(57)【要約】  第１軸に沿って及び第２軸周りにステージ（２３８）を移動させる移動体（３４４）は、磁性部品（４５４）と導体部品（４５６）とを含む。磁性部品（４５４）は、磁界に囲まれた１以上のマグネット（４５４Ｄ）を含む。導体部品（４５６）は、磁界内で磁性部品（４５４）の近くに配置される。また、導体部品（４５６）は、電流が導体部品（４５６）に導かれるときに磁性部品（４５４）と相互作用して第１軸に沿った制御された力と第２軸周りの制御されたモーメントを発生させる。さらに、導体部品（４５６）は、電流が導体部品（４５６）に導かれたときに磁性部品（４５４）と相互作用して第１軸及び第２軸に垂直な第３軸に沿った制御された力を発生させる。
2011501396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸に沿ってステージを移動させるための移動体であって、
磁界に囲まれた複数のマグネットを有する磁性部品と、
前記磁界内における前記磁性部品の近くに配置される導体部品であり、電流が前記導体部品に導かれると前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して、前記第１軸に沿った制御された力と前記第１軸に垂直な第２軸周りの制御可能なモーメントとを発生する、前記導体部品と、を備える、移動体。
【請求項２】
電流が前記導体部品に導かれると前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して、前記第１軸及び前記第２軸に垂直な第３軸に沿った制御された力を発生する、請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記導体部品は、導体の第１アレイと、前記第１軸に垂直な第３軸に沿って前記第１アレイに隣接して配置された導体の第２アレイとを有し、
前記第１アレイは、前記第１軸に沿って前記第２アレイに対してシフトしている、請求項1に記載の移動体。
【請求項４】
前記導体のそれぞれはコイルピッチを有し、
前記第１アレイは、前記第２アレイから、前記第１軸に沿ってコイルピッチの約１／４シフトしている、請求項３に記載の移動体。
【請求項５】
前記導体のそれぞれはコイルピッチを有し、
前記導体部品と前記磁性部品との相対移動の間に一定の電流を前記導体に導いたときのピッチングモーメント曲線が同じ位置ですべてゼロとなることがないように、前記第１軸に沿って前記第１アレイが前記第２アレイに対して十分にシフトしている、請求項３に記載の移動体。
【請求項６】
前記磁性部品が、前記導体部品における対向する側に配置された第１磁性アレイ及び第２磁性アレイを有する、請求項１に記載の移動体。
【請求項７】
デバイスを移動するステージ装置であって、
前記デバイスを保持するステージと、
前記第１軸に沿って前記ステージを移動する請求項１に記載の前記移動体と、を備える、ステージ装置。
【請求項８】
前記ステージを支持するガイド面をさらに備え、
前記第１軸及び前記第２軸が前記ガイド面に対して平行である、請求項７に記載のステージ装置。
【請求項９】
照明系と、前記照明系に対して前記ステージを移動させる請求項７に記載のステージ装置とを備える、露光装置。
【請求項１０】
デバイスを製造するためのプロセスであって、
基板を用意する工程と、
請求項９に記載の露光装置を用いて前記基板に像を形成する工程とを備える、プロセス。
【請求項１１】
第１軸に沿ってステージを移動させるための移動体であって、
磁界に囲まれた複数のマグネットを有する磁性部品と、
前記磁性部品の近くに配置される導体部品であり、導体の第１アレイと、前記第１軸に垂直な第２軸に沿って前記第１アレイに隣接して配置された導体の第２アレイとを有し、それらの前記アレイが一緒に固定され、前記第１軸に沿って前記第２アレイに対して前記第１アレイがシフトし、電流が前記導体部品に導かれると前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して前記第１軸に沿って制御された力を発生する、前記導体部品と、を備え、
電流を前記導体部品に導いて前記第１軸に沿った制御された力を発生させる制御系と、を備える、移動体。
【請求項１２】
電流が前記導体部品に導かれるときに前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して前記第１軸に垂直な第３軸周りの制御された力を発生させる、請求項１１に記載の移動体。
【請求項１３】
電流が前記導体部品に導かれるときに前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して第２軸に沿った制御された力を発生する、請求項１１に記載の移動体。
【請求項１４】
前記導体のそれぞれは、コイルピッチを有し、前記第１アレイが前記第２アレイから前記第１軸に沿ってコイルピッチの約１／４シフトしている、請求項１１に記載の移動体。
【請求項１５】
前記導体のそれぞれは、コイルピッチを有し、
前記導体部品と前記磁性部品との相対移動の間に一定の電流を前記導体に導いたときのピッチングモーメント曲線が同じ位置ですべてゼロとなることがないように、前記第１軸に沿って前記第１アレイが前記第２アレイに対して十分にシフトしている、請求項１１に記載の移動体。
【請求項１６】
前記磁性部品は、磁気ギャップを規定し前記導体部品は前記磁気ギャップ内に配置される、請求項１１に記載の移動体。
【請求項１７】
デバイスを移動させるステージ装置であって、
前記デバイスを保持するステージと、
前記第１軸に沿って前記ステージを移動させる請求項１１に記載の移動体と、を備える、ステージ装置。
【請求項１８】
照明系と、前記照明系に対して前記ステージを相対的に移動させる請求項１７に記載の前記ステージ装置と、を備える、露光装置。
【請求項１９】
デバイスを製造するためのプロセスであって、
基板を用意する工程と、
請求項１８に記載の露光装置を用いて像を前記基板に形成する工程と、を備える、プロセス。
【請求項２０】
第１軸に沿ってデバイスを移動させるための方法であって、
前記デバイスをステージに結びつける工程と、
磁界に囲まれた複数のマグネットを有する磁性部品を用意する工程と、前記磁界内における前記磁性部品の近くに配置される導体部品を用意する工程と、前記部品の１つを前記ステージに結びつける工程と、前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して前記第１軸に沿った制御された力と前記第１軸に垂直な第２軸周りの制御された力を発生するように、電流を導体部品に導く工程と、を含む、方法。
【請求項２１】
電流を導く工程は、前記導体部品が前記磁性部品と相互作用して、前記第１軸及び前記第２軸に垂直な第３軸に沿って制御された力を発生する工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記導体部品を用意する工程は、導体の第１アレイと、前記第１軸に垂直な第３軸に沿って前記第１アレイに隣接して配置される導体の第２アレイとを用意する工程を含み、前記第１アレイは、前記第１軸に沿って前記第２アレイに対してシフトしている、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記導体のそれぞれは、コイルピッチを有し、前記第１アレイは、前記第２アレイから前記第１軸に沿ってコイルピッチの約１／４シフトしている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記磁性部品を用意する工程は、前記導体アレイを含む磁気ギャップの対向する側に配置された第１磁性アレイ及び第２磁性アレイを用意する工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
露光装置を製造する方法であって、
照明系を用意する工程と、
デバイスを用意する工程と、
請求項２０に記載の方法で前記デバイスを移動させる工程と、を備える方法。
【請求項２６】
ウエハを作成する方法であって、
基板を用意する工程と、
