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JPWO2005085671A1 - Anti-vibration device, exposure apparatus, and anti-vibration method - Google Patents

Anti-vibration device, exposure apparatus, and anti-vibration method Download PDF

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JPWO2005085671A1
JPWO2005085671A1 JP2006510733A JP2006510733A JPWO2005085671A1 JP WO2005085671 A1 JPWO2005085671 A1 JP WO2005085671A1 JP 2006510733 A JP2006510733 A JP 2006510733A JP 2006510733 A JP2006510733 A JP 2006510733A JP WO2005085671 A1 JPWO2005085671 A1 JP WO2005085671A1
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JP
Japan
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damper
sensor
gas
unit
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Withdrawn
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JP2006510733A
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Japanese (ja)
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高橋 正人
正人 高橋
智則 道正
智則 道正
伸二 涌井
伸二 涌井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/027Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements

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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。This is an active vibration isolator having improved vibration isolation performance. In a vibration isolator having an air damper (43) that supports a structure and a drive unit that controls its internal pressure, a position sensor (49) that measures the position of the structure, a target position and an actual position of the structure, The subtractor (51) for generating the difference information, the variable amplifier (52) for controlling the drive unit based on the difference information, and the air damper (43) and its structure using the integral characteristics of the air damper (43) And a variable amplifier (58, 60, 63) for feeding back information for controlling the natural frequency of the system to the drive unit, and an amplifier (68) for feeding back the internal pressure information of the air damper (43) to the drive unit. And have.

Description

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。   The present invention relates to an anti-vibration technique used to suppress vibration when supporting a structure, for example, to support an exposure apparatus used when manufacturing various devices such as semiconductor devices and liquid crystal displays. It is suitable for use in. Furthermore, the present invention relates to an exposure technique using the image stabilization technique. The present application claims priority to Japanese Patent Application No. 2004-064636 filed on March 8, 2004, the contents of which are incorporated herein by reference.

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ィ工程においては、マスクとしてのレチクル(又はフォトマスク等)に形成されているパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ(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(走査型露光装置)などが使用されている。   For example, in a lithography process which is one of the manufacturing processes of a semiconductor device, a pattern formed on a reticle (or photomask) as a mask is applied to a wafer (or glass plate or the like) coated with a photoresist as a substrate. An exposure apparatus is used for transfer exposure. As the exposure apparatus, a batch exposure type (stationary exposure type) projection exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) such as a scanning stepper is used.

露光装置において、レチクルステージやウエ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。しかしながら、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。   In the exposure apparatus, in order to improve exposure accuracy such as positioning accuracy and overlay accuracy of the reticle stage and wafer stage, it is necessary to eliminate the influence of vibration as much as possible. However, when each of the above stages moves, the reaction force during acceleration is transmitted to the floor and the floor may vibrate greatly. In addition, since the floor vibrates by various forces even when the related equipment in the device manufacturing factory where the exposure apparatus is installed operates, the floor constantly vibrates to some extent. Therefore, in order to prevent the vibration of the floor from being transmitted to the exposure apparatus and lowering the exposure accuracy, a vibration isolator is conventionally disposed between the exposure apparatus and the floor (installation surface).

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パ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アクチュ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いる。さらに防振性能を向上するために、そのアクチュ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、エアダンパにおいても、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)。
特開2002−175122号公報
As a conventional vibration isolator, a mechanism that supports a stage or the like with an air damper to which air is supplied so that the internal pressure is maintained substantially constant is widely used. In addition, an active vibration isolator that uses an actuator that suppresses vibration detected by an acceleration sensor arranged on a stage or the like in combination with an air damper has been used. In order to further improve the anti-vibration performance, the type of sensor that feeds back information to the actuator is increased, and the air damper also controls the pressure using the detection result of the motion sensor provided on the stage. (See, for example, Patent Document 1).
JP 2002-175122 A

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っているため、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化している。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。
In recent years, patterns of semiconductor devices and the like have been further miniaturized, and accordingly, the exposure accuracy required has been increased. Therefore, it is necessary to further suppress the influence of vibration in the exposure apparatus. For this purpose, even in the active vibration isolator, it is necessary to improve the vibration isolation performance by reducing the vibration isolation ratio, which is the ratio of the floor vibration transmitted to the exposure apparatus, in a wide frequency range.
In addition, since it is required to increase the throughput as the pattern becomes finer, in the scanning exposure apparatus, the scanning speed of the stage is gradually increased. However, when the scanning speed of the stage is increased, vibration due to reaction force during acceleration / deceleration increases, and if this vibration is transmitted to the floor via the vibration isolator, the vibration of the floor will adversely affect the exposure apparatus again. Become. Therefore, in an active vibration isolator, it is necessary to suppress vibration detected by the sensor on the stage side as efficiently as possible to improve vibration isolation performance.

本発明は斯かる点に鑑み、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。
In view of the above, the present invention has a first object to provide an active vibration isolation technique with improved vibration isolation performance.
A second object of the present invention is to provide an exposure technique capable of improving exposure accuracy or throughput by improving vibration isolation performance.

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パと、その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、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からその第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い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、その気体ダンパ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。     A first vibration isolator according to the present invention includes a gas damper that is supplied with gas and supports a structure on an installation surface, and a drive unit that controls the pressure of the gas in the gas damper. A first sensor for measuring the position information of the structure, and a first sensor for generating difference information by subtracting the position information of the structure measured by the first sensor from the information of the target position of the structure. A feedback unit, a drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the first feedback unit, and the gas damper and the structure using the integral characteristics of the gas damper And a characteristic control unit that feeds back information for controlling the natural frequency of the system to the drive unit.

斯かる本発明によれば、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パ内部の気体の圧力(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、その気体ダンパの粘性摩擦係数(D)、気体ダンパのばね定数(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。これによって、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。   According to the present invention, the position of the structure is actively maintained near the target position by the first feedback unit. Further, by utilizing the fact that the characteristic from the drive unit to the pressure of the gas inside the gas damper (internal pressure) is almost an integral characteristic, for example, the viscous friction coefficient (D) of the gas damper so as to lower the natural frequency, Information on at least one of the spring constant (K) of the gas damper and the mass (M) of the structure is controlled by feedback. As a result, the vibration isolation rate of the first vibration isolator is improved, and the vibration isolation performance is improved.

本発明において、一例としてその特性制御部は、その気体ダンパの粘性摩擦係数に対応する情報、その気体ダンパ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、その気体ダンパの積分特性を無視すると、その気体ダンパの粘性摩擦係数(D)は、その加速度αの積分(速度)に比例する抵抗力の係数を表し、その気体ダンパのばね定数(K)は、その加速度α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(M)は、その加速度α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α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(M)を見かけ上で制御することができる。   In the present invention, as an example, the characteristic control unit includes at least one of information corresponding to the viscous friction coefficient of the gas damper, information corresponding to the spring constant of the gas damper, and information corresponding to the mass of the structure. Is fed back to the drive unit. In this case, if the acceleration of the structure is α and the integral characteristic of the gas damper is ignored, the viscous friction coefficient (D) of the gas damper is a coefficient of resistance force proportional to the integral (speed) of the acceleration α. The spring constant (K) of the gas damper represents a coefficient of resistance proportional to the second order integral (position) of the acceleration α, and the mass (M) of the structure is a resistance proportional to the acceleration α. Represents the coefficient of force (inertia). Therefore, when considering the integral characteristic from the drive unit to the internal pressure of the gas damper, the viscous resistance coefficient (D) can be controlled by feedback of an amount obtained by multiplying the acceleration α of the structure by a predetermined gain, and the acceleration α The spring constant (K) can be controlled by feedback of the amount obtained by multiplying the integral by a predetermined gain, and the mass (M) can be apparently controlled by feedback of the amount obtained by multiplying the derivative of the acceleration α by the predetermined gain. .

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パ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パ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。   As another example, the characteristic control unit includes a second sensor that measures acceleration information of the structure, and a viscosity of the gas damper that is obtained by multiplying the acceleration information measured by the second sensor by a predetermined coefficient. A second feedback unit that feeds back information corresponding to the friction coefficient to the drive unit, and a spring constant of the gas damper obtained by multiplying information obtained by substantially integrating acceleration information measured by the second sensor by a predetermined coefficient Corresponding to the mass of the structure obtained by multiplying the information obtained by substantially differentiating the acceleration information measured by the second sensor by a predetermined coefficient. And a fourth feedback unit that feeds back information to the drive unit.

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+ΔD)と大きくして、そのばね定数(K)を(K−ΔK)と小さくして、その質量(M)を(M+ΔM)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、その気体ダンパ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パの積分特性は、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、その気体ダンパ内の圧力をフィードバックすることによって、その気体ダンパ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。
In this case, by the feedback, for example, the viscous resistance coefficient (D) is increased to (D + ΔD), the spring constant (K) is decreased to (K−ΔK), and the mass (M) is decreased to (M + ΔM). If it is increased, its natural frequency is lowered, and the vibration isolation ratio in the high frequency region is improved.
In the present invention, it may further include a fifth feedback unit that feeds back information corresponding to a low frequency component of the pressure fluctuation of the gas in the gas damper to the drive unit. The integral characteristic of the gas damper according to the present invention is small in a low frequency range below a predetermined break frequency fc. In view of this, in the low frequency region, the pressure in the gas damper is fed back so that the integral characteristic can be obtained in the entire frequency region by the gas damper. As a result, the vibration isolation rate as a whole is further improved, and the vibration isolation performance is improved.

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パと並列に、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パを配置してもよい。電磁ダンパは応答速度が気体ダンパよりも高いため、特に高周波数域での除振率をさらに改善できる。
As an example, the first sensor includes an acceleration sensor and an integrator that integrates acceleration measured by the acceleration sensor twice. In this case, the acceleration sensor can also be used as a position sensor.
As an example, an electromagnetic damper that applies an urging force with an electromagnetic force according to the displacement of the structure may be disposed in parallel with the gas damper between the installation surface and the structure. Since the response speed of the electromagnetic damper is higher than that of the gas damper, the vibration isolation rate can be further improved particularly in a high frequency range.

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パと、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から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い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。   Next, the second vibration isolator of the present invention is a vibration isolator having a damper for supporting the structure on the installation surface and a drive unit for controlling the biasing force of the damper. A first sensor that measures acceleration, a second sensor that measures acceleration information of the structure, a low-frequency component of position information measured by the first sensor, and acceleration information measured by the second sensor. A combining unit that obtains the position information of the structure by adding the high frequency components of the position information obtained by the time integration, and the position information of the structure that is obtained by the combining unit from the target position information of the structure And a drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the feedback unit.

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。   According to the present invention, the position of the structure is actively maintained near the target position by the feedback unit. The structure can be positioned based on the position information (inertial system spatial position) obtained by integrating the measurement value of the first sensor twice, and the position information in the low frequency range of the first sensor Based on this, the relative positioning of the installation surface and the structure can be performed.

本発明において、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。これによって、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パである。この場合、その気体ダンパの積分特性を用いて、その気体ダンパ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、その気体ダンパの粘性摩擦係数、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ィ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。これによって、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。
In the present invention, as an example, the cut-off frequency for obtaining the low-frequency component of the position information is substantially equal to the cut-off frequency for obtaining the high-frequency component of the position information. As a result, the position information obtained by the combining unit becomes highly accurate in a wide frequency range.
Moreover, as an example, the damper is a gas damper in which a gas is supplied. In this case, the integral characteristic of the gas damper is used to control the natural frequency of the system including the gas damper and the structure so that the viscous friction coefficient of the gas damper, the spring constant of the gas damper, and A characteristic control unit that feeds back information corresponding to the mass of the structure to the driving unit can be further provided. As a result, for example, the natural frequency can be lowered, so that the vibration isolation rate can be improved particularly in a high frequency range.

