JPH11102858A - Stage positioning control device and active vibration-proof device - Google Patents

Stage positioning control device and active vibration-proof device

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JPH11102858A
JPH11102858A JP9279323A JP27932397A JPH11102858A JP H11102858 A JPH11102858 A JP H11102858A JP 9279323 A JP9279323 A JP 9279323A JP 27932397 A JP27932397 A JP 27932397A JP H11102858 A JPH11102858 A JP H11102858A
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JP
Japan
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stage
acceleration
surface plate
output
signal
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JP9279323A
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Japanese (ja)
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Shinji Wakui
伸二 涌井
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the positioning accuracy of a stage and to shorten a positioning time for the stage by a method, wherein a prescribed vibration component is removed from output of an acceleration sensor and an obtained acceleration signal is added to a power amplifier, which drives the stage, via a filter having a proper time constant and the optimum gain. SOLUTION: Output of a detecting circuit 22 becomes one in which pitching, rolling and yawing components contained in an acceleration sensor 10 are removed from a sensor 10 and is turned into an acceleration signal in the purely horizontal direction of a surface plate 8. A surface plate acceleration feedback loop for adding this signal to a power amplifier 16 via a low-pass filter 17 having a proper time constant and giving an optimum gain to the filter 17 is constituted. With this constitution, although a vibration component unwanted for a positioning of a Y-stage 4 is caused by the drive of the Y-stage 4, the vibration component is will not be applied to the amplifier 16 via the surface plate acceleration feedback loop. As a result, the stage 4 acts so as not to disorder the positioning convergence of the stage 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レチクルの回路パ
ターンをＩＣウエハに焼き付ける半導体露光装置または
液晶基板製造装置あるいは電子顕微鏡などに用いられる
ステージ位置決め制御装置、およびこれらの装置を搭載
する能動的除振装置に関し、特に、ステージ位置決め制
御装置において、受動的あるいは能動的除振装置上のＸ
Ｙステージに印加される外乱からの応答を著しく抑圧し
て高速高精度位置決めを実現するための定盤加速度フィ
ードバックの改良に関する。同時に、この定盤加速度フ
ィードバックの改良で使用する思想をＸＹステージを搭
載支持する能動的除振装置の改良にも適用するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage positioning control device used in a semiconductor exposure apparatus for printing a circuit pattern of a reticle onto an IC wafer, a liquid crystal substrate manufacturing apparatus, an electron microscope, or the like, and an active removing apparatus mounted with these apparatuses. Vibration devices, especially in stage positioning controllers, X on passive or active vibration isolators
The present invention relates to an improvement of surface plate acceleration feedback for realizing high-speed and high-accuracy positioning by remarkably suppressing a response from disturbance applied to a Y stage. At the same time, the idea used in the improvement of the surface plate acceleration feedback is also applied to the improvement of the active vibration isolator which mounts and supports the XY stage.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電子ビームを使う電子顕微鏡、またはス
テッパなどに代表される半導体露光装置では、除振装置
上にＸＹステージが搭載されている。除振装置としては
受動的なものと能動的なものとがある。受動的除振装置
は、空気ばね、コイルばね、防振ゴムなどの振動吸収手
段により振動を減衰させる機能を持つ。しかし、上述の
如き振動吸収手段を備えた受動的除振装置においては、
床から伝播する振動についてはある程度減衰できても、
同装置上に搭載されているＸＹステージ自身が発生する
振動は有効に減衰できない、という問題がある。つま
り、ＸＹステージ自身の高速移動によって生じる反力は
除振装置を揺らせることになり、この振動はＸＹステー
ジの位置決め整定性を著しく阻害するものであった。さ
らに、受動的除振装置においては、床から伝播する振動
の絶縁（除振）とＸＹステージ自身の高速移動で発生す
る振動の抑制（制振）性能の間にトレードオフの問題が
あった。2. Description of the Related Art In a semiconductor exposure apparatus typified by an electron microscope using an electron beam or a stepper, an XY stage is mounted on a vibration isolator. There are a passive vibration isolation device and an active vibration isolation device. The passive vibration isolator has a function of attenuating the vibration by a vibration absorbing means such as an air spring, a coil spring, and a vibration-proof rubber. However, in the passive vibration isolator having the vibration absorbing means as described above,
Even if vibrations propagating from the floor can be damped to some extent,
There is a problem that vibrations generated by the XY stage mounted on the apparatus cannot be effectively attenuated. That is, the reaction force generated by the high-speed movement of the XY stage itself shakes the vibration isolator, and this vibration significantly impairs the positioning and stabilization of the XY stage. Further, in the passive vibration isolator, there is a trade-off problem between insulation (vibration isolation) of vibrations propagating from the floor and suppression (vibration suppression) performance of vibrations generated by high-speed movement of the XY stage itself.

【０００３】一方、ステージを搭載する定盤の位置を検
出し、その検出出力と所定の位置指令電圧とに基づいて
該定盤の位置をサーボ制御する能動的除振装置の場合、
後述するフィードフォワード制御を使用すれば事情は異
なってくるが、同装置が備えている可調整機構の範囲内
で上述のトレードオフが解消できるに過ぎなかった。そ
こで、ＸＹステージの位置決め整定性を改善するため
に、除振装置が支持する定盤の加速度を加速度センサを
使って検出して、それをＸＹステージを駆動する電力ア
ンプに正帰還する、いわゆる定盤加速度フィードバック
が採用されるようになっている。On the other hand, in the case of an active vibration isolator which detects the position of a surface plate on which a stage is mounted, and servo-controls the position of the surface plate based on the detected output and a predetermined position command voltage,
The situation will be different if the feedforward control described later is used, but the above trade-off can only be eliminated within the range of the adjustable mechanism provided in the device. Therefore, in order to improve the positioning and settling of the XY stage, the acceleration of the surface plate supported by the vibration isolator is detected using an acceleration sensor, and the detected result is positively fed back to the power amplifier that drives the XY stage. Board acceleration feedback is adopted.

【０００４】半導体露光装置において定盤に搭載された
ＸＹステージの上面図を示す図４に基づいて定盤加速度
フィードバックの構成と原理を説明しよう。同図におい
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４においては省
略している。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２３の出力であって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、ＰＩＤ補償器１５を通った信号によって左右
のリニアモータのコイル６Ｒ，６Ｌに電流を通電する電
力アンプ１６を励起している。ここで、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
にして目標値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。The configuration and principle of the surface plate acceleration feedback will be described with reference to FIG. 4 showing a top view of an XY stage mounted on a surface plate in a semiconductor exposure apparatus. In the figure, 1 is an XY stage, 2 is a fine movement stage mounted on the X stage 11 for fine positioning of the semiconductor wafer 3, 4 is a Y stage, and 5R and 5L are linear controls for positioning and controlling the Y stage 4, respectively. Moving magnet type mover of a motor, 6R and 6L are coils which are stators of a linear motor, 7 is a stage base, 8 is a base supported by active support legs 9a to 9d constituting an active vibration isolator. Reference numerals 10 and 10 denote acceleration sensors for surface plate acceleration feedback, which are mounted on the surface plate 8 and detect the acceleration of the Y stage 4 in the positioning direction. Note that an acceleration sensor for surface plate acceleration feedback is also mounted on the surface plate 8 for positioning with respect to the X stage 11, but is omitted in FIG. The position of the Y stage 4 is measured by irradiating the reflection mirror 12Y mounted on the fine movement stage 2 with the laser beam of the laser interferometer 13Y. This position measurement value is an output of the position command generating means 23 and is compared with a target value 14 of the position with respect to the Y stage 4 to become a position deviation signal. The signal passed through the PID compensator 15 causes the left and right linear motor coils 6R , 6L are excited. Where P is proportional and I is
Denotes integration, and D denotes differentiation. In this way, it is possible to perform positioning to the position specified by the target value 14 without a steady deviation.

