JP2000106344A - ステ―ジ装置、露光装置およびデバイス製造方法ならびにステ―ジ駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速高精度な位置決め装置を提供する。 【解決手段】 本発明のステージ装置は、所定方向に移
動可能なステージと、該ステージに該所定方向の力を与
える第１のユニットと、該第１のユニット又は該第１の
ユニットを備えた構造体を移動させるための移動装置
と、該ステージの位置又は移動量を計測するための第１
の計測器と、該第１のユニット又は該構造体の位置又は
移動量を計測するための第２の計測器とを備え、前記ス
テージは、前記第１の計測器の計測値に基いて制御さ
れ、前記移動装置は、前記第２の計測器の計測値に基い
て制御されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密な位置決めが
要求されるステージ装置に関する。また、このステージ
装置にレチクルやウエハを搭載して露光を行う露光装置
およびこれを用いたデバイス製造方法に関する。また、
精密な位置決めを行うためのステージ駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１５に従来の第１のステージ装置の概
略図を示す。

【０００３】不図示ベースにガイド８０２が固定され、
ガイド８０２に対して１軸方向に滑動自在に工作物８０
０を載置するステージ８０１が支持されている。ステー
ジ８０１の両サイドにはリニアモータ可動子８０４が固
定され、各リニアモータ可動子８０４にはリニアモータ
固定子８０５が非接触で対面し、各リニアモータ固定子
８０５は不図示ベースに固定されている。リニアモータ
可動子８０４は４極の磁石８０４ａと磁石の磁束を循環
させるためのヨーク８０４ｂを一体にしたものを上下に
配置して構成される。

【０００４】リニアモータ固定子８０５は複数（この場
合６個）のコイル８０５ａを１列に並べたものを固定子
枠８０５ｂで固定したもので構成される。

【０００５】リニアモータ８０３は一般的なブラシレス
ＤＣモータの展開タイプで磁石８０４ａとコイル８０５
ａの相対位置関係に応じて駆動コイルおよびその電流の
方向を切り替えて、所望の方向に所望の力を発生するも
のである。

【０００６】上記構成において、まずステージ８０１を
静止させた状態でステージ８０１または磁石８０４ａの
位置に応じて所定のリニアモータコイルに所定方向の電
流を所定時間だけ流してステージ８０１を加速し、所望
の速度に達したら加速をやめて一定の速度に制御して露
光や検査等の仕事を行い、一定速度期間を過ぎると所定
のリニアモータコイルに所定方向の電流を所定時間だけ
流してステージを減速しステージを停止させる。

【０００７】ステージ位置は不図示のレーザ干渉計等の
高精度位置センサで計測され、目標位置との誤差をゼロ
にするように加減速とは別にリニアモータコイルに電流
を流すようにしており、加減速中・一定速度期間中とに
かかわらず常に高精度な位置制御を行うようになってい
る。

【０００８】また、図１６に第２の従来のステージ装置
の概略図を示す。本ステージ装置は特開平７−１８３１
９２号公報に係る発明のステージ装置とほぼ同様であ
る。

【０００９】ベース９０３上にガイド９０９が固定さ
れ、ガイド９０９に対して滑動自在にステージ９０７が
支持されている。

【００１０】また、ベース９０３にはアクチュエータユ
ニット９０１が設けられ、アクチュエータユニット９０
１はロッド９０５を伸縮することで位置決めを行う。ロ
ッド９０５の端部とステージ９０７との間にはボイスコ
イルモータ９０６とクラッチ９０４が設けられている。
ボイスコイルモータ９０６は、不図示のコイルと磁石が
設けられており、コイルに電流が流れるとローレンツ力
を発生し、ロッド９０５とステージ９０７との間で駆動
力を発揮する。

【００１１】上記の構成において、ステージの駆動を行
う際は、まずクラッチ９０４を機械的な接触によって繋
げ、ロッド９０５とステージとの間を固定し、アクチュ
エータユニット９０１の駆動力をステージに伝達し、ス
テージの粗動を行う。ステージの粗動後、クラッチ９０
４を切り、ボイスコイルモータ９０６の駆動力によりロ
ッド９０５に対してステージ９０７を駆動し、ステージ
９０７の位置決めを行う。

【００１２】クラッチ９０４をボイスコイルモータ９０
６と並列に設けることで、アクチュエータユニット９０
１による長ストロークのステージ駆動時に、ボイスコイ
ルモータ９０６を作動させる必要がなく、ボイスコイル
モータ９０６からの発熱を軽減することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述の第１の従来例の
ようにリニアモータのみでステージを駆動する場合、常
時高精度な位置制御がかかるという点では良いが、ステ
ージを加減速するときのコイルの発熱が大きく、また、
発熱源が工作物の近くに位置してしまう。さらに上述よ
うな多相型リニアモータはコイルを切り替えて電流を流
しているため、リニアモータ固定子全体を冷却するのは
困難である。よって工作物周辺の部材が熱膨張で変形し
たり、計測基準が熱膨張で変形したり、またレーザ干渉
計の光路の空気密度の擾乱となったりして工作物の位置
精度を低下させるという解決すべき課題があった。ま
た、コイルを切換える際に発生する推力リップルは、ス
テージの精密な位置決めの妨げとなる。

【００１４】また、第２の従来例のようにアクチュエー
タユニットとステージとの間にボイスコイルモータとク
ラッチを並列に設けたステージ装置の場合、アクチュエ
ータユニットによるステージの駆動時は、クラッチが繋
がった状態になっているため、ボイスコイルモータを作
動することができない。そのため、アクチュエータユニ
ットの粗動時にステージの目標位置偏差が蓄積され、そ
の後のボイスコイルモータによる位置決め時間が長くな
ってしまう。また、クラッチが摩擦等による機械的な接
触を行っているため、ステージの精密な位置決めには限
界があった。

【００１５】また、アクチュエータユニットの駆動時に
クラッチを切ってボイスコイルモータを動作させると、
ボイスコイルモータは大きな推力を発生させる必要があ
るため、発熱が大きくなり、ステージの位置精度を低下
させていた。

【００１６】加えて、ボイスコイルモータの駆動ストロ
ークが短い場合、ステージに設けられた可動子に対して
ボイスコイルモータの固定子を精密に位置決めしなけれ
ばならない。この場合、アクチュエータユニットによる
ロッドの位置決めは、高精度に行う必要がある。しか
し、アクチュエータユニットによるロッドの位置制御
は、レーザ干渉計によるステージの現在位置に基いて制
御されているため、ロッドの位置決めを高精度に行うこ
とは困難である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明のステージ装置は、所定方向に移動可能なス
テージと、該ステージに該所定方向の力を与える第１の
ユニットと、該第１のユニット又は該第１のユニットを
備えた構造体を移動させるための移動装置と、該ステー
ジの位置又は移動量を計測するための第１の計測器と、
該第１のユニット又は該構造体の位置又は移動量を計測
するための第２の計測器とを備え、前記ステージは、前
記第１の計測器の計測値に基いて制御され、前記移動装
置は、前記第２の計測器の計測値に基いて制御されるこ
とを特徴とする。

【００１８】また、前記第１のユニットは、前記第１の
計測値に基いて制御されることが望ましい。

【００１９】また、前記第１のユニットは、ステージの
目標位置に関する指令に基いて制御されることが望まし
い。

【００２０】また、前記第１のユニットは、リニアモー
タを有することが望ましい。

【００２１】また、前記第１のユニットは、前記ステー
ジの重心に力を作用させることが望ましい。

【００２２】また、前記移動装置は、ステージの目標位
置に関する指令に基いて制御されることが望ましい。

【００２３】また、前記移動装置は、リニアモータまた
はボールネジを有することが望ましい。

【００２４】また、前記ステージは、３自由度方向に移
動可能であることが望ましい。さらに、前記第１のユニ
ットは、前記ステージに３自由度方向の力を与えること
が好ましく、前記移動装置は、前記第１のユニット又は
前記構造体を１自由度方向に移動させることが好まし
い。

【００２５】また、前記ステージは、６自由度方向に移
動可能であることが望ましい。さらに、前記第１のユニ
ットは、前記ステージに６自由度方向の力を与えること
が好ましく、前記移動装置は、ＸＹステージであること
が好ましい。

【００２６】また、前記第１のユニットとは別の第２の
ユニットを有することが望ましい。

【００２７】また、前記第２のユニットは、前記ステー
ジの目標位置に関する指令に基いて制御されることが望
ましい。さらに、前記第２のユニットは、前記ステージ
の目標位置に関する指令に基いて、フィードフォワード
制御されることが好ましい。加えて、前記ステージの目
標位置に関する指令は、該ステージの加速に関する指令
であることが好ましい。

【００２８】また、前記第２のユニットは、前記ステー
ジの重心に力を作用させることが望ましい。

【００２９】また、前記第２のユニット又は前記第２の
ユニットを備えた構造体を移動させるための第２の移動
装置を有することが望ましく、前記第２のユニットは、
前記移動装置によって前記第１のユニットと一体的に移
動しても良い。

【００３０】また、前記第２のユニットは、電磁石を有
することが望ましく、前記第２のユニットは、前記所定
方向と平行で互いに逆向きの力を発生する少なくとも一
組の電磁石を有することが好ましい。

【００３１】また、前記第２のユニットは、１自由度方
向に前記ステージに力を与えることが望ましく、前記第
２のユニットは、２自由度方向に前記ステージに力を与
えてもよい。

【００３２】また、上記の課題を解決するための本発明
のステージ装置は、所定方向に移動可能なステージと、
該ステージに該所定方向の力を与える第１のユニット
と、該ステージに該所定方向の力を与える該第１のユニ
ットとは別の第２のユニットと、該第２のユニット又は
該第２のユニットを備えた構造体を移動させるための移
動装置とを備え、該ステージの位置決めは、該第１のユ
ニットを利用し、該ステージの加減速は、該第２のユニ
ットを利用することを特徴とする。

【００３３】また、前記第２のユニットは、前記第１の
ユニットよりも大きな力を発生できることが望ましい。
また、前記第２のユニットは、同じ駆動力を発生したと
きの発熱量が前記第１のユニットよりも小さいことが望
ましい。

【００３４】また、前記第１のユニットはコイルと磁石
を利用して電磁力を発生し、前記第２のユニットは磁性
体と電磁石を利用して吸引力を発生することが望まし
い。

【００３５】また、前記第２のユニットは、前記所定方
向と平行で互いに逆向きの力を発生する少なくとも一組
の電磁石を有することが望ましい。

【００３６】また、前記ステージの位置を計測する第１
の計測器を有することが望ましく、前記第１のユニット
は、前記第１の計測器の計測値に基いて制御されること
が好ましい。

【００３７】また、前記第２のユニットの位置又は移動
量を計測する第２の計測器を有することが望ましく、前
記移動装置は、前記第２の計測器の計測値に基いて制御
されることが好ましい。

【００３８】また、前記第２のユニットは、前記ステー
ジの移動ストローク全体にわたって力をステージに与え
ることが望ましく、前記移動装置は、前記第２のユニッ
トも前記第１のユニットと一体的に移動させても良い。

【００３９】また、前記第１のユニット又は該第１のユ
ニットを備えた構造体を移動させるための別の移動装置
を更に有することが望ましい。

【００４０】また、前記第１のユニット又は該第１のユ
ニットを備えた構造体の位置又は移動量を計測する第３
の計測器を有することが望ましく、前記第２の移動装置
は、前記第３の計測器の計測値に基いて制御されること
が好ましい。

【００４１】また、前記ステージの加速に関する指令を
出力する加速情報生成手段と、前記ステージの位置に関
する指令を出力する位置情報生成手段とを有し、前記第
１のユニットは、該位置情報生成手段からの信号に基い
て制御され、前記第２のユニットは、該加速情報生成手
段からの信号に基いて制御されることが望ましい。さら
に、前記第２のユニットは、前記加速情報生成手段から
の信号に基いて、フィードフォワード制御されることが
好ましい。加えて、前記移動装置は、位置情報生成手段
からの信号に基いて制御されることが好ましい。

【００４２】また、前記ステージは、３自由度方向に移
動可能であることが望ましく、前記第１のユニットは、
３自由度方向に前記ステージに力を与えることが好まし
い。さらに、前記第２のユニットは、１自由度方向に前
記ステージに力を与えることが好ましい。また、前記移
動装置は、１自由度方向に前記第１のユニット又は該第
１のユニットを備えた構造体を移動することが良い。

【００４３】また、前記ステージは、６自由度方向に移
動可能であることが望ましく、前記第１のユニットは、
６自由度方向に前記ステージに力を与えることが好まし
い。さらに、前記第２のユニットは、２自由度方向に前
記ステージに力を与えることが好ましい。また、前記移
動装置は、２自由度方向に前記第２のユニット又は該第
２のユニットを備えた構造体を移動することが良い。

【００４４】また、前記移動装置は、ＸＹステージであ
ることが望ましい。

【００４５】また、前記第１のユニットは、前記ステー
ジの重心に力を作用させることが望ましく、前記第２の
ユニットは、前記ステージの重心に力を作用させること
が望ましい。

【００４６】また、上記の課題を解決するための本発明
のステージ装置は、所定方向に移動可能なステージと、
該ステージに該所定方向の力を与えるユニットと、該ユ
ニット又は該ユニットを備えた構造体を移動させるため
の移動装置と、該ステージの位置又は移動量を計測する
ための第１の計測器と、該ユニット又は該ユニットを備
えた構造体の位置又は移動量を計測するための第２の計
測器と、該ステージの目標位置に基いて指令を出力する
手段とを備え、該ユニットは、該手段からの信号と該第
１の位置計測器からの信号に基いて制御され、該移動装
置は、該手段からの信号と該第２の位置計測器からの信
号に基いて制御されることを特徴とする。

【００４７】また、前記ユニットは、前記手段からの信
号と前記第１の計測器からの信号との差分に基いて制御
されることが望ましい。

【００４８】また、前記移動装置は、前記手段からの信
号と前記第２の計測器からの信号との差分に基いて制御
されることが望ましい。

【００４９】また、前記手段からの信号は、前記ステー
ジの位置に関する信号であることが望ましい。

【００５０】また、前記ユニットは、リニアモータを有
することが望ましい。

【００５１】また、前記ステージに力を与える前記ユニ
ットとは別の第２のユニットを備えることが望ましく、
前記第２のユニットは、前記手段からの信号に基いてフ
ィードフォワード制御されることが好ましい。

【００５２】また、前記第２のユニットは、前記移動装
置又は前記移動装置とは別の移動装置によって移動可能
であることが望ましい。

【００５３】また、前記第２のユニットは、電磁石を有
することが望ましい。

【００５４】また、上記の課題を解決するための本発明
のステージ装置は、所定方向に移動可能なステージと、
磁性体と、該磁性体を挟むように配置した少なくとも一
組の電磁石とを有するユニットとを備え、該ユニットの
該磁性体および該電磁石のうちの一方はステージに保持
されるとともに、該ステージが回転方向に移動しても該
磁性体と該電磁石は対向するように配置されていること
を特徴とする。

【００５５】また、前記磁性体と前記電磁石の対向する
面は、円筒状または球面状であることが望ましい。

【００５６】また、前記磁性体は、円弧状または椀状の
磁性体であることが望ましい。

【００５７】また、前記電磁石は、Ｅ字型電磁石である
ことが望ましく、前記Ｅ字型の端面が、円弧状または椀
形状であることが好ましい。

【００５８】また、前記ステージは、ＸＹ方向に移動可
能であり、前記ユニットは、磁性体をＸＹ方向から挟む
ように配置した少なくとも２組の電磁石を有することが
望ましい。

【００５９】また、前記ユニットの前記磁性体および前
記電磁石のうちの前記ステージに保持されていない方を
移動装置により移動させ、該ステージが移動しても該磁
性体と該電磁石が対向するようにしていることが望まし
い。

【００６０】また、前記ステージ側に磁性体を配置する
ことが望ましい。

【００６１】また、前記一対の電磁石の合力を所定の大
きさにするための調整手段を有することが望ましい。

【００６２】また、前記ユニットは、ステージの重心に
力を作用させることが望ましい。

【００６３】また、上記のステージ装置を備えた露光装
置、およびこの露光装置を用いたデバイス製造方法も本
発明の範疇である。

【００６４】さらに、上記の課題を解決するための本発
明のステージ駆動方法は、所定方向に移動可能なステー
ジの位置又は移動量を計測するための第１の計測工程
と、アクチュエータを有するユニット又は該ユニットを
備えた構造体の位置又は移動量を計測するための第２の
計測工程と、該ユニットによりステージに力を与える工
程と、該ユニットを移動装置により所定方向に移動する
工程と、該第１の計測工程の第１の計測値に基いて該ス
テージを制御する工程と、該第２の計測工程の第２の計
測値に基いて該ユニットまたは該構造体の位置又は移動
量を制御する工程とを有することを特徴とする。

