(57)【要約】【課題】ステージ装置の小型化、軽量化を実現する。【解決手段】物体が載置されるステージＷＳＴが第１駆動機構によりＸ軸方向に駆動されると、その駆動力の反力が第１駆動機構の一部に作用する。しかるに、このとき、制御装置により、所定重量を有する第１のカウンタウェイト７９が第１軸リニアモータ８０Ａ，８０Ｂを介して、ステージの移動方向とは反対方向にＸ軸方向に関して移動させられる。このとき、制御装置が、ステージＷＳＴと第１のカウンタウェイト７９との重量に応じた速度でその第１のカウンタウェイトを駆動することにより、その第１のカウンタウェイトの駆動力の反力により、前記反力を相殺することが可能となる。これにより、ステージの反力を運動量保存の法則に従う第１のカウンタウェイトの自由運動により相殺する場合に比べ、第１のカウンタウェイトの重量を小さくすることができ、【選択図】図３
2006173364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が載置されるステージと；
前記ステージを第１軸方向に駆動する第１駆動機構と；
前記ステージの前記第１軸方向に関する駆動力の反力をキャンセルするための所定重量の第１のカウンタウェイトと；
前記第１のカウンタウェイトの内側に少なくとも一部が設けられた固定子と、前記カウンタウェイトに接続された移動子とを有した第１軸リニアモータと；
前記第１軸リニアモータにより前記第１のカウンタウェイトを前記ステージの前記第１軸方向に関する移動方向とは反対方向に移動させる制御装置と；を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記第１のカウンタウェイトは前記第１駆動機構の少なくとも一部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第１軸方向と直交する第２軸方向に分離して配置された一対の前記第１のカウンタウェイトが設けられ、
前記第１軸リニアモータとして、前記一対の第１のカウンタウェイトを個別に駆動する第１リニアモータと第２リニアモータとが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ステージの前記第２軸方向の位置に応じて、前記第１リニアモータと第２リニアモータとのそれぞれが発生する推力を制御することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記ステージと前記第１駆動機構とを、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に駆動する第２駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記ステージの第２軸方向に関する駆動力の反力をキャンセルするための所定重量の第２のカウンタウェイトと；
前記第２のカウンタウェイトの内側に少なくとも一部が設けられた固定子と、前記第２のカウンタウェイトに接続された移動子とを有する第２軸リニアモータと；を更に備え、
前記制御装置は、前記第２軸リニアモータにより前記第２のカウンタウェイトを前記ステージの前記第２軸方向に関する移動方向とは反対の方向に移動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記第１駆動機構は、前記ステージに接続された第１可動部と、該第１可動部との協働により前記第１可動部を前記第１軸方向に駆動する第１固定部とを有し、
前記第２駆動機構は、前記第１固定部の一端部と他端部とにそれぞれ設けられた一対の第２可動部と、前記各第２可動部と個別に協働して、各第２可動部を前記第２軸方向にそれぞれ駆動する一対の第２固定部とを有し、
前記一対の第２可動部に対応して一対の前記第２のカウンタウェイトが設けられ、前記第２軸リニアモータとして、前記一対の第２カウンタウェイトを個別に駆動する第３リニアモータと第４リニアモータとが設けられていることを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記ステージの前記第１軸方向に関する位置に応じて、前記第３リニアモータと第４リニアモータとのそれぞれに与える推力を制御することを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
【請求項９】
基板を露光して、該基板上にパターンを形成する露光装置であって、
前記ステージに前記基板が載置される請求項１〜８のいずれか一項に記載のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、ステージの駆動時の反力をキャンセルする反力キャンセル機構を有するステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子、液晶表示素子等の製造におけるリソグラフィ工程では、半導体等の高集積化に伴い、高いスループットで微細パターンを感光性の物体、例えばウエハ又はガラスプレート等の基板（（以下、「ウエハ」と呼ぶ）上に形成する、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などの逐次移動型の露光装置が主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハを駆動する駆動装置として、リニアモータによって２次元面内で駆動されるウエハステージと、該ウエハステージ上でウエハを保持してボイスコイルモータなどによりＺ軸方向及び傾斜方向に微小駆動されるウエハテーブルとを有する粗微動構造のウエハステージ装置が一般的に用いられている。
【０００４】
リニアモータを用いてステージを駆動する場合、その駆動力の反力がリニアモータの固定子に作用し、該反力に起因する装置の一部の振動が露光精度を悪化させるおそれがある。そこで、リニアモータを用いてステージを駆動する露光装置では、前記反力を極力キャンセルする機構が通常設けられている。この反力キャンセル機構としては、運動量保存の法則を利用した、カウンタマス（カウンタウェイト）機構が比較的多く用いられている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
しかるに、カウンタマス機構では、ステージの質量と移動速度との積が、カウンタマスの質量と移動速度の積に一致するという原理を利用しているため、ステージとカウンタマスとの質量及び移動距離には一定の関係がある。すなわち、カウンタマスの移動ストロークを小さくするためにカウンタマスの質量、すなわち重量を大きくすると、ステージ装置全体が重量化してしまう一方、カウンタマスの質量（重量）を小さくすると、カウンタマスの移動可能なストロークを大きく設定する必要があるため、結果的にステージ装置が大型化してしまう。
【０００６】
また、特にウエハステージをリニアモータによって２次元駆動する場合、ウエハステージを一軸方向に駆動するリニアモータ（便宜上、「第１軸駆動モータ」と呼ぶ）と、該リニアモータと一体的にウエハステージを前記一軸に直交する他の軸方向に駆動するリニアモータ（便宜上、「第２軸駆動モータ」と呼ぶ）とを有する、２軸リニアモータ方式が採用されることが多いが、この場合、一軸方向へのウエハステージの駆動力の反力が、第１軸駆動モータの固定子に伝達するのみならず、該固定子を介して第２軸駆動モータの固定子にも伝達されるため、その反力処理が非常に困難なものとなっており、結果的に、ウエハステージの更なる位置制御性の向上を実現するのが困難なものとなっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−６３２３１号公報
【特許文献２】米国特許第６，２５５，７９６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、物体（Ｗ）が載置されるステージ（ＷＳＴ）と；前記ステージを第１軸方向に駆動する第１駆動機構（ＸＬＭ1，ＸＬＭ2）と；前記ステージの前記第１軸方向に関する駆動力の反力をキャンセルするための所定重量の第１のカウンタウェイト（７９）と；前記第１のカウンタウェイトの内側に少なくとも一部が設けられた固定子（７８Ａ）と、前記第１のカウンタウェイトに接続された移動子（７８Ｂ）とを有した第１軸リニアモータ（８０Ａ）と；前記第１軸リニアモータにより前記第１のカウンタウェイトを前記ステージの前記第１軸方向に関する移動方向とは反対方向に移動させる制御装置（５０）と；を備えたことを特徴とするステージ装置である。
【０００９】
これによれば、物体が載置されるステージが第１駆動機構により第１軸方向に駆動されると、その駆動力の反力が第１駆動機構の一部に作用する。このとき、制御装置により、所定重量を有する第１のカウンタウェイトが第１軸リニアモータを介して、ステージの移動方向とは反対方向に第１軸方向に関して移動させられる。この場合において、制御装置が、ステージと第１のカウンタウェイトとの重量に応じた速度でその第１のカウンタウェイトを駆動することにより、その第１のカウンタウェイトの駆動力の反力により、前記反力を相殺することが可能となる。これにより、ステージの反力を運動量保存の法則に従う第１のカウンタウェイトの自由運動により相殺する場合に比べ、第１のカウンタウェイトの重量を小さくすることができ、ステージ装置の小型化、軽量化が可能となる。
【００１０】
ここで、第１軸方向に関するステージの駆動時に第１駆動機構で発生した駆動力が作用する駆動軸上に、前記リニアモータによるカウンタウェイトに対する全駆動力の作用軸が設定されることが、閉じた系による、第１軸方向に関する反力キャンセルを実現する観点から望ましく、第１のカウンタウェイトの個数は特に問わない。
【００１１】
