JPH10281215A

JPH10281215A - 除振台の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH10281215A
Application number: JP9083507A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Mori; 太森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】アクチュエータの作動不良等を確実に検出し
て、周囲の温度変化の増大を未然に防止する。【解決手段】移動可能ステージを有する除振台を、異
なる水平位置において鉛直方向に駆動する空圧式および
電磁式アクチュエータを有し、この除振台の変位および
振動を少なくとも一つのセンサにより検出し、電磁式ア
クチュエータの駆動制御により除振台の高周波数帯の振
動を抑制させ、空圧式アクチュエータの駆動制御により
オフセット成分を含む低周波数帯の振動を抑制させて除
振台を水平に保持させる。このとき空圧式アクチュエー
タの駆動信号２０５を警報モニタ２１０により検知し、
この駆動力が所定値以上となったときには、警報ランプ
２１１もしくは警報ブザー２１２により警報作動を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるステッパ
と称される露光装置等において、移動するステージ等を
振動を取り除いた状態で支持する除振台の駆動制御装置
に関し、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
ィブ方式の除振手段を備えた除振台においてこの除振手
段の駆動制御を行う装置に関する。

【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。

【０００３】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。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。

【０００４】ところが、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。本
体重心位置変化量の増大に伴い、この傾斜量も大きくな
り、これを補正するためにアクチュエータに必要とされ
る推力も大きくなる。このような除振装置では、アクチ
ュエータより発生する発熱量が大きく、露光装置の置か
れている環境の温度変化が大きくなる。この環境の温度
変化はＸＹステージの位置を計測するレーザ干渉計の測
定精度に影響を与え、ひいてはステージの位置決め精度
等の劣化を招くという不都合があった。かかる不都合を
改善するための手段として、位置制御ループのゲインを
高くすることが考えられるが、このようにすると、位置
制御応答性は向上するものの、床振動を本体に伝えるこ
とになって却って除振性能が劣化するという問題があ
る。

【０００５】以上のような事情に鑑みて、本出願人は、
除振台を、それぞれ複数（３個以上）の空圧式アクチュ
エータと電磁式アクチュエータとにより支持し、除振台
を所定位置で除振状態で支持することを提案した。この
場合、応答速度の遅い空圧式アクチュエータは除振台を
所定位置で水平に保持するとともに低周波数振動を抑制
し、応答速度の速い電磁式アクチュエータは高周波数振
動を抑制するようになっており、これにより、位置制御
応答性を確保しつつ、除振性能を劣化させることなく、
しかも環境の温度変化を抑えることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように二種類のア
クチュエータを併用して除振および位置制御を行う方式
の場合に、一方のアクチュエータが作動不良を起こせ
ば、他方のアクチュエータがそれを補うべく作動する。
このため、例えば、空圧式アクチュエータにおいて空気
の給排を制御する電磁弁が作動不良を起こしたような場
合に、空圧式アクチュエータで不足する除振および位置
制御を電磁式アクチュエータが補うように駆動し、電磁
式アクチュエータの作動量が増大する。ここで、空圧式
アクチュエータは応答速度は遅いがその駆動に伴う発熱
量は小さく、電磁式アクチュエータは応答速度は早いが
その駆動に伴う発熱量は大きため、電磁式アクチュエー
タからの発生熱量が非常に大きくなり、露光装置の置か
れている環境の温度が高くなって、上述のようなレーザ
干渉計の測定精度の低下、ステージの位置決め精度等の
劣化等を招くというおそれがある。

【０００７】このような問題に鑑み、本発明は、アクチ
ュエータの作動不良等の場合に、これを確実に検出し
て、周囲の温度変化の増大を未然に防止できるような除
振台の駆動制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明においては、少なくとも一つの移動可能なス
テージを有する除振台を、異なる水平位置において鉛直
方向に駆動する少なくとも３個の第１アクチュエータお
よび少なくとも３個の第２アクチュエータを有し、この
除振台の変位および振動を少なくとも一つのセンサによ
り検出し、第１制御系により第１アクチュエータの駆動
を制御して、このセンサにより検出される除振台の振動
変位のうちの高周波数帯の振動を抑制させ、一方、第２
制御系により第２アクチュエータの駆動を制御して、上
記センサにより検出される除振台の振動変位のうち、オ
フセット成分を含む低周波数帯の振動を抑制させて除振
台を水平に保持させる。その上で、第２駆動制御系によ
り駆動制御された前記第２アクチュエータの駆動力が所
定値以上となったときには、警報手段により警報作動を
行うように構成される。