【００６５】また、前記ステージを制御する工程は、前
記ユニットを制御する工程を含むことが望ましい。

【００６６】また、前記ユニットを制御する工程は、前
記第１の計測値と目標値に基いて前記ユニットを制御す
る工程であることが望ましい。

【００６７】また、前記ユニットとは別の第２のユニッ
トによりステージに力を与える工程を有することが望ま
しく、目標値に基いて前記第２のユニットをフィードフ
ォワード制御することが好ましい。

【００６８】また、本発明のステージ駆動方法は、所定
方向に移動可能なステージの位置又は移動量を計測する
ための第１の計測工程と、アクチュエータを有するユニ
ット又は該ユニットを備えた構造体の位置又は移動量を
計測するための第２の計測工程と、該ユニットによりス
テージに力を与える工程と、該ユニットを移動装置によ
り所定方向に移動する工程と、ステージの目標位置に基
いて指令を出力する工程と、該第１の計測工程の第１の
計測値と該指令に基いて該ステージを制御する工程と、
該第２の計測工程の第２の計測値と該指令に基いて該ユ
ニットまたは該構造体の位置又は移動量を制御する工程
とを有することを特徴とする。

【００６９】また、前記指令と前記第１の計測値との差
分をとる工程を有することが望ましい。

【００７０】また、前記指令と前記第２の計測値との差
分をとる工程を有することが望ましい。

【００７１】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞図１は本発明のス
テージ装置に係る第１の実施形態の概略図である。

【００７２】不図示ベースにガイド１０２が固定され、
ガイド１０２に対して１軸方向（所定方向）に往復滑動
自在に工作物を載置するステージ１０１が支持されてい
る。ステージ１０１の片サイドにはリニアモータ可動子
１０４が固定され、リニアモータ可動子１０４にはリニ
アモータ固定子１０５が非接触で対面し、リニアモータ
固定子１０５は不図示ベースに固定されている。

【００７３】リニアモータ１０３の機構は、前述の従来
のリニアモータとほぼ同様であるが、後述する通り、本
実施形態のリニアモータは、従来のリニアモータと比べ
て小さな出力のものでも良い。このリニアモータは制御
系においてソフト的またはハード的な電流のリミッタが
設けられており発熱が問題になるような電流を流さない
ようになっている。また後で説明するように制御系が正
常に動作していればこのリミッタにたよらずとも発熱が
問題になるような電流は流れないように制御される。

【００７４】さらに、ステージ１０１のもう片側には磁
性体板１０７が設けられる。この磁性体板１０７を両側
から挟むように対向して、１対の電磁石１０８が設けら
れる。１対の電磁石１０８はナット１１１上に固定され
ている。ナット１１１はモータ１１２と送りネジ１１３
によってステージ１０１と略同一方向に移動できる。こ
の結果、ナット１１１、モータ１１２および送りネジ１
１３を有する送りネジ系１１０によって、１対の電磁石
１０８がステージ１０１と略同一方向に移動できるよう
になっている。

【００７５】この電磁石１０８を移動するための送りネ
ジ系１１０（移動機構）も、不図示ベースに固定されて
いる。また１対の電磁石を構成する各々の電磁石１０８
と磁性体１０７の間はわずかな空隙を介して互いに非接
触が保たれている。各々の電磁石１０８は円弧状のヨー
ク１０８ｂとそれに巻きまわしたコイル１０８ａとから
構成され、コイル１０８ａに電流を流すと、ヨーク１０
８ｂと磁性体板１０７の間に吸引力が働くようになって
いる。各々の電磁石１０８のコイル１０８ａは別々に電
流を制御出来るようになっている。このため、両コイル
に流す電流を調整することにより、各々の電磁石１０８
と磁性体板１０７の間に働く吸引力を調整することがで
き、この結果、１対の電磁石から磁性体板に作用する合
力とその合力の方向を調整することができるようになっ
ている。

【００７６】図２は上述のステージ装置を駆動制御する
ための制御系のブロック図である。

【００７７】ステージ１０１の移動目標を発生する移動
目標指示手段１２１、該目標をもとに時間とその時間に
おけるステージの目標位置との関係を生成する位置プロ
ファイル生成手段１２２、および該目標をもとに時間と
その時間に発生すべき加速度との関係を生成する加速プ
ロファイル生成手段１２３が設けられている。

【００７８】位置プロファイル生成手段１２２の出力
は、微動リニアモータ１０３を制御する微動リニアモー
タ位置サーボ系１２５と、送りネジ系１１０のモータ１
１２をフィードバック制御する移動ＦＢ系１３５に入力
される。また加速プロファイル生成手段１２３の出力
は、電磁石１０８の吸引力をフィードフォワード制御す
る吸引ＦＦ系１３１に入力される。

【００７９】微動リニアモータ位置サーボ系１２５は、
演算部１２６、モータ電流アンプ１２７、リニアモータ
１０３および干渉計１２８から構成される。演算部１２
６は、上記位置プロファイル生成手段１２２による現在
いるべきステージの位置（目標位置）と干渉系１２８で
測定したステージ１０１の現在いる位置との偏差にＰＩ
Ｄ等に代表される制御演算を施し、その結果をアナログ
電圧でアンプ１２７に出力する。モータ電流アンプ１２
７は、該アナログ出力電圧に比例する電流をリニアモー
タに供給する微動電流アンプである。リニアモータ１０
３は、前述の通りに構成され、該電流によりステージ１
０１に推力を付与する。干渉計１２８は、ステージ１０
１に設けられた反射ミラー１２９の位置を計測し、ステ
ージ（またはステージと一体に設けられた可動子）の位
置を計測する。微動リニアモータ位置サーボ系１２５
は、位置プロファイル生成手段１２２の出力を指令値と
する通常の位置サーボ系であるが、大推力が必要なとき
は後述の吸引ＦＦ系１３１が推力を発生するようになっ
ており、リニアモータ１０３は目標位置とのわずかな位
置偏差をとるための小さい推力を発生するだけなので、
発熱が問題になるような電流が流れないようになってい
る。またソフト的またはハード的にリニアモータの電流
を制限しており、吸引ＦＦ系１３１との連動が誤動作し
た場合でも発熱が問題になるような電流が流れないよう
になっている。

【００８０】吸引ＦＦ系１３１は、１対の電磁石１０８
と磁性体板１０７との間に加速プロファイル生成手段１
２３の出力に比例した合成推力を発生させるための制御
系である。吸引ＦＦ系１３１は、補正手段１３２、調整
手段１３３、および２つの電磁石用電流アンプ１３４と
から構成される。電磁石用電流アンプ１３４は、それぞ
れの電磁石１０８のコイル１０８ａをそれぞれ独立に駆
動している。

【００８１】補正手段１３２は、電磁石１０８の電流と
吸引力との非線型関係を補正するためのものであり、符
号を保存する平方根演算器を有している。一般に電磁石
の吸引力は電磁石の電流の二乗に比例する。ステージ１
０１を駆動するために発生すべき吸引力は、加速プロフ
ァイル生成手段の出力に比例する力であるため、加速プ
ロファイル生成手段１２３の出力の平方根をとってそれ
を電流指令とすれば、加速プロファイル生成手段１２３
の出力の平方根の２乗に比例する吸引力が働く。つまり
加速プロファイル生成手段１２３の出力に比例した吸引
力が働く。また加速プロファイル生成手段１２３の出力
はプラスまたはマイナスの符号を含んでいるので、平方
根演算は出力の絶対値に対して行い、演算後に符号を付
加して調整手段にわたすようになっている。

【００８２】調整手段１３３は、１対の電磁石１０８と
磁性体板１０７との間に働く各々の吸引力を調整し、両
者の合力の大きさと向きを所望のものにするためのもの
である。電磁石は電流の向きによらず磁性体板を吸引す
る力しか出せない。そこで１対の電磁石で磁性体板を挟
むように対向して配置し、各々の電磁石が磁性体板に対
してそれぞれ逆向きの力を発生するようにし、その２つ
の力を調整することで磁性体板に働く合力の大きさと方
向を制御するようにしている。前記補正手段１３２の出
力の符号により１対の電磁石のうちのどちらに電流を与
えるかを選択し、前記補正手段１３２の出力に比例した
値を電流アンプ１３４に入力し、他方の電磁石１０８の
電流はゼロに制御するようにするのがもっとも簡単な構
成である。補正手段１３２の出力がゼロの場合はどちら
の電磁石の電流もゼロに制御される。この結果、１対の
電磁石１０８から磁性体板１０７に対して加速プロファ
イル生成手段１２３の出力の大きさに比例した推力が所
望の方向に付与されることになる。

【００８３】補正手段１３２の出力がゼロのときに２つ
の電磁石１０８に等しいバイアス電流を流しておくこと
もできる。これは電磁石のＢＨ曲線の動作中心を電流す
なわち磁界の強さと磁束密度の関係がより線形にする効
果がある。この場合、補正手段１３２と調整手段１３３
は一体となって、加速プロファイル１２３の出力をうけ
て２つの電磁石に適当な電流を指令する動作をする。具
体的には加速プロファイル生成手段の出力がプラス移動
方向にVa、バイアス電流がIbのとき、プラス移動方向に
吸引力を発生する電磁石のコイル電流をIp、マイナス移
動方向に吸引力を発生する電磁石のコイル電流をImとす
ると、あらかじめ定めた比例定数Kに対してVa=K((Ip-I
b)^2-(Im-Ib)^2)を満たすようなIp、Imを出力する。

【００８４】電磁石の吸引力は、リニアモータのローレ
ンツ力と比べて小さいアンペアターンで大きな推力を得
ることができるので、従来のリニアモータのみのステー
ジの加減速時の発熱と比較すると、電磁石の発熱はほと
んど問題にならない。

【００８５】また、一定速度で走行中は電磁石１０８の
電流はゼロに制御する。このため床振動等の外乱が電磁
石を通してステージ系に伝わることはない。この状態で
は微動のリニアモータだけがステージを高精度に制御す
る。

【００８６】移動ＦＢ系１３５は、１対の電磁石１０８
の位置を位置プロファイルにならうように移動させるも
のである。電磁石はきわめて小さい発熱で大きな吸引力
を発生できる利点があるが、相手の磁性体との空隙を小
さい寸法に保たなければならない。電磁石１０８から磁
性体板１０７ひいてはステージ１０１に所望の力を与え
続けるには、ステージ１０１の移動に基いて電磁石１０
８を移動させて上記空隙を一定に保つ必要がある。そこ
で電磁石１０８の位置をモータ１１２のエンコーダ１３
８でフィードバックする位置制御系１３５に位置プロフ
ァイルを入力し、モータ１１２と送りネジ１１３により
電磁石１０８をステージ１０１とほぼ同じ位置プロファ
イルに従うよう移動させ、電磁石１０８とステージ１０
１の相対位置がほぼ一定になるようにしている。

【００８７】モータ１１２は、電磁石１０８およびネジ
系１１０のナット１１１を加減速するために必要なトル
クに加え、ステージ１０１の加減速時に電磁石１０８が
発生する吸引力の合力に相当するトルクを発生する必要
がある。これは、ステージに対して与えている吸引力
が、電磁石を介してナットにも伝達されるためである。

【００８８】また、ステージ１０１の加速時に位置制御
系１２５にステージ１０１の位置偏差が蓄積されると、
加速終了後の位置制御（または速度制御）のための制定
時間が長くなるため望ましくない。そこで、図２の構成
に加えて加速プロファイル生成手段１２３の出力を制御
演算器の出力に加算してモータ電流アンプ１３７に入れ
てやれば、加速度をフィードフォワード的にモータ１１
２に指令することができ、ステージ１０１の加速中に位
置偏差をためずに電磁石１０８を移動できる。いずれに
してもモータ１１２には相応の発熱があるが、熱源が局
所的に集中して存在するので冷却が比較的容易であり、
ステージ１０１やその上に載置される工作物とは距離を
離して配置できるので、ステージ１０１や工作物に発熱
の影響が伝わりにくい。ステージ１０１の加速が終了し
てステージ１０１が一定速度で走行している間は、ネジ
送り系１１０は電磁石１０８と磁性体板１０７が接触し
ないようにナット１１１の位置をステージ１０１とほぼ
同じ速度で走行させる。

【００８９】以上のように送りネジ系１１０と電磁石１
０８によりステージ１０１を加速し、加速が終了したら
電磁石１０８は電流をゼロにして床振動を絶縁すると同
時にネジ送り系１１０で電磁石１０８と磁性体板１０７
が接触しないようステージの移動に同期して電磁石１０
８の位置を制御し、これらの動作と平行して微動リニア
モータ１０３により常時高精度な位置制御（または速度
制御）を行うようにすることにより大推力と低発熱と高
精度位置制御を同時に達成するようにした。

【００９０】本実施形態によれば、電磁石と磁性体板と
の間に発生する吸引力を利用してステージを駆動するた
め、非接触で低い発熱でステージを駆動することができ
る。

【００９１】また、電磁石を移動させる送りネジ駆動系
を備えることにより、長いストロークにわたって吸引力
を利用してステージを駆動することができる。また、送
りネジ駆動系により電磁石が移動している時は、電磁石
と磁性体板との間に発生する吸引力により送りネジ駆動
系の駆動力がステージに伝達されている。そのため、電
磁石と磁性体板は、送りネジ駆動系の駆動力をステージ
に伝達する非接触クラッチの役割を果たしているという
ことができる。

【００９２】また、リニアモータを並列に設けることに
より、電磁石による吸引力を利用したステージの駆動
と、リニアモータのローレンツ力によるステージの駆動
を併用することができる。そのため、大きな推力を必要
とするステージの加減速時は、発熱の少ない電磁石の吸
引力を利用したステージの駆動を行い、あまり大きな推
力を必要としないステージの定速運動時または位置決め
制御時は、リニアモータを用いることが望ましい。

【００９３】本実施形態によれば、電磁石による吸引力
を利用したステージ駆動手段と、リニアモータとを併用
しているが、リニアモータはステージの駆動・位置決め
に必ずしも必要ない。電磁石と磁性体板および電磁石を
移動させる駆動系があれば、ステージの位置決め動作を
行うことができる。また、電磁石を移動させる駆動系
は、電磁石と磁性体板との間隙をほぼ一定に保つ程度の
位置決め精度を有していれば良く、送りネジ駆動系はス
テージの位置決め精度と同様な高精度な位置決め精度を
要求されるものではない。

【００９４】また、本実施形態によれば、電磁石と磁性
体板との間に吸引力を発生させているため、磁性体とし
ては鉄を含んでいることが望ましい。しかし、これに限
るものではなく、例えば磁性体に永久磁石や電磁石を利
用すれば、吸引力ではなく反発力を用いてステージを駆
動することができる。しかし、電磁石による吸引力は反
発力よりも効率が良いので、吸引力を利用する方が望ま
しい。

【００９５】また、本実施形態によれば、吸引力を利用
したステージの駆動を非接触で行えるため、電磁石によ
るステージの加減速時に、リニアモータを同時に作動さ
せ、加減速中も高精度な位置決め動作を行うことができ
る。

【００９６】また、本実施形態では、電磁石を送りネジ
側に、磁性体をステージ側に配置しているが、逆に配置
しても良い。しかし、本実施形態のように磁性体をステ
ージ側に配置した方が、電磁石をステージ側に配置した
場合と比べ、ステージに配線をする必要がないので、ス
テージへの外乱を減らすことができる。

【００９７】また、本実施形態では、電磁石の移動に送
りネジを用いているが、これに限るものではなく、ステ
ージの移動に同期して電磁石を移動するものならば良
く、例えばベルトやシリンダを用いて電磁石を移動させ
ても良い。

【００９８】＜実施形態２＞図３に本発明のステージ装
置に係る第２の実施形態を示す。

【００９９】不図示ベースに平面ガイドが固定され、平
面ガイド上を２軸並進（ＸＹ）および回転方向（θ）に
滑動自在に工作物を載置するステージ２０１が支持され
ている。ステージ２０１の２つの辺にはリニアモータ可
動子２０４が固定され、リニアモータ可動子２０４には
リニアモータ固定子２０５が非接触で対面し、リニアモ
ータ固定子２０５は支持枠２０６によりナット２１１Ａ
に固定されている。

【０１００】リニアモータは少なくとも３組用意され
る。それぞれのリニアモータの構成は、従来のリニアモ
ータから２極磁石と１つのコイルを取り出したもので、
コイル電流と磁石磁束の相互作用でローレンツ力を発生
するものである。リニアモータの可動子は２極の磁石と
ヨークとを一体に構成されたものであり、リニアモータ
固定子は長円形状の３個のコイルで構成される。コイル
に電流を流すと長円コイルの直線部に直角な方向に推力
が発生する。

