JP3707575B2 - 除振装置及び露光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、除振装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、除振台の振動を打ち消すようにアクチュエータにより除振台を駆動する、いわゆるアクティブ方式の除振装置及びこの除振装置を備えた露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置、即ちいわゆるステッパ等の精密機器の高精度化に伴い、設置床から定盤(除振台)に作用する微振動をマイクロGレベルで絶縁する必要が生じている。除振装置の除振台を支持する除振パッドとしてはダンピング液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパや空気式ダンパ等種々のものが使用され、除振パッド自体がある程度のセンタリング機能を備えている。特に、空気式ダンパを備えた空気バネ除振装置はバネ定数を小さく設定でき、約10Hz以上の振動を絶縁することから、精密機器の支持に広く用いられている。また、最近では従来のパッシブ除振装置の限界を打破するために、アクティブ除振装置が提案されている。これは、除振台の振動をセンサで検出し、このセンサの出力に基づいてアクチュエータを駆動することにより振動制御を行う除振装置であり、低周波制御帯域に共振ピークの無い理想的な振動絶縁効果を持たせることができるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ステッパ等では、大きな加減速を行うXYステージ(ウエハステージ)が除振パッドに保持された定盤上に搭載されており、XYステージが移動する際、その加減速時に伴う反力が露光装置本体を加振する。アクティブ除振装置では、ステージ加減速時に伴う反力と同じ大きさで、逆向きの力すなわちカウンターフォースをフィードフォワードで入力している。この場合、露光装置本体には6個の加速度計が取り付けられ、これらの加速度計により6自由度の運動を計測している。ステージ加減速時にカウンターフォースを与えるとき、露光装置本体の機械共振を励起し、この振動数で本体を加振してしまう恐れがあり、特にスキャン型の露光装置ではこれにより露光時の同期精度が悪化する恐れがあるという不都合があった。
【0004】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は装置本体を機械共振により加振することがなく、外乱振動の抑制(制振)効果を向上させることができる除振装置及びこれを備えた露光装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、少なくとも3個の除振パッドを介して水平に保持された除振台と;前記除振台上で移動する少なくとも一つのステージと;前記除振台を異なる箇所で鉛直方向に駆動する少なくとも3つのアクチュエータを含む複数のアクチュエータと;前記除振台の変位を検出する1又は2以上の変位センサと;前記除振台の振動を検出する1又は2以上の振動センサと;前記変位センサ及び振動センサの出力に基づいて前記除振台の振動を抑制するように前記各アクチュエータを駆動制御する振動制御系と;前記各ステージの移動位置を計測する位置計測手段と;前記ステージの加減速に伴う反力による前記除振台を含む装置本体の加振を防ぐため、その反力と逆向きの力であるカウンターフォースの指令値を前記振動制御系にフィードフォワード入力する振動補償系とを備え、
前記振動補償系は、前記装置本体の機械共振周波数成分を除去して前記カウンターフォースの指令値を前記振動制御系にフィードフォワード入力することを特徴とする。
【0006】
これによれば、ステージの移動により装置本体が振動すると、この振動が加速度センサで検出され、また、この振動に伴う装置本体の変位が変位センサで検出される。また、ステージの移動位置は位置計測手段により計測される。このステージの移動時における加減速時には、振動補償系ではステージ加減速に伴う反力による除振台を含む装置本体の加振を防ぐため、その反力と逆向きの力であるカウンターフォースの指令値であって装置本体の機械共振周波数成分を除去した値を振動制御系にフィードフォワード入力する。
【0007】
