JPH11294520A - 除振装置、これを用いた露光装置およびデバイス製造方法、ならびに除振方法 - Google Patents
除振装置、これを用いた露光装置およびデバイス製造方法、ならびに除振方法Info
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- JPH11294520A JPH11294520A JP10095893A JP9589398A JPH11294520A JP H11294520 A JPH11294520 A JP H11294520A JP 10095893 A JP10095893 A JP 10095893A JP 9589398 A JP9589398 A JP 9589398A JP H11294520 A JPH11294520 A JP H11294520A
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Abstract
と制振性能のバランスのとれた除振装置を提供する。 【解決手段】 力を発生することで物体の振動を能動的
に軽減する除振装置であって、前記力を発生する第1ア
クチュエータと、該第1アクチュエータとは駆動原理が
異なる第2アクチュエータとを有し、前記第1アクチュ
エータは、鉛直方向および水平方向に力を発生し、前記
第2アクチュエータは、該鉛直方向および該水平方向の
うちの少なくとも一方に力を発生する。
Description
動を絶縁するための除振装置、特に、XYステージのよ
うな移動機構を有する半導体露光装置を搭載する精密機
器搭載用の能動的な除振装置に関する。また、この除振
装置を有する露光装置や、この露光装置を用いたデバイ
ス製造方法に関する。また、目的物を搭載し、振動を絶
縁するための除振方法に関する。
器の高精度化に伴い、それらを搭載する精密除振装置の
高性能化が求められている。特に半導体露光装置におい
ては、適切かつ迅速な露光を行うために、床などの装置
設置基礎からの振動を始めとする外部からの振動を極力
除去した除振台が必要である。これは露光に悪影響を及
ぼす振動が、露光用ステージに発生しないようにする必
要があるためである。
間欠動作を特徴とする半導体露光装置では、露光用XY
ステージの繰り返しステップ動作が除振台の振動を励起
する。これは、露光用XYステージの駆動反力および露
光用XYステージの荷重移動が除振台の振動を励起して
しまうのためである。従って除振台には、床などの装置
設置基礎からの振動を始めとする外部振動に対する除振
性能と、除振台に搭載された機器の動作によって発生す
る振動に対する制振性能とを、バランス良く備えること
が求められる。
として、スキャン露光方式を採用した半導体露光装置も
あるが、この装置においても、装置設置基礎からの振動
等、外部から伝達する振動を極力除去するとともに、露
光用ステージのスキャン動作により励起される除振台の
振動を瞬時に制振する必要がある。特にスキャン露光装
置では、露光用ステージがスキャン動作をしている状態
で露光を行なうため、外部振動に対する除振性能、除振
台に搭載された機器の動作によって発生する振動に対す
る制振性能、それぞれへの要求は厳しく、一段と高性能
な除振装置が不可欠なものとなっている。
台の振動をセンサで検出し、その出力信号を補償して除
振台に制御力を加えるアクチュエータにフィードバック
することにより能動的に除振台の振動制御を行なう、能
動除振装置が実用化されている。能動除振装置は、ば
ね、ダンバなどで構成された受動的な除振装置では困難
であった、除振性能と制振性能のバランスのとれた除振
装置の実現を可能にしている。
除振装置では、除振台に制御力を加えるアクチュエータ
に、空気ばねの内部圧力を調整することによって能動的
にその発生推力を制御する空気圧駆動式アクチュエータ
を用いることが一般的であった。
除振台とそれを防振支持する支持機構からなる振動系の
固有振動数をできる限り低くして除振性能を最大限に高
めるために、除振台の重量を大きくするとともに、除振
台の支持機構にばね定数の低い空気ばねを用いることが
有効である。また、空気ばねは、その受圧面積を大きく
とることで容易に大推力を発生できるため、大重量の除
振台を支持する支持機構としても好適に使用できる。従
って、除振台に制御力を加えるアクチュエータとして、
空気圧駆動式アクチュエータを用いると、これを除振台
の防振支持機構としても兼ねることができ、比較的簡単
な構造の除振装置を実現できるというメリットがある。
上に露光用XYステージなどの駆動手段を備えた機器が
搭載されている場合、空気圧駆動式アクチュエータを用
いた能動除振装置では必ずしも、要求される振動抑制効
果を得ることができなかった。通常、露光用XYステー
ジでは、ボールねじを電磁モータで駆動する機構や、電
磁駆動リニアモータなどを用いて、ステージを直線方向
に駆動させる構造を有する。つまり、駆動力指令信号に
対する応答性が高い電磁駆動アクチュエータを用いて露
光用XYステージを駆動している。これに対し、空気圧
駆動式アクチュエータは、その駆動力指令信号に対する
応答が電磁駆動アクチュエータのそれよりも緩慢であ
り、その応答周波数は一般には電磁駆動アクチュエータ
より2桁以上低い。そのために、空気圧駆動式アクチュ
エータを用いた能動除振装置は、電磁駆動アクチュエー
タで駆動される露光用XYステージの駆動反力に応じた
制御力を、十分な応答速度で発生することができず、結
果として十分な振動抑制効果を得ることができなかっ
た。
台に制御力を加えるアクチュエータとして電磁駆動アク
チュエータを用いる方法が考えられる。例えば、電磁石
の吸引力を利用して、除振台を磁気浮上させる除振装置
などがその例である。しかし、精密機器を搭載する除振
台は、前述したように非常に大きな重量があり、電磁力
でこれを支持・駆動するためには非常に大きなエネルギ
ーを投入しなければならない。特に電磁駆動アクチュエ
ータでは、電磁力を発生するために用いるコイル巻線で
熱が発生する。従って、これに大きなエネルギーを投入
して駆動すると、発生する熱量も大きなものとなる。半
導体露光装置をはじめとする精密機器は、温度変化に大
きく影響され、装置温度が1℃上昇するだけでも、装置
性能に絶大な悪影響を及ぼす。
プット向上の要求に伴い、大荷重の除振台やその搭載機
器を支持するとともに、露光用XYステージなどの除振
台上で高速駆動される機器の駆動反力にも迅速に応答し
て制御力を発生できる能動除振装置の必要性が非常に高
まってきている。この要求は、露光用XYステージの高
速化によりその駆動反力の増大が予想される次世代の半
導体露光装置等の分野において、さらに厳しいものにな
っている。
を除振装置によって除振・制振する場合、鉛直方向だけ
でなく、水平方向に関しても除振および制振動作を行う
必要がある。しかし、半導体露光装置などでは、装置の
組み立てや立ち上げ時の作業性などの要請から、除振装
置のユニットとしてのまとまりを重視する場合が多々あ
る。また、従来のエアシリンダを用いた除振装置では、
シリンダの構造上の制限から、鉛直方向および水平方向
の双方を除振・制振することが困難であり、装置が複雑
化してしまう。従って、除振装置の各構成要素をよりコ
ンパクトにするとともに、それらを効率よく配置した、
ユニットとしてまとまりのよい除振装置が必要とされて
いる。
定常的に大推力を発生できる空気圧駆動式アクチュエー
タと、応答性の優れた電磁駆動アクチュエータ、それぞ
れの特質を最大限に活かし、かつ、半導体露光装置のよ
うな除振台に搭載される機器への熱などの影響を極力抑
えたコンパクトな構成の能動除振装置を提供することに
ある。
の本発明の除振装置は、力を発生することで物体の振動
を能動的に軽減する除振装置であって、前記力を発生す
る第1アクチュエータと、該第1アクチュエータとは駆
動原理が異なる第2アクチュエータとを有し、前記第1
アクチュエータは、鉛直方向および水平方向に力を発生
し、前記第2アクチュエータは、該鉛直方向および該水
