JPH01216530A - Moving stage for lithography device - Google Patents

Moving stage for lithography device

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JPH01216530A
JPH01216530A JP4316288A JP4316288A JPH01216530A JP H01216530 A JPH01216530 A JP H01216530A JP 4316288 A JP4316288 A JP 4316288A JP 4316288 A JP4316288 A JP 4316288A JP H01216530 A JPH01216530 A JP H01216530A
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JP
Japan
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stage
control
moving
moving stage
pid
Prior art date
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Pending
Application number
JP4316288A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Iida
信雄 飯田
Teruaki Okino
輝昭 沖野
Ichiro Kawamura
一郎 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01216530A publication Critical patent/JPH01216530A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
    • G03F7/70725Stages control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To move a moving stage for a lithography device at a high speed with a simple structure, and to provide the moving stage without vibration at the time of stopping by feed-forward controlling it in the former half of a stage moving period, and PID-controlling it in the lower half. CONSTITUTION:A moving stage 21 is moved by feed-forward control at a high speed, and then PID-controlled (proportionally integrated and differentiated) to prevent the stage 21 from vibrating at the time of stopping. The feed-forward control is conducted by predicting in advance the moving mode of the stage 21 and optimally moving it. When a speed diagram waveform is input to the driving input of a control calculator 22, the calculator 22 generates a control voltage V according to the driving input, and applies it to a V/F converter 23. The timing change of a pulse frequency is not formed in a trapezoidal shape but abruptly formed at its rise. The PID control is conducted during the period of falling and stopping the speed of the stage 21, the calculator 22 calculates a control amount while always know the positional information of the stage 21 from a pulse encoder 24 or a laser range measuring system 25, and feeds it back to the driver of a servo motor 20.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、描画装置用の移動ステージに関し、更に詳し
くは移動ステージの駆動方法に改良を施した描画装置用
移動ステージに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a moving stage for a drawing apparatus, and more particularly to a moving stage for a drawing apparatus in which a method for driving the moving stage is improved.

[従来の技術] 電子ビーム描画装置や集束イオンビーム装置等の描画装
置は、予め記憶装置に描画パターンデータを記憶させて
おき、移動ステージ上に載置された材料に所定のパター
ンのビーム描画を行うようになっている。
[Prior Art] A lithography device such as an electron beam lithography device or a focused ion beam device stores lithography pattern data in a storage device in advance, and draws a predetermined pattern with a beam onto a material placed on a moving stage. It is supposed to be done.

第3図は、電子ビーム露光装置の構成例を示す図である
。電子銃1から出射された電子ビーム(以下単にビーム
と略す)Biは、ブランキング電極2によりオンオフ制
御されながら、続く電子レンズ3.4により集束され、
偏向電極5により2次元方向に偏向された後、材料(例
えばウェハ)6上に照射される。ここで、材料6は2次
元方向に移動可能な移動ステージ7上に載置されている
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of an electron beam exposure apparatus. The electron beam (hereinafter simply referred to as beam) Bi emitted from the electron gun 1 is controlled on and off by the blanking electrode 2, and is focused by the subsequent electron lens 3.4.
After being deflected in a two-dimensional direction by a deflection electrode 5, it is irradiated onto a material (for example, a wafer) 6. Here, the material 6 is placed on a moving stage 7 that is movable in two dimensions.

8はその内部で材料6の交換を行うための交換室、9は
これら―成要素を内部に含む真空室である。
8 is an exchange chamber in which the material 6 is exchanged, and 9 is a vacuum chamber containing these components therein.

材料6上にビーム描画を行うためのパターンデータは、
外部記憶装置110に格納されている。CPU回路11
は、外部記憶装W110に格納されているパターンデー
タを転送する制御やステージ移動量の算出等を行う。そ
して、ブランキング制御回路12.ビーム偏向制御回路
13及びステージ移動制御回路14にそれぞれの制御信
号が送出される。ブランキング制御回路12は、ブラン
キング電極2に印加する電圧を制御し、ビーム偏向制御
回路13は偏向電極5に印加する電圧を制御し、ステー
ジ移動制御回路14は移動ステージ7の移動を制御する
。これにより、材料6上に所定のパターンが露光〈描画
)される。
The pattern data for performing beam writing on material 6 is:
It is stored in the external storage device 110. CPU circuit 11
controls the transfer of pattern data stored in the external storage device W110, calculates the amount of stage movement, and the like. Then, the blanking control circuit 12. Control signals are sent to the beam deflection control circuit 13 and the stage movement control circuit 14, respectively. The blanking control circuit 12 controls the voltage applied to the blanking electrode 2, the beam deflection control circuit 13 controls the voltage applied to the deflection electrode 5, and the stage movement control circuit 14 controls the movement of the moving stage 7. . As a result, a predetermined pattern is exposed (drawn) on the material 6.

