JPWO2005098911A1 - 移動体の駆動方法、ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

移動体の駆動方法、ステージ装置及び露光装置 Download PDF

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Abstract

Ｘ軸方向に移動するステージ（２８）と、ステージを駆動するＸ軸リニアモータ（８０）と、該モータ（８０）によるＸ軸方向に関するステージの駆動力の反力の作用によりステージと反対方向に移動するカウンタマス（３０）と、カウンタマスをＸ軸方向に駆動するＸ軸トリムモータ（２６Ａ、２６Ｂ）と、モータ（８０）を介してステージを例えば＋Ｘ方向に移動する際に、トリムモータを制御して、カウンタマスに＋Ｘ方向の初速を与える制御装置と、を備えている。これにより、カウンタマスを大型化することなく、カウンタマスの移動に必要なストロークを短くすることができる。

Description

本発明は、移動体の駆動方法、ステージ装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、第１の移動体と該第１の移動体の駆動力の反力を受けて第１の移動体と反対方向に移動する第２の移動体とを駆動する移動体の駆動方法、該移動体の駆動方法が適用されるステージ装置及び該ステージ装置を備える露光装置に関する。
従来より、半導体素子、液晶表示素子等の製造におけるリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）やステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが比較的多く用いられている。
この種の露光装置では、ウエハ上の複数のショット領域にマスクとしてのレチクルのパターンを転写するために、ウエハステージはＸＹ２次元方向に例えばリニアモータ等を含む駆動装置により駆動される。このウエハステージの駆動によって生じる反力は、ステージと振動絶縁された基準（例えば床面又は装置の基準となるベースプレートなど）に設けられたフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がすことで処理していた（例えば、特許文献１参照）。この他、スキャニング・ステッパのレチクルステージの駆動によって生じる反力の吸収のために、主として運動量保存の法則を利用した走査方向一軸に関するカウンタマス機構を採用することもあった（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、基準に逃がされたステージの反力は、微細加工において求められているレベルからみると、少なからず投影光学系や、ステージに振動を与え、特にステージ（ひいては、ウエハ又はレチクル）を走査しつつ露光を行うスキャニング・ステッパにおいてはその反力に起因する振動が、露光精度を低下させる要因となっていた。
また、カウンタマス機構を用いて反力吸収を行う場合には反力の伝達をほぼ完全に防止することができるのであるが、従来のカウンタマス機構では、ステージの駆動方向と反対の方向にステージの駆動距離に比例した距離だけ移動するカウンタマスが用いられていたため、ステージの全ストロークに応じたストロークをカウンタマスについても用意しなければならず、露光装置の大型化を招く傾向があった。
このような事情の下、出願人は、精度良く露光を行えるとともに、装置の大型化を抑制することを目的として、「物体を保持するステージの移動に応じて、前記ステージとは反対方向に移動するカウンタステージと、少なくとも一部が前記カウンタステージに接続され、露光ビームが照射されていないときに、前記カウンタステージの位置を補正する補正装置とを備える露光装置」を先に提案した（特許文献３参照）。
しかるに、上記特許文献３に開示される露光装置では、ステージの移動に応じて運動量保存則に従ってカウンタステージが自由運動をするのを許容し、その移動後の適当なタイミングで補正装置によりカウンタステージの位置を補正するものであったことから、カウンタステージの移動ストローク範囲が不要に拡大しないようにするために、カウンタステージとしてステージに比べて質量の大きなステージを採用する必要があった。特に、特許文献３の図２などに開示されるようなＨ型の２軸ステージの場合、ウエハステージ側の可動子とともにリニアモータを構成する固定子（カウンタステージ）のストローク範囲は小さい方が望ましく、そのためにはその固定子（カウンタステージ）の質量をある程度大きくする必要があった。従って、装置の小型化を十分なレベルで達成できているとは必ずしも言えないのが現状である。
米国特許第５，５２８，１１８号明細書 米国特許第６，２５５，７９６号明細書 米国特許出願公開第２００４／００１２７６８号明細書
本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、少なくとも第１軸方向に移動する第１の移動体と、該第１の移動体の前記第１軸方向の駆動力の反力を受けて前記第１の移動体と反対方向に移動する第２の移動体とを駆動する移動体の駆動方法において、前記第１の移動体が前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２の移動体に前記第１方向の初速を与えることを特徴とする第１の駆動方法である。
ここで、「第１軸方向の２方向」とは、第１軸方向の一側から他側へ向かう方向と、第１軸方向の他側から一側へ向かう方向とを意味する。従って、「第１方向」は、その２方向のいずれかであるが、いずれであっても良い。
また、第１の移動体の第１方向への移動は、加減速を伴う移動、例えばステップ移動などをも含む。
これによれば、第１の移動体が第１方向に移動する際に、第２の移動体に前記第１方向の初速を与えることから、第１の移動体と第２の移動体とを含む系が運動量保存の法則に従う場合、第１の移動体が第１方向に移動するとき、その駆動力の反力を受けて第２の移動体が第１方向と反対方向に移動するが、そのとき前記初速に起因する第１方向への移動も同時に行われているので、結果的に、第１の移動体の第１方向への駆動力の反力の作用による自由運動の際の移動距離から前記初速に起因する第１方向への移動距離分を差し引いた距離だけ、第１方向と反対方向に第２の移動体が移動し、その移動距離が短くなる。特に、第１の移動体が加減速を伴って第１方向に移動する場合、第１の移動体の減速時間中は、第２の移動体は第１方向に移動するので、第１の移動体の第１方向への駆動力の反力を受けた第２の移動体の第１方向と反対方向への移動距離をさらに短くすることができる。従って、本発明の第１の駆動方法によると、第２の移動体を必ずしも大型化することなく、第２の移動体の移動に必要なストロークを短くすることができる。特に、第１の移動体が第１方向へステップ移動を含む動作を行う場合には、第１の移動体は第１方向に関する加速と減速とを交互に繰り返すので、第２の移動体の移動に必要な第１軸方向（第１方向及びその反対方向）に関するストロークを最も短くすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、少なくとも第１軸方向に移動する第１の移動体と、該第１の移動体の前記第１軸方向の駆動力の反力を受けて前記第１の移動体と反対方向に移動する第２の移動体とを駆動する移動体の駆動方法において、前記第１の移動体が前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２の移動体を前記第１方向に沿ってオフセットして位置決めしておくことを特徴とする第２の駆動方法である。
これによれば、第１の移動体が第１方向に移動する際に、第２の移動体を前記第１方向に沿ってオフセットして位置決めしておくことから、第１の移動体と第２の移動体とが運動量保存の法則に従う場合、第１の移動体が第１方向に移動するとき、その駆動力の反力を受けて第２の移動体が第１方向と反対方向に移動するが、その移動距離が前記オフセット量分だけ相殺され、オフセット量分だけ第２の移動体の移動距離が短くなる。従って、本発明の第２の駆動方法によると、第２の移動体を必ずしも大型化することなく、第２の移動体の移動に必要なストロークを短くすることができる。
本発明は、第３の観点からすると、少なくとも第１軸方向に移動するステージと；前記ステージを駆動する第１駆動装置と；前記第１駆動装置による前記第１軸方向に関する前記ステージの駆動力の反力の作用により前記ステージと反対方向に移動するカウンタマスと；前記カウンタマスを前記第１軸方向に駆動する第２駆動装置と；前記第１駆動装置を介して前記ステージを前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２駆動装置を制御して、前記カウンタマスに前記第１方向の初速を与える制御装置と；を備えることを特徴とする第１のステージ装置である。
ここで、「カウンタマス」とは、ステージの移動に応じて移動する質量体であって、ステージ及びカウンタマスを含む力学系における重心点の移動をなくし、偏荷重の発生を防止することを目的として設けられるものである。カウンタマスには、移動対象の物体を保持するステージと異なるステージであり、双方のステージの運動量合計が一定に維持されるように駆動されるものが含まれる。また、カウンタマスには、例えば、移動対象の物体を保持するステージと一体的に移動する駆動装置の可動子と協働してステージの駆動力を発生するとともに、ステージに対する駆動力の反力により自由に移動するように構成された駆動装置の固定子等も含まれる。
これによれば、制御装置は、ステージが第１方向に移動する際に、カウンタマスに前記第１方向の初速を与えることから、第１駆動装置により駆動されてステージが第１方向に移動するとき、その駆動力の反力を受けてカウンタマスが運動量保存の法則に従い第１方向と反対方向に移動するが、そのとき前記初速に起因する第１方向への移動も同時に行われているので、結果的に、ステージの第１方向への駆動力の反力の作用による自由運動の際のカウンタマスの移動距離から前記初速に起因する第１方向への移動距離分を差し引いた距離だけ、第１方向と反対方向にカウンタマスが移動し、その移動距離が短くなる。特に、ステージが加減速を伴って第１方向に移動する場合、ステージの減速時間中は、カウンタマスは第１方向に加速されるので、ステージの第１方向への駆動力の反力を受けたカウンタマスの第１方向と反対方向への移動距離をさらに短くすることができる。従って、本発明の第１のステージ装置によると、カウンタマスを必ずしも大型化することなく、カウンタマスの移動に必要なストロークを短くすることができる。特に、ステージが第１方向へステップ移動を含む動作を行う場合には、ステージは第１方向に関する加速と減速とを交互に繰り返すので、カウンタマスの移動に必要な第１軸方向（第１方向及びその反対方向）に関するストロークを最も短くすることができる。
本発明は、第４の観点からすると、少なくとも第１軸方向に移動するステージと；前記ステージを駆動する第１駆動装置と；前記駆動装置による前記第１軸方向に関する前記ステージの駆動力の反力の作用により前記ステージと反対方向に移動するカウンタマスと；前記カウンタマスを前記第１軸方向に駆動する第２駆動装置と；前記第１駆動装置を介して前記ステージを前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２駆動装置を制御して、前記カウンタマスを前記第１方向に沿ってオフセットして位置決めする制御装置と；を備えることを特徴とする第２のステージ装置である。
