JP2000012435A

JP2000012435A - 除振装置および露光装置

Info

Publication number: JP2000012435A
Application number: JP10175882A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Mori; 太森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】空気バネの推力調節に際して生じる傾きや揺
れを抑制可能な除振装置を提供する。【解決手段】露光本体部４０を支える除振台は、除振
パッド４Ａ〜４Ｄとアクチュエータ７Ａ〜７Ｄとによっ
て上下方向に除振駆動される。制御回路１１は、除振台
の揺れを検出する加速度センサ５Ｚ₁、５Ｚ₂、５Ｚ₃、
５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘと除振台の変位を検出する変位セン
サ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１
０Ｘとから出力される信号に基づいて除振パッド４Ａ〜
４Ｄおよびアクチュエータ７Ａ〜７Ｄを制御する。制御
回路１１を構成する空圧制御部６０は除振パッド４Ａ〜
４Ｄで発生する推力を制御する際に、減算器４６ｄおよ
び４６ｅから出力される除振台変位（揺れ）量に関する
信号が上限値を越すのを検知すると空圧制御ユニット３
７の弁を一旦閉じて除振台の変位を減じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除振装置および露
光装置に係り、さらに詳しくは、空気バネとアクチュー
タとを用いて除振台の除振駆動を行うアクティブ方式の
除振装置およびこの除振装置を備えた露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ステップ・アンド・リピート方式の露光
装置、すなわちいわゆるステッパ等の精密機器の高精度
化に伴い、設置床から定盤（除振台）に作用する微振動
をマイクロＧレベルで絶縁する必要が生じている。除振
装置の除振台を支持する除振パッドとしてはダンピング
液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパや空気式ダ
ンパ等、種々のものが使用されている。特に、空気式ダ
ンパを備えた空気バネ除振装置はバネ定数を小さく設定
でき、約１０Ｈｚ以上の振動を絶縁することから、精密
機器の支持に広く用いられている。また、最近では従来
のパッシブ除振装置の限界を打破するために、アクティ
ブ除振装置が提案されている（たとえば、本願と同一出
願人に係る特開平８−１６６０４３号等参照）。これ
は、除振台の振動をセンサで検出し、このセンサの出力
に基づいてアクチュエータを駆動することにより振動制
御を行う除振装置であり、低周波制御帯域に共振ピーク
のない理想的な振動絶縁効果を持たせることができるも
のである。

【０００３】上述のステッパ等では、除振パッドに保持
された定盤上に加減速動作を行うＸＹステージが搭載さ
れており、ＸＹステージが移動するのに伴って露光装置
本体の重心位置も移動する。上記アクティブ除振装置で
は、露光装置本体の重心位置が変化することによって生
じる傾きをアクチュエータおよび空気式ダンパによって
防止する。このとき、アクチュエータから大きな推力を
発生させようとすると、アクチュエータより発生する熱
によって露光装置の置かれている環境の温度変化が大き
くなる。この環境の温度変化によって、ＸＹステージの
位置を計測するレーザ干渉計の測定精度に悪影響を与
え、ひいてはステージの位置決め精度等の劣化を招くと
云う不都合があった。

【０００４】これに対し、本願と同一出願人に係る特願
平９−７４５９０号に、空圧制御の安定度に優れた空気
バネを用いてアクチュエータの負荷を速やかに減じ、こ
れによってアクチュエータからの発熱の抑制と高精度の
除振とが同時に実現可能な除振装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した除
振装置において、空気バネの推力を変化させようとした
ときに、除振装置が大きく傾いてしまい、これにより除
振能力の低下を招く場合があった。これは、空気バネに
空気を流入させるための弁を開いたときに、空気バネの
大きな推力変化を生じ、除振装置のフィードバック制御
では抑制できない程の揺れを生じてしまうために起き
る。

【０００６】上記のような不具合を解決するための一案
として、空気バネに流入させる空気の流量を絞ることも
可能であるが、このようにすると、たとえば空気バネに
比較的多めの空気を流入させようとした場合に、制御目
標に達するまでの時間がかかりすぎてしまい、その間ア
クチュエータから発生する推力を増さねばならない。そ
うすると、アクチュエータからの発熱に伴う問題が再度
生じる。

【０００７】本発明の目的は、空気バネの速やかな推力
の調節が可能で、空気バネの推力調節に際して傾きや揺
れを抑制することの可能な除振装置およびこの除振装置
を備える露光装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
および図３に対応付けて本発明を説明する。（１）請求項１に記載の発明は、床面２に対し、空気
バネ４Ａ〜４Ｄを介して支持された除振台６と；空気バ
ネ４Ａ〜４Ｄへ空圧を供給するための空圧源と；空気バ
ネ４Ａ〜４Ｄと空圧源とを連通する管路と；管路に配設
され、空圧源と空気バネ４Ａ〜４Ｄとの間を連通する開
状態、または遮断する閉状態に切り換える弁開閉手段１
０８Ａ〜１０８Ｃおよび１０８ａ〜１０８ｃと；空気バ
ネ４Ａ〜４Ｄと並列に配設され、除振台６を空気バネ４
Ａ〜４Ｄの支持方向と略同一の方向に駆動可能なアクチ
ュエータ７Ａ〜７Ｄと；除振台６の変位を検出する変位
センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０
Ｙ₂、１０Ｘと；少なくとも変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ
₂、１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘからの出力に基
づいて除振台６の振動を抑制するようにアクチュエータ
７Ａ〜７Ｄを駆動制御するとともに、弁開閉手段１０８
Ａ〜１０８Ｃおよび１０８ａ〜１０８ｃを開閉駆動して
空気バネ４Ａ〜４Ｄの推力を調節し、アクチュエータ７
Ａ〜７Ｄの負荷を低減させるように駆動制御する除振台
制御系１１とを有する除振装置に適用される。そして、
変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０
Ｙ₂、１０Ｘで検出される除振台６の変位量に上限値を
設け、弁開閉手段１０８Ａ〜１０８Ｃおよび１０８ａ〜
１０８ｃを閉状態から開状態に切り換えた後、除振台６
の変位量が上限値を越したときに弁開閉手段１０８Ａ〜
１０８Ｃを開状態から閉状態に切り換えることにより上
述した目的を達成する。（２）請求項２に記載の発明は、除振台６に求められ
る要求除振性能を表す信号に応じて、要求除振性能が高
いときには上限値を低める一方、要求除振性能が低い場
合には上限値を高めるものである。（３）請求項３に記載の発明は、マスクＲに形成され
たパターンを、投影光学系ＰＬを介して基板ステージ２
０上の基板Ｗに転写する露光装置に上記請求項１または
２に記載の発明を適用したものである。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かりやすくす
るために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより
本発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図６を参照して説明する。

【００１１】図１は、本実施の形態に係るステップ・ア
ンド・スキャン型の露光装置１００の概略斜視図が示さ
れている。この図１において、設置面としての床上に長
方形板状の台座２が設置され、この台座２上に除振パッ
ド４Ａ〜４Ｄ（但し、図１では紙面奥側の除振パッド４
Ｄは図示せず、図２参照）が設置され、これらの除振パ
ッド４Ａ〜４Ｄ上に除振台としての長方形状の定盤６が
設置されている。ここで、後述するように本実施の形態
では投影光学系ＰＬが使用されているため、投影光学系
ＰＬの光軸に平行にＺ軸をとり、Ｚ軸に直交する平面内
で定盤６の長手方向にＸ軸を、これに直交する方向にＹ
軸をとる。また、それぞれの軸回りの回転方向をＺθ、
Ｘθ、Ｙθ方向と定める。なお、以下の説明において、
必要に応じて図１中のＸ、Ｙ、Ｚ軸を示す各矢印の示す
方向を＋Ｘ、＋Ｙ、＋Ｚ方向、これと反対の方向を−
Ｘ、−Ｙ、−Ｚ方向と区別して用いるものとする。

