WO2005085671A1

WO2005085671A1 - 防振装置、露光装置、及び防振方法

Info

Publication number: WO2005085671A1
Application number: PCT/JP2005/003735
Authority: WO
Inventors: Masato Takahashi; Tomonori Dosho; Shinji Wakui
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2005-09-15
Also published as: JPWO2005085671A1

Abstract

　除振性能が向上した能動型の防振装置である。構造物を支持するエアダンパ（４３）とその内圧を制御する駆動部とを有する防振装置において、その構造物の位置を計測する位置センサ（４９）と、その構造物の目標位置と実測位置との差分情報を生成する減算器（５１）と、その差分情報に基づいてその駆動部を制御する可変増幅器（５２）と、エアダンパ（４３）の積分特性を用いてエアダンパ（４３）とその構造物とを含む系の固有振動数を制御するための情報をその駆動部にフィードバックする可変増幅器（５８，６０，６３）と、エアダンパ（４３）の内圧情報をその駆動部にフィードバックする増幅器（６８）とを有する。

Description

明細書

防振装置、露光装置、及び防振方法

技術分野

[0001] 本発明は、構造物を支持する際に振動を抑制するために使用される防振技術に関し、例えば半導体デバイスや液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置等を支持するために使用して好適なものである。さらに本発明は、その防振技術を用いる露光技術に関する。また、本願は 2004年 3月 8日に出願された特願 2004-064636号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。背景技術

[0002] 例えば半導体デバイスの製造工程の一つであるリソグラフイエ程においては、マスクとしてのレチクル (又はフォトマスク等）に形成されて、るパターンを基板としてのフオトレジストが塗布されたウェハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために、露光装置が使用されている。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型 (静止露光型)の投影露光装置やスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置 (走查型露光装置)などが使用されて、る。

[0003] 露光装置において、レチクルステージやウェハステージの位置決め精度や重ね合わせ精度等の露光精度を向上するためには、振動の影響をできるだけ排除する必要がある。し力しながら、上記の各ステージが移動するときには、その加速時の反力が床に伝わって床が大きく振動することがある。また、露光装置が設置されているデバイス製造工場内の周囲の関連機器の稼働時にも様々な力によって床が振動するため、床は恒常的に或る程度は振動している。そこで、その床の振動が露光装置に伝わって、露光精度が低下するのを防止するため、従来より露光装置と床 (設置面）との間には防振台が配置されている。

[0004] 従来の防振台としては、内部の圧力がほぼ一定に維持されるように空気が供給されるエアダンバでステージ等を支持する機構が広く用いられている。また、ステージ等に配置した加速度センサで検出される振動を抑制するァクチユエータをエアダンパに組み合わせて用いる能動型の防振装置も使用されるようになって来て、る。さらに防振性能を向上するために、そのァクチユエータに情報をフィードバックするセンサの種類を増加させるとともに、エアダンバにおいても、ステージに設けた運動センサの検出結果を用いて圧力を制御するようにした能動型の防振装置も提案されている (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開 2002-175122号公報

[0005] 最近は、半導体デバイス等のパターンが一層微細化しており、それに伴って必要な露光精度も高くなつているため、露光装置においては振動の影響をさらに抑制する必要がある。そのためには、能動型の防振装置においも、床の振動が露光装置に伝わる割合である除振率を広い周波数域で低くして、除振性能を高める必要がある。また、パターンの微細化とともに、スループットを高めることも求められているため、走査型露光装置においては、ステージの走査速度は次第に高速ィ匕している。しかしながら、ステージの走査速度を高めると、加減速時の反力による振動が大きくなり、この振動が防振装置を介して床に伝わると、その床の振動が再び露光装置に悪影響を与えることになる。そのため、能動型の防振装置においては、ステージ側でセンサによって検出される振動をできるだけ効率的に抑制して、除振性能を高める必要がある。

発明の開示

[0006] 本発明は斯力る点に鑑み、除振性能が向上した能動型の防振技術を提供することを第 1の目的とする。

また、本発明は、除振性能を高めることによって、露光精度又はスループットを向上できる露光技術を提供することを第 2の目的とする。

[0007] 本発明による第 1の防振装置は、内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバと、その気体ダンバ内の気体の圧力を制御する駆動部とを有する防振装置において、その構造物の位置情報を計測する第 1センサと、その構造物の目標位置の情報力その第 1センサで計測されるその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する第 1フィードバック部と、その第 1フィードバック部のその差分情報に基づ!、てその駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部と、その気体ダンパの積分特性を用いて、その気体ダンバとその構造物とを含む系の固有振動数を制御するための情報をその駆動部にフィードバックする特性制御部とを有するものである。

[0008] 斯カる本発明によれば、その第 1フィードバック部によって、その構造物の位置は能動的に目標位置付近に維持される。さらに、駆動部から気体ダンバ内部の気体の圧力（内圧)までの特性がほぼ積分特性であることを利用して、例えば固有振動数を下げるように、その気体ダンバの粘性摩擦係数 (D)、気体ダンバのばね定数 (K)、及びその構造物の質量 (M)のうちの少なくとも一つの情報をフィードバックによって制御する。これによつて、第 1の防振装置の除振率が改善されるため、除振性能が向上する。

[0009] 本発明にお、て、一例としてその特性制御部は、その気体ダンバの粘性摩擦係数に対応する情報、その気体ダンバのばね定数に対応する情報、及びその構造物の質量に対応する情報のうちの少なくとも一つをその駆動部にフィードバックするものである。この場合、その構造物の加速度を αとして、その気体ダンバの積分特性を無視すると、その気体ダンバの粘性摩擦係数 (D)は、その加速度 exの積分 (速度）に比例する抵抗力の係数を表し、その気体ダンバのばね定数 (Κ)は、その加速度 exの 2階積分 (位置）に比例する抵抗力の係数を表し、その構造物の質量 (Μ)は、その加速度 ocに比例する抵抗力（慣性)の係数を表す。従って、その駆動部からその気体ダンパの内圧までの積分特性を考慮すると、その構造物の加速度 αに所定ゲインを乗じた量のフィードバックによってその粘性抵抗係数 (D)を制御でき、その加速度 aの積分に所定ゲインを乗じた量のフィードバックによってそのばね定数 (K)を制御でき、その加速度 αの微分に所定ゲインを乗じた量のフィードバックによってその質量 (Μ) を見かけ上で制御することができる。

[0010] また、別の例として、その特性制御部は、その構造物の加速度情報を計測する第 2 センサと、その第 2センサで計測される加速度情報に所定係数を乗じて得られるその気体ダンバの粘性摩擦係数に対応する情報をその駆動部にフィードバックする第 2 フィードバック部と、その第 2センサで計測される加速度情報を実質的に積分した情報に所定係数を乗じて得られるその気体ダンバのばね定数に対応する情報をその駆動部にフィードバックする第 3フィードバック部と、その第 2センサで計測される加速度情報を実質的に微分した情報に所定係数を乗じて得られるその構造物の質量に対応する情報をその駆動部にフィードバックする第 4フィードバック部とを有するものである。

[0011] この場合そのフィードバックによって、例えばその粘性抵抗係数 (D)を (D+ A D)と大きくして、そのばね定数 (K)を (K- Δ K)と小さくして、その質量 (M)を (M + Δ M) と大きくすると、その固有振動数が低下して、高周波数域での除振率が改善される。本発明において、その気体ダンバ内のその気体の圧力変動のうちの低周波数成分に対応する情報をその駆動部にフィードバックする第 5フィードバック部をさらに有することができる。本発明における気体ダンバの積分特性は、所定の折点周波数 fc以下の低周波数域では小さくなる。そこで、低周波数域では、その気体ダンバ内の圧力をフィードバックすることによって、その気体ダンバによってほぼ全周波数域で積分特性が得られるようにする。この結果、全体としての除振率がさらに改善されて、除振性能が向上する。

[0012] また、一例として、その第 1センサは、加速度センサと、この加速度センサで計測される加速度を 2回積分する積分器とを含むものである。この場合には、加速度センサによって位置センサを兼用できる。

また、一例として、その設置面とその構造物との間にその気体ダンバと並列に、その構造物の変位に応じて電磁力で付勢力を与える電磁ダンバを配置してもよヽ。電磁ダンバは応答速度が気体ダンバよりも高いため、特に高周波数域での除振率をさらに改善できる。

[0013] 次に、本発明の第 2の防振装置は、設置面上に構造物を支持するダンバと、そのダンパの付勢力を制御する駆動部とを有する防振装置において、その構造物の位置情報を計測する第 1センサと、その構造物の加速度情報を計測する第 2センサと、その第 1センサで計測される位置情報の低周波数成分と、その第 2センサで計測される加速度情報を 2回積分して得られる位置情報の高周波数成分とを加算してその構造物の位置情報を求める合成部と、その構造物の目標位置の情報力その合成部で求められるその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成するフィードバック部と、そのフィードバック部のその差分情報に基づ、てその駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部とを有するものである。

[0014] 本発明によれば、そのフィードバック部によって、その構造物の位置は能動的に目標位置付近に維持される。第 1センサの計測値を 2回積分して得られる構造物の位置情報 (慣性系の空間位置）に基づいて構造物を位置決めすることができるとともに、第 1センサの低周波域における位置情報に基づいて設置面と構造物との相対位置決めを行うことができる。

[0015] 本発明にお、て、一例としてその位置情報の低周波数成分を求める際のカットオフ周波数と、その位置情報の高周波数成分を求める際のカットオフ周波数とは実質的に等しい。これによつて、その合成部で求められる位置情報は、広い周波数域で高精度になる。

また、一例として、そのダンパは、内部に気体が供給される気体ダンバである。この場合、その気体ダンバの積分特性を用いて、その気体ダンバとその構造物とを含む系の固有振動数を制御するように、その気体ダンバの粘性摩擦係数、その気体ダンパのばね定数、及びその構造物の質量に対応する情報をそれぞれその駆動部にフイードバックする特性制御部をさらに有することができる。これによつて、例えば固有振動数を下げることができるため、特に高周波数域での除振率を改善できる。

