(57)【要約】【課題】  カウンタマスを用いたステージ装置を搭載した除振装置において、電磁アクチュエータの必要個数を減らして、配置機器の少ない簡単な構造となる。【解決手段】  原版または基板を載置して位置決め動作を行なうステージ装置と、前記ステージ装置に連結され、前記ステージ装置とは同一自由度方向で逆方向に動作する慣性質量であるカウンタマスと、前記ステージ装置と前記カウンタマスとを搭載する定盤と、前記定盤を防振支持する防振支持手段と、前記カウンタマスと前記定盤との間に制御力を発生するアクチュエータと、前記定盤の物理量を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出信号に補償演算を施して前記アクチュエータの駆動指令信号を生成する補償演算手段と、を備え、前記アクチュエータの駆動により前記定盤の振動を低減・減衰する。【選択図】      図１
2010080624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版または基板を載置して位置決め動作を行なうステージ装置と、
前記ステージ装置とは同一自由度方向で逆方向に動作する慣性質量であるカウンタマスと、
前記ステージ装置と前記カウンタマスとを搭載する定盤と、
前記定盤を防振支持する防振支持手段と、
前記カウンタマスと前記定盤との間に制御力を発生するアクチュエータと、
前記定盤の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の検出信号に補償演算を施して前記アクチュエータの駆動指令信号を生成する補償演算手段と、を備え、
前記アクチュエータの駆動により前記定盤の振動を低減することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記振動検出手段は、変位検出手段、速度検出手段、加速度検出手段のいずれかを用いて前記定盤の振動を検出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記定盤の振動速度に比例する制御力を発生し、前記制御力によって、前記定盤と前記防振支持手段とから成る振動系の固有振動に減衰特性を付加することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記カウンタマスは、前記ステージ装置の駆動反力で動作するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
原版または基板を載置して位置決め動作を行なうステージ装置と、
前記ステージ装置とは同一自由度方向で逆方向に動作する慣性質量であるカウンタマスと、
前記ステージ装置と前記カウンタマスを搭載する定盤と、
前記定盤を防振支持する防振支持手段と、
前記カウンタマスと前記定盤との間に制御力を発生するアクチュエータと、
前記カウンタマスと前記定盤との相対位置を検出する第１の変位検出手段と、
前記定盤の変位を検出する第２の変位検出手段と、
前記第１の変位検出手段および前記第２の変位検出手段における検出信号に補償演算を施して前記アクチュエータの駆動指令信号を生成する補償演算手段と、を備え、
前記アクチュエータの駆動により、前記定盤と前記防振支持手段とから成る振動系の固有振動に減衰特性を付加することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記第１の変位検出手段の出力信号に基づいて、前記カウンタマスの前記定盤に対する相対位置を制御する制御ループを備え、
前記制御ループのバンド幅は、前記定盤と前記防振支持手段とから成る振動系の固有振動数の１０倍以上であり、前記定盤の変位検出信号に施す補償得算は、積分補償を含むものであることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２の変位検出手段の代わりに前記定盤の速度を検出する速度検出手段を備え、    前記速度検出手段の検出信号に補償演算を施して得た信号を用いて、前記アクチュエータを駆動し、前記定盤と前記防振支持手段とから成る振動系の固有振動に減衰特性を付加することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記速度検出手段の検出信号に施す補償演算は２重積分補償演算を含む補償演算であることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記カウンタマスは、前記ステージ装置の駆動反力で動作することを特徴とする請求項５から８のいずれかに露光装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板を加工する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原版の回路パターンを基板に露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置の高精度化に伴い、露光に悪影響を及ぼす振動が露光用の基板ステージ、露光装置本体を構成する構造体および投影レンズ等に発生することを防止するため、より高性能な除振・制振技術が求められている。すなわち、露光装置本体を、装置設置基礎等の外部の振動から極力絶縁し、装置本体に搭載されたステージ装置などの駆動手段を有する機器の動作によって発生する振動を低減する技術が求められている。
【０００３】
半導体露光装置では、回路パターンを有するレチクル、または、回路パターンを露光するシリコンウェハを載置したステージ装置を、ステップ・アンド・リピート、あるいは、ステップ・アンド・スキャンという断続的な動作パターンで駆動する。ステージ装置を駆動する際の反力によって装置本体に振動が発生すると、ステージ装置自身や、ステージ装置と同じ定盤の上に搭載される光学系や計測系の性能にも悪影響を及ぼすためこの振動の発生を低減する必要がある。
【０００４】
この振動の発生を低減するために、半導体露光装置では、装置本体を搭載する定盤の振動および位置をセンサで検出し、この検出に基づいて定盤に制御力を加えるアクチュエータを駆動することにより振動を低減する能動除振装置が開発され、広く適用されている。
そこで、特許文献１にて、定盤を支持する空気ばねをエアアクチュエータとして利用し、このエアアクチュエータと力学的に並列に配置された電磁駆動のリニアモータを併用して、定盤の振動を低減・抑制する構成の能動除振装置が提案されている。
この能動除振装置では、センサを用いて定盤の変位、加速度などを検出し、この検出された変位、加速度などに補償演算を施して得た信号に基づいて、エアアクチュエータおよび電磁駆動のリニアモータを制御している。
【０００５】
また、特許文献２、特許文献３にて、カウンタマスを用いたステージ装置を能動除振装置に搭載した従来例が提案されている。この従来例は、定盤上に搭載されたステージ装置の駆動反力を、カウンタマスシステムを用いて相殺することで、ステージ装置を搭載した定盤に作用する力を抑制し、定盤の励振を低減するものである。
図８、図９を参照して、カウンタマスを用いたステージ装置を能動除振装置に搭載し、２自由度の運動自由度を有する従来例のステージ装置を説明する。
【０００６】
図８、図９に示される従来例のＸＹステージであるステージ装置４１は、Ｘ、Ｙの２自由度方向に可動に構成され、Ｘ方向移動部材４２によってＸ方向に、Ｙ方向移動部材４３によってＹ方向に移動可能に構成される。
ステージ装置４１は、互いの動作を拘束することがないように構成されたＸ方向移動部材４２とＹ方向移動部材４３とにより構成されたクロスバー構造体上で支持され、Ｘ、Ｙいずれの方向にも移動可能である。
【０００７】
Ｘ方向移動部材４２とＸ方向カウンタマス４４ａ、４４ｂとの間には図示されないＸ方向リニアモータが設けられ、このＸ方向リニアモータにより推力が作用し、Ｘ方向移動部材４２が可動子、Ｘ方向カウンタマスが固定子として機能する。
同様に、Ｙ方向移動部材４３とＹ方向カウンタマス４５ａ、４５ｂとの間には図示されないＹ方向リニアモータが設けられ、このＹ方向リニアモータにより推力が作用し、Ｙ方向移動部材４３が可動子、Ｙ方向カウンタマス４５が固定子として機能する。
【０００８】
Ｘ方向カウンタマス４４ａ、４４ｂ、Ｙ方向カウンタマス４５ａ、４５ｂは、この従来例のステージ装置４１を搭載する定盤１５上で、それぞれＸ方向、Ｙ方向に可動な構造で支持されている。Ｘ方向カウンタマス４４ａ、４４ｂ、Ｙ方向カウンタマス４５ａ、４５ｂは、その位置を検出するために、各々、変位検出手段４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂを有する。変位検出手段４６ａ（４６ａＨ、４６ａＴ）、４６ｂ（４６ｂＨ、４６ｂＴ）は、ステージ装置４１の位置を検出する手段である。ステージ装置４１は、変位検出手段４６ａ、４６ｂから得られる信号を図示しない補償演算手段９で補償し、その結果、得られた信号に基づき図示されないＸ方向リニアモータ、Ｙ方向リニアモータを駆動して制御される。
【０００９】