本発明は、第２の観点からすると、基板（Ｗ）を露光して、該基板上にパターンを形成する露光装置であって、前記ステージに前記基板が載置される本発明のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置である。
【００１２】
これによれば、小型・軽量化されたステージ装置を備えているので、結果的に露光装置の小型化、軽量化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態の露光装置１０の構成が概略的に示されている。
【００１４】
この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲと基板（及び物体）としてのウエハＷとを一次元方向（ここでは、図１における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれ転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（すなわちいわゆるスキャナ（スキャニング・ステッパとも呼ばれる））である。
【００１５】
露光装置１０は、照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系１２、レチクルＲが載置されるレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲを介した照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷが載置されるステージとしてのウエハステージＷＳＴを含むウエハステージ装置２０等を備えている。
【００１６】
前記照明系１２は、該照明系１２内部の不図示の視野絞り（レチクルブラインド）で規定されたレチクルＲ上で図１における紙面左右方向に細長く延びるスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００１７】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着（又は静電吸着）により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動部２２によって、照明系１２の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内でＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動可能であるとともに、レチクルステージベース３０の上面に沿って走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。ここで、レチクルステージ駆動部２２は、実際には、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。なお、レチクルステージＲＳＴとして、Ｙ軸方向に一次元駆動する粗動ステージと、該粗動ステージに対してレチクルＲを少なくとも３自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向）に微小駆動可能な微動ステージとを有する粗微動構造のステージを採用しても良い。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（θｚ回転量（ヨーイング量）などの回転情報を含む）は制御装置としての主制御装置５０に供給される。主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。なお、移動鏡１５に代えて、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。
【００１９】
前記投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックでその投影倍率が１／４（又は１／５）の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明系１２から照明光（紫外パルス光）ＩＬが照射されると、レチクルＲ上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの光束が投影光学系ＰＬに入射し、その照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域）内の回路パターンの像（部分縮小像）が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にＸ軸方向に細長いスリット状（又は矩形状（多角形））に制限されて結像される。これにより、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に回路パターンの部分縮小像が形成される。
【００２０】
前記ウエハステージ装置２０は、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置され、前記ウエハステージＷＳＴと、該ウエハステージＷＳＴを駆動する駆動系等を備えている。ここで、このウエハステージ装置２０の構成各部について、図面を参照しつつ詳述する。
【００２１】
前記ウエハステージＷＳＴは、図１及び図２に示されるように、クリーンルームの床面Ｆ上に設けられたベース４６上に載置された定盤４４の上方に配置されている。
【００２２】
ベース４６は、図２に示されるように、平面視（上方から見て）長方形状で、その四隅部には、他の部分よりも厚さが厚く形成され、他の部分に比べて上方に突出した凸部４６ａ〜４６ｄが形成されている。定盤４４は、平面視（上方から見て）長方形状の板状の部材であり、ベース４６の上面中央の凸部４６ａ〜４６ｄと機械的に干渉しない位置に配置されている。定盤４４の上面は、平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。以下においては、定盤４４の上面を「ガイド面」とも記述する。
【００２３】
前記ウエハステージＷＳＴは、図２に示されるように、ウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢと、該ウエハテーブルＷＴＢを後述する微小駆動機構を介して支持するステージ本体１００とを備えている。
【００２４】
ステージ本体１００は、図３の分解斜視図に示されるように、ＹＺ断面が矩形の一対の枠状部材９４Ａ、９４Ｂと、該枠状部材９４Ａ，９４Ｂ相互の下端部近傍を連結する所定厚さの連結プレート９５Ｄと、該枠状部材９４Ａ，９４Ｂ相互間に上下方向に所定間隔を隔てて架設された連結プレート９５Ｄより薄い３枚のプレート９５Ａ，９５Ｂ，９５Ｃとを有している。
【００２５】
枠状部材９４Ａ，９４Ｂの内部の一対の対向面（上下面）には、不図示の気体静圧軸受け（例えばエアベアリング）が設けられている。
【００２６】
前記連結プレート９５Ｄの底面には、図５（Ａ）に示されるように、複数の気体静圧軸受（例えばエアベアリング）１９４が設けられ、これらの気体静圧軸受１９４を介してステージ本体１００が、ステージ定盤４４の上面（ガイド面）の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００２７】
前記プレート９５Ａの下面と、前記プレート９５Ｂの上面には、第１可動部としての磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂが設けられている（図５（Ａ）参照）。これら磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂは、その内部にＸ軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の界磁石を有しており、磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂ相互間の空間には、Ｘ軸方向に関して交番磁界が形成されている。
【００２８】
同様に、プレート９５Ｃの下面と連結プレート９５Ｄの上面にも、磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂと同様の第１可動部としての磁極ユニット７６Ｃ，７６Ｄがそれぞれ設けられ(図５（Ａ）参照)、磁極ユニット７６Ｃ，７６Ｄ相互間の空間には、Ｘ軸方向に関して交番磁界が形成されている。
【００２９】
また、プレート９５Ｂの下面とプレート９５Ｃの上面には、Ｘ軸方向に細長く延びる永久磁石７５がＹ軸方向に並んだ状態で２つずつ設けられている（図５（Ａ）、図５（Ｂ）参照）。これら永久磁石７５のうち、同一のプレートに設けられた磁石同士が逆極性とされ、かつＺ軸方向に対向する永久磁石同士が逆極性とされている。従って、Ｚ軸方向に対向する磁石間には、磁束の向きが＋Ｚ方向（又は−Ｚ方向）の磁界が生じている（図５(Ｂ)参照）。
【００３０】
前記一方の枠状部材９４Ａ上には、図３に示されるように、Ｙ微動機構９９Ａ、９９Ｂが設けられている。また、前記プレート９５Ａの上面には、Ｘ微動機構９９Ｃが設けられ、該Ｘ微動機構９９Ｃの近傍にはＺ微動機構９６ａ〜９６ｃが設けられている。なお、これらの微動機構のそれぞれは固定子と可動子とから構成されており、各可動子は、ウエハテーブルＷＴＢ側に設けられている。図３では図示の便宜上及び説明の分かり易さを考慮して、ウエハテーブルＷＴＢが想像線（二点差線）で示されている。
【００３１】
