JPH0974059A - 精密制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密制御装置において、制御系の特性変動を
より効果的に抑え、もって制御精度の向上を図る。 【解決手段】 被制御物体１と、被制御物体を駆動する
駆動手段４，５，６と、被制御物体の状態量を計測する
状態量計測手段９，１０と、被制御物体の状態量の目標
値を生成する目標状態量生成手段１１と、状態量計測手
段により計測された被制御物体の状態量と目標状態量生
成手段により生成された目標状態量とから駆動手段への
指令値を生成する制御手段１２，１３と、状態量計測手
段によって計測された被制御物体の状態量の関数および
もしくはこの状態量をインデックスとするテーブルと、
関数による関数値およびもしくはテーブルの値によって
制御手段の特性を変動せしめる特性可変手段２２とを有
する精密制御装置において、被制御物体の状態量の関数
およびもしくは状態量をインデックスとするテーブルと
して、被制御物体の移動方向に依存する複数のものを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密位置決め、精
密速度制御などを行う精密制御装置に関し、特に、同期
スキャン型の半導体露光装置に好適な精密制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】産業機器や情報機器における精密位置決
め、精密速度制御などの精密制御技術は、機器の複雑
化、高度化、微細化等に伴い、高精度化・高速化が進ん
でいる。半導体露光装置を例にとれば、近年の半導体素
子の急速な高集積度化により、要求される位置決め精度
は現状でおよそ１０ナノメートルにも達しており、数年
以内にナノメートルオーダーの位置決め精度が必要にな
ると予想されている。しかもスループット向上のため
に、こうした高精度の制御をより高速に行なう必要があ
る。

【０００３】さらに、チップの大型化も急速に進んでい
る。これに対応するために、従来の逐次移動型の露光装
置、いわゆるステッパに代わり、図２に示すようなレチ
クル３２とウエハ３１を同期をとりながら定速移動させ
つつ露光を行なうことにより、ステッパでは実現し得な
かったチップサイズを実現する、いわゆる同期スキャン
型露光装置の開発が進んでいる。

【０００４】図２は、同期スキャン型の縮小投影露光装
置の構成を示したものであり、同図に示すように、ウエ
ハ３１とレチクル３２は、反対方向に縮小率と同じ速度
比で同期移動を行なう。このとき、不図示の光源からの
光は矩形状の絞りによって、スキャン方向に幅の狭い短
冊状の光Ｌとなる。そしてウエハ上の所望の位置に、レ
チクルに描画されたチップのイメージが、レンズ３３に
よって一定の縮小率で描画されつつ上述の同期スキャン
動作が行なわれる。これによって、これまでのステップ
駆動型の露光装置では実現し得なかったチップサイズの
露光が実現できるわけである。

【０００５】図３は、同期スキャン型露光装置における
制御系の典型的なブロック図を示す。ウエハステージ４
３に対する目標状態量（すなわちこの場合は目標位置）
は、目標状態量生成手段４１によって生成されてウエハ
制御系４６に送られると同時に、目標状態量変換手段４
８に送られる。目標状態量変換手段４８では、目標状態
量を１／β倍（ただしβは縮小率）することによりレチ
クルステージ４５に対する目標状態量を生成し、これを
レチクル制御系４７に出力する。これによってウエハス
テージ４３およびレチクルステージ４５それぞれに対す
る同期目標位置が生成されるわけである。そして、ウエ
ハ制御系４６における目標状態量とウエハステージ４３
の位置Ｘ_m との偏差ｅ_m は、同期誤差補正手段４９によ
って１／β倍されてレチクル制御系４７に加えられる。
これによって、同期誤差ｅ_syncが抑制される。

【０００６】これらから明らかなように、この同期スキ
ャン型露光装置の制御装置は、ウエハ制御系４６をマス
タ、レチクル制御系４７をスレーブとするマスタ・スレ
ーブ制御系となっている。最終的な性能指標は、ウエハ
ステージ４３の位置Ｘ_mとレチクルステージ４５の位置
をβ倍したものとの偏差である同期誤差ｅ_syncで与えら
れる。

