(57)【要約】【課題】構造物の位置決め精度の低下を抑制できる位置決め装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の第１の側面は、位置決め装置に係り、移動体と、前記移動体の上に配置された構造物と、前記移動体に対して前記構造物を移動させる電磁アクチュエータと、を備え、前記電磁アクチュエータは、前記構造物に対して水平方向及び鉛直方向の力を与える複数のリニアモータユニットを含み、前記複数のリニアモータユニットは、前記構造物に対して水平面内で直交する２軸の各軸周りの回転方向、及び鉛直方向の軸周りの回転方向の力を与えることを特徴とする。【選択図】図２
2008004647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体と、
前記移動体の上に配置された構造物と、
前記移動体に対して前記構造物を移動させる電磁アクチュエータと、
を備え、
前記電磁アクチュエータは、前記構造物に対して水平方向及び鉛直方向の力を与える複数のリニアモータユニットを含み、
前記複数のリニアモータユニットは、前記構造物に対して水平面内で直交する２軸の各軸周りの回転方向、及び鉛直方向の軸周りの回転方向の力を与える
ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
各前記リニアモータユニットは、
鉛直方向に着磁された複数の永久磁石が水平面内に配列された磁石ユニットと、
複数のコイルが水平方向に並べられてなるコイルユニットと、
を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記コイルユニットは、
直線部と、
湾曲部分と、
を具備し、
前記磁石ユニットは、前記直線部と対面するように配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記複数の永久磁石の間に設けられ、非磁性である錘をさらに備えた
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記移動体は、粗動ステージであり、
前記構造物は、微動ステージである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記微動ステージに搭載される位置決め対象物を持ち上げて支持するための支持部材をさらに備え、
前記微動ステージには、前記支持部材が貫通するための穴が前記複数の永久磁石の間に設けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記電磁アクチュエータは、
前記構造物に設けられた第１要素と、
前記移動体に設けられた第２要素と、
を含み、
前記電磁アクチュエータは、
前記第１要素と前記第２要素との間の電磁力により、前記移動体に対する前記構造物の少なくとも鉛直方向における相対的な位置を調整し、
前記構造物は、
周辺領域と、
前記周辺領域の内側の領域である内側領域と、
を含み、
前記周辺領域には、前記第１要素が配置されず、
前記内側領域には、前記第１要素が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記内側領域に配置されている前記第１要素は、前記構造物と接する平面部を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記第２要素は、前記移動体と接する平面部を有する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板を保持し位置決めを行うための請求項１から３のいずれか１項に記載の位置決め装置とを備えた
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を準備する準備工程と、
前記潜像パターンを現像する現像工程と、
を備えた
ことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め装置、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リニアモータを用いた位置決め装置（ステージ装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電磁石を用いた位置決め装置（ステージ装置）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２９６０号公報
【特許文献２】特開２００１−２０３１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、図１９に示すように、微動ステージ７１０と粗動ステージ７３０との間にリニアモータ７４１，７４２等が設けられている。具体的には、リニアモータ７４１，７４２において、微動ステージ７１０に設けられたリニアモータ可動子７４１ａ，７４２ａと、粗動ステージ７３０に設けられたリニアモータ固定子７４１ｂ，７４２ｂとの間にローレンツ力が働くようになっている。これにより、粗動ステージ７３０に対して微動ステージ７１０を水平方向及び鉛直方向へ駆動させることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、リニアモータ可動子７４２ａが微動ステージ７１０に対して片持ち梁状に設けられているので、リニアモータ可動子が微動ステージに対して振動しやすい構成となっている。また、微動ステージに作用する制御力の力点は各リニアモータの設置位置であり、鉛直方向に駆動させるリニアモータが微動ステージの端に位置すると、ステージの弾性モードを励振しやすくなる。これらのため、微動ステージ７１０が変形することがあり、微動ステージ７１０の位置決め精度が低下する傾向にある。
【０００６】
特許文献２の技術では、図２０に示すように、微動ステージ８１０と粗動ステージ８３０との間に電磁石が設けられている。具体的には、微動ステージ８１０に設けられた電磁石８４１ａ，８４２ａ，８４３ａ，８４４ａと、粗動ステージ８３０に設けられた鉄片８４１ｂ，８４２ｂ，８４３ｂ，８４４ｂとの間に磁気的吸引力が働くようになっている。これにより、粗動ステージ８３０に対して微動ステージ８１０を鉛直方向へ駆動させることができる。
【０００７】
しかし、特許文献２の技術では、電磁石８４１ａ，８４２ａ，８４３ａ，８４４ａが微動ステージ８１０の四隅近傍に設けられているので、鉛直方向の駆動力が微動ステージ８１０に伝達される際に、微動ステージ８１０が局所的に変形するおそれがある。これにより、微動ステージ８１０の位置決め精度が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、例えば構造物の位置決め精度の低下を抑制できる位置決め装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面は、位置決め装置に係り、移動体と、前記移動体の上に配置された構造物と、前記移動体に対して前記構造物を移動させる電磁アクチュエータと、を備え、前記電磁アクチュエータは、前記構造物に対して水平方向及び鉛直方向の力を与える複数のリニアモータユニットを含み、前記複数のリニアモータユニットは、前記構造物に対して水平面内で直交する２軸の各軸周りの回転方向、及び鉛直方向の軸周りの回転方向の力を与えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の側面は、露光装置に係り、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板を保持し位置決めを行うための上記の位置決め装置とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の側面は、デバイスの製造方法に係り、上記の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を準備する準備工程と、前記潜像パターンを現像する現像工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、構造物の位置決め精度の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な第１実施形態に係るウェハステージ装置について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
