JPH09134876A - 除振装置及び露光装置 - Google Patents

除振装置及び露光装置

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JPH09134876A
JPH09134876A JP8252386A JP25238696A JPH09134876A JP H09134876 A JPH09134876 A JP H09134876A JP 8252386 A JP8252386 A JP 8252386A JP 25238696 A JP25238696 A JP 25238696A JP H09134876 A JPH09134876 A JP H09134876A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージ移動に伴う本体重心位置移動の影響
を受けることなく、外乱振動の抑制(制振)効果を向上
させる。 【解決手段】 ステージが移動すると、干渉計(30
X、30Y、30R)によりステージの移動位置が計測
され、この干渉計の出力がK倍された指令値(ステージ
の移動時の重心位置の移動により生じる除振台の傾き量
を補正するような指令値)制御装置11の振動制御系に
フィードフォワード入力する。振動制御系では変位セン
サ10、振動センサ5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
うにアクチュエータ7A〜7D、32A〜32Cを駆動
制御する。これにより、除振台の振動と共にステージの
移動時の重心位置の移動により生じる除振台の傾き量が
補正される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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(例えば、本願と
同一出願人に係る特願平7−83577号等参照)。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
ージの移動と同時に露光装置本体の重心位置が移動す
る。アクティブ除振装置では、このステージ移動に伴
い、本体重心位置が変化したとき、位置制御ループによ
り初期位置に位置決めをするが、ステージ移動量が大き
くなると本体重心位置変化量も大きくなり、本体が傾斜
する。かかる場合に、従来のアクティブ除振装置では、
位置制御ループのゲインを高くすることにより位置制御
応答性を向上させることは可能である。しかしながら、
位置制御ループのゲインを高くすると床振動を本体に伝
えることになり、除振性能を劣化させることになるの
で、位置制御ループのゲインを高くするには限界があ
り、結果的に本体重心位置が移動することにより、本体
−アクチュエータの力のバランスが崩れ、本体が初期位
置からずれてしまう等の不都合が生じるおそれがあっ
た。
【0004】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的はステージ移動に伴う本体重心位置移動の
影響を受けることなく、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に記載の発明に
係る除振装置は、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;前記ステージの移動時の重心位置の移動によ
り生じる前記除振台の傾き量を前記位置計測手段の出力
に基づいて予測し、この傾き量を補正するような指令値
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
償系とを有する。
【0006】これによれば、ステージが移動すると、位
置計測手段によりステージの移動位置が計測される。振
動補償系ではこの位置計測手段の出力に基づいてステー
ジの移動時の重心位置の移動により生じる除振台の傾き
量を予測し、この傾き量を補正するような指令値を振動
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、
除振台の振動と共にステージの移動時の重心位置の移動
により生じる除振台の傾き量が補正される。この場合に
おいて、振動制御系のゲインを必要以上に大きくする必
要がないので、除振性能を劣化させることもない。従っ
て、ステージ移動に伴う本体重心位置移動の影響を受け
ることなく、外乱振動の抑制(制振)効果を向上させる
ことができる請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の除振装置において、前記ステージの移動開始直後及び
停止直前の加速度と逆向きの反力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スキャンカウンタを
更に有する。
【0007】これによれば、スキャンカウンタによりス
テージの移動開始直後及び停止直前の加速度と逆向きの
反力の指令値が振動制御系にフィードフォワード入力さ
れていることから、振動制御系によりステージの移動開
始直後及び停止直前に発生する除振台に生ずる振動を抑
制するようにアクチュエータが駆動制御される。従っ
て、求項1に記載の発明に比べてもより一層制振効果を
向上させることができる。
【0008】請求項3に記載の発明に係る露光装置は、
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又は2に記載の除振装置を露光本体部の除振
装置として具備することを特徴とする。
【0009】
【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。
【0010】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4
D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X軸を、これに直交する方向にY軸を取る。ま
た、それぞれの軸回りの回転方向をZθ、Xθ、Yθ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。
【0011】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。
【0012】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上に固定された固定子9Aと定盤
6の底面に固定された可動子8Aとから構成され、制御
装置11(図1では図示省略、図3参照)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〜7
D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7
B〜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3参照)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。
【0013】次に、アクチュエータ7Aの具体的構成に
ついて図2に基づいて説明する。
【0014】図2(a)には、アクチュエータ7Aの構
成の一例が示されている。この図2(a)において、固
定子9Aは、N極の軸9Aaの両側にS極の軸9Ab,
9Acが形成された発磁体よりなる。また、可動子8A
は、軸9Aaに遊嵌する内筒12、この内筒12の外側
