JPH10116779A - Stage device - Google Patents

Stage device

Info

Publication number
JPH10116779A
JPH10116779A JP28910996A JP28910996A JPH10116779A JP H10116779 A JPH10116779 A JP H10116779A JP 28910996 A JP28910996 A JP 28910996A JP 28910996 A JP28910996 A JP 28910996A JP H10116779 A JPH10116779 A JP H10116779A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
driving
movement stage
measuring
driving means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28910996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akimitsu Ebihara
明光 蛯原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP28910996A priority Critical patent/JPH10116779A/en
Publication of JPH10116779A publication Critical patent/JPH10116779A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/709Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To position a sample mounted on a stage at a high speed with high precision. SOLUTION: Control means 30 controls first and second motors 22, 26 on the basis of measurement values and target values of first and second position measuring means 34, 36. In this case, a command value having an acceleration component which is smooth and extremely small in comparison with an acceleration component of a command value outputted to the motor 26 is outputted to the motor 22. A stage 18 has an extremely small mass in comparison with a stage 16. Therefore, even when the stage 18 moves at a high acceleration, its reactive force has little influence on an oscillation preventing stage 14. Also, since the stage 16 of the greater mass moves at a low acceleration, its reactive force is small. Since the stage 18 has a high mechanical responsivity, it may have a high servo rigidity. By setting the servo rigidity of the stage 16 to a low level, the stage 16 may be prevented from exciting mechanical resonance of a device body including the oscillation preventing stage 14.

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】本発明はステージ装置に係
り、更に詳しくは縮小投影型露光装置等の試料(例えば
ウエハ)を高速、高精度で位置決めする必要のある精密
機器に好適なステージ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage device, and more particularly to a stage device suitable for precision equipment such as a reduction projection type exposure apparatus which needs to position a sample (for example, a wafer) with high speed and high accuracy.

【0002】[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。従来のこの種の装置における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。
2. Description of the Related Art With the advancement of precision equipment such as a step-and-repeat type reduction projection type exposure apparatus, that is, a so-called stepper, a micro-vibration acting on a surface plate (anti-vibration table) from an installation floor is micro-G. There is a need for isolation at the level. Various types of vibration-damping pads for supporting the vibration-isolation table in this type of conventional device, such as a mechanical damper containing a compression coil spring in a damping liquid and a pneumatic damper, are used. Has functions.

【0003】従来のステッパー等の精密機器に用いられ
るステージ装置は、図5に示されるような構造であっ
た。この図5において、防振パッド82によって水平に
支えられた定盤(又は除振台)84上には、当該定盤8
4上を所定方向(図における紙面左右方向)に移動可能
なステージ86が搭載されている。このステージ86上
には保持部材88を介して基板状の試料90が載置され
ており、ステージ86は送りねじ92を介してモータ9
4によって駆動されるようになっている。このステージ
86の位置は、移動鏡96を介してレーザ干渉計98に
より計測されており、制御装置100では、このレーザ
干渉計98の計測値をモニタしつつモータ94の回転を
制御することによりステージ86の位置を制御してい
た。
A conventional stage device used for precision equipment such as a stepper has a structure as shown in FIG. In FIG. 5, the surface plate 8 (or vibration isolation table) 84 horizontally supported by the vibration isolating pad 82
4 is mounted on a stage 86 which can be moved in a predetermined direction (the horizontal direction in the drawing). A substrate-like sample 90 is placed on the stage 86 via a holding member 88, and the stage 86 is connected to the motor 9 via a feed screw 92.
4. The position of the stage 86 is measured by a laser interferometer 98 via a moving mirror 96, and the control device 100 controls the rotation of a motor 94 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 98 to control the stage. 86 position was controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のステージ装置においては、除振パッド82の機
能により設置床から定盤84に作用する振動は防げる
が、ステージ86が例えば紙面左側に移動したとき右向
きの反力が定盤84に作用し、除振パッド82が圧縮、
伸張を受け、定盤84ひいてはこの定盤84の一端部に
取り付けられたレーザ干渉計98を揺動させることにな
る。この揺動はステージ86とレーザ干渉計98の間の
距離に変化をもたらす外乱として働き、ステージ86の
位置決め性能を悪化させる。特にステージ86が高加速
度で移動するときその反力はさらに大きくなるため、揺
動もさらに大きくなり外乱が増し、位置決め性能はさら
に悪化する。
However, in the above-described conventional stage device, the vibration acting on the surface plate 84 from the installation floor can be prevented by the function of the vibration isolating pad 82, but the stage 86 is moved to the left side of the drawing, for example. When the rightward reaction force acts on the surface plate 84, the vibration isolating pad 82 is compressed,
In response to the extension, the platen 84 and the laser interferometer 98 attached to one end of the platen 84 are swung. This swing acts as a disturbance that changes the distance between the stage 86 and the laser interferometer 98, and deteriorates the positioning performance of the stage 86. In particular, when the stage 86 moves at a high acceleration, the reaction force is further increased, so that the swing is further increased, the disturbance is increased, and the positioning performance is further deteriorated.

【0005】また、質量の大きなステージに高いサーボ
剛性を持たせようとすると、換言すればステージを制御
する制御装置のサーボゲインを高く設定すると、応答性
は良くなるが、ボディ(定盤84及びステージ86を含
む装置本体)の機械的共振を励起しやすくなるため、一
般に質量の大きなステージは高い剛性を持たせることは
困難である。
[0005] In order to provide a high servo stiffness to a stage having a large mass, in other words, if the servo gain of the control device for controlling the stage is set high, the response is improved, but the body (the surface plate 84 and Since the mechanical resonance of the apparatus main body including the stage 86) is easily excited, it is generally difficult for a stage having a large mass to have high rigidity.

【0006】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、請求項1ないし4に記載の発
明の目的は、高速、高精度にステージ上に搭載される試
料を位置決めすることができるステージ装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to position a sample mounted on a stage at high speed and with high accuracy. It is to provide a stage device which can perform the above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】ステージの位置決め時の
ステージが搭載された除振台(定盤)の振動を軽減する
ためには、ステージの移動により除振台に作用する反力
を小さくすること、すなわちステージの質量を軽くする
こと、ステージの加速度を低くすることが、有効である
ことは明らかである。本発明は、主としてこの点に着目
してなされたもので、以下のような構成を採用する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to reduce the vibration of a vibration isolation table (stable) on which a stage is mounted when positioning the stage, the reaction force acting on the vibration isolation table by moving the stage is reduced. Obviously, it is effective to reduce the mass of the stage and reduce the acceleration of the stage. The present invention has been made mainly with this point in mind, and employs the following configuration.

【0008】請求項1に記載の発明に係るステージ装置
は、除振パッド(12)を介して水平に保持された除振
台(14)上を所定の移動方向に移動可能な第1ステー
ジ(16)と;前記第1ステージ(16)に搭載され、
当該第1ステージ(16)に対して前記移動方向に相対
移動可能で、前記第1ステージ(16)に比べて、機構
的に高応答特性を有しかつ質量が極めて小さい第2ステ
ージ(18)と;前記第1ステージ(16)又は第2ス
テージ(18)の位置を計測する第1の位置計測手段
(34)と;前記第1ステージ(16)と前記第2ステ
ージ(18)との相対位置を計測する第2の位置計測手
段(36)と;前記第1ステージ(16)を駆動する第
1の駆動手段(22)と;前記第2ステージ(18)を
駆動する第2の駆動手段(26、52又は62)と;前
記第1、第2の位置計測手段(34、36)の計測値と
目標値とに基づいて前記第1、第2の駆動手段を制御す
るとともに、前記第2の駆動手段(26、52又は6
2)に対して出力される指令値の加速度成分に比べて滑
らかでかつ極めて小さい加速度成分を有する指令値を前
記第1の駆動手段(22)に出力する制御手段(30)
とを有する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a stage device which is movable in a predetermined moving direction on a vibration isolation table (14) horizontally held via a vibration isolation pad (12). 16); mounted on the first stage (16);
A second stage (18) that is relatively movable in the moving direction with respect to the first stage (16), has mechanically high response characteristics, and has an extremely small mass compared to the first stage (16); A first position measuring means (34) for measuring a position of the first stage (16) or the second stage (18); and a relative position between the first stage (16) and the second stage (18). Second position measuring means (36) for measuring a position; first driving means (22) for driving the first stage (16); second driving means for driving the second stage (18) (26, 52 or 62); controlling the first and second driving means based on the measured value and the target value of the first and second position measuring means (34, 36); 2 driving means (26, 52 or 6
Control means (30) for outputting to said first drive means (22) a command value having a smooth and extremely small acceleration component as compared with the acceleration component of the command value output for 2);
And

