(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置された試料の位置を制御するステージ装置であって、
前記試料を載置する載置面を有するステージと；
前記載置面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記載置面とほぼ平行な面内の第１軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記第１軸方向に沿った第１の周期の長さ毎にＭ（Ｍは２以上の整数）種類の電流経路が配列されたコイル列を備える第１電機子ユニットを含む第１固定子と、
前記コイル列の配置面において、前記第１軸方向に沿って第１の周期で変化する、前記載置面と垂直方向の第１成分と、前記載置面と平行な面に沿い、前記第１軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を発生する第１磁極ユニットを含み、前記ステージの前記載置面上に設けられた第１可動子と、
前記Ｍ種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給する第１の電流供給装置と、を有し、
前記第１磁極ユニットと電流が供給された前記第１電機子ユニットとの電磁相互作用によって前記第１軸方向に前記第１可動子と一体で前記ステージを駆動する第１駆動装置と；
前記ステージの前記載置面側とは反対側に設けられ、前記ステージを前記載置面とほぼ平行な面内の、前記第１軸方向と交差する第２軸方向に駆動する第２駆動装置と；を備え、
前記第１の電流供給装置は、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記第１可動子を前記第１軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記第１可動子を前記載置面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給するステージ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステージ装置において、
前記第２駆動装置は、
前記載置面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記第２軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記第２軸方向に沿った第２の周期の長さ毎にＮ（Ｎは２以上の整数）種類の電流経路が配列されたコイル列を備える第２電機子ユニットを含む第２固定子と、
前記第２電機子ユニットの前記コイル列の配置面において、前記第２軸方向に沿って第２の周期で変化する、前記載置面と垂直方向の第１成分と、前記載置面と平行な面に沿い、前記第２軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を発生する第２磁極ユニットを含み、前記ステージの前記載置面と反対側の面上に設けられた第２可動子と、
前記Ｎ種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給する第２の電流供給装置と、を有し、
前記第２の電流供給装置は、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記第２可動子を前記第２軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記第２可動子を前記載置面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給することで、
前記第２磁極ユニットと電流が供給された前記第２電機子ユニットとの電磁相互作用によって前記第２軸方向に前記第２可動子と一体で前記ステージを駆動するステージ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステージ装置において、
前記第１軸方向と前記第２軸方向とは直交することを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記ステージは、非磁性材料から成ることを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１磁極ユニットは、前記載置面と直交しない方向に磁化され、前記第１軸方向に並べられた複数の磁石を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１磁極ユニットは、前記載置面とほぼ直交する方向に磁化され、前記第１電機子ユニットに対向する磁極面の極性が交互となるように前記第１軸方向に並べられた複数の磁石を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のステージ装置において、
前記第１磁極ユニットは、前記複数の磁石を前記第１電機子ユニットとの対向面と反対側で支持する、磁性材料からなる磁性体部材を更に有することを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１電機子ユニットの前記電機子コイルそれぞれの前記第１軸方向に関する電流経路の幅は前記第１の周期のほぼ１／Ｍであることを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第２磁極ユニットは、前記載置面と直交しない方向に磁化され、前記第２軸方向に並べられた複数の磁石を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項１０】
請求項２〜８のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第２磁極ユニットは、前記載置面とほぼ直交する方向に磁化され、前記第２電機子ユニットに対向する磁極面の極性が交互となるように前記第２軸方向に並べられた複数の磁石を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のステージ装置において、
前記第２磁極ユニットは、前記複数の磁石を前記第２電機子ユニットとの対向面と反対側で支持する、磁性材料からなる磁性体部材を更に有するステージ装置。
【請求項１２】
請求項２〜１１のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第２電機子ユニットの前記電機子コイルそれぞれの前記第１軸方向に関する電流経路の幅は前記第２の周期のほぼ１／Ｎであることを特徴とするステージ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記電機子コイルの形状は、扁平多角形であることを特徴とするステージ装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記電機子コイルの形状は、扁平六角形であることを特徴とするステージ装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記コイル列の前記第１磁極ユニットと対向する側とは反対側で、前記コイル列を支持する平板状コイル支持部材を更に備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項１６】
所定面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記所定面とほぼ平行な面内の所定軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記所定軸方向に沿った所定周期の長さ毎に複数種類の電流経路が配列されたコイル列を備える電機子ユニットを含む固定子と；
前記コイル列の配置面において、前記所定軸方向に沿って前記所定周期で変化する、前記所定面と垂直方向の第１成分と、前記所定面と平行な面に沿い、前記所定軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を発生する磁極ユニットを含む可動子と；
前記複数種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給する電流供給装置と；を備え、
前記電流供給装置は、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給するリニアモータ。
【請求項１７】
所定面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記所定面とほぼ平行な面内の所定軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記所定軸方向に沿った所定周期の長さ毎に複数種類の電流経路が配列されたコイル列を備える電機子ユニットを含む固定子と、該固定子に対向し磁極ユニットを含む可動子とを備えたリニアモータの駆動方法であって、
前記コイル列の配置面において、前記所定軸方向に沿って前記所定周期で変化する、前記所定面と垂直方向の第１成分と、前記所定面と平行な面に沿い、前記所定軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を、前記磁極ユニットに発生させる工程と；
前記複数種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給するとともに、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給する工程と；
を含むリニアモータの駆動方法。
【請求項１８】
露光用のエネルギビームが経由する光学系と；
前記エネルギビームの経路上に配置される物体が試料として載置される請求項１〜１５のいずれか一項に記載のステージ装置と；を備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置、露光装置、リニアモータ及びリニアモータの駆動方法に係り、さらに詳しくは、対象物（試料）の位置・姿勢を高精度に制御するステージ装置、該ステージ装置を備えた露光装置、前記ステージ装置に好適なリニアモータ及びそのリニアモータの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハを高精度に露光位置に位置決めするため、ウエハを保持したウエハホルダのＸ、Ｙ、Ｚ、θX、θY、θZの６自由度方向の位置・姿勢を制御するステージ装置が用いられている。この種のステージ装置として、従来は２つのＸ軸駆動用リニアモータと２つのＹ軸駆動用リニアモータとステージ駆動ガイドとによって、ＸＹ２次元方向に駆動されるＸＹステージと、このＸＹステージ上に搭載されたθZテーブルと、このθZテーブル上に載置され、ウエハを保持するウエハホルダをＺ、θX、θYの３自由度方向で駆動する３自由度レベリングテーブルとを備えた構成のものが用いられていた。このステージ装置では、可動部の重量が大きく、要求加速度を得るためにリニアモータとして高推力型モータが必要であった。また、可動部の寸法が大きいことから、設計の自由度も制限されていた。
【０００４】
近年では、ウエハをより高速に、機械的な案内面の精度等に影響されず高精度に位置決めするとともに、かつ機械的な摩擦を回避して長寿命とするために、ウエハが載置されたウエハテーブルのＸ、Ｙ、θZの３自由度方向の位置決めを非接触で行うことが可能な平面モータを備えたステージ装置が開発されている。かかるステージ装置については、ソイヤモータのように可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた可変磁気抵抗駆動方式や、例えば特開昭５８−１７５０２０号公報、米国特許（ＵＳＰ）第５１９６７４５号公報等に開示されているようなローレンツ電磁力駆動方式を採用した駆動装置としての平面モータを使用したステージ装置が提案されている。そして、平面モータによって、Ｘ、Ｙ、θZの３自由度方向にウエハが載置されたステージを駆動するとともに、該ステージ上に搭載された残りの３自由度方向の位置・姿勢制御が可能なレベリングテーブルとを用いることにより、ウエハの６自由度方向の位置・姿勢制御を行うことが提案されている。
【０００５】
