JP5909451B2 - 駆動システム及び駆動方法、露光装置及び露光方法、並びに駆動システム設計方法 - Google Patents
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Description
以下、第1の実施形態について、図1〜図17に基づいて説明する。
NP1=b12s2+b11s+b10 …(2a)
NP2=b22s2+b21s+b20 …(2b)
DP=s2+C/(M1+M2)s …(2c)
DR=a4s2+(a3−a4C/(M1+M2))s+a1(M1+M2)/C …(2d)
である。この場合、フィードバック制御系(図6)に対する閉ループ伝達関数の特性方程式ACLは、1+C1P1+C2P2の分数式の分子部分により与えられる。すなわち、
ACL=DCDPDR+NC1NP1+NC2NP2 …(3)
特性方程式ACLにおいて、任意の解析関数αを用いて、次式(4)を満たすようにNC1,NC2を決定する。
これにより、開ループ伝達関数C1P1+C2P2=α/DCDPが得られ、P1,P2のそれぞれに含まれる共振振舞いを与える極(すなわちP1,P2のそれぞれが示す共振モード)が極零相殺される。さらに、特性方程式ACLが安定な極(本説明では便宜上、重根となるようにする)を有するように、すなわち次式(5)を満たすように、DC,αを決定する。
次に、第2の実施形態について、図6、図18〜図24に基づいて説明する。ここで、前述した第1の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を用いるものとする。この第2の実施形態に係る露光装置の構成等は、第1の実施形態と同様であるので装置構成等の説明は省略する。ただし、本第2の実施形態では、回転(傾斜)方向(θx方向、θy方向、及びθz方向)についてプレートステージPSTを駆動する駆動システムを取り扱うこととし、その設計等について説明する。ここでは、一例として、プレートステージPSTを、θz方向に駆動する駆動システムについて説明する。
NP1=k/J1 …(7a)
NP2=s2+k/J1 …(7b)
DP=J2s2 …(7c)
DR=s2+(k/J1)(1+J1/J2) …(7d)
である。この場合、フィードバック制御系(図6)の閉ループ伝達関数の特性方程式ACL(式(3))において、任意の解析関数αを用いて、式(4)を満たすようにNC1,NC2を決定する。これにより、開ループ伝達関数C1P1+C2P2=α/DCDPが得られ、P1,P2のそれぞれに含まれる共振振舞いを与える極(すなわちP1,P2のそれぞれが示す共振モード)が極零相殺される。さらに、特性方程式ACLが安定な極(本説明では便宜上、重根となるようにする)を有するように、すなわち式(5)を満たすように、DC,αを決定する。
次に、第3の実施形態について、図25及び図26に基づいて説明する。ここで、前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略若しくは省略する。
次に、第4の実施形態について、図27〜図29に基づいて説明する。
Claims (31)
- 操作量を与えて制御対象を駆動する駆動システムであって、
前記制御対象の第1部分の第1計測点の位置に関連する第1制御量を計測する第1計測器と、
前記制御対象の第2部分の第2計測点の位置に関連する第2制御量を計測する第2計測器と、
前記第1計測器の計測結果と、前記第2計測器の計測結果と、目標値とを用いた制御演算によって前記操作量を求め、該操作量を前記制御対象の操作点に与える制御部と、を備え、
前記制御対象の前記操作点から前記第1計測点までを剛体としたときに現れる共振時の振動モードにおいて、前記第1部分の共振時の振動モードと前記第2部分の共振時の振動モードとは逆相の関係にあり、
前記制御部は、
前記第1制御量と前記目標値との偏差を用いて第1の量を求める第1の制御器と、前記第2制御量と前記目標値との偏差を用いて第2の量を求める第2の制御器と、前記第1及び第2の量の和を算出し、該和を前記操作量として前記制御対象に与える加算器とを含み、
前記目標値が入力され、前記第1制御量及び前記第2制御量のラプラス変換X1,X2と前記第1、第2制御器のそれぞれに対応する伝達関数C1,C2とを用いてラプラス変換形U(X1,X2)=C1X1+C2X2で表現される演算式に従って前記操作量U(X1,X2)を求める閉ループ制御系を、前記制御対象と共に構成し、