に巻回されたコイル13、及びこのコイル13を覆う外
筒14より構成され、コイル13に流れる電流を調整す
ることにより、固定子9Aと可動子8Aとの間に軸9A
aに平行な方向(±Z方向)の力が発生する。
【0015】図2(b)には、アクチュエータ7Aの別
の例が示されている。この図2(b)において、第1部
材15に磁性体の固定子16が固定され、第2部材17
に固定子16を挟むように内筒18A及び18Bが固定
され、内筒18A及び18Bの外側にそれぞれコイル1
9A及び19Bが巻回されている。この場合も、コイル
19A及び19Bに流す電流を調整することにより、第
1部材15と第2部材17との間の吸引力のバランスを
変化させて力を発生する。その他のアクチュエータ7B
〜7Dもアクチュエータ7Aと同様に構成されている。
【0016】図1に戻り、定盤6の+Y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+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5
1 、5Y2 が取り付けられ、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5Xが取り付けられている。これらの
加速度センサ5Z1 、5Z2 、5Y1 、5Y2 、5X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 、5Y1 、5Y2
5Xの出力も制御装置11(図1では図示省略、図3参
照)に供給されている。
【0017】また、定盤6の+Y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
貼り付けられている。本実施形態では、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Y方
向変位を検出する変位センサ10Y1 、10Y2 (図1
では図面の錯綜をさけるため図示省略、図3参照)が設
けられている。これらの変位センサ10Y1 、10Y2
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。
【0018】また、定盤6上面の+Y方向端部には所定
面積の金属版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1
0Z1 、10Z2 (図1では図示省略、図3参照)が設
けられている。さらに、定盤6上面の+X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X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10X(図1では図示省
略、図3参照)が設けられている。変位センサ10
1 、10Y2 、10Z1 、10Z2 、10Xの出力も
制御装置11(図1では図示省略、図3参照)に供給さ
れている。
【0019】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XY
ステージ20が載置されている。更に、このXYステー
ジ20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XY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。
【0020】XYステージ20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、XYステージ20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3参照)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、XY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。
【0021】レチクルステージ27は、レチクルRのY
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X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X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3参照)及び図示しない主制御装置に入力さ
れている。
【0022】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。本実施形態では、各ショット領域の露光に際し
ては主制御装置によりXY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X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。
【0023】第1コラム24は、4本の脚部24a〜2
4d(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+X
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3参照)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2
6 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3参照)が設けられている。
【0024】更に、第1コラム24の−X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±Y方向に力
を与えることができる。同様に、第1コラム24の+X
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±Y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+X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3
2A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±X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。
【0025】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XYステージ20の位置決め精度等
が高精度に維持される。
【0026】本実施形態では、定盤6、XYステージ2
0、ウエハホルダ21、第1コラム24、投影光学系P
L、第2コラム26、及びレチクルステージ27等によ
り露光本体部40(図3参照)が構成されている。
【0027】次に、この露光本体部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。
【0028】制御装置11は、変位センサ10Z1 、1
0Z2 、10Z3 、10Y1 、10Y2 、10X及び加
速度センサ5Z1 、5Z2 、5Z3 、5Y1 、5Y2
5Xの出力に基づいて定盤6を含む露光本体部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、XY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XY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