ところで、半導体素子の高集積化に伴うデバイスルール（実用最小線幅）の微細化に伴い、露光装置の性能としてますます高解像力が要求されるようになってきた。このため、露光波長の短波長化が進み、次世代以降の露光装置としては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外（ＶＵＶ）光、あるいはこれより短波長のＸ線、又は電子線等の荷電粒子線等を露光用エネルギビームとして用いることが必要となってきた。このような露光装置では、エネルギビームの通路に酸素が存在すると光化学反応により曇り物質やオゾンＯ3等のエネルギビームの吸収物質が発生したり、あるいは空気分子により直接エネルギビームが吸収されるため、窒素Ｎ2やヘリウムＨｅ等で空気を置換したり、あるいは真空環境とする必要がある。
【０００６】
しかしながら、上述した平面モータを用いるステージ装置では、その性質上、空気静圧軸受け（エアベアリング）等を用いてステージを非接触で浮上支持することから、上記のような非空気環境下では使用することができない。
また、近年においては、ウエハの大型化が進んでおり、かかるウエハの移動のために大きな駆動力を有するステージ装置が待望されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の観点からすると、載置された試料の位置を制御するステージ装置であって、前記試料を載置する載置面を有するステージと；前記載置面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記載置面とほぼ平行な面内の第１軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記第１軸方向に沿った第１の周期の長さ毎にＭ（Ｍは２以上の整数）種類の電流経路が配列されたコイル列を備える第１電機子ユニットを含む第１固定子と、前記コイル列の配置面において、前記第１軸方向に沿って第１の周期で変化する、前記載置面と垂直方向の第１成分と、前記載置面と平行な面に沿い、前記第１軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を発生する第１磁極ユニットを含み、前記ステージの前記載置面上に設けられた第１可動子と、前記Ｍ種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給する第１の電流供給装置と、を有し、前記第１磁極ユニットと電流が供給された前記第１電機子ユニットとの電磁相互作用によって前記第１軸方向に前記第１可動子と一体で前記ステージを駆動する第１駆動装置と；前記ステージの前記載置面側とは反対側に設けられ、前記ステージを前記載置面とほぼ平行な面内の、前記第１軸方向と交差する第２軸方向に駆動する第２駆動装置と；を備え、前記第１の電流供給装置は、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記第１可動子を前記第１軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記第１可動子を前記載置面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給するステージ装置である。
【０００８】
これによれば、ステージの試料の載置面側に設けられた第１駆動装置は第１軸方向へのステージの駆動に専念するとともに、ステージの試料の載置面側の反対側に設けられた第２駆動装置は第２軸方向へのステージの駆動に専念しつつ、ステージを２次元方向に移動させる。したがって、各駆動装置を１次元駆動装置としつつ、一方の駆動装置の駆動対象として他方の駆動装置を含まない構成とすることができるので、簡易な構成で、試料を高速に移動可能であり、かつ、精度の良い位置制御を行うことができる。
【０００９】
また、第１固定子に対して第１可動子を第１軸方向に駆動することにより、ステージを第１軸方向に駆動することができる。
【００１０】
また、制御性、線形性に優れた電磁相互作用によって第１可動子が駆動されるので、第１軸方向に関して、ステージひいてはステージに載置された試料を高速移動しつつ、高精度な位置制御を行うことができる。
【００１１】
また、可動子すなわち第１磁極ユニットの第１軸方向への移動に応じて、電機子ユニットの第１磁極ユニットに対向する部分に周期的な電流を供給することにより、第１磁極ユニットを第１軸方向に継続的に駆動することができる。
【００１２】
また、第１磁極ユニットの第１軸方向への移動に応じて、電流供給装置が、第１磁極ユニットに対向する各電機子コイルに電流を供給することにより、第１磁極ユニットを第１軸方向に継続的に所定の駆動力で駆動することができる。なお、第１磁極ユニットに付与される駆動力の大きさと方向とは、電流駆動装置が各電機子コイルに供給する電流の大きさと方向とによって制御される。
【００１３】
また、第１磁極ユニットによって発生した磁束と、電機子コイルに供給された電流との電磁相互作用によって、第１磁極ユニットひいてはステージが、第１軸方向に駆動されるとともに、前記載置面と直交する方向に浮上駆動される。したがって、静圧空気軸受け（エアベアリング）等を用いる必要がなくなるので、試料を真空環境等の非空気環境下に配置する場合にも、ステージを浮上支持しつつ、ステージを第１軸方向に駆動することができる。
【００１４】
本発明は、第２の観点からすると、所定面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記所定面とほぼ平行な面内の所定軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記所定軸方向に沿った所定周期の長さ毎に複数種類の電流経路が配列されたコイル列を備える電機子ユニットを含む固定子と；前記コイル列の配置面において、前記所定軸方向に沿って前記所定周期で変化する、前記所定面と垂直方向の第１成分と、前記所定面と平行な面に沿い、前記所定軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を発生する磁極ユニットを含む可動子と；前記複数種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給する電流供給装置と；を備え、前記電流供給装置は、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給するリニアモータである。
【００１５】
本発明は、第３の観点からすると、所定面と平行な面に沿った電流経路を有し、前記所定面とほぼ平行な面内の所定軸方向に並べられた複数の電機子コイルからなり、前記所定軸方向に沿った所定周期の長さ毎に複数種類の電流経路が配列されたコイル列を備える電機子ユニットを含む固定子と、該固定子に対向し磁極ユニットを含む可動子とを備えたリニアモータの駆動方法であって、前記コイル列の配置面において、前記所定軸方向に沿って前記所定周期で変化する、前記所定面と垂直方向の第１成分と、前記所定面と平行な面に沿い、前記所定軸方向と直交する方向の第２成分とを有する磁束を、前記磁極ユニットに発生させる工程と；前記複数種類の電流経路それぞれに、互いに異なる位相を有する周期的な電流を供給するとともに、前記第１成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定軸方向に駆動するための電流と、前記第２成分と電磁相互作用をし、前記可動子を前記所定面と直交する方向に駆動するための電流とを重ね合わせた電流を前記電機子コイルに供給する工程と；を含むリニアモータの駆動方法である。
【００１６】
本発明は、第４の観点からすると、露光用のエネルギビームが経由する光学系と；前記エネルギビームの経路上に配置される物体が試料として載置される本発明のステージ装置とを備える露光装置である。ここで、前記物体を前記エネルギビームによって露光され、所定のパターンが転写される基板とすることができる。なお、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る場合には、前記物体を前記基板とするのは勿論のこと、前記物体をマスクとすることもできるし、また、前記物体を基板とマスクの双方とし、それぞれを個別の本発明のステージ装置に載置することもできる。
【００１７】
これによれば、本発明のステージ装置に基板又はマスクを載置して露光するので、基板又はマスクの高速移動及び高精度位置制御が可能となり、スループット向上及び露光精度向上の双方を図ることができる。
【００１８】
上記の本発明の露光装置を、リソグラフィ工程において用いることにより、微細なパターンを有するデバイスを製造することができる。したがって、本発明は別の観点からすると、本発明の露光装置を用いて製造されたデバイスであり、また、基板を用意する第１ステップと；本発明の露光装置を用いて、エネルギビームにより前記基板を露光して所定のパターンを前記基板に転写する第２ステップとを含むデバイスの製造方法であるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
《第１実施形態》
以下、本発明の第１の一実施形態を、図１〜図２６に基づいて説明する。図１には、第１実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置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ニング・ステッパである。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、その投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向をＺ軸、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸として説明を行う。
【００２０】
この露光装置１００は、照明光学系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、光学系としての投影光学系ＰＬ、該投影光学系を保持する本体コラム４３、基板（又は試料）としてのウエハＷを保持するステージとしてのウエハステージＷＳＴを、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θX、θY、θZ方向の６自由度方向に駆動するステージ装置３０等を備える露光装置本体、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２１】
前記露光装置本体は、実際には、内部の温度及び湿度が高精度に調整され、高度に防塵された不図示のエンバイロメンタル・チャンバ内に収納され、このチャンバ内には、窒素Ｎ2が充填されている。この露光装置の露光用光源としては、波長１９３ｎｍのパルス紫外光を発生する不図示のＡｒＦエキシマレーザ光源が用いられている。このＡｒＦエキシマレーザ光源、主制御装置２０、及びステージ制御系１９は、実際には、露光装置１００が設置される超クリーンルームに比べてクリーン度の低いサービスルームに設置されている。前記エキシマレーザ光源は、不図示のビームマッチングユニットを介して照明光学系１０に接続されている。
【００２２】
前記照明光学系１０は、フライアイレンズ等からなる照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。こうした照明光学系の構成は、例えば、特開平１０−１１２４３３号公報に開示されている。この照明光学系１０から射出された照明光ＩＬは、折り曲げミラー７によって反射された後、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状（矩形状又は円弧状）の照明領域部分ＩＡＲ（図１４参照）をほぼ均一な照度で照明する。
【００２３】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば静電吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース４７上をローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のリニアモータ等で構成された２次元アクチュエータから成る不図示のレチクルステージ駆動部によって、レチクルＲの位置制御のため、照明光学系１０の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な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Ｙ方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。さらに、本実施形態では上記磁気浮上型の２次元リニアアクチュエータはＸ駆動用コイル、Ｙ駆動用コイルの他にＺ駆動用コイルを含んでいるため、Ｚ方向にも微小駆動可能となっている。なお、レチクルベース４７は、後述する本体コラム４３を構成する架台４１の天板部を構成している。
