JPH07307279A - Stage positioning controller - Google Patents

Stage positioning controller

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JPH07307279A
JPH07307279A JP11975894A JP11975894A JPH07307279A JP H07307279 A JPH07307279 A JP H07307279A JP 11975894 A JP11975894 A JP 11975894A JP 11975894 A JP11975894 A JP 11975894A JP H07307279 A JPH07307279 A JP H07307279A
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JP
Japan
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stage
surface plate
acceleration
signal
positioning
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Application number
JP11975894A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Wakui
伸二 涌井
Katsumi Asada
克己 浅田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11975894A priority Critical patent/JPH07307279A/en
Publication of JPH07307279A publication Critical patent/JPH07307279A/en
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    • 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
    • GPHYSICS
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/709Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation

Abstract

PURPOSE:To reduce cost, to improve the setting properties of stage positioning and to miniaturize a device. CONSTITUTION:In equipment constitution, in which a stage 4 is loaded on a surface plate 8, the whole of the stage and surface plate are supported by an active vibration damper and support legs ch1, 3 in the active vibration damper are arranged at the four corners of the surface plate, a plurality of outputs obtained from acceleration sensors mounted on each support leg are introduced to the motion-mode extraction circuit 33 of an acceleration signal detecting the motion attitude of the surface plate. The acceleration signal S1 of the surface plate in the same direction as the direction of movement of the stage is extracted from the motion-mode extraction circuit of the acceleration signal, and the signal is fed back to the pre-stage of a driver 15 driving the stage, thus positioning the stage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レチクルの回路パター
ンをICウエハに焼き付ける半導体露光装置、または液
晶基盤製造装置あるいは電子顕微鏡などのステージを位
置決めするために用いられるステージ位置決め制御装置
に関し、特に、ステージ位置決め制御装置において能動
的除振装置上のXYステージに印加される外乱からの応
答を著しく抑圧して高速高精度位置決めを実現するため
の定盤加速度フィードバックの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor exposure apparatus for printing a circuit pattern of a reticle on an IC wafer, a stage positioning control apparatus used for positioning a stage of a liquid crystal substrate manufacturing apparatus, an electron microscope, etc. The present invention relates to improvement of surface plate acceleration feedback for realizing high-speed and high-accuracy positioning by significantly suppressing a response from disturbance applied to an XY stage on an active vibration isolation device in a stage positioning control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビームを使う電子顕微鏡、またはス
テッパなどに代表される半導体露光装置では、除振装置
上に粗動ステージであるXYステージを搭載した構成が
採用されている。この構成中で、除振装置は空気ばね、
コイルバネ、防振ゴムなどの振動吸収手段により振動を
減衰させる機能を持つ。しかし、上述の振動吸収手段を
備えた受動的除振装置においては、床から伝達する振動
についてはある程度減衰できても、同装置上に搭載され
るXYステージ自身が発生する振動は有効に減衰できな
いという問題があった。つまり、XYステージ自身の高
速移動によって生じる反力は除振装置を揺らせることに
なり、この振動はXYステージの位置決め整定性を著し
く阻害するものであった。さらに、この受動的除振装置
においては、床から伝達する振動の絶縁(除振)性能と
XYステージ自身の高速移動で発生する振動の抑制(制
振)性能との間に、除振性能を向上しようとしてバネ定
数や粘性定数等を変えると制振性能が阻害され、制振性
能を向上しようとすると除振性能が阻害されるという、
いわゆるトレードオフの問題があった。
2. Description of the Related Art A semiconductor exposure apparatus represented by an electron microscope using an electron beam or a stepper employs a structure in which an XY stage which is a coarse movement stage is mounted on a vibration isolation device. In this configuration, the vibration isolation device is an air spring,
It has the function of damping vibrations by means of vibration absorbing means such as coil springs and anti-vibration rubber. However, in the passive vibration isolator provided with the above-mentioned vibration absorbing means, although the vibration transmitted from the floor can be damped to some extent, the vibration generated by the XY stage itself mounted on the device cannot be damped effectively. There was a problem. That is, the reaction force generated by the high-speed movement of the XY stage itself causes the vibration isolator to sway, and this vibration significantly impairs the positioning stability of the XY stage. Furthermore, in this passive vibration isolator, a vibration isolation performance is provided between the insulation (vibration isolation) performance of the vibration transmitted from the floor and the vibration suppression (vibration damping) performance generated by the high speed movement of the XY stage itself. When the spring constant and the viscosity constant are changed in an attempt to improve the vibration damping performance, the vibration damping performance is hindered when the vibration damping performance is improved.
There was a so-called trade-off problem.

【0003】そこで、XYステージの位置決め整定性を
改善するために、除振装置が支持する定盤の加速度を定
盤上に設置した加速度センサを使って検出してXYステ
ージを駆動するドライバに正帰還する、いわゆる定盤加
速度フィードバックが採用されているに至っている。以
下、図面を参照しながら定盤加速度フィードバックの内
容を説明する。
Therefore, in order to improve the positioning stability of the XY stage, the acceleration of the surface plate supported by the anti-vibration device is detected by using the acceleration sensor installed on the surface plate, and the driver for driving the XY stage is corrected. So-called surface plate acceleration feedback, which is used for feedback, has been adopted. The contents of the platen acceleration feedback will be described below with reference to the drawings.

【0004】まず、図5に定盤に搭載されたXYステー
ジの概観図を示す。ここで、1はXステージ、2はXス
テージ1の上に搭載されICウエハ3を微細に位置決め
するための微動ステージ、4はYステージ、5Rと5L
はそれぞれYステージ4を駆動するリニアモータのムー
ビングマグネット型可動子、6Rと6Lはリニアモータ
の固定子であるコイル、7はステージ定盤、8は図示し
ない除振装置によって支持される定盤、9は定盤8上に
装着されてYステージ4の位置決め方向の加速度を検出
する加速度センサである。なお、Xステージ1に対する
位置決め用にも、定盤8の上に加速度センサが装備され
るが図5では省略する。
First, FIG. 5 is a schematic view of an XY stage mounted on a surface plate. Here, 1 is an X stage, 2 is a fine movement stage mounted on the X stage 1 for finely positioning the IC wafer 3, 4 is a Y stage, and 5R and 5L.
Is a moving magnet type mover of a linear motor that drives the Y stage 4, 6R and 6L are coils that are stators of the linear motor, 7 is a stage surface plate, 8 is a surface plate supported by a vibration isolation device (not shown), An acceleration sensor 9 is mounted on the surface plate 8 and detects the acceleration in the positioning direction of the Y stage 4. An acceleration sensor is also mounted on the surface plate 8 for positioning with respect to the X stage 1, but it is omitted in FIG.

【0005】次に、定盤8に装着した加速度センサ9の
役割を説明しよう。そのために、まずXYステージの水
平1軸の力学モデルを図6に与える。ここでは、m1
Yステージ4としているが、Xステージ1としても以下
の議論は同様である。さて、図示の記号を使って運動方
程式は式(1)のように求められる。
Next, the role of the acceleration sensor 9 mounted on the surface plate 8 will be described. For that purpose, a horizontal uniaxial mechanical model of the XY stage is first given in FIG. Here, m 1 is the Y stage 4, but the following discussion is the same for the X stage 1. Now, using the symbols shown, the equation of motion can be obtained as in equation (1).

