(57)【要約】【課題】  ステージ天板の位置計測を、該ステージ天板の１次及び２次の弾性モードの節で行い、ステージ天板の位置制御系に１次及び２次の弾性モードの影響が現れるのを防ぐ。【解決手段】  ステージ天板１１１の弾性モードの節を計測する第１計測器のレーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃ，３１２ａ，３１２ｂと、前記ステージ天板を駆動する第１駆動機構と、前記第１計測器の出力に基づいて前記第１駆動機構を制御する補償器とを備え、前記ステージ天板の目標位置への位置決めを行う。ステージ天板がほぼ長方形である場合、前記第１計測器のレーザ干渉計はステージ天板の１次、及び２次の弾性モードの節となる中央部に配置する。【選択図】      図１
2005123287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置であって、
前記制御対象の弾性モードの節を計測する第１計測器と、
前記制御対象を駆動する第１駆動機構と、
前記第１計測器の出力に基づいて前記第１駆動機構を制御する補償器とを、
備えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記制御対象がほぼ長方形である場合、前記第１計測器を制御対象の１次、及び２次の弾性モードの節となる中央部に配置することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記第１計測器と、前記制御対象の節以外の部分を計測する第２計測器とを備え、
前記制御対象のＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸方向の位置（Ｚ）、並びにＸ軸回りの回転（θｘ）、Ｙ軸回りの回転（θｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）の６自由度の位置情報を計測することを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記第１駆動機構は、前記制御対象をＸ軸方向（Ｘ）、Ｙ軸方向（Ｙ）、及びＺ軸方向（Ｚ）、並びにＸ軸回りの回転方向（θｘ）、Ｙ軸回りの回転方向（θｙ）、及びＺ軸回りの回転方向（θｚ）の６自由度位置方向へ駆動可能である請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記制御対象は露光装置のステージ天板である請求項１〜４のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記ステージ天板の内部に取り付けた第１レーザ干渉計と、
鏡筒定盤に固定された第１計測ミラーと、
前記鏡筒定盤に固定された第２レーザ干渉計と、
前記ステージ天板に固定された第２計測ミラーとを備え、
前記第１レーザ干渉計は、最低限ステージ天板のＸ軸回りの回転（θｘ）、及びＹ軸回りの回転（θｙ）を計測し、更にＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）を計測可能であり、
前記第２レーザ干渉計は、前記ステージ天板の６自由度の位置情報、即ちＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸方向の位置（Ｚ）、並びにＸ軸回りの回転（θｘ）、Ｙ軸回りの回転（θｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）のうち前記第１レーザ干渉計で計測しなかった位置情報を計測することを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記ステージ天板の裏面に取り付けた第１リニアエンコーダと、
鏡筒定盤に固定された第１レーザ干渉計と、
前記ステージ天板に固定された第１計測ミラーと、
前記鏡筒定盤に固定された第２レーザ干渉計と、
ＸＹスライダに固定された第２計測ミラーとを備え、
前記第１リニアエンコーダは、前記ステージ天板の前記ＸＹスライダに対するＺ軸方向の位置（Ｚ１）、Ｘ軸回りの回転（θｘ１）、及びＹ軸回りの回転（θｙ１）を計測し、
前記第１レーザ干渉計は、前記ステージ天板のＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）を計測し、
前記第２レーザ干渉計は、前記ＸＹスライダの前記鏡筒定盤に対するＺ軸方向の位置（Ｚ２）、Ｘ軸回りの回転（θｘ２）、及びＹ軸回りの回転（θｙ２）を計測することを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記補償器は、前記第１計測器及び第２計測器の出力から所定の周波数成分を低減するフィルタを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記制御対象の弾性振動を計測する第３計測器と、