【００２４】
前述の２次元リニアアクチュエータの固定子は、レチクルベース４７とは独立して配設された不図示のリアクションフレームに支持されている。このため、レチクルステージＲＳＴを駆動した際に、２次元リニアアクチュエータの固定子に作用する反力はリアクションフレームにより大地（床）に伝達され、レチクルベース４７に反力が伝わることはない。かかる反力のリアクションフレームを介した大地（床）への伝達については、例えば米国特許出願第０８／４１６，５５８号に開示されており、この米国出願における開示内容を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００２５】
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルベース４７に固定された位置検出装置としての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を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９に送られ、ステージ制御系１９はレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。なお、実際には、レチクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計１６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１５、レチクル干渉計１６として示されている。
【００２６】
前記投影光学系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、その光軸ＡＸ（照明光学系１０の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは所定の投影倍率、例えば１／５（あるいは１／４）を有する縮小光学系である。このため、照明光学系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクル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（部分倒立像）が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡ（図１４参照）に形成される。
【００２７】
前記本体コラム４３は、床面に固定される防振台４４によって水平に支持された鏡筒定盤４２と、この鏡筒定盤４２の上面に固定された架台４１とから構成されている。鏡筒定盤４２には、その中央部に平面視で円形の開口が形成され、この開口内に投影光学系ＰＬが上方から挿入されている。投影光学系ＰＬの高さ方向の中央部分には、フランジ部４８が設けられ、このフランジ部４８を介して投影光学系ＰＬが鏡筒定盤４２によって下方から支持されている。
【００２８】
前記架台４１は、鏡筒定盤４２の上面に投影光学系ＰＬを取り囲むように鉛直方向に沿って配設された４本の脚部と、これら４本の脚部上端部相互間を連結する天板部、すなわちレチクルベース４７とを備えている。
【００２９】
前記ステージ装置３０は、ウエハＷを載置するウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴの上方に設けられたベース２１Ｘと、ウエハステージＷＳＴの下方に設けられたベース２１Ｙと、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向及びＺ軸方向に駆動する第１駆動装置としての駆動装置５０Ｘと、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向及びＺ軸方向に駆動する第２駆動装置としての駆動装置５０Ｙとを備えている。
【００３０】
前記ウエハステージＷＳＴ上には、不図示のウエハホルダが固定され、このウエハホルダによってウエハＷが例えば静電吸着によって保持されている。
【００３１】
また、ウエハステージＷＳＴの側面は、位置検出装置としてのウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１からのレーザビームを反射するように鏡面加工されており、防振台４４に固定されたウエハ干渉計３１により、ウエハＷのＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、ウエハＷの位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）に基づいて、電流駆動装置２２Ｘを介して駆動装置５０Ｘを制御するとともに、電流駆動装置２２Ｙを介して駆動装置５０Ｙを制御している。なお、実際には、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ウエハ干渉計３１として示されている。
【００３２】
また、本実施形態の露光装置１００は、駆動装置５０Ｘの第１固定子としての固定子６０Ｘに作用する反力をキャンセルする力を固定子６０Ｘに付与するための磁界を発生させる反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘと、駆動装置５０Ｙの第２固定子としての固定子６０Ｙに作用する反力をキャンセルする力を固定子６０Ｙに付与するための磁界を発生させる反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙを備えている。ここで、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘは固定子６０Ｘに作用する反力のＸ成分をキャンセルするための磁界を発生し、また、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙは固定子６０Ｙに作用する反力のＹ成分をキャンセルするための磁界を発生する。かかる反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ，４５Ｙの構成については後述する。なお、実際には、図２に示されるように、固定子６０Ｘの四隅部の内の対角関係にある２つの隅部それぞれに反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１，４５Ｘ２が設けられているが、図１ではこれらが代表的に反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘとして示されている。また、固定子６０Ｙの四隅部の内の対角関係にある２つの隅部それぞれに反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙ１，４５Ｙ２設けられているが、図１ではこれらが代表的に反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙとして示されている。
【００３３】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、不図示のオフアクシス方式のアライメント検出系の検出中心から投影光学系ＰＬの光軸までの距離を計測するベースライン計測等のための各種基準マークが形成された不図示の基準マーク板が固定されている。
【００３４】
更に、図１の露光装置１００には、ウエハＷ表面の前記露光領域ＩＡ内部分及びその近傍の領域のＺ方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射光式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである多点フォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォーカス位置検出系は、不図示の照射光学系と受光光学系とから構成されている。この多点フォーカス位置検出系の詳細な構成等については、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されており、これらの公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００３５】
前記駆動装置５０Ｘは、ベース２１Ｘ下面に埋め込まれた固定子６０Ｘと、ウエハステージＷＳＴの上面（ウエハＷの載置面）に固定された第１可動子としての可動子５１Ｘ１，５１Ｘ２とから構成されている。また、前記駆動装置５０Ｙは、ベース２１Ｙ上面に埋め込まれた固定子６０Ｙと、ウエハステージＷＳＴの底面（ウエハＷの載置面に対する裏面）に固定された第２可動子としての可動子５１Ｙ１，５１Ｙ２とから構成されている。
【００３６】
次に、上記の駆動装置５０Ｘ及び駆動装置５０Ｙの構成、並びに固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力をキャンセルするための反力キャンセル機構の構成について、その周辺の部材を含めて詳細に説明する。
【００３７】
駆動装置５０Ｘの可動子５１Ｘ１，５１Ｘ２は、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、ウエハステージＷＳＴのウエハ載置面において、ウエハＷが載置される領域を挟む第１領域としての２つの領域それぞれの上に、接着剤等により固着されている。一方、駆動装置５０Ｙの可動子５１Ｙ１，５１Ｙ２は、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、ウエハステージＷＳＴの底面における前記第１領域の対応領域である第２領域としての２つの領域それぞれの上に、接着剤等により固着されている。
【００３８】
前記可動子５１Ｘ１は、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、磁石としての永久磁石５３ＸＮ，５３ＸＳ，５４ＸがＸ軸方向に並べられて磁極ユニットとして構成されている。以下の説明においては、この可動子を、便宜上、駆動用磁極ユニットとも呼ぶものとする。
【００３９】
図４Ａと図４Ｂとを総合して分かるように、前記永久磁石５３ＸＮは、ＸＺ断面が高さ（Ｘ軸方向の長さ）（ＰＸ／４）の台形であり、Ｙ軸方向の長さがＬＸ１である四角柱の形状を有しており、ＹＺ面と平行な２側面が磁極面となっている。そして、２つの磁極面の内の面積が小さな磁極面がＮ極面となっている。
また、前記永久磁石５３ＸＳは、永久磁石５３ＸＮと同様の形状を有している。そして、２つの磁極面の内の面積が小さな磁極面がＳ極面となっている点が永久磁石５３ＸＮと異なっている。
【００４０】
なお、図４Ａでは、永久磁石５３ＸＮ，５３ＸＳに関して、それぞれにおける２つの磁極面の内の面積が小さな磁極面の極性が表示されている。
【００４１】
また、前記永久磁石５４Ｘは、Ｘ軸方向の長さＰＸ／２であり、Ｙ軸方向の長さがＬＸ１の直方体の形状を有している。そして、Ｚ軸方向の長さは、永久磁石５３ＸＮにおけるＳ極面のＺ軸方向の長さと同一となっており、ＹＺ面と平行な側面が磁極面となっている。
【００４２】
なお、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１では、２つの永久磁石５３ＸＮのＮ極面同士が接合されて、固定子６０Ｘとの対向面が実効的にＮ極面となる永久磁石群５２ＸＮが構成されている。また、２つの永久磁石５３ＸＳのＳ極面同士が接合されて、固定子６０Ｘとの対向面が実効的にＳ極面となる永久磁石群５２ＸＳが構成されている。
【００４３】
また、Ｘ軸方向の磁石配列の両端部では永久磁石５３ＸＮ又は永久磁石５３ＸＳが単独で配置されている。かかる両端部の永久磁石５３ＸＮ又は永久磁石５３ＸＳの固定子６０Ｘの対向面が、実効的にＮ極面又はＳ極面となっている。
【００４４】
駆動用磁極ユニット５１Ｘ１では、固定子６０Ｘとの対向面において、Ｘ軸方向に沿って、交互に実効的なＮ極面と実効的なＳ極面とが交互に表れるように、磁石配列の中央部では永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳが交互に配列されており、また、磁石配列の両端部では永久磁石５３ＸＮ又は永久磁石５３ＸＳが配置されている。そして、永久磁石５３ＸＮと永久磁石群５２ＸＳとの間、永久磁石群５２ＸＮと永久磁石５２ＸＳとの間、及び永久磁石５３ＸＳと永久磁石群５２ＸＮとの間には、接合相手の磁極面の極性と反対の極性となる磁極面となるように永久磁石５４Ｘが配置されている。
【００４５】
