JP2003058254A - 位置・姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体露光装置を搭載する定盤の位置・姿勢
制御装置において、定盤の基準位置に対する変位量を検
出する変位検出手段の検出精度を高めて、非常に高い位
置・姿勢制御精度を実現する。 【解決手段】 半導体露光装置を搭載する定盤の基準位
置に対する変位量を変位検出手段で検出し、該検出信号
に適切な補償演算を施して得られる補償信号に基づいて
前記定盤に制御力を加えるアクチュエータを制御するこ
とで、前記定盤を所定の位置・姿勢に維持する位置・姿
勢制御装置において、前記変位検出手段を、所定温度範
囲内に温度が調節された空気の流れの中に配置する。ま
たは、これに加えて、変位検出手段やそれが配置された
空間の空気の温度を検出し、該温度検出信号を補償して
得られた信号に基づき、加熱手段、送風温度調節手段な
どを用いて、その温度調節を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置等
の精密機器を搭載する定盤を防振支持する位置・姿勢制
御装置に係り、特に、定盤の振動を検出する振動検出手
段の検出精度を高めて、非常に高い位置・姿勢制御精度
を実現する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置の高精度化に伴い、より
高性能な除振装置が求められている。半導体露光装置に
おいては、露光に悪影響を及ぼす振動が露光用ステージ
や露光装置本体を構成する構造体に発生しないようにす
る必要がある。そのためには、露光装置本体を床などの
装置設置基礎からの振動をはじめとする外部振動から極
力絶縁するとともに、装置本体に搭載されたＸＹステー
ジなどの駆動手段を有する機器の動作によって発生する
振動を速やかに低減する必要がある。

【０００３】特に半導体露光装置では、露光用ＸＹステ
ージのステップ・アンド・リピートという間欠的な繰り
返し動作、あるいは、スキャニング露光のためのスキャ
ン動作が、装置本体の振動を励起する。ＸＹステージの
駆動反力、および、ＸＹステージの荷重移動が装置本体
を構成する機器や構造物を励振してしまうのである。従
ってこの分野における除振装置には、床などの装置設置
基礎からの振動をはじめとする外部振動から装置本体を
振動的に絶縁するとともに、装置本体に搭載された機器
の動作によって発生する装置本体の振動を効果的に低減
・抑制することが必須条件として求められている。特に
スキャン露光装置では、露光用ステージがスキャン動作
をしている状態で露光を行なうため、振動の低減・抑制
性能への要求は厳しく、一段と高性能な除振装置が不可
欠となっている。

【０００４】また、半導体露光装置には、除振装置の上
に搭載された、有害振動から保護すべき機器と、除振装
置には搭載されずにその周辺に配置されている機器とが
あるが、必要な露光性能を確保するためには、それら相
互の位置関係を、常にある一定の範囲内に、精度よく、
維持しておく必要がある。

【０００５】さらに、半導体露光装置のなかには、２つ
以上の構造体をそれぞれ別々の防振支持手段で支持する
構成のものもある。例えば、特登録02583120「露光装
置」で開示されている半導体露光装置では、露光する回
路パターンの原版であるレチクルおよびこれを投影露光
するための光学レンズシステムを搭載する構造体と、該
パターンの被露光体であるシリコンウエハを載置するウ
エハステージを搭載する定盤とを、別々の除振装置で防
振支持している。この種の装置では、高精度の露光を実
現するために、別々の除振装置によって防振支持された
レチクル、光学レンズシステム、およびシリコンウエハ
などの位置関係を高い精度で維持する必要がある。つま
り、この種の装置では、除振装置に搭載された機器と、
周辺に配置された機器との相互位置関係を精度よく維持
するとともに、別々に防振支持された２つ以上の構造体
相互の位置関係をミクロンオーダ、あるいはサブミクロ
ンオーダで維持することが求められるのである。

【０００６】特に、このような２つ以上の構造体を別々
に防振支持する構造を採用した、走査露光型の半導体露
光装置では、２つ以上の構造体や定盤の、相互の位置・
姿勢を、特に高い精度で制御しなければならない。走査
露光型の半導体露光装置は、露光する回路パターンなど
の原版であるレチクルと、該パターンの被露光体である
シリコンウエハを高い精度で同期スキャンさせ、露光を
行なうものである。そのために、レチクルおよびシリコ
ンウエハのそれぞれを載置する構造体を別々に防振支持
する構成とした場合、相互の構造体の位置・姿勢の関係
を非常に高い精度で、所望の状態に維持しなればならな
いのである。

【０００７】このような要求に対応すべく、半導体露光
装置においては、露光装置本体を搭載する定盤の振動お
よび位置を加速度センサ、速度センサ、および位置セン
サなどのセンサで検出し、その検出信号を補償して、定
盤に制御力を加えるアクチュエータにフィードバックす
ることにより能動的に、定盤の振動と位置・姿勢の制御
を行なう、各種の能動除振装置が開発され、広く適用さ
れている。

【０００８】半導体露光装置用の除振装置としては、従
来から、定盤を装置設置基礎上で支持する空気ばね、あ
るいは、そのような空気ばね、および、これと力学的に
並列に配置され、定盤と装置設置基礎の間に制御力を作
用させる電磁アクチュエータなどを併用したものをアク
チュエータとして用いて、定盤の振動と位置・姿勢を制
御する構成の装置が広く用いられてきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
半導体露光装置用の除振装置では、露光装置を搭載する
定盤の位置・姿勢制御性能向上への要求が益々高まって
いる。半導体露光装置などの精密機器用の除振装置に対
しては、数ミリメートル程度の動作ストロークで、数ミ
クロンからサブミクロンレベルの位置・姿勢制御動作を
要求されるようになってきている。動作レンジの１／１
０００（０.１％）以下の変位を安定かつ確実に検出
し、制御しなければならないのである。そのために、位
置・姿勢制御を行なうために用いる変位検出手段自体
に、非常に高い検出精度が要求される。

【００１０】通常、位置・姿勢制御系においては、必要
な位置・姿勢制御精度の１／１０以下の変位検出精度
（分解能）を確保しておくことが望ましい。例えば、動
作ストローク５ｍｍの位置・姿勢制御装置において、１
μｍの制御精度を得るためには、０．１μｍ以下の変位
検出精度が望まれる。動作ストロークの０．００２％の
検出分解能が変位検出手段に要求されるのである。

【００１１】しかしながら、従来の精密機器搭載用の位
置・姿勢制御装置において広く用いられている、非接触
型の発振型近接センサ等を用いた場合、動作ストローク
の０．００２％という高い検出分解能を実現すること
は、困難である。

【００１２】勿論、より変位検出精度の高い変位計を用
いれば、高い検出精度を得ることはできるが、これには
コストアップが伴う。除振装置では、防振支持対象であ
る精密機器を所定姿勢に保つために、少なくとも、防振
支持対象の６自由度の運動自由度に対して、制御を施す
必要がある。従って、除振装置では、複数の、望ましく
は、６台以上の変位検出手段を用いる必要があり、高価
な測長器をこの種の分野に用いることは、できる限り回
避したい。

【００１３】また、動的または過渡的な位置および姿勢
制御性能である除振および防振性能を考慮した場合、加
速度センサや速度センサの検出精度の確保も重要であ
り、ここに説明した変位検出手段と同様の課題が発生し
ている。

【００１４】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、半導体露光装置本体等の精密機器を搭載
する位置・姿勢制御装置において、比較的廉価な振動検
出手段を用いて、その検出精度を高め、従来にはない非
常に高精度の位置・姿勢制御性能を有する装置を提供す
ることを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
すべく、本発明では、半導体露光装置本体等の精密機器
を搭載する定盤の位置・姿勢制御に用いる振動検出手
段、またはそれが配置された空間の空気の温度を迅速か
つ高精度で所定値に維持することで、振動検出手段の検
出精度を高めるようにしている。つまり、本発明の装置
は、その防振支持対象である精密機器を搭載する定盤
と、この定盤の振動を検出する振動検出手段とを備えた
位置・姿勢制御装置であって、前記振動検出手段を所定
温度範囲内に温度調節する温調手段を具備することを特
徴とする。

