JPH021585A - 除振機能付ｘｙ移動台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は除振機能付ｘｙ移動台に係り、特に移動台の移
動時に定盤の運動が少ない除振機能付ｘｙ移動台に関す
る。

〔従来の技術〕

縮小投影露光装置等において、試料用等の精密なｘｙＸ
移動台組み込んだ機器は、床面の振動等の外乱により精
度が劣化することを防止するため。

除振装置上に定盤が搭載され、この定盤上に設置される
。除振装置としては、剛性の低い空気ばね。

ゴム、あるいはまた粘性減衰器等が用いられるのが通例
である。

上記の除振装置は、床面からの微振動等を効果的に絶縁
できるが、一方１機器の内部において発生する力に対し
ては当然のことながら絶縁効果はない。このため、内部
の機器は低振動化を図る必要があるが、宿命的に完全に
なくすことが出来ない力もある。例えば、ｘｙ８’１ｌ
ｊＪ台が駆動装置により駆動されると、駆動装置が発生
する推力の反力により、剛性の低い除振装置上に搭載さ
れた定盤が運動してしまうのが通例である。このため、
定盤上に設置される機器の剛性を十分高く設計し、定盤
の運動に起因する機器の精度劣化を防止する必要がある
。

ところが、機器の高剛性化には限界があり、近年、機器
に対する要求精度が高まるにつれて機器の剛性不足が顕
在化する例が増えつつある。この問題を解決するために
は、移動台の移動時の定盤の運動を能動的に抑制する必
要がある。能動的な制振方法は、以下に示す甲、乙の２
方式に大別される。

甲方式：移動台の駆動時に、移動台の駆動装置に加える
入力に応じて外部から推力発生装置により定盤に力を加
え、駆動装置が発生する反力を相殺する。例えば、特開
昭５８−６８１１８号公報に示された装置は、この原理
を用いたものである。

乙方式：定盤に設けられたセンサにより定盤に加えられ
た力を検知し、この方を相殺するような力を定盤に印加
する０例えば、特開昭６１−２２４０１５号公報に示さ
れた装置は、この原理を用いたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のいずれかの原理を用いれば定盤の能動的な割振を
図ることが可能であるが、実際の機器にこれらの原理を
適用するに際しは以下に示すような問題があり、これら
が機器の高精度化を阻む要因となっていた。

（ａ）上記生方式によれば、原理が簡単なため比較的安
価な装置で能動的な制御が可能である。しかしながら、
駆動装置と推力発生装置の力の作用する方向を特定して
もその作用線が常に一致するとは限らないため、特に移
動台が直交二方向（ｘ、ｙ）に移動し、しかもその移動
量が大きい場合には制振効果が低かった。

（ｂ）上記６方式によれば、あらゆる外力に対して能動
的な制振効果が得られる。しかしながら、系が複雑化す
ることは避けられず、高価なセンサや制御装置が必要で
あるため、有効性は認められつつも価格的に採用できな
い場合が多々あった。

本発明の目的は、上記の不具合を解消した除振機能付ｘ
ｙＸ移動台安価に提供し、機器の高精度化に寄与するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、固定部と、固定部上に設けられた除振装置
と、除振装置上に搭載された定盤と、定盤上に設けられ
、Ｘ方向に移動可能に形成されたＸ移動台と、Ｘ移動台
を駆動するために定盤に設けられたｙＮ駆動装置、Ｘ移
動台上にＸ方向と直交するＸ方向に移動可能に設けられ
たＸ移動台と、Ｘ移動台を駆動するためにＸ移動台上に
設けられたＸ駆動装置と、Ｘ移動台の位置を検出するた
めに定盤上に設けられた測長器と、Ｘ駆動装置及びＸ駆
動装置の推力を制御するための移動台制御装置により構
成された従来の除振機能付ｘｙＸ移動台、以下に示す諸
手段を講することにより達成される。

（ａ）固定部と定盤との間に、カの作用線が前記Ｘ駆動
装置のそれと一致するように取付部材を介してｙ推力発
生装置を設ける。

（ｂ）固定部と定盤との間に、カの作用線がＸ駆動装置
のそれと平行になり、かつ三者が同一平面内に含まれる
ように取付部材を介してＸ１推力発生装置及びｘ２推力
発生装置を設ける。

（ｃ）移動台制御装置の出力を入力信号とし、ｙ推力発
生装置の推力を制御するためのＸ推力制御装置を設ける
。

（ｄ）移動台制御装置の出力及び測長器の出力を入力信
号とし、Ｘｌ推力発生装置及びＸ２推力発生装置の推力
を制御するためのＸ推力制御装置を設ける。

【作用〕

上記各装置は、以下のように作用する。

（ａ）移動台制御装置から、Ｘ駆動装置に対してＸ移動
台を駆動するための信号が発信されると、その信号は同
時にＸ推力制御装置に入力される。

この入力信号を演算処理した結果の信号を基にｙ推力発
生装置の推力が制御される。Ｘ駆動装置と、ｙ推力発生
装置は、その力の作用線が一致しているため、Ｘ駆動装
置が発生する推力の反力は、ｙ推力発生装置によりほぼ
完全に相殺される。