請求項２５の方法で製造された前記露光装置を用いて前記基板上に像を形成する工程と、を含む、ウエハの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年４月１９日に出願された米国特許仮出願第６０／９２５，３３４号（名称：３自由度リニアモータ及びその制御手段）、及び２００８年３月２４日に出願された米国特許仮出願第６１／０３８，９３１号（名称：三次元動作移動体及び三次元動作移動体の制御方法）に優先権を主張する。許容範囲内において、米国仮出願第６０／９２５，３３４号、及び６１／０３８，９３１号の内容を本出願に援用する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体処理において、レチクルの像を半導体ウエハに転写するために半導体処理用の露光装置が使用される。通常、露光装置は、光源と、レチクルを位置付けるレチクルステージ装置と、光学機器と、半導体ウエハを位置付けるウエハステージ装置と、測定系と、制御システム系を有する。レチクルからウエハに転写される像は極小である。したがって、ウエハ及びレチクルの正確な位置決めが高品質のウエハを製造する上で重要である。
【０００３】
ステージ装置の１つの種類は、ステージベース、ウエハ又はレチクルを保持するステージ、及び、ステージ及びウエハ又はレチクルを移動させる１以上の移動体を含む。移動体の１つの種類は、磁界に囲まれた１対の離間したマグネットアレイ、及びマグネットアレイの間に配置された導体アレイを含む３相リニアモータである。３相電流が導体アレイに導かれる。導体アレイに供給された電流によって、マグネットアレイの磁界と相互に作用する電磁界（電磁場）が発生する。これにより、マグネットアレイに対して導体アレイを第１軸に沿って移動させるのに使用可能な制御力（コントロールされた力）が生まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
残念ながら、導体アレイに供給される電流は、制御されていない力も生み、それは第１軸に垂直な第２軸に沿った力（側から側）、第１及び第２軸に垂直な第３軸（上向き又は下向き）に沿った力、及び第２軸周りの力である。これらの力は露光装置の他の部品に伝わる乱れの原因、及び位置決めエラーの原因となる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１軸に沿ってステージを移動させる移動体に関する。移動体は、磁性部品、及び導体部品を含む。磁性部品は、磁界に囲まれた複数のマグネットを含む。また、磁性部品は磁気ギャップを規定する。導体部品は、磁気ギャップ内の磁性部品の近くに位置する。いくつかの実施形態において、導体部品は、導体部品に電流が導かれたときに、磁性部品と相互に作用し、第１軸に沿った制御力、第１軸に垂直な第２軸周りの制御力、及び第１及び第２軸に垂直な第３軸に沿った制御モーメントを発生する。この構成において、ステージを正確に位置決めするために、移動体を制御して、（１）第２軸周りの不要なピッチングモーメント（ピッチング乱れ）をキャンセルすることができる、又は（２）非零のピッチングモーメントを発生させることができる。その結果、移動体を使用して高い精度でステージを位置決め及び移動させることができる。追加的に、いくつかの実施形態において、導体部品に電流が導かれたときに、導体部品は、磁性部品と相互に作用し、第１及び第２軸に垂直な第３軸に沿った制御力を発生する。
【０００６】
一実施形態において、導体部品は、導体の第１アレイと、第１軸に垂直な第３軸に沿って第１アレイに隣接して配置される、導体の第２アレイとを含む。また、第１アレイは、第１軸に沿って第２アレイに対してシフトしている。例えば、導体アレイの各々がコイルピッチを有し、第１アレイが、第１軸に沿って第２アレイからコイルピッチの約１／４をシフトすることが可能である。
【０００７】
また、本発明は、ステージ装置、露光装置、ステージ移動及び制御方法、露光装置の製造方法、及び物体又はウエハの製造方法に関する。
【０００８】
本発明の特徴は、発明内容はもちろん、その構成及び動作のいずれも、同種の特徴が同種の部分として言及された、添付の図面及び以下の説明から最良に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の特徴を有する露光装置の模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の特徴を有するステージ装置の上からの模式斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのステージ装置の模式的な端面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ステージ装置の別の実施形態を示す模式的な端面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ステージ装置のさらに別の実施形態を示す模式的な端面図である。
【図４Ａ】本発明の特徴を有する移動体の模式的な部分断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの移動体の一部を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１移動体によってつくられたピッチングモーメントを示すチャート図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、移動体の別の実施形態によってつくられたピッチングモーメントを示すチャート図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の特徴を有するステージ装置の別の実施形態を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の特徴を有するステージ装置の別の実施形態を示す上面図である。
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂのステージ装置の一部を示す側面図である。
【図７】本発明の特徴を有するステージ装置のさらに別の実施形態を示す図である。
【図８】図８は、本発明の特徴を有するステージ装置のさらに別の実施形態を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明によってデバイスを製造するプロセスを示すフローチャート図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、さらに詳しいデバイス処理工程を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、精密装置、すなわち本発明の特徴を有する露光装置１０を示す模式図である。露光装置１０は、装置フレーム１２、照明系１４（照射装置）、光学装置１６、レチクルステージ装置１８、ウエハステージ装置２０、測定系２２、及び制御系２４を含む。露光装置１０の部品の構成は、露光装置１０に要求される構成に応じて変更可能である。概要的に、いくつかの実施形態において、ステージ装置１８，２０の１つ又は両方が特徴的に構成され、デバイスを高い精度で移動及び位置決めする。より具体的には、いくつかの実施形態において、ステージ装置１８，２０の１つ又は両方がリニア型モータを有し、Y軸に沿って、Z軸に沿って、及びX軸周りに制御可能な力を独立的に発生するように制御され得る。これは、デバイスの正確な位置決めのために、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及びＸ軸周りの力における不要なリップルのキャンセルを可能とする；及び／又は、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及び／又はＸ軸周りの非零の力の活性的発生を可能とする。その結果、改善された精度でリニア型モータを用いてステージを位置決めでき、また、高密度のウエハの製造に露光装置１０を使用できる。
【００１１】
複数の図において、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸とが設定された座標系を採用している。なお、これらの軸は、第１、第２、及び第３軸としても参照される。
【００１２】
