KR100473230B1 - 제진장치및노광장치 - Google Patents

Abstract

스테이지 이동에 따르는 몸체 중심 위치 이동의 영향을 받지 아니하고, 외란 진동의 억제 효과를 유지하며, 더욱이 환경 온도의 변동을 억제한다.

스테이지가 이동하면 중심위치의 이동에 의해 노광 본체부(40)의 제진대가 경사지는 것과 동시에 진동한다. 비간섭화 계산부(56)에서는 제진대의 경사량에 따라 고압 제어부(37)를 거쳐서 위치 게인(gain)을 절환하여 제진 패드(4A∼4D)에 공급되는 공기의 유량을 제어한다. 또한, 공기의 유량 제어와 거의 동시에 제어장치(11)에서는 6 개의 변위센서(10) 및 6 개의 진동센서(5)의 출력에 의거해서 진동을 억제하도록 액츄에이터(7, 32)를 구동 제어한다. 따라서 제진 패드에 의해 제진대의 기울기 전부 또는 일부를 보정할 수 있으므로 그 액츄에이터에서 발생할 추력을 억제할 수가 있게 되고 그 발열이 억제된다.

Description

제진장치 및 노광장치{APPARATUS FOR EXPOSURE AND VIBRATION REMOVING}

본 발명은 제진장치(除振裝置) 및 노광장치에 관한 것으로서, 특히 제진대의 진동을 억제하도록 액추에이터에 의해 제진대를 구동하는, 소위 액티브 방식의 제진장치 및 이 제진장치를 구비한 노광장치에 관한 것이다.

스텝 앤드 리피트 방식의 축소투영형 노광장치, 즉, 소위 스테퍼 등의 정밀기기의 고정밀도화에 따라, 그 장치가 설치된 마루로부터 정반(제진대)에 작용하는 미진동을 마이크로 G 레벨로 억제할 필요가 생기고 있다.

제진대를 지지하는 제진패드로서는 댐핑(damping) 액중에 압축코일스프링을 넣은 기계식 댐퍼(damper)나 공기식 댐퍼 등이 사용되고 있다. 제진패드는 그 자체가 어느 정도의 센터링 기능을 구비하고 있다.

특히 공기식 댐퍼를 구비한 공기스프링 타입의 제진장치는 스프링 정수를 작게 설정할 수 있고, 약 10Hz 이상의 진동을 억제할 수가 있으므로 정밀기기의 지지에 널리 사용되고 있다.

최근에는 종래의 패시브(Passive) 제진장치의 한계를 타파하기 위해 액티브 제진장치가 제안되고 있다. 이것은 제진대의 진동을 센서로 검출하고, 이 센서의 출력에 따라 액추에이터를 구동함으로써 진동제어를 행하는 장치로서, 저주파 제어 대역에 공진 피크가 없는 이상적인 진동 절연효과를 갖도록 할 수 있는 것이다.

그런데 스테퍼 등의 노광장치에서는 큰 가감속을 행하는 XY 스테이지(웨이퍼 스테이지)가 제진패드에 지지된 정반상에 탑재되어 있다. 그 때문에 XY 스테이지의 이동과 동시에 노광장치 몸체의 중심위치가 이동한다. 노광장치에 구비된 액티브 제진장치는, 이 스테이지 이동에 수반해서 노광장치 몸체의 중심위치가 이동한 경우, 위치제어루프에 의해 초기위치에 위치결정을 한다. 스테이지의 이동량이 커지면, 노광장치 몸체의 중심위치의 변화량도 커져 노광장치 몸체가 탑재된 정반도 크게 경사진다. 노광장치 몸체의 중심위치와 변화량의 증대에 수반하여, 이 노광장치 몸체가 탑재된 정반의 경사량도 커져 이것을 보정하기 위해 액추에이터에 필요로 하는 추력도 커지게 된다.

상기와 같은 제진장치에서는, 액추에이터로부터 발생하는 발열량이 크므로 노광장치가 설치되어 있는 환경의 온도변화가 커진다. 이 환경의 온도변화는 XY 스테이지의 위치를 계측하는 레이저 간섭계의 측정정밀도에 영향을 주어 나아가서는, 스테이지의 위치결정정밀도 등이 악화되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위해, 제진장치의 위치제어루프의 게인을 높이는 것이 고려된다. 이와 같이 하면, 위치제어의 응답성은 향상되나, 마루 진동이 노광장치 몸체에 전달되기 때문에 제진성능이 악화되므로, 유효한 수단으로는 될 수 없다. 따라서 위치제어의 응답성을 어느 정도 확보하면서도 제진성능을 악화시키는 일이 없으며, 더욱이 환경의 온도변화를 억제할 수가 있는 장치의 개발이 급선무로 되어 있었다.

본 발명은 진동을 효율적으로 억제할 수 있는 제진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 제진대상에 탑재되어 있는 장치의 중심위치가 이동해도, 효율적으로 외란진동을 억제할 수 있는 제진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 액추에이터의 발열을 억제할 수 있는 제진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 정반상에 탑재된 스테이지의 이동의 영향을 받지 않고 효율적으로 제진을 행할 수 있는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 환경온도에 영향을 주는 일없이 효율적으로 제진을 행할 수 있는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 노광정밀도를 향상시킬 수 있는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제진장치는 최소한 3 개의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 보존된 제진대; 상기 제진대를 다른 곳에서 연직 방향으로 구동하는 복수의 액추에이터; 제진대의 변위를 검출하는 변위센서; 제진대의 진동을 검출하는 진동센서; 변위센서 및 진동센서의 출력에 의거해서 제진대의 진동을 억제하도록 상기 액추에이터를 제어하는 제 1 제어계; 제진대의 경사량에 따라서 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하는 제 2 제어계를 구비한다.

이에 의하면 제진대의 경사량에 따라서 공기유량을 제어하므로 제진패드에 의해 제진대의 기울기의 전부 또는 일부를 보정할 수 있기 때문에, 그 액추에이터에서 발생될 추력을 억제할 수 있게 되어 액추에이터의 발열이 억제된다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제진장치는 최소한 3 개의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 유지된 제진대; 상기 제진대를 다른 곳에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터; 제진대의 변위를 검출하는 변위센서; 제진대의 진동을 검출하는 진동센서; 변위센서 및 진동센서의 출력에 의거해서 제진대의 진동을 억제하도록 상기 액추에이터를 제어하는 제 1 제어계; 제진패드에 공급되는 공기의 유량을 제어하기 위한 공기 콘트롤러를 구비하며, 제진대의 기울기를 보정하는 제 2 제어계; 제진패드와 공기 콘트롤러 사이에 설치된 버퍼탱크를 갖춘다.

이에 의하면, 그 제진대의 기울기가 보정되도록 그것을 통해 각 제진패드에 공급되는 공기의 유량을 제어한다. 이때 공기 콘트롤러에서 공기가 일단 버퍼탱크내로 유입된 후 제진버퍼로 공급되므로, 버퍼탱크의 작용에 의해 제진패드의 내압의 급격한 변화가 억제된다. 따라서, 예를 들면 제진대상의 스테이지에 말하자면 토비 등의 현상이 생기는 것이 방지된다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 노광장치는 최소한 3 개의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 유지된 제진대; 이 제진대상에 설치되고 마스크의 패턴을 기판상에 전사하기 위한 노광시스템; 제진대를 다른 곳에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터; 제진대의 변위를 검출하는 변위센서; 상기 제진대의 진동을 검출하는 진동센서; 변위센서 및 진동센서의 출력에 의거해서 제진대의 진동을 억제하도록 각 액추에이터를 제어하는 제 1 제어계; 노광 시스템의 중심 위치의 이동에 의해 생기는 제진대의 경사량에 따라서 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하는 제 2 제어계를 갖는다.

