JP2000082662A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 疑似不規則信号を発生し、運動機構においてその運動を制御するためのアクチュエータに印加する疑似不規則信号発生手段と、
該疑似不規則信号の時系列データとともに前記運動機構の運動状態を計測するセンサの時系列データを収集して記憶するデータ記憶手段と、
該データ記憶手段に記憶された時系列データに対してフィルタリングを施すプリフィルタリング手段と、
該プリフィルタリング手段で処理したデータに対して数学モデルを導出するシステム同定手段と、
該システム同定手段が導出する数学モデルを使って前記運動機構の特性値を導出する特性抽出・診断手段と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】 前記疑似不規則信号発生手段は、前記運動機構が制御のために備える複数のアクチェエータのそれぞれと１対１で対応する互いに無相関な複数個の疑似不規則信号を全アクチュエータ同時に印加することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】 前記疑似不規則信号発生手段は、一つの疑似不規則信号を前記運動機構が制御のために備えるアクチュエータごと独立に印加するためのスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】 前記疑似不規則信号発生手段は、前記運動機構の運動自由度の個数と同数でかつ互いに無相関な複数個の疑似不規則信号をそれぞれの運動自由度に対応して同時に印加することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】 前記疑似不規則信号発生手段は、一つの疑似不規則信号を前記運動機構の運動自由度ごと独立に印加するためのスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】 前記特性値は、周波数応答、前記運動機構の物理パラメータ、共振周波数、減衰率、ゲイン余裕、位相余裕、および露光装置内で計測不可能な部位の物理情報のいずれか少なくとも１つまたは全部であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項７】 前記アクチュエータは電磁モータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項８】 前記運動機構は、露光装置の本体構造体を防振支持するためのアクティブ除振装置であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項９】 前記運動機構は、露光装置に対してシステム同定を行なうために外付けされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項１０】 前記疑似不規則信号はＭ系列信号であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項１１】 疑似不規則信号を発生し、運動機構においてその運動を制御するためのアクチュエータに印加する疑似不規則信号発生手段と、
該疑似不規則信号の時系列データとともに前記運動機構の運動状態を計測するセンサの時系列データを収集して記憶するデータ記憶手段と、
該データ記憶手段に記憶された時系列データに対してフィルタリングを施すプリフィルタリング手段と、
該プリフィルタリング手段で処理したデータに対して数学モデルを導出するシステム同定手段と、
該システム同定手段が導出する数学モデルを使って前記運動機構の特性値を導出する特性抽出・診断手段と、
を備えることを特徴とする除振装置。
【請求項１２】 前記疑似不規則信号発生手段は、前記運動機構が制御のために備える複数のアクチュエータのそれぞれと１対１で対応する互いに無相関な複数個の疑似不規則信号を全アクチュエータに同時に印加することを特徴とする請求項１１に記載の除振装置。
【請求項１３】 前記疑似不規則信号発生手段は、一つの疑似不規則信号を前記運動機構が制御のために備えるアクチュエータごと独立に印加するためのスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の除振装置。
【請求項１４】 前記疑似不規則信号発生手段は、前記運動機構の運動自由度の個数と同数でかつ互いに無相関な複数個の疑似不規則信号をそれぞれの運動自由度に対応して同時に印加することを特徴とする請求項１１に記載の除振装置。
【請求項１５】 前記疑似不規則信号発生手段は、一つの疑似不規則信号を前記運動機構の運動自由度ごと独立に印加するためのスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の除振装置。
【請求項１６】 前記特性値は、周波数応答、前記運動機構の物理パラメータ、共振周波数、減衰率、ゲイン余裕、位相余裕、および除振装置内で計測不可能な部位の物理情報のいずれか少なくとも１つまたは全部であることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１つに記載の除振装置。