[0016] また、別の例として、そのダンパは、電磁力で付勢力を発生する電磁ダンバである。

この場合には、高い追従速度で振動を抑制できる。

さらに、気体ダンバと電磁ダンバとを併用してもよぐこれによつて、広い周波数域で除振率を改善できる。

次に、本発明の第 3の防振装置は、内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバと、その気体ダンバ内の気体の圧力を制御する駆動部とを有する防振装置において、その構造物の位置情報を計測する第 1センサと、その構造物の目標位置の情報力その第 1センサで計測されるその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成するフィードバック部と、そのフィードバック部のその差分情報に基づ、てその駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部と、そのフィードバック部のその差分情報をその構造物の位置情報にフィードフォワードする補償部とを有するものである。 [0017] 本発明によれば、その補償部はその気体ダンバに対して並列補償器として作用するため、その駆動量制御部のゲインを増しても、安定な状態が維持できる。従って、その構造物の目標位置と実際の位置との差分が減少して、除振性能が向上する。また、本発明の第 4の防振装置は、内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバと、その気体ダンバ内の気体の圧力を制御する駆動部とを有する防振装置において、その構造物の位置情報を計測する第 1センサと、その構造物の目標位置の情報力その第 1センサで計測されるその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成するフィードバック部と、そのフィードバック部のその差分情報に基づ、てその駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部と、その駆動量制御部の駆動情報をその差分情報にフィードバックする補償部とを有するものである。

[0018] 本発明によれば、その駆動量制御部とその補償部とからなる部分は、その気体ダンパに対して直列補償器として作用するため、その駆動量制御部のゲインを増しても、安定な状態が維持できる。従って、その構造物の目標位置と実際の位置との差分が減少して、除振性能が向上する。この構成では、その構造物の位置情報のみをその駆動量制御部にフィードバックできるため、その構造物の目標位置と実際の位置との差分が、上記の並列補償器を用いる場合に比べてさらに小さくなる。

[0019] この場合、一例として、その駆動量制御部とその補償部とを含む直列補償部の伝達関数は、ラプラス変換で用いる変数 sに関して分母及び分子がそれぞれ 2次の関数で表される。気体ダンバを用いる場合、その力学モデルの等価回路は変数 sに関して 2次の関数を分母とする関数を含む。従って、その気体ダンバの共振ピークをその直列補償部の分子多項式でほぼ打ち消すことができるため、共振ピークを高周波数域に移動することができ、その駆動量制御部のゲインを増したときの安定性が向上する。

[0020] また、一例として、その駆動量制御部とその補償部とを含む直列補償部は、その補償部がないときの共振ピークを高周波数側に移動するものである。これによつてその駆動量制御部のゲインを増したときの安定性が向上する。

これらの場合に、さらにその直列制御部の直流ゲインを増加させてもよい。これによつてその安定性が向上する。 [0021] 次に、本発明による露光装置は、第 1ステージに保持された第 1物体を露光ビームで照明し、その露光ビームでその第 1物体を介して第 2ステージに保持された第 2物体を露光する露光装置において、その第 1ステージ及びその第 2ステージのうちの少なくとも一方を本発明のいずれかの防振装置を介して支持するものである。

本発明の防振装置を用いることで除振性能が向上するため、重ね合わせ精度等の露光精度が向上する。また、走査型露光装置の場合には、振動を低減した状態で走查速度を速くできるため、スループットを向上できる。

この場合、その第 1物体のパターンの像をその第 2物体上に投影する投影光学系と、その投影光学系とその第 1ステージとを保持するコラム構造体とを備え、そのコラム構造体を本発明の、ずれかの防振装置を介して支持してもよ、。このように投影光学系と第 1ステージとを一体的に支持することで、振動の影響をさらに低減できる。

[0022] また、その防振装置は、その第 2ステージ又はそのコラム構造体を支持するためにそれぞれ 3個以上用いてもよい。その防振装置を 3個以上用いることで、その第 2ステ一ジ等を安定に支持できる。

次に、本発明による第 1の防振方法は、内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバ内の気体の圧力を制御する防振方法において、その構造物の位置情報を計測する工程と、その構造物の目標位置の情報力その工程で計測されたその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する工程と、その工程で生成されたその差分情報に基づいて、その気体ダンバの積分特性を用いて、その気体ダンバとその構造物とを含む系の固有振動数を制御するための情報をフィードバックして、その気体ダンバ内の気体の圧力を制御する工程とを有するものである。

[0023] 本発明によれば、その積分特性を用いて例えばその固有振動数を下げるように、その気体ダンバの粘性摩擦係数、気体ダンバのばね定数、及びその構造物の質量のうちの少なくとも一つの情報をフィードバックによって制御する。これによつて、高周波数領域では除振率が改善されるため、除振性能が向上する。

また、本発明による第 2の防振方法は、設置面上に構造物を支持するそのダンバの付勢力を制御する防振方法にぉ、て、その構造物の位置情報及び加速度情報を計測する工程と、その工程で計測される位置情報の低周波数成分と、その工程で計測される加速度情報を 2回積分して得られる位置情報の高周波数成分とを加算してその構造物の位置情報を求める工程と、その構造物の目標位置の情報力その加算によって求められるその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する工程と、その工程で生成されるその差分情報に基づいてそのダンバを駆動する工程とを有するものである。

[0024] 本発明によれば、構造物の加速度情報を 2回積分して得られる構造物の位置情報

(慣性系の空間位置）に基づいて構造物を位置決めすることができるとともに、位置情報の低周波成分により設置面と構造物との相対位置決めを行うことができる。また、本発明による第 3の防振方法は、内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバ内の気体の圧力を制御する防振方法において、その構造物の位置情報を計測する工程と、その構造物の目標位置の情報力その工程で計測されるその構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する工程と、その工程で生成されたその差分情報をその構造物の位置情報にフィードフォワードして、その気体ダンバ内の気体の圧力を制御する工程とを有するものである。

本発明によれば、その差分情報をその構造物の位置情報にフィードフォワードすることによって、その気体ダンバを駆動する際のゲインを増しても、安定な状態が維持できる。従って、その構造物の目標位置と実際の位置との差分が減少して、除振性能が向上する。

[0025] 本発明の除振方法及び装置によれば、能動型で除振を行う場合の除振性能を向上できる。

また、本発明において、気体ダンバの積分特性を用いて、その気体ダンバと構造物とを含む系の固有振動数を制御するための情報をその駆動部にフィードバックする特性制御部を設けるか、又は第 1センサで計測される位置情報の低周波数成分と、第 2センサで計測される加速度情報を 2回積分して得られる位置情報の高周波数成分とを加算して構造物の位置情報を求める合成部を用いる場合には、それぞれ固有振動数を低くできるか、又は構造物の位置情報を広!、周波数域で高精度に計測できるため、能動型で除振を行う場合の除振性能を向上できる。

[0026] また、本発明にお、て、フィードバック部の差分情報を構造物の位置情報にフィードフォワードする補償部を設けるか、又は駆動量制御部の駆動情報を差分情報にフイードバックする補償部を設ける場合には、それぞれ並列補償器又は直列補償器を設けたことになるため、能動型で除振を行う場合の除振性能を向上できる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。

[図 2]図 1の投影露光装置を床上に設置した状態を示す一部を切り欠いた図である。

[図 3]図 2中の一つの防振台 35及びその制御系を示す図である。

[図 4]図 3の防振台 35の力学モデルを示す図である。

[図 5]図 4の力学モデルの除振率の変化の一例を示す図である。

[図 6]本発明の第 1の実施形態の防振台制御系 48の第 1の構成例を示すブロック図である。

[図 7]図 6の防振台制御系 48のイナ一タンス応答の一例を示す図である。

[図 8]その第 1の実施形態の防振台制御系 48の第 2の構成例を示すブロック図である。

[図 9]図 8の防振台制御系 48のイナ一タンス応答の一例を示す図である。

[図 10]本発明の第 2の実施形態の防振台の力学モデルを示す図である。

[図 11]その第 2の実施形態で使用される合成センサの原理説明に用いる図である。

[図 12]図 10の力学モデルの除振特性の一例を示す図である。

[図 13]本発明の第 2の実施形態の防振台制御系の構成を示すブロック図である。

[図 14]本発明の第 3の実施形態の防振台制御系の第 1の構成例を示すブロック図である。

[図 15]その第 3の実施形態の防振台制御系の第 2の構成例を示すブロック図である。

[図 16]図 15の防振台制御系を用いた場合の構造物の振動の変化を示す図である。符号の説明

[0028] 9…照明光学系、 R…レチクル、 PL…投景光学系、 W…ウエノヽ、 RST…レチクルステージ、 WST…ウェハステージ、 28· ··圧力センサ、 32· ··ペデスタル、 35· ··防振台、 36…第 1コラム、 CL…コラム構造体、 40…加速度センサ、 43· ··エアダンバ (気体ダンパ）、 47· ··サーボバルブ（駆動部）、 48…防振台制御系、 49· ··位置センサ、 50· ·· ボイスコイルモータ（電磁ダンバ）、 51…減算器、 52, 58, 60, 63· ··可変増幅器、 5 9…擬似積分器、 61· ··擬似微分器、 68· ··増幅器、 76…合成センサ、 107· ··並列補償器、 109· ··直列補償器

発明を実施するための最良の形態

[0029] [第 1の実施形態]

以下、本発明の好ましい第 1の実施形態につき図 1一図 9を参照して説明する。本例は、スキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置 )の除振を行う場合に本発明を適用したものである。

図 1は、本例の投影露光装置を構成する各機能ユニットをブロック化して表した図であり、この図 1において、投影露光装置を収納するチャンバ一は省略されている。図 1において、露光用の光源として KrFエキシマレーザ（波長 248nm)又は ArFェキシマレーザ (波長 193nm)よりなるレーザ光源 1が使用されて、る。その露光用の光源としては、その他の F レーザ (波長 157nm)のような発振段階で紫外域のレーザ

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光を放射するもの、固体レーザ光源 (YAG又は半導体レーザ等)からの近赤外域のレーザ光を波長変換して得られる真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、或いはこの種の露光装置でよく使われて、る水銀放電ランプ等も使用できる。