이에 따르면, 예컨대 스테이지의 이동 등에 의해 그 노광시스템의 중심위치가 이동해도 그 제진패드에 의해 제진대의 기울기 전부 또는 일부를 보정할 수 있으므로 그 액추에이터에서 발생할 추력을 억제할 수가 있고 액추에이터의 발열이 억제된다.

다시 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 노광장치는 공기식 제진패드를 통해 거의 수평으로 유지된 제진대; 마스크의 패턴이 전사되는 기판을 유지하여 제진대 상에서 이동하는 스테이지; 스테이지의 위치에 따라서 제진패드에 공급되는 공기의 유량을 제어하는 제어계를 갖는 것이다.

이에 의하면, 그 스테이지의 이동에 수반하는 제진대의 기울기를 그 제진패드로 억제할 수 있으므로 마스크 패턴을 기판상에 전사할 때의 노광정밀도가 향상된다.

<제 1 실시예>

다음에 본 발명의 제 1 실시예에 대해서 도 1 내지 도 6 에 의거해서 설명한다.

도 1 에는 제 1 실시예에 관한 스텝 앤드 스캔형의 노광장치(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

이 도 1 에 있어서, 노광장치(100)의 설치면으로서의 마루상에 장방형의 대좌(2)가 설치되어 있다. 이 대좌(2)상에 제진패드(4A∼4D)(단, 도 1 에서는 제진패드(4D)는 도시하지 아니하고, 도 2 참조)가 설치되어 있다. 이들 제진패드(4A∼4D)상에 제진대로서 장방형의 정반(6)이 설치되어 있다.

여기에서, 후술하는 바와 같이 본 실시예의 노광장치(100)에서는 투영광학계(PL)가 사용되고 있다. 그 투영광학계(PL)의 광축과 평행하게 Z 축을 취하고, Z 축에 직교하는 평면내에서 정반(6)의 길이 방향으로 X 축을, 이것에 직교하는 방향으로 Y 축을 취한다.

또한 각각의 축 둘레의 회전방향을 Zθ , Xθ , Yθ 방향으로 정한다. 또한 다음의 설명에 있어서, 필요에 의해 도 1 중의 X, Y, Z 축을 표시하는 각 화살표의 지시 방향을 +X, +Y, +Z 방향으로, 이것과 반대방향을 -X, -Y, -Z 방향으로 구별해서 사용하는 것으로 한다.

제진패드(4A∼4D)는 도 2 에 도시되는 바와 같이 각각 정반(6) 저면의 4 개의 정점부근에 설치되어 있다. 본 실시예에서는 제진패드(4A∼4D)로서 공기식 댐퍼가 사용되고 있다. 이들 제진패드(4A∼4D)는, 도 2 에 도시되는 바와 같이 3 개의 공기압제어회로(37A, 37B, 37C)를 통해 제어장치(11)에 접속되어 있다. 제어장치(11)는 공기압제어회로(37A, 37B, 37C)를 통해 제진패드(4A∼4D)에 공급되는 공기의 유량을 제어한다. 즉, 공기의 압력에 의해 제진패드(4A∼4D)의 높이를 조정할 수 있기 때문에 그 공기식 댐퍼는 상하 이동기구의 역할도 겸하고 있다.

도 1 로 되돌아가 대좌(2)와 정반(6) 사이에 제진패드(4A)와 병렬로 액추에이터(7A)가 설치되어 있다. 액추에이터(7A)는 대좌(2)상에 고정된 고정자(9A)와 정반(6)의 저면에 고정된 가동자(8A)로 구성되어 있다. 제어장치(11)(도 1 에서는 도시생략, 도 2, 도 3 참조)로부터의 지시에 의해 대좌(2)에서 정반(6)의 저면에 대한 Z 방향의 부가력 또는 정반(6)의 저면에서 대좌(2)로 향하는 흡인력을 발생한다.

다른 제진패드(4B∼4D)에 있어서도, 제진패드(4A)와 같이 병렬로 액추에이터(7B∼7D)가 설치되어 있다.(단, 도 1 에서는 액추에이터(7C, 7D)는 도시하지 아니함, 도 3 참조), 이 액추에이터(7B∼7D)의 부가력 또는 흡인력도 제어장치(11)(도 1 에서는 도시생략, 도 2, 도 3 참조)에 의해 각각 설정된다. 액추에이터(7A∼7D)의 제어방법에 대해서는 후술한다.

액추에이터(7A)는 상술한 바와 같이 고정자(9A)와 가동자(8A)로 구성된다. 고정자(9A)는, 예를 들면 N 극의 축의 양쪽에 S 극 축이 형성된 자기발생체(發磁

)로 구성된다. 가동자(8A)는 그 N 극 축에 느슨하게 끼워지는 내통과, 이 내통의 외측에 감긴 코일, 및 이 코일을 덮는 외통으로 구성된다.

그래서 코일에 흐르는 전류를 조절함으로써 고정자(9A)와 가동자(8A)와의 사이에 ± Z 방향의 힘이 발생한다. 그 밖의 액추에이터(7B∼7D)도 액추에이터(7A)와 같이 구성되어 있다.

정반(6)상에는 도시하지 않은 구동수단에 의해 X 의 2차원 방향으로 구동되는 기판 스테이지로서 XY 스테이지(20)가 설치되어 있다.

다시, 이 XY 스테이지(20)상의 Z 레벨링 스테이지, θ 스테이지(모두 도시생략) 및 웨이퍼 홀더(21)를 통해 감광기판으로서의 웨이퍼 W 가 유지되어 있다. 또, 정반(6) 위에서 XY 스테이지(20)를 둘러싸도록 제 1 컬럼(24; column)이 설치되어 있다. 그 제 1 컬럼(24)의 상판 중앙에는 투영광학계(PL)가 고정되어 있다. 그 제 1 컬럼(24)의 상판에 위치한 투영광학계(PL)를 둘러싸도록 제 2 컬럼(26)이 설치되어 있다. 그 제 2 컬럼(26)의 상판의 중앙에 마스크로서의 레티클(R) 이 배치된 레티클 스테이지(27)가 설치되어 있다.

XY 스테이지(20)의 Y 방향의 이동위치는 Y축용 레이저 간섭계(30Y)에 의해 계측되고, XY 스테이지(20)의 X 방향의 이동위치는 X 축용 레이저 간섭계(30X)(도 1 에서는 도시많음, 도 3 참조)에 의해 계측된다. 이들 레이저 간섭계(30Y, 30X)의 출력은 도시하지 않은 스테이지 콘트롤러 및 도시하지 않은 주제어장치에 입력되어 있다. Z 레벨링 스테이지는 Z 축 방향의 구동 및 Z 축에 대한 경사가 조정가능하게 구성되어 있다. θ 스테이지는 Z 축 둘레의 미소회전이 가능하게 구성되어 있다. 따라서 XY 스테이지(20), Z 레벨링 스테이지 및 θ 스테이지에 의해 웨이퍼(W)는 3차원적으로 위치결정이 가능하게 된다.

레티클 스테이지(27)는 레티클(R)의 Y 축 방향의 미소조정 및 회전각의 조정이 가능하게 구성되어 있다. 또, 이 레티클 스테이지(27)는 도시하지 않은 구동수단에 의해 X 방향으로 구동하도록 되어 있다. 이 레티클 스테이지(27)의 X 방향 위치는 레티클 레이저 간섭계(30R)에 의해 계측되고 이 레티클 레이저 간섭계(30R)의 출력도 도시하지 않은 스테이지 콘트롤러 및 주제어장치에 입력된다.

