JP2009002509A - Vibration isolator - Google Patents
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Abstract
【課題】気体ダンパを用いる際に、気体ダンパ用の気体供給源の圧力変動又は流量変動が大きい場合の除振性能を向上する。
【解決手段】空気取り入れ部45と、構造物を支持するエアダンパ43とを有する防振装置において、空気取り入れ部45から供給される空気の流量を制御してエアダンパ43に供給するサーボバルブ47と、その構造物の位置情報に基づいてサーボバルブ47を介してエアダンパ43の内圧を制御する制御部76と、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力変動によるその構造物の位置変動を抑制するように、その構造物に推力を与えるフィードフォワード部65とを備えた。
【選択図】図5When a gas damper is used, vibration isolation performance is improved when the pressure fluctuation or flow rate fluctuation of a gas supply source for the gas damper is large.
In a vibration isolator having an air intake portion and an air damper that supports a structure, a servo valve that controls the flow rate of air supplied from the air intake portion and supplies the air damper to the air damper is provided. A control unit 76 that controls the internal pressure of the air damper 43 via the servo valve 47 based on the position information of the structure and a position variation of the structure due to a pressure variation of the air supplied from the air intake unit 45 are suppressed. In addition, a feedforward unit 65 that applies thrust to the structure is provided.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、構造物を支持する際に気体ダンパを用いて振動を抑制する防振技術に関し、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好適なものである。 The present invention relates to an anti-vibration technique for suppressing vibration using a gas damper 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.
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、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、ステッパー等の一括露光型(静止露光型)の投影露光装置又は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などの露光装置が使用されている。 For example, in a lithography process which is one of the manufacturing processes of a semiconductor device, a pattern formed on a reticle (or a photomask) is transferred and exposed on a wafer (or a glass plate) coated with a photoresist. An exposure apparatus such as a batch exposure type (stationary exposure type) projection exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a scanning stepper is used.
露光装置においては、従来より、振動の影響を排除して、レチクルステージ及びウエハステージの位置決め精度及び重ね合わせ精度等の露光精度を向上するために、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。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開ループで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等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、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)。
従来のエアダンパを備えた能動型の防振装置においても、開ループ方式のエアダンパと同様に、エアダンパに供給される気体としては、例えば工場の用力配管から供給される圧縮空気が使用されていた。しかしながら、工場の用力配管から供給される圧縮空気は圧力変動が大きく、その圧力変動に起因して防振台を介して支持されている露光装置の位置変動が生じるという問題があった。 Also in an active vibration isolator having a conventional air damper, similarly to an open loop air damper, for example, compressed air supplied from a utility pipe in a factory is used as the gas supplied to the air damper. However, the compressed air supplied from the utility pipe of the factory has a large pressure fluctuation, and there has been a problem that the position fluctuation of the exposure apparatus supported via the vibration isolator arises due to the pressure fluctuation.
また、用力配管から供給される圧縮空気の流量等が変動する場合にも、その流量等の変動に起因して防振台を介して支持されている露光装置の位置変動が生じる恐れがある。
本発明は斯かる点に鑑み、エアダンパ等の気体ダンパを用いる際に、気体ダンパ用の気体供給源の圧力又は流量等の変動が大きい場合の除振性能を向上できる能動型の防振技術を提供することを目的とする。
In addition, even when the flow rate of compressed air supplied from the utility piping varies, there is a possibility that the position of the exposure apparatus supported via the anti-vibration table may vary due to the variation of the flow rate.
In view of such a point, the present invention provides an active vibration isolation technique that can improve vibration isolation performance when there is a large variation in pressure or flow rate of a gas supply source for a gas damper when using a gas damper such as an air damper. The purpose is to provide.
本発明による防振装置は、気体を供給する気体供給源と、内部にその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を有する防振装置において、その気体供給源から供給される気体の流量を制御してその気体ダンパに供給する流量制御部と、その構造物の位置情報を計測する位置情報センサと、その気体供給源から供給される気体の状態を計測する気体状態センサと、その位置情報センサで計測される位置情報に基づいてその流量制御部を介してその気体ダンパ内の気体の圧力を制御する第1制御部と、その気体状態センサで計測される気体の状態に基づいて、その気体供給源から供給される気体の状態変動によるその構造物の位置変動を抑制するように、その設置面に対してその構造物に推力を与える第2制御部とを備えたものである。 The vibration isolator according to the present invention is supplied from the gas supply source in the vibration isolator having a gas supply source for supplying gas and a gas damper for supplying the gas and supporting the structure on the installation surface. Control unit for controlling the flow rate of gas to be supplied to the gas damper, a position information sensor for measuring position information of the structure, and a gas state for measuring the state of gas supplied from the gas supply source A sensor, a first control unit that controls the pressure of the gas in the gas damper via the flow rate control unit based on the position information measured by the position information sensor, and the gas measured by the gas state sensor A second control unit that applies thrust to the structure with respect to the installation surface so as to suppress the position fluctuation of the structure due to the state fluctuation of the gas supplied from the gas supply source based on the state. Tama It is.
