(57)【要約】【課題】自己診断に有利な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１００は、可動部１０３と、可動部１０３の位置を計測する計測部１０６と、可動部１０３に関して作用軸を共有する２つの推力をそれぞれ生成する２つのアクチュエータ１０１、１０２と、計測部の出力に基づいて２つのアクチュエータ１０１、１０２により位置を制御する制御部１０７とを含み、制御部１０７は、一方のアクチュエータ１０１に推力を生成させた状態で他方のアクチュエータ１０２により位置を制御した場合に２つのアクチュエータ１０１、１０２に係る推力指令と計測部１０６の出力とに基づいて推定される外乱力と、一方のアクチュエータ１０１に係る推力指令との関係に基づいて、一方のアクチュエータ１０１の推力定数、他方のアクチュエータ１０２の推力定数、および作用軸に関して可動部１０３を支持する部材１０４の剛性のうちの少なくとも１つに関する情報を得る。【選択図】図１
2015204703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、前記可動部の位置を計測する計測部と、前記可動部に関して作用軸を共有する２つの推力をそれぞれ生成する２つのアクチュエータと、前記計測部の出力に基づいて前記２つのアクチュエータにより前記位置を制御する制御部とを含む駆動装置であって、
前記制御部は、前記２つのアクチュエータのうちの一方のアクチュエータに推力を生成させた状態で前記２つのアクチュエータのうちの他方のアクチュエータにより前記位置を制御した場合に前記２つのアクチュエータに係る推力指令と前記計測部の出力とに基づいて推定される外乱力と、前記一方のアクチュエータに係る推力指令との関係に基づいて、前記一方のアクチュエータの推力定数、前記他方のアクチュエータの推力定数、および前記作用軸に関して前記可動部を支持する部材の剛性のうちの少なくとも１つに関する情報を得ることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記一方のアクチュエータに係る推力指令に関して１次の前記外乱力を表す１次式の１次の係数とその基準値との差および前記１次式の０次の係数とその基準値との差に基づいて、前記情報として、前記一方のアクチュエータの推力定数の変化量、前記他方のアクチュエータの推力定数の変化量、および前記剛性の変化量のうちの少なくとも１つを得ることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記１次の係数とその基準値との差に基づいて前記一方のアクチュエータの推力定数の変化量を得ることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記０次の係数とその基準値との差に基づいて前記剛性の変化量を得ることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記推力指令を生成する補償器を含み、前記情報に基づいて、前記補償器の特性を変更することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記情報に係る出力を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記制御部は、互いに値の異なる複数の静的な指令を順次与えて前記一方のアクチュエータに前記推力を生成させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記他方のアクチュエータに推力を生成させた状態で前記一方のアクチュエータにより前記位置を制御した場合に前記２つのアクチュエータに係る推力指令と前記計測部の出力とに基づいて推定される外乱力と、前記他方のアクチュエータに係る推力指令との関係にも基づいて、前記一方のアクチュエータの推力定数、前記他方のアクチュエータの推力定数、および前記剛性のうちの少なくとも１つに関する情報を得ることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、
請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載の駆動装置を含む
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記基板を保持する保持部を前記可動部として含むことを特徴とする請求項９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記パターン形成は、光、荷電粒子、および型のうち少なくともいずれかを用いて行うことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
