(57)【要約】【課題】コスト低減を図ることができ、且つ同期精度及びスループットの向上を図ることができるリニアモータ装置を提供する。【解決手段】固定子１１は、電流経路を形成する長辺部分１３及び短辺部分１３ｂを有するコイル１３をｙ方向に複数配列したコイル列１４を備える。可動子１２は、ｙ方向の推力を発生させるためコイル１３の長辺部分１３ａに対して磁界を形成する複数の磁石２１からなる磁石列２７と、ｘ方向の推力を発生させるためコイル１３の短辺部分１３ｂに対して磁界を形成する磁石２２からなる磁石列３１とを備える。【選択図】  図１
2004187401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向と、当該第１方向と交差する第２方向とに沿って推力を発生するリニアモータ装置において、
前記第１方向に直交する方向に延びた電流経路である第１部分と、前記第１部分と連続し前記第２方向に直交する方向に延びた電流経路である第２部分とを有するコイルを、前記第１方向に沿って複数配列したコイル列を備えたコイルユニットと、
前記第１方向に沿って配列された複数の磁石を有し前記コイルの前記第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列と、前記第２方向に沿って配列された複数の磁石を有し前記第２部分に対して磁界を発生する第２磁石列とを有する磁石ユニットと
を備えることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項２】
前記第２磁石列を構成する各々の磁石の前記第１方向に沿った方向の長さは、前記コイルの前記第２部分の長さの少なくとも２倍の長さを有することを特徴とする請求項１記載のリニアモータ装置。
【請求項３】
前記第２磁石列は、前記第１磁石列の前記第１方向両端の外側にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のリニアモータ装置。
【請求項４】
第１方向と、当該第１方向と交差する第２方向とに沿って推力を発生するリニアモータ装置において、
前記第１方向に直交する方向に延びた電流経路である第１部分を有する第１コイルを前記第１方向に沿って複数配列したコイル列と、前記第１コイルと異なるコイルであって前記第２方向に直交する方向に延びた電流経路である第２部分を有する第２コイルとを備えるコイルユニットと、
異なる磁極が互いに隣り合う様に前記第１方向に沿って配列された複数の磁石を有し前記コイル列の前記第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列と、前記第１方向に沿って延在するとともに前記第２方向に配列された複数の磁石を有し前記第２コイルの前記第２部分に対して磁界を発生する第２磁石列とを備える磁石ユニットと
を有することを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項５】
前記第２コイルは、２つの前記第２部分と、当該２つの前記第２部分に連続し前記第１方向と直交する方向に延びた２つの電流経路とを有し、前記２つの電流経路は前記第１磁石列の有する磁石の同極間距離の整数倍に等しい間隔であることを特徴とする請求項４記載のリニアモータ装置。
【請求項６】
前記第２コイルは、前記第１コイルを有する前記コイル列を前記第１方向に挟んで２つ設けられることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のリニアモータ装置。
【請求項７】
前記第２磁石列は、前記第１磁石列を前記第２方向に挟んで２つ設けられることを特徴とする請求項４から請求項６の何れか一項に記載のリニアモータ装置。
【請求項８】
物体を載置して移動可能な可動部と当該可動部を駆動する駆動装置とを有するステージ装置において、
前記駆動装置として請求項１から請求項７の何れか一項に記載のリニアモータ装置を少なくとも一つ用いることを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
マスクに形成されたパターンを感光基板に転写する露光装置であって、
前記マスクを載置するマスクステージと、
前記感光基板を載置する基板ステージとを備え、
前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方として請求項８記載のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク又は感光基板等の物体を保持した状態で直線的に又は二次元平面内で移動させるステージ部を駆動するリニアモータ装置、並びに当該リニアモータ装置を備えるステージ装置及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造においては、露光装置を用いてフォトマスクやレチクル（以下、これらを総称する場合には、マスクという）に形成された微細なパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウェハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合には、感光基板という）の上に転写することが繰り返し行われる。
【０００３】
上記露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が用いられることが多い。ステッパは、マスクと感光基板との相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンを感光基板上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後に感光基板をステップ移動させて他のショット領域の露光を行う露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、マスクと感光基板とを相対的に移動（走査）させつつマスクに形成されたパターンを逐次感光基板に転写した後、走査方向に対して直交する方向に感光基板を所定距離移動させた後で再度走査露光を行う露光装置である。
【０００４】
上記のステッパは、マスクの位置は固定で感光基板の位置を可変させてマスクと感光基板との相対位置を変えつつマスクパターンの転写を行うため、感光基板を保持した状態で移動可能に構成された基板ステージを備える。また、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、マスクと感光基板とを共に移動させる必要があるため、マスクを保持した状態で移動可能に構成されたマスクステージと感光基板を保持した状態で移動可能に構成された基板ステージとを備える。これらのステージの多くはマスク又は感光基板を高精度で移動させるための駆動源としてリニアモータ装置を備える。
【０００５】
上記のリニアモータ装置の基本構成は、マスク又は感光基板を保持した状態で移動可能に構成されたステージ部の移動方向に沿って複数のコイルを配列したコイル列と同方向に沿って複数の磁石を配列した磁石列とを近接配置した構成であり、コイル列及び磁石列の何れか一方にステージ部が取り付けられる。尚、これらのコイル列及び磁石列のうち、ステージ部が取り付けられた部材が可動子となり、他方が固定子となる。そして、コイル列をなすコイルのうちの通電するコイルを選択して切り替えつつ複数相（例えば、３相）の電流を供給することにより、コイル列と磁石列との間に推力を発生させてコイル列と磁石列とを相対移動させることで、ステージ部を移動させている。
【０００６】
リニアモータ装置に電流を供給してステージ部を移動させる際には、ステージ部の加速及び減速に伴って、その質量と加速度との積に応じた大きさの反力（ニュートン第３法則）が生ずる。この反力はステージの基礎をなす定盤に加わり、定盤と機械的に結合された投影光学系及びステージの機構に不要な振動を発生させたり、露光装置のコラムに不要な応力を加えて構造物の機械的な配置又は構造物自体を歪ませ、その結果として重ね合わせ精度の悪化を招いてしまう。
【０００７】
かかる不具合を解消するため、従来のステージは上記のリニアモータ装置とは別個に反力処理用モータを設けており、リニアモータ装置の駆動に合わせて反力処理用モータを駆動することで、ステージ部の加速・減速に伴って生ずる反力を処理していた。尚、従来のリニアモータ装置の構成及び駆動方法に関連する先行技術文献情報としては以下の特許文献１〜３がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９９７８２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２６９７７号公報
【特許文献３】
特開２００１−１１２２３４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように従来のステージはリニアモータ装置以外に反力処理用モータを備える必要があったため、ステージのコスト、ひいては露光装置全体のコストを上昇させる一因となっていた。
【００１０】
また、二次元的に移動可能に構成されたステージとして、Ｙ方向に沿って配置された２つの第１のリニアモータ装置とＸ方向に沿って配置された１つの第２のリニアモータ装置とを備え、第１のリニアモータ装置の可動子の各々に第２のリニアモータ装置の固定子をガイドバーとともに取り付け、第２のリニアモータ装置の可動子にステージ部を取り付けた構成のものがある。かかる構成のステージは、第２のリニアモータ装置を駆動することで、その可動子に取り付けられたステージ部をＸ方向に移動させ、第１のリニアモータ装置を駆動して第１のリニアモータ装置とガイドバーとを一体的に移動させることによりステージ部をＹ方向に移動させる。
【００１１】
以上の構成のステージにおいては、ステージ部をＸ方向に移動させるときには、その反力がガイドバーを介して第１のリニアモータ装置に伝達されるため、反力処理用のモータを備える必要があるという問題があった。また、ステージ部をＹ方向に移動させるときには、２つの第１のリニアモータ装置を駆動して第２のリニアモータ装置及びガイドバーを一体的に移動させているため、リニアモータ装置及びガイドバーの総合的な剛性が低いと、第１のリニアモータ装置の可動子に対するステージ部の動作に遅れが生じ、ステージ部の加速終了後における整定時間が長くなって同期精度及びスループットの低下を招くという問題があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、コスト低減を図ることができ、且つ同期精度及びスループットの向上を図ることができるリニアモータ装置、並びに当該リニアモータ装置を備え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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によるリニアモータ装置は、第１方向（ｙ方向）と、当該第１方向と交差する第２方向（ｘ方向）とに沿って推力を発生するリニアモータ装置（１０）において、前記第１方向に直交する方向に延びた電流経路である第１部分（１３ａ）と、前記第１部分と連続し前記第２方向に直交する方向に延びた電流経路である第２部分（１３ｂ）とを有するコイル（１３）を、前記第１方向に沿って複数配列したコイル列（１４）を備えたコイルユニット（１１）と、前記第１方向に沿って配列された複数の磁石（１８、２１）を有し前記コイルの前記第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列（２６、２７）と、前記第２方向に沿って配列された複数の磁石（１９、２２）を有し前記第２部分に対して磁界を発生する第２磁石列（３０、３１）とを有する磁石ユニット（１２）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、第１部分（第１方向に直交する方向に延びた電流経路）と、第１部分と連続する第２部分（第２方向に直交する方向に延びた電流経路）とを有するコイルを第１方向に沿って複数配列した磁石列をコイルユニットに設けるとともに、コイルの第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列と、コイルの第２部分に対して磁界を発生する第２磁石列とを磁石ユニットに設けたため、リニアモータ装置単体で第１方向及び第２方向の両方向に対して推力を発生させることができる。このため、リニアモータ装置の動作に伴って生ずる反力を処理するための反力処理用のモータをリニアモータ装置と別個に設ける必要がなくなり、コスト低減を図ることができるとともに、同期精度及びスループットの向上を図ることができる。