[0030] レーザ光源 1からの露光ビームとしての露光用の照明光 (露光光) ILは、レンズ系とフライアイレンズ系とで構成される均一化光学系 2、ビームスプリッタ 3、光量調整用の可変減光器 4、ミラー 5、及びリレーレンズ系 6を介してレチクルブラインド機構 7を均一な照度分布で照射する。レチクルブラインド 7でスリット状又は矩形状に制限された照明光 ILは、結像レンズ系 8を介してマスクとしてのレチクル R上に照射され、レチクル R上にはレチクルブラインド 7の開口の像が結像される。均一化光学系 2、ビームスプリッタ 3、光量調整用の可変減光器 4、ミラー 5、リレーレンズ系 6、レチクルブラインド機構 7、及び結像レンズ系 8を含んで照明光学系 9が構成されている。

[0031] レチクル Rに形成された回路パターン領域のうち、照明光によって照射される部分の像は、両側テレセントリックで投影倍率 |8が縮小倍率の投影光学系 PLを介して基板 (感応基板）としてのフォトレジストが塗布されたウェハ W上に結像投影される。一例として、投影光学系 PLの投影倍率 βは 1Ζ4、像側開口数 ΝΑは 0. 7、視野直径は 27— 30mm程度である。投影光学系 PLは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用できる。レチクル R及びウエノ、 Wはそれぞれ第 1物体及び第 2物体とみなすこともできる。以下、投影光学系 PLの光軸 AXに平行に Z軸を取り、 Z軸に垂直な平面内で図 1の紙面に平行な方向に X軸を、図 1の紙面に垂直な方向に Y軸を取つて説明する。本例では、 Y軸に沿った方向（Y方向）力走査露光時のレチクル R及びゥエノ、 Wの走査方向であり、レチクル R上の照明領域は、非走査方向である X軸に沿つた方向（X方向）に細長い形状である。

[0032] 先ず、投影光学系 PLの物体面側に配置されるレチクル Rは、走査露光時にレチクルベース（不図示）上をエアべァリングを介して少なくとも Y方向に定速移動するレチクルステージ RST (第 1ステージ）に保持されている。レチクルステージ RSTの移動座標位置 (X方向、 Y方向の位置、及び Z軸の周りの回転角）は、レチクルステージ RST に固定された移動鏡 Mrと、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム 10とで逐次計測され、その移動はリニアモータや微動ァクチユエータ等で構成される駆動系 11によって行われる。なお、移動鏡 Mr、レーザ干渉計システム 10は、実際には少なくとも X方向に 1軸及び Y方向に 2軸の 3軸のレーザ干渉計を構成している。レーザ干渉計システム 10の計測情報はステージ制御ユニット 14に供給され、ステージ制御ユニット 14はその計測情報及び装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系 20からの制御情報 (入力情報）に基づいて、駆動系 11の動作を制御する。

[0033] 一方、投影光学系 PLの像面側に配置されるウェハ Wは、不図示のウェハホルダを介してウェハステージ WST (第 2ステージ）上に保持され、ウェハステージ WSTは、走査露光時に少なくとも Y方向に定速移動できるとともに、 X方向及び Y方向にステツプ移動できるように、エアベアリングを介して不図示のウェハベース上に載置されている。また、ウェハステージ WSTの移動座標位置 (X方向、 Y方向の位置、及び Z軸の周りの回転角）は、投影光学系 PLの下部に固定された基準鏡 Mfと、ウェハステージ WSTに固定された移動鏡 Mwと、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム 12とで逐次計測され、その移動はリニアモータ及びボイスコイルモータ (VCM)等のァクチユエータで構成される駆動系 13によって行われる。なお、移動鏡 Mw及びレ一ザ干渉計システム 12は、実際には少なくとも X方向に 1軸及び Y方向に 2軸の 3軸のレーザ干渉計を構成している。また、レーザ干渉計システム 12は、実際には更に X 軸及び Y軸の周りの回転角計測用の 2軸のレーザ干渉計も備えている。レーザ干渉計システム 12の計測情報はステージ制御ユニット 14に供給され、ステージ制御ュ- ット 14はその計測情報及び主制御系 20からの制御情報 (入力情報）に基づいて、駆動系 13の動作を制御する。

[0034] また、ウェハステージ WSTには、ウェハ Wの Z方向の位置（フォーカス位置）と、 X 軸及び Y軸の周りの傾斜角を制御する Zレべリング機構も備えられている。そして、投影光学系 PLの下部側面に、ウェハ Wの表面の複数の計測点にスリット像を投影する投射光学系 23Aと、その表面力の反射光を受光してそれらのスリット像の再結像された像の横ずれ量の情報を検出して、ステージ制御ユニット 14に供給する受光光学系 23Bと力も構成される斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（23A, 23B) が配置されている。ステージ制御ユニット 14は、そのスリット像の横ずれ量の情報を用いてそれら複数の計測点における投影光学系 PLの像面からのデフォーカス量を算出し、走査露光時にはこれらのデフォーカス量が所定の制御精度内に収まるように、オートフォーカス方式でウェハステージ WST内の Zレべリング機構を駆動する。なお、斜入射方式の多点オートフォーカスセンサの詳細な構成については、例えば特開平 1—253603号公報に開示されている。

[0035] また、ステージ制御ユニット 14は、レーザ干渉計システム 10による計測情報に基づ V、て駆動系 11を最適に制御するレチクル側のコントロール回路と、レーザ干渉計システム 12による計測情報に基づいて駆動系 13を最適に制御するウェハ側のコント口ール回路とを含み、走査露光時にレチクル Rとウェハ Wとを同期走査するときは、その両方のコントロール回路が各駆動系 11, 13を協調制御する。また、主制御系 20は、ステージ制御ユニット 14内の各コントロール回路と相互にコマンドやパラメータをやり取りして、オペレータが指定したプログラムに従って最適な露光処理を実行する。そのために、オペレータと主制御系 20とのインターフェイスを成す不図示の操作パネルユニット (入力デバイスと表示デバイスとを含む）が設けられて、る。

[0036] 更に、レーザ光源 1がエキシマレーザ光源であるときは、主制御系 20の制御のもとにあるレーザ制御ユニット 25が設けられ、この制御ユニット 25は、レーザ光源 1のパルス発振のモード (ワンパルスモード、バーストモード、待機モード等）を制御するとともに、放射されるノルスレーザ光の平均光量を調整するためにレーザ光源 1の放電用高電圧を制御する。また、光量制御ユニット 27は、ビームスプリッタ 3で分割された一部の照明光を受光する光電検出器 26 (インテグレータセンサ)力もの信号に基づいて、適正な露光量が得られるように可変減光器 4を制御するとともに、パルス照明光の強度 (光量)情報をレーザ制御ユニット 25及び主制御系 20に送る。

[0037] そして、図 1において、レチクル Rへの照明光 ILの照射を開始して、レチクル Rのパターンの一部の投影光学系 PLを介した像をウェハ W上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージ RSTとウェハステージ WSTとを投影光学系 PLの投影倍率 ι8を速度比として Y方向に同期して移動（同期走査)する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクル Rのパターン像が転写される。その後、照明光 ILの照射を停止して、ウェハステージ WSTを介してウェハ Wを X方向、 Y方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ'アンド'スキヤン方式でウェハ W上の全部のショット領域にレチクル Rのパターン像が転写される。

[0038] この露光に際しては、予めレチクル Rとウェハ Wとのァライメントを行っておく必要がある。そこで、図 1の投影露光装置には、レチクル Rを所定位置に設定するためのレチクルァライメント系（RA系） 21と、ウェハ W上のマークを検出するためのオファクシス方式のァライメント系 22とが設けられて!/、る。

次に、例えば半導体デバイスの製造工場内での本例の投影露光装置の設置状態の一例につき説明する。図 2は、その投影露光装置の設置状態の一例を示し、この図 2において、その製造工場の床 FL上に例えば H型鋼よりなる複数 (例えば 4箇所以上)の支柱 31を介して、投影露光装置を設置する際の基礎部材としての厚い平板状のペデスタル 32が設置され、ペデスタル 32上に投影露光装置を設置するための長方形の薄、平板状のベースプレート 33が固定されて、る。

[0039] ベースプレート 33上に 3箇所又は 4箇所の支持部材 34及び能動型の防振台 35 ( 防振装置)を介して第 1コラム 36が載置され、第 1コラム 36の中央の開口部に投影光学系 PLが保持されている。防振台 35は、後述のようにエアダンバ (気体ダンバ）と、ボイスコイルモータ等カゝらなる電磁ダンバとを含み、第 1コラム 36に設置されている 1 組の加速度センサ 40と 1組の位置センサ（不図示）との検出情報に基づ!/、てそのェァダンバ内の圧力及び電磁ダンバの推力を制御することで、第 1コラム 36 (及びこれによって支持されている部材)の除振が能動的に行われている。この場合、そのエアダンバによって比較的低周波数域の除振が行われ、その電磁ダンバによって比較的高周波数域の除振が行われる。

[0040] 加速度センサ 40としては、圧電素子 (ピエゾ素子等)で発生する電圧を検出する圧電型の加速度センサや、例えば歪みの大きさに応じて CMOSコンバータの論理閾値電圧が変化することを利用する半導体式の加速度センサ等を使用できる。位置センサ (又は変位センサ）としては、例えば渦電流変位センサを使用できる。この渦電流変位センサは、例えば絶縁体に巻いたコイルに交流電流をカ卩えておき、そのコイルを導電体からなる測定対象に近付けると、そのコイルによって作られた交流磁界によつて導電体に渦電流が発生することを利用する。即ち、その渦電流による磁界は、そのコイルの電流による磁界と逆方向であり、これら 2つの磁界が重なり合って、そのコィルに流れる電流の強さ及び位相が変化する。この変化は、測定対象がコイルに近いほど大きくなるので、そのコイルに流れる電流に応じた信号を検出することにより、測定対象の位置又は変位を非接触で検出することができる。この他の位置センサとして、静電容量がセンサの電極と測定対象との距離に反比例することを利用して、非接触で距離を検出する静電容量式非接触変位センサや、測定対象力ゝらの光ビームの位置を PSD (半導体式位置検出装置）を用いて検出するようにした光学式センサ等も使用できる。