【０００７】さて、こうしたスキャン制御系における技
術上の課題としては、（１）マスタおよびスレーブ制御
系を独立した１入出力系として捉え、各制御対象を一定
速度で高精度に移動させるいわゆる定速スキャン技術の
ための技術課題、および（２）マスタ制御系とスレーブ
制御系の間の同期誤差を抑える、いわゆる同期制御技術
のための技術課題の２つに集約されるが、（２）の問題
はいってみれば各制御系の結合方法の問題であり、最も
重要なのは（１）の課題である。そこで、以下では
（１）の技術課題、つまり一定速度で高精度にスキャン
制御を行なうための技術課題に焦点を絞って説明する。

【０００８】さて、チップの最小線幅は、２５６ＭのＤ
ＲＡＭで２５０ナノメートル程度とされており、スキャ
ン型の半導体露光装置においては、ウエハとレチクルと
を、さらにその数〜十分の１程度の精度に保ちつつスキ
ャン制御を行なわなければならない。これを実現するた
めには、以下のような理由で、従来のステップ駆動型の
露光装置では問題とならなかったような、駆動系の非線
形摩擦などが大きな問題となる。

【０００９】すなわち、従来のステップ駆動型の露光装
置では、所望の位置に移動し、その位置で整定を待って
焼付けを行なえばよい。したがってステップ移動範囲内
に多少の摩擦などが存在し、走行中の速度ムラがあって
も（位置決め時間が多少悪化するにせよ）、歩留りを左
右するような問題とはならない。これに対し、同期スキ
ャン型の露光装置では、スキャン領域内の摩擦など、高
精度な定速移動を妨げる要因、言い換えればウエハとレ
チクルの同期関係を崩す要因の存在は、焼付けイメージ
のひずみを生じさせ、歩留りを左右するような問題とな
り得るのである。

【００１０】近年、こうした高精度のスキャン制御装置
のための駆動要素として、エアベアリングとリニアモー
タを用いた、非接触移動型の駆動手段が実用化され、半
導体露光装置においてもこれが用いられつつある。これ
によって、従来のボールねじ、転がり軸受および回転モ
ータによる駆動要素と比較して、摩擦の低減が図られ、
制御精度の向上に貢献している。

【００１１】駆動要素としてリニアモータを用いる場合
は、固定子にボイスコイルもしくは永久磁石を複数個用
いることによって長ストロークの可動範囲を可能にする
方法が一般によく用いられる。この理由は、コイル側を
固定子とするムービングマグネット型の場合であれば、
長ストロークの可動範囲を１つのボイスコイルでカバー
すると、駆動電流が大きくなり、発熱による熱変形の問
題が生じやすいことにあり、また、固定子が永久磁石で
あるムービングコイル型の場合であれば、長ストローク
をカバーし得る永久磁石を作るのが困難なことにある。
図４に、ムービングマグネット式のリニアモータを用い
た非接触移動型のステージの例を示す。図４のステージ
は直交する水平２方向の自由度を有するものであり、こ
れによってウエハもしくはレチクルの制御を行なう。

【００１２】さて、こうした複数個の固定子を有するリ
ニアモータによって長ストロークをカバーする場合、固
定子の切り替えに伴う推力のムラが生じてしまう。図５
（ａ）および（ｂ）はこの様子を示したものである。つ
まり、複数の固定子である、コイルもしくは永久磁石の
磁力のばらつきや、各固定子の位置に依存した磁力のば
らつき、あるいは固定子がボイスコイルである場合に
は、コイルを励磁するタイミングのずれなどによって
も、ステージ位置に依存したリニアモータの推力ムラが
生じる。そしてこれらにより、一定速度でステージをス
キャン走行させた時の偏差は、図６のように推力ムラに
依存した形となる。特に、速度を上げるほどこの偏差ム
ラが大きくなる。このため、こうした制御系で同期スキ
ャン制御を行なった場合は、その同期誤差もやはり推力
ムラに依存した形になる。したがってスキャン速度を十
分に上げることができず、よって装置のスループットを
上げられないという問題を生じる。

