JPH06216003A - ステージ装置 - Google Patents

ステージ装置

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JPH06216003A
JPH06216003A JP819393A JP819393A JPH06216003A JP H06216003 A JPH06216003 A JP H06216003A JP 819393 A JP819393 A JP 819393A JP 819393 A JP819393 A JP 819393A JP H06216003 A JPH06216003 A JP H06216003A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブ型防振機構の採用によって短縮さ
れる振動整定時間を更に短縮し、それによってステージ
の位置決め性能を更に向上する。 【構成】 床１及び支持台４Ａ，４Ｂとベース３との間
にエアーダンパー２Ａ，２Ｂ，５Ａ，５Ｂを介装し、ベ
ース３上の支持枠１０に装着された送りねじ１１にステ
ージ１３を係合させる。ステージ１３の位置をレーザー
干渉計１５により計測し、この計測された位置に基づい
てステージ制御部１６が駆動モーター１２を介して送り
ねじ１１を駆動し、ステージ制御部１６は防振台制御部
８にステージ１３の速度情報等を予め供給する。防振台
制御部８は、ステージ１３の移動状態からベース３の振
動を予測し、エアーダンパー２Ａ〜５Ｂの圧力を調整し
てベース３の振動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば投影露光装置に
おいて感光基板の位置決めを行うステージ、又は測定機
において測定対象物を載置して移動するステージ等に適
用して好適な防振機構を備えたステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクルのパターン像を投影光学系を介して感光基板上に
露光する投影露光装置が使用されている。斯かる投影露
光装置においては、感光基板を正確に位置決めする必要
があるため、その感光基板を載置して３次元的に移動す
るステージが備えられている。
【０００３】また、従来の投影露光装置においては、装
置外部からの外乱振動及び装置内部で発生する内部振動
が投影露光装置本体の諸性能を悪化させるのを防ぐため
に、投影露光装置の全体が防振台と呼ばれる振動減衰機
構の上に載置されている。しかし、感光基板の大型化に
よってステージの移動する部分の重量が大きくなり、ま
たステージの高速化も進むにつれて、ステージを加速す
る際の装置全体への反力も益々大きくなっている。この
ような反力が益々大きくなるのに応じて、防振台で発生
する振動振幅も大きくなり、更にこの振動がステージに
働くために、ステージの位置決め整定時間及び停止精度
などの悪化につながることになる。
【０００４】そのようなステージの位置決め整定時間及
び停止精度などを改善するためには、発生した振動を傾
斜センサー又は加速度センサー等で検出し、アクチュエ
ータによってその検出された振動を能動的に制御するア
クティブ型防振機構を使用することが考えられる。この
ような防振機構の使用によって防振台における振動整定
時間の短縮が期待でき、これによりステージ性能の向上
が期待される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクテ
ィブ型防振機構を採用した場合でも、防振の原理はあく
までも発生した振動をセンサーにより電気的な検出信号
に変換し、この検出信号をアクチュエータへフィードバ
ックするものである。そのため、発生した振動を抑制す
るまでの応答速度が十分でなく、発生した振動に対する
防振動作の追従性が悪いという不都合があった。
【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、アクティブ型防
振機構の採用によって短縮される振動整定時間が更に短
縮された、即ちそれによってステージの位置決め性能が
