KR100483982B1

KR100483982B1 - 진동절연장치및노광장치

Info

Publication number: KR100483982B1
Application number: KR1019970023526A
Authority: KR
Inventors: 후토시 모리; 마사토 타카하시
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-07
Publication date: 2005-08-10
Also published as: KR980005339A

Abstract

스테이지의 이동위치의 영향을 받는 일 없이 노광장치 본체에 대한 외란 진동의 억제 (진동 제어) 효과를 향상시킬 수 있는 진동 절연장치 및 그를 이용하는 노광장치를 제공하고자 하는 것으로, 스테이지 가감속에 수반하는 반력에 의해 진동 절연대를 포함하는 장치 본체에 진동이 가해지는 것을 막기 위해, 그 반력과 역방향의 힘인 저항력의 지령값으로서, 장치 본체의 기계공진 주파수 성분을 포함하지 않는 값이 진동 제어계에 피드포워드 입력된다. 상기 입력된 지령값에 기초하여, 진동 절연대의 진동을 억제하도록 각 액추에이터를 구동 제어한다. 이것에 의해 진동 절연대의 진동이 효과적으로 억제됨과 동시에 피드포워드 입력된 지령값에 의거해 발생된 저항력에 의해 스테이지의 가감속에 수반하는 반력의 영향이 상쇄되고, 또 장치 본체의 기계공진을 여기하는 일도 없다.

Description

진동 절연 장치 및 노광 장치

본 발명은 진동 절연장치 및 노광 장치에 관한 것이며, 특히, 진동 절연대의 진동을 해소하기 위해 액추에이터에 의해 진동 절연대를 구동하는, 소위 액티브 방식의 진동 절연 장치 및 그 진동 절연 장치를 구비한 노광 장치에 관한 것이다.

스탭 앤드 리피트 방식의 축소 투영형 노광 장치, 즉, 소위 스탭퍼 등의 정밀 기구의 고정밀도화에 따라, 설치대로부터 정반(定盤, 진동 절연대)에 작용하는 약한 진동을 마이크로 G 레벨로 절연할 필요가 생긴다. 진동 절연 장치의 진동 절연대를 지지하는 진동 절연 패드로서는 제동(damping)액 내에 코일 스프링을 삽입한 기계식이나 공기식 댐퍼 등 여러 가지가 사용되고, 진동 절연 패드 자체가 어느 정도 센터링 기능을 가지고 있다. 특히, 공기식 댐퍼를 구비한 공기 스프링 진동 절연 장치는 스프링 정수를 작게 설정할 수 있어, 약 10HZ 이상의 진동을 절연함으로써, 정밀 기기의 지지에 널리 이용되고 있다. 또한, 최근에는 종래의 피동(passive) 진동 절연 장치의 한계를 타파하기 위해, 능동(active) 진동 절연 장치가 제시되고 있다. 이것은 진동 절연대의 진동을 센서로 검출하고, 이 센서의 출력에 근거하여 액추에이터를 구동함으로써 진동 제어를 실시하는 진동 절연 장치이며, 저주파 제어 대역에 공진 피크가 없는 이상적인 진동 절연 효과를 가질 수 있는 것이다.

스탭퍼 등에서는 큰 가감속을 실시하는 XY 스테이지(웨이퍼 스테이지)가 진동 절연 패드에 유지되는 정반 상에 탑재되어 있으며, XY 스테이지가 이동할 때, 그 가감속시에 수반된 반력이 노광 장치 본체에 진동을 가한다. 능동 진동 절연 장치에서는, 스테이지 가감속시에 수반되는 반력과 같은 크기이며, 역방향의 힘인 저항력(counterforce)을 피드포워드로 입력하지만 스테이지 이동량, 스테이지 가속도 또는 스테이지 질량이 커지면, 스테이지 위치가 초기 위치와 달라짐으로 인한 노광 장치 본체에 가해지는 진동(加振)(주로 Z 축을 도는 회전 방향)을 일으킨다. 스탭퍼 등에서는 앞으로의 스테이지 이동량, 가속도, 질량은 더욱 커지고, 정밀도는 더욱 엄격히 요구되어 질 것이 예상되므로, 이 가진량이 사양을 벗어나는 요인이 될 우려가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정에 따라 이루어진 것이며, 스테이지 이동 위치의 영향을 받지 않고 외란(外亂) 진동을 억제(진동 절연)하는 효과를 향상시킬 수 있는 진동 절연 장치 및 이를 구비한 노광 장치를 제공하는 것이다.

또한, 스탭퍼 등에서는 큰 가감속을 실시하는 XY 스테이지(웨이퍼 스테이지)가 진동 절연 패드에 유지되는 정반 상에 탑재되어 있고, XY 스테이지가 이동할 때, 그 가감속에 수반하는 반력이 노광장치 본체를 가진한다. 능동 절연장치에서는 가감속에 수반하는 반력과 동일한 힘으로서, 역방향의 힘인 저항력(counter force)을 피드포워드로 입력한다. 이 경우, 노광 장치 본체에는, 6개의 가속도계가 부착되어, 이들의 가속도계에 의해 6 자유도의 운동을 계측한다. 스테이지 가감속시에 저항력을 부여할 때, 노광 장치 본체의 기계 공진을 여기(勵起 ; 유도 방출)하고, 이 진동수로 본체를 가진할 우려가 있고, 특히, 스캔형의 노광 장치에서는 이것에 의해 노광시의 동기 정밀도가 악화될 우려가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 상황 하에 이루어진 것으로, 그 목적은 장치 본체를 기계 공진에 의한 진동을 가하지 않고, 외란 진동의 억제(진동 절연) 효과를 향상시킬 수 있는 진동 절연 장치 및 그것을 구비한 노광 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 진동 절연 장치에 있어서,

복수의 진동 절연 패드를 사이에 두고 수평으로 유지된 진동 절연대와;

상기 진동 절연대 상에서 이동하는 적어도 하나의 스테이지와;

상기 진동 절연대를 다른 곳에서 연직 방향으로 구동하는 적어도 3개의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터와;

상기 진동 절연대의 변위를 검출하는 1 또는 2 이상의 변위 센서와;

상기 진동 절연대의 진동을 검출하는 1 또는 2 이상의 진동 센서와;

상기 변위 센서 및 진동 센서의 출력에 근거하여 상기 진동 절연대의 진동을 제어하도록 상기 각 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계와;

상기 각 스테이지의 이동 위치를 계측하는 위치 계측 수단과;

상기 스테이지 가감속에 따른 반력에 의한 상기 진동 절연대를 포함한 장치 본체의 가진을 방지하기 위해 그 반력과 역방향의 힘인 저항력의 명령치를 상기 진동 제어계에 피드포워드 입력되는 진동 보상계를 구비하며,

상기 진동 보상계는 상기 스테이지의 가감속시에, 상기 위치 계측 수단의 출력에 근거하여 스테이지 위치의 변동에 따른 상기 장치 본체의 가진량을 미리 예측하고, 이 예측 결과에 근거하여 상기 장치 본체의 거동을 억제하는데 적합한 저항력의 명령치를 상기 진동 제어계로 피드포워드 입력한다.

