(57)【要約】【課題】推力リップルの発生を効果的に抑止することで、位置決め精度及び制御性能を向上させることができるリニアモータ装置及びリニアモータ製造方法、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。【解決手段】複数のコイル１３を配列したコイル列を備えるリニアモータ装置において、コイル列をなす複数のコイル１３のそれぞれは、コイル１３の中心位置であるコイル中心Ｃから推力発生に寄与する長手部分１３ａの中心位置である第１極中心Ｃ１までの第１寸法Ｌ１と、コイル中心Ｃから推力発生に寄与する長手部分１３ｂの中心位置である第２極中心Ｃ２までの第２寸法Ｌ２とのそれぞれがほぼ同一である。コイル列は、コイル１３のコイル中心Ｃに対する第１極中心Ｃ１と第２極中心Ｃ２との位置関係が同じになるように複数のコイル１３が配列して構成されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを配列したコイル列を有するリニアモータ装置において、
前記複数のコイルのそれぞれは、コイルの中心位置から推力発生に寄与する一の極部分の中心位置までの第１寸法と、前記中心位置から推力発生に寄与する他の極部分の中心位置までの第２寸法とのそれぞれがほぼ同一であり、
前記コイル列は、前記コイルの中心位置に対する前記一の極部分と前記他の極部分との位置関係が同じになるように前記複数のコイルが配列されて構成されることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項２】
前記コイル列には複数の相を有する交流電流が供給され、
前記コイル列は、前記交流電流の相の数と等しい数の前記コイルを一組とする各コイル組毎に、前記第１寸法及び前記第２寸法のそれぞれがほぼ同一であ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】
所定の方向に推力を発生するリニアモータ装置において、
前記推力の発生に寄与する極部分を有するコイルを前記推力方向に配列してなるコイル列と、
前記コイル列に複数の相を有する交流電流を供給し、前記複数の相の少なくとも一つの相の位相を前記コイルの中心に対する前記極部分の中心位置の位置ずれに応じて変化させる電流供給部と
を備えることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項４】
前記電流供給部は、前記極部分の位置がずれている前記コイルに供給する前記交流電流の前記位相を変化させることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ装置。
【請求項５】
前記極部分の中心位置は、前記推力方向に沿った前記極部分の長さの中心位置であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のリニアモータ装置。
【請求項６】
所定の方向に配列された複数のコイルを有するコイル列と、極性が交互に変化するように複数の磁石を前記所定の方向に配列した磁石例と、
前記コイル列に複数の相を有する交流電流を供給し、前記複数の相のうち少なくとも一つの相の振幅を前記磁石列が形成する磁場の磁束密度分布に応じて変化させる電流供給部と
を備えることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項７】
推力発生に寄与する極部分を有する複数のコイルを配列してリニアモータを製造するリニアモータ製造方法において、
前記コイルを前記コイルの中心に対する前記極部分の位置がほぼ同一であるコイル毎に分類する段階を有することを特徴とするリニアモータ製造方法。
【請求項８】
同一の前記分類に属するコイルを相対移動方向に沿って配列する段階を有することを特徴とする請求項７記載のリニアモータ製造方法。
【請求項９】
前記分類されたコイルを前記リニアモータに供給される交流電流の相の数と同じ数だけ組み合わせて前記分類毎にコイル組とする段階と、
前記コイル組を相対移動方向に沿って配列する段階と
を有することを特徴とする請求項７記載のリニアモータ製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載のリニアモータ装置によりステージ部が駆動されることを特徴とするステージ装置。
【請求項１１】
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１０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、当該リニアモータ装置を駆動源として備えるステージ装置及び露光装置、並びにリニアモータ製造方法に関する。
【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工程の１つとして設けられる露光工程においては、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）に転写する工程が繰り返し行われる。
【０００３】
マスクのパターンを感光基板上に転写する場合には、既に感光基板上に形成されているパターンとこれから転写するパターンとを高い精度をもって重ね合わせる必要があるため、感光基板を保持した状態で移動する基板ステージは極めて精確な移動動作が要求される。また、感光基板の移動に合わせてマスクを移動させつつ逐次パターンの転写を行う場合には、更にマスクを保持した状態で移動するマスクステージも精確な移動動作が要求される。
【０００４】
このような極めて精確な動作が要求される基板ステージの駆動源（更にはマスクステージの駆動源）としてリニアモータ装置が設けられることが多い。リニアモータ装置は、直線方向の駆動力（推力）を発生するモータであり、構造が簡易で部品点数が少なく、また、駆動における摩擦抵抗が少ないために動作精度が高く、更に直接的に直線駆動するので移動動作を迅速に行うことができるという多くの利点を有する。
【０００５】
リニアモータ装置の基本構成は、コイルを直線状に配列したコイル列と、コイルの配列方向と同方向に極性が交互に変化するように磁石を配列した磁石列とを含んで構成される。かかる構成のリニアモータ装置は、コイル列に正弦波状の三相交流を供給することでコイルの配列方向に推力が発生し、コイル列と磁石列との相対位置に応じて三相交流を印加するコイルを切り替えることにより、コイルの配列方向に沿ってコイル列と磁石列との相対位置を連続的に変化させることができる。
【０００６】
