JP2000228343A - アクティブ除振装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージの移動に原因した除振台の傾斜を矯
正する。 【解決手段】 除振台を支持する空気ばねアクチュエー
タ、除振台の振動および位置を計測する振動計測手段Ａ
Ｃおよび位置計測手段ＰＯ、ならびに空気ばねアクチュ
エータの内圧または発生荷重を計測する加圧力計測手段
ＰＲを有する複数台の能動的支持脚と、各計測手段の出
力に基づく加速度フィードバックループＡＣ、４、５、
位置フィードバックループＰＯ、１、２、３、および加
圧力フィードバックループＰＲ、８を有する制御装置と
を備えたアクティブ除振装置において、除振台上のステ
ージが移動して発生する除振台の傾きをステージ位置を
検出する位置検出手段ＬＡ−Ｘ、ＬＡ−Ｙにより検出し
てこれを除振台の傾きを矯正するための捕正信号とし、
これを除振台の望ましい応答が得られるように補償を施
す参照モデル１４に入力し、この参照モデルの出力を、
第１の補償手段１６を介して位置フィート゛ハ゛ックルーフ゜にフィード
フォワードし、また第２の補償手段１５を介して加圧力
フィート゛ハ゛ックルーフ゜にフィードフォワードする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レチクルの回路パ
ターンを半導体ウエハに焼き付ける半導体露光装置、液
晶基板製造装置、電子顕微鏡などに用いられるアクティ
ブ除振装置、これを備えた露光装置およびこれを用いた
デバイス製造方法に関する。より詳しくは、除振台に伝
播してくる外部振動を抑制するとともに、除振台に搭載
される精密機器自身が発生する振動を積極的に打ち消す
ことが可能なアクティブ除振装置、これを備えた露光装
置およびこれを用いたデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビームを使う電子顕微鏡またはステ
ッパなどに代表される半導体露光装置では、除振装置上
にＸＹステージが搭載されている。この除振装置は空気
ばね、コイルばね、防振ゴムなどの振動吸収手段により
振動を減衰させる機能を持つ。しかし、上述の如き振動
吸収手段を備えた受動的除振装置においては、床から伝
播する振動についてはある程度減衰できても、同装置上
に搭載されているＸＹステージ自身が発生する振動は有
効に減衰できないという問題がある。つまり、ＸＹステ
ージ自身の高速移動によって生じる反力は除振装置を揺
らせることになり、この振動はＸＹステージの位置決め
整定性を著しく阻害するものである。さらに、受動的除
振装置においては、床から伝播する振動の絶縁（除振）
とＸＹステージ自身の高速移動で発生する振動の抑制
（制振）性能の間にトレードオフの問題がある。これら
の問題を解消するべく、近年は能動的除振装置（以下、
アクティブ除振装置と呼ぶ）を使用する傾向にある。ア
クティブ除振装置は可調整機構の範囲内で除振と制振の
トレードオフが解消できるし、なによりもフィードフォ
ワード制御を積極的に適用することによって受動的除振
装置では達成できない性能を取得することができる。

【０００３】さて、受動的除振装置に限らずアクティブ
除振装置でも、除振台の上に搭載されたＸＹステージが
ステップアンドリピートあるいはステップアンドスキャ
ンした場合には、同ステージの移動に原因した重心変化
が生じるので除振台は傾く。十分な時間が経過すると、
もちろんこの傾きは復帰するが、ステップアンドリピー
トあるいはステップアンドスキャンはいずれも高速に行
われ、除振台の位置復帰動作が間に合わずに結局のとこ
ろ除振台は傾くことになる。このような傾きは当然の物
理現象であるが、半導体露光装置にとっては不利益をも
たらす。例えば本体構造体に備える不図示の機能ユニッ
トが本体構造体の傾きによって振動してしまい、所定の
性能が得られない等の障害を引き起こす。対策として、
除振台の固有振動数を高くしてすなわち除振台を固くす
ることによって外乱に対する応答を抑圧することが考え
られる。しかし、この場合には、床などの振動を除振台
の上へ伝え易くするため、除振特性の劣化を招く。そこ
で、除振特性を損なうことなく本体構造体の傾きを矯正
する技術が必要となっている。

【０００４】より詳細な理解を得るべく、除振台の上に
ＸＹステージを搭載するアクティブ除振装置の機械構成
を参照しながら上述の内容を説明しよう。図２にアクテ
ィブ除振装置の機械構成の概略を示す。図中、２１は除
振台２２に搭載されたＸＹステージであり、２３−１、
２３−２、２３−３は除振台２２を支える能動的支持脚
である。１脚の能動的支持脚２３の中には、鉛直方向と
水平方向の２軸を制御するために必要な個数の加速度セ
ンサＡＣ、位置センサＰＯ、圧力センサＰＲ、サーボバ
ルブＳＶ、空気ばねアクチュエータＡＳが内蔵されてい
る。ここで、ＡＣ、ＰＯなどの次に付けた記号は図中の
座標系に従う方位と能動的支持脚２３の配置場所を示
す。例えば、Ｙ２とはＹ軸方向であって左側に配置した
能動的支持脚２３−２の中にあるものを指す。