【０００９】なお、第２アクチュエータの駆動力が所定
値以上となったときに直ちに警報作動を行わせるのでは
なく、所定時間以上継続して所定値以上となったときに
警報作動を行わせるようになし、瞬間的に駆動力が大き
くなるような場合は除外するように構成するのが好まし
い。

【００１０】また、第１アクチュエータを電磁力を用い
て鉛直方向の駆動を行う電磁式アクチュエータから構成
し、第２アクチュエータを空気圧を用いて鉛直方向の駆
動を行う空圧式アクチュエータから構成するのが好まし
い。

【００１１】また、上記センサを、除振台の変位を検出
する変位センサおよび除振台の振動を検出する振動セン
サから構成し、振動センサにより検出された除振台の振
動から、高周波数帯の振動成分と低周波数帯の振動成分
とを分離抽出するフィルタ手段を備えるのが望ましい。
さらに、変位センサの検出値に基づいて第２アクチュエ
ータの駆動を制御し、除振台を水平に保持させるように
するのが望ましい。

【００１２】このような構成の本発明によれば、除振台
上のステージが所定の加速度で移動すると、重心位置の
移動により除振台が傾斜するとともに振動する。第２制
御系では除振台の傾き量に応じて第２アクチュエータの
駆動制御を行い、除振パッドに供給される空気流量を制
御する。このとき、除振台の振動のうちの低周波数成分
を第２アクチュエータの駆動により抑制する。なお、同
時に第２アクチュエータの駆動により除振台を所定位置
で水平に保持させる。

【００１３】このような第２制御系による空気流の制御
とほぼ同時に、第１制御系により、除振台の振動うちの
高周波数成分を抑制するように第１アクチュエータを駆
動制御する。これにより、応答は遅いが発熱の小さな第
２アクチュエータ（空圧式アクチュエータ）により除振
台の平面保持（４点のＺ軸方向保持）および低周波数成
分の除去という比較的大きく緩やかな動きを抑制し、発
熱は大きいが応答の速い第１アクチュエータ（電磁式ア
クチュエータ）により高周波成分の除去という細かく速
い動きを抑制する。このような組み合わせにより、位置
制御応答性を確保しつつ、除振性能を劣化させることな
く、しかも環境の温度変化を抑えることができる。

【００１４】さらに、本発明においては、第２アクチュ
エータの駆動力が所定値以上となったときに（特に、所
定時間以上継続して所定値以上となったときに）警報手
段により警報作動を行うので、例えば、第２アクチュエ
ータが作動不良を起こしたような場合には、これを確実
に検出できる。このため、第２アクチュエータが作動不
良を起こしてこれを第１アクチュエータにより補って発
熱量が増加することを未然に防止することができる。

【００１５】

【発明の実施形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１ないし図６に基づいて説明する。

【００１６】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、図２参照）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例では
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、Ｘ
θ、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。

【００１７】除振パッド４Ａ〜４Ｄは、図２にも示され
るように、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。本実施例では、除振パッド４Ａ
〜４Ｄとして空気式ダンパが使用されている。これらの
除振パッド４Ａ〜４Ｄは、図２に示されるように、３つ
の空圧制御回路３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを介して制御装
置１１に接続され、制御装置１１では空圧制御回路３７
Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを介して除振パッド４Ａ〜４Ｄに供
給される空気の流量を制御することにより、定盤６の振
動を抑制することができるようになっている。また、空
気の圧力により除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さを調整で
き、空気式ダンパは上下動機構の役目をも兼ねており、
これを空圧式アクチュエータと称する。

【００１８】図１に戻り、台座２と定盤６との間に除振
パッド４Ａと並列に電磁式アクチュエータ７Ａが設置さ
れている。電磁式アクチュエータ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２、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
れ並列に電磁式アクチュエータ７Ｂ〜７Ｄが設置され
（但し、図１では紙面奥側の電磁式アクチュエータ７
Ｃ、７Ｄは図示せず、図３参照）、これらの電磁式アク
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、図３参照）によ
り設定される。電磁式アクチュエータ７Ａ〜７Ｄの制御
方法については、後述する。