또한, 진동 절연 장치에 있어서,

진동 절연 패드를 사이에 두고 수평으로 유지되는 진동 절연대와;

상기 진동 절연대를 구동하는 액추에이터와;

상기 스테이지의 이동 위치를 계측하는 위치 계측 수단과;

상기 진동 절연대의 진동을 억제하도록 상기 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계와;

상기 진동 제어계는 상기 위치 계측 수단의 계측 결과에 근거하여 상기 진동 절연대를 포함하는 장치 본체의 거동을 억제하는데 가장 적합한 힘을 상기 액추에이터가 구동되기 전에 산출하도록 했다.

또한, 마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계를 사이에 두고 기판 스테이지상의 감광 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

진동 절연대를 포함한 장치 본체의 거동을 억제하는데 가장 적합한 힘을 상기 액추에이터의 구동 전에 산출하는 진동 절연 장치를 노광 장치 본체의 진동 절연 장치로서 구비한다.

또한, 진동 절연 장치에 있어서,

복수의 진동 절연 패드를 사이에 두고 수평으로 유지되는 진동 절연대와;

상기 진동 절연대상으로 이동하는 적어도 하나의 스테이지와;

상기 진동 절연대를, 다른 곳에서 연직방향으로 구동하는 적어도 3개의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터와;

상기 진동 절연대의 진동을 검출하는 1 또는 2 이상의 진동센서와;

상기 변위 센서 및 진동 센서의 출력에 근거하여 상기 진동 절연대의 진동을 억제하도록 상기 각 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계와;

상기 스테이지 가감속에 수반된 반력에 따른 상기 진동 절연대를 포함하는 장치 본체에 가해지는 진동을 방지하기 위해, 그 반력과 역방향의 힘인 저항력(counter force)의 명령치를 상기 진동 제어계에 피드포워드 입력하는 진동 보상계를 구비하며,

상기 진동 보상계는, 상기 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 상기 저항력의 명령치를 상기 진동 제어계로 피드포워드 입력한다.

또한, 진동 절연 장치에 있어서,

상기 진동 절연대상에서 이동하는 적어도 하나의 스테이지와;

상기 진동 절연대를 구동하는 액추에이터와;

상기 진동 절연대의 진동을 억제하도록 상기 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계를 구비하며,

상기 진동 제어계는, 상기 스테이지의 이동에 수반하는 반력과 역방향의 힘이며, 상기 진동 절연대를 포함하는 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 힘에 관한 정보를 산출하고, 그 정보를 이용하여 상기 액추에이터를 피드포워드로 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 장치.

또한, 마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계를 매개로 하여 기판 스테이지상의 감광 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

진동 절연대를 포함하는 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 힘에 관한 정보를 산출하고, 그 정보를 사용하여 진동 절연을 위한 액추에이터를 피드포워드적으로 제어하는 진동 절연 장치를 노광 장치 본체의 진동 절연 장치로서 구비한다.

실시예

이하, 본 발명의 한 실시 형태에 대해 도 1 ~ 도 4에 근거하여 설명한다.

도 1 에는 한 형태의 스탭 앤드 스캔형의 노광 장치(100)의 개략 사시도가 도시되어 있다. 도 1 에 있어서, 설치면으로서 바닥상에 장방형 판상(長方形板狀)의 대좌(臺座, 2)가 설치되고, 이 대좌(2) 상에 진동 절연 패드(4A~4D)(단, 도1에서는 지면 안측의 진동 절연 패드 4D는 도시하지 않음)가 설치되고, 이들의 진동 절연 패드(4A~4D)상에 진동 절연대로서의 장방형상의 정반(6)이 설치되어 있다. 여기에서, 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태의 노광 장치(100)에서는 투영 광학계(PL)가 사용되므로, 투영 광학계(PL)의 광축에 평행하게 Z축을 잡고, Z축에 직교하는 평면 내에 정반(6)의 길이 방향에 Y축을, 이것에 직교하는 방향에 X축을 잡는다. 또한, 각각의 축에 대한 회전방향을 Zθ , Yθ , Xθ 방향으로 정한다. 이하의 설명에 따라서, 도 1 에서의 X, Y, Z축을 도시하는 각 화살표를 나타내는 방향을 +X, +Y, +Z 방향, 이것과 반대 방향을 -X, -Y, -Z 방향과 구별하여 이용하는 것으로 한다.

진동 절연 패드(4A ~ 4D)는, 각각 정반(6)의 장방향 바닥면의 4개의 정점(頂点) 부근에 배치되어 있다. 본 실시형태의 노광 장치(100)에서는 진동 절연 패드(4A ~ 4D)로 공기 댐퍼가 사용되고, 공기 압력에 의해 진동 절연 패드(4A ~ 4D)의 높이를 조정할 수 있으므로, 그 공기식 댐퍼는 상하동 기구의 역할도 겸한다. 물론, 상하동 기구를 따로 설치하여 제동액 내에 압축 코일 스프링을 넣은 기계식 댐퍼 등을 진동 절연 패드로서 사용해도 좋다.

대좌(臺座, 2)와 정반(6)과의 사이에 진동 절연 패드(4A)와 병렬로 액추에이터(7A)가 설치되어 있다. 액추에이터(7A)는 대좌(臺座, 2) 상에 고정된 발자체(發磁體)로 이루어지는 고정자(9A)와, 정반(6)의 바닥면에 고정된 코일을 포함하는 가동자(8A)로 구성되며, 제어 장치(11, 도 1에서 도시 생략, 도 2 참조)로부터의 지시에 따라 대좌(臺座) 2에서 정반(6)의 바닥면에 대한 Z 방향의 부세(付勢 ; 압력을 가함)력, 또는 정반(6)의 바닥면으로부터 대좌 2로 향하는 흡인력을 발생시킨다. 다른 진동 절연패드(4B~4D)에 있어서도, 진동 절연 패드(4A)와 마찬가지로 병렬로 액추에이터 (7B~7D)가 설치되어(단, 도 1에서는 지면 내측의 액추에이터 7C, 7D는 도시하지 않음) 이들 액추에이터(7B~7D)의 부세력 또는 흡인력도 각각 제어 장치(11)(도 1에서는 도시 생략, 도 2 참조)에 의해 설정된다. 액추에이터 7A~7D의 제어 방법에 대해서는 후술한다.