【0006】[0006]

【数1】 ただし、各記号の単位および意味は次のとおりである。 m1 [kg]:ステージの質量 m2 [kg]:定盤の質量 k1 [N/m]:ステージのばね定数 k2 [N/m]:定盤のばね定数 b1 [Ns/m]:ステージの粘性摩擦係数 b2 [Ns/m]:定盤の粘性摩擦係数 x1 [m]:ステージの変位 x2 [m]:定盤の変位 f[N]:制御力 さらに、図7に位置制御系のブロック図を示す。同図に
おいて、破線で囲まれた部分10は式(1)で表現され
る制御対象である。すなわち、定盤8のダイナミクスを
含めたYステージ4のモデルである。図7において、1
1は位置信号変換手段、12はPID補償器(P:比
例、I:積分、D:微分を意味する)、13はドライ
バ、14は可動子5R,5Lとコイル6R,6Lとから
なるリニアモータでありその推力定数を記している。さ
らに、15は加速度センサ9の出力を増幅およびフィル
タリングする定盤加速度フィードバック回路である。図
示の記号を使って、外乱fext から位置(x1 −x2
までの応答を求める。簡単な計算から式(2)を得る。
[Equation 1] However, the unit and meaning of each symbol are as follows. m 1 [kg]: Mass of stage m 2 [kg]: Mass of surface plate k 1 [N / m]: Spring constant of stage k 2 [N / m]: Spring constant of surface plate b 1 [Ns / m] ]: Viscous friction coefficient of stage b 2 [Ns / m]: Viscous friction coefficient of surface plate x 1 [m]: Displacement of stage x 2 [m]: Displacement of surface plate f [N]: Control force 7 shows a block diagram of the position control system. In the figure, a portion 10 surrounded by a broken line is a control target expressed by the equation (1). That is, it is a model of the Y stage 4 including the dynamics of the surface plate 8. In FIG. 7, 1
1 is a position signal converting means, 12 is a PID compensator (P: proportional, I: integral, D: differential), 13 is a driver, 14 is a linear motor composed of movers 5R, 5L and coils 6R, 6L. And the thrust constant is noted. Further, 15 is a platen acceleration feedback circuit for amplifying and filtering the output of the acceleration sensor 9. From the disturbance f ext to the position (x 1 −x 2 ) using the symbols shown.
Ask for a response up to. Equation (2) is obtained from a simple calculation.

【0007】[0007]

【数2】 ただし、各記号の単位と意味は次のとおりである。 Kp [V/m]:位置ゲイン Fx [V/V]:比例ゲイン Fv [Vs/V]:微分ゲイン Fi [V/Vs]:積分ゲイン Ki [A/V]:ドライバゲイン Td [s]:ドライバの遅れ時定数 Kt [N/A]:推力定数 A[Vs2 /m]:定盤加速度フィードバックのゲイン Ta [s]:定盤加速度フィードバックの遅れ時定数 x0 [m]:目標位置 fext [N]:外乱 ここで、式(2)の分子多項式をみてみよう。明らかな
ように、定盤加速度フィードバックのゲインAを式
(3)のように最適に設定すると、外乱fext が位置
(x1 −x2 )に及ぼす影響を最も小さくすることがで
きる。
[Equation 2] However, the unit and meaning of each symbol are as follows. K p [V / m]: Position gain F x [V / V]: Proportional gain F v [Vs / V]: Differential gain F i [V / Vs]: Integral gain K i [A / V]: Driver gain T d [s]: Driver delay time constant K t [N / A]: Thrust force constant A [Vs 2 / m]: Platen acceleration feedback gain T a [s]: Platen acceleration feedback delay time constant x 0 [m]: Target position f ext [N]: Disturbance Now, let's look at the numerator polynomial of Expression (2). As is apparent, when the gain A of the platen acceleration feedback is optimally set as in the equation (3), the influence of the disturbance f ext on the position (x 1 −x 2 ) can be minimized.

【0008】[0008]

【数3】 [Equation 3]

【0009】ここで、外乱fext から位置(x1 −x
2 )までの応答に着目する理由を説明しておこう。通
常、XYステージを長距離移動させて位置決めする場
合、最初に速度制御系のモードで高速に移動せしめ、目
標位置近傍に到達したことを検知すると図7に示した位
置制御系のモードに突入させる。図7の位置制御系のモ
ードに入る直前では、速度制御系におけるXYステージ
の高速移動に原因して定盤8は振動しており、位置制御
系においては等価的に外乱fext が図7の部位に入力し
たものとみなせるのである。次に、図7において位置
(x1 −x2 )がフィードバック信号となっており、か
つ式(2)を計算して応答性の評価指標とした理由を述
べる。図6を参照して、Yステージ4の位置はレーザ干
渉計によって計測されるが、測定用の計測ヘッドは定盤
8に装着し、同計測ヘッドに対するターゲットとしての
反射ミラーはYステージ4に搭載する。したがって、Y
ステージを位置決めするための信号は相対位置(x1
2 )となるのである。
From the disturbance f ext , the position (x 1 -x
Let me explain why we focus on the responses up to 2 ). Normally, when positioning the XY stage by moving it for a long distance, first, the XY stage is moved at a high speed in the mode of the speed control system, and when it is detected that the target position has been reached, the mode of the position control system shown in FIG. 7 is entered. . Immediately before entering the mode of the position control system of FIG. 7, the surface plate 8 is vibrating due to the high speed movement of the XY stage in the speed control system, and the disturbance f ext is equivalently equivalent to the disturbance f ext of FIG. 7 in the position control system. It can be regarded as input to the part. Next, the reason why the position (x 1 -x 2 ) is the feedback signal in FIG. 7 and the equation (2) is calculated and used as the responsiveness evaluation index will be described. Referring to FIG. 6, the position of the Y stage 4 is measured by a laser interferometer. A measuring head for measurement is mounted on the surface plate 8, and a reflection mirror as a target for the measuring head is mounted on the Y stage 4. To do. Therefore, Y
The signal for positioning the stage is the relative position (x 1
x 2 ).

