(57)【要約】【課題】物体をＸ方向及びＹ方向に駆動するための駆動パターンに対する制限を緩和しつつ該物体の駆動に伴う反力をキャンセルすることを可能にする技術を提供する。【解決手段】物体をＸ方向及びＹ方向に駆動する第１アクチュエータと、該アクチュエータが物体を駆動する際の反力を受ける反力カウンタＹＲ、ＹＬ、ＸＢ、ＸＦを駆動する第２アクチュエータ３２、１３２、３３、１３３と、物体を第１アクチュエータで駆動する際に反力カウンタが受ける反力を第２アクチュエータによって相殺するように、物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて第２アクチュエータを制御する制御部１００とを備える。【選択図】図４
2005203567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を移動させる駆動装置であって、
前記物体をＸ方向及びＹ方向に駆動する第１アクチュエータと、
前記アクチュエータが前記物体を駆動する際の反力を受ける反力カウンタを駆動する第２アクチュエータと、
前記物体を前記第１アクチュエータで駆動する際に前記反力カウンタが受ける反力を前記第２アクチュエータによって相殺するように、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて前記第２アクチュエータを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて前記物体のＸ方向及びＹ方向の加速度を演算し、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置並びに前記物体のＸ方向及びＹ方向の加速度に基づいて、前記第２アクチュエータを制御す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】
前記物体のＸ方向及びＹ方向の加速度を検出する加速度センサを更に備え、前記制御部は、前記加速度センサから提供される前記物体のＸ方向及びＹ方向加速度、並びに、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて、前記第２アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記物体を前記第１アクチュエータで駆動する際に前記反力カウンタが受けるＸ方向反力、Ｙ方向反力及びモーメント反力を前記第２アクチュエータによって相殺するように前記第２アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記物体を前記第１アクチュエータで駆動する際に前記反力カウンタが受けるＸ方向反力、Ｙ方向反力及びモーメント反力を演算し、前記Ｘ方向反力、前記Ｙ方向反力及び前記モーメント反力に基づいて前記反力カウンタを駆動するためのプロファイルを生成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記物体の重量をｍ、Ｘ方向位置をｘ、Ｙ方向位置をｙ、Ｘ方向加速度をＡｃｃＸ、Ｙ方向加速度をＡｃｃＹとし、前記反力カウンタが受けるＸ方向反力をＦｘ、Ｙ方向反力をＦｙ、モーメント反力をＦｒとしたときに、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｒを
Ｆｘ＝ｍ・ＡｃｃＸ、
Ｆｙ＝ｍ・ＡｃｃＹ、
Ｆｒ＝ｙ・Ｆｘ−ｘ・Ｆｙ＝ｍ（ｙ・ＡｃｃＸ−ｘ・ＡｃｃＹ）
に基づいて演算することを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２アクチュエータのＸ方向推力の総和をΣ（ＦＭｘ）、Ｙ方向推力の総和をΣ（ＦＭｙ）、モーメント推力の総和をΣ（ＦＭｒ）としたときに、Σ（ＦＭｘ）＝−Ｆｘ、Σ（ＦＭｙ）＝−Ｆｙ、Σ（ＦＭｒ）＝−Ｆｒが成立するように、前記反力カウンタを駆動するためのプロファイルを生成することを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記プロファイルは、推力指令値を提供するプロファイルであることを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記アクチュエータが前記物体を駆動する際の反力を受ける複数の反力カウンタのそれぞれの重量をＭ（ｉ）、それぞれのＸ方向加速度をＡｃｃＭＸ（ｉ）、それぞれのＹ方向加速度をＭＹ（ｉ）、それぞれの慣性モーメントをＪ（ｉ）、それぞれの角加速度をＡｃｃＭＪ（ｉ）としたときに、Σ（Ｍ（ｉ）・ＡｃｃＭＸ（ｉ））＝−Ｆｘ、Σ（Ｍ（ｉ）・ＡｃｃＭＹ（ｉ））＝−Ｆｙ、Σ（Ｊ（ｉ）・ＡｃｃＭＪ（ｉ））＝−Ｆｒが成立するように、前記第２アクチュエータを駆動するためのプロファイルを生成することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記プロファイルは、加速度指令値を提供するプロファイルであることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記加速度指令