JP2002242983A - 能動的除振装置 - Google Patents
能動的除振装置Info
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- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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- G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
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- G03B27/60—Baseboards, masking frames, or other holders for the sensitive material using a vacuum or fluid pressure
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステージの移動速度が大きい場合でも除振台
の空気バネと電磁アクチュエータの制御系にフィードフ
ォワード入力することによって、ステージの移動速度が
大きい場合でも除振台全体の重心の移動による除振台の
揺れを抑圧する能動的除振装置を提供する。 【解決手段】 空気バネ３，１０に加えて電磁アクチュ
エータ３８，３９を設け、ステージ１６の目標位置や目
標速度をフィードフォワード入力する。この際、空気バ
ネ３，１０と電磁アクチュエータ３８，３９とで所定の
フィルタ４０，４１等により周波数帯域分割を行う。
の空気バネと電磁アクチュエータの制御系にフィードフ
ォワード入力することによって、ステージの移動速度が
大きい場合でも除振台全体の重心の移動による除振台の
揺れを抑圧する能動的除振装置を提供する。 【解決手段】 空気バネ３，１０に加えて電磁アクチュ
エータ３８，３９を設け、ステージ１６の目標位置や目
標速度をフィードフォワード入力する。この際、空気バ
ネ３，１０と電磁アクチュエータ３８，３９とで所定の
フィルタ４０，４１等により周波数帯域分割を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡や、Ｘ
Ｙステージ等の位置決め機器を搭載して半導体等のデバ
イスを製造する露光装置等に使用される除振装置に係
り、同除振装置上に搭載される機器の運動によって生じ
る揺れを効果的に抑圧可能な能動的除振装置の改良に関
する。
Ｙステージ等の位置決め機器を搭載して半導体等のデバ
イスを製造する露光装置等に使用される除振装置に係
り、同除振装置上に搭載される機器の運動によって生じ
る揺れを効果的に抑圧可能な能動的除振装置の改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】除振台上に光学顕微鏡や露光用ＸＹステ
ージ等が搭載された装置では、外部から伝達する振動を
極力除去する必要がある。さらに、露光用ＸＹステージ
の場合にはステップ＆リピートあるいはステップ＆スキ
ャンという間欠運転を駆動モードとして有し、繰り返し
のステップまたはスキャンによる振動を自身が発生し、
これが除振台の揺れを発生させることにも注意せねばな
らない。この振動がおさまらない状態では露光をするこ
とは不可能であり、除振台には、外部振動に対する除振
と搭載された機器自身の運動に起因した強制振動に対す
る制振とをバランスよく実現することが求められる。
ージ等が搭載された装置では、外部から伝達する振動を
極力除去する必要がある。さらに、露光用ＸＹステージ
の場合にはステップ＆リピートあるいはステップ＆スキ
ャンという間欠運転を駆動モードとして有し、繰り返し
のステップまたはスキャンによる振動を自身が発生し、
これが除振台の揺れを発生させることにも注意せねばな
らない。この振動がおさまらない状態では露光をするこ
とは不可能であり、除振台には、外部振動に対する除振
と搭載された機器自身の運動に起因した強制振動に対す
る制振とをバランスよく実現することが求められる。
【０００３】また、除振台は受動的除振台と能動的除振
台に分類され、除振台上の搭載機器に対する高精度位置
決め、高精度スキャン、高速移動等の要求に応えるた
め、最近は能動的除振装置を用いる傾向にある。除振台
を駆動するアクチュエータとしては、空気バネ、ボイス
コイルモータ、圧電素子等が存在する。
台に分類され、除振台上の搭載機器に対する高精度位置
決め、高精度スキャン、高速移動等の要求に応えるた
め、最近は能動的除振装置を用いる傾向にある。除振台
を駆動するアクチュエータとしては、空気バネ、ボイス
コイルモータ、圧電素子等が存在する。
【０００４】従来の能動的除振装置である特開平１１−
２６４４４４号公報の構成を図５に示す。図５におい
て、１および８は空気バネ式支持脚、２および９は空気
バネ３，１０へ動作流体の空気を給気・排気するサーボ
バルブ、４および１１はその計測点における除振台１５
の鉛直方向変位を計測する位置センサ、５および１２は
予圧用機械バネ、６は空気バネ３と予圧用機械バネ５お
よび空気バネ式支持脚１の粘性を表現する粘性要素、１
３は空気バネ１０と予圧用機械バネ１２および空気バネ
式支持脚８の粘性を表現する粘性要素をそれぞれ示す。
また、７および１４は加速度センサ、１６は除振台１５
上で水平方向に動作するステージ、１７はステージ１６
の水平方向変位を計測する位置センサ、１８はステージ
１６を駆動するモータ、１９はステージ変位を増幅する
変位増幅器、２０はＰＩＤ補償器、２１はアンプ、２２
はステージシーケンス制御部３７が生成する動作プロフ
ァイルに基づいてステージ１６の目標速度を生成する目
標速度生成器、２３は積分器をそれぞれ示す。そして、
２４および２５は変位増幅器、２６は変位分解器、２７
および２８はＰＩ補償器、２９および３０はフィルタ、
３１は加速度分解器、３２は推力分配器、３３および３
４はアンプをそれぞれ示す。さらに、３５は除振台１５
の目標位置を生成する目標位置設定器、３６は所定の適
切なゲインと時定数を有するフィルタをそれぞれ示す。
上記した図５における構成要素１〜１８は、能動的除振
装置を真横から見たときの模式図であり、空気バネ式支
持脚１と８は除振台１５を鉛直方向に支持している。