【0009】これによれば、制御手段(30)では、第
1、第2の位置計測手段(34、36)の計測値と目標
値とに基づいて第1、第2の駆動手段を制御するととも
に、第2の駆動手段(26、52又は62)に対して出
力される指令値の加速度成分に比べて滑らかでかつ極め
て小さい加速度成分を有する指令値を第1の駆動手段
(22)に出力することから、目標位置に第2ステージ
(18)が先に到達し、第1ステージ(16)が第2ス
テージ(18)を追いかけて目標位置に到達するように
なる。この場合において、第2ステージ(18)は第1
ステージ(16)に比べて質量が極めて小さいので、高
加速度で移動しても、その反力が除振台(14)にもた
らす影響は小さく、また、質量の大きい第1ステージ
(16)は低加速度で移動するのでその反力も小さい。
この場合、第2ステージ(18)は機構的に高応答性を
有するので、高いサーボ剛性を持たせることができ、第
1ステージ(16)のサーボ剛性を低く設定して、第1
ステージ(16)が除振台(14)を含む装置本体の機
械的共振を励起するのを防止するが可能となる。従っ
て、第2ステージ(18)に対する外乱を減らすことが
でき、第2ステージ(又はこれに搭載される試料)の高
速、高精度の位置決めが可能になる。
According to this, the control means (30) controls the first and second driving means based on the measured values of the first and second position measuring means (34, 36) and the target values. At the same time, a command value having a smooth and extremely small acceleration component as compared with the acceleration component of the command value output to the second driving means (26, 52 or 62) is output to the first driving means (22). Therefore, the second stage (18) reaches the target position first, and the first stage (16) follows the second stage (18) to reach the target position. In this case, the second stage (18)
Since the mass is extremely small as compared with the stage (16), even if the stage moves at a high acceleration, the reaction force exerts little influence on the vibration isolation table (14), and the first stage (16) having a large mass has a low mass. Since it moves with acceleration, its reaction force is also small.
In this case, since the second stage (18) has a high response mechanically, high servo rigidity can be provided.
It is possible to prevent the stage (16) from exciting the mechanical resonance of the apparatus main body including the vibration isolation table (14). Therefore, disturbance to the second stage (18) can be reduced, and high-speed, high-precision positioning of the second stage (or a sample mounted thereon) can be performed.

【0010】請求項2に記載の発明に係るステージ装置
は、除振パッド(12)を介して水平に保持された除振
台(14)上を所定の移動方向に移動可能で、極めて小
さなサーボ剛性を有する第1ステージ(16)と;前記
第1ステージ(16)に搭載され、当該第1ステージ
(16)に対して前記移動方向に相対移動可能で、前記
第1ステージ(16)に比べて、機構的に高応答特性
で、大きなサーボ剛性を有しかつ質量が極めて小さい第
2ステージ(18)と;前記第1ステージ(16)又は
第2ステージ(18)の位置を計測する第1の位置計測
手段(34)と;前記第1ステージ(16)と前記第2
ステージ(18)との相対位置を計測する第2の位置計
測手段(36)と;前記第1ステージ(16)を駆動す
る第1の駆動手段(22)と;前記第2ステージ(1
8)を駆動する第2の駆動手段(26、52又は62)
と;前記第1、第2の位置計測手段(34、36)の計
測値と目標値とに基づいて前記第1、第2の駆動手段を
制御する制御手段(30)とを有する。
The stage apparatus according to the second aspect of the present invention is capable of moving in a predetermined moving direction on an anti-vibration table (14) horizontally held through an anti-vibration pad (12), and has an extremely small servo. A first stage (16) having rigidity; mounted on the first stage (16), and relatively movable in the moving direction with respect to the first stage (16), compared with the first stage (16). A second stage (18) having a mechanically high response characteristic, a large servo rigidity and a very small mass; and a first stage (16) for measuring the position of the first stage (16) or the second stage (18). Position measuring means (34); the first stage (16) and the second stage
A second position measuring unit (36) for measuring a relative position with respect to the stage (18); a first driving unit (22) for driving the first stage (16);
8) Second driving means (26, 52 or 62) for driving
And control means (30) for controlling the first and second driving means based on the measured values of the first and second position measuring means (34, 36) and the target values.

【0011】これによれば、制御手段(30)により第
1、第2の位置計測手段(34、36)の計測値と目標
値とに基づいて第1、第2の駆動手段が制御される。こ
こで、第1の駆動手段(22)によって駆動される第1
ステージ(16)は、極めて小さなサーボ剛性を有する
一方、第2の駆動手段(26、52又は62)によって
駆動される第2のステージ(18)は、第1ステージ
(16)に搭載され、当該第1ステージ(16)に対し
て第1ステージ(16)の移動方向に相対移動可能で、
第1ステージ(16)に比べて、機構的に高応答特性
で、大きなサーボ剛性を有しかつ質量が極めて小さくな
っている。このため、制御手段(30)では第2の駆動
手段(26、52又は62)に対して出力される指令値
の加速度成分に比べて滑らかでかつ極めて小さい加速度
成分を有する指令値を第1の駆動手段(22)に出力す
るようにすることができる。このため、目標位置に第2
ステージ(18)が先に到達し、第1ステージ(16)
が第2ステージ(18)を追いかけて目標位置に到達す
るようになる。この場合において、第2ステージ(1
8)は第1ステージ(16)に比べて質量が極めて小さ
いので、高加速度で移動しても、その反力が除振台(1
4)にもたらす影響は小さく、また、質量の大きい第1
ステージ(16)は低加速度で移動するのでその反力も
小さい。この場合、質量の大きな第1ステージ(16)
のサーボ剛性が極めて小さいことから、第1ステージ
(16)が除振台(14)を含む装置本体の機械的共振
を励起するのを防止するが可能となる。従って、第2ス
テージ(18)に対する外乱を減らすことができ、第2
ステージ(又はこれに搭載される試料)の高速、高精度
の位置決めが可能になる。
According to this, the control means (30) controls the first and second driving means based on the measured values of the first and second position measuring means (34, 36) and the target value. . Here, the first driving means (22) driven by the first driving means (22).
The stage (16) has a very small servo stiffness, while the second stage (18) driven by the second driving means (26, 52 or 62) is mounted on the first stage (16), Relative to the first stage (16) in the direction of movement of the first stage (16),
Compared to the first stage (16), it has a mechanically high response characteristic, has a large servo rigidity, and has an extremely small mass. For this reason, the control means (30) outputs a command value having a smooth and extremely small acceleration component as compared with the acceleration component of the command value output to the second driving means (26, 52 or 62). Output can be made to the driving means (22). For this reason, the second position
Stage (18) arrives first and the first stage (16)
Follows the second stage (18) and reaches the target position. In this case, the second stage (1
8) has a much smaller mass than the first stage (16), so even if it moves at high acceleration, its reaction force is reduced by the vibration isolation table (1).
The effect on 4) is small, and the first
Since the stage (16) moves at low acceleration, its reaction force is also small. In this case, the first stage (16) having a large mass
Since the servo rigidity of the first stage (16) is extremely small, it is possible to prevent the first stage (16) from exciting the mechanical resonance of the apparatus main body including the vibration isolation table (14). Therefore, disturbance to the second stage (18) can be reduced,
High-speed, high-precision positioning of the stage (or the sample mounted on it) becomes possible.

