(57)【要約】【課題】コンパクトで大推力の２次元モータを提供する。【解決手段】  Ｙ軸方向に配列された２つのＹコイル５６，５７とＸ軸方向に配列されたＸコイル５８，５９と、これらのコイルのそれぞれの一部に対向して配置された磁石５１と、から、Ｙコイル５６，５７を励磁することによりＹ軸方向の推力を発生し、Ｘコイル５８，５９を励磁することによりＸ軸方向の推力を発生する２次元モータＭｂを構成する。Ｙコイル５６，５７及びＸコイル５８，５９とで磁石５１を共用するため、少ない数の磁石５１〜５５を用いて簡素な構成で２次元モータＭｂを構成することが可能であり、これにより大きな推力を発生するコンパクトな２次元モータＭｂを構成することが可能となる。【選択図】図２
2014204634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸及び該第１軸に交差する第２軸を含む２次元方向に推力を発生するモータであって、
前記２次元方向に沿った一面上に少なくとも各１つ配置された第１及び第２コイルと、
前記第１及び第２コイルのそれぞれの一部に対向して配置された第１磁石と、
を備え、前記第１コイルを励磁することにより前記第１軸方向の推力を発生し、前記第２コイルを励磁することにより前記第２軸方向の推力を発生する、モータ。
【請求項２】
前記第１コイルは、前記第１及び前記第２軸に交差する方向に沿って延び、且つ前記第１磁石と対向する第１の辺部を有する形状であり、
前記第２コイルは、前記第１の辺部に沿って配置され、且つ前記第１磁石と対向する第２の辺部を有する形状である、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第１コイルの前記第１の辺部と異なる部分に対向し、前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生する第２磁石をさらに備える、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記第２コイルの前記第２の辺部と異なる部分に対向し、前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生する第３磁石をさらに備える、請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記第１コイルは、前記第１軸に沿って少なくとも２つ配置され、
前記第２コイルは、前記第２軸に沿って少なくとも２つ配置される、請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記第１コイルは前記第１軸に沿って２つ配置され、前記第２コイルは前記第２軸に沿って２つ配置され、
前記２つの第１コイルは、それぞれ前記第１及び第２軸に交差する方向に沿って延びて前記第１磁石と対向する第１の辺部を有する形状であり、
前記２つの第２コイルは、それぞれ前記第１の辺部に沿って配置されて前記第１磁石と対向する第２の辺部を有する形状である、請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記２つの第１コイルのそれぞれの前記辺部と異なる部分に対向し前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生する２つの第２磁石をさらに備える、請求項６に記載のモータ。
【請求項８】
前記２つの第２磁石は、前記第１軸上に沿った方向に関して前記第１磁石を挟んで配列される、請求項７に記載のモータ。
【請求項９】
前記２つの第２コイルのそれぞれの前記辺部と異なる部分に対向し、前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生する２つの第３磁石をさらに備える、請求項７又は８に記載のモータ。
【請求項１０】
前記２つの第３磁石は、前記第２軸上に沿った方向に関して前記第１磁石を挟んで配列される、請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記２つの第１コイル及び前記２つの第２コイルは、前記辺部を少なくとも２つ有する多角形コイルである、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項１２】
ベース部材と、
物体を保持して前記ベース部材に対して移動する移動体と、
前記ベース部材と前記移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記ベース部材と前記移動体の他方に設けられた前記第１磁石と、から構成される請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモータと、
を備える移動体装置。
【請求項１３】
エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
定盤上を移動する第１移動体と、
前記第１移動体上で、前記物体を保持して移動する第２移動体と、
前記第１及び第２移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記第１及び第２移動体の他方に設けられた前記第１磁石と、から構成される請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモータと、
を備える露光装置。
【請求項１４】
磁石ユニットと、該磁石ユニットに対して第１軸及び該第１軸と交差する第２軸を含む二次元面に沿って移動可能なコイルユニットとを備えたモータであって、
前記磁石ユニットは、前記二次元面と交差する第３軸に沿った方向の向きの磁界を発生させる少なくとも１つの第１磁石と、前記二次元面と交差し且つ前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生させる少なくとも１つの第２磁石と、前記二次元面と交差し且つ前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生させる少なくとも１つの第３磁石と、を有し、前記二次元面に沿った面内で前記第１軸に沿って前記第１磁石と前記第２磁石とが配置され、前記第２軸に沿って前記第１の磁石と前記第３の磁石とが配置され、
前記コイルユニットは、前記第１磁石及び前記第２磁石のそれぞれに対向して配置された少なくとも１つの第１コイルと、前記第１磁石及び前記第３磁石のそれぞれに対向して配置された少なくとも１つの第２コイルと、を有するモータ。
【請求項１５】
前記第１コイルは、前記第１軸及び前記第２軸に交差する方向に沿って延び、且つ前記第１磁石と対向する第１の辺部を有する形状であり、
前記第２コイルは、前記第１の辺部に沿って配置され、且つ前記第１磁石と対向する第２の辺部を有する形状である、
請求項１４に記載のモータ。
【請求項１６】
前記第１コイルを励磁することで前記第１軸に沿った方向の推力を発生し、前記第２コイルを励磁することで前記第２軸に沿った方向の推力を発生する、請求項１４又は１５に記載のモータ。
【請求項１７】
前記第２磁石は、前記第１軸上に沿った方向に関して前記第１磁石を挟んで２つ配置され、
前記第１コイルは、前記第１磁石に対向するとともに前記２つの第２磁石に対向して各１つ配置される、請求項１４に記載のモータ。
【請求項１８】
前記第３磁石は、前記第２軸上に沿った方向に関して前記第１磁石を挟んで２つ配置され、
前記第２コイルは、前記第１磁石に対向するとともに前記２つの第２磁石に対向して各１つ配置されている、請求項１７に記載のモータ。
【請求項１９】
前記２つの第１コイルは、それぞれ前記第１及び第２軸に交差する方向に沿って延び、且つ前記第１磁石と対向する第１の辺部を有する形状であり、
前記２つの第２コイルは、それぞれ前記第１の辺部に沿って配置されて前記第１磁石と対向する第２の辺部を有する形状である、請求項１８に記載のモータ。
