JPH08248157A - ステージ装置 - Google Patents
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- JPH08248157A JPH08248157A JP7047175A JP4717595A JPH08248157A JP H08248157 A JPH08248157 A JP H08248157A JP 7047175 A JP7047175 A JP 7047175A JP 4717595 A JP4717595 A JP 4717595A JP H08248157 A JPH08248157 A JP H08248157A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 可動部の振動量を減少させると共に、位置決
めまでの時間を短縮し、且つその可動部の駆動機構に対
する負荷を大きくしない。 【構成】 試料台１を回転モータ７Ｘ及び送りねじ６Ｘ
を介してＸ方向に駆動し、レーザ干渉計８Ｘにより計測
される試料台１のＸ座標ＸM から目標座標Ｘi を差し引
いて得られる位置偏差ΔＸi に応じて、ダンピング係数
変更手段２６において可変のダンピング係数ＫV を生成
する。可変ゲイン増幅手段２７で、Ｘ座標ＸM の微分で
ある速度ＶＸM に、そのダンピング係数ＫV を逆符号に
した値を乗じて得られるダンピング力ＤＦＸに対応する
駆動信号を生成し、この駆動信号をパワー増幅器３１を
介してリニアモータ３Ｘ，４Ｘのコイルに供給し、リニ
アモータ３Ｘ，４Ｘで可変のダンピング力を発生させ
る。
めまでの時間を短縮し、且つその可動部の駆動機構に対
する負荷を大きくしない。 【構成】 試料台１を回転モータ７Ｘ及び送りねじ６Ｘ
を介してＸ方向に駆動し、レーザ干渉計８Ｘにより計測
される試料台１のＸ座標ＸM から目標座標Ｘi を差し引
いて得られる位置偏差ΔＸi に応じて、ダンピング係数
変更手段２６において可変のダンピング係数ＫV を生成
する。可変ゲイン増幅手段２７で、Ｘ座標ＸM の微分で
ある速度ＶＸM に、そのダンピング係数ＫV を逆符号に
した値を乗じて得られるダンピング力ＤＦＸに対応する
駆動信号を生成し、この駆動信号をパワー増幅器３１を
介してリニアモータ３Ｘ，４Ｘのコイルに供給し、リニ
アモータ３Ｘ，４Ｘで可変のダンピング力を発生させ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動機構とは別に制振
機構を備えたステージ装置に関し、例えば半導体素子等
を製造するための露光装置、又は精密な工作機械等で高
精度に位置決めを行うために使用して好適なものであ
る。
機構を備えたステージ装置に関し、例えば半導体素子等
を製造するための露光装置、又は精密な工作機械等で高
精度に位置決めを行うために使用して好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等を製造す
る際に使用される露光装置、レーザ光を使用した精密計
測機、又は精密工作機械等で高精度に位置決めを行うた
めに使用されるステージ装置には、近年益々高精度且つ
高速な位置決め動作が要求されている。この種のステー
ジ装置では、一般的にテーブルを含む被加工物（ウエハ
等）の支持機構と、テーブルの駆動機構とから独自の振
動系が形成され、テーブル停止時（減速時）に発生する
所謂ハンチング等の振動により位置決め完了までの時間
が長くなり、且つ位置決め精度が低下するため、その振
動系の動特性の改善が望まれている。
る際に使用される露光装置、レーザ光を使用した精密計
測機、又は精密工作機械等で高精度に位置決めを行うた
めに使用されるステージ装置には、近年益々高精度且つ
高速な位置決め動作が要求されている。この種のステー
ジ装置では、一般的にテーブルを含む被加工物（ウエハ
等）の支持機構と、テーブルの駆動機構とから独自の振
動系が形成され、テーブル停止時（減速時）に発生する
所謂ハンチング等の振動により位置決め完了までの時間
が長くなり、且つ位置決め精度が低下するため、その振
動系の動特性の改善が望まれている。
【０００３】このため、例えば特開平４−１８１１９８
号公報に示すように、テーブルの駆動機構とは別にテー
ブルの移動方向に沿ってリニアモータ等のダンピング機
構を設け、テーブルの停止時又は減速時にはそのダンピ
ング機構を動作させてその駆動機構による振動を抑制す
るようにしたステージ装置が提案されている。従来のダ
ンピング機構は、目標位置とテーブルの実際の（計測さ
れる）位置との位置偏差の絶対値が所定の許容範囲内に
入った後、そのテーブルの移動方向に対して逆方向に、
且つその移動速度の絶対値に所定のダンピング係数を乗
じて得られる抵抗力（ダンピング力）をそのテーブルに
与えていた。
号公報に示すように、テーブルの駆動機構とは別にテー
ブルの移動方向に沿ってリニアモータ等のダンピング機
構を設け、テーブルの停止時又は減速時にはそのダンピ
ング機構を動作させてその駆動機構による振動を抑制す
るようにしたステージ装置が提案されている。従来のダ
ンピング機構は、目標位置とテーブルの実際の（計測さ
れる）位置との位置偏差の絶対値が所定の許容範囲内に
入った後、そのテーブルの移動方向に対して逆方向に、
且つその移動速度の絶対値に所定のダンピング係数を乗
じて得られる抵抗力（ダンピング力）をそのテーブルに
与えていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、テーブルの振動量を減少させるためには、そ