露光装置１０は、集積回路のパターン（不図示）をレチクル２６から半導体ウエハ２８上に転写するリソグラフィック装置として特に有用である。露光装置１０は、地面、土台、床、あるいは他の支持構造物などの、搭載ベース３０に搭載されている。リソグラフィック装置としては様々な異なる種類がある。例えば、露光装置１０は、スキャニング型フォトリソグラフィシステムとして使用でき、これはレチクル２６とウエハ２８とを同調移動させてレチクル２６からのパターンをウエハ２８に露光する。スキャニング型リソグラフィ装置において、レチクル２６は、レチクルステージ１８によって光学装置１６の光軸に対して垂直に移動し、ウエハ２８は、ウエハステージ装置２０によって光学装置１６の光軸に対して垂直に移動する。レチクル２６及びウエハ２８のスキャニングは、レチクル２６及びウエハ２８が同調している間に起こる。
【００１３】
代替的に、露光装置１０は、ステップ・アンド・リピート型フォトリソグラフィシステムに使用可能であり、これはレチクル２６及びウエハ２８が静止中にレチクル２６を露光するものである。ステップ・アンド・リピート型のプロセスにおいて、単一フィールドの露光中、ウエハ２８は、レチクル２６及び光学装置１６に対して一定の位置にある。続いて、連続した露光ステップの間に、光学装置１６の光軸に対して垂直に、ウエハステージ装置２０とともにウエハ２８を連続的に移動し、ウエハ２８の次のフィールドを光学装置１６及びレチクル２６に対する露光用の位置に移動する。このプロセスにおいて、レチクル２６の像がウエハ２８のフィールドに連続して露光され、その後に、ウエハ２８の次のフィールドが光学装置１６及びレチクル２６に対する位置に移動される。
【００１４】
しかしながら、ここで提供される露光装置１０の利用は、半導体製造用のフォトリソグラフィシステムに限定されない。この露光装置１０は、例えば、液晶表示装置のパターンを矩形ガラス基板に露光するＬＣＤフォトリソグラフィシステム、あるいは、薄膜磁気ヘッド製造用のフォトリソグラフィシステムとしても使用可能である。また、本発明はプロキシミティフォトリソグラフィシステムにも適用可能であり、これはレンズ装置を使用することなくマスクを基板の近くに配置し、マスクからのマスクパターンを基板に露光するものである。
【００１５】
装置フレーム１２は、剛体であり、露光装置１０の構成部品を支持する。図１に示される装置フレーム１２は、搭載ベース３０上で、レチクルステージ装置１８と、光学装置１６と、照明系１４とを支持する。
【００１６】
照明系１４は、照明源３２と、照明光学装置３４とを含む。光源３２は、光エネルギーのビーム（光束）を発する。照明光学装置３４は、光エネルギーのビームを、照明源３２から光学装置１６に導く。ビームは、レチクル２６の異なる部分を選択的に照明し、ウエハ２８を露光する。図１において、照明源３２は、レチクルステージ装置１８の上方に支持されるように示されている。しかしながら、一般に、照明源３２は、装置フレーム１２の一方の側部に固定され、照明源３２からのエネルギービームは、照明光学装置３４を用いてレチクルステージ装置１８の上方に導かれる。
【００１７】
照明源３２は、ｇ線源（４３６ｎｍ）、ｉ線源（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、F２レーザ（１５７ｎｍ）、又はＥＵＶ源（１３．５ｎｍ）にできる。代替的に、照明源３２は、Ｘ線や電子線のような荷電粒子ビームを発することができる。例えば、電子線を用いる場合には、電子銃の陰極（カソード）として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（LaB6）、あるいは、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、電子線を用いる場合には、マスクを用いる構成、マスクを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成、のいずれでもよい。
【００１８】
光学装置１６は、レチクル２６を通過してウエハ２８に向かう光を、投影及び／又は集束させる。露光装置１０の設計に応じて、光学装置１６は、レチクル２６上に照明された像を、拡大または縮小することができる。光学装置１６は、縮小システムに限定されない。等倍あるいは拡大システムにもできる。
【００１９】
エキシマレーザのような遠紫外線を使用する場合には、遠紫外線を透過する石英や蛍石などのガラス材を光学装置１６に用いることができる。Ｆ２タイプのレーザやＸ線を使用する場合には、光学装置１６として反射屈折系または屈折系の光学系（レチクルも反射タイプであるのが望ましい）を採用することができ、また、電子線を使用する場合には、光学装置１６として、電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を採用することができる。電子線が通過する光路は真空である必要がある。
【００２０】
波長１３．５ｎｍ又はそれ以下のＥＵＶ照射（ＥＵＶ）を使用する露光装置においても、反射屈折系を採用することができる。ＥＵＶが入る光路は真空である必要がある。光学システムの反射屈折型の例は、日本国特開平８−１７１０５４号公報及びそれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号や、日本国特開平１０−２０１９５号及びそれに対応する米国特許第５，８３５，２７５号に開示されている。ここで、反射光学素子としては、ビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折系を採用することができる。特開平８−３３４６９５号及びそれに対応する米国特許第５，６８９，３７７号、特開平１０−３０３９号公報及びこれに対応する米国特許第８７３，６０５号（出願日：１９９７年６月１２日）においても、ビームスプリッタを用いずに凹面鏡を有する光学系からなる反射屈折型を採用しており、本発明に適用可能である。許容される範囲内で、上記の米国特許及び日本国特許出願公開公報の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００２１】
レチクルステージ装置１８は、レチクル２６を保持しかつ光学装置１６及びウエハ２８に対してそのレチクル２６を位置付ける。同様に、ウエハステージ装置２０は、ウエハ２８を保持するとともに、レチクル２６の照明部分の投影像に対してそのウエハ２８を位置づける。
【００２２】
また、フォトリソグラフィシステムにおいて、リニアモータがウエハステージやマスクステージとして使用される場合（米国特許第５，６２３，８５３号、５，５２８，１１８号参照）、リニアモータとして、エアベアリングを用いたエア浮上型、又はローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のいずれかにできる。追加的に、ステージはガイドに沿って移動してもよく、ガイドを使用しないガイドレスタイプでもよい。許容される範囲内で、米国特許第５，６２３，８５３号、第５，５２８，１１８号の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００２３】
代替的に、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとが対向した平面モータによって、ステージの１つを駆動することができる。この種の駆動システムでは、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方がステージに接続され、他方のユニットがステージの移動面上に搭載される。
【００２４】
上記のようなステージの動きは、フォトグラフィシステムの性能に影響を及ぼす反力を発生させる可能性がある。ウエハ（基板）ステージの移動により発生する反力は、米国特許第５，５２８，１００号及び特開平８−１３６４７５号に記載されているような、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がすことが可能である。また、レチクル（マスク）ステージの移動により発生する反力は、米国特許第５，８７４，８２０号及び特開平８−３３０２２４号に記載されているような、フレーム部材を用いて機械的に大地に逃がすことが可能である。許容される範囲内で、米国特許第５，５２８，１００号、第５，８７４，８２０号、及び特開平８−３３０２２４号の開示を援用して本文の記載の一部とする。装置測定システム２２は、光学装置１６又は他の参照物に対するレチクル２６及びウエハ２８の動きをモニターする。この情報を用いて、制御系２４は、レチクル２６を正確に位置付けるようにレチクルステージ装置１８を制御し、ウエハ２８を正確に位置付けるようにウエハステージ装置２０を制御できる。例えば、測定システム２２は、マルチレーザー干渉計、エンコーダー、及び/又は他の測定器を利用できる。
