JP6536777B2 - Control system and control method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、制御システム及び制御方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、特に、制御入力(操作量)を与えて制御対象を駆動制御する制御システム及び制御方法、前記制御システムを備える露光装置及び前記制御方法を利用する露光方法、並びに該露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a control system and control method, an exposure apparatus and method, and a device manufacturing method, and more particularly, to a control system and control method for driving and controlling a control object by giving a control input (operation amount). The present invention relates to an exposure apparatus including the exposure apparatus, an exposure method using the control method, and a device manufacturing method using the exposure method.

液晶表示素子、半導体素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。液晶表示素子用の露光装置(液晶露光装置)に対しては、基板の大型化に伴い、スキャナなどの走査型投影露光装置が主流となっている。電子デバイス(マイクロデバイス)は、基板(ガラスプレート、ウエハ等)上に複数層のパターンを重ねて形成することによって製造される。このため、露光装置には、先に基板上に形成されたパターンにマスクのパターンを正確に且つ速く重ね合わせて転写すること、すなわち高い重ね合わせ精度と高いスループットが要求される。   In lithography processes for manufacturing electronic devices (microdevices) such as liquid crystal display elements and semiconductor elements, mainly, a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper), a step-and-scan type projection exposure apparatus (so-called stepper) A scanning stepper (also called a scanner) or the like is used. With respect to exposure devices for liquid crystal display elements (liquid crystal exposure devices), scanning type projection exposure devices such as scanners have become mainstream as substrates become larger. Electronic devices (microdevices) are manufactured by forming a plurality of layers of patterns on a substrate (glass plate, wafer, etc.). For this reason, the exposure apparatus is required to accurately and rapidly overlap and transfer the mask pattern on the pattern previously formed on the substrate, that is, high overlay accuracy and high throughput.

ベース上を比較的大きい駆動力で駆動される粗動ステージと、粗動ステージに支持されてその上で精密に駆動される微動ステージと、から構成される粗微動型の基板ステージにおいて、基板を保持する微動ステージを高速駆動するために、微動ステージに粗動ステージを当接して粗動ステージの駆動力を微動ステージに加えるカタパルト方式の駆動装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、微動ステージに粗動ステージを当接する際にチャタリング(機械的な振動)が生じ、基板ステージ(微動ステージ)の精密駆動を阻害し、重ね合わせ精度を低下するばかりでなく、基板ステージを破損するおそれもある。   A coarse and fine movement type substrate stage configured of a coarse movement stage driven on the base by a relatively large driving force and a fine movement stage supported by the coarse movement stage and precisely driven thereon, the substrate In order to drive the fine movement stage to be held at high speed, a catapult-type drive device has been developed in which the coarse movement stage is brought into contact with the fine movement stage and the driving force of the coarse movement stage is applied to the fine movement stage. . However, chattering (mechanical vibration) occurs when the coarse movement stage abuts on the fine movement stage, which hinders precise driving of the substrate stage (fine movement stage) and lowers the overlay accuracy, and also breaks the substrate stage. There is also a risk of

上述の構成の基板ステージのように駆動対象(微動ステージ)がその境界を越えて外部(粗動ステージ)と接触する開放系の制御システムに対して、駆動対象が外部と接触する際にそれらの間の粘性、弾性(以降、粘弾特性と呼ぶ)を制御することでチャタリングを抑制することができる。その代表的なアプローチとして、大別して、制御的アプローチと機械的アプローチとがある。   With respect to an open system control system in which the driven object (fine movement stage) contacts the outside (coarse movement stage) beyond the boundary like the substrate stage of the above configuration, when the driven object contacts the outside Chattering can be suppressed by controlling the viscosity and elasticity (hereinafter referred to as visco-elastic characteristics) between them. The representative approaches are roughly classified into a control approach and a mechanical approach.

制御的アプローチの一例として、駆動対象と外部との間の粘弾特性(さらに慣性を含めても良い)を調整するインピーダンス制御が知られている。インピーダンス制御では、まず、力センサ等を用いて外部から駆動対象に作用する入力(外乱)を求める。次に、その外力から位置指令を、その指令をフィードバックすることで得られる粘弾特性が所望の特性に調整されるよう、求める。最後に、その位置指令をフィードバックして駆動対象を駆動制御する(駆動対象の位置を制御する)。駆動制御の精度は位置指令に対する制御対象の応答の精度に依るところとなるため、インピーダンス制御は衝突による力のような応答の速い外力に対して必ずしも好適ではない。   As an example of a control approach, impedance control is known which adjusts visco-elastic characteristics (which may further include inertia) between the driven object and the outside. In impedance control, first, an input (disturbance) that acts on the drive target from the outside is obtained using a force sensor or the like. Next, a position command is determined from the external force so that the viscoelastic characteristic obtained by feeding back the command is adjusted to a desired characteristic. Finally, the position command is fed back to drive and control the drive target (control the position of the drive target). Since the accuracy of the drive control depends on the accuracy of the response of the control object to the position command, the impedance control is not necessarily suitable for a fast response external force such as a force due to a collision.

一方、機械的アプローチの一例として、電圧を印加することで粘度が変化する電気粘性流体(ER流体)を利用する方法、すなわち、ER流体を駆動対象と外部との間に介在し、その粘度を制御する方法がある。しかし、駆動対象の高い駆動精度(位置決め精度)が要求される露光装置においては、ER流体の介在がフィードバック制御における非線形要因になることがある。そのため、エアガイド等を採用することで駆動対象に作用する粘性を排除するのが通常である。さらに、ER流体の経年劣化による粘性の変化も問題となる。   On the other hand, as an example of a mechanical approach, a method using an electro-rheological fluid (ER fluid) whose viscosity is changed by applying a voltage, that is, an ER fluid is interposed between an object to be driven and the outside, There is a way to control. However, in an exposure apparatus that requires high drive accuracy (positioning accuracy) to be driven, the presence of an ER fluid may be a non-linear factor in feedback control. Therefore, it is usual to eliminate the viscosity acting on the drive target by adopting an air guide or the like. Furthermore, the change in viscosity due to the aging of the ER fluid also becomes a problem.

従って、露光装置等に搭載される駆動装置の高い応答性を活用し、速い応答で外力に対する駆動対象の粘弾特性を仮想的に調整するフィードバック制御が有望である。   Therefore, it is promising to use feedback control to virtually adjust the visco-elastic characteristics of the object to be driven against the external force with a quick response by utilizing the high responsiveness of the drive device mounted on the exposure apparatus or the like.

特開2003−45785号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-45785

本発明の第1の態様によれば、制御対象の被制御量から前記制御対象の操作量を生成する制御システムであって、前記被制御量が入力される入力部と、前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と前記制御対象に対応する第1モデルとから求められる第1の量と、前記生成量と前記第1モデルとは異なる第2モデルとから求められる第2の量との差を用いて、前記操作量を生成する制御部と、を備え、前記第2モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、前記制御部は、前記第2モデルを含む外乱オブザーバを有し、該外乱オブザーバは、前記第1の量と前記操作量とから求まる第3の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御システムが、提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a control system that generates an operation amount of the control object from the control target amount of the control object, the input unit to which the control amount is input, the control amount or A first amount determined from a generation amount generated by calculation using the controlled amount and a first model corresponding to the control target, and a second model different from the generation amount and the first model And a control unit that generates the operation amount using a difference from the second amount to be obtained, and the second model is a table in which a disturbance applied to the control target and the controlled amount are a predetermined function. The control unit has a disturbance observer including the second model, and the disturbance observer inputs a third amount obtained from the first amount and the operation amount and the controlled amount. control systems that outputs a correction amount for correcting the manipulated variable is provided It is.

これによれば、制御対象を精密且つ安定に駆動することが可能となる。   According to this, it becomes possible to drive the control object precisely and stably.

本発明の第2の態様によれば、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移動する第1移動体と、該第1移動体を支持しつつ前記第1移動体に対して移動可能な第2移動体と、を有する移動機構と、前記第1移動体を前記制御対象とする第1の態様に係る制御システムと、を備える露光装置が、提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object, wherein the first moving body holds and moves the object; A moving mechanism having a second moving body movable relative to the first moving body while supporting the moving body, and a control system according to a first aspect in which the first moving body is the control target. An exposure apparatus comprising:

これによれば、物体を保持する移動体を精密且つ安定に駆動することが可能となり、ひいては物体に対する高精度な露光が可能になる。   According to this, it is possible to drive the moving object holding the object precisely and stably, and in turn, it is possible to perform high-precision exposure on the object.

本発明の第3の態様によれば、操作量を入力して被制御量を出力する制御対象を制御する制御方法であって、前記被制御量として、前記制御対象の位置に関する情報を求めることと、前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と、前記制御対象に対応する第1モデルとから、前記制御対象に入力される第1の量を求めることと、前記生成量と、前記第1モデルと異なる第2モデルとから前記制御対象に入力される第2の量を求めることと、前記第1の量と第2の量とを用いて、前記操作量を生成することと、を含み、前記第2モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、前記生成することでは、前記第2モデルを含む外乱オブザーバにより、前記第1の量と前記操作量とから求まる第3の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御方法が、提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a control method for controlling a control target that receives an operation amount and outputs a controlled amount, and obtaining information related to the position of the control target as the controlled amount. And determining a first amount to be input to the controlled object from the controlled amount or a generation amount generated by calculation using the controlled amount, and a first model corresponding to the controlled object. Determining the second amount input to the control target from the generation amount and the second model different from the first model, and using the first amount and the second amount to perform the operation Generating a quantity , wherein the second model is a disturbance observer including the second model in which the disturbance applied to the controlled object and the controlled quantity are represented by a predetermined function; Is obtained from the first amount and the operation amount by 3 amount and the enter the controlled quantity, controlling how to output a correction amount for correcting the manipulated variable is provided.

これによれば、制御対象を精密且つ安定に駆動することが可能となる。   According to this, it becomes possible to drive the control object precisely and stably.

本発明の第4の態様によれば、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、前記物体を保持して移動する第1移動体と、該第1移動体を支持しつつ前記第1移動体に対して移動可能な第2移動体と、を有する移動機構のうち、前記第1移動体を前記制御対象とする第3の態様に係る制御方法を利用する露光方法が、提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object, comprising: a first moving body for holding and moving the object; A control method according to a third aspect, wherein the first movable body is the control target in a moving mechanism having a second movable body movable with respect to the first movable body while supporting the movable body. An exposure method to be used is provided.

これによれば、物体を保持する移動体を精密且つ安定に駆動することが可能となり、ひいては物体に対する高精度な露光が可能になる。   According to this, it is possible to drive the moving object holding the object precisely and stably, and in turn, it is possible to perform high-precision exposure on the object.

本発明の第5の態様によれば、第4の態様に係る露光方法を利用して、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of forming a pattern on an object using the exposure method according to the fourth aspect, and developing the object on which the pattern is formed. A device manufacturing method is provided.

第1の実施形態に係るフィードバック制御系の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing basic composition of a feedback control system concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係るフィードバック制御系の変形構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the deformation | transformation structure of the feedback control system which concerns on 1st Embodiment. 図3(A)〜図3(C)は、フィードバック制御系の基本構成から変形構成の導出を説明するための図(その1〜3)である。FIGS. 3A to 3C are diagrams (Nos. 1 to 3) for explaining derivation of a modified configuration from the basic configuration of the feedback control system. 図4(A)及び図4(B)は、フィードバック制御系の基本構成から変形構成の導出を説明するための図(その4及び5)である。FIGS. 4A and 4B are diagrams (4 and 5) for explaining derivation of a modified configuration from the basic configuration of the feedback control system. プラントの周波数応答特性を示すボード線図である。It is a Bode diagram showing the frequency response characteristic of a plant. フィードバック制御系を構成する外乱オブザーバにおいて採用する物理パラメータをまとめた表である。It is the table | surface which put together the physical parameter employ | adopted in the disturbance observer which comprises a feedback control system. プラントの時間応答特性のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the time response characteristic of a plant. 第2の実施形態に係るフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a feedback control system concerning a 2nd embodiment. シミュレーションにおいて採用する物理パラメータをまとめた表である。It is a table | surface which put together the physical parameter employ | adopted in simulation. 補正部の周波数応答特性を示すボード線図である。It is a Bode diagram showing the frequency response characteristic of a amendment part. プラントの周波数応答特性を示すボード線図である。It is a Bode diagram showing the frequency response characteristic of a plant. 制御システムの感度特性を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity characteristic of a control system. 第2の実施形態に係るフィードバック制御系の別の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structure of the feedback control system which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the exposure apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 露光装置のステージ制御に関連する構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration related to stage control of the exposure apparatus. マスクステージ、マスクステージ駆動系、及びマスク干渉計システムの構成及び配置を示す図である。It is a figure which shows a structure and arrangement | positioning of a mask stage, a mask stage drive system, and a mask interferometer system. ガスフロー装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a gas flow apparatus. 図18(A)及び図18(B)は、それぞれ、カタパルト方式のステージ装置を構成する微動ステージのフィードバック制御系における制御切り替えを説明するためのブロック図である。FIGS. 18A and 18B are block diagrams for describing control switching in a feedback control system of a fine movement stage constituting a catapult type stage device. 図19(A)及び図19(B)は、それぞれ、粗動ステージが加速しながら微動ステージに衝突した場合における微動ステージが受ける反力及び位置誤差を示す図である。FIGS. 19A and 19B are diagrams showing a reaction force and a position error received by the fine movement stage when the coarse movement stage collides with the fine movement stage while accelerating, respectively.

《第1の実施形態》
以下、第1の実施形態について、図1〜図7を用いて説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment will be described using FIGS. 1 to 7.

図1に、第1の実施形態に係る制御システム50の基本構成を示す。制御システム50は、制御入力Uを与えることで制御対象52を駆動制御するフィードバック制御系であり、被制御量である制御対象52の位置yを測定するセンサ52と、センサ52の出力(位置yの測定結果)をゲイン倍(−1倍)する演算を行う制御器54と、制御器54の出力(すなわちセンサ52の出力)から補正量を求め、その結果を制御入力Uとして制御対象52を駆動する駆動装置52に送信する補正部53と、から構成される。なお、制御器54におけるゲイン倍数の値は本実施形態のものに限定されるものではなく、任意の値に設定可能である。 FIG. 1 shows a basic configuration of a control system 50 according to the first embodiment. The control system 50 is a feedback control system for controlling driving of the control target 52 by providing a control input U, the sensor 52 2 for measuring the position y of the control object 52 as the controlled amount, the output of the sensor 52 2 ( and a controller 54 that the measurement result) of the position y performs an operation gain-multiplied (-1 times) to obtain the correction amount from the output of the controller 54 (i.e., the output of the sensor 52 2), controlled as a result the control input U a correction unit 53 for transmitting the drive unit 52 1 for driving the target 52, and a. The value of the gain multiple in the controller 54 is not limited to that of this embodiment, and can be set to an arbitrary value.

駆動装置52は、受信した制御入力U(本実施形態では力の次元を有する)に従って、その駆動量に等しい駆動力を発する。これにより、駆動対象が駆動制御される。なお、図1において、駆動装置52及びセンサ52は、制御対象52に含まれるものとして示されている。また、図中に示すdは外部から制御対象52に作用する外乱であり、未知である。制御入力U及び位置yはそれぞれ制御対象52に対する入力及び出力であり、いずれも既知である。制御対象52に対する実際の入力は、補正部53から出力される制御入力U(駆動装置52が発する駆動力に等しい)と外乱dの和となる。 Drive device 52 1 in accordance with the received control input U (having a dimension of the force in the present embodiment), emits equal driving force to the drive quantity. Thus, the drive target is drive-controlled. In FIG. 1, the driving device 52 1 and the sensor 52 2 is shown as being included in the control object 52. Further, d shown in the figure is a disturbance that acts on the control target 52 from the outside, and is unknown. The control input U and the position y are respectively an input and an output for the control target 52, both of which are known. The actual input to the controlled object 52 is a control input U which is output from the correction unit 53 (equivalent to the driving force driving apparatus 52 1 emitted) to the sum of the disturbance d.