２６４４４４号公報の構成を図５に示す。図５におい
て、１および８は空気バネ式支持脚、２および９は空気
バネ３，１０へ動作流体の空気を給気・排気するサーボ
バルブ、４および１１はその計測点における除振台１５
の鉛直方向変位を計測する位置センサ、５および１２は
予圧用機械バネ、６は空気バネ３と予圧用機械バネ５お
よび空気バネ式支持脚１の粘性を表現する粘性要素、１
３は空気バネ１０と予圧用機械バネ１２および空気バネ
式支持脚８の粘性を表現する粘性要素をそれぞれ示す。
また、７および１４は加速度センサ、１６は除振台１５
上で水平方向に動作するステージ、１７はステージ１６
の水平方向変位を計測する位置センサ、１８はステージ
１６を駆動するモータ、１９はステージ変位を増幅する
変位増幅器、２０はＰＩＤ補償器、２１はアンプ、２２
はステージシーケンス制御部３７が生成する動作プロフ
ァイルに基づいてステージ１６の目標速度を生成する目
標速度生成器、２３は積分器をそれぞれ示す。そして、
２４および２５は変位増幅器、２６は変位分解器、２７
および２８はＰＩ補償器、２９および３０はフィルタ、
３１は加速度分解器、３２は推力分配器、３３および３
４はアンプをそれぞれ示す。さらに、３５は除振台１５
の目標位置を生成する目標位置設定器、３６は所定の適
切なゲインと時定数を有するフィルタをそれぞれ示す。
上記した図５における構成要素１〜１８は、能動的除振
装置を真横から見たときの模式図であり、空気バネ式支
持脚１と８は除振台１５を鉛直方向に支持している。
【０００５】図５に示す空気バネ式除振装置の動作を説
明する。便宜上、ステージ１６の動作方向をＸ軸、鉛直
方向をＺ軸、除振台１５の重心を通りステージ１６の動
作方向に対して水平面内で垂直な軸をＹ軸、Ｙ軸回りの
回転軸をθｙ軸と定義する。
明する。便宜上、ステージ１６の動作方向をＸ軸、鉛直
方向をＺ軸、除振台１５の重心を通りステージ１６の動
作方向に対して水平面内で垂直な軸をＹ軸、Ｙ軸回りの
回転軸をθｙ軸と定義する。
【０００６】加速度センサ７および１４の出力は、それ
ぞれ所定の適切なゲインと時定数を有するフィルタ２９
および３０を通って加速度分解器３１への入力となる。
加速度分解器３１では、２つの入力を２×２の行列演算
によって、Ｚ方向加速度とθｙ方向角加速度とに分解
し、推力分配器３２の前段に負帰還している。この加速
度フィードバックループによりダンピングを付加してい
る。位置センサ４および１１の出力は、それぞれ変位増
幅器２４および２５を通って変位分解器２６の入力とな
る。変位分解器２６では、２×２の行列演算によって、
Ｚ方向変位とθｙ方向回転変位に分解する。目標位置設
定器３５は、前記鉛直方向変位と前記回転変位の目標位
置の設定を行い、変位分解器２６の出力との偏差信号が
ＰＩ補償器２７および２８を通って推力分配器３２の入
力となる。推力分配器３２では、２×２の行列演算によ
って、Ｚ方向とθｙ方向の推力目標値を空気バネ３およ
び１０の駆動目標値に分配する。分配された駆動目標値
は、それぞれアンプ３３および３４でサーボバルブ２お
よび９の駆動電流に変換され、サーボバルブ２および９
の弁開閉によって空気バネ３および１０内の圧力が調整
されることにより、除振台１５は目標位置設定器３５で
設定された所望の位置に定常偏差なく保持可能となる。
ここで、ＰＩ補償器２７はＺ軸変位の制御補償器、ＰＩ
補償器２８はθｙ軸変位の制御補償器として、それぞれ
動作している。さらに、位置センサ１７の出力は、変位
増幅器１９を通って積分器２３の生成する目標位置信号
との偏差がＰＩＤ補償器２０の入力となる。ＰＩＤ補償
器２０の出力は、アンプ２１を通ってモータ１８を介し
てステージ１６を駆動する。ここで、ＰＩＤ補償器２０
のＰは比例、Ｉは積分、Ｄは微分動作をそれぞれ意味す
る。ステージシーケンス制御器３７が生成する動作プロ
ファイルに基づき、目標速度生成器２２は、ステージ１
６の目標速度を生成する。ステージ１６の目標速度は、
積分器２３で積分されてステージの目標位置となる。さ
らに、ステージ１６の目標速度は、フィルタ３６を通じ
てθｙ軸変位の制御系にフィードフォワード入力され
る。
ぞれ所定の適切なゲインと時定数を有するフィルタ２９
および３０を通って加速度分解器３１への入力となる。
加速度分解器３１では、２つの入力を２×２の行列演算
によって、Ｚ方向加速度とθｙ方向角加速度とに分解
し、推力分配器３２の前段に負帰還している。この加速
度フィードバックループによりダンピングを付加してい
る。位置センサ４および１１の出力は、それぞれ変位増
幅器２４および２５を通って変位分解器２６の入力とな
る。変位分解器２６では、２×２の行列演算によって、
Ｚ方向変位とθｙ方向回転変位に分解する。目標位置設
定器３５は、前記鉛直方向変位と前記回転変位の目標位
置の設定を行い、変位分解器２６の出力との偏差信号が
ＰＩ補償器２７および２８を通って推力分配器３２の入
力となる。推力分配器３２では、２×２の行列演算によ
って、Ｚ方向とθｙ方向の推力目標値を空気バネ３およ
び１０の駆動目標値に分配する。分配された駆動目標値
は、それぞれアンプ３３および３４でサーボバルブ２お
よび９の駆動電流に変換され、サーボバルブ２および９
の弁開閉によって空気バネ３および１０内の圧力が調整
されることにより、除振台１５は目標位置設定器３５で
設定された所望の位置に定常偏差なく保持可能となる。
ここで、ＰＩ補償器２７はＺ軸変位の制御補償器、ＰＩ
補償器２８はθｙ軸変位の制御補償器として、それぞれ
動作している。さらに、位置センサ１７の出力は、変位
増幅器１９を通って積分器２３の生成する目標位置信号
との偏差がＰＩＤ補償器２０の入力となる。ＰＩＤ補償
器２０の出力は、アンプ２１を通ってモータ１８を介し
てステージ１６を駆動する。ここで、ＰＩＤ補償器２０
のＰは比例、Ｉは積分、Ｄは微分動作をそれぞれ意味す
る。ステージシーケンス制御器３７が生成する動作プロ
ファイルに基づき、目標速度生成器２２は、ステージ１
６の目標速度を生成する。ステージ１６の目標速度は、
積分器２３で積分されてステージの目標位置となる。さ
らに、ステージ１６の目標速度は、フィルタ３６を通じ
てθｙ軸変位の制御系にフィードフォワード入力され
る。
【０００７】図６（ｂ）は、目標速度生成器２２が生成
する目標速度を、時間を横軸として示したグラフであ