のダンピング機構におけるダンピング係数を高くする必
要がある。しかしながら、単にダンピング係数を高くす
ると、テーブルに対する抵抗力が大きくなるため、位置
決めまでの時間が長くなり、且つテーブルの駆動機構の
駆動電力が大きくなるという不都合がある。
において、テーブルの振動量を減少させるためには、そ
のダンピング機構におけるダンピング係数を高くする必
要がある。しかしながら、単にダンピング係数を高くす
ると、テーブルに対する抵抗力が大きくなるため、位置
決めまでの時間が長くなり、且つテーブルの駆動機構の
駆動電力が大きくなるという不都合がある。
【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、テーブル等の可
動部の振動量を減少することができると共に、位置決め
までの時間が短縮でき、且つその可動部の駆動機構に対
する負荷が大きくならないステージ装置を提供すること
を目的とする。
動部の振動量を減少することができると共に、位置決め
までの時間が短縮でき、且つその可動部の駆動機構に対
する負荷が大きくならないステージ装置を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【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２に示すように、ベース（５Ｘ）と、こ
のベースに対して移動自在に載置された可動部（１）
と、この可動部をベース（５Ｘ）に対して移動する駆動
手段（６Ｘ，７Ｘ）と、そのベースに対する可動部
（１）の位置を検出する位置検出手段（８Ｘ，９Ｘ）
と、を備え、この位置検出手段の検出結果に基づいてそ
の駆動手段を介して可動部（１）の位置を制御するステ
ージ装置において、可動部（１）のベース（５Ｘ）上で
の目標位置と可動部（１）の位置との偏差（ΔＸi)を求
める偏差検出手段（２３）と、可動部（１）のベース
（５Ｘ）に対する相対移動を妨げるダンピング手段（３
Ｘ，４Ｘ）と、偏差検出手段（２３）で検出される偏差
に応じてダンピング手段（３Ｘ，４Ｘ）におけるダンピ
ング係数（可動部（１）の移動速度に対する減衰力の
比）を制御するダンピング係数制御手段（２６）と、を
有するものである。
置は、例えば図２に示すように、ベース（５Ｘ）と、こ
のベースに対して移動自在に載置された可動部（１）
と、この可動部をベース（５Ｘ）に対して移動する駆動
手段（６Ｘ，７Ｘ）と、そのベースに対する可動部
（１）の位置を検出する位置検出手段（８Ｘ，９Ｘ）
と、を備え、この位置検出手段の検出結果に基づいてそ
の駆動手段を介して可動部（１）の位置を制御するステ
ージ装置において、可動部（１）のベース（５Ｘ）上で
の目標位置と可動部（１）の位置との偏差（ΔＸi)を求
める偏差検出手段（２３）と、可動部（１）のベース
（５Ｘ）に対する相対移動を妨げるダンピング手段（３
Ｘ，４Ｘ）と、偏差検出手段（２３）で検出される偏差
に応じてダンピング手段（３Ｘ，４Ｘ）におけるダンピ
ング係数（可動部（１）の移動速度に対する減衰力の
比）を制御するダンピング係数制御手段（２６）と、を
有するものである。
【０００７】この場合、そのダンピング手段の一例は、
リニアモータである。また、そのダンピング係数制御手
段制は、偏差検出手段（２３）で検出される偏差の絶対
値が大きい程そのダンピング係数を小さくすることが望
ましい。
リニアモータである。また、そのダンピング係数制御手
段制は、偏差検出手段（２３）で検出される偏差の絶対
値が大きい程そのダンピング係数を小さくすることが望
ましい。
【０００８】
【作用】斯かる本発明によれば、可動部（１）の移動速
度に対するダンピング手段（３Ｘ，４Ｘ）によるダンピ
ング力（減衰力）の比であるダンピング係数は、可動部
（１）の目標位置に対する実際の位置の偏差の程度に応
じて連続的、又は段階的等に切り換えられる。従って、
例えばその偏差の絶対値が或る程度より大きい範囲では
そのダンピング力を発生せず（ダンピング係数は０）、
その偏差が或る程度以下になったときに中程度のダンピ
ング力を発生させ、更にその偏差が小さくなった目標位
置の近傍では大きなダンピング力を発生させることによ
り、駆動手段（３Ｘ，４Ｘ）に対する負荷を大きくする
ことなく位置決めまでの時間が短縮され、結果として可
動部（１）の振動量が少なくなる。
度に対するダンピング手段（３Ｘ，４Ｘ）によるダンピ
ング力（減衰力）の比であるダンピング係数は、可動部
（１）の目標位置に対する実際の位置の偏差の程度に応
じて連続的、又は段階的等に切り換えられる。従って、
例えばその偏差の絶対値が或る程度より大きい範囲では
そのダンピング力を発生せず（ダンピング係数は０）、
その偏差が或る程度以下になったときに中程度のダンピ
ング力を発生させ、更にその偏差が小さくなった目標位
置の近傍では大きなダンピング力を発生させることによ
り、駆動手段（３Ｘ，４Ｘ）に対する負荷を大きくする
ことなく位置決めまでの時間が短縮され、結果として可
動部（１）の振動量が少なくなる。
【０００９】また、そのダンピング手段が、リニアモー
タである場合、非接触且つ高い応答速度で可動部（１）
の振動が減衰される。また、そのダンピング係数制御手
段制が、偏差検出手段（２３）で検出される偏差の絶対
値が大きい程そのダンピング係数を小さくする場合に
は、可動部（１）の位置が目標位置に円滑に収束する。
タである場合、非接触且つ高い応答速度で可動部（１）
の振動が減衰される。また、そのダンピング係数制御手
段制が、偏差検出手段（２３）で検出される偏差の絶対
値が大きい程そのダンピング係数を小さくする場合に
