JP2015082557A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージ駆動指令を用いて、除振台の捻れ方向にフィードフォワード制御を行うことで、除振台弾性体変形を効果的に素早く抑制する露光装置を提供すること。
【解決手段】除振台と、それを支持する空気ばねと、前記空気ばねを制御する空気アクチュエータと、前記除振台の位置を計測する位置センサと、減衰制御用のリニアモータと、前記除振台の加速度を計測する加速度センサと、前記位置、および、加速度をフィードバック制御する制御コントローラで構成され、前記フィードバック制御に加えて、ステージ駆動指令を用いて、除振台の捻れ方向にフィードフォワード制御を行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体、液晶パネルの製造に用いられる露光装置に関し、特に、除振台の位置決め制御を行う能動的除振装置に関する。

除振台上に光学顕微鏡や露光用のステージ等が搭載された装置は、床から伝わる振動を除去するために空気ばねやコイルばね等の振動を減衰させる機構をもっている。また、露光用のXYステージ等については、ステップアンドスキャンという間欠的な動きをおこなうため、これらのステージ自身により発生する振動をすばやく抑える必要がある。近年では、生産性の向上を目的としてステージ駆動性能の高速化や装置の大型化が進んでおり、前記除振性能と制振性能をともに向上させる必要性が高まっている。

上記問題に対し、除振台の剛体運動モードを抑制するための従来技術として、除振装置(特許文献１)がある。本文献では、除振台上に搭載されたステージの駆動指令を、空気アクチュエータであるサーボバルブにフィードフォワード制御することで、除振台の剛体モードとしての傾きを小さく抑制することを可能としている。また、装置の大型化により発生する弾性体運動モードを抑制するための従来技術として、鉛直方向除振台の制御装置(特許文献２)がある。本文献では、除振台の振動を並進、回転、捩りの各運動モードに変換してフィードバック制御を行うことで、装置の剛性を高めることなく、除振台の弾性モードを制御することを可能としている。

特開平１１−２６４４４４号公報 特開平７−１３９５８２号公報

近年の露光装置は生産性の向上を目的としてステージ駆動性能の高速化や装置の大型化が進んでいるが、同時により高精細な露光精度を要求されるため、剛体モードの傾きや弾性体モードによる変形を極力小さく抑制する除振台が必要とされる。特に、ステージ駆動直後の弾性体変形が発生する場合は重ね精度の低下を招く。そのため、精度を保ったまま生産性を向上させるためには、この弾性体変形量を極力小さく抑制する必要がある。

そこで、本発明は、ステージ駆動指令を用いて、除振台の捻れ方向にフィードフォワード制御を行うことで、除振台弾性体変形を効果的に素早く抑制する露光装置を提供することを目的とする。

一般的に露光装置の能動的除振台は、除振台と、それを支持する空気ばねと、前記空気ばねを制御する空気アクチュエータと、前記除振台の位置を計測する位置センサと、減衰制御用のリニアモータと、前記除振台の加速度を計測する加速度センサと、前記位置、および、加速度をフィードバック制御する制御コントローラで構成されている。本発明では、前記フィードバック制御に加えて、ステージ駆動指令を用いて、除振台の捻れ方向にフィードフォワード制御を行うことを特徴とする。

除振台の剛性を高める必要がなく、ステージ駆動時の除振台の弾性変形を効果的に素早く抑制することが可能な露光装置を提供することができる。

本発明の実施形態の構成を説明する図である。 ステージの駆動指令値を表す図である。

〔第1実施形態〕
図１に本発明を最も表す図を示す。図１において、１A,１B,１C,１Dは空気ばね支持脚、２A,２B,２C,２Dは空気ばねの圧力調整を行うサーボバルブまたはモータ駆動のレギュレータ、３A,３B,３C,３Dは除振台の位置を計測する位置センサ、４A,４B,４C,４Dは除振台にダンピングを与えるリニアモータ、５A,５B,５C,５Dは除振台の加速度を計測する加速度センサ、また、除振台上の移動ステージとして、６はチルトステージ、７はXステージ、８はYステージ、９はXステージを駆動するリニアモータ、１０はYステージを駆動するリニアモータ、１1はステージのX位置の検出手段、１２はステージのY位置検出手段である。

