(57)【要約】【課題】  第１部材と第２部材とを有する電磁アクチュエータにおいて、第１部材と第２部材との接触や、推力変換効率の変動及び低下等といった不都合の発生を抑制する。【解決手段】  第１部材１と、第１部材１の第１面３に対向する第２面４を有する第２部材２とを有する電磁アクチュエータ１０において、第１面３は略球面状であり、第２面４も第１面３に沿う略球面状である。【選択図】        図１
2006222345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、前記第１部材の第１面に対向する第２面を有する第２部材とを有する電磁アクチュエータにおいて、
前記第１面は略球面状であり、前記第２面も前記第１面に沿う略球面状である電磁アクチュエータ。
【請求項２】
電磁力によって前記第１面と前記第２面との相対距離が調整される請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記第２部材は前記第１部材に対して４自由度以上の自由度を有する請求項１又は２記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１部材及び前記第２部材のうちいずれか一方はコイル体を有する請求項１〜３のいずれか一項記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１部材及び前記第２部材のうちいずれか一方が前記コイル体を有するＥ型コアであり、他方がＩ型コアである請求項４記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１部材及び前記第２部材のうちいずれか一方は、前記コイル体を保持するコア部と、前記コア部に保持されたコイル体の周りを囲む周壁部とを有する請求項４記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
第１部材と、前記第１部材の第１面に対向する第２面を有する第２部材とを有し、電磁力によって前記第１面と前記第２面との相対距離が調整される電磁アクチュエータにおいて、
前記第１部材及び前記第２部材のうちいずれか一方は、コイル体を保持するコア部と、前記コア部に保持されたコイル体の周りを囲む周壁部とを有する電磁アクチュエータ。
【請求項８】
駆動装置を有するステージ装置であって、
前記駆動装置に請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の電磁アクチュエータが用いられているステージ装置。
【請求項９】
粗動ステージと、前記粗動ステージ上で微動する微動ステージとを有し、
前記電磁アクチュエータは前記微動ステージを微動する請求項８記載のステージ装置。
【請求項１０】
ステージ装置を移動しながら基板を露光する露光装置において、
前記ステージ装置に請求項８又は請求項９記載のステージ装置が用いられている露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁アクチュエータ、ステージ装置、及び露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイス等のマイクロデバイスの製造工程の１つであるリソグラフィ工程においては、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する露光装置が用いられている。マスクや基板は、マスクステージや基板ステージ等のステージに保持されて移動するが、これらステージの駆動用アクチュエータとして、下記特許文献１、２に開示されているような電磁アクチュエータが用いられる場合がある。この電磁アクチュエータは、コイル体を有するＥ型コア（第１部材）と、そのＥ型コアの第１面に対向する第２面を有するＩ型コア（第２部材）とを備えたものであり、コイル体に電流を流して磁界を発生させることで、Ｅ型コアとＩ型コアとの間に電磁力に基づく吸引力を発生させ、その吸引力を推力として利用するものである。