[0041] また、第 1コラム 36の上部にレチクルベース 37が固定され、レチクルベース 37を覆うように第 2コラム 38が固定され、第 2コラム 38の中央部に図 1の照明光学系 9が収納された照明系サブチャンバ 39が固定されている。この場合、図 1のレーザ光源 1は一例として図 2のペデスタル 32の外側の床 FL上に設置され、レーザ光源 1から射出される照明光 ILは、不図示のビーム送光系を介して照明光学系 9に導かれる。そして、レチクルベース 37上にレチクル Rを保持するレチクルステージ RSTが載置されている。図 2において、第 1コラム 36、レチクルベース 37、及び第 2コラム 38よりコラム構造体 CLが構成されている。コラム構造体 CLは、ペデスタル 32の上面（設置面）上に複数の能動型の防振台 35を介して支持された状態で、投影光学系 PL、レチクルステージ RST (第 1ステージ）、及び照明光学系 9を保持している。

[0042] 上述の 1組の加速度センサ 40は、例えばほぼ XY平面内の同一直線上にない 3箇所で Z方向の加速度を計測する 3個の Z軸加速度センサと、 Y方向に離れた 2箇所で X方向の加速度を計測する 2個の X軸加速度センサと、 X方向に離れた 2箇所で Y方向の加速度を計測する 2個の Y軸加速度センサとから構成されている。その 1組のカロ速度センサ 40によって、コラム構造体 CLの X方向、 Y方向、 Z方向の加速度と、 X軸、 Y軸、 Z軸の周りの回転加速度 [radZs² ]と力 S計測される。同様に、上記の 1組の位置センサ（不図示）によって、コラム構造体 CLの X方向、 Y方向、 Z方向の位置と、 X 軸、 Y軸、 Z軸の周りの回転角とが計測される。これらの計測値に基づいて、複数の防振台 35内のエアダンバ及び電磁ダンバは、それぞれコラム構造体 CLの振動が小さく維持されるように、かつコラム構造体 CLの傾斜角及び Z方向の高さが一定に維持されるように作用する。

[0043] また、ペデスタル 32上のベースプレート 33上の複数の支持部材 34及び能動型の防振台 35で囲まれた領域上に、 3個又は 4個の能動型の防振台 41を介してウェハベース WBが支持されて!、る。ウェハベース WB上にはウェハ Wを保持するウェハステージ WSTが移動自在に載置されている。防振台 41は、防振台 35と同様にエアダンパ及び電磁ダンパを備えており、防振台 41がペデスタル 32の上面 (設置面）にゥェハステージ WST (第 2ステージ）を支持している。防振台 41は、ウェハベース WB 上の加速度センサ及び位置センサ（不図示）の計測情報に基づいて能動的にウェハベース WB及びウェハステージ WSTの振動を抑制する。

[0044] 本例の防振台 35及び 41とこれらの制御系（後述）とがそれぞれ防振装置に対応している。防振台 35及び 41とこれらの制御系とを含むシステムは、それぞれ能動型振動分離システムである AVIS(Active Vibration Isolation System)とも呼ぶことができる。なお、防振台 35は、コラム構造体 CLを介してレチクルステージ RST及び投影光学系 PLを支持して、るとともに、走査露光時のレチクルステージ RSTの走査速度はゥエノ、ステージ WSTの走査速度に対して投影倍率 βの逆数倍 (例えば 4倍)速くなつている。一方、防振台 41はウェハベース WBを介してウェハステージ WSTのみを支持しているため、コラム構造体 CLの方がウェハベース WBよりも振動が発生し易くなつている。従って、防振台 35の除振性能を防振台 41の除振性能よりも高く設定することも可能である。この場合、一例として、防振台 41においては、エアダンパは例えばウェハベース WBの Z方向の位置がほぼ一定になるように圧力を制御するだけでもよい。

[0045] なお、図 2において、例えば投影光学系 PLを保持する第 1コラム 36の底面にゥェハベース WB及びウェハステージ WSTを吊り下げるように支持してもよ、。この場合には、複数の防振台 35によってレチクルステージ RST、投影光学系 PL、及びウェハステージ WSTが全て支持される。この際に、投影光学系 PL及びウェハステージ WS Tを支持するコラムと、レチクルステージ RSTを支持するコラムとを分離して、これらをそれぞれ防振台 35と同様の防振台を介して支持してもよい。また、レチクルステージ RST、投影光学系 PL、及びウェハステージ WSTを互いに独立に防振台 35と同様の防振台を介して支持してもよい。

[0046] 上述のように、図 2の能動型の防振台 35及び 41はほぼ同様に構成することができる。以下では、代表的に防振台 35及びその制御系の構成、並びにその作用につき説明する。また、以下では、投影光学系 PLの光軸 AXに平行な方向である Z方向の振動を抑制する機構について説明するが、これは X方向及び Y方向の振動を抑制する機構、さらには X軸、 Y軸、 Z軸の周りの回転方向の振動を抑制する機構にも同様に適用できる。

[0047] 図 3は、図 2中の 1箇所の防振台 35及びその制御系を示し、この図 3において、ぺデスタル 32上のベースプレート 33上に支持部材 34が設置され、支持部材 34上に、底板 42、エアダンバ 43、及び上板 44を介して第 1コラム 36が載置されている。エアダンバ 43は、可撓性を有する中空の袋内に空気を圧力が制御できる状態で封入したものである。即ち、エアダンバ 43 (気体ダンバ）には、空気の流量を制御できるサーボノレブ 47 (駆動部）が装着された可撓性を有する配管 46を介して、所定圧力以上で所定量以上の空気が蓄積されて、る空気源 45が連結されて、る。空気源 45としては、例えばエアコンプレッサと、このエアコンプレッサで加圧された空気が充填されているエアボンベとを組み合わせた装置などが使用できる。また、エアダンバ 43の側面には、エアダンバ 43内の空気の圧力の情報を計測するための圧力センサ 28が設けられ、圧力センサ 28の計測値 (圧力に対応する信号)が防振台制御系 48に供給されている。圧力センサ 28としては、ダイヤフラムに歪みゲージを固定したセンサゃシリコン基板の変形を利用するセンサ等が使用できる。

[0048] また、支持部材 34と第 1コラム 36との間に、エアダンバ 43と並列に電磁ダンバとしてのボイスコイルモータ 50が設置されている。ボイスコイルモータ 50は、支持部材 34 の上面に固定されて永久磁石が Z方向に所定ピッチで配列された固定子 50bと、第 1コラム 36の底面に固定されてコイルが装着された可動子 50aと力も構成されている。また、第 1コラム 36に加速度センサ 40及び位置センサ 49が固定され、図 3の例では加速度センサ 40によって第 1コラム 36の Z方向への加速度の情報が計測され、位置センサ 49によって支持部材 34 (又は床面）を基準とした第 1コラム 36の Z方向の相対的な位置、又は Z方向への相対的な変位の情報が計測されている。一例として、加速度センサ 40は圧電型の加速度センサであり、位置センサ 49は渦電流変位センサである。なお、加速度情報を検出するセンサとして速度センサを用いてもよい。この場合は、速度センサが検出した速度情報を一回微分して加速度情報とすればよい。

[0049] 図 3の加速度センサ 40は、エアダンバ 43及びボイスコイルモータ 50が設置されている位置における第 1コラム 36の加速度を計測するための一つのセンサを表している。加速度センサ 40及び位置センサ 49の計測値 (加速度及び位置に対応する信号 )は防振台制御系 48に供給されている。防振台制御系 48は、圧力センサ 28、加速度センサ 40、及び位置センサ 49の計測値に基づいて、サーボバルブ 47内を通過する空気の流量を制御することによって、第 1コラム 36の Z方向の位置が予め定められている目標位置になるようにエアダンバ 43内の空気の圧力（内圧）を制御する。これと並行に防振台制御系 48は、加速度センサ 40及び位置センサ 49の計測値に基づ V、て、ボイスコイルモータ 50の可動子 50aのコイルに流れる電流を制御することによつて、第 1コラム 36の Z方向の位置が予め定められている目標位置になるようにボイスコイルモータ 50による Z方向への推力を制御する。

[0050] 次に、図 3の防振台制御系 48内でエアダンバ 43の内圧を制御するための制御系にっき説明する。図 4は、図 3の防振台 35内のエアダンバ 43の力学モデルであり、この図 4において、設置面 15は図 3のペデスタル 32の表面に対応しており、構造物 16 は図 3の第 1コラム 36に対応している。より正確には、構造物 16には、第 1コラム 36とともに図 2のレチクルベース 37、レチクルステージ RST、第 2コラム 38、照明系サブチャンバ 39、照明光学系 9、及び投影光学系 PL等も含まれている。そして、構造物 1 6中でエアダンバ 43によって支持される部分の質量を M、エアダンノ 43の粘性摩擦係数を D、ばね定数を Kとする。このとき、質量 Mは構造物 16の加速度に応じた抵抗力（慣性)の係数であり、粘性摩擦係数 Dは構造物 16の速度に応じた抵抗力の係数であり、ばね定数 Kは構造物 16の位置に応じた抵抗力の係数であるとみなすことができる。そして、設置面 15が Z方向に X だけ変位した場合の構造物 16の Z方向への

0

変位を Xとすると、図 4の力学モデルの除振率 (xZx )

0 は次のようになる。なお、変数 sはラプラス変換の変数であり、周波数を f (Hz)とすると、定常状態では s = i2 w fである。

[0051]

X Ds+K

—— =—— (1)

xo Ms² +Ds +K

[0052] この場合、フィードバックによって見かけ上で質量 Μ及び粘性摩擦係数 Dを増加させて、ばね定数 Κを減少させることで、そのエアダンバ 43と構造物 16とを含む系の固有振動数を下げることができる。本例では、図 3のサーボバルブ 47を駆動するためのドライバからエアダンバ 43の内圧までの特性がほぼ積分特性であることを利用して、フィードバックによって、 Μ→Μ+ Δ Μ、 D→D+ A D、 K→K ΔΚとすると、除振率 (xZx )

0 は次のように変化する。

[0053]

X Ds +K

xo (M +AAf)s^z +(D +AD)s + (K - ΔΚ)

[0054] 図 5の点線の曲線 51A及び実線の曲線 51Bは、それぞれ（1)式及び（2)式の除振率を示し、図 5において、横軸は周波数 f (Hz)、縦軸は除振率 (dB)である。図 5より分力るように、見かけ上で質量 M及び粘性摩擦係数 Dを増カロさせて、ばね定数 Kを減少させることで、固有振動数が低域に移動するため、斜線を施した高周波数域の除振率が改善される。なお、（1)式の曲線 51Aの固有振動数は、より正確には {KZ M-D²/ (2M²) } ^{1 2} / (2 π )であるため、粘性摩擦係数 Dの増加によっても固有振動数は低下する。

