JPH07321024A - 位置決め方法およびその装置ならびにこれらを用いた露光装置 - Google Patents

位置決め方法およびその装置ならびにこれらを用いた露光装置

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JPH07321024A
JPH07321024A JP13522494A JP13522494A JPH07321024A JP H07321024 A JPH07321024 A JP H07321024A JP 13522494 A JP13522494 A JP 13522494A JP 13522494 A JP13522494 A JP 13522494A JP H07321024 A JPH07321024 A JP H07321024A
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piezoelectric element
control
movement stage
command value
positioning
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Hiroshi Kurosawa
博史 黒沢
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御系の切換えによって圧電素子の駆動電圧
が急激に変化するのを防ぐ。 【構成】 位置決め装置のＹ軸微動ステージを駆動する
Ｙ圧電素子２１０の圧電素子駆動回路２０１は、交互に
Ｙ圧電素子２１０の駆動電圧を制御する開ループ駆動ラ
イン２０８と閉ループ駆動ライン２０９を有し、Ｙ圧電
素子２１０が開ループ駆動ライン２０８によって駆動さ
れているときはその出力が第１および第２の分岐ライン
２１１，２１２によって閉ループ駆動ライン２０９に導
入され、閉ループ駆動ライン２０９に切換えるときにＹ
圧電素子２１０の駆動電圧が急激に変化するのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、露光装置のウエハ等基
板を露光光に対して位置決めする位置決め方法およびそ
の装置ならびにこれらを用いた露光装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製品の高集積化が進み、微
細パターンの転写焼付けを行う露光装置にはより一層の
転写焼付け精度の向上が要求されている。露光装置の転
写焼付け精度の向上のためには、まずウエハ等基板を露
光光に対して位置決めする位置決め装置の精度を向上さ
せることが必要であり、また、半導体製品の製造コスト
を下げるには、大量生産を可能にするためにウエハ等基
板の大形化が望まれこのためには位置決め装置の長スト
ローク化が不可欠である。さらには、位置決めの高速化
や位置決め装置の耐久性の向上も望まれる。そこで、ウ
エハ等基板を吸着した移動台を高速度でステップ移動さ
せる粗動ステージ機構と、レーザ干渉計によって移動台
の現在位置を検出し、目標位置との差に基づいて高精度
の位置決めを行う微動ステージ機構を有する粗微動分離
型の位置決め装置が開発された（特開平０３−２８２９
１２号公報参照）。
【０００３】図２４は粗微動分離型の位置決め装置の概
念を説明するもので、これは、サーボモータＣ1 によっ
て回転される摩擦ロールＣ2 によって所定の方向に摩擦
駆動される粗動ステージＣ3 と、粗動ステージＣ3 上に
複数の板バネＦ1 を介して支持され、圧電素子Ｆ2 によ
って前記方向に微小量だけ駆動される微動ステージＦ3
からなり、サーボモータＣ1 の駆動量は図示しないコン
ピュータの粗動ステージ駆動回路によって制御され、圧
電素子Ｆ2 の駆動量は、粗動ステージＣ3 のステップ移
動中は前記コンピュータの指令によって一定の値に維持
され、粗動ステージＣ3 がステップ移動を完了したのち
には、微動ステージＦ3 と一体であるミラーＦ4 の反射
光を受光するレーザ干渉計Ｆ5 の出力と前記コンピュー
タに記憶された目標位置との差に基づいて制御される。
【０００４】図２５は圧電素子Ｆ2 の駆動回路を説明す
るもので、これは、コンピュータから送信される開ルー
プ指令値を入力スイッチＳ1 の一方の接点Ｔ1 に導入す
る開ループ指令ラインＬ1 と、前記コンピュータから送
信される閉ループ指令値を差分器Ｓ2 に導入する閉ルー
プ指令ラインＬ2 と、入力スイッチＳ1 に接続されたＤ
／ＡコンバータＳ3 と、Ｄ／ＡコンバータＳ3 の出力電
圧をそのまま出力スイッチＳ4 の一方の接点Ｔ3 に導入
する開ループ駆動ラインＬ3 と、Ｄ／ＡコンバータＳ3
の出力電圧を積分器Ｓ5 とフィルタＳ6 を経て出力スイ
ッチＳ4 の他方の接点Ｔ4 に導入する閉ループ駆動ライ
ンＬ4 からなり、差分器Ｓ2 はレーザ干渉計Ｆ5 の出力
とコンピュータの閉ループ指令値との差を算出し、これ
を入力スイッチＳ1 の他方の接点Ｔ2 に導入する。出力
スイッチＳ4 はアンプＳ7 を介して圧電素子Ｆ2 に接続
され、出力スイッチＳ4 の接点Ｔ3 ，Ｔ4 を経て圧電素
子Ｆ2 に導入された電圧は圧電素子Ｆ2 を伸縮させるこ
とで微動ステージＦ3 を移動させる。出力スイッチＳ4
の切換えは入力スイッチＳ1 の切換えと同期して行わ
れ、Ｄ／ＡコンバータＳ3 が開ループ指令ラインＬ1 側
の接点Ｔ1 に接続されたときは開ループ駆動ラインＬ3
の出力電圧が圧電素子Ｆ2 を駆動し、他方、Ｄ／Ａコン
バータＳ3 が差分器Ｓ2 側の接点Ｔ2 に接続されたとき
は閉ループ駆動ラインＬ4 の出力電圧が圧電素子Ｆ2 を
駆動するように構成される。前述のように、粗動ステー
ジ駆動回路はサーボモータＣ1 によって粗動ステージＣ
3 をステップ移動させて微動ステージＦ3 上のウエハ等
基板の大まかな位置決めを高速度で行い、この間、圧電
素子Ｆ2 の駆動電圧は開ループ駆動ラインＬ3 の出力す
なわち開ループ指令値に基づくＤ／ＡコンバータＳ3 の
出力電圧に保たれる。微動ステージＦ3 が目標位置まで
所定の誤差の範囲に到達すると入力スイッチＳ1 と出力
Ｓ4 の切換えが行われ、以後は圧電素子Ｆ2 の駆動電圧
が閉ループ駆動ラインＬ4 の出力すなわち閉ループ指令
値とレーザ干渉計Ｆ5 の出力の差に基づくＤ／Ａコンバ
ータＳ3 の出力電圧に制御され、微動ステージＦ3 を目
標位置へ到達させる。
【０００５】また、圧電素子による微動ステージの位置
決めを終了して微動ステージ上のウエハを露光すると
き、露光中に図示しないアライメント光学系によってウ
エハとマスクの間の位置ずれを検出し、これに基づいて
微動ステージを駆動するいわゆるリアルタイムＡＡ制御
を行うときも、上記と同様のスイッチの切換えが必要で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、スイッチの切換え等によって圧電素子
の駆動電圧が急激に変化するため、圧電素子の寿命が極
めて短いうえに移動台や粗動ステージと圧電素子との間
の連結部が劣化して位置決め精度の低下や疲労破壊を招
くおそれがある。
【０００７】なお、微動ステージを駆動する圧電素子に
