JP3629772B2 - 除振装置、ステージ装置、露光装置及び走査型露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除振装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、除振台の振動を打ち消すようにアクチュエータにより除振台を駆動するいわゆるアクティブ方式の除振装置及びこの除振装置を備えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置、即ちいわゆるステッパ等の精密機器の高精度化に伴い、設置床から定盤（除振台）に作用する微振動をマイクロＧレベルで絶縁する必要が生じている。除振装置の除振台を支持する除振パッドとしてはダンピング液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパや空気式ダンパ等種々のものが使用され、除振パッド自体がある程度のセンタリング機能を備えている。特に、空気式ダンパを備えた空気バネ除振装置はバネ定数を小さく設定でき、約１０Ｈｚ以上の振動を絶縁することから、精密機器の支持に広く用いられている。また、最近では従来のパッシブ除振装置の限界を打破するために、アクティブ除振装置が提案されている（例えば、本願と同一出願人に係る特願平７−８３５７７号等参照）。これは、除振台の振動をセンサで検出し、このセンサの出力に基づいてアクチュエータを駆動することにより振動制御を行う除振装置であり、低周波制御帯域に共振ピークの無い理想的な振動絶縁効果を持たせることができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ステッパ等では、大きな加減速を行うＸＹステージ（ウエハステージ）が除振パッドに保持された定盤（除振台）上に搭載されており、ステージ急加速時、急減速時等に外乱力により定盤が大きな振幅で揺らされる。アクティブ除振装置では、振動センサとして加速度センサが用いられることが多く、特に露光装置では除振パッド上に水平に保持された定盤上に水平面内のＸＹ２次元方向の加速度を検出する水平方向加速度センサが配置されることがある。かかる場合に、前述した如く、除振台が大きな振幅で揺らされ、傾いた場合に、水平方向加速度センサは、本来の検出方向の加速度と共に定盤の傾き量に比例した重力加速度成分を検出してしまう。この重力加速度成分は振動制御ループに悪影響を与えることからできるだけ小さく抑えることが望ましいが、従来のアクティブ除振装置では、重力加速度成分までも考慮したものは見受けられない。
【０００４】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は除振台が傾くことによる影響を受けることなく、外乱振動の抑制（制振）効果を向上させることができる除振装置及びこれを備えた露光装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る除振装置は、少なくとも３個の除振パッドを介して水平に保持された除振台と；前記除振台を異なる箇所で鉛直方向に駆動する少なくとも３つのアクチュエータを含む複数のアクチュエータと；前記除振台の異なる点の鉛直方向変位を検出する少なくとも３つの鉛直方向変位センサを含む複数の変位センサと；前記除振台の水平面内の所定の方向の加速度を検出する水平方向加速度センサを少なくとも一つ含む複数の振動センサと；前記変位センサ及び振動センサの出力に基づいて前記除振台の振動を抑制するように前記各アクチュエータを駆動制御する振動制御系と；前記３つの変位センサの出力に基づいて得られる水平面に対する傾斜方向変位に基づいて前記各水平方向加速度センサの検出値に含まれる重力加速度成分を除去する振動補償系とを有する。
【０００６】
これによれば、除振台が揺れた場合に、振動制御系では変位センサ及び振動センサの出力に基づいて除振台の振動を抑制するように各アクチュエータを駆動制御する。この場合において、振動補償系では、３つの鉛直方向変位センサの出力に基づいて得られる水平面に対する傾斜方向変位に基づいて各水平方向加速度センサの検出値に含まれる重力加速度成分を除去する。従って、振動制御系では重力加速度成分が除かれた水平方向加速度センサの出力に基づいて各アクチュエータを駆動制御しているので、除振台が傾くことによる影響を受けることなく、外乱振動の抑制（制振）効果が向上する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、マスクに形成された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、前記請求項１に記載の除振装置を前記基板ステージが搭載された露光本体部の除振装置として具備している。
