JP4487168B2 - ステージ装置及びその駆動方法、並びに露光装置 - Google Patents
ステージ装置及びその駆動方法、並びに露光装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１部材に対して第２部材を相対的に駆動するためのステージ装置に関し、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクパターンを基板上に転写するために使用される露光装置のマスクステージや基板ステージに使用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域に転写するために、一括露光方式又は走査露光方式の露光装置が使用されている。前者の一括露光方式の露光装置は、主にウエハやレチクルを高精度に位置決めするために、また後者の走査露光方式の露光装置は、主に走査露光中のレチクル及びウエハの等速性を高精度に維持するために、それぞれレチクルステージ及びウエハステージを備えている。これらのステージの駆動用アクチュエータとして、かつては回転モータが用いられていたが、最近では、実質的に摩擦がなく、そのためステージに加わる外乱を低く、更には事実上なくすことができるリニアモータが用いられることが多い。
【０００３】
リニアモータは、基本的な構成として可動子と固定子とを有し、例えばムービングマグネット型のリニアモータでは、可動子に所定ピッチで磁石が配置され、固定子に磁石の配置に応じてコイルが配置されている。通常、ストロークが長い場合、３相のリニアモータが用いられ、固定子（３相のコイル）に対する可動子（磁石）の位置（相対位置）により、各相のコイルの電流が設定される。
【０００４】
この場合、磁石の幅及びピッチを適当に調整することで、コイルに鎖交する磁束密度は位置に応じて略正弦波状になっており、磁束密度のピッチは、一例として正弦波の周期として考えると磁石の配列ピッチの２倍となり、３相コイルのピッチは磁束密度のピッチの２／３である（例えば特許文献１参照）。なお、別の例として、コイルのピッチを磁束密度のピッチの１／６等とすることも可能であり、何れの場合でも磁石の配列ピッチとコイルのピッチとの間には所定の関係がある。
【０００５】
リニアモータの発生する推力はフレミングの左手の法則に従い、その大きさは磁束密度に比例し、電流に比例する。また、可動子の位置が変わるとコイルに鎖交する磁束密度が変化するため、コイルに一定の電流を流し続けると、可動子の位置により推力は変化する。この場合、各相のコイルによって発生する推力は、各相のコイルの推力定数（単位電流当たりに発生する推力）に電流を乗ずることによって求めることができる。その推力定数は、可動子の位置の関数であり、ほぼその位置に関する正弦波状の関数である。ステージに用いられるリニアモータの場合、どの位置でも一定の推力が得られることが求められるため、３相のリニアモータでは、３相のコイルに流す電流の位相を１２０°ずつずらして、以下のように各相のコイルによって発生する推力の和が一定になるようにしている。
【０００６】
即ち、各コイルが磁束密度のピーク位置にあるときに当該コイルに流す電流のピークが来るようにし、磁束密度が０になるところではその電流も０になるようにし、それらの中間の位置ではその電流を正弦波状に変化させる。このとき、磁束密度Ｂは次式で近似することができる。
Ｂ＝Ｂ0 sin(２πＸ／Ｐ） …（１）
ここで、Ｂ0 は磁束密度のピーク値であり、Ｘは磁石に沿った座標値である。また、可動子（磁石）に対する固定子としてのＵ相（０π）コイルの相対位置をｘとして、電流のピーク値をＩ0 とすると、Ｕ相、Ｖ相（−２π／３又は＋４π／３）、Ｗ相（＋２π／３）のコイルに流す電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはそれぞれ次のようになる。
【０００７】
Ｉｕ＝Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ） …（２）
Ｉｖ＝Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ−２π／３） …（３）
Ｉｗ＝Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ＋２π／３） …（４）
そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルで発生する推力をｆｕ，ｆｖ，ｆｗとすると、電磁力の基本的な式Ｆ＝Ｂ×Ｉ×Ｌ（Ｆ：力、Ｉ：電流、Ｌ：コイルの長さ）から、次式が得られる。なお、簡略化のためコイルのターン数（巻回数）は省略してある。
【０００８】
ｆｕ＝Ｂ0 sin(２πｘ／Ｐ）×Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ） …（５）
ｆｖ＝Ｂ0 sin(２πｘ／Ｐ−２π／３）×Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ−２π／３） …（６）
ｆｗ＝Ｂ0 sin(２πｘ／Ｐ＋２π／３）×Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ＋２π／３） …（７）
従って、リニアモータ全体の推力Ｆｔｏｔａｌは、次のようになる。
【０００９】
Ｆｔｏｔａｌ＝ｆｕ＋ｆｖ＋ｆｗ＝１．５×Ｂ0×Ｉ0 …（８）
即ち、上記の如く電流を可動子の位置によって変化させることによって、可動子の位置にかかわらず、一定の推力が得られる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１９００８８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、３相のリニアモータでは、磁石の配列ピッチや磁石とコイルとの位置関係等が設計通りであれば、予め例えば計算によって求められている推力定数に基づいて各相のコイルに流す電流を制御することによって、可動子の位置によらずに一定の推力を得ることができる。しかしながら、実際にはモータ部品の加工誤差やステージ及びリニアモータの組立誤差等によって、磁石の配列ピッチ、コイルの線密度（ひいては電流密度）、及び磁石とコイルとの位置関係等には或る程度のばらつきが生じており、各相のコイルの推力定数には誤差が残存している。また、各磁石の磁束密度のばらつき等も推力定数の誤差要因となる。
【００１２】
このような推力定数の誤差は推力変動の要因となり、例えばステージの加減速時等に、可動子の位置によらずに一定の推力でその可動子を駆動したいときに、推力が変動することとなる。
半導体素子の一層の高集積化及びスループットの更なる向上の要求に応えるために、露光装置においてはステージの一層の高精度化及び高速化が求められている。そのため、上述のようなリニアモータの推力変動等の性能のばらつきはできるだけ小さくすることが望まれている。
【００１３】
本発明は斯かる点に鑑み、移動対象の部材を高精度に駆動できるステージ技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのステージ技術を用いて、高精度にマスクパターンを基板上に転写できる露光技術及びデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるステージ装置は、第１部材（１８）と、その第１部材に対して案内面に沿って少なくとも一方向に相対的に移動するとともに、その案内面内で回転移動可能な第２部材（ＲＳＴ）と、その一方向に電磁力による推力を発生してその第２部材をその第１部材に対してその一方向に相対的に駆動する第１の１対の駆動装置（７８Ａ，７６Ａ）と、その第２部材に関してその第１の１対の駆動装置と対向するように配置され、その一方向に電磁力による推力を発生してその第２部材をその第１部材に対して相対的に駆動する第２の１対の駆動装置（７８Ｂ，７６Ｂ）とを含む複数の駆動装置と、その第１の１対の駆動装置を介してその第１部材に対してその一方向にその第２部材を駆動したときに、その推力を発生していないその第２の１対の駆動装置に生じる起電力を検出する検出装置（１９２Ｕ〜１９２Ｗ，１９３Ｕ〜１９３Ｗ，１９４）と、その第１の１対の駆動装置によってその第２部材をその回転移動を拘束しつつその一方向に駆動するとともにその検出器の検出結果を取得し、その検出結果に基づいてその第２の１対の駆動装置が発生するその推力を補正する制御装置（９０Ｒ）と、を有するものである。
【００１５】
斯かる本発明によれば、第１部材に対して第２部材を駆動すると、例えばフレミングの右手の法則に従って、推力を発生していない他の駆動装置（以下、「被検駆動装置」と呼ぶ）では起電力（誘導起電力）が発生する。そこで、その起電力を検出することによって、その被検駆動装置の推力定数（単位電流当たりに発生する推力）を求めることができる。そして、そのようにして求められた推力定数を用いて、その他の駆動装置を駆動することによって、その第１部材に対してその第２部材を目標とする推力で高精度に駆動することができる。
【００１６】
この場合、その第１部材に対するその第２部材の相対的な駆動の自由度をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、その第１部材に対して自由度Ｎでその第２部材を相対的に駆動する複数の駆動装置の個数は少なくとも（Ｎ＋２）であることが望ましい。これによって、その第２部材をその第１部材に対して自由度Ｎで駆動する際に、少なくとも１軸の駆動装置は推力を発生しなくともよいため、この駆動装置の起電力を検出することができる。
【００１７】
また、一例として、その第１の１対の駆動装置（７８Ａ，７６Ａ）は、その第２部材に関してその一方向に交差する方向に配置されている。
【００１８】
この場合、その第１部材とその第２部材とがガイドレス方式で相対移動しても、第１の１対の駆動装置だけでその第２部材を安定に駆動できる。従って、第２の１対の駆動装置に発生する起電力を高精度に検出することができる。
また、その第２部材の位置を計測する位置計測装置（６９ＹＡ，６９ＹＢ）を有し、その制御装置（９０Ｒ）は、その位置計測装置によって求められたその第２部材の移動速度とその検出装置が検出する起電力とに基づいて、その他の駆動装置が発生する推力を補正することが望ましい。その検出された起電力をその第２部材の移動速度で除算することによって、その他の駆動装置の推力定数を容易に求めることができ、その求められた推力定数に基づいてその他の駆動装置を高精度に駆動することができる。
【００１９】
また、その複数の駆動装置のうちの推力を発生する１対の駆動装置と、推力を発生しない他の１対の駆動装置とは互いに切替可能であることが望ましい。これによって、その１対の駆動装置と他の１対の駆動装置とで交互に起電力の検出を行うことができる。従って、２対の駆動装置の起電力を求めることができ、これに基づいて、２対の駆動装置を高精度に駆動することができる。
【００２０】
また、本発明のステージ装置の駆動方法は、本発明の何れかのステージ装置の駆動方法であって、その複数の駆動装置のうちのその第１の１対の駆動装置が発生するその推力によりその第２部材をその回転移動を拘束しつつその一方向に駆動したときに、その推力を発生していないその第２の１対の駆動装置に生じる起電力を検出する第１ステップ（ステップ２０１，２０２）と、その第１ステップで検出された起電力に基づいて、その第２の１対の駆動装置が発生する推力の補正値を求める第２ステップ（ステップ２０３）と、その第２ステップで求められた補正値を用いてその第２の１対の駆動装置が発生する推力を補正してその第２部材を駆動する第３ステップ（ステップ２０７）とを有するものである。
【００２１】
これによって、その第２部材を目標とする推力で高精度に駆動することができる。
また、本発明による露光装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その第１物体及び第２物体の少なくも一方を駆動するために本発明の何れかのステージ装置を用いるものである。
【００２２】
本発明のステージ装置によってその第１物体又はその第２物体を高精度に駆動できるため、一括露光型であれば高い位置決め精度が得られ、走査露光型であれば高い等速性が得られるため、その第１物体のパターンを高精度にその第２物体上に転写することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図１３を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）に備えられたステージ装置に本発明を適用したものである。
【００２４】
図１は、本例の投影露光装置１０の概略構成を示し、この図１において、投影露光装置１０に備えられている投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクル及びウエハ（詳細後述）の走査方向にＹ軸を取り、その走査方向に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明を行う。本例の投影露光装置１０は、照明光学系ユニットＩＯＰ、マスク（第１物体）としての回路パターンが形成されたレチクルＲをＹ方向に所定のストロークで駆動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向及びθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微少駆動するステージ装置としてのレチクルステージ装置１２、投影光学系ＰＬ、基板（第２物体）としてのウエハＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２５】
照明光学系ユニットＩＯＰは、露光光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（レチクルブラインド）で規定されるレチクルＲのパターン面の矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲを露光ビームとしての露光光ＩＬで均一な照度分布で照明する。その照明光学系と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。本例の露光光ＩＬとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）或いはＦ2 レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光が用いられる。なお、露光光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等を用いることも可能である。
【００２６】
次に、レチクルステージ装置１２は、照明光学系ＩＯＰの下端部に連結された環状の取り付け部１０１を有するプレートとしての照明系側プレート（キャッププレート）１４の図１における下方に配置されている。照明系側プレート１４は、略水平に不図示の支持部材によって支持され、そのほぼ中央部には露光光ＩＬの光路（通路）となる矩形の開口１４ａが形成されている。
【００２７】
レチクルステージ装置１２は、図１及びレチクルステージ装置１２の斜視図である図２から分かるように、前記照明系側プレート１４の下方に所定間隔を隔ててほぼ平行に配置された定盤としてのレチクルベース１６、このレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置されたスライダとしてのレチクルステージＲＳＴ、及びこのレチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置された枠状部材１８、及びレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系等を備えている。
【００２８】
レチクルベース１６は、不図示の支持部材によって略水平に支持されている。このレチクルベース１６は、図２の分解斜視図である図３に示すように、概略板状の部材から成り、そのほぼ中央には、凸のガイド部１６ａが形成されている。このガイド部１６ａの上面（ガイド面）は極めて高い平面度に仕上げられ、ガイド部１６ａのほぼ中央には、露光光ＩＬをＺ方向に通過させるためのＸ方向を長手方向とする矩形開口１６ｂが形成されている。レチクルベース１６の下面側には、図１に示すように、矩形開口１６ｂに対応して投影光学系ＰＬが配置されている。
【００２９】
レチクルステージＲＳＴは、図４（Ａ）に示すような特殊な形状のレチクルステージ本体２２及びこのレチクルステージ本体２２に固定された各種磁石ユニット（詳細後述）等を備えている。レチクルステージ本体２２は、上方から見て概略矩形の板状部２４Ａと、この板状部２４Ａの−Ｘ方向の端部に設けられたミラー部２４Ｂと、板状部２４ＡのＹ方向の一側及び他側の端部からそれぞれＹ方向に突設された各一対の延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２とを備えている。
【００３０】
前記板状部２４Ａのほぼ中央部には、露光光ＩＬを通過させるための開口がその中央に形成された段付き開口２２ａが形成され、この段付き開口２２ａの段部（１段掘り下げられた部分）には、レチクルＲを下側から複数点（例えば３点）で支持する複数（例えば３つ）のレチクル支持部材３４が設けられている。また、各レチクル支持部材３４にそれぞれ対応して、レチクルＲを挟んで固定するために、板状部２４Ａには複数（例えば３つ）のレチクル固定機構３４Ｐが設けられている。
【００３１】
そして、レチクルＲは、そのパターン面（下面）が、レチクルステージ本体２２（レチクルステージＲＳＴ）の中立面ＣＴ（曲げモーメントを受けた場合に伸縮しない面）に略一致する状態で、複数の支持部材３４によって支持されている（図４（Ｂ）参照）。なお、レチクル支持部材３４及びレチクル固定機構３４Ｐに代えて、或いはこれとともに、真空チャックや静電チャックなどの各種チャックを用いることは可能である。
【００３２】
また、前記ミラー部２４Ｂは、図４（Ａ），（Ｂ）から分かるように、Ｙ方向を長手方向とする概略角柱状の形状を有し、その中心部分には軽量化を図るための断面円形の空洞部ＣＨが形成されている。ミラー部２４Ｂの−Ｘ方向の端面は鏡面加工が施された反射面１２４ｍ（図５参照）とされている。
板状部２４Ａ、ミラー部２４Ｂを含むレチクルステージ本体部２２は、一体成形（例えば、一つの部材を削り出すことにより成形）されているが、本例では、説明を分かり易くするため、必要に応じて各部が別部材であるかのような表現をも用いている。勿論、上記各部の何れか１つを他と別部材で構成しても良いし、全てを別部材で構成しても良い。
【００３３】
また、図４（Ａ）において、レチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの−Ｙ方向の端部には、２つの凹部２４ｇ１，２４ｇ２が形成され、この凹部２４ｇ１，２４ｇ２のそれぞれには、移動鏡としてのレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂが設けられている。そして、前記４つの延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２は、概略板状の形状を有し、各延設部には強度向上のための断面三角形状の補強部が設けられている。レチクルステージ本体２２の底面には、延設部２４Ｃ１から延設部２４Ｄ１に至るＹ方向の全域に亘る第１の差動排気型の気体静圧軸受けが形成され、延設部２４Ｃ２から延設部２４Ｄ２に至るＹ方向の全域に亘る第２の差動排気型の気体静圧軸受けが形成されている。
【００３４】
図１のレチクルステージ装置１２の一部の断面図である図６に示すように、レチクルステージ本体２２の底面の第１、第２の差動排気型の気体静圧軸受けからレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面に噴き付けられる加圧気体の静圧と、レチクルステージＲＳＴ全体の自重とのバランスにより、ガイド部１６ａの上面上方に数μｍ程度のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが非接触で浮上支持されている。
【００３５】
図２に戻り、前記枠状部材１８の上面には、概略環状の凹溝８３，８５が二重に形成されている。このうちの内側の凹溝（以下、「給気溝」と呼ぶ）８３には、その内部に複数の給気口（不図示）が形成され、外側の凹溝（以下、「排気溝」と呼ぶ）８５には、複数の排気口（不図示）が形成されている。給気溝８３の内部に形成された給気口は、不図示の給気管路及び給気管を介して不図示のガス供給装置に接続されている。また、排気溝８５の内部に形成された排気口は、不図示の排気管路及び排気管を介して不図示の真空ポンプに接続されている。
【００３６】
また、枠状部材１８の底面にも、上面の給気溝８３及び排気溝８５に対応するように概略環状の凹溝からなる給気溝及び排気溝（不図示）が形成され、これらの給気溝及び排気溝もそれぞれ不図示のガス供給装置及び真空ポンプに接続されている。その給気溝及び排気溝を含んで、実質的に、レチクルベース１６の上面に枠状部材１８を浮上支持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。
【００３７】
即ち、ガス供給装置と真空ポンプとが作動状態にあるときは、枠状部材１８の底面の給気溝（不図示）からレチクルベース１６の上面に加圧気体が噴き付けられ、この噴き付けられた加圧気体の静圧により枠状部材１８の自重が支えられ、枠状部材１８がレチクルベース１６の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される。
【００３８】
同様に、枠状部材１８の上面の給気溝８３及び排気溝８５を含んで、実質的に、枠状部材１８と照明系側プレート１４との間のクリアランスを維持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。
即ち、ガス供給装置と真空ポンプとが作動状態にあるときは、枠状部材１８の上面に形成された給気溝８３から照明系側プレート１４の下面に加圧気体が噴き付けられ、該噴き付けられた加圧気体の静圧と真空吸引力とのバランスによって、枠状部材１８と照明系側プレート１４との間に所定のクリアランスが維持される。
【００３９】
次に、図２に示すように、レチクルステージ駆動系は、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動するとともにθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微小駆動する第１駆動機構と、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動する第２駆動機構とを備えている。前者の第１駆動機構は、枠状部材１８の内部に、Ｙ方向にそれぞれ架設された一対のＹ軸リニアガイド３６、３８を含んで構成され、後者の第２駆動機構は、枠状部材１８の内部の＋Ｘ方向側のＹ軸リニアガイド３８の−Ｘ方向側にＹ方向に架設された固定子ユニット４０を含んで構成されている。
【００４０】
前記一方のＹ軸リニアガイド３６は、図３の分解斜視図に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと、これらの固定子ユニット１３６Ａ，１３６ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５２とを備えている。この場合、一対の固定部材１５２により、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５２のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。
【００４１】
前記固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、図３及び図１のレチクルステージ本体２２付近の断面図である図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料から成るフレームを有し、その内部には、Ｙ方向に所定間隔で複数のコイルが配設されている。
前記＋Ｘ方向側のＹ軸リニアガイド３８も上記一方のＹ軸リニアガイド３６と同様に構成されている。即ち、Ｙ軸リニアガイド３８は、Ｙ方向を長手方向とする上下一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂと、これらの固定子ユニット１３８Ａ，１３８ＢをＺ方向に所定間隔を維持した状態で両端部にて固定する一対の固定部材１５４とを備えている。一対の固定部材１５４のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、前述の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと同様に構成されている（図５参照）。
【００４２】
また、上側の固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａと、下側の固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂとの間には、図５に示すように、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが配設されている。この場合、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂにそれぞれ対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニット（磁極ユニット）が配置された可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂが埋め込まれ、固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂに対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニットが配置された可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂが埋め込まれている。本例では、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ及び２８Ａ，２８Ｂの磁石ユニットとして、それぞれＺ方向に磁界を発生する複数の永久磁石を所定ピッチで極性を反転しながらＹ方向に配置したユニットが使用されているが、その永久磁石の代わりに電磁石等も使用することができる。