ここで、ステージ装置４１が駆動する際に、ステージ装置４１およびＸ方向移動部材４２に矢印ａの方向で加速度が発生した場合、その駆動反力によって、Ｘ方向カウンタマス４４ａ、４４ｂには矢印Ａａ、Ａｂの方向で加速度が発生する。ステージ装置４１およびＹ方向移動部材４３に矢印ｂの方向で加速度が発生した場合、その駆動反力によって、Ｙ方向カウンタマス４５ａ、４５ｂには矢印Ｂａ、Ｂｂの方向で加速度が発生する。
【００１０】
このようにして、ステージ装置４１の駆動反力のエネルギー、運動量は、リニアモータ固定子と負荷質量とからなるＸ方向カウンタマス４４ａ、４４ｂ、Ｙ方向カウンタマス４５ａ、４５ｂの運動エネルギー、運動量となり、これらを搭載する定盤１５への作用力は大幅に低減される。理想的な状態では、定盤１５には力を伝えることがないため、結果として、これらの構成要素から成るステージ装置４１を搭載する定盤１５を大きく振動させることがない。
【００１１】
この種のステージ装置は、能動除振装置に搭載することで、装置設置基礎などの外部の振動から振動的に遮断するように設置されることが多い。
図８、図９の従来例では、定盤１５と装置設置基礎１８との間に、定盤１５を防振支持する防振支持手段１６、および、定盤１５に制御力を加えるアクチュエータ１７ａ〜１７ｈを備えている。
【００１２】
防振支持手段１６は、空気ばねと、この空気ばねの内部圧力を調整する電空比例弁とを有する空気圧駆動式アクチュエータから成り、さらに、定盤１５の基準位置に対する変位を検出する図示されない変位検出手段と、定盤１５の速度または加速度である振動を検出する振動検出手段３７ａ〜３７ｈとの少なくとも一方の出力信号に基づき、該空気圧駆動式アクチュエータを制御する。
【００１３】
すなわち、図示されない変位検出手段、振動検出手段３７ａ〜３７ｈでの検出信号に基づいて、定盤１５の振動を低減するために補償演算を行なう補償演算手段を有し、得られた補償演算の結果に基づき該空気圧駆動式アクチュエータを制御する能動除振装置を構成する。防振支持手段１６を能動除振装置により制御する場合は、振動検出手段３７ａ〜３７ｈの出力信号に基づく定盤１５の振動制御に用いるアクチュエータとして、アクチュエータ１７ａ〜１７ｈを用いることもでき、アクチュエータ１７ａ〜１７ｈは、駆動指令信号に対して良好な応答性能を示すリニアモータなどの電磁駆動アクチュエータから成る。
【００１４】
また、以上説明した構成に加えて、外部よりカウンタマスに制御力を加えるアクチュエータを備え、これを用いてステージ装置と共に、カウンタマスにも位置や加速度の制御を施して、能動的にカウンタマスを動作させることも可能である。この場合は、ステージ装置と共にカウンタマスの動作も管理できるので、カウンタマスのストロークオーバを回避することなども可能となり、より適切な状態で装置を稼動させることができる。カウンタマスを用いたステージ装置では、現実的には、このようなアクチュエータを備えることが好適である。なお、この場合においても、基本的には、カウンタマスはステージ装置４１の駆動反力によって駆動されるため、外部よりカウンタマスに制御力を加えるアクチュエータには、殆ど推力は発生しない。
【００１５】
次に、図１０を参照して、図８、図９の従来例を構成する制御装置を説明する。
ステージ装置４１の変位は、変位検出手段４６ａ、４６ｂで検出され、ステージ制御手段９ａへ入力される。また、必要に応じて変位検出手段４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂで検出されたカウンタマス４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂの変位情報もステージ制御手段９ａに入力される。ステージ制御手段９ａでは、この検出信号に補償演算を施し、駆動回路５１を介して、ステージ装置４１を駆動するアクチュエータ５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂを駆動する。アクチュエータ５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂは、Ｘ方向移動部材４２とカウンタマス４４ａ、４４ｂとの間、および、Ｙ方向移動部材４３とカウンタマス４５ａ、４５ｂとの間で作用するリニアモータである。このリニアモータであるアクチュエータ５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂを駆動することによりステージ装置４１の位置制御がなされる。
【００１６】
また、必要に応じて、外部よりカウンタマス４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂに制御力を加えるアクチュエータ５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂを構成し、カウンタマス４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂの制御を行なう場合もある。この場合、アクチュエータ５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂは、ステージ制御手段９ａで生成される制御信号に基づき駆動回路５４を介して駆動される。
【００１７】
一方、定盤１５の振動は、振動検出手段３７ａ〜３７ｈで検出され、定盤振動制御手段９ｂへ入力される。定盤振動制御手段９ｂでは、この検出信号に補償演算を施し、得られた信号を基に、駆動回路１９を介してアクチュエータ１７ａ〜１７ｈを駆動し、定盤１５の振動を制御する。補償演算手段９は、上記のステージ制御手段９ａと、定盤振動制御手段９ｂから構成される。
【００１８】
以上に説明したように、これらのカウンタマスを用いたステージ装置では、ステージ装置とカウンタマスを、双方の質量比に適合した加速度、動作ストロークで動作させれば、原理的には双方での運動量が保存される。そのため、ステージ装置を搭載する定盤・除振台への作用力を非常に小さくできると共に、ステージ装置とカウンタマスを合わせた可動物全体の重心位置を、ほぼ不動とすることができる。
このステージ装置を優れた振動制御性能を備えた能動除振装置、特に、空気圧駆動式アクチュエータと電磁駆動のリニアモータを併用したタイプの能動除振装置に搭載すれば、より好適に微振動制御、精密位置決め制御が可能となる。
【特許文献１】特開平１１−２９４５２０号公報（図１、図４）
【特許文献２】特開２００３−３１４６１０号公報
【特許文献３】特開２００６−０３２７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ステージ装置を搭載した能動除振装置は、前述のとおり、本体防振支持と位置・姿勢維持のための空気圧アクチュエータと、ステージ駆動反力による振動を減衰するための電磁アクチュエータとを併用したタイプのものが広く用いられてきた。このことは、カウンタマスを用いたステージ装置を搭載する場合でも、基本的には同様である。
ところで、カウンタマスを用いたステージ装置では、カウンタマスはステージ装置の駆動反力の影響を相殺・低減する手段としてのみ使われ、除振装置の振動制御のためのアクチュエータとしては、これとは別の電磁アクチュエータを備えていた。
【００２０】
この種のステージ装置を搭載した除振装置の場合、除振台の振動を低減、抑制するために用いる手段は、能動除振装置の一部を構成する電磁アクチュエータとカウンタマス駆動系との２つの要素があり、システムとして全ての構成要件が必ずしも必須ではない。
カウンタマスを用いたステージ装置は定盤の励振が低減されるシステムであるため、定盤の振動制御に要する制御力は、さほど大きくないにもかかわらず、二重に電磁アクチュエータを構成することは、装置製造コスト、機器配置設計の制約などの面から好ましくない。
そこで、本発明は、カウンタマスを用いたステージ装置を搭載した除振装置において、電磁アクチュエータの必要個数を減らして、配置機器の少ない簡単な構造の露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、原版または基板を載置して位置決め動作を行なうステージ装置と、前記ステージ装置に連結され、前記ステージ装置とは同一自由度方向で逆方向に動作する慣性質量であるカウンタマスと、前記ステージ装置と前記カウンタマスとを搭載する定盤と、前記定盤を防振支持する防振支持手段と、前記カウンタマスと前記定盤との間に制御力を発生するアクチュエータと、前記定盤の物理量を検出する振動検出手段と、  前記振動検出手段の検出信号に補償演算を施して前記アクチュエータの駆動指令信号を生成する補償演算手段と、を備え、前記アクチュエータの駆動により前記定盤の振動を低減・減衰することを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の露光装置は、原版または基板を載置して位置決め動作を行なうステージ装置と、前記ステージ装置に連結され、前記ステージ装置とは同一自由度方向で逆方向に動作する慣性質量であるカウンタマスと、前記ステージ装置と前記カウンタマスを搭載する定盤と、前記定盤を防振支持する防振支持手段と、前記カウンタマスと前記定盤との間に制御力を発生するアクチュエータと、前記カウンタマスと前記定盤との相対位置を検出する第１の変位検出手段と、前記定盤の変位を検出する第２の変位検出手段と、前記第１の変位検出手段および前記第２の変位検出手段における検出信号に補償演算を施して前記アクチュエータの駆動指令信号を生成する補償演算手段と、を備え、前記アクチュエータの駆動により、前記定盤と前記防振支持手段から成る振動系の固有振動に減衰特性を付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、カウンタマスを用いたステージ装置を搭載した除振装置において、電磁アクチュエータの必要個数を減らして、配置機器の少ない簡単な構造となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施例１）
