第１の値を取得する第１の取得部１２と、第１の温度センサ２に比して制御対象物の近くに配置された第２の温度センサ３から検出された第２の値を取得する第２の取得部１３と、前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替える切り替え部１７と、目標値と入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御するＰＩＤ制御部１６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスはマスク上に形成されたパターンを基板（感光基板）上に転写するいわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持して２次元移動するマスクステージと基板を支持して２次元移動する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。露光装置としては、基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。いずれの露光装置においてもマスクと基板との相対位置を高精度に一致させてマスクパターンの転写を行うことが要求されるため、マスクステージ及び基板ステージの位置決め精度は露光装置の最も重要な性能の一つである。
【０００３】
従来より、上記基板ステージ及びマスクステージ（以下、両者を総称してステージという）の駆動源としてリニアモータが用いられているが、リニアモータからの発熱はステージ位置決め精度に影響を及ぼす。例えば、リニアモータからの発熱が周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる。従って、リニアモータのコイルを効果的に冷却し、リニアモータの温度を一定に保つ必要がある。
【０００４】
このため、従来の露光装置は、リニアモータの温度を検出する温度センサと温度制御装置とを備え、温度センサの検出結果に基づいて温度制御装置がフィードバック制御を行ってリニアモータの温度を一定に保っていた。しかし、例えば液冷式の温度制御装置を備える露光装置を例に挙げると、温度制御された冷媒をリニアモータ等の発熱源近傍に引き込むための配管は、露光装置の大きさや露光装置内部のスペースの制限からその径が制限される。また、任意の部品を配管に使用することができる訳ではないため、配管内部の圧力が制限されて流量等も限られる。更に、温度制御を行う上では温度制御装置が極力発熱源の近くに配置されることが望ましいが、装置構成上の制限から必ずしもこのような構成をとることはできない。よって、以上の装置構成上の制約により制御上の無駄時間（例えば、温度制御された冷媒が、配管を通ってリニアモータまで到達してリニアモータの温度が下降を開始するまでに要する時間）が多くなってしてしまう。このため、温度制御装置が制御を開始してからリニアモータの温度が目標温度に設定されるまでの整定時間が比較的長くなる。そこで、特許文献１に記載された技術では、フィードフォワード制御を用いてリニアモータの温度を制御している。これにより、迅速にリニアモータの温度変化が抑えられるため、制御上の無駄時間が多い場合であっても高い精度でリニアモータの温度を目標とする温度に設定することができる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００３／０８１６４８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、フィードフォワード制御で行う適切な制御量を算出する伝達関数は、予めシミュレーションや実験等で求める必要があり、同定するには手間と長時間を要する、という問題がある。
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、制御上の無駄時間が生じていたとしても、簡易な構成で、制御を開始してから制御対象物の状態を目標値に設定するまでの整定時間を短縮することができる制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、本発明の一態様は、第１のセンサから検出された第１の値を取得する第１の取得部と、前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得する第２の取得部と、前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替える切り替え部と、前記目標値と前記切り替え部によって切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御する制御部と、を備える制御装置である。
この発明によれば、制御装置は、第２の値が目標値から離れている場合には、第２の値をすみやかに目標値に近づけるために入力値を第１の値に切り替え、第２の値が目標値近傍になると、微調整を行うために入力値を第２の値に切り替えることができる。これにより、無駄時間が多い制御対象物の状態を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が第１の所定値よりも大きい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が第２の所定値よりも大きい場合には、入力値を前記第２の値とし、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値より小さい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値より小さい場合には、入力値を前記第１の値とする。
この発明によれば、制御装置は、第２の値が目標値から離れている場合には、第２の値をすみやかに目標値に近づける制御を行い、第２の値が目標値近傍になると、微調整を行う制御をする。これにより、無駄時間が多い制御対象物の状態を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも小さい場合又は、前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも大きい場合には、入力値を前記第２の値とする。
仮に、第２の値が目標値より大きく第１の値が目標値より小さい場合に、入力値を第１値とすると、制御部は温度を上げるよう制御することになる。しかしながら、制御対象物近傍の状態を検出する第２の値が目標値より大きいため、当該制御によって制御対象物の状態が目標値から離れてしまう。同様に、第２の値が目標値より小さく第１の値が目標値より大きい場合に、入力値を第１の値とすると、制御部は温度を下げるよう制御することになる。しかしながら、制御対象物近傍の状態を検出する第２の値が目標値より小さいため、当該制御によって制御対象物の状態が目標値から離れてしまう。この発明によれば、制御装置は、第２の値が目標値より大きく第１の値が前記目標値より小さい場合又は、第２の値が目標値より小さく第１の値が目標値より大きい場合には、入力値を第２の値に切り替えるため、第１の値が入力値となってしまうことで制御対象物の状態が目標値から離れてしまうことがない。これにより、入力値を切り替えることによる誤制御を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記切り替え部により入力値が前記第１の値に切り替えられた場合に前記第２の値と前記第１の値の差を表わす予め設定されたオフセット値を前記目標値に加算する加算部を備え、前記制御部は、前記切り替え部により入力値が前記第１の値とされた場合には、前記加算部により前記オフセット値が加算された目標値に基づいて制御する。
この発明によれば、制御装置は、定常状態において第１の値と第２の値に差（オフセット値に相当）がある場合でも精度を向上させて制御することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記制御対象物の状態は、温度、湿度、気圧の少なくともいずれか１つである。
この発明によれば、制御装置は、温度、湿度、気圧の少なくともいずれか１つを制御することができるが、これらに限定されるものはない。
【００１１】
また、本発明の一態様は、第１のセンサから検出された第１の値を取得するステップと、前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得するステップと、前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替えるステップと、前記目標値と前記切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御するステップと、を有する制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御装置は、制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、制御に用いる入力値を切り替える。このため、制御装置は、第２の値が目標値から離れている場合には、第２の値をすみやかに目標値に近づけるために入力値を第１の値に切り替え、第２の値が目標値近傍になると、微調整を行うために入力値を第２の値に切り替えることができる。これにより、無駄時間が多い制御対象物の状態を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態による制御システムの構成を示す概略図である。