정반(6)의 +X 방향의 측면에는 정반(6)의 Z방향 가속도를 검출하는 진동 센서로서의 가속도 센서(5Z₁, 5Z₂)가 부착되어 있다. 또한, 정반(6) 상면(上面)의 +X방향 단부에는 정반(6)의 X방향 가속도를 검출하는 진동 센서로서의 가속도 센서5X₁, 5X₂가 부착되어 있고, 정반(6) 상면의 +Y방향 단부에는 정반(6)의 Y방향 가속도를 검출하는 진동 센서로서의 가속도 센서(5Y)가 부착되어 있다. 이들의 가속도 센서(5Z₁, 5Z₂, 5X₁, 5X₂, 5Y)로서는, 예를 들면 반도체식 가속도 센서가 사용된다. 이들의 가속도 센서(5Z₁, 5Z₂, 5X₁, 5X₂, 5Y)의 출력도 제어 장치(11)(도 1 에서는 도시 생략, 도 2 참조)에 공급되어 있다.

또한, 정반(6)의 +X 방향측의 측면에는 소정 면적의 직사각형(矩形) 금속판(도전성 재료)(23₁, 23₂)이 부착되어 있다. 본 실시 형태의 노광 장치(100)에서는 정반(6)으로서는 비도전성 재료인 세라믹스제의 정반이 사용되며, 금속판(23₁, 23₂)에 대향하는 위치에 정반의 X방향 변위를 검출하는 변위 센서 (10X₁, 10X₂)(도 1에서는 도면의 혼동을 피하기 위해서 도시 생략, 도 2 참조)가 설치되어 있다. 이들의 변위 센서(10X₁, 10X₂)로서는, 예를 들면, 와전류(eddy current) 변위 센서가 사용된다. 이 와전류 변위 센서에 따르면, 미리 절연체에 감긴 코일에 교류 전압을 가하고, 도전성 재료(도전체)로 이루어진 측정 대상에 근접하면, 코일에 의해 만들어지는 교류자계에 의해 도전체에 와전류가 발생하고, 그 코일에 의해 발생한 자계는 코일 전류에 의해 만들어진 자계와 역방향이며, 이들 2개의 자계가 서로 중합되어, 코일 출력에 영항을 주어, 코일에 흐르는 전류의 세기 및 위상이 변화된다. 이 변화는 대상이 코일에 가까울수록 커지고, 반대로 멀수록 작아지므로, 코일로부터의 전기 신호를 산출할 수 있게 됨으로써, 대상의 위치, 변위를 알 수 있다. 이 외에, 변위 센서로서, 정전용량이 센서의 전극과 측정 대상물 간의 거리에 반비례하는 점을 이용해서 비접촉으로 센서와 측정 대상물간의 거리를 검출하는 정전용량식 비접촉 변위센서를 사용하여도 좋다. 또한, 배경광의 영향을 저지할 수 있는 구성으로 하면, 변위 센서로서 PSD(반도체 광위치 검출기)를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 정반(定盤, 6)의 상면의 +X방향 단부에는 소정면적의 금속판(23₃, 23₄)이 붙여져 있다. 이들 금속판(23₃, 23₄)에 대향하여 정반(6)의 Z방향 변위를 검출하는 와전류(過電流, eddy current) 변위센서로 이루어지는 변위센서(10Z₁, 10Z₂)(도 1에서는 미도시, 도 2 참조)가 설치되어 있다. 나아가, 정반(6)의 상면의 +Y방향의 측면에는 소정면적의 금속판 (23₅)이 부착되어 있고, 이 금속판(23₅)에 대향해서 정반(6)의 Y방향 변위를 검출하는 와전류 변위센서로 이루어진 변위센서(10Y)(도 1에서는 미도시, 도 2 참조)가 설치되어 있다. 변위센서(10X₁, 10X₂, 10Z₁, 10Z₂, 10Y)의 출력도 제어장치(11)(도 1에서는 미도시, 도 2 참조)에 공급된다.

정반(6)의 위에는 미도시한 구동수단에 의하여 XY 2차원 방향으로 구동되는 기판 스테이지로서의 웨이퍼 스테이지(20)가 배치되어 있다. 이 웨이퍼 스테이지(20)은, 정반(6) 위를 Y축 방향으로 이동하는 웨이퍼 Y축 스테이지(이하, 「WY스테이지」라 함)(20Y)와, 이 WY 스테이지(20Y) 위를 X축 방향으로 이동하는 웨이퍼 X축 스테이지(이하, 「WY스테이지」라 함)(20X)로 구성되어 있다. 더욱이, 이 WX 스테이지(20X)상에 Z레벨링 스테이지, θ 스테이지(모두 미도시) 및 웨이퍼 홀더(21)을 사이에 두고 감광기판으로서의 웨이퍼(W)가 흡착 유지되어 있다. 또 정반(6) 위에서 웨이퍼 스테이지(20)을 둘러싸도록 제 1 칼럼(24)이 세워져 배치되고, 제 1 칼럼(24)의 상판 중앙부에 투영광학계(PL)가 고정되며, 제 1 칼럼(24)의 상판에 투영광학계(PL)를 둘러싸도록 제 2 칼럼 26이 세워져 배치되고, 제 2 칼럼(26) 상판의 중앙부에 레티클 스테이지(27)를 사이에 두고 마스크로서의 레티클(R)이 배치되어 있다.

WY 스테이지(20Y)의 이동에 따른 WX 스테이지(20) X의 Y방향의 이동위치는, 위치 계측수단으로서의 Y축용 레이저 간섭계(30Y)에 의해 계측되고, WX 스테이지(20X)의 X축 방향의 이동위치는 위치 계측수단으로서의 X축용 레이저 간섭계(30X)에 의해 계측되도록 되어 있으며, 이들 레이저 계측계(30Y,30X)의 출력은 제어장치(11,도 2 참조) 및 도시되지 않은 주제어장치에 입력되어 있다.

Z 레벨링 스테이지는, Z축 방향의 구동 및 Z축에 대한 경사가 조정 가능하도록 구성되고, θ 스테이지는 Z축 둘레의 미소회전이 가능하게 구성된다. 따라서, 웨이퍼 스테이지(20), Z 레벨링 스테이지 및 θ 스테이지에 의해, 웨이퍼W는 3차원적으로 위치 결정이 가능하다. 레티클 스테이지(27)는 레티클(R)의 X축 방향의 미조정, 및 회전각의 조정이 가능하도록 구성되어 있다. 또 이 레티클 스테이지(27)의 Y방향의 위치는 위치계측수단으로서의 레티클 레이저 간섭계(30R)에 의해 계측되며, 이 레티클 레이저 간섭계(30R)의 출력도 제어장치(11)(도 2 참조) 및 도시되지 않은 주제어장치에 입력된다.

