JP2001068396A - ステージ制御装置 - Google Patents
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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
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置決め制御されるステージの動きに対し十
分なダンピングを付与する。 【解決手段】 ステージ４の位置決め制御を行なう位置
のフィードバックループ１２Ｙ、１３Ｙ、１４〜１６、
５Ｌ、５Ｒ、６Ｌ、６Ｒを備えたステージ制御装置にお
いて、前記ステージの絶対速度を検出する速度センサ１
９を設け、その検出出力を、前記ステージの動きに対し
てダンピングを付与するように負帰還する。
分なダンピングを付与する。 【解決手段】 ステージ４の位置決め制御を行なう位置
のフィードバックループ１２Ｙ、１３Ｙ、１４〜１６、
５Ｌ、５Ｒ、６Ｌ、６Ｒを備えたステージ制御装置にお
いて、前記ステージの絶対速度を検出する速度センサ１
９を設け、その検出出力を、前記ステージの動きに対し
てダンピングを付与するように負帰還する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置信号のフィー
ドバックに加えて速度信号のフィードバックを付加する
ことによって位置決め整定性を向上させたステージ制御
装置に関する。同制御装置は、半導体露光装置において
精度および生産性を上げるために好適に用いられる。
ドバックに加えて速度信号のフィードバックを付加する
ことによって位置決め整定性を向上させたステージ制御
装置に関する。同制御装置は、半導体露光装置において
精度および生産性を上げるために好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】運動機構に課される要求は至極単純であ
る。「速く、かつ精度よく動かす」ということである。
この要求を実現しようとするとき、機械設計の基本的な
スタンスは、軽量かつ高剛性な運動機構の実現というこ
とになる。そのため、比剛性の高い材料を用いて機械設
計がなされてきた。しかしながら、機構の運動を考えた
場合、すなわち、質量Ｍ、剛性Ｋ、粘性Ｃを考えた場
合、従来の機械設計では、ＭとＫの設計をしているだけ
である。実際に、軽量かつ高剛性な運動機構を製作し、
これにコントロールを投入して発現する問題は、高周波
の共振現象である。軽量かつ高剛性にすると、周知のよ
うに機械振動を高周波域にもっていくことができる。こ
こで、コントロールが従来通りのもの、すなわち、運動
機構を高速に動かさないような設定であれば、機械共振
は制御帯域外の高域にあるので運動性能に影響すること
はない。しかし、軽量かつ高剛性な運動機構は、これを
高速移動させるようにコントローラの調整がなされる。
すなわち、閉ループ周波数特性の高周波化がなされる。
したがって、軽量かつ高剛性の運動機構を製作し、機構
の共振周波数を高周波化しても、閉ループ周波数応答も
高周波化するため、機構の共振は運動性能に甚大な影響
を及ぼしてしまうのである。
る。「速く、かつ精度よく動かす」ということである。
この要求を実現しようとするとき、機械設計の基本的な
スタンスは、軽量かつ高剛性な運動機構の実現というこ
とになる。そのため、比剛性の高い材料を用いて機械設
計がなされてきた。しかしながら、機構の運動を考えた
場合、すなわち、質量Ｍ、剛性Ｋ、粘性Ｃを考えた場
合、従来の機械設計では、ＭとＫの設計をしているだけ
である。実際に、軽量かつ高剛性な運動機構を製作し、
これにコントロールを投入して発現する問題は、高周波
の共振現象である。軽量かつ高剛性にすると、周知のよ
うに機械振動を高周波域にもっていくことができる。こ
こで、コントロールが従来通りのもの、すなわち、運動
機構を高速に動かさないような設定であれば、機械共振
は制御帯域外の高域にあるので運動性能に影響すること
はない。しかし、軽量かつ高剛性な運動機構は、これを
高速移動させるようにコントローラの調整がなされる。
すなわち、閉ループ周波数特性の高周波化がなされる。
したがって、軽量かつ高剛性の運動機構を製作し、機構
の共振周波数を高周波化しても、閉ループ周波数応答も
高周波化するため、機構の共振は運動性能に甚大な影響
を及ぼしてしまうのである。
【０００３】上述の事情は、機械設計において、質量Ｍ
と剛性Ｋに加えた粘性Ｃの設計が放置されていたことに
起因する。しからば、機構設計時に粘性Ｃも考慮した設
計を行なえばよいということになる。しかし、従来、粘
性Ｃに対する確立した設計公式はなく、このような要請
には十分応えることはできていない。精々、機械共振が
発生する可能性を機構設計時に予想してゴム等の粘性要
素を適当に入れ込んでおく方策しかとれない。もしく
は、機構制作以後に予期せず発現した共振については、
やはりゴム等の粘性要素を挿入し、ダンピングを付与し
て、振動を抑制している。このように、運動機構の高速
高精度化を図ろうとする場合、ダンピングをどのように
設計するかが重要になっている。
と剛性Ｋに加えた粘性Ｃの設計が放置されていたことに
起因する。しからば、機構設計時に粘性Ｃも考慮した設
計を行なえばよいということになる。しかし、従来、粘
性Ｃに対する確立した設計公式はなく、このような要請
には十分応えることはできていない。精々、機械共振が
発生する可能性を機構設計時に予想してゴム等の粘性要
素を適当に入れ込んでおく方策しかとれない。もしく
は、機構制作以後に予期せず発現した共振については、
