JPH09236149A - Method of controlling anti-vibration device and anti-vibration device using the method - Google Patents

Method of controlling anti-vibration device and anti-vibration device using the method

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JPH09236149A
JPH09236149A JP8042696A JP4269696A JPH09236149A JP H09236149 A JPH09236149 A JP H09236149A JP 8042696 A JP8042696 A JP 8042696A JP 4269696 A JP4269696 A JP 4269696A JP H09236149 A JPH09236149 A JP H09236149A
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JP
Japan
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vibration
actuator
controlling
detection sensor
exposure apparatus
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Application number
JP8042696A
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Japanese (ja)
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Hideaki Sakamoto
英昭 坂本
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 防振対象物の正確な機械的定数を求め、その
機械的定数に基づいて防振装置を高精度に制御する。 【解決手段】 実際の運転に先立ち、第2制御部12に
より防振装置のアクチュエータ7A及び他のアクチュエ
ータを駆動して、レチクル28、レチクルステージ2
7、ウエハ22、ウエハステージ20等の投影露光装置
の主要部、それらを支持する第1コラム24、第2コラ
ム26、及びそれらを支持する定盤6等からなる露光装
置本体30の振動状態を加速度センサ32A〜32D及
び変位センサ33A〜33Cで計測し、その露光装置本
体30の機械的定数を演算部13により求める。演算部
13はその機械的定数から各アクチュエータの駆動量を
定めるためのパラメータを求め、第1制御部11はこの
パラメータに基づいて実際の運転時における各アクチュ
エータの動作を制御する。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To obtain an accurate mechanical constant of an object to be vibration-isolated, and to accurately control the vibration-damping device based on the mechanical constant. SOLUTION: Prior to actual operation, a reticle 28 and a reticle stage 2 are driven by driving an actuator 7A of a vibration control device and other actuators by a second controller 12.
7, the main state of the projection exposure apparatus such as the wafer 22 and the wafer stage 20, the first column 24 and the second column 26 that support them, and the vibration state of the exposure apparatus main body 30 that includes the surface plate 6 that supports them. Measurement is performed by the acceleration sensors 32A to 32D and the displacement sensors 33A to 33C, and the mechanical constant of the exposure apparatus main body 30 is calculated by the calculation unit 13. The calculation unit 13 obtains a parameter for determining the drive amount of each actuator from the mechanical constant, and the first control unit 11 controls the operation of each actuator during actual operation based on this parameter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、対象とする装置の
振動を抑えるための防振装置の制御方法及びその制御方
法を使用する防振装置に関し、特に半導体素子等を製造
するためのフォトリソグラフィ工程で使用される露光装
置のアクティブ型の防振装置に適用して好適なものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling an anti-vibration device for suppressing vibration of a target device and an anti-vibration device using the control method, and more particularly to photolithography for manufacturing semiconductor elements and the like. It is suitable to be applied to an active vibration isolation device of an exposure apparatus used in a process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より例えば半導体素子、液晶表示素
子、撮像素子(CCD等)、又は薄膜磁気ヘッド等を製
造するためのフォトリソグラフィ工程では、レチクル
(又はフォトマスク等)上のパターンをウエハ(又はガ
ラスプレート等)上に露光するためにステッパー等の投
影露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置等の露
光装置が使用されている。これらの露光装置において
は、例えばレチクルのパターンをウエハ上に高い重ね合
わせ精度で転写するために極めて高度な防振特性が要求
される。そのため、これらの露光装置の本体(レチクル
のパターンをウエハ上に転写する部分)は、外部からの
振動、及び内部で発生する振動を減衰するための防振装
置上に設置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD or the like), a thin film magnetic head or the like, a pattern on a reticle (or a photomask or the like) is formed on a wafer (or a photomask). Or, a projection exposure apparatus such as a stepper or an exposure apparatus such as a proximity type exposure apparatus is used for exposing on a glass plate or the like). In these exposure apparatuses, for example, an extremely high vibration isolation characteristic is required in order to transfer a reticle pattern onto a wafer with high overlay accuracy. Therefore, the main body of these exposure apparatuses (the portion that transfers the pattern of the reticle onto the wafer) is installed on a vibration isolator for damping external vibrations and internal vibrations.

【0003】この防振装置は通常ばね材と振動減衰材と
の組み合わせにより構成されており、従来、振動状態に
よって、あるいは装置の状態(姿勢等)によって防振性
能を変えることのない、いわば受動的な防振システムと
いえる防振装置が使用されてきた。これらの防振装置は
一般的に「パッシブ型防振装置」と呼ばれる。これに対
して、外部又は内部の振動状態をリアルタイムに加速度
計又は変位計等のセンサによって検出し、能動的に防振
装置の性能を変化させる「アクティブ型防振装置」も最
近使用されるようになっている。
This anti-vibration device is usually composed of a combination of a spring material and a vibration-damping material. Conventionally, the anti-vibration performance does not change depending on the vibration condition or the condition (posture etc.) of the device, that is, it is passive. The anti-vibration device, which can be called a typical anti-vibration system, has been used. These vibration isolators are generally called "passive vibration isolators". On the other hand, an "active type anti-vibration device" that detects the external or internal vibration state in real time by a sensor such as an accelerometer or a displacement gauge and actively changes the performance of the anti-vibration device is also used recently. It has become.

【0004】ところで、露光装置に使用される防振装置
には主に2つの機能が要求される。1つは露光装置が設
置されている床面からの振動を露光装置本体に伝えない
という機能であり、もう1つは露光装置内部のステージ
部分等の駆動によって発生する露光装置本体内の振動を
速やかに減衰させるという機能である。この両者の機能
は、これまで長く使用されていたパッシブ型防振装置の
場合元々相反する機能であって、どちらかの機能を強化
するともう1つの機能が損なわれるという関係にある。
これに対して、アクティブ型防振装置であればそれら2
つの機能を満足できるため、最近はそのアクティブ型防
振装置が注目されている。
By the way, the vibration isolator used in the exposure apparatus is mainly required to have two functions. One is the function of not transmitting the vibration from the floor where the exposure equipment is installed to the exposure equipment main body, and the other is the vibration inside the exposure equipment main body generated by driving the stage part inside the exposure equipment. It is a function of promptly dampening. These two functions are originally contradictory functions in the case of the passive type vibration damping device that has been used for a long time, and there is a relationship that if either function is strengthened, the other function is impaired.
On the other hand, if it is an active type anti-vibration device, those 2
Recently, the active vibration damping device has been attracting attention because it can satisfy two functions.

【0005】アクティブ型防振装置は、一般的には防振
対象の装置全体の重量を支持するマウントとして剛性の
小さな柔らかいばねである空気ばね(エアーダンパ)を
使用し、床の振動成分のうちの中高周波成分(20Hz
以上)の振動伝達を遮断する効果を持たせると共に、低
周波領域の振動成分については、振動検出センサと振動
抑制のための推力を発生するアクチュエータとのフィー
ドバック制御によって抑制することを特徴としている。
The active type vibration damping device generally uses an air spring (air damper), which is a soft spring having a small rigidity, as a mount for supporting the weight of the entire vibration damping target device. High frequency components (20Hz
In addition to the effect of blocking the vibration transmission described above, the vibration component in the low frequency region is characterized by being suppressed by the feedback control of the vibration detection sensor and the actuator that generates the thrust for vibration suppression.

【0006】このようなアクティブ型防振装置は、露光
装置に適用した場合には、露光装置本体の重量を支持
するためのマウント部、露光装置本体の姿勢及び位置
を検出するための位置センサ、露光装置本体の運動状
態(振動)を検出するための振動センサ(速度又は加速
度センサ)、露光装置本体の振動の抑制力を発生する
ためのアクチュエータ、及びセンサの計測値に基づい
てアクチュエータ発生推力を算出する制御部等を主要な
要素として構成されている。そして、露光装置本体を安
定して支持し、且つ露光装置本体の振動を全自由度(6
自由度)について測定し制御するためには、少なくとも
3個以上のマウント部、6個以上の位置センサ、又は振
動センサ、及び6個以上のアクチュエータが必要とされ
ている。
When applied to an exposure apparatus, such an active anti-vibration apparatus has a mount portion for supporting the weight of the exposure apparatus body, a position sensor for detecting the posture and position of the exposure apparatus body, A vibration sensor (velocity or acceleration sensor) for detecting the motion state (vibration) of the exposure apparatus main body, an actuator for generating a vibration suppression force for the exposure apparatus main body, and an actuator-generated thrust based on the measurement value of the sensor. The control unit for calculation and the like are configured as main elements. Then, the exposure apparatus main body is stably supported, and the vibration of the exposure apparatus main body is controlled in all degrees of freedom (6
In order to measure and control (degree of freedom), at least three or more mount parts, six or more position sensors or vibration sensors, and six or more actuators are required.