請求項３に記載の発明は、定盤の水平面上を移動するステージを備えたステージ装置であって、前記定盤を鉛直方向に駆動するアクチュエータと；前記定盤の前記鉛直方向の変位を検出する変位センサと；前記定盤の前記水平面内の加速度を検出する加速度センサと；前記変位センサの検出結果に基づいて、前記加速度センサが検出した加速度から重力加速度成分を除去して、前記アクチュエータを制御する制御系とを備えている。
これによれば、前記定盤の傾きの影響を受けることなく前記アクチュエータにより前記定盤を駆動することができる。
請求項４に記載の発明は、前記ステージの位置を計測する位置計測手段を備えている。
請求項５に記載の発明は、感光基板を保持する基板ステージを走査して、前記感光基板にパターンを露光する走査型露光装置であって、水平面を有し、前記基板ステージを移動可能に支持する定盤と；前記定盤を鉛直方向に駆動するアクチュエータと；前記定盤の前記鉛直方向の変位を検出する変位センサと；前記定盤の前記水平面内の加速度を検出する加速度センサと；前記変位センサの検出結果に基づいて、前記加速度センサが検出した加速度から重力加速度成分を除去して、前記アクチュエータを制御する制御系とを備えている。
これによれば、前記定盤の傾きの影響を受けることなく前記アクチュエータにより前記定盤を駆動することができる。
請求項６に記載の発明は、前記基板ステージの位置を計測する位置計測手段を備えている。
請求項７に記載の発明は、前記パターンを前記感光基板に投影する投影光学系を備えている。
請求項８に記載の発明は、前記投影光学系と前記基板ステージとを一体的に保持する露光本体部を備えている。
請求項９に記載の発明は、前記定盤がセラミック製である。
請求項１０に記載の発明は、水平面を有する定盤を除振する除振装置であって、前記定盤を駆動するアクチュエータと；前記定盤の鉛直方向の変位を検出する変位センサと；前記定盤の水平面内の加速度を検出する加速度センサと；前記変位センサの検出結果に基づいて、前記加速度センサが検出した加速度から重力加速度成分を除去して、前記アクチュエータを制御する制御系とを備えている。
請求項１１に記載の発明は、前記アクチュエータが、前記鉛直方向と、前記鉛直方向と直交する方向との少なくとも一方の方向に沿って前記定盤を駆動している。
請求項１２に記載の発明は、マスクに形成されたパタ−ンを投影光学系を介して感光基板に転写する露光装置であって、前記請求項１０又は１１に記載の除振装置を前記投影光学系が搭載された露光本体部の除振装置として具備している。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に基づいて説明する。
【０００９】
図１には、一実施例に係るステップ・アンド・スキャン型の露光装置１００の概略斜視図が示されている。この図１において、設置面としての床上に長方形板状の台座２が設置され、この台座２上に除振パッド４Ａ〜４Ｄ（但し、図１では紙面奥側の除振パッド４Ｄは図示せず）が設置され、これらの除振パッド４Ａ〜４Ｄ上に除振台としての長方形状の定盤６が設置されている。ここで、後述するように本実施例では投影光学系ＰＬが使用されているため、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に直交する平面内で定盤６の長手方向にＸ軸を、これに直交する方向にＹ軸を取る。また、それぞれの軸回りの回転方向をＺθ、Ｘθ、Ｙθ方向と定める。なお、以下の説明において、必要に応じ、図１中のＸ、Ｙ、Ｚ軸を示す各矢印の示す方向を＋Ｘ、＋Ｙ、＋Ｚ方向、これと反対の方向を−Ｘ、−Ｙ、−Ｚ方向と区別して用いるものとする。
【００１０】
除振パッド４Ａ〜４Ｄは、それぞれ定盤６の長方形の底面の４個の頂点付近に配置されている。本実施例では、除振パッド４Ａ〜４Ｄとして空気式ダンパが使用され、空気の圧力により除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さを調整できるため、その空気式ダンパは上下動機構の役目をも兼ねている。勿論、上下動機構を別に設けてダンピング液中に圧縮コイルばねを入れた機械式ダンパ等を除振パッドとして使用してもよい。
【００１１】