替えて、公知のパルスモータ等の微駆動装置を用いる場
合も、圧電素子と同様に、スイッチの切換えによる駆動
力の急激な変化はパルスモータ等の寿命を短縮し、位置
決め精度の低下を招く。
【０００８】本発明は上記従来の技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、粗動ステージ上の移動台を
移動させる圧電素子等の駆動手段の制御系の切換えが行
われるときに、駆動手段の駆動力が急激に変化するのを
防ぐことができる位置決め方法およびその装置ならびに
これらを用いた露光装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の位置決め方法は、粗動ステージ上の移動台を
微小量だけ移動させる駆動手段を一対の切換え自在な制
御系によって交互に制御する位置決め方法であって、前
記一対の制御系を切換えるときに両者の制御量を一時的
に等しくすることを特徴とする。
【００１０】制御系を切換える前に一方の制御系に他方
の制御系の制御量を導入するとよい。
【００１１】また、制御系を切り換えた後に一方の制御
系の制御量を所定量ずつあるいは所定の比率で所定の値
まで変化させるシーケンスを有するとよい。
【００１２】また、本発明の位置決め装置は、粗動ステ
ージ上の移動台を微小量だけ移動させる駆動手段と、該
駆動手段を交互に制御する一対の切換え自在な制御系
と、該一対の制御系のうちの一方の制御量を他方に導入
する分岐手段を有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】両制御系を切換えるときに両者の制御量が同じ
であるから駆動手段の駆動力が非連続的に変化するおそ
れがない。両制御系の切換え後に一方の制御系の出力を
ゆるやかに変化させることで、駆動手段の駆動力が急激
に変化するのを防ぐことができる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を図面に基いて説明する。
【００１５】図１は第１実施例による露光装置に用いら
れる位置決め装置Ｅ−１の全体的な構成を説明するもの
で、これは、架台Ｂ1 に支持されたＹ軸粗動ステージ１
１とこれに支持されたＸ軸粗動ステージ１２からなる粗
動ステージである粗動ステージ機構１０と、Ｘ軸粗動ス
テージ１２に支持されたＺ軸チルトステージ１３とそれ
ぞれ移動台であるＹ軸微動ステージ２１とＸ軸微動ステ
ージ２２と微回動ステージ２３からなり、Ｙ軸微動ステ
ージ２１とＸ軸微動ステージ２２は微動ステージ機構２
０を構成し、微回動ステージ２３はウエハＷ1 を吸着す
るウエハチャック３０を支持し、ウエハチャック３０の
位置は、これと一体であるＬ形のミラー３０ａの反射光
を受光する複数のレーザ干渉計からなる現在位置検出装
置４０によって検出される。
【００１６】なお、ウエハチャック３０の図示左側に
は、ウエハＷ1 に微細パターンを転写するための公知の
露光手段である露光光学系（図示せず）が設けられてい
る。
【００１７】粗動ステージ機構１０は、Ｙ軸粗動ステー
ジ１１およびＸ軸粗動ステージ１２によってウエハＷ1
を直交する２軸（以下、それぞれ「Ｘ軸」、「Ｙ軸」と
いう。）のそれぞれの方向へステップ移動させて大まか
な位置決めを行うものであり、Ｚ軸チルトステージ１３
は、ウエハＷ1 を前記２軸に垂直な軸（以下、「Ｚ軸」
という。）に沿って移動させたり、Ｚ軸に対する傾斜角
度ωｘ、ωｙを調節することによって露光光に対するウ
エハＷ1 の垂直度の調節等を行う。微動ステージ機構２
０のＹ軸微動ステージ２１とＸ軸微動ステージ２２はＹ
軸方向とＸ軸方向にそれぞれ微小量だけ駆動されるもの
で、粗動ステージ機構１０によるウエハＷ1 の大まかな
位置決めが完了したのちに、後述するように、現在位置
検出装置４０によって検出されたウエハＷ1 のＸ軸方向
およびＹ軸方向の位置（以下、それぞれ、「Ｘ現在位
置」、「Ｙ現在位置」という。）とコントローラ５０の
主コンピュータ５０ａに記憶された目標位置との差に基
づいて駆動される。また、微回動ステージ２３は現在位
置検出装置４０によって測定されたウエハＷ1 のＺ軸の
まわりの回動角度（以下、「ωｚ現在位置」という。）
に基づいて制御される。
【００１８】なお、後述するように、粗動ステージ機構
１０はＹ電動シリンダ１４とＸ電動シリンダ１５によっ
て駆動され、また、Ｚ軸チルトステージ１３と微動ステ
ージ機構２０と微回動ステージ２３はそれぞれ圧電素子
からなるＺアクチュエータ１３２ａ〜１３２ｃ（図７に
示す）とそれぞれ駆動手段であるＹ圧電素子２１０とＸ
圧電素子３１０とωｚ圧電素子４１０（図９に示す）に
よって微駆動されるもので、これらの電動シリンダおよ
び圧電素子等は主コンピュータ５０ａを有するコントロ
ーラ５０の粗動ステージ駆動回路５０ｂ、Ｚ軸チルトス
テージ駆動回路５０ｃ、微動ステージ機構駆動回路５０
ｄ、微回動ステージ駆動回路５０ｅによってそれぞれ制
御される。
【００１９】図２は、微動ステージ機構２０のＹ軸微動
ステージ２１を駆動するＹ圧電素子２１０の圧電素子駆
動回路２０１を説明するもので、圧電素子駆動回路２０
１は、主コンピュータ５０ａから送信される指令値であ
る開ループ指令値ｖ0 を入力スイッチ２０２の一方の接
点２０２ａに導入する開ループ指令ライン２０３と、主
コンピュータ５０ａから閉ループ指令ライン２０４を経
て送信される目標位置である閉ループ指令値ｖ1 と現在
位置検出装置４０の出力ｖe （Ｙ現在位置）との差を算
出する差分器２０４ａと、これと入力スイッチ２０２の
他方の接点２０２ｂを接続する差分値導入ライン２０４
ｂと、ビットスライサ２０５を介して入力スイッチ２０
２に接続されたＤ／Ａコンバータ２０６と、Ｄ／Ａコン
バータ２０６の出力電圧をそのまま出力スイッチ２０７
の一方の接点２０７ａに導入する制御系である開ループ
駆動ライン２０８と、Ｄ／Ａコンバータ２０６の出力電
圧を閉ループ加算器２０９ａとアナログ積分器等の積分
器２０９ｂとサーボ補償フィルタ等のフィルタ２０９ｃ
を経て出力スイッチ２０７の他方の接点２０７ｂに導入
する制御系である閉ループ駆動ライン２０９を有し、出
力スイッチ２０７はアンプ２１０ａを介してＹ圧電素子
２１０に接続され、Ｙ圧電素子２１０は、出力スイッチ
２０７の接点２０７ａまたは２０７ｂを経て導入された
駆動電圧によって伸縮する。
【００２０】ビットスライサ２０５は、例えば、パルス
数にして＋３２７６７パルスを越える電圧を＋３２７６
７パルスに飽和させ、−３２７６８パルス以下の電圧を
−３２７６８パルスに飽和させる機能を有し、Ｄ／Ａコ
ンバータ２０６に過大な偏差が導入されるのを防ぐもの
である。出力スイッチ２０７と入力スイッチ２０２の切
換えは同期して行われ、Ｄ／Ａコンバータ２０６が開ル
ープ指令ライン２０３側の接点２０２ａに接続されたと
きは開ループ指令値ｖ0 に基づく制御量であるＤ／Ａコ
ンバータ２０６の出力電圧Ｖ0 が開ループ駆動ライン２
０８を経てＹ圧電素子２１０に導入されてこれを駆動
し、他方、Ｄ／Ａコンバータ２０６が閉ループ指令ライ
ン２０４側の接点２０２ｂに接続されたときは閉ループ
