JP2001242937A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】位置決め対象物やステージの重心位置が変位す
ることに起因するヨーイング方向の偏向を防止し、位置
決め対象物を目標位置に正確に移動させる。 【解決手段】Ｙ方向ステージ３の重心位置に応じて、Ｙ
方向ステージ３に供給する推力Ｆａ，Ｆｂに差異を与
え、推力Ｆａ，ＦｂによるＹ方向ステージ３の重心周り
のモーメントＭａ，Ｍｂが互いに打ち消し合う大きさで
Ｙ方向ステージ３を移動させ、推力Ｆａ，Ｆｂに応じた
推力ｆａ，ｆｂで慣性体９ａ，９ｂをＹ方向ステージ３
と反対方向に移動させる。推力Ｆａ，Ｆｂによって生じ
る重心周りのモーメントＭａ，Ｍｂは互いに打ち消し合
い、推力Ｆａ，ＦｂがＹ方向ステージ３の回転力として
作用することがなく、Ｙ方向ステージ３はヨーイング方
向に偏向することがない。除振台１には、Ｙ方向ステー
ジ３の移動による反力に相反する反力が慣性体９ａ，９
ｂの移動により作用し、除振台１がヨーイングすること
がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子等の
製造時のリソグラフィ工程に使用される露光装置、ワー
クに対する機械加工に使用される工作機械、及び、測定
対象物の形状を測定する測定器等の精密機器に用いら
れ、ワーク等の位置決め対象物を目標位置に移動させる
ステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置決め対象物を目標位置に移動させる
装置として、例えば、半導体素子、液晶表示素子又は薄
膜磁気ヘッド等の製造時においてマスクパターンをウエ
ハ等の基板上に転写するリソグラフィ工程に使用される
露光装置では、位置決め対象物であるウエハを所定の露
光位置に正確に位置させる必要があり、ウエハを搭載し
たウエハステージ、及び、ウエハステージに対して互い
に直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）のそれぞれの推
力を供給する移動機構を含むステージ装置を備えてい
る。

【０００３】このように、位置決め対象物を目標位置に
正確に位置させる必要がある精密機器では、移動機構に
おいて生じた推力をバックラッシュを生じることなく高
精度で位置決め対象物に供給しなければならず、また、
位置決め対象物の移動時における振動等の発生を防止す
る必要もある。

【０００４】そこで、従来の精密機器のステージ装置を
構成する移動機構としては一般に、固定子に対して可動
子が非接触状態で直線移動するリニアモータが用いられ
ている。

【０００５】例えば、特開平１１−２４３１３２号公報
に開示された構成では、静圧空気軸受けを介してベース
に支持されたステージの両端にリニアモータが発生する
推力を作用させてステージを移動させる装置において、
ステージに平行に移動する慣性体をベースに設け、ステ
ージの移動時に慣性体を移動させることにより、リニア
モータを介してベースに作用する反力を打ち消すような
力をベースに作用させ、ステージ及び慣性体を含むベー
スの重心位置の移動を防止してステージに振動を生じな
いようにしている。

【０００６】また、特開平１１−１６８０６４号公報に
開示された構成では、ベース上に防振台等を介して定盤
を支持し、Ｙガイドバー及びＹガイドバー搬送体を備え
たＸステージを定盤上においてＸガイドバーに沿って移
動自在に設け、このＸステージをＸ軸リニアモータを介
してＸ方向に駆動するとともに、Ｘ軸リニアモータの固
定子を定盤上に直動ガイドを介してＸ方向に移動できる
ように支持し、ベースに固定された制動フレームに取り
付けられたＸ制動部材によって、固定子に対してＸステ
ージを駆動する際の反力を打ち消すような制動力を与え
るようにしている。

【０００７】また、第１のＹガイドバー搬送体の底面及
び外側面にはそれぞれベアリングを構成する空気噴出部
が設けられている。さらに、これらの空気噴出部の近傍
には、磁石又は真空ポケット等の予圧機構が組み込まれ
ており、第１のＹガイドバー搬送体は、定盤の表面及び
Ｘガイドバーの側面にそれぞれ一定の間隔を保ちつつ、
Ｚ方向及びＹ方向に拘束されてＸ方向に移動できる。同
様に、第２のＹガイドバー搬送体の底面にもエアベアリ
ングを構成する空気噴出部及び磁石又は真空ポケット等
の予圧機構が組み込まれており、Ｙガイドバー搬送体も
定盤の上面に一定の間隔を保ちつつ拘束されてＸ方向に
移動できる。