やはりゴム等の粘性要素を挿入し、ダンピングを付与し
て、振動を抑制している。このように、運動機構の高速
高精度化を図ろうとする場合、ダンピングをどのように
設計するかが重要になっている。
【０００４】以上のような背景から、運動制御の分野で
は「ダンピング技術」に関する研究開発が重要なテーマ
になっている。実際、（社団）日本機械学会ではダンピ
ングに関する専門の研究会ができており、この分野の重
要性と拡がりとを認識することができる。
は「ダンピング技術」に関する研究開発が重要なテーマ
になっている。実際、（社団）日本機械学会ではダンピ
ングに関する専門の研究会ができており、この分野の重
要性と拡がりとを認識することができる。
【０００５】さて、機械の運動制御の分野では、機械的
な手段でダンピングを付与する設計が困難なため、加速
度センサの出力をフィードバックしたダンピング制御が
一般的になっている。例えば、車両の乗り心地改善を狙
いとするサスペンションの制御や能動制振装置（通称、
アクティブマスダンパと称する）を使った構造物の制振
制御などでは加速度センサが必須のものとして使われて
いる。これは、高感度かつ小型の加速度センサが容易に
入手可能で、かつ制御対象にも容易に装着できるためで
ある。しかしながら、運動機構に対するダンピング付与
という観点でみた場合には、加速度センサの出力よりも
むしろ速度センサの方が直接的な物理量と言える。
な手段でダンピングを付与する設計が困難なため、加速
度センサの出力をフィードバックしたダンピング制御が
一般的になっている。例えば、車両の乗り心地改善を狙
いとするサスペンションの制御や能動制振装置（通称、
アクティブマスダンパと称する）を使った構造物の制振
制御などでは加速度センサが必須のものとして使われて
いる。これは、高感度かつ小型の加速度センサが容易に
入手可能で、かつ制御対象にも容易に装着できるためで
ある。しかしながら、運動機構に対するダンピング付与
という観点でみた場合には、加速度センサの出力よりも
むしろ速度センサの方が直接的な物理量と言える。
【０００６】高精度の運動機構の代表として、半導体露
光装置内のＸＹステージについて、ダンピングがどのよ
うに付加されているかをみていこう。このＸＹステージ
に対しては、レーザ干渉計の出力に基づくフィードバッ
クが構成されている。例えば位置制御系の場合、レーザ
干渉計の出力信号を位置の目標プロファイルと比較して
位置偏差信号を得、この偏差信号に対してＰＩＤ補償を
施してＸＹステージを駆動するアクチュエータを励磁す
る、という閉ループが構成されている。制御はレーザ干
渉計の出力に基づいた単一のループだけである。ここ
で、Ｐは比例を、Ｉは積分を、そしてＤは微分演算をそ
れぞれ意味する。同ステージの動きにダンピングを与え
るものは、ＰＩＤ補償の中のＤによるものだけである。
光装置内のＸＹステージについて、ダンピングがどのよ
うに付加されているかをみていこう。このＸＹステージ
に対しては、レーザ干渉計の出力に基づくフィードバッ
クが構成されている。例えば位置制御系の場合、レーザ
干渉計の出力信号を位置の目標プロファイルと比較して
位置偏差信号を得、この偏差信号に対してＰＩＤ補償を
施してＸＹステージを駆動するアクチュエータを励磁す
る、という閉ループが構成されている。制御はレーザ干
渉計の出力に基づいた単一のループだけである。ここ
で、Ｐは比例を、Ｉは積分を、そしてＤは微分演算をそ
れぞれ意味する。同ステージの動きにダンピングを与え
るものは、ＰＩＤ補償の中のＤによるものだけである。
【０００７】このような単一のフィードバックループで
は、ＸＹステージに求められる要求を完全に満たす調整
を行なうことは実は困難である。可能ならば、位置の目
標入力に対する追従性能と、外乱入力に対する抑圧性能
とを役割分担せねばならない。位置のフィードバックル
ープに加えて、例えば速度のフィードバックループも付
加できれば整定時間の短縮に寄与するところ大である。
このようにフィードバックループを多重化することによ
って制御性能が向上することは制御設計の立場からは自
明である。しかし、実際の場面ではステージの制御ルー
プ多重化は行なわれていない。これは、機械設計上の物
理的制約があるか、もしくはフィードバックループを多
重化することの効用を知らないためである。あるいはＸ
Ｙステージの制御系を多重化する具体的な方策がなかっ
たからである。すなわち、ＸＹステージの如何なる物理
量を計測して、レーザ干渉計の出力に基づくフィードバ
ックループの内側にループを設けるのか、という知見が
なかったからである。
は、ＸＹステージに求められる要求を完全に満たす調整
を行なうことは実は困難である。可能ならば、位置の目
標入力に対する追従性能と、外乱入力に対する抑圧性能
とを役割分担せねばならない。位置のフィードバックル
ープに加えて、例えば速度のフィードバックループも付
加できれば整定時間の短縮に寄与するところ大である。
このようにフィードバックループを多重化することによ
って制御性能が向上することは制御設計の立場からは自
明である。しかし、実際の場面ではステージの制御ルー
プ多重化は行なわれていない。これは、機械設計上の物
理的制約があるか、もしくはフィードバックループを多
重化することの効用を知らないためである。あるいはＸ
Ｙステージの制御系を多重化する具体的な方策がなかっ
たからである。すなわち、ＸＹステージの如何なる物理
量を計測して、レーザ干渉計の出力に基づくフィードバ
ックループの内側にループを設けるのか、という知見が
なかったからである。
【０００８】本発明は、半導体露光装置におけるＸＹス