り、この速度パターンは台形速度パターンとして知られ
ているものである。図６（ａ）および（ｃ）には、目標
速度の微分値である目標加速度と目標速度の積分値であ
る目標位置を合わせて示している。目標速度は、積分器
２３を通って目標位置に変換されステージ１６の位置制
御系に入力される。
する目標速度を、時間を横軸として示したグラフであ
り、この速度パターンは台形速度パターンとして知られ
ているものである。図６（ａ）および（ｃ）には、目標
速度の微分値である目標加速度と目標速度の積分値であ
る目標位置を合わせて示している。目標速度は、積分器
２３を通って目標位置に変換されステージ１６の位置制
御系に入力される。
【０００８】空気バネ３，１０の平衡状態において、サ
ーボバルブ２，９の入力電流Ｉから空気バネ３，１０の
圧力Ｐまでの伝達関数は、下記の数１に示す式１として
積分特性で近似できることが一般的に知られている。
ーボバルブ２，９の入力電流Ｉから空気バネ３，１０の
圧力Ｐまでの伝達関数は、下記の数１に示す式１として
積分特性で近似できることが一般的に知られている。
【０００９】
【数１】
【００１０】ただし、式１において、Ｇｑはサーボバル
ブの流量ゲイン、ｋは空気の比熱比、Ｐ0 は平衡状態に
おける空気バネ圧力、Ｖ0 は平衡状態における空気バネ
容積、ｓはラプラス演算子をそれぞれ示す。
ブの流量ゲイン、ｋは空気の比熱比、Ｐ0 は平衡状態に
おける空気バネ圧力、Ｖ0 は平衡状態における空気バネ
容積、ｓはラプラス演算子をそれぞれ示す。
【００１１】従って、除振台１５の回転変位制御系にフ
ィードフォワード入力される目標速度は、数１に示す式
１の空気バネ１０の積分特性により積分されることにな
り、目標速度をフィードフォワードすることはステージ
１６の位置に比例した回転トルクを除振台１５に与える
ことと等価である。この目標速度のフィードフォワード
入力により、ステージ１６の移動によって発生する回転
モーメントを打ち消すことができ、除振台１５の揺れを
効果的に抑制することができる。
ィードフォワード入力される目標速度は、数１に示す式
１の空気バネ１０の積分特性により積分されることにな
り、目標速度をフィードフォワードすることはステージ
１６の位置に比例した回転トルクを除振台１５に与える
ことと等価である。この目標速度のフィードフォワード
入力により、ステージ１６の移動によって発生する回転
モーメントを打ち消すことができ、除振台１５の揺れを
効果的に抑制することができる。
【００１２】また、特開平１１−７２１３６号公報にお
いては、ステージの位置から除振台全体の重心変化を求
め、それに応じて空気バネの圧力を調整している旨が開
示されている。
いては、ステージの位置から除振台全体の重心変化を求
め、それに応じて空気バネの圧力を調整している旨が開
示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の半導体
等のデバイス製造に用いられる露光装置では、露光のス
ループット向上のため、ステージの移動速度がますます
大きくなってきている。特に、ステージ等の可動部の移
動速度が空気バネの圧力変化速度を上回る等の場合、空
気バネがその駆動信号に追従しきれず、空気バネによる
移動荷重の補償が除振台をかえって揺らしてしまうとい
う欠点が生じる場合もある。本発明の目的は、能動的除
振装置において、上記従来技術の問題点を除去すること
にある。
等のデバイス製造に用いられる露光装置では、露光のス
ループット向上のため、ステージの移動速度がますます
大きくなってきている。特に、ステージ等の可動部の移
動速度が空気バネの圧力変化速度を上回る等の場合、空
気バネがその駆動信号に追従しきれず、空気バネによる
移動荷重の補償が除振台をかえって揺らしてしまうとい
う欠点が生じる場合もある。本発明の目的は、能動的除
振装置において、上記従来技術の問題点を除去すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明の能動的除振装置は、除振台と、該
除振台上に搭載された可動部と、前記該除振台を支持お
よび駆動する空気バネと、該空気バネの圧力を調整する
サーボバルブと、前記除振台に力を付与する電磁アクチ
ュエータと、前記除振台の変位を検出する変位センサ
と、該変位センサの出力に基づいて前記除振台が所定の
位置で所定の姿勢を保つように前記サーボバルブの駆動
信号を生成する除振台変位制御器と、前記電磁アクチュ
エータの駆動信号を生成する除振台振動制御器とを備
え、前記可動部が前記除振台上を動いたときの荷重の移
動を補償するように前記サーボバルブと前記電磁アクチ
ュエータの両方を制御することを特徴とする。
成するため、本発明の能動的除振装置は、除振台と、該
除振台上に搭載された可動部と、前記該除振台を支持お
よび駆動する空気バネと、該空気バネの圧力を調整する
サーボバルブと、前記除振台に力を付与する電磁アクチ
ュエータと、前記除振台の変位を検出する変位センサ
と、該変位センサの出力に基づいて前記除振台が所定の
位置で所定の姿勢を保つように前記サーボバルブの駆動
信号を生成する除振台変位制御器と、前記電磁アクチュ
エータの駆動信号を生成する除振台振動制御器とを備
え、前記可動部が前記除振台上を動いたときの荷重の移
動を補償するように前記サーボバルブと前記電磁アクチ
ュエータの両方を制御することを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、空気バネによる移動荷重
の補償の欠点を電磁アクチュエータによる駆動で補うこ
とにより、例えば除振台上で移動可能な可動部の移動速
度が大きい場合でも、除振台全体の重心の移動による除
振台の揺れを抑圧できる。
の補償の欠点を電磁アクチュエータによる駆動で補うこ
とにより、例えば除振台上で移動可能な可動部の移動速
度が大きい場合でも、除振台全体の重心の移動による除
振台の揺れを抑圧できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態にお
いて、前記可動部は、前記除振台の上に搭載されたステ
ージを用いることができ、前記ステージを駆動する駆動
手段、前記ステージの位置を検出する位置センサおよび
該位置センサの出力に基づいて前記ステージの位置が所
定の目標位置に合致するように制御するステージ位置制