【００１２】除振パッド４Ａ〜４Ｄは、図２にも示され
るように、それぞれ定盤６の長方形の底面の４つの頂点
付近に配設されている。本実施の形態では、除振パッド
４Ａ〜４Ｄとして空気式ダンパが使用されている。これ
らの除振パッド４Ａ〜４Ｄは、図２に示されるように、
３つの空圧制御回路３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃを介して制
御装置１１に接続され、制御装置１１では空圧制御回路
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃを介して除振パッド４Ａ〜４Ｄ
に供給される空気の流量を制御するようになっている。
すなわち、空気の圧力により除振パッド４Ａ〜４Ｄの高
さを調整できるため、この空気式ダンパは上下動機構の
役目をも兼ねている。なお、以下で説明する制御装置１
１は、ＣＰＵによって構成されるものであるが、アナロ
グ回路で構成されるものであってもよい。

【００１３】図１に戻り、台座２と定盤６との間に除振
パッド４Ａと並列にアクチュエータ７Ａが設置されてい
る。アクチュエータ７Ａは、台座２上に固定された固定
子９Ａと定盤６の底面に固定された可動子８Ａとから構
成され、制御装置１１（図１では図示省略、図２、図３
参照）からの指示に応じて台座２から定盤６の底面に対
するＺ方向の付勢力、または定盤６の底面から台座２に
向かう吸引力を発生する。他の除振パッド４Ｂ〜４Ｄに
おいても、除振パッド４Ａと同様にそれぞれ並列にアク
チュエータ７Ｂ〜７Ｄが設置され（但し、図１では紙面
奥側のアクチュエータ７Ｃ、７Ｄは図示せず、図３参
照）、これらのアクチュエータ７Ｂ〜７Ｄの付勢力また
は吸引力もそれぞれ制御装置１１（図１では図示省略、
図２、図３参照）により設定される。アクチュエータ７
Ａ〜７Ｄの制御方法については、後述する。

【００１４】アクチュエータ７Ａは、上記の如く、固定
子９Ａと可動子８Ａとからなり、固定子９Ａは、たとえ
ば、Ｎ極の軸の両側にＳ極の軸が形成された発磁体によ
り構成され、また、可動子８Ａは、Ｎ極の軸に遊嵌する
内筒、この内筒の外側に巻回されたコイル、およびこの
コイルを覆う外筒より構成される。そして、コイルに流
れる電流を調整することにより、固定子９Ａと可動子８
Ａとの間に±Ｚ方向の力が発生する。その他のアクチュ
エータ７Ｂ〜７Ｄもアクチュエータ７Ａと同様に構成さ
れている。

【００１５】定盤６上には図示しない駆動手段によって
ＸＹ２次元方向に駆動される基板ステージとしてのＸＹ
ステージ２０が載置されている。さらに、このＸＹステ
ージ２０上にＺレベリングステージ、θステージ（いず
れも図示省略）およびウエハホルダ２１を介して感光基
板としてのウエハＷが吸着保持されている。また、定盤
６上でＸＹステージ２０を囲むように第１コラム２４が
植設され、第１コラム２４の上板中央部に投影光学系Ｐ
Ｌが固定され、第１コラム２４の上板に投影光学系ＰＬ
を囲むように第２コラム２６が植設され、第２コラム２
６の上板の中央部にレチクルステージ２７を介してマス
クとしてのレチクルＲが載置されている。

【００１６】ＸＹステージ２０のＹ方向の移動位置は、
位置計測手段としてのＹ軸用レーザ干渉計３０Ｙによっ
て計測され、ＸＹステージ３０のＸ方向の移動位置は、
位置計測手段としてのＸ軸用レーザ干渉計３０Ｘ（図１
では図示せず、図３参照）によって計測されるようにな
っており、これらのレーザ干渉計３０Ｙ、３０Ｘの出力
は不図示のステージコントローラおよび不図示の主制御
装置に入力されている。Ｚレベリングステージは、Ｚ軸
方向の駆動およびＺ軸に対する傾斜が調整可能に構成さ
れ、θステージはＺ軸回りの微小回転が可能に構成され
ている。したがって、ＸＹステージ２０、Ｚレベリング
ステージおよびθステージによって、ウエハＷは３次元
的に位置決め可能になっている。

【００１７】レチクルステージ２７は、レチクルＲのＹ
軸方向の微調整、および回転角の調整が可能に構成され
ている。また、このレチクルステージ２７は、図示しな
い駆動手段によってＸ方向に駆動されるようになってお
り、このレチクルステージ２７のＸ方向位置は位置計測
手段としてのレチクルレーザ干渉計３０Ｒによって計測
され、このレチクルレーザ干渉計３０Ｒの出力も不図示
のステージコントローラおよび不図示の主制御装置に入
力されている。

【００１８】さらに、レチクルＲの上方には、不図示の
照明光学系が配置され、不図示の主制御装置ではレチク
ルＲおよびウエハＷの相対位置合わせ（アライメント）
および図示しない焦点検出系によるオートフォーカスを
行いつつ、照明光学系からの露光用の照明光ＥＬの下
で、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬを介した像
をウエハＷの各ショット領域に順次露光する。本実施の
形態では、各ショット領域の露光に際しては主制御装置
によりＸＹステージ２０とレチクルステージ２７とがそ
れぞれの駆動手段を介してＸ軸方向（走査方向）に沿っ
て所定の速度比で相対走査される。

【００１９】上述の第１コラム２４は、４本の脚部２４
ａ〜２４ｄ（但し、図１では紙面奥側の脚部２４ｄは図
示せず）により定盤６上に設置されている。この第２コ
ラム２４の上板の上面の＋Ｙ方向の端部には、第１コラ
ム２４のＺ方向の加速度を検出する振動センサとしての
加速度センサ５Ｚ₁、５Ｚ₂および第１コラム２４のＹ方
向の加速度を検出する加速度センサ５Ｙ₁、５Ｙ₂が設け
られている。また、この第１コラム２４の上板の上面の
＋Ｘ方向の端部には、第１コラム２４のＺ方向の加速度
を検出する振動センサとしての加速度センサ５Ｚ₃およ
び第１コラム２４のＸ方向の加速度を検出する加速度セ
ンサ５Ｘが設けられている。これらの加速度センサ５Ｚ
₁、５Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘとしては、たと
えばピエゾ抵抗効果型あるいは静電容量型の半導体式加
速度センサが使用される。これらの加速度センサ５
Ｚ₁、５Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘの出力も制御
装置１１（図１では図示せず、図２、図３参照）に入力
されている。

【００２０】また、第１コラム２４の上板の＋Ｙ方向端
部側で−Ｘ方向の側面に対向する位置には、第１コラム
２４のＺ方向変位を検出する変位センサ１０Ｚ１、第１
コラム２４のＹ方向変位を検出する変位センサ１０Ｙ１
が一体化されてなる変位センサ１０Ａが配置され、第１
コラム２４の上板の＋Ｙ方向端部側で＋Ｘ方向の側面に
対向する位置には、第１コラム２４のＺ方向変位を検出
する変位センサ１０Ｚ₂、第１コラム２４のＹ方向の変
位を検出する変位センサ１０Ｙ₂が一体化されてなる変
位センサ１０Ｂが配置されている。第１コラム２４の上
板の−Ｙ方向端部側で＋Ｘ方向の側面に対向する位置に
は、第１コラム２４のＺ方向変位を検出する変位センサ
１０Ｚ₃、第１コラム２４のＸ方向の変位を検出する変
位センサ１０Ｘが一体化されてなる変位センサ１０Ｃが
配置されている。

【００２１】ここで、変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１
０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘとしては、たとえば
静電容量式センサや、渦電流変位センサが使用される。
前者の静電容量式センサによれば、静電容量がセンサの
電極と測定対象物（ここでは、不図示の金属板）間の距
離に反比例することを利用して非接触でセンサと測定対
象物との間の距離が検出される。また、後者の渦電流変
位センサによれば、予め絶縁体に巻いたコイルに交流電
流を加えておき、導電性材料（導電体）からなる測定対
象に近づけると、コイルによって作られた交流磁界によ
って導電体に渦電流が発生し、この渦電流によって発生
する磁界は、コイルの電流によって作られた磁界と逆方
向であり、これら２つの磁界が重なり合って、コイルの
出力に影響を与え、コイルに流れる電流の強さおよび位
相が変化する。この変化は、対象がコイルに近いほど大
きくなり、逆に遠いほど小さくなるので、コイルから電
気信号を取り出すことにより、対象の位置、変位を知る
ことができる。この他、背景光の影響を阻止できる構成
にすれば、変位センサとしてＰＳＤ（半導体位置検出
器）を使用することも可能である。

