(57)【要約】【課題】別の物体を駆動する場合でも容易に通電制御が可能な平面モータ装置を提供する。【解決手段】発磁ユニットとコイルユニットとの一方を有し所定の移動面を形成する固定部１６と、発磁ユニットとコイルユニットとの他方を有し移動面に沿って移動可能な移動部とを備える。コイルユニットは、第１制御系ＣＵＣ１に通電を制御されて移動部を移動させる第１コイルユニットＣＵ１と、第１制御系とは独立して設けられた第２制御系ＣＵＣ２に通電を制御されて、移動部とは独立して設けられた第２移動部を移動させる第２コイルユニットＣＵ２とを有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発磁ユニットとコイルユニットとの一方を有し所定の移動面を形成する固定部と、発磁ユニットとコイルユニットとの他方を有し前記移動面に沿って移動可能な移動部とを備えた平面モータ装置であって、
前記コイルユニットは、第１制御系に通電を制御されて前記移動部を移動させる第１コイルユニットと、
前記第１制御系とは独立して設けられた第２制御系に通電を制御されて、前記移動部とは独立して設けられた第２移動部を移動させる第２コイルユニットとを有する平面モータ装置。
【請求項２】
前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットとは、前記移動面と略平行に配置される請求項１記載の平面モータ装置。
【請求項３】
前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットとは、前記移動面と略直交する方向に積層状態で配置される請求項１記載の平面モータ装置。
【請求項４】
前記移動部は、前記第１コイルユニットを前記発磁ユニットと対向させた前記コイルユニットを有し、
前記第２移動部は、前記移動部に支持されて該移動部と一体的に移動し、且つ前記第２コイルユニットの通電により前記移動部に対して相対移動する請求項３記載の平面モータ装置。
【請求項５】
前記第２制御系は、前記第２移動部を前記移動部の移動と同期して移動させる請求項１から３のいずれか一項に記載の平面モータ装置。
【請求項６】
前記第２制御系は、前記移動面と平行な第１方向に関して、前記第２移動部を前記移動部の移動に追従移動させる請求項４記載の平面モータ装置。
【請求項７】
前記第２制御系は、前記移動面と平行な第１方向に関して、前記第２移動部を前記移動部の移動方向と逆方向に、当該移動部の移動及び運動量保存則に応じて移動させる請求項４記載の平面モータ装置。
【請求項８】
前記移動面と平行で前記第１方向と略直交する第２方向に関して、前記移動部の移動方向と逆方向に、当該移動部の移動及び運動量保存則に応じて移動する第３移動部を有する請求項６記載の平面モータ装置。
【請求項９】
前記第１コイルユニットの少なくとも一部と、前記第２コイルユニットの少なくとも一部とを筺体内で一括して冷却する冷却装置を有する請求項１から８のいずれか一項に記載の平面モータ装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の平面モータ装置を備えるステージ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のステージ装置を備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面モータ装置及びステージ装置並びに露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の各種デバイスの製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（これらを総称する場合にはマスクという）に形成されたパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたガラスプレート又はウエハ等の基板に転写する露光装置が用いられている。この露光装置では、基板を露光位置に高い精度で位置決めする必要があるため、基板は基板ホルダ上に真空吸着等によって保持されるようになっており、この基板ホルダが基板テーブル上に固定されている。
【０００３】
近年においては、スループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）を向上させるため基板をより高速に移動させることが要求されている。また、基板に転写するパターンの微細化により、機械的な案内面の精度等に影響されることなく高精度に基板の位置決めを実現することも要求されている。更にはメンテナンスの機会を少なくして露光装置の稼働時間を伸ばすために機械的な摩擦を回避して長寿命化することも要求されている。
【０００４】
これらの要求を満たすために、基板が載置された基板テーブルを非接触で２次元方向に駆動して基板の位置決めを行うステージ装置が開発されている。
このような平面モータとして、例えば２次元的に配列されたコイルを備える固定部と、２次元的に配列された永久磁石を有する移動部とから構成された平面モータがある。固定部の表面の寸法は例えば１ｍ×１ｍ程度である。コイルに電流を流すことで発生するローレンツ力を利用し、固定部に対して移動部を２次元的に駆動する平面モータが案出されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６４５４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２４９６１号公報
【特許文献３】米国特許第５６７７７５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
