(57)【要約】【課題】電機子コイルの発熱を抑制する。【解決手段】  平面モータは、ベース２１上で互いに直交するＸＹ２方向に移動可能な移動体ＷＳＴに設けられた第１、第２磁石ユニットをそれぞれ含む可動子５２と、第１磁石ユニットに対向してベース内に配列された複数組の第１コイル３８Ｘを含み、第１磁石ユニットに対してＸ方向の駆動力を与える第１コイルユニット６０Ｘと、該第１コイルユニットを挟んで可動子に対向してベース内に配列された複数組の第２コイル３８Ｙを含み、第２磁石ユニットに対してＹ方向の駆動力を与える第２コイルユニット６０Ｙと、を備えている。第１コイルユニット６０Ｘと、第２コイルユニット６０Ｙとの厚さが異なっている。【選択図】図３
2013201801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上で互いに直交する第１及び第２方向に移動可能な移動体に設けられた磁石をそれぞれ含む第１及び第２磁石ユニットを有する可動子と、
前記可動子に対向して前記ベース内に配列された複数組の第１コイルを含み、前記可動子に対して前記第１方向の駆動力を与える少なくとも１層の第１コイルユニットと、該第１コイルユニットを挟んで前記可動子に対向して前記ベース内に配列された複数組の第２コイルを含み、前記可動子に対して前記第２方向の駆動力を与える少なくとも１層の第２コイルユニットと、を有する固定子とを備え、
前記少なくとも１層の第１コイルユニットと、前記少なくとも１層の第２コイルユニットとの厚さが異なる平面モータ。
【請求項２】
前記第１方向の駆動力は前記第２方向の駆動力に対して大きい請求項１に記載の平面モータ。
【請求項３】
前記少なくとも１層の第１コイルユニットの厚さに対して前記少なくとも１層の第２コイルユニットの厚さが大きい請求項２に記載の平面モータ。
【請求項４】
前記第１及び第２コイルユニットは、総発熱量が最小となるように厚さが定められている請求項１〜３のいずれか一項に記載の平面モータ。
【請求項５】
前記第１及び第２コイルユニットは、総放熱量が大きくなるように厚さが定められている請求項４に記載の平面モータ。
【請求項６】
前記第１方向と前記第２方向との加速度の仕様に応じて、前記第１及び第２コイルユニットの厚さが設定されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の平面モータ。
【請求項７】
前記第１及び第２コイルユニットの少なくとも一方は、前記ベース内に複数層積層されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の平面モータ。
【請求項８】
前記第２コイルユニットは２層積層され、該２層の第２コイルユニットのうち、前記可動子からの離間距離が大きい一方の第２コイルユニットの厚さが他方の第２コイルユニットより大きい請求項７に記載の平面モータ。
【請求項９】
エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、
前記物体を保持する前記移動体を前記第１及び第２方向に駆動する請求項１〜８のいずれか一項に記載の平面モータと、
前記エネルギビームを前記物体上に照射して前記物体上にパターンを生成するパターン生成装置と、を備える露光装置。
【請求項１０】
エネルギビームにより物体を露光して前記物体上の複数の区画領域にパターンを形成する露光装置であって、
前記物体を保持する前記移動体を前記第１及び第２方向に駆動する請求項１〜８のいずれか一項に記載の平面モータと、
前記エネルギビームを前記第２方向に駆動される前記物体上に照射して前記物体上の複数の区画領域のそれぞれに前記パターンを生成するパターン生成装置と、を備える露光装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の露光装置を用いて物体を露光し、該物体上にパターンを形成することと、
パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面モータ及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、ベース上で移動体を２次元駆動する平面モータ及び該平面モータを備える露光装置、並びに該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、種々の露光装置が用いられている。例えば半導体素子の製造に用いられる露光装置として、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））等が、主として、が用いられている。この種の露光装置では、照明光を、レチクル（又はマスク）及び投影光学系を介して、感応剤（レジスト）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投射することによって、レチクルのパターン（の縮小像）がウエハ上に転写される。
【０００３】
しかるに、ウエハの大型化に伴い、ウエハステージが大型化し、これからのウエハステージの駆動源としては、平面モータが有望であると言われている。平面モータとしては、例えば、リニアモータを２次元方向に展開した電磁力（ローレンツ力）駆動方式の２次元リニアアクチュエータ（例えば、特許文献１参照）、あるいは２次元方向の一方向に配列された電機子コイルと他方向に配列された電機子コイルとが積層された構造の平面モータ（例えば、特許文献２、３等参照）などが知られている。
【０００４】