指令値ｖ1と現在位置検出装置４０の出力ｖe の差に基
づく制御量であるＤ／Ａコンバータ２０６の出力電圧Ｖ
1 が閉ループ駆動ライン２０９を経てＹ圧電素子２１０
に導入される。
【００２１】開ループ駆動ライン２０８は、その出力電
圧Ｖ0 を反転増幅器２１１ａと開ループ加算器２１１ｂ
と開閉スイッチ２１１ｃを経て閉ループ駆動ライン２０
９に導入する第１の分岐ライン２１１と、同じく開ルー
プ駆動ライン２０８の出力電圧Ｖ0 を、比較器１１２ａ
において閉ループ駆動ライン２０９の出力電圧Ｖ1 と比
較し、その差分値をアンプ１１２ｂを経て開ループ加算
器２１１ｂに導入する分岐手段である第２の分岐ライン
２１２を有し、これらは、図２に示すようにＹ圧電素子
２１０に開ループ駆動ライン２０８の出力電圧Ｖ0 が導
入されているときに、Ｄ／Ａコンバータ２０６から閉ル
ープ駆動ライン２０９に導入された電圧を第１の分岐ラ
イン２１１によって開ループ駆動ライン２０８から導入
された逆極性の電圧によって一旦相殺したうえで、開ル
ープ駆動ライン２０８の出力電圧Ｖ0 を第２の分岐ライ
ン２１２によって閉ループ駆動ライン２０９へ導入し、
出力スイッチ２０７の閉ループ駆動ライン２０９側の接
点２０７ｂの電圧が開ループ駆動ライン２０８側の接点
２０７ａの電圧すなわち開ループ駆動ライン２０８の出
力電圧Ｖ0 と等しくなるように制御する。
【００２２】粗動ステージ機構１０によってウエハＷ1
のステップ移動が行われている間は、開閉スイッチ２１
１ｃが閉じており、入力スイッチ２０２および出力スイ
ッチ２０７が開ループ駆動ライン２０８側の接点２０２
ａ，２０７ａに接続され、開ループ指令値ｖ0 に基づく
出力電圧Ｖ0 がＹ圧電素子２１０に導入される。以下、
この状態を「開ループ制御状態」という。ウエハＷ1 の
ステップ移動が完了した後は、開閉スイッチ２１１ｃが
開き入力スイッチ２０２および出力スイッチ２０７が閉
ループ駆動ライン２０９側の接点２０２ｂ，２０７ｂに
切換えられて、現在位置検出装置４０の出力ｖe （Ｙ現
在位置）と閉ループ指令ライン２０４から導入される閉
ループ指令値ｖ1 の差が差分器２０４ａによって算出さ
れ、算出された差分値に基づく出力電圧Ｖ1 がＹ圧電素
子２１０に導入されて最終的な位置決めが行われる。以
下、この状態を「閉ループ制御状態」という。
【００２３】開ループ制御状態から閉ループ制御状態に
切換えるとき、開ループ指令値ｖ0と差分器２０４ａの
出力に差があっても、出力スイッチ２０７の閉ループ駆
動ライン２０９側の接点２０７ｂは前述のように開ルー
プ制御状態からひき続き開ループ駆動ライン２０８側の
接点２０７ａと同じ電圧に保たれているため、圧電素子
２１０の駆動電圧は、前述の切換えによって非連続的に
変化することなく、閉ループ駆動ライン２０９の積分器
２０９ｂ等による応答遅れのためにゆるやかな勾配で変
化する。
【００２４】また、閉ループ制御状態から開ループ制御
状態に切換えるときにも、差分器２０４ａの出力と開ル
ープ指令値ｖ0 との間に差があるとＹ圧電素子２１０の
駆動電圧が非連続的に変化してＹ圧電素子２１０の寿命
が短縮したりＹ軸微動ステージ２１やＸ軸微動ステージ
２２との間の接続部分の劣化が起きるおそれがある。そ
こで、主コンピュータ５０ａに、切換え直前のＹ圧電素
子２１０の駆動電圧Ｖi をＡ／Ｄコンバータ２１０ｂに
よって読みとってＡ／Ｄ変換した値ｖi を主コンピュー
タ５０ａに転送し、これに開ループ指令値ｖ0 の数値を
一致させることで開ループ駆動ライン２０８の出力電圧
が閉ループ駆動ライン２０９の出力電圧に等しくなるよ
うに制御したうえで、入力スイッチ２０２と出力スイッ
チ２０７を切換えたのち、開ループ指令値ｖ0 の数値を
予め主コンピュータ５０ａに登録された所定の値である
目標値ｖ0eまで徐々に変化させるシーケンスである指令
値変更シーケンスＲ１０を設ける。
【００２５】指令値変更シーケンスＲ１０は以下のよう
に行われる。図３に示すように、ステップＳ１１でＡ／
Ｄコンバータ２１０ｂによってＹ圧電素子２１０の駆動
電圧Ｖi の読みこみを行い、これをＡ／Ｄ変換した値ｖ
i を開ループ指令値ｖ0 に転送したうえで入力スイッチ
２０２と出力スイッチ２０７の切換えを行い、ステップ
Ｓ１３で開ループ指令値ｖ0 と目標値ｖ0eを比較し、ｖ
0 ＞ｖ0eであればステップＳ１４で開ループ指令値ｖ0
を所定量、例えば０．１ボルトだけ減少させ、ステップ
Ｓ１５で所定の時間、例えば０．０１秒だけ待機させた
うえでステップＳ１３へもどる。ステップＳ１３でｖ0
＞ｖ0eでなければステップＳ１６で開ループ指令値ｖ0
と目標値ｖ0eを比較し、ｖ0 ＜ｖ0eであればステップＳ
１７で開ループ指令値ｖ0 を所定量、例えば０．１ボル
トだけ増加させ、ステップＳ１８で所定の時間、例えば
０．０１秒だけ待機させたうえでステップＳ１６へもど
る。ステップＳ１６でｖ0 ＜ｖ0eでなければ、ｖ0 ＝ｖ
0eであり、指令値変更シーケンスＲ１０は終了する。こ
のような指令値変更シーケンスＲ１０を設けることで、
閉ループ制御状態から開ループ制御状態へ切換えたとき
のＹ圧電素子２１０の駆動電圧をゆるやかに変化させる
ことができる。
【００２６】図４はＹ圧電素子２１０の圧電素子駆動回
路２０１を開ループ制御状態から閉ループ制御状態へ切
換えたのち、再び開ループ制御状態へもどしたときのＹ
圧電素子２１０の電圧の変化を示すグラフであって、圧
電素子駆動回路２０１は、時刻０〜ｔ1 の期間Ｔ1 は開
ループ制御状態、時刻ｔ1 〜ｔ2 の期間Ｔ2 は閉ループ
制御状態、時刻ｔ2 〜ｔ3 の期間Ｔ3 は指令値変更シー
ケンスＲ１０を進行中、時刻ｔ3 以後は粗動ステージ機
構１０による次回のステップ移動のための開ループ制御
状態にある。時刻０〜ｔ1 の期間Ｔ1 の開ループ制御状
態においては前述のように開ループ指令値ｖ0 に基づく
駆動電圧がＹ圧電素子２１０に導入されその電圧が７５
Ｖの一定値に保たれている。時刻ｔ1 において開ループ
制御状態から閉ループ制御状態に切換えたときは、前述
のように出力スイッチ２０７の両接点２０７ａ，２０７
ｂが等しい電圧に保たれているためにＹ圧電素子２１０
の駆動電圧は非連続的に変化することなく、閉ループ駆
動ライン２０９の応答遅れ等によって曲線ａに沿ってゆ
るやかに変化する。また、閉ループ制御状態から開ルー
プ制御状態に切換わるときも、指令値変更シーケンスＲ
１０によって開ループ駆動ライン２０８が制御されるた
め、Ｙ圧電素子２１０の駆動電圧は連続的かつゆるやか
な曲線ｂに沿って変化する。曲線ｂの形状は指令値変更
シーケンスＲ１０における開ループ指令値ｖ0 の増減量
と待機時間によって決定されるもので、これらを経時的
に変化させることで曲線ｃのように指令値変更シーケン
スＲ１０の期間Ｔ3 の始めと終わりの勾配を極めて小さ
くすれば、Ｙ圧電素子２１０や位置決め装置全体に与え
る衝撃等を大幅に低減できる。
【００２７】なお、Ｘ微動ステージ２２を駆動するＸ圧
電素子３１０や微回動ステージ２３を駆動するωｚ圧電
素子４１０（図９に示す）も圧電素子駆動回路２０１と
同様の圧電素子駆動回路によって制御され、また、閉ル
ープ制御状態から開ループ制御状態への切換えまたはそ
