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JP3153099B2 - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JP3153099B2
JP3153099B2 JP11761495A JP11761495A JP3153099B2 JP 3153099 B2 JP3153099 B2 JP 3153099B2 JP 11761495 A JP11761495 A JP 11761495A JP 11761495 A JP11761495 A JP 11761495A JP 3153099 B2 JP3153099 B2 JP 3153099B2
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俊洋 山崎
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    • G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体露光装置
に用いられ、制御器により高速度、かつ、高精度に制御
を行なう位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体露光装置のＸＹステージの
位置決め装置を図６に示す。図６の位置決め装置は、Ｘ
Ｙステージがステップ駆動した時の反力による定盤振動
を緩和させ、かつ床振動の影響を少なくするためのマウ
ント１、マウント１によって支持された定盤２および鏡
筒定盤３、定盤２上に配置され、上面に基準面を有する
ステージ定盤４、ステージ定盤４の上に配置したＹ方向
に移動可能なＹステージ５、Ｙステージ５の上に配置し
たＸ方向に移動可能なＸステージ６、Ｘステージ６の上
に配置した天板７、天板７の上に配置したＸステージ位
置計測用ミラー（図示せず）、天板７の上に配置したＹ
ステージ位置計測用ミラー８、鏡筒定盤３に固定された
Ｘステージ位置計測用レーザ干渉計（図示せず）、鏡筒
定盤３に固定されたＹステージ位置計測用レーザ干渉計
９、Ｘステージ６の−方向を定盤２の加速度の＋方向と
して定盤２のＸ方向の加速度を検出するために定盤２上
に配置したＸ方向定盤加速度計（図示せず）、Ｙステー
ジ５の−方向を定盤２の加速度の＋方向として定盤２の
Ｙ方向の加速度を検出するために定盤２上に配置したＹ
方向定盤加速度計１０、ＸＹステージ５，６の位置決め
目標位置を設定するコンソール１１、コンソール１１か
らのＸステージ６のステップ駆動目標位置と、Ｘステー
ジ６用レーザ干渉計（図示せず）によるＸステージ位置
情報と、Ｘ方向定盤加速度計（図示せず）による定盤２
のＸ方向の加速度信号とが入力され、Ｘステージ６用モ
ータ駆動電流指令信号を出力するＸステージ用制御器１
２、コンソール１１からのＹステージ５のステップ駆動
目標位置と、Ｙステージ用レーザ干渉計９によるＹステ
ージ位置情報と、Ｙ方向定盤加速度計１０による定盤２
のＹ方向の加速度信号とが入力され、Ｙステージ５用モ
ータ駆動電流指令信号を出力するＹステージ用制御器１
３、Ｘステージ６用モータ駆動電流指令信号が入力さ
れ、Ｘステージ６用アクチュエータの駆動電流を供給す
るＸステージ用ドライバ１４、およびＹステージ用モー
タ駆動電流指令信号が入力され、Ｙステージ５用アクチ
ュエータの駆動電流を供給するＹステージドライバ１５
から構成されている。
【０００３】Ｙステージ５がステップ駆動する際、ステ
ージの減速・停止の時に加速度が発生し、その反作用と
してステージ定盤４を介して定盤２や鏡筒定盤３に反力
が伝わる。しかしながら、Ｙステージ５は慣性力により
定盤２や鏡筒定盤３に関係なく元の位置に留まろうと
し、定盤２や鏡筒定盤３の反力によりＹ方向に低周波で
振動する。その結果、定盤２や鏡筒定盤３とＹステージ
５との間に位置ずれが発生する。そこで、定盤２の上に
配置したＹ方向定盤加速度計１０で反力による加速度を
検出する。この信号がＹステージ用制御器１３に入力さ
れ、Ｙステージ５に定盤２の加速度と同じ加速度をリア
ルタイムに作用させることにより、Ｙステージ５を定盤
２や鏡筒定盤３の振動に追従させて、位置ずれをなく
し、Ｙステージ５を位置決めしている。