しかしながら、大きな駆動力を得るためにコイルユニット（に含まれる電機子コイル）に大きな電流を流すことにより、コイルユニットの発熱が問題となる。コイルユニットの発熱は、例えば、平面モータのエネルギ効率の低下、平面モータの焼損などに加え、ウエハステージの周囲の空気の温度ゆらぎ（いわゆる空気ゆらぎ）を生じ、例えば干渉計などから成るウエハステージ位置計測系の計測誤差の原因ともなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，１９６，７４５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４４５，０９３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４５２，２９２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、ベース上で互いに直交する第１及び第２方向に移動可能な移動体に設けられた磁石をそれぞれ含む第１及び第２磁石ユニットを有する可動子と、前記可動子に対向して前記ベース内に配列された複数組の第１コイルを含み、前記可動子に対して前記第１方向の駆動力を与える少なくとも１層の第１コイルユニットと、該第１コイルユニットを挟んで前記可動子に対向して前記ベース内に配列された複数組の第２コイルを含み、前記可動子に対して前記第２方向の駆動力を与える少なくとも１層の第２コイルユニットと、を有する固定子とを備え、前記少なくとも１層の第１コイルユニットと、前記少なくとも１層の第２コイルユニットとの厚さが異なる平面モータが、提供される。
【０００７】
これによれば、少なくとも１層の第１コイルユニットの厚さと、少なくとも１層の第２コイルユニットの厚さとが異なる。このため、例えば、両者の寸法を種々変更して実験等を行い、例えば、総発熱量が低くなるように第１及び第２コイルユニットのそれぞれの厚さを設定することが可能になり、これにより、第１及び第２コイルユニットの発熱及び該発熱による平面モータの効率の低下（エネルギロス）を抑制することができるとともに、温度上昇を抑え、コイルユニット（平面モータ）の焼損等を回避することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持する前記移動体を前記第１及び第２方向に駆動する上記平面モータと、前記エネルギビームを前記物体上に照射して前記物体上にパターンを生成するパターン生成装置と、を備える第１の露光装置が、提供される。
【０００９】
これによれば、平面モータの温度上昇を抑制することができるので、ベース上の移動体の周囲の空気揺らぎが抑えられ、移動体（物体）の位置決め精度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上の複数の区画領域にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持する前記移動体を前記第１及び第２方向に駆動する上記平面モータと、前記エネルギビームを前記第２方向に駆動される前記物体上に照射して前記物体上の複数の区画領域のそれぞれに前記パターンを生成するパターン生成装置と、を備える第２の露光装置が、提供される。
【００１１】
これによれば、第２方向（走査方向）の駆動に比べてより大きな駆動力（加速度、推力）を要する第１方向駆動力発生用の第１コイルユニットが、第２方向駆動力発生用の第２コイルユニットに比べて可動子により近い位置に配置されていることから、第１コイルユニット（及び第２コイルユニット）の必要以上の発熱を抑えて、移動体を効率的に駆動することが可能になる。これにより、高スループットで物体上の複数の区画領域にパターンを形成することが可能になる。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、上記第１又は第２の露光装置を用いて、物体上にパターンを形成することと、パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】基板ステージ装置を示す平面図である。
【図３】ウエハステージをステージベースとともに示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、セラミック板を取り去ったステージベースを、可動子とともに概略的に示す平面図、かつ電機子コイル３８Ｘの配列を示す図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）からＸコイルユニット６０Ｘを取り去った状態のステージベースを可動子とともに概略的に示す平面図、かつ電機子コイル３８Ｙの配列を示す図である。
【図５】図５（Ａ）はＸコイル厚４〜１０ｍｍのそれぞれに対して、Ｙコイル厚とコイル厚（ＸコイルユニットとＹコイルユニットとの厚さの和）とそれらの発熱量との関係を示す図、図５（Ｂ）はＹコイル厚とその熱伝導率との関係を示すである。
【図６】図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１６】
露光装置１００は、照明系１０、該照明系１０からの露光用照明光（以下、照明光と略記する）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持して所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴを含むステージ装置３０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００１７】