の逆も上記と同様に行われる。
【００２８】次に、粗動ステージ機構１０とＺ軸チルト
ステージ１３と微動ステージ機構２０と微回動ステージ
２３およびコントローラ５０の具体的な構成を説明す
る。
【００２９】図５は粗動ステージ機構１０を示す模式断
面図であって、前述のＹ軸粗動ステージ１１は、床面Ｂ
1 に固定された架台１０ａと一体である一対のＹガイド
１１ａに沿ってＹ電動シリンダ１４によって垂直方向に
往復移動され、Ｘ軸粗動ステージ１２はＹ軸粗動ステー
ジ１１と一体である一対のＸガイド１２ａに沿ってＸ電
動シリンダ１５によって水平方向に往復移動される。Ｙ
電動シリンダ１４およびＸ電動シリンダ１５はいずれ
も、サーボモータ１６ａによって回転される送りねじ１
６ｂと、これに螺合するナット１６ｃと一体である送り
棒１６ｄを有し、送りねじ１６ｂの回転によって送り棒
１６ｄを往復移動させることでＹ軸粗動ステージ１１ま
たはＸ軸粗動ステージ１２を往復移動させる。なお、Ｙ
軸粗動ステージ１１は重力を相殺するための一対のバラ
ンサベルト１１ｂによって懸下され、バランサベルト１
１ｂの張力はバランサシリンダ１１ｃから回転軸１１ｄ
に与えられるトルクによって制御される。
【００３０】図６は粗動ステージ駆動回路５０ｂを説明
するもので、これは、主コンピュータ５０ａに接続され
たパルスジェネレータ１７ａとその駆動パルスによって
駆動されるサーボドライバ１７ｂを有し、サーボドライ
バ１７ｂの出力はエンコーダ１７ｃを経てサーボモータ
１６ａに導入されてこれを駆動し、ナット１６ｃを送り
ねじ１６ｂに沿って移動させる。なお、ナット１６ｃの
移動路の両端にはストロークリミットセンサ１７ｄ，１
７ｅが設けられ、両者の間には原点センサ１７ｆが配設
され、これらの出力から、Ｙ軸粗動ステージ１１やＸ軸
粗動ステージ１２が所定の移動路の末端あるいは中央に
位置したことを感知できるように構成されている。
【００３１】図７はＺ軸チルトステージ１３を示す立面
図であって、ウエハチャック３０のＺ軸方向の位置を周
方向に等間隔で検出する３個のギャップセンサ１３１ａ
〜１３１ｃからなる傾斜角度検出装置１３１と、ウエハ
チャック３０の周方向に等間隔で離間した３個の部位を
それぞれＺ軸方向に駆動する３個のＺアクチュエータ１
３２ａ〜１３２ｃを有し、各Ｚアクチュエータ１３２ａ
〜１３２ｃは圧電素子によって駆動されるインチワーム
駆動型のアクチュエータである。傾斜角度検出装置１３
１は、各ギャップセンサ１３１ａ〜１３１ｃの出力から
ウエハチャック３０のＺ軸方向の位置とＺ軸に対する傾
斜角度ωｘ，ωｙ（以下、それぞれ、「ωｘ現在位
置」、「ωｙ現在位置」という。）を検出し、これらに
基づいて各Ｚアクチュエータ１３２ａ〜１３２ｃが駆動
される。なお、このように、ギャップセンサとＺアクチ
ュエータを近接して設け、かつこれらの数をそれぞれ３
個として周方向に１２０゜の中心角で配設すれば各Ｚア
クチュエータの駆動力の干渉を最小限にすることができ
る。
【００３２】図８はＺ軸チルトステージ駆動回路５０ｃ
に設けられる各Ｚアクチュエータ１３２ａ〜１３２ｃの
駆動回路１３３を示す。これは、各Ｚアクチュエータ１
３２ａ〜１３２ｃに対して閉ループ制御を行うもので、
傾斜角度検出装置１３１からの現在位置計測信号はバッ
ファアンプ１３１ａを経由して差分器１３０ａに入力さ
れる。一方、コントローラ５０の主コンピュータ５０ａ
から指令されるＺ指令値はＤ／Ａコンバータ１３０ｂに
よってアナログ信号化され、差分器１３０ａで現在位置
との差分をとられ偏差信号となる。この偏差信号は絶対
値回路１３０ｃに入力され、絶対値化された信号出力は
Ｖ／Ｆコンバータ１３０ｄによってパルス列に変換され
る。方向判別回路１３０ｅは前記偏差信号の極性に基づ
いて駆動方向を指示するための論理信号を出力する。マ
ルチプレクサ１３０ｆはこの論理信号の論理レベルによ
って入力するパルス列を、正方向と逆方向に振り分けて
各Ｚアクチュエータ１３２ａ〜１３２ｃのドライバ側の
処理回路１３０ｇに出力する。同処理回路１３０ｇはパ
ルス入力１パルスにつき一定量の位置変位をもたらす構
成になっており、等価的には積分器になっている。停止
判別回路１３０ｈは、前記偏差信号が規定精度内に入っ
ている場合、正確に偏差が０になっていない場合でも駆
動パルスを出力させないようにする役割をもっている。
これによって位置決め終了後の不要なサーボエラーによ
る振動発生は軽減される。
【００３３】図９は微動ステージ機構２０を示すもの
で、Ｙ軸微動ステージ２１は４個の板バネ２４ａ〜２４
ｄによってフレーム２０ａに対してＹ軸方向のみ微小量
だけ往復移動自在に支持され、Ｘ軸微動ステージ２２は
同じく４個の板バネ２５ａ〜２５ｄによってＹ軸微動ス
テージ２１に対してＸ軸方向のみに微小量だけ往復移動
自在に支持され、Ｙ軸微動ステージ２１およびＸ軸微動
ステージ２２はそれぞれのＹ圧電素子２１０とＸ圧電素
子３１０によって前記方向へ駆動される。Ｙ圧電素子２
１０は前述の圧電素子駆動回路２０１によって制御さ
れ、Ｘ圧電素子３１０も同様である。また、微回動ステ
ージ２３はＸ軸微動ステージ２２の間に同方向に等間隔
で設けられた複数の板バネ２３ａ〜２３ｇによって支持
され、ωｚ圧電素子４１０によって周方向へ駆動され
る。
【００３４】図１０はコントローラ５０の構成を説明す
るもので、これは複数枚の回路基板５０１〜５０８とこ
れらを電気的に結合する主バス５０９からなり、第１の
回路基板５０１には主コンピュータ５０ａの演算処理部
であるＣＰＵと記憶部等が搭載されており、第２の回路
基板５０２は前述のパルスジェネレータ１７ａ等を入力
端とする粗動ステージ駆動回路５０ｂが搭載され、Ｙ軸
粗動ステージ１１のＹ電動シリンダ１４やＸ軸粗動ステ
ージ１２のＸ電動シリンダ１５を駆動する。第３、第４
の回路基板５０３，５０４はＺ軸チルトステージ１３を
駆動するＺ軸チルトステージ駆動回路５０ｃを分割して
搭載し、各Ｚアクチュエータ１３２ａ〜１３２ｃを駆動
する。第５の回路基板５０５は微動ステージ機構駆動回
路５０ｄを搭載し、現在位置検出装置４０のＹ現在位置
出力端およびＸ現在位置出力端のそれぞれの出力と主コ
ンピュータ５０ａの開ループ指令値や閉ループ指令値に
基づいてＹ軸微動ステージ２１のＹ圧電素子２１０とＸ
軸微動ステージ２２のＸ圧電素子３１０をそれぞれ駆動
する圧電素子駆動回路からなり、その構成は図２に示し
た通りである。
【００３５】第６の回路基板５０６は微回動ステージ駆
動回路５０ｅを搭載し、また、第７の回路基板５０７と
ともに、現在位置検出装置４０と傾斜角度検出装置１３
１からウエハチャック３０のωｚ現在位置とωｘ現在位
置とωｙ現在位置を取りこむ計測値入力回路を搭載す
る。第８の回路基板５０８は通信インターフェース回路
を搭載し、位置決め装置と外部の機構とのデータのやり
とりや同期運転を行うためのトリガを通信経路５０８ａ
を介して行う。
【００３６】本実施例の位置決め装置Ｅ−１は図１１に
示す位置決めシーケンスＰ１０によってウエハチャック
３０の位置決めを行う。まず、ステップＳ１０１でウエ
ハチャック３０の目標位置をＹ軸粗動ステージ１１のＹ
電動シリンダ１４とＸ軸粗動ステージ１２のＸ電動シリ