値を速度指令値に変換して、前記速度指令値によって前記第２アクチュエータを制御することを請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記加速度指令値を位置指令値に変換して、前記位置指令値によって前記第２アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記反力カウンタは、前記第１アクチュエータの固定子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記物体の速度が０になった状態において前記反力カウンタの速度が０でない場合に、前記反力カウンタを徐々に減速させるように前記第２アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１５】
チャックを有し、前記チャック上にチャックされた基板にパターンを転写又は描画する露光装置であって、前記チャックが請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載された駆動装置によって駆動されることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置を利用してデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、露光装置及びデバイス製造方法に係り、例えば、基板、チャック、ステージ（天板）等のような物体を移動させる駆動装置、該駆動装置を有する露光装置、該露光装置を利用したデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等のデバイスの製造に用いられる露光装置としては、基板（例えば、ウエハやガラス基板）をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版（レチクルやマスク）のパターンを投影光学系を介して順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置（ステッパ）や、ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置（スキャナ）が代表的である。特に、ステップ・アンド・スキャン型は、スリットによって露光光を投影光学系の比較的光軸に近い部分に制限して使用しているため、より高精度且つ広画角な微細パターンの露光が可能となっている。また、光に代えて電子線やイオン線等の感電粒子線によって基板にパターンを描画する露光装置もある。
【０００３】
これら露光装置は、ウエハやレチクルを高速で移動させて位置決めするステージ装置或いは駆動装置（ウエハステージ、レチクルステージ）を有している。このような露光装置において、ステージを駆動すると加減速に伴う慣性力の反力が生じ、これがステージを搭載するステージ定盤に伝わると定盤の揺れや振動を引き起こす原因となる。このような振動により露光装置の機構系の固有振動が励起されて高周波振動が発生し、高速、高精度な位置決めを妨げる可能性がある。
【０００４】
このような反力に関する問題を解決するために、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１（特開平５−７７１２６号公報）に記載された装置では、ステージを駆動するためのリニアモータの固定子をステージ定盤とは独立して床で支持することによって、反力によるステージ定盤の揺れを防止する。また、特許文献２（特開平５−１２１２９４号公報）に記載された装置では、ウエハステージ及び投影レンズを支持するマシンフレームに対して、水平方向に力を発生するアクチュエータによって、ステージの駆動に伴う反力と同等の補償力を付与することによって、反力による装置の揺れを軽減する。
【０００５】
しかしながら、上記いずれの従来例においても、ステージ装置自体の揺れは軽減できても、ステージの駆動に伴う反力は、直接床に対して伝達されるか、もしくは実質的に床と一体とみなせる部材を介して床に対して伝達される。これにより床が加振され、露光装置の周辺に設置された装置に対して振動を与えて悪影響を及ぼす可能性がある。通常、露光装置を設置する床は２０〜４０Ｈｚ程度の固有振動数を持っており、露光装置の動作に伴って床の固有振動数が励起されると、周辺の装置への悪影響は大きなものになる。
【０００６】
昨今、処理速度（スループット）の向上に伴うステージ加速度は増加の一途であり、例えばステップ・アンド・スキャン型の露光装置では、いまやステージの最大加速度はレチクルステージは４Ｇ、ウエハステージは１Ｇにも達する。さらに、レチクルや基板の大型化に伴ってステージ質量も増大している。このため、＜移動体の質量＞×＜加速度＞で定義される駆動力は非常に大きなものとなり、その反力は膨大なものである。このような反力の増大に伴い、反力による設置床の加振は見過ごせない問題となってきた。
【０００７】
また、装置の大型化も著しくなり、数多くの製造装置が設置される製造工場内での占有設置面積の増大が問題として顕在化しつつある。すなわち、装置から床に伝わる振動が大きいと、その振動の影響を他の装置が受けないようにするためには、装置間の距離を大きくする必要があり、結局、各装置が事実上占有する面積が増大する。