다시 레티클(R)의 상방에는 도시하지 않은 조명광학계가 설치되어 있다. 그래서 레티클(R) 및 웨이퍼(W)의 상대적인 위치맞춤(얼라인먼트)을 행하고 도시하지 않은 초점검출계에 의한 자동초점(AF)을 행함으로써, 조명광학계로부터의 노광용 조명광(EL) 아래에서 레티클(R)의 패턴의 이미지가 투영광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)의 각 쇼트(shot) 영역에 차례로 투영된다. 본 실시예에 따른 웨이퍼(W) 위의 각 쇼트영역의 노광에 있어서는, XY 스테이지(20)와 레티클 스테이지(27)가 각각의 구동수단을 통해 조명광(EL)에 대해서 X 축방향(주사방향)을 따라서 소정의 속도비로 상대적으로 동기이동된다.

상술한 제 1 컬럼(24)은 4 개의 다리(24a∼24d)(단, 도 1 에서는 다리(24d)는 도시하지 아니함)에 의해 정반(6)상에 접촉되어 있다. 이 제 1 컬럼(24) 상판 상면의 +Y 방향의 단부에는 제 1 컬럼(24)의 Z 방향의 가속도를 검출하는 진동센서로서의 가속도센서(5Z₁, 5Z₂) 및 제 1 컬럼(24)의 Y 방향의 가속도를 검출하는 가속도 센서(5Y₁, 5Y₂)가 설치되어 있다. 또한, 이 제 1 컬럼(24) 상판의 상면의 +X 방향의 단부에는 제 1 컬럼(24)의 Z 방향의 가속도를 검출하는 진동센서로서의 가속도센서(5Z₃) 및 제 1 컬럼(24)의 X 방향의 가속도를 검출하는 가속도센서(5X)가 설치되어 있다. 이들 가속도센서(5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X)로는, 예를 들면 피에죠(piezo) 저항효과형 혹은 정전용량형 반도체식의 가속도센서가 사용된다. 이들 가속도센서(5Z₁. 5Z₂, 5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X)의 출력도 제어장치(11)(도 1 에서는 도시생략, 도 2, 도 3 참조)에 입력되어 있다.

또한 제 1 컬럼(24) 상판의 +Y 방향 단부측에서 -X 방향의 측면에 대향하는 위치에는 제 1 컬럼(24)의 Z 방향 변위를 검출하는 변위센서(10Z₁)와 제 1 컬럼(24)의 Y 방향의 변위를 검출하는 변위센서(10Y₁)가 일체로 구성되는 변위센서(10A)가 설치되어 있다. 제 1 컬럼(24) 상판의 +Y 방향 단부측에서 +X 방향의 측면에 대향하는 위치에는, 제 1 컬럼(24)의 Z 방향 변위를 검출하는 변위센서(10Z₂)와 제 1 컬럼(24)의 Y 방향의 변이를 검출하는 변위센서(10Y₂)가 일체로 구성되는 변위센서(10B)가 설치되어 있다. 제 1 컬럼(24) 상판의 -Y 방향 단부측에서 +X 방향의 측면에 대향하는 위치에는, 제 1 컬럼(24)의 Z 방향 변위를 검출하는 변위센서(10Z₃)와 제 1 컬럼(24)의 X 방향의 변위를 검출하는 변위센서(10X)가 일체로 구성되는 변위센서(10C)가 설치되어 있다.

여기에서 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10Y₁, 10Y₂, 10X)로는, 예를 들면 정전용량식 센서나 와전류 변위센서가 사용된다. 전자의 정전용량식 센서는 정전용량이 센서의 전극과 측정대상물(여기에서는 도시하지 않은 금속판)간의 거리에 반비례하는 것을 이용해서 비접촉으로 센서와 측정 대상물간의 거리를 검출한다. 또한, 후자의 와전류 변위센서는 미리 절연체에 감은 코일에 교류 전압을 가해두고, 도전성재료(도전체)로 이루어지는 측정대상에 근접시키면 코일에 의해 만들어진 교류자계에 의해 도전체에 와전류가 발생하고, 이 와전류에 의해 발생하는 자계는 코일의 전류에 의해 만들어진 자계와 역방향이면, 이 2 개의 자계가 겹쳐져서 코일의 출력에 영향을 주어 코일에 흐르는 전류의 세기 및 위상이 변화한다. 이 변화는 대상이 코일에 가까울수록 커지고, 역으로 멀수록 적어지므로, 코일에서 전기 신호를 끌어냄으로써 대상의 위치, 변위를 검출하는 것이다. 이 밖에 배경광의 영향을 저지할 수 있는 변위센서로서 PSD(반도체 광 위치 검출기)를 사용할 수도 있다.

변위센서(10Y₁, 10Y₂, 10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10X)의 출력도 제어장치(11)(도 1 에서는 도시생략, 도 3 참조)에 공급되어 있다.

제 1 컬럼(24)의 +X 방향의 측면에는 액추에이터(32A)가 대좌(2)에 고정된 문형의 지주(35A) 사이에 설치되어 있다. 액추에이터(32A)는 상술한 액추에이터(7A∼7C)와 같이 지주(35A)에 고정된 고정자(34A)와 제 1 컬럼(24)에 부착된 가동자(33A)로 구성되어 있다. 제어장치(11)에서 가동자(33A)내의 코일에 흐르는 전류를 조정함으로써 제 1 컬럼(24)에 대해서 ± X 방향으로 힘을 줄 수 있도록 되어 있다. 똑같이 제 1 컬럼(24)의 상면 2 곳에 가동자(33B, 33C)가 부착되어 있다. 이들 가동자(33B, 33C)와 함께 액추에이터(32B, 32C)를 각각 구성하는 고정자(34B, 34C)가 대좌(2)에 고정된 지주(35A, 35B)에 각각 고정되어 있다. 액추에이터(32A)와 같이 액추에이터(32B, 32C)에 있어서도 제어장치(11)로 가동자(33B, 33C)내의 코일에 통하는 전류를 조정함으로써 제 1 컬럼(24)에 대해서 ± Y 방향의 힘을 줄 수가 있다. 제어장치(11)에 의한 액추에이터(32A∼32C)의 제어방법에 대해서도 후술한다.

여기에서 노광장치(100)를 설치할 때의 정반(6)의 높이 및 수평 레벨의 조정에 대해서 도 2 를 참조하면서 설명한다.

변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)로 계측된 정반(6)의 Z 방향 변위(높이가)가 제어장치(11)에 전달된다. 이들 데이타에 의거해서 제어장치(11)에서는 정반(6)을 미리 설정되어 있는 높이로 맞추기 위해, 그리고 정반(6)의 수평레벨을 유지하기 위해 3 개의 공기압제어회로(37A∼37C)를 통해 각 제진패드에 공급하는 공기의 유량을 제어해서 제진패드(4A∼4D)의 높이를 각각 설정한다.

그후 제진패드(4A∼4D)의 높이는 각각의 설정치로 유지된다. 이에 따라 정반(6)에 비틀어짐이 발생하지 않고, 정반(6)위의 XY 스테이지(20)의 위치결정 정밀도 등이 고정밀도로 유지된다.

본 실시예의 노광장치(100)에서는 정반(6), XY 스테이지(20), 웨이퍼 홀더(21), 제 1 컬럼(24), 투영광학계 PL, 제 2 컬럼(26), 및 레티클 스테이지(27)등에 의해 노광본체부(노광장치몸체 ; 40)(도 3 참조)가 구성되어 있다.

다음으로, 이 노광본체부(40)의 제진을 위한 액추에이터(7A∼7D, 32A∼32C) 및 제진패드(4A∼4D)의 제어계에 대해서 제어장치(11)를 중심으로 도 3 의 블록도에 의거해서 설명한다.

제어장치(11)는 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10Y₁, 10Y₂, 10X) 및 가속도 센서(5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X)의 출력에 의거해서, 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)의 진동을 억제하도록 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D, 32A, 32B, 32C)를 구동제어하는 제 1 제어계로서의 진동제어계를 갖추고 있다.