【0010】さて、式(3)に示す最適な増幅度を持つ
定盤加速度フィードバックを施した場合のXYステージ
の位置決め時間短縮に及ぼす効果は極めて顕著である。
一例として、定盤加速度フィードバックの有無による位
置決め偏差信号の比較を図8に示そう。図8は、Xステ
ージ1を20mmステップさせて位置制御を掛けたとき
の位置決め偏差信号を定盤加速度フィードバックの有無
で比較したものである。図8(a)に示す定盤加速度フ
ィードバック無しの場合、Xステージ1の高速移動に原
因して定盤8は揺らされ、位置決めの偏差信号にも定盤
の固有振動数を持つ揺らぎが発生し、結果として整定時
間の短縮を著しく阻害している。一方、定盤加速度フィ
ードバック有りの場合、Xステージ1は定盤8の揺れに
合わせて位置決めされることになり、図8(b)のよう
に位置決めの偏差信号の中に定盤8の揺れは混入しなく
なる。したがって、整定時間が短縮できている。
By the way, the effect of shortening the positioning time of the XY stage when the platen acceleration feedback having the optimum amplification degree shown in the equation (3) is applied is extremely remarkable.
As an example, FIG. 8 shows a comparison of positioning deviation signals depending on the presence or absence of surface plate acceleration feedback. FIG. 8 is a comparison of positioning deviation signals when the X stage 1 is stepped by 20 mm and position control is applied, with and without the presence of the platen acceleration feedback. In the case where the platen acceleration feedback shown in FIG. 8A is not used, the platen 8 is shaken due to the high speed movement of the X stage 1, and a fluctuation having a natural frequency of the platen is also generated in the positioning deviation signal. As a result, the shortening of the settling time is significantly hindered. On the other hand, when the surface plate acceleration feedback is provided, the X stage 1 is positioned in accordance with the shaking of the surface plate 8, and the shaking of the surface plate 8 is included in the positioning deviation signal as shown in FIG. 8B. It will not mix. Therefore, the settling time can be shortened.

【0011】なお、定盤加速度フィードバックについて
は、精密工学会誌『空気浮上式高速XYステージの試作
(JSPE−52−10,’86−10−1713)』
において初めてその技術内容が開示された。また、特開
平5−250041『多重加速度フィードバック付き位
置決め装置』と特開平5−189050『位置決め装
置』では、式(3)で表現される加速度フィードバック
の最適値の存在を初めて定量的に導出しており、しかも
定盤加速度フィードバック技術の拡張を行なっている。
しかし、何れも、図5に示すように定盤8の上に定盤加
速度フィードバック専用の加速度センサ9を備えている
ことを要件としていた。
Regarding the surface plate acceleration feedback, the journal of Japan Society for Precision Engineering, "Prototype of high-speed air levitation XY stage (JSPE-52-10, '86 -10-1713)".
For the first time, its technical contents were disclosed. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-250041 “Positioning device with multiple acceleration feedback” and Japanese Patent Laid-Open No. 5-189050 “Positioning device”, the existence of the optimum value of the acceleration feedback expressed by the equation (3) is quantitatively derived for the first time. In addition, we are expanding the surface plate acceleration feedback technology.
However, in all cases, as shown in FIG. 5, it is necessary to provide an acceleration sensor 9 dedicated to the surface plate acceleration feedback on the surface plate 8.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】定盤加速度フィードバ
ックの採用は、図8に示したようにXYステージの位置
決め整定時間短縮において多大の貢献をする。しかし、
定盤加速度フィードバックの採用に当たっては、下記の
ような不都合な点もある。 (1)高感度の加速度センサは高価である。 (2)高感度の加速度センサとしてサーボ式加速度セン
サが知られている。図8の実験結果もこのタイプの加速
度センサを使用した場合である。ところが、サーボ式加
速度センサは機械的衝撃に弱いため、細心の注意を払っ
て取付作業に当たらねばならない。 (3)従来の定盤加速度フィードバックは、XYステー
ジの各移動方向ごとに定盤上の一部位に設けた加速度セ
ンサの出力を使って実現されていた。したがって、加速
度センサの信号中にはXYステージの各移動方向の位置
決めにとっては不要な定盤運動を示す信号も混入してい
た。故に、XYステージの位置決め性能向上を阻害して
いた。
The adoption of the platen acceleration feedback makes a great contribution to the reduction of the positioning settling time of the XY stage as shown in FIG. But,
Adopting the platen acceleration feedback has the following disadvantages. (1) A highly sensitive acceleration sensor is expensive. (2) A servo type acceleration sensor is known as a highly sensitive acceleration sensor. The experimental result of FIG. 8 is also the case where this type of acceleration sensor is used. However, since the servo type acceleration sensor is vulnerable to mechanical shock, it is necessary to pay close attention to the mounting work. (3) The conventional surface plate acceleration feedback is realized by using the output of an acceleration sensor provided at a part of the surface plate for each moving direction of the XY stage. Therefore, in the signal of the acceleration sensor, a signal indicating the surface plate motion, which is unnecessary for positioning the XY stage in each moving direction, is also mixed. Therefore, it hinders the improvement of the positioning performance of the XY stage.

【0013】ここで、(1)は、装置全体の直接コスト
の上昇を招くことを、(2)については損失コストが発
生し易いことを意味する。何れも、装置全体の総コスト
を著しく増大せしめるので、定盤加速度フィードバック
のために定盤8の上に装着する加速度センサを除去した
いという課題があった。もちろん、加速度センサを除去
するに当たって定盤加速度フィードバックが実現してい
る位置決めの整定性能は維持せねばならないことは当然
である。(3)については、XYステージの運動による
定盤振動が、定盤上でXYステージの移動方向ごとに設
けた一部位の加速度センサの出力をもって代表できない
ことは当然のことである。しかし、XYステージの位置
決め性能向上に対する近年の要請を満たすためには、X
Yステージに対する定盤加速度フィードバックにとって
有意な定盤の加速度信号を抽出し、これをXYステージ
の各ドライバの前段に正帰還する技術が求められてい
た。
Here, (1) means that the direct cost of the entire apparatus increases, and (2) means that loss cost is likely to occur. In either case, since the total cost of the entire apparatus is significantly increased, there is a problem that the acceleration sensor mounted on the surface plate 8 for removing the surface plate acceleration feedback needs to be removed. Of course, when removing the acceleration sensor, the settling performance of positioning realized by the platen acceleration feedback must be maintained. Regarding (3), it goes without saying that the surface plate vibration due to the movement of the XY stage cannot be represented by the output of a partial acceleration sensor provided on the surface plate in each moving direction of the XY stage. However, in order to meet the recent demand for improving the positioning performance of the XY stage, it is necessary to use the X
There has been a demand for a technique of extracting an acceleration signal of the surface plate, which is significant for the surface plate acceleration feedback to the Y stage, and positively feeding this back to the front stage of each driver of the XY stage.