【請求項２０】
前記２つの第１コイル及び前記２つの第２コイルは、前記辺部を少なくとも２つ有する多角形状に形成されている、請求項１９に記載のモータ。
【請求項２１】
前記第１磁石と前記第２磁石の間に前記第１軸方向に沿った向きの磁界を発生させる第１補助磁石と、前記第１磁石と前記第３磁石の間に前記第２軸方向に沿った向きの磁界を発生させる第２補助磁石と、のうちの少なくとも一方をさらに備える、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項２２】
ベース部材と、
物体を保持して前記ベース部材に対して移動する移動体と、
前記ベース部材と前記移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記ベース部材と前記移動体の他方に設けられた前記第１磁石、前記第２磁石、及び前記第３磁石と、から構成される請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のモータと、
を備える移動体装置。
【請求項２３】
エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
ベース部材と、
前記ベース部材上を移動する第１移動体と、
前記第１移動体上で、前記物体を保持して移動する第２移動体と、
前記第１及び第２移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記第１及び第２移動体の他方に設けられた前記第１磁石、前記第２磁石、及び前記第３磁石と、から構成される請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のモータと、
を備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、移動体装置、及び露光装置に係り、特に、２次元方向に推力を発生するモータ、該モータを備えた移動体装置、及び半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程において用いられる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。これらの露光装置では、パターンが形成されたマスク（又はレチクル）に照明光を照射して、パターンの像を投影光学系を介して感応剤（レジスト）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）上に投影することによって、パターンが基板上の複数のショット領域に逐次転写される。
【０００３】
半導体素子の製造では微動ステージを微小駆動する粗微動型ウエハステージが導入されている。この粗微動型ウエハステージにおいては、粗動ステージ上で微動ステージをウエハ面に平行な２次元方向に微小駆動するコンパクトな２次元モータが必要となる。しかし、従来の２次元モータは、例えば特許文献１に記載されているように、互いに交差する方向を駆動方向とする２つの１次元モータを組み合わせることで構成されるため、その構成が複雑であり、必要な推力を発生するにはその大型化が避けられず、粗微動型ウエハステージに導入するには多くの困難が予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，６５４，２０７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、第１軸及び該第１軸に交差する第２軸を含む２次元方向に推力を発生するモータであって、前記２次元方向に沿った一面上に少なくとも各１つ配置された第１及び第２コイルと、前記第１及び第２コイルのそれぞれの一部に対向して配置された第１磁石と、を備え、前記第１コイルを励磁することにより前記第１軸方向の推力を発生し、前記第２コイルを励磁することにより前記第２軸方向の推力を発生する、第１のモータである。
【０００６】
これによれば、第１及び第２軸方向にそれぞれ推力を発生する第１及び第２コイルとで第１磁石を共用するため、少ない数の磁石を用いて簡素な構成で２次元方向に推力を発生するモータを構成することが可能であり、これにより大きな推力を発生するコンパクトなモータを構成することが可能となる。
【０００７】
本発明は、第２の観点からすると、ベース部材と、物体を保持して前記ベース部材に対して移動する移動体と、前記ベース部材と前記移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記ベース部材と前記移動体の他方に設けられた前記第１磁石と、から構成される本発明の第１のモータと、を備える第１の移動体装置である。
【０００８】
これによれば、本発明の第１のモータを用いることで、ベース部材に対して移動する移動体を高精度で駆動することが可能となる。
【０００９】
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、定盤上を移動する第１移動体と、前記第１移動体上で、前記物体を保持して移動する第２移動体と、前記第１及び第２移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記第１及び第２移動体の他方に設けられた前記第１磁石と、から構成される本発明の第１のモータと、を備える第１の露光装置である。
【００１０】
これによれば、本発明の第１のモータを用いることで、定盤上を移動する第１移動体上で物体を保持して移動する第２移動体を高精度で微小駆動することが可能となる。
【００１１】
本発明は、第４の観点からすると、磁石ユニットと、該磁石ユニットに対して第１軸及び該第１軸と交差する第２軸を含む二次元面に沿って移動可能なコイルユニットとを備えたモータであって、前記磁石ユニットは、前記二次元面と交差する第３軸に沿った方向の向きの磁界を発生させる少なくとも１つの第１磁石と、前記二次元面と交差し且つ前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生させる少なくとも１つの第２磁石と、前記二次元面と交差し且つ前記第１磁石が発生する磁界の向きとは異なる向きの磁界を発生させる少なくとも１つの第３磁石と、を有し、前記二次元面に沿った面内で前記第１軸に沿って前記第１磁石と前記第２磁石とが配置され、前記第２軸に沿って前記第１の磁石と前記第３の磁石とが配置され、前記コイルユニットは、前記第１磁石及び前記第２磁石のそれぞれに対向して配置された少なくとも１つの第１コイルと、前記第１磁石及び前記第３磁石のそれぞれに対向して配置された少なくとも１つの第２コイルと、を有する第２のモータである。
【００１２】
これによれば、第１コイルを励磁することにより第１軸方向の推力を発生し、第２コイルを励磁することにより第２軸方向の推力を発生するモータが構成される。このモータにおいて、第１及び第２コイルとで第１磁石を共用するため、少ない数の第２及び第３磁石を用いて、第１磁石を含めた第２及び第３磁石の簡素な配置によりモータを構成することが可能であり、これにより大きな推力を発生するコンパクトなモータを構成することが可能となる。
【００１３】
本発明は、第５の観点からすると、ベース部材と、物体を保持して前記ベース部材に対して移動する移動体と、前記ベース部材と前記移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記ベース部材と前記移動体の他方に設けられた前記第１磁石、前記第２磁石、及び前記第３磁石と、から構成される本発明の第２のモータと、を備える第２の移動体装置である。
【００１４】
これによれば、本発明の第２のモータを用いることで、ベース部材に対して移動する移動体を高精度で駆動することが可能となる。
【００１５】