振動制御系では変位センサ、振動センサの出力、及びフィードフォワード入力された指令値に基づいて除振台の振動を抑制するように各アクチュエータを駆動制御する。これにより、除振台の振動が効果的に抑制されると共にフィードフォワード入力された指令値に基づいて発生されたカウンターフォースによりステージの加減速に伴う反力の影響がキャンセルされ、また、装置本体の機械共振を励起することもない。従って、装置本体を加振することなく、外乱振動の抑制(制振)効果を向上させることができる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板ステージ上の感光基板に転写する露光装置であって、前記請求項1に記載の除振装置を露光装置本体の除振装置として具備することを特徴とする。
【0009】
これによれば、除振装置により、露光装置本体を加振することなく、露光装置本体に対する外乱振動の抑制(制振)効果を向上させることができるので、結果的にステージの制御性が向上し、例えば走査型露光装置の場合は、走査露光時のマスクステージと基板ステージとの同期精度の向上、同期整定時間の短縮が可能となり、また、例えば一括露光型の露光装置の場合は、基板ステージの位置決め精度の向上、位置決め整定時間の短縮が可能となり、いずれにしても露光精度の向上、スループットの向上を図ることが可能となる。
請求項3に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板ステージ上の感光基板に転写する露光装置であって、前記基板ステージを移動可能に支持する装置本体と、前記装置本体を駆動する複数のアクチュエータと、前記装置本体の機械共振周波数成分を除去して前記複数のアクチュエータを駆動制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。これによれば、基板ステージの位置決め精度が向上し、露光精度の向上およびスループットの向上を図ることが可能となる。
請求項4に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板に転写する露光装置であって、前記マスクを保持するマスクステージと、前記マスクステージを移動可能に支持する装置本体と、前記装置本体を駆動する複数のアクチュエータと、前記装置本体の機械共振周波数成分を除去して前記複数のアクチュエータを駆動制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。これによれば、マスクステージの位置決め精度が向上し、露光精度の向上およびスループットの向上を図ることが可能となる。
請求項5に記載の発明は、前記制御装置が前記複数のアクチュエータを駆動制御する振動制御系と、前記機械共振周波数成分を除去する振動補償系とを備え、前記振動補償系の出力が前記振動制御系にフィードフォワード入力されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、前記振動制御系が前記装置本体の加速度を検出する加速度センサの出力に基づいて前記複数のアクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、前記振動制御系が前記基板ステージの位置を検出するレーザ干渉計の出力に基づいて前記装置本体の振動を予測することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、前記振動制御系が前記マスクステージの位置を検出するレーザ干渉計の出力に基づいて前記装置本体の振動を予測することを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、前記複数のアクチュエータが前記装置本体を鉛直方向に沿って駆動することを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、前記複数のアクチュエータは前記装置本体を鉛直方向と直交する方向に駆動することを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、前記装置本体は前記投影光学系を支持することを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、制御装置がデジタルフィルタを有していることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図1ないし図3に基づいて説明する。