上記の磁石列によって形成される磁界がコイルの配列方向に沿ってコイルの配列周期で正弦波状に変化するものであれば、コイル列に三相交流を印加するとコイルの配列方向に一定の推力が発生する。しかしながら、例えば高出力化及び小型化を同時に実現するために、コイルの配列を変えて磁束密度を高めたリニアモータ装置においては、推力が一定とならない場合があった。即ち、このリニアモータ装置内で形成される磁界は、コイルの配列周期で変化する基本成分以外に、基本成分の整数分の１の周期で変化する高調波成分が現れる。このため、コイル列に三相交流を印加すると磁界の高調波成分によって推力が位置によって変動し、基板ステージ又はウェハステージの位置を精確に制御する上で問題があった。以下、この推力変動分を「推力リップル」という。
【０００７】
磁界の高調波成分に起因する推力リップルの発生を防止するために、磁石列が形成する磁界の高調波成分に応じてコイル列をなすコイル各々に供給する電流を変化させる技術が案出されている。これらの技術の詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１９００８８号公報
【特許文献２】
特開平７−１４３７２９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、従来のリニアモータ装置においては、磁石列が形成する磁界の高調波成分に応じてコイル列をなすコイル各々に供給する電流を変化させることで、磁界の高調波成分に起因する推力リップルを抑えていたが、このような電流制御を行っても依然として推力リップルが発生することがある。これは、コイル列をなすコイルの配列誤差、つまり各々のコイルの取り付け位置ずれ、又は、各々の磁石が発生する磁力のばらつきに起因して生ずる磁極の周期の約半分の周期で生ずる推力リップルである。
【００１０】
これらの推力リップルは、上述した従来の技術では抑えることができず、基板ステージ又はマスクステージを制御する上で問題となっていた。近年、特に半導体素子の製造ではプロセスルールの微細化の要求が高まっており、この要求に応えるためには基板ステージ又はステージ装置の動作をより精確に制御可能とする必要がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、推力リップルの発生を効果的に抑止することで、位置決め精度及び制御性能を向上させることができるリニアモータ装置及びリニアモータ製造方法、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。
【００１２】
【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、複数のコイル（１３）を配列したコイル列（１４）を有するリニアモータ装置（１０）において、前記複数のコイルのそれぞれは、コイルの中心位置（Ｃ）から推力発生に寄与する一の極部分（１３ａ）の中心位置（Ｃ１）までの第１寸法（Ｌ１）と、前記中心位置から推力発生に寄与する他の極部分（１３ｂ）の中心位置（Ｃ２）までの第２寸法（Ｌ２）とのそれぞれがほぼ同一であり、前記コイル列は、前記コイルの中心位置に対する前記一の極部分と前記他の極部分との位置関係が同じになるように前記複数のコイルが配列されて構成されることを特徴としている。
この発明によれば、中心位置一の極部分の中心位置までの第１寸法と、中心位置から他の極部分の中心位置までの第２寸法とのそれぞれがほぼ同一であるコイルを、コイルの中心位置に対する一の極部分と他の極部分との位置関係が同じになるように複数配列してコイル列を構成しているため、各々のコイルの設計値からの位置ずれが同じくなるよう配列される。推力リップルはコイル間の位置ずれに起因して生ずるものであるが、この発明では各コイルが設計値からずれて製造されている場合であってもコイル列をなすコイル全てが同じように位置ずれした状態で配置され、コイル間においてはほぼ位置ずれが生じていないため推力リップルの発生を効果的に抑止することができる。その結果として位置決め精度及び制御性能を向上させることができる。
また、本発明の第１の観点によるリニアモータ装置は、前記コイル列には複数の相を有する交流電流が供給され、前記コイル列が、前記交流電流の相の数と等しい数の前記コイルを一組とする各コイル組毎に、前記第１寸法及び前記第２寸法のそれぞれがほぼ同一であることを特徴としている。
この発明によれば、供給される交流電流の相数と等しい数のコイルを一組とし、コイル組毎に第１寸法及び第２寸法のそれぞれがほぼ同一のコイルを設けているため、結果的に個々のコイルの位置ずれは相殺されて相間の位置ずれがほぼ同一となり推力リップルの発生を効果的に抑止することができるとともに、コイル列をなす全てのコイルについて第１寸法及び第２寸法のそれぞれがほぼ同一のコイルを用意することがなくなってリニアモータ装置の製造が容易になる。
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、所定の方向（ｙ）に推力を発生するリニアモータ装置（１０）において、前記推力の発生に寄与する極部分（１３ａ、１３ｂ）を有するコイル（１３）を前記推力方向に配列してなるコイル列（１４）と、前記コイル列に複数の相を有する交流電流を供給し、前記複数の相の少なくとも一つの相の位相を前記コイルの中心に対する前記極部分の中心位置の位置ずれに応じて変化させる電流供給部（３２）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、コイル列をなす各々のコイルの中心に対する極部分の中心位置の位置ずれに応じて、少なくとも一つの相の位相を変化させた電流をコイルに供給しているため、コイル間における位置ずれが存在する状態で各々のコイルが配置されていたとしても推力リップルの発生を効果的に抑止することができ、その結果として位置決め精度及び制御性能を向上させることができる。
ここで、前記電流供給部は、前記極部分の位置がずれている前記コイルに供給する前記交流電流の前記位相を変化させることを特徴としている。
また、本発明の第１及び第２の観点によるリニアモータ装置において、極部分の中心位置は推力方向に沿ったその極部分の長さの中心位置とすることができる。
上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によるリニアモータ装置は、所定の方向（ｙ）に配列された複数のコイル（１３）を有するコイル列（１４）と、極性が交互に変化するように複数の磁石（１８、２０）を前記所定の方向に配列した磁石例（２４、２５）と、前記コイル列に複数の相を有する交流電流を供給し、前記複数の相のうち少なくとも一つの相の振幅を前記磁石列が形成する磁場の磁束密度分布に応じて変化させる電流供給部（３２）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、磁石列が形成する磁束密度分布が磁石の製造誤差等の要因によりばらついていた場合であっても、コイル列に供給する交流電流の複数の相のうち少なくとも一つの相の振幅を磁石列が形成する磁場の磁束密度分布に応じて変化させるため、推力リップルを実際上無視できる程度まで軽減することができ、その結果として位置決め精度及び制御性能を向上させることができる。