【0012】請求項3に記載の発明に係るステージ装置
は、除振パッド(12)を介して水平に保持された除振
台(14)上を所定の移動方向に移動可能な第1ステー
ジ(16)と;前記第1ステージ(16)に搭載され、
当該第1ステージ(16)に対して前記移動方向に相対
移動可能で、前記第1ステージ(16)に比べ機構的に
高応答特性を有しかつ質量が極めて小さい第2ステージ
(18)と;前記第1ステージ(16)又は第2ステー
ジ(18)の位置を計測する第1の位置計測手段(3
4)と;前記第1ステージ(16)と前記第2ステージ
(18)との相対位置を計測する第2の位置計測手段
(36)と;前記第1ステージ(16)を駆動する第1
の駆動手段(22)と;前記第2ステージ(18)を駆
動する第2の駆動手段(26、52又は62)と;前記
第1、第2の位置計測手段(34、36)の計測値と目
標値とに基づいて前記第1、第2の駆動手段(22、2
6)を制御するとともに、前記第1ステージ(16)が
前記第2ステージ(18)に追従するようなそれぞれの
指令値を前記第1、第2の駆動手段に出力する制御手段
(30)とを有する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a stage device which is movable in a predetermined moving direction on a vibration isolation table (14) horizontally held via a vibration isolation pad (12). 16); mounted on the first stage (16);
A second stage (18), which is relatively movable in the moving direction with respect to the first stage (16), has mechanically high response characteristics compared to the first stage (16), and has an extremely small mass; First position measuring means (3) for measuring the position of the first stage (16) or the second stage (18).
4); second position measuring means (36) for measuring a relative position between the first stage (16) and the second stage (18); and a first driving the first stage (16).
(22); second driving means (26, 52 or 62) for driving the second stage (18); and measurement values of the first and second position measuring means (34, 36). The first and second driving means (22, 2
6) a control means (30) for outputting to the first and second drive means respective command values such that the first stage (16) follows the second stage (18) while controlling the first stage (16). Having.

【0013】これによれば、制御手段(30)では第
1、第2の位置計測手段(34、36)の計測値と目標
値とに基づいて前記第1、第2の駆動手段を制御する
が、この際に、制御手段(30)では第1ステージ(1
6)が第2ステージ(18)に追従するようなそれぞれ
の指令値を第1、第2の駆動手段に出力する。すなわ
ち、第2ステージ(18)は大きな加速度成分を有する
指令値に基づいて駆動され、第1ステージ(16)は滑
らかで小さい加速度成分を有する指令値に基づいて駆動
される。
According to this, the control means (30) controls the first and second drive means based on the measurement values of the first and second position measurement means (34, 36) and the target value. However, at this time, the control means (30) uses the first stage (1
6) outputs respective command values to follow the second stage (18) to the first and second driving means. That is, the second stage (18) is driven based on a command value having a large acceleration component, and the first stage (16) is driven based on a command value having a smooth and small acceleration component.

【0014】この場合も、第2ステージ(18)は第1
ステージ(16)に比べて質量が極めて小さいので、高
加速度で移動しても、その反力が除振台(14)にもた
らす影響は小さく、また、質量の大きい第1ステージ
(16)は低加速度で移動するのでその反力も小さい。
この場合、第2ステージ(18)は機構的に高応答性を
有するので、高いサーボ剛性を持たせることができ、第
1ステージ(16)のサーボ剛性を低く設定して、第1
ステージ(16)が除振台(14)を含む装置本体の機
械的共振を励起するのを防止するが可能となる。従っ
て、第2ステージ(18)に対する外乱を減らすことが
でき、第2ステージ(又はこれに搭載される試料)の高
速、高精度の位置決めが可能になる。
Also in this case, the second stage (18)
Since the mass is extremely small as compared with the stage (16), even if the stage moves at a high acceleration, the reaction force exerts little influence on the vibration isolation table (14), and the first stage (16) having a large mass has a low mass. Since it moves with acceleration, its reaction force is also small.
In this case, since the second stage (18) has a high response mechanically, high servo rigidity can be provided.
It is possible to prevent the stage (16) from exciting the mechanical resonance of the apparatus main body including the vibration isolation table (14). Therefore, disturbance to the second stage (18) can be reduced, and high-speed, high-precision positioning of the second stage (or a sample mounted thereon) can be performed.

【0015】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれか一項に記載のステージ装置において、前記
第2の駆動手段がボイスコイルモータ(62)であるこ
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the stage device according to any one of the first to third aspects, the second driving means is a voice coil motor (62).

【0016】これによれば、第2の駆動手段が非接触の
駆動手段であるボイスコイルモータであることから、第
1ステージと第2ステージとの間に駆動方向には機械的
な結合がなく、第1ステージの運動により第2ステージ
が直接影響を受けることがない。すなわち、第1ステー
ジは、第2ステージの位置決めに直接関係せず、より一
層高精度な第2ステージ(又はこれに搭載される試料)
の位置決めが可能になる。
According to this, since the second driving means is a voice coil motor which is a non-contact driving means, there is no mechanical coupling in the driving direction between the first stage and the second stage. The second stage is not directly affected by the movement of the first stage. That is, the first stage is not directly related to the positioning of the second stage, and the second stage (or the sample mounted thereon) has higher accuracy.
Can be positioned.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

《第1の実施形態》以下、本発明の第1の実施形態を図
1ないし図2に基づいて説明する。
<< First Embodiment >> Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0018】図1には、一実施形態に係るステージ装置
10の構成が概略的に示されている。このステージ装置
10は、複数(ここでは4つ)の除振パッド12を介し
て水平に保持された除振台としての定盤14上を所定の
移動方向(図1における紙面左右方向)に移動可能な第
1ステージとしての粗動ステージ16と、この粗動ステ
ージ16に搭載され、当該粗動ステージ16に対して前
記移動方向に相対移動可能な第2ステージとしての微動
ステージ18と、定盤14の一端部(図1における右端
部)上面に固定され、粗動ステージ16を送りねじ20
を介して駆動する第1の駆動手段としての第1モータ2
2と、粗動ステージ16一端部上面に固定され、微動ス
テージ18を送りねじ24を介して駆動する第2の駆動
手段としての第2モータ26と、第1、第2モータ2
2、26を制御する制御手段としての制御装置30とを
備えている。ここで、本実施形態では、第1、第2モー
タとしてロータリ・モータ、例えばパルス・モータが使
用される。
FIG. 1 schematically shows a configuration of a stage apparatus 10 according to one embodiment. The stage device 10 moves in a predetermined moving direction (left and right direction in FIG. 1) on a surface plate 14 as a vibration isolation table which is horizontally held via a plurality (here, four) of vibration isolation pads 12. A coarse movement stage 16 as a possible first stage, a fine movement stage 18 as a second stage mounted on the coarse movement stage 16 and relatively movable in the moving direction with respect to the coarse movement stage 16; 14 is fixed to the upper surface of one end (the right end in FIG. 1), and the coarse movement stage 16 is
Motor 2 as first driving means driven through the motor
2, a second motor 26 as second driving means fixed to the upper surface of one end of the coarse movement stage 16 and driving the fine movement stage 18 through the feed screw 24, and the first and second motors 2
And a control device 30 as control means for controlling the control units 2 and 26. Here, in the present embodiment, a rotary motor, for example, a pulse motor is used as the first and second motors.

【0019】除振パッド12としては、ここでは機械式
ダンパが用いられている。微動ステージ18は、ハニカ
ム構造のようなリブ構造をした極めて軽量で高剛性を持
つステージである。この微動ステージ18は機構的に高
応答特性を持ち、また高いサーボ剛性を持っている。ま
た、この微動ステージ18の移動時のストロークは十分
長く設定されている。
As the vibration damping pad 12, a mechanical damper is used here. The fine movement stage 18 is a very lightweight and highly rigid stage having a rib structure such as a honeycomb structure. This fine movement stage 18 has mechanically high response characteristics and high servo rigidity. In addition, the stroke when the fine movement stage 18 moves is set to be sufficiently long.

