(57)【要約】【課題】  より簡単かつ安価な構成でステージの駆動反力を低減できるＸＹステージを提供する。【解決手段】  ＸＹステージ１０は、定盤１２とステージ１６とからなる。定盤１２にはカウンタマス収容部３２が設けられており、定盤下面３４にはカウンタマス３６が摺動自在に設けられる。カウンタマス３６には、突起状の磁性区域５８と非磁性区域６０とが格子状に配置された平面部材であるカウンタマスプラテン４０が設けられている。定盤下面３４には、カウンタマスフォーサ４２，４４，４６が設けられており、それぞれはカウンタマスプラテン４０に面し、相互に特定の位相角だけ位相をずらすことが可能な一対の磁極面５６を複数有する制御電子素子である。このようなリニアパルスモータによってカウンタマス３６は駆動されるため、簡単かつ安価な構成でステージの駆動による反力を低減できる。【選択図】  図３
2007067162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤と、
前記定盤上面を摺動するステージと、
前記定盤の摺動の反力を相殺するように移動するカウンタマスと、
前記カウンタマスを駆動するリニアパルスモータと、
を備え、
前記リニアパルスモータは、
磁性区域と非磁性区域とが格子状に配置された平面部材と、
前記平面部材に面し、相互に特定の位相角だけ位相をずらすことが可能な一対の磁極面を含む制御電子素子と、
を有する、
ＸＹステージ。
【請求項２】
前記カウンタマスは前記定盤下面を摺動する、請求項１に記載のＸＹステージ。
【請求項３】
前記平面部材は前記カウンタマスに設けられ、前記制御電子素子は前記定盤に設けられている、請求項１または２に記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記リニアパルスモータの制御系は、前記カウンタマスの目標位置と、前記目標位置の１階微分値と速度ゲインとの積と、前記目標位置の２階微分値と加速度ゲイン値との積との和からなる要素を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸＹステージ。
【請求項５】
前記速度ゲインは、前記カウンタマスが等速で移動しているときの目標位置と現在位置との偏差を相殺する値であり、
前記加速度ゲインは、前記カウンタマスが非等速で移動しているときの目標位置と現在位置との偏差を相殺する値である、
請求項４に記載のＸＹステージ。
【請求項６】
前記リニアパルスモータの制御系は、前記ステージと前記カウンタマスとの質量比からなる比例要素を含む、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸＹステージ。
【請求項７】
前記リニアパルスモータの制御系は、前記ステージの現在位置に前記ステージと前記カウンタマスとの質量比を乗じたものを前記カウンタマスの目標位置とし、微分要素とローパスフィルタ処理を行う要素とを含む、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＸＹステージ。
【請求項８】
前記リニアパルスモータの制御系は、前記ステージを移動させる力と前記リニアパルスモータの出力が等しくなるように前記カウンタマスの目標位置を制御し、積分要素とハイパスフィルタ処理を行う要素とを含む、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージの駆動反力の影響を低減させるＸＹステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体、液晶の露光装置又は検査装置等に適用するＸＹステージでは、定盤上に設置されたステージを駆動すると、その反力で定盤が振動する。この振動はＸＹステージの位置決め時間および精度低下の要因となる。ステージを駆動させる際の反力の影響を低減させる方式として、カウンタマスと呼ばれるダミー質量を駆動してステージの駆動反力を打ち消すカウンタマス方式が有効である。カウンタマスを駆動するためのアクチュエータをステージと干渉しないように配置するためには設計が難しくなり、装置の複雑化やフットプリントの増大などの問題がある。また、カウンタマスの駆動機構にボールネジ等の減速機構を用いると、カウンタマスの駆動により生じる反力が複雑となる。そのため、例えば特許文献１では、ステージを駆動する際、ステージの駆動推力と同じ大きさの推力をリニアモータによって発生させてカウンタマスを駆動し、ステージの駆動反力を打ち消している。