前記第３計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構とを有することを
特徴とする請求項１〜４または請求項６〜８のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記第３計測器、及び、前記弾性振動低減機構に圧電素子を用いることができる請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
前記フィルタとして、ノッチフィルタを用いることができる請求項８〜１０のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記フィルタとして、ローパスフィルタを用いることができる請求項項８〜１０のいずれかに記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、工作機械、またはＯＡ機器など高速、かつ高精度の位置、及び速度制御が求められる位置決め装置の分野において、可動体の弾性振動が制御精度に影響を与える場合の弾性振動の制御方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
ここでは従来技術として、半導体露光装置のステージ制御を例に挙げて説明を行う。
半導体露光装置においては露光線幅の微細化に伴い、露光装置のウエハステージに求められる位置制御精度は数ｎｍのオーダーに達している。また、生産性の向上の観点からステージの移動加速度および速度は年々増加の傾向にある。このような高速・高精度の位置制御を実現するためには、ウエハステージ位置制御系のサーボ帯域が高くなければならない。高いサーボ帯域は目標値への応答性が高く、外乱などの影響にも頑健なシステムを実現する。従って、装置を作る立場からは可能な限り高いサーボ帯域を実現する、ウエハステージ、本体構造体等の設計が行われる。
【０００３】
従来の半導体露光装置におけるウエハステージ装置の構成概略を図８に示す（例えば、特開２００１−２３０１７７号公報を参照）。ＸＹスライダ２３１、Ｘブリッジ２１１、及びＹブリッジ２２１は、基準座標系に対してステージ天板１１１をＸ軸方向、及びＹ軸方向について粗動制御する。更にステージ天板１１１は、ステージ天板１１１に構成したサーボ系により、基準座標系に対する並進３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と並進３軸の各軸周りの回転３軸（θx，θy，θz）とを合わせた６自由度位置の微動制御を行う。
【０００４】
２０１はウエハステージ定盤であって、床４０１からエアダンパ２０２を介して支持されている。２１１はＸブリッジであって、ウエハステージ定盤２０１のガイド面に沿ってＸ軸方向に推力を発生するＸリニアモータ２１２により、ウエハステージ定盤２０１の基準面上をＸ軸方向に移動する。ウエハステージ定盤２０１とＸブリッジ２１１との間は静圧軸受であるエアパッド２１４を介してエアで結合されており非接触である。２２１はＹブリッジであり、Ｙリニアモータ２２２により、ウエハステージ定盤２０１の基準面上をＹ軸方向に移動する。ウエハステージ定盤２０１とＹブリッジ２２１との間は静圧軸受であるエアパッド２２４を介してエアで結合されており非接触である。ＸＹスライダ２３１は、静圧軸受であるエアパッド（不図示）により、非接触でＸブリッジ２１１、Ｙブリッジ２２１に支持されている。Ｘブリッジ２１１の両端にはカウンタマス２１３を備えており（片方は不図示）、このカウンタマス２１３がＸブリッジ２１１とは反対に動くことにより、Ｘブリッジ２１１の移動に伴うウエハステージの重心移動をキャンセルするようになっている。Ｙブリッジ２２１についても同様にカウンタマス２２３（片方は不図示）を備えている。
【０００５】
ＸＹスライダ２３１にはステージ天板１１１が搭載されている。ステージ天板１１１の裏面の概略を図７に示す。ＸＹスライダ２３１の運動は、電磁石により構成される電磁継ぎ手１３１を介して、ステージ天板１１１へ非接触で伝達される。ステージ天板１１１は、Ｘ軸方向へ力を発生するリニアモータ１４１ａ，１４１ｂによりＸ軸方向への移動とＺ軸回りの回転を行い、Ｙ軸方向へ力を発生するリニアモータ１４２ａ，１４２ｂによりＹ軸方向への移動を行う。更に、Ｚ軸方向へ力を発生するリニアモータ１５１ａ〜１５１ｃによりＺ軸方向への移動並びにＸ軸回りの回転、及びＹ軸回りの回転を行う。ステージ天板１１１は、その上にウエハチャック（不図示）を備えており、被露光体であるウエハ１１３を保持する。また、ステージ天板１１１は、その側面上に６自由度位置計測に用いる計測ミラー１２１ａ，１２１ｂを備えている。