請求項９ないし請求項１１のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
前記工程でパターン形成を行われた基板を処理する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットや運輸機械、および産業機械等において、その位置を制御した状態で駆動する可動部を有しているものが知られている。これら駆動装置の位置決め機構が故障すると、故障箇所の特定および部品の修理・交換等の復旧作業のため、駆動装置を長時間停止しなければならず、スループットが低下する。また、復旧作業に伴う駆動装置の停止時間を短縮するため、駆動装置内の各ユニットに自己監視や診断を行うためのセンサ等の機構を設けることにより性能を維持および管理する方法もあるが、自己診断のためのみの部品は装置にとって冗長でありコストアップを招く。そこで、特許文献１は、駆動機構における動特性の経時的な変化を同定し、性能維持の適否を自己判断する装置を開示している。特許文献２は、複数のアクチュエータを有する一つの可動部において、各アクチュエータの推力バランスを監視し、異常判定する装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２７２７５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２８４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置は、装置全体の入出力特性の変化にのみ着目する装置であり、装置内部の故障原因を特定することはできない。さらに、動特性を同定する際、同定精度を向上させるために高次のモデル化が必要となるが、高次成分は、機差やノイズ等の影響を受けるため、高精度にデータを取得することができない。また、特許文献２の装置は、駆動機構が異常か否かを検出するのみで、故障箇所の特定および状態の定量的捕捉ができない。
【０００５】
本発明は、例えば、自己診断に有利な駆動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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、可動部と、可動部の位置を計測する計測部と、可動部に関して作用軸を共有する２つの推力をそれぞれ生成する２つのアクチュエータと、計測部の出力に基づいて２つのアクチュエータにより位置を制御する制御部とを含む駆動装置であって、制御部は、２つのアクチュエータのうちの一方のアクチュエータに推力を生成させた状態で２つのアクチュエータのうちの他方のアクチュエータにより位置を制御した場合に２つのアクチュエータに係る推力指令と計測部の出力とに基づいて推定される外乱力と、一方のアクチュエータに係る推力指令との関係に基づいて、一方のアクチュエータの推力定数、他方のアクチュエータの推力定数、および作用軸に関して可動部を支持する部材の剛性のうちの少なくとも１つに関する情報を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、自己診断に有利な駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図２】駆動装置の推定外乱算出処理の機能ブロック図である。
【図３】駆動装置の故障診断処理の機能ブロック図である。
【図４】駆動装置の診断信号パターン例を示すグラフである。
【図５】駆動装置の外乱オブザーバ出力特性のグラフである。
【図６】駆動装置の位置制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の駆動装置を適用可能な描画装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１０】
まず、本発明に係る駆動装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の構成を示す概略図である。この駆動装置１００は、ロボットや運輸機械、および産業機械等の様々な機械内で、複数のアクチュエータにより可動部を駆動させる装置である。駆動装置１００は可動部１０３、２つのアクチュエータ１０１、１０２、弾性体１０４、および位置センサ１０６を同一の自由度内に備える。
【００１１】
