(57)【要約】【課題】  リニアモータ装置の小型化を図るとともに、推力リップルの発生を抑止することができるリニアモータ装置等を提供する。【解決手段】  ｙ方向に複数の永久磁石１３を配列してなる磁石列１７とｙ方向に複数の永久磁石１５を配列してなる磁石列１８とを備え、これらの磁石列１７，１８により、磁界の方向がｚ方向であって、大きさがｙ方向に周期的に変化する磁場が形成される。この磁場内に複数のコイル２３ａ〜２３ｃをｚ方向に重ねてｙ方向に配列したコイル列２３が配置される。磁石列１７，１８により形成される磁場は、ｚ方向に一様ではなくｚ方向の位置に応じて大きさが変化する。コイル列２３の一部をなすコイル２３ｂは、ｚ方向における磁場の大きさの変化により低下するｙ方向の推力を補うため、ｚ方向の厚みが他のコイル２３ａ，２３ｃのｚ方向の厚みより厚く設定される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石を第１方向に配列して前記第１方向と交差する第２方向に磁束を発生する磁石列と、前記第１方向に沿って複数のコイルを配列したコイル列とを備え、前記第１方向に推力を発生するリニアモータ装置において、
前記複数のコイルは前記第２方向に重ねて配列されており、各々のコイル間で前記第１方向への推力発生に寄与する前記磁束の積分値が実質的に等しくなるよう前記第１方向及び前記第２方向を含む面における前記コイルの断面積が設定されることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項２】
前記第１方向及び前記第２方向を含む前記面における前記コイルの断面は矩形状であり、前記コイルの各々は、前記磁束の積分値が等しくなるように前記断面における前記第１方向の長さと前記第２方向の長さとの少なくとも一方を異ならせて前記断面積を設定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】
前記複数のコイルの各々は、前記第２方向の回りに巻線を巻回してなり、前記コイルの前記断面における前記第１方向と前記第２方向との長さの少なくとも一方は、当該巻線の前記第１方向と前記第２方向との少なくとも一方の長さを変えて所定の長さに設定することを特徴とする請求項２記載のリニアモータ装置。
【請求項４】
前記複数のコイルの各々は、前記第２方向の回りに巻線を巻回してなり、前記断面の前記第１方向と前記第２方向との長さの少なくとも一方は、当該巻線の巻回数を変えて所定の長さに設定することを特徴とする請求項２又は請求項３記載のリニアモータ装置。
【請求項５】
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】
前記コイル列をなす前記コイルの少なくとも１つに、各々のコイルの電気抵抗を等しくする調整用抵抗が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のリニアモータ装置。
【請求項７】
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８】
マスクに形成されたパターンを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７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】
【技術分野】
【０００１】
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、及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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。
【０００６】
しかしながら、例えば高出力化等を実現するために、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】
また、リニアモータ装置が設置される場所によっては、リニアモータ装置の外形形状の大きさ（特に、コイルの配列方向（推力発生方向）の長さ）が制限される場合がある。このため、磁石列によって形成される磁場の磁束方向（コイルの配列方向に交差する方向）にコイルを重ねて配列したコイル列を備えるリニアモータ装置も案出されている。かかる構成のリニアモータ装置の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】特開２００１−２５８２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、リニアモータ装置に設けられる磁石列によって形成される磁場は、その大きさ（磁束密度）が推力発生方向に正弦波状に変化するものであるが、磁場の大きさ（磁束密度）は推力方向と交差する磁束方向においても一定ではなく磁束方向の位置に応じて変化している。例えば、コイル列を挟むように２つの磁石列が配置され、各々の磁石列に設けられた対向する磁石の磁極が互いに異なるよう設定されている場合には、２つの磁石列の中間の位置において磁場の大きさが最小となり、各々の磁石列に近づくにつれて磁場の大きさが大きくなる。