【００１６】ここで、防振支持対象である精密機器は、
例えば、半導体露光装置の全体または一部である。ま
た、温調手段は、例えば、振動検出手段を所定温度範囲
内に温度が調節された空気の流れの中に配置することに
より、その振動検出手段の温度を調節する。温調手段と
しては空冷と液冷とがあるが、空冷の場合は、液冷の場
合に比較して被冷却体である振動検出手段に振動を与え
ず、測定に有利である。さらに、液冷の場合は、被冷却
体の中または周囲に冷却液の流路を管などで形成する必
要があり、その点でも空冷の方が有利である。振動検出
手段は、例えば、前記定盤の基準位置に対する変位量を
検出して出力する変位検出手段である。

【００１７】振動検出手段が変位検出手段である場合、
この位置・姿勢制御装置は、前記定盤が位置すべき所定
目標位置を表わす信号と前記変位検出手段の検出信号と
の差信号である位置偏差信号に適切な補償演算を施す位
置偏差補償演算手段と、前記位置偏差補償演算手段で得
られる補償信号に基づいて前記定盤に制御力を加えるア
クチュエータとを備え、前記定盤を所定の位置・姿勢に
維持する機能を備えたものであることが望ましい。この
装置における前記変位検出手段は、所定温度範囲内に温
度が調節された空気が流されている送風路の中に配置さ
れたものであることが望ましい。

【００１８】また、この装置は、前記変位検出手段の温
度、または、前記変位検出手段が配置された空間の空気
の温度を検出して出力する温度検出手段と、所定の温度
目標値信号と前記温度検出手段の検出信号との差信号で
ある温度偏差信号に適切な補償演算を施す温度偏差補償
演算手段と、該温度偏差補償演算手段で得られる補償信
号に基づいて、前記変位検出手段が配置された空間に流
される空気の温度を調節する送風温度調節手段とを備
え、前記変位検出手段、および、該変位検出手段が配置
された空間の空気の温度を所定値に維持する機能を備え
たものであることが望ましい。

【００１９】または、この装置は、前記変位検出手段の
温度を検出して出力する温度検出手段と、前記変位検出
手段に熱を加える加熱手段と、所定の温度目標値信号と
該温度検出手段の検出信号との差信号である温度偏差信
号に適切な補償演算を施す温度偏差補償演算手段とを備
え、前記温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基
づいて該加熱手段による加熱量を調節して、前記変位検
出手段の温度を所定値に維持する機能を備えたものであ
ってもよい。この場合、前記加熱手段は、電気抵抗によ
る発熱効果を利用して前記変位検出手段に熱を加える電
気ヒータを用いることができる。

【００２０】前記変位検出手段には、電気コイルを備え
た検出ヘッドと、検出対象たる金属面と、前記電気コイ
ルのインピーダンス変動を検知して変位信号を出力する
アンプ回路とを備え、該電気コイルから発せられる磁力
線の作用により検出対象たる金属面に渦電流を発生さ
せ、その磁界の影響により生じる該電気コイルのインピ
ーダンス変動をもとに、該検出ヘッドと該検出対象との
距離の変位量を検出する、発振型近接センサを好適に用
いることができる。

【００２１】このような、半導体露光装置用の位置・姿
勢制御装置においては、前記定盤は、防振支持手段で支
持されたものであることが望ましい。また、前記定盤に
制御力を加えるアクチュエータとしては、空気ばねと、
前記空気ばねの内部圧力を電気指令信号によって調整す
る制御弁とからなる空気圧駆動式アクチュエータを好適
に用いることができ、該空気ばねは前記定盤を支持する
防振支持手段を兼ねたものとすることができる。

【００２２】また、前記変位検出手段は、前記定盤の各
部に複数台数配置されたものであり、前記定盤が位置す
べき所定目標位置を表わす信号と前記の複数台数配置さ
れた変位検出手段の検出信号とから前記定盤の並進・回
転の各運動モードごとの位置偏差信号を抽出して出力す
るモード偏差抽出手段と、モード偏差抽出手段の出力信
号に適切な補償演算を施すモード偏差補償演算手段と、
モード偏差補償演算手段で得られた補償信号を複数台数
配置された前記定盤に制御力を加えるアクチュエータに
対応させて分配する演算処理を施すモード分配演算手段
とを備え、前記定盤を所定の位置・姿勢に維持するよう
に動作する装置も本発明の範囲に含まれる。

【００２３】

【作用】変位検出手段、特に、精密機器において広く用
いられている、非接触型の発振型近接センサやレーザ測
長器は、それらが配置されている環境などの影響を受け
て、検出誤差を発生する。これらの変位検出手段は、特
に、それが存在する空間や変位検出手段自体の温度変化
により、検出誤差を発生しやすく、精密機器における変
位検出の用途でこれらを適用する場合には、この点に十
分に配慮する必要がある。

【００２４】この種の課題に対応するために、変位検出
手段のアンプ回路に温度補償回路を設けるなどして、変
位検出手段やそれが配置される空間の温度変化の影響を
その検出信号に与えないようにする技術が開発され、適
用されている。しかし、この技術を適用しても、変位検
出手段が配置される環境の温度が適切な状態に管理され
ていなければ、変位検出手段の検出信号に温度変動の影
響を及ぼしてしまう。

【００２５】半導体露光装置においては、露光装置本体
は、精密に温度・湿度が制御されたチャンバの中に設置
されているため、装置の温度環境は、通常の産業機器に
比較して非常に高い精度で管理・維持されている。しか
し、実際には装置電源投入後のウオーミングアップによ
る温度変動や、装置を構成するアクチュエータや露光光
の経路上などで発生する熱などにより、局所的な温度変
化が生じてしまう場合がある。また、変位検出手段自身
のもつ電気回路が発生する熱やそれによる空気対流など
によっても、変位検出手段自体、および、その周辺の温
度変動や温度むらが生じ、その検出信号に外乱を与えて
しまうことがある。

【００２６】通常、位置・姿勢制御系においては、必要
な位置・姿勢制御精度の１／１０以下の変位検出精度
（分解能）を確保しておくことが望ましい。例えば、動
作ストローク５ｍｍの位置・姿勢制御装置において、１
μｍの制御精度を得るためには、０．１μｍ以下の変位
検出精度が望まれる。動作ストロークの０．００２％の
検出分解能が変位検出手段に要求されるのである。変位
計の温度補償回路だけでは対応しきれない、非常に高い
検出精度が要求されているのである。

【００２７】半導体露光装置では、露光に特に大きな影
響を及ぼす、光学レンズシステムや露光用シリコンウエ
ハの存在する空間などに関して、重点的に温度調節がな
されている。例えば、特開平09-082626「投影露光装
置」では、ウエハステージの精密位置決め制御に用いる
測長手段であるレーザ干渉計の空間温度を適切な状態に
調節して、この空間の空気の温度を均質にし、温度むら
などに起因した空気の温度ゆらぎを防止してレーザ干渉
計の検出精度を高める技術が開示されている。また、特
開平11-166991「ステージ装置、露光装置およびデバイ
ス製造方法」では、同様の目的で、レーザ干渉計の一部
をなす干渉計ミラーを温度調節する技術が開示されてい
る。

【００２８】しかし、装置全体に対して高精度の温度管
理を行なうことは難しく、また、露光装置本体を支持す
る、除振装置の周辺に関しては、除振装置に構成される
アクチュエータの冷却系の他には、特に、その部位の温
度を維持することを意図した温度調節系は設けられてい
ないのが現状である。

【００２９】本発明によれば、半導体露光装置本体を搭
載する定盤の位置・姿勢制御に用いる振動検出手段の検
出精度を悪化させる、振動検出手段自体、および／また
は、それが配置された空間の空気の温度を迅速かつ高精
度で所定値に維持することで、振動検出精度を高め、従
来にはない非常に高精度の位置・姿勢制御性能を有する
除振装置である位置・姿勢制御装置を提供することが可
能になる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例を挙げて説明する。 ［実施例１］本実施例では、従来の装置に比較して非常
に高い精度で、安定的に半導体露光装置の位置・姿勢を
維持する、半導体露光装置用の位置・姿勢制御装置を開
示する。

【００３１】図２に、半導体露光装置の構成の一例を示
す。この装置は、回路パターンを露光するシリコンウエ
ハを載置したウエハステージ９４と、レチクルと呼ばれ
る回路パターンの原版を搭載するレチクルステージ９５
およびパターンの投影露光に用いる光学レンズシステム
９６とを、それぞれ、別々に防振支持する構成のもので
ある。