本実施形態における制御装置１は、露光装置のステージの駆動源であるリニアモータ４（制御対象物）の温度を制御するＴＣＵ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；温度制御器）である。なお、リニアモータ４は、コイルユニットと磁石ユニットとを備えているが、図１では磁石ユニットを省略して示している。ここで、制御装置１とリニアモータ４は比較的離れた（例えば、約３メートル）位置に配置されている。制御装置１には、制御装置１近傍の温度を検出する第１の温度センサ２（第１のセンサ）が冷媒用の配管に直付けされている。一方、リニアモータ４の後述する冷媒の入口近傍には、リニアモータ４近傍の温度を検出する第２の温度センサ３（第２のセンサ）が設置されている。本実施形態では、この第２の温度線センサ３で検出された値が、リニアモータ４自身の温度を表すものとする。
【００１４】
リニアモータ４は、所謂ムービングマグネット型のリニアモータであり、複数のコイル４１を含んで構成される。リニアモータ４の駆動の際には、少なくとも１つのコイル４１に駆動電流が供給されるため、そのコイル４１が発熱する。この発熱が周囲に伝わるのを防ぐために、リニアモータ４には、制御装置１から熱を吸収するための冷媒が配管５を通って供給される。制御装置１は、リニアモータ４に供給する冷媒の温度を調節することにより、リニアモータ４の温度を制御する。このとき、制御装置１とリニアモータ４が離れた位置に配置されているため、制御装置１が冷媒の温度を調節してから冷媒がリニアモータ４まで到達してリニアモータ４の温度が下降を開始するまでに、いくらかの時間遅れが発生する。本実施形態では、この時間遅れが制御上の無駄時間である。
【００１５】
図２は、本実施形態における制御装置１の構成を示すブロック図である。
制御装置１は、設定部１１と、第１の取得部１２と、第２の取得部１３と、ＰＩＤ制御部１６（制御部）と、切り替え部１７と、を含んで構成される。
設定部１１は、リニアモータ４の目標温度ＴＧＴ（目標値）を設定する。第１の取得部１２は、第１の温度センサ２から検出された温度Ｔ１（第１の値）を取得して、切り替え部１７に出力する。第２の取得部１３は、第２の温度センサ３から検出された温度Ｔ２（第２の値）を取得して、切り替え部１７に出力する。
【００１６】
切り替え部１７は、目標温度ＴＧＴと入力された温度Ｔ２及びＴ１に基づいて、ＰＩＤ制御部１６に入力する入力値を切り替える。ここで、切り替え部１７は、判定部１４と、スイッチ１５と、を含んで構成される。判定部１４は、目標温度ＴＧＴと入力された温度Ｔ２及びＴ１に基づいて、ＰＩＤ制御部１６に入力する入力値をＴ１にするかＴ２にするかを判定する。判定方法の詳細については後述する。スイッチ１５は、判定部１４の判定結果に従って、ＰＩＤ制御部１６への入力値を切り替える。ＰＩＤ制御部１６は、リニアモータ４に供給する冷媒の温度を調節することにより、制御対象物の状態であるリニアモータ４の温度を制御する。具体的には、ＰＩＤ制御部１６は、目標温度ＴＧＴと入力された入力値との偏差に基づいて、比例項、積分項、および微分項を所定比率で足し合わせるＰＩＤ制御を行う。
【００１７】
図３は、本実施形態の判定部１４における入力値の判定処理の流れの一例を表わすフローチャートである。判定部１４には、予め定数Ａが設定されている。
まず、ステップＳ１では、判定部１４は、下記条件１を満たすか否かを判定する。
（条件１）ＴＧＴ−Ａ＜Ｔ２＜ＴＧＴ＋Ａ
条件１は、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２と目標温度ＴＧＴの差が定数Ａより小さいことである。つまり、Ｔ２が目標温度ＴＧＴから所定の範囲（定数Ａ）内であることを条件としている。条件１を満たす場合には、ステップＳ２へ進む。一方、条件１を満たさない場合には、ステップＳ３へ進む。次のステップＳ２では、判定部１４は、入力値をＴ２と判定して処理を終了する。つまり、制御装置１は、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴ近傍になると、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２を制御の入力値とすることにより、リニアモータ４の温度を微調整する。
【００１８】
ステップＳ３では、判定部１４は、下記条件２を満たすか否かを判定する。
（条件２）Ｔ１＜ＴＧＴかつＴ２≧ＴＧＴ＋Ａ
条件２は、制御装置１近傍の温度Ｔ１が目標温度ＴＧＴより小さくリニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴ＋Ａ以上であることである。条件２を満たす場合、仮にＰＩＤ制御部１６への入力値をＴ１とすると、入力されたＴ１の値が目標温度ＴＧＴより小さいため、ＰＩＤ制御部１６は温度を上げるよう制御することになる。しかしながら、実際のリニアモータ４の温度であるＴ２の値は目標温度ＴＧＴより大きいため、当該制御によってリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴから離れてしまう。このため、条件２を満たす場合には、ステップＳ２へ進んで、判定部１４は入力値をＴ２と判定する。これにより、Ｔ１が入力値となってしまうことでリニアモータ４の温度が目標値から離れてしまうことがない。一方、条件２を満たさない場合には、ステップＳ４へ進む。
【００１９】
ステップＳ４では、判定部１４は、下記条件３を満たすか否かを判定する。
（条件３）Ｔ２≦ＴＧＴ−ＡかつＴ１＞ＴＧＴ
条件３は、制御装置１近傍の温度Ｔ１が目標温度ＴＧＴより大きくリニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴ−Ａ以下であることである。条件３を満たす場合、仮にＰＩＤ制御部１６への入力値をＴ１とすると、入力されたＴ１の値が目標温度ＴＧＴより大きいため、ＰＩＤ制御部１６は温度を下げるよう制御することになる。しかしながら、実際のリニアモータ４の温度であるＴ２の値は目標温度ＴＧＴより小さいため、当該制御によってリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴから離れてしまう。このため、条件３を満たす場合には、ステップＳ２へ進んで、判定部１４は入力値をＴ２と判定する。これにより、入力値がＴ１に切り替わることでリニアモータ４の温度が目標値から離れてしまうことがない。一方、条件３を満たさない場合には、次のステップＳ５へ進む。次のステップＳ５では、判定部１４は、入力値をＴ１と判定して処理を終了する。つまり、制御装置１は、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴから離れている場合であって、条件２及び条件３を満たさない場合には、制御装置１近傍の温度Ｔ１を制御の入力値とすることにより、リニアモータ４の温度を目標温度ＴＧＴにすみやかに近づける制御を行う。
なお、判定部におけるＴ１、Ｔ２と目標温度ＴＧＴ、あるいは目標速度と所定値Ａとの大小関係の比較において、等号の成分をどちらにどの不等式に含ませるかについては、実際の制御結果等に基づいて適宜を設定することができる。
【００２０】
図４は、本実施形態における制御装置１を用いてリニアモータ４の温度制御をした結果を表わすグラフである。この図に示すグラフの縦軸が温度、横軸が時間である。また、目標温度ＴＧＴは２４℃、Ｔ２及びＴ１の制御開始前の値は２５℃である。
この図において、符号ａを付した曲線は、制御装置１近傍の温度が目標温度ＴＧＴになるように制御した場合の第１の温度センサ２の検出温度Ｔ１を示している。曲線ａにおける整定時間は、約１７０秒である。符号ｂを付した曲線は、第２の温度センサ３の検出温度Ｔ２に基づいて、リニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴになるようにＰＩＤ制御した場合の検出温度Ｔ２を示している。曲線ｂにおける整定時間は、約３１０秒である。曲線ａでは制御装置１から近い場所を温度制御しているので制御開始直後から検出温度Ｔ１は下降を始めるが、曲線ｂでは、制御装置１から遠い場所を制御しているので、温度制御を開始してからリニアモータ４の温度が実際に下降し始めるまでにいくらかの時間遅れ（この図に示す例では約２０秒）が発生する。そのため、曲線ｂでは、温度制御を開始してから２０秒間温度変化がなく、２０秒経過後にようやく下降を開始する。また、曲線ｂでは、制御装置１から遠い場所を制御しているので制御装置１の動作がリニアモータ４の温度に実際に反映されるまでに時間遅れがあることから、制御装置１の操作量がこの時間遅れも含めて余分に積分されるので、一旦検出温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴに到達しても既に配管５に供給された冷媒温度は低いままであるため、逆に目標温度ＴＧＴよりも大きく低下してしまうアンダーシュートが起こってしまう。このように、曲線ａに比べて曲線ｂは整定時間が長くなっている。ただし、曲線ａでは前述のような課題が生じてしまう。
【００２１】