【特許文献１】特開２００２−２７０４４６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献においては、Ｅ型コアを第１構造体の複数の所定位置のそれぞれに取り付け、それら複数のＥ型コアに対応するようにＩ型コアを第２構造体の複数の所定位置のそれぞれに取り付け、複数のＥ型コアとＩ型コアとの間に所定の吸引力を適宜発生させることで、第１構造体と第２構造体とを相対的に移動する構成である。このような構成において、第１構造体と第２構造体とを回転（傾斜）方向に相対的に移動する場合、Ｅ型コア及びＩ型コアの形状によっては、Ｅ型コアとＩ型コアとが接触したり、前記吸引力を推力に変換するときの効率（推力変換効率）が変動したり低下する等の不都合が生じるおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、第１部材と第２部材とを有する電磁アクチュエータにおいて、第１部材と第２部材との接触や、推力変換効率の変動及び低下等といった不都合の発生を抑制できる電磁アクチュエータ、その電磁アクチュエータを有するステージ装置、及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図９に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、第１部材（１）と、第１部材（１）の第１面（３）に対向する第２面（４）を有する第２部材（２）とを有する電磁アクチュエータにおいて、第１面（３）は略球面状であり、第２面（４）も第１面（３）に沿う略球面状である電磁アクチュエータ（１０）が提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、第１部材の第１面及び第２部材の第２面のそれぞれを略球面状に設けたので、第１部材と第２部材とが回転（傾斜）方向に相対的に移動した場合でも、第１部材と第２部材との接触や、推力変換効率の変動、低下等といった不都合の発生を抑制できる。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、第１部材（１）と、第１部材（１）の第１面（３）に対向する第２面（４）を有する第２部材（２）とを有し、電磁力によって第１面（３）と第２面（４）との相対距離が調整される電磁アクチュエータにおいて、第１部材（１）及び第２部材（２）のうちいずれか一方は、コイル体（５）を保持するコア部（６）と、コア部（６）に保持されたコイル体（５）の周りを囲む周壁部（７）とを有する電磁アクチュエータ（１０’）が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、第１部材あるいは第２部材は、コア部に保持されたコイル体の周りを囲む周壁部を有しているので、第１部材と第２部材とが相対的に大きく回転（傾斜）しても、第１部材の第１面と第２部材の第２面とを常に良好に対向させることができる。また、コア部に保持されたコイル体の周りを周壁部で囲むことで、コイル体から発生する磁束のほぼ全てを第１部材と第２部材との間の吸引力の発生に寄与させることができる。すなわち、コア部及び周壁部のうち第１面あるいは第２面の全てを、第１部材と第２部材との間の吸引力の発生に寄与させることができる。したがって、推力変換効率を向上できる。
【００１０】
本発明の第３の態様に従えば、駆動装置を有するステージ装置であって、駆動装置（３３）に上記態様の電磁アクチュエータ（１０）が用いられているステージ装置（ＰＳＴ、７０）が提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、電磁アクチュエータの第１部材と第２部材との接触や、推力発生効率の変動、低下等の不都合の発生が抑制されているので、ステージ装置を構成する第１構造体と第２構造体との回転（傾斜）方向の相対的な移動を円滑に行うことができる。したがって、ステージ装置を良好な位置決め精度で駆動することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様に従えば、ステージ装置を移動しながら基板を露光する露光装置において、ステージ装置に上記態様のステージ装置（ＰＳＴ、７０）が用いられている露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１３】
本発明の第４の態様によれば、良好な位置決め精度で駆動されるステージ装置を使って精度良く露光処理することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１部材及び第２部材を有する電磁アクチュエータにおいて、第１部材と第２部材との接触や、推力変換効率の変動及び低下等といった不都合の発生を抑えつつ、第１部材と第２部材とを相対的に移動することができる。したがって、その第１部材及び第２部材を有する電磁アクチュエータを使って、ステージ装置を良好に駆動することができるとともに、そのステージ装置を使って精度良く基板を露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１６】
＜電磁アクチュエータ＞
（第１実施形態）