【００１９】電磁式アクチュエータ７Ａは、前記の如
く、固定子９Ａと可動子８Ａとから成り、固定子９Ａ
は、例えば、Ｎ極の軸の両側にＳ極の軸が形成された発
磁体により構成され、また、可動子８Ａは、Ｎ極の軸に
遊嵌する内筒、この内筒の外側に巻回されたコイル、及
びこのコイルを覆う外筒より構成される。そして、コイ
ル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±Ｚ方向の力が発生する。その他の電
磁式アクチュエータ７Ｂ〜７Ｄも電磁式アクチュエータ
７Ａと同様に構成されている。

【００２０】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。

【００２１】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（図１
では図示せず、図３参照）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
は不図示のステージコントローラ及び不図示の主制御装
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。

【００２２】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の出力も不図示
のステージコントローラ及び不図示の主制御装置に入力
されている。

【００２３】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。

【００２４】前記第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。この第１コラム
２４の上板の上面の＋Ｙ方向の端部には、第１コラム２
４のＺ方向の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及び第１コラム２４のＹ方
向の加速度を検出する加速度センサ５Ｙ１，５Ｙ２
が設けられている。また、この第１コラム２４の上板の
上面の＋Ｘ方向の端部には、第１コラム２４のＺ方向の
加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ５Ｚ
３及び第１コラム２４のＸ方向の加速度を検出する加
速度センサ５Ｘが設けられている。これらの加速度セン
サ５Ｚ１，５Ｚ２，５Ｚ３，５Ｙ１，５Ｙ２
，５Ｘ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。これら
の加速度センサ５Ｚ１，５Ｚ２，５Ｚ３，５Ｙ１
，５Ｙ２，５Ｘの出力も制御装置１１（図１では図
示省略、図２、図３参照）に入力されている。

【００２５】また、第１コラム２４の上板の＋Ｙ方向端
部側で−Ｘ方向の側面に対向する位置には、第１コラム
２４のＺ方向変位を検出する変位センサ１０Ｚ1 、第１
コラム２４のＹ方向の変位を検出する変位センサ１０Ｙ
1 が一体化されて成る変位センサ１０Ａが配置され、第
１コラム２４の上板の＋Ｙ方向端部側で＋Ｘ方向の側面
に対向する位置には、第１コラム２４のＺ方向変位を検
出する変位センサ１０Ｚ2 、第１コラム２４のＹ方向の
変位を検出する変位センサ１０Ｙ2 が一体化されて成る
変位センサ１０Ｂが配置されている。第１コラム２４の
上板の−Ｙ方向端部側で＋Ｘ方向の側面に対向する位置
には、第１コラム２４のＺ方向変位を検出する変位セン
サ１０Ｚ3 、第１コラム２４のＸ方向の変位を検出する
変位センサ１０Ｘが一体化されて成る変位センサ１０Ｃ
が配置されている。

【００２６】ここで、変位センサ１０Ｚ１，１０Ｚ２
，１０Ｚ３，１０Ｙ１，１０Ｙ２，１０Ｘとし
ては、例えば静電容量式センサや、渦電流変位センサが
使用される。前者の静電容量式センサによれば、静電容
量がセンサの電極と測定対象物（ここでは、不図示の金
属板）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が検出される。また、後者の
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、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。

【００２７】変位センサ１０Ｙ１、１０Ｙ２、１０
Ｚ１、１０Ｚ２、１０Ｚ３、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。

【００２８】第１コラム２４の＋Ｘ方向の側面には、電
磁式アクチュエータ３２Ａが台座２に固定された門形の
支柱３５Ａとの間に取り付けられている。電磁式アクチ
ュエータ３２Ａは、前述した電磁式アクチュエータ７Ａ
〜７Ｃと同様に、支柱３５Ａに固定された固定子３４Ａ
と第１コラム２４に取り付けられた可動子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、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ようになってい
る。同様に、第１コラム２４の上面２箇所に可動子３３
Ｂ，３３Ｃが取り付けられ、これら可動子３３Ｂ、３３
Ｃとともに電磁式アクチュエータ３２Ｂ、３２Ｃをそれ
ぞれ構成する固定子３４Ｂ，３４Ｃが台座２に固定され
た支柱３５Ａ、３５Ｂにそれぞれ固定されている。電磁
式アクチュエータ３２Ａと同様に、電磁式アクチュエー
タ３２Ｂ、３２Ｃにおいても制御装置１１から可動子３
３Ｂ，３３Ｃ内のコイルに流れる電流を調整することに
より、第１コラム２４に対して±Ｙ方向の力を与えるこ
とができるようになっている。制御装置１１による、電
磁式アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃの制御方法について
も後述する。