이것을 더욱 상세히 기술하면, 진동제어계는 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10Y₁, 10Y₂, 10X)의 출력을 도시하지 않은 A/D 변환기를 각각 통해 입력하고, 노광본체부(40) 중심 G 의 6 자유도 방향(X, Y, Z Xθ , Yθ , Zθ : 도 1 참조)의 변위량(x, y, z, θ _x, θ _y, θ _z)으로 변환하는 제 1 좌표변환부(42)와; 이 제 1 좌표변환부(42)에서 변환후의 중심의 6 자유도 방향의 변위량(x, y, z, θ _x, θ _y, θ _z)을 목표치 출력부(44)로부터 입력되는 6 자유도 방향의 중심위치의 목표치(x₀, y₀, z₀, θ _x0, θ _y0, θ _z0)에서 각각 감하여 6 자유도 각 방향의 위치편차(△x = x₀ - x, △y = y₀ - y, △z = z₀ - z, △θ _x = θ _x0 - θ _x, △θy = θ y₀ - θ y, △θz = θ z₀ - θz)를 산출하는 6 개의 감산기(46a∼46f)와; 6 자유도 각 방향의 위치편차 △x, △y, △z, △θ x, △θ y, △θ z 를 동작신호로서 제어동작을 하는 것으로 PI 콘트롤러로 이루어지는 6 자유도 각 방향의 위치콘트롤러 XPI, YPI, ZPI, Xθ PI, Yθ PI, Zθ PI 와; 가속도센서 5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X 의 출력을 도시하지 않은 A/D 변환기를 각각 통해 입력하고 중심 G 의 6 자유도 방향의 가속도(x", y", z", θ x", θ y", θ z")로 변환하는 제 2 좌표변환부(48)와; 이 제 2 의 좌표변환부(48)에서 변환후의 중심 G 의 6 자유도 방향의 가속도 x", y", z", θ x", θy", θ z" 를 각각 적분해서 각 방향의 중심 G 의 속도 x', y', z', θ x', θ y', θ z' 로 변환하는 6 개의 적분기(50a∼50f)와; 위치콘트롤러(XPI, YPI, ZPI, Xθ PI, Yθ PI, Zθ PI)의 출력을 속도지령치 x₀', y₀', z₀', θ x₀', θ y₀', θ z₀' 로 각각 변환하는 속도변환게인(52a∼52f)과; 이 변환후의 속도지령치 x₀', y₀', z₀', θ x₀', θ y₀', θ z₀' 로부터 적분기(50a∼50f)의 출력 x', y', z', θ x', θ y', θ z' 을 각각 감하여 6 자유도 방향의 각 방향의 속도편차(△x' = x₀' - x', △y' = y₀' - y', △z' = z₀' - z', △θ x' = θ x₀' - θ x', △θ y' - θ y', △θ z' = θ z₀' - θ z')를 산출하는 6 개의 감산기(54a∼54f)와; 6 자유도 각 방향의 속도편차 △x', △y', △z', △θ x', △θ y', △θ z' 를 동작신호로서 제어동작을 하는 것으로서, PI 콘트롤러로 이루어지는 6 자유도 각 방향의 속도콘트롤러 VXPI, VYPI, VZPI, VXθ PI, VYθ PI, VZθ PI와; 이들 콘트롤러에서 연산된 6 자유도 방향의 속도제어량을 각 액추에이터 위치에서 발생해야 할 속도지령치로 변환하기 위한 비간섭화 연산을 행하는 계산부(56)와; 이 계산부(56)에서 변환후의 각 액추에이터 위치에서 발생할 속도지령치를 각 액추에이터에서 발생할 추력으로 각각 변환하는 게인(58a∼58g)을 갖는다.

즉, 본 실시예의 진동제어계는, 변위센서, 위치콘트롤러 등을 포함해서 구성되는 위치제어루프의 내측에, 그 내부루프로서 가속도센서, 적분기, 속도콘트롤러 등을 포함하여 구성되는 속도제어루프를 갖춘 다중루프제어계로 되어 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 그 계산부(56)는 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)의 출력에 의거한 XY 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)의 이동에 따라서 생기는 정반(6)의 기울기를 연산하고 이 기울기를 보정하는 기능도 구비하고 있다. 이것을 더욱 상술하면, 이 계산부(56)에서는 상시 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)의 출력을 직접적으로 모니터함으로써, 정반(6)의 기울기를 연산하고(검출하고) 정반(6)의 기울기가 제진패드(4A∼4D)에 의해 보정되도록 공기압제어부(37)를 구성하는 제 1 내지 제 3 의 공기압제어회로(37A∼37C)를 제어하고, 상술한 비간섭화 계산의 결과를 얻어지는 액추에이터(7A∼7D)에서 발생할 속도지령치가 소정치를 초과하지 않도록 하는 기능도 구비하고 있다.

다시 본 실시예의 노광장치에서는, 스캔카운터(66)의 출력이 X 방향의 속도 콘트롤러(VXPI)의 출력단에 설치된 가산기(68)를 통해 진동제어계에 피드 포워드(feed forword) 입력되고 있다. 본 실시예의 노광장치(100)에서는 웨이퍼(W)상의 쇼트를 노광할 때에, 레티클 스테이지(27)와 XY 스테이지(20)가 주사방향, 즉 X 축방향으로 서로 역방향으로 동기 이동된다. 이 때에 레티클 스테이지(27)는 1 쇼트에 대해 1 회, 이 레티클 스테이지(27)의 가동 범위를 끝에서 끝까지 XY 스테이지(20) 속도의 투영광학계(PL)의 축소 배율의 역수배(예를 들면 4 배 또는 5 배)의 속도로 이동한다. 더우기 노광은 정속이동 중 행해지므로, 레티클 스테이지(27)는 ① 정지상태에서 목표속도까지 가속, ② 목표속도유지, ③ 목표속도에서 정지상태까지 감속의 3 개의 상태 천이를 하게 된다. 그 레티클 스테이지(27)의 이동개시직후 및 레티클 스테이지(27)의 정지직전에는 큰 반력이 제 2 컬럼(26)을 통해 정반(6)에 작용하고, 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)에 진동이 생긴다. 거기에서 스캔카운터(66)에 의해 레티클 스테이지(27)의 가속도와 역방향의 반력의 지령치를 진동제어계에 피드포워드 입력하여 레티클 스테이지(27)의 이동개시 직후 및 레티클 스테이지(27)의 정지 직전의 진동을 억제하려는 것이다.

다음에 제진패드(4A∼4D)의 높이를 제어하기 위한 공기압제어부(37)에 대해서 도 4 에 의거해서 설명한다.

이 공기압제어부(37)는 수동밸브(101)를 통해 급기로(110)에 각각 접속됨과 동시에 배기로(120)에 각각 접속된 제 1 내지 제 3 의 공기압제어회로(37A∼37C)를 갖추고 있다. 수동밸브(101)는 공급압을 수동으로 온/오프하기 위한 밸브이다.

제 1 공기압제어회로(37A)는 도 2 지면의 좌측 깊숙한 곳에 위치한 제진패드(4D)에 공급하는 공기의 유량을 제어하기 위한 회로로서, 서로 병렬로 제 1 회로(38a)와 제 2 회로(38b)를 갖추고 있다. 제 1 회로(38a)는 급기측의 압력을 설정하는 레클레이터(102A)와, 이 레클레이터(102A)에 의해 설정되는 공기로 내의 압력을 검출하는 압력센서(104A)와, 이 압력센서(104A)가 설치된 공기로에 설치된 2 계통의 조리개, 즉 미동측의 고정조리개(106A) 및 조동측의 스피콘(105A)과, 고정 조리개(106A) 및 스피콘(105A)을 전환하는(택일적으로 온 상태로 한다) 3 포트 전자밸브(107A)와, 이 전자밸브(107A)의 고정조리개(106A)와 반대측에 설치되고 해당 공기로 자체를 온 오프(개폐)하는 2 포트 전자밸브(108A)를 가지고 있다. 마찬가지로, 제 2 회로(38b)는 배기측의 압력을 설정하는 레귤레이터(102a)와, 이 레귤레이터(102a)에서 설정된 공기로내의 압력을 검출하는 압력센서(104a)와, 이 압력센서(104a)가 설치된 공기로에 설치된 2 계통의 조리개 즉 미동측 고정조리개(106a) 및 조동측 스피콘(105a)과, 상기 고정조리개(106a) 및 스피콘(105a)을 전환하는 3포트 전자밸브(107a)와, 이 전자밸브(107a)의 고정 조리개(106a)와 반대측에 설치되고 공기로 그 자체를 온 오프(개폐)하는 2 포트 전자밸브(108a)를 갖추고 있다. 제 1 회로(38a)와 제 2 회로(38b)와의 합류점에는 제 1 공기압제어회로(37A)의 공급압력을 검출하는 압력센서(103A)가 설치되어 있다.