平方向のうちの少なくとも一方に力を発生することを特
徴とする。
駆動式アクチュエータと電磁駆動リニアモータの一方を
有し、前記第2アクチュエータは該空気圧駆動式アクチ
ュエータと該電磁駆動リニアモータの他方を有すること
が望ましい。
れ鉛直方向ならびに水平方向に力を発生する2つのアク
チュエータを含むことが好ましく、前記第2アクチュエ
ータは、それぞれ鉛直方向ならびに水平方向に力を発生
する2つのアクチュエータを含むことが好ましい。
チュエータは、対向する前記空気圧駆動式アクチュエー
タを有することが好ましく、または、前記水平方向に力
を発生するアクチュエータは、前記空気圧駆動式アクチ
ュエータと予圧機構を有することが好ましい。また、前
記鉛直方向に力を発生する第1アクチュエータの作用軸
と、前記鉛直方向に力を発生する第2アクチュエータの
作用軸が、ほぼ一致していることが望ましく、前記水平
方向に力を発生する第1アクチュエータの作用軸と、前
記水平方向に力を発生する第2アクチュエータの作用軸
が、ほぼ一致していることが望ましい。
的な振動減衰手段のうちの少なくとも一方を備えている
ことが良い。
する変位検出手段を有することが好ましく、振動を検出
する振動検出手段を有することが好ましい。この場合、
前記振動検出手段は、加速度センサであることが良い。
手段のうちの少なくとも一方の出力を補償し、その補償
信号に基づいて前記第1アクチュエータと前記第2アク
チュエータの少なくとも一方を駆動することが望まし
く、前記変位検出手段の出力信号の補償信号は、前記空
気圧駆動式アクチュエータにフィードバックされること
が良く、前記振動検出手段の出力信号の補償信号は、前
記電磁駆動リニアモータにフィードバックされることが
良い。
は、力を発生する方向と直交する方向に対してあそびを
有することが望ましく、特にベローズ構造を有すること
が好ましい。
空気圧駆動式アクチュエータは、内部圧力を調整するた
めの圧力制御弁、もしくは、吸気・排気流量を調節する
流量制御弁を有することが望ましく、願わくば、前記空
気圧駆動式アクチュエータは、内部圧力を検出する圧力
センサを備え、該圧力補償手段から得られる補償信号に
基づき、前記圧力制御弁と前記流量制御弁の少なくとも
一方を作動させる圧力制御ループを有することが良い。
電磁駆動リニアモータは、可動磁石型リニアモータであ
ることが望ましい。この場合、前記電磁駆動リニアモー
タは、対向する複数の磁石間の磁界中にコイルを配置す
ることが良い。さらに、前記電磁駆動リニアモータは、
補極磁石を備えることが好ましい。
第1アクチュエータおよび第2アクチュエータは、複数
配置されることが望ましい。この場合、複数配置された
電磁駆動リニアモータまたは電磁駆動リニアモータのコ
イルは、いくつかの群に分けられ、同一群に含まれる複
数の電磁駆動リニアモータまたは電磁駆動リニアモータ
のコイルは、同一の駆動信号によって駆動されるのが良
い。また、前記同一の駆動信号によって駆動される電磁
駆動リニアモータまたは電磁駆動リニアモータのコイル
は、電気的に直列または並列に接続されていることが好
ましい。
た前記変位検出手段の出力信号から、並進・回転の運動
モードの信号を抽出し、この抽出信号を補償し、複数台
数配置された前記第1アクチュエータと前記第2アクチ
ュエータのうちの少なくとも一方を駆動することが望ま
しく、また、複数台数配置された前記振動検出手段の出
力信号から、並進・回転の運動モードの信号を抽出し、
この抽出信号を補償し、複数台数配置された前記第1ア
クチュエータと前記第2アクチュエータのうちの少なく
とも一方を駆動することも望ましい。
信号に基づき、補償演算を行う第1の前向き補償演算手
段を備え、第1の前向き補償演算手段の補償信号に基づ
き、前記第1アクチュエータの駆動を行っても良い。ま
た、搭載した機器の状態または該機器の信号に基づき、
補償演算を行う第2の前向き補償演算手段を備え、該第
2の前向き補償演算手段の補償信号に基づき、前記第2
アクチュエータの駆動を行っても良い。
や、この露光装置を用意するデバイス製造方法も本発明
の範疇に入る。
振方法は、防振支持された物体の変位または振動を検出
し、検出値から物体の並進・回転の運動モードの信号を
抽出し、この信号に基づいて補償を行い、鉛直方向と水
平方向に力を発生する第1アクチュエータと、該鉛直方
向と水平方向のうちの少なくとも一方に力を発生し第1
アクチュエータとは駆動原理が異なる第2アクチュエー
タの少なくとも一方を、補償信号に基づいて制御するこ
とがよく、また、除振装置に搭載された機器の状態また
は該機器の信号に基づき、前向き補償演算を行い、鉛直
方向と水平方向に力を発生する第1アクチュエータと、
該鉛直方向と水平方向のうちの少なくとも一方に力を発
生し第1アクチュエータとは駆動原理が異なる第2アク
チュエータの少なくとも一方を、補償信号に基づいて制
御することが望ましい。
体露光装置などの精密機器を搭載する除振台を支持し、
かつ、前記搭載機器に悪影響をおよぼす有害振動を低減
する以下の防振ユニットを開示する。
置の概略図を示している。以下、本実施形態について図
1の図面とともに説明する。
定盤などの除振台1が、除振台1に剛に締結された防振
ユニット50によって、支持されている。21は除振台
1に鉛直方向の制御力を加える空気圧駆動式アクチュエ
ータであるところの鉛直空気アクチュエータ、22は除
振台1に水平方向の制御力を加える空気圧駆動式アクチ
ュエータであるところの水平空気アクチュエータであ
る。また、31は除振台1に鉛直方向の制御力を加える
電磁駆動アクチュエータであるところの鉛直リニアモー
タ、32は除振台1に水平方向の制御力を加える電磁駆
動アクチュエータであるところの水平アクチュエータで
ある。防振ユニット50は、これら鉛直空気アクチュエ
ータ21、水平空気アクチュエータ22、鉛直リニアモ
ータ31、水平リニアモータ32を有している。
は除振台1に剛に締結された防振ユニット50の鉛直方
向および水平方向の加速度などの振動信号を検出する鉛
直振動検出手段26aおよび水平振動検出手段26bと
を備える。
50には、この他に、ばね機構などからなる弾性支持手
段、および、粘性ダンパなどの受動的な振動減衰手段な
ども備えることもできる。ただし、本発明で開示する装
置のように、除振台1に制御力を加えるアクチュエータ
として、後述する空気圧駆動式アクチュエータを用いる
場合は、除振台1を支持する弾性支持手段として、この
空気圧駆動式アクチュエータを兼ねることができる。さ
らに、本装置において、後述する制御を行うことで、除
振台1の振動を減衰することも可能である。従って、図
1に示すような、受動的な弾性支持手段や振動減衰手段
を備えていない防振ユニット50でも、本発明の目的は
十分に達成できる。
動式アクチュエータである鉛直空気アクチュエータ2
1、水平空気アクチュエータ22について説明する。
クチュエータ22としては、空気ばねと、この空気ばね
の内部圧力を電気的指令信号によって連続的に調整する
圧力制御弁とからなるアクチュエータシステムや、空気
ばねと、空気ばねへの給気・排気流量を調整する流量制
御弁とからなるアクチュエータシステムなどを用いるこ
とができる。これらは、後で詳述するように、除振台1
の基準位置に対する変位や、除振台1の振動の補償信号
に基づいて駆動される。
略した圧力制御弁または流量制御弁を調整して、空気ば
ねの内部圧力を上昇させることにより除振台1を上昇さ
せる方向の力を、空気ばねの内部圧力を下降させること
により除振台1を下降させる方向の力を、それぞれ発生
する。空気ばねを用いたこの種の空気圧駆動式アクチュ
エータは、空気ばねの内部圧力を上昇させる以外には力
を発生できないが、鉛直空気アクチュエータ21の場
合、除振台1の自重が予圧として加わっているため、そ
の予圧力とのバランスによって、結果として、空気ばね
の内部圧力を下降させることで除振台1を下降させる方
向の力を発生することができる。
方向に対してあそびがあるように、ゴム製のベローズ構
造を有している。ベローズ構造は、例えば鉛直空気アク