ここで、被制御量、制御入力等は、時間の関数として定義されるが、図1等を用いた説明では、習慣に従い、それらのラプラス変換を用いることとする。   Here, although the controlled variable, the control input and the like are defined as a function of time, in the explanation using FIG. 1 and the like, it is assumed that their Laplace transform is used according to the custom.

センサ52として、干渉計、エンコーダ等の位置センサを採用する。センサ52は、常時、制御対象52の位置yを測定し、その結果を補正部53に出力する。センサ52は、干渉計やエンコーダに限定されるものではなく、他の測定装置を用いても良い。 As the sensor 52 2, interferometer, adopting a position sensor such as an encoder. Sensor 52 2 is always measured position y of the control object 52, and outputs the result to the correction unit 53. Sensor 52 2 is not intended to be limited to the interferometer or an encoder, it may use other measuring devices.

制御器54は、実際には、マイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。なお、制御器54は、センサ52と補正部53との間に挿入されているが、これに代えて、例えば補正部53と制御対象52との間に挿入することとしても良い。この場合、制御器54は、補正部53の出力をゲイン倍(−1倍)して制御対象52(駆動装置52)に向けて出力することとなる。 The controller 54 is actually realized by a microcomputer and software, but may of course be configured by hardware. The control unit 54 has been inserted between the sensor 52 2 and the correcting unit 53, instead of this, may be inserted between, for example, the correction unit 53 and the controlled object 52. In this case, the controller 54 multiplies the output of the correction unit 53 by a gain (-1) and outputs the result to the control target 52 (drive device 52 1 ).

補正部53は、2つの制御器53a,53bと、減算器53cと、から構成される。なお、これら構成各部は、実際には、制御器54と同様にマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。制御器53aは、位相遅れを表現するフィルタQと、制御対象52を表現するノミナルモデル(制御対象52の実際の応答を再現するモデル)に対応する伝達関数Pnの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器53aは、被制御量y(厳密には制御器54を介した量−y)が入力されることで、制御対象52に実際に入力されている量(第1の量と呼ぶ)を求める。その結果は、減算器53cに向けて出力される。制御器53bは、フィルタQと所望の振舞い(後述するインピーダンス特性)を呈するモデル(所望の応答を表現するモデル)に対応する伝達関数Gimpの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器53bは、被制御量y(厳密には制御器54を介した量−y)が入力されることで、制御対象52に入力する量(第2の量と呼ぶ)を求める。その結果は、減算器53cに向けて出力される。減算器53cは、制御器53a,53bの出力(第1及び第2の量)の差(第2の量−第1の量)を算出し、その結果を制御対象52(駆動装置52)に向けて出力する。 The correction unit 53 includes two controllers 53a and 53b and a subtractor 53c. Note that each of these components is actually realized by a microcomputer and software as in the controller 54, but may of course be configured by hardware. The controller 53a is a transfer given by the product of the filter Q representing the phase delay and the inverse of the transfer function Pn corresponding to the nominal model representing the control object 52 (the model reproducing the actual response of the control object 52). It has a characteristic. The controller 53a receives an amount to be controlled y (strictly speaking, an amount -y through the controller 54), and thereby the amount actually input to the control object 52 (referred to as a first amount) Ask. The result is output to the subtractor 53c. The controller 53b has a transfer characteristic given by the product of the filter Q and the inverse of the transfer function Gimp corresponding to a model (a model expressing a desired response) exhibiting a desired behavior (impedance characteristic described later). The controller 53 b obtains an amount (referred to as a second amount) to be input to the control target 52 by receiving the controlled amount y (strictly speaking, the amount −y via the controller 54). The result is output to the subtractor 53c. The subtractor 53c calculates the difference (second amount-first amount) of the outputs (first and second amounts) of the controllers 53a and 53b, and the result is the control object 52 (drive device 52 1 ) Output toward

上述の構成の制御システム50において、感度関数S=1/(1+PC53)と与え、補正部53の伝達関数をC53=Q(Gimp −1−Pn−1)とする。理想条件、すなわち、制御対象52の応答特性Pはノミナルモデル(に対応する伝達関数)Pnに等しく、且つ、理想フィルタQ=1を仮定すると、感度関数S=P−1impが導かれる。制御対象の応答特性(外力dから出力yまでの特性)Pd=y/d=SPより、理想条件において、Pdn=Gimpが導かれる。これは、外乱dに対する制御対象の応答特性(外乱dと被制御量yとの関係)を伝達関数Gimpにより表現される所望の特性(所望の関係)に変更できることを意味する。 In the control system 50 configured as described above, the sensitivity function S = 1 / (1 + PC 53 ) is given, and the transfer function of the correction unit 53 is C 53 = Q (G imp −1 −P n −1 ). Under the ideal condition, that is, the response characteristic P of the control target 52 is equal to the nominal model (the transfer function corresponding to it) Pn, and assuming the ideal filter Q = 1, the sensitivity function S = P −1 G imp is derived. From the response characteristic of the control object (the characteristic from the external force d to the output y) Pd = y / d = SP, Pdn = Gimp is derived under ideal conditions. This means that the response characteristic (the relationship between the disturbance d and the controlled amount y) of the controlled object with respect to the disturbance d can be changed to the desired characteristic (desired relationship) represented by the transfer function G imp .

上述の制御システム50の基本構成に等価な変形構成において、第1の実施形態に係る制御システム50の性能を評価する。なお、制御システム50の基本構成と同一の構成部分には同一の符号を用いるとともに、詳細説明も省略する。   In a modified configuration equivalent to the basic configuration of the control system 50 described above, the performance of the control system 50 according to the first embodiment is evaluated. In addition, while using the same code | symbol to the component same as the basic composition of the control system 50, detailed description is also abbreviate | omitted.

図2に、第1の実施形態に係る制御システム50の変形構成(制御システム50’)を示す。制御システム50’は、前述の基本構成と同様、制御入力Uを与えることで制御対象52を駆動制御するフィードバック制御系であり、制御対象52の駆動目標(駆動力の次元を有することとする)Rを生成し、その結果(及び後述する補正量dU)を用いて制御入力Uを演算し、その結果を、制御対象52を駆動する駆動装置52に送信するステージ制御装置51と、被制御量である制御対象52の位置yを測定するセンサ52と、センサ52の出力(位置yの測定結果)から制御入力Uに対する補正量dUを求める補正部53’と、から構成される。 FIG. 2 shows a modified configuration (control system 50 ′) of the control system 50 according to the first embodiment. The control system 50 'is a feedback control system that drives and controls the control target 52 by giving the control input U, as in the basic configuration described above, and the drive target of the control target 52 (having a dimension of the driving force) generates R, the result calculates the control input U using (and correction amount dU described later), the result, the stage controller 51 to be transmitted to the drive unit 52 1 for driving the controlled object 52, a controlled a sensor 52 2 for measuring the position y of the control object 52 is an amount comprised of, a correction unit 53 'for determining the correction amount dU with respect to the control input U from the output of the sensor 52 2 (measurement results of the position y).

ステージ制御装置51は、目標生成部51と減算器51とを含む。なお、これら構成各部は、実際には、ステージ制御装置51を構成するマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。目標生成部51は、制御対象52の駆動目標(ここでは駆動力の次元を有する目標)Rを生成して、減算器51に供給する。減算器51は、駆動目標Rと補正部53からの出力(補正量)dUとの偏差R−dUを算出して制御入力Uを求め、制御対象52(駆動装置52)に向けて出力する。 Stage controller 51 includes a target generator 51 0 and a subtractor 51 2. In addition, although these components are actually realized by the microcomputer and software that configure the stage control device 51, they may be configured by hardware. Target generator 51 0, drive target of the controlled object 52 (in this case the target has dimensions of driving force) to generate R, supplied to the subtracter 51 2. Subtractor 51 2, the output from the driving target R and the correction section 53 (correction amount) to calculate the difference R-dU and dU seek control input U, toward the control object 52 (driving device 52 1) Output Do.

補正部53’は、2つの外乱オブザーバ53,53と加算器53とを含む2段の外乱オブザーバとして構成される。なお、これら構成各部は、実際には、ステージ制御装置51を構成するマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現されるが、ハードウェアによって構成しても勿論良い。1段目の外乱オブザーバ53は、センサ52の出力(被制御量)yとステージ制御装置51の出力(制御入力)Uとが入力され、外部から制御対象52に作用する外乱dを推定する。推定の結果〈d〉は、加算器53に出力される。加算器53は、外乱オブザーバ53の出力(外乱dの推定)〈d〉とステージ制御装置51の出力(制御入力)Uとの和を算出し、外乱オブザーバ53に向けて出力する。2段目の外乱オブザーバ53は、センサ52の出力(被制御量)yと加算器53の出力U+〈d〉とが入力され、補正量dUを算出する。その結果は、ステージ制御装置51(減算器51)に向けて出力される。 Correcting unit 53 'is configured as a disturbance observer in two stages, including a two disturbance observer 53, 53 3 and the adder 53 2. In addition, although these components are actually realized by the microcomputer and software that configure the stage control device 51, they may be configured by hardware. First stage of the disturbance observer 53 1, the output of the sensor 52 and second output (the controlled variable) y and stage controller 51 (control input) U and are inputted, estimates a disturbance d applied from outside to the control target 52 Do. Result of Estimation <d> is output to the adder 53 2. The adder 53 2 calculates a sum of the output of the disturbance observer 53 1 (estimation of the disturbance d) and Between <d> and the output (the control input) U of the stage controller 51, to output to the disturbance observer 53 3. Second stage of the disturbance observer 53 3, the output of the sensor 52 2 (the controlled variable) y and the adder 53 2 outputs U + <d> is input, calculates a correction amount dU. The result is output to the stage control device 51 (subtractor 51 2 ).

ここで、上述の制御システム(変形構成)50’(に含まれる補正部53’)が前述の制御システム(基本構成)50(に含まれる補正部53)に等価であることを説明する。   Here, it will be described that the above-described control system (modified configuration) 50 '(correction unit 53' included in the above) is equivalent to the above-described control system (basic configuration) 50 (correction unit 53 included in the above).

図3(A)に、制御システム(基本構成)50を示す。ただし、補正部53と制御器54との相対位置が入れ換えられている。補正部53において、2つの制御器53a,53bに含まれるフィルタQを2つのフィルタQ,Qに分割する(2つのフィルタの積Qにより与える)。これに対応して、図3(B)に示すように、制御器53aを直列する2つの制御器5311,5332に分割する。ここで、制御器5311は、フィルタQとノミナルモデル(制御対象52の実際の応答を再現するモデル)に対応する伝達関数Pnの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器5311は、被制御量yが入力されることで、制御対象52に実際に入力されている第1の量を求める(操作入力Uと外乱dとの和を推定する)。制御器5332は、フィルタQにより与えられる。また、制御器53bを直列する2つの制御器53,5331に分割する。ここで、制御器53は、フィルタQにより与えられる。制御器5331は、フィルタQとモデル(所望の応答を表現するモデル)に対応する伝達関数Gimpの逆数との積により与えられる伝達特性を有する。制御器5331は、被制御量yが入力されることで、制御対象52に入力する第2の量を求める。 A control system (basic configuration) 50 is shown in FIG. However, the relative positions of the correction unit 53 and the controller 54 are interchanged. In the correction unit 53, two controllers 53a, (given by the product Q 1 Q 2 of the two filters) that two filter Q 1, is divided into Q 2 filter Q contained in 53b. Corresponding to this, as shown in FIG. 3 (B), the controller 53a is divided into two controllers 53 11 and 53 32 connected in series. Here, the controller 53 11 has a transfer characteristic given by the product of the inverse of the transfer function Pn corresponding to the filter Q 1, nominal model (model to reproduce the actual response of the controlled object 52). The controller 53 11, by the controlled variable y is input, (to estimate the sum of the operation input U and the disturbance d) the first amount of the finding that is actually input to the controlled object 52. Controller 53 32 is given by the filter Q 2. Moreover, dividing the controller 53b to the two controllers 53 5, 53 31 in series. Here, the controller 53 5 is provided by a filter Q 1. The controller 53 31 has a filter Q 2 and model transfer characteristic given by the product of the inverse of the transfer function G imp corresponding to (model representing a desired response). The controller 53 31, by the controlled variable y is input, obtains the second amount to be input to the controlled object 52.

図3(C)に示すように、補正部53に、互いの出力が相殺する関係にある2つのフィルタ5312,53、減算器5313、加算器53を追加する。フィルタ5312,53は、伝達関数Qにより与えられる。ここで、伝達関数Qは、制御器5311により外乱dを推定する際に生じる位相遅れを表現する。フィルタ5312,53を介して、制御入力Uがそれぞれ減算器5313及び加算器53に入力される。減算器5313は、制御器5311の出力とフィルタ5312の出力との差を求め、すなわち外乱dを推定し、その結果〈d〉を加算器53に向けて出力する。加算器53は、減算器5313の出力とフィルタ53の出力との和を求め、その結果をフィルタ5332にむけて出力する。 As shown in FIG. 3 (C), the correction unit 53, two filters 53 12 are in a relationship where the output of each other to cancel, 53 4, subtracter 53 13 adds adder 53 2. Filter 53 12, 53 4 is given by the transfer function Q 1. Here, the transfer function Q 1 is, to represent the phase lag that occurs in estimating the disturbance d by the controller 53 11. Through the filter 53 12, 53 4, the control input U is inputted to the respective subtractors 53 13 and adder 53 2. The subtracter 53 13 calculates the difference between the outputs of the filter 53 12 of the controller 53 11, i.e., estimates the disturbance d, the result is outputted to the adder 53 2 <d>. The adder 53 2 obtains a sum of the output of the subtracter 53 13 output of the filter 53 4, and outputs toward the result to the filter 53 32.

図3(C)において、制御器5311、フィルタ5312、及び減算器5313は、被制御量yと制御入力Uとを入力して外乱dを推定し、その結果〈d〉を出力する外乱オブザーバ53を構成する。また、制御器5331、フィルタ5332、及び減算器53cは、被制御量yと制御入力U及び外乱の推定結果〈d〉の和とを入力して補正量を求め、その結果dUを出力する外乱オブザーバ53を構成する。従って、図3(C)に示すブロック図を、図4(A)に示す簡素なブロック図に等価変換することができる。 In FIG. 3 (C), the controller 53 11, filter 53 12 and the subtracter 53 13, estimates the disturbance d by entering the control input U and the controlled variable y, and outputs the result <d> constitute a disturbance observer 53 1. The controller 53 31 , the filter 53 32 , and the subtractor 53 c receive the controlled amount y, the sum of the control input U and the estimation result of the disturbance <d> to obtain the correction amount, and output the result dU. constitute a disturbance observer 53 3. Therefore, the block diagram shown in FIG. 3 (C) can be equivalently converted to the simple block diagram shown in FIG. 4 (A).

最後に、図4(A)において、被制御量y及び制御入力Uは、それぞれ互いに等しいフィルタ関数Qを有するフィルタ53,53を介して、外乱オブザーバ53に入力されている。そこで、フィルタ53,53を削除する。それにより、図4(B)に示すブロック図が導出される。なお、この制御システムは、図2に示した制御システム50’において目標R=0としたものに等しい。言い換えると、この制御システム50に、さらに目標生成部51を追加することで、図2に示した制御システム50’を導出することができる。従って、制御システム50’(補正部53’)は、図1に示した制御システム50(補正部53)に等価である。 Finally, in FIG. 4 (A), the controlled variable y and the control input U, respectively via the filter 53 4, 53 5 having a filter function Q 1 equal to each other, and are input to the disturbance observer 53 3. Therefore, to remove the filter 53 4, 53 5. Thereby, the block diagram shown in FIG. 4 (B) is derived. Note that this control system is equal to the target R = 0 in the control system 50 'shown in FIG. In other words, in the control system 50, by further adding the target generator 51 0, it can be derived a control system 50 'shown in FIG. Accordingly, the control system 50 '(correction unit 53') is equivalent to the control system 50 (correction unit 53) shown in FIG.