図１は、ウェハステージ装置の斜視図である。図１では、鉛直上方が＋Ｚ方向とされ、図面上左上から右下へ向かう方向が＋Ｘ方向とされ、図面上左下から右上へ向かう方向が＋Ｙ方向とされている。＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向は、ともに水平面内における異なる方向である。θｘ方向は、Ｘ軸周りの回転方向である。θｙ方向は、Ｙ軸周りの回転方向である。θｚ方向は、Ｚ軸周りの回転方向である。これらの点は、他の図面においても同様である。
【００１５】
ウェハステージ装置（位置決め装置）１は、図１に示すように、微動ステージ（構造物）１０、粗動ステージ（移動体）２０、粗動ステージ定盤３０及び図２のリニアモータユニット群４０（４１，４２，４３，４４）を備える。
【００１６】
粗動ステージ定盤３０は、略矩形の板形状をしている。粗動ステージ定盤３０は、ＸＹ平面方向に延びている。
【００１７】
粗動ステージ２０は、粗動ステージ定盤３０の上に設けられている。粗動ステージ２０は、略矩形の板形状をしている。粗動ステージ２０は、粗動ステージ定盤３０の上を、図示しない平面モータにより、Ｘ方向及びＹ方向へ駆動される。これにより、粗動ステージ２０は、微動ステージ１０とともに大ストロークで移動する。
【００１８】
なお、粗動ステージを駆動する手段は平面モータに限らない。例えば、Ｙステージ上にＸスライダステージを構成したものや、ＸスライダとＹスライダとの交差部に中間ステージを配した十字型ステージであっても良い。あるいは、微動ステージ１０の下において、微動ステージ１０とともに移動するような構成であればどのような構成であっても良い。粗動ステージ２０の駆動及び制御方法としては、公知の技術を用いることができる。
【００１９】
微動ステージ１０は、粗動ステージ２０の上に設けられている。微動ステージ１０は、略矩形の板形状をしている。微動ステージ１０は、粗動ステージ２０の上を小ストロークで移動する。
【００２０】
リニアモータユニット群４０は、微動ステージ１０と粗動ステージ２０との間に設けられている。リニアモータユニット群４０は、微動ステージ１０を、粗動ステージ２０の上において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向へ駆動させる。
【００２１】
図２は、微動ステージを−Ｚ方向から見た図である。リニアモータユニット群４０は、第１リニアモータユニット（電磁アクチュエータ）４１、第２リニアモータユニット（電磁アクチュエータ）４２を備える。リニアモータユニット群４０は、第３リニアモータユニット（電磁アクチュエータ）４３及び第４リニアモータユニット（電磁アクチュエータ）４４を備える。
【００２２】
第１リニアモータユニット４１は、微動ステージ１０の下面に沿って配置される。これにより、第１リニアモータユニット４１は、微動ステージ１０を平面的に支持することができる。
【００２３】
第２リニアモータユニット４２は、第１リニアモータユニット４１に隣接する位置において、微動ステージ１０の下面に沿って配置される。これにより、第２リニアモータユニット４２は、微動ステージ１０を平面的に支持することができる。
【００２４】
第３リニアモータユニット４３は、第１リニアモータユニット４１及び第２リニアモータユニット４２に隣接する位置において、微動ステージ１０の下面に沿って配置される。これにより、第３リニアモータユニット４３は、微動ステージ１０を平面的に支持することができる。
【００２５】
第４リニアモータユニット４４は、第１リニアモータユニット４１及び第３リニアモータユニット４３に隣接する位置において、微動ステージ１０の下面に沿って延びている。これにより、第４リニアモータユニット４４は、微動ステージ１０を平面的に支持することができる。
【００２６】
第１リニアモータユニット４１〜第４リニアモータユニット４４は、微動ステージ１０の重心Ｃ１に対して対称に配置されている。これにより、第１リニアモータユニット４１〜第４リニアモータユニット４４は、微動ステージ１０をおおむね均等に支持することができる。
【００２７】
ここで、微動ステージ１０は、周辺領域ＰＡ１と内側領域ＩＡ１とを含む。内側領域ＩＡ１は、周辺領域ＰＡ１の内側の領域である。周辺領域ＰＡ１には、第１リニアモータユニット４１〜第４リニアモータユニット４４が配置されていない。内側領域ＩＡ１には、第１リニアモータユニット４１〜第４リニアモータユニット４４が配置されている。
【００２８】
第１リニアモータユニット４１及び第３リニアモータユニット４３は、それぞれ、Ｙ方向とＺ方向との駆動力を発生させる。第２リニアモータユニット４２及び第４リニアモータユニット４４は、それぞれ、Ｘ方向とＺ方向との駆動力を発生させる。
【００２９】
すなわち、Ｘ方向の駆動力は、第２リニアモータユニット４２及び第４リニアモータユニット４４で発生される。Ｙ方向の駆動力は、第１リニアモータユニット４１及び第３リニアモータユニット４３で発生される。Ｚ方向の駆動力は、第１リニアモータユニット４１、第２リニアモータユニット４２、第３リニアモータユニット４３及び第４リニアモータユニット４４で発生される。
【００３０】
ここで、Ｚ方向の駆動力は、微動ステージ１０の裏面の広い領域で発生される。これにより、Ｚ方向の駆動力が微動ステージ１０に伝達される際に、局所的な応力集中が避けられている。このため、微動ステージ１０の局所的な変形が低減されている。
【００３１】
一方、θｘ方向の駆動力は、第１リニアモータユニット４１及び第２リニアモータユニット４２によるＺ方向の駆動力の和と、第３リニアモータユニット４３及び第４リニアモータユニット４４によるＺ方向の駆動力の和との差分により発生される。θｙ方向の駆動力は、第１リニアモータユニット４１及び第４リニアモータユニット４４によるＺ方向の駆動力の和と、第２リニアモータユニット４２及び第３リニアモータユニット４３によるＺ方向の駆動力の和との差分により発生される。θｚ方向の駆動力は、第２リニアモータユニット４２によるＸ方向の駆動力と、第４リニアモータユニット４４によるＸ方向の駆動力との差分により発生される。
【００３２】
このようにして、リニアモータユニット群４０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向の６軸方向の駆動力を発生させる。
【００３３】