【００２２】変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、
１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘの出力も制御装置１１（図１
では図示せず、図３参照）に供給されている。

【００２３】第１コラム２４の＋Ｘ方向の側面にはアク
チュエータ３２Ａが、台座２に固定された門形の支柱３
５Ａとの間に取り付けられている。アクチュエータ３２
Ａは、前述のアクチュエータ７Ａ〜７Ｄと同様に、支柱
３５Ａに固定された固定子３４Ａと第１コラム２４に取
り付けられた可動子３３Ａとから構成され、制御装置１
１から可動子３３Ａ内のコイルに流れる電流を調整する
ことにより、第１コラム２４に対して±Ｘ方向に力を与
えることができるようになっている。同様に、第１コラ
ム２４の上面２箇所に可動子３３Ｂ、３３Ｃが取り付け
られ、これら可動子３３Ｂ、３３Ｃとともにアクチュエ
ータ３２Ｂ、３２Ｃをそれぞれ構成する固定子３４Ｂ、
３４Ｃが台座２に固定された支柱３５Ａ、３５Ｂにそれ
ぞれ固定されている。アクチュエータ３２Ａと同様に、
アクチュエータ３２Ｂ、３２Ｃにおいても制御装置１１
から可動子３３Ｂ、３３Ｃ内のコイルに流れる電流を調
整することにより、第１コラム２４に対して±Ｙ方向の
力を与えることができるようになっている。制御装置１
１による、アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃの制御方法に
ついても後述する。

【００２４】ここで、露光装置１００の設置時の定盤６
の高さおよび水平レベルの調整について、図２を参照し
て説明する。変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、および１０
Ｚ₃で計測された定盤６のＺ方向変位（高さ）が制御装
置１１に伝えられ、これらのデータに基づいて制御装置
１１では、定盤６の高さを予め設定されている値にする
とともに水平レベルを維持するため、３つの空圧制御回
路３７Ａ〜３７Ｃを介して各防振パッドに供給する空気
の流量を制御して除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さをそれぞ
れの高さに設定する。その後、防振パッド４Ａ〜４Ｄの
高さはそれぞれの設定値に維持される。これにより、定
盤６に歪みが生じることなく、定盤６上のＸＹステージ
２０の位置決め精度が高精度に維持される。

【００２５】本実施の形態の露光装置１００では、定盤
６、ＸＹステージ２０、ウエハホルダ２１、第１コラム
２４、投影光学系ＰＬ、第２コラム２６、およびレチク
ルステージ２７等により露光本体部４０（図３参照）が
構成されている。

【００２６】次に、上述の露光本体部４０の除振のため
のアクチュエータ７Ａ〜７Ｄ、３２Ａ〜３２Ｃおよび除
振パッド４Ａ〜４Ｄの制御系について、制御装置１１を
中心に、図３のブロック図に基づいて説明する。

【００２７】制御装置１１は、変位センサ１０Ｚ₁、１
０Ｚ₂、１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘおよび加速
度センサ５Ｚ₁、５Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘの
出力に基づいて定盤６を含む露光本体部４０の振動を抑
制するようにアクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを駆動制御する振動制御系を有
している。

【００２８】これをさらに詳述すると、振動制御系は、
変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０
Ｙ₂、１０Ｘの出力を、不図示のＡ／Ｄコンバータをそ
れぞれ介して入力し、露光本体部４０の重心Ｇの６自由
度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｘθ、Ｙθ、Ｚθ：図１参照）の
変位量（ｘ、ｙ、ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に変換する第
１の座標変換部４２と、この第１の座標変換部４２で変
換後の重心の６自由度方向の変位量（ｘ、ｙ、ｚ、θ
ｘ、θｙ、θｚ）を目標出力部４４から入力される６自
由度方向の重心位置の目標値（ｘ_o、ｙ_o、ｚ_o、θｘ_o、
θｙ_o、θｚ_o）からそれぞれ減じて６自由度のそれぞれ
の方向の位置偏差（Δｘ＝ｘ_o−ｘ、Δｙ＝ｙ_o−ｙ、Δ
ｚ＝ｚ_o−ｚ、Δθｘ＝θｘ_o−θｘ、Δθｙ＝θｙ_o−
θｙ、Δθｚ＝θｚ_o−θｚ）をそれぞれ算出する６つ
の減算器４６ａ〜４６ｆと、６自由度のそれぞれの方向
の位置偏差Δｘ、Δｙ、Δｚ、Δθｘ、Δθｙ、Δθｚ
を動作信号として制御動作を行うＰＩコントローラから
なる６自由度のそれぞれの方向の位置コントローラＸＰ
Ｉ、ＹＰＩ、ＺＰＩ、ＸθＰＩ、ＹθＰＩ、ＺθＰＩ
と、加速度センサ５Ｚ₁、５Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５
Ｙ₂、５Ｘの出力を不図示のＡ／Ｄコンバータをそれぞ
れ介して入力し、重心Ｇの６自由度方向の加速度
（ｘ”、ｙ”、ｚ”、θｘ”、θｙ”、θｚ”）に変換
する第２の座標変換部４８と、この第２の座標変換部４
８で変換後の重心Ｇの６自由度方向の加速度（ｘ”、
ｙ”、ｚ”、θｘ”、θｙ”、θｚ”）をそれぞれ積分
してそれぞれの方向の重心Ｇの速度（ｘ’、ｙ’、
ｚ’、θｘ’、θｙ’、θｚ’）に変換する６つの積分
器５０ａ〜５０ｆと、位置コントローラＸＰＩ、ＹＰ
Ｉ、ＺＰＩ、ＸθＰＩ、ＹθＰＩ、ＺθＰＩの出力を速
度指令値（ｘ_o’、ｙ_o’、ｚ_o’、θｘ_o’、θｙ_o’、
θｚ_o’）にそれぞれ変換する速度変換ゲイン５２ａ〜
５２ｆと、この変換後の速度指令値（ｘ_o’、ｙ_o’、ｚ
_o’、θｘ_o’、θｙ_o’、θｚ_o’）から積分器５０ａ〜
５０ｆの出力（ｘ’、ｙ’、ｚ’、θｘ’、θｙ’、θ
ｚ’）をそれぞれ減じて６自由度方向のそれぞれの方向
の速度偏差（Δｘ’＝ｘ_o’−ｘ’、Δｙ’＝ｙ_o’−
ｙ’、Δｚ’＝ｚ_o’−ｚ’、Δθｘ’＝θｘ_o’−θ
ｘ’、Δθｙ’＝θｙ_o’−θｙ’、Δθｚ’＝θｚ_o’
−θｚ’）を算出する６つの減算器５４ａ〜５４ｆと、
６自由度のそれぞれの方向の速度偏差（Δｘ’、Δ
ｙ’、Δｚ’、Δθｘ’、Δθｙ’、Δθｚ’）を動作
信号として制御動作を行うＰＩコントローラからなる６
自由度のそれぞれの方向の速度コントローラＶＸＰＩ、
ＶＹＰＩ、ＶＺＰＩ、ＶＸθＰＩ、ＶＹθＰＩ、ＶＺθ
ＰＩと、これらのコントローラで演算された６自由度の
それぞれの方向の速度制御量を各アクチュエータ７Ａ〜
７Ｄおよび３２Ａ〜３２Ｃの位置で発生すべき速度指令
値に変換するための非干渉化演算を行う非干渉化計算部
５６と、この非干渉化計算部５６で変換後の各アクチュ
エータ７Ａ〜７Ｄおよび３２Ａ〜３２Ｃの位置で発生す
べき速度指令値を各アクチュエータ７Ａ〜７Ｄおよび３
２Ａ〜３２Ｃで発生すべき推力にそれぞれ変換する推力
ゲイン５８ａ〜５８ｇとを有する。