移動部の他に別の物体を駆動する場合、当該別の物体用のモータ装置を別途設置すると装置が大型化してしまうため、コイルを共用化して複数の移動部の位置に応じてコイルの通電を制御することが考えられるが、この場合、通電制御が複雑化するという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、別の物体を駆動する場合でも容易に通電制御が可能な平面モータ装置及びステージ装置並びに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】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の平面モータ装置は、発磁ユニットとコイルユニットとの一方を有し所定の移動面を形成する固定部と、発磁ユニットとコイルユニットとの他方を有し前記移動面に沿って移動可能な移動部とを備えた平面モータ装置であって、前記コイルユニットは、第１制御系に通電を制御されて前記移動部を移動させる第１コイルユニットと、前記第１制御系とは独立して設けられた第２制御系に通電を制御されて、前記移動部とは独立して設けられた第２移動部を移動させる第２コイルユニットとを有するものである。
【０００９】
また、本発明のステージ装置は、本発明の平面モータ装置を備えるものである。
さらに、本発明の露光装置は、本発明のステージ装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、別の物体を駆動する場合でも、通電制御が複雑になることなく大型化を抑制できる平面モータ装置で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】ウエハステージＷＳＴの構成を示す平面図である。
【図３】ウエハステージＷＳＴに設けられるステージユニットＷＳＴ１の平面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図５】コア部材２２の拡大図である。
【図６】図４中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。
【図７】図４中のＣ−Ｃ線に沿った断面矢視図である。
【図８】ウエハステージＷＳＴの動作を説明するための平面図である。
【図９】第２実施形態に係る固定部を示す図である。
【図１０】第３実施形態に係る固定部を示す図である。
【図１１】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である。
【図１２】図１１におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の平面モータ装置及びステージ装置並びに露光装置の実施形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。図１に示す露光装置１０は、半導体素子を製造するための露光装置であり、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンを逐次ウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置である。
【００１４】
尚、以下の説明においては、必要であれば図中に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。このＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、露光時におけるウエハＷ及びレチクルＲの同期移動方向（走査方向）はＹ方向に設定されているものとする。
【００１５】
図１に示す通り、露光装置１０は、照明光学系ＩＬＳと、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、投影光学系ＰＬと、基板としてのウエハＷをＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向の２次元方向に移動させるステージユニットＷＳＴ１，ＷＳＴ２を備えるステージ装置としてのウエハステージＷＳＴと、これらを制御する主制御装置ＭＣＳとを含んで構成される。尚、図示を省略しているが、ウエハステージＷＳＴには、ステージユニットＷＳＴ１，ＷＳＴ２に加えて、露光装置１０の性能を測定する各種測定機器が設けられたステージユニットを設けてもよい。
【００１６】
照明光学系ＩＬＳは、不図示の光源ユニット（例えば、超高圧ハロゲンランプ又はエキシマレーザ等のレーザ光源）から射出された露光光の整形及び照度分布の均一化を行ってレチクルＲ上の矩形（又は円弧状）の照明領域ＩＡＲに均一な照度で照射する。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上にステージ可動部１１を設けた構成であり、露光時にはステージ可動部１１がレチクルベース上を所定の走査速度で所定の走査方向に沿って移動する。
【００１７】
また、ステージ可動部１１の上面にはレチクルＲが、例えば真空吸着により保持される。このステージ可動部１１のレチクルＲの下方には、露光光通過穴（図示省略）が形成されている。このステージ可動部１１の端部には反射鏡（移動鏡）１２が配置されており、この反射鏡１２の位置をレーザ干渉計１３が測定することにより、ステージ可動部１１の位置が検出される。レーザ干渉計１３の検出結果はステージ制御系ＳＣＳへ出力される。ステージ制御系ＳＣＳは、レーザ干渉計１３の検出結果と、ステージ可動部１１の移動位置に基づく主制御装置ＭＣＳからの制御信号に基づいて、ステージ可動部１１を駆動する。尚、図１においては図示を省略しているが、レチクルステージＲＳＴの上方にはレチクルＲに形成されたマーク（レチクルマーク）とウエハステージＷＳＴの基準位置を定める基準部材に形成された基準マークとを同時に観察してこれらの相対的な位置関係を測定するレチクルアライメントセンサが設けられている。