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例１を説明する。
図７の全体構成図を参照して、本発明の実施例１の半導体露光装置を説明する。
装置設置基礎３に基礎構造物９１が載置され、基礎構造物９１に防振支持手段２が載置される。防振支持手段２は、定盤１を防振支持し、定盤１はステージ装置７１を搭載する。ステージ装置７１は、レチクルなどの原版または回路パターンが露光されるシリコンウェハなどの基板１０１ａを載置して位置決め動作を行なう装置である。  
【００２５】
また、基礎構造物９１上には、防振支持手段２ｂを介して、鏡筒定盤９７が設置される。鏡筒定盤９７には、照明光学系９８、回路パターンを有する原版であるレチクルを搭載するレチクルステージ装置７１ｂ、およびレチクルの回路パターンを基板１０１ａに投影露光する投影光学系９６が搭載される。
【００２６】
防振支持手段２、２ｂは、装置設置基礎３に直接設置するのではなく、パレットやベースフレームなどの基礎構造物９１の上に固定されている。基礎構造物９１は、防振支持手段２、２ｂのそれぞれの上に搭載された機器相互の相対位置関係を維持するための基準として機能する。さらに、基礎構造物９１は、防振支持手段２、２ｂの上には搭載されていない図７では省略された他の機器との相対位置関係を維持するための基準として機能する。
【００２７】
また、基礎構造物９１は、本実施例１の半導体露光装置全体を載置して、一括して輸送するための基礎部材としても機能する。投影光学系９６は、レチクルを載せるステージ装置７１ｂと基板１０１ａを載せるステージ装置７１の間に配置され、照明光学系９８から照射される露光光をレチクルに照射し、原版であるレチクル上の回路パターンを、投影光学系９６を介してシリコンウェハである基板１０１ａに投影露光する。
【００２８】
本実施例１の半導体露光装置は、その露光方式により一括露光型（ステッパ）、走査露光型（スキャナ）などに分類される。一括露光型の露光装置の場合は、ステージ装置７１をステップ＆リピートとよばれる間欠的な動作方式で逐次駆動しながら、所定の露光エリア、例えば、ＩＣなどの集積回路１個分のエリアを一括して露光する。
一方、走査露光型の露光装置の場合は、ステージ装置７１とレチクルステージ装置７１ｂを同期動作させ、レチクル上の回路パターンを基板１０１ａ上に走査露光する。
【００２９】
次に、図１、図２、図７を参照して、本発明の実施例１の露光装置を、より詳しく説明する。
本実施例１では、ステージ装置として、２自由度方向の運動自由度を有するステージ装置７１を有する。ステージ装置７１としては、レチクル上の回路パターンを繰り返し露光し、基板１０１ａ上に複数の回路パターンを平面的に焼き付けるために、ＸＹステージのような２自由度方向の運動自由度を有するステージ装置が用いられる。
なお、レチクルを搭載するステージ装置７１ｂは、１自由度の運動自由度を有するステージ装置であるが、本実施例におけるステージ装置として適用することは可能である。また、図７に示される基礎構造物９１は、図１、図２では図示されない。
【００３０】
基板１０１ａを搭載するステージ装置７１は、Ｘ、Ｙの２自由度方向に可動に構成され、Ｘ方向移動部材７２によってＸ方向に、Ｙ方向移動部材７３によってＹ方向に移動可能に構成される。互いの動作を拘束することがないように構成されたＸ方向移動部材７２とＹ方向移動部材７３とにより構成されたクロスバー構造体上によりステージ装置７１は支持され、Ｘ方向、Ｙ方向いずれの方向にも移動可能である。
【００３１】
また、Ｘ方向に移動可能に支持された負荷質量であるＸ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向に移動可能に支持された負荷質量であるＹ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂを有し、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂは、ステージ装置７１の駆動反力で動作するものである。Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂ  は、常盤１に搭載され、ステージ装置７１に連結され、ステージ装置７１とは同一自由度方向で逆方向に動作する慣性質量である。Ｘ方向移動部材７２とＸ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂとの間には図示されないＸ方向リニアモータによる推力が作用し、Ｘ方向移動部材７２が可動子、Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂが固定子として機能する。
【００３２】
同様に、Ｙ方向移動部材７３とＹ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂとの間には図示されないＹ方向リニアモータによる推力が作用し、Ｙ方向移動部材７３が可動子、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂが固定子として機能する。これらの図示されないＸ方向、Ｙ方向リニアモータの作用により、Ｘ方向移動部材７２、Ｙ方向移動部材７３が駆動され、このＸ方向移動部材７２、Ｙ方向移動部材７３によりステージ装置７１が、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動される。
【００３３】
ステージ装置７１は、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの自由度方向の位置を検出して出力する変位検出手段７６ａ（７６ａＴ、７６ａＨ）、７６ｂ（７６ｂＴ、７６ｂＨ）を有し、変位検出手段７６ａ（７６ａＴ、７６ａＨ）、７６ｂ（７６ｂＴ、７６ｂＨ）で検出された変位情報に基づき、Ｘ方向、Ｙ方向の図示されないリニアモータにより位置決めの制御がなされる。ステージ装置７１の位置を検出して出力する変位検出手段７６ａ、７６ｂは、精度などの要求からレーザ干渉計を用いることが好適である。
【００３４】
ステージ装置７１が、図示されないリニアモータによって駆動されると、その駆動反力によりＸ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂは、ステージ装置７１の駆動反力が作用する向きに動作する。ステージ装置７１を駆動する図示されないリニアモータの固定子は、ステージ装置７１が搭載される定盤１上で、可動な構造で支持されている。そのため、ステージ装置７１を動作させるためにリニアモータを駆動しても、ステージ駆動反力のエネルギー、運動量は、リニアモータ固定子と負荷質量とから成るＸ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂカの運動エネルギー、運動量となり、理想的な状態では、定盤には力を伝えることがない。その結果として、ステージ装置７１、Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂなどを搭載する定盤１を大きく振動させることなく、ステージ装置７１の動作を行なうことができる。
【００３５】
さらに、Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂと、定盤１との間に制御力を発生するアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂを備える。つまり、定盤１とＸ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂの間に制御力を発生するアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、定盤１とＹ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂの間に制御力を発生するアクチュエータ８６ａ、８６ｂを有する。アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂは、電磁駆動のリニアモータなどから成り、定盤１の振動速度に比例する制御力を発生し、前記制御力によって、定盤１と防振支持手段２とから成る振動系の固有振動に減衰特性を付加するものである。