本発明によれば、気体ダンパを用いて能動型の防振を行う際に、気体供給源の圧力変動又は流量変動等の気体の状態変動に起因する位置変動を抑制するように、その第2制御部によってその構造物に推力を与えることができる。従って、気体供給源の圧力又は流量等の変動が大きい場合の除振性能を向上できる。 According to the present invention, when active vibration isolation is performed using a gas damper, the second is applied so as to suppress position fluctuations caused by gas state fluctuations such as pressure fluctuations or flow fluctuations of the gas supply source. Thrust can be given to the structure by the control unit. Therefore, the vibration isolation performance when the fluctuation of the pressure or flow rate of the gas supply source is large can be improved.
[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7を参照して説明する。本例は、スキャニングステッパー(スキャナー)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、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、KrFエキシマレーザ光源(波長248nm)、F2 レーザ光源(波長157nm)などの紫外パルスレーザ光源、YAGレーザの高調波発生光源、固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波発生装置、又は水銀ランプ(i線等)なども使用できる。
[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 (scanner).
FIG. 1 is a block diagram showing functional units constituting the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, a chamber for housing the projection exposure apparatus is omitted. In FIG. 1, a
レーザ光源1からの露光用の照明光(露光光)ILは、レンズ系とオプティカル・インテグレータ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を介してレチクルR(マスク)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 from the
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(例えば1/4)の投影光学系PLを介して基板(感光性基板)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の視野直径は27〜30mm程度である。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 region formed on the reticle R, an image of a portion irradiated with illumination light is formed on a substrate (photosensitive) via a projection optical system PL having a bilateral telecentricity and a projection magnification β of a reduction magnification (for example, ¼). An image is projected onto the wafer W coated with a photoresist as a substrate. As an example, the field diameter of the projection optical system PL is about 27 to 30 mm. 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, the reticle R arranged on the object plane side of the projection optical system PL is held on a reticle stage RST 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. . 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
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。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からの制御情報に基づいて、駆動系13の動作を制御する。
On the other hand, wafer W disposed on the image plane side of projection optical system PL is held on wafer stage WST via a wafer holder (not shown), and wafer stage WST can move at a constant speed in at least the Y direction during scanning exposure. , It is mounted on a wafer base (not shown) via an air bearing so that it can be moved 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
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する受光光学系23Bとから構成され、それら複数の計測点におけるデフォーカス量を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ23(投射光学系23A、受光光学系23B)が配置されている。ステージ制御ユニット14は、オートフォーカスセンサ23の計測情報に基づいて、走査露光時にウエハWのデフォーカス量及び傾斜角のずれ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。
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. A projection optical system 23A that projects a slit image onto a plurality of measurement points on the surface of the wafer W and a light receiving
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。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
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す。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-
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 the installation state of the projection exposure apparatus. In FIG. 2, a thick
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(防振装置の機構部)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空気の圧力(内圧)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