여기에서 고정조리개(106A, 106a)는 스텐레스 혹은 루비 등 경질의 소재에 레이저 가공 등으로 미세한 구멍을 설치한 것으로, 그 구멍의 지름은 φ 50 ㎛ 에서 φ 300 ㎛ 정도의 것이 사용되고 있으나 이것에 대신해서 정밀 니들 밸브와 같은 가변조리개를 사용해도 상관없다(다음의 제 2, 제 3 의 공기압제어회로에 있어서도 동일하다).

제진패드(4D)에 공급되거나 또는 제진패드(4D)에서 배기되는 공기의 유량은 각각의 조리개의 유효단면적과 제 1 회로(급기측 회로; 38a)와 제 1 공기압제어회로(37A)와의 압력비, 제 2 회로(배기측 회로; 38)와 제 1 공기제어회로(37A)와의 압력비에 의해 결정되므로, 레귤레이터(102A, 102a)에 의한 압력의 설정, 미동측 고정조리개(106A, 106a) 및 조동측 스피콘(105A, 105a)의 전환에 의해 유량은 임의로 설정이 가능해진다.

제 2 압력제어회로(37B)도 제 1 압력제어회로(37A)와 같이 서로 병렬인 제 3 회로(39a)와 제 4 회로(39b)를 가지며, 상기 제 3 회로(39a)는 레귤레이터(102B), 압력센서(104B), 미동측 고정조리개(106B), 조동측 스피콘(105B), 3 포트 전자밸브(107B), 및 2 포트 전자밸브(108B)를 구비하고 있다. 또한, 제 4 회로(39b)는 레귤레이터(102B), 압력센서(104b), 미동측 고정조리개(106b), 조동측 스피콘(105b), 3 포트 전자밸브(107b), 및 2 포트 전자밸브(108b)를 구비하고 있다. 또 제 3 회로(39a)와 제 4 회로(39b)의 합류점에는 제 2 공기압제어회로(37B)의 공급압력을 검출하는 압력센서(103B)가 설치되어 있다.

제 3 압력제어회로(37c)도 제 1 압력제어회로(37A)와 같이 서로 병렬인 제 5 회로(40a)와 제 6 회로(40b)를 갖추고 제 5 회로(40a)는 레귤레이터(102c), 압력센서(104c), 미동측 고정조리개(106c), 조동측의 스피콘(105c), 3 포트 전자 밸브(107c), 및 2 포트 전자밸브(108c)를 구비하고 있다. 또 제 6 회로(40b)는 레귤레이터(102c), 압력센서(104c), 미동측의 고정조리개(106c), 조동측의 스피콘(105c), 3 포트 전자밸브(107c), 및 2 포트 전자밸브(108c)를 구비하고 있다. 또 제 5 회로(40a)와 제 6 회로(40b)와의 합류점에는 제 3 의 공기압제어회로(37c)의 공급압력을 검출하는 압력센서(103c)가 설치되어 있다.

제 2, 제 3 의 공기압제어회로(37B, 37C)에 있어서, 제 1 의 공기압제어회로(37A)와 같이 레귤레이터에 의한 압력의 설정, 고정조리개 및 스피콘의 전환에 의해 유량을 임의로 설정할 수 있게 되어 있다.

도 4 에 있어서는, 4 개의 제진패드 중 앞의 2 개, 즉 제진패드(4A, 4B)를 동일한 공기압계통에서 제어하는 경우를 예시하였으나 공기압제어부(37)에 있어서는 제진패드(4A∼4D)에 공기를 공급하는 경로는 3 계통이 있고, 각 계통의 공기압 제어회로를 제진패드(4A∼4D)에 접속하는 방법(조합)으로서는 도 5a, 도 5b, 도 5c에 도시된 바와 같이 각종 변형이 가능하고 노광본체부(40)의 중심위치, 제진패드(4A∼4D)의 설치에 의해 노광본체부(40) 경사량의 제어를 최적인 상태로 할 수가 있다.

또한, 노광본체부(40)를 지지하는 제진패드(4A∼4D) 각각의 내압은 노광본체부(40) 중량 및 중심위치, 그리고 제진패드(4A∼4D)의 설치에 의해 결정된다. 또한 노광본체부(40)가 설정된 높이 및 수준(수평레벨)에 있을 때 제진패드(4A∼4D)에 필요한 압력센서(103A, 103B, 103C)에 의해 모니터 할 수가 있다.

다음으로 제진패드에 공급하는 공기유량의 조정 방법에 대해서 설명한다.

전제로서 노광본체부(40)의 중량 및 중심위치, 그리고 제진패드(4A∼4D)의 배치에 의해 정해지는 제진패드(4A∼4D)에 필요한 압력에 따라 고정조리개(106A, 106B, 106C 및 106a, 106b, 106c)가 선정되어 있는 것으로 한다.

각 제진패드에 대한 목표공급압력에 따라 레귤레이터(102A, 102B, 102C 및 102a, 102b, 102c)를 조정한다. 이 조정 때, 유량측정을 해도 좋으나, 본 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃), 제어장치(11) 내부의 비간섭화 계산부(56), 공기압제어부(37) 및 제진패드(4A∼4D)에 의해 정반(6)의 기울기 전부 또는 일부를 보정하는 위치제어루프가 구성되어 있으므로, 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)의 출력에 의거해서 제진패드(4A∼4D)의 높이 변화 속도를 구하도록 되어 있다. 또한, 레귤레이터(102A, 102B, 102C 및 102a, 102b, 102c)의 조정때에는 압력센서(104A, 104B,104C 및 104a, 104b, 104c)의 모니터치를 눈짐작으로 하면 된다.

다음에 스피콘(105A, 105B, 105C 및 105a, 105b, 105c)의 조정을 하고 조동측의 유량을 결정한다.

상술한 바에 의해 구성된 공기압제어부(37)에 의하면, 제진패드(4A∼4D)에 공급하는 공기의 유량 제어를 조동, 미동의 2 계통으로 전환함으로써 제진대로서정반(6)의 위치제어루프의 게인을 고저 2 종류의 임의의 상태로 설정할 수 있게 된다.

도 6a는 고게인만으로 제어한 경우, 도 6b 는 저게인 만으로 제어한 경우를 도시한다. 앞의 경우 목표위치에 도달할 때까지의 시간은 빠르나, 수속성이 나쁘고 불감대가 크다. 한편 후자의 경우 목표위치에 도달할 때까지의 시간은 늦으나, 수속성이 좋고 불감대가 적다.

도 6c 에는 본 실시예의 공기압제어회로(37A∼37C)를 써서 고게인에서 저게인으로 전환할 때의 시간 응답예를 도시한다. 이 도 6c 를 도 6a, 도 6b 와 비교하면, 명백하게 도 6c 의 경우에는 위치제어에 있어서 시간응답을 희생시키는 일이 없이 불감대를 적게 할 수 있게 된다.