【０００５】詳細な構造の説明は省くが、ＸＹステージ
２１のＹステージが図中に示すＹ軸方向にある距離移動
して停止した場合の現象を説明する。ＹステージのＹ軸
方向への移動は能動的支持脚２３にとっては除振台全体
の重心変化となり、除振台２２の水平姿勢を維持するた
めに必要な各能動的支持脚２３内の鉛直方向アクチュエ
ータが発生すべき推力は唯一に定まる。Ｙステージが移
動して静止状態にあるとき、十分な時間経過の後には、
位置制御がかけられているので重心変化に見合う推力を
能動的支持脚２３が発生して除振台２２の傾きは復帰す
る。すなわち、除振台２２の水準は保たれる。しかしな
がら、Ｙステージが連続的にステップアンドリピートあ
るいはステップアンドスキャンを行った場合には事情が
異なる。連続的にＹステージが移動することによって重
心位置も連続的に変化する為に、能動的支持脚２３の予
め設定した位置への復帰動作が間に合わず、徐々に除振
台２２は傾くことになる。Ｘステージがステップアンド
リピートあるいはステップアンドスキャンした場合も同
様の理由により、Ｙ軸回りの回転（傾き）を発生させる
ことになる。このような除振台２２の傾きは、不図示の
計測装置の計測精度を劣化させたり、ステージ自身の位
置決め整定性を劣化させる要因となり、半導体露光装置
の生産性を損なう一原因となっている。そこで、ステー
ジ移動による重心変化に原因した除振台の傾きを矯正す
る技術が必要となっている。

【０００６】上述の課題を解決するための従来技術に係
る公知例として、特開平９−１３４８７６号公報（除振
装置および露光装置）が知られている。ステージ移動時
の重心変化により生じる除振台の傾きをステージの位置
検出手段（レーザ干渉計）の出力に基づいて予測し、こ
の傾きを矯正するような指令値を除振動装置の振動制御
系にフィードフォワード入力している。アクチュエータ
はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、ステージ移動
によって生じる除振台の傾きを矯正する定常的な電流を
通電している。容易にわかるように、定常的な電流の通
電によってもたらされる弊害は以下の通りである。 （１）ＶＣＭ駆動電源の大型化を招く。 （２）ＶＣＭおよびそれを駆動する電力アンプが発熱す
る。 （３）ＶＣＭおよび電力アンプの発熱回収用の冷却装置
を備えねばならない。 （４）半導体露光装置全体に対する温度調節装置の大型
化を招来する。

【０００７】したがって、半導体露光装置のような大型
構造体に対する除振・制振用のＶＣＭには直流電流を通
電しないことが望ましい。勿論、電磁力を利用して大型
構造物を非接触支持する除振台は存在する。例えば、登
録番号第２５２２７３６号（除振装置）に開示されてい
る。しかし、ここで使用されているアクチュエータは磁
気軸受としての電磁石である。元々定常的に力を発生す
る用途のアクチュエータであり、先に説明したＶＣＭの
使用形態と同列に論じることはできない。ＶＣＭは機械
構造物の振動を制振するダンピング用のアクチュエータ
となすような電流の通電の仕方が本来の使用形態であ
る。力が必要な仕事は、大重量を支持できる空気ばねア
クチュエータに任せるべきである。すなわち、ステージ
移動に伴う荷重偏在によって生じる除振台の傾きは、空
気ばねアクチュエータによって矯正されることが望まし
い。しかし、移動荷重補正を実現せんとしたときの技術
上の課題は存在する。それは、サーボバルブを含めた空
気ばねアクチュエータの特性が概ね積分特性であること
に原因する。

【０００８】除振台の傾斜はステージの移動距離に比例
しているが、ステージの移動距離に応じた信号を従来の
アクティブ除振装置内ヘフィードフォワード入力しても
傾斜を矯正することはできない。なぜならば、空気ばね
アクチュエータの内圧をコントロールするサーボバルブ
を含めた特性が積分特性であるからである。すなわち、
無定位系であるため、ステージ位置に応じて線形に変化
する補正信号をフィードフォワード入力して得られる実
際の駆動力は、補正信号の入力を積分したものとなって
しまうのである。