本発明は、第６の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、ベース部材と、前記ベース部材上を移動する第１移動体と、前記第１移動体上で、前記物体を保持して移動する第２移動体と、前記第１及び第２移動体の一方に設けられた前記第１及び第２コイルと、前記第１及び第２移動体の他方に設けられた前記第１磁石、前記第２磁石、及び前記第３磁石と、から構成される本発明の第２のモータと、を備える第２の露光装置である。
【００１６】
これによれば、本発明の第２のモータを用いることで、定盤上を移動する第１移動体上で物体を保持して移動する第２移動体を高精度で微小駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、それぞれ、２次元モータを構成する磁石ユニット及びコイルユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、磁石ユニットに含まれる磁石の配置及びコイルユニットに含まれるコイルの配置を示すための平面図及び断面図（図２（Ａ）における基準線ＡＡについての断面図）である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、２次元モータにおけるＹ軸方向及びＸ軸方向への駆動原理を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、第１の変形例における２次元モータを構成する磁石及びコイルの配置を示すための平面図及び断面図（図２（Ａ）における基準線ＡＡについての断面図）である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ第２及び第３の変形例における２次元モータを構成する磁石及びコイルの配置とＸ軸方向への駆動原理を説明するための図である。
【図６】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）は、それぞれ、ウエハステージの構成を示す平面図、正面図、及び側面図である。
【図８】制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ、２次元モータの変形構成例における磁石ユニットに含まれる磁石の配置及びコイルユニットに含まれるコイルの配置を示すための平面図及び断面図（図９（Ａ）における基準線ＡＡについての断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る２次元モータＭｂ及びこれを導入した露光装置１００の一実施形態を、図１〜図８に基づいて説明する。
【００１９】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）には、それぞれ、２次元モータＭｂを構成する磁石ユニットＭＵ及びコイルユニットＣＵの構成が概略的に示されている。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、磁石ユニットＭＵに含まれる磁石５１〜５５及びコイルユニットＣＵに含まれるコイル５６〜５９の配置が示されている。図２（Ｂ）から明らかなように、２次元モータＭｂにおいて、磁石ユニットＭＵ及びコイルユニットＣＵは互いにＺ軸方向に対向して配置されている。なお、図２（Ａ）内のシンボルは磁石５１〜５５が発生する磁場の向き、図２（Ｂ）内の白抜き矢印は磁石５１〜５５の磁極の向き（Ｓ極からＮ極の向き）を示す。
【００２０】
磁石ユニットＭＵは、５つの磁石５１〜５５を含む。磁石（共通磁石とも呼ぶ）５１は、平面視正方形状の永久磁石である。磁石５１は、＋Ｚ方向の向きの磁界を発生する。具体的には、そのＳ極の磁極面を−Ｚ方向に、すなわちコイルユニットＣＵに向けて（図２（Ｂ）参照）、磁石ユニットＭＵ内の中央に配置されている。磁石５２〜５５は、平面視矩形状の永久磁石であり、その長辺の長さは磁石５１の一辺のそれに等しく、その短辺の長さは長辺のそれの約３分の１である。磁石５２，５３は、磁石５１が発生する磁界の向きと異なる向きの磁界、すなわち−Ｚ方向の向きの磁界を発生する。具体的には、そのＮ極の磁極面を−Ｚ方向に、すなわちコイルユニットＣＵに向けて（図２（Ｂ）参照）、磁石５１を挟んでＹ軸方向（それぞれ磁石５１の＋Ｙ側及び−Ｙ側）に配置されている。これにより、磁石５３，５１，５２が、コイルユニットＣＵに対して交互に異なる向きの磁界を発生するよう、交互に異なる磁極をコイルユニットＣＵに向けてＹ軸方向に配列されている。同様に、磁石５４，５５は、磁石５１が発生する磁界の向きと異なる向きの磁界、すなわち−Ｚ方向の向きの磁界を発生する。具体的には、そのＮ極の磁極面を−Ｚ方向に、すなわちコイルユニットＣＵに向けて（図２（Ｂ）参照）、磁石５１を挟んでＸ軸方向（それぞれ磁石５１の＋Ｘ側及び−Ｘ側）に配置されている。これにより、磁石５５，５１，５４が、コイルユニットＣＵに対して交互に異なる向きの磁界を発生するよう、交互に異なる磁極をコイルユニットＣＵに向けてＸ軸方向に配列される。
【００２１】
磁石ユニットＭＵは、上述の通り、Ｙ軸方向に並ぶ磁石５１〜５３の配列とＸ軸方向に並ぶ磁石５１，５４，５５の配列とを含む。これらＹ軸方向の配列とＸ軸方向の配列とは、磁石５１を共通に含み、これを中心に交差して組まれている。また、磁石５２〜５５は、それらの長辺をそれぞれ磁石５１の＋Ｙ辺、−Ｙ辺、＋Ｘ辺、及び−Ｘ辺に間隙なく近接して、磁石５１の周囲に配置されている。このように少ない数の磁石を用いて簡素な配列（２次元配列）を組むことで、大きな磁極面が２軸方向にそれぞれ配設された磁石ユニットＭＵが構成されている。
【００２２】
異なる磁極が近接するとそれらの間で磁束がループを形成するため、磁束のもれが大きくなる。従って、磁束のもれを小さくするために、磁石ユニットＭＵとコイルユニットＣＵとの離間距離に対して磁石５１〜５５の配列間隔（離間距離）を大きくとるのが望ましい。しかし、通常、これは磁石ユニットの大型化をもたらす。それに対して、上述の構成の磁石ユニットＭＵでは、少ない数の磁石を用いて簡素な配列（２次元配列）を組むことにより、大きな磁極面を有する磁石５１〜５５を用いて、これらの磁極面を２軸方向にそれぞれ配設して磁石ユニットを構成することを可能とする。それにより、磁石５１〜５５の配列間隔（離間距離）が小さいにもかかわらず磁束の漏れの小さい、すなわち磁束密度（磁場強度）の大きいコンパクトな磁石ユニットＭＵが構成される。
【００２３】
コイルユニットＣＵは、４つのコイル５６〜５９を含む。コイル（Ｙコイルとも呼ぶ）５６，５７は、平面視直角二等辺三角形状に巻回されたコイルであり、２つの等辺を構成するコイル辺５６２，５６３，５７２，５７３（図３（Ａ）参照）と、底辺を構成するコイル辺５６１，５７１（図３（Ａ）参照）と、２つの底角を構成するコイル端５６０，５７０（図３（Ａ）参照）と、を有する。ここで、コイル端５６０，５７０は、コイル５６，５７の周長（或いはコイル辺５６１，５６２，５６３，５７１，５７２，５７３の長さ）に対して極短い。Ｙコイル５６，５７は、それらの頂角、すなわちコイル辺５６２，５６３間に形成される角部とコイル辺５７２，５７３間に形成される角部とを互いに対向し、コイル辺５６１，５７１をＸ軸に平行に向けて、それぞれコイルユニットＣＵ内の＋Ｙ側及び−Ｙ側に配置される。
【００２４】
同様に、コイル（Ｘコイルとも呼ぶ）５８，５９は、平面視直角二等辺三角形状に巻回されたコイルであり、２つの等辺を構成するコイル辺５８２，５８３及び５９２，５９３（図３（Ｂ）参照）と、底辺を構成するコイル辺５８１，５９１（図３（Ｂ）参照）と、２つの底角を構成するコイル端５８０，５９０（図３（Ｂ）参照）と、を有する。ここで、コイル端５８０，５９０は、コイル５８，５９の周長（或いはコイル辺５８１，５８２，５８３，５９１，５９２，５９３の長さ）に対して極短い。Ｘコイル５８，５９は、それらの頂角、すなわちコイル辺５８２，５８３間に構成される角部とコイル辺５９２，５９３間に構成される角部とを互いに対向し、コイル辺５８１，５９１をＹ軸に平行に向けて、それぞれコイルユニットＣＵ内の＋Ｘ側及び−Ｘ側に配置される。