【０００８】この構成により、可動部の移動時にモーメ
ントや変形力等の発生を防止し、振動を抑制することが
できるとされている。

【０００９】さらに、特開平８−６３２３１号公報に開
示された構成では、整流リニアモータを用いた可動ステ
ージ装置であって、リニアモータは、ガイドレスステー
ジを１方の直線運動方向に移動させ、ある平面において
微動のヨー回転を行わせるようにし、単一のボイスコイ
ルモータを保持するキャリア／従動子を、直線運動方向
に動くステージを概ね追従するように制御するととも
に、ボイスコイルモータは、ある平面において電磁力を
与えて直線運動方向に直交する方向にステージを微動さ
せて適正なアライメントを得るようにし、さらに、整流
リニアモータの一方の要素（コイル又は磁石）を、平面
上を自在に動くことのできる駆動フレームの上に設け、
駆動フレームを反力によって駆動し、装置の重心位置を
維持するようにした構成が開示されている。この構成で
は、１つのリニアモータを使用する場合には、２つのボ
イスコイルモータを用いてヨー回転が補正される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステージ装置では、位置決め対象物を互いに直交する２
方向について、位置決め対象物をいずれか一方向に移動
させた後に残る他方向に移動させる際に、位置決め対象
物が駆動機構の駆動中心（駆動機構を他方向に平行な一
対のリニアモータによって構成する場合にはリニアモー
タ間の中央の位置）に位置していない場合がある。ま
た、位置決め対象物の形状により、移動方向である２方
向にのそれぞれに直交する方向における位置決め対象物
の重心位置が駆動機構の駆動中心に位置していない場合
がある。このような状態で位置決め対象物を移動させる
と、位置決め対象物がヨーイング方向又はピッチング方
向に偏向し、位置決め対象物を目標位置に正確に移動さ
せることができなくなる問題がある。

【００１１】この発明の目的は、位置決め対象物の移動
時に、位置決め対象物やステージの重心位置が変位する
ことに起因するヨーイング方向又はピッチング方向の偏
向を防止し、位置決め対象物を目標位置に正確に移動さ
せることができるステージ装置を提供すること、及び、
ステージの移動による支持体の振動を抑制し、位置決め
対象物を目標位置に正確に移動させることができるステ
ージ装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。

【００１３】(1) ベース上に固定されたガイドを介して
ステージを直線状に移動させるステージ装置において、
ステージの移動方向に直交する方向における両端部のそ
れぞれに、ステージの重心位置に応じた推力を供給する
第１推力発生手段と、ステージに移動時に第１推力発生
手段からベースに伝達される反力に相反する力をベース
に作用させる第２推力発生手段と、を設けたことを特徴
とする。

【００１４】この構成においては、ステージの重心位置
に応じた推力がステージの両端に供給されるとともに、
ステージの移動時にベースに伝達される反力に相反する
力がベースに作用する。したがって、ステージの両端の
それぞれにステージの重心位置までの距離に反比例した
推力を供給することにより、ステージの移動時にヨーイ
ング方向の力がステージに作用することがない。また、
ステージの移動によってベースにヨーイング方向に伝達
される反力が打ち消され、ベースがヨーイングを生じる
こともない。

【００１５】(2) 前記第１推力発生手段は、ステージの
移動に必要な推力をＦとし、ステージの重心位置から両
端部のそれぞれにおける推力の作用点までの距離をＬａ
及びＬｂとして、 Ｆａ＝Ｆ×Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ） Ｆｂ＝Ｆ×Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ） により、距離Ｌａ側の端部に供給すべき推力Ｆａ及び距
離Ｌｂ側の端部に供給すべき推力Ｆｂを決定又は配分す
ることを特徴とする。

【００１６】この構成においては、ステージの両端のそ
れぞれにステージの重心位置までの距離に反比例した推
力が供給される。したがって、ステージの移動時に、ス
テージがヨーイングすることがない。

【００１７】(3) 前記第２推力発生手段は、ベースにお
いてステージが移動する平面に平行な平面内を移動自在
にされ、ベースから推力の供給を受ける慣性体であるこ
とを特徴とする。

【００１８】この構成においては、慣性体が、ステージ
の移動時にベースに作用する反力に応じて、ステージが
移動する平面に平行な平面内を移動する。したがって、
ステージの移動時に慣性体がベースに対して移動してス
テージの移動による反力に相反する力が慣性体からベー
スに作用し、ベースがヨーイング方向に回転することが
ない。

【００１９】(4) 前記第２推力発生手段は、ステージが
移動する平面に平行な平面内をベースに接触することな
く移動することを特徴とする。

【００２０】この構成においては、ステージが移動する
平面に平行な平面内においてステージの移動時の反力に
相反する力をベースに作用させることによってはベース
の重心位置が移動することがなく、反力に相反する力を
作用させてベースのヨーイングを制御する際に、反力に
相反する力を作用させることによるベースの重心位置の
移動を考慮する必要がない。