【0011】
図1には、一実施形態に係るステップ・アンド・スキャン型の露光装置100の概略斜視図が示されている。この図1において、設置面としての床上に長方形板状の台座2が設置され、この台座2上に除振パッド4A〜4D(但し、図1では紙面奥側の除振パッド4Dは図示せず)が設置され、これらの除振パッド4A〜4D上に除振台としての長方形状の定盤6が設置されている。ここで、後述するように本実施形態の露光装置100では投影光学系PLが使用されているため、投影光学系PLの光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に直交する平面内で定盤6の長手方向にY軸を、これに直交する方向にX軸を取る。また、それぞれの軸回りの回転方向をZθ、Yθ、Xθ方向と定める。なお、以下の説明において、必要に応じ、図1中のX、Y、Z軸を示す各矢印の示す方向を+X、+Y、+Z方向、これと反対の方向を−X、−Y、−Z方向と区別して用いるものとする。
【0012】
除振パッド4A〜4Dは、それぞれ定盤6の長方形の底面の4個の頂点付近に配置されている。本実施形態の露光装置100では、除振パッド4A〜4Dとして空気式ダンパが使用され、空気の圧力により除振パッド4A〜4Dの高さを調整できるため、その空気式ダンパは上下動機構の役目をも兼ねている。勿論、上下動機構を別に設けてダンピング液中に圧縮コイルばねを入れた機械式ダンパ等を除振パッドとして使用してもよい。
【0013】
台座2と定盤6との間に除振パッド4Aと並列にアクチュエータ7Aが設置されている。アクチュエータ7Aは、台座2上に固定された発磁体より成る固定子9Aと定盤6の底面に固定されたコイルを含む可動子8Aとから構成され、制御装置11(図1では図示省略、図2参照)からの指示に応じて台座2から定盤6の底面に対するZ方向の付勢力、又は定盤6の底面から台座2に向かう吸引力を発生する。他の除振パッド4B〜4Dにおいても、除振パッド4Aと同様にそれぞれ並列にアクチュエータ7B〜7Dが設置され(但し、図1では紙面奥側のアクチュエータ7C、7Dは図示せず)、これらのアクチュエータ7B〜7Dの付勢力又は吸引力もそれぞれ制御装置11(図1では図示省略、図2参照)により設定される。アクチュエータ7A〜7Dの制御方法については、後述する。
【0014】
定盤6の+X方向側の側面には、定盤6のZ方向加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ5Z1 、5Z2 が取り付けられている。また、定盤6上面の+X方向端部には定盤6のX方向加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ5X1 、5X2 が取り付けられ、定盤6上面の+Y方向端部には定盤6のY方向加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ5Yが取り付けられている。これらの加速度センサ5Z1 、5Z2 、5X1 、5X2 、5Yとしては、例えば半導体式加速度センサが使用される。これらの加速度センサ5Z1 、5Z2 、5X1 、5X2 、5Yの出力も制御装置11(図1では図示省略、図2参照)に供給されている。
【0015】
また、定盤6の+X方向側の側面には、所定面積の矩形の金属板(導電性材料)231 、232 が貼り付けられている。本実施例では、定盤6として非導電性材料であるセラミックス製の定盤が使用されており、金属板231 、232 に対向する位置に定盤のX方向変位を検出する変位センサ10X1 、10X2 (図1では図面の錯綜をさけるため図示省略、図2参照)が設けられている。これらの変位センサ10X1 、10X2 としては、例えば、渦電流変位センサが使用される。この渦電流変位センサによれば、予め絶縁体に巻いたコイルに交流電圧を加えておき、導電性材料(導電体)から成る測定対象に近づけると、コイルによって作られた交流磁界によって導電体に渦電流が発生し、この渦電流によって発生する磁界は、コイルの電流によって作られた磁界と逆方向であり、これら2つの磁界が重なり合って、コイルの出力に影響を与え、コイルに流れる電流の強さ及び位相が変化する。この変化は、対象がコイルに近いほど大きくなり、逆に遠いほど小さくなるので、コイルから電気信号を取り出すことにより、対象の位置、変位を知る事ができる。この他、変位センサとして、静電容量がセンサの電極と測定対象物間の距離に反比例することを利用して非接触でセンサと測定対象物間の距離を検出する静電容量式非接触変位センサを使用しても良い。なお、背景光の影響を阻止できる構成にすれば、変位センサとしてPSD(半導体光位置検出器)を使用することも可能である。