【００１３】そこで、推力ムラの影響を除去するため
に、位置に依存したテーブル、もしくは関数によって制
御系のゲインを変化させ、推力ムラによる偏差ムラを軽
減する方法が従来より用いられている。その典型的な方
法は、制御系全体のゲインを変化せしめる可変ゲイン型
の補償器を用いたものである。この代表例として、特願
平５−３０５３０３号「位置決めテーブル装置」があ
る。

【００１４】すなわち、図７（ａ）に示すように、はじ
めに可変ゲイン型ＰＩＤ補償器６２における可変ゲイン
ｇ（ｘ）を１に固定し、スキャン走行領域をある一定速
度で走行するようなステージ目標状態量、すなわち目標
位置ｘ_r （ｔ）を目標状態量生成手段６１によって生成
し、いわゆる予備スキャン動作を行なう。そしてこのと
きのスキャン領域における、ステージ６３への指令値ｕ
（ｔ）と、ステージ６３の変位データｘ（ｔ）を用いて
ステージ６３の位置をインデックスとするデータ列ｕ
（ｘ）を作成して記憶手段６４にストアする。次に、こ
のｕ（ｘ）に対して、図７（ｂ）に示すように、高域を
カットし、さらに正規化を行なうことによってゲインテ
ーブルｇ（ｘ）を作成し、記憶手段６４のデータを更新
する。スキャン制御時には、このゲインテーブルをもと
にして、可変手段６５によって可変ゲイン型ＰＩＤ補償
器６２のゲインを変化させる。

【００１５】なお、正規化の方法としては、例えばｇ
（ｘ）の期待値が１となるようにする方法、あるいはｇ
（ｘ）の最大値が１となるように、ｕ（ｘ）にバイアス
値を与える方法などが考えられる。こうした従来技術に
より、推力ムラによる影響を抑え、スキャン動作中の同
期誤差を低減することが可能となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、たとえばゲインテーブル参照方式の場合に
ついていえば、以下に示すような問題点がある。

【００１７】第１に、予備スキャンによってゲインテー
ブルを作成する際に、外乱が制御系に加わるため、ゲイ
ンテーブルｇ（ｘ）のデータは、推力ムラによるトレン
ドに加えて、種々の外乱によって乱されたものとなって
しまう。

【００１８】外乱の内、特に問題となるのが、移動方向
に依存した外乱である。こうした外乱の一つとして、例
えばステージを搭載する除振台の傾きによる影響が考え
られる。これはステージが除振台の端部にある場合に
は、ステージの重力の影響で、ステージが除振台の中央
にある場合に比べて除振台の傾きθが増すためである。
したがって、重力によるステージへの外乱力Ｆ_G は、図
８に示すように、進行方向に依存し、特に端部での影響
が大きくなる。したがって、予備スキャンによるゲイン
テーブル作成時に、この影響が加わるため、従来技術の
ように単一のゲインテーブルで推力ムラの影響を除去す
る場合、ステージ送り方向の違いによって、特に端部で
の制御特性が著しく悪化してしまう。

【００１９】第２に、従来の方法では、推力ムラを補正
するためのゲインテーブルｇ（ｘ）によって、制御系全
体のゲインを変化させることになるため、もし、ゲイン
テーブルｇ（ｘ）の値が大きく変動する場合には、この
影響によって場所による制御系の特性、すなわち過渡応
答特性、外乱抑圧特性などが大きく異なってしまう。実
際に、予備スキャンによってゲインテーブルを作成する
際に、上述したように、外乱が制御系に加わるため、ゲ
インテーブルｇ（ｘ）のデータは、推力ムラによるトレ
ンドだけでなく、種々の外乱によって乱されたものとな
ってしまう。

【００２０】したがって、これらの問題によって、従来
のゲインテーブル参照による制御装置では、場所による
制御特性の変動が大きくなってしまう。実際のスキャン
動作は、ステージの可動範囲内に配置された複数のチッ
プの露光領域に合わせて、加速・定速スキャン・減速の
動作を繰り返す。したがって、従来技術のように、場所
による制御系特性の変動が大きい場合には、加速・減速
時間がばらついてしまい、装置のスループットが大きく
制限されることになる。またこの問題は関数によって制
御系のゲインを変化させる場合にも全く同様に生じる。