チュエータを作動させたときに水平空気アクチュエータ
が干渉を受けないように、鉛直方向および水平方向の双
方向の振動に対して除振を行うときに互いのアクチュエ
ータが干渉しない構造になっている。また、力を発生す
る方向と直交する方向に対して可動であれば、ベローズ
構造に限るものではなく、例えば、直交方向に対して補
償機構を設けたシリンダ機構でも良い。
ータ22の第1構成例として、対向する2つの空気圧駆
動式アクチュエータを有するものを示している。この例
では、対向配置された2つの空気ばね23a,23bの
発生力のバランスを制御することによって、除振台1に
対して図1において矢印で示した+Xおよびその反対方
向の−Xの双方向の力を発生できる。つまり、図では省
略した圧力制御弁または流量制御弁を調整して、空気ば
ね23aの内部圧力を上昇させ、空気ばね23bの内部
圧力を下降させることにより+X方向の力を、空気ばね
23aの内部圧力を下降させ、空気ばね23bの内部圧
力を上昇させることにより−X方向の力を、それぞれ発
生できる。
平空気アクチュエータ22は、水平1方向分しか記載さ
れていないが、これを2つ以上用いて、複数の自由度方
向に制御力を加えることも可能である。
系の概念図を示す。
の内部圧力を圧力センサ27で検出し、圧力指令信号と
圧力センサ27の出力信号との差信号を圧力補償手段4
8で補償し、その補償信号に基づいて圧力制御弁または
流量制御弁等の制御弁28を駆動する圧力制御ループを
有するものが望ましい。図2は、圧力制御ループを有す
る鉛直空気アクチュエータの制御系の概略である。この
場合、空気圧駆動式アクチュエータの入力信号(駆動指
令信号)は、同図に示した圧力指令信号となる。
モータ32として用いられるリニアモータの説明を行
う。
1または水平リニアモータ32として用いられる電磁駆
動リニアモータの第1の構成例を示している。
1つのコイル巻線33cを含むコイルアッセンブリ33
aと、対向する2対の永久磁石33dを有するマグネッ
トアッセンブリ33bとからなる単相リニアモータ33
である。
ように、マグネットアッセンブリ33bにより形成され
る磁気回路中に、マグネットアッセンブリ33bに接触
しないように配置する。コイル巻線33cには、銅線な
どを数百ターン巻いたものを用いることができる。
に示すように、コイル巻線33cを中心にして対向する
2対の永久磁石33dが、互いに逆極性で、かつ、2対
の永久磁石の対、それぞれによる磁束の方向が互いに逆
方向となるように磁気回路を構成する。つまり、図3に
示したように、永久磁石をN−Sと配列したものとS−
Nと配列したものを対向配置する。同図に示したS,N
の磁石の極性は、各永久磁石のコイル巻線33cに面し
た側のものである。
置されたコイル巻線33cに電流を流すと、コイル巻線
に流れる電流と磁界の相互作用により、コイルアッセン
ブリ33aとマグネットアッセンブリ33bとの間に、
磁束とコイル電流方向とに直交する方向に推力を発生す
ることができる。図3では、コイル33cに矢印iの方
向に電流を流すと、コイルアッセンブリ33a、マグネ
ットアッセンブリ33bにはそれぞれ矢印fで示された
方向に、コイル電流およびコイル巻線33cの存在する
空間の磁束密度に比例した推力が作用する。
振装置が設置される装置設置基礎または装置設置基礎に
剛に締結された部材に、マグネットアッセンブリ33b
を除振台1または除振台1に剛に締結された部材に装着
することにより、この電磁駆動リニアモータを、除振台
1に制御力を加えるアクチュエータとして用いることが
できる。
アッセンブリとマグネットアッセンブリとの間に機械的
干渉機構がなく、相互に非接触で機械的に振動絶縁され
るという特徴がある。除振装置では、2つの構造体、す
なわち、除振台と装置設置基礎との間の振動伝達を極力
抑制したいという要求があり、この種の電磁駆動リニア
モータは、このような除振技術の分野に好適に用いるこ
とができる。また、この構成の電磁駆動リニアモータは
平板で偏平な構造につくることができ、空間的な配置効
率を高め、防振ユニットヘの電磁駆動リニアモータの実
装をより容易に行うことができる。
は、電磁駆動リニアモータを、コイルアッセンブリを装
置設置基礎または装置設置基礎に剛に締結された部材
に、マグネットアッセンブリを除振台1または除振台1
に剛に締結された部材にそれぞれ装着した、可動磁石型
として用いることが望ましい。コイル巻線には電気抵抗
があり、これに電流を流すことによって熱が発生する。
除振台1に搭載された精密機器への精度面での影響を考
えると、除振台1やそれに剛に締結された部材には発熱
体であるコイルアッセンブリではなくマグネットアッセ
ンブリを装着することが望ましい。こうすることによ
り、防振ユニットを構成する部材を経由した精密機器へ
の直接的な熱伝達を抑制でき、電磁駆動リニアモータが
存在する空間の雰囲気を介した熱の伝達への対策を重点
的に施せばよくなる。また、コイルアッセンブリが、装
置設置基礎または装置設置基礎に剛に締結された部材に
配置されると、可動部にコイルを設けるよりもコイルの
配線が容易となる。空間の雰囲気を介した熱の伝達は、
例えば、電磁駆動リニアモータを熱容量の大きい金属部
材などで囲み、その中の雰囲気を吸引することにより、
容易に低減できる。
1各部に複数台数配置され、かつ、各電磁駆動リニアモ
ータはいくつかの群に分けられ、同一の群に含まれる複
数の電磁駆動リニアモータは、同一の駆動指令信号によ
って駆動されるようにしてもよい。さらに、この中で、
同一の駆動指令信号によって駆動される複数の電磁駆動
リニアモータは、さらに少なくとも1以上の群に分けら
れ、それらの中で同一の群に含まれる複数の電磁駆動リ
ニアモータは、電気的に並列または直列に接続され、駆
動されるものであってもよい。
ても、空気圧駆動式アクチュエータの作用軸と電磁駆動
リニアモータの作用軸が、ほぼ一致していることが望ま
しい。
明する。
水平方向の制御系の概略を示しているが、鉛直方向の制
御系もこれと同様である。
5a、水平変位検出手段25b、鉛直振動検出手段26
a、水平振動検出手段26bおよびその他の機器の信号
に基づき、鉛直空気アクチュエータ21、水平空気アク
チュエータ22、鉛直リニアモータ31、水平リニアモ
ータ32を駆動することにより動作する。
段25bには、渦電流センサなどの発振式変位センサを
用いることができる。鉛直振動検出手段26a、水平振
動検出手段26bには、加速度センサを用いることがで
きる。
検出手段25bの出力信号に基づいて行なう変位制御動
作について説明する。ここでは、この動作を便宜上、変
位制御とよぶことにする。除振台1または除振台1に剛
に締結された防振ユニット50の基準位置に対する鉛直
および水平変位を、鉛直変位検出手段25a、水平変位
検出手段25bでそれぞれ検出する。そして、それらの
検出信号を補償演算手段40に入力し、除振台1の基準
位置に対する変位の目標値と鉛直変位検出手段25a、
水平変位検出手段25bの出力信号の差信号、すなわ
ち、鉛直、水平の基準位置に対する偏差信号を算出す
る。ここで算出された偏差信号は、偏差補償演算手段4
1に入力され、ここで補償演算を施される。偏差補償演
算手段41は、PID補償(比例・積分・微分補償)な
どの制御手法で、前記の偏差信号に対して、補償演算を
施す。特に、この変位制御動作では、除振台1を所定の
目標位置に偏差なく位置させるために、積分動作を含む
PI補償(比例・積分補償)などの補償演算を施すこと
が望ましい。そして、前記補償演算の結果として得られ
る偏差補償信号を、前記のアクチュエータ、すなわち、
鉛直空気アクチュエータ21、水平空気アクチュエータ
22または鉛直リニアモータ31、水平リニアモータ3
2の駆動回路に入力して、各アクチュエータを駆動させ
ることにより、除振台1を、所定の目標位置に正しく位
置させる。
所定位置に保つため、除振台1に定常的に推力を作用さ
せる必要がある。特に、除振台1の鉛直方向の位置を所
定位置に保つためには、除振台1を支持するに足る推力