[0055] ただし、ばね定数 Κを Δ Κだけ小さくすると、図 5の曲線 51Bより分力るように低周波数域での除振率が悪化する。その低周波数域での除振率を改善するためには、ばね定数 Κをほぼ固定して他の特性を制御する力、又は後述のようにさらにエアダンバ 43の内圧のフィードバックを行えばよい。

図 6は、エアダンバ 43の積分特性を利用して、フィードバックによって見かけ上で質量 Μ、粘性摩擦係数 D、及びばね定数 Kを制御することで固有振動数を下げるための図 3の防振台制御系 48の第 1の構成例を示し、この図 6において、ブロックィ匕されている防振台 35は図 4の力学モデルの等価回路を表している。即ち、図 6の防振台 35内の構造物 16に図 3のエアダンバ 43からの圧力（推力）が加わると、構造物 16には 1ZMに比例する加速度 aが生じる。そして、加速度 aを積分して得られる（lZs を乗じた)速度に粘性摩擦係数 Dを乗じた抵抗力、及びその速度をさらに積分して得られる（lZsを乗じた)位置にばね定数 Kを乗じた抵抗力がフィードバックされて、除振が行われる。この場合、構造物 16の加速度情報が加速度センサ 40 (第 2センサ）によって計測され、構造物 16の位置情報が位置センサ 49 (第 1センサ）によって計測されている。なお、加速度センサ 40及び位置センサ 49からは、一例として計測値に対応する電圧等のアナログ信号が出力される。

[0056] 図 6において、不図示の制御部力も減算器 51 (第 1フィードバック部）に構造物 16 の Z方向の目標位置 X に対応する信号 (通常は一定値）が入力され、位置センサ 49

0

で計測される構造物 16の Z方向の位置 Xに対応する信号が減算器 51にフィードバックされており、減算器 51はそれらの差分 (X — X)に対応する信号をゲイン klの可変

0

増幅器 52 (駆動量制御部)を介して PI補償器 53に供給する。 PI補償器 53は、入力された信号に所定係数を乗じて得られる第 1信号と、その入力された信号を積分した信号に所定係数を乗じて得られる第 2信号とを加重平均して得られる信号を加算器 5 4に入力する。また、加速度センサ 40で計測される加速度に対応する信号を DCカツトフィルタ 56に通して直流成分を除いた信号力 2次バタワースフィルタ 57、擬似積分器 59、及び擬似微分器 61に入力されている。 2次バタワースフィルタ 57は、 2つの単同調増幅回路を縦続接続して得られる所定帯域で均一ゲインが得られるフィルタであり、擬似積分器 59は、直流成分から低周波数成分をそのまま通して高周波数成分を積分する回路であり、擬似微分器 61は、高周波のノイズ成分をそのまま通して低周波数成分を微分する回路である。なお、 2次バタワースフィルタ 57の代わりに通常のローパスフィルタを用いる力、又は 2次バタワースフィルタ 57を省略することも可能である。また、擬似積分器 59の代わりに積分器を用いて、擬似微分器 61の代わりに微分器を用いることも可能である。

[0057] また、 2次バタワースフィルタ 57の出力信号はゲイン k2の可変増幅器 58 (第 2フィードバック部)を介して加算器 54にフィードバックされ、擬似積分器 59の出力信号はゲイン k の可変増幅器 60を介して加算器 54にフィードバックされ、擬似微分器 61の kl

出力信号は 2次バタワースフィルタ 62、及びゲイン k の可変増幅器 63を介して加算

ml

器 54にフィードバックされる。擬似積分器 59及び可変増幅器 60が第 3フィードバック部に対応し、擬似微分器 61及び可変増幅器 63が第 4フィードバック部に対応し、加算器 54、加速度センサ 40、及び DCカットフィルタ 56から可変増幅器 63までの部材が特性制御部に対応している。この場合も、 2次バタワースフィルタ 62の代わりに通常のローパスフィルタを用いてもよぐ 2次バタワースフィルタ 62を省略することも可能である。加算器 54は、 PI補償器 53及び可変増幅器 58, 60, 63の出力信号を加算して得られる信号をドライバ 55に入力する。ドライバ 55は、入力された信号に基づいて図 3のサーボバルブ 47内の空気の流量を制御する。

[0058] なお、図 6の防振台制御系 48では図 3のボイスコイルモータ 50の制御系は省略されている。また、防振台制御系 48はアナログ回路より構成されているが、例えば加速度センサ 40及び位置センサ 49の出力信号をデジタルデータに変換することによって、図 6の防振台制御系 48をデジタル回路、又はコンピュータのソフトウェア上で実現してもよい。これは以下の実施形態でも同様である。このようにデジタルデータとして処理する場合には、ドライバ 55の出力データがアナログ信号に変換されて図 3のサーボバルブ 47に供給される。

[0059] 図 6において、ドライバ 55と構造物 16との間には実際には積分特性を持つ図 3のエアダンバ 43が配置されている。そのため、図 6の加速度センサ 40の出力信号 (積分効果によって速度に対応する）に可変増幅器 58でゲイン k2を乗じて得られる信号は、エアダンバ 43の粘性摩擦係数 Dに応じたフィードバック量（ A D)に対応し、加速度センサ 40の出力信号を擬似積分器 59で積分した信号 (積分効果によって位置に対応する）に可変増幅器 60でゲイン k を乗じて得られる信号は、エアダンバ 43のば

kl

ね係数 Kに応じたフィードバック量（ ΔΚ)に対応し、加速度センサ 40の出力信号を擬似微分器 61で微分した信号 (積分効果によって加速度に対応する）に可変増幅器 63でゲイン k を乗じて得られる信号は、構造物 16の質量 Mに応じたフィードバッ

ml

ク量（Δ Μ)に対応する。

[0060] この結果、本例の防振台制御系 48では構造物 16の位置情報とともに、粘性摩擦係数 D、ばね定数 K、及び質量 Μの情報が 4重にフィードバックされている。この場合、加算器 54が使用されているため、フィードバックによって D→D+ A D、 K→K Δ Κ、 Μ→Μ+ Δ Μとするためには、ゲイン k2を負の値、ゲイン k を正の値、ゲイン k

kl ml を負の値とすればよい。

[0061] 図 6の防振台制御系 48においては、一例としてゲイン klは 0. 25に、ゲイン k2は— 3に、ゲイン k を 5に固定した。このときに、ゲイン k を j噴次 0、一 10、一 30、一 45に設

kl ml

定したときの図 6のイナ一タンス応答の計算結果をそれぞれ図 7の曲線 64A、 64B、 64C、 64Dに示す。図 7において、横軸は周波数 f [Hz]、縦軸はイナ一タンス（単位の力で付勢した場合の加速度の量、即ち 1Z質量に対応する量)のゲイン [dB]である。図 7より、ゲイン k を負の値で小さくするほど、固有振動数が低下して全体として

ml

除振率が改善されることが分力る。

[0062] 次に、図 3のエアダンバ 43の積分特性は、所定の折点周波数 fc以下の低周波数域では小さくなるため、実際には完全積分ではない。そこで、以下の第 2の構成例では、低周波数域では、そのエアダンノ 43内の圧力をフィードバックすることによって積分特性を作り出す。さらに、その前段に構造物 16の質量 Mを (M+ Δ Μ)、エアダンノ 43の粘性摩擦係数 Dを（D+ A D)、エアダンバ 43のばね係数 Kを (K ΔΚ)とするフィードバック、及び位置のフィードバックをかけることによって、全体として 5重にフィードバックをかけるものとする。 [0063] 図 8は、図 3の防振台 35中のエアダンバ 43用の防振台制御系 48内で 5重にフィードバックをかける第 2の構成例を示し、この図 6に対応する部分に同一符号を付して示す図 8において、防振台 35のブロック図内にはエアダンバ 43も示されている。図 8 において、減算器 51 (第 1フィードバック部）は、構造物 16の目標位置 X と位置セン

0

サ 49で計測される位置 Xとの差分 (X -X)に対応する信号をゲイン klの可変増幅器

0

52 (駆動量制御部）を介して加算器 54に入力する。また、加速度センサ 40で計測される加速度に対応する信号を DCカットフィルタ 56に通して直流成分を除いた信号が、 2次バタワースフィルタ 57、擬似積分器 59、及び擬似微分器 61に入力されている

[0064] また、 2次バタワースフィルタ 57の出力信号は正のゲイン k2の可変増幅器 58 (第 2 フィードバック部）を介して加算器 54にフィードバックされ、擬似積分器 59の出力信号は負のゲイン k の可変増幅器 60 (第 3フィードバック部の出力部）を介して加算器 k2

54にフィードバックされ、擬似微分器 61の出力信号は 2次バタワースフィルタ 62、及び正のゲイン k の可変増幅器 63 (第 4フィードバック部の出力部）を介して加算器 5 m2

4にフィードバックされる。加算器 54は、可変増幅器 52, 58, 60, 63の出力信号を加算して得られる信号を PI補償器 53を介して減算器 65に入力する。なお、図 8の加算器 54の位置は図 6の回路とは異なっているため、図 8のゲイン k2, k , k の符号 k2 m2 は、図 6の対応するゲインの符号とは異なっている。

[0065] また、図 3の圧力センサ 28によって計測されているエアダンノ 43の内圧に対応する信号が図 8の 2次バタワースフィルタ 67及び正のゲイン kgの増幅器 68 (第 5フィードバック部）を介して減算器 65に供給されている。ここでも、 2次バタワースフィルタ 67 の代わりに、上記の折点周波数 fcをカットオフ周波数とするローパスフィルタを使用してもよい。減算器 65は、 PI補償器 53の出力から増幅器 68の出力を差し引いて得られる信号を PI補償器 66を介してドライバ 55に入力する。 PI補償器 66は、 PI補償器 5 3と同様の比例及び積分制御を行う回路である。そして、ドライバ 55は、入力された信号に基づいて図 3のサーボバルブ 47内の空気の流量を制御する。