【0014】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものである。すなわち、ステージ位置決め制御装
置において、装置全体のコストを低減することを第1の
目的とする。また、ステージ位置決めの整定性を向上す
ること、および装置の小型化を可能にすることをさらな
る目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems. That is, the first object of the stage positioning control device is to reduce the cost of the entire device. Further, it is a further object to improve the settling property of stage positioning and to enable downsizing of the apparatus.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のステージ位置決め制御装置は、定盤、該定
盤上に搭載されたステージ、該定盤の四隅に配置された
支持脚と該支持脚の制御装置とを含み前記定盤および前
記ステージを支持する能動的除振装置、前記ステージを
位置決めするための位置制御系、前記各支持脚に装着さ
れた加速度センサから得られる複数個の出力を入力信号
として前記定盤の運動姿勢を検出する加速度信号の運動
モード抽出回路、および該加速度信号の運動モード抽出
回路によって取得された前記ステージの移動方向と同一
方向の前記定盤の加速度信号に対して最適な増幅度を持
たせかつフィルタリング処理を行なわせるための定盤加
速度フィードバック回路を備え、前記定盤加速度フィー
ドバック回路の出力は前記ステージを駆動するドライバ
の前段に正帰還した状態で前記ステージの位置決めを行
なわせることを特徴とする。具体的には、定盤上にXY
ステージが搭載され、それら全体を能動的除振装置が支
持し、前記定盤の四隅には能動的除振装置における支持
脚が配置されている機器構成において、各支持脚に装着
された加速度センサから得られる複数個の出力を定盤の
運動姿勢を検出する加速度信号の運動モード抽出回路に
導き、前記加速度信号の運動モード抽出回路から前記X
Yステージの移動方向と同一方向の前記定盤の加速度信
号を抽出し、この信号を前記XYステージを駆動するド
ライバの前段に正帰還して前記XYステージの位置決め
を行なわせるステージ位置決め制御装置を提供してい
る。
In order to achieve the above object, a stage positioning control device of the present invention comprises a surface plate, a stage mounted on the surface plate, and support legs arranged at four corners of the surface plate. And an active vibration isolation device for supporting the surface plate and the stage, including a control device for the support leg, a position control system for positioning the stage, and a plurality of acceleration sensors mounted on the support legs. A motion mode extraction circuit for an acceleration signal that detects the motion posture of the surface plate by using each output as an input signal, and a movement mode extraction circuit for the surface plate in the same direction as the moving direction of the stage acquired by the motion mode extraction circuit for the acceleration signal. A platen acceleration feedback circuit is provided for giving an optimum amplification degree to the acceleration signal and performing a filtering process. It is characterized in that to perform positioning of the stage in a state of positive feedback in front of the driver for driving the stage. Specifically, XY on the surface plate
In an equipment configuration in which a stage is mounted, the whole of which is supported by an active vibration isolator, and the support legs of the active vibration isolator are arranged at the four corners of the surface plate, an acceleration sensor attached to each support leg From the motion mode extraction circuit for the acceleration signal for detecting the motion posture of the surface plate.
Provided is a stage positioning control device that extracts an acceleration signal of the surface plate in the same direction as the moving direction of the Y stage and positively feeds this signal back to a stage before a driver that drives the XY stage to perform positioning of the XY stage. is doing.

【0016】[0016]

【作用】本来、能動的除振装置における支持脚に装着さ
れた加速度センサは、支持脚の機構に対して電気的なダ
ンピングを付与する役割のみを有する。本発明では、そ
の役割のほかに、ステージ、例えばXYステージの位置
決め制御において外乱からの応答を抑圧するための機能
を有する定盤加速度フィードバックのための信号を取得
するセンサとしての役割を持たせるのである。
Originally, the acceleration sensor mounted on the support leg of the active vibration isolator has only the role of providing electrical damping to the mechanism of the support leg. In the present invention, in addition to its role, it serves as a sensor for acquiring a signal for surface plate acceleration feedback, which has a function of suppressing a response from disturbance in positioning control of a stage, for example, an XY stage. is there.

【0017】[0017]

【実施例】上述したように、XYステージを搭載した定
盤を支持する従来の受動的除振装置においては、除振性
能と制振性能の間にトレードオフが存在する。そこで、
近年では除振と制振性能のバランスを容易にとることが
可能な能動的除振装置を導入する傾向がある。このよう
な状況を踏まえて、本実施例では、XYステージを搭載
した定盤8の水平方向支持に受動的除振装置に代わって
能動的除振装置を使うことを要件として、従来の定盤加
速度フィードバック技術を改良した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, in the conventional passive vibration isolator supporting the surface plate having the XY stage, there is a trade-off between the vibration isolation performance and the vibration damping performance. Therefore,
In recent years, there is a tendency to introduce an active vibration isolation device that can easily balance vibration isolation and vibration damping performance. In view of such a situation, in the present embodiment, the conventional surface plate is required to use an active vibration isolation device instead of the passive vibration isolation device for horizontally supporting the surface plate 8 on which the XY stage is mounted. Improved acceleration feedback technology.

【0018】まず、本実施例の内容を示す前に、能動的
除振装置の構造と制御構成を説明しておく。能動的除振
装置とは、センサによる検出信号に応動してアクチュエ
ータを駆動することにより、床振動が定盤に伝達するこ
とを抑圧し、さらには定盤上に設置された機器自身の振
動によって定盤が揺れたときこれを積極的に抑圧する機
能を持った機器である。一般的に、能動的除振装置では
アクチュエータとしてボイスコイルモータや空気バネ
を、状態量を検出するために位置センサや振動センサの
どちらか一方あるいは両方を備える。多くの場合、振動
センサは必ず装備されている。振動センサとしては、例
えば公知の加速度センサもしくは速度センサなどがあ
る。以下では、加速度センサを使用した場合について述
べる。
First, before showing the contents of this embodiment, the structure and control configuration of the active vibration isolator will be described. An active vibration isolator suppresses the floor vibration from being transmitted to the surface plate by driving the actuator in response to the detection signal from the sensor, and further by the vibration of the equipment itself installed on the surface plate. It is a device that has a function to actively suppress the surface plate when it shakes. Generally, an active vibration isolation device is equipped with a voice coil motor or an air spring as an actuator, and either or both of a position sensor and a vibration sensor to detect a state quantity. In many cases, vibration sensors are always equipped. The vibration sensor includes, for example, a known acceleration sensor or speed sensor. The case where an acceleration sensor is used will be described below.

【0019】図9に空気ばねを用いた能動的除振装置に
おける支持脚の構造と制御装置の構成を示す。図9にお
いて、16V(H)は鉛直(水平)方向の空気ばね、1
7V(H)は鉛直(水平)方向の加速度センサ、18V
(H)は鉛直(水平)方向の非接触位置センサ、19V
(H)は空気ばね16V(H)への作動流体の出入りを
制御する鉛直(水平)方向の電気空圧アナログ弁であ
る。ここで、非接触位置センサ18V(H)としては、
例えば渦電流式センサ、差動トランス、LED、レーザ
素子などが採用される。また、電気空圧アナログ弁19
V(H)としては、サーボ弁(ノズルフラッパ)、電気
空圧比例弁(スプール弁)、電気空圧レギュレータ(ノ
ズルフラッパなど)などが採用可能である。
FIG. 9 shows the structure of the support leg and the configuration of the control device in the active vibration isolator using the air spring. In FIG. 9, 16 V (H) is a vertical (horizontal) air spring, 1
7V (H) is vertical (horizontal) acceleration sensor, 18V
(H) is a vertical (horizontal) non-contact position sensor, 19V
(H) is a vertical (horizontal) electro-pneumatic analog valve that controls the flow of working fluid into and out of the air spring 16V (H). Here, as the non-contact position sensor 18V (H),
For example, an eddy current sensor, a differential transformer, an LED, a laser element, etc. are adopted. Also, the electro-pneumatic analog valve 19
As V (H), a servo valve (nozzle flapper), an electro-pneumatic proportional valve (spool valve), an electro-pneumatic regulator (nozzle flapper, etc.) can be used.