【００１８】
投影光学系ＰＬは、例えば縮小倍率がα（αは、例えば４又は５）である縮小光学系であり、レチクルステージＲＳＴの下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向に設定されている。ここではテレセントリックな光学配置となるように、光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。尚、レンズエレメントは、光源ユニットから射出される光の波長に応じて適切なものが選択される。上記照明光学系ＩＬＳによりレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内のパターンの縮小像（部分倒立像）が、ウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成される。
【００１９】
図２は、ウエハステージＷＳＴの構成を示す平面図である。図１及び図２に示すように、ウエハステージＷＳＴは、ベース部材１４と、このベース部材１４の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して後述するエアスライダによって浮上支持されたステージユニットＷＳＴ１〜ＷＳＴ２と、これらのステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の各々をＸＹ面内で２次元方向に駆動する駆動装置１５と、ステージユニットＷＳＴ１〜ＷＳＴ２に接続されるケーブル類（用力供給部材）を中継する多関節型のロボットアームＲＢ１、ＲＢ２と、各ロボットアームＲＢ１、ＲＢ２（すなわち、上記ケーブル類）を支持してＹ方向に沿って移動するチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２とを備えて構成されている。ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２はウエハＷを保持・搬送するために設けられている。
ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の各々に設けられた駆動装置１５を個別に駆動することで、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の各々を個別にＸＹ面内の任意の方向に移動させることができる。
【００２０】
図２に示す例において、ベース部材１４の−Ｙ側端部の位置がウエハＷのローディングポジションであり、露光処理を終えたウエハＷをアンロードする場合、及び未露光処理のウエハＷをロードする場合にステージユニットＷＳＴ１，ＷＳＴ２の何れか一方がこの位置に配置される。また、図２に示す例において、投影光学系ＰＬが配置されている位置が露光ポジションであり、露光処理を行うウエハＷを保持しているステージユニットＷＳＴ１，ＷＳＴ２の何れか一方が露光時にこの位置に配置される。上述の通り、ステージユニットＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、個別にＸＹ面内の任意の方向に移動することができるため、ローディングポジションと露光ポジションとを交互に入れ替わることができる。また、ローディングポジションにおいてウエハのフォーカシング情報を検出しておくように構成してもよい。
【００２１】
ここで、駆動装置１５は、図１に示すように、ベース部材１４の上部に設けられた（埋め込まれた）固定部１６と、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底部（ベース対向面側）に固定され、固定部１６上の移動面１６ａに沿って移動する移動部１７とを含んで構成される平面モータを備えている。また、移動部１７、ベース部材１４、及び駆動装置１５によって平面モータ装置が構成されている。尚、以下の説明においては、上記の駆動装置１５を、便宜上、平面モータ装置１５と呼ぶものとする。
【００２２】
ウエハＷは、例えば真空吸着によってステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２上に固定されている。また、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の側面はレーザ干渉計１８（図１参照）からのレーザビームを反射する反射面とされており、外部に配置されたレーザ干渉計１８により、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
【００２３】
なお、図１では、代表的にレーザ干渉計１８を図示しているが、実際にはステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向の位置を検出するレーザ干渉計、及びＸ方向の位置を検出するレーザ干渉計から構成されている。
【００２４】
ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置情報（又は速度情報）はステージ制御系ＳＣＳ及びこれを介して主制御装置ＭＣＳに送られる。ステージ制御系ＳＣＳでは主制御装置ＭＣＳからの指示に応じてステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の各々の位置情報（又は速度情報）に基づいて平面モータ装置１５を介してステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ面内の移動をそれぞれ制御する。
【００２５】