この場合において、前記第２磁石列を構成する各々の磁石の前記第１方向に沿った方向の長さを、前記コイルの前記第２部分の長さの少なくとも２倍の長さにしてもよい。これにより、コイルに供給する電流の切替時においても第２方向に一定の推力を発生させることができる。
ここで、本発明の第１の観点によるリニアモータ装置は、前記第２磁石列が、前記第１磁石列の前記第１方向両端の外側にそれぞれ設けられることが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によるリニアモータ装置は、第１方向（ｙ方向）と、当該第１方向と交差する第２方向（ｘ方向）とに沿って推力を発生するリニアモータ装置（４０）において、前記第１方向に直交する方向に延びた電流経路である第１部分（４７ａ）を有する第１コイル（４７）を前記第１方向に沿って複数配列したコイル列（４８）と、前記第１コイルと異なるコイルであって前記第２方向に直交する方向に延びた電流経路である第２部分（４９ｂ）を有する第２コイル（４９）とを備えるコイルユニット（４２）と、異なる磁極が互いに隣り合う様に前記第１方向に沿って配列された複数の磁石（４３）を有し前記コイル列の前記第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列（４４）と、前記第１方向に沿って延在するとともに前記第２方向に配列された複数の磁石（４５）を有し前記第２コイルの前記第２部分に対して磁界を発生する第２磁石列（４６）とを備える磁石ユニット（４１）とを有することを特徴としている。
この発明によれば、第１部分（第１方向に直交する方向に延びた電流経路）を有する第１コイルを第１方向に沿って複数配列したコイル列と、第１コイルとは異なるコイルであって第２部分（第２方向に直交する方向に延びた電流経路）を有する第２コイルとをコイルユニットに設けるとともに、コイル列に含まれる第１コイルの第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列と、第２コイルの第２部部に対して磁界を発生する第２磁石列とを磁石ユニットに設けたため、リニアモータ装置単体で第１方向及び第２方向の両方向に対して推力を発生させることができる。このため、リニアモータ装置の動作に伴って生ずる反力を処理するための反力処理用のモータをリニアモータ装置と別個に設ける必要がなくなり、コスト低減を図ることができるとともに、同期精度及びスループットの向上を図ることができる。
また、本発明の第２の観点によるリニアモータ装置は、前記第２コイルが、２つの前記第２部分と、当該２つの前記第２部分に連続し前記第１方向と直交する方向に延びた２つの電流経路（４９ａ）とを有し、前記２つの電流経路は前記第１磁石列の有する磁石の同極間距離の整数倍に等しい間隔であることを特徴としている。
ここで、本発明の第２の観点によるリニアモータ装置は、前記第２コイルが、前記第１コイルを有する前記コイル列を前記第１方向に挟んで２つ設けられることが好ましい。
また、本発明の第２の観点によるリニアモータ装置は、前記第２磁石列が、前記第１磁石列を前記第２方向に挟んで２つ設けられることが好適である。
また、本発明に係るステージ装置は、物体（Ｗ）を載置して移動可能な可動部（６８）と当該可動部を駆動する駆動装置（６６、６７）とを有するステージ装置（６４）において、前記駆動装置として前記第１又は第２の観点によるリニアモータ装置を少なくとも一つ用いることを特徴としている。これにより可動部に対して互いに直交する２方向に対して推力を発生することができるので、一の駆動方向と直交する他の方向に推力が必要な場合でも別の駆動装置を設ける必要はなく装置構成を簡略化することができる。
また、本発明に係る露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを感光基板（Ｗ）に転写する露光装置であって、前記マスクを載置するマスクステージ（９８）と、前記感光基板を載置する基板ステージ（１０５）とを備え、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方として前記ステージ装置を備えることを特徴としている。これによれば、基板ステージやマスクステージの移動反力処理用のモータや、マスクステージ微動用のモータを別個に設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるリニアモータ装置について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示したリニアモータ装置の上面透視図であり、図３は、図１及び図２中のＡ−Ａ線の断面矢視図である。尚、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。ｘｙｚ直交座標系は、ｙ軸が固定子１１に対する可動子１２の相対移動方向に設定され、ｚ軸が鉛直上方向に設定されている。
【００１６】
図１に示すリニアモータ装置１０が備えるコイルユニットとしての固定子１１は、第１方向としてのｙ方向に沿って配列された複数のコイル１３からなるコイル列１４を備える。コイル列１４をなす各々のコイル１３は銅の丸線又は平角線をほぼ矩形形状に所定回数（例えば、数十〜数百回）巻回させて形成されている。各々のコイル１３は、その長辺部分１３ａ（第１部分）が第２方向としてのｘ軸とほぼ平行になり、短辺部分１３ｂ（第２部分）が第１方向としてのｙ軸とほぼ平行になるように、且つ、巻回面がｘｙ平面とほぼ平行となるように、つまりコイル１３に電流を流したときにコイル１３の中心において発生する磁界の方向がｚ軸とほぼ平行となるように配置されている。尚、コイル１３の巻線の材質は銅に限られるわけではなく、アルミ線を用いても良い。
【００１７】
コイル列１４は冷却管１５に収容される。冷却管１５は、非磁性ＳＵＳ材で形成された矩形の断面形状を有する環状の部材であって、その内部に冷却液が導入される。尚、冷却管１５は非磁性ＳＵＳ材に限られるわけではなく、非磁性であってＳＵＳ材程度又はそれ以上のヤング率を有する材質で形成することができる。また、冷却液の粘性抵抗を考慮してＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）で形成することも可能である。
【００１８】
冷却管１５は、ｙ方向における端部において固定部材１６，１７で固定されている。固定部材１６には端子台１６ａが設けられており、コイル列１４をなす各コイル１３が端子台１６ａに結線されており、三相交流がこの端子台１６ａを介して各コイル１３に供給される。尚、各コイル１３の結線方法の詳細については後述する。また、冷却管１５に対する冷却液の導入口及び排出口は固定部材１６，１７の近傍であって、冷却管１５の側面にそれぞれ設けられている。
【００１９】
次に、リニアモータ装置１０が備える磁石ユニットとしての可動子１２は、磁石１８，１９（図２及び図３参照）が張り合わされた平板状の上ヨーク２０と、磁石２１，２２が張り合わされた平板状の下ヨーク２３と、上ヨーク２０及び下ヨーク２３をｘ方向における両端で支持する支柱部材２４，２５とからなる磁気回路を備える。上記固定子１１を構成するコイル列１４（コイル１３）及び冷却管１５は可動子１２の中央の空隙部に配置される。
【００２０】
磁石１８，１９，２１，２２はネオジウム・鉄・コバルト磁石で形成され、上ヨーク２０及び下ヨーク２３はＳＳ４００相当の低炭素鋼により形成され、支柱部材２４，２５は、軽量化のためにアルミ合金で形成されている。尚、磁石１８，１９，２１，２２は、上記のネオジウム・鉄・コバルト磁石以外に、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も可能である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、磁石１８，２１はｘ方向の長さがコイル１３の長辺部分１３ａの長さと同程度に設定され、それぞれｙ方向に沿って交互に極性が変化するように複数配列されており、複数の磁石１８を含んで磁石列２６（図２参照）が構成されるとともに、複数の磁石２１を含んで磁石列２７が構成されている。これらの磁石列２６，２７は本発明にいう第１磁石列に相当するものであり、コイル列１４をなす各コイル１３の長辺部分１３ａと重なるように（長辺部分１３ａの＋ｚ方向に磁石列１８が位置し、−ｚ方向に磁石列２７が位置するように）配置される。
【００２２】
また、図３に示すように、磁石１８及び磁石２１の各々はコイル列１４を挟んで対をなすよう（各々のｙ方向における位置が一致するように）配置され、対をなす磁石１８及び磁石２１の磁界の向きは同一に設定される。このように配置された磁石列２６，２７は主にコイル１３の長辺部分１３ａに対して磁界を形成してｙ方向の推力を発生させるために設けられる。
【００２３】
更に、本実施形態では、図３に示すように、磁石列２６をなす磁石１８間に補助磁石２８が配置され、磁石列２７をなす磁石２１間に補助磁石２９が配置されている。補助磁石２８は、可動子１２の空隙部における磁束密度を高めるために、その磁界の方向が磁石１８の磁界の方向と９０度をなすように（磁界の方向がｙ方向に沿うように）配置される。同様に、補助磁石２９は、可動子１２の空隙部における磁束密度を高めるために、その磁界の方向が磁石２１の磁極と９０度をなすように配置されている。
【００２４】
つまり、図３を参照して磁束の経路を考えると、何れかの磁石１８（これを、第１磁石という）、補助磁石２８、第１磁石とは異なる磁石１８、コイル列１４（空隙部）、磁石２１（これを第２磁石という）、補助磁石２９、第２磁石とは異なる磁石２１、コイル列１４（空隙部）、及び第１磁石という経路が形成される。この経路内に補助磁石２８，２９がそれぞれ設けられるため、空隙部における磁束が高められることが分かる。空隙部における磁束密度が高くなると、リニアモータ装置で発生する推力も向上する。尚、図３に示すように、各々の補助磁石２８，２９も対をなすように配置されるが、対をなす補助磁石２８，２９が形成する磁界の方向が互いに反対になるように設定される。
【００２５】