【０００６】
半導体露光装置のステージ装置は、鏡筒定盤３０１を基準面として６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置決めを行い、１チップ分の露光を行う。Ｘブリッジ２１１、及びＹブリッジ２２１の位置計測は、鏡筒定盤３０１を基準面として、レーザ干渉計（不図示）で行う。リニアモータ２１２，２２２への指令値はレーザ干渉計で計測された位置情報をもとに補償器で演算される。ステージ天板１１１の位置計測は、レーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃ，３１２ａ，３１２ｂ，３１３で行う。Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸回りの回転θｙ、及びＺ軸回りの回転θｚの位置計測はレーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃで行い、Ｙ軸方向の位置、及びＸ軸回りの回転θｘの位置計測はレーザ干渉計３１２ａ，３１２ｂで行う。Ｚ軸方向の位置計測はレーザ干渉計３１３を用いて行う。ステージ天板１１１には、レーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃ，３１２ａ，３１２ｂ，３１３により計測された６自由度の位置情報をもとに、６自由度の位置サーボ系が構成されている。すなわちステージ天板１１１の裏面に配置されたリニアモータ１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１５１ａ〜１５１ｃへの指令値は、レーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃ，３１２ａ，３１２ｂ，３１３により計測された６自由度の位置情報をもとに補償器で演算される。ここでは補償器としてＰＩＤ補償器を用いる。
【０００７】
ステージ天板１１１の位置サーボ系のゲインを高く設定しようとすると、ステージ天板１１１の弾性モードによりサーボ系が不安定になり、発振することがある。発振を防ぐためには、弾性モードを励振する周波数成分を取り除くノッチフィルタを位置サーボ系に追加する必要がある。
【０００８】
このようにして位置サーボ系を構成することにより、ウエハステージは与えられた目標位置に高速かつ高精度に移動することができる。
【特許文献１】特開２００１−２３０１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体露光装置のステージ装置においては露光する線幅の解像度が高いため、高い位置決め精度が要求される。また、半導体露光装置は生産設備であるから生産性の観点からスループットが高いことも要求される。これらの要求を満たすためにはステージのサーボ系の応答性が高く、かつステージが高速で移動できることが必要である。ステージの位置決め精度を高めるため、設計者は位置サーボ系のゲインを可能な限り高く設定し、高いサーボ帯域を実現しようとする。しかし、ゲインをある程度以上高く設定しようとしても、位置サーボ系の発振によりその上限は制約される。サーボ帯域を制限する要因は種々あるが、制御対象の弾性モードによる振動がその要因の一つである。
【００１０】
図５にウエハステージ天板１１１のモード解析結果を示す。ここでは１次から４次までの弾性モードを示した。このように薄い板ではZ方向の剛性が弱いため、曲げあるいは捩れのような弾性変形による振動が発生する。ステージ天板１１１のＹ軸回り（θｙ）の開ループ伝達特性を図６に示す。弾性モードの共振周波数に高いピークが現れていることが分かる。このような系で、例えばＹ軸回りの回転（θｙ）の位置サーボ系のゲインを高くしていくと、前記の弾性モードが共振周波数で励振され、ステージの位置決め精度を悪化させる。ある程度位置サーボ系のゲインが低い場合は、前記弾性モードによる振動が大きく現れるだけであるが、さらにゲインを高くすると、位置サーボ系は不安定になり発振状態になる。このような発振を防ぐために、現状では弾性モードを励振する周波数成分を取り除くノッチフィルタを位置サーボ系に追加している。しかし、ノッチフィルタは位置サーボ系の位相を遅らせるので、多用し過ぎると逆に位置サーボ系を不安定にしてしまう。特にサーボ帯域に近い、低次の弾性モードにノッチフィルタを用いると、位置サーボ系の位相を大幅に遅らせてしまう。従ってより高いサーボ帯域を実現するためには、低次の弾性モードをノッチフィルタを用いることなく低減させる必要がある。
【００１１】