【００２５】
制御系２４は、レチクルステージ装置１８、ウエハステージ装置２０、及び測定系２２に接続される。制御系２４は、測定系２２からの情報を受信し、レチクル２６及びウエハ２８を正確に位置付けるようにステージ装置１８，２０を制御する。制御システム２４は、１以上のプロセッサ及び回路を備えることができる。
【００２６】
上記したように、上記実施形態に係るフォトリソグラフィシステム（露光装置）は、添付の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することができる。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、すべての光学系について、光学的精度を達成するための調整が行われる。同様に、すべての機械系及び電気系について、機械的精度及び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フォトリソグラフィシステムへの組み立て工程は、各サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、及び気圧回路の配管接続等を含む。この各種サブシステムからフォトリソグラフィシステム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。各種サブシステムを用いてフォトリソグラフィシステムが組み立てられると、フォトリソグラフィシステム全体としてのすべての精度を確保するための、総合調整が行われる。
【００２７】
なお、露光システムの製造は温度及び湿度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【００２８】
図２Ａは、制御系２２４及びワークピース２００の位置決めに用いられるステージ装置２２０の一実施形態を示す模式的な上からの斜視図である。例えば、ステージ装置２２０は、図１の露光装置１０におけるウエハステージ装置２０として使用できる。本実施形態において、ステージ装置２２０は、半導体ウエハ２８の製造中、ウエハ２８（図１に図示）を位置決め可能である。代替的に、ステージ装置２２０は、製造中及び／又は検査中における他の種類のワークピース２００の移動、電子顕微鏡（不図示）下でのデバイスの移動、又は、精密測定操作（不図示）中におけるデバイスの移動に使用可能である。例えば、ステージ装置２２０は、図１に示されたレチクルステージ装置１８として機能するよう構成できる。
【００２９】
図２Ａにおいて、ステージ装置２２０は、ステージベース２３６、ステージ２３８、及びステージ移動装置２４２を含む。それらの各構成部品のサイズ、形状、及び構成は様々に変更可能である。制御系２２４は、ワークピース２００を精密に位置決めするため、ステージ移動装置２４２を精密に制御する。
【００３０】
図２Ａにおいて、ステージベース２３６は、ステージ装置２２０の部品のいくつかを支持し、Ｘ軸に沿って、Ｙ軸に沿って、及びＺ軸周りに、ステージ２３８の移動を案内する。いくつかの実施形態において、ステージベース２３６は、概ね矩形であり、直接的又は非直接的にステージ２３８の移動を支持及び／又は案内する概ね平面のガイド面２３６Ａを含む。本実施形態において、ガイド面２３６Ａは、Ｘ及びＹ軸に沿って延びている。
【００３１】
ステージ２３８は、ワークピース２００を保持する。一実施形態において、ステージ２３８は、概ね矩形であり、ワークピース２００を保持するためのチャック（不図示）を含むことができる。
【００３２】
ステージ移動装置２４２は、ステージ２３８を移動及び位置決めする。図２Ａにおいて、ステージ移動装置２４２は、第１移動体２４４、離間した第２移動体２４６、及び移動体２４４，２４６の間で延びた連結バー２４８を含む。
【００３３】
各移動体２４４，２４６の構成は、ステージ移動装置２４２の移動要求に沿うよう変更可能である。図２Ａにおいて、各移動体２４４，２４６は、第１移動部品２５４、及び第１移動部品２５４と相互作用する第２移動部品２５６を含む。本実施形態において、各移動体２４４，２４６は、特徴的に構成及び制御されたリニアモータであり、移動部品２５４，２５６の１つは、１以上のマグネットを含む磁性部品であり、移動部品２５６，２５４の１つは、例えばコイルなどの１以上の導体を含む導体部品である。図２Ａにおいて、第１移動部品２５４が磁性部品であり、第２移動部品２５６が導体部品である。代替的に、第１移動部品２５４を導体部品に、第２移動部品を磁性部品にできる。
【００３４】
図２Ａにおいて、各移動体２４４，２４６について、第１移動部品２５４はステージベース２３６につながれ、第２移動部品２５６は接続バー２４８に固定されている。代替的に、例えば、移動体２４４、２４６の１以上の第１移動部品２５４を、カウンターマス／反作用マスあるいはリアクションフレーム（不図示）に固定できる。
【００３５】
接続バー２４８は、ステージ２３８を支持し、移動体２４４，２４６によって移動する。図２Ａにおいて、接続バー２４８は、やや矩形ビーム形状である。
【００３６】
図２Ｂは、図２Ａのステージ装置２２０の模式的な端面図である。本実施形態において、ステージ装置２２０は、１以上のベアリング２５７を含み、それによりステージベース２３６のガイド面２３６Ａに対してＺ軸に沿って接続バー２４８（及びステージ２３８）が離間した状態を維持し、また、ステージベース２３６に対し、Ｙ軸に沿いかつＺ軸周りの、接続バー２４８（及びステージ２３８）の動きを可能にする。本実施形態において、ベアリング２５７は、Ｚ軸に沿った、Ｘ軸周りの、かつＹ軸周りの、接続バー２４８（及びステージ２３８）の動きを抑制する。各ベアリング２５７は、例えば、真空予圧型の流体ベアリング、電磁気型のベアリング、又はローラ方の機器が適用可能である。
【００３７】
ここで、真空予圧型の流体ベアリング２５７（及び他の種類のベアリング）は、極めて堅固なわけではない。そのため、ステージ移動装置２４２又は他の源によって発生する、Ｚ軸に沿った、Ｘ軸周り、及びＹ軸周りのいずれの力も、接続バー２４８及びステージ２３８の動きの原因となり得る。
【００３８】
図２Ｂにおいて、ステージ移動装置２４２は、（１）Ｙ軸に沿いかつＺ軸周りに、ステージ２３８を移動及び位置決めし、（２）Ｚ軸に沿い、Ｘ軸周り、及びＹ軸周りの外乱力を減らす。本実施形態において、例えば、制御系２２４は、移動体２４４，２４６のそれぞれに電流を導き、Ｙ軸に沿い、Ｚ軸に沿い、及びＸ軸周りの、制御力を独立的に発生させる。これは、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及びＸ軸周りの力における、望まないリップルのキャンセルを可能とする。例えば、Ｚ軸に沿いかつＸ軸周りのステージ２３８の位置を維持するために、Ｚ軸に沿いかつＸ軸周りのいずれの力もキャンセルするように移動体２４４，２４６を制御できる。換言すると、制御系２２４は、移動体２４４，２４６によって発生する、Ｚ軸に沿った力及びＸ軸周りの力が零になるように、移動体２４４，２４６のそれぞれに電流を導くことができる。これは、ステージ２３８のより精密な位置決めを可能にする。
【００３９】
また、双方の移動体からのＺ軸に沿った力を制御でき、これにより、Ｙ軸周りにステージに適用されるローリングモーメントを制御する。
【００４０】
図３Ａは、ステージ装置３２０Ａの別の実施形態を示す模式的な端面図である。本実施形態において、ステージ移動装置３４２Ａは、（１）Ｙ軸に沿って、Ｚ軸周りに、Ｚ軸に沿って、Ｘ軸周りに、及びＹ軸周りに、ステージ３３８Ａを移動及び位置決めする。本実施形態において、例えば、制御系３２４Ａは、移動体３４４Ａ，３４６Ａのそれぞれに電流を導き、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及びＸ軸周りに独立的に制御力を発生させる。これは、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及びＸ軸周りのデバイスの正確な位置決めのために、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及び／又はＸ軸周りの非零の力の活性的発生を可能にする。また、移動体３４４Ａ，３４６Ａの独立的な制御によって、Ｚ軸周り及びＹ軸周りのステージ３３８Ａの位置を調整できる。いくつかの実施形態において、Ｘ軸に沿った位置の制御のために、別のアクチュエータ又はガイドベアリング（不図示）を使用できる。