【００２１】(5) 前記第２推力発生手段は、ベースの２
カ所に配置され、ステージの移動に必要な推力をＦｘ、
ステージの重心位置からベースの重心位置までの距離を
Ｌｅ、第２推力発生手段における推力発生位置からベー
ズの重心位置までの距離をＬｃ，Ｌｄとして、 Ｆｃ＝−Ｆｘ｛（Ｌｄ＋Ｌｅ）／（Ｌｃ＋Ｌｄ）｝ Ｆｄ＝−Ｆｘ｛（Ｌｃ−Ｌｅ）／（Ｌｃ＋Ｌｄ）｝ により決定又は配分された推力Ｆｃ，Ｆｄの供給を受け
ることを特徴とする。

【００２２】この構成においては、ステージの移動によ
ってベースに作用する重心周りのモーメントが、慣性体
の移動によって打ち消される。したがって、ステージの
移動時にベースの重心周りのモーメントが釣り合い、ベ
ースの重心周りのモーメントによってベースがヨーイン
グ方向の回転を生じることがない。

【００２３】(6) 前記ステージは互いに直交する方向に
移動するＸ方向ステージ及びＹ方向ステージからなり、
前記第１推力発生手段はＸ方向ステージ及びＹ方向ステ
ージのそれぞれに供給すべき推力を発生する第１Ｘ方向
推力発生手段及び第１Ｙ方向推力発生手段からなり、前
記第２推力発生手段は第１Ｘ方向推力発生手段及び第１
Ｙ方向推力発生手段からベースに伝達される反力に相反
する力をベースに作用させる第２Ｘ方向推力発生手段及
び第２Ｙ方向推力発生手段からなり、Ｘ方向ステージ及
びＹ方向ステージが移動する平面に平行な平面内の４箇
所でベースを支持する第１〜４の支持体を設け、Ｘ方向
ステージ及びＹ方向ステージを含むベースの重量をＷ、
ベースの重心位置からＸ方向ステージの移動方向の２カ
所における支持体の配置位置までの距離をＬα，Ｌβ、
ベースの重心位置からＹ方向ステージの移動方向の２カ
所における支持体の配置位置までの距離をＬγ，Ｌδと
して、 Ｆα＝｛Ｌβ／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌδ／（Ｌγ＋Ｌ
δ）｝Ｗ Ｆβ＝｛Ｌα／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌδ／（Ｌγ＋Ｌ
δ）｝Ｗ Ｆγ＝｛Ｌα／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌγ／（Ｌγ＋Ｌ
δ）｝Ｗ Ｆδ＝｛Ｌβ／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌγ／（Ｌγ＋Ｌ
δ）｝Ｗ により、第１〜４の支持体の支持力Ｆα，Ｆβ，Ｆγ，
Ｆδを決定又は配分することを特徴とする。

【００２４】この構成においては、ベースを支持する４
個の支持体のそれぞれの支持力が、各支持体からベース
の重心位置までの距離に基づいて決定又は配分される。
したがって、ステージの移動時におけるベースの重心位
置に応じて、ステージが移動する平面に直交する平面内
においてステージの移動によって生じるベースの重心周
りのモーメントが支持体の支持力により打ち消され、ベ
ースがピッチング方向に回転することがない。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
るステージ装置の構成を示す外観図である。ステージ装
置１０は、半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッ
ド等の製造時においてマスクパターンをウエハ等の基板
上に転写するリソグラフィ工程に使用される露光装置に
適用され、ウエハを互いに直交するＸ方向及びＹ方向に
おいて所定範囲内の任意の目標位置に移動させる。この
ステージ装置１０は、除振台（この発明のベースに相当
する。）１の上面に構成されるＸ方向ステージ２、Ｘ方
向ステージ２上をＸ方向に移動自在にされたＹ方向ステ
ージ３、及び、Ｙ方向ステージ３上をＸ方向に直交する
Ｙ方向に移動自在にされたウエハステージ４によって構
成されている。

【００２６】除振台１は、図示しない固定部上に設置さ
れ、外部の振動をＸ方向ステージ２に伝達しないための
除振構造を備えている。除振台１には、４側面のそれぞ
れから突出したガイド８ａ〜８ｄに外嵌する慣性体９ａ
〜９ｄが備えられている。慣性体９ａ，９ｂは、除振台
１内に備えられている駆動機構により、ガイド８ａ，８
ｂに沿ってＹ方向ステージ３の移動方向と平行なＸ方向
に移動する。慣性体９ｃ，９ｄは、除振台１内に備えら
れている駆動機構により、ガイド８ｃ，８ｄに沿ってウ
エハステージ４の移動方向と平行なＹ方向に移動する。