【００４３】
可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの−Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに対して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｅ１，２４ｅ２内に配置されている。この場合、図５の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、上記中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。そして、一対の可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂは、磁性体部材と、この磁性体部材の表面にＹ方向に沿って所定間隔で配置された複数の磁石とを、それぞれ備えている。複数の磁石は、隣り合う磁石同士で逆極性とされている。従って、可動子ユニット２６Ａの上方の空間及び可動子ユニット２６Ｂの下方の空間にはそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００４４】
同様に、前記一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの＋Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに関して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｆ１，２４ｆ２内に配置されている。また、一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂは、段付き開口２２ａのＸ方向の中心位置（レチクルステージＲＳＴの重心のＸ方向の位置とほぼ一致）を通るＺ軸に平行な直線に関して、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂとほぼ左右対称の配置となっている。また、図５の第１固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。
【００４５】
そして、一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂは、磁性体部材と、この磁性体部材の表面にＹ方向に沿って所定間隔で配置された複数の磁石とをそれぞれ備えている。複数の磁石は、隣り合う磁石同士で逆極性とされている。従って、可動子ユニット２８Ａの上方の空間及び可動子ユニット２８Ｂの下方の空間にもそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００４６】
本例では、上述したＹ軸リニアガイド３６及び３８の上側の固定子ユニット１３６Ａ及び１３８Ａと、レチクルステージ本体２２側に対向して配置された可動子ユニット２６Ａ及び２８Ａとから、それぞれ図５に示すように第１のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び第２のＹ軸リニアモータ７８Ａが構成されている。そして、Ｙ軸リニアガイド３６及び３８の下側の固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂと、レチクルステージ本体２２側の対応する可動子ユニット２６Ｂ及び２８Ｂとから、それぞれ図５に示すように第３のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂが構成されている。また、それぞれ１軸の駆動装置としての第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂから上記の第１駆動機構が構成されている。本例の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂはそれぞれムービングマグネット型であり、広いストロークで移動する部材側には配線を接続する必要がないため、移動速度を高めることができる。
【００４７】
例えば第１のＹ軸リニアモータ７６Ａでは、固定子としての固定子ユニット１３６Ａ内のコイルにＸ方向に電流が供給されることにより、そのコイルを流れる電流と可動子としての可動子ユニット２６Ａ内の磁石がＺ方向に発生する磁界との電磁相互作用によって、フレミングの左手の法則に従って、固定子ユニット１３６Ａ内のコイルにＹ方向への電磁力（ローレンツ力）が発生する。そして、この電磁力の反作用（反力）が固定子ユニット１３６Ａに対して相対的に可動子ユニット２６ＡをＹ方向に駆動する推力となる。同様に、図５の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａは、固定子ユニット１３８Ａに対して相対的に可動子ユニット２８ＡをＹ方向に駆動する推力を発生する。また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、それぞれ固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂに対して相対的に可動子ユニット２６Ｂ及び２８ＢをＹ方向に駆動する推力を発生する。
【００４８】
このように、固定子（固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ）と可動子（可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂ）とが電磁相互作用のような物理的相互作用を行って駆動力を発生する際には、その固定子とその可動子とが「協働」して駆動力を発生するとも言うことができる。また、実際にはその電磁力（作用）によって固定子も可動子とは反対方向に僅かに移動する。そのため、本明細書では、相対的な移動量が多い方の部材を可動子又は可動子ユニットと呼び、相対的な移動量が少ない方の部材を固定子又は固定子ユニットと呼んでいる。
【００４９】
この場合、第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂはそれぞれ図２のＹ軸リニアガイド３６，３８を介して第１部材としての枠状部材１８に連結され、可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂはそれぞれ図２の第２部材としてのレチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）に固定されている。また、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａは、レチクルＲを挟むようにほぼ対称にＸ方向に離れて配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａに対向するように配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。従って、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａが第１の１対の駆動装置に対応し、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂが第２の１対の駆動装置に対応している。
【００５０】
また、本例では図２のＹ軸リニアガイド３６，３８が内側に固定された枠状部材１８は、底面側のレチクルベース１６及び上面側の照明系側プレート１４との間で気体軸受けを介して非接触に支持されている。そのため、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢによってレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する際に、反力を相殺するように枠状部材１８が逆方向に僅かに移動する。これによってレチクルステージＲＳＴを駆動する際の振動の発生が抑制される。但し、レチクルステージＲＳＴの質量に対して枠状部材１８の質量はかなり大きいため、枠状部材１８の移動量は僅かである。
【００５１】
本例では、通常は、図５において、−Ｘ方向側の第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７６Ｂは、同期してＹ方向に同じ推力を発生するように駆動される。同様に、＋Ｘ方向側の第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ及び７８Ｂも、同期してＹ方向に同じ推力を発生するように駆動される。そして、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）をＹ方向に等速駆動するような場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂと、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂとが更に同期してほぼ等しい推力で枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、レチクルステージＲＳＴの回転角θｚ（ヨーイング）を補正する必要のある場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂが発生する推力と、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂが発生する推力との大きさの比が制御される。
【００５２】
本例の場合、図４（Ｂ）に示すように、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴを基準として、可動子ユニット２６Ａ及び２６Ｂ、並びに可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂがそれぞれ対称に配置され、これらの可動子ユニットに対応する図５の固定子ユニット１３６Ａ及び１３６Ｂ、並びに固定子ユニット１３８Ａ及び１３８Ｂもそれぞれ中立面ＣＴを基準として上下対称に配置されている。このため、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂ，１３８Ａ，１３８Ｂのコイルにそれぞれ対応する電流を供給して、互いに同一の駆動力を可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂに与えることによって、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴ（図４（Ｂ）参照）上の２箇所にＹ方向の駆動力（可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂの駆動力の合力、及び可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの駆動力の合力）を作用させることができる。これにより、レチクルステージＲＳＴにはピッチングモーメントが極力作用しないようになっている。
【００５３】
更に、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂと、可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂとは、Ｘ方向に関しても、レチクルステージＲＳＴの重心近傍位置に関してほぼ対称に配置されている。そのため、レチクルステージＲＳＴの重心からＸ方向に等距離の２箇所で上記のＹ方向の駆動力が作用するので、この２箇所に同一の力を発生させることでレチクルステージＲＳＴの重心位置近傍にＹ方向の駆動力の合力を作用させることが可能となっている。従って、例えばレチクルステージ本体２２をＹ方向に直線的に駆動するような場合に、レチクルステージＲＳＴにはヨーイングモーメントも極力作用しないようになっている。
【００５４】
なお、本例では、後述のように、例えば投影露光装置の組立調整時又はメンテナンス時等に、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａ（第１の１対の駆動装置）を介してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動しているときに、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂ（第２の１対の駆動装置）側では固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂのコイルを駆動源から切り離して所定の駆動情報を検出できるように構成されている。更に、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａと第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂとを切り替えることによって、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂ（第２の１対の駆動装置）を介してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動しているときに、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａ（第１の１対の駆動装置）側では固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａのコイルを駆動源から切り離して所定の駆動情報を検出できるようにも構成されている。
【００５５】
次に、第２駆動機構側の固定子ユニット４０は、図３に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対の固定子としてのコイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂと、これらのコイルユニット１４０Ａ，１４０ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５６とを備えている。この場合、一対の固定部材１５６により、コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５６のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。
【００５６】
コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料から成るフレームを有し、その内部には、コイルが配置されている。コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂの間には、図５に示すように、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向の端部に固定された可動子としての断面矩形（長方形）の板状のＺ方向に磁界を発生する永久磁石３０が配置されている。永久磁石３０に代えて、磁性体部材とその上下面にそれぞれ固定された一対の平板状の永久磁石とから成る磁石ユニットを用いても良い。
【００５７】
この場合、永久磁石３０及びコイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な形状及び配置となっている（図４（Ｂ）及び図５参照）。従って、永久磁石３０によって形成されるＺ方向の磁界とコイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂをそれぞれ構成するコイルをＹ方向に流れる電流との間の電磁相互作用により、フレミングの左手の法則に従ってそのコイルにＸ方向の電磁力（ローレンツ力）が発生し、この電磁力の反力が永久磁石３０（レチクルステージＲＳＴ）をＸ方向に駆動する推力となる。また、この場合にも、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の反力を相殺するように、逆方向に枠状部材１８が僅かに移動する。従って、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の振動の発生も抑制されている。
【００５８】
この場合、コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂをそれぞれ構成するコイルに同一の電流を供給することにより、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴ（図４（Ｂ）参照）上の位置にＸ方向の駆動力を作用させることができ、これにより、レチクルステージＲＳＴにはローリングモーメントが極力作用しないようになっている。
【００５９】
上述のように、コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂと永久磁石３０とにより、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動可能なムービングマグネット型のＸ軸ボイスコイルモータ７９が構成されている。この駆動装置としてのＸ軸ボイスコイルモータ７９によって、第２駆動機構が構成されている。
この結果、図２の本例のレチクルステージＲＳＴは、枠状部材１８に対してガイドレス方式でＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向の３自由度で相対的に変位できるように支持されており、枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴを相対的に駆動するために、Ｙ方向に推力を発生する４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢとＸ方向に推力を発生する１軸のＸ軸ボイスコイルモータ７９とからなる５軸の駆動装置が設けられている。即ち、レチクルステージＲＳＴの移動の自由度（＝３）に対して、レチクルステージＲＳＴを駆動する複数の駆動装置の個数は２だけ多く設けられている。これによって、後述のように例えばその複数の駆動装置のうち所定の駆動装置を駆動しない状態でも、レチクルステージＲＳＴを少なくとも一方向に駆動することができる。
【００６０】
本例では、更に、前述の枠状部材１８の＋Ｘ方向の側面及び＋Ｙ方向の側面には、図３に示すように、Ｚ方向の磁界を形成する磁石ユニットを含む可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが設けられている。これらの可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃに対応してレチクルベース１６には、支持台６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃを介して、Ｙ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ａ，６２Ｂ及びＸ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ｃが設けられている。即ち、可動子６０Ａと固定子６２Ａとにより、及び可動子６０Ｂと固定子６２Ｂとにより、それぞれムービングマグネット型のボイスコイルモータから成るＸ方向駆動用のトリムモータが構成されている。また、可動子６０Ｃと固定子６２Ｃとによりムービングマグネット型のボイスコイルモータから成るＹ方向駆動用のトリムモータが構成されている。これら３つのトリムモータを用いることにより、レチクルベース１６に対して枠状部材１８をＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向の３自由度方向に駆動することが可能である。
【００６１】
上述のようにレチクルステージＲＳＴをＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向に駆動する際には、その作用を相殺するように枠状部材１８が僅かに移動するため、枠状部材１８のＸＹ平面内の位置が次第にずれる恐れがある。そこで、可動子６０Ａ〜６０Ｃ及び固定子６２Ａ〜６２Ｃよりなるトリムモータを用いて、例えば定期的に枠状部材１８の位置を中央に戻すことで、枠状部材１８の位置がレチクルベース１６から外れることが防止できる。
【００６２】
前記枠状部材１８の−Ｘ方向側の側壁のほぼ中央には、図３に示すように、凹状部１８ａが形成されている。この凹状部１８ａには枠状部材１８の内部と外部とを連通する矩形開口１８ｂが形成されている。また、枠状部材１８の−Ｙ側の側壁には、枠状部材１８の内部と外部とを連通する矩形開口１８ｃが形成されている。矩形開口１８ｂの外側には、図５から分かるように、レチクルステージＲＳＴのミラー部２４Ｂの反射面１２４ｍに対向してＸ軸レーザ干渉計６９Ｘが設けられている。このＸ軸レーザ干渉計６９Ｘからの測長ビームが矩形開口１８ｂを介してミラー部２４Ｂの反射面１２４ｍに対して投射され、その反射光が矩形開口１８ｂを介してＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ内に戻る。この場合、測長ビームの光路のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置に一致し、中立面ＣＴの位置はレチクルＲのパターン面（レチクル面）に一致している。
【００６３】
また、図５に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍には、固定鏡Ｍｒｘが取付部材９２を介して設けられている。Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘからの参照ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７１を介して、固定鏡Ｍｒｘに対して投射され、その反射光がＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ内に戻る。Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘでは、測長ビームの反射光、参照ビームの反射光を内部の光学系により同軸にかつ同一の偏光方向の光に合成し、両反射光の干渉光を内部のディテクタによって受光する。そして、ディテクタの検出信号に基づいて、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘは、レチクルステージ本体２２のＸ方向の位置を、固定鏡Ｍｒｘを基準として、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出する。また、Ｘ方向の位置の差分からレチクルステージ本体２２のＸ方向の速度（通常はほぼ０）も検出されている。
【００６４】
一方、矩形開口１８ｃの外側（−Ｙ方向側）には、図１のレチクルステージ装置１２近傍のＹＺ断面図である図６から分かるように、レチクルステージ本体２２に設けられた前述のレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面に対向してＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢが設けられている。各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢからの測長ビームは矩形開口１８ｃを介してレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面に対してそれぞれ投射され、それぞれの反射光が窓ガラスｇ２を介して各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢ内に戻る。この場合、測長ビームの照射点のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）にほぼ一致している。
【００６５】
また、図６に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍には、固定鏡Ｍｒｙが取付部材９３を介して設けられている。各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢからの参照ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７２を介して、固定鏡Ｍｒｙに対してそれぞれ投射され、それぞれの反射光が各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢ内に戻る。そして、各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢは、前述のＸ軸レーザ干渉計６９Ｘと同様に、測長ビームの反射光と参照ビームの反射光との干渉光に基づいて、それぞれの測長ビームの投射位置（レトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面の位置）におけるレチクルステージ本体２２のＹ方向の位置を、固定鏡Ｍｒｙをそれぞれ基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でそれぞれ常時検出する。この場合、一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢによって、レチクルステージＲＳＴのＺ軸回りの回転量も検出することが可能となっている。また、Ｙ方向の位置の差分からレチクルステージ本体２２のＹ方向の速度も検出されている。
【００６６】
本例では、前述の如く、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘの測長ビームの光路のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）に一致しているので、いわゆるアッベ誤差がなく、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のＸ方向の位置を精度良く計測することができる。一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢにおいても、同様の理由により、いわゆるアッベ誤差がなく、高い計測精度が得られる。