上述の図4の制御システム50’において、外乱オブザーバ53は、例えば、外乱をステップ状の外乱として、ゴピナスの方法による最小次元オブザーバ設計に基づいて設計することができる。ここで、設計に用いるノミナルモデル(制御対象52の実際の応答を再現するモデル)の運動を、質量Mを有する剛体の自由並進運動を表す関数Pn1(=Pn)=1/Msにより与える。(後述するシミュレーションにおいて採用する制御対象52の特性(実プラント特性)P=1/Msに等しい特性を採用する。)外乱オブザーバ53を用いて外乱dを推定することで、制御対象52への実際の入力U+dを推定することができる。ただし、外乱オブザーバ53の帯域を外乱オブザーバ53の帯域よりも高く設定することとする。 The control system 50 'in the above FIG. 4, the disturbance observer 53 1, for example, a disturbance as a step-like disturbance can be designed based on the minimum dimension observer design according to the method of Gopinath. Here, the motion of a nominal model (a model that reproduces the actual response of the control target 52) used for design is given by a function P n1 (= P n ) = 1 / Ms 2 that represents the free translational motion of a rigid body having a mass M . (A characteristic equal to the characteristic of the control object 52 (actual plant characteristic) P = 1 / Ms 2 adopted in the simulation to be described later is adopted.) The disturbance observer 53 1 is used to estimate the disturbance d. The actual input U + d of can be estimated. However, the set to be higher than the bandwidth of the disturbance observer 53 3 band of the disturbance observer 53 1.

外乱オブザーバ53も、外乱オブザーバ53と同様に、ゴピナスの方法による最小次元オブザーバ設計に基づいて設計することができる。ここで、設計に用いるノミナルモデル(所望の応答を表現するモデル)の運動を、質量M、粘性C、及び弾性Kを有する剛体の並進運動を表す伝達関数Pn2(=Gimp)=1/(M+Cs+K)により与える。外乱オブザーバ53を用いることでノミナルモデルPn2により表現される応答からの制御対象52の応答のずれ、すなわち制御入力Uに対する補正量dUが求められる。 Disturbance observer 53 3, like the disturbance observer 53 1 can be designed based on the minimum dimension observer design according to the method of Gopinath. Here, a transfer function P n2 (= G imp ) representing the translational motion of a rigid body having a mass M n , a viscosity C n , and an elasticity K n , the motion of a nominal model (model representing a desired response) used in design. = 1 / (M n s 2 + C n s + K n ). Deviation of the response of the control object 52 from the response represented by the nominal model P n2 by using the disturbance observer 53 3, that is, the correction amount dU obtained for the control input U.

求められたずれdUを用いて制御入力Uを補正することで、外乱dを抑圧することなく、プラント変動のみを抑圧することが可能となる。なお、任意のモデルを用いて外乱オブザーバ53を設計することにより、外乱dから出力yまでの制御対象52の応答特性は、その帯域内において、前記任意のモデルにより表現される所望の特性を呈する。 By correcting the control input U using the determined deviation dU, it becomes possible to suppress only the plant fluctuation without suppressing the disturbance d. Incidentally, by designing the disturbance observer 53 3 using any model, the response characteristic of the controlled object 52 from the disturbance d to the output y is within the band, the desired properties are expressed by the arbitrary model Take on.

なお、外乱オブザーバ53,53の設計方法として、上述のゴピナスの方法に限らず、実際に多くの文献において提案されている様々な方法を採用しても良い。また、上の説明では、2つの外乱オブザーバ53,53を連続時間系において設計したが、離散時間系において設計することも可能である。 As a method of designing a disturbance observer 53 1, 53 3, not limited to the method described above Gopinath, actually many may be a variety of methods have been proposed to employ in the literature. In the description above has been designed in two of the disturbance observer 53 1, 53 3 a continuous-time system, it is also possible to design in a discrete time system.

図5に、外乱dから出力yまでの制御対象52の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す。ここで、制御対象52の応答特性(実プラント特性)を特性P=1/Msにより与えた。図6に与える表に、シミュレーションにおいて採用した物理パラメータの値を示す。外乱オブザーバ53,53の極は、それぞれ、150Hzの重根及び50Hzの重根とした。なお、外乱dに対する制御対象52の応答を模擬実験するため、駆動目標R=0とした。 The simulation result of the frequency response characteristic of the control object 52 from the disturbance d to the output y is shown in FIG. Here, the response characteristic (actual plant characteristic) of the controlled object 52 is given by the characteristic P = 1 / Ms 2 . The table given in FIG. 6 shows values of physical parameters adopted in the simulation. Pole of the disturbance observer 53 1, 53 3, respectively, and a multiple root of the multiple roots and 50Hz of 150 Hz. In order to simulate the response of the control object 52 to the disturbance d, the drive target R = 0.

図5において、実線(黒色)は実際の制御対象52の応答特性P、実線(グレー)はモデルにより表現した所望の制御対象の応答特性Pn2、破線は外乱dから出力yまでの制御対象52の応答特性(d→y with prop)を示す。制御対象52の応答特性Pは、シミュレーションの条件として質量Mを有する剛体の自由並進運動を表すモデル(P=1/Ms)により与えたため、周波数の増加に対して振幅は単調に減少、位相は一定を維持する。これに対して、所望の応答特性Pn2は、質量M、粘性C、及び弾性Kを有する剛体の並進運動を表す関数(Pn2=1/(M+Cs+K)により与えたため、低周波帯域(およそ0.01Hz以下の帯域)において弾性Kの効果により振幅及び位相をほぼ一定に維持し、中周波数帯域(およそ0.01〜10Hzの帯域)において粘性Cの効果により振幅を緩やかに減少し及び位相を遅らせている。それに対して、制御対象52の応答特性の結果は、振幅及び位相ともに、高周波帯域(およそ10Hz以上)において若干のずれが見られるが、ほぼ所望の応答特性(Pn2)に等しい振舞いを示している。この結果は、本実施形態の制御システム50により、外力dに対する制御対象52の応答を、外乱オブザーバ53の設計において用いたモデル(伝達関数Pn2)により表現される任意の粘弾特性を有する応答に修正できることを示唆している。 In FIG. 5, the solid line (black) is the response characteristic P of the actual control object 52, the solid line (grey) is the response characteristic P n2 of the desired control object represented by the model, and the broken line is the control object 52 from the disturbance d to the output y. Shows the response characteristic (d → y with prop) of The response characteristic P of the control object 52 is given by a model (P = 1 / Ms 2 ) representing the free translational motion of a rigid body having a mass M as a condition of simulation. Stay constant. On the other hand, the desired response characteristic P n2 is a function (P n2 = 1 / (M n s 2 + C n s + K n ) representing the translational motion of a rigid body having a mass M n , a viscosity C n , and an elasticity K n Therefore, the amplitude and phase are maintained almost constant by the effect of the elastic K n in the low frequency band (a band of about 0.01 Hz or less), and the viscosity C n in the middle frequency band (a band of about 0.01 to 10 Hz) According to the response characteristics of the controlled object 52, a slight deviation is seen in the high frequency band (approximately 10 Hz or more) in both the amplitude and the phase. shows a behavior substantially equal to the desired response characteristic (P n2). this result, by the control system 50 of the present embodiment, the response of the controlled object 52 against an external force d, outer Suggesting that can be modified to respond with any viscoelastic properties represented by the model used in the observer 53 3 design (transfer function P n2).

図7に、時間応答特性のシミュレーション結果を示す。図7(A)に、制御対象52に作用する外力dを示す。外力dとして、時刻t=1(s)において振幅10(N)及び時間幅0.01(s)を有するインパルス状の力を制御対象52に加える。図7(B)に、本実施形態の制御システム50を採用しなかった場合の制御対象52(センサ52)からの出力(位置y)を示す。この場合、制御対象52は、粘弾特性を有さないため、外乱dの作用により無限遠まで等速で移動し続ける。図7(C)に、制御対象52に期待する所望の応答特性、すなわち外乱オブザーバ53の設計において用いたモデル(伝達関数Pn2)により表現される応答特性を示す。制御対象52は、粘弾特性(C,K)を加えたことで、外乱dの作用により時間0.5(s)経過するまでに一定の距離(およそ1mm)まで移動し、その後、徐々に元の位置に戻る。図7(D)に、本実施形態の制御システム50を採用した場合の制御対象52の応答特性を示す。図7(C)に示す所望の応答特性にほぼ一致していることがわかる。図7(E)に、本実施形態の制御システム50を採用した場合における制御対象52に加えられる制御入力(駆動力)Uを示す。制御入力(駆動力)Uは、時刻t=1(s)において外力dを打ち消す方向にインパルス状の力(反力)とこれに続くオーバーシュート(ハンチング)を見せている。図7(A)に示す外乱dに対して図7(E)に示す制御入力Uを制御対象52に入力することで、制御対象52は仮想的に粘弾特性(C,K)を有する剛体として応答していることがわかる。 FIG. 7 shows simulation results of time response characteristics. FIG. 7A shows an external force d that acts on the control target 52. As the external force d, an impulse-like force having an amplitude of 10 (N) and a time width of 0.01 (s) at time t = 1 (s) is applied to the control object 52. FIG. 7B shows an output (position y) from the control target 52 (sensor 52 2 ) when the control system 50 of the present embodiment is not adopted. In this case, since the control target 52 does not have visco-elastic characteristics, it continues to move at constant velocity to infinity by the action of the disturbance d. In FIG. 7 (C), showing the desired response characteristics to expect the control target 52, i.e. the response characteristic represented by the model (transfer function P n2) used in the design of the disturbance observer 53 3. The controlled object 52 moves to a fixed distance (approximately 1 mm) before time 0.5 (s) elapses by the action of the disturbance d by adding the viscoelastic characteristic (C n , K n ), and then, Gradually return to the original position. FIG. 7D shows the response characteristic of the control target 52 when the control system 50 of the present embodiment is adopted. It can be seen that the characteristics substantially match the desired response characteristics shown in FIG. 7 (C). FIG. 7E shows a control input (driving force) U applied to the control target 52 when the control system 50 of the present embodiment is adopted. The control input (driving force) U shows an impulse-like force (reaction force) and an overshoot (hunting) following it in a direction to cancel the external force d at time t = 1 (s). By inputting the control input U shown in FIG. 7 (E) to the control object 52 for the disturbance d shown in FIG. 7 (A), the control object 52 virtually has visco-elastic characteristics (C n , K n ) It turns out that it responds as a rigid body which it has.

以上詳細に説明したように、第1の実施形態の制御システム(基本構成)50によれば、センサ52により測定される被制御量yから、制御対象52を表現するノミナルモデル(制御対象52の実際の応答を再現するモデル)Pnに基づいて制御対象52に入力される量を求め、且つ、所望のインピーダンス特性を呈するモデル(外乱dに対する制御対象52の所望の応答、すなわち外乱dと被制御量yとの所望の関係を表現するモデル)Gimpに基づいて制御対象52に入力する量を求め、これら2つの量の差から制御入力を補正するための補正量を求め、その結果を用いて制御入力Uが補正される。制御入力Uが補正されることで、制御対象52の応答がモデルGimpにより表現される所望の応答に修正される。それにより、外乱dが作用しても、制御対象52を精密且つ安定に駆動することが可能となる。 As described above in detail, according to the control system (basic configuration) 50 of the first embodiment, the nominal model (controlled object 52 that represent the controlled amount y, the controlled object 52 to be measured by the sensor 52 2 Of the quantity to be input to the controlled object 52 on the basis of a model that reproduces the actual response of the vehicle, and the desired response of the controlled object 52 to the disturbance d, ie, the disturbance d and the object A model expressing a desired relationship with the control amount y) An amount to be input to the control object 52 is determined based on G imp , a correction amount for correcting the control input is determined from the difference between these two amounts, and the result is The control input U is corrected using this. By correcting the control input U, the response of the control object 52 is corrected to the desired response represented by the model G imp . Thereby, even if the disturbance d acts, it is possible to drive the control object 52 precisely and stably.

また、第1の実施形態の制御システム(変形構成)50’によれば、外乱オブザーバ53により制御対象52に加わる外乱dを求め、その結果と制御対象52に入力する制御入力Uとを用いて外乱オブザーバ53により所望の応答を表現するモデル(伝達関数Pn2)からの制御対象52の応答のずれを求め、その結果を用いて制御入力Uが補正される。制御対象52の応答のノミナルモデルPn2により表現される応答からのずれを用いて制御入力Uが補正されることで、制御対象52の応答がノミナルモデルPn2により表現される所望の応答に修正される。それにより、外乱dが作用しても、制御対象52を精密且つ安定に駆動することが可能となる。 Further, according to the control system of the first embodiment (modified configuration) 50 'obtains the disturbance d applied to the controlled object 52 by the disturbance observer 53 1, using the control input U to be input to the controlled object 52 as a result and obtains the deviation of the response of the control object 52 from the model (transfer function P n2) representing the desired response by the disturbance observer 53 3 Te, the control input U is corrected using the result. By correcting the control input U using the deviation from the response represented by the nominal model P n2 of the response of the controlled object 52, the response of the controlled object 52 is corrected to the desired response represented by the nominal model P n2 Be done. Thereby, even if the disturbance d acts, it is possible to drive the control object 52 precisely and stably.

また、第1の実施形態の制御システム50,50’によれば、モデルGimp及びノミナルモデルPn2として質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表すモデルを与えることで、制御対象52に作用する外乱dに対して、仮想的に粘弾特性(C,K)を有する剛体として制御対象52を駆動制御することが可能となる。 Further, according to the control system 50, 50 'of the first embodiment, the control object 52 is obtained by giving a model representing translational movement of a rigid body having mass, viscosity, and elasticity as the model G imp and the nominal model P n2. against disturbance d acting, it is possible to drive and control the controlled object 52 as a rigid body having a virtually viscoelastic properties (C n, K n).

また、第1の実施形態の制御システム50’によれば、制御入力Uに対する補正量dUを求める補正部53’を、2つの外乱オブザーバ53,53を用いて簡素に構成することができる。ここで、1つめの外乱オブザーバ53は、センサ52の出力(被制御量)yとステージ制御装置51の出力(制御入力)Uとから、外部から制御対象52が受ける外力dを推定する。2つめの外乱オブザーバ53は、外乱オブザーバ53の出力(外乱の推定)〈d〉とステージ制御装置51の出力(制御入力)Uとから、仮想的に制御対象52が所望の粘弾特性を有する応答を呈する補正量dUを求める。 Furthermore, 'according to the correcting unit 53 to obtain a correction amount dU with respect to the control input U' control system 50 of the first embodiment, and can be configured simple by using two of the disturbance observer 53 1, 53 3 . Here, first one of the disturbance observer 53 1, and an output (control input) U of the sensor 52 and second output (the controlled variable) y and stage controller 51, and estimates the external force d of the controlled object 52 from the outside is subjected . The second disturbance observer 53 3, the output of the disturbance observer 53 1 (disturbance estimation) <d> and the output of the stage controller 51 (control input) and a U, virtually controlled object 52 is desired viscoelastic properties The correction amount dU which exhibits a response having.

また、第1の実施形態の制御システム50’では、外乱オブザーバ53を用いて制御対象52に作用する外乱dを推定することとした。これにより、駆動装置52の高い応答特性を活用し、速い応答で外力dに対する駆動対象の粘弾特性を仮想的に調整することができる。また、外乱オブザーバ53の設計に用いるノミナルモデルとして、制御対象52の実際の応答を精密に再現するモデルを採用することで、外乱dをより正確に推定することができる。 Further, the control system 50 'of the first embodiment, it was decided to estimate the disturbance d acting on the controlled object 52 using the disturbance observer 53 1. Thus, by utilizing the high response characteristic of the driving device 52 1, the viscoelastic properties of the driven object against an external force d can be adjusted virtually fast response. Further, as the nominal model used in the disturbance observer 53 1 design, the actual response of the controlled object 52 by adopting a model that accurately reproduced, it is possible to estimate the disturbance d more accurately.