また、１３は本体構造体である。除振台と移動ステージはそれぞれ独立したフィードバックループを備えている。除振台においては、除振台の位置を計測する位置センサ（３A,３B,３C,３D）の出力を座標変換してPID補償器を通したのち、推力分配をおこなって各脚（１A,１B,１C,１D）のサーボバルブまたはモータ駆動のレギュレータ（２A,２B,２C,２D）にフィードバックしている。また、除振台の加速度を計測する加速度センサ（５A,５B,５C,５D）の出力を座標変換して積分補償器を通したのち、推力分配をおこなって各脚の除振台のダンピングを与えるリニアモータ（４A,４B,４C,４D）にフィードバックしている。

さらに、移動ステージにおいては、ステージのXまたはY位置の検出手段（１１,１２）の出力をPID補償器に通したのち、XまたはY駆動リニアモータ（９,１０）にフィードバックしている。ここで、ステージが図中に示すY方向にある一定の距離だけ移動した場合の現象を説明する。ステージが図２に示す加速度指令値、速度指令値、位置指令値にて駆動したとき、そのステージ移動による重心の移動が除振台に発生するため、除振台に傾きが生じる。このような除振台の傾きは露光装置の性能を低下させ、重ね精度の低下による不良生産やスループット低下による生産性低下の原因となる。

そこで、ステージ移動により発生する除振台の傾きを補正する従来の技術として、特開平１１―２６４４４４号（空気ばね式除振装置）では、空気ばねアクチュエータとしてサーボバルブを用いており、サーボバルブの駆動特性がほぼ積分特性であることを利用して、ステージを駆動する速度指令値を比例補償器に通してサーボバルブ駆動機構にフィードフォワードしている。しかしながら、このような手法では除振台の剛体モードとしての振動を抑制することはできるが、同時に発生している弾性体変形としての捻れを小さくすることができない。

そこで、本発明においては、弾性体変形の捻れを小さくすることを目的として、捻れ方向のフィードフォワード制御を追加している。まず、第一のフィードフォワード制御として、ステージ駆動速度指令値Yを比例補償器に通して位置フィードバックループの捻れ制御軸に足し込んでいる。ステージがY方向に駆動したときにステージ荷重移動が発生して、そのために除振台に弾性体変形の捻れが発生する。この捻れは位置フィードバックループの捻れ制御軸により制御されているが、その制御帯域が低いため、あらかじめステージ速度をフィードフォワードすることで、ステージ定速度中の捻れ偏差を小さくする効果がある。次に、第二のフィードフォワード制御として、ステージ駆動加速度指令値Yを比例補償器を通して加速度フィードバックループの捻れ制御軸に足し込んでいる。

ステージ加速時にY駆動リニアモータ（１０）によりステージは力を受けて加速するが、このとき、その反力が本体構造体（１３）に作用して捻れが発生する。そこで、そのステージ加速の反力を除振台のダンピングを与えるリニアモータ（４A,４B,４C,４D）により逆方向に力を発生させ、キャンセルさせることで、捻れを小さく抑制するといった効果がある。以上の二つのフィードフォワード制御を用いることで、ステージ駆動時の弾性体変形である捻れを効果的に抑制することが可能である。

以上では、本発明の好ましい実施形態としてステージがY方向に駆動するとして説明したが、当然X方向についても同様である。また、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１A,１B,１C,１D：空気ばね支持脚
２A,２B,２C,２D：空気ばねの圧力調整を行うサーボバルブまたはモータ駆動のレギュレータ
３A,３B,３C,３D：除振台の位置を計測する位置センサ
４A,４B,４C,４D：除振台のダンピングを与えるリニアモータ
５A,５B,５C,５D：除振台の加速度を計測する加速度センサ
６： チルトステージ
７： Xステージ
８： Yステージ
９： Xステージを駆動するリニアモータ
１０： Yステージを駆動するリニアモータ
１１： ステージのX位置の検出手段
１２： ステージのY位置の検出手段
１３：本体構造体

Claims (1)

1. 除振台と、それを支持する空気ばねと、前記空気ばねを制御する空気アクチュエータと、前記除振台の位置を計測する位置センサと、減衰制御用のリニアモータと、前記除振台の加速度を計測する加速度センサと、前記位置、および、加速度をフィードバック制御する制御コントローラとを備える露光装置であって、前記フィードバック制御に加えて、ステージ駆動指令を用いて、除振台の捻れ方向にフィードフォワード制御を行うことを特徴とする露光装置。