上記課題を解決するために、リニアモータ製造方法は、推力発生に寄与する極部分（１３ａ、１３ｂ）を有する複数のコイル（１３）を配列してリニアモータ（１０）を製造するリニアモータ製造方法において、前記コイルを前記コイルの中心に対する前記極部分の位置がほぼ同一であるコイル毎に分類する段階を有することを特徴としている。
また、本発明のリニアモータ製造方法は、同一の前記分類に属するコイルを相対移動方向に沿って配列する段階を有することを特徴としている。
更に、本発明のリニアモータ製造方法は、前記分類されたコイルを前記リニアモータに供給される交流電流の相の数と同じ数だけ組み合わせて前記分類毎にコイル組とする段階と、前記コイル組を相対移動方向に沿って配列する段階とを有することを特徴としている。
本発明のステージ装置は、上記の何れかに記載のリニアモータ装置によりステージ部（３６）が駆動されることを特徴としている。
本発明の露光装置は、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、上記のステージ装置を備えることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるリニアモータ装置、ステージ装置及び露光装置、並びにリニアモータ製造方法について詳細に説明する。
【００１４】
〔リニアモータ装置〕
図１は、本発明の一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線の一部の断面矢視図である。まず、これらの図を参照してリニアモータ装置の構成を概説する。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。
【００１５】
図１に示すリニアモータ装置１０が備える固定子１１は、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，１３ｂがｘ軸とほぼ平行になり、短辺部分１３ｃ，１３ｄが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。
【００１６】
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、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。
【００１７】
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、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。
【００１８】
次に、リニアモータ装置１０が備える可動子１２は、磁石１８（図２参照）が張り合わされた平板状の上ヨーク１９と、磁石２０が張り合わされた平板状の下ヨーク２１と、上ヨーク１９及び下ヨーク２１をｘ方向における両端で支持する支柱部材２２，２３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。
【００１９】
磁石１８，２０はネオジウム・鉄・コバルト磁石で形成され、上ヨーク１９及び下ヨーク２１はＳＳ４００相当の低炭素鋼により形成され、支柱部材２２，２３は、軽量化のためにアルミ合金で形成されている。尚、磁石１８，２０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。
【００２０】
図１及び図２に示すように、磁石１８，２０はｘ方向の長さがコイル１３の長辺部分１３ａ，１３ｂ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２４（図２参照）が構成されるとともに、複数の磁石２０を含んで磁石列２５が構成されている。これらの磁石列２４，２５は、コイル列１４をなす各コイル１３の長辺部分１３ａ，１３ｂと重なるように（長辺部分１３ａ，１３ｂの＋ｚ方向に磁石列２４が位置し、−ｚ方向に磁石列２５が位置するように）配置される。
【００２１】
また、図３に示すように、磁石１８及び磁石２０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２０は異なる磁極が対面するよう設定される。このように配置された磁石列２４，２５は主にコイル１３の長辺部分１３ａ，１３ｂ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。
【００２２】
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１６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Ｐｃとし、磁石１８，２０のｙ方向における配列間隔をＰｍとすると、５Ｐｍ＝３Ｐｃとなるように、コイル１３及び磁石１８，２０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。
【００２３】
次に、固定子１１に設けられるコイル列１４の構成について詳細に説明する。図４は、本発明の一実施形態によるリニアモータ装置が備えるコイル列１４を構成する１つのコイル１３を示す上面図である。上述したように、コイル１３の長辺部分１３ａ，１３ｂには磁石２４，２５を構成する磁石１８，２０によって磁界が形成され、コイル１３に電流が流れることによりｙ方向の推力が発生する。つまり、コイル１３の長辺部分１３ａ，１３ｂは推力発生に寄与する極部分である。
【００２４】
ここで、図４に示すように、コイル１３のｙ方向における中心位置をコイル中心Ｃとし、一方の極部分としての長辺部分１３ａのｙ方向における中心位置を第１極中心Ｃ１とし、他方の極部分としての長辺部分１３ｂのｙ方向における中心位置を第２極中心Ｃ２とする。極部分の中心位置（極中心）とは、極部分１３ａ，１３ｂに電流が流れた時に発生する磁界の中心位置である。従って、巻線を複数回巻回して作られたコイルの場合には、それぞれの巻線が発生する磁界を総合した全磁界の中心位置が真の極中心となるが、巻線が同一の密度で巻回されたコイル１３においては極部分１３ａ，１３ｂのｙ方向外形寸法の中心位置を極中心Ｃ１，Ｃ２とみなすことができる。複数のコイル１３を製造した場合、コイル中心Ｃと第１極中心Ｃ１との間の寸法（第１寸法）Ｌ１と、コイル中心Ｃと第２極中心Ｃ２との間の寸法（第２寸法）Ｌ２とが製造誤差によりばらつく。コイル列１４をなす複数のコイル１３間において寸法Ｌ１及び寸法Ｌ２のばらつきがあると、これらのばらつきに起因する推力リップルが生じるため、高い精度でリニアモータ装置を駆動する上で問題が生ずる。