【請求項１７】 前記アクチュエータは電磁モータであることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１つに記載の除振装置。
【請求項１８】 前記運動機構は露光装置の本体構造体を防振支持することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１つに記載の除振装置。
【請求項１９】 前記運動機構は、除振装置に対してシステム同定を行なうために外付けされることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１つに記載の除振装置。
【請求項２０】 前記疑似不規則信号はＭ系列信号であることを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１つに記載の除振装置。
【請求項２１】 システム同定方法であって、
運動機構においてその運動を制御するためのアクチュエータに疑似不規則信号を印加する工程と、
この疑似不規則信号の時系列データとともに前記運動機構の運動状態を計測するセンサの時系列データを収集してデータ記憶手段に記憶させる工程と、
該データ記憶手段に記憶された時系列データに対してフィルタリングを施す工程と、
該フィルタリングしたデータを使ってシステムを同定する工程と、
該システムの同定によって算出した数学モデルを使って前記運動機構の特性値を導出する工程と、
を備えることを特徴とするシステム同定方法。
【請求項２２】 前記疑似不規則信号として前記運動機構が制御のために備える複数のアクチュエータのそれぞれと１対１で対応する互いに無相関な複数個の疑似不規則信号を、全アクチュエータに同時に印加することを特徴とする請求項２１に記載のシステム同定方法。
【請求項２３】 前記疑似不規則信号として一つの疑似不規則信号を、スイッチ手段を介して前記運動機構が制御のために備えるアクチュエータごと独立に印加することを特徴とする請求項２１に記載のシステム同定方法。
【請求項２４】 前記疑似不規則信号として前記運動機構の運動自由度の個数と同数でかつ互いに無相関な複数個の疑似不規則信号を、それぞれの運動自由度に対応して同時に印加することを特徴とする請求項２１に記載のシステム同定方法。
【請求項２５】 前記疑似不規則信号発生手段は一つの疑似不規則信号を、スイッチ手段を介して前記運動機構の運動自由度ごと独立に印加することを特徴とする請求項２１に記載のシステム同定方法。
【請求項２６】 前記特性値は、周波数応答、前記運動機構の物理パラメータ、共振周波数、減衰率、ゲイン余裕、位相余裕、および運動機構内で計測不可能な部位の物理情報のいずれか少なくとも１つまたは全部であることを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか１つに記載のシステム同定方法。
【請求項２７】 前記運動機構は、露光装置の本体構造体を防振支持するためのアクティブ除振装置であることを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか１つに記載のシステム同定方法。
【請求項２８】 前記運動機構は露光装置に対してシステム同定を行なうために外付けされることを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか１つに記載のシステム同定方法。
【請求項２９】 前記疑似不規則信号はＭ系列信号であることを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれか１つに記載のシステム同定方法。
【請求項３０】 デバイス製造方法であって、
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の露光装置を準備する工程と、
前記準備した露光装置によりデバイスを製造する工程と、
を備えることを特徴とするシステム同定方法。
【請求項３１】 基準信号を前記装置に入力する手段と、
前記入力された信号に基づき前記装置を励振する手段と、
前記装置の励振の結果を出力信号として取得する手段と、
前記基準信号と、前記出力信号とに基き、該装置の特性を同定する手段と、
前記同定された特性を経時的に捕捉して、該装置の特性の変化を自己診断する手段と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３２】 前記自己診断に従い、該装置の特性が所定の基準値を超えた場合は、異常を報知するための手段を更に備えることを特徴とする請求項３１に記載の露光装置。
【請求項３３】 前記装置の特性は、周波数応答、共振周波数、減衰率、ゲイン余裕、位相余裕、のいずれか少なくとも１つにより定義されることを特徴とする請求項３１に記載の露光装置。
【請求項３４】 前記出力信号を取得する手段は、前記装置の励振と同一の座標軸方向に配置されることを特徴とする請求項３１に記載の露光装置。
【請求項３５】 前記出力信号を取得する手段は、加速度センサ、位置センサ、圧力センサのいずれか少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３２に記載の露光装置。
【請求項３６】 基準信号を一の運動機構に入力する手段と，
前記入力された信号に基づき前記一の運動機構を励振する手段と、