【００４１】
図３Ａにおいて、ステージ移動装置３４２Ａは、ステージベース３３６Ａ上で、ステージ３３８Ａを電磁気的に支持する。
【００４２】
図３Ｂは、ステージ装置３２０Ｂのさらに別の実施形態を示す模式的な端面図である。本実施形態において、ステージ移動装置３４２Ｂは、Ｙ軸に沿って、Ｚ軸周りに、Ｚ軸に沿って、Ｘ軸周りに、及びＹ軸周りに、ステージ３３８Ｂを移動及び位置決めする。より具体的には、本実施形態において、制御系３２４Ｂは、移動体３４４Ｂ，３４６Ｂのそれぞれに電流を導き、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及びＸ軸周りの、独立的に制御可能な力を発生させる。これは、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及び／又はＸ軸周りにステージ３３８Ｂを精密に位置決めするために、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及び／又はＸ軸周りの非零の力の活性的発生を可能にする。また、移動体３４４Ｂ，３４６Ｂの独立的な制御によって、Ｚ軸周り及びＹ軸周りのステージ３３８Ｂの位置を調整できる。
【００４３】
図３Ｂにおいて、接続バー３４８Ｂの重量の少なくとも１部について、１以上の支持ベアリング３５９を用いて、ステージ３３８Ｂ及びワークピース（図３Ｂでは不図示）がステージベース３３６Ｂに対して支持される。本実施形態において、例えば、Ｚ軸に沿って、Ｘ軸周りに、及びＹ軸周りに、移動体３４４Ｂ，３４６Ｂがこれらの部品を移動かつ精密に位置決めするのが可能な間に、１以上の支持ベアリング３５９が接続バー３４８Ｂ、ステージ３３８Ｂ、及びワークピースの自重を支持する。また、これらの部品の自重が支持ベアリング３５９によって支持されるので、移動体３４４Ｂ，３４６Ｂがこれらの部品を支持する必要がなく、また、Ｚ軸に沿ったかつＸ軸周りの精密な位置制御に移動体３４４Ｂ，３４６Ｂが使用される。これは、移動体３４４Ｂ，３４６Ｂによって消費される電力量、及び移動体３４４Ｂ，３４６Ｂによって発生する熱量を減らす。排他的な一実施形態において、支持ベアリング３５９のそれぞれは、ステージベース３３６Ｂに対してベアリングパッド３５７Ａを支持する真空予圧型流体ベアリングを形成する流体ベアリングパッド３５７Ａを含むことができ、また、ベアリングパッド３５７Ａと接続バー３４８Ｂとを柔軟につなぐ流体ベローズ３５７Ｂを含むことができる。代替的に、ベアリングパッド３５７Ａは、別の種類の流体ベアリング、磁気型ベアリング、又はローラ型機器に置き換え可能であり、及び／又は流体ベローズ３５７Ｂは、別の種類のフレキシブルコネクタに置き換え可能である。
【００４４】
図４Ａは、図２Ａの第１移動体２４４又は第２移動体２４６として使用可能な、あるいは別の利用のための、移動体４４４の一部の一実施形態を示す模式的な断面図である。本実施形態において、移動体４４４は、移動フレーム４５２、磁性部品４５４、及び導体部品４５６を含む。代替的に、移動体４４４は、図４Ａに示したものに比べてより多く又はより少ない部品を用いて構成できる。
【００４５】
本実施形態において、移動体４４４は、改善された精度によってデバイスを移動及び位置決めするように特徴的に構成されている。より具体的には、本実施形態において、移動体４４４は、制御系４２４によって制御可能なリニア型モータであり、Ｙ軸に沿って、Ｚ軸に沿って、及びＸ軸周りに、独立的な制御力を発生させる。これは、デバイスを正確に位置決めするために、Ｙ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及びＸ軸周り（ピッチング乱れ）の力における望ましくないリップルのキャンセルを可能にする；あるいはＹ軸に沿った、Ｚ軸に沿った、及び／又はＸ軸周りに、非零の力の能動的な発生を可能にする。
【００４６】
移動フレーム４５２は、移動体４４４の磁性部品４５４を支持する。一実施形態において、移動フレーム４５２は、全体として剛体であり、横向きに「Ｕ」字に似た形状である。例えば、移動フレーム４５２は、軟鉄などの高透磁率材料によって形成でき、幾分かの磁界の遮蔽を提供し、また、磁性部品４５４の磁界のための、低磁気抵抗の磁束の帰還経路を提供する。
【００４７】
一実施形態において、移動フレーム４５２は、ステージベース２３６（図２Ａに図示）又はリアクションフレームに固定される。本実施形態において、導体部品４５６は、接続バー２４８（図２Ａに図示）に固定され、磁性部品４５４に対して相対的に移動する。代替的に、例えば、導体部品４５６は、ステージベース２３６に固定でき、磁性部品４５４は、接続バー２４８に固定でき、磁性部品４５４は、導体部品４５６に対して相対的に移動できる。磁性部品４５４は、磁界に囲まれている。図４Ａにおいて、磁性部品４５４は、上方マグネットアレイ４５４Ａ、及び下方マグネットアレイ４５４Ｂを含む。また、図４Ａにおいて、マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂは、移動フレーム４５２の対向側に固定され、磁気ギャップ４５４Ｃは、マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂを隔てている。マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂのそれぞれは、１以上のマグネットを含む。各マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂにおける、マグネット４５４Ｄの構成、位置、及び数は、移動体４４４の構成要求に応じて変更可能である。図４Ａにおいて、各マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂは、離間した状態で直線的に並べられた、離間した矩形状の複数のマグネット４５４Ｄを含む。また、図４Ａにおいて、各マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂのマグネット４５４Ｄは、Ｎ極とＳ極とが交互に磁気ギャップ４５４Ｃに対向するように方向付けられている。代替的に、各マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂは、磁気ギャップ４５４Ｃに対向する極がＮ極とＳ極との間で横向きに交互になるように構成できる。このアレイの種類は、一般に、ハルバック・アレイ（Halbach array）と言われている。
【００４８】
一般に、導体部品４５６が磁性部品４５４に対して相対的に移動するリニアモータのために、各マグネットアレイ４５４Ａ，４５４Ｂは移動主軸（図４ＡのＹ軸）に沿ってより長い。
【００４９】
図４Ａにおいて、上方マグネットアレイ４５４Ａにおけるマグネット４５４Ｄのそれぞれの磁気ギャップ４５４Ｃに対向する極の極性は、下方マグネットアレイ４５４Ｂの対応するマグネット４５４Ｄの極の極性と逆である。よって、磁気ギャップ４５４Ｃを超えてＮ極がＳ極に対向する。これにより、磁気ギャップ４５４Ｃに強力な磁界が導入され、強い力の発生能力が導入される。なお、Ｙ軸に沿ったＮ極からＮ極までの距離を３６０°とみなす。
【００５０】
マグネット４５４Ｄのそれぞれは、ネオジウム・鉄・ボロン（NdFeB）などの希土類の永久磁石材料のような高エネルギー部材から作成できる。代替的に、例えば、各マグネット４５４Ｄは、磁界に囲まれたセラミック（ceramic）又は他の種類の部材のような低エネルギー部材から作成できる。
【００５１】
図４Ａにおいて、マグネット４５４Ｄを囲む磁界の一部を矢印で示す。本実施形態において、磁性部品４５４は、磁気ギャップ４５４Ｃを超えてＺ軸に沿って縦向きのＺ軸磁束４５８（破線矢印で示す）、及びＹ軸に沿ったほぼ水平向きのＹ軸磁束４６０（破線矢印で示す）を含む。Ｙ軸磁束４６０は、上方マグネットアレイ４５４Ａに近い上方Ｙ磁束と、下方マグネットアレイ４５４Ｂに近い下方Ｙ磁束とに分けることができる。導体部品４５６は、磁性部品４５４の近くに配置されて磁性部品４５４と相互作用し、磁気ギャップ４５４Ｃ内で位置決めされかつ移動する。
【００５２】