は、可動部（１）の位置が目標位置に円滑に収束する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明によるステージ装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。本例は、レチクルのパ
ターンの投影光学系を介した縮小像をウエハの各ショッ
ト領域に露光するステッパー等の投影露光装置のウエハ
ステージに本発明を適用したものである。
につき図面を参照して説明する。本例は、レチクルのパ
ターンの投影光学系を介した縮小像をウエハの各ショッ
ト領域に露光するステッパー等の投影露光装置のウエハ
ステージに本発明を適用したものである。
【００１１】図１は、本例のウエハステージを示し、こ
の図１において、可動部としての試料台１上に露光対象
のフォトレジストが塗布されたウエハが載置される。試
料台１は水平面内で移動自在に支持されており、その水
平面内の直交座標系をＸ軸、及びＹ軸とする。この場
合、試料台１は、Ｘステージベース５Ｘ上のガイド機構
（エアーベアリング等）２Ｘに沿ってＸ方向に移動自在
に支持され、Ｘステージベース５Ｘに固定された回転モ
ータ７Ｘと試料台１とがＸ方向に延びた送りねじ６Ｘに
よって連結され、回転モータ７Ｘにより送りねじ６Ｘを
回動することにより、試料台１がＸ方向に前後に移動す
るようになっている。本例では、試料台１の底面に可動
子４Ｘが固定され、その可動子４Ｘに対向するようにＸ
ステージベース５Ｘ上に固定子３Ｘが固定され、これら
固定子３Ｘ及び可動子４Ｘより、Ｘ軸用のダンピング手
段としてのリニアモータ（以下、「リニアモータ３Ｘ，
４Ｘ」という）が構成されている。
の図１において、可動部としての試料台１上に露光対象
のフォトレジストが塗布されたウエハが載置される。試
料台１は水平面内で移動自在に支持されており、その水
平面内の直交座標系をＸ軸、及びＹ軸とする。この場
合、試料台１は、Ｘステージベース５Ｘ上のガイド機構
（エアーベアリング等）２Ｘに沿ってＸ方向に移動自在
に支持され、Ｘステージベース５Ｘに固定された回転モ
ータ７Ｘと試料台１とがＸ方向に延びた送りねじ６Ｘに
よって連結され、回転モータ７Ｘにより送りねじ６Ｘを
回動することにより、試料台１がＸ方向に前後に移動す
るようになっている。本例では、試料台１の底面に可動
子４Ｘが固定され、その可動子４Ｘに対向するようにＸ
ステージベース５Ｘ上に固定子３Ｘが固定され、これら
固定子３Ｘ及び可動子４Ｘより、Ｘ軸用のダンピング手
段としてのリニアモータ（以下、「リニアモータ３Ｘ，
４Ｘ」という）が構成されている。
【００１２】また、Ｘステージベース５Ｘは、Ｙステー
ジベース５Ｙ上のガイド機構（エアーベアリング等）２
Ｙに沿ってＹ方向に移動自在に支持され、Ｙステージベ
ース５Ｙに固定された回転モータ７ＹとＸステージベー
ス５ＸとがＹ方向に延びた送りねじ６Ｙによって連結さ
れ、回転モータ７Ｙにより送りねじ６Ｙを回動すること
により、Ｘステージベース５ＸがＹ方向に前後に移動す
るようになっている。そして、Ｘステージベース５Ｘの
底面に固定された可動子４ＹとＹステージベース５Ｙ上
に固定された固定子３Ｙとより、Ｙ軸用のダンピング手
段としてのリニアモータ（以下、「リニアモータ３Ｙ，
４Ｙ」という）が構成されている。
ジベース５Ｙ上のガイド機構（エアーベアリング等）２
Ｙに沿ってＹ方向に移動自在に支持され、Ｙステージベ
ース５Ｙに固定された回転モータ７ＹとＸステージベー
ス５ＸとがＹ方向に延びた送りねじ６Ｙによって連結さ
れ、回転モータ７Ｙにより送りねじ６Ｙを回動すること
により、Ｘステージベース５ＸがＹ方向に前後に移動す
るようになっている。そして、Ｘステージベース５Ｘの
底面に固定された可動子４ＹとＹステージベース５Ｙ上
に固定された固定子３Ｙとより、Ｙ軸用のダンピング手
段としてのリニアモータ（以下、「リニアモータ３Ｙ，
４Ｙ」という）が構成されている。
【００１３】また、試料台１の上面にＸ軸にほぼ垂直な
反射面を有する移動鏡９Ｘ、及びＹ軸にほぼ垂直な反射
面を有する移動鏡９Ｙが固定され、移動鏡９Ｘ及び９Ｙ
に対向するようにそれぞれＹステージベース５Ｙが載置
される定盤（不図示）上にＸ軸用のレーザ干渉計８Ｘ、
及びＹ軸用のレーザ干渉計８Ｙが固定されている。この
場合、移動鏡９Ｘ及びレーザ干渉計８Ｘにより試料台１
のＸ方向の位置（Ｘ座標）が常時例えば０．０１μｍ程
度の分解能で検出され、移動鏡９Ｙ及びレーザ干渉計８
Ｙにより試料台１のＹ座標が常時例えば０．０１μｍ程
度の分解能で検出されており、これらの計測値に基づい
て不図示のステージ制御系が回転モータ７Ｘ及び７Ｙの
動作を駆動することにより、試料台１のＸ方向及びＹ方
向への位置決めが行われる。更に、本例では試料台１の
位置決め時の振動を抑制するためにダンピング手段とし
てのリニアモータ３Ｘ，４Ｘ及びリニアモータ３Ｙ，４
Ｙが使用される。以下ではＸ方向の動作を取り上げて、
本例のダンピング手段の構成及び動作につき説明する。
反射面を有する移動鏡９Ｘ、及びＹ軸にほぼ垂直な反射
面を有する移動鏡９Ｙが固定され、移動鏡９Ｘ及び９Ｙ
に対向するようにそれぞれＹステージベース５Ｙが載置
される定盤（不図示）上にＸ軸用のレーザ干渉計８Ｘ、
及びＹ軸用のレーザ干渉計８Ｙが固定されている。この
場合、移動鏡９Ｘ及びレーザ干渉計８Ｘにより試料台１
のＸ方向の位置（Ｘ座標）が常時例えば０．０１μｍ程
度の分解能で検出され、移動鏡９Ｙ及びレーザ干渉計８
Ｙにより試料台１のＹ座標が常時例えば０．０１μｍ程
度の分解能で検出されており、これらの計測値に基づい