また、上ヨーク２０に張り合わされた磁石１９は、ｙ方向の長さがコイル１３のｙ方向の長さ（短辺部分１３ｂ）の２倍の長さに設定され、ｘ方向に沿ってほぼコイル１３の長辺部分１３ａの長さ分だけ離間して配列されて磁石列３０を構成している。この磁石列３０は、磁石１９の一方の極（図２に示した例において、−ｘ側に配置された磁石１９ではＳ極の反対の極であるＮ極、＋ｘ側に配置された磁石１９ではＮ極の反対の極であるＳ極）が隣接する２つのコイル１３の短辺部分１３ｂと対面するように配置されるとともに、磁石列２６のｙ方向における両端の外側に設けられている。つまり、１つのコイル１３内において、磁石列３０をなす磁石１９のそれぞれは、異なる極が短辺部分１３ｂのそれぞれに対面するよう設定される。
【００２６】
同様に、下ヨーク２３に張り合わされた磁石２２は、ｙ方向の長さがコイル１３のｙ方向の長さ（短辺部分１３ｂ）の２倍の長さに設定され、ｘ方向に沿ってほぼコイル１３の長辺部分１３ａの長さ分だけ離間して配列されて磁石列３１を構成している。この磁石列３１は、上ヨーク２０に張り合わされた磁石１９と同様に、磁石列２７のｙ方向における両端の外側において磁石２２の一方の極（−ｘ側に配置された磁石２２ではＳ極、＋ｘ側に配置された磁石２２ではＳ極）が隣接する２つのコイル１３の短辺部分１３ｂと重なるように配置されている。
【００２７】
これらの磁石列３０，３１は、主にコイル１３の短辺部分１３ｂに対して磁界を形成してｘ方向の推力を発生させるために設けられる。尚、これらの磁石列３０，３１は本発明にいう第２磁石列に相当するものである。ここで、磁石列３０，３１のｙ方向の長さがコイル１３のｙ方向の長さの２倍の長さに設定されるのは、ｘ方向の推力を連続的に発生させ、モーメントを抑えるためである。
【００２８】
つまり、本実施形態では、コイル列１４に供給する電流の切り替え方を制御することで、コイル列１４と磁石列２６，２７との間でｙ方向の推力を発生させ、コイル列１４と磁石列３０，３１との間でｘ方向の推力を発生させている。コイル列３０，３１をなす磁石１９，２２のｙ方向の長さがコイル１３のｙ方向の長さ（短辺部分１３ｂ）の２倍より長く設定されているので、磁石１９，２２の発生する磁界の中には少なくとも一つのコイル１３が必ず存在することになる。そして、この磁石１９，２２の発生する磁界の中に存在する一つのコイル１３に電流を供給し、２つのコイル１３が同時に前記磁界内に存在するときに電流供給するコイル１３を切り替えることによって常に一定の推力を発生させることができ、コイル切替により推力が変動することはない、
【００２９】
また、図２に示すように、コイル列１４をなすコイル１３は、ｙ方向に沿って順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の電流が供給されるように冷却管１５内又は端子台１８の付近位置で結線されている。また、コイル１３のｙ方向における配列間隔（ピッチ）をｐとし、磁石１８，２１のｙ方向における配列間隔をＰｍとすると、４Ｐｍ＝３ｐとなるように、コイル１３及び磁石１８，２１はそれぞれ配列されている。このように、本実施形態のリニアモータ装置は、固定子１１にコイル（コイル列）が設けられ、可動子１２に磁石（磁石列）が設けられた所謂ムービングマグネット型のリニアモータ装置である。
【００３０】
次に、各コイル１３の結線方法について詳細に説明する。図４は、本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置が備える各コイル１３の結線図である。図４に示す通り、本実施形態のリニアモータ装置に設けられるコイル列１４は、計１２個のコイル１３を有しており、これらのコイル１３のうち４個のコイル１３（Ｕ１〜Ｕ４）はＵ相の電流Ｉｕが供給されるコイルであり、他の４個のコイル１３（Ｖ１〜Ｖ４）はＶ相の電流Ｉｖが供給されるコイルであり、残りの４個のコイル１３（Ｗ１〜Ｗ４）はＷ相の電流Ｉｗが供給されるコイルである。
【００３１】
これらの１２個のコイル１３は、図２に示す通り−ｙ方向に向かって、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、……、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４の順に配列されている。尚、以下の説明において、コイル１３の各々を区別する場合には、符号１３に替えて各々の相を示す符号を付し、例えばコイルＵ１、コイルＶ２といった具合に表記する。
【００３２】
三相の交流であるＵ相の電流Ｉｕ、Ｖ相の電流Ｉｖ、及びＷ相の電流Ｉｗは、電流増幅部３５ａ〜３５ｃを介して所定の電流値となるように調整される。電流増幅部３５ａ〜３５ｃは、電流アンプと電流検出器とを備え、電流検出器の検出値を電流アンプにフィードバックして電流アンプのゲインを調整している。Ｕ相の電流Ｉｕは、コイルＵ１〜Ｕ４の一端に設けられたスイッチ部３６ａ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を介してコイルＵ１〜Ｕ４のそれぞれに供給される。また、コイルＵ１〜Ｕ４のそれぞれを介した電流はコイルＵ１〜Ｕ４の他端に設けられたスイッチ部３６ｂ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を介して流出する。スイッチ部３６ｂはそれぞれ共通電極Ｃに接続されている。
【００３３】
スイッチ部３６ａ，３６ｂのオン・オフ制御をしてＵ相の電流Ｉｕを供給するコイルＵ１〜Ｕ４を切り替えて、コイルＵ１〜Ｕ４により形成される磁界のｙ方向の位置を変化させることにより、連続的にｙ方向の推力を発生させることができる。尚、スイッチ部３６ａに含まれるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は各々独立してオン・オフ制御を行うことができるが、スイッチ部３６ｂはスイッチ部３６ａのオン・オフに同期して動作する。例えば、スイッチ部３６ｂに含まれるスイッチＳＷ１は、スイッチ部３６ａに含まれるスイッチＳＷ１のオン・オフに合わせて動作し、スイッチ部３６ｂに含まれるスイッチＳＷ２は、スイッチ部３６ａに含まれるスイッチＳＷ２のオン・オフに合わせて動作する。
【００３４】
Ｖ相の電流Ｉｖは、コイルＶ１〜Ｖ４の一端に設けられたスイッチ部３７ａ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を介してコイルＶ１〜Ｖ４のそれぞれに供給され、また、コイルＶ１〜Ｖ４のそれぞれを介した電流はコイルＶ１〜Ｖ４の他端に設けられたスイッチ部３７ｂ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を介して共通電極Ｃに流入する。尚、スイッチ部３７ａとスイッチ部３７ｂとは、スイッチ部３６ａ及びスイッチ部３６ｂの関係と同様の関係をもって動作する。
【００３５】
同様に、Ｗ相の電流Ｉｗは、コイルＷ１〜Ｗ４の一端に設けられたスイッチ部３８ａ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を介してコイルＷ１〜Ｗ４のそれぞれに供給され、また、コイルＷ１〜Ｗ４のそれぞれを介した電流はコイルＷ１〜Ｗ４の他端に設けられたスイッチ部３８ｂ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を介して共通電極Ｃに流入する。スイッチ部３７ａとスイッチ部３７ｂとは、スイッチ部３６ａ及びスイッチ部３６ｂの関係と同様の関係をもって動作する。尚、Ｕ相の電流Ｉｕを制御するスイッチ部３６ａ，３６ｂ、Ｖ相の電流Ｉｖを制御するスイッチ部３７ａ，３７ｂ、及びＷ相の電流Ｉｗを制御するスイッチ部３８ａ，３８ｂは、相間で従属関係はなく独立してオン・オフを制御することができる。
【００３６】
また、本実施形態のリニアモータ装置は、ｘ方向に推力を発生させるための電流Ｉｔが供給されている。この電流Ｉｔは、直流電流であり、電流増幅部３５ｄを介して所定の電流値となるように調整される。この電流増幅部３５ｄは、電流増幅部３５ａ〜３５ｃと同様の構成であり、電流アンプと電流検出器とを備え、電流検出器の検出値を電流アンプにフィードバックして電流アンプのゲインを調整している。
【００３７】
電流Ｉｔは、スイッチ部３６ａ〜３８ａの各々に含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ８を介してコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のそれぞれに供給される。また、コイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のそれぞれを介した電流はコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の他端に設けられたスイッチ部３６ａ〜３８ａの各々に含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ８を介して流出するよう構成されている。
【００３８】
スイッチ部３６ａ〜３８ａに含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ８は、相内及び相間で従属関係はなく独立してオン・オフを制御することができる。また、スイッチ部３６ｂ〜３８ｂに含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ８のそれぞれは、スイッチ部３６ａ〜３８ａに含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ８の各々のオン・オフ動作に従属して動作する。このように、本実施形態においてはｙ方向に推力を発生させるためのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４とは別個にｘ方向に推力を発生させるためのスイッチＳＷ５〜ＳＷ８が設けられており、それぞれのオン・オフ制御を個別にすることによって、ｙ方向のみの推力発生、ｘ方向のみの推量発生、又はｘ方向とｙ方向との両方向への推力発生を制御することができるように構成される。
【００３９】
尚、図４においては、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相毎に電流増幅部３５ａ〜３５ｃを設けた構成について説明したが、必ずしも三相全てに電流増幅部を設ける必要はなく、三相のうちの二相のみに設けた構成であってもよい。但し、かかる構成にする場合には、共通電極Ｃにおける電流総和がＩｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０なる関係が満たされることが必要十分条件となる。
【００４０】
次に、本実施形態のリニアモータ装置を駆動する際におけるスイッチ部３６ａ，３６ｂ、３７ａ，３７ｂ、３８ａ，３８ｂの切り替えシーケンスについて説明する。図５は、本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置を駆動する際の切り替えシーケンスを示す図表である。本実施形態のリニアモータ装置は、固定子１１に対する可動子１２の位置に応じてスイッチ部３６ａ，３６ｂ、３７ａ，３７ｂ、３８ａ，３８ｂの切り替え制御を行っている。
【００４１】