（ｂ）移動台制御装置から、Ｘ駆動装置に対してＸ移動
台を駆動するための信号が発信されると。

その信号は同時にＸ推力制御装置に入力される。

Ｘ推力制御装置にはまた、測長器からＸ移動台の位置信
号が入力される。これらの入力信号を演算処理した結果
を基にＸｌ推力発生装置及びｘ２２推力生装置の推力が
制御される。Ｘ駆動装置、Ｘｌ推力発生装置、Ｘ２推力
発生装置の三者は、その力の作用線が同一平面内にあり
、またＸ駆動装置が搭載されるＸ移動台の位置に応じて
Ｘｌ推力発生装置とｘ２２推力生装置の推力が変化する
ため、Ｘ駆動装置が発生する推力の反力は、Ｘｌ推力発
生装置とｘ２２推力生装置によりほぼ完全に相殺される
。

また、床面からの微振動等は従来からの除振装置によっ
て効果的に絶縁される０以上の作用により、ｘｙＸ移動
台組み込んだ機器の精度を劣化させる力の大部分を取り
除くことができる。しかも、これらの作用は従来の装置
に推力発生装置と簡単な制御装置を付加するだけで得る
ことができ、高価なセンサや制御装置を必要としない。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の除振機能付ｘｙＸ移動台一実施例を
示した図である。同図において、固定部１上には除振装
置２が設けられており、除振装置２上には定盤３が搭載
されている。定盤３上には、Ｘ移動台４が、案内機構５
によりＸ方向に移動可能なように搭載されており、Ｘ移
動台４上には、Ｘ移動台６が、Ｘ方向に移動可能なよう
に搭載されている。Ｘ移動台４は、定盤３上に設けられ
たＸ駆動装置７により駆動され、Ｘ移動台６は、Ｘ移動
台４に設けられたＸ駆動装置８により駆動される。固定
部１と定盤３の間には、取付部材９を介してｙ推力発生
装置１０．ｘｚ推力発生装置１１、ｘ２２推力生装置１
２が設けられている。

Ｘ駆動装置７の推力と、ｙ推力発生装置１０の推力は、
その力の作用線が同軸上にある。また、Ｘ駆動装置８、
Ｘｌ推力発生装置１１、Ｘｔ推力発生装置１２の三者は
その作用線が平行であり、かつ同一平面内にある。さら
に、定盤３上には測長器１３が設けられており、これに
よってＸ移動台６のＸ及びＸ方向の位置、及びＸ移動台
４のＸ方向の位置を検出することが可能である。なお、
高精度なｘｙＸ移動台は通常移動台の位置決め制御用の
フィードバックセンサが設けられているため、このフィ
ードバックセンサを測長器として利用すれば良い。

第２図は、第１図に示した除振機能付ｘｙＸ移動台運転
する方法の一実施例を示した図であり、第１図と同一部
分は同一符号で示す、第２図において、移動台制御装置
１４がらのｙ移動台駆動信号ＹＤはｙドライバ１５に入
力され、ｙドライバ１５によりＸ駆動装置７が駆動され
る。ＹＤはまたＸ推力制御装置１６に入力され、ｙ推力
制御装置１６によりｙ推力発生装置１ｏが駆動される。

Ｘ推力制御装置１６は、ｙ演算装置１６ａとｙ増幅装置
１６ｂから構成される。ｙ演算装置１６ａは、入力信号
の絶対値からある設定値Ｙｃを減算し、その演算結果が
正の値ならばその演算結果を入力信号と同符号にして出
力し、演算結果が負の値ならば零を出力する演算装置で
ある。またｙ増幅装［１６ｂは、入力信号を定数倍する
増幅装置である。このような構成において、Ｘ移動台４
を駆動するためのｙ移動台駆動信号ＹＤが発信されると
、Ｘ駆動装置７とｙ推力発生装置１０の両者が駆動され
る。この両者の力の作用線は一致しているため、Ｘ駆動
装置７が発生する推力の反力をｙ推力発生装置１０によ
り相殺することができる。

ここで、設定値ＹＣは、Ｘ移動台４の移動時の摩擦抵抗
に相当する値に設定すれば良く、摩擦抵抗が小さい場合
にはｙ演算装置１６ａを省略しても良い。

また、移動台制御装置１４からのＸ移動台駆動信号ＸＤ
はＸドライバ１７に入力され、Ｘドライバ１７によりＸ
Ｗ動表装置８駆動される。ＸＤはまたＸ推力制御装置１
８に入力され、Ｘ推力制御装置１８によりｘ１推力発生
装置１１、及びｘ２推力発生装置１２が駆動される。Ｘ
推力制＃装置１８は、Ｘ演算装ｆｆｌ　１８　ａ　、分
配装置１８ｂ、ｘｔ増幅装置１８ＱＩＸ２増幅装置１８
ｂから構成される。Ｘ演算装置１８ａは、入力信号の絶
縁値からある設定値ＸＣを減算し、その演算結果が正の
値ならばその演算結果を入力信号と同符号にして出力し
、演算結果が負の値ならば零を出力する演算装置である
。分配装置１８ｂは、測長器１３からのｙ移動台の位置
信号ＹＰを基に、ｘ１推力発生装ｖ１１１とｘ２推力発
生装置１２の推力の合力がＸ移動台の受ける推力と等価
となるようにＸｌ増幅装置１８ｃ及びｘ２増幅装置１８
ｄへの出力を分配する。またｘ１増幅装置１８Ｃ，Ｘ２
増幅装置１８ｄは、それぞれ入力信号を定数倍する増幅
装置である。このような構成において、Ｘ移動台６を駆
動するためのＸ移動台駆動信号ＸＤが発信されると、Ｘ
駆動装置１７．Ｘｉ推力発生装置１１゜ｘ２推力発生装
置１２の三者が駆動される。この三者はその作用線が平
行であり、かつ同一平面内にあるため、Ｘ駆動装置８が
発生する推力の反力をｘ１推力発生装置１１及びｘ２推
力発生装置１２により相殺することができる。ここで、
設定値ＸＣは、Ｘ移動台６の移動時の摩擦抵抗に相当す
る値に設定すれば良く、摩擦抵抗が小さい場合にはＸ演
算装置１８ａを省略しても良い。

以上の作用により、本実施例ではＸ移動台４及びＸ移動
台６がｙ及びＸ方向に運動する際に定盤３の運動が抑制
されるという効果がある。

ｙ推力発生装置１０．ｘｔ推力発生装置１１゜ｘ２推力
発生装置１２には、ボイスコイルモータが好適である。

ボイスコイルモータの固定側と可動側には通常すきまが
存在し、固定側と可動側との間では推力以外の力の授受
は行なわれないため。

床等からの外乱が固定部１に伝達されても、この外乱が
ボイスコイルモータを介して定盤３に伝達されることは
ほとんどない、特に、Ｘ移動台４゜Ｘ移動台６が運動し
ていないときにはボイスコイルモータへの給電を遮断す
れば、ボイスコイルモータの固定側と可動側との間では
力の授受がほとんど全く行なわれないため、床等からの
外乱がボイスコイルモータを介して定盤３に上達される
ことをほぼ完全に防止することができる。しかし、推力
発生機構８はボイスコイルモータに限定されるものでは
ないのは勿論で、要は外乱が直接定盤３に伝達されない
ような機構を有するアクチュエータであればよい。

除振装置２は、高分子材料やゴムを用いたものが好適で
あるが、空気ばね、金属製のばね、粘性減衰器等を用い
てもよいのは勿論である。

Ｘ駆動装置７．Ｘ駆動装置８は、回転形モータと送りね
じ機構を組み合わせたものが一般的であるが、リニアモ
ータ、空気圧シリンダ、油圧シリンダ等を用いても良い
。

第３図は１本発明の他の実施例を示した図であり、第１
図と同一部分は同一符号で示す。本実施例は、第１図に
示した装置に、定盤３の傾斜を検出するための傾斜計１
９と、定盤３の傾斜を変化させるための定盤傾斜装置２
０を付加したものであり、第１図と同一部分については
記述を省略する。

傾斜計１９は、４個の変位センサ１９ａ、１９ｂ。

１９ｃ、１９ｄから構成されており、また定盤傾斜装置
２０はそれぞれ４個の変位センサ１９ａ。

１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの近くに設けられた４個のボイ
スコイルモータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ。

２０ｄにより構成されている。第４図はこれらの要素の
接続状態を示した図であり、第３図と同一部分は同一符
号で示す。

第４図において、２個の変位センサ１９ａ。

１９ｂの出力は減算回路２１に入力される。減算回路２
１は、２つの入力信号の差を出力し、これがサーボ増幅
２２に入力される。２個のボイスコイルモータ２０ａ、
２０ｂは互いに逆相に接続されており、サーボ増幅器２
２の出力により２個の変位センサ１９ａ、１９ｂの出力
の差が小さくなるように２個のボイスコイルモータ２０
ａ、２０ｂが駆動される。変位センサ１９ｃ、１９ｄ、
及びボイスコイルモータ２０ｃ、２０ｄについても上記
と同様な構成により接続が行なわれている。