御器とをさらに備えることにより、ステージの目標位置
に移動させることが可能である。また、前記電磁アクチ
ュエータは、前記除振台に前記空気バネの支持方向と同
一方向および／または該同一方向と交差する方向の力を
付与することにより、空気バネによる移動荷重の補償の
欠点を電磁アクチュエータによる駆動で補うことが可能
となる。さらに、前記能動的除振装置は、前記除振台の
加速度を検出する加速度センサをさらに備え、前記除振
台変位制御器は、前記変位センサおよび／または前記加
速度センサの出力に基づいて前記サーボバルブの駆動信
号を生成することにより、前記除振台が所定の位置で所
定の姿勢を保つことが可能である。
いて、前記可動部は、前記除振台の上に搭載されたステ
ージを用いることができ、前記ステージを駆動する駆動
手段、前記ステージの位置を検出する位置センサおよび
該位置センサの出力に基づいて前記ステージの位置が所
定の目標位置に合致するように制御するステージ位置制
御器とをさらに備えることにより、ステージの目標位置
に移動させることが可能である。また、前記電磁アクチ
ュエータは、前記除振台に前記空気バネの支持方向と同
一方向および／または該同一方向と交差する方向の力を
付与することにより、空気バネによる移動荷重の補償の
欠点を電磁アクチュエータによる駆動で補うことが可能
となる。さらに、前記能動的除振装置は、前記除振台の
加速度を検出する加速度センサをさらに備え、前記除振
台変位制御器は、前記変位センサおよび／または前記加
速度センサの出力に基づいて前記サーボバルブの駆動信
号を生成することにより、前記除振台が所定の位置で所
定の姿勢を保つことが可能である。
【００１７】前記能動的除振装置は、前記可動部の目標
位置と目標速度の少なくとも一方を前記除振台変位制御
器と前記除振台振動制御器にそれぞれフィードフォワー
ド入力することにより、例えばステージの移動による回
転モーメントを打ち消すことや空気バネによる移動荷重
の補償の欠点を電磁アクチュエータによる駆動で補うこ
とが可能となる。また、前記可動部の目標速度と目標位
置の少なくとも一方を前記除振台変位制御器と前記除振
台振動制御器にそれぞれフィードフォワード入力する信
号を所定のフィルタを通した信号とすることが可能であ
る。
位置と目標速度の少なくとも一方を前記除振台変位制御
器と前記除振台振動制御器にそれぞれフィードフォワー
ド入力することにより、例えばステージの移動による回
転モーメントを打ち消すことや空気バネによる移動荷重
の補償の欠点を電磁アクチュエータによる駆動で補うこ
とが可能となる。また、前記可動部の目標速度と目標位
置の少なくとも一方を前記除振台変位制御器と前記除振
台振動制御器にそれぞれフィードフォワード入力する信
号を所定のフィルタを通した信号とすることが可能であ
る。
【００１８】前記能動的除振装置において、前記フィル
タは、第一のハイパスフィルタおよび第二のハイパスフ
ィルタ、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタ、第
一のローパスフィルタおよび第二のローパスフィルタ、
ならびにローパスフィルタのいずれを用いても良く、前
記可動部の目標速度を単数または複数の前記各フィルタ
に通した信号を前記除振台変位制御器と前記除振台振動
制御器にそれぞれフィードフォワード入力することが好
ましい。
タは、第一のハイパスフィルタおよび第二のハイパスフ
ィルタ、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタ、第
一のローパスフィルタおよび第二のローパスフィルタ、
ならびにローパスフィルタのいずれを用いても良く、前
記可動部の目標速度を単数または複数の前記各フィルタ
に通した信号を前記除振台変位制御器と前記除振台振動
制御器にそれぞれフィードフォワード入力することが好
ましい。
【００１９】さらに、前記フィルタが前記第一のハイパ
スフィルタと前記第二のハイパスフィルタの場合には両
方の折点周波数がほぼ等しい値であり、前記フィルタが
前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタの場合に
は両方の折点周波数がほぼ等しい値であり、前記フィル
タが前記第一のローパスフィルタと前記第二のローパス
フィルタの場合には両方の折点周波数がほぼ等しい値で
あり、前記各場合の折点周波数がいずれも前記空気バネ
の応答周波数よりも低い所定の値であることが好まし
い。
スフィルタと前記第二のハイパスフィルタの場合には両
方の折点周波数がほぼ等しい値であり、前記フィルタが
前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタの場合に
は両方の折点周波数がほぼ等しい値であり、前記フィル
タが前記第一のローパスフィルタと前記第二のローパス
フィルタの場合には両方の折点周波数がほぼ等しい値で
あり、前記各場合の折点周波数がいずれも前記空気バネ
の応答周波数よりも低い所定の値であることが好まし
い。
【００２０】なお、本発明において、上記したローパス
フィルタおよび／またはハイパスフィルタとは、狭い意
味でのローパスフィルタおよび／またはハイパスフィル
タのみならず、バンドパスフィルタにおけるローパスフ
ィルタの部分を含み、バンドパスフィルタにおけるハイ
パスフィルタの部分を含むものとする。
フィルタおよび／またはハイパスフィルタとは、狭い意
味でのローパスフィルタおよび／またはハイパスフィル
タのみならず、バンドパスフィルタにおけるローパスフ
ィルタの部分を含み、バンドパスフィルタにおけるハイ
パスフィルタの部分を含むものとする。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。 ［第１の実施例］図１は、本発明の第１の実施例に係る
能動的除振装置の構成を示す図であり、図５と同一の符
号には図５と同様の構成要素を示す。
詳細に説明する。 ［第１の実施例］図１は、本発明の第１の実施例に係る
能動的除振装置の構成を示す図であり、図５と同一の符
号には図５と同様の構成要素を示す。
【００２２】図１において、３８および３９は電磁アク
チュエータであるボイスコイルモータ、４０はローパス
特性を有するフィルタ、４１は１次ローパス特性を有す