【００２５】
上述の構成のコイルユニットＣＵにおいて、Ｙコイル５６，５７のコイル辺５６２，５６３，５７２，５７３（図３（Ａ）参照）は、Ｙコイル５６，５７の配列方向（これらが推力を発生する方向であるＹ軸方向）及びこれに直交するＸ軸方向に４５度の角度で交差する。また、Ｘコイル５８，５９のコイル辺５８２，５８３，５９２，５９３（図３（Ｂ）参照）は、Ｘコイル５８，５９の配列方向（これらが推力を発生する方向であるＸ軸方向）及びこれに直交するＹ軸方向に４５度で交差する。Ｙコイル５６は、そのコイル辺５６２，５６３をそれぞれＸコイル５８のコイル辺５８３及びＸコイル５９のコイル辺５９２に近接し、Ｙコイル５７は、そのコイル辺５７２，５７３をそれぞれＸコイル５９のコイル辺５９３及びＸコイル５８のコイル辺５８２に近接する。これにより、４つのコイル５６〜５９は、全体として正方形状のコンパクトなコイルユニットを形成し、対向する磁石ユニットＭＵが発生する強い磁場中に稠密に配置される。
【００２６】
上述の磁石５１〜５５とコイル５６〜５９の配置により、コイル５６〜５９は、それらのコイル辺５６２，５６３，５７２，５７３，５８２，５８３，５９２，５９３を磁石５１が発生する＋Ｚ方向の向きの磁界中に置く。また、それらのコイル辺５６１，５７１，５８１，５９１をそれぞれ磁石５２，５３，５４，５５が発生する−Ｚ方向の向きの磁界中に置く。ただし、コイル５６〜５９のコイル端５６０，５７０，５８０，５９０は、零磁界中に置かれる。
【００２７】
ここで、例えば、２つのコイル端５６０を磁石５２が発生する磁界中に置いても、それらに発生する推力は互いに等しく逆向きであるため相殺する。その他の各２つのコイル端５７０，５８０，５９０についても同様である。従って、コイル端５６０，５７０，５８０，５９０は、２次元モータＭｂにおいて推力の発生には寄与しない。これに対して、本実施形態の２次元モータＭｂでは、先述の通り、三角形状に巻回されたコイル５６〜５９を採用したため、それらのコイル端５６０，５７０，５８０，５９０はコイル５６〜５９の周長に対して極めて短い。そのため、例えばコイル５６、コイル５７とＸ軸方向において等しい周長を有する矩形コイルに対して、推力生成に寄与しないコイル端（コイル辺も含む）は極短くてすみ、推力効率、すなわち、コイルの周長に対するコイル全体として発生する推力が大きくなる。
【００２８】
また、４つのコイル５６〜５９は、それらの巻回中央部を磁石５１と磁石５２〜５５との近接部に対向する。先述の通り、異なる磁極の近接部では、それらの間で磁束がループを形成するため磁束のもれが大きく、磁束密度（磁場強度）は小さくなる。そこで、磁石５１と磁石５２〜５５との近接部に巻回中央部を対向し、磁極面の中央にコイル辺を対向してコイル５６〜５９を配置することで、磁石５１〜５５が発する大きな磁束密度（磁場強度）の磁場中に効率良くコイル辺が配置されている。
【００２９】
なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、２次元のハルバッハ配列の磁石ユニットＭＵ’を採用することとしてもよい。この２次元のハルバッハ配列では、４つのコイル５６〜５９の巻回中央部が対向する磁石５１の４辺のそれぞれの中央に等脚台形状の切り欠きを形成し、それぞれの切り欠き内に補助磁石５１０を磁石５１から磁石５１〜５５の向き（白抜き矢印の方向）の磁界を発生するよう磁極を向けて配置する。この構成の磁石ユニットＭＵ’により磁束の漏れが小さくなり、磁石５１〜５５が発する大きな磁束密度（磁場強度）の磁場中に効率良くコイル５６〜５９のコイル辺が配置されることとなる。
【００３０】
コイル５６〜５９はそれぞれアンプ（不図示）に接続され、２次元モータＭｂを制御する制御系等の指示により励磁される、すなわち、アンプを介してコイル５６〜５９に励磁電流が供給される。なお、コイル５６〜５９にそれぞれ独立のアンプを設けることに代えて、Ｙコイル５６，５７に共通のアンプを１つ、Ｘコイル５８，５９に共通のアンプを１つ設けることとしてもよい。
【００３１】
上述の構成の２次元モータＭｂにおいて、磁石ユニットＭＵ内のＹ軸方向に配列された磁石５１〜５３とこれに対向するコイルユニットＣＵ内のＹコイル５６，５７とからＹ軸方向に推力を発生するボイスコイルモータ（Ｙボイスコイルモータとも呼ぶ）Ｍｂｙが構成されるとともに、磁石ユニットＭＵ内のＸ軸方向に配列された磁石５１，５４，５５とこれに対向するコイルユニットＣＵ内のＸコイル５８，５９とからＸ軸方向に推力を発生するＸボイスコイルモータＭｂｘが構成される。ボイスコイルモータＭｂｘ，Ｍｂｙは、磁石５１を共通に含んで構成されている。なお、磁石５１〜５５が発生する磁場の強度（磁束密度）は互いに等しく、それらのコイル５６〜５９のコイル辺上での分布は一様であるとする。ただし、磁場の強度はここで説明した例に限定されるものではなく、磁石５１〜５５が発生する磁場の強度（磁束密度）及びそれらのコイル５６〜５９のコイル辺上での磁場の強度に分布を持たせるようにしてもよい。
【００３２】
以下、２次元モータＭｂにおける推力発生原理について説明する。
【００３３】
図３（Ａ）には、２次元モータＭｂ、特にＹボイスコイルモータＭｂｙを構成する磁石ユニットＭＵ内の磁石５１〜５３とコイルユニットＣＵ内のＹコイル５６，５７とが示されている。磁石ユニットＭＵ（コイルユニットＣＵ）に対してコイルユニットＣＵ（磁石ユニットＭＵ）に＋Ｙ方向（−Ｙ方向）の推力を発生する場合、黒塗り矢印を用いて示されるように、Ｙコイル５６に時計回り、Ｙコイル５７に反時計回りの励磁電流が供給される。なお、Ｙコイル５６，５７のそれぞれに供給される励磁電流の量は互いに等しいものとするが、それに限定されるものではない。
【００３４】
Ｙコイル５６のコイル辺５６１，５６２，５６３には、それぞれ、白抜き矢印を用いて示されるローレンツ力（コイル辺の単位長さあたりの力）Ｆ６１，Ｆ６２，Ｆ６３（｜Ｆ６１｜＝｜Ｆ６２｜＝｜Ｆ６３｜＝｜Ｆ｜）が作用する。ここで、コイル辺５６１の長さ（磁石５２のＸ軸方向の幅に等しい）をＬとすると、コイル辺５６１全体として＋Ｙ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。また、Ｙコイル５６の形状より、コイル辺５６２，５６３のＸ軸方向の幅（磁石５１のＸ軸方向の幅に等しい）はコイル辺５６１の長さ（及び磁石５２のＸ軸方向の幅）Ｌに等しいことから、コイル辺５６２，５６３全体として＋Ｙ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。なお、力Ｆ６２，Ｆ６３はＸ軸方向の成分を含むが、それらの成分は互いに強度が等しく向きが相反するため互いに相殺し合う。従って、Ｙコイル５６全体として＋Ｙ方向の強度｜２ＦＬ｜の力が発生する。
【００３５】
一方、Ｙコイル５７のコイル辺５７１，５７２，５７３には、それぞれ、白抜き矢印を用いて示されるローレンツ力（コイル辺の単位長さあたりの力）Ｆ７１，Ｆ７２，Ｆ７３（｜Ｆ７１｜＝｜Ｆ７２｜＝｜Ｆ７３｜＝｜Ｆ｜）が作用する。ここで、コイル辺５７１の長さ（磁石５３のＸ軸方向の幅に等しい）Ｌより、コイル辺５７１全体として＋Ｙ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。また、Ｙコイル５７の形状より、コイル辺５７２，５７３全体として＋Ｙ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。従って、Ｙコイル５７全体として＋Ｙ方向の強度｜２ＦＬ｜の力が発生する。
【００３６】