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００１９】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６の計測値は、主制御装置２０（図１では図示省略、図６参照）に送られ、主制御装置２０では、レチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系１１を介してレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置（及び速度）を制御する。
【００２０】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００２１】
ステージ装置３０は、図１に示されるように、ベース盤１２、ベース盤１２上に配置されたステージベース２１、及びステージベース２１の上に配置されたウエハステージＷＳＴを備えている。ステージ装置３０は、さらに、ウエハステージＷＳＴの位置を計測するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１（図６参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系５０（図６参照）などを備えている。
【００２２】
ベース盤１２は、床面Ｆ上に防振機構（不図示）を介してほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。
【００２３】
ステージベース２１は、ベース盤１２上に、エアベアリング（不図示）を介して非接触で支持されている。ステージベース２１の上部には、後述する固定子が収容されている。本実施形態では、後述するウエハステージＷＳＴの駆動時に、ステージベース２１は、その駆動力の反力を受けて、運動量保存則に従って移動し、これによってその反力をキャンセルする反力キャンセル装置（カウンタマスとも呼ばれる）として機能する。従って、ステージベース２１の基準位置からの移動量が所定範囲に収まるようにステージベース２１を駆動するトリムモータを、ステージベース２１とベース盤１２との間に設けても良い。なお、ステージベース２１の構成等については、さらに後述する。
【００２４】
図２には、ウエハステージＷＳＴの平面図が示されている。ウエハステージＷＳＴは、図１及び図２に示されるように、ウエハステージ本体５１、該ウエハステージ本体５１上に設けられた３つの支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、及びウエハテーブル１８を備えている。
【００２５】
図３には、ウエハステージＷＳＴが、ステージベース２１とともに示されている。図３では、以後の説明の便宜上から、断面図にて示されている。図３に示されるように、ウエハステージ本体５１は、底部に凹部が設けられた直方体部材からなり、その凹部に後述する磁石ユニットによって構成される可動子５２が収容されている。ウエハステージ本体５１の下端部周囲には、その底面が可動子５２の底面と同一若しくは僅かに引く位置に設定された気体静圧軸受装置の一種であるエアスライダ５７が固定されている。エアスライダ５７によって、ウエハステージＷＳＴがステージベース２１の上面上に、例えば数μｍ程度の隙間（クリアランス、ギャップ）を介して、浮上支持されている。
【００２６】
３つの支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、それぞれボイスコイルモータ等を含み、ウエハステージ本体５１上の平面視で正三角形の各頂点の位置に配置されている。３つの支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、ウエハテーブル１８をそれぞれ下方から支持するとともに個別にＺ軸方向に駆動する。ウエハテーブル１８は、３つの支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に微小駆動される。支持機構３２ａ〜３２ｃは、主制御装置２０によって個別に制御される（図６参照）。
【００２７】
図１に戻り、ウエハテーブル１８上に、ウエハＷが、例えば真空吸着によって固定されている。また、ウエハテーブル１８上には、ウエハ干渉計３１からのレーザビームを反射する移動鏡２７が固定され、ウエハ干渉計３１により、ウエハテーブル１８の６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ、及びθｚの各方向）の位置情報が、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、図２及び図３に示されるように、ウエハテーブル１８上には走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｙと非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡２７Ｘとが設けられ、ウエハ干渉計３１は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１として示されている。ウエハテーブル１８の位置情報（又は速度情報）は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、その位置情報（又は速度情報）に基づいて、ウエハステージ駆動系５０（図６参照）を駆動することで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（及び速度）を制御する。