曲線ｃ，ｄは、本実施形態における制御装置１を用いてリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴになるように制御した場合の第２の温度センサ３の検出温度Ｔ２を示している。曲線ｃは、制御装置１がＡ＝０．０７で制御した場合の温度変化を示している。一方、曲線ｄは、制御装置１がＡ＝０．０５で制御した場合の温度変化を示している。曲線ｃ，ｄにおける整定時間は、約１８０秒である。制御装置１を用いた制御では、Ｔ２が目標温度ＴＧＴから定数Ａ以上離れている場合には、検出温度Ｔ１に基づいてＰＩＤ制御を行っている。制御装置１が冷媒を配管５に供給してからＴ１が下降を開始するまでに発生する時間遅れは少ないため（曲線ｃ，ｄでは示されない）、Ｔ１の温度変化と温度制御するタイミングにずれがなくなり、曲線ｂで生じたアンダーシュートを防ぐことができる。これにより、この図に示すとおり、制御装置１を用いた制御では、従来と比べて整定時間が短くなっており、制御装置１近傍を制御する場合と変わらない時間で遠くに配置されているリニアモータ４の温度を制御することができる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、制御装置１は、目標温度ＴＧＴとＴ２の差が定数Ａ以上である場合には、制御装置１近傍の温度Ｔ１に基づいてＰＩＤ制御を行う。また、制御装置１は、目標温度ＴＧＴとＴ２の差が定数Ａ未満の場合には、リニアモータ４入口近傍の温度Ｔ２に基づいてＰＩＤ制御を行う。このため、制御装置１は、Ｔ２が目標温度から離れている場合には、Ｔ２をすみやかに目標温度に近づける制御を行い、Ｔ２が目標値近傍になると、微調整を行う制御をする。これにより、比較的無駄時間が多いリニアモータ４の温度を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
また、制御装置１は、目標温度ＴＧＴとＴ２の差が定数Ａ以上であっても、条件２又は条件３を満たす場合には、Ｔ２に基づいてＰＩＤ制御を行う。従って、Ｔ１が入力値となってしまうことでリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴから離れてしまうことがない。これにより、入力値を切り替えることによる誤制御を防ぐことができる。
【００２３】
次に、この発明の第２の実施形態による制御装置について説明する。
図５は、本実施形態における制御装置６の構成を示すブロック図である。
第１の温度センサ２の検出温度Ｔ１と第２の温度センサ３の検出温度Ｔ２は、定常状態において温度差（オフセット値Ｂ）を持つことが多い。このため、本実施形態における制御装置６は、このオフセット値Ｂを考慮して制御を行う。ここで、オフセット値Ｂは、定常状態におけるＴ１からＴ２を減算した値であり、予め制御装置６に設定されている。なお、オフセット値Ｂは、負の数となることもありうる。
【００２４】
本実施形態における制御装置６は、設定部６１と、第１の取得部６２と、第２の取得部６３と、ＰＩＤ制御部６６と、切り替え部６７と、オフセット加算部６８と、を含んで構成される。切り替え部６７は、判定部６４と、スイッチ６５と、を含んで構成される。
オフセット加算部６８は、判定部６４により入力値がＴ１と判定されると、設定部６１により設定された目標温度ＴＧＴにオフセット値Ｂを加算して、ＰＩＤ制御部６６に出力する。ＰＩＤ制御部６６は、入力値がＴ１の場合には、オフセット値Ｂが加算された目標温度ＴＧＴ＋Ｂに基づいてＰＩＤ制御を行う。他の構成は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、制御装置６は、入力値がＴ１の場合には、オフセット値Ｂが加算された目標温度ＴＧＴ＋Ｂに基づいてＰＩＤ制御を行う。これにより、定常状態において、Ｔ１とＴ２に温度差（オフセット値Ｂに相当）がある場合でも精度を向上させて制御することができる。
【００２６】
以上、図面を参照してこの発明の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。
例えば、前記所定値（Ａ）は、目標値（ＴＧＴ）の上下で等しい差分となるように設定したが、目標値よりもプラスの側とマイナスの側とで異なる差分となるように設定してもよい。この場合、目標値よりもプラスの側では第１の所定値Ａ１を設定し、前記目標値よりもマイナスの側では第２の所定値Ａ２（｜Ａ１｜＜｜Ａ２｜または｜Ａ１｜＞｜Ａ２｜）を設定してもよい。
また、本実施形態においては、制御装置１，６は、露光装置のリニアモータを温度制御したが、これに限られることはなく、例えば、温度制御が行われるものであれば、載置台や計測装置、製造装置（加工装置）等でも適用可能である。
なお、本実施形態においては、制御装置１，６は温度を制御したが、湿度や気圧などの他の時間遅れが発生するものを制御対象物の状態としてもよい。
なお、本実施形態においては、ＰＩＤ制御部１６，６６は、それぞれの入力値に対して最適な制御ゲインを用いてＰＩＤ制御を行ってもよい。
【００２７】
続いて、上記の制御装置１が前述のように露光装置のリニアモータの温度を制御する場合について、図６を参照して説明する。
図６には、本発明の一実施形態の露光装置１００の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含む照明系１１０、ペリクルフレーム装置ＰＦが装着されたレチクルＲを駆動するレチクルステージ装置１１２、投影光学系ＰＬ、ウエハ（感光基板）Ｗが載置されるウエハステージＷＳＴ、オフアクシス方式のアライメント検出系ＡＳ、及びワークステーションなどのコンピュータから成り、装置全体を統括制御する主制御装置１２０等を備えている。
照明系１１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００２８】
レチクルステージ装置１１２は、照明系１１０の下方に配置されている。レチクルステージ装置１１２は、照明系１１０の下方に所定間隔をあけて配置された、レチクルステージ定盤１１６の上方（＋Ｚ側）に載置されている。
レチクルステージ定盤１１６は、例えば不図示の４本の脚によって床面上で略水平に支持されている。このレチクルステージ定盤１１６は、概略板状の部材から成り、そのほぼ中央には、照明光ＩＬを通過させるためのＸ軸方向を長手方向とする矩形開口がＺ軸方向に連通状態で形成されている。このレチクルステージ定盤１１６の上面がレチクルステージＲＳＴの移動面とされている。
レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤１１６の上面（移動面）の上方に浮上支持されている。このレチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系１３４により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、レチクルステージ定盤１１６上をＹ軸方向に指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージ駆動系１３４には、その駆動力を発生させるリニアモータとこのリニアモータの温度を制御するために前述のような制御装置１が設けられている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内での位置は、レチクルレーザ干渉計１５６によって、移動鏡１５０を介して常時検出されている。レチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置１２０に送られ、主制御装置１２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づきレチクルステージ駆動系１３４を介してレチクルステージＲＳＴの駆動制御を行う。
【００２９】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの−Ｚ側に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックな縮小系であり、不図示の複数のレンズエレメントから構成されている。この投影光学系ＰＬとしては、投影倍率βが例えば１／４、１／５、１／８などのものが使用されている。このため、上述のようにして、照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域が照明されると、レチクルＲに形成されたパターンが投影倍率βで縮小された像（部分倒立像）が、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の露光領域に投影され転写される。
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの−Ｚ側で、不図示のベース上に配置され、その上面にウエハホルダ１２５が載置されている。ウエハステージＷＳＴは、モータ等を含むウエハステージ駆動部１２４により走査方向（Ｙ軸方向）及び走査方向に垂直な非走査方向（Ｘ軸方向）に同期移動される。そして、このウエハステージＷＳＴによって、ウエハＷをレチクルＲに対して相対走査して、ウエハＷ上の各ショット領域を走査露光する動作と、次のショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が実行される。ウエハステージ駆動部１２４は、例えば前述のようなリニアモータで構成されている。これらのリニアモータも、前述のような制御装置１によって所定の温度に制御されるようになっている。
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、ウエハレーザ干渉計１５８によって、移動鏡１７０を介して常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置１２０に送られ、主制御装置１２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づきウエハステージ駆動部１２４を介してウエハステージＷＳＴの駆動制御を行う。ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部２４によりＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向：ピッチング方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向：ローリング方向）及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向：ヨーイング方向）にも微小駆動される。
アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置されている。このアライメント検出系ＡＳの詳細な構成は、例えば、特開平９−２１９３５４号公報に開示されている。
【００３０】
更に、露光装置１００には、ウエハＷ表面の露光領域内部及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである、多点フォーカス位置検出系（１２１，１２２）が設けられている。この多点フォーカス位置検出系（１２１，１２２）の詳細な構成等については、例えば、特開平６−２８３４０３号公報に開示されている。
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと基準マーク板のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント
光学系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。これらのレチクルアライメント系としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。
【００３１】
上述のように構成された本実施形態の露光装置１００によると、通常のスキャニングステッパと同様に、レチクルステージ１１２にレチクルＲを保持させた後に、レチクルアライメント、アライメント系ＡＳのベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメント等の所定の準備作業が行われた後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。
このように、本実施形態では、熱源となるレチクルステージ駆動系１３４やウエハステージ駆動部１２４が有するリニアモータに、上述した制御装置１が設けられているため、簡易な構成で制定時間を短縮することが可能となる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、制御装置１による温度制御用の媒体として液体を用いる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、気体を用いる構成としてもよい。この場合の媒体としては、空気（エア）の他に、光化学的に不活性な窒素ガスや、アルゴンガス、ネオンガス等を用いることができる。
上記実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、上記実施形態では、屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではない。
【００３３】
また、本発明が適用される露光装置には、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置にも適用することができる。液浸露光装置については、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。さらに、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
また、上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。
また、本発明が適用される露光装置は、基板ステージ（ウエハステージ）が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。
また、ウエハステージが複数設けられるのではなく、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載して、露光に関する情報を計測する計測ステージとをそれぞれ備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【００３４】
露光装置１００としては、マスクとしてのレチクルＲと、基板としてのウエハＷとを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板上に転写した後、第２パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、ウエハを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
露光装置１００の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００３５】
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれる）を用いてもよい。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
また、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査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などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。
【００３６】
以上のような、本実施形態の露光装置１００は、各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００３７】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図７は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００３８】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態による制御システムの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の判定部における処理の流れの一例を表わすフローチャートである。
【図４】本実施形態における制御装置を用いてリニアモータの温度制御をした結果を表わすグラフである。
【図５】第２の実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る露光装置の概略的な構成図である。
【図７】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１，６…制御装置 ２…第１の温度センサ ３…第２の温度センサ ４…リニアモータ １１，６１…設定部 １２，６２…第１の取得部 １３，６３…第２の取得部 １４，６４…判定部 １５，６５…スイッチ １６，６６…ＰＩＤ制御部 １６，６７…切り替え部 ６８…オフセット加算部 １００…露光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスはマスク上に形成されたパターンを基板（感光基板）上に転写するいわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持して２次元移動するマスクステージと基板を支持して２次元移動する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。露光装置としては、基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。いずれの露光装置においてもマスクと基板との相対位置を高精度に一致させてマスクパターンの転写を行うことが要求されるため、マスクステージ及び基板ステージの位置決め精度は露光装置の最も重要な性能の一つである。
【０００３】
従来より、上記基板ステージ及びマスクステージ（以下、両者を総称してステージという）の駆動源としてリニアモータが用いられているが、リニアモータからの発熱はステージ位置決め精度に影響を及ぼす。例えば、リニアモータからの発熱が周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる。従って、リニアモータのコイルを効果的に冷却し、リニアモータの温度を一定に保つ必要がある。
【０００４】
このため、従来の露光装置は、リニアモータの温度を検出する温度センサと温度制御装置とを備え、温度センサの検出結果に基づいて温度制御装置がフィードバック制御を行ってリニアモータの温度を一定に保っていた。しかし、例えば液冷式の温度制御装置を備える露光装置を例に挙げると、温度制御された冷媒をリニアモータ等の発熱源近傍に引き込むための配管は、露光装置の大きさや露光装置内部のスペースの制限からその径が制限される。また、任意の部品を配管に使用することができる訳ではないため、配管内部の圧力が制限されて流量等も限られる。更に、温度制御を行う上では温度制御装置が極力発熱源の近くに配置されることが望ましいが、装置構成上の制限から必ずしもこのような構成をとることはできない。よって、以上の装置構成上の制約により制御上の無駄時間（例えば、温度制御された冷媒が、配管を通ってリニアモータまで到達してリニアモータの温度が下降を開始するまでに要する時間）が多くなってしてしまう。このため、温度制御装置が制御を開始してからリニアモータの温度が目標温度に設定されるまでの整定時間が比較的長くなる。そこで、特許文献１に記載された技術では、フィードフォワード制御を用いてリニアモータの温度を制御している。これにより、迅速にリニアモータの温度変化が抑えられるため、制御上の無駄時間が多い場合であっても高い精度でリニアモータの温度を目標とする温度に設定することができる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００３／０８１６４８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、フィードフォワード制御で行う適切な制御量を算出する伝達関数は、予めシミュレーションや実験等で求める必要があり、同定するには手間と長時間を要する、という問題がある。