【００２１】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、精密制御装置において、制御系の特性変動
をより効果的に抑え、もって制御精度の向上を図ること
にある。

【００２２】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明では、被制御物体、被制御物体を駆
動する駆動手段、被制御物体の状態量を計測する状態量
計測手段、被制御物体の状態量の目標値を生成する目標
状態量生成手段、状態量計測手段により計測された被制
御物体の状態量と目標状態量生成手段により生成された
目標状態量とから駆動手段への指令値を生成する制御手
段、状態量計測手段によって計測された被制御物体の状
態量の関数およびもしくは状態量をインデックスとする
テーブル、関数による関数値およびもしくはテーブルの
値によって制御手段の特性を変動せしめる可変手段を有
する精密制御装置において、被制御物体の移動方向に
依存する複数の制御物体の状態量の関数およびもしくは
状態量をインデックスとするテーブルを具備することを
特徴とする。あるいは折点周波数が可変である位相進
み遅れ補償要素およびもしくは位相遅れ進み補償要素を
有し、折点周波数を制御物体の状態量の関数およびもし
くは状態量をインデックスとするテーブルによって変化
せしめるものであることを特徴とする。

【００２３】次に、上述の構成における作用について詳
述する。図９は、予備スキャンによって作成したゲイン
テーブルの例である。この場合には、期待値が１となる
ように、予備スキャン時のリニアモータへの指令信号ｕ
に対して、フィルタ処理をした後に一定のバイアス値を
かけた例を示している。図中ａ点、ｂ点およびｃ点は、
それぞれゲインテーブルの最大値、期待値（＝１）およ
び最小値を与える点である。推力ムラによって生じる偏
差ムラは、励磁するコイルまたは永久磁石が切り替わる
ことによって生じる。したがって定速スキャン時の偏差
ムラは一定の周期性を有する。これをω_g とする。ω_g
は高々数ｒａｄ／ｓｅｃである。

【００２４】図１０は、このゲインテーブルを用いて従
来の技術でゲインを変えた場合の、上記３点の制御系の
一巡伝達特性のゲインの変化の様子を示したものであ
る。このように、従来技術では、系のゲイン特性全体が
上下するため、場所による制御系の特性変動が非常に大
きくなる。テーブルのゲインによって除去すべき偏差ム
ラの角周波数はω_g であり、高々数ｒａｄ／ｓｅｃであ
るにもかかわらず、高周波域の特性までを変化させる点
に従来技術の問題があった。

【００２５】これに対して、本発明では、系のゲイン全
体を変化させる代わりに、数１式で与えられる可変位相
補償器を補償手段に加える。

【００２６】

【数１】 すなわち、テーブルのゲインｇ（ｘ）によって位相進み
周波数を変化させるわけである。このとき、ｇ＜１では
位相進み遅れ補償器、ｇ＞１では位相遅れ進み補償器と
なる。

【００２７】上述の３点における可変位相補償器のゲイ
ン特性を図１１（ａ）に示す。ゲインテーブルによって
推力ムラの角周波数ω_g を含めた低域のゲインは変化す
るが、高域のゲインは変化しない。この可変位相補償器
を用いた場合の制御系の一巡伝達特性を図１１（ｂ）に
示す。推力ムラの周波数ω_g を含めた低域のゲインのみ
が変化し、高域には影響がない。したがって、ゲインテ
ーブルによる系の特性変動を最小限に抑えることがで
き、なおかつ偏差ムラも抑えることができるわけであ
る。