【００２８】
ウエハステージ駆動系５０として、本実施形態では、図３に示されるように、ステージベース２１の上部に収容された固定子６０と、ウエハステージ本体５１の底部に設けられた可動子５２とから成る平面モータが、用いられている。以下においては、ウエハステージ駆動系５０を、便宜上、平面モータ５０とも呼ぶ。以下、平面モータ５０の構成等について説明する。
【００２９】
ステージベース２１は、図３にその一部が断面図にて示されるように、上面が開口した平面視矩形の中空の本体部３５と、本体部３５の開口を上方から閉塞するセラミック板３６とを備えている。セラミック板３６のウエハステージ本体５１に対向する面（上面）には、ウエハステージ本体５１のガイド面２１ａが形成されている。
【００３０】
図４（Ａ）には、セラミック板３６を取り去ったステージベース２１が、可動子５２とともに概略的に示されている。この図４（Ａ）及び図３からわかるように、本体部３５とセラミック板３６とにより形成されるステージベース２１の内部空間４１には、Ｙコイルユニット６０Ｙと、該Ｙコイルユニット６０Ｙの上に積層されたＸコイルユニット６０Ｘとから成る固定子６０が収容されている。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）からＸコイルユニット６０Ｘを取り去った状態のステージベース２１が、可動子５２とともに概略的に示されている。
【００３１】
可動子５２は、例えば図４（Ａ）に示されるように、平面視でＸ軸方向に長い矩形状を有し、その−Ｘ側端部かつ＋Ｙ側半部の領域、及び＋Ｘ側端部かつ−Ｙ側半部の領域にそれぞれ磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２が設けられている。また、可動子５２の＋Ｘ側端部かつ＋Ｙ側半部の領域、及び−Ｘ側端部かつ−Ｙ側半部の領域には、それぞれ磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２が設けられている。
【００３２】
磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２は、Ｘ軸方向に所定ピッチで配列されたＹ軸方向を長手とする立方体状の複数の磁石から構成される。これらの複数の磁石は、磁極面の極性が交互に逆極性となるように定められている。同様に、磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２は、Ｙ軸方向に所定ピッチで配列されたＸ軸方向を長手とする立方体状の複数の磁石から構成される。これらの複数の磁石は、磁極面の極性が交互に逆極性となるように定められている。磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２、及び磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２のそれぞれにおいて、隣接する磁石同士は、接していても良いし、所定の隙間を介していても良い。
【００３３】
固定子６０は、ステージベース２１の内部空間４１に収容された下段のＹコイルユニット６０Ｙと、上段のＸコイルユニット６０Ｘとを有している。Ｘコイルユニット６０Ｘは、図３及び図４（Ａ）を総合とするとわかるように、内部空間４１の上段に、ガイド面２１ａに沿ってＸ軸方向にそれぞれ配列された複数列の電機子コイル３８Ｘによって構成されている。各電機子コイル３８Ｘとしては、図４（Ａ）に示されるように、長辺の長さが短辺の長さの３倍の矩形コイルが用いられている。
【００３４】
Ｙコイルユニット６０Ｙは、図３及び図４（Ｂ）を総合とするとわかるように、ステージベース２１の内部空間４１の下段に、ＸＹ平面に沿ってＹ軸方向にそれぞれ配列された複数列の電機子コイル３８Ｙによって構成されている。各電機子コイル３８Ｙとしては、図４（Ｂ）に示されるように、長辺の長さが短辺の長さの３倍の矩形コイルが用いられている。
【００３５】
Ｘコイルユニット６０Ｘを構成する各列の電機子コイル３８Ｘにおいて、Ｘ軸方向で隣り合う３つの電機子コイル３８Ｘは、所定の順番で並べられたＵ相用コイル、Ｖ相用コイル、Ｗ相用コイルとなっている。同様に、Ｙコイルユニット６０Ｙを構成する各列の電機子コイル３８Ｙにおいて、Ｙ軸方向で隣り合う３つの電機子コイル３８Ｙは、所定の順番で並べられたＵ相用コイル、Ｖ相用コイル、Ｗ相用コイルとなっている。すなわち、平面モータ５０は、三相交流モータである。
【００３６】
Ｘコイルユニット６０Ｘ（電機子コイル３８Ｘ）には、磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２との間の電磁相互作用によりＸ軸方向（非走査方向）の電磁力（ローレンツ力）が作用し、この反力が磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（ウエハステージＷＳＴ）に対する駆動力として作用する。また、Ｙコイルユニット６０Ｙ（電機子コイル３８Ｙ）には、磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２との間の電磁相互作用によりＹ軸方向（走査方向）の電磁力（ローレンツ力）が作用し、この反力が磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２（ウエハステージＷＳＴ）に対する駆動力として作用する。このようにして、ウエハステージＷＳＴが、平面モータ５０によってステージベース２１上でＸＹ２次元方向に駆動される。なお、電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙそれぞれに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０（図６参照）によって制御される。