【特許文献１】特開２００４−１９３４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一般的なリニアモータは転流制御を行うため、位置計測のセンサが必要である。そのため、カウンタマスの駆動制御にも位置計測のセンサが必要であり、装置が複雑かつ高価になる問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡単かつ安価な構成でステージの駆動反力を低減できるＸＹステージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、板状の定盤と、定盤上面を摺動するステージと、定盤の摺動の反力を相殺するように移動するカウンタマスと、カウンタマスを駆動するリニアパルスモータと、を備え、リニアパルスモータは、磁性区域と非磁性区域とが格子状に配置された平面部材と、平面部材に面し相互に特定の位相角だけ位相をずらすことが可能な一対の磁極面を含む制御電子素子と、を有するＸＹステージである。
【０００６】
この構成によれば、カウンタマスを駆動するリニアパルスモータが、磁性区域と非磁性区域とが格子状に配置された平面部材（プラテン）と、平面部材に面し相互に特定の位相角だけ位相をずらすことが可能な一対の磁極面を含む制御電子素子（フォーサ）とを有するため、位置計測のためのセンサ等が不要となり、装置を簡単かつ安価なものとすることができる。
【０００７】
この場合、カウンタマスは定盤下面を摺動することが好適である。この構成によれば、定盤下面にカウンタマスを設けるため、ステージとの干渉を避けるように設計することが容易であり、かつ装置の占有面積を小さくすることができる。
【０００８】
この場合、平面部材はカウンタマスに設けられ、制御電子素子は定盤に設けられていることが好適である。この構成によれば、平面部材（プラテン）を設けたカウンタマスを可動子とし、制御電子素子（フォーサ）を定盤側に設けるため、可動子側に配線や配管を設ける必要がなくなり、設計を容易なものとすることができる。
【０００９】
この場合、リニアパルスモータの制御系は、カウンタマスの目標位置と、目標位置の１階微分値と速度ゲインとの積と、目標位置の２階微分値と加速度ゲイン値との積との和からなる要素を含む、ことが好適である。
【００１０】
この構成によれば、カウンタマスを駆動するリニアパルスモータの制御系が、カウンタマスの目標位置と、標位置の１階微分値と速度ゲインとの積と、目標位置の２階微分値と加速度ゲイン値との積との和からなる要素を含むため、リニアパルスモータが目標位置に対して遅れや振動を持たずに追従するように制御できる。
【００１１】
この場合、速度ゲインは、カウンタマスが等速で移動しているときの目標位置と現在位置との偏差を相殺する値であり、加速度ゲインは、カウンタマスが非等速で移動しているときの目標位置と現在位置との偏差を相殺する値であることが好適である。
【００１２】
この構成によれば、カウンタマスの等速移動時および加減速時における目標位置と現在位置との偏差を相殺することができる。
【００１３】
この場合、リニアパルスモータの制御系は、ステージとカウンタマスとの質量比からなる比例要素を含む、ことが好適である。この構成によれば、ステージの駆動に伴う反力とカウンタマスの駆動に伴う反力とを同程度にすることが可能となる。
【００１４】
この場合、リニアパルスモータの制御系は、ステージの現在位置にステージとカウンタマスとの質量比を乗じたものをカウンタマスの目標位置とし、微分要素とローパスフィルタ処理を行う要素とを含む、ことが好適である。
【００１５】
この構成によれば、制御系にステージの現在位置を利用するため、目標軌道からの遅れの影響を受けない。また微分要素とローパスフィルタ処理を行う要素とを含むため、計測された現在位置情報に含まれるノイズ成分を除去し、良好な特性を得ることができる。
【００１６】
この場合、リニアパルスモータの制御系は、ステージを移動させる力とリニアパルスモータの出力が等しくなるようにカウンタマスの目標位置を制御し、積分要素とハイパスフィルタ処理を行う要素とを含む、ことが好適である。
【００１７】