これによれば、制御装置は、ステージが第１方向に移動する際に、カウンタマスを前記第１方向に沿ってオフセットして位置決めしておくことから、ステージとカウンタマスとが運動量保存の法則に従う場合、ステージが第１方向に移動するとき、その駆動力の反力を受けてカウンタマスが第１方向と反対方向に移動するが、その移動距離が前記オフセット量分だけ相殺され、オフセット量分だけカウンタマスの第１方向と反対方向への移動距離が短くなり、カウンタマスのストロークを短く設定することができる。
本発明は、第５の観点からすると、パターンを物体に転写する露光装置であって、前記物体が前記ステージに保持される本発明の第１、第２のステージ装置のいずれかを、前記物体の駆動装置として用いることを特徴とする露光装置である。
これによれば、カウンタマスを必ずしも大型化することなく、カウンタマスの移動に必要なストロークを短くすることができる本発明の第１、第２のステージ装置のいずれかが、物体の駆動装置として用いられるので、そのステージ装置の小型化による装置全体の小型化が可能であるとともに、ステージ駆動時の反力に起因する振動の影響を殆ど解消して、ステージひいては物体の位置制御性の向上によるパターンの転写精度（露光精度）の向上が可能となる。
本発明は、第６の観点からすると、少なくとも第１軸方向に移動する第１の移動体と、該第１の移動体に用力を供給するとともに、前記第１の移動体と同じ方向に移動する第２移動体とを駆動する駆動方法において、前記第１の移動体が前記第１軸方向の第１方向に移動する際に、前記第２の移動体に前記第１方向の初速を与えることを特徴とする第３の駆動方法である。
本発明の一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１のウエハステージ装置を示す斜視図である。 図１のウエハステージを示す斜視図である。 ウエハテーブルを取り外したウエハステージ装置を示す平面図である。 ステージ制御に関連する制御系の構成を示すブロック図である。 １ロットのウエハに対する一連の露光工程の処理に関する主制御装置２０内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 ウエハ上のショット領域の配置の一例を、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中のウエハ上の照明光の照射領域の中心の軌跡とともに示す図である。 図７のショット領域Ｓ1,2の露光のための両ステージの走査終了時点から、ショット領域Ｓ1,Jの露光のための両ステージの走査開始時点までの、ウエハステージ本体（ウエハステージ）及びカウンタマスの状態遷移の様子を模式的に示す図である。 図８に対応する、ウエハステージ及びカウンタマスのＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線を示す図である。 図９（Ａ）に対応するウエハステージ及びカウンタマスのＸ軸方向に関する位置の時間変化曲線を示す図である。 第１の変形例に係るステージ装置を示す斜視図である。 ウエハステージＷＳＴ及びＹ軸用の固定子８６，８７のＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線を示す図である。 図１１（Ａ）に対応するウエハステージＷＳＴ及びＹ軸用の固定子８６，８７のＸ軸方向に関する位置の時間変化曲線を示す図である。 第２の変形例に係るステージ装置を示す斜視図である。 第２の変形例に係るウエハステージを示す斜視図である。 図１３（Ａ）のウエハステージが固定子と係合した状態を示す斜視図である。
以下、本発明の一実施形態を図１〜図９（Ｂ）に基づいて説明する。
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向をＺ軸方向、これに直交する面内でマスクとしてのレチクルＲと物体としてのウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向として説明を行う。
この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含み、エネルギビームとしての照明光（露光光）ＩＬによりマスクとしてのレチクルＲを照明する照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、物体としてのウエハＷが載置されるステージ（及び第１の移動体）としてのウエハステージＷＳＴを含むウエハステージ装置１２、前記レチクルステージＲＳＴ及び前記投影ユニットＰＵなどが搭載されたボディＢＤ、及びこれらの制御系等を備えている。
前記照明系１０は、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
前記レチクルステージＲＳＴは、後述する第２コラム３４の天板を構成するレチクルベース３６上に、その底面に設けられた不図示のエアベアリングなどによって例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このレチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着（又は静電吸着）により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、ここでは、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１１により、後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、レチクルベース３６上を所定の走査方向（ここでは、図１における紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージＲＳＴは、周知の粗微動構造としても良い。
本実施形態の場合、レチクルステージＲＳＴの駆動時（特に走査駆動時）のリニアモータの固定子に作用する反力に起因する振動の影響を極力低減するための対策が講じられている。具体的には、前述のリニアモータの固定子は、例えば特開平８−３３０２２４号公報及びこれに対応する米国特許第５，８７４，８２０号などに開示されるように、ボディＢＤとは別に設けられた不図示の支持部材（リアクションフレーム）によってそれぞれ支持され、レチクルステージＲＳＴの駆動の際にリニアモータの固定子に作用する反力は、それらのリアクションフレームを介してクリーンルームの床面Ｆに伝達される（逃がされる）ようになっている。この他、例えば、特開平８−６３２３１号公報及びこれに対応する米国特許第６，２４６，２０４号などに開示される運動量保存則を利用した反力キャンセル機構をレチクルステージＲＳＴの反力キャンセル機構として採用しても良い。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び対応する上記各米国特許における開示を援用して本願明細書の記載の一部とする。
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。この場合、投影ユニットＰＵを構成する鏡筒４０の側面に固定された固定鏡１４を基準として位置計測が行われる。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられ、更に、これに対応して、Ｘ軸方向位置計測用の固定鏡と、Ｙ軸方向位置計測用の固定鏡とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６、固定鏡１４として示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのコーナーキューブ型ミラー（例えばレトロリフレクタ）を用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。
レチクル干渉計１６の計測値は、主制御装置２０に送られている。主制御装置２０では、レチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動部１１を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してウエハステージＷＳＴ上の一対の基準マークとこれに対応するレチクルＲ上の一対のレチクルマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系１３Ａ、１３Ｂ（図１では不図示、図５参照）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。この一対のレチクルアライメント系１３Ａ、１３Ｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する上記米国特許における開示を援用して本願明細書の記載の一部とする。
前記投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方でボディＢＤの一部に保持されている。このボディＢＤは、クリーンルームの床面Ｆ上に設置されたフレームキャスタＦＣ上に設けられた第１コラム３２と、この第１コラム３２の上に固定された第２コラム３４とを備えている。
前記フレームキャスタＦＣは、床面Ｆ上に水平に置かれたベースプレートＢＳと、該ベースプレートＢＳ上に固定された複数本、例えば３本（又は４本）の脚部３９（但し、図１における紙面奥側の脚部は図示省略）とを備えている。
前記第１コラム３２は、上記フレームキャスタＦＣを構成する複数本の脚部３９それぞれの上端に個別に固定された複数、例えば３つ（又は４つ）の第１の防振機構５６によって、ほぼ水平に支持された鏡筒定盤（メインフレーム）３８を備えている。
前記鏡筒定盤３８には、そのほぼ中央部に不図示の円形開口が形成され、この円形開口内に投影ユニットＰＵが上方から挿入され、その外周部に設けられたフランジＦＬＧを介して保持されている。鏡筒定盤３８の上面には、投影ユニットＰＵを取り囲む位置に、複数本、例えば３本の脚４１（但し、図１における紙面奥側の脚は図示省略）の一端（下端）が固定されている。これらの脚４１それぞれの他端（上端）面は、ほぼ同一の水平面上にあり、これらの脚４１それぞれの上端面に前述のレチクルベース３６の下面が固定されている。このようにして、複数本の脚４１によってレチクルベース３６が水平に支持されている。すなわち、レチクルベース３６とこれを支持する３本の脚４１とによって第２コラム３４が構成されている。レチクルベース３６には、その中央部に照明光ＩＬの通路となる開口３６ａが形成されている。
前記投影ユニットＰＵは、円筒状でその外周部の下端部近傍にフランジＦＬＧが設けられた鏡筒４０と、該鏡筒４０に保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとによって構成されている。
前記投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。ここで、ウエハＷは、例えば半導体（シリコンなど）又はＳＯＩ（Silicon Insulator）などの円板状の基板であり、その上にレジストが塗布されている。