これを更に詳述すると、前記Ｙ微動機構９９Ａ，９９Ｂは、枠状部材９４Ａ上にＸ軸方向に所定間隔離れて配置されている。これらＹ微動機構９９Ａ，９９Ｂは、図３にＹ微動機構９９Ａについて代表的に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ側端面に取り付けられた可動子９７ｂと、枠状部材９４Ａ上面に固定される固定子９７ａとを有するボイスコイルモータからなり、これらのＹ微動機構９９Ａ，９９Ｂにより、ウエハテーブルＷＴＢがＹ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の２自由度方向について微小駆動される。
【００３２】
前記Ｘ微動機構９９Ｃは、図３に示されるように、プレート９５Ａ上面のほぼ中央に配置されている。このＸ微動機構９９Ｃは、ウエハテーブルＷＴＢの下面に設けられた可動子とステージ本体１００（プレート９５Ａ）上面に設けられた固定子とを有する、前記Ｙ微動機構９９Ａと同様のボイスコイルモータから成り、該Ｘ微動機構９９Ｃにより、ウエハテーブルＷＴＢがＸ軸方向に微小駆動される。
【００３３】
前記Ｚ微動機構９６ａ〜９６ｃは、プレート９５Ａ上面のほぼ二等辺三角形（又は正三角形）の頂点となる位置にそれぞれ配置されている。Ｚ微動機構９６ａ〜９６ｃのそれぞれは、ウエハテーブルＷＴＢを支持するとともに、独立してＺ軸方向に微少駆動するボイスコイルモータを含む。従って、Ｚ微動機構９６ａ〜９６ｃによって、ウエハテーブルＷＴＢはＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向について微少駆動される。
【００３４】
本実施形態では、Ｙ微動機構９９Ａ，９９Ｂ、Ｘ微動機構９９Ｃ及びＺ微動機構９６ａ〜９６ｃが、図１の主制御装置５０によって制御され、これにより、ウエハテーブルＷＴＢは、ステージ本体１００上で、Ｘ，Ｙ，Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ方向の合計６自由度方向について微小駆動されるようになっている。
【００３５】
前記ウエハテーブルＷＴＢ上には、図１、図２等に示されるように、ウエハホルダＷＨを介してウエハＷが静電吸着（又は真空吸着）により固定されている。ウエハテーブルＷＴＢの上面には、図１に示されるように、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１０４からの測長ビームが照射される移動鏡１０２が固定されている。
【００３６】
ここで、ウエハテーブルＷＴＢ上には、実際には、図２に示されるように、Ｙ軸方向の一側（＋Ｙ側）の側面にＸ軸方向に延びるＹ移動鏡１０２ａが固定され、Ｘ軸方向の一側（−Ｘ側）の側面にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡１０２ｂが固定されている。
【００３７】
このようにして構成されたウエハステージＷＳＴは、図２に示されるように、Ｘ軸固定子ユニット２００に係合された状態となっている。このＸ軸固定子ユニット２００は、図３に一部破砕してかつ一部断面して示されるように、上下方向に所定間隔を隔てて水平面に平行に配置されＸ軸方向に伸びる、断面形状が横向きにしたＩ字状（すなわち高さの低いＨ字状）の第１固定部としての一対のＸ軸固定子６１Ａ，６１Ｂと、これらＸ軸固定子６１Ａ，６１Ｂの中間にこれらに平行に配置された同様の断面形状を有するＹ軸固定子６３と、これらの固定子６１Ａ，６１Ｂ、６３の＋Ｙ側及び−Ｙ側に所定間隔をあけて配置された一対のＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂと、これら固定子６１Ａ，６１Ｂ，６３及びＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂの長手方向の一端（−Ｘ端）、他端（＋Ｘ端）にそれぞれ固定され、固定子６１Ａ，６１Ｂ，６３及びＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂを一体化する連結プレート６５Ａ，６５Ｂと、−Ｘ側の連結プレート６５Ａの−Ｘ側面に固定されＹ軸方向に伸びる枠状部材５１Ａと、＋Ｘ側の取り付け板６５Ｂの＋Ｘ側面に設けられた枠状部材５１Ｂとを備えている。
【００３８】
図２の組み付け状態では、図５（Ａ）に示されるように、前記Ｘ軸固定子６１Ａが、ステージ本体１００に設けられた磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂ間に挿入され、前記Ｘ軸固定子６１Ｂが、磁極ユニット７６Ｃ，７６Ｄ間に挿入され、更にＹ軸固定子６３が、プレート９５Ｂ，９５Ｃにそれぞれ設けられた永久磁石７５間の隙間に挿入された状態となっている。
【００３９】
前記Ｘ軸固定子６１Ａ，６１Ｂは、内部にＸ軸方向に沿って所定間隔（所定ピッチ）で複数の電機子コイルを有する電機子ユニットから成る。本実施形態では、磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂ相互間の交番磁界と該交番磁界の中に位置するＸ軸固定子６１Ａの電機子コイルとの間の電磁相互作用によって生じる電磁力（ローレンツ力）、及び磁極ユニット７６Ｃ，７６Ｄ相互間の交番磁界と該交番磁界の中に位置するＸ軸固定子６１Ｂの電機子コイルとの間の電磁相互作用によって生じる電磁力（ローレンツ力）、によってステージ本体１００（ウエハステージＷＳＴ）がＸ軸方向に駆動される。すなわち、Ｘ軸固定子６１Ａと一対の磁極ユニット７６Ａ，７６Ｂとによって、ムービングマグネット型のＸ軸リニアモータＸＬＭ1が構成され、Ｘ軸固定子６１Ｂと一対の磁極ユニット７６Ｃ，７６Ｄとによって、ムービングマグネット型のＸ軸リニアモータＸＬＭ2が構成されている。これらのＸ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2によって、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向（第１軸方向）に駆動する第１駆動機構が構成されている。
【００４０】
前記Ｙ軸固定子６３の内部には、図５（Ｂ）に示されるように、例えば−Ｙ側の上下の永久磁石７５相互間に形成された＋Ｚ向きの磁界、＋Ｙ側の上下の永久磁石７５相互間に形成された−Ｚ向きの磁界中で、−Ｘ向き、＋Ｘ向きの電流の流れをそれぞれ、同時に生じさせることができるような、形状（大きさを含む）、配置で１つの電機子コイルが配設されている。従って、その電機子コイルに流れる上記の−Ｘ向きの電流と＋Ｚ向きの磁界との電磁相互作用、＋Ｘ向きの電流と−Ｚ向きの磁界との電磁相互作用によって電機子コイルに＋Ｙ方向の電磁力が生じ、その反作用によって４つの永久磁石７５、すなわちステージ本体１００を−Ｙ方向に駆動する駆動力が生じる。勿論、上記の電機子コイルを流れる電流の向きが、上記と反対であれば、ステージ本体１００を＋Ｙ方向に駆動する駆動力が生じる。すなわち、Ｙ軸固定子６３と、４つの永久磁石７５とによって、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に微小駆動するＹ軸微動モータ７２が構成されている。
【００４１】
本実施形態では、上記のＹ軸固定子６３を構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置５０によって制御されるようになっており、ウエハステージ本体１００をＹ軸固定子６３に対してＹ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力の反力）の大きさ及び方向が任意に制御される。
【００４２】
さらに、Ｙ軸固定子６３の−Ｙ側端面には、図５（Ａ）に示されるように、ターゲット１４１Ｂが設けられ、該ターゲット１４１Ｂに対向する枠状部材９４Ａの＋Ｙ側面には、静電容量センサ（プローブ）１４１Ａが設けられている。この静電容量センサ１４１Ａとターゲット１４１Ｂとの間に形成される静電容量が静電容量センサ１４１Ａとターゲット１４１Ｂとの間の距離の変化に応じて変化する。したがって、静電容量センサ１４１Ａにその静電容量を検出することで、前記距離を検出することができる。この静電容量センサ１４１Ａの出力が主制御装置５０に供給されている。主制御装置５０では、その静電容量センサ１４１Ａの出力に基づいて、静電容量センサ１４１Ａとターゲット１４１Ｂとの間の距離、すなわちウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を一定の値に維持するようになっている。
【００４３】
図３に戻り、前記Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂは、Ｘ軸固定子６１Ａ，６１Ｂ及びＹ軸固定子６３からＹ軸方向の一側と他側に等距離隔てた位置にそれぞれ配置されている。これらのＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂのうち、一方のＸ軸カウンタマス機構８８Ａは、図３に示されるように、断面矩形の筒状部材から成る筐体６８と、該筐体６８の内部底面のＹ軸方向のほぼ中央にＸ軸方向に沿って延設された電機子ユニットから成る固定子７８Ａと、該固定子７８Ａとともに第１軸リニアモータとしての第１リニアモータ８０Ａを構成する複数の永久磁石を含む一対の移動子７８Ｂと、該移動子７８Ｂが設けられた所定重量（例えばウエハステージＷＳＴの重量の１／２程度の重量）の第１のカウンタウェイト７９とを含んで構成されている。
【００４４】
第１のカウンタウェイト７９は、底面のＹ軸方向の中央部に、固定子７８Ａを上方及び両側方から取り囲む所定深さ（高さ）の凹部が形成され、該凹部の内側の対向面に前記一対の移動子７８Ｂが設けられている。
【００４５】