台座２と定盤６との間に除振パッド４Ａと並列にアクチュエータ７Ａが設置されている。アクチュエータ７Ａは、台座２上に固定された固定子９Ａと定盤６の底面に固定された可動子８Ａとから構成され、制御装置１１（図１では図示省略、図３参照）からの指示に応じて台座２から定盤６の底面に対するＺ方向の付勢力、又は定盤６の底面から台座２に向かう吸引力を発生する。他の除振パッド４Ｂ〜４Ｄにおいても、除振パッド４Ａと同様にそれぞれ並列にアクチュエータ７Ｂ〜７Ｄが設置され（但し、図１では紙面奥側のアクチュエータ７Ｃ、７Ｄは図示せず）、これらのアクチュエータ７Ｂ〜７Ｄの付勢力又は吸引力もそれぞれ制御装置１１（図１では図示省略、図３参照）により設定される。アクチュエータ７Ａ〜７Ｄの制御方法については、後述する。
【００１２】
次に、アクチュエータ７Ａの具体的構成について図２に基づいて説明する。
【００１３】
図２（ａ）には、アクチュエータ７Ａの構成の一例が示されている。この図２（ａ）において、固定子９Ａは、Ｎ極の軸９Ａａの両側にＳ極の軸９Ａｂ，９Ａｃが形成された発磁体よりなる。また、可動子８Ａは、軸９Ａａに遊嵌する内筒１２、この内筒１２の外側に巻回されたコイル１３、及びこのコイル１３を覆う外筒１４より構成され、コイル１３に流れる電流を調整することにより、固定子９Ａと可動子８Ａとの間に軸９Ａａに平行な方向（±Ｚ方向）の力が発生する。
【００１４】
図２（ｂ）には、アクチュエータ７Ａの別の例が示されている。この図２（ｂ）において、第１部材１５に磁性体の固定子１６が固定され、第２部材１７に固定子１６を挟むように内筒１８Ａ及び１８Ｂが固定され、内筒１８Ａ及び１８Ｂの外側にそれぞれコイル１９Ａ及び１９Ｂが巻回されている。この場合も、コイル１９Ａ及び１９Ｂに流す電流を調整することにより、第１部材１５と第２部材１７との間の吸引力のバランスを変化させて力を発生する。その他のアクチュエータ７Ｂ〜７Ｄもアクチュエータ７Ａと同様に構成されている。
【００１５】
図１に戻り、定盤６の＋Ｙ方向側の側面には、定盤６のＺ方向加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ５Ｚ_１ 、５Ｚ_２ が取り付けられている。また、定盤６上面の＋Ｙ方向端部には定盤６のＹ方向加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ が取り付けられ、定盤６上面の＋Ｘ方向端部には定盤６のＸ方向加速度を検出する振動センサとしての加速度センサ５Ｘが取り付けられている。これらの加速度センサ５Ｚ_１ 、５Ｚ_２ 、５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘとしては、例えばピエゾ抵抗効果型あるいは静電容量型の半導体式加速度センサが使用される。これらの加速度センサ５Ｚ_１ 、５Ｚ_２ 、５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘの出力も制御装置１１（図１では図示省略、図３参照）に供給されている。
【００１６】
また、定盤６の＋Ｙ方向側の側面には、所定面積の矩形の金属板（導電性材料）２３_１ 、２３_２ が貼り付けられている。本実施例では、定盤６として非導電性材料であるセラミックス製の定盤が使用されており、金属板２３_１ 、２３_２ に対向する位置に定盤のＹ方向変位を検出する変位センサ１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ （図１では図面の錯綜をさけるため図示省略、図３参照）が設けられている。これらの変位センサ１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ としては、例えば、渦電流変位センサが使用される。この渦電流変位センサによれば、予め絶縁体に巻いたコイルに交流電圧を加えておき、導電性材料（導電体）から成る測定対象に近づけると、コイルによって作られた交流磁界によって導電体に渦電流が発生し、この渦電流によって発生する磁界は、コイルの電流によって作られた磁界と逆方向であり、これら２つの磁界が重なり合って、コイルの出力に影響を与え、コイルに流れる電流の強さ及び位相が変化する。この変化は、対象がコイルに近いほど大きくなり、逆に遠いほど小さくなるので、コイルから電気信号を取り出すことにより、対象の位置、変位を知る事ができる。この他、変位センサとして、静電容量がセンサの電極と測定対象物間の距離に反比例することを利用して非接触でセンサと測定対象物間の距離を検出する静電容量式非接触変位センサを使用しても良い。なお、背景光の影響を阻止できる構成にすれば、変位センサとしてＰＳＤ（半導体光位置検出器）を使用することも可能である。
【００１７】