【0020】次に、水平方向の制御装置26の動作を説
明する。まず、加速度センサ17Hの出力は適切な増幅
度と時定数とを有するフィルタ回路20を通って電気空
圧アナログ弁19Hの弁開閉用の電圧電流変換器21の
前段に負帰還される。この加速度フィードバックにより
機構の安定化が図られる。すなわち、ダンピングが付与
される。さらに、非接触位置センサ18Hの出力は変位
増幅器22を通って比較回路23の入力となっている。
ここでは、定盤8を水平方向の所定の位置に定置させる
目標電圧24と比較されて、比較回路23の出力は偏差
信号eとなる。この偏差信号eはPI補償器25を通っ
て電圧電流変換器21を付勢する。すると、電気空圧ア
ナログ弁19Hの弁開閉によって空気ばね16Hの内圧
が調整されて定盤8は水平方向の所定の位置に定常偏差
なく保持できる。ここで、Pは比例を、Iは積分動作を
それぞれ意味する。
Next, the operation of the control device 26 in the horizontal direction will be described. First, the output of the acceleration sensor 17H is negatively fed back to the front stage of the voltage-current converter 21 for opening and closing the electropneumatic analog valve 19H through the filter circuit 20 having an appropriate amplification degree and time constant. This acceleration feedback stabilizes the mechanism. That is, damping is added. Further, the output of the non-contact position sensor 18H is input to the comparison circuit 23 through the displacement amplifier 22.
Here, the output of the comparison circuit 23 becomes the deviation signal e by being compared with the target voltage 24 for placing the surface plate 8 at a predetermined horizontal position. This deviation signal e passes through the PI compensator 25 and activates the voltage-current converter 21. Then, the internal pressure of the air spring 16H is adjusted by opening / closing the electro-pneumatic analog valve 19H, and the surface plate 8 can be held at a predetermined horizontal position without steady deviation. Here, P means proportional and I means integral operation.

【0021】従来、XYステージの位置決めにおいて定
盤加速度フィードバックを構成する際、新たに高感度の
加速度センサを準備してこれを定盤8の上に設置してい
たのであるが、能動的除振装置における支持脚が既に有
している加速度センサ17Hの出力を有効に利用するこ
とを考えれば、定盤8の上で図9に示す部位に加速度セ
ンサ9を装着する必要はなくなる。
Conventionally, when forming the platen acceleration feedback in the positioning of the XY stage, a high-sensitivity acceleration sensor was newly prepared and installed on the platen 8. Considering the effective use of the output of the acceleration sensor 17H that the support leg of the device already has, it is not necessary to mount the acceleration sensor 9 on the surface plate 8 at the site shown in FIG.

【0022】上記考えに基づく本実施例を図1に示す。
図1は、能動的除振装置の支持脚ch1〜ch4によっ
て定盤8を水平方向に支持した様子を上面z方向から眺
めたものである。図示の場合、支持脚ch1とch3は
水平y方向を、ch2とch4は水平x方向を能動的に
支持する。これら支持脚の制御は、図9において既に説
明した制御装置26によってなされる。図1では、支持
脚ch1とch3に対する各制御装置26は図示してい
るが、ch2とch4については省略している。
This embodiment based on the above idea is shown in FIG.
FIG. 1 is a view of a state in which a surface plate 8 is horizontally supported by support legs ch1 to ch4 of an active vibration isolator, as viewed from the top surface z direction. In the illustrated case, the support legs ch1 and ch3 actively support the horizontal y direction, and ch2 and ch4 actively support the horizontal x direction. The control of these supporting legs is performed by the control device 26 already described in FIG. In FIG. 1, each control device 26 for the support legs ch1 and ch3 is shown, but ch2 and ch4 are omitted.

【0023】さて、定盤8の上のステージ定盤7に搭載
したYステージ4の制御について説明する。そのため、
まず記号の説明をしておく。図1において、27は定盤
8の上に設置されたレーザ干渉計の計測ヘッド、28と
29は微動ステージ2の上に設置された変位計測用のy
軸およびx軸の反射ミラーである。図示の場合、レーザ
干渉計の計測ヘッド27から出射したレーザ光30はy
軸用の反射ミラー28に当てられてYステージ4のy軸
方向変位が計測される。この計測値は目標位置x0 と比
較されたのち位置信号変換手段11に導かれる。さら
に、位置信号変換手段11の出力信号はPID補償器1
2に導かれ、この信号をもってドライバ13を付勢する
ことによりYステージ4が位置決め駆動される。ただ
し、Pは比例、Iは積分、Dは微分動作をそれぞれ意味
する。ここで、図9に示す従来技術では、定盤8の上に
設置した加速度センサ9の出力を破線で示す信号ライン
32によって定盤加速度フィードバック回路15に導
き、この出力をドライバ13の前段に正帰還していた。
しかし、定盤8のy軸方向の振動は、新たに加速度セン
サ9を設置するまでもなく、既に能動的除振装置の支持
脚ch1とch3とが内蔵する加速度センサによっても
捉えられている筈である。したがって、図1に示す本実
施例の装置では、支持脚ch1とch3に内蔵されてい
る加速度センサ(図1内では図示せず)の各出力を加速
度信号の運動モード抽出回路33に導き、ここで定盤8
のy軸方向並進運動を表す並進加速信号St とz軸回り
の回転運動を表す回転加速度信号Sr を取得し、並進加
速度信号St のみ定盤加速度フィードバック回路15に
入力する。この出力信号は、従来通りドライバ13の前
段に正帰還する。したがって本発明では、従来定盤加速
度フィードバックを実現するために定盤8の上に設置し
ていた加速度センサ9を不要となすことができる。もち
ろん、Xステージ1に対する定盤加速度フィードバック
の構成もYステージ4に対するものと同様になる。すな
わち、能動的除振装置の支持脚ch2とch4が内蔵す
る加速度センサ(図示せず)の出力をx軸方向用の運動
モード抽出回路(33)に導き、x軸方向の並進を表す
加速度信号を取得して、これをXステージを駆動するド
ライバの前段の正帰還すればよいのである。
Now, control of the Y stage 4 mounted on the stage surface plate 7 on the surface plate 8 will be described. for that reason,
First, the symbols are explained. In FIG. 1, 27 is a measurement head of a laser interferometer installed on the surface plate 8, and 28 and 29 are y for displacement measurement installed on the fine movement stage 2.
Axial and x-axis reflective mirrors. In the illustrated case, the laser beam 30 emitted from the measuring head 27 of the laser interferometer is y
The displacement of the Y stage 4 in the y-axis direction is measured by being applied to the reflection mirror 28 for the axis. This measured value is compared with the target position x 0 and then guided to the position signal converting means 11. Further, the output signal of the position signal converting means 11 is the PID compensator 1
2, the Y stage 4 is positioned and driven by energizing the driver 13 with this signal. However, P means proportional, I means integral, and D means differential operation. Here, in the conventional technique shown in FIG. 9, the output of the acceleration sensor 9 installed on the surface plate 8 is guided to the surface plate acceleration feedback circuit 15 by a signal line 32 shown by a broken line, and this output is directly fed to the front stage of the driver 13. I was returning.
However, the vibration of the surface plate 8 in the y-axis direction should have already been captured by the acceleration sensor built in the support legs ch1 and ch3 of the active vibration isolator without newly installing the acceleration sensor 9. Is. Therefore, in the device of the present embodiment shown in FIG. 1, the outputs of the acceleration sensors (not shown in FIG. 1) built in the support legs ch1 and ch3 are guided to the motion mode extraction circuit 33 for the acceleration signal, With surface plate 8
The translational acceleration signal S t representing the translational movement in the y-axis direction and the rotational acceleration signal S r representing the rotational movement around the z-axis are acquired, and only the translational acceleration signal S t is input to the platen acceleration feedback circuit 15. This output signal is positively fed back to the front stage of the driver 13 as in the conventional case. Therefore, according to the present invention, the acceleration sensor 9 which is conventionally installed on the surface plate 8 to realize the surface plate acceleration feedback can be eliminated. Of course, the configuration of the platen acceleration feedback for the X stage 1 is similar to that for the Y stage 4. That is, the output of the acceleration sensor (not shown) incorporated in the support legs ch2 and ch4 of the active vibration isolation device is guided to the motion mode extraction circuit (33) for the x-axis direction, and the acceleration signal indicating the translation in the x-axis direction. Is obtained, and this may be fed back positively in the preceding stage of the driver that drives the X stage.