【０００５】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を揺らせることに
なる。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の揺れの影
響を受けてしまい位置決め収束性を著しく損なってい
た。そこで、この定盤８の揺れにそって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１
２Ｙ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と考えられた。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。つま
り、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、その出力から高周波ノイズを除去するため
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に加算されている。ローパスフィルタ１７
では、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
くる定盤振動は最も抑制されたのである。[0005] However, when the Y stage 4 is rapidly accelerated or decelerated, the driving reaction force causes the base 8 to swing. Since the laser interferometer 13Y is integrated with the surface plate 8, the measured value of the Y stage 4 is also affected by the swing of the surface plate 8, and the positioning convergence is significantly impaired. Then, by moving the Y stage 4 along with the shaking of the surface plate 8, the laser interferometer 13Y and the reflection mirror 1 are moved.
It was considered that positioning convergence could be improved if the 2Y distance could be kept constant. A loop added for that purpose is a surface plate acceleration feedback loop. That is, the swing of the base 8 in the y-axis direction is measured by the acceleration sensor 10 and added to the power amplifier 16 via the low-pass filter 17 having an appropriate time constant in order to remove high-frequency noise from its output. Low-pass filter 17
Then, the gain can be adjusted simultaneously with the filtering. When the gain of the low-pass filter 17 is adjusted so as to obtain the feedback amount corresponding to the movable mass of the Y stage 4, the gain is superimposed on the position deviation signal of the Y stage 4. The coming platen vibration was most suppressed.

【０００６】さて、物理的直感から明白で、かつ理論的
にも明確となるのであるが、定盤加速度フィードバック
には上述したような最適値が存在する。その最適値と
は、ＸＹステージの可動質量分の加速度フィードバック
を施したとき、外乱からの応答を最も小さく抑制するこ
とができる、という意味である。この最適値より大きく
ても、また小さくても外乱からの応答は劣化させる。図
５には定盤加速度フィードバックの有無によるＸＹステ
ージの位置偏差信号の収束の様子を示す。同図（ａ）は
定盤加速度フィードバック無しの場合であり、約２［Ｈ
ｚ] という低周波の定盤振動がＸＹステージの位置偏差
信号に重畳している。しかし、定盤加速度フィードバッ
クの投入によって同図（ｂ）に示すように位置偏差信号
収束性が改善できる。Now, as apparent from physical intuition and clear from theory, there is an optimum value as described above for the surface plate acceleration feedback. The optimal value means that the response from disturbance can be suppressed to the minimum when acceleration feedback corresponding to the movable mass of the XY stage is performed. Even if it is larger or smaller than the optimum value, the response from disturbance is deteriorated. FIG. 5 shows how the position deviation signal of the XY stage converges depending on the presence or absence of the platen acceleration feedback. FIG. 9A shows the case without the surface plate acceleration feedback, and about 2 [H].
z] is superimposed on the position deviation signal of the XY stage. However, the convergence of the position error signal can be improved as shown in FIG.

【０００７】さて、定盤加速度フィードバックの最初の
適用例は、精密工学会誌「空気浮上式高速ＸＹステージ
の試作（ＪＳＰＥ−５２−１０，１９８６−１０−１７
１３）」に記載されている。ここでは、ステージの加減
速運転に伴う定盤運動の物理的解釈を通して定盤加速度
フィードバックの適用が想起され、その位置決めへの効
果を実験的に確認したものであった。特開平５−２５０
０４１「多重加速度フィードバック付き位置決め装置」
では、力学モデルを使って、位置の目標値入力に対する
応答と外乱応答とに及ぼす定盤加速度フィードバックの
効果を解析した。その結果を踏まえて、定盤加速度フィ
ードバックにおける最適値の存在を初めて導き出してい
る。この結果はより自由度の多い力学系へ拡張されてい
る。さらに、特開平５−１８９０５０「位置決め装置」
では、特に位置の目標値入力に対する応答性改善を目的
にして、２種類の加速度センサの出力を合成して広帯域
の定盤加速度を検出しその信号をフィードバックするこ
とを提案している。The first application example of the surface plate acceleration feedback is described in the Journal of Precision Engineering, Prototype of High-Speed XY Stage with Air Levitation (JSPE-52-10, 1986-10-17).
13)). Here, the application of the platen acceleration feedback was recalled through the physical interpretation of the platen motion accompanying the acceleration / deceleration operation of the stage, and the effect on the positioning was confirmed experimentally. JP-A-5-250
041 "Positioning device with multiple acceleration feedback"
Then, the effect of the surface plate acceleration feedback on the response to the input of the target value of the position and the disturbance response was analyzed using the dynamic model. Based on the results, we have derived for the first time the existence of an optimal value for the surface plate acceleration feedback. This result has been extended to a more flexible dynamical system. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-189050 "Positioning device"
Proposes to combine the outputs of two types of acceleration sensors to detect the broadband surface plate acceleration and feed back the signal, especially for the purpose of improving the responsiveness to a target position input.

【０００８】定盤加速度フィードバックは定盤上に搭載
されるＸＹステージの位置決め整定性を向上させる上で
優れた効果を発揮する。しかし、除振装置に対する姿勢
調整の度にＸＹステージの加速度フィードバックゲイン
を再調整する必要がある、ということが一つの問題であ
った。定盤加速度フィードバックのゲインには可動物体
の、すなわちＸステージあるいはＹステージの質量分の
加速度をフィードバックしたとき、最も外乱入力に対す
る応答を抑制できるという最適値が存在するにも拘ら
ず、除振装置の姿勢調整ごとにＸＹステージに対する定
盤加速度フィードバックのゲインを微妙に再調整しない
と位置決め整定を最適にすることはできなかった。この
理由は明らかである。除振装置の調整によってＸＹステ
ージが加減速運転したときの定盤８の姿勢が変化するか
らである。この微妙な姿勢変化はＸＹステージに施す定
盤加速度フィードバックの検出信号にも当然の如く重畳
してくる。例えば、ＸＹステージの駆動によって定盤８
がその方向に対して傾くという、いわゆるピッチング振
動を許容した調整であると、加速度センサ１０には定盤
の水平方向の加速度信号の他にピッチング振動の成分も
重畳してくる。この信号をＸＹステージの駆動振動に加
算する定盤加速度フィードバックを施すと、ＸＹステー
ジの位置決め方位とは無関係な定盤のピッチング振動の
成分に対してもＸＹステージを応動させてしまうのであ
る。したがって、本来の定盤加速度フィードバックゲイ
ンの最適値からは少なめのゲイン設定にすると位置決め
指標は最適となった。そして、除振装置によって支持さ
れる定盤の傾斜が小さい調整状態であると、定盤の水平
方向運動が支配的となって、定盤加速度フィードバック
のゲインを本来の最適値に限りなく近い値に設定するこ
とができ、位置決め指標の向上も図れるということにな
った。このような現象を回避または緩和するために、特
開平７−３０７２７９「ステージ位置決め制御装置」で
は、ＸＹステージを搭載した定盤を支持する能動的除振
装置を備えた場合であって、その能動的除振装置が装備
する加速度センサの出力を使って、その信号をＸＹステ
ージに対する定盤加速度フィードバックの信号として利
用することが提案されていた。より具体的には、能動的
除振装置を構成する各能動的支持脚内の加速度センサ出
力に基づいて水平方位の並進運動加速度成分を検出し、
その信号を定盤加速度フィードバック信号として使って
いた。The surface plate acceleration feedback has an excellent effect in improving the positioning and settling of the XY stage mounted on the surface plate. However, one problem is that it is necessary to readjust the acceleration feedback gain of the XY stage every time the posture of the vibration isolator is adjusted. Despite the fact that the gain of the surface plate acceleration feedback has an optimum value that can minimize the response to disturbance input when the acceleration of the mass of the movable object, that is, the X stage or the Y stage, is fed back, The positioning stabilization could not be optimized unless the gain of the platen acceleration feedback for the XY stage was delicately adjusted each time the posture was adjusted. The reason for this is clear. This is because the posture of the base 8 when the XY stage performs the acceleration / deceleration operation changes due to the adjustment of the vibration isolation device. This subtle change in attitude is naturally superimposed on the detection signal of the platen acceleration feedback applied to the XY stage. For example, the surface plate 8 is driven by driving the XY stage.
In this case, the pitch sensor is tilted with respect to the direction, that is, the adjustment that allows the so-called pitching vibration. If the platen acceleration feedback for adding this signal to the drive vibration of the XY stage is applied, the XY stage will also respond to the component of the pitching vibration of the platen, which is unrelated to the positioning orientation of the XY stage. Therefore, when the gain is set to be smaller than the original optimal value of the surface plate acceleration feedback gain, the positioning index becomes optimal. When the inclination of the surface plate supported by the vibration isolator is small, the horizontal movement of the surface plate becomes dominant, and the gain of the surface plate acceleration feedback is set to a value as close as possible to the original optimum value. , And the positioning index can be improved. In order to avoid or mitigate such a phenomenon, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-307279 “Stage positioning control device” discloses a case where an active vibration isolator for supporting a surface plate on which an XY stage is mounted is provided. It has been proposed to use the output of an acceleration sensor provided in a dynamic vibration isolator and use the signal as a signal of a surface plate acceleration feedback to the XY stage. More specifically, a translational acceleration component in a horizontal direction is detected based on the output of an acceleration sensor in each active support leg that constitutes the active vibration isolation device,
The signal was used as a platen acceleration feedback signal.