【００６７】
なお、上記の移動鏡としての、ミラー部２４Ｂ、及びレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの３つが図１では移動鏡Ｍｍとして図示され、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘと一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢとが図１ではレチクル干渉計６９として図示されている。また、図１では、図５及び図６の固定鏡（固定鏡Ｍｒｘ，Ｍｒｙ）は図示省略されている。
【００６８】
以下の説明においては、レチクル干渉計６９によってレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）が計測されているものとする。このレチクル干渉計６９からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報でも良い）は図１のステージ制御系９０及びこれを介して主制御装置７０に送られ、ステージ制御系９０では主制御装置７０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージＲＳＴの駆動を制御する。
【００６９】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックで屈折系又は反射屈折系よりなる投影倍率が１／４又は１／５等の縮小系が用いられている。走査露光中には、露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内のパターンの投影光学系ＰＬを介した縮小像は、投影光学系ＰＬの像面上に配置されたウエハＷ上の一つのショット領域のレジスト層上の細長い露光領域ＩＡ上に転写される。被露光基板としてのウエハＷは、半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が例えば１５０〜３００ｍｍの円板状の基板である。
【００７０】
投影光学系ＰＬは、鏡筒部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して、不図示の保持部材によって保持されている。
次に、ウエハステージＷＳＴは、ウエハ室８０内に配置されている。このウエハ室８０は、天井部の略中央部に投影光学系ＰＬの下端部を通すための円形開口７１ａが形成された隔壁７１で覆われている。この隔壁７１は、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料で形成されている。
【００７１】
ウエハ室８０内には、定盤よりなるウエハベースＢＳが、複数の防振ユニット８６を介してほぼ水平に支持されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハホルダ２５を介してウエハＷを真空吸着等により保持し、例えばリニアモータ等を含む不図示のウエハ駆動系によってウエハベースＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に駆動される。
【００７２】
ウエハ室８０の隔壁７１の−Ｙ方向側の側壁には光透過窓８５が設けられている。これと同様に、図示は省略されているが、隔壁７１の＋Ｘ方向側の側壁にも光透過窓が設けられている。また、ウエハホルダ２５の−Ｙ方向側の端部には、平面鏡から成るＹ軸移動鏡５６ＹがＸ方向に延設されている。同様に、図示は省略されているが、ウエハホルダ２５の＋Ｘ方向側の端部には、平面鏡から成るＸ軸移動鏡がＹ方向に延設されている。そして、ウエハ室８０の外部のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計（不図示）からの測長ビームが、それぞれ光透過窓８５及び不図示の透過窓を介してＹ軸移動鏡５６Ｙ及び不図示のＸ軸移動鏡に照射されている。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ例えば内部の参照鏡を基準として対応する移動鏡の位置及び回転角、即ちウエハＷのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角を計測する。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計の計測値は、ステージ制御系９０及び主制御装置７０に供給され、ステージ制御系９０は、その計測値及び主制御装置７０からの制御情報に基づいて、不図示の駆動系を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。
【００７３】
次に、上述のようにして構成された投影露光装置１０による基本的な露光動作の流れについて簡単に説明する。
先ず、主制御装置７０の管理の下、不図示のレチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロード、ウエハロードが行なわれる。その後、レチクルアライメント系、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板、オフアクシス・アライメント検出系（いずれも図示省略）等を用いて、レチクルアライメント及びウエハアライメントが実行される。次に、先ず、ウエハＷの位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置となるように、ウエハステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲの位置が走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そして、主制御装置７０からの指示により、ステージ制御系９０がレチクル干渉計６９によって計測されたレチクルＲの位置情報、及びウエハ側のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計によって計測されたウエハＷの位置情報に基づき、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ方向（走査方向）に同期移動させて、露光光ＩＬを照射することにより、ファースト・ショットへの走査露光が行なわれる。続いて、ウエハステージＷＳＴが非走査方向（Ｘ方向）又はＹ方向に１ショット領域分だけステップ移動した後、次のショット領域に対する走査露光が行なわれる。このようにして、ショット間のステップ移動と走査露光とが順次繰り返されて、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００７４】
次に、本例のレチクルステージＲＳＴをＹ方向及びθｚ方向に駆動するための図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの詳細な構成及び駆動系につき説明する。以下では、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ〜７８Ｂは３相リニアモータであるとして、先ず第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの構成につき図７を参照して説明する。
【００７５】
図７（Ａ）は、図５の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａを示す平面図、図７（Ｂ）はＹ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａを示す平面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の側面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の正面図、図７（Ｅ）は可動子ユニット２８Ａの磁石によって発生する磁束密度ＢのＹ方向の分布（このピッチをＰとする）をそれぞれ表している。なお、図７（Ｂ）は図７（Ｃ）のＢＢ線に沿う断面図でもある。また、図７（Ａ）〜（Ｃ）では、レチクルステージ本体２２を簡略化して表している。
【００７６】
図７（Ｂ）に示すように、Ｙ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａは、Ｚ方向に磁場を発生する永久磁石ＭＮと、この永久磁石ＭＮをＺ方向に反転した永久磁石ＭＳとをＹ方向に交互にピッチＰ／２（Ｐは磁束密度Ｂのピッチ）で、レチクルステージ本体２２上に配置したものである。レチクルステージ本体２２の永久磁石ＭＮ，ＭＳが配置されている部分は、ヨークとしても作用している。また、図７（Ｄ）に示すように、第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂの可動子ユニット２８Ｂは、第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａの各永久磁石に対向するように、それぞれＺ方向に反転した極性の永久磁石をＹ方向に配置して構成されている。
【００７７】
次に、図７（Ａ），（Ｄ）に示すように、第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａは、磁界をＸ方向に横切る多数のコイルをＹ方向にピッチＰ１（＝２Ｐ／３）で配列したものであり、第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂの固定子ユニット１３８Ｂも、固定子ユニット１３８Ａと対称に構成されている。この場合、図７（Ｅ）のピッチＰの磁束密度Ｂの分布は、可動子ユニット２８Ａによってその上の固定子ユニット１３８Ａに発生する磁束密度を表しており、可動子ユニット２８Ｂによってその下の固定子ユニット１３８Ｂに発生する磁束密度は、図７（Ｅ）とは極性が反転している（位相がπずれている）。そして、固定子ユニット１３８Ａ及び１３８Ｂは、それぞれＵ相（０π）のコイルＣＵ、Ｖ相（−２π／３又は＋４π／３）のコイルＣＶ、及びＷ相（＋２π／３）のコイルＣＷを順次Ｙ方向に配列したものである。なお、固定子ユニット１３８Ａに作用する磁界と固定子ユニット１３８Ｂに作用する磁界とは極性が反転しているため、下方の固定子ユニット１３８Ｂのコイルには、上方の固定子ユニット１３８Ａのコイルに対して逆方向に電流が供給される。
【００７８】
図５における第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂも、図７（Ｄ）の第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂと同様に構成されている。
次に、図８は、第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示し、この図８において、固定子ユニット１３８Ａの複数のＵ相コイルＣＵがＵ相コイル群１９６Ｕとしてスター結線され、複数のＷ相コイルＣＷがＷ相コイル群１９６Ｗとしてスター結線され、複数のＶ相コイルＣＶがＶ相コイル群１９６Ｖとしてスター結線され、これらのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖの一方の共通の端子はグランド端子Ｇに接続されている。なお、以下で説明する駆動系は、図１のステージ制御系９０に組み込まれているものである。
【００７９】
図８において、固定子ユニット１３８Ａの各コイルに電流を供給するための制御部９０Ａが配置されており、制御部９０Ａ内にデジタル・シグナル・プロセッサよりなる電流値設定部１９０が配置されている。更に、コンピュータを含む外部のレチクルステージ制御部９０ＲにＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ、及びＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢの計測値が供給されている。レチクルステージ制御部９０Ｒは、主制御装置７０からの制御情報及びそれらのレーザ干渉計の計測値より、Ｙ軸リニアモータ７８Ａによるレチクルステージ本体２２のＹ方向の速度を所定周期で設定し、その速度指令を順次電流値設定部１９０に供給する。電流値設定部１９０は、その速度指令に応じてＹ軸リニアモータ７８ＡのＹ方向の推力を算出し、算出された推力を得るためのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖの各コイルの電流値を算出し、算出した電流値に対応する電圧をそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖに出力する。アンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖは、入力された電圧に対応する電流を出力する。
【００８０】
この際に予め、レチクルステージ制御部９０Ｒから電流値設定部１９０に対してＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖに関する推力定数（単位電流当たりに発生する推力）の情報が供給されており、この推力定数に基づいて電流値設定部１９０は各コイル群の電流を算出する。また、制御部９０Ａには、駆動電流を出力すると共に、必要に応じて外部で発生する電圧が印加される３個の出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖと、外部の電圧計に接続するための３個の電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖとが設けられている。また、出力端子１９７ＵをＵ相のアンプ１９１Ｕ又は電圧計測端子１９３Ｕの何れかに接続するための第１の切替スイッチ１９２Ｕと、出力端子１９７ＷをＷ相のアンプ１９１Ｗ又は電圧計測端子１９３Ｗの何れかに接続するための第２の切替スイッチ１９２Ｗと、出力端子１９７ＶをＶ相のアンプ１９１Ｖ又は電圧計測端子１９３Ｖの何れかに接続するための第３の切替スイッチ１９２Ｖとが設けられている。切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖは、マニュアル方式で切り替えることができる。
【００８１】
その３個の出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，及び１９７Ｖは、それぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，及び１９６Ｖの他方の共通の端子に接続されている。この場合、Ｖ相のコイル群１９６Ｖの各コイルと出力端子１９７Ｖとの間、Ｕ相のコイル群１９６Ｕの各コイルと出力端子１９７Ｕとの間、及びＷ相のコイル群１９６Ｗの各コイルと出力端子１９７Ｗとの間には、それぞれ電流の流れのオン・オフの切り替えを電子的に行うことができるスイッチング素子Ｓ０１〜Ｓ０９，Ｓ１１〜Ｓ２０，Ｓ２１〜Ｓ３０が接続され、出力端子１９７Ｖとグランド端子Ｇとの間には更に、スイッチング素子Ｓ０１と同じスイッチング素子Ｓ１０とダミーの抵抗１３８Ｒとが直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ０１〜Ｓ３０のオン・オフの切り替えは電流値設定部１９０が行う。スイッチング素子Ｓ１０は通常はオフ（遮断）にされている。
【００８２】
図７（Ｄ）に示すように、本例のＹ軸リニアモータ７８Ａはムービングマグネット方式であるため、固定子ユニット１３８Ａ中には可動子ユニット２８Ａと対向しておらず、推力の発生に寄与しないコイルが存在する。そこで、本例では図８のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢによって計測されたＹ方向の位置がレチクルステージ制御部９０Ｒを介して電流値設定部１９０に供給されており、電流値設定部１９０は、そのＹ方向の位置（可動子ユニット２８ＡのＹ座標）から推力の発生に寄与しないコイルを特定する。そして、電流値設定部１９０は、スイッチング素子Ｓ０１〜Ｓ３０の内で推力の発生に寄与しないコイルに接続されているスイッチング素子をオフ（遮断）にする。これによって、固定子ユニット１３８Ａのコイルユニットにおける電流消費量を低減することができ、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の温度上昇を抑えることができる。
【００８３】
なお、図５の第１のＹ軸リニアモータ７６Ａの固定子ユニット１３６Ａ及びその制御部も、図８の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａ及びその制御部９０Ａと同様に構成され、固定子ユニット１３６Ａの制御部もレチクルステージ制御部９０Ｒに制御されている。
次に、図９は、第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂの固定子ユニット１３８Ｂの駆動系を示し、この図９において、固定子ユニット１３８Ｂ及びその制御部９０Ｂは、図８の固定子ユニット１３８Ａ及び制御部９０Ａとそれぞれ同様に構成されている。更に、図５の第２のＹ軸リニアモータ７６Ｂの固定子ユニット１３６Ｂ及びその制御部も、図９の固定子ユニット１３８Ｂ及びその制御部９０Ｂと同様に構成され、制御部９０Ｂ中の電流値設定部１９０もレチクルステージ制御部９０Ｒに制御されている。
【００８４】
また、図９においては、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに電圧計１９４が接続されている。電圧計１９４は、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖの電圧を所定タイミングで並列に計測し、計測データをデジタルデータとしてレチクルステージ制御部９０Ｒに供給する。
次に、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂを駆動するための推力定数を補正する動作の一例につき図１２のフローチャートを参照して説明する。この推力定数の補正動作は、例えば本例の投影露光装置の機構部の組立調整が終了した時点又はメンテナンス時などで実行される。
【００８５】
先ず、図１２のステップ２０１において、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ用の制御部９０Ａにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２ＶをそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力端子が出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する（図８の状態）。これによって、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａは、予めレチクルステージ制御部９０Ｒから電流値設定部１９０に設定されている推力定数に基づいて駆動されることになる。
【００８６】
図１０は、図８の電流値設定部１９０に設定されている推力定数の一例を示し、この図１０において、正弦波状の曲線ＣＦＵ，ＣＦＶ，ＣＦＷはそれぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相の推力定数（単位電流当たりに発生する推力）（Ｎ／Ａ）を表している。この推力定数は、一例として図７（Ｅ）に示されている磁束密度Ｂの理論値に基づくものである。その磁束密度Ｂは、ピーク値をＢ0 として、次のようにレチクルステージ本体２２のＹ方向の位置の関数で表すことができる。
【００８７】
Ｂ＝Ｂ0 sin(２πＹ／Ｐ） …（１１）
図１０の例では、ピッチＰは約７０ｍｍである。そして、図１０の曲線ＣＦＵ，ＣＦＷ，ＣＦＶで表されるＵ相、Ｗ相、及びＶ相の推力定数をＦＡＵ（Ｙ），ＦＡＷ（Ｙ），ＦＡＶ（Ｙ）として、図８のＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖに供給される電流ＩＡｕ，ＩＡｗ，ＩＡｖは次のように設定されるものとする。なお、位置Ｙは、図７（Ｄ）における固定子ユニット１３８Ａに対する可動子ユニット２８ＡのＹ方向の位置であり、電流のピーク値をＩ0 としている。
【００８８】
ＩＡｕ＝Ｉ0 sin(２πＹ／Ｐ） …（１２）
ＩＡｖ＝Ｉ0 sin(２πＹ／Ｐ−２π／３） …（１３）
ＩＡｗ＝Ｉ0 sin(２πＹ／Ｐ＋２π／３） …（１４）
そして、図８の電流値設定部１９０では、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する全体の推力ＦＡｔを次式より計算する。
【００８９】
ＦＡｔ＝ＦＡＵ（Ｙ）・ＩＡｕ＋ＦＡＷ（Ｙ）・ＩＡｗ＋ＦＡＶ（Ｙ）・ＩＡｖ …（１５）
そして、電流値設定部１９０は、（１５）式の３相の全体の推力ＦＡｔが目標値の１／２に合致するように例えば電流のピーク値Ｉ0 を設定すればよい。なお、図５の２つの固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａで互いに等しい推力を発生することによって、全体の推力は目標値になる。
【００９０】
図１２のステップ２０１の初めに、更に図９の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの制御部９０Ｂにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖをそれぞれ出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖが電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに接続されるように設定する（図９の状態）。また、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに電圧計１９４を接続し、電圧計１９４の計測値がレチクルステージ制御部９０Ｒに取り込まれるようにする。電圧計１９４は、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂ用に２台用意される。これによって、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂは推力を発生しない状態に設定されると共に、Ｙ軸リニアモータ７６Ｂ，７８ＢのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力を電圧計１９４によって計測することができる。
【００９１】
この状態で、図８の主制御装置７０及びレチクルステージ制御部９０Ｒの制御のもとで、図５の上方の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａを駆動して、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）をＹ方向に全ストロークでほぼ一定速度で駆動するとともに、同時にＸ軸ボイスコイルモータ７９を駆動してレチクルステージＲＳＴのＸ方向位置を一定に保つ。このようにレチクルステージＲＳＴの駆動方向（Ｙ方向）に対して交差する方向であるＸ方向に離れて対称に配置された１対のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ及びＸ軸ボイスコイルモータ７９を用いてレチクルステージＲＳＴを駆動することによって、レチクルステージＲＳＴを回転の恐れなくＹ方向に直進させることができる。この動作と並行してステップ２０２で示すように、図９のレチクルステージ制御部９０Ｒは、Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢの計測値と２台の電圧計１９４で計測される第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの３相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力を所定のサンプリングレートで記憶部に順次取り込む。
【００９２】
この場合、本例の図５の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂは、駆動回路と切り離されている。そのため、固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂに対して可動子ユニット２６Ｂ，２８Ｂが相対的にＹ方向に移動すると、図９において、固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂの３相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖの各コイルに、フレミングの右手の法則に従って逆起電力（誘導起電力）（Ｖ）が発生する。その逆起電力が本発明の起電力に対応している。その各コイルに発生する逆起電力は、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖを介して電圧計１９４で計測される。
【００９３】
次のステップ２０３において、レチクルステージ制御部９０Ｒ内の演算部は、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの各相の推力定数を補正する。そのため、レチクルステージ制御部９０Ｒ内の演算部は、ステップ２０２で所定のサンプリングレートで順次取り込んだＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢのＹ座標の計測値の差分から、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の各位置Ｙｉ（ｉ＝１，２，３，…）でのレチクルステージＲＳＴのＹ方向の速度ＶＹｉを算出する。
【００９４】
この場合、リニアモータの各コイルに発生する逆起電力を、計測時点での可動子と固定子との相対移動速度で除算した値は、逆起電力定数（Ｖ・ｓ／ｍ）と呼ばれ、この逆起電力定数は各相の推力定数に等しいことが分かっている。そこで、レチクルステージ制御部９０Ｒの演算部は、Ｙ方向の各位置Ｙｉで計測された第３のＹ軸リニアモータ７６ＢのＵ相、Ｗ相、Ｖ相の逆起電力をそれぞれレチクルステージＲＳＴの移動速度ＶＹｉで除算することによって、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相の逆起電力定数ＶＢＵｉ，ＶＢＷｉ，ＶＢＶｉを算出し、これら各相の逆起電力定数を各相の推力定数とする。この推力定数は、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂで互いに独立に算出される。