テージ等の精密位置決め機構の位置決め制御に際して、
従来のレーザ干渉計等に基づく位置のフィードバックル
ープに加えてダンピングループを新たに備えて、位置整
定の改善を図ろうとするものである。
テージ等の精密位置決め機構の位置決め制御に際して、
従来のレーザ干渉計等に基づく位置のフィードバックル
ープに加えてダンピングループを新たに備えて、位置整
定の改善を図ろうとするものである。
【０００９】なお、ＸＹステージの位置決め整定性をダ
ンピング付与によって改善しようとした試みは、幾つか
の公開公報からもうかがい知ることができる。まず、特
開平７−２３７０６１号公報（ステージ装置）では、可
動ステージ下面に突片を設けてこれを粘性流体の中に浸
している。この突片を上下動させることによって、粘性
流体との接触量が変化して粘性抵抗が調整できる。した
がってダンピング量を調整することによって、可動ステ
ージをハンチングさせることなく所定位置に位置決めさ
せるステージ装置となしている。この公開公報に開示の
ステージ装置では、ダンピングを機構の工夫によって与
えている。また、特開平８−１７０９９０号公報（ステ
−ジ装置）では、粘性流体として電界によって粘性抵抗
係数が変化するＥＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｒｅｏｌｏｇｉ
ｃａｌ）流体を用い、制御系により粘性流体の粘性抵抗
係数に基づくダンピング係数を変化させることによって
防振マウントの剛性を可変にしている。このようにし
て、ステージの移動に伴う振動等の発生を抑制してい
る。
ンピング付与によって改善しようとした試みは、幾つか
の公開公報からもうかがい知ることができる。まず、特
開平７−２３７０６１号公報（ステージ装置）では、可
動ステージ下面に突片を設けてこれを粘性流体の中に浸
している。この突片を上下動させることによって、粘性
流体との接触量が変化して粘性抵抗が調整できる。した
がってダンピング量を調整することによって、可動ステ
ージをハンチングさせることなく所定位置に位置決めさ
せるステージ装置となしている。この公開公報に開示の
ステージ装置では、ダンピングを機構の工夫によって与
えている。また、特開平８−１７０９９０号公報（ステ
−ジ装置）では、粘性流体として電界によって粘性抵抗
係数が変化するＥＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｒｅｏｌｏｇｉ
ｃａｌ）流体を用い、制御系により粘性流体の粘性抵抗
係数に基づくダンピング係数を変化させることによって
防振マウントの剛性を可変にしている。このようにし
て、ステージの移動に伴う振動等の発生を抑制してい
る。
【００１０】前者の公報では、ステージ自身に粘性要素
を構造として組み込んでいる。この公開公報に見られる
ように、ステージの位置決め整定時間を短縮するべく、
ダンピング付与に如何に腐心しているかがうかがえる。
この公報では、機械的にダンピングを付与しているので
あって、保守作業および調整作業は煩雑である。保守の
容易性およびステージの位置決め特性のばらつきを吸収
する観点からは、フィードバックによってダンピングを
与えることが望ましい。本発明では、フィードバックに
よってダンピングを付与したステージ制御装置を与え
る。
を構造として組み込んでいる。この公開公報に見られる
ように、ステージの位置決め整定時間を短縮するべく、
ダンピング付与に如何に腐心しているかがうかがえる。
この公報では、機械的にダンピングを付与しているので
あって、保守作業および調整作業は煩雑である。保守の
容易性およびステージの位置決め特性のばらつきを吸収
する観点からは、フィードバックによってダンピングを
与えることが望ましい。本発明では、フィードバックに
よってダンピングを付与したステージ制御装置を与え
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、半導体
露光装置内では、精密位置決めのためのステージが稼働
している。同ステージは高速駆動に対応するため、案内
として静圧が用いられている。このような非接触の案内
には、ダンピング要素がほとんど無い。したがって、ス
テージを駆動する場合には、抗する力が無い分だけ高速
化できる。しかしステージを止めるときにはダンピング
要素がないので整定性は良くない。すなわち従来のステ
ージ制御装置においては、ステージの位置を計測するレ
ーザ干渉計の出力をフィードバックしており、このルー
プの補償演算の中に微分要素を入れてステージにダンピ
ングを付与している。しかしながら、このようなフィー
ドバックループにおけるダンピングは不十分なものであ
る。
露光装置内では、精密位置決めのためのステージが稼働
している。同ステージは高速駆動に対応するため、案内
として静圧が用いられている。このような非接触の案内
には、ダンピング要素がほとんど無い。したがって、ス
テージを駆動する場合には、抗する力が無い分だけ高速
化できる。しかしステージを止めるときにはダンピング
要素がないので整定性は良くない。すなわち従来のステ
ージ制御装置においては、ステージの位置を計測するレ
ーザ干渉計の出力をフィードバックしており、このルー
プの補償演算の中に微分要素を入れてステージにダンピ
ングを付与している。しかしながら、このようなフィー
ドバックループにおけるダンピングは不十分なものであ
る。
【００１２】また、ステージの機構自身には高周波の共
振が存在している。通常、これら機械共振は、特別な材
料を選んで内部減衰を与えるという積極的意志に基づい