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
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
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
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
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を構成している。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) each constitute an anti-vibration device. 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.
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
図3は、図2中の1箇所の防振台35及びその制御系を示す。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。気体ダンパとしてのエアダンパ43は、可撓性を有する中空の袋内に気体としての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、例えば工場の共通の圧縮空気源としてのコンプレッサ(不図示)に連結された用力配管(不図示)の端部である空気取り入れ部45に、配管46Aを介してレギュレータ61が接続され、レギュレータ61に空気の流量を制御できるサーボバルブ47が装着された可撓性を有する配管46Bを介してエアダンパ43が連結されている。また、配管46Aには内部の圧力(供給圧力SP)の情報を計測する圧力センサ62及び内部を通過する空気の流量の情報を計測する流量センサ63が装着されている。圧力センサ62及び流量センサ63の計測値が防振台制御系48に供給されている。ただし、本例では、流量センサ63の計測値は流量のモニタのみに使用されている。
FIG. 3 shows one
本例の空気取り入れ部45から配管46Aに供給される空気圧である供給圧力SPは、図6に示すように平均値が700kPa(ほぼ7気圧)程度で、かつ数10秒の周期で300kPa程度の幅で大きく鋸歯状に変動するとともに、工場内での他の使用状況等に起因してパルス状の圧力変動(図7参照)も重畳される。なお、図6の横軸は時間(s)、縦軸の供給圧力SPは圧力の平均値からの偏差(圧力センサの計測値)を電圧(V)で表したものである。これに対して、図3のレギュレータ61は、供給される気体の圧力変動(元圧変動)を平滑化して出力する機能を有し、レギュレータ61から配管46B内に供給される空気圧である平滑化圧力RPは、図6に示すように、ほぼ320kPa(ほぼ3気圧)近傍で、供給圧力SPに比べるとかなり安定化されている。図6の縦軸の平滑化圧力RPは、圧力を電圧(V)で表したものである。ただし、供給圧力SPに折れ線状又はパルス状の圧力変動が生じた場合には、その影響はレギュレータ61では除去しきれないため、平滑化圧力RPにも或る程度の変動が現れる。
The supply pressure SP, which is the air pressure supplied from the
図3に戻り、エアダンパ43の側面には、エアダンパ43の内圧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の計測値が防振台制御系48に供給されている。圧力センサ28,62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。
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。
Returning to FIG. 3, a
A
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、位置センサ49、圧力センサ28,62、及び加速度センサ40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の内圧を制御する。位置センサ49、圧力センサ28,62、及び加速度センサ40のサンプリングレートは、エアダンパ43の内圧の応答周波数の上限(本例では数10Hz程度)の数倍以上に設定されている。
The
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。
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の力学モデルである。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の粘性比例係数を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、粘性比例係数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のZ方向の位置をx0 として、構造物16のZ方向の位置をxとすると、本例では一例として設置面15に対する構造物16の相対位置(x−x0 )が所定の目標位置xp となるように、図3の防振台35が制御される。また、その相対位置(x−x0 )は、図3の位置センサ49によって構造物16(第1コラム36)の位置情報として計測されている。
In parallel with this, the anti-vibration
Next, a control system for controlling the internal pressure of the
図5は、図3のエアダンパ43の内圧を制御するための防振台制御系48の構成を示す。図5において、防振台35は図4の力学モデルの等価回路としてブロック図で表され、エアダンパ43の内圧を決定する仮想的な流量/圧力変換部43aもその機能を表すようにブロック図で表されている。また、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。なお、防振台制御系48は基本的にコンピュータのソフトウェア、デジタル回路、又はアナログ回路のいずれでも構成できる。
FIG. 5 shows a configuration of a vibration
図5において、防振台35中のエアダンパ43の内圧は、流量ゲインがGq(m3/(s・V))のサーボバルブ47によって制御される流量に応じて、流量/圧力変換部43aによって設定される。サーボバルブ47への入力信号w(V)は、基本的に増幅器52、加速度PI補償器54、及び圧力PI補償器56を含む制御部76によって生成されている。また、その制御部76は、さらに位置センサ49の検出結果をフィードバックする位置フィードバック部、加速度センサ40の検出結果をフィードバックする加速度フィードバック部、及び圧力センサ28の検出結果をフィードバックする圧力フィードバック部を備えている。
In FIG. 5, the internal pressure of the
この場合、位置センサ49の入力側のブロックB12は、構造物16のZ方向の位置xから設置面のZ方向の位置x0 を減算して相対位置(x−x0 )(=Δxとする)を求める仮想的な演算を示している。位置センサ49が渦電流変位センサである場合には、位置センサ49で計測された相対位置Δxに対応する信号は、ゲインkpos(V/m)の増幅器58を介して電圧の信号vsとして減算器51にフィードバックされている。増幅器58及び減算器51から位置フィードバック部が構成されている。
In this case, the block B12 the input side of the
そして、不図示の目標位置設定部から減算器51に構造物16のZ方向の目標位置xp に対応する信号vpos(通常は一定の電圧(V))が入力され、減算器51はそれらの差分の信号(vpos−vs)に対応する信号をゲインks の増幅器52を介して信号a1(構造物16の加速度の目標値)として減算器53に供給する。
また、加速度センサ40で計測される構造物16の加速度に対応する信号が、ゲインkacc (V/(m/s2))の増幅器59を介して信号a2として減算器53にフィードバックされている。増幅器59及び減算器53から加速度フィードバック部が構成されている。
A signal v pos (usually a constant voltage (V)) corresponding to the target position x p in the Z direction of the