前記ウエハステージ装置１２は、前記ベースプレートＢＳ上に配置された複数（例えば３つ）の第２の防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたステージベース７１、該ステージベース７１の上面の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴ等を駆動するステージ駆動部２７等を備えている。
前記ベースプレートＢＳは、ウエハステージ装置１２を斜視図にて示す図２から分かるように、そのＸ軸方向一側と他側の端部近傍にＹ軸方向を長手方向とし上方に突出した凸部ＢＳａ，ＢＳｂが一体的に形成された概略平板状の部材から成る。
前記ステージベース７１は、定盤とも呼ばれる板状部材からなり、ベースプレートＢＳの前記凸部ＢＳａ，ＢＳｂに挟まれた領域上に配置されている。ステージベース７１の上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。
前記ウエハステージＷＳＴは、図３に示されるように、箱型のウエハステージ本体２８と、該ウエハステージ本体２８上にＺ・チルト駆動機構８１（図３では不図示、図５参照）を介して搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを備えている。Ｚ・チルト駆動機構８１は、実際には、ウエハステージ本体２８上でウエハテーブルＷＴＢを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータ又は電磁石）等を含んで構成され、ウエハテーブルＷＴＢをＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動する。
ウエハステージ本体２８には、図３に示されるように、Ｘ軸方向に細長く伸びる矩形の開口２８ａが形成されている。この開口２８ａの内側の上下の対向面に、一対の磁極ユニット２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ固定されている。これらの磁極ユニット２２Ａ，２２Ｂは、板状の磁性体部材と、該磁性体部材の下面又は上面にＸ軸方向に沿って所定間隔でかつ交互に配置されたＮ極永久磁石とＳ極永久磁石の複数の組から成る永久磁石群とを有している。この場合、磁極ユニット２２Ａと磁極ユニット２２Ｂとでは、対向する永久磁石同士の極性が相互に逆極性とされている。従って、開口２８ａの内部には、Ｘ軸方向に沿って交番磁界が形成されている。
前記ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ本体２８が、図２及びこの図２の状態のウエハステージＷＳＴからウエハテーブルＷＴＢを取り外した状態のウエハステージ装置１２の平面図である図４に示されるような、平面視（上方から見て）矩形枠状の形状を有する第２の移動体としてのカウンタマス３０の内部に組み込まれた状態で、カウンタマス３０に対してＸ軸方向の相対移動が可能となるように取り付けられている。これを更に詳述すると、カウンタマス３０の＋Ｘ側の側壁と−Ｘ側の側壁には、Ｙ軸方向に細長いＨ字状の開口３０ａがそれぞれ形成されている（但し、図２では紙面奥側の開口は不図示）。そして、カウンタマス３０の＋Ｘ側の側壁と−Ｘ側の側壁との間に架設された電機子ユニット８０が、カウンタマス３０の中央の空間内部に配置されたウエハステージ本体２８の開口２８ａの内部に挿入された状態となっている。ウエハステージ本体２８（ウエハステージＷＳＴ）は、図４からわかるように、電機子ユニット８０に沿ってＸ軸方向に所定範囲で移動可能になっている。
前記電機子ユニット８０は、カウンタマス３０の＋Ｘ側の側壁と−Ｘ側の側壁にそれぞれ設けられた開口３０ａの内部に、その長手方向の一端と他端がそれぞれ挿入された状態で、カウンタマス３０に固定されている。
前記ウエハステージ本体２８の下面には、複数、例えば４つの不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングが設けられ、図２の状態では、複数のエアベアリングを介してウエハステージＷＳＴが前述のガイド面の上方に所定のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。
本実施形態では、電機子ユニット８０と一対の磁極ユニット２２Ａ，２２Ｂとによって、ウエハステージＷＳＴを、カウンタマス３０の内部でＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。以下の説明では、便宜上、このＸ軸リニアモータを、その固定子である電機子ユニット８０と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８０と記述するものとする。本実施形態では、Ｘ軸リニアモータ８０によって、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する第１駆動装置が構成されている。
前記カウンタマス３０には、図２に示されるように、Ｙ軸方向の一側と他側に、Ｘ軸方向に伸びる磁極ユニットを有するＸ軸用の移動子２４Ａ、２４Ｂが一体的に組み込まれている。Ｘ軸用の移動子２４Ａ、２４Ｂそれぞれの内部空間には、Ｘ軸方向に沿って交番磁界がそれぞれ形成され、それぞれの内部にＸ軸方向に伸びる電機子ユニットから成るＸ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂが挿入されている。これらのＸ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂの長手方向の一端（＋Ｘ側端）は、ＹＺ面に平行な板状のスライダ４４の−Ｘ側の端面にそれぞれ固定されている。また、Ｘ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂの長手方向の他端（−Ｘ側端）は、ＹＺ面に平行な板状のスライダ４６の＋Ｘ側の端面にそれぞれ固定されている。
前記Ｘ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂには、それぞれの内部にＸ軸方向に沿って所定間隔で複数の電機子コイルが配置されている。Ｘ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂそれぞれの上面に対向するカウンタマス３０の部分には、不図示の気体静圧軸受（例えばエアベアリング）が設けられており、その気体静圧軸受によって、カウンタマス３０がＸ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂに対して非接触で支持されている。
前記スライダ４４の＋Ｘ側の端面及び前記スライダ４６の−Ｘ側の端面には、図４に示されるように、ＸＹ面に平行な長方形板状の電機子コイルを備えたＹ軸用の移動子４８Ａ、４８Ｂ（図２では不図示、図４参照）が固定されている。これらのＹ軸用の移動子４８Ａ、４８Ｂは、図２に示されるように、＋Ｙ方向から見て略Ｕ字状でＹ軸方向に伸びるＹ軸用の固定子８６、８７の内部空間に挿入されている。これらのＹ軸用の固定子８６、８７は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって前述の凸部ＢＳａ，ＢＳｂの上面に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。但し、この場合、Ｙ軸用の固定子８６、８７は、凸部ＢＳａ，ＢＳｂに設けられた不図示のストッパによってＸ軸方向の移動が阻止されるようになっており、Ｙ軸方向への移動が許容されているのみである。また、図２では、図示が省略されているが、Ｙ軸用の固定子８６、８７をＹ軸方向にそれぞれ駆動するＹ軸トリムモータ９２Ａ、９２Ｂが設けられている（図５参照）。
前記スライダ４４、４６それぞれの底面には、不図示のエアベアリングがそれぞれ複数設けられ、図２の状態では、その複数のエアベアリングを介してスライダ４４、４６が、ステージベース７１の上面（前述のガイド面）の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。
一方のスライダ４４の＋Ｘ側の面には、不図示の真空予圧型の気体静圧軸受が設けられ、また、他方のスライダ４６の−Ｘ側の面には、不図示の真空予圧型の気体静圧軸受が設けられている。この場合、各気体静圧軸受から噴出される加圧空気の静圧及び真空予圧力のバランス、及び両方の気体静圧軸受による、それら静圧及び真空予圧力のバランスによりスライダ４４、４６とＹ軸用の固定子８６、８７との間隔が常に所望の状態に維持できるようになっている。
前記Ｙ軸用の固定子８６、８７のそれぞれは、ＸＺ断面Ｕ字状（コ字状）の固定子ヨーク８８Ａ、８８Ｂと、該固定子ヨーク８８Ａ、８８Ｂの内側の対向面（上下面）にそれぞれＹ軸方向に沿って所定間隔でかつ交互に配置されたＮ極永久磁石とＳ極永久磁石の複数の組から成る永久磁石群９０とを備えている。この場合、相互に対向する永久磁石同士の極性は逆極性となっている。従って、固定子ヨーク８８Ａ、８８Ｂの内部空間には、Ｙ軸方向に沿って交番磁界が形成されている。
本実施形態では、前述のＸ軸用の固定子２６Ａ、２６ＢとＸ軸用の移動子２４Ａ、２４Ｂとによってカウンタマス３０をＸ軸方向に駆動する一対のムービングマグネット型のリニアモータから成るＸ軸トリムモータが構成されている。以下においては、便宜上、上記一対のＸ軸トリムモータのそれぞれを、Ｘ軸用の固定子２６Ａ、２６Ｂと同一の符号を用いて、Ｘ軸トリムモータ２６Ａ、２６Ｂと記述するものとする。
また、前述のＹ軸用の移動子４８Ａ、４８ＢとＹ軸用の固定子８６，８７とによって、ウエハステージＷＳＴ、カウンタマス３０、Ｘ軸トリムモータ２６Ａ、２６Ｂ及びスライダ４４、４６を含むステージユニットを、Ｙ軸方向に駆動する一対のムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。以下においては、これら一対のＹ軸リニアモータのそれぞれを、Ｙ軸用の固定子８６、８７と同一の符号を用いて、Ｙ軸リニアモータ８６、８７と記述するものとする。Ｙ軸リニアモータ８６，８７が発生するＹ軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、ウエハステージＷＳＴをθｚ方向に回転させることもできる。なお、一対のＹ軸リニアモータは、ムービングマグネット型として構成しても良い。
本実施形態では、上述のＸ軸トリムモータ２６Ａ、２６Ｂによって、カウンタマス３０を、Ｘ軸方向に駆動する第２駆動装置が構成され、Ｙ軸リニアモータ８６、８７によって、ウエハステージＷＳＴをカウンタマス３０とともにＹ軸方向に駆動する第３駆動装置が構成されている。
本実施形態では、上述した第１、第２、第３駆動装置及びＺ・チルト駆動機構８１の各アクチュエータを含んで、図１のステージ駆動部２７が構成され、該ステージ駆動部２７を構成する各モータ、各アクチュエータは、主制御装置２０によって制御される（図５参照）。
なお、前述のスライダ４４の＋Ｘ側面及びスライダ４６の−Ｘ側面に、それぞれ気体静圧軸受を設ける代わりに、Ｙ軸リニアモータ８６、８７が、Ｘ軸方向の駆動力を発生する構成を採用しても良い。かかる場合には、Ｙ軸リニアモータ８６、８７が常時Ｘ軸方向の力を発生することで、スライダ４４、４６とＹ軸用の固定子８６、８７との間隔を常に所望の状態に維持することとすれば良い。