【0007】近年、露光装置には益々高い位置決め精度
が要求されるようになっている。更に、露光装置は複雑
化しているため、アクティブ型防振装置において許容さ
れる残留振動量は益々厳しいものとなり、ミクロンオー
ダからサブミクロンオーダへと推移しつつある。そのよ
うな制御を行うためには、上記の制御部の中で機械的
定数としての重量、重心、慣性モーメント、及び慣性主
軸等を正確に求め、これらの機械的定数に基づいてアク
チュエータの動作を制御する必要がある。
In recent years, exposure apparatuses are required to have higher and higher positioning accuracy. Further, since the exposure apparatus is complicated, the residual vibration amount allowed in the active type vibration isolation apparatus becomes more and more severe, and is shifting from the micron order to the submicron order. In order to perform such control, the weight, center of gravity, moment of inertia, inertial spindle, etc. as mechanical constants are accurately determined in the above control unit, and the actuator operation is calculated based on these mechanical constants. Need to control.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ステッパー
等の露光装置の場合、機械的定数を予め簡便な方法によ
り十分な精度をもって設定することはこれまで事実上極
めて困難と考えられており、従来は設計図面をベースに
して計算によって求めた機械的定数を使用する他に適当
な方法がなかった。そのような計算に基づく機械的定数
の値は部分要素毎の実測値を基にして修正されつつ使用
されるが、正確さに欠けるものであることは否定できな
かった。そのため、そのような計算値を制御部において
機械的定数として使用した場合には装置の振動を高精度
に制御できないという不都合があった。
However, in the case of an exposure apparatus such as a stepper, it has been considered that it is extremely difficult to set mechanical constants with sufficient accuracy in advance by a simple method. There was no suitable method other than using mechanical constants calculated by design drawings. The value of the mechanical constant based on such calculation is used while being corrected based on the actual measurement value for each subelement, but it cannot be denied that it is lacking in accuracy. Therefore, when such a calculated value is used as a mechanical constant in the control unit, there is a disadvantage that the vibration of the device cannot be controlled with high accuracy.

【0009】本発明は斯かる点に鑑み、防振対象物の正
確な機械的定数を求め、この機械的定数に基づいて、防
振装置を高精度に制御できる防振装置の制御方法を提供
することを目的とする。また、本発明はそのような制御
方法が実施できる防振装置を提供することをも目的とす
る。
In view of the above point, the present invention provides a method for controlling an anti-vibration device capable of obtaining an accurate mechanical constant of an anti-vibration object and controlling the anti-vibration device with high accuracy based on this mechanical constant. The purpose is to do. Another object of the present invention is to provide a vibration isolation device capable of implementing such a control method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による防振装置の
制御方法は、防振対象物(30)を設置面(2)上に支
持する複数の防振マウント(3A〜3D)と、その防振
対象物(30)の姿勢及び運動状態を検出する検出セン
サ(32A〜32D,33A〜33C)と、この検出セ
ンサの出力に基づいてその防振対象物(30)の振動を
制御するアクチュエータ(7A〜7D,31A〜31
C)と、を有する防振装置の制御方法において、そのア
クチュエータを所定量駆動することによってその防振対
象物(30)を振動させてその検出センサの応答出力を
取り込み、そのアクチュエータの駆動量とその検出セン
サの応答出力との関係に基づいてその防振対象物(3
0)の機械的定数(重量、慣性モーメント等)を求める
ものである。斯かる本発明の防振装置の制御方法によれ
ば、その防振装置に備えられているアクチュエータの駆
動量に対するそれら検出センサの応答出力に基づいて、
防振対象物(30)の機械的定数が求められる。従っ
て、特別に機械的定数を求めるための測定装置を使用す
ることなく、正確にその機械的定数が求められる。そし
て、その機械的定数に基づいて防振装置を高精度に制御
できる。
A method for controlling an anti-vibration device according to the present invention comprises a plurality of anti-vibration mounts (3A to 3D) for supporting an anti-vibration object (30) on an installation surface (2), and a plurality thereof. Detection sensors (32A to 32D, 33A to 33C) that detect the posture and motion state of the vibration isolation target (30), and an actuator that controls the vibration of the vibration isolation target (30) based on the output of this detection sensor. (7A-7D, 31A-31
C) and a method for controlling an anti-vibration device, the actuator is driven by a predetermined amount to vibrate the anti-vibration object (30) to capture the response output of the detection sensor, and Based on the relationship with the response output of the detection sensor, the image stabilization target (3
0) mechanical constants (weight, moment of inertia, etc.) are obtained. According to such a control method of the vibration isolator of the present invention, based on the response output of those detection sensors with respect to the drive amount of the actuator provided in the vibration isolator,
The mechanical constant of the vibration isolation target (30) is obtained. Therefore, the mechanical constant can be accurately determined without using a measuring device for specifically determining the mechanical constant. Then, the vibration isolator can be controlled with high accuracy based on the mechanical constant.

【0011】この場合、その求められた機械的定数に基
づいてその検出センサの出力からそのアクチュエータの
駆動量(推力等)を定める際のパラメータ(ゲイン等)
を決定し、この決定されたパラメータを用いてそのアク
チュエータの動作を制御することが好ましい。これによ
り、アクチュエータの駆動量を求めるためのパラメータ
が正確に求められ、その正確なパラメータに基づいてア
クチュエータの動作を高精度に制御できる。
In this case, a parameter (gain or the like) for determining the drive amount (thrust or the like) of the actuator from the output of the detection sensor based on the obtained mechanical constant.
Is determined, and the operation of the actuator is controlled by using the determined parameter. As a result, the parameter for obtaining the drive amount of the actuator is accurately obtained, and the operation of the actuator can be controlled with high accuracy based on the accurate parameter.

【0012】また、その防振対象物(30)の機械的定
数の算出、及びそのパラメータの決定をその防振装置の
制御の初期化時に行うようにしてもよい。これにより、
防振対象物の状態が変化していても、最適な防振を行う
ことができる。また、本発明による防振装置は、防振対
象物(30)を設置面(2)上に支持する複数の防振マ
ウント(3A〜3D)と、その防振対象物(30)の姿
勢及び運動状態を検出する検出センサ(32A〜32
D,33A〜33C)と、この検出センサの出力に基づ
いてその防振対象物(30)の振動を制御するアクチュ
エータ(7A〜7D,31A〜31C)と、を有する防
振装置において、その検出センサの出力と所定のパラメ
ータとに基づいてそのアクチュエータの駆動量を制御す
る第1制御手段(11)と、その検出センサの出力とは
無関係にそのアクチュエータの駆動量を制御する第2制
御手段(12)と、この第2制御手段を介してそのアク
チュエータを所定量駆動したときのその検出センサの応
答出力に基づいてその防振対象物(30)の機械的定数
を求め、この機械的定数よりその検出センサの出力から
そのアクチュエータの駆動量を定めるためのその所定の
パラメータの値を決定する演算手段(13)と、を備え
たものである。斯かる本発明の防振装置によれば、上述
の本発明の防振装置の制御方法を実施することができ、
正確な機械的定数に基づいて高精度な防振性能が得られ
る。
Further, the calculation of the mechanical constants of the anti-vibration object (30) and the determination of the parameters thereof may be performed at the initialization of the control of the anti-vibration device. This allows
Optimal vibration isolation can be performed even if the state of the vibration isolation target changes. Further, the vibration isolation device according to the present invention includes a plurality of vibration isolation mounts (3A to 3D) that support the vibration isolation target (30) on the installation surface (2), and the postures of the vibration isolation target (30). Detection sensor (32A to 32) for detecting a motion state
D, 33A to 33C) and an actuator (7A to 7D, 31A to 31C) for controlling the vibration of the vibration isolation target (30) based on the output of the detection sensor, the detection thereof. First control means (11) for controlling the drive amount of the actuator based on the output of the sensor and a predetermined parameter, and second control means (11) for controlling the drive amount of the actuator irrespective of the output of the detection sensor ( 12) and based on the response output of the detection sensor when the actuator is driven by a predetermined amount via the second control means, the mechanical constant of the vibration isolation target (30) is obtained, and from this mechanical constant An arithmetic means (13) for determining the value of the predetermined parameter for determining the drive amount of the actuator from the output of the detection sensor. According to such a vibration isolation device of the present invention, it is possible to implement the above-described control method of the vibration isolation device of the present invention,
Highly accurate vibration isolation performance can be obtained based on accurate mechanical constants.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態の
一例につき図面を参照して説明する。本例は、ステッパ
ー型の投影露光装置の防振装置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の全体の構成を表
す斜視図を示し、この図1において、所定のチャンバ内
の床の上に固定されたベースフレーム2上に、4個の防
振マウント3A〜3D(図2参照、図1では3A〜3C
のみが現れている。以下同様)が設置され、これら4個
の防振マウント3A〜3Dを介して投影露光装置の定盤
6が設置されている。防振マウント3A〜3Dは、それ
ぞれベースフレーム2上に固定された不図示の上下動機
構、その上下動機構上の振動吸収系、及び定盤6に接す
る荷重センサから構成されている。ここで、後述のよう
に本例では投影光学系25が使用されているため、投影
光学系25の光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平
面内での直交座標系をX軸及びY軸として説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied to a vibration isolation device of a stepper type projection exposure apparatus. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, four vibration isolation mounts are mounted on a base frame 2 fixed on the floor in a predetermined chamber. 3A to 3D (see FIG. 2, 3A to 3C in FIG. 1)
Only appears. The same shall apply hereinafter) is installed, and the surface plate 6 of the projection exposure apparatus is installed via these four vibration isolation mounts 3A to 3D. The anti-vibration mounts 3A to 3D each include a vertical movement mechanism (not shown) fixed on the base frame 2, a vibration absorbing system on the vertical movement mechanism, and a load sensor in contact with the surface plate 6. Here, as will be described later, since the projection optical system 25 is used in this example, the Z axis is taken parallel to the optical axis of the projection optical system 25, and the orthogonal coordinate system in the plane perpendicular to the Z axis is defined as X. The description will be given with respect to the axis and the Y axis.