ここで、ウエハステージＷＳＴの構成について説明する。図３はウエハステージＷＳＴに設けられるステージユニットＷＳＴ１の上面図であり、図４は図３中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。尚、図３及び図４においては図１及び図２に示した部材と同一の部材については同一の符号を付してある。また、ステージユニットＷＳＴ１とステージユニットＷＳＴ２とは同一構成であるため、ここではステージユニットＷＳＴ１を代表して説明する。
【００２６】
図３及び図４に示す通り、ステージユニットＷＳＴ１の一部をなす第１ステージ２５は、ベース部材１４の上部に設けられた固定部１６上において、固定部１６と所定の間隔（数μｍ程度）をもって浮上支持される。ウエハステージＷＳＴの一部をなす固定部１６は、周囲にコイル２１が巻回されており、ＸＹ面内において所定のピッチで配列されたコア部材２２を備える。このコア部材２２は、例えばＳＳ４００相当の低炭素鋼、ステンレス等の磁性体により形成されており、頭部２２ａと支柱部２２ｂとからなる。頭部２２ａはＸＹ面内における断面形状が矩形形状であり、支柱部２２ｂのＸＹ面内における断面形状は円形形状である。頭部２２ａと支柱部２２ｂは一体化されており、支柱部２２ｂの周囲にコイル２１が巻回されている。
【００２７】
図５は、コア部材２２の拡大図である。図５に示す通り、コイル２１は断熱材Ｔｉを介してコア部材２２の支柱部２２ｂの周囲に巻回されている。これは、コイル２１に電流を流したときに発生する熱がコア部材２２に伝わることにより生ずるステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置決め誤差を防止するためである。尚、断熱材Ｔｉとしては、断熱性及び耐熱性に優れた樹脂を用いることができる。
【００２８】
コア部材２２は、頭部２２ａの先端部が略一面に含まれるようにベース部材１４上に配列されている。このとき、コア部材２２は、支柱部２２ｂがベース部材１４と磁気的に接続される。コア部材２２の頭部２２ａの間には、非磁性体からなるセパレータ２３が設けられている。このセパレータ２３は、例えばＳＵＳ、セラミックスから形成されており、隣接するコア部材２２の間で磁気回路が形成されないようにするためのものである。
セパレータ２３の上部の高さ位置は、コア部材２２の頭部２２ａの先端部の高さ位置と同一になるように設定されているため、固定部１６の上面（移動面）はほぼ平坦面になる。
【００２９】
固定部１６の上面にはガイド部材２４が設けられている。このガイド部材２４は、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＸＹ面内で移動させる案内板の役割を果たすものであり非磁性体から形成されている。このガイド部材２４は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を平坦面な固定部１６の上面に溶射し、高圧ガスで金属の表面に吹き付けて形成される。
【００３０】
図６は、図４中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。
固定部１６は、上記コア部材２２がＸＹ平面内に格子状に配列された第１コイルユニットＣＵ１と、第１コイルユニットＣＵ１に対して移動面１６ａと平行に、より詳細にはコア部材２２が第１コイルユニットＣＵ１のＸ方向両端側にＹ方向に沿って配列された第２コイルユニットＣＵ２とを備えている（図６では、−Ｘ側の第２コイルユニットＣＵ２のみ図示）。
【００３１】
第１コイルユニットＣＵ１に設けられるコイル２１には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相からなる三相交流が供給される。ＸＹ面内で配列されたコイル２１の各々に各相の電流を所定の順序で所定のタイミングで印加することにより、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２を所望の方向に所望の速度で移動させることができる。図６に示す通り、第１コイルユニットＣＵ１においては、断面形状が矩形形状であるコア部材２２の頭部２２ａがＸＹ面内でマトリックス状に配列されており、頭部２２ａの間にセパレータ２３が設けられている。
図６においては、各コア部材２２に巻回されたコイル２１に印加される三相交流の各相を、コア部材２２の頭部２２ａに対応付けて図示している。図６を参照すると、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相がＸＹ面内で規則的に配列されていることが分かる。
【００３２】
また、Ｙ方向に沿って配列された第２コイルユニットＣＵ２のコイル２１の各々に各相の電流を所定の順序で所定のタイミングで印加することにより、発磁体（不図示）を有するチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２を所望の方向（Ｙ方向及びＺ方向）に所望の速度で移動させることができる。
【００３３】
第１コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１への通電は、ステージ制御系ＳＣＳの制御の下、第１制御系ＣＵＣ１によって制御される。また、第２コイルユニットＣＵ２におけるコイル２１への通電は、ステージ制御系ＳＣＳの制御の下、第２制御系ＣＵＣ２によって第１コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１とは独立して制御される。
【００３４】
また、上記第１コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１（コア部材２２）は、複数ずつ（ここでは９つずつ）が図６（ａ）に二点鎖線で示すように、一つの筺体Ｃ内に収容されて、後述する冷却装置４３により一括して冷却されるが、Ｘ方向両端に位置する筺体Ｃ１については、隣り合って配置される第２コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１（コア部材２２）も収容されて一括して冷却される。
