(57)【要約】【課題】装置の大型化及び高価格化を防止できるシャフトモータを提供する。【解決手段】軸体６０と筒体７０との一方に発磁体６１が設けられ、軸体と筒体との他方にコイル体ＣＬが設けられる。軸体の軸線位置と、筒体の軸線位置とを同軸となるように調整する位置調整装置ＣＤ、ＣＯＮＴを有する。【選択図】図１
2011115022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と筒体との一方に発磁体が設けられ、軸体と筒体との他方にコイル体が設けられたシャフトーモータであって、
前記軸体の軸線位置と、前記筒体の軸線位置とを同軸となるように調整する位置調整装置を有するシャフトモータ。
【請求項２】
前記発磁体は、前記軸体に設けられ、
前記位置調整装置は、前記筒体に周方向に沿って設けられ、前記発磁体との間で前記軸線と略直交する方向の力を作用させる第２発磁体を有する請求項１記載のシャフトモータ。
【請求項３】
前記第２発磁体は、前記筒体に前記コイル体と前記軸線方向で離間して設けられる請求項２記載のシャフトモータ。
【請求項４】
前記発磁体は、前記軸体に設けられ、
前記位置調整装置は、前記筒体に周方向に複数設けられて前記発磁体に前記軸線と略直交する方向の推力を付与する第２コイル体を有する請求項１記載のシャフトモータ。
【請求項５】
前記複数の第２コイル体にそれぞれ流れる電流値に応じて該第２コイル体への通電量を制御する制御装置を有する請求項４記載のシャフトモータ。
【請求項６】
前記軸体と前記筒体との前記軸線と略直交する方向の相対位置関係を計測する計測装置と、
前記計測装置の計測結果に基づいて前記第２コイル体への通電量を制御する制御装置とを有する請求項４記載のシャフトモータ。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか一項に記載のシャフトモータを駆動装置として備えるステージ装置。
【請求項８】
請求項７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、シャフトモータ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】
ステージ装置及びこのステージ装置を備えた露光装置において、物体を移動させる際の駆動装置としては、電磁気的相互作用の一種であるローレンツ力により相対移動する軸体と筒体とを固定子及び可動子とするシャフトモータが用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０２３８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
固定子の中心軸と可動子の中心軸との位置ずれを抑えるために、ガイド装置を用いる必要があるため、装置の大型化及び高価格化を招くという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の大型化及び高価格化を防止できるシャフトモータ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】
【０００６】
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。
本発明のシャフトモータは、軸体と筒体との一方に発磁体が設けられ、軸体と筒体との他方にコイル体が設けられたシャフトーモータであって、前記軸体の軸線位置と、前記筒体の軸線位置とを同軸となるように調整する位置調整装置を有するものである。
【０００７】
また、本発明のステージ装置は、本発明のシャフトモータを駆動装置として備えるものである。
【０００８】
そして、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】
【０００９】
本発明では、装置の大型化及び高価格化を防止しつつ、固定子と可動子との軸線位置を一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のシャフトモータ構成を示す概略的な斜視図である。
【図２】同シャフトモータの正面断面図である。
【図３】シャフト軸と筒体との位置調整を説明するための図である。
【図４】第２実施形態のシャフトモータ構成を示す概略的な斜視図である。
【図５】第３実施形態のシャフトモータ構成を示す概略的な正面断面図である。
【図６】第４実施形態のシャフトモータ構成を示す概略的な斜視図である。
【図７】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８】ウエハステージＷＳＴの構成を示す平面図である。
【図９】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１０】図９中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図１１】コア部材２２の拡大図である。
【図１２】図１０中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。
【図１３】図１０中のＣ−Ｃ線に沿った断面矢視図である。
【図１４】別形態のシャフトモータ構成を示す概略的な斜視図である。
【図１５】別形態のシャフトモータ構成を示す概略的な断面図である。
【図１６】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１７】図１６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】
【００１１】
以下、本発明のシャフトモータ及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図１７を参照して説明する。
【００１２】
（シャフトモータ；第１実施形態）
まず、シャフトモータの第１実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
ここでは、発磁体を有する軸体が固定子として設けられ、コイル体を有する筒体が可動子として設けられるシャフトモータを例示して説明する。
【００１３】
図１はシャフトモータＳＭの外観斜視図である。
この図に示されるシャフトモータＳＭは、一方向に延びる固定子としてのシャフト軸（軸体）６０と、シャフト軸６０に挿通される円筒状の可動子としての筒体７０と、制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００１４】
シャフト軸６０は、磁石（発磁体）６１をＮ極同士、Ｓ極同士を接合した構造を有しており、磁石６１の長さの二つ分のピッチＬで磁気回路が、全方位に渡って（放射状に）形成される。
【００１５】