ＹボイスコイルモータＭｂｙは、図３（Ａ）に示される向きの励磁電流をＹコイル５６，５７に供給することで、それらに発生する力の合力より＋Ｙ方向の強度｜４ＦＬ｜の推力を発生する。また、逆向きの励磁電流をＹコイル５６，５７に供給することで、−Ｙ方向の強度｜４ＦＬ｜の推力を発生する。
【００３７】
図３（Ｂ）には、２次元モータＭｂ、特にＸボイスコイルモータＭｂｘを構成する磁石ユニットＭＵ内の磁石５１，５４，５５とコイルユニットＣＵ内のＸコイル５８，５９とが示されている。磁石ユニットＭＵ（コイルユニットＣＵ）に対してコイルユニットＣＵ（磁石ユニットＭＵ）に＋Ｘ方向（−Ｘ方向）の推力を発生する場合、黒塗り矢印を用いて示されるように、Ｘコイル５８に時計回り、Ｘコイル５９に反時計回りの励磁電流が供給される。なお、Ｘコイル５８，５９のそれぞれに供給される励磁電流の量は互いに等しいものとするが、それに限定されるものではない。
【００３８】
Ｘコイル５８のコイル辺５８１，５８２，５８３には、それぞれ、白抜き矢印を用いて示されるローレンツ力（コイル辺の単位長さあたりの力）Ｆ８１，Ｆ８２，Ｆ８３（｜Ｆ８１｜＝｜Ｆ８２｜＝｜Ｆ８３｜＝｜Ｆ｜）が作用する。前述のＹコイル５６と同様にコイル辺５８１の長さ（磁石５４のＹ軸方向の幅に等しい）Ｌより、コイル辺５８１全体として＋Ｘ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。また、Ｘコイル５８の形状より、コイル辺５８２，５８３のＹ軸方向の幅（磁石５１のＹ軸方向の幅に等しい）はコイル辺５８１の長さ（磁石５４のＹ軸方向の幅）Ｌに等しいことから、コイル辺５８２，５８３全体として＋Ｘ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。なお、力Ｆ８２，Ｆ８３はＹ軸方向の成分を含むが、それらの成分は互いに強度が等しく向きが相反するため互いに相殺し合う。従って、Ｘコイル５８全体として＋Ｘ方向の強度｜２ＦＬ｜の力が発生する。
【００３９】
一方、Ｘコイル５９のコイル辺５９１，５９２，５９３には、それぞれ、白抜き矢印を用いて示されるローレンツ力（コイル辺の単位長さあたりの力）Ｆ９１，Ｆ９２，Ｆ９３（｜Ｆ９１｜＝｜Ｆ９２｜＝｜Ｆ９３｜＝｜Ｆ｜）が作用する。Ｘコイル５８と同様、コイル辺５９１の長さ（磁石５５のＹ軸方向の幅に等しい）Ｌより、コイル辺５９１全体として＋Ｘ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。また、Ｘコイル５９の形状より、コイル辺５９２，５９３全体として＋Ｘ方向の強度｜ＦＬ｜の力が作用する。従って、Ｘコイル５９全体として＋Ｘ方向の強度｜２ＦＬ｜の力が発生する。
【００４０】
ＸボイスコイルモータＭｂｘは、図３（Ｂ）に示される向きの励磁電流をＸコイル５８，５９に供給することで、それらに発生する力の合力より＋Ｘ方向の強度｜４ＦＬ｜の推力を発生する。また、逆向きの励磁電流をＸコイル５８，５９に供給することで、−Ｘ方向の強度｜４ＦＬ｜の推力を発生する。
【００４１】
後述するように２次元モータＭｂをステップ・アンド・スキャン方式の露光装置１００における粗微動型ウエハステージＷＳＴに導入する場合、ウエハステージＷＳＴを非走査方向にステップ駆動する際に大きな推力を要する。そこで、Ｙ軸方向の推力より大きなＸ軸方向の推力を発生するよう、例えば図５（Ａ）に示されるように、Ｘコイル５８，５９（これらとともにＹコイル５６，５７）及びこれらに対向する磁石５１，５４，５５のＹ軸方向の幅をＹコイル５６，５７及びこれらに対向する磁石５１〜５３のＸ軸方向の幅より大きくすることもできる。これに伴い、Ｘコイル５８，５９の頂角は９０度より大きく、Ｙコイル５６，５７の頂角は鋭角になる（９０度より小さくなる）。Ｘコイル５８，５９のコイル辺５８１，５９１の長さ（コイル辺５８２，５８３及びコイル辺５９２，５９３のＹ軸方向の幅）をＬ’（＞Ｌ）とすると、ＸボイスコイルモータＭｂｘはＸ軸方向の強度｜４ＦＬ’｜（＞｜４ＦＬ｜）の推力を発生する。このように、Ｙコイル５６，５７の頂角およびＸコイル５８，５９の頂角（コイル辺５６２、５６３、５７２、５７３、５８２、５８３、５９２、５９３のＸ軸およびＹ軸に対する交差角）は、２次元モータＭｂとして発生させるＸ軸及びＹ軸方向の推力のバランスに応じて設定することができる。
【００４２】
また、図５（Ｂ）に示されるように、Ｙコイル５６，５７の形状を変えず、Ｘコイル５８，５９を等脚台形状に巻回されたＸコイル５８’，５９’に置き換えることで、Ｘコイル５８’，５９’及びこれらに対向する磁石５１，５４，５５のＹ軸方向の幅をＹコイル５６，５７及びこれらに対向する磁石５１〜５３のＸ軸方向の幅より大きくすることもできる。ここで、Ｘコイル５８’，５９’はそれらの上辺を互いに近接し、それらの脚辺をＹコイル５６，５７のコイル辺５６２，５６３，５７２，５７３（図３（Ａ）参照）に近接し、それらの底辺をＹ軸に平行に向けて、それぞれコイルユニットＣＵ内の＋Ｘ側及び−Ｘ側に配置される。これにより、４つのコイル５６，５７，５８’，５９’は、全体としてＹ軸を長手とする矩形状のコンパクトなコイルユニットを形成し、対向する磁石ユニットＭＵが発生する強い磁場中に稠密に配置される。
【００４３】
なお、磁石５４，５５に対向するＸコイル５８’，５９’の底辺の長さ（磁石５１に対向する上辺及び脚辺のＹ軸方向の幅）をＬ’（＞Ｌ）とすると、ＸボイスコイルモータＭｂｘはＸ軸方向の強度｜４ＦＬ’｜（＞｜４ＦＬ｜）の推力を発生する。
【００４４】
上述の２次元モータＭｂを備える露光装置１００について説明する。
【００４５】
図６には、露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、露光装置１００には投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向とする。
【００４６】
露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図６において、レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、ウエハステージＷＳＴ上にはウエハＷが、載置されている。
【００４７】
照明系ＩＯＰは、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータを有する照度均一化光学系、及びレチクルブラインド（いずれも不図示）を有する照明光学系とを含む。照明系ＩＯＰは、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光（露光光）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、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００４８】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図６における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図６では不図示、図８参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００４９】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置（以下では、適宜θｚ回転（若しくはθｚ回転量）、又はヨーイング（若しくはヨーイング量）とも表記する）の情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１４によって、移動鏡１２（Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）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ている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１４の計測値は、主制御装置１２０（図６では不図示、図８参照）に送られる。なお、移動鏡１２に代えて、レチクルステージＲＳＴの端面に鏡面加工により形成された反射面を用いても良い。