【0014】図2は、図1のAA線に沿う断面図を示
す。この場合、図1のAA線は装置の上部に平行に進
み、投影光学系25等を支持する第1コラム24の+X
方向の端部付近から下部に貫通してウエハ22上の空間
で−X方向に進んだ後、第1コラム24の−X方向の端
部を貫通して装置の上部に達する線である。この図2に
示すように、防振マウント3A〜3Dは、それぞれ定盤
6の四角形の底面の4個の頂点付近に配置されている。
これらの防振マウント3A〜3Dは装置全体の動作を統
轄制御する第1制御部11により制御される。なお、防
振マウント3A〜3D内の振動吸収系は後述するよう
に、それぞれ空気ばね又は機械式ばね等のばね部材によ
る振動吸収系と粘性流体による振動吸収系とが一体構造
となったものであり、以下説明の都合上、ばね部材によ
る振動吸収系を構成する構造体をばね緩衝系、粘性流体
による振動吸収系を構成する構造体を流体緩衝系として
説明する。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. In this case, the line AA in FIG. 1 travels parallel to the upper part of the apparatus, and the + X of the first column 24 that supports the projection optical system 25 and the like.
The line is a line penetrating from the vicinity of the end in the direction to the lower part, advancing in the -X direction in the space on the wafer 22, and then penetrating the end in the -X direction of the first column 24 to reach the upper part of the device. As shown in FIG. 2, the vibration isolation mounts 3A to 3D are arranged near the four apexes of the quadrangular bottom surface of the surface plate 6, respectively.
These anti-vibration mounts 3A to 3D are controlled by the first control unit 11 that controls the operation of the entire apparatus. As will be described later, the vibration absorbing system in each of the vibration damping mounts 3A to 3D has a structure in which a vibration absorbing system using a spring member such as an air spring or a mechanical spring and a vibration absorbing system using a viscous fluid are integrated. Therefore, for convenience of description, the structure that constitutes the vibration absorbing system by the spring member will be described as a spring buffer system, and the structure that constitutes the vibration absorbing system by the viscous fluid will be described as a fluid buffer system.

【0015】図1に戻り、ベースフレーム2と定盤6と
の間に防振マウント3A,3Bと並列に、ボイスコイル
モータ方式のアクチュエータ7A,7Bが設置されてい
る。アクチュエータ7A,7Bはそれぞれベースフレー
ム2に固定された固定子8A,8Bと、定盤6の下面に
固定された可動子9A,9Bとから構成されている。ア
クチュエータ7A,7Bは、それぞれ切換部14を介し
て通常は投影露光装置を統轄制御する第1制御部11、
又は後述するように露光装置本体30の機械的定数を求
める際には第2制御部12により制御されており、第1
制御部11又は第2制御部12からの指示に応じてベー
スフレーム2から定盤6の底面に対するZ方向への付勢
力、又は定盤6の底面からベースフレーム2に向かう吸
引力を発生する。他の防振マウント3C,3Dにおいて
も、防振マウント3A,3Bと同様にそれぞれ並列にア
クチュエータ7C,7Dが設置され(図2参照)、これ
らアクチュエータ7C,7Dの付勢力又は吸引力もそれ
ぞれ第1制御部11又は第2制御部12により設定され
る。本例では、4個のアクチュエータ3A〜3Dによっ
て、定盤6のZ方向の変位、X軸の周りの回転、及びY
軸の周りの回転が制御される。なお、本例では定盤6と
ベースフレーム2との間には4つのアクチュエータ7A
〜7Dが設置されているが、制御する自由度は3である
ため、3つのアクチュエータを設けるだけでもよい。
Returning to FIG. 1, voice coil motor type actuators 7A and 7B are installed between the base frame 2 and the surface plate 6 in parallel with the vibration isolation mounts 3A and 3B. The actuators 7A and 7B are composed of stators 8A and 8B fixed to the base frame 2, and movers 9A and 9B fixed to the lower surface of the surface plate 6. The actuators 7A and 7B are usually provided with a first control unit 11 which controls the projection exposure apparatus via a switching unit 14, respectively.
Alternatively, as will be described later, when the mechanical constant of the exposure apparatus main body 30 is obtained, the second control unit 12 controls the first constant.
In response to an instruction from the control unit 11 or the second control unit 12, a biasing force from the base frame 2 to the bottom surface of the surface plate 6 in the Z direction or a suction force from the bottom surface of the surface plate 6 toward the base frame 2 is generated. In the other vibration-proof mounts 3C and 3D as well, similarly to the vibration-proof mounts 3A and 3B, the actuators 7C and 7D are installed in parallel (see FIG. 2), and the biasing force or the suction force of these actuators 7C and 7D is also the first, respectively. It is set by the control unit 11 or the second control unit 12. In this example, by the four actuators 3A to 3D, the displacement of the surface plate 6 in the Z direction, the rotation around the X axis, and the Y
Rotation about the axis is controlled. In this example, four actuators 7A are provided between the surface plate 6 and the base frame 2.
Although ~ 7D is installed, since there are three degrees of freedom to control, only three actuators may be provided.

【0016】また、定盤6上にウエハステージ20が固
定され、ウエハステージ20上にウエハホルダ21を介
してウエハ22が吸着保持されている。定盤6上でその
ウエハステージ20を囲むように4脚の第1コラム24
が植設され、第1コラム24の上板の中央部に投影光学
系25が固定されている。更に、第1コラム24の上板
に投影光学系25を囲むように4脚の第2コラム26が
植設され、第2コラム26の上板の中央部にレチクルス
テージ27を介してレチクル28が載置されている。図
2に示すように、定盤6の上面の−X方向及び−Y方向
の端部にはそれぞれウエハステージ20のX方向及びY
方向の位置を計測するためのレーザ干渉計23X,23
Yが設置されており、これらのレーザ干渉計23X,2
3Yの測定結果に基づいて、ウエハステージ20は2次
元的にウエハ22の位置決めを行うと共に、ウエハ22
のZ方向への移動、回転、及びレベリングを行う機能を
有する。
A wafer stage 20 is fixed on the surface plate 6, and a wafer 22 is suction-held on the wafer stage 20 via a wafer holder 21. A four-legged first column 24 is provided on the surface plate 6 so as to surround the wafer stage 20.
The projection optical system 25 is fixed to the central portion of the upper plate of the first column 24. Further, a four-legged second column 26 is planted on the upper plate of the first column 24 so as to surround the projection optical system 25, and a reticle 28 is provided at the center of the upper plate of the second column 26 via a reticle stage 27. It has been placed. As shown in FIG. 2, the X-direction and the Y-direction of the wafer stage 20 are respectively provided at the −X-direction and −Y-direction end portions of the upper surface of the surface plate 6.
Laser interferometers 23X, 23 for measuring the directional position
Y is installed and these laser interferometers 23X, 2
Based on the measurement result of 3Y, the wafer stage 20 two-dimensionally positions the wafer 22, and
Has the functions of moving in the Z direction, rotating, and leveling.