【０１０１】コイル２０５Ｘは、磁石２０４Ｘと作用し
てＸ方向の力を発生し、ステージ２０１に力を付与す
る。また、コイル２０５Ｙ１、２０５Ｙ２は、それぞれ
磁石２０４Ｙ１、２０４Ｙ２と作用して各々Ｙ方向の力
を発生し、ステージ２０１に力を付与する。さらに、コ
イル２０５Ｙ１と２０５Ｙ２により発生する力の向きを
互いに逆方向にすれば、ステージ２０１にθ方向の力を
付与することができる。コイル２０５Ｙ１、２０５Ｙ
２、２０５Ｘに流す電流を制御することでステージ２０
１にＸ方向、Ｙ方向、回転方向の力を制御することがで
きる。ステージ２０１の重心のＸ座標はコイル２０５Ｙ
１、２０５Ｙ２が発生する力の作用線の間にくるように
設計され、ステージの重心のＹ座標はコイルＸが発生す
る力の作用線上にくるように設計されている。コイル２
０５Ｙ１とステージ重心のＸ座標の間の距離と、コイル
２０５Ｙ２とステージ重心のＸ座標の間の距離が、等距
離であればさらに望ましい。

【０１０２】第１実施形態と異なり、本実施形態はステ
ージ２０１の回転を機械的に規制するガイドがない。そ
のため、ステージ２０１にＸ、Ｙ方向の並進力を与える
ための駆動力の作用線は、ステージの重心を通ることが
望ましい。各リニアモータの配置を上記のようにすれ
ば、２０５Ｙ１、２０５Ｙ２コイルに同じ電流、Ｘコイ
ル２０５Ｘに適当な電流を与えれば並進力は重心を通り
回転力が発生せず、同一並進力に対する発熱が最小に出
来る。また、ステージ２０１に回転力を与えたいときは
コイル２０５Ｙ１，２０５Ｙ２に大きさが同じで向きが
逆の電流を加算して流せばよい。

【０１０３】リニアモータ固定子２０５は、ナット２１
１Ａに固定されている。ナット２１１Ａは送りネジ２１
３Ａとモータ２１２ＡによりＹ方向に移動可能になって
いる。前述の第１の実施形態におけるリニアモータと異
なり、本実施形態のリニアモータは、固定子２０５と可
動子２０４との相対的なストロークが短く、そのままで
は長ストロークにわたって可動子に力を付与することが
できない。そのため、本実施形態では、リニアモータ可
動子に対して長ストロークにわたって力を付与すること
ができるように、リニアモータ固定子２０５を送りネジ
系２１０ＡでＹ方向に移動可能にし、ステージ２０１が
移動可能なストローク中において、ステージ２０１に対
してＹ方向並進力と回転力をリニアモータ固定子２０５
からリニアモータ可動子２０４に付与できるようになっ
ている。Ｘ方向は、リニアモータのストロークでカバー
できる微小な距離しか動かさないようになっているの
で、リニアモータ固定子はＸ方向には動く機構は設けて
いない。この構成により、コイルの切換を行わずに、ス
テージの長ストロークの移動が可能となる。

【０１０４】このリニアモータは、制御系においてソフ
ト的またはハード的に電流のリミッタが設けられており
発熱が問題になるような電流を流さないようになってい
る。また後で説明するように制御系が正常に動作してい
ればこのリミッタにたよらずとも発熱が問題になるよう
な電流は流れないように制御される。

【０１０５】さらに、ステージ２０１のもう１辺には磁
性体板２０７が設けられる。この磁性体板２０７をY方
向の両側から挟むように対向して、１対の電磁石２０８
が設けられる。１対の電磁石２０８はナット２１１Ｂ上
に固定されている。ナット２１１Ｂはモータ２１２Ｂと
送りネジ２１３Ｂによってステージ２０１と略同一方向
に移動できる。この結果、ナット２１１Ｂ、モータ２１
２Ｂおよび送りネジ２１３Ｂを有する送りネジ駆動系２
１０Ｂによって、１対の電磁石２０８がステージと略同
一方向に移動できるようになっている。送りネジ系２１
０Ｂによって電磁石２０８を移動させることで、電磁石
２０８と磁性体板２０７との空隙をＹ方向の長いストロ
ークにわたって磁性体２０７と電磁石２０８のギャップ
を保つことができ、Ｙ方向のストロークにわたって磁性
体２０７と電磁石２０８との吸引力によりステージを駆
動することができる。

【０１０６】この電磁石２０８を移動するための送りネ
ジ系２１０Ｂもまた不図示ベースに固定されている。ま
た１対の電磁石を構成する各々の電磁石と磁性体の間は
わずかな空隙を介して互いに非接触が保たれている。各
々の電磁石２０８は、円弧状のヨーク２０８ｂと、それ
に巻きまわしたコイル２０８ａとを備えている。コイル
２０８ａに電流を流すとヨーク２０８ｂと磁性体板２０
７の間に吸引力が働くようになっている。各々の電磁石
のコイルは、それぞれ別々に電流を制御できるようにな
っている。このため、両コイルに流す電流を調整するこ
とにより、各々の電磁石と磁性体板の間に働く吸引力を
調整することができ、この結果、１対の電磁石から磁性
体板に作用する合力とその合力の方向を調整することが
できるようになっている。

【０１０７】本実施形態は、前述の第１の実施形態と異
なり、ステージの回転を機械的に規制するガイドがな
い。そのため、電磁石の吸引力の合力の作用線がステー
ジの重心からずれていると、ステージに回転力が発生し
てしまう。そこで、２つの電磁石の吸引力の合力の作用
線をステージの重心を通るようにすれば、電磁石でステ
ージをＹ方向に加速したときにステージに回転力が発生
せず、Ｙ１、Ｙ２コイルに無用の回転防止の力を発生さ
せることもない。

【０１０８】また、このような３軸制御系のリニアモー
タは少なくともステージの２辺あるいは２個所からステ
ージに力を及ぼせるようにするのが望ましい。本実施形
態の場合、直交する２辺からステージに力を及ぼすよう
になっているが、もし１辺から３軸方向の力を発生させ
ようとすると、並進のＸまたはＹ方向の力の作用線のど
ちらかはステージの重心を通ることができなくなる。そ
の結果、ステージに回転力が発生し、これを押さえるた
めの無用の補正回転力が必要となる。

【０１０９】図４は上述のステージ装置を駆動制御する
ための制御系のブロック図である。

【０１１０】ステージ２０１の移動目標を発生する移動
目標指示手段２２１、該目標をもとに時間とその時間に
おけるステージの目標位置との関係を生成する位置プロ
ファイル生成手段２２２、および該目標をもとに時間と
その時間に発生すべき加速度との関係を生成する加速プ
ロファイル生成手段２２３が設けられている。

【０１１１】位置プロファイル生成手段２２２の出力
は、微動リニアモータ２０３を制御する微動リニアモー
タ位置サーボ系２２５、リニアモータ固定子２０５をＹ
方向に移動させる送りネジ系２１０Ａのモータをフィー
ドバック制御する移動ＦＢ系２３５Ａ、および電磁石２
０８をＹ方向に移動させる送りネジ系２１０Ｂのモータ
をフィードバック制御する移動ＦＢ系２３５Ｂに入力さ
れる。また加速プロファイル生成手段２２３の出力は、
電磁石２０８の吸引力をフィードフォワード制御する吸
引ＦＦ系２３１に入力される。

【０１１２】微動リニアモータ位置サーボ系２２５は、
演算部２２６、モータ電流アンプ２２７、リニアモータ
２０３および干渉計２２８から構成される。演算部２２
６は、上記位置プロファイル生成手段２２２による現在
いるべきステージのＸ，Ｙ，θ位置（目標位置）と干渉
系２２８で測定したステージ２０１の現在いるＸ，Ｙ，
θ位置との偏差にＰＩＤ等に代表される制御演算を施
し、その結果をアナログ電圧でアンプ２２７に出力す
る。モータ電流アンプ２２７は、該アナログ出力電圧に
比例する電流をリニアモータＹ１，Ｙ２，Ｘに供給する
微動電流アンプである。リニアモータ２０３は、前述の
通り構成され、該電流によりステージに推力を付与す
る。干渉計２２８は、ステージ２０１に設けられた反射
ミラー２２９の位置を計測し、ステージ（またはステー
ジと一体に設けられた可動子）のＸ，Ｙ，θ位置を計測
する。図４において、干渉計の計測ラインが太い線で書
いてあるのは３軸を計測していることを表現している。
実際には、Ｙ方向に２本のビーム、Ｘ方向１本のビーム
をもつ３軸の干渉計を設けるのが一般的である。微動リ
ニアモータ位置サーボ系２２５は、位置プロファイル生
成手段２２２の出力を指令値とする通常の３軸位置サー
ボ系であるが、大推力が必要なときは後述の吸引ＦＦ系
２３１が推力を発生するようになっている。そのため、
リニアモータ２０３は目標位置とのわずかな位置偏差を
とるための小さい推力を発生するだけでよく、発熱が問
題になるような電流が流れないようになっている。ま
た、吸引ＦＦ系２３１が推力を発生するときは、それに
起因する回転力はステージに発生しないようになってい
る。またソフト的またはハード的にリニアモータの電流
を制限しており、吸引ＦＦ系２３１との連動が誤動作し
た場合でも発熱が問題になるような電流が流れないよう
になっている。

【０１１３】吸引ＦＦ系２３１は、１対の電磁石２０８
と磁性体板２０７との間に加速プロファイル生成手段２
２３の出力に比例したＹ方向の合成推力を発生させるた
めの制御系である。吸引ＦＦ系２３１は、補正手段２３
２、調整手段２３３、および２つの電磁石用電流アンプ
２３４とから構成される。２つの電磁石用電流アンプ２
３４は、それぞれの電磁石のコイルをそれぞれ独立に駆
動している。

【０１１４】補正手段２３２は、電磁石の電流と吸引力
との非線型関係を補正するためのものであり、符号を保
存する平方根演算器を有している。一般に電磁石の吸引
力は電磁石の電流の二乗に比例する。ステージを駆動す
るために発生すべき吸引力は、加速プロファイル生成手
段の出力に比例する力であるため、加速プロファイル生
成手段の出力の平方根をとってそれを電流指令とすれ
ば、加速プロファイル生成手段の出力の平方根の２乗に
比例する吸引力が働く。つまり加速プロファイル生成手
段の出力に比例した吸引力が働く。また加速プロファイ
ル生成手段２２３の出力はプラスまたはマイナスの符号
を含んでいるので、平方根演算は出力の絶対値に対して
行い、演算後に符号を付加して調整手段にわたすように
なっている。

【０１１５】調整手段２３３は、１対の電磁石２０８と
磁性体板２０７との間に働く各々の吸引力を調整し、両
者の合力の大きさと向きを所望のものにするためのもの
である。電磁石は電流の向きによらず磁性体板を吸引す
る力しか出せない。そこで１対の電磁石２０８で磁性体
板２０７を挟むように対向して配置し、各々の電磁石が
磁性体板に対してそれぞれ逆向きの力を発生するように
し、その２つの力を調整することで磁性体板２０７に働
く合力の大きさと方向を制御するようにしている。前記
補正手段２３２の出力の符号により１対の電磁石のうち
のどちらに電流を与えるかを選択し、前記補正手段２３
２の出力に比例した値を電流アンプ２３４に入力し、他
方の電磁石の電流はゼロに制御するようにするのがもっ
とも簡単な構成である。補正手段の出力がゼロの場合は
どちらの電磁石の電流もゼロに制御される。この結果、
１対の電磁石２０８から磁性体板２０７に対して加速プ
ロファイル生成手段２２３の出力の大きさに比例した推
力が所望の方向に付与されることになる。

【０１１６】補正手段２３２の出力がゼロのときに２つ
の電磁石に等しいバイアス電流を流しておくこともでき
る。これは電磁石のＢＨ曲線の動作中心を電流すなわち
磁界の強さと磁束密度の関係がより線形にする効果があ
る。この場合、補正手段と調整手段は一体となって、加
速プロファイル出力をうけて２つの電磁石に適当な電流
を指令する動作をする。具体的には加速プロファイル生
成手段の出力がプラス移動方向にVa、バイアス電流がIb
のとき、プラス移動方向に吸引力を発生する電磁石のコ
イル電流をIp、マイナス移動方向に吸引力を発生する電
磁石のコイル電流をImとすると、あらかじめ定めた比例
定数Kに対してVa=K((Ip-Ib)^2-(Im-Ib)^2)を満たすよう
なIp、Imを出力する。

【０１１７】電磁石の吸引力は、リニアモータのローレ
ンツ力と比べて小さいアンペアターンで大きな推力を得
ることができるので、従来のリニアモータのみのステー
ジの加減速時の発熱と比較すると、電磁石の発熱はほと
んど問題にならない。

【０１１８】また、一定速度で走行中は電磁石の電流は
ゼロに制御する。このため床振動等の外乱が電磁石を通
してステージ系に伝わることはない。この状態では微動
のリニアモータだけがステージを高精度に制御する。

【０１１９】移動ＦＢ系２３５Ａは、リニアモータ固定
子２０５の位置を位置プロファイルにならうように移動
させるものである。本実施形態のリニアモータは、固定
子２０５と可動子２０４との相対的な移動範囲が短いの
で、そのままでは長距離にわたって力を可動子に付与す
ることができない。本実施形態はリニアモータ可動子２
０４をＹ方向に長距離移動させるため、リニアモータ固
定子２０５を送りネジ駆動系２１０でＹ方向に移動可能
にし、ステージ２０１が移動可能なストローク中におい
て、リニアモータ固定子２０５からステージ２０１に対
してＹ方向の並進力と回転力を付与できるようになって
いる。これを実現するために、リニアモータ固定子２０
５の位置をモータ２１２Ａのエンコーダ２３８Ａでフィ
ードバックする位置制御系に位置プロファイルを入力
し、リニアモータ固定子２０５をモータ２１２と送りネ
ジ２１３によりステージ２０１とほぼ同じ位置プロファ
イルに基いて移動させ、リニアモータ固定子２０５とス
テージ２０１との相対位置がほぼ一定になるようにして
いる。モータ２１２は、リニアモータ固定子２０５およ
び送りネジ系２１０Ａのナット２１１Ａを加速するため
のトルクを発生する必要がある。また、加速終了時に位
置制御系に位置偏差がたまるのは望ましくない。そこ
で、図４の構成に加えて加速プロファイル生成手段の出
力を制御演算器の出力に加算してモータ電流アンプに入
れてやれば、加速度をフィードフォワード的にモータに
指令することができ、位置偏差をためずにステージを加
速することができる。ステージ２０１の加速が終了し、
ステージ２０１の位置制御または速度制御を行う間は、
ネジ送り系２１０Ａはリニアモータ固定子２０５をステ
ージとほぼ同じ速度で走行させる。

【０１２０】移動ＦＢ系Ｂは、１対の電磁石の位置を位
置プロファイルに基いてＹ方向に移動させるものであ
る。電磁石２０８はきわめて小さい発熱で大きな吸引力
を発生できる利点があるが、相手の磁性体２０７との空
隙を小さい寸法に保たなければならない。電磁石２０８
から磁性体板２０７ひいてはステージ２０１に所望の力
を与え続けるには、ステージ２０１が移動したときに電
磁石２０８も移動させて上記空隙を一定に保つ必要があ
る。そこで電磁石２０８の位置をモータ２１２Ｂのエン
コーダ２３８Ｂでフィードバックする位置制御系に位置
プロファイルを入力し、モータ２１２Ｂと送りネジ２１
３Ｂにより電磁石２０８をステージ２０１とほぼ同じ位
置プロファイルに基いて移動させ、電磁石２０８とステ
ージ２０１の相対位置がほぼ一定になるようにしてい
る。モータ２１２Ｂは、ステージの加減速時に電磁石の
合力に相当するトルクに加え、電磁石２０８および送り
ネジ駆動系２１０Ｂのナット２１１Ｂを加減速するため
のトルクを発生する必要がある。

【０１２１】また、ステージ２０１の加速時に位置制御
系２２５にステージの位置偏差が蓄積されると、加速終
了後の位置制御（または速度制御）のための制定時間が
長くなるため望ましくない。そこで、図４の構成に加え
て加速プロファイル生成手段の出力を制御演算器の出力
に加算してモータ電流アンプに入力すれば、加速度をフ
ィードフォワード的にモータに指令することができ、ス
テージの加速中に位置偏差をためずに電磁石を移動でき
る。いずれにしてもモータには相応の発熱があるが、熱
源が局所的に集中して存在するので冷却が比較的容易で
あり、ステージやその上に載置される工作物とは距離を
離して配置できるので、ステージや工作物に発熱の影響
が伝わりにくい。ステージの加速が終了してステージが
一定速度で走行している間は、ネジ送り系は電磁石と磁
性体板が接触しないようにナット位置をステージとほぼ
同じ速度で走行させる。