【００２８】

【実施例】以下、ムービングマグネット型のリニアモー
タによるウエハステージ制御系を例にとり、本発明の実
施例を説明する。

【００２９】図１は、本発明の一実施例に係る制御装置
の構成を示す図である。同図において、１は同期スキャ
ン型縮小投影露光装置におけるステージ、２は除振台、
３はステージ１上に搭載したウエハ、４はステージ１に
固定されたリニアモータの可動子、５は除振台２に固定
されたリニアモータの固定子、６は静圧軸受、７は除振
台２に対しその支持方向に作用するダンパ、８は除振台
２を支持するばね、９はステージ１の位置を計測するレ
ーザ干渉計、１０はステージ１上に固定されレーザ干渉
計９からのレーザ光を反射するミラー、１１はステージ
１の目標位置を生成する目標状態量生成手段、１２は可
変位相補償器１３の出力側に接続されたＰＩＤ補償器、
１３は本発明の特徴の１つに対応する可変位相補償器、
１４は駆動信号ｕに対する信号処理手段、１５および１
６は本発明の特徴の１つに対応する順方向送りおよび逆
方向送りに対するゲインテーブルをストアするための記
憶手段、１７および１８は予備スキャンと本スキャンと
で切り替わる切替えスイッチ、１９および２０は順方向
ステージ送りと逆方向ステージ送りとで切り替わる切替
えスイッチ、２１はリニアモータに駆動信号を与えるド
ライバ、２２は可変位相補償器１３に対する可変手段で
ある。

【００３０】ウエハ３を搭載したステージ１は、リニア
モータの可動子４、固定子５および静圧軸受６によっ
て、除振台２上をＸ軸方向に非接触移動する。除振台２
はダンパ７およびばね８によって、床振動から遮断され
る構造となっている。除振台２に対するステージ１上の
ミラー１０における変位ｘ_m は、レーザ干渉計９によっ
て計測される。そして目標状態量生成手段１１によって
生成されるステージ１の目標状態量、すなわち目標位置
Ｘ_r と、レーザ干渉計９によって計測されたステージ１
の変位量ｘ_m から位置偏差ｅが生成され、可変位相補償
器１３およびＰＩＤ補償器１２とによって構成される、
いわゆる直列補償手段に送られる。さらにその出力ｕは
ドライバ２１に送られて、電流増幅され、その電流出力
ｉがリニアモータの固定子５に送られる。

【００３１】次に、本発明の特徴の１つに対応する記憶
手段１５および１６の機能について説明する。まず、ス
キャン動作に先立って、推力ムラによる影響からゲイン
テーブルを作成するために、予備スキャンを行なう。つ
まり、ステージ１の可動領域全体を、ステージ速度が一
定となるように目標位置Ｘ_r を与え、ステージ１の予備
スキャンを行なう。このとき切替えスイッチ１７および
１８はｐ側に設定される。

【００３２】まず、順方向の予備スキャンを行なうもの
とする。その場合、切替えスイッチ１９および２０はｆ
側に設定される。このとき可変位相補償器１３は常に１
となるように、ｇ（ｘ_m ）＝１に設定しておく。この状
態で得られる順方向スキャン時の制御指令信号ｕ（ｔ）
と、ステージ位置情報ｘ（ｔ）が信号処理手段１４に送
られ、この２つの信号列からステージ位置ｘ_m をインデ
ックスとするテーブルｕ（ｘ_m ）が作成される。次に、
このテーブルｕ（ｘ_m ）に対して信号処理手段１４によ
ってフィルタ処理および正規化処理が行なわれ、順方向
のゲインテーブルｇ_f （ｘ_m ）が作成される。この手順
は先に図９を用いて説明した通りである。そして得られ
たゲインテーブルｇ_f （ｘ_m ）は、順送り方向に対する
記憶手段１５に記憶される。

【００３３】同様にして、切替えスイッチ１９および２
０がｒ側に設定され、逆方向スキャン時のゲインテーブ
ルｇ_r （ｘ_m ）が記憶手段１６に記憶される。図１２
（ａ）および（ｂ）にこうして作成される順方向・逆方
向のゲインテーブルを模式的に示す。上述のように、ス
テージ１の移動方向によって、外乱によるゲインテーブ
ルのトレンドが異なるため、従来技術のように、１つの
ゲインテーブルで補正をかける場合には、特にステージ
可動範囲の端部で制御特性が悪化し、スループットに悪
影響を及ぼしていた。これに対して、本発明ではステー
ジ位置に依存した複数のテーブルを有するため、そうし
たゲインテーブルの送り方向依存性にも適切に対応する
ことができる。