【００９５】
図１１は、このようにして算出された３相の逆起電力定数の一例を示し、曲線ＣＶＵ，ＣＶＷ，ＣＶＶ上のデータがそれぞれ逆起電力定数ＶＢＵｉ，ＶＢＷｉ，ＶＢＶｉである。そして、レチクルステージ制御部９０Ｒの演算部は、その逆起電力定数ＶＢＵｉ，ＶＢＷｉ，ＶＢＶｉを例えば補間によってＹ方向に所定間隔の一連の位置での値に直して得られる推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）を、図９の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの制御部９０Ｂの電流値設定部１９０に設定する。これで推力定数の補正が完了する。
【００９６】
なお、図９の固定子ユニット１３８Ｂ（又は１３６Ｂ）のＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖに供給される（１２）式〜（１４）式と同様の電流をそれぞれＩＢｕ，ＩＢｗ，ＩＢｖとすると、補正後の推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）を用いて、Ｙ軸リニアモータ７８Ｂ（又は７６Ｂ）全体としての推力ＦＢｔは（１５）式と同様の次式から求めることができる。
【００９７】
ＦＢｔ＝ＦＢＵ（Ｙ）・ＩＢｕ＋ＦＢＷ（Ｙ）・ＩＢｗ＋ＦＢＶ（Ｙ）・ＩＢｖ …（１６）
ここで（１２）式〜（１４式）における電流ピーク値Ｉｏを１（単位電流）とすると、この推力ＦＢｔは、Ｙ軸リニアモータ７８Ｂ（又は７６Ｂ）全体としての推力定数ＦＢ（Ｙ）と等しくなる。この推力定数ＦＢ（Ｙ）は、図１１の曲線ＣＶとして表されている。この曲線ＣＶから分かるように、本来は一定であるはずの推力定数ＦＢ（Ｙ）が位置Ｙによって僅かに変動している。これは、実測して補正された推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）が初めに設定されていた推力定数とは僅かに異なっていたことを意味する。
【００９８】
そこで、次に第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂを駆動する場合には、図９の電流値設定部１９０は、補正後の推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）、３相のコイル群に供給される電流ＩＢｕ，ＩＢｗ，ＩＢｖを（１６）式に代入して得られる推力ＦＢｔが目標値となるように、３相の電流ＩＢｕ，ＩＢｗ，ＩＢｖを設定する。これによって、推力定数の実測値に基づいて可動子ユニット２６Ｂ，２８Ｂを目標とする推力で高精度に駆動することができる。
【００９９】
次のステップ２０４において、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ用の制御部９０Ａにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖをそれぞれ出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖが電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに接続されるように設定する。また、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに図９の電圧計１９４を接続し、電圧計１９４の計測値がレチクルステージ制御部９０Ｒに取り込まれるようにする。電圧計１９４は、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ用に２台用意される。これによって、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａは推力を発生しない状態に設定されると共に、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８ＡのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力を電圧計１９４によって計測することができる。
【０１００】
更に、図９の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの制御部９０Ｂにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２ＶをそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力端子が出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する。これによって、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂは、ステップ２０３で補正された推力定数及び上記の（１６）式に基づいて駆動されることになる。
【０１０１】
この状態で、図９の主制御装置７０及びレチクルステージ制御部９０Ｒの制御のもとで、図５の下方の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂを駆動して、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）をＹ方向に全ストロークでほぼ一定速度で駆動する。この動作と並行してステップ２０５で示すように、図８のレチクルステージ制御部９０Ｒは、Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢの計測値と、２台の電圧計１９４で計測される第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの３相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力とを所定のサンプリングレートで記憶部に順次取り込む。
【０１０２】
次のステップ２０６において、レチクルステージ制御部９０Ｒは、ステップ２０３と同様にして第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａの各相の推力定数を補正する。補正後の推力定数は、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａの制御部９０Ａの電流値設定部１９０に設定される。次に第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａを駆動する場合には、図８の電流値設定部１９０は、補正後の推力定数ＦＡＵ（Ｙ），ＦＡＷ（Ｙ），ＦＡＶ（Ｙ）と、３相のコイル群に供給される電流ＩＡｕ，ＩＡｗ，ＩＡｖとを（１５）式に代入して得られる推力ＦＡｔが目標値となるように、３相の電流ＩＡｕ，ＩＡｗ，ＩＡｖを設定する。これによって、推力定数の実測値に基づいて可動子ユニット２６Ａ，２８Ａを目標とする推力で高精度に駆動することができる。
【０１０３】
この結果、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの推力定数を、実際の露光工程で使用される投影露光装置に装着した状態で計測した逆起電力に基づいて正確に補正できたことになる。従って、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの取り付け誤差等に起因する推力誤差が補正されるため、位置決め性や等速性を向上させることができる。
【０１０４】
次のステップ２０７において、例えばオペレータが、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａの制御部９０Ａにおいて、切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２ＶをそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力端子が出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する。これ以降は、４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂは補正後の推力定数を用いて同期して駆動することができる。
【０１０５】
そこで、一例として図８の主制御装置７０及びレチクルステージ制御部９０Ｒの制御のもとで、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂを同期して駆動することによって、レチクルステージＲＳＴをＹ方向及びθｚ方向に駆動して、レチクルステージＲＳＴをレチクルロード位置に移動する。その後、ステップ２０８において通常の露光工程が実行される。この露光工程では、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂは補正後の推力定数を用いて駆動されるため、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）を所望の推力で高精度に駆動することができる。
【０１０６】
但し、本例では、別途、電圧計１９４を用意して、逆起電力の計測時に制御部９０Ａ，９０Ｂの切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖの切り替えや配線の接続を行う必要がある。しかしながら、装置本体に電圧計を常備する必要が無く、装置全体のコストが上昇しないという利点がある。
また、上記の逆起電力の計測値から推力定数を求めるためのソフトウェア（プログラム）は、レチクルステージ制御部９０Ｒ内に記憶されている。その他に、その逆起電力の計測値から推力定数を求める動作を外部のコンピュータで実行し、求められた推力定数をオペレータがレチクルステージ制御部９０Ｒに書き込むようにしてもよい。
【０１０７】
上述のように、本例の図７に示すＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、配列ピッチＰ１が２Ｐ／３の複数のコイルより構成されている。その変形例として、図７に対応する部分に同一又は類似の符号を付した図１３に示すように、その固定子ユニットを構成する複数のコイルをより小さいピッチで配置してもよい。
【０１０８】
図１３（Ａ）は、その変形例のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１９８Ａを示す平面図、図１３（Ｂ）はそのＹ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａを示す平面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ｂ）の側面図、図１３（Ｄ）は図１３（Ｂ）の正面図、図１３（Ｅ）は可動子ユニット２８Ａの磁石によって発生する磁束密度Ｂ（ピッチＰ）のＹ方向の分布をそれぞれ表している。
【０１０９】
図１３（Ｄ）に示すように、この変形例の１対のＹ軸リニアモータ７８Ａ及び７８Ｂは、それぞれ固定子ユニット１９８Ａ及び１９８Ｂと、可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂとを有し、可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの構成は図７の例と同様である。一方、上方の固定子ユニット１９８Ａは、３層のコイルユニットを磁界の方向（Ｚ方向）に重ねて構成され、第１層目のコイルユニットは、Ｚ方向の磁界をＸ方向に横切るＵ相（０π）のコイルＣＵ、Ｖ相（−２π／３）のコイルＣＶ、Ｗ相（＋２π／３）のコイルＣＷをＹ方向にピッチＰ１（＝２Ｐ／３）で順次配列したものである。また、第２層目のコイルユニットは、第１層目のコイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷ，…をそれぞれＰ２（＝Ｐ／６）だけＹ方向にずらしたコイルＣＶ１（Ｖ相），ＣＷ１（Ｗ相），ＣＵ１（Ｕ相），…から構成され、第３層目のコイルユニットは、第２層目のコイルＣＶ１，ＣＷ１，ＣＵ１，…を更にそれぞれＰ２（＝Ｐ／６）だけＹ方向にずらしたコイルＣＷ２（Ｗ相），ＣＵ２（Ｕ相），ＣＶ２（Ｖ相），…から構成されている。
【０１１０】
この場合、第２層目のコイルＣＶ１，ＣＷ１，ＣＵ１は、機械的な位相はそれぞれπ／３、５π／３、π／２であるため、電流の方向を逆にすることによってＶ相、Ｗ相、Ｕ相となる。従って、固定子ユニット１９８ＡのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群は、図８の駆動系と同様の回路で駆動することができる。
また、図１３（Ｄ）に示すように、下方の固定子ユニット１９８Ｂは、上方の固定子ユニット１９８Ａと同様の３層のコイルユニットより構成されており、これらのコイルユニットもＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル群に分けることができる。従って、固定子ユニット１９８Ｂは、図９の駆動系と同様の回路で駆動することができる。
【０１１１】
また、上記の実施形態では、３相のリニアモータが使用されているが、２相又は４相等のリニアモータも使用することができる。更に、上記の実施形態では、レチクルステージＲＳＴを駆動するためにムービングマグネット方式のリニアモータが使用されているが、ムービングコイル方式のリニアモータも使用することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第２の実施形態につき図１４を参照して説明する。本例は、図８の制御部９０Ａ中に電圧計を備えたものであり、図１４において図８に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図１４は、本例の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａ（図５参照）の固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示し、この図１４において、図８のマニュアル方式の切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖの代わりに、主制御装置７０からの制御信号によって切り替え可能なスイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖが設けられている。また、制御部９０Ａ内には電圧計１９４が設置され、スイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖのそれぞれの一つの出力部が電圧計１９４の計測信号入力部に接続されている。電圧計１９４は、３つの計測信号入力部の電圧を並列に所定のサンプリングレートで取り込み、計測データをデジタルデータとしてレチクルステージ制御部９０Ｒに供給する機能を備えている。これ以外の構成は図８の例と同様である。
【０１１３】
図１４の実施形態では、Ｙ軸リニアモータ７８Ａを駆動する際には、スイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖを、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力部がそれぞれ出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する。一方、固定子ユニット１３８Ａの３相のコイル群の逆起電力を計測する際には、スイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖを、出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖがそれぞれ電圧計１９４の計測信号入力部に接続されるように設定する。これによって、例えば露光工程の途中であっても、自動的に固定子ユニット１３８Ａの３相のコイル群の逆起電力を計測して、推力定数の補正を行うことができる。
【０１１４】
このように本例では、最初から電圧計１９４が制御部９０Ａに組み込まれているため、特別な工具無しで、いつでも推力定数を測定でき、例えば、長期的なリニアモータの経時変化をモニタしたい場合に有効である。また、例えば露光中に推力異常やその他の異常が検出された場合、即座に、コイルの絶縁破壊、断線等のリニアモータの故障の有無が検出できるという利点もある。
【０１１５】
次に、本発明の第３の実施形態につき図１５を参照して説明する。本例は、所定のガイドに沿ってステージを駆動する場合に本発明を適用したものである。
図１５は、本例のステージ装置の要部を示す斜視図であり、この図１５において、定盤よりなるベース３０１の表面の直交する２方向にＸ軸及びＹ軸を取って説明する。ベース３０１上にＹ方向に沿ってＹ軸ガイド３０２が設置され、Ｙ軸ガイド３０２に沿ってＹ方向に移動自在にスライダ３０４が配置され、スライダ３０４にテーブル３０３が固定され、テーブル３０３の中央部にホルダ３０５を介してレチクルなどの移動対象物３０６が保持されている。ホルダ３０５の中央部及びテーブル３０３の対応する部分には、例えば移動対象物３０６を透過した光を通すための開口が形成されており、ベース３０１にもその光を通すための開口３０１ａが形成されている。
【０１１６】
また、Ｙ軸ガイド３０２をＸ方向に挟むように、それぞれＹ軸に平行に磁石ユニットを含む固定子３０８Ａ及び３０８Ｂが配置され、固定子３０８Ａ及び３０８Ｂは不図示の保持部材によってベース３０１に固定されている。そして、固定子３０８Ａ及び３０８Ｂにはそれぞれコイルユニットを含む可動子３０７Ａ及び３０７ＢがＹ方向に相対移動自在に連結され、可動子３０７Ａ及び３０７Ｂはテーブル３０３の底面に固定されている。この場合、可動子３０７Ａ及び固定子３０８Ａより第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａが構成され、可動子３０７Ｂ及び固定子３０８Ｂより第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂが構成されている。更に、ホルダ３０５に設けられた移動鏡３１０に外部のレーザ干渉計３１１から計測用のレーザビームを照射することによって、テーブル３０３のＹ方向の位置が計測され、この計測値に基づいてＹ軸リニアモータ３０９Ａ，３０９Ｂが駆動される。
【０１１７】
本例のテーブル３０３（第２部材）は、ベース３０１（第１部材）に対してＹ軸ガイド３０２に沿ってＹ方向に１自由度で移動すると共に、ベース３０１に対してテーブル３０３をＹ方向に駆動するための駆動装置として、Ｘ方向に離れた２軸のＹ軸リニアモータ３０９Ａ及び３０９Ｂが設けられている。従って、移動の自由度に比べて駆動装置の軸数が１だけ多いため、例えば第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａのみでテーブル３０３をＹ方向に駆動して、第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂは推力を発生しない状態に設定して、可動子３０７Ｂ内のコイル群で発生する逆起電力を計測することができる。これによって第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂの推力定数を補正することができる。同様に、第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂのみでテーブル３０３を駆動して、第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａの可動子３０７Ａ内のコイル群で発生する逆起電力を計測することで、第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａの推力定数を補正することができる。
【０１１８】
本例では、片側のリニアモータ（３０９Ａ又は３０９Ｂ）だけでもテーブル３０３のＹ方向への移動は可能であるが、位置決め性能や等速性は２軸のＹ軸リニアモータ３０９Ａ，３０９Ｂで動かした場合に比べて劣る。しかし、ステージ装置としての最高速度で動かさなくても、逆起電力測定には何ら問題がないため、異常な機械共振やその他不具合を発生させない程度にステージ速度を遅くすることによって、コイルに発生する逆起電力は測定でき、第１の実施形態と同様に推力定数を補正することができる。これにより、位置決め性能や等速性を向上させることができる。
【０１１９】
なお、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及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。
【０１２０】
また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【０１２１】
なお、本発明は、露光装置のレチクルステージのみならず、ウエハステージにも適用することができる。また、本発明は、走査露光型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置のレチクルステージやウエハステージにも適用することができる。また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【０１２２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明によれば、推力を発生していない駆動装置の起電力を検出しているため、その駆動装置の駆動性能を向上することができ、移動対象の部材を高精度に駆動することができる。
また、本発明を露光装置に適用することによって、各種デバイスを高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】 図１の枠状部材１８及びレチクルステージＲＳＴの構成を示す斜視図である。
【図３】 図１のレチクルステージＲＳＴ、枠状部材１８、及びレチクルベース１６の構成を示す分解斜視図である。
【図４】 （Ａ）は図１のレチクルステージＲＳＴを示す斜視図、（Ｂ）はレチクルステージＲＳＴをＹ方向に見た断面図である。
【図５】 図１の照明系側プレート１４、レチクルステージＲＳＴ、及びレチクルベース１６をＹ方向に見た断面図である。
【図６】 図１の照明系側プレート１４、レチクルステージＲＳＴ、及びレチクルベース１６の要部をＸ方向に見た断面図である。
【図７】 図５のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂ及び可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの構成を示す図である。
【図８】 図７の一方の固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示す図である。
【図９】 図７の他方の固定子ユニット１３８Ｂの駆動系を示す図である。
【図１０】 図７のＹ軸リニアモータ７８Ａの推力定数の一例を示す図である。
【図１１】 図７のＹ軸リニアモータ７８Ｂの逆起電力定数の一例を示す図である。
【図１２】 本発明の第１の実施形態でリニアモータの推力定数を補正するための動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】 図７のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの固定子ユニットの変形例を示す図である。
【図１４】 本発明の第２の実施形態のリニアモータの固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示す図である。
【図１５】 本発明の第３の実施形態のステージ装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ…レチクル、１６…レチクルベース、１８…枠状部材、７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂ…Ｙ軸リニアモータ、１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ…固定子ユニット、２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂ…可動子ユニット、６９ＹＡ，６９ＹＢ…Ｙ軸レーザ干渉計、９０Ｒ…レチクルステージ制御部、９０Ａ，９０Ｂ…制御部、１９０…電流値設定部、１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖ…切替スイッチ、１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖ…電圧計測端子、１９４…電圧計、１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖ…コイル群
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１部材に対して第２部材を相対的に駆動するためのステージ装置に関し、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクパターンを基板上に転写するために使用される露光装置のマスクステージや基板ステージに使用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域に転写するために、一括露光方式又は走査露光方式の露光装置が使用されている。前者の一括露光方式の露光装置は、主にウエハやレチクルを高精度に位置決めするために、また後者の走査露光方式の露光装置は、主に走査露光中のレチクル及びウエハの等速性を高精度に維持するために、それぞれレチクルステージ及びウエハステージを備えている。これらのステージの駆動用アクチュエータとして、かつては回転モータが用いられていたが、最近では、実質的に摩擦がなく、そのためステージに加わる外乱を低く、更には事実上なくすことができるリニアモータが用いられることが多い。