【0024】したがって、XYステージの位置決め制御
において、従来は定盤8にXステージとYステージ用に
各1個ずつ計2個の加速度センサを設置せねばならなか
ったが、本発明によればこれらの加速度センサが不要と
なり、結果としてコストダウンに大きく寄与する。
Therefore, in positioning control of the XY stage, conventionally, it was necessary to install two acceleration sensors, one for each of the X stage and the Y stage, on the surface plate 8 according to the present invention. The acceleration sensor is not required, and as a result, it greatly contributes to cost reduction.

【0025】次に、本実施例の有効性を示す実験結果を
示す。図2は定盤8の加速度の検出の様子である。図2
(a)は、従来の定盤加速度フィードバックを採用した
場合で、Yステージをy方向に20mmステップさせた
ときの加速度センサ9の出力波形である。一方、図2
(b)は、能動的除振装置の支持脚に装着された各加速
度センサの出力に基づきy方向の並進成分の加速度を演
算したときの本実施例による波形である。両者を比較す
ると、いずれも低周波域の定盤8の固有振動はよく検出
されており、この振動成分については両者が一致してい
る。すなわち、定盤加速度フィードバックをXYステー
ジの位置決め制御に施すとき、XYステージの近傍かつ
定盤8の上に、定盤8の水平方向の加速度信号を検出す
るための加速度センサを特別に用意しなくてもよいこと
がわかる。すなわち、水平方向の能動的除振装置におけ
る各支持脚が内蔵する加速度センサの出力を使った演算
によっても十分な精度で定盤8の水平方向の並進加速度
信号の検出が可能である。しかも、定盤8の上に設置し
た加速度センサ9は高感度であるため、図2(a)のよ
うに高周波数の局所的な振動成分も検出しており雑音が
多い。それに対して、図2(b)は各支持脚が内蔵する
低感度の加速度センサの出力を増幅した波形なのである
が、定盤加速度フィードバックにとって不必要な振動成
分の検出は皆無であり、したがって好ましい信号の品質
を得ている。
Next, experimental results showing the effectiveness of this embodiment will be shown. FIG. 2 shows how the acceleration of the surface plate 8 is detected. Figure 2
(A) is an output waveform of the acceleration sensor 9 when the conventional surface plate acceleration feedback is adopted and the Y stage is stepped by 20 mm in the y direction. On the other hand, FIG.
(B) is a waveform according to the present embodiment when the acceleration of the translational component in the y direction is calculated based on the output of each acceleration sensor mounted on the support leg of the active vibration isolator. Comparing the two, in each case, the natural vibration of the surface plate 8 in the low frequency region is well detected, and both are in agreement with respect to this vibration component. That is, when the platen acceleration feedback is applied to the positioning control of the XY stage, an acceleration sensor for detecting a horizontal acceleration signal of the platen 8 is not specially prepared near the XY stage and on the platen 8. I understand that it is okay. In other words, the horizontal translational acceleration signal of the surface plate 8 can be detected with sufficient accuracy even by calculation using the output of the acceleration sensor incorporated in each support leg in the horizontal active vibration isolator. Moreover, since the acceleration sensor 9 installed on the surface plate 8 has high sensitivity, it also detects a high-frequency local vibration component as shown in FIG. On the other hand, FIG. 2B shows a waveform obtained by amplifying the output of the low-sensitivity acceleration sensor incorporated in each support leg, but there is no detection of the vibration component unnecessary for the platen acceleration feedback, which is preferable. You are getting signal quality.

【0026】図3にはYステージをy方向に20mmス
テップさせたときにおける運動モード抽出回路33の出
力St ,Sr を示す。ここで、St は並進加速度信号
を、Sr は回転加速度信号を表わしている。両信号の検
出感度は同一であることを踏まえてSt とSr を比較す
ると、定盤8のz軸回りの回転を示す信号Sr も有意に
出現していることがわかる。しかし、XYステージに対
する定盤加速度フィードバックにとって有効な信号は、
XYステージの移動と同一方向に動く定盤8の加速度成
分である。図3の場合、St がYステージ4の定盤加速
度フィードバックにとって有効な信号であり、Sr をY
ステージ4を駆動するドライバ13に正帰還することは
好ましくないのである。この観点に立つと、本発明で
は、加速度信号の運動モード抽出回路33によって、定
盤加速度フィードバックが有効に機能する加速度成分だ
けを抽出して、これをXYステージを駆動するドライバ
に正帰還することができる。一方、従来の定盤加速度フ
ィードバックにおいては、図1を参照して、Yステージ
4の近傍でXステージ1の可動範囲の中央に加速度セン
サ9が設置されていた。したがって、Yステージ4の移
動による定盤8の平均的なy軸方向の加速度信号は検出
できるが、加速度センサ9による検出信号中には定盤8
のy軸方向並進成分以外の運動を表し、かつ定盤加速度
フィードバックにとっては不要な信号成分も混入してい
たのである。したがって、その不要な信号成分がドライ
バ13を励振する結果としてYステージ4の位置決め性
能を損なう問題を惹起せしめていた。
FIG. 3 shows the outputs S t and S r of the motion mode extraction circuit 33 when the Y stage is stepped in the y direction by 20 mm. Here, S t represents a translational acceleration signal and S r represents a rotational acceleration signal. Comparing S t and S r based on the fact that the detection sensitivities of both signals are the same, it can be seen that the signal S r indicating the rotation of the surface plate 8 around the z axis also appears significantly. However, the effective signal for the platen acceleration feedback to the XY stage is
It is an acceleration component of the surface plate 8 that moves in the same direction as the movement of the XY stage. In the case of FIG. 3, S t is an effective signal for the surface plate acceleration feedback of the Y stage 4, and S r is Y
Positive feedback to the driver 13 that drives the stage 4 is not preferable. From this point of view, in the present invention, the motion mode extraction circuit 33 of the acceleration signal extracts only the acceleration component for which the surface plate acceleration feedback effectively functions, and positively feeds this back to the driver that drives the XY stage. You can On the other hand, in the conventional surface plate acceleration feedback, referring to FIG. 1, the acceleration sensor 9 is installed in the center of the movable range of the X stage 1 near the Y stage 4. Therefore, the average acceleration signal in the y-axis direction of the surface plate 8 due to the movement of the Y stage 4 can be detected, but the surface plate 8 is included in the detection signal from the acceleration sensor 9.
That is, a signal component other than the translational component in the y-axis direction, which is unnecessary for the platen acceleration feedback, was also mixed. Therefore, as a result of the unnecessary signal component exciting the driver 13, the positioning performance of the Y stage 4 is impaired.