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パである。この場合には、高い追従速度で振動を抑制できる。
さらに、気体ダンパと電磁ダンパとを併用してもよく、これによって、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パと、その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、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からその第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い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。
As another example, the damper is an electromagnetic damper that generates an urging force by an electromagnetic force. In this case, vibration can be suppressed at a high tracking speed.
Furthermore, a gas damper and an electromagnetic damper may be used in combination, thereby improving the vibration isolation rate in a wide frequency range.
Next, the third vibration isolator of the present invention includes a gas damper that is supplied with gas and supports the structure on the installation surface, and a drive unit that controls the pressure of the gas in the gas damper. In the vibration isolator, a first sensor that measures the position information of the structure, and difference information is generated by subtracting the position information of the structure measured by the first sensor from the information of the target position of the structure Feedback unit, a drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the feedback unit, and a compensation unit that feeds forward the difference information of the feedback unit to position information of the structure It has.

本発明によれば、その補償部はその気体ダンパ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パと、その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、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からその第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い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。
According to the present invention, since the compensation unit acts as a parallel compensator for the gas damper, a stable state can be maintained even if the gain of the drive amount control unit is increased. Accordingly, the difference between the target position of the structure and the actual position is reduced, and the vibration isolation performance is improved.
The fourth vibration isolator of the present invention includes a gas damper that is supplied with gas and supports a structure on the installation surface, and a drive unit that controls the pressure of the gas in the gas damper. In the vibration device, the first sensor that measures the position information of the structure and the position information of the structure measured by the first sensor are subtracted from the information of the target position of the structure to generate difference information. A feedback unit, a drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the feedback unit, and a compensation unit that feeds back the drive information of the drive amount control unit to the difference information It is.

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。   According to the present invention, the portion composed of the drive amount control unit and the compensation unit acts as a series compensator for the gas damper, so that even when the gain of the drive amount control unit is increased, the stable state Can be maintained. Accordingly, the difference between the target position of the structure and the actual position is reduced, and the vibration isolation performance is improved. In this configuration, since only the position information of the structure can be fed back to the drive amount control unit, the difference between the target position of the structure and the actual position is even smaller than when the parallel compensator is used. Become.

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。気体ダンパを用いる場合、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、その気体ダンパ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。   In this case, as an example, in the transfer function of the series compensator including the drive amount controller and the compensator, the denominator and the numerator are expressed by quadratic functions with respect to the variable s used in Laplace transform. When the gas damper is used, the equivalent circuit of the dynamic model includes a function having a quadratic function as the denominator with respect to the variable s. Therefore, the resonance peak of the gas damper can be almost canceled by the numerator polynomial of the series compensation unit, so that the resonance peak can be moved to a high frequency region, and the stability when the gain of the drive amount control unit is increased. Improves.

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。これによっ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。これによってその安定性が向上する。
As an example, the series compensation unit including the drive amount control unit and the compensation unit moves the resonance peak when there is no compensation unit to the high frequency side. This improves the stability when the gain of the drive amount control unit is increased.
In these cases, the DC gain of the series control unit may be further increased. This improves its stability.

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査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いずれかの防振装置を介して支持してもよい。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。
Next, the exposure apparatus according to the present invention illuminates the first object held on the first stage with the exposure beam, and exposes the second object held on the second stage through the first object with the exposure beam. In the exposure apparatus, at least one of the first stage and the second stage is supported via any one of the vibration isolator of the present invention.
Since the vibration isolation performance is improved by using the vibration isolator of the present invention, exposure accuracy such as overlay accuracy is improved. Further, in the case of a scanning exposure apparatus, the scanning speed can be increased in a state where vibration is reduced, so that the throughput can be improved.
In this case, a projection optical system that projects an image of the pattern of the first object onto the second object, and a column structure that holds the projection optical system and the first stage are provided. You may support through any vibration isolator of this invention. Thus, by integrally supporting the projection optical system and the first stage, the influence of vibration can be further reduced.

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ステー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パ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から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、その気体ダンパの積分特性を用いて、その気体ダンパ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、その気体ダンパ内の気体の圧力を制御する工程とを有するものである。
Further, three or more of the vibration isolation devices may be used to support the second stage or the column structure. By using three or more vibration isolation devices, the second stage and the like can be stably supported.
Next, a first vibration isolating method according to the present invention is the vibration isolating method for controlling the pressure of the gas in the gas damper that supports the structure on the installation surface by supplying the gas therein. A step of measuring information, a step of generating difference information by subtracting the position information of the structure measured in the step from the information of the target position of the structure, and the difference information generated in the step Based on the integral characteristics of the gas damper, the information for controlling the natural frequency of the system including the gas damper and the structure is fed back to control the pressure of the gas in the gas damper. It has a process.

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、その気体ダンパの粘性摩擦係数、気体ダンパのばね定数、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。これによって、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パの付勢力を制御する防振方法において、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から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パを駆動する工程とを有するものである。
According to the present invention, at least one information of the viscous friction coefficient of the gas damper, the spring constant of the gas damper, and the mass of the structure is used to reduce the natural frequency using the integral characteristic, for example. Control by feedback. As a result, the vibration isolation rate is improved in the high frequency region, so that the vibration isolation performance is improved.
Further, a second vibration isolation method according to the present invention includes a step of measuring position information and acceleration information of the structure in the vibration isolation method for controlling the urging force of the damper that supports the structure on the installation surface; Adding the low frequency component of the position information measured in the process and the high frequency component of the position information obtained by integrating the acceleration information measured in the process twice to obtain the position information of the structure And subtracting the position information of the structure obtained by the addition from the target position information of the structure to generate difference information, and driving the damper based on the difference information generated in the process And a process of performing.

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パ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から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、その気体ダンパ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、その気体ダンパ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。
According to the present invention, the structure can be positioned based on the position information of the structure (space position of the inertial system) obtained by integrating the acceleration information of the structure twice, and the low frequency component of the position information can be obtained. Thus, the relative positioning of the installation surface and the structure can be performed.
Further, a third vibration isolating method according to the present invention is the vibration isolating method for controlling the pressure of the gas in the gas damper that is supplied with gas and supports the structure on the installation surface. A step of generating difference information by subtracting the position information of the structure measured in the step from the information of the target position of the structure, and the difference information generated in the step And feed-forwarding the position information of the structure to control the pressure of the gas in the gas damper.
According to the present invention, a stable state can be maintained even if the gain at the time of driving the gas damper is increased by feeding forward the difference information to the position information of the structure. Accordingly, the difference between the target position of the structure and the actual position is reduced, and the vibration isolation performance is improved.

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、気体ダンパの積分特性を用いて、その気体ダンパ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い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。
According to the vibration isolation method and apparatus of the present invention, it is possible to improve the vibration isolation performance when performing active vibration isolation.
In the present invention, a characteristic control unit that feeds back information to control the natural frequency of the system including the gas damper and the structure to the drive unit using the integral characteristic of the gas damper is provided, or The position information of the structure is obtained by adding the low frequency component of the position information measured by the first sensor and the high frequency component of the position information obtained by integrating the acceleration information measured by the second sensor twice. When using the synthesis unit, the natural frequency can be lowered or the position information of the structure can be measured with high accuracy in a wide frequency range, so that the vibration isolation performance when performing active vibration isolation can be improved. .

また、本発明において、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ィ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。   Further, in the present invention, when providing a compensation unit that feeds forward the difference information of the feedback unit to the position information of the structure, or when providing a compensation unit that feeds back the drive information of the drive amount control unit to the difference information, Since the parallel compensator or the series compensator is provided, it is possible to improve the vibration isolation performance when performing active vibration isolation.

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。It is a figure which shows schematic structure of the projection exposure apparatus of embodiment of this invention. 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。FIG. 2 is a partially cutaway view showing a state where the projection exposure apparatus of FIG. 1 is installed on the floor. 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。It is a figure which shows the one anti-vibration stand 35 in FIG. 2, and its control system. 図3の防振台35の力学モデルを示す図である。It is a figure which shows the dynamic model of the vibration isolator 35 of FIG. 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。It is a figure which shows an example of the change of the vibration isolation ratio of the dynamic model of FIG. 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。It is a block diagram which shows the 1st structural example of the vibration isolator control system 48 of the 1st Embodiment of this invention. 図6の防振台制御系48のイナータンス応答の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the inertance response of the vibration isolator control system 48 of FIG. 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。It is a block diagram which shows the 2nd structural example of the vibration isolator control system 48 of the 1st Embodiment. 図8の防振台制御系48のイナータンス応答の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the inertance response of the vibration isolator control system 48 of FIG. 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。It is a figure which shows the dynamic model of the vibration isolator of the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a figure used for the principle explanation of the synthetic sensor used in the second embodiment. 図10の力学モデルの除振特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration isolation characteristic of the dynamic model of FIG. 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。It is a block diagram which shows the structure of the vibration isolator control system of the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the 1st structural example of the vibration isolator control system of the 3rd Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the 2nd structural example of the vibration isolator control system of the 3rd Embodiment. 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。It is a figure which shows the change of the vibration of a structure at the time of using the vibration isolator control system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

9…照明光学系、R…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、RST…レチクルステージ、WST…ウエハステージ、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…エアダンパ(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(電磁ダンパ)、51…減算器、52,58,60,63…可変増幅器、59…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   DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Illumination optical system, R ... Reticle, PL ... Projection optical system, W ... Wafer, RST ... Reticle stage, WST ... Wafer stage, 28 ... Pressure sensor, 32 ... Pedestal, 35 ... Anti-vibration stand, 36 ... First column , CL ... column structure, 40 ... acceleration sensor, 43 ... air damper (gas damper), 47 ... servo valve (drive unit), 48 ... vibration isolator control system, 49 ... position sensor, 50 ... voice coil motor (electromagnetic damper) ), 51 ... Subtractor, 52, 58, 60, 63 ... Variable amplifier, 59 ... Pseudo integrator, 61 ... Pseudo differentiator, 68 ... Amplifier, 76 ... Synthetic sensor, 107 ... Parallel compensator, 109 ... Series compensator

[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〜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ーは省略されている。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エキシマレーザ(波長193nm)よりなるレーザ光源1が使用されている。その露光用の光源としては、その他のF2 レーザ(波長157nm)のような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、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いる水銀放電ランプ等も使用できる。
[First Embodiment]
A preferred first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to the case of performing vibration isolation of a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) composed of a scanning stepper.
FIG. 1 is a block diagram showing functional units constituting the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the chamber for housing the projection exposure apparatus is omitted. In FIG. 1, a laser light source 1 composed of a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is used as a light source for exposure. As the light source for exposure, a laser emitting near-infrared light from a solid-state laser light source (such as YAG or semiconductor laser) that emits laser light in the ultraviolet light at an oscillation stage, such as other F 2 lasers (wavelength 157 nm). A lamp that emits harmonic laser light in the vacuum ultraviolet region obtained by wavelength conversion of light, or a mercury discharge lamp that is often used in this type of exposure apparatus can also be used.

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。   Illumination light (exposure light) IL for exposure as an exposure beam from the laser light source 1 is a homogenizing optical system 2 composed of a lens system and a fly-eye lens system, a beam splitter 3, and variable dimming for light amount adjustment. The reticle blind mechanism 7 is irradiated with a uniform illuminance distribution through the device 4, the mirror 5, and the relay lens system 6. Illumination light IL limited in a slit shape or rectangular shape by the reticle blind 7 is irradiated onto the reticle R as a mask through the imaging lens system 8, and an image of the opening of the reticle blind 7 is formed on the reticle R. Imaged. An illumination optical system 9 is configured including a homogenizing optical system 2, a beam splitter 3, a variable dimmer 4 for adjusting light quantity, a mirror 5, a relay lens system 6, a reticle blind mechanism 7, and an imaging lens system 8. Yes.