筒体７０は、シャフト軸６０を取り囲んでシャフト軸６０の軸線方向（以下、Ｌ方向と称する）に移動自在に設けられており、非磁性体部材から成るハウジング７１と、このハウジング７１に軸線回りの周方向に間隔をあけて複数配置されたコイル体ＣＵとを有している。コイル体ＣＵは、外周側に位置してＬ方向の推力を生じさせる複数のコイル体ＣＬと、内周側に位置してＬ方向と略直交する径方向（以下、Ｄ方向と称する）の推力を生じさせる複数のコイル体（第２コイル体）ＣＤとから構成される。コイル体ＣＬ、ＣＤは、上記Ｌ方向（長さ方向）についても間隔をあけて複数配列されている。コイル体ＣＤ及び制御装置ＣＯＮＴにより位置調整装置が構成される。
【００１６】
より、詳細には、本実施形態では、３相モータが用いられており、コイル体ＣＬは、軸線回りの周方向に一定間隔で複数配置され、上述したピッチＬに対して１相分のコイル軸方向長Ｌ／３のコイルを３相分、Ｌ方向に直列に配列したコイルユニットを複数個直列に接続したものである。コイル体ＣＬに対する通電量は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、通電量に応じて磁界が生じ、フレミングの左手の法則による推力で筒体７０がＬ方向に移動する。
【００１７】
コイル体ＣＤは、軸線回りの周方向に一定間隔で複数、ここでは偶数個配置され、軸線を挟んで互いに対向する位置に、Ｌ方向についても互いに間隔をあけて複数設けられている。コイル体ＣＤに対する通電量は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、通電量に応じた推力で筒体７０がＤ方向に移動する。
【００１８】
上記の構成のシャフトモータＳＭにおいては、制御装置ＣＯＮＴによりコイル体ＣＬに通電されると、通電量に応じた推力で筒体７０がＬ方向に移動する。また、制御装置ＣＯＮＴにより各コイル体ＣＤに同じ通電量で通電されると、軸線を挟んで対向するコイル体ＣＤによるＤ方向の推力が同じになって釣り合うことから、筒体７０の軸線位置は、シャフト軸６０の軸線位置と同軸となる。
【００１９】
ここで、図３に示すように、筒体７０の移動時に軸線位置７０ａがシャフト軸６０の軸線位置６０ａとずれた場合には、ずれた方向で対向するコイル体ＣＤ（ＣＤ１、ＣＤ２とする）に流れる電流の量が変化する。すなわち、シャフト軸６０との距離が短いコイル体ＣＤ１に流れる電流がシャフト軸６０との距離が長いコイル体ＣＤ２に流れる電流よりも多くなる。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、このようにコイル体ＣＤ１、ＣＤ２に流れる電流量に変動が生じた場合には、電流値が等しくなるように通電量（すなわちＤ方向の推力）を調整する。
これにより、筒体７０の位置は、軸線７０ａがシャフト軸６０の軸線６０ａと同軸となるように調整される。
【００２０】
このように、本実施形態では、別途ガイド装置を設けることなく固定子の軸線位置と可動子の軸線位置とを同軸に調整できるため、装置の大型化及び高価格化を防止することができる。また、本実施形態では、Ｌ方向への推力を制御する制御装置ＣＯＮＴにより軸線位置６０ａ、７０ａを調整するため、容易に可動子の位置調整を行うことができる。
【００２１】
（シャフトモータ；第２実施形態）
続いて、シャフトモータＳＭの第２実施形態について、図４を参照して説明する。
この図において、図１乃至図３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実施形態では、コイル体ＣＬ、ＣＤを軸線方向と直交するＤ方向で隣り合って配置する構成としたが、第２実施形態ではＬ方向で隣りあって配置している。
【００２２】
図４に示すように、本実施形態における筒体７０は、コイル体ＣＬが設けられたハウジング７１と、ハウジング７１のＬ方向両側に配置されそれぞれコイル体ＣＤが設けられたハウジング７２とを備えている。コイル体ＣＬ、ＣＤの通電は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００２３】
上記の構成のシャフトモータＳＭ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、磁石６１とコイル体ＣＬとの距離が短くなるため、効率的にＬ方向への推力を付与することが可能になる。
【００２４】
（シャフトモータ；第３実施形態）
続いて、シャフトモータＳＭの第３実施形態について、図５を参照して説明する。
この図において、図１乃至図３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実施形態では、コイル体ＣＤに流れる電流値の変動に応じて、制御装置ＣＯＮＴが各コイル体ＣＤの通電量を調整する構成としたが、第２実施形態では、軸線方向と略直交するＤ方向（径方向）のシャフト軸６０と筒体７０との相対位置関係を計測するセンサを用いている。
【００２５】
すなわち、図５に示すように、本実施形態におけるシャフトモータＳＭのシャフト軸６０には、複数（ここでは９０°間隔で４つ）の距離センサ（計測装置）６５が設けられている。距離センサ６５は、筒体７０の内周面との距離（シャフト軸６０と筒体７０との間の隙間量）を計測し、制御装置ＣＯＮＴに出力する。
制御装置ＣＯＮＴは、距離センサ６５の出力である、シャフト軸６０と筒体７０との間の隙間量に分布が生じている場合には、この分布が解消されるようにコイル体ＣＤへの通電量を調整し、筒体７０をＤ方向に駆動する。
【００２６】
このように、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、距離センサ６５でシャフト軸６０と筒体７０との間の隙間量を実計測するため、各コイル体ＣＤに流れる電流値をモニターする場合と比較して、シャフト軸６０の軸線６０ａと、筒体７０の軸線７０ａとをより高精度に同軸に調整することが可能になる。
【００２７】
（シャフトモータ；第４実施形態）
次に、シャフトモータＳＭの第４実施形態について、図６を参照して説明する。
この図において、図１乃至図３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３実施形態では、シャフト軸６０に磁石が設けられ、筒体７０にコイル体が設けられる、いわゆるムービングコイル型のシャフトモータＳＭについて説明したが、第４実施形態ではムービングマグネット型のシャフトモータＳＭについて説明する。
【００２８】
図６に示すように、本実施形態における筒体は磁石を有している（または磁石で形成されている）。そして、シャフト軸６０には、長さ方向に沿って３相のコイル体ＣＬが間にコイル体ＣＤを介して配列されている。コイル体ＣＤは中心軸線周りに複数配置されている。また、図６では図示していないが、シャフト軸６０には、コイル体ＣＤが配置された位置に図５で示したものと同様に距離センサ６５が設けられている。
【００２９】
上記の構成のシャフトモータＳＭにおいては、制御装置ＣＯＮＴによりコイル体ＣＬに通電されると、通電量に応じた推力で筒体７０がＬ方向に移動する。また、制御装置ＣＯＮＴにより各コイル体ＣＤに同じ通電量で通電されると、軸線を挟んで対向するコイル体ＣＤによるＤ方向の推力が同じになって釣り合うことから、筒体７０の軸線位置は、シャフト軸６０の軸線位置と同軸となる。