【００２９】すなわち、本実施の形態の振動制御系は、
変位センサ、位置コントローラ等を含んで構成される位
置制御ループの内側に、その内部ループとして加速度セ
ンサ、積分器、速度コントローラ等を含んで構成される
速度制御ループを有する多重ループ制御系となってい
る。

【００３０】引き続き図３を参照して、空圧制御ユニッ
ト３７に制御信号を発する空圧制御部６０について説明
する。推力ゲイン５８ａ〜５８ｄよりアクチュエータ７
Ａ〜７Ｄに出力される推力信号はまた、この推力信号の
内の低周波帯成分を分離抽出するローパスフィルタ（以
下、ＬＰＦ）６２Ａ〜６２Ｄに接続される。空圧制御部
６０は、上述した低周波帯域成分の信号に基づき、空圧
制御ユニット３７に空圧制御信号を出力する。

【００３１】また、空圧制御部６０には減算器４６ｄお
よび４６ｅより出力される露光本体部４０の重心ＧのＸ
θ方向およびＹθ方向の位置偏差に関する信号が入力さ
れる。空圧制御部６０は、空圧制御ユニット３７に空圧
制御信号を出力しつつ、上述のＸθ方向およびＹθ方向
の位置偏差に関する信号を監視する。この位置偏差に関
する信号に基づいて空圧制御部６０は、除振パッド４Ａ
〜４Ｄに供給される空圧の変化によって露光本体部４０
が所定の限界値を越したことを検知すると空圧制御ユニ
ット３７に対して空圧の変化速度を抑制するように空圧
制御信号を発する。このときの空圧制御の詳細について
は後で説明する。

【００３２】さらに、本実施の形態の露光装置では、ス
キャンカウンタ６６の出力がＸ方向の速度コントローラ
ＶＸＰＩの出力段に設けられた加算器６８を介して振動
制御系にフィードフォワード入力されている。本実施の
形態の露光装置１００では、ウエハＷ上のショットを露
光する際には、レチクルステージ２７とＸＹステージ２
０とが走査方向、すなわち、Ｘ軸方向に互いに逆向きに
同期走査されるが、この際にレチクルステージ２７は、
１ショットにつき１回、このレチクルステージ２７の可
動範囲を端から端までＸＹステージ２０の移動速度の投
影光学系ＰＬの縮小倍率の逆数倍（たとえば、４倍また
は５倍）の速度で移動し、しかも露光は定速域のみで行
われることから、レチクルステージ２７は停止状態か
ら目標速度まで加速、目標速度を維持、目標速度か
ら停止まで減速、の３つの状態遷移を行うことになり、
ステージ２７の移動開始直後（）および移動停止直前
（）には大きな反力が第２コラム２６を介して定盤６
に作用し、定盤６を含む露光本体部４０に振動を生じ
る。そこで、スキャンカウンタ６６により、レチクルス
テージ２７の加速度と逆向きの反力の指令値を振動制御
系にフィードフォワード入力し、上記のレチクルステー
ジ２７の移動開始直後および停止直前の振動を抑制す
る。

【００３３】次に、除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さを制御
するための空圧制御ユニット３７について、図４に基づ
いて説明する。

【００３４】この空圧制御ユニット３７は、手動バルブ
１０１を介して給気路１１０にそれぞれ接続されるとと
もに排気路１２０にそれぞれ接続される第１ないし第３
の空圧制御回路３７Ａ〜３７Ｃを有している。手動バル
ブ１０１は供給圧を手動でオン・オフするためのバルブ
である。

【００３５】上述した第１の空圧制御回路３７Ａは、図
２の紙面奥側の除振パッド４Ｄに供給する空気の流量を
制御するための回路で、相互に並列な第１回路３８ａと
第２回路３８ｂとを有している。第１回路３８ａは、給
気側の圧力を設定するレギュレータ１０２Ａと、このレ
ギュレータ１０２Ａで設定される空気路内の圧力を検出
する圧力センサ１０４Ａと、この圧力センサ１０４Ａが
設けられた空気路に配置された２系統の絞り、すなわち
微動側の固定絞り１０６Ａおよび粗動側のスピコン１０
５Ａと、固定絞り１０６Ａおよびスピコン１０５Ａを切
り換える（択一的にオンする）３ポート電磁弁１０７Ａ
と、この電磁弁１０７Ａの固定絞り１０６Ａ接続側の反
対側に配置され、上記空気路そのものをオン・オフ（開
閉）する２ポート電磁弁１０８Ａとを有している。同様
に第２回路３８ｂは、排気側の圧力を設定するレギュレ
ータ１０２ａと、このレギュレータ１０２ａで設定され
た空気路内の圧力を検出する圧力センサ１０４ａと、こ
の圧力センサ１０４ａが設けられた空気路に配置された
２系統の絞り、すなわち微動側の固定絞り１０６ａおよ
び粗動側のスピコン１０５ａと、固定絞り１０６ａおよ
びスピコン１０５ａを切り換える３ポート電磁弁１０７
ａと、この電磁弁１０７ａの固定絞り１０６ａ接続側と
反対側に配置され、上記空気路そのものをオン・オフ
（開閉）する２ポート電磁弁１０８ａとを有している。
第１回路３８ａと第２回路３８ｂとの合流点には、第１
の空圧制御回路３７Ａの供給圧力を検出する圧力センサ
１０３Ａが設けられている。

【００３６】固定絞り１０６Ａ、１０６ａは、ステンレ
スもしくはルビー等の硬質の素材にレーザ加工等によっ
て微細な孔を設けたもので、その孔径はφ５０μｍから
φ３００μｍくらいのものが使用されるが、これに代え
て精密ニードル弁のような可変絞りを用いても構わな
い。これは、以下に説明する第２、第３の空圧制御回路
３７Ｂ、３７Ｃにおいても同様である。

【００３７】以上のように構成される第１の空圧制御回
路３７Ａにおいて、除振パッド４Ｄに供給、あるいは除
振パッド４Ｄから排気される空気の流量は、レギュレー
タ１０２Ａ、１０２ｂの設定圧力、粗動側のスピコン１
０５Ａ、１０５ａの絞り量、３ポート電磁弁１０７Ａ、
１０７ａおよび２ポート電磁弁１０８Ａ、１０８ａの弁
切換によって任意に設定可能である。

【００３８】第２の圧力制御回路３７Ｂも、第１の圧力
制御回路３７Ａと同様に、相互に並列な第３回路３９ａ
と第４回路３９ｂとを有し、第３回路３９ａはレギュレ
ータ１０２Ｂ、圧力センサ１０４Ｂ、微動側の固定絞り
１０６Ｂ、粗動側のスピコン１０５Ｂ、３ポート電磁弁
１０７Ｂ、２ポート電磁弁１０８Ｂを有している。ま
た、第４回路３９ｂは、レギュレータ１０２ｂ、圧力セ
ンサ１０４ｂ、微動側の固定絞り１０６ｂ、粗動側のス
ピコン１０５ｂ、３ポート電磁弁１０７ｂ、２ポート電
磁弁１０８ｂを有している。また、第３回路３９ａと第
４回路３９ｂとの合流点には、第２の空圧制御回路３７
Ｂの供給圧力を検出する圧力センサ１０３Ｂが設けられ
ている。

【００３９】第３の圧力制御回路３７Ｃも、第１の圧力
制御回路３７Ａと同様に、相互に並列な第５回路４０ａ
と第６回路４０ｂとを有し、第５回路４０ａはレギュレ
ータ１０２Ｃ、圧力センサ１０４Ｃ、微動側の固定絞り
１０６Ｃ、粗動側のスピコン１０５Ｃ、３ポート電磁弁
１０７Ｃ、２ポート電磁弁１０８Ｃを有している。ま
た、第６回路４０ｂは、レギュレータ１０２ｃ、圧力セ
ンサ１０４ｃ、微動側の固定絞り１０６ｃ、粗動側のス
ピコン１０５ｃ、３ポート電磁弁１０７ｃ、２ポート電
磁弁１０８ｃを有している。また、第５回路４０ａと第
６回路４０ｂとの合流点には、第３の空圧制御回路３７
Ｃの供給圧力を検出する圧力センサ１０３Ｃが設けられ
ている。