なお、第1の実施形態の制御システム50’において、外乱オブザーバ53を用いて外乱dを推定するに限らず、例えば力センサを用いて外乱dを測定することとしても良い。係る場合、その測定結果が、外乱オブザーバ53に入力される。また、外乱オブザーバ53は、外乱dの推定若しくは測定の結果(又はこれらの相当する量)と被制御量yの測定結果(又はこれに相当する量)とから制御入力Uに対する補正量dUを求めるものであれば、必ずしも外乱オブザーバとして設計する必要はない。 Incidentally, in the control system 50 'of the first embodiment is not limited to estimating the disturbance d by using the disturbance observer 53 1, it is also possible to measure the disturbance d for example, using a force sensor. A case, the measurement result is input to the disturbance observer 53 3. Furthermore, the disturbance observer 53 3 contains a predicted or measured disturbance d results (or their corresponding amount) correction amount dU with respect to the measurement result (or equivalent amount to) the control input U from the of the controlled variable y It is not necessary to design as a disturbance observer if it is required.

《第2の実施形態》
以下、第2の実施形態について、図8〜図13を用いて説明する。ここで、前述の第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とともに、詳細説明も省略する。
Second Embodiment
Hereinafter, the second embodiment will be described using FIGS. 8 to 13. Here, while using the same code | symbol to the component same as above-mentioned 1st Embodiment, detailed description is also abbreviate | omitted.

図8に、第2の実施形態に係る制御システム50の構成を示す。なお、この構成の制御システム50による制御を、IPFB(Impedance Parameterization Feedback)制御と呼ぶ。制御システム50は、前述の基本構成及び変形構成と同様、制御入力Uを与えることで制御対象52を駆動制御するフィードバック制御系であり、被制御量である制御対象52の位置yを測定するセンサ52と、センサ52の出力(位置yの測定結果)をゲイン倍(−1倍)する演算を行う制御器54と、制御対象52の目標位置(位置の次元を有することとする)Rを生成し、その目標位置Rと制御器54の出力との和(すなわちセンサ52による制御対象52の位置yの測定結果との偏差)eを出力するステージ制御装置51と、ステージ制御装置51の出力から補正量を求め、その結果を制御入力Uとして制御対象52を駆動する駆動装置52に送信する補正部53と、から構成される。 FIG. 8 shows the configuration of a control system 50 according to the second embodiment. The control by the control system 50 having this configuration is called IPFB (Impedance Parameterization Feedback) control. The control system 50 is a feedback control system that drives and controls the controlled object 52 by giving the control input U, as in the basic configuration and the modified configuration described above, and a sensor that measures the position y of the controlled object 52, which is a controlled variable. 52 and 2, a controller 54 for performing an operation to gain multiple (measurement results of the position y) output from the sensor 52 2 (-1 times), (and that has dimensions of position) the target position of the controlled object 52 R It generates a stage controller 51 and outputs the sum of the output of the target position R and the control unit 54 (i.e. the deviation between the measurement result of the position y of the control object 52 from the sensor 52 2) e, the stage controller 51 output obtain a correction amount from a correction unit 53 for transmitting the drive unit 52 1 for driving the controlled object 52 the result as the control input U, composed.

上述の構成の制御システム50は、第1の実施形態に係る制御システム(基本構成)50に制御システム(変形構成)50’におけるステージ制御装置51を追加した構成である。ただし、減算器51が加算器51と制御器54との組に置き換えられている。従って、前述の理想条件、すなわち、制御対象52の応答特性Pがノミナルモデル(に対応する伝達関数)Pnに等しく、且つ、理想フィルタQ=1を仮定すると、制御対象の応答特性(外力dから出力yまでの特性)Pd(=y/d=SP)=Gimpが導かれる。つまり、ステージ制御装置51により目標位置Rを生成することで制御対象52を目標位置Rに追従駆動するとともに、補正部53により制御入力Uを補正することで、第1の実施形態に係る制御システム50と同様に、制御対象52の応答特性をモデル(伝達特性)Gimpにより表現される所望の応答に修正することができる。 The control system 50 configured as described above has a configuration in which the stage control device 51 in the control system (modified configuration) 50 ′ is added to the control system (basic configuration) 50 according to the first embodiment. However, the subtractor 51 2 is replaced by a combination of the adder 51 3 and the controller 54. Therefore, assuming that the above-described ideal condition, that is, the response characteristic P of the control object 52 is equal to (the transfer function corresponding to the nominal model) Pn and assuming the ideal filter Q = 1, the response characteristic of the control object (from the external force d Characteristic up to output y) Pd (= y / d = SP) = G imp is derived. That is, the target position R is generated by the stage control device 51 to drive the control target 52 to follow the target position R, and the correction unit 53 corrects the control input U, thereby the control system according to the first embodiment. Similar to 50, the response characteristic of the controlled object 52 can be corrected to the desired response represented by the model (transfer characteristic) Gimp .

第2の実施形態に係る制御システム50(IPFB制御)の性能を評価する。制御対象52を表現するノミナルモデル(制御対象52の実際の応答を再現するモデル)として、質量を有する剛体の自由並進運動を表現する剛体モデルを採用する。その伝達関数は、関数Pn=1/Msにより与えられる。(後述する実プラント特性に等しい特性を採用する。)所望の振舞いを呈するモデル(所望の応答を表現するモデル)として、質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表現するモデルを採用する。その伝達関数は、関数Gimp=1/(M+Cs+K)により与えられる。フィルタQとして、2次のローパスフィルタQ=ω/(s+2ζωs+ω)を採用する。図9に与える表に、これらのモデル等に含まれる物理パラメータの値を示す。 The performance of the control system 50 (IPFB control) according to the second embodiment is evaluated. A rigid model representing free translational motion of a rigid body having a mass is adopted as a nominal model representing the control object 52 (a model reproducing the actual response of the control object 52). Its transfer function is given by a function Pn = 1 / Ms 2. (A characteristic equal to the actual plant characteristic described later is adopted.) A model expressing translational motion of a rigid body having mass, viscosity and elasticity is adopted as a model (a model expressing a desired response) exhibiting a desired behavior. . The transfer function is given by the function G imp = 1 / (M n s 2 + C n s + K n ). As the filter Q, a second-order low pass filter Q = ω 2 / (s 2 + 2ζωs + ω) is adopted. The table given in FIG. 9 shows the values of physical parameters included in these models and the like.

図10に、補正部53の周波数応答特性C53を示す。補正部53の応答特性C53は、その振幅を、カットオフ周波数50Hz以下の周波数帯域において周波数の増大とともに増大し、カットオフ周波数50Hzにて最大を持ち、カットオフ周波数50Hz以上の周波数帯域において周波数の増大とともに減少する。また、その位相を、周波数の増大とともに増大して約2Hzにて最大を持ち、周波数の増大とともに減少してカットオフ周波数50Hzにてゼロを持ち且つさらに減少する。 The frequency response characteristic C 53 of the correction unit 53 is shown in FIG. Response characteristic C 53 of the correcting unit 53, the amplitude increases with increasing frequency in the frequency band below the cut-off frequency 50Hz, has a maximum at the cutoff frequency 50Hz, a frequency at a cut-off frequency 50Hz or more frequency bands Decrease with the increase of Also, its phase increases with increasing frequency to a maximum at about 2 Hz, and decreases with increasing frequency to have a zero and further decrease at a cutoff frequency of 50 Hz.

図11に、外乱dから出力yまでの制御対象52の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す。ここで、制御対象52の応答特性(実プラント特性)を特性P=1/Msにより与えた。 The simulation result of the frequency response characteristic of the control object 52 from the disturbance d to the output y is shown in FIG. Here, the response characteristic (actual plant characteristic) of the controlled object 52 is given by the characteristic P = 1 / Ms 2 .

図11において、実線(グレー)は実際の制御対象52の応答特性P、実線(黒色)はモデルにより表現した所望の制御対象の応答特性Gimp、破線(ほぼ実線に重なっている)は外乱dから出力yまでの制御対象52の応答特性Pdを示す。制御対象52の応答特性Pは、シミュレーションの条件として質量Mを有する剛体の自由並進運動を表すモデル(P=1/Ms)により与えたため、周波数の増加に対して振幅は単調に減少、位相は一定を維持する。これに対して、所望の応答特性Gimpは、質量M、粘性C、及び弾性Kを有する剛体の並進運動を表す関数(Gimp=1/(M+Cs+K)により与えたため、低周波帯域(およそ0.1Hz以下の帯域)において弾性Kの効果により振幅及び位相をほぼ一定に維持し、中周波数帯域(およそ0.1〜100Hzの帯域)において粘性Cの効果により振幅を緩やかに減少し及び位相を遅らせている。それに対して、制御対象52の応答特性Pdの結果は、振幅及び位相ともにほぼ所望の応答特性Gimpに等しい振舞いを示している。この結果は、本実施形態の制御システム50により、外力dに対する制御対象52の応答を、所望の振舞いを呈するモデル(伝達関数Gimp)により表現される任意の粘弾特性を有する応答に修正できることを示唆している。 In FIG. 11, the solid line (gray) is the response characteristic P of the actual control object 52, the solid line (black) is the response characteristic G imp of the desired control object represented by the model, and the broken line (overlapping substantially the solid line) is the disturbance d. The response characteristic Pd of the controlled object 52 from the point y to the point y is shown. The response characteristic P of the control object 52 is given by a model (P = 1 / Ms 2 ) representing the free translational motion of a rigid body having a mass M as a condition of simulation. Stay constant. On the other hand, the desired response characteristic G imp is a function (G imp = 1 / (M n s 2 + C n s + K n ) representing the translational movement of a rigid body having a mass M n , a viscosity C n and an elasticity K n Therefore, the amplitude and phase are kept approximately constant by the effect of the elastic K n in the low frequency band (a band of about 0.1 Hz or less), and the viscosity C n in the middle frequency band (a band of about 0.1 to 100 Hz) The amplitude decreases slowly and the phase is delayed due to the effect of P. On the other hand, the result of the response characteristic Pd of the controlled object 52 shows a behavior that is substantially equal to the desired response characteristic G imp in both amplitude and phase. this result, by the control system 50 of the present embodiment, the response of the controlled object 52 against an external force d, Ren represented by the model (transfer function G imp) which exhibit the desired behavior Suggesting that it can be modified to respond with viscoelastic properties of.

図12に、制御システム50の感度特性を示す。感度関数Sは、周波数の増大とともにその振幅を増大し、約10Hz以上の帯域において振幅を一定に維持する。この感度関数Sの振舞いは、関数P−1impともほぼ一致している。すなわち、制御対象52の応答特性Pはノミナルモデル(に対応する伝達関数)Pnに等しく、且つ、理想フィルタQ=1を仮定する理想条件において導かれる関係S=P−1impが、良い近似で成り立っている。これは、プラント特性P及びインピーダンス特性Gimp次第で制御対象52の位置制御も可能であることを示唆している。 The sensitivity characteristic of the control system 50 is shown in FIG. The sensitivity function S increases its amplitude with increasing frequency, keeping the amplitude constant in the band above about 10 Hz. The behavior of the sensitivity function S is also approximately the same as the function P −1 G imp . That is, the response characteristic P of the control object 52 is equal to the nominal model (the transfer function corresponding to it) Pn, and the relation S = P −1 G imp derived under the ideal condition assuming the ideal filter Q = 1 is a good approximation It consists of This suggests that position control of the control object 52 is also possible depending on the plant characteristic P and the impedance characteristic G imp .

図13に、第2の実施形態に係る制御システム50の別の構成を示す。なお、この構成の制御システム50による制御を、PSFB(Plant Shaping Parameterization Feedback)制御と呼ぶ。制御システム50は、前述の基本構成及び変形構成と同様、制御入力Uを与えることで制御対象52を駆動制御するフィードバック制御系であり、被制御量である制御対象52の位置yを測定するセンサ52と、センサ52の出力(位置yの測定結果)をゲイン倍(−1倍)する演算を行う制御器54と、制御対象52の目標位置(位置の次元を有することとする)Rを生成し、その目標位置Rと制御器54の出力との和(すなわちセンサ52による制御対象52の位置yの測定結果との偏差)eを出力するステージ制御装置51と、ステージ制御装置51の出力から制御入力Uを生成し、その結果を制御対象52を駆動する駆動装置52に送信する制御器51と、制御器54の出力(すなわちセンサ52の出力)から制御入力Uに対する補正量dUを求める補正部53と、から構成される。 FIG. 13 shows another configuration of the control system 50 according to the second embodiment. Control by the control system 50 having this configuration is called PSFB (Plant Shaping Parameterization Feedback) control. The control system 50 is a feedback control system that drives and controls the controlled object 52 by giving the control input U, as in the basic configuration and the modified configuration described above, and a sensor that measures the position y of the controlled object 52, which is a controlled variable. 52 and 2, a controller 54 for performing an operation to gain multiple (measurement results of the position y) output from the sensor 52 2 (-1 times), (and that has dimensions of position) the target position of the controlled object 52 R It generates a stage controller 51 and outputs the sum of the output of the target position R and the control unit 54 (i.e. the deviation between the measurement result of the position y of the control object 52 from the sensor 52 2) e, the stage controller 51 and of generating a control input U from the output, so that the controller 51 4 to send a control object 52 to the drive unit 52 1 for driving the control from the output of the controller 54 (i.e., the output of the sensor 52 2) A correction unit 53 for obtaining a correction amount dU to forces U, composed.

上述の構成の制御システム50は、第1の実施形態に係る制御システム(基本構成)50に対して、補正部53をインナーループに含み、制御システム(変形構成)50’におけるステージ制御装置51及び制御器51をアウターループで追加した構成である。ここで、制御器51は、ステージ制御装置51の出力(すなわち目標位置Rとセンサ52による制御対象52の位置yの測定結果との偏差)eから制御入力Uを生成し、その結果を加算器51に向けて出力する。補正部53は、制御器54の出力(すなわちセンサ52による制御対象52の位置yの測定結果)から制御入力Uに対する補正量dUを算出し、その結果を加算器51に向けて出力する。加算器51は、制御器51から出力される制御入力Uに補正部53から出力される補正量dUを加算して、その結果を制御対象52を駆動する駆動装置52に送信する。 The control system 50 having the above-described configuration includes a correction unit 53 in the inner loop with respect to the control system (basic configuration) 50 according to the first embodiment, and the stage control device 51 in the control system (deformed configuration) 50 ′ the controller 51 4 is configured by adding at outer loop. Here, the controller 51 4 generates a (measurement results of the deviation of the position y of the control object 52 according i.e. target position R and the sensor 52 2) controlled from e input U output of the stage controller 51, the result to output to the adder 51 5. Correcting unit 53 calculates the correction amount dU with respect to the control input U from the output of the controller 54 (i.e. measurement result of the position y of the control object 52 from the sensor 52 2), is output to the result to adder 51 5 . The adder 51 5 adds the correction amount dU outputted from the correction unit 53 to the control input U, which is outputted from the controller 51 4 is transmitted to the drive unit 52 1 for driving the controlled object 52 results.