本発明の第１の目的は、制御対象の節の部分で位置計測を行うことである。本発明の第２の目的は、制御対象がほぼ長方形である場合、１次、及び２次の弾性モードの節である中央部分で位置計測を行うことである。本発明の第３の目的は、制御対象の６自由度の位置計測を行うことである。本発明の第４の目的は、制御対象の６自由度の位置制御を行うことである。本発明の第５の目的は、制御対象の高次の弾性振動、及び、弾性振動低減機構で低減することができない弾性振動を低減することである。本発明の第６の目的は、制御対象の低次の弾性振動を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第1の目的を達成するために、本発明は、制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置であって、前記制御対象の弾性モードの節を計測する第１計測器と、前記制御対象を駆動する第１駆動機構と、前記第１計測器の出力に基づいて前記第１駆動機構を制御する補償器とを備え、前記制御対象の位置決めを行うことを特徴とする。
【００１３】
例えば、制御対象がほぼ長方形である場合、制御対象の中央部は１次、２次の弾性モードの節となる。よって、この部分の位置情報を計測することにより、制御対象の位置情報に１次、２次の弾性モードが影響しなくなる。
【００１４】
また、上記第２の目的を達成するために、制御対象がほぼ長方形である場合、前記第１計測器は制御対象の１次、及び２次の弾性モードの節となる中央部に配置することが好ましい。
【００１５】
また、上記第３の目的を達成するために、本発明は、前記第１計測器と、前記制御対象の節以外の部分を計測する第２計測器とを備え、前記制御対象のＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸方向の位置（Ｚ）、並びにＸ軸回りの回転（θｘ）、Ｙ軸回りの回転（θｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）の６自由度の位置情報を計測することを特徴としてもよい。
【００１６】
上記第４の目的を達成するために、前記第１駆動機構は、前記制御対象をＸ軸方向（Ｘ）、Ｙ軸方向（Ｙ）、及びＺ軸方向（Ｚ）、並びにＸ軸回りの回転方向（θｘ）、Ｙ軸回りの回転方向（θｙ）、及びＺ軸回りの回転方向（θｚ）の６自由度位置方向へ移動可能であることが好ましい。制御対象は露光装置のステージ天板であってもよく、この場合、前記ステージ天板の内部に取り付けた第１レーザ干渉計と、鏡筒定盤に固定された第１計測ミラーと、前記鏡筒定盤に固定された第２レーザ干渉計と、前記ステージ天板に固定された第２計測ミラーとを備え、前記第１レーザ干渉計は、最低限ステージ天板のＸ軸回りの回転（θｘ）、及びＹ軸回りの回転（θｙ）を計測し、更にＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）を計測可能であり、前記第２レーザ干渉計は、前記ステージ天板の６自由度の位置情報、即ちＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸方向の位置（Ｚ）、並びにＸ軸回りの回転（θｘ）、Ｙ軸回りの回転（θｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）のうち前記第１レーザ干渉計で計測しなかった位置情報を計測することを特徴とすることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記ステージ天板の裏面に取り付けた第１リニアエンコーダと、鏡筒定盤に固定された第１レーザ干渉計と、前記ステージ天板に固定された第１計測ミラーと、前記鏡筒定盤に固定された第２レーザ干渉計と、ＸＹスライダに固定された第２計測ミラーとを備え、前記第１リニアエンコーダは、前記ステージ天板のＸＹスライダに対するＺ軸方向の位置（Ｚ１）、Ｘ軸回りの回転（θｘ１）、及びＹ軸回りの回転（θｙ１）を計測し、前記第１レーザ干渉計は、前記ステージ天板のＸ軸方向の位置（Ｘ）、Ｙ軸方向の位置（Ｙ）、及びＺ軸回りの回転（θｚ）を計測し、前記第２レーザ干渉計は、前記ＸＹスライダの鏡筒定盤に対するＺ軸方向の位置（Ｚ２）、Ｘ軸回りの回転（θｘ２）、及びＹ軸回りの回転（θｙ２）を計測することを特徴としてもよい。
【００１８】