じる定盤6の傾き量を干渉計30X、30Y、30Rの
出力に基づいて予測し、この傾き量を補正するような指
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。
【0029】これを更に詳述すると、振動制御系は、変
位センサ10Z1 、10Z2 、10Z3 、10Y1 、1
0Y2 、10X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、露光本体部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、θ
x 、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 、θ
x0 、θy0 、θ z0)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 =θ
y0−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 、Δθ
z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、ZθP
Iと、加速度センサ5Z1 、5Z2 、5Z3 、5Y1
5Y2 、5X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4
8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’、θ
x ’、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
0 ’、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’=x
0 ’−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 ’、Δ
θy ’、Δθz ’を動作信号として制御動作を行なうP
I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、VXθ
PI、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。
【0030】即ち、本実施形態の振動制御系は、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。
【0031】また、振動補償系は、Xθ方向の速度コン
トローラVXθPI、Yθ方向の速度コントローラVY
θPIの出力段にそれぞれ設けられた加算器60、62
と、レーザ干渉計30X、30Rの計測値をそれぞれK
1 、K2 倍して加算器62に出力するアンプ64a、6
4bと、レーザ干渉計30Yの出力をK3 倍して加算器
60に出力するアンプ64cとから構成されている。こ
こで、アンプ64a、64b、64cのそれぞれのゲイ
ンK1 、K2 、K3 について、その意義を簡単に説明す
る。但し、以下における説明では、説明の便宜上、後述
するスキャンカウンタ66からの出力は零であるものと
して説明する。
【0032】例えば、XYステージ20がX軸方向に距
離x1 だけ移動すると、定盤6を含む露光本体部40の
重心が初期の位置よりずれ、定盤6がY軸回りにθ=a
1だけ傾く。ここで、係数aは、除振パッドのバネ剛
性により定まる。そこで、予めこの係数aを求めてお
き、傾きθ1 =ax1 を補正するための制御量がK1
1 となるように、ゲインK1 を定めている。従って、X
軸用レーザ干渉計30Xの計測値であるXYステージ2
0のX軸方向の位置x1 がアンプ64aによりK1 倍さ
れて加算器62に入力(フィードフォワード入力)され
ると、加算器62により傾きθ1 を考慮して定盤6のY
軸回りの傾斜を補正するためのYθ方向の速度の制御量
が演算され、非干渉化計算部56に入力されるようにな
っている。
【0033】また、レチクルステージ27は、通常はX
Yステージ20のステッピングの際等には停止している
が、走査露光時には、XYステージ20と逆向きにX軸
方向に投影光学系PLの投影倍率の逆数倍の距離移動す
るため、このレチクルステージ27の移動により定盤6
を含む露光本体部40の重心位置の変動(ずれ)を招
き、その結果、定盤6がY軸回りにθ2 =bx2 だけ傾
く。そこで、予めこの係数bを求めておき、傾きθ2
ax2 を補正するための制御量がK2 2 となるよう
に、ゲインK2 を定めている。従って、レチクルレーザ
干渉計30Rの計測値であるレチクルステージ27のX
軸方向の位置x2 がアンプ64bによりK2倍され、ア
ンプ64aの出力とともに加算器62に入力(フィード
フォワード入力)されると、加算器62により傾き(θ
1 +θ2 )を考慮して定盤6のY軸回りの傾斜を補正す
るためのYθ方向の速度の制御量が演算され、非干渉化
計算部56に入力されるようになっている。ここで、X
Yステージ20の移動により生じる定盤6の傾きθ1
レチクルステージ27の移動により生じる傾きθ2 とを
加算するのは、前述したようにレチクルステージ27と
XYステージ20は相互に逆向きに移動する場合には、
1 とx2 の符号が異なり、その結果上記の傾きθ1
θ2 の符号が異なるので、それぞれのステージが単独で
移動した場合の傾きを加算するものとしても何の問題も
ないからである。なお、走査露光の際には、レチクルス
テージ27とXYステージ20は相互に逆向きに移動す
るが、それらの重量に差があり、また、後述するように
移動距離も異なるので、現実的にも(θ1 +θ2 )が零
になることは殆どなく、定盤6は傾く。
【0034】一方、XYステージ20がX軸方向に沿っ
て走査される際には、レーザ干渉計30Yの出力はほぼ
変動しない(すなわち、XYステージ20のY座標は変
化しない)ために、通常、アンプ64cからの振動制御
系に対するフィードフォワード入力は必要でない。但
し、XYステージ20のX軸方向の重心位置は、構造
上、露光本体部40のX軸方向の重心位置と一致しない
場合がある。かかる場合には、XYステージ20がX軸
方向に沿って走査されると、レーザ干渉計30Yの出力
は僅かながら変動する。また、XYステージ20のY軸
方向へのステッピングの際には、レーザ干渉計30Yの
出力はXYステージ20の移動位置に応じて当然に変動
する。この場合も、上述したK1 、K2 と同様、レーザ
干渉計30Yの出力がyであるとすると、このときの傾
きθ=cyを補正するための制御量がK3 yとなるよう
に、ゲインK3 が定められている。
【0035】なお、本実施形態では、レーザ干渉計30
X、30Y、30Rとしては、図示しないカウンタのカ
ウント値を位置情報として出力するタイプのものが使用
されている。従って、レーザ干渉計30X、30Y、3
0Rの出力は、絶対的な座標位置ではなくそれぞれのス
テージの停止位置からの変位である。
【0036】さらに、本実施形態では、スキャンカウン
タ66の出力が各軸の速度コントローラVXPI〜VZ
θPIの出力段に設けられた加算器60、62、68-
1、68-2、68-3、68-4を介して振動制御系にフィ
ードフォワード入力されている。本実施形態の露光装置
100では、ウエハW上のショットを露光する際には、
レチクルステージ27とXYステージ20とが走査方
向、すなわち、X軸方向に互いに逆向きに同期走査され