【０００９】
このため、磁石列によって形成される磁場の磁束方向にコイルを重ねたコイル列を備えるリニアモータ装置においては、コイル列をなす各々のコイルが受ける磁場の大きさが異なってしまう。各々のコイルが受ける磁場の大きさが異なると、各々のコイルから異なる大きさの推力が発生されることになり、これによっても推力リップルが発生してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リニアモータ装置の小型化を図るとともに、推力リップルの発生を抑止することができるリニアモータ装置、当該リニアモータ装置を備えるステージ装置、及び当該ステージ装置を備える露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のリニアモータ装置は、複数の磁石（１３、１５）を第１方向（ｙ方向）に配列して前記第１方向と交差する第２方向（ｚ方向）に磁束を発生する磁石列（１７、１８）と、前記第１方向に沿って複数のコイル（２３ａ〜２３ｃ）を配列したコイル列（２３）とを備え、前記第１方向に推力を発生するリニアモータ装置（１０）において、前記複数のコイルは前記第２方向に重ねて配列されており、各々のコイル間で前記第１方向への推力発生に寄与する前記磁束の積分値が実質的に等しくなるよう前記第１方向及び前記第２方向を含む面における前記コイルの断面積が設定されることを特徴としている。
この発明によれば、第１方向に配列された複数の磁石からなる磁石列によって、磁界の向きが第１方向に交差する第２方向であって、大きさが第１方向に周期的に変化する磁場が形成されており、この磁場内に複数のコイルが第２方向に重ねられて第１方向に配列されたコイル列が配置される。このコイル列をなす各々のコイルは、コイル間で第１方向への推力発生に寄与する磁束の積分値が実質的に等しくなるよう各々のコイルの第１方向及び第２方向を含む面内における断面積が設定されている。
本発明のステージ装置は、上記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。
また、本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを基板（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。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、コイル列をなす各々のコイルを第２方向に重ねて第１方向に配列しているため、リニアモータ装置の小型化を図ることができる。
また、本発明によれば、コイル列をなす各々のコイルは、コイル間で第１方向への推力発生に寄与する磁束の積分値が実質的に等しくなるよう各々のコイルの第１方向及び第２方向を含む面内における断面積が設定されており、各々のコイルでほぼ同一の推力が発生するため、推力リップルの発生を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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はムービングコイル型のモータであり、位置が固定された固定子１１と、ｙ方向に移動可能に構成された可動子１２とからなる。固定子１１は長手方向がｙ方向に設定されており複数の永久磁石１３が張り合わされた平板状の上ヨーク１４と、長手方向がｙ方向に設定されており複数の永久磁石１５が張り合わされた平板状の下ヨーク１６と、上ヨーク１４及び下ヨーク１５をｘ方向における一端部で支持するスペーサＳＰとを備えている。
【００１６】
永久磁石１３は隣接する永久磁石１３の極性が互いに異なるようにｙ方向に沿って上ヨーク１４に張り合わされており、これにより磁石列１７が構成されている。同様に、永久磁石１５は隣接する永久磁石１５の極性が互いに異なるようにｙ方向に沿って下ヨーク１５に張り合わされており、これにより磁石列１８が構成されている。磁石列１７をなす永久磁石１３と磁石列１８をなす永久磁石１５とはｙ方向に同一ピッチ配列されており、且つ対向する永久磁石１３と永久磁石１５とが対をなすよう（各々のｙ方向における位置が一致するように）配置されている。更に、対をなす永久磁石１３と永久磁石１５とは互いに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１７，１８は、磁石列１７と磁石列１８とによって挟まれた空間内においてｙ方向に沿って周期的に変化する磁界を形成する（図３参照）。