前記一の運動機構と、該運動機構に設けられた他の運動機構と、の相対的な励振の結果を出力信号として取得する手段と、
前記基準信号と、前記出力信号とに基き、複数の運動機構を含む該装置の特性を同定する手段と、
前記同定された特性を経時的に捕捉して、該装置の特性の変化を自己診断する 手段と、
を備えることを特徴とする除振装置。
【請求項３７】 前記相対的な励振の結果を出力信号として取得する手段は、レーザ干渉計であることを特徴とする請求項３６に記載の除振装置。
【請求項３８】 露光装置であって、
請求項３６に記載の除振装置を用いて、運動機構の振動を除振するための手段を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３９】 システム同定装置であって、
対象システムの特性を同定するために、該対象に印加される基準となる入力信号を生成する手段と、
前記入力信号と該入力信号に対応した出力信号とをアナログ若しくはデジタルデータに変換する手段と、
前記出力信号の取得条件を設定するための手段と、
前記入力信号及び前記出力信号とに基き前記対象システムの特性を同定する演算を行なう手段と、
前記同定演算の結果を前記設定された取得条件に基き表示する表示制御手段と、
を備えることを特徴とするシステム同定装置。
【請求項４０】 前記入力信号を生成する手段が生成する入力信号は、白色信号、あるいは擬似白色２値信号、あるいはＭ系列信号であることを特徴とする請求項３９に記載のシステム同定装置。
【請求項４１】 前記出力信号の取得条件を設定するための手段は、受信しようとする信号で、前記対象システムの入力信号に対する応答を計測する複数の信号取得手段からの信号を個別に受付ける設定をし、更に該設定された信号取得手段の検出感度を個別に設定することを特徴とする請求項３９に記載のシステム同定装置。
【請求項４２】 前記表示制御手段は、同定の結果に基き周波数特性のゲイン線図と位相線図の両方あるいは一方を、若しくは極零配置図を表示手段に表示することを特徴とする請求項３９に記載のシステム同定装置。
【請求項４３】 前記表示制御手段は、同定の結果に基き前記対象システムの特性を物理的に記述する差分方程式あるいは微分方程式の離散化した係数要素を表示手段に表示することを特徴とする請求項３９に記載のシステム同定装置。
【請求項４４】 前記離散化した係数要素は、前記対象システムの質量成分と、剛性を定義する共振周波数と、減衰係数を含むことを特徴とする請求項４３に記載のシステム同定装置。
【請求項４５】 前記表示制御手段は、前記設定された受信信号の受付けが複数ある場合は、画面表示を分割して、それぞれの受信信号に基づく同定結果を表示手段に表示することを特徴とする請求項３９に記載のシステム同定装置。
【請求項４６】 前記対象システムの特性を同定する演算を行なう手段は、前記対象システムの並進方向の３自由度と回転方向の３自由度方向の同定演算することを特徴とする請求項３９に記載のシステム同定装置。
【請求項４７】 システム同定装置であって、
対象システムの特性を同定するために、該対象システムに印加される基準となる入力信号を生成する信号発生手段と、
前記入力信号を分配して該対象システムを駆動する駆動手段と、
前記対象システムの運動状態を計測するセンサと、
前記信号発生手段が発生する信号と前記センサの出力信号とを時系列データとして格納するデータ収集手段と、
前記入力信号と、前記出力信号とに基き前記対象システムの特性をモデル化するための同定演算手段と、を備え、
前記同定演算手段は、前記データ収集手段に格納された時系列のデータに基づいて、前記対象システムの特性の変化を自己診断することを特徴とするシステム同定装置。
【請求項４８】 前記信号発生手段により生成された信号に線形座標変換処理若しくは、フィルタリング処理を施す第１の補助演算手段を更に備え、該処理により得られた信号は、前記信号発生手段により生成された信号との関係において相関関係を形成することを特徴とする請求項４７に記載のシステム同定装置。
【請求項４９】 前記第１の補助演算手段は、前記信号発生手段により生成された前記対象システムの並進、回転の各運動モードに対応する信号を入力とし、複数配置された駆動手段に対応する信号に応じた並進推力、回転モーメントを作用させるための駆動指令信号を出力とすることを特徴とする請求項４８に記載のシステム同定装置。
【請求項５０】 前記対象システムに対する前記駆動手段の駆動力を測定する力センサを更に備え、
前記データ収集手段は、前記対象システムに対する前記駆動手段の駆動指令に相当する信号として、前記力センサの出力信号、若しくはその信号に適切な演算処理を施した信号の時系列データを格納することを特徴とする請求項４７乃至４９のいずれか１つに記載のシステム同定装置。
【請求項５１】 前記データ収集手段は、前記力センサの出力信号を演算処理して抽出した前記駆動手段による前記対象システムへの並進推力、回転モーメントに相当する信号の時系列データを格納することを特徴とする請求項５０に記載のシステム同定装置。
【請求項５２】 前記対象システムの運動状態を計測する前記センサの出力信号に適切な演算処理を施す第２の補助演算手段を更に備え、前記データ収集手段は前記対象システムの運動状態として、前記センサの出力信号の代わりに前記第２の補助演算手段の出力信号を時系列データとして格納することを特徴とする請求項４７乃至５１のいずれか１つに記載のシステム同定装置。