て機械設計をしない限り無くせるものではない。ステー
ジの高速化によって、機械共振は励起されやすくなって
おり、これに対してダンピングを与えないかぎり、ステ
ージを高速駆動させ、かつ精度良くしかも短時間に止め
ることを実現することは困難である。
振が存在している。通常、これら機械共振は、特別な材
料を選んで内部減衰を与えるという積極的意志に基づい
て機械設計をしない限り無くせるものではない。ステー
ジの高速化によって、機械共振は励起されやすくなって
おり、これに対してダンピングを与えないかぎり、ステ
ージを高速駆動させ、かつ精度良くしかも短時間に止め
ることを実現することは困難である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】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る。すなわち、本発明の
第１のステージ装置は、ステージの位置決め制御を行な
う位置のフィードバックループを備えたステージ制御装
置において、前記ステージの絶対速度を検出する速度セ
ンサを備え、その検出出力は、前記ステージの動きに対
してダンピングを付与するように負帰還されるものであ
ることを特徴とする。速度センサとしてはジオフォンセ
ンサやサーボ式速度センサなどが好適に使用できる。
決するためになされたものである。すなわち、本発明の
第１のステージ装置は、ステージの位置決め制御を行な
う位置のフィードバックループを備えたステージ制御装
置において、前記ステージの絶対速度を検出する速度セ
ンサを備え、その検出出力は、前記ステージの動きに対
してダンピングを付与するように負帰還されるものであ
ることを特徴とする。速度センサとしてはジオフォンセ
ンサやサーボ式速度センサなどが好適に使用できる。
【００１４】本発明の第２のステージ装置は、第１のス
テージ制御装置において、前記ステージの位置を計測す
る位置計測手段（例えば、レーザ干渉計）の出力を目標
位置（例えば、目標プロファイル）と比較して得られる
位置偏差信号に対して所定の補償を施す位置補償器と、
前記位置補償器の次段に接続されており、かつ前記速度
センサの出力を負帰還信号として導くための速度補償器
と、前記速度補償器の出力に応じて前記ステージを駆動
するためのアクチュエータを励磁する電力アンプとを備
えたことを特徴とする。
テージ制御装置において、前記ステージの位置を計測す
る位置計測手段（例えば、レーザ干渉計）の出力を目標
位置（例えば、目標プロファイル）と比較して得られる
位置偏差信号に対して所定の補償を施す位置補償器と、
前記位置補償器の次段に接続されており、かつ前記速度
センサの出力を負帰還信号として導くための速度補償器
と、前記速度補償器の出力に応じて前記ステージを駆動
するためのアクチュエータを励磁する電力アンプとを備
えたことを特徴とする。
【００１５】本発明の第３のステージ装置は、第２のス
テージ装置において、前記ステージが設けられた除振台
の加速度を検出し、この検出出力に最適なゲインを掛け
た信号を前記電力アンプの前段に正帰還する手段（所謂
定盤加速度フィードバック）を備えていることを特徴と
する。
テージ装置において、前記ステージが設けられた除振台
の加速度を検出し、この検出出力に最適なゲインを掛け
た信号を前記電力アンプの前段に正帰還する手段（所謂
定盤加速度フィードバック）を備えていることを特徴と
する。
【００１６】これら本発明の構成において、速度センサ
を設け、その出力を、ステージの動きに対してダンピン
グを付与するようにフィードバックするようにしたた
め、位置のフィードバックループに加え、ダンピングを
付与する速度のフィードバックループが付加されること
になる。したがって、ダンピングのみを調整することに
より、強力なダンピング効果が付与される。
を設け、その出力を、ステージの動きに対してダンピン
グを付与するようにフィードバックするようにしたた
め、位置のフィードバックループに加え、ダンピングを
付与する速度のフィードバックループが付加されること
になる。したがって、ダンピングのみを調整することに
より、強力なダンピング効果が付与される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について、実施例を通じて説明する。
について、実施例を通じて説明する。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係るステージ制御
装置を示す。図２はこれに対応する従来のステージ制御
装置を、比較のために示す。これらの図において、１は
ＸＹステージ、２はＸステージ１１の上に搭載され、半
導体ウエハ３を微細に位置決めするための微動ステー
ジ、４はＹステージ、５Ｒと５ＬはそれぞれＹステージ
４を位置決め制御するリニアモータのムービングマグネ
ット型可動子、６Ｒと６Ｌはリニアモータの固定子であ
るコイル、７はステージ定盤、８は能動的除振装置を構
成する能動的支持脚９ａ〜９ｄ（ただし、９ｂ〜９ｄは
不図示）によって支持される定盤、１０は定盤８上に装
着されてＹステージ４の位置決め方向の加速度を検出す
る定盤加速度フィードバック用の加速度センサである。
なお、Ｘステージ１１に対する位置決め用にも、定盤８
の上に定盤加速度フィードバック用の加速度センサが装
着されるが、図示は省略している。
装置を示す。図２はこれに対応する従来のステージ制御
装置を、比較のために示す。これらの図において、１は
ＸＹステージ、２はＸステージ１１の上に搭載され、半
導体ウエハ３を微細に位置決めするための微動ステー