【０００８】
特許文献３（特開２００３−３１８０８２号公報）には、物体をリニアモータで駆動する駆動装置において、該リニアモータの固定子を反力カウンタとして使用することが開示されている。同文献に記載された駆動装置では、第１位置に静止している物体を第２位置に移動させて静止させる際に、第１位置と第２位置とを結ぶ直線上を物体が移動するようにリニアモータを制御することにより、物体の加減速に伴うモーメント反力をキャンセルする。
【特許文献１】特開平５−７７１２６号公報
【特許文献２】特開平５−１２１２９４号公報
【特許文献３】特開２００３−３１８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３に記載された技術に従えば、ウエハステージを直線に沿って移動させる必要がある。ステップ・アンド・スキャン型の露光装置において、仮に図５に示すように、複数の露光領域Ｓを順次露光するためのウエハステージの移動経路を全て直線で構成したとすると、各直線の終点においてウエハステージを停止させる必要があり、スループットの向上を妨げうる。そこで、図６に例示的に示すように、ウエハステージを滑らかな曲線に沿って連続駆動しながら複数の露光領域Ｓを順次露光することが望まれる。
【００１０】
ここで、ウエハステージを滑らかな曲線に沿って連続移動させるためには、Ｘ方向（Ｙ方向）の駆動パターン（駆動プロファイル）によるＹ方向（Ｘ方向）の駆動パターンの制限を緩和することが望まれる。
【００１１】
本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、物体をＸ方向及びＹ方向に駆動するための駆動パターンに対する制限を緩和しつつ該物体の駆動に伴う反力をキャンセルすることを可能にする技術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】
【００１２】
本発明の１つの側面は、物体を移動させる駆動装置に係り、該駆動装置は、前記物体をＸ方向及びＹ方向に駆動する第１アクチュエータと、前記アクチュエータが前記物体を駆動する際の反力を受ける反力カウンタを駆動する第２アクチュエータと、前記物体を前記第１アクチュエータで駆動する際に前記反力カウンタが受ける反力を前記第２アクチュエータによって相殺するように、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて前記第２アクチュエータを制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、例えば、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて前記物体のＸ方向及びＹ方向の加速度を演算し、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置並びに前記物体のＸ方向及びＹ方向の加速度に基づいて、前記第２アクチュエータを制御する。或いは、前記駆動装置は、前記物体のＸ方向及びＹ方向の加速度を検出する加速度センサを更に備えてもよく、前記制御部は、前記加速度センサから提供される前記物体のＸ方向及びＹ方向加速度、並びに、前記物体のＸ方向及びＹ方向の位置に基づいて、前記第２アクチュエータを制御することができる。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、例えば、前記物体を前記第１アクチュエータで駆動する際に前記反力カウンタが受けるＸ方向反力、Ｙ方向反力及びモーメント反力を前記第２アクチュエータによって相殺するように前記第２アクチュエータを制御する。
【００１５】
本発明の好適な実施形態に拠れば、前記制御部は、例えば、前記物体を前記第１アクチュエータで駆動する際に前記反力カウンタが受けるＸ方向反力、Ｙ方向反力及びモーメント反力を演算し、前記Ｘ方向反力、前記Ｙ方向反力及び前記モーメント反力に基づいて前記反力カウンタを駆動するためのプロファイルを生成する。
【００１６】
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、例えば、前記物体の重量をｍ、Ｘ方向位置をｘ、Ｙ方向位置をｙ、Ｘ方向加速度をＡｃｃＸ、Ｙ方向加速度をＡｃｃＹとし、前記反力カウンタが受けるＸ方向反力をＦｘ、Ｙ方向反力をＦｙ、モーメント反力をＦｒとしたときに、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｒを、
Ｆｘ＝ｍ・ＡｃｃＸ、
Ｆｙ＝ｍ・ＡｃｃＹ、
Ｆｒ＝ｙ・Ｆｘ−ｘ・Ｆｙ＝ｍ（ｙ・ＡｃｃＸ−ｘ・ＡｃｃＹ）