図５に示した図表において、横方向の欄は固定子１１と可動子１２との規格化ずれ量Δｎｄを示しており、縦方向の欄はスイッチ部３６ａ，３６ｂ、３７ａ，３７ｂ、３８ａ，３８ｂに設けられたスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン・オフ状態を示している。この図表において数値「０」が付されている箇所はスイッチがオフ状態にあることを示し、数値「１」が付されている箇所はｙ方向に推力を発生させるときにスイッチがオン状態になることを示し、数値「２」が付されている箇所はｘ方向に推力を発生させるときにスイッチがオン状態になることを示している。
【００４２】
ここで、図２及び図３に示すように、固定子１１の中心位置に対する可動子１２の中心位置のｙ方向における位置ずれ量をΔｄとする。上記の規格化ずれ量Δｎｄは、この位置ずれ量Δｄを固定子１２に設けられたコイル１３の配列間隔（ピッチ）ｐで規格化したものである。いま、可動子１２の中心が固定子１１の中心からずれた位置に配置されており、その位置ずれ量Δｄが６６ｍｍであり、コイル１３の配列間隔ｐが３０ｍｍであるとすると、このときの規格化ずれ量Δｎｄは１．２ｐとなる。
【００４３】
この規格化ずれ量Δｎｄは、図５に示す図表において、ｐ〜１．５ｐの範囲の値である。よって、固定子１１と可動子１２との位置関係がΔｎｄ＝１．２ｐとなる場合において、ｙ方向のみに推力を発生させるためにはＵ相のスイッチＳＷ２、Ｖ相のスイッチＳＷ２、及びＷ相のスイッチＳＷ２をオン状態にして、コイルＵ２、コイルＶ２、及びコイルＷ２に電流を供給する。また、固定子１１と可動子１２との位置関係がΔｎｄ＝１．２ｐとなる場合において、ｘ方向のみに推力を発生させるためには、Ｖ相のスイッチＳＷ５とＷ相のスイッチＳＷ７とをオン状態にして、コイルＶ５及びコイルＷ７に電流を供給する。
【００４４】
また、上記の位置関係において、ｘ方向とｙ方向の両方に推力を発生させるためには、Ｕ相のスイッチＳＷ２、Ｖ相のスイッチＳＷ２、Ｗ相のスイッチＳＷ２、Ｖ相のスイッチＳＷ５、及びＷ相のスイッチＳＷ７をオン状態にして、コイルＵ２、コイルＶ２、コイルＷ２、コイルＶ５、及びコイルＷ７に電流を供給する。このように、本実施形態においては、図５に示した図表に従って固定子１１と可動子１２との位置関係に応じて通電するコイルを切り替えることで、ｘ方向のみ、ｙ方向のみ、又はｘ方向とｙ方向との両方向へ推力を発生させることができる。尚、図５から明らかなように、同一のコイルに対してｙ方向推力発生用の電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）とｘ方向推力発生用の電流Ｉｔとが同時に供給されることはなく、個々のコイル１３は、固定子１１と可動子１２との位置関係に応じてそれぞれｘ方向のみ又はｙ方向のみの推力を発生する。
【００４５】
以上、本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置について説明した。上記の実施形態においては、磁石１９のｙ方向の長さがコイル１３のｙ方向の長さ（短辺部分１３ｂ）の２倍の長さである場合を例に挙げて説明したが、磁石１９のｙ方向の長さはコイル１３のｙ方向の長さの少なくとも２倍であればよい。つまり、モーメントの発生をより効果的に抑えられるのであれば、磁石１９のｙ方向の長さがコイル１３のｙ方向の長さの２倍以上であっても良い。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態によるリニアモータ装置について説明する。図６は、本発明の第２実施形態によるリニアモータ装置の構成を示す図であり、一部を上面透視図としている。図６に示す本発明の第２実施形態によるリニアモータ装置４０は、磁石ユニットとしての固定子４１とコイルユニットとしての可動子４２とを備える。
【００４７】
磁石ユニットとしての固定子４１は、第１方向としてのｙ方向に沿って交互に極性が変化するように（異なる磁極が互いに隣り合うように）配列された複数の磁石４３を有する磁石列４４と、ｙ方向に延在し（ｙ方向の長さが磁石列４４のｙ方向の長さと同程度に設定され）、第２方向としてのｘ方向に磁石列４４を挟むように配列された磁石４５からなる磁石列４６とを備える。尚、上記磁石列４４は本発明にいう第１磁石列に相当し、磁石列４６は本発明にいう第２磁石列に相当する。
【００４８】
上記磁石４３，４５はネオジウム・鉄・コバルト磁石、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。尚、磁石列４４によって形成される磁束密度を高めるため、第１実施形態と同様に磁石列４４は磁石４３の間に補助磁石を備える構成であることが望ましい。
【００４９】
また、コイルユニットとしての可動子４２は、第１方向としてのｙ方向に沿って配列された複数（図６に示した例では６個）のコイル４７からなるコイル列４８と、ｙ方向においてコイル列４８の両端外側に設けられた２つのコイル４９とを備える。尚、上記コイル４７は本発明にいう第１コイルに相当し、コイル４９は本発明にいう第２コイルに相当する。
【００５０】
コイル列４８をなす各々のコイル４７は銅の丸線又は平角線をほぼ矩形形状に所定回数（例えば、数十〜数百回）巻回させて形成されている。尚、コイル４７の巻線の材質は銅に限られるわけではなく、アルミ線を用いても良い。コイル４７のｘ方向の長さは、磁石列４４をなす磁石４３のｘ方向の長さよりも長くなり、且つ磁石列４６をなす磁石４５の配列間隔よりも短くなるように設定されている。また、コイル４７のｙ方向における配列間隔（ピッチ）をｐとし、磁石４３のｙ方向における配列間隔をＰｍとすると、４Ｐｍ＝３ｐとなるように、コイル４７及び磁石４３はそれぞれ配列されている。
【００５１】
コイル４７は、その長辺部分４７ａ（第１部分）が第２方向としてのｘ軸とほぼ平行になり、短辺部分４７ｂが第１方向としてのｙ軸とほぼ平行になるように、且つ、巻回面がｘｙ平面とほぼ平行となるように、つまりコイル４７に電流を流したときにコイル４７の中心において発生する磁界の方向がｚ軸とほぼ平行となるように配置されている。また、コイル４７は、その長辺部分４７ａが磁石列４４をなす磁石４３と重なるように（コイル４７の長辺部分４７ａの−ｚ方向に磁石列４４が位置するように）、且つ磁石列４６をなす磁石４５と重ならないようにｘ方向の位置が設定されている。かかる配置において、磁石列４４はｙ方向の推力を発生させるために、主にコイル４７の長辺部分４７ａに対して磁界を形成する。
【００５２】
コイル４９はコイル４７と同様に銅の丸線又は平角線をほぼ矩形形状に所定回数（例えば、数十〜数百回）巻回させて形成されている。尚、コイル４９の巻線の材質は銅に限られるわけではなく、アルミ線を用いても良い。コイル４９のｘ方向の長さは磁石列４６をなす磁石４５の配列間隔と同程度に設定されており、第１方向に延びる短辺部分４９ｂ（第２部分）の各々が、磁石４５の一方の極（−ｘ側に配置された磁石４５ではＮ極、＋ｘ側に配置された磁石４５ではＮ極）に近接する位置に配置される。磁石４５（磁石列４６）はｘ方向の推力を発生させるために、主にコイル４９の短辺部分４９ｂに対して磁界を形成する。
【００５３】
また、ｙ方向におけるコイル４９の長辺部分４９ａ（第１方向と直交する方向に延びた２つの電流経路）の間隔は、磁石列４４をなす磁石４３の配列ピッチの２倍（２Ｐｍ）に設定されている。これは、コイル４９に電流を流したときに、磁石列４４がコイル４９の第１部分４９ａに形成する磁界によって発生する合成推力を零にするためである。つまり、コイル４９の各々の長辺部分４９ａに流れる電流は互いに反対方向（一方が＋ｘ方向であり、他方が−ｘ方向）である。コイル４９の長辺部分４９ａのｙ方向における間隔を磁石４３の配列ピッチの２倍（２Ｐｍ）とすると、各々の長辺部分４９ａにはコイル４９のｙ方向の位置に拘わらず同極の磁石４３が近接することになる。
【００５４】
このため、それぞれの長辺部分４９ａでは互いに反対方向の推力（一方の推力は＋ｙ方向であり、他方の推力は−ｙ方向である）が発生し、その結果として合成推力は零となる。このように、本実施形態においては、コイル４９に電流を流すことによりｘ方向のみの推力を発生させることができるよう構成されている。以上のように、本実施形態のリニアモータ装置は、固定子４１に磁石（磁石列）が設けられ、可動子４２にコイル（コイル列）が設けられた所謂ムービングコイル型のリニアモータ装置である。
【００５５】
また、図６に示すように、コイル列４８をなす６個のコイル４７には、ｙ方向に沿って順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されるように結線されており、６個のコイル４７のうち同相の電流が供給される２つのコイル４７が直列接続されている。Ｕ相の電流Ｉｕ、Ｖ相の電流Ｉｖ、及びＷ相の電流Ｉｗは、第１実施形態と同様に、電流増幅部３５ａ〜３５ｃを介して所定の電流値となるように調整される。尚、コイル４７の各々は、各々を介してた電流が共通電極Ｃに流入するように結線されている。
【００５６】
また、２つのコイル４９は直列接続されており、ｘ方向に推力を発生させるための電流Ｉｔが供給されてる。この電流Ｉｔは、直流電流であり、電流増幅部３５ｄを介して所定の電流値となるように調整される。このように、本実施形態においては、コイル列４８をなす６つのコイル４７のうちの同相の２つのコイルがそれぞれ直列接続されるとともに、２つのコイル４９が直列接続されているため、基本的に図４に示すスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂは不要となる。
【００５７】
本実施形態においてはコイル列４８のみに対してＵ相の電流Ｉｕ、Ｖ相の電流Ｉｖ、及びＷ相の電流Ｉｗを供給することでｙ方向のみの推力を発生させることができ、コイル４９のみに対して電流Ｉｔを供給することでｘ方向のみの推力を発生されることができ、コイル列４４及びコイル４９に対してＵ相の電流Ｉｕ、Ｖ相の電流Ｉｖ、Ｗ相の電流Ｉｗ、及び電流Ｉｔを供給することで、ｘ方向とｙ方向との両方向へ推力を発生されることができる。
【００５８】
以上、本発明の第２実施形態によるリニアモータ装置について説明した。上記の実施形態においては、ｙ方向におけるコイル４９の長辺部分４９ａの間隔が磁石４３の配列ピッチの２倍（２Ｐｍ）である場合を例に挙げて説明したが、長辺部分４９ａの間隔は磁石４３の配列ピッチの偶数倍（磁石４３の同極間の距離の整数倍）であっても良い。
【００５９】
また、本実施形態においてはコイル４９をコイル列４８のｙ方向両端に２つ設けたが、コイル４９は、その空心部にコイル列４８を収容し、コイル列４８を取り囲むように設けても構わない。このような構成にすることによりｘ方向推力の発生に寄与するｙ方向と平行な第２部分４９ｂを長く取ることができ、大きな推力を発生することができる。この場合においてもｘ方向と平行な第１部分４９ａの間隔は、磁石４３の配列ピッチの偶数倍（磁石４３の同極間距離の整数倍）とするのが好ましい。これによりコイル４９はｘ方向にのみ推力を発生するようにすることができる。
【００６０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態によるリニアモータ装置について説明する。図７は、本発明の第３実施形態によるリニアモータ装置の構成を示す図であり、一部を上面透視図としている。図７に示す本発明の第３実施形態によるリニアモータ装置５０は、第２実施形態と同様の固定子５１と可動子５２とを備える。