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β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エハ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1/4、像側開口数NA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及びウエハ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軸を取って説明する。本例では、Y軸に沿った方向(Y方向)が、走査露光時のレチクルR及びウエハ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軸に沿った方向(X方向)に細長い形状である。   Of the circuit pattern area formed on the reticle R, the image of the portion irradiated with the illumination light is obtained by applying a photoresist as a substrate (sensitive substrate) through the projection optical system PL with the telecentric projection on both sides and the reduction magnification β. An image is projected onto the coated wafer W. As an example, the projection magnification β of the projection optical system PL is ¼, the image-side numerical aperture NA is 0.7, and the field diameter is about 27 to 30 mm. Although the projection optical system PL is a refractive system, a catadioptric system or the like can also be used. Reticle R and wafer W can also be regarded as a first object and a second object, respectively. Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X-axis is parallel to the plane of FIG. 1 in the plane perpendicular to the Z-axis, and the Y-axis is perpendicular to the plane of FIG. Take and explain. In this example, the direction along the Y axis (Y direction) is the scanning direction of the reticle R and the wafer W during scanning exposure, and the illumination area on the reticle R is the direction along the X axis, which is the non-scanning direction. The shape is elongated in the (X direction).

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)上をエアベア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アクチュ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。   First, a reticle R arranged on the object plane side of the projection optical system PL is a reticle stage RST (first stage) that moves at a constant speed in at least the Y direction via an air bearing on a reticle base (not shown) during scanning exposure. Is held in. The movement coordinate position of the reticle stage RST (X-direction, Y-direction position, and rotation angle around the Z-axis) is a movable mirror Mr fixed to the reticle stage RST and a laser interferometer disposed opposite thereto. Measurement is sequentially performed with the system 10, and the movement is performed by a drive system 11 including a linear motor, a fine actuator, and the like. The movable mirror Mr and the laser interferometer system 10 actually constitute a triaxial laser interferometer having at least one axis in the X direction and two axes in the Y direction. The measurement information of the laser interferometer system 10 is supplied to a stage control unit 14, and the stage control unit 14 uses the measurement information and control information (input information) from a main control system 20 comprising a computer that controls the overall operation of the apparatus. Based on this, the operation of the drive system 11 is controlled.

一方、投影光学系PLの像面側に配置されるウエハWは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージWST(第2ステージ)上に保持され、ウエハステージ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方向にステッ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エハベース上に載置されている。また、ウエハステージ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、ウエハステージ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)等のアクチュ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及びレーザ干渉計システム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、ステージ制御ユニット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。   On the other hand, wafer W arranged on the image plane side of projection optical system PL is held on wafer stage WST (second stage) via a wafer holder (not shown), and wafer stage WST is at least in the Y direction during scanning exposure. It is mounted on a wafer base (not shown) via an air bearing so that it can move at a constant speed and can move stepwise in the X and Y directions. Further, the movement coordinate position (X direction, Y direction position, and rotation angle around the Z axis) of wafer stage WST is fixed to reference mirror Mf fixed to the lower part of projection optical system PL and wafer stage WST. The moving mirror Mw and the laser interferometer system 12 arranged opposite to the moving mirror Mw are sequentially measured, and the movement is performed by a drive system 13 including an actuator such as a linear motor and a voice coil motor (VCM). . The movable mirror Mw and the laser interferometer system 12 actually constitute a triaxial laser interferometer having at least one axis in the X direction and two axes in the Y direction. The laser interferometer system 12 actually further includes a two-axis laser interferometer for measuring rotation angles around the X and Y axes. Measurement information of the laser interferometer system 12 is supplied to the stage control unit 14, and the stage control unit 14 controls the operation of the drive system 13 based on the measurement information and control information (input information) from the main control system 20. .

また、ウエハステージWSTには、ウエハ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レベ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、ウエハ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、その表面から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とから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エハステージWST内のZレベ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。   Wafer stage WST is also provided with a Z leveling mechanism that controls the position (focus position) of wafer W in the Z direction and the tilt angles around the X and Y axes. Then, on the lower side surface of the projection optical system PL, the projection optical system 23A that projects the slit image onto a plurality of measurement points on the surface of the wafer W, and the reflected light from the surface is received to re-image those slit images. An oblique incidence type multi-point autofocus sensor (23A, 23B) constituted by a light receiving optical system 23B that detects the amount of lateral shift of the image and supplies it to the stage control unit 14 is disposed. The stage control unit 14 calculates defocus amounts from the image plane of the projection optical system PL at the plurality of measurement points using information on the lateral shift amounts of the slit images, and these defocus amounts are set to predetermined values during scanning exposure. The Z leveling mechanism in wafer stage WST is driven by the autofocus method so as to be within the control accuracy. The detailed configuration of the oblique incidence type multi-point autofocus sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-253603.

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いて駆動系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エハ側のコントロール回路とを含み、走査露光時にレチクルRとウエハ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)が設けられている。   Further, the stage control unit 14 optimizes the drive system 13 based on the measurement information from the reticle interferometer system 12 and the reticle side control circuit that optimally controls the drive system 11 based on the measurement information from the laser interferometer system 10. When the reticle R and the wafer W are scanned synchronously during scanning exposure, both control circuits cooperatively control the drive systems 11 and 13. Further, the main control system 20 exchanges commands and parameters with each control circuit in the stage control unit 14 and executes optimum exposure processing according to a program designated by the operator. For this purpose, an operation panel unit (not shown) (including an input device and a display device) that provides an interface between the operator and the main control system 20 is provided.

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、放射されるパ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)からの信号に基づいて、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。   Further, when the laser light source 1 is an excimer laser light source, a laser control unit 25 under the control of the main control system 20 is provided, and this control unit 25 is used for a pulse oscillation mode (one pulse) of the laser light source 1. Mode, burst mode, standby mode, etc.) and the discharge high voltage of the laser light source 1 is controlled in order to adjust the average amount of pulsed laser light emitted. The light quantity control unit 27 is variably dimmed so as to obtain an appropriate exposure amount based on a signal from a photoelectric detector 26 (integrator sensor) that receives a part of the illumination light divided by the beam splitter 3. The apparatus 4 is controlled, and intensity (light quantity) information of the pulse illumination light is sent to the laser control unit 25 and the main control system 20.

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を介した像をウエハ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とウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率β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、ウエハステージWSTを介してウエハ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・スキャン方式でウエハ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。   In FIG. 1, irradiation of the reticle R with the illumination light IL is started, and an image of a part of the pattern of the reticle R through the projection optical system PL is projected onto one shot area on the wafer W. The pattern image of the reticle R is transferred to the shot area by the scanning exposure operation in which the reticle stage RST and the wafer stage WST are moved (synchronously scanned) in synchronization with the Y direction using the projection magnification β of the projection optical system PL as the speed ratio. Is done. Thereafter, the irradiation of the illumination light IL is stopped, and the step-and-scan method is performed by repeating the operation of moving the wafer W stepwise in the X and Y directions via the wafer stage WST and the above-described scanning exposure operation. Thus, the pattern image of the reticle R is transferred to all shot areas on the wafer W.

この露光に際しては、予めレチクルRとウエハWとのア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アライメント系(RA系)21と、ウエハW上のマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系22とが設けられている。
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い平板状のベースプレート33が固定されている。
For this exposure, it is necessary to align the reticle R and the wafer W in advance. Therefore, the projection exposure apparatus of FIG. 1 includes a reticle alignment system (RA system) 21 for setting the reticle R at a predetermined position and an off-axis alignment system 22 for detecting marks on the wafer W. Is provided.
Next, an example of an installation state of the projection exposure apparatus of this example in a semiconductor device manufacturing factory will be described. FIG. 2 shows an example of an installation state of the projection exposure apparatus. In FIG. 2, projection exposure is performed via a plurality of (for example, four or more) columns 31 made of H-shaped steel on the floor FL of the manufacturing factory. A thick flat plate pedestal 32 is installed as a base member when the apparatus is installed, and a rectangular thin flat plate base plate 33 for installing a projection exposure apparatus is fixed on the pedestal 32.

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パ(気体ダンパ)と、ボイスコイルモータ等からなる電磁ダンパとを含み、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いてそのエアダンパ内の圧力及び電磁ダンパ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、そのエアダンパによって比較的低周波数域の除振が行われ、その電磁ダンパによって比較的高周波数域の除振が行われる。   A first column 36 is placed on the base plate 33 via three or four support members 34 and an active vibration isolator 35 (anti-vibration device), and projection optics is projected onto the central opening of the first column 36. System PL is held. The anti-vibration table 35 includes an air damper (gas damper) and an electromagnetic damper including a voice coil motor, as will be described later, and includes a set of acceleration sensors 40 and a set of position sensors installed in the first column 36. By controlling the pressure in the air damper and the thrust of the electromagnetic damper based on the detection information (not shown), vibration isolation of the first column 36 (and members supported thereby) is actively performed. ing. In this case, vibration isolation in a relatively low frequency region is performed by the air damper, and vibration isolation in a relatively high frequency region is performed by the electromagnetic damper.

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加えておき、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っ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、そのコイ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、測定対象か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。   As the acceleration sensor 40, a piezoelectric acceleration sensor that detects a voltage generated by a piezoelectric element (piezo element or the like), or a semiconductor type that utilizes a change in the logical threshold voltage of a CMOS converter according to the magnitude of strain, for example. Can be used. As the position sensor (or displacement sensor), for example, an eddy current displacement sensor can be used. In this eddy current displacement sensor, for example, an alternating current is applied to a coil wound around an insulator, and when the coil is brought close to a measuring object made of a conductor, an eddy current is generated in the conductor by an alternating magnetic field generated by the coil. Take advantage of what happens. That is, the magnetic field due to the eddy current is in the opposite direction to the magnetic field due to the current of the coil, and the intensity and phase of the current flowing through the coil changes as these two magnetic fields overlap. Since this change becomes larger as the measurement object is closer to the coil, the position or displacement of the measurement object can be detected in a non-contact manner by detecting a signal corresponding to the current flowing through the coil. As other position sensors, a capacitance-type non-contact displacement sensor that detects the distance in a non-contact manner by utilizing that the capacitance is inversely proportional to the distance between the sensor electrode and the measurement target, An optical sensor or the like that detects the position of the light beam using a PSD (semiconductor position detector) can also be used.

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。   Further, a reticle base 37 is fixed to the upper part of the first column 36, a second column 38 is fixed so as to cover the reticle base 37, and the illumination optical system 9 of FIG. The illumination system subchamber 39 is fixed. In this case, the laser light source 1 of FIG. 1 is installed on the floor FL outside the pedestal 32 of FIG. 2 as an example, and the illumination light IL emitted from the laser light source 1 is illuminated via a beam transmission system (not shown). Guided to the optical system 9. A reticle stage RST that holds the reticle R is placed on the reticle base 37. In FIG. 2, a column structure CL is constituted by a first column 36, a reticle base 37, and a second column 38. The column structure CL is supported on the upper surface (installation surface) of the pedestal 32 via a plurality of active vibration isolation tables 35, the projection optical system PL, the reticle stage RST (first stage), and the illumination The optical system 9 is held.