【００２７】Ｘ方向ステージ２は、Ｘ方向に平行な一対
のリニアモータ５ａ，５ｂによって構成されている。よ
り詳細には、Ｘ方向ステージ２は、ガイド部材６ａ，６
ｂを介して除振台１の上面にＸ方向に移動自在にして取
り付けられたリニアモータ５ａ，５ｂの固定子５１ａ，
５１ｂによって構成されている。

【００２８】Ｙ方向ステージ３は、Ｘ方向に直交するＹ
方向に平行な一対のリニアモータ７ａ，７ｂを備えてい
る。より詳細には、Ｙ方向ステージ３は、一対のリニア
モータ７ａ，７ｂの固定子７１ａ，７１ｂ、及び、一対
のリニアモータ５ａ，５ｂの可動子５２ａ，５２ｂによ
って構成されている。即ち、Ｙ方向ステージ３は、所定
の間隔を設けて互いに平行に配置された一対のリニアモ
ータ７ａ，７ｂの固定子７１ａ，７１ｂのＹ方向の両端
に、一対のリニアモータ５ａ，５ｂの可動子５２ａ，５
２ｂを固定したものである。ウエハステージ４は、Ｘ方
向の両端に一対のリニアモータ７ａ，７ｂの可動子７２
ａ，７２ｂを固定し、上面にウエハが搭載される。

【００２９】この構成により、Ｙ方向ステージ３は、一
対のリニアモータ５ａ，５ｂから供給される推力によっ
てＸ方向ステージ２上をＸ方向に移動する。また、ウエ
ハステージ４は、一対のリニアモータ７ａ，７ｂから供
給される推力によってＹ方向ステージ３上をＹ方向に移
動する。Ｙ方向ステージ３におけるウエハステージ４の
Ｙ方向の位置が変化すると、Ｙ方向ステージ３における
Ｙ方向の重量配分が変化し、Ｙ方向ステージ３の重心位
置がＹ方向に変位する。

【００３０】なお、上記のように構成したステージ装置
１０において、本来はウエハステージ４上に搭載される
ウエハが位置決め対象物であるが、ウエハはウエハステ
ージ４上の位置を固定して載置されるため、Ｘ−Ｙ平面
におけるウエハの位置はウエハステージ４とともに変位
する。したがって、ウエハステージ４がこの発明の位置
決め対象物に相当し、Ｙ方向ステージ３が同じくステー
ジに相当する。

【００３１】図２は、上記ステージ装置の構造を示すＸ
方向から見た側面図である。図２に示すように、ステー
ジ装置１０では、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向に
おいて、Ｙ方向ステージ３の重心位置とウエハステージ
４の重心位置とは、同一位置にある。また、Ｚ方向にお
いて、リニアモータ５ａ，５ｂにおける固定子５１ａ，
５１ｂの中心位置と可動子５２ａ，５２ｂの中心位置と
は一致しており、リニアモータ７ａ，７ｂにおける固定
子７１ａ，７１ｂの中心位置と可動子７２ａ，７２ｂの
中心位置とは一致している。この構成において、リニア
モータ５ａ，５ｂにおける固定子５１ａ，５１ｂと可動
子５２ａ，５２ｂとの対向位置がＹ方向ステージ３の推
力の作用点であり、リニアモータ７ａ，７ｂにおける固
定子７１ａ，７１ｂと可動子７２ａ，７２ｂとの対向位
置がウエハステージ４の移動力の作用点である。

【００３２】したがって、Ｚ方向において、Ｙ方向ステ
ージ３におけるリニアモータ５ａ，５ｂからの推力の作
用点、及び、ウエハステージ４におけるリニアモータ７
ａ，７ｂからの推力の作用点は、同一位置にある。この
ように構成されていることから、Ｙ方向ステージ３がＸ
方向ステージ２上をＸ方向に移動する際、及び、ウエハ
ステージ４がＹ方向ステージ３上をＹ方向に移動する際
に、Ｙ方向ステージ３及びウエハステージ４にピッチン
グ方向のモーメントが作用することがない。

【００３３】また、除振台１は、支持体４１〜４４を介
して固定部４５上に設置されている。支持体４１〜４４
は、Ｙ方向ステージ３及びウエハステージ４が移動する
平面に平行な平面内の４箇所において除振台１の底面の
４隅に配置されており、外部の振動を緩衝して振動が除
振台１に直接作用することがないようにしている。各支
持体４１〜４４は、一例として空気バネによって構成さ
れており、調圧機構によって個別に支持力を増減できる
ようにされている。