【００６１】
固定子５１はｙ方向に沿って交互に極性が変化するように（異なる磁極が互いに隣り合うように）配列された複数の磁石５３を有する磁石列５４を備え、可動子５２は、ｙ方向に沿って配列された複数（図６に示した例では６個）のコイル５５からなるコイル列５６を備える。尚、本実施形態においても磁石列５４によって形成される磁束密度を高めるため、磁石列５４は磁石５３の間に補助磁石を備える構成であることが望ましい。
【００６２】
上記磁石５３はネオジウム・鉄・コバルト磁石、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。また、コイル列５６をなす各々のコイル５５は銅の丸線又は平角線をほぼ矩形形状に所定回数（例えば、数十〜数百回）巻回させて形成されている。尚、コイル５５の巻線の材質は銅に限られるわけではなく、アルミ線を用いても良い。
【００６３】
コイル５５のｙ方向における配列間隔（ピッチ）をｐとし、磁石５３のｙ方向における配列間隔をＰｍとすると、４Ｐｍ＝３ｐとなるように、コイル５５及び磁石５３はそれぞれ配列されている。また、コイル５５のｘ方向の長さと磁石５３のｘ方向の長さは同程度に設定されているが、コイル５５はその短辺部分５５ｂの一方がコイル列５６と重ならないように磁石５３に対してｘ方向に偏心させて配置されている。つまり、各コイル５５は長辺短辺部分５５ａと他方の短辺部分５５ｂがコイル列５６の＋ｚ方向に位置するように配置される。
【００６４】
かかる配置とするのは、各コイル５５に電流を流したときに、磁石列５４がコイル５５の長辺部分５５ａに形成する磁界によってｙ方向の推力を発生させ、磁石列５４がコイル５５の他方の短辺部分５５ｂに形成する磁界によってｘ方向の推力を発生させるためである。以上のように、本実施形態のリニアモータ装置は、第２実施形態と同様の所謂ムービングコイル型のリニアモータ装置である。
【００６５】
コイル列５６をなす６個のコイル５５には、ｙ方向に沿って順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されるように結線されており、６個のコイル５５のうち同相の電流が供給される２つのコイル５５がそれぞれ直列接続されている。Ｕ相の電流Ｉｕ、Ｖ相の電流Ｉｖ、及びＷ相の電流Ｉｗは、第１実施形態と同様に、電流増幅部３５ａ〜３５ｃを介して所定の電流値となるように調整される。尚、コイル４７の各々は、各々を介してた電流が共通電極Ｃに流入するように結線されている。
【００６６】
電流増幅部３５ａ〜３５ｃの入力端には、電圧加算部５７〜５９がそれぞれ接続されている。電圧加算部５７は２つの入力端５７ａ，５７ｂを有し、各々の入力端５７ａ，５７ｂから入力される推力指令電圧を加算して電流増幅部３５ａへ出力する。入力端５７ａにはｙ方向に推力を発生させるためのＵ相主推力指令電圧が入力され、入力端５７ｂにはｘ方向に推力を発生させるためのＵ相副推力指令電圧が入力される。
【００６７】
電圧加算部５８は入力端５８ａから入力されるｙ方向に推力を発生させるためのＶ相主推力指令電圧と、入力端５８ｂから入力されるｘ方向に推力を発生させるためのＶ相副推力指令電圧とを加算して電流増幅部３５ｂへ出力する。同様に、電圧加算部５９は入力端５９ａから入力されるｙ方向に推力を発生させるためのＷ相主推力指令電圧と、入力端５９ｂから入力されるｘ方向に推力を発生させるためのＷ相副推力指令電圧とを加算して電流増幅部３５ｃへ出力する。
【００６８】
以上の構成のリニアモータ装置においては、電圧加算部５７〜５９の入力端５７ａ〜５９ａに入力させるＵ相主推力指令電圧、Ｖ相主推力指令電圧、及びＷ相主推力指令電圧によりｙ方向の推力発生を制御し、入力端５７ｂ〜５９ｂに入力させるＵ相副推力指令電圧、Ｖ相副推力指令電圧、及びＷ相副推力指令電圧によりｘ方向の推力発生を制御する。ここで、Ｕ相副推力指令電圧、Ｖ相副推力指令電圧、及びＷ相副推力指令電圧は、Ｕ相主推力指令電圧、Ｖ相主推力指令電圧、及びＷ相主推力指令電圧各々に対して一定の位相遅れ又は位相進みを有する電圧である。このような位相関係を有する主推力指令電圧及び副推力指令電圧を用いることで、ｙ方向に発生させる推力及びｘ方向に発生させる推力を制御することができる。
【００６９】
〔ステージ装置〕
次に、以上説明した第１実施形態によるリニアモータ装置を備えた本発明に係るステージ装置及びその制御装置の一実施形態について説明する。図８は、本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置を備えるステージ装置及びその制御装置を示す図である。尚、ここでは、ウェハ（半導体ウェハ）Ｗを水平面内で移動させるステージ制御装置について説明する。また、ウェハＷが移動する水平面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を設定して説明を進める。図８に示すように、ステージ制御装置は、制御コントローラ６０、電流増幅部６１ａ〜６１ｃ、スイッチ部６２ａ〜６２ｃ、及び位置検出部６３ａ，６３ｂを含み、被制御対象としてのステージ装置６４を制御する。
【００７０】
制御コントローラ６０は、予め設定された制御情報（レシピ）と位置検出部６３ａ，６３ｂから出力される検出信号とに基づいて、ステージ装置６４が備えるリニアモータ装置６５〜６７を駆動するための駆動信号を生成し、ウェハＷを載置するステージとしてのウェハステージ６８の動作を制御する。また、制御コントローラ６０は、位置検出部６３ａ，６３ｂから出力される検出信号に基づいてウェハステージ６８の位置情報を算出する位置算出部６０ａと、位置算出部６０ａで算出された位置情報から図５を用いて説明したシーケンスに従ってスイッチ部６２ａ〜６２ｃに含まれる複数のスイッチのオン・オフ制御を行うための制御信号Ｃ１〜Ｃ３を出力する切り替え制御制御信号生成部６０ｂとを含んで構成される。
【００７１】
電流増幅部６１ａ〜６１ｃは、制御コントローラ６０から出力される駆動信号の電流を所定の増幅率で増幅してステージ装置６４に設けられるリニアモータ装置６５〜６７のそれぞれに供給する。この電流増幅部６１ａ〜６１ｃの各々は図４に示した電流増幅部３５ａ〜３５ｄの各々を含んで構成される。スイッチ部６２ａ〜６２ｃは、図４に示すスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂを含んで構成され、制御コントローラ６０から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃ３の各々に従ってスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ各々に含まれるスイッチをオン・オフさせて、リニアモータ装置６５〜６７の各々に設けられる複数のコイルのうちの何れのコイルに電流を供給するかを制御する。位置検出部６３ａ，６３ｂは、ウェハステージ６８のＸ方向の位置及びＹ方向の位置（ステージ位置）をそれぞれ検出する。
【００７２】
次に、ステージ装置６４について詳細に説明する。図９は、ステージ装置６４の構成例を示す斜視図である。図８及び図９に示すように、ステージ装置６４は、可動部としてのウェハステージ６８、このウェハステージ６８をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウェハ定盤６９、ウェハステージ６８と一体的に設けられウェハＷを吸着保持する試料台７０、これらウェハステージ６８及び試料台７０を相対移動自在に支持するＸガイドバー７１を主体に構成されている。ウェハステージ６８の底面には、非接触ベアリングである不図示の複数のエアベアリング（エアパッド）が固定されており、これらのエアベアリングによってウェハステージ６８がウェハ定盤６９上に、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されている。
【００７３】
ウェハ定盤６９は、例えば不図示のベースプレートの上方に防振ユニットを介してほぼ水平に支持されている。ここで、防振ユニットは、例えばウェハ定盤６９の各コーナーに配置され、内圧が調整可能なエアマウントとボイスコイルモータとがベースプレート上に並列に配置された構成になっている。これらの防振ユニットによって、ベースプレートを介してウェハ定盤６９に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
【００７４】
また、図９に示すように、Ｘガイドバー７１は、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向の両端には電機子ユニットからなる可動子６５ａ及び可動子６６ａがそれぞれ設けられている。これらの可動子６５ａ，６６ａにそれぞれ対応する磁石ユニットを有する固定子６５ｂ，６６ｂは、ベースプレートに突設された支持部に設けられている。
【００７５】
上記の可動子６５ａ及び固定子６５ｂによってリニアモータ装置６５が構成され、可動子６６ａ及び固定子６６ｂによってリニアモータ装置６６が構成されている。これらのリニアモータ装置６５，６６は図１〜図３に示す本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置１０である。リニアモータ装置６５，６６は、可動子６５ａが固定子６５ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動され、なおかつ可動子６６ａが固定子６６ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動されることでＸガイドバー７１がＹ方向に移動し、リニアモータ装置６５とリニアモータ装置６６との駆動量を調整することで、ウェハステージ６はＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸周りに回転する。即ち、リニアモータ装置６５，６６によってＸガイドバー７１とほぼ一体的にウェハステージ６８（及び試料台７０）がＹ方向及びＺ軸周りに駆動されるようになっている。
【００７６】
試料台７０は、Ｘガイドバー７１との間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Ｘガイドバー７１にＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウェハステージ６８は、Ｘガイドバー７１に埋設された固定子を有するリニアモータ装置６７による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。図９においてはリニアモータ装置６７の可動子は図示していないが、ウェハステージ６８に取り付けられている。試料台７０の上面には、不図示のウェハホルダを介してウェハＷが真空吸着等によって固定される。
【００７７】
また、ウェハステージ６８の端部にはＹ方向に延びる移動鏡７２とＸ方向に延びる移動鏡７３が取り付けられている。これらの移動鏡７２，７３の鏡面に対面する位置にレーザ干渉計７４，７５（図８参照）がそれぞれ取り付けられており、ウェハステージ６８のＸ方向の位置及びＹ方向の位置が所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。尚、レーザ干渉計７４，７５の少なくとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウェハステージ６８（ひいてはウェハＷ）のＸ方向の位置及びＹ方向の位置のみならず、Ｚ軸周りの回転量及びレベリング量をも求めることができるようになっている。