こうして、永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳ及び永久磁石５３ＸＮ，５３ＸＳ，５４Ｘがそれらの固定子６０Ｘとの対向面が同一平面上になるとともに、前記の図４Ａ及び図４Ｂの磁極配列となるように配置されて、駆動用磁極ユニット５１が構成されている。
【００４６】
以上のように駆動用磁極ユニット５１Ｘ１は、磁化方向がＺ軸方向でない永久磁石が組み合わされて構成され、ヨーク部材が使用されていない。これにより、可動子としての駆動用磁極ユニット５１Ｘ１の軽量化が図られている。
【００４７】
前記駆動用磁極ユニット５１Ｘ２は、上記の駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と全く同様に構成されている。
【００４８】
前記駆動用磁極ユニット５１Ｙ１は、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、磁石としての永久磁石５３ＹＮ，５３ＹＳ，５４ＹがＹ軸方向に並べられた磁極ユニットとして構成されている。なお、図５Ａでは、前記の図４Ａと同様に、永久磁石５３ＹＮ，５３ＹＳに関して、それぞれにおける２つの磁極面の内の面積が小さな磁極面の極性が表示されている。図５Ａ及び図５Ｂと前記の図４Ａ及び図４Ｂとを比べて分かるように、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１は、永久磁石５３ＹＮ，５３ＹＳ，５４Ｙの配列方向（Ｙ軸方向）、配列方向の長さ（ＰＹ／４，ＰＹ／２等）、及びＸＹ面上における配列方向の直交方向（Ｘ軸方向）の長さ（ＬＹ１）が異なることを除いて、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と同様に構成されている。したがって、前記駆動用磁極ユニット５１Ｙ１では、固定子６０Ｘとの対向面において、Ｘ軸方向に沿って、実効的なＮ極面と実効的なＳ極面とが交互に表れる構成となっている。そして、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１においても駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と同様に、磁化方向がＺ軸方向でない永久磁石が組み合わされて構成されているので、軽量化が図られている。
【００４９】
前記駆動用磁極ユニット５１Ｙ２は、上記の駆動用磁極ユニット５１Ｙ１と全く同様に構成されている。
【００５０】
前記固定子６０Ｘを含む前記ベース２１Ｘ及び前記固定子６０Ｙを含むベース２１Ｙの概略構成が、一部破断した概略断面図である図６に示されている。前記ベース２１Ｘは、平面視ほぼ正方形状で上面が開口し、その内周部の側壁に２段の段部が形成された非磁性体材料から成る有底の容器部材４０Ｘと、この容器部材の下方の段部に上方から係合し、容器部材４０Ｘの底面から所定間隔を隔ててほぼ平行に配置された磁性体材料から成る平板状の磁性体部材６２Ｘと、容器部材４０Ｘの上部開口を閉塞する状態で上側の段部に上方から係合したセラミック等の非磁性体材料から成る平板状部材６８Ｘとを備えている。前記容器部材４０Ｘの内底面の一部には、上側の段部とほぼ同一高さの円筒状の突起部が一体的に形成されている。これに対応して、前記磁性体部材６２Ｘには、突起部より大径の円形開口が形成されている。また、平板状部材６８Ｘには、突起部の内周面の直径と同一直径の円形開口が形成されている。なお、容器部材４０Ｘは、鉛直下方に伸びる４本の脚部を有している。
【００５１】
前記磁性体部材６２Ｘの下面には、コイル列６１Ｘ1〜６１Ｘ6が配置されている。該コイル列６１Ｘ1〜６１Ｘ6は、図７に示されるように、Ｙ軸方向に沿って並べられて配列されており、接着剤等により磁性体部材６２Ｘの下面に固着されている。なお、図７においては作図の都合上から天地を逆転している。コイル列６１Ｘ1〜６１Ｘ6によって電機子ユニットとしての平板状コイル群６１Ｘが構成され、この平板状コイル群６１Ｘと前記磁性体部材６２Ｘとによって、前述した駆動装置５０Ｘの固定子６０Ｘが構成されている。
【００５２】
各コイル列６１Ｘ1〜６１Ｘ6は互いに同様に構成されており、図８Ａ及び図８Ｂにおいてコイル列６１Ｘ1が代表的に示されるように、Ｍ個の扁平な電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMがＸ軸方向に並べられて構成されている。なお、図８Ａには鉛直上方から見たコイル列６１Ｘ1の外観が示されており、図８Ｂには＋Ｙ方向にコイル列６１Ｘ1を見たときの外観が示されている。
【００５３】
各電機子コイル６３Ｘi（ｉ＝１〜Ｍ）（以下、任意の１つを「電機子コイル６３Ｘ」という）は互いに同様に構成されており、その概略的な構成が図９Ａ〜図９Ｃに示されている。ここで、電機子コイル６３Ｘを鉛直上方から見たときを正面視として、その正面図が図９Ａに、その右側面図が図９Ｂに、また、その平面図が図９Ｃに示されている。なお、図９Ａ〜図９Ｃにおいては、作図の関係で巻数が３巻きの場合を示しているが、通常、電線は幅ＰＸ／３に比べて十分に細いものであるので、巻き数は３よりもずっと大きい数となる。
【００５４】
電機子コイル６３Ｘは、図９Ａ〜図９Ｃを総合的に見て明らかなように、正面視において所定幅の六角形状を有する平面状コイルとして構成されている。より具体的に説明すると、電線６９がＹ軸方向の両端部が２頂点となる六角形とされ、（ＰＸ／３）の幅の辺を有し、中空部のＸ軸方向に関する最大幅がほぼ（２ＰＸ／３）となるように構成されている。また、電機子コイル６３Ｘは、図９Ａにおいて、ほぼ上下対称な形状を有している。
【００５５】
上述のような扁平コイル６３Ｘは、コイル用の電線６９を巻いて、六角柱の側面を構成する形状のコイルを作製後、そのコイルを平板状に押し潰すことによって製造することができる。
【００５６】
以上のように構成されたコイル列６１Ｘ1の各電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMそれぞれに電流を供給した場合の電流の空間分布が図１０Ａ及び図１０Ｂに示されている。ここで、図１０Ａには鉛直上方から見たときの電流の空間分布が示されており、図１０Ｂには、図１０Ａにおけるコイル列６１Ｘ1のＡ−Ａ断面における電流の空間分布が示されている。なお、図１０Ｂでは、要素番号の記載を省略し、引き出し線によって各要素に流れる電流を示すことにしている。
【００５７】
図１０Ａに示されるように、各電機子コイル６３Ｘi（ｉ＝１〜Ｍ）それぞれの紙面左側の辺に＋Ｙ方向の向きに電流ＩＸiを流すと、電機子コイル６３ＸMの場合に代表的に図示されているように、紙面右側の辺には−Ｙ方向の向きに電流ＩＸi＊が流れることになる。この状態をＸＺ平面に平行な断面でみると、図１０Ｂに示されるように、電機子コイル６３j（ｊ＝４〜Ｍ）の紙面左側の辺と電機子コイル６３j-3の紙面右側の辺とがＺ軸方向で重なっているので、コイル列６１Ｘ1の中央部では、電流ＩＸjと電流ＩＸj-3＊とが同一のＸ位置で流れることになる。したがって、各電機子コイル６３Ｘiが扁平であることから、電流ＩＸiのＹ成分をＩＸiで表すと、コイル列６１Ｘ1のＹ軸方向の中央部では、Ｙ成分が（ＩＸj−ＩＸj-3）の電流が流れているとみなすことができる。
【００５８】
上記の電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMへの電流供給による電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMの発熱に伴う電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸM及びその周辺部材の温度上昇や、電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMの周辺雰囲気の揺らぎを防止するため、本実施形態では電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMの冷却を行っている。かかる冷却は、図６に示される前記平板状部材６８Ｘと容器部材４０Ｘと磁性体部材６２Ｘとで囲まれる閉空間を、平板状コイル群６１Ｘの電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMを冷却するための冷却液（冷媒）の通路とすることにより行われている。すなわち、前記閉空間の一側には、不図示の流入口が設けられ、他側には不図示の流出口（排出口）が設けられ、不図示の冷却制御機から冷却液（例えば、水又はフロリナート（商品名））が流入口を介して閉空間に送り込まれ、該閉空間内部を通過するときに平板状コイル群６１Ｘとの間で熱交換を行い、平板状コイル群６１Ｘで発生した熱を吸収して高温となった冷却液が流出口を介して外部に排出されるようになっている。
【００５９】
前記ベース２１Ｙは、図６に示されるように、上面が開口した２段の段付き凹部が形成され、平面視で矩形状であり、鉛直上方及び鉛直下方に伸びる４本の脚部を有する非磁性体材料から成る容器部材４０Ｙと、この容器部材４０Ｙの下方の段部に上方から嵌合し、高さ方向の中央部に架設されたセラミック等の非磁性体材料から成る平板状の非磁性体部材６２Ｙと、上部開口を閉塞する状態で一体的に取り付けられたセラミック等の非磁性体材料から成る平板状部材６８Ｙとを備えている。
【００６０】
前記磁性体部材６２Ｙの上面には、平板状コイル群６１Ｙが配置されている。この平板状コイル群６１Ｙは、図１１に示されるように、Ｘ軸方向に配列されたコイル列６１Ｙ1〜６１Ｙ6から構成されており、接着剤等により非磁性体部材６２Ｙの上面に固着されている。これらのコイル列６１Ｙ1〜６１Ｙ6によって電機子ユニットとしての平板状コイル群６１Ｙが構成され、この平板状コイル群６１Ｙと前記非磁性体部材６２Ｙとによって、前述した駆動装置５０Ｙの固定子６０Ｙが構成されている。
【００６１】
各コイル列６１Ｙ1〜６１Ｙ6は、それぞれが上記の電機子コイル６３Ｘと同様に構成されたＮ個の扁平形状の電機子コイル（以下、便宜上「電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹN」と表す。なお、電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNの任意の１つを「電機子コイル６３Ｙ」という）がＹ軸方向に配列されて構成されている。なお、電機子コイル６３Ｙは、電流経路の幅が（ＰＹ／３）であり、中空部の電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNの配列方向（Ｙ軸方向）の幅が（２ＰＹ／３）であることが、電機子コイル６３Ｘと異なっている。
【００６２】
以上のような電機子コイル６３Ｙは、電機子コイル６３Ｘと同様に、コイル用の電線６９を巻いて、六角柱の側面を構成する形状のコイルを作製後、そのコイルを平板状に押し潰すことによって製造することができる。
【００６３】
また、電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNへの電流供給によっても、電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNの発熱に伴う電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹN及びその周辺部材の温度上昇や、電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNの周辺雰囲気の揺らぎが生じるが、これらを防止するため、本実施形態では電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNの冷却を行っている。かかる冷却は、上記の電機子コイル６３Ｘ1〜６３ＸMの冷却と同様に、図６に示される前記平板状部材６８Ｙと容器部材４０Ｙと非磁性体部材６２Ｙとで囲まれる閉空間を、平板状コイル群６１Ｙの電機子コイル６３Ｙ1〜６３ＹNを冷却するための冷却液（冷媒）の通路とすることにより行われている。
【００６４】
前記反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１は、図１２Ａに示されるように、支持部材４６Ｘと、平板状の磁性体部材４７Ｘ、及び２つの永久磁石４８ＸＮ，４８ＸＳから構成されている。
【００６５】