【００４０】上述の第２、第３の空圧制御回路３７Ｂ、
３７Ｃにおいても、第１の空圧制御回路３７Ａと同様
に、レギュレータの設定圧力、粗動側のスピコンの絞り
量、そして３ポート電磁弁、２ポート電磁弁の弁切換に
よって除振パッド４Ａ〜４Ｃの給／排気に際してその流
量を任意に設定可能となっている。

【００４１】また、図４においては、４個の除振パッド
のうち手前の２個、すなわち除振パッド４Ａ、４Ｂを同
一の空圧系統で制御する場合を例示したが、空圧制御ユ
ニット３７においては、除振パッド４Ａ〜４Ｄに空気を
供給する経路は３系統あり、各系統の空圧制御回路を除
振パッド４Ａ〜４Ｄに接続する方法（組み合わせ）とし
ては種々の変形が可能であり、露光本体部４０の重心位
置、除振パッド４Ａ〜４Ｄの配置に応じて接続の方法を
変えることにより、露光本体部４０の傾き量の制御性を
最適な状態にすることが可能である。

【００４２】また、露光本体部４０を支持する除振パッ
ド４Ａ〜４Ｄのそれぞれの内圧は露光本体部４０の重量
および重心位置、そして除振パッド４Ａ〜４Ｄの配置に
より決まる。また、露光本体部４０が設定された高さお
よび水準にあるとき、除振パッド４Ａ〜４Ｄに必要な圧
力は圧力センサ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃによって
モニターすることができる。

【００４３】引き続き図４を参照して除振パッド４Ａ〜
４Ｄに供給する空気流量の調整方法について説明する。
なお、以下で説明する空気流量の調整は、露光装置の設
置時や定期メインテナンス時などのように、露光装置の
非稼働時にオペレータにより行われるものである。ま
た、以下で３ポート電磁弁１０７Ａ〜１０７Ｃおよび１
０７ａ〜１０７ｃの作動状態を説明する際に、図４に示
されるように固定絞りが選択される状態をストレート接
続状態と称し、逆の状態をクロス接続状態と称する。

【００４４】以下の空気流量の調整方法の説明では、前
提として露光本体部４０の重量および重心位置、そして
除振パッド４Ａ〜４Ｄの配置に応じて定まる除振パッド
４Ａ〜４Ｄに必要な圧力に基づいて固定絞り１０６Ａ、
１０６Ｂ、１０６Ｃおよび１０６ａ、１０６ｂ、１０６
ｃが選択されているものとする。つまり、３ポート電磁
弁１０７Ａ〜１０７Ｃおよび１０７ａ〜１０７ｃはいず
れもストレート接続状態にあるものとする。

【００４５】各除振パッドに対する目標供給圧力に応じ
てレギュレータ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃおよび１
０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを調整する。この調整の
際、流量測定を行ってもよいが、本実施の形態では先に
説明したように変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０
Ｚ₃、制御装置１１内部の非干渉化計算部５６、空圧制
御ユニット３７および除振パッド４Ａ〜４Ｄによって、
定盤６の傾きを全部または一部を補正する位置制御ルー
プが構成されているので、変位センサ１０Ｚ₁、１０
Ｚ₂、１０Ｚ₃の出力に基づいて除振パッド４Ａ〜４Ｄの
高さ変化速度を求めるようになっている。なお、レギュ
レータ１０２Ａ〜１０２Ｃおよび１０２ａ〜１０２ｃの
調整の際には、圧力センサ１０４Ａ〜１０４Ｃおよび１
０４ａ〜１０４ｃのモニター値を目安にするとよい。

【００４６】次に、３ポート電磁弁１０７Ａ〜１０７Ｃ
および１０７ａ〜１０７ｃをクロス接続状態に切り換
え、スピコン１０５Ａ〜１０５Ｃおよび１０５ａ〜１０
５ｃの調整を行い、粗動側の流量を決定する。

【００４７】上記のようにして構成された空圧制御ユニ
ット３７によれば、３ポート電磁弁１０７Ａ〜１０７Ｃ
および１０７ａ〜１０７ｃを切り換えることにより除振
パッド４Ａ〜４Ｄに供給する空気の流量制御を粗動、微
動の２系統に切り換えることができ、除振台としての定
盤６の位置制御ループのゲインを高低２種類の任意の状
態に設定することが可能となる。

【００４８】次に、上述のようにして構成された露光装
置１００のスキャン露光の際の作用について説明する。

【００４９】スキャン露光の際に、ＸＹステージ２０、
レチクルステージ２７がＸ軸方向に沿って走査される
と、露光本体部４０の重心が移動し、定盤６を含む露光
本体部４０が傾斜し、これに伴って振動も発生する。こ
のときに変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、１０
Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘおよび加速度センサ５Ｚ₁、５
Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘから出力される信号は
制御装置１１の振動制御系に入力される。

【００５０】これに伴い、各アクチュエータ７Ａ〜７Ｄ
および３２Ａ〜３２Ｃには露光本体部４０の傾斜および
振動を抑制するための推力制御信号が入力される。この
とき、アクチュエータ７Ａ〜７Ｄに入力される信号はま
たＬＰＦ６２Ａ〜６２Ｄにも入力される。そして、ＬＰ
Ｆ６２Ａ〜６２Ｄで分離抽出された推力指令信号のうち
の低周波成分は空圧制御部６０に入力される。これに応
じて空圧制御部６０は、除振パッド４Ａ〜４Ｄに供給す
る空気の流量を制御する。すなわち、空圧制御部６０
は、図４に示す２ポート電磁弁１０８Ａ〜１０８Ｃおよ
び１０８ａ〜１０８ｃのうちの一部または総てを開弁状
態に制御する。空圧制御部６０はまた、ＬＰＦ６２Ａ〜
６２Ｄから出力される推力指令信号の大小に応じて３ポ
ート電磁弁１０７Ａ〜１０７Ｃおよび１０７ａ〜１０７
ｃをストレート接続状態（微調整）あるいはクロス接続
状態（粗調整）に切り換える。これによってゲインの切
換を行い、除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さ制御の応答性お
よび制御分解能を高める。

【００５１】空圧制御部６０にはまた、減算器４６ｄお
よび４６ｅより出力される露光本体部４０の重心ＧのＸ
θ方向およびＹθ方向の位置偏差に関する信号が入力さ
れる。これらの信号に基づいて除振パッド４Ａ〜４Ｄに
供給する空気の流量を制御する手順について図５を参照
して説明する。なお、以下では説明の煩雑化を避けるた
め、空気制御部６０が３つの空気制御回路３７Ａ〜３７
Ｃのうちのいずれか一つを制御する場合を例にとって説
明する。このとき、排気側回路は閉じた状態に固定し、
給気側回路を制御して除振パッド４Ａ〜４Ｄのいずれか
に供給する空気の流量を制御するものとする。また、減
算器４６ａ〜４６ｆ、ＬＰＦ６２Ａ〜６２Ｄ、空圧制御
回路３７Ａ〜３７Ｃ、２ポート電磁弁１０８Ａ〜１０８
Ｃ、３ポート電磁弁１０７Ａ〜１０７Ｃ、そして除振パ
ッド４Ａ〜４Ｄについて、特定のものを示すのでない限
りは単に減算器４６、ＬＰＦ６２、空圧制御回路３７、
２ポート電磁弁１０８、３ポート電磁弁１０７、そして
除振パッド４と云うように称する。

【００５２】図５には（ａ）、（ｂ）そして（ｃ）の３
つのグラフが描かれており、これらのグラフは横軸にい
ずれも同じタイムスケールで時間がとられている。そし
て、縦軸には上から順に、ＬＰＦ６２から出力される推
力指令値（ａ）、２ポート電磁弁１０８および３ポート
電磁弁１０７の制御状態（ｂ）、そして露光本体部４０
の変位（ｃ）が示されている。そして、（ｂ）のグラフ
において上側が２ポート電磁弁１０８の開閉状態を、下
側が３ポート電磁弁１０７の接続状態を示している。そ
して、（ｂ）の下側のグラフにおいて、「粗」と示され
る状態がクロス接続状態に対応し、「微」と示される状
態がストレート接続状態に対応する。以下では理解を容
易にするため、３ポート電磁弁１０７の開閉制御状態を
説明する際に、「クロス接続状態」を「粗調状態」と
し、「ストレート接続状態」を「微調状態」として説明
する。（ｃ）に示す露光本体部４０の変位は、減算器４
６から出力されるＸθ方向、またはＹθ方向の位置偏差
すなわち露光本体部４０のローリングまたはピッチング
の状態を表す。つまり、除振パッド４に空気が急に流入
することにより生じる露光本体部４０の揺れの程度を示
す。以下、これを単に「除振台の変位」と称する。