導体部品４５６の構成は、ここで提供される技術に従って様々に変更可能である。図４Ａに示す実施形態において、導体部品４５６は、複数の導体４５６Ａ（例えばコイル）を含み、それらは、導体４５６Ａの第１アレイ４５６Ｂと、第１アレイ４５６Ｂに隣接して配置された、導体４５６Ａの第２アレイ４５６Ｃとに配置される。本実施形態において、アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃは、Ｚ軸に沿って積み重ねられており、第１アレイ４５６Ｂと第２アレイ４５６Ｃとが同時に移動するように、アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃが互いに固定されている。追加的に、導体部品４５６は、導体４５６Ａを一緒に固定的に保持する導体ハウジング（不図示）を含むことができる。例えば、アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃを、導体ハウジングに埋め込むことができる。
【００５３】
各アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃにおける導体４５６Ａの数は、移動体４４４の移動要求の達成のために変更できる。簡略化のため、図では各アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃが３つの導体４５６Ａを含むように描いている。代替的に、各アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃは、３より多い又は少ない導体４５６Ａを有する構成にできる。また、各アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃにおける導体４５６Ａは、Ｙ軸に沿って隣り合って並んでいる。図４Ａにおいて、第１アレイ４５６Ｂの３つの導体４５６Ａがそれぞれ、Ｕ１（"／"とともに図示されている）、Ｖ１（"X"とともに図示されている）、及びＷ１（"＼"とともに図示されている）とラベルされ、第２アレイ４５６Ｃの３つの導体４５６Ａが、Ｕ２（"／"とともに図示されている）、Ｖ２（"X"とともに図示されている）、及びＷ２（"＼"とともに図示されている）とラベルされている。いくつかの実施形態において、アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃは、Ｙ軸に沿って互いに相対的にシフトしている（図４ＡにおいてΔＰによって表す）。この構成によれば、移動体４４４は、Ｘ軸周りの制御可能な力を供給するよう好ましく制御され得る。図４Ａにおいて、第２アレイ４５６Ｃは、第１アレイ４５６Ａに対してＹ軸に沿って正の方向にシフトしている（図４Ａにおける左から右）。本実施形態において、Ｕ１は、Ｕ２上に部分的に積み重ねられて配置され；Ｖ１は、Ｕ２及びＶ２上に部分的に積み重ねられて配置され；Ｗ１は、Ｖ２及びＷ２上に部分的に積み重ねられて配置される。代替的に、図４Ａにおいて、第２アレイ４５６Ｃは、第１アレイ４５６Ａに対してＹ軸に沿って負の方向にシフトする（図４Ａにおける右から左）ことができる。導体部品４５６におけるアレイ４５６Ｂ，４５６Ｃ間のシフト量は、アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃ用の望ましい制御レベルを達成するために変更できる。ここで、「コイルピッチ」はＹ軸に沿ったコイルの幅を意味し、「ＣＰ」によって表される。一般に、ＣＰは６０°、１２０°、２４０°、又は３００°である。図４Ａにおいて、第２アレイ４５６Ｃは、第１アレイ４５６Ｂに対するコイルピッチの約１／４シフトしている（ΔＰとして表される）。換言すると、本例において、コイルピッチが２４０°のとき、第２アレイ４５６Ｃは第１アレイ４５６Ｂに対して約６０°シフトする。代替的に、第２アレイ４５６Ｃは、第１アレイ４５６Ａに対してコイルピッチの１／４（ＣＰ＝２４０°の場合に６０°）を超えて又はそれ未満にシフトできる。例えば、代替的な非排他的実施形態において、第２アレイ４５６Ｃは、第１アレイ４５６Ｂに対してコイルピッチの少なくとも約１／３シフトできる。換言すると、第２アレイ４５６Ｃは、第１アレイ４５６Ｂに対して少なくとも約８０°シフトできる。
【００５４】
本実施形態において、第１アレイ４５６Ｂの導体４５６Ａは、実質的に上方Ｙ磁束４６０Ａ内に位置し、第２アレイ４５６Ｃの導体４５６Ａは、実質的に下方Ｙ磁束４６０Ｂ内に位置する。この構成において、制御系４２４は、磁性部品４５４を囲む磁界と作用するように、導体部品４５６に電流を導くことができ、これにより、（１）Ｙ軸に沿って導体部品４５６を移動可能な、Ｙ軸に沿ったＹ駆動力４６３（２つの頭部を有する矢印として図示）、（２）Ｚ軸に沿って導体部品４５６上に作用する、Ｚ軸に沿ったＺ力４６５（２つの頭部を有する矢印として図示）、及び（３）Ｘ軸周りに導体部品４５６上に作用する、シータＸモーメント４６７（２つの頭部を有する矢印として図示）を発生させる。
【００５５】
本実施形態において、アレイ４５６Ｂ，４５６Ｃのそれぞれは、３相のＡＣレーストラック型モータとして機能する。より具体的には、制御系４２４は、各Ｕ１導体（Ｕ１相）、各Ｖ１導体（Ｖ１相）、各Ｗ１導体（Ｗ１相）、各Ｕ２導体（Ｕ２相）、各Ｖ２導体（Ｖ２相）、及び各Ｗ２導体（Ｗ２相）に対して、電流を独立的に導きかつ制御する。本実施形態において、制御系４２４は、異なる電気相におけるこれら導体に対する電流を制御し、独立的に制御可能なＹ駆動力４６３、独立的に制御可能なＺ力４６５、及び独立的に制御可能なＸモーメント４６７を発生させる。
【００５６】
いくつかの実施形態において、制御系４２４は、導体４５６Ａのそれぞれに、Ｙ駆動力４６３、Ｚ力４６５、及びシータＸモーメント４６７の各サイン波の和を導く。Ｙ力４６３、Ｚ力４６５、及びシータＸ力４６７の構築に、適切な整流変数（commutation variables）を用いた、正確な補償技術（compensation technique）が適用可能である。いくつかの実施形態において、導体４５６Ａに対して適切な電流を導くために、移動体４４４は、制御系４２４を較正できるように、テストされかつマップされる。
【００５７】
各導体４５６に対する電流は、補償と整流（compensation and commutation）の式の２つの組によって決定される。６つの各相に対する整流式（commutation equation）は、Ｙ力、Ｚ力、及びＸモーメントに実質的に対応する、３つのサイン波の和である。各サイン波（３つ）の振幅、及びステージＹ位置が整流式に入力され、６相のそれぞれに対する電流値が出力される。モータは、３つの整流振幅（Ｉｙ、Ｉｚ、及びＩｔｘ）にほぼ比例する、Ｙ力、Ｚ力、及びＸモーメントを生む。しかしながら、通常、各自由度について１−３％のエラーがある。
【００５８】
マッピング及び補償技術を用いて、実質的に力のエラーを除去するよう、整流振幅が調整される。各Ｙ位置におけるモータの挙動（Ｉｙ、Ｉｚ、及びＩｔｘのそれぞれによってどの力が生まれるか）が分かれば、ほぼ正確な所望のＹ力、Ｚ力、及びＸモーメントを生むための、補償された整流振幅Ｉｙｅ、Ｉｚｃ、及びＩｔｘｃを算出することができる。
【００５９】
導体４５６Ａに電流が流れると、導体４５６Ａのワイヤの方向に対して互いに直交する方向のローレンツ型の力と、磁気ギャップ３５４Ｃにおける磁界が発生する。磁気ギャップ４５４Ｃにおける磁界の交互極性について電流量及び電流極性が適切に調整されると、制御可能なＹ駆動力４６３、Ｚ力４６５、及びシータＸモーメント４６７が発生する。
【００６０】
図４Ｂは、導体部品４５６の斜視図であり、第１アレイ４５６Ｂが第２アレイ４５６Ｃからオフセットしていることを示している。
【００６１】
図５Ａは、第１導体アレイ（導体Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）、及び第１導体アレイの下に配置された第２導体アレイ（導体Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）を有する、移動体の６つの相によって形成可能なピッチングモーメントの曲線を示す。本実施形態において、導体アレイはＹ軸に沿ってオフセットしていない、すなわちΔＰ＝０である。この構成及びその制御の一例については、米国特許公開第２００６／０２３２１４２号に含まれている。許容される範囲内において、米国特許公開第２００６／０２３２１４２号の内容をここに援用する。
【００６２】