このようなビーム露光装置の場合、移動ステージ7の移
動時間が描画のスルーブツトに与える影響は大きい。そ
して、移動ステージ7は短時間で移動することが要求さ
れ、また停止時に発生する撮動も小さいことが必要とな
る。
In the case of such a beam exposure apparatus, the movement time of the moving stage 7 has a large effect on the drawing throughput. The movable stage 7 is required to move in a short period of time, and it is also necessary that the imaging that occurs when stopped is small.

[発明が解決しようとする課題] 従来、このような露光装置で移動ステージを駆動する場
合、第4図(イ)に示すような台形の速度線図を用いて
移動ステージの駆動を行っている。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, when driving a moving stage in such an exposure apparatus, the moving stage is driven using a trapezoidal speed diagram as shown in FIG. 4 (a). .

図において、縦軸は速度、横軸は時間である。この駆動
方法では、実際の速度変化としては、同図(0)に実線
で示すように立ち上がりが遅いことや、たまりパルスが
あるために立ち下がりも緩やかになってしまう。従って
、このような台形駆動では高速移動が可能な移動ステー
ジを実現することは困難である。
In the figure, the vertical axis is speed and the horizontal axis is time. In this driving method, as for the actual speed change, the rise is slow as shown by the solid line in FIG. Therefore, with such a trapezoidal drive, it is difficult to realize a moving stage capable of high-speed movement.

このように、従来の露光装置においては高速移動や停止
時の振動を小さくする技術が明確に確立されていないの
が実状である。また、高速な移動ステージの°駆動を実
現するためには、ステージ駆 ゛動機構の構成が簡単な
ことも必要である。
As described above, the reality is that in conventional exposure apparatuses, a technology for reducing vibrations during high-speed movement or stopping has not been clearly established. Furthermore, in order to realize high-speed movement of the moving stage, it is also necessary that the stage drive mechanism has a simple configuration.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は構成が簡単でかつ高速移動が可能で、停止時
の振動もない露光装置用移動ステージを実現することに
ある。
The present invention has been made in view of these points, and
The purpose is to realize a moving stage for an exposure apparatus that has a simple configuration, can move at high speed, and does not vibrate when stopped.

[11fflを解決するための手段] 前記した課題を解決する本発明は、その上にビーム露光
用の材料を載置する移動ステージを駆動するに際し、ス
テージ移動期間の前半ではフィードフォワード制御を行
い、ステージ移動期間の後半ではPID制御を行うよう
に構成したことを特徴としている。
[Means for Solving 11ffl] The present invention for solving the above-mentioned problems includes performing feedforward control in the first half of the stage movement period when driving the movement stage on which the material for beam exposure is placed; The present invention is characterized in that it is configured to perform PID control in the latter half of the stage movement period.

[作用] ステージ移動の前半ではフィードフォワード制御を、後
半ではPID制御を行う。
[Operation] Feedforward control is performed during the first half of stage movement, and PID control is performed during the second half.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示す構成図である。図に
おいて、20は駆動用のサーボモータ、21は該サーボ
モータ20により駆動される移動ステージである。図示
されていないが、移動ステージ21にはビーム露光用の
材料が載置される。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 20 is a driving servo motor, and 21 is a moving stage driven by the servo motor 20. Although not shown, a material for beam exposure is placed on the moving stage 21.

22は移動ステージ21駆動用の駆動入力及び移動ステ
ージ21の位置情報を受けて移動ステージ21の移動制
御を行うための制御電圧を発生する制御演算部である。
Reference numeral 22 denotes a control calculation unit that receives drive input for driving the moving stage 21 and position information of the moving stage 21 and generates a control voltage for controlling the movement of the moving stage 21.

該制御演算部22としては、例えばマイクロコンピュー
タが用いられる。
As the control calculation section 22, for example, a microcomputer is used.