電磁アクチュエータの第１実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図１において、電磁アクチュエータ１０は、第１部材１と、第１部材１の第１面３に対向する第２面４を有する第２部材２とを備えている。第１部材１はＥ型コアであり、第２部材２はＩ型コアである。Ｅ型コア（第１部材）１の第１面３は略球面状に形成されており、Ｉ型コア（第２部材）２の第２面４も、第１面３に沿う略球面状に形成されている。本実施形態においては、Ｅ型コア１の第１面３は凹むように形成された略球面状であり、Ｉ型コア２の第２面４は膨らむように形成された略球面状であるが、Ｅ型コア１の第１面３が膨らむように形成され、Ｉ型コア２の第２面４が凹むように形成されていてもよい。
【００１７】
図２はＥ型コア１にコイル体５が配置された状態を示す図である。電磁アクチュエータ１０においては、コイル体５を有するＥ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４とを対向させた状態で、コイル体５に電流を流して磁界を発生させることで、Ｅ型コア１とＩ型コア２との間に電磁力に基づく吸引力が発生し、その吸引力が推力として利用される。そして、Ｅ型コア１とＩ型コア２との間に発生した吸引力（電磁力）に応じて、Ｅ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４との相対距離を変化させることができる。Ｅ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４との相対距離を調整するには、コイル体５に流す電流を制御することで所望の吸引力（電磁力）を発生させ、その吸引力（電磁力）によって、Ｅ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４との相対距離を調整することができる。図２においては、電磁力によってＥ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４とのＹ軸方向に関する距離が調整される。
【００１８】
そして、Ｅ型コア１の第１面３及びＩ型コア２の第２面４のそれぞれは略球面状に形成されているので、Ｅ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４とを対向させた状態で、Ｅ型コア１に対してＩ型コア２をθＸ、θＹ、θＺのそれぞれの方向に回転（傾斜）した場合であっても、第１面３と第２面４とが接触する不都合を抑制することができる。また、Ｉ型コア２の第２面４はＥ型コア１の第１面３に対して沿うように形成されているので、Ｉ型コア２がＥ型コア１に対してθＸ、θＹ、θＺのそれぞれの方向に回転（傾斜）した場合であっても、第１面３と第２面４との相対距離が大きく変化することを抑制でき、Ｅ型コア１とＩ型コア２との間に発生するＹ軸方向に関する力（吸引力）を維持することができる。換言すれば、θＸ、θＹ、θＺのそれぞれの方向に回転（傾斜）した場合であっても、第１面３及び第２面４のそれぞれのほぼ全域を吸引力の発生に寄与させることができ、Ｅ型コア１とＩ型コア２との間に発生するＹ軸方向に関する力（吸引力）が大きく変化することを抑制できる。したがって、推力変換効率が変動したり、低下する等といった不都合の発生を抑え、高い推力変換効率を維持することができる。
【００１９】
このように、Ｉ型コア２はＥ型コア１に対してＹ軸方向に相対移動可能であるとともに、θＸ、θＹ、θＺのそれぞれの方向に関する回転（傾斜）も妨げられない構成となっており、Ｉ型コア２はＥ型コア１に対して４自由度（Ｙ軸、θＸ、θＹ、θＺ）の自由度を有した構成となっている。
【００２０】
（第２実施形態）
図３は電磁アクチュエータの第２実施形態を示す図である。ここで、以下の説明において、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成部分についてはその説明を簡略もしくは省略する。
【００２１】
本実施形態における特徴的な部分は、電磁アクチュエータ１０’のうち、第２部材（Ｉ型コア）２に対向する第１部材１が、コイル体５を保持するコア部６と、コア部６に保持されたコイル体５の周りを囲む周壁部７とを有している点にある。そして、コア部６のうち−Ｙ側を向く面と、周壁部７のうち−Ｙ側を向く面とによって、第２部材２の第２面４に対向する第１面３が形成されている。本実施形態においても、第１面３は略球面状に形成されており、第２面４も第１面３に沿う略球面状に形成されている。
【００２２】