なお、θｚ方向の駆動力は、第１リニアモータユニット４１によるＹ方向の駆動力と、第３リニアモータユニット４３によるＹ方向の駆動力の和との差分により発生されてもよい。
【００３４】
また、微動ステージ１０の位置計測系として、公知のレーザ干渉計による６軸計測システムを利用することができる。６軸計測システムは、計測基準に設けられたレーザ干渉計と、微動ステージに設けられ、レーザを反射する反射鏡とを備える。この６軸計測システムを用いて微動ステージ１０の位置を計測することができる。微動ステージの位置決めには、公知のＰＩＤ制御系などを用いることができる。制御指令を各リニアモータユニット４１，４２、４３、４４を駆動する電流ドライバに送ることにより、各リニアモータユニット４１，４２、４３、４４が駆動力を発生させて微動ステージ１０を位置決めするように制御できる。
【００３５】
次に、第１リニアモータユニットの詳細な構成を、図３を用いて説明する。なお、第３リニアモータユニット４３の構成は、第１リニアモータユニット４１の構成と同様である。第２リニアモータユニット４２及び第４リニアモータユニット４４の構成は、第１リニアモータユニット４１をＸＹ平面内で９０度回転したものと同様である。そこて、第２リニアモータユニット４２〜第４リニアモータユニット４４に関しては、説明を省略する。
【００３６】
第１リニアモータユニット４１は、図３に示すように、第１磁石ユニット（第１要素）（４１ａ，４１ｂ、４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ）及び第１コイルユニット（第２要素）（４１ｇ，４１ｈ，４１ｉ）を備える。
【００３７】
第１磁石ユニットは、複数の磁石４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆを含む。磁石４１ａ，４１ｃ，４１ｅは、＋Ｚ方向に着磁されており、磁石４１ｂ，４１ｄ，４１ｆは、−Ｚ方向に着磁されている（図４参照）。各磁石４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは、Ｙ方向に沿って配列されている。各磁石４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは、互いに平行に、Ｘ方向へ延びている。ここで、第１磁石ユニットは、微動ステージ１０と接する平面部を有する。
【００３８】
第１コイルユニットは、複数のコイル４１ｇ，４１ｈ，４１ｉを含む。各コイル４１ｇ，４１ｈ，４１ｉは、同一平面上に並べられる。各コイル４１ｇ，４１ｈ，４１ｉは、Ｙ方向に沿って磁石４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ付近に配列されている。ここで、第１コイルユニットは、粗動ステージ２０と接する平面部を有する。
【００３９】
以下では、第１磁石ユニットが微動ステージ１０に固定され、第１コイルユニットが粗動ステージに固定されている場合を中心に説明する。第１コイルユニットが微動ステージ１０に固定され、第１磁石ユニットが粗動ステージに固定されている場合も、動作としては同様であるので説明を省略する。
【００４０】
各コイル４１ｇ，４１ｈ，４１ｉは、第１直線部分４１ｇ２，４１ｇ４及び第１湾曲部分４１ｇ１，４１ｇ３を含む。第１直線部分４１ｇ２，４１ｇ４は、ＸＹ平面内でＹ方向と垂直に直線状に延びている。第１湾曲部分４１ｇ１，４１ｇ３は、２つの第１直線部分４１ｇ２，４１ｇ４をつなぐように、第１直線部分４１ｇ２，４１ｇ４から湾曲して延びている。
【００４１】
ここで、各磁石４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは、磁極間距離ＭＰの間隔で配列されているのに対して、各コイル４１ｇ，４１ｈ，４１ｉは、コイル中心間距離ＣＰの間隔で配列されている。磁極間距離ＭＰとコイル中心間距離ＣＰとの間には、
ＣＰ＝１．５×ＭＰ                                                  （１）
の関係が成立する。このとき、第１リニアモータユニットを＋Ｘ方向から見た配置関係は、図４に示すようになる。
【００４２】
次に、第１リニアモータユニットの詳細な動作を、図４を用いて説明する。上述のように、磁石４１ａ，４１ｃ，４１ｅは、＋Ｚ方向に着磁されており、磁石４１ｂ，４１ｄ，４１ｆは、−Ｚ方向に着磁されている。これにより、各コイル４１ｇ，４１ｈ，４１ｉの付近には、破線で示すような磁束Ｂが発生する。
【００４３】
例えば、コイル４１ｈの＋Ｙ側の第１直線部分４１ｈ２には、磁石４１ｄ及び磁石４１ｃが発生させた＋Ｚ方向の磁束Ｂが通っている。コイル４１ｈに＋Ｚ方向から見て時計回りの電流を流すと（図３参照）、＋Ｙ側の第１直線部分４１ｈ２には、＋Ｘ方向の電流が流れる。このとき、ファラデーの左手の法則により＋Ｙ側の第１直線部分４１ｈ２には−Ｙ方向のローレンツ力が作用する。そして、その反作用として、磁石４１ｄ及び磁石４１ｃには＋Ｙ方向の力が働く。
【００４４】
例えば、コイル４１ｈに＋Ｚ方向から見て反時計回りの電流を流すと（図３参照）、＋Ｙ側の第１直線部分４１ｈ２には、−Ｘ方向の電流が流れる。このとき、ファラデーの左手の法則により＋Ｙ側の第１直線部分４１ｈ２には＋Ｙ方向のローレンツ力が作用する。そして、その反作用として、磁石４１ｄ及び磁石４１ｃには−Ｙ方向の力が働く。
【００４５】
例えば、コイル４１ｇの＋Ｙ側の第１直線部分４１ｇ２には、磁石４１ｂ及び磁石４１ａが発生させた＋Ｙ方向の磁束Ｂが通っている。コイル４１ｇに＋Ｚ方向から見て時計回りの電流を流すと（図３参照）、＋Ｙ側の第１直線部分４１ｇ２には、＋Ｘ方向の電流が流れる。このとき、ファラデーの左手の法則により＋Ｙ側の第１直線部分４１ｇ２には＋Ｚ方向のローレンツ力が作用する。そして、その反作用として、磁石４１ｂ及び磁石４１ａには−Ｚ方向の力が働く。
【００４６】
あるいは、例えば、コイル４１ｇに＋Ｚ方向から見て反時計回りの電流を流すと（図３参照）、＋Ｙ側の第１直線部分４１ｇ２には、−Ｘ方向の電流が流れる。このとき、ファラデーの左手の法則により＋Ｙ側の第１直線部分４１ｇ２には−Ｚ方向のローレンツ力が作用する。そして、その反作用として、磁石４１ｂ及び磁石４１ａには＋Ｚ方向の力が働く。
【００４７】
なお、磁石４１ｆ及び磁石４１ｅとコイル４１ｉとの動作は、磁石４１ｂ及び磁石４１ａとコイル４１ｇとの動作と同様である。ここで、コイル４１ｉ，４１ｇではＺ方向の力を発生し、コイル４１ｈではＹ方向の力を発生し、これらのコイルは他の方向成分の力を発生しないことが制御上望ましい。そこで、各コイルの直線部分が磁石ユニットの下に位置し、各コイルの湾曲部分が磁石ユニットの下から外れたところに位置するようにすることが好ましい。すなわち、磁石ユニットが磁束の影響を及ぼす領域には各コイルの直線部のみを配置する。また、上述の説明ではＹ方向およびＺ方向について述べたが、Ｚ軸周りに９０度回転させるとＸ方向およびＺ方向についても同様に考えることができる。
【００４８】