この構成によれば、リニアパルスモータで発生する推力にしたがって反力相殺を行うため、ステージの特性や目標軌道の影響を受けない。また積分要素とハイパスフィルタ処理を行う要素とを含むため、積分によるドリフトを低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＸＹステージによれば、より簡単かつ安価な構成でステージの駆動による反力を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るＸＹステージについて添付図面を参照して説明する。なお、同一の構成要素は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの構成を示す斜視図であり、図２は本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの内部構成を示す斜視断面図であり、図３は本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの内部構成を示す側断面図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、本実施形態のＸＹステージ１０は、略板状の定盤１２と、定盤１２の上面をＸＹ方向に摺動自在とされたステージ１６とから構成されている。定盤１２の上面にはステージプラテン１４が設けられている。ステージプラテン１４は、突起状の磁性区域５２と、その周りを囲む非磁性区域５４とが格子状に配置された平面部材である。
【００２２】
ステージ１６の下面には、ステージフォーサ（Ｘ）１８、ステージフォーサ（Ｙ１）２０およびステージフォーサ（Ｙ２）２２の３つのフォーサが取り付けられている。それぞれのステージフォーサ１８，２０，２２は、ステージプラテン１４に面し、相互に特定の位相角だけ位相をずらすことが可能な一対の磁極面５０を複数有する制御電子素子である。３つのステージフォーサ１８，２０，２２の磁力線の位相をずらすことにより、ステージプラテン１４との間の磁力のバランスが変動してリニアパルスモータとしての駆動推力を発生し、ステージ１６をＸＹ方向に微小な距離づつ移動させ、かつＺ軸周りに微小な角度づつ回転させることができるようになっている。ステージフォーサ１８，２０，２２の動作信号は、制御部４８により供給される。
【００２３】
ステージ１６の下面には、不図示のエアの噴出孔が設けられており、噴出口からステージプラテン１４に向けて噴出されるエアによりエアベアリングが形成され、ステージ１６はステージプラテン１４から僅かに浮上する。
【００２４】
ＸＹステージは、Ｘ軸レーザ干渉計２８とＹ軸レーザ干渉計３０とを備えている。また、ステージ１６には、Ｘ軸レーザ干渉計２８およびＹ軸レーザ干渉計３０それぞれからのレーザ光を受けて反射するＸ軸ミラー２４とＹ軸ミラー２６とを備えている。Ｘ軸レーザ干渉計２８とＹ軸レーザ干渉計３０とは、Ｘ軸ミラー２４とＹ軸ミラー２６とからそれぞれ反射したレーザ光を計測することにより、ステージの位置および回転角度を計測することができるようになっている。図３にしめすように、Ｘ軸レーザ干渉計２８とＹ軸レーザ干渉計３０との計測結果は制御部４８に送信される。
【００２５】
図２および３に示すように、定盤１２にはカウンタマス収容部３２が設けられており、定盤下面３４にはカウンタマス３６が摺動自在に設けられている。カウンタマス３６の上面にはカウンタマスプラテン４０が設けられている。図４に示すように、カウンタマスプラテン４０は、突起状の磁性区域５８と、その周りを囲む非磁性区域６０とが格子状に配置された平面部材である。
【００２６】
定盤下面３４には、図５に示すように、カウンタマスフォーサ（Ｘ）４２、カウンタマスフォーサ（Ｙ１）４４およびカウンタマスフォーサ（Ｙ２）４６の３つのフォーサが設けられている。それぞれのカウンタマスフォーサ４２，４４，４６は、カウンタマスプラテン４０に面し、相互に特定の位相角だけ位相をずらすことが可能な一対の磁極面５６を複数有する制御電子素子である。３つのカウンタマスフォーサ４２，４４，４６の磁力線の位相をずらすことにより、カウンタマスプラテン４０との間の磁力のバランスが変動してリニアパルスモータとしての駆動推力を発生し、カウンタマス３６をＸＹ方向に微小な距離づつ移動させ、Ｚ軸周りに微小な角度づつ回転させることができるようになっている。カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の配置は、ステージフォーサ１８，２０，２２と同様の配置とすることが好ましい。カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の動作信号は、制御部４８より供給される。
【００２７】