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組の加速度センサ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[rad/s2 ]とが計測される。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内のエアダンパ及び電磁ダンパは、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。The above-described set of acceleration sensors 40 includes, for example, three Z-axis acceleration sensors that measure acceleration in the Z direction at three locations that are not substantially on the same line in the XY plane, and two X-direction acceleration sensors that are separated in the Y direction. Are comprised of two X-axis acceleration sensors that measure the acceleration in the Y direction, and two Y-axis acceleration sensors that measure the acceleration in the Y direction at two locations separated in the X direction. The acceleration sensor 40 measures the acceleration in the X direction, Y direction, and Z direction of the column structure CL and the rotational acceleration [rad / s 2 ] around the X axis, Y axis, and Z axis. . Similarly, the position of the column structure CL in the X direction, the Y direction, and the Z direction and the rotation angles around the X axis, the Y axis, and the Z axis are measured by the pair of position sensors (not shown). The Based on these measured values, the air dampers and the electromagnetic dampers in the plurality of vibration isolation tables 35 are configured so that the vibration of the column structure CL is kept small, the inclination angle of the column structure CL, and the height in the Z direction. Acts to maintain a constant value.

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を介してウエハベースWBが支持されている。ウエハベースWB上にはウエハWを保持するウエハステージ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)にウエハステージWST(第2ステージ)を支持している。防振台41は、ウエハベース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エハベースWB及びウエハステージWSTの振動を抑制する。   Further, on the region surrounded by the plurality of support members 34 on the base plate 33 on the pedestal 32 and the active vibration isolation table 35, the wafer base WB is interposed via three or four active vibration isolation tables 41. Is supported. On wafer base WB, wafer stage WST holding wafer W is movably mounted. The anti-vibration table 41 includes an air damper and an electromagnetic damper similarly to the anti-vibration table 35, and the anti-vibration table 41 supports the wafer stage WST (second stage) on the upper surface (installation surface) of the pedestal 32. The anti-vibration table 41 actively suppresses vibrations of the wafer base WB and the wafer stage WST based on measurement information from an acceleration sensor and a position sensor (not shown) on the wafer base WB.

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を支持しているとともに、走査露光時のレチクルステージRSTの走査速度はウエハステージWSTの走査速度に対して投影倍率βの逆数倍(例えば4倍)速くなっている。一方、防振台41はウエハベースWBを介してウエハステージWSTのみを支持しているため、コラム構造体CLの方がウエハベースWBよりも振動が発生し易くなっている。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エハベース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。   The anti-vibration tables 35 and 41 of this example and their control systems (described later) correspond to the anti-vibration devices, respectively. The systems including the vibration isolation tables 35 and 41 and their control systems can also be called AVIS (Active Vibration Isolation System), which is an active vibration isolation system. The anti-vibration table 35 supports the reticle stage RST and the projection optical system PL via the column structure CL, and the scanning speed of the reticle stage RST during scanning exposure is higher than the scanning speed of the wafer stage WST. The reciprocal times (for example, 4 times) the projection magnification β is faster. On the other hand, since the anti-vibration table 41 supports only the wafer stage WST via the wafer base WB, the column structure CL is more susceptible to vibration than the wafer base WB. Therefore, the vibration isolation performance of the vibration isolation table 35 can be set higher than the vibration isolation performance of the vibration isolation table 41. In this case, as an example, in the anti-vibration table 41, the air damper may only control the pressure so that the position of the wafer base WB in the Z direction becomes substantially constant, for example.

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の底面にウエハベースWB及びウエハステージWSTを吊り下げるように支持してもよい。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、及びウエハステージWSTが全て支持される。この際に、投影光学系PL及びウエハステージWST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、及びウエハステージ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。   In FIG. 2, for example, wafer base WB and wafer stage WST may be supported so as to be suspended from the bottom surface of first column 36 that holds projection optical system PL. In this case, reticle stage RST, projection optical system PL, and wafer stage WST are all supported by a plurality of vibration isolation tables 35. At this time, the column supporting the projection optical system PL and the wafer stage WST and the column supporting the reticle stage RST are separated, and these are supported via a vibration isolation table similar to the vibration isolation table 35, respectively. Also good. In addition, reticle stage RST, projection optical system PL, and wafer stage WST may be supported independently of each other via a vibration isolation table similar to vibration isolation table 35.

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。   As described above, the active vibration isolation tables 35 and 41 of FIG. 2 can be configured in substantially the same manner. Below, the structure of the vibration isolator 35 and its control system, and its operation will be described as a representative example. Hereinafter, a mechanism for suppressing vibration in the Z direction, which is a direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, will be described. This is a mechanism for suppressing vibration in the X direction and the Y direction, and further the X axis. It can be similarly applied to a mechanism that suppresses vibration in the rotational direction around the Y axis and the Z axis.

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、ペデスタル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、エアダンパ43、及び上板44を介して第1コラム36が載置されている。エアダンパ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、エアダンパ43(気体ダンパ)には、空気の流量を制御できるサーボバルブ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いる空気源45が連結されている。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、エアダンパ43の側面には、エアダンパ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やシリコン基板の変形を利用するセンサ等が使用できる。   3 shows one vibration isolator 35 and its control system in FIG. 2. In FIG. 3, a support member 34 is installed on a base plate 33 on a pedestal 32, and a bottom plate 42 is mounted on the support member 34. The first column 36 is placed via the air damper 43 and the upper plate 44. The air damper 43 is obtained by enclosing air in a flexible hollow bag so that the pressure can be controlled. That is, the air damper 43 (gas damper) accumulates a predetermined amount or more of air at a predetermined pressure or higher via a flexible pipe 46 equipped with a servo valve 47 (drive unit) capable of controlling the air flow rate. A connected air source 45 is connected. As the air source 45, for example, an apparatus that combines an air compressor and an air cylinder filled with air pressurized by the air compressor can be used. Further, a pressure sensor 28 for measuring information on the pressure of the air in the air damper 43 is provided on the side surface of the air damper 43, and a measured value (a signal corresponding to the pressure) of the pressure sensor 28 is a vibration isolator control system 48. Has been supplied to. As the pressure sensor 28, a sensor in which a strain gauge is fixed to a diaphragm, a sensor using deformation of a silicon substrate, or the like can be used.

また、支持部材34と第1コラム36との間に、エアダンパ43と並列に電磁ダンパ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とから構成されている。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。   A voice coil motor 50 as an electromagnetic damper is installed between the support member 34 and the first column 36 in parallel with the air damper 43. The voice coil motor 50 includes a stator 50b fixed to the upper surface of the support member 34 and permanent magnets arranged at a predetermined pitch in the Z direction, and a mover 50a fixed to the bottom surface of the first column 36 and mounted with a coil. It consists of and. Further, the acceleration sensor 40 and the position sensor 49 are fixed to the first column 36. In the example of FIG. 3, the acceleration sensor 40 measures acceleration information in the Z direction of the first column 36, and the position sensor 49 supports the support member 34. The relative position in the Z direction of the first column 36 relative to (or the floor surface), or information on the relative displacement in the Z direction is measured. As an example, the acceleration sensor 40 is a piezoelectric acceleration sensor, and the position sensor 49 is an eddy current displacement sensor. A speed sensor may be used as a sensor for detecting acceleration information. In this case, the speed information detected by the speed sensor may be differentiated once to obtain acceleration information.

図3の加速度センサ40は、エアダンパ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パ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の計測値に基づいて、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。   The acceleration sensor 40 in FIG. 3 represents one sensor for measuring the acceleration of the first column 36 at a position where the air damper 43 and the voice coil motor 50 are installed. The measurement values (signals corresponding to the acceleration and position) of the acceleration sensor 40 and the position sensor 49 are supplied to the anti-vibration table control system 48. The anti-vibration table control system 48 controls the flow rate of the air passing through the servo valve 47 based on the measurement values of the pressure sensor 28, the acceleration sensor 40, and the position sensor 49, thereby The air pressure (internal pressure) in the air damper 43 is controlled so that the position of the air reaches a predetermined target position. In parallel with this, the anti-vibration table control system 48 controls the current flowing through the coil of the mover 50a of the voice coil motor 50 based on the measurement values of the acceleration sensor 40 and the position sensor 49. The thrust in the Z direction by the voice coil motor 50 is controlled so that the position in the Z direction becomes a predetermined target position.

次に、図3の防振台制御系48内でエアダンパ43の内圧を制御するための制御系につき説明する。図4は、図3の防振台35内のエアダンパ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16中でエアダンパ43によって支持される部分の質量をM、エアダンパ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x0 だけ変位した場合の構造物16のZ方向への変位をxとすると、図4の力学モデルの除振率(x/x0 )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=i2πfである。Next, a control system for controlling the internal pressure of the air damper 43 in the vibration isolator control system 48 of FIG. 3 will be described. FIG. 4 is a dynamic model of the air damper 43 in the vibration isolator 35 of FIG. 3. In FIG. 4, the installation surface 15 corresponds to the surface of the pedestal 32 of FIG. This corresponds to the first column 36. More precisely, the structure 16 includes the first column 36, the reticle base 37, the reticle stage RST, the second column 38, the illumination system subchamber 39, the illumination optical system 9, the projection optical system PL, and the like shown in FIG. include. The mass of the portion supported by the air damper 43 in the structure 16 is M, the viscous friction coefficient of the air damper 43 is D, and the spring constant is K. At this time, the mass M is a coefficient of resistance (inertia) according to the acceleration of the structure 16, the viscous friction coefficient D is a coefficient of resistance according to the speed of the structure 16, and the spring constant K is the structure. It can be regarded as a coefficient of resistance according to the position of 16. If the displacement in the Z direction of the structure 16 when the installation surface 15 is displaced by x 0 in the Z direction is x, the vibration isolation rate (x / x 0 ) of the dynamic model in FIG. 4 is as follows: Become. The variable s is a Laplace transform variable. If the frequency is f (Hz), s = i2πf in the steady state.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

この場合、フィードバックによって見かけ上で質量M及び粘性摩擦係数Dを増加させて、ばね定数Kを減少させることで、そのエアダンパ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パ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、M→M+ΔM、D→D+ΔD、K→K−ΔKとすると、除振率(x/x0 )は次のように変化する。In this case, the natural frequency of the system including the air damper 43 and the structure 16 can be reduced by increasing the apparent mass M and the viscous friction coefficient D and reducing the spring constant K by feedback. In this example, by utilizing the fact that the characteristic from the driver for driving the servo valve 47 in FIG. 3 to the internal pressure of the air damper 43 is substantially an integral characteristic, M → M + ΔM, D → D + ΔD, K → K by feedback. Assuming −ΔK, the vibration isolation rate (x / x 0 ) changes as follows.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

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より分かるように、見かけ上で質量M及び粘性摩擦係数Dを増加させて、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{K/M−D2/(2M2)}1/2 /(2π)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。The dotted curve 51A and the solid curve 51B in FIG. 5 show the vibration isolation rates of the equations (1) and (2), respectively. In FIG. 5, the horizontal axis is the frequency f (Hz), and the vertical axis is the vibration isolation rate. (DB). As can be seen from FIG. 5, the natural frequency shifts to a low range by increasing the mass M and the viscous friction coefficient D and decreasing the spring constant K, so that the high frequency range in the hatched area is shown. The vibration isolation rate is improved. Note that the natural frequency of the curve 51A in the equation (1) is more accurately {K / M−D 2 / (2M 2 )} 1/2 / (2π), so that the viscous friction coefficient D increases. However, the natural frequency decreases.