더욱이, 레티클(R)의 상방에는 도시되지 않은 조명광학계가 배치되고, 도시되지 않은 주제어장치에서는 레티클(R) 및 웨이퍼(W)의 상대위치 얼라이먼트 및 미도시된 초점 검출계에 의한 오토 포커스를 행하면서, 조명광학계로부터의 노광용 조명광(EL) 아래에서, 레티클(R) 패턴의 투영광학계(PL)을 거친 위를 웨이퍼(W)의 각 쇼트영역에 순차적으로 노광하도록 되어있다. 본 실시예에서는, 각 쇼트영역의 노광시에는 주제어장치에 의해 웨이퍼 스테이지(20)와 레티클 스테이지(27)가 각각의 구동수단을 거쳐 Y축 방향(주사방향)을 따라 소정의 속도비로 상대 주사된다.

제 1 칼럼(24)은, 4줄의 다리부(24a ~ 24d), (단, 도 1에서는 지면 구석측의 다리부(24d)에 의해 정반(6) 상에 접촉하고 있다. 다리부(24b)의 +Y방향의 측면에는, 제 1 칼럼(24)의 Z방향의 가속도를 검출하는 가속도 센서(5Z₃)가 부착되어 있다. 이 가속도 센서(5Z₃)로서는 예를 들어 피에조 저항 효과형 혹은 정전용량형의 반도체식 가속도 센서가 사용된다. 이 가속도 센서(5Z₃)의 출력도 제어장치(11,도 1에서는 미도시, 도 2 참조)에 입력되어 있다. 또한, 제 1 칼럼(24)의 상판상면의 +Y 방향 단부이고 또한 +X 방향 단부가 되는 코너 부분에는, 소정 면적의 금속판(23₆)이 붙여져 있다. 이 금속판 (23₆)에 대향해서 제 1 칼럼(24)의 Z방향의 변위를 검출하는 와전류 변위센서로 이루어지는 변위센서 (10Z₃, 도 1에서는 미도시, 도 2 참조)가 부착되어 있다.

더욱이, 제 1 칼럼(24)의 -Y방향의 측면에 가동축(34A)이 파묻혀져, 가동축(35A)과 바닥 위에 고정된 도시되지 않은 지주와의 사이에 액추에이터(32A)가 부착되어 있다. 액추에이터(32A)는, 액추에이터(7)와 마찬가지로, 미도시된 지주에 고정된 발자체(發磁體)에 의해 이루어지는 고정자(34A)와, 가동축(35A)에 부착된 코일을 포함하는 가동자(33A)로 구성되며, 제어장치(11)에서 가동자(33A)내의 코일에 흐르는 전류를 조정하는 것에 의해, 가동축(35A)에 대해 ±X방향으로 힘을 부여할 수 있다. 마찬가지로, 제 1 칼럼(24)의 +Y방향의 측면에 가동축(35B)이 파묻혀져, 가동축(35B)과 바닥 위에 고정된 도시되지 않은 지주와의 사이에, 액추에이터(32A)와 동일 구성의 액추에이터(32B)가 부착되어, 제어장치(11)로부터의 지시에 따라 가동축(35B)에 대해 ±X방향으로 힘을 부여할 수 있게 되어있다. 또한, 제 1 칼럼(24)의 +Y방향의 측면의 중앙부와 바닥 위의 도시되지 않은 지주와의 사이에, 액추에이터(32A)와 동일 구성의 액추에이터(32C)가 설치되어, 제어장치(11)로부터의 지시에 의해 액추에이터(32C)를 거쳐 제 1 칼럼(24)에 대해 ±Y방향으로 힘을 부여할 수 있다. 제어장치(11)에 의한, 액추에이터(32A ~ 32C)의 제어방법에 대해서도 후술하겠다.

여기서, 노광장치(100)을 설치시의 정반(6)의 높이 및 수평 레벨의 조정에 대해 간단히 설명하면, 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃)로 계측된 정반(6)의 Z방향 변위(높이)가, 도시되지 않은 진동 제어 패드(4A ~ 4D)의 제어계(미도시)에 전해지고, 이들 데이터를 기초로 진동 제어 패드(4A ~ 4D)의 제어계는, 정반(6)의 높이를 미리 설정되어 있는 값으로 함과 동시에 수평 레벨을 유지하기 위한 각 진동 제어 패드(4A ~ 4D)의 높이를 산출한다. 그 후, 이 제어계는 진동 제어 패드(4A ~ 4D)의 높이를 각각 그 산출된 높이로 설정한다. 그 후 진동 제어 패드(4A ~ 4D)의 높이는 각각 그 설정치로 유지된다. 이에 의해, 정반(6)에 뒤틀림이 생기는 일없이, 정반(6) 상의 웨이퍼 스테이지(20)의 위치 결정 정밀도 등이 고정밀도로 유지된다.

본 실시형태의 노광장치(100)에서는, 정반(6), 웨이퍼 스테이지(20), 웨이퍼 홀더(21), 제 1 칼럼(24), 투영광학계(PL), 제 2 칼럼26, 및 레티클 스테이지(27) 등에 의해 진동 제어의 대상이 되는 장치 본체로서의 노광장치 본체(40)(도 1 참조)가 구성되어 있다.

다음으로, 이 노광장치 본체(40)의 진동 제어를 위한 액추에이터(7A ~ 7D, 32A ~ 32C)의 제어계에 대해서는 제어장치(11)을 중심으로 도 2의 블록도에 의거하여 설명한다.

제어장치(11)는, 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10X₁, 10X₂, 10Y) 및 가속도 센서 (5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5X₁, 5X₂, 5Y)의 출력을 기초로 하여 정반(6)을 포함하는 노광장치 본체(40)의 진동을 제어하도록 액추에이터(7A, 7B, 7C,7D, 32A, 32B, 32C)를 구동 제어하는 진동 제어계와, 웨이퍼 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)의 주사시 중심위치의 이동에 의해 생기는 노광장치 본체(40)의 가진량(加振量)을 간섭계(30X, 30Y, 30R)의 출력을 기초로 하여 사전 계산으로 예측해두어, 스테이지의 가감속에 따른 노광장치 본체(40)에 작용하는 반력에 대한 최적의 저항력의 지령값을 진동 제어계에 피드포워드 입력하는 진동 보상계로서의 저항력 연산부(CF 연산부, 66)를 갖는다. 이 저항력 연산부가 소위 스캔 카운터의 역할도 겸한다.