ジ、４はＹステージ、５Ｒと５ＬはそれぞれＹステージ
４を位置決め制御するリニアモータのムービングマグネ
ット型可動子、６Ｒと６Ｌはリニアモータの固定子であ
るコイル、７はステージ定盤、８は能動的除振装置を構
成する能動的支持脚９ａ〜９ｄ（ただし、９ｂ〜９ｄは
不図示）によって支持される定盤、１０は定盤８上に装
着されてＹステージ４の位置決め方向の加速度を検出す
る定盤加速度フィードバック用の加速度センサである。
なお、Ｘステージ１１に対する位置決め用にも、定盤８
の上に定盤加速度フィードバック用の加速度センサが装
着されるが、図示は省略している。
【００１９】Ｙステージ４の位置は、微動ステージ２に
搭載された反射ミラー１２Ｙにレーザ干渉計１３Ｙのレ
ーザビームを照射することによって計測する。この位置
計測値は、位置指令発生手段１８から出力されるＹステ
ージ４に対する位置の目標値１４と比較されて位置偏差
信号となり、位置補償器１５を通って、左右のリニアモ
ータのコイル６Ｒおよび６Ｌに電流を通電する電力アン
プ１６を励磁する。位置補償器１５としてはＰＩＤ補償
器が好適に用いられている。ただし、Ｐは比例を、Ｉは
積分を、Ｄは微分動作をそれぞれ意味する。このような
フィードバックループによって、位置の目標値１４で指
定した位置へと定常偏差なく位置決めすることができ
る。
搭載された反射ミラー１２Ｙにレーザ干渉計１３Ｙのレ
ーザビームを照射することによって計測する。この位置
計測値は、位置指令発生手段１８から出力されるＹステ
ージ４に対する位置の目標値１４と比較されて位置偏差
信号となり、位置補償器１５を通って、左右のリニアモ
ータのコイル６Ｒおよび６Ｌに電流を通電する電力アン
プ１６を励磁する。位置補償器１５としてはＰＩＤ補償
器が好適に用いられている。ただし、Ｐは比例を、Ｉは
積分を、Ｄは微分動作をそれぞれ意味する。このような
フィードバックループによって、位置の目標値１４で指
定した位置へと定常偏差なく位置決めすることができ
る。
【００２０】しかしながら、Ｙステージ４が急激に加減
速運転すると、その駆動反力は定盤８を揺らす。レーザ
干渉計１３Ｙは定盤８と一体になっているので、Ｙステ
ージ４に対する計測値も定盤８と同様に揺れを検出して
しまい、位置決め収束性を著しく損なうことになる。そ
こで、この定盤８の揺れに沿ってＹステージ４を動かす
ことにより、レーザ干渉計１３Ｙと反射ミラー１２Ｙの
距離を一定に保持することができれば、位置決め収束性
は改善できる。そのために付加するループが定盤加速度
フィードバックループである。定盤８のｙ軸方向の揺れ
は加速度センサ１０によって計測され、その出力が、高
周波ノイズを除去するための適切な時定数を有するロー
パスフィルタ１７を介して電力アンプ１６の前段に加算
されている。ローパスフィルタ１７は、フィルタリング
と同時にゲイン調整も行なえるようになっており、Ｙス
テージ４の可動質量分のフィードバック量となるように
ローパスフィルタ１７のゲインを調整したとき、Ｙステ
ージ４の位置偏差信号に重畳してくる定盤振動はもっと
も抑制される。以上の構成および作用は、図１の本実施
例および図２の従来例に共通である。
速運転すると、その駆動反力は定盤８を揺らす。レーザ
干渉計１３Ｙは定盤８と一体になっているので、Ｙステ
ージ４に対する計測値も定盤８と同様に揺れを検出して
しまい、位置決め収束性を著しく損なうことになる。そ
こで、この定盤８の揺れに沿ってＹステージ４を動かす
ことにより、レーザ干渉計１３Ｙと反射ミラー１２Ｙの
距離を一定に保持することができれば、位置決め収束性
は改善できる。そのために付加するループが定盤加速度
フィードバックループである。定盤８のｙ軸方向の揺れ
は加速度センサ１０によって計測され、その出力が、高
周波ノイズを除去するための適切な時定数を有するロー
パスフィルタ１７を介して電力アンプ１６の前段に加算
されている。ローパスフィルタ１７は、フィルタリング
と同時にゲイン調整も行なえるようになっており、Ｙス
テージ４の可動質量分のフィードバック量となるように
ローパスフィルタ１７のゲインを調整したとき、Ｙステ
ージ４の位置偏差信号に重畳してくる定盤振動はもっと
も抑制される。以上の構成および作用は、図１の本実施
例および図２の従来例に共通である。
【００２１】さて、以上の従来の構成においては、定盤
加速度フィードバックの投入によって整定性を向上させ
てはいるが、このフィードバックによってステージ自身
の制動能力が向上しているわけではないことに注意した
い。先にも述べたように、定盤８の揺れにＹステージ４
を追従させて動かすことによって、レーザ干渉計１３Ｙ
から反射ミラー１２Ｙまでの計測距離を一定にする作用
をもたせているのである。決して、Ｙステージ４に強力
な制動を掛けてこれを位置決めさせているわけではない
のである。
加速度フィードバックの投入によって整定性を向上させ
てはいるが、このフィードバックによってステージ自身
の制動能力が向上しているわけではないことに注意した
い。先にも述べたように、定盤８の揺れにＹステージ４
を追従させて動かすことによって、レーザ干渉計１３Ｙ
から反射ミラー１２Ｙまでの計測距離を一定にする作用
をもたせているのである。決して、Ｙステージ４に強力
な制動を掛けてこれを位置決めさせているわけではない
のである。
【００２２】そこで本実施例のステージ制御装置では、
図２の従来例と異なり、ＸＹステージ自身に制動能力を
付与するようにしている。具体的には、図１に示すよう
に、Ｙステージ４の駆動方向の速度を検出するために、
速度センサ１９を備えていることが特徴となっている。
振動センサとしては、加速度センサが汎用的であり、広