また、第１のカウンタウェイト７９の底面及び両側面には、不図示の気体静圧軸受けが設けられており、当該気体静圧軸受けを介して第１のカウンタウェイト７９が筐体６８に対して数μｍのクリアランスを介して非接触で支持されている。第１のカウンタウェイト７９は、比較的密度の大きい部材で構成することが望ましい。
【００４６】
このようにして、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａが構成されているので、リニアモータ８０Ａを構成する固定子７８Ａと一対の移動子７８Ｂとの間の電磁相互作用により発生する駆動力によって第１のカウンタウェイト７９がＸ軸方向（第１軸方向）に駆動される。リニアモータ８０Ａは主制御装置５０によって制御される。他方のＸ軸カウンタマス機構８８Ｂは、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａと同様に構成され、該Ｘ軸カウンタマス機構８８Ｂを構成する第１軸リニアモータとしての第２リニアモータ８０Ｂ（図３参照）が主制御装置５０によって制御されるようになっている。
【００４７】
図２の組み付け状態では、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂが、前述したステージ本体１００を構成する枠状部材９４Ａ，９４Ｂの内部空間にそれぞれ挿入された状態となっている。すなわち、枠状部材９４Ａ，９４ＢがＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂの筐体６８の外周面の全体を取り囲む状態でウエハステージＷＳＴがＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂに係合している。枠状部材９４Ａ，９４Ｂの内面には、前述したように不図示の気体静圧軸受が設けられており、これらの気体静圧軸受は、カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂそれぞれの筐体６８に対向している。この気体静圧軸受から筐体６８との間に噴出される加圧気体の静圧により、枠状部材９４Ａ，９４Ｂがカウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂそれぞれの筐体６８に対して非接触で支持されている。従って、前述したリニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2によりウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に駆動されるとき、ウエハステージＷＳＴを構成する枠状部材９４Ａ，９４Ｂが、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂそれぞれの筐体６８に対して非接触でＸ軸方向に案内されるようになっている。
【００４８】
前記枠状部材５１Ａ，５１Ｂは、図４に示されるように、角柱状のガイド部材５２Ａ、５２Ｂの外周部に取り付けられている。このガイド部材５２Ａ、５２Ｂの表面は平坦度が高く仕上げられている。一方のガイド部材５２Ａは、図４及び図２を総合すると分かるように、ベース４６の凸部４６ａ，４６ｂ上で支持部材１６０Ａ，１６０Ｂによってその長手方向（Ｙ軸方向）の一端部（−Ｙ端部）と他端部（＋Ｙ端部）とが支持され、これによってガイド部材５２Ａは、水平に支持されている。また、他方のガイド部材５２Ｂは、ベース４６の凸部４６ｃ、４６ｄ上で支持部材１６０Ｃ，１６０Ｄによって水平に支持されている。
【００４９】
前記枠状部材５１Ａ，５１Ｂの内面には、ガイド部材５２Ａ，５２Ｂに対して加圧気体を噴出す気体静圧軸受が設けられており、該加圧気体の静圧により枠状部材５１Ａ，５１Ｂがガイド部材５２Ａ、５２Ｂに対して非接触で支持されている。
【００５０】
一方の枠状部材５１Ａの上面には、図４に示されるように、第２可動部としてのＹ軸可動子６２Ａが取り付けられている。このＹ軸可動子６２Ａは、ＸＺ断面Ｕ字状のヨークと、該ヨークの内部対向面（上面及び下面）にＹ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石とを有している。この場合、ヨークの内部空間には、Ｙ軸方向に関して交番磁界が形成されている。Ｙ軸可動子６２Ａには、Ｙ軸方向を長手方向とする第２固定部としてのＹ軸固定子６４Ａが非接触で係合している。このＹ軸固定子６４Ａは、ＸＺ断面がＴ字状の筐体と、該筐体の内部（又は外面）にＹ軸方向に沿って所定間隔で配設された不図示の電機子コイルとを含んで構成されている。Ｙ軸固定子６４Ａは、図２に示されるように、ベース４６の−Ｘ端部に固定されたＹ軸方向を長手方向とするＹ軸カウンタマス機構５６Ａの＋Ｘ側の面に固定されている。
【００５１】
他方の枠状部材５１Ｂの上面には、Ｙ軸可動子６２Ａと同様に構成された第２可動部としてのＹ軸可動子６２Ｃが設けられ、該Ｙ軸可動子６２Ｃには、Ｙ軸固定子６４Ａと同様に構成され、Ｙ軸方向を長手方向とする第２固定部としてのＹ軸固定子６４Ｃが非接触で係合している。Ｙ軸固定子６４Ｃは、ベース４６の＋Ｘ端部に固定されたＹ軸方向を長手方向とするＹ軸カウンタマス機構５６Ａの−Ｘ側の面に固定されている
【００５２】
本実施形態では、Ｙ軸固定子６４Ａ，６４Ｃを構成する電機子コイルを流れる電流と、Ｙ軸可動子６２Ａ，６２Ｃを構成する界磁石の発生する交番磁界との間の電磁相互作用により発生する駆動力（ローレンツ力の反力）により、Ｘ軸固定子ユニット２００と一体でウエハステージＷＳＴが、ガイド５２Ａ、５２Ｂに沿ってＹ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、Ｙ軸可動子６２ＡとＹ軸固定子６４Ａとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成るＹ軸リニアモータ６６Ａが構成され、Ｙ軸可動子６２ＣとＹ軸固定子６４Ｃとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成るＹ軸リニアモータ６６Ｃが構成されている。
【００５３】
更に、枠状部材５１Ａ，５１Ｂそれぞれの下面には、上記と同様のＹ軸可動子がそれぞれ設けられ、該各Ｙ軸可動子には上記と同様に構成されたＹ軸固定子が非接触で係合している。図４では、これらのＹ軸固定子とＹ軸可動子とにより構成される一対のＹ軸リニアモータがＹ軸リニアモータ６６Ｂ，６６Ｄとして示されている。これらのＹ軸リニアモータ６６Ｂ、６６Ｄをそれぞれ構成するＹ軸固定子は、実際には、前述のＹ軸カウンタマス機構５６Ａの＋Ｘ側の面、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａの−Ｘ側の面にそれぞれ固定されている（Ｙ軸リニアモータ６６Ｄについては、図２では不図示）。
【００５４】
前記４つのＹ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄが、主制御装置５０によって制御されるようになっている。主制御装置５０では、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｃのそれぞれが発生する駆動力を、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置に応じた値にそれぞれ設定し、さらに、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｂのそれぞれが発生する駆動力を、前記Ｙ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｃのそれぞれが発生する駆動力に対して所定の比率の駆動力となるように、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄを制御することで、ウエハステージＷＳＴをほぼその重心位置でＹ軸方向に駆動することができる。また、主制御装置５０では、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｂのそれぞれが発生する駆動力相互の比率と、Ｙ軸リニアモータ６６Ｃ、６６Ｄのそれぞれが発生する駆動力相互の比率とを上記の値に維持し、かつＹ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂの発生する駆動力の合計と、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂの発生する駆動力の合計とを、上記と異ならせることで、ウエハステージＷＳＴをＺ軸回りに回転させることも可能である。すなわち、本実施形態では、上記の４つのＹ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄによって、ウエハステージＷＳＴとＸ軸リニアモータ（第１駆動機構）ＸＬＭ1，ＸＬＭ2とを含む構成部分を、Ｙ軸方向（第２軸方向）に駆動する第２駆動機構が構成されている。
【００５５】
前記一方のＹ軸カウンタマス機構５６Ａは、図６（Ａ）に一部破砕して示されるように、断面矩形の筒状部材から成る筐体１５２と、該筐体１５２の長手方向（Ｙ軸方向）の一端部と他端部の開口端に固定された蓋部材１５８Ａ，１５８Ｂと、蓋部材１５８Ａ，１５８Ｂ相互間に架設され、筐体１５２の内部空間でＸ軸方向に沿って並んで配置された一対の固定子１５３Ａをそれぞれ有する一対の第２軸リニアモータとしてのリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂと、該一対のリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂによって、筐体１５２の内部空間でＹ軸方向に駆動される直方体状の第２のカウンタウェイト１５６と、を含んで構成されている。