定盤下面３４には、不図示のエア噴出孔が設けられており、噴出口からカウンタマスプラテン４０に向けて噴出されるエアによりエアベアリングが形成される。カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の磁力による吸引力とエアベアリングの反発力とが釣り合って、カウンタマス３６はカウンタマス収容部３２中に懸垂されている。
【００２８】
カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の容量と、カウンタマス３６の質量とは、ステージ１６の質量と、ステージ１６を駆動するリニアパルスモータの駆動推力により適宜決定する。カウンタマスフォーサ４２，４４，４６に求められる駆動推力は、ステージフォーサ１８，２０，２２の駆動推力と同じでよい。一方、カウンタマス３６は、カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の吸着力で懸垂されているため、その質量は吸着可能な範囲でなくてはならない。一般にフォーサの吸着力は駆動推力の５〜１０倍である。カウンタマス３６の質量が大きければ反力処理のために必要な動作のストロークが小さくてよい。カウンタマス質量がステージ１６の質量のｎ倍であれば、カウンタマス３６の動作のストロークは、ステージ１６の動作のストロークの１／ｎでよい。
【００２９】
図３に示す構成とは反対に、カウンタマス３６にカウンタマスフォーサ４２，４４，４６を設け、定盤下面３４にカウンタマスプラテン４０を設けても構成可能であるが、カウンタマスプラテン４０をカウンタマス３６の方に取り付けることにより、フォーサやエアベアリングを動作させるための配線や配管を、移動するカウンタマス３６に取り付ける必要がなくなり、装置の構成を簡単にできる。
【００３０】
以下、本実施形態のＸＹステージにおける制御系について説明する。リニアパルスモータにおいて、ある安定状態から距離ｘだけ離れた安定点へ移動するには、カウンタマスプラテン４０の歯ピッチτ（一対の磁性区域５８と非磁性区域６０との間の長さ）としたときに、カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の磁極に供給する励磁電流の位相を２π・ｘ／τだけ進めればよい。
【００３１】
カウンタマス３６の移動距離がカウンタマスプラテン４０の歯ピッチτに比べて十分小さいときは、瞬時に位相を進めても良いが、移動距離が大きい場合は励磁電流の位相を徐々に進めながら最終的に所望の位相とする必要がある。これは、リニアパルスモータの発生トルクＦと位相進み角θとの間に、Ｃ・Ｉ・ｓｉｎ（θ）で表される関係があり（ＣおよびＩは定数）、トルクＦは位相進み角θがπ／４を越えると線形性が悪化し、π／２を越えるとトルクが減少し、πを越えるとトルクが反転するという特性をもつためである。
【００３２】
ここで、カウンタマス３６のＸ軸方向への駆動を考える。励磁移動θｓで位置ｘｓに安定的に停止しているカウンタマス３６を、目標位置ｘｅまで移動させる場合を例にとる。まず適切な速度と加速度を設定し、図８に示すような軌道を生成する。リニアパルスモータの位置と励磁位相との関係から、動作開始後の時刻ごとの励磁位相θｃはそれぞれ瞬時目標位置ｘｃｏｍから以下の式（１）のように求めることができるため、リニアパルスモータを動作させるための励磁位相パターンを得ることができる。
【数１】
2007067162.tif 000003
【００３３】
しかしながら、リニアパルスモータでは、位相進み角θが出て初めてトルクＦが発生する関係があるため、移動中のカウンタマス３６の位置ｘは、瞬時目標位置ｘｃｏｍに比べて遅れる問題がある。また、トルクＦがカウンタマスの位置ｘに依存する関係は、機械的バネが結合していることと等価の関係であり、加減速により振動が発生する問題がある。リニアパルスモータを反力処理に適用することを考えると、現在位置と目標位置との相違は、すなわち推力が計画通りに発生していないことを意味しており、ステージの駆動に伴う反力が十分に打ち消されない問題となる。特に振動や遅れによる相違は、ステージの駆動に伴う反力を打ち消せないだけでなく、強めてしまう可能性がある。
【００３４】
そこで、本実施形態では以下に示す制御則を用いる。次式は、本実施形態における制御則を示す式であり、図６は本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図である。
【数２】
2007067162.tif 000004
【００３５】