【０００９】ステージの移動位置に応じた力を発生させ
るためにはサーボバルブを含めた空気ばねアクチュエー
タの特性を無定位系から定位系にせねばならない。定位
系とは、代表的には１次遅れの特性のことであり、概略
積分特性のサーボバルブに対して圧力フィードバックを
掛けることによって実現される。この圧力フィードバッ
クと等価な荷重フィードバックとを含めた加圧力フィー
ドバックの構成については、既に本願出願人による特願
平９−６８９９５号で開示されている。除振台の傾斜捕
正においては、特願平９−６８９９５号で開示した圧力
フィードバックを有益に使い、かつステージの移動位置
情報に基づいて除振台の傾きを補正することになり、す
でに特願平１０−１３９２４２号において装置構成を開
示されている。この装置構成によって、ステージの移動
に起因した除振台の傾斜は概ね矯正することができてい
る。図５は傾斜補正の一例を示す。同図上段は、傾斜補
正なしの状態における除振台の回転変位である。特願平
１０−１３９２４２号に開示した装置構成を採用するこ
とによって、同図下段のように回転変位に現われていた
ステージのステップアンドリピートに起因する低周波の
変動を矯正することができる。

【００１０】しかしながら、除振台の傾斜はまだ残存し
ている。この理由は次のように説明できる。本発明の対
象とするアクティブ除振装置においては圧力フィードバ
ック系の周波数帯域を広くとることにおいて制約が存在
する。補正信号の繰り返し周期の方が圧力フィードバッ
ク系のそれと比較して同等かもしくは短い場合には、補
正信号に倣って除振台のほとんどの傾斜を矯正すること
ができるものの、若干の傾斜を残存させてしまうのであ
る。また、ステージのステップアンドリピート動作によ
る補正信号が概ね一定の傾斜を有するランプ状の信号と
みなすことができ、したがって、制御理論の教えるとこ
ろによればアクティブ除振装置の制御系が１形であるの
でランプ状の信号に完全に追従させることはできないの
である。しかしながら、制御理論的には完全な追従がで
きなくても、ランプ状の補正信号にある程度倣う補正が
行われるので実質的には除振台の傾斜はほとんど矯正す
ることができ、それは露光装置の性能に対して好ましい
効果をもたらす。

【００１１】本明細書では、残存させてしまっていた除
振台の傾斜をさらに除去する装置構成を開示する。ステ
ージのステップアンドリピート動作に起因する除振台の
傾斜をより良く矯正することができれば、ステージの位
置決め整定および露光動作にとってなお好ましい効果が
得られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、半導体
露光装置では、過大な加減速を行うＸＹステージがアク
ティブな除振台の上に搭載されているという構成をとっ
ている。したがって、同ステージの移動に伴って本体構
造体の重心も移動することになる。この本体構造体がア
クティブ除振装置によって支持されているとき、位置制
御によって除振台を所定の位置へと復帰させるよう動作
する。しかし、ＸＹステージの移動量が大きく、移動時
間が短く、かつ頻繁な移動が繰り返される場合には、除
振台の所定位置への復帰が間に合わなくなり、除振台は
ＸＹステージの高速移動によって傾く。除振台の傾き
は、ＸＹステージの位置決め特性を移動場所ごとにばら
つかせる要因となるなど、生産性を劣化させる問題を引
き起こす。

【００１３】上記問題を解決するために、特願平１０−
１３９２４２号では、空気ばね式アクチュエータに対し
て位置フィードバック系と加速度フィードバック系とと
もに加圧力フィードバック系を施したアクティブ除振装
置であって、ステージの位置を検出する位置検出手段の
出力に基づく補正信号を加圧力フィードバック系にフィ
ードフォワード入力するアクティブ除振装置の構成が開
示されている。この装置構成によって、ステージのステ
ップアンドリピートもしくはステップアンドスキャン動
作に伴う除振台の傾斜は概ね矯正することができてい
る。しかし、補正しきれない若干の傾斜がなお残存して
いる。

【００１４】本発明の目的は、特願平１０−１３９２４
２号で開示した装置構成を発展させて、ステージの移動
に原因した除振台の傾斜を極限まで矯正するアクティブ
除振装置を提供すること、およびこのアクティブ除振装
置を組み込んだ露光装置ならびにこれを用いたデバイス
製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するためになされたものである。すなわち、本発明の
アクティブ除振装置は、除振台を支持する空気ばねアク
チュエータ、前記除振台の振動を計測する振動計測手
段、前記除振台の位置を計測する位置計測手段、および
前記空気ばねアクチュエータの内圧または発生荷重を計
測する加圧力計測手段を有する複数台の能動的支持脚
と、前記振動計測手段の出力に基づく加速度フィードバ
ックループ、前記位置計測手段の出力に基づく位置フィ
ードバックループ、および前記加圧力計測手段の出力に
基づく加圧力フィードバックループを有する制御装置と
を備えたアクティブ除振装置において、前記除振台の上
のステージが移動して重心が変化することによって発生
する前記除振台の傾きを前記ステージの位置を検出する
位置検出手段により検出してこれを前記除振台の傾きを
矯正するための捕正信号となし、この補正信号を前記除
振台の望ましい応答が得られるように前記補正信号に補
償を施す応答指定手段（参照モデル）に入力し、この応
答指定手段の出力信号を、第１の補償手段（第１のフィ
ードフォワード補償パス）により所定の補償を施して前
記位置フィードバックループにフィードフォワードする
とともに、第２の補償手段（第２のフィードフォワード
補償パス）により所定の補償を施して前記加圧力フィー
ドバックループにフィードフォワードすることを特徴と
する。加圧力計測手段としては、空気ばねアクチュエー
タの内圧を測定する圧力センサが好適に使用できる。あ
るいは、空気ばねアクチュエータが発生する荷重を検出
するロードセンサも好適に使用できる。