【００３２】図２に示す装置では、装置設置基礎１００
の上に、防振支持マウント９２ａを介して、回路パター
ンを露光するシリコンウエハを載置したウエハステージ
９４と、ウエハステージ９４を搭載するステージ定盤９
３とが設置され、また、防振支持マウント９２ｂを介し
て、レチクルステージ９５と、レチクルステージ９５に
載置されたレチクルと呼ばれる回路パターンの原版をシ
リコンウエハに投影露光するために用いる光学レンズシ
ステム９６を搭載した鏡筒定盤９７とが設置されてい
る。

【００３３】防振支持マウント９２ａ、９２ｂは、装置
設置基礎１００に直接設置するのではなく、パレットや
ベースプレートなどと称される基礎構造物９１の上に固
定されている。基礎構造物９１は、防振支持マウント９
２ａ、９２ｂそれぞれの上に搭載された機器相互、およ
び、図２では図示を省略した、防振支持マウント９２
ａ、９２ｂの上には搭載されていない、半導体露光装置
を構成する他の機器との相対位置関係を維持するための
基準として機能する。また、基礎構造物９１は、半導体
露光装置全体を載置して、一括して輸送するための基礎
部材としても機能することもある。図２では図示を省略
したが、基礎構造物９１の下には、高剛性の高さ調整機
構が設けられており、装置設置基礎１００の状況に応じ
てこれを調整することで、半導体露光装置全体の基礎と
なる基礎構造物９１を所定の姿勢に設置できるようにな
っている。

【００３４】光学レンズシステム９６は、レチクルステ
ージ９５とウエハステージ９４の間に配置される。そし
て、照明光学系９８から照射される露光光をレチクルに
当て、レチクル上の回路パターンを光学レンズシステム
９６を介してシリコンウエハに投影露光する。

【００３５】半導体露光装置は、その露光方式により一
括露光型（ステッパ）および走査露光型（スキャナ）な
どに分類される。一括露光型の装置の場合は、ウエハス
テージ９４をステップ・アンド・リピートとよばれる間
欠的な動作方式で逐次駆動しながら、ある一定の露光エ
リア、例えば、ＩＣなどの集積回路１個分のエリアを一
括して露光する。一方、走査露光型の装置の場合は、ウ
エハステージ９４とレチクルステージ９５を同期動作さ
せ、レチクル上の回路パターンをウエハ上に走査露光す
る。走査露光型の装置の場合、レチクルステージ９５
は、一括露光型の装置で必要とされるものに比較して、
大きな動作ストロークを、比較的大きな駆動力で、駆動
させられる。

【００３６】半導体露光装置では、防振支持マウントの
上に搭載された、有害振動から保護すべき機器と、防振
支持マウントには搭載されていない機器とがあり、か
つ、それら相互の位置関係を、常に、ある一定の範囲内
に維持する必要がある。図２では図示を省略したが、防
振支持マウントに搭載されていない機器としては、ウエ
ハフィーダや、レチクルチェンジャや、光源などがあ
る。

【００３７】また、図２の半導体露光装置のように防振
支持マウントに支持された構造体が２つ以上存在する半
導体露光装置においては、それらの構造体相互の位置関
係をミクロンオーダ、あるいは、サブミクロンオーダで
維持することが求められる。特に、走査露光型の半導体
露光装置の場合、これら２つの構造体の位置関係をミク
ロンオーダ、あるいは、サブミクロンオーダで、常時維
持することが、所定露光性能を確保するための前提条件
として要求される。

【００３８】本実施例では、このような厳しい要求に対
応すべく、以下に詳細に説明する、半導体露光装置用の
高精度の位置・姿勢制御装置を開示する。図１は、図２
の構成の半導体露光装置に構成される、半導体露光装置
の位置・姿勢制御装置を模式的に表した図面である。以
降、図１を用いて、本発明の第１の実施例を説明する。

【００３９】なお、図１では、防振支持手段で支持され
た構造体を１つだけ図示している。これは、図２におい
ては、防振支持マウント９２ａで支持された構造体、ま
たは、防振支持マウント９２ｂで支持された構造体のい
ずれかに対応する。ここでは、説明を容易にするため
に、１つの構造体を対象にした図１を用いて、説明を行
なう。

【００４０】また、本発明の適用範囲は、図２に示した
ような、２つ以上の構造体を別々に防振支持する半導体
露光装置に限定されない。つまり、有害振動から保護す
べき精密機器を一括してひとつの構造体に搭載し、これ
を防振支持する構成の半導体露光装置における、該構造
体の精密位置・姿勢制御手段への適用も、本発明の範囲
に含まれる。

【００４１】図１の装置は、半導体露光装置を構成する
機器６、機器６を搭載する定盤１、定盤１を装置設置基
礎７の上で防振支持する防振支持マウント２、定盤１の
基準位置に対する変位量を検出する変位検出手段３、変
位検出手段３の検出信号に基づき適切な補償演算を施す
位置補償演算手段４、位置補償演算手段４で得られた補
償信号をもとに、防振支持マウント２に構成された、定
盤１に制御力を加えるアクチュエータを駆動する駆動回
路５などから構成される。

【００４２】また、変位検出手段３が配置された空間に
所定温度範囲内に温度が調節された空気を流すための送
風ダクト１１、１３、および、変位検出手段３やそれが
配置された空間の空気の温度を適切な状態に維持すべ
く、送風ダクト１１、１３を経由して送られてきた空気
の流れを整えて変位検出手段３を温度調節された空気の
流れのなかに適切な状態に配置させるための覆いである
外装１２、１４が備えられている。変位検出手段３は、
外装１２、１４の内部に配置されている。送風ダクト１
１、１３を経由して送られてくる空気は、送風温度調節
手段１５を用いて、適切な温度に、必要な精度で、調整
・維持される。

【００４３】ここでは、後で詳細に説明するように、検
出ヘッド３０およびアンプ回路３１などから構成される
変位検出手段３を適用する場合を例に説明を行なうこと
とし、送風ダクト１１および外装１２は、検出ヘッド３
０の配置されている空間に、送風ダクト１３および外装
１４は、アンプ回路３１の配置されている空間に、それ
ぞれ、適切に温度調節された空気を流すために用いる。

【００４４】定盤１は、図２において、ウエハステージ
９４を搭載するステージ定盤９３、または、レチクルス
テージ９５と光学レンズシステム９６を搭載する鏡筒定
盤９７などに相当する。図１では、定盤１に搭載される
機器は、機器６として、簡略的に示している。

【００４５】図３は、防振支持マウント２の一構成例を
示したものである。定盤１を鉛直支持する場合を例に示
してある。この防振支持マウント２は、空気ばね２１、
空気タンク２２、空気配管２３および制御弁２４などか
らなる。空気ばね２１は、空気タンク２２と連通して構
成されており、空気ばね２１および空気タンク２２には
空気が充填される。空気ばね２１および空気タンク２２
には、空気配管２３を介して制御弁２４が接続されてい
る。制御弁２４は、空気ばね２１および空気タンク２２
への空気の給気・排気量を調整して、空気ばね２１およ
び空気タンク２２内の圧力を制御する弁である。この弁
は、電気的信号に従って制御されるもので、一般に、サ
ーボバルブ、電空比例弁などと呼ばれるものである。

【００４６】この防振支持マウント２は、制御弁２４を
調整して空気ばね２１の内部圧力を制御することによ
り、定盤１に制御力を加えるアクチュエータとして機能
する。また、空気ばね２１は、装置設置基礎７上で定盤
１を支持するための防振支持機構としても機能する。な
お、図３では図示しない、空気ばね２１以外の防振支持
機構を併用して、防振支持マウント２を構成してもよ
い。

【００４７】図１の変位検出手段３としては、電気コイ
ルを備えた検出ヘッド３０と、検出対象たる金属面と、
前記電気コイルのインピーダンス変動を検知して変位信
号を出力するアンプ回路３１とを備え、検出ヘッド３０
に備えられた電気コイルから発せられる磁力線の作用に
より検出対象たる金属面に渦電流を発生させ、その磁界
の影響により生じる該電気コイルのインピーダンス変動
をもとに、検出ヘッド３０と該検出対象との変位量を検
出する、発振型近接センサを好適に用いることができ
る。半導体露光装置を搭載する除振装置または位置・姿
勢制御装置で必要とされる変位検出分解能は、数ミクロ
ンからサブミクロン程度であることが一般的で、この種
の用途では、発振型近接センサを好適に用いることがで
きる。