このように、第１部材１は、コア部６に保持されたコイル体５の周りを囲む周壁部７を有しているので、第１部材１と第２部材２とが、例えばθＸ方向やθＺ方向に相対的に大きく回転（傾斜）しても、第１面３と第２面４とを常に良好に対向させることができる。また、上述した第１実施形態においては、コイル体５から発生する磁束のうち一部の磁束は第１部材１と第２部材２との間の吸引力の発生に寄与しない可能性があるが、本実施形態においては、コア部６に保持されたコイル体５の周りを周壁部７で囲むことで、コイル体５から発生する磁束のほぼ全てを第１部材１と第２部材２との間の吸引力の発生に寄与させることができる。すなわち、コア部６及び周壁部７のうち第２部材２に対向する第１面３の全てを、第１部材１と第２部材２との間の吸引力の発生に寄与させることができる。したがって、推力変換効率を向上できる。
【００２３】
なお本実施形態においては、第１面３は略球面状に形成されているが、例えばフラット面等、球面状に形成されなくてもよい。すなわち、第１面３及び第２面４のうち、一方の第２面４のみが球面状であって、他方の第１面３が非球面状（例えばフラット面）であってもよい。第１面３が球面状でなくても、第１部材１と第２部材２とがθＸ方向やθＺ方向に相対的に大きく回転（傾斜）した際に、第１面３と第２面４とを常に良好に対向させることができるため有効である。一方で、第１面３を球面状にすることで、上述した第１実施形態同様、第２部材２は第１部材１に対して４自由度（Ｙ軸、θＸ、θＹ、θＺ）の自由度を有することができ、第１面３と第２面４との接触等といった不都合の発生を抑制できる。
【００２４】
＜ステージ装置及び露光装置＞
次に、上述した電磁アクチュエータを備えたステージ装置を露光装置に適用した場合の一例について説明する。図４は露光装置ＥＸの一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。更に、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。また、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
【００２５】
図４において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴと、光源を有し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに保持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置（不図示）とを備えている。基板Ｐを露光する際には、制御装置は、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴと基板Ｐを保持する基板ステージＰＳＴとを同期移動しながら、照明光学系ＩＬを使ってマスクＭを露光光ＥＬで照明する。マスクＭを照明した露光光ＥＬは、マスクＭを通過した後、投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上に照射され、この基板Ｐを露光する。
【００２６】
照明光学系ＩＬは、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。
【００２７】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、第１定盤２０の上面２０ＡでＸＹ方向に移動可能に支持されている。第１定盤２０の上面２０ＡはマスクステージＭＳＴの移動を案内するガイド面となっている。マスクステージＭＳＴは、第１定盤２０の上面２０Ａに対して、エアベアリング２１により非接触支持されている。マスクステージＭＳＴは、第１定盤２０の上面２０Ａでリニアモータ等を含む駆動装置によって駆動される。また、マスクステージＭＳＴの位置はレーザ干渉計（不図示）でモニタされている。
【００２８】
投影光学系ＰＬは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。
【００２９】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して移動可能であって、第２定盤２２の上面２２ＡでＸＹ方向に移動可能に支持されている。第２定盤２２の上面２２Ａは基板ステージＰＳＴの移動を案内するガイド面となっている。基板ステージＰＳＴは、第２定盤２２上にエアベアリング２３を介して非接触支持されている粗動ステージ８３と、粗動ステージ８３上で微動する微動ステージ７０とを有している。基板ステージＰＳＴの粗動ステージ８３は、第２定盤２２の上面２２Ａでリニアモータ等を含む駆動装置によって駆動される。また、基板ステージＰＳＴ（微動ステージ７０）の位置はレーザ干渉計（不図示）でモニタされている。更に、基板ステージＰＳＴは、保持した基板Ｐを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の他に、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの各方向に移動可能である。