【００３４】図３は、上記ステージ装置の制御部の構成
を示すブロック図である。上記ステージ装置１０の制御
部２０は、マイクロコンピュータによって構成された制
御回路２１に、変位検出センサ２２、リニアモータ駆動
回路２３〜２６、慣性体駆動回路２７〜３０及び圧力調
整回路３１〜３４を接続して構成されている。変位検出
センサ２２は、レーザ干渉計等によって構成されてお
り、Ｙ方向ステージ３におけるウエハステージ４のＹ方
向の位置、及び、移動速度を検出する。リニアモータ駆
動回路２３〜２６のそれぞれには、リニアモータ５ａ，
５ｂ，７ａ，７ｂのそれぞれが接続されている。慣性体
駆動回路２７〜３０のそれぞれには、慣性体９ａ〜９ｄ
のそれぞれを駆動する駆動機構が接続されている。圧力
調整回路３１〜３４のそれぞれには、支持体４１〜4 ４
のそれぞれの支持力を調整する調圧機構が接続されてい
る。また、制御回路２１には、図外の入力回路を介して
目標位置データが入力される。この目標位置データは、
ステージ装置１０のＸ−Ｙ平面においてウエハステージ
４に載置されたウエハを位置させるべき場所を特定する
データである。

【００３５】制御回路２１は、変位検出センサ２２の検
出データに基づいてリニアモータ駆動回路２３〜２６に
駆動データを出力することにより、リニアモータ５ａ，
５ｂの可動子５２ａ，５２ｂを備えたＹ方向ステージ
３、及び、リニアモータ７ａ，７ｂの可動子７２ａ，７
２ｂを備えたウエハステージ４の移動動作をフィードバ
ック制御し、ウエハステージ４に載置されたウエハを目
標位置に位置させる。リニアモータ駆動回路２３〜２６
は、制御回路２１から出力された駆動データに応じた電
流をリニアモータ５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂの固定子５１
ａ，５１ｂ，７１ａ，７１ｂに供給する。また、制御回
路２１は、リニアモータ駆動回路２３〜２６に対する駆
動データに応じた駆動データを慣性体駆動回路２７〜３
０に出力することにより、駆動機構を介して慣性体９ａ
〜９ｄに所定の推力を供給する。さらに、制御回路２１
は、除振台１の重心位置に応じた調整データを圧力調整
回路３１〜３４に出力することにより、調圧機構を介し
て支持体４１〜４４の支持力を調整する。

【００３６】なお、変位検出センサ２２は、少なくとも
ウエハステージ４の位置を検出することができるセンサ
であればよい。

【００３７】図４は、上記ステージ装置の制御部におけ
る処理手順の一部を示すフローチャートである。また、
図５は同ステージ装置のステージ移動時における各部の
位置を示す平面図である。ステージ装置１０の制御部２
０を構成する制御回路２１は、目標位置データが入力さ
れると（１０１）、ステージ装置１０のＸ−Ｙ平面にお
けるウエハの現在位置と目標位置との差を算出し（１０
２）、この差に基づいてリニアモータ駆動回路２３〜２
６を介してリニアモータ５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂを駆動
する。この時、制御回路２１は、Ｙ方向についてのウエ
ハステージ４の現在位置に基づいてＹ方向ステージ３の
重心位置Ｇｓを算出し（１０３）、得られた重心位置か
らリニアモータ５ａ，５ｂまでの距離Ｌａ，Ｌｂを求
め、この距離Ｌａ，Ｌｂを用いて、重心周りのモーメン
トを作用させることなくＹ方向ステージ３を移動させる
ためのリニアモータ５ａ，５ｂのそれぞれに発生させる
べき推力Ｆａ，Ｆｂを、 Ｆａ＝Ｆ×Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ） ・・・式１ Ｆｂ＝Ｆ×Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ） ・・・式２ によって求める（１０４）。

【００３８】これとともに、制御回路２１は、Ｙ方向ス
テージ３及びウエハステージ４の位置に基づいてＹ方向
ステージ３及びウエハステージ４を含む除振台１の重心
位置Ｇｂを求めた後（１０５）、リニアモータ５ａ，５
ｂが発生すべき推力Ｆａ，Ｆｂに基づいて、慣性体９
ａ，９ｂに供給すべき推力ｆａ，ｆｂを、Ｙ方向ステー
ジ３の重心位置Ｇｓから除振台１の重心位置Ｇｂまでの
距離をＬｅ、慣性体９ａ，９ｂに対する推力発生位置か
ら除振台１の重心位置Ｇｂまでの距離をＬｃ，Ｌｄとし
て、 ｆａ＝−（Ｆａ＋Ｆｂ）｛（Ｌｄ＋Ｌｅ）／（Ｌｃ＋Ｌｄ）｝・・・式３ ｆｂ＝−（Ｆａ＋Ｆｂ）｛（Ｌｃ−Ｌｅ）／（Ｌｃ＋Ｌｄ）｝・・・式４ により求める（１０６）。