上述の構成の制御システム50は、前述の理想条件、すなわち、制御対象52の応答特性Pがノミナルモデル(に対応する伝達関数)Pnに等しく、且つ、理想フィルタQ=1を仮定すると、制御対象の応答特性(制御入力U及び外力dから出力yまでの特性)Pd(=y/U=y/d=SP)=Gimpが導かれる。つまり、ステージ制御装置51により目標位置Rを生成することで制御対象52を目標位置Rに追従駆動するとともに、補正部53により制御入力Uを補正することで、第1の実施形態に係る制御システム50と同様に、制御対象52の応答特性をモデル(伝達特性)Gimpにより表現される所望の応答に修正することができる。制御器51はモデル(伝達特性)Gimpに対して精密且つ安定に駆動するように設計される。それにより、制御対象52を精密且つ安定に駆動することが可能となる。 The control system 50 having the above-described configuration is controlled under the above-described ideal condition, that is, assuming that the response characteristic P of the controlled object 52 is equal to the nominal model (the transfer function corresponding to it) Pn and the ideal filter Q = 1. Response characteristics (a characteristic from the control input U and the external force d to the output y) Pd (= y / U = y / d = SP) = G imp is derived. That is, the target position R is generated by the stage control device 51 to drive the control target 52 to follow the target position R, and the correction unit 53 corrects the control input U, thereby the control system according to the first embodiment. Similar to 50, the response characteristic of the controlled object 52 can be corrected to the desired response represented by the model (transfer characteristic) Gimp . Controller 51 4 is designed to precisely and stably driving the model (transfer function) G imp. Thereby, it becomes possible to drive the control object 52 precisely and stably.

以上詳細に説明したように、第2の実施形態に係る2つの制御システム50によれば、ステージ制御装置51により目標位置Rを生成することで制御対象52を目標位置Rに追従駆動するとともに、補正部53により制御入力Uを補正することで制御対象52の応答特性をモデル(伝達特性)Gimpにより表現される所望の応答に修正することができる。制御器51は修正されたモデル(伝達特性)Gimpに対して精密且つ安定に駆動するように設計される。それにより、制御対象52を精密且つ安定に駆動することが可能となる。 As described above in detail, according to the two control systems 50 according to the second embodiment, the stage control device 51 generates the target position R to drive the control target 52 to follow the target position R, By correcting the control input U by the correction unit 53, it is possible to correct the response characteristic of the control object 52 to a desired response represented by the model (transfer characteristic) Gimp . Controller 51 4 is designed to drive precisely and stably to the correction model (transfer characteristic) G imp. Thereby, it becomes possible to drive the control object 52 precisely and stably.

《第3の実施形態》
以下、第3の実施形態について、図14〜図19を用いて説明する。
Third Embodiment
The third embodiment will be described below with reference to FIGS. 14 to 19.

第3の実施形態では、第1の実施形態における制御システム(変形構成)50’を若干の変形を加えてカタパルト方式のステージ装置を備える露光装置110に適用する。   In the third embodiment, the control system (modified configuration) 50 'in the first embodiment is applied to an exposure apparatus 110 provided with a catapult-type stage device with some modification.

図14には、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ、例えば液晶表示装置(液晶パネル)などの製造に用いられる露光装置110の概略構成が示されている。露光装置110は、マスクMとガラスプレート(以下、「プレート」と呼ぶ)Pとを投影光学系PLに対して同一方向に同一速度で駆動することで、マスクMに形成されたパターンをプレートP上に転写するスキャニング・ステッパ(スキャナ)である。以下においては、走査露光の際にマスクM及びプレートPが駆動される方向(走査方向)をX軸方向とし、これに直交する水平面内での方向をY軸方向、X軸及びY軸に直交する方向をZ軸方向、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向とする。   FIG. 14 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 110 used for manufacturing a flat panel display according to the present embodiment, for example, a liquid crystal display (liquid crystal panel). The exposure apparatus 110 drives the mask M and the glass plate (hereinafter referred to as a “plate”) P at the same speed in the same direction with respect to the projection optical system PL to make the pattern formed on the mask M a plate P It is a scanning stepper (scanner) that is transferred onto. In the following, the direction (scanning direction) in which the mask M and the plate P are driven at the time of scanning exposure is taken as the X axis direction, and the direction in the horizontal plane orthogonal to this is orthogonal to the Y axis direction, X axis and Y axis The directions of rotation are the Z-axis direction, the X-axis, the Y-axis, and the rotation (inclination) directions about the Z-axis are θx, θy, and θz directions, respectively.

露光装置110は、照明系IOP、マスクMを保持するマスクステージMST、投影光学系PL、これらを支持するボディ70、プレートPを保持するプレートステージPST、及びこれらの制御系等を備える。制御系は、露光装置110の構成各部を統括制御する主制御装置(不図示)及びその配下のステージ制御装置51(図15等参照)より構成される。   The exposure apparatus 110 includes an illumination system IOP, a mask stage MST for holding the mask M, a projection optical system PL, a body 70 for supporting them, a plate stage PST for holding the plate P, and a control system for these. The control system is composed of a main control unit (not shown) for overall control of each component of the exposure apparatus 110 and a stage control unit 51 under the control (see FIG. 15 etc.).

ボディ70は、ベース(防振台)71、コラム72A,72B、光学定盤73、支持体74、及びスライドガイド75から構成される。ベース(防振台)71は、床面F上に配置され、床面Fからの振動を除振してコラム72A,72B等を支持する。コラム72A,72Bはそれぞれ枠体形状を有し、コラム72Bの内側にコラム72Aが配置されている。光学定盤73は、平板形状を有し、コラム72Aの天井部に固定されている。支持体74は、コラム72Bの天井部にスライドガイド75を介して支持されている。スライドガイド75は、エアボールリフタと位置決め機構とを備え、支持体74(すなわち後述するマスクステージMST)を光学定盤73に対してX軸方向の適当な位置に位置決めする。   The body 70 is composed of a base (anti-vibration table) 71, columns 72A and 72B, an optical surface plate 73, a support 74, and a slide guide 75. The base (vibration isolation stand) 71 is disposed on the floor surface F, and isolates vibrations from the floor surface F to support the columns 72A, 72B and the like. The columns 72A and 72B each have a frame shape, and the column 72A is disposed inside the column 72B. The optical surface plate 73 has a flat plate shape and is fixed to the ceiling of the column 72A. The support 74 is supported on the ceiling of the column 72B via a slide guide 75. The slide guide 75 includes an air ball lifter and a positioning mechanism, and positions the support 74 (that is, the mask stage MST described later) with respect to the optical surface plate 73 at an appropriate position in the X-axis direction.

照明系IOPは、ボディ70の上方に配置されている。照明系IOPは、例えば米国特許第5,729,331号明細書などに開示される照明系と同様に構成され、例えば水銀ランプ等の光源(不図示)から射出された光(照明光)ILを反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズ(いずれも不図示)等を介してマスクMに照射する。照明光ILとして、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)等の光(あるいは上記i線、g線、h線の合成光)が用いられる。また、照明光ILの波長は、波長選択フィルタにより、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることができる。   The illumination system IOP is disposed above the body 70. The illumination system IOP is configured in the same manner as the illumination system disclosed in, for example, US Pat. No. 5,729,331, and for example, light (illumination light) IL emitted from a light source (not shown) such as a mercury lamp. Is irradiated onto the mask M via a reflecting mirror, a dichroic mirror, a shutter, a wavelength selection filter, various lenses (all not shown), and the like. As illumination light IL, for example, light such as i-ray (wavelength 365 nm), g-ray (wavelength 436 nm), h-ray (wavelength 405 nm) or the like (or combined light of i-ray, g-ray and h-ray) is used. Further, the wavelength of the illumination light IL can be appropriately switched by the wavelength selection filter, for example, according to the required resolution.

マスクステージMSTは、ボディ70を構成する支持体74に支持されている。マスクステージMSTには、回路パターンが形成されたパターン面(図14における下面)を有するマスクMが、例えば真空吸着(あるいは静電吸着)により固定されている。マスクステージMSTは、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系MSD(図16参照)により、走査方向(X軸方向)に所定のストロークで駆動されるとともに、非走査方向(Y軸方向及びθz方向)に微少駆動される。   The mask stage MST is supported by a support 74 forming the body 70. On the mask stage MST, a mask M having a pattern surface (a lower surface in FIG. 14) on which a circuit pattern is formed is fixed, for example, by vacuum suction (or electrostatic suction). The mask stage MST is driven with a predetermined stroke in the scanning direction (X-axis direction) by a mask stage drive system MSD (see FIG. 16) including, for example, a linear motor, and in the non-scanning direction (Y-axis direction and θz direction) It is slightly driven.

マスクステージMSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、マスク干渉計システム16(図16参照)により計測される。その計測結果はステージ制御装置51に供給される(図15参照)。ステージ制御装置51は、マスク干渉計システム16の計測結果に従って、マスクステージ駆動系MSDを介してマスクステージMSTを駆動する。   Position information (including rotation information in the θz direction) in the XY plane of the mask stage MST is measured by the mask interferometer system 16 (see FIG. 16). The measurement result is supplied to the stage control device 51 (see FIG. 15). The stage control device 51 drives the mask stage MST via the mask stage drive system MSD in accordance with the measurement result of the mask interferometer system 16.

投影光学系PLは、マスクステージMSTの下方(−Z側)に、ボディ70を構成する光学定盤73に支持されている。投影光学系PLは、例えば米国特許第5,729,331号明細書に開示された投影光学系と同様に構成され、マスクMのパターン像の投影領域が例えば千鳥状に配置された複数(例えば7)の投影光学系(マルチレンズ投影光学系)を含み、Y軸方向を長手方向とする矩形形状のイメージフィールドを形成する。ここでは、4つの投影光学系がY軸方向に所定間隔で配置され、残りの3つの投影光学系が、4つの投影光学系から+X側に離間して、Y軸方向に所定間隔で配置されている。複数の投影光学系のそれぞれとして、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられる。なお、千鳥状に配置された投影光学系PLの複数の投影領域をまとめて露光領域と呼ぶ。   The projection optical system PL is supported by an optical surface plate 73 constituting the body 70 below the mask stage MST (−Z side). The projection optical system PL is configured in the same manner as the projection optical system disclosed in, for example, US Pat. No. 5,729,331, and a plurality of projection areas of the pattern image of the mask M are arranged in a zigzag, for example 7) including the projection optical system (multi-lens projection optical system) to form a rectangular image field having the Y-axis direction as the longitudinal direction. Here, four projection optical systems are disposed at predetermined intervals in the Y-axis direction, and the remaining three projection optical systems are disposed at predetermined intervals in the Y-axis direction with a distance from the four projection optical systems to the + X side. ing. As each of the plurality of projection optical systems, for example, one that forms an erecting correct image by a both-side telecentric equal-magnification system is used. A plurality of projection areas of the projection optical system PL arranged in a staggered manner are collectively referred to as an exposure area.

照明系IOPからの照明光ILによってマスクM上の照明領域が照明されると、マスクMを透過した照明光ILにより、投影光学系PLを介して、その照明領域内のマスクMの回路パターンの投影像(部分正立像)が、投影光学系PLの像面側に配置されるプレートP上の照射領域(露光領域(照明領域に共役))に形成される。ここで、プレートPの表面にはレジスト(感応剤)が塗布されている。マスクステージMSTとプレートステージPSTとを同期駆動する、すなわちマスクMを照明領域(照明光IL)に対して走査方向(X軸方向)に駆動するとともに、プレートPを露光領域(照明光IL)に対して同じ走査方向に駆動することで、プレートPが露光されてプレートP上にマスクMのパターンが転写される。   When the illumination area on the mask M is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, the illumination light IL transmitted through the mask M causes a circuit pattern of the mask M in the illumination area via the projection optical system PL. A projection image (partial erect image) is formed on the irradiation area (exposure area (conjugate to the illumination area)) on the plate P disposed on the image plane side of the projection optical system PL. Here, a resist (sensitive agent) is applied to the surface of the plate P. The mask stage MST and the plate stage PST are synchronously driven, that is, the mask M is driven in the scanning direction (X-axis direction) with respect to the illumination area (illumination light IL), and the plate P is exposed to the exposure area (illumination light IL). By driving in the same scanning direction with respect to the plate P, the plate P is exposed to transfer the pattern of the mask M onto the plate P.

プレートステージPSTは、投影光学系PLの下方(−Z側)のベース(防振台)71上に配置されている。プレートステージPSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系PSDにより、ベース71上をX軸及びY軸方向に所定ストロークで駆動されるとともにZ軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。プレートステージPST上に、プレートPが、プレートホルダ(不図示)を介して保持されている。   The plate stage PST is disposed on a base (vibration isolation table) 71 below (on the -Z side) the projection optical system PL. The plate stage PST is driven on the base 71 with a predetermined stroke in the X-axis and Y-axis directions by a stage drive system PSD including a linear motor etc. and minutely driven in the Z-axis direction, θx direction, θy direction, and θz direction Be done. The plate P is held on the plate stage PST via a plate holder (not shown).

プレートステージPSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、プレート干渉計システム18(単に干渉計とも呼ぶ(図15))によって計測される。干渉計18は、光学定盤からプレートステージPSTの端部に設けられた移動鏡(又は鏡面加工された反射面(不図示))に測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光を受光することにより、プレートステージPSTの位置を計測する。その計測結果はステージ制御装置51に供給される(図15参照)。ステージ制御装置51は、干渉計18の計測結果に従って、ステージ駆動系PSDを介してプレートステージPSTを駆動する。   Position information (rotation information (yaw amount (rotation amount θz in the θz direction), pitching amount (rotation amount θx in the θx direction), rolling amount (rotation amount θy in the θy direction)) of the plate stage PST in the XY plane Is measured by a plate interferometer system 18 (also simply referred to as an interferometer (FIG. 15)). The interferometer 18 irradiates a measuring beam from the optical surface plate to a movable mirror (or a mirror-finished reflecting surface (not shown)) provided at an end of the plate stage PST, and receives reflected light from the movable mirror Thus, the position of the plate stage PST is measured. The measurement result is supplied to the stage control device 51 (see FIG. 15). The stage control device 51 drives the plate stage PST via the stage drive system PSD in accordance with the measurement result of the interferometer 18.

図15には、露光装置110のステージ制御に関連する制御系の構成が示されている。図15の制御系は、例えばマイクロコンピュータなどを含むステージ制御装置51を中心として構成されている。   The configuration of a control system related to stage control of the exposure apparatus 110 is shown in FIG. The control system of FIG. 15 mainly includes a stage control device 51 including, for example, a microcomputer.

露光装置110では、露光に先立ってアライメント計測(例えば、EGA等)を行い、その結果を用いて、以下の手順で、プレートPを露光する。まず、主制御装置(不図示)の指示に従い、ステージ制御装置51は、マスク干渉計システム16及びプレート干渉計システム18の計測結果に従ってマスクステージMST及びプレートステージPSTをそれぞれの走査開始位置(加速開始位置)に移動する。次に、両ステージMST,PSTを同じX軸方向に等速で同期駆動する。これにより、プレートP上の1つめのショット領域に、前工程レイヤに形成されたパターンに重ねてマスクMのパターンが転写される。1つめのショット領域に対する走査露光が終了すると、ステージ制御装置51は、プレートステージPSTを2つめのショット領域に対する走査開始位置(加速開始位置)へ移動(ステッピング)する。これと同時に、マスクステージMSTの駆動方向を逆向きに変える。そして、2つめのショット領域に対する走査露光を行う。ステージ制御装置51は、同様に、プレートPのショット領域間のステッピングとショット領域に対する走査露光とを繰り返して、プレートP上の全てのショット領域にマスクMのパターンを転写する。   In exposure apparatus 110, alignment measurement (for example, EGA etc.) is performed prior to exposure, and plate P is exposed in the following procedure using the result. First, in accordance with an instruction from the main controller (not shown), stage controller 51 starts scanning each position for starting scanning of mask stage MST and plate stage PST according to the measurement results of mask interferometer system 16 and plate interferometer system 18 (acceleration start Move to position). Next, both stages MST and PST are synchronously driven at the same speed in the same X-axis direction. As a result, the pattern of the mask M is transferred onto the first shot area on the plate P so as to overlap the pattern formed on the previous process layer. When the scanning exposure for the first shot area is completed, the stage control device 51 moves (steps) the plate stage PST to the scanning start position (acceleration start position) for the second shot area. At the same time, the driving direction of the mask stage MST is reversed. Then, scan exposure is performed on the second shot area. Similarly, the stage control device 51 repeats the stepping between the shot areas of the plate P and the scanning exposure for the shot areas to transfer the pattern of the mask M to all the shot areas on the plate P.