【0016】
また、定盤6上面の+X方向端部には所定面積の金属板233 、234 が貼り付けられている。これらの金属板233 、234 に対向して定盤6のZ方向変位を検出する渦電流変位センサから成る変位センサ10Z1 、10Z2 (図1では図示省略、図2参照)が設けられている。さらに、定盤6上面の+Y方向の側面には所定面積の金属板235 が貼り付けられ、この金属板235 に対向して定盤6のy方向変位を検出する渦電流変位センサから成る変位センサ10Y(図1では図示省略、図2参照)が設けられている。変位センサ10X1 、10X2 、10Z1 、10Z2 、10Yの出力も制御装置11(図1では図示省略、図2参照)に供給されている。
【0017】
定盤6上には図示しない駆動手段によってXY2次元方向に駆動される基板ステージとしてのウエハステージ20が載置されている。このウエハステージ20は、定盤6上をY軸方向に移動するウエハY軸ステージ(以下、「WYステージ」という)20Yと、このWYステージ20Y上をX軸方向に移動するウエハX軸ステージ(以下、「WXステージ」という)20Xとから構成されている。更に、このWXステージ20X上にZレベリングステージ、θステージ(いずれも図示省略)及びウエハホルダ21を介して感光基板としてのウエハWが吸着保持されている。また、定盤6上でウエハステージ20を囲むように第1コラム24が植設され、第1コラム24の上板の中央部に投影光学系PLが固定され、第1コラム24の上板に投影光学系PLを囲むように第2コラム26が植設され、第2コラム26の上板の中央部にレチクルステージ27を介してマスクとしてのレチクルRが載置されている。
【0018】
WYステージ20Yの移動によるWXステージ20XのY方向の移動位置は、位置計測手段としてのY軸用レーザ干渉計30Yによって計測され、WXステージ20XのX方向の移動位置は、位置計測手段としてのX軸用レーザ干渉計30Xによって計測されるようになっており、これらのレーザ干渉計30Y、30Xの出力は制御装置11(図2参照)及び図示しない主制御装置に入力されている。Zレベリングステージは、Z軸方向の駆動及びZ軸に対する傾斜が調整可能に構成され、θステージはZ軸回りの微小回転が可能に構成されている。従って、ウエハステージ20、Zレベリングステージ及びθステージによって、ウエハWは3次元的に位置決めが可能となっている。
【0019】
レチクルステージ27は、レチクルRのX軸方向の微調整、及び回転角の調整が可能に構成されている。また、このレチクルステージ27は、図示しない駆動手段によってY方向に駆動されるようになっており、このレチクルステージ27のY方向位置は位置計測手段としてのレチクルレーザ干渉計30Rによって計測され、このレチクルレーザ干渉計30Rの出力も制御装置11(図2参照)及び図示しない主制御装置に入力されている。
【0020】
更に、レチクルRの上方には、図示しない照明光学系が配置され、図示しない主制御装置ではレチクルR及びウエハWの相対位置合わせ(アライメント)及び図示しない焦点検出系によるオートフォーカスを行ないつつ、照明光学系からの露光用の照明光ELの下で、レチクルRのパターンの投影光学系PLを介した像をウエハWの各ショット領域に順次露光するようになっている。本実施例では、各ショット領域の露光に際しては主制御装置によりウエハステージ20とレチクルステージ27とがそれぞれの駆動手段を介してY軸方向(走査方向)に沿って所定の速度比で相対走査される。
【0021】
第1コラム24は、4本の脚部24a〜24d(但し、図1では紙面奥側の脚部24dは図示せず)により定盤6上に接触している。脚部24bの+Y方向の側面には、第1コラム24のZ方向の加速度を検出する加速度センサ5Z3 が取り付けられている。この加速度センサ5Z3 としては、例えばピエゾ抵抗効果型あるいは静電容量型の半導体式加速度センサが使用される。この加速度センサ5Z3 の出力も制御装置11(図1では図示省略、図2参照)に入力されている。また、第1コラム24の上板上面の+Y方向端部でかつ+X方向端部となるコーナーの部分には、所定面積の金属板236 が貼り付けられている。この金属板236 に対向して第1コラム24のZ方向変位を検出する渦電流変位センサから成る変位センサ10Z3 (図1では図示省略、図2参照)が設けられている。