【００７８】
以上の構成のステージ装置６４において、例えばウェハＷを−Ｘ方向へ移動させる場合には、制御コントローラ６０は位置検出部６３ａから出力される検出信号に基づいてウェハステージ６８のＸ方向の位置情報を算出し、この位置情報から図５を用いて説明したシーケンスに従って制御信号Ｃ２を生成する。尚、ここでの制御信号Ｃ２は、スイッチ部６２ｂ（図４に示すスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ）の各々に含まれるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン・オフ状態を制御する制御信号である。また、制御コントローラ６０は、ステージ装置６４が備えるリニアモータ装置６７を駆動するための駆動信号を生成する。
【００７９】
更に、制御コントローラ６０は位置検出部６３ｂから出力される検出信号に基づいてウェハステージ６８のＹ方向の位置情報を算出し、この位置情報から図５を用いて説明したシーケンスに従って制御信号Ｃ１，Ｃ３を生成する。尚、ここでの制御信号Ｃ１，Ｃ３は、スイッチ部６２ａ，６２ｃ（図４に示すスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ）の各々に含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ８のオン・オフ状態を制御する制御信号である。また、制御コントローラ６０は、リニアモータ装置６７を駆動するための駆動信号に合わせてリニアモータ装置６５，６６を駆動するための駆動信号を生成する。
【００８０】
次に、制御コントローラ６０はリニアモータ装置６７を駆動するための駆動信号を電流増幅部６１ｂへ出力するとともに制御信号Ｃ２をスイッチ部６２ｂに出力し、リニアモータ装置６７に三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを供給して図８に示した−Ｘ方向の推力Ｆ１１を発生させる。これと同時に制御コントローラ６０は、リニアモータ装置６５，６６を駆動するための駆動信号を電流増幅部６１ａ，６１ｃへそれぞれ出力するとともに制御信号Ｃ１，Ｃ３をスイッチ部６２ａ，６２ｃのそれぞれに出力し、リニアモータ装置６５，６６に電流Ｉｔを供給して図８に示した＋Ｘ方向の推力Ｆ１２，Ｆ１３をそれぞれ発生させる。
【００８１】
このように、ウェハＷを−Ｘ方向へ移動させる場合には、リニアモータ装置６７に−Ｘ方向へ推量Ｆ１１を発生させると同時に、リニアモータ装置６５，６６に＋Ｘ方向へ推力Ｆ１２，Ｆ１３を発生させる。これにより、リニアモータ装置６７の−Ｘ方向への推力発生により生ずる反力を推力Ｆ１２，Ｆ１３で相殺することができ、不要な振動の発生を抑えることができる。
【００８２】
また、例えばウェハＷを＋Ｙ方向へ移動させる場合には、制御コントローラ６０は位置検出部６３ｂから出力される検出信号に基づいてウェハステージ６８のＹ方向の位置情報を算出し、この位置情報から図５を用いて説明したシーケンスに従って制御信号Ｃ１，Ｃ３を生成する。尚、ここでの制御信号Ｃ１，Ｃ３は、スイッチ部６２ａ，６２ｃ（図４に示すスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ）の各々に含まれるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン・オフ状態を制御する制御信号である。また、制御コントローラ６０は、ステージ装置６４が備えるリニアモータ装置６５，６６を駆動するための駆動信号を生成する。
【００８３】
更に、制御コントローラ６０は位置検出部６３ａから出力される検出信号に基づいてウェハステージ６８のＸ方向の位置情報を算出し、この位置情報から図５を用いて説明したシーケンスに従って制御信号Ｃ２を生成する。尚、ここでの制御信号Ｃ２は、スイッチ部６２ｂ（図４に示すスイッチ部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ）の各々に含まれるスイッチＳＷ５〜ＳＷ６のオン・オフ状態を制御する制御信号である。また、制御コントローラ６０は、リニアモータ装置６５，６６を駆動するための駆動信号に合わせてリニアモータ装置６７を駆動するための駆動信号を生成する。
【００８４】
次に、制御コントローラ６０はリニアモータ装置６５，６６を駆動するための駆動信号を電流増幅部６１ａ，６１ｃのそれぞれに出力するとともに制御信号Ｃ１，Ｃ３をスイッチ部６２ａ，６２ｃのそれぞれに出力し、リニアモータ装置６５，６６に三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを供給して図８に示したＹ方向の推力Ｆ２１，Ｆ２２を発生させる。これと同時に制御コントローラ６０は、リニアモータ装置６７を駆動するための駆動信号を電流増幅部６１ｂへ出力するとともに制御信号Ｃ２をスイッチ部６２ｂに出力し、リニアモータ装置６７に電流Ｉｔを供給して図８に示した＋Ｙ方向の推力Ｆ２３を発生させる。
【００８５】
このように、ウェハＷをＹ方向へ移動させる場合には、リニアモータ装置６５，６６にＹ方向へ推量Ｆ２１，Ｆ２２を発生させると同時に、リニアモータ装置６７にＹ方向へ推力Ｆ２３を発生させる。ウェハステージ６８をＹ方向へ移動させるには、ウェハステージ６８、リニアモータ装置６７，及びＸガイドバー７１を一体的にリニアモータ装置６５，６６で移動させる必要がある。このため、リニアモータ装置６７及びＸガイドバー７１の総合的な剛性が低いと、リニアモータ装置６５，６６が備える可動子６５ａ，６６ａに対するウェハステージ６８の動作遅れが生じる。
【００８６】
本実施形態においては、リニアモータ装置６５，６６のＹ方向への推力Ｆ２１，Ｆ２２の発生と同時に、推力Ｆ２１，Ｆ２２と同方向の推力Ｆ２３をリニアモータ装置６７により発生させている。これにより、見かけ上リニアモータ装置６７及びＸガイドバー７１からなる構成の剛性が無限大となり、その結果として可動子６５ａ，６６ａの移動に合わせてるウェハステージ６８が動作してウェハステージ６８の加速終了後における整定時間が短くなり、同期精度及びスループットの向上を図ることができる。
【００８７】
以上、リニアモータ装置６５〜６７として本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置１０を備えるステージ装置６４を例に挙げて説明した。しかしながら、ステージ装置６４は、リニアモータ装置６５〜６７として、図６に示す第２実施形態によるリニアモータ装置４０を備える構成、又は図７に示す第３実施形態によるリニアモータ装置５０を備える構成であっても良い。
【００８８】
図６に示す第２実施形態によるリニアモータ装置４０を備える構成の場合には、図８中の制御コントローラ６０が備える切り替え制御信号生成部６０ｂ及びスイッチ部６２ａ〜６２ｃが省略された構成となる。また、図７に示す第３実施形態によるリニアモータ装置５０を備える構成の場合には、図８中の制御コントローラ６０が備える切り替え制御信号生成部６０ｂ及びスイッチ部６２ａ〜６２ｃが省略された構成となり、更に図７に示す電圧加算部５７〜５９が電流増幅部６１ａ〜６１ｃの各々に追加されるとともに、電流増幅部６１ａ〜６１ｃの各々から電流増幅部３５ｄ（図４又は図６参照）に相当する構成が省略される。
【００８９】
尚、ステージ装置６４は、リニアモータ装置６５〜６８として第１実施形態〜第３実施形態のリニアモータ装置１０、４０，５０を混在して備える構成であっても良い。例えば、上記リニアモータ装置６５，６６よりもリニアモータ装置６７の方がウェハステージ６８上に載置されるウェハＷに近い位置に配置されており、リニアモータ装置６７の可動子が試料台７０に固定されている。このため、リニアモータ装置６７は発熱源であるコイルが固定子となりウェハＷから遠ざかり直接試料台７０に固定されないムービングマグネット型のリニアモータ装置（第２実施形態又は第３実施形態に示したリニアモータ装置）を用いることが望ましい。
【００９０】
リニアモータ装置６５，６６は、リニアモータ装置６７、Ｘガイドバー７１、及び試料台７０を一体として駆動するため、リニアモータ装置６７より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もリニアモータ装置６７より大きくなる。従って、リニアモータ装置６５，６６は、ムービングコイル型のリニアモータ装置（第１実施形態に示したリニアモータ装置）を用いることが望ましい。しかしながら、ムービングコイル型のリニアモータは可動子６５ａ，６６ａに冷媒を循環させる必要があるため、装置構成上の不具合がある場合には、可動子６５ａ，６６ａ側にマグネットを設けるムービングマグネット型のリニアモータ装置（第２実施形態又は第３実施形態に示したリニアモータ装置）を用いても良い。
【００９１】
〔露光装置〕
次に、本発明に係る露光装置について詳細に説明する。図１０は、露光装置の概略構成を示す図である。図１０に示す露光装置は、投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと感光基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００９２】
尚、以下の説明においては、図１０中に示した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。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交す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、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを移動させる方向（走査方向ＳＤ）をＹ方向に設定している。
【００９３】
図１０において、露光光源８１としては断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出するＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が用いられる。露光光源８１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬ（露光ビーム）は、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）８２を通り、光アッテネータとしての可変減光器８３に入射する。可変減光器８３を通った露光光ＩＬは、レンズ系８４ａ，８４ｂよりなるビーム成形系８５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ８６に入射する。この第１フライアイレンズ８６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系８７ａ、光路折り曲げ用のミラー８８、及び第２レンズ系８７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ８９に入射する。
【００９４】