【００４８】図４は、検出ヘッド３０周辺の構成を示
す。検出ヘッド３０は、検出対象となる金属面３０ａと
対向して配置される。検出ヘッド３０には図示を省略し
た電気コイルが備えられ、この電気コイルから発せられ
る磁力線の作用により検出対象たる金属面３０ａに渦電
流を発生させ、その磁界の影響により生じる該電気コイ
ルのインピーダンス変動をもとに、検出ヘッド３０と金
属面３０ａとの間の、図４においてｄで示された部分の
距離を検出する。変位に相当する信号は、検出ヘッド３
０に備えられた電気コイルのインピーダンス変動をもと
に、アンプ回路３１で生成・出力される。

【００４９】図４の構成では、金属面３０ａは、定盤１
またはそれに剛に締結された部材に、検出ヘッド３０
は、変位測定基準、例えば、防振支持マウント２のうち
の装置設置基礎７に剛に締結されている部分に取付けら
れている。このような構成にすることによって、変位測
定基準位置に対する定盤１の変位量を検出することがで
きる。

【００５０】本実施例の装置は、このような変位検出手
段が配置された空間に、前述の送風ダクト１１、１３お
よび外装１２、１４を用いて、所定温度範囲内に温度が
調節された空気を流し、変位検出手段が温度調節された
空気の流れのなかに適切な状態に配置されるようにす
る。

【００５１】次に、図１の装置の動作を説明する。図１
の装置は、定盤１の所定基準位置に対する変位量を高い
精度で維持すべく、前述のように構成・配置した変位検
出手段３を用いて、定盤１の所定基準位置に対する変位
量を検出し、位置・姿勢制御を行なう。

【００５２】変位検出手段３は、検出ヘッド３０および
アンプ回路３１などからなるが、検出ヘッド３０は、送
風ダクト１１および外装１２を用いて、また、アンプ回
路３１は、送風ダクト１３および外装１４を用いて、そ
れぞれ、適切に温度調節された空気が流されている空間
に配置されている。つまり、検出ヘッド３０やアンプ回
路３１自体や、それらが配置された空間には、変位検出
精度に悪影響を及ぼす温度変動や温度むらなどが発生し
にくい状態にある。従って、定盤１の所定基準位置に対
する変位量を非常に高い精度で検出できる。

【００５３】このように構成された変位検出手段３にお
いて、非常に高い精度で検出された定盤１の基準位置に
対する変位の検出信号は、位置補償演算手段４に送られ
る。位置補償演算手段４では、定盤１を所定の目標位置
維持すべく、所定の位置目標値信号Ｒｐと変位検出手段
３で検出された定盤１の基準位置に対する変位の検出信
号との差信号である位置偏差信号を算出し、この信号に
対して、位置偏差補償演算手段４１にて、適切な補償演
算を施す。位置偏差補償演算手段４１では、ＰＩＤ補償
器などの補償演算手段を適用することができる。本実施
例において、定盤１の位置を精密に制御するためには、
定盤１を維持すべき所定の目標位置に対して偏差なく位
置させるべく、積分演算を含む補償演算を実施すること
が必須である。

【００５４】位置補償演算手段４は、この位置偏差補償
演算手段４１で得た補償信号を出力し、これを駆動回路
５へ送る。駆動回路５は、位置補償演算手段４で得た補
償信号をもとに、防振支持マウント２に構成された、定
盤１に制御力を加えるアクチュエータを駆動する。この
ような動作により、定盤１は、所定位置に、高精度で維
持・制御される。

【００５５】このように本実施例の装置では、変位検出
手段３やそれが配置されている空間の空気の温度が適切
な状態に調節・管理されている。そのため、変位検出手
段の配置されている空間の周辺に発熱体の作用や温度変
動があっても、変位検出手段３自体、および、それが配
置されている空間の温度変動を非常に小さいものにする
ことができる。

【００５６】つまり、本実施例の装置では、変位検出手
段自体、および、それが配置されている空間の空気の温
度の変動を可能な限り抑制することによって非常に高い
変位検出精度を実現した変位検出手段を、半導体露光装
置本体を搭載する定盤の位置・姿勢制御に用いている。
従って、半導体露光装置本体の位置・姿勢を非常に高い
精度で制御することができる。

【００５７】変位検出原理の異なる、より高い検出精度
を有する変位検出手段を用いれば、位置・姿勢の制御精
度を高めることは可能であるが、これにはコストアップ
がともなう。一方、本実施例の装置によれば、半導体露
光装置のなかで容易に確保することができる、温度調節
された空気を用いて、変位検出手段の検出精度を低下さ
せる大きな要因となる、温度変動を抑制するため、発振
型近接センサなど、既に利用されているタイプの変位検
出手段を用いても、従来よりも、変位検出精度を高める
ことができ、より精密な位置・姿勢制御を行なうことが
できる。

【００５８】なお、ここでは、１台の防振支持マウント
２を対象として、制御構成の一例を説明したが、定盤１
は、通常、３台以上の防振支持マウント２で支持され
る。その場合は、ここに説明したような制御構成・動作
を、各防振支持マウント２で実現すればよいことはいう
までもない。

【００５９】また、半導体露光装置用の防振支持マウン
トは、本実施例で説明した位置・姿勢制御のための構成
に加えて、加速度センサや、電磁アクチュエータなどを
用いて、能動的に振動制御を行なう構成を備えているこ
とが多い。このような装置における位置・姿勢制御系に
おいて、ここで説明した装置と同様の構成を採用した場
合も、本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

【００６０】［実施例２］本発明の第２の実施例とし
て、ここでは、変位検出手段に、変位検出手段自体の温
度を検出する温度検出手段と、変位検出手段を加熱する
手段を備え、これらを利用して、より高精度に変位検出
手段の温度を調節して、変位検出精度を高めた例を説明
する。

【００６１】本実施例は、図５を用いて説明する。な
お、本実施例で説明する装置と、実施例１で説明した装
置との相違点は、本実施例における変位検出手段は、変
位検出手段自体の温度を検出する温度検出手段と変位検
出手段に熱を加える加熱手段とを備え、これらを利用し
て、変位検出手段の温度を調節する機能を備えている点
である。これ以外の構成要素やその動作は、本実施例と
実施例１とで同じであるので説明を省略する。以下、実
施例１とは構成・動作の異なる変位検出手段について説
明を行なう。

【００６２】本実施例で開示する装置では、実施例１で
説明した変位検出手段３の代わりに、変位検出手段３ｂ
を用いている。変位検出手段３ｂは、実施例１における
変位検出手段３と同様、送風ダクト１１、１３、外装１
２、１４、および、送風温度調節手段１５を用いて、変
位検出手段３ｂやそれが配置された空間の空気の温度を
適切な状態に維持するように構成している。変位検出手
段３ｂには、実施例１で説明した装置と同様、発振型近
接センサを基本としたものを用いることとして、説明を
行なう。つまり、変位検出手段３ｂは、電気コイルを備
えた検出ヘッド３０ｂと、検出対象たる金属面と、前記
電気コイルのインピーダンス変動を検知して変位信号を
出力するアンプ回路３１ｂとを備え、検出ヘッド３０ｂ
に備えられた電気コイルから発せられる磁力線の作用に
より検出対象たる金属面に渦電流を発生させ、その磁界
の影響により生じる該電気コイルのインピーダンス変動
をもとに、該検出ヘッドと該検出対象との変位量を検出
する構成のものとして説明する。

【００６３】本実施例で開示する装置では、変位検出手
段３ｂを構成する、検出ヘッド３０ｂおよびアンプ回路
３１ｂのそれぞれに対して温度調節系を構成して、変位
検出精度を高めるようにしている。以下、検出ヘッド３
０ｂ、アンプ回路３１ｂ、それぞれの温度調節系につい
て説明を行なう。

【００６４】まず、検出ヘッド３０ｂの温度調節系につ
いて説明する。図６は、検出ヘッド３０ｂ周辺の構成を
示す。検出ヘッド３０ｂは、検出対象となる金属面３０
ａと対向して配置されている。検出ヘッド３０ｂには図
示を省略した電気コイルが備えられ、この電気コイルか
ら発せられる磁力線の作用により検出対象たる金属面に
渦電流を発生させ、その磁界の影響により生じる該電気
コイルのインピーダンス変動をもとに、検出ヘッド３０
ｂと金属面３０ａとの間の、図６においてｄで示された
部分の距離を検出する。変位に相当する信号は、検出ヘ
ッド３０ｂに備えられた電気コイルのインピーダンス変
動をもとに、アンプ回路３１ｂで生成・出力される。