【００１６】ここで、第１のフィードフォワード補償パ
スの伝達関数は、加速度検出ゲインｋ_a、位置検出ゲイ
ンｋ_s、位置補償器のゲインｋ_pをパラメータとするラプ
ラス演算子ｓの１次項がゼロの２次多項式であり、第２
のフィードフォワード補償パスの伝達関数は、除振台の
質量Ｍ、除振台の粘性摩擦係数Ｃ、除振台のばね定数
Ｋ、加圧力フィードバックループの１次遅れ時定数Ｔ_d
をパラメータとするｓの３次多項式である。そして参照
モデルの１つの望ましい伝達関数の候補は３次遅れ系で
あるが、３次以上の高次の遅れ系であれば任意の伝達関
数の形を採用することができる。

【００１７】さらに、ステージに対する位置検出手段と
は、ステージの位置決めに用いられるレーザ干渉計、ス
テージを駆動するリニアモータのコイルの相切替えのた
めのエンコーダ、もしくは特別に設けた位置センサであ
る。

【００１８】本発明の露光装置は、マスクに形成された
回路パターンを投影光学系を介して基板ステージ上の感
光基板に転写する露光装置であって、このようなアクテ
ィブ除振装置上に前記基板ステージを設けたことを特徴
とする。

【００１９】また、本発明のデバイス製造方法は、マス
クに形成された回路パターンを投影光学系を介して基板
ステージ上の感光基板に転写することによりデバイスを
製造するデバイス製造方法において、前記転写は、上述
の本発明の露光装置を用い、そのアクティブ除振装置に
より基板ステージの傾きを矯正しながら行うことを特徴
とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、実施例を通じて本発明の実
施形態を説明する。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るアクティブ除
振装置を示す。同図において、ＰＯ−Ｚ１、ＰＯ−Ｚ
２、ＰＯ−Ｚ３、ＰＯ−Ｘ１、ＰＯ−Ｙ２、ＰＯ−Ｙ３
は位置計測手段であり、これらの出力を運動モード抽出
演算手段１を通して得られる運動モード変位信号
（Ｚ_x，Ｚ_y，Ｚｚ ，Ｚθ_x，Ｚθ_y，Ｚθ_z）は、位置目
標値出力部２の出力であって除振台の運動モードとして
の目標値（Ｚ_x0，Ｚ_y0，Ｚ_z0，Ｚθ_x0，Ｚθ_y0，Ｚ
θ_z0）と比較され、運動モードに関する位置偏差信号
（ｅ _x，ｅ_y，ｅ_z，ｅθ_x，ｅθ_y，ｅθ_y）となる。これ
らの運動モード位置偏差信号は、運動モードごとにほぼ
非干渉で位置の特性を調整する位置に関するゲイン補償
器３に導かれる。このループを位置フィードバックルー
プと称する。

【００２２】次に、振動計測手段の代表である加速度セ
ンサＡＣ−Ｚ１、ＡＣ−Ｚ２、ＡＣ−Ｚ３、ＡＣ−Ｘ
１、ＡＣ−Ｙ２、ＡＣ−Ｙ３の出力は高周波ノイズを除
去する等の適切なフィルタリング処理が施されて、即座
に加速度に関する運動モード抽出演算手段４への入力と
なる。その出力は運動モード加速度信号（ａ_x，ａ_y，ａ
_z，ａθ_x，ａθ_y，ａθ_z）である。運動モードごとに最
適なダンピングを設定するべく、運動モード加速度信号
（ａ_x，ａ_y，ａ_z，ａθ_x，ａθ_y，ａθ_z）は次段の加速
度信号に関するゲイン補償器５に導かれている。これに
よりゲインを調整することによって運動モードごとに最
適なダンピング特性が得られる。このループを加速度フ
ィードバックループと称する。

【００２３】位置に関するゲイン補償器３の出力と、加
速度に関するゲイン補償器５の出力である負帰還信号は
加算されて運動モード別のＰＩ補償器６に導かれる。こ
こで、Ｐは比例動作を、Ｉは積分動作を意味する。この
部位にＰＩ補償器を設けた理由については、特願平９−
６８９９５号において詳しく述べている。