다음으로 상기와 같이 구성된 노광장치(100)의 스캔노광시의 작용에 대해서 설명한다.

스캔노광시에 XY 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)가 X 축방향을 따라 이동되면, 노광본체부(40)의 중심이 이동하고 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)가 경사진다. 이때의 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)의 출력이 제어장치(11)를 구성하는 계산부(56)에 공급된다. 또한 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10Y₁, 10Y₂, 10X), 가속도센서(5Z₁, 5Z₁, 5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X)의 출력도 제어장치(11)의 진동 제어계에 공급된다.

계산부(56)에서는 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)의 출력에 의거해서 정반(6)의 경사를 연산하고 이 경사가 보정되도록 제진패드(4A∼4D)에 공급하는 공기의 유량을 제어한다. 이때에 계산부(56)에서는 상술한 게인의 전환을 행하고, 제진패드(4A∼4D)의 높이 제어의 응답성을 높게 함과 동시에 불감대를 적게 해서 충분한 수속성을 확보한다. 예를 들면, XY 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)의 이동을 개시할 때 등 정반(6)의 경사량이 클 때에는 게인을 높게 설정하여 응답성을 좋게 해서 제진패드의 높이를 급속으로 설정(목표)위치 근처에까지 되돌림으로써, XY 스테이지(20) 및 레티클 스테이지(27)가 정속이동하는 때 등 정판(6)의 경사량이 적은 때에는 게인을 낮춤으로써 불감대를 적게한다. 이와 같이 정반(6)의 경사량(위치 제어량)의 대소에 의해서 최적인 게인이 설정되고 효율적으로 정반의 진동을 억제할 수가 있다.

이에 따라 제진패드(4A∼4D)에 의해 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)의 경사가 대부분(또는 전부) 재빠르게 보정된다. 또 스테이지(20, 27)의 이동에 의한 노광본체부(40)의 중심이동에 수반하는 진동은 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10Y₁, 10Y₂, 10X), 가속도센서(5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X)의 출력에 따른 제어장치(11)에 의해 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D, 32A, 32B, 32C)가 구동제어되고 효과적으로 억제된다. 이때에 정반(5)을 포함하는 노광본체부(40)의 경사의 나머지가 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)에 의해 보정된다.

따라서 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)의 진동은 스테이지(20, 27)의 이동에 의한 노광본체부(40)의 중심이동에 따르는 영향을 거의 받지 않고 효과적으로 억제된다. 또한, 제진대의 경사량 대부분이 제진패드에 공급하는 공기유량의 제어에 의해 보정이 되므로 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)로만 노광본체부(40)의 진동과 함께 그 경사도 보정하는 경우에 비해서 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)에 요구되는 추력이 억제되고 이에 따라 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)의 가동자의 코일에 흐르는 전류가 필요 최소한도값으로 되므로 발열량을 현저히 억제할 수 있게 된다. 따라서 노광장치(100)가 놓여진 환경의 온도 변화가 억제된다.

또, 스캔노광시의 레티클 스테이지(27)의 이동개시직후 및 정지직전의 진동도 스캔카운터(6b)로부터 지령치의 피드 포워드 입력에 의해 억제된다.

여기에서, 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)에서 발생할 추력을 최소한으로 억제하기 위해 계산부(56)에서는 공기압제어부(37)를 구성하는 공기압제어회로(37A∼37C)에 의한 제진패드(4A∼4D)에 대한 공기유량의 제어에 의해 정반(6)의 기울기 보정을 행함과 동시에 정반(6)에 대한 진동 중 낮은 주파수 성분의 진동을 제거하도록 하는 것도 바람직하다. 이 경우에는 진동제어계에 의해 정반(6)에 대한 진동중 높은 주파수 성분의 진동만을 액추에이터를 사용해서 제거하는 제어가 행해지게 된다.

여기까지의 설명으로 명백한 바와 같이 제 1 실시예에서는 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃), 계산부(56), 공기압제어회로(37A∼37C)에 의해 제 2 제어계가 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 제 1 실시예의 장치(100)에 의하면 스테이지(20, 27)의 이동시 중심위치의 이동에 의해 생기는 정반(6)의 기울기가 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)의 출력에 의거해서 제어장치(11)의 계산부(56)에 의해 검지되고, 이 계산부(56)에서는 이 정반(6)의 기울기가 대부분(또는 전부) 재빠르게 보정되도록, 공기압제어회로(37A∼37C)를 통해 제진패드(4A∼4C)에 공급되는 공기의 유량을 제어한다. 이때에, 계산부(56)에서는 상술한(도 6C에 도시한 바와 같은) 게인의 전환을 행하고, 제진패드(4A∼4D)의 높이 제어의 응답성을 높게 함과 동시에 불감대를 적게 해서 충분한 수속성을 확보한다.

따라서 액추에이터 만으로 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)의 진동과 함께 그 경사도 보정하는 경우에 비해서 각 액추에이터에 필요로 하는 추력을 억제할 수 있게 된다. 결과적으로 각 액추에이터의 발열량을 억제해서 노광본체부(40)의 설치환경의 온도변화를 저감할 수가 있다. 이에 따라 특히 XY 스테이지(20)의 위치를 계측하는 레이저 간섭계(30X, 30Y)의 측정정밀도의 악화를 방지하고, 나아가서는 스테이지의 위치결정정밀도의 향상을 도모할 수가 있다.

또 이 실시예의 장치(100)에서는 각 제진패드의 높이 변화 속도를 정렬하는 것이 용이해지기 때문에 진동제어성이 향상하는 장점도 있다.

또한 상기한 경우에 있어서 레이저 간섭계(30X, 3OR)에서 계측된 각각의 스테이지(20, 27)의 변위량(이동위치)에 의거해서 스테이지(20, 27)의 이동에 수반하는 노광본체부(40)의 중심의 이동에 의한 정반(6)의 경사량을 예측할 수가 있다.

예를들면, 제 2 제어계를 구성하는 계산부(56)에, 도 3 중에 2점 쇄선 화살표로 도시되는 바와 같이, 레이저 간섭계(30X, 30R)의 출력을 공급하면 되고, 계산부(56)에서는 간섭계(30X, 30R)의 출력에 의거해서 스테이지(20, 27)의 이동에 수반하는 노광본체부(40)의 중심이동에 따른 정반(6)의 경사량을 예측하여 이것을 보정하도록 하는 지령치를 사용함으로써, 이 영향을 상쇄하게 제진패드(4A∼4D) 및 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)를 피드 포워드 제어할 수 있게 된다. 이 경우에는 정반(6)의 경사가 실제로 발생하기 전에 이것을 저지할 수 있으므로, 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)에 필요로 하는 추력은 더욱 적게 할 수 있고 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)의 발열을 한층 저감시킬 수 있다.

또한, 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)로부터 발생하는 열량을 일정하게 하기 위해서 정반(6)을 포함하는 노광본체부(40)의 경사량의 보정 및 제진때에 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)에 발생하는 추력 또는 각 액추에이터에 흐르는 전류를 일정하게 하는 제어회로를 설치하면 된다.

구체적으로는 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D)의 가동자에 감긴 코일과는 달리 발열체로서의 코일을 설치하고, 양자에 흐르는 총계의 전류치를 제어해서 총발열량을 일정하게 함으로써 이것을 실현할 수 있다. 이와 같은 경우에는 노광본체부의 설치환경의 온도가 변화하는 것을 효과적으로 억제할 수가 있다.

<제 2 실시예>

다음에 본 발명의 제 2 실시예를 도 7 내지 도 10 에 의거해서 설명한다. 여기에서는, 상술한 제 1 실시예와 동일하거나 동등한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 사용함과 함께 그 설명을 간략하게 하거나 혹은 생략하기로 한다.