更に改善されたステージ装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるステージ装
置は、例えば図１及び図２に示すように、所定のベース
（３）と、ベース（３）に対して移動自在に配設され位
置決め対象物が載置されるステージ（１３）と、ステー
ジ（１３）を駆動する駆動手段（１１，１２）と、ステ
ージ（１３）が移動する際のベース（３）の振動を外力
を加えることにより抑える防振手段とを有するステージ
装置において、予め定められたステージ（１３）の移動
情報に応じて駆動手段（１１，１２）を介してステージ
（１３）を移動させると共に、ステージ（１３）の変位
情報を予め発生するステージ制御手段（１６）を設け
る。
【０００８】更に、本発明は、その防振手段を、ベース
（３）に外力を加えることによりベース（３）の振動を
減衰させる緩衝手段（２Ａ，２Ｂ，５Ａ，５Ｂ）と、ス
テージの移動情報又はステージ制御手段（１６）から発
生されるステージ（１３）の変位情報に基づいてその緩
衝手段の動作を制御する防振制御手段（８）とより構成
し、ステージ（１３）の移動によりベース（３）が振動
する前に予めその緩衝手段を動作させて、ベース（３）
の防振を行うものである。
【０００９】この場合、例えば図４に示すように、防振
制御手段（８Ａ）はベース（３）の変位を検出する変位
検出手段（６，７）を有し、防振制御手段（８Ａ）から
ステージ制御手段（１６Ａ）に対して変位検出手段
（６，７）により検出されるベース（３）の変位情報及
びその緩衝手段に対する制御情報を供給し、ステージ制
御手段（１６Ａ）は、ベース（３）の振動状態及びその
緩衝手段の動作状態に応じてステージ（１３）の移動状
態を制御することが望ましい。
【００１０】
【作用】斯かる本発明の防振手段は、アクティブ型防振
機構を構成している。そして、ステージ（１３）の駆動
を制御するステージ制御手段（１６）と、アクティブ型
防振機構の動作を制御する防振制御手段（８）との間に
信号交換経路が設けられ、ステージ制御手段（１６）か
ら防振制御手段（８）の側にステージ（１３）の変位情
報が供給されるようになっている。ステージ（１３）の
変位情報には、レーザー干渉計等の計測手段によるステ
ージ（１３）の位置情報、駆動手段（１１，１２）等か
ら得られるステージ（１３）の速度情報又は駆動手段
（１１，１２）への制御信号といったものがある。
【００１１】このため、防振制御手段（８）では変位検
出手段（６，７）で実際の振動が検出される前に、ステ
ージ制御手段（１６）から供給されたステージ（１３）
の変位情報により予めこれから発生する振動の状態を予
測することができる。従って、例えばベース（３）の右
方向への振動が予測される場合には、その緩衝手段によ
り予めベース（３）に対して左方向への外力を与える準
備をしておくことにより、振動の発生から抑制までの応
答性を改善することができる。即ち、アクティブ型防振
機構の採用によって短縮される振動整定時間が更に短縮
される。
【００１２】更に、防振制御手段（８Ａ）側からステー
ジ制御手段（１６Ａ）に対して変位検出手段（６，７）
で検出された振動の情報及びその緩衝手段に対する制御
情報をフィードバックすることによって、ベース（３）
の残留振動の整定時間の短縮を図ることができる。これ
により、例えばベース（３）の振動が大きい場合にステ
ージ（１３）の位置決め動作を行わないようにすること
ができ、位置決め時の停止精度等を向上できる。
【００１３】また、上記の２つの方法を併用することに
よって、ステージ（１３）の位置決め整定時間の一層の
短縮を図ることができるだけでなく、位置決め時の装置
全体の振動のステージ（１３）への影響を排除すること
ができ、位置決め時の停止精度が一層改善される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明によるステージ装置の一実施例
につき図１及び図２を参照して説明する。本実施例はア
クティブ型防振機構を備えたステージ装置に本発明を適
用したものである。図１は本実施例のステージ装置の機
構部を示し、この図１において、床１上にエアーダンパ