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、制御上の無駄時間が生じていたとしても、簡易な構成で、制御を開始してから制御対象物の状態を目標値に設定するまでの整定時間を短縮することができる制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、本発明の一態様は、第１のセンサから検出された第１の値を取得する第１の取得部と、前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得する第２の取得部と、前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替える切り替え部と、前記目標値と前記切り替え部によって切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御する制御部と、を備える制御装置である。
この発明によれば、制御装置は、第２の値が目標値から離れている場合には、第２の値をすみやかに目標値に近づけるために入力値を第１の値に切り替え、第２の値が目標値近傍になると、微調整を行うために入力値を第２の値に切り替えることができる。これにより、無駄時間が多い制御対象物の状態を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が第１の所定値よりも大きい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が第２の所定値よりも大きい場合には、入力値を前記第２の値とし、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値より小さい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値より小さい場合には、入力値を前記第１の値とする。
この発明によれば、制御装置は、第２の値が目標値から離れている場合には、第２の値をすみやかに目標値に近づける制御を行い、第２の値が目標値近傍になると、微調整を行う制御をする。これにより、無駄時間が多い制御対象物の状態を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも小さい場合又は、前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも大きい場合には、入力値を前記第２の値とする。
仮に、第２の値が目標値より大きく第１の値が目標値より小さい場合に、入力値を第１値とすると、制御部は温度を上げるよう制御することになる。しかしながら、制御対象物近傍の状態を検出する第２の値が目標値より大きいため、当該制御によって制御対象物の状態が目標値から離れてしまう。同様に、第２の値が目標値より小さく第１の値が目標値より大きい場合に、入力値を第１の値とすると、制御部は温度を下げるよう制御することになる。しかしながら、制御対象物近傍の状態を検出する第２の値が目標値より小さいため、当該制御によって制御対象物の状態が目標値から離れてしまう。この発明によれば、制御装置は、第２の値が目標値より大きく第１の値が前記目標値より小さい場合又は、第２の値が目標値より小さく第１の値が目標値より大きい場合には、入力値を第２の値に切り替えるため、第１の値が入力値となってしまうことで制御対象物の状態が目標値から離れてしまうことがない。これにより、入力値を切り替えることによる誤制御を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記切り替え部により入力値が前記第１の値に切り替えられた場合に前記第２の値と前記第１の値の差を表わす予め設定されたオフセット値を前記目標値に加算する加算部を備え、前記制御部は、前記切り替え部により入力値が前記第１の値とされた場合には、前記加算部により前記オフセット値が加算された目標値に基づいて制御する。
この発明によれば、制御装置は、定常状態において第１の値と第２の値に差（オフセット値に相当）がある場合でも精度を向上させて制御することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記制御対象物の状態は、温度、湿度、気圧の少なくともいずれか１つである。
この発明によれば、制御装置は、温度、湿度、気圧の少なくともいずれか１つを制御することができるが、これらに限定されるものはない。
【００１１】
また、本発明の一態様は、第１のセンサから検出された第１の値を取得するステップと、前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得するステップと、前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替えるステップと、前記目標値と前記切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御するステップと、を有する制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御装置は、制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、制御に用いる入力値を切り替える。このため、制御装置は、第２の値が目標値から離れている場合には、第２の値をすみやかに目標値に近づけるために入力値を第１の値に切り替え、第２の値が目標値近傍になると、微調整を行うために入力値を第２の値に切り替えることができる。これにより、無駄時間が多い制御対象物の状態を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態による制御システムの構成を示す概略図である。
本実施形態における制御装置１は、露光装置のステージの駆動源であるリニアモータ４（制御対象物）の温度を制御するＴＣＵ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；温度制御器）である。なお、リニアモータ４は、コイルユニットと磁石ユニットとを備えているが、図１では磁石ユニットを省略して示している。ここで、制御装置１とリニアモータ４は比較的離れた（例えば、約３メートル）位置に配置されている。制御装置１には、制御装置１近傍の温度を検出する第１の温度センサ２（第１のセンサ）が冷媒用の配管に直付けされている。一方、リニアモータ４の後述する冷媒の入口近傍には、リニアモータ４近傍の温度を検出する第２の温度センサ３（第２のセンサ）が設置されている。本実施形態では、この第２の温度線センサ３で検出された値が、リニアモータ４自身の温度を表すものとする。
【００１４】
リニアモータ４は、所謂ムービングマグネット型のリニアモータであり、複数のコイル４１を含んで構成される。リニアモータ４の駆動の際には、少なくとも１つのコイル４１に駆動電流が供給されるため、そのコイル４１が発熱する。この発熱が周囲に伝わるのを防ぐために、リニアモータ４には、制御装置１から熱を吸収するための冷媒が配管５を通って供給される。制御装置１は、リニアモータ４に供給する冷媒の温度を調節することにより、リニアモータ４の温度を制御する。このとき、制御装置１とリニアモータ４が離れた位置に配置されているため、制御装置１が冷媒の温度を調節してから冷媒がリニアモータ４まで到達してリニアモータ４の温度が下降を開始するまでに、いくらかの時間遅れが発生する。本実施形態では、この時間遅れが制御上の無駄時間である。
【００１５】
図２は、本実施形態における制御装置１の構成を示すブロック図である。
制御装置１は、設定部１１と、第１の取得部１２と、第２の取得部１３と、ＰＩＤ制御部１６（制御部）と、切り替え部１７と、を含んで構成される。
設定部１１は、リニアモータ４の目標温度ＴＧＴ（目標値）を設定する。第１の取得部１２は、第１の温度センサ２から検出された温度Ｔ１（第１の値）を取得して、切り替え部１７に出力する。第２の取得部１３は、第２の温度センサ３から検出された温度Ｔ２（第２の値）を取得して、切り替え部１７に出力する。
【００１６】
切り替え部１７は、目標温度ＴＧＴと入力された温度Ｔ２及びＴ１に基づいて、ＰＩＤ制御部１６に入力する入力値を切り替える。ここで、切り替え部１７は、判定部１４と、スイッチ１５と、を含んで構成される。判定部１４は、目標温度ＴＧＴと入力された温度Ｔ２及びＴ１に基づいて、ＰＩＤ制御部１６に入力する入力値をＴ１にするかＴ２にするかを判定する。判定方法の詳細については後述する。スイッチ１５は、判定部１４の判定結果に従って、ＰＩＤ制御部１６への入力値を切り替える。ＰＩＤ制御部１６は、リニアモータ４に供給する冷媒の温度を調節することにより、制御対象物の状態であるリニアモータ４の温度を制御する。具体的には、ＰＩＤ制御部１６は、目標温度ＴＧＴと入力された入力値との偏差に基づいて、比例項、積分項、および微分項を所定比率で足し合わせるＰＩＤ制御を行う。
【００１７】
図３は、本実施形態の判定部１４における入力値の判定処理の流れの一例を表わすフローチャートである。判定部１４には、予め定数Ａが設定されている。
まず、ステップＳ１では、判定部１４は、下記条件１を満たすか否かを判定する。
（条件１）ＴＧＴ−Ａ＜Ｔ２＜ＴＧＴ＋Ａ