【００３０】
図５は基板ステージＰＳＴを示す概略斜視図である。図５において、基板ステージＰＳＴは、第２定盤２２に支持されつつＸＹ方向に移動可能な粗動ステージ８３と、粗動ステージ８３上で微動する微動ステージ７０とを有している。粗動ステージ８３は、Ｘガイドステージ６１に案内されつつ、Ｘリニアモータ６７の駆動によってＸ軸方向に移動する。また、粗動ステージ８３は、Ｙガイドステージ６９及びＸガイドステージ６１を介してＹリニアモータ６５の駆動によりＹ軸方向に移動する。
【００３１】
Ｙリニアモータ６５は、第２定盤２２のＸ軸方向両端のそれぞれにおいてＹ軸方向に沿って配置された固定子５８、５８と、固定子５８、５８との間の電磁気的相互作用により固定子５８、５８に沿ってＹ軸方向に駆動される可動子６２、６２とを備えている。第２定盤２２は不図示のベースプレート上に防振ユニットを介して支持されており、これら固定子５８、５８のそれぞれは、第２定盤２２のＸ軸方向両端のベースプレート上に固定された支持ブロック６４、６４に支持される。
【００３２】
支持ブロック６４上にはＹ軸方向に延在するＹガイド６０がそれぞれ設けられている。そして、固定子５８の下面（−Ｚ側の面）には、エアパッド等のエアベアリングを有し、Ｙガイド６０に嵌合することでＹ軸方向に非接触で移動自在に支持される支持部材５９が設けられている。そして、可動子６２（基板ステージＰＳＴ）のＹ軸方向への移動に伴う反力は、固定子５８のＹガイド６０に沿った移動により吸収される。すなわち、固定子５８は所謂カウンタマスとして機能している。なお、−Ｘ側に位置する支持ブロック６４には、Ｙ軸方向に延びるガイド部６８が設けられており、−Ｘ側に位置する可動子６２には、ガイド部６８に嵌合してガイドされるＹガイドステージ６９が設けられている。
【００３３】
Ｘリニアモータ６７は、Ｙリニアモータ６５の可動子６２、６２間にＸ軸方向に沿って設けられた固定子６６と、固定子６６との間の電磁気的相互作用により固定子６６に沿ってＸ軸方向に駆動される可動子８８とを備えている。また、Ｙリニアモータ６５の可動子６２、６２間には、固定子６６と平行なＸガイドステージ６１が設けられている。このＹＸガイドステージ６１には、可動子８８と一体的に移動し、可動子８８のＸ軸方向への移動をガイドする移動ステージ６３が、移動自在に嵌合している。
【００３４】
図６は基板ステージＰＳＴ近傍を示す側面図である。図６に示すように、基板ステージＰＳＴは、上述の移動ステージ６３の−Ｙ側に水平に設けられた支持部８２に支持される粗動ステージ８３と、粗動ステージ８３上に設けられた微動ステージ７０とを備えている。粗動ステージ８３の底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング２３が設けられており、粗動ステージ８３は第２定盤２２の上面２２Ａに対して非接触支持されている。
【００３５】
また、粗動ステージ８３は、この粗動ステージ８３に設けられたリニアモータＬＭ及びボイスコイルモータＶＣＭによって、移動ステージ６３の支持部８２に対してＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３自由度で移動可能に支持されている。具体的には、粗動ステージ８３は、Ｘ軸方向に間隔をあけて配置されたリニアモータＬＭ、ＬＭによって支持部８２に対してＹ軸方向に移動可能、且つリニアモータＬＭ、ＬＭの駆動量を異ならせることによってθＺ方向に移動可能となっている。また、粗動ステージ８３は、リニアモータＬＭ、ＬＭの間に配置されたボイスコイルモータＶＣＭによって支持部８２に対してＸ軸方向に移動可能となっている。
【００３６】
次に、図７及び図８を参照しながら微動ステージ７０について説明する。図７において、微動ステージ７０は、粗動ステージ８３上に支持されたテーブル７１と、テーブル７１上に設けられ、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨとを備えている。粗動ステージ８３と微動ステージ７０のテーブル７１との間にはＺ粗動機構３０が設けられている。Ｚ粗動機構３０が駆動することにより、微動ステージ７０（テーブル７１）が粗動ステージ８３に対してＺ軸方向に移動する。なお、図７ではＺ粗動機構３０は１つであるが、Ｚ粗動機構３０を粗動ステージ８３と微動ステージ７０との間に３つ以上の複数設け、各Ｚ粗動機構３０それぞれの駆動量を制御することで、微動ステージ７０をθＸ、θＹ方向に回転（傾斜）させることも可能である。