【0027】最後に、図1の装置構成におけるYステー
ジ4の位置決め波形を図4に示す。定盤加速度フィード
バック回路15の出力を遮断した図4(a)の場合、Y
ステージ4の位置偏差信号の中に定盤8の固有振動数の
揺れが混入し、著しく整定時間を長引かせている。一
方、能動的除振装置の支持脚ch1とch3に内蔵され
ている加速度センサの出力を加速度信号の運動モード抽
出回路33に導きさらに定盤加速度フィードバック回路
15を介してドライバ13の前段に正帰還した図4
(b)の場合、定盤8の固有振動数の揺れを抑圧して位
置決め時間の短縮を実現している。したがって、従来の
定盤加速度フィードバックの装置構成は、本発明の装置
構成によって代替され得る、という結論が導ける。
Finally, FIG. 4 shows a positioning waveform of the Y stage 4 in the apparatus configuration of FIG. In the case of FIG. 4A in which the output of the platen acceleration feedback circuit 15 is cut off, Y
The fluctuation of the natural frequency of the surface plate 8 is mixed in the position deviation signal of the stage 4, and the settling time is remarkably lengthened. On the other hand, the outputs of the acceleration sensors built in the support legs ch1 and ch3 of the active vibration isolator are guided to the motion mode extraction circuit 33 of the acceleration signal and further positively fed back to the front stage of the driver 13 via the platen acceleration feedback circuit 15. Figure 4
In the case of (b), the fluctuation of the natural frequency of the surface plate 8 is suppressed and the positioning time is shortened. Therefore, it can be concluded that the conventional surface plate acceleration feedback device configuration can be replaced by the device configuration of the present invention.

【0028】[0028]

【その他の実施例】図1の場合、Yステージ4に対する
定盤加速度フィードバックのための加速度信号は、能動
的除振装置の支持脚ch1とch3に内蔵されている加
速度センサから取得された。これは、ch1からch4
までの支持脚の制御方向が、それぞれy、x,y、x軸
となっているからである。つまり、能動的除振装置にお
ける支持脚の特殊な配置に依存した加速度信号の取り出
し方にほかならないのである。もちろん、能動的除振装
置における各支持脚から得られる複数個の加速度信号を
使ってXYステージに対する定盤加速度フィードバック
にとって有効な加速度信号を演算抽出する加速度信号の
運動モード抽出回路(33)を備え、この信号を定盤加
速度フィードバック回路15を介してドライバ13の前
段に正帰還してなるステージ位置決め装置も本発明の範
囲に含まれる。
Other Embodiments In the case of FIG. 1, the acceleration signal for the platen acceleration feedback to the Y stage 4 was obtained from the acceleration sensors built in the support legs ch1 and ch3 of the active vibration isolator. This is ch1 to ch4
This is because the control directions of the support legs up to are the y, x, y, and x axes, respectively. In other words, it is nothing but how to extract the acceleration signal depending on the special arrangement of the support legs in the active vibration isolator. Of course, an acceleration signal motion mode extraction circuit (33) is provided for calculating and extracting an acceleration signal effective for the platen acceleration feedback to the XY stage by using a plurality of acceleration signals obtained from each supporting leg in the active vibration isolator. A stage positioning device in which this signal is positively fed back to the front stage of the driver 13 via the platen acceleration feedback circuit 15 is also included in the scope of the present invention.

【0029】また、図1に示した能動的除振装置はアク
チュエータとして空気ばねを用いたものであるが、もち
ろんアクチュエータとしてボイスコイルモータを使った
能動的除振装置の場合にも、その制御のために加速度セ
ンサは標準的に装備されているので、ここからXYステ
ージの位置決め制御における定盤加速度フィードバック
のための加速度信号を取得してもかまわない。
Although the active vibration isolation system shown in FIG. 1 uses an air spring as an actuator, it goes without saying that the active vibration isolation system using a voice coil motor as an actuator can also be used to control the active vibration isolation system. For this reason, since the acceleration sensor is equipped as standard, an acceleration signal for feedback of the platen acceleration in the positioning control of the XY stage may be acquired from here.

【0030】さらに、図1に示す能動的除振装置では各
支持脚ごとに独立な制御装置26を備えて水平面内の定
盤8の位置決めを行なっている。しかし、定盤8のx
軸、y軸の並進運動およびz軸回りの回転運動という運
動モードに着目し、位置に加えて加速度信号を非干渉化
した能動的除振装置の制御装置も存在する。この場合に
は、能動的除振装置の制御装置自身の制御ループの中に
加速度信号の運動モード抽出回路33のごとき演算回路
を持っている。したがって、ここから直にXYステージ
に対する定盤加速度フィードバックのための信号が取得
できる。このようなステージ位置決め制御装置も本発明
の範囲に含まれる。
Further, in the active vibration isolator shown in FIG. 1, each support leg is provided with an independent control device 26 to position the surface plate 8 in the horizontal plane. However, x on the surface plate 8
Focusing on the motion modes of the translational motion of the axes and the y-axis and the rotational motion around the z-axis, there is also a control device for an active vibration isolator that decouples the acceleration signal in addition to the position. In this case, an arithmetic circuit such as a motion mode extraction circuit 33 for the acceleration signal is included in the control loop of the control device of the active vibration isolation device itself. Therefore, the signal for the platen acceleration feedback to the XY stage can be directly obtained from here. Such a stage positioning control device is also included in the scope of the present invention.

【0031】なお、図1の本発明の実施例では制御系の
大部分をアナログ演算回路で実現しているが、この内の
一部もしくは全部を電子計算機のようなディジタル演算
装置で置き換えてもかまわない。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, most of the control system is realized by an analog arithmetic circuit, but some or all of this may be replaced by a digital arithmetic unit such as an electronic computer. I don't care.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上、本発明によれば、XYステージ等
のステージの位置決めに際して定盤加速度フィードバッ
クの採用のために従来は定盤に設置していた加速度セン
サを除去できる、という効果がある。もちろん、これに
よって従来の定盤加速度フィードバックが実現している
ステージの位置決め整定性は損なわれないのである。し
たがって、装置全体の直接コスト低減において著しい寄
与がある。加えて、加速度センサを定盤に設置する必要
がないので、同定盤上の空間を他の目的のために有効利
用できるし、一歩すすめて定盤を再設計し装置全体寸法
を小さくすることも可能になる、という効果がある。ま
た、加速度センサを定盤上に設置するという煩雑な作業
がないので装置製造が簡便になる、という効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate the acceleration sensor conventionally installed on the surface plate due to the adoption of the surface plate acceleration feedback when positioning the stage such as the XY stage. Of course, this does not impair the positioning settling property of the stage for which the conventional surface plate acceleration feedback is realized. Therefore, there is a significant contribution in reducing the direct cost of the overall device. In addition, since it is not necessary to install an acceleration sensor on the surface plate, the space on the identification plate can be effectively used for other purposes, and it is possible to redesign the surface plate and reduce the overall size of the device. The effect is that it will be possible. Further, since there is no complicated work of installing the acceleration sensor on the surface plate, there is an effect that the device manufacturing becomes simple.