るが、この際にレチクルステージ27は、1ショットに
つき1回、当該レチクルステージ27の可動範囲を端か
ら端までXYステージ20の速度の投影光学系PLの縮
小倍率の逆数倍(例えば、4倍又は5倍)の速度で移動
し、しかも露光は定速域でのみ行なわれることから、レ
チクルステージ27は停止状態から目標速度まで加
速、目標速度を維持、目標速度から停止状態まで減
速の3つの状態遷移を行なうことになり、ステージ27
の移動開始直後及び停止直前には大きな反力が第2
コラム26を介して定盤6に作用し、定盤6を含む露光
本体部40に振動が生ずる。また、XYステージ20の
移動によっても露光本体部40に振動が生じる。そこ
で、スキャンカウンタ66により、XYステージ20、
レチクルステージ27の加速度と逆向きの反力の指令値
を振動制御系にフィードフォワード入力し、上記のステ
ージ27の移動開始直後及び停止直前の振動を抑制す
る。かかる加速度と逆向きの反力の指令値は、X軸方向
のみでなく、XYステージ20、レチクルステージ27
の移動によって生じるθy ,θz 方向の指令値も入力す
る。また、XYステージ20のY軸方向へのステッピン
グの際には、スキャンカウンタ66により、Y軸方向の
指令値、θx 方向の指令値を振動制御系に入力する。
【0037】以上のようにして構成された本実施形態の
露光装置によれば、例えば、スキャン露光の際に、XY
ステージ20、レチクルステージ27がX軸方向に沿っ
て走査されると、制御装置11により、レーザ干渉計3
0X、30Rで計測されたそれぞれのステージの変位量
に対応した定盤6の傾きを補正するようにアクチュエー
タ7A〜7Dが駆動制御され、しかも傾きの補正量の指
令値はフィードフォワード入力されているので、実際に
定盤6が傾斜するのを阻止することができる。従って、
定盤6を含む露光本体部40の振動は、ステージ20,
27の移動による露光本体部40の重心移動による影響
を受けることなく、変位センサ10Z1、10Z2 、1
0Z3 、10Y1 、10Y2 、10X、加速度センサ5
1 、5Z2 、5Z3 、5Y1 、5Y2 、5Xの出力に
基づいて制御装置11によりアクチュエータ7A、7
B、7C、7D、32A、32B、32Cが駆動制御さ
れ、効果的に抑制される。さらに、スキャン露光の際の
XYステージ20、レチクルステージ27の移動開始直
後及び停止直前の振動もスキャンカウンタ66からの指
令値のフィードフォワード入力により抑制される。
【0038】また、XYステージ20のX軸方向の重心
位置が露光本体部40のX軸方向の重心位置と一致しな
い場合や、XYステージ20のY軸方向へのステッピン
グの際には、レーザ干渉計30Yの出力に基づく定盤6
の傾きは制御装置11によって上記と同様にして抑制さ
れる。
【0039】以上説明したように、本実施形態による
と、位置制御ループのゲインを高くすることなく、XY
ステージ20、レチクルステージ27の移動による露光
本体部40の重心移動に起因する定盤6の傾斜を抑制す
るようにアクチュエータ7A〜7Dをフィードフォワー
ド制御することができるので、床振動を本体に伝えると
いう不都合を回避することができる。従って、除振性能
を損なうことなく、ステージ移動に伴う露光本体部の重
心位置移動の影響を受けることなく、外乱振動の抑制
(制振)効果を向上させることができる。
【0040】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。ステッパ方式の投影露光装置の場合に
は、一括露光型であるので露光時にはステージは停止し
ているからスキャンカウンタは不要である。
【0041】また、上記実施形態では、7つのアクチュ
エータを用いて露光本体部の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)の傾斜を補正できれば
良いので、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。
【0042】さらに、ステージの移動により露光本体部
(装置本体)の重心の移動による除振台の傾斜を予測
し、これを補正するような指令値を用いてこの影響を相
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
ることは明らかだからである。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。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
除振効果を損なうことなく、ステージ移動に伴う本体重
心位置移動の影響を受けることなく、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。
【0044】特に、請求項2に記載の発明にあっては、
スキャンカウンタからフィードフォワード入力された指
令値に応じて振動制御系によりアクチュエータが制御さ
れ、ステージの移動開始直後及び停止直前に発生する除
振台に生ずる振動が抑制されることから、請求項1に記
載の発明に比べてもより一層制振効果を向上させること
ができる。
【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】(a)はアクチュエータ7Aの一例を示す拡大
断面図、(b)はアクチュエータ7Aの他の例を示す拡
大断面図である。
【図3】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。
【符号の説明】
4A〜4C 除振パッド 5Z1 〜5Z3 ,5Y1 ,5Y2 ,5X 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 ,10Y1 ,10Y2 ,10X
変位センサ 11 制御装置(振動制御系、振動補償系) 20 XY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 露光本体部 66 スキャンカウンタ 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)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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;前記ステージの移動時の重心位置の移動により
    生じる前記除振台の傾き量を前記位置計測手段の出力に
    基づいて予測し、この傾き量を補正するような指令値を
    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
    系とを有する除振装置。
  2. 【請求項2】 前記ステージの移動開始直後及び停止直
    前の加速度と逆向きの反力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スキャンカウンタを更に有
    する請求項1に記載の除振装置。
  3. 【請求項3】 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又は2に記載の除振装置を露光本体部の除
    振装置として具備することを特徴とする露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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