【００２５】
かかる問題を解消するため本実施形態では、コイル列１４は寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とのそれぞれがほぼ同一であるコイル１３のみを備え、各々のコイル１３についてコイル中心Ｃに対する第１極中心Ｃ１と第２極中心Ｃ２との位置関係が同じになるように配列した構成である。つまり、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とが全く設計値通りであるコイル１３を複数用意するのは困難であるために、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とが設計値とは等しくないが、寸法Ｌ１どうし、寸法Ｌ２どうしがそれぞれ、ほぼ等しいコイル１３を選別（分類）して用いる（分類する段階）。そして、例えば寸法Ｌ１＞寸法Ｌ２なる関係が全てのコイル１３について満たされるように各々のコイル１３を配列する（配列する段階）。
【００２６】
このように構成されたコイル列１４は、各々のコイル１３の第１極中心Ｃ１又は第２極中心Ｃ２が設計値で定まる本来の第１極中心Ｃ１の位置又は第２極中心の位置からはずれることとなる。しかしながら、全てのコイル１３の第１極中心Ｃ１又は第２極中心Ｃ２が同様にｙ方向にずれて配置されるため、隣接する第１極中心Ｃ１の間隔又は隣接する第２極中心Ｃ２の間隔が一定となる。この結果、推力リップルが生じない。
【００２７】
ここで、コイル１３の第１極部分Ｃ１としての長手部分１３ａ、第２極部分としての長手部分１３ｂの位置誤差により生ずる推力リップルについて検討する。図３に示すように、本実施形態のリニアモータ装置は、図中の線ＣＬに沿って正弦波状の磁界がｙ方向に形成されている。尚、図３においては、コイル列１４をなす複数のコイル１３のうち、隣接して配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が供給される３つのコイルのみを図示している。また、図３においては、Ｕ相の電流が供給されるコイル１３の第１極中心Ｃ１及び第２極中心Ｃ２をそれぞれＵ１，Ｕ２とし、Ｖ相の電流が供給されるコイル１３の第１極中心Ｃ１及び第２極中心Ｃ２をそれぞれＶ１，Ｖ２とし、Ｗ相の電流が供給されるコイル１３の第１極中心Ｃ１及び第２極中心Ｃ２をそれぞれＷ１，Ｗ２としている。
【００２８】
このとき、第１極中心Ｕ１と第２極中心Ｕ２とは磁石列２４，２５によって形成される磁界に対して１８０°の位相関係を有する。また、第１極中心Ｖ１と第２極中心Ｖ２との関係及び第１極中心Ｗ１と第２極中心Ｗ２との関係についても同様である。また、第１極中心Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は磁界に対してそれぞれ１２０°の位相関係を有し、第２極中心Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２も磁界に対してそれぞれ１２０°の位相関係を有する。これらの関係は、コイル１３が設計値通りに製造され、且つ設計値通りにｙ方向に配列されている場合に成り立つ。
【００２９】
図５は、磁石によって形成される磁界とコイルの位置ずれにより生ずる推力変動を説明するための図である。まず、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のコイル１３が全て設計値通りに配置されている場合を考える。この場合においては、図５において符号Ｐ１を付して示すように、磁束密度が最大となる位置に例えばコイル１３の第２極中心Ｕ２が配置される。この配置の場合には、コイル１３には３０°〜１５０°の位相を有する磁束が推力発生に寄与することになる。
【００３０】
これに対し、Ｖ相及びＷ相のコイル１３は設計値通り配置されているが、図５において符号Ｐ２を付して示すようにＵ相のコイル１３のみが位相ｔ°の分だけ位置ずれして配置されている場合を考える。この場合、各相のコイル１３の極中心に形成される電界Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ及び各相のコイル１３に印加される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは以下の（１）式で表される。
2004254377.tif 000003
【００３１】
上記（１）式において、αはコイル１３の極中心のｙ方向の位置を磁石列２４，２５で形成される磁界の位相で表した変数である。この（１）式を参照すると、各相のコイル１３に印加される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは当然ながら位相ずれが生じていないが、Ｕ相のコイル１３の極中心に形成される磁界の位相がｔ°の分だけずれていることが分かる。尚、上記（１）式では簡単化のため磁界の大きさ及び電流の大きさを「１」に正規化してある。
【００３２】
図５を用いて説明したように、位相１２０°の分の磁界がコイル１３の１つの極中心の推力発生に寄与する点を考慮しつつ、三相のコイル１３により生ずる推力の合成推力Ｆは以下の（２）式で表される。
Ｆ＝１＋０．５・ｃｏｓ（ｔ）＋０．５・（ｃｏｓ（２α）−ｃｏｓ（２α＋ｔ））……（２）
【００３３】
上記（２）式から合成推力Ｆには２αの周期を有する推力リップルが含まれることが分かる。このように、コイル列１４に含まれるコイル１３のうちの１つでも設計値からの位置ずれがあると推力リップルが発生することが分かる。本実実施形態においては、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とがほぼ同一であるコイル１３のみからコイル列１４を構成し、且つ各々のコイル１３についてコイル中心Ｃに対する第１極中心Ｃ１と第２極中心Ｃ２との位置関係が同じになるように配列している。この結果、全てのコイル１３が同じように位置ずれした状態で配列される。
【００３４】