前記ウエハテーブルＷＴＢ上に、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着（又は静電吸着）によって固定されている。また、ウエハテーブルＷＴＢ上には、不図示の基準マーク板が、その表面がウエハＷと同一高さとなる状態で固定されている。この基準マーク板の表面には、少なくとも一対のレチクルアライメント用の第１基準マークと、これらの第１基準マークに対して既知の位置関係にあるオフアクシスアライメント系のベースライン計測用の第２基準マークなどが形成されている。
前記ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸＹ面内の位置情報は、その上部に固定された移動鏡１７（図１参照）に測長ビームを照射するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。このウエハ干渉計１８は、鏡筒定盤３８に吊り下げ状態で固定され、投影ユニットＰＵを構成する鏡筒４０の側面に固定された固定鏡５７の反射面を基準とする移動鏡１７の反射面の位置情報をウエハステージＷＳＴの位置情報として計測する。
ここで、ウエハテーブルＷＴＢ上には、実際には、図３に示されるように、走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡１７Ｙと非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡１７Ｘとが設けられ、これに対応してレーザ干渉計及び固定鏡も、Ｘ軸方向位置計測用とＹ軸方向位置計測用のものがそれぞれ設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、ウエハ干渉計１８、固定鏡５７として図示されている。なお、例えば、ウエハテーブルＷＴＢの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１７の反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘ軸方向位置計測用のレーザ干渉計及びＹ軸方向位置計測用のレーザ干渉計は、ともに測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブルＷＴＢのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（θｚ方向の回転）、ピッチング（θｘ方向の回転）、ローリング（θｙ方向の回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではウエハ干渉計１８によって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。また、多軸干渉計は４５°傾いてウエハステージＷＳＴに設置される反射面を介して、投影ユニットＰＵが保持される鏡筒定盤３８に設けられる不図示の反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０では、ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいて、ステージ駆動部２７を構成するＸ軸リニアモータ８０、Ｙ軸リニアモータ８６、８７を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置を制御する。
本実施形態の露光装置１００では、図１では図示が省略されているが、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されるものと同様の照射系４２ａと受光系４２ｂ（図５参照）とから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する上記米国特許における開示を援用して本願明細書の記載の一部とする。
本実施形態の露光装置１００では、同様に図１では図示が省略されているが、投影ユニットＰＵの近傍に、オフアクシスアライメント系ＡＬＧが設けられている（図５参照）。このオフアクシスアライメント系ＡＬＧとしては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサが用いられている。このオフアクシスアライメント系ＡＬＧは、指標中心を基準とするマークの位置情報を主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、この供給された情報と、ウエハ干渉計１８の計測値とに基づいて、検出対象のマーク、具体的には基準マーク板上の第２基準マーク又はウエハ上のアライメントマークのウエハ干渉計１８の測長軸で規定されるステージ座標系上における位置情報を計測するようになっている。
図５には、本実施形態の露光装置１００のステージ制御に関連する制御系が一部省略してブロック図にて示されている。この図５の制御系は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する制御装置としての主制御装置２０を中心として構成されている。
次に、本実施形態の露光装置で行われる１ロット（１ロットは、例えば２５枚又は５０枚）のウエハに対する一連の露光工程の処理動作について、主制御装置２０内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示す図６のフローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。
なお、以下では、図７に示されるような、ウエハＷ上のＩ行Ｊ列（Ｉ，Ｊはともに奇数とする）に、レチクルＲのパターンを転写する場合について説明する。なお、図７に示される実線の軌跡は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中の前述の照明領域に共役なウエハ上の照明光の照射領域の中心の軌跡を示す。なお、実際には、ウエハ上の照明光の照射領域が固定で、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）が、実線の軌跡とは反対向きに移動するのであるが、図７では、露光順序など説明をわかり易くするために、ウエハ上の照明光の照射領域が移動するかのような表現を採用している。
まず、図６のステップ１０２において、露光対象ロット内のウエハ番号を示すカウンタのカウント値ｎを「１」に初期化する（ｎ←１）。
次のステップ１０４では、不図示のレチクルローダを用いて、レチクルステージＲＳＴ上に載置されている使用済みのレチクルを、次の露光に使用されるレチクルＲに交換する。
次のステップ１０６では、通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測を実行する。
次のステップ１０８では、不図示のウエハローダを用いて、ウエハステージＷＳＴ上に載置されている露光済みのウエハを、次に露光が行われる未露光のウエハＷに交換する。
次のステップ１１０では、ウエハステージＷＳＴ上にロードされているウエハＷに対し、アライメント系ＡＬＧを用いたウエハアライメント、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号などに開示されるＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）を実行し、ウエハＷ上の各ショット領域の配列座標、すなわちウエハステージ座標系上における各ショット領域の中心の位置座標を算出し、不図示のＲＡＭなどのメモリに記憶する。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する上記米国特許における開示を援用して本願明細書の記載の一部とする。
次のステップ１１２では、ウエハＷ上のショット領域の行番号を示すカウンタのカウント値ｉ及び列番号を示すカウンタのカウント値ｊを、それぞれ１に初期化する（ｉ←１、ｊ←１）とともに、Ｘ軸トリムモータ２６Ａ、２６Ｂを介してカウンタマス３０に力積Ｆｔ１を与える。
ここで、ウエハステージＷＳＴの質量をｍ、カウンタマス３０の質量をＭ、ステッピング方向（Ｘ軸方向）に関する隣接するショット領域の中心同士の間隔（すなわち、後述するステップ移動動作時のステップ距離）をＳＤ（図７参照）、あるショットの露光のためのウエハステージＷＳＴの走査終了時点からＸ軸方向に隣接する次のショット領域の露光のためのウエハステージＷＳＴの走査終了時点までの時間をＴとして、Ｆｔ１＝（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔとして定められている。
この力積Ｆｔ１の作用により、カウンタマス３０には、初速ｖ0＝（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ／Ｍが付与される。本実施形態の場合、ウエハステージＷＳＴとカウンタマス３０とを含む系の運動量はほぼ保存されると考えて差し支えないので、これ以後、カウンタマス３０は、外力の作用に起因する運動量に比べて、ｖ0・Ｍ＝Ｆｔ１だけ大きな運動量を持つことになる。なお、初速の向きは、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）のステッピング方向（図７のショット領域Ｓ1,1の露光開始直前の場合は＋Ｘ方向）である。
次のステップ１１４では、上記ステップ１１０におけるウエハアライメントの結果及び前述のベースラインの計測結果に基づいて、ウエハ干渉計１８の計測値をモニタしつつ、ウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,1）の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）を移動させる。
上記の加速開始位置へのウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動が終了すると、ステップ１１６において、以下のａ．〜ｄ．の流れで、ショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,1）に対する走査露光を行う。
ａ． レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査のための加速を開始する。ここで、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの走査方向は、図７からもわかるように、奇数行目の奇数列のショット領域及び偶数行目の偶数列のショット領域の露光の際には−Ｙ方向に、奇数行目の偶数列のショット領域及び偶数行目の奇数列のショット領域の露光の際には＋Ｙ方向にそれぞれ設定されている。レチクルステージＲＳＴの走査方向は、常にウエハステージＷＳＴと反対向きになり、ショット領域毎に＋Ｙ方向と−Ｙ方向とが交互に走査方向として設定される。
ｂ． そして、上記の加速開始から所定の加速時間（Ｔ１とする）が経過すると、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度にほぼ達し、さらに整定時間（Ｔ２とする）が経過すると、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとが等速同期状態に達し、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