に基づいて演算する。ここで、前記制御部は、例えば、前記第２アクチュエータのＸ方向推力の総和をΣ（ＦＭｘ）、Ｙ方向推力の総和をΣ（ＦＭｙ）、モーメント推力の総和をΣ（ＦＭｒ）としたときに、Σ（ＦＭｘ）＝−Ｆｘ、Σ（ＦＭｙ）＝−Ｆｙ、Σ（ＦＭｒ）＝−Ｆｒが成立するように、前記反力カウンタを駆動するためのプロファイルを生成する。前記プロファイルは、例えば、推力指令値を提供するプロファイルとすることができる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、例えば、前記アクチュエータが前記物体を駆動する際の反力を受ける複数の反力カウンタのそれぞれの重量をＭ（ｉ）、それぞれのＸ方向加速度をＡｃｃＭＸ（ｉ）、それぞれのＹ方向加速度をＭＹ（ｉ）、それぞれの慣性モーメントをＪ（ｉ）、それぞれの角加速度をＡｃｃＭＪ（ｉ）としたときに、Σ（Ｍ（ｉ）・ＡｃｃＭＸ（ｉ））＝−Ｆｘ、Σ（Ｍ（ｉ）・ＡｃｃＭＹ（ｉ））＝−Ｆｙ、Σ（Ｊ（ｉ）・ＡｃｃＭＪ（ｉ））＝−Ｆｒが成立するように、前記第２アクチュエータを駆動するためのプロファイルを生成する。前記プロファイルは、例えば、加速度指令値を提供するプロファイルとすることができる。前記制御部は、例えば、前記加速度指令値を速度指令値に変換して、前記速度指令値によって前記第２アクチュエータを制御することもできるし、前記加速度指令値を位置指令値に変換して、前記位置指令値によって前記第２アクチュエータを制御することもできる。
【００１８】
本発明の好適な実施形態によれば、前記反力カウンタは、前記第１アクチュエータの固定子を含みうる。
【００１９】
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、例えば、前記物体の速度が０になった状態において前記反力カウンタの速度が０でない場合に、前記反力カウンタを徐々に減速させるように前記第２アクチュエータを制御する。
【００２０】
本発明の第２の側面は、露光装置に係り、該露光装置は、チャックを有し、前記チャック上にチャックされた基板にパターンを転写又は描画する露光装置とし構成され、上記の駆動装置によって前記チャックが駆動されうる。
【００２１】
本発明の第３の側面は、上記の露光装置を利用してデバイスを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、例えば、物体をＸ方向及びＹ方向に駆動するための駆動パターンに対する制限を緩和しつつ該物体の駆動に伴う反力をキャンセルすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
図４は、本発明の好適な実施形態の露光装置に組み込まれる駆動装置（ウエハステージ）の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【００２５】
図４において、天板３０には、ウエハチャック３１と位置計測用のバーミラー５０、５１が設けられている。ウエハチャック３１は、位置決め対象物であるウエハ（基板）を真空吸着又は静電吸着等の吸着法によって吸着して保持する。バーミラー５０、５１は、不図示のレーザ干渉計からの計測光を反射する。天板３０は、ＸＹスライダー３８に対して、磁石を利用した自重補償部（不図示）によって非接触で浮上し、６軸方向に自由度をもっている。また、天板３０は、天板３０とＸＹスライダー３８との間で駆動力を発生するアクチュエータによって、６軸方向（ＸＹＺ方向およびこの軸回り方向）に微小駆動される。６軸微動用のアクチュエータとしては、Ｘ方向に２個、Ｙ方向に１個、Ｚ方向に３個のリニアモータが設けられている。２つのＸ方向微動リニアモータを逆方向に駆動すれば、Ｚ軸回り（θ方向）に天板を駆動することができ、３つのＺ方向微動リニアモータのそれぞれの駆動力を調整することで、Ｘ軸回り（ωＸ方向）及びＹ軸回り（ωＹ方向）に天板を駆動することができる。また、微動用リニアモータの固定子となるコイルは、ＸＹスライダー３８側に設けられ、微動用リニアモータの可動子となる永久磁石は、天板３０側に設けられている。
【００２６】
ＸＹスライダー３８は、ＸＹ方向に関しては、エアーベアリング（静圧軸受け）３５ａを介してＸガイドバー２８とＹガイドバー２９によりガイドされている。また、ＸＹスライダー３８は、Ｚ方向に関しては、エアーベアリング（静圧軸受け）３５ｂを介して基準構造体４上面によってガイドされている。
【００２７】
Ｘガイドバー２８とＹガイドバー２９の両端部付近には、リニアモータ（第１アクチュエータ）の可動子（マグネット）２６、１２６、２７、１２７が取り付けられていて、コントローラ１００の制御の下で、ＸＹ各２個のリニアモータ固定子（コイル）２４、１２４、２５、１２５に電流を流すことによりローレンツ力を発生させ、Ｘガイドバー２８をＹ方向に、Ｙガイドバー２９をＸ方向に駆動できる構成になっている。ＸＹ各２個のリニアモータ固定子（コイル）２４、１２４、２５、１２５は、Ｚ方向に関してエアーベアリング（静圧軸受け）３４を介して基準構造体４上面によってガイドされていて、ＸＹ方向（平面方向）に自由度を持っている。以下では、リニアモータ固定子２４、１２４、２５、１２５をそれぞれＹＲ、ＹＬ、ＸＢ、ＸＦとも呼ぶ。
【００２８】
リニアモータ固定子２４、１２４は、コントローラ１００の制御の下で、リニアモータ固定子制御用リニアモータ（第２アクチュエータ）３２、１３２によってＹ方向に駆動される。また、同様に、リニアモータ固定子２５、１２５は、リニアモータ固定子制御用リニアモータ（第２アクチュエータ）３３、１３３によってＸ方向に駆動される。