第２フライアイレンズ８９の射出面、即ち露光対象のレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面）には開口絞り板９０が、駆動モータ９０ｅによって回転自在に配置されている。開口絞り板９０には、通常照明用の円形の開口絞り９０ａ、輪帯照明用の開口絞り９０ｂ、及び複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り（不図示）や小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り（不図示）等が切り換え自在に配置されている。露光装置の全体の動作を統括制御する主制御系１０３が駆動モータ９０ｅを介して開口絞り板９０を回転させて、照明条件を設定する。
【００９５】
尚、変形照明（輪帯照明、４極照明等）を行うときに、露光光ＩＬの利用効率を高めて高い照度（パルスエネルギー）を得るには、露光光ＩＬが第２フライアイレンズ８９に入射する段階で、露光光ＩＬの断面形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。このためには、第１フライアイレンズ８６を例えば多数の位相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＤＯＥ）で置き換えればよい。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られるものではなく、開口絞り板９０に組み合わせて又は単独で円錐プリズム（アキシコン）及び／又はズーム光学系と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第２段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる場合には、例えばＤＯＥ、円錐プリズム、又は多面体プリズム等を用いて、照明系の光軸ＩＡＸに関して露光光ＩＬを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとともに、照明条件に応じてその入射面での露光光ＩＬの入射角度範囲を変更することが望ましい。
【００９６】
図１０において、第２フライアイレンズ８９から射出されて通常照明用の開口絞り９０ａを通過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系９１，９２を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）９３ａ及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）９３ｂに入射する。固定ブラインド９３ａは、例えば特開平４−１９６５１３号公報及び対応する米国特許題５，４７３，４１０号に開示されているように、後述する投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査露光方向と直交した方向に直線スリット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）に伸びるように配置された開口部を有する。
【００９７】
可動ブラインド９３ｂは、ウェハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な露光を防止するために、照明視野領域の走査方向の幅を可変とするために使用される。また、走査方向と直交した方向（非走査方向）に関してレチクルＲのバターン領域のサイズを可変するために使用される。固定ブラインド９３ａ及び可動ブラインド９３ｂは、レチクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチクル面という）に対する共役面に設置されている。
【００９８】
露光時に固定ブラインド９３ａ及び可動ブラインド９３ｂを通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー９４、結像用のレンズ系９５、コンデンサレンズ９６、及び主コンデンサレンズ系９７を介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＲを照明する。
【００９９】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＲ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板としてのウェハＷ上のフォトレジスト層のスリット状の露光領域ＩＷに転写される。本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。
【０１００】
また、レチクルＲは、マスクステージとしてのレチクルステージ９８上に吸着保持され、レチクルステージ９８は、レチクルベース９９上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ９８の一端には移動鏡１００が取り付けられており、移動鏡１００の鏡面に対面してレーザ干渉計１０１が設けられている。このレーザ干渉計１０１によってレチクルステージ９８（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角がリアルタイムに計測されている。このレーザ干渉計１０１の計測結果及び主制御系１０３からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット１０２がレチクルステージ９８の走査速度、及び位置の制御を行う。
【０１０１】
一方、ウェハＷは、ウェハホルダ１０４を介して基板ステージとしてのウェハステージ１０５上に吸着保持され、ウェハステージ１０５は、ウェハベース１０６上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウェハステージ１０５は、ウェハベース１０６上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウェハステージ１０５には、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。
【０１０２】
また、図示は省略しているが、投影光学系ＰＬの側面に、ウェハＷの表面（ウェハ面）の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、そのウェハ面からの反射光を受光してそれらの複数の計測点のフォーカス位置に対応するフォ−カス信号を生成する受光光学系とからなる多点のオートフォーカスセンサも設けられており、それらのフォ−カス信号が主制御系１０３中の合焦制御部に供給されている。走査露光時には、主制御系１０３中の合焦制御部は、それらのフォーカス信号（フォーカス位置）の情報に基づいてオートフォーカス方式でウェハステージ１０５中のＺレベリング機構を連続的に駆動する。これによって、ウェハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。
【０１０３】
ウェハステージ１０５の一端には移動鏡１０７が取り付けられており、移動鏡１０７の鏡面に対面してレーザ干渉計１０８が設けられている。このレーザ干渉計１０８によってウェハステージ１０５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角がリアルタイムに計測されている。レーザ干渉計１０８の計測結果及び主制御系１０３からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット１０９がウェハステージ１０５の走査速度、及び位置の制御を行う。尚、図１０中のウェハステージ１０５は、図８及び図９に示したステージ装置６４に相当するものであり、駆動制御ユニット１０９内に図８に示した制御コントローラ６０、位置検出部６３ａ，６３ｂ、電流増幅部６１ａ〜６１ｃ、及びスイッチ部６２ａ〜６２ｃが設けられている。また、移動鏡１０７は図９に示した移動鏡７２，７３に相当し、レーザ干渉計１０８は図８に示したレーザ干渉計７４，７５に相当する。
【０１０４】
主制御系１０３は、レチクルステージ９８及びウェハステージ１０５のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制御ユニット１０２，１０９に送る。これに応じて、レチクルステージ９８を介して露光光ＩＬの照明領域ＩＲに対してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ウェハステージ１０５を介してレチクルＲのパターン像の露光領域ＩＷに対してウェハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウェハＷへの投影倍率）で走査される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために、可動ブラインド９３ｂの開閉動作が制御される。レチクルＲとウェハＷとの移動方向が逆であるのは、本実施形態の投影光学系ＰＬが反転投影を行うためである。
【０１０５】
次に、以上説明した構成の露光装置の露光時の動作について簡単に説明する。露光動作が開始されると、主制御系１０３から駆動制御ユニット１０２，１０９へ制御信号が出力され、駆動制御ユニット１０２，１０９はレチクルステージ９８及びウェハステージ１０５の加速度を上昇させる。駆動制御ユニット１０９は、主制御系１０３から出力される制御信号（目標位置信号）とレーザ干渉計１０８から出力される検出信号とに基づいてウェハステージ１０５を加速してウェハＷの露光すべきショット領域を露光開始位置へ移動させる。このとき、レチクルステージ９８又はウェハステージ１０５の移動に合わせて前述した反力処理を行う。尚、レチクルステージ９８についてもウェハステージ１０５と同様に加速動作が行われる。
【０１０６】
加速期間が終了して、ウェハステージ１０５及びレチクルステージ９８各々の速度が一定の速度になると、スリット状の照明光をレチクルＲに照射しつつ、ウェハステージ１０５を−Ｙ方向に速度Ｖｗ（＝β・Ｖｍ）で走査移動するとともに、レチクルステージユニットを＋Ｙ方向に速度Ｖｍで走査移動しつつ、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に設定されたショット領域に転写する。１つのショット領域に対してレチクルのパターンの転写が終了すると、ウェハステージ１０５及びレチクルステージ９８を減速させて、レチクルＲへの照明光の照射を停止させる。
【０１０７】
次に、主制御系１０３は、ウェハステージ１０５を駆動して、次にパターンを転写するショット領域を投影光学系ＰＬの投影領域（レチクルＲのパターンが投影される領域）の近傍（露光開始位置）に移動させる。このときもウェハステージ１０５の移動に応じて生ずる反力を相殺する反力処理を行う。そして、上述した動作と同様に、ウェハステージ１０５及びレチクルステージ９８を加速して一定速度になった後、照明光をレチクルＲに照射して、レチクルのパターンをショット領域に逐次転写する。図１１は、パターン転写時における投影領域に対するウェハＷの移動経路の一例を示す図である。この図に示すように、ショット領域ＳＡにレチクルＲのパターンを転写する際には、ウェハＷをＹ方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）に沿って一定速度で移動させる。一方、１つのショット領域に対する露光処理が終了し、次に露光処理すべきショット領域の露光開始位置に移るときには、加速及び減速しつつＸ方向（または、Ｙ方向）にステップ移動する。このような動作を繰り返して、ウェハＷ上に設定された全てのショット領域に対する露光処理を行う。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では露光光源８１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源８１としては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