【００３６】
さらに、Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂには、それぞれのカウンタマスの位置を検出して出力する変位検出手段７７ａ、７７ｂが備えられている。同様に、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂには、それぞれのカウンタマスの位置を検出して出力する変位検出手段７８ａ、７８ｂが備えられている。変位検出手段７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂは、いずれもＸ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂが動作する方向の定盤１に対する相対位置を検出する。変位検出手段７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂとしては、レーザ干渉計やエンコーダなど、各種変位検出手段を用いることができる。
【００３７】
ステージ装置７１、Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂなどは定盤１に搭載され、定盤１は、装置設置基礎３の上で防振支持手段２によって防振支持されている。定盤１には、定盤１に制御力を加える鉛直方向のアクチュエータ２１ａ〜２１ｄが備えら、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの発生推力は、図３に示される定盤振動制御手段４ｂからの信号に基づいて制御される。また、定盤１には、定盤１の変位、速度、加速度などの物理量を検出する振動検出手段２２ａ〜２２ｈが構成される。このように振動検出手段２２ａ〜２２ｈは、変位検出手段、速度検出手段、加速度検出手段のいずれかである。
【００３８】
アクチュエータ２１ａ〜２１ｄは、鉛直方向に制御力を発生し、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの近傍に配置された振動検出手段２２ａ〜２２ｄは、鉛直方向の振動物理量を検出する。一方、振動検出手段２２ｅ〜２２ｈは、水平方向の振動物理量を検出し、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの近傍に配置され、振動検出手段２２ｅ〜２２ｈの振動検出方向と、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの制御力発生方向は、一致するように配置されている。
【００３９】
図８、図９、図１０に示される従来例では、ステージ装置４１およびカウンタマス４４ａ,４４ｂ,４５ａ,４５ｂの制御と、定盤１５の振動の制御は、相互に独立した構成で行なわれていた。これに対して、図１、図２、図３に示される本実施例１では、定盤１の振動の制御を、Ｘ方向カウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向カウンタマス７５ａ、７５ｂを駆動するアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂも用いて行なう。このため、図１、図２、図３に示される本実施例１では、図８、図９、図１０の従来例における水平方向のアクチュエータ１７ｅ〜１７ｈを有する必要が無くなり、図８、図９、図１０の従来例と同等の機能を有する。
【００４０】
次に、図３を参照して、本実施例１の制御構成を、より詳しく説明する。
本実施例１を構成する補償演算手段４は、振動検出手段２２ａ〜２２ｈの検出信号Ｓ７に補償演算を施してアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの駆動指令信号Ｓ５を生成する手段である。さらに、本実施例１は、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの駆動により定盤１の振動を低減・減衰するものである。変位検出手段７６ａ、７６ｂで検出したステージ装置７１の変位に関する情報信号Ｓ１は、補償演算手段４に構成されたステージ制御手段４ａに入力される。情報信号Ｓ１は、ステージ制御手段４ａで補償演算が施され、その結果得られステージ駆動指令信号Ｓ２は、駆動回路８１に入力される。ステージ駆動指令信号Ｓ２は、駆動回路８１を介して、信号Ｓ３としてアクチュエータ８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂに入力され、ステージ装置７１が駆動される。アクチュエータ８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂは、Ｘ方向移動部材７２とカウンタマス７４ａ、７４ｂ、Ｙ方向移動部材７３とカウンタマス７５ａ、７５ｂとの間に配置され、ステージ装置を駆動するものである。アクチュエータ８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂは、電磁駆動のリニアモータなどから成る。
【００４１】
また、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの変位情報信号Ｓ４は、変位検出手段７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂで検出され、ステージ制御手段４ａに入力される。この入力された変位情報信号Ｓ４には、ステージ制御手段４ａで補償演算が施され、この結果、得られた制御指令信号Ｓ５が、駆動回路８４を介して信号Ｓ６としてアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂに入力される。この信号Ｓ６によりアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂが駆動され、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂに制御力を加えられる。
【００４２】
一方、振動検出手段２２ａ〜２２ｈで検出された、定盤１の振動物理量の信号Ｓ７は、補償演算手段４に構成された定盤振動制御手段４ｂに入力される。定盤制御手段４ｂでは、信号Ｓ７に適切な補償演算を施して、定盤１の振動を低減・減衰するための駆動指令信号Ｓ８を生成する。定盤１の振動を低減・減衰するために用いるアクチュエータには、鉛直方向に作用するアクチュエータ２１ａ〜２１ｄに加えて、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂに制御力を加えるアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂを、水平方向のアクチュエータとして用いる。そのために、定盤振動制御手段４ｂでは、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄ、および、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの駆動指令信号から定盤１に対する制御力までの特性を考慮した補償演算を入力された定盤１の振動物理量の信号Ｓ７に施す。
【００４３】
アクチュエータ２１ａ〜２１ｄ、および、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂが電磁駆動のリニアモータから成る場合、リニアモータの指令値に対する制御力の応答周波数は、一般的には、数百Ｈｚから１ｋＨｚ以上であり、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動数よりも十分に高い。
【００４４】
一方、定盤１の振動制御は、多くの場合、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動に対して減衰特性を付加するなど比較的低い周波数領域を対象にし、この振動系の固有振動数は、一般的には数Ｈｚ〜高くても数十Ｈｚ程度である。例えば、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動数が、アクチュエータの応答周波数より十分に低い場合、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの発生する制御力は、固有振動数近傍の領域では、アクチュエータ駆動指令信号に対して、ほぼ比例要素とみなすことができる。そのため、定盤１の固有振動に減衰特性を付加しようという場合は、定盤１の振動速度に比例する駆動指令信号をアクチュエータ２１ａ〜２１ｄに加えればよい。
【００４５】