【００２９】
図４に示す駆動装置において、リニアモータの固定子で構成された反力カウンタは、ＸＢ（２５）、ＸＦ（１２５）、ＹＲ（２４）、ＹＬ（１２４）の４つに分かれている。
【００３０】
まず、ＸＹスライダ３８をＸ方向の駆動する際に発生する駆動反力については、反力カウンタＸＢ（２５）、ＸＦ（１２５）によってキャンセルすることができる。つまり、ＸＹスライダ３８の駆動力Ｆ（ｔ）のＸ方向成分をＦｘ（ｔ）とすると、Ｆｘ（ｔ）はＸリニアモータの可動子２７、１２７を駆動する駆動力であり、その反力は−Ｆｘ（ｔ）である。Ｘ方向の反力−Ｆｘ（ｔ）はＸ方向用リニアモータの固定子で構成される反力カウンタＸＢ（２５）、ＸＦ（１２５）が受けることになる。反力カウンタＸＦ（１２５）にかかる力をＦＸＦ（ｔ）、反力カウンタＸＢ（２５）にかかる力をＦＸＢ（ｔ）とすると、式（１）が成り立てば、Ｘ方向についての反力をキャンセルすることができる。
【００３１】
Ｆｘ（ｔ）＝−（ＦＸＦ（ｔ）＋ＦＸＢ（ｔ））  ・・・（１）
同様に、Ｙ方向の駆動反力については、反力カウンタＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）によってキャンセルすることができる。つまり、ＸＹスライダ３８の駆動力Ｆ（ｔ）のＹ方向成分をＦｙ（ｔ）とすると、Ｆｙ（ｔ）はＹリニアモータの可動子２６、１２６を駆動する駆動力であり、その反力は−Ｆｙ（ｔ）である。Ｙ方向の反力−Ｆｙ（ｔ）はＹリニアモータの固定子で構成される反力カウンタＹＬ（１２６）、ＹＲ（２６）が受けることになる。反力カウンタＹＬにかかる力をＦＹＬ（ｔ）、反力カウンタＹＲにかかる力をＦＹＲ（ｔ）とすると、式（２）が成り立てば、Ｙ方向について反力をキャンセルすることができる。
【００３２】
ＦＹ（ｔ）＝−（ＦＹＬ（ｔ）＋ＦＹＲ（ｔ））  ・・・（２）
さらに、モーメント方向の反力（回転についての反力）について考える。図７は、図４に示す駆動装置におけるモーメント方向の反力を示している。駆動装置全体の重心を中心としたＸＹスライダ３８のＸ方向位置をｘ（ｔ）、Ｙ方向位置をｙ（ｔ）、ＸＹスライダ３８の重量をｍ、ＸＹスライダ３８のＸ方向の加速度をＡｃｃＸ（ｔ）、Ｙ方向の加速度をＡｃｃＹ（ｔ）とすると、ＸＹスライダ３８によりＸガイドバー２８にかかるモーメント反力γｘ（ｔ）は、式（３）で表現される。
【００３３】
γｘ（ｔ）＝ｙ（ｔ）×ｍ×ＡｃｃＸ（ｔ）  ・・・（３）
また、ＸＹスライダ３８によりＹガイドバー２９にかかるモーメント反力γｙ（ｔ）は、式（４）で表現される。
【００３４】
γｙ（ｔ）＝−ｘ（ｔ）×ｍ×ＡｃｃＹ（ｔ）  ・・・（４）
モーメントの反力γ（ｔ）は、Ｘガイドバー２８にかかるモーメントγｘ（ｔ）とＹガイドバー２９にかかるモーメントγｙ（ｔ）との和なので、（５）式で表現される。
【００３５】
γ（ｔ）＝ｍ（ｙ（ｔ）×ＡｃｃＸ（ｔ）−ｘ（ｔ）×ＡｃｃＹ（ｔ））  ・・・（５）
また、Ｘガイドバー２８の長さを２Ｌｘ、Ｙガイドバー２９の長さを２Ｌｙとすると、カウンタマスＸＦ、ＸＢ、ＹＬ、ＹＲによりガイドバー２８、２９にかかるモーメント反力γｘ（ｔ）、γｙ（ｔ）は、図７から明らかなように、式（６）で表現することができる。
【００３６】
γｘ（ｔ）＝−（ＦＹＬ（ｔ）−ＦＹＲ（ｔ））Ｌｘ
γｙ（ｔ）＝−（ＦＸＢ（ｔ）−ＦＸＦ（ｔ））Ｌｙ
・・・（６）
同様に、モーメントの反力γ（ｔ）は、Ｘガイドバー２８にかかるモーメントγｘ（ｔ）とＹガイドバー２９にかかるモーメントγｙ（ｔ）との和なので、式（７）が成り立てば、モーメントの反力をキャンセルすることができる。
【００３７】
γ（ｔ）＝γｘ（ｔ）＋γｙ（ｔ）
＝−（ＦＹＬ（ｔ）−ＦＹＲ（ｔ））Ｌｘ−（ＦＸＢ（ｔ）−ＦＸＦ（ｔ））Ｌｙ
・・・（７）
ここで、この駆動装置では、コントローラ１００による制御の下で、ＸＹスライダ３８を駆動すると同時に、リニアモータ固定子で構成される反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）をリニアモータ固定子制御用リニアモータ１３３、３３、１３２、３２によって式（８）で示される力で駆動する。
【００３８】
ＦＸＦ（ｔ）＝−（Ｆｘ（ｔ）−γ（ｔ）α）／２
ＦＸＢ（ｔ）＝−（Ｆｘ（ｔ）＋γ（ｔ）α）／２
ＦＹＬ（ｔ）＝−（Ｆｙ（ｔ）＋γ（ｔ）β）／２
ＦＹＲ（ｔ）＝−（Ｆｙ（ｔ）−γ（ｔ）β）／２
・・・（８）
式（８）に示す力で反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）を駆動することで、反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）に対してＸ方向にかかる力について、式（９）に示すように、式（１）が成り立つので、Ｘ方向の反力を完全にキャンセルすることができる。
【００３９】
−（ＦＸＦ（ｔ）＋ＦＸＢ（ｔ））＝Ｆｘ（ｔ）  ・・・（９）
また、同様に、Ｙ方向についても、式（１０）に示すように、式（２）が成り立つので、Ｙ方向の反力を完全にキャンセルすることができる。