【００５０】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図６における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（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。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、１／５又は１／８など）を有する。このため、照明系ＩＯＰによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ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、投影光学系の第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系ＩＯＰ、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００５１】
ステージ装置５０は、ステージベース２２、ステージベース２２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系２４（図８参照）、及びウエハステージＷＳＴの位置を計測する干渉計システム１８（図８参照）等を備えている。
【００５２】
ステージベース２２は、平板状部材から成り、床面（不図示）上に防振機構（不図示）を介してほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ステージベース２２の上面（＋Ｚ側の面）は平坦度が高く、ウエハステージＷＳＴの移動のためのガイド面として機能する。ウエハステージＷＳＴは、それぞれの底面に固定された非接触軸受（不図示）、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度の隙間（ギャップ）を介して、ステージベース２２上に支持されている。ステージベース２２の内部には、ＸＹ平面内で二次元配列された複数のコイルを含むコイルユニット（不図示）が収容されている。
【００５３】
ウエハステージＷＳＴは、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示されるように、ステージ本体８１と、該ステージ本体８１の上に配置されたウエハテーブルＷＴＢとを有している。ステージ本体８１は、粗動ステージ８２と、該粗動ステージ８２上に支持される微動ステージ８３とを有する。微動ステージ８３上に、ウエハテーブルＷＴＢが支持されている。
【００５４】
粗動ステージ８２は、その底部に設けられた平面視（＋Ｚ方向から見て）矩形状のスライダ部８２ａと、スライダ部８２ａのＸ軸方向の両端部に固定された支持部８２ｂと、支持部８２ｂのそれぞれに固定された固定子部８２ｃと、を備えている。
【００５５】
スライダ部８２ａは、ＸＹ二次元方向を行方向及び列方向としてマトリックス状に配置された複数の磁石から成る磁石ユニット（不図示）を有している。固定子部８２ｃは、板状部材から成り、その内部に先述のコイルユニットＣＵが収容されている。
【００５６】
微動ステージ８３は、平面視で八角形板状の部材から成る本体部８３ａ（図７（Ａ）参照）と、本体部８３ａのＸ軸方向の一端と他端のそれぞれに固定された可動子部８３ｂと、を備えている。可動子部８３ｂは、一定の離間距離を隔てて互いにＺ軸方向に対向する２つの板状部分を含む。２つの板状部分のうちの＋Ｚ側の部分に、先述の磁石ユニットＭＵが、固定子部８２ｃ内のコイルユニットＣＵに対向して収容されている。これらの板状部分の間に、前述の固定子部８２ｃが非接触で挿入される。
【００５７】
ステージベース２２内に含まれるコイルユニット（不図示）とスライダ部８２ａ内に含まれる磁石ユニット（不図示）とから、例えば米国特許第６，４３７，４６３号明細書及び米国特許第４，６５４，５７１号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動による平面モータＭａ（図８参照）が構成される。コイルユニットを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置１２０によって制御される。平面モータＭａによって、粗動ステージ８２（ウエハステージＷＳＴ）は、ステージベース２２に対して６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向）に駆動される。
【００５８】
固定子部８２ｃ内に含まれるコイルユニットＣＵ及び可動子部８３ｂに含まれる磁石ユニットＭＵから、２次元モータＭｂ（ボイスコイルモータＭｂｘ，Ｍｂｙ）が構成される。なお、可動子部８３ｂの２つの板状部分のそれぞれに磁石ユニットＭＵを、固定子部８２ｃ内のコイルユニットＣＵの上部及び下部にそれぞれ対向して収容し、これらコイルユニットＣＵ及び２つの磁石ユニットＭＵから、２次元モータを構成してもよい。或いは、可動子部８３ｂの２つの板状部分のそれぞれに磁石ユニットＭＵを収容し、固定子部８２ｃ内の上部及び下部にそれぞれコイルユニットＣＵを収容し、可動子部８３ｂの＋Ｚ側の板状部分に設けられた磁石ユニットＭＵ及び固定子部８２ｃ内の上部に設けられたコイルユニットＣＵと、可動子部８３ｂの−Ｚ側の板状部分に設けられた磁石ユニットＭＵ及び固定子部８２ｃ内の下部に設けられたコイルユニットＣＵと、から２つの２次元モータを構成してもよい。
【００５９】
２次元モータＭｂ（ボイスコイルモータＭｂｘ，Ｍｂｙ）は、主制御装置１２０により、コイルユニットＣＵを構成するコイル５６〜５９を励磁する（励磁電流を供給する）ことによって制御される。これにより、微動ステージ８３が粗動ステージ８２上でＹ軸方向及びＸ軸方向に微小駆動される。
【００６０】
微動ステージ８３は、Ｚ・チルト駆動機構２８によって、その本体部８３ａが粗動ステージ８２に対して非接触で支持されている。Ｚ・チルト駆動機構２８は粗動ステージ８２上の中央に三角配置されている。Ｚ・チルト駆動機構２８は、微動ステージ８３をそれぞれ支持するとともに、各支持点で独立してＺ軸方向に駆動するボイスコイルモータ等から構成されている。これにより、微動ステージ８３（本体部８３ａ）は、粗動ステージ８２に対してＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動される。
【００６１】
ウエハステージ駆動系２４は、前述の平面モータＭａ、２次元モータＭｂ（ボイスコイルモータＭｂｘ、Ｍｂｙ）、及びＺ・チルト駆動機構２８を含み、微動ステージ８３上に支持されているウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）を、ステージベース２２に対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）へ駆動することができる。
【００６２】
なお、平面モータＭａとボイスコイルモータＭｂとしてムービングマグネット式のモータを採用したが、ムービングコイル式のモータを採用することもできる。すなわち、ステージベース２２内に磁石ユニットを設け、スライダ部８２ａ内にコイルユニットを設け、これらから平面モータＭａを構成してもよい。また、固定子部８２ｃ内に磁石ユニットＭＵを設け、可動子部８３ｂ内にコイルユニットＣＵを設け、これらから２次元モータＭｂ（ボイスコイルモータＭｂｘ，Ｍｂｙ）を構成してもよい。