一方、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの定盤１に対する作用の態様は、前述のステージ制御手段４ａを用いて構成するカウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの制御系の構成によって異なる。ここでは、まず、ステージ制御手段４ａで、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御系を構成する場合の制御例を説明する。カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御系の一実施例としては、カウンタ変位検出手段７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂで検出した信号Ｓ４にゲイン補償を施して得た信号Ｓ５，Ｓ６をアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂにフィードバックし、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂと定盤１との間に剛性を付加する。
【００４６】
この場合、付加する剛性の量によって、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御系の応答周波数帯域、つまり、固有振動数が決定される。この応答周波数帯域は、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御帯域を意味し、該制御ループのバンド幅に相当する。単純にゲインフィードバックを構成すると、位置制御偏差が残り、前記固有振動数付近の周波数領域で振動的になるため、適宜、微分・積分補償を追加して、ＰＩＤ補償を行なうことが一般的である。
【００４７】
カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂを有するステージ装置７１の場合、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂを一定位置に制御すると、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂが定盤１に締結された状態に近づくことになり、ステージ装置７１が駆動した場合の駆動反力は、定盤１に伝わって振動を励起する。そのため、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御系には、位置指令値として、ステージ装置７１の駆動位置と同期した指令信号を加えることが一般的で、具体的には、ステージ装置７１とカウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの重量の比率に従った、位置駆動量が位置指令入力として、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御目標値として入力される。定盤１の振動制御は、定盤振動制御手段４ｂで生成された、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂによる定盤１の振動制御のための駆動指令信号を、この位置目標値に加算することで可能となるが、その具体的な補償演算の方法は、以下のとおりである。
【００４８】
まず、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御帯域が、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動数より十分に高い場合、例えば、１０倍以上高い周波数であるとする。アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの制御力は、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂへの制御力の反作用として、定盤１にも加わる。カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂが定盤１に対して位置制御されている場合、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御帯域より低い周波数領域では、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂと定盤１との間に制御的な剛性がある状態となる。
【００４９】
そのため、ステージ装置７１が動作していない場合、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの動作加速度に比例した制御力が定盤１に作用する。つまり、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置指令信号とアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの発生力との間には、２階微分要素が介在するのと等価な状態となる。
そのために、定盤１の固有振動に減衰特性を付加しようという場合は、定盤１の振動変位を積分補償して得た駆動指令信号をアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂに加える。この理由は、定盤１の振動速度に比例する信号が定盤１に作用するようにするためである。定盤１の振動物理量として、定盤１の振動速度を検出する場合は、定盤１の振動物理量を２階積分補償して得た駆動指令信号をアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂに加える。
【００５０】
以上説明した駆動指令信号と制御力との関係を考慮して、発生すべき制御力に応じた駆動指令信号を定盤振動制御手段４ｂで算出して制御すれば、定盤１の振動低減・減衰が可能となる。定盤振動制御手段４ｂで算出されたアクチュエータ２１ａ〜２１ｄの駆動指令信号Ｓ８は、駆動回路２３を介してアクチュエータ２１ａ〜２１ｄに信号Ｓ９として入力される。定盤振動制御手段４ｂで算出されたアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂの駆動指令信号Ｓ１０は、一旦、ステージ制御手段４ａに送られる。そして、必要に応じてカウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの制御のための信号と加算された後、信号Ｓ５となり、駆動回路８４を介して、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂに信号Ｓ６として入力される。
以上の動作により、定盤１の振動を低減・減衰することが可能となる。
【００５１】
以上の本実施例１では、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御系を構成する場合を説明したが、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの位置制御を行なわない構成でも、定盤１の振動制御は可能である。カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ自体に積極的な制御を施さない場合は、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂへの制御力に比例した制御力が定盤１に作用する。よって、定盤１の振動速度に比例した信号を制御指令として、アクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂに与えればよい。
【００５２】
以上説明したように、本実施例１においてカウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂを用いたステージ装置、除振装置を構成すると、図８、図９、図１０の従来例に構成された水平方向に作用するアクチュエータ１７ｅ〜１７ｈを削減することが可能となる。このため、装置のコストダウンに寄与し、機器配置空間の節約につながり、シンプルかつ、機器配置制約の少ない除振装置を有することとなる。すなわち、カウンタマスを用いたステージ装置を搭載した除振装置において、電磁アクチュエータの必要個数を減らして、配置機器の少ない簡単な構造の除振装置を有する。
【００５３】
（実施例２）
次に、図４の平面図、図５の側面図を参照して、本発明の実施例２を説明する。
前述の実施例１では、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂは、定盤１とカウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの間で制御力を発生するアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂと共に、ステージ装置７１自体の駆動反力で動作した。しかし、カウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂが、定盤１とカウンタマス７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの間で制御力を発生するアクチュエータ８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂのみで動作する本実施例２に関しても、同様の効果を得ることができる。
【００５４】