が前記の各アクチュエータに要求される。除振台1は、
除振効果を高めるため重量を大きくする場合があり、こ
の除振台1を所定位置に維持するために、定常的に大き
な推力を発生する必要がある。
アモータ32に用いる電磁駆動リニアモータでは、コイ
ルに電流を流すと熱が発生する。特に、変位制御動作に
電磁駆動リニアモータを用い、それらに定常的に大推力
を発生させると、コイルからの発熱が大きくなり、防振
ユニット50、さらには、除振台1にも熱が伝わり、各
部位の温度を上昇させてしまう。
搭載することを目的としているが、当該分野では、除振
台1やそれに搭載される機器の温度変化による部材の伸
縮によって、精密機器の測定精度や動作精度が大きな悪
影響を受けてしまう。
ータもしくは、定常推力を発生させるアクチュエータ
は、図4に示すように鉛直空気アクチュエータ21、水
平空気アクチュエータ22といった空気圧駆動式アクチ
ュエータとし、過渡的な動作においてのみ、鉛直リニア
モータ31、水平リニアモータ32といった電磁駆動リ
ニアモータを併用することが望ましい。
検出手段26bの出力信号に基づいて行なう振動制御動
作について説明する。ここでは、この動作を便宜上、振
動制御とよぶことにする。まず、除振台1の鉛直および
水平振動を、鉛直振動検出手段26a、水平振動検出手
段26bでそれぞれ検出する。そして、それらの検出信
号を振動補償演算手段42に入力し、補償演算処理を施
す。鉛直振動検出手段26a、水平振動検出手段26b
としては、加速度センサを用いることが一般的である。
本実施例では、鉛直振動検出手段26a、水平振動検出
手段26bとして加速度センサを用いる場合について説
明する。
出手段26a、水平振動検出手段26b(加速度セン
サ)で得られた信号に対して比例補償、積分補償または
PI補償(比例・積分補償)などの演算処理を施す。振
動制御動作は、除振台1の加速度に比例した力を除振台
1に作用させることにより質量項をフィードバックする
方法、除振台1の速度に比例した力を除振台1に作用さ
せることによる減衰項をフィードバックする方法、ある
いは両者を組みあわせた方法、などにより実現される。
除振台1に作用させることにより、除振台1の振動を減
衰する方法を例に、振動制御動作を説明する。なお、振
動制御動作を実現するために用いるアクチュエータに鉛
直空気アクチュエータ21、水平空気アクチュエータ2
2を用いる場合と、鉛直リニアモータ31、水平リニア
モータ32を用いる場合とでは、一般には補償演算方法
が異なるので、それぞれの補償方法について説明する。
空気アクチュエータ22を用いる場合について説明す
る。ここでは、空気圧駆動式アクチュエータの応答速度
が非常に遅く、その駆動指令信号に対する発生推力の応
答周波数が、除振台1と除振台1を防振支持する支持機
構からなる振動系の固有振動数より1桁以上小さいとす
る。この場合、除振台1の振動系の固有振動数近傍の周
波数領域では、空気圧駆動式アクチュエータは、積分特
性を有するアクチュエータとして機能する。従って、主
たる制御帯域、つまり、除振台1の振動系の固有振動数
近傍の周波数領域で、除振台1の速度に比例した力を除
振台1に作用させるためには、鉛直振動検出手段26
a、水平振動検出手段26bで検出した除振台1の加速
度を、比例補償(ゲイン補償)して、鉛直空気アクチュ
エータ21、水平空気アクチュエータ22にフィードバ
ックすればよい。こうすることにより、アクチュエータ
が積分特性を有するので、結果的に除振台1の速度に比
例した推力が除振台1にフィードバックされることにな
るからである。
比較的早く、その応答周波数が、除振台1と除振台1を
防振支持する支持機構からなる振動系の固有振動数と大
きく離れていない場合については、空気圧駆動式アクチ
ュエータの応答周波数にゼロ点を有するようバラメータ
を設定したPI補償(比例・積分補償)器を用いて、除
振台1の加速度信号を補償し、鉛直空気アクチュエータ
21、水平空気アクチュエータ22にフィードバックす
ればよい。こうすることにより、PI補償器のゼロ点と
空気圧駆動式アクチュエータの極(固有値)が相殺し
て、PI補償器と空気圧駆動式アクチュエータをあわせ
た部分が積分要素となり、結果として、除振台1の加速
度の積分に比例した力、つまり速度比例信号が除振台1
に付与されることになるからである。
1、水平リニアモータ32を用いる場合について説明す
る。通常、鉛直リニアモータ31、水平リニアモータ3
2のような電磁駆動リニアモータの駆動指令信号に対す
る発生推力の応答周波数は、除振台1と除振台1を防振
支持する支持機構からなる振動系の固有振動数より十分
に高い。除振台1と除振台1を防振支持する支持機構か
らなる振動系の固有振動数は、数Hzから、高い場合で
も、数十Hz程度である。一方、電磁駆動リニアモータ
は、コイル巻数が多いと比較的インダクタンスが大きく
なり、これを電圧源で駆動すると、100Hz以下の応
答周波数となる場合もあるが、電磁駆動リニアモータの
駆動には電流フィードバックを有する駆動回路を用いる
ことが一般的であり、その場合は、電流フィードバック
の効果で100Hz以上の応答周波数を容易に実現でき
る。従って、除振台1の振動系の固有振動数近傍の周波
数領域では、電磁駆動リニアモータはゲイン特性を有す
るものとみなせる。よって、除振台1の速度に比例した
力を除振台1に作用させるためには、鉛直振動検出手段
26a、水平振動検出手段26bで検出した除振台1の
加速度を積分補償して、鉛直リニアモータ31、水平リ
ニアモータ32にフィードバックすればよい。
る除振装置においては、除振台1の加速度信号などに基
づいた振動制御動作は、主に応答性の高い電磁駆動リニ
アモータを用いて行なうことが望ましい。高速・高加速
度で動作する露光用XYステージの駆動反力に対して、
応答性よく追従して制御を行なう必要があるからであ
る。逆に、電磁駆動リニアモータに比較して、応答が緩
慢な空気圧駆動式アクチュエータを用いて振動制御を行
なうと、露光用XYステージの高速・高加速度動作に十
分に対応できないばかりか、空気圧駆動式アクチュエー
タ自体の能力を越えた領域での使用を余儀なくされ、装
置特性のバラツキを招くおそれもある。従って、振動制
御動作には、電磁駆動リニアモータを用いるか、電磁駆
動リニアモータと空気圧駆動式アクチュエータを、電磁
駆動リニアモータの負担割合を高めた形で併用すること
が望ましい。
制御動作は、除振台1の基準位置に対する並進および回
転の各運動モードの目標値と、除振台1の基準位置に対
する鉛直および水平方向の変位を検出する複数の変位検
出手段の出力信号から、除振台1の並進、回転などの各
運動モードの基準位置に対する偏差信号を抽出し、それ
らの信号に補償演算を施し、それによって得られた各運
動モードの補償信号を、除振台1各部に複数台数配置さ
れた除振台1に制御力を加える各アクチュエータに分配
するものであることが望ましい。
動制御動作は、除振台1の鉛直および水平方向の振動を
検出する複数の振動検出手段の出力信号から、除振台1
の並進、回転などの各運動モードの振動信号を抽出し、
それらの信号に補償演算を施し、それによって得られた
各運動モードの補償信号を、除振台1各部に複数台数配
置された除振台1に制御力を加える各アクチュエータに
分配するものであることが望ましい。
段、以外の機器からの信号に基づき、各アクチュエータ
を制御する動作について説明する。
テージなどの駆動手段を備えた機器の動作状態、または
制御手段からの信号に適切な補償演算を施し前記電磁駆
動リニアモータまたは前記の空気圧駆動式アクチュエー
タを駆動する場合の動作について説明する。
Yステージ45などの駆動手段を備えた機器が搭載され
ているとする。この露光用XYステージ45は電磁モー
タとボールネジなどからなる直動機構または電磁駆動リ
ニアモータなどにより、XYの2自由度方向に運動可能
である。この露光用XYステージ45を駆動する電磁モ
ータあるいは電磁駆動リニアモータは、XYステージ制