く使われているが、本発明では絶対速度を検出する速度
センサを装着する。この速度センサとしては、例えば、
サーボ形加速度センサと同様の原理で動作するものや、
速度起電力を検出するジオフォンセンサが知られてい
る。速度センサ１９の出力は、高周波のノイズを除去
し、かつ速度のフィードバックゲインを調整するローパ
スフィルタ２０に導かれる。そして、この出力は速度補
償器２１の前段に負帰還されている。図２の従来例には
無かった速度補償器２１は、速度センサ１９の出力を使
ったフィードバックを掛けるために新規に導入した補償
器である。このフィードバックループによってＹステー
ジ４の動きに対して管理された強力なダンピングが付与
できる。
図２の従来例と異なり、ＸＹステージ自身に制動能力を
付与するようにしている。具体的には、図１に示すよう
に、Ｙステージ４の駆動方向の速度を検出するために、
速度センサ１９を備えていることが特徴となっている。
振動センサとしては、加速度センサが汎用的であり、広
く使われているが、本発明では絶対速度を検出する速度
センサを装着する。この速度センサとしては、例えば、
サーボ形加速度センサと同様の原理で動作するものや、
速度起電力を検出するジオフォンセンサが知られてい
る。速度センサ１９の出力は、高周波のノイズを除去
し、かつ速度のフィードバックゲインを調整するローパ
スフィルタ２０に導かれる。そして、この出力は速度補
償器２１の前段に負帰還されている。図２の従来例には
無かった速度補償器２１は、速度センサ１９の出力を使
ったフィードバックを掛けるために新規に導入した補償
器である。このフィードバックループによってＹステー
ジ４の動きに対して管理された強力なダンピングが付与
できる。
【００２３】Ｙステージ４とともにＸステージ１１の案
内機構は静圧によるものである。つまり、非接触である
ため、機構的には各ステージの可動部にダンピングが与
えられていない。ダンピングは、図２に示す従来のステ
ージ制御装置の場合、位置補償器１５が作り出してい
る。しかし、位置のフィードバックループしかない従来
の制御装置では、位置補償器１５に課されている他の性
能（例えば、定常位置偏差を零にすること）を無視して
ダンピングのみの調整を行なうことはできない。しかる
に、本実施例によれば、ダンピングループを、図２の従
来例とは異なり別途に設けている。したがって、ダンピ
ングを強力に掛けることができる。強力なダンピングの
付与は絶大な効果を有する。まず、Ｙステージ４を、そ
の動きに対して強力な制動を掛けて止めることができ
る。そして、Ｙステージ４に存在している機構の高周波
共振を抑制する効果がある。さらには、Ｙステージ４に
印加される外乱を強力に抑制するという効果をもつ。こ
れらの効果によって、Ｙステージ４の位置精度を高め、
同時に、位置決め整定時間も短縮できるのである。
内機構は静圧によるものである。つまり、非接触である
ため、機構的には各ステージの可動部にダンピングが与
えられていない。ダンピングは、図２に示す従来のステ
ージ制御装置の場合、位置補償器１５が作り出してい
る。しかし、位置のフィードバックループしかない従来
の制御装置では、位置補償器１５に課されている他の性
能（例えば、定常位置偏差を零にすること）を無視して
ダンピングのみの調整を行なうことはできない。しかる
に、本実施例によれば、ダンピングループを、図２の従
来例とは異なり別途に設けている。したがって、ダンピ
ングを強力に掛けることができる。強力なダンピングの
付与は絶大な効果を有する。まず、Ｙステージ４を、そ
の動きに対して強力な制動を掛けて止めることができ
る。そして、Ｙステージ４に存在している機構の高周波
共振を抑制する効果がある。さらには、Ｙステージ４に
印加される外乱を強力に抑制するという効果をもつ。こ
れらの効果によって、Ｙステージ４の位置精度を高め、
同時に、位置決め整定時間も短縮できるのである。
【００２４】以上では、Ｙステージ４に対するステージ
制御装置の構成を示したが、Ｘステージ１１に対しても
同様の構成がとれることは言うまでもない。また、不図
示であるが、半導体ウエハ３に焼き付ける回路パターン
のレチクルを載置し、これを位置決め駆動する不図示の
レチクルステージに対しても同様の装置構成を採用でき
る。
制御装置の構成を示したが、Ｘステージ１１に対しても
同様の構成がとれることは言うまでもない。また、不図
示であるが、半導体ウエハ３に焼き付ける回路パターン
のレチクルを載置し、これを位置決め駆動する不図示の
レチクルステージに対しても同様の装置構成を採用でき
る。
【００２５】
【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。 （１）良質な速度センサの出力を使ってステージにダン
ピングを与えるフィードバックループを新たに付加した
ので、強力な制動が掛けられ、したがって位置決め整定
時間が短縮できる。
ピングを与えるフィードバックループを新たに付加した
ので、強力な制動が掛けられ、したがって位置決め整定
時間が短縮できる。
【００２６】（２）ステージの駆動機構に存在する高周
波共振に対しても適切なダンピングを付与することがで
き、ステージの閉ループ周波数応答を高域化する際には
高周波共振を励起しにくくする効果がある。かつ、外乱
を抑制する効果もある。したがって、ステージの高精度
位置決めおよび高速位置決めに寄与するところ大という
効果がある。
波共振に対しても適切なダンピングを付与することがで
き、ステージの閉ループ周波数応答を高域化する際には
高周波共振を励起しにくくする効果がある。かつ、外乱