【００３５】
ウエハステージＷＳＴの一部をなす移動部１７は、第１ステージ２５、永久磁石２６、エアパッド２７、第２ステージ２８、水平駆動機構２９、及び垂直駆動機構３０を含んで構成される。第１ステージ２５の底面には永久磁石２６とエアパッド２７とが規則的に配列されている。永久磁石２７としては、ネオジウム・鉄・コバルト磁石、アルミニウム・ニッケル・コバルト（アルニコ）磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト磁石、又はネオジム・鉄・ボロン磁石等の希土類磁石を用いることが可能である。
【００３６】
図７は、図４中のＣ−Ｃ線に沿った断面矢視図である。図７に示す通り、永久磁石２６は隣接するものが互いに異なる極となるようＸＹ面内に所定の間隔で配列されている。かかる配列によって、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に交番磁界が形成される。また、永久磁石２６間には真空予圧型のエアパッド２７が設けられている。このエアパッド２７は、ガイド部材２４に向かってエア（空気）を吹き付けることにより、固定部１６に対して移動部１７を、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持（非接触支持）させる。
【００３７】
第２ステージ２８は、垂直駆動機構３０により第１ステージ２５上に支持されている。
ここで、垂直駆動機構３０は、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等を含む支持機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（図３参照）を備えており、これらの支持機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃによって第２ステージ２８の異なる３点を支持している。支持機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃはＺ方向に伸縮自在に構成されており、これら支持機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃを同一の伸縮量で駆動することにより、第２ステージ２８をＺ方向に移動させることができ、支持機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃを独立して駆動し、又は異なる互いに伸縮量で駆動することにより、第２ステージ２８のＸ軸の周りの回転、及びＹ軸の周りの回転を制御することができる。
【００３８】
水平駆動機構２９は、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等を含む駆動機構２９ａ，２９ｂ，２９ｃ（図３参照）を備えており、これらの駆動機構２９ａ，２９ｂ，２９ｃによって第２ステージ２８のＸＹ面内における位置及びＺ軸回りの回転を制御する。具体的には、駆動機構２９ａ，２９ｂを同一の伸縮量で駆動することにより第２ステージ２８のＹ方向の位置を可変することができ、駆動機構２９ｃを駆動することにより第２ステージ２８のＸ方向の位置を可変することができ、駆動機構２９ａ，２９ｂを互いに異なる伸縮量で駆動することにより第２ステージ２８のＺ軸回りの回転を可変することができる。つまり、上述した平面モータ１７によって駆動される第１ステージ２５が粗動ステージであり、水平駆動機構２９によって駆動される第２ステージ２８が微動ステージであるということができる。尚、水平駆動機構２９及び垂直駆動機構３０は、ステージ制御系ＳＣＳの制御の下で第２ステージ２８のＸＹ面内における位置及びＺ方向の位置を調整する。
【００３９】
図１に戻り、本実施形態の露光装置１０は、図４に示したエアパッド２７に対して加圧エアを供給するための空気ポンプ４０を備える。空気ポンプ４０とステージユニットＷＳＴ１，ＷＳＴ２とはチューブ４１、４２を介してそれぞれ接続されており、空気ポンプ４０からのエアは、チューブ４１を介してステージユニットＷＳＴ１に供給されるとともに、チューブ４２を介してステージユニットＷＳＴ２に供給される。また、図４に示したコイル２１を冷却するための冷却装置４３が設けられている、この冷却装置４３は、冷媒供給管４４と冷媒排出管４５とによりベース部材１４に接続されている。冷却装置４３からの冷媒は冷媒供給管４４を介してベース部材１４（固定部１６内のコイル２１が設けられている筺体Ｃ、Ｃ１内）に供給され、ベース部材１４を介した冷媒は冷媒排出管４５を介して冷却装置４３に回収される。
【００４０】
尚、図１においては図示を省略しているが、露光装置１０にはウエハＷに形成されたアライメントマークの位置情報を計測するためのオフ・アクシス型のウエハアライメントセンサが投影光学系ＰＬの側方に設けられ、又は投影光学系ＰＬを介してウエハＷに形成されたアライメントマークの位置情報を計測するＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）型のアライメントセンサが設けられている。また、ウエハＷに対して斜め方向からスリット状の検出光を照射し、その反射光を測定してウエハＷのＺ方向の位置及び姿勢（Ｘ軸及びＹ軸回りの回転）を検出し、この検出結果に基づいてウエハＷのＺ方向の位置及び姿勢を補正してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むオートフォーカス機構及びオートレベリング機構が設けられている。
【００４１】