【００６３】
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハテーブルＷＴＢの上面の＋Ｙ側の端部近傍には、基準板３０が設けられている。基準板３０には、アライメント検出系ＡＳのベースライン計測等に用いられる基準マーク、及び後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の基準マークなどが形成されている。
【００６４】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と呼ぶ)１８によって、移動鏡１７（ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面及び−Ｘ端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時計測される。
【００６５】
干渉計システム１８の計測結果は、主制御装置１２０に供給される（図８参照）。主制御装置１２０は、干渉計システム１８の計測結果に従って、ステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。
【００６６】
また、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦ（図６では不図示。図８参照）によって計測される。フォーカスセンサＡＦの計測結果も主制御装置１２０に供給される（図８参照）。
【００６７】
投影ユニットＰＵの鏡筒４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント検出系ＡＳが設けられている。アライメント検出系ＡＳとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。
【００６８】
露光装置１００では、さらに、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示される、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検出系１３（図６では不図示。図８参照）が設けられている。レチクルアライメント検出系１３の検出信号は、主制御装置１２０に供給される（図８参照）。
【００６９】
図８には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などを含む主制御装置１２０を中心として構成されている。
【００７０】
露光工程における本実施形態の露光装置１００の動作を、簡単に説明する。
【００７１】
露光に先立って、露光装置１００に併設されたＣ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられたウエハＷが、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ（不図示）上に載置される。主制御装置１２０は、アライメント検出系ＡＳを用いて、ウエハＷの表面に付与された（ウエハＷ上のサンプルショット領域に付設された）アライメントマークを検出し、アライメント計測（ＥＧＡ）を実行する。それにより、ＸＹ平面内におけるウエハＷ上のショット領域の位置（さらに走査方向に関する倍率、光軸ＡＸ周りの回転、直交度）が定められる。なお、アライメント計測（ＥＧＡ）の詳細は、例えば、特開平６−３４９７０５号公報に記載されている。
【００７２】
主制御装置１２０は、アライメント計測（ＥＧＡ）の結果に従って、レチクルＲのパターンの投影位置（投影光学系ＰＬの投影中心）とウエハＷ上の各ショット領域の相対位置関係を算出する。その結果に従って、主制御装置１２０は、走査露光により、ウエハＷ上の全ショット領域内に、順次、レチクルＲのパターンを露光する。
【００７３】
ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置１２０は、レチクル干渉計１４と干渉計システム１８の計測結果を監視して、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、主制御装置１２０は、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、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。
【００７４】
主制御装置１２０は、走査露光中、Ｙ軸方向についてのレチクルステージＲＳＴの速度ＶｒとウエハステージＷＳＴの速度Ｖｗとを投影光学系ＰＬの投影倍率に対応する速度比に維持するように、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期駆動する。
【００７５】
レチクルＲがＹ軸方向に移動することにより、そのパターン領域の全域が照明光ＩＬにより照明される。それと同時にウエハＷがＹ軸方向に、ただしレチクルＲと逆方向に、移動することにより、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。それにより、ウエハＷ上のショット領域の１つに対する走査露光が終了する。
【００７６】
ショット領域の１つに対する走査露光が終了すると、主制御装置１２０は、ウエハステージＷＳＴを、次のショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステップ移動）させる。そして、主制御装置１２０は、先と同様に、次のショット領域に対する走査露光を行う。その他のショット領域に対する走査露光も、同様に行われる。このように、ショット領域間のステップ移動と各ショット領域に対する走査露光とを繰り返して、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンを転写する。
【００７７】
以上詳細に説明したように、本実施形態の２次元モータＭｂは、Ｙ軸方向に配列された２つのＹコイル５６，５７とＸ軸方向に配列されたＸコイル５８，５９と、これらのコイルのそれぞれの一部に対向して配置された磁石５１と、から構成され、Ｙコイル５６，５７を励磁することによりＹ軸方向の推力を発生し、Ｘコイル５８，５９を励磁することによりＸ軸方向の推力を発生する。Ｙ軸及びＸ軸方向にそれぞれ推力を発生するＹコイル５６，５７及びＸコイル５８，５９とで磁石５１を共用するため、少ない数の磁石５１〜５５を用いて簡素な構成で２次元モータＭｂを構成することが可能であり、これにより大きな推力を発生するコンパクトな２次元モータＭｂを構成することが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態の２次元モータＭｂは、磁石ユニットＭＵと、該磁石ユニットＭＵに対してＹ軸及びＸ軸方向に移動可能なコイルユニットＣＵとを備えたモータであり、磁石ユニットＭＵは、Ｚ軸方向の向き（＋Ｚ方向）の磁界を発生させる磁石５１と、磁石５１が発生する磁界の向きと異なる向き（−Ｚ方向）の磁界を発生させる磁石５２，５４（５３，５５）と、を有し、Ｙ軸に沿って磁石５１と磁石５２（５３）とが配置され、Ｘ軸に沿って磁石５１と磁石５４（５５）とが配置され、コイルユニットＣＵは、磁石５１及び磁石５２（５３）に対向して配置されたＹコイル５６（５７）と、磁石５１及び磁石５４（５５）に対向して配置されたＸコイル５８（５９）と、を有する。Ｙコイル５６，５７及びＸコイル５８，５９とで磁石５１を共用するため、少ない数の磁石５２〜５５を用いて、磁石５１を含めた５つの磁石の簡素な配置により２次元モータＭｂを構成することが可能であり、これにより大きな推力を発生するコンパクトな２次元モータＭｂを構成することが可能となる。
【００７９】