【００１７】
永久磁石１３，１５はネオジウム・鉄・コバルト磁石で形成され、上ヨーク１４及び下ヨーク１６はＳＳ４００相当の低炭素鋼により形成され、スペーサＳＰは、例えば軽量化のためにアルミ合金で形成されている。尚、永久磁石１３，１５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。
【００１８】
次に、可動子１２について説明する。図１に示す通り、可動子１２はその一部が固定子１１を構成する磁石列１７と磁石列１８との間の空隙部に配置される。図２は、可動子１２の分解斜視図である。図２に示す通り、可動子１２は、コイルユニット２１と、コイルユニット２１を内包して保持するジャケット２２とから構成されている。コイルユニット２１は、樹脂等で固められた複数のコイル２３ａ〜２３ｃからなるコイル列２３と、コイル列２３を保持するコイル保持体２４とから構成されている。コイル列はコイル２３ａ〜２３ｃをｚ方向に重ねた状態でｙ方向に配列したものであり、接着剤等によりコイル保持体２４に固定されている。尚、コイル列２３をコイル保持体２４内に配置した後に、隙間にプラスチックを充填することにより、コイル列２３とコイル保持体２４とを一体化する方法としてもよい。
【００１９】
ジャケット２２は、枠体２５と、枠体２５の上下両側にそれぞれ接合してコイルユニット２１を収納する閉空間を形成する薄板状の蓋体２６，２７とから構成されている。枠体２５には、コイル保持体２４をネジで取り付ける際に用いられる複数の取付用孔２８、不図示の冷媒導入口、冷媒排出口、及び電線用コネクタ取付部等が設けられており、コイルユニット２１はネジ止めで枠体２５に固定される。また、コイルユニット２１が固定された枠体２５を蓋体２６，２７で閉塞した際には、コイルユニット２１と各蓋体２６，２７との間には隙間が形成され、この隙間がコイルユニット２１に対する温度調整用の冷媒流路となっている。尚、蓋体２６，２７は、シール部材（図示省略）を介して枠体２５に接着剤や取付ネジ等で固定（接合）されることでジャケット２２から冷媒が漏出しない構成になっている。
【００２０】
上記コイル保持体２４、ジャケット２２の枠体２５、及び蓋体２６，２７はそれぞれ金属マトリックス複合材で形成されている。この金属マトリックス複合材は、金属を母材としてセラミックス粒子を分散配合したものである。セラミックスとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の金属酸化物や金属窒化物を用いることができ、金属母材としてはオーステナイトステンレス、ニッケル合金、チタン合金等を用いることができる。本実施形態では、セラミックス粒子としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用い、金属母材としてステンレス合金を用いている。尚、この金属マトリックス複合材の製造方法としては、例えばセラミックスをプリフォームした後に金属を浸透させる、いわゆる非加圧金属浸透法や、溶融金属にセラミックス粒子を浸透・希釈した後に鋳型を用いて成形する、いわゆる鋳造法等を採用可能である。
【００２１】
次に、コイル保持体２４、ジャケット２２の枠体２５、及び蓋体２６，２７を構成する金属マトリックス複合材の作用について説明する。強度に関しては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の３点曲げ強度は約３４０ＭＰａ、引張強度は約２４５ＭＰａ程度であるが、Ａｌ−Ｍｇ系金属基に上記アルミナを６０体積％分散配合した場合には、３点曲げ強度が約５７０ＭＰａ、引張強度が約４５０ＭＰａ程度に上昇し、更に靱性も３倍以上向上させることができる。以上、Ａｌ−Ｍｇ系金属基の場合を説明したが、金属母材として他の金属基、例えばステンレス、ニッケル合金、チタン合金を用いた場合にも、同様に各金属基の機械的特性に応じた強度向上が得られる。従って、冷媒による圧力やコイル列２３をなす各コイル２３ａ〜２３ｃに発生する推力による圧縮力や引張力を常時受けるジャケット２２やコイル保持体２４（さらに枠体２５、蓋体２６，２７）に金属マトリックス複合材を用いても支障を来さない。また、強度を上げるためにコイル保持体２４、ジャケット２２の枠体２５、蓋体２６，２７を不必要に厚くする必要がなくなり、小型軽量化を実現することができる。
【００２２】
また、金属マトリックス複合材には、金属が混入しているため、成形後の機械加工がセラミックス単体に比較して容易となり、加工時間の短縮、工具の長寿命化に寄与することでコストを下げることも可能である。さらに、取付ネジを用いる場合には、セラミックスやプラスチック単体では強度不足のため金属ブッシュ等の別部材を設ける必要があるが、金属マトリックス複合材ではネジ穴を直接設けることができるので、ネジ穴近傍の寸法を小さくすることができ設計上の自由度を増すことができる。