前記伝達関数C1,C2は、前記第1及び第2部分に対応する伝達関数P1,P2のそれぞれに含まれる共振モードに対応する極が伝達関数C1P1+C2P2において相殺されるように決定されている駆動システム。 - 前記第1制御量は、前記第1部分の位置に関連する少なくとも1種類の物理量を含み、
前記第2制御量は、前記第2部分の位置に関連する少なくとも1種類の物理量を含む請求項1に記載の駆動システム。 - 前記伝達関数P1,P2の具体形は、前記第1及び第2部分の運動をばねにより連結された2つの剛体の運動として表現する力学模型を用いて与えられる請求項1又は2に記載の駆動システム。
- 前記伝達関数P1,P2は、前記操作量と前記第1及び第2制御量のラプラス変換(U,X1,X2)を用いてP1=X1/U,P2=X2/Uと定義され、
前記力学模型に含まれる各種パラメータは、前記操作量に対する前記第1及び第2制御量の実測結果を、前記定義式P1=X1/U,P2=X2/Uに適用することにより求められる前記伝達関数P1,P2の周波数応答特性を、前記伝達関数P1,P2の具体形が再現するように決定されている請求項3に記載の駆動システム。 - 前記伝達関数P1,P2は、剛体モード及び前記共振モードの特性をそれぞれ表現する関数DP,DRを用いて分数式P1=NP1/DPDR,P2=NP2/DPDRにより表され、
前記伝達関数C1,C2は、分数式C1=NC1/DC,C2=NC2/DCにより表され、
前記伝達関数C1,C2の分母部分DCは、DCDP+α(αは任意の解析関数)が任意の安定な極を有するように決定されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の駆動システム。 - 前記伝達関数C1,C2の分子部分NC1,NC2は、前記閉ループ制御系の伝達関数の特性方程式ACL=DCDPDR+NC1NP1+NC2NP2がACL=(DCDP+α)DRを満たすように、前記任意の解析関数α及び前記剛体モードに係るパラメータのみにより与えられる定数a,bを用いてNC1=aα、NC2=bαと決定されている請求項5に記載の駆動システム。
- 前記制御対象は、並進方向に駆動され、
前記第1及び第2制御量は、前記第1及び第2部分のそれぞれの前記並進方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の駆動システム。 - 前記制御対象は、回転方向に駆動され、
前記第1及び第2制御量は、前記第1及び第2部分のそれぞれの前記回転方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の駆動システム。 - 前記制御対象の前記第1及び第2部分は、それぞれ、並進及び回転方向に駆動され、前記第1制御量は、前記第1部分の前記並進方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを含み、
前記第2制御量は、前記第2部分の前記回転方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の駆動システム。 - エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
前記物体を保持して所定面上を移動する移動体を前記制御対象とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の駆動システムを備える露光装置。 - 前記移動体は、前記所定面上を移動する第1移動体と、該第1移動体上で前記物体を保持して移動する第2移動体とを有し、
前記制御対象の前記第1及び第2部分は、それぞれ、前記第1及び第2移動体に含まれる請求項10に記載の露光装置。 - 前記移動体は、前記物体を保持して所定面上を移動する第1移動体と、該第1移動体の一部を構成するナット部とともに送りねじ機構を構成するねじ部を含む第2移動体とを有し、
前記制御対象の前記第1及び第2部分は、それぞれ、前記第1及び第2移動体に含まれる請求項10又は11に記載の露光装置。 - エネルギビームによりマスクを介して物体を露光する露光装置であって、
前記マスクを保持して移動する移動体を前記制御対象とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の駆動システムを備える露光装置。 - 操作量を与えて制御対象を駆動する駆動方法であって、