て不図示のステージ制御系が回転モータ７Ｘ及び７Ｙの
動作を駆動することにより、試料台１のＸ方向及びＹ方
向への位置決めが行われる。更に、本例では試料台１の
位置決め時の振動を抑制するためにダンピング手段とし
てのリニアモータ３Ｘ，４Ｘ及びリニアモータ３Ｙ，４
Ｙが使用される。以下ではＸ方向の動作を取り上げて、
本例のダンピング手段の構成及び動作につき説明する。
【００１４】図２は、図１中で試料台１をＸ方向に駆動
するためのステージ機構の側面図、及びその制御系の構
成図であり、この図２のステージ機構では図１の手前側
のガイド部２Ｘが切り欠いてある。図２において、リニ
アモータ３Ｘ，４Ｘの固定子３Ｘは所定のカバー内にコ
イル３Ｘを装着して構成され、可動子４Ｘは、試料台１
の底面に固定された平板状のバックヨーク１０の底面に
Ｘ方向に所定ピッチで極性が順次反転するように複数の
磁石１１を固定して構成されている。即ち、本例のリニ
アモータ３Ｘ，４Ｘはムービング・マグネット型であ
り、可動子４Ｘの構成が簡略であるため、故障発生の確
率が低く、且つメンテナンスが容易となっている。但
し、可動子側をコイルとしたムービング・コイル型のリ
ニアモータを使用してもよい。
するためのステージ機構の側面図、及びその制御系の構
成図であり、この図２のステージ機構では図１の手前側
のガイド部２Ｘが切り欠いてある。図２において、リニ
アモータ３Ｘ，４Ｘの固定子３Ｘは所定のカバー内にコ
イル３Ｘを装着して構成され、可動子４Ｘは、試料台１
の底面に固定された平板状のバックヨーク１０の底面に
Ｘ方向に所定ピッチで極性が順次反転するように複数の
磁石１１を固定して構成されている。即ち、本例のリニ
アモータ３Ｘ，４Ｘはムービング・マグネット型であ
り、可動子４Ｘの構成が簡略であるため、故障発生の確
率が低く、且つメンテナンスが容易となっている。但
し、可動子側をコイルとしたムービング・コイル型のリ
ニアモータを使用してもよい。
【００１５】次に、本例のコンピュータよりなるステー
ジ制御系２１において、外部のＸ軸用のレーザ干渉計８
Ｘで計測される試料台１のＸ座標ＰＸが微分手段２２の
入力部、及び減算手段２３の減算側入力部に供給されて
いる。微分手段２２は、供給されたＸ座標ＸM を時間で
微分して、試料台１のＸ方向の速度ＶＸM を算出し、こ
の速度ＶＸM を可変ゲイン増幅手段２７の入力部、及び
減算手段２８の減算側入力部に供給する。なお、ステー
ジ制御系２１中の微分手段２２等は、コンピュータのソ
フトウェア上で実行される機能であるため、その微分演
算は実際には例えば、差分演算と、これにより得られた
差分値をサンプリング周期で除算する除算演算とから実
行される。
ジ制御系２１において、外部のＸ軸用のレーザ干渉計８
Ｘで計測される試料台１のＸ座標ＰＸが微分手段２２の
入力部、及び減算手段２３の減算側入力部に供給されて
いる。微分手段２２は、供給されたＸ座標ＸM を時間で
微分して、試料台１のＸ方向の速度ＶＸM を算出し、こ
の速度ＶＸM を可変ゲイン増幅手段２７の入力部、及び
減算手段２８の減算側入力部に供給する。なお、ステー
ジ制御系２１中の微分手段２２等は、コンピュータのソ
フトウェア上で実行される機能であるため、その微分演
算は実際には例えば、差分演算と、これにより得られた
差分値をサンプリング周期で除算する除算演算とから実
行される。
【００１６】一方、減算手段２３の加算側入力部には目
標位置設定手段２４から試料台１のＸ方向の位置決めの
目標座標Ｘi が供給され、減算手段２３では目標座標Ｘ
i から試料台１の現在のＸ座標ＸM を差し引いて位置偏
差ΔＸi(＝Ｘi −ＸM)を求め、この位置偏差ΔＸi を位
置ゲイン手段２５の入力部、及びダンピング係数変更手
段２６の入力部に供給する。位置ゲイン手段２５では、
位置偏差ΔＸi に各位置偏差に応じた速度を算出するた
めの係数ＫP を乗じて目標駆動速度ＶＸi を求め、この
目標駆動速度ＶＸi を減算手段２８の加算側入力部に供
給する。減算手段２８では、目標駆動速度ＶＸi から試
料台１の計測された速度ＶＸM を差し引いてＸ方向の速
度偏差ΔＶＸi を求め、この速度偏差ΔＶＸi をフィル
タ手段２９に供給する。フィルタ手段２９は、例えばロ
ーパスフィルタ回路として動作し、供給された速度偏差
ΔＶＸi の低周波成分に対応する駆動速度信号を生成
し、この駆動速度信号をステージ制御系２１の外部のパ
ワー増幅器３０に供給する。パワー増幅器３０は、現在
の駆動電力に供給された駆動速度信号に応じた駆動電力
を加算して得られる駆動電力を回転モータ７Ｘに供給
し、回転モータ７Ｘは、目標駆動速度ＶＸi で試料台１
がＸ方向に移動するように送りねじ６Ｘを回動させる。
標位置設定手段２４から試料台１のＸ方向の位置決めの
目標座標Ｘi が供給され、減算手段２３では目標座標Ｘ
i から試料台１の現在のＸ座標ＸM を差し引いて位置偏
差ΔＸi(＝Ｘi −ＸM)を求め、この位置偏差ΔＸi を位
置ゲイン手段２５の入力部、及びダンピング係数変更手
段２６の入力部に供給する。位置ゲイン手段２５では、
位置偏差ΔＸi に各位置偏差に応じた速度を算出するた
めの係数ＫP を乗じて目標駆動速度ＶＸi を求め、この
目標駆動速度ＶＸi を減算手段２８の加算側入力部に供
給する。減算手段２８では、目標駆動速度ＶＸi から試
料台１の計測された速度ＶＸM を差し引いてＸ方向の速
度偏差ΔＶＸi を求め、この速度偏差ΔＶＸi をフィル
タ手段２９に供給する。フィルタ手段２９は、例えばロ
ーパスフィルタ回路として動作し、供給された速度偏差
ΔＶＸi の低周波成分に対応する駆動速度信号を生成