【０００９】図６に能動的支持脚が備える加速度センサ
を使った定盤の並進とヨーイング振動を検出した例を示
す。同図上段のＳt は並進を、下段のＳr はヨーイング
振動の加速度出力を示す。固有周期は明らかに異なって
おり２種類の振動を明確に弁別して検出できていること
が了解される。定盤加速度フィードバックには上段のＳ
t が使われた。加速度センサ１０の出力は、ほとんどが
定盤のｙ軸方向の振動成分であるが、それ以外の定盤振
動の成分も重畳している。しかるに、図６上段のＳt を
使ったとき、少なくとも定盤のヨーイング振動Ｓr は排
除して定加速度フィードバックが行なわれたので、Ｙス
テージ４の位置決め整定性を向上させることが期待でき
たし、実験結果もそれを実証した。しかし、能動的除振
装置が正常に動作している状態でしかＸＹステージに対
して定盤加速度フィードバックが掛けられないという不
具合も抱えていた。図４の如く定盤８に定盤加速度フィ
ードバック専用の加速度センサ１０を備える場合には、
能動的除振装置の状態を問題にすることなしにＸＹステ
ージに対して定盤加速度フィードバックを施すことがで
き、したがってＸＹステージを含めた各ユニットを素早
く立ち上げていくときには便利な構成であった。FIG. 6 shows an example in which translation and yawing vibration of a surface plate are detected using an acceleration sensor provided in an active support leg. The S t is the translation in the drawing the upper, lower S r denotes the acceleration output of the yawing vibration. It is understood that the natural periods are clearly different and the two types of vibrations can be clearly discriminated and detected. For the surface plate acceleration feedback, upper S
t was used. Most of the output of the acceleration sensor 10 is a vibration component in the y-axis direction of the surface plate, but other components of the surface vibration are also superimposed. However, when using the Figure 6 the upper part of S t, since at least the surface plate yawing vibration S r of excluded to constant acceleration feedback is performed, I was able expected to improve the positioning settling performance of the Y stage 4 , And the experimental results proved it. However, there is also a problem that surface plate acceleration feedback can be applied to the XY stage only when the active vibration isolation device is operating normally. When the surface plate 8 is provided with an acceleration sensor 10 dedicated to surface plate acceleration feedback as shown in FIG.
The platen acceleration feedback can be applied to the XY stage without making the state of the active anti-vibration device a problem, and therefore, it is a convenient configuration when quickly starting up each unit including the XY stage. .

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】定盤加速度フィードバ
ックはＸＹステージの位置決め整定時間短縮を図ること
において多大の寄与がある。しかし、ＸＹステージのさ
らなる位置決め時間短縮を図ろうと欲したとき、下記の
ような課題が残されていた。 （１）従来の加速度フィードバックは、ＸＹステージの
各移動方向ごとに定盤上の一部位に設けた加速度センサ
の出力を使って実現されていた。しかし、加速度センサ
の信号中にはＸＹステージの位置決め方位にとって無関
係な定盤運動の信号も混入していた。それは、定盤のピ
ッチング、ローリングおよびヨーイング成分である。 （２）定盤加速度フィードバックにとって無関係な振動
成分はＸＹステージの位置決め整定を阻害するのみなら
ず、ＸＹステージ本来の位置決め性能を定盤の振動姿態
に左右させてしまう、という課題を抱えることになっ
た。すなわち、ＸＹステージの位置決め性能が受動的除
振装置あるいは能動的除振装置の調整状態に依存する、
という問題を抱えていた。 （３）ＸＹステージの運動によって生起する定盤の水平
振動が、定盤上に設けた一部位の出力をもって代表でき
ないことは従来から分かっていた。このため、既に特開
平７−３０７２７９「ステージ位置決め制御装置」で
は、定盤上１箇所に設置した定盤加速度フィードバック
用の加速度センサの使用に代えて、能動的除振装置が持
っている加速度センサを使った定盤加速度フィードバッ
クの実施を提案していた。ここでは、ＸＹステージをま
たぐ距離に配置されることになる能動的除振装置内の加
速度センサを使って、定盤の水平方向の並進加速度を検
出し、これを定盤加速度フィードバックの信号として使
用した。したがって、並進運動以外の定盤のヨーイング
振動成分は排除され、その加速度信号を使った定盤加速
度フィードバックによりてＸＹステージの位置決め時間
短縮を図ることができた。しかし、能動的除振装置を構
成する機構部材のローカルな振動あるいは、同装置を設
置する基礎の構造部材の振動が著しい場合、この振動も
ＸＹステージの駆動系の中に導入させてしまい、位置決
め時間の統計分布を単峰性から双峰性へと変質させるこ
ともあった。位置決め時間の平均値を確実に低下させる
効果はあるものの、能動的除振装置が完全に立ち上げた
状態でしか定盤加速度フィードバックを投入することが
できず、したがってデバック行為の実施には若干の不都
合も残していた。The platen acceleration feedback greatly contributes to shortening the positioning and setting time of the XY stage. However, when it was desired to further reduce the positioning time of the XY stage, the following problems remained. (1) Conventional acceleration feedback is realized using the output of an acceleration sensor provided at a part of the surface plate for each moving direction of the XY stage. However, the signal from the acceleration sensor also contains a signal of the platen motion irrelevant to the positioning orientation of the XY stage. It is the pitching, rolling and yawing component of the platen. (2) The vibration component unrelated to the surface plate acceleration feedback not only hinders the positioning of the XY stage, but also has a problem that the original positioning performance of the XY stage is influenced by the vibration state of the surface plate. Was. That is, the positioning performance of the XY stage depends on the adjustment state of the passive vibration isolation device or the active vibration isolation device.
Had a problem. (3) It has been known that horizontal vibration of the surface plate caused by the movement of the XY stage cannot be represented by the output of a part of the surface plate provided on the surface plate. For this reason, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-307279 "Stage positioning control device", an acceleration sensor provided in an active anti-vibration device is used instead of using a surface plate acceleration feedback acceleration sensor installed at one place on the surface plate. It was proposed to implement the surface plate acceleration feedback using. Here, the horizontal translational acceleration of the surface plate is detected using an acceleration sensor in the active anti-vibration device that is arranged at a distance straddling the XY stage, and this is used as a signal of the surface plate acceleration feedback. did. Therefore, the yawing vibration component of the surface plate other than the translational motion is eliminated, and the positioning time of the XY stage can be reduced by the surface plate acceleration feedback using the acceleration signal. However, when the local vibration of the mechanical member constituting the active vibration isolator or the vibration of the structural member on which the device is installed is remarkable, this vibration is also introduced into the drive system of the XY stage, and the positioning is performed. The statistical distribution of time could be altered from unimodal to bimodal. Although it has the effect of reliably lowering the average value of the positioning time, the platen acceleration feedback can be input only when the active anti-vibration device has been completely started up. Inconvenience was also left.

