(57)【要約】  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。【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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）。
【特許文献１】特開２００２−１７５１２２号公報
【０００５】
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。
【発明の開示】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】図３の防振台３５の力学モデルを示す図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】図１０の力学モデルの除振特性の一例を示す図である。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【符号の説明】
【００２８】
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
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
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。【００４１】
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。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
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。【００４９】
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。【００５０】
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。【００５１】
2005085671.tif 000002
【００５２】
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。【００５３】
2005085671.tif 000003
【００５４】
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。【００５５】
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。【００５６】
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。【００５７】
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。【００５８】
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。【００５９】
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。【００６０】
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。【００６１】
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。【００６２】
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。【００６３】
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。【００６４】
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。【００６５】
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。【００６６】
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。【００６７】
［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。【００６８】
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ｄｘp2／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。【００６９】
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。【００７０】
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。【００７１】
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。【００７２】
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。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。【００７６】
2005085671.tif 000004
【００７７】
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＝［ｌ1 ｌ2 ］T 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。【００７８】
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。【００７９】
2005085671.tif 000005
【００８０】
（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。【００８１】
2005085671.tif 000006
【００８２】
（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。【００８３】
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。【００８４】
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。【００８５】
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。【００８６】
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。【００８７】
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。【００８８】
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。【００８９】
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。【００９０】
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。【００９１】
［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。【００９２】
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。【００９３】
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。【００９４】
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。【００９５】
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。【００９６】
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。【００９７】
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。【００９８】
2005085671.tif 000007
【００９９】
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。【０１００】
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。【０１０１】
2005085671.tif 000008
【０１０２】
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。【０１０３】
2005085671.tif 000009
【０１０４】
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。【０１０５】
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。【０１０６】
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。【０１０７】
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。【０１０８】
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。【０１０９】
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。【０１１０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
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。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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