本実施例２では、概略２自由度方向の運動自由度を有するステージ装置３１を有する。
シリコンウェハなどの基板１０１ａあるいはレチクルなどの原版を搭載するステージ装置３１は、Ｘ、Ｙの２自由度方向に可動に構成される。ステージ装置３１は、Ｘ方向駆動機構３２によってＸ方向に動作する。
【００５５】
Ｘ方向駆動機構３２は、Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂによってＹ方向に動作する。Ｙ方向駆動機構３３は、定盤１に搭載され固定される。Ｘ方向駆動機構３２は、Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂを介して定盤１との間の作用力によりＹ方向に駆動される。このため、Ｘ方向駆動機構３２を動作させたときの駆動反力は定盤１に作用する。また、ステージ装置３１は、Ｘ方向駆動機構３２を介して、Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂとの間の作用力により駆動される。Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂは、定盤１とはＸ方向に駆動可能に連結され、ステージ装置３１を動作させたときの駆動反力も実質的には定盤１に作用する。
【００５６】
また、Ｘ方向に可動に構成され支持された負荷質量であるＸ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向に可動に構成され支持された負荷質量であるＹ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂを有し、カウンタマス３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂは、ステージ装置７１の駆動反力に応じた力で動作するものである。Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂは、カウンタマス３４ａ、３４ｂと定盤１との間に制御力を発生するアクチュエータ３６ａ、３６ｂにより動作する。Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂは、カウンタマス３５ａ、３５ｂと定盤１との間に制御力を発生するアクチュエータ３７ａ、３７ｂにより動作する。アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂは、電磁駆動のリニアモータなどから成り、定盤１の振動速度に比例する制御力を発生し、前記制御力によって、定盤１と防振支持手段２とから成る振動系の固有振動に減衰特性を付加するものである。
【００５７】
ステージ装置３１は、Ｘ、Ｙそれぞれの自由度方向の位置を検出して出力する第２の変位検出手段４０ａ（４０ａＴ、４０ａＨ）、４０ｂ（４０ｂＴ、４０ｂＨ）を有する。
第２の変位検出手段４０ａ（４０ａＴ、４０ａＨ）、４０ｂ（４０ｂＴ、４０ｂＨ）は、ステージ装置３１の変位を検出する手段である。ステージ装置３１は、第２の変位検出手段４０ａ（４０ａＴ、４０ａＨ）、４０ｂ（４０ｂＴ、４０ｂＨ）で検出された変位情報に基づき、Ｘ方向駆動機構３２、Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂを用いて、位置決めの制御がなされる。ステージ装置３１の位置を検出して出力する変位検出手段４０（４０ａ、４０ｂ）は、精度などの要求からレーザ干渉計から成る。
【００５８】
本実施例２では、ステージ装置３１が、Ｘ方向駆動機構３２、Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂによって駆動されると、その駆動反力により定盤１を振動させる。この際、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂを、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂを用いて、該駆動反力を打ち消す作用力で動作させ、定盤１の振動を低減させるように動作する。
【００５９】
さらに、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂは、カウンタマス３４ａ、３４ｂの位置を検出して出力する第１の変位検出手段３８ａ、３８ｂを有する。同様に、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂは、カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置を検出して出力する第１の変位検出手段３９ａ、３９ｂを有する。変位検出手段３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂは、いずれも、Ｘ方向およびＹ方向のカウンタマス３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂが動作する方向の定盤１に対する相対位置を検出し、変位検出手段３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂは、レーザ干渉計やエンコーダなどの各種変位検出手段から成る。
【００６０】
以上説明した本実施例２におけるステージ装置３１、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂなどは定盤１に搭載され、定盤１は、装置設置基礎３の上で防振支持手段２によって防振支持されている。定盤１は、定盤１に制御力を加える鉛直方向のアクチュエータ２１ａ〜２１ｄを有し、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの発生推力は、図６に示される定盤振動制御手段５ｂから駆動回路２３に入力された信号Ｓ８、さらに、駆動回路２３からアクチュエータ２１ａ〜２１ｄに入力された信号Ｓ９に基づいて制御される。
【００６１】
また、定盤１は、定盤１の変位、速度、加速度などの物理量を検出する振動検出手段２２ａ〜２２ｈを有し、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄは、鉛直方向に制御力を発生し、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの近傍に配置された振動検出手段２２ａ〜２２ｄは、鉛直方向の振動物理量を検出する。一方、振動検出手段２２ｅ〜２２ｈは、水平方向の振動物理量を検出し、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの近傍に配置され、振動検出手段２２ｅ〜２２ｈの振動検出方向と、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの制御力発生方向は、概略一致するように配置されている。
【００６２】
以上説明したように本実施例２では、定盤１の水平振動の制御を、カウンタマス３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂを駆動するアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂにより行なうため、図８、図９、図１０の従来例で構成されていた水平方向のアクチュエータ１７ｅ〜１７ｈを用いる必要が無く、この従来例と同等の機能を有する。
【００６３】
次に、図６を参照して、本実施例２の制御構成を詳述する。
補償演算手段５は、第１の変位検出手段３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂおよび第２の変位検出手段４０ａ（４０ａＴ、４０ａＨ）、４０ｂ（４０ｂＴ、４０ｂＨ）における検出信号に補償演算を施してアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの駆動指令信号を生成する。変位検出手段４０ａ、４０ｂで検出したステージ装置３１の変位に関する情報信号Ｓ１は、補償演算手段５に構成されたステージ制御手段５ａに入力される。この信号Ｓ１は、ステージ制御手段５ａで補償演算が施され、その結果、得られステージ駆動指令信号Ｓ２は駆動回路６１に入力される。駆動回路６１を介して信号Ｓ３がＸ方向駆動機構３２、Ｙ方向駆動機構３３ａ、３３ｂ入力され駆動されて、ステージ装置３１が駆動される。
【００６４】
また、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの変位情報は、変位検出手段３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂで信号Ｓ４として検出され、ステージ制御手段５ａに入力される。この信号Ｓ４には、ステージ制御手段５ａで補償演算が施され、得られた制御指令信号Ｓ５は駆動回路６２に入力される。駆動回路６２を介して信号Ｓ６が、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに入力され駆動され、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂに制御力を加える。