【００１１】なお、ＸＹステージを含めた定盤を支持す
る能動的除振装置も上述の課題を招いた根本原因を抱え
ている。同装置ではダンピングを付与するための加速度
センサを多用している。同センサの出力中にも本来必要
な振動成分の他に不要な振動成分が混入しており、振動
制御ループの性能向上を阻害するものであった。このよ
うに、加速度センサを多数使用する能動的除振装置にお
いても、同センサ自身の姿勢変化に原因して不要な信号
が発生し、それがフィードバックループに入り込むと振
動制御ループの性能は劣化する。この事情はＸＹステー
ジに対する定盤加速度フィードバックの場合と同様であ
る。The active vibration isolator supporting the surface plate including the XY stage also has a root cause of the above-mentioned problem. In this device, an acceleration sensor for providing damping is frequently used. Unnecessary vibration components as well as originally required vibration components are mixed in the output of the sensor, which hinders the performance improvement of the vibration control loop. As described above, even in an active vibration isolator using a large number of acceleration sensors, an unnecessary signal is generated due to a change in attitude of the sensor itself, and when it enters a feedback loop, the performance of the vibration control loop is deteriorated. . This situation is the same as in the case of surface plate acceleration feedback for the XY stage.

【００１２】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものである。すなわち、本発明は、ステージおよび
定盤の振動を抑え、ステージ位置決め制御装置において
は位置決め精度の向上および位置決め時間の短縮を、能
動的除振装置においては除振および制振性能の向上を図
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. That is, the present invention suppresses the vibration of the stage and the surface plate, improves the positioning accuracy and shortens the positioning time in the stage positioning control device, and improves the vibration isolation and vibration suppression performance in the active vibration isolation device. With the goal.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のステージ位置決め制御装置は、定盤と、この
上に搭載された精密位置決めのステージと、定盤のピッ
チング、ローリングおよびヨーイング振動を検出するた
めのピッチング、ローリングおよびヨーイング検出手段
と、定盤上のステージの駆動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とを備え、加
速度センサの出力に含まれるステージの駆動方向以外の
振動成分をピッチング検出手段、ローリング検出手段お
よびヨーイング検出手段により検出した信号に基づいて
除去し、得られた加速度信号を適切な時定数および最適
なゲインを持たせたフィルタを介してステージを駆動す
る電力アンプに加算している。In order to achieve the above object, a stage positioning control apparatus according to the present invention comprises a surface plate, a precision positioning stage mounted thereon, and pitching, rolling and yawing vibrations of the surface plate. A pitching, rolling and yawing detecting means for detecting the acceleration of the stage on the surface plate, and an acceleration sensor for the surface plate acceleration feedback for detecting the acceleration of the stage on the surface plate. The driving direction of the stage included in the output of the acceleration sensor Other vibration components are removed based on the signals detected by the pitching detection means, the rolling detection means and the yawing detection means, and the obtained acceleration signal is passed through a filter having an appropriate time constant and an optimum gain to the stage. It is added to the driving power amplifier.

【００１４】ピッチング、ローリングおよびヨーイング
検出手段としては、定盤上に設置された傾斜計を用いる
ことができる。あるいは、ピッチング、ローリングおよ
びヨーイング検出手段は、定盤上に設置されたジャイロ
センサと、その出力を１階微分する演算手段とで構成し
ても構わない。さらには、ピッチング、ローリングおよ
びヨーイングは、定盤を支持する除振装置が能動的除振
装置である場合には、その除振装置が内蔵する複数の加
速度センサの出力に基づいて演算によって求められたも
のであってもよい。ここで、最適なフィードバックのゲ
インはステージの可動質量に相当する量である。また、
本発明の能動的除振装置は、上述した精密位置決めのス
テージなどを搭載する定盤を支持するものであり、この
能動的除振装置は、加速度センサと、この加速度センサ
の近傍の傾斜計を対として備え、加速度計の出力に含ま
れる傾き成分を傾斜計の出力に基づいて除去し、除去し
て得られる加速度信号をフィードバックする振動制御ル
ープを有する。As a means for detecting pitching, rolling and yawing, an inclinometer installed on a surface plate can be used. Alternatively, the pitching, rolling, and yawing detecting means may be constituted by a gyro sensor installed on a surface plate and a calculating means for differentiating the output of the gyro sensor by the first order. Further, pitching, rolling, and yawing are obtained by calculation based on the outputs of a plurality of acceleration sensors built in the vibration isolation device when the vibration isolation device supporting the surface plate is an active vibration isolation device. May be used. Here, the optimal feedback gain is an amount corresponding to the movable mass of the stage. Also,
The active anti-vibration device of the present invention supports a surface plate on which the above-described precision positioning stage is mounted, and the active anti-vibration device includes an acceleration sensor and an inclinometer near the acceleration sensor. A vibration control loop is provided as a pair, which removes a tilt component included in the output of the accelerometer based on the output of the inclinometer, and feeds back an acceleration signal obtained by the removal.

【００１５】[0015]

【作用】本発明によれば、ＸＹステージに対する定盤加
速度フィードバックのために備えられている加速度セン
サの出力には、定盤のピッチング、ローリングおよびヨ
ーイング振動による加速度出力が含まれないような補正
が施される。そして、ＸＹステージの位置決め方位であ
る水平方向だけの加速度を出力させる。その補正出力に
基づいて定盤加速度フィードバックを施す。したがっ
て、定盤のピッチング、ローリングおよびヨーイング振
動といったＸＹステージの位置決め方向とは無関係な加
速度成分が定盤加速度フィードバックのループを介して
ＸＹステージを駆動することはないので、除振装置の姿
勢調整の良否に依存することなく位置決め整定性が改善
し、かつそれがばらつかないように作用する。According to the present invention, the output of the acceleration sensor provided for feedback of the acceleration of the surface plate to the XY stage is corrected so as not to include the acceleration output due to the pitching, rolling and yawing vibrations of the surface plate. Will be applied. Then, an acceleration is output only in the horizontal direction, which is the positioning orientation of the XY stage. The platen acceleration feedback is performed based on the corrected output. Therefore, acceleration components unrelated to the positioning direction of the XY stage, such as pitching, rolling, and yawing vibrations of the surface plate, do not drive the XY stage through the surface plate acceleration feedback loop. The positioning settability is improved without depending on the quality and works so as not to vary.

【００１６】本発明において、能動的除振装置が内蔵す
る複数の加速度センサの出力に基づいてピッチング、ロ
ーリングおよびヨーイングを検出する実施の形態は、特
開平７−３０７２７９の思想を拡張するものである。た
だし、定盤加速度フィードバック専用の加速度センサ１
０は備える。しかし、ＸＹステージの位置決め整定に関
係する定盤の振動成分のみ抽出するため、それ以外の定
盤振動成分を別に設けた検出手段を使って検出する。そ
して、定盤加速度フィードバック用の加速度センサ１０
の出力信号に含まれておりＸＹステージの位置決めにと
って不要な振動をこの別に設けた検出手段の出力を使っ
て除去し、その信号に基づいて定盤加速度フィードバッ
クを行なうものである。In the present invention, the embodiment in which pitching, rolling and yawing are detected based on the outputs of a plurality of acceleration sensors incorporated in the active vibration isolation device is an extension of the idea of JP-A-7-307279. . However, acceleration sensor 1 dedicated to surface plate acceleration feedback
0 is provided. However, in order to extract only the vibration components of the surface plate related to the positioning and setting of the XY stage, other vibration components of the surface plate are detected by using a separately provided detecting means. And an acceleration sensor 10 for surface plate acceleration feedback
And vibration unnecessary for positioning of the XY stage, which are included in the output signal of the XY stage, are removed by using the output of the separately provided detecting means, and the platen acceleration feedback is performed based on the signal.

【００１７】本発明の能動的除振装置においては、該能
動的除振装置が振動制御用として備える加速度センサの
近傍に対としての傾斜計を設け、その出力に基づいて加
速度センサの傾きによる成分をキャンセルする。そし
て、傾きに原因した成分を除去した加速度信号を使って
振動制御ループが構成されるので、ダンピング性能を良
好ならしめるように作用する。In the active vibration isolator according to the present invention, a pair of inclinometers are provided in the vicinity of the acceleration sensor provided for vibration control in the active vibration isolator, and a component based on the inclination of the acceleration sensor is provided based on the output of the inclinometer. Cancel Then, since the vibration control loop is formed using the acceleration signal from which the component caused by the inclination has been removed, the vibration control loop acts to improve the damping performance.