【０００３】
リニアモータは、基本的な構成として可動子と固定子とを有し、例えばムービングマグネット型のリニアモータでは、可動子に所定ピッチで磁石が配置され、固定子に磁石の配置に応じてコイルが配置されている。通常、ストロークが長い場合、３相のリニアモータが用いられ、固定子（３相のコイル）に対する可動子（磁石）の位置（相対位置）により、各相のコイルの電流が設定される。
【０００４】
この場合、磁石の幅及びピッチを適当に調整することで、コイルに鎖交する磁束密度は位置に応じて略正弦波状になっており、磁束密度のピッチは、一例として正弦波の周期として考えると磁石の配列ピッチの２倍となり、３相コイルのピッチは磁束密度のピッチの２／３である（例えば特許文献１参照）。なお、別の例として、コイルのピッチを磁束密度のピッチの１／６等とすることも可能であり、何れの場合でも磁石の配列ピッチとコイルのピッチとの間には所定の関係がある。
【０００５】
リニアモータの発生する推力はフレミングの左手の法則に従い、その大きさは磁束密度に比例し、電流に比例する。また、可動子の位置が変わるとコイルに鎖交する磁束密度が変化するため、コイルに一定の電流を流し続けると、可動子の位置により推力は変化する。この場合、各相のコイルによって発生する推力は、各相のコイルの推力定数（単位電流当たりに発生する推力）に電流を乗ずることによって求めることができる。その推力定数は、可動子の位置の関数であり、ほぼその位置に関する正弦波状の関数である。ステージに用いられるリニアモータの場合、どの位置でも一定の推力が得られることが求められるため、３相のリニアモータでは、３相のコイルに流す電流の位相を１２０°ずつずらして、以下のように各相のコイルによって発生する推力の和が一定になるようにしている。
【０００６】
即ち、各コイルが磁束密度のピーク位置にあるときに当該コイルに流す電流のピークが来るようにし、磁束密度が０になるところではその電流も０になるようにし、それらの中間の位置ではその電流を正弦波状に変化させる。このとき、磁束密度Ｂは次式で近似することができる。
Ｂ＝Ｂ0 sin(２πＸ／Ｐ） …（１）
ここで、Ｂ0 は磁束密度のピーク値であり、Ｘは磁石に沿った座標値である。また、可動子（磁石）に対する固定子としてのＵ相（０π）コイルの相対位置をｘとして、電流のピーク値をＩ0 とすると、Ｕ相、Ｖ相（−２π／３又は＋４π／３）、Ｗ相（＋２π／３）のコイルに流す電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはそれぞれ次のようになる。
【０００７】
Ｉｕ＝Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ） …（２）
Ｉｖ＝Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ−２π／３） …（３）
Ｉｗ＝Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ＋２π／３） …（４）
そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルで発生する推力をｆｕ，ｆｖ，ｆｗとすると、電磁力の基本的な式Ｆ＝Ｂ×Ｉ×Ｌ（Ｆ：力、Ｉ：電流、Ｌ：コイルの長さ）から、次式が得られる。なお、簡略化のためコイルのターン数（巻回数）は省略してある。
【０００８】
ｆｕ＝Ｂ0 sin(２πｘ／Ｐ）×Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ） …（５）
ｆｖ＝Ｂ0 sin(２πｘ／Ｐ−２π／３）×Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ−２π／３） …（６）
ｆｗ＝Ｂ0 sin(２πｘ／Ｐ＋２π／３）×Ｉ0 sin(２πｘ／Ｐ＋２π／３） …（７）
従って、リニアモータ全体の推力Ｆｔｏｔａｌは、次のようになる。
【０００９】
Ｆｔｏｔａｌ＝ｆｕ＋ｆｖ＋ｆｗ＝１．５×Ｂ0×Ｉ0 …（８）
即ち、上記の如く電流を可動子の位置によって変化させることによって、可動子の位置にかかわらず、一定の推力が得られる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１９００８８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、３相のリニアモータでは、磁石の配列ピッチや磁石とコイルとの位置関係等が設計通りであれば、予め例えば計算によって求められている推力定数に基づいて各相のコイルに流す電流を制御することによって、可動子の位置によらずに一定の推力を得ることができる。しかしながら、実際にはモータ部品の加工誤差やステージ及びリニアモータの組立誤差等によって、磁石の配列ピッチ、コイルの線密度（ひいては電流密度）、及び磁石とコイルとの位置関係等には或る程度のばらつきが生じており、各相のコイルの推力定数には誤差が残存している。また、各磁石の磁束密度のばらつき等も推力定数の誤差要因となる。
【００１２】
このような推力定数の誤差は推力変動の要因となり、例えばステージの加減速時等に、可動子の位置によらずに一定の推力でその可動子を駆動したいときに、推力が変動することとなる。
半導体素子の一層の高集積化及びスループットの更なる向上の要求に応えるために、露光装置においてはステージの一層の高精度化及び高速化が求められている。そのため、上述のようなリニアモータの推力変動等の性能のばらつきはできるだけ小さくすることが望まれている。
【００１３】
本発明は斯かる点に鑑み、移動対象の部材を高精度に駆動できるステージ技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのステージ技術を用いて、高精度にマスクパターンを基板上に転写できる露光技術及びデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるステージ装置は、第１部材（１８）と、その第１部材に対して案内面に沿って少なくとも一方向に相対的に移動するとともに、その案内面内で回転移動可能な第２部材（ＲＳＴ）と、その一方向に電磁力による推力を発生してその第２部材をその第１部材に対してその一方向に相対的に駆動する第１の１対の駆動装置（７８Ａ，７６Ａ）と、その第２部材に関してその第１の１対の駆動装置と対向するように配置され、その一方向に電磁力による推力を発生してその第２部材をその第１部材に対して相対的に駆動する第２の１対の駆動装置（７８Ｂ，７６Ｂ）とを含む複数の駆動装置と、その第１の１対の駆動装置を介してその第１部材に対してその一方向にその第２部材を駆動したときに、その推力を発生していないその第２の１対の駆動装置に生じる起電力を検出する検出装置（１９２Ｕ〜１９２Ｗ，１９３Ｕ〜１９３Ｗ，１９４）と、その第１の１対の駆動装置によってその第２部材をその回転移動を拘束しつつその一方向に駆動するとともにその検出器の検出結果を取得し、その検出結果に基づいてその第２の１対の駆動装置が発生するその推力を補正する制御装置（９０Ｒ）と、を有するものである。
【００１５】
斯かる本発明によれば、第１部材に対して第２部材を駆動すると、例えばフレミングの右手の法則に従って、推力を発生していない他の駆動装置（以下、「被検駆動装置」と呼ぶ）では起電力（誘導起電力）が発生する。そこで、その起電力を検出することによって、その被検駆動装置の推力定数（単位電流当たりに発生する推力）を求めることができる。そして、そのようにして求められた推力定数を用いて、その他の駆動装置を駆動することによって、その第１部材に対してその第２部材を目標とする推力で高精度に駆動することができる。
【００１６】
この場合、その第１部材に対するその第２部材の相対的な駆動の自由度をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、その第１部材に対して自由度Ｎでその第２部材を相対的に駆動する複数の駆動装置の個数は少なくとも（Ｎ＋２）であることが望ましい。これによって、その第２部材をその第１部材に対して自由度Ｎで駆動する際に、少なくとも１軸の駆動装置は推力を発生しなくともよいため、この駆動装置の起電力を検出することができる。
【００１７】
また、一例として、その第１の１対の駆動装置（７８Ａ，７６Ａ）は、その第２部材に関してその一方向に交差する方向に配置されている。
【００１８】
この場合、その第１部材とその第２部材とがガイドレス方式で相対移動しても、第１の１対の駆動装置だけでその第２部材を安定に駆動できる。従って、第２の１対の駆動装置に発生する起電力を高精度に検出することができる。
また、その第２部材の位置を計測する位置計測装置（６９ＹＡ，６９ＹＢ）を有し、その制御装置（９０Ｒ）は、その位置計測装置によって求められたその第２部材の移動速度とその検出装置が検出する起電力とに基づいて、その他の駆動装置が発生する推力を補正することが望ましい。その検出された起電力をその第２部材の移動速度で除算することによって、その他の駆動装置の推力定数を容易に求めることができ、その求められた推力定数に基づいてその他の駆動装置を高精度に駆動することができる。
【００１９】
また、その複数の駆動装置のうちの推力を発生する１対の駆動装置と、推力を発生しない他の１対の駆動装置とは互いに切替可能であることが望ましい。これによって、その１対の駆動装置と他の１対の駆動装置とで交互に起電力の検出を行うことができる。従って、２対の駆動装置の起電力を求めることができ、これに基づいて、２対の駆動装置を高精度に駆動することができる。
【００２０】
また、本発明のステージ装置の駆動方法は、本発明の何れかのステージ装置の駆動方法であって、その複数の駆動装置のうちのその第１の１対の駆動装置が発生するその推力によりその第２部材をその回転移動を拘束しつつその一方向に駆動したときに、その推力を発生していないその第２の１対の駆動装置に生じる起電力を検出する第１ステップ（ステップ２０１，２０２）と、その第１ステップで検出された起電力に基づいて、その第２の１対の駆動装置が発生する推力の補正値を求める第２ステップ（ステップ２０３）と、その第２ステップで求められた補正値を用いてその第２の１対の駆動装置が発生する推力を補正してその第２部材を駆動する第３ステップ（ステップ２０７）とを有するものである。
【００２１】
これによって、その第２部材を目標とする推力で高精度に駆動することができる。
また、本発明による露光装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その第１物体及び第２物体の少なくも一方を駆動するために本発明の何れかのステージ装置を用いるものである。
【００２２】
本発明のステージ装置によってその第１物体又はその第２物体を高精度に駆動できるため、一括露光型であれば高い位置決め精度が得られ、走査露光型であれば高い等速性が得られるため、その第１物体のパターンを高精度にその第２物体上に転写することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図１３を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）に備えられたステージ装置に本発明を適用したものである。
【００２４】
図１は、本例の投影露光装置１０の概略構成を示し、この図１において、投影露光装置１０に備えられている投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクル及びウエハ（詳細後述）の走査方向にＹ軸を取り、その走査方向に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明を行う。本例の投影露光装置１０は、照明光学系ユニットＩＯＰ、マスク（第１物体）としての回路パターンが形成されたレチクルＲをＹ方向に所定のストロークで駆動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向及びθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微少駆動するステージ装置としてのレチクルステージ装置１２、投影光学系ＰＬ、基板（第２物体）としてのウエハＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２５】
照明光学系ユニットＩＯＰは、露光光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（レチクルブラインド）で規定されるレチクルＲのパターン面の矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲを露光ビームとしての露光光ＩＬで均一な照度分布で照明する。その照明光学系と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。本例の露光光ＩＬとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）或いはＦ2 レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光が用いられる。なお、露光光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等を用いることも可能である。
【００２６】
次に、レチクルステージ装置１２は、照明光学系ＩＯＰの下端部に連結された環状の取り付け部１０１を有するプレートとしての照明系側プレート（キャッププレート）１４の図１における下方に配置されている。照明系側プレート１４は、略水平に不図示の支持部材によって支持され、そのほぼ中央部には露光光ＩＬの光路（通路）となる矩形の開口１４ａが形成されている。
【００２７】
レチクルステージ装置１２は、図１及びレチクルステージ装置１２の斜視図である図２から分かるように、前記照明系側プレート１４の下方に所定間隔を隔ててほぼ平行に配置された定盤としてのレチクルベース１６、このレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置されたスライダとしてのレチクルステージＲＳＴ、及びこのレチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置された枠状部材１８、及びレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系等を備えている。
【００２８】
レチクルベース１６は、不図示の支持部材によって略水平に支持されている。このレチクルベース１６は、図２の分解斜視図である図３に示すように、概略板状の部材から成り、そのほぼ中央には、凸のガイド部１６ａが形成されている。このガイド部１６ａの上面（ガイド面）は極めて高い平面度に仕上げられ、ガイド部１６ａのほぼ中央には、露光光ＩＬをＺ方向に通過させるためのＸ方向を長手方向とする矩形開口１６ｂが形成されている。レチクルベース１６の下面側には、図１に示すように、矩形開口１６ｂに対応して投影光学系ＰＬが配置されている。
【００２９】
レチクルステージＲＳＴは、図４（Ａ）に示すような特殊な形状のレチクルステージ本体２２及びこのレチクルステージ本体２２に固定された各種磁石ユニット（詳細後述）等を備えている。レチクルステージ本体２２は、上方から見て概略矩形の板状部２４Ａと、この板状部２４Ａの−Ｘ方向の端部に設けられたミラー部２４Ｂと、板状部２４ＡのＹ方向の一側及び他側の端部からそれぞれＹ方向に突設された各一対の延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２とを備えている。
【００３０】
前記板状部２４Ａのほぼ中央部には、露光光ＩＬを通過させるための開口がその中央に形成された段付き開口２２ａが形成され、この段付き開口２２ａの段部（１段掘り下げられた部分）には、レチクルＲを下側から複数点（例えば３点）で支持する複数（例えば３つ）のレチクル支持部材３４が設けられている。また、各レチクル支持部材３４にそれぞれ対応して、レチクルＲを挟んで固定するために、板状部２４Ａには複数（例えば３つ）のレチクル固定機構３４Ｐが設けられている。
【００３１】
そして、レチクルＲは、そのパターン面（下面）が、レチクルステージ本体２２（レチクルステージＲＳＴ）の中立面ＣＴ（曲げモーメントを受けた場合に伸縮しない面）に略一致する状態で、複数の支持部材３４によって支持されている（図４（Ｂ）参照）。なお、レチクル支持部材３４及びレチクル固定機構３４Ｐに代えて、或いはこれとともに、真空チャックや静電チャックなどの各種チャックを用いることは可能である。
【００３２】
また、前記ミラー部２４Ｂは、図４（Ａ），（Ｂ）から分かるように、Ｙ方向を長手方向とする概略角柱状の形状を有し、その中心部分には軽量化を図るための断面円形の空洞部ＣＨが形成されている。ミラー部２４Ｂの−Ｘ方向の端面は鏡面加工が施された反射面１２４ｍ（図５参照）とされている。
板状部２４Ａ、ミラー部２４Ｂを含むレチクルステージ本体部２２は、一体成形（例えば、一つの部材を削り出すことにより成形）されているが、本例では、説明を分かり易くするため、必要に応じて各部が別部材であるかのような表現をも用いている。勿論、上記各部の何れか１つを他と別部材で構成しても良いし、全てを別部材で構成しても良い。
【００３３】
また、図４（Ａ）において、レチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの−Ｙ方向の端部には、２つの凹部２４ｇ１，２４ｇ２が形成され、この凹部２４ｇ１，２４ｇ２のそれぞれには、移動鏡としてのレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂが設けられている。そして、前記４つの延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２は、概略板状の形状を有し、各延設部には強度向上のための断面三角形状の補強部が設けられている。レチクルステージ本体２２の底面には、延設部２４Ｃ１から延設部２４Ｄ１に至るＹ方向の全域に亘る第１の差動排気型の気体静圧軸受けが形成され、延設部２４Ｃ２から延設部２４Ｄ２に至るＹ方向の全域に亘る第２の差動排気型の気体静圧軸受けが形成されている。
【００３４】
図１のレチクルステージ装置１２の一部の断面図である図６に示すように、レチクルステージ本体２２の底面の第１、第２の差動排気型の気体静圧軸受けからレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面に噴き付けられる加圧気体の静圧と、レチクルステージＲＳＴ全体の自重とのバランスにより、ガイド部１６ａの上面上方に数μｍ程度のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが非接触で浮上支持されている。
【００３５】
図２に戻り、前記枠状部材１８の上面には、概略環状の凹溝８３，８５が二重に形成されている。このうちの内側の凹溝（以下、「給気溝」と呼ぶ）８３には、その内部に複数の給気口（不図示）が形成され、外側の凹溝（以下、「排気溝」と呼ぶ）８５には、複数の排気口（不図示）が形成されている。給気溝８３の内部に形成された給気口は、不図示の給気管路及び給気管を介して不図示のガス供給装置に接続されている。また、排気溝８５の内部に形成された排気口は、不図示の排気管路及び排気管を介して不図示の真空ポンプに接続されている。
【００３６】
また、枠状部材１８の底面にも、上面の給気溝８３及び排気溝８５に対応するように概略環状の凹溝からなる給気溝及び排気溝（不図示）が形成され、これらの給気溝及び排気溝もそれぞれ不図示のガス供給装置及び真空ポンプに接続されている。その給気溝及び排気溝を含んで、実質的に、レチクルベース１６の上面に枠状部材１８を浮上支持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。
【００３７】
即ち、ガス供給装置と真空ポンプとが作動状態にあるときは、枠状部材１８の底面の給気溝（不図示）からレチクルベース１６の上面に加圧気体が噴き付けられ、この噴き付けられた加圧気体の静圧により枠状部材１８の自重が支えられ、枠状部材１８がレチクルベース１６の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される。
【００３８】
同様に、枠状部材１８の上面の給気溝８３及び排気溝８５を含んで、実質的に、枠状部材１８と照明系側プレート１４との間のクリアランスを維持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。
即ち、ガス供給装置と真空ポンプとが作動状態にあるときは、枠状部材１８の上面に形成された給気溝８３から照明系側プレート１４の下面に加圧気体が噴き付けられ、該噴き付けられた加圧気体の静圧と真空吸引力とのバランスによって、枠状部材１８と照明系側プレート１４との間に所定のクリアランスが維持される。
【００３９】
次に、図２に示すように、レチクルステージ駆動系は、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動するとともにθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微小駆動する第１駆動機構と、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動する第２駆動機構とを備えている。前者の第１駆動機構は、枠状部材１８の内部に、Ｙ方向にそれぞれ架設された一対のＹ軸リニアガイド３６、３８を含んで構成され、後者の第２駆動機構は、枠状部材１８の内部の＋Ｘ方向側のＹ軸リニアガイド３８の−Ｘ方向側にＹ方向に架設された固定子ユニット４０を含んで構成されている。
【００４０】
前記一方のＹ軸リニアガイド３６は、図３の分解斜視図に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと、これらの固定子ユニット１３６Ａ，１３６ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５２とを備えている。この場合、一対の固定部材１５２により、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５２のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。
【００４１】
前記固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、図３及び図１のレチクルステージ本体２２付近の断面図である図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料から成るフレームを有し、その内部には、Ｙ方向に所定間隔で複数のコイルが配設されている。
前記＋Ｘ方向側のＹ軸リニアガイド３８も上記一方のＹ軸リニアガイド３６と同様に構成されている。即ち、Ｙ軸リニアガイド３８は、Ｙ方向を長手方向とする上下一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂと、これらの固定子ユニット１３８Ａ，１３８ＢをＺ方向に所定間隔を維持した状態で両端部にて固定する一対の固定部材１５４とを備えている。一対の固定部材１５４のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、前述の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと同様に構成されている（図５参照）。
【００４２】
また、上側の固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａと、下側の固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂとの間には、図５に示すように、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが配設されている。この場合、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂにそれぞれ対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニット（磁極ユニット）が配置された可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂが埋め込まれ、固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂに対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニットが配置された可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂが埋め込まれている。本例では、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ及び２８Ａ，２８Ｂの磁石ユニットとして、それぞれＺ方向に磁界を発生する複数の永久磁石を所定ピッチで極性を反転しながらＹ方向に配置したユニットが使用されているが、その永久磁石の代わりに電磁石等も使用することができる。
【００４３】
可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの−Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに対して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｅ１，２４ｅ２内に配置されている。この場合、図５の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、上記中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。そして、一対の可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂは、磁性体部材と、この磁性体部材の表面にＹ方向に沿って所定間隔で配置された複数の磁石とを、それぞれ備えている。複数の磁石は、隣り合う磁石同士で逆極性とされている。従って、可動子ユニット２６Ａの上方の空間及び可動子ユニット２６Ｂの下方の空間にはそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００４４】