【００５６】
前記リニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂは、第２のカウンタウェイト１５６の＋Ｘ側端面近傍及び−Ｘ側端面近傍にそれぞれ形成された開口内に設けられた可動子１５３Ｂと、開口内に配置された前記固定子１５３Ａとを有しており、可動子１５３Ｂと固定子１５３Ａとの間の電磁相互作用により、カウンタウェイト１５６をＹ軸方向に駆動する駆動力を発生する。すなわち、リニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂによって、カウンタウェイト１５６をＹ軸方向に駆動する第３リニアモータが構成されている。
【００５７】
第２のカウンタウェイト１５６の底面には、不図示の気体静圧軸受けが設けられており、当該気体静圧軸受けを介してカウンタウェイト１５６が筐体１５２に対して数μｍのクリアランスを介して浮上支持されている。このカウンタウェイト１５６としては、比較的密度の大きい部材で構成するなどして、質量（重量）をできる限り大きくすることが望ましいが、ここでは、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子ユニット２００との総質量（総重量）の約１/２程度の質量（重量）となっているものとする。
【００５８】
また、他方のＹ軸カウンタマス機構５６Ｂは、図６（Ｂ）に示されるように、上記Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａと同様に構成されている。すなわち、このＹ軸カウンタマス機構５６Ｂは、筐体１５２’内で、カウンタウェイト１５６’をＹ軸方向に駆動する第４リニアモータとしてのリニアモータ１５４Ａ’，１５４Ｂ’を備えている。
【００５９】
このようにして構成されたＹ軸カウンタマス機構５６Ａ，５６Ｂでは、リニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂ、１５４Ａ’，１５４Ｂ’が主制御装置５０によって制御される。
【００６０】
前記ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）は、移動鏡１０２、すなわちＹ移動鏡１０２ａ，Ｘ移動鏡１０２ｂをそれぞれ介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で前述のウエハ干渉計１０２によって常時計測されている。この場合、移動鏡１０２ａ、１０２ｂに対応して、ウエハ干渉計も、Ｙ移動鏡１０２ａの反射面にレーザビーム（測長ビーム）を照射するＹ干渉計と、Ｘ移動鏡１０２ｂの反射面にレーザビーム（測長ビーム）を照射するＸ干渉計とが設けられている。このように、移動鏡、ウエハ干渉計はそれぞれ複数設けられているが、図１では、これらが代表的に移動鏡１０２、ウエハ干渉計１０４として示されている。
【００６１】
本実施形態の露光装置１０では、Ｘ干渉計及びＹ干渉計としては、ともに測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられており、ウエハテーブルＷＴＢのＸ、Ｙ位置及びヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）に加え、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能とされている。なお、例えば、ウエハテーブルＷＴＢの端面を鏡面加工して反射面（前述の移動鏡１０２ａ，１０２ｂの反射面に相当）を形成しても良い。また、前述の多軸干渉計は４５°傾いてステージ本体１００の一部に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【００６２】
ウエハ干渉計１０４で計測される、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報（又は速度情報）が主制御装置５０に送られ、主制御装置５０ではウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいてＹ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄ、Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2、Ｙ微動機構９９Ａ，９９Ｂ、Ｘ微動機構９９Ｃを介して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内位置を制御するようになっている。
【００６３】
本実施形態の露光装置１０は、図１に示されるように、主制御装置５０によってオンオフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系ＡＦａと、それらの光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系ＡＦｂとを含む斜入射方式の多点焦点位置検出系から成る焦点位置検出系を、更に備えている。なお、本実施形態の焦点位置検出系（ＡＦａ、ＡＦｂ）と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されている。主制御装置５０では、例えば走査露光時などに、受光系ＡＦｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて、Ｚ微動機構９６ａ〜９６ｃを介してウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向への移動、及び２次元面に対する傾斜（すなわち、θｘ，θｙ方向の回転）を制御する、すなわち照明光ＩＬの照射領域内でウエハＷ上のショット領域の表面を投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定する）オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。
【００６４】
上述のように構成された本実施形態の露光装置１０によると、通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント、不図示のアライメント系のベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメント等の所定の準備作業が行われた後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。
【００６５】
まず、主制御装置５０は、ウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハ干渉計１０４の計測値をモニタしつつ、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄ及びＸ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2を制御して、ウエハテーブルＷＴＢ上に保持されたウエハＷ上の第１ショット領域（ファーストショット領域）の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴを移動する。
【００６６】
次いで、主制御装置５０は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査を開始して、ウエハＷ上のファーストショット領域に対する走査露光を行い、そのファーストショット領域にレチクルＲの回路パターンを投影光学系ＰＬを介して縮小転写する。
【００６７】
上記走査露光の際に、主制御装置５０は、レチクル干渉計１６、ウエハ干渉計１０４の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部２２及びＹ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄを制御することにより、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを相対走査するが、この相対走査中（少なくとも露光中）は、両者を精度良く同期移動させる必要がある。このため、レチクルステージＲＳＴのウエハテーブルＷＴＢに対する追従誤差が極力生じないように、主制御装置５０は、Ｙ微動機構９９Ａ，９９Ｂを用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向位置の微調整を行っている。
【００６８】
また、走査露光中には、前述した焦点位置検出系（ＡＦａ，ＡＦｂ）の出力に基づくオートフォーカス、オートレベリングが主制御装置５０によりＺ微動機構９６ａ〜９６ｃを介して実行されている。
【００６９】
このようにして、ファーストショットの走査露光が終了すると、主制御装置５０により、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向にステップ移動され、セカンドショット領域（第２番目のショット領域）の露光のための加速開始位置に移動される。そして、主制御装置５０の管理の下、セカンドショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。
【００７０】
このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット領域間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写される。
【００７１】