なお、リニアモータユニットの配置は上述の実施形態に限られるものではない。Ｚ，θｘ，θｙ方向に推力を発生させるには、最低３つのリニアモータユニットが必要であり、それらの推力中心が一直線上にないことが必要である。Ｘ,Ｙ,θz方向に推力を発生させるには、やはり最低三つのリニアモータユニットが必要であり、Ｘ方向の推力を発生させるものが一つでＹ方向の推力を発生させるものが二つであってもよい。またはその逆の組み合わせでよい。かつ、同方向の推力を発生させるとともにθz方向の推力を発生させる二つのリニアモータユニットの推力中心は、θz方向に平行な水平面内においてその同方向と垂直にある間隔を持って配置されていれば良い。すなわち、Ｙ方向のリニアモータユニット二つにてθz方向推力を発生させるには、二つのユニットの推力中心がθz方向に平行なＸＹ平面内でＸ方向にある間隔を持って配置すればよい。ここで重要なのは、リニアモータの推力位置はコイルの辺上であることである。よって、図３のように長いコイルを用いれば推力発生位置は微動ステージに対して広範囲になる。従来の単相リニアモータがほぼ一点で推力を微動ステージに対して及ぼしていたのに対し、本発明のリニアモータではコイル辺上の線上で推力を及ぼすことになる。このことは微動ステージの弾性モードを励振しにくくなることを意味し、制御系のフィードバックゲインを上げやすくなり、制御性能を高くすることができる。
【００４９】
また、図１に示していないが、ウェハは、微動ステージ１０の上に設けられたウェハチャックにより、微動ステージの中央付近に設置される。特に、本発明の課題である微動ステージ１０の変形は、液浸露光を行う場合に問題となる。液浸露光では、ウェハと露光光学系との間に液体が満たされるので、微動ステージ１０に−Ｚ方向の力が働きやすく、微動ステージ１０が鉛直方向に変形しやすい。この場合でも、本発明の第１実施形態における構成により、微動ステージ１０の変形を抑えることができる。なぜなら、上述のリニアモータユニットは、液浸が供給される微動ステージのほぼ中央に力を与えるためである。この結果、液浸露光を行った場合でも、例えばＺ方向の位置決め精度の低下は抑制される。
【００５０】
次に、本発明の好適な第２実施形態に係るウェハステージ装置について、図５〜図８を参照して説明する。以下では、上記の第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００５１】
図５は、ウェハステージ装置を＋Ｘ方向から見た図である。
【００５２】
ウェハステージ装置（位置決め装置）１００は、微動ステージ１０の代わりに微動ステージ（構造物）１１０を備え、粗動ステージ２０の代わりに粗動ステージ（移動体）１２０を備える。ウェハステージ装置１００は、リニアモータユニット群４０の代わりに、第１アクチュエータユニット（電磁アクチュエータ）１４０を備える。また、粗動ステージから微動ステージに力を与える第２アクチュエータユニット１５０を備える。
【００５３】
微動ステージ１１０は、微動ステージ天板１１１、ウェハチャック１１２及びステージ下部板１１３を含む。ウェハチャック１１２の上には、ウェハが乗せられる。微動ステージ１１０の重心Ｃ１０１は、＋Ｚ方向から透視した場合に、図６に示す位置になる。
【００５４】
粗動ステージ１２０は、本体１２１と電磁石取り付け台１２２とを含む。なお、図５では、＋Ｘ側の電磁石取り付け台１２２の図示が省略されている。
【００５５】
第１アクチュエータユニット１４０は、ステージ下部板１１３の下面に沿って、ステージ下部板１１３と粗動ステージ１２０との間に設けられている。第２アクチュエータユニット１５０は、ステージ下部板１１３の側部と電磁石取り付け台１２２との間に設けられている。
【００５６】
図６は、微動ステージを−Ｚ方向から見た図である。第１アクチュエータユニット１４０は、図５及び図６に示すように、可動磁石ユニット（第１要素）１４１、可動磁石ユニット（第１要素）１４２を含む。第１アクチュエータユニット１４０は、コイルユニット（第２要素）１４３（図８参照）、コイルユニット（第２要素）１４４及び冷却ジャケット１４５を含む。可動磁石ユニット１４１とコイルユニット１４３とは、互いに対面している。可動磁石ユニット１４２とコイルユニット１４４とは、互いに対面している。可動磁石ユニット１４１と可動磁石ユニット１４２とは、−Ｚ方向から見た場合に、微動ステージ１１０の重心Ｃ１０１に対して対称に配置されている。同様に、コイルユニット１４３とコイルユニット１４４とは、−Ｚ方向から見た場合に、微動ステージ１１０の重心Ｃ１０１に対して対称に配置されている。これにより、第１アクチュエータユニット１４０は、微動ステージ１１０をおおむね均等に支持することができる。
【００５７】
ここで、微動ステージ１１０は、周辺領域ＰＡ１０１と内側領域ＩＡ１０１とを含む。内側領域ＩＡ１０１は、周辺領域ＰＡ１０１の内側の領域である。周辺領域ＰＡ１０１には、第１アクチュエータユニット１４０が配置されていない。内側領域ＩＡ１０１には、第１アクチュエータユニット１４０が配置されている。
【００５８】
以下では、可動磁石ユニット１４１と可動磁石ユニット１４２とが微動ステージ１１０に固定され、コイルユニット１４３とコイルユニット１４４とが粗動ステージ１２０に固定されている場合を中心に説明する。コイルユニット１４３とコイルユニット１４４とが微動ステージ１１０に固定され、可動磁石ユニット１４１と可動磁石ユニット１４２とが粗動ステージ１２０に固定されている場合も、動作は同様であるので説明を省略する。
【００５９】
図８は、可動磁石ユニットとコイルユニットとを＋Ｚ方向から透視した図である。
【００６０】
可動磁石ユニット１４１は、Ｘ軸及びＹ軸と４５度及び１３５度をなす方向に、ＸＹ平面内を格子状に延びている。すなわち、可動磁石ユニット１４１は、微動ステージ１１０に接する平面部を有する。
【００６１】
図８では、可動磁石ユニット１４１において、黒色の部分１４１ａ、濃灰色の部分１４１ｂ及び薄灰色の部分１４１ｃが示されている。黒色の部分１４１ａ及び濃灰色の部分１４１ｂは、鉛直方向（Ｚ方向）に着磁された磁石（主極磁石）を示しており、薄灰色の部分１４１ｃは、水平方向に着磁された磁石（補極磁石）を示している。このような配列はハルバッハ配列と呼ばれ公知であるので詳細な説明は省略する。
【００６２】
コイルユニット１４３は、可動磁石ユニット１４１と対面するように設けられる。すなわち、コイルユニット１４３は、粗動ステージ１２０と接する平面部を有する。コイルユニット１４３は、Ｘ方向に長いコイル１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃとＹ方向に長いコイル１４３ｄ，１４３ｅ，１４３ｆとを含む。
【００６３】
可動磁石ユニット１４１が発生させる磁束とＸ方向に長いコイル１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃとの関係は、第１実施形態における第１磁石ユニットと第１コイルユニットとの関係と同様である。また、可動磁石ユニット１４１が発生させる磁束とＹ方向に長いコイル１４３ｄ，１４３ｅ，１４３ｆとの関係は、第１実施形態における第１磁石ユニットと第１コイルユニットとの関係と同様である。すなわち、可動磁石ユニット１４１とコイルユニット１４３とは、第１リニアモータユニット４１と第２リニアモータユニット４２とを組み合わせたものと考えることができる。
【００６４】
例えば、コイル１４３ｄ，１４３ｈに同位相の電流を流し、コイル１４３ｆ，１４３ｊにそれと逆位相の電流を流せば、全体として、＋Ｚ方向又は−Ｚ方向の駆動力を発生させることができる。コイル１４３ｅ，１４３ｉに同位相の電流を流し、コイル１４３ｇにそれと逆位相の電流を流せば、全体として、＋Ｘ方向又は−Ｘ方向の駆動力を発生させることができる。コイル１４３ａとコイル１４３ｃとに互いに逆位相の電流を流せば、全体として、＋Ｚ方向又は−Ｚ方向の駆動力を発生させることができる。コイル１４３ｂに電流を流せば、＋Ｙ方向又は−Ｙ方向の駆動力を発生させることができる。