【００１８】なお、能動的除振装置を対象にして本実施
の形態とほぼ同様の狙いを持つ公知例として特開平９−
７４０６１「除振装置及び露光装置」がある。ここで
は、除振台が大きな振幅で揺らされて傾いた場合に、水
平方向の加速度センサは、本来の検出方位の加速度と共
に定盤の傾きに比例した重力加速度成分を検出してしま
うことに注意を向けている。この重力加速度成分は能動
的除振装置における振動制御ループに悪影響を与えるの
で、加速度センサの出力からこの成分を除去している。
具体的には、３つの鉛直方向変位センサの出力から得ら
れる水平面に対する傾斜方位変位に基づいて各水平加速
度センサの検出値に含まれる重力加速度成分を除去する
という制御ブロック図を開示している。従来の能動的除
振装置では重力加速度成分までも考慮した公知例はな
く、振動制御ループの高性能化を図るための優れた着眼
を具現化したものと考えられる。しかし、この公知例に
おいては、加速度センサの出力に現われる重力加速度成
分を変位センサの出力に基づいてキャンセルするので、
信号同士の整合性が問題になると考えられる。As a known example of an active vibration isolator, which has substantially the same aim as that of the present embodiment, Japanese Patent Application Laid-Open No.
74061 “An anti-vibration device and an exposure device”. Here, note that when the anti-vibration table is shaken and tilted with a large amplitude, the horizontal acceleration sensor detects the gravitational acceleration component proportional to the inclination of the surface plate together with the acceleration in the original detection direction. Is pointing. Since this gravitational acceleration component has an adverse effect on the vibration control loop in the active vibration isolator, this component is removed from the output of the acceleration sensor.
Specifically, there is disclosed a control block diagram for removing a gravitational acceleration component included in a detection value of each horizontal acceleration sensor based on an inclination and azimuth displacement with respect to a horizontal plane obtained from outputs of three vertical displacement sensors. There is no known example that considers even the gravitational acceleration component in the conventional active vibration isolation device, and it is considered that an excellent focus for realizing a high-performance vibration control loop is realized. However, in this known example, since the gravitational acceleration component appearing in the output of the acceleration sensor is canceled based on the output of the displacement sensor,
It is considered that the consistency between signals becomes a problem.

【００１９】[0019]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１に本発明の一実施例を示す。図中、既に説明が
済んでいる箇所については同一符号を付けて再度の解説
は省略する。同図において、1８は定盤８のピッチング振
動を検出するピッチング検出手段、１９は定盤８のロー
リング振動を検出するローリング検出手段、２０は定盤
８のヨーイングを検出するヨーイング検出手段である。
それら検出手段の各出力は電気信号に変換すべくそれぞ
れピッチング、ローリングおよびヨーイング検出回路２
１Ｐ，２１Ｒ，２１Ｙに入力されており、各検出回路２
１Ｐ，２１Ｒ，２１Ｙの出力は定盤水平加速度検出回路
２２ヘの入力となっている。検出回路２２へのもう一つ
の入力はメインの信号となる定盤８の水平方向加速度を
検出する加速度センサ１０の出力である。検出回路２２
の出力は加速度センサ１０に含まれているピッチング、
ローリング、そしてヨーイング成分が排除されたものと
なり、定盤８の純粋な水平方向の加速度信号となる。こ
の信号を適切な時定数を有するローパスフィルタ１７を
介し、かつフィルタ１７で最適なゲインを持たせて電力
アンプ１６に加算するという定盤加速度フィードバック
を構成する。このようにすると、Ｙステージ４の駆動に
原因するが、その位置決めにとっては不要な振動成分が
定盤加速度フィードバックループを介して電力アンプ１
６へ印加されることがないので、Ｙステージ４の位置決
め収束性を乱すことがないように作用する。もちろん、
不図示であるが、Ｘステージ１１に対する定盤加速度フ
ィードバックも同様の構成になる。このようなステージ
位置決め制御装置であると、受動的あるいは能動的除振
装置に原因して定盤８の姿勢が多少乱れた状態にあって
も、ステージの位置決めを確実に実行することができ
る。また、ステージに対するデバック時に、検出回路２
１Ｐ，２１Ｒ，２１Ｙから出力が得られない状態にあっ
ても、定盤加速度フィードバック専用の加速度センサ１
０を備えていれば、Ｙステージ４の位置決め性能の相当
のレベルまで確認することができる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, parts that have already been described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In the figure, reference numeral 18 denotes a pitching detecting means for detecting the pitching vibration of the base 8, 19 a rolling detecting means for detecting the rolling vibration of the base 8, and 20 a yawing detecting means for detecting the yawing of the base 8.
Each output of these detecting means is converted to an electric signal by a pitching, rolling and yawing detecting circuit 2 respectively.
1P, 21R, and 21Y, and each detection circuit 2
The outputs of 1P, 21R, and 21Y are input to the surface plate horizontal acceleration detection circuit 22. Another input to the detection circuit 22 is an output of the acceleration sensor 10 which detects a horizontal acceleration of the base 8 as a main signal. Detection circuit 22
Is the pitching included in the acceleration sensor 10,
The rolling and yawing components are eliminated, and a pure horizontal acceleration signal of the base 8 is obtained. This signal is passed through a low-pass filter 17 having an appropriate time constant, and is added to the power amplifier 16 with the filter 17 having an optimum gain. In this case, a vibration component which is caused by driving of the Y stage 4 but is unnecessary for the positioning thereof is transmitted to the power amplifier 1 via the platen acceleration feedback loop.
6 does not disturb the positioning convergence of the Y stage 4. of course,
Although not shown, the platen acceleration feedback to the X stage 11 has the same configuration. With such a stage positioning control device, the stage can be reliably positioned even when the attitude of the surface plate 8 is slightly disturbed due to the passive or active vibration isolation device. Also, when debugging the stage, the detection circuit 2
Acceleration sensor 1 dedicated to surface plate acceleration feedback even when no output is obtained from 1P, 21R, 21Y
If 0 is provided, the positioning performance of the Y stage 4 can be confirmed to a considerable level.

【００２０】なお、ピッチング検出手段１８、ローリン
グ検出手段１９、ヨーイング検出手段２０としては傾斜
計が使用できる。また、これら検出手段としてジャイロ
センサを充てることもできる。ただし、ジャイロセンサ
の出力は一般に速度となるため、その出力に対して一階
微分の操作を行なう処理を検出回路２１Ｐ，２１Ｒ，２
１Ｙに含めて加速度に変換してから定盤水平加速度検出
回路２２に入力する必要がある。さらには、複数の加速
度センサを定盤上に適切に配置して、それらの出力から
定盤８のピッチング、ローリング、およびヨーイング振
動を求めて定盤水平加速度検出回路２２へと入力し、加
速度センサ１０の出力からこれらの不要振動を除去する
ことも可能である。As the pitching detecting means 18, rolling detecting means 19 and yawing detecting means 20, inclinometers can be used. In addition, a gyro sensor can be used as these detecting means. However, since the output of the gyro sensor generally has a speed, processing for performing a first-order differentiation operation on the output is performed by the detection circuits 21P, 21R, and 2D.
It is necessary to convert the acceleration into the acceleration included in 1Y before inputting it to the surface plate horizontal acceleration detection circuit 22. Further, a plurality of acceleration sensors are appropriately arranged on a surface plate, and pitching, rolling, and yawing vibrations of the surface plate 8 are obtained from their outputs and input to a surface acceleration detection circuit 22 for acceleration. It is also possible to remove these unwanted vibrations from the output of 10.