上記構成のステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２を移動させる場合には、三相交流で駆動する公知のリニアモータと同様の駆動方法を用いることができる。つまり、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２がＸ方向に移動可能に構成されたリニアモータとＹ方向に移動可能に構成されたリニアモータからなると考え、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＸ方向に移動させる場合には、Ｘ方向に配列された第１コイルユニットＣＵ１における各コイル２１に対してＸ方向に移動可能に構成されたリニアモータと同様の三相交流を第１制御系ＣＵＣ１が印加させ、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２をＹ方向に移動させる場合には、Ｙ方向に配列された各コイル２１に対してＹ方向に移動可能に構成されたリニアモータと同様の三相交流を第１制御系ＣＵＣ１が印加させればよい。
【００４２】
また、走査時には、露光領域ＩＡにレチクルＲの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、レチクルＲが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ウエハＷが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置ＭＣＳはステージユニットＷＳＴ１をステッピング移動させて次のショット領域を走査開始位置に移動させ、以下同様にステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。
【００４３】
ここで、上記ステージユニットＷＳＴ１がベース部材１４上（固定部１６上）で、例えば図２に示す位置から図８に示す位置に移動した際には、第２コイルユニットＣＵ２における各コイル２１に対して第２制御系ＣＵＣ２が通電制御することにより、ステージユニットＷＳＴ１のＹ方向の位置に応じてチューブキャリアＴＣ１がＹ方向に追従して移動するとともに、ステージユニットＷＳＴ１のＸ方向の位置に応じてロボットアームＲＢ１が回転することにより、ステージユニットＷＳＴ１の移動に伴うケーブル類の変形等で振動等の誤差要因がステージユニットＷＳＴ１に伝わることを防止できる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態では、第１コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１への通電制御を第１制御系ＣＵＣ１で行い、第２コイルユニットＣＵ２におけるコイル２１への通電制御を、第１制御系ＣＵＣ１とは独立した第２制御系ＣＵＣ２で行うことにより、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２を移動させるための制御と、チューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２を移動させるための制御を個別に行うことができ、推力配分の設定や、論理式の設定を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、第１コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１と、第２コイルユニットＣＵ２におけるコイル２１とを同じ筺体Ｃ１内で一括して冷却するため、第１コイルユニットＣＵ１及び第２コイルユニットＣＵ２を単に付設した場合のように、装置が大型化することも抑制することが可能になる。
【００４５】
（第２実施形態）
続いて、平面モータ装置の第２実施形態について、図９を参照して説明する。
この図において、図１乃至図８に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、第２移動部として、上述したチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２の他にカウンタマスを設ける構成について説明する。
【００４６】
図９に示すように、本実施形態では、第１コイルユニットＣＵ１のＸ方向両端側にＹ方向に沿って配列され、Ｙ方向に沿って配列された第２コイルユニットＣＵ２の−Ｚ側に第３コイルユニットＣＵ３が設けられている。第３コイルユニットＣＵ３におけるコイル２１（コア部材２２）の一部は、第２コイルユニットＣＵ２におけるコイル２１（コア部材２２）の一部及び第１コイルユニットＣＵ１におけるコイル２１（コア部材２２）の一部とともに、筺体Ｃ１に収容されて一括して冷却される。
【００４７】
第３コイルユニットＣＵ３におけるコイル２１への通電は、ステージ制御系ＳＣＳの制御の下、第３制御系ＣＵＣ３によって制御される。第３コイルユニットＣＵ３におけるコイル２１と対向する位置には、発磁体（不図示）を有し、コイル２１への通電によりＹ方向に移動するカウンタマスＣＭ１、ＣＭ２が設けられている（図９では、−Ｘ側のカウンタマスＣＭ１のみ図示、＋Ｘ側のカウンタマスＣＭ２は不図示）。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４８】