御手段46からの信号に基づき、XYステージ駆動回路
47を介して駆動される。
信号または露光用XYステージの駆動状態に関する信号
を入力とし、それに適切な演算処理を施し、その演算結
果を、除振台1に制御力を加えるアクチュエータの駆動
回路に送る前向き補償演算手段を用いて、制御を行な
う。
る。ひとつは、露光用XYステージ45が駆動されると
きに発生する駆動反力を打ち消すように制御を行なうた
めの補償演算、もうひとつは、露光用XYステージ45
の荷重が除振台1上を移動することによる除振台支持機
構のモーメントバランスの変化を補償して荷重移動によ
る除振台1の傾きを補正するための補償演算である。
速度またはその駆動反力に比例する信号をもとに、所望
の制御帯域でそれに比例する力が除振台1に付与される
よう、第1の前向き補償演算手段43でバンドパスフィ
ルタなどで適切な補償演算を施すことによって実現でき
る。第1の前向き補償演算手段43の出力として得られ
る補償信号は、鉛直リニアモータ31、水平リニアモー
タ32といった電磁駆動リニアモータに送られ、露光用
XYステージ45が駆動されるときに発生する駆動反力
を打ち消すように作用する。露光用XYステージ45の
高速・高加速度動作に対応するために、この動作に用い
るアクチュエータは、電磁駆動リニアモータである必要
がある。
位に比例する信号をもとに、図4では省略した第2の前
向き補償演算手段でバンドパスフィルタなどで適切な補
償演算を施すことによって実現できる。第2の前向き補
償演算手段の出力として得られる補償信号は、鉛直空気
アクチュエータ21、水平空気アクチュエータ22とい
った空気圧駆動式アクチュエータに送られ、露光用XY
ステージ45の荷重が除振台1上を移動することによる
除振台支持機構のモーメントバランスの変化を補正する
ように作用する。この動作では、露光用XYステージ4
5の位置に依存する支持機構の定常的なモーメントバラ
ンスを維持するために、定常的に推力を発生する必要が
あり、空気圧駆動式アクチュエータの使用が望ましい。
制御動作、振動制御動作と同様に、露光用XYステージ
の駆動によって発生する力、加速度、変位などの情報
を、除振台1の並進、回転などの各運動モードの信号に
変換し、各運動モードごとに適切な補償演算を施し、そ
の補償信号を、除振台1各部に複数台数配置された除振
台1に制御力を加える各アクチュエータに分配すること
が望ましい。
記の位置制御動作、振動制御動作を行なう制御ループ、
除振台1に搭載された露光用XYステージなどの駆動手
段を備えた機器の動作状態、またはその制御手段からの
信号に適切な補償演算を施して除振台1に制御力を加え
るアクチュエータを駆動する制御系に加えて、さらに除
振台1とそれを防振支持する支持機構からなる除振系が
設置されている床などの装置設置基礎の振動を検出し、
その検出信号を、適切に補償して、除振台1に制御力を
加えるアクチュエータにフィードフォワードする制御系
を併設してもよい。
できる空気圧駆動式アクチュエータを用いて精密機器な
どを搭載した大重量の除振台を所定位置に支持すると共
に、応答性の優れた電磁駆動アクチュエータを用いて、
露光用XYステージのような搭載機器の高速・高加速度
動作にも対応でき、迅速な振動制御を実現するので、従
来の除振台では実現し得なかった、除振性能と制振性能
の両立を可能にすることができる。
と直交する方向にあそびを有する空気圧駆動式アクチュ
エータと、非接触の電磁駆動リニアモータとを併用する
ことによって、鉛直方向だけでなく、水平方向に関して
も除振性能と制振性能の両立が可能である。また、ベロ
ーズ構造を用いて空気圧駆動式アクチュエータを構成す
ることにより、除振装置の各構成要素をよりコンパクト
にするとともに、それらを効率よく配置し、ユニットと
してまとまりのよい除振装置を実現可能にした。ここ
で、本実施形態では、鉛直方向および水平方向の両方向
に関して空気圧駆動式アクチュエータおよび電磁駆動リ
ニアモータを設けたが、ある方向に関して、特に除去し
たい変位モードや振動モードがあり、このモードの除去
が空気圧駆動式アクチュエータまたは電磁駆動リニアモ
ータのみで行えるのであれば、その方向に関しては、空
気圧駆動式アクチュエータと電磁駆動リニアモータの両
方を備える必要はない。
エータのコイル巻線は、装置設置基礎側の部材に取付け
られているために、コイルが発生する熱による温度上昇
によって、除振台上の精密機器に及ぼす悪影響を軽減す
ることができ、また、コイルの配線も容易となり、精密
機器の除振・制振装置として好適に用いることができ
る。
は、平板型の構造をしているため、円筒形をしたボイス
コイルモータ等の電磁駆動モータを使用した場合と比較
して、装置の空間配置の自由度が高くなり、コンパクト
な構成の能動除振装置を実現することができる。
ける能動除振装置の概略図を示している。
2は、コイルばねなどの予圧機構24が空気ばね23c
と力学的に並列に構成されたタイプの空気圧駆動式アク
チュエータを備えている。他の構成要素および制御方法
については、前述の実施形態と同様なので、説明を省略
する。
エータ22の中立位置において、あらかじめ収縮方向に
所定量予圧を加えた状態にしておく。本実施形態では、
空気ばね23cの内部圧力を上昇させることにより、除
振台1に対して図5内に矢印で示した+X方向の力を加
えることができる。また、空気ばね23cの内部圧力を
下降させた場合、空気ばね23c自体はその収縮方向に
は力を発生することはできないが、空気ばね23cと力
学的に並列に構成された予圧弾性構造体24の弾性力に
より、アクチュエータ全体として、−X方向の力を発生
することができる。
平空気アクチュエータ22は、水平1方向分しか記載さ
れていないが、これを2つ以上用いて、複数の自由度方
向に制御力を加えることも可能である。
ばねの作用軸がほぼ一致していることが望ましく、さら
に、水平リニアモータの作用軸がほぼ一致していること
が望ましい。
る効果が得られるほか、水平方向の空気ばねが、一つで
済むため、空気ばねの配管や圧力制御装置の設置が容易
である。
ける能動除振装置に用いられる電磁駆動リニアモータの
概略図を示している。
コイル巻線である単相リニアモータであったが、本実施
形態のリニアモータでは2つのコイル巻線が用いられ
る。
イル巻線を含むコイルアッセンブリ34aと、対向する
4対の永久磁石を有するマグネットアッセンブリ34b
とを備えている。これは、前述した電磁駆動リニアモー
タの第1の例であげた単相リニアモータを、推力発生方
向に2台直列に接続して一体化した構造のものであり、
図中の矢印fで示した方向の推力を両アッセンブリ間に
作用させるためには、各コイル巻線に矢印iで示した方
向の電流を流せばよい。
の単相リニアモータ2台分の推力特性を有しながら、コ
イルアッセンブリ、マグネットアッセンブリを一体化し
たため、それらを部材に取り付けるための部位の寸法を
節約でき、防振ユニットヘの電磁駆動リニアモータ実装
に必要な空間寸法をより小さなものにすることができ
る。
各部に複数台数配置され、かつ、各電磁駆動リニアモー
タはいくつかの群に分けられ、同一の群に含まれる複数
の電磁駆動リニアモータは、同一の駆動指令信号によっ
て駆動されるようにしてもよい。また、同様に、これら
の電磁駆動リニアモータは、除振台1各部に複数台数配
置され、かつ、各電磁駆動リニアモータのコイル巻線は
いくつかの群に分けられ、同一の群に含まれる複数の電
磁駆動リニアモータのコイル巻線は、同一の駆動指令信
号によって駆動されるようにしてもよい。
よって駆動される複数の電磁駆動リニアモータまたはコ
イル巻線は、さらに少なくとも1以上の群に分けられ、
それらの中で同一の群に含まれる複数の電磁駆動リニア
モータまたはコイル巻線は、電気的に並列または直列に
接続され、駆動されるものであってもよい。
ータまたはコイル巻線を同一の駆動信号によって駆動す
ることで、複数の電磁駆動リニアモータを駆動するため
に必要な制御系を簡略化することができる。また、同一
の群の電磁駆動リニアモータまたはコイル巻線を、電気