条件１は、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２と目標温度ＴＧＴの差が定数Ａより小さいことである。つまり、Ｔ２が目標温度ＴＧＴから所定の範囲（定数Ａ）内であることを条件としている。条件１を満たす場合には、ステップＳ２へ進む。一方、条件１を満たさない場合には、ステップＳ３へ進む。次のステップＳ２では、判定部１４は、入力値をＴ２と判定して処理を終了する。つまり、制御装置１は、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴ近傍になると、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２を制御の入力値とすることにより、リニアモータ４の温度を微調整する。
【００１８】
ステップＳ３では、判定部１４は、下記条件２を満たすか否かを判定する。
（条件２）Ｔ１＜ＴＧＴかつＴ２≧ＴＧＴ＋Ａ
条件２は、制御装置１近傍の温度Ｔ１が目標温度ＴＧＴより小さくリニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴ＋Ａ以上であることである。条件２を満たす場合、仮にＰＩＤ制御部１６への入力値をＴ１とすると、入力されたＴ１の値が目標温度ＴＧＴより小さいため、ＰＩＤ制御部１６は温度を上げるよう制御することになる。しかしながら、実際のリニアモータ４の温度であるＴ２の値は目標温度ＴＧＴより大きいため、当該制御によってリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴから離れてしまう。このため、条件２を満たす場合には、ステップＳ２へ進んで、判定部１４は入力値をＴ２と判定する。これにより、Ｔ１が入力値となってしまうことでリニアモータ４の温度が目標値から離れてしまうことがない。一方、条件２を満たさない場合には、ステップＳ４へ進む。
【００１９】
ステップＳ４では、判定部１４は、下記条件３を満たすか否かを判定する。
（条件３）Ｔ２≦ＴＧＴ−ＡかつＴ１＞ＴＧＴ
条件３は、制御装置１近傍の温度Ｔ１が目標温度ＴＧＴより大きくリニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴ−Ａ以下であることである。条件３を満たす場合、仮にＰＩＤ制御部１６への入力値をＴ１とすると、入力されたＴ１の値が目標温度ＴＧＴより大きいため、ＰＩＤ制御部１６は温度を下げるよう制御することになる。しかしながら、実際のリニアモータ４の温度であるＴ２の値は目標温度ＴＧＴより小さいため、当該制御によってリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴから離れてしまう。このため、条件３を満たす場合には、ステップＳ２へ進んで、判定部１４は入力値をＴ２と判定する。これにより、入力値がＴ１に切り替わることでリニアモータ４の温度が目標値から離れてしまうことがない。一方、条件３を満たさない場合には、次のステップＳ５へ進む。次のステップＳ５では、判定部１４は、入力値をＴ１と判定して処理を終了する。つまり、制御装置１は、リニアモータ４近傍の温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴから離れている場合であって、条件２及び条件３を満たさない場合には、制御装置１近傍の温度Ｔ１を制御の入力値とすることにより、リニアモータ４の温度を目標温度ＴＧＴにすみやかに近づける制御を行う。
なお、判定部におけるＴ１、Ｔ２と目標温度ＴＧＴ、あるいは目標速度と所定値Ａとの大小関係の比較において、等号の成分をどちらにどの不等式に含ませるかについては、実際の制御結果等に基づいて適宜を設定することができる。
【００２０】
図４は、本実施形態における制御装置１を用いてリニアモータ４の温度制御をした結果を表わすグラフである。この図に示すグラフの縦軸が温度、横軸が時間である。また、目標温度ＴＧＴは２４℃、Ｔ２及びＴ１の制御開始前の値は２５℃である。
この図において、符号ａを付した曲線は、制御装置１近傍の温度が目標温度ＴＧＴになるように制御した場合の第１の温度センサ２の検出温度Ｔ１を示している。曲線ａにおける整定時間は、約１７０秒である。符号ｂを付した曲線は、第２の温度センサ３の検出温度Ｔ２に基づいて、リニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴになるようにＰＩＤ制御した場合の検出温度Ｔ２を示している。曲線ｂにおける整定時間は、約３１０秒である。曲線ａでは制御装置１から近い場所を温度制御しているので制御開始直後から検出温度Ｔ１は下降を始めるが、曲線ｂでは、制御装置１から遠い場所を制御しているので、温度制御を開始してからリニアモータ４の温度が実際に下降し始めるまでにいくらかの時間遅れ（この図に示す例では約２０秒）が発生する。そのため、曲線ｂでは、温度制御を開始してから２０秒間温度変化がなく、２０秒経過後にようやく下降を開始する。また、曲線ｂでは、制御装置１から遠い場所を制御しているので制御装置１の動作がリニアモータ４の温度に実際に反映されるまでに時間遅れがあることから、制御装置１の操作量がこの時間遅れも含めて余分に積分されるので、一旦検出温度Ｔ２が目標温度ＴＧＴに到達しても既に配管５に供給された冷媒温度は低いままであるため、逆に目標温度ＴＧＴよりも大きく低下してしまうアンダーシュートが起こってしまう。このように、曲線ａに比べて曲線ｂは整定時間が長くなっている。ただし、曲線ａでは前述のような課題が生じてしまう。
【００２１】
曲線ｃ，ｄは、本実施形態における制御装置１を用いてリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴになるように制御した場合の第２の温度センサ３の検出温度Ｔ２を示している。曲線ｃは、制御装置１がＡ＝０．０７で制御した場合の温度変化を示している。一方、曲線ｄは、制御装置１がＡ＝０．０５で制御した場合の温度変化を示している。曲線ｃ，ｄにおける整定時間は、約１８０秒である。制御装置１を用いた制御では、Ｔ２が目標温度ＴＧＴから定数Ａ以上離れている場合には、検出温度Ｔ１に基づいてＰＩＤ制御を行っている。制御装置１が冷媒を配管５に供給してからＴ１が下降を開始するまでに発生する時間遅れは少ないため（曲線ｃ，ｄでは示されない）、Ｔ１の温度変化と温度制御するタイミングにずれがなくなり、曲線ｂで生じたアンダーシュートを防ぐことができる。これにより、この図に示すとおり、制御装置１を用いた制御では、従来と比べて整定時間が短くなっており、制御装置１近傍を制御する場合と変わらない時間で遠くに配置されているリニアモータ４の温度を制御することができる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、制御装置１は、目標温度ＴＧＴとＴ２の差が定数Ａ以上である場合には、制御装置１近傍の温度Ｔ１に基づいてＰＩＤ制御を行う。また、制御装置１は、目標温度ＴＧＴとＴ２の差が定数Ａ未満の場合には、リニアモータ４入口近傍の温度Ｔ２に基づいてＰＩＤ制御を行う。このため、制御装置１は、Ｔ２が目標温度から離れている場合には、Ｔ２をすみやかに目標温度に近づける制御を行い、Ｔ２が目標値近傍になると、微調整を行う制御をする。これにより、比較的無駄時間が多いリニアモータ４の温度を制御する場合において、簡易な構成で、整定時間を短縮することができる。
また、制御装置１は、目標温度ＴＧＴとＴ２の差が定数Ａ以上であっても、条件２又は条件３を満たす場合には、Ｔ２に基づいてＰＩＤ制御を行う。従って、Ｔ１が入力値となってしまうことでリニアモータ４の温度が目標温度ＴＧＴから離れてしまうことがない。これにより、入力値を切り替えることによる誤制御を防ぐことができる。
【００２３】
次に、この発明の第２の実施形態による制御装置について説明する。
図５は、本実施形態における制御装置６の構成を示すブロック図である。
第１の温度センサ２の検出温度Ｔ１と第２の温度センサ３の検出温度Ｔ２は、定常状態において温度差（オフセット値Ｂ）を持つことが多い。このため、本実施形態における制御装置６は、このオフセット値Ｂを考慮して制御を行う。ここで、オフセット値Ｂは、定常状態におけるＴ１からＴ２を減算した値であり、予め制御装置６に設定されている。なお、オフセット値Ｂは、負の数となることもありうる。
【００２４】
本実施形態における制御装置６は、設定部６１と、第１の取得部６２と、第２の取得部６３と、ＰＩＤ制御部６６と、切り替え部６７と、オフセット加算部６８と、を含んで構成される。切り替え部６７は、判定部６４と、スイッチ６５と、を含んで構成される。
オフセット加算部６８は、判定部６４により入力値がＴ１と判定されると、設定部６１により設定された目標温度ＴＧＴにオフセット値Ｂを加算して、ＰＩＤ制御部６６に出力する。ＰＩＤ制御部６６は、入力値がＴ１の場合には、オフセット値Ｂが加算された目標温度ＴＧＴ＋Ｂに基づいてＰＩＤ制御を行う。他の構成は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、制御装置６は、入力値がＴ１の場合には、オフセット値Ｂが加算された目標温度ＴＧＴ＋Ｂに基づいてＰＩＤ制御を行う。これにより、定常状態において、Ｔ１とＴ２に温度差（オフセット値Ｂに相当）がある場合でも精度を向上させて制御することができる。
【００２６】
以上、図面を参照してこの発明の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。
例えば、前記所定値（Ａ）は、目標値（ＴＧＴ）の上下で等しい差分となるように設定したが、目標値よりもプラスの側とマイナスの側とで異なる差分となるように設定してもよい。この場合、目標値よりもプラスの側では第１の所定値Ａ１を設定し、前記目標値よりもマイナスの側では第２の所定値Ａ２（｜Ａ１｜＜｜Ａ２｜または｜Ａ１｜＞｜Ａ２｜）を設定してもよい。