이것을 좀더 상술하자면, 진동 제어계는, 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10X₁, 10X₂, 10Y)의 출력을, 도시되지 않은 A/D 변환기를 각각 거쳐서 입력하고, 노광장치 본 롤러 (VXPI, WPI, VZPI, VXθ PI, VYθ PI, VZθ PI)와, 이들 제어기로 연산된 6 자유도의 각각의 방향의 속도 제어량을 각 액추에이터의 위치에서 발생해야 하는 속도 지령값로 변환하기 위한 비간섭화 연산을 행하는 비간섭화 계산부(56)와, 이 비간섭화 계산부(56)에서 변환 후의 각 액추에이터의 위치에서 발생해야 하는 속도지령값을 각 액추에이터에서 발생해야 하는 추력(推力)으로 각각 변환하는 추력이득(gain) (58a ~ 58g)을 가진다.

즉, 본 실시예의 진동 제어계는 변위센서, 위치 제어기 등을 포함하여 구성되는 위치제어 루프의 안쪽에, 그 내부 루프로서 가속도 센서, 적분기, 속도 제어기 등을 포함하여 구성되는 속도제어 루프를 갖는 다중 루프 제어계로 되어있다.

또 진동보상계로서의 저항력(CF) 연산부(66)는, 레이저 간섭계(30X, 30Y, 30R)의 계측값를 모니터하고, 이 때의 웨이퍼 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)의 이동(각 스테이지 위치의 변동)에 의해 생기는 노광장치 본체(40)에 가해지는 진동량(각 스테이지의 이동에 의해 생기는 반력)을 연산에 의해 예측하고, 이 예측 결과를 기초로 하여 노광장치 본체(40)의 진동, 특히 좌우 흔들림(yawing, Z축 주변의 회전)을 억제하는 데에 최적인 6 자유도의 각 방향의 저항력의 지령값을 연산하여, 장치 본체의 동심위치 G와 각 스테이지와의 위치관계에 대응하여 정해지는 각각의 방향의 이득(k₁, k₂, k₃, k₄, k₅, k₆)을 인가하고, 6 자유도 방향의 속도 제어기(VXPI, VYPI, VZPI, VXθ PI, VYθ PI, VZθ PI)의 출력단에 각각 설치된 6개의 가산기(60₁, 60₂, 60₃, 60₄, 60₅, 60₆)를 통해 진동 제어계에 피드포워드 입력하도록 되어있다.

여기서, 레이저간섭계의 계측치, 즉, 스테이지의 위치를 모니터하는 목적을 도 3, 도 4를 가지고 간단히 설명한다. 도 3에는 WX 스테이지(20X)의 위치를 모니터하지 않는 경우의 노광장치 본체(40)의 거동(Z축 둘레의 회전량(좌우 흔들림))의 시뮬레이션 결과의 일례가 나타내어져 있으며, 도 4에는, WX 스테이지(20X)의 위치를 모니터하였을 경우의 노광장치 본체(40)의 거동(좌우 흔들림)의 시뮬레이션 결과의 일례가 나타나있다. 상기 도 3과 도 4의 비교에서 분명해진 바와 같이, WX 스테이지(20X)의 위치를 모니터한 경우에 비교해서 WX 스테이지(20X)의 위치를 모니터하지 않는 경우가 좌우 흔들림 성분이 더 크다는 것을 알 수 있다. 이는 WX 스테이지(20X)가 이동함으로써, 웨이퍼 스테이지(20)(WX 스테이지(20X) + WY 스테이지(20Y))의 중심위치가 변한다는 점, 즉 편심된다는 것에 의존하고 있다. 그렇지만, WX 스테이지의 위치에 상관없이, 좌우 흔들림 성분을 거의 발생시키지 않고, 스테이지 가감속시의 저항력 지령값을 보다 효과적으로 부여할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 실시형태의 노광장치(100)에 의하면, 예를 들어, 스캔 노광시에, 웨이퍼 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)가 Y축 방향을 따라 주사되어, 이 스테이지의 이동에 의해 노광장치 본체(40)가 진동하면, 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10X₁, 10X₂, 10Y) 및 가속도 센서(5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5X₁, 5X₂, 5Y)의 출력을 기초로하여 제어장치(11)의 진동 제어계에 의해 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7B, 32A, 32B, 32C)가 구동되어, 노광장치 본체(40)의 진동이 효과적으로 제어된다. 이 경우에 있어서, 스테이지(예를 들어, WX 스테이지(20X))가 이동하면, 스테이지 전체의 동심위치가 변하여(즉, 편심하여), 저항력 연산부(CF연산부,66)에서는 스테이지 위치계측용의 간섭계(30X, 30Y)를 거쳐 WX 스테이지(20X)의 위치를 실시간으로 모니터하고, 그 편심량을 고려함으로써, 스테이지 가감속도에 따른 반력에 의한 노광장치 본체의 가진을 제어하는 데에 적절한 저항력 지령값을 진동 제어계로 피드포워드 입력하므로, 진동 제어계에 의해 각 액추에이터가 구동되고, 스테이치의 위치변화에서 기인하는 가진력이 상쇄되도록 저항력이 노광장치 본체(40)에 가해여지고, 이에 의해 노광장치 본체(40)에 가해지는 진동 및 좌우 흔들림이 제어된다. 따라서, 본 실시형태의 장치(100)에서는, 스테이지의 위치가 변하는 것에 따른 영향을 받지 않고, 외란 진동의 제어(진동 제어) 효과를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 노광장치(100)에 의하면, 스테이지의 제어성이 향상되고, 주사 노광시의 레티클 스테이지(27)와 웨이퍼 스테이지(20)의 동기 정밀도의 향상, 동기 정정(整定)시간의 단축이 가능해지므로, 노광정밀도의 향상 및 스루풋의 향위를 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 본 발명에 관한 진동 절연장치가 스텝·앤드·스캔방식의 주사 노광형 투영노광장치에 적용되는 경우를 예시하였으나, 본 발명인 진동 절연 장치는 스테퍼 방식의 투영노광장치라고 할지라도 스테이지가 정반 위를 이동하는 것이기 때문에 알맞게 적용 가능한 것이다.

또한, 상기 실시예에서는, 7개의 액추에이터를 이용해서 노광장치 본체의 6 자유도 방향의 진동을 제어하는 경우에 대해 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 정반(진동 제어대)의 경사 보정을 고려하면, 액추에이터로서는, Z방향의 액추에이터가 적어도 3개만 있으면 충분하다.