前記支持部材４６Ｘは、前述の容器部材４０Ｘの下方に配置され該平板状部材６８Ｘと略平行な平板Ｌ字部と、前記平板Ｌ字部の一端から鉛直下方に延びた第１柱部と、前記平板Ｌ字部の他端から鉛直下方に延びた第２柱部と、前記第１柱部の鉛直下方端に設けられた第１固定部と、前記第２柱部の鉛直下方端に設けられた第２固定部とから構成されている。そして、第１固定部及び第２固定部において、独立して床面等に固定される。このため、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１は、固定子６０Ｘを始めとする露光装置１００を構成する他の部材と機械的に独立している。
【００６６】
前記磁性体部材４７Ｘは、平面視で矩形の形状を有し、支持部材４６Ｘの平板Ｌ字部の容器部材４０Ｘに対向する面すなわち上面の角部分に接着材等により固着されている。
【００６７】
前記永久磁石４８ＸＮ，４８ＸＳは、それぞれが平面視で矩形の形状を有し、そのＸ軸方向の幅がＬＸとなっている。そして、永久磁石４８ＸＮ，４８ＸＳは、Ｘ軸方向に沿って間隔ＤＸを隔てて並ぶように、磁性体部材４７Ｘの容器部材４０Ｘに対向する面に接着剤等により固着されている。なお、前記幅ＬＸ及び前記間隔ＤＸと、前述の電機子コイル６３Ｘの電流経路の幅（ＰＸ／３）との間で、
ＬＸ＋ＤＸ＝ＰＸ                                      …（１）
の関係が成立している。また、永久磁石４８ＸＮでは容器部材４０Ｘに対向する面がＮ極面となっており、永久磁石４８ＸＳでは容器部材４０Ｘに対向する面がＳ極面となっている。かかる永久磁石４８ＸＮ，４８ＸＳは、図１２Ｂに示されるように、コイル列６１Ｘ1の電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3のＹ軸と平行な電流経路に対向している。そして、永久磁石４８ＸＮは、電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3それぞれの＋Ｘ方向側のＹ軸と平行な電流経路に対向し、また、永久磁石４８ＸＳは、電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3それぞれの−Ｘ方向側のＹ軸と平行な電流経路に対向している。
【００６８】
また、前記反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ２は、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１と同様に構成される。
【００６９】
前記反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙ１は、図１３Ａに示されるように、支持部材４６Ｙと、平板状の磁性体部材４７Ｙ、及び２つの永久磁石４８ＹＮ，４８ＹＳから構成されている。
【００７０】
前記支持部材４６Ｙは、平板状部材６８Ｙの上方に配置され該平板状部材６８Ｙと略平行な平板Ｌ字部と、前記平板Ｌ字部の一端から鉛直下方に延びた第１柱部と、前記平板Ｌ字部の他端から鉛直下方に延びた第２柱部と、前記第１柱部の鉛直下方端に設けられた第１固定部と、前記第２柱部の鉛直下方端に設けられた第２固定部とから構成されている。そして、第１固定部及び第２固定部において、独立して床面等に固定される。このため、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙ１は、上記の反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１と同様に、固定子６０Ｙを始めとする露光装置１００を構成する他の部材と機械的に独立している。
【００７１】
前記磁性体部材４７Ｙは、平面視で矩形の形状を有し、支持部材４６Ｙの平板Ｌ字部の平板状部材６８Ｙに対向する面すなわち下面の角部分に接着材等により固着されている。
【００７２】
前記永久磁石４８ＹＮ，４８ＹＳは、それぞれが平面視で矩形の形状を有し、そのＹ軸方向の幅がＬＹとなっている。そして、永久磁石４８ＹＮ，４８ＹＳは、Ｙ軸方向に沿って間隔ＤＹを隔てて並ぶように、磁性体部材４７Ｙの平板状部材６８Ｙに対向する面に接着剤等により固着されている。なお、前記幅ＬＹ及び前記間隔ＤＹと、前述の電機子コイル６３Ｙの電流経路の幅（ＰＹ／３）との間で、
ＬＹ＋ＤＹ＝ＰＹ                                      …（２）
の関係が成立している。また、永久磁石４８ＹＮでは固定子６０Ｙに対向する面がＮ極面となっており、永久磁石４８ＹＳでは固定子６０Ｙに対向する面がＳ極面となっている。かかる永久磁石４８ＹＮ，４８ＹＳは、図１３Ｂに示されるように、コイル列６１Ｙ1の電機子コイル６３Ｙ1，６３Ｙ2，６３Ｙ3のＸ軸と平行な電流経路に対向している。そして、永久磁石４８ＸＮは、電機子コイル６３Ｙ1，６３Ｙ2，６３Ｙ3それぞれの＋Ｙ方向側のＸ軸と平行な電流経路に対向し、また、永久磁石４８ＸＳは、電機子コイル６３Ｙ1，６３Ｙ2，６３Ｙ3それぞれの−Ｙ方向側のＸ軸と平行な電流経路に対向している。なお、永久磁石４８ＸＮは、電機子コイル６３Ｙ1，６３Ｙ2，６３Ｙ3それぞれの＋Ｙ方向側のＸ軸と平行な電流経路と重なっている電機子コイル６３Ｙ4，６３Ｙ5，６３Ｙ6それぞれの−Ｙ方向側のＸ軸と平行な電流経路とも対向している。
【００７３】
また、前記反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙ２は、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙ１と同様に構成される。
【００７４】
本実施形態の露光装置１００においては、図１４に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（スリット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶRで走査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸとほぼ一致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影され、照明領域ＩＡＲに共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域ＩＡが形成される。ウエハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度ＶRの方向とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチクルＲに同期して速度ＶWで走査され、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度の比ＶW／ＶRは正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたものになっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパターンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大幅よりも狭くなるように設定され、レチクルＲを走査（スキャン）することによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるようになっている。
【００７５】
以下、本実施形態におけるウエハＷ移動時の各部の作用について説明する。まず、本実施形態におけるウエハＷのＸ軸方向の移動、すなわち、駆動装置５０Ｘの可動子である駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の駆動原理の概要を、図１５Ａ〜図１９を参照して説明する。
【００７６】
駆動用磁極ユニット５１Ｘ１では、永久磁石群５２ＸＮ及び永久磁石群５２ＸＳが関わる場合について代表的に示された図１５Ａにおいて実線矢印で示されるように、永久磁石群５２ＸＮが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生し、また、永久磁石群５２ＸＳが−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束を発生する。更に、図１５Ａには不図示であるが、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１の端部の永久磁石５３ＸＮが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生し、また、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１の端部の永久磁石５３ＸＳが−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束を発生する。そして、永久磁石５４Ｘ及び磁性体部材６２Ｘと共に磁気回路を形成している。
【００７７】
以下、永久磁石５２ＸＮ及び永久磁石５２ＸＳが関わる磁気回路の場合を例にとって説明する。
【００７８】
図１５Ａに示された磁気回路が形成されているとき、磁性体部材６２Ｘ付近、すなわち平板状コイル群６１が配置されるＺ位置の磁束密度ＢＸ（ＢＸX，ＢＸY，ＢＸZ）では、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１における磁石形状及び磁石配置から、Ｙ成分ＢＸYが、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１のＹ軸方向に関する端部に対向する領域以外の対向領域においては零となる。そして、磁束密度ＢＸのＺ成分ＢＸZ（以下、単に「磁束密度ＢＸZ」と略す）は、図１５Ｂに示されるような分布となる。すなわち、永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳのＸ軸方向の中点に応じた位置で磁束密度ＢＸZの絶対値が最大となり、この点から磁極面のＸ軸方向の周辺部に応じた位置へ行くほど磁束密度ＢＸZの絶対値は小さくなり、永久磁石群５２ＸＮのＸ軸方向の中点に応じた位置と永久磁石群５２ＸＳのＸ軸方向の中点に応じた位置との中点位置で磁束密度ＢＸZは零となる。また、磁束密度ＢＸZの分布は、永久磁石群５２Ｎ，５２ＳのＸ軸方向の中点に応じた位置を中心として、±Ｘ方向について対称となっており、磁束密度ＢＸZのＸ方向分布は、周期２ＰＸの正弦関数（あるいは余弦関数）によって良い近似が行われる形状となっている。なお、磁束密度ＢＸZは、Ｙ軸方向では変化しないとみなすことができる。
【００７９】
以上より、磁束密度ＢＸZ（Ｘ）は、
ＢＸZ（Ｘ）＝ＢＸZ0・ｃｏｓ｛（ＰＸ／π）・Ｘ＋φ｝  …（３）
が良い近似となっている。ここで、ＢＸZ0及びφは定数である。なお、図１５Ｂでは、磁束方向が＋Ｚ方向成分を有する場合に磁束密度ＢＸの値を正とし、磁束方向が−Ｚ方向成分を有する場合に磁束密度Ｂの値を負としている。
【００８０】
また、磁束密度ＢＸのＸ成分ＢＸX（以下、単に「磁束密度ＢＸX」と略す）は、図１５Ｃに示されるような分布となる。すなわち、永久磁石５４ＸのＸ軸方向の中点に応じた位置で磁束密度ＢＸXの絶対値が最大となり、この位置から永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳのＸ軸方向の中点に応じた位置に近付くほど磁束密度ＢＸXの絶対値は小さくなり、永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳのＸ軸方向の中点に応じた位置で磁束密度ＢＸXは零となる。また、磁束密度ＢＸXの分布は、永久磁石５４ＸのＸ軸方向の中点に応じた位置を中心として、±Ｘ方向について対称となっており、磁束密度ＢＸXのＸ方向分布は、正弦関数（あるいは余弦関数）によって良い近似が行われる形状となっている。なお、磁束密度ＢＸXは、Ｙ軸方向では変化しないとみなすことができる。
【００８１】
以上より、磁束密度ＢＸX（Ｘ）は、
ＢＸX（Ｘ）＝ＢＸX0・ｃｏｓ｛（ＰＸ／π）・Ｘ＋φ−（π／２）｝
＝ＢＸX0・ｓｉｎ｛（ＰＸ／π）・Ｘ＋φ｝  …（４）
と表される。
【００８２】
上記の（３）式と（４）式とを比べて分かるように、磁束密度ＢＸZ（Ｘ）と磁束密度ＢＸX（Ｘ）とは、Ｘ軸方向に関する変化の周期が同一であり、位相が１／４周期だけずれている。なお、図１５Ｃでは、磁束の方向が＋Ｘ方向の場合に磁束密度ＢＸXの値を正とし、磁束の方向が−Ｘ方向の場合に磁束密度ＢＸXの値を負としている。
【００８３】
なお、本実施形態においては、磁性体部材の材料として、高電気抵抗、高飽和磁束密度、低磁気ヒステリシス、低保磁力のステンレス等を採用しているので、渦電流やヒステリシス損が小さいものを採用している。このため、磁気抵抗を小さく維持することが可能であり、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１が移動しても渦電流による磁束密度への影響やヒステリシス損等が低減され、安定した磁束を継続的に発生することができる。