ただし、図６および上式において、ｘＳｒｅｆ：ステージ目標位置，ｋａＦ：加速度ゲイン，ｋｖＦ：速度ゲイン，Ｍ：カウンタマス質量，ｍｘ：ステージ質量，である。また、ｓはラプラス変換子であり微分を表す。また、ＫＳＴＧ：ステージ制御則，ＰＳＴＧ：ステージ特性，Ｐ（ｓ）：カウンタマス特性，である。ｘＳｒｅｆは加速区間、等速区間、減速区間からなるが、条件により定速区間はなくても良い。本実施形態の制御則の別の表現は、下式で表すことができる。
【数３】
2007067162.tif 000005
【００３６】
図７は、本発明の第１実施形態に係るカウンタマスを駆動するリニアパルスモータの系を示すブロックである。図７において、Ｄは減衰係数を表す。また、図７のＣＩは上述のＣＩｓｉｎ（θ）を線形化したものである。位相進み角θが±π／４の範囲であれば、この線形化の誤差は小さい。
【００３７】
この図７の系で、カウンタマス３６の位置ｘと瞬時目標位置ｘｃｏｍとの関係は次式で表される。
【数４】
2007067162.tif 000006
【００３８】
リニアパルスモータで発生する振動は、分母多項式Ｍｓ２＋Ｄｓ＋２πＣＩ／τによるものである。この系を上述の式（２）：ｘｃｏｍ＝（ｋａＦｓ２＋ｋｖＦｓ＋１）ｘｒｅｆにより制御を行ったとき、ｘｒｅｆとｘとの偏差は次式で表される。
【数５】
2007067162.tif 000007
【００３９】
一定速度ｖ０で移動中の定常偏差は最終値の定理により、次式で表される。
【数６】
2007067162.tif 000008
【００４０】
したがって、速度ゲインｋｖＦについて等速区間で目標位置ｘｒｅｆと現在位置ｘとの偏差を小さくするようにサーボ調整した場合、次式のように調整される。
【数７】
2007067162.tif 000009
【００４１】
上記の速度ゲインｋｖＦについての調整が完了した状態では、一定加速度ａ０で加減速中に発生する偏差は次式で表される。
【数８】
2007067162.tif 000010
【００４２】
したがって、加速度ゲインｋａＦについて等速区間で目標位置ｘｒｅｆと現在位置ｘとの偏差を小さくするようにサーボ調整した場合、次式のように調整される。
【数９】
2007067162.tif 000011
【００４３】
結果として本実施形態の制御則は、次式にように調整される。この制御則は分子にリニアパルスモータの分母多項式をもち、これを相殺する。このため、結果としてリニアパルスモータに振動を発生させないように動作させることができる。
【数１０】
2007067162.tif 000012
【００４４】
制御系は、計測系を必要としないフィードバック不要な構成を実装することが望ましいが、パラメータの調整は計測をしながら実施するのが良い。あるいは上記手順に従った調整を実施せずに、理論値として直接に次式の値を採用しても良い。これにより調整工程数を少なくできるが、設計値と実機とでの誤差が特性を悪くする場合がある。
【数１１】
2007067162.tif 000013
【００４５】
本実施形態による制御則によれば、カウンタマス３６の位置ｘは瞬時目標位置ｘｒｅｆ＝−（ｍｘ／Ｍ）ｘＳｒｅｆに対して遅れや振動を持たずに追従する。ステージ位置ｘＳＴＧがステージ目標位置ｘＳｒｅｆに精度よく追従している状態であれば、ステージ位置ｘＳＴＧとカウンタマス３６の位置ｘとの間には、おおよそ次式の関係が常に成り立つ。
【数１２】
2007067162.tif 000014
【００４６】
ステージ位置ｘＳＴＧ，ステージ質量ｍｘのステージ駆動に伴う反力ｆｓはおおよそ次式で表される。
【数１３】
2007067162.tif 000015
【００４７】
一方、位置がｘ，質量がＭのカウンタマス３６の駆動に伴う反力ｆｐはおおよそ次式で表される。
【数１４】
2007067162.tif 000016
【００４８】
したがって、ｆｓとｆｐとは常に同程度の大きさで逆向きとなり、定盤１２に作用する力は相殺される。定盤１２の振動が抑えられ、ステージ１６の位置決め精度も向上する。また、カウンタマス３６とステージ１６とに作用する重力のＹ軸周りのモーメントは次式で表される。なお、次式中でｇは重力加速度である。本実施形態による制御則によれば、この次式の値がほぼ一定となり、定盤１２に作用する重力のバランスの変化による定盤１２の傾きや振動も抑えられる。
【数１５】
2007067162.tif 000017
【００４９】
上記はＸ軸についての説明であるが、Ｙ軸についても同様である。さらに、Ｚ軸周りの角度θＺについても同様であり、上述した方式を、並進系から回転系に変換して適用すればよい。ステージ１６で発生するθＺモーメントが大きく、カウンタマス３６の慣性モーメントを大きくしたいが、カウンタマスフォーサ４２，４４，４６の吸着力の関係でカウンタマス３６の質量を小さくしたい場合は、カウンタマス３６の中央のみを薄くすることで対応することができる。