マスクステージMST、マスクステージ駆動系MSD(69,71A,71B,71C,80)、及びマスク干渉計システム16の構成について詳述する。図16に、これらの構成及び配置を示す。   The configuration of mask stage MST, mask stage drive system MSD (69, 71A, 71B, 71C, 80) and mask interferometer system 16 will be described in detail. These configurations and arrangements are shown in FIG.

マスクステージMSTは、マスクMを保持して移動する微動ステージ32と、微動ステージ32を支持して移動する粗動ステージ34と、を含んで構成されている。   The mask stage MST is configured to include a fine movement stage 32 that holds and moves the mask M, and a coarse movement stage 34 that supports and moves the fine movement stage 32.

微動ステージ32は、平面視(上から見て)矩形状を有する。微動ステージ32のほぼ中央に照明光ILが通る矩形状の開口(不図示)が形成され、その周囲にバキュームチャック(不図示)が複数(例えば4つ)設けられる。これらのバキュームチャックを用いて、微動ステージ32上にマスクMが真空吸着により保持される。微動ステージ32の下面の4隅部には、気体静圧軸受け(不図示)がそれぞれ設けられている。これらの気体静圧軸受けにより、微動ステージ32は、支持体74(の上面に形成されたガイド面)上に数μm程度のクリアランスを介して浮上支持される。微動ステージ32の+X端面及び−Y端面には、それぞれ、移動鏡17X,17Yが設けられている。なお、移動鏡に代えて、ステージの端面を鏡面加工して反射面を形成しても良い。   Fine movement stage 32 has a rectangular shape in plan view (as viewed from above). A rectangular opening (not shown) through which the illumination light IL passes is formed substantially at the center of the fine movement stage 32, and a plurality of (for example, four) vacuum chucks (not shown) are provided around it. The mask M is held on the fine movement stage 32 by vacuum suction using these vacuum chucks. Gas static pressure bearings (not shown) are respectively provided at four corners of the lower surface of fine adjustment stage 32. The fine moving stage 32 is floated and supported on (the guide surface formed on the upper surface of) the support 74 via a clearance of about several micrometers by these static gas bearings. Moving mirrors 17X and 17Y are provided on the + X end surface and the -Y end surface of fine movement stage 32, respectively. In place of the movable mirror, the end face of the stage may be mirror-finished to form a reflection surface.

粗動ステージ34は、平面視L字状の形状を有し、リニアモータ69を構成する可動子72の−Y端に片持ち状に固定される。   The coarse movement stage 34 has an L shape in plan view, and is fixed to the -Y end of the mover 72 constituting the linear motor 69 in a cantilever manner.

マスクステージ駆動系MSDは、粗動ステージ34をY軸方向に駆動するリニアモータ69と、粗動ステージ34に対して微動ステージ32を駆動するボイスコイルモータ71A,71B,71Cと、粗動ステージ34を駆動することにより微動ステージ32に作用する反力を抑制するガスフロー装置80と、から構成される。   The mask stage drive system MSD includes a linear motor 69 for driving the coarse movement stage 34 in the Y-axis direction, voice coil motors 71A, 71B, 71C for driving the fine movement stage 32 with respect to the coarse movement stage 34, and the coarse movement stage 34. And the gas flow device 80 that suppresses the reaction force acting on the fine movement stage 32 by driving the

リニアモータ69は、支持体74上に支持されている固定子69と、固定子69に沿ってX軸方向に移動する可動子69と、から構成される。固定子69は、X軸方向を長手方向とする角柱状の形状を有し、エアベアリング等を介して非接触で支持体74上に支持されている。固定子69内には、複数の電機子コイル(不図示)がX軸方向に配列されている。可動子69は、X軸方向を長手とする筺体を有し、その−Y端に粗動ステージ34が固定されている。可動子69内には、逆U字状(コ字状)のYZ断面を有する磁性体部材が含まれる。磁性体部材の内側の一対の対向面上には、複数の永久磁石(不図示)が異なる磁極面を対向し且つ交互に異なる磁極面を向けてX軸方向に配列されている。 Linear motor 69 is configured to include a stator 69 1 supported on the support 74, the movable element 69 2 along the stator 69 1 moves in the X-axis direction, from. The stator 69 1 has a prismatic shape that the X-axis direction is the longitudinal direction, is supported on the support 74 in a non-contact manner through an air bearing or the like. The stator 69 1, a plurality of armature coils (not shown) are arranged in the X-axis direction. Mover 69 2 has a casing that the X-axis direction is the longitudinal, coarse movement stage 34 is fixed to the -Y end. The mover 69 2, include magnetic member having a YZ cross-section of inverted U-shaped (U-shaped). On an inner pair of opposing surfaces of the magnetic member, a plurality of permanent magnets (not shown) are arranged in the X-axis direction with different magnetic pole surfaces facing each other and alternately facing different magnetic pole surfaces.

リニアモータ69は、固定子69と可動子69とにより、粗動ステージ34をX軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータとして構成される。ステージ制御装置51は、リニアモータ69を用いて、すなわち固定子69内の電機子コイルを励磁する励磁電流を制御することで粗動ステージ34を駆動制御する。なお、固定子69内に複数の永久磁石を設け、可動子69内に複数の電機子コイルを設けて、ムービングコイル型のリニアモータを構成しても良い。 Linear motor 69 includes a stator 69 1 and the mover 69 2, configured as a moving magnet type linear motor for driving the coarse movement stage 34 in the X-axis direction. Stage controller 51 by using the linear motor 69, i.e., controls driving of the coarse movement stage 34 by controlling the exciting current for exciting the armature coils of the stator 69 in one. Note that a plurality of permanent magnets in the stator 69 1, provided with a plurality of armature coils to the movable member 69 within 2 may constitute a moving coil type linear motor.

ボイスコイルモータ71Aは、固定子71A及び可動子71Aから構成される。固定子71Aは、粗動ステージ34の−Y端面に固定されている。固定子71A内には、略U字状(コ字状)のYZ断面を有する磁性体部材(不図示)が含まれる。磁性体部材の一対の対向面(上下の対向面)には、複数の永久磁石(不図示)が異なる磁極面を対向し且つ交互に異なる磁極面を向けてY軸方向に配列されている。可動子71Aは微動ステージ32の+Y端面に固定されている。可動子71Aは、平板形状を有し、その内部に複数の電機子コイル(不図示)がY軸方向に配列されている。可動子71Aが固定子71Aに係合することで(略U字の空間内に配置されることで)、電機子コイルが複数の永久磁石が発する磁場の中に配される。それにより、可動子71A(微動ステージ32)を、固定子71A(粗動ステージ34)に対してY軸方向に微小駆動することができる。 The voice coil motor 71A is composed of a stator 71A 1 and mover 71A 2. The stator 71A 1 is fixed to the -Y end surface of the coarse movement stage 34. The stator 71A 1, magnetic member (not shown) having a YZ cross-section of a substantially U-shaped (U-shaped) are included. On a pair of opposing surfaces (upper and lower opposing surfaces) of the magnetic member, a plurality of permanent magnets (not shown) are arranged in the Y-axis direction with different magnetic pole surfaces facing each other and alternately different magnetic pole surfaces facing each other. Mover 71A 2 is fixed to the + Y end surface of the fine movement stage 32. Mover 71A 2 has a flat plate shape, a plurality of armature coils (not shown) are arranged in the Y-axis direction inside thereof. By the mover 71A 2 is engaged with the stator 71A 1 (by being positioned in the space substantially U), it is arranged in a magnetic field which armature coils emitted a plurality of permanent magnets. Thereby, the mover 71A 2 (fine movement stage 32) can be minutely driven in the Y-axis direction with respect to the stator 71A 1 (coarse movement stage 34).

ボイスコイルモータ71B,71Cも、ボイスコイルモータ71Aと同様に構成される。すなわち、ボイスコイルモータ71B(71C)は、固定子71B(71C)及び可動子71B(71C)から構成される。固定子71B(71C)は、粗動ステージ34(アーム部)の+X端面の+Y側(−Y側)に固定されている。可動子71B(71C)は微動ステージ32の−X端面の+Y側(−Y側)に固定されている。可動子71B,71Cがそれぞれ固定子71B,71Cに係合することで(略U字の空間内に配置されることで)、可動子71B,71C(微動ステージ32)を固定子71B,71C(粗動ステージ34)に対してX軸方向及びθz方向に微小駆動することができる。 The voice coil motors 71B and 71C are also configured similarly to the voice coil motor 71A. That is, the voice coil motor 71B (71C) is composed of a stator 71B 1 (71C 1 ) and a mover 71B 2 (71C 1 ). The stator 71B 1 (71C 1 ) is fixed to the + Y side (−Y side) of the + X end surface of the coarse movement stage 34 (arm portion). The mover 71 </ b > B 2 (71 C 2 ) is fixed to the + Y side (−Y side) of the −X end surface of the fine movement stage 32. By moving the movers 71B 2 and 71C 2 to the stators 71B 1 and 71C 1 (by being disposed in the substantially U-shaped space), the movers 71B 2 and 71C 2 (fine movement stage 32) The stators 71B 1 and 71C 1 (coarse motion stage 34) can be finely driven in the X-axis direction and the θz direction.

ステージ制御装置51は、ボイスコイルモータ71A,71B,71Cを用いて、すなわち可動子71A,71B,71C内の電機子コイルを励磁する励磁電流を制御することで微動ステージ32を駆動制御する。 The stage control device 51 controls the fine movement stage 32 by controlling the excitation current which excites the armature coils in the movers 71A 2 , 71B 2 , 71C 2 using the voice coil motors 71A, 71B, 71C. Do.

ガスフロー装置80は、固定部80及び可動部80から構成される。固定部80は、粗動ステージ34(アーム部)の+X端面の固定子71B,71Cの間に固定されている。可動部80は微動ステージ32の−X端面の可動子71B,71Cの間に固定されている。 Gas flow device 80 is composed of a fixed portion 80 1 and the movable portion 80 2. Fixing unit 80 1 is secured between the stator 71B 1, 71C 1 of + X end surface of the coarse movement stage 34 (arm portions). The movable portion 80 2 is fixed between the movable element 71B 2, 71C 2 of the -X end surface of the fine movement stage 32.

図17に、ガスフロー装置80(固定部80及び可動部80)の構成の詳細を示す。固定部80は、直方体状の筐体81と、筐体81内部の−X内面及び+X内面に固定された一対の気体噴出機構82A,82Bとを有する。可動部80は、微動ステージ32の−X端面に突設されたアーム83と、アーム83の先端(−X端)に固定されて気体噴出機構82A,82Bの間に配置される板状部材84と有する。アーム83は、筐体81に設けられた開口81a及び気体噴出機構82Bを介して筐体81内に挿入されている。 Figure 17 shows details of the configuration of the gas flow device 80 (fixing unit 80 1 and the movable portion 80 2). Fixing unit 80 1 has a rectangular parallelepiped housing 81, the housing 81 inside the -X inner surface and the + X inner surface a pair of which is fixed to the gas ejection mechanism 82A, and 82B. The movable portion 80 2, an arm 83 projecting from the -X end surface of the fine movement stage 32, a plate-like member which is disposed fixed to the distal end of the arm 83 (-X end) of the gas ejection mechanism 82A, while the 82B It has 84 and. The arm 83 is inserted into the housing 81 via the opening 81 a provided in the housing 81 and the gas ejection mechanism 82B.

気体噴出機構82A,82Bは、それぞれ、板状部材84の−X面及び+X面に向けて、空気、窒素、ヘリウム等の同量の加圧気体を噴出する。それにより、粗動ステージ34に対して微動ステージ32にX軸方向の推力が作用する。ここで、気体噴出機構82A,82Bから板状部材84に作用する+X方向及び−X方向の推力は、気体噴出機構82A,82Bのそれぞれと板状部材84との離間距離の2乗に比例する。従って、板状部材84が気体噴出機構82A,82Bの中央に位置する場合、板状部材84に作用する総推力はゼロとなり、板状部材84はその位置をとどめる。板状部材84が気体噴出機構82A側に位置する場合、気体噴出機構82Aから受ける+X方向の推力が気体噴出機構82Bから受ける−X方向の推力に勝るため、すなわち板状部材84に作用する総推力は+X方向を向くため、板状部材84は+X方向に戻される。一方、板状部材84が気体噴出機構82B側に位置する場合、気体噴出機構82Bから受ける−X方向の推力が気体噴出機構82Aから受ける+X方向の推力に勝るため、すなわち板状部材84に作用する総推力は−X方向を向くため、板状部材84は−X方向に戻される。   The gas ejection mechanisms 82A and 82B eject the same amount of pressurized gas such as air, nitrogen, or helium toward the −X surface and the + X surface of the plate-like member 84, respectively. As a result, thrust in the X-axis direction acts on fine movement stage 32 with respect to coarse movement stage 34. Here, the thrust in the + X direction and the −X direction acting on the plate-like member 84 from the gas ejection mechanisms 82A and 82B is proportional to the square of the separation distance between each of the gas ejection mechanisms 82A and 82B and the plate-like member 84. . Therefore, when the plate member 84 is positioned at the center of the gas ejection mechanisms 82A and 82B, the total thrust acting on the plate member 84 is zero, and the plate member 84 retains its position. When the plate-like member 84 is located on the gas ejection mechanism 82A side, the thrust in the + X direction received from the gas ejection mechanism 82A outweighs the thrust in the −X direction received from the gas ejection mechanism 82B, ie, the total acting on the plate-like member 84 Since the thrust is in the + X direction, the plate member 84 is returned in the + X direction. On the other hand, when the plate member 84 is located on the gas ejection mechanism 82B side, the thrust in the -X direction received from the gas ejection mechanism 82B is superior to the thrust in the + X direction received from the gas ejection mechanism 82A, that is, acting on the plate member 84 The plate-like member 84 is returned in the -X direction because the total thrust to be directed is in the -X direction.

ガスフロー装置80により、微動ステージ32が粗動ステージ34に接近した場合(−X方向に移動した場合)、微動ステージ32に粗動ステージ34から離間する方向(+X方向)に推力を及ぼし、微動ステージ32が粗動ステージ34から離間した場合(+X方向に移動した場合)、微動ステージ32に粗動ステージ34に接近する方向(−X方向)に推力を及ぼす。このようにガスフロー装置80が機能することで、粗動ステージ34を駆動することにより微動ステージ32に作用する反力を抑制することができる。そのため、ボイスコイルモータ71A,71B,71Cによる大きな推力の発生を要しない。   When the fine movement stage 32 approaches the coarse movement stage 34 (when moving in the −X direction) by the gas flow device 80, the fine movement stage 32 exerts a thrust on the fine movement stage 32 in the direction (+ X direction) away from the coarse movement stage 34 When the stage 32 is separated from the coarse movement stage 34 (when moved in the + X direction), a thrust is exerted on the fine movement stage 32 in the direction (−X direction) approaching the coarse movement stage 34. As the gas flow device 80 functions in this manner, the reaction force acting on the fine movement stage 32 can be suppressed by driving the coarse movement stage 34. Therefore, generation of a large thrust by the voice coil motors 71A, 71B, 71C is not required.

なお、ステージ制御装置51により、気体噴出機構82A,82Bから噴出される加圧気体の量を板状部材84の位置、すなわち粗動ステージ34に対する微動ステージ32の位置に応じて制御することとしても良い。   The amount of pressurized gas ejected from the gas ejection mechanisms 82A and 82B may be controlled by the stage control device 51 according to the position of the plate member 84, ie, the position of the fine movement stage 32 relative to the coarse movement stage 34. good.