【００６５】図６の構成では、金属面３０ａは定盤１、
または、それに剛に締結された部材に、検出ヘッド３０
ｂは、変位測定基準、例えば、防振支持マウント２のう
ちの装置設置基礎７に剛に締結されている部分に取付け
られている。このような構成にすることによって、変位
測定基準位置に対する定盤１の変位量を検出することが
できる。

【００６６】また、検出ヘッド３０ｂは、図６に示すよ
うに、検出ヘッド３０ｂの温度を検出するヘッド温度検
出手段３２ａ、および、検出ヘッド３０ｂを加熱するヘ
ッド加熱手段３３ａを備えている。ヘッド温度検出手段
３２ａ、ヘッド加熱手段３３ａは、以下に詳細に説明す
る、検出ヘッド３０ｂの温度調節に用いる。

【００６７】ヘッド温度検出手段３２ａの検出信号は、
図５に示す、温度補償演算手段３５ａに送られる。温度
補償演算手段３５ａでは、検出ヘッド３０ｂの所定温度
目標値に相当する信号Ｒｔａとヘッド温度検出手段３２
ａで得られた検出ヘッド３０ｂの温度検出信号との差信
号、つまり、温度偏差信号を算出し、温度偏差補償演算
手段３６ａにて、この信号に適切な補償演算を施す。温
度目標値信号Ｒｔａは、検出ヘッド３０ｂやその設置環
境の熱的条件、特に、検出ヘッド内の電気回路からの発
熱を考慮し、平衡状態における温度として適切な値を予
め確定して設定する。温度偏差補償演算手段３６ｂとし
ては、通常、ＰＩＤ調節器、あるいは、ＰＩ調節器が用
いられる。ここでは、温度調節対象である検出ヘッド３
０ｂの温度を一定の値に高精度で維持するために、積分
（Ｉ）補償を備えた調節器を用いることが望ましい。

【００６８】温度補償演算手段３５ａは、温度偏差補償
演算手段３６ａで得られた補償信号を出力する。この補
償信号は、ヘッド加熱手段３３ａを制御する加熱アンプ
回路３４ａに送られる。加熱アンプ回路３４ａは、温度
補償演算手段３５ａで得られた補償信号に基づいて、ヘ
ッド加熱手段３３ａの発熱量を調節し、検出ヘッド３０
ｂの温度を所定値に維持するように作用する。

【００６９】なお、このような検出ヘッドの温度調節系
を構成するにあたっては、温度目標値Ｒｔａを、ダクト
１１および外装１２を介して送られる空気の温度よりや
や高めに設定しておくとよい。検出ヘッド３０ｂには電
気コイルが構成されているため、ヘッド加熱手段３３ａ
を動作させなくても、該電気コイルの発熱により、検出
ヘッド３０ｂの温度は周辺の空気の温度よりやや高い温
度で平衡状態に達するためである。また、このような設
定にしておけば、検出ヘッド３０ｂの温度が温度目標値
Ｒｔａより高くなっても、ヘッド加熱手段３３ａの発熱
量を小さく抑えることでこの部位の温度を下げることが
できる。温度調節された空気の温度が、温度目標値Ｒｔ
ａより低いためである。検出ヘッド３０ｂの温度調節系
は、以上のようにして構成し、動作させる。

【００７０】次に、アンプ回路３１ｂの温度調節系につ
いて説明する。図７は、アンプ回路３１ｂ周辺の構成を
示す。アンプ回路３１ｂは、図７に示すように、アンプ
回路３１ｂの温度を検出するアンプ温度検出手段３２
ｂ、および、アンプ回路３１ｂを加熱するアンプ加熱手
段３３ｂを備える。

【００７１】アンプ温度検出手段３２ｂの検出信号は、
図５に示す温度補償演算手段３５ｂに送られる。温度補
償演算手段３５ｂでは、アンプ回路３１ｂの所定温度目
標値に相当する信号Ｒｔｂとアンプ温度検出手段３２ｂ
で得られたアンプ回路３１ｂの温度検出信号との差信
号、つまり、温度偏差信号を算出し、温度偏差補償演算
手段３６ｂにて、この信号に適切な補償演算を施す。温
度目標値信号Ｒｔｂは、アンプ回路３１ｂやその配置環
境の熱的条件、特に、アンプ回路からの電気的発熱を考
慮し、平衡状態における温度として適切な値を予め確定
して設定する。温度偏差補償演算手段３６ｂとしては、
通常、ＰＩＤ調節器、あるいは、ＰＩ調節器が用いられ
る。ここでは、温度調節対象であるアンプ回路３１ｂの
温度を一定の値に高精度で維持するために、積分（Ｉ）
補償を備えた調節器を用いることが望ましい。

【００７２】温度補償演算手段３５ｂは、温度偏差補償
演算手段３６ｂで得られた信号を出力し、この信号は、
アンプ加熱手段３３ｂを制御する加熱アンプ回路３４ｂ
に送られる。加熱アンプ回路３４ｂは、温度補償演算手
段３５ｂで得られた補償信号に基づいて、アンプ加熱手
段３３ｂの発熱量を調節し、アンプ回路３１ｂの温度を
所定値に維持するように作用する。

【００７３】アンプ回路の温度目標値Ｒｔｂの設定に関
しても、検出ヘッドの温度調節系と同様に、ダクト１３
および外装１４を介して送られる空気の温度よりやや高
めに設定しておくとよい。アンプ回路３１ｂの温度調節
系は、以上のようにして構成し、動作させる。

【００７４】なお、以上に説明した温度調節系で用いる
ヘッド加熱手段３３ａ、アンプ加熱手段３３ｂには、電
気抵抗による発熱効果を利用した電気ヒータなどを用い
ることができる。また、ここでは、検出ヘッド３０ｂと
アンプ回路３１ｂの双方の温度調節系を個別に説明した
が、これらを両方適用した構成にしてもよいし、もちろ
ん、検出ヘッドとアンプ回路のいずれか一方にのみ温度
調節系を構成してもよい。

【００７５】以上、説明したように、本実施例で開示し
た装置は、変位検出手段自体の温度を検出し、その検出
信号に基づいて、変位検出手段の温度を精度よく維持す
る機能を有する。そのために、変位検出手段の温度を、
従来の半導体露光装置搭載用の精密位置・姿勢制御装置
よりも、また、実施例１で説明した装置よりも、精密に
調節・維持することができ、よって、このような変位検
出手段を用いて位置・姿勢制御を行なうことにより、温
度変動による変位検出値の変動も小さく抑制できて、非
常に高い変位検出精度、および、位置・姿勢制御性能を
実現することが可能となる。

【００７６】また、変位検出手段は、電源投入後に電気
的な発熱によって温度上昇が発生し、変位検出手段が配
置された空間の空気の温度より若干高い温度で熱的な平
衡状態に達して、温度が安定するが、本実施例が開示す
る装置において、所定温度目標値Ｒｔａ、Ｒｔｂを、こ
のような平衡状態における温度に設定すれば、温度調節
系の動作によって、より迅速に熱的な平衡状態に達する
ようにすることができる。つまり、変位検出手段のウオ
ーミングアップ時間の短縮にも効果的である。

【００７７】なお、ここでは、図５を用いて、１台の防
振支持マウント２の対象として、制御構成の例を説明し
たが、定盤１は、通常、３台以上の防振支持マウント２
で支持される。その場合は、ここに説明したような制御
構成・動作を、各防振支持マウント２で実現すればよい
ことはいうまでもない。

【００７８】また、半導体露光装置用の防振支持マウン
トは、本実施例で説明した位置・姿勢制御のための構成
に加えて、加速度センサや、電磁アクチュエータなどを
用いて、能動的に振動制御を行なう構成を備えているこ
とが多い。このような装置における位置・姿勢制御系に
おいて、ここで説明した装置と同様の構成を採用した場
合も、本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