ここで、ウエハステージＷＳＴがステッピング動作等により、Ｘ軸方向へ駆動される場合には、その駆動力（Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2が発生する駆動力）の反力がＸ軸固定子６１Ａ，６１Ｂが設けられたＸ軸固定子ユニット２００に作用するが、本実施形態では、主制御装置５０が、Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2によるウエハステージＷＳＴの駆動と同時に、ウエハステージＷＳＴとは反対方向にＸ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂを構成する第１のカウンタウェイト７９をリニアモータ８８Ａ、８８Ｂをそれぞれ介して、ウエハステージＷＳＴと同一の速さで駆動しているので、Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1，ＸＬＭ2によるウエハステージＷＳＴの駆動力の反力を、上記２つの第１のカウンタウェイト７９の駆動力の反力で完全にキャンセルすることができる。以下、これについて、更に詳述する。
【００７２】
すなわち、ウエハステージＷＳＴの質量をＭ、１つの第１のカウンタウェイト７９の質量をｍとすると、前述の如く、本実施形態では、Ｍ＝２ｍの関係が成立している。従って、ウエハステージＷＳＴの＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）の速度をＶ、第１のカウンタウェイトの速度をｖ＝−Ｖとすると、上記の動作により、次式（１）が成立している。
【００７３】
ＭＶ＋２ｍｖ＝２ｍＶ−２ｍＶ＝０            ……（１）
従って、本実施形態では、上記の如く、主制御装置５０がＸ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2とリニアモータ８８Ａ、８８Ｂとを同時に制御することで、ウエハステージＷＳＴ及びＸ軸固定子ユニット２００を含む系の運動量が保存されている。この場合において、ウエハステージＷＳＴの駆動力（推力）の反力がＸ軸固定子ユニット２００に作用するとともに、一対のカウンタウェイト７９の駆動力（推力）（ウエハステージＷＳＴの駆動力（推力）と大きさが等しく、方向が反対の力）の反力がＸ軸固定子ユニット２００に作用するので、速度の時間微分が加速度であることを考慮すると、上記の運動量の保存により、反力の総和は零となっている。但し、同一物体の異なる点に、大きさが同一で方向が逆の力が作用すると、それらの力が偶力となって物体に作用するおそれがあるが、本実施形態では、Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2によるウエハステージＷＳＴの駆動力の合力の作用点（駆動軸）と、一対のリニアモータ８８Ａ、８８Ｂによる第１のカウンタウェイト７９の駆動力の合力の作用点（駆動軸）は、ほぼ同一軸上に位置するように設定されているので、結果的に前記両合力の反力の作用点も同一軸上に設定されている。従って、主制御装置５０が、上記の如く、主制御装置５０がＸ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2とリニアモータ８８Ａ、８８Ｂとを同時に制御することで、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子ユニット２００とを含む系（閉じた系）の内部で、Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1、ＸＬＭ2によるウエハステージＷＳＴの駆動力の反力（該反力に起因するモーメントを含め）を、ほぼ完全にキャンセルできるようになっている。従って、その反力が、系の外部に何らの影響をも及ぼさないようになっている。
【００７４】
なお、ウエハステージＷＳＴの質量Ｍと、第１のカウンタウェイトの質量ｍとの関係が、Ｍ≠２ｍの場合には、主制御装置５０は、Ｘ軸リニアモータＸＬＭ1，ＸＬＭ2を介してウエハステージＷＳＴを速度Ｖで駆動すると同時に、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂそれぞれの第１のカウンタウェイト７９をリニアモータ８０Ａ，８０Ｂをそれぞれ介して速度（ｖ＝−Ｍ・Ｖ／（２ｍ））で駆動するようにフィードフォワード制御することとすれば良いことは勿論である。
【００７５】
また、上述したステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中等において、ウエハステージＷＳＴが、Ｘ軸固定子ユニット２００とともにＹ軸方向へ駆動される場合には、その駆動力（Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄが発生する駆動力）の反力が、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６ＢそれぞれのＹ軸固定子が設けられたＹ軸カウンタマス機構５６Ａの筐体１５２、Ｙ軸リニアモータ６６Ｃ，６６ＤそれぞれのＹ軸固定子が設けられたＹ軸カウンタマス機構５６Ｂの筐体１５２’に作用するが、本実施系形態では、主制御装置５０が、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６ＤによるＸ軸固定子ユニット２００及びウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する駆動と同時に、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ，５６Ｂそれぞれを構成するリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂ、１５４Ａ’，１５４Ｂ’により第２のカウンタウェイト１５６、１５６’を、ウエハステージＷＳＴとは反対方向に駆動することで、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６ＤによるウエハステージＷＳＴ及びＸ軸固定子ユニット２００の駆動力の反力を、上記の第２のカウンタウェイト１５６、１５６’の駆動力の反力で完全にキャンセルすることができる。以下これについて、簡単に説明する。
【００７６】
まず、ウエハステージＷＳＴがＸ軸固定子ユニット２００のＸ軸方向に関する中央に位置する場合について説明する。この場合、主制御装置５０は、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６ＤによるＸ軸固定子ユニット２００及びウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する駆動と同時に、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ，５６Ｂそれぞれを構成する第２のカウンタウェイト１５６、１５６’のそれぞれを、ウエハステージＷＳＴとは反対方向に、ともに同一の速さで駆動する。
【００７７】
本実施形態では、１つの第２のカウンタウェイトの質量をｎ、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子ユニット２００との質量の総和をＮとすると、Ｎ＝２ｎの関係が成立している。従って、ウエハステージＷＳＴ及びＸ軸固定子ユニット２００（以下、便宜上両者を併せて「移動部」と呼ぶ）の＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）の速度をＶ’、第２のカウンタウェイトの速度をｖ’＝−Ｖ’とすると、次式（２）が成立する。
【００７８】
ＮＶ’＋２ｎｖ’＝２ｎＶ’−２ｎＶ’＝０            ……（２）
また、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄによる移動部のＹ軸方向に関する駆動力の反力は、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａの筐体１５２及びＹ軸カウンタマス機構５６Ｂの筐体１５２’にそれぞれ作用する。また、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ、５６Ｂそれぞれの第２のカウンタウェイト１５６，１５６’の駆動力の反力は、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ、５６Ｂそれぞれの筐体１５２にそれぞれ作用する。
【００７９】
この場合、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂによる移動部のＹ軸方向の駆動力の反力は、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａの第２のカウンタウェイト１５６の駆動力の反力と大きさが同じで向きが反対となっている。また、本実施形態では、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂによる移動部に対するＹ軸方向の駆動力の合力と、リニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂによる第２のカウンタウェイト１５６に対する駆動力の合力とは、ほぼ同一軸上に作用する。従って、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａの筐体１５２に作用するＹ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂによる駆動力の反力は、第２のカウンタウェイト１５６の駆動力の反力によってキャンセルされる。