【００３７】
微動ステージ７０のテーブル７１上には、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨが配置されている。基板ホルダＰＨは、基板Ｐを真空吸着する吸着機構を備えている。また、微動ステージ７０は、基板ホルダＰＨのＺ軸方向に作用する自重をキャンセルする自重キャンセル機構３１を備えている。自重キャンセル機構３１は、テーブル７１と基板ホルダＰＨとの間に介在されており、テーブル７１の上面７１Ａに設けられた第１永久磁石３１Ａと、基板ホルダＰＨの下面ＰＨＡに設けられた第２永久磁石３１Ｂとを備えている。そして、第１永久磁石３１Ａと第２永久磁石３１Ｂとは同じ極どうしを対向させるように設けられている。図７においては、第１永久磁石３１ＡのＮ極と第２永久磁石３１ＢのＮ極とが対向している。そして、自重キャンセル機構３１は、第１永久磁石３１Ａと第２永久磁石３１Ｂとの反発力によって、基板ホルダＰＨのＺ軸方向に作用する自重をキャンセルし、テーブル７１の上面７１Ａに対して基板ホルダＰＨを非接触支持する。
【００３８】
また、テーブル７１と基板ホルダＰＨとの間には、テーブル７１に対して基板ホルダＰＨをＺ軸方向に微動するＺ微動機構３２が複数設けられている。Ｚ微動機構３２は、コイル体５を有するＥ型コア１と、Ｉ型コア２とを含んで構成されている。すなわち、Ｚ微動機構３２のそれぞれに、上述した電磁アクチュエータ１０が適用されている。本実施形態においては、テーブル７１の上面７１ＡにＥ型コア１が設けられ、基板ホルダＰＨの下面ＰＨＡにＩ型コア２が設けられているが、逆に設けてもよい。なお、Ｚ微動機構３２を構成するＥ型コア１の第１面３、及びＩ型コア２の第２面４は略球面状でなくてもよく、例えばフラット面であってもよい。
【００３９】
本実施形態においては、Ｚ微動機構３２は４つ設けられており（図８参照）、各Ｚ微動機構３２それぞれの駆動量を制御することで、基板ホルダＰＨをテーブル７１に対してθＸ、θＹ方向に回転（傾斜）させることができる。すなわち、Ｚ微動機構３２によって、基板ホルダＰＨがテーブル７１に対して、Ｚ軸、θＸ、θＹ方向の３自由度の方向に移動可能となっている。なお、Ｚ微動機構３２の数や配置位置は、基板ホルダＰＨをテーブル７１に対してＺ軸、θＸ、θＹ方向の３自由度の方向に移動可能であれば任意に設定可能である。
【００４０】
図８に示すように、基板ホルダＰＨは平面視においてほぼ円形状であり、その基板ホルダＰＨの側面には、周方向に所定間隔でＩ型コア２が設けられている。Ｉ型コア２の第２面４は外側に膨らむ略球面状であって、その第２面４が基板ホルダＰＨの外側を向くように、Ｉ型コア２が基板ホルダＰＨの側面に設けられている。本実施形態においては、Ｉ型コア２は４つ設けられており、基板ホルダＰＨの側面において周方向にほぼ等間隔（９０°間隔）で設けられている。なお本実施形態においては、基板ホルダＰＨの側面は、Ｉ型コア２の第２面４の球面形状に沿う曲面となっている。
【００４１】
また、基板ホルダＰＨの側面に設けられたＩ型コア２に対向する位置には、コイル体５を有するＥ型コア１が配置されている。Ｅ型コア１は、Ｉ型コア２に対応するように４つ設けられている。Ｅ型コア１の第１面３はＩ型コア２の第２面４に沿う球面状であって、基板ホルダＰＨの側面に設けられたＩ型コア２の第２面４に対向している。
【００４２】
基板ホルダＰＨの側面に設けられたＩ型コア２及びそのＩ型コア２に対応して設けられたＥ型コア１によって、テーブル７１に対して基板ホルダＰＨをＸ軸方向及びＹ軸方向に微動するＸＹ微動機構３３が構成されている。そして、これらＸＹ微動機構３３のそれぞれに、上述した電磁アクチュエータ１０が適用されている。複数の電磁アクチュエータ１０（１０Ａ〜１０Ｄ）のうち、基板ホルダＰＨのＹ軸方向両側に設けられた電磁アクチュエータ１０（１０Ａ、１０Ｃ）を駆動することによって、基板ホルダＰＨをＹ軸方向に微動することができ、基板ホルダＰＨのＸ軸方向両側に設けられた電磁アクチュエータ１０（１０Ｂ、１０Ｄ）を駆動することによって、基板ホルダＰＨをＸ軸方向に微動することができる。
【００４３】
Ｅ型コア１のそれぞれは、スライダ機構４０を介して支持部材４１に支持されている。支持部材４１はテーブル７１上に固定されている。Ｅ型コア１は、スライダ機構４０によって支持部材４１に対してスライド可能（移動可能）となっている。複数のＥ型コア１のうち、基板ホルダＰＨのＹ軸方向両側に設けられた電磁アクチュエータ１０Ａ、１０ＣのＥ型コア１は、Ｘ軸方向に関してスライド可能となっている。また、基板ホルダＰＨのＸ軸方向両側に設けられた電磁アクチュエータ１０Ｂ、１０ＣＤのＥ型コア１は、Ｙ軸方向に関してスライド可能となっている。