【００３４】さて、こうして順方向・逆方向のゲインテ
ーブルが作成された後に、切替えスイッチ１７および１
８がｓ側に設定され、スキャン動作が行なわれる。その
時、切替えスイッチ１９および２０は、送り方向によっ
てｆ側またはｒ側に切り替えられる。そして、ステージ
位置ｘ_m をインデックスとした、順方向・逆方向それぞ
れに対するテーブル値が参照され、可変手段２２に渡さ
れる。そして可変手段２２によって、可変位相補償器１
３の折点周波数を変化させるわけである。本発明におい
て、テーブル参照による制御系の特性変動が最小限に抑
えられ、なおかつ推力ムラによる偏差ムラの除去には十
分効果があることは既に図９、図１０および図１１を用
いて詳細に説明した。

【００３５】なお、こうした可変位相補償器１３は、一
定サンプリング周期で離散近似したディジタルフィルタ
で近似的に実現し、マイクロプロセッサを用いて実装す
れば、容易に構成可能である。

【００３６】発明の効果を示す具体例として図１３に、
図９で示した３点ａ，ｂ，ｃにおけるステージ制御系の
単位ステップ応答を模式的に示す。図１３（ａ）は従来
技術における単位ステップ応答を示しており、ゲインテ
ーブルによる影響で、制御系の特性変動が非常に大き
い。したがって実際に従来技術でスキャン制御を行なっ
た場合、整定時間が特に悪化するショットが生じてしま
い、スループットが低下してしまう。これに対して、本
実施例の場合は、図１３（ｂ）に示すように、ゲイン変
動による制御系の特性変動を最小限に抑えることがで
き、良好なスループットを得ることができるわけであ
る。

【００３７】なお、図１の構成における切替えスイッチ
１７，１８，１９および２０は、自動的に切り替われば
よく、かかる機能は、図１では示されていないが、マイ
クロプロセッサを用いて実現するのが一般的である。ま
た、上述では、ゲインテーブルを、期待値が１となるよ
うに構成した。したがって、上述では可変位相補償器１
３は位相進み遅れ補償器もしくは位相遅れ進み補償器の
いずれの形にもなる。しかし、ゲインテーブルｇ（ｘ）
を、最大値が１となるように設定すれば、必ず位相進み
遅れ補償器が構成されることになる。したがって、ｇ＜
１で正規化したゲインテーブルを用いた可変位相進み遅
れ補償器で低域のゲインのみを変化させた場合、制御系
の位相補償は必ず増加する。つまり可変位相進み遅れ補
償器によって制御系の安定性は必ず増大する。

【００３８】さらに上記実施例では、スキャン型の露光
装置におけるウエハステージの制御系を対象として説明
を行なったが、本発明は、１入出力系または多入出力系
を問わず、特に高精度で定速制御を必要とする装置、例
えばイメージスキャナや複写機の定速制御における、モ
ータのコギングムラ除去などにも全く同様にして適用す
ることが可能である。また、上記実施例ではＰＩＤ補償
器による通常の直列補償器と可変位相補償器とによって
補償手段を構成したが、直列補償器はＰＩＤ補償器に限
られず、それ以外のどのような直列補償器によっても全
く同様に補償手段を構成することが可能である。また、
制御対象の状態量が、変位、速度など、どのような状態
量での場合でも問題なく適用可能である。

【００３９】また、上記実施例では、通常の直列補償器
と可変位相補償器の２段構成で補償手段を構成したが、
その代わりに、通常の直列補償器の一部を直接可変位相
補償器としてもよい。その場合、より低次数で補償手段
を構成することができる。

【００４０】さらに、上述においては、直列補償器のみ
の制御系、いわゆる１自由度の制御系に対する適用例を
示したが、これに限らず、２自由度の制御系、例えばフ
ィードフォワードを有する制御系に対しても、同様にし
て適用することが可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可変位相補償を導入し、駆動手段の推力ムラに起因した
偏差ムラを除去するためのゲインテーブルおよびもしく
は関数によって、この時定数を変化させるようにしたた
め、ゲインテーブルもしくは関数による変動が大きい場
合にも、制御系の特性変動を抑えて被制御物体の全可動
領域において良好な制御性能を実現し、かつ前記偏差ム
ラを除去することの可能な制御装置を実現することがで
きる。