上記の構成のウエハステージＷＳＴにおいては、第１制御系ＣＵＣ１による通電制御に応じてステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２がベース部材１４上（固定部１６上）で移動すると、第２制御系ＣＵＣ２による通電制御に応じてチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２がＹ方向に移動するが、これらステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２及びチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２の移動より、ベース部材１４（固定部１６）における重心位置が変動する。そのため、第３制御系ＣＵＣ３は、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２及びチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２の移動方向とは逆方向に、運動量保存則に応じてカウンタマスＣＭ１、ＣＭ２を移動させてベース部材１４における重心位置を保持するべく、第３コイルユニットＣＵ３におけるコイル２１への通電を制御する。
これにより、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２及びチューブキャリアＴＣ１、ＴＣが移動した場合でも、ウエハステージＷＳＴとしての重心位置は保持され、傾き等に起因した露光誤差を排除することができる。
【００４９】
このようにして、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２（及びチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２）が移動した場合でも、ベース部材１４における重心位置を一定状態に保持することができるとともに、各コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ３毎に設けられた制御系ＣＵＣ１〜ＣＵＣ３により個別に通電制御を行うため、各移動部の移動制御を容易に行うことが可能になる。
【００５０】
なお、上記第２実施形態では、固定部１６のＸ方向両側に第３コイルユニットＣＵ３及びカウンタマスＣＭ１、ＣＭ２を配置する構成としたが、固定部１６のＹ方向両側に第３コイルユニットＣＵ３及びカウンタマスＣＭ１、ＣＭ２を配置する構成や、固定部１６のＸ方向両側及びＹ方向両側の双方に第３コイルユニットＣＵ３及びカウンタマスＣＭ１、ＣＭ２を配置する構成としてもよい。
【００５１】
（第３実施形態）
続いて、平面モータ装置の第３実施形態について、図１０を参照して説明する。
この図において、図１乃至図８に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第１、第２実施形態では、第２コイルユニットＣＵ２を第１コイルユニットＣＵ１のＸ方向両端側に配列する構成としたが、本実施形態では、第１、第２コイルユニットＣＵ１、ＣＵ２をＺ方向に積層状態で配置する構成について説明する。
【００５２】
図１０（ａ）に示すように、本実施形態に於ける第２コイルユニットＣＵ２は、コイル２１（コア部材２２）が平面的（Ｚ方向からの矢視）には第１コイルユニットＣＵ１と同一に配置され、図１０（ｂ）に示すように、Ｚ方向については第１コイルユニットＣＵ１の−Ｚ側に積層状態で配置されている。また、第２コイルユニットＣＵ２と対向する側（すなわち、ベース部材１４を挟んでステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２と逆側）には、発磁体（不図示）を有し、第２コイルユニットＣＵ２におけるコイル２１への通電によりＸＹ平面と平行に移動するカウンタマス（第２移動部）ＣＭが設けられている。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
上記構成のウエハステージＷＳＴでは、第１制御系ＣＵＣ１による通電制御に応じてステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２がベース部材１４上（固定部１６上）で移動すると、第２制御系ＣＵＣ２による通電制御に応じてステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動方向とは逆方向に、運動量保存則に応じてカウンタマスＣＭを移動させてベース部材１４における重心位置を保持するべく、第３コイルユニットＣＵ３におけるコイル２１への通電を制御する。
これにより、ステージユニットＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動した場合でも、ウエハステージＷＳＴとしての重心位置は保持され、傾き等に起因した露光誤差を排除することができる。また、第２実施形態のカウンタマスＣＭ１、ＣＭ２を配置する構成と比較して、平面的な大きさを小さくすることができ、フットプリントの小型化に寄与できる。
【００５４】
なお、本実施形態の構成に対して、第１実施形態で示した第１コイルユニットＣＵ１のＸ方向両側に配置したコイルユニット及びチューブキャリアを付設して、ケーブル類の振動等による悪影響を排除する構成を採ってもよいことは言うまでもない。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５６】
例えば、上記実施形態で示した第２、第３コイルユニットＣＵ２、ＣＵ３への通電制御と第１コイルユニットＣＵ１への通電制御との間で相互作用が生じる場合には、予め相互の影響を計測して記憶しておき、各コイルユニットへの通電制御の際には、記憶していた影響を補正するように通電制御すればよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、固定部１６にコイルユニットＣＵを配置し、移動部１７に永久磁石２６を配置する、いわゆるムービングマグネット型の平面モータ装置１５について例示したが、これに限定されるものではなく、固定部１６に永久磁石等の発磁体が配置され、移動部１７にコイルユニットが配置される、いわゆるムービングコイル型の平面モータ装置１５としてもよい。