A signal corresponding to the acceleration of the
そして、減算器53は2つの信号の差分(a1−a2)を、構造物16の加速度の制御誤差に対応する信号a3として加速度PI補償器54に供給する。加速度PI補償器54は、入力された信号a3に、ゲインkar及び時定数Ta(s)を用いる伝達関数kar(1+sTa)/(sTa)を乗じて得られる信号b1を減算器55に入力する。
また、エアダンパ43の内圧p(Pa)の情報が圧力センサ28で計測されており、その計測信号がゲインkg (V/Pa)の増幅器60を介して、信号b2として減算器55にフィードバックされている。増幅器60及び減算器55から圧力フィードバック部が構成されている。減算器55は2つの信号の差分(b1−b2)を、エアダンパ43の内圧の制御誤差に対応する信号b3として圧力PI補償器56に供給する。圧力PI補償器56は、入力された信号b3に、ゲインkpr及び時定数Tp(s)を用いる伝達関数kpr(1+sTp)/(sTp)を乗じて得られる信号w’を加算器57に入力する。
Then, the
Also, the information of the internal pressure p (Pa) of the
外乱を無視した状態では、加算器57は、信号w’を流量を制御するための信号wとして流量ゲインGq((m3/s)/V)のサーボバルブ47に供給する。この結果、サーボバルブ47からエアダンパ43に供給される空気の流量はw・Gq に設定される。サーボバルブ47が電圧で制御されるものとすると、信号w’,wは電圧として生成される。
さらに、図5において、エアダンパ43(流量/圧力変換部43a)の圧縮率をβ0(1/Pa)、容量をV0(m3)、流量コンダクタンスをc((m3/s)/Pa)とすると、圧力PI補償器56の時定数TpはTp=β0V0/cとなるように設定され、加速度PI補償器54の時定数Taは例えばTa=Tp/(Gqkprkg)と設定される。この結果、防振台35中のエアダンパ43の内圧pは目標値(加速度PI補償器54から出力される信号b1に対応する値)に制御される。これによって、構造物16の加速度が目標値(増幅器52から出力される信号a1に対応する値)に制御され、最終的に構造物16の相対位置Δxに対応する信号vsが目標位置xp に対応する信号vposになるように制御される。
In a state where the disturbance is ignored, the
Further, in FIG. 5, the compression rate of the air damper 43 (flow rate /
なお、図5の構成は、構造物16の相対位置Δxを目標位置に設定するために位置フィードバック部、加速度フィードバック部、及び圧力フィードバック部を設けているが、例えばエアダンパ43の内圧を所定の目標値に制御するだけでよい場合には、位置フィードバック部及び加速度フィードバック部を省くことも可能である。
また、図5において、サーボバルブ47及び防振台35の機構によって、流量フィードバック部75が仮想的に形成されている。この流量フィードバック部75は、仮想的に構造物16の加速度を積分して得られる速度から、設置面の位置をブロックB13で微分して得られる速度を減算するブロックB14と、ブロックB14の出力にエアダンパ43の有効受圧面積A0 を乗じるブロックB15と、流量/圧力変換部43a内の仮想的な加減算部とから構成されている。即ち、ブロックB15の出力は、エアダンパ43の体積の増加速度に対応するため、サーボバルブ47の流量からそのエアダンパ43の体積の増加速度を差し引いて得られる流量に基づいて、エアダンパ43の圧力が決定される。
5 includes a position feedback unit, an acceleration feedback unit, and a pressure feedback unit in order to set the relative position Δx of the
In FIG. 5, the flow
さらに本例では、図3において、空気取り入れ部45から供給される空気圧の変動(元圧変動)によるエアダンパ43内の圧力変動の影響を補償するための回路が設けられている。そのために、図5において、圧力センサ62で計測される空気取り入れ部45からの供給圧力SPの変動dpr(Pa)が、伝達関数Gd(s)の仮想的な外乱部64を介して流量変動dfl(m3/s)としてサーボバルブ47の出力に加算されるものとする。
Further, in this example, in FIG. 3, a circuit for compensating for the influence of the pressure fluctuation in the
そして、その流量変動dflの影響が相対位置(x−x0)に、即ち位置センサ49の出力vsに影響しないように、その空気圧の変動dprに対してそれぞれ次の式(1)〜(4)で表される伝達関数Gff1(s),Gff2(s),Gff3(s)及びGff4(s)を持つフィードフォワード補償器(以下、FF補償器という)66,67,68及び69よりなるフィードフォワード部65を設ける。
Then, the following expressions (1) to (1) are applied to the air pressure fluctuation d pr so that the influence of the flow rate fluctuation d fl does not affect the relative position (x−x 0 ), that is, the output vs of the
この場合、FF補償器66,67,68及び69の出力(以下、FF信号ともいう)は、それぞれ減算器51(目標位置vpos)、減算器53(加速度PI補償器54の前段)、減算器55(圧力PI補償器56の前段)、及び加算器57(圧力PI補償器56の後段)に加算信号として供給される。なお、実際には、4つのFF補償器66〜69のうちの1つのみが設けられる。つまり、FF信号の加算点から外乱入力点直前までの直達の伝達関数の逆関数と、外乱の伝達関数Gd(s)とを掛けたものをFF補償器66〜69の伝達関数とすればよい。
In this case, the outputs of the
ここで、圧力の微分が流量という関係と、FF補償器として実装するにはプロパでなければならないという条件とから、時定数T(s)及び圧力変動が流量変動となる係数k(m3/(Pa・s))を用いて、外乱の伝達関数Gd(s)を次のようにおく。
Gd(s)=k・Ts/(1+Ts) (5)
そして、一例としてフィードフォワード部65中でFF補償器67を用いるものとして、式(5)を用いて式(2)の伝達関数Gff2(s)を書き直すと次式となる。
Here, the time constant T (s) and the coefficient k (m 3 / (Pa · s)), the transfer function G d (s) of the disturbance is set as follows.
G d (s) = k · Ts / (1 + Ts) (5)
As an example, assuming that the
この式において、時定数Ta及びTpにはフィードバック系の値をそのまま代入する。調整パラメータは時定数TとFFゲインkffの2個となる。後者は式(2)と式(5)より、kff=k/(Gqkprkar)であるが、個々のパラメータを同定する必要はなく、一括のゲインkffとおいて、時定数TもFF制御の効果を観察して実験的に定めればよい。 In this equation, the values of the feedback system are substituted as they are for the time constants T a and T p . There are two adjustment parameters, a time constant T and an FF gain kff . The latter equation (2) from equation (5), is a k ff = k / (G q k pr k ar), there is no need to identify the individual parameters, at a gain k ff batch, the time constant T may be determined experimentally by observing the effect of FF control.