【００６５】
可動磁石ユニット１４２及びコイルユニット１４４は、可動磁石ユニット１４１及びコイルユニット１４３と同様である。すなわち、コイル１４４ｄ，１４４ｈに同位相の電流を流し、コイル１４４ｆ，１４４ｊにそれと逆位相の電流を流せば、全体として、＋Ｚ方向又は−Ｚ方向の駆動力を発生させることができる。コイル１４４ｅ，１４４ｉに同位相の電流を流し、コイル１４４ｇにそれと逆位相の電流を流せば、全体として、＋Ｘ方向又は−Ｘ方向の駆動力を発生させることができる。コイル１４４ａとコイル１４４ｃとに互いに逆位相の電流を流せば、全体として、＋Ｚ方向又は−Ｚ方向の駆動力を発生させることができる。コイル１４４ｂに電流を流せば、＋Ｙ方向又は−Ｙ方向の駆動力を発生させることができる。
【００６６】
すなわち、Ｘ方向の駆動力は、コイル１４３ｅ，１４３ｇ，１４３ｉ，１４４ｅ，１４４ｇ，１４４ｉに電流を流すことにより発生させることができる。Ｙ方向の駆動力は、コイル１４３ｂ，１４４ｂに電流を流すことにより発生させることができる。Ｚ方向の駆動力は、コイル１４３ａ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｆ，１４３ｈ，１４３ｊ，１４４ａ，１４４ｃ，１４４ｄ，１４４ｆ，１４４ｈ，１４４ｊに電流を流すことにより発生させることができる。ここで、Ｚ方向の駆動力はコイル１４３ａ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｆ，１４３ｈ，１４３ｊ，１４４ａ，１４４ｃ，１４４ｄ，１４４ｆ，１４４ｈ，１４４ｊの一部のみを用いてもよい。しかしながら、コイルの発熱の影響を抑えるためにはすべてのコイルを用いることが好ましい。
【００６７】
θｘ方向の駆動力は、コイル１４３ａ，１４３ｃによるＺ方向の駆動力の和と、コイル１４４ａ，１４４ｃによるＺ方向の駆動力の和との差分により発生される。θｙ方向の駆動力は、コイル１４３ｄ，１４３ｆ，１４４ｄ，１４４ｆによるＺ方向の駆動力の和と、コイル１４３ｈ，１４３ｊ，１４４ｈ，１４４ｊによるＺ方向の駆動力の和との差分により発生される。θｚ方向の駆動力は、コイル１４３ｅ，１４３ｇ，１４３ｉによるＸ方向の駆動力の和と、コイル１４４ｅ，１４４ｇ，１４４ｉによるＸ方向の駆動力の和との差分により発生される。
【００６８】
このようにして、第１アクチュエータユニット１４０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向の６軸方向の駆動力を発生させる。
【００６９】
冷却ジャケット１４５は、コイルユニット１４３及びコイルユニット１４４を覆うように設けられている。冷却ジャケット１４５の内部には、図示しない継手を介して冷媒配管から冷却液などの冷媒が供給される。これにより、コイルユニット１４３及びコイルユニット１４４が冷却されるので、コイルユニット１４３及びコイルユニット１４４からの発熱が微動ステージ１１０に伝達されることを防ぐことができる。これにより、微動ステージ１１０の熱膨張による変形が低減される。微動ステージの変形は、微動ステージの位置を計測するための反射鏡の位置と、ステージ上のウエハの位置との相対距離を変化させてしまい、露光精度の悪化につながる。さらに、微動ステージの変形は、ウエハの面形状を変化させてしまい、露光精度の悪化につながる。
【００７０】
なお、コイルユニット１４３及びコイルユニット１４４は、１つの冷却ジャケット１４５に格納されていることが好ましい。この場合、冷媒配管の継手の個数を減らすことができ、粗動ステージ１２０の軽量化及び簡素化を実現できる。冷却ジャケット１４５の材質は、コイルに流れる電流の作る磁界による渦電流の発生を防ぐため、非磁性の物質が好ましい。例えば、冷却ジャケット１４５の材質は、セラミックスや樹脂材である。
【００７１】
また、微動ステージ１１０の自重は、図示しない永久磁石を用いた自重補償ユニットによりＺ方向の力を発生させて支持している。これにより、第１アクチュエータユニット１４０で微動ステージ１１０を支持する大きな力を発生させる必要はない。
【００７２】
図７は、電磁継手ユニットを＋Ｚ方向から見た図である。
【００７３】
第２アクチュエータユニット１５０は、４つの電磁継手ユニットを含む（図６参照）。各電磁継手ユニットは、電磁石Ｉコア１５１、電磁石Ｅコア１５５及び電磁石コイルユニット１５６を含む。
【００７４】
電磁石Ｉコア１５１は、＋Ｚ方向から見た場合に、略Ｉ形状をしている。電磁石Ｉコア１５１は、微動ステージ１１０のステージ下部板１１３の側部に沿って延びている（図５及び図６参照）。
【００７５】
電磁石Ｅコア１５５は、＋Ｚ方向から見た場合に、略Ｅ形状をしている。電磁石Ｅコア１５５は、粗動ステージ１２０の電磁台取り付け台１２２において、微動ステージ１１０のステージ下部板１１３の側部に対面する位置に設けられている（図５参照）。
【００７６】
電磁石Ｉコア１５１及び電磁石Ｅコア１５５は、鉄損を少なくするため、珪素鋼等の薄板を積層した構成が好ましい。電磁石Ｉコア１５１と電磁石Ｅコア１５５との間隔は、１００μｍ前後とするのが好ましい。微動ステージ１１０は、ウェハの姿勢を露光光に合わせるため、θｚ方向に駆動する必要がある。微動ステージ１１０をθｚ方向に回転させても電磁石Ｉコア１５１と電磁石Ｅコア１５５との間隔が変化しないように、電磁石Ｉコア１５１において電磁石Ｅコア１５５と対面する部分は円筒面にするのが好ましい。円筒面の曲率半径は、ウェハ中心からの距離Ｒに合わせるのが好ましい。同様に、電磁石Ｅコア１５５において電磁石Ｉコア１５１に対面する面は、電磁石Ｉコア１５１との間隔が一定になるように形成されることが好ましい。
【００７７】
電磁石コイルユニット１５６は、電磁石Ｅコア１５５の中央凸部１５５ａに巻きつけられている。電磁石コイルユニット１５６には、駆動コイルとサーチコイルとが組み込まれている。
【００７８】
各電磁継手ユニットにおいて磁気的吸引力は、一方向にしか伝達できない。これにより、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の４方向に対応して、４つ設けられている。
【００７９】
各電磁継手ユニットにおいて、電磁石コイルユニット１５６に電流が流れると、電磁石Ｉコア１５１と電磁石Ｅコア１５５との間に磁気的吸引力が働く。これにより、電磁継手ユニットを介して、粗動ステージ１２０の加減速力が微動ステージ１１０へ伝達される。微動ステージを軽量化するためにも、粗動ステージの加減速力を伝達する機構は小型なものが望まれる。上述のような電磁継手ユニットを用いることによって、小型リニアモータに比べて発熱量を小さくすることができる。
【００８０】
また、電磁継手ユニットで発生される磁気的吸引力は、ステージの加速度曲線に一致するようにフィードフォワード制御されて発生された力である。微動ステージ１１０の位置決め時間短縮のためには、このフィードフォワード制御が高精度に行われる必要がある。また、電磁継手ユニットの制御には公知の磁束フィードバック制御系も用いられる。
【００８１】
電磁石コイルユニット１５６に組み込まれたサーチコイルが磁気的吸引力に対する磁束の時間変化を検出する。サーチコイルの出力値を時間積分すれば磁束信号を得ることができる。