的に並列または直列に接続して駆動することでも複数の
リニアモータの制御系を簡略化することができる。
装置の電磁駆動リニアモータに用いれば、上述した効果
のほかに、前述の第1および第2実施形態で得られた効
果を得ることができる。
ける能動除振装置に用いられる電磁駆動リニアモータの
概略図を示している。
イル巻線を含むコイルアッセンブリ35aと、対向する
4対の永久磁石を有するマグネットアッセンブリ35b
とを備えている。これは、前述した電磁駆動リニアモー
タの第1実施形態であげた単相リニアモータを、推力発
生方向に2台直列に接続して一体化した構造のものであ
る。
タは、マグネットアッセンブリ34aの磁石の極性をN
SNSと配列したものとSNSNと配列したものを対向
させたものであるが、本実施形態のリニアモータは、マ
グネットアッセンブリ35aの磁石の極性をNSSNと
配列したものとSNNSと配列したものを対向させたも
のである点が異なる。
センブリ間に作用させるためには、各コイル巻線に矢印
iで示した方向の電流を流せばよい。この際、同じ方向
に推力を発生させるためのコイル電流方向が、片方のコ
イル巻線で異なることに注意されたい。
示す。この単相リニアモータは、所定方向への推力発生
に寄与しない部分のコイルが磁界との相互作用により他
成分を発生させる可能性がある。この電磁駆動リニアモ
ータにおいて、所定方向への推力発生に寄与する部分
は、同図aの部分である。これに対して、同図bおよび
cの部分は、所定方向の推力発生に寄与しないばかり
か、その部分を流れる電流とマグネットアッセンブリで
形成される磁界との相互作用により、矢印d1,d2お
よびe1,e2の推力をコイルアッセンブリとマグネッ
トアッセンブリとの間に発生させる。
かつ対称であり、かつ、その部分の磁束分布も全く同じ
であれば、矢印d1,d2,e1,e2で示した他成分
の推力は相互に相殺する。しかし、実際には、コイル巻
線の巻始めあるいは巻終わり位置から電磁駆動リニアモ
ータのリード線までのコイル線の引き出し部の処理をb
部あるいはc部で行なったりすることがあり、その影響
によってb部とc部のコイル巻線の形状に差異を生じる
ことがある。また、その他のコイル巻線製作上のコスト
的、あるいは、技術的間題により、b部とc部のコイル
巻線の形状に差異を生じることは少なくない。さらに、
マグネットアッセンブリ上に配置された永久磁石の着磁
ムラや、コイルアッセンブリとマグネットアッセンブリ
の位置合わせ精度などの影響で、b部とc部の磁束分布
が異なるケースもありうる。こうした場合は、b部で発
生する推力他成分d1,d2と、c部で発生する推力他
成分e1,e2との間に差異が生じ、結果として電磁駆
動リニアモータの所定推力方向以外の他成分の推力が発
生してしまう。この他成分の推力は、電磁駆動リニアモ
ータが大きな推力を出しているときほど、大きく発生す
る。
イルアッセンブリとマグネットアッセンブリとの間に軸
受けなどの機械的運動拘束機構がないため、他成分の推
力がそのまま外乱力になる。この外乱力は、この電磁駆
動リニアモータの構造的特徴から、主としてコイルアッ
センブリとマグネットアッセンブリとを相互に磁界方向
を軸とした回転方向に回転させようとするモーメントと
して作用する。
電磁駆動リニアモータでも、これと同様の理由から、コ
イルアッセンブリとマグネットアッセンブリとの間で他
成分推力が発生する可能性がある。
電磁駆動のリニアモータのように永久磁石の極性をNS
SNと配列したものとSNNSと配列したものを対向さ
せたリニアモータの場合、2つのコイルに電流を流して
同一方向に推力を発生させようとすると、2つのコイル
個々の所定方向の推力発生に寄与しない部分のコイル巻
線に起因する推力は、2つのコイル巻線で相互に逆方向
に作用する。よってこの部分が発生するモーメントが相
殺する方向に作用し、コイルアッセンブリとマグネット
アッセンブリとの間に発生するモーメントを低減するこ
とができる。特に、双方のコイル巻線を同程度の磁束密
度の磁界中に配置し、双方のコイル巻線に同電流を流す
と、前述した他成分推力、モーメントはほぼ相殺でき
る。従って、本発明のような形態で電磁駆動リニアモー
タを防振ユニットに適用する際には、ここであげたよう
な、磁石の極性をNSSNと配列したものとSNNSと
配列したものを対向させ、その中に2つのコイルを配置
したタイプのものを用いることが望ましい。
の第1〜3実施形態に述べられた効果を得ることができ
る。
ける能動除振装置に用いられる電磁駆動リニアモータの
概略図を示している。
イル巻線と3対の永久磁石からなるものである。これ
は、前述の、2つの電磁駆動リニアモータを一体化した
タイプのもので、磁石の極性をNSSNと配列したもの
とSNNSと配列したものを対向させ、さらに、中央の
2つの永久磁石を一体化したものである。つまり、永久
磁石の極性をNSNと配列したものと、SNSと配列し
たものを対向させた形にして磁気回路を構成する。
た電磁駆動リニアモータに比較して、部品、つまり永久
磁石の必要点数を削減でき、コストダウンに寄与でき
る。
電磁駆動リニアモータを用いる場合も、これを可動磁石
型として適用し、コイルアッセンブリは装置設置基礎ま
たは装置設置基礎に剛に締結された部材に、マグネット
アッセンブリは除振台1または除振台1に剛に締結され
た部材に装着することが望ましい。
の第1〜4実施形態に述べられた効果を得ることができ
る。
ける能動除振装置に用いられる電磁駆動リニアモータの
概略を示す。
ネットアッセンブリの磁石に補極磁石37を適用してい
る。
タの磁気回路において、主たる磁石に加えて補極磁石を
追加すると、コイルアッセンブリが存在する磁界の磁束
分布をより適正化でき、コイルが存在する空間の磁束を
より均質かつ強いものとすることができるため、電磁駆
動リニアモータの推力定数を上げることができる。
が、これに限るものではなく、前述の第3〜5実施形態
のような複数のコイル巻線を有する電磁駆動リニアモー
タにおいても、本実施形態のような補極磁石を適用する
ことができる。
の第1〜5実施形態に述べられた効果を得ることができ
る。
振装置を搭載した走査型露光装置の実施形態を、図11
を用いて説明する。
ユニット50を介して支持されている。また鏡筒定盤9
6は、レチクル定盤94を支持すると共に、レチクルス
テージ95とウエハステージ93の間に位置する投影光
学系97を支持している。
から支持されたステージ定盤92上に支持され、ウエハ
を載置して位置決めを行う。また、レチクルステージ9
5は、鏡筒定盤96に支持されたレチクルステージ定盤
94上に支持され、レチクルを搭載して移動可能であ
る。レチクルステージ95上に搭載されたレチクルをウ
エハステージ93上のウエハに露光する露光光は、照明
光学系99から発生される。
テージ95と同期して走査される。レチクルステージ9
5とウエハステージ93の走査中、両者の位置はそれぞ
れ干渉計によって継続的に検出され、レチクルステージ
95とウエハステージ93の駆動部にそれぞれフィード
バックされる。これによって、両者の走査開始位置を正
確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高
精度で制御することができる。
除振装置を用いているため、鏡筒定盤やステージ定盤の
外部振動の除振性能を適切に有すると共に、レチクルス
テージやウエハステージの移動に伴って発生する並進・
回転方向の振動に対して適切な制振性能を有しているた
め、高速・高精度な露光が可能となる。
が独立して構成され、それぞれに除振装置が備えられて
いるが、鏡筒定盤とステージ定盤が一体となった構成
で、同じ除振装置上に搭載された構成になった場合で
も、この除振装置に前述の実施形態の能動型除振装置を
用いれば、同様な効果が得られ、高速・高精度な露光が
可能となる。この場合、ウエハステージを支持するステ
ージ定盤とレチクルステージを支持するレチクル定盤
が、同一の防振ユニットを介して床から支持された構造
になるため、防振ユニットの制御方法としては、ウエハ