全てのコイル１３が同じように位置ずれした状態において、三相のコイル１３の全てが位相ｔ°の分だけ位置ずれして配置された場合に発生する推力について説明する。かかる場合には、各相のコイル１３の極中心に形成される電界Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ及び各相のコイル１３に印加される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは以下の（３）式で表される。
2004254377.tif 000004
【００３５】
また、このとき三相のコイル１３により生ずる推力の合成推力Ｆは以下の（４）式で表される。
Ｆ＝１．５・ｃｏｓ（ｔ）                                      ……（４）
上記（４）式を参照すると、変数αを含む項がないため推力リップルが全く発生しないことが分かる。このことから、コイル１３を設計値通りに製造できなくとも、コイル中心Ｃと第１極中心Ｃ１との寸法Ｌ１又はコイル中心Ｃと第２極中心Ｃ２との寸法Ｌ２とがほぼ同じものを選別（分類）し、コイル中心Ｃに対する第１極中心Ｃ１と第２極中心Ｃ２との位置関係が同じになるように配列すれば推力リップルを皆無又は極めて低減することができる。
【００３６】
以上説明したように、コイル列１４をなす全てのコイルについて寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とがほぼ同じものを用い、上記の配列をすることによって推力リップルを低減することができる。しかしながら、リニアモータが長尺化し、コイル１３を多数必要とする場合には、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とがほぼ同じコイル１３を必要な数だけ用意することが困難な場合がある。この場合には隣接するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル１３を一組として、コイル組毎に第１寸法Ｌ１と第２寸法Ｌ２とがほぼ同じコイル１３を選別（分類）し（コイル組とする段階）、コイル組を配列してコイル列１４とすれば良い（配列する段階）。
【００３７】
この構成においては、１つのコイル組に含まれる３つのコイル１３については第１寸法Ｌ１と第２寸法Ｌ２とがほぼ同じであるが、コイル組の間では第１寸法Ｌ１と第２寸法Ｌ２とが異なってしまう。しかしながら、結果的に各相の磁界に対する位相ずれは同じものとなるため、上記（３）式に示した状況と同様となり、その結果として推力リップルの発生を低減することができる。
【００３８】
また、例えばコイル１３の第１寸法Ｌ１と第２寸法Ｌ２とのずれが大きく、ほぼ同じものが得られない場合も考えられる。この場合には、コイル１３を組み合わせ配列してコイル列１４とした後の最終的な各相の磁界に対する位相ずれが同じになるように予め組み合わせておけば、上記（３）式に示した状況と同様となる。尚、上述したコイル組毎に第１寸法Ｌ１と第２寸法Ｌ２とがほぼ同じコイル１３を選別（分類）してコイル列１４を形成する方法、及び、最終的な各相の磁界に対する位相ずれが同じになるように予め組み合わせてコイル列１４を形成する方法は、コイル列１４に含まれるコイル１３の数が多い場合に、リニアモータ装置の製造が容易になり、しかも推力リップルの発生を低減することができる。
【００３９】
以上、コイル中心Ｃと第１極中心Ｃ１との間の寸法Ｌ１とコイル中心Ｃと第２極中心Ｃ２との間の寸法Ｌ２との関係、及びコイル中心Ｃに対する第１極中心Ｃ１と第２極中心Ｃ２との位置関係に着目して推力リップルを低減する方法について説明したが、コイル列１４をなす各相のコイル１３に供給する電流の位相関係を制御することによっても推力リップルの発生を低減することができる。
【００４０】
いま、図５を用いて説明した状況、つまりＶ相及びＷ相のコイル１３は設計値通り配置されているが、Ｕ相のコイル１３のみが位相ｔ°の分だけ位置ずれして配置されている状況を考える。この状況において、Ｕ相にコイル１３に印加する電流Ｉｕの位相をＵ相のコイル１３のずれ方とは逆となる方向にｔ°だけ遅らせると、各相のコイル１３の極中心に形成される電界Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ及び各相のコイル１３に印加される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは以下の（５）式で表される。
2004254377.tif 000005
【００４１】
また、このとき三相のコイル１３により生ずる推力の合成推力Ｆは以下の（６）式で表される。
Ｆ＝１．５−ｓｉｎ（ｔ）・ｓｉｎ（ｔ）                            ……（６）
上記（６）式を参照すると、変数αを含む項がないため推力リップルが全く発生しないことが分かる。このことから、コイル列１４を製造する上で、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とがほぼ同一のものがなく、コイル中心Ｃに対する第１極中心Ｃ１と第２極中心Ｃ２との位置関係を前述した通り設定することができなくとも、コイル１３の位置ずれ量に応じて電流制御を行うことで推力リップルの発生を皆無に又は低減することができる。
【００４２】
尚、以上の電流制御はＵ相のみに適用することができるわけではなく、コイル１３の位置ずれに応じてＶ相、Ｗ相にも適用することができる。また、複数の相のコイル１３の位置ずれが生じていても各々の相の位置ずれ量に応じて個々の相の電流制御を個別に行うことで推力リップルの発生を低減させることができる。各々の相の位相ずれは、各相の推力定数を計測することで容易に得ることができる。
【００４３】
以上、コイル１３の製造誤差及び配列誤差に起因して生ずる推力リップルを、コイル１３の位置関係等を調整し、又はコイル１３に供給する電流制御を行うことで低減する方法について説明した。以上の説明においては、磁石列２４，２５によって形成される磁界が正弦波状であることを前提としたが、この磁界の磁束密度がｙ方向の位置に応じて変化していても推力リップルが発生することがある。
【００４４】
いま、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のコイル１３が全て設計値通りに配置されている場合を考える。この場合において、磁石列２４，２５がＵ相のコイル１３に対して形成する磁束密度が他の相のコイル１３に対して形成する磁束密度よりもＲだけ大きいとする。このときに各相のコイル１３の極中心に形成される電界Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ及び各相のコイル１３に印加される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは以下の（７）式で表される。