マスク干渉計システム16は、干渉計ユニット16X,16X,16Yから構成される。干渉計ユニット16X,16Xは、それぞれ、微動ステージ32の移動鏡17Xの+Y側及び−Y側に測長ビームを照射し、移動鏡17Xからの反射光を受光することにより、マスクステージMSTのX軸方向及びθz方向の位置を計測する。干渉計ユニット16Yは、微動ステージ32の移動鏡17Yに測長ビームを照射し、移動鏡17Yからの反射光を受光することにより、マスクステージMSTのY軸方向の位置を計測する。計測結果は、前述のとおり、ステージ制御装置51に供給され(図15参照)。 The mask interferometer system 16 comprises interferometer units 16X 1 , 16X 2 , 16Y. Interferometer units 16X 1 and 16X 2 respectively irradiate the measurement beams to the + Y side and the −Y side of moving mirror 17X of fine movement stage 32, and receive the reflected light from moving mirror 17X, thereby making mask stage MST possible. Measure the position in the X-axis direction and the θz direction of The interferometer unit 16Y irradiates the movable mirror 17Y of the fine movement stage 32 with a measurement beam, and receives the reflected light from the movable mirror 17Y to measure the position of the mask stage MST in the Y-axis direction. The measurement result is supplied to the stage control device 51 as described above (see FIG. 15).

図18(A)及び図18(B)に、第3の実施形態に係るマスクステージMSTを駆動制御する制御システム50”の構成を示す。制御システム50”の構成は第1の実施形態に係る制御システム50の構成に類似するため、違いに集中してその構成を説明する。   18A and 18B show the configuration of a control system 50 ′ ′ that drives and controls the mask stage MST according to the third embodiment. The configuration of the control system 50 ′ ′ according to the first embodiment Because the configuration is similar to the configuration of the control system 50, the configuration will be described focusing on differences.

制御システム50”は、制御入力Uを与えることで制御対象である微動ステージ32を駆動制御するフィードバック制御系であり、微動ステージ32の駆動目標(駆動力の次元を有することとする)Rを生成し、その結果(及び後述する補正量dU)を用いて制御入力Uを演算し、その結果をマスクステージ駆動系MSD(ボイスコイルモータ71A,71B,71C)に送信するステージ制御装置51と、被制御量であるマスクステージMST(微動ステージ32)の位置X,Y,θzを測定する前述のマスク干渉計システム16と、マスク干渉計システム16の出力(位置X,Y,θzの測定結果)から制御入力Uに対する補正量dUを求める補正部53’と、補正部53’の出力をステージ制御装置51に接続するスイッチ55から構成される。   The control system 50 ′ ′ is a feedback control system that drives and controls the fine movement stage 32 to be controlled by giving a control input U, and generates a drive target (having a dimension of driving force) R of the fine movement stage 32. The stage control device 51 calculates the control input U using the result (and the correction amount dU described later) and transmits the result to the mask stage drive system MSD (voice coil motor 71A, 71B, 71C). From the mask interferometer system 16 described above for measuring the position X, Y, θz of the mask stage MST (fine movement stage 32), which is the control amount, and the output of the mask interferometer system 16 (measurement results of position X, Y, θz) A correction unit 53 ′ for obtaining a correction amount dU for the control input U, and a switch 55 for connecting the output of the correction unit 53 ′ to the stage control device 51 Be done.

マスクステージ駆動系MSD(ボイスコイルモータ71A,71B,71C)は、受信した制御入力U(本実施形態では力の次元を有する)に従って、その駆動量に等しい駆動力を発生させる。これにより、微動ステージ32が粗動ステージ34に対して駆動制御される。なお、図中に示すdは外部から微動ステージ32に作用する外乱であり、未知である。制御入力U及び位置X,Y,θzはそれぞれ微動ステージ32に対する入力及び出力であり、いずれも既知である。微動ステージ32に対する実際の入力は、ステージ制御装置51から出力される制御入力U(ボイスコイルモータ71A,71B,71Cが発する駆動力に等しい)と外乱dの和となる。   The mask stage drive system MSD (voice coil motors 71A, 71B, 71C) generates a driving force equal to its driving amount in accordance with the received control input U (having a dimension of force in the present embodiment). Thus, the fine movement stage 32 is driven and controlled with respect to the coarse movement stage 34. Note that d shown in the figure is a disturbance that acts on the fine movement stage 32 from the outside and is unknown. The control input U and the positions X, Y and θz are respectively an input and an output for the fine movement stage 32, both of which are known. The actual input to fine movement stage 32 is the sum of control input U (equal to the driving force emitted by voice coil motors 71A, 71B, 71C) output from stage control device 51 and disturbance d.

ステージ制御装置51は、目標生成部51とスイッチ51と減算器51とを含む。目標生成部51が生成する微動ステージ32の駆動目標(ここでは駆動力の次元を有する目標)は、スイッチ51を介して、減算器51に供給される。 Stage controller 51 includes a target generator 51 0 and the switch 51 1 and the subtractor 51 2. Drive target of the fine movement stage 32 target generator 51 0 generated (target with the dimensions of the driving force in this case) through the switch 51 1 is supplied to the subtracter 51 2.

補正部53’は、第1の実施形態に係る補正部53’の構成と同じである。補正部53’の出力(補正量dU)は、スイッチ55を介して、ステージ制御装置51(減算器51)に向けて出力される。 The correction unit 53 ′ is the same as the configuration of the correction unit 53 ′ according to the first embodiment. The output (correction amount dU) of the correction unit 53 ′ is output toward the stage control device 51 (subtractor 51 2 ) via the switch 55.

前述の構成のマスクステージMST、すなわち支持体74(の上面に形成されたガイド面)上を比較的大きい駆動力で駆動される粗動ステージ34と、粗動ステージ34に支持されて精密に駆動される微動ステージ32と、から構成される粗微動型のマスクステージMSTにおいて、マスクMを保持する微動ステージ32を高速駆動するために、粗動ステージ34(リニアモータ69)の駆動力を微動ステージ32に加えるカタパルト方式の駆動方法を採用することができる。ここで、ガスフロー装置80が機能する限り、粗動ステージ34から受ける微動ステージ32の反力が抑制されるため、微動ステージ32は粗動ステージ34に接触することなく(衝突による力F(=0)を受けることなく)、離間した状態を維持する。しかし、粗動ステージ34(リニアモータ69)の強い駆動力を微動ステージ32に加えることでガスフロー装置80の機能の限界を超え、微動ステージ32が粗動ステージ34に接触し(衝突による力F(≠0)を受け)、チャタリング(機械的な振動)が生じることがある。   Coarse movement stage 34 driven by a relatively large driving force on mask stage MST of the above configuration, that is, on support 74 (the guide surface formed on the upper surface), and supported by coarse movement stage 34 to drive precisely In the coarse and fine movement type mask stage MST configured with the fine movement stage 32 to be driven, the driving force of the coarse movement stage 34 (linear motor 69) is moved to the high speed stage to drive the fine movement stage 32 holding the mask M at high speed. The catapult driving method added to 32 can be adopted. Here, since the reaction force of fine movement stage 32 received from coarse movement stage 34 is suppressed as long as gas flow device 80 functions, fine movement stage 32 does not contact coarse movement stage 34 (force F (= collision force) 0) keep separate state). However, the strong driving force of coarse movement stage 34 (linear motor 69) is applied to fine movement stage 32 to exceed the functional limit of gas flow device 80, and fine movement stage 32 contacts coarse movement stage 34 (force F Chattering (mechanical vibration) may occur.

プレートPを露光するためにマスクM(マスクステージMST)を等速駆動する際には、ガスフロー装置80が十分に機能し、微動ステージ32は粗動ステージ34に接触せず、微動ステージが粗動ステージから受ける衝突による力(すなわち外力d)Fはゼロであるため、補正部53’よる制御入力Uの補正は不要となる。そこで、制御システム50”では、マスクステージMSTの等速移動時に、図18(A)に示すようにステージ制御装置51内においてスイッチ51をオンにして、目標生成部51が生成する微動ステージ32の駆動目標Rを減算器51に供給し、スイッチ55をオフにして、補正部53’からの出力(補正量dU)がステージ制御装置51(減算器51)に出力されないように遮断する。 When the mask M (mask stage MST) is driven at a constant speed to expose the plate P, the gas flow device 80 functions sufficiently, the fine movement stage 32 does not contact the coarse movement stage 34, and the fine movement stage is coarse. Since the force (i.e., the external force d) due to the collision received from the moving stage is zero, the correction of the control input U by the correction unit 53 'is not necessary. Therefore, the control system 50 ', at a constant speed movement of the mask stage MST, 18 turns on the switch 51 1 in the stage controller 51 (A), a fine movement stage that target generator 51 0 generated 32 drive target R is supplied to the subtractor 51 2, turn off the switch 55, blocking so that the output from the correction unit 53 '(the correction amount dU) is not output to the stage controller 51 (subtractor 51 2) Do.

一方、プレートPをステッピングするとともにマスクMの駆動方向を逆向きに変えるためにカタパルト方式の駆動方法によりマスクM(マスクステージMST)を加減速すると、ガスフロー装置80の機能の限界を超え、微動ステージ32が粗動ステージ34に接触して粗動ステージ(外部)から衝突による力(外力d)Fを受けるおそれがあるため、補正部53’よる制御入力Uの補正が必要となる。ただし、微動ステージ32の駆動目標Rは不要となる。そこで、制御システム50”では、マスクステージMSTの加減速時、図18(B)に示すように、ステージ制御装置51内においてスイッチ51をオフにして、目標生成部51が生成する微動ステージ32の駆動目標Rが減算器51に供給されないように遮断し、スイッチ55をオンにして、補正部53’からの出力(補正量dU)をステージ制御装置51(減算器51)に入力する。 On the other hand, when the mask M (mask stage MST) is accelerated or decelerated by the catapult driving method to step the plate P and change the driving direction of the mask M in the opposite direction, the function of the gas flow device 80 is exceeded and fine movement Since the stage 32 may contact the coarse movement stage 34 and receive a force (external force d) F due to a collision from the coarse movement stage (outside), the correction of the control input U by the correction unit 53 'is required. However, the drive target R of the fine movement stage 32 becomes unnecessary. Therefore, the control system 50 ', during acceleration and deceleration of the mask stage MST, as shown in FIG. 18 (B), the fine movement stage by turning off the switch 51 1 in the stage control unit 51, target generator 51 0 generated 32 drive target R is cut off so as not to be supplied to the subtracter 51 2, turn on the switch 55, inputs the output from the correcting unit 53 '(the correction amount dU) to the stage control unit 51 (the subtractor 51 2) Do.

図19(A)及び図19(B)に、それぞれ、粗動ステージ34が微動ステージ32に衝突した場合に微動ステージ32が受ける反力及び位置誤差のシミュレーション結果を示す。第3の実施形態の制御システム50”を採用しなかった場合(w/o DDOB)、微動ステージ32は仮想的な粘弾特性を有さないため、時刻0.05sにて粗動ステージ34が微動ステージ32に衝突することで、微動ステージ32に−150Nの大きな反力が生じ、時刻0.2sまで激しい震動(チャタリング)が生じ、時刻0.5sまでにその反力は緩やかに減衰する。位置誤差は、衝突により、約500μmまで飛び、時刻0.15sまでオーバーシュート(ハンチング)を見せ、時刻0.2s以降、ほとんど一定を維持する。   FIGS. 19A and 19B respectively show simulation results of the reaction force and the position error that the fine adjustment stage 32 receives when the coarse adjustment stage 34 collides with the fine adjustment stage 32. When the control system 50 ′ ′ of the third embodiment is not adopted (w / o DDOB), the coarse movement stage 34 does not have virtual visco-elastic characteristics, so the coarse movement stage 34 By colliding with the fine movement stage 32, a large reaction force of -150 N is generated on the fine movement stage 32, a violent shaking (chattering) occurs until time 0.2s, and the reaction force is gently attenuated by time 0.5s. The position error flies up to about 500 μm due to the collision, shows overshoot (hunting) until time 0.15s, and keeps almost constant after time 0.2s.

これに対して、第3の実施形態の制御システム50”を採用した場合(with DDOB)、微動ステージ32は仮想的な粘弾特性を有するため、時刻0.05sにて粗動ステージ34が微動ステージ32に衝突することで、微動ステージ32に−150Nの大きな反力が生じ、時刻0.1sまで激しい震動(チャタリング)が生じ、時刻0.1〜0.25sにその反力は緩やかに増加し、時刻0.5sまでに緩やかに減衰する。位置誤差は、衝突により、約500μmまで飛び、時刻0.10sまでオーバーシュート(ハンチング)を見せ、時刻0.1s以降、ほとんど一定を維持する。制御システム50”を採用することで、微動ステージ32が受ける反力が小さくなる、すなわちチャタリングの振幅が小さく且つその期間が短くなり、位置誤差が見せるハンチングの振幅も小さく且つその期間も短くなっている。   On the other hand, when the control system 50 '' of the third embodiment is adopted (with DDOB), the fine movement stage 34 moves slightly at time 0.05 s because the fine movement stage 32 has virtual visco-elastic characteristics. By colliding with the stage 32, a large reaction force of -150 N is generated on the fine movement stage 32, a violent shaking (chattering) is generated until time 0.1s, and the reaction force gradually increases at time 0.1 to 0.25s. The position error jumps to about 500 μm due to the collision, shows overshoot (hunting) until time 0.10s, and keeps almost constant after time 0.1s. By adopting control system 50 ′ ′, the reaction force received by fine movement stage 32 is reduced, that is, the chattering amplitude is reduced and the period thereof is shortened. The amplitude of the hunting which the position error shows is also small and the period is also short.

以上詳細に説明したように、第3の実施形態の制御システム50”によれば、微動ステージ32が粗動ステージ34に接触して加速移動する際(接触し得る場合)に制御入力Uから補正部53’の出力(補正量dU)を減じる。このため微動ステージ32が粗動ステージ34から受ける衝突による力(外力)に対して仮想的に粘弾特性を機能するように微動ステージ32が駆動され、衝突によるチャタリングが抑えられて微動テージ32を精密且つ安定に駆動することが可能となる。   As described above in detail, according to the control system 50 ′ ′ of the third embodiment, when the fine movement stage 32 moves in contact with the coarse movement stage 34 and accelerates (if it can contact), the correction from the control input U is corrected The output (correction amount dU) of the portion 53 'is reduced, so that the fine movement stage 32 is driven so that the visco-elastic characteristics virtually function with respect to the force (external force) caused by the collision of the fine movement stage 32 from the coarse movement stage 34. Thus, chattering due to a collision can be suppressed, and the fine movement stage 32 can be driven precisely and stably.

なお、マスクM(マスクステージMST)を等速駆動する際に、図18のスイッチ55をオフにするのに代えて、第2外乱オブザーバ533を介しない状態で第1外乱オブザーバ531の出力がステージ制御装置51(減算器512)に出力できるように構成しても良い。これにより、制御入力Uから第1外乱オブザーバ53の出力(外乱)が減じられるように制御入力Uが補正されるため、微動ステージ32が粗動ステージ34以外から受ける外力を仮想的に相殺するように微動ステージ32を駆動できる。その結果、微動ステージ32を精密且つ安定に駆動することが可能となる。 When driving mask M (mask stage MST) at a constant speed, the output of first disturbance observer 531 is a stage without second disturbance observer 533 instead of turning off switch 55 in FIG. It may be configured to be able to output to the control device 51 (subtractor 512). Thus, since the control input U to the first output of the disturbance observer 53 1 (disturbance) is subtracted is corrected from the control input U, to offset the external force fine movement stage 32 receives from the other coarse movement stage 34 virtually Thus, the fine movement stage 32 can be driven. As a result, fine movement stage 32 can be driven precisely and stably.