【００２３】
一方、渦電流に関しては、金属材料の電気抵抗率は１００μΩ・ｃｍ程度であるが、例えば上記の金属基（オーステナイトステンレス、ニッケル合金、チタン合金）に５０体積％のセラミックスを含有させることにより、複合材として電気抵抗率を２００μΩ・ｃｍ程度に上げることができる。従って、複合材に発生する渦電量を大幅に減らして粘性抵抗を低減させることが可能になる。このように、電気抵抗率を数倍程度あげることで渦電流の発生による粘性抵抗がほぼ問題とならなくなることと、上記強度（曲げ強度、引張強度、靱性）を考慮して、本実施の形態では金属基とセラミックスとの混合比（複合比）を５０体積％に設定している。
【００２４】
以上、可動子１２の概略構成について説明したが、次に、可動子１２に設けられるコイル列２３の構成について詳細に説明する。図３は、図１に示したＡ−Ａ線断面矢視図である。尚、図３においては、図１及び図２に示した部材には同一の符号を付してある。また、可動体１２については、図２中のコイル列２３のみを図示しており、コイル保持体２４、枠体２５、蓋体２６，２７の図示は省略している。
【００２５】
コイル列２３をなす各々のコイル２３ａ〜２３ｂ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２３ａ〜２３ｃ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。各々のコイル２３ａ〜２３ｃは、その長辺部分がｘ軸とほぼ平行になり、短辺部分がｙ軸とほぼ平行になるように、且つ、巻線をＺ軸方向のまわりに巻回して巻回面がｘｙ平面とほぼ平行となるように、つまりコイル２３ａ〜２３ｃに電流を流したときにコイル２３ａ〜２３ｃ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、図３に示す通り、各々のコイル２３ａ〜２３ｃの断面は矩形形状である。
【００２６】
ここで、コイル２３ａ〜２３ｃをｚ方向に重ねるのは、リニアモータ装置１０のｙ方向の長さを短くして小型化を図るとともに、可動子１２のｙ方向の移動可能範囲（ストローク）を長くするためである。また、コイル列２３をなすコイル２３ａ〜２３ｃ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結線されている。また、コイル２３ａ〜２３ｃは、磁石列１７，１８によって形成されるｙ方向の磁場に対して、各々が１２０°の位相差を有するように配列されている。
【００２７】
また、図３に示す通り、コイル２３ｂのｚ方向の厚みはコイル２３ａ，２３ｃのｚ方向の厚みに対して厚く設定されており、コイル２３ｂのｙｚ平面内における断面積がコイル２３ａ，２３ｃ各々のｙｚ平面内における断面積よりも大きく設定されている。これは、磁石列１７，１８によって形成される磁場の大きさがｚ方向の位置に応じて変化するため、コイル２３ａ〜２３ｃの各々によって発生する推力が実質的に等しくなるように設定するためである。つまり、図３に示す通り、磁石列１７，１８によってｙ方向に沿って周期的に変化する磁場が形成されるが、この磁場の磁束密度はｚ方向に一様ではなく図４に示す通り変化している。
【００２８】
図４は、磁石列１７，１８によって形成される磁場の大きさのｚ方向の変化の一例を示す図である。図４において、横軸は磁石列１７，１８間のｚ方向の位置であり、縦軸はコイル列１７，１８によって形成される磁場の大きさ（磁束密度）である。磁石列１７，１８によって形成される磁場は、図４（ａ）に示す通り磁石列１７と磁石列１８との中間位置において大きさが最小となり、磁石列１７及び磁石列１８に近づくにつれて大きくなる。コイル２３ａ〜２３ｃはｚ方向に所定の厚みを有しているため、各々で発生する推力は各々を通過する磁束のｚ方向の積分値で効いてくる。
【００２９】
ここで、仮にコイル２３ａ〜２３ｃ全てのｚ方向の厚みが同一に設定された場合を考える。コイル２３ａの推力発生に寄与する磁束はコイル２３ａを横切る磁束の積分値であり、図４中の符号Ｍ１を付した箇所の面積で表される。同様に、コイル２３ｂの推力発生に寄与する磁束は、符号Ｍ２を付した箇所の面積で表され、コイル２３ｃの推力発生に寄与する磁束は、符号Ｍ３を付した箇所の面積で表される。
【００３０】
図４（ａ）に示す通り、符号Ｍ１，Ｍ３を付した箇所の面積はほぼ同一であるため、コイル２３ａ，２３ｃに流す電流の大きさを等しくすれば、ほぼ同一の推力が発生する。しかしながら、符号Ｍ２を付した箇所の面積は、符号Ｍ１，Ｍ３を付した箇所の面積よりも小さいため、コイル２３ａ，２３ｂに流す電流と同じ電流をコイル２３ｂに流しても、コイル２３ｂで発生する推力は、コイル２３ａ，２３ｃで発生する推力よりも小さくなる。
【００３１】