【００８４】
また、前記駆動用磁極ユニット５１Ｘ２は、上記の駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と同様の磁束を発生する。
【００８５】
次に、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２と磁性体部材６２Ｘとの間の磁束と平板状コイル群６１Ｘの電機子コイル６３Ｘを流れる電流との相互作用で発生するローレンツ電磁力による駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の駆動について説明する。
【００８６】
上記の図１５Ｂ及び図１５Ｃに示された分布の駆動用磁極ユニット５１Ｘ１による磁束密度Ｂの環境中において電機子コイル６３Ｘに電流が供給されると、電機子コイル６３Ｘにローレンツ電磁力が発生する。
【００８７】
ところで、本実施形態では、前述の図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明したように、電機子コイル６３Ｘi（ｉ＝１〜Ｍ）の紙面左側（Ｙ軸に平行であって、Ｘ座標値がより小さい位置）の辺を流れるＹ軸方向の電流のＹ成分をＩＸiとすると、電機子コイル６３Ｘiの紙面右側（Ｙ軸に平行であって、Ｘ座標値が前記左側の辺よりもＰＸだけ大きい位置）の辺を流れるＹ軸方向の電流のＹ成分は（−ＩＸi）となる。かかるＹ軸と平行な辺を流れる電流に着目したＸＺ面における、１つのコイル列６１kの電流分布が図１６Ａに示されている。なお、図１６Ａでは、電機子コイル６３Ｘの符号の表示を省略し、電流経路の中に電流のＹ成分を表示している。以後の説明では、ＸＺ面と平行な面による断面において電流を表現する場合には、そのＹ成分によって電流を表現する。この図１６Ａから分かるように、本実施形態では、同一のＸ位置に電流（−ＩＸi-3）と電流ＩＸiとが流れている。
【００８８】
そして、本実施形態では、各電機子コイル６３Ｘiに、
ＩＸi＝（−１）jＩＸi+3j                              …（５）
とし、コイル列６１Ｘkにいわゆる３相電流を供給している。この結果、
ＩＸi＝ＩＸU，ＩＸi+1＝ＩＸV，ＩＸi+2＝ＩＸW    …（６）
と表すと、図１６Ｂに示されるように、同一のＸ位置には、同一方向、及び同一の大きさの２つの電流が流れることになる。なお、電機子コイル６３Ｘは、上述のように、Ｚ軸方向に扁平な形状をしているので、同一の空間位置に同一方向及び同一の大きさの２つの電流が流れるとみなしてよい。
【００８９】
以上のような電流分布を有するコイル列が、前述の図１５Ａ〜図１５Ｃで示される磁界中に存在すると、電流と磁束との電磁相互作用によって、各電機子コイル６３Ｘの電流経路にローレンツ電磁力が発生し、その反力が駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２に作用する。かかるローレンツ電磁力は、フレミングの左手の法則に従うことから、電流のＹ軸方向成分と図１５Ｂに示される磁束密度のＺ軸方向成分ＢＸZとの電磁相互作用によって、Ｘ軸方向のローレンツ電磁力ＦＸXが発生し、また、電流のＹ軸方向成分と図１５Ｃに示される磁束密度のＸ軸方向成分ＢＸXとの電磁相互作用によって、Ｚ軸方向のローレンツ電磁力ＦＸZが発生する。なお、ローレンツ電磁力の向き（ローレンツ電磁力ＦＸXが＋Ｘ方向の力であるか−Ｘ方向の力であるか、及び、ローレンツ電磁力ＦＸZが＋Ｚ方向の力であるか−Ｚ方向の力であるか）は、電流の向き（＋Ｙ方向の電流であるか−Ｙ方向の電流であるか）及び電流の位置における磁束密度の方向によってきまる。
【００９０】
こうしたローレンツ電磁力の大きさは、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２と平板状コイル群６１Ｘとの位置関係によって異なる。かかるローレンツ電磁力を考えるにあたって、まず、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と平板状コイル群６１Ｘとの位置関係が、図１７に示されるような、コイル列６１Ｘkと永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳ及び永久磁石５４Ｘとの位置関係にあるとする。すなわち、コイル列６１Ｘkでは、電流ＩＸU，ＩＸV，ＩＸW，（−ＩＸU），（−ＩＸV），（−ＩＸW）がＸ方向に順に配列されており、また、永久磁石群５２ＸＮ，５２ＸＳがＸ方向に沿って順に配列されているとする。そして、電流ＩＸUが流れる領域のＸ方向に関する中心位置と永久磁石群５２ＸＮのＸ方向に関する中心位置とが距離Ｘだけ離れているとする。
【００９１】
本実施形態では、かかる配置関係において、図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるように、電流ＩＸUのＸ方向の推力発生用の成分（以下、「Ｘ推力用電流」という）ＩＸUXとして、
ＩＸUX＝ＩＸX0ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝            …（７）
を、電流ＩＸUのＺ方向の推力発生用の成分（以下、「Ｚ推力用電流」という）ＩＸUZとして、
ＩＸUZ＝ＩＸZ0ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝            …（８）
を対応する電機子コイル６３Ｘに供給する。
【００９２】
また、電流ＩＸVのＸ推力用電流ＩＸVXとして、
ＩＸVX＝ＩＸX0ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝    …（９）
を、電流ＩＸVのＺ推力用電流ＩＸVZとして、
ＩＸVZ＝ＩＸZ0ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝    …（１０）
を対応する電機子コイル６３Ｘに供給する。
【００９３】
また、電流ＩＸWのＸ推力用電流ＩＸWXとして、
ＩＸWX＝ＩＸX0ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝  …（１１）
を、電流ＩＸWのＺ推力発生用ＩＸWZとして、
ＩＸWZ＝ＩＸZ0ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝  …（１２）
を対応する電機子コイル６３Ｘに供給する。
【００９４】
なお、以上のようなＸ推力用電流とＺ推力用電流とが重畳された電流ＩＸU（＝ＩＸUX＋ＩＸUZ），ＩＸV（＝ＩＸVX＋ＩＸVZ），ＩＸW（＝ＩＸWX＋ＩＸWZ）は、図１８Ｃに示されるように、やはり、Ｘを変数として、周期が２ＰＸである余弦（正弦）関数となる。
【００９５】
以上の条件のもとで、まず、Ｘ推力用電流ＩＸUX，ＩＸVX，ＩＸWXと磁束密度ＢＸZとの相互作用を考える。
【００９６】
このとき、電流ＩＸUが流れる領域において、Ｘ方向に関する中心位置からＸ方向についてΔＸだけ離れた位置に発生する、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ｆＸUX（Ｘ，ΔＸ）は、Ｘ推力用電流ＩＸUXのＸ軸方向の単位長さ当たりの電流密度をＪＸUX（Ｘ）（＝ＩＸUX（Ｘ）／（ＰＸ／３））として、
ｆＸUX（Ｘ，ΔＸ）＝ＪＸUX（Ｘ）・ＢＸZ（Ｘ＋ΔＸ）
＝ＪＸX0・ＢＸZ0・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝
・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・（Ｘ＋ΔＸ）｝          …（１３）
となる。ここで、ＪＸX0（＝ＩＸX0／（ＰＸ／３））は、定数である。したがって、電流ＩＸUが流れる１つの領域全体としては、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ＦＸUX（Ｘ）は、
ＦＸUX（Ｘ）＝ＣX0・ｃｏｓ2｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝    …（１４）
となる。ここで、ＣX0は定数である。
【００９７】
また、電流ＩＸVが流れる領域及び電流ＩＸWが流れる領域における、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ＦＸVX（Ｘ）、ＦＸWX（Ｘ）は、それぞれ、
ＦＸVX（Ｘ）＝ＣX0・ｃｏｓ2｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝  …（１５）
ＦＸWX（Ｘ）＝ＣX0・ｃｏｓ2｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝  …（１６）
となる。
【００９８】
次に、Ｚ推力用電流ＩＸUZ，ＩＸVZ，ＩＸWZと磁束密度ＢＸZとの相互作用を考える。
【００９９】
このとき、電流ＩＸUが流れる領域において、Ｘ方向に関する中心位置からＸ方向についてΔＸだけ離れた位置に発生する、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ｇＸUX（Ｘ，ΔＸ）は、Ｚ推力用電流ＩＸUZのＸ軸方向の単位長さ当たりの電流密度をＪＸUZ（Ｘ）（＝ＩＸUZ（Ｘ）／（ＰＸ／３））として、
ｇＸUX（Ｘ，ΔＸ）＝ＪＸUZ（Ｘ）・ＢＸZ（Ｘ＋ΔＸ）
＝ＪＸZ0・ＢＸZ0・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝
・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・（Ｘ＋ΔＸ）｝          …（１７）
となる。ＪＸZ0（＝ＩＸZ0／（ＰＸ／３））は、定数である。したがって、電流ＩＸUが流れる１つの領域全体としては、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ＧＸUX（Ｘ）は、
ＧＸUX（Ｘ）＝ＣX1・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝
・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝              …（１８）
となる。ここで、ＣX1は、定数である。
【０１００】
また、電流ＩＸVが流れる領域及び電流ＩＸWが流れる領域における、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ＧＸVX（Ｘ）、ＧＸWX（Ｘ）は、それぞれ、
ＧＸVX（Ｘ）＝ＣX1・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝
・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝      …（１９）
ＧＸWX（Ｘ）＝ＣX1・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝
・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝    …（２０）
となる。
【０１０１】
したがって、電流ＩＸUが流れる１つの領域、電流ＩＸVが流れる１つの領域、及び電流ＩＸWが流れる１つの領域で発生するローレンツ電磁力の和のＸ成分、すなわちＸ軸方向への駆動力ＦＸX（Ｘ）は、
ＦＸX（Ｘ）＝ＦＸUX（Ｘ）＋ＦＸVX（Ｘ）＋ＦＸWX（Ｘ）
＋ＧＸUX（Ｘ）＋ＧＸVX（Ｘ）＋ＧＸWX（Ｘ）    …（２１）
となる。ところで、
ｃｏｓ2θ＋ｃｏｓ2（θ−π／３）＋ｃｏｓ2（θ−２π／３）＝３／２  …（２２）
ｓｉｎθ・ｃｏｓθ＋ｓｉｎ（θ−π／３）・ｃｏｓ（θ−π／３）
＋ｓｉｎ（θ−２π／３）・ｃｏｓ（θ−２π／３）＝０            …（２３）
であるから、
ＦＸX（Ｘ）＝ＦＸUX（Ｘ）＋ＦＸVX（Ｘ）＋ＦＸWX（Ｘ）＝ＦＸX      …（２４）
となる。すなわち、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１がＸ方向に移動、すなわち変数Ｘが変化しても、図１９に示されるように、Ｘ軸方向への駆動力ＦＸXは一定に維持される。
【０１０２】