ただし、ばね定数KをΔKだけ小さくすると、図5の曲線51Bより分か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Kをほぼ固定して他の特性を制御するか、又は後述のようにさらにエアダンパ43の内圧のフィードバックを行えばよい。
図6は、エアダンパ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M、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、ブロック化されている防振台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のエアダンパ43からの圧力(推力)が加わると、構造物16には1/Mに比例する加速度αが生じる。そして、加速度αを積分して得られる(1/s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(1/s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。
However, when the spring constant K is decreased by ΔK, the vibration isolation rate in the low frequency region is deteriorated as can be seen from the curve 51B in FIG. In order to improve the vibration isolation ratio in the low frequency range, the spring constant K is substantially fixed and other characteristics are controlled, or the internal pressure of the air damper 43 is further fed back as described later.
FIG. 6 shows the vibration isolator control of FIG. 3 for reducing the natural frequency by controlling the mass M, the viscous friction coefficient D, and the spring constant K apparently by feedback using the integral characteristic of the air damper 43. A first configuration example of the system 48 is shown. In FIG. 6, the anti-vibration table 35 that is blocked represents an equivalent circuit of the dynamic model of FIG. 4. That is, when pressure (thrust) from the air damper 43 in FIG. 3 is applied to the structure 16 in the vibration isolator 35 in FIG. 6, an acceleration α proportional to 1 / M is generated in the structure 16. Then, a resistance force obtained by integrating the acceleration α (multiplied by 1 / s) by a viscous friction coefficient D and a position obtained by further integrating the speed (multiplied by 1 / s) The resistance force multiplied by the spring constant K is fed back to perform vibration isolation. In this case, acceleration information of the structure 16 is measured by the acceleration sensor 40 (second sensor), and position information of the structure 16 is measured by the position sensor 49 (first sensor). The acceleration sensor 40 and the position sensor 49 output an analog signal such as a voltage corresponding to the measurement value as an example.

図6において、不図示の制御部から減算器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x0 に対応する信号(通常は一定値)が入力され、位置センサ49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(x0 −x)に対応する信号をゲインk1の可変増幅器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。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か、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。In FIG. 6, a signal (usually a constant value) corresponding to the target position x 0 in the Z direction of the structure 16 is input from a control unit (not shown) to the subtractor 51 (first feedback unit) and measured by the position sensor 49. The signal corresponding to the position x in the Z direction of the structure 16 is fed back to the subtractor 51, and the subtractor 51 converts the signal corresponding to the difference (x 0 −x) to the variable amplifier 52 (gain k1). Is supplied to the PI compensator 53 via a drive amount control unit). The PI compensator 53 is obtained by weighted averaging a first signal obtained by multiplying an input signal by a predetermined coefficient and a second signal obtained by multiplying a signal obtained by integrating the input signal by a predetermined coefficient. Is input to the adder 54. Further, a signal corresponding to the acceleration measured by the acceleration sensor 40 is passed through the DC cut filter 56 and a signal from which a direct current component is removed is input to the secondary Butterworth filter 57, the pseudo integrator 59, and the pseudo differentiator 61. Yes. The second-order Butterworth filter 57 is a filter that can obtain a uniform gain in a predetermined band obtained by cascading two single-tuned amplifier circuits. The pseudo-integrator 59 passes a low-frequency component from a direct current component as it is and has a high frequency. The pseudo-differentiator 61 is a circuit that differentiates low-frequency components by passing high-frequency noise components as they are. Note that a normal low-pass filter may be used instead of the secondary Butterworth filter 57, or the secondary Butterworth filter 57 may be omitted. It is also possible to use an integrator instead of the pseudo-integrator 59 and use a differentiator instead of the pseudo-differentiator 61.

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kk1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の出力信号は2次バタワースフィルタ62、及びゲインkm1の可変増幅器63を介して加算器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く、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。The output signal of the secondary Butterworth filter 57 is fed back to the adder 54 via a variable amplifier 58 (second feedback unit) having a gain k2, and the output signal of the pseudo integrator 59 is passed through a variable amplifier 60 having a gain kk1. Is fed back to the adder 54, and the output signal of the pseudo-differentiator 61 is fed back to the adder 54 via the secondary Butterworth filter 62 and the variable amplifier 63 having a gain km1 . The pseudo integrator 59 and the variable amplifier 60 correspond to the third feedback unit, the pseudo differentiator 61 and the variable amplifier 63 correspond to the fourth feedback unit, and the variable amplifier includes the adder 54, the acceleration sensor 40, and the DC cut filter 56. The members up to 63 correspond to the characteristic control unit. Also in this case, a normal low-pass filter may be used instead of the secondary Butterworth filter 62, and the secondary Butterworth filter 62 may be omitted. The adder 54 inputs a signal obtained by adding the output signals of the PI compensator 53 and the variable amplifiers 58, 60, 63 to the driver 55. The driver 55 controls the air flow rate in the servo valve 47 of FIG. 3 based on the input signal.

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。   Note that the control system for the voice coil motor 50 shown in FIG. 3 is omitted in the vibration isolator control system 48 shown in FIG. The anti-vibration table control system 48 is composed of an analog circuit. For example, by converting the output signals of the acceleration sensor 40 and the position sensor 49 into digital data, the anti-vibration table control system 48 of FIG. Alternatively, it may be realized on software of a computer. The same applies to the following embodiments. Thus, when processing as digital data, the output data of the driver 55 is converted into an analog signal and supplied to the servo valve 47 of FIG.

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のエアダンパ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、エアダンパ43の粘性摩擦係数Dに応じたフィードバック量(ΔD)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kk1を乗じて得られる信号は、エアダンパ43のばね係数Kに応じたフィードバック量(ΔK)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km1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ク量(ΔM)に対応する。In FIG. 6, the air damper 43 of FIG. 3 having an integral characteristic is actually arranged between the driver 55 and the structure 16. Therefore, a signal obtained by multiplying the output signal (corresponding to the speed by the integration effect) of the acceleration sensor 40 of FIG. 6 by the gain k2 by the variable amplifier 58 is a feedback amount (ΔD) corresponding to the viscous friction coefficient D of the air damper 43. The signal obtained by multiplying the signal (corresponding to the position by the integration effect) obtained by integrating the output signal of the acceleration sensor 40 by the pseudo-integrator 59 and the gain k k1 by the variable amplifier 60 is the spring coefficient K of the air damper 43. feedback amount according to the corresponding to ([Delta] k), (corresponding to acceleration by integration effect) differentiating signal of the output signal of the acceleration sensor 40 in the pseudo differentiator 61 is obtained by multiplying the gain k m1 in variable amplifier 63 to the signal Corresponds to the feedback amount (ΔM) corresponding to the mass M of the structure 16.

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M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+ΔD、K→K−ΔK、M→M+ΔMとするためには、ゲインk2を負の値、ゲインkk1を正の値、ゲインkm1を負の値とすればよい。As a result, in the anti-vibration table control system 48 of this example, the information on the viscous friction coefficient D, the spring constant K, and the mass M is fed back in quadruplicate together with the position information of the structure 16. In this case, since the adder 54 is used, in order to make D → D + ΔD, K → K−ΔK, and M → M + ΔM by feedback, the gain k2 is a negative value, the gain kk1 is a positive value, and the gain k m1 may be a negative value.

図6の防振台制御系48においては、一例としてゲインk1は0.25に、ゲインk2は−3に、ゲインkk1を5に固定した。このときに、ゲインkm1を順次0、−10、−30、−45に設定したときの図6のイナー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]、縦軸はイナータンス(単位の力で付勢した場合の加速度の量、即ち1/質量に対応する量)のゲイン[dB]である。図7より、ゲインkm1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除振率が改善されることが分かる。In vibration isolating control system 48 of FIG. 6, the gain k1 is 0.25 as an example, the gain k2 is -3 to fix the gain k k1 to 5. At this time, the calculation results of the inertance response in FIG. 6 when the gain km1 is sequentially set to 0, −10, −30, and −45 are respectively shown by curves 64A, 64B, 64C, and 64D in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the frequency f [Hz], and the vertical axis represents the gain [dB] of inertance (the amount of acceleration when energized with a unit force, that is, the amount corresponding to 1 / mass). From FIG. 7, it can be seen that as the gain km1 is decreased by a negative value, the natural frequency is decreased and the vibration isolation ratio is improved as a whole.

次に、図3のエアダンパ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、そのエアダンパ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+ΔM)、エアダンパ43の粘性摩擦係数Dを(D+ΔD)、エアダンパ43のばね係数Kを(K−ΔK)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。   Next, since the integration characteristic of the air damper 43 in FIG. 3 becomes small in a low frequency region below a predetermined break frequency fc, it is not actually complete integration. Therefore, in the following second configuration example, the integral characteristic is created by feeding back the pressure in the air damper 43 in the low frequency range. Further, the feedback with the mass M of the structure 16 as (M + ΔM), the viscous friction coefficient D of the air damper 43 as (D + ΔD), the spring coefficient K of the air damper 43 as (K−ΔK), and the position feedback are applied to the preceding stage. As a whole, it is assumed that feedback is given five times as a whole.

図8は、図3の防振台35中のエアダンパ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パ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x0 と位置センサ49で計測される位置xとの差分(x0 −x)に対応する信号をゲインk1の可変増幅器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。FIG. 8 shows a second configuration example in which feedback is performed five times in the vibration isolator control system 48 for the air damper 43 in the vibration isolator 35 of FIG. 3, and the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. In FIG. 8 attached thereto, an air damper 43 is also shown in the block diagram of the vibration isolator 35. In FIG. 8, the subtractor 51 (first feedback unit) outputs a signal corresponding to the difference (x 0 −x) between the target position x 0 of the structure 16 and the position x measured by the position sensor 49 with the gain k1. The signal is input to the adder 54 via the variable amplifier 52 (drive amount control unit). Further, a signal corresponding to the acceleration measured by the acceleration sensor 40 is passed through the DC cut filter 56 and a signal from which a direct current component is removed is input to the secondary Butterworth filter 57, the pseudo integrator 59, and the pseudo differentiator 61. Yes.

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kk2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km2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54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,kk2,km2の符号は、図6の対応するゲインの符号とは異なっている。The output signal of the second-order Butterworth filter 57 is fed back to the adder 54 via a variable amplifier 58 (second feedback unit) having a positive gain k2, and the output signal of the pseudo-integrator 59 is variable with a negative gain kk2 . It is fed back to the adder 54 via the amplifier 60 (the output unit of the third feedback unit), and the output signal of the pseudo-differentiator 61 is the second-order Butterworth filter 62 and the variable amplifier 63 (the fourth feedback unit) having a positive gain km2. Are fed back to the adder. The adder 54 inputs a signal obtained by adding the output signals of the variable amplifiers 52, 58, 60, 63 to the subtractor 65 via the PI compensator 53. Since the is different from the circuit in position 6 of the adder 54 in FIG. 8, the sign of the gain k2, k k2, k m @ 2 of FIG. 8 is different from the sign of the corresponding gain in FIG. 6 .

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パ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53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。   Also, a signal corresponding to the internal pressure of the air damper 43 measured by the pressure sensor 28 in FIG. 3 is sent through the secondary Butterworth filter 67 and the positive gain kg amplifier 68 (fifth feedback unit) in FIG. Has been supplied to. Here, instead of the second-order Butterworth filter 67, a low-pass filter having the cut-off frequency fc as a cutoff frequency may be used. The subtractor 65 inputs a signal obtained by subtracting the output of the amplifier 68 from the output of the PI compensator 53 to the driver 55 via the PI compensator 66. The PI compensator 66 is a circuit that performs proportional and integral control similar to the PI compensator 53. The driver 55 controls the flow rate of air in the servo valve 47 of FIG. 3 based on the input signal.