し、この駆動速度信号をステージ制御系２１の外部のパ
ワー増幅器３０に供給する。パワー増幅器３０は、現在
の駆動電力に供給された駆動速度信号に応じた駆動電力
を加算して得られる駆動電力を回転モータ７Ｘに供給
し、回転モータ７Ｘは、目標駆動速度ＶＸi で試料台１
がＸ方向に移動するように送りねじ６Ｘを回動させる。
【００１７】また、ダンピング係数変更手段２６では、
供給された位置偏差ΔＸi の絶対値に対応する正の値の
ダンピング係数ＫV ［力／速度］を求め、このダンピン
グ係数ＫV を可変ゲイン増幅手段２７のゲイン指示部に
供給する。可変ゲイン増幅手段２７では、供給される試
料台１のＸ方向への速度ＶＸM に、供給されるダンピン
グ係数ＫV の符号を反転した値を乗じてＸ方向へのダン
ピング力（減衰力）ＤＦＸを求め、このダンピング力Ｄ
ＦＸに対応した駆動信号をステージ制御系２１の外部の
パワー増幅器３１に供給する。パワー増幅器３１は、リ
ニアモータの可動子４Ｘが固定子３Ｘに対してＸ方向に
そのダンピング力ＤＦＸと等しい推力で付勢されるよう
に、固定子３Ｘに対して駆動電流を供給する。これによ
り、試料台１には、回転モータ７Ｘによる試料台１をＸ
方向に目標駆動速度ＶＸi で駆動するための力と、その
試料台１の実際の速度ＶＸM に応じたＸ方向へのダンピ
ング力ＤＦＸとが同時に作用する。
供給された位置偏差ΔＸi の絶対値に対応する正の値の
ダンピング係数ＫV ［力／速度］を求め、このダンピン
グ係数ＫV を可変ゲイン増幅手段２７のゲイン指示部に
供給する。可変ゲイン増幅手段２７では、供給される試
料台１のＸ方向への速度ＶＸM に、供給されるダンピン
グ係数ＫV の符号を反転した値を乗じてＸ方向へのダン
ピング力（減衰力）ＤＦＸを求め、このダンピング力Ｄ
ＦＸに対応した駆動信号をステージ制御系２１の外部の
パワー増幅器３１に供給する。パワー増幅器３１は、リ
ニアモータの可動子４Ｘが固定子３Ｘに対してＸ方向に
そのダンピング力ＤＦＸと等しい推力で付勢されるよう
に、固定子３Ｘに対して駆動電流を供給する。これによ
り、試料台１には、回転モータ７Ｘによる試料台１をＸ
方向に目標駆動速度ＶＸi で駆動するための力と、その
試料台１の実際の速度ＶＸM に応じたＸ方向へのダンピ
ング力ＤＦＸとが同時に作用する。
【００１８】この場合、ダンピング力ＤＦＸは、次式で
表される。 ＤＦＸ＝−ＫV・ＶＸM （１） 即ち、ダンピング力ＤＦＸは、試料台１のＸ方向への実
際の移動方向と逆方向に作用する力であり、これにより
試料台１の振動が抑制される。また、そのダンピング力
係数ＫV は本例では、試料台１の目標位置に対する位置
偏差ΔＸi の大きさに応じて３段階に設定されている。
表される。 ＤＦＸ＝−ＫV・ＶＸM （１） 即ち、ダンピング力ＤＦＸは、試料台１のＸ方向への実
際の移動方向と逆方向に作用する力であり、これにより
試料台１の振動が抑制される。また、そのダンピング力
係数ＫV は本例では、試料台１の目標位置に対する位置
偏差ΔＸi の大きさに応じて３段階に設定されている。
【００１９】図３（ａ）は、本例の位置偏差ΔＸi の大
きさ（絶対値）に対するダンピング係数ＫV の関係を示
し、この図３（ａ）において、０≦ΔＸi ＜Δ1 の領域
ではダンピング係数ＫV の値はＫV2であり、Δ1 ≦ΔＸ
i ＜Δ2 の領域ではダンピング係数ＫV の値はＫV1（Ｋ
V1＜ＫV2）であり、Δ2 ＜ΔＸi の領域ではダンピング
係数ＫV の値は０となっている。即ち、位置偏差ΔＸi
が大きくなるにつれて、ダンピング係数ＫV の値は段階
的に小さくなり、位置偏差ΔＸi がΔ2 を超えた領域で
はダンピング係数ＫV の値は０となっている。
きさ（絶対値）に対するダンピング係数ＫV の関係を示
し、この図３（ａ）において、０≦ΔＸi ＜Δ1 の領域
ではダンピング係数ＫV の値はＫV2であり、Δ1 ≦ΔＸ
i ＜Δ2 の領域ではダンピング係数ＫV の値はＫV1（Ｋ
V1＜ＫV2）であり、Δ2 ＜ΔＸi の領域ではダンピング
係数ＫV の値は０となっている。即ち、位置偏差ΔＸi
が大きくなるにつれて、ダンピング係数ＫV の値は段階
的に小さくなり、位置偏差ΔＸi がΔ2 を超えた領域で
はダンピング係数ＫV の値は０となっている。
【００２０】従って、仮に試料台１のＸ方向への速度Ｖ
ＸM が一定であるとすると、図２においてリニアモータ
３Ｘ，４Ｘから試料台１に作用するダンピング力ＤＦＸ
は、（１）式より位置偏差ΔＸi の絶対値が大きくなる
につれて段階的に小さくなり、位置偏差ΔＸi の絶対値
がΔ2 を超えた領域では０となる。ダンピング力ＤＦＸ
がこのように位置偏差ΔＸi の絶対値によって変化する
場合には、試料台１をＸ方向で目標座標Ｘi に位置決め
する際に、その位置偏差ΔＸi は図４（ｃ）に示すよう
に、極めて円滑に且つ短時間で０に収束する。
ＸM が一定であるとすると、図２においてリニアモータ
３Ｘ，４Ｘから試料台１に作用するダンピング力ＤＦＸ
は、（１）式より位置偏差ΔＸi の絶対値が大きくなる
につれて段階的に小さくなり、位置偏差ΔＸi の絶対値
がΔ2 を超えた領域では０となる。ダンピング力ＤＦＸ
がこのように位置偏差ΔＸi の絶対値によって変化する
場合には、試料台１をＸ方向で目標座標Ｘi に位置決め
する際に、その位置偏差ΔＸi は図４（ｃ）に示すよう
に、極めて円滑に且つ短時間で０に収束する。
【００２１】これに対して、従来のように例えば位置偏
差ΔＸi の絶対値が所定値以下である範囲内でダンピン
グ係数を一定とした制御方式では、例えばそのダンピン
グ係数の値が小さいときには、図４（ａ）に示すように