【００３９】さらに、制御回路２１は、除振台１の重心
位置Ｇｂから各支持体４１〜４４までの距離Ｌα，Ｌ
β，Ｌγ，Ｌδを求め（１０７）、距離Ｌα，Ｌβ，Ｌ
γ，Ｌδ、並びに、Ｙ方向ステージ３及びウエハステー
ジ４を含む除振台１の重量Ｗに基づいて、支持体４１〜
４４の支持力Ｆα，Ｆβ，Ｆγ，Ｆδを、 Ｆα＝｛Ｌβ／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌδ／（Ｌγ＋Ｌδ）｝Ｗ・・・式５ Ｆβ＝｛Ｌα／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌδ／（Ｌγ＋Ｌδ）｝Ｗ・・・式６ Ｆγ＝｛Ｌα／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌγ／（Ｌγ＋Ｌδ）｝Ｗ・・・式７ Ｆδ＝｛Ｌβ／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌγ／（Ｌγ＋Ｌδ）｝Ｗ・・・式８ によって算出する（１０８）。

【００４０】制御回路２１は、上記式５〜８によって求
めた支持力Ｆα，Ｆβ，Ｆγ，Ｆδを実現するように調
圧機構を動作させた後（１０９）、上記式１及び２によ
って求めた推力Ｆａ，Ｆｂを実現する電流をリニアモー
タ５ａ，５ｂに供給し、Ｘ方向についてウエハステージ
４が目標位置に達するまでＹ方向ステージ３を移動させ
る（１１０，１１１）。これとともに、Ｙ方向ステージ
４が移動している間において、制御回路２１は、上記式
３及び４によって求めた推力ｆａ及びｆｂを実現する電
力を駆動機構に供給し、慣性体９ａ，９ｂを移動させる
（１１２）。

【００４１】上記の処理により、ステージ装置１０の制
御部２０は、Ｙ方向ステージ３及びウエハステージ４を
含む除振台１の重心位置Ｇｂに応じて支持体４１〜４４
のそれぞれの支持力を調整した後に、Ｙ方向ステージ３
をＸ方向に移動させる。このため、除振台１が安定した
状態でＹ方向ステージ３を移動させることができ、Ｙ方
向ステージ３の移動によって除振台１が傾斜したり振動
したりすることがなく、Ｙ方向ステージ３を円滑に移動
させることができる。

【００４２】また、制御部２０は、Ｙ方向ステージ３を
Ｘ方向に移動させる場合には、Ｙ方向についてのＹ方向
ステージ３の重心位置Ｇｓからリニアモータ５ａ，５ｂ
の推力の作用点までの距離に応じて、一対のリニアモー
タ５ａ，５ｂからＹ方向ステージ３に供給する推力Ｆ
ａ，Ｆｂの間に差異を与え、推力Ｆａ，ＦｂによるＹ方
向ステージ３の重心周りのモーメントＭａ，Ｍｂが互い
に打ち消し合う大きさになるようにしてＹ方向ステージ
３をＸ方向に移動させる。これにより、Ｙ方向ステージ
３に供給される推力Ｆａ，Ｆｂによって、Ｙ方向ステー
ジ３の重心周りに生じるモーメントＭａ，Ｍｂの大きさ
が互いに同一になる。したがって、モーメントＭａ，Ｍ
ｂは互いに打ち消し合い、推力Ｆａ，ＦｂがＹ方向ステ
ージ３の回転力として作用することがなく、Ｙ方向ステ
ージ３はヨーイング方向に偏向することがない。

【００４３】さらに、制御部２０は、Ｙ方向ステージ３
が移動している間において、慣性体９ａ，９ｂをＹ方向
ステージ３の移動方向と反対方向に、かつ、固定子５１
ａ，５１ｂを介して除振台１に作用する反力に応じた推
力ｆａ，ｆｂで移動させる。即ち、図５に示すように、
Ｙ方向ステージ３の両端にはＹ方向ステージ３の重心位
置Ｇｓに応じた推力Ｆａ，Ｆｂが供給され、除振台１に
は固定子５１ａ，５１ｂを介して推力Ｆａ，Ｆｂに応じ
た反力Ｒａ，Ｒｂが作用するが、この反力Ｒａ，Ｒｂに
応じた推力ｆａ，ｆｂで慣性体９ａ，９ｂを移動させる
ことにより、慣性体９ａ，９ｂの移動による反力ｒａ，
ｒｂが除振台１に作用して反力Ｒａ，Ｒｂを打ち消す。
これにより、Ｙ方向ステージ３の移動時にリニアモータ
５ａ，５ｂの固定子５１ａ，５１ｂを介して伝達される
反力によってベース１に生じる回転モーメントを打ち消
す力が慣性体９ａ，９ｂからベース１に作用する。これ
によって、Ｙ方向ステージ３が移動した際に、ベース１
がＹ方向ステージ３の移動平面に平行な平面内において
ヨーイングを生じることがない。