可動部１０３は、その位置を制御された状態で、支持構造体１０５に支持され可動する部材である。２つのアクチュエータ１０１、１０２は、作用軸を共有した状態で、可動部１０３と支持構造体１０５との間に設置され、それぞれ印加される電流に応じて可動部１０３を駆動させる推力を発生される駆動機構である。このように１つの可動部１０３に対し、２つのアクチュエータ１０１、１０２を分散配置することにより、アクチュエータの発熱による周囲の熱ダメージが軽減され、応力の分散による可動部１０３および支持構造体１０５の変形が抑制される。なお、本発明においては、１つの可動部に対し、２つのアクチュエータを設置する構成とするが、この構成に限定されず、可動部１０３の可動方向と同一方向の作用軸を有していれば、アクチュエータは、３つ以上設置してもよい。弾性体１０４は、例えば、コイルバネを使用し、可動部１０３と支持構造体１０５の間に設置され、可動部１０３の振動等を抑制し支持する。なお、図１において、弾性体１０４は、可動部１０３の可動方向と同自由度方向の弾性成分の合計とする。本発明においては、１つの可動部１０３に対し、１つの弾性体１０４を備える構成とするが、この構成に限定されず、複数の弾性体１０４を備える構成であってもよい。位置センサ１０６は、可動部１０３と支持構造体１０５との相対位置を計測する計測部である。位置センサ１０６で計測された相対位置を位置情報として制御部１０７に送信し、制御部１０７は、該位置情報に基づき、アクチュエータ１０１、１０２を駆動させ、可動部１０３の位置を制御する。
【００１２】
制御部１０７は、例えば、電気回路またはソフトウェアなどで構成され、駆動装置１００の各ユニットの動作および調整などを制御し得る。この制御部１０７は、外乱オブザーバ１０８と、不図示の記憶装置とを有し、駆動装置１００の各ユニットに回線を介して接続され、プログラムなどに従って、各ユニットの制御を実行し得る。本発明の制御部１０７は、少なくとも、外乱オブザーバ１０８を用いて、推定外乱算出処理および故障診断処理を含む位置制御を実行するものとする。外乱オブザーバ１０８は、制御部１０７の位置制御系に組み込まれ、制御性能の向上を図る機構であり、各ユニットのパラメータと入出力特性とから、可動部１０３が受けるであろうと推定される外乱力（推定外乱ｄｏ）を算出する。制御部１０７は、外乱オブザーバ１０８により算出された推定外乱ｄｏを、記憶装置に保存されている所定の閾値（基準値）と比較する。なお、制御部１０７は、駆動装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、駆動装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００１３】
次に、本実施形態に係る駆動装置の推定外乱算出処理について説明する。なお、本明細書において、推定外乱算出処理とは、可動部１０３の位置制御において、可動部１０３に生じた外乱力を推定し、その推定外乱ｄｏを常時監視することにより、装置のパラメータの変化を監視する処理である。図２は、推定外乱算出処理の機能ブロック図である。まず、制御部１０７は、可動部１０３の目標位置ｘｒｅｆと位置センサ１０６によって得られる可動部１０３の位置信号ｘとの差分と、補償器Ｃの演算により、アクチュエータ１０１、１０２への推力指令値ｉｒｅｆを算出する。推力指令値ｉｒｅｆは、アクチュエータ１０１、１０２に出力させる推力を指示する推力指令の値であり、ドライブ回路ＫＤを経て、各アクチュエータ１０１、１０２に印加する電流ｉ１、ｉ２に変換される。アクチュエータ１０１、１０２は、それぞれ、電流ｉ１、ｉ２を、アクチュエータ１０１、１０２が有する推力定数Ｄ１、Ｄ２により、アクチュエータの推力ｆ１、ｆ２へと変換する。このように、可動部１０３は、アクチュエータ１０１、１０２で発生する推力ｆ１、ｆ２の合力により駆動する。ここで、可動部１０３には、アクチュエータによる制御力以外に、例えば、支持構造体１０５の振動が、電気ケーブルや弾性体１０４を介して可動部１０３へ伝達する力などによる外乱力ｄも印加される。可動部１０３にアクチュエータ１０１、１０２の推力以外に外乱力ｄが印加されると、可動部１０３の位置制御精度が低下し得る。
【００１４】
そこで、可動部の位置制御においては、外乱オブザーバを位置制御系に組み込むことで、制御性能の向上を図る手法が従来から知られている。図２に示す外乱オブザーバ１０８のブロックは、可動部１０３に印加される外乱力を推定する演算部分を示す。この推定外乱ｄｏは、以下の式（１）で算出することができる。
【００１５】
【数１】
2015204703.tif 000003
【００１６】