るフィルタ、４２はモータ推力分配器、４３および４４
はアンプをそれぞれ示す。本実施例は、空気バネと電磁
アクチュエータをアクチュエータとして用いた能動的除
振装置に関するものであり、以下これについて説明す
る。
チュエータであるボイスコイルモータ、４０はローパス
特性を有するフィルタ、４１は１次ローパス特性を有す
るフィルタ、４２はモータ推力分配器、４３および４４
はアンプをそれぞれ示す。本実施例は、空気バネと電磁
アクチュエータをアクチュエータとして用いた能動的除
振装置に関するものであり、以下これについて説明す
る。
【００２３】ステージ１６の目標速度は、ステージシー
ケンス制御部３７が生成する動作プロファイルに基づい
て目標速度生成器２２により生成されてフィルタ４０に
入力され、ローパス特性によって所定の周波数ｆ1 以下
の成分が空気バネ３，１０を駆動するθｙ軸制御系にフ
ィードフォワード入力される。さらに、ステージ１６の
目標速度は、フィルタ４１に入力され、１次のローパス
特性によって所定の周波数ｆ2 以下の成分がボイスコイ
ルモータ３８，３９を駆動するθｙ軸制御系にフィード
フォワード入力される。図２にフィルタ４０および４１
の周波数特性を示す。本実施例では、周波数ｆ1 と周波
数ｆ2 は等しい値に取っている。また、いずれの周波数
も空気バネ３，１０の応答周波数よりも小さい値として
いる。
ケンス制御部３７が生成する動作プロファイルに基づい
て目標速度生成器２２により生成されてフィルタ４０に
入力され、ローパス特性によって所定の周波数ｆ1 以下
の成分が空気バネ３，１０を駆動するθｙ軸制御系にフ
ィードフォワード入力される。さらに、ステージ１６の
目標速度は、フィルタ４１に入力され、１次のローパス
特性によって所定の周波数ｆ2 以下の成分がボイスコイ
ルモータ３８，３９を駆動するθｙ軸制御系にフィード
フォワード入力される。図２にフィルタ４０および４１
の周波数特性を示す。本実施例では、周波数ｆ1 と周波
数ｆ2 は等しい値に取っている。また、いずれの周波数
も空気バネ３，１０の応答周波数よりも小さい値として
いる。
【００２４】空気バネ３，１０は、近似的に積分特性を
有しているので、周波数ｆ1 以下の帯域ではステージ１
６の位置に比例した回転トルクを空気バネ３，１０が与
え、周波数ｆ2 以上の帯域ではボイスコイルモータ３
８，３９が与えることに相当する。この目標速度のフィ
ードフォワード入力により、ステージ１６の移動速度が
大きい場合であっても、ステージ１６の移動によって発
生する回転モーメントを打ち消すことができ、除振台１
５の揺れを効果的に抑制することができる。また、ハイ
パスフィルタを使わずにローパスフィルタで構成してい
るので、高周波ノイズの影響を受けにくい。
有しているので、周波数ｆ1 以下の帯域ではステージ１
６の位置に比例した回転トルクを空気バネ３，１０が与
え、周波数ｆ2 以上の帯域ではボイスコイルモータ３
８，３９が与えることに相当する。この目標速度のフィ
ードフォワード入力により、ステージ１６の移動速度が
大きい場合であっても、ステージ１６の移動によって発
生する回転モーメントを打ち消すことができ、除振台１
５の揺れを効果的に抑制することができる。また、ハイ
パスフィルタを使わずにローパスフィルタで構成してい
るので、高周波ノイズの影響を受けにくい。
【００２５】なお、周波数ｆ1 と周波数ｆ2 が等しく、
またフィルタ４０が１次のローパスフィルタである場合
には、フィルタ４０とフィルタ４１を共通化して一つの
ローパスフィルタだけで実現することも可能である。
またフィルタ４０が１次のローパスフィルタである場合
には、フィルタ４０とフィルタ４１を共通化して一つの
ローパスフィルタだけで実現することも可能である。
【００２６】［第２の実施例］図３は、本発明の第２の
実施例に係る能動的除振装置の構成を示す図である。図
３において、４０はローパス特性を有するフィルタ、４
１はバンドパス特性を有するフィルタをそれぞれ示し、
他の構成要素については特に記さない限り図１と同様と
する。
実施例に係る能動的除振装置の構成を示す図である。図
３において、４０はローパス特性を有するフィルタ、４
１はバンドパス特性を有するフィルタをそれぞれ示し、
他の構成要素については特に記さない限り図１と同様と
する。
【００２７】ステージ１６の目標速度は、ステージシー
ケンス制御部３７が生成する動作プロファイルに基づい
て目標速度生成器２２により生成されてフィルタ４０に
入力され、ローパス特性によって所定の周波数ｆ1 以下
の成分が空気バネ３，１０を駆動するθｙ軸制御系にフ
ィードフォワード入力される。ここで、フィルタ４０を
所定の周波数以上、周波数ｆ1 以下のバンドパスフィル
タとすることも可能である。さらに、ステージ１６の目
標位置はフィルタ４１に入力され、バンドパス特性によ
って所定の周波数ｆ2 以上、周波数ｆ3 以下の成分がボ
イスコイルモータ３８，３９を駆動するθｙ軸制御系に
フィードフォワード入力される。図４にフィルタ４０お
よび４１の周波数特性を示す。本実施例では、周波数ｆ
1 と周波数ｆ2 は等しい値に取っている。また、いずれ
の周波数も空気バネ３，１０の応答周波数よりも小さい
値としている。
ケンス制御部３７が生成する動作プロファイルに基づい
て目標速度生成器２２により生成されてフィルタ４０に
入力され、ローパス特性によって所定の周波数ｆ1 以下
の成分が空気バネ３，１０を駆動するθｙ軸制御系にフ
ィードフォワード入力される。ここで、フィルタ４０を
所定の周波数以上、周波数ｆ1 以下のバンドパスフィル
タとすることも可能である。さらに、ステージ１６の目
標位置はフィルタ４１に入力され、バンドパス特性によ
って所定の周波数ｆ2 以上、周波数ｆ3 以下の成分がボ
イスコイルモータ３８，３９を駆動するθｙ軸制御系に
フィードフォワード入力される。図４にフィルタ４０お
よび４１の周波数特性を示す。本実施例では、周波数ｆ
1 と周波数ｆ2 は等しい値に取っている。また、いずれ
の周波数も空気バネ３，１０の応答周波数よりも小さい
値としている。
【００２８】空気バネ３，１０は、近似的に積分特性を
有しているので、周波数ｆ1 以下の帯域ではステージ１
６の位置に比例した回転トルクを空気バネ３，１０が与
え、周波数ｆ2 以上の帯域ではボイスコイルモータ３
８，３９が与えることに相当する。モータ１８からの高