また、定盤６上面の＋Ｙ方向端部には所定面積の金属版２３_３ 、２３_４ が貼り付けられている。これらの金属板２３_３ 、２３_４ に対向して定盤６のＺ方向変位を検出する渦電流変位センサから成る変位センサ１０Ｚ１ 、１０Ｚ２ （図１では図示省略、図３参照）が設けられている。さらに、定盤６上面の＋Ｘ方向の側面には所定面積の金属板２３５ が貼り付けられ、この金属板２３５ に対向して定盤６のＸ方向変位を検出する渦電流変位センサから成る変位センサ１０Ｘ（図１では図示省略、図３参照）が設けられている。変位センサ１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ 、１０Ｚ_１ 、１０Ｚ_２ 、１０Ｘの出力も制御装置１１（図１では図示省略、図３参照）に供給されている。
【００１８】
定盤６上には図示しない駆動手段によってＸＹ２次元方向に駆動される基板ステージとしてのＸＹステージ２０が載置されている。更に、このＸＹステージ２０上にＺレベリングステージ、θステージ（いずれも図示省略）及びウエハホルダ２１を介して感光基板としてのウエハＷが吸着保持されている。定盤６上でＸＹステージ２０を囲むように第１コラム２４が植設され、第１コラム２４の上板の中央部に投影光学系ＰＬが固定され、第１コラム２４の上板に投影光学系ＰＬを囲むように第２コラム２６が植設され、第２コラム２６の上板の中央部にレチクルステージ２７を介してマスクとしてのレチクルＲが載置されている。
【００１９】
ＸＹステージ２０のＹ方向の移動位置は、位置計測手段としてのＹ軸用レーザ干渉計３０Ｙによって計測され、ＸＹステージ２０のＸ方向の移動位置は、位置計測手段としてのＸ軸用レーザ干渉計３０Ｘによって計測されるようになっており、これらのレーザ干渉計３０Ｙ、３０Ｘの出力は図示しない主制御装置に入力されている。Ｚレベリングステージは、Ｚ軸方向の駆動及びＺ軸に対する傾斜が調整可能に構成され、θステージはＺ軸回りの微小回転が可能に構成されている。従って、ＸＹステージ２０、Ｚレベリングステージ及びθステージによって、ウエハＷは３次元的に位置決めが可能となっている。
【００２０】
レチクルステージ２７は、レチクルＲのＹ軸方向の微調整、及び回転角の調整が可能に構成されている。また、このレチクルステージ２７は、図示しない駆動手段によってＸ方向に駆動されるようになっており、このレチクルステージ２７のＸ方向位置は位置計測手段としてのレチクルレーザ干渉計３０Ｒによって計測され、このレチクルレーザ干渉計３０Ｒの出力も図示しない主制御装置に入力されている。
【００２１】
更に、レチクルＲの上方には、図示しない照明光学系が配置され、図示しない主制御装置ではレチクルＲ及びウエハＷの相対位置合わせ（アライメント）及び図示しない焦点検出系によるオートフォーカスを行ないつつ、照明光学系からの露光用の照明光ＥＬの下で、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷの各ショット領域に順次露光するようになっている。本実施例では、各ショット領域の露光に際しては主制御装置によりＸＹステージ２０とレチクルステージ２７とがそれぞれの駆動手段を介してＸ軸方向（走査方向）に沿って所定の速度比で相対走査される。
【００２２】
第１コラム２４は、４本の脚部２４ａ〜２４ｄ（但し、図１では紙面奥側の脚部２４ｄは図示せず）により定盤６上に接触している。脚部２４ｂの＋Ｘ方向の側面には、第１コラム２４のＺ方向の加速度を検出する加速度センサ５Ｚ_３ が取り付けられている。この加速度センサ５Ｚ_３ としては、例えばピエゾ抵抗効果型あるいは静電容量型の半導体式加速度センサが使用される。この加速度センサ５Ｚ_３ の出力も制御装置１１（図１では図示省略、図３参照）に入力されている。また、第１コラム２４の上板上面の＋Ｙ方向端部でかつ＋Ｘ方向端部となるコーナーの部分には、所定面積の金属板２３_６ が貼り付けられている。この金属板２３_６ に対向して第１コラム２４のＺ方向変位を検出する渦電流変位センサから成る変位センサ１０Ｚ_３ （図１では図示省略、図３参照）が設けられている。
【００２３】
更に、第１コラム２４の−Ｘ方向の側面に可動軸３５Ａが埋め込まれ、可動軸３５Ａと床上に固定された図示しない支柱との間にアクチュエータ３２Ａが取り付けられている。アクチュエータ３２Ａは、アクチュエータ７Ａと同様に、図示しない支柱に固定された発磁体よりなる固定子３４Ａと、可動軸３５Ａに取り付けられたコイルを含む可動子３３Ａとから構成され、制御装置１１から可動子３３Ａ内のコイルに流れる電流を調整することにより、可動軸３５Ａに対して±Ｙ方向に力を与えることができる。同様に、第１コラム２４の＋Ｘ方向の側面に可動軸３５Ｂが埋め込まれ、可動軸３５Ｂと床上に固定された図示しない支柱との間に、アクチュエータ３２Ａと同一構成のアクチュエータ３２Ｂが取り付けられ、制御装置１１からの指示により可動軸３５Ｂに対して±Ｙ方向に力を与えることができるようになっている。また、第１コラム２４の＋Ｘ方向の側面の中央部と床上の図示しない支柱との間に、アクチュエータ３２Ａと同一構成のアクチュエータ３２Ｃが設置され、制御装置１１からの指示によりアクチュエータ３２Ｃを介して第１コラム２４に対して±Ｘ方向に力を与えることができる。制御装置１１による、アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃの制御方法についても後述する。