【0033】さらに、従来の定盤加速度フィードバック
が実現しているステージの位置決め性能を凌駕できる、
という効果がある。何故ならば、上述の実施例で説明し
たように、本発明ではステージに対する定盤加速度フィ
ードバックにとって有効な機能を果たす定盤の加速度成
分だけを抽出し、これをステージを駆動するドライバの
前段に正帰還する構成が採用されているからである。
Furthermore, the positioning performance of the stage, which has been realized by the conventional surface plate acceleration feedback, can be exceeded.
There is an effect. This is because, as described in the above embodiment, in the present invention, only the acceleration component of the surface plate that performs an effective function for the surface plate acceleration feedback for the stage is extracted, and this is directly added to the front stage of the driver that drives the stage. This is because the configuration for returning is adopted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係るステージ位置決め制
御装置である。。
FIG. 1 is a stage positioning control device according to an embodiment of the present invention. .

【図2】 Yステージを20mmステップさせたときの
定盤の加速度波形である。
FIG. 2 is an acceleration waveform of a surface plate when the Y stage is stepped by 20 mm.

【図3】 並進加速度信号St と回転加速度信号Sr
ある。
FIG. 3 shows a translational acceleration signal S t and a rotational acceleration signal S r .

【図4】 本発明の効果を示すYステージの位置決め波
形である。
FIG. 4 is a positioning waveform of the Y stage showing the effect of the present invention.

【図5】 定盤に搭載されたXYステージの概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic view of an XY stage mounted on a surface plate.

【図6】 XYステージの水平1軸の力学モデルであ
る。
FIG. 6 is a horizontal uniaxial mechanical model of the XY stage.

【図7】 位置制御系のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a position control system.

【図8】 定盤加速度フィードバックの有無による位置
偏差信号の比較である。
FIG. 8 is a comparison of position deviation signals with and without surface plate acceleration feedback.

【図9】 空気ばねを用いた能動的除振装置における支
持脚の構造と制御装置の構成である。
FIG. 9 is a structure of a support leg and a configuration of a control device in an active vibration isolation device using an air spring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:Xステージ、2:微動ステージ、3:ICウエハ、
4:Yステージ、5R,5L:ムービングマグネット型
可動子、6R,6L:コイル、7:ステージ定盤、8:
定盤、9:加速度センサ、10:制御対象、11:位置
信号変換手段、12:PID補償器、13:ドライバ、
14:リニアモータ、15:定盤加速度フィードバック
回路、16V(H):鉛直(水平)方向の空気ばね、1
7V(H):鉛直(水平)方向の加速度センサ、18V
(H):鉛直(水平)方向の非接触位置センサ、19V
(H):鉛直(水平)方向の電気空圧アナログ弁、2
0:フィルタ回路、21:電圧電流変換器、22:変位
増幅器、23:比較回路、24:目標電圧、25:PI
補償器、26:水平方向の制御装置、27:レーザ干渉
計の計測ヘッド、28,29:y軸およびx軸の反射ミ
ラー、30:レーザ光、32:信号ライン、33:加速
度信号の運動モード抽出回路、e:偏差信号、St :並
進加速度信号、Sr :回転加速度信号。
1: X stage, 2: Fine movement stage, 3: IC wafer,
4: Y stage, 5R, 5L: moving magnet type mover, 6R, 6L: coil, 7: stage surface plate, 8:
Surface plate, 9: acceleration sensor, 10: controlled object, 11: position signal conversion means, 12: PID compensator, 13: driver,
14: linear motor, 15: surface plate acceleration feedback circuit, 16V (H): vertical (horizontal) direction air spring, 1
7V (H): Vertical (horizontal) acceleration sensor, 18V
(H): Vertical (horizontal) non-contact position sensor, 19V
(H): Vertical (horizontal) electro-pneumatic analog valve, 2
0: filter circuit, 21: voltage-current converter, 22: displacement amplifier, 23: comparison circuit, 24: target voltage, 25: PI
Compensator, 26: Horizontal control device, 27: Laser interferometer measuring head, 28, 29: y-axis and x-axis reflecting mirrors, 30: laser light, 32: signal line, 33: motion mode of acceleration signal Extraction circuit, e: deviation signal, St : translational acceleration signal, Sr : rotational acceleration signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 定盤、 該定盤上に搭載されたステージ、 該定盤の四隅に配置された支持脚と該支持脚の制御装置
とを含み前記定盤および前記ステージを支持する能動的
除振装置、 前記ステージを位置決めするための位置制御系、 前記各支持脚に装着された加速度センサから得られる複
数個の出力を入力信号として前記定盤の運動姿勢を検出
する加速度信号の運動モード抽出回路、および該加速度
信号の運動モード抽出回路によって取得された前記ステ
ージの移動方向と同一方向の前記定盤の加速度信号に対
して最適な増幅度を持たせかつフィルタリング処理を行
なわせるための定盤加速度フィードバック回路を備え、 前記定盤加速度フィードバック回路の出力は前記ステー
ジを駆動するドライバの前段に正帰還した状態で前記ス
テージの位置決めを行なわせることを特徴とするステー
ジ位置決め制御装置。
1. A surface plate, a stage mounted on the surface plate, support legs arranged at four corners of the surface plate, and a control device for the support legs, and an active plate supporting the surface plate and the stage. Anti-vibration device, position control system for positioning the stage, motion mode of an acceleration signal for detecting the motion posture of the surface plate using a plurality of outputs obtained from acceleration sensors mounted on the support legs as input signals An extraction circuit and a constant for giving an optimum amplification degree and performing a filtering process to the acceleration signal of the surface plate in the same direction as the moving direction of the stage acquired by the motion mode extraction circuit of the acceleration signal. A plate acceleration feedback circuit is provided, and the output of the surface plate acceleration feedback circuit is positively fed back to the stage preceding the driver that drives the stage. Stage positioning control device, characterized in that to perform determined.
JP11975894A 1994-05-10 1994-05-10 Stage positioning controller Pending JPH07307279A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6618121B2 (en) 1999-09-22 2003-09-09 Olympus Optical Co., Ltd. Stage apparatus capable of suppressing rolling of a vibration isolation table
WO2006022200A1 (en) * 2004-08-24 2006-03-02 Nikon Corporation Stage apparatus and exposure apparatus
WO2014013733A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 株式会社ニコン Supporting apparatus, movable body apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method

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