【００８２】
磁気吸引力は磁束の二乗に比例するので、磁束フィードバック制御系への磁束指令として加速度曲線の平方根の次元の値を用いる。制御系では、この磁束指令とサーチコイルにより検出された磁束信号との差分である磁束誤差にゲインを乗じて駆動コイルのドライバへ指令を出す。この結果、電磁継手ユニットで発生される磁気的吸引力は、ステージの加速度曲線に一致するようになる。
【００８３】
このようにして、第２アクチュエータユニット１５０を用いて、粗動ステージ１２０の加減速力を微動ステージ１１０に伝達することができる。これにより、第１アクチュエータユニット１４０で発生させるローレンツ力は、第２アクチュエータユニット１５０で発生させる磁気的吸引力のよる加減速力の誤差分及び非加減速時の外乱力を相殺する分のみでよくなる。このため、第１アクチュエータユニット１４０で発生させるローレンツ力を小さく押さえることができ、コイルユニット１４３及びコイルユニット１４４による発熱も小さく抑えることができる。
【００８４】
ここで、電磁継手ユニットが発生する推力のＺ方向位置が、微動ステージの重心のＺ方向位置と一致することが望ましい。この位置関係がずれた場合には、電磁継手ユニットにより推力を発生させる際に微動ステージにピッチング方向の外乱力が発生してしまうためである。このような外乱力は上述の第１アクチュエータユニットで相殺しなければならず、微動ステージの位置決めに時間がかかるうえ、発熱量が大きくなってしまう。しかしながら、上述の電磁石Ｉコアを微動ステージの重心のＺ方向位置に合わせるには設計上の制約がある。
【００８５】
そこで、以下に説明する第２実施形態の変形例では、可動磁石ユニットの磁石が存在しない領域に錘をつけることによって、微動ステージの重心のＺ方向位置を調整するようにしている。第２実施形態の変形例に係るウェハステージ装置について、図９，図１０を参照して説明する。図９は、図８において破線で囲った部分の拡大図である。図１０は、図９のＡ-Ａ’矢視断面図である。以下では、上記の第２実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００８６】
図９に示すように、可動磁石ユニット１４１において、黒色の部分１４１ａ、濃灰色の部分１４１ｂ及び薄灰色の部分１４１ｃに囲まれた領域に錘１６０が設けられる。この錘１６０は、図１０に示すように、Ｚ方向の寸法ｈを調整することでその質量が調整される。この錘１６０は、可動磁石ユニット１４１や可動磁石ユニット１４２が発生させる磁束に影響を与えないように、非磁性の物質で形成されることが好ましい。
【００８７】
このように、可動磁石ユニット１４１の磁石の隙間や可動磁石ユニット１４２の磁石の隙間に錘１６０を設けることにより、微動ステージ１０の重心位置は鉛直下方（−Ｚ方向）にシフトすることができる。ここで、磁石が存在しないデッドスペースに錘を配置することで、設計上の制約を受けずに微動ステージの重心位置の調整を行うことができる。
【００８８】
また、上記の説明では微動ステージ重心のＺ方向位置を調整することについて述べたが、ＸＹ方向位置を調整することもできる。すなわち、Ｘ方向に推力を発生する電磁継手ユニットのＹ方向における推力位置を微動ステージ重心のＹ方向位置に一致させることができる。同様に、Ｙ方向に推力を発生する電磁継手ユニットのＸ方向における推力位置を微動ステージ重心のＸ方向位置に一致させることができる。ＸＹ方向においても推力位置と重心位置のずれはヨーイング方向の外乱力を発生させるため好ましくない。
【００８９】
次に、本発明の好適な第３実施形態に係るウェハステージ装置について、図１１〜図１３を参照して説明する。以下では、上記の第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００９０】
図１１，図１３は、ウェハステージ装置を＋Ｘ方向から見た図である。図１１は、ウェハが吸着された状態を示している。図１３は、ウェハが交換される直前の状態を示している。
【００９１】
ウェハステージ装置（位置決め装置）２００は、微動ステージ１０の代わりに微動ステージ（構造物）２１０を備え、粗動ステージ２０の代わりに粗動ステージ（移動体）２２０を備える。ウェハステージ装置１００は、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３をさらに備える。
【００９２】
粗動ステージ２２０は、ウェハ交換支持ピン取り付け台２２４をさらに含む。ウェハ交換支持ピン取り付け台２２４は、粗動ステージ本体１２１に取り付けられ、冷却ジャケット１４５をまたぐように配置される。
【００９３】
微動ステージ２１０のウェハチャック２１２には、ウェハＷが設置されている。また、可動磁石ユニット１４１の隙間（永久磁石が配置されていない部分）及び可動磁石ユニット１４２の隙間（永久磁石が配置されていない部分）に、貫通孔が設けられている。また、微動ステージ２１０のステージ下部板１１３、微動ステージ天板１１１及びウェハチャック２１２に、貫通孔が設けられている。貫通孔がある位置には上述の錘も配置しないことが好ましい。
【００９４】
ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、ウェハ交換支持ピン取り付け台２２４から上方へと延びている。そして、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、貫通孔を介して、可動磁石ユニット１４１、可動磁石ユニット１４２及び微動ステージ２１０をウェハＷ裏面付近まで貫通している。ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、筒状になっており、内側を真空引きできるようになっている。
【００９５】
図１１の状態では、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、ウェハＷに非接触の状態にある。ウェハＷは、ウェハチャック２１２に真空吸着されている。
【００９６】
図１３を用いて、ウェハ交換時の動作を説明する。ウェハＷが交換される際には、ウェハチャック２１２の真空吸着が解除される。ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、ウェハＷ裏面に接触し、内側が真空引きされる。これにより、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、ウェハＷを真空吸着する。そして、微動ステージ２１０は−Ｚ方向へ移動すると、ウェハＷとウェハチャック２１２との間に隙間ができる。この隙間には、ウェハ交換ハンドＨが＋Ｙ方向から差し込まれ上昇してウェハＷ裏面に接触し、ウェハＷはウェハ交換ハンドＨにも真空吸着される。そして、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３の真空吸着が解除され、ウェハＷはウェハ交換ハンドＨにより搬送可能になる。ウェハ交換ハンドＨは、ウェハＷをウェハ回収系へ搬送する。
【００９７】
なお、ウェハＷが新たに微動ステージ１１０に搭載される場合には、ウェハ交換時と逆の動作が行われる。
【００９８】