【０１２２】以上のように本実施形態においては、送り
ネジ系と電磁石によりステージを加速し、加速が終了し
たら電磁石系は電流をゼロにして床振動を絶縁すると同
時にネジ送り系で電磁石と磁性体板が接触しないようス
テージの移動に同期して電磁石の位置を制御し、これら
の動作と平行して微動リニアモータにより常時高精度な
位置制御を行うようにすることにより大推力と低発熱と
高精度３軸位置制御を同時に達成するようにした。

【０１２３】また、リニアモータの固定子およびステー
ジに設けられた可動子が、位置プロファイルに基いてそ
れぞれ移動し、固定子と可動子がほぼ同じ位置に制御さ
れるので、リニアモータのコイルを切りかえる必要がな
く、推力むらを発生させずにステージを駆動できるので
高精度な位置決めを行うことができる。

【０１２４】また、リニアモータが発生する推力の合力
の作用線が重心を通るように配置し、また、電磁石によ
る吸引力の合力の作用線が重心を通るように配置すれ
ば、ステージの駆動時に、ステージに無用な回転力が発
生しないで済み、効率の良いステージの駆動を行うこと
ができる。

【０１２５】また、本実施形態では、リニアモータの固
定子の移動に送りネジを用いているが、これに限るもの
ではなく、ステージの移動に同期してリニアモータ固定
子を移動できるものならば良く、例えばベルトやシリン
ダを用いてリニアモータ固定子を移動させても良い。

【０１２６】また、本実施形態でも、前述の実施形態で
述べた効果も得ることができる。

【０１２７】＜実施形態３＞図５に本発明のステージ装
置に係る第３の実施形態を示す。

【０１２８】本実施形態は、前述の第２の実施形態の変
形であり、Ｙ軸方向に長ストローク移動可能で、Ｘおよ
びθ方向に微小量だけ移動可能な３軸制御ステージであ
る。

【０１２９】前述の第２の実施形態では、ステージの直
交する２辺からリニアモータの力を与えたが、本実施形
態では、ステージの対辺から与えるようにしている。

【０１３０】リニアモータ３０３のコイル３０５ａはＹ
１，Ｙ２およびＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４の６個設けられ
ている。［コイルＸ１とコイルＸ２］、［コイルＸ３と
コイルＸ４］、［コイルＹ１とコイルＹ２］の２つのコ
イルの力の作用線は各々同一線上にあり、コイルＸ１
（あるいはコイルＸ２）の力の作用線とコイルＸ３（あ
るいはコイルＸ４）の力の作用線の両者の中心線、およ
びコイルＹ１の力の作用線は、おのおのステージ３０１
の重心を通るようになっている。

【０１３１】単にステージの３軸を制御するため必要な
コイルは、図６のようにＸ１，Ｘ２，Ｙの３つでよく、
Ｙコイルの作用線と、Ｘ１，Ｘ２コイルの作用線の中心
線がステージ重心を通ればよい。しかし、このような構
成では、Ｘ軸，Ｙ軸、回転軸まわりの質量の対称性が崩
れ、図心と重心が一致しないので、冗長なコイルとそれ
に対応する可動磁石を設けてステージの質量分布を対称
にする必要がある。よって、質量分布を対称にするた
め、図５のように６つのコイルを対称的に配置すること
が望ましい。ただし，コイルの配置はこれに限るもので
はない。

【０１３２】［コイルＸ１，コイルＸ２］は同一のドラ
イバで駆動するようになっている。また、［コイルＸ
３，コイルＸ４］も同一のドライバで駆動するようにな
っている。また、［コイルＹ１，コイルＹ２］も同一の
ドライバで駆動するようになっている。これにより、ス
テージ３０１に作用する力の自由度は、Ｘ，Ｙおよびθ
方向の３自由度である。

【０１３３】また前述の実施形態では、磁性体板を挟む
ように対向して１対の電磁石を設けていたが、本実施形
態では、磁性体板３０７をＹ方向の前後に２つ配置し、
ステージ全体を挟むように１対の電磁石３０８を設けて
いる。これもステージ３０１の質量分布の対称性を保つ
ためであり、制御演算を容易なものとすることができ
る。

【０１３４】また、前述の第２の実施形態では、リニア
モータ固定子移動用送りネジと電磁石移動用送りネジを
別々に設けていたが、本実施例ではリニアモータ固定子
と電磁石を共通の支持枠で保持して簡略化を図ってい
る。

【０１３５】このように３軸制御系のリニアモータ３０
３は、少なくともステージ３０１の２辺あるいは２個所
からステージに力を及ぼせるようにするのがよい。本実
施形態の場合、対向する２辺からステージ３０１に力を
及ぼすようになっているが、もし１辺から３軸方向の力
を発生させようとすると、並進のＸまたはＹ方向の力の
作用線のどちらかはステージの重心を通ることができな
くなる。その結果、ステージに回転力が発生し、これを
押さえるため無用の補正回転力が必要となってしまう。

【０１３６】図７は上述の本実施形態のステージ装置を
駆動制御するための制御系のブロック図である。

【０１３７】ステージの移動目標を発生する移動目標指
示手段３２１、該目標をもとに時間とその時間における
ステージの目標位置との関係を生成する位置プロファイ
ル生成手段３２２、および該目標をもとに時間とその時
間に発生すべき加速度との関係を生成する加速プロファ
イル生成手段３２３が設けられている。

【０１３８】位置プロファイル生成手段３２２の出力
は、微動リニアモータ３０３を制御する微動リニアモー
タ位置サーボ系３２５と、リニアモータ固定子３０５お
よび電磁石３０８を固定する支持枠３０６をＹ方向に移
動させる送りネジ系３１０のモータ３１２をフィードバ
ック制御する移動ＦＢ系３３５に入力される。また加速
プロファイル生成手段３２３の出力は、電磁石３０８の
吸引力をフィードフォワード制御する吸引ＦＦ系３３１
に入力される。

【０１３９】微動リニアモータ位置サーボ系３２５は、
演算部３２６、モータ電流アンプ３２７、リニアモータ
３０３および干渉計３２８から構成される。演算部３２
６は、上記位置プロファイル生成手段３２２による現在
いるべきステージのＸ，Ｙ，θ位置（目標位置）と干渉
系３２８で測定したステージ３０１の現在いるＸ，Ｙ，
θ位置との偏差にＰＩＤ等に代表される制御演算を施
し、その結果をアナログ電圧でアンプ３２７に出力す
る。モータ電流アンプ３２７は、該アナログ出力電圧に
比例する電流を［リニアモータＹ１とＹ２］，［リニア
モータＸ１とＸ２］、［リニアモータＸ３とＸ４］に供
給する微動電流アンプである。リニアモータ３０３は前
述の通り構成され，該電流によりステージに推力を付与
する。干渉計３２８は、ステージ３０１に設けられた反
射ミラー３２９の位置を計測し，ステージ（またはステ
ージと一体に設けられた可動子）のＸ，Ｙ，θ位置を計
測する。図７において、干渉計の計測ラインが太い線で
書いてあるのは、３軸を計測していることを表現してい
る。実際には、Ｙ方向に２本のビーム、Ｘ方向１本のビ
ームをもつ３軸の干渉計を設けるのが一般的である。微
動リニアモータ位置サーボ系３２５は、位置プロファイ
ル生成手段３２２の出力を指令値とする通常の３軸位置
サーボ系であるが、大推力が必要なときは後述の吸引Ｆ
Ｆ系３３１が推力を発生するようになっており、リニア
モータ３０３は目標位置とのわずかな位置偏差をとるた
めの小さい推力を発生するだけなので、発熱が問題にな
るような電流が流れないようになっている。また、吸引
ＦＦ系３３１が推力を発生するときは、それに起因する
回転力はステージに発生しないようになっている。また
ソフト的またはハード的にリニアモータの電流を制限し
ており、吸引ＦＦ系３３１との連動が誤動作した場合で
も発熱が問題になるような電流が流れないようになって
いる。

【０１４０】吸引ＦＦ系３３１は、１対の電磁石３０８
と磁性体板３０７との間に加速プロファイル生成手段３
２３の出力に比例したＹ方向の合成推力を発生させるた
めの制御系である。吸引ＦＦ系３３１は、補正手段３３
２、調整手段３３３、および２つの電磁石用電流アンプ
３３４とから構成される。電磁石用電流アンプ３３４
は、それぞれの電磁石のコイルをそれぞれ独立に駆動し
ている。

【０１４１】補正手段３３２は、電磁石の電流と吸引力
との非線型関係を補正するためのものであり、符号を保
存する平方根演算器を有している。一般に電磁石の吸引
力は電磁石の電流の二乗に比例する。ステージを駆動す
るために発生すべき吸引力は、加速プロファイル生成手
段の出力に比例する力であるため、加速プロファイル生
成手段の出力の平方根をとってそれを電流指令とすれ
ば、加速プロファイル生成手段の出力の平方根の２乗に
比例する吸引力が働く。つまり加速プロファイル生成手
段の出力に比例した吸引力が働く。また加速プロファイ
ル生成手段３２３の出力はプラスまたはマイナスの符号
を含んでいるので、平方根演算は出力の絶対値に対して
行い、演算後に符号を付加して調整手段３３２にわたす
ようになっている。

【０１４２】調整手段３３２は、１対の電磁石３０８と
磁性体板３０７との間に働く各々の吸引力を調整し、両
者の合力の大きさと向きを所望のものにするためのもの
である。電磁石は電流の向きによらず磁性体板を吸引す
る力しか出せない。そこで１対の電磁石でステージをＹ
方向から挟むように配置し、各々の電磁石が対向する磁
性体板に対してそれぞれ逆向きの力を発生するように
し、その２つの力を調整することで磁性体板に働く合力
の大きさと方向を制御するようにしている。前記補正手
段３３２の出力の符号により１対の電磁石のうちのどち
らに電流を与えるかを選択し、前記補正手段３３２の出
力に比例した値を電流アンプ３３４に入力し、他方の電
磁石の電流はゼロに制御するようにするのがもっとも簡
単な構成である。補正手段の出力がゼロの場合はどちら
の電磁石の電流もゼロに制御される。この結果、１対の
電磁石から磁性体板に対して加速プロファイル生成手段
の出力の大きさに比例した推力が所望の方向に付与され
ることになる。

【０１４３】補正手段の出力がゼロのときに２つの電磁
石に等しいバイアス電流を流しておくこともできる。こ
れは電磁石のＢＨ曲線の動作中心を電流すなわち磁界の
強さと磁束密度の関係がより線形にする効果がある。こ
の場合、補正手段と調整手段は一体となって、加速プロ
ファイル出力をうけて２つの電磁石に適当な電流を指令
する動作をする。具体的には加速プロファイル生成手段
の出力がプラス移動方向にVa、バイアス電流がIbのと
き、プラス移動方向に吸引力を発生する電磁石のコイル
電流をIp、マイナス移動方向に吸引力を発生する電磁石
のコイル電流をImとすると、あらかじめ定めた比例定数
Kに対してVa=K((Ip-Ib)^2-(Im-Ib)^2)を満たすようなI
p、Imを出力する。

【０１４４】電磁石の吸引力は、リニアモータのローレ
ンツ力と比べて小さいアンペアターンで大きな推力を得
ることができるので、従来のリニアモータのみのステー
ジの加減速時の発熱と比較すると、電磁石の発熱はほと
んど問題にならない。

【０１４５】また、一定速度で走行中は電磁石の電流は
ゼロに制御する。このため床振動等の外乱が電磁石を通
してステージ系に伝わることはない。この状態では微動
のリニアモータだけがステージを高精度に制御する。

【０１４６】移動ＦＢ系３３５は、支持枠３０６の位置
を位置プロファイルにならうように移動させるものであ
る。本実施形態のリニアモータの固定子と可動子との相
対的な移動範囲および電磁石と磁性体板との吸引力によ
る相対的な移動範囲は短いので、そのままでは長距離に
わたって力を可動子に付与することができない。本実施
形態はステージ３０１をＹ方向に長距離移動させるた
め、リニアモータ固定子３０５と電磁石３０８とを支持
する支持枠３０６を送りネジ系３１０でＹ方向に移動可
能にし、ステージ３０１が移動可能なストローク中にお
いて、リニアモータ固定子３０５および電磁石３０８か
らステージ３０１に対して力を付与できるようになって
いる。これを実現するために、モータのエンコーダでフ
ィードバックする位置制御系に位置プロファイルを入力
し、支持枠をモータと送りネジによりステージとほぼ同
じ位置プロファイルに基いて移動させ、リニアモータ固
定子３０５とリニアモータ可動子３０４、および電磁石
３０８と磁性体板３０７の相対位置が、ほぼ一定になる
ようにしている。モータ３１２は支持枠３０６および送
りネジ駆動系３１０のナット３１１を加速するためのト
ルクを発生する必要がある。また、加速終了時に位置制
御系に位置偏差がたまるのは望ましくない。そこで、図
７の構成に加えて加速プロファイル生成手段の出力を制
御演算器の出力に加算してモータ電流アンプに入力すれ
ば、加速度をフィードフォワード的にモータに指令する
ことができ、位置偏差をためずにステージを加速するこ
とができる。ステージの加速が終了し、ステージの位置
制御または速度制御を行う間は、ネジ送り系は支持枠を
ステージとほぼ同じ速度で走行させる。

【０１４７】以上のように送りネジ系と電磁石によりス
テージを加速し、加速が終了したら電磁石系は電流をゼ
ロにして床振動を絶縁すると同時にネジ送り系で電磁石
と磁性体板が接触しないよう電磁石の位置を制御し、こ
れらの動作と平行して微動リニアモータにより常時高精
度な位置制御を行うようにすることにより大推力と低発
熱と高精度３軸位置制御を同時に達成するようにした。

【０１４８】本実施形態では、ステージを駆動する際に
必要なリニアモータ固定子の移動量と電磁石の移動量と
がほぼ等しいことから、リニアモータ固定子と電磁石を
同一の保持枠で支持し、同一の駆動機構によって移動す
るようにした。これにより、ステージ装置の構成を省略
でき、低コスト化や小型化を図ることができる。

【０１４９】また、ステージの重心に対して、対象にリ
ニアモータや電磁石等を設けることで、装置の質量分布
を対称にすることができ、ステージの駆動時に無駄な回
転方向の力が発生しないようにできる。

【０１５０】また、本実施形態では、前述の実施形態で
述べた効果を得ることができる。

【０１５１】また以上の実施形態ではＹ方向にのみ長ス
トロークをもつ例を示したが、Ｙ駆動用の送りネジ全体
をＸに駆動する送りネジ系を設け平面ガイドを略正方形
にしてＸＹ両方向に長ストロークを持つようにすること
もできる。

【０１５２】＜実施形態４＞図８は、本発明の第４の実
施形態であり、本発明の基本構成をウエハステージに適
用した例の斜視図である。

【０１５３】（ＸＹステージの説明）ベース定盤５０２
上にＹヨーガイド５５０が固定されている。Ｙヨーガイ
ド５５０の側面とベース定盤５０２の上面でガイドされ
るＹステージ５５１が、Ｙステージ５５１に設けられた
不図示エアスライドによりＹ方向に沿って滑動自在に支
持されている。

【０１５４】Ｙステージ５５１は、主に２本のＸヨーガ
イド５５２とＹスライダ大５５３、Ｙスライダ小５５４
の４部材から構成される。Ｙスライダ大５５３は、その
側面及び下面に設けた不図示エアパッドを介してＹヨー
ガイド５５０側面及びベース定盤５０２上面と対面して
いる。また、Ｙスライダ小５５４は、その下面に設けた
不図示エアパッドを介してベース定盤５０２上面と対面
している。この結果Ｙステージ全体としては前述のよう
にＹヨーガイド５５０の側面とベース定盤５０２の上面
でＹ方向に滑動自在に支持されることになる。

【０１５５】一方、Ｘステージ５６１は、主に２枚のＸ
ステージ側板５６２と、上のＸステージ上板５６３、下
のＸステージ下板５６４の４部材から構成され、Ｙステ
ージ５５１のＸヨーガイド５５２をＸ軸まわりに囲むよ
うに設けられる。Ｘステージ５６１は、Ｘ方向に不図示
のエアスライドにより滑動自在に支持されている。Ｘス
テージ５６１は、Ｙステージ５５１の構成部材である２
本のＸヨーガイド５５２の側面とベース定盤５０２の上
面とでガイドされる。Ｘステージ下板５６４はその下面
に設けた不図示エアパッドを介してベース定盤５０２上
面と対面し、２枚のＸステージ側板５６２はその側面に
設けた不図示エアパッドを介してＹステージ５５１の構
成部材である２本のＸヨーガイド５５２の側面と対面し
ている。Ｘステージ上板５６３の下面とＸヨーガイド５
５２の上面、およびＸステージ下板５６４の上面とＸヨ
ーガイド５５２の下面は非接触になっている。この結
果、Ｘステージ５６１全体としては、前述のように２本
のＸヨーガイド５５２の側面とベース定盤５０２の上面
でＸ方向に滑動自在に支持されることになる。結果的
に、Ｘステージ５６１は、Ｙステージ５５１がＹ方向に
移動するときは共にＹ方向に移動し、Ｙステージ５５１
に対してはＸ方向に移動可能であるため、ＸＹの２次元
に滑動自在となる。