【００６５】
一方、振動検出手段２２ａ〜２２ｈで検出された定盤１の振動物理量の信号Ｓ７は、補償演算手段５に構成された定盤振動制御手段５ｂに入力される。定盤制御手段５ｂでは、この信号Ｓ７に適切な補償演算を施して、定盤１の振動を低減・減衰するための駆動指令信号Ｓ８を生成する。定盤１の振動を低減・減衰するために用いるアクチュエータは、鉛直方向に作用するアクチュエータ２１ａ〜２１ｄおよび水平方向に作用するアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂから成る。このため、定盤振動制御手段５ｂでは、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄ、および、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの、駆動指令信号から定盤１に対する制御力までの特性を考慮した補償演算を信号Ｓ７に施す。アクチュエータ２１ａ〜２１ｄ、および、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂが電磁駆動のリニアモータから成る場合、電磁駆動のリニアモータの指令値に対する制御力の応答周波数は、一般的には、数百Ｈｚから１ｋＨｚ以上であり、その応答周波数は、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動数よりも十分に高い。
【００６６】
一方、定盤１の振動制御は、多くの場合、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動に対して減衰特性を付加するなど、比較的低い周波数領域を対象にしている。この振動系の固有振動数は、一般的には数Ｈｚ〜高くても数十Ｈｚ程度である。例えば、防振支持手段２と定盤１から成る振動系の固有振動数がアクチュエータ２１ａ〜２１ｄの応答周波数より十分に低い場合、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの発生する制御力は、該固有振動数近傍の領域では、アクチュエータ駆動指令信号に対してほぼ比例要素とみなせる。そのため、定盤１の固有振動に減衰特性を付加しようという場合は、定盤１の振動速度に比例する駆動指令信号をアクチュエータ２１ａ〜２１ｄに加えればよい。
【００６７】
一方、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの定盤１に対する作用の態様は、前述のステージ制御手段５ａを用いて構成するＸ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの制御系の構成により異なる。
ここでは、まず、ステージ制御手段５ａで、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御系を構成している場合を説明する。
【００６８】
本実施例２においては、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御系の構成は以下のとおりである。すなわち、変位検出手段３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂで検出した信号Ｓ４にゲイン補償を施して得た信号Ｓ５を、駆動回路６２を介して信号Ｓ６としてアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂにフィードバックすることにより、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂと定盤１との間に剛性を付加する。この場合、付加する剛性の量によって、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御系の応答周波数帯域、つまり、固有振動数が決定される。この応答周波数帯域は、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御帯域を意味し、該制御ループのバンド幅に相当する。本実施例２においては、単純にゲインフィードバックを構成すると、位置制御偏差が残り、前記固有振動数付近の周波数領域で振動的になるため、適宜、微分・積分補償を追加して、ＰＩＤ補償を行なう。
【００６９】
Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂを用いたステージ装置３１の場合、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂを一定位置に制御すると、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂカが定盤１に締結された状態に近づくことになる。このため、ステージ装置３１が駆動した場合の駆動反力は、定盤１に伝わって振動を励起するため、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御系には、位置指令値として、ステージ装置３１の駆動位置と同期した指令信号を加える。
具体的には、ステージ装置３１とＸ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの重量の比率に従った位置駆動量が位置指令入力として、方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御目標値として入力される。
【００７０】
定盤１の振動制御は、定盤振動制御手段５ｂで生成されたアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂによる定盤１の振動制御のための駆動指令信号を、この位置目標値に加算することで可能となるが、その具体的な補償演算の方法は、以下のとおりである。  
本実施例２においては、第１の変位検出手段３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂの出力信号に基づいて、カウンタマス３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの定盤１に対する相対位置を制御する制御ループを備える。この制御ループのバンド幅は、定盤１と防振支持手段２から成る振動系の固有振動数の１０倍以上であり、定盤１の変位検出信号に施す補償得算は、積分補償を含むものである。すなわち、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御帯域が、定盤１と防振支持手段２から成る振動系の固有振動数より十分に高い場合、例えば、１０倍以上高い周波数である場合とする。アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの制御力は、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂへの制御力の反作用として、定盤１にも加わる。
【００７１】
Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂが定盤１に対して位置制御されている場合、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御帯域より低い周波数領域では、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂと定盤１との間に制御的な剛性がある状態となる。そのため、ステージ装置３１が動作していない場合、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの動作加速度に比例した制御力が定盤１に作用する。つまり、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置指令信号とアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの発生力との間には、２階微分要素が介在するのと等価な状態となる。
【００７２】
そのため、定盤１の固有振動に減衰特性を付加しようという場合は、定盤１の振動変位を積分補償して得た駆動指令信号をアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに加えればよいことになる。すなわち、定盤１の振動速度に比例する信号が定盤１に作用するようにするためである。定盤１の振動物理量として、定盤１の振動速度を検出する場合は、これを２重積分補償して得た駆動指令信号をアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに加えればよい。