コイル２３ａ〜２３ｃの各々で発生する推力が異なる場合には推力リップルが発生する。いま、Ｕ相のコイル２３ａ、Ｖ相のコイル２３ｂ、及びＷ相のコイル２３ｃの推力発生に寄与する磁場の大きさをそれぞれＢｕ，Ｂｖ，Ｂｗとし、コイル２３ｂの推力発生に寄与する磁場の大きさとコイル２３ａ，２３ｃの推力発生に寄与する磁場の大きさとがＲ（−１＜Ｒ＜０）だけ異なっているとする。このときコイル２３ａ〜２３ｂの推力発生に寄与する磁場の大きさＢｕ，Ｂｖ，Ｂｗ、及びコイル２３ａ〜２３ｂに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは以下の（１）式で表される。
Ｂｕ＝sin（α）                    Ｉｕ＝sin（α）
Ｂｖ＝（1＋Ｒ）・sin（α＋120°）  Ｉｖ＝sin（α＋120°）
Ｂｗ＝sin（α＋240°）             Ｉｗ＝sin（α＋240°）
……（１）
【００３２】
尚、上記（１）式において、αはｙ方向の位置又は時間である。このときコイル２３ａ〜２３ｃの各々によって発生される推力の合成推力Ｆは以下の（２）式で表される。
Ｆ＝1.5＋Ｒ・（0.5・（1−cos（２α）））                ……（２）
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。このことから、推力リップルを低減するためには、コイル２３ａ〜２３ｂの各々において、推力発生に寄与する磁場の大きさを実質的に等しくする必要がある。
【００３３】
この要求を満足するため、本実施形態においては、コイル２３ｂのｚ方向の厚みをコイル２３ａ，２３ｃのｚ方向の厚みより厚く設定することで、コイル２３ａ〜２３ｃの各々において推力発生に寄与する磁束の積分値を実質的に等しくしている。コイル２３ｂのｚ方向の厚みを厚くすると、厚くした分だけコイル２３ａ，２３ｃはそれぞれ＋ｚ方向及び−ｚ方向へ移動する。このため、図４（ｂ）に示す通り、コイル２３ａの推力発生に寄与する磁束は符号Ｍ１１を付した箇所の面積に変化し、コイル２３ｃの推力発生に寄与する磁束は符号Ｍ１３を付した箇所の面積に変化する。
【００３４】
コイル２３ａ，２３ｃは磁界の大きさが大きくなる方向に移動しているため、コイル２３ａ，２３ｃのｚ方向の厚みに変わりがなくとも、符号Ｍ１１，Ｍ１３を付した箇所の面積は、符号Ｍ１，Ｍ３を付した箇所の面積よりも大きくなる。よって、コイル２３ａ，２３ｃに流れる電流が同一であれば、コイル２３ａ，２３ｃの各々で発生する推力が大きくなる。しかしながら、コイル２３ｂのｚ方向の厚みも厚く設定されているためコイル２３ｂの推力発生に寄与する磁束の積分値（符号Ｍ１２を付した箇所の面積）を、符号Ｍ１１，Ｍ１３を付した箇所の面積と実質的に等しく設定することができる。かかる設定を行うことで、コイル２３ａ〜２３ｃの各々流れる電流が同一であるときに、コイル２３ａ〜２３ｃの各々で発生する推力を等しくすることができる。
【００３５】
尚、ここでは、コイル２３ｂのｚ方向の厚みをコイル２３ａ，２３ｃのｚ方向の厚みよりも厚く設定する場合を例に挙げて説明するが、コイル２３ｂの厚みは変化させずにコイル２３ａ，２３ｃの厚みをコイル２３ｂよりも薄くしても良い。つまり、コイル２３ａ〜２３ｃの各々の推力発生に寄与する磁束の積分値が実質的に等しくなればよく、厚みを変化させるのはコイル２３ａ〜２３ｃの何れであっても良い。
【００３６】
コイル２３ｂのｚ方向の厚みをコイル２３ａ，２３ｃのｚ方向の厚みよりも厚く設定するには、コイル２３ａ，２３ｃで用いる巻線よりも幅広の巻線を用い、巻線の幅広方向を巻回面に対して垂直方向に設定してコイル２３ａ，２３ｃと同一の巻回数だけ巻線を巻回したコイルを作成することで達成される。また、コイル２３ａ，２３ｃで用いる巻線と同一の巻線を用い、巻回数をコイル２３ａ，２３ｃの巻回数よりも多くしたコイルを作成することで達成される。
【００３７】
尚、コイル２３ｂの巻回数を変える場合には、巻回数によっても発生する推力が変化するため、ｚ方向の厚みの変化による推力発生の変化と巻回数の変化による推力発生の変化との両方を勘案して、コイル２３ｂで発生する推力とコイル２３ａ，２３ｃで発生する推力とが実質的に同一になるように設定する必要がある。これは、コイル２３ａ，２３ｃの厚みを変える場合も同様である。
【００３８】
コイル２３ａ〜２３ｃの構造（使用する巻線、巻回数）が異なると、コイル２３ａ〜２３のインピーダンスが変化するため、コイル２３ａ〜２３ｃの各々に同一の電圧を印加した場合であってもコイル２３ａ〜２３ｃに流れる電流の大きさが変化する。電流のコイル２３ａ〜２３ｃ各々に流れる電流が異なると、各々で発生する推力の大きさが変化するため、上記（２）式に示した推力リップルと同様の推力リップルが発生する。
【００３９】