【０１５６】ＸＹステージ（移動装置）の駆動機構は、
Ｘ駆動用に１本、Ｙ駆動用に２本の多相コイル切り替え
方式の長距離リニアモータ５１０が用いられている。Ｘ
駆動用の長距離Ｘリニアモータ５１０Ｘの固定子５１２
ＸはＹステージ５５１に設けられ、長距離Ｘリニアモー
タ５１０Ｘの可動子５１１ＸはＸステージ５６１に設け
られており、Ｘステージ５６１とＹステージ５５１との
間でＸ方向に駆動力を発生する。長距離Ｙリニアモータ
５１０Ｙの固定子５１２Ｙは、ベース定盤５０２と一体
的に設けても良いし、ベース定盤５０２と振動的に独立
した部材に設けても良い。長距離Ｙリニアモータ５１０
Ｙの可動子５１１Ｙは、連結板５５５を介してＹステー
ジ５５１と一体的に設けられている。これにより、Ｙ駆
動用の長距離Ｙリニアモータ５１０Ｙは、Ｙステージ５
５１をベース定盤５０２に対してＹ方向に駆動する。

【０１５７】長距離リニアモータ５１０の固定子５１２
は、ストローク方向に並べた複数個のコイル５１３をコ
イル固定枠５１４に保持した物である。長距離リニアモ
ータ５１０の可動子５１１は、磁極ピッチが上記コイル
のコイルスパンに等しい４極の磁石をヨーク板の上にな
らべたもので上記コイルを挟むように対向させて形成し
た箱形の磁石で構成される。長距離リニアモータは、可
動子の位置によって固定子のコイルに選択的に電流を流
すことにより推力を発生する。

【０１５８】（ウエハ天板５０１の説明）ウエハ天板５
０１（移動可能なステージ）は、工作物であるウエハを
ウエハチャック５７１により載置し、並進ＸＹＺ方向及
び回転ωxωyωz方向の６自由度方向に位置決めするも
のである。ウエハ天板５０１は、矩形の板状の形をして
おり中央に窪み５７２が設けられ、窪み部分５７２にウ
エハを載置するためのウエハチャック５７１が設けられ
ている。ウエハ天板５０１の側面には干渉計（第１の計
測器）のレーザーを反射するためのミラー５２９が設け
られウエハ天板５０１の位置を計測できるようになって
いる。

【０１５９】（位置計測の説明）次に、図９を用いて、
Ｘステージ５６１の位置計測とウエハ天板５０１の位置
計測について説明する。

【０１６０】Ｘステージ５６１の上板５６３の側面に
は、Ｘステージ５６１の位置計測を行う干渉計（第２の
計測器）の計測光を反射するためのミラーが形成されて
いる。Ｘ方向およびＹ方向からレーザ干渉計の計測光が
Ｘステージ側面ミラー５３９に照射され、Ｘステージ５
６１のＸＹ方向の位置をレーザ干渉計で精密に計測でき
るようになっている。

【０１６１】ウエハ天板５０１の側面には、干渉計のレ
ーザーを反射するためのミラー５２９が設けられ、ウエ
ハ天板５０１の位置を計測できるようになっている。ウ
エハ天板５０１には６本の光ビームが照射され、ウエハ
天板５０１の６自由度の位置を計測している。Ｘ軸に平
行でＺ位置の異なる２本の干渉計ビームにより、ウエハ
天板５０１のＸ方向の位置およびωｙ方向の回転量が計
測できる。また、Ｙ軸に平行でＸ位置およびＺ位置の異
なる３本の干渉計ビームにより、Ｙ方向の位置およびω
ｘωｙ方向の回転量が計測できる。さらにウエハチャッ
ク５７１に載置されたウエハに斜めに計測光を入射し、
この計測光の反射位置を計測することにより、ウエハの
Ｚ方向の位置（つまりウエハ天板のＺ方向の位置）が計
測できる。

【０１６２】以上のように、Ｘステージ５６１及びウエ
ハ天板５０１の位置を計測することにより、Ｘステージ
５６１の位置計測とウエハ天板５０１の位置計測は、互
いに独立して位置をレーザ干渉計で精密に計測できるよ
うになっている。

【０１６３】（微動アクチュエータの説明）次に、図１
０を用いて、Ｘステージ５６１とウエハ天板５０１との
間で駆動力を発生する微動アクチュエータユニットの説
明を行う。図１０は、Ｘステージ５６１とウエハ天板５
０１との間に設けられた微動リニアモータ５０３および
電磁石５０８等を用いたアクチュエータの分解図を表し
ている。

【０１６４】ウエハ天板５０１の下方にはウエハ天板５
０１に推力や吸引力を作用する基準となる前述のＸＹス
テージが配置される。

【０１６５】ウエハ天板５０１の下面には８個の微動リ
ニアモータ可動子５０４が取り付けられている。各可動
子５０４は、厚み方向に着磁された２極の磁石５７４お
よびヨーク５７５を２組み有している。この２組の磁石
５７４およびヨーク５７５は、側板５７６で連結して箱
状の構造を形成し、後述の微動リニアモータ固定子５０
５を非接触で挟み込むように対面する。

【０１６６】８個の可動子５０４のうちの４個の可動子
５０５Ｚは、矩形状天板５０１の辺のほぼ中央部に配置
され、ウエハ天板５０１をＸステージ５６１に対してＺ
方向に微動駆動するためのＺ可動子を形成する。Ｚ可動
子５０５Ｚにおいては、前記２極の磁石５７４ＺがＺ方
向に沿って配列されており、後述のＺ方向に直角な直線
部をもつＺ固定子５０５Ｚの長円コイル５７８Ｚに流れ
る電流と相互作用してＺ方向の推力を発生する。これを
Ｚ１〜Ｚ４可動子と名づける。

【０１６７】残りの４個の可動子５０４Ｘのうち矩形状
天板の対角の隅部に配置される２個の可動子は、ウエハ
天板５０１をＸステージ５６１に対してＸ方向に微動駆
動するためのＸ可動子を形成する。Ｘ可動子５０４Ｘに
おいては、前記２極の磁石５７４ＸがＸ方向に沿って配
列されており、後述のＸ方向に直角な直線部をもつＸ固
定子５０５Ｘの長円コイル５７８Ｘに流れる電流と相互
作用してＸ方向の推力を発生する。これをＸ１、Ｘ２可
動子と名づける。

【０１６８】残りの２個の可動子５０４Ｙもまた矩形状
天板５０１の対角の隅部に配置され、ウエハ天板５０１
をＸステージ５６１に対してＹ方向に微動駆動するため
のＹ可動子を形成する。Ｙ可動子５０４Ｙにおいては、
前記２極の磁石５７４がＹ方向に沿って配列されてお
り、後述のＹ方向に直角な直線部をもつＹ固定子５０５
Ｙの長円コイル５７８Ｙに流れる電流と相互作用してＹ
方向の推力を発生する。これをＹ１、Ｙ２可動子と名づ
ける。

【０１６９】また、ウエハ天板５０１の下面の矩形のほ
ぼ中央部には、円筒形状の磁性体支持筒５８０が設けら
れている。そしてこの磁性体支持筒５８０の外周部には
４つの円弧状の磁性体ブロック５０７が固定されてい
る。このうち２個の円弧状磁性体ブロック５０７Ｘは、
Ｘ方向に沿うように配置され、やはりＸ方向に沿うよう
に配置された後述のＥ形状電磁石５０８Ｘと非接触で対
面し、Ｅ形状電磁石５０８ＸからＸ方向の大きな吸引力
を受けられるようになっている。この、Ｘ方向に沿って
配置された円弧状の磁性体ブロック５０７ＸをＸ１、Ｘ
２ブロックと名づける。

【０１７０】残りの２個の円弧状磁性体ブロック５０７
Ｙは、Ｙ方向に沿うように配置され、やはりＹ方向に沿
うように配置された後述のＥ形状電磁石５０８Ｙと非接
触で対面し、Ｅ形状電磁石５０８ＹからＹ方向の大きな
吸引力を受けられるようになっている。この、Ｙ方向に
沿って配置された円弧状の磁性体ブロック５０７ＹをＹ
１、Ｙ２ブロックと名づける。

【０１７１】円筒形状の磁性体支持筒５８０の中空部分
には、自重補償ばね５８１が配置され、その上端がウエ
ハ天板５０１の下面中央部と結合され、ウエハ天板５０
１の自重を支持するようになっている。自重補償ばね５
８１は自重支持方向および他の５自由度方向のばね定数
が極めて小さく設計されており、ばね５８１を介してＸ
ステージ５６１からウエハ天板５０１への振動伝達がほ
ぼ無視できるようになっている。

【０１７２】Ｘ１Ｘ２可動子５０４Ｘが発生する力の作
用線のＺ座標は概ね一致している。Ｘ１Ｘ２可動子５０
４Ｘが発生する力の作用線のＺ座標は、Ｘ１Ｘ２可動子
５０４Ｘ、Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙ、Ｚ１Ｚ２Ｚ３Ｚ４
可動子５０４Ｚおよび磁性体支持筒５８０および４つの
円弧状磁性体ブロック５０７を含むウエハ天板５０１の
重心のＺ座標と概ね一致するようになっている。このた
めＸ１Ｘ２可動子５０４Ｘに発生するＸ方向の推力によ
って、Ｙ軸まわりの回転力がほとんどウエハ天板５０１
に作用しないようになっている。

【０１７３】Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙが発生する力の作
用線のＺ座標は概ね一致している。Ｙ１Ｙ２可動子５０
４Ｙが発生する力の作用線のＺ座標は、Ｘ１Ｘ２可動子
５０４Ｙ、Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙ、Ｚ１Ｚ２Ｚ３Ｚ４
可動子５０４Ｚおよび磁性体支持筒５８０および４つの
円弧状磁性体ブロック５０７を含むウエハ天板５０１の
重心のＺ座標と概ね一致するようになっている。このた
めＹ１Ｙ２可動子５０４Ｙに発生するＹ方向の推力によ
って、Ｘ軸まわりの回転力がほとんどウエハ天板５０１
に作用しないようになっている。

【０１７４】Ｘ１Ｘ２ブロック５０７Ｘに作用する吸引
力の作用線のＺ座標は概ね一致している。Ｘ１Ｘ２ブロ
ック５０７Ｘに作用する吸引力の作用線のＺ座標は、Ｘ
１Ｘ２可動子５０４Ｘ、Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙ、Ｚ１
Ｚ２Ｚ３Ｚ４可動子５０４Ｚおよび磁性体支持筒５８０
および４つの円弧状磁性体ブロック５０７を含むウエハ
天板５０１の重心のＺ座標と概ね一致するようになって
いる。このためＸ１Ｘ２ブロック５０７Ｘに作用するＸ
方向の吸引力によって、Ｙ軸まわりの回転力がほとんど
ウエハ天板５０１に作用しないようになっている。

【０１７５】また、このＸ１Ｘ２ブロック５０７Ｘに作
用するＸ方向の吸引力の作用線のＸ座標は、Ｘ１Ｘ２可
動子５０４Ｘ、Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙ、Ｚ１Ｚ２Ｚ３
Ｚ４可動子５０４Ｚおよび磁性体支持筒５８０および４
つの円弧状磁性体ブロック５０７を含むウエハ天板５０
１の重心のＸ座標と概ね一致するようになっている。こ
のためＸ１Ｘ２ブロックに作用するＸ方向の吸引力によ
って、Ｚ軸まわりの回転力がほとんどウエハ天板５０１
に作用しないようになっている。

【０１７６】Ｙ１Ｙ２ブロック５０７Ｙに作用する吸引
力の作用線のＺ座標は概ね一致している。Ｙ１Ｙ２ブロ
ック５０７Ｙに作用する吸引力の作用線のＺ座標は、Ｘ
１Ｘ２可動子５０４Ｘ、Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙ、Ｚ１
Ｚ２Ｚ３Ｚ４可動子５０４Ｚおよび磁性体支持筒５８０
および４つの円弧状磁性体ブロック５０７を含むウエハ
天板５０１の重心のＺ座標と概ね一致するようになって
いる。このためＹ１Ｙ２ブロック５０７Ｙに作用するＹ
方向の吸引力によって、Ｘ軸まわりの回転力がほとんど
ウエハ天板５０１に作用しないようになっている。

【０１７７】また、このＹ１Ｙ２ブロック５０７Ｙに作
用するＹ方向の吸引力の作用線のＸ座標は、Ｘ１Ｘ２可
動子５０４Ｘ、Ｙ１Ｙ２可動子５０４Ｙ、Ｚ１Ｚ２Ｚ３
Ｚ４可動子５０４Ｚおよび磁性体支持筒５８０および４
つの円弧状磁性体ブロック５０７を含むウエハ天板５０
１の重心のＸ座標と概ね一致するようになっている。こ
のためＹ１Ｙ２ブロック５０７Ｙに作用するＹ方向の吸
引力によって、Ｚ軸まわりの回転力がほとんどウエハ天
板５０１に作用しないようになっている。

【０１７８】Ｘステージ上板５６３の上部には、ウエハ
天板５０１を６軸方向に位置制御するための８個の微動
リニアモータ５０３の固定子５０５、ウエハ天板５０１
にＸＹ方向の加速度を与えるための電磁石支持円筒５８
３に支持された４個のＥ形電磁石５０８、ウエハ天板５
０１の自重を支持するための自重支持ばねの一端が固定
されている。

【０１７９】各固定子５０５は、長円形のコイル５７８
をコイル固定枠５７９で支持する構造になっており、前
述のウエハ天板５０１下面に固定されたリニアモータ可
動子５０４と非接触で対面するようになっている。

【０１８０】８個の固定子５０５のうちの４個の固定子
５０５Ｚは、矩形状のＸステージ上板５６３の辺のほぼ
中央部に配置され、ウエハ天板５０１をＸステージ５６
１に対してＺ方向に微動駆動するためのＺ固定子を形成
する。Ｚ固定子５０５Ｚは、前記長円コイル５７８Ｚの
直線部がＺ方向と直角になるように配置されており、前
記Ｚ可動子５０４ＺのＺ方向に沿って配置された２極の
磁石５７４ＺにＺ方向の推力を作用できるようになって
いる。このコイルをＺ１〜Ｚ４コイルと名づける。

【０１８１】残りの４個の固定子のうち２個の固定子５
０５Ｘは、矩形状のＸステージ上板５６３の対角の隅部
に配置され、Ｘ固定子を形成する。Ｘ固定子５０５Ｘで
は、前記長円コイル５７８Ｘの２つの直線部がＸ方向と
直角になり、２つの直線部がＸ方向に沿うように配置さ
れており、前記Ｘ可動子５０４ＸのＸ方向に沿って配置
された２極の磁石５７４ＸにＸ方向の推力を作用できる
ようになっている。このコイルをＸ１Ｘ２コイルと名づ
ける。

【０１８２】残りの２個の固定子５０５Ｙも矩形状のＸ
ステージ上板５６３の対角の隅部に配置され、Ｙ固定子
を形成する。Ｙ固定子５０５Ｙでは、前記長円コイル５
７８Ｙの２つの直線部がＹ方向と直角になり、２つの直
線部がＹ方向に沿うように配置されており、前記Ｙ可動
子５０４ＹのＹ方向に沿って配置された２極の磁石５０
４ＹにＹ方向の推力を作用できるようになっている。こ
のコイルをＹ１Ｙ２コイルと名づける。

【０１８３】また、電磁石支持円筒５８３は、矩形状の
Ｘステージ上板５６３のほぼ中央部に配置され、電磁石
支持円筒５８３の内部には４つのＥ形電磁石５０８が設
けられている。Ｅ形電磁石５０８は、Ｚ方向からみたと
き概ねＥ形の断面を有する磁性体ブロック５８５と、コ
イル５８６とを具備している。コイル５８５は、Ｅの字
の中央の突起の周りに巻きまわされる。Ｅの字の３つの
突起部の端面は、直線ではなく円弧になっている。この
Ｅ形電磁石５０８の３つの突起部の端面は、前記ウエハ
天板５０１に固定された円弧状磁性体ブロック５０７と
数十ミクロン程度以上の空隙を介して非接触で対面し、
コイルに電流を流すことによって円弧状磁性体ブロック
５８５に吸引力を作用するようになっている。

【０１８４】４個のＥ形電磁石５０８のうち２個は、Ｘ
１Ｘ２ブロック５０７Ｘに対面するようにＸ方向に沿っ
て配置され、Ｘ１Ｘ２ブロック５０７ＸにそれぞれＸ方
向および−Ｘ方向の吸引力を与える。これをＸ１Ｘ２電
磁石５０８Ｘと名づける。