【００４４】なお、ウエハステージ４が移動範囲内の中
央に位置していること、即ち、Ｙ方向ステージ３の重心
がＹ方向の中央に位置していることを条件にＹ方向ステ
ージ３を移動させ、リニアモータ５ａ，５ｂに供給すべ
き推力Ｆａ，Ｆｂを常に互いに同一の値となるととも
に、慣性体９ａ，９ｂに供給すべき推力ｆａ，ｆｂを常
に互いに同一の値となるようにして、制御を簡略化して
もよい。

【００４５】また、ウエハステージ４がＹ方向に移動す
る際に、Ｙ方向ステージ３を構成するリニアモータ７
ａ，７ｂの固定子７１ａ，７１ｂ及びリニアモータ５
ａ，５ｂの固定子５１ａ，５１ｂを介してベース１に反
力が伝達される。この反力によってベース１の重心周り
に生じるモーメントを打ち消すように、慣性体９ｃ，９
ｄをＹ方向に移動させる。

【００４６】さらに、慣性体９ａ〜９ｄを移動すること
によってベース１に対して同一平面内における重心周り
のモーメントを作用させるようにしているため、３個以
下の慣性体の移動に置き換えることもでき、ベース１に
は少なくとも１個の慣性体を設けておけばよいことにな
る。

【００４７】また、図６に示すように、慣性体９ａ〜９
ｄの移動機構をリニアモータ６１等によって構成し、慣
性体９ａ〜９ｄがベース１に直接接触しないようにする
ことにより、慣性体９ａ〜９ｄの移動によってベース１
の重心位置が変位することがなく、ベース１のヨーイン
グを規制するための制御が容易になる。

【００４８】

【発明の効果】この発明は、以下の効果を奏することが
できる。

【００４９】(1) ステージの重心位置に応じた推力をス
テージの両端に供給するとともに、ステージの移動時に
ベースに伝達される反力に相反する力をベースに作用さ
せることにより、ステージの両端のそれぞれにステージ
の重心位置までの距離に反比例した推力を供給すること
ができ、ステージの移動時にヨーイング方向の力がステ
ージに作用することをなくしてステージを安定した状態
で移動させることができる。また、ステージの移動によ
ってベースにヨーイング方向に伝達される反力を打ち消
すことができ、ベースがヨーイングを生じることをなく
し、ベース上においてステージを安定して移動させるこ
とができる。

【００５０】(2) ステージの両端のそれぞれにステージ
の重心位置までの距離に反比例した推力を供給すること
により、ステージの移動時に、ステージがヨーイングす
ることをなくしてステージを安定した状態で移動させる
ことができる。

【００５１】(3) 慣性体を、ステージの移動時にベース
に作用する反力に応じて、ステージが移動する平面に平
行な平面内に移動させることにより、ステージの移動に
よる反力に相反する力を慣性体からベースに作用させる
ことができ、ベースがヨーイング方向に回転することを
なくし、ベース上においてステージを安定した状態で移
動させることができる。

【００５２】(4) ステージが移動する平面に平行な平面
内においてステージの移動時の反力に相反する力をベー
スに作用させることによってはベースの重心位置が移動
することがないようにし、反力に相反する力を作用させ
てベースのヨーイングを制御する際に反力に相反する力
を作用させることによるベースの重心位置の移動を考慮
する必要をなくし、ベースのヨーイングの制御を容易に
行うことができる。

【００５３】(5) ステージの移動によってベースに作用
する重心周りのモーメントを、慣性体の移動によって打
ち消すことにより、ステージの移動時にベースの重心周
りのモーメントが釣り合い、ベースの重心周りのモーメ
ントによってベースがヨーイング方向の回転を生じるこ
とをなくし、ベース上においてステージを安定して移動
させることができる。

【００５４】(6) ベースを支持する４個の支持体のそれ
ぞれの支持力を、各支持体からベースの重心位置までの
距離に基づいて決定又は配分することにより、ステージ
の移動時におけるベースの重心位置に応じて、ステージ
が移動する平面に直交する平面内においてステージの移
動によって生じるベースの重心周りのモーメントを支持
体の支持力により打ち消し、ベースがピッチング方向に
回転することを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係るステージ装置の構成
を示す外観図である。

【図２】上記ステージ装置の構成を示す側面図である。

【図３】上記ステージ装置の制御部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】上記ステージ装置の制御部における処理手順の
一部を示すフローチャートである。