図8の防振台制御系48においては、一例としてゲインk1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kk2は−3.5に固定した。このときに、ゲインkm1を順次0、10、20、25に設定したときの図8のイナータンス応答の計算結果をそれぞれ図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]、縦軸はイナータンスのゲイン[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かる。In vibration isolating control system 48 of FIG. 8, the gain k1 is 0.05 as an example, the gain k2 is 0.5, the gain kg 30 pressure feedback gain k k2 is fixed to -3.5 . At this time, the calculation results of the inertance response in FIG. 8 when the gain km1 is sequentially set to 0, 10, 20, and 25 are shown in curves 69A, 69B, 69C, and 69D in FIG. 9, respectively. In FIG. 9, the horizontal axis represents the frequency f [Hz], and the vertical axis represents the inertance gain [dB]. From FIG. 9, the natural frequency can be further reduced from about 1.4 Hz to about 1.3 Hz compared to the case of using the circuit of FIG. 6 (FIG. 7) by the fivefold feedback including the pressure feedback. It can be seen that the vibration isolation rate is further improved.

[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のエアダンパ43(気体ダンパ)のみならず、ボイスコイルモータ50(電磁ダンパ)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。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the active vibration isolator 35 of the projection exposure apparatus shown in FIGS. 2 and 3 is used. In this example, a control system that can be used not only when the air damper 43 (gas damper) of FIG. 3 but also when driving the voice coil motor 50 (electromagnetic damper) will be described.

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のダンパ(図3のエアダンパ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に対してアクチュエータ17(図3のエアダンパ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xf 、構造物16のZ方向の位置をxp とする。このとき、構造物16の加速度dxp 2/dt2 が加速度センサ40によって計測され、設置面15に対する構造物16の相対的な位置x(=xp −xf)が位置センサ49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、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。FIG. 10 shows a mechanical model of the vibration isolator 35 of this example. In FIG. 10, a damper having a spring constant K and a viscous friction coefficient D (corresponding to the air damper 43 in FIG. 3) is provided on the installation surface 15. A structure 16 is supported. Further, thrust F is applied to the structure 16 in the Z direction by an actuator 17 (corresponding to the air damper 43 and the voice coil motor 50 in FIG. 3). In this case, the position of the installation surface 15 in the Z direction is x f , and the position of the structure 16 in the Z direction is x p . At this time, the acceleration dx p 2 / dt 2 of the structure 16 is measured by the acceleration sensor 40, and the relative position x (= x p −x f ) of the structure 16 with respect to the installation surface 15 is measured by the position sensor 49. ing. It is assumed that signals such as voltages corresponding to measured values are output from the acceleration sensor 40 and the position sensor 49, respectively.

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x0 になるように推力Fが制御されるが、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く、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x1 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がローパスフィルタ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1/s)、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74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が、構造物16の計測される位置x1 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x1 の情報を生成するための合成センサ76が構成されている。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74が合成部に対応している。Also in this example, the thrust F is controlled so that the position x in the Z direction of the structure 16 becomes a predetermined target value x 0 , but the position of the structure 16 is simply measured by the position sensor 49. Instead of using the value, the position x 1 obtained by processing the measurement value of the acceleration sensor 40 and the measurement value of the position sensor 49 is used. That is, a signal corresponding to the position output from the position sensor 49 is supplied to the adder 74 via the low-pass filter 75, and a signal corresponding to the acceleration output from the acceleration sensor 40 is supplied to the integrator 71 (transfer function is 1 /. s), an integrator 72, and a high-pass filter 73. As the high-pass filter 73, it is desirable to use a secondary high-pass filter in order to increase the positional accuracy. A signal obtained by adding the two signals input in the adder 74 corresponds to the position x 1 at which the structure 16 is measured. In order to generate the information of the position x 1 synthesized from the acceleration and position information of the structure 16 from the acceleration sensor 40, the integrators 71 and 72, the high-pass filter 73, the position sensor 49, the low-pass filter 75, and the adder 74. The synthetic sensor 76 is configured. Further, the integrators 71 and 72, the high-pass filter 73, the low-pass filter 75, and the adder 74 correspond to the synthesis unit.

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。
The composite sensor 76 of this example can be used in place of the position sensor 49 in the vibration isolator control system 48 that performs feedback in a fivefold manner in FIG. 8 in the first embodiment described above, for example. By using the synthetic sensor 76 of this example, the structure 16 can be maintained at the target position with high accuracy in a wide frequency range.
Next, the measurement principle of the composite sensor 76 of this example will be described with reference to the evaluation model of FIG. FIG. 11 is a block diagram showing an evaluation model of the control object and the synthetic sensor. In FIG. 11, the upper control object 35A corresponds to the vibration isolator 35 in FIG. 10, and the lower synthetic sensor 76A in FIG. It corresponds to the composite sensor 76. The input of the target position and the like of the control target 35A is u (t), and the output of the actual position and the like is y (t). X (t) represents the state of the controlled object. On the other hand, ys (t) is the output of the composite sensor 76A, and xs (t) represents the state (state estimated value) of the composite sensor 76A.

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76Aの出力ys(t)は減算器100に供給され、減算器100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76Aの加算器96Aに入力されている。   In the control target 35A of FIG. 11, the input u (t) is input to the adder 96 via the gain B amplifier 95, and the state x (t) is also input to the adder 96 via the gain A amplifier 99. ing. The result of integrating the output of the adder 96 (Ax (t) + Bu (t)) by the integrator 97 is the state x (t), and the state x (t) is multiplied by the gain C by the amplifier 98 and output y ( t) is obtained. The output y (t) and the output ys (t) of the combined sensor 76A are supplied to the subtracter 100, and the difference 101 (= y (t) −ys (t)) obtained by the subtracter 100 is the gain 101. Is input to the adder 96A of the composite sensor 76A.

そして、合成センサ76Aにおいて、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ys(t)として減算器100に入力されている。   In the combined sensor 76A, the input u (t) is supplied to the adder 96A via the gain B amplifier 95A, and the state xs (t) is also supplied to the adder 96A via the gain A amplifier 99A. Yes. A state xs (t) obtained by integrating the sum of the outputs of the amplifiers 95A, 99A, and 101 output from the adder 96A by the integrator 97A is output as an output ys (t) via the gain C amplifier 98A. 100 is entered.

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) …(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。
In general, a linear time-invariant control object 35A is expressed in a state space as follows.
dx (t) / dt = Ax (t) + Bu (t)
y (t) = Cx (t) + Du (t) (3-1)
In the equation (3-1), consider a case where D = 0 without a direct term. On the other hand, when the synthetic sensor 76A is expressed in the state space, it is as follows.

dxs(t)/dt=(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)式から以下が成立する。
e(t)=xs(t)−x(t)
de(t)/dt=(A−LC)e(t) …(3−3)
よって、(3−3)式より行列(A−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。
dxs (t) / dt = (A-LC) xs (t) + Bu (t) + Ly (t)
ys (t) = Cxs (t) (3-2)
Here, when the state estimation error is defined as follows, the following holds from the equations (3-1) and (3-2).
e (t) = xs (t) -x (t)
de (t) / dt = (A-LC) e (t) (3-3)
Therefore, if the eigenvalue of the matrix (A-LC) can be arbitrarily set from the equation (3-3), the error e (t) converges to 0 when the time t is increased. This is possible when (C, A) is observable.

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。   When the composite sensor 76A shown in FIG. 11 is configured using the acceleration sensor 40 and the position sensor 49 shown in FIG. 10, equation (3-1) is considered as follows.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

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のフィードバックゲインをL=[l12T とする。さらに、(3−2)式をラプラス変換すると、以下の結果を得る。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。Here, v (t) is the speed of the structure 16 in FIG. 10, p (t) is the actual position of the structure 16, u (t) is the output of the acceleration sensor 40, and y (t) is the position sensor 49. Output. Further, the feedback gain of FIG. 11 is L = [l 1 l 2 ] T. Further, when the Laplace transform is performed on the expression (3-2), the following result is obtained. Note that the Laplace transforms of xs (t), u (t), and y (t) are Xs (s), U (s), and Y (s), respectively.

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。
Xs (s) = (sI−A + LC) −1 (BU (s) + LY (s)) (3-5)
Substituting a matrix into equation (3-5) and calculating the result is as follows. Note that vs (t) and ps (t) are estimated values of the velocity v (t) and the position p (t) of the structure 16, respectively.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

(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。   The physical meaning of the first term of the expression (3-7) can be understood by modifying it as follows.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

(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つの積分器とから構成されていると考えることができる。(3−8)式の周波数f1 ,f2 はその2つのハイ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)式よりフィードバックゲインl1 ,l2 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項はローパ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。From the expression (3-8), it can be considered that the first term of the expression (3-7) is composed of two high-pass filters (HPF) and two integrators. The frequencies f 1 and f 2 in the expression (3-8) represent the cut-off frequencies of the two high-pass filters. When this is determined, the feedback gains l 1 and l 2 are determined from the expression (3-8). . At this time, the position of the structure 16 is calculated by integrating the signal of the acceleration sensor 40 twice, and the low frequency component is further cut through the position through a secondary high-pass filter. Since the second term of the expression (3-7) is a low pass filter, the high frequency region of the signal from the position sensor 49 is cut. The sum of these two signals is the estimated position value of the structure 16 in FIG. Therefore, it can be understood that the position of the structure 16 can be estimated with high accuracy by the synthetic sensor 76 of FIG.

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。これによって、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。   In this case, it is desirable that the cut-off frequency of the high-pass filter 73 and the cut-off frequency of the low-pass filter 75 in FIG. Thereby, the position of the structure 16 can be measured with high accuracy in a wide frequency range using the synthetic sensor 76. The combined sensor 76 can detect the spatial position of the inertial system of the structure 16 with the acceleration sensor 40 and can measure the relative position between the floor FL and the structure 16 in the low frequency range with the position sensor 49. For this reason, by controlling the internal pressure of the air mount 43 based on the output value of the synthetic sensor 76, the positioning of the structure 16 in the spatial position of the inertial system and the relative relationship between the floor FL and the structure 16 in the low frequency range. Positioning.

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dx/dT、及び位置xをフィードバックすることで実現できる。Further, the vibration isolation rate for the structure 16 in FIG. 10 can be expressed by equation (1) as in FIG. FIG. 12 shows the result of calculating the vibration isolation rate of equation (1). In FIG. 12, the horizontal axis represents frequency f (Hz), and the vertical axis represents gain (dB) and phase (deg). In order to improve the vibration isolation performance of the equation (1), as a first method, each element of the denominator (mass M, viscous friction coefficient D, spring constant K) is changed without changing the numerator characteristics of the equation (1). What is necessary is just to add the thrust F of FIG. This can be realized by feeding back the acceleration dx 2 / dt 2 , the velocity dx / dT, and the position x of the structure 16 in FIG.

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く、分子の各要素(D,K)を小さくするように推力Fを加えてもよい。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のエアダンパ43の剛性)を小さくすることにより、見かけ上のエアダンパ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。
Similarly, as a second method, the thrust F may be applied so as to reduce each element (D, K) of the numerator without changing the characteristics of the denominator of the equation (1). In order to realize this, information on the speed and position of the installation surface 15 in FIG. 10 may be measured and fed back.
As a third method, the apparent resonance frequency of the air damper 43 can be lowered by reducing the denominator and the spring coefficient K in the numerator (the rigidity of the air damper 43 in FIG. 3). It is. Therefore, in FIG. 10, the vibration isolation performance can be improved by applying the thrust F in this way. Hereinafter, a configuration example of a control system using the synthetic sensor 76 for the vibration isolation table 35 in FIG. 10 will be described with reference to FIG. 13.