【0017】また、第2コラム26の上板の−X方向及
び+Y方向の端部にはそれぞれレチクルステージ27の
X方向及びY方向の位置を計測するためのレーザ干渉計
29X,29Yが設置されており、レチクルステージ2
7は、レーザ干渉計29X,29Yの計測値に基づいて
レチクル28の2次元的な位置の微調整、及び回転角の
調整を行う機能を有する。レチクル28の上方に不図示
の照明光学系が配置され、照明光学系からの露光用の照
明光のもとで、レチクル28のパターンの投影光学系2
5を介した像がウエハ22の各ショット領域に順次露光
される。以上のレチクルステージ27及びウエハステー
ジ20、並びにそれらを支持する第1コラム24、第2
コラム26、及び定盤6等から露光装置本体30が構成
されている。
Further, laser interferometers 29X and 29Y for measuring the positions of the reticle stage 27 in the X and Y directions are installed at the ends of the upper plate of the second column 26 in the -X and + Y directions, respectively. Reticle stage 2
Reference numeral 7 has a function of finely adjusting the two-dimensional position of the reticle 28 and adjusting the rotation angle based on the measurement values of the laser interferometers 29X and 29Y. An illumination optical system (not shown) is arranged above the reticle 28, and the projection optical system 2 for the pattern of the reticle 28 is provided under the illumination light for exposure from the illumination optical system.
The image through 5 is sequentially exposed on each shot area of the wafer 22. The above reticle stage 27 and wafer stage 20, and the first column 24 and the second column 24 that support them.
An exposure apparatus main body 30 is composed of the column 26, the surface plate 6, and the like.

【0018】図2に示すように、第1コラム24は4本
の脚部24a〜24dにより定盤6上に植設されてい
る。また、第1コラム24の上板の−X,−Y方向の角
部近傍には、第1コラム24のX方向、Y方向、及びZ
方向の加速度を検出するための加速度センサ32Aが設
置され、第1コラム24の上板の+X,−Y方向の角部
近傍には、第1コラム24のZ方向の加速度を検出する
ための加速度センサ32Bが設置されている。更に、第
1コラム24の上板の+X方向の中央端部、及び+X,
+Y方向の角部には、それぞれ第1コラム24のY方向
の加速度及びZ方向の加速度を検出するための加速度セ
ンサ32C,32Dが設置されている。加速度センサ3
2A〜32Dの検出結果は、第1制御部11に供給され
ている。また、加速度センサ32A〜32Dの検出結果
は露光装置本体30の機械的定数を求める際には演算部
13にも供給されるようになっている。第1コラム24
は定盤6上に植設されており、第1コラム24の加速度
は定盤6の加速度として検出される。
As shown in FIG. 2, the first column 24 is planted on the surface plate 6 by four leg portions 24a to 24d. Further, in the vicinity of the corners of the upper plate of the first column 24 in the −X and −Y directions, the X direction, the Y direction, and the Z of the first column 24 are provided.
An acceleration sensor 32A for detecting the acceleration in the directional direction is installed, and an acceleration for detecting the acceleration in the Z direction of the first column 24 is provided in the vicinity of the + X, -Y direction corners of the upper plate of the first column 24. The sensor 32B is installed. Furthermore, the central end of the upper plate of the first column 24 in the + X direction, and + X,
Acceleration sensors 32C and 32D for detecting the acceleration in the Y direction and the acceleration in the Z direction of the first column 24 are installed at the corners in the + Y direction. Acceleration sensor 3
The detection results of 2A to 32D are supplied to the first controller 11. Further, the detection results of the acceleration sensors 32A to 32D are also supplied to the calculation unit 13 when obtaining the mechanical constants of the exposure apparatus main body 30. First column 24
Are planted on the surface plate 6, and the acceleration of the first column 24 is detected as the acceleration of the surface plate 6.

【0019】加速度センサ32Aにより計測される3自
由度の方向の加速度に加えて、加速度センサ32A,3
2Cの2つのY方向の加速度から定盤6のXY平面上の
(Z軸の周りの)回転方向の加速度(角加速度)が求め
られる。また、加速度センサ32A,32Bの2つのZ
方向の加速度から定盤6のZX平面での(Y軸の周り
の)角加速度が求められ、加速度センサ32B,32D
の2つのZ方向の加速度から定盤6のZY平面上での
(X軸の周りの)角加速度が求められる。即ち、加速度
センサ32A〜32Dにより、露光装置本体30の6自
由度の方向の加速度が検出される。
In addition to the acceleration in the direction of 3 degrees of freedom measured by the acceleration sensor 32A, the acceleration sensors 32A, 3A
The acceleration (angular acceleration) in the rotation direction (around the Z axis) of the surface plate 6 on the XY plane is obtained from the two Y direction accelerations of 2C. In addition, two Zs of the acceleration sensors 32A and 32B are used.
From the directional acceleration, the angular acceleration (around the Y axis) on the ZX plane of the surface plate 6 is obtained, and the acceleration sensors 32B and 32D are obtained.
The angular acceleration (around the X axis) on the ZY plane of the surface plate 6 can be obtained from the two accelerations in the Z direction. That is, the acceleration sensors 32A to 32D detect the acceleration of the exposure apparatus main body 30 in the directions of 6 degrees of freedom.

【0020】なお、加速度は変位の2階微分であるた
め、加速度センサ32A〜32Dを設けることなく、例
えば後述の変位センサ33A〜33Cの出力より加速度
を算出してもよい。逆に、変位センサ33A〜33Cを
省いて、加速度センサ32A〜32Dの出力を積分して
変位を求めるようにしてもよい。また、加速度センサ3
2A〜32Dの代わりに速度センサを設けてもよい。
Since the acceleration is the second differential of the displacement, the acceleration may be calculated from the outputs of displacement sensors 33A to 33C described later without providing the acceleration sensors 32A to 32D. Conversely, the displacement sensors 33A to 33C may be omitted and the outputs of the acceleration sensors 32A to 32D may be integrated to obtain the displacement. Also, the acceleration sensor 3
A speed sensor may be provided instead of 2A to 32D.

【0021】更に、ベースフレーム2の−X方向及び+
X方向のそれぞれの端部には、実質的に剛体とみなせる
「コの字」型の支柱4A,4Bが植設されている。支柱
4Aの上板の−Y方向の端部付近には、ボイスコイルモ
ータ方式のアクチュエータ31Aが設置されている。ア
クチュエータ31Aに内蔵されたコイルよりなる固定子
への電流を制御することにより第1コラム24の上板に
固定された発磁体よりなる可動子35Aに対して+Y方
向又は−Y方向の付勢力を与えることができる。同様
に、支柱4Bの上板の−Y方向の端部付近には、アクチ
ュエータ31Aと同様のアクチュエータ31Bが設置さ
れており、第1コラム24の上板の−Y方向の端部に設
置された可動子35Bに対して+Y方向又は−Y方向の
付勢力を与える。更に、支柱4Bの上板のほぼ中央部に
は、アクチュエータ31Cが設けられており、第1コラ
ム24のアクチュエータ31Cに対応する側面に固定さ
れた発磁体よりなる可動子34に+X方向、又は−X方
向の付勢力を与えるように構成されている。それらのア
クチュエータ31A〜31Cは、それぞれ切換部14を
介して第1制御部11又は第2制御部12により制御さ
れており、第1制御部11又は第2制御部12によりア
クチュエータ31A〜31Cから対応する可動子35
A,35B,34への付勢力が制御される。本例では、
アクチュエータ31A,31Bによって、露光装置本体
30のY方向への変位、及びZ軸の周りの回転角を制御
し、アクチュエータ31CによってそのX方向への変位
を制御する。
Further, the base frame 2 has the −X direction and +.
At the respective ends in the X direction, "U-shaped" columns 4A and 4B that can be regarded as substantially rigid bodies are planted. A voice coil motor type actuator 31A is installed near the end of the upper plate of the support column 4A in the -Y direction. By controlling the current to the stator formed of the coil built in the actuator 31A, a biasing force in the + Y direction or the −Y direction is applied to the mover 35A formed of the magnetic body fixed to the upper plate of the first column 24. Can be given. Similarly, an actuator 31B similar to the actuator 31A is installed near the end of the upper plate of the column 4B in the -Y direction, and is installed at the end of the upper plate of the first column 24 in the -Y direction. A biasing force in the + Y direction or the −Y direction is applied to the mover 35B. Further, an actuator 31C is provided substantially in the center of the upper plate of the column 4B, and the mover 34 made of a magnetic body is fixed to the side surface of the first column 24 corresponding to the actuator 31C. It is configured to give a biasing force in the X direction. The actuators 31A to 31C are controlled by the first control unit 11 or the second control unit 12 via the switching unit 14, respectively, and correspond to the actuators 31A to 31C by the first control unit 11 or the second control unit 12. Mover 35
The urging force to A, 35B and 34 is controlled. In this example,
The actuators 31A and 31B control the displacement of the exposure apparatus main body 30 in the Y direction and the rotation angle around the Z axis, and the actuator 31C controls the displacement in the X direction.