【００５０】
以下、本発明の第２実施形態について説明する。図９は本発明の第２実施形態に係るカウンタマスを駆動するリニアパルスソーヤモータの制御系を示すブロック線図であり、図１０は本発明の第２実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図であり、次式はその制御則を示す式である。なお図９、図１０および次式中でＫ（ｓ）はフィードバック制御則を表し、ＰＩＤ制御等が適用される。
【数１６】
2007067162.tif 000018
【００５１】
本実施形態では、カウンタマス３６の現在位置ｘを計測してフィードバック制御を行うことで、高精度化を図っている点が上記第１実施形態と異なっている。図１４は従来のソーヤモータの制御系を示すブロック線図であるが、図９に示すように本実施形態の制御系では、瞬時目標位置ｘｒｅｆを適用するパスを設けている。このため、よりカウンタマス３６の駆動の精度を向上させることができる。
【００５２】
このようなフィードバック制御を行う態様において、速度ゲインｋｖＦおよび加速度ゲインｋａＦの調整を行う際には、フィードバック制御を無効にした状態で（Ｋ（ｓ）＝０）、これらの調整を行う。速度ゲインｋｖＦおよび加速度ゲインｋａＦの調整が終了した後、Ｋ（ｓ）の調整を行う。
【００５３】
上述した第１および第２実施形態では、ステージ１６の目標軌道がステップ状である場合や、加減速区間を持たないような無限大の加速度を要求する場合には、異常な入力となり正常に動作しない可能性がある。上記実施形態においては、軌道生成パターンに適切な加減速区間が必要であり、その区間における加速度の大きさはカウンタマス３６の加速限界より小さくならなければならない。また、ステージ１６の現在位置がステージ目標軌道に対して遅れなどの誤差を持つ場合は、反力の相殺が不十分になることがある。
【００５４】
以下、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は本発明の第３実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図であり、次式はその制御則を示す式である。ただし図１１および次式においてωはローパスフィルタのカットオフ角周波数であり、例えば５０Ｈｚであれば１００πとする。ωより高い周波数では反力を打ち消すことができないが、ノイズ成分を除去することができる。ζは減衰係数であり、通常は０．８程度とする。
【数１７】
2007067162.tif 000019
【００５５】
本実施形態においては、ステージの現在位置ｘＳＴＧにステージ１６とカウンタマス３６との質量比−（ｍｘ／Ｍ）を乗じたものをカウンタマスの瞬時目標位置ｘｒｅｆとし、微分要素としてローパスフィルタ処理を行う擬似微分を行う要素を利用した点が上述の第１および第２実施形態と異なっている。本実施形態においてはステージ１６の現在位置ｘＳＴＧを利用するため、目標軌道からの遅れの影響を受けない。ステージ１６の現在位置ｘＳＴＧは、Ｘ軸レーザ干渉計２８およびＹ軸レーザ干渉計３０によって計測された値を利用するため、１階微分および２階微分を行うとノイズ成分が大きくなる。そのため、ローパスフィルタを合わせて適用した擬似微分とすることで良好な特性を得ることができる。
【００５６】
ただし、本実施形態においては、ステージ１６に摩擦や内部振動等がある場合、ステージ１６の位置ｘＳＴＧはリニアパルスモータから発生した推力以外の影響も受ける。このような外乱要因が大きい場合は、ステージ１６の駆動による反力の相殺が不十分になることもある。
【００５７】
以下、本発明の第４実施形態について説明する。図１２は本発明の第４実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図であり、次式はその制御則を示す式である。図１２および次式中でｆＳｒｅｆは、ステージ１６を駆動するリニアパルスモータで発生する推力であり、ステージ１６へのトルク指令やステージ１６を駆動するリニアパルスモータの印加電流から求めることができる。またωはハイパスフィルタのカットオフ角周波数であり、例えば１Ｈｚであれば２πとする。ωが小さければより低い周波数まで反力を打ち消すことができるが、ドリフトに伴うオフセットが大きくなる。逆にωが大きければドリフトは小さいが高い周波数の反力のみを打ち消すようになる。ζは減衰係数であり、通常は０．８程度とする。
【数１８】
2007067162.tif 000020