2004254377.tif 000006
【００４５】
このとき三相のコイル１３により生ずる推力の合成推力Ｆは以下の（８）式で表される。
Ｆ＝１．５＋Ｒ・（０．５・（１−ｃｏｓ（２α）））                ……（８）
上記（８）式から合成推力Ｆには２αの周期を有する推力リップルが含まれることが分かる。このことから、推力リップルを低減するためには、磁石列２４，２５が各相のコイル１３に形成する磁界の大きさの最大値を一定にすることも必要となる。
【００４６】
可動子１２の製造上の都合から磁石列２４，２５が各相のコイル１３に形成する磁界の大きさの最大値を一定にすることが困難な場合には、磁石列２４，２５が形成する磁界の大きさのばらつきに応じて、各相のコイル１３に流す電流の大きさを変化させる電流制御を行えば推力リップルの発生を抑えることができる。
【００４７】
まず、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のコイル１３が全て設計値通りに配置されているとし、この場合において、磁石列２４，２５がＵ相のコイル１３に対して形成する磁束密度が他の相のコイル１３に対して形成する磁束密度よりもＲだけ大きいとする。また、Ｕ相のコイル１３に対して大きさをＲだけ減じた電流を流すとすると、各相のコイル１３の極中心に形成される電界Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ及び各相のコイル１３に印加される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは以下の（９）式で表される。
2004254377.tif 000007
【００４８】
このとき三相のコイル１３により生ずる推力の合成推力Ｆは以下の（１０）式で表される。
Ｆ＝１．５＋Ｒ・Ｒ・（０．５・（１−ｃｏｓ（２α）））          ……（１０）
上記（１０）式を参照すると電流制御を行ったにもかかわらず依然として合成推力Ｆには２αの周期を有する推力リップルが含まれている。しかしながら、推力リップルの発生を示す（１０）式の右辺第２項にはＲの２乗が掛かっている。上述したように、Ｒは磁界の大きさの最大値のずれ量を示しており、その値は通常数％程度である。このため（１０）式の右辺第２項は右辺第１項に比べて極めて小さな値となってリニアモータ装置の精度上問題ない値となる。
【００４９】
以上、コイル１３の製造誤差及び配列誤差に起因して生ずる推力リップルを低減する方法として、コイル１３の位置関係等を調整する方法、又はコイル１３に供給する電流の位相を制御する電流制御を行うことで低減する方法について説明した。また、磁石列２４，２５が形成する磁界の大きさのばらつきに起因して生ずる推力リップルを低減する方法として、形成する磁界の大きさの最大値がほぼ同一である磁石２４，２５のみから磁石列２４，２５を形成する方法、又は磁石列２４，２５が形成する磁界の大きさのばらつきに応じてコイル１３に供給する電流の大きさを制御する電流制御を行うことで低減する方法について説明した。
【００５０】
これらの方法を個別に適用して推力リップルを低減しても良いが、複合的な原因で推力リップルが発生する場合には、上記の方法を組み合わせて適用しても良い。更に、上記の実施形態においては、ムービングマグネット型のリニアモータ装置を例に挙げて説明したが、もちろんムービングコイル型のリニアモータ装置にも適用することが可能である。
【００５１】
〔ステージ装置〕
以上、本発明の実施形態によるリニアモータ装置について説明したが、次に以上説明した一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について説明する。図６は、本発明の一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。
【００５２】
図６に示すように、ステージ制御装置は、上位コントローラ３１、制御コントローラ３２、電流増幅部３３ａ〜３３ｃ、及び位置検出部３４ａ，３４ｂを含み、被制御対象としてのステージ装置３５を制御する。上位コントローラ３１は、制御コントローラ３２に対してＸＹ面内におけるウェハＷの位置を指示する制御信号を出力する。
【００５３】
制御コントローラ３２は、上位コントローラ３１から出力される制御信号と後述する位置検出部３４ａ，３４ｂから出力される検出信号とに基づいて、ステージ装置３５が備えるリニアモータ４０〜４２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３６の動作を制御する。尚、制御コントローラ３２は本発明にいう電流供給部に相当し、前述した各相のコイル１３に供給する電流の位相を制御する電流制御、又は電流の大きさを制御する電流制御を行う。
【００５４】
電流増幅部３３ａ〜３３ｃは、制御コントローラ３２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３５に設けられるリニアモータ４０〜４２にそれぞれ供給する。位置検出部３４ａ，３４ｂは、ウェハステージ３６のＸ方向の位置及びＹ方向の位置（ステージ位置）を検出する。
【００５５】
次に、ステージ装置３５について詳細に説明する。図７は、ステージ装置３５の構成例を示す斜視図である。図６及び図７に示すように、ステージ装置３５は、ウェハステージ３６、このウェハステージ３６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３７、ウェハステージ３６と一体的に設けられウェハＷを吸着保持する試料台３８、これらウェハステージ３６及び試料台３８を相対移動自在に支持するＸガイドバー３９を主体に構成されている。ウェハステージ３６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３６がウェハ定盤３７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。
【００５６】
ウェハ定盤３７は、例えば不図示のベースプレートの上方に、不図示の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３７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３７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。
【００５７】