【００２１】[0021]

【第２の実施例】第１の実施例では、定盤加速度フィー
ドバック用加速度センサ１０の出力に含まれるピッチン
グ、ローリング、そしてヨーイング振動を排除する構成
を示した。しかしながら、同様の考えをＸＹステージを
搭載する能動的除振装置へと展開することも可能であ
る。能動的除振装置では、振動制御のために加速度セン
サを使用する。定盤加速度フィードバック専用の加速度
センサ１０と同様にサーボ型と称するものである。この
タイプの加速度センサは圧電型の加速度計と異なりほぼ
直流からの出力が得られ、それ故、同加速度センサ自身
の姿勢変化に対しても敏感に感応する。図１に示す能動
的除振装置を構成する能動的支持脚９ａの内部には、一
般に、水平および鉛直方向の不図示のアクチュエータが
内蔵されており、それぞれの方位の加速度を検出するた
めに、サーボ型の加速度センサが備えられている。そし
て、ほとんどの場合、加速度センサの姿勢変化とドリフ
トとを除去するために、同センサの出力を極低周波に折
点を有する直流カットフィルタに通して得られる信号を
フィードバック信号として使っていた。直流カットフィ
ルタの折点周波数の位置は制御特性に甚大な影響を及ぼ
すことが分かっているが、従来からできる限り低い周波
数に設定するのみであった。また、加速度センサの出力
に対して直流カットフィルタを挿入しておくことは慣習
的ないしはなかば常識となっていた。しかし、直流カッ
トフィルタを用いることなしに、加速度センサ自身の裸
の特性を使いきることができれば能動的除振装置の除振
および制振特性を従前に比べて向上させることができる
ことは確実であった。[Second Embodiment] In the first embodiment, a configuration has been described in which pitching, rolling, and yawing vibrations included in the output of the acceleration sensor 10 for surface plate acceleration feedback are eliminated. However, it is also possible to extend the same idea to an active vibration isolator equipped with an XY stage. In an active vibration isolator, an acceleration sensor is used for vibration control. This is called a servo type similarly to the acceleration sensor 10 dedicated to the surface plate acceleration feedback. Unlike a piezoelectric accelerometer, this type of accelerometer can obtain an output substantially from direct current, and is therefore sensitive to changes in the attitude of the accelerometer itself. In general, horizontal and vertical actuators (not shown) are built in the active support legs 9a constituting the active vibration isolation device shown in FIG. 1, and in order to detect the acceleration in each direction, A servo-type acceleration sensor is provided. In most cases, a signal obtained by passing the output of the acceleration sensor through a DC cut filter having a turning point at an extremely low frequency is used as a feedback signal in order to remove a posture change and a drift of the acceleration sensor. It has been found that the position of the corner frequency of the DC cut filter has a great effect on the control characteristics, but conventionally only the frequency was set as low as possible. Also, it has been customary or common sense to insert a DC cut filter for the output of the acceleration sensor. However, if the nakedness characteristics of the acceleration sensor itself can be used up without using a DC cut filter, it is certain that the vibration isolation and vibration suppression characteristics of the active vibration isolation device can be improved as compared with the past. Was.

【００２２】先にも述べたように、能動的除振装置に姿
勢変化があると、主に水平方向の加速度信号を検出した
いにも拘わらず、加速度センサの傾きに原因した信号も
含まれてしまうためこれをそのままフィードバックする
と、振動制御ループの特性を劣化させていた。そこで、
加速度センサ自身の傾きを検出する傾斜計をその近傍に
備えて、加速度センサの出力信号の中から、同センサの
傾きに起因した成分を傾斜計の出力を使ってキャンセル
することを考える。傾斜計も一種の加速度センサであ
り、姿勢変化による影響を除去しようとする加速度セン
サの出力との整合性はよい。As described above, if there is a change in the attitude of the active vibration isolator, a signal caused by the inclination of the acceleration sensor is also included, although it is desired to mainly detect a horizontal acceleration signal. Therefore, if this is fed back as it is, the characteristics of the vibration control loop are deteriorated. Therefore,
It is considered that an inclinometer for detecting the inclination of the acceleration sensor itself is provided in the vicinity thereof and a component caused by the inclination of the acceleration sensor is canceled from the output signal of the acceleration sensor by using the output of the inclinometer. The inclinometer is also a type of acceleration sensor, and has good consistency with the output of the acceleration sensor that attempts to remove the influence of the posture change.

【００２３】図２に、能動的除振装置を構成する能動的
支持脚９ａへの適用を水平１軸に限定して示す。同図に
おいて、２４ａは水平ｙ軸方向の加速度センサであり、
その出力信号に基づいて能動的支持脚９ａにダンピング
を付与する振動制御ループが構成される。２５ａは加速
度センサ２４ａの極く近傍に配置された傾斜計である。
これを定盤８のｘ軸回りの姿勢変化を感知するセンサと
して使用し、加速度センサ２４ａの出力信号の中に含ま
れるｘ軸回りの回転成分を除去する演算を行なう。演算
後の信号は、ゲイン補償器２６を介して、不図示の空気
ばねアクチュエータに作動流体の空気を給排気するサー
ボバルブ (不図示）を駆動する電圧電流変換器３３の前
段へと負帰還している。また、能動的支持脚９ａ内にあ
る不図示の位置センサの出力は位置検出回路２７を通っ
て目標値設定手段２８が設定する電圧と比較して位置偏
差信号となし、この位置偏差信号をＰＩ補償器３０に通
して電圧電流変換器３３を励起している。FIG. 2 shows an application to the active support leg 9a constituting the active vibration isolator, limited to one horizontal axis. In the figure, reference numeral 24a denotes an acceleration sensor in the horizontal y-axis direction,
A vibration control loop for damping the active support leg 9a based on the output signal is formed. 25a is an inclinometer arranged very close to the acceleration sensor 24a.
This is used as a sensor for sensing a change in attitude of the base 8 around the x-axis, and an operation for removing a rotation component around the x-axis included in the output signal of the acceleration sensor 24a is performed. The signal after the calculation is negatively fed back via a gain compensator 26 to a preceding stage of a voltage / current converter 33 that drives a servo valve (not shown) that supplies and exhausts air of a working fluid to an air spring actuator (not shown). ing. The output of the position sensor (not shown) in the active support leg 9a passes through the position detection circuit 27 and is compared with the voltage set by the target value setting means 28 to produce a position deviation signal. The voltage-current converter 33 is excited through the compensator 30.