【００８０】
同様の理由により、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ｂの筐体１５２’に作用するＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄによる駆動力の反力は、第２のカウンタウェイト１５６’の駆動力の反力によってキャンセルされる。
【００８１】
従って、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ，５６Ｂのいずれにおいても、ウエハステージＷＳＴの駆動時に作用する反力が、系の外部に何らの影響をも及ぼさない、閉じた系を実質的に構成している。
【００８２】
なお、移動部の質量Ｎと、第２のカウンタウェイト１５６，１５６’の質量ｎとの関係が、Ｎ≠２ｎの場合には、主制御装置５０は、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄを介して移動部を速度Ｖ’で駆動すると同時に、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ，５６Ｂそれぞれの第２のカウンタウェイト１５６、１５６’をリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂ、１５４Ａ’，１５４Ｂ’をそれぞれ介して速度（ｖ’＝−Ｎ・Ｖ’／（２ｎ））で駆動するようにフィードフォワード制御することとすれば良い。
【００８３】
また、例えばウエハステージＷＳＴがＸ軸固定子ユニット２００のＸ軸方向に関する中央位置よりやや＋Ｘ側（又は−Ｘ側）に位置する場合には、移動部の重心が＋Ｘ側（又は−Ｘ側）に寄る。このため、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関する位置を干渉計１０４を介してモニタし、そのモニタ結果に基づいて重心位置を算出するとともに、この重心からＹ軸リニアモータ６６Ａ，６６ＢとＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄそれぞれの駆動力の作用点までの距離の比率に応じてリニアモータ６６Ａ，６６Ｂ、リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄが発生する駆動力を調整し、４つのリニアモータ６６Ａ〜６６Ｄの駆動力の合力が、移動部の重心に作用するようにしている。また、このとき、主制御装置５０は、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂが発生する駆動力の合力と同一大きさで反対向きの駆動力をＹ軸カウンタマス機構５６Ａを構成する一対のリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂが発生し、Ｙ軸リニアモータ６６Ｃ，６６Ｄが発生する駆動力の合力と同一大きさで反対向きの駆動力をＹ軸カウンタマス機構５６Ｂを構成する一対のリニアモータ１５４Ａ’，１５４Ｂ’が発生するように、各リニアモータを制御している。
【００８４】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、ウエハステージ装置２０と、該ウエハステージ装置２０を構成する各リニアモータを制御する制御装置としての主制御装置５０によって、ステージ装置が構成されている。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態に係るステージ装置によると、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴがＸ軸リニアモータＸＬＭ1，ＸＬＭ2によりＸ軸方向に駆動されると、その駆動力の反力がＸ軸リニアモータＸＬＭ1，ＸＬＭ2を構成するＸ軸固定子６１Ａ，６１Ｂ及び該Ｘ軸固定子６１Ａ，６１Ｂが設けられたＸ軸固定子ユニット２００に作用する。このとき、主制御装置５０により、一対の第１のカウンタウェイト７９が第１、第２リニアモータ８０Ａ、８０Ｂを介して、ウエハステージＷＳＴの移動方向とは反対方向にＸ軸方向に関して移動させられる。この場合において、主制御装置５０が、ウエハステージＷＳＴと第１のカウンタウェイト７９との重量に応じた速度でその一対の第１のカウンタウェイト７９を駆動することで、その第１のカウンタウェイト７９の駆動力の反力により、前記反力を相殺することができる。従って、ウエハステージの駆動力の反力を運動量保存の法則に従う第１のカウンタウェイトの自由運動により相殺する場合に比べ、第１のカウンタウェイト７９の重量を小さくすることができ、ウエハステージ装置の小型化、軽量化が可能となる。また、本実施形態では、Ｘ軸方向に関するステージの駆動時にＸ軸リニアモータＸＬＭ1，ＸＬＭ2で発生した駆動力が作用する駆動軸上に、第１、第２リニアモータ８０Ａ、８０Ｂによる一対の第１のカウンタウェイト７９に対する全駆動力の作用軸が設定されているのでウエハステージＷＳＴの駆動力の反力を第１のカウンタウェイト７９の駆動力の反力によって相殺する際の回転モーメントの発生をも防止することができる。従って、閉じた系により、Ｘ軸方向に関する反力キャンセルを実現することができ、その閉じた系の外部に前記反力が影響を与えるのを回避することができる。
【００８６】
また、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴをＸ軸固定子ユニット２００と一体的にＹ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ及びＹ軸リニアモータ６６Ｃ，６６ＤによりＹ軸方向に駆動する際には、Ｙ軸カウンタマス機構５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ構成する第２のカウンタウェイト１５６、１５６’をリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂ、１５４Ａ’，１５４Ｂ’を介して、ウエハステージＷＳＴ及びＸ軸固定子ユニット２００のＹ軸方向の移動とは反対の方向に駆動することで、ウエハステージＷＳＴ及びＸ軸固定子ユニット２００の駆動により生じる反力を、カウンタウェイト１５６、１５６’の駆動により生じる反力により相殺することができる。
【００８７】
また、本実施形態の露光装置１０によると、上述したような、小型・軽量化されたステージ装置を備えているので、結果的に露光装置の小型化、軽量化が可能である。
【００８８】
また、本実施形態に係るウエハステージ装置２０は、、ウエハステージＷＳＴのＸ軸固定子ユニット２００に対するＹ軸方向の相対位置を維持するために、Ｙ軸微動モータ７２を用いており、該Ｙ軸微動モータ７２は一種の磁気ガイドを構成していることから、上記の相対位置を維持するためにエアベアリング等の軸受を用いる場合に比べて、真空雰囲気中や所定の気体雰囲気（例えば、窒素又はハロゲン等の不活性ガス雰囲気）中での使用により好適である。
【００８９】
なお、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ〜６６Ｄの少なくとも１つに代えて、図７に示されるような磁極ユニットから成るＹ軸可動子６２Ａ’（ただし図７では、Ｕ字状のヨークが省略して示されている。）と、電機子ユニットから成るＹ軸固定子６４Ａ’とから成る構成を採用することもできる。
【００９０】
すなわち、図７に示されるように、Ｙ軸可動子６２Ａ’は、Ｙ軸方向に沿って配置された複数の第１の永久磁石２９０と、Ｘ軸方向に並んで配置された２つのＹ軸方向に細長い第２の永久磁石２９５とを有しており、Ｙ軸固定子６４Ａ’は、筐体の内部にＹ軸方向に沿って所定間隔で配置されたＸ軸方向に細長い長方形状の複数の第１の電機子コイル１９０と、該複数の第１の電機子コイル１９０の＋Ｘ側に配置されＹ軸方向に細長く伸びる長方形状の第２の電機子コイル１９５と、を有している。第１の永久磁石２９０は、Ｙ軸方向に隣り合う磁石同士及びＺ軸方向に隣り合う磁石同士が逆極性とされ、第２の永久磁石２９５は、Ｘ軸方向に隣り合う磁石同士、Ｙ軸方向に隣り合う磁石同士が逆極性とされている。
【００９１】
Ｙ軸リニアモータとしてこのような構成を採用すると、各第１の電機子コイル１９０に電流が供給されることにより、その電流と複数の第１の永久磁石２９０により形成されるＹ軸方向の交番磁界との間の電磁相互作用により、Ｙ軸可動子６２Ａ’をＹ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力の反力）を発生することが可能となり、また、第２の電機子コイル１９５に電流が供給されることにより、その電流と第２の永久磁石２９５によって形成されたＺ軸方向の磁界との間の電磁相互作用により、Ｙ軸可動子６２Ａ’をＸ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力の反力）を発生することが可能となる。これにより、Ｙ軸固定子ユニットをＹ軸方向に長ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向に微小駆動することが可能となっている。