ンダ１５を駆動するためのパルス数に変換し、ステップ
Ｓ１０２で傾斜角度検出装置１３１によるωｘ、ωｙ現
在位置を読みこんで主コンピュータ５０ａの記憶部に保
存し、ステップＳ１０３で前述のパルス数を粗動ステー
ジ駆動回路５０ｂのパルスジェネレータにセットし、同
時にステップＳ１０４でＹ軸微動ステージ２１のＹ圧電
素子２１０とＸ軸微動ステージ２２のＸ圧電素子３１０
の圧電素子駆動回路を前述の指令値変更シーケンスＲ１
０によって閉ループ制御状態から開ループ制御状態に切
換える。ステップＳ１０３とステップＳ１０４が終了し
たのをステップＳ１０５で確認後、ステップＳ１０６で
Ｙ軸粗動ステージ１１のＹ電動シリンダ１４とＸ軸粗動
ステージ１２のＸ電動シリンダ１５を駆動し、ステップ
Ｓ１０７で残留振動が減衰するまで待機したのち、ステ
ップＳ１０８で現在位置検出装置４０によってＸ，Ｙ現
在位置を検出し、ステップＳ１０９でＸ，Ｙ現在位置と
Ｘ，Ｙ目標位置を比較して、偏差が例えば１μｍ以下の
条件を満たしているか否かを調べる。前記条件が満たさ
れていないときはステップＳ１１０で位置補正のための
パルス数を算出し、ステップＳ１１１で補正用のパルス
数を前述のパルスジェネレータにセットしてステップＳ
１０６にもどる。
【００３７】ステップＳ１０９で前述の条件を満たして
いればステップＳ１１２でωｘ、ωｙ現在位置と前回の
値を比較して差分値を微回動ステージ１３の各Ｚアクチ
ュエータ１３２ａ〜１３２ｃに出力する。なお、この差
分値はＹ軸粗動ステージ１１やＸ軸粗動ステージ１２の
案内面の歪み等によって発生するものである。ステップ
Ｓ１１２と同時にステップＳ１１３で微動ステージ機構
２０のＹ圧電素子２１０とＸ圧電素子３１０のそれぞれ
の圧電素子駆動回路を開ループ制御状態から閉ループ制
御状態に切換えてこれらを駆動し、ステップＳ１１４で
精度チェックを行い、残留振動があれば、ステップＳ１
１５で所定時間待機する。このとき残留振動が減衰しな
いときはタイムアウトエラーとしてステップＳ１１６で
エラー処理シーケンスに入る。
【００３８】図１２は第１実施例の一変形例によるコン
トローラ５１を示すもので、これは、第１実施例のコン
トローラ５０の第５ないし第７の回路基板５０５〜５０
７の替わりに微動ステージ機構２０に関する信号を局所
的に高速度でやりとりするためのローカルバスコンピュ
ータ５１ａを搭載した第５の回路基板５１５を主バス５
０９に接続し、ローカルバス５１０によって、Ｙ圧電素
子２１０、Ｘ圧電素子３１０、ωｚ圧電素子４１０のそ
れぞれの圧電素子駆動回路を搭載した第６の基板回路５
１６と、現在位置検出装置４０の各出力、すなわち、ウ
エハチャック３０のＹ現在位置、Ｘ現在位置、ωｚ現在
位置と、傾斜角度検出装置１３１の各出力、すなわち、
ウエハチャック３０のωｘ現在位置とωｙ現在位置を取
りこむ計測値入力回路を搭載した第７の基板回路５１７
をローカルバスコンピュータ５１ａに接続したものであ
り、ローカルバスコンピュータ５１ａは、第６、第７の
基板回路５１６，５１７に対するアクセスを行うデュア
ルポートラムＲＡＭと、以下に述べるローカルバスメイ
ンシーケンスＭ１０と第１、第２のタイマー割込みシー
ケンスＴ１０，Ｔ２０によってデータ処理を行うソフト
ウエアを有し、該ソフトウエアは、図１３に示すように
ローカルバスメインシーケンスＭ１０の進行に伴って変
化するＹ圧電素子２１０、Ｘ圧電素子３１０、ωｚ圧電
素子４１０のそれぞれの開ループ指令値および閉ループ
指令値（以下、それぞれ「Ｙ開ループ指令値（逐次）」
「Ｘ開ループ指令（逐次）」「ωｚ開ループ指令（逐
次）」「Ｙ閉ループ指令値（逐次）」「Ｘ閉ループ指令
（逐次）」「ωｚ閉ループ指令（逐次）」という。）を
表示する逐次指令値テーブル５１１ａと、予め主バス５
０９を経てローカルバスコンピュータ５１ａに導入され
た各指令値の目標値（Ｘ，Ｙ，ωｚ目標位置）（以下、
それぞれ「Ｙ開ループ指令値（最終）」「Ｘ開ループ指
令（最終）」「ωｚ開ループ指令（最終）」「Ｙ閉ルー
プ指令値（最終）」「Ｘ閉ループ指令（最終）」「ωｚ
閉ループ指令（最終）」という。）を記憶する最終指令
値テーブル５１１ｂと、所定のディジタル演算処理を行
う演算部等を有する。
【００３９】ローカルバスメインシーケンスＭ１０は、
主コンピュータ５０ａの指令に基づいてＹ圧電素子２１
０、Ｘ圧電素子３１０、ωｚ圧電素子４１０のそれぞれ
の圧電素子駆動回路を閉ループ制御状態から開ループ制
御状態あるいはその逆に切換えるもので、図１３に示す
ように、ステップＳ２０１でローカルバスコンピュータ
５１ａの電源投入あるいはシステムリセットのアサート
時にメモリーチェックを行い、ステップＳ２０２で各ペ
リフェラルポートの初期化を行い、動作環境が整ったこ
とを確認し、ステップＳ２０３で第１および第２のタイ
マー割込みシーケンスＴ１０，Ｔ２０の割込みインター
バルをセットし、ステップＳ２０４で割込みを許可す
る。
【００４０】なお、第１のタイマー割込みシーケンスＴ
１０は、Ｙ圧電素子２１０、Ｘ圧電素子３１０、ωｚ圧
電素子４１０のそれぞれの圧電素子駆動回路のＤ／Ａコ
ンバータに入力する電圧を演算して出力処理を行い、第
２のタイマー割込みシーケンスＴ２０は、定期的に第７
の回路基板５０７の計測値入力回路から導入された現在
位置データをローカルバスコンピュータ５１ａのメモり
内の現在位置データテーブルＦＩＦＯにストックするも
のである。
【００４１】主コンピュータ５０ａからローカルバスコ
ンピュータ５１ａのコマンドディスクリミネータに閉ル
ープ制御状態から開ループ制御状態に切換える指令（コ
マンド）が送られてきたときは（ステップＳ２０５
ａ）、ステップＳ２０６で、図３に示した指令値変更シ
ーケンスＲ１０によってＹ圧電素子２１０、Ｘ圧電素子
３１０のそれぞれの制御量である駆動電圧をＡ／Ｄ変換
した値を各圧電素子駆動回路の開ループ指令値に転送し
たうえでＹ圧電素子２１０とＸ圧電素子３１０のそれぞ
れの圧電素子駆動回路のスイッチの切換を行い、前記閉
ループ指令値を最終指令値テーブル５１１ｂに記憶され
たＹ開ループ指令値（最終）とＸ開ループ指令値（最
終）まで徐々に変化させる。
【００４２】また、主コンピュータ５０ａからローカル
バスコンピュータ５１ａのコマンドディスクリミネータ
に開ループ制御状態から閉ループ制御状態に切換える指
令が送られてきたときは（ステップＳ２０５ｂ）、ステ
ップＳ２０７で現在位置データテーブルＦＩＦＯのデー
タに基づいて制御量である仮指令値を算出し、これを各
圧電素子駆動回路の閉ループ指令値に転送し、ステップ
Ｓ２０８でＹ圧電素子２１０とＸ圧電素子３１０の圧電
素子駆動回路のスイッチ切換を行ったのち、ステップＳ
２０９で各圧電素子駆動回路の閉ループ指令値に最終指
令値テーブル５１１ｂのＹ閉ループ指令値（最終）とＸ
閉ループ指令値（最終）を転送する。
【００４３】本変形例は、このように、開ループ制御状
態から閉ループ制御状態に切換えるときにも、スイッチ
切換の前に現在位置データテーブルＦＩＦＯのデータか
ら求められた制御量を各圧電素子駆動回路の閉ループ指
令値に導入するものであるため、図２に示すような開ル