【0022】
更に、第1コラム24の−Y方向の側面に可動軸35Aが埋め込まれ、可動軸35Aと床上に固定された図示しない支柱との間にアクチュエータ32Aが取り付けられている。アクチュエータ32Aは、アクチュエータ7Aと同様に、図示しない支柱に固定された発磁体よりなる固定子34Aと、可動軸35Aに取り付けられたコイルを含む可動子33Aとから構成され、制御装置11から可動子33A内のコイルに流れる電流を調整することにより、可動軸35Aに対して±X方向に力を与えることができる。同様に、第1コラム24の+Y方向の側面に可動軸35Bが埋め込まれ、可動軸35Bと床上に固定された図示しない支柱との間に、アクチュエータ32Aと同一構成のアクチュエータ32Bが取り付けられ、制御装置11からの指示により可動軸35Bに対して±X方向に力を与えることができるようになっている。また、第1コラム24の+Y方向の側面の中央部と床上の図示しない支柱との間に、アクチュエータ32Aと同一構成のアクチュエータ32Cが設置され、制御装置11からの指示によりアクチュエータ32Cを介して第1コラム24に対して±Y方向に力を与えることができる。制御装置11による、アクチュエータ32A〜32Cの制御方法についても後述する。
【0023】
ここで、露光装置100の設置時の定盤6の高さ及び水平レベルの調整について簡単に説明すると、変位センサ10Z1 、10Z2 、10Z3 で計測された定盤6のZ方向変位(高さ)が図示しない除振パッド4A〜4Dの制御系(図示省略)に伝えられ、これらのデータを基に除振パッド4A〜4Dの制御系は、定盤6の高さを予め設定されている値にすると共に水平レベルを維持するための各除振パッド4A〜4Dの高さを算出する。その後、この制御系は、除振パッド4A〜4Dの高さをそれぞれその算出された高さに設定する。その後、除振パッド4A〜4Dの高さはそれぞれその設定値に維持される。これにより、定盤6に歪みが生ずることがなく、定盤6上のウエハステージ20の位置決め精度等が高精度に維持される。
【0024】
本実施例では、定盤6、ウエハステージ20、ウエハホルダ21、第1コラム24、投影光学系PL、第2コラム26、及びレチクルステージ27等により振動制御の対象となる装置本体としての露光装置本体40(図2参照)が構成されている。
【0025】
次に、この露光装置本体40の除振のためのアクチュエータ7A〜7D、32A〜32Cの制御系について、制御装置11を中心に、図3のブロック図に基づいて説明する。
【0026】
制御装置11は、変位センサ10Z1 、10Z2 、10Z3 、10X1 、10X2 、10Y及び加速度センサ5Z1 、5Z2 、5Z3 、5X1 、5X2 、5Yの出力に基づいて定盤6を含む露光装置本体40の振動を抑制するようにアクチュエータ7A、7B、7C、7D、32A、32B、32Cを駆動制御する振動制御系と、ウエハステージ20、レチクルステージ27の移動時、例えばスキャン露光のためのウエハステージ20、レチクルステージ27の走査時の重心位置の移動により生じる露光装置本体40の加振量を干渉計30X、30Y、30Rの出力に基づいて予め計算により予測しておき、ステージ加減速に伴い露光装置本体40に作用する反力に対する最適なカウンターフォースの指令値を振動制御系にフィードフォワード入力する振動補償系とを有する。
【0027】
これを更に詳述すると、振動制御系は、変位センサ10Z1 、10Z2 、10Z3 、10X1 、10X2 、10Yの出力を図示しないA/Dコンンバータをそれぞれ介して入力し、露光装置本体40の重心Gの6自由度方向(X、Y、Z、Xθ、Yθ、Zθ:図1参照)の変位量(x、y、z、θx 、θy 、θz )に変換する第1の座標変換部42と、この第1の座標変換部42で変換後の重心の6自由度方向の変位量(x、y、z、θx 、θy 、θz )を目標値出力部44から入力される6自由度方向の重心位置の目標値(x0 、y0 、z0 、θx0 、θy0 、θz0)からそれぞれ減じて6自由度のそれぞれの方向の位置偏差(Δx=x0 −x、Δy=y0 −y、Δz=z0 −z、Δθx =θx0−θx 、Δθy =θy0−θy 、Δθz =θz0−θz )をそれぞれ算出する6つの減算器46a〜46fと、6自由度のそれぞれの方向の位置偏差Δx、Δy、Δz、Δθx 、Δθy 、Δθz を動作信号として制御動作を行なうPIコントローラから成る6自由度のそれぞれの方向の位置コントローラXPI、YPI、ZPI、XθPI、YθPI、ZθPIと、加速度センサ5Z1 、5Z2 、5Z3 、5X1 、5X2 、5Yの出力を図示しないA/Dコンバータをそれぞれ介して入力し、重心Gの6自由度方向の加速度(x”、y”、z”、θx ”、θy ”、θz ”)に変換する第2の座標変換部48と、この第2の座標変換部48で変換後の重心Gの6自由度方向の加速度x”、y”、z”、θx ”、θy ”、θz ”をそれぞれ積分してそれぞれの方向の重心Gの速度x’、y’、z’、θx ’、θy ’、θz ’に変換する6つの積分器50a〜50fと、位置コントローラXPI、YPI、ZPI、XθPI、YθPI、ZθPIの出力を速度指令値x0 ’、y0 ’、z0 ’、θx0’、θy0’、θz0’にそれぞれ変換する速度変換ゲイン52a〜52fと、この変換後の速度指令値x0 ’、y0 ’、z0 ’、θx0’、θy0’、θz0’から積分器50a〜50fの出力x’、y’、z’、θx ’、θy ’、θz ’をそれぞれ減じて6自由度方向のそれぞれの方向の速度偏差(Δx’=x0 ’−x’、Δy’=y0 ’−y’、Δz’=z0 ’−z’、Δθx ’=θx0’−θx ’、Δθy ’=θy0’−θy ’、Δθz ’=θz0’−θz ’)を算出する6つの減算器54a〜54fと、6自由度のそれぞれの方向の速度偏差Δx’、Δy’、Δz’、Δθx ’、Δθy ’、Δθz ’を動作信号として制御動作を行なうPIコントローラから成る6自由度のそれぞれの方向の速度コントローラVXPI、VYPI、VZPI、VXθPI、VYθPI、VZθPIと、これらのコントローラで演算された6自由度のそれぞれの方向の速度制御量を各アクチュエータの位置で発生すべき速度指令値に変換するための非干渉化演算を行なう非干渉化計算部56と、この非干渉化計算部56で変換後の各アクチュエータの位置で発生すべき速度指令値を各アクチュエータで発生すべき推力にそれぞれ変換する推力ゲイン58a〜58gとを有する。
【0028】
即ち、本実施例の振動制御系は、変位センサ、位置コントローラ等を含んで構成される位置制御ループの内側に、その内部ループとして加速度センサ、積分器、速度コントローラ等を含んで構成される速度制御ループを有する多重ループ制御系となっている。
【0029】
また、振動補償系は、レーザ干渉計30X、30Y、30Rの計測値をモニタし、このときのウエハステージ20、レチクルステージ27の移動(各ステージ位置の変動)により生じる露光装置本体40の加振量(各ステージの移動により生じる反力)を演算により予測し、この予測結果に基づいて露光装置本体40の振動を抑制するのに最適な6自由度の各方向のカウンターフォースの指令値を演算し、装置本体の重心位置Gと各ステージの位置関係に応じて定まるそれぞれの方向のゲインk1 、k2 、k3 、k4 、k5 、k6 を掛けて、6自由度方向の速度コントローラVXPI、VYPI、VZPI、VXθPI、VYθPI、VZθPIの出力段にそれぞれ設けられた6つの加算器601 、602 、603 、604 、605 、606 を介して振動制御系にフィードフォワード入力するカウンターフォース演算部66と、前記6つの加算器601 、602 、603 、604 、605 、606 の出力段にそれぞれ設けられたデジタルフィルタGx 、Gy 、Gz 、Gθx 、Gθy 、Gθz とを含んで構成されている。これらのデジタルフィルタGx 、Gy 、Gz 、Gθx 、Gθy 、Gθz は、加算器601 、602 、603 、604 、605 、606 を介して非干渉化計算部56に入力されるカウンターフォースの指令値に露光装置本体40の機械共振周波数成分が含まれている場合にこれを除去する。
【0030】
ここで、上記デジタルフィルタの意義を図3を用いて簡単に説明する。図3には、ステージ加速時の露光装置本体の振動のシミュレーション結果の一例が示されている。この図3において、破線はフィルタ無しの場合、実線はフィルタ有りの場合をそれぞれ示す。この図より明らかなように、実線(フィルタ有り)の方が破線(フィルタ無し)に比べて本体振動が小さいことがわかる。これは、カウンターフォースに本体の機械共振周波数と同じ周波数成分が含まれていてもデジタルフィルタを用いることにより、本体を加振すること無く、ステージ加減速時のカウンターフォースの指令値を、より効果的に与えることができることを意味する。