周波数の振動発生を抑えるために、目標位置のフィード
フォワードの周波数ｆ3 以上の成分を除去している。こ
の目標速度と目標位置のフィードフォワード入力によ
り、ステージ１６の移動速度が大きい場合であっても、
ステージ１６の移動によって発生する回転モーメントを
打ち消すことができ、除振台１５の揺れを効果的に抑制
することができる。
有しているので、周波数ｆ1 以下の帯域ではステージ１
６の位置に比例した回転トルクを空気バネ３，１０が与
え、周波数ｆ2 以上の帯域ではボイスコイルモータ３
８，３９が与えることに相当する。モータ１８からの高
周波数の振動発生を抑えるために、目標位置のフィード
フォワードの周波数ｆ3 以上の成分を除去している。こ
の目標速度と目標位置のフィードフォワード入力によ
り、ステージ１６の移動速度が大きい場合であっても、
ステージ１６の移動によって発生する回転モーメントを
打ち消すことができ、除振台１５の揺れを効果的に抑制
することができる。
【００２９】上記した第１および第２の実施例では、除
振台を支える支持脚の数は鉛直方向に２本としたが、こ
れを３本以上としても構わない。支持脚が鉛直方向に３
本有する場合には、除振台の位置制御系はＺ軸方向並進
制御系、Ｘ軸回りの回転制御系、Ｙ軸回りの回転制御系
の３つの制御系を構成する。この場合、変位分解器、加
速度分解器、推力分配器ではそれぞれ３×３の行列計算
を行う。
振台を支える支持脚の数は鉛直方向に２本としたが、こ
れを３本以上としても構わない。支持脚が鉛直方向に３
本有する場合には、除振台の位置制御系はＺ軸方向並進
制御系、Ｘ軸回りの回転制御系、Ｙ軸回りの回転制御系
の３つの制御系を構成する。この場合、変位分解器、加
速度分解器、推力分配器ではそれぞれ３×３の行列計算
を行う。
【００３０】さらに、除振台を支持する空気バネおよび
／または電磁アクチュエータ等は、鉛直方向だけでなく
水平方向にも除振台を駆動するように取り付けられてい
ても構わない。水平方向に空気バネおよび／または電磁
アクチュエータ等を設けることにより、水平方向の除振
台の揺れを抑えることができる。
／または電磁アクチュエータ等は、鉛直方向だけでなく
水平方向にも除振台を駆動するように取り付けられてい
ても構わない。水平方向に空気バネおよび／または電磁
アクチュエータ等を設けることにより、水平方向の除振
台の揺れを抑えることができる。
【００３１】また、ステージの動作方向もＸＹステージ
のような平面上２次元動作するものでもよい。支持脚が
鉛直方向に３本ある場合には、ＸＹステージのＸ軸目標
速度を除振装置のθｙ軸制御系に、ＸＹステージのＹ軸
目標速度を除振装置のθｘ軸制御系にそれぞれフィード
フォワードする。これによって、ＸＹステージの移動に
伴う重心移動による回転モーメントを打ち消すことがで
きる。
のような平面上２次元動作するものでもよい。支持脚が
鉛直方向に３本ある場合には、ＸＹステージのＸ軸目標
速度を除振装置のθｙ軸制御系に、ＸＹステージのＹ軸
目標速度を除振装置のθｘ軸制御系にそれぞれフィード
フォワードする。これによって、ＸＹステージの移動に
伴う重心移動による回転モーメントを打ち消すことがで
きる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージ等の可動部の目標位置および／または目標速度
を除振台の空気バネと電磁アクチュエータの制御系に、
例えばフィードフォワード入力することによって、可動
部の移動速度が大きい場合でも除振台全体の重心の移動
による除振台の揺れを抑圧する、すなわち除振台の重心
補正を実現する能動的除振装置を提供することができ
る。
ステージ等の可動部の目標位置および／または目標速度
を除振台の空気バネと電磁アクチュエータの制御系に、
例えばフィードフォワード入力することによって、可動
部の移動速度が大きい場合でも除振台全体の重心の移動
による除振台の揺れを抑圧する、すなわち除振台の重心
補正を実現する能動的除振装置を提供することができ
る。
【図１】 本発明の第１の実施例に係る能動的除振装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】 図１におけるフィルタの周波数特性であり、
（ａ）はフィルタ４０の周波数特性、（ｂ）はフィルタ
４１の周波数特性を示す。
（ａ）はフィルタ４０の周波数特性、（ｂ）はフィルタ
４１の周波数特性を示す。
【図３】 本発明の第２の実施例に係る能動的除振装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図４】 図３におけるフィルタの周波数特性であり、
（ａ）はフィルタ４０の周波数特性、（ｂ）はフィルタ
４１の周波数特性を示す。
（ａ）はフィルタ４０の周波数特性、（ｂ）はフィルタ
４１の周波数特性を示す。
【図５】 従来例に係る能動的除振装置である空気バネ
式除振装置の構成を示す図である。
式除振装置の構成を示す図である。
【図６】 図５における目標速度生成器が生成する目標
速度と、それに対する目標加速度および目標位置をそれ
ぞれ示すグラフであり、（ａ）は目標加速度、（ｂ）は
目標速度、（ｃ）は目標位置の時間特性である。
速度と、それに対する目標加速度および目標位置をそれ
ぞれ示すグラフであり、（ａ）は目標加速度、（ｂ）は
目標速度、（ｃ）は目標位置の時間特性である。
１，８：空気バネ式支持脚、２，９：サーボバルブ、
３，１０：空気バネ、４，１１：位置センサ、５，１
２：予圧用機械バネ、６，１３：粘性要素、７，１４：
加速度センサ、１５：除振台、１６：ステージ、１７：
位置センサ、１８：モータ、１９：変位増幅器、２０：
ＰＩＤ補償器、２１，３３，３４，４３，４４：アン
プ、２２：目標速度生成器、２３：積分器、２４，２
５：変位増幅器、２６：変位分解器、２７，２８：ＰＩ
補償器、２９，３０，３６，４０，４１：フィルタ、３
１：加速度分解器、３２：推力分配器、３５：目標位置
設定器、３７：ステージシーケンス制御部、３８，３
９：ボイスコイルモータ、４２：モータ推力分配器。
３，１０：空気バネ、４，１１：位置センサ、５，１
２：予圧用機械バネ、６，１３：粘性要素、７，１４：
加速度センサ、１５：除振台、１６：ステージ、１７：
位置センサ、１８：モータ、１９：変位増幅器、２０：