同様に、前記一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの＋Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに関して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｆ１，２４ｆ２内に配置されている。また、一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂは、段付き開口２２ａのＸ方向の中心位置（レチクルステージＲＳＴの重心のＸ方向の位置とほぼ一致）を通るＺ軸に平行な直線に関して、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂとほぼ左右対称の配置となっている。また、図５の第１固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。
【００４５】
そして、一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂは、磁性体部材と、この磁性体部材の表面にＹ方向に沿って所定間隔で配置された複数の磁石とをそれぞれ備えている。複数の磁石は、隣り合う磁石同士で逆極性とされている。従って、可動子ユニット２８Ａの上方の空間及び可動子ユニット２８Ｂの下方の空間にもそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００４６】
本例では、上述したＹ軸リニアガイド３６及び３８の上側の固定子ユニット１３６Ａ及び１３８Ａと、レチクルステージ本体２２側に対向して配置された可動子ユニット２６Ａ及び２８Ａとから、それぞれ図５に示すように第１のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び第２のＹ軸リニアモータ７８Ａが構成されている。そして、Ｙ軸リニアガイド３６及び３８の下側の固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂと、レチクルステージ本体２２側の対応する可動子ユニット２６Ｂ及び２８Ｂとから、それぞれ図５に示すように第３のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂが構成されている。また、それぞれ１軸の駆動装置としての第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂから上記の第１駆動機構が構成されている。本例の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂはそれぞれムービングマグネット型であり、広いストロークで移動する部材側には配線を接続する必要がないため、移動速度を高めることができる。
【００４７】
例えば第１のＹ軸リニアモータ７６Ａでは、固定子としての固定子ユニット１３６Ａ内のコイルにＸ方向に電流が供給されることにより、そのコイルを流れる電流と可動子としての可動子ユニット２６Ａ内の磁石がＺ方向に発生する磁界との電磁相互作用によって、フレミングの左手の法則に従って、固定子ユニット１３６Ａ内のコイルにＹ方向への電磁力（ローレンツ力）が発生する。そして、この電磁力の反作用（反力）が固定子ユニット１３６Ａに対して相対的に可動子ユニット２６ＡをＹ方向に駆動する推力となる。同様に、図５の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａは、固定子ユニット１３８Ａに対して相対的に可動子ユニット２８ＡをＹ方向に駆動する推力を発生する。また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、それぞれ固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂに対して相対的に可動子ユニット２６Ｂ及び２８ＢをＹ方向に駆動する推力を発生する。
【００４８】
このように、固定子（固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ）と可動子（可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂ）とが電磁相互作用のような物理的相互作用を行って駆動力を発生する際には、その固定子とその可動子とが「協働」して駆動力を発生するとも言うことができる。また、実際にはその電磁力（作用）によって固定子も可動子とは反対方向に僅かに移動する。そのため、本明細書では、相対的な移動量が多い方の部材を可動子又は可動子ユニットと呼び、相対的な移動量が少ない方の部材を固定子又は固定子ユニットと呼んでいる。
【００４９】
この場合、第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂはそれぞれ図２のＹ軸リニアガイド３６，３８を介して第１部材としての枠状部材１８に連結され、可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂはそれぞれ図２の第２部材としてのレチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）に固定されている。また、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａは、レチクルＲを挟むようにほぼ対称にＸ方向に離れて配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａに対向するように配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。従って、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａが第１の１対の駆動装置に対応し、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂが第２の１対の駆動装置に対応している。
【００５０】
また、本例では図２のＹ軸リニアガイド３６，３８が内側に固定された枠状部材１８は、底面側のレチクルベース１６及び上面側の照明系側プレート１４との間で気体軸受けを介して非接触に支持されている。そのため、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢによってレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する際に、反力を相殺するように枠状部材１８が逆方向に僅かに移動する。これによってレチクルステージＲＳＴを駆動する際の振動の発生が抑制される。但し、レチクルステージＲＳＴの質量に対して枠状部材１８の質量はかなり大きいため、枠状部材１８の移動量は僅かである。
【００５１】
本例では、通常は、図５において、−Ｘ方向側の第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７６Ｂは、同期してＹ方向に同じ推力を発生するように駆動される。同様に、＋Ｘ方向側の第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ及び７８Ｂも、同期してＹ方向に同じ推力を発生するように駆動される。そして、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）をＹ方向に等速駆動するような場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂと、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂとが更に同期してほぼ等しい推力で枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、レチクルステージＲＳＴの回転角θｚ（ヨーイング）を補正する必要のある場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂが発生する推力と、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂが発生する推力との大きさの比が制御される。
【００５２】
本例の場合、図４（Ｂ）に示すように、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴを基準として、可動子ユニット２６Ａ及び２６Ｂ、並びに可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂがそれぞれ対称に配置され、これらの可動子ユニットに対応する図５の固定子ユニット１３６Ａ及び１３６Ｂ、並びに固定子ユニット１３８Ａ及び１３８Ｂもそれぞれ中立面ＣＴを基準として上下対称に配置されている。このため、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂ，１３８Ａ，１３８Ｂのコイルにそれぞれ対応する電流を供給して、互いに同一の駆動力を可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂに与えることによって、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴ（図４（Ｂ）参照）上の２箇所にＹ方向の駆動力（可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂの駆動力の合力、及び可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの駆動力の合力）を作用させることができる。これにより、レチクルステージＲＳＴにはピッチングモーメントが極力作用しないようになっている。
【００５３】
更に、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂと、可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂとは、Ｘ方向に関しても、レチクルステージＲＳＴの重心近傍位置に関してほぼ対称に配置されている。そのため、レチクルステージＲＳＴの重心からＸ方向に等距離の２箇所で上記のＹ方向の駆動力が作用するので、この２箇所に同一の力を発生させることでレチクルステージＲＳＴの重心位置近傍にＹ方向の駆動力の合力を作用させることが可能となっている。従って、例えばレチクルステージ本体２２をＹ方向に直線的に駆動するような場合に、レチクルステージＲＳＴにはヨーイングモーメントも極力作用しないようになっている。
【００５４】
なお、本例では、後述のように、例えば投影露光装置の組立調整時又はメンテナンス時等に、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａ（第１の１対の駆動装置）を介してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動しているときに、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂ（第２の１対の駆動装置）側では固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂのコイルを駆動源から切り離して所定の駆動情報を検出できるように構成されている。更に、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａと第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂとを切り替えることによって、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂ（第２の１対の駆動装置）を介してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動しているときに、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａ（第１の１対の駆動装置）側では固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａのコイルを駆動源から切り離して所定の駆動情報を検出できるようにも構成されている。
【００５５】
次に、第２駆動機構側の固定子ユニット４０は、図３に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対の固定子としてのコイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂと、これらのコイルユニット１４０Ａ，１４０ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５６とを備えている。この場合、一対の固定部材１５６により、コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５６のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。
【００５６】
コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料から成るフレームを有し、その内部には、コイルが配置されている。コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂの間には、図５に示すように、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向の端部に固定された可動子としての断面矩形（長方形）の板状のＺ方向に磁界を発生する永久磁石３０が配置されている。永久磁石３０に代えて、磁性体部材とその上下面にそれぞれ固定された一対の平板状の永久磁石とから成る磁石ユニットを用いても良い。
【００５７】
この場合、永久磁石３０及びコイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な形状及び配置となっている（図４（Ｂ）及び図５参照）。従って、永久磁石３０によって形成されるＺ方向の磁界とコイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂをそれぞれ構成するコイルをＹ方向に流れる電流との間の電磁相互作用により、フレミングの左手の法則に従ってそのコイルにＸ方向の電磁力（ローレンツ力）が発生し、この電磁力の反力が永久磁石３０（レチクルステージＲＳＴ）をＸ方向に駆動する推力となる。また、この場合にも、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の反力を相殺するように、逆方向に枠状部材１８が僅かに移動する。従って、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の振動の発生も抑制されている。
【００５８】
この場合、コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂをそれぞれ構成するコイルに同一の電流を供給することにより、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴ（図４（Ｂ）参照）上の位置にＸ方向の駆動力を作用させることができ、これにより、レチクルステージＲＳＴにはローリングモーメントが極力作用しないようになっている。
【００５９】
上述のように、コイルユニット１４０Ａ，１４０Ｂと永久磁石３０とにより、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動可能なムービングマグネット型のＸ軸ボイスコイルモータ７９が構成されている。この駆動装置としてのＸ軸ボイスコイルモータ７９によって、第２駆動機構が構成されている。
この結果、図２の本例のレチクルステージＲＳＴは、枠状部材１８に対してガイドレス方式でＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向の３自由度で相対的に変位できるように支持されており、枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴを相対的に駆動するために、Ｙ方向に推力を発生する４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢとＸ方向に推力を発生する１軸のＸ軸ボイスコイルモータ７９とからなる５軸の駆動装置が設けられている。即ち、レチクルステージＲＳＴの移動の自由度（＝３）に対して、レチクルステージＲＳＴを駆動する複数の駆動装置の個数は２だけ多く設けられている。これによって、後述のように例えばその複数の駆動装置のうち所定の駆動装置を駆動しない状態でも、レチクルステージＲＳＴを少なくとも一方向に駆動することができる。
【００６０】
本例では、更に、前述の枠状部材１８の＋Ｘ方向の側面及び＋Ｙ方向の側面には、図３に示すように、Ｚ方向の磁界を形成する磁石ユニットを含む可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが設けられている。これらの可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃに対応してレチクルベース１６には、支持台６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃを介して、Ｙ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ａ，６２Ｂ及びＸ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ｃが設けられている。即ち、可動子６０Ａと固定子６２Ａとにより、及び可動子６０Ｂと固定子６２Ｂとにより、それぞれムービングマグネット型のボイスコイルモータから成るＸ方向駆動用のトリムモータが構成されている。また、可動子６０Ｃと固定子６２Ｃとによりムービングマグネット型のボイスコイルモータから成るＹ方向駆動用のトリムモータが構成されている。これら３つのトリムモータを用いることにより、レチクルベース１６に対して枠状部材１８をＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向の３自由度方向に駆動することが可能である。
【００６１】
上述のようにレチクルステージＲＳＴをＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向に駆動する際には、その作用を相殺するように枠状部材１８が僅かに移動するため、枠状部材１８のＸＹ平面内の位置が次第にずれる恐れがある。そこで、可動子６０Ａ〜６０Ｃ及び固定子６２Ａ〜６２Ｃよりなるトリムモータを用いて、例えば定期的に枠状部材１８の位置を中央に戻すことで、枠状部材１８の位置がレチクルベース１６から外れることが防止できる。
【００６２】
前記枠状部材１８の−Ｘ方向側の側壁のほぼ中央には、図３に示すように、凹状部１８ａが形成されている。この凹状部１８ａには枠状部材１８の内部と外部とを連通する矩形開口１８ｂが形成されている。また、枠状部材１８の−Ｙ側の側壁には、枠状部材１８の内部と外部とを連通する矩形開口１８ｃが形成されている。矩形開口１８ｂの外側には、図５から分かるように、レチクルステージＲＳＴのミラー部２４Ｂの反射面１２４ｍに対向してＸ軸レーザ干渉計６９Ｘが設けられている。このＸ軸レーザ干渉計６９Ｘからの測長ビームが矩形開口１８ｂを介してミラー部２４Ｂの反射面１２４ｍに対して投射され、その反射光が矩形開口１８ｂを介してＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ内に戻る。この場合、測長ビームの光路のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置に一致し、中立面ＣＴの位置はレチクルＲのパターン面（レチクル面）に一致している。
【００６３】
また、図５に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍には、固定鏡Ｍｒｘが取付部材９２を介して設けられている。Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘからの参照ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７１を介して、固定鏡Ｍｒｘに対して投射され、その反射光がＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ内に戻る。Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘでは、測長ビームの反射光、参照ビームの反射光を内部の光学系により同軸にかつ同一の偏光方向の光に合成し、両反射光の干渉光を内部のディテクタによって受光する。そして、ディテクタの検出信号に基づいて、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘは、レチクルステージ本体２２のＸ方向の位置を、固定鏡Ｍｒｘを基準として、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出する。また、Ｘ方向の位置の差分からレチクルステージ本体２２のＸ方向の速度（通常はほぼ０）も検出されている。
【００６４】
一方、矩形開口１８ｃの外側（−Ｙ方向側）には、図１のレチクルステージ装置１２近傍のＹＺ断面図である図６から分かるように、レチクルステージ本体２２に設けられた前述のレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面に対向してＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢが設けられている。各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢからの測長ビームは矩形開口１８ｃを介してレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面に対してそれぞれ投射され、それぞれの反射光が窓ガラスｇ２を介して各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢ内に戻る。この場合、測長ビームの照射点のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）にほぼ一致している。
【００６５】
また、図６に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍には、固定鏡Ｍｒｙが取付部材９３を介して設けられている。各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢからの参照ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７２を介して、固定鏡Ｍｒｙに対してそれぞれ投射され、それぞれの反射光が各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢ内に戻る。そして、各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢは、前述のＸ軸レーザ干渉計６９Ｘと同様に、測長ビームの反射光と参照ビームの反射光との干渉光に基づいて、それぞれの測長ビームの投射位置（レトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面の位置）におけるレチクルステージ本体２２のＹ方向の位置を、固定鏡Ｍｒｙをそれぞれ基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でそれぞれ常時検出する。この場合、一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢによって、レチクルステージＲＳＴのＺ軸回りの回転量も検出することが可能となっている。また、Ｙ方向の位置の差分からレチクルステージ本体２２のＹ方向の速度も検出されている。
【００６６】
本例では、前述の如く、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘの測長ビームの光路のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）に一致しているので、いわゆるアッベ誤差がなく、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のＸ方向の位置を精度良く計測することができる。一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢにおいても、同様の理由により、いわゆるアッベ誤差がなく、高い計測精度が得られる。
【００６７】
なお、上記の移動鏡としての、ミラー部２４Ｂ、及びレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの３つが図１では移動鏡Ｍｍとして図示され、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘと一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢとが図１ではレチクル干渉計６９として図示されている。また、図１では、図５及び図６の固定鏡（固定鏡Ｍｒｘ，Ｍｒｙ）は図示省略されている。
【００６８】
以下の説明においては、レチクル干渉計６９によってレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）が計測されているものとする。このレチクル干渉計６９からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報でも良い）は図１のステージ制御系９０及びこれを介して主制御装置７０に送られ、ステージ制御系９０では主制御装置７０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージＲＳＴの駆動を制御する。