【００３７】
上述したように、平面モータ５０では、Ｘコイルユニット６０Ｘ（電機子コイル３８Ｘ）が磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２に近いステージベース２１の内部空間４１の上段に、Ｙコイルユニット６０Ｙ（電機子コイル３８Ｙ）がステージベース２１の内部空間４１の下段に積層されている。このような配置にしたのは、本実施形態に係る露光装置１００では、後述するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作において、ショット領域間ステッピング時のウエハステージＷＳＴの移動経路として、走査方向（Ｙ軸方向）への駆動距離に比べて非走査方向（Ｘ軸方向）への駆動距離（ショット領域のＸ軸方向の寸法に等しい）が大きいＵ字状の経路が定められていることから、Ｙ軸方向（走査方向）の駆動に比べてＸ軸方向への駆動について大きな駆動力（加速度、推力）を要するからである。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る平面モータ５０では、Ｘコイルユニット６０ＸとＹコイルユニット６０Ｙとは、互いに異なる厚さを有している。図３からわかるように、Ｘコイルユニット６０Ｘの厚さに比べて、可動子５２（磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２）からより離れて配置されているＹコイルユニット６０Ｙの厚さが大きく定められている。
【００３９】
図５（Ａ）には、Ｘコイルユニット６０Ｘの厚さ（Ｘコイル厚）４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍのそれぞれに対して、Ｙコイルユニット６０Ｙの厚さ（Ｙコイル厚）を横軸として、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの厚さの和（コイル厚）に対するそれらの発熱量が示されている。この図５（Ａ）から、Ｘコイル厚５ｍｍ、Ｙコイル厚１４〜１６ｍｍが、発熱量が一番小さいことがわかる。そこで、コイル厚は、発熱量が最小となる厚さに定められる。これにより、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの温度がそれらの耐熱温度（限界温度）を超えないように、固定子６０の発熱量（コイルの限界温度に達する発熱量である限界発熱量）が設計されている。
【００４０】
図５（Ｂ）には、一例として、Ｙコイルユニット６０Ｙの厚さ（Ｙコイル厚）とその熱伝導率との関係が示されている。Ｘコイルユニット６０Ｘの厚さ（Ｘコイル厚）とその熱伝導率との関係、及びＸコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの厚さの和（コイル厚）とその熱伝導率との関係も、図５（Ｂ）と同様になる。これについて説明する。Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙを構成する電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙは、所定の線材、例えば平角線を積層して形成されている。各線材は、絶縁体を用いて被覆されている。ここで、絶縁体の熱伝導率は低い。そのため、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの厚さが厚くなる、すなわちコイルの線材の積層数が増えると、被覆部分の厚さが増すことにより、電機子コイルの熱伝導率はゆっくり減衰する。これは、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの大きな厚さ（小さな厚さ）に対して、放熱の減少（増大）を意味する。そこで、発熱量（限界発熱量）が最小となるコイル厚に対して、熱伝導率、すなわち放熱量を考慮して、より小さい厚さ、例えばＸコイル厚４ｍｍ、Ｙコイル厚１４ｍｍ以下に定めることもできる。
【００４１】
セラミック板３６のガイド面２１ａと反対側（下面側）には、図３に示されるように、所定間隔で断面円形の多数の突起部３６ａが形成されている。突起部３６ａは、セラミック板３６を本体部３５に組み付けた場合に、隣接する４つの電機子コイル３８Ｙ相互間の空間に対応する位置にそれぞれ設けられている。ステージベース２１の内部空間４１には冷却用の液体が供給されるようになっており、この液体によってＸコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙが冷却されるようになっている。
【００４２】
図１に戻り、投影光学系ＰＬの−Ｙ側には、オフアクシスのアライメント検出系ＡＳが設けられている。アライメント検出系ＡＳとしては、例えば、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＳの撮像結果は、主制御装置２０に送られる。