【００２４】次に、ＰＩ補償器６の出力である運動モー
ド駆動信号（ｄ_x，ｄ_y，ｄ_z，ｄθ_x，ｄθ_y，ｄθ_z）
は、運動モード分配演算手段７への入力となり、その出
力は各軸の空気ばねアクチュエータが発生すべき駆動信
号（ｄ_z1，ｄ_z2，ｄ_z3，ｄ_x1，ｄ_y2，ｄ_y3）となる。こ
こで、駆動信号（ｄ_z1，ｄ_z2，ｄ_z3，ｄ_x1，ｄ_y2，
ｄ_y3）によって励磁される系には、特願平９−６８９９
５号で開示した各軸ごとに独立な圧力フィードバックル
ープが構成されている。すなわち、空気ばねアクチュエ
ータの内圧を計測する圧力センサに代表される圧力計測
手段ＰＲ−Ｚ１、ＰＲ−Ｚ２、ＰＲ−Ｚ３、ＰＲ−Ｘ
１、ＰＲ−Ｙ２、ＰＲ−Ｙ３の出力は圧力検出手段８に
よって電気信号となして負帰還されており、圧力目標値
出力部９の信号と先に記述した各軸の駆動信号（ｄ_z1，
ｄ_z2，ｄ_z3，ｄ_x1，ｄ_y2，ｄ_y3）とを加算して圧力に関
するＰＩ補償器１０に導かれる。このＰＩ補償器１０の
出力は、各軸のサーボバルブＳＶ−Ｚ１、ＳＶ−Ｚ２、
ＳＶ−Ｚ３、ＳＶ−Ｘ１、ＳＶ−Ｙ２、ＳＶ−Ｙ３に電
流を通して弁の開閉を行わせるための電圧電流変換器
（図面中、ＶＩ変換と略記）１１を励磁し、最終的に空
気ばねアクチュエータＡＳ−Ｚ１、ＡＳ−Ｚ２、ＡＳ−
Ｚ３、ＡＳ−Ｘ１、ＡＳ−Ｙ２、ＡＳ−Ｙ３を駆動す
る。ここで、圧力目標値出力部９は、各軸の空気ばねア
クチュエータが発生すべき平衡状態の圧力値を指定する
ものである。このようなループを圧力フィードバックル
ープと称する。

【００２５】なお、圧力フィードバックループでは、空
気ばねアクチュエータの内圧を圧力センサに代表される
圧力計測手段ＰＲ−Ｚ１、ＰＲ−Ｚ２、ＰＲ−Ｚ３、Ｐ
Ｒ−Ｘ１、ＰＲ−Ｙ２、ＰＲ−Ｙ３によって検出してこ
れをフィードバックしているが、この代わりに、空気ば
ねアクチュエータが発生する荷重をロードセンサに代表
される荷重計測手段によって検出してこの出力を負帰還
してなる荷重フィードバックを構成したときにも上述の
圧力フィードバックループと同様の機能が実現できる。
そこで、圧力計測手段と荷重計測手段とを併せて加圧力
計測手段と呼び、圧力フィードバックループと荷重フィ
ードバックループとを併せて加圧力フィードバックルー
プと呼ぶことにする。ここでは、加圧力フィードバック
ループの中の圧力フィードバックループを使って技術内
容を説明している。

【００２６】最後に、ＸＹステージ２１の移動に原因し
た除振台２２の傾きを抑制する本発明に従った装置構成
について説明する。まず、ＬＡ−ＸとＬＡ−ＹはＸＹス
テージ２１を位置決めする位置検出手段としてのレーザ
干渉計であり、図２に示したアクティブ除振装置を１ユ
ニットとして含む露光装置本体１２に取り付けられてい
る。ＸＹステージ２１がＸ軸方向に移動したとき、除振
台２２にはＹ軸回りの回転（傾き）が、Ｙ軸方向に移動
したときにはＸ軸回りの回転（傾き）がそれぞれ発生す
る。Ｘ，Ｙ軸方向への移動量と傾き量は比例関係にあ
り、したがってＸＹステージ２１の移動によって生じる
除振台２２の傾きは、ＸＹステージ２１の移動量に比例
した駆動力を発生させることによって抑制できる。つま
り、ＸＹステージ２１の移動量に比例した駆動力を鉛直
方向支持の空気ばねアクチュエータに線形的に発生させ
ることができれば、除振台２２の傾きを抑制できる。