【0022】また、支柱4Aの上板の−Y方向の端部に
は、第1コラム24のX方向、Y方向、及びZ方向のそ
れぞれの変位を検出するための変位センサ33Aが設置
されている。同様に、支柱4Bの上板の−Y方向の端部
には、第1コラム24のY方向及びZ方向のそれぞれの
変位を検出するための変位センサ33Bが設置され、支
柱4Bの上板の+Y方向の端部には、第1コラム24の
Z方向の変位を検出するための変位センサ33Cが設置
されている。これらの3つの変位センサ33A〜33C
の検出結果は第1制御部11に供給されている。同様
に、露光装置本体30の機械的定数を求める際には、こ
れらの変位センサ33A〜33Cの検出結果は演算部1
4に供給される。第1コラム24は定盤6上に植設され
ており、第1コラム24の変位は定盤6の変位として検
出される。
A displacement sensor 33A for detecting displacements of the first column 24 in the X, Y, and Z directions is installed at the end of the upper plate of the column 4A in the -Y direction. There is. Similarly, a displacement sensor 33B for detecting the displacement of the first column 24 in each of the Y direction and the Z direction is installed at the end of the upper plate of the support column 4B in the -Y direction. A displacement sensor 33C for detecting the displacement of the first column 24 in the Z direction is installed at the end in the + Y direction. These three displacement sensors 33A to 33C
The detection result of is supplied to the first control unit 11. Similarly, when the mechanical constant of the exposure apparatus main body 30 is obtained, the detection results of these displacement sensors 33A to 33C are calculated by the calculation unit 1.
4 is supplied. The first column 24 is planted on the surface plate 6, and the displacement of the first column 24 is detected as the displacement of the surface plate 6.

【0023】変位センサ33Aにより定盤6の3自由度
の方向の変位が検出され、変位センサ33A,33Bの
2つのY方向の変位の測定値から定盤6のXY平面上で
の(Z軸の周りの)回転角が求められる。また、変位セ
ンサ33A,33Bの2つのZ方向の変位の測定値から
定盤6のXZ平面上での回転角が求められ、変位センサ
33B,33Cの2つのZ方向の変位の測定値から定盤
6のYZ平面上での回転角が求められる。即ち、変位セ
ンサ33A〜33Cにより定盤6の6自由度の方向の変
位が検出される。なお、変位センサ33A〜33Cとし
ては、例えば分解能0.1mm程度のポテンショメー
タ、又は光電式のリニアエンコーダ等が使用できる。
The displacement sensor 33A detects the displacement of the surface plate 6 in the directions of three degrees of freedom, and from the measured values of the two displacements in the Y direction of the displacement sensors 33A and 33B, the (Z axis) on the XY plane of the surface plate 6 is detected. The rotation angle (around) is determined. Further, the rotation angle of the surface plate 6 on the XZ plane is obtained from the measured values of the displacements of the displacement sensors 33A and 33B in the Z direction, and is determined from the measured values of the displacements of the displacement sensors 33B and 33C in the Z direction. The rotation angle of the board 6 on the YZ plane is obtained. That is, the displacement sensors 33A to 33C detect the displacement of the surface plate 6 in the direction of six degrees of freedom. As the displacement sensors 33A to 33C, for example, a potentiometer having a resolution of about 0.1 mm, a photoelectric linear encoder, or the like can be used.

【0024】次に、本例の防振装置の動作につき説明す
る。本例では、実際の運転に先立ち、所定のアクチュエ
ータに対して所定の駆動信号を入力し、そのアクチュエ
ータの駆動による露光装置本体30の姿勢変動及び振動
をモニタする。図3は、本例の防振装置の単純化した動
作モデルを示し、この図3において、図1の露光装置本
体30のZ方向への変位(振動)を制御するための動作
モデルが示されている。更に、図1の変位センサ33A
及び加速度センサ32Aを露光装置本体30に内蔵する
形で示す。なお、上述のように加速度センサ32Aの代
わりに速度センサを用いてもよいため、以下では速度又
は加速度を検出するものとして説明する。図3におい
て、点線の矩形内のモデルは図1の防振マウント3Aの
振動吸収系5Aを示す。振動吸収系5Aは、ばねK(例
えば空気ばねが使用されている)からなるばね緩衝系B
Kと所定の容器CAに充填されたダンパー用の油等の粘
性流体Dからなる流体緩衝系RKとから構成される緩衝
系である。この場合先ず、切換部14により第1制御部
11から第2制御部12への切り換えが行われ、第2制
御部12から切換部14を介してアクチュエータ7Aに
対して所定の駆動信号が出力される。この場合、切換部
14を介して演算部14にも第2制御部12のその駆動
信号が供給され、その駆動信号が演算部14に記憶され
る。第2制御部12からの駆動信号に基づくアクチュエ
ータ7Aの推力に対応して、露光装置本体30がZ方向
に変位する。この図3では、変位センサ33Aが設置さ
れた位置において、露光装置本体30がZ方向にDZA
け変位している。変位センサ33AからはZ方向の変位
量DZAが演算部13に供給され、その変位量DZAが演算
部13に記憶される。同時に加速度センサ32Aから
は、加速度センサ32Aが設置された位置における露光
装置本体30のZ方向の速度VZA又は加速度GZAのデー
タが演算部13に供給され、それらのデータが演算部1
3に記憶される。
Next, the operation of the vibration isolator of this example will be described. In this example, a predetermined drive signal is input to a predetermined actuator prior to the actual operation, and the posture variation and vibration of the exposure apparatus main body 30 due to the drive of the actuator are monitored. FIG. 3 shows a simplified operation model of the image stabilizing apparatus of this example. In FIG. 3, an operation model for controlling displacement (vibration) of the exposure apparatus main body 30 of FIG. 1 in the Z direction is shown. ing. Furthermore, the displacement sensor 33A of FIG.
Also, the acceleration sensor 32A is shown built in the exposure apparatus main body 30. Since a speed sensor may be used instead of the acceleration sensor 32A as described above, the following description will be made on the assumption that speed or acceleration is detected. In FIG. 3, the model in the dotted rectangle shows the vibration absorbing system 5A of the vibration isolation mount 3A of FIG. The vibration absorbing system 5A includes a spring buffer system B including a spring K (for example, an air spring is used).
A buffer system including K and a fluid buffer system RK composed of a viscous fluid D such as oil for a damper filled in a predetermined container CA. In this case, first, the switching unit 14 switches from the first control unit 11 to the second control unit 12, and a predetermined drive signal is output from the second control unit 12 via the switching unit 14 to the actuator 7A. It In this case, the drive signal of the second control unit 12 is also supplied to the arithmetic unit 14 via the switching unit 14, and the drive signal is stored in the arithmetic unit 14. The exposure apparatus main body 30 is displaced in the Z direction corresponding to the thrust force of the actuator 7A based on the drive signal from the second control unit 12. In FIG. 3, the exposure apparatus main body 30 is displaced in the Z direction by D ZA at the position where the displacement sensor 33A is installed. The displacement amount D ZA in the Z direction is supplied from the displacement sensor 33A to the calculation unit 13, and the displacement amount D ZA is stored in the calculation unit 13. At the same time, the acceleration sensor 32A supplies data of the velocity V ZA in the Z direction or the acceleration G ZA of the exposure apparatus main body 30 at the position where the acceleration sensor 32A is installed to the calculation unit 13, and these data are calculated.
3 is stored.