【００４０】
−（ＦＹＬ（ｔ）＋ＦＹＲ（ｔ））＝ＦＹ（ｔ）  ・・・（１０）
さらに、モーメントの反力については、式（１１）に示すようになる。
【００４１】
−（ＦＹＬ（ｔ）−ＦＹＲ（ｔ））Ｌｘ−（ＦＸＢ（ｔ）−ＦＸＦ（ｔ））Ｌｙ
＝（βＬｘ＋αＬｙ）γ（ｔ）
・・・（１１）
したがって、式（１２）が成り立つようなα、βを選べば、式（７）が成り立ち、モーメントの反力も完全にキャンセルすることができる。
【００４２】
βＬｘ＋αＬｙ＝１  ・・・（１２）
例えば、式（１３）にしたがってα、βを決定すれば、モーメント反力を４つの反力カウンタＸＦ、ＸＢ、ＹＬ、ＹＲに振り分けることができる。
【００４３】
α＝１／（２Ｌｙ）
β＝１／（２Ｌｘ）
・・・（１３）
リニアモータ固定子制御用リニアモータ１３３、３３、１３２、３２がそれぞれ反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）を駆動する際の駆動プロファイルは、コントローラ１００がＸＹスライダ３８のＸ方向及びＹ方向の加速度と位置とに基づいてリアルタイムに遂次演算することができる。
【００４４】
ここで、反力カウンタＸＦの重量をＭＸＦ、加速度をＡｃｃＸＦ、反力カウンタＸＢの重量をＭＸＢ、加速度をＡｃｃＸＢ、反力カウンタＹＬの重量をＭＹＬ、加速度をＡｃｃＹＬ、反力カウンタＹＲの重量をＭＹＲ、加速度をＡｃｃＹＲとすると、式（８）は、式（１４）のように変形される。
【００４５】
ＡｃｃＸＦ = −（ｍ・ＡｃｃＸ −γα）／（２ＭＸＦ）
ＡｃｃＸＢ = −（ｍ・ＡｃｃＸ ＋γα）／（２ＭＸＢ）
ＡｃｃＹＬ = −（ｍ・ＡｃｃＹ ＋γβ）／（２ＭＹＬ）
ＡｃｃＹＲ = −（ｍ・ＡｃｃＹ −γβ）／（２ＭＹＲ）
γ = ｍ（ｙ・ＡｃｃＸ − ｘ・ＡｃｃＹ）
・・・（１４）
このように、反力カウンタＸＦ、ＸＢ、ＹＬ、ＹＲを加速するためにリニアモータ固定子制御用リニアモータ１３３、３３、１３２、３２に与えられうる加速度指令値は、ＸＹスライダ３８の加速度ＡｃｃＸ、ＡｃｃＹと位置ｘ、ｙとに基づいて決定することができる。
【００４６】
図１は、コントローラ１００の構成例を示すブロック図である。図１において、Ｘ位置指令器２０１は、Ｘ方向の位置プロファイルにしたがってＸＹスライダ３８のＸ方向の目標位置を指令する指令値ＲＥＦ−Ｘを発生し、Ｙ位置指令器２０２は、Ｙ方向の位置プロファイルにしたがってＸＹスライダ３８のＹ方向の目標位置を指令する指令値ＲＥＦ−Ｙを発生する。図１に示すコントローラ１００は、ＸＹスライダ３８をＸ位置指令器２０１、Ｙ位置指令器２０２がそれぞれ発生するＸ、Ｙ方向の位置指令値ＲＥＦ−Ｘ、ＲＥＦ−Ｙにしたがって移動させる位置フィードバックサーボ系を構成する。
【００４７】
ＸＹスライダ３８は、Ｙガイドバー２９をＸ方向に駆動することによってＸ方向の位置が制御され、Ｘガイドバー２８をＹ方向に駆動することによってＹ方向の位置が制御される。ここで、Ｙガイドバー２９は、リニアモータＸＢ（２７）及びリニアモータＸＦ（１２７）により駆動される。Ｘガイドバー（２８）は、リニアモータＹＬ（１２６）及びリニアモータＹＲ（２６）によって駆動される。
【００４８】
Ｘ位置計測器２５０は、ＸＹスライダ３８のＸ方向の位置を計測し、Ｙ位置計測器２５１は、ＸＹスライダ３８のＹ方向の位置を計測する。Ｘ位置計測器２５０及びＹ位置計測器２５１は、例えば図４に示すＸバーミラー５０及びＹバーミラー５１の位置をそれぞれ計測するレーザ干渉計等により構成されうる。
【００４９】
減算器２０５は、Ｘ位置指令器２０１より提供されるＸ方向の目標位置指令値ＲＥＦ−ＸからＸ位置計測器２５０より提供されるＸ方向の計測位置を減算してＸ方向についての位置偏差（制御偏差）を出力する。位置偏差は、Ｘ軸補償器（Ｇｘ）２０７によってＸ軸推力指令値Ｆｘに変換される。補償器（Ｇｘ）２０７は、ＰＩＤ補償器、ローパスフィルタ、ノッチフィルタなどで構成されうる。
【００５０】
減算器２０６は、Ｙ位置指令器２０２より提供されるＹ方向の目標位置指令値ＲＥＦ−ＹからＹ位置計測器２５１より提供されるＹ方向の計測位置を減算してＹ方向についての位置偏差（制御偏差）を出力する。位置偏差は、Ｙ軸補償器（Ｇｙ）２０８によってＹ軸推力指令値Ｆｙに変換される。補償器（Ｇｙ）２０８は、ＰＩＤ補償器、ローパスフィルタ、ノッチフィルタなどで構成されうる。
【００５１】
推力分配器２１０は、Ｘ、Ｙ方向の推力指令値Ｆｘ、Ｆｙと、位置指令器２０１、２０２から提供されるＸ、Ｙ方向の位置指令値ＲＥＦ−Ｘ、ＲＥＦ−Ｙとに基づいて、リニアモータの固定子（反力カウンタ）ＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）に対して推力を分配する。推力分配器２１０によって演算された推力Ｆｘｂ、Ｆｘｆ、Ｆｙｌ、Ｆｙｒは、それぞれリニアモータの固定子ＸＢ（２７）、ＸＦ（１２７）、ＹＬ（１２６）、ＹＲ（２６）にドライバ（不図示）を通して出力される。これにより、Ｘガイドバー２８及びＹガイドバー２９が駆動され、ＸＹスライダ３８が移動する。
【００５２】