このような推力リップルを防止するためには、コイル２３ａ〜２３ｃに調整用抵抗としての外部抵抗を付加して、各相のコイルコイル２３ａ〜２３ｃのインピーダンスを等しくしてやればよい。図５は、Ｖ相のコイル２３ｂに外部抵抗を付加した例を示す図である。図５に示す通り、Ｕ相のコイル２３ａ、Ｖ相のコイル２３ｂ、及びＷ相のコイル２３ｃの各々の一端が結線されたＹ字結線である場合には、コイル２３ｂの多端に外部抵抗２９を付加する。
【００４０】
尚、図５では、コイル２３ｂのインピーダンスがコイル２３ａ，２３ｃのインピーダンスよりも低い場合を例にあげて図示しているが、反対にコイル２３ａ，２３ｃのインピーダンスがコイル２３ｂのインピーダンスよりも低い場合には、コイル２３ａ，２３ｃの他端各々に外部抵抗が付される。外部抵抗を付してコイル２３ａ〜２３ｃのインピーダンスを等しくすることで、電流制御が容易になるとともに推力リップルの発生を防止することができる。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態によるリニアモータ装置について説明したが、コイル２３ａ〜２３ｃの各々で発生する推力を実質的に同一にするためには、図３に示したコイル２３ｂのｚ方向の厚みを厚くする以外に、ｙ方向の推力発生に寄与するコイル２３ｂの磁極の幅を大きくすることによっても達成することができる。図６は、本発明の他の実施形態によるリニアモータ装置の断面矢視図である。尚、図６に示す断面図も図１中のＡ−Ａ線の断面矢視図である。
【００４２】
図６に示す本発明の他の実施形態によるリニアモータ装置は、図３に示す本発明のリニアモータ装置とほぼ同様の構成であるが、図６に示す通りコイル列２３をなすコイル２３ａ〜２３ｃのｚ方向の厚みが同一に設定されており、コイル２３ｂの磁極の幅が大きくなっている点が異なる。図４に示した通り、磁石列１７，１８によって形成される磁界は、磁石列１７と磁石列１８との中間位置において最小となる。図３に示した実施形態ではコイル２３ｂの厚みを厚くすることで、コイル２３ｂの推力発生に寄与する磁束の積分値を大きくしていた。
【００４３】
これに対し、図６に示す実施形態ではコイル２３ｂの磁極のｙ方向における幅をコイル２３ａ，２３ｃの磁極のｙ方向における幅よりも広くすることで、コイル２３ｂのｙｚ平面内における断面積をコイル２３ａ，２３ｃ各々のｙｚ平面内における断面積よりも大きく設定し、コイル２３ｂの推力発生に寄与する磁束の積分値を大きくしている。ここで、コイル２３ａ〜２３ｃの磁極とは、図２に示す通り、ほぼ矩形形状に形成されたコイルの、推力発生に寄与するｘ方向に伸びた辺の部分をいう。
【００４４】
コイル２３ｂの磁極のｙ方向における幅を広くするには、コイル２３ａ，２３ｃで用いる巻線よりも幅広の巻線を用い、巻線の幅広方向を巻回面内に設定してコイル２３ａ，２３ｃと同一の巻回数だけ巻線を巻回したコイルを作成することで達成される。また、コイル２３ａ，２３ｃで用いる巻線と同一の巻線を用い、巻回数をコイル２３ａ，２３ｃの巻回数よりも多くしたコイルを作成することで達成される。コイル２３ｂの巻回数を変えると、巻回数の増大及び磁極のｙ方向における幅の増大の双方の寄与により、コイル２３ｂで発生する推力が増大する。
【００４５】
尚、ここでは、コイル２３ｂの磁極のｙ方向における幅を広くする場合を例に挙げて説明しているが、コイル２３ａ，２３ｃの磁極のｙ方向における幅を相対的にコイル２３ｂの磁極のｙ方向における幅よりも狭くしても良い。また、コイル２３ａ〜２３ｃの構造（使用する巻線、巻回数）を変えたときに生ずるインピーダンスの変化に対しては、前述した実施形態と同様に、コイル２３ａ〜２３ｃの少なくとも１つに対して外部抵抗を付与することで、コイル２３ａ〜２３ｃのインピーダンスを同一に設定することができる。
【００４６】
以上説明した本発明の一実施形態によるリニアモータ装置、及び本発明の他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、これらを組み合わせることでコイル２３ａ〜２３ｃの推力発生に寄与する磁束の積分値を等しくしても良い。つまり、例えばコイル２３ｂのｚ方向における厚みを厚くするとともに、磁極のｙ方向の幅を広く設定しても良い。
【００４７】
〔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７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。
【００４８】
図７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〜３３ｄ、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。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４０〜４３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。電流増幅部３３ａ〜３３ｄ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４０〜４３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。