本実施形態において、図５Ａは、１アンペアの一定の電流が６つの各導体（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）に導入されることによって生じる、磁性部品のＹ軸に沿った導体の位置に対するピッチを示す。本例において、６つのピッチングモーメント曲線のすべて（すべての相）が、約２４ｍｍ間隔の同じ位置の近くでほぼゼロである。換言すると、１アンペアの一定の電流が導体に導入されるとき、−２４、０、２４、４８、７２、９６、１２０、１４４、１６８、１９２、２１６、及び２４０（Ｙ移動軸に沿う）の位置において、導体のそれぞれが約ゼロのピッチングモーメントを生む。これらの特徴的なＹ軸に沿った位置においては、導体のそれぞれが生むピッチングモーメントがほぼゼロであることから、制御されたピッチングモーメント（Ｘ軸周りのトルク）を生じさせることは難しい又は不可能である。
【００６３】
図５Ｂは、図４Ａに示したものと同様の移動体４４４によって形成可能なピッチングモーメント曲線を示し、移動体４４４は、第１導体アレイ４５６Ｂ及びオフセットした第２導体アレイ４５６Ｃを有する。より具体的には、図５Ｂは、１アンペアの一定の電流が６つの各導体Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２（６相のそれぞれ）に導入されることによって生じる、Ｙ軸に沿った磁性部品の位置に対するピッチを示す。本例において、６つのピッチ曲線が同じ場所でほぼゼロとなるような点が存在しない。換言すると、この構成において、１アンペアの一定の電流が導体に導入されるとき、Ｙ移動軸に沿ったどの位置においても、導体のそれぞれが約ゼロのピッチングモーメントを生むことがない。この構成において、制御系から６つの相に導入される６相の電流の線形的な結合によって、Ｙ軸に沿う全体にわたり、所望のピッチングモーメントを任意に生み出すことが可能である。
【００６４】
この構成において、整流変数の正しい選択によって、移動体は、３自由度における独立的な制御可能な力を生み出すことができる。ここで、同じモータ位置ですべてがゼロクロスすることのないピッチングモーメント曲線をもたらすものであれば、コイルピッチのシフト量は、どのような量でも可能である。
【００６５】
図６Ａは、ステージ装置６２０の別の実施形態の斜視図であり、図６Ｂは上面図である。本実施形態において、ステージ装置６２０は、ステージ６３８、ステージ６３８をＸ軸方向、Ｚ軸方向、及びＹ軸周りのシータＹ方向に駆動するリニア移動体（駆動装置）ＬＭ１、ステージ６３８をＹ軸方向に第１ストロークで駆動するリニア移動体（第２駆動装置）ＬＭ２、及びＹ軸方向の長ストロークでステージ６３８を駆動するリニア移動体（第３駆動装置）ＬＭ３を含む。
【００６６】
一実施形態において、ステージ６３８は、ワークピースＷを保持するテーブルＴ、及び、ステージベース６３６上に支持され、移動面６３６Ａに沿ってテーブルＴと一体的に移動するＸＹステージ６４８を含む。特願２００４−２１５４３４号及びその対応米国特許公開第２００８／００１３０６０号に開示されたような自重キャンセル機構（不図示）がこのＸＹステージ６４８に設けられている。この自重キャンセル機構は、ベローズに内圧をかけてステージ６３８を支える支持部と、ガイド面としての移動面６３６Ａに対向してステージ６３８を移動面６３６Ａに対して浮上させるエアベアリング部とを有している。
【００６７】
図６Ｂに示すように、リニアモータＬＭ１は、ステージ６３８の傍らのＸ軸方向の両方の側面に間隔を空けて分けて設けられている。それらは、下記に説明するＸ軸に延びたコイルユニット６５１（導体部品）を有する固定子６５０（磁性部品）と、ステージ６３８上に設けられかつ下記に説明する図６Ｃに示す磁性ユニット６６１を有する移動子６６０とを含む。
【００６８】
図６Ｃは、ステージ６３９及びリニアモータＬＭ１，ＬＭ２の−Ｘ側から見た正面図である。磁石ユニット（磁界発生装置）６６１は、端面形状がＵ字状でＸ方向に延びた非磁性体（例えば、セラミック）によって形成された磁極ベース６６２と、磁極ベースの内壁の１つ（上側）に配置されたマグネットアレイ６６３と、その内壁の別の１つ（下側）に配置されたマグネットアレイ６６４とを含む。
【００６９】
また、コイルユニット６５１が所定の間隔で離れかつ図１に示した制御系２４によって交流電圧（電流）がコイルユニット６５１に供給される間、マグネットユニット６６１の凹部に挿入されるようコイルユニット６５１が配置され、これにより、コイルユニット６５１とマグネットユニット６６１との間に駆動力（ローレンツ力）が生じ、コイルユニット６５１とマグネットユニット６６１がスラスト方向（ここではＸ軸方向）に相対的に移動する。
【００７０】
コイルユニット（電機子ユニット）６５１は、非磁性体を含み中空矩形状を有する缶６５２、及び所定のアレイ周期（ＣＰ）でＸ軸方向に沿って缶の内部に隙間無く配置された複数のコイル部６５３を含む。これらのコイル部６５３は、ほぼＯ字状にそれぞれ形成されており（図４Ｂ参照）、また、Ｙ軸方向の中心部においてＹ軸に平行な電流路を有するように配置されている。また、コイル部６５３はそれぞれ、Ｘ軸方向に沿って複数配置され、Ｚ軸方向に積み重ねられたコイルアレイ６５４Ａ，６５４Ｂを形成している。また、これらのコイルアレイ６５４Ａ，６５４Ｂは、（上記したような）所定の位相差ΔＰでＸ軸方向にシフトした状態で積み重ねられている。ここで、これらのコイルアレイ６５４Ａ，６５４Ｂは、樹脂を使用した面を硬化させる等により単板状に形成されており、また、缶６５２の内壁から所定の間隔で並行に整列させて並べることで缶６５２の内部にギャップが形成され、また、そのギャップに冷媒を流すことで、熱いコイル部６５３が冷却される、ようになっている。リニアモータＬＭ２は、コイルユニット６７１（図６Ｂ参照）を有しかつ、ステージ６３８（ＸＹステージ６４８）内に挿入されて設けられかつ、Ｘ軸方向に延びる固定子（第２固定子）６７０と、マグネットユニット５８１（図６Ａ，６Ｃ参照）を有し、ステージ６３８（ＸＹステージ６４８）上に設けられた（接続された）移動子（第２移動子）６８０とを含む。マグネットユニット６８１は、マグネットアレイ６６３，６６４と同様に、移動子６８０の両面で対向して所定間隔でＸ軸方向に、複数のマグネットがそれぞれ並んだ構成を有する。コイルユニット６７１は、X軸方向の中心部でX軸に平行な電気路を有するように配置されており、制御装置ＣＯＮＴによって電圧（電流）を交流供給することにより、コイルユニット６７１とマグネットユニット６８１との間に駆動力（ローレンツ力）が発生し、コイルユニット６７１及びマグネットユニット６８１がスラスト方向（ここではＹ軸方向）に微量で相対的に移動する。
【００７１】
リニアモータＬＭ３は、Ｙ方向に伸びたＹ軸固定子６３８ａ及び６３８ｂと、内側から固定子６３８ａ，６３８ｂの間にそれぞれ挿入された移動子６３９ａ，６３９ｂとを含む。移動子６３９ａ，６３９ｂは、リニアモータＬＭ１における固定子６５０のコイルユニット６５１と同様の構成のＹ軸方向に並んだコイルユニット（不図示）を有する。これらの移動子６３９ａ，６３９ｂは、リニアモータＬＭ１における固定子６５０及びリニアモータＬＭ２の固定子６７０の両端で支持され、これら固定子６５０，６７０と調和してＹ軸方向に移動する。
【００７２】
また、固定子６３８Ａ，６３８Ｂは、リニアモータＬＭ１の移動子６６０のマグネットアレイ６６３、６６４と同様の構成でＹ軸方向に並んだマグネットアレイ（不図示）も有する。制御系によってコイルユニットに電圧（電流）を交流供給することにより、コイルユニットとマグネットユニットとの間に駆動力（ローレンツ力）が発生し、スラスト方向（ここではＹ軸方向）において移動子６３９ａ，６３９ｂに対して相対的に固定子６３８ａ，６３９ｂが移動する。
【００７３】
固定子６３８ａ，６３８ｂは、突出部６５９ａ，６５９ｂに配置され、それら突出部６５９ａ，６５９ｂは、Ｘ方向の一方及び他方の端部の近傍においてベース部６０１上に上方に突出して設けられ、Ｙ方向を長手方向としている。Ｙ軸固定子６３８ａ，６３８ｂは、その各下面に設けられる例えば不図示のエアベアリングなどのガス静圧ベアリングを介して、突出部６５９ａ，６５９ｂ上で所定のクリアランスでフローティング方式で支持される。ステージ６３８のＹ方向の移動によって反力が生じ、運動量保存の法則によってこの反力を打ち消すＹ方向Ｙカウンターマスとして、固定子６３８ａ，６３８ｂが対向方向に移動する。リニアモータＬＭ１が単独で使用される場合、Ｘ方向、Ｚ方向、及びθＹ方向にステージ６３８を移動させる駆動力を発生させることが可能であり、リニアモータＬＭ１をステージ６３８の両側に設けてそれらを独立して駆動することにより、θＺ方向及びθＸ方向にステージ６３８を移動させる駆動力を発生させることが可能であり、よって、ステージ６３８を５自由度で駆動させることが可能となる。