ープ駆動ライン２０８の出力Ｖ0 を閉ループ駆動ライン
２０９に導入するための第１および第２の分岐ライン２
１１，２１２を必要とせず、従って、回路構成を簡略化
できるという利点を有する。
【００４４】閉ループ制御状態であるにもかかわらず、
主コンピュータ５０ａからローカルバスコンピュータ５
１ａのコマンドディスクリミネータに開ループ制御状態
から閉ループ制御状態へ切換える指令またはその逆の指
令が送られてきたときは（ステップＳ２０５ｃ）、ステ
ップＳ２１０で指令を無効にして最終指令値テーブル５
１１ｂのステータスを主バス５０９の主コンピュータ５
０ａに送り、その後は、指令なしの場合（ステップＳ２
０５ｄ）と同様に待機状態もしくはポーリング状態とな
る。
【００４５】図１５は第１のタイマー割込みシーケンス
Ｔ１０を説明するもので、タイマー割込みシーケンスＴ
１０の割込みインターバルは、ローカルバスコンピュー
タ５１ａにおける演算処理に要する時間によって制約を
受けるもので、割込みインターバルが短いほど綿密で応
答性のよい制御が実現されるが、これに伴って演算に消
費できる時間が短くなって計算量が増えるため、現在の
技術では０．１〜１ｍｓｅｃに設定するのが一般的であ
る。
【００４６】タイマー割込みシーケンスＴ１０は、ステ
ップＳ３０１で逐次指令値テーブル５１１ａの制御ステ
ータスからＹ圧電素子２１０とＸ圧電素子３１０の圧電
素子駆動回路が閉ループ制御状態であるか、開ループ制
御状態であるかを判別し、閉ループ制御状態であるとき
はステップＳ３０２で現在位置データテーブルＦＩＦＯ
から最新のＹ現在位置とＸ現在位置の計測値や、これら
を補正するために必要なωｚ現在位置、ωｘ現在位置、
ωｙ現在位置を加えたもの、あるいは各計測値の過去数
回にわたるデータをリードする。
【００４７】リードされたデータをステップＳ３０３で
ディジタルフィルタ演算処理し、演算結果をステップＳ
３０４でＹ圧電素子２１０、Ｘ圧電素子３１０、ωｚ圧
電素子４１０のＤ／Ａコンバータに出力して割込みを終
了する。ステップＳ３０１において開ループ制御状態で
あると判別されたときは逐次指令値テーブル５１１ａの
Ｘ開ループ指令値（逐次）と、Ｙ開ループ指令値（逐
次）と、ωｚ開ループ指令値（逐次）をそのまま前記Ｄ
／Ａコンバータのそれぞれに出力する。
【００４８】図１６は第２のタイマー割込みシーケンス
Ｔ２０を説明するもので、タイマー割り込みシーケンス
Ｔ２０の割込みインターバルは、現在位置検出装置４０
および傾斜角度検出装置１３１の各レーザ干渉計のサン
プリング間隔に基づいて設定されるもので、通常は第１
のタイマー割込みシーケンスＴ１０の割込みインターバ
ルの１／１０程度である。第２のタイマー割込みシーケ
ンスＴ２０は、ステップＳ４０１で各レーザ干渉計の計
測値をリードし、ステップＳ４０２で現在位置データテ
ーブルＦＩＦＯのデータ更新を行い、割込みを終了す
る。
【００４９】ローカルバスメインシーケンスＭ１０、第
１のタイマー割込みシーケンスＴ１０、第２のタイマー
割込みシーケンスＴ２０によるデータの流れは、図１４
に示すように、まず、最終指令値テーブル５１１ｂのコ
マンドレジスタにおいて主バス５０９の主コンピュータ
５０ａの指令値変更指令が受理され、閉ループ制御状態
に切換える場合はＸ、Ｙ、ωｚ閉ループ指令値（最
終）、開ループ制御状態に切換える場合はＸ、Ｙ、ωｚ
開ループ指令値（最終）が主バス５０９の主コンピュー
タ５０ａから転送され、ステータスによって確認され
る。ローカルバスメインシーケンスＭ１０による指令値
変更の進行に伴って逐次指令値テーブル５１１ａのＸ、
Ｙ、ωｚ閉ループ指令値（逐次）またはＸ、Ｙ、ωｚ開
ループ指令値（逐次）が逐次書きかえられてゆき、ロー
カルバスメインシーケンスＭ１０の終了時には、最終指
令値テーブル５１１ｂのデータと一致する。第１のタイ
マー割込みシーケンスＴ１０は、ローカルバスメインシ
ーケンスＭ１０の終了時の逐次指令値テーブル５１１ａ
のデータと第２のタイマー割込みシーケンスＴ２０によ
ってリードされた各計測値を用いて演算処理を行い、演
算結果を各Ｄ／Ａコンバータに出力する。逐次指令値テ
ーブル５１１ａの制御ステータスは、閉ループ制御状態
と、開ループ制御状態のいずれに切換中であるかを表示
する。
【００５０】図１７は第２実施例による位置決め装置Ｅ
−２の全体的な構成を示すもので、これは、第１実施例
と同様にＹ軸粗動ステージ１１とＸ軸粗動ステージ１２
からなる粗動ステージ機構１０とＹ軸微動ステージ２１
とＸ軸微動ステージ２２からなる微動ステージ機構２０
と微回動ステージ２３等を有し、第１実施例と同様に主
コンピュータ６００（図１８）に記憶された目標位置に
対する位置決め（以下、「絶対位置制御」という。）を
行う制御系である絶対位置制御系に加えて、前記位置決
めを完了したのちに、マスクホルダ１６０に保持された
マスクＭ2 とウエハチャック３０に保持されたウエハＷ
2 の間の位置ずれをアライメント光学系１７０によって
検出し、検出された位置ずれに基づいてＹ圧電素子、Ｘ
圧電素子のそれぞれの駆動電圧を変化させる制御系であ
るリアルタイムＡＡ制御系を設けて、露光中のウエハＷ
2 とマスクＭ2 の間の位置ずれに起因する転写ずれを解
消するいわゆるリアルタイムＡＡ制御を行うように構成
したものである。
【００５１】すなわち、図１８に示すように、Ｙ圧電素
子２１０を制御する圧電素子駆動回路２０１（図２に示
す）の差分器２０４ａの上流側に第１の切換えスイッチ
６０１を設け、これによって、前記主コンピュータ６０
０に予め設定されたリアルタイムＡＡ制御目標値と逐次
更新される目標位置である絶対位置制御目標値のいずれ
かを指令値として選択的に差分器２０４ａに導入すると
ともに、第１の切換えスイッチ６０１と同期して作動す
る第２の切換えスイッチ６０２によって、差分器２０４
ａに導入する減算値を現在位置検出装置４０またはアラ
イメント光学系１７０の出力に切換えるように構成され
ている。図示しないＸ圧電素子についても同様である。
【００５２】なお、Ｙ軸粗動ステージ１１、Ｘ軸粗動ス
テージ１２、Ｙ軸微動ステージ２１、Ｘ軸微動ステージ
２２、微回動ステージ２３、Ｚ軸チルトステージ１３、
現在位置検出装置４０および圧電素子駆動回路２０１等
については第１実施例と同様であるので同一符号で表
し、説明は省略する。
【００５３】アライメント光学系１７０はマスクＭ2 の
コーナーに設けられた４個のアライメントマークＭＭ
（図１９に示す）のそれぞれにアライメント光ＡＡを照
射してマスクＭ2 とウエハＷ2 の位置ずれを検出する４
個のピックアップ１７０ａを有し、各ピックアップ１７
０ａは、ピックアップステージ１７０ｂに保持される。
【００５４】各アライメント光ＡＡは、図１９に示すよ
うに、レーザダイオード１７１から発生されるレーザ光
であり、コリメータレンズ１７２を経てマスクＭ2 のア
ライメントマークＭＭに照射され、ウエハＷ2 のアライ
メントマークＷＭの反射光を受光部１７３によって検出
することでマスクＭ2 とウエハＷ2 の位置ずれを検出す
る。
【００５５】なお、ウエハＷ2 のアライメントマークＷ
ＭとマスクＭ2 のアライメントマークＭＭは、ＸＹ平面