を抑制する効果もある。したがって、ステージの高精度
位置決めおよび高速位置決めに寄与するところ大という
効果がある。
【００２７】（３）以って、半導体露光装置に適用した
場合、その生産性に寄与するところ大という効果があ
る。
場合、その生産性に寄与するところ大という効果があ
る。
【図１】 本発明の一実施例に係るステージ制御装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】 従来技術に係るステージ制御装置の構成を示
す図である。
す図である。
１：ＸＹステージ、２：微動ステージ、３：半導体ウエ
ハ、４：Ｙステージ、５Ｒ，５Ｌ：ムービングマグネッ
ト型可動子、６Ｒ，６Ｌ：固定子であるコイル、７：ス
テージ定盤、８：定盤、９ａ：能動的支持脚、１０：加
速度センサ、１１：Ｘステージ、１２Ｙ：反射ミラー、
１３Ｙ：レーザ干渉計、１４：目標値、１５：位置補償
器、１６：電力アンプ、１７：ローパスフィルタ、１
８：位置指令発生手段、１９：速度センサ、２０：ロー
パスフィルタ、２１：速度補償器。
ハ、４：Ｙステージ、５Ｒ，５Ｌ：ムービングマグネッ
ト型可動子、６Ｒ，６Ｌ：固定子であるコイル、７：ス
テージ定盤、８：定盤、９ａ：能動的支持脚、１０：加
速度センサ、１１：Ｘステージ、１２Ｙ：反射ミラー、
１３Ｙ：レーザ干渉計、１４：目標値、１５：位置補償
器、１６：電力アンプ、１７：ローパスフィルタ、１
８：位置指令発生手段、１９：速度センサ、２０：ロー
パスフィルタ、２１：速度補償器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F046 AA23 CC01 CC02 CC03 CC16 CC18 DB05 DB14 5H303 AA06 BB02 BB07 BB12 CC01 CC05 CC06 DD04 EE03 EE07 FF06 GG13 HH01 JJ01 JJ04 KK02 KK03 KK04 KK18 KK20 MM05
Claims (3)
- 【請求項１】 ステージの位置決め制御を行なう位置の
フィードバックループを備えたステージ制御装置におい
て、前記ステージの絶対速度を検出する速度センサを備
え、その検出出力は、前記ステージの動きに対してダン
ピングを付与するように負帰還されるものであることを
特徴とするステージ制御装置。 - 【請求項２】 前記ステージの位置を計測する位置計測
手段の出力を目標位置と比較して得られる位置偏差信号
に対して所定の補償を施す位置補償器と、前記位置補償
器の次段に接続されており、かつ前記速度センサの出力
を負帰還信号として導くための速度補償器と、前記速度
補償器の出力に応じて前記ステージを駆動するためのア
クチュエータを励磁する電力アンプとを備えたことを特
徴とする請求項１に記載のステージ制御装置。 - 【請求項３】 前記ステージが設けられた除振台の加速
度を検出し、この検出出力に最適なゲインを掛けた信号
を前記電力アンプの前段に正帰還する手段を備えている
ことを特徴とする請求項２に記載のステージ制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23937899A JP2001068396A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | ステージ制御装置 |
| US09/645,611 US6448723B1 (en) | 1999-08-26 | 2000-08-25 | Stage system and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23937899A JP2001068396A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | ステージ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068396A true JP2001068396A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17043899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23937899A Pending JP2001068396A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | ステージ制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6448723B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001068396A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147300A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-07-02 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
| JP2020095680A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 日立金属株式会社 | リニアモータステージの制御方法及び制御装置 |
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| JP3919560B2 (ja) * | 2002-02-26 | 2007-05-30 | キヤノン株式会社 | 振動制御装置及び振動制御方法及び露光装置及びデバイスの製造方法 |