式中、右辺第１項および第２項は、制御対象を数式化したものであり、右辺第３項および第４項は、制御力を表す。
【００１７】
なお、実際の装置において推定外乱ｄｏに含まれる成分は、主に３種類に分別することができる。第１の成分は、前述した可動部１０３にかかる外乱力ｄである。第２の成分は、式（１）の中で使用しているパラメータと実際のパラメータとの差異である。装置内のユニットのパラメータ変化分も推定外乱ｄｏの一部である。第３の成分は、式（１）に含まれないアンモデル成分である。実際の装置では、外乱力ｄは、式（１）で数式化した成分以外にも、センサ応答、ドライバ応答の電気的動特性、構造体の高次モード、粘性および摩擦などの非線形成分などにより、複雑に構成される。このような式（１）に含まれないアンモデル成分も推定外乱ｄｏの一部として算出される。
【００１８】
そこで、推定外乱ｄｏの静特性のみに着目すると、式（１）は、式（２）に変換することができる。
【００１９】
【数２】
2015204703.tif 000004
【００２０】
静特性のみに着目することにより、動特性の項を削除することができるとともに、実際には、推定外乱ｄｏに含まれる第３の成分が小さくなり、第３の成分を考慮せずとも、推定外乱ｄｏの算出精度を向上させることができる。式（２）において、第１の成分である外乱力ｄが小さい場合、もしくは、外乱力ｄが既知である場合について考えると、推定外乱ｄｏは、第２の成分である装置内のユニットのパラメータ変化を主成分として算出されることがわかる。上述のように、推定外乱ｄｏの変化から、装置内のユニットのパラメータ変化量を抽出することが可能である。
【００２１】
駆動装置１００において、可動部１０３は、アクチュエータ１０１、１０２により、その位置ｘを制御した状態で駆動するとともに、外乱オブザーバ１０８を用いて推定外乱ｄｏが常時監視されている。推定外乱ｄｏの変化量が、所定の閾値を越えた場合には、なんらかの異常があったものと判断する。但し、この時点ではいずれかのパラメータに変化が生じたことを検知するのみで、装置内のどのユニットのパラメータが変化しているかについて特定することができない。そこで、推定外乱ｄｏの変化量が、所定の閾値を越えた場合には、故障診断処理に移行する。故障診断処理の詳細については、後述する。
【００２２】
ここで、このような故障診断処理について説明する。なお、本明細書において、故障診断処理とは、装置内のユニットのうち、推定外乱ｄｏの変化に影響を与えたユニットを特定する処理である。図３は、故障診断処理の制御ブロック図である。なお、図３において、図２と同様の構成については、同一の番号を付し、説明を省略する。上述のように、推定外乱算出処理において、推定外乱ｄｏの値が所定の閾値を超えた場合、制御部１０７は、駆動装置１００の位置制御を故障診断処理へと移行させる。図３に示すように、故障診断処理では、２つのアクチュエータ１０１、１０２による位置制御システムを停止させ、アクチュエータ１０１のみを用いて可動部１０３の位置を制御する。アクチュエータ１０１により可動部１０３の位置が制御されている状態で、アクチュエータ１０２に故障を診断するための診断信号２０５を入力する。この診断信号２０５は、ドライブ回路ＫＤにより、診断電流ｉｐに変換される。
【００２３】
ここで、故障診断処理で用いる診断信号２０５とは、静的な信号を含み、少なくとも２点以上の異なる動作点を有する信号である。本発明では一例として、図４に示すような時間とともに階段状に変化する診断電流ｉｐを生成する信号を診断信号２０５として使用するが、これに限定せず、静的な信号を含み、少なくとも２点以上の異なる動作点を有する信号であればよい。
【００２４】
図３に示す故障診断処理において、静特性にのみ着目した際の推定外乱ｄｏは、式（３）を用いて算出することができる。
【００２５】
【数３】
2015204703.tif 000005
Ｋ：弾性体１０４の支持剛性［Ｎ／ｍ］
Ｄ１：アクチュエータ１０１の推力定数［Ｎ／Ａ］
Ｄ２：アクチュエータ１０２の推力定数［Ｎ／Ａ］
ｄｏ：推定外乱［Ｎ］
ｉ１：アクチュエータ１０１に流れる電流［Ａ］
ｉｐ：アクチュエータ１０２に流れる診断電流［Ａ］
【００２６】
ここで、式（３）の右辺第１項は、システムが受ける力を表し、右辺第２項および第３項は、アクチュエータ１０１、１０２が可動部１０３に与えている推力を表す。これら第１項と、第２項および第３項との差分を算出することにより、外乱力を推定することが可能となる。
【００２７】
さらに、式（３）において、外乱力ｄ、パラメータ変化量および診断電流ｉｐがすべてゼロ、かつアクチュエータ１０１によって可動部１０３の位置が変化しないと仮定すると、式（３）の右辺第１項と右辺第２項とが一致するため、推定外乱ｄｏは、ゼロとなる。