また、図７に示すように、Ｘガイドバー３９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４０ａ及び可動子４１ａがそれぞれ設けられている。これらの可動子４０ａ，４１ａにそれぞれ対応する磁石ユニットを有する固定子４０ｂ，４１ｂは、不図示のベースプレートに突設された支持部に設けられている。
【００５８】
上記の可動子４０ａ及び固定子４０ｂによってリニアモータ４０が構成され、可動子４１ａ及び固定子４１ｂによってリニアモータ４１が構成されている。可動子４０ａが固定子４０ｂ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４１ａが固定子４１ｂ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３９がＹ方向に移動し、リニアモータ４０とリニアモータ４１との駆動量を調整することで、ウェハステージ３６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４０，４１によってＸガイドバー３９とほぼ一体的にウェハステージ３６（及び試料台３８）がＹ方向及びＺ軸周りに駆動されるようになっている。
【００５９】
また、Ｘガイドバー３９のＸ方向側には、Ｘトリムモータ４３の可動子が取り付けられている。このＸトリムモータ４３は、Ｘ方向に推力を発生することでＸガイドバー３９のＸ方向の位置を調整するものであって、その固定子は不図示のリアクションフレームに設けられている。このため、ウェハステージ３６をＸ方向に駆動する際の反力は、リアクションフレームを介してベースプレートに伝達される機能になっている。
【００６０】
試料台３８は、Ｘガイドバー３９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３９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３６は、Ｘガイドバー３９に埋設された固定子を有するリニアモータ４２による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。リニアモータ４２の可動子は図示していないが、ウェハステージ３６に取り付けられている。試料台３８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。
【００６１】
尚、上記リニアモータ４０，４１よりもリニアモータ４２の方がウェハステージ３６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４２の可動子が試料台３８に固定されている。このため、リニアモータ４２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３８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を用いることが望ましい。
【００６２】
リニアモータ４０，４１は、リニアモータ４２、Ｘガイドバー３９、及び試料台３８を一体として駆動するため、Ｘリニアモータ４２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４２より大きくなる。従って、リニアモータ４０，４１は、ムービングコイル型のリニアモータ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４０ａ，４１ａ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４０ａ，４１ａ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を用いても良い。
【００６３】
また、ウェハステージ３６端部にはＸ方向に延びる移動鏡４４とＹ方向に延びる移動鏡４５が取り付けられている。これらの移動鏡４４，４５の鏡面に対面する位置にレーザ干渉計４６，４７（図１参照）がそれぞれ取り付けられており、ウェハステージ３６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４６，４７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３６（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。
【００６４】
以上の構成のステージ装置においては、リニアモータ４０〜４２の固定子１１及び可動子１２の何れか一方に設けられたコイル列１４が前述したコイル１３の位置関係等を調整する方法を用いて製造されており、他方に設けられた磁石列２４，２５が前述した磁界の大きさの最大値がほぼ同一である磁石２４，２５のみから形成されている場合には、制御コントローラ３２は通常の制御を行う。つまり、リニアモータ４０〜４２の各々に設けられるコイル列１４をなす各相のコイル１３に対して相間で１２０°の位相差を有する電流であって、電流の大きさが一定の電流を予め設定されたシーケンスに従って供給する。
【００６５】
これに対し、リニアモータ４０〜４２の固定子１１及び可動子１２の何れか一方に設けられたコイル列１４を構成するコイル１３に位置誤差等があり、磁石列２４，２５をなす磁石１８，２０それぞれによって形成される磁界の大きさの最大値が同一でない場合には、前述した各相のコイル１３に供給する電流の位相を制御する電流制御、又は電流の大きさを制御する電流制御を行いつつリニアモータ４０〜４２の各々を駆動制御する。
【００６６】
〔露光装置〕
次に、露光装置について詳細に説明する。図８は、露光装置の概略構成を示す図である。図８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。
【００６７】
尚、以下の説明においては、図８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。
【００６８】
図８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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