図5の空気取り入れ部45としてレシプロ型コンプレッサを用い、かつ式(6)の伝達関数Gff2(s)を持つFF補償器67を実装した場合、及びFF補償器66〜69をまったく実装しない場合であって、周期的な元圧変動に加えて、過渡的な圧力外乱が入った場合の実験結果を図7に示す。
図7において、横軸は時間t(s)、縦軸の供給圧力SPは平均値からの偏差の圧力を電圧(V)で表したものであり、縦軸の相対位置Δx(=x−x0 )は位置を電圧(V)で表したものである。また、曲線E1〜E4は、FF補償器66〜69をまったく実装しない場合を示し、曲線F1〜F4は、式(6)の伝達関数Gff2(s)を持つFF補償器67を実装した場合を示している。
When a reciprocating compressor is used as the
In FIG. 7, the horizontal axis represents time t (s), the vertical supply pressure SP represents the pressure deviating from the average value in voltage (V), and the vertical axis relative position Δx (= xx). 0 ) represents the position in terms of voltage (V). Curves E1 to E4 show a case where the
図7において、曲線E1及びF1で示される供給圧力SPは、それぞれ領域E1a及びF1aで折れ線状の圧力変化があり、領域E1b及びF1bでパルス状の圧力変動がある。これに対応して、FF補償器66〜69が実装されていない曲線E2で示される相対位置Δxは、領域E2a及びE2bで位置変動が生じている。しかしながら、FF補償器67を実装した曲線F2で示される相対位置Δxは、領域F2a及びF2bの位置変動は小さくなっている。
In FIG. 7, the supply pressure SP indicated by the curves E1 and F1 has a polygonal pressure change in the regions E1a and F1a, respectively, and has a pulsed pressure change in the regions E1b and F1b. Corresponding to this, the relative position Δx indicated by the curve E2 in which the
さらに、曲線E3及びF3で示される供給圧力SPは、それぞれ領域E3b及びF3bでランダムな圧力低下が生じている。これに対応して、FF補償器66〜69が実装されていない曲線E4で示される相対位置Δxは、領域E4bで位置変動が生じている。しかしながら、FF補償器67を実装した曲線F4で示される相対位置Δxは、領域F4bの位置変動は小さくなっている。
Further, the supply pressure SP indicated by the curves E3 and F3 has a random pressure drop in the regions E3b and F3b, respectively. Correspondingly, the relative position Δx indicated by the curve E4 in which the
本実施形態の防振装置の作用効果は以下の通りである。
(1)図3及び図5に示すように、空気を供給する空気取り入れ部45と、内部にその空気が供給されてベースプレート33上に第1コラム36を支持するエアダンパ43とを有する防振台35及び防振台制御系48を含む防振装置において、空気取り入れ部45から供給される空気の流量を制御してエアダンパ43に供給するサーボバルブ47と、第1コラム36の位置情報を計測する位置センサ49と、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力の情報(空気の状態)を計測する圧力センサ62と、位置センサ49で計測される位置情報に基づいてサーボバルブ47を介してエアダンパ43内の空気の圧力を制御する制御部76(第1制御部)と、圧力センサ62で計測される圧力情報に基づいて、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力変動による第1コラム36の位置変動を抑制するようにベースプレート33に対して第1コラム36に推力を与えるフィードフォワード部65(第2制御部)とを備えている。
The effect of the vibration isolator of this embodiment is as follows.
(1) As shown in FIGS. 3 and 5, a vibration isolator having an
従って、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力変動が生じると、それに起因する位置変動を抑制するように推力が付与される。この結果、エアダンパ43を用いる能動型の防振台35において、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力変動が大きい場合の除振性能を向上できる。
(2)また、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力を平滑化するレギュレータ61を備え、サーボバルブ47はレギュレータ61から供給される空気の流量を制御してエアダンパ43に供給している。従って、空気取り入れ部45から供給される空気の圧力が比較的長い周期で大きく変動しても、エアダンパ43内の空気の圧力を容易に目標とする範囲内に維持できる。
Therefore, when a pressure fluctuation of the air supplied from the
(2) Further, a
(3)また、フィードフォワード部65は、空気取り入れ部45からの供給圧力SPの変動dprによるサーボバルブ47の流量変動dflを相殺するようにサーボバルブ47内の空気の流量を制御している。従って、供給圧力SPの変動dprによる流量変動dflを高精度に補償でき、第1コラム36の位置の安定性が向上する。
(4)また、エアダンパ43内の空気の圧力情報を計測する圧力センサ28を備え、制御部76は、圧力センサ28及び位置センサ49で計測される情報に基づいてサーボバルブ47を介してエアダンパ43内の空気の圧力を制御している。従って、エアダンパ43内の空気の圧力の制御精度が向上する。
(3) The
(4) Moreover, the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態につき図8及び図9を参照して説明する。本実施形態でも図3の防振台35を使用して、図5の防振台制御系48とほぼ同じ制御系を用いるが、図5の気体センサ62の計測値をフィードフォワードする代わりに、流量センサ63の計測値をフィードフォワードして、空気取り入れ部45の空気の流量変動(元流量変動)に起因する相対変位Δxを抑制する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the vibration control table 35 of FIG. 3 is used and the control system substantially the same as the vibration control
図8は、図5に対応する部分に同一符号を付して示す本例の制御系の要部を示す。図8において、図3の空気取り入れ部45から供給される空気の流量の変動dfloが流量センサ63によって計測されている。この場合、その変動dfloに対して仮想的な外乱部70において縮小率kflを乗じて得られる流量変動dflがサーボバルブ47の出力側に付加されている。
FIG. 8 shows a main part of the control system of the present example in which parts corresponding to those in FIG. In FIG. 8, the
そこで、本例ではその流量変動dflを相殺するように、一例としてその変動dfloを次式の伝達関数Gff5(s)を持つFF補償器71を通して、減算器53(加速度PI補償器54の前段)にFF信号として供給する。ここでは、変動dfloの計測に時間遅れはないものとしている。
Therefore, in this example, in order to cancel out the flow rate fluctuation d fl , as an example, the fluctuation d flo is passed through the
式(7)の実装にあたっては、時定数Ta及びTpのいずれかを調整パラメータとして、他方をフィードバック系(制御部76)での値をそのまま使用する。また、式(7)の右辺第1項のkfl/(Gqkprkar)を一括してFFゲインkff(fl)として調整すればよい。 In implementing the expression (7), one of the time constants T a and T p is used as an adjustment parameter, and the other is used as it is as the value in the feedback system (control unit 76). Further, k fl / (G q k pr k ar ) in the first term on the right side of the equation (7) may be adjusted as a FF gain k ff (fl) at once.