ＰＩＤ補償器、２１，３３，３４，４３，４４：アン
プ、２２：目標速度生成器、２３：積分器、２４，２
５：変位増幅器、２６：変位分解器、２７，２８：ＰＩ
補償器、２９，３０，３６，４０，４１：フィルタ、３
１：加速度分解器、３２：推力分配器、３５：目標位置
設定器、３７：ステージシーケンス制御部、３８，３
９：ボイスコイルモータ、４２：モータ推力分配器。
Claims (13)
- 【請求項１】 除振台と、該除振台上に搭載された可動
部と、前記除振台を支持および駆動する空気バネと、該
空気バネの圧力を調整するサーボバルブと、前記除振台
に力を付与する電磁アクチュエータと、前記除振台の変
位を検出する変位センサと、該変位センサの出力に基づ
いて前記除振台が所定の位置で所定の姿勢を保つように
前記サーボバルブの駆動信号を生成する除振台変位制御
器と、前記電磁アクチュエータの駆動信号を生成する除
振台振動制御器とを備え、 前記可動部が前記除振台上を動いたときの荷重の移動を
補償するように前記サーボバルブと前記電磁アクチュエ
ータの両方を制御することを特徴とする能動的除振装
置。 - 【請求項２】 前記可動部は、前記除振台の上に搭載さ
れたステージであり、前記ステージを駆動する駆動手段
と、前記ステージの位置を検出する位置センサと、該位
置センサの出力に基づいて前記ステージの位置が所定の
目標位置に合致するように制御するステージ位置制御器
とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の能
動的除振装置。 - 【請求項３】 前記電磁アクチュエータは、前記除振台
に前記空気バネの支持方向と同一方向および該同一方向
と交差する方向の少なくとも一方の力を付与するもので
あることを特徴とする請求項１または２に記載の能動的
除振装置。 - 【請求項４】 前記除振台の加速度を検出する加速度セ
ンサをさらに備え、前記除振台変位制御器は、前記変位
センサおよび／または前記加速度センサの出力に基づい
て前記除振台が所定の位置で所定の姿勢を保つように前
記サーボバルブの駆動信号を生成することを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の能動的除振装置。 - 【請求項５】 前記可動部の目標位置と目標速度の少な
くとも一方を前記除振台変位制御器と前記除振台振動制
御器にそれぞれフィードフォワード入力することを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の能動的除振
装置。 - 【請求項６】 前記可動部の目標速度と目標位置の少な
くとも一方を所定のフィルタを通した信号として前記除
振台変位制御器と前記除振台振動制御器にそれぞれフィ
ードフォワード入力することを特徴とする請求項１〜５
のいずれか１項に記載の能動的除振装置。 - 【請求項７】 前記フィルタは、第一のハイパスフィル
タおよび第二のハイパスフィルタであり、前記可動部の
目標位置を前記第一のハイパスフィルタに通した信号を
前記除振台変位制御器に、前記可動部の目標位置を前記
第二のハイパスフィルタに通した信号を前記除振台振動
制御器に、それぞれフィードフォワード入力することを
特徴とする請求項６に記載の能動的除振装置。 - 【請求項８】 前記フィルタは、ローパスフィルタおよ
びハイパスフィルタであり、前記可動部の目標速度を前
記ローパスフィルタに通した信号を前記除振台変位制御
器に、前記可動部の目標位置を前記ハイパスフィルタに
通した信号を前記除振台振動制御器に、それぞれフィー
ドフォワード入力することを特徴とする請求項６に記載
の能動的除振装置。 - 【請求項９】 前記フィルタは、第一のローパスフィル
タおよび第二のローパスフィルタであり、前記可動部の
目標速度を第一のローパスフィルタに通した信号を前記
除振台変位制御器に、前記可動部の目標速度を第二のロ
ーパスフィルタに通した信号を前記除振台振動制御器
に、それぞれフィードフォワード入力することを特徴と
する請求項６に記載の能動的除振装置。 - 【請求項１０】 前記フィルタは、ローパスフィルタで
あり、前記可動部の目標速度を前記ローパスフィルタに
通した信号を前記除振台変位制御器と前記除振台振動制
御器の両方にフィードフォワード入力することを特徴と
する請求項６に記載の能動的除振装置。 - 【請求項１１】 前記第一のハイパスフィルタと前記第
二のハイパスフィルタの両方の折点周波数がほぼ等しい
値であり、かつ該各折点周波数がいずれも前記空気バネ
の応答周波数よりも低い所定の値であることを特徴とす
る請求項７に記載の能動的除振装置。 - 【請求項１２】 前記ローパスフィルタと前記ハイパス
フィルタの両方の折点周波数がほぼ等しい値であり、か
つ該各折点周波数がいずれも前記空気バネの応答周波数
よりも低い所定の値であることを特徴とする請求項８に
記載の能動的除振装置。 - 【請求項１３】 前記第一のローパスフィルタと前記第
二のローパスフィルタの両方の折点周波数がほぼ等しい
値であり、かつ該各折点周波数がいずれも前記空気バネ
の応答周波数よりも低い所定の値であることを特徴とす
る請求項９に記載の能動的除振装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041355A JP2002242983A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 能動的除振装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041355A JP2002242983A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 能動的除振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002242983A true JP2002242983A (ja) | 2002-08-28 |
| JP2002242983A5 JP2002242983A5 (ja) | 2008-04-03 |
Family