【０００４】同様に、Ｘステージ６がステップ駆動する
際、ステージの減速・停止の時に加速度が発生し、その
反作用としてＹステージ５、ステージ定盤４を介して定
盤２や鏡筒定盤３に反力が伝わる。しかしながら、Ｘス
テージ６は慣性力により定盤２や鏡筒定盤３に関係なく
元の位置に留まろうとし、定盤２や鏡筒定盤３は反力に
よりＸ方向に低周波で振動する。その結果、定盤２や鏡
筒定盤３とＸステージ６との間に位置ずれが発生する。
そこで、定盤２の上に配置したＸ方向定盤加速度計（図
示せず）で反力による加速度を検出する。この信号がＸ
ステージ用制御器１２に入力され、Ｘステージ６に定盤
２の加速度と同じ加速度をリアルタイムに作用させるこ
とにより、Ｘステージ６を定盤２や鏡筒定盤３の振動に
追従させて、位置ずれをなくしＸステージ６を位置決め
している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、Ｙス
テージ５がステップ駆動して位置決めした時に、定盤２
および鏡筒定盤３がＹ方向並進のみ振動する場合は、Ｙ
方向定盤加速度計１０から出力される定盤２のＹ方向の
加速度信号とＹステージ位置計測用レーザ干渉計９によ
り測定した位置情報は常に同位相であり、Ｙステージ５
を位置決め制御する際に問題は生じない。同様に、Ｘス
テージ６がステップ駆動して位置決めした時に、定盤２
および鏡筒定盤３がＸ方向並進のみ振動する場合は、Ｘ
方向定盤加速度計（図示せず）から出力される定盤２の
Ｘ方向の加速度信号とＸステージ位置計測用レーザ干渉
計（図示せず）により測定した位置情報は常に同位相で
あり、Ｘステージ６を位置決め制御する際に問題は生じ
ない。
【０００６】ところが、Ｙステージ５のステップ駆動に
よる定盤２および鏡筒定盤３のＹ方向の振動が、並進成
分だけでなくピッチング成分も同時に発生する場合、Ｙ
方向定盤加速度計１０から出力される定盤２のＹ方向の
加速度信号と、Ｙステージ位置計測用レーザ干渉計９に
より測定した位置情報は逆位相になる場合があり、Ｙス
テージ５の位置決め特性が悪くなる。同様に、Ｘステー
ジ６のステップ駆動による定盤２および鏡筒定盤３のＸ
方向の振動が、並進成分だけでなくピッチング成分も同
時に発生する場合、Ｘ方向定盤加速度計（図示せず）か
ら出力される定盤２のＸ方向の加速度信号とＸステージ
位置計測用レーザ干渉計（図示せず）により測定した位
置情報は逆位相になる場合があり、Ｘステージ６の位置
決め特性が悪くなる。
【０００７】すなわち、定盤２および鏡筒定盤３のＹ方
向の振動に並進成分とピッチング成分が同時に発生する
と、Ｙステージ位置計測用レーザ干渉計９部分での定盤
２の振動によるＹ方向の加速度と、定盤２上のＹ方向の
加速度の符号が反対になる場合があったり、また定盤２
および鏡筒定盤３のＸ方向の振動に並進成分とピッチン
グ成分が同時に発生すると、Ｘステージ位置計測用レー
ザ干渉計（図示せず）の部分での定盤２の振動によるＸ
方向の加速度と、定盤２上のＸ方向の加速度の符号が反
対になる場合があり、定盤加速度フィードバックの効果
がなくなるばかりか、かえって定盤加速度フィードバッ
クにより位置決め制御特性を悪くしてしまう場合がある
という欠点がある。
【０００８】本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ス
テージの位置決め制御特性を改善した位置決め装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、固定部、この固定部上に移動可能に取
り付けられた可動部、前記固定部に固定され、前記可動
部の位置を計測する位置計測手段、前記固定部に固定さ
れ、前記固定部の加速度を計測する加速度計測手段、な
らびに、前記位置計測手段および加速度計測手段の計測
値をフィードバックさせて前記可動部を所定の目標位置
へ移動させ位置決めする位置決め制御手段を備えた位置
決め装置において、前記位置計測手段および加速度計測
手段は、前記可動部の加速による前記固定部の振動にお
ける位置と加速度の変化の位相が等しい前記固定部上の
位置に設けられ、前記位置計測手段はレーザ干渉計を有
するものであり、前記加速度計測手段は前記レーザ干渉
計が発するレーザビームを含み、かつ前記可動部の移動