【００２４】
ここで、露光装置１００の設置時の定盤６の高さ及び水平レベルの調整について簡単に説明すると、変位センサ１０Ｚ_１ 、１０Ｚ_２ 、１０Ｚ_３ で計測された定盤６のＺ方向変位（高さ）が図示しない除振パッド４Ａ〜４Ｄの制御系（図示省略）に伝えられ、これらのデータを基に除振パッド４Ａ〜４Ｄの制御系は、定盤６の高さを予め設定されている値にすると共に水平レベルを維持するための各除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さを算出する。その後、この制御系は、除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さをそれぞれその算出された高さに設定する。その後、除振パッド４Ａ〜４Ｄの高さはそれぞれその設定値に維持される。これにより、定盤６に歪みが生ずることがなく、定盤６上のＸＹステージ２０の位置決め精度等が高精度に維持される。
【００２５】
本実施例では、定盤６、ＸＹステージ２０、ウエハホルダ２１、第１コラム２４、投影光学系ＰＬ、第２コラム２６、及びレチクルステージ２７等により露光本体部４０（図３参照）が構成されている。
【００２６】
次に、この露光本体部４０の除振のためのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄ、３２Ａ〜３２Ｃの制御系について、制御装置１１を中心に、図３のブロック図に基づいて説明する。
【００２７】
制御装置１１は、変位センサ１０Ｚ_１ 、１０Ｚ_２ 、１０Ｚ_３ 、１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ 、１０Ｘ及び加速度センサ５Ｚ_１ 、５Ｚ_２ 、５Ｚ_３ 、５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘの出力に基づいて定盤６を含む露光本体部４０の振動を抑制するようにアクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを駆動制御する振動制御系と、Ｚ方向変位を検出する３つの変位センサ１０Ｚ_１ 、１０Ｚ_２ 、１０Ｚ_３ の出力に基づいて得られる水平面に対する傾斜方向変位に基づいて水平方向加速度センサとしての加速度センサ５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘの検出値に含まれる重力加速度成分を除去する振動補償系とを有する。
【００２８】
これを更に詳述すると、振動制御系は、変位センサ１０Ｚ_１ 、１０Ｚ_２ 、１０Ｚ_３ 、１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ 、１０Ｘの出力を図示しないＡ／Ｄコンバータをそれぞれ介して入力し、露光本体部４０の重心Ｇの６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｘθ、Ｙθ、Ｚθ：図１参照）の変位量（ｘ、ｙ、ｚ、θ_ｘ 、θ_ｙ 、θ_ｚ ）に変換する第１の座標変換部４２と、この第１の座標変換部４２で変換後の重心の６自由度方向の変位量（ｘ、ｙ、ｚ、θ_ｘ 、θ_ｙ 、θ_ｚ ）を目標値出力部４４から入力される６自由度方向の重心位置の目標値（ｘ_０ 、ｙ_０ 、ｚ_０ 、θ_ｘ０ 、θ_ｙ０ 、θ_ｚ０）からそれぞれ減じて６自由度のそれぞれの方向の位置偏差（Δｘ＝ｘ_０ −ｘ、Δｙ＝ｙ_０ −ｙ、Δｚ＝ｚ_０ −ｚ、Δθ_ｘ ＝θ_ｘ０−θ_ｘ 、Δθ_ｙ ＝θ_ｙ０−θ_ｙ 、Δθ_ｚ ＝θ_ｚ０−θ_ｚ ）をそれぞれ算出する６つの減算器４６ａ〜４６ｆと、６自由度のそれぞれの方向の位置偏差Δｘ、Δｙ、Δｚ、Δθ_ｘ 、Δθ_ｙ 、Δθ_ｚ を動作信号として制御動作を行なうＰＩコントローラから成る６自由度のそれぞれの方向の位置コントローラＸＰＩ、ＹＰＩ、ＺＰＩ、ＸθＰＩ、ＹθＰＩ、ＺθＰＩと、加速度センサ５Ｚ_１ 、５Ｚ_２ 、５Ｚ_３ 、５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘの出力を図示しないＡ／Ｄコンバータをそれぞれ介して入力し、重心Ｇの６自由度方向の加速度（ｘ”、ｙ”、ｚ”、θ_ｘ ”、θ_ｙ ”、θ_ｚ ”）に変換する第２の座標変換部４８と、この第２の座標変換部４８で変換後の重心Ｇの６自由度方向の加速度ｘ”、ｙ”、ｚ”、θ_ｘ ”、θ_ｙ ”、θ_ｚ ”をそれぞれ積分してそれぞれの方向の重心Ｇの速度ｘ’、ｙ’、ｚ’、θ_ｘ ’、θ_ｙ ’、θ_ｚ ’に変換する６つの積分器５０ａ〜５０ｆと、位置コントローラＸＰＩ、ＹＰＩ、ＺＰＩ、ＸθＰＩ、ＹθＰＩ、ＺθＰＩの出力を速度指令値ｘ_０ ’、ｙ_０ ’、ｚ_０ ’、θ_ｘ０’、θ_ｙ０’、θ_ｚ０’にそれぞれ変換する速度変換ゲイン５２ａ〜５２ｆと、この変換後の速度指令値ｘ_０ ’、ｙ_０ ’、ｚ_０ ’、θ_ｘ０’、θ_ｙ０’、θ_ｚ０’から積分器５０ａ〜５０ｆの出力ｘ’、ｙ’、ｚ’、θ_ｘ ’、θ_ｙ ’、θ_ｚ ’をそれぞれ減じて６自由度方向のそれぞれの方向の速度偏差（Δｘ’＝ｘ_０ ’−ｘ’、Δｙ’＝ｙ_０ ’−ｙ’、Δｚ’＝ｚ_０ ’−ｚ’、Δθ_ｘ ’＝θ_ｘ０’−θ_ｘ ’、Δθ_ｙ ’＝θ_ｙ０’−θ_ｙ ’、Δθ_ｚ ’＝θ_ｚ０’−θ_ｚ ’）を算出する６つの減算器５４ａ〜５４ｆと、６自由度のそれぞれの方向の速度偏差Δｘ’、Δｙ’、Δｚ’、Δθ_ｘ ’、Δθ_ｙ ’、Δθ_ｚ ’を動作信号として制御動作を行なうＰＩコントローラから成る６自由度のそれぞれの方向の速度コントローラＶＸＰＩ、ＶＹＰＩ、ＶＺＰＩ、ＶＸθＰＩ、ＶＹθＰＩ、ＶＺθＰＩと、 これらのコントローラで演算された６自由度のそれぞれの方向の速度制御量を各アクチュエータの位置で発生すべき速度指令値に変換するための非干渉化演算を行なう非干渉化計算部５６と、この非干渉化計算部５６で変換後の各アクチュエータの位置で発生すべき速度指令値を各アクチュエータで発生すべき推力にそれぞれ変換する推力ゲイン５８ａ〜５８ｇとを有する。
【００２９】
即ち、本実施例の振動制御系は、変位センサ、位置コントローラ等を含んで構成される位置制御ループの内側に、その内部ループとして加速度センサ、積分器、速度コントローラ等を含んで構成される速度制御ループを有する多重ループ制御系となっている。
【００３０】
また、振動補償系は、第２の座標変換部４８の入力段にそれぞれ設けられた減算器６０、６２、６８と、第１の座標変換部４２から出力されるＸ軸回りの傾斜成分（即ち、Ｙ方向の傾斜成分）θ_ｘ の出力線と減算器６０、６２との間に設けられたゲインｇのアンプ６４ａと、第１の座標変換部４２から出力されるＹ軸回りの傾斜成分（即ち、Ｘ方向の傾斜成分）θ_ｙ の出力線と減算器６８との間に設けられたゲインｇのアンプ６４ｂとから構成されている。
【００３１】
これによれば、減算器６０では加速度センサ５Ｙ１ の出力とアンプ６４ａの出力であるｇθｘ との差を演算し、この差が第２の座標変換部４８に出力される。ここで、この意義を、図４を用いて簡単に説明する。
【００３２】
加速度センサ５Ｙ１ で検出されるべき本来の加速度がａ（矢印ＡＢ）である場合に、定盤６がＸ軸回りに角度θ傾斜した場合、重力加速度成分ｇ（矢印ＢＣ）が加算された矢印ＡＣで示す加速度を加速度センサ５Ｙ_１ は検出することになる。すると、本来の加速度ａより線分ＤＣで示されるｇ・ｓｉｎθだけ大きな加速度を加速度センサ５Ｙ_１ が検出することになる。ここで、θは通常、微小角度であると考えられるので、ＡＤ＝ＡＢ＝ａ、かつＤＣ＝ｇθと考えて差し支えない。従って、加速度センサ５Ｙ_１ の出力からｇθを減じれば、本来検出すべき加速度、すなわち重力加速度成分ｇの影響を除去した加速度ａが、加速度センサ５Ｙ_１ の検出値として第２の座標変換部４８に入力されることになる。
【００３３】
このため、減算器６０では、加速度センサ５Ｙ_１ の出力とアンプ６４ａの出力であるｇ・θ_ｘ との差を演算し、この差が第２の座標変換部４８に出力されるようにしているのである。ここで、θ_ｘ はＸ軸回りの傾斜（Ｙ方向の傾斜）であり、図４のθに相当するものである。
【００３４】
同様の意義から、減算器６２では、加速度センサ５Ｙ_２ の出力とアンプ６４ａの出力であるｇ・θ_ｘ との差を演算し、また、加算器６８では加速度センサ５Ｘの出力とアンプ６４ｂの出力であるｇ・θ_ｙ との差を演算し、この差が第２の座標変換部４８に出力される。ここで、θ_ｙ はＹ軸回りの傾斜（Ｘ方向の傾斜）である。
【００３５】