【００５３】ＬＰＦ６２から出力される推力指令値がし
きい値１を越すタイミングｔ１において、空圧制御部６
０は２ポート電磁弁１０８を開弁状態に制御する。この
とき、３ポート電磁弁１０７は微調状態にある。次い
で、ＬＰＦから出力される推力指令値がしきい値２を越
すタイミングｔ２において、空圧制御部６０は３ポート
電磁弁１０７を粗調状態に切り換える。これにより、推
力指令値が高まるのに対応して除振台の位置制御ループ
のゲインが高められる。

【００５４】一方、（ｃ）の除振台変位に着目すると、
上述のタイミングｔ１およびｔ２における２ポート電磁
弁１０８および３ポート電磁弁１０７の制御によって除
振パッド４に空気が流入し始めるのにつれ、除振台が変
位し始める。空圧制御部６０は、除振台の変位がしきい
値ｂを越すのを検出するタイミングｔ３において２ポー
ト電磁弁１０８を閉弁状態に切り換えるとともに３ポー
ト電磁弁１０７を微調状態に切り換える。これにより、
除振パッド４への空気の流入が停止し、除振台の変位が
減じられる。そして、除振台の変位がしきい値ａを下回
るのを検出するタイミングｔ４において、空圧制御部６
０は再度２ポート電磁弁１０８を開弁状態に、そして３
ポート電磁弁１０７を粗調状態に切り換える。これによ
って除振パッド４への空気の流入が再開され、除振台の
変位も再度増加に転じる。以下、空圧制御部６０はタイ
ミングｔ５〜ｔ１０において除振台の変位量に基づき、
２ポート電磁弁１０８および３ポート電磁弁１０７を制
御して除振パッド４への空気の流入量を制御する。そし
て、タイミングｔ１１において推力指令値がしきい値２
を下回るのに伴い、空圧制御部６０は３ポート電磁弁１
０７を微調状態に切り換え、続くタイミングｔ１２にお
いて推力指令値がしきい値１を下回るのに伴い、空圧制
御部６０は２ポート電磁弁１０８を閉弁状態に切り換え
る。

【００５５】空圧制御部６０による以上の制御によれ
ば、除振パッド４へ空気を流入させるのに伴って生じる
除振台の変位が所定量を越した場合に２ポート電磁弁１
０８を一旦閉じることにより、図５（ｃ）に示すように
除振台に大きな変位が生じるのを抑制することができ
る。また、除振台の変位が所定量を越さない間は、必要
に応じて３ポート電磁弁１０７を粗調状態に切り換える
ことにより除振パッド４へ流入させる空気の流量を多め
に設定することが可能である。これにより、ただ単に除
振パッド４へ流入させる空気の量を絞って除振台の変位
速度を緩やかにすることで除振台に生じる揺れを抑制す
る場合に比べ、除振台の位置制御ループのゲインを最大
限に高めることができる。つまり、除振パッド４で発生
する推力を速やかに目標とする値に設定することができ
る。

【００５６】なお、図５におけるしきい値２は、除振台
に求められる除振性能に応じて可変とすることも可能で
ある。つまり、レチクルＲをレチクルステージ２７に載置、あるいは
ウエハＷをウエハホルダ２１（以上、図１参照）に載置
する動作（レチクルロード動作、ウエハロード動作）
や、レチクルＲとウエハＷとの相対的な位置決め精度を出
す動作（アライメント動作）や、レチクルＲに形成される回路パターンの像をウエハＷ
に投影する動作（露光動作）など、除振台上で行われる
様々の動作状況によって除振台に求められる除振性能は
変化する。ちなみに、上記の動作ではの動作よりは
の動作、そしての動作よりはの動作を行う場合によ
り高い除振性能が求められる。したがって、の動作が
行われている場合などのようにそれほど高い除振性能が
必要とされないときにはしきい値２を高めることにより
除振台の位置制御ループのゲインを高めに維持すること
が可能である。これによってアクチュエータ７Ａ〜７Ｄ
からの発熱を抑制することができる。逆に、の動作が
行われている場合などのように高い除振性能が求められ
るときにはしきい値２を低めればよい。このしきい値２
は、上述した〜の動作を制御する不図示の制御装置
から上記動作状態に応じた要求除振性能を表す信号が制
御装置１１に発せられ、この要求除振性能を表す信号に
応じて空圧制御部６０で設定されるものであってもよ
い。しきい値２を上述のように空圧制御部６０で可変に
設定可能とすることにより、可変電磁絞り弁等の装置を
用いることなく除振台の位置制御ループのゲインを可変
に設定することが可能となる。

【００５７】これに対し、除振台制御部６０による以上
の制御を行わない場合に生じる除振台の変位について図
６を参照して説明する。図６も図５と同様に（ａ）、
（ｂ）そして（ｃ）の３つのグラフが描かれているが、
これらのグラフは図５の（ａ）、（ｂ）そして（ｃ）に
示すものと同様にＬＰＦ６２から出力される推力指令値
（ａ）、２ポート電磁弁１０８および３ポート電磁弁１
０７の開閉制御状態（ｂ）、そして除振台の変位（ｃ）
が示されている。そして、ＬＰＦ６２から出力される推
力指令値がしきい値１を越すタイミングＴ１において２
ポート電磁弁１０８は開弁状態に制御される。このと
き、３ポート電磁弁１０７は微調状態にある。次いで、
ＬＰＦ６２から出力される推力指令値がしきい値２を越
すタイミングＴ２において、３ポート電磁弁１０７は粗
調状態に切り換えられ、これにより除振台の位置制御ル
ープのゲインが高められる。その後、除振台に変位を生
じるのに対応してＬＰＦ６２から出力される推力の指令
値は低下し、しきい値２を下回るタイミングＴ３におい
て３ポート電磁弁１０７は微調状態に切り換えられ、次
いでＬＰＦ６２から出力される推力の指令値がしきい値
１を下回るタイミングＴ４において２ポート電磁弁１０
８は閉弁状態に切り換えられる。以上、タイミングＴ１
〜Ｔ４における２ポート電磁弁１０８および３ポート電
磁弁１０７の切換動作に伴って生じる除振台の変位につ
いて説明すると、除振パッド４への空気の流入量が急激
に増すのに伴い、図６（ｃ）に示すように大きな変位を
生じてしまう。この変位を小さくするためには、たとえ
ばタイミングＴ２以降も３ポート電磁弁１０７を微調状
態に維持するなどして除振パッド４への空気流入量を少
なくする必要があり、このようにすると除振台の位置制
御ループの応答速度が低下してしまい、アクチュエータ
７Ａ〜７Ｄの負荷が増して発熱の問題を生じる。

【００５８】なお、以上の実施の形態の説明では、除振
パッド４への空気の流入量の制御に際し、２ポート電磁
弁１０８および３ポート電磁弁１０７を同時に切り換え
制御する例について説明したが、３ポート電磁弁１０７
は粗調状態に固定したままで２ポート電磁弁１０８のみ
の開閉切り換えを行うようにしてもよい。あるいは、２
ポート電磁弁１０８は開弁状態に固定したまま、３ポー
ト電磁弁１０７を粗調状態と微調状態とに切り換えて空
気の流量を調節するようにしてもよい。

【００５９】また、除振パッド４へ空気を流入させる際
に電磁弁を開閉制御する例について説明したが、除振パ
ッド４から空気を排出させる場合にも同様の制御を行う
ことが可能である。