【００２８】
続いて、一定の診断電流ｉｐを与えた場合の推定外乱ｄｏは、式（４）で表すことができる。
【００２９】
【数４】
2015204703.tif 000006
【００３０】
ここで、式（４）の右辺第４項は、診断電流ｉｐによりアクチュエータ１０２から発生した推力を表し、第２項は、アクチュエータ１０１により発生する可動部１０３の位置を制御する電流を表す。第３項は、アクチュエータ１０２の推力を相殺するための電流を表す。なお、式中、ｉ１＿ｃｏｎｓｔとは、診断電流ｉｐがゼロのときのアクチュエータ１０１に印加される電流値である。ここで、アクチュエータ１０１により可動部１０３の位置が一定に保たれているとすると、可動部の位置ｘは、変化しない。よって、式（４）の右辺第１項および第２項は、一定値であることがわかる。
【００３１】
このように、式（４）は、診断電流ｉｐに依存して変化する成分と、診断電流ｉｐに関わらず一定である成分とに分けることができ、式（４）は、式（５）のような１次式に置き換えることができる。
【００３２】
【数５】
2015204703.tif 000007
【００３３】
診断電流ｉｐに依存する成分は、１次の係数として推力定数Ｄ１およびＤ２をパラメータとする傾きＦとなり、一定値となる成分は、０次の係数として支持剛性（剛性）Ｋおよび推力定数Ｄ１をパラメータとする切片Ｃとなる。本発明は、式（５）に基づき、支持剛性Ｋ、推力定数Ｄ１、Ｄ２のパラメータ変化を個別に検出し、駆動装置１００内のユニットのパラメータ変化に関する情報を取得するものである。
【００３４】
次に、式（５）に基づくパラメータ変化の検出方法について説明する。まず、一定の診断電流ｉｐ１をアクチュエータ１０２に印加し、そのときの推定外乱ｄｏ１を記録する。次に、診断電流ｉｐ１とは異なる診断電流ｉｐ２をアクチュエータ１０２に印加し、同様に推定外乱ｄｏ２を記録する。診断信号ｉｐ１、ｉｐ２、および推定外乱ｄｏ１、ｄｏ２から線形近似計算を行い診断電流ｉｐと推定外乱ｄｏの線形特性を得る。図５（ａ）は、外乱オブザーバ１０８の出力特性の一例である、診断電流ｉｐと推定外乱ｄｏの線形特性を表すグラフである。弾性体１０４の支持剛性Ｋ、各アクチュエータ１０１、１０２の推力定数Ｄ１、Ｄ２のいずれかの変化は、式（５）における傾きＦ、もしくは切片Ｃの変化から読み取ることができる。
【００３５】
たとえば、図５（ｂ）のように、傾きＦが傾きＦ’へと変化し、切片Ｃが変化しない場合は、アクチュエータ１０２の推力定数Ｄ２に変化があったことを示す。切片Ｃに変化がないということは、支持剛性Ｋおよび推力定数Ｄ１に変化がないことを示しており、傾きＦの変化はアクチュエータ１０２の推力定数Ｄ２の変化によるものであると判断できる。このとき、Ｄ２の変化量は、Ｆの変化量と等しいため、Ｆ−Ｆ’で求めることができる。
【００３６】
図５（ｃ）のように、傾きＦが変化せず、切片Ｃのみが変化する場合は、支持剛性Ｋに変化があったことを示す。傾きＦに変化がないということは、推力定数Ｄ１およびＤ２に変化がないことを示しており、切片Ｃの変化は支持剛性Ｋの変化によるものであると判断できる。このとき、支持剛性Ｋの変化量は、切片Ｃの変化量を可動部１０３の位置ｘで割った値と等しく、（Ｃ−Ｃ’）／ｘで求めることができる。ここで、可動部１０３の位置ｘは、ゼロ位置を除く位置において故障診断を行う必要がある。また、パラメータ変化量の計算精度を上げるために、極力、位置ｘの絶対値は大きく、支持剛性Ｋも大きい位置で故障診断を行うことが望ましい。なお、支持剛性Ｋの変化量を求める際に使用する位置ｘは、支持剛性Ｋがゼロとなる位置を基準とした相対位置である。よって、事前に、支持剛性Ｋがゼロとなる位置を算出しておく必要がある。これは、アクチュエータの出力を遮断し、可動部１０３の位置ｘが安定した状態における、位置センサ１０６による計測結果の出力を記録しておけばよい。
【００３７】
さらに、図５（ｄ）のように、傾きＦおよび切片Ｃともに変化が生じた場合、アクチュエータ１０１の推力定数Ｄ１に変化があったことを示すことになる。傾きＦおよび切片Ｃに共通のパラメータは、推力定数Ｄ１のみであるため、推力定数Ｄ１の変化であると判断できる。このとき、推力定数Ｄ１の変化量は、Ｆ−Ｆ’または（Ｃ−Ｃ’）／ｉ１＿ｃｏｎｓｔのいずれかで求めることができる。なお、傾きＦおよび切片Ｃの両方が変化した場合については、推力定数Ｄ１のみの変化以外に、推力定数Ｄ２と支持剛性Ｋとの組み合わせなど複数のパラメータが同時に変化したときでも、同様の結果となりこれらの区別はつかない。この場合は、位置制御を担当するアクチュエータと、診断信号２０５を入力するアクチュエータを入れ替えることにより、推力定数Ｄ１のみの変化か、その他複数のユニットのパラメータの変化であるかを判断することが可能となる。