【0020】微動ステージ18上には不図示の保持部材
(例えば、ウエハホルダ)を介して試料(例えばウエハ
等の基板)28が吸着保持されている。この微動ステー
ジ18他端部の上面には、移動方向に直交する方向(図
1における紙面直交方向)に移動鏡32が延設されてお
り、この移動鏡32に対向して定盤14の他端部上面の
延設部14aの上面には、第1の位置計測手段としての
第1レーザ干渉計34が固定されている。このレーザ干
渉計34は、移動鏡32にレーザビームを照射し、その
反射光を受光して例えば0.01μmの分解能で微動ス
テージ18の位置を計測する。
A sample (for example, a substrate such as a wafer) 28 is suction-held on the fine movement stage 18 via a holding member (for example, a wafer holder) not shown. On the upper surface of the other end of the fine movement stage 18, a moving mirror 32 is extended in a direction perpendicular to the moving direction (a direction perpendicular to the plane of FIG. 1). A first laser interferometer 34 as first position measuring means is fixed to the upper surface of the extension 14a on the upper surface of the end. The laser interferometer 34 irradiates the movable mirror 32 with a laser beam, receives the reflected light, and measures the position of the fine movement stage 18 with a resolution of, for example, 0.01 μm.

【0021】粗動ステージ16は、微動ステージ18の
10倍程度の質量を持ち、極めて安定な構造を持ってい
る。また、粗動ステージ16は微動ステージ18に比し
て極めて低いサーボ剛性を持っている。この粗動ステー
ジ16の他端部の上面には、第2の位置計測手段として
の第2のレーザ干渉計36が固定されている。このレー
ザ干渉計36は、前述した第1のレーザ干渉計34と同
様に、移動鏡32にレーザビームを照射し、その反射光
を受光して例えば0.01μmの分解能で粗動ステージ
16と微動ステージ18との相対距離を計測する。定盤
14は粗動ステージ16に比べて重ければ重い程良い
が、ここでは10倍程度とする。
The coarse moving stage 16 has a mass about 10 times that of the fine moving stage 18 and has an extremely stable structure. The coarse movement stage 16 has an extremely low servo rigidity as compared with the fine movement stage 18. A second laser interferometer 36 as a second position measuring means is fixed to the upper surface of the other end of the coarse movement stage 16. The laser interferometer 36 irradiates the movable mirror 32 with a laser beam, receives the reflected light, and moves the fine movement with the coarse movement stage 16 at a resolution of, for example, 0.01 μm, similarly to the first laser interferometer 34 described above. The relative distance from the stage 18 is measured. The surface plate 14 is preferably heavier than the coarse movement stage 16, but is about 10 times here.

【0022】第1、第2レーザ干渉計34、36の計測
値は制御装置30に供給されており、この制御装置30
ではこれらの干渉計34、36の計測値に基づいて第
1、第2モータ22、26の回転を制御することによ
り、微動ステージ18上の試料28を目標位置へ位置決
めする。
The measured values of the first and second laser interferometers 34 and 36 are supplied to a control device 30.
Then, the sample 28 on the fine movement stage 18 is positioned at a target position by controlling the rotation of the first and second motors 22 and 26 based on the measured values of these interferometers 34 and 36.

【0023】図2には、上述のようにして構成されたス
テージ装置10の位置制御系の構成が模式的に示されて
いる。この図2において、制御装置30は、第1減算器
38と第2減算器40と、第1PIコントローラ42
と、第2PIコントローラ44とを含む、仮想線で囲ま
れる部分に相当する。また、第2レーザ干渉計36は、
粗動ステージ16の位置を計測する架空の第3レーザ干
渉計46と、第1レーザ干渉計34の計測値と第3レー
ザ干渉計46の計測値の差分を演算する第3減算器48
とから成る仮想線で囲まれる部分に相当する。この理由
は、第2レーザ干渉計36は、実際には粗動ステージ1
6と微動ステージ18の相互間距離を計測するのである
が、微動ステージ18が粗動ステージ16上に搭載され
ているので、微動ステージ18の推力がゼロであっても
粗動ステージ16の移動により微動ステージ18は定盤
14に対し粗動ステージ16と同じ距離だけ移動し、粗
動ステージ16の位置を計測する架空の第3レーザ干渉
計46の計測値と第1レーザ干渉計34の計測値の差分
は、すなわち第2レーザ干渉計36の計測値である粗動
ステージ16と微動ステージ18の相互間距離に他なら
ないからである。
FIG. 2 schematically shows a configuration of a position control system of the stage device 10 configured as described above. 2, the control device 30 includes a first subtractor 38, a second subtractor 40, and a first PI controller 42.
And the second PI controller 44 and a portion surrounded by a virtual line. In addition, the second laser interferometer 36
An imaginary third laser interferometer 46 that measures the position of the coarse movement stage 16, and a third subtractor 48 that calculates the difference between the measurement value of the first laser interferometer 34 and the measurement value of the third laser interferometer 46.
And a portion surrounded by a virtual line consisting of The reason for this is that the second laser interferometer 36 is actually
The distance between the fine movement stage 18 and the fine movement stage 18 is measured. However, since the fine movement stage 18 is mounted on the coarse movement stage 16, even if the thrust of the fine movement stage 18 is zero, the movement of the coarse movement stage 16 The fine movement stage 18 moves by the same distance as the coarse movement stage 16 with respect to the surface plate 14, and the measurement value of the imaginary third laser interferometer 46 and the measurement value of the first laser interferometer 34 for measuring the position of the coarse movement stage 16. This is because there is no other difference than the distance between the coarse movement stage 16 and the fine movement stage 18, which is the measurement value of the second laser interferometer 36.

【0024】この図2において、第1レーザ干渉計34
の計測値である微動ステージ18の現在位置は第1減算
器38にフィードバックされており、第1減算器38で
は第1目標値(例えば、微動ステージ18の目標位置)
と微動ステージ18の現在位置との差である位置偏差を
演算する。この位置偏差が第1PIコントローラ42に
与えられ、この第1PIコントローラ42ではこの位置
偏差を動作信号としていわゆるPI制御動作を行い、第
2モータ26に対する制御量の指令値を演算する。第2
モータ26ではこの制御量を推力に変換して微動ステー
ジ18を駆動する。この微動ステージ18の位置が第1
レーザ干渉計34により計測され、この計測値が第1減
算器38にフィードバックされる。このようにして、位
置偏差がゼロとなる目標位置に微動ステージ18が位置
決めされ、この位置決め後は、その位置でサーボ制御が
続行される。
In FIG. 2, the first laser interferometer 34
The current position of the fine movement stage 18, which is the measured value of the fine movement stage 18, is fed back to the first subtractor 38, where the first target value (for example, the target position of the fine movement stage 18)
And the current position of the fine movement stage 18 is calculated. This position deviation is given to the first PI controller 42, and the first PI controller 42 performs a so-called PI control operation using the position deviation as an operation signal, and calculates a command value of a control amount for the second motor 26. Second
The motor 26 converts this control amount into a thrust and drives the fine movement stage 18. The position of this fine movement stage 18 is the first
The measurement is performed by the laser interferometer 34, and the measured value is fed back to the first subtractor 38. In this way, fine movement stage 18 is positioned at the target position where the positional deviation becomes zero, and after this positioning, servo control is continued at that position.