ー２Ａ及び２Ｂを介してベース（定盤）３を支持する。
また、ベース３の両側の床１上には支持台４Ａ及び４Ｂ
を植設し、これら支持台４Ａ及び４Ｂとベース３の側面
との間にそれぞれエアーダンパー５Ａ及び５Ｂを介装す
る。ベース３の底部に傾斜センサー６及び加速度センサ
ー７を取り付け、これら傾斜センサー６及び加速度セン
サー７の検出信号を防振台制御部８に供給する。防振台
制御部８は、エアーチューブ９Ａ〜９Ｄを介してそれぞ
れエアーダンパー２Ａ，２Ｂ，５Ａ，５Ｂ内の気体の圧
力を調整する。
【００１５】また、ベース３上にコの字型の支持枠１０
を固定し、支持枠１０の内部にベース３の表面に平行に
送りねじ１１を回転自在に取り付け、支持枠１０の一方
の側面部に固定された駆動モーター１２の駆動軸にその
送りねじ１１を接続する。送りねじ１１にはステージ１
３が螺合され、駆動モーター１２で送りねじ１１を回転
することにより、送りねじ１１に沿ったＸ方向にステー
ジ１３を移動させることができる。ステージ１３上に位
置決め対象物が載置される。
【００１６】そのステージ１３の上面の一端に移動鏡１
４を取り付け、移動鏡１４に対向するように支持枠１０
の一方の側面部の上部にレーザー干渉計１５を固定す
る。レーザー干渉計１５からＸ方向に平行にレーザービ
ームを移動鏡１４に供給し、移動鏡１４から反射された
レーザービームをレーザー干渉計１５で受光することに
より、レーザー干渉計１５でステージ１３のＸ方向の座
標を検出する。レーザー干渉計１５で計測した座標をス
テージ制御部１６に供給し、ステージ制御部１６は、供
給された座標に基づいて駆動モーター１２を介してステ
ージ１３の位置を主制御系（図２参照）から指示された
位置に設定する。
【００１７】また、駆動モーター１２には駆動軸の角速
度に対応する信号を発生するタコジェネレータが設けら
れ、このタコジェネレータから発生された角速度信号が
ステージ制御系１６に供給されている。ステージ制御系
１６はその角速度信号から駆動モーター１２の駆動軸の
角速度及びステージ１３の移動速度を検出し、このステ
ージ１３の移動速度の制御を行う。
【００１８】図２を参照して本例のステージ装置の制御
系の説明を行う。図２において、駆動モーター１２、レ
ーザー干渉計１５及びステージ制御部１６よりステージ
制御系１７が構成され、傾斜センサー６、圧力センサー
７、圧力調整部２０及び防振台制御部８より防振台制御
系１９が構成されている。圧力調整部２０は、防振台制
御部８からの指示によりエアーチューブを介してエアー
ダンパー２Ａ，２Ｂ，５Ａ，５Ｂ内の気体の圧力を調整
するものである。また、装置全体の動作を制御する主制
御系１８から、ステージ制御系１７内のステージ制御部
１６に対して、図１のステージ１３の位置決め情報Ｓ１
を供給する。位置決め情報Ｓ１には、ステージ１３がス
テッピングする際の各目標停止位置及びステージ１３を
動作させるタイミング等の情報が含まれている。
【００１９】また、本例ではステージ制御部１６から防
振台制御系１９内の防振台制御部８に対して、ステージ
１３の変位情報Ｓ２を供給している。そのステージ１３
の変位情報Ｓ２には、レーザー干渉計１５で計測された
ステージ１３のＸ方向の座標、駆動モーター１２から発
生される角速度情報に基づいたステージ１３のＸ方向の
速度情報、及び駆動モーター１２に対して供給される駆
動電圧の大きさの情報等がある。防振台制御部８は送ら
れてきた変位情報Ｓ２から、ステージ１３の運動によっ
てどのような振動が発生するかを予測し、その振動を押
さえるよう圧力調整部２０を介してエアーダンパー２
Ａ，２Ｂ，５Ａ，５Ｂ内の気体の圧力を調整する。
【００２０】次に、本例のステージ装置の位置決め動作
の一例につき説明する。この場合、図１のステージ１３
がステッピング的に移動するものとして、そのときの制
御を、ステージ１３が目標位置の直前に達するまでは速
度制御で行い、最終位置決めは位置制御で行うようにす
る。このときのステージ１３の移動速度Ｖは、図３に示
すように、期間Ｔ１においては急激に大きく変化し、そ
れに続く期間Ｔ２においては緩やかに且つ小さい速度範