その位置偏差ΔＸi は振動してなかなか０に収束しな
い。逆にそのダンピング係数を大きくすると、回転モー
タによる駆動力に対してリニアモータによるダンピング
力がかなり大きな抵抗力となるため、図４（ｂ）に示す
ように、振動は起こらないがその位置偏差ΔＸiはなか
なか小さくならない。
差ΔＸi の絶対値が所定値以下である範囲内でダンピン
グ係数を一定とした制御方式では、例えばそのダンピン
グ係数の値が小さいときには、図４（ａ）に示すように
その位置偏差ΔＸi は振動してなかなか０に収束しな
い。逆にそのダンピング係数を大きくすると、回転モー
タによる駆動力に対してリニアモータによるダンピング
力がかなり大きな抵抗力となるため、図４（ｂ）に示す
ように、振動は起こらないがその位置偏差ΔＸiはなか
なか小さくならない。
【００２２】上述のように本例によれば、位置偏差ΔＸ
i の絶対値に応じてダンピング係数ＫV の値を３段階で
切り換えているため、試料台１の目標位置の近傍での振
動を抑制して、その目標位置への位置決めを高速に行う
ことができる。また、ダンピング力は目標位置の近傍で
のみ大きくなるため、回転モータ７Ｘに対する負荷も大
きくならない。
i の絶対値に応じてダンピング係数ＫV の値を３段階で
切り換えているため、試料台１の目標位置の近傍での振
動を抑制して、その目標位置への位置決めを高速に行う
ことができる。また、ダンピング力は目標位置の近傍で
のみ大きくなるため、回転モータ７Ｘに対する負荷も大
きくならない。
【００２３】なお、ダンピング係数ＫV の値を例えば４
段階以上で切り換えてもよい。更に、図３（ｂ）に示す
ように、位置偏差ΔＸi の絶対値にほぼ比例してダンピ
ング係数ＫV が連続的に減少するようにしてもよい。即
ち、図３（ｂ）の例では位置偏差ΔＸi の絶対値が０か
らΔ3 に変化する間にダンピング係数ＫV の値はＫV3か
ら０に変化している。このようにダンピング係数ＫV の
値を連続的に変化させることにより、試料台１の目標位
置への位置決めをより円滑に、且つ高速に行うことがで
きる。また、上述実施例ではダンピング係数ＫV の値は
位置偏差ΔＸiの絶対値に対応して定められているが、
ステージの機構によっては位置偏差ΔＸ i の符号によっ
てダンピング係数ＫV の切り換えの状態を変えてもよ
い。
段階以上で切り換えてもよい。更に、図３（ｂ）に示す
ように、位置偏差ΔＸi の絶対値にほぼ比例してダンピ
ング係数ＫV が連続的に減少するようにしてもよい。即
ち、図３（ｂ）の例では位置偏差ΔＸi の絶対値が０か
らΔ3 に変化する間にダンピング係数ＫV の値はＫV3か
ら０に変化している。このようにダンピング係数ＫV の
値を連続的に変化させることにより、試料台１の目標位
置への位置決めをより円滑に、且つ高速に行うことがで
きる。また、上述実施例ではダンピング係数ＫV の値は
位置偏差ΔＸiの絶対値に対応して定められているが、
ステージの機構によっては位置偏差ΔＸ i の符号によっ
てダンピング係数ＫV の切り換えの状態を変えてもよ
い。
【００２４】また、上述実施例では、回転モータ７Ｘ及
び送りねじ６Ｘよりなる駆動手段に対するダンピング手
段としてリニアモータが使用されているが、例えば駆動
手段として推力の大きなリニアモータを使用し、ダンピ
ング手段として推力の小さなリニアモータを使用しても
よい。更に、上述実施例ではダンピング手段としてリニ
アモータが使用されているが、それ以外に例えば非接触
式の電磁式アクチュエータ等も使用できる。
び送りねじ６Ｘよりなる駆動手段に対するダンピング手
段としてリニアモータが使用されているが、例えば駆動
手段として推力の大きなリニアモータを使用し、ダンピ
ング手段として推力の小さなリニアモータを使用しても
よい。更に、上述実施例ではダンピング手段としてリニ
アモータが使用されているが、それ以外に例えば非接触
式の電磁式アクチュエータ等も使用できる。
【００２５】また、本発明は投影露光装置のウエハステ
ージのみならず、投影露光装置のレチクルステージや、
精密工作機械のステージ等にも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。
ージのみならず、投影露光装置のレチクルステージや、
精密工作機械のステージ等にも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。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、可動部の目標位置から
の偏差に応じてダンピング係数を制御しているため、例
えばその偏差の絶対値が大きくなるにつれて、次第にダ
ンピング係数が段階的に小さくなるようにすることによ
り、その可動部の振動量を減少させて、位置決めまでの
時間を短縮できる利点がある。しかも、その偏差が大き
い範囲ではダンピング力（減衰力）は小さいため、駆動
手段に対する負荷が大きくならず、電力が節約できる利
点もある。
の偏差に応じてダンピング係数を制御しているため、例
えばその偏差の絶対値が大きくなるにつれて、次第にダ
ンピング係数が段階的に小さくなるようにすることによ
り、その可動部の振動量を減少させて、位置決めまでの
時間を短縮できる利点がある。しかも、その偏差が大き
い範囲ではダンピング力（減衰力）は小さいため、駆動
手段に対する負荷が大きくならず、電力が節約できる利
点もある。
【００２７】また、ダンピング手段が、リニアモータで
ある場合には、非接触方式で且つ高い応答速度でその可
動部に対するダンピング力を発生できる利点がある。ま
た、ダンピング係数制御手段が、偏差検出手段で検出さ