【００６９】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックで屈折系又は反射屈折系よりなる投影倍率が１／４又は１／５等の縮小系が用いられている。走査露光中には、露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内のパターンの投影光学系ＰＬを介した縮小像は、投影光学系ＰＬの像面上に配置されたウエハＷ上の一つのショット領域のレジスト層上の細長い露光領域ＩＡ上に転写される。被露光基板としてのウエハＷは、半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が例えば１５０〜３００ｍｍの円板状の基板である。
【００７０】
投影光学系ＰＬは、鏡筒部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して、不図示の保持部材によって保持されている。
次に、ウエハステージＷＳＴは、ウエハ室８０内に配置されている。このウエハ室８０は、天井部の略中央部に投影光学系ＰＬの下端部を通すための円形開口７１ａが形成された隔壁７１で覆われている。この隔壁７１は、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料で形成されている。
【００７１】
ウエハ室８０内には、定盤よりなるウエハベースＢＳが、複数の防振ユニット８６を介してほぼ水平に支持されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハホルダ２５を介してウエハＷを真空吸着等により保持し、例えばリニアモータ等を含む不図示のウエハ駆動系によってウエハベースＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に駆動される。
【００７２】
ウエハ室８０の隔壁７１の−Ｙ方向側の側壁には光透過窓８５が設けられている。これと同様に、図示は省略されているが、隔壁７１の＋Ｘ方向側の側壁にも光透過窓が設けられている。また、ウエハホルダ２５の−Ｙ方向側の端部には、平面鏡から成るＹ軸移動鏡５６ＹがＸ方向に延設されている。同様に、図示は省略されているが、ウエハホルダ２５の＋Ｘ方向側の端部には、平面鏡から成るＸ軸移動鏡がＹ方向に延設されている。そして、ウエハ室８０の外部のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計（不図示）からの測長ビームが、それぞれ光透過窓８５及び不図示の透過窓を介してＹ軸移動鏡５６Ｙ及び不図示のＸ軸移動鏡に照射されている。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ例えば内部の参照鏡を基準として対応する移動鏡の位置及び回転角、即ちウエハＷのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角を計測する。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計の計測値は、ステージ制御系９０及び主制御装置７０に供給され、ステージ制御系９０は、その計測値及び主制御装置７０からの制御情報に基づいて、不図示の駆動系を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。
【００７３】
次に、上述のようにして構成された投影露光装置１０による基本的な露光動作の流れについて簡単に説明する。
先ず、主制御装置７０の管理の下、不図示のレチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロード、ウエハロードが行なわれる。その後、レチクルアライメント系、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板、オフアクシス・アライメント検出系（いずれも図示省略）等を用いて、レチクルアライメント及びウエハアライメントが実行される。次に、先ず、ウエハＷの位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置となるように、ウエハステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲの位置が走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そして、主制御装置７０からの指示により、ステージ制御系９０がレチクル干渉計６９によって計測されたレチクルＲの位置情報、及びウエハ側のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計によって計測されたウエハＷの位置情報に基づき、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ方向（走査方向）に同期移動させて、露光光ＩＬを照射することにより、ファースト・ショットへの走査露光が行なわれる。続いて、ウエハステージＷＳＴが非走査方向（Ｘ方向）又はＹ方向に１ショット領域分だけステップ移動した後、次のショット領域に対する走査露光が行なわれる。このようにして、ショット間のステップ移動と走査露光とが順次繰り返されて、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００７４】
次に、本例のレチクルステージＲＳＴをＹ方向及びθｚ方向に駆動するための図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの詳細な構成及び駆動系につき説明する。以下では、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ〜７８Ｂは３相リニアモータであるとして、先ず第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの構成につき図７を参照して説明する。
【００７５】
図７（Ａ）は、図５の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａを示す平面図、図７（Ｂ）はＹ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａを示す平面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の側面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の正面図、図７（Ｅ）は可動子ユニット２８Ａの磁石によって発生する磁束密度ＢのＹ方向の分布（このピッチをＰとする）をそれぞれ表している。なお、図７（Ｂ）は図７（Ｃ）のＢＢ線に沿う断面図でもある。また、図７（Ａ）〜（Ｃ）では、レチクルステージ本体２２を簡略化して表している。
【００７６】
図７（Ｂ）に示すように、Ｙ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａは、Ｚ方向に磁場を発生する永久磁石ＭＮと、この永久磁石ＭＮをＺ方向に反転した永久磁石ＭＳとをＹ方向に交互にピッチＰ／２（Ｐは磁束密度Ｂのピッチ）で、レチクルステージ本体２２上に配置したものである。レチクルステージ本体２２の永久磁石ＭＮ，ＭＳが配置されている部分は、ヨークとしても作用している。また、図７（Ｄ）に示すように、第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂの可動子ユニット２８Ｂは、第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａの各永久磁石に対向するように、それぞれＺ方向に反転した極性の永久磁石をＹ方向に配置して構成されている。
【００７７】
次に、図７（Ａ），（Ｄ）に示すように、第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａは、磁界をＸ方向に横切る多数のコイルをＹ方向にピッチＰ１（＝２Ｐ／３）で配列したものであり、第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂの固定子ユニット１３８Ｂも、固定子ユニット１３８Ａと対称に構成されている。この場合、図７（Ｅ）のピッチＰの磁束密度Ｂの分布は、可動子ユニット２８Ａによってその上の固定子ユニット１３８Ａに発生する磁束密度を表しており、可動子ユニット２８Ｂによってその下の固定子ユニット１３８Ｂに発生する磁束密度は、図７（Ｅ）とは極性が反転している（位相がπずれている）。そして、固定子ユニット１３８Ａ及び１３８Ｂは、それぞれＵ相（０π）のコイルＣＵ、Ｖ相（−２π／３又は＋４π／３）のコイルＣＶ、及びＷ相（＋２π／３）のコイルＣＷを順次Ｙ方向に配列したものである。なお、固定子ユニット１３８Ａに作用する磁界と固定子ユニット１３８Ｂに作用する磁界とは極性が反転しているため、下方の固定子ユニット１３８Ｂのコイルには、上方の固定子ユニット１３８Ａのコイルに対して逆方向に電流が供給される。
【００７８】
図５における第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂも、図７（Ｄ）の第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂと同様に構成されている。
次に、図８は、第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示し、この図８において、固定子ユニット１３８Ａの複数のＵ相コイルＣＵがＵ相コイル群１９６Ｕとしてスター結線され、複数のＷ相コイルＣＷがＷ相コイル群１９６Ｗとしてスター結線され、複数のＶ相コイルＣＶがＶ相コイル群１９６Ｖとしてスター結線され、これらのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖの一方の共通の端子はグランド端子Ｇに接続されている。なお、以下で説明する駆動系は、図１のステージ制御系９０に組み込まれているものである。
【００７９】
図８において、固定子ユニット１３８Ａの各コイルに電流を供給するための制御部９０Ａが配置されており、制御部９０Ａ内にデジタル・シグナル・プロセッサよりなる電流値設定部１９０が配置されている。更に、コンピュータを含む外部のレチクルステージ制御部９０ＲにＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ、及びＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢの計測値が供給されている。レチクルステージ制御部９０Ｒは、主制御装置７０からの制御情報及びそれらのレーザ干渉計の計測値より、Ｙ軸リニアモータ７８Ａによるレチクルステージ本体２２のＹ方向の速度を所定周期で設定し、その速度指令を順次電流値設定部１９０に供給する。電流値設定部１９０は、その速度指令に応じてＹ軸リニアモータ７８ＡのＹ方向の推力を算出し、算出された推力を得るためのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖの各コイルの電流値を算出し、算出した電流値に対応する電圧をそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖに出力する。アンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖは、入力された電圧に対応する電流を出力する。
【００８０】
この際に予め、レチクルステージ制御部９０Ｒから電流値設定部１９０に対してＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖに関する推力定数（単位電流当たりに発生する推力）の情報が供給されており、この推力定数に基づいて電流値設定部１９０は各コイル群の電流を算出する。また、制御部９０Ａには、駆動電流を出力すると共に、必要に応じて外部で発生する電圧が印加される３個の出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖと、外部の電圧計に接続するための３個の電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖとが設けられている。また、出力端子１９７ＵをＵ相のアンプ１９１Ｕ又は電圧計測端子１９３Ｕの何れかに接続するための第１の切替スイッチ１９２Ｕと、出力端子１９７ＷをＷ相のアンプ１９１Ｗ又は電圧計測端子１９３Ｗの何れかに接続するための第２の切替スイッチ１９２Ｗと、出力端子１９７ＶをＶ相のアンプ１９１Ｖ又は電圧計測端子１９３Ｖの何れかに接続するための第３の切替スイッチ１９２Ｖとが設けられている。切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖは、マニュアル方式で切り替えることができる。
【００８１】
その３個の出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，及び１９７Ｖは、それぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，及び１９６Ｖの他方の共通の端子に接続されている。この場合、Ｖ相のコイル群１９６Ｖの各コイルと出力端子１９７Ｖとの間、Ｕ相のコイル群１９６Ｕの各コイルと出力端子１９７Ｕとの間、及びＷ相のコイル群１９６Ｗの各コイルと出力端子１９７Ｗとの間には、それぞれ電流の流れのオン・オフの切り替えを電子的に行うことができるスイッチング素子Ｓ０１〜Ｓ０９，Ｓ１１〜Ｓ２０，Ｓ２１〜Ｓ３０が接続され、出力端子１９７Ｖとグランド端子Ｇとの間には更に、スイッチング素子Ｓ０１と同じスイッチング素子Ｓ１０とダミーの抵抗１３８Ｒとが直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ０１〜Ｓ３０のオン・オフの切り替えは電流値設定部１９０が行う。スイッチング素子Ｓ１０は通常はオフ（遮断）にされている。
【００８２】
図７（Ｄ）に示すように、本例のＹ軸リニアモータ７８Ａはムービングマグネット方式であるため、固定子ユニット１３８Ａ中には可動子ユニット２８Ａと対向しておらず、推力の発生に寄与しないコイルが存在する。そこで、本例では図８のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢによって計測されたＹ方向の位置がレチクルステージ制御部９０Ｒを介して電流値設定部１９０に供給されており、電流値設定部１９０は、そのＹ方向の位置（可動子ユニット２８ＡのＹ座標）から推力の発生に寄与しないコイルを特定する。そして、電流値設定部１９０は、スイッチング素子Ｓ０１〜Ｓ３０の内で推力の発生に寄与しないコイルに接続されているスイッチング素子をオフ（遮断）にする。これによって、固定子ユニット１３８Ａのコイルユニットにおける電流消費量を低減することができ、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の温度上昇を抑えることができる。
【００８３】
なお、図５の第１のＹ軸リニアモータ７６Ａの固定子ユニット１３６Ａ及びその制御部も、図８の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１３８Ａ及びその制御部９０Ａと同様に構成され、固定子ユニット１３６Ａの制御部もレチクルステージ制御部９０Ｒに制御されている。
次に、図９は、第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂの固定子ユニット１３８Ｂの駆動系を示し、この図９において、固定子ユニット１３８Ｂ及びその制御部９０Ｂは、図８の固定子ユニット１３８Ａ及び制御部９０Ａとそれぞれ同様に構成されている。更に、図５の第２のＹ軸リニアモータ７６Ｂの固定子ユニット１３６Ｂ及びその制御部も、図９の固定子ユニット１３８Ｂ及びその制御部９０Ｂと同様に構成され、制御部９０Ｂ中の電流値設定部１９０もレチクルステージ制御部９０Ｒに制御されている。
【００８４】
また、図９においては、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに電圧計１９４が接続されている。電圧計１９４は、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖの電圧を所定タイミングで並列に計測し、計測データをデジタルデータとしてレチクルステージ制御部９０Ｒに供給する。
次に、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂを駆動するための推力定数を補正する動作の一例につき図１２のフローチャートを参照して説明する。この推力定数の補正動作は、例えば本例の投影露光装置の機構部の組立調整が終了した時点又はメンテナンス時などで実行される。
【００８５】
先ず、図１２のステップ２０１において、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ用の制御部９０Ａにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２ＶをそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力端子が出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する（図８の状態）。これによって、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａは、予めレチクルステージ制御部９０Ｒから電流値設定部１９０に設定されている推力定数に基づいて駆動されることになる。
【００８６】
図１０は、図８の電流値設定部１９０に設定されている推力定数の一例を示し、この図１０において、正弦波状の曲線ＣＦＵ，ＣＦＶ，ＣＦＷはそれぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相の推力定数（単位電流当たりに発生する推力）（Ｎ／Ａ）を表している。この推力定数は、一例として図７（Ｅ）に示されている磁束密度Ｂの理論値に基づくものである。その磁束密度Ｂは、ピーク値をＢ0 として、次のようにレチクルステージ本体２２のＹ方向の位置の関数で表すことができる。
【００８７】
Ｂ＝Ｂ0 sin(２πＹ／Ｐ） …（１１）
図１０の例では、ピッチＰは約７０ｍｍである。そして、図１０の曲線ＣＦＵ，ＣＦＷ，ＣＦＶで表されるＵ相、Ｗ相、及びＶ相の推力定数をＦＡＵ（Ｙ），ＦＡＷ（Ｙ），ＦＡＶ（Ｙ）として、図８のＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖに供給される電流ＩＡｕ，ＩＡｗ，ＩＡｖは次のように設定されるものとする。なお、位置Ｙは、図７（Ｄ）における固定子ユニット１３８Ａに対する可動子ユニット２８ＡのＹ方向の位置であり、電流のピーク値をＩ0 としている。
【００８８】
ＩＡｕ＝Ｉ0 sin(２πＹ／Ｐ） …（１２）
ＩＡｖ＝Ｉ0 sin(２πＹ／Ｐ−２π／３） …（１３）
ＩＡｗ＝Ｉ0 sin(２πＹ／Ｐ＋２π／３） …（１４）
そして、図８の電流値設定部１９０では、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する全体の推力ＦＡｔを次式より計算する。
【００８９】
ＦＡｔ＝ＦＡＵ（Ｙ）・ＩＡｕ＋ＦＡＷ（Ｙ）・ＩＡｗ＋ＦＡＶ（Ｙ）・ＩＡｖ …（１５）
そして、電流値設定部１９０は、（１５）式の３相の全体の推力ＦＡｔが目標値の１／２に合致するように例えば電流のピーク値Ｉ0 を設定すればよい。なお、図５の２つの固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａで互いに等しい推力を発生することによって、全体の推力は目標値になる。
【００９０】
図１２のステップ２０１の初めに、更に図９の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの制御部９０Ｂにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖをそれぞれ出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖが電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに接続されるように設定する（図９の状態）。また、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに電圧計１９４を接続し、電圧計１９４の計測値がレチクルステージ制御部９０Ｒに取り込まれるようにする。電圧計１９４は、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂ用に２台用意される。これによって、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂは推力を発生しない状態に設定されると共に、Ｙ軸リニアモータ７６Ｂ，７８ＢのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力を電圧計１９４によって計測することができる。
【００９１】
この状態で、図８の主制御装置７０及びレチクルステージ制御部９０Ｒの制御のもとで、図５の上方の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａを駆動して、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）をＹ方向に全ストロークでほぼ一定速度で駆動するとともに、同時にＸ軸ボイスコイルモータ７９を駆動してレチクルステージＲＳＴのＸ方向位置を一定に保つ。このようにレチクルステージＲＳＴの駆動方向（Ｙ方向）に対して交差する方向であるＸ方向に離れて対称に配置された１対のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ及びＸ軸ボイスコイルモータ７９を用いてレチクルステージＲＳＴを駆動することによって、レチクルステージＲＳＴを回転の恐れなくＹ方向に直進させることができる。この動作と並行してステップ２０２で示すように、図９のレチクルステージ制御部９０Ｒは、Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢの計測値と２台の電圧計１９４で計測される第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの３相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力を所定のサンプリングレートで記憶部に順次取り込む。
【００９２】
この場合、本例の図５の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂは、駆動回路と切り離されている。そのため、固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂに対して可動子ユニット２６Ｂ，２８Ｂが相対的にＹ方向に移動すると、図９において、固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂの３相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖの各コイルに、フレミングの右手の法則に従って逆起電力（誘導起電力）（Ｖ）が発生する。その逆起電力が本発明の起電力に対応している。その各コイルに発生する逆起電力は、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖを介して電圧計１９４で計測される。
【００９３】
次のステップ２０３において、レチクルステージ制御部９０Ｒ内の演算部は、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの各相の推力定数を補正する。そのため、レチクルステージ制御部９０Ｒ内の演算部は、ステップ２０２で所定のサンプリングレートで順次取り込んだＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢのＹ座標の計測値の差分から、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の各位置Ｙｉ（ｉ＝１，２，３，…）でのレチクルステージＲＳＴのＹ方向の速度ＶＹｉを算出する。
【００９４】
この場合、リニアモータの各コイルに発生する逆起電力を、計測時点での可動子と固定子との相対移動速度で除算した値は、逆起電力定数（Ｖ・ｓ／ｍ）と呼ばれ、この逆起電力定数は各相の推力定数に等しいことが分かっている。そこで、レチクルステージ制御部９０Ｒの演算部は、Ｙ方向の各位置Ｙｉで計測された第３のＹ軸リニアモータ７６ＢのＵ相、Ｗ相、Ｖ相の逆起電力をそれぞれレチクルステージＲＳＴの移動速度ＶＹｉで除算することによって、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相の逆起電力定数ＶＢＵｉ，ＶＢＷｉ，ＶＢＶｉを算出し、これら各相の逆起電力定数を各相の推力定数とする。この推力定数は、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂで互いに独立に算出される。
【００９５】
図１１は、このようにして算出された３相の逆起電力定数の一例を示し、曲線ＣＶＵ，ＣＶＷ，ＣＶＶ上のデータがそれぞれ逆起電力定数ＶＢＵｉ，ＶＢＷｉ，ＶＢＶｉである。そして、レチクルステージ制御部９０Ｒの演算部は、その逆起電力定数ＶＢＵｉ，ＶＢＷｉ，ＶＢＶｉを例えば補間によってＹ方向に所定間隔の一連の位置での値に直して得られる推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）を、図９の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの制御部９０Ｂの電流値設定部１９０に設定する。これで推力定数の補正が完了する。
【００９６】
なお、図９の固定子ユニット１３８Ｂ（又は１３６Ｂ）のＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖに供給される（１２）式〜（１４）式と同様の電流をそれぞれＩＢｕ，ＩＢｗ，ＩＢｖとすると、補正後の推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）を用いて、Ｙ軸リニアモータ７８Ｂ（又は７６Ｂ）全体としての推力ＦＢｔは（１５）式と同様の次式から求めることができる。