図１２は、可動磁石ユニット１４１及び可動磁石ユニット１４２を＋Ｚ方向から見た図である。ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、例えば、図１２に破線で示すように、ＸＹ平面内で三角形をなす位置を貫通する。詳細には、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３は、可動磁石ユニット１４１の隙間及び可動磁石ユニット１４２の隙間（永久磁石が配置されていない部分）を貫通している。ここで、ウエハ交換支持ピンは可動磁石ユニットの隙間に位置していれば、適宜配置を変更しうる。
【００９９】
なお、ウェハ交換支持ピン２７１，２７２，２７３の径が可動磁石ユニット１４１の隙間の長さ及び可動磁石ユニット１４２の隙間の長さよりも大きい場合には、可動磁石ユニット１４１と可動磁石ユニット１４２との間を貫通していても良い。あるいは、可動磁石ユニット１４１と可動磁石ユニット１４２との外側を貫通していても良い。
【０１００】
上述のリニアモータユニット（第１アクチュエータユニット）において、磁石ユニットとコイルユニットとの間の距離によって推力定数が変化してしまう。ここで、推力定数は１Ａの電流をコイルに流したときの推力で表される。以下の実施形態では、推力定数の変化による影響を緩和するためにコイルに補正電流を与える方法について説明する。
【０１０１】
第４実施形態に係るウェハステージ装置について、図１４〜図１６を参照して説明する。以下では、上記の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【０１０２】
図１４は、ウェハステージ装置の構成図である。
【０１０３】
ウェハステージ装置（位置決め装置）３００は、制御部３８０及び検知部３９０をさらに備える。
【０１０４】
検知部３９０として、実施形態１で説明した微動ステージの位置計測系が適用できる。検知部３９０は、制御部３８０に電気的に接続されている。
【０１０５】
制御部３８０は、電磁石コイルユニット１５６、コイルユニット１４３及びコイルユニット１４４（以下、制御対象とする）と、検知部３９０とに電気的に接続されている。
【０１０６】
検知部３９０は、検知された微動ステージ１１０の位置情報を制御部３８０へ供給する。制御部３８０は、位置情報に基づいて、制御対象を制御する。これにより、制御対象には、必要な電流が供給され、微動ステージが位置決め制御される。
【０１０７】
図１５は、制御部の構成図である。制御部３８０は、制御系３８１、指令演算器３８２、補正演算器３８３、乗算器３８４、ＤＡ変換器３８５及び電流ドライバ３８６を含む。
【０１０８】
制御系３８１は、検知部３９０から位置情報を受け取る。そして、制御系３８１は、位置指令と位置情報との差分である偏差情報を生成し、その偏差情報を用いて、制御力に相当する制御指令を演算する。ここで、制御指令は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向に関するものである。制御系３８１は、制御指令を指令演算器３８２へ供給する。
【０１０９】
指令演算器３８２は、制御指令に基づいて、制御対象へ流すべき電流情報（デジタル情報）を演算する。指令演算器３８２は、電流情報を乗算器３８４へ供給する。
【０１１０】
一方、補正演算器３８３は、検知部３９０から微動ステージのＺ方向の位置情報を受け取る。補正演算器３８３は、推力定数情報（図１６参照）と位置情報とに基づいて、補正係数を演算する。ここで、推力定数情報は、推力定数と相対位置との関係を示す情報である。推力定数は、１Ａの電流をコイルに流したときの駆動力を表す定数である。相対位置は、粗動ステージ１２０の微動ステージ１１０に対する相対的な位置を示す。本実施形態のように粗動ステージがＺ方向に駆動しない構成であれば、粗動ステージの位置計測をしなくてもよい。補正演算器３８３は、補正係数の情報を乗算器３８４へ供給する。
【０１１１】
乗算器３８４は、電流情報が示す電流値に補正係数を乗算して、補正後の電流情報を生成する。乗算器３８４は、補正後の電流情報（デジタル情報）をＤＡ変換器３８５へ供給する。
【０１１２】
ＤＡ変換器３８５は、補正後の電流情報（デジタル情報）を電流情報（アナログ情報）へ変換する。ＤＡ変換器３８５は、電流情報（アナログ情報）をドライバ３８６へ供給する。
【０１１３】
図１６は、推力定数情報を示す概念図である。推力定数情報は、推力定数と相対位置との関係を示す情報である。推力定数は、１Ａの電流をコイルに流したときの駆動力を表す定数である。ここで、相対位置は、粗動ステージ１２０の微動ステージ１１０に対する相対的な位置を示し、磁石ユニットとコイルユニット間の距離と対応する。
【０１１４】
図１６では、縦軸がＺ方向の推力定数を示し、横軸が相対位置を示す。例えば、可動磁石ユニット１４１とコイルユニット１４３との間隔が変わると、相対位置が変わり、可動磁石ユニット１４１がコイルユニット１４３から受ける推力定数が変化する。露光位置におけるＺ方向推力定数がＮ１であるとすると、ウエハ交換位置は微動ステージが−Ｚ方向に移動するので相対位置は小さくなり、推力定数はＮ２となる。
【０１１５】
一般に微動ステージの制御系で用いられるフィードバックループのゲインは、制御性能を高めるために非常に大きな値となっている。推力定数が大きくなると、フィードバックループのゲインが等価的に大きくなることになるため、上は交換位置ではゲインが高くなりすぎて発振現象を起こす可能性がある。
【０１１６】
本実施形態では、予め磁気シミュレーションなどにより求めた推力定数情報を用いて、コイルへ指令する電流値を補正することができる。例えば、微動ステージのＺ方向位置が露光位置にあるときに補正係数を１．０とし、ウエハ交換位置にあるときにはＮ１／Ｎ２とする。
【０１１７】
実際の露光位置とウエハ交換位置の間の領域では図１６のように直線で近似した補正直線を用いてもよい。この補正直線を用いることによって補正演算器による演算が非常に簡単になる。
【０１１８】
なお、このような推力定数情報は、Ｘ方向に関して、コイル１４３ｅ，１４３ｇ，１４３ｉ，１４４ｅ，１４４ｇ，１４４ｉ（図８参照）に対して用意する。推力定数情報は、Ｙ方向に関して、コイル１４３ｂ，１４４ｂに対して用意する。推力定数情報は、Ｚ方向に関して、コイル１４３ａ，１４３ｃ，１４４ａ，１４４ｃに対して用意する。推力定数情報は、Ｚ方向に関して、コイル１４３ｄ，１４３ｆ，１４３ｈ，１４３ｊ，１４４ｄ，１４４ｆ，１４４ｈ，１４４ｊに対して用意する。
【０１１９】
このような補正を行うことによって、微動ステージがＺ方向に移動しても推力定数が見かけ上一定となるので、常に同じ制御系のフィードバックゲインで安定な制御を行うことができる。補正係数を制御系のフィードバックゲインに乗ずる方法もあるが、その手法だと補正係数の演算が複雑になるため、ここで示したドライバへの直前の値に補正をかけるのが好ましい。
【０１２０】
次に、本発明のウェハステージ装置が適用される例示的な露光装置を説明する。露光装置Ｓは、図１７に示すように、照明装置９、レチクルを搭載したレチクルステージ８、投影光学系７、投影光学系７を支持する露光装置本体６、ウェハを搭載したウェハステージ装置１とを有する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウェハに投影露光するものが好適であり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。
【０１２１】