도 7 에는 제 2 실시예에 관한 스텝 앤드 스캔형 노광장치(200)의 액추에이터(7A∼7D, 32A∼32D) 및 제진패드(4A∼4D)의 제어계의 구성이 노광본체부(40)와 함께 도시되어 있다. 또, 도 8 에는 노광장치(200)의 제진패드(4A∼4D)를 구동제어하는 시스템의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 또, 도 9 에는 제진패드(4A∼4D)에 공급되는 공기의 유량을 제어하기 위한 공기압 제어회로(37)의 구성이 제진패드(4A∼4D)와 함께 도시되어 있다.

이 노광장치(200)에서는 도 7 내지 도 9 에 도시된 바와 같이 공기압제어회로(37C)와 이 공기압제어회로(37C)에 의해 공기가 출입하는 2개의 제진패드(4A, 4B)와의 사이에 버퍼 탱크(109A, 109B)가 설치되고 공기압제어회로(37B)와 이 공기압제어회로(37B)에 의해 공기가 출입하는 제진패드 사이에 버퍼탱크(109C)가 설치되고, 공기압제어회로(37A)와 이 공기압제어회로(37A)에 의해 공기가 출입되는 제진패드(4D) 사이에 버퍼탱크(109D)가 설치되어 있는 특징을 갖는다.

그밖의 부분의 구성등은 상술한 제 1 실시예와 동일하게 되어 있다.

본 제 2 실시예의 노광장치(200)에 의하면 상술한 제 1 실시예의 노광장치(100)와 동등한 작용 효과를 갖는 것외에 다음과 같은 효과도 얻을 수가 있다.

즉, 위치제어루프의 게인이 고 · 저 어느 경우라도 공기압제어회로(37A∼37C)를 사용해서 제진패드(4A∼4D)에 공급하는 전기의 유량을 제어할 때에 제 1 회로(38a), 제 6 회로(40b)를 개폐(온 · 오프)하는 전자밸브(108A∼108C 및 108a∼108c)를 온 · 오프한다. 이 전자밸브(108A∼108C 및 108a∼108c)의 온 · 오프에 의해 제진패드(4a∼4d)의 내압이 급격히 변화하고(맥동이 생기고), 제진패드(4A∼4D)에 의해 지지되는 정반(6)위의 XY 스테이지(20)등에 소위 토비 등이 발생하는 일이 있다.

도 10a에는 제 1 실시예에 있어서 시간응답의 일예가 도시되어 있다. 이 도 10a의 경우에는 전자밸브(108A∼108C 및 108a∼108c)가 소정 시간 연속적으로 온(또는 오프)한후 오프(또는 온)하는 제어가 행해진 경우가 도시되어 있고, A 점, B 점 등에서 편차가 급격하게 변화되어 있는 것을 알 수 있다.

이에 대해서 제 2 실시예의 경우는 공기압제어회로(37A∼37C)와 제진패드(4A∼4D)와의 사이에 버퍼탱크(4A∼4D)가 설치되어 있음으로써 위치제어루프의 게인이 고 · 저 어느 경우에도 공기압제어회로(37A∼37C)를 사용해서 제진패드(4A∼4D)에 공급하는 공기의 유량을 제어할 때에, 전자밸브(108A∼108C)가 온 · 오프되어도 제진패드(4A∼4D)의 내압이 급격하게 변화하는 것을 억제할 수가 있고, 제진패드(4A∼4D)에 의해 지지되는 정반(6)상의 XY 스테이지(20) 등에 소위 토비 등이 발생하기 어렵게 된다.

도 10b 에는 도 10a 와 동일한 유량제어를 하는 경우의 제 2 실시예에 있어서 시간응답 예가 도시되어 있다. 이 도 10b 를 도 10a 와 비교하면 본 제 2 실시예의 경우가 명백하게 편차의 변화가 완만해져 있음을 알 수 있다.

또한 제 1, 제 2 실시예에서 공기압제어회로는 공기로 상에 설치된 미소한 지름을 갖는 오리피스(고정조리개 등)와, 이 공기로 내의 압력을 설정하는 레귤레이터와, 공기로를 개폐하는 전자밸브를 각각 구비한 급기측 회로 및 배기측 회로를 갖는다. 이와 같은 공기압제어회로에 의하면, 미소한 지름을 갖는 오리피스의 레귤레이터의 조합에 의해 급기측 회로 및 배기측 회로 각각에서 유량이 일정한 값으로 설정되고, 각각의 전자 밸브의 온.오프에 의해 공기의 흡 배기가 행해진다. 이 경우 미소한 지름을 갖는 오리피스를 구비하고 있기 때문에, 설정유량을 적게 함으로써 제진패드에 미소량의 변위를 일으키는 제어가 가능해진다.

또 제 1, 제 2 실시예에서는 본 발명에 관한 제진장치가 스텝 앤드 스캔 방식의 주사노광형 투영노광장치에 적용되는 경우에 대해서 설명을 하였으나, 본 발명의 제진장치는 스텝 앤드 리피트 방식의 스테퍼 등의 투영노광장치라도 정반상을 스테이지가 이동하는 것이므로 가장 적합하게 적용되는 것이다. 스테퍼의 경우에는 일괄노광형이므로 노광시에는 스테이지는 정지하고 있으므로 스캔카운터는 불필요하다.

또한 제 1, 제 2 의 실시예에서는 일곱개의 액추에이터와 네개의 제진패드를 사용해서 노광몸체(40)의 6 자유도 방향의 요동을 억제하는 경우에 대해서 설명을 하였으나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 정반(제진대)의 경사를 보정할 수 있으면 된다. Z 방향의 액추에이터는 최소한 세개, 제진패드에 대해서도 최소한 세개가 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 스테이지 이동에 수반하는 몸체 중심위치 이동의 영향을 거의 받는 일이 없고 외란 진동의 억제(제진) 효과를 저하시키는 일이 없으며, 더욱이 환경온도에 대한 영향을 극히 억제할 수가 있다.

액추에이터의 발열량을 일정하게 유지할 수 있기 때문에 필요 이상의 환경온도에 대한 영향을 억제할 수가 있다.

제진패드의 내압의 급격한 변화도 방지할 수 있게 된다.

본래의 제진성능을 잃는 일 없이 액추에이터의 발열을 억제하고 더욱이 제진패드의 내압의 변화도 억제 혹은 방지할 수가 있다.

제진장치의 효과 발휘에 의해 노광정밀도를 향상시킬 수가 있다.

도 1 은 제 1 실시예의 투영노광장치를 도시하는 사시도.

도 2 는 제 1 실시예에 관한 제진패드를 구동 제어하는 시스템의 개략적인 사시도.

도 3 은 제 1 실시예에 관한 액추에이터 및 제진패드의 제어계의 구성을 도시하는 제어블록도.

도 4 는 제 1 실시예에 관한 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하기 위한 공기압제어회로의 구성예를 도시하는 구성도.

도 5a, 도 5b, 도 5c 는 제진패드에 대한 공기압제어회로의 접속방법의 예를 도시하는 구성도.

도 6a 는 제 1 실시예에 관한 제진패드에 의한 위치제어 응답예로서, 고 게인(gain)인 경우를 도시하는 그래프.

도 6b 는 제 1 실시예에 관한 제진패드에 의한 위치제어 응답예로서, 저 게인인 경우를 도시하는 그래프.

도 6c 는 제 1 실시예에 관한 제진패드에 의한 위치제어 응답예로서, 게인을 전환한 경우를 도시하는 그래프.

도 7 은 제 2 실시예의 노광장치에 관한 액추에이터 및 제진패드의 제어계의 구성을 노광본체부와 함께 도시하는 구성도.

도 8 은 제 2 실시예에 관한 제진패드(4A∼4D)를 구동 제어하는 시스템의 개략적인 사시도.

도 9 는 제 2 의 실시예에 관한 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하기 위한 공기압제어회로의 구성을 제진패드와 함께 도시하는 구성도.