【００９７】
ＦＢｔ＝ＦＢＵ（Ｙ）・ＩＢｕ＋ＦＢＷ（Ｙ）・ＩＢｗ＋ＦＢＶ（Ｙ）・ＩＢｖ …（１６）
ここで（１２）式〜（１４式）における電流ピーク値Ｉｏを１（単位電流）とすると、この推力ＦＢｔは、Ｙ軸リニアモータ７８Ｂ（又は７６Ｂ）全体としての推力定数ＦＢ（Ｙ）と等しくなる。この推力定数ＦＢ（Ｙ）は、図１１の曲線ＣＶとして表されている。この曲線ＣＶから分かるように、本来は一定であるはずの推力定数ＦＢ（Ｙ）が位置Ｙによって僅かに変動している。これは、実測して補正された推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）が初めに設定されていた推力定数とは僅かに異なっていたことを意味する。
【００９８】
そこで、次に第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂを駆動する場合には、図９の電流値設定部１９０は、補正後の推力定数ＦＢＵ（Ｙ），ＦＢＷ（Ｙ），ＦＢＶ（Ｙ）、３相のコイル群に供給される電流ＩＢｕ，ＩＢｗ，ＩＢｖを（１６）式に代入して得られる推力ＦＢｔが目標値となるように、３相の電流ＩＢｕ，ＩＢｗ，ＩＢｖを設定する。これによって、推力定数の実測値に基づいて可動子ユニット２６Ｂ，２８Ｂを目標とする推力で高精度に駆動することができる。
【００９９】
次のステップ２０４において、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ用の制御部９０Ａにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖをそれぞれ出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖが電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに接続されるように設定する。また、電圧計測端子１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖに図９の電圧計１９４を接続し、電圧計１９４の計測値がレチクルステージ制御部９０Ｒに取り込まれるようにする。電圧計１９４は、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ用に２台用意される。これによって、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａは推力を発生しない状態に設定されると共に、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８ＡのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力を電圧計１９４によって計測することができる。
【０１００】
更に、図９の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの制御部９０Ｂにおいて、例えばオペレータが切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２ＶをそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力端子が出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する。これによって、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂは、ステップ２０３で補正された推力定数及び上記の（１６）式に基づいて駆動されることになる。
【０１０１】
この状態で、図９の主制御装置７０及びレチクルステージ制御部９０Ｒの制御のもとで、図５の下方の第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂを駆動して、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）をＹ方向に全ストロークでほぼ一定速度で駆動する。この動作と並行してステップ２０５で示すように、図８のレチクルステージ制御部９０Ｒは、Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢの計測値と、２台の電圧計１９４で計測される第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ｂ，７８Ｂの３相のコイル群１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖで発生する逆起電力とを所定のサンプリングレートで記憶部に順次取り込む。
【０１０２】
次のステップ２０６において、レチクルステージ制御部９０Ｒは、ステップ２０３と同様にして第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａの各相の推力定数を補正する。補正後の推力定数は、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａの制御部９０Ａの電流値設定部１９０に設定される。次に第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａを駆動する場合には、図８の電流値設定部１９０は、補正後の推力定数ＦＡＵ（Ｙ），ＦＡＷ（Ｙ），ＦＡＶ（Ｙ）と、３相のコイル群に供給される電流ＩＡｕ，ＩＡｗ，ＩＡｖとを（１５）式に代入して得られる推力ＦＡｔが目標値となるように、３相の電流ＩＡｕ，ＩＡｗ，ＩＡｖを設定する。これによって、推力定数の実測値に基づいて可動子ユニット２６Ａ，２８Ａを目標とする推力で高精度に駆動することができる。
【０１０３】
この結果、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの推力定数を、実際の露光工程で使用される投影露光装置に装着した状態で計測した逆起電力に基づいて正確に補正できたことになる。従って、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの取り付け誤差等に起因する推力誤差が補正されるため、位置決め性や等速性を向上させることができる。
【０１０４】
次のステップ２０７において、例えばオペレータが、図８の第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａの制御部９０Ａにおいて、切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２ＶをそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力端子が出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する。これ以降は、４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂは補正後の推力定数を用いて同期して駆動することができる。
【０１０５】
そこで、一例として図８の主制御装置７０及びレチクルステージ制御部９０Ｒの制御のもとで、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂを同期して駆動することによって、レチクルステージＲＳＴをＹ方向及びθｚ方向に駆動して、レチクルステージＲＳＴをレチクルロード位置に移動する。その後、ステップ２０８において通常の露光工程が実行される。この露光工程では、図５の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂは補正後の推力定数を用いて駆動されるため、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）を所望の推力で高精度に駆動することができる。
【０１０６】
但し、本例では、別途、電圧計１９４を用意して、逆起電力の計測時に制御部９０Ａ，９０Ｂの切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖの切り替えや配線の接続を行う必要がある。しかしながら、装置本体に電圧計を常備する必要が無く、装置全体のコストが上昇しないという利点がある。
また、上記の逆起電力の計測値から推力定数を求めるためのソフトウェア（プログラム）は、レチクルステージ制御部９０Ｒ内に記憶されている。その他に、その逆起電力の計測値から推力定数を求める動作を外部のコンピュータで実行し、求められた推力定数をオペレータがレチクルステージ制御部９０Ｒに書き込むようにしてもよい。
【０１０７】
上述のように、本例の図７に示すＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、配列ピッチＰ１が２Ｐ／３の複数のコイルより構成されている。その変形例として、図７に対応する部分に同一又は類似の符号を付した図１３に示すように、その固定子ユニットを構成する複数のコイルをより小さいピッチで配置してもよい。
【０１０８】
図１３（Ａ）は、その変形例のＹ軸リニアモータ７８Ａの固定子ユニット１９８Ａを示す平面図、図１３（Ｂ）はそのＹ軸リニアモータ７８Ａの可動子ユニット２８Ａを示す平面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ｂ）の側面図、図１３（Ｄ）は図１３（Ｂ）の正面図、図１３（Ｅ）は可動子ユニット２８Ａの磁石によって発生する磁束密度Ｂ（ピッチＰ）のＹ方向の分布をそれぞれ表している。
【０１０９】
図１３（Ｄ）に示すように、この変形例の１対のＹ軸リニアモータ７８Ａ及び７８Ｂは、それぞれ固定子ユニット１９８Ａ及び１９８Ｂと、可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂとを有し、可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの構成は図７の例と同様である。一方、上方の固定子ユニット１９８Ａは、３層のコイルユニットを磁界の方向（Ｚ方向）に重ねて構成され、第１層目のコイルユニットは、Ｚ方向の磁界をＸ方向に横切るＵ相（０π）のコイルＣＵ、Ｖ相（−２π／３）のコイルＣＶ、Ｗ相（＋２π／３）のコイルＣＷをＹ方向にピッチＰ１（＝２Ｐ／３）で順次配列したものである。また、第２層目のコイルユニットは、第１層目のコイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷ，…をそれぞれＰ２（＝Ｐ／６）だけＹ方向にずらしたコイルＣＶ１（Ｖ相），ＣＷ１（Ｗ相），ＣＵ１（Ｕ相），…から構成され、第３層目のコイルユニットは、第２層目のコイルＣＶ１，ＣＷ１，ＣＵ１，…を更にそれぞれＰ２（＝Ｐ／６）だけＹ方向にずらしたコイルＣＷ２（Ｗ相），ＣＵ２（Ｕ相），ＣＶ２（Ｖ相），…から構成されている。
【０１１０】
この場合、第２層目のコイルＣＶ１，ＣＷ１，ＣＵ１は、機械的な位相はそれぞれπ／３、５π／３、π／２であるため、電流の方向を逆にすることによってＶ相、Ｗ相、Ｕ相となる。従って、固定子ユニット１９８ＡのＵ相、Ｗ相、Ｖ相のコイル群は、図８の駆動系と同様の回路で駆動することができる。
また、図１３（Ｄ）に示すように、下方の固定子ユニット１９８Ｂは、上方の固定子ユニット１９８Ａと同様の３層のコイルユニットより構成されており、これらのコイルユニットもＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル群に分けることができる。従って、固定子ユニット１９８Ｂは、図９の駆動系と同様の回路で駆動することができる。
【０１１１】
また、上記の実施形態では、３相のリニアモータが使用されているが、２相又は４相等のリニアモータも使用することができる。更に、上記の実施形態では、レチクルステージＲＳＴを駆動するためにムービングマグネット方式のリニアモータが使用されているが、ムービングコイル方式のリニアモータも使用することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第２の実施形態につき図１４を参照して説明する。本例は、図８の制御部９０Ａ中に電圧計を備えたものであり、図１４において図８に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図１４は、本例の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａ（図５参照）の固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示し、この図１４において、図８のマニュアル方式の切替スイッチ１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖの代わりに、主制御装置７０からの制御信号によって切り替え可能なスイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖが設けられている。また、制御部９０Ａ内には電圧計１９４が設置され、スイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖのそれぞれの一つの出力部が電圧計１９４の計測信号入力部に接続されている。電圧計１９４は、３つの計測信号入力部の電圧を並列に所定のサンプリングレートで取り込み、計測データをデジタルデータとしてレチクルステージ制御部９０Ｒに供給する機能を備えている。これ以外の構成は図８の例と同様である。
【０１１３】
図１４の実施形態では、Ｙ軸リニアモータ７８Ａを駆動する際には、スイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖを、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相のアンプ１９１Ｕ，１９１Ｗ，１９１Ｖの出力部がそれぞれ出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖに接続されるように設定する。一方、固定子ユニット１３８Ａの３相のコイル群の逆起電力を計測する際には、スイッチング素子１９５Ｕ，１９５Ｗ，１９５Ｖを、出力端子１９７Ｕ，１９７Ｗ，１９７Ｖがそれぞれ電圧計１９４の計測信号入力部に接続されるように設定する。これによって、例えば露光工程の途中であっても、自動的に固定子ユニット１３８Ａの３相のコイル群の逆起電力を計測して、推力定数の補正を行うことができる。
【０１１４】
このように本例では、最初から電圧計１９４が制御部９０Ａに組み込まれているため、特別な工具無しで、いつでも推力定数を測定でき、例えば、長期的なリニアモータの経時変化をモニタしたい場合に有効である。また、例えば露光中に推力異常やその他の異常が検出された場合、即座に、コイルの絶縁破壊、断線等のリニアモータの故障の有無が検出できるという利点もある。
【０１１５】
次に、本発明の第３の実施形態につき図１５を参照して説明する。本例は、所定のガイドに沿ってステージを駆動する場合に本発明を適用したものである。
図１５は、本例のステージ装置の要部を示す斜視図であり、この図１５において、定盤よりなるベース３０１の表面の直交する２方向にＸ軸及びＹ軸を取って説明する。ベース３０１上にＹ方向に沿ってＹ軸ガイド３０２が設置され、Ｙ軸ガイド３０２に沿ってＹ方向に移動自在にスライダ３０４が配置され、スライダ３０４にテーブル３０３が固定され、テーブル３０３の中央部にホルダ３０５を介してレチクルなどの移動対象物３０６が保持されている。ホルダ３０５の中央部及びテーブル３０３の対応する部分には、例えば移動対象物３０６を透過した光を通すための開口が形成されており、ベース３０１にもその光を通すための開口３０１ａが形成されている。
【０１１６】
また、Ｙ軸ガイド３０２をＸ方向に挟むように、それぞれＹ軸に平行に磁石ユニットを含む固定子３０８Ａ及び３０８Ｂが配置され、固定子３０８Ａ及び３０８Ｂは不図示の保持部材によってベース３０１に固定されている。そして、固定子３０８Ａ及び３０８Ｂにはそれぞれコイルユニットを含む可動子３０７Ａ及び３０７ＢがＹ方向に相対移動自在に連結され、可動子３０７Ａ及び３０７Ｂはテーブル３０３の底面に固定されている。この場合、可動子３０７Ａ及び固定子３０８Ａより第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａが構成され、可動子３０７Ｂ及び固定子３０８Ｂより第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂが構成されている。更に、ホルダ３０５に設けられた移動鏡３１０に外部のレーザ干渉計３１１から計測用のレーザビームを照射することによって、テーブル３０３のＹ方向の位置が計測され、この計測値に基づいてＹ軸リニアモータ３０９Ａ，３０９Ｂが駆動される。
【０１１７】
本例のテーブル３０３（第２部材）は、ベース３０１（第１部材）に対してＹ軸ガイド３０２に沿ってＹ方向に１自由度で移動すると共に、ベース３０１に対してテーブル３０３をＹ方向に駆動するための駆動装置として、Ｘ方向に離れた２軸のＹ軸リニアモータ３０９Ａ及び３０９Ｂが設けられている。従って、移動の自由度に比べて駆動装置の軸数が１だけ多いため、例えば第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａのみでテーブル３０３をＹ方向に駆動して、第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂは推力を発生しない状態に設定して、可動子３０７Ｂ内のコイル群で発生する逆起電力を計測することができる。これによって第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂの推力定数を補正することができる。同様に、第２のＹ軸リニアモータ３０９Ｂのみでテーブル３０３を駆動して、第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａの可動子３０７Ａ内のコイル群で発生する逆起電力を計測することで、第１のＹ軸リニアモータ３０９Ａの推力定数を補正することができる。
【０１１８】
本例では、片側のリニアモータ（３０９Ａ又は３０９Ｂ）だけでもテーブル３０３のＹ方向への移動は可能であるが、位置決め性能や等速性は２軸のＹ軸リニアモータ３０９Ａ，３０９Ｂで動かした場合に比べて劣る。しかし、ステージ装置としての最高速度で動かさなくても、逆起電力測定には何ら問題がないため、異常な機械共振やその他不具合を発生させない程度にステージ速度を遅くすることによって、コイルに発生する逆起電力は測定でき、第１の実施形態と同様に推力定数を補正することができる。これにより、位置決め性能や等速性を向上させることができる。
【０１１９】
なお、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及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。
【０１２０】
また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【０１２１】
なお、本発明は、露光装置のレチクルステージのみならず、ウエハステージにも適用することができる。また、本発明は、走査露光型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置のレチクルステージやウエハステージにも適用することができる。また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【０１２２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明によれば、推力を発生していない駆動装置の起電力を検出しているため、その駆動装置の駆動性能を向上することができ、移動対象の部材を高精度に駆動することができる。
また、本発明を露光装置に適用することによって、各種デバイスを高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】 図１の枠状部材１８及びレチクルステージＲＳＴの構成を示す斜視図である。
【図３】 図１のレチクルステージＲＳＴ、枠状部材１８、及びレチクルベース１６の構成を示す分解斜視図である。
【図４】 （Ａ）は図１のレチクルステージＲＳＴを示す斜視図、（Ｂ）はレチクルステージＲＳＴをＹ方向に見た断面図である。
【図５】 図１の照明系側プレート１４、レチクルステージＲＳＴ、及びレチクルベース１６をＹ方向に見た断面図である。
【図６】 図１の照明系側プレート１４、レチクルステージＲＳＴ、及びレチクルベース１６の要部をＸ方向に見た断面図である。
【図７】 図５のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂ及び可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの構成を示す図である。
【図８】 図７の一方の固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示す図である。
【図９】 図７の他方の固定子ユニット１３８Ｂの駆動系を示す図である。
【図１０】 図７のＹ軸リニアモータ７８Ａの推力定数の一例を示す図である。
【図１１】 図７のＹ軸リニアモータ７８Ｂの逆起電力定数の一例を示す図である。
【図１２】 本発明の第１の実施形態でリニアモータの推力定数を補正するための動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】 図７のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂの固定子ユニットの変形例を示す図である。
【図１４】 本発明の第２の実施形態のリニアモータの固定子ユニット１３８Ａの駆動系を示す図である。
【図１５】 本発明の第３の実施形態のステージ装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ…レチクル、１６…レチクルベース、１８…枠状部材、７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂ…Ｙ軸リニアモータ、１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ…固定子ユニット、２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂ…可動子ユニット、６９ＹＡ，６９ＹＢ…Ｙ軸レーザ干渉計、９０Ｒ…レチクルステージ制御部、９０Ａ，９０Ｂ…制御部、１９０…電流値設定部、１９２Ｕ，１９２Ｗ，１９２Ｖ…切替スイッチ、１９３Ｕ，１９３Ｗ，１９３Ｖ…電圧計測端子、１９４…電圧計、１９６Ｕ，１９６Ｗ，１９６Ｖ…コイル群
Claims (7)
- 第１部材と、
前記第１部材に対して案内面に沿って少なくとも一方向に相対的に移動するとともに、前記案内面内で回転移動可能な第２部材と、
前記一方向に電磁力による推力を発生して前記第２部材を前記第１部材に対して前記一方向に相対的に駆動する第１の一対の駆動装置と、前記第２部材に関して前記第１の一対の駆動装置と対向するように配置され、前記一方向に電磁力による推力を発生して前記第２部材を前記第１部材に対して相対的に駆動する第２の一対の駆動装置と、を含む複数の駆動装置と、
前記第１の一対の駆動装置を介して前記第１部材に対して前記一方向に前記第２部材を駆動したときに、前記推力を発生していない前記第２の一対の駆動装置に生じる起電力を検出する検出装置と、
前記第１の一対の駆動装置によって前記第２部材を前記回転移動を拘束しつつ前記一方向に駆動するとともに前記検出装置の検出結果を取得し、前記検出結果に基づいて前記第２の一対の駆動装置が発生する前記推力を補正する制御装置と、を有することを特徴とするステージ装置。 - 前記第１部材に対する前記第２部材の相対的な駆動の自由度はＮ（Ｎは２以上の整数）であり、
前記第１部材に対して自由度Ｎで前記第２部材を相対的に駆動する複数の駆動装置の個数は少なくとも（Ｎ＋２）であることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。 - 前記第１の一対の駆動装置は、前記第２部材に関して前記案内面の前記一方向に交差する方向に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
- 前記第２部材の位置を計測する位置計測装置を備え、
前記制御装置は、前記位置計測装置によって求められた前記第２部材の移動速度と前記検出装置が検出する起電力とに基づいて、前記第２の一対の駆動装置が発生する推力を補正することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステージ装置。 - 前記第１の一対の駆動装置および前記第２の一対の駆動装置のそれぞれの駆動装置のうちの推力を発生する一対の駆動装置と、推力を発生しない他の一対の駆動装置とは互いに切替可能であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のステージ装置。
- 請求項１〜５の何れか一項に記載のステージ装置の駆動方法であって、
前記第１の一対の駆動装置が発生する前記推力により前記第２部材を前記回転移動を拘束しつつ前記一方向に駆動したときに、前記推力を発生していない前記第２の一対の駆動装置に生じる起電力を検出する第１ステップと、
前記第１ステップで検出された起電力に基づいて、前記第２の一対の駆動装置が発生する推力の補正値を求める第２ステップと、
前記第２ステップで求められた補正値を用いて前記第２の一対の駆動装置が発生する推力を補正して前記第２部材を駆動する第３ステップとを有することを特徴とするステージ装置の駆動方法。 - 露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記第１物体及び第２物体の少なくも一方を駆動するために請求項１〜５の何れか一項に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
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