【０１８５】Ｅ形電磁石５０８のうち残りの２個は、Ｙ
１Ｙ２ブロック５０７Ｙに対面するようにＹ方向に沿っ
て配置され、Ｙ１Ｙ２ブロック５０７ＹにそれぞれＹ方
向および−Ｙ方向の吸引力を与える。これをＹ１Ｙ２電
磁石５０８Ｙと名づける。

【０１８６】電磁石５０８は吸引力しか発生できないの
で、ＸＹそれぞれの駆動方向について＋方向に吸引力を
発生する電磁石５０８と−方向に吸引力を発生する電磁
石５０８を設けているのである。

【０１８７】また、磁性体ブロック５０７およびＥ形電
磁石の各々の対向面をＺ軸まわりの円筒面とし、４つの
磁性体ブロックと４つのＥ形電磁石５０８が、Ｚ軸周り
（ωx方向）に互いに接触することなく、自由に回転で
きるようにしている。つまり、ウエハ天板５０１とＸス
テージ５６１が、ωx方向に相対移動可能となる。ま
た、ωx方向に回転しても、Ｅ形電磁石５０８の端面と
磁性体ブロック５０７との間の空隙に変化がなく、同一
電流に対して電磁石５０８の発生する吸引力が変化しな
い。

【０１８８】本実施形態では、４つの磁性体ブロックと
４つのＥ形電磁石の各々の対向面は円筒面としたが、こ
れに対向面の形状はこれに限るものではなく、球面形状
や、椀形状にしても良い。磁性体ブロックと電磁石の対
抗面を球面形状や椀形状にしても、ωxωyωzの回転３
軸方向について相対回転自在となり、相対回転しても対
向する面の空隙に変化がなく、電磁石の吸引力が変化す
ることもない。

【０１８９】また、円弧状磁性体ブロック５０７および
Ｅ形磁性体ブロック５８５は層間が電気的に絶縁された
薄板を積層して形成されており、磁束変化にともなって
ブロック内に渦電流が流れることを防止しており、Ｅ形
電磁石５０８の吸引力を高い周波数まで制御することが
できる。

【０１９０】以上の構成により、Ｘステージ５６１から
ウエハ天板５０１に対して、リニアモータにより６軸方
向の推力を与えることができ、電磁石５０８によりＸＹ
方向の大きな吸引力を与えることができる。

【０１９１】並進Ｚ方向および回転ωｘωｙωｚ方向は
長いストロークを動かす必要はないが、ＸＹ方向は長い
ストロークにわたって推力や吸引力を作用させる必要が
ある。しかし、リニアモータ５０３も電磁石５０８もＸ
Ｙ方向のストロークが極めて短い。一方、Ｘステージ５
６１はＸＹ方向に長いストロークを有する。そこで、Ｘ
ステージ５６１をＸＹ方向に移動させながらウエハ天板
５０１にＸＹ方向の推力や吸引力を作用させることによ
り、ＸＹ方向の長きにわたってウエハ天板５０１にＸＹ
方向の推力や吸引力を作用させるようにしている。

【０１９２】（制御系の説明）一例として、図１１に、
Ｙ方向にのみ長距離移動し、他の５軸方向は現在位置に
保持するような動作を行う場合の制御ブロック図を示
す。

【０１９３】移動目標指示手段５２１は、ウエハ天板５
０１の６軸方向の位置等の目標値を位置プロファイル生
成手段５２２と加速プロファイル生成手段５２３に出力
する。位置プロファイル生成手段５２２は、目標指示手
段５２１からの目標値に基いて、時間とウエハ天板５０
１がいるべき位置との関係を、並進ＸＹＺ方向および回
転ωｘωｙωｚ方向の６軸方向についてそれぞれ生成す
る。加速プロファイル生成手段５２３は、目標指示手段
５２１からの目標値に基いて、時間と発生すべき加速度
の関係を、並進ＸＹ方向の２軸についてそれぞれ生成す
る。これらのプロファイルは、ウエハ天板５０１を剛体
とみなしてその代表位置に対して与えられる。代表位置
としては、ウエハ天板５０１の重心を用いるのが一般的
である。

【０１９４】つまり本実施形態の場合、時間とウエハ天
板５０１がいるべき重心の位置および重心周りの回転の
関係が位置プロファイル生成手段５２２により与えら
れ、ウエハ天板５０１の重心のＸＹ方向の加速プロファ
イルについては加速プロファイル生成手段５２３により
与えられる。

【０１９５】本実施形態では、Ｙ軸方向のみ長距離移動
するので、Ｙ軸に関してのみ目標位置まで移動する位置
プロファイルが与えられ、他の軸に関しては現在位置に
とどまるよう一定値の位置プロファイルがあたえられ
る。また加速プロファイルもＹ軸は移動に伴う加減速パ
ターンが加速プロファイル生成手段により与えられ、移
動のないＸ軸は常にゼロである。

【０１９６】６軸方向のウエハ天板５０１の重心位置お
よび重心周りの回転の位置プロファイル生成手段５２２
の出力は、微動リニアモータ５０３を制御する微動ＬＭ
位置サーボ系に入力される。このうちの重心のＸ位置プ
ロファイル生成手段５２２Ｘの出力とＹ位置プロファイ
ル生成手段５２２Ｙの出力は、Ｘステージ５６１をＸＹ
方向に移動させるＸＹステージの長距離リニアモータ５
１０の電流をフィードバック制御する長距離ＬＭ位置サ
ーボ系５３５にも入力される。

【０１９７】またＸ加速プロファイル生成手段５２３Ｘ
の出力とＹ加速プロファイル生成手段５２３Ｙの出力
は、電磁石５０８の吸引力をフィードフォワード制御す
る吸引ＦＦ系５３１に入力される。

【０１９８】微動ＬＭ位置サーボ系５２５は、差分器５
４１と、演算部５２６と、出力座標変換部５４２と、微
動電流アンプ５２７と、ウエハ天板位置計測系５２８
と、入力座標変換部５４３とを有する。差分器５４１
は、上記位置プロファイル生成手段５２２が出力するウ
エハ天板５０１の重心の現在いるべきＸＹＺωｘωｙω
ｚ位置（目標位置）とウエハ天板５０１の重心が実際に
いるＸＹＺωｘωｙωｚ位置（計測位置）との偏差を出
力する。演算部５２６は、差分器５４１からの偏差信号
に基いて、ＰＩＤ等に代表される制御演算を施し、６軸
分の駆動指令を計算する。出力座標変換部５４２は、６
軸分の駆動指令をＸ１Ｘ２Ｙ１Ｙ２Ｚ１Ｚ２Ｚ３Ｚ４リ
ニアモータ５０３に分配する演算を行い、その結果をア
ナログ電圧で出力する。微動電流アンプ５２７は、該ア
ナログ出力電圧に比例する電流をＸ１Ｘ２Ｙ１Ｙ２Ｚ１
Ｚ２Ｚ３Ｚ４リニアモータ５０３に供給する。ウエハ天
板５０１位置計測系は、ウエハ天板５０１の概ね露光点
のＸＹＺωｘωｙωｚの位置を計測する干渉計等を備え
た前述の計測手段を有する。入力座標変換部５４３は、
ウエハ天板位置計測系からの信号に基いて、ウエハ天板
５０１の概ね露光点のＸＹＺωｘωｙωｚの位置をウエ
ハ天板５０１の重心のＸＹＺωｘωｙωｚ位置に換算す
る。

【０１９９】微動ＬＭ位置サーボ系５２５は、各軸ごと
にみると、位置プロファイル生成手段５２２の出力を指
令値とする通常の位置サーボ系であるが、大推力が必要
なときは、後述の吸引ＦＦ系５３１から力をもらうよう
になっている。また、上述のように電磁石５０８の吸引
力は、その作用線とウエハ天板５０１の重心を一致させ
ることにより、ウエハ天板５０１に回転力を発生しない
ように構成されている。そのため、微動リニアモータ５
０３は、目標位置とのわずかな位置偏差を解消するため
の小さい推力を発生するだけでよいので、発熱が問題に
なるような電流が流れないようになっている。またソフ
ト的またはハード的にリニアモータの電流を制限して吸
引ＦＦ系５３１との連動が誤動作した場合でも発熱が問
題になるような電流が流れないようにすることもでき
る。

【０２００】吸引ＦＦ系５３１は、１対のＸ１Ｘ２電磁
石５０８ＸとＸ１Ｘ２ブロック５０７Ｘとの間に加速プ
ロファイル生成手段５２３の出力に比例したＸ方向の合
成推力を発生させるための制御系と、１対のＹ１Ｙ２電
磁石５０８ＹとＹ１Ｙ２ブロック５０７Ｙとの間に加速
プロファイル生成手段５２３の出力に比例したＹ方向の
合成推力を発生させるための制御系とを有する。各制御
系は、補正手段５３２と、調整手段５３３と、１対の電
磁石５０８のコイル５８６を各々独立に駆動する２つの
電磁石用電流アンプ５３４とから構成される。

【０２０１】補正手段５３２は、電磁石５０８の電流と
推力の非線型関係を補正するためのものである。多くの
場合、補正手段５３２は符号を保存する平方根演算器で
ある。一般に電磁石の吸引力は電磁石の電流の二乗に比
例する。要求される力は、加速プロファイル生成手段５
２３の出力に比例する力であるから、この出力の平方根
をとってそれを電流指令とすれば、加速プロファイル生
成手段５２３の出力の平方根の２乗に比例する吸引力が
働く。つまり加速プロファイル生成手段５２３の出力に
比例した吸引力が働く。また、加速プロファイル生成手
段５２３の出力は、符号を含んでいるが、平方根演算は
出力の絶対値に対して行い、演算後に符号を付加して調
整手段に出力するようになっている。

【０２０２】また、調整手段５３３は、１対の電磁石５
０８を構成する各々の電磁石５０８と磁性体５０７の間
に働く吸引力を調整し、両者の合力の大きさと向きを所
望のものにするためのものである。電磁石５０８は電流
の向きによらず磁性体５０７を吸引する力しか出せな
い。そこで、１対の電磁石５０８で磁性体５０７を挟
み、各々の電磁石５０８で磁性体板に対して逆向きの力
を発生するようにし、その２つの力を調整することで磁
性体５０７に働く合力の大きさと方向を制御するように
している。前記補正手段５３２の出力の符号に基いて、
１対の電磁石５０８のうちのどちらに電流を与えるかを
選択し、前記補正手段５３２の出力に比例した値を電流
アンプ５３４に入力し、他方の電磁石５０８の電流はゼ
ロに制御するようにするのがもっとも簡単な構成であ
る。補正手段５３２の出力がゼロの場合は、どちらの電
磁石５０８の電流もゼロに制御される。この結果、１対
の電磁石５０８から磁性体５０７に対して、加速プロフ
ァイル生成手段５２３の出力の大きさに比例した推力が
所望の方向に付与されることになる。また、補正手段５
３２の出力がゼロのときに２つの電磁石５０８に等しい
バイアス電流を流しておくこともできる。これは電磁石
５０８のＢＨ曲線の動作中心を電流すなわち磁界の強さ
と磁束密度の関係をより線形にする効果がある。この場
合、補正手段と調整手段は一体となって、加速プロファ
イル出力に基いて、２つの電磁石５０８に適当な電流を
指令する動作をする。

【０２０３】具体的には加速プロファイル生成手段５２
３の出力がプラス移動方向にVa、バイアス電流がIbのと
き、プラス移動方向に吸引力を発生する電磁石５０８の
コイル電流をIp、マイナス移動方向に吸引力を発生する
電磁石５０８のコイル電流をImとすると、あらかじめ定
めた比例定数Kに対してVa=K((Ip-Ib)^2-(Im-Ib)^2)を満
たすようなIp、Imを出力する動をする。電磁石５０８は
小さいアンペアターンで大きな推力を得ることができ発
熱はほとんど問題にならない。

【０２０４】また、一定速度で走行中は電磁石５０８の
電流はゼロに制御する。このため床振動等の外乱が電磁
石５０８を通してウエハ天板５０１側に伝わることはな
い。この状態においては、微動リニアモータを用いてウ
エハ天板５０１の６軸方向の位置決めを高精度に制御す
る。

【０２０５】本実施形態において、ウエハ天板５０１に
連結された微動リニアモータおよび電磁石５０８はスト
ロークが短いので、そのままでは長距離にわたって力を
付与することができない。そこで、ウエハ天板５０１に
力を付与する基準となるＸステージ５６１をＸＹ方向に
移動させながらウエハ天板５０１にＸＹ方向の推力や吸
引力を作用させることにより、ＸＹ方向の長きにわたっ
てウエハ天板５０１にＸＹ方向の推力や吸引力を作用さ
せるようにしている。これを実現するために、長距離Ｌ
Ｍ位置サーボ系と、それに接続される２本のＹリニアモ
ータおよび１本のＸリニアモータが設けられている。

【０２０６】長距離ＬＭ位置サーボ系５３５は、Ｘ制御
系とＹ制御系とを有する。Ｘ制御系は、１本のＸリニア
モータによってＸステージ５６１のＸ位置をＸ位置プロ
ファイルにならうように制御する。Ｙ制御系は、２本の
ＹリニアモータによってＸステージ５６１およびＹステ
ージ５５１のＹ位置をＹ位置プロファイルに基いて制御
する。

【０２０７】長距離ＬＭ位置サーボ系５３５のＸおよび
Ｙ制御系は、ＸまたはＹ方向の位置プロファイルと、Ｘ
ステージ上板５６３の側面に構成された反射ミラーに照
射した干渉計ビームにより計測されるＸまたはＹ方向の
Ｘステージ５６１の現在位置との差分を出力し、この偏
差信号にＰＩＤ等に代表される制御演算を施し、Ｘまた
はＹ方向の加速指令を計算し、これをＸまたはＹリニア
モータ電流アンプ５３７を介してＸリニアモータ５１０
ＸまたはＹリニアモータ５１０Ｙに出力するようになっ
ている。

【０２０８】この結果、Ｙリニアモータ５１０ＹはＹス
テージ５５１、Ｘステージ５６１、およびウエハ天板５
０１等の全体質量をＹ方向に加速するための推力を発生
し、Ｘリニアモータ５１０ＸはＸステージ５６１および
ウエハ天板５０１等の全体質量をＸ方向に加速するため
の推力を発生する。

【０２０９】本実施形態では、加速プロファイル生成手
段５２２の出力を、長距離ＬＭ位置サーボ系の制御演算
器の出力に加算してモータ電流アンプに入力することに
よって、加速度をフィードフォワード的に長距離リニア
モータ５１０に指令し、加速中に位置偏差がたまらない
ようにしている。

【０２１０】本実施形態では、加速プロファイルは吸引
ＦＦ系５３１と長距離ＬＭ位置サーボ系５３５にフィー
ドフォワード的に与えているが、これに加えて、微動Ｌ
Ｍ位置サーボ系５２５にフィードフォワード的に与える
ようにしてもよい。また、加速プロファイルをＸＹ方向
だけでなく６軸方向すべて生成し、微動ＬＭ位置サーボ
系５２５にフィードフォワード的に与えるようにしても
よい。

【０２１１】Ｘステージ５６１やウエハ天板５０１の加
速終了後も、Ｘステージ５６１およびＹステージ５５１
はＸ位置およびＹ位置プロファイルに基いて移動する。
加速終了後は２本のＹリニアモータと１本のＸリニアモ
ータはＸ１Ｘ２Ｙ１Ｙ２の微動リニアモータが発生する
推力の反力を発生しているだけである。

【０２１２】以上のように本実施形態によれば、リニア
モータで移動されるＸステージ５６１およびＹステージ
５５１とＸステージ５６１を基準とする電磁石５０８の
吸引力によってウエハ天板５０１を加速し、ウエハ天板
５０１の加速が終了したら電磁石は電流をゼロにして床
振動を絶縁し、長距離ＬＭ位置サーボ系はＸステージ５
６１およびＹステージ５５１をＸおよびＹの位置プロフ
ァイルに基いて移動させ、電磁石５０８や微動リニアモ
ータの可動子固定子が接触しないようにしつつ、これら
の動作と平行して微動リニアモータによって常時高精度
な位置制御を行うようにすることにより、大推力と低発
熱とウエハ天板５０１に対する高精度６軸位置制御を同
時に達成するようにした。

【０２１３】（独立計測独立制御の利点）本実施形態で
は、電磁石５０８や微動リニアモータの推力発生の基準
であるＸステージ５６１の位置をウエハ天板５０１の位
置とは全く独立に計測し、全く独立した制御系で位置制
御している。