【００５８】
この場合、移動部１７の第１ステージ２５における固定部１６の発磁体と対向する側に第１コイルユニットを設け、第１コイルユニットのコイルへの通電制御により移動部１７（第１ステージ２５）をＸＹ平面と平行な方向に駆動できるとともに、第１コイルユニットよりの第２ステージ２８と対向する側に第２コイルユニットを積層状態で設け、そして第２ステージ２８に発磁体を設ける構成としてもよい。
そして、水平駆動機構２９、及び垂直駆動機構３０の代わりにこれらの平面モータ装置１５の駆動より第２ステージ２８を第１ステージ２５に対してＸＹ平面に平行な方向及びＺ方向に相対移動させることにより、第２ステージ２８を微動ステージとして、ウエハＷに対する高精度の位置決め装置として用いることが可能になる。
【００５９】
また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴに本発明を適用した場合について説明したが、レチクルステージＲＳＴにも適用することができ、更にはレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの両ステージに適用することも可能である。
また、露光装置以外でも本発明を使用することができる。例えば、精度が要求される工作機械のステージ装置などで用力を用いる際にも本発明は有効である。本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【００６０】
露光装置１０としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００６１】
また、上記実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００６２】
また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、上記実施形態では、屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、反射屈折型や屈折型の光学系でもよい。
【００６３】
また、本発明の露光装置は、半導体素子の製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置、液晶表示素子の製造に用いられて回路パターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。
【００６４】
また、本発明は、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置に適用したが、液浸露光装置については、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。さらに、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
【００６５】
また、上記実施形態では、ステージユニットが複数（２基）設けられる構成を例示したが、これに限定されるものではなく、単数で設けられる構成であってもよい。
また、ステージユニットが複数設けられるのではなく、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載して、露光に関する情報を計測する計測ステージとをそれぞれ備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【００６６】
以上のように、本願実施形態の露光装置１０は、本願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。
【００６７】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１１は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００６８】
図１２は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、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。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６９】
また、液晶表示素子又は半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘパターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【符号の説明】
【００７０】
１０…露光装置、  １６…固定部、  １６ａ…移動面、  １７…移動部、  Ｃ１…筺体、  ＣＭ…カウンタマス（第２移動部）、  ＣＵＣ１…第１制御系、  ＣＵＣ２…第２制御系、  ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ装置）、  ＷＳＴ１、ＷＳＴ２…ステージユニット
【図１】
2011115021.tif 000003
【図２】
2011115021.tif 000004
【図３】
2011115021.tif 000005
【図４】
2011115021.tif 000006
【図５】
2011115021.tif 000007
【図６】
2011115021.tif 000008
【図７】
2011115021.tif 000009
【図８】
2011115021.tif 000010
【図９】
2011115021.tif 000011
【図１０】
2011115021.tif 000012
【図１１】
2011115021.tif 000013
【図１２】
2011115021.tif 000014