【００２７】この事情を踏まえて、Ｙ軸のレーザ干渉計
ＬＡ−Ｙの出力信号は補正信号発生部１３に入力されて
おり、Ｙ軸への移動距離に比例した補正信号を発生す
る。その出力は、参照モデル１４と第２のフィードフォ
ワード補償パス１５とを介してＸ軸回りの回転駆動信号
ｄθ_xに加算している。また、補正信号発生部１３の出
力は、参照モデル１４と第１のフィードフォワード補償
パス１６とを介してＺθ _x0’を生成している。Ｚθ_x0’
は、除振台２２の運動モードとしての目標値であって平
衡状態におけるＸ軸回りの回転変位Ｚθ_xに対する補正
信号となる。同様に、Ｘ軸のレーザ干渉計ＬＡ−Ｘの出
力は補正信号発生部１３に導かれて、ここでＸ軸への移
動量に比例した補正電圧が発生する。その出力電圧は参
照モデル１４と第２のフィードフォワード補償パス１５
とを介してＹ軸回りの回転駆動信号ｄθ_yに加算してい
る。また、補正信号発生部１３の出力は、参照モデル１
４と第１のフィードフォワード補償パス１６とを介して
Ｚθ_y0’を生成している。Ｚθ_y0’は、除振台２２の運
動モードとしての目標値であって平衡状態におけるＹ軸
回りの回転変位Ｚθ_yに対する補正信号となる。

【００２８】従来技術に係る特願平１０−１３９２４２
号のアクティブ除振装置では、補正信号発生部１３の信
号をｄθ_xもしくはｄθ_yに直接印加していただけである
が、これに対し、本実施例では、ダイナミクスを有する
参照モデル１４と、第２のフィードフォワード補償パス
１５と、第１のフィードフォワード補償パス１６とを介
して、運動モード分配演算手段７の前段と位置目標値出
力部２の両者にフィードフォワードしている点が異な
る。

【００２９】ここで、参照モデル１４、第２のフィード
フォワード補償パス１５、第１のフィードフォワード補
償パス１６に対するより詳細な理解を得るため、１軸の
アクティブ除振装置を使って説明を行なう。図３は本発
明の他の実施例に係る１軸のアクティブ除振装置の構成
を示す。ここでは図１で使用した同じ記号および番号を
付しているので両者の対応は容易につけることができよ
う。補足説明を付け加えるとしたら、参照モデル１４の
入力信号ｒ₀と目標値出力部２の出力ｒ_sについてであ
る。もちろん、除振台２２の傾斜と１対１に対応する信
号がｒ₀として入力されることになるし、ｒ_sは除振台２
２を鉛直方向の平衡位置に指定する電圧であって、第１
のフィードフォワード補償パス１６の出力によって平衡
位置に変化が与えられる。

【００３０】次に、図４に示すアクティブ除振装置のブ
ロック図を参照しながら、第１のフィードバック補償パ
ス１５、第２のフィードバック補償パス１６、および参
照モデル１４の伝達関数の形を明らかにしておく。図中
の記号の意味は次の通りである。すなわち、Ｍ［ｋｇ］
は除振台の質量、Ｃ［Ｎ・ｓｅｃ／ｍ］は粘性摩擦係
数、Ｋ［Ｎ／ｍ］はばね定数、ｋ_a［Ｖ・ｓｅｃ²／ｍ］
は振動計測手段ＡＣの変換ゲイン、ｋ_s［Ｖ／ｍ］は位
置計測手段ＰＯの変換ゲイン、ｋ_p［−］はゲイン補償
器３のゲイン、Ｔ［ｓｅｃ］はＰＩ補償器６の時定数、
ｋ_air［Ｎ／Ｖ］は加圧力フィードバックループのゲイ
ン、Ｔ_d［ｓｅｃ］は加圧力フィードバックループの１
次遅れ系としての時定数、Ｎ_p（ｓ）［−］は第１のフ
ィードフォワード補償パスの伝達関数、Ｄ_p（ｓ）
［−］は第２のフィードフォワード補償パスの伝達関
数、Ｋ_m（ｓ）［−］は参照モデルの伝達関数、ｘ
［ｍ］は除振台の変位、ｓ［ｒａｄ／ｓｅｃ］はラプラ
ス演算子である。

【００３１】さて、図４より、ｒ₀、ｒ_s、ｘの間の関係
は次式で示される。

【００３２】

【数１】 ここで、Ｄ_p（ｓ）とＮ_p（ｓ）を

【００３３】

【数２】 と選ぶことによって、ｒ₀からｘまでの応答は

【００３４】

【数３】 となる。つまり、ｒ₀からｘまでの応答を設計者が指定
する参照モデルの伝達関数Ｋ_m（ｓ）に従わせることが
できる。参照モデルであるが、これは、望ましい応答の
モデルであって、設計者が指定する。本発明の目的に沿
った言い換えを行うと、傾斜補正の信号ｒ₀の入力によ
って動かされる除振台の望ましい挙動を指定するもので
ある。傾斜補正の信号ｒ₀に対して除振台が素直に動く
ように伝達関数を指定すればよいことは言うまでもな
い。