以上のようにして構成された本実施例の露光装置１００によれば、例えば、スキャン露光の際に、ＸＹステージ２０、レチクルステージ２７がＸ軸方向に沿って走査され、このステージの移動により露光本体部４０が振動すると、変位センサ１０Ｚ_１ 、１０Ｚ_２ 、１０Ｚ_３ 、１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ 、１０Ｘ、加速度センサ５Ｚ_１ 、５Ｚ_２ 、５Ｚ_３ 、５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘの出力に基づいて制御装置１１の振動制御系によりアクチュエータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが駆動制御され、露光本体部４０の振動が効果的に抑制される。この場合において、定盤６が水平面に対して傾斜すると、第１の座標変換部４２からのその時のＸ軸回りの傾斜角（Ｙ方向の傾斜角）θｘ がそれぞれアンプ６４ａでｇ倍され、重力加速度成分ｇ・θｘ が減算器６０、６２に入力し、これらの減算器６０、６２では加速度センサ５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ の検出値から重力加速度成分ｇ・θ_ｘ をそれぞれ減じて第２の座標変換部４８に対し出力する。同様に、第１の座標変換部４２からその時のＹ軸回りの傾斜角（Ｘ方向の傾斜角）θ_ｙ がアンプ６４ｂでｇ倍され、重力加速度成分ｇ・θ_ｙ が減算器６８に入力し、この減算器６８では加速度センサ５Ｘの検出値から重力加速度成分ｇ・θ_ｙ を減じて第２の座標変換部４８に対し出力する。これにより、第２の座標変換部４８では定盤６の傾斜による重力加速度成分が除去された加速度センサ５Ｙ_１ 、５Ｙ_２ 、５Ｘの検出値に基づいて重心Ｇの速度への変換を行なうので、結果的に定盤６の傾きに起因する水平方向加速度センサの検出値に含まれる重力加速度成分に影響を受けることなく、アクチュエータが適正な指令値により駆動される。
【００３６】
以上説明したように、本実施例によると、定盤６が傾斜することによる影響を受けることなく、外乱振動の抑制（制振）効果を向上させることができる。なお、本実施例では、位置制御ループのゲインを高くすることなく、露光本体部４０の傾斜の影響を除去することができるので、床振動を本体に伝えるという不都合を回避することができる。従って、除振性能を損なうことがない。
【００３７】
なお、上記実施例では本発明に係る除振装置がステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置に適用される場合を例示したが、本発明の除振装置は、ステッパ方式の投影露光装置であっても、除振パッドに保持された除振台としての定盤を有し、定盤の水平面に対する傾斜を検出するセンサと、定盤の水平面内の振動を検出する加速度センサを具備する場合には好適に適用できるものである。
【００３８】
また、上記実施例では、７つのアクチュエータを用いて露光本体部の６自由度方向の揺れを抑制する場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、定盤６の傾斜を補正するためには、アクチュエータとしては、Ｚ方向のアクチュエータが少なくとも３つあれば良い。
【００３９】
さらに、水平面に対する傾斜成分（θ_ｙ 、θ_ｘ ）の検出は、Ｚ方向の変位を検出する変位センサが３つあれば良いので、変位センサ１０Ｙ_１ 、１０Ｙ_２ 、１０Ｘを必ずしも全部設ける必要は無く、除振台の傾斜を検出し、これを用いて水平方向加速度センサの検出値に含まれる重力加速度成分の影響を除去してアクチュエータを駆動制御するという本発明の解決原理は、装置本体の６自由度方向の揺れを阻止する場合にのみ適用されるものではない。例えば、ステージが装置本体の重心位置上を移動するように構成されている場合には、ステージが移動しても装置本体は必ずしも６自由度方向に揺動しないが、かかる場合であっても本発明の解決原理は、有効に機能することは明かだからである。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、除振台が傾斜することによる影響を受けることなく、外乱振動の抑制（制振）効果を向上させることができるという従来にない優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例に係る投影露光装置を示す斜視図である。
【図２】（ａ）はアクチュエータ７Ａの一例を示す拡大断面図、（ｂ）はアクチュエータ７Ａの他の例を示す拡大断面図である。
【図３】アクチュエータの制御系の構成を示す制御ブロック図である。
【図４】水平方向加速度センサの検出値に含まれる重力加速度成分の影響を除去する原理を説明するための図である。
【符号の説明】
４Ａ〜４Ｃ 除振パッド
５Ｚ_１ 〜５Ｚ_３ 加速度センサ（振動センサ）