囲で変化する。また、一般に振動は速度や加速度が変化
するときに発生するため、本例の防振対象であるベース
３の振動は、主にステージ１３が期間Ｔ１内で運動をし
ているときに発生すると考えてよい。
【００２１】また、期間Ｔ１の範囲では速度制御なの
で、ステージ１３がどのような運動をするか予め予測で
きる。従って、ステージ制御部１６から供給される変位
情報Ｓ２に基づいて、防振台制御部８は発生する振動を
予測し、その振動を防ぐように圧力調整部２０を制御す
る。具体的に、図１に示すように、例えばステージ１３
がＸ方向に移動を始める際には、ステージ１３にＸ方向
への力Ｆ１が作用し、ベース３にはその反作用Ｆ２（＝
−Ｆ１）が作用する。そこで、予め左側のエアーダンパ
ー５Ａ内の圧力を右側のエアーダンパー５Ｂ内の圧力よ
りも大きくしておくことにより、ステージ１３がＸ方向
へ移動を始める際のベース３の振動を小さくできる。
【００２２】この場合、ベース３には傾斜センサー６及
び加速度センサー７が装着されているので、これらの検
出信号を防振台制御部８にフィードバックすることによ
り防振制御を並行して行ってもよい。これにより、大き
な振動の発生を抑制した上で小さな振動を迅速に抑制す
ることができる。従って、単に傾斜センサー６及び加速
度センサー７の検出信号をフィードバックして防振制御
を行う場合に比べて、振動整定時間が更に短縮され、こ
れによってステージ１３の位置決め性能が更に改善され
る。
【００２３】一方、期間Ｔ２の範囲では位置制御である
ため、ステージ１３の運動は予測が難しい。但し、この
範囲での加速度変化は小さく、またステージ１３と装置
全体との質量比から考えて、この範囲でステージ１３の
挙動が原因で発生するベース３の振動は小さいと考えら
れる。そこで、このような位置制御が行われる期間Ｔ２
では、単に傾斜センサー６及び加速度センサー７の出力
信号をフィードバックして行う制御で十分に対応出来
る。
【００２４】なお、図１のステージ装置は、駆動軸が一
軸（Ｘ軸）のみであるが、２軸、３軸又はより多軸の駆
動軸を備えたステージ装置では、その駆動軸の数に応じ
て防振のためのエアーダンパーの個数を増加させればよ
い。この場合、複数の駆動軸が同時に運動した場合に
も、複数軸に対応したエアーダンパーを並行に動作させ
ることで対応できる。また、ステージ１３が同じような
運動をしたときに、位置によって発生する振動が異なる
場合には、ステージ１３の位置に応じた補正をかけるこ
とができる。
【００２５】次に、本発明の他の実施例につき図４を参
照して説明する。本例は図２の防振台制御部８及びステ
ージ制御部１６をそれぞれ防振台制御部８Ａ及びステー
ジ制御部１６Ａに変更したものであり、図４において図
２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を
省略する。図４は本例のステージ装置の制御系を示し、
この図４において、主制御系１８から、ステージ制御系
１７内のステージ制御部１６Ａに対して、図１のステー
ジ１３の位置決め情報Ｓ１が供給され、ステージ制御部
１６Ａから防振台制御系１９内の防振台制御部８Ａに対
して、ステージ１３の変位情報Ｓ２が供給されている。
そして、本例では防振台制御部８Ａからステージ制御部
１６Ａに対して、傾斜センサー６及び加速度センサー７
の検出信号並びに圧力調整部２０に供給される制御信号
よりなる防振情報Ｓ３が供給されている。その他の信号
の授受関係は図１及び図２の実施例と同様である。
【００２６】本例のステージ装置で位置決めを行う場合
には、ステージ制御部１６Ａは、ステージ１３の位置決
め情報Ｓ１、レーザー干渉計１５で計測されるステージ
１３のＸ座標、駆動モーター１２から供給される角速度
情報及び防振情報Ｓ３に基づいて、駆動モーター１２を
介してステージ１３の位置決めを行う。そして、例えば
加速度センサー７からの検出信号によりベース３の振動
が抑制されていないことが分かる場合には、ステージ制
御部１６Ａはその振動が抑制されるまでステージ１３の
位置決め動作を行わないようにすることにより、ステー
ジ１３の位置決め精度を向上することができる。