図８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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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８中のウェハステージ１０５は、図６及び図７に示したステージ装置３５に相当するものであり、駆動制御ユニット１０９内に図６に示した制御コントローラ３２、位置検出部３４ａ，３４ｂ、及び電流増幅部３３ａ〜３３ｃが設けられている。また、移動鏡１０７は図７に示した移動鏡４４，４５に相当し、レーザ干渉計１０８は図６に示したレーザ干渉計４６，４７に相当する。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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９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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
また、本発明のステージ制御装置は、露光装置に設けられるウェハステージの移動動作を制御するのみならず、レチクルステージの移動動作を制御するために用いても良い。更に、本発明は露光装置のみならず、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）ステージ装置を制御する場合一般について適用することが可能である。
【００８８】
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１０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１０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。
【００８９】
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。
【００９０】
図１１は、半導体デバイスの場合における、図１０のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１１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。
【００９１】
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。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中心位置一の極部分の中心位置までの第１寸法と、中心位置から他の極部分の中心位置までの第２寸法とのそれぞれがほぼ同一であるコイルを、コイルの中心位置に対する一の極部分と他の極部分との位置関係が同じになるように複数配列してコイル列を構成しているため、各々のコイルの設計値からの位置ずれが同じくなるよう配列される。推力リップルはコイル間の位置ずれに起因して生ずるものであるが、この発明では各コイルが設計値からずれて製造されている場合であってもコイル列をなすコイル全てが同じように位置ずれした状態で配置され、コイル間においてはほぼ位置ずれが生じていないため推力リップルの発生を効果的に抑止することができるという効果がある。その結果として位置決め精度及び制御性能を向上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、供給される交流電流の相数と等しい数のコイルを一組とし、コイル組毎に第１寸法及び第２寸法のそれぞれがほぼ同一のコイルを設けているため、結果的に個々のコイルの位置ずれは相殺されて相間の位置ずれがほぼ同一となり推力リップルの発生を効果的に抑止することができるとともに、コイル列をなす全てのコイルについて第１寸法及び第２寸法のそれぞれがほぼ同一のコイルを用意することがなくなってリニアモータ装置の製造が容易になるという効果がある。
また、本発明によれば、コイル列をなす各々のコイルの中心に対する極部分の中心位置の位置ずれに応じて、少なくとも一つの相の位相を変化させた電流をコイルに供給しているため、コイル間における位置ずれが存在する状態で各々のコイルが配置されていたとしても推力リップルの発生を効果的に抑止することができ、その結果として位置決め精度及び制御性能を向上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、磁石列が形成する磁束密度分布が磁石の製造誤差等の要因によりばらついていた場合であっても、コイル列に供給する交流電流の複数の相のうち少なくとも一つの相の振幅を磁石列が形成する磁場の磁束密度分布に応じて変化させるため、推力リップルを実際上無視できる程度まで軽減することができ、その結果として位置決め精度及び制御性能を向上させ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】本発明の一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線の一部の断面矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるリニアモータ装置が備えるコイル列１４を構成する１つのコイル１３を示す上面図である。
【図５】磁石によって形成される磁界とコイルの位置ずれにより生ずる推力変動を説明するための図である。
【図６】本発明の一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７】ステージ装置３５の構成例を示す斜視図である。
【図８】露光装置の概略構成を示す図である。
【図９】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１０】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１１】半導体デバイスの場合における、図１０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
１３      コイル
１３ａ    長手部分（一の極部分、極部分）
１３ｂ    長手部分（他の極部分、極部分）
１４      コイル列
３２      制御コントローラ（電流供給部）
３６      ウェハステージ（ステージ部）
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）
Ｃ        コイル中心（コイルの中心位置）
Ｃ１      第１極中心（一の極部分の中心位置）
Ｃ２      第２極中心（他の極部分の中心位置）
Ｌ１      寸法（第１寸法）
Ｌ２      寸法（第２寸法）
Ｒ        レチクル（マスク）
Ｗ        ウェハ（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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