また、本実施形態においては、制御装置１，６は、露光装置のリニアモータを温度制御したが、これに限られることはなく、例えば、温度制御が行われるものであれば、載置台や計測装置、製造装置（加工装置）等でも適用可能である。
なお、本実施形態においては、制御装置１，６は温度を制御したが、湿度や気圧などの他の時間遅れが発生するものを制御対象物の状態としてもよい。
なお、本実施形態においては、ＰＩＤ制御部１６，６６は、それぞれの入力値に対して最適な制御ゲインを用いてＰＩＤ制御を行ってもよい。
【００２７】
続いて、上記の制御装置１が前述のように露光装置のリニアモータの温度を制御する場合について、図６を参照して説明する。
図６には、本発明の一実施形態の露光装置１００の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含む照明系１１０、ペリクルフレーム装置ＰＦが装着されたレチクルＲを駆動するレチクルステージ装置１１２、投影光学系ＰＬ、ウエハ（感光基板）Ｗが載置されるウエハステージＷＳＴ、オフアクシス方式のアライメント検出系ＡＳ、及びワークステーションなどのコンピュータから成り、装置全体を統括制御する主制御装置１２０等を備えている。
照明系１１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００２８】
レチクルステージ装置１１２は、照明系１１０の下方に配置されている。レチクルステージ装置１１２は、照明系１１０の下方に所定間隔をあけて配置された、レチクルステージ定盤１１６の上方（＋Ｚ側）に載置されている。
レチクルステージ定盤１１６は、例えば不図示の４本の脚によって床面上で略水平に支持されている。このレチクルステージ定盤１１６は、概略板状の部材から成り、そのほぼ中央には、照明光ＩＬを通過させるためのＸ軸方向を長手方向とする矩形開口がＺ軸方向に連通状態で形成されている。このレチクルステージ定盤１１６の上面がレチクルステージＲＳＴの移動面とされている。
レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤１１６の上面（移動面）の上方に浮上支持されている。このレチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系１３４により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、レチクルステージ定盤１１６上をＹ軸方向に指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージ駆動系１３４には、その駆動力を発生させるリニアモータとこのリニアモータの温度を制御するために前述のような制御装置１が設けられている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内での位置は、レチクルレーザ干渉計１５６によって、移動鏡１５０を介して常時検出されている。レチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置１２０に送られ、主制御装置１２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づきレチクルステージ駆動系１３４を介してレチクルステージＲＳＴの駆動制御を行う。
【００２９】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの−Ｚ側に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックな縮小系であり、不図示の複数のレンズエレメントから構成されている。この投影光学系ＰＬとしては、投影倍率βが例えば１／４、１／５、１／８などのものが使用されている。このため、上述のようにして、照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域が照明されると、レチクルＲに形成されたパターンが投影倍率βで縮小された像（部分倒立像）が、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の露光領域に投影され転写される。
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの−Ｚ側で、不図示のベース上に配置され、その上面にウエハホルダ１２５が載置されている。ウエハステージＷＳＴは、モータ等を含むウエハステージ駆動部１２４により走査方向（Ｙ軸方向）及び走査方向に垂直な非走査方向（Ｘ軸方向）に同期移動される。そして、このウエハステージＷＳＴによって、ウエハＷをレチクルＲに対して相対走査して、ウエハＷ上の各ショット領域を走査露光する動作と、次のショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が実行される。ウエハステージ駆動部１２４は、例えば前述のようなリニアモータで構成されている。これらのリニアモータも、前述のような制御装置１によって所定の温度に制御されるようになっている。
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、ウエハレーザ干渉計１５８によって、移動鏡１７０を介して常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置１２０に送られ、主制御装置１２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づきウエハステージ駆動部１２４を介してウエハステージＷＳＴの駆動制御を行う。ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部２４によりＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向：ピッチング方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向：ローリング方向）及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向：ヨーイング方向）にも微小駆動される。
アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置されている。このアライメント検出系ＡＳの詳細な構成は、例えば、特開平９−２１９３５４号公報に開示されている。
【００３０】
更に、露光装置１００には、ウエハＷ表面の露光領域内部及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである、多点フォーカス位置検出系（１２１，１２２）が設けられている。この多点フォーカス位置検出系（１２１，１２２）の詳細な構成等については、例えば、特開平６−２８３４０３号公報に開示されている。
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと基準マーク板のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント
光学系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。これらのレチクルアライメント系としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。
【００３１】
上述のように構成された本実施形態の露光装置１００によると、通常のスキャニングステッパと同様に、レチクルステージ１１２にレチクルＲを保持させた後に、レチクルアライメント、アライメント系ＡＳのベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメント等の所定の準備作業が行われた後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。
このように、本実施形態では、熱源となるレチクルステージ駆動系１３４やウエハステージ駆動部１２４が有するリニアモータに、上述した制御装置１が設けられているため、簡易な構成で制定時間を短縮することが可能となる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、制御装置１による温度制御用の媒体として液体を用いる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、気体を用いる構成としてもよい。この場合の媒体としては、空気（エア）の他に、光化学的に不活性な窒素ガスや、アルゴンガス、ネオンガス等を用いることができる。
上記実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、上記実施形態では、屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではない。
【００３３】
また、本発明が適用される露光装置には、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置にも適用することができる。液浸露光装置については、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。さらに、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
また、上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。