[0066] 図 8の防振台制御系 48においては、一例としてゲイン klは 0. 05に、ゲイン k2は 0 . 5に、圧力フィードバックのゲイン kgは 30に、ゲイン k は 3. 5に固定した。このときに、ゲイン k を順次 0、 10、 20、 25に設定したときの図 8のイナ一タンス応答の計算 ml

結果をそれぞれ図 9の曲線 69A、 69B、 69C、 69Dに示す。図 9において、横軸は周波数 f [Hz]、縦軸はイナ一タンスのゲイン [dB]である。図 9より、圧力フィードバックを含む 5重のフィードバックによって、図 6の回路を用いる場合（図 7)に比べて固有振動数を 1. 4Hz程度から 1. 3Hz程度までさらに低下させることができ、全体として除振率がさらに改善されることが分力る。

[0067] [第 2の実施形態]

次に、本発明の第 2の実施形態につき図 10—図 13を参照して説明する。本例も図 2及び図 3に示す投影露光装置の能動型の防振台 35を用いるものとする。また、本例では、図 3のエアダンバ 43 (気体ダンノのみならず、ボイスコイルモータ 50 (電磁ダンバ）を駆動する場合にも使用できる制御系について説明する。

[0068] 図 10は、本例の防振台 35の力学モデルを示し、この図 10において、設置面 15上にばね定数 K及び粘性摩擦係数 Dのダンバ（図 3のエアダンバ 43に対応する）を介して構造物 16が支持されている。また、構造物 16に対してァクチユエータ 17 (図 3のエアダンバ 43及びボイスコイルモータ 50に対応する）によって Z方向に推力 Fが与えられている。この場合、設置面 15の Z方向の位置を X、構造物 16の Z方向の位置を X f

とする。このとき、構造物 16の加速度 dx Vdt²が加速度センサ 40によって計測さ

P P

れ、設置面 15に対する構造物 16の相対的な位置 x ( = x -X )が位置センサ 49によ

P f

つて計測されている。なお、加速度センサ 40及び位置センサ 49からは、それぞれ計測値に対応する電圧等の信号が出力されているものとする。

[0069] また、本例でも構造物 16の Z方向の位置 Xが所定の目標値 X になるように推力 Fが

0

制御される力構造物 16の計測される位置としては、単に位置センサ 49の計測値を用いるのではなぐ加速度センサ 40の計測値と位置センサ 49の計測値とを処理して得られる位置 X を用いる。即ち、位置センサ 49から出力される位置に対応する信号

1

力一パスフィルタ 75を介して加算器 74に供給され、加速度センサ 40から出力される加速度に対応する信号が積分器 71 (伝達関数が lZs)、積分器 72、及びハイパスフィルタ 73を介して加算器 74に供給されている。ハイパスフィルタ 73としては、位置精度を高めるために 2次のハイパスフィルタを用いることが望ましい。そして、加算器 7 4において入力された 2つの信号を加算して得られた信号力構造物 16の計測される位置 X に対応する。加速度センサ 40、積分器 71, 72、ハイパスフィルタ 73、位置

1

センサ 49、ローパスフィルタ 75、及び加算器 74から、構造物 16の加速度及び位置の情報から合成された位置 X の情報を生成するための合成センサ 76が構成されて

1

いる。また、積分器 71, 72、ハイパスフィルタ 73、ローパスフィルタ 75、及び加算器 7 4が合成部に対応している。

[0070] 本例の合成センサ 76は、例えば上述の第 1の実施形態における図 8の 5重にフィードバックを行う防振台制御系 48中の位置センサ 49の代わりに使用することができる。本例の合成センサ 76を用いることによって、広い周波数域で高精度に構造物 16を目標位置に維持することができる。

次に、本例の合成センサ 76の計測原理につき図 11の評価モデルを参照して説明する。図 11は、制御対象及び合成センサの評価モデルを示すブロック図であり、この図 11において、上部の制御対象 35Aは図 10の防振台 35に対応し、下部の合成センサ 76Aは図 10の合成センサ 76に対応している。その制御対象 35Aの目標位置等の入力を u(t)として、それに対する実際の位置等の出力を y(t)とする。また、 x (t)は制御対象の状態を表している。これに対して、 ys (t)は合成センサ 76Aの出力であり、 xs (t)は合成センサ 76Aの状態 (状態推定値)を表す。

[0071] 図 11の制御対象 35Aにおいて、入力 u (t)はゲイン Bの増幅器 95を介して加算器 96に入力され、加算器 96には状態 x (t)もゲイン Aの増幅器 99を介して入力されている。そして、加算器 96の出力（Ax (t) +Bu(t) )を積分器 97で積分した結果が状態 x (t)となり、状態 x(t)に増幅器 98でゲイン Cを乗じて出力 y(t)が得られている。その出力 y(t)及び合成センサ 76八の出カ ₅ (1 は減算器 100に供給され、減算器 10 0で求められた差分（=y(t)— ys (t) )がゲイン Lの増幅器 101を介して合成センサ 76 Aの加算器 96Aに入力されて!、る。

[0072] そして、合成センサ 76Aにお!/、て、入力 u (t)がゲイン Bの増幅器 95Aを介して加算器 96Aに供給され、加算器 96Aには状態 xs (t)もゲイン Aの増幅器 99Aを介して供給されている。加算器 96Aから出力される増幅器 95A, 99A, 101の出力の和を積分器 97Aで積分して得られる状態 xs (t)が、ゲイン Cの増幅器 98Aを介して出力 y s (t)として減算器 100に入力されて、る。

[0073] 一般的に、線形時不変の制御対象 35Aを状態空間表現すると、以下のようになる。

dx(t) /dt=Ax(t) + Bu (t)

y(t)=Cx(t)+Du(t) ー（3-1)

(3— 1)式において、直達項のない D = 0の場合を考える。これに対して、合成センサ 76Aを状態空間表現すると、以下のようになる。

[0074] dxs (t) Zdt = (A-LC) xs (t) + Bu (t) + Ly (t)

ys (t) =Cxs (t) ---(3-2)

ここで、状態推定誤差を以下のように定義すると、（3—1)式及び (3—2)式力以下が成立する。

e(t) =xs (t)-x(t)

de(t)/dt=(A-LC)e(t) … 3)

よって、（3— 3)式より行列 (Α— LC)の固有値が任意に設定できるならば、時間 tを大きくしたときに誤差 e(t)は 0に収束する。これは、 (C, A)が可観測である場合に可能となる。

[0075] 上記の図 11の合成センサ 76Aを図 10の加速度センサ 40及び位置センサ 49を用いて構成する場合に、（3—1)式を以下のように考える。

[0077] ここで、 v(t)は図 10の構造物 16の速度、 p(t)は構造物 16の実際の位置、 u(t)は加速度センサ 40の出力、 y(t)は位置センサ 49の出力とする。また、図 11のフィードノックゲインを L=[l 1 ]^τとする。さらに、（3— 2)式をラプラス変換すると、以下の結

1 2

果を得る。なお、 xs(t), u(t), y(t)のラプラス変換をそれぞれ Xs(s), U(s), Y(s)とする。

[0078] Xs (s) = (sI-A+LC)"¹ (BU (s) +LY(s) ) ·'·(3— 5)

(3—5)式に行列を代入して計算すると以下のようになる。なお、 vs(t)及び ps(t)はそれぞれ構造物 16の速度 v(t)及び位置 p (t)の推定値である。

-•- ^ps ΤΤ^ΐΓ (り … 一

[0080] (3— 7)式の第 1項は、以下のように変形することにより、物理的な意味が理解できる

[0081]

S S

(3-8)

5· + 1^ + ^ s + f_t s + f₂ s s

[0082] (3-8)式より、 (3-7)式の第 1項は 2つのハイパスフィルタ（HPF)と 2つの積分器と力も構成されていると考えることができる。（3— 8)式の周波数 f , f はその 2つのハイ

1 2

パスフィルタのカットオフ周波数を表しており、これを決定すると（3— 8)式よりフィードノックゲイン 1 , 1 が決定される。このとき、加速度センサ 40の信号を 2回積分するこ

1 2

とにより構造物 16の位置が算出され、その位置をさらに 2次のハイパスフィルタを通して低周波数成分がカットされる。（3— 7)式の第 2項はローノスフィルタであるため、位置センサ 49の信号の高周波数域がカットされる。これらの 2つの信号の和が図 10の構造物 16の位置推定値となる。従って、図 10の合成センサ 76によって、構造物 16 の位置が高精度に推定できることが理解できる。

[0083] この場合、図 10のハイパスフィルタ 73のカットオフ周波数とローパルフィルタ 75のカットオフ周波数とは等しいことが望ましい。これによつて、合成センサ 76を用いて広い周波数域で構造物 16の位置を高精度に計測できる。合成センサ 76は、加速度センサ 40で構造物 16の慣性系の空間位置を検出するとともに、位置センサ 49により低周波域での床 FLと構造物 16との相対位置を計測することができる。このため、合成センサ 76の出力値に基づいてエアマウント 43の内圧を制御することにより、慣性系の空間位置における構造物 16の位置決めと、低周波域での床 FLと構造物 16との相対位置決めとを行うことができる。

[0084] また、図 10における構造物 16に対する除振率は、図 4と同様に（1)式で表すことができる。（1)式の除振率を計算した結果を図 12に示す。図 12において、横軸は周波数 f (Hz)であり、縦軸はゲイン (dB)及び位相 (deg)である。 (1)式の除振性能を向上させるために、第 1の方法として、（1)式の分子の特性を変えずに分母の各要素（質量 M、粘性摩擦係数 D、ばね定数 K)を大きくするように図 10の推力 Fを加えればよい。これは、図 10の構造物 16の加速度 dx² /dt²、速度 dxZdT、及び位置 xをフイードバックすることで実現できる。

[0085] 同様にして、第 2の方法として、（1)式の分母の特性を変化させることなぐ分子の各要素（D, K)を小さくするように推力 Fをカ卩えてもよい。これを実現するためには、図 10の設置面 15の速度及び位置の情報を計測してフィードバックすればよい。また、第 3の方法として、（1)式の分母及び分子中のばね係数 K (図 3のエアダンバ 43の剛性)を小さくすることにより、見かけ上のエアダンバ 43の共振周波数を低くすることが可能である。そこで、図 10において、そのように推力 Fを加えることで、除振性能を向上させることができる。以下、図 10の防振台 35に対する合成センサ 76を用いた制御系の構成例を図 13を参照して説明する。