23は該制御演算部22からの制mTi圧■を受けて、
対応する周波数Fのパルスに変換するV/F変換器であ
る。該V/F変換器23の出力パルスは、サーボモータ
20に駆動パルスとして与えられる。24はサーボモー
タ20の回転軸に取付けられ、該モータの回転数に応じ
た信号を出力するパルスエンコーダで、その出力は制御
演算部22に入力される。25は移動ステージ21の位
置を検出するレーザ測長システム、26は該レーザ測長
システム25の出力を受けて移動ステージ21の位置を
示す信号に変換する位置変換器である。
23 receives the control mTi pressure (■) from the control calculation unit 22,
This is a V/F converter that converts the pulses into corresponding frequency F pulses. The output pulse of the V/F converter 23 is given to the servo motor 20 as a drive pulse. A pulse encoder 24 is attached to the rotating shaft of the servo motor 20 and outputs a signal corresponding to the number of rotations of the motor, and its output is input to the control calculation section 22. 25 is a laser length measurement system that detects the position of the moving stage 21; 26 is a position converter that receives the output of the laser length measurement system 25 and converts it into a signal indicating the position of the moving stage 21.

そして、該位置変換器26の出力は位置情報として制御
演痺部22に入っている。このように構成された装置の
動作を説明すれば、以下のとおりである。
The output of the position converter 26 is input to the control numbing unit 22 as position information. The operation of the device configured as described above will be explained as follows.

本発明は、先ず第1にフィードフォワード制御により移
動ステージ21の高速移動を行い、次にPID(比例・
積分・微分)制御を行って停止時の移動ステージ21の
振動を防止している。以下、この2つの1lJIj技術
について説明する。
In the present invention, first, the moving stage 21 is moved at high speed by feedforward control, and then PID (proportional
Integral/differential) control is performed to prevent vibration of the moving stage 21 when stopped. These two 1lJIj techniques will be explained below.

(1)フィードフォワード制御 フィードフォワード制御は、予め移動ステージ21の移
動モードを予測して、最適な移動を行うようにするもの
である。制御演算部22の駆動入力に速度線図波形が入
・ると、制御演算部22は駆動入力に応じた制御電圧V
を発生してV/F変換器23に与える。第2図は、この
時制御演算部22に入力する駆動信号の速度線図である
。第4図(イ)に示す台形波形と異なり、パルス周波数
の時間変化を台形にせずにその立ち上がりを急峻にして
いる(通常波形の2倍程度)。そして、この速度線図の
面M(図の斜線領域)は、移動ステージ21の移動距離
を同じにするため第4図(イ)に示すような台形と同一
面積となるように予め設定されている。
(1) Feedforward control Feedforward control is to predict the movement mode of the moving stage 21 in advance to perform optimal movement. When the speed diagram waveform is input to the drive input of the control calculation unit 22, the control calculation unit 22 generates a control voltage V according to the drive input.
is generated and applied to the V/F converter 23. FIG. 2 is a speed diagram of the drive signal input to the control calculation unit 22 at this time. Unlike the trapezoidal waveform shown in FIG. 4(a), the time change in pulse frequency is not trapezoidal but has a steep rise (approximately twice that of the normal waveform). The plane M (shaded area in the figure) of this velocity diagram is set in advance so that it has the same area as the trapezoid shown in FIG. There is.

このように、波形の立ち上がりを急峻にしているので、
時間に対する変化量が大きくなり、移動ステージ21は
希望の速度まで早めに立ち上がることができる。また、
速度線図の後半もパルス周波数を早めに立ち下げて、内
部にたまりパルスが生じないようにする。これにより、
移動ステージ21の停止に要する時間を短縮することが
できる。
In this way, the rise of the waveform is made steep, so
The amount of change with respect to time becomes large, and the moving stage 21 can quickly rise to the desired speed. Also,
The pulse frequency is also lowered early in the second half of the speed diagram to prevent pulses from accumulating internally. This results in
The time required for stopping the moving stage 21 can be shortened.

(2)P[D制御 このII tallは、移動ステージ21の速度が立ち
下がり、停止する期間に行う制御である。方法としては
、制御演算部22がパルスエンコーダ24又はレーザ測
長システム25から移動ステージ21の位置情報を常時
知りながら制御量を計算し、サーボモータ20の駆動部
にフィードバックするものである。つまりこの制御は、
比例(P動作)。
(2) P[D control This II tall is a control performed during a period when the speed of the moving stage 21 falls and stops. The method is such that the control calculation section 22 calculates the control amount while always knowing the position information of the moving stage 21 from the pulse encoder 24 or the laser length measurement system 25, and feeds it back to the drive section of the servo motor 20. In other words, this control is
Proportional (P action).

積分(■動作)及び微分(D動作)を組み合わせたもの
で、PID制御とよばれている。このPI  −D I
l、lj Illは、例えば石油精製プラント等に用い
られ、プラントの安定を因る技術として確立されている
This is a combination of integration (■ operation) and differentiation (D operation), and is called PID control. This PI-DI
l, lj Ill is used, for example, in oil refinery plants, and has been established as a technology that contributes to plant stability.