| US20040204777A1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-10-14 | Alon Harpaz | Precision motion control using feed forward of acceleration |
| JP4335123B2 (ja) * | 2004-11-26 | 2009-09-30 | ファナック株式会社 | 制御装置 |
| JP2017072219A (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | キヤノン株式会社 | 振動制御装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 |
| GB201620548D0 (en) * | 2016-12-02 | 2017-01-18 | Nordson Corp | Bond test apparatus and method |
| CN115208124B (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种集成主动阻尼的精密运动平台及其控制架构 |
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| JP2873749B2 (ja) | 1991-06-13 | 1999-03-24 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置 |
| DE69322983T2 (de) | 1992-02-21 | 1999-07-15 | Canon Kk | System zum Steuern von Trägerplatten |
| JP3217522B2 (ja) | 1992-03-02 | 2001-10-09 | キヤノン株式会社 | 精密位置決め装置 |
| JP3555164B2 (ja) | 1994-03-01 | 2004-08-18 | 株式会社ニコン | ステージ装置 |
| US5874820A (en) * | 1995-04-04 | 1999-02-23 | Nikon Corporation | Window frame-guided stage mechanism |
| JP3184044B2 (ja) | 1994-05-24 | 2001-07-09 | キヤノン株式会社 | 微動位置決め制御装置 |
| JPH08170990A (ja) | 1994-12-19 | 1996-07-02 | Nikon Corp | ステージ装置 |
| JP3224489B2 (ja) | 1995-03-28 | 2001-10-29 | キヤノン株式会社 | 空気バネ式除振装置 |
| 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 |
| US6213442B1 (en) * | 1998-10-08 | 2001-04-10 | Lord Corporation | Isolation system for isolation tables and the like |
| JP2000274482A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-10-03 | Canon Inc | 能動的除振装置、露光装置及び方法並びにデバイス製造方法 |
-
1999
- 1999-08-26 JP JP23937899A patent/JP2001068396A/ja active Pending
-
2000
- 2000-08-25 US US09/645,611 patent/US6448723B1/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2020095680A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 日立金属株式会社 | リニアモータステージの制御方法及び制御装置 |
| CN111324033A (zh) * | 2018-12-14 | 2020-06-23 | 日立金属株式会社 | 线性电机平台的控制方法以及控制装置 |
| KR20200074014A (ko) * | 2018-12-14 | 2020-06-24 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 리니어 모터 스테이지의 제어 방법 및 제어 장치 |
| KR102410575B1 (ko) * | 2018-12-14 | 2022-06-17 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 리니어 모터 스테이지의 제어 방법 및 제어 장치 |
| CN111324033B (zh) * | 2018-12-14 | 2023-12-08 | 株式会社博迈立铖 | 线性电机平台的控制方法以及控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6448723B1 (en) | 2002-09-10 |
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