【００２４】さらに、図２の考えを多軸へと展開した装
置構成を図３に示す。同図は、複数個の能動的支持脚を
備えて、これら支持脚を定盤の運動モードに着目した既
知の運動モード別非干渉化によって姿勢制御した装置構
成である。同図では、能動的支持脚９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄが定盤８の四隅に配置されている。加速度センサと
傾斜計は対として各能動的支持脚内に備えられる。制御
の方位軸は、支持脚９ａがｙ軸、支持脚９ｂがｘ軸、支
持脚９ｃがｙ軸、支持脚９ｄがｘ軸となっている。これ
らの方向の主たる振動を検出するための加速度センサは
２４ａ〜２４ｄであり、各方向への傾きを検出するため
の傾斜計２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄをその近傍に
対として備えている。これらの信号は電気信号へと変換
され、各加速度センサ２４ａ〜２４ｄの出力（ＡＡa ，
ＡＡb ，ＡＡc ，ＡＡd ）の中に含まれている傾斜成分
を傾斜計２５ａ〜２５ｄの出力（ＢＢa ，ＢＢb ，ＢＢ
c，ＢＢd ）信号を使って取り除き、純粋な水平方向の
加速度信号（Ａa ，Ａb ，Ａc ，Ａd ）を得ている。続
いて、この信号は加速度に関する運動モード抽出手段２
９Ａへの入力となり、その出力は運動モード別加速度信
号（Ａx ，Ａy ，Ａθz ）となる。各運動モード加速度
信号ごとにダンピングを調整すべくゲイン補償器２６
ｘ，２６ｙ，２６θｚに導かれて運動モ一ド別加速度フ
ィードバック信号（ａx ，ａy ，ａθz ）となり、運動
モード分配手段３１の前段に負帰還している。位置セン
サ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの出力（Ｐa ，Ｐ
b ，Ｐc ，Ｐd ）は各軸に対する平衡位置を指定する目
標値設定手段２８の信号と比較された後、位置偏差信号
（ｅa ，ｅb ，ｅc ，ｅd ）が算出される。この信号は
定盤８の運動モード別位置偏差信号（ｅx ，ｅy ，ｅθ
z ）を算出するための運動モード抽出手段２９Ｐに導か
れる。運動モード偏差信号 (ｅx ，ｅy ，ｅθz ）のそ
れぞれに対してＰＩ補償器３０ｘ，３０ｙ，３０θｚを
通している。この信号と先に説明した運動モード別の加
速度フィードバック信号（ａx ，ａy ，ａθz）とは加
算されて運動モード別の駆動信号（ｄx ，ｄy ，ｄθ
z ）を生成する。この信号は運動モード分配手段３１を
経て各軸への駆動信号（ｄa ，ｄb ，ｄc，ｄd ）を生
成して、各能動的支持脚内に在る不図示の空気ばねアク
チュエータに作動流体の空気を給排気するサーボバルプ
（不図示）を駆動する電圧電流変換器（ＶＩ変換器）３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを励起している。FIG. 3 shows an apparatus configuration in which the idea of FIG. 2 is expanded to multiple axes. FIG. 1 shows an apparatus configuration in which a plurality of active support legs are provided, and the posture of these support legs is controlled by decoupling according to a known motion mode focusing on the motion mode of the surface plate. In the figure, active support legs 9a, 9b, 9c,
9 d are arranged at four corners of the surface plate 8. An accelerometer and inclinometer are provided as a pair in each active support leg. The azimuth axis of the control is such that the support leg 9a is the y axis, the support leg 9b is the x axis, the support leg 9c is the y axis, and the support leg 9d is the x axis. Accelerometers 24a to 24d for detecting main vibrations in these directions are provided, and inclinometers 25a, 25b, 25c, 25d for detecting inclinations in each direction are provided as a pair in the vicinity thereof. These signals are converted into electric signals, and the outputs (AA a ,
AA b , AA c , AA d ) are output from the inclinometers 25 a to 25 d (BB a , BB b , BB).
c , BB d ) signal to obtain pure horizontal acceleration signals (A a , Ab , A c , A d ). Subsequently, this signal is used as the motion mode extraction means 2 for acceleration.
9A, and its output is an acceleration signal (A x , A y , Aθ z ) for each motion mode. Gain compensator 26 to adjust damping for each motion mode acceleration signal
x, 26y, guided to 26θz with motion mode one de by acceleration feedback signal (a x, a y, aθ z) becomes, and negatively fed back to the preceding stage of the motion mode distributing means 31. The outputs (P a , P a) of the position sensors 27a, 27b, 27c, 27d
b, then P c, P d) is that is compared with the signal of the target value setting means 28 for designating the equilibrium position for each axis, the position deviation signal (e a, e b, e c, e d) is calculated . Motion mode by the position deviation signal of the signal plate 8 (e x, e y, eθ
It is guided to the exercise mode extracting means 29P for calculating z ). Motion mode deviation signal (e x, e y, eθ z) PI compensator 30x for each, 30y, and through 30Shitaz. The signal with the previous exercise mode-specific acceleration feedback signals described (a x, a y, aθ z) adding the has been motion mode by the driving signals (d x, d y, dθ
z ). This signal generates drive signals (d a , d b , d c , d d ) for each axis via the motion mode distribution means 31, and is applied to an air spring actuator (not shown) in each active support leg. Voltage-to-current converter (VI converter) 3 for driving a servo valve (not shown) for supplying and discharging air of the working fluid
3a, 33b, 33c and 33d are excited.

【００２５】上述した装置構成の中で、加速度信号（Ａ
a ，Ａb ，Ａc ，Ａd ）は、定盤８のｘあるいはｙ軸の
まさに水平方向の加速度信号である。従来、定盤８の姿
勢調整の不備ないしは、そこに搭載される精密機器の加
減速運転に起因した定盤８の面内の傾斜とによって加速
度センサ２４ａ〜２４ｄ自身も傾斜させることになり、
主たる水平方向の加速度信号の他に傾斜成分もそこに重
畳させることになっていた。しかし、本実施例では加速
度センサの出力（ＡＡa ，ＡＡb ，ＡＡc ，ＡＡd ）か
ら、傾斜計の出力（ＢＢa ，ＢＢb ，ＢＢc ，ＢＢd ）
に基づいて傾斜成分を除去して得られた加速度信号（Ａ
a ，Ａb ，Ａc ，Ａd ）を使って振動制御ループを構成
している。したがって、加速度センサの傾斜という定盤
８の水平方向の振動制御にとっては不要な信号がフィー
ドバックループ内に導入されないので、振動制御ループ
を含めた能動的除振装置の除振・制振性能を向上させる
ことができる。In the above device configuration, the acceleration signal (A
a, A b, A c, A d) is just the acceleration signal in the horizontal direction of the x or y-axis of the platen 8. Conventionally, the lack of adjustment of the attitude of the surface plate 8 or the in-plane inclination of the surface plate 8 caused by the acceleration / deceleration operation of precision equipment mounted thereon also causes the acceleration sensors 24a to 24d to also incline,
In addition to the main horizontal acceleration signal, a tilt component was to be superimposed thereon. However, the output of the acceleration sensor in this embodiment (AA a, AA b, AA c, AA d) from the output of the inclinometer (BB a, BB b, BB c, BB d)
Signal (A) obtained by removing the tilt component based on
a , Ab , Ac , Ad ) to form a vibration control loop. Therefore, a signal unnecessary for the horizontal vibration control of the base 8 such as the inclination of the acceleration sensor is not introduced into the feedback loop, so that the vibration isolation / damping performance of the active vibration isolation device including the vibration control loop is improved. Can be done.

【００２６】[0026]

【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した露光装
置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施
例を説明する。図７は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ス
テップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成し
たマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）
ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。[Embodiment of Device Production Method] Next, an embodiment of a device production method using the above-described exposure apparatus or exposure method will be described. FIG. 7 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head,
2 shows a flow of manufacturing a micromachine or the like. Step 1
In (Circuit Design), a device pattern is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the designed pattern. Step 3 (wafer manufacturing)
Then, a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step 4 (wafer process) is called a pre-process,
An actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【００２７】図８は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明したステージ位置決め制
御装置を有するか、または上記説明した能動的除振装置
にステージを搭載された露光装置によってマスクの回路
パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現
像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エ
ッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステッ
プを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回
路パターンが形成される。FIG. 8 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed onto the wafer by exposure using the exposure device having the stage positioning control device described above or the stage mounted on the active vibration isolation device described above. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【００２８】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。By using the production method of this embodiment, a highly integrated device, which was conventionally difficult to produce, can be produced at low cost.

【００２９】[0029]

【発明の効果】本発明の効果を述べる。まず、本発明の
ステージ位置決め制御装置の効果は以下の通りである。 （１）定盤のピッチング、ローリング、およびヨーイン
グと言ったＸＹステージの位置決め方位とは無関係な振
動成分を除去した定盤加速度信号に基づいて定盤加速度
フィ一ドバックが施される。 （２）したがって、不要な加速度信号に応動してＸＹス
テージが動かされることはなくなるので、位置決め精度
および位置決め時間という指標が向上する。 （３）もって生産性が向上する、という効果がある。The effects of the present invention will be described. First, the effects of the stage positioning control device of the present invention are as follows. (1) Platen acceleration feedback is performed based on a platen acceleration signal from which vibration components, such as pitching, rolling, and yawing, which are unrelated to the positioning orientation of the XY stage, are removed. (2) Therefore, since the XY stage does not move in response to an unnecessary acceleration signal, the indexes of positioning accuracy and positioning time are improved. (3) There is an effect that productivity is improved.

【００３０】次に、本発明の能動的除振装置の効果は以
下の通りである。 （１）本発明を適用した能動的除振装置においては、制
御軸方位以外の振動成分を排除した加速度信号に基づい
て振動制御ループが構成されている。 （２）したがって、能動的除振装置の姿勢安定性が増
し、除振・制振性能が向上する、という効果がある。 （３）このような能動的除振装置に搭載される精密機器
のＸＹステージの位置決め整定性を改善するようにも効
果的に作用する。もって、生産性が向上するという効果
がある。Next, the effects of the active vibration isolator of the present invention are as follows. (1) In an active vibration isolator to which the present invention is applied, a vibration control loop is configured based on an acceleration signal from which a vibration component other than the control axis direction is eliminated. (2) Therefore, there is an effect that the posture stability of the active vibration isolation device is increased, and the vibration isolation / vibration suppression performance is improved. (3) It also works effectively to improve the positioning and settling of the XY stage of precision equipment mounted on such an active vibration isolator. This has the effect of improving productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の第１の実施例に係るステージ位置決
め制御装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a stage positioning control device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】 本発明の第２の実施例に係る能動的除振装置
を構成する能動的支持脚の１軸の構成を示す制御ブロッ
ク図である。FIG. 2 is a control block diagram showing a configuration of one axis of an active support leg constituting an active anti-vibration device according to a second embodiment of the present invention.