【００４２】また、被制御物体の送り方向に依存した外
乱に対応すべく、移動方向に応じたゲインテーブルおよ
びもしくは関数を持たせることにより、送り方向に依存
しない、良好な制御性能を実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の特徴を最も良く表す精密制御装置の
一実施例を示す図である。

【図２】 同期スキャン型縮小投影露光装置を示す図で
ある。

【図３】 図２の装置の制御系を示すブロック図であ
る。

【図４】 ムービングマグネット式リニアモータを用い
た非接触移動型のステージの構成を示す斜視図である。

【図５】 リニアモータの各コイルの推力分布特性およ
びリニアモータの推力特性を示す図である。

【図６】 リニアモータの推力ムラに起因した偏差ムラ
を示す図である。

【図７】 従来の典型的な制御装置を示す図である。

【図８】 重力によるステージへの外乱力を示す図であ
る。

【図９】 予備スキャンによって作成したゲインテーブ
ルを例示する図である。

【図１０】 従来技術における制御系の一巡伝達特性を
示す図である。

【図１１】 本発明における可変位相補償器のゲイン特
性および一巡伝達特性のゲインを示す図である。

【図１２】 順方向および逆方向送りにおけるゲインテ
ーブルを示す図である。

【図１３】 従来技術および本発明における単位ステッ
プ応答を示す図である。

【符号の説明】

１：ステージ、２：除振台、３：ウエハ、４：リニアモ
ータの可動子、５：リニアモータの固定子、６：静圧軸
受、７：除振台のためのダンパ、８：除振台のためのば
ね、９：レーザ干渉計、１０：ミラー、１１：目標状態
量生成手段、１２：ＰＩＤ補償器、１３：本発明の特長
のひとつである可変位相補償器、１４：駆動信号ｕに対
する信号処理手段、１５，１６：記憶手段、１７，１
８：切替えスイッチ、１９および２０：切り替わる切替
えスイッチ、２１：ドライバ、２２：可変手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被制御物体と、前記被制御物体を駆動す
   る駆動手段と、前記被制御物体の状態量を計測する状態
   量計測手段と、前記被制御物体の状態量の目標値を生成
   する目標状態量生成手段と、前記状態量計測手段により
   計測された前記被制御物体の状態量と前記目標状態量生
   成手段により生成された目標状態量とから前記駆動手段
   への指令値を生成する制御手段と、前記状態量計測手段
   によって計測された前記被制御物体の状態量の関数およ
   びもしくはこの状態量をインデックスとするテーブル
   と、前記関数による関数値およびもしくは前記テーブル
   の値によって前記制御手段の特性を変動せしめる特性可
   変手段とを有する精密制御装置において、前記被制御物
   体の状態量の関数およびもしくは前記状態量をインデッ
   クスとするテーブルとして、前記被制御物体の移動方向
   に依存する複数のものを具備することを特徴とする精密
   制御装置。
2. 【請求項２】 被制御物体と、前記被制御物体を駆動す
   る駆動手段と、前記被制御物体の状態量を計測する状態
   量計測手段と、前記被制御物体の状態量の目標値を生成
   する目標状態量生成手段と、前記状態量計測手段により
   計測された前記被制御物体の状態量と前記目標状態量生
   成手段により生成された目標状態量とから前記駆動手段
   への指令値を生成する制御手段と、前記状態量計測手段
   によって計測された前記被制御物体の状態量の関数およ
   びもしくはこの状態量をインデックスとするテーブル
   と、前記関数による関数値およびもしくは前記テーブル
   の値によって前記制御手段の特性を変動せしめる特性可
   変手段とを有する精密制御装置において、前記制御手段
   は折点周波数が可変である位相進み遅れ補償要素および
   もしくは位相遅れ進み補償要素を有し、前記折点周波数
   を前記制御物体の状態量の関数およびもしくは前記状態
   量をインデックスとするテーブルによって変化せしめる
   ものであることを特徴とする精密制御装置。