また、本実施形態に係る露光装置110は、上述のように設計されたマスクステージMSTの制御システム50”を備えるため、マスクステージMSTを精密且つ安定に駆動することが可能となり、露光精度、すなわち重ね合わせ精度の向上が可能となる。   Further, since the exposure apparatus 110 according to the present embodiment includes the control system 50 ′ ′ of the mask stage MST designed as described above, the mask stage MST can be driven precisely and stably, and the exposure accuracy, ie, The overlay accuracy can be improved.

なお、第3の実施形態では、制御システム50”を支持体74(の上面に形成されたガイド面)上を大きい駆動力で駆動される粗動ステージ34と、粗動ステージ34に支持されて精密に駆動される微動ステージ32と、から構成される粗微動型のマスクステージMSTの駆動制御に適用したが、プレートPを保持して移動する微動ステージと、その微動ステージを支持して移動する粗微動型のプレートステージの駆動制御に適用しても良い。それにより、微動ステージを精密且つ安定に駆動することが可能となり、露光精度、すなわち重ね合わせ精度の向上が可能となる。   In the third embodiment, the control system 50 '' is supported by the coarse movement stage 34 which is driven by a large driving force on the support 74 (the guide surface formed on the upper surface thereof) and the coarse movement stage 34 Although applied to the drive control of the coarse / fine movement type mask stage MST configured of the fine movement stage 32 driven precisely, the fine movement stage holding and moving the plate P and the fine movement stage supporting and moving The present invention may be applied to drive control of a coarse / fine movement type plate stage, which makes it possible to drive the fine movement stage precisely and stably, and to improve the exposure accuracy, that is, the overlay accuracy.

また、第3の実施形態では、制御システム50”として、第1の実施形態における制御システム(変形構成)50’を採用したが、第2の実施形態における制御システム50を採用しても良い。   Further, in the third embodiment, the control system (modified configuration) 50 ′ in the first embodiment is adopted as the control system 50 ′ ′, but the control system 50 in the second embodiment may be adopted.

また、マスク干渉計システム16及びプレート干渉計システム18に限らず、例えば、光学定盤73に設けられたヘッドを用いてマスクステージMST又はプレートステージPSTに設けられたスケールに計測光を照射し、その戻り光を受光するエンコーダを用いることも可能である。   In addition to the mask interferometer system 16 and the plate interferometer system 18, for example, a head provided to the optical surface plate 73 is used to irradiate measurement light to the scale provided to the mask stage MST or the plate stage PST, It is also possible to use an encoder that receives the return light.

また、マスク干渉計システム16及びプレート干渉計システム18の構成は、上記の構成に限らず、目的に応じて、適宜、さらに干渉計を追加した構成を採用することができる。また、マスク干渉計システム16及びプレート干渉計システム18に代えて、あるいはそれらとともにエンコーダ(又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。   Further, the configurations of the mask interferometer system 16 and the plate interferometer system 18 are not limited to the above-described configurations, and a configuration in which an interferometer is added as appropriate can be adopted according to the purpose. Also, an encoder (or an encoder system composed of a plurality of encoders) may be used in place of or together with the mask interferometer system 16 and the plate interferometer system 18.

なお、第3の実施形態において、照明光は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ(波長:355nm、266nm)などを使用しても良い。 In the third embodiment, the illumination light is ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). It may be. In addition, as illumination light, for example, single wavelength laser light in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and ytterbium) Alternatively, harmonics of which wavelength is converted to ultraviolet light using a non-linear optical crystal may be used. Also, a solid state laser (wavelength: 355 nm, 266 nm) or the like may be used.

また、第3の実施形態では、投影光学系PLが、複数本の光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学系の数はこれに限らず、1つ以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、上記実施形態では投影光学系PLとして、投影倍率が等倍系のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は拡大系及び縮小系のいずれでも良い。   In the third embodiment, the projection optical system PL is a multi-lens type projection optical system including a plurality of optical systems. However, the number of projection optical systems is not limited to this. There should be at least three. Further, the projection optical system is not limited to the multi-lens type projection optical system, and may be, for example, a projection optical system using a large offner type mirror. Further, in the above embodiment, the projection optical system PL has been described as being used in the same magnification system as the projection optical system PL. However, the present invention is not limited to this. The projection optical system may be either an enlargement system or a reduction system.

また、第3の実施形態(のステージ駆動システム)は、一括露光型又はスキャニング・ステッパなどの走査型露光装置、及びステッパなどの静止型露光装置のいずれにも適用することができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の投影露光装置にも上記各実施形態は適用することができる。また、上記各実施形態は、投影光学系を用いない、プロキシミティ方式の露光装置にも適用することができるし、光学系と液体とを介して基板を露光する液浸型露光装置にも適用することができる。この他、上記各実施形態は、2つのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回のスキャン露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置(米国特許第6,611,316号明細書)などにも適用できる。   Also, the third embodiment (of the stage drive system) can be applied to any of a scanning exposure apparatus such as a batch exposure type or a scanning stepper, and a stationary exposure apparatus such as a stepper. The above embodiments can also be applied to a step-and-stitch projection exposure apparatus that combines a shot area and a shot area. The above embodiments can also be applied to a proximity type exposure apparatus that does not use a projection optical system, or to an immersion type exposure apparatus that exposes a substrate via an optical system and a liquid. can do. Besides, each of the above embodiments combines the two patterns on the substrate through the projection optical system, and exposes one shot area on the substrate substantially simultaneously double exposure by one scan exposure (US It can apply also to the patent 6,611,316 specification etc.).

また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。   Further, the application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for liquid crystal which transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, and, for example, an exposure apparatus for semiconductor manufacture, a thin film magnetic head, a micromachine and a DNA chip The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a light source, etc. In addition, in order to manufacture not only micro devices such as semiconductor devices but also masks or reticles used in light exposure devices, EUV exposure devices, X-ray exposure devices, electron beam exposure devices, etc., glass substrates or silicon wafers etc. The above embodiments can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to the The object to be exposed is not limited to the glass plate, and may be another object such as a wafer, a ceramic substrate, or a mask blank.

液晶表示素子(あるいは半導体素子)などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク(あるいはレチクル)を製作するステップ、ガラスプレート(あるいはウエハ)を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをガラスプレートに転写するリソグラフィステップ、露光されたガラスプレートを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラスプレート上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   The electronic device such as a liquid crystal display element (or semiconductor element) has a step of designing function and performance of the device, a step of fabricating a mask (or reticle) based on the designing step, a step of fabricating a glass plate (or wafer) An exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, a lithography step of transferring a pattern of a mask (reticle) to a glass plate by the exposure method, a development step of developing an exposed glass plate, and portions other than resist remaining portions. It is manufactured through an etching step of etching away the exposed member of the portion, a resist removing step of removing the unnecessary resist after etching, a device assembling step, an inspection step and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is performed using the exposure apparatus of the above embodiment, and the device pattern is formed on the glass plate, so that a device with high integration can be manufactured with high productivity. .

なお、実施形態では露光装置を例に説明したが、露光装置以外にも適用できる。例えば、測定装置等が載置される除振装置に適用すれば、除振効率を向上させることが可能である。   Although the exposure apparatus has been described as an example in the embodiment, the invention can be applied to other than the exposure apparatus. For example, if it applies to the vibration isolation apparatus in which a measuring apparatus etc. are mounted, it is possible to improve vibration isolation efficiency.

16(16X,16Y)…マスク干渉計システム(干渉計ユニット)、18…プレート干渉計システム(干渉計)、32…微動ステージ、34…粗動ステージ、50,50’ ,50”…制御システム、51…ステージ制御装置、51…目標生成部、51…スイッチ、51…減算器、52…制御対象、53,53’…補正部、53,53…外乱オブザーバ、53a,53b…制御器、55…スイッチ、69…リニアモータ、71A,71B,71C…ボイスコイルモータ、110…露光装置。

16 (16X, 16Y) ... mask interferometer system (interferometer unit), 18 ... plate interferometer system (interferometer), 32 ... fine movement stage, 34 ... coarse movement stage, 50, 50 ', 50 "... control system, 51 stage control device 51 0 target generation unit 51 1 switch 51 2 subtractor 52 control object 53, 53 'correction unit 53 1 53 3 disturbance observer 53a 53b Controller, 55: switch, 69: linear motor, 71A, 71B, 71C: voice coil motor, 110: exposure device.

Claims (17)

制御対象の被制御量から前記制御対象の操作量を生成する制御システムであって、
前記被制御量が入力される入力部と、
前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と前記制御対象に対応する第1モデルとから求められる第1の量と、前記生成量と前記第1モデルとは異なる第2モデルとから求められる第2の量との差を用いて、前記操作量を生成する制御部と、
を備え、
前記第2モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、
前記制御部は、前記第2モデルを含む外乱オブザーバを有し、該外乱オブザーバは、前記第1の量と前記操作量とから求まる第3の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御システム。
A control system that generates an operation amount of the control target from a control target amount of the control target,
An input unit to which the controlled amount is input;
The first amount determined from the controlled amount or the generated amount generated by calculation using the controlled amount and the first model corresponding to the controlled object, and the generated amount and the first model are different. A control unit that generates the manipulated variable using a difference between the second model and a second quantity determined from a second model;
Equipped with
In the second model, the disturbance applied to the control target and the controlled amount are represented by a predetermined function.
The control unit has a disturbance observer including the second model, and the disturbance observer inputs a third amount determined from the first amount and the operation amount and the controlled amount, and performs the operation. Control system that outputs a correction amount to correct the amount.
前記関数は、質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表す請求項1に記載の制御システム。   The control system according to claim 1, wherein the function represents translational movement of a rigid body having mass, viscosity, and elasticity. 前記第1モデルは、質量を有する剛体の自由並進運動を表す請求項1又は2に記載の制御システム。   The control system according to claim 1, wherein the first model represents free translation of a rigid body having a mass. 前記制御部は、前記第1モデルを含む第2の外乱オブザーバを有し、該第2の外乱オブザーバは、前記被制御量と前記操作量とに基づいて前記第1の量を求める請求項1又は3に記載の制御システム。   The control unit has a second disturbance observer including the first model, and the second disturbance observer obtains the first amount based on the controlled amount and the operation amount. Or the control system as described in 3. 前記制御対象の位置に関する目標量を生成し、該目標量と前記被制御量との差を前記生成量として出力する目標部をさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御システム。   The control system according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a target unit that generates a target amount related to the position of the control target, and outputs a difference between the target amount and the controlled amount as the generation amount. . 前記制御対象の位置に関する目標量を生成し、該目標量と前記被制御量との差を出力する目標部と、
該目標部の出力を用いて前記操作量を生成する制御器と、
前記第1の量と前記第2の量との差と前記操作量とを加算する加算器とをさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御システム。
A target unit that generates a target amount related to the position of the control target, and outputs a difference between the target amount and the controlled amount;
A controller that generates the manipulated variable using an output of the target unit;
The control system according to any one of claims 1 to 4, further comprising an adder that adds the difference between the first amount and the second amount and the operation amount.
前記制御対象が他の部材に接触しているときは、前記第1の量と前記第2の量との差を用いて前記操作量を生成し、
前記制御対象が前記他の部材と離間しているときは、前記目標部の前記出力を用いて前記操作量を生成する、請求項5又は6に記載の制御システム。
When the control target is in contact with another member, the operation amount is generated using a difference between the first amount and the second amount.
The control system according to claim 5 or 6, wherein when the control target is separated from the other member, the operation amount is generated using the output of the target portion.
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移動する第1移動体と、該第1移動体を支持しつつ前記第1移動体に対して移動可能な第2移動体と、を有する移動機構と、
前記第1移動体を前記制御対象とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の制御システムと、
を備える露光装置。
An exposure apparatus for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object, comprising:
A moving mechanism having a first movable body that holds and moves the object, and a second movable body that is movable relative to the first movable body while supporting the first movable body;
The control system according to any one of claims 1 to 7, wherein the first moving body is the control target;
An exposure apparatus comprising:
操作量を入力して被制御量を出力する制御対象を制御する制御方法であって、
前記被制御量として、前記制御対象の位置に関する情報を求めることと、
前記被制御量又は該被制御量を用いた演算により生成される生成量と、前記制御対象に対応する第1モデルとから、前記制御対象に入力される第1の量を求めることと、
前記生成量と、前記第1モデルと異なる第2モデルとから前記制御対象に入力される第2の量を求めることと、
前記第1の量と第2の量とを用いて、前記操作量を生成することと、を含み、
前記第2モデルは、前記制御対象に加わる外乱と前記被制御量とが所定の関数で表され、
前記生成することでは、前記第2モデルを含む外乱オブザーバにより、前記第1の量と前記操作量とから求まる第3の量及び前記被制御量を入力して、前記操作量を補正する補正量を出力する制御方法。
A control method for controlling a control target that receives an operation amount and outputs a controlled amount,
Obtaining information on the position of the control target as the controlled variable;
Determining a first amount to be input to the control target from the control target or a generation amount generated by calculation using the control target, and a first model corresponding to the control target;
Determining a second amount input to the control target from the generation amount and a second model different from the first model;
Generating the manipulated variable using the first quantity and the second quantity,
In the second model, the disturbance applied to the control target and the controlled amount are represented by a predetermined function.
In the generation, a correction amount for correcting the operation amount by inputting a third amount and the controlled amount obtained from the first amount and the operation amount by a disturbance observer including the second model. Control method to output
前記第2モデルは、質量、粘性、及び弾性を有する剛体の並進運動を表す請求項9に記載の制御方法。   The control method according to claim 9, wherein the second model represents translational movement of a rigid body having mass, viscosity, and elasticity. 前記第1モデルは、質量を有する剛体の自由並進運動を表す請求項9又は10に記載の制御方法。   The control method according to claim 9 or 10, wherein the first model represents free translation of a rigid body having a mass. 前記生成することでは、前記第1モデルを含む第2の外乱オブザーバにより、前記被制御量と前記操作量とに基づいて前記第1の量を求める請求項9又は11に記載の制御方法。   The control method according to claim 9 or 11, wherein in the generation, the first amount is obtained based on the controlled amount and the operation amount by a second disturbance observer including the first model. 前記制御対象の位置に関する目標値を生成し、該目標値と前記被制御量との差から前記生成量を生成することをさらに含む請求項9〜12のいずれか一項に記載の制御方法。   The control method according to any one of claims 9 to 12, further comprising: generating a target value regarding the position of the control target, and generating the generation amount from a difference between the target value and the controlled amount. 前記制御対象の位置に関する目標値を生成して、該目標値と前記被制御量の差を出力し、前記出力を用いて前記操作量を生成することと、
前記第1の量と前記第2の量との差と前記操作量とを加算することと、をさらに含む請求項9〜11のいずれか一項に記載の制御方法。
Generating a target value related to the position of the control target, outputting a difference between the target value and the controlled quantity, and generating the manipulated variable using the output;
The control method according to any one of claims 9 to 11, further comprising adding the difference between the first amount and the second amount and the operation amount.
前記制御対象が他の部材に接触していているときは、前記第1の量と前記第2の量との差を用いて前記操作量を生成し、
前記制御対象が前記他の部材と離間しているときは、前記出力を用いて前記操作量を生成する請求項13又は14に記載の制御方法。
When the control target is in contact with another member, the operation amount is generated using a difference between the first amount and the second amount.
The control method according to claim 13 or 14, wherein the operation amount is generated using the output when the control target is separated from the other member.
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、
前記物体を保持して移動する第1移動体と、該第1移動体を支持しつつ前記第1移動体に対して移動可能な第2移動体と、を有する移動機構のうち、前記第1移動体を前記制御対象とする請求項9〜15のいずれか一項に記載の制御方法を利用する露光方法。
An exposure method for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object, comprising:
The first moving mechanism includes a first moving body that holds and moves the object, and a second moving body that is movable with respect to the first moving body while supporting the first moving body. An exposure method using the control method according to any one of claims 9 to 15, wherein a movable body is the control target.
請求項16に記載の露光方法を利用して、物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern on an object using the exposure method according to claim 16;
Developing the object on which the pattern has been formed;
A device manufacturing method including:
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