第３図及び第４図の実施例においては、Ｘ移動台４．Ｘ
移動台６の移動にともない、定盤３上で重心移動が起き
ても、定盤３の傾斜変化を小さく抑えることが可能であ
る。

なお、移動台制御装置１４から信号が発信された際に、
Ｘ駆動装置７とｙ推力発生装置１０の応答が著しく異な
る場合、又はＸ駆動装置８とｘ１推力発生装置１１．ｘ
２推力発生装置１２の応答が著しく異なる場合には、Ｘ
ドライバ１５．ｙ推力制御装置１６．ｘドライバ１７．
ｘ推力制御装置１８の回者のうちのいずれか１つ又は２
つ以上に位相遅れ回路を付加するのが望ましい。

第５図は位相遅れ回路の付加方法の一実施例を示した図
であり、第２図と同一部分は同一符号で示す。第５図は
、ｙ推力発生装置１０に比べてＸ駆動装置７の応答が遅
い場合に、ｙ演算装置１６ａとｙ増幅装置１６ｂにより
構成されるｙ推力制御装置１６に位相遅れ回路２３を付
加して制振効果の低下を防止した例である６本実施例に
示した手法を用いれば、移動台の駆動装置と、推力発生
装置の応答性が異なる場合でも確実な割振が可能である
。なお、位相遅れ回路２３は電気回路により実現できる
ことはもちろんであるが、ディジタル演算装置を用いて
演算処理により実現しても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ｘｙ移動台が駆動される際に除振装置
上に搭載された定盤がその反力で運動することを簡単な
構造め装置で防止できる。このため除振機能付Ｘ’／移
動台自身の精度、及び除振機能付ｘｙ移動台が組み込ま
れた機器の精度が飛踊的に向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す除振機能付Ｘｙ移動台
の斜視図、第２図は第１図の装置の運転方式の一実施例
を示した説明図、第３図は本発明の他の実施例を示した
斜視図、第４図は第３図の装置の運転方式の一実施例を
示した説明図、第５図は位相遅れ回路の付加方式の一例
を示した説明図である。 １・・・固定部、２・・・除振装置、３・・・定盤、４
・・・ｙ移動台、５・・・案内機構、６・・・Ｘ移動台
、７・・・Ｘ駆動装置、８・・・Ｘ駆動装置、９・・・
取付部材、１０・・・ｙ推力発生装置、１１・・・ｘ１
推力発生装置、１２・・・ｘ２推力発生装置、１３・・
・測長器、１４・・・移動台制御装置、１５・・・Ｘド
ライバ、１６・・・ｙ推力制御装置、１７・・・Ｘドラ
イバ、１８・・・Ｘ推力制御装置、１９・・・傾斜計、
２０・・・定盤傾斜装置、２１・・・減算回路、２２・
・・サーボ増幅器、２３・・・位相遅れ回路。 ｏｔ ２０ｃ 目 ／ Ａ締勤行制御旋量 ん−・・Ｘ↑１力＃ｌＩＩ台装置 １８　Ｘ檀力制を奸装漫 口 ｚｔＡ算回絡 ２２　　サーボ増唱器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定部と、前記固定部上に設けられた除振装置と、
   前記除振装置上に搭載された定盤と、前記定盤上に設け
   られｙ方向に移動可能に形成されたｙ移動台と、前記ｙ
   移動台を駆動するために前記定盤に設けられたｙ駆動装
   置と、前記ｙ移動台上に、前記ｙ方向と直交するｘ方向
   に移動可能に設けられたｘ移動台と、前記ｘ移動台を駆
   動するために前記ｙ移動台上に設けられたｘ駆動装置と
   、前記ｙ移動台の位置を検出するための測長器と、前記
   ｙ駆動装置及びｘ駆動装置の推力を制御するための移動
   台制御装置により構成された除振機能付ｘｙ移動台にお
   いて、（ａ）前記固定部と前記定盤との間に、力の作用
   線が前記ｙ駆動装置のそれと一致するように取付部材を
   介して設けられたｙ推力発生装置と、 （ｂ）前記固定部と前記定盤との間に、力の作用線が前
   記ｘ駆動装置のそれと平行になり、かつ三者の力の作用
   線が同一平面内に含まれるように取付部材を介して設け
   られたｘ＿１推力発生装置及びｘ＿２推力発生装置と、 （ｃ）前記移動台制御装置の出力を入力信号とし、前記
   ｙ推力発生装置の推力を制御するためのｙ推力制御装置
   と、 （ｄ）前記移動台制御装置の出力及び前記測長器の出力
   を入力信号とし、前記ｘ＿１推力発生装置及び前記ｘ＿
   ２推力発生装置の推力を制御するためのｘ推力制御装置
   と、 が具備されることを特徴とする除振機能付ｘｙ移動台。