【００３８】
本明細書において、駆動装置１００は、パラメータ変化量を算出するものであるが、通常時と比較するため、予め基準となる正常状態の推定外乱ｄｏ、傾きＦおよび切片Ｃを記憶装置へ記録しておく必要がある。ここで、支持剛性Ｋは、位置ｘに依存する係数であるため、基準値を特定の位置ｘで取得する場合は、故障診断処理においても、基準値を取得したときと同じ位置ｘで行う必要がある。また、基準値は、可動部の位置ｘに対するテーブルとしても良い。
【００３９】
本明細書において、駆動装置１００は、診断電流ｉｐ１、ｉｐ２の２点に対する推定外乱ｄｏを取得する構成としたが、これに限定せず、図４に示す各ゼロ次区間ｔ１〜ｔｎに対する、診断電流ｉｐと外乱オブザーバ出力ｄｏの値を取得する構成としてもよい。得られた値は、平均化演算等のフィルタ処理後、上述のように、診断電流ｉｐと推力定数ｄｏとに関して線形近似計算を行い、傾きＦおよび切片Ｃを算出する。このように、取得する値の数ｎは、精度の観点から多い方が望ましいが、値の数に依存して故障診断時間が長くなるため、双方の観点から装置における最適値を設定してもよい。なお、ゼロ次区間ｔ１〜ｔｎにおけるデータは、装置の動特性が十分に無視できる領域をデータとして取得するため、診断信号２０５がステップアップした直後を除いたタイミングで取得されることが望ましい。
【００４０】
駆動装置１００は、２つのアクチュエータ１０１、１０２のうちの一方のアクチュエータに推力を生成させた状態で２つのアクチュエータ１０１、１０２のうちの他方により位置を制御する。この状態で、２つのアクチュエータ１０１、１０２に係る推力指令値ｉｒｅｆと位置センサ１０６の出力とに基づき、可動部１０３への推定外乱ｄｏを算出する。算出した推定外乱ｄｏと、一方のアクチュエータに係る推力指令値ｉｒｅｆとの関係に基づき、一方のアクチュエータの推力定数、および可動部１０３を支持する弾性体１０４の支持剛性Ｋのうち少なくとも１つの変化に関する情報を取得することを可能とする。本発明の駆動装置１００は、当該情報に基づき、経時劣化などにより推力定数や支持剛性の値が変化した、すなわち故障が生じている装置内のユニットを特定することができる。また、一般的に、複数箇所で発生する故障は、まず、１箇所の故障をきっかけとして、派生的に複数箇所へ被害が拡大する。本発明の駆動装置１００は、この構成により、装置内のユニットにおける故障の兆候を捉えることができ、装置内の複数の箇所への被害の拡大を低減することができる。
【００４１】
また、本発明の駆動装置１００は、静特性に基づいて、パラメータ変化を算出する。静特性に着目することにより、動的パラメータである慣性、粘性、その他構造体剛性や、電気的動特性による影響を低減し、アクチュエータ１０１、１０２の推力定数Ｄ１、Ｄ２および弾性体１０４の支持剛性Ｋの変化を判断することを可能とする。さらに、本発明の駆動装置１００においては、静的な状態を観察するため、データの取得に高速なサンプリングを必要とせず、また平均化演算等のフィルタ処理によって取得データの精度向上が可能となる。
【００４２】
以上を踏まえて、駆動装置１００の制御部１０７が行う位置制御の全体の流れについて説明する。図６は、駆動装置１００の推定外乱算出処理から故障診断処理に到るフローチャートである。まず、可動部１０３は、アクチュエータ１０１、１０２によってその位置を制御されており、その間、制御部１０７は、外乱オブザーバ１０８を用いて、上述の推定外乱算出処理を行い、推定外乱ｄｏを算出する（ステップＳ６０１）。制御部１０７は、算出された推定外乱ｄｏを、予め記録装置に保存されている所定の閾値と比較し、推定外乱ｄｏが該閾値を越えない値であることを判断する（ステップＳ６０２）。推定外乱ｄｏが閾値を越えない値である場合（ＮＯ）、推定外乱算出処理に戻る。推定外乱ｄｏが閾値を越えた場合（ＹＥＳ）、装置内のユニットのうちいずれかに故障が発生したものと判断し、より詳細な故障診断を行うため、故障診断処理へと移行する。前述の故障診断処理の機能ブロックに従い、静的な指令として互いに値の異なる複数の診断信号を順次与えることにより導き出される式（５）を用いて傾きＦおよび切片Ｃを算出し、線形特性を取得する（ステップＳ６０３）。取得した傾きＦおよび切片Ｃを記録装置内の基準値と比較し、弾性体１０４の支持剛性Ｋ、アクチュエータ１０１、１０２の推力定数Ｄ１、Ｄ２のうち変化したパラメータを判断する（ステップＳ６０４）。
【００４３】