また、上記第５の目的を達成するために、前記補償器は、前記第１計測器及び第２計測器の出力から所定の周波数成分を低減するフィルタを含むことが好ましく、上記第６の目的を達成するために、本発明は、制御対象の弾性振動を計測する第３計測器と、前記第３計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低機構を有することを特徴としてもよく、第３計測器、及び、弾性振動低減機構に圧電素子を用いることができ、前記フィルタとして、ノッチフィルタを用いることができ、ローパスフィルタを用いることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば、高いサーボ帯域を実現することができる。また、本発明は、制御対象の節の部分で位置計測を行うことができる、制御対象の１次、２次の弾性モードが計測情報に影響を与えることを防ぐことができる、制御対象の６自由度の位置計測を行うことができる、制御対象の６自由度の位置制御を行うことができる、制御対象の低次の弾性振動を低減することができる、制御対象の高次の弾性振動、及び、弾性振動低減機構で低減することができない弾性振動を低減することができる、などの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１に係るステージ天板１１１の内部の概略斜視図であり、図２は本発明の実施例１に係るウエハステージ装置の概略斜視図である。図１及び図２において、図８と実質的に同一の部分に同一符号を付して示し、それらの詳細な説明を省略する。
【００２２】
制御対象とするステージ天板１１１の内部には、レーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃ，３１２ａ，３１２ｂが取り付けられている。レーザ干渉計３１１ａ〜３１１ｃは、基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられたバー状の計測ミラー１２１ａにレーザ光を照射することにより、ステージ天板１１１のＸ軸方向の変位（Ｘ）、Ｙ軸回りの回転角（θｙ）、及びＺ軸回りの回転角（θｚ）を計測することができる。バー状の計測ミラー１２１ａは、鏡筒定盤３０１の基準座標系のＸ軸とＺ軸に対して直行するように取り付けられている。レーザ干渉計３１２ａ，３１２ｂは、基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられたバー状の計測ミラー１２１ｂにレーザ光を照射することにより、ステージ天板１１１のＹ軸方向の変位（Ｙ）、及びＸ軸回りの回転角（θｘ）を計測することができる。バー状計測ミラー１２１ｂは、鏡筒定盤３０１の基準座標系のＹ軸とＺ軸に対して直行するように取り付けられている。レーザ干渉計３１３は、基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられており、計測ミラー１２１ｃに計測光を照射して、ステージ天板１１１のＺ軸方向の変位（Ｚ）を計測する。このウエハステージ装置は、以上の方法で基準面に対するステージ天板１１１の６自由度位置の計測を行う。
【００２３】
図９の（ａ）は、ステージ天板１１１のＹ軸回りの開ループ伝達特性であり、図９の（ｂ）は、ステージ天板１１１のＹ軸回りの閉ループ伝達特性である。図９の（ａ）、及び（ｂ）における点線は従来の計測方法による伝達特性である。破線は従来の計測方法で励振される弾性モードをノッチフィルタで低減した場合の伝達特性である。実線は実施例１を用いた場合の伝達特性である。図９の（ａ）における破線では、１次と４次の弾性モードをノッチフィルタ用いて低減している。この時のステージ天板１１１のサーボ帯域は３８０［Ｈｚ］である。図９の（ａ）における実施例１（実線）と従来の計測方法（点線）とを比較すると、実施例１では、１次、及び２次の弾性モードが励振されていないことが分かる。そのため、実施例１では、１次、及び２次の弾性モードにノッチフィルタを用いる必要がないので、従来の技術に比べて制御系の位相を遅らせない分、サーボ帯域を向上させることができる。実施例１におけるウエハステージ装置は、ステージ天板１１１のサーボ帯域は４５０[Ｈｚ]である。ただし、実施例１におけるステージ装置は、高次の弾性モードを低減するためにノッチフィルタを用いている。また、ノッチフィルタを用いる代わりにローパスフィルタを用いても同様の効果が得られる。なお、サーボ帯域は閉ループ周波数特性上で定義された即応性の尺度であるのに対して、交さ周波数は開ループ周波数特性上で定義された即応性の尺度である。本明細書では、サーボ帯域を交さ周波数により決定する。交さ周波数は、開ループゲイン特性が０[ｄＢ]のゲインを切る周波数として定義されている。
【実施例２】
【００２４】
図３は本発明の実施例２に係るステージ天板１１１の裏面の概略斜視図であり、図４は本発明の実施例２に係るウエハステージ装置の概略斜視図である。
【００２５】