また、本発明が適用される露光装置は、基板ステージ（ウエハステージ）が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。
また、ウエハステージが複数設けられるのではなく、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載して、露光に関する情報を計測する計測ステージとをそれぞれ備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【００３４】
露光装置１００としては、マスクとしてのレチクルＲと、基板としてのウエハＷとを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板上に転写した後、第２パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、ウエハを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
露光装置１００の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００３５】
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれる）を用いてもよい。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
また、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査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などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。
【００３６】
以上のような、本実施形態の露光装置１００は、各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００３７】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図７は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００３８】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態による制御システムの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の判定部における処理の流れの一例を表わすフローチャートである。
【図４】本実施形態における制御装置を用いてリニアモータの温度制御をした結果を表わすグラフである。
【図５】第２の実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る露光装置の概略的な構成図である。
【図７】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１，６…制御装置 ２…第１の温度センサ ３…第２の温度センサ ４…リニアモータ １１，６１…設定部 １２，６２…第１の取得部 １３，６３…第２の取得部 １４，６４…判定部 １５，６５…スイッチ １６，６６…ＰＩＤ制御部 １６，６７…切り替え部 ６８…オフセット加算部 １００…露光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセンサから検出された第１の値を取得する第１の取得部と、
前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得する第２の取得部と、
前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替える切り替え部と、
前記目標値と前記切り替え部によって切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御する制御部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が第１の所定値よりも大きい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が第２の所定値よりも大きい場合には、入力値を前記第２の値とし、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値より小さい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値より小さい場合には、入力値を前記第１の値とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも小さい場合又は、
前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも大きい場合には、
入力値を前記第２の値とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記切り替え部により入力値が前記第１の値に切り替えられた場合に前記第２の値と前記第１の値の差を表わす予め設定されたオフセット値を前記目標値に加算する加算部を備え、
前記制御部は、前記切り替え部により入力値が前記第１の値とされた場合には、前記加算部により前記オフセット値が加算された目標値に基づいて制御する
請求項１から３いずれか１の項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御対象物の状態は、温度、湿度、気圧の少なくともいずれか１つである請求項１から４いずれか１の項に記載の制御装置。
【請求項６】
第１のセンサから検出された第１の値を取得するステップと、
前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得するステップと、
前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替えるステップと、
前記目標値と前記切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御するステップと、
を有する制御方法。
【請求項１】
第１のセンサから検出された第１の値を取得する第１の取得部と、
前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得する第２の取得部と、
前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替える切り替え部と、
前記目標値と前記切り替え部によって切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御する制御部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が第１の所定値よりも大きい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が第２の所定値よりも大きい場合には、入力値を前記第２の値とし、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値より小さい場合又は前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値より小さい場合には、入力値を前記第１の値とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記切り替え部は、前記第２の値から前記目標値を引いた値が前記第１の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも小さい場合又は、
前記目標値から前記第２の値を引いた値が前記第２の所定値よりも大きい場合でかつ前記第１の値が前記目標値よりも大きい場合には、
入力値を前記第２の値とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記切り替え部により入力値が前記第１の値に切り替えられた場合に前記第２の値と前記第１の値の差を表わす予め設定されたオフセット値を前記目標値に加算する加算部を備え、
前記制御部は、前記切り替え部により入力値が前記第１の値とされた場合には、前記加算部により前記オフセット値が加算された目標値に基づいて制御する
請求項１から３いずれか１の項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御対象物の状態は、温度、湿度、気圧の少なくともいずれか１つである請求項１から４いずれか１の項に記載の制御装置。
【請求項６】
第１のセンサから検出された第１の値を取得するステップと、
前記第１のセンサに比して制御対象物の近くに配置された第２のセンサから検出された第２の値を取得するステップと、
前記第２の値と予め設定された目標値とを比較した比較結果に応じて、入力値を前記第１の値と前記第２の値とで切り替えるステップと、
前記目標値と前記切り替えられた入力値の偏差に基づいて前記制御対象物の状態を制御するステップと、
を有する制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２６５８９０（Ｐ２００９−２６５８９０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３９１３（Ｐ２００８−１１３９１３）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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