すなわち、本実施例２において、第２の変位検出手段４０ａ（４０ａＴ、４０ａＨ）、４０ｂ（４０ｂＴ、４０ｂＨ）の代わりに定盤１の速度を検出する速度検出手段を備え、この速度検出手段の検出信号に補償演算を施して得た信号を用いて、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂを駆動し、定盤１と防振支持手段２から成る振動系の固有振動に減衰特性を付加する。この速度検出手段の検出信号に施す補償演算は２重積分補償演算を含む補償演算である。
【００７３】
以上説明したような、駆動指令信号と制御力との関係を考慮して、発生すべき制御力に応じた駆動指令信号を定盤振動制御手段５ｂで算出して制御すれば、定盤１の振動低減・減衰が可能となる。定盤振動制御手段５ｂで算出されたアクチュエータ２１ａ〜２１ｄの駆動指令信号Ｓ８は、駆動回路２３を介して信号Ｓ９として、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄに入力される。定盤振動制御手段５ｂで算出されたアクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの駆動指令信号Ｓ１０は、一旦、ステージ制御手段５ａに送られる。駆動指令信号Ｓ１０は、必要に応じてＸ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの制御のための信号Ｓ４と加算された後、信号Ｓ５として駆動回路６２に入力され、駆動回路６２を介して信号Ｓ６として、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに入力される。
以上の動作により、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの駆動により、定盤１と防振支持手段２から成る振動系の固有振動に減衰特性を付加し、定盤１の振動を低減・減衰することが可能となる。
【００７４】
上記の説明では、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御系を構成する場合の構成を説明したが、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂの位置制御を行なわない構成でも、定盤１の振動制御は可能である。Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂ自体に積極的な制御を施さない場合は、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂへの制御力に比例した制御力が定盤１に作用する。このため、定盤１の振動速度に比例した信号を制御指令として、アクチュエータ３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに与えればよい。
【００７５】
以上説明した構成で、Ｘ方向カウンタマス３４ａ、３４ｂ、Ｙ方向カウンタマス３５ａ、３５ｂを用いたステージ装置３１、除振装置を構成すると、定盤１に制御力を加えるアクチュエータを削減することが可能となる。このため、装置のコストダウンに寄与し、機器配置空間の節約につながり、シンプルかつ、機器配置制約の少ない除振装置を有することとなる。すなわち、カウンタマスを用いたステージ装置を搭載した除振装置において、電磁アクチュエータの必要個数を減らして、配置機器の少ない簡単な構造の除振装置を有する。
【００７６】
前述の本実施例２では、アクチュエータ２１ａ〜２１ｄの４個を有するが、要求される制御性能を実現するに足る個数が構成されるのであれば、その個数は４個には限定されない。同様に、振動検出手段２２ａ〜２２ｈも、８個有するが、必要な振動情報が検出できるのであれば、その個数は８個に限定されない。例えば、定盤１が十分に剛である場合、定盤１の剛体振動挙動は６個の振動検出手段があれば検出可能である。この場合、６個の振動検出手段を、定盤１の６自由度剛体運動のすべてを検出可能なように配置できれば、振動検出手段とアクチュエータとの幾何的な配置関係にもとづいて座標変換を行なうことで、前述の本実施例２と同等の振動低減効果が得られる。
【００７７】
アクチュエータに関しても同様で、鉛直アクチュエータ２１は３個、水平方向に作用するカウンタマスに制御力を加えるアクチュエータも３個、それぞれあれば、定盤１の全ての剛体運動自由度の振動制御が可能である。もちろん、振動制御の必要性に応じて、さらに少ない数、あるいは、多くの数のアクチュエータ、センサで、本発明の実施例を構成することも可能である。
【００７８】
また、振動制御系は、近傍に配置されたセンサとアクチュエータの組ごとに構成する必然性は必ずしもない。例えば、複数の振動制御手段の検出信号から定盤１の各運動自由度の振動挙動を算出し、運動自由度ごとに補償演算を施し、アクチュエータの幾何配置、駆動指令信号から制御力までの特性を考慮して、駆動指令信号を各アクチュエータに分配する構成としてもよい。このように構成することにより、少ない構成要素での振動制御系の実現が可能となるのに加えて、運動自由度、振動モードに適合した制御系調整も可能となる。
【００７９】
（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その露光された基板を現像する工程と、現像された基板を加工する工程と、を経ることにより形成、製造される。現像された基板を加工する工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１におけるステージ装置、除振装置の平面図である。
【図２】本発明の実施例１におけるステージ装置、除振装置の側面図である。
【図３】本発明の実施例１における制御系の構成図である。
【図４】本発明の実施例２におけるステージ装置、除振装置の平面図である。
【図５】本発明の実施例２におけるステージ装置、除振装置の側面図である。
【図６】本発明の実施例２における制御系の構成図である。
【図７】本発明の実施例の露光装置の全体構成図である。
【図８】従来例のステージ装置、除振装置の平面図である。
【図９】従来例のステージ装置、除振装置の側面図である。
【図１０】従来例のステージ装置、除振装置の制御系の構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
１：定盤          ２：防振支持手段  ３：装置設置基礎
４：補償演算手段  ４ａ：ステージ制御手段  ４ｂ：定盤振動制御手段
５：補償演算手段  ５ａ：ステージ制御手段  ５ｂ：定盤振動制御手段
９：補償演算手段  ９ａ：ステージ制御手段  ９ｂ：定盤振動制御手段
１０：定盤        １１：防振支持手段      １２ａ〜１２ｈ：アクチュエータ
１３：装置設置基礎  １５：定盤            １６：防振支持手段
１７ａ〜１７ｈ：アクチュエータ    １８：装置設置基礎  １９：駆動回路
２１ａ〜２１ｄ：アクチュエータ    ２２ａ〜２２ｈ：振動検出手段
２３：駆動回路    ３１：ステージ装置  ３２：Ｘ方向駆動機構
３３、３３ａ、３３ｂ：Ｙ方向駆動機構  ３４ａ、３４ｂ：Ｘ方向カウンタマス
３５ａ、３５ｂ：Ｙ方向カウンタマス    ３６ａ、３６ｂ：アクチュエータ
３７ａ、３７ｂ：アクチュエータ        ３８ａ、３８ｂ：変位検出手段
３９ａ、３９ｂ：変位検出手段
４０ａ、４０ａＨ、４０ａＴ、４０ｂ、４０ｂＨ、４０ｂＴ：変位検出手段
４１：ステージ装置    ４１ｂ：ステージ装置
４２：Ｘ方向駆動機構  ４３：Ｙ方向駆動機構
４４ａ、４４ｂ：Ｘ方向カウンタマス  ４５ａ、４５ｂ：Ｙ方向カウンタマス
４６ａ、４６ａＨ、４６ａＴ、４６ｂ、４６ｂＨ、４６ｂＴ：変位検出手段
４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂ：変位検出手段  ５１、５４：駆動回路
５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ：アクチュエータ
５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂ：アクチュエータ
６１、６２：駆動回路    ７１,７１ｂ：ステージ装置
７２：Ｘ方向移動部材    ７３：Ｙ方向移動部材
７４ａ、７４ｂ：Ｘ方向カウンタマス  ７５ａ、７５ｂ：Ｙ方向カウンタマス
７６ａ、７６ａＨ、７６ａＴ、７６ｂ、７６ｂＨ、７６ｂＴ：変位検出手段
７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂ：変位検出手段  
８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ：アクチュエータ
８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂ：アクチュエータ
９１：基礎構造物    ９２ａ、９２ｂ：防振支持マウント
９３：ステージ定盤  ４１：ステージ装置  
９６：投影光学系    ９７：鏡筒定盤      ９８：照明光学系
１０１ａ：基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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