制御対象とするステージ天板１１１の中央部には、リニアエンコーダ１７１ａ〜１７１ｄが取り付けられている。リニアエンコーダ１７１ａ〜１７１ｄは、ＸＹスライダ２３１に対するステージ天板１１１のＺ軸方向の変位（Ｚ１）、Ｘ軸回りの回転角（θｘ１）、及びＹ軸回りの回転角（θｙ１）を計測する。ステージ天板１１１の中央部は、１次、及び２次の弾性モードの節であるため、リニアエンコーダ１７１ａ〜１７１ｄをステージ天板１１１の中央部に取り付けることにより、リニアエンコーダ１７１ａ〜１７１ｄの計測値に１次、及び２次の弾性モードが影響するのを防ぐことができる。ここではリニアエンコーダを４個用いたが、リニアエンコーダを３個で構成することも可能である。レーザ干渉計３１４ａ，３１４ｂは基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられており、計測ミラー１２２ａに計測光を照射して、基準面に対するＸＹスライダ２３１のＹ軸回りの回転角（θｙ２）を計測する。レーザ干渉計３１５ａ，３１５ｂは基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられており、計測ミラー１２２ｂ（不図示）に計測光を照射して、基準面に対するＸＹスライダ２３１のＸ軸回りの回転角（θｘ２）を計測する。レーザ干渉計３１３は基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられており、計測ミラー１２２ａに計測光を照射して、ＸＹスライダ２３１のＺ軸方向の変位（Ｚ２）を計測する。基準面に対するＸＹスライダ２３１のＺ軸方向の変位（Ｚ２）及びＸ軸と、Ｙ軸回りの回転角（θｘ２，θｙ２）と、ＸＹスライダ２３１に対するステージ天板１１１のＺ軸方向の変位（Ｚ１）及びＸ軸と、Ｙ軸回りの回転角（θｘ１，θｙ１）により、基準面に対するステージ天板１１１のＺ軸方向の変位（Ｚ）及びＸ軸、Ｙ軸回りの回転角（θｘ，θｙ）を求めることができる。
【００２６】
レーザ干渉計３１１ａ，３１１ｂは基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられており、計測ミラー１２１ａに計測光を照射して基準面に対するステージ天板１１１のＸ軸方向の変位（Ｘ）、及びＺ軸回りの回転角（θｚ）を計測する。レーザ干渉計３１２ａは基準面である鏡筒定盤３０１に取り付けられており、計測ミラー１２１ｂに計測光を照射して基準面に対するステージ天板１１１のＹ軸方向の変位（Ｙ）を計測する。この実施例２のステージ装置は、以上の方法で基準面に対するステージ天板１１１の６自由度位置の計測を行う。
【００２７】
図１０の（ａ）は、ステージ天板１１１のＹ軸回りの開ループ伝達特性であり、図１０の（ｂ）は、ステージ天板１１１のＹ軸回りの閉ループ伝達特性である。図１０の（ａ）、及び（ｂ）における点線は従来の計測方法による伝達特性である。破線は従来の計測方法で励振される弾性モードをノッチフィルタで低減した場合の伝達特性である。実線は実施例２のステージ装置を用いた場合の伝達特性である。図１０の（ａ）における破線では、１次と４次の弾性モードをノッチフィルタ用いて低減している。この時のステージ天板１１１のサーボ帯域は３８０［Ｈｚ］である。図１０の（ａ）における実施例２（実線）と従来の計測方法（点線）とを比較すると、実施例２では、１次、及び２次の弾性モードが励振されていなことが分かる。そのため、実施例２では、１次、及び２次の弾性モードにノッチフィルタを用いる必要がないので、従来の技術に比べて制御系の位相を遅らせない分、サーボ帯域を向上させることができる。実施例２におけるステージ天板１１１のサーボ帯域は４６０[Ｈｚ]である。ただし、実施例２におけるステージ装置は、高次の弾性モードを低減するためにノッチフィルタを用いている。また、ノッチフィルタを用いる代わりにローパスフィルタを用いても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００２８】
実施例１、及び実施例２では、高次の弾性モードを低減するためにノッチフィルタもしくはローパスフィルタを用いたが、本発明の実施例３に係るステージ装置は、弾性振動低減機構を用いて高次の弾性モードを低減することもできる。次に、実施例３に係るステージ天板１１１の裏面に配置された弾性振動低減機構について説明する。図１１は本発明の実施例３に係るステージ天板１１１の裏面を示す図である。ステージ天板１１１は、裏面に、計測器１００７ａ〜１００７ｄが配置されている。この計測器１００７ａ〜１００７ｄは、ステージ天板１１１の外郭線で構成される多角形（図１１の場合は長方形）の隣り合わない二つの頂点を結ぶ線分に略平行な方向（以下「対角方向」という。）に発生する弾性振動を計測するためのものである。前記弾性振動は、位置成分、速度成分、及び加速度成分を含みうる。また、ステージ天板１１１は、裏面に、駆動器１００８ａ〜１００８ｄと、この駆動器１００８ａ〜１００８ｄを制御する補償器１００９ａ〜１００９ｄとを有する。