【００７９】［実施例３］実施例２では、変位検出手段
自体の温度を検出し、この検出信号をもとに、変位検出
手段を加熱する手段を用いて、その温度を調節する装置
を開示した。本実施例では、この実施例２の変形例とし
て、変位検出手段を加熱する手段の代わりに、該変位検
出手段の存在する空間に流される空気の温度を調節する
ことで、変位検出手段、および、それが存在する空間の
空気の温度を所定値に維持する装置の構成例を開示す
る。

【００８０】本実施例は図８を用いて説明する。なお、
本実施例で説明する装置と、実施例２で説明した装置と
の相違点は、本実施例における変位検出手段は、変位検
出手段を加熱する手段を、それ自身に備えていない点で
ある。変位検出手段の温度を検出する手段をはじめ、こ
れ以外の構成要素やその動作は、本実施例と実施例１お
よび実施例２と、基本的には同じであるので説明を省略
する。

【００８１】本実施例で開示する装置は、実施例２で説
明した変位検出手段３ｂの代わりに、変位検出手段３ｃ
を用いている。変位検出手段３ｃには、実施例２と同
様、発振型近接センサを基本としたものを用いることと
して、説明を行なう。

【００８２】つまり、変位検出手段３ｃは、電気コイル
を備えた検出ヘッド３０ｃと、検出対象たる金属面と、
前記電気コイルのインピーダンス変動を検知して変位信
号を出力するアンプ回路３１ｃとを備え、検出ヘッド３
０ｃに備えられた電気コイルから発せられる磁力線の作
用により検出対象たる金属面に渦電流を発生させ、その
磁界の影響により生じる該電気コイルのインピーダンス
変動をもとに、該検出ヘッドと該検出対象との変位量を
検出する構成のものとして説明する。

【００８３】本実施例で開示する装置では、変位検出手
段３ｃを構成する、検出ヘッド３０ｃおよびアンプ回路
３１ｃのそれぞれに対して温度調節系を構成して、変位
検出精度を高めるようにしている。以下、検出ヘッド３
０ｃ、アンプ回路３１ｃ、それぞれの温度調節系につい
て説明を行なう。

【００８４】まず、検出ヘッド３０ｃの温度調節系につ
いて説明する。図９には、検出ヘッド３０ｃ周辺の構成
を示す。図９において、検出ヘッド３０ｃは、検出対象
となる金属面３０ａと対向して配置されている。検出ヘ
ッド３０ｃが、実施例２で説明した検出ヘッド３０ｂと
異なる点は、検出ヘッド３０ｃには、その温度を検出す
るヘッド温度検出手段３２ｃを備えているが、検出ヘッ
ド３０ｃを加熱する手段は備えていないことである。

【００８５】本実施例で開示する装置においては、ヘッ
ド温度検出手段３２ｃの検出信号は、図８に示す温度補
償演算手段３５ｃに送られる。温度補償演算手段３５ｃ
では、検出ヘッド３０ｃの所定温度目標値に相当する信
号Ｒｔｃとヘッド温度検出手段３２ｃで得られた検出ヘ
ッド３０ｃの温度検出信号との差信号、つまり、温度偏
差信号を算出し、温度偏差補償演算手段３６ｃにて、こ
の信号に適切な補償演算を施す。温度偏差補償演算手段
３６ｃとしては、実施例２の検出ヘッドの温度調節制御
系と同様、ＰＩＤ調節器、あるいは、ＰＩ調節器が用い
ることができる。

【００８６】温度補償演算手段３５ｃは、温度偏差補償
演算手段３６ｃで得られた補償信号を出力する。この補
償信号は、ダクト１１および外装１２を通して、検出ヘ
ッド３０ｃが存在する空間に流される空気の温度を調節
する、送風温度調節手段１５に送られる。送風温度調節
手段１５は、温度補償演算手段３５ｃで得られた補償信
号に基づき、ダクト１１および外装１２を通して、検出
ヘッド３０ｃが存在する空間に流される空気の温度を調
節し、検出ヘッド３０ｃ、およびそれが配置された空間
の空気の温度を所定値に維持するように作用する。検出
ヘッド３０ｃの温度調節系は、以上のようにして構成
し、動作させる。

【００８７】次に、アンプ回路３１ｃの温度調節系につ
いて説明する。図１０には、アンプ回路３１ｃ周辺の構
成を示す。図１０において、アンプ回路３１ｃは、アン
プ回路３１ｃの温度を検出するアンプ温度検出手段３２
ｄを備える。但し、実施例２で説明したアンプ回路３１
ｂと異なり、アンプ回路３１ｃは、アンプ回路自体を加
熱する手段は備えていない。

【００８８】アンプ温度検出手段３２ｄの検出信号は、
図８に示す温度補償演算手段３５ｄに送られる。温度補
償演算手段３５ｄでは、アンプ回路３１ｃの所定温度目
標値に相当する信号Ｒｔｄとアンプ温度検出手段３２ｄ
で得られたアンプ回路３１ｃの温度検出信号との差信
号、つまり、温度偏差信号を算出し、温度偏差補償演算
手段３６ｄにて、この信号に適切な補償演算を施す。温
度偏差補償演算手段３６ｄとしては、ＰＩＤ調節器、あ
るいは、ＰＩ調節器が用いることができる。

【００８９】温度補償演算手段３５ｄは、温度偏差補償
演算手段３６ｄで得られた補償信号を出力する。この補
償信号は、ダクト１３および外装１４を通して、アンプ
回路３１ｃが存在する空間に流される空気の温度を調節
する、送風温度調節手段１５に送られる。送風温度調節
手段１５は、温度補償演算手段３５ｄで得られた補償信
号に基づき、ダクト１３および外装１４を通して、アン
プ回路３１ｃが存在する空間に流される空気の温度を調
節し、アンプ回路３１ｃ、およびそれが配置された空間
の空気の温度を所定値に維持するように作用する。アン
プ回路３１ｃの温度調節系は、以上のようにして構成
し、動作させる。

【００９０】以上の説明では、ヘッド温度検出手段３２
ｃ、アンプ温度検出手段３２ｄを、それぞれ検出ヘッド
３０ｃ、アンプ回路３１ｃに取付け、その温度を検出す
るようにしたが、これに代わって、ヘッド温度検出手段
３２ｃ、アンプ温度検出手段３２ｄを、それぞれ検出ヘ
ッド３０ｃ、アンプ回路３１ｃの配置された空間の空気
の温度を検出するようにし、該空間に流される空気の温
度を調節するように制御系を構成してもよい。

【００９１】また、ここでは、検出ヘッド３０ｃ周辺と
アンプ回路３１ｃ周辺との双方の温度調節系を個別に説
明したが、これらを両方適用した構成にしてもよいし、
もちろん、検出ヘッド周辺とアンプ回路周辺のいずれか
一方にのみ温度調節系を構成してもよい。

【００９２】以上、説明したように、本実施例で開示す
る装置は、変位検出手段、または、それが配置されてい
る空間の空気の温度を検出し、その検出信号に基づい
て、変位検出手段やそれが配置された空間の空気の温度
を精度よく維持する機能を有する。そのために、変位検
出手段の温度を、従来の半導体露光装置搭載用の精密位
置・姿勢制御装置よりも、また、実施例１で説明した装
置よりも、精密に調節・維持することができ、よってこ
のような変位検出手段を用いて位置・姿勢制御を行なう
ことにより、温度変動による変位検出値の変動も小さく
抑制できて、非常に高い変位検出精度、および、位置・
姿勢制御性能を実現することが可能となる。

【００９３】また、その上に、変位検出手段の温度を変
化させる手段として、送風温度調節手段を用いているた
め、実施例２で開示した装置のように加熱手段を変位検
出手段に備える必要がなく、実施例２の装置に比較し
て、より簡単な構成の装置とすることができる。もちろ
ん、本実施例で開示した装置に、実施例２で開示したよ
うな、検出ヘッド、アンプ回路の温度検出手段、加熱手
段を構成して、それらの温度調節を行なう構成をあわせ
て適用することも可能であることはいうまでもない。

【００９４】［実施例４］実施例１〜３では、変位検出
手段の検出信号に基づいた定盤の位置・姿勢制御を、個
別の防振支持マウントごとに行なうような構成として説
明を行なったが、定盤の位置・姿勢制御系は、定盤の並
進・回転などの運動モードに対応させて構成することが
望ましい。