内におけるマスクＭ2 とウエハＷ2 の位置ずれを検出す
るためのＡＡマーク部ＷＭ1 ，ＭＭ1 とＺ軸方向の離間
距離（ギャップ）の変化を検出するためのＡＦマーク部
ＷＭ2 ，ＭＭ2 を有し、ピックアップ１７０ａの受光部
１７３は前記ＡＡマーク部ＷＭ1 ，ＭＭ1 と前記前記Ａ
Ｆマーク部ＷＭ2 ，ＭＭ2 の反射光を個別に受光する受
光素子１７３ａ，１７３ｂを有し、両者の出力はそれぞ
れアンプ１７４ａ，１７４ｂを経てファインＡＡ，ＡＦ
信号処理部１７５に導入される。また、ＡＡ，ＡＦ信号
処理部１７５はレーザダイオード１７１を駆動するレー
ザドライバ１７６とともに、インターフェイス１７７を
介して主コンピュータ６００に接続される。すなわち、
アライメント光学系１７０は４個のピックアップ１７０
ａによってウエハＷ2 とマスクＭ2 の間の３軸方向
（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）の位置ずれ（以下、「ＸＡＡ検出
値」、「ＹＡＡ検出値」、「ωｚＡＡ検出値」とい
う。）と、各軸のまわりの回転角度ωｘ，ωｙ，ωｚを
検出する。
【００５６】絶対位置制御系によってウエハチャック３
０を主コンピュータ６００から指令された目標位置に位
置決めしたうえで、露光開始前にアライメント光学系１
７０の出力に基づくリアルタイムＡＡ制御に切換えると
きには、前記圧電素子の駆動電圧が急激に変化してこれ
らの寿命が短縮したり、各ステージとの連結部が劣化す
るおそれがあるため、切換え直前の制御量である各圧電
素子の駆動電圧をＡ／Ｄ変換した値（以下、「絶対位置
制御値」という。）をリアルタイムＡＡ制御目標値に転
送したうえでこれを１％ずつもとの所定の値に近づける
とともに、ウエハＷ2 の所定の露光領域の露光が完了し
次の露光領域の露光のために絶対位置制御に切換えると
きは、その直前の制御量である各圧電素子の駆動電圧を
Ａ／Ｄ変換した値（以下、「リアルタイムＡＡ制御値」
という。）を絶対位置制御目標値に転送したうえでこれ
を１％ずつもとの所定の値に近づける駆動系切換シーケ
ンスＭ１１０を設ける。
【００５７】図２０は駆動系切換シーケンスＭ１１０を
説明するもので、ステップＳ１００１で前記コンピュー
タの電源の投入あるいはシステムリセットのアサート時
にメモリーチェックを行い、ステップＳ１００２でペリ
フェラルポートの初期化を行い、動作環境が整ったこと
を確認し、ステップＳ１００３で後述する第１ないし第
３のタイマー割込みシーケンスＴ１１０，Ｔ１２０，Ｔ
１３０の割込みインターバルをセットし、ステップＳ１
００４で割込みを許可する。主コンピュータからコマン
ドディスクリミネータに絶対位置制御からリアルタイム
ＡＡ制御に切換える指令（コマンド）が送られてきたと
きは（ステップＳ１００５ａ）、リアルタイムＡＡ制御
目標値に絶対位置制御値を転送し、ステップＳ１００７
で絶対位置制御からリアルタイムＡＡ制御に切換えて、
転送されたデータＤ0 の１％に相当する第１の入れかえ
量（１／１００）Ｄ0 と、もとのリアルタイムＡＡ制御
目標値Ｄe の１％に相当する第２の入れかえ量（１／１
００）Ｄe を算出し（ステップＳ１００８）、ステップ
Ｓ１００９で第１と第２の入れかえ量を入れかえて、ス
テップＳ１０１０で所定時間待機したのち、ステップＳ
１００８にもどり、ステップＳ１００８で第１、第２の
入れかえ量の割合を２％にしたものを算出し、ステップ
Ｓ１００９からステップＳ１０１０にすすむ工程を前記
入れかえ量の割合が１００％になるまで繰返す。主コン
ピュータからコマンドディスクリミネータにリアルタイ
ムＡＡ制御から絶対位置制御に切換える指令が送られて
きたときは（ステップＳ１００５ｂ）、絶対位置制御目
標値にリアルタイムＡＡ制御値を転送し、ステップＳ１
０１２でリアルタイムＡＡ制御から絶対位置制御に切換
えて、転送されたデータＥ0 の１％に相当する第１の入
れかえ量（１／１００）Ｅ0 ともとの絶対位置制御目標
値Ｅe の１％に相当する第２の入れかえ量（１／１０
０）Ｅe を算出し（ステップＳ１０１３）、ステップＳ
１０１４で第１と第２の入れかえ量を入れかえて、ステ
ップＳ１０１５で所定時間待機したのち、ステップＳ１
０１３にもどり、入れかえ量を２％にしたものを算出
し、ステップＳ１０１４からステップＳ１０１５にすす
む工程を前記入れかえ量が１００％になるまで繰返す。
【００５８】また、コンピュータから、絶対位置制御で
あるにもかかわらず絶対位置制御に切換える指令または
その逆の指令が送られてきたときは（ステップＳ１００
５ｃ）、ステップＳ１０１６で指令を無効にする信号を
コンピュータに送り、その後は、指令なしの場合（ステ
ップＳ１００５ｄ）と同様に待機状態もしくはポーリン
グ状態となる。
【００５９】図２１は第１のタイマー割込みシーケンス
Ｔ１１０を説明するもので、これは、ステップＳ１１０
１で各圧電素子駆動回路がリアルタイムＡＡ制御状態で
あるか絶対位置制御状態であるかを判別し、リアルタイ
ムＡＡ制御状態であるときはステップＳ１１０２で後述
する第３のタイマー割込みシーケンスＴ１３０によって
作成されたＡＡ検出値データテーブルＦＩＦＯ−２から
ＸＡＡ検出値、ＹＡＡ検出値、ωｚＡＡ検出値を取りこ
み、ステップＳ１１０３で演算処理を行い、その結果を
各圧電素子駆動回路のＤ／Ａコンバータに出力する（ス
テップＳ１１０４）。ステップＳ１１０１で絶対位置制
御状態であると判別されたときは、ステップＳ１１０５
で後述する第２のタイマー割込みシーケンスＴ１２０に
よって作成された現在位置データテーブルＦＩＦＯ−１
からＸ現在位置、Ｙ現在位置、ωｚ現在位置を取りこ
み、ステップＳ１１０６で演算処理を行って、その結果
を各圧電素子駆動回路のＤ／Ａコンバータに出力して割
込みを終了する。
【００６０】図２２は第２のタイマー割込みシーケンス
Ｔ１２０を示すもので、ステップＳ１２０１で現在位置
検出装置の各計測値をリードし、ステップＳ１２０２で
現在位置データテーブルＦＩＦＯ−１を更新して割込み
を終了する。
【００６１】図２３は第３のタイマー割込みシーケンス
Ｔ１３０を示すもので、ステップＳ１３０１でＡＡ検出
値をリードし、ステップＳ１３０２で現在位置データテ
ーブルＦＩＦＯ−２を更新して割込みを終了する。その
他の点は第１実施例と同様であるので説明は省略する。
【００６２】なお、第１および第２実施例の微動ステー
ジは駆動装置に圧電素子を用いたものであるが、パルス
モータ等の他の微駆動装置を用いた場合にも同様に適用
できることは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
【００６４】粗動ステージ上の移動台を移動させる圧電
素子等の駆動手段の制御系を切換えるときに、駆動手段
の駆動力が急激に変化するのを防ぐことができる。その
結果、前記切換えによる駆動手段の短命化を防ぐととも
に、駆動手段と移動台等を接続する接続部分の劣化によ
る位置決め精度の低下や疲労破壊を防ぎ、位置決め精度
が高くしかも耐久性にすぐれた位置決め装置を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体構造を説明する模式図であ