【００２９】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、図２を参照しつ
つ説明する。変位センサ１０Ｚ１、１０Ｚ２、１０
Ｚ３で計測された定盤６のＺ方向変位（高さ）が制御装
置１１に伝えられ、これらのデータに基づいて制御装置
１１では、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、３つの空圧制御回路
３７Ａ〜３７Ｃを介して各除振パッドに供給する空気の
流量を制御して除振パッドに４Ａ〜４Ｄの高さをそれぞ
れの高さに設定する。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。

【００３０】本実施形態の露光装置１００では、定盤
６、ＸＹ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等により露光本体部４０（図３参照）が構
成されている。

【００３１】次に、この露光本体部４０の除振のための
電磁式アクチュエータ７Ａ〜７Ｄ、３２Ａ〜３２Ｃ及び
除振パッド（空圧式アクチュエータ）４Ａ〜４Ｄの制御
系について、制御装置１１を中心として、図３のブロッ
ク図に基づいて説明する。

【００３２】制御装置１１は、変位センサ１０Ｚ１、
１０Ｚ２、１０Ｚ３、１０Ｙ１、１０Ｙ２、１０
Ｘ及び加速度センサ（振動センサ）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
に電磁式アクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、３２
Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを駆動制御する第１制御系としての
振動制御系を有している。

【００３３】これを更に詳述すると、振動制御系は、変
位センサ１０Ｚ１、１０Ｚ２、１０Ｚ３、１０Ｙ
１、１０Ｙ２、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、θ
ｚ）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、Δθ
ｙ、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、Ｙθ
ＰＩ、ＺθＰＩ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 ’、θ
ｚ ’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、Ｙθ
ＰＩ、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’、θｘ
０’、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５
４ａ〜５４ｆと、６自由度のそれぞれの方向の速度偏差
Δｘ’、Δｙ’、Δｚ’、Δθｘ ’、Δθｙ ’、Δ
θｚ ’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、Ｖ
ＹθＰＩ、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電磁
式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で変換後の各電磁式アクチ
ュエータの位置で発生すべき速度指令値を各電磁式アク
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。

【００３４】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。

【００３５】また、本実施形態において、前記非干渉化
計算部５６は、変位センサ１０Ｚ１、１０Ｚ２、１０
Ｚ３の出力に基づいて、ＸＹステージ２０、レチクル
ステージ２７の移動に伴なって生じる定盤６の傾きを演
算し、その傾きを補正する機能をも備えている。これを
更に詳述すると、この前記非干渉化計算部５６では、常
時変位センサ１０Ｚ１、１０Ｚ２、１０Ｚ３の出
力を直接的にモニタすることにより、定盤６の傾きを演
算し（検出し）、定盤６の傾きを除振パッド４Ａ〜４Ｄ
により補正するように空圧制御部３７を構成する第１な
いし第３の空圧制御回路３７Ａ〜３７Ｃを制御し、前述
した非干渉化計算の結果得られる電磁式アクチュエータ
７Ａ〜７Ｄで発生すべき速度指令値が所定値を超えない
ようにする機能をも備えている。

【００３６】さらに、本実施形態の装置では、スキャン
カウンタ６６の出力がＸ方向の速度コントローラＶＸＰ
Ｉの出力段に設けられた加算器６８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。本実施例の露光
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２
６を介して定盤６に作用し、定盤６を含む露光本体部４
０に振動が生ずる。そこで、スキャンカウンタ６６によ
り、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
しようとするのである。

【００３７】次に、除振パッド（空圧式アクチュエー
タ）４Ａ〜４Ｄの駆動を制御するための空圧制御部３７
について図４に基づいて説明する。

【００３８】この空圧制御部３７は、手動バルブ１０１
を介して給気路１１０にそれぞれ接続されるとともに排
気路１２０にそれぞれ接続された第１ないし第３の空圧
制御回路３７Ａ〜３７Ｃを有している。手動バルブ１０
１は供給圧を手動でＯＮ・ＯＦＦにするためのバルブで
ある。