また、制御装置ＣＯＮＴは、距離センサの出力である、シャフト軸６０と筒体７０との間の隙間量に分布が生じている場合には、この分布が解消されるようにコイル体ＣＤへの通電量を調整し、筒体７０をＤ方向に駆動する。
【００３０】
このように、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、距離センサでシャフト軸６０と筒体７０との間の隙間量を実計測するため、シャフト軸６０の軸線６０ａと、筒体７０の軸線７０ａとをより高精度に同軸に調整することが可能になる。
【００３１】
（ステージ装置及び露光装置）
続いて、本発明に係るシャフトモータＳＭが適用されたステージ装置及び露光装置について、図７乃至図１３を参照して説明する。
ここでは、露光装置におけるウエハステージに用力を供給する用力供給部材を保持するチューブキャリアの駆動装置にシャフトモータＳＭを適用する場合について説明する。
【００３２】
図７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７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。
【００３３】
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。
【００３４】
図７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。
【００３５】
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。
【００３６】
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７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。
【００３７】
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。
【００３８】
図８は、ウエハステージＷＳＴの構成を示す平面図である。図７及び図８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（多関節型アーム装置）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。
【００３９】
チューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２には、上述したシャフトモータＳＭの可動子である筒体７０が接続されており、筒体７０が固定子であるシャフト軸６０に対して相対移動することにより、それぞれＹ方向に駆動される。
【００４０】
図８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８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良い。
【００４１】
ここで、駆動装置１５は、図７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。
【００４２】
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７参照）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。
【００４３】
なお、図７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。
【００４４】
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。
【００４５】
ここで、ウエハステージＷＳＴの構成について説明する。図９はウエハステージＷＳＴに設けられるステージユニットＷＳＴ１の平面図であり、図１０は図９中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。尚、図９及び図１０においては図７及び図８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。
【００４６】
図９及び図１０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。
【００４７】
図１１は、コア部材２２の拡大図である。図１１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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。また、セパレータ２３はコア部材２２の頭部２２ａの間に設けられており、ベース部材１４とコア部材２２の頭部２２ａ及びセパレータ２３によって上下方向が挟まれた空間が形成されることになる。この空間に冷媒を導入することで、コイル２１を冷却することが可能になる。
【００５０】
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。
【００５１】
固定部１６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１２は、図１０中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。図１２に示す通り、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１２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１２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。
【００５２】
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。
【００５３】
図１３は、図１０中のＣ−Ｃ線に沿った断面矢視図である。図１３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。
【００５４】
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９参照）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。
【００５５】
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９参照）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。
【００５６】