【0025】実際には、変位センサ33Aからは、露光
装置本体30のX方向の変位量DXA、及びY方向の変位
量DYAのデータも演算部13に供給され、加速度センサ
32AからはX方向の速度VXA又は加速度GXA、及びY
方向の速度VYA又は加速度G YAも演算部13に供給され
る。また、変位センサ33Bからもその位置におけるY
方向の変位量DYB及びZ方向の変位量DZBのデータが演
算部13に供給され、変位センサ33Cからは、その位
置におけるZ方向の変位量DZCが演算部13に供給され
る。更に、他の加速度センサ32B〜32Dからも、そ
れぞれZ方向の速度VZB又は加速度GZB、Y方向の速度
YC又は加速度GYC、及びZ方向の速度VZD又は加速度
ZDが演算部13に供給される。それらのデータは全て
演算部13に記憶される。
In practice, the exposure from the displacement sensor 33A is
Displacement amount D of the device body 30 in the X directionXA, And displacement in Y direction
Amount DYAData of the acceleration sensor is also supplied to the calculation unit 13.
Speed V in the X direction from 32AXAOr acceleration GXA, And Y
Speed VYAOr acceleration G YAIs also supplied to the calculation unit 13.
You. In addition, from the displacement sensor 33B, Y at that position
Displacement amount DYBAnd Z displacement amount DZBData of
It is supplied to the calculation unit 13, and the
Displacement D in the Z directionZCIs supplied to the calculation unit 13.
You. Furthermore, from the other acceleration sensors 32B to 32D,
V speed in Z directionZBOr acceleration GZB, Y direction speed
VYCOr acceleration GYC, And velocity V in Z directionZDOr acceleration
GZDIs supplied to the calculation unit 13. All those data
It is stored in the calculation unit 13.

【0026】第2制御部12の駆動信号によりアクチュ
エータ7Aの異なる推力において同様の動作が繰り返さ
れ、演算部13にはアクチュエータ7Aへの複数の異な
る駆動信号における露光装置本体30の変位量、速度、
又は加速度のデータが供給され、それらのデータが記憶
される。5つの自由度の変位についても同様の動作が行
われ、それらの検出データが演算部13に供給され、そ
れらの検出データが演算部13で記憶される。一連のシ
ーケンスの終了後、演算部13は供給された測定データ
に基づき、露光装置本体30の重心位置、重量、慣性モ
ーメント(回転角を制御する場合)、及び慣性主軸等の
機械的定数を正確に求める。
The same operation is repeated for different thrusts of the actuator 7A by the drive signal of the second controller 12, and the calculator 13 causes the exposure unit main body 30 to be displaced by a plurality of different drive signals to the actuator 7A.
Alternatively, acceleration data is supplied and these data are stored. The same operation is performed for the displacements of the five degrees of freedom, the detection data thereof are supplied to the calculation unit 13, and the detection data are stored in the calculation unit 13. After completion of the series of sequences, the calculation unit 13 accurately determines the center of gravity of the exposure apparatus main body 30, the weight, the moment of inertia (when controlling the rotation angle), and mechanical constants such as the principal axis of inertia, based on the supplied measurement data. Ask for.

【0027】図4は、図3の動作モデルに対応した機械
的定数を求めるための最も単純な1質点系の振動モデル
の例を示し、この例では支持部CLから露光装置本体3
0に対応する質点Mが、所定の容器CAに充填された粘
性流体Dからなる流体緩衝系RK、及びばねKからなる
ばね緩衝系BKを介して吊り下げられている。この例に
おける構成要素は質点M、ばねK、及び粘性流体Dであ
って、それぞれ質量m、ばね定数k、及び粘性係数cに
よって特性が決められている。この振動モデルに外部か
ら質点Mに例えば下向き(−Z方向)に力Fが加えられ
た場合、質点Mは次第に変化する変位dで上下に振動す
る。
FIG. 4 shows an example of the simplest one-mass system vibration model for obtaining the mechanical constants corresponding to the operation model of FIG. 3. In this example, the support CL to the exposure apparatus main body 3 is used.
A mass point M corresponding to 0 is suspended via a fluid buffer system RK including a viscous fluid D filled in a predetermined container CA and a spring buffer system BK including a spring K. The components in this example are a mass point M, a spring K, and a viscous fluid D, the characteristics of which are determined by the mass m, the spring constant k, and the viscosity coefficient c, respectively. When a force F is applied to the mass point M from outside in this vibration model, for example, downward (−Z direction), the mass point M vibrates up and down with a gradually changing displacement d.

【0028】図5(a)〜図5(c)は、初期の変位が
共通にd0 で、且つそれぞれ異なる3つの減衰比におけ
る質点Mの振動の様子を示し、この図5(a)〜図5
(c)において横軸は時間t、縦軸は変位dを表す。図
5(a)は、減衰比hが0.05の場合を示し、振動を
表す曲線36は、減衰比hが比較的小さいためになかな
か収束しない。また、図5(b)は、減衰比hが0.1
の場合を示しているが、振動を表す曲線37は、減衰比
hが図5(a)の場合より大きいために比較的早く収束
する。そして、図5(c)のように減衰比hが0.2の
場合、振動を表す曲線38は、減衰比hが比較的大きい
ために極めて早く収束する。
FIGS. 5 (a) to 5 (c) show how the mass M oscillates when the initial displacement is commonly d 0 and at three different damping ratios. Figure 5
In (c), the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents displacement d. FIG. 5A shows the case where the damping ratio h is 0.05, and the curve 36 representing the vibration does not easily converge because the damping ratio h is relatively small. Further, in FIG. 5B, the damping ratio h is 0.1
However, since the damping ratio h is larger than that in the case of FIG. 5A, the curve 37 representing the vibration converges relatively quickly. Then, as shown in FIG. 5C, when the damping ratio h is 0.2, the curve 38 representing the vibration converges extremely quickly because the damping ratio h is relatively large.

【0029】以上の図5(a)〜図5(c)に示すよう
に減衰比hにより質点Mの振動の収束状態が異なる。こ
の場合、質点Mの質量mが分かっていれば、この振幅変
動からばね定数k及び粘性係数cを逆算することができ
る。また逆に、ばね定数k及び粘性係数cが分かってい
れば、質量mを算出することができる。実際の露光装置
の場合はもっと複雑な振動系であり、自由度も並進成分
に加えて回転成分も考えなくてはならない。振動物も質
点ではなく慣性モーメントを持った構造体となる。しか
し、本例のように回転成分を含めた全自由度の振動状態
をモニタすることにより、露光装置本体30を支持する
防振マウント7A〜7Dのばね定数及び粘性係数が正確
に分かっていれば、図4の振動モデルと同じように質量
及び慣性モーメントを求めることができるだけでなく、
重心位置及び慣性主軸等の機械的定数を求めることもで
きる。本例では、更に以上のような方法で求めた機械的
定数を使用して、図1の演算部13において精密防振適
用時の各アクチュエータの駆動量(推力)を決定する際
のパラメータを求める。具体的に、変位センサ33A〜
33C、及び加速度センサ32A〜32Dの出力からア
クチュエータ7A〜7D、31A〜31Cの駆動信号を
設定するためのゲインがパラメータとして求められる。
As shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c) above, the convergence state of the vibration of the mass M differs depending on the damping ratio h. In this case, if the mass m of the mass point M is known, the spring constant k and the viscosity coefficient c can be calculated back from this amplitude fluctuation. On the contrary, if the spring constant k and the viscosity coefficient c are known, the mass m can be calculated. In the case of an actual exposure apparatus, the vibration system is more complicated, and the degree of freedom and the translational component as well as the rotational component must be considered. The vibrating object also becomes a structure having a moment of inertia instead of a mass point. However, if the vibration constants of the vibration isolation mounts 7A to 7D that support the exposure apparatus main body 30 are accurately known by monitoring the vibration states of all degrees of freedom including the rotation component as in this example. , Not only can the mass and moment of inertia be obtained in the same manner as the vibration model of FIG.
It is also possible to obtain mechanical constants such as the position of the center of gravity and the principal axis of inertia. In this example, the mechanical constants obtained by the above method are used to obtain the parameters for determining the drive amount (thrust) of each actuator in the calculation unit 13 of FIG. . Specifically, the displacement sensors 33A to
The gain for setting the drive signals of the actuators 7A to 7D and 31A to 31C is obtained as a parameter from the outputs of 33C and the acceleration sensors 32A to 32D.