【００３９】前記第１の空圧制御回路３７Ａは、図２紙
面左奥側の除振パッド４Ｄに供給する空気の流量を制御
するための回路で、相互に並列な第１回路３８ａと第２
回路３８ｂとを有している。第１回路３８ａは、給気側
の圧力を設定するレギュレータ１０２Ａと、このレギュ
レータ１０２Ａで設定される空気路内の圧力を検出する
圧力センサ１０４Ａと、この圧力センサ１０４Ａが設け
られた空気路に配置された２系統の絞り、すなわち微動
側の固定絞り１０６Ａ及び粗動側のスピコン（可変絞
り）１０５Ａと、固定絞り１０６Ａ及びスピコン１０５
Ａを切り替える（択一的にオン状態にする）３ポート電
磁弁１０７Ａと、当該空気路そのものをオン・オフする
２ポート電磁弁１０８Ａとを有している。

【００４０】同様に第２回路３８ｂは、排気側の圧力を
設定するレギュレータ１０２ａと、このレギュレータ１
０２ａで設定された空気路内の圧力を検出する圧力セン
サ１０４ａと、この圧力センサ１０４ａが設けられた空
気路に配置された２系統の絞り、すなわち微動側の固定
絞り１０６ａ及び粗動側のスピコン１０５ａと、固定絞
り１０６ａ及びスピコン１０５ａを切り替える３ポート
電磁弁１０７ａと、当該空気路そのものをオン・オフす
る２ポート電磁弁１０８ａとを有している。第１回路３
８ａと第２回路３８ｂとの合流点には、第１の空圧制御
回路３７Ａの供給圧力を検出する圧力センサ１０３Ａが
設けられている。なお、第１回路３８ａではレギュレー
タ１０２Ａにより給気方向（図４において左方向）の空
気の流れのみが可能ので、第２回路３８ｂではレギュレ
ータ１０２ａにより排気方向（右方向）の空気の流れの
みが可能である。

【００４１】ここで、固定絞り１０６Ａ，１０６ａは、
ステンレスもしくはルビー等の硬質の素材にレーザ加工
等により微細な孔を設けたもので、その孔径はφ５０μ
ｍからφ３００μｍ位のものが使用されているが、これ
に代えて精密ニードル弁のような可変絞りを用いても構
わない（以下の第２、第３の空圧制御回路において同
じ）。

【００４２】除振パッド４Ｄに供給及び排気される空気
の流量はそれぞれの絞りの有効断面積と第１回路（給気
側回路）３８ａと第１の空圧制御回路３７Ａとの圧力
比、第２回路（排気側回路）３８ｂと第１の空圧制御回
路３７Ａとの圧力比とによって決定されるので、レギュ
レータ１０２Ａ、１０２ａによる圧力の設定、微動側の
固定絞り１０６Ａ，１０６ａ及び粗動側のスピコン１０
５Ａ，１０５ａの切り替えにより流量は任意に設定可能
となる。

【００４３】第２の圧力制御回路３７Ｂは、図２に示す
除振パッド４Ｃに供給する空気の流量を制御するための
回路で、第１の圧力制御回路３７Ａと同様に、相互に並
列な第３回路３９ａと第４回路３９ｂとを有する。第３
回路３９ａはレギュレータ１０２Ｂ、圧力センサ１０４
Ｂ、微動側の固定絞り１０６Ｂ、粗動側のスピコン１０
５Ｂ、３ポート電磁弁１０７Ｂ、２ポート電磁弁１０８
Ｂとを有している。また、第４回路３９ｂは、レギュレ
ータ１０２ｂ、圧力センサ１０４ｂ、微動側の固定絞り
１０６ｂ、粗動側のスピコン１０５ｂ、３ポート電磁弁
１０７ｂ、２ポート電磁弁１０８ｂとを有している。ま
た、第３回路３９ａと第４回路３９ｂとの合流点には、
第２の空圧制御回路３７Ｂの供給圧力を検出する圧力セ
ンサ１０３Ｂが設けられている。