５Ｙ_１ ，５Ｙ_２，５Ｘ 水平方向加速度センサ（振動センサ）
６ 定盤（除振台）
７Ａ〜７Ｄ，３２Ａ〜３２Ｃ アクチュエータ
１０Ｚ_１ 〜１０Ｚ_３ ，１０Ｙ_１ ，１０Ｙ_２，１０Ｘ 変位センサ
１１ 制御装置（振動制御系、振動補償系）
２０ ＸＹステージ（基板ステージ）
４０ 露光本体部
１００ 露光装置
Ｒ レチクル（マスク）
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウエハ（感光基板）

Claims (12)

1. 少なくとも３個の除振パッドを介して水平に保持された除振台と；
   前記除振台を異なる箇所で鉛直方向に駆動する少なくとも３つのアクチュエータを含む複数のアクチュエータと；
   前記除振台の異なる点の鉛直方向変位を検出する少なくとも３つの鉛直方向変位センサを含む複数の変位センサと；
   前記除振台の水平面内の所定の方向の加速度を検出する水平方向加速度センサを少なくとも一つ含む複数の振動センサと；
   前記変位センサ及び振動センサの出力に基づいて前記除振台の振動を抑制するように前記各アクチュエータを駆動制御する振動制御系と；
   前記３つの変位センサの出力に基づいて得られる水平面に対する傾斜方向変位に基づいて前記各水平方向加速度センサの検出値に含まれる重力加速度成分を除去する振動補償系とを有する除振装置。
2. マスクに形成された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、
   前記請求項１に記載の除振装置を前記基板ステージが搭載された露光本体部の除振装置として具備することを特徴とする露光装置。
3. 定盤の水平面上を移動するステージを備えたステージ装置であって、
   前記定盤を鉛直方向に駆動するアクチュエータと；
   前記定盤の前記鉛直方向の変位を検出する変位センサと；
   前記定盤の前記水平面内の加速度を検出する加速度センサと；
   前記変位センサの検出結果に基づいて、前記加速度センサが検出した加速度から重力加速度成分を除去して、前記アクチュエータを制御する制御系とを備えたことを特徴とするステージ装置。
4. 前記ステージの位置を計測する位置計測手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
5. 感光基板を保持する基板ステージを走査して、前記感光基板にパターンを露光する走査型露光装置であって、
   水平面を有し、前記基板ステージを移動可能に支持する定盤と；
   前記定盤を鉛直方向に駆動するアクチュエータと；
   前記定盤の前記鉛直方向の変位を検出する変位センサと；
   前記定盤の前記水平面内の加速度を検出する加速度センサと；
   前記変位センサの検出結果に基づいて、前記加速度センサが検出した加速度から重力加速度成分を除去して、前記アクチュエータを制御する制御系とを備えたことを特徴とする走査型露光装置。
6. 前記基板ステージの位置を計測する位置計測手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の走査型露光装置。
7. 前記パターンを前記感光基板に投影する投影光学系を備えたことを特徴とする請求項５又は６のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
8. 前記投影光学系と前記基板ステージとを一体的に保持する露光本体部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の走査型露光装置。
9. 前記定盤はセラミック製であることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
10. 水平面を有する定盤を除振する除振装置であって、
    前記定盤を駆動するアクチュエータと；
    前記定盤の鉛直方向の変位を検出する変位センサと；
    前記定盤の水平面内の加速度を検出する加速度センサと；
    前記変位センサの検出結果に基づいて、前記加速度センサが検出した加速度から重力加速度成分を除去して、前記アクチュエータを制御する制御系とを備えたことを特徴とする除振装置。
11. 前記アクチュエータは、前記鉛直方向と、前記鉛直方向と直交する方向との少なくとも一方の方向に沿って前記定盤を駆動することを特徴とする除振装置。
12. マスクに形成されたパタ−ンを投影光学系を介して感光基板に転写する露光装置であって、
    前記請求項１０又は１１に記載の除振装置を前記投影光学系が搭載された露光本体部の除振装置として具備することを特徴とする露光装置。

Images