【００４４】
また、各電磁アクチュエータ１０には、Ｅ型コア１を基板ホルダＰＨの移動に追従させるための追従機構３５が設けられている。追従機構３５は、基板ホルダＰＨに接続され、第１永久磁石３７Ａを支持する支持部材３６と、Ｅ型コア１の所定位置に設けられ、第１永久磁石３７Ａに対向する第２永久磁石３７Ｂとを備えている。第２永久磁石３７Ｂは、Ｅ側コア１を挟むように両側の側面に設けられ、第１永久磁石３７Ａは、第２永久磁石３７Ｂに対向するように設けられている。例えば、基板ホルダＰＨのＹ軸方向両側に設けられた電磁アクチュエータ１０Ａ、１０ＣのＥ型コア１に関しては、Ｅ型コア１のＸ軸方向両側のそれぞれに第１、第２永久磁石３７Ａ、３７Ｂが設けられ、基板ホルダＰＨのＸ軸方向両側に設けられた電磁アクチュエータ１０Ｂ、１０ＤのＥ型コア１に関しては、Ｅ型コア１のＹ軸方向両側のそれぞれに第１、第２永久磁石３７Ａ、３７Ｂが設けられている。また、第１永久磁石３７Ａと第２永久磁石３７Ｂとは同じ極どうしを対向させるように設けられている。図７においては、第１永久磁石３７ＡのＮ極と第２永久磁石３７ＢのＮ極とが対向している。
【００４５】
また、微動ステージ７０は、基板ホルダＰＨをテーブル７１に対してθＺ方向に微動するθＺ微動機構３４を備えている。θＺ微動機構３４は、例えば基板ホルダＰＨの側面に設けられた可動子３４Ａと、その可動子３４Ａに対向するように配置されたコイル体を有する固定子３４Ｂとを有するボイスコイルモータを含んで構成されている。
【００４６】
このように、基板ホルダＰＨは、Ｚ微動機構３２、ＸＹ微動機構３３、θＺ微動機構３４によって、テーブル７１に対して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、θＺ方向の６自由度の方向に移動可能（微動可能）である。
【００４７】
次に、微動ステージ７０の動作について説明する。基板ホルダＰＨをＹ軸方向に微動するときには、例えば電磁アクチュエータ１０Ａ（又は１０Ｃ）を構成するコイル体５に所定の電流を流すことで、支持部材４１に支持されたＥ型コア１の第１面３と基板ホルダＰＨに設けられたＩ型コア２の第２面４との相対距離が調整され、これにより、支持部材４１に支持されたＥ型コア１に対してＩ型コア２がＹ軸方向に移動し、そのＩ型コア２を保持している基板ホルダＰＨがＹ軸方向に微動する。このとき、基板ホルダＰＨのＸ軸方向両側に配置されている電磁アクチュエータ１０Ｂ、１０ＤのＥ型コア１は、スライダ機構４０によってＹ軸方向に移動可能に支持されているため、Ｉ型コア２との相対位置（相対距離）をほぼ維持した状態で、追従機構３５の第１、第２永久磁石３７Ａ、３７Ｂの磁力の作用によって、基板ホルダＰＨのＹ軸方向の移動に伴って（基板ホルダＰＨの移動に追従するように）、Ｙ軸方向に移動する。
【００４８】
同様に、基板ホルダＰＨをＸ軸方向に微動するときには、例えば電磁アクチュエータ１０Ｂ（又は１０Ｄ）を構成するコイル体５に所定の電流を流すことで、支持部材４１に支持されたＥ型コア１の第１面３と基板ホルダＰＨに設けられたＩ型コア２の第２面４との相対距離が調整され、これにより、支持部材４１に支持されたＥ型コア１に対してＩ型コア２がＸ軸方向に移動し、そのＩ型コア２を保持している基板ホルダＰＨがＸ軸方向に微動する。この場合においても、基板ホルダＰＨのＹ軸方向両側に配置されている電磁アクチュエータ１０Ａ、１０ＣのＥ型コア１は、スライダ機構４０によってＸ軸方向に移動可能に支持されているため、Ｉ型コア２との相対位置（相対距離）をほぼ維持した状態で、追従機構３５の第１、第２永久磁石３７Ａ、３７Ｂの磁力の作用によって、基板ホルダＰＨのＸ軸方向の移動に伴って、Ｘ軸方向に移動する。
【００４９】
また、θＺ微動機構３４によって基板ホルダＰＨがθＺ方向に回転しても、ＸＹ微動機構３４を構成するＥ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４とのそれぞれは略球面状であるため、第１面３と第２面４とが接触する不都合の発生を抑制することができる。また、Ｉ型コア２の第２面４はＥ型コア１の第１面３に対して沿うように形成されているので、Ｉ型コア２がＥ型コア１に対してθＺ方向に回転（傾斜）した場合であっても、第１面３と第２面４との相対距離の大きな変化を抑制でき、Ｅ型コア１とＩ型コア２との間に発生する力を維持することができる。したがって、推力変換効率が変動したり、低下する等といった不都合の発生を抑え、高い推力変換効率を維持することができる。同様に、Ｚ微動機構３２によって、基板ホルダＰＨがθＸ、θＹ方向に回転しても、ＸＹ微動機構３４を構成するＥ型コア１の第１面３とＩ型コア２の第２面４との接触や、推力変換効率の変動、低下等といった不都合の発生を抑制することができる。