【００４３】
図１では不図示であるが、レチクルＲの上方に、レチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと、これに対応するウエハテーブル１８上の不図示の基準マーク板上の一対の第１基準マークの投影光学系ＰＬを介した像とを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式の一対のレチクルアライメント検出系１３（図６参照）が配置されている。この一対のレチクルアライメント検出系１３の検出信号は、主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００４４】
この他、露光装置１００では、アライメント検出系ＡＳを挟むようにして、照射系と、受光系とから成る多点焦点位置検出系が設けられている。
【００４５】
図６には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などを含む主制御装置２０を中心として構成されている。
【００４６】
上述のようにして構成された本実施形態に係る露光装置１００では、まず、主制御装置２０の管理の下、レチクルローダ及びウエハローダ（いずれも不図示）によってそれぞれレチクルロード及びウエハロードが行われ、また、一対のレチクルアライメント検出系１３、基準マーク板（不図示）及びアライメント検出系ＡＳを用いて、レチクルアライメント及びアライメント検出系ＡＳのベースライン計測等の準備作業が所定の手順に従って行われる。
【００４７】
その後、主制御装置２０により、アライメント検出系ＡＳを用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のアライメント計測（ウエハアライメント）が実行される。
【００４８】
アライメント計測の終了後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。露光動作にあたって、まず、ウエハＷのＸＹ位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置（加速開始位置）となるように、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブル１８）が移動される。同時に、レチクルＲのＸＹ位置が、走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そして、主制御装置２０が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲの位置情報、ウエハ干渉計３１によって計測されたウエハＷの位置情報に基づき、レチクルステージ駆動系１１及び平面モータ５０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させることにより、走査露光が行われる。このウエハＷの移動は、主制御装置２０により、電機子コイル３８Ｘ、３８Ｙに供給する電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することにより行われる。走査露光中、主制御装置２０により、不図示の多点焦点位置検出系の計測結果に基づいて、支持機構３２ａ〜３２ｃを介してウエハテーブル１８を、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に微小駆動して、ウエハＷの照明光ＩＬの照射領域（露光領域）部分を投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に合致させるフォーカス・レベリング制御が行われる。
【００４９】
このようにして、１つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハテーブル１８が前述したＵ字状の移動経路に沿って１ショット領域分ステッピングされ、次のショット領域に対する走査露光が行われる。このようにして、ステッピングと走査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に所定数のショット領域にレチクルＲのパターンが重ね合わせて転写される。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００が備える平面モータ５０では、厚さの異なるＸコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙを備えている。Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの厚さは、前述の如く、それらの発熱量が最小となる厚さに定められていることから、それらの発熱による温度上昇を抑え、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの焼損等の発生をほぼ確実に回避することができる。
【００５１】
本実施形態に係る露光装置１００によると、平面モータ５０を備えていることにより、ステージベース２１上のウエハステージＷＳＴの周囲の雰囲気の温度揺らぎを抑制することができ、これにより、ウエハステージＷＳＴの位置決め精度を向上させることができ、また、Ｙ軸方向（走査方向）の駆動に比べてより大きな駆動力（加速度、推力）を要するＸ軸方向駆動用のＸコイルユニット６０Ｘが、可動子５２により近い位置に配置されていることから、Ｘコイルユニット６０Ｘ（及びＹコイルユニット６０Ｙ）の必要以上の発熱を抑えて、ウエハステージＷＳＴを効率的に駆動することが可能になる。これにより、高スループットで、ウエハＷ上の複数のショット領域（区画領域）にレチクルＲのパターンを精度良く形成することが可能になる。