【００３５】参照モデルの伝達関数としては、例えば次
式のように３次遅れ系を選択することができる。

【００３６】

【数４】 なぜならば、第１および第２のフィードフォワード補償
パスの実現に当たってはＤ_p（ｓ）とＮ_p（ｓ）を単独で
はなく、参照モデルを含めてＤ_p（ｓ）Ｋ_m（ｓ）とＮ_p
（ｓ）Ｋ_m（ｓ）という形で実装するため、これら伝達
関数の次数の関係がプロパになる必要があるからであ
る。

【００３７】なお（５）式の参照モデルの伝達関数は３
根の負実根が相等しく−αであり、ステップ入力に対し
てオーバシュートを発生させないことを特徴としてい
る。もちろん、（５）式の伝達関数に拘泥することな
く、（３）式と（４）式の伝達関数の次数より、参照モ
デルの伝達関数は３次以上の遅れ系であれば任意の伝達
関数を採用することができる。

【００３８】さて、本実施例のアクティブ除振装置を採
用することのメリットを再度述べておく。一般に、除振
台を支持する空気ばねの固有振動数の大小関係は、鉛直
の方向の固有値＞水平方向の固有値、とすることが一般
的であった。この理由は、除振台に搭載されたＸＹステ
ージが水平方向にステップアンドリピートしたときの駆
動反力によって、除振台を含めた本体構造体がピッチン
グもしくはローリングすることを回避するためである。
しかし、鉛直方向の固有値が高い、ということはこの方
向の除振領域を狭めているのである。すなわち、除振特
性を犠牲にして制振特性の確保を優先していたのであっ
た。しかしながら、本発明に従ったアクティブ除振装置
の傾斜補正技術を使うことによって、鉛直方向の固有振
動数を水平方向の固有振動数と同等もしくはそれ以下に
することができる。この場合、傾斜補正を施さない場合
には、ステージの駆動によって除振台を大きく傾斜させ
ることになるが、本発明に従った傾斜補正を使用するこ
とによってステージのステップアンドリピートもしくは
ステップアンドスキャンに拘わらず除振台に傾斜を発生
せしめないようにすることができ、したがってステージ
に外乱を与えることもなくなる。この際、除振台の除振
特性を犠牲にすることはないのである。

【００３９】最後に、本発明の効果を示す数値実験を図
６に与えておく。同図はステージをステップアンドリピ
ートさせたときの除振台の変位を示す。太線Ａが本発明
に係るアクティブ除振装置の場合の応答であり、傾斜補
正を掛けていない場合を示す細線Ｂに比較して波形のピ
ークとボトムが一定になっているという違いを観察する
ことができる。

【００４０】＜デバイス製造方法の実施例＞次に上記説
明したアクティブ除振装置を有する露光装置を利用した
デバイス製造方法の実施例を説明する。図７は微小デバ
イス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、Ｃ
ＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフ
ローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパ
ターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設
計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ス
テップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料
を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップ５（組立て）は後工程と呼
ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半
導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイ
シング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ
封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステッ
プ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐
久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て、半
導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）され
る。

【００４１】図８は上記ウエハプロセス（ステップ４）
の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエ
ハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウ
エハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形
成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステ
ップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込
む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジス
トを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した
露光装置または露光方法によってマスクの回路パターン
をウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光する。
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。
ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以
外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）で
はエッチングが済んで不要となったレジストを取り除
く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、
ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【００４２】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造するこ
とができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。 （１）従来、電磁モータを使った除振台の傾斜補正で
は、電流を連続的に通電していた。したがって、電磁モ
ータ自身の発熱対策はもとより、空調関連の対策を十分
施さねばならなった。しかるに、本発明では電磁モータ
に比較すると発熱は極めて軽微なサーボバルブを駆動す
ることによって除振台の傾きを補正しているので、発熱
の問題は生じない。

【００４４】（２）また、従来、空気ばねを使って除振
台の傾斜を矯正する装置構成が開示されていたが、補正
しきれない除振台の傾斜を残存させてしまっていた。本
発明のアクティブ除振装置によれば、ステージの高速移
動による重心変化に起因した除振台の傾きを従来にも増
して矯正することができる。

【００４５】（３）ステージの高速且つ連続的な移動に
も拘わらず、除振台の傾きが補正されてその量をほぼゼ
ロにできる。したがって、除振台が傾くことに起因した
外乱をステージに与えることはなくなる。つまり、ステ
ージの移動場所によらず常に安定した位置決めあるいは
スキャン性能を取得することができる。

【００４６】（４）もって、生産性が向上するという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るアクティブ除振装置
を示すブロック図である。