【００９５】この場合の位置・姿勢制御装置の構成例
を、図１１を参照して、以下に説明する。なお、図１１
では、鉛直方向の変位検出手段３９ａ、３９ｂ、３９ｃ
を用いて、定盤１の鉛直方向並進（Ｚ）、および、水平
軸まわり回転方向（θＸ、θＹ）の３自由度の位置・姿
勢の制御を行なう装置を説明するが、水平面内の３自由
度運動（Ｘ、Ｙ、θＺ）、あるいは、定盤１の剛体６自
由度運動モードの制御も同様に行なうことができること
は、いうまでもない。

【００９６】さて、本実施例で開示する装置は、図１１
に示すように、定盤１各部に配置された複数の変位検出
手段３９ａ、３９ｂ、３９ｃの検出信号に基づき、モー
ド偏差抽出手段８１で、定盤１の並進・回転などの運動
モード、例えば、Ｚ、θＸ、θＹ、各方向ごとの位置偏
差に相当する信号を抽出し、抽出した各運動モードごと
の信号に対して、モード別補償演算手段８２で、各運動
モードごとに補償演算を施すような構成とする。

【００９７】変位検出手段３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、
実施例１〜３と同様の構成とする。つまり、これらの変
位検出手段を、所定温度範囲内に温度が調節された空気
の流れの中に配置する、あるいは、それに加えて、変位
検出手段自体、または、それが配置された空間の空気の
温度を能動的に、所定値に調節するような構成とする。

【００９８】モード偏差抽出手段８１は、変位検出手段
３９ａ、３９ｂ、３９ｃの検出方向や幾何配置に基づい
て決定される変換式などに従って、定盤１の並進・回転
などの運動モードごとの変位目標値と、変位検出手段３
９ａ、３９ｂ、３９ｃの検出信号とから、各運動モード
ごとの位置偏差を算出するように構成する。

【００９９】そして、モード別補償演算手段８２で得た
各運動モードごとの位置偏差の補償信号を、モード分配
演算手段８３を介して定盤各部に配置された複数の防振
支持マウント２９ａ、２９ｂ、２９ｃに構成されるアク
チュエータに分配して、定盤１の並進・回転などの運動
モードごとの作用力を発生させ、定盤を所定の位置・姿
勢に精度よく維持するように作用させる。

【０１００】このような構成にすると、定盤の位置・姿
勢制御を、定盤の運動自由度ごとに行なうことができる
ため、位置・姿勢制御系における位置偏差補償演算手段
での制御パラメータの設計を見通しよく行なうことがで
き、良好な位置・姿勢制御性能を容易に実現できる。そ
の上、この装置では、実施例１〜３で説明したような構
成の変位検出手段を用いている。つまり、変位検出手段
やそれが配置されている空間の空気の温度が、所望の状
態に、非常に高い精度で維持される。そのために、変位
検出精度を、従来のこの種の装置よりも高くすることが
でき、非常に高い精度の制御精度を有する位置・姿勢制
御装置を実現することができる。

【０１０１】なお、上述においては、主に、振動検出手
段が変位検出手段である場合について説明したが、振動
検出手段が加速度センサや速度センサである場合も本発
明を適用することができ、その場合も、位置・姿勢制御
の精度を従来のものより向上させることができる。

【０１０２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明が開示す
る装置では、変位検出手段等の振動検出手段やそれが配
置されている空間の空気の温度が適切な状態に調節・管
理されている。そのため、振動検出手段の配置されてい
る空間の周辺に発熱体の作用や温度変動があっても、振
動検出手段自体、および／または、それが配置されてい
る空間の空気の温度変動を非常に小さいものにすること
ができる。

【０１０３】つまり、本発明が開示する装置では、振動
検出手段自体、および／または、それが配置されている
空間の空気の温度の変動を可能な限り抑制することによ
って非常に高い検出精度を実現した振動検出手段を、精
密機器、例えば半導体露光装置本体を搭載する定盤の位
置・姿勢制御に用いている。従って、半導体露光装置本
体の位置・姿勢を非常に高い精度で制御することができ
る。

【０１０４】変位検出原理の異なる、より高い検出精度
を有する変位検出手段を用いれば、位置・姿勢の制御精
度を高めることは可能であるが、これにはコストアップ
がともなう。一方、本発明が開示した装置によれば、半
導体露光装置のなかで容易に確保できる、温度調節され
た空気を用いて、変位検出手段のような振動検出手段の
検出精度を低下させる大きな要因となる、温度変動を抑
制できる。そのため、発振型近接センサなど、既に利用
されているタイプの変位検出手段を用いても、従来より
も、変位検出精度を高めることができ、より精密な位置
・姿勢制御を行なうことができる。

【０１０５】また、実施例２や３で開示した装置のよう
に、変位検出手段、または、それが配置されている空間
の空気の温度を検出し、その検出信号に基づいて、変位
検出手段やそれが配置された空間の空気の温度を精度よ
く維持するような構成にすれば、変位検出手段の温度
を、さらに精密に調節・維持することができ、よって、
温度変動による変位検出値の変動も小さく抑制できて、
非常に高い変位検出精度、および、位置・姿勢制御性能
を実現することが可能となる。また、変位検出手段は、
電源投入後に電気的な発熱によって温度上昇が発生し、
変位検出手段が配置された空間の空気の温度より若干高
い温度で熱的な平衡状態に達して、温度が安定するが、
変位検出手段自体が温度調節機能を備えていれば、より
迅速に熱的な平衡状態に達するようにすることができ
る。つまり、変位検出手段のウオーミングアップ時間の
短縮にも効果的である。

【０１０６】さらに、振動検出手段、例えば変位検出手
段の検出信号に基づいた定盤の位置・姿勢制御系を、定
盤の並進・回転などの運動モードに対応させて構成すれ
ば、位置・姿勢制御系における位置偏差補償演算手段で
の制御パラメータの設計を見通しよく行なうことがで
き、良好な位置・姿勢制御性能を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る位置・姿勢制御
装置の構成を表わす図面である。

【図２】 半導体露光装置の一構成例を表わす図面であ
る。

【図３】 図１における防振支持マウントの構成例を表
わす図面である。

【図４】 図１における検出ヘッド部分の構成を説明す
る図面である。

【図５】 本発明の第２の実施例の構成を表わす図面で
ある。

【図６】 図５における検出ヘッド部分の構成を説明す
る図面である。

【図７】 図５におけるアンプ回路部分の構成を説明す
る図面である。

【図８】 本発明の第３の実施例の構成を表わす図面で
ある。

【図９】 図８における検出ヘッド部分の構成を説明す
る図面である。

【図１０】 図８におけるアンプ回路部分の構成を説明
する図面である。

【図１１】 本発明の第４の実施例の構成を表わす図面
である。

【符号の説明】

１：定盤、２：防振支持マウント、３，３ｂ，３ｃ：変
位検出手段、４：位置補償演算手段、４１：位置偏差補
償演算手段、５：駆動回路、６：機器、７：装置設置基
礎、１１，１３：ダクト、１２，１４：外装、１５：送
風温度調節手段、２１：空気ばね、２２：空気タンク、
２３：空気配管、２４：制御弁、２９ａ，２９ｂ，２９
ｃ：防振支持マウント、３０，３０ｂ，３０ｃ：検出ヘ
ッド、３０ａ：検出対象金属面、３１，３１ｂ，３１
ｃ：アンプ回路、３２ａ，３２ｃ：ヘッド温度検出手
段、３２ｂ，３２ｄ：アンプ温度検出手段、３３ａ：ヘ
ッド加熱手段、３３ｂ：アンプ加熱手段、３４ａ，３４
ｂ：加熱アンプ回路、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５
ｄ：温度補償演算手段、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６
ｄ：温度偏差補償演算手段、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ：
変位検出手段、８１：モード偏差抽出手段、８２：モー
ド別補償演算手段、８３：モード分配演算手段、９１：
基礎構造物、９２ａ，９２ｂ：防振支持マウント、９
３：ステージ定盤、９４：ウエハステージ、９５：レチ
クルステージ、９６：光学レンズシステム、９７：鏡筒
定盤、９８：照明光学系、９９：定盤、１００：装置設
置基礎。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｄ 23/00 Ｇ０５Ｄ 23/00 Ｄ ５Ｈ３２３ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ 21/68 21/30 ５０３Ｆ Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA00 CA26 DA01 DC08 DD02 GA03 GA33 KA01 NA06 3J048 AA06 AB08 AD01 BE02 DA01 EA13 5F031 CA02 HA53 HA55 JA01 JA17 JA45 JA46 KA07 KA08 LA06 MA27 NA01 5F046 AA23 DB04 5H303 AA06 BB03 BB09 BB12 BB20 CC10 DD01 DD08 DD21 EE04 FF04 GG07 HH02 JJ08 KK02 KK03 KK04 QQ06 5H323 AA05 BB01 CA08 CB25 CB35 DA07 DB09 EE01 FF06 GG04 JJ07 KK07 LL01 LL02 LL03 LL11 MM06 NN03