【００５０】
なお上述した実施形態においては、ＸＹ微動機構３３は、基板ホルダＰＨの周方向に関してほぼ９０°間隔で配置された電磁アクチュエータ１０を備えた構成であるが、基板ホルダＰＨのＹ軸方向の位置を制御する電磁アクチュエータ１０Ａ、１０Ｃのうち、例えば電磁アクチュエータ１０Ｃに代えて、基板ホルダＰＨを＋Ｙ側に付勢する永久磁石ユニットを設けておくことで、電磁アクチュエータの数を低減しても基板ホルダＰＨの位置制御を行うことができ、装置コストを削減できる。同様に、基板ホルダＰＨのＹ軸方向の位置を制御する電磁アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｄのうち、いずれか一方を永久磁石ユニットに代えることができる。あるいは、ＸＹ微動機構３３を構成する電磁アクチュエータ１０を、基板ホルダＰＨの周方向に関して例えば１２０°間隔で配置してもよい。
【００５１】
なお上述した実施形態においては、本発明の電磁アクチュエータ１０を基板ステージＰＳＴを駆動する駆動装置に適用した場合を例にして説明したが、マスクステージＭＳＴを駆動する駆動装置に、本発明の電磁アクチュエータ１０を適用することができる。
【００５２】
なお上述した実施形態の露光装置ＥＸとして、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。更には、上述の実施形態の露光装置ＥＸとして、投影光学系ＰＬを用いることなくマスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。
【００５３】
露光装置ＥＸ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露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００５４】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にすればよい。
【００５５】
上述した実施形態においては、基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータが用られているが、その場合、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００５６】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００５７】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００５８】
上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００５９】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】電磁アクチュエータの第１実施形態を示す図である。
【図２】電磁アクチュエータの第１実施形態を示す図である。
【図３】電磁アクチュエータの第２実施形態を示す図である。
【図４】露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図５】基板ステージを示す概略斜視図である。
【図６】基板ステージを示す側面図である。
【図７】微動ステージを示す側面図である。
【図８】微動ステージを示す平面図である。
【図９】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…第１部材（Ｅ型コア）、２…第２部材（Ｉ型コア）、３…第１面、４…第２面、５…コイル体、６…コア部、７…周壁部、１０…電磁アクチュエータ、７０…微動ステージ、８３…粗動ステージ、ＥＸ…露光装置、ＭＳＴ…マスクステージ、ＰＳＴ…基板ステージ
【図１】
2006222345.tif 000003
【図２】
2006222345.tif 000004
【図３】
2006222345.tif 000005
【図４】
2006222345.tif 000006
【図５】
2006222345.tif 000007
【図６】
2006222345.tif 000008
【図７】
2006222345.tif 000009
【図８】
2006222345.tif 000010
【図９】
2006222345.tif 000011