【００４４】第３の圧力制御回路３７Ｃは、図２に示す
除振パッド４Ａおよび４Ｂに供給する空気の流量を制御
するための回路で、これも、第１の圧力制御回路３７Ａ
と同様に、相互に並列な第５回路４０ａと第６回路４０
ｂとを有する。第５回路４０ａはレギュレータ１０２
Ｃ、圧力センサ１０４Ｃ、微動側の固定絞り１０６Ｃ、
粗動側のスピコン１０５Ｃ、３ポート電磁弁電磁弁１０
７Ｃ、２ポート電磁弁１０８Ｃとを有している。また、
第６回路４０ｂは、レギュレータ１０２ｃ、圧力センサ
１０４ｃ、微動側の固定絞り１０６ｃ、粗動側のスピコ
ン１０５ｃ、３ポート電磁弁１０７ｃ、２ポート電磁弁
１０８ｃとを有している。また、第５回路４０ａと第６
回路４０ｂとの合流点には、第３の空圧制御回路３７Ｃ
の供給圧力を検出する圧力センサ１０３Ｃが設けられて
いる。

【００４５】第２、第３の空圧制御回路３７Ｂ，３７Ｃ
においても、第１の空圧制御回路３７Ａと同様に、レギ
ュレータによる圧力の設定、固定絞り及びスピコンの切
り替えにより流量は任意に設定可能となっている。

【００４６】また、図４においては、４個の除振パッド
のうち手前の２個、すなわち除振パッド４Ａ，４Ｂを同
一の空圧系統で制御する場合を例示したが、空圧制御部
３７においては、除振パッド４Ａ〜４Ｄに空気を供給す
る径路は３系統あり、各系統の空圧制御回路を除振パッ
ド４Ａ〜４Ｄに接続する方法（組み合わせ）としては、
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示されるように
種々の変形が可能であり、露光本体部４０の重心位置、
除振パッド４Ａ〜４Ｄの配置に応じてこれらのいずれか
を選択することにより、露光本体部４０の傾き量の制御
性を最適な状態にすることが可能である。

【００４７】また、露光本体部４０を支持する除振パッ
ド４Ａ〜４Ｄのそれぞれの内圧は露光本体部４０の重量
及び重心位置、そして除振パッド４Ａ〜４Ｄの配置によ
り決まる。また、露光本体部４０が設定された高さ及び
水準にあるとき、除振パッド４Ａ〜４Ｄに必要な圧力は
圧力センサ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃによってモニ
ターすることができる。

【００４８】次に、除振パッドに供給する空気流量の調
整方法について、説明する。

【００４９】前提として、露光本体部４０の重量及び重
心位置、そして除振パッド４Ａ〜４Ｄの配置に応じて定
まる除振パッド４Ａ〜４Ｄに必要な圧力に基づいて固定
絞り１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ及び１０６ａ、１０
６ｂ、１０６ｃが選定されているものとする。

【００５０】各除振パッドに対する目標供給圧力に応じ
てレギュレータ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ及び１０
２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを調整する。この調整の際、
流量測定を行っても良いが、本実施例では先に説明した
ように変位センサ１０Ｚ１、１０Ｚ２、１０Ｚ３、
制御装置１１内部の非干渉化計算部５６、空圧制御部３
７及び除振パッド４Ａ〜４Ｄによって、定盤６の傾きを
全部又は一部補正する位置制御ループが構成されている
ので、変位センサ１０Ｚ１、１０Ｚ２、１０Ｚ３
の出力に基づいて除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さ変化速度
を求めるようになっている。なお、レギュレータ１０２
Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ及び１０２ａ、１０２ｂ、１０
２ｃの調整の際には、圧力センサ１０４Ａ、１０４Ｂ、
１０４Ｃ及び１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのモニター
値を目安にするとよい。

【００５１】次に、スピコン１０５Ａ、１０５Ｂ、１０
５Ｃ及び１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの調整を行い、
粗動側の流量を決定する。

【００５２】上記のようにして構成された空圧制御部３
７によれば、除振パッド４Ａ〜４Ｄに供給する空気の流
量制御を粗動、微動の２系統に切り換えることにより、
除振台としての定盤６の位置制御ループのゲインを高低
２種類の任意の状態に設定することが可能となる。

【００５３】図６（Ａ）は高ゲインのみで制御した場
合、図６（Ｂ）は低ゲインのみで制御した場合を示す。
前者の場合目標位置に到達するまでの時間は早いが、収
束性が悪く不感帯が大きい。一方、後者の場合、目標位
置に到達するまでの時間は遅いものの、収束性が良く不
感帯が小さい。