図７に戻り、本実施形態の露光装置１０は、図１０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１０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が設けられている部位）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。例えば、図１０においては、上下をガイド部材２４とベース１４とに挟まれ、内部にコイル２１、コア部材２２、及びセパレータ２３が配置された空間に水等の冷媒を供給するように構成することができる。
【００５７】
尚、図７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。
【００５８】
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印加し、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印加すれば良い。
【００５９】
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。
【００６０】
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）で移動した際には、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。
【００６１】
このように、本実施形態では、上記のシャフトモータＳＭでチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２を駆動するため、装置の大型化及び高価格化を招くことなく、高精度にチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２を移動させることが可能になる。
【００６２】
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。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、コイル体ＣＤを設け、このコイル体ＣＤへの通電制御により、シャフト軸６０及び筒体７０の軸線位置を同軸に調整する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１４に示すように、コイル体ＣＬが設けられたハウジング７１のＬ方向両側に、周方向に沿って位置調整装置としての磁石（第２発磁体）６２を有するハウジング７２、または磁石６２で形成されたハウジング７２を設ける構成であってもよい。
この構成では、磁石６２がシャフト軸６０に設けられた磁石６１との間でＤ方向に一様に反発力または吸引力を生じさせるため、シャフト軸６０と磁石６２との間の距離、すなわちシャフト軸６０と筒体７０との間の距離を一定に維持することが可能になる。
この場合、コイル体ＣＤを用いた場合のような電力消費が生じず、エネルギー効率の高い位置調整が可能になる。
【００６４】
また、上記実施形態では、シャフト軸６０と筒体７０とのいずれか一方に、軸線位置を調整する位置調整装置を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１５に示すように、筒体の周囲に複数の位置調整装置８０をＬ方向に沿って設ける構成としてもよい。
この構成において、シャフト軸６０にコイル体を設け、筒体７０に磁石を設けた場合には、位置調整装置８０として、筒体７０の磁石に対してＤ方向の推力を付与するコイル体を設けたり、筒体７０の磁石との間で反発力を生じさせる極性の第２発磁体を設ければよい。
一方、シャフト軸６０に磁石を設け、筒体７０にコイル体を設けた場合には、筒体７０の外周側に上述したコイル体ＣＤを設けるとともに、位置調整装置８０として第２発磁体を設ければよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、シャフト軸６０を固定子とし、筒体７０を可動子とする構成について説明したが、これとは逆にシャフト軸６０を可動子とし、筒体７０を固定子とする構成であってもよい。
この場合、図８に示したチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２はシャフト軸６０に接続される構成となる。
【００６６】
さらに、上記実施形態では、シャフト軸６０と筒体７０との位置調整に電磁力を用いる構成としているが、これに限られず、例えば空気圧等の流体圧を用いる構成であってもよい。この場合、シャフト軸６０と筒体７０のいずれか一方から流体を噴出させる構成とすればよいが、噴出する流体による悪影響を考慮して、筒体７０とシャフト軸６０とがＬ方向で重なり合う箇所のみに流体を噴出させることが好ましい。
【００６７】
また、上記実施形態では、本発明に係るシャフトモータＳＭをウエハステージＷＳＴ及び露光装置に適用する構成を例示したが、この他に、各種計測装置や工作機械等に適用することが可能である。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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１６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。
【００７６】
図１７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。
【００７７】
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】
【００７８】
１０…露光装置、  ６０…シャフト軸（軸体、固定子）、  ６１…磁石（発磁体）、  ６２…磁石（第２発磁体、位置調整装置）、  ６５…距離センサ（計測装置）、  ７０…筒体（可動子）、  ＣＤ…コイル体（第２コイル体）、  ＣＬ…コイル体、  ＳＭ…シャフトモータ、  ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ装置）
【図１】
2011115022.tif 000003
【図２】
2011115022.tif 000004
【図３】
2011115022.tif 000005
【図４】
2011115022.tif 000006
【図５】
2011115022.tif 000007
【図６】
2011115022.tif 000008
【図７】
2011115022.tif 000009
【図８】
2011115022.tif 000010
【図９】
2011115022.tif 000011
【図１０】
2011115022.tif 000012
【図１１】
2011115022.tif 000013
【図１２】
2011115022.tif 000014
【図１３】
2011115022.tif 000015
【図１４】
2011115022.tif 000016
【図１５】
2011115022.tif 000017
【図１６】
2011115022.tif 000018
【図１７】
2011115022.tif 000019