ステージおよびレチクルステージの両方のステージ制御
手段からの信号に基づき、制御力を加えるアクチュエー
タの駆動回路に送る前向き補償演算手段を用いて、防振
ユニットの制御を行っても良い。
を利用した半導体ディバイスの製造方法の実施例を説明
する。図12は半導体ディバイス(ICやLSI等の半
導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の製造フ
ローを示す。ステップ11(回路設計)では半導体ディ
バイスの回路設計を行なう。ステップ12(マスク製
作)では設計した回路パターンを形成したマスクを製作
する。ステップ13(ウエハ製造)ではシリコン等の材
料を用いてウエハを製造する。ステップ14(ウエハプ
ロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエ
ハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際
の回路を形成する。ステップ15(組み立て)は後工程
と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用い
て半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程
(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程
(チップ封入)等の工程を含む。ステップ16(検査)
ではステップ15で作製された半導体ディバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした
工程を経て半導体ディバイスが完成し、これが出荷(ス
テップS17)される。
ーを示す。ステップ21(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ22(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ23(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ24(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ2
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ26(露光)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ27(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ28(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ29(レジスト剥離)ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方
法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導
体ディバイスを製造することができる。
ば、鉛直方向および水平方向に対して力を発生すること
で物体の振動を能動的に軽減でき、しかも各構成要素を
よりコンパクトにし、除振装置を効率良く配置した、ま
とまりの良い除振装置を提供することができる。
よれば、空気圧駆動式アクチュエータの使用によって熱
をほとんど発生させず、定常的に大きな推力を発生する
ことができる。さらに、電磁駆動リニアモータを併用す
ることで、応答性良く除振を行うことができる。
よれば、対向する空気圧駆動式アクチュエータを用いる
ことで、水平方向に対して大きな推力を発生させること
ができ、かつ変位を与えることができる。また、本発明
の請求項6記載の除振装置によれば、空気圧駆動式アク
チュエータと予圧機構を用いることで、水平方向に対し
て大きな推力や変位を与えることができるほか、空気圧
の制御や配管を容易に行うことができる。
によれば、変位検出手段により変位を検出することがで
き、また、請求項11記載の除振装置よれば、振動検出
手段により振動を検出することができる。さらに、請求
項13記載の除振装置よれば、変位や振動を検出し、そ
の検出値に基づいて第1アクチュエータおよび第2アク
チュエータの力を発生させることで高精度でコンパクト
な鉛直方向および水平方向の防振を行うことができる。
によれば、空気圧駆動式アクチュエータは、力を発生す
る方向と直交する方向に対してあそびを有するため、鉛
直方向および水平方向の空気圧駆動式アクチュエータが
互いに干渉せず、両方向の除振を両立させることができ
る。さらに請求項17記載の除振装置によれば、ベロー
ズ構造を用いて空気圧駆動式アクチュエータを構成する
ため、コンパクトでまとまりの良い除振装置を提供でき
る。
除振を行う必要がある物体に対して発熱の影響を軽減さ
せることができるほか、コイルの配線が容易となる。さ
らに、請求項24記載の除振装置によれば、電磁駆動リ
ニアモータに発生する望ましくない推力成分を容易に軽
減させることができ、高精度で低コストの電磁駆動リニ
アモータを用いることで、高精度な除振装置を提供する
ことができる。また、請求項25記載の除振装置によれ
ば、電磁駆動リニアモータの磁束を均質かつ強いものと
することができ、電磁駆動リニアモータの推力を向上さ
せ、高精度な除振装置が実現できる。
ば、複数の第1および第2アクチュエータを配置するこ
とで、並進・回転の運動モードの除振・制振を行うこと
が可能となる。また、請求項27または28記載の除振
装置により、除振装置の制御系の信号や配線を簡略化で
き、低コスト化を図ることができる。
の除振装置により、搭載した機器の除振を前向き補償に
よって防振することができる。
により、露光装置の構成要素が高精度に除振されている
ため、高速、高精度な露光を行うことができる。
製造方法により、高速、高精度にデバイスを製造するこ
とができる。
ば、防振支持された物体の鉛直および水平方向に高精度
な除振を行うことができ、請求項41記載の除振方法に
よれば、除振装置に搭載された機器を前向き補償によっ
て鉛直およびお水平方向に高精度な除振を行うことがで
きる。
動式アクチュエータの制御系の概略図
リニアモータの概略図
御系概略図
リニアモータの概略図
リニアモータの概略図
リニアモータの概略図
動リニアモータの概略図
Claims (41)
- 【請求項1】 力を発生することで物体の振動を能動的
に軽減する除振装置であって、前記力を発生する第1ア
クチュエータと、該第1アクチュエータとは駆動原理が
異なる第2アクチュエータとを有し、 前記第1アクチュエータは、鉛直方向および水平方向に
力を発生し、 前記第2アクチュエータは、該鉛直方向および該水平方
向のうちの少なくとも一方に力を発生することを特徴と
する除振装置。 - 【請求項2】 前記第1アクチュエータは、空気圧駆動
式アクチュエータと電磁駆動リニアモータの一方を有
し、前記第2アクチュエータは該空気圧駆動式アクチュ
エータと該電磁駆動リニアモータの他方を有することを
特徴とする請求項1記載の除振装置。 - 【請求項3】 前記第1アクチュエータは、それぞれ鉛
直方向ならびに水平方向に力を発生する2つのアクチュ
エータを含むことを特徴とする請求項1または2記載の
除振装置。 - 【請求項4】 前記第2アクチュエータは、それぞれ鉛
直方向ならびに水平方向に力を発生する2つのアクチュ
エータを含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか記
載の除振装置。 - 【請求項5】 前記水平方向に力を発生するアクチュエ
ータは、対向する前記空気圧駆動式アクチュエータを有
することを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の除振
装置。 - 【請求項6】 前記水平方向に力を発生するアクチュエ
ータは、前記空気圧駆動式アクチュエータと予圧機構を