[0086] 図 13は、図 10の防振台 35の制御系を示し、この図 13において、防振台 35の位置及び加速度の情報がそれぞれ位置センサ 49及び加速度センサ 40で計測されている。そして、図 10と同様に、位置センサ 49の出力をローパスフィルタ 75を通して得られる信号と、加速度センサ 40の出力を 2つの積分器 71, 72及びノヽィパスフィルタ 73 を通して得られる信号とを加算器 74で合成することで、構造物 16の位置 X に対応

1 する信号が生成されている。即ち、図 13の制御系には図 10の合成センサ 76が組み込まれている。

[0087] 図 13において、構造物 16の目標位置 X に対応する信号と、構造物 16の合成され

0

た位置 X に対応する信号とが減算器 51 (フィードバック部）に入力されており、減算

1

器 51はそれらの差分 (X -X )に対応する信号を PI補償器 77 (駆動量制御部）に供

0 1

給する。 PI補償器 77は、比例制御及び積分制御を行って得られる出力を減算器 78 に入力する。なお、 PI補償器 77はローパスフィルタを含んでもよい。減算器 78には、加速度センサ 40の出力を、積分器とハイパスフィルタとを縦続接続してなる積分器 9 3に通して得られる信号も入力されている。減算器 78は、 PI補償器 77の出力から積分器 93の出力を減算して得られる信号を 2次バタワースフィルタ 79を介して加減算器 80に入力する。なお、所定帯域でほぼ平坦なゲインを持つ 2次バタワースフィルタ 79の代わりに、 PI補償器 77と同様の PI補償器、増幅器、又はローパスフィルタを使用することちでさる。

[0088] カロ減算器 80には、位置センサ 49の出力をローパスフィルタ 83及びゲイン Gplの増幅器に通して得られる信号も入力されている。さらに、加速度センサ 40の出力を、 2 つの積分器とハイパスフィルタとからなる積分器 91とゲイン Gklの増幅器 92とを通して得られる信号が加算器 90に入力され、加速度センサ 40の出力を、ノッチフィルタ 8 6、ローパスフィルタ 87、ハイパスフィルタ 88、及びゲイン Gmlの増幅器 89に通して得られる信号も加算器 90に入力されている。加算器 90は増幅器 89及び 92の出力を加算して得られる信号を加減算器 80に入力する。加減算器 80では、増幅器 84の出力と 2次バタワースフィルタ 79の出力との和力も加算器 90の出力を減算して得られる信号を加算器 81に入力する。

[0089] 本例の防振台 35は図 2に示すように走査型露光装置のレチクルステージ RSTを支持するコラム構造体 CLを支持するものであり、走査露光時のレチクルステージ RST の移動開始時及び停止直前には、レチクルステージ RSTの加速度と逆向きの反力（カウンタフォース）によってコラム構造体 CLは振動する恐れがある。そこで、図 13の制御系中には、そのレチクルステージ RSTの予測される反力に対応する信号を生成するスキャンカウンタ 85が配置され、スキャンカウンタ 85で生成される反力に対応する信号が加算器 81に供給されている。加算器 81は、加減算器 80の出力とスキャンカウンタ 85の出力とを加算した信号を所定ゲインのドライバ 82に入力する。ドライバ 8 2は、加算器 81の出力に応じた推力 Fが得られるように、図 10中の防振台 35のァクチユエータ 17 (ここでは図 3のボイスコイルモータ 50)を駆動する。なお、ボイスコイルモータ 50の駆動と並行して、エアダンバ 43の内圧を制御してもよい。

[0090] 本例にお、て、位置フィードバック用の減算器 51にお、て目標位置 X と比較され

0

る信号は、図 10の合成センサ 76によって得られた構造物 16の位置 X である。従つ

1

て、広い周波数域に亘つて構造物 16の実際の位置を高精度に計測しているため、除振率を改善することができ除振性能が向上する。また、図 13の制御系では、加速度センサ 40の出力である加速度の情報 (増幅器 89の出力）、その加速度を 2回積分した位置の情報 (増幅器 92の出力）、及びその加速度を積分した速度の情報 (積分器 93の出力）がフィードバックされているため、（1)式の分子の特性を変えずに分母の各要素（質量 M、粘性摩擦係数 D、ばね定数 K)を大きくするように図 10の推力 F が制御される。従って、除振率がさらに改善される。また、スキャンカウンタ 85を設けて、レチクルステージ RSTの反力の影響を相殺するようにフィードフォワードによって推力 Fを制御しているため、走査露光時の除振性能がさらに改善されている。

[0091] [第 3の実施形態]

次に、本発明の第 3の実施形態につき図 14一図 16を参照して説明する。本例も図 2及び図 3に示す投影露光装置の能動型の防振台 35を用いるものとする。また、本例では、図 3のエアダンバ 43 (気体ダンノを理想積分器とみなして、エアダンバ 43 の内圧を制御する制御系につ、て説明する。

[0092] 図 14は、本例の第 1の制御系のブロック図を示し、この図 14において、エアダンバ 43は積分ゲインが A の積分器 (伝達関数が A Zs)として表されている。また、図

air air

14の制御対象 102は、エアダンバ 43の力学モデル（図 4の力学モデルに対応する）力も得られる伝達関数を持っている。制御対象 102内の伝達関数の係数 m, c, kはそれぞれ構造物 16 (図 4参照）の質量、エアダンバ 43の粘性摩擦係数、及びエアダンノ 43のばね定数を表している。従って、エアダンノ 43及び制御対象 102から構成される防振台 103が、図 3の防振台 35からボイスコイルモータ 50を除いた部分に対応している。また、制御対象 102の出力である構造物 16の位置 X は、例えば図 3の

1

位置センサ 49で計測される位置を表している。なお、その位置 X は、図 10の合成セ

1

ンサ 76によって計測される位置でもよい。

[0093] 図 14において、構造物の目標位置 X に対応する信号と、構造物の計測された位

0

置 X 力も得られる位置 yに対応する信号とが減算器 104 (フィードバック部）に入力さ

1

れており、減算器 104はそれらの差分 (X — y)に対応する信号をゲイン K の増幅器

0 P

105 (駆動量制御部）に供給する。そして、増幅器 105の出力によってエアダンバ 43 の駆動部としてのサーボバルブ 47 (図 3参照）内の空気の流量を制御することによつて、位置の差分 (X — y)が 0になるようにエアダンバ 43の内圧が制御される。

0

[0094] この際に、増幅器 105の出力が並列補償器 107を介して加算器 106にフィードフォワードされている。並列補償器 107は、防振台 103に対して並列に配置された伝達関数 G (s)のフィルタであり、その伝達関数 G (s)は増幅器 105の出力を安定ィ匕するように設定される。図 14の並列補償器 107は、「並列フィードフォワード補償器」とも呼ぶことができる。加算器 106には構造物の計測された位置 X の信号も入力されて

1

おり、加算器 106で位置 X の信号と並列補償器 107の出力とを加算した位置 yの信

1

号が減算器 104にフィードバックされて、る。

[0095] 図 14の制御系によれば、増幅器 105のゲイン K を増加させることによって、目標

P

位置 X に対する構造物の計測される位置 X の誤差を小さくすることができ、除振性

0 1

能が向上する。この際に、並列補償器 107が設けられているため、増幅器 105のゲイン K を増加させても、その出力が不安定状態になることが防止される。

P

次に、図 14の制御系を等価的に変換して、直列補償器を持つように構成した制御系につき図 15を参照して説明する。

[0096] 図 15は、本例の第 2の制御系のブロック図を示し、この図 14に対応する部分に同一符号を付して示す図 15において、制御対象 102の出力である図 4の構造物 16の位置 X は、例えば図 3の位置センサ 49又は図 10の合成センサ 76によって計測され

1

る。

図 15において、構造物の目標位置 X

0に対応する信号と、構造物の計測された位置 X とが減算器 104 (フィードバック部）に入力されており、減算器 104はそれらの差

1

分 (X -X )に対応する信号を減算器 108に入力する。減算器 108の出力がゲイン K

0 1 P の増幅器 105 (駆動量制御部）に入力され、増幅器 15の出力は、伝達関数 G (s)の並列補償器 107を介して減算器 108にフィードバックされており、減算器 108は、減算器 104の出力から並列補償器 107の出力を減算して得られる信号を増幅器 105 に入力している。そして、増幅器 105の出力によってエアダンバ 43の駆動部としてのサーボバルブ 47 (図 3参照）内の空気の流量を制御することによって、位置の差分 (X X )が 0になるようにエアダンバ 43の内圧が制御される。

0 1

[0097] この図 15の制御系は図 14の制御系を等価的に変換したものである。そして、図 15 において、減算器 108、増幅器 105、及び並列補償器 107からなる回路は、伝達関数 C (s)の直列補償器 109という一つの制御器とみなすことができる。その伝達関数 C (s)は次式となる。

[0098]

…- . (3)

ノ

[0099] この（3)式において、係数 T 及び ζ は分子と分母との相違に応じて定められる。

0 0

本発明者が（3)式の伝達関数 C (s)について数値例を用いて計算した結果、図 15の制御対象 102の共振ピークを伝達関数 C (s)の分子多項式によって打ち消すことによって、全体としての共振ピークが高周波帯域に移動することが分力つた。し力ながら、直列補償器 109の付カ卩によって直流ゲインも減少してしまう。そこで、直列補償器 109の直流ゲインを回復させるものとする。

[0100] その直列補償器 109の設計例を示すために、 (3)式の伝達関数 C (s)を次のようにまとめる。 (4)

[0102] ここで、分子多項式の ω は固有角周波数、 ζ はダンピング係数であり、これらは制御対象の特性を示すパラメータである。分母多項式の ω は分子多項式の ω より d n 大きく設計する必要がある。同様に、分母多項式の ω 及び ζ を含む s¹項の係数も d d

、分子多項式のそれより大きく設定する必要がある。つまり、分子多項式は、制御対象のパラメータ同定力設定され、分母多項式の各係数は設計者が定めるパラメ一タとなる。以上より、（4)式の伝達関数が次式となるように直列補償器 109を設計した