具体的に、図8の制御系において、式(7)のFFゲインkff(fl)と時定数Taとを調整パラメータとして調整したときの振動の状態を図9に示す。
図9において、横軸は時間t(s)であり、縦軸の供給圧力SP(kPa)は曲線F5で表され、図8の流量センサ63で計測される流量SF(L/min)は曲線F6で表されている。この場合、図8のFF補償器71を設けなかった場合の相対位置Δx(電圧(V)で表されている)が図9の曲線E5であり、図8のFF補償器71を設けて、かつ時定数Taを10s、FFゲインkff(fl)を0.13とした場合の相対位置Δxが曲線F7である。曲線F7から、流量センサ63による空気取り入れ部45の流量変動の計測値をフィードフォワードしても、除振台変位の揺動はよく抑制されることが分かる。
Specifically, in the control system of FIG. 8 shows the state of vibration when adjusted for a constant T a time FF gain k ff and (fl) of the formula (7) as an adjustment parameter to FIG.
In FIG. 9, the horizontal axis represents time t (s), the supply pressure SP (kPa) on the vertical axis is represented by a curve F5, and the flow rate SF (L / min) measured by the
なお、式(7)の伝達関数Gff5(s)の代わりに、次式の伝達関数Gff5’(s)を持つFF補償器71を実装してもよい。この場合、流量変動dflが縮小率kflを介して伝達するパスの遅れを一括して1次遅れの時定数Tflと置き換えている。
Note that an
この式(8)の伝達関数を用いる場合にも、除振台変位の揺動はよく抑制される。なお、本例の場合にも、図8のFF補償器71と同様に、図5の減算器51,55又は加算器57にFF信号(ただし、伝達関数は式(1)〜(4)と同様に変化する)を供給するFF補償器を備えてもよい。
Even when the transfer function of this equation (8) is used, the vibration of the vibration isolation table displacement is well suppressed. Also in the case of this example, similarly to the
[第3の実施形態]
図10を参照して本発明の第3の実施形態につき説明する。本実施形態でも図3の防振台35を使用して、図5の防振台制御系48とほぼ同じ制御系を用いる。しかしながら、本例では、空気取り入れ部45からの供給圧力SPの変動dprによるサーボバルブ47の流量変動dflを相殺するようにサーボバルブ47内の空気の流量を制御する代わりに、図3のボイスコイルモータ50の推力を制御する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, the vibration control table 35 of FIG. 3 is used and a control system substantially the same as the vibration control
図10は、図5に対応する部分に同一符号を付した本例の防振台制御系48Aの要部を示す。図10において、空気取り入れ部45からの圧力センサ62によって計測される供給圧力SPの変動dprが、伝達関数Gd(s)を介してサーボバルブ47の流量変動dflの要因となっている。本例では、圧力の変動dprを伝達関数Gff6(s)のFF補償器72を介してFF信号として減算器73の減算側に供給する。減算器73の加算側には、図3の加速度センサ40及び位置センサ49に基づいて生成されたボイスコイルモータ50の駆動信号b3vが供給されており、駆動信号b3vからそのFF信号を差し引いた信号がゲインGVCOのドライバ74を介してボイスコイルモータ50に供給される。
FIG. 10 shows a main part of the vibration
この場合のFF補償器72の伝達関数Gff6(s)は、サーボバルブ47の流量変動dflが相対位置Δx(=x−x0)に影響を与えないように設定される。これによって、空気取り入れ部45に圧力変動が生じても、除振台変位の揺動はよく抑制される。
さらに、本例においても、空気取り入れ部45の圧力変動を検出する代わりに、その流量変動を検出し、この結果に基づいてフィードフォワード制御を行うようにしてもよい。
In this case, the transfer function G ff6 (s) of the
Further, in this example, instead of detecting the pressure fluctuation of the
[実施形態の変形例]
図11は、図5の実施形態の変形例の防振台制御系48Bを示す。図5に対応する部分に同一又は類似の符号を付した図11において、圧力センサ62で計測される供給圧力SPの変動dprがFF補償器69A及びスイッチ部81を介して制御部76の加算器57に供給されている。
[Modification of Embodiment]
FIG. 11 shows a vibration
FF補償器69Aは、図5のFF補償器69と実質的に同じ伝達関数Gff4(s)を有する。ただし、FF補償器69Aは、ゲイン調整を容易に行うために、変動dpr(例えば電圧信号)が供給されるローパスフィルタ69a(時定数T)及び伝達関数G1(s)の第1補償器69cと、ローパスフィルタ69aの出力が供給される伝達関数G2(s)の第2補償器69bと、第1補償器69cの出力から第2補償器69bの出力を減算する減算器69dとを有する。伝達関数G1(s)は式(4)と同じであり、伝達関数G2(s)は式(4)に可変の値αを加算したものである。
The FF compensator 69A has substantially the same transfer function G ff4 (s) as the