れる偏差の絶対値が大きい程そのダンピング係数を小さ
くする場合には、そのダンピング係数は例えばその偏差
の絶対値が大きくなるにつれて連続的に減少するため、
可動部の位置決めをより円滑に行うことができる。
ある場合には、非接触方式で且つ高い応答速度でその可
動部に対するダンピング力を発生できる利点がある。ま
た、ダンピング係数制御手段が、偏差検出手段で検出さ
れる偏差の絶対値が大きい程そのダンピング係数を小さ
くする場合には、そのダンピング係数は例えばその偏差
の絶対値が大きくなるにつれて連続的に減少するため、
可動部の位置決めをより円滑に行うことができる。
【図１】本発明によるステージ装置の一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図１中で試料台１をＸ方向に駆動するステージ
機構、及びこのステージ機構の制御系の構成を示す構成
図である。
機構、及びこのステージ機構の制御系の構成を示す構成
図である。
【図３】（ａ）は位置偏差に対してダンピング係数が段
階的に切り換わる例を示す図、（ｂ）は位置偏差に対し
てダンピング係数が連続的に切り換わる例を示す図であ
る。
階的に切り換わる例を示す図、（ｂ）は位置偏差に対し
てダンピング係数が連続的に切り換わる例を示す図であ
る。
【図４】（ａ）はダンピング係数が一定の小さい値の場
合の位置決め時の位置偏差の変化の様子を示す図、
（ｂ）はダンピング係数が一定の大きい値の場合の位置
決め時の位置偏差の変化の様子を示す図、（ｃ）は実施
例においてダンピング係数を段階的に切り換えた場合の
位置決め時の位置偏差の様子を示す図である。
合の位置決め時の位置偏差の変化の様子を示す図、
（ｂ）はダンピング係数が一定の大きい値の場合の位置
決め時の位置偏差の変化の様子を示す図、（ｃ）は実施
例においてダンピング係数を段階的に切り換えた場合の
位置決め時の位置偏差の様子を示す図である。
１ 試料台 ２Ｘ，２Ｙ ガイド部 ３Ｘ，３Ｙ リニアモータの固定子 ４Ｘ，４Ｙ リニアモータの可動子 ５Ｘ Ｘステージベース ５Ｙ Ｙステージベース ６Ｘ，６Ｙ 送りねじ ７Ｘ，７Ｙ 回転モータ ８Ｘ，８Ｙ レーザ干渉計 ９Ｘ，９Ｙ 移動鏡 ２１ ステージ制御系 ２２ 微分手段 ２５ 位置ゲイン手段 ２６ ダンピング係数変更手段 ２７ 可変ゲイン増幅手段 ３１ パワー増幅器
Claims (3)
- 【請求項１】 ベースと、該ベースに対し移動自在に載
置された可動部と、該可動部を前記ベースに対して移動
する駆動手段と、前記ベースに対する前記可動部の位置
を検出する位置検出手段とを有し、該位置検出手段の検
出結果に基づいて前記駆動手段を介して前記可動部の位
置を制御するステージ装置において、 前記可動部の前記ベース上での目標位置と前記可動部の
位置との偏差を求める偏差検出手段と、 前記可動部の前記ベースに対する相対移動を妨げるダン
ピング手段と、 前記偏差検出手段で検出される偏差に応じて前記ダンピ
ング手段におけるダンピング係数を制御するダンピング
係数制御手段と、を有することを特徴とするステージ装
置。 - 【請求項２】 前記ダンピング手段は、リニアモータで
あることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。 - 【請求項３】 前記ダンピング係数制御手段は、前記偏
差検出手段で検出される偏差の絶対値が大きい程前記ダ
ンピング係数を小さくすることを特徴とする請求項１又
は２記載のステージ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04717595A JP3536229B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | ステージ装置、露光装置、及び位置決め方法 |
| US08/555,177 US5714860A (en) | 1995-03-07 | 1995-11-08 | Stage device capable of applying a damping force to a movable member |
| KR1019950053306A KR960035662A (ko) | 1995-03-07 | 1995-12-21 | 스테이지 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04717595A JP3536229B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | ステージ装置、露光装置、及び位置決め方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08248157A true JPH08248157A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3536229B2 JP3536229B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=12767745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04717595A Expired - Fee Related JP3536229B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | ステージ装置、露光装置、及び位置決め方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5714860A (ja) |