【０２１４】このようなＸステージ５６１位置の独立計
測独立制御は、相対センサを用いた制御と比較して、以
下のような利点がある。

【０２１５】まず第１の利点は、実装上の不利益が多い
相対位置センサを用いないで済むことが挙げられる。Ｘ
ステージ５６１とウエハ天板５０１の相対位置を計測す
る相対位置センサを設ける場合、Ｘステージ５６１また
はウエハ天板５０１に固定しなければならない。センサ
取り付け部が振動しないように強固に固定しようとする
と、取り付け部の寸法が増加し、周囲の部品との干渉や
質量の増加が懸念される。またプリアンプも近くに搭載
する必要があり、これも周囲の空間を圧迫し質量増加を
招く。また、センサのケーブルをＸステージ５６１やウ
エハ天板５０１がひきずることになり、ケーブルの引き
回しによる外乱力が増加する。つまり、本実施形態のＸ
ステージ５６１とウエハ天板５０１の計測および制御を
独立にすることによって、ウエハ天板５０１の質量を軽
減させることができるので、ウエハ天板５０１に駆動力
を与えたときの応答が速くなり、ウエハ天板５０１の高
速な位置決めに有利である。また、ケーブルの引き回し
がなく、高精度な位置決めに適している。

【０２１６】第２の利点は、演算の負荷が減ることであ
る。これは、上記の実装の問題とも関わっている。ギャ
ップセンサ等の相対位置センサでＸＹ方向だけの相対変
位を計測しようとした場合、ウエハ天板５０１の重心に
相当する位置をＸステージ５６１から相対的に測定でき
るようにセンサを配置するのは困難である。例えば、本
実施形態では重心の付近には電磁石５０８や磁性体ブロ
ックがあり、相対位置センサを設けるとするとこれを避
けて配置しなければならない。すると、ウエハ天板５０
１の回転に起因するいわゆるアッベ誤差が相対センサに
入ってくる。この誤差を取り除くためには、前記ウエハ
天板５０１の重心位置計測結果のωｘωｙωｘの値と、
相対位置センサの取付位置とウエハ天板５０１の重心位
置との隔たり量からＸＹ方向の変位を計算し、または相
対位置センサを６個設けて座標変換を行うことによりＸ
Ｙ方向の変位を計算したりしなければならず、演算の負
荷が増える。本実施形態では、このような演算の負荷が
軽減されているため、高速な位置決めには非常に適して
いる。

【０２１７】第３の利点は、Ｘステージ５６１およびウ
エハ天板５０１の制御系に入る外乱を減らすことができ
る。相対位置センサを用いた制御方式では、長距離ＬＭ
位置サーボ系に入る外乱が増える。相対位置センサを用
いた制御方式では、長距離ＬＭ位置サーボ系に対する位
置指令は常にゼロであり、ウエハ天板５０１とＸステー
ジ５６１が相対変位するとそれが外乱となる。つまり、
ウエハ天板５０１の応答遅れがあると外乱がふえる。さ
らに、相対位置センサを用いた制御方式では、ウエハ天
板５０１の微動ＬＭサーボが有効でないとＸＹステージ
を駆動することができない。そのため相対位置センサを
用いた制御方式では、例えば試験のためにＸＹステージ
位置のみを移動させることはできない。一方、本実施形
態の独立計測独立制御方式では、Ｘステージ５６１の位
置計測に干渉計を用いており、これはＸステージ５６１
の側面にミラーを形成するだけですむ。

【０２１８】つまり、本実施形態の独立計測独立制御に
より、ウエハ天板５０１周辺の空間を圧迫したり、ケー
ブルを引きまわしたり、相対位置センサのアンプを搭載
することによって質量が増加することもない。また、本
実施形態の独立計測独立制御方式では、干渉計で計測し
たＸＹの位置信号に、ウエハ天板５０１の回転量は混入
してこないので、位置信号に対して複雑な演算を施す必
要もない。また、ウエハ天板５０１に応答遅れがあって
も長距離ＬＭ位置サーボ系には混入してこないので無用
の外乱が増えることもない。また、ウエハ天板５０１の
微動ＬＭサーボ系を立ち上げることなく長距離ＬＭ位置
サーボ系に位置指令を与えることでＸステージ５６１を
任意位置に移動させることができる。

【０２１９】本実施形態では、ウエハ天板５０１の６軸
方向の微動制御に８個の微動リニアモータを用いる例を
示したが、これに限るものではなく、微動リニアモータ
は６軸方向の推力が出せるように最低６個のアクチュエ
ータがあればよい。アクチュエータの配置も本実施形態
のものに限定されないことは言うまでもない。

【０２２０】電磁石５０８は吸引力しか出せないので、
本実施形態ではＸＹ方向の加速減速を行うのに４個の電
磁石５０８を必要とした。しかし、電磁石５０８の数
も、ＸＹ方向に区別することを考慮に入れなければ、少
なくとも３個の電磁石５０８があればＸＹ方向の駆動を
行うことができる。また、電磁石５０８は、コイルに電
流を流したとき磁性体に吸引力を発生できるものであれ
ばなんでもよく、本実施形態のようなＥ形状に限定され
るものではない。

【０２２１】また独立計測独立制御において、Ｘステー
ジ５６１位置計測を行うのにＸステージ５６１の側面ミ
ラーを利用して干渉計で計測したが、これに限るもので
はなく、ＸおよびＹリニアモータにリニアエンコーダを
設け、これによりＸステージ５６１位置を計測してもよ
い。また、リニアエンコーダのかわりに長尺を測定でき
る任意のセンサを使うこともできる。

【０２２２】また、本実施形態では、Ｘステージ５６１
をＸＹ方向に長ストローク駆動するためにリニアモータ
を用いたが、これに限るものではなく、ボールネジ、ピ
ストン、ロボットアーム等を用いても良い。

【０２２３】また、本実施形態では、ウエハ天板５０１
の自重支持に自重補償ばねを用いたが、これに限るもの
ではなく、エアによる浮上力を利用したり、磁石の反発
力を利用したり、Ｚ方向に力を発生するアクチュエータ
を利用しても良い。Ｚ方向に力を発生させるアクチュエ
ータとして、前述の微動リニアモータを用いても良い
が、リニアモータの発熱は大きいため、発熱の小さなア
クチュエータを微動リニアモータとは別に設けても良
い。

【０２２４】＜実施形態５＞次に前述した実施形態のス
テージ装置をウエハステージまたはレチクルステージと
して搭載した走査型露光装置の実施形態を、図１２を用
いて説明する。

【０２２５】鏡筒定盤６９６は床または基盤６９１から
ダンパ６９８を介して支持されている。また鏡筒定盤６
９６は、レチクルステージベース６９４を支持すると共
に、レチクルステージ６９５とウエハステージ６９３の
間に位置する投影光学系４９７を支持している。

【０２２６】ウエハステージ６９３は、床または基盤か
ら支持されたステージ定盤上に支持され、ウエハを載置
して位置決めを行う。また、レチクルステージ６９５
は、鏡筒定盤６９６に支持されたレチクルステージベー
ス上に支持され、回路パターンが形成されたレチクルを
搭載して移動可能である。レチクルステージ６９５上に
搭載されたレチクルをウエハステージ６９３上のウエハ
を露光する露光光は、照明光学系６９９から発生され
る。

【０２２７】なお、ウエハステージ６９３は、レチクル
ステージ６９５と同期して走査される。レチクルステー
ジ６９５とウエハステージ６９３の走査中、両者の位置
はそれぞれ干渉計によって継続的に検出され、レチクル
ステージ６９５とウエハステージ６９３の駆動部にそれ
ぞれフィードバックされる。これによって、両者の走査
開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の
走査速度を高精度で制御することができる。投影光学系
に対して両者が走査している間に、ウエハ上にはレチク
ルパターンが露光され、回路パターンが転写される。

【０２２８】本実施形態では、前述の実施形態のステー
ジ装置をウエハステージおよびレチクルステージとして
用いているため、大きな推力でステージを駆動しても発
熱を低減することが可能であるとともに、さらに高速・
高精度な露光が可能となる。

【０２２９】＜実施形態６＞次に上記説明した露光装置
を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図１３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体
チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フロー
を示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの
回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計
した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステッ
プ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエ
ハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程
と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソ
グラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成す
る。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ１４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ
化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボ
ンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の
工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップＳ７）される。

【０２３０】図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方
法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導
体デバイスを製造することができる。

【０２３１】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のステージ装置に
よれば、２つの計測器を用いて２つの対象（ステージと
移動装置）を独立に計測し、独立の制御することができ
る。これにより、演算の負荷を軽減するとともに、制御
系に入る外乱を減らし、高速高精度なステージ装置を提
供することができる。

【０２３２】また、本発明の請求項４記載のステージ装
置によれば、リニアモータのコイルの切換をなくすこと
で推力ムラをなくすことができる。

【０２３３】また、本発明の請求項１４記載のステージ
装置によれば、ステージを第１のユニットおよび第２の
ユニットを用いて駆動制御することができるので、第１
のユニットと第２のユニットとを併用することが可能で
ある。

【０２３４】また、本発明の請求項２１記載のステージ
装置によれば、ステージの発熱を軽減させることができ
る。

【０２３５】また、本発明の請求項２５記載のステージ
装置によれば、第１のユニットと第２のユニットを状況
により使い分けることができる。

【０２３６】また、本発明の請求項５３記載のステージ
装置によれば、ステージと移動装置を独立して制御する
ことができる。これにより、演算の負荷を軽減するとと
もに、制御系に入る外乱を減らし、高速高精度なステー
ジ装置を提供することができる。

【０２３７】また、本発明の請求項６２記載のステージ
装置によれば、一方向しか力を発生することができない
電磁石を対向させることにより、回転移動自在のステー
ジの往復駆動制御を行うことができる。

【０２３８】また、本発明の請求項７８記載のステージ
装置によれば、ステージと移動装置の制御を独立して行
うことができる。これにより、演算の負荷を軽減すると
ともに、制御系に入る外乱を減らし、高速高精度なステ
ージ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のステージ装置の概略図

【図２】第１実施形態のステージ装置の制御系ブロック
図

【図３】第２実施形態のステージ装置の概略図

【図４】第２実施形態のステージ装置の制御系ブロック
図

【図５】第３実施形態のステージ装置の概略図

【図６】第３実施形態のステージ装置の変形例の概略図

【図７】第３実施形態のステージ装置の制御系ブロック
図

【図８】第4実施形態のウエハステージの斜視図

【図９】第4実施形態のウエハステージの計測器の説明
図

【図１０】第4実施形態のウエハステージの分解図

【図１１】第4実施形態のウエハステージの制御図

【図１２】第５実施形態の露光装置の概略図

【図１３】半導体デバイスの製造工程を説明するフロー
図

【図１４】ウエハプロセスを説明するフロー図

【図１５】従来の第１のステージ装置の概略図

【図１６】従来の第２のステージ装置の概略図

【符号の説明】

１０１ ステージ １０２ ガイド １０３ リニアモータ １０４ リニアモータ可動子 １０５ リニアモータ固定子 １０７ 磁性体板 １０８ 電磁石 １０８ａ 電磁石コイル １０８ｂ 電磁石ヨーク １１０ 送りネジ駆動系 １１１ ナット １１２ モータ １１３ 送りネジ １１４ 軸受け １２１ 移動目標指示手段 １２２ 位置プロファイル生成手段 １２３ 加速プロファイル生成手段 １２５ 微動リニアモータ位置サーボ系 １２６ 演算部 １２７ モータ電流アンプ １２８ 干渉系 １２９ 反射ミラー １３１ 吸引ＦＦ系 １３２ 補正手段 １３３ 調整手段 １３４ 電磁石電流アンプ １３５ 移動ＦＢ系 １３６ 演算部 １３７ モータ電流アンプ １３８ エンコーダ ２０１ ステージ ２０２ 平面ガイド ２０３ リニアモータ ２０４ リニアモータ可動子 ２０４Ｘ、２０４Ｙ１、２０４Ｙ２ 磁石 ２０５ リニアモータ固定子 ２０５Ｘ、２０５Ｙ１、２０５Ｙ２ コイル ２０６ 支持枠 ２０７ 磁性体板 ２０８ 電磁石 ２０８ａ 電磁石コイル ２０８ｂ 電磁石ヨーク ２０９ 連結部材 ２１０ 送りネジ駆動系 ２１１ ナット ２１２ モータ ２１３ 送りネジ ２１４ 軸受け ２２１ 移動目標支持手段 ２２２ 位置プロファイル生成手段 ２２３ 加速プロファイル生成手段 ２２５ 微動リニアモータ位置サーボ系 ２２６ 演算部 ２２７ モータ電流アンプ ２２８ 干渉系 ２２９ 反射ミラー ２３１ 吸引ＦＦ系 ２３２ 補正手段 ２３３ 調整手段 ２３４ 電磁石電流アンプ ２３５ 移動ＦＢ系 ２３６ 演算部 ２３７ モータ電流アンプ ２３８ エンコーダ ３０１ ステージ ３０２ 平面ガイド ３０３ リニアモータ ３０４ リニアモータ可動子 ３０４ａ 磁石 ３０４ｂ ヨーク ３０５ リニアモータ固定子 ３０５ａ コイル ３０６ 支持枠 ３０７ 磁性体板 ３０８ 電磁石 ３０８ａ 電磁石コイル ３０８ｂ 電磁石ヨーク ３０９ 側板 ３１０ 送りネジ駆動系 ３１１ ナット ３１２ モータ ３１３ 送りネジ ３１４ 軸受け ３２１ 移動目標支持手段 ３２２ 位置プロファイル生成手段 ３２３ 加速プロファイル生成手段 ３２５ 微動リニアモータ位置サーボ系 ３２６ 演算部 ３２７ モータ電流アンプ ３２８ 干渉系 ３３１ 吸引ＦＦ系 ３３２ 補正手段 ３３３ 調整手段 ３３４ 電磁石電流アンプ ３３５ 移動ＦＢ系 ３３６ 演算部 ３３７ モータ電流アンプ ３３８ エンコーダ ５０１ ウエハ天板 ５０２ ベース定盤 ５０３ 微動リニアモータ ５０４ 微動リニアモータ可動子 ５０５ 微動リニアモータ固定子 ５０６ コイル固定枠 ５０７ ブロック ５０８ 電磁石 ５０９ 自重補償ばね ５１０ 長距離リニアモータ ５１１ 長距離リニアモータ可動子 ５１２ 長距離リニアモータ固定子 ５１３ 長距離リニアモータコイル ５１４ コイル固定枠 ５２１ 目標値指示手段 ５２２ 位置プロファイル生成手段 ５２３ 加速プロファイル生成手段 ５２５ 微動ＬＭ位置サーボ系 ５２６ 演算部 ５２７ 微動電流アンプ ５２８ ウエハ天板位置計測系 ５２９ ウエハ天板側面ミラー ５３１ 吸引ＦＦ系 ５３２ 補正手段 ５３３ 調整手段 ５３４ 電磁石用電流アンプ ５３５ 長距離ＬＭ位置サーボ系 ５３７ リニアモータ電流アンプ ５３８ ステージ位置計測器 ５３９ Ｘステージ側面ミラー ５４１ 差分器 ５４２ 出力座標変換部 ５４３ 入力座標変換部 ５５０ Ｙヨーガイド ５５１ Ｙステージ ５５２ Ｘヨーガイド ５５３ Ｙスライダ大 ５５４ Ｙスライダ小 ５５５ 連結板 ５６１ Ｘステージ ５６２ Ｘステージ側板 ５６３ Ｘステージ上板 ５６４ Ｘステージ下板 ５７１ ウエハチャック ５７２ 窪み ５７４ 磁石 ５７５ ヨーク ５７６ 側板 ５７８ コイル ５７９ コイル固定枠 ５８０ 磁性体支持筒 ５８１ 自重補償ばね ５８３ 電磁石支持円筒 ５８５ Ｅ形磁性体 ５８６ コイル ６９１ 床・基盤 ６９２ ステージ定盤 ６９３ ウエハステージ ６９４ レチクル定盤 ６９５ レチクルステージ ６９６ 鏡筒定盤 ６９７ 投影光学系 ６９８ ダンパ ６９９ 照明光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 41/03 Ｈ０２Ｋ 41/03 Ａ // Ｂ２３Ｑ 1/30 Ｂ２３Ｑ 1/30 1/56 Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｇ Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｂ２３Ｑ 1/18 Ｚ