以上のように、ＸＹスライダ３８は、位置フィードバックサーボ系により制御することができ、また、Ｘ、Ｙ方向について互いに独立した位置プロファイルにより駆動することができる。
【００５３】
図１の下部は、リニアモータの固定子でもある反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）の制御系である。反力カウンタもまた、位置フィードバックサーボ系によって制御されうる。反力カウンタＸＢ（２５）について説明すると、２階積分器２９５から提供される反力カウンタＸＢ（２５）の位置指令値（位置プロファイル）と計測位置との位置偏差を減算器２５９で演算し、これを補償器２５５によってリニアモータ固定子制御用リニアモータ３３への推力指令値に変換し、反力カウンタ（ＸＢ）２５を駆動する。反力カウンタ（ＸＦ）１２５、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）についても、同様の位置フィードバックサーボ系が設けられていて、２階積分器２９６〜２９８から提供される位置指令値（位置プロファイル）にしたがって駆動される。
【００５４】
これらの位置フィードバックサーボ系は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ような高速演算信号処理プロセッサ等により構成することができ、例えば一定のサンプリングレートでリアルタイムソフトウエア制御されうる。
【００５５】
反力カウンタプロファイル生成器２７０は、式（１４）にしたがってＸＹスライダ３８の加速度ＡｃｃＸ、ＡｃｃＹと位置ｘ、ｙとに基づいて、各反力カウンタＸＢ（２５）、ＸＦ（１２５）、ＹＲ（２４）、ＹＬ（１２４）を制御するための加速度指令値を生成する。反力カウンタプロファイル生成器２７０は、ＸＹスライダ３８のＸ位置指令値ＲＥＦ−Ｘ（位置ｘ）、Ｙ位置指令値ＲＥＦ−Ｙ（位置ｙ）、Ｘ加速度指令値ＡｃｃＸ、Ｙ加速度指令値ＡｃｃＹを入力し、各反力カウンタＸＢ（２５）、ＸＦ（１２５）、ＹＲ（２４）、ＹＬ（１２４）への加速度指令値ＡｃｃＸＢ、ＡｃｃＸＦ、ＡｃｃＹＬ、ＡｃｃＹＲを出力する。
【００５６】
加速度指令値ＡｃｃＸ、ＡｃｃＹは、Ｘ位置指令値ＲＥＦ−Ｘ、ＲＥＦ−Ｙを２階微分器２８１、２８２によって逐次２階微分することで生成されうる。或いは、加速度指令値ＡｃｃＸ、ＡｃｃＹは、ＸＹスライダ３８のＸ方向、Ｙ方向の加速度を加速度センサによって検出することによって得ることもできる。反力カウンタプロファイル生成器２７０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような高速演算信号処理プロセッサ等により構成することができ、例えば一定のサンプリングレートでリアルタイムソフトウエア制御されうる。
【００５７】
反力カウンタプロファイル生成器２７０で生成される加速度指令値ＡｃｃＸＢ、ＡｃｃＸＦ、ＡｃｃＹＬ、ＡｃｃＹＲは、２階積分器２９５〜２９８で２階積分されることによって位置指令値になり、反力カウンタの位置サーボループに対して位置プロファイルとして与えられる。各反力カウンタは、前述のように、与えられた位置プロファイルにしたがって位置サーボループによって駆動される。
【００５８】
以上の構成により、ＸＹスライダ３８の駆動位置プロファイルがＸ、Ｙ方向について互いに独立に与えられても、反力カウンタへの位置指令値（位置プロファイル）が式（１４）にしたがって遂次演算され、Ｘ方向、Ｙ方向、及びモーメントの反力が完全にキャンセルされうる。
【００５９】
例えば、図２に示すように、Ｘ軸方向の加速度（推力）を変化させるとともにＹ軸方向の加速度（推力）も変化も変化させるようにＸＹスライダ３８を連続的に駆動する場合を考える。この場合、図１に示す反力カウンタプロファイル生成器２７０によって式（１４）にしたがって図３のような加速度プロファイルが生成される。この加速度プロファイルにしたがってリニアモータ固定子位置制御用リニアモータ１３３、３３、１３２、３２が反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）を駆動することによってＸＹスライダ３８の駆動に伴うＸ方向、Ｙ方向、モーメントの反力が完全にキャンセルされる。
【００６０】
ただし、モーメント反力を完全にキャンセルすることができる代わりに、ＸＹスライダ３８の駆動プロファイルによっては図８に示すようにＸＹスライダ３８が停止して速度が０になっても反力カウンタＸＦ（１２５）、ＸＢ（２５）、ＹＬ（１２４）、ＹＲ（２４）の速度が０にならずに一定速度で移動してしまう可能性がある。この様な場合は、コントローラ１００は、反力カウンタの速度を徐々に下げて停止させることが望ましい。
【００６１】