駆動装置１００では、変化したパラメータに関する情報を取得することができるため、その情報を用いて、装置内のユニットのうちの故障を特定することができ、故障箇所の自己診断を可能とする。
【００４４】
次に、このような診断結果を利用した制御の具体例について説明する。故障診断処理により、変化があったパラメータを特定することができた場合は、故障箇所に応じて、最適な対処をとる。例えば、アクチュエータ１０１の推力定数Ｄ１が低下した場合は、その変化量に応じて補償器Ｃを使用しアクチュエータ１０１の推力指令値ｉｒｅｆを上昇させることにより、位置ループ特性を一定に保つことができる。また、アクチュエータ１０２の推力定数Ｄ２が変化した場合にも、その変化量に応じて補償器Ｃを使用しアクチュエータ１０２の推力指令値ｉｒｅｆを変更させることにより、位置ループ特性を一定に保つことができる。さらに、各パラメータの変化量が増加し、ユニットの仕様を維持できなくなるような場合は、可動部１０３の駆動範囲や、アクチュエータ１０１、１０２の電圧または電流等の使用範囲を限定することで、装置の延命を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、駆動装置１００は、通常の推定外乱算出処理において、推定外乱ｄｏが、閾値を越えた場合に故障診断処理に移行する構成としたが、これに限定せず、定期的に故障診断処理を実施してもよい。この場合、駆動装置１００が組み込まれる装置のスループットへの影響を低減するため、故障診断処理を装置シーケンスに組み込むとよい。定期的な故障診断を実施することにより、各パラメータ変化の傾向を取得することができる。例えば、パラメータ変化の傾向と、その１次近似による未来値予測により、装置が許容できない変化量に達する時期を予測することができる。また、故障の時期が予測できれば、故障に伴ってメンテナンスや修理が必要な状況となった場合においても、装置運用に合わせた計画的な対応が可能となる。予測した故障時期は、装置使用者へ警告等のメッセージとして表示するとともに、前述したパラメータ変化時の対処をその故障時期に実施する構成としてもよい。
【００４６】
（応用例）
以上に説明した駆動装置は、ロボットや運輸機械または装置、産業機械または装置（工作、加工、計測、製造に係る機械を含む）等において有用である。ここでは、一例として、産業機械としてのリソグラフィ装置への適用例を説明する。なお、リソグラフィ装置は、パターン形成を基板に行う装置であって、例えば、露光装置、描画装置、インプリント装置として具現化されうる。露光装置は、例えば、（極端）紫外光を用いて基板（上のレジスト）に（潜像）パターンを形成する。また、描画装置は、例えば、荷電粒子線（電子線等）を用いて基板（上のレジスト）に（潜像）パターンを形成する。また、インプリント装置は、基板上のインプリント材を成型して基板上にパターンを形成する。
【００４７】
図７は、本実施形態に係るリソグラフィ装置の構成図である。ここでは、リソグラフィ装置として、電子線を用いる描画装置を例示する。なお、電子線は、イオン線等の他の荷電粒子線であってもよい。リソグラフィ装置７００は、真空チャンバ７０５と、当該真空チャンバ７０５内に収容された電子光学系７０３および駆動装置７０４とを含み、真空中で電子線を用いて基板７０２に描画を行うものである。７０１は、基板７０２を保持するステージ（保持部）である。駆動装置７０４は、電子光学系７０３に対して基板７０２を位置決めするために保持部７０１を移動するように構成される。駆動装置７０４は、先の実施形態で説明した駆動装置としうる。
【００４８】
（物品の製造方法）
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、物体（例えば、感光材を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィ装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、当該工程でパターンを形成された物体を処理する工程（例えば、現像工程）とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  駆動装置
１０１  第１のアクチュエータ
１０２  第２のアクチュエータ
１０３  可動部
１０４  弾性体
１０６  位置センサ
１０７  制御部
【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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