【００５４】図６（Ｃ）には、本実施形態の空圧制御回
路３７Ａ〜３７Ｃを用いて高ゲインから低ゲインに切り
換えたときの時間応答例を示す。この図６（Ｃ）を、図
６（Ａ）、（Ｂ）と比較すれば、明らかなように、図６
（Ｃ）の場合には、位置制御における時間応答を犠牲に
することなく、不感帯を小さくすることが可能となる。

【００５５】前述のように、除振台の除振は除振パッド
（空圧式アクチュエータ）と電磁式アクチュエータとを
併用して行うものであるが、両アクチュエータの特徴、
すなわち、空圧式アクチュエータは応答はゆっくりだが
大きな駆動力を得ることができるとともに発熱が小さ
く、これに対して電磁式アクチュエータは高速応答性を
有するが発熱が大きいという特徴を考慮して、低周波数
帯の振動を空圧式アクチュエータにより抑制し、高周波
数帯の振動を電磁式アクチュエータにより抑制する。

【００５６】このため、非干渉化計算部５６において
は、まず両アクチュエータにより必要な合計駆動力を例
えば図７（Ａ）に示すように求め、このように変動する
駆動力信号２０４を、図８に示すように、例えば、０．
１ＨｚのＬＰＦ（ローパスフィルタ）２００を通して、
低周波駆動信号２０５を図７（Ｂ）に示すように取り出
し、この低周波駆動力信号２０５を用いて空圧式アクチ
ュエータを駆動する。

【００５７】一方、電磁式アクチュエータについては、
加算器２０１により、図７（Ａ）に示す合計駆動力信号
２０４から図７（Ｂ）に示す低周波分の駆動力信号２０
５を減じて得られた高周波分の駆動力信号２０６を用い
て駆動制御を行う。これにより、電磁式アクチュエータ
の駆動力は比較的小さな高周波分の除去のみで良くな
り、電磁式アクチュエータの発熱が小さくなる。

【００５８】このように両アクチュエータの特性をうま
く生かすようにこれらを併用することにより、位置制御
応答性を確保しつつ、除振性能を劣化させることなく、
環境温度変化を抑えるようにしている。但し、この場合
に、例えば、除振パッド（空圧式アクチュエータ）駆動
制御用の電磁弁が作動不良を起こしたような場合には、
電磁式アクチュエータがこれをカバーすべく過剰に作動
して発熱が増加し、環境温度変化が増大するおそれがあ
る。このような作動不良が発生すると、駆動力が不足
し、例えば、図７における時間ｔ＝３．０秒以降の状態
に示されるように、合計駆動力信号が大きくなる。その
結果、低周波分の駆動力信号についても、大きくなる。
また、加速センサ又は位置センサが壊れて、各センサか
らのセンサ出力が飽和した状態のままである場合などが
ある。このような作動不良の場合にも、低周波分の駆動
力信号が大きくなる。

【００５９】そこで、本発明では低周波駆動信号２０５
が所定値以上（本例では６０Ｎ（ニュートン）以上）と
なっか否かを検知する警報モニタ２１０を設け、低周波
駆動信号２０５が図７（Ｂ）の時間ｔ＝４．０における
ように所定値（６０Ｎ）以上となったときには、この警
報モニタ２１０により警報ランプ２１１を点灯させ、警
報ブザー２１２を鳴らすようにしている。これにより、
何らかの異常が発生したことを知ることができるので、
装置の作動を停止し、異常箇所の有無の点検を行えばよ
い。

【００６０】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。

【００６１】また、上記実施例では、７つの電磁式アク
チュエータと４つの除振パッドを用いて露光体本部４０
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、Ｚ方向の電磁式
アクチュエータは少なくとも３つ、除振パッドについて
も少なくとも３つあれば良い。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
応答は遅いが大きな駆動力が得られ且つ発熱の小さな第
２アクチュエータ（空圧式アクチュエータ）により除振
台の平面保持（４点のＺ軸方向保持）および低周波数成
分の除去という比較的大きく緩やかな動きを抑制し、発
熱は大きいが応答の速い第１アクチュエータ（電磁式ア
クチュエータ）により高周波成分の除去という細かく速
い動きを抑制するようになっており、このような組み合
わせにより、位置制御応答性を確保しつつ、除振性能を
劣化させることなく、しかも環境の温度変化を抑えるこ
とができる。