ｃ． そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、上記の露光開始から所定の露光時間（Ｔ３とする）が経過すると、パターン領域全面に対する照明が完了し、これにより、ウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,1）に対する走査露光が終了し、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,1）に縮小転写される。
ｄ． 上記のショット領域Ｓi,jの走査露光が終了した時点から所定の等速オーバースキャン時間（Ｔ４＝Ｔ２とする）の間、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとは、走査露光時と同一の速度を維持したままオーバースキャンを行った後、減速を開始し、その減速開始から減速時間（Ｔ５＝Ｔ１とする）が経過した時点で両ステージＲＳＴ、ＷＳＴは停止する。これにより、ウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,1）の露光のための両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの相対走査が終了する。
すなわち、本実施形態では、走査時間Ｔscan＝２×Ｔ１＋２×Ｔ２＋Ｔ３の間、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとはＹ軸方向に関して相互に逆向きに相対走査される。
なお、上記の走査露光中には、ウエハＷ上の照明領域が投影光学系ＰＬの結像面に極力一致した状態で露光が行われる必要があるため、前述した多点焦点位置検出系（４２ａ，４２ｂ）の出力に基づくオートフォーカス、オートレベリングが、主制御装置２０によって実行される。
上述のようにして、ステップ１１６におけるウエハＷ上のショット領域Ｓi,jに対する走査露光が終了すると、ステップ１１８に進んでカウント値ｊ＝Ｊであるか否かを判断する。この場合、ｊ＝１であるからここでの判断は否定され、ステップ１２０に移行する。
ステップ１２０では、カウント値ｉが偶数であるか否かを判断する。ここでは、ｉ＝１であり、奇数であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１２２に移行して、カウント値ｊを１インクリメントする（ｊ←ｊ＋１）。その後、ステップ１１４に戻る。
このステップ１１４では、前述したようにして、ウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,2）の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）を移動させる。すなわち、ここでは、前ショット領域の露光の際の走査終了位置からウエハステージＷＳＴを予め定められたステッピング方向にステッピング距離ＳＤだけ移動する。本実施形態では、図７からもわかるように、偶数行のショット領域間では、ステッピング方向は＋Ｘ方向に設定され、奇数行のショット領域間ではステッピング方向は−Ｘ方向に設定されている。
上記の加速開始位置へのウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動、すなわちステッピングが終了すると、ステップ１１６において、ショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ1,2）に対する走査露光を行う。本実施形態の場合、いわゆる交互スキャン方式が採用されているため、このときのレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの移動方向は前ショット領域の露光時とは逆向きになる。
以後、ステップ１１８における判断が肯定されるまで、ステップ１１８→１２０→１２２→１１４→１１６のループの処理が繰り返され、ウエハステージＷＳＴのステッピング動作と、ウエハ上のショット領域に対する走査露光動作とが、交互に繰り返し行われる。
これにより、ウエハＷ上のショット領域Ｓ1,3、Ｓ1,4、…Ｓ1,Ｊに対する走査露光が行われる。
図８には、図７のショット領域Ｓ1,2の露光のための両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査終了時点から、ショット領域Ｓ1,5の露光のための両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査開始時点までの、ウエハステージ本体２８（ウエハステージＷＳＴ）及びカウンタマス３０の状態遷移の様子が、点線矢印に沿って模式的に示されている。
図９（Ａ）には、図８に対応する、ウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０のＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線が示され、図９（Ｂ）には、図９（Ａ）に対応するウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０のＸ軸方向に関する位置の時間変化曲線が示されている。
図９（Ａ）において、符号ＶxmはウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線を示し、符号ＶxMはカウンタマス３０のＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線を示し、符号ＶxGは、ウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０を含む系の重心の速度の時間変化曲線を示す。この図９（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関する駆動力の反力のみが作用した場合のカウンタマス３０のＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線ＶxRも併せて示されている。
図９（Ｂ）において、符号ＰxmはウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関する位置の時間変化曲線を示し、符号ＰxMはカウンタマス３０のＸ軸方向に関する位置の時間変化曲線を示し、符号ＰxGは、ウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０を含む系の重心の位置の時間変化曲線を示す。なお、図９（Ｂ）は、図８中の右端に示されるウエハステージ本体２８の位置（ウエハステージＷＳＴの位置）を０としている。
これら図８、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を総合するとわかるように、ウエハステージ本体２８（及びウエハステージＷＳＴ）が、ステッピング動作（ステップ移動動作）と前記走査動作とから成る繰り返し運動の１回分の運動を行う間（時間Ｔstep＋Ｔscan）、例えば図９（Ｂ）の時点ｔ0〜時点ｔ2の間、あるいは時点ｔ1〜時点ｔ3の間などに、カウンタマス３０は、ウエハステージＷＳＴに対してＸ軸方向に所定ストローク２Δｘで相対的に一往復している。
また、図９（Ａ）の曲線ＶxMと曲線ＶxRとを比較するとわかるように、カウンタマス３０のＸ軸方向（＋Ｘ方向）の速度（ｖxMとする）は、初速ｖ0分だけ、時間変化曲線ＶxRに対応する速度ｖxR（ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関する駆動力の反力のみが作用した場合のカウンタマス３０のＸ軸方向に関する速度）より常に大きくなっている。これにより、時間変化曲線ＶxG（直線ＶxG）で示されるように、ウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０を含む系の重心が一定速度で等速運動をする。すなわち、本実施形態では、初速ｖ0は、前記系の重心を等速運動させるような初速であり、ウエハステージＷＳＴの質量ｍとカウンタマス３０の質量Ｍとに基づいて、前述の値に定められており、この初速ｖ0をカウンタマス３０に与えるべく、前述の力積Ｆｔ１が設定されている。
なお、時刻ｔ0において、ウエハステージＷＳＴは０点にあり、このときカウンタマス３０は、Δｘの点にある。両者の差Δｘは、時間ｔ0に先立ってカウンタマス３０に初速ｖ0が与えられたことに起因していることは明らかであろう。従って、時間ｔ0（又はウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関するステッピング開始時点）に、カウンタマス３０をウエハステージＷＳＴに対してＸ軸方向（この場合＋Ｘ方向）にΔｘだけオフセットして位置決めしておく場合には、時間ｔ0（又はウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関するステッピング開始時点）で、初速ｖ0をカウンタマス３０に与えるようにしても、図９（Ａ）、図９（Ｂ）で示されるような、ウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０、並びにこれらを含む系の重心の状態遷移を行わせることができる。換言すれば、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）中の各時間変化曲線は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関するステッピング開始時点で、カウンタマス３０をウエハステージＷＳＴに対してＸ軸方向にΔｘだけオフセットして位置決めすると同時に、カウンタマス３０に初速ｖ0を与えた場合に得られるものであるとも言える。
図６のフローチャートの説明に戻り、上述のようにして、ウエハＷ上のショット領域Ｓ1,Jに対する走査露光が終了すると、ステップ１１８における判断が肯定され、ステップ１２４に移行して、カウント値ｉが奇数であるか否かを判断する。ここでは、カウント値ｉ＝１であるから、このステップ１２４における判断は肯定され、ステップ１３０に移行する。
ステップ１３０では、カウント値ｉがＩであるか否かを判断する。ここでは、カウント値ｉ＝１であるから、この判断は否定され、ステップ１３２に移行して、カウント値ｉを１インクリメントする（ｉ←ｉ＋１）とともに、Ｘ軸トリムモータ２６Ａ、２６Ｂを介してカウンタマス３０に力積Ｆｔ（ｉ）を与える。
ここで、この力積Ｆｔ（ｉ）は、カウンタマス３０にそれまでの速度と逆向き（この場合（ｉ＝２の場合）は−Ｘ方向）の初速ｖ0を与えるための力積であり、Ｆｔ（ｉ）＝（−１）i-1・２・Ｆｔ１＝（−１）i-1・２・（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔである。このとき、ｉ＝２であるから、カウンタマス３０には、
Ｆｔ１＋Ｆｔ（ｉ）＝Ｆｔ１＋Ｆｔ（２）
＝（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ−２・（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ
＝−（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ
の力積が付与され、これにより、カウンタマス３０には、−（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ／Ｍ＝−ｖ0が、初速として与えられる。これ以後、カウンタマス３０は、外力の作用に起因する運動量に比べて、−ｖ0・Ｍ＝Ｆｔ１＋Ｆｔ（２）だけ大きな運動量を持つことになる。
次にステップ１１４においてウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ2,J）の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）を移動させる。ここでは、前ショット領域の露光の際の走査終了位置からウエハステージＷＳＴを所定距離（ショット領域の走査方向長さにほぼ一致）だけ＋Ｙ方向に移動させる。
上記の加速開始位置へのウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動、すなわちステッピングが終了すると、ステップ１１６において、ショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ2,J）に対する走査露光を行う。
次いで、ステップ１１８では、カウント値ｊがＪであるか否かを判断するが、ｊ＝Ｊであるから、ここでの判断は肯定され、ステップ１２４に進んでカウント値ｉは奇数であるか否かを判断する。この場合、ｉ＝２であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１２６に移行して、カウント値ｊが１であるか否かを判断する。この場合ｊ＝Ｊであるから、ここでの判断は否定され、ステップ１２８に移行する。
ステップ１２８では、カウント値ｊを１デクリメントし（ｊ←ｊ−１）、ステップ１１４に戻る。ステップ１１４では、ウエハＷ上のショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ2,J-1）の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）を移動させる。ここでは、前ショット領域の露光の際の走査終了位置からウエハステージＷＳＴを距離ＳＤだけ−Ｘ方向に移動させる。
上記の加速開始位置へのウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動、すなわちステッピングが終了すると、ステップ１１６において、ショット領域Ｓi,j（この場合ショット領域Ｓ2,J-1）に対する走査露光を行う。
次いで、ステップ１１８では、カウント値ｊがＪであるか否かを判断するが、ｊ＝Ｊ−１であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１２０に進んでカウント値ｉは偶数であるか否かを判断する。この場合、ｉ＝２であるから、ここでの判断は肯定され、ステップ１２６に移行して、カウント値ｊが１であるか否かを判断する。この場合ｊ＝Ｊ−１であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１２８に移行する。以後、ステップ１２６における判断が肯定されるまで、ステップ１１４→１１６→１１８→１２０→１２６→１２８のループの処理を繰り返し、ウエハステージＷＳＴのステッピング動作と、ウエハ上のショット領域に対する走査露光動作とを、交互に繰り返し行う。
これにより、ウエハＷ上のショット領域Ｓ2,J-2、Ｓ2,J-3、……Ｓ2,1に対する走査露光が行われる。このウエハＷ上の第２行目のショット領域に対する走査露光を行う際にも、ウエハステージＷＳＴ及びカウンタマス３０、並びにこれらを含む系の重心は、Ｘ軸方向に関して、向きは反対ではあるが、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）と同様の速度の時間変化、位置の時間変化曲線にそれぞれ従って運動する。
上述のようにして、ウエハＷ上のショット領域Ｓ2,1に対する走査露光が終了すると、ステップ１２６における判断が肯定され、ステップ１３２に移行して、カウント値ｉを１インクリメントする（ｉ←ｉ＋１）とともに、Ｘ軸トリムモータ２６Ａ、２６Ｂを介してカウンタマス３０に力積Ｆｔ（ｉ）を与える。
このとき、ｉ＝３であるから、カウンタマス３０には、
Ｆｔ１＋Ｆｔ（２）＋Ｆｔ（３）＝−（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ＋２・（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ
＝（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ
の力積が付与され、これにより、カウンタマス３０には、（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ／Ｍ＝ｖ0が、初速として与えられる。これ以後、カウンタマス３０は、外力の作用に起因する運動量に比べて、ｖ0・Ｍ＝Ｆｔ１＋Ｆｔ（２）＋Ｆｔ（３）だけ大きな運動量を持つことになる。
なお、ステップ１３２における力積Ｆｔ（ｉ）の付与の結果、カウンタマス３０には、次式で表される力積ＦＴが付与される。
Figure 2005098911
以後、ステップ１１４以下の処理が、ステップ１３０における判断が肯定されるまで、繰り返し行われ、これにより、ウエハＷ上の第３行目のショット領域Ｓ3,1、Ｓ3,2、…、Ｓ3,J、第４行目のショット領域Ｓ4,J、Ｓ4,J-1、…、Ｓ4,1、第５行目のショット領域Ｓ5,1、Ｓ5,2、…、Ｓ5,J、……、第Ｉ行のショット領域ＳI,1、ＳI,2、…、ＳI,Jに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が順次行われる。
このようにして、ウエハＷ上の最後のショット領域ＳI,Jに対する走査露光が終了し、ウエハＷ上のＩ×Ｊ個のショット領域のそれぞれにレチクルＲのパターンが転写されると、ステップ１３０における判断が肯定され、ステップ１３４に移行する。
ステップ１３４では、前述したカウンタのカウント値ｎが、Ｎ（Ｎは、１ロットのウエハの総枚数）であるか否かを判断することで、ロット内の全てのウエハの露光が終了したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ１３６に進んで、カウント値ｎを１インクリメント（ｎ←ｎ＋１）した後、ステップ１０８に戻る。
以後、ステップ１３４における判断が肯定されるまで、ステップ１０８以下の処理を繰り返し行う。これにより、ロット内の第２枚目以降のウエハに対する一連の露光処理が、順次行われる。
そして、ロット内の最終のウエハに対する一連の露光処理が終了すると、ステップ１３４における判断が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、前述のウエハステージ装置１２を構成する各部とステージ制御装置として機能する主制御装置２０とを含んでステージ装置が構成されている。
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るステージ装置によると、主制御装置２０（制御装置）は、ウエハステージＷＳＴが第１方向（例えば、＋Ｘ方向）に移動する際に、カウンタマス３０に第１方向（例えば、＋Ｘ方向）の初速ｖ0を与えることから、Ｘ軸リニアモータ８０により駆動されてウエハステージＷＳＴが第１方向に移動するとき、その駆動力の反力を受けてカウンタマス３０が運動量保存の法則に従い第１方向と反対方向に移動するが、そのとき前記初速に起因する第１方向への移動も同時に行われているので、結果的に、ウエハステージＷＳＴの第１方向への駆動力の反力の作用による運動量保存の法則に従った自由運動の際のカウンタマス３０の移動距離から前記初速に起因する第１方向への移動距離分を差し引いた距離だけ、第１方向と反対方向にカウンタマス３０が移動し、その移動距離が短くなる。
また、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴが加減速を伴って第１方向（例えば＋Ｘ方向）に移動するので、ウエハステージＷＳＴの減速時間中は、カウンタマス３０は第１方向に加速され（図９（Ａ）参照）、これによりウエハステージＷＳＴの第１方向への駆動力の反力を受けたカウンタマス３０の第１方向と反対方向への移動距離をさらに短くすることができる。
従って、本実施形態に係るステージ装置によると、カウンタマス３０（第２の移動体）を必ずしも大型化することなく、カウンタマス３０の移動に必要なストロークを短くすることができる。特に、ウエハステージＷＳＴ（第１の移動体）が第１方向へステップ移動を含む動作を行う、すなわち、ウエハステージＷＳＴが、第１方向（例えば＋Ｘ方向）に関する加速と減速とを交互に繰り返すので、カウンタマス３０の移動に必要なＸ軸方向（第１軸方向）に関するストロークを最も短くすることができる。
さらに、本実施形態に係るステージ装置では、主制御装置２０（制御装置）は、ウエハステージＷＳＴとカウンタマス３０とを含む系の重心がＸ軸方向に関する等速移動を行うように、カウンタマス３０に前記初速を与える。この結果、ウエハＷ上の同一行の複数のショット領域に対する露光動作が行われる間、カウンタマス３０は、図８、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）からもわかるように、ステッピング、停止、を交互に繰り返しながら＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に徐々に移動するウエハステージＷＳＴに対して、該ウエハステージＷＳＴの位置を基準として±Δｘの範囲内で往復運動をする。従って、カウンタマス３０のストロークとして、２Δｘに幾分のマージンを加えた距離を用意しておけば足りる。
また、前述のごとく、本実施形態に係るステージ装置では、図９（Ｂ）からもわかるように、ステージが第１方向に移動する際、例えばウエハステージＷＳＴのステッピングの開始時点で、主制御装置２０は、カウンタマス３０を第１方向（例えば＋Ｘ方向）に沿ってΔｘだけオフセットして位置決めし、初速ｖ0をカウンタマス３０に与えることによっても、初速ｖ0を予めカウンタマス３０に与えた場合と、同様の作用、効果を得ることができる。
さらに、本実施形態の露光装置１００によると、カウンタマス３０を必ずしも大型化することなく、カウンタマス３０の移動に必要なストロークを短くすることができるステージ装置が、ウエハステージ装置１２（ウエハＷの駆動装置）として用いられるので、そのウエハステージ装置１２の小型化による装置全体の小型化が可能である。また、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハステージＷＳＴの駆動時の反力がカウンタマス３０の運動量保存の法則に従った移動により吸収されるので、ウエハステージＷＳＴの駆動に起因する振動の影響を殆ど解消して、ウエハステージひいてはウエハの位置制御性の向上によるパターンの転写精度（露光精度）の向上が可能となる。