【００９２】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴの位置計測に干渉計を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、干渉計に代えて、又は干渉計とともに、エンコーダを用いることも可能である。例えば、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するために、Ｘ軸固定子ユニット２００を構成する一対の枠状部材５１Ａ、５１Ｂの少なくとも一方の下面と、ベース４６との間に「Dual2Dエンコーダ」と呼ばれる２次元位置計測用のエンコーダを設けることとしても良い。この場合、ベース４６上面に単一のガラスプレートに形成されたスケールが設けられ、ウエハステージＷＳＴ（Ｘ軸固定子ユニット２００）の一部に２つのプローブが設けられる。この「Dual2Dエンコーダ」により、Ｘ軸固定子ユニット２００（すなわち、ウエハステージＷＳＴ）のＹ軸方向の位置、及びＸ軸固定子ユニット２００のＸ軸方向の位置及びＺ軸周りの回転を計測することが可能となる。また、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子ユニット２００とのＸ軸方向の相対位置を計測するために、ウエハステージＷＳＴの一部と、Ｘ軸固定子ユニット２００の一部とに同様の２次元面内位置を計測するためのエンコーダを設けることとしても良い。これにより、ウエハステージＷＳＴとＸ軸固定子ユニット２００のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸回りの回転方向の相対位置関係を計測することが可能となる。
【００９３】
なお、上記実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢがステージ本体１００上で６自由度方向に駆動可能な構成を採用したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、ウエハテーブルＷＴＢとステージ本体１００とを一体的に構成し、ステージ本体を６自由度方向に駆動可能な構成を採用しても良い。
【００９４】
また、上記実施形態における、各気体静圧軸受けの配置や数は、任意で構わない。
【００９５】
なお、上記実施形態では、２次元移動可能なウエハステージＷＳＴを備えるステージ装置２０に本発明が適用された場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなくレチクルステージを含むステージ装置に本発明を適用することも可能である。この場合にも、レチクルステージを駆動する駆動機構とカウンタマス機構とを含む系の外部にレチクルステージの駆動による反力の影響を与えることがないので、高精度な露光を実現することができる。
【００９６】
なお、上記実施形態では、Ｙ軸リニアモータを＋Ｘ側に２つ、−Ｘ側に２つの計４つ備える場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、Ｘ軸固定子ユニット２００の両端それぞれに設けられた一対の可動子と、該一対の可動子に対応する一対の固定子とを備える一対（２つ）のＹ軸リニアモータを備えることとしても良い。
【００９７】
なお、上記実施形態では、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂでは、１つのリニアモータ８０Ａにより１つの第１のカウンタウェイト７９を駆動し、Ｙ軸カウンタマス５６Ａ（５６Ｂ）では、一対のリニアモータ１５４Ａ，１５４Ｂ（１５４Ａ’，１５４Ｂ’）によりカウンタウェイト１５６（１５６’）を駆動することとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、Ｘ軸カウンタマス機構８８Ａ，８８Ｂにおいて、２つのリニアモータによりカウンタウェイト７９を駆動することとしても良いし、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａ，５６Ｂにおいて、１つのリニアモータによりカウンタウェイト１５６（１５６’）を駆動することとしても良い。
【００９８】
なお、上記実施形態では、Ｘ軸リニアモータやＹ軸リニアモータとして、ムービングマグネット型のリニアモータを採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、可動子が電機子ユニットで、固定子が磁極ユニットから成るムービングコイル型のリニアモータを採用することも可能である。
【００９９】
なお、上記実施形態では、本発明が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。また、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも本発明は好適に適用できる。
【０１００】
また、露光装置の露光対象である物体は、上記の実施形態のように半導体製造用のウエハに限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどのディスプレイ装置の製造用の角型のガラスプレートや、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マスク又はレチクルなどを製造するための基板であっても良い。
【０１０１】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことは言うまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用することができる。
【０１０２】
また、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置も、本発明は適用できる。なお、電子線露光装置は、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ・アレイ方式、及びマスク投影方式のいずれであっても良い。
【０１０３】
なお、本発明に係るステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等にも広く適用できる。
【０１０４】
なお、複数のレンズ等から構成される照明ユニット、投影光学系などを露光装置本体に組み込み、光学調整をする。そして、上記のＸ軸固定子、Ｘ軸可動子、Ｙ軸固定子、ウエハステージ、レチクルステージ、並びにその他の様々な部品を機械的及び電気的に組み合わせて調整し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置１００等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【０１０５】
なお、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、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した調整方法によりパターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するリソグラフィステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上説明したように、本発明のステージ装置は、物体を保持して駆動するのに適している。また、本発明の露光装置は、基板を露光して、基板上にパターンを形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。
【図２】ウエハステージ装置を示す斜視図である。
【図３】ウエハステージ及びＸ軸固定子ユニットを一部破砕してかつ一部断面して示す、ウエハステージ装置の分解斜視図である。
【図４】ウエハステージ装置の一部を取り出して示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、ステージ本体の構造を説明するための図、図５（Ｂ）は、Ｙ軸微動モータの構成及び作用を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）は、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ａの一部を破断して示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、Ｙ軸カウンタマス機構５６Ｂの一部を破断して示す斜視図である。
【図７】Ｙ軸リニアモータの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…露光装置、２０…ウエハステージ装置（ステージ装置の一部）、５０…主制御装置（制御装置、ステージ装置の一部）、６１Ａ，６１Ｂ…Ｘ軸可動子（第１固定部）、６２Ａ，６２Ｃ…Ｙ軸可動子（第２可動部）、６４Ａ，６４Ｃ…Ｙ軸固定子（第２固定部）、６６Ａ〜６６Ｄ…Ｙ軸リニアモータ（第２駆動機構）、７６Ａ，７６Ｂ…磁極ユニット（第１可動部）、７６Ｃ，７６Ｄ…磁極ユニット（第１可動部）、７８Ａ…固定子、７８Ｂ…移動子、７９…第１のカウンタウェイト、８０Ａ…第１リニアモータ（第１軸リニアモータ）、８０Ｂ…第２リニアモータ（第１軸リニアモータ）、１５３Ａ…固定子、１５３Ｂ…移動子、１５４Ａ，１５４Ｂ…リニアモータ（第３リニアモータ、第２軸リニアモータ）、１５４Ａ’１５４Ｂ’…リニアモータ（第４リニアモータ、第２軸リニアモータ）、１５６、１５６’…第２のカウンタウェイト、Ｗ…ウエハ（物体、基板）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ）、ＸＬＭ1，ＸＬＭ2…Ｘ軸リニアモータ（第１駆動機構）。
【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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