【0025】一方、第2レーザ干渉計36の計測値であ
る両ステージ16、18の相対距離は第2減算器40に
フィードバックされており、第2減算器40では第2目
標値(この第2目標値は、一定値であり、例えば位置決
め位置での両ステージ16、18間相互距離の目標値で
ある)と両ステージ16、18の相対距離との差である
距離偏差を演算する。この距離偏差が第2PIコントロ
ーラ44に与えられ、この第2PIコントローラ44で
はこの位置偏差を動作信号としていわゆるPI制御動作
を行い、第1モータ22対する制御量の指令値を演算す
る。第1モータ22ではこの制御量を推力に変換して粗
動ステージ16を駆動する。この粗動ステージ16の位
置と第1レーザ干渉計34の計測値との差が第2のレー
ザ干渉計36の出力として第2減算器40にフィードバ
ックされる。このようにして、粗動ステージ16の制御
が距離偏差がゼロになるまで行われる。
On the other hand, the relative distance between the two stages 16 and 18, which is the measured value of the second laser interferometer 36, is fed back to the second subtractor 40, where the second target value (the second target value) is obtained. The target value is a fixed value, for example, a target value of the mutual distance between the two stages 16 and 18 at the positioning position) and the relative deviation between the two stages 16 and 18 is calculated. The distance deviation is given to the second PI controller 44, and the second PI controller 44 performs a so-called PI control operation using the position deviation as an operation signal, and calculates a command value of a control amount for the first motor 22. The first motor 22 converts the control amount into a thrust and drives the coarse movement stage 16. The difference between the position of the coarse movement stage 16 and the measurement value of the first laser interferometer 34 is fed back to the second subtracter 40 as the output of the second laser interferometer 36. In this way, the coarse movement stage 16 is controlled until the distance deviation becomes zero.

【0026】ここで、本実施形態では、先に述べたよう
に微動ステージ18は機構的に高応答特性を持ち、また
高いサーボ剛性を持っており、粗動ステージ16は微動
ステージ18に比して極めて低いサーボ剛性を持ってい
るのであるから、図2における第1PIコントローラ4
2のサーボゲインが高く、第2PIコントローラ44の
サーボゲインが極めて低く設定されている。第1PIコ
ントローラ42から第2モータ26には高加速度成分を
持った制御量の指令値が出力され、第2PIコントロー
ラ44から第1モータ22には滑らかでかつ第2モータ
26に対する指令値に比べて小さな加速度成分を持った
制御量の指令値が出力される。
In this embodiment, as described above, the fine movement stage 18 has a mechanically high response characteristic and a high servo stiffness, and the coarse movement stage 16 is compared with the fine movement stage 18. The first PI controller 4 shown in FIG.
2, the servo gain of the second PI controller 44 is set extremely low. A command value of a control amount having a high acceleration component is output from the first PI controller 42 to the second motor 26, and the control value is smoother from the second PI controller 44 to the first motor 22 and compared to the command value for the second motor 26. A command value of the control amount having a small acceleration component is output.

【0027】なお、上記PIコントローラ42、44に
代えて、Pコントローラを用いてもよい。
It should be noted that a P controller may be used instead of the PI controllers 42 and 44.

【0028】上述のように、本実施形態のステージ装置
10では、図1の制御装置30から第2モータ26には
高加速度成分を持った指令値が出力される一方、粗動ス
テージ16を駆動する第1モータ22には滑らかでかつ
微動ステージ18に比べて小さな加速度成分を持った指
令値が出力されるので、目標位置に微動ステージ18が
先に到達し、粗動ステージ16が微動ステージ18を追
いかけて目標位置に到達するようになる。換言すれば、
制御装置30からそれぞれのステージ16、18に対し
て粗動ステージ16が微動ステージ18を追いかけて目
標位置に到達するような指令値が出力されている。
As described above, in the stage device 10 of the present embodiment, the command value having a high acceleration component is output from the control device 30 of FIG. Since the first motor 22 outputs a command value that is smooth and has an acceleration component smaller than that of the fine movement stage 18, the fine movement stage 18 reaches the target position first, and the coarse movement stage 16 moves to the fine movement stage 18. To reach the target position. In other words,
The controller 30 outputs a command value to each of the stages 16 and 18 such that the coarse movement stage 16 follows the fine movement stage 18 and reaches the target position.

【0029】この場合において、微動ステージ18は粗
動ステージ16に比べて質量が極めて小さいので、高加
速度で移動しても、その反力が定盤14にもたらす影響
は小さく、また、質量の大きい粗動ステージ16は低加
速度で移動するのでその反力も小さい。従って、定盤1
4の揺動する大きさも小さくなり微動ステージ18に対
する外乱は小さくなる。更に、質量の大きな粗動ステー
ジ16のサーボ剛性が低いので定盤14及びステージ1
6、18を含む装置本体の機械的共振を励起することも
ない。従って、本実施形態のステージ装置10による
と、微動ステージ18上の試料28の高速、高精度の位
置決めが可能になる。
In this case, since the fine moving stage 18 has an extremely small mass as compared with the coarse moving stage 16, even when the fine moving stage 18 moves at a high acceleration, the reaction force exerts a small influence on the surface plate 14 and the mass is large. Since the coarse movement stage 16 moves at low acceleration, its reaction force is also small. Therefore, surface plate 1
4 also becomes smaller, and the disturbance to the fine movement stage 18 becomes smaller. Further, since the servo rigidity of the coarse movement stage 16 having a large mass is low, the surface plate 14 and the stage 1
There is no excitation of the mechanical resonance of the device main body including the devices 6 and 18. Therefore, according to the stage apparatus 10 of the present embodiment, high-speed, high-precision positioning of the sample 28 on the fine movement stage 18 is possible.

【0030】なお、この時、粗動ステージ16は微動ス
テージ18との相対距離が微動ステージ18のストロー
ク内に入るように制御されていればよいので、粗動ステ
ージ16はラフな精度で制御すれば足りる。
At this time, since the coarse movement stage 16 only needs to be controlled so that the relative distance from the fine movement stage 18 falls within the stroke of the fine movement stage 18, the coarse movement stage 16 can be controlled with rough accuracy. Is enough.

【0031】《第2の実施形態》次に、本発明の第2の
実施形態を図3に基づいて説明する。ここで、前述した
第1の実施形態の装置10と同一若しくは同等の構成部
分については、同一の符号を用いるとともにその説明を
簡略化し若しくは省略するものとする。
<< Second Embodiment >> Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same reference numerals are used for the same or equivalent components as those of the device 10 of the first embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0032】この実施形態のステージ装置50は、前述
した第1の実施形態における第2モータ26に代えて、
微動ステージ18を駆動する第2の駆動手段として大き
なストロークを持つ高応答、高出力モータ、例えば超音
波モータ52が用いられている点に特徴を有する。この
ため、微動ステージ18は極めて高いサーボ剛性を持つ
ことができる。一方、粗動ステージ16を駆動する第1
の駆動手段は、送りねじ20と第1モータ22とから成
る。そして、その粗動ステージ16のサーボ剛性は微動
ステージ18のそれに比べて十分低くなっている。
The stage device 50 of this embodiment is different from the first embodiment in that the second motor 26 is replaced with the second motor 26 of the first embodiment.
It is characterized in that a high-response, high-output motor having a large stroke, for example, an ultrasonic motor 52 is used as the second driving means for driving the fine movement stage 18. Therefore, fine movement stage 18 can have extremely high servo rigidity. On the other hand, the first
Is composed of a feed screw 20 and a first motor 22. The servo stiffness of the coarse movement stage 16 is sufficiently lower than that of the fine movement stage 18.

【0033】その他の部分の構成は、前述した第1の実
施形態の装置10と同様になっている。
The configuration of the other parts is the same as that of the device 10 of the first embodiment.

【0034】このステージ装置50によると、第1レー
ザ干渉計34が微動ステージ18の位置を計測し、第2
レーザ干渉計36が微動ステージ18と粗動ステージ1
6との相対距離を計測する。制御装置30は、位置決め
のための指令値を出力し、第1レーザ干渉計34の出力
をモニタしつつ、微動ステージ18を駆動する超音波モ
ータ52をサーボ制御する。この時の指令値の加速度成
分は極めて大きくすることができる。一方、制御装置3
0は第2レーザ干渉計36から両ステージ16、18の
相対距離を得て、その値が常に一定になるように指令値
を粗動ステージ16を駆動する第1モータ22に出力し
サーボ制御する。この時の指令値の加速度成分は滑らか
で小さいので、粗動ステージ16の移動が定盤14に及
ぼす反力は小さい。
According to the stage device 50, the first laser interferometer 34 measures the position of the fine movement stage 18 and the second
Laser interferometer 36 is used for fine movement stage 18 and coarse movement stage 1
6 is measured. The control device 30 outputs a command value for positioning, and servo-controls the ultrasonic motor 52 that drives the fine movement stage 18 while monitoring the output of the first laser interferometer 34. At this time, the acceleration component of the command value can be made extremely large. On the other hand, the control device 3
In the case of 0, the relative distance between the two stages 16 and 18 is obtained from the second laser interferometer 36, and a command value is output to the first motor 22 for driving the coarse movement stage 16 so that the value is always constant, thereby performing servo control. . Since the acceleration component of the command value at this time is smooth and small, the reaction force exerted on the base 14 by the movement of the coarse movement stage 16 is small.