なお、上記実施形態では、例えばウエハステージＷＳＴのステッピング開始時にカウンタマス３０をオフセットして位置決めするとともに、初速を与える場合について説明したが、これに限らず、主制御装置２０は、初速を与えることなく、カウンタマス３０を第１方向（例えば＋Ｘ方向）に沿ってΔｘだけオフセットして位置決めするのみであっても良い。かかる場合であっても、ウエハステージＷＳＴが第１方向（例えば＋Ｘ方向）に移動するとき、その駆動力の反力を受けてカウンタマス３０が第１方向と反対方向に移動するが、その移動距離が前記オフセット量分だけ相殺され、オフセット量分だけカウンタマスの第１方向と反対方向への移動距離が短くなり、カウンタマスのストロークを短く設定することができる。
なお、上記実施形態では、説明の簡略化のため、ウエハ上にマトリクス状に配置された複数（Ｉ×Ｊ個）のショット領域Ｓi,j（図７参照）に対する露光を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。通常、ウエハ上にはマトリクスの一部が欠けたような配置でショット領域が形成され、ある行の最終ショット領域の露光終了後、次の行の最初のショット領域の露光開始前のショット領域間におけるウエハステージの移動動作の際に、Ｘ軸方向への２列分の折り返し移動とＹ軸方への移動とを伴うショット間移動動作（以下、「改行時２列飛び移動動作」と呼ぶ）を行う必要がある場合がある。このような場合には、ある行の最終ショット領域の露光中からＸトリムモータによりカウンタマス３０にＸ軸方向への２列分の折り返し移動のための推力の付与を開始し、露光終了後直ちにウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動を開始するようにすることが望ましい。また、ＥＧＡにおけるサンプルショット領域のマーク検出のためのサンプルショット領域間の移動も、上記の改行時２列飛び移動動作と同様のカウンタマス３０等の制御を行うこととしても良い。
図１０には、図２のウエハステージ装置１２の第１の変形例に係るステージ装置１２’が斜視図にて示されている。このステージ装置１２’は、前述のウエハステージ装置１２からカウンタマス３０及び該カウンタマスに設けられたＸ軸用の移動子２４Ａ，２４Ｂ、並びに該移動子２４Ａ，２４Ｂに対応するＸ軸用の固定子２６Ａ，２６Ｂなどを取り去り、Ｙ軸用の固定子８６，８７にカウンタマスの機能を持たせたものである。この場合、前述の電機子ユニット８０に代えて、前述のＸ軸用の固定子２６Ａ，２６Ｂと同様に長手方向の一端と他端にスライダ４４、４６が固定された電機子ユニット８０’（Ｘ軸用の固定子）が設けられ、この電機子ユニット８０’と前述の一対の磁極ユニット２２Ａ，２２Ｂとによって、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動するＸ軸リニアモータが構成されている。また、この変形例に係るステージ装置１２’では、前述の凸部ＢＳａ，ＢＳｂにはＹ軸用の固定子８６，８７のＸ軸方向の移動を阻止する前述のストッパは設けられていない。
図１１（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ及びＹ軸用の固定子８６，８７のＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線が示されている。この図１１（Ａ）中のウエハステージＷＳＴの速度の時間変化曲線は、図９（Ａ）のものと同様の時間変化曲線であり、Ｙ軸用の固定子８６，８７の速度の時間変化曲線は、図９（Ａ）のカウンタマス３０のＸ軸方向に関する速度の時間変化曲線と同様になっている。
図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）に対応するウエハステージＷＳＴ及びＹ軸用の固定子８６，８７のＸ軸方向に関する位置の時間曲線を示されている。これら図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）から、ウエハステージＷＳＴがステッピング動作と走査動作を行なう間に、Ｙ軸用の固定子８６，８７がＸ軸方向に所定のストローク２ΔＸで一往復した後、Ｘ軸方向の位置が元に戻っていることがわかる。
図１２、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）には、図２のウエハステージ装置１２の第２の変形例に係るステージ装置１２”が示されている。このステージ装置１２”は、図１０に示されている第１の変形例に係るステージ装置１２’と同様に、図２のウエハステージ装置１２に設けられていたカウンタマス３０が設けられていない。以下、このステージ装置１２”について説明するが、図２のウエハステージ装置１２の構成と同一若しくは同等の構成部分には同一の符号（若しくは同一符号に「’」を付したもの）を付してその説明を省略するものとする。なお、図１２、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）のステージ装置１２”には、図２のウエハステージ装置１２では図示を省略したウエハホルダ２５が図示されている。
ステージ装置１２”では、主として、ウエハステージＷＳＴを駆動する駆動構造、スライダ４６，４４を駆動する駆動構造、並びにスライダ４６，４４をカウンタマスとしてＸ軸方向の反力を処理する反力処理機構、及びウエハステージＷＳＴに圧縮空気や真空などの用力を供給するためのチューブキャリア構造が図２のウエハステージ装置１２と異なっている（追加されている）。
ウエハステージ本体２８には、図１３（Ａ）に示されるように、Ｘ軸方向に貫通する３つの開口２８ａ，２８ｂ，２８ｃが形成されている。
開口２８ａにはＹ軸用の移動子として一対の永久磁石２２２Ａ，２２２Ｂが設けられており、開口２８ｂ，２８ｃにはＸ軸用の移動子として前述の移動子２４Ａ，２４Ｂと同様の構成の各一対の磁極ユニット２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃ、２３Ｄがそれぞれ設けられている。
一方、図１３（Ｂ）及び図１２を総合すると分かるように、スライダ４６とスライダ４４の間には、一対の永久磁石２２２Ａ，２２２Ｂと協働してウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に微小駆動するＹ軸用固定子１８７と、一対の磁極ユニット２３Ａ，２３Ｂ及び２３Ｃ，２３Ｄとそれぞれ協働してウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に長ストロークで駆動するＸ軸用固定子６１Ａ，６１Ｂが設けられている。
また、一対の磁極ユニット２３Ａ，２３ＢとＸ軸用固定子６１Ａとにより発生するローレンツ力と、一対の磁極ユニット２３Ｃ，２３ＤとＸ軸用固定子６１Ｂとにより発生するローレンツ力とを異ならせることにより、ウエハステージＷＳＴをθｚ方向に回転することができる。
更に、ウエハステージ本体２８の下方には、図１３（Ａ）に示されるように、Ｚ軸用の移動子として４つの永久磁石２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ（但し、図１３（Ａ）における紙面奥側に位置する永久磁石２９Ｄは不図示）が設けられている。一方、図１３（Ｂ）及び図１２を総合すると分かるように、スライダ４６とスライダ４４との間には、永久磁石２９Ａ，２９Ｂとそれぞれ協働してＺ軸方向への駆動力を発生するＺ軸固定子（コイル）８９Ｂと、永久磁石２９Ｃ，２９Ｄとそれぞれ協働してＺ軸方向への駆動力を発生するＺ軸固定子（コイル）８９Ａとが設けられている。すなわち、Ｚ軸固定子８９Ａ，８９Ｂを構成するコイルに与える電流を制御することにより、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向、θｘ、θｙ方向に駆動することができる。
図１２に戻り、本第２の変形例に係るＹ軸リニアモータ８６’，８７’は、電機子コイルを備えた移動子４８Ａ’，４８Ｂ’と、磁極ユニットから成る固定子とからそれぞれ構成されている。Ｙ軸リニアモータ８６’の固定子は、固定子ヨーク８８Ａと、該固定子ヨークの内側の上下の対向面にそれぞれ設けられたＸ軸方向に細長い複数の永久磁石９０及びＹ軸方向に伸びる複数、例えば２つの永久磁石９５とを有している。Ｙ軸リニアモータ８７’の固定子は、固定子ヨーク８８Ｂ、永久磁石９０及び永久磁石９５と含んで、Ｙ軸リニアモータ８６’と同様に構成されている。
移動子４８Ｂ’（又は移動子４８Ａ’）は、不図示ではあるが、Ｘ軸方向に伸びる第１コイルと、Ｙ軸方向に伸びる第２コイルとを有している。前記第１コイルに電流が供給されると、永久磁石９０との電磁相互作用によりスライダ４６（又はスライダ４４）をＹ軸方向に沿って駆動するローレンツ力が発生する。また、前記第２コイルに電流が供給されると、永久磁石９５との電磁相互作用によりスライダ４６（又はスライダ４４）をＸ軸方向に沿って駆動するローレンツ力が発生する。
本第２の変形例では、スライダ４６，４４（及び各固定子（１８７，６１Ａ，６１Ｂ，８９Ａ，８９Ｂ））が不図示のエアベアリングによりステージベース７１上をＸ軸方向に移動可能に支持されており、Ｘカウンタマスとして機能している。すなわち、スライダ４６、４４等はウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の移動時の反力によりウエハステージＷＳＴとは逆方向に移動する。
更に、本第２の変形例では、スライダ４６，４４等のＸ軸方向の移動ストロークを小さくするために、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の移動時に前述の第２コイルと永久磁石９５とによりスライダ４６をウエハステージＷＳＴと同じ方向に移動するような初速を与えている。
なお、必要に応じて、第２コイルと永久磁石９５とを用いて、スライダ４６、４４のＸ軸方向の位置を調整することもできる。
また、スライダ４６、４４の重量制限のため、スライダ４６、４４ではウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の反力を全て相殺できない場合には、ウエハステージＷＳＴの反力によりＹ軸リニアモータ８６’、８７’の少なくとも一方の固定子をＸ軸方向に移動させて反力を相殺しても良い。
本第２の変形例では、図１２及び図１３（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴの近傍には、チューブキャリアＴＣが設けられている。チューブキャリアＴＣは、圧縮空気や真空などの用力をウエハステージＷＳＴに供給するものであり、給気管２０３と排気管２０４とが接続されている。
また、チューブキャリアＴＣは、ウエハステージＷＳＴに外乱を与えることを避けるため、チューブキャリアＴＣ内部に設けられた永久磁石とスライダ４６，４４に支持された固定子１６１（コイル）とによりＸ軸方向に駆動することができる。なお、チューブキャリアＴＣのＸ軸方向への駆動は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の駆動に厳密に追従する必要はなく、ある許容範囲内で追従していれば良い。
このため、本第２の変形例においては、主制御装置２０は、チューブキャリアＴＣの駆動により発生する反力がウエハステージＷＳＴに及ぼす影響を少なくするため、チューブキャリアＴＣを等速移動させるように制御している。