【図５】上記ステージ装置におけるステージの移動時の
各部分の位置を示す平面図である。

【図６】この発明の別の実施形態に係るステージ装置の
構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１−除振台（ベース） ２−Ｘ方向ステージ ３−Ｙ方向ステージ ４−ウエハステージ ５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ−リニアモータ ５１ａ，５１ｂ，７１ａ，７１ｂ−固定子 ５２ａ，５２ｂ，７２ａ，７２ｂ−可動子 ６ａ，６ｂ−ガイド部材 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ−慣性体 １０−ステージ装置 ２０−制御部 ２１−制御回路 ２２−変位検出センサ ４１〜４４−支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｑ 1/30 Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB13 CC11 3C048 DD02 DD06 5F031 CA02 CA05 KA06 LA04 LA07 LA08 MA27 5F046 CC01 CC03 CC05 CC18 5H303 AA06 BB02 BB09 BB12 BB17 CC01 DD04 EE03 EE07 FF09 GG13 HH01 QQ06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベース上に固定されたガイドを介してステ
   ージを直線状に移動させるステージ装置において、 ステージの移動方向に直交する方向における両端部のそ
   れぞれに、ステージの重心位置に応じた推力を供給する
   第１推力発生手段と、 ステージに移動時に第１推力発生手段からベースに伝達
   される反力に相反する力をベースに作用させる第２推力
   発生手段と、を設けたことを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】前記第１推力発生手段は、ステージの移動
   に必要な推力をＦとし、ステージの重心位置から両端部
   のそれぞれにおける推力の作用点までの距離をＬａ及び
   Ｌｂとして、 Ｆａ＝Ｆ×Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ） Ｆｂ＝Ｆ×Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ） により、距離Ｌａ側の端部に供給すべき推力Ｆａ及び距
   離Ｌｂ側の端部に供給すべき推力Ｆｂを決定又は配分す
   ることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 【請求項３】前記第２推力発生手段は、ベースにおいて
   ステージが移動する平面に平行な平面内を移動自在にさ
   れ、ベースから推力の供給を受ける慣性体であることを
   特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
4. 【請求項４】前記第２推力発生手段は、ステージが移動
   する平面に平行な平面内をベースに接触することなく移
   動することを特徴とする請求項１又は２に記載のステー
   ジ装置。
5. 【請求項５】前記第２推力発生手段は、ベースの２カ所
   に配置され、ステージの移動に必要な推力をＦｘ、ステ
   ージの重心位置からベースの重心位置までの距離をＬ
   ｅ、第２推力発生手段における推力発生位置からベーズ
   の重心位置までの距離をＬｃ，Ｌｄとして、 Ｆｃ＝−Ｆｘ｛（Ｌｄ＋Ｌｅ）／（Ｌｃ＋Ｌｄ）｝ Ｆｄ＝−Ｆｘ｛（Ｌｃ−Ｌｅ）／（Ｌｃ＋Ｌｄ）｝ により決定又は配分された推力Ｆｃ，Ｆｄの供給を受け
   ることを特徴とする請求項３又は４に記載のステージ装
   置。
6. 【請求項６】前記ステージは互いに直交する方向に移動
   するＸ方向ステージ及びＹ方向ステージからなり、前記
   第１推力発生手段はＸ方向ステージ及びＹ方向ステージ
   のそれぞれに供給すべき推力を発生する第１Ｘ方向推力
   発生手段及び第１Ｙ方向推力発生手段からなり、前記第
   ２推力発生手段は第１Ｘ方向推力発生手段及び第１Ｙ方
   向推力発生手段からベースに伝達される反力に相反する
   力をベースに作用させる第２Ｘ方向推力発生手段及び第
   ２Ｙ方向推力発生手段からなり、Ｘ方向ステージ及びＹ
   方向ステージが移動する平面に平行な平面内の４箇所で
   ベースを支持する第１〜４の支持体を設け、Ｘ方向ステ
   ージ及びＹ方向ステージを含むベースの重量をＷ、ベー
   スの重心位置からＸ方向ステージの移動方向の２カ所に
   おける支持体の配置位置までの距離をＬα，Ｌβ、ベー
   スの重心位置からＹ方向ステージの移動方向の２カ所に
   おける支持体の配置位置までの距離をＬγ，Ｌδとし
   て、 Ｆα＝｛Ｌβ／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌδ／（Ｌγ＋Ｌ
   δ）｝Ｗ Ｆβ＝｛Ｌα／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌδ／（Ｌγ＋Ｌ
   δ）｝Ｗ Ｆγ＝｛Ｌα／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌγ／（Ｌγ＋Ｌ
   δ）｝Ｗ Ｆα＝｛Ｌβ／（Ｌα＋Ｌβ）｝｛Ｌγ／（Ｌγ＋Ｌ
   δ）｝Ｗ により、第１〜４の支持体の支持力Ｆα，Ｆβ，Ｆγ，
   Ｆδを決定又は配分することを特徴とする請求項１乃至
   ５のいずれかに記載のステージ装置。