【００２７】また、加速度センサー７からベース３の振
動の抑制量とモーター１２の駆動量とを記憶し、最も振
動が少なくなるモーター１２の駆動量を学習する。そし
て、この学習した結果を次のショットでのモータ１２の
駆動量としたり、駆動量を決定する際のパタメータの１
つとして加味するようにしても良い。具体的には、最近
の位置決め時の加速度センサー７の情報を位置ずれ量に
変換して記憶する。そして、次の位置決めからはその位
置ずれをキャンセルする駆動量を位置決めのための駆動
量に加えるようにすれば良い。
【００２８】なお、上述実施例においては、ベース３の
振動を抑制するための手段としてエアーダンパーが使用
されているが、それ以外に例えばリニアモーター方式の
非接触の付勢手段、発生する力を調整できる防振ばね又
は油圧方式のダンパー等を使用できる。また、上述実施
例のステージ装置は投影露光装置や精密測定機のステー
ジ部のみならず、広く高精度な位置決め精度が要求され
るステージを備えた装置に適用できるものである。この
ように、本発明は上述実施例に限定されず本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、防振制御手段がステー
ジの変位情報をも利用して緩衝手段の動作を制御してい
るので、ステージが動いた場合の振動整定時間が短縮さ
れ、それによってステージの位置決め性能が改善される
利点がある。また、ステージ制御手段が、ベースの振動
状態及び緩衝手段の動作状態をも利用してステージの移
動状態を制御する場合には、ステージの位置決め精度を
より向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステージ装置の一実施例の機構部
を示す構成図である。
【図２】図１のステージ装置の制御系の構成を示すブロ
ック図である。
【図３】図１のステージ装置のステージの速度特性の一
例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例のステージ装置の制御系の
構成を示すブロックである。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ，５Ａ，５Ｂ エアーダンパー ３ ベース ６ 傾斜センサー ７ 加速度センサー ８ 防振台制御部 １１ 送りねじ １２ 駆動モーター １３ ステージ １５ レーザー干渉計 １６ ステージ制御部 １７ ステージ制御系 １８ 主制御系 １９ 防振台制御系 ２０ 圧力調整部
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ 8418−4Ｍ // Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｚ 7630−4Ｍ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定のベースと、前記ベースに対して移
    動自在に配設され位置決め対象物が載置されるステージ
    と、該ステージを駆動する駆動手段と、前記ステージが
    移動する際の前記ベースの振動を外力を加えることによ
    り抑える防振手段とを有するステージ装置において、 予め定められた前記ステージの移動情報に応じて前記駆
    動手段を介して前記ステージを移動させると共に、前記
    ステージの変位情報を予め発生するステージ制御手段を
    設け、 前記ステージの移動により前記ベースが振動する前に前
    記ステージの移動情報又は前記ステージの変位情報に基
    づいて予め前記防振手段を動作させて、前記ベースの防
    振を行うことを特徴とするステージ装置。
  2. 【請求項２】 前記防振手段は、前記ベースの変位を検
    出する変位検出手段を有し、 前記ステージ制御手段は、前記ベースの変位情報及び前
    記防振手段の動作状態に応じて前記ステージの移動状態
    を制御することを特徴とする請求項１記載のステージ装
    置。
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