また、スイッチ部81は、例えば図1の主制御系20から、FF補償器69Aのオン・オフを切り替える切り替え信号CS1が供給される端子81aと、端子81aから切り替え信号CS1が供給されるローパスフィルタ81b(又は積分器)と、減算器69dの出力にローパスフィルタ81bの出力を乗算して加算器57に供給する乗算器81cとを有する。切り替え信号CS1は、図14(A)及び(B)に示すように、FF補償器69Aを使用する期間(オンの期間)でハイレベル(所定の単位レベル)となり、FF補償器69Aを使用しない期間(オフの期間)でローレベル(ほぼ0)となる信号である。なお、図14(A)及び(B)の横軸は時間t(s)であり、縦軸において、SP(kPa)は空気取り入れ部45における供給圧力、Δx(μm)は位置センサ49で計測される第1コラム36の相対位置である。
Further, the
図11において、FF補償器69Aを調整する場合には、切り替え信号CS1をハイレベルに設定した状態で、例えば位置センサ49で計測される相対位置Δxをモニタし、相対位置Δxが所定範囲内に収まるように第2補償器69bのゲインを調整すればよい。これによって、実際の防振台35に合わせてFF補償器69Aの伝達関数を容易に最適化できる。
In FIG. 11, when adjusting the FF compensator 69A, for example, the relative position Δx measured by the
また、スイッチ部81においては、入力される切り替え信号CS1のうちでローパスフィルタ81bを通過した低域成分(遅延成分)CS2が乗算器81cに供給される。従って、切り替え信号CS1が高速にハイレベルとローレベルとの間で変化しても、乗算器81cから制御部76の加算器57には、FF補償器69AからのFF信号が緩やかに変化する形で供給される。従って、切り替え信号CS1によってFF補償器69Aのオン・オフを制御する際の相対位置Δxのハンチング(変動)を低減できる。
In the
一例として、図14(A)及び(B)に示すように、図11の防振台制御系48Bにおいて、切り替え信号CS1によってFF補償器69Aをオフからオンに切り替えた場合、及びオンからオフに切り替えた場合、相対位置Δsのハンチングはそれぞれ曲線C2A及びC2Bに示すように比較的少ない。これに対して、図11の防振台制御系48Bにおいて、スイッチ部81からローパスフィルタ81bを除いた場合には、図14(A)及び(B)の曲線C3A及びC3Bで示すように、切り替え時の相対位置Δxには大きいハンチングが生じている。
As an example, as shown in FIGS. 14A and 14B, in the vibration
なお、図11の減算器51,53,55のいずれかにFF信号I2〜I4を供給する場合にも、FF信号I2〜I4と対応するFF補償器との間にスイッチ部81と同様のハンチング低減用のスイッチ部を設けることが好ましい。
また、図12に示すように、図8の実施形態においても、FF補償器71と減算器53との間に図11と同じスイッチ部81を配置してもよい。この変形例においても、FF補償器71のオン・オフの切り替え時の相対変位のハンチングを減少できる。
Even when the FF signals I2 to I4 are supplied to any of the
Also, as shown in FIG. 12, the
次に、図13は、図5の実施形態の別の変形例の防振台制御系48Cを示す。図5に対応する部分に同一の符号を付した図13において、圧力センサ62で計測される供給圧力SPの変動dprがFF補償器69、差分回路82、及びスイッチ部83を介して制御部76の圧力PI補償器56に供給されている。
圧力PI補償器56は、減算器55からの信号b3が供給される加算器56a及びゲインkpの増幅器56cと、加算器56aからの信号を積分する伝達関数ki/sの積分器56bと、増幅器56cの出力と積分器56bの出力とを加算してサーボバルブ47に供給する加算器56dとを有する。差分回路82は、FF補償器69からの信号b4が供給される遅延回路82a及び減算器82bを有する。遅延回路82aは、信号b4を所定の単位時間遅延させた信号を出力し、減算器82bは、信号b4から遅延回路82aの出力を差し引いた信号b5を出力する。
Next, FIG. 13 shows a vibration
The
また、スイッチ部83は、例えば図1の主制御系20から、FF補償器69のオン・オフを切り替える切り替え信号CS1が供給される端子83aと、差分回路82から供給される信号b5に切り替え信号CS1を乗算して得られる信号を圧力PI補償器56の加算器56aに供給する乗算器83bとを有する。切り替え信号CS1がハイレベルの期間において、圧力PI補償器56では、差分回路83から出力される信号b5を積分器56bで積分した信号が、最終的に出力される信号wに加算される。これによって、外乱部64からの流量の変動dflの影響が相殺される。なお、図14(A)及び(B)に示す信号w(電圧(V))は、図13の差分回路83の出力信号を積分器56bで積分した信号である。
Further, the
図13の変形例においては、FF補償器69の出力の差分信号がFF信号とされている。そして、切り替え信号CS1によってFF補償器69のオン・オフを切り替える際に、乗算器83bから制御部76の加算器55aには、FF補償器69から出力される信号の変動成分が供給される。従って、FF補償器69のオン・オフを制御する際の相対位置Δxのハンチングを低減できる。
In the modification of FIG. 13, the differential signal output from the
一例として、図14(A)及び(B)に示すように、図13の防振台制御系48Cにおいて、切り替え信号CS1によってFF補償器69をオフからオンに切り替えた場合、及びオンからオフに切り替えた場合、相対位置Δsのハンチングはそれぞれ曲線C1A及びC1Bに示すように最も少なくなっている。
なお、図13において、差分回路82は、FF補償器69の前段の位置I1に配置してもよい。この場合には、スイッチ部83は、FF補償器69と制御部76との間に配置される。
As an example, as shown in FIGS. 14A and 14B, in the vibration
In FIG. 13, the
なお、上記の実施形態及びその変形例では、気体ダンパ用の気体として空気が使用されているが、その代わりに窒素ガス若しくは希ガス(ヘリウム、ネオン等)、又はこれらの気体の混合気体を使用してもよい。 In the above embodiment and its modifications, air is used as the gas for the gas damper. Instead, nitrogen gas or a rare gas (such as helium or neon) or a mixed gas of these gases is used. May be.