【００７４】
例えば、駆動系によってリニアモータＬＭ１に電流を導入することにより、ステージ６３８を５自由度で、すなわちＸ方向、Ｚ方向、θＹ方向、θＺ方向、及びθＸ方向に、移動させることができる。より具体的には、Ｘ軸駆動用の電流成分の方向及び振幅が好ましいＸ軸駆動力となるように、各コイル部６５３に供給される電流を調整することによって、また、好ましいＺ軸駆動力となるようにＺ軸駆動用の電流成分を調整することによって、こうした動きを達成可能である。
【００７５】
また、リニアモータＬＭ２を用いてステージ６３８を短ストロークで微量移動させるとともに、リニアモータＬＭ３を用いた長ストロークでステージ６３８を移動させることにより、リニアモータＬＭ１の駆動と併せて６自由度でウエハステージ６３８を駆動することが可能である。
【００７６】
このように、本実施形態において、リニアモータＬＭ１を用いることにより、ステージ６３８を５自由度で、すなわちＸ方向、Ｚ方向、θＹ方向、θＺ方向、及びθＸ方向に移動させることが可能であり、また、複数の方向についてステージ６３８の移動を高精度に制御可能でありながら、各方向にアクチュエータを設ける場合のようなコストの上昇を避けることができる。
【００７７】
また、本実施形態において、コイルアレイ６５４Ａ，６５４ＢはＸ軸方向に位相差を有して積み重ねられており、そのため、ピッチングモーメントＴｙがゼロになることなく、θＹ方向におけるステージ６３８の位置を確実に制御することができる。図７は、ステージ装置７２０の別の実施形態を示す。
【００７８】
本実施形態において、Ｙ方向の精密移動用のリニアモータ（前回の実施形態のリニアモータＬＭ２）を有するコイルユニット７７１が固定子７５０上にそれぞれ設けられている。コイルユニット７７１に対向するマグネットユニット（図７では不図示）が移動子７６０上に設けられている。また、固定子７５０がそれぞれ接続されるリニアモータＬＭ３の移動子７３９ａ，７３９ｂは、ステージ７３８のＹ方向両側に設けられ、これにより、固定子７３８ａ，７３８ｂを共有しかつ互いに独立して自由に動く。
【００７９】
本実施形態において、上記の実施形態で得られるものと同じ動作及び効果に加え、Ｙ精密移動用のリニアモータの固定子及び移動子を離間する必要がなく、装置のコンパクト化、軽量化、及び低コストに貢献できる。特に、本実施形態において、軽量化することにより、ステージ７３８を駆動するときの熱量を減らすことが可能となり、例えばエア乱れなどの精度の低下原因の発生を制限でき、さらに、ワークピースの位置決め精度及びウエハＷへのパターン転写の精度の改善が可能である。
【００８０】
図８は、ステージ装置８２０の別の実施形態を示す。本実施形態において、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２が、ステージ８３８の精密移動の駆動装置として使用され、粗動用の駆動装置がそれとは別に設けられる。
【００８１】
具体的に、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２の固定子８５０，８７０は、Ｙ軸方向にそれぞれ延びる支持部８９０によって両端で支持されている。固定子８５０は、移動部品８６０と相互作用する。また、ウエハステージ８３８、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２、及び支持部８９０を含むステージユニットＳＴは、精密移動ステージとして機能し、ウエハステージ８３８は、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２の駆動力によって、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｚ方向、θＹ方向、θＺ方向、及びθＸ方向の６自由度の微動が可能である。
【００８２】
このステージユニットＳＴは、ＸＹ粗動ステージ８９１に接続され、移動面に沿ったＹ方向及びＸ方向に長ストロークで自由に移動できる。
【００８３】
本実施形態において、コスト上昇の原因となることなく、６自由度でウエハステージ８３８の精密移動が可能であり、また、位置及び姿勢を高精度で調整可能である。
【００８４】
また、本発明は、液体を投影光学系と基板との間に部分的に充填し、その液体を介して基板を露光する、いわゆる液浸露光装置に適用可能である。液浸露光装置については、国際出願公開９９／４９５０４号にも開示されている。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用の基板の表面全体が液体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。
【００８５】
また、上述した各実施形態において、光学装置１６を備える露光装置の一例について説明したが、本発明を光学装置１６を使用しない露光装置及び露光方法に適用することが可能である。光学装置１６を使用しない場合でも、レンズなどの光学部材を介して露光光が基板に照射され、そうした光学部材と基板との間の所定の空間に液浸空間が形成される。
【００８６】
また、本発明は、基板ステージ（ウエハステージ）が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。
【００８７】
半導体デバイスは、図９Ａに概略的に示すプロセスによって、上記のシステムを用いて製造される。ステップ９０１において、デバイスの機能及び特性の設計が行われる。次に、ステップ９０２において、前記設計ステップに従ったパターンを有するマスク（レチクル）が設計され、平行したステップ９０３において、シリコン材料からウエハが製造される。ステップ９０４において、本発明のいくつかの実施形態に係る上記のフォトリソグラフィシステムによって、ステップ９０２で設計されたマスクパターンが、ステップ９０３からのウエハ上に露光される。ステップ９６０５において、半導体デバイスが組み立てられ（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を含む）、最後に、ステップ９０６においてデバイスが検査される。
【００８８】
図９Ｂは、半導体デバイスの製造の場合における上記のステップ９０４の詳細なフローの一例を示す。図９Ｂにおいて、ステップ９６１１（酸化工程）において、ウエハ表面が酸化される。ステップ９１２（ＣＶＤ工程）において、ウエハ表面に絶縁膜が形成される。ステップ９１３（電極形成工程）において、蒸着によってウエハ上に電極が形成される。ステップ９１４（イオン打込み工程）において、ウエハにイオンが打ち込まれる。以上のステップ９１１〜９１４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る。
【００８９】
ウエハ処理の各段階では、上記の前処理工程が完了すると、続いて後処理工程が実行される。後処理工程において、まず、ステップ９１５（フォトレジスト形成工程）において、フォトレジストがウエハに塗布される。次に、ステップ９１６（露光工程）において、上記の露光装置を用いてマスク（レチクル）の回路パターンがウエハに転写される。その後、ステップ９１７（現像工程）において、露光された基板が現像され、ステップ９１８（エッチング工程）において、レジストが残存している部分以外の部分（露光された材料表面）がエッチングにより取り除かれる。ステップ９１９（フォトレジスト除去工程）において、エッチング後の不要なフォトレジストが取り除かれる。こうした前処理工程と後処理工程との繰り返しによって、多数の回路パターンが形成される。なお、上記の移動体は、単に現時点で好ましい本発明の実施形態であり、添付されたクレームに記載された以外に、構造や構成の詳細についてここで示したものに限定する意図はない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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