また、主制御装置２０は、チューブキャリアＴＣが＋Ｘ方向の端や−Ｘ方向の端にいる際に、ウエハステージＷＳＴの移動方向と同じ方向に沿ってチューブキャリアＴＣに初速を与えても良い。
なお、上記実施形態や変形例で示したウエハステージＷＳＴ及びその駆動装置の概念を適宜改良してレチクルステージＲＳＴに適用しても良い。
なお、上記実施形態では、本発明が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。ステッパの場合、ステップ・アンド・リピート方式で露光が行われるので、例えばＸ軸方向に注目した場合、図９（Ａ）、図９（Ｂ）と、同様の各時間変化曲線を、上記実施形態と同様にして得ることができるので、本発明を好適に適用できる。また、同様の趣旨からステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも本発明は好適に適用できる。
また、露光装置の露光対象である物体は、上記の実施形態のように半導体製造用のウエハに限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどのディスプレイ装置の製造用の角型のガラスプレートや、薄膜磁気へッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マスク又はレチクルなどを製造するための基板であっても良い。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などであっても良い。投影光学系としては、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光などの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英やホタル石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ2レーザ光などを用いる場合はホタル石その他のフッ化物結晶を用いる必要がある。
また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ2レーザ光などが用いられるが、これに限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置も本発明の転写特性計測方法により、パターンの転写特性を計測することができる。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用することができる。
また、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置も、本発明は適用できる。なお、電子線露光装置は、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ・アレイ方式、及びマスク投影方式のいずれであっても良い。
なお、本発明に係るステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等にも広く適用できる。
なお、複数のレンズ等から構成される照明ユニット、投影光学系などを露光装置本体に組み込み、光学調整をする。そして、上記のＸ軸固定子、Ｘ軸可動子、Ｙ軸固定子、ウエハステージ、レチクルステージ、並びにその他の様々な部品を機械的及び電気的に組み合わせて調整し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置１００等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した調整方法によりパターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するリソグラフィステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
本発明の移動体の駆動方法は、第１の移動体と、該第１の移動体の駆動力の反力を受けて第１の移動体と反対方向に移動する第２の移動体とを駆動するのに適している。本発明のステージ装置は、露光装置その他の基板の処理装置、あるいはその他の精密機械における試料（又は基板）の駆動装置に適している。また、本発明の露光装置は、マイクロデバイスの製造に適している。

Claims (21)

  1. 少なくとも第１軸方向に移動する第１の移動体と、該第１の移動体の前記第１軸方向の駆動力の反力を受けて前記第１の移動体と反対方向に移動する第２の移動体とを駆動する移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体が前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２の移動体に前記第１方向の初速を与えることを特徴とする移動体の駆動方法。
  2. 請求項１に記載の移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体の移動開始よりも前のタイミングで、前記第２の移動体に前記初速を与えることを特徴とする移動体の駆動方法。
  3. 請求項１に記載の移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体の移動開始とほぼ同じタイミングで、前記第２の移動体に前記初速を与えることを特徴とする移動体の駆動方法。
  4. 請求項１に記載の移動体の駆動方法において、
    前記第２の移動体に与える初速は、前記第１の移動体の質量と前記第２の移動体の質量とに基づいて決定されることを特徴とする移動体の駆動方法。
  5. 請求項１に記載の移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体と前記第２の移動体とを含む系の重心が前記第１軸方向に関する等速移動を行うように、前記第２の移動体に与える初速を設定することを特徴とする移動体の駆動方法。
  6. 請求項１に記載の移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体は前記第１軸方向に直交する第２軸方向にも移動可能であり、
    前記第１の移動体が前記第１方向と前記第２軸方向の２方向のうちの一方の第２方向とに移動している間に、前記第２の移動体が前記第１軸方向に沿って往復移動することを特徴とする移動体の駆動方法。
  7. 少なくとも第１軸方向に移動する第１の移動体と、該第１の移動体の前記第１軸方向の駆動力の反力を受けて前記第１の移動体と反対方向に移動する第２の移動体とを駆動する移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体が前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２の移動体を前記第１方向に沿ってオフセットして位置決めしておくことを特徴とする移動体の駆動方法。
  8. 請求項７に記載の移動体の駆動方法において、
    前記オフセットの量は、前記第１の移動体の質量と前記第２の移動体の質量とに基づいて決定されることを特徴とする移動体の駆動方法。
  9. 請求項７に記載の移動体の駆動方法において、
    前記第１の移動体が前記第１方向に移動する際に、前記第２の移動体に前記第１方向の初速を与えることを特徴とする移動体の駆動方法。
  10. 少なくとも第１軸方向に移動するステージと；
    前記ステージを駆動する第１駆動装置と；
    前記第１駆動装置による前記第１軸方向に関する前記ステージの駆動力の反力の作用により前記ステージと反対方向に移動するカウンタマスと；
    前記カウンタマスを前記第１軸方向に駆動する第２駆動装置と；
    前記第１駆動装置を介して前記ステージを前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２駆動装置を制御して、前記カウンタマスに前記第１方向の初速を与える制御装置と；を備えることを特徴とするステージ装置。
  11. 請求項１０に記載のステージ装置において、
    前記制御装置は、前記ステージの移動開始よりも前に前記カウンタマスに前記初速を与えることを特徴とするステージ装置。
  12. 請求項１０に記載のステージ装置において、
    前記制御装置は、前記ステージの移動開始とほぼ同時に前記カウンタマスに前記初速を与えることを特徴とするステージ装置。
  13. 請求項１０に記載のステージ装置において、
    前記制御装置は、前記ステージの質量と前記カウンタマスの質量とに基づいて、前記カウンタマスに前記初速を与えることを特徴とするステージ装置。
  14. 請求項１０に記載のステージ装置において、
    前記制御装置は、前記ステージと前記カウンタマスとを含む系の重心が前記第１軸方向に関する等速移動を行うように、前記カウンタマスに前記初速を与えることを特徴とするステージ装置。
  15. 請求項１０に記載のステージ装置において、
    前記ステージは前記第１軸方向に直交する第２軸方向にも駆動可能であり、
    前記制御装置は、前記ステージが前記第１方向と前記第２軸方向の２方向のうちの一方の第２方向とに移動している間に、前記カウンタマスを前記第１軸方向に沿って往復移動させることを特徴とするステージ装置。
  16. 少なくとも第１軸方向に移動するステージと；
    前記ステージを駆動する第１駆動装置と；
    前記第１駆動装置による前記第１軸方向に関する前記ステージの駆動力の反力の作用により前記ステージと反対方向に移動するカウンタマスと；
    前記カウンタマスを前記第１軸方向に駆動する第２駆動装置と；
    前記第１駆動装置を介して前記ステージを前記第１軸方向の２方向のうちの第１方向に移動する際に、前記第２駆動装置を制御して、前記カウンタマスを前記第１方向に沿ってオフセットして位置決めする制御装置と；を備えることを特徴とするステージ装置。
  17. 請求項１６に記載のステージ装置において、
    前記制御装置は、前記オフセットの量を前記ステージの質量と前記カウンタマスの質量とに基づいて決定することを特徴とするステージ装置。
  18. 請求項１６に記載のステージ装置において、
    前記制御装置は、前記ステージが前記第１方向に移動する際に、前記カウンタマスに前記第１方向の初速を与えることを特徴とするステージ装置。
  19. パターンを物体に転写する露光装置であって、
    前記物体が前記ステージに保持される請求項１０〜１８のいずれか一項に記載のステージ装置を、前記物体の駆動装置として具備することを特徴とする露光装置。
  20. 少なくとも第１軸方向に移動する第１の移動体と、該第１の移動体に用力を供給するとともに、前記第１の移動体と同じ方向に移動する第２移動体とを駆動する駆動方法において、
    前記第１の移動体が前記第１軸方向の第１方向に移動する際に、前記第２の移動体に前記第１方向の初速を与えることを特徴とする駆動方法。
  21. 前記第２の移動体に初速を与えた後に前記第２の移動体を等速移動させることを特徴とする請求項２０に記載の駆動方法。
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