【0030】以上の計算結果は第1制御部11の指令に
基づき、演算部13から第1制御部11に供給され、第
1制御部11の記憶装置に記憶される。そして、実際の
運転時には第1制御部11はこの供給されたパラメータ
に基づいて各センサの出力より各アクチュエータの駆動
信号(推力)を計算し、その結果に基づいて各アクチュ
エータの動作を制御する。以上の一連のシーケンスによ
り求めた機械的定数は実測値であり、これらの数値を適
用してアクチュエータの発生推力のパラメータの計算を
行うため、従来よりも高いレベルで露光装置本体30の
振動抑制を行うことができる。
The above calculation results are supplied from the arithmetic unit 13 to the first control unit 11 based on the instruction of the first control unit 11, and are stored in the storage device of the first control unit 11. Then, during the actual operation, the first control unit 11 calculates the drive signal (thrust) of each actuator from the output of each sensor based on the supplied parameters, and controls the operation of each actuator based on the result. The mechanical constants obtained by the above series of sequences are actually measured values, and the parameters of the thrust generated by the actuator are calculated by applying these numerical values, so that the vibration of the exposure apparatus main body 30 can be suppressed at a higher level than in the past. It can be carried out.

【0031】次に、本例の方法を実際の運転時に適用す
る場合の例について説明する。第1の適用方法は、露光
装置の全ての要素が組み立てられた直後に1回だけ上述
の一連のシーケンスを実施し、重量、重心、慣性モーメ
ント、及び慣性主軸等の機械的定数を求めた後、アクチ
ュエータの発生推力を定めるためのパラメータを決定す
るものである。決定された機械的定数及びパラメータの
値は第1制御部11の記憶装置に格納され、各アクチュ
エータの駆動量を計算する際に第1制御部11において
使用される。但し、この場合は露光装置に対してなんら
かの改造又は要素追加が行われた際に、本例と同様のシ
ーケンスを組み込む必要がある。
Next, an example in which the method of this example is applied during actual operation will be described. The first application method is to perform the above-mentioned series of sequences only once immediately after all the elements of the exposure apparatus are assembled, and determine the mechanical constants such as weight, center of gravity, moment of inertia, and principal axis of inertia. , Determines the parameters for determining the thrust generated by the actuator. The determined mechanical constants and parameter values are stored in the storage device of the first controller 11, and are used by the first controller 11 when calculating the drive amount of each actuator. However, in this case, it is necessary to incorporate the same sequence as in this example when the exposure apparatus is modified or added with some element.

【0032】第2の適用方法は、露光装置の電源投入時
のイニシャライズ(初期化)動作の中に本例のシーケン
スを組み込んでしまうものである。これにより、アクチ
ュエータの推力を計算する際に、装置状態の変化を気に
することなく各アクチュエータに対するパラメータを第
1制御部11で使用することができる。また、第3の適
用方法は、露光装置本体30のレチクルステージ27及
びウエハステージ20等の移動可能部の複数の位置に対
応して、複数のパラメータを持つものである。例えばレ
チクルステージ27及びウエハステージ20等ステージ
部の重量は数十kgから百数十kg程度あり、露光装置
本体30の全重量の数%を占める。従って、精密なレベ
ルの振動抑制を考えた場合、決して無視できる量ではな
い。そのため、例えばウエハステージ20に関し、全て
のステージの移動範囲について各パラメータを算出し、
それらのパラメータを記憶することが好ましいが、この
ような膨大なデータを得るための時間及び記憶量から考
えて現実的とは言えない。しかし、本例が適用されるよ
うな露光装置の場合、実際に各パラメータが正確に必要
なのは、露光する瞬間である。従って、ウエハ22上の
各ショット領域が投影光学系25の露光領域に設定され
ている際のパラメータのみ分かっていればよい。例えば
8インチウエハの場合、ショット領域の数は多くても7
0程度であり、十分に現実性がある。
The second application method is to incorporate the sequence of this example into the initialization operation when the power of the exposure apparatus is turned on. Thereby, when calculating the thrust of the actuator, the parameters for each actuator can be used by the first controller 11 without having to worry about the change in the device state. The third application method has a plurality of parameters corresponding to a plurality of positions of movable parts such as the reticle stage 27 of the exposure apparatus body 30 and the wafer stage 20. For example, the weight of stage parts such as the reticle stage 27 and the wafer stage 20 is about several tens kg to hundreds of tens kg, and accounts for several% of the total weight of the exposure apparatus main body 30. Therefore, when considering a precise level of vibration suppression, it is by no means negligible. Therefore, for example, regarding the wafer stage 20, each parameter is calculated for the movement range of all stages,
It is preferable to store those parameters, but it is not realistic considering the time and the amount of storage for obtaining such enormous data. However, in the case of an exposure apparatus to which this example is applied, it is the moment of exposure that each parameter is actually required accurately. Therefore, it is only necessary to know the parameters when each shot area on the wafer 22 is set as the exposure area of the projection optical system 25. For example, in the case of an 8-inch wafer, the number of shot areas is at most 7
It is about 0, which is sufficiently realistic.

【0033】なお、本例で求められた各アクチュエータ
の駆動量を定めるためのパラメータはウエハステージ2
0の位置座標、即ち、ステージ座標系に対応して計測さ
れる。従って、第1及び第2の適用方法の中で各パラメ
ータをステージ座標系の適当な関数で表し、第1及び第
2の適用方法に対応して、各パラメータを計測及び算出
することにより、その関数を決定するための係数値を正
確に算出しておけば、第3の適用方法のように多くのデ
ータを記憶部に記憶する必要はなく、その関数に基づい
てステージ位置に対応するパラメータの計算をその都度
行えばよい。
The parameters for determining the drive amount of each actuator obtained in this example are the wafer stage 2
It is measured corresponding to the position coordinate of 0, that is, the stage coordinate system. Therefore, by expressing each parameter in the first and second application methods by an appropriate function of the stage coordinate system, and measuring and calculating each parameter corresponding to the first and second application methods, If the coefficient value for determining the function is accurately calculated, it is not necessary to store a large amount of data in the storage unit as in the third application method, and the parameter corresponding to the stage position based on the function is used. The calculation should be performed each time.

【0034】次に、以上の計算方法及び適用方法により
得られたパラメータを実際の運転に適用する場合の動作
について説明する。この場合、切換部14では、各アク
チュエータの動作を第1制御部11により制御できるよ
うに切り換えが行われている。図1及び図2に示すよう
に、第1コラム24上の加速度センサ32A〜32Dに
より検出される6自由度の加速度の情報、及び変位セン
サ33A〜33Cで計測された6自由度の変位の情報が
第1制御部11に供給されている。第1制御部11に
は、上述の第1〜第3の適用方法により求められたアク
チュエータの駆動量のパラメータに関するデータが供給
されており、第1制御部11は、それらのパラメータに
基づいて、その6自由度の加速度及び変位をそれぞれ0
にするように、Z方向用の4個のアクチュエータ7A〜
7D、Y方向用の2個のアクチュエータ31A,31
B、及びX軸用の1個のアクチュエータ31Cを駆動す
る。これによって、定盤6上の露光装置本体30の6自
由度の搖れを迅速に止めることができる。
Next, the operation when the parameters obtained by the above calculation method and application method are applied to actual operation will be described. In this case, the switching unit 14 is switched so that the operation of each actuator can be controlled by the first control unit 11. As shown in FIGS. 1 and 2, information on the acceleration of 6 degrees of freedom detected by the acceleration sensors 32A to 32D on the first column 24 and information on the displacement of 6 degrees of freedom measured by the displacement sensors 33A to 33C. Are supplied to the first controller 11. The data regarding the parameters of the drive amount of the actuator obtained by the above-described first to third application methods is supplied to the first control unit 11, and the first control unit 11 is based on those parameters. The acceleration and displacement of 6 degrees of freedom are 0
As shown in FIG.
Two actuators 31A, 31 for 7D and Y directions
One actuator 31C for B and X axes is driven. As a result, the six degrees of freedom of the exposure apparatus main body 30 on the surface plate 6 can be quickly stopped.