以上の磁束密度ＢＸZと電流ＩＸU，ＩＸV，ＩＸWとの関係は、磁束密度ＢＸZと電流（−ＩＸU），（−ＩＸV），（−ＩＸW）との間にも成立する。また、
ＢＸZ（Ｘ＋ＰＸ）＝−ＢＸZ（Ｘ）                    …（２５）
であることから、電流（−ＩＸU）が流れる１つの領域、電流（−ＩＸV）が流れる１つの領域、及び電流（−ＩＸW）が流れる１つの領域で発生するＸ軸方向への駆動力は、上記の力ＦＸXと同一となる。
【０１０３】
したがって、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１とコイル列６１との位置関係に応じて、上述のような余弦波形の電流ＩＸU，ＩＸV，ＩＸW，（−ＩＸU），（−ＩＸV），（−ＩＸW）が流れる領域が順次並ぶように各電機子コイル６３Ｘに電流を供給することにより、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１がＸ方向に移動しても、一定の駆動力で駆動用磁極ユニット５１Ｘ１を一定の駆動力で駆動することができる。そして、Ｘ推力用電流ＩＸUX，ＩＸVX，ＩＸWXの振幅ＩＸX0を制御することにより、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１に作用するＸ軸方向への駆動力の大きさを制御でき、また、Ｘ推力用電流ＩＸUX，ＩＸVX，ＩＸWXの位相を±πだけ変化させることにより、駆動力の方向を制御することができる。
【０１０４】
Ｚ推力用電流ＩＸUZ，ＩＸVZ，ＩＸWZと磁束密度ＢＸXとの相互作用を考える。
このとき、電流ＩＸUが流れる領域において、Ｘ方向に関する中心位置からＸ方向についてΔＸだけ離れた位置に発生する、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＺ方向成分ｆＸUZ（Ｘ，ΔＸ）は、
ｆＸUZ（Ｘ，ΔＸ）＝ＪＸUZ（Ｘ）・ＢＸX（Ｘ＋ΔＸ）
＝ＪＸZ0・ＢＸX0・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝
・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・（Ｘ＋ΔＸ）｝          …（２６）
となる。したがって、電流ＩＸUが流れる１つの領域全体としては、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＺ方向成分ＦＸUZ（Ｘ）は、
ＦＸUZ（Ｘ）＝ＣX2・ｓｉｎ2｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝    …（２７）
となる。ここで、ＣX2は定数である。
【０１０５】
また、電流ＩＸVが流れる領域及び電流ＩＸWが流れる領域における、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＺ方向成分ＦＸVZ（Ｘ）、ＦＸWX（Ｘ）は、それぞれ、
ＦＸVZ（Ｘ）＝ＣX2・ｓｉｎ2｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝    …（２８）
ＦＸWZ（Ｘ）＝ＣX2・ｓｉｎ2｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝  …（２９）
となる。
【０１０６】
次に、Ｘ推力用電流ＩＸUX，ＩＸVX，ＩＸWXと磁束密度ＢＸXとの相互作用を考える。
このとき、電流ＩＸUが流れる領域において、Ｘ方向に関する中心位置からＸ方向についてΔＸだけ離れた位置に発生する、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＺ方向成分ｇＸUZ（Ｘ，ΔＸ）は、
ｇＸUZ（Ｘ，ΔＸ）＝ＪＸUX（Ｘ）・ＢＸX（Ｘ＋ΔＸ）
＝ＪＸZ0・ＢＸX0・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝
・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・（Ｘ＋ΔＸ）｝          …（３０）
となる。したがって、電流ＩＸUが流れる１つの領域全体としては、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＸ方向成分ＧＸUX（Ｘ）は、
ＧＸUZ（Ｘ）＝ＣX3・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝
・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ｝              …（３１）
となる。
【０１０７】
また、電流ＩＸVが流れる領域及び電流ＩＸWが流れる領域における、Ｙ軸方向の単位長さ当たりのローレンツ電磁力のＺ方向成分ＧＸVZ（Ｘ）、ＧＸWZ（Ｘ）は、それぞれ、
ＧＸVZ（Ｘ）＝ＣX3・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝
・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−π／３｝      …（３２）
ＧＸWZ（Ｘ）＝ＣX3・ｃｏｓ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝
・ｓｉｎ｛（π／ＰＸ）・Ｘ−２π／３｝    …（３３）
となる。
【０１０８】
したがって、電流ＩＸUが流れる１つの領域、電流ＩＸVが流れる１つの領域、及び電流ＩＸWが流れる１つの領域で発生するローレンツ電磁力の和のＺ成分、すなわちＺ軸方向への駆動力ＦＸZ（Ｘ）は、
ＦＸZ（Ｘ）＝ＦＸUZ（Ｘ）＋ＦＸVZ（Ｘ）＋ＦＸWZ（Ｘ）
＋ＧＸUZ（Ｘ）＋ＧＸVZ（Ｘ）＋ＧＸWZ（Ｘ）
となる。ところで、
ｓｉｎ2θ＋ｓｉｎ2（θ−π／３）＋ｓｉｎ2（θ−２π／３）＝３／２  …（３４）
となること、及び（２３）式より、
ＦＸZ（Ｘ）＝ＦＸUZ（Ｘ）＋ＦＸVZ（Ｘ）＋ＦＸWZ（Ｘ）＝ＦＸZ  …（３５）
となる。すなわち、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１がＸ方向に移動、すなわち変数Ｘが変化しても、図１９に示されるように、Ｚ軸方向への駆動力ＦＸZは一定に維持される。
【０１０９】
以上の磁束密度ＢＸXと電流ＩＸU，ＩＸV，ＩＸWとの関係は、磁束密度ＢＸXと電流（−ＩＸU），（−ＩＸV），（−ＩＸW）との間にも成立する。また、
ＢＸX（Ｘ＋ＰＸ）＝−ＢＸX（Ｘ）                    …（３６）
であることから、電流（−ＩＸU）が流れる１つの領域、電流（−ＩＸV）が流れる１つの領域、及び電流（−ＩＸW）が流れる１つの領域で発生するＺ軸方向への駆動力は、上記の力ＦＸZと同一となる。
【０１１０】
したがって、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と平板状コイル群６１との位置関係に応じて、上述のような余弦波形の電流ＩＸU，ＩＸV，ＩＸW，（−ＩＸU），（−ＩＸV），（−ＩＸW）が流れる領域が順次並ぶように各電機子コイル６３Ｘに電流を供給することにより、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１がＸ方向に移動しても、一定の駆動力で駆動用磁極ユニット５１Ｘ１をＺ軸方向に駆動することができる。そして、Ｚ推力用電流ＩＸUZ，ＩＸVZ，ＩＸWZの振幅ＩＸZ0を制御することにより、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１に作用するＸ軸方向への駆動力の大きさを制御でき、また、Ｚ推力用電流ＩＸUZ，ＩＸVZ，ＩＸWZの位相を±πだけ変化させることにより、駆動力の方向を制御することができる。
【０１１１】
以上のような駆動用磁極ユニット５１Ｘ１の駆動は、駆動用磁極ユニット５１Ｘ２についても駆動用磁極ユニット５１Ｘ１の場合と同様に駆動用磁極ユニット５１Ｘ２に対向する電機子コイル６３Ｘに供給する電流を制御することにより行うことができる。したがって、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の双方について、平板状コイル群６１Ｘとの位置関係に応じて、対向する電機子コイル６３Ｘに供給する電流を上記のように制御することにより、Ｚ軸方向及びＸ軸方向について所望の駆動力でウエハステージＷＳＴを駆動することができる。
【０１１２】
なお、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に並進駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１に作用する駆動力と駆動用磁極ユニット５１Ｘ２に作用する駆動力とが同一となるように各電機子コイル６３Ｘの電流を制御することが必要である。これは、ウエハステージＷＳＴに働く回転力を零とするためである。一方、ウエハステージＷＳＴをＺ軸回りに回転駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１に作用するＸ軸方向の駆動力と、駆動用磁極ユニット５１Ｘ２に作用するＸ軸方向の駆動力とが互いに異なる（例えば、互いに逆向きとなる）ように各電機子コイル６３Ｘの電流を制御すればよい。また、ウエハステージＷＳＴをＸ軸回りに回転駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１に作用するＺ軸方向の駆動力と、駆動用磁極ユニット５１Ｘ２に作用するＺ軸方向の駆動力とが互いに異なるように各電機子コイル６３Ｘの電流を制御すればよい。更に、ウエハステージＷＳＴをＹ軸回りに回転駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５２Ｘ２に作用するＺ軸方向の駆動力のＸ軸方向に関する分布に傾斜を持つように各電機子コイル６３Ｘの電流を制御すればよい。
【０１１３】
また、上記では電機子コイル６３ＸにおいてＹ軸方向に流れる電流についてのみ考えたが、電機子コイル６３ＸはＸＹ面において六角形の形状となっているので、Ｙ軸方向と交差する方向の電流も存在する。したがって、実際の電流の供給にあたっては、Ｙ軸方向と交差する方向の電流の駆動力への寄与も考慮して、各電機子コイルに供給される電流を、磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２と平板状コイル群６１Ｘとの位置関係に応じて決定する。
【０１１４】
次に、本実施形態におけるウエハＷのＹ軸方向の移動、すなわち、駆動装置５０Ｙの可動子である駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動原理の概要を説明する。
【０１１５】
駆動用磁極ユニット５１Ｙ１では、永久磁石群５２ＹＮ及び永久磁石群５２ＹＳが関わる場合について代表的に示された図２０Ａにおいて実線矢印で示されるように、永久磁石群５２ＹＮが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生し、また、永久磁石群５２ＹＳが−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束を発生する。更に、図２０Ａには示されていないが、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１の端部の永久磁石５３ＹＮが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生し、また、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１の端部の永久磁石５３ＹＳが−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束を発生する。そして、永久磁石５４Ｙと共に磁気回路を形成している。
【０１１６】
以下、永久磁石５２ＹＮ及び永久磁石５２ＹＳが関わる磁気回路の場合を例にとって説明する。
【０１１７】