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及びハイパスフィルタ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x1 に対応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。FIG. 13 shows a control system of the vibration isolation table 35 of FIG. 10. In FIG. 13, the position sensor 49 and the acceleration sensor 40 measure the position and acceleration information of the vibration isolation table 35, respectively. Similarly to FIG. 10, the adder 74 combines the signal obtained from the output of the position sensor 49 through the low-pass filter 75 and the signal obtained from the output of the acceleration sensor 40 through the two integrators 71 and 72 and the high-pass filter 73. By combining the signals, a signal corresponding to the position x 1 of the structure 16 is generated. That is, the composite sensor 76 of FIG. 10 is incorporated in the control system of FIG.

図13において、構造物16の目標位置x0 に対応する信号と、構造物16の合成された位置x1 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、減算器51はそれらの差分(x0 −x1)に対応する信号をPI補償器77(駆動量制御部)に供給する。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93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もできる。In FIG. 13, a signal corresponding to the target position x 0 of the structure 16 and a signal corresponding to the combined position x 1 of the structure 16 are input to the subtractor 51 (feedback unit). Supplies a signal corresponding to the difference (x 0 −x 1 ) to the PI compensator 77 (drive amount control unit). The PI compensator 77 inputs an output obtained by performing proportional control and integral control to the subtractor 78. Note that the PI compensator 77 may include a low-pass filter. The subtractor 78 also receives a signal obtained by passing the output of the acceleration sensor 40 through an integrator 93 formed by connecting an integrator and a high-pass filter in cascade. The subtractor 78 inputs a signal obtained by subtracting the output of the integrator 93 from the output of the PI compensator 77 to the adder / subtractor 80 via the secondary Butterworth filter 79. Note that a PI compensator, an amplifier, or a low-pass filter similar to the PI compensator 77 can be used instead of the second-order Butterworth filter 79 having a substantially flat gain in a predetermined band.

加減算器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Gp1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Gk1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86、ローパスフィルタ87、ハイパスフィルタ88、及びゲインGm1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の出力との和から加算器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。   The adder / subtractor 80 also receives a signal obtained by passing the output of the position sensor 49 through a low-pass filter 83 and an amplifier having a gain Gp1. Further, an output from the acceleration sensor 40 is input to an adder 90 through an integrator 91 including two integrators and a high-pass filter and an amplifier 92 having a gain Gk1, and the output of the acceleration sensor 40 is converted to a notch filter. 86, a low-pass filter 87, a high-pass filter 88, and a signal obtained through the amplifier 89 having the gain Gm 1 are also input to the adder 90. The adder 90 inputs a signal obtained by adding the outputs of the amplifiers 89 and 92 to the adder / subtractor 80. In the adder / subtractor 80, a signal obtained by subtracting the output of the adder 90 from the sum of the output of the amplifier 84 and the output of the secondary Butterworth filter 79 is input to the adder 81.

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82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のアクチュエータ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、エアダンパ43の内圧を制御してもよい。   The anti-vibration table 35 of this example supports the column structure CL that supports the reticle stage RST of the scanning exposure apparatus as shown in FIG. 2, and at the start of movement of the reticle stage RST during scanning exposure and immediately before the stop. In some cases, the column structure CL may vibrate due to a reaction force (counter force) opposite to the acceleration of the reticle stage RST. Therefore, in the control system of FIG. 13, a scan counter 85 that generates a signal corresponding to the predicted reaction force of the reticle stage RST is arranged, and a signal corresponding to the reaction force generated by the scan counter 85 is added. Is supplied to the container 81. The adder 81 inputs a signal obtained by adding the output of the adder / subtractor 80 and the output of the scan counter 85 to the driver 82 having a predetermined gain. The driver 82 drives the actuator 17 (in this case, the voice coil motor 50 in FIG. 3) of the anti-vibration table 35 in FIG. 10 so that the thrust F according to the output of the adder 81 is obtained. In parallel with the driving of the voice coil motor 50, the internal pressure of the air damper 43 may be controlled.

本例において、位置フィードバック用の減算器51において目標位置x0 と比較される信号は、図10の合成センサ76によって得られた構造物16の位置x1 である。従って、広い周波数域に亘って構造物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。In this example, the signal compared with the target position x 0 in the subtractor 51 for position feedback is the position x 1 of the structure 16 obtained by the synthetic sensor 76 of FIG. Therefore, since the actual position of the structure 16 is measured with high accuracy over a wide frequency range, the vibration isolation rate can be improved and the vibration isolation performance is improved. Further, in the control system of FIG. 13, acceleration information (output of the amplifier 89) that is an output of the acceleration sensor 40, position information obtained by integrating the acceleration twice (output of the amplifier 92), and speed obtained by integrating the acceleration. Since the information (output of the integrator 93) is fed back, each element of the denominator (mass M, viscous friction coefficient D, spring constant K) is increased without changing the numerator characteristics of the equation (1). The thrust F of FIG. 10 is controlled. Therefore, the vibration isolation rate is further improved. Further, since the scan counter 85 is provided and the thrust F is controlled by feedforward so as to cancel the influence of the reaction force of the reticle stage RST, the vibration isolation performance during scanning exposure is further improved.

[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〜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のエアダンパ43(気体ダンパ)を理想積分器とみなして、エアダンパ43の内圧を制御する制御系について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the active vibration isolator 35 of the projection exposure apparatus shown in FIGS. 2 and 3 is used. Further, in this example, a control system for controlling the internal pressure of the air damper 43 will be described assuming that the air damper 43 (gas damper) in FIG. 3 is an ideal integrator.

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、エアダンパ43は積分ゲインがAair の積分器(伝達関数がAair /s)として表されている。また、図14の制御対象102は、エアダンパ43の力学モデル(図4の力学モデルに対応する)から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、エアダンパ43の粘性摩擦係数、及びエアダンパ43のばね定数を表している。従って、エアダンパ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x1 は、例えば図3の位置センサ49で計測される位置を表している。なお、その位置x1 は、図10の合成センサ76によって計測される位置でもよい。FIG. 14 shows a block diagram of the first control system of the present example. In FIG. 14, the air damper 43 is represented as an integrator having an integral gain of A air (transfer function is A air / s). 14 has a transfer function obtained from a dynamic model of the air damper 43 (corresponding to the dynamic model of FIG. 4). The coefficients m, c, and k of the transfer function in the controlled object 102 represent the mass of the structure 16 (see FIG. 4), the viscous friction coefficient of the air damper 43, and the spring constant of the air damper 43, respectively. Therefore, the anti-vibration table 103 composed of the air damper 43 and the controlled object 102 corresponds to a portion obtained by removing the voice coil motor 50 from the anti-vibration table 35 of FIG. Further, the position x 1 of the structure 16 that is the output of the control object 102 represents the position measured by the position sensor 49 of FIG. 3, for example. The position x 1 may be a position measured by the composite sensor 76 in FIG.

図14において、構造物の目標位置x0 に対応する信号と、構造物の計測された位置x1 から得られる位置yに対応する信号とが減算器104(フィードバック部)に入力されており、減算器104はそれらの差分(x0 −y)に対応する信号をゲインKP の増幅器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パ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(x0 −y)が0になるようにエアダンパ43の内圧が制御される。In FIG. 14, a signal corresponding to the target position x 0 of the structure and a signal corresponding to the position y obtained from the measured position x 1 of the structure are input to the subtractor 104 (feedback unit). The subtractor 104 supplies a signal corresponding to the difference (x 0 −y) to the amplifier 105 (drive amount control unit) having the gain K P. Then, by controlling the flow rate of air in a servo valve 47 (see FIG. 3) as a drive unit of the air damper 43 by the output of the amplifier 105, the air damper 43 is set so that the position difference (x 0 −y) becomes zero. The internal pressure is controlled.

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の出力を安定化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x1 の信号も入力されており、加算器106で位置x1 の信号と並列補償器107の出力とを加算した位置yの信号が減算器104にフィードバックされている。At this time, the output of the amplifier 105 is fed forward to the adder 106 via the parallel compensator 107. The parallel compensator 107 is a filter of a transfer function G (s) arranged in parallel with the anti-vibration table 103, and the transfer function G (s) is set so as to stabilize the output of the amplifier 105. . The parallel compensator 107 in FIG. 14 can also be referred to as a “parallel feedforward compensator”. The adder 106 also receives the signal at the measured position x 1 of the structure, and the adder 106 adds the signal at the position x 1 and the output from the parallel compensator 107 to the subtracter 104. Has been fed back.

図14の制御系によれば、増幅器105のゲインKP を増加させることによって、目標位置x0 に対する構造物の計測される位置x1 の誤差を小さくすることができ、除振性能が向上する。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KP 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。
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。
According to the control system of FIG. 14, by increasing the gain K P of the amplifier 105, the error of the position x 1 at which the structure is measured with respect to the target position x 0 can be reduced, and the vibration isolation performance is improved. . At this time, since the parallel compensator 107 is provided, even if the gain K P of the amplifier 105 is increased, the output is prevented from becoming unstable.
Next, a control system configured to have a series compensator by equivalently converting the control system of FIG. 14 will be described with reference to FIG.

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x1 は、例えば図3の位置センサ49又は図10の合成センサ76によって計測される。
図15において、構造物の目標位置x0 に対応する信号と、構造物の計測された位置x1 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はそれらの差分(x0 −x1)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KP 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パ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(x0 −x1)が0になるようにエアダンパ43の内圧が制御される。
FIG. 15 is a block diagram of the second control system of this example. In FIG. 15, in which parts corresponding to FIG. 14 are assigned the same reference numerals, the structure 16 of FIG. The position x 1 is measured by, for example, the position sensor 49 in FIG. 3 or the composite sensor 76 in FIG.
In FIG. 15, the signal corresponding to the target position x 0 of the structure and the measured position x 1 of the structure are input to the subtractor 104 (feedback unit), and the subtractor 104 calculates the difference (x A signal corresponding to 0− x 1 ) is input to the subtractor 108. The output of the subtractor 108 is input to an amplifier 105 (drive amount control unit) having a gain K P , and the output of the amplifier 15 is fed back to the subtractor 108 via a parallel compensator 107 having a transfer function G (s). The subtractor 108 inputs a signal obtained by subtracting the output of the parallel compensator 107 from the output of the subtractor 104 to the amplifier 105. Then, by controlling the flow rate of the air in the servo valve 47 (see FIG. 3) as the drive unit of the air damper 43 by the output of the amplifier 105, the air damper so that the position difference (x 0 −x 1 ) becomes zero. The internal pressure of 43 is controlled.

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。   The control system of FIG. 15 is an equivalent conversion of the control system of FIG. In FIG. 15, a circuit including the subtractor 108, the amplifier 105, and the parallel compensator 107 can be regarded as one controller, which is a series compensator 109 for the transfer function C (s). The transfer function C (s) is given by

Figure 2005085671
Figure 2005085671

この(3)式において、係数T0 及びζ0 は分子と分母との相違に応じて定められる。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かった。しかしながら、直列補償器109の付加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。In this equation (3), the coefficients T 0 and ζ 0 are determined according to the difference between the numerator and the denominator. As a result of the inventor calculating the transfer function C (s) in the expression (3) by using a numerical example, the resonance peak of the control target 102 in FIG. 15 is canceled by the numerator polynomial of the transfer function C (s). It was found that the resonance peak as moved to the high frequency band. However, the addition of the series compensator 109 also reduces the DC gain. Therefore, it is assumed that the DC gain of the series compensator 109 is recovered.