Claims (85)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能なステージと、 該ステージに力を与える第１のユニットと、 該第１のユニット又は該第１のユニットを備えた構造体
   を移動させるための移動装置と、 該ステージの位置又は移動量を計測するための第１の計
   測器と、 該第１のユニット又は該構造体の位置又は移動量を計測
   するための第２の計測器とを備え、 前記ステージは、前記第１の計測器の計測値に基いて制
   御され、 前記移動装置は、前記第２の計測器の計測値に基いて制
   御されることを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 前記第１のユニットは、前記第１の計測
   値に基いて制御されることを特徴とする請求項１記載の
   ステージ装置。
3. 【請求項３】 前記第１のユニットは、ステージの目標
   位置に関する指令に基いて制御されることを特徴とする
   請求項１または２記載のステージ装置。
4. 【請求項４】 前記第１のユニットは、リニアモータを
   有することを特徴とする請求項１〜３記載のステージ装
   置。
5. 【請求項５】 前記第１のユニットは、前記ステージの
   重心に力を作用させることを特徴とする請求項１〜４い
   ずれか記載のステージ装置。
6. 【請求項６】 前記移動装置は、ステージの目標位置に
   関する指令に基いて制御されることを特徴とする請求項
   １〜５いずれか記載のステージ装置。
7. 【請求項７】 前記移動装置は、リニアモータまたはボ
   ールネジを有することを特徴とする請求項１〜６いずれ
   か記載のステージ装置。
8. 【請求項８】 前記ステージは、３自由度方向に移動可
   能であることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の
   ステージ装置。
9. 【請求項９】 前記第１のユニットは、前記ステージに
   ３自由度方向の力を与えることを特徴とする請求項８記
   載のステージ装置。
10. 【請求項１０】 前記移動装置は、前記第１のユニット
    又は前記構造体を１自由度方向に移動させることを特徴
    とする請求項８または９記載のステージ装置。
11. 【請求項１１】 前記ステージは、６自由度方向に移動
    可能であることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載
    のステージ装置。
12. 【請求項１２】 前記第１のユニットは、前記ステージ
    に６自由度方向の力を与えることを特徴とする請求項１
    １記載のステージ装置。
13. 【請求項１３】 前記移動装置は、ＸＹステージである
    ことを特徴とする請求項１１または１２記載のステージ
    装置。
14. 【請求項１４】 前記第１のユニットとは別の第２のユ
    ニットを有することを特徴とする請求項１〜１３いずれ
    か記載のステージ装置。
15. 【請求項１５】 前記第２のユニットは、前記ステージ
    の目標位置に関する指令に基いて制御されることを特徴
    とする請求項１４記載のステージ装置。
16. 【請求項１６】 前記第２のユニットは、前記ステージ
    の目標位置に関する指令に基いて、フィードフォワード
    制御されることを特徴とする請求項１５記載のステージ
    装置。
17. 【請求項１７】 前記ステージの目標位置に関する指令
    は、該ステージの加速に関する指令であることを特徴と
    する請求項１５または１６記載のステージ装置。
18. 【請求項１８】 前記第２のユニットは、前記ステージ
    の重心に力を作用させることを特徴とする請求項１４〜
    １７記載のステージ装置。
19. 【請求項１９】 前記第２のユニット又は前記第２のユ
    ニットを備えた構造体を移動させるための第２の移動装
    置を有することを特徴とする請求項１４〜１８いずれか
    記載のステージ装置。
20. 【請求項２０】 前記第２のユニットは、前記移動装置
    によって前記第１のユニットと一体的に移動することを
    特徴とする請求項１４〜１８いずれか記載のステージ装
    置。
21. 【請求項２１】 前記第２のユニットは、電磁石を有す
    ることを特徴とする請求項１４〜２０いずれか記載のス
    テージ装置。
22. 【請求項２２】 前記第２のユニットは、互いに逆向き
    の力を発生する少なくとも一組の電磁石を有することを
    特徴とする請求項２１記載のステージ装置。
23. 【請求項２３】 前記第２のユニットは、１自由度方向
    に前記ステージに力を与えることを特徴とする請求項１
    ４〜２２いずれか記載のステージ装置。
24. 【請求項２４】 前記第２のユニットは、２自由度方向
    に前記ステージに力を与えることを特徴とする請求項１
    ４〜２３記載のステージ装置。
25. 【請求項２５】 移動可能なステージと、 該ステージに力を与える第１のユニットと、 該ステージに力を与える該第１のユニットとは別の第２
    のユニットと、 該第２のユニット又は該第２のユニットを備えた構造体
    を移動させるための移動装置とを備え、 該ステージの位置決めは、該第１のユニットを利用し、 該ステージの加減速は、該第２のユニットを利用するこ
    とを特徴とするステージ装置。
26. 【請求項２６】 前記第２のユニットは、前記第１のユ
    ニットよりも大きな力を発生できることを特徴とする請
    求項２５記載のステージ装置。
27. 【請求項２７】 前記第２のユニットは、同じ駆動力を
    発生したときの発熱量が前記第１のユニットよりも小さ
    いことを特徴とする請求項２５または２６記載のステー
    ジ装置。
28. 【請求項２８】 前記第１のユニットはコイルと磁石を
    利用して電磁力を発生し、前記第２のユニットは磁性体
    と電磁石を利用して吸引力を発生することを特徴とする
    請求項２５〜２７いずれか記載のステージ装置。
29. 【請求項２９】 前記第２のユニットは、互いに逆向き
    の力を発生する少なくとも一組の電磁石を有することを
    特徴とする請求項２８記載のステージ装置。
30. 【請求項３０】 前記ステージの位置を計測する第１の
    計測器を有することを特徴とする請求項２５〜２９いず
    れか記載のステージ装置。
31. 【請求項３１】 前記第１のユニットは、前記第１の計
    測器の計測値に基いて制御されることを特徴とする請求
    項２９記載のステージ装置。
32. 【請求項３２】 前記第２のユニットの位置又は移動量
    を計測する第２の計測器を有することを特徴とする請求
    項２５〜３１いずれか記載のステージ装置。
33. 【請求項３３】 前記移動装置は、前記第２の計測器の
    計測値に基いて制御されることを特徴とする請求項３２
    記載のステージ装置。
34. 【請求項３４】 前記第２のユニットは、前記ステージ
    の移動ストローク全体にわたって力をステージに与える
    ことを特徴とする請求項２５〜３３いずれか記載のステ
    ージ装置。
35. 【請求項３５】 前記移動装置は、前記第２のユニット
    も前記第１のユニットと一体的に移動させることを特徴
    とする請求項２５〜３３いずれか記載のステージ装置。
36. 【請求項３６】 前記第１のユニット又は該第１のユニ
    ットを備えた構造体を移動させるための別の移動装置を
    更に有することを特徴とする請求項２５〜３３いずれか
    記載のステージ装置。
37. 【請求項３７】 前記第１のユニット又は該第１のユニ
    ットを備えた構造体の位置又は移動量を計測する第３の
    計測器を有することを特徴とする請求項３６記載のステ
    ージ装置。
38. 【請求項３８】 前記第２の移動装置は、前記第３の計
    測器の計測値に基いて制御されることを特徴とする請求
    項３７記載のステージ装置。
39. 【請求項３９】 前記ステージの加速に関する指令を出
    力する加速情報生成手段と、 前記ステージの位置に関する指令を出力する位置情報生
    成手段とを有し、 前記第１のユニットは、該位置情報生成手段からの信号
    に基いて制御され、 前記第２のユニットは、該加速情報生成手段からの信号
    に基いて制御されることを特徴とする請求項２５〜３８
    いずれか記載のステージ装置。
40. 【請求項４０】 前記第２のユニットは、前記加速情報
    生成手段からの信号に基いて、フィードフォワード制御
    されることを特徴とする請求項３９記載のステージ装
    置。
41. 【請求項４１】 前記移動装置は、位置情報生成手段か
    らの信号に基いて制御されることを特徴とする請求項３
    ９または４０記載のステージ装置。
42. 【請求項４２】 前記ステージは、３自由度方向に移動
    可能であることを特徴とする請求項２５〜４１いずれか
    記載のステージ装置。
43. 【請求項４３】 前記第１のユニットは、３自由度方向
    に前記ステージに力を与えることを特徴とする請求項４
    ２記載のステージ装置。
44. 【請求項４４】 前記第２のユニットは、１自由度方向
    に前記ステージに力を与えることを特徴とする請求項４
    ２または４３記載のステージ装置。
45. 【請求項４５】 前記移動装置は、１自由度方向に前記
    第１のユニット又は該第１のユニットを備えた構造体を
    移動することを特徴とする請求項４２〜４４いずれか記
    載のステージ装置。
46. 【請求項４６】 前記ステージは、６自由度方向に移動
    可能であることを特徴とする請求項２５〜４１いずれか
    記載のステージ装置。
47. 【請求項４７】 前記第１のユニットは、６自由度方向
    に前記ステージに力を与えることを特徴とする請求項４
    ６記載のステージ装置。
48. 【請求項４８】 前記第２のユニットは、２自由度方向
    に前記ステージに力を与えることを特徴とする請求項４
    ６または４７記載のステージ装置。
49. 【請求項４９】 前記移動装置は、２自由度方向に前記
    第２のユニット又は該第２のユニットを備えた構造体を
    移動することを特徴とする請求項４５〜４８いずれか記
    載のステージ装置。
50. 【請求項５０】 前記移動装置は、ＸＹステージである
    ことを特徴とする請求項２５〜４９いずれか記載のステ
    ージ装置。
51. 【請求項５１】 前記第１のユニットは、前記ステージ
    の重心に力を作用させることを特徴とする請求項２５〜
    ５０いずれか記載のステージ装置。
52. 【請求項５２】 前記第２のユニットは、前記ステージ
    の重心に力を作用させることを特徴とする請求項２５〜
    ５１いずれか記載のステージ装置。
53. 【請求項５３】 移動可能なステージと、 該ステージに力を与えるユニットと、 該ユニット又は該ユニットを備えた構造体を移動させる
    ための移動装置と、 該ステージの位置又は移動量を計測するための第１の計
    測器と、 該ユニット又は該ユニットを備えた構造体の位置又は移
    動量を計測するための第２の計測器と、 該ステージの目標位置に基いて指令を出力する手段とを
    備え、 該ユニットは、該手段からの信号と該第１の位置計測器
    からの信号に基いて制御され、 該移動装置は、該手段からの信号と該第２の位置計測器
    からの信号に基いて制御されることを特徴とするステー
    ジ装置。
54. 【請求項５４】 前記ユニットは、前記手段からの信号
    と前記第１の計測器からの信号との差分に基いて制御さ
    れることを特徴とする請求項５３記載のステージ装置。
55. 【請求項５５】 前記移動装置は、前記手段からの信号
    と前記第２の計測器からの信号との差分に基いて制御さ
    れることを特徴とする請求項５３または５４記載のステ
    ージ装置。
56. 【請求項５６】 前記手段からの信号は、前記ステージ
    の位置に関する信号であることを特徴とする請求項５３
    〜５５いずれか記載のステージ装置。
57. 【請求項５７】 前記ユニットは、リニアモータを有す
    ることを特徴とする請求項５３〜５６いずれか記載のス
    テージ装置。
58. 【請求項５８】 前記ステージに力を与える前記ユニッ
    トとは別の第２のユニットを備えることを特徴とする請
    求項５３〜５７いずれか記載のステージ装置。
59. 【請求項５９】 前記第２のユニットは、前記手段から
    の信号に基いてフィードフォワード制御されることを特
    徴とする請求項５８記載のステージ装置。
60. 【請求項６０】 前記第２のユニットは、前記移動装置
    又は前記移動装置とは別の移動装置によって移動可能で
    あることを特徴とする請求項５８または５９いずれか記
    載のステージ装置。
61. 【請求項６１】 前記第２のユニットは、電磁石を有す
    ることを特徴とする請求項５８〜６０いずれか記載のス
    テージ装置。
62. 【請求項６２】 移動可能なステージと、 磁性体と、該磁性体を挟むように配置した少なくとも一
    組の電磁石とを有するユニットとを備え、 該ユニットの該磁性体および該電磁石のうちの一方はス
    テージに保持されるとともに、該ステージが回転方向に
    移動しても該磁性体と該電磁石は対向するように配置さ
    れていることを特徴とするステージ装置。
63. 【請求項６３】 前記磁性体と前記電磁石の対向する面
    は、円筒状または球面状であることを特徴とする請求項
    ６２記載のステージ装置。
64. 【請求項６４】 前記磁性体は、円弧状または椀状の磁
    性体であることを特徴とする請求項６２または６３記載
    のステージ装置。
65. 【請求項６５】 前記電磁石は、Ｅ字型電磁石であるこ
    とを特徴とする請求項６２〜６４いずれか記載のステー
    ジ装置。
66. 【請求項６６】 前記Ｅ字型の端面が、円弧状または椀
    形状であることを特徴とする請求項６５記載のステージ
    装置。
67. 【請求項６７】 前記ステージは、ＸＹ方向に移動可能
    であり、 前記ユニットは、磁性体をＸＹ方向から挟むように配置
    した少なくとも２組の電磁石を有することを特徴とする
    請求項６２〜６６いずれか記載のステージ装置。
68. 【請求項６８】 前記ユニットの前記磁性体および前記
    電磁石のうちの前記ステージに保持されていない方を移
    動装置により移動させ、該ステージが移動しても該磁性
    体と該電磁石が対向するようにしていることを特徴とす
    る請求項６２〜６７いずれか記載のステージ装置。
69. 【請求項６９】 前記ステージ側に磁性体を配置するこ
    とを特徴とする請求項６２〜６８いずれか記載のステー
    ジ装置。
70. 【請求項７０】 前記一対の電磁石の合力を調整するた
    めの手段を有することを特徴とする請求項６２〜６９い
    ずれか記載のステージ装置。
71. 【請求項７１】 前記ユニットは、ステージの重心に力
    を作用させることを特徴とする請求項６２〜７０いずれ
    か記載のステージ装置。
72. 【請求項７２】 請求項１〜７１いずれか記載のステー
    ジ装置を備えたことを特徴とする露光装置。
73. 【請求項７３】 前記ステージ装置をウエハステージと
    して備えたことを特徴とする請求項７２記載の露光装
    置。
74. 【請求項７４】 前記ステージ装置をレチクルステージ
    として備えたことを特徴とする請求項７３記載の露光装
    置。
75. 【請求項７５】 レチクルパターンを投影光学系を介し
    てウエハ上に投影する露光装置において、 該投影光学系を支持する支持体と前記ステージを支持す
    る定盤が、振動的に独立していることを特徴とする請求
    項７２〜７４いずれか記載の露光装置。
76. 【請求項７６】 請求項７２〜７５いずれか記載の露光
    装置を用意する工程と、 該露光装置を用いてレチクルパターンをウエハに転写す
    る工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
77. 【請求項７７】 ウエハに感光材を塗布する工程と、 露光されたウエハを現像する工程とをさらに有すること
    を特徴とする請求項７６記載のデバイス製造方法。
78. 【請求項７８】 移動可能なステージの位置又は移動量
    を計測するための第１の計測工程と、 アクチュエータを有するユニット又は該ユニットを備え
    た構造体の位置又は移動量を計測するための第２の計測
    工程と、 該ユニットによりステージに力を与える工程と、 該ユニットを移動装置により移動する工程と、 該第１の計測工程の第１の計測値に基いて該ステージを
    制御する工程と、 該第２の計測工程の第２の計測値に基いて該ユニットま
    たは該構造体の位置又は移動量を制御する工程とを有す
    ることを特徴とするステージ駆動方法。
79. 【請求項７９】 前記ステージを制御する工程は、前記
    ユニットを制御する工程を含むことを特徴とする請求項
    ７８記載のステージ駆動方法。
80. 【請求項８０】 前記ユニットを制御する工程は、前記
    第１の計測値と目標値に基いて前記ユニットを制御する
    工程であることを特徴とする請求項７９記載のステージ
    駆動方法。
81. 【請求項８１】 前記ユニットとは別の第２のユニット
    によりステージに力を与える工程を有することを特徴と
    する請求項７８〜８０いずれか記載のステージ駆動方
    法。
82. 【請求項８２】 目標値に基いて前記第２のユニットを
    フィードフォワード制御することを特徴とする請求項８
    １記載のステージ駆動方法。
83. 【請求項８３】 移動可能なステージの位置又は移動量
    を計測するための第１の計測工程と、 アクチュエータを有するユニット又は該ユニットを備え
    た構造体の位置又は移動量を計測するための第２の計測
    工程と、 該ユニットによりステージに力を与える工程と、 該ユニットを移動装置により移動する工程と、 ステージの目標位置に基いて指令を出力する工程と、 該第１の計測工程の第１の計測値と該指令に基いて該ス
    テージを制御する工程と、 該第２の計測工程の第２の計測値と該指令に基いて該ユ
    ニットまたは該構造体の位置又は移動量を制御する工程
    とを有することを特徴とするステージ駆動方法。
84. 【請求項８４】 前記指令と前記第１の計測値との差分
    をとる工程を有することを特徴とする請求項８３記載の
    ステージ駆動方法。
85. 【請求項８５】 前記指令と前記第２の計測値との差分
    をとる工程を有することを特徴とする請求項８３または
    ８４記載のステージ駆動方法。