【図２】 図１のアクティブ除振装置の機械構成の一例
を示す斜視図である。

【図３】 本発明の他の実施例に係る一軸のアクティブ
除振装置の構成を示すブロック図である。

【図４】 図３のアクティブ除振装置のブロック線図で
ある。

【図５】 従来技術における傾斜補正の―例を示すグラ
フである。

【図６】 本発明の効果を示す数値実験結果を示すグラ
フである。

【図７】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製造
方法を示すフローチャートである。

【図８】 図７中のウエハプロセスの詳細なフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１：位置信号に関する運動モード抽出演算手段、２：位
置目標値出力部、３：位置に関するゲイン補償器、４：
加速度に関する運動モード抽出演算手段、５：ゲイン補
償器、６：ＰＩ補償器、７：運動モード分配演算手段、
８：圧力検出手段、９：圧力目標値出力部、１０：圧力
に関するＰＩ補償器、１１：電圧電流変換器、１２：露
光装置本体、１３：補正電圧発生部、１４：参照モデ
ル、１５：第２のフィードフォワード補償パス、１６：
第１のフィードフォワード補償パス、２１：ＸＹステー
ジ、２２：除振台、２３（２３−１，２３−２，２３−
３）：能動的支持脚、ＡＣ（ＡＣ−Ｚ１，ＡＣ−Ｚ２，
ＡＣ−Ｚ３，ＡＣ−Ｘ１，ＡＣ−Ｙ２，ＡＣ−Ｙ３）：
加速度センサ、ＡＳ（ＡＳ−Ｚ１，ＡＳ−Ｚ２，ＡＳ−
Ｚ３，ＡＳ−Ｘ１，ＡＳ−Ｙ２，ＡＳ−Ｙ３）：空気ば
ねアクチュエータ、ＰＯ（ＰＯ−Ｚ１，ＰＯ−Ｚ２，Ｐ
Ｏ−Ｚ３，ＰＯ−Ｘ１，ＰＯ−Ｙ２，ＰＯ−Ｙ３）：位
置センサ、ＰＲ（ＰＲ−Ｚ１，ＰＲ−Ｚ２，ＰＲ−Ｚ
３，ＰＲ−Ｘ１，ＰＲ−Ｙ２，ＰＲ−Ｙ３）：圧力セン
サ、ＳＶ（ＳＶ−Ｚ１，ＳＶ−Ｚ２，ＳＶ−Ｚ３，ＳＶ
−Ｘ１，ＳＶ−Ｙ２，ＳＶ−Ｙ３）：サーボバルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AB08 AC04 AD01 AD12 BC01 BE02 CB13 DA01 EA13 5F046 AA23 5H303 AA05 BB03 BB08 BB12 CC03 DD04 DD08 DD21 EE04 GG13 JJ05 KK02 KK03 KK17 KK19 KK22 KK27 QQ06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 除振台を支持する空気ばねアクチュエー
   タ、前記除振台の振動を計測する振動計測手段、前記除
   振台の位置を計測する位置計測手段、および前記空気ば
   ねアクチュエータの内圧または発生荷重を計測する加圧
   力計測手段を有する複数台の能動的支持脚と、前記振動
   計測手段の出力に基づく加速度フィードバックループ、
   前記位置計測手段の出力に基づく位置フィードバックル
   ープ、および前記加圧力計測手段の出力に基づく加圧力
   フィードバックループを有する制御装置とを備えたアク
   ティブ除振装置において、前記除振台の上のステージが
   移動して重心が変化することによって発生する前記除振
   台の傾きを前記ステージの位置を検出する位置検出手段
   により検出してこれを前記除振台の傾きを矯正するため
   の捕正信号となし、この補正信号を前記除振台の望まし
   い応答が得られるように前記補正信号に補償を施す応答
   指定手段に入力し、この応答指定手段の出力信号を、第
   １の補償手段により所定の補償を施して前記位置フィー
   ドバックループにフィードフォワードするとともに、第
   ２の補償手段により所定の補償を施して前記加圧力フィ
   ードバックループにフィードフォワードすることを特徴
   とするアクティブ除振装置。
2. 【請求項２】 前記第１の補償手段の伝達関数はラプラ
   ス演算子ｓの２次多項式であり、前記第２の補償手段の
   伝達関数は３次多項式であり、前記参照モデルの伝達関
   数は３次以上の遅れ系であることを特徴とする請求項１
   に記載のアクティブ除振装置。
3. 【請求項３】 前記位置検出手段はレーザ干渉計もしく
   は前記ステージを駆動するリニアモータのコイルの相切
   替えのためのエンコーダであることを特徴とする請求項
   １または２に記載のアクティブ除振装置。
4. 【請求項４】 マスクに形成された回路パターンを投影
   光学系を介して基板ステージ上の感光基板に転写する露
   光装置であって、前記基板ステージを請求項１〜３のい
   ずれかのアクティブ除振装置上に設けたことを特徴とす
   る露光装置。
5. 【請求項５】 マスクに形成された回路パターンを投影
   光学系を介して基板ステージ上の感光基板に転写するこ
   とによりデバイスを製造するデバイス製造方法におい
   て、前記転写は、請求項４の露光装置を用い、そのアク
   ティブ除振装置により基板ステージの傾きを矯正しなが
   ら行うことを特徴とするデバイス製造方法。