【0031】
なお、デジタルフィルタGx 、Gy 、Gz 、Gθx 、Gθy 、Gθz は、図2の位置に限らず、加算器601 、602 、603 、604 、605 、606 とカウンターフォース演算部66との間に、それぞれ設けても良い。
【0032】
以上のようにして構成された本実施形態の露光装置100によれば、例えば、スキャン露光の際に、ウエハステージ20、レチクルステージ27がY軸方向に沿って走査され、このステージの移動により露光装置本体40が振動すると、変位センサ10Z1 、10Z2 、10Z3 、10X1 、10X2 、10Y、加速度センサ5Z1 、5Z2 、5Z3 、5X1 、5X2 、5Yの出力に基づいて制御装置11の振動制御系によりアクチュエータ7A、7B、7C、7D、32A、32B、32Cが駆動され、露光装置本体40の振動が効果的に抑制される。この場合において、ステージ加減速時のカウンターフォースを与えるとき、そのカウンターフォースの指令値が露光装置本体40の機械共振を励起させないような特性を有するフィルタを介して非干渉化計算部56に与えられるので、最終的にアクチュエータでは露光装置本体40の機械共振を励起することのないカウンターフォースを発生する。従って、本実施形態の装置100では、露光装置本体40を加振することなく、外乱振動の抑制(制振)効果を向上させることができる。従って、本実施形態の露光装置100によると、ステージの制御性が向上し、走査露光時のレチクルステージ27とウエハステージ20との同期精度の向上、同期整定時間の短縮が可能となり、露光精度の向上、スループットの向上を図ることができる。
【0033】
なお、上記実施形態では本発明に係る除振装置がステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置に適用される場合を例示したが、本発明の除振装置はステッパ方式の投影露光装置であっても定盤上をステージが移動するものであるから好適に適用できるものである。
【0034】
また、上記実施例では、7つのアクチュエータを用いて露光装置本体の6自由度方向の揺れを抑制する場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、定盤(除振台)の傾斜補正を考慮すれば、アクチュエータとしては、Z方向のアクチュエータが少なくとも3つあれば良い。
【0035】
さらに、ステージ加減速時のカウンターフォースを与えるとき、そのカウンターフォースの指令値として装置本体の機械共振周波数成分を含まないカウンターフォースの指令値を用いて、装置本体に生ずる反力の影響を相殺するようにアクチュエータをフィードフォワード制御するという本発明の解決原理は、装置本体の6自由度方向の揺れを阻止する場合にのみ適用されるものではない。例えば、ステージが装置本体の重心位置上を移動するように構成されている場合には、ステージが移動しても装置本体は必ずしも6自由度方向に揺動しないが、かかる場合であっても本発明の解決原理は、有効に機能することは明かだからである。かかる意味から、変位センサ、加速度センサ(振動センサ)の数も6つに限られるものではない。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置本体を加振することなく、外乱振動の抑制(制振)効果を向上させることができるという従来にない優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態に係る投影露光装置を示す斜視図である。
【図2】アクチュエータの制御系の構成を示す制御ブロック図である。
【図3】ステージ加速時の露光装置本体の振動のシミュレーション結果の一例を示す線図である。
【符号の説明】
4A〜4C 除振パッド
5Z1 〜5Z3 ,5X1 ,5X2 ,5Y 加速度センサ(振動センサ)
6 定盤(除振台)
7A〜7D,32A〜32C アクチュエータ
10Z1 〜10Z3 ,10X1 ,10X2 ,10Y 変位センサ
11 制御装置(振動制御系)
20 ウエハステージ(基板ステージ)
27 レチクルステージ
30X、30Y、30R レーザ干渉計(位置計測手段)