더욱이, 스테이지의 위치변화에 따르는 본체의 가진력을 예측하여, 이 예측 결과에 기초하여 장치 본체의 좌우 흔들림을 제어하는 데에 최적인 저항력 지령값을 가지고, 이 영향을 상쇄하도록 액추에이터를 피드포워드 제어한다고 하는 본 발명의 해결 원리는 장치 본체의 6 자유도 방향의 진동을 저지하는 경우에만 적용되는 것은 아니다. 예를 들어, 스테이지가 장치 본체의 중심위치위를 이동하도록 구성되어 있는 경우에는, 스테이지가 이동하더라도 장치 본체가 꼭 6 자유도 방향으로 요동하지는 않으나, 이러한 경우에 있어서도 본 발명의 해결 원리는 유효하게 기능한다는 것이 명백하다. 이러한 의미에서, 변위 센서, 가속도 센서(진동센서)의 수도 6개로 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 노광장치 본체, 진동 절연장치에 대한 구성에서 제 1 실시형태에서 설명한 것과 같은 부재에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

노광 장치 본체(40)(도1)의 진동을 없애기 위한 액추에이터(7A-7D, 32A-32C)의 제어계에 대해서의 제 2 실시형태에 대해 도 5를 참조해서 설명한다.

도 5에서 진동 제어계(11)는 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10X₁, 10X₂, 10Y)의 출력을, 미도시된 A/D 변환기를 각각 거쳐 입력하고, 노광장치 본체(40)의 중심 G의 6 자유도방향(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 변환 후의 중심 6 자유도방향의 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)로부터 각각 빼서 6 자유도의 각각의 방향 위치편차(△ x=x₀-x, △ y=y₀-y, △ z=z₀-z, △ θ _x=θ , _x0-θ _x, △ θ _y=θ _y0-θ _y, △ θ _z=θ _z0-θ _z)를 각각 산출하는 6개의 감산기(46a-46f)와, 6 자유도의 각각의 방향의 위치편차(△ x, △y, △ z, △ θ x, △ θ y, △ θ z)를 동작 신호로써 제어 동작을 하는 PI제어기로 이루어지는 6 자유도의 각각의 방향의 위치 제어기(XPI, YPI, ZPI,Xθ PI, Yθ PI, Zθ PI)와, 가속도 센서(5z₁, 5Z₂, 5X₃, 5X₁, 5X₂, 5Y)의 출력을, 미도시된 A/D변환기를 각각 거쳐 입력하고, 중심G의 6 자유도 방향의 가속도(X", Y", Z", θ _x", θ _y", θ _z")로 변환하는 제 2 좌표 교환부(48)와, 이 제 2 좌표 교환부(48)에서 변환 후의 중심 G 의 6 자유도 방향의 가속도 (X", Y", Z", θ _x", θ _y", θ _z")를 각각 적분해서 각각의 방향 중심 G 의 속도(X'· Y'· Z'· θ _x'·θ _y'·θ _z' )로 변환하는 6개의 적분기(50a-50f)와, 위치 제어기(XPI, YPI, ZPI, Xθ PI, Yθ PI, Zθ PI)의 출력을 속도 지령값(x_{0 '}, y_0' , z_0', θ _x0', θ _y0', θ _z0')으로 각각 변환하는 속도변환계인(52a-52f)와, 이 변환 후의 속도 지령값(x_{0 '}, y_0' , z₀', θ x₀', θ _y0', θ _z0')으로부터 적분기(50a-50f)의 출력(x', y',z',θ _x', θ _y', θ _z')을 각각 빼서 6 자유도 방향의 각각의 방향의 속도편차(△ x'=x₀'-x', △ y'=y₀'-y',△ z'=z₀'-z', △ θ _x'=_x0'-θ _x', △ θ _y'=_y0'-θ _y', △ θ _z'=_z0'-θ _z',)를 산출하는 6개의 감산기(54a-54f)와, 6 자유도의 각각의 방향의 속도편차(△ x', △ y', △ z', △ θ _x', △ θ _y', △ θ _z')를 작동 신호로써 제어동작을 하는 PI 제어기로 이루어지는 6 자유도의 각각의 방향의 속도 제어기(VXPI, VYPI, VZPI, VXθ PI, VYθ PI, VZθ PI)와, 이들의 제어기에서 연산된 6 자유도의 각각의 방향의 속도제어량을 각각의 액추에이터의 위치에서 발생해야 하는 속도 지령값으로 변환하기 위한 비간섭화 연산을 하는 비간섭화 계산부(56) 과, 이 비간섭화 계산부(56)에서 변환 후의 각각의 액추에이터의 위치에서 발생해야 하는 속도 지령값을 액추에이터에서 발생하는 추력으로 각각 변환하는 추력 이득(58a-58g)를 갖는다.

즉, 본 실시예의 진동 제어계는 변위센서, 위치제어기 등을 포함해 구성된 위치 제어 루프의 내측에, 그의 내부 루프로서 가속도 센서, 적분기, 속도 제어기 등을 포함하여 구성되는 속도 제어 루프를 갖는 다중 루프 제어계로 되어 있다.

또한, 진동보상계는 레이저간섭계(30X, 30Y, 30R)의 계측값을 모니터하고, 이 때의 웨이퍼스테이지(20), 레티클스테이지(27)의 이동(각 스테이지위치의 변동)에 의해 생기는 노광장치 본체(40)에 가해지는 진동량(각 스테이지의 이동에 의해 생기는 반력)을 연산에 의해 예측하고, 이 예측결과에 기초하여 노광장치 본체(40)의 진동을 억제하는데 최적인 6 자유도의 각 방향의 저항력(CF)의 지령값을 연산하고, 장치 본체의 중심위치 G와 각 스테이지의 위치관계에 따라 결정되는 각각의 방향의 이득(k₁, k₂, k₃, k₃, k₄, k₅, k₆)을 인가하여, 6 자유도방향의 속도 제어기(VXPI, VIPI, VZPI, VXθ PI, VYθ PI, VZθ PI)의 출력단에 각각 설치된 6개의 가산기(60₁, 60₂, 60₃, 60₄, 60₅, 60₆)를 거쳐 진동 제어계에 피드포워드 입력하는 CF 연산부(저항력연산부,66)와, 상기 6개의 가산기(60₁, 60₂, 60₃, 60₄, 60₅, 60₆)의 출력단에 각각 설치된 디지털 필터(G_X, G_Y, G_Z, Gθ _X, Gθ _Y, Gθ _Z)를 포함하여 구성된다. 이 디지털 필터(G_X, G_Y, G_Z, Gθ _X, Gθ _Y, Gθ _Z)는 가산기(60₁, 60₂, 60₃, 60₄, 60₅, 60₆)를 통하여 비간섭화 계산부(56)에 입력되는 저항력(CF)의 지령값에 노광장치 본체(40)의 기계 공진 주파수성분이 포함된 경우에는 이를 제거한다.