方向に平行な平面上に配置したものであることを特徴と
する。
【００１０】また、本発明は、固定部、この固定部上に
移動可能に取り付けられた可動部、前記固定部に固定さ
れ、前記可動部の位置を計測する位置計測手段、前記固
定部に固定され、前記固定部の加速度を計測する加速度
計測手段、ならびに、前記位置計測手段および加速度計
測手段の計測値をフィードバックさせて前記可動部を所
定の目標位置へ移動させ位置決めする位置決め制御手段
を備えた位置決め装置において、前記位置計測手段およ
び加速度計測手段は、前記可動部の加速による前記固定
部の振動における位置と加速度の変化の位相が等しい前
記固定部上の位置に設けられ、前記位置計測手段はレー
ザ干渉計を有するものであり、前記加速度計測手段は前
記レーザ干渉計のレーザビームを発する部分の裏側に配
置したものであることを特徴としてもよい。
【００１１】また、前記可動部は、相互に直角な方向に
移動可能な２つの可動部分を有し、前記位置計測手段お
よび位置決め制御手段は各可動部分について別個独立に
計測および位置決めを行なうものとすることが可能であ
る。
【００１２】また、前記加速度計測手段は前記レーザ干
渉計のレーザビームを発する部分に取り付けられたもの
であることを特徴としている。
【００１３】
【００１４】
【作用】本発明によれば、可動部のステップ駆動等によ
る固定部の振動に、ステップ駆動方向に対して並進成分
以外にピッチング成分が同時に発生しても、常に位置計
測手段の出力信号と加速度計測手段の出力信号が同位相
になり、移動体の位置決め特性が悪化しなくなる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る位置決め装置
を適用した露光装置を示す図である。図１において図６
と同一要素には同一の符号を付してある。また、図１の
１６は、Ｙ方向定盤加速度計１０をＹステージ位置計測
用レーザ干渉計９の高さに配置するためのＹ方向定盤加
速度計支柱である。
【００１６】上記構成において、従来装置の構成と異な
る点は、従来、Ｙ方向定盤加速度計１０を定盤２上に直
接配置していたが、本実施例においては、Ｙ方向定盤加
速度計１０を定盤２からＹステージ位置計測用レーザ干
渉計９の高さに配置できるようにＹ方向定盤加速度計支
柱１６を使用している点である。
【００１７】図１のａ−ａ´線は、Ｙステージ位置計測
用レーザ干渉計９を通り、定盤２に垂直な直線である。
図２は、Ｙステージ５がステップ駆動したことにより、
定盤２と鏡筒定盤３がステップ駆動方向に対して並進運
動した時のａ−ａ´線上の各部の加速度の大きさと方向
を示している。
【００１８】同図のＡ点の矢印の方向と長さは、定盤２
表面部の加速度の方向と大きさを示している。Ｂ点の矢
印の方向と長さは、Ｙステージ位置計測用レーザ干渉計
９部分の加速度の方向と大きさを示している。Ｃ点の矢
印の方向と長さは、Ｙステージ位置計測用レーザ干渉計
９が鏡筒定盤３に取付けられている部分での加速度の方
向と大きさを示している。これによれば、定盤２と鏡筒
定盤３が並進運動をした場合のＡ，Ｂ，Ｃ点の加速度の
大きさと方向はすべて同じであり、Ｙステージ５のステ
ップ駆動時の反力による定盤振動の加速度をＡ，Ｂ，Ｃ
点のどの点でも計測できる。本実施例においては、Ｂ点
付近にＹ方向定盤加速度計１０を配置している。
【００１９】図３は、Ｙステージ５がステップ駆動する
ことにより、定盤２と鏡筒定盤３においてステップ駆動
方向に対して並進運動とピッチング運動が同時に発生し
た場合の、図１のａ−ａ´線上の各部における加速度の
大きさと方向の一例を示している。同図においてＡ，
Ｂ，Ｃ点の矢印の方向と長さは、図２のＡ，Ｂ，Ｃ点の
矢印と同じ意味をもっている。
【００２０】Ｙステージ５のステップ駆動時の反力によ
る定盤振動の加速度の方向がＡ点とＢ点で異なり、もし
Ｙ方向定盤加速度計１０が、定盤２上に直接配置されて
いた場合は、Ｙステージ５のステップ駆動時の反力によ
る定盤振動の加速度の大きさばかりでなく方向までも正
確に検出できない。これにより、定盤加速度フィードバ
ックの効果がなくなるばかりでなく、逆に、位置決め性
能に悪影響を与える。本実施例では、Ｂ点付近にＹ方向
定盤加速度計１０を配置している。これにより、定盤２
と鏡筒定盤３は、並進運動とピッチング運動が同時に発