また、本発明の２次元モータＭｂを用いることで、ステージベース２２上を移動する粗動ステージ８２上でウエハを保持して移動する微動ステージ８３を高精度で微小駆動するウエハステージＷＳＴを構成することが可能となる。
【００８０】
なお、本実施形態における２次元モータＭｂでは、それを構成するＹコイル５６，５７及びＸコイル５８，５９のそれぞれの一部が磁石５１が発生する磁場中に稠密に配置されるよう、その磁場中に互いに隣接して配置されるコイル辺５６２，５６３，５７２，５７３，５８２，５８３，５９２，５９３を有する三角コイルを採用した。このように稠密な配置が可能であれば、すなわちコイル辺５６２，５６３，５７２，５７３，５８２，５８３，５９２，５９３を有する形状のコイルであれば、三角コイルに限らず、多角形コイル等を採用しても良い。例えばＹコイル５６，５７及びＸコイル５８，５９におけるコイル辺５６０，５７０，５８０，５９０は円弧状の形状を有し、４つのコイル５６〜５９全体として円形状のコイルユニットを形成するものを採用してもよい。ただし、コイル辺５６０，５７０，５８０，５９０は対応する磁石５２〜５５の磁極に対向して（磁石５２〜５５が発生する磁場中に）配置される。また、コイル５６〜５９として、それぞれ菱形状を有し、２辺を互いに隣接して稠密に配置することでコイル５６〜５９全体として菱形状のコイルユニットを形成するものを採用してもよい。
【００８１】
また、２つのＹコイル５６，５７のうちの一方のみを用いて２次元モータＭｂ（ボイスコイルモータＭｂｙ）を構成してもよいし、２つのＸコイル５８，５９のうちの一方のみを用いて２次元モータＭｂ（ボイスコイルモータＭｂｘ）を構成してもよい。また、３つのコイルから２次元モータＭｂを構成してもよい。係る場合、３つのコイルは、磁石５１が発生する磁場中にコイル辺を互いに隣接して三角配置される。それぞれのコイルが発生する推力の方向は、互いに（例えば１２０度で）交差する。
【００８２】
また、本実施形態の２次元モータＭｂを２組、一軸方向に離間して併設して２次元モータを構成することとしてもよい。また、本実施形態の２次元モータＭｂを３組（或いはそれ以上）、２次元配置して２次元モータを構成することとしてもよい。
【００８３】
また、本実施形態の２次元モータＭｂでは、磁石５１に対して、Ｘ軸方向の一側及び他側に各１つの磁石５４，５５を配置したが、各２つ（またはそれ以上）の磁石を配置してもよい。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示される２次元モータＭｂの変形構成では、磁石５１の＋Ｘ側に２つの磁石５４１，５４２が、磁石５１の−Ｘ側に２つの磁石５５１，５５２が、隣接する磁石と異なる向きの磁界を発生するよう異なる極性の磁極面を−Ｚ方向に、すなわち、コイルユニットＣＵに向けて配置されている。同様に、磁石５１に対して、Ｙ軸方向の一側及び他側に各２つ（またはそれ以上）の磁石を、隣接する磁石と異なる向きの磁界を発生するよう異なる極性の磁極面を−Ｚ方向に、すなわち、コイルユニットＣＵに向けて配置してもよい。これにより、磁束の漏れがさらに小さくなり、磁束密度（磁場強度）の大きいコンパクトな磁石ユニットＭＵが構成される。
【００８４】
また、本実施形態の２次元モータＭｂでは、磁石５１及び５２〜５５をそれぞれの磁極面（Ｓ極又はＮ極）を−Ｚ方向に向けて配置することでコイルユニットＣＵ（Ｙコイル５６，５７及びＸコイル５８，５９）に対して＋Ｚ方向の向きの磁界又は−Ｚ方向の向きの磁界を発生する構成を採用したが、ＸＹ平面に交差する軸に沿った互いに異なる向きの磁界を発生するのであれば磁石５１及び５２〜５５のそれぞれの磁極面の対向方向は任意でよい。
【００８５】
なお、本実施形態の露光装置１００では、レチクル干渉計１４を用いてレチクルステージＲＳＴの位置を、また干渉計システム１８を用いてウエハステージＷＳＴの位置を、計測することとした。ここで、レチクル干渉計１４に替えて、エンコーダ（複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。或いは、レチクル干渉計１４とエンコーダを併用しても良い。同様に、干渉計システム１８に替えてエンコーダ（複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。或いは、干渉計システム１８とエンコーダを併用しても良い。
【００８６】
また、上述の実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１，４２０，２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６，９５２，２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば対応米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
【００８８】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及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、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【００８９】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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。
【００９０】
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、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に本発明を適用することができる。その他、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にも、本発明は適用できる。
【００９１】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【００９２】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
【００９３】
露光装置の用途としては半導体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液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【００９４】
半導体素子などの電子デバイスは、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、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１８…干渉計システム、２４…ステージ駆動系、５０…ステージ装置、５１〜５５…磁石、５１０…補助磁石、５６，５７，５８，５９…コイル（Ｙコイル、Ｘコイル）、８１…ステージ本体、８２…粗動ステージ、８３…微動ステージ、１００…露光装置、１２０…主制御装置、ＡＦ…フォーカスセンサ、ＡＳ…アライメント検出系、ＩＯＰ…照明系、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【図３】
2014204634.tif 000003
【図５】
2014204634.tif 000004
【図６】
2014204634.tif 000005
【図７】
2014204634.tif 000006
【図８】
2014204634.tif 000007
【図１】
2014204634.tif 000008
【図２】
2014204634.tif 000009
【図４】
2014204634.tif 000010
【図９】
2014204634.tif 000011