여기서, 상기 디지털필터의 의의를 도 5에 의거하여 간단하게 설명한다. 도 5는 스테이지 가속시의 노광장치 본체 진동의 시뮬레이션 결과를 보여주는 일례가 도시되어 있다. 도 5에서 도시된 파선은 필터가 없는 경우를, 도. 5에 도시된 실선은 필터가 있는 경우를 각각 나타낸다. 상기 도면에서 확실히 알 수 있듯이, 실선(필터가 있는 경우)쪽이 파선(필터가 없는 경우)에 비해 본체 진동이 작음을 알 수 있다. 이것은 저항력에 본체의 기계 공진 주파수와 같은 주파수 성분인 포함되어 있어도, 디지털 필터를 이용함으로써 본체를 진동시키지 않고 스테이지 가감속시 저항력의 지령값을 보다 효과적으로 줄일 수 있음을 의미한다.

또 디지털 필터(G_X, G_Y, G_Z, Gθ _X, Gθ _Y, Gθ _Z)는 도 2의 위치에 한정되지 않고, 가산기(60₁, 60₂, 60₃, 60₄, 60₅, 60₆)와 CF 연산부(66)사이에 각각 설치하여도 좋다. 이상과 같이 구성된 본 실시형태의 노광장치(100)에 의하면, 예를 들면, 스캔노광시에 웨이퍼 스테이지(20), 레티클 스테이지(27)가 Y축 방향을 따라 주사되고, 이 스테이지의 이동에 의해 노광장치 본체(40)가 진동하면, 변위센서(10Z₁, 10Z₂, 10Z₃, 10X₁, 10X₂, 10Y), 가속도 센서(5Z₁, 5Z₂, 5Z₃, 5X₁, 5X₂, 5Y)의 출력에 의거하여 제어장치(11)의 진동 제어계에 의해 액추에이터(7A, 7B, 7C, 7D, 32A, 32B, 32C)가 구동되고, 노광장치 본체(40)의 진동이 효과적으로 제어된다. 이 경우엔 스테이지 가감속시의 저항력을 가할 때, 그 저항력의 지령값이 노광장치 본체(40)의 기계 공진을 여기하지 않는 특성을 가지는 필터를 거쳐 비간섭화 계산부(56)에 부여되므로, 최종적으로 액추에이터에서는 노광 장치(40)의 기계적 공진을 여기하지 않는 저항력을 발생시킨다. 따라서, 본 실시형태의 장치(100)에서는, 노광장치 본체(40)에 진동을 가하지 않고, 외란 진동의 억제(제어진동) 효과를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 노광장치(100)에 의하면, 스테이지의 제어성이 향상되고, 주사 노광시의 레티클 스테이지(27)과 웨이퍼 스테이지(20)의 동기정밀도(同期精密度)의 향상, 동기 정정시간의 단축이 가능하게 되고, 노광장치의 향상, 스루픗의 향위를 꾀할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 본 발명에 관계된 진동 절연 장치가 스탭 앤 스캔방식의 주사 노광형의 투영노광장치에 적용되는 경우를 예시하였지만, 본 발명의 진동 절연장치는 스탭방식의 투영노광장치라도 스테이지가 정반(定盤) 위를 이동하는 것이므로 적절히 적용할 수 있는 것이다.

또한, 상기 실시예에서는 7개의 액추에이터를 이용해 노광장치 본체의 6 자유도 방향의 흔들림을 억제하는 경우에 대해 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 정반(진동 절연대)의 경사 보정을 고려하면, 액추에이터로서 Z 방향의 액츄에이트가 적어도 3개가 있으면 된다.

또한, 스테이지를 가감속하는 경우에 저항력(counterforce, CF)을 부여할 때, 그 저항력의 지령값로서, 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 저항력의 지령값을 이용하여, 장치 본체에 생기는 반력의 영향을 상쇄하도록 액추에이터를 피드포워드 제어한다는 본 발명의 해결 원리는 장치 본체의 6 자유도 방향의 흔들림을 저지하는 경우에만 적용되는 것은 아니다. 예를 들면, 스테이지가 장치 본체의 중심위치 위를 이동하도록 구성되어 있는 경우에는, 스테이지가 이동하더라도 장치 본체는 반드시 6 자유도 방향으로 요동하는 것은 아니지만, 이런 경우라도 본 발명의 해결 원리는 유효하게 기능하는 것은 확실하다. 이러한 의미에서 변위센서, 가속도 센서(진동센서)의 수도 6개로 한정되는 것은 아니다.

또한, 전술한 제 1 실시형태와, 제 2 실시형태를 합쳐 장치 전체의 좌우 흔들림(yawing)을 억제하는 데 최적인 저항력이고, 또 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 저항력의 지령값을 이용하여 장치 본체에 생기는 반력의 영향을 상쇄하도록 액추에이터를 피드포워드 제어하도록 해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 스테이지의 위치 변화의 영향을 받지 않고 외란 진동의 억제(진동 제어) 효과를 향상시킬 수 있다는 종래에는 없었던 뛰어난 효과가 있다.

또한, 진동 절연장치에 의해 스테이지의 이동위치의 영향을 받지않고 노광장치 본체에 대한 외란 진동의 억제(진동 제어)효과를 향상시킬 수 있으므로 결과적으로 스테이지의 제어성이 향상되고, 예를 들면, 주사형 노광장치의 경우는 주사 노광시의 마스크 스테이지와 기판 스테이지의 동기 정밀도의 향상, 동기정정시간의 단축이 가능하게 되며, 또 예를 들면, 일괄 노광형 노광장치의 경우는 기판 스테이지의 위치 결정 정도의 향상, 위치 결정 정정시간의 단축이 가능하게 되고, 무엇보다도 노광 정밀도의 향상, 스루풋의 향위를 꾀하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 장치 본체에 진동을 가하지 않고 외란 진동의 억제(진동 제어) 효과를 향상시킬 수 있다는 종래에 없었던 뛰어난 효과가 있다.

또한, 스테이지 가감속에 수반하는 반력에 의해 진동 절연대를 포함하는 장치 본체에 진동이 가해지는 것을 막기 위해, 그 반력과 역방향의 힘인 저항력의 지령값로써 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 값을 진동 제어계에 피드포워드 입력된 지령값에 기초하여, 진동 절연대의 진동을 억제하도록 각 액추에이터를 구동 제어한다. 이것에 의하여 진동 절연대의 진동이 효과적으로 억제됨과 동시에 피드포워드 입력된 지령값에 의거하여 발생된 저항력에 의해 스테이지의 가감속에 수반하는 반력의 영향이 상쇄되고, 또 장치 본체의 기계 공진을 여기하는 일도 없다. 따라서 장치 본체에 진동을 가하는 일 없이 외란 진동 억제(진동제거) 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태의 투영 노광 장치를 도시한 사시도이다.

도 2는 액추에이터 제어계의 구성을 도시한 제어 블록도이다.

도 3은 WX 스테이지의 위치를 모니터하지 않는 경우의 노광 장치 본체의 거동 요잉의 시뮬레이션 결과의 일례를 도시한 선도이다.