【0035】当然、粗動ステージ16の位置決め性能は
微動ステージ18に比べて低いので両ステージ16、1
8の相対位置誤差は加速期間中、どんどん大きくなって
いく。しかし、微動ステージ18は十分大きなストロー
クを持っているので、微動ステージ18の位置決めに支
障はない。
Naturally, since the positioning performance of the coarse movement stage 16 is lower than that of the fine movement stage 18, both stages 16, 1
The relative position error of No. 8 increases during the acceleration period. However, since fine movement stage 18 has a sufficiently large stroke, there is no problem in positioning fine movement stage 18.

【0036】この場合において、粗動ステージ16は微
動ステージ18に比べて大きな質量を持っているが低加
速度で駆動され、その駆動反力が小さいので、定盤14
の揺れは粗動ステージ16と同じ質量のステージが微動
ステージ18と同じ加速度で移動したときに比べて極め
て小さい。また、定盤14及びステージ16、18を含
む装置本体(ボディ)の共振による振動は粗動ステージ
16と同じ質量のステージが微動ステージ18と同じサ
ーボ剛性で制御されたときに比べて極めて小さい。従っ
て、微動ステージ18に対する外乱は小さくなり、微動
ステージ18上の試料28の高速、高精度な位置決めが
可能になる。
In this case, the coarse moving stage 16 has a larger mass than the fine moving stage 18, but is driven at a low acceleration and its driving reaction force is small.
Is extremely smaller than when the stage having the same mass as the coarse movement stage 16 moves at the same acceleration as the fine movement stage 18. Further, the vibration caused by the resonance of the apparatus main body (body) including the surface plate 14 and the stages 16 and 18 is extremely smaller than when a stage having the same mass as the coarse movement stage 16 is controlled with the same servo rigidity as the fine movement stage 18. Therefore, disturbance to the fine movement stage 18 is reduced, and high-speed, high-precision positioning of the sample 28 on the fine movement stage 18 becomes possible.

【0037】《第3の実施形態》次に、本発明の第3の
実施形態を図4に基づいて説明する。ここで、前述した
第1の実施形態の装置10と同一若しくは同等の構成部
分については、同一の符号を用いるとともにその説明を
簡略化し若しくは省略するものとする。
<< Third Embodiment >> Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same reference numerals are used for the same or equivalent components as those of the device 10 of the first embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0038】この実施形態のステージ装置60は、前述
した第1の実施形態における第2モータ26に代えて、
微動ステージ18を駆動する第2の駆動手段として、高
応答の非接触式の駆動手段、例えばボイスコイルモータ
62が設けられている点に特徴を有する。このため、微
動ステージ18は極めて高いサーボ剛性を持つことがで
きる。
The stage device 60 of this embodiment is different from the first motor of the first embodiment in that
As a second driving means for driving the fine movement stage 18, a high response non-contact type driving means, for example, a voice coil motor 62 is provided. Therefore, fine movement stage 18 can have extremely high servo rigidity.

【0039】このボイスコイルモータ62は、微動ステ
ージ18の一端部から移動方向外側に突設されたコイル
62aと、このコイル62aの上下に相互に対向して配
置された一対の永久磁石62bとから構成されている。
この一対の永久磁石62bは、粗動ステージ16の一端
(図における右端)に上方に突設された保持部材16a
に取り付けられている。なお、永久磁石62bとしては
コイル62aを囲む円筒状のものを用いてもよい。いず
れにしても永久磁石62bの微動ステージ18移動方向
(コイル62aの長手方向)の一端がN極で他端がS極
(又はこの反対)になっている必要があり、また、微動
ステージ18の移動ストロークを十分に確保するため、
十分な長さである必要がある。本実施形態では、このボ
イスコイルモータ62を構成するコイルに流れる電流が
不図示の電流制御アンプを介して制御装置30によって
制御されるようになっている。これは、ボイスコイルモ
ータ62をサーボ制御して微動ステージ18を移動させ
る際に、第1モータ26によって粗動ステージ16が駆
動され、コイル62aに逆起電力が発生したときにこの
影響を受けないようにするためである。
The voice coil motor 62 is composed of a coil 62a projecting outward from the one end of the fine movement stage 18 in the moving direction, and a pair of permanent magnets 62b arranged above and below the coil 62a so as to face each other. It is configured.
The pair of permanent magnets 62b is provided with a holding member 16a protruding upward from one end (the right end in the drawing) of the coarse movement stage 16.
Attached to. Note that a cylindrical magnet surrounding the coil 62a may be used as the permanent magnet 62b. In any case, one end of the permanent magnet 62b in the moving direction of the fine movement stage 18 (the longitudinal direction of the coil 62a) needs to be an N pole and the other end has an S pole (or the opposite). In order to secure a sufficient moving stroke,
Must be long enough. In the present embodiment, the current flowing through the coil constituting the voice coil motor 62 is controlled by the control device 30 via a current control amplifier (not shown). This is because the coarse movement stage 16 is driven by the first motor 26 when the fine movement stage 18 is moved by servo-controlling the voice coil motor 62 and the back electromotive force is generated in the coil 62a. That's why.

【0040】一方、粗動ステージ16を駆動する第1の
駆動手段は、送りねじ20と第1モータ22とから成
る。そして、その粗動ステージ16のサーボ剛性は微動
ステージ18のそれに比べて十分低くなっている点は、
第1の実施形態の装置の場合と同様である。その他の部
分の構成は第1の実施形態の装置10と同様である。
On the other hand, the first driving means for driving the coarse movement stage 16 includes a feed screw 20 and a first motor 22. The point that the servo rigidity of the coarse movement stage 16 is sufficiently lower than that of the fine movement stage 18 is as follows.
This is the same as the case of the device of the first embodiment. The configuration of other parts is the same as that of the device 10 of the first embodiment.

【0041】このステージ装置60によると、第1レー
ザ干渉計34が微動ステージ18の位置を計測し、第2
レーザ干渉計36が微動ステージ18と粗動ステージ1
6との相対距離を計測する。制御装置30は、位置決め
のための指令値を出力し、第1のレーザ干渉計34の出
力をモニタしつつ、微動ステージ18を駆動するボイス
コイルモータ62をサーボ制御する。この時の指令値の
加速度成分は極めて大きくすることができる。一方、制
御装置30は第2レーザ干渉計36から両ステージ1
6、18の相対距離を得て、その値が常に一定になるよ
うに指令値を粗動ステージ16を駆動する第1モータ2
2に出力しサーボ制御する。この時の指令値の加速度成
分は滑らかで小さいので、粗動ステージ16の移動が定
盤14に及ぼす反力は小さい。
According to the stage device 60, the first laser interferometer 34 measures the position of the fine movement stage 18 and the second
Laser interferometer 36 is used for fine movement stage 18 and coarse movement stage 1
6 is measured. The control device 30 outputs a command value for positioning, and monitors the output of the first laser interferometer 34, and servo-controls the voice coil motor 62 that drives the fine movement stage 18. At this time, the acceleration component of the command value can be made extremely large. On the other hand, the control device 30 controls the two stages 1 from the second laser interferometer 36.
The first motor 2 drives the coarse movement stage 16 so as to obtain the relative distances 6 and 18 so that the value is always constant.
Output to 2 for servo control. Since the acceleration component of the command value at this time is smooth and small, the reaction force exerted on the base 14 by the movement of the coarse movement stage 16 is small.