【００６３】その上で、本発明においては、第２アクチ
ュエータの駆動力が所定値以上となったときに（特に、
所定時間以上継続して所定値以上となったときに）警報
手段により警報作動を行うので、例えば、第２アクチュ
エータが作動不良を起こしたような場合、加速度センサ
又は位置センサが壊れた場合などには、これを確実に検
出できる。このため、第２アクチュエータが作動不良を
起こしてこれを第１アクチュエータにより補って発熱量
が増加することを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の投影露光装置を示す斜視図であ
る。

【図２】除振パッドを駆動制御するシステムの概略斜視
図である。

【図３】電磁式アクチュエータ及び除振パッドの制御系
の構成を示す制御ブロック図である。

【図４】除振パッドに供給される空気流量を制御するた
めの空圧制御回路の構成例を示す図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、除振パッドに対す
る空圧制御回路の接続方法の例を示す図である。

【図６】除振パッドによる位置制御応答例を示す図であ
って、（Ａ）は高ゲインの場合、（Ｂ）は低ゲインの場
合、（Ｃ）はゲインを切り換えた場合をそれぞれ示す。

【図７】アクチュエータ駆動用の合計駆動力信号の時間
変化（Ａ）と、低周波分の駆動力信号の時間変化（Ｂ）
とを示すグラフである。

【図８】両アクチュエータの駆動信号の分離抽出を行う
回路および警報作動を行う回路構成を示す図である。

【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電磁式アクチュエータ１０Ｚ１〜１０Ｚ３変位センサ（第２制御系の一部）１０Ｙ１，１０Ｙ２，１０Ｘ変位センサ１１制御装置（第１制御系）２０ＸＹステージ（基板ステージ）２７レチクルステージ３７Ａ〜３７Ｃ空圧制御回路（第２制御系の一部）４０露光本体部５６非干渉化計算部（第２制御系の一部）１００露光装置２００ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２１０警報モニタ２１１警報ランプ２１２警報ブザーＲレチクル（マスク）ＰＬ投影光学系Ｗウエハ（感光基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの移動可能なステージを
有する除振台と、この除振台を異なる水平位置において鉛直方向に駆動す
る少なくとも３個の第１アクチュエータと、前記除振台を異なる水平位置において鉛直方向に駆動す
る少なくとも３個の第２アクチュエータと、前記除振台の変位および振動を検出する少なくとも一つ
のセンサと、このセンサにより検出される前記除振台の振動変位のう
ち、高周波数帯の振動を抑制させるように前記第１アク
チュエータの駆動制御を行う第１駆動制御系と、前記センサにより検出される前記除振台の振動変位のう
ち、オフセット成分を含む低周波数帯の振動を抑制させ
て前記除振台を水平に保持させるように前記第２アクチ
ュエータの駆動制御を行う第２駆動制御系と、この第２駆動制御系により駆動制御された前記第２アク
チュエータの駆動力が所定値以上となったときに警報作
動を行う警報手段とを備えてなることを特徴とする除振
台の駆動制御装置。
【請求項２】前記警報手段は、前記第２アクチュエー
タの駆動力が所定時間以上継続して所定値以上となった
ときに警報作動を行うことを特徴とする請求項１に記載
の除振台の駆動制御装置。
【請求項３】前記第１アクチュエータが電磁力を用い
て前記鉛直方向の駆動を行う電磁式アクチュエータから
なり、前記第２アクチュエータが空気圧を用いて前記鉛
直方向の駆動を行う空圧式アクチュエータからなること
を特徴とする請求項１もしくは２に記載の除振台の駆動
制御装置。
【請求項４】前記センサが、前記除振台の変位を検出
する変位センサおよび前記除振台の振動を検出する振動
センサからなり、前記振動センサにより検出された前記除振台の振動か
ら、前記高周波数帯の振動成分と前記低周波数帯の振動
成分とを分離抽出するフィルタ手段を有することを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の除振台の駆動制
御装置。
【請求項５】前記センサが、前記除振台の変位を検出
する変位センサおよび前記除振台の振動を検出する振動
センサからなり、前記変位センサの検出値に基づいて前記第２アクチュエ
ータの駆動を制御し、前記除振台を水平に保持させるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の除振台
の駆動制御装置。