도 4는 WX 스테이지의 위치를 모니터한 경우의 노광 장치 본체의 거동 요잉의 시뮬레이션 결과의 일례를 도시한 선도이다.

도 5는 제 2 실시 형태의 액추에이터 제어계의 구성을 도시한 제어 블록도이다.

도 6은 스테이지 가속시의 노광 장치 본체의 진동 시뮬레이션 결과의 일례를 도시한 선도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4A~4C : 전동절연 패드

5Z₁~5Z₃, 5Y₁, 5Y₂, 5X : 가속도 센서 (진동 센서)

6 : 정반 (진동 절연대)

10Z₁~10Z₃, 10Y₁, 10Y₂, 10X : 변위 센서

11 : 제어 장치 (진동 제어계)

20 : 웨이퍼 스테이지 (기판 스테이지)

30X, 30Y, 30R : 레이저 간섭계 (위치 계측 수단)

40 : 노광 장치 본체

66 : 저항력(counterforce) 연산부 (진동 보상계)

100 : 노광 장치

R: 레티클 (마스크)

PL : 투영 광학계

W : 웨이퍼(감광 기판)

G_X, G_Y, G_Z, Gθ _X, Gθ _Y, Gθ _Z 디지털 필터(진동 보상계의 일부)

Claims

복수의 진동 절연 패드를 사이에 두고 수평으로 유지되는 진동 절연대(除振臺)와;

상기 진동 절연대 상에서 이동하는 적어도 하나의 스테이지와;

상기 진동 절연대를, 각각 다른 곳에서 연직 방향으로 구동시키는 적어도 3개의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터와;

상기 진동 절연대의 변위를 검출하는 1 또는 2 이상의 변위 센서와;

상기 진동 절연대의 진동을 검출하는 1 또는 2 이상의 진동 센서와;

상기 변위센서 및 진동 센서의 출력에 근거하여 상기 진동 절연대의 진동을 억제하도록 상기 각 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계와;

상기 각 스테이지의 이동 위치를 계측하는 위치 계측 수단과;

상기 스테이지 가감속에 수반하는 반력에 의해 상기 진동 절연대를 포함하는 장치 본체에 진동이 가해지는 것을 방지하기 위해, 상기 반력과 역방향의 힘인 저항력 (counter force)의 명령치를 상기 진동 제어계에 피드포워드(feed forward)입력하는 진동 보상계를 구비하며,

상기 진동 보상계는 상기 스테이지의 가감속시에, 상기 위치 계측 수단의 출력에 근거하여 스테이지의 위치 변동에 의한 상기 장치 본체의 가진량(加振量)을 미리 예측하고, 이 예측 결과에 근거하여 상기 장치 본체의 좌우 흔들림(yawing)을 억제하는데 가장 적합한 저항력의 명령치를 상기 진동 제어계에 피드포워드 입력하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 장치.
복수의 진동 절연 패드를 사이에 두고 수평으로 유지되는 진동 절연대와;

상기 진동 절연대 상에서 이동하는 적어도 하나의 스테이지와;

상기 진동 절연대를, 각각 다른 곳에서 연직 방향으로 구동하는 적어도 3개의 액추에이터를 포함한 복수의 액추에이터와;

상기 진동 절연대의 변위를 검출하는 1 또는 2 이상의 변위센서와;

상기 진동 절연대의 진동을 검출하는 1 또는 2이상의 진동 센서와;

상기 변위 센서 및 진동 센서의 출력에 근거하여 상기 진동 절연대의 진동을 억제하도록 상기 각 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계와;

상기 각 스테이지의 이동 위치를 계측하는 위치 계측 수단과;

상기 스테이지 가감속에 수반하는 반력에 의해, 상기 진동 절연대를 포함한 장치 본체에 진동이 가해지는 것을 방지하도록, 상기 반력에 역방향의 힘인 저항력의 명령치를 상기 진동 제어계에 피드포워드 입력하는 진동 보상계를 구비하며,

상기 진동 보상계는 상기 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 상기 저항력의 명령치를 상기 진동 제어계에 피드포워드 입력하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 장치.
복수의 진동 절연 패드를 사이에 두고 수평으로 유지되는 진동 절연대와;

상기 진동 절연대 상에서 이동하는 적어도 하나의 스테이지와;

상기 진동 절연대를 구동하는 액추에이터와;

상기 진동 절연대의 진동을 억제하도록 상기 액추에이터를 구동 제어하는 진동 제어계를 구비하며,

상기 진동 제어계는, 상기 스테이지의 이동에 수반되는 반력에 역방향인 힘으로서, 상기 진동 절연대를 포함한 장치 본체의 기계 공진 주파수 성분을 포함하지 않는 힘에 관한 정보를 산출하고, 그 정보를 사용하여 상기 액추에이터를 피드포워드적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 장치.
마스크에 형성된 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판 스테이지상의 감광 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

상기 제 3 항에 기재된 진동 절연 장치를 상기 노광 장치 본체의 진동 절연 장치로서 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 3항에 있어서,

진동 절연대의 진동을 검출하는 진동 센서를 구비하고,

상기 진동 제어계는 상기 진동 센서의 검출 결과에 기초하여 상기 액추에이터를 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 장치.
제 3항에 있어서,

상기 액추에이터는 연직 방향을 따라서 상기 진동 절연대를 구동하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 장치.
마스크와 기판을 주사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서,

상기 마스크를 보유하는, 이동 가능한 마스크 스테이지와;

상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영 광학계와;

상기 마스크 스테이지와 상기 투영 광학계를 지지하는 지지 수단과;

상기 마스크 스테이지의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과;

상기 지지 수단의 진동을 검출하는 진동 검출 수단과;

상기 지지 수단을 구동하는 액추에이터와;

상기 마스크 스테이지의 이동 중에, 상기 위치 검출 수단의 계측 결과와 상기 진동 검출 수단의 계측 결과에 근거하여 상기 액추에이터를 구동하는 제어 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
제 7항에 있어서,

상기 액추에이터는 연직 방향을 따라 상기 지지 수단을 구동하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
마스크와 기판을 주사하여 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서,

상기 기판을 보유하는, 이동 가능한 기판 스테이지와;

상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영 광학계와;

상기 기판 스테이지와 상기 투영 광학계를 지지하는 지지 수단과;

상기 기판 스테이지의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과;

상기 지지 수단의 진동을 검출하는 진동 검출 수단과;

상기 지지 수단을 구동하는 액추에이터와;

상기 기판 스테이지의 이동 중에, 상기 위치 검출 수단의 계측 결과와 상기 진동 검출 수단의 계측 결과에 근거하여 상기 액추에이터를 구동하는 제어 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.
제 7항에 있어서,

상기 액추에이터는 연직 방향을 따라 상기 지지 수단을 구동하는 것을 특징으로 하는 주사형 노광 장치.