【００６０】以上により、除振パッド４Ａ〜４Ｄによっ
て定盤６を含む露光本体部４０の傾斜の大部分（または
全部）が速やかに補正されるようになる。また、ステー
ジ２０、２７の移動による露光本体部４０の重心移動に
伴う振動は、変位センサ１０Ｚ₁、１０Ｚ₂、１０Ｚ₃、
１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘ、加速度センサ５Ｚ₁、５
Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘからの出力に基づいて
制御装置１１によりアクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、
７Ｄ、および３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが駆動制御されて
効果的に抑制される。この際に、定盤６を含む露光本体
部４０の傾斜の残りがアクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７
Ｃ、７Ｄによって補正される。

【００６１】したがって、定盤６を含む露光本体部４０
の振動は、ステージ２０、２７の移動による露光本体部
４０の重心移動による影響を殆ど受けることなく、効果
的に抑制される。また、除振台の傾き量の大部分が除振
パッド４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに供給する空気流量の制
御により補正されるので、アクチュエータ７Ａ、７Ｂ、
７Ｃ、７Ｄのみによって露光本体部４０の振動とともに
その傾斜をも補正する場合に比べて、アクチュエータ７
Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄに必要とされる推力が低減され、
これによりアクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの可
動子のコイルに流れる電流が必要最小限となり、発熱量
を著しく抑制することが可能となる。

【００６２】ところで、以上の実施の形態の説明におい
て、図１に示すように定盤６の上面には第１コラム２４
が立設され、この第１コラム２４の上面に第２コラム２
６が立設されていて、これら定盤６、第１コラム２４、
第２コラム２６に加えてＸＹステージ２０、ウエハホル
ダ２１、投影光学系ＰＬおよびレチクルステージ２７等
により露光本体部４０が構成されていることは既に説明
したとおりである。これに対し、図１に示すものとは異
なる構造の骨格部が形成される露光装置に対しても本発
明に係る除振装置を適用することができる。これについ
て図７を参照して説明する。なお、図７に示す露光装置
において、図１に示すものと同様の構成には同じ符号を
付し、その説明を省略する。また、図７においても投影
光学系の光軸と平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に直交する平面
内で定盤６Ａの長手方向にＸ軸を、これに直交する方向
にＹ軸を取る。また、それぞれの軸回りの回転方向をＺ
θ、Ｘθ、Ｙθ方向と定める。さらに、必要に応じ、図
７中のＸ、Ｙ、Ｚ軸を示す各矢印の示す方向を＋Ｘ、＋
Ｙ、＋Ｚ方向、これと反対の方向を−Ｘ、−Ｙ、−Ｚ方
向と区別して用いる。

【００６３】図７（ａ）において、台座２の上面にアク
チュエータ７Ａ〜７Ｄ（但し、図７（ａ）では紙面奥側
のアクチュエータ７Ｄは図示せず）が設置される。これ
らのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄの上に除振パッド４Ａ〜
４Ｄ（但し、図７（ａ）では紙面奥側の除振パッド４Ｄ
は図示せず）が設置され、これらの上に定盤６Ａが設置
される。これらアクチュエータ７Ａ〜７Ｄおよび除振パ
ッド４Ａ〜４Ｄの詳細については後で説明する。

【００６４】定盤６Ａの下部には下ベース６Ｂが固設さ
れる。ウェハステージ２０は、この下ベース６Ｂの上に
設置される。定盤６Ａには、この定盤６Ａを貫通して投
影レンズユニットＰＬＵが固設される。投影レンズユニ
ットＰＬＵの上方にはレチクルステージ２７が設置され
る。定盤６Ａの上には、投影レンズユニットＰＬＵを囲
むようにコラム２６Ａが固設され、コラム２６Ａの上部
にミラー保持ユニット１５４を介してミラー１５２が固
設される。コラム２６Ａの上部にはまた、照明光学系Ｉ
Ｌが設置される。照明光学系ＩＬから出射される照明光
は上述のミラー１５２で反射されてレチクルＲに導かれ
る。

【００６５】図７（ｂ）を参照して露光本体部７０の除
振を行うためのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄおよび除振パ
ッド４Ａ〜４Ｄの接続状態について説明する。なお、こ
れらのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄ、あるいは除振パッド
４Ａ〜４Ｄはいずれも同じ構成のものであり、ここでは
アクチュエータ７Ａおよび除振パッド４Ａについてのみ
説明をする。

【００６６】アクチュエータ７Ａは既に説明したとお
り、固定子９Ａおよび可動子８Ａなどで構成され、電磁
力により±Ｚ方向に推力を発生する。固定子９Ａは固定
枠体７Ａａの内側下部に固設され、可動子８Ａは可動枠
体４ｃと結合される。除振パッド４Ａは、固定部４ｅお
よび可動部４ｆなどで構成される。除振パッド４Ａの固
定部４ｅは固定枠体７Ａａの上に固設される一方、可動
部４ｆは可動枠体４ｃと連結される。このような構成に
より、アクチュエータ７Ａおよび除振パッド４Ａから発
生する推力はいずれも可動枠体４ｃに伝達される。アク
チュエータ７Ａから発生する推力は、空圧制御回路３７
（図４）により調節される。除振パッド４Ａへは、エア
給気穴４ｂを経て空気が送られる。

【００６７】可動枠体４ｃの天面にはダボ４ａが突設さ
れているが、これは定盤６Ａの底面に穿設される穴（不
図示）と嵌合して位置決めを行うためのものである。

【００６８】再び図７（ａ）を参照して定盤６Ａに設置
されるセンサ等について説明する。定盤６Ａの上面にお
ける＋Ｙ方向側の両端部近くに、加速度センサ１０５Ａ
および１０５Ｂがそれぞれ固設される。また、定盤６Ａ
の上面における−Ｙ方向側の端部近くに加速度センサ１
０５Ｃが固設され、これらの加速度センサ１０５Ａ〜１
０５Ｃにより定盤６Ａの振動が検出される。さらに、定
盤６Ａの＋Ｘ方向側の側面の両端近くに変位センサ１０
６Ｂおよび１０６Ｃがそれぞれ固設される一方、定盤６
Ａの−Ｘ方向側の側面における＋Ｙ側端近くに変位セン
サ１０６Ａが固設される。台座２の±Ｘ側両端近くには
門型形状のフレーム１０２Ａおよび１０２Ｂがそれぞれ
固設される。変位センサ１０６Ａ〜１０６Ｃは、上記の
フレーム１０２Ａあるいは１０２Ｂと定盤６Ａとの相対
変位を検出する。これらの加速度センサ１０５Ａ〜１０
５Ｃおよび変位センサ１０６Ａ〜１０６Ｃはいずれも制
御装置１１（図３）に接続される。

【００６９】上述の加速度センサ１０５Ａ〜１０５Ｃ、
そして変位センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの振動検出方向あ
るいは変位検出方向について説明する。加速度センサ１
０５Ｂは、定盤６Ａに生じる±Ｘ方向、±Ｙ方向、±Ｚ
方向の加速度をそれぞれ検出する３つの加速度センサで
構成される。加速度センサ１０５Ａは、定盤６Ａに生じ
る±Ｙ方向、±Ｚ方向の加速度をそれぞれ検出する２つ
の加速度センサで構成される。加速度センサ１０５Ｃ
は、定盤６Ａの±Ｚ方向の加速度を検出するセンサで構
成される。同様に変位センサ１０６Ｂは、定盤６Ａとフ
レーム１０２Ｂとの間の±Ｘ方向、±Ｙ方向、±Ｚ方向
の相対変位をそれぞれ検出する３つの変位センサで構成
される。変位センサ１０６Ａは、定盤６Ａとフレーム１
０２Ａとの間に生じる±Ｙ方向、±Ｚ方向の相対変位を
それぞれ検出する２つの変位センサで構成される。そし
て変位センサ１０６Ｃは、定盤６Ａとフレーム１０２Ｂ
との間で生じる±Ｚ方向の相対変位を検出するセンサで
構成される。これらの加速度センサ１０５Ａ〜１０５Ｃ
および変位センサ１０６Ａ〜１０６Ｃから出力される信
号を処理することにより、定盤６Ａの６自由度方向、す
なわち±Ｘ方向、±Ｙ方向、±Ｚ方向、±Ｘθ方向、±
Ｙθ方向および±Ｚθ方向の変位と振動とを検出するこ
とができる。