【0035】なお、上述の例はステッパー方式の投影露
光装置に本発明を適用したものであるが、本発明はステ
ップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光
装置にも適用できる。特に、走査露光型では走査露光の
開始時に大きな加速度が発生するため、本例のように定
盤6の搖れを止めるアクチュエータが備えられているア
クティブ型の防振装置は有効である。
Although the present invention is applied to the stepper type projection exposure apparatus in the above-described example, the present invention can also be applied to a step-and-scan type scanning exposure type projection exposure apparatus. In particular, in the scanning exposure type, a large acceleration is generated at the start of the scanning exposure, so that the active type vibration damping device including the actuator for stopping the swing of the surface plate 6 as in this example is effective.

【0036】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明による防振装置の制御方法によれ
ば、本来は振動抑制用に使用されるアクチュエータを用
いて防振対象物を加振して、検出センサの応答出力を取
り込むことによって、その防振対象物の機械的定数を正
確に求めることができる。従って、防振対象物の正確な
機械的定数に基づいて、防振装置を高精度に制御できる
利点がある。また、防振対象物の機械的定数を求めるた
めの特別の測定装置を必要としないという利点もある。
According to the control method of the vibration isolator according to the present invention, the vibration isolation target is vibrated by using the actuator originally used for vibration suppression, and the response output of the detection sensor is fetched. The mechanical constant of the vibration-proof object can be accurately obtained. Therefore, there is an advantage that the anti-vibration device can be controlled with high accuracy based on the accurate mechanical constants of the anti-vibration object. In addition, there is also an advantage that no special measuring device for obtaining the mechanical constant of the vibration-proof object is required.

【0038】また、求められた機械的定数に基づいて検
出センサの出力からアクチュエータの駆動量を求める際
のパラメータを決定し、この決定されたパラメータを用
いてアクチュエータの動作を制御する場合には、正確な
機械的定数に基づいてアクチュエータの駆動量を決定す
るための正確なパラメータが求められ、結果的に残留振
動発生分をほぼゼロに抑えることができる。
Further, in the case of determining the parameter for obtaining the drive amount of the actuator from the output of the detection sensor based on the obtained mechanical constant and controlling the operation of the actuator by using the determined parameter, An accurate parameter for determining the drive amount of the actuator is obtained based on an accurate mechanical constant, and as a result, the residual vibration generation amount can be suppressed to almost zero.

【0039】また、防振対象物の機械的定数の算出、及
びパラメータの決定を防振装置の制御の初期化時に行う
場合には、防振対象物の状態が変化しても、最適な防振
が行える利点がある。また、本発明の防振装置によれ
ば、上述の本発明の防振装置の制御方法を適用すること
ができ、正確な機械的定数に基づいて高精度な防振性能
が得られる。
Further, when the mechanical constants of the vibration isolation target and the parameters are determined at the time of initialization of the control of the vibration isolation device, even if the state of the vibration isolation target changes, the optimum vibration isolation is performed. There is an advantage that shaking can be performed. Further, according to the vibration isolator of the present invention, the above-described control method of the vibration isolator of the present invention can be applied, and highly accurate vibration isolation performance can be obtained based on accurate mechanical constants.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of a projection exposure apparatus used in an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1のAA線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】図1の投影露光装置に備えられている防振装置
を単純化した動作モデルを示す図である。
3 is a diagram showing a simplified operation model of a vibration isolation device provided in the projection exposure apparatus of FIG.

【図4】図3の動作モデルに対応する1質点系の振動モ
デルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a vibration model of a one-mass system corresponding to the behavior model of FIG.

【図5】図4の振動モデルにおいて減衰比が変化した場
合の質点Mの振動の変化を説明するための図である。
5 is a diagram for explaining a change in vibration of a mass point M when a damping ratio changes in the vibration model of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ベースフレーム 3A〜3D 防振マウント 6 定盤 7A〜7D,31A〜31C アクチュエータ 11 第1制御部 12 第2制御部 13 演算部 20 ウエハステージ 22 ウエハ 27 レチクルステージ 28 レチクル 30 露光装置本体 32A〜32D 加速度センサ 33A〜33C 変位センサ 2 Base Frame 3A to 3D Anti-Vibration Mount 6 Surface Plate 7A to 7D, 31A to 31C Actuator 11 First Control Unit 12 Second Control Unit 13 Computing Unit 20 Wafer Stage 22 Wafer 27 Reticle Stage 28 Reticle 30 Exposure System Main Body 32A to 32D Acceleration sensor 33A to 33C Displacement sensor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 防振対象物を設置面上に支持する複数の
防振マウントと、前記防振対象物の姿勢及び運動状態を
検出する検出センサと、該検出センサの出力に基づいて
前記防振対象物の振動を制御するアクチュエータと、を
有する防振装置の制御方法において、 前記アクチュエータを所定量駆動することによって前記
防振対象物を振動させて前記検出センサの応答出力を取
り込み、 前記アクチュエータの駆動量と前記検出センサの応答出
力との関係に基づいて前記防振対象物の機械的定数を求
めることを特徴とする防振装置の制御方法。
1. A plurality of anti-vibration mounts for supporting an anti-vibration object on an installation surface, a detection sensor for detecting a posture and a motion state of the anti-vibration object, and the anti-vibration apparatus based on an output of the detection sensor. An actuator for controlling the vibration of an object to be shaken, and a method for controlling an anti-vibration device, comprising: driving the actuator by a predetermined amount to vibrate the object to be shaken to capture the response output of the detection sensor; A method for controlling an image stabilization device, wherein a mechanical constant of the image stabilization target is obtained based on the relationship between the drive amount of the image sensor and the response output of the detection sensor.
【請求項2】 請求項1記載の防振装置の制御方法であ
って、 前記求められた機械的定数に基づいて前記検出センサの
出力から前記アクチュエータの駆動量を定める際のパラ
メータを決定し、該決定されたパラメータを用いて前記
アクチュエータの動作を制御することを特徴とする防振
装置の制御方法。
2. The method for controlling an anti-vibration device according to claim 1, wherein a parameter for determining the drive amount of the actuator is determined from the output of the detection sensor based on the obtained mechanical constant, A method for controlling an image stabilization device, which comprises controlling the operation of the actuator using the determined parameter.
【請求項3】 請求項2記載の防振装置の制御方法であ
って、 前記防振対象物の機械的定数の算出、及び前記パラメー
タの決定を前記防振装置の制御の初期化時に行うことを
特徴とする防振装置の制御方法。
3. The method for controlling a vibration isolation device according to claim 2, wherein the calculation of the mechanical constant of the vibration isolation target and the determination of the parameter are performed at the time of initialization of the control of the vibration isolation device. A method for controlling an anti-vibration device.
【請求項4】 防振対象物を設置面上に支持する複数の
防振マウントと、前記防振対象物の姿勢及び運動状態を
検出する検出センサと、該検出センサの出力に基づいて
前記防振対象物の振動を制御するアクチュエータと、を
有する防振装置において、 前記検出センサの出力と所定のパラメータとに基づいて
前記アクチュエータの駆動量を制御する第1制御手段
と、 前記検出センサの出力とは無関係に前記アクチュエータ
の駆動量を制御する第2制御手段と、 該第2制御手段を介して前記アクチュエータを所定量駆
動したときの前記検出センサの応答出力に基づいて前記
防振対象物の機械的定数を求め、該機械的定数より前記
検出センサの出力から前記アクチュエータの駆動量を定
めるための前記所定のパラメータの値を決定する演算手
段と、を備えたことを特徴とする防振装置。
4. A plurality of anti-vibration mounts for supporting an anti-vibration object on an installation surface, a detection sensor for detecting a posture and a motion state of the anti-vibration object, and the anti-vibration apparatus based on an output of the detection sensor. An anti-vibration device having an actuator for controlling vibration of an object to be vibrated, comprising: first control means for controlling a driving amount of the actuator based on an output of the detection sensor and a predetermined parameter; and an output of the detection sensor. Second control means for controlling the drive amount of the actuator irrespective of the above, and the vibration control target object based on the response output of the detection sensor when the actuator is driven by a predetermined amount via the second control means. Calculating means for obtaining a mechanical constant and determining the value of the predetermined parameter for determining the drive amount of the actuator from the output of the detection sensor from the mechanical constant; An anti-vibration device comprising:
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KR1019970006683A KR100478527B1 (en) 1996-02-29 1997-02-28 Dustproof device

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6518721B2 (en) * 2000-03-24 2003-02-11 Canon Kabushiki Kaisha Oscillation isolator
KR100659479B1 (en) * 2003-08-04 2006-12-20 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 A reaction force treatment system for stage apparatus
US8138693B2 (en) 2006-11-30 2012-03-20 Mitsubishi Electric Corporation Vibration isolation control system

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