【００５８】
本実施形態においては、ステージ１６を移動させる力とカウンタマス３６を駆動するリニアパルスモータの出力が等しくなるようにカウンタマス３６の目標位置を制御し、積分要素にハイパスフィルタ処理を行う要素を利用した点が上述の第１〜３実施形態と異なっている。本実施形態においては、ステージ１６を駆動するリニアパルスモータで発生する推力にしたがって反力相殺を行うので、ステージ１６の特性や目標軌道の条件の影響を受けない。
【００５９】
推力ｆＳｒｅｆを発生するカウンタマス３６の軌道は、次式で表わされる。
【数１９】
2007067162.tif 000021
【００６０】
積分によるドリフトを防ぐためにはハイパスフィルタとともに、次式のようにするのがよい。
【数２０】
2007067162.tif 000022
【００６１】
一般に減衰係数Ｄを求めることは難しいが、ｋｖＦ→Ｄ／（２πＣＩ／τ），ｋａＦ→Ｍ／（２πＣＩ／τ）と調整されることから、（ｋｖＦ／ｋａＦ）Ｍ→Ｄを利用するのがよい。したがって、望ましい制御則は次式のようになる。
【数２１】
2007067162.tif 000023
【００６２】
本実施形態においては、カウンタマス３６の定常的な位置が不定となり、重力バランスが崩れる可能性がある。また、カウンタマス３６の移動のストロークが大きくなる可能性がある。
【００６３】
以下、本発明の第５実施形態について説明する。図１３は本発明の第４実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図であり、次式はその制御則を示す式である。本実施形態では、上述した第４実施形態の制御則に第３実施形態の制御則を組み合わせて、ステージ１６の位置を利用するようにした点が、第１〜４実施形態とは異なっている。これにより、第４実施形態における重力バランスが崩れたり、カウンタマスのストロークが大きくなる欠点を低減することができる。
【数２２】
2007067162.tif 000024
【００６４】
すなわち、系全体の制御則は次式のようになる。
【数２３】
2007067162.tif 000025
【００６５】
尚、本発明のＸＹステージは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの内部構成を示す斜視断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの内部構成を示す側断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るカウンタマス上面に設けられたプラテンを示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る定盤下面に設けられたカウンタマスを駆動するフォーサの配置を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るカウンタマスを駆動するリニアパルスモータの系を示すブロックである。
【図８】本発明の第１実施形態に係るカウンタマスの目標位置、速度および加速度と時間との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るカウンタマスを駆動するリニアパルスソーヤモータの制御系を示すブロック線図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係るＸＹステージの制御系を示すブロック線図である。
【図１４】従来のソーヤモータの制御系を示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…ＸＹステージ、１２…定盤、１４…ステージプラテン、１６…ステージ、１８…ステージフォーサ（Ｘ）、２０…ステージフォーサ（Ｙ１）、２２…ステージフォーサ（Ｙ２）、２４…Ｘ軸ミラー、２６…Ｙ軸ミラー、２８…Ｘ軸レーザ干渉計、３０…Ｙ軸レーザ干渉計、３２…カウンタマス収容部、３４…定盤下面、３６…カウンタマス、４０…カウンタマスプラテン、４２…カウンタマスフォーサ（Ｘ）、４４…カウンタマスフォーサ（Ｙ１）、４６…カウンタマスフォーサ（Ｙ２）、４８…制御部、５０…磁極面、５２…磁性区域、５４…非磁性区域、５６…磁極、５８…磁性区域、６０…非磁性区域。
【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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