【００７０】フレーム１０２Ａの上部、＋Ｙ側端部近く
に固設されるＹアクチュエータ３２Ａ、そしてフレーム
１０２Ｂの上部＋Ｙ側端部近くおよび中央部近くにそれ
ぞれ固設されるＹアクチュエータ３２ＢおよびＸアクチ
ュエータ３２Ｃについて説明する。Ｘアクチュエータ３
２Ｃは、定盤６Ａに対して±Ｘ方向の推力を与えるもの
である。Ｙアクチュエータ３２Ａ、３２Ｂは、定盤６Ａ
に対して±Ｙ方向の推力を与えるためのものである。こ
のとき、Ｙアクチュエータ３２Ａおよび３２Ｂのそれぞ
れから発する推力を調節することにより、定盤６Ａに±
Ｚθ方向の回転力を生じさせることもできる。定盤６Ａ
の上面には、それぞれのアクチュエータと対向するよう
にブロック３５Ａ、３５Ｂ、および３５Ｃが固設され
る。そして、各アクチュエータから発せられる推力は、
それぞれのアクチュエータに対向するこれらのブロック
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃを介して定盤６Ａに伝えられ
る。

【００７１】制御装置１１は、以上に説明した加速度セ
ンサ１０５Ａ〜１０５Ｃおよび変位センサ１０６Ａ〜１
０６Ｂで検出された定盤６Ａの振動および変位に基づ
き、上述の除振パッド４Ａ〜４Ｄ、アクチュエータ７Ａ
〜７Ｄ、Ｘアクチュエータ３２Ａおよび３２Ｂ、そして
Ｙアクチュエータ３２Ｃより発する推力を制御して露光
本体部４０Ａを除振する。

【００７２】以上に説明したように、図７（ａ）に示す
露光装置１００Ａは、定盤６Ａを核として、定盤６Ａに
下ベース６Ｂを吊支する一方、定盤６Ａの上面にコラム
２６Ａを固設する骨格構造の露光本体部４０Ａを有す
る。そして、除振パッド４Ａ〜４Ｄおよびアクチュエー
タ７Ａ〜７Ｄは、上述した骨格構造の核となる定盤６Ａ
を支える。このような構造とすることにより露光本体部
４０Ａ全体の剛性を容易に増すことができる。また、図
１に示す構造の露光装置１００に比べて、図７（ａ）に
示す構造の露光装置１００Ａでは、露光本体部４０Ａの
重心位置高さと定盤６Ａの支持位置高さとの差を少なく
することができる。これにより、露光本体部４０Ａが傾
いた場合に、その傾きを修正するために除振パッド４Ａ
〜４Ｄおよびアクチュエータ７Ａ〜７Ｄから発するべき
推力は図１に示すものに比べて小さくすることができ
る。したがって、露光本体部４０Ａの安定度を容易に増
すことができる。

【００７３】以上の実施の形態の説明においては、本発
明に係る除振装置をステップ・アンド・スキャン方式の
走査露光型の投影露光装置に適用した場合について示し
たが、本発明の除振装置はステッパ方式の投影露光装置
であっても定盤上をステージが移動するものであるから
好適に適用できるものである。

【００７４】さらに本実施の形態に係る除振装置は、上
記実施の形態で説明した光学式の露光装置のみならず、
荷電粒子線露光装置にも適用可能である。

【００７５】また、以上の実施の形態では、位置決め装
置を露光装置に適用した例について説明したが、本発明
は精密な位置決めを要する移動ステージ等の位置決め装
置に適用することも可能である。

【００７６】以上の発明の実施の形態と請求項との対応
において、除振パッド４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが空気バ
ネを、定盤６および６Ａが除振台を、２ポート電磁弁１
０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、１
０８ｃおよび３ポート電磁弁１０７Ａ、１０７Ｂ、１０
８Ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃが弁開閉手段を、
制御装置１１が除振台制御系をそれぞれ構成する。

【００７７】

【発明の効果】以上に説明したように、（１）請求項１に記載の発明によれば、空気バネの推
力調節に伴なって除振台に大きな揺れが生じるのを抑制
しつつ、除振台の位置制御ループの応答ゲインを高める
ことができる。これにより、除振性能に優れた除振装置
を提供することができる。（２）請求項２に記載の発明によれば、求められる除
振性能に応じて空気バネによる除振台の位置制御ループ
の応答性を容易に変化させることができる。このため、
さほど高い除振性能を必要としない場合には空気バネに
よる除振台の位置制御ループの応答性を高めてアクチュ
エータからの発熱を抑制することができる。（３）請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記
載の発明に係る除振装置の効果によって露光精度を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置決め装置を露光装置に適用し
た例を示す図。

【図２】図１に示す露光装置の一部を示す図であり、除
振パッドと空圧制御回路との接続状態を説明する図。

【図３】図１に示す露光装置の除振制御を行う制御装置
の構成を説明するブロック図。

【図４】空圧制御回路の構成を説明するブロック図。

【図５】空圧制御部によって空圧制御がなされる様子を
示す図であり、（ａ）は空圧制御部に入力される推力指
令値を、（ｂ）は推力指令値および除振台に生じる変位
量に基づいて空圧制御回路の２ポート電磁弁および３ポ
ート電磁弁が制御される様子を、（ｃ）は除振台に生じ
る変位が抑制される様子を示す図である。

【図６】空圧制御回路の２ポート電磁弁および３ポート
電磁弁が、除振台に生じる変位量に基づいて制御されな
い場合の様子を示す図であり、（ａ）は空圧制御部に入
力される推力指令値を、（ｂ）は推力指令値のみに基づ
いて空圧制御回路の２ポート電磁弁および３ポート電磁
弁が制御される様子を、（ｃ）は除振台に大きな変位を
生じる様子を示す図である。

【図７】本発明による除振装置が適用される投影露光装
置の他の例を説明する図。

【符号の説明】

４Ａ〜４Ｄ除振パッド（空気バネ）５Ｚ₁、５Ｚ₂、５Ｚ₃、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘ加速度セ
ンサ（振動センサ）６、６Ａ定盤（除振台）７Ａ〜７Ｄアクチュエータ１０Ｚ₁〜１０Ｚ₃、１０Ｙ₁、１０Ｙ₂、１０Ｘ変位セ
ンサ１１制御装置３２Ａ、３２ＢＹアクチュエータ３２ＣＸアクチュエータ３７空圧制御ユニット３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ空圧制御回路４０露光本体部６０空圧制御部１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７ａ、１０７ｂ、
１０７ｃ３ポート電磁弁１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、
１０８ｃ２ポート電磁弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】床面に対し、空気バネを介して支持され
た除振台と、前記空気バネへ空圧を供給するための空圧源と、前記空気バネと前記空圧源とを連通する管路と、前記管路に配設され、前記空圧源と前記空気バネとの間
を連通する開状態、または遮断する閉状態に切り換える
弁開閉手段と、前記空気バネと並列に配設され、前記除振台を前記空気
バネの支持方向と略同一の方向に駆動可能なアクチュエ
ータと、前記除振台の変位を検出する変位センサと、少なくとも前記変位センサからの出力に基づいて前記除
振台の振動を抑制するように前記アクチュエータを駆動
制御するとともに、前記弁開閉手段を開閉駆動して前記
空気バネの推力を調節し、前記アクチュエータの負荷を
低減させるように駆動制御する除振台制御系とを有する
除振装置において、前記変位センサで検出される前記除振台の変位量に上限
値を設け、前記弁開閉手段を前記閉状態から前記開状態
に切り換えた後、前記除振台の変位量が前記上限値を越
したときに前記弁開閉手段を前記開状態から前記閉状態
に切り換えることを特徴とする除振装置。
【請求項２】請求項１に記載の除振装置において、前
記除振台に求められる要求除振性能を表す信号に応じ
て、前記要求除振性能が高いときには前記上限値を低め
る一方、前記要求除振性能が低い場合には前記上限値を
高めることを特徴とする除振装置。
【請求項３】マスクステージに設置されるマスク基板
に形成されたパターンを、投影光学系を介して基板ステ
ージに設置される基板に露光する露光装置であって、請求項１または２に記載の除振装置を具備することを特
徴とする露光装置。