【0042】当然、粗動ステージ16の位置決め性能は
微動ステージ18に比べて低いので両ステージ16、1
8の相対位置誤差は加速期間中、どんどん大きくなって
いく。しかし、微動ステージ18は十分大きなストロー
クを持っているので、微動ステージ18の位置決めに支
障はない。
Of course, since the positioning performance of the coarse movement stage 16 is lower than that of the fine movement stage 18, both stages 16, 1
The relative position error of No. 8 increases during the acceleration period. However, since fine movement stage 18 has a sufficiently large stroke, there is no problem in positioning fine movement stage 18.

【0043】また、上記第1、第2の実施形態では、微
動ステージ18は駆動方向に粗動ステージ16と機械的
に結合されていたので粗動ステージ16の運動の影響を
直接受けていたが、本実施形態では非接触の駆動手段で
あるボイスコイルモータ62を用いているので、粗動ス
テージ16の運動の影響はほとんど受けないという利点
を有する。すなわち、粗動ステージ16は微動ステージ
18を支持し、ボイスコイルモータ62の磁気回路(一
対の永久磁石62b)を搬送する役目をしており、試料
28の位置決めに直接関係しないようになっている。
In the first and second embodiments, since the fine movement stage 18 is mechanically connected to the coarse movement stage 16 in the driving direction, the fine movement stage 18 is directly affected by the movement of the coarse movement stage 16. In this embodiment, since the voice coil motor 62 which is a non-contact driving means is used, there is an advantage that the movement of the coarse movement stage 16 is hardly affected. That is, the coarse movement stage 16 supports the fine movement stage 18 and has a role of transporting the magnetic circuit (a pair of permanent magnets 62 b) of the voice coil motor 62, and is not directly related to the positioning of the sample 28. .

【0044】粗動ステージ16は微動ステージ18に比
べて大きな質量を持っているが低加速で駆動され、その
駆動反力が小さいので定盤14の揺れは粗動ステージ1
6と同じ質量のステージが微動ステージ18と同じ加速
度で移動したときに比べて極めて小さい。また、定盤1
4及びステージ16、18を含む装置本体(ボディ)の
共振による振動は粗動ステージ16と同じ質量のステー
ジが微動ステージ18と同じサーボ剛性で制御されたと
きに比べて極めて小さい。従って、微動ステージ18に
対する外乱は小さくなり、高速、高精度な試料28の位
置決めが可能になる。
The coarse movement stage 16 has a larger mass than the fine movement stage 18 but is driven at a low acceleration and its driving reaction force is small.
6 is extremely smaller than when the stage having the same mass as that of the fine movement stage 18 moves with the same acceleration. In addition, surface plate 1
The vibration caused by the resonance of the apparatus main body (body) including the stage 4 and the stages 16 and 18 is extremely smaller than when the stage having the same mass as the coarse moving stage 16 is controlled with the same servo rigidity as the fine moving stage 18. Therefore, disturbance to the fine movement stage 18 is reduced, and high-speed, high-precision positioning of the sample 28 becomes possible.

【0045】なお、上記第1ないし第3の実施形態で
は、本発明が試料28(ウエハ等の基板)の位置決めを
行うためのステージ装置に適用された場合について説明
したが、本発明の適用範囲がこれに限定されることはな
い。本発明は、例えば、投影露光装置のマスクの位置決
めを行うためのマスクステージとしても好適に適用でき
るものである。また、本発明は投影露光装置に限らず、
試料を搭載したステージが移動するものであれば、その
他の装置にも適用可能である。
In the first to third embodiments, the case where the present invention is applied to the stage device for positioning the sample 28 (substrate such as a wafer) has been described. However, it is not limited to this. The present invention can be suitably applied, for example, as a mask stage for positioning a mask of a projection exposure apparatus. Further, the present invention is not limited to the projection exposure apparatus,
The present invention can be applied to other devices as long as the stage on which the sample is mounted moves.

【0046】また、上記第1ないし第3の実施形態で
は、ステージの位置決めについて説明したが、本発明に
係るステージ装置を構成する制御手段は、ステージの定
速度制御にも適用でき、この場合においても除振台の振
動を軽減することができるので、高速、高精度な目標速
度へのステージ速度の調整が可能となる。
In the first to third embodiments, the positioning of the stage has been described. However, the control means constituting the stage device according to the present invention can be applied to the constant speed control of the stage. Since the vibration of the vibration isolation table can be reduced, the stage speed can be adjusted to the target speed with high speed and high accuracy.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1ステージが装置本体の機械的共振を励起すること
も、また除振台の揺動を大きくすることもないので、第
2ステージに対する外乱を減少させることができ、これ
により高速、高精度にステージ上に搭載される試料を位
置決めすることができるという従来にない優れた効果が
ある。
As described above, according to the present invention,
Since the first stage does not excite the mechanical resonance of the apparatus main body and does not increase the swing of the anti-vibration table, the disturbance to the second stage can be reduced, thereby achieving high speed and high accuracy. There is an unprecedented excellent effect that the sample mounted on the stage can be positioned.

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

【図1】第1の実施形態に係るステージ装置の概略構成
を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view illustrating a schematic configuration of a stage device according to a first embodiment.

【図2】図1の装置の位置制御系の構成例を模式的に示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration example of a position control system of the apparatus shown in FIG.

【図3】第2の実施形態に係るステージ装置の概略構成
を示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of a stage device according to a second embodiment.

【図4】第3の実施形態に係るステージ装置の概略構成
を示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of a stage device according to a third embodiment.