ID=18903812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001041355A Withdrawn JP2002242983A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 能動的除振装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6864962B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002242983A (ja) |
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| JP4109891B2 (ja) | 2002-04-19 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | 能動制振装置、露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP4391218B2 (ja) * | 2003-02-20 | 2009-12-24 | 三菱電機株式会社 | サーボ制御装置 |
| TWI254190B (en) * | 2003-09-22 | 2006-05-01 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby |
| JP4478435B2 (ja) * | 2003-11-17 | 2010-06-09 | キヤノン株式会社 | 露光装置、およびデバイス製造方法 |
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| US20050261559A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-11-24 | Mumford John R | Wireless physiological monitoring system |
| US7256866B2 (en) * | 2004-10-12 | 2007-08-14 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7327437B2 (en) * | 2004-12-07 | 2008-02-05 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7352436B2 (en) * | 2005-06-20 | 2008-04-01 | Asml Netherlands, B.V. | Lithographic apparatus, projection apparatus and device manufacturing method |
| NL2003772A (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-14 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus and a method to compensate for the effect of disturbances on the projection system of a lithographic apparatus. |
| JP5452405B2 (ja) * | 2010-07-28 | 2014-03-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ステージ装置 |
| WO2014072139A1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-05-15 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| EP2846062B1 (de) | 2013-09-10 | 2017-05-31 | Integrated Dynamics Engineering GmbH | Schwingungsisolationssystem mit in Teilbereiche unterteilter Auflage sowie Verfahren zu dessen Regelung |
| JP6278676B2 (ja) * | 2013-11-29 | 2018-02-14 | キヤノン株式会社 | 振動低減装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 |
| US11073758B2 (en) * | 2018-10-31 | 2021-07-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Imprint apparatus control, control method and manufacturing method |
| CN112833834B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-09-27 | 湖南信息学院 | 一种防振型的位移传感器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5936710A (en) * | 1996-01-05 | 1999-08-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning type exposure apparatus, position control apparatus, and method therefor |
| KR980006398A (ko) * | 1996-06-21 | 1998-03-30 | 마에다 시게루 | 진동 감쇄장치 |
| US6128552A (en) * | 1996-11-08 | 2000-10-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Anti-vibration apparatus and method |
| JPH1172136A (ja) | 1997-06-18 | 1999-03-16 | Nikon Corp | 除振装置及び露光装置 |
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