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精密機器を搭載する定盤と、該定盤の振
   動を検出する振動検出手段とを備えた位置・姿勢制御装
   置であって、前記振動検出手段を所定温度範囲内に温度
   調節する温調手段を具備することを特徴とする位置・姿
   勢制御装置。
2. 【請求項２】 前記温調手段は、前記振動検出手段を中
   に配置した送風路を備え、所定温度範囲内に温度が調節
   された空気を該送風路に流すものであることを特徴とす
   る請求項１に記載の位置・姿勢制御装置。
3. 【請求項３】 前記振動検出手段は、前記定盤の基準位
   置に対する変位量を検出して出力する変位検出手段であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の位置・姿
   勢制御装置。
4. 【請求項４】 前記温調手段は、 前記振動検出手段の温度または該振動検出手段が配置さ
   れた空間の空気の温度を検出して出力する温度検出手段
   と、 所定の温度目標値信号と前記温度検出手段の検出信号と
   の差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す温
   度偏差補償演算手段と、 前記振動検出手段が配置された空間に流される空気の温
   度を前記温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基
   づいて調節する送風温度調節手段とを備え、 前記振動検出手段の温度または該振動検出手段が配置さ
   れた空間の空気の温度を所定値に維持するものであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の位
   置・姿勢制御装置。
5. 【請求項５】 前記温調手段は、 前記振動検出手段に熱を加える加熱手段と、 所定の温度目標値信号と前記温度検出手段の検出信号と
   の差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す第
   ２の温度偏差補償演算手段と、 前記振動検出手段の温度を所定値に維持するために前記
   第２の温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基づ
   いて前記加熱手段による加熱量を調節する加熱量調節手
   段とをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の
   位置・姿勢制御装置。
6. 【請求項６】 前記温調手段は、 前記振動検出手段の温度を検出して出力する温度検出手
   段と、 前記振動検出手段に熱を加える加熱手段と、 所定の温度目標値信号と該温度検出手段の検出信号との
   差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す温度
   偏差補償演算手段と、 前記温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基づい
   て前記加熱手段による加熱量を調節する加熱量調節手段
   とを備え、 前記振動検出手段の温度を所定値に維持するものである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
   位置・姿勢制御装置。
7. 【請求項７】 前記変位検出手段は、電気コイルを備え
   た検出ヘッドと、検出対象たる金属面と、前記電気コイ
   ルのインピーダンス変動を検知して変位信号を出力する
   アンプ回路とを備え、該電気コイルから発せられる磁力
   線の作用により検出対象たる金属面に渦電流を発生さ
   せ、その磁界の影響により生じる該電気コイルのインピ
   ーダンス変動をもとに、該検出ヘッドと該検出対象との
   距離の変位量を検出する、発振型近接センサであること
   を特徴とする請求項３に記載の位置・姿勢制御装置。
8. 【請求項８】 前記温調手段は、 前記発振型近接センサの検出ヘッドと検出対象たる金属
   面、またはそれらが配置された空間の空気の温度を検出
   して出力する温度検出手段と、 所定の温度目標値信号と該温度検出手段の検出信号との
   差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す温度
   偏差補償演算手段と、 該温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基づい
   て、前記発振型近接センサの検出ヘッドと検出対象たる
   金属面が配置された空間に流される空気の温度を調節す
   る送風温度調節手段とを備え、 前記発振型近接センサの検出ヘッドと検出対象たる金属
   面、またはそれらが配置された空間の空気の温度を所定
   値に維持するものであることを特徴とする請求項７に記
   載の位置・姿勢制御装置。
9. 【請求項９】 前記温調手段は、 前記発振型近接センサのアンプ回路、または該アンプ回
   路が配置された空間の空気の温度を検出して出力する温
   度検出手段と、 所定の温度目標値信号と該温度検出手段の検出信号との
   差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す温度
   偏差補償演算手段と、 該温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基づい
   て、前記発振型近接センサのアンプ回路が配置された空
   間に流される空気の温度を調節する送風温度調節手段と
   を備え、 前記発振型近接センサのアンプ回路または該アンプ回路
   が配置された空間の空気の温度を所定値に維持するもの
   であることを特徴とする請求項７または８に記載の位置
   ・姿勢制御装置。
10. 【請求項１０】 前記発振型近接センサの検出ヘッドの
    温度を検出して出力する温度検出手段と、 前記発振型近接センサの検出ヘッドに熱を加える加熱手
    段と、 所定の温度目標値信号と該温度検出手段の検出信号との
    差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す温度
    偏差補償演算手段と、 前記温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基づい
    て前記加熱手段による加熱量を調節する加熱量調節手段
    とを備え、 前記検出ヘッドの温度を所定値に維持するものであるこ
    とを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の位
    置・姿勢制御装置。
11. 【請求項１１】 前記発振型近接センサのアンプ回路の
    温度を検出して出力する温度検出手段と、 前記発振型近接センサのアンプ回路に熱を加える加熱手
    段と、 所定の温度目標値信号と該温度検出手段の検出信号との
    差信号である温度偏差信号に適切な補償演算を施す温度
    偏差補償演算手段と、 該温度偏差補償演算手段で得られる補償信号に基づいて
    該加熱手段による加熱量を調節する加熱量調節手段とを
    備え、 前記アンプ回路の温度を所定値に維持するものであるこ
    とを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の
    位置・姿勢制御装置。
12. 【請求項１２】 前記加熱手段は、電気抵抗による発熱
    効果を利用して前記変位検出手段に熱を加える電気ヒー
    タであることを特徴とする請求項５、６、１０または１
    １に記載の位置・姿勢制御装置。
13. 【請求項１３】 前記位置・姿勢制御装置は、前記定盤
    が位置すべき所定目標位置を表わす信号と前記変位検出
    手段の検出信号との差信号である位置偏差信号に適切な
    補償演算を施す位置偏差補償演算手段と、前記位置偏差
    補償演算手段で得られる補償信号に基づいて前記定盤に
    制御力を加えるアクチュエータとを備え、前記定盤を所
    定の位置および姿勢に維持するものであることを特徴と
    する請求項３〜１２のいずれか１つに記載の位置・姿勢
    制御装置。
14. 【請求項１４】 前記変位検出手段は、前記定盤の各部
    に複数台数配置されたものであり、 前記位置・姿勢制御装置は、前記定盤が位置すべき所定
    目標位置を表わす信号と前記の複数台数配置された変位
    検出手段の検出信号とから前記定盤の並進および回転の
    各運動モードごとの位置偏差信号を抽出して出力するモ
    ード偏差抽出手段と、モード偏差抽出手段の出力信号に
    適切な補償演算を施すモード偏差補償演算手段と、モー
    ド偏差補償演算手段で得られた補償信号を複数台数配置
    された前記定盤に制御力を加えるアクチュエータに対応
    させて分配する演算処理を施すモード分配演算手段とを
    備え、 前記定盤を所定の位置および姿勢に維持するものである
    ことを特徴とする請求項３〜１２のいずれか１つに記載
    の位置・姿勢制御装置。
15. 【請求項１５】 前記定盤は、防振支持手段で支持され
    たものであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれ
    か１つに記載の位置・姿勢制御装置。
16. 【請求項１６】 前記アクチュエータは、空気ばねと該
    空気ばねの内部圧力を電気指令信号によって調整する制
    御弁とからなる空気圧駆動式アクチュエータであり、該
    空気ばねは前記定盤を支持する防振支持手段を兼ねたも
    のであることを特徴とする請求項１３または１４に記載
    の位置・姿勢制御装置。
17. 【請求項１７】 前記精密機器が、半導体露光装置また
    はその一部であることを特徴とする請求項１〜１６のい
    ずれか１つに記載の位置・姿勢制御装置。