る。
【図２】第１実施例のＹ軸微動ステージのＹ圧電素子の
圧電素子駆動回路を説明する図である。
【図３】第１実施例の開ループ指令値を切換える手順を
示す指令値変更シーケンスを説明するものである。
【図４】第１実施例のＹ圧電素子の駆動電圧の変化を示
すグラフである。
【図５】第１実施例の粗動ステージ機構を示す模式図で
ある。
【図６】第１実施例の粗動ステージ駆動回路を示す説明
図である。
【図７】第１実施例のＺ軸チルトステージを示す模式図
である。
【図８】図７の装置の各Ｚアクチュエータの駆動回路を
説明する説明図である。
【図９】第１実施例の微動ステージ機構と微回動ステー
ジを示す模式図である。
【図１０】第１実施例のコントローラを説明する説明図
である。
【図１１】第１実施例による位置決めシーケンスを示す
シーケンス図である。
【図１２】第１実施例の一変形例によるコントローラを
説明する説明図である。
【図１３】図１２の変形例のローカルバスメインシーケ
ンスを説明するシーケンス図である。
【図１４】図１２の変形例のローカルバスコンピュータ
におけるデータの流れを説明するデータフローチャート
である。
【図１５】図１３のローカルバスメインシーケンスにお
ける第１のタイマー割込みシーケンスを説明するもので
ある。
【図１６】図１３のローカルバスメインシーケンスにお
ける第２のタイマー割込みシーケンスを説明するもので
ある。
【図１７】第２実施例の全体構造を説明する模式図であ
る。
【図１８】第２実施例の微動ステージ機構の制御系を説
明する図である。
【図１９】図１７の装置のピックアップを説明する説明
図である。
【図２０】第２実施例の駆動系切換シーケンスを説明す
るものである。
【図２１】第２実施例の駆動系切換シーケンスの第１の
タイマー割込みシーケンスを説明するものである。
【図２２】第２実施例の駆動系切換シーケンスの第２の
タイマー割込みシーケンスを説明するものである。
【図２３】第２実施例の駆動系切換シーケンスの第３の
タイマー割込みシーケンスを説明するものである。
【図２４】従来例の概念を説明する説明図である。
【図２５】従来例の微動ステージの圧電素子駆動回路を
説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 粗動ステージ機構 １１ Ｙ軸粗動ステージ １２ Ｘ軸粗動ステージ １３ Ｚ軸チルトステージ ２０ 微動ステージ機構 ２１ Ｙ軸微動ステージ ２２ Ｘ軸微動ステージ ２３ 微回動ステージ ３０ ウエハチャック ３０ａ ミラー ４０ 現在位置検出装置 ５０，５１ コントローラ ５０ａ，６００ 主コンピュータ ５１ａ ローカルバスコンピュータ ５０ｂ 粗動ステージ駆動回路 ５０ｃ Ｚ軸チルトステージ駆動回路 ５０ｄ 微動ステージ機構駆動回路 ５０ｅ 微回動ステージ駆動回路 １６０ マスクホルダ １７０ アライメント光学系 １７０ａ ピックアップ ２０１ 圧電素子駆動回路 ２０２ 入力スイッチ ２０３ 開ループ指令ライン ２０４ 閉ループ指令ライン ２０４ａ 差分器 ２０６ Ｄ／Ａコンバータ ２０７ 出力スイッチ ２０８ 開ループ駆動ライン ２０９ 閉ループ駆動ライン ２１０ Ｙ圧電素子 ２１０ｂ Ａ／Ｄコンバータ ２１１ 第１の分岐ライン ２１２ 第２の分岐ライン ３１０ Ｘ圧電素子 ４１０ ωｚ圧電素子 ５０９ 主バス ５１０ ローカルバス ５１１ａ 逐次指令値テーブル ５１１ｂ 最終指令値テーブル ６０１，６０２ 切換スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５ Ｅ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ // Ｂ２３Ｑ 15/24 Ｂ２３Ｑ 1/14 Ｚ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粗動ステージ上の移動台を微小量だけ移
    動させる駆動手段を一対の切換え自在な制御系によって
    交互に制御する位置決め方法であって、前記一対の制御
    系を切換えるときに両者の制御量を一時的に等しくする
    ことを特徴とする位置決め方法。
  2. 【請求項２】 制御系を切換える前に一方の制御系に他
    方の制御系の制御量を導入することを特徴とする請求項
    １記載の位置決め方法。
  3. 【請求項３】 制御系を切り換えた後に一方の制御系の
    制御量を所定量ずつあるいは所定の比率で所定の値まで
    変化させるシーケンスを有することを特徴とする請求項
    ２記載の位置決め方法。
  4. 【請求項４】 一方の制御系が予め設定された指令値に
    基づいて駆動手段を制御するように構成され、他方の制
    御系が逐次更新される目標位置と移動台の現在位置の差
    に基づいて前記駆動手段を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載
    の位置決め方法。
  5. 【請求項５】 一方の制御系が移動台と他の物体の間に
    検出された位置ずれに基づいて駆動手段を制御するよう
    に構成され、他方の制御系が逐次更新される目標位置と
    前記移動台の現在位置の差または予め設定された指令値
    に基づいて前記駆動手段を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載
    の位置決め方法。
  6. 【請求項６】 駆動手段が圧電素子を有することを特徴
    とする請求項１ないし５いずれか１項記載の位置決め方
    法。
  7. 【請求項７】 駆動手段がパルスモータを有することを
    特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の位置決
    め方法。
  8. 【請求項８】 粗動ステージ上の移動台を微小量だけ移
    動させる駆動手段と、該駆動手段を交互に制御する一対
    の切換え自在な制御系と、該一対の制御系のうちの一方
    の制御量を他方に導入する分岐手段を有する位置決め装
    置。
  9. 【請求項９】 一方の制御系が予め設定された指令値に
    基づいて駆動手段を制御するように構成され、他方の制
    御系が逐次更新される目標位置と移動台の現在位置の差
    に基づいて前記駆動手段を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする請求項８記載の位置決め装置。
  10. 【請求項１０】 駆動手段が圧電素子を有することを特
    徴とする請求項８または９記載の位置決め装置。
  11. 【請求項１１】 駆動手段がパルスモータを有すること
    を特徴とする請求項８または９記載の位置決め装置。
  12. 【請求項１２】 請求項８ないし１１いずれか１項記載
    の位置決め装置と、これによって位置決めされた被露光
    物を露光する露光手段を有する露光装置。
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