前記制御対象の第1部分の位置に関連する第1制御量を計測することと、
前記制御対象の第2部分の位置に関連する第2制御量を計測することと、
前記第1制御量の計測結果と前記第2制御量の計測結果と目標値とを用いた制御演算を行なって操作量を求め、該操作量を前記制御対象に与えて前記制御対象を駆動することと、を含み、
前記第2制御量の計測に先だって、前記制御対象の前記操作点から前記第1計測点までを剛体としたときに現れる共振時の振動モードにおいて、前記第1部分の共振時の振動モードと、前記第2部分の共振時の振動モードとが逆相の関係になるように前記第2部分の位置を設定しておき、
前記駆動することでは、
前記第1及び第2制御量のラプラス変換X1,X2と、前記第1制御量と前記目標値との偏差を用いた第1の量及び前記第2制御量と前記目標値との偏差を用いた第2の量を求めるための制御演算にそれぞれ対応する伝達関数C1,C2と用いてラプラス変換形U(X1,X2)=C1X1+C2X2により与えられる演算式に従って前記操作量U(X1,X2)を求め、
前記伝達関数C1,C2は、前記第1及び第2部分に対応する伝達関数P1,P2のそれぞれに含まれる前記共振モードに対応する極が伝達関数C1P1+C2P2において相殺されるように決定される駆動方法。 - 前記第1制御量は前記第1部分の位置に関連する少なくとも1種類の物理量であり、前記第2制御量は前記第2部分の位置に関連する少なくとも1種類の物理量である請求項14に記載の駆動方法。
- 前記伝達関数P1,P2の具体形は、前記第1及び第2部分の運動をばねにより連結された2つの剛体の運動として表現する力学模型を用いて与えられる請求項14又は15に記載の駆動方法。
- 前記伝達関数P1,P2は、前記操作量と前記第1及び第2制御量のラプラス変換(U,X1,X2)を用いてP1=X1/U,P2=X2/Uと定義され、
前記力学模型に含まれる各種パラメータは、前記操作量に対する前記第1及び第2制御量の実測結果を、前記定義式P1=X1/U,P2=X2/Uに適用することにより求められる前記伝達関数P1,P2の周波数応答特性を、前記伝達関数P1,P2の具体形が再現するように決定される請求項16に記載の駆動方法。 - 前記伝達関数P1,P2は、前記剛体モード及び前記共振モードの特性をそれぞれ表現する関数DP,DRを用いて分数式P1=NP1/DPDR,P2=NP2/DPDRにより表され、
前記伝達関数C1,C2は、分数式C1=NC1/DC,C2=NC2/DCにより表され、
前記伝達関数C1,C2の分母部分DCは、DCDP+α(αは任意の解析関数)が任意の安定な極を有するように決定されている請求項14〜17のいずれか一項に記載の駆動方法。 - 前記伝達関数C1,C2の分子部分NC1,NC2は、前記閉ループ制御系の伝達関数の特性方程式ACL=DCDPDR+NC1NP1+NC2NP2がACL=(DCDP+α)DRを満たすように、前記任意の解析関数α及び前記剛体モードに係るパラメータのみにより与えられる定数a,bを用いてNC1=aα、NC2=bαと決定されている請求項18に記載の駆動方法。
- 前記計測することでは、前記第1及び第2制御量として、前記第1及び第2部分のそれぞれの並進方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを計測し、
前記駆動することでは、前記制御対象を、前記並進方向に駆動する請求項14〜19のいずれか一項に記載の駆動方法。 - 前記計測することでは、前記第1及び第2制御量は、前記第1及び第2部分のそれぞれの回転方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを計測し、
前記駆動することでは、前記制御対象を、前記回転方向に駆動する請求項14〜19のいずれか一項に記載の駆動方法。 - 前記計測することでは、前記第1制御量として前記第1部分の並進方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを、前記第2制御量として、前記第2部分の回転方向に関する位置に関連する物理量の少なくとも1つを、それぞれ計測し、