有することを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の除
振装置。 - 【請求項7】 前記鉛直方向に力を発生する第1アクチ
ュエータの作用軸と、前記鉛直方向に力を発生する第2
アクチュエータの作用軸が、ほぼ一致していることを特
徴とする請求項1〜6いずれか記載の除振装置。 - 【請求項8】 前記水平方向に力を発生する第1アクチ
ュエータの作用軸と、前記水平方向に力を発生する第2
アクチュエータの作用軸が、ほぼ一致していることを特
徴とする請求項1〜7いずれか記載の除振装置。 - 【請求項9】 受動的な弾性支持手段および受動的な振
動減衰手段のうちの少なくとも一方を備えていることを
特徴とする請求項1〜8いずれか記載の除振装置。 - 【請求項10】 変位を検出する変位検出手段を有する
ことを特徴とする請求項1〜9いずれか記載の除振装
置。 - 【請求項11】 振動を検出する振動検出手段を有する
ことを特徴とする請求項1〜10いずれか記載の除振装
置。 - 【請求項12】 前記振動検出手段は、加速度センサで
あることを特徴とする請求項11記載の除振装置。 - 【請求項13】 前記変位検出手段と前記振動検出手段
のうちの少なくとも一方の出力を補償し、その補償信号
に基づいて前記第1アクチュエータと前記第2アクチュ
エータの少なくとも一方を駆動することを特徴とする請
求項10〜12いずれか記載の除振装置。 - 【請求項14】 前記変位検出手段の出力信号の補償信
号は、前記空気圧駆動式アクチュエータにフィードバッ
クされることを特徴とする請求項10〜13いずれか記
載の除振装置。 - 【請求項15】 前記振動検出手段の出力信号の補償信
号は、前記電磁駆動リニアモータにフィードバックされ
ることを特徴とする請求項11〜14いずれか記載の除
振装置。 - 【請求項16】 前記空気圧駆動式アクチュエータは、
力を発生する方向と直交する方向に対してあそびを有す
ることを特徴とする請求項2〜15いずれか記載の除振
装置。 - 【請求項17】 前記空気圧駆動式アクチュエータは、
ベローズ構造を有することを特徴とする請求項16記載
の除振装置。 - 【請求項18】 前記空気圧駆動式アクチュエータは、
内部圧力を調整するための圧力制御弁、もしくは、吸気
・排気流量を調節する流量制御弁を有することを特徴と
する請求項2〜17いずれか記載の除振装置。 - 【請求項19】 前記空気圧駆動式アクチュエータは、
内部圧力を検出する圧力センサを備え、該圧力補償手段
から得られる補償信号に基づき、前記圧力制御弁と前記
流量制御弁の少なくとも一方を作動させる圧力制御ルー
プを有することを特徴とする請求項18記載の除振装
置。 - 【請求項20】 前記電磁駆動リニアモータは、可動磁
石型リニアモータであることを特徴とする請求項2〜1
9いずれか記載の除振装置。 - 【請求項21】 前記電磁駆動リニアモータは、対向す
る複数の磁石間の磁界中にコイルを配置したことを特徴
とする請求項2〜20いずれか記載の除振装置。 - 【請求項22】 前記電磁駆動リニアモータは、一つの
コイルを有する単相リニアモータであることを特徴とす
る請求項2〜21記載の除振装置。 - 【請求項23】 前記電磁駆動リニアモータは、複数の
コイルを有する多相リニアモータであることを特徴とす
る請求項2〜21記載の除振装置。 - 【請求項24】 前記複数のコイルは隣り合うコイルの
電流の流れる方向と逆方向に通電されていることを特徴
とする請求項23記載の除振装置。 - 【請求項25】 前記電磁駆動リニアモータは、補極磁
石を備えることを特徴とする請求項2〜24記載の除振
装置。 - 【請求項26】 前記第1アクチュエータおよび第2ア
クチュエータは、複数配置されることを特徴とする請求
項1〜25いずれか記載の除振装置。 - 【請求項27】 複数配置された電磁駆動リニアモータ
または電磁駆動リニアモータのコイルは、いくつかの群
に分けられ、同一群に含まれる複数の電磁駆動リニアモ
ータまたは電磁駆動リニアモータのコイルは、同一の駆
動信号によって駆動されることを特徴とする請求項26
記載の除振装置。 - 【請求項28】 前記同一の駆動信号によって駆動され
る電磁駆動リニアモータまたは電磁駆動リニアモータの
コイルは、電気的に直列または並列に接続されているこ
とを特徴とする請求項27記載の除振装置。 - 【請求項29】 変位の目標値と複数台数配置された前
記変位検出手段の出力信号から、並進・回転の運動モー
ドの信号を抽出し、この抽出信号を補償し、複数台数配
置された前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエ
ータのうちの少なくとも一方を駆動することを特徴とす
る請求項10〜28いずれか記載の除振装置。 - 【請求項30】 複数台数配置された前記振動検出手段
の出力信号から、並進・回転の運動モードの信号を抽出
し、この抽出信号を補償し、複数台数配置された前記第
1アクチュエータと前記第2アクチュエータのうちの少
なくとも一方を駆動することを特徴とする請求項11〜
29記載の除振装置。 - 【請求項31】 搭載した機器の状態または該機器の信
号に基づき、補償演算を行う第1の前向き補償演算手段
を備え、第1の前向き補償演算手段の補償信号に基づ
き、前記第1アクチュエータの駆動を行うことを特徴と
する請求項1〜30いずれか記載の除振装置。 - 【請求項32】 搭載した機器の状態または該機器の信
号に基づき、補償演算を行う第2の前向き補償演算手段
を備え、該第2の前向き補償演算手段の補償信号に基づ
き、前記第2アクチュエータの駆動を行うことを特徴と
する請求項1〜31いずれか記載の除振装置。 - 【請求項33】 請求項1〜32いずれか記載の除振装
置を備えたことを特徴とする露光装置。 - 【請求項34】 請求項1〜32いずれか記載の除振装
置が、ステージ定盤を支持していることを特徴とする露
光装置。 - 【請求項35】 請求項1〜32いずれか記載の除振装
置が、鏡筒定盤を支持していることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項36】 レチクルステージを支持するレチクル
定盤が鏡筒定盤に連結されており、請求項1〜32いず
れか記載の除振装置が、該鏡筒定盤を支持していること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項37】 前記露光装置は走査型露光装置である
ことを特徴とする請求項33〜36いずれか記載の露光
装置。 - 【請求項38】 請求項33〜37いずれか記載の露光
装置を用意するステップと、レチクル上に形成されたパ
ターンをウエハに転写するステップとを有することを特
徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項39】 ウエハに露光された部分を現像するス
テップと、ウエハ上に形成されたチップを切り離すステ
ップを更に有することを特徴とする請求項38記載のデ
バイス製造方法。 - 【請求項40】 防振支持された物体の変位または振動
を検出し、検出値から物体の並進・回転の運動モードの
信号を抽出し、この信号に基づいて補償を行い、鉛直方
向と水平方向に力を発生する第1アクチュエータと、該
鉛直方向と水平方向のうちの少なくとも一方に力を発生
し該第1アクチュエータとは駆動原理が異なる第2アク
チュエータの少なくとも一方を、補償信号に基づいて制
御することを特徴とする除振方法。 - 【請求項41】 除振装置に搭載された機器の状態また
は該機器の信号に基づき、前向き補償演算を行い、鉛直
方向と水平方向に力を発生する第1アクチュエータと、
該鉛直方向と水平方向のうちの少なくとも一方に力を発
生し該第1アクチュエータとは駆動原理が異なる第2ア
クチュエータの少なくとも一方を、補償信号に基づいて
制御することを特徴とする除振方法。
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