駆動器１００８ａ〜１００８ｄは、計測器１００７ａ〜１００７ｄの出力に基づいてステージ天板１１１の弾性振動を低減するようにステージ天板１１１の所定箇所に力を加える。具体的には、ステージ天板１１１上の対角方向に力を加える駆動器１００８ａ〜１００８ｄが、それぞれ計測器１００７ａ〜１００７ｄに近接して若しくは重ねて配置されている。計測器１００７ａ〜１００７ｄ及び／又は駆動器１００８ａ〜１００８ｄとしては、例えば、圧電素子等が用いられうる。補償器１００９ａ〜１００９ｄは、それぞれ計測器１００７ａ〜１００７ｄで計測された計測情報に基づいて、前記弾性振動を低減するように駆動器１００８ａ〜１００８ｄがステージ天板１１１の所定箇所に加える力を制御する。補償器１００９ａ〜１００９ｄとしては、例えば、ＰＩＤ補償器、またはゲイン補償器などが用いられうる。
【００２９】
ステージ天板１１１には、更に、ステージ天板１１１の外郭線で構成される多角形の直線部分の各々に略平行な方向（以下「辺方向」という。）に発生する弾性振動を計測する計測器１０１０ａ〜１０１０ｄがそれぞれ配置されうる。この場合、ステージ天板１１１上の各辺（直線部分）の辺方向に力を加える駆動器１０１１ａ〜１０１１ｄがそれぞれ計測器１０１０ａ〜１０１０ｄに近接して若しくは重ねて配置される。補償器１０１２ａ〜１０１２ｄは、それぞれ計測器１０１０ａ〜１０１０ｄで計測された計測情報に基づいて、前記弾性振動を低減させるように駆動器１０１１ａ〜１０１１ｄが加える力を制御する。補償器１０１２ａ〜１０１２ｄとしては、例えば、ＰＩＤ補償器、またはゲイン補償器などが用いられうる。
【００３０】
なお、本実施例では、弾性振動低減機構は、対角方向及び辺方向の双方の弾性振動を抑制するように構成されたが（図１１を参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、弾性振動低減機構は、対角方向及び辺方向のいずれか一方の弾性振動を抑制するように構成されても良いし、それ以外の構成でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係るステージ天板の内部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係るウエハステージ装置の概略斜視図である。
【図３】本発明の実施例２に係るステージ天板の裏面を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係るウエハステージ装置の概略斜視図である。
【図５】ステージ天板の弾性モードを示す斜視図である。
【図６】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図７】従来のステージ天板の裏面を示す斜視図である。
【図８】従来のウエハステージ装置の概略斜視図である。
【図９】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図１０】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３に係るステージ天板の裏面を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１１  ステージ天板
１１３  ウエハ
１２１ａ〜１２１ｃ  計測ミラー
１２２ａ，１２２ｂ  計測ミラー
１３１  電磁継ぎ手
１４１ａ，１４１ｂ  リニアモータ
１４２ａ，１４２ｂ  リニアモータ
１５１ａ〜１５１ｃ  リニアモータ
１６１ａ〜１６１ｃ  自重補償磁石
１７１ａ〜１７１ｄ  リニアエンコーダ
２０１  ウエハステージ定盤
２０２  エアダンパ
２１１  Ｘブリッジ
２１２  Ｘリニアモータ
２１３  カウンタマス
２１４  エアパッド
２２１  Ｙブリッジ
２２２  Ｙリニアモータ
２２３  カウンタマス
２２４  エアパッド
２３１  ＸＹスライダ
３０１  鏡筒定盤
３１１ａ〜３１１ｃ  レーザ干渉計
３１２ａ，３１２ｂ  レーザ干渉計
３１３  レーザ干渉計
３１４ａ，３１４ｂ  レーザ干渉計
３１５ａ，３１５ｂ  レーザ干渉計
１００７ａ〜１００７ｄ  計測器
１００８ａ〜１００８ｄ  駆動器
１００９ａ〜１００９ｄ  補償器
１０１０ａ〜１０１０ｄ  計測器
１０１１ａ〜１０１１ｄ  駆動器
１０１２ａ〜１０１２ｄ  補償器
【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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【図１１】
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