前記駆動することでは、前記制御対象の前記第1及び第2部分を、それぞれ、前記並進及び前記回転方向に駆動する請求項14〜19のいずれか一項に記載の駆動方法。 - エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
請求項14〜22のいずれか一項に記載の駆動方法により、前記物体を保持して所定面上を移動する移動体を、前記制御対象として、駆動することを含む露光方法。 - 前記所定面上を移動する第1移動体と、該第1移動体上で前記物体を保持して移動する第2移動体とを有する前記移動体が、前記制御対象とされ、
前記移動体の駆動に際して、前記第1移動体の位置に関連する第1制御量、及び前記剛体モードに対し前記第1移動体と逆相の共振モードを示す前記第2移動体の位置に関連する第2制御量が、計測される請求項23に記載の露光方法。 - 前記物体を保持して所定面上を移動する第1移動体と、該第1移動体の一部を構成するナット部とともに送りねじ機構を構成するねじ部を含む第2移動体とを有する前記移動体が、前記制御対象とされ、
前記移動体の駆動に際して、前記第1移動体の位置に関連する第1制御量、及び前記剛体モードに対し前記第1移動体と逆相の共振モードを示す前記第2移動体の位置に関連する第2制御量が、計測される請求項23又は24に記載の露光方法。 - エネルギビームによりマスクを介して物体を露光する露光方法であって、
請求項14〜22のいずれか一項に記載の駆動方法により、前記マスクを保持して移動する移動体を前記制御対象として駆動することを含む露光方法。 - 制御対象を駆動する駆動システムを設計する駆動システム設計方法であって、
剛体モードに対する振動モードが互いに逆相となる前記制御対象の第1部分及び第2部分に、それぞれの位置に関連する第1制御量及び第2制御量を計測する第1及び第2計測器を設置することと、
前記第1計測器の計測結果と、前記第2計測器の計測結果と、目標値とを用いて制御演算を行なって操作量を求め、該操作量を前記制御対象に与える制御部を用意することと、含み、
前記制御部は、前記制御対象に与える操作量を求めるための演算式を、前記第1及び第2制御量のラプラス変換X1,X2と、前記第1及び第2制御量のそれぞれと目標値との偏差を用いてそれぞれ第1及び第2の量を求めるための制御演算にそれぞれ対応する伝達関数C1,C2と用いてラプラス変換形U(X1,X2)=C1X1+C2X2により与え、前記伝達関数C1,C2を、前記第1及び第2部分に対応する伝達関数P1,P2のそれぞれに含まれる共振モードに対応する極が伝達関数C1P1+C2P2において相殺されるように決定する駆動システム設計方法。 - 前記決定することでは、前記伝達関数P1,P2の具体形を、前記第1及び第2部分の運動をばねにより連結された2つの剛体の運動として表現する力学模型を用いて与える請求項27に記載の駆動システム設計方法。
- 前記伝達関数P1,P2は、前記操作量と前記第1及び第2制御量のラプラス変換(U,X1,X2)を用いてP1=X1/U,P2=X2/Uと定義され、
前記力学模型に含まれる各種パラメータを、前記操作量に対する前記第1及び第2制御量を計測し、該計測結果を前記定義式P1=X1/U,P2=X2/Uに適用することにより求められる前記伝達関数P1,P2の周波数応答特性を、前記伝達関数P1,P2の具体形が再現するように、決定する、請求項28に記載の駆動システム設計方法。 - 前記伝達関数P1,P2は、前記剛体モード及び前記共振モードの特性をそれぞれ表現する関数DP,DRを用いて分数式P1=NP1/DPDR,P2=NP2/DPDRにより表され、
前記伝達関数C1,C2は、分数式C1=NC1/DC,C2=NC2/DCにより表され、
前記決定することでは、前記伝達関数C1,C2の分母部分DCを、DCDP+α(αは任意の解析関数)が任意の安定な極を有するように決定する請求項27〜29のいずれか一項に記載の駆動システム設計方法。 - 前記決定することでは、前記伝達関数C1,C2の分子部分NC1,NC2を、前記閉ループ制御系の伝達関数の特性方程式ACL=DCDPDR+NC1NP1+NC2NP2がACL=(DCDP+α)DRを満たすように、前記任意の解析関数α及び前記剛体モードに係るパラメータのみにより与えられる定数a,bを用いてNC1=aα、NC2=bαと決定する請求項30に記載の駆動システム設計方法。
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