【０１０９】
更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【０１１０】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【０１１１】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイス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ェ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。更には、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などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路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（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光など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、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（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ェハなどが用いられる。
【０１１２】
また、本発明に係るリニアモータ装置は、ウェハステージのみならずレチクルステージにも適用することができる。この場合、レチクルの走査方向（ｙ方向）駆動用の長ストロークのリニアモータ装置と、走査方向と直交する方向（ｘ方向）駆動用の短ストロークのリニアモータ装置とをそれぞれ個別に設ける必要はなく、装置構成を簡略化することができ、コストを低減することができる。更に、本発明に係るリニアモータ装置は露光装置以外にも物体を載置した状態で移動させる（１次元的な移動又は２次元的な移動に制限されない）ステージ装置一般について適用することが可能である。
【０１１３】
次に、本発明の一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１２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。図１２に示すように、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（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【０１１４】
次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェ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で処理されたウェ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。
【０１１５】
図１３は、半導体デバイスの場合における、図１２のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１３において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェ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）においてはウェ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）においてはウェ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、ウェ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。
【０１１６】
ウェ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２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２６（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ェハに転写する。次に、ステップ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップ２８（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２９（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、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１部分（第１方向に直交する方向に延びた電流経路）と、第１部分と連続する第２部分（第２方向に直交する方向に延びた電流経路）とを有するコイルを第１方向に沿って複数配列した磁石列をコイルユニットに設けるとともに、コイルの第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列と、コイルの第２部分に対して磁界を発生する第２磁石列とを磁石ユニットに設けたため、リニアモータ装置単体で第１方向及び第２方向の両方向に対して推力を発生させることができるという効果がある。
このため、リニアモータ装置の動作に伴って生ずる反力を処理するための反力処理用のモータをリニアモータ装置と別個に設ける必要がなくなり、コスト低減を図ることができるとともに、同期精度及びスループットの向上を図ることができるという効果がある。
また、第２磁石列を構成する各々の磁石の第１方向に沿った方向の長さをコイルの第２部分の長さの少なくとも２倍の長さにしたため、コイルに供給する電流の切替時においても第２方向に一定の推力を発生させることができるという効果がある。
また、本発明によれば、第１部分（第１方向に直交する方向に延びた電流経路）を有する第１コイルを第１方向に沿って複数配列したコイル列と、第１コイルとは異なるコイルであって第２部分（第２方向に直交する方向に延びた電流経路）を有する第２コイルとをコイルユニットに設けるとともに、コイル列に含まれる第１コイルの第１部分に対して磁界を発生する第１磁石列と、第２コイルの第２部部に対して磁界を発生する第２磁石列とを磁石ユニットに設けたため、リニアモータ装置単体で第１方向及び第２方向の両方向に対して推力を発生させることができるという効果がある。
このため、リニアモータ装置の動作に伴って生ずる反力を処理するための反力処理用のモータをリニアモータ装置と別個に設ける必要がなくなり、コスト低減を図ることができるとともに、同期精度及びスループットの向上を図ることができるという効果がある。
また、本発明に係るステージ装置によれば、可動部に対して互いに直交する２方向に対して推力を発生することができるので、一の駆動方向と直交する他の方向に推力が必要な場合でも別個に駆動装置を設ける必要はなく装置構成を簡略化することができるという効果がある。
また、本発明に係る露光装置によれば、基板ステージ又はマスクステージの移動反力処理用のモータや、ステージの長ストローク方向と直交する方向に微動用のモータを別個に設ける必要がなく、コストの低減を図ることができるとともに、最適な反力処理によりスループットを向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示したリニアモータ装置の上面透視図である。
【図３】図１及び図２中のＡ−Ａ線の断面矢視図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置が備える各コイル１３の結線図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置を駆動する際の切り替えシーケンスを示す図表である。
【図６】本発明の第２実施形態によるリニアモータ装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるリニアモータ装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるリニアモータ装置を備えるステージ装置及びその制御装置を示す図である。
【図９】ステージ装置６４の構成例を示す斜視図である。
【図１０】露光装置の概略構成を示す図である。
【図１１】パターン転写時における投影領域に対するウェハＷの移動経路の一例を示す図である。
【図１２】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１３】半導体デバイスの場合における、図１２のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０          リニアモータ装置
１１          固定子（コイルユニット）
１２          可動子（磁石ユニット）
１３          コイル
１３ａ        長辺部分（第１部分）
１３ｂ        短辺部分（第２部分）
１４          コイル列
１８          磁石
１９          磁石
２１          磁石
２２          磁石
２６，２７    磁石列（第１磁石列）
３０，３１    磁石列（第２磁石列）
４０          リニアモータ装置
４１          固定子（磁石ユニット）
４２          可動子（コイルユニット）
４３          磁石
４４          磁石列（第１磁石列）
４５          磁石
４６          磁石列（第２磁石列）
４７          コイル（第１コイル）
４７ａ        長辺部分（第１部分）
４８          コイル列
４９          コイル（第２コイル）
４９ａ        長辺部分（２つの電流経路）
４９ｂ        短辺部分（第２部分）
６４          ステージ装置
６６，６７    リニアモータ装置（駆動装置）
６８          ウェハステージ（可動部）
９８          レチクルステージ（マスクステージ）
１０５        ウェハステージ（基板ステージ）
Ｒ            レチクル（マスク）
Ｗ            ウェハ（物体、感光基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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