도 10a 는 제 1 실시예에 있어서 제진패드에 의한 위치제어 응답예를 도시하는 그래프,

도 10b 는 제 2 실시예에 있어서 제진패드에 의한 위치제어 응답예를 도시하는 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 대좌 4A-4D : 제진패드

6 : 정반 11 : 제어장치

24 : 제 1 컬럼 26 : 제 2 컬럼

40 : 노광본체부 42 : 제 1 좌표변환부

44 : 목표치 출력부 48 : 제 2 좌표변환부

56 : 비간섭화 계산부 66 : 스캔카운터

68 : 가산기 100 : 노광장치

Claims (23)

1. 3개 이상의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 유지된 제진대;

   상기 제진대를 상이한 개소에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터;

   상기 제진대의 변위를 검출하는 변위센서;

   상기 제진대의 진동을 검출하는 진동센서;

   상기 변위센서 및 상기 진동센서의 출력에 기초하여 상기 제진대의 진동 중 높은 주파수 성분의 진동을 억제하도록 상기 각 액추에이터를 제어하는 제 1 제어계; 및

   상기 제진대의 경사량에 따라, 또한, 상기 제진대의 진동 중 낮은 주파수 성분의 진동이 제거되도록 상기 제진패드에 공급되는 공기류를 제어하는 제 2 제어계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 제어계는, 상기 변위센서의 검출결과에 기초하여 상기 제진패드에 공급되는 공기유량을 조정하는 루프제어계이고, 상기 제진대의 경사량에 따라 상기 루프제어의 게인을 변경하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제진대의 경사량을 보정할 때, 및 상기 제진대의 진동을 억제할 때에, 상기 각 액추에이터에 발생시키는 추력 또는 상기 각 액추에이터에 흐르는 전류를 일정하게 하는 제어회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
4. 3개 이상의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 유지된 제진대;

   상기 제진대를 상이한 개소에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터;

   상기 제진대의 변위를 검출하는 변위센서;

   상기 제진대의 진동을 검출하는 진동센서;

   상기 변위센서 및 상기 진동센서의 출력에 기초하여 상기 제진대의 진동을 억제하도록 상기 각 액추에이터를 구동 제어하는 제 1 제어계;

   상기 각 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하기 위한 공기 콘트롤러를 가지며, 상기 제진대의 경사를 보정하는 제 2 제어계; 및

   상기 제진패드와 상기 공기 콘트롤러와의 사이에 설치된 버퍼탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 공기 콘트롤러는, 공기로(空氣路) 상에 배치된 미소한 직경을 갖는 오리피스와, 이 공기로 내의 압력을 설정하는 레귤레이터와, 상기 공기로의 개폐를 행하는 전자밸브를 각각 구비한 급기측 회로 및 배기측 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
6. 3개 이상의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 유지된 제진대;

   이 제진대 상에 배치되고, 마스크의 패턴을 기판 상에 전사하기 위한 노광시스템;

   상기 제진대를 상이한 개소에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터;

   상기 제진대의 변위를 검출하는 변위센서;

   상기 제진대의 진동을 검출하는 진동센서;

   상기 변위센서 및 상기 진동센서의 출력에 기초하여 상기 제진대의 진동을 억제하도록 상기 각 액추에이터를 제어하는 제 1 제어계; 및

   상기 노광시스템의 중심위치의 이동에 의해 생기는 상기 제진대의 경사량에 따라 상기 제진패드에 공급되는 공기류를 제어하는 제 2 제어계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 노광시스템은, 상기 기판을 유지하여 이동하는 스테이지를 구비하고,

   상기 스테이지의 이동에 의해 상기 제진대의 경사가 발생하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 마스크와 상기 기판을 동기이동시킴으로써 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상에 전사하는 주사형 노광장치인 것을 특징으로 하는 노광장치.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 제어계는, 상기 변위센서의 검출결과에 기초하여 상기 제진패드에 공급되는 공기유량을 조정하는 루프제어계이고, 상기 제진대의 경사량에 따라 상기 루프제어의 게인을 변경하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 2 제어계는, 상기 제진대의 경사량이 큰 경우에, 상기 게인을 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
11. 공기식 제진패드를 통해 거의 수평으로 유지된 제진대;

    마스크의 패턴이 전사되는 기판을 유지하고 상기 제진대 상에서 이동하는 스테이지; 및

    상기 스테이지의 위치에 따라 상기 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하는 제어계를 포함하는 노광장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 스테이지의 위치를 계측하는 계측계를 더 포함하고,

    상기 제어계는, 상기 계측계의 계측결과에 기초하여 상기 제진패드에 공급되는 공기량을 피드 포워드 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
13. 4개의 공기식 제진패드를 통해 수평으로 유지된 제진대;

    상기 제진대 상에 배치되고, 마스크의 패턴을 기판 상에 전사하기 위한 노광시스템; 및

    상기 4개의 공기식 제진패드에 공급되는 공기유량을 제어하는 3개의 공기압 제어회로를 구비하고,

    상기 3개의 공기압제어회로 중 1개의 공기압제어회로는, 상기 4개의 공기식 제진패드 중 2개의 제진패드를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 노광장치는, 상기 마스크와 상기 기판을 동기 이동시켜, 상기 패턴을 상기 기판으로 노광하는 주사형 노광장치인 것을 특징으로 하는 노광장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 1개의 공기압제어회로에 의해 제어되는 상기 2개의 제진패드는, 상기 동기 이동의 방향을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 노광시스템은, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판으로 투영하는 투영광학계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 노광시스템은, 상기 마스크와 상기 기판 중 적어도 일방을 유지하여 이동시키는 스테이지를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
18. 제 13 항에 있어서,

    상기 제진대를 상이한 개소에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
19. 제 13 항에 있어서,

    상기 3개의 공기압제어회로는, 상기 노광시스템의 중심위치의 이동에 의해 발생하는 상기 제진대의 경사량에 따라 상기 제진패드에 공급되는 공기류를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
20. 제 4 항에 있어서,

    상기 제 1 제어계는, 상기 제진대의 진동 중 높은 주파수 성분의 진동이 제거되도록 상기 액추에이터를 제어하고,

    상기 제 2 제어계는, 상기 제진대의 진동 중 낮은 주파수 성분의 진동이 제거되도록 상기 제진패드에 대한 공기류를 제어하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
21. 제 6 항에 있어서,

    상기 제 1 제어계는, 상기 제진대의 진동 중 높은 주파수 성분의 진동이 제거되도록 상기 액추에이터를 제어하고,

    상기 제 2 제어계는, 상기 제진대의 진동 중 낮은 주파수 성분의 진동이 제거되도록 상기 제진패드에 대한 공기류를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
22. 공기식 제진패드를 통해 거의 수평으로 유지된 제진대;

    상기 제진대를 상이한 위치에서 연직방향으로 구동하는 복수의 액추에이터로서, 상기 액추에이터는 자기부재와 코일부재를 구비하고 상기 코일부재에 흐르는 전류와 상기 자기부재의 자계를 상호작용시킴으로써 힘을 발생시키는, 상기 복수의 액추에이터;

    마스크상의 패턴이 전사되는 대상인 기판을 유지하며, 상기 기판을 유지한 채로 상기 제진대상에서 이동가능한 스테이지; 및

    상기 액추에이터 각각에 의해 발생되는 상기 힘 및 상기 스테이지의 위치에 따라 상기 제진패드에 공급되는 공기량을 제어하는 제어계를 구비하며,

    상기 액추에이터가 상기 제진대의 높은 주파수 성분의 진동을 제거하고,

    상기 제진패드가 상기 제진대의 낮은 주파수 성분의 진동을 제거하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 스테이지의 위치를 계측하는 계측계를 더 구비하고,

    상기 제어계는, 상기 계측계에 의해 얻어지는 계측결과에 기초하여 상기 제진패드에 공급되는 공기량을 피드 포워드 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.