なお、本発明は、例えば国際公開第99/49504号パンフレット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。 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 No. 99/49504 pamphlet. 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.
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。このように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。 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. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
28…圧力センサ、33…ベースプレート、35…防振台、36…第1コラム、40…加速度センサ、43…エアダンパ、45…空気取り入れ部、47…サーボバルブ、48…防振台制御系、49…位置センサ、50…ボイスコイルモータ、62…圧力センサ、63…流量センサ、65…フィードフォワード部、66〜69…FF補償器、71…FF補償器、76…制御部 28 ... Pressure sensor, 33 ... Base plate, 35 ... Anti-vibration table, 36 ... First column, 40 ... Acceleration sensor, 43 ... Air damper, 45 ... Air intake, 47 ... Servo valve, 48 ... Anti-vibration table control system, 49 ... Position sensor, 50 ... Voice coil motor, 62 ... Pressure sensor, 63 ... Flow rate sensor, 65 ... Feed forward unit, 66-69 ... FF compensator, 71 ... FF compensator, 76 ... Control unit
Claims (11)
前記気体供給源から供給される気体の流量を制御して前記気体ダンパに供給する流量制御部と、
前記構造物の位置情報を計測する位置情報センサと、
前記気体供給源から供給される気体の状態を計測する気体状態センサと、
前記位置情報センサで計測される位置情報に基づいて前記流量制御部を介して前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御する第1制御部と、
前記気体状態センサで計測される気体の状態に基づいて、前記気体供給源から供給される気体の状態変動による前記構造物の位置変動を抑制するように前記設置面に対して前記構造物に推力を与える第2制御部とを備えたことを特徴とする防振装置。 In a vibration isolator having a gas supply source for supplying gas, and a gas damper for supporting the structure on the installation surface by supplying the gas inside,
A flow rate control unit for controlling the flow rate of gas supplied from the gas supply source and supplying the gas damper;
A position information sensor for measuring position information of the structure;
A gas state sensor for measuring the state of the gas supplied from the gas supply source;
A first control unit for controlling the pressure of the gas in the gas damper via the flow rate control unit based on position information measured by the position information sensor;
Based on the gas state measured by the gas state sensor, thrust is applied to the structure with respect to the installation surface so as to suppress the position fluctuation of the structure due to the state fluctuation of the gas supplied from the gas supply source. And a second control unit that provides the vibration isolator.
前記流量制御部は、前記気体平滑化部から供給される気体の流量を制御して前記気体ダンパに供給することを特徴とする請求項1に記載の防振装置。 A gas smoothing unit that smoothes the pressure of the gas supplied from the gas supply source;
The vibration isolator according to claim 1, wherein the flow rate control unit controls the flow rate of the gas supplied from the gas smoothing unit and supplies the gas damper to the flow rate control unit.
前記ローパスフィルタ部の出力と、前記第2制御部による前記推力に対応する制御信号とを乗算する乗算部とをさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の防振装置。 A low-pass filter unit to which a switching signal for controlling on / off of the second control unit is supplied;
The vibration isolator according to claim 1 or 2, further comprising a multiplication unit that multiplies the output of the low-pass filter unit by a control signal corresponding to the thrust by the second control unit.
前記第2制御部の出力を前記積分部の入力に加算することを特徴とする請求項4に記載の防振装置。 The first control unit includes an integration unit that integrates difference information between the position information and target position information,
The anti-vibration device according to claim 4, wherein an output of the second control unit is added to an input of the integration unit.
前記第2制御部は、前記電磁式アクチュエータによる前記構造物に対する推力を制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の防振装置。 An electromagnetic actuator that applies thrust to the structure with respect to the installation surface;
The vibration isolator according to any one of claims 1 to 6, wherein the second control unit controls a thrust force applied to the structure by the electromagnetic actuator.
前記第1制御部は、前記圧力センサ及び前記位置情報センサで計測される情報に基づいて前記流量制御部を介して前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の防振装置。 A pressure sensor for measuring pressure information of the gas in the gas damper;
The said 1st control part controls the pressure of the gas in the said gas damper via the said flow volume control part based on the information measured by the said pressure sensor and the said positional information sensor. The vibration isolator according to any one of 10.
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|---|---|---|---|---|
| CN104460240A (en) * | 2014-12-08 | 2015-03-25 | 志圣科技(广州)有限公司 | Electrical servo position alignment control system and control method of photoetching machine |
| JP2023103762A (en) * | 2022-01-14 | 2023-07-27 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | PATTERN INSPECTION APPARATUS AND PATTERN INSPECTION METHOD |
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