生しても、Ｙ方向定盤加速度計１０から出力される定盤
２のＹ方向の加速度信号と、Ｙステージ位置計測用レー
ザ干渉計９により計測された位置情報は、常に同位相で
あり、定盤加速度の大きさもほぼ正確に検出できるの
で、Ｙステージ５のステップ駆動時にＹステージ５は、
定盤２や鏡筒定盤３の振動に常に追従し、位置ずれをな
くすことができ、位置決め制御特性を改善することがで
きる。
【００２１】図４は、Ｙステージ５がステップ駆動した
ことにより、定盤２と鏡筒定盤３においてステップ駆動
方向に対して並進運動とピッチング運動が同時に発生し
た場合の、図１のａ−ａ´線上の各部における加速度の
大きさと方向のもう一つの例を示している。図４のＡ，
Ｂ，Ｃ点の矢印の方向と長さは、図２のＡ，Ｂ，Ｃ点の
矢印と同じ意味をもっている。
【００２２】Ｙステージ５のステップ駆動時の反力によ
る定盤振動の加速度の方向は、Ａ点とＢ点で同じである
が、加速度の大きさがわずかに異なる。もしＹ方向定盤
加速度計１０が定盤２上に直接配置されていた場合は、
Ｙステージ５のステップ駆動時の反力による定盤振動の
加速度の大きさが正確に検出できないので、定盤加速度
フィードバックの効果が減少してしまう。
【００２３】本実施例では、Ｂ点付近にＹ方向定盤加速
度計１０を配置している。これにより、定盤２と鏡筒定
盤３は、並進運動とピッチング運動が同時に発生して
も、Ｙ方向定盤加速度計１０から出力される定盤２のＹ
方向の加速度信号と、Ｙステージ位置計測用レーザ干渉
計９により計測された位置情報は、常に同位相であり、
定盤加速度の大きさもほぼ正確に検出できるので、Ｙス
テージ５のステップ駆動時にＹステージ５は、定盤２や
鏡筒定盤３の振動に常に追従し、位置ずれをなくすこと
ができ、位置決め制御特性を改善することができる。
【００２４】図５は本発明の他の実施例を示す図であ
る。同図において図１と同じ符号は同じ要素を示す。
【００２５】上記構成において、従来装置の構成と異な
る点は、従来、Ｙ方向定盤加速度計１０は定盤２上に直
接配置していたが、本実施例ではＹ方向定盤加速度計１
０をＹステージ位置計測用レーザ干渉計９に配置してい
るところにある。これにより、図１の実施例と同じ効果
があり、定盤２および鏡筒定盤３において並進運動とピ
ッチング運動が同時に発生しても、Ｙ方向定盤加速度計
１０から出力される定盤２のＹ方向の加速度信号と、Ｙ
ステージ位置計測用レーザ干渉計９により計測された位
置情報は、常に同位相で、定盤加速度の大きさもほぼ正
確に検出できるので、Ｙステージ５のステップ駆動時
に、Ｙステージ５は、定盤２や鏡筒定盤３の振動に常に
追従し、位置ずれをなくすことができ、位置決め制御特
性を改善することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、位置計
測手段および加速度計測手段を、可動部の加速による固
定部の振動における位置と加速度の変化の位相が等しい
固定部上の位置に設けたことで、移動体がステップ駆動
等した際に、固定部がステップ駆動方向に対して並進運
動以外にピッチング運動が発生しても、加速度フィード
バックの効果が十分発揮され、可動部の位置決め制御特
性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る位置決め装置を適用
した露光装置を示す図である。
【図２】 図１の定盤におけるＹ方向に並進運動した場
合のａ−ａ´線上の各部のＹ方向定盤加速度を示す図で
ある。
【図３】 図１の定盤におけるＹ方向に並進運動とピッ
チング運動が同時に発生した場合のａ−ａ´線上の各部
のＹ方向定盤加速度の一例を示す図である。
【図４】 図１の定盤におけるＹ方向に並進運動とピッ
チング運動が同時に発生した場合のａ−ａ´線上の各部
のＹ方向定盤加速度の一例を示す図である。
【図５】 本発明の他の実施例に係る位置決め装置を適
用した露光装置を示す図である。
【図６】 従来の露光装置に係るＸＹステージの位置決
め制御方法を示す図である。
【図面の主要な部分を表す符号の説明】
１：マウント，２：定盤、３：鏡筒定盤、４：ステージ
定盤、５：Ｙステージ、６：Ｘステージ、７：天板、
８：Ｙステージ位置計測用ミラー、９：Ｙステージ位置
計測用レーザ干渉計、１０：Ｙ方向定盤加速度計、１