【図5】従来例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ステージ装置 12 除振パッド 14 定盤 16 粗動ステージ 18 微動ステージ 22 第1モータ 26 第2モータ 30 制御装置 34 第1レーザ干渉計 36 第2レーザ干渉計 50 ステージ装置 52 超音波モータ 60 ステージ装置 62 ボイスコイルモータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stage device 12 Vibration removal pad 14 Surface plate 16 Coarse movement stage 18 Fine movement stage 22 First motor 26 Second motor 30 Control device 34 First laser interferometer 36 Second laser interferometer 50 Stage device 52 Ultrasonic motor 60 Stage device 62 voice coil motor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 除振パッドを介して水平に保持された除
振台上を所定の移動方向に移動可能な第1ステージと;
前記第1ステージに搭載され、当該第1ステージに対し
て前記移動方向に相対移動可能で、前記第1ステージに
比べて、機構的に高応答特性を有しかつ質量が極めて小
さい第2ステージと;前記第1ステージ又は第2ステー
ジの位置を計測する第1の位置計測手段と;前記第1ス
テージと前記第2ステージとの相対位置を計測する第2
の位置計測手段と;前記第1ステージを駆動する第1の
駆動手段と;前記第2ステージを駆動する第2の駆動手
段と;前記第1、第2の位置計測手段の計測値と目標値
とに基づいて前記第1、第2の駆動手段を制御するとと
もに、前記第2の駆動手段に対して出力される指令値の
加速度成分に比べて滑らかでかつ極めて小さい加速度成
分を有する指令値を前記第1の駆動手段に出力する制御
手段とを有するステージ装置。
A first stage movable in a predetermined moving direction on a vibration isolation table held horizontally via a vibration isolation pad;
A second stage which is mounted on the first stage, is relatively movable in the moving direction with respect to the first stage, has a mechanically high response characteristic and is extremely small in mass as compared with the first stage; A first position measuring means for measuring a position of the first stage or the second stage; and a second position measuring means for measuring a relative position between the first stage and the second stage.
Position measuring means; first driving means for driving the first stage; second driving means for driving the second stage; measured values and target values of the first and second position measuring means And controlling the first and second driving means on the basis of a command value having a smooth and extremely small acceleration component as compared with the acceleration component of the command value output to the second driving means. A stage device having control means for outputting to the first drive means.
【請求項2】 除振パッドを介して水平に保持された除
振台上を所定の移動方向に移動可能で、極めて小さなサ
ーボ剛性を有する第1ステージと;前記第1ステージに
搭載され、当該第1ステージに対して前記移動方向に相
対移動可能で、前記第1ステージに比べて、機構的に高
応答特性で、大きなサーボ剛性を有しかつ質量が極めて
小さい第2ステージと;前記第1ステージ又は第2ステ
ージの位置を計測する第1の位置計測手段と;前記第1
ステージと前記第2ステージとの相対位置を計測する第
2の位置計測手段と;前記第1ステージを駆動する第1
の駆動手段と;前記第2ステージを駆動する第2の駆動
手段と;前記第1、第2の位置計測手段の計測値と目標
値とに基づいて前記第1、第2の駆動手段を制御する制
御手段とを有するステージ装置。
2. A first stage which is movable in a predetermined moving direction on an anti-vibration table held horizontally via an anti-vibration pad and has extremely small servo rigidity; and a first stage mounted on the first stage, A second stage, which is relatively movable in the moving direction with respect to the first stage, has a mechanically high response characteristic compared to the first stage, has a large servo rigidity, and has an extremely small mass; First position measuring means for measuring the position of a stage or a second stage;
Second position measuring means for measuring a relative position between a stage and the second stage; a first position driving means for driving the first stage
A second driving means for driving the second stage; and controlling the first and second driving means based on the measured values and the target values of the first and second position measuring means. A stage device having control means for performing the operation.
【請求項3】 除振パッドを介して水平に保持された除
振台上を所定の移動方向に移動可能な第1ステージと;
前記第1ステージに搭載され、当該第1ステージに対し
て前記移動方向に相対移動可能で、前記第1ステージに
比べ機構的に高応答特性を有しかつ質量が極めて小さい
第2ステージと;前記第1ステージ又は第2ステージの
位置を計測する第1の位置計測手段と;前記第1ステー
ジと前記第2ステージとの相対位置を計測する第2の位
置計測手段と;前記第1ステージを駆動する第1の駆動
手段と;前記第2ステージを駆動する第2の駆動手段
と;前記第1、第2の位置計測手段の計測値と目標値と
に基づいて前記第1、第2の駆動手段を制御するととも
に、前記第1ステージが前記第2ステージに追従するよ
うなそれぞれの指令値を前記第1、第2の駆動手段に出
力する制御手段とを有するステージ装置。
3. A first stage movable in a predetermined moving direction on a vibration isolation table held horizontally via a vibration isolation pad;
A second stage mounted on the first stage, relatively movable in the moving direction with respect to the first stage, and having mechanically high response characteristics and extremely small mass as compared with the first stage; First position measuring means for measuring a position of a first stage or a second stage; second position measuring means for measuring a relative position between the first stage and the second stage; driving the first stage A first driving unit that drives the second stage; a first driving unit that drives the second stage; and the first and second driving units based on a measurement value and a target value of the first and second position measurement units. Control means for controlling means and outputting respective command values to the first and second driving means so that the first stage follows the second stage.
【請求項4】 前記第2の駆動手段がボイスコイルモー
タであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
一項に記載のステージ装置。
4. The stage apparatus according to claim 1, wherein said second driving means is a voice coil motor.
JP28910996A 1996-10-11 1996-10-11 Stage device Pending JPH10116779A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28910996A JPH10116779A (en) 1996-10-11 1996-10-11 Stage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28910996A JPH10116779A (en) 1996-10-11 1996-10-11 Stage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10116779A true JPH10116779A (en) 1998-05-06

Family

ID=17738913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28910996A Pending JPH10116779A (en) 1996-10-11 1996-10-11 Stage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10116779A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016113A1 (en) * 1997-09-19 1999-04-01 Nikon Corporation Stage device, a scanning aligner and a scanning exposure method, and a device manufactured thereby
JP2005164878A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Tadahiro Omi Exposure apparatus
US7280182B2 (en) 2003-04-09 2007-10-09 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and computer program
US20130271945A1 (en) 2004-02-06 2013-10-17 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9341954B2 (en) 2007-10-24 2016-05-17 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9423698B2 (en) 2003-10-28 2016-08-23 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9678437B2 (en) 2003-04-09 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction
US9678332B2 (en) 2007-11-06 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9885872B2 (en) 2003-11-20 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light
US9891539B2 (en) 2005-05-12 2018-02-13 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US10101666B2 (en) 2007-10-12 2018-10-16 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
KR20190019088A (en) * 2016-06-20 2019-02-26 넥스페리아 비 브이 Semiconductor device positioning system and method for semiconductor device positioning

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331885B1 (en) 1997-09-19 2001-12-18 Nikon Corporation Stage apparatus, scanning type exposure apparatus, and device produced with the same
US6906782B2 (en) 1997-09-19 2005-06-14 Nikon Corporation Stage apparatus, scanning type exposure apparatus, and device produced with the same
WO1999016113A1 (en) * 1997-09-19 1999-04-01 Nikon Corporation Stage device, a scanning aligner and a scanning exposure method, and a device manufactured thereby
US7280182B2 (en) 2003-04-09 2007-10-09 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and computer program
US9678437B2 (en) 2003-04-09 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction
US9885959B2 (en) 2003-04-09 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator
US9423698B2 (en) 2003-10-28 2016-08-23 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9760014B2 (en) 2003-10-28 2017-09-12 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9885872B2 (en) 2003-11-20 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light
US10281632B2 (en) 2003-11-20 2019-05-07 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction
JP2005164878A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Tadahiro Omi Exposure apparatus
US20130271945A1 (en) 2004-02-06 2013-10-17 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10007194B2 (en) 2004-02-06 2018-06-26 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10234770B2 (en) 2004-02-06 2019-03-19 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10241417B2 (en) 2004-02-06 2019-03-26 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9891539B2 (en) 2005-05-12 2018-02-13 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US10101666B2 (en) 2007-10-12 2018-10-16 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9857599B2 (en) 2007-10-24 2018-01-02 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9341954B2 (en) 2007-10-24 2016-05-17 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9678332B2 (en) 2007-11-06 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
KR20190019088A (en) * 2016-06-20 2019-02-26 넥스페리아 비 브이 Semiconductor device positioning system and method for semiconductor device positioning
JP2019518339A (en) * 2016-06-20 2019-06-27 ネクスペリア ベー.フェー. Semiconductor device positioning system and semiconductor device positioning method
TWI752022B (en) * 2016-06-20 2022-01-11 荷蘭商耐智亞股份有限公司 Semiconductor device positioning system and method for semiconductor device positioning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3889395B2 (en) Optical lithographic apparatus having a machine frame with force compensation
KR100436323B1 (en) Stage apparatus and exposure apparatus provided with the stage apparatus
JP3226704B2 (en) Exposure equipment
US5864389A (en) Stage apparatus and exposure apparatus and device producing method using the same
US5939852A (en) Stage feeding device
US20070097340A1 (en) Active damper with counter mass to compensate for structural vibrations of a lithographic system
JPH06232021A (en) Stage device
JPH10116779A (en) Stage device
KR20010070483A (en) Stage apparatus, exposure apparatus, and device production method
JPH11150062A (en) Vibration isolator, aligner, and method for canceling vibration of vibration canceling base
JP2004165416A (en) Aligner and building
JP2902225B2 (en) Positioning device
JP2004302639A (en) Vibration controller
JP2000077503A (en) Stage device and aligner
US8970821B2 (en) Positioning apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
US6448723B1 (en) Stage system and exposure apparatus
JP3536229B2 (en) Stage apparatus, exposure apparatus, and positioning method
JP3540239B2 (en) Stage equipment
JP3732763B2 (en) Stage equipment
JP2000216082A (en) Stage device and aligner
JPH11204406A (en) Method and device for positioning, and aligner
JPH10125593A (en) Stage apparatus
JPH10144601A (en) Command value determining method and stage device
JP2000012435A (en) Oscillation removing device and aligner
JP3281222B2 (en) Moving stage controller

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050502

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050629

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070312