従って、Pl、DIlJIIlを用いると、ステージ停
止時の振動を抑制することができる。
Therefore, by using Pl and DIlJIIl, vibrations when the stage is stopped can be suppressed.

演算式は、移動ステージ21の現在位置をxt。In the calculation formula, the current position of the moving stage 21 is xt.

目標位置をxOとして差分式で示すと差分値ΔXtは次
式で表される。
When the target position is expressed as a differential equation by xO, the differential value ΔXt is expressed by the following equation.

ΔXt −Xo −Xt          ・・・(
1)(1)式を用いて制御演算部22から出力される制
御量ΔxCは、次式で表される。
ΔXt −Xo −Xt ...(
1) The control amount ΔxC output from the control calculation unit 22 using equation (1) is expressed by the following equation.

Δxc −KAXt + (1/Ti )ΣΔXt+T
d  (AXt −AXt−1>   ・・・(2)こ
こで K :比例定数 Ti  H411分定数 Td;微分定数 制御演算部22から(2)式で与えられる制御1mΔX
Oで補正した制御電圧■をV/F変換器23に与えてや
ることにより、振動することなく移動ステージ21を停
止させることができる。尚、PID制御の開始点として
は、第2図のA点、即ちパルスを送るタイミングからみ
て、ステージ移動速度が立ち下がりを開始する点が適当
である。
Δxc −KAXt + (1/Ti)ΣΔXt+T
d (AXt - AXt-1> ... (2) where K: proportional constant Ti H411 minute constant Td; control 1mΔX given by equation (2) from differential constant control calculation section 22
By applying the control voltage (2) corrected by O to the V/F converter 23, the moving stage 21 can be stopped without vibration. Note that the appropriate starting point for PID control is point A in FIG. 2, that is, the point at which the stage movement speed starts to fall in terms of the pulse sending timing.

前記一連の動作において、移動ステージ21の位置はパ
ルスエンコーダ24又はレーザm長システム25から制
御演算部22に入っているので、該制御演算部22は、
常時移動ステージ21の位置を把握することができる。
In the series of operations described above, since the position of the moving stage 21 is input to the control calculation section 22 from the pulse encoder 24 or the laser m-length system 25, the control calculation section 22
The position of the movable stage 21 can be grasped at all times.

従うて、移動ステージ21の移動制御も的確に行うこと
ができる。
Therefore, the movement of the moving stage 21 can also be controlled accurately.

[発明の効果] 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ステー
ジ移動期間の前半でフィードフォワード制御を行い、後
半でPID制御を行うことにより構成が簡単でかつ高速
移動が可能で、停止時の振動もない描画装置用移動ステ
ージを実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, the configuration is simple and high-speed movement is possible by performing feedforward control in the first half of the stage movement period and performing PID control in the second half. , it is possible to realize a moving stage for a drawing device that does not vibrate when stopped.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明に用いる速度線図の例を示す図、第3図は電子ビーム
露光装置の構成例を示す図、第4図は従来の移動ステー
ジ駆動波形(速度線図)例を示す図である。 20・・・サーボモータ  21・・・移動ステージ2
2・・・制御演算部   23・・・V/Fl!換器2
4・・・パルスエンコーダ 25・・・レーザ測長システム 26・・・位置変換器 特許出願人  日  本  電  子  株  式  
会  社代  要  人      弁理士   井 
 島  藤  冶外1名
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a velocity diagram used in the present invention, FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an electron beam exposure apparatus, and FIG. is a diagram showing an example of a conventional moving stage drive waveform (velocity diagram). 20...Servo motor 21...Moving stage 2
2...Control calculation section 23...V/Fl! converter 2
4...Pulse encoder 25...Laser length measurement system 26...Position converter patent applicant Japan Denshi Co., Ltd.
Company Representative Key Person Patent Attorney I
Shimafuji Jigai 1 person

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  その上に被描画材料を載置する移動ステージを駆動す
るに際し、ステージ移動期間の前半ではフイードフォワ
ード制御を行い、ステージ移動期間の後半ではPID制
御を行うように構成したことを特徴とする描画装置用移
動ステージ。
When driving a moving stage on which a material to be drawn is placed, feedforward control is performed during the first half of the stage movement period, and PID control is performed during the second half of the stage movement period. Movement stage for equipment.
JP4316288A 1988-02-25 1988-02-25 Moving stage for lithography device Pending JPH01216530A (en)

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