照明装置９は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用することが好ましい。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザなどを使用することができる。ただし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【０１２２】
照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
【０１２３】
投影光学系７は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子を少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）を使用することができる。投影光学系７は、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。
【０１２４】
レチクルステージ８およびウェハステージ装置１は、たとえばリニアモータによって移動可能である。ステップアンドスキャン投影露光方式の場合には、それぞれのステージは同期して移動する。また、レチクルのパターンをウェハ上に位置合わせするためにウェハステージおよびレチクルステージの少なくともいずれかに別途アクチュエータを備える。
【０１２５】
このような露光装置Ｓは、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。
【０１２６】
次に、本発明のウェハステージ装置が適用される例示的な露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを、図１８を用いて説明する。図１８は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャートである。
【０１２７】
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
【０１２８】
ステップＳ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版又はレチクルともいう）を作製する。
【０１２９】
一方、ステップＳ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハ（基板ともいう）を製造する。
【０１３０】
ステップＳ４（ウェハプロセス）は前半工程と呼ばれ、上記のマスクとウェハを用いて、上述の露光装置Ｓによりリソグラフィー技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
【０１３１】
次のステップＳ５（組み立て）は後半工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。
【０１３２】
ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップＳ７でこれを出荷する。
【０１３３】
上記ステップＳ４のウェハプロセスは以下のステップを有する。すなわち、ウェハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウェハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウェハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップを有する。また、ウェハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップを有する。上記の露光装置を用いて、レジスト処理ステップ後のウェハを、マスクのパターンを介して露光し、レジストに潜像パターンを形成する露光ステップを有する。露光ステップで露光したウェハを現像する現像ステップを有する。さらに、現像ステップで現像した潜像パターン以外の部分を削り取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剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の好適な第１実施形態に係るウェハステージ装置の斜視図。
【図２】微動ステージを−Ｚ方向から見た図。
【図３】第１リニアモータユニットの構成を示す図。
【図４】第１リニアモータユニットの動作を示す図。
【図５】本発明の好適な第２実施形態に係るウェハステージ装置を＋Ｘ方向から見た図。
【図６】微動ステージを−Ｚ方向から見た図。
【図７】電磁継手ユニットを＋Ｚ方向から見た図。
【図８】可動磁石ユニットとコイルユニットとを＋Ｚ方向から透視した図。
【図９】図８において破線で囲った部分の拡大図。
【図１０】図９のA-A’矢視断面図。
【図１１】本発明の好適な第３実施形態に係るウェハステージ装置を＋Ｘ方向から見た図。
【図１２】可動磁石ユニット及び可動磁石ユニットを＋Ｚ方向から見た図。
【図１３】本発明の好適な第３実施形態に係るウェハステージ装置を＋Ｘ方向から見た図。
【図１４】本発明の好適な第４実施形態に係るウェハステージ装置を＋Ｘ方向から見た図。
【図１５】制御部の構成図。
【図１６】推力定数情報を示す概念図。
【図１７】露光装置を説明するための図。
【図１８】半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャート。
【図１９】特許文献１の技術を説明する図。
【図２０】特許文献２の技術を説明する図。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１００，２００，３００  ウェハステージ装置
６  露光装置本体
７  投影光学系
８  レチクルステージ
９  照明系ユニット
１０，１１０，２１０  微動ステージ
２０，１２０，２２０  粗動ステージ
４１  第１リニアモータユニット
４２  第２リニアモータユニット
４３  第３リニアモータユニット
４４  第４リニアモータユニット
１４０  第１アクチュエータユニット
１５０  第２アクチュエータユニット
１６０  錘
２７１等  ウェハ交換支持ピン
３８０  制御部
３９０  検知部
【図１】
2008004647.tif 000003
【図２】
2008004647.tif 000004
【図３】
2008004647.tif 000005
【図４】
2008004647.tif 000006
【図５】
2008004647.tif 000007
【図６】
2008004647.tif 000008
【図７】
2008004647.tif 000009
【図８】
2008004647.tif 000010
【図９】
2008004647.tif 000011
【図１０】
2008004647.tif 000012
【図１１】
2008004647.tif 000013
【図１２】
2008004647.tif 000014
【図１３】
2008004647.tif 000015
【図１４】
2008004647.tif 000016
【図１５】
2008004647.tif 000017
【図１６】
2008004647.tif 000018
【図１７】
2008004647.tif 000019
【図１８】
2008004647.tif 000020
【図１９】
2008004647.tif 000021
【図２０】
2008004647.tif 000022