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。   In order to show a design example of the series compensator 109, the transfer function C (s) of the expression (3) is summarized as follows.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

ここで、分子多項式のωn は固有角周波数、ζn 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ωd は分子多項式のωn より大きく設計する必要がある。同様に、分母多項式のωd 及びζd を含むs1 項の係数も、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から設定され、分母多項式の各係数は設計者が定めるパラメータとなる。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。Here, ω n of the numerator polynomial is a natural angular frequency, ζ n is a damping coefficient, and these are parameters indicating the characteristics of the controlled object. The denominator polynomial ω d needs to be designed larger than the numerator polynomial ω n . Similarly, the coefficient of the s 1 term including ω d and ζ d of the denominator polynomial needs to be set larger than that of the numerator polynomial. That is, the numerator polynomial is set from the identification of the parameter to be controlled, and each coefficient of the denominator polynomial is a parameter determined by the designer. As described above, the series compensator 109 is designed so that the transfer function of the equation (4) becomes the following equation.

Figure 2005085671
Figure 2005085671

直列補償器109はアナログ回路でもよいが、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い。
さらに、(5)式にs=0を代入すると、次のようになる。
20log 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。
The series compensator 109 may be an analog circuit, but may be realized by digital control using a DSP (digital signal processor), for example.
Further, substituting s = 0 into the equation (5) results in the following.
20log 0.27146 = -11.33 [dB] (6)
Therefore, in order to recover the DC gain to 0 [dB], the following is performed.

1/0.27146=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。これによって、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x1 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、制御対象102をより高精度に目標位置に制御することができる。
1 / 0.27146 = 3.68 (7)
Therefore, in FIG. 15, the transfer function C (s) of the series compensator 109 is set as shown in the equation (5), and an amplifier having a gain of 3.68 is added in series to the input side of the series compensator 109.
FIG. 16 shows experimental results showing the operation of the series compensator 109 of FIG. 15. In FIG. 16, the horizontal axis represents time t [s], and the vertical axis represents the position measured with respect to the controlled object 102 of FIG. 3 is represented by a detection signal (voltage) [V] of the position sensor 49 of FIG. In FIG. 16, a period T1 indicates a period in which oscillation is caused by removing (short-circuiting) the series compensator 109 in FIG. 15, and a period T2 is a period in which oscillation is suppressed by operating the series compensator 109 and the amplifier. Is shown. As a result, it can be seen that the series compensator 109 suppresses oscillation and can stably perform vibration isolation. Further, in the control system of FIG. 15, since the information of the position x 1 of the controlled object 102 as compared with the control system of FIG. 14 is directly fed back to the subtracter 104, the control target 102 more accurately to the target position Can be controlled.

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CL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やウエ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。   In the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the column structure CL is installed via the vibration isolation tables 35 and 41, and then the illumination optical system and projection optical system composed of a plurality of lenses are used as the exposure apparatus body. It can be manufactured by adjusting the built-in optics, attaching a reticle stage or wafer stage consisting of many machine parts to the exposure apparatus body, connecting wiring and piping, and performing general adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.) it can. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

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、シリコン材料からウエ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アライメントを行ってレチクルのパターンをウエ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、パ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。   In addition, when a semiconductor device is manufactured using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the semiconductor device includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the step, a wafer from a silicon material, A step of aligning with the projection exposure apparatus of the above-described embodiment to expose the reticle pattern onto the wafer, a step of forming a circuit pattern such as etching, a device assembly step (dicing process, bonding process, package process) ) And an inspection step.

なお、本発明は、例えば国際公開(WO)第99/49504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〜100nm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。   Note that the present invention can also be applied to a case where vibration isolation is actively performed with an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication (WO) No. 99/49504. Further, the present invention provides vibration isolation with a projection exposure apparatus that uses extreme ultraviolet light (EUV light) having a wavelength of about several nm to 100 nm as an exposure beam, and a proximity type or contact type exposure apparatus that does not use a projection optical system. It can also be applied when performing.

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ィ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)をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithographic process.

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・デベロッパ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。
Furthermore, the present invention can also be applied to the case of performing vibration isolation for equipment other than the exposure apparatus, such as a defect inspection apparatus, a photosensitive material coater / developer, and the like.
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

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、走査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、スループットを向上できる。   When the present invention is applied to an exposure apparatus, the vibration isolation performance of the exposure apparatus with respect to the installation surface can be improved, so that exposure accuracy such as overlay accuracy can be improved. Further, in the case of a scanning exposure apparatus, the scanning speed can be improved while suppressing vibrations, so that the throughput can be improved.

Claims (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パと、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、
前記気体ダンパの積分特性を用いて、前記気体ダンパ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。
In the vibration isolator having a gas damper that is supplied with gas and supports the structure on the installation surface, and a drive unit that controls the pressure of the gas in the gas damper,
A first sensor for measuring positional information of the structure;
A first feedback unit that generates difference information by subtracting position information of the structure measured by the first sensor from information on a target position of the structure;
A drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the first feedback unit;
And a characteristic control unit that feeds back information for controlling the natural frequency of a system including the gas damper and the structure to the drive unit using the integral characteristic of the gas damper. Shaker.
前記特性制御部は、前記気体ダンパの粘性摩擦係数に対応する情報、前記気体ダンパ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。   The characteristic control unit supplies at least one of information corresponding to a viscous friction coefficient of the gas damper, information corresponding to a spring constant of the gas damper, and information corresponding to a mass of the structure to the driving unit. The anti-vibration device according to claim 1, wherein feedback is provided. 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パ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。
The characteristic control unit includes:
A second sensor for measuring acceleration information of the structure;
A second feedback unit that feeds back information corresponding to the viscous friction coefficient of the gas damper obtained by multiplying acceleration information measured by the second sensor to a predetermined coefficient;
A third feedback unit that feeds back information corresponding to a spring constant of the gas damper obtained by multiplying information obtained by substantially integrating acceleration information measured by the second sensor to a predetermined coefficient;
A fourth feedback unit that feeds back information corresponding to the mass of the structure obtained by multiplying information obtained by substantially differentiating acceleration information measured by the second sensor by a predetermined coefficient to the drive unit; The vibration isolator according to claim 1 or 2, characterized in that
前記気体ダンパ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。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising a fifth feedback unit that feeds back information corresponding to a low-frequency component in the pressure fluctuation of the gas in the gas damper to the driving unit. 5. The vibration isolator as described. 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。   5. The vibration isolator according to claim 1, wherein the first sensor includes an acceleration sensor and an integrator that integrates acceleration information measured by the acceleration sensor twice. 6. . 前記設置面と前記構造物との間に前記気体ダンパと並列に、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パを配置したことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の防振装置。   6. The electromagnetic damper according to claim 1, wherein an electromagnetic damper that applies an urging force by an electromagnetic force according to a displacement of the structure is disposed in parallel with the gas damper between the installation surface and the structure. An anti-vibration device according to claim 1. 設置面上に構造物を支持するダンパと、前記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、
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。
In a vibration isolator having a damper that supports a structure on an installation surface, and a drive unit that controls a biasing force of the damper,
A first sensor for measuring positional information of the structure;
A second sensor for measuring acceleration information of the structure;
The position of the structure is obtained by adding a low frequency component of position information measured by the first sensor and a high frequency component of position information obtained by integrating acceleration information measured by the second sensor twice. A synthesizing unit for obtaining information;
A feedback unit that generates difference information by subtracting position information of the structure obtained by the combining unit from information on a target position of the structure;
And a drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the feedback unit.
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。   The anti-vibration device according to claim 7, wherein a cutoff frequency for obtaining a low frequency component of the position information is substantially equal to a cutoff frequency for obtaining a high frequency component of the position information. . 前記ダンパは、内部に気体が供給される気体ダンパ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。   The vibration isolator according to claim 7 or 8, wherein the damper is a gas damper in which a gas is supplied. 前記気体ダンパの積分特性を用いて、前記気体ダンパ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、前記気体ダンパの粘性摩擦係数、前記気体ダンパのばね定数、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。   The viscous friction coefficient of the gas damper, the spring constant of the gas damper, and the structure so as to control the natural frequency of the system including the gas damper and the structure using the integral characteristic of the gas damper The vibration isolator according to claim 9, further comprising a characteristic control unit that feeds back information corresponding to the mass of the drive unit to the drive unit. 前記ダンパは、電磁力で付勢力を発生する電磁ダンパ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。   The vibration isolator according to claim 7 or 8, wherein the damper is an electromagnetic damper that generates an urging force by an electromagnetic force. 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パと、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ワードする補償部とを有することを特徴とする防振装置。
In the vibration isolator having a gas damper that is supplied with gas and supports the structure on the installation surface, and a drive unit that controls the pressure of the gas in the gas damper,
A first sensor for measuring positional information of the structure;
A feedback unit that generates difference information by subtracting position information of the structure measured by the first sensor from information on a target position of the structure;
A drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the feedback unit;
And a compensation unit that feeds forward the difference information of the feedback unit to position information of the structure.
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パと、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。
In the vibration isolator having a gas damper that is supplied with gas and supports the structure on the installation surface, and a drive unit that controls the pressure of the gas in the gas damper,
A first sensor for measuring positional information of the structure;
A feedback unit that generates difference information by subtracting position information of the structure measured by the first sensor from information on a target position of the structure;
A drive amount control unit that generates drive information of the drive unit based on the difference information of the feedback unit;
And a compensation unit that feeds back drive information of the drive amount control unit to the difference information.
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。   The transfer function of a series compensation unit including the drive amount control unit and the compensation unit is characterized in that the denominator and the numerator are each expressed by a quadratic function with respect to a variable s used in Laplace transform. Anti-vibration device. 前記駆動量制御部と前記補償部とを含む直列補償部は、前記補償部がない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。   15. The series compensation unit including the drive amount control unit and the compensation unit moves a resonance peak when there is no compensation unit to the high frequency side, according to any one of claims 12 to 14. Anti-vibration device. 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。
In an exposure apparatus that illuminates a first object held on a first stage with an exposure beam and exposes the second object held on the second stage via the first object with the exposure beam,
An exposure apparatus, wherein at least one of the first stage and the second stage is supported via the vibration isolator according to any one of claims 1 to 15.
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。
A projection optical system for projecting an image of the pattern of the first object onto the second object;
A column structure that holds the projection optical system and the first stage;
The exposure apparatus according to claim 16, wherein the column structure is supported via the vibration isolator according to claim 1.
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。   18. The exposure apparatus according to claim 17, wherein three or more of the anti-vibration devices are used to support the second stage or the column structure. 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パ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いて、前記気体ダンパの積分特性を用いて、前記気体ダンパ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、前記気体ダンパ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。
In the vibration isolation method for controlling the pressure of the gas in the gas damper that supports the structure on the installation surface with the gas supplied inside,
Measuring the position information of the structure;
Subtracting the position information of the structure measured in the step from the information on the target position of the structure to generate difference information;
Based on the difference information generated in the step, using the integral characteristic of the gas damper, feedback information for controlling the natural frequency of the system including the gas damper and the structure, And a step of controlling the pressure of the gas in the gas damper.
設置面上に構造物を支持する前記ダンパ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パを駆動する工程とを有することを特徴とする防振方法。
In the vibration isolating method for controlling the biasing force of the damper that supports the structure on the installation surface,
Measuring the position information and acceleration information of the structure;
Adding the low frequency component of the position information measured in the step and the high frequency component of the position information obtained by integrating the acceleration information measured in the step twice to obtain the position information of the structure When,
Subtracting the position information of the structure obtained by the addition from the information of the target position of the structure to generate difference information;
And a step of driving the damper based on the difference information generated in the step.
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パ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ワードして、前記気体ダンパ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。
In the vibration isolation method for controlling the pressure of the gas in the gas damper that supports the structure on the installation surface with the gas supplied inside,
Measuring the position information of the structure;
Subtracting the position information of the structure measured in the step from the information on the target position of the structure to generate difference information;
A step of feeding forward the difference information generated in the step to the position information of the structure and controlling a pressure of the gas in the gas damper.
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