【図３】 図２の考えを多軸へ展開した装置構成を示す
制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram showing an apparatus configuration in which the idea of FIG. 2 is expanded to multiple axes.

【図４】 従来のステージ位置決め制御装置の構成を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional stage positioning control device.

【図５】 定盤加速度フィードバックの有無による位置
偏差信号を比較して示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison of position deviation signals depending on the presence or absence of surface plate acceleration feedback.

【図６】 定盤の並進とヨーイング振動の検出例を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of detection of translation and yawing vibration of a surface plate.

【図７】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a flow of manufacturing a micro device.

【図８】 図７におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a detailed flow of a wafer process in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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．：リニアモータのム
ービングマグネット型可動子，６Ｒ，６Ｌ：リニアモー
タの固定子であるコイル、７：ステージ定盤、８：定
盤、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ：能動的支持脚、１０：加
速度センサ、１１：Ｘステージ、１２Ｘ，１２Ｙ：反射
ミラー、１３Ｙ：レーザ干渉計、１４：位置の目標値、
１５：ＰＩＤ補償器、１６：電力アンプ、１７：ローパ
スフィルタ、１８：ピッチング検出手段、１９：ローリ
ング検出手段、２０：ヨーイング検出手段、２１Ｐ：ピ
ッチング検出回路，２１Ｒ：ローリング検出回路，２１
Ｙ：ヨーイング検出回路、２２：定盤水平加速度検出回
路、２３：位置指令発生手段、２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ，２４ｄ：加速度センサ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，
２５ｄ：傾斜計、２６：ゲイン補償器、２７：位置検出
回路、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ：位置センサ、
２８：目標値設定手段、２９Ｐ，２９Ａ：運動モード抽
出手段、３０，３０ｘ，３０ｙ，３０θｚ：ＰＩ補償
器、３１：運動モ一ド分配手段、３３，３３ａ，３３
ｂ，３３ｃ，３３ｄ：電圧電流（ＶＩ）変換器。1: XY stage, 2: fine movement stage, 3: semiconductor wafer, 4: Y stage, 5R, 5L. : Moving magnet type mover of linear motor, 6R, 6L: Coil as stator of linear motor, 7: Stage base, 8: Base, 9a, 9b, 9c, 9d: Active support leg, 10: Acceleration Sensor, 11: X stage, 12X, 12Y: reflection mirror, 13Y: laser interferometer, 14: target value of position,
15: PID compensator, 16: power amplifier, 17: low-pass filter, 18: pitching detecting means, 19: rolling detecting means, 20: yawing detecting means, 21P: pitching detecting circuit, 21R: rolling detecting circuit, 21
Y: yawing detection circuit, 22: surface plate horizontal acceleration detection circuit, 23: position command generation means, 24a, 24b, 24
c, 24d: acceleration sensors, 25a, 25b, 25c,
25d: inclinometer, 26: gain compensator, 27: position detection circuit, 27a, 27b, 27c, 27d: position sensor,
28: target value setting means, 29P, 29A: motion mode extraction means, 30, 30x, 30y, 30θz: PI compensator, 31: motion mode distribution means, 33, 33a, 33
b, 33c, 33d: voltage-current (VI) converters.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ｆ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/30 503F

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 定盤と、前記定盤上に搭載された精密位
置決めのステージと、前記定盤のピッチング、ローリン
グおよびヨーイング振動を検出するためのピッチング、
ローリングおよびヨーイング検出手段と、前記定盤上の
前記ステージの駆動方向の加速度を検出する加速度セン
サとを備え、 前記加速度センサの出力に含まれる前記ステージの駆動
方向以外の振動成分を前記ピッチング、ローリングおよ
びヨーイング検出手段により検出した信号に基づいて除
去し、得られた加速度信号を適切な時定数および最適な
ゲインで加工して前記ステージを駆動する電力アンプに
加算することを特徴とするステージ位置決め装置。A platen, a precision positioning stage mounted on the platen, pitching for detecting pitching, rolling and yawing vibrations of the platen;
Rolling and yawing detecting means, and an acceleration sensor for detecting acceleration in the driving direction of the stage on the surface plate, wherein the pitching and rolling of vibration components other than the driving direction of the stage included in the output of the acceleration sensor are performed. And a stage positioning device for removing the acceleration signal based on a signal detected by the yawing detecting means, processing the obtained acceleration signal with an appropriate time constant and an optimum gain, and adding the processed signal to a power amplifier for driving the stage. . 【請求項２】 前記ピッチング、ローリングおよびヨー
イング検出手段は、前記定盤上に設置されピッチング、
ローリングおよびヨーイングの各方向への傾斜を検出す
る傾斜計からなることを特徴とする請求項１記載のステ
ージ位置決め制御装置。2. The pitching, rolling and yawing detecting means is provided on the surface plate, and comprises:
2. The stage positioning control device according to claim 1, further comprising an inclinometer for detecting an inclination in each direction of rolling and yawing. 【請求項３】 前記ピッチング、ローリングおよびヨー
イング検出手段は、前記定盤上に設置されたジャイロセ
ンサと、その出力を１階微分する演算手段とからなるこ
とを特徴とする請求項１記載のステージ位置決め制御装
置。3. The stage according to claim 1, wherein said pitching, rolling and yawing detecting means comprises a gyro sensor installed on said surface plate and a calculating means for performing a first-order differentiation of an output thereof. Positioning control device. 【請求項４】 前記定盤は、位置センサ、アクチュエー
タおよび加速度センサを内蔵する複数の能動的支持脚
と、前記位置センサの出力および所定の位置指令信号に
基づいて前記アクチュエータを駆動する位置フィードバ
ックループとを備え、該定盤を能動的に支持する能動的
除振装置によって支持されており、前記ピッチング、ロ
ーリングおよびヨーイング検出手段は、前記能動的支持
脚に内蔵された複数の加速度センサの出力に基づいて前
記定盤のピッチング、ローリングおよびヨーイングを算
出する演算手段からなることを特徴とする請求項１記載
のステージ位置決め制御装置。4. The surface plate includes a plurality of active support legs having a built-in position sensor, actuator and acceleration sensor, and a position feedback loop for driving the actuator based on an output of the position sensor and a predetermined position command signal. And an active vibration isolator that actively supports the surface plate, wherein the pitching, rolling, and yawing detecting means detects an output of a plurality of acceleration sensors built in the active support leg. 2. The stage positioning control device according to claim 1, further comprising a calculating means for calculating pitching, rolling and yawing of the surface plate on the basis of the calculation result. 【請求項５】 前記最適なゲインは前記ステージの可動
質量に相当する量であることを特徴とする請求項１記載
のステージ位置決め制御装置。5. The stage positioning control device according to claim 1, wherein the optimum gain is an amount corresponding to a movable mass of the stage. 【請求項６】 加速度センサと、該加速度センサの出力
に基づいて得られる加速度信号をフィードバックする振
動制御ループとを備えた能動的除振装置であって、前記
加速度センサの近傍に傾斜計を対として備え、前記加速
度センサの出力に含まれる加速度検出目標軸に対する傾
き成分を前記傾斜計の出力に基づいて除去した出力に基
づいて前記加速度信号を得ることを特徴とする能動的除
振装置。6. An active vibration isolator including an acceleration sensor and a vibration control loop that feeds back an acceleration signal obtained based on an output of the acceleration sensor, wherein an inclinometer is paired near the acceleration sensor. An active vibration isolator that obtains the acceleration signal based on an output obtained by removing a tilt component with respect to an acceleration detection target axis included in an output of the acceleration sensor based on an output of the inclinometer. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかに記載のステー
ジ位置決め制御装置、または請求項６に記載の能動的除
振装置とそれに搭載されたステージとを具備することを
特徴とするデバイス露光装置。7. A device exposure apparatus comprising: the stage positioning control device according to any one of claims 1 to 5; or the active vibration isolation device according to claim 6, and a stage mounted thereon. apparatus. 【請求項８】 請求項７に記載のデバイス露光装置を用
いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造
方法。8. A device manufacturing method, comprising manufacturing a device using the device exposure apparatus according to claim 7.
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