JPH09236149A

JPH09236149A - 防振装置の制御方法及び該方法を使用する防振装置

Info

Publication number: JPH09236149A
Application number: JP8042696A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sakamoto; 英昭坂本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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Ｄ_ZAだ
け変位している。変位センサ３３ＡからはＺ方向の変位
量Ｄ_ZAが演算部１３に供給され、その変位量Ｄ_ZA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Ｖ_ZA又は加速度Ｇ_ZA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。

【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Ｄ_XA、及びＹ方向の変位
量Ｄ_YA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Ｖ_XA又は加速度Ｇ_XA、及びＹ
方向の速度Ｖ_YA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Ｄ_YB及びＺ方向の変位量Ｄ_ZB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Ｄ_ZC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Ｖ_ZB又は加速度Ｇ_ZB、Ｙ方向の速度
Ｖ_YC又は加速度Ｇ_YC、及びＺ方向の速度Ｖ_ZD又は加速度
Ｇ_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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１のＡＡ線に沿う断面図である。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。