１：コンソール、１２：Ｘステージ用制御器、１３：Ｙ
ステージ用制御器、１４：Ｘステージ用ドライバ、１
５：Ｙステージ用ドライバ、１６：Ｙ方向定盤加速度計
支柱。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ ５１５Ｇ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定部、この固定部上に移動可能に取り
    付けられた可動部、前記固定部に固定され、前記可動部
    の位置を計測する位置計測手段、前記固定部に固定さ
    れ、前記固定部の加速度を計測する加速度計測手段、な
    らびに、前記位置計測手段および加速度計測手段の計測
    値をフィードバックさせて前記可動部を所定の目標位置
    へ移動させ位置決めする位置決め制御手段を備えた位置
    決め装置において、前記位置計測手段および加速度計測
    手段は、前記可動部の加速による前記固定部の振動にお
    ける位置と加速度の変化の位相が等しい前記固定部上の
    位置に設けられ、前記位置計測手段はレーザ干渉計を有
    するものであり、前記加速度計測手段は前記レーザ干渉
    計が発するレーザビームを含み、かつ前記可動部の移動
    方向に平行な平面上に配置したものであることを特徴と
    する位置決め装置。
  2. 【請求項２】 固定部、この固定部上に移動可能に取り
    付けられた可動部、前記固定部に固定され、前記可動部
    の位置を計測する位置計測手段、前記固定部に固定さ
    れ、前記固定部の加速度を計測する加速度計測手段、な
    らびに、前記位置計測手段および加速度計測手段の計測
    値をフィードバックさせて前記可動部を所定の目標位置
    へ移動させ位置決めする位置決め制御手段を備えた位置
    決め装置において、前記位置計測手段および加速度計測
    手段は、前記可動部の加速による前記固定部の振動にお
    ける位置と加速度の変化の位相が等しい前記固定部上の
    位置に設けられ、前記位置計測手段はレーザ干渉計を有
    するものであり、前記加速度計測手段は前記レーザ干渉
    計のレーザビームを発する部分の裏側に配置したもので
    あることを特徴とする位置決め装置。
  3. 【請求項３】 前記可動部は、相互に直角な方向に移動
    可能な２つの可動部分を有し、前記位置計測手段および
    位置決め制御手段は各可動部分について別個独立に計測
    および位置決めを行なうものであることを特徴とする請
    求項１または２記載の位置決め装置。
  4. 【請求項４】 前記加速度計測手段は前記レーザ干渉計
    のレーザビームを発する部分に取り付けられたものであ
    ることを特徴とする請求項１〜３記載の位置決め装置。
JP11761495A 1995-04-20 1995-04-20 位置決め装置 Expired - Fee Related JP3153099B2 (ja)

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JP11761495A JP3153099B2 (ja) 1995-04-20 1995-04-20 位置決め装置
US08/630,593 US5686991A (en) 1995-04-20 1996-04-10 Positioning apparatus having the interferometer and accelerometer positioned such that there signals are in phase

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JP11761495A JP3153099B2 (ja) 1995-04-20 1995-04-20 位置決め装置

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JP3153099B2 true JP3153099B2 (ja) 2001-04-03

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