【００５２】
なお、上記実施形態では平面モータ５０が、それぞれ一層のＸコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙを備える場合について説明したが、これに限らず、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙの少なくとも一方（特定コイルユニットと呼ぶ）は、電機子コイル３８Ｘ又は３８Ｙを複数層重ね合わせて、構成することとしても良い。この場合、その特定コイルユニットを構成する各層の電機子コイルは互いに等しい厚さであっても良いし、上記実施形態と同様の手法により、厚さを異ならせても良い。例えば、Ｙコイルユニットが２層積層され、該２層のＹコイルユニットのうち、可動子からの離間距離が大きい一方のＹコイルユニットの厚さが他方のＹコイルユニットより大きく定められていても良い。
【００５３】
なお、上記実施形態では、ショット領域間ステッピング時に要求されるウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の駆動力（加速度、推力）の方がＹ軸方向の駆動力（加速度、推力）より大きいことを考慮して、Ｘコイルユニット６０Ｘを、Ｙコイルユニット６０Ｙの上方、すなわち可動子５２に近い位置に配置した。従って、反対に、要求される加速度（推力）が、Ｘ軸方向よりＹ軸方向の方が大きい場合には、Ｙコイルユニットを、Ｘコイルユニットの上に配置しても良い。この場合、下方に位置するＸコイルユニットの厚さを、Ｙコイルユニットの厚さより大きくしても良い。すなわち、ウエハステージのＸ軸方向とＹ軸方向との加速度の仕様に応じて、Ｘコイルユニット及びＹコイルユニットの積層順、及び厚さの少なくとも一方を設定することが望ましい。
【００５４】
なお、上記実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態に係る平面モータは適用することができる。また、例えば国際公開第２００７／０９７３７９号（対応米国特許出願公開第２００８／０８８４３号明細書）に開示される、液浸露光装置などにも、上記実施形態に係る平面モータは適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態に係る平面モータを適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記実施形態に係る平面モータを適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも、上記実施形態に係る平面モータは適用が可能である。
【００５６】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【００５７】
なお、上記実施形態に係る露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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テルビウムの両方）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。
【００５８】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置などにも、上記実施形態に係る平面モータは適用できる。
【００５９】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態に係る平面モータは適用することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
【００６１】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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エ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。
【００６２】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、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エッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態に係る露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…照明系、２１…ステージベース、３８Ｘ，３８Ｙ…電機子コイル、５０…ステージ駆動系（平面モータ）、５２…可動子、５５Ｘ１，５５Ｘ２，５５Ｙ１，５５Ｙ２…磁石ユニット、６０…固定子、６０Ｘ…Ｘコイルユニット、６０Ｙ…Ｙコイルユニット、１００…露光装置、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【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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