40 露光装置本体
66 カウンターフォース演算部(振動補償系の一部)
100 露光装置
R レチクル(マスク)
PL 投影光学系
W ウエハ(感光基板)
Gx 、Gy 、Gz 、Gθx 、Gθy 、Gθz デジタルフィルタ(振動補償系の一部)
Claims (12)
- 少なくとも3個の除振パッドを介して水平に保持された除振台と;
前記除振台上で移動する少なくとも一つのステージと;
前記除振台を異なる箇所で鉛直方向に駆動する少なくとも3つのアクチュエータを含む複数のアクチュエータと;
前記除振台の変位を検出する1又は2以上の変位センサと;
前記除振台の振動を検出する1又は2以上の振動センサと;
前記変位センサ及び振動センサの出力に基づいて前記除振台の振動を抑制するように前記各アクチュエータを駆動制御する振動制御系と;
前記各ステージの移動位置を計測する位置計測手段と;
前記ステージの加減速に伴う反力による前記除振台を含む装置本体の加振を防ぐため、その反力と逆向きの力であるカウンターフォースの指令値を前記振動制御系にフィードフォワード入力する振動補償系とを備え、
前記振動補償系は、前記装置本体の機械共振周波数成分を除去して前記カウンターフォースの指令値を前記振動制御系にフィードフォワード入力することを特徴とする除振装置。 - マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板ステージ上の感光基板に転写する露光装置であって、
前記請求項1に記載の除振装置を露光装置本体の除振装置として具備することを特徴とする露光装置。 - マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板ステージ上の感光基板に転写する露光装置であって、
前記基板ステージを移動可能に支持する装置本体と、
前記装置本体を駆動する複数のアクチュエータと、
前記装置本体の機械共振周波数成分を除去して前記複数のアクチュエータを駆動制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。 - マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板に転写する露光装置であって、
前記マスクを保持するマスクステージと、
前記マスクステージを移動可能に支持する装置本体と、
前記装置本体を駆動する複数のアクチュエータと、
前記装置本体の機械共振周波数成分を除去して前記複数のアクチュエータを駆動制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記制御装置は、前記複数のアクチュエータを駆動制御する振動制御系と、前記機械共振周波数成分を除去する振動補償系とを備え、前記振動補償系の出力が前記振動制御系にフィードフォワード入力されることを特徴とする請求項3または4に記載の露光装置。
- 前記振動制御系は、前記装置本体の加速度を検出する加速度センサの出力に基づいて前記複数のアクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記振動制御系は、前記基板ステージの位置を検出するレーザ干渉計の出力に基づいて前記装置本体の振動を予測することを特徴とする請求項3に記載の露光装置。
- 前記振動制御系は、前記マスクステージの位置を検出するレーザ干渉計の出力に基づいて前記装置本体の振動を予測することを特徴とする請求項4に記載の露光装置。
- 前記複数のアクチュエータは前記装置本体を鉛直方向に沿って駆動することを特徴とする請求項3から8のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記複数のアクチュエータは前記装置本体を鉛直方向と直交する方向に駆動することを特徴とする請求項3から9のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記装置本体は前記投影光学系を支持することを特徴とする請求項3から10のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記制御装置はデジタルフィルタを有していることを特徴とする請求項3から11のいずれか一項に記載の露光装置。
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