上記の技術は、次のように一般化することができる。すなわち、ＸＹステージ（ＸＹスライダ）の重量をｍ、ＸＹステージのＸ方向の位置をｘ、ＸＹステージのＹ方向の位置をｙ、ＸＹステージのＸ方向の加速度をＡｃｃＸ、ＸＹステージのＹ方向の加速度をＡｃｃＹとしたときに、Ｘ方向反力Ｆｘ＝ｍ・ＡｃｃＸ、Ｙ方向反力Ｆｙ＝ｍ・ＡｃｃＹ、モーメント反力Ｆｒ＝ｙ・Ｆｘ−ｘ・Ｆｙ＝ｍ・（ｙ・ＡｃｃＸ−ｘ・ＡｃｃＹ）を遂次計算し、さらに、反力カウンタをＸ方向に駆動する推力の総和をΣ（ＦＭｘ）、反力カウンタをＹ方向に駆動する推力の総和をΣ(ＦＭｙ)、反力カウンタを駆動するモーメント推力の総和をΣ（ＦＭｒ）としたときに、Σ（ＦＭｘ）＝−Ｆｘ、Σ（ＦＭｙ）＝−Ｆｙ、Σ（ＦＭｒ）＝−Ｆｒが成り立つように反力カウンタの駆動プロファイルを遂次演算して反力カウンタを駆動することにより、Ｘ方向反力、Ｙ方向反力及びモーメント反力のすべてを完全にキャンセルすることができる。
【００６２】
或いは、上記の技術は、次のように解釈することもできる。すなわち、複数の反力カウンタのそれぞれの重量をＭ（ｉ）、それぞれのＸ方向加速度をＡｃｃＭＸ（ｉ）、それぞれのＹ方向加速度をＭＹ（ｉ）、それぞれの慣性モーメントをＪ（ｉ）、それぞれの角加速度をＡｃｃＭＪ（ｉ）としたときに、Σ（Ｍ（ｉ）・ＡｃｃＭＸ（ｉ））＝−Ｆｘ、Σ（Ｍ（ｉ）・ＡｃｃＭＹ（ｉ））＝−Ｆｙ、Σ（Ｊ（ｉ）・ＡｃｃＭＪ（ｉ））＝−Ｆｒが成立するように、反力カウンタの駆動プロファイルを遂次演算して反力カウンタを駆動することにより、Ｘ方向反力、Ｙ方向反力及びモーメント反力のすべてを完全にキャンセルすることができる。
【００６３】
［第２実施形態］
反力カウンタの制御系を速度サーボループで構成し、第１実施形態における反力カウンタの加速度指令値ＡｃｃＸＢ、ＡｃｃＸＦ、ＡｃｃＹＬ、ＡｃｃＹＲを積分して速度指令値プロファイルを生成し、これを反力カウンタの制御用のプロファイルとして使用してもよい。
【００６４】
［第３実施形態］
反力カウンタの制御は、フィードフォワード制御系によって行うことができる。例えば、第１実施形態におけるＡｃｃＸＢ、ＡｃｃＸＦ、ＡｃｃＹＬ、ＡｃｃＹＲから推力指令値を求めて、その推力指令値を反力カウンタを駆動するリニアモータ１３３、３３、１３２、３２のドライバに直接（すなわち、偏差を演算することなく）与えてもよい。
【００６５】
［応用例］
図９は、図４に示す駆動装置がウエハステージとして組み込まれた露光装置の概略構成例を示す図である。図９に示す露光装置において、駆動装置２００は、ウエハチャック３１上にウエハ（基板）Ｗを保持し、コントローラ１００による制御の下でウエハＷを位置プロファイルにしたがって移動させる。
【００６６】
レチクルステージ２２０に保持されたレチクル（原版）Ｒは、照明光学系２１０によって照明され、そのパターンが投影光学系２３０を通してウエハＷ上に投影され露光がなされる。露光装置は、例えば、ステップ・アンド・リピート型、ステップ・アンド・スキャン型として構成されうる。
【００６７】
この露光装置によれば、例えば図６に例示的に示すように、ステージ（天板）３０を滑らかな曲線にしたがって駆動した場合においても、その駆動に伴って反力カウンタにかかるＸ方向、Ｙ方向、モーメントの反力をキャンセルすることができる。すなわち、この露光装置によれば、Ｘ方向、Ｙ方向について互いに独立した駆動プロファイルにしたがってステージ３０を駆動した場合においても、その駆動に伴うＸ方向、Ｙ方向、モーメントの反力をキャンセルすることができる。
【００６８】
したがって、例えば、図６に例示的に示すような曲線にしたがってステージ３０を駆動した場合においても、その駆動に伴う振動や揺れを低減することができ、スループットを向上させながら、同時にオーバーレイ精度や線幅精度等を向上させることできる。また、ステージの加減速に伴う反力が床に及ぼす影響を低減し、同一床に設置されている他の装置に与える影響を低減することができ、実効的な設置面積を縮小することができる。
【００６９】
上記のような露光装置によれば、優れたデバイスを製造することができる。このような製造方法は、例えば、ウエハやガラス基板等の基板上に感光剤を塗布する工程と、該基板に上記の露光装置を使ってパターンを転写又は描画する工程と、そのパターンを現像する工程とを含むリソグラフィー工程を繰り返して半導体デバイス、液晶デバイス、ＭＥＭＳデバイス等のデバイスを製造する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】駆動装置を制御するコントローラの構成例を示す図である。
【図２】Ｘ方向、Ｙ方向の加減速を互いに独立して行う駆動パターンの例を示す図である。
【図３】反力カウンタプロファイル生成器によって生成される加速度プロファイルの例を示す図である。
【図４】本発明の好適な実施形態の露光装置に組み込まれる駆動装置（ウエハステージ）の概略構成を示す図である。
【図５】特許文献３（特開２００３−３１８０８２号公報）に記載された装置によって完全な反力キャンセルが可能なステージ駆動例を示す図である。
【図６】スループットを高めることができるステージ駆動例を示す図である。
【図７】モーメント反力についての説明図である。
【図８】ＸＹスライダと反力カウンタの運動の一例を示す図である。
【図９】露光装置の概略的な構成例を示す図である。
【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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