[0103]

z +2.276354075 +171.4691787

+15.0796447 s + 631.6546817

[0104] 直列補償器 109はアナログ回路でもよ!/、が、例えば DSP (デジタルシグナルプロセッサ）を用いたデジタル制御で実現してもよ、。さらに、（5)式に s = 0を代入すると、次のようになる。

201og 0. 27146=— 11. 33 [dB] · '· (6)

そのため、直流ゲインを 0[dB]まで回復させるためには、次のようになる。

[0105] I/O. 27146 = 3. 68 - -- (7)

そこで、図 15において、直列補償器 109の伝達関数 C (s)を (5)式のように設定するとともに、直列補償器 109の入力側に直列にゲインが 3. 68の増幅器を付加した。図 16は、図 15の直列補償器 109の作用を示す実験結果を示し、図 16において横軸は時間 t[s]であり、縦軸は図 15の制御対象 102に関して計測される位置を図 3の位置センサ 49の検出信号 (電圧） [V]で表したものである。図 16において、期間 T1 は図 15の直列補償器 109を外して (短絡させて)発振が生じている期間を示し、期間 T2は直列補償器 109及び増幅器を動作させて発振が抑制された期間を示している。これによつて、直列補償器 109によって発振が抑制されて、安定に除振を行うことができることが分かる。また、図 15の制御系では、図 14の制御系に比べて制御対象 102の位置 X の情報が直接に減算器 104にフィードバックされているため、制御対

1

象 102をより高精度に目標位置に制御することができる。

[0106] なお、上述の実施形態の投影露光装置は、防振台 35, 41を介してコラム構造体 C L等を設置した後、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージゃゥェハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整 (電気調整、動作確認等)をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

[0107] また、上記の実施形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料力ウェハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりァライメントを行ってレチクルのパターンをゥェハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ (ダイシング工程、ボンディング工程、ノッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。 [0108] なお、本発明は、例えば国際公開 (WO)第 99Z49504号などに開示される液浸型露光装置で能動的に防振を行う場合にも適用することができる。また、本発明は、波長数 nm— lOOnm程度の極端紫外光 (EUV光）を露光ビームとして用いる投影露光装置、及び投影光学系を使用しないプロキシミティ方式やコンタクト方式の露光装置等で防振を行う際にも適用できる。

[0109] また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマデイスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子 (CCD等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及び DNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフイエ程を用いて製造する際の、露光ェ程 (露光装置）にも適用することができる。

[0110] さらに本発明は、露光装置以外の機器、例えば欠陥検査装置、感光材料のコータ

.デベロツバ等の防振を行う場合にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、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ことは勿論である。

産業上の利用可能性

[0111] 本発明を露光装置に適用した場合には、設置面に対する露光装置の除振性能を向上させることができるため、重ね合わせ精度等の露光精度を向上できる。また、走查型露光装置の場合には、振動を抑制した状態で走査速度を向上できるため、スル一プットを向上できる。

Claims

請求の範囲

[1] 内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバと、前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御する駆動部とを有する防振装置において、

前記構造物の位置情報を計測する第 1センサと、

前記構造物の目標位置の情報から前記第 1センサで計測される前記構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する第 1フィードバック部と、

前記第 1フィードバック部の前記差分情報に基づいて前記駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部と、

前記気体ダンバの積分特性を用いて、前記気体ダンバと前記構造物とを含む系の固有振動数を制御するための情報を前記駆動部にフィードバックする特性制御部とを有することを特徴とする防振装置。

[2] 前記特性制御部は、前記気体ダンバの粘性摩擦係数に対応する情報、前記気体ダンバのばね定数に対応する情報、及び前記構造物の質量に対応する情報のうちの少なくとも一つを前記駆動部にフィードバックすることを特徴とする請求項 1に記載の防振装置。

[3] 前記特性制御部は、

前記構造物の加速度情報を計測する第 2センサと、

前記第 2センサで計測される加速度情報に所定係数を乗じて得られる前記気体ダンパの粘性摩擦係数に対応する情報を前記駆動部にフィードバックする第 2フィードバック部と、

前記第 2センサで計測される加速度情報を実質的に積分した情報に所定係数を乗じて得られる前記気体ダンバのばね定数に対応する情報を前記駆動部にフィードバックする第 3フィードバック部と、

前記第 2センサで計測される加速度情報を実質的に微分した情報に所定係数を乗じて得られる前記構造物の質量に対応する情報を前記駆動部にフィードバックする第 4フィードバック部とを有することを特徴とする請求項 1又は 2に記載の防振装置。

[4] 前記気体ダンバ内の前記気体の圧力変動のうちの低周波数成分に対応する情報を前記駆動部にフィードバックする第 5フィードバック部をさらに有することを特徴とする請求項 1から 3のいずれか一項に記載の防振装置。

[5] 前記第 1センサは、加速度センサと、該加速度センサで計測される加速度情報を 2 回積分する積分器とを含むことを特徴とする請求項 1から 4のいずれか一項に記載の防振装置。

[6] 前記設置面と前記構造物との間に前記気体ダンバと並列に、前記構造物の変位に応じて電磁力で付勢力を与える電磁ダンバを配置したことを特徴とする請求項 1から 5の、ずれか一項に記載の防振装置。

[7] 設置面上に構造物を支持するダンバと、前記ダンバの付勢力を制御する駆動部とを有する防振装置において、

前記構造物の位置情報を計測する第 1センサと、

前記構造物の加速度情報を計測する第 2センサと、

前記第 1センサで計測される位置情報の低周波数成分と、前記第 2センサで計測される加速度情報を 2回積分して得られる位置情報の高周波数成分とを加算して前記構造物の位置情報を求める合成部と、

前記構造物の目標位置の情報から前記合成部で求められる前記構造物の位置情報を減算して差分情報を生成するフィードバック部と、

前記フィードバック部の前記差分情報に基づいて前記駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部とを有することを特徴とする防振装置。

[8] 前記位置情報の低周波数成分を求める際のカットオフ周波数と、前記位置情報の高周波数成分を求める際のカットオフ周波数とは実質的に等しいことを特徴とする請求項 7に記載の防振装置。

[9] 前記ダンバは、内部に気体が供給される気体ダンバであることを特徴とする請求項

7又は 8に記載の防振装置。

[10] 前記気体ダンバの積分特性を用いて、前記気体ダンバと前記構造物とを含む系の固有振動数を制御するように、前記気体ダンバの粘性摩擦係数、前記気体ダンバのばね定数、及び前記構造物の質量に対応する情報をそれぞれ前記駆動部にフィードバックする特性制御部をさらに有することを特徴とする請求項 9に記載の防振装置

[11] 前記ダンバは、電磁力で付勢力を発生する電磁ダンバであることを特徴とする請求項 7又は 8に記載の防振装置。

[12] 内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバと、前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御する駆動部とを有する防振装置において、

前記構造物の位置情報を計測する第 1センサと、

前記構造物の目標位置の情報から前記第 1センサで計測される前記構造物の位置情報を減算して差分情報を生成するフィードバック部と、

前記フィードバック部の前記差分情報に基づいて前記駆動部の駆動情報を生成する駆動量制御部と、

前記フィードバック部の前記差分情報を前記構造物の位置情報にフィードフォヮ一ドする補償部とを有することを特徴とする防振装置。

[13] 内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバと、前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御する駆動部とを有する防振装置において、

前記構造物の位置情報を計測する第 1センサと、

前記駆動量制御部の駆動情報を前記差分情報にフィードバックする補償部とを有することを特徴とする防振装置。

[14] 前記駆動量制御部と前記補償部とを含む直列補償部の伝達関数は、ラプラス変換で用いる変数 sに関して分母及び分子がそれぞれ 2次の関数で表されることを特徴とする請求項 13に記載の防振装置。

[15] 前記駆動量制御部と前記補償部とを含む直列補償部は、前記補償部がな!ヽときの共振ピークを高周波数側に移動することを特徴とする請求項 12から 14のいずれか一項に記載の防振装置。

[16] 第 1ステージに保持された第 1物体を露光ビームで照明し、前記露光ビームで前記第 1物体を介して第 2ステージに保持された第 2物体を露光する露光装置において、前記第 1ステージ及び前記第 2ステージのうちの少なくとも一方を請求項 1から 15のいずれか一項に記載の防振装置を介して支持することを特徴とする露光装置。

[17] 前記第 1物体のパターンの像を前記第 2物体上に投影する投影光学系と、

前記投影光学系と前記第 1ステージとを保持するコラム構造体とをさらに備え、前記コラム構造体を請求項 1から 15のいずれか一項に記載の防振装置を介して支持することを特徴とする請求項 16に記載の露光装置。

[18] 前記防振装置は、前記第 2ステージ又は前記コラム構造体を支持するためにそれぞれ 3個以上用いられることを特徴とする請求項 17に記載の露光装置。

[19] 内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバ内の気体の圧力を制御する防振方法において、

前記構造物の位置情報を計測する工程と、

前記構造物の目標位置の情報から前記工程で計測された前記構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する工程と、

前記工程で生成された前記差分情報に基づ！/、て、前記気体ダンバの積分特性を用いて、前記気体ダンバと前記構造物とを含む系の固有振動数を制御するための情報をフィードバックして、前記気体ダンバ内の気体の圧力を制御する工程とを有することを特徴とする防振方法。

[20] 設置面上に構造物を支持する前記ダンバの付勢力を制御する防振方法において前記構造物の位置情報及び加速度情報を計測する工程と、

前記工程で計測される位置情報の低周波数成分と、前記工程で計測される加速度情報を 2回積分して得られる位置情報の高周波数成分とを加算して前記構造物の位置情報を求める工程と、

前記構造物の目標位置の情報から前記加算によって求められる前記構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する工程と、

前記工程で生成される前記差分情報に基づいて前記ダンバを駆動する工程とを有することを特徴とする防振方法。

[21] 内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンバ内の気体の圧力を制御する防振方法において、

前記構造物の位置情報を計測する工程と、

前記構造物の目標位置の情報から前記工程で計測される前記構造物の位置情報を減算して差分情報を生成する工程と、

前記工程で生成された前記差分情報を前記構造物の位置情報にフィードフォヮ一ドして、前記気体ダンバ内の気体の圧力を制御する工程とを有することを特徴とする防振方法。