| JP (1) | JP3536229B2 (ja) |
| KR (1) | KR960035662A (ja) |
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| JP2010089256A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Siemens Ag | 工作機械およびその機械要素の振動減衰方法 |
| JP2011133937A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Sodick Co Ltd | 移動装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1027851C2 (nl) * | 2004-12-22 | 2006-06-27 | Assembleon Nv | Werkwijze voor het regelen van een dynamisch systeem alsmede een dergelijke inrichting. |
| GB0605346D0 (en) * | 2006-03-16 | 2006-04-26 | Airbus Uk Ltd | Feedback control system |
| US7453228B2 (en) * | 2006-04-07 | 2008-11-18 | Asml Netherlands B.V. | Method for controlling a positioning device, positioning device, and lithographic apparatus provided with a positioning device |
| JP5308249B2 (ja) * | 2009-06-22 | 2013-10-09 | 三菱重工業株式会社 | サーボ制御装置 |
Family Cites Families (11)
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|---|---|---|---|---|
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| US4007412A (en) * | 1974-03-25 | 1977-02-08 | The Bendix Corporation | Combined means for sensing an inertial condition and for providing torquing and damping functions |
| US3940676A (en) * | 1974-10-11 | 1976-02-24 | Electroglas, Inc. | Damping control for positioning apparatus |
| US4591772A (en) * | 1984-12-12 | 1986-05-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Load positioning system with gravity compensation |
| US4890023A (en) * | 1985-02-19 | 1989-12-26 | Hinds Walter E | Linear induction motor systems |
| US5301875A (en) * | 1990-06-19 | 1994-04-12 | Cummins Engine Company, Inc. | Force balanced electronically controlled fuel injector |
| JPH05111293A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | 回転角度切換装置 |
| US5223778A (en) * | 1992-09-16 | 1993-06-29 | Allen-Bradley Company, Inc. | Automatic tuning apparatus for PID controllers |
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-
1995
- 1995-03-07 JP JP04717595A patent/JP3536229B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-11-08 US US08/555,177 patent/US5714860A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-21 KR KR1019950053306A patent/KR960035662A/ko not_active Application Discontinuation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5714860A (en) | 1998-02-03 |
| KR960035662A (ko) | 1996-10-24 |
| JP3536229B2 (ja) | 2004-06-07 |
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