【００４９】
次に、ステージ装置３５について詳細に説明する。図８は、ステージ装置３５の構成例を示す斜視図である。図７及び図８に示すように、ステージ装置３５は、ウェハ定盤３７上に配置された一対のリニアモータ４０，４１及びエアガイド４４，４５と、エアガイド４４，４５上に配置されてウェハ定盤３７に対してＹ方向に相対移動自在なサブベース４６と、サブベース４６上に配置された一対のリニアモータ４２，４３及びエアガイド４７，４８と、エアガイド４７，４８上に配置されてサブベース４６に対してＸ方向に相対移動自在なウェハステージ３６から概略構成されている。
【００５０】
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。
【００５１】
サブベース４６のＸ方向における両端にはリニアモータ４０，４１の可動子４０ａ，４１ａがそれぞれ取り付けられている。一方、リニアモータ４０，４１の固定子４０ｂ，４１ｂはウェハ定盤３７上に固定されている。また、ウェハステージ３６のＹ方向における両端にはリニアモータ４２，４３の可動子４２ａ，４３ａがそれぞれ取り付けられている。一方、リニアモータ４２，４３の固定子４２ｂ，４３ｂはサブベース４６上に固定されている。
【００５２】
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サブベース４６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によってサブベース４６とほぼ一体的にウェハステージ３６がＹ方向及びＺ軸周りに駆動されるようになっている。また、可動子４２ａが固定子４２ｂ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４３ａが固定子４３ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動されることでウェハステージ３６がＸ方向に移動する。ウェハステージ３６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。
【００５３】
上記のリニアモータ４０〜４３として、前述したリニアモータ装置を用いることができる。しかしながら、リニアモータ４０，４１よりもリニアモータ４２，４３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４２，４３の可動子４２ａ，４３ａがウェハステージ３６に固定されている。このため、リニアモータ４２，４３は発熱源であるコイルが固定子となりウェハＷから遠ざかり直接ウェハステージ３７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。
【００５４】
リニアモータ４０，４１は、リニアモータ４２，４３、サブベース４６、及びウェハステージ３６を一体として駆動するため、リニアモータ４２，４３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４２，４３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、装置構成上の制約がある場合には、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。
【００５５】
また、ウェハステージ３６の端部にはＸ方向に延びる移動鏡４９とＹ方向に延びる移動鏡５０が取り付けられている。これらの移動鏡４９，５０の鏡面に対面する位置にレーザ干渉計５１，５２（図７参照）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５１，５２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。
【００５６】
〔露光装置〕
次に、露光装置について詳細に説明する。図９は、露光装置の概略構成を示す図である。図９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。
【００５７】
尚、以下の説明においては、図９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。
【００５８】
図９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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
図９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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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９中のウェハステージ１０５は、図７及び図８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７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８に示した移動鏡４９，５０に相当し、レーザ干渉計１０８は図７に示したレーザ干渉計５１，５２に相当する。
【００６９】
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。
【００７０】
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。また、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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、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１０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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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１１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１１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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１２は、半導体デバイスの場合における、図１１のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１２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。
【００８１】
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Ｓ２５（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Ｓ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【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】可動子１２の分解斜視図である。
【図３】図１に示したＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図４】磁石列１７，１８によって形成される磁場の大きさのｚ方向の変化の一例を示す図である。
【図５】Ｖ相のコイル２３ｂに外部抵抗を付加した例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるリニアモータ装置の断面矢視図である。
【図７】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８】ステージ装置３５の構成例を示す斜視図である。
【図９】露光装置の概略構成を示す図である。
【図１０】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１１】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１２】半導体デバイスの場合における、図１１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】
【００８３】
１０              リニアモータ装置
１３，１５        永久磁石（磁石）
１７，１８        磁石列
２３              コイル列
２３ａ〜２３ｃ    コイル
２９              外部抵抗（調整用抵抗）
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）
Ｒ                レチクル（マスク）
Ｗ                ウェハ（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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