【請求項５３】 前記第２の補助演算手段は、複数配置された前記センサの出力信号を入力とし、前記対象システムの並進、回転の各運動モードごとに対応する信号を抽出して出力することを特徴とする請求項５２に記載のシステム同定装置。
【請求項５４】 前記信号発生手段は、疑似不規則信号を生成することを特徴とする請求項４７乃至５３のいずれか１つに記載のシステム同定装置。
【請求項５５】 前記信号発生手段は、相互に無相関な複数の疑似不規則信号を生成することを特徴とする請求項４７乃至５３のいずれか１つに記載のシステム同定装置。
【請求項５６】 前記疑似不規則信号は、Ｍ系列信号であることを特徴とする請求項５４に記載のシステム同定装置。
【請求項５７】 前記疑似不規則信号は、Ｍ系列信号であることを特徴とする請求項５５に記載のシステム同定装置。
【請求項５８】 前記同定演算手段は、前記データ収集手段に格納された時系列データに対して部分空間同定法を適用し、前記駆動手段による対象システムへの駆動指令を入力とし、それに対する該対象システムの運動状態を出力として、前記対象システムの入出力特性を表わすモデルを導出することを特徴とする請求項４７乃至５７のいずれか１つに記載のシステム同定装置。
【請求項５９】 前記同定演算手段で導出されるモデルは、導出しようとする未知の物理的特性値を含む対象システムの運動方程式から導出した状態方程式と同じ次数であることを特徴とする請求項４７乃至５８のいずれか１つに記載のシステム同定装置。
【請求項６０】 前記同定演算手段は、導出しようとする未知の物理的特性値を含む対象システムの状態方程式に基き作成した特性多項式と、前記対象システムの入出力特性に基く数学モデルから導出した該対象システムの特性多項式とを比較して、相互に対応する係数の比較により未知係数を決定して前記未知の物理的特性値を導出することを特徴とする請求項４７または５９のいずれかに記載のシステム同定装置。
【請求項６１】 前記特性多項式の係数比較による未知の物理的特性値は、それぞれの特性多項式の対応する係数の２乗和を最小化する係数値の探索により導出されることを特徴とする請求項６０に記載のシステム同定装置。
【請求項６２】 前記信号発生手段は、正弦波掃引信号を発生することを特徴とする請求項４７に記載のシステム同定装置。
【請求項６３】 前記同定演算手段で導出される対象システムの特性を示すモデルは、入出力の周波数応答から得られる該対象システムの固有値を特性根とする特性多項式として導出されることを特徴とする請求項４７に記載のシステム同定装置。
【請求項６４】 前記同定演算手段は、未知の物理的特性値として、前記対象システムの質量、慣性モーメント、慣性乗積を含む物理的特性値を導出することを特徴とする請求項４７に記載のシステム同定装置。
【請求項６５】 前記同定演算手段は、前記対象システム可動部の重心位置を特定するために、該対象システム可動部の重心を仮想的に定めた重心位置と、真の重心位置との差を未知パラメータとして含む該対象システムの状態方程式に基き作成した特性多項式と、前記対象システムの入出力特性に基く数学モデルから導出した特性多項式とを比較して、相互に対応する係数の比較により未知定数を決定して真の重心位置を特定することを特徴とする請求項４７に記載のシステム同定装置。
【請求項６６】 前記同定演算手段は、前記データ収集手段に格納された時系列データに基づき、前記対象システムの特性の変化を自己診断し、性能の維持に要求される許容値を超えた場合に異常を報知することを特徴とする請求項４７に記載のシステム同定装置。
【請求項６７】 露光装置であって、
請求項４７に記載のシステム同定装置を用いて、該露光装置の特性の変化を時系列に自己診断するための手段と、
前記自己診断の結果に基づき、露光性能の維持に要求される制御則を生成する手段と、
を備え、前記露光装置を構成する機械的、電気的要素の特性の経時変化を補償して性能を維持することを特徴とする露光装置。
【請求項６８】 システムの動特性を同定する方法であって、
対象システムの特性を同定するために、該対象システムに印加する基準入力信号を生成する工程と、
前記入力信号と該入力信号に対応した出力信号とをアナログ若しくはデジタルデータに変換する工程と、
前記出力信号の取得条件を設定するための工程と、
前記入力信号及び前記出力信号とに基き前記対象システムの特性を同定する演算を行なう工程と、
前記同定演算の結果を前記設定された取得条件に基き表示する表示制御工程と、
を備えることを特徴とするシステムの動特性を同定する方法。
【請求項６９】 システムの動特性を同定する方法であって、
対象システムの特性を同定するために、該対象システムに印加する基準入力信号を生成する信号発生工程と、
前記入力信号を分配して該対象システムを駆動する駆動工程と、
前記対象システムの運動状態を計測する計測工程と、
前記信号発生工程で生成する信号と前記計測工程での計測結果である出力信号とを時系列データとしてメモリに格納するデータ収集工程と、
前記入力信号と、前記出力信号とに基き前記対象システムの特性をモデル化するための同定演算工程と、
を備え、
前記同定演算工程は、前記メモリに格納された時系列のデータに基づいて、前記対象システムの特性の変化を自己診断することを特徴とするシステムの動特性を同定する方法。