図２０Ａに示された磁気回路が形成されているとき、非磁性体部材６２Ｙ付近、すなわち平板状コイル群６１Ｙが配置されるＺ位置の磁束密度ＢＹ（ＢＹX，ＢＹY，ＢＹZ）では、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１における磁石形状及び磁石配置から、Ｘ成分ＢＹXが、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１のＸ軸方向に関する端部に対向する領域以外の対向領域においては零となる。そして、磁束密度ＢＹのＺ成分ＢＹZ（以下、単に「磁束密度ＢＹZ」と略す）は、図２０Ｂに示されるような分布となる。すなわち、永久磁石群５２ＹＮ，５２ＹＳのＸ軸方向の中点に応じた位置で磁束密度ＢＹZの絶対値が最大となり、この点から磁極面のＹ軸方向の周辺部に応じた位置へ行くほど磁束密度ＢＹZの絶対値は小さくなり、永久磁石群５２ＹＮのＹ軸方向の中点に応じた位置と永久磁石群５２ＹＳのＹ軸方向の中点に応じた位置との中点位置で磁束密度ＢＹZは零となる。また、磁束密度ＢＹZの分布は、永久磁石群５２ＹＮ，５２ＹＳのＸ軸方向の中点に応じた位置を中心として、±Ｙ方向について対称となっており、磁束密度ＢＹZのＹ方向分布は、周期２ＰＹの正弦関数（あるいは余弦関数）によって良い近似が行われる形状となっている。なお、磁束密度ＢＹZは、Ｘ軸方向では変化しないとみなすことができる。
【０１１８】
以上より、磁束密度ＢＹZ（Ｙ）は、
ＢＹZ（Ｙ）＝ＢＹZ0・ｃｏｓ｛（ＰＹ／π）・Ｙ＋φ｝  …（３７）
が良い近似となっている。ここで、ＢＹZ0及びφは定数である。なお、図２０Ｂでは、磁束方向が＋Ｚ方向成分を有する場合に磁束密度ＢＹZの値を正とし、磁束方向が−Ｚ方向成分を有する場合に磁束密度ＢＹZの値を負としている。
【０１１９】
また、磁束密度ＢＹのＹ成分ＢＹY（以下、単に「磁束密度ＢＹＹ」と略す）は、図２０Ｃに示されるような分布となる。すなわち、永久磁石５４ＹのＹ軸方向の中点に応じた位置で磁束密度ＢＹYの絶対値が最大となり、この位置から永久磁石群５２ＹＮ，５２ＹＳのＹ軸方向の中点に応じた位置に近付くほど磁束密度ＢＹYの絶対値は小さくなり、永久磁石群５２ＹＮ，５２ＹＳのＹ軸方向の中点に応じた位置で磁束密度ＢＹYは零となる。また、磁束密度ＢＹYの分布は、永久磁石群５４ＹのＹ軸方向の中点に応じた位置を中心として、±Ｙ方向について対称となっており、磁束密度ＢＹYのＹ方向分布は、正弦関数（あるいは余弦関数）によって良い近似が行われる形状となっている。なお、磁束密度ＢＹYは、Ｘ軸方向では変化しないとみなすことができる。
【０１２０】
以上より、磁束密度ＢＹY（Ｙ）は、
ＢＹY（Ｙ）＝ＢＹY0・ｃｏｓ｛（ＰＹ／π）・Ｙ＋φ＋（π／２）｝
＝ＢＹY0・ｓｉｎ｛（ＰＹ／π）・Ｙ＋φ｝  …（３８）
と表される。なお、図２０Ｃでは、磁束の方向が＋Ｙ方向の場合に磁束密度ＢＹYの値を正とし、磁束の方向が−Ｙ方向の場合に磁束密度ＢＹYの値を負としている。
【０１２１】
すなわち、磁束密度ＢＹは、上述の磁束密度ＢＸにおいてＸ軸とＹ軸とを交換した場合と同様の形状となっている。但し、磁束密度ＢＸの場合では磁気回路の構成に磁性体部材６２Ｘが含まれているが、磁束密度ＢＹの場合では磁気回路の構成に磁性体部材が含まれていないので、
ＢＹY0／ＢＹZ0＞ＢＸX0／ＢＸZ0              …（３９）
となっている。
【０１２２】
また、前記駆動用磁極ユニット５１Ｙ２は、上記の駆動用磁極ユニット５１Ｘ１と同様の磁束を発生する。
【０１２３】
次に、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２と非磁性体部材６２Ｙとの間の磁束と平板状コイル群６１Ｙの電機子コイル６３Ｙを流れる電流との相互作用で発生するローレンツ電磁力による駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動について説明する。
【０１２４】
上記の図２０Ｂ及び図２０Ｃに示された分布の駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２による磁束密度Ｂの環境中において電機子コイル６３Ｙに電流が供給されると、電機子コイル６３Ｙにローレンツ電磁力が発生する。かかる場合におけるローレンツ電磁力の発生は、上述の駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の場合と同様である。すなわち、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の場合と同様に、各電機子コイル６３Ｙに３相の電流を供給することにより、Ｚ軸方向及びＹ軸方向について所望の駆動力でウエハステージＷＳＴを駆動することができる。
【０１２５】
なお、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動においても、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の駆動の場合と同様に、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に並進駆動する場合には、ウエハステージＷＳＴに働く回転力を零とするためには、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１に作用する駆動力と駆動用磁極ユニット５１Ｙ２に作用する駆動力とが同一となるように各電機子コイル６３Ｙの電流を制御することが必要である。また、ウエハステージＷＳＴをＺ軸回りに回転駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１に作用するＹ軸方向の駆動力と、駆動用磁極ユニット５１Ｙ２に作用するＸ軸方向の駆動力とが互いに異なる（例えば、互いに逆向きとなる）ように各電機子コイル６３Ｙの電流を制御すればよい。また、ウエハステージＷＳＴをＸ軸回りに回転駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１に作用するＺ軸方向の駆動力と、駆動用磁極ユニット５１Ｙ２に作用するＺ軸方向の駆動力とが互いに異なるように各電機子コイル６３Ｙの電流を制御すればよい。更に、ウエハステージＷＳＴをＹ軸回りに回転駆動する場合には、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５２Ｙ２に作用するＹ軸方向の駆動力のＸ軸方向に関する分布に傾斜を持つように各電機子コイル６３Ｘの電流を制御すればよい。
【０１２６】
また、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動においても、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の駆動の場合と同様に、実際の電流の供給にあたっては、Ｘ軸方向と交差する方向の電流の駆動力への寄与も考慮して、各電機子コイル６３Ｙに供給される電流を、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２と平板状コイル群６１Ｙとの位置関係に応じて決定する。
【０１２７】
以上のように、ウエハステージＷＳＴの駆動に関して、Ｘ軸方向の駆動は駆動用磁極ユニット５１Ｘの駆動により行われ、Ｙ軸方向の駆動は駆動用磁極ユニット５１Ｙの駆動によって行われるとともに、Ｚ軸方向の駆動、Ｚ軸回りの回転駆動、Ｘ軸回りの回転駆動、及びＹ軸回りの回転駆動は、駆動用磁極ユニット５１Ｘ、駆動用磁極ユニット５１Ｙ、又はこれらの双方の駆動によって行われる。したがって、平板状コイル群６１Ｘと駆動用磁極ユニット５１Ｘとの位置関係及び平板状コイル群６１Ｙと駆動用磁極ユニット５１Ｙとの位置関係に応じて、平板状コイル群６１Ｘにおいて駆動用磁極ユニット５１Ｘに対向する位置の電機子コイル６３Ｘと、平板状コイル群６１Ｙにおいて駆動用磁極ユニット５１Ｙ対向する位置の電機子コイル６３Ｙとに供給する電流を制御することにより、ウエハステージＷＳＴ、ひいてはウエハＷを６自由度方向に所望の駆動力で駆動することができる。
【０１２８】
なお、本実施形態のステージ装置３０では、ウエハステージＷＳＴの上方に位置する平板状コイル群６１の磁性体部材６２Ｘは磁性体材料から構成されているので、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２と磁性体部材６２Ｘとの間には、磁気的な引力が働くことになる。したがって、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向への駆動にあたっては、かかる磁気的な引力も考慮に入れて、電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙへの供給電流を制御する。
【０１２９】
したがって、本実施形態のステージ装置３０によれば、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、軽量化された駆動用磁極ユニット５１をＸＹ平面に沿った任意の方向に任意の駆動力で駆動することができる。
【０１３０】
本実施形態に係るステージ装置３０では、前述の如く、ウエハＷがウエハホルダを介して保持されるウエハステージＷＳＴに駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２が取り付けられているので、主制御装置２０ではステージ制御系１９を介して上記のようにして駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２を駆動制御することにより、これと一体的にウエハステージＷＳＴ及びウエハＷをＸＹ面内で自在に移動させることができる。これを更に詳述すると、所望の方向に所望の駆動力で駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２、すなわちウエハステージＷＳＴを移動させるにあたって、主制御装置２０では、ステージ制御系１９を介してウエハ干渉計３１の計測値（位置情報又は速度情報）をモニタして、その時点の可動子５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２と固定子６０Ｘ，６０ＹとのＸＹ面内での相対位置関係を求める。そして、主制御装置２０ではこの求めた相対位置関係とウエハステージＷＳＴを駆動すべき目標位置に応じて各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに供給すべき電流値及び電流方向を演算により決定し、ステージ制御系１９に指令を与える。これにより、ステージ制御系１９では、指令に応じて各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに与える電流値び電流方向を、電流駆動装置２２Ｘ，２２Ｙを介して制御する。この際、主制御装置２０では目標位置に対する距離に応じてウエハステージＷＳＴの速度をも制御する。
【０１３１】
ここで、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて、各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに供給する電流の電流値及び電流方向を求めることも可能であるが、制御応答が十分に早くできない場合には、移動を開始させるときにその後のある期間においてウエハＷが所望の軌跡及び所望の速度となるような、各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに供給する電流の電流値及び電流方向を時間の経過、すなわち可動子５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２の移動に応じて求めることも可能である。こうした場合には、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて所望の軌跡からのずれを求め、その後において各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙへ供給する電流の電流値及び電流方向を修正するとともに、修正した期間以後の所定期間に関する各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに供給する電流の電流値及び電流方向を時系列で求める。そして、ステージ制御系１９は、修正された情報に基づいて各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに対する電流制御を行う。
【０１３２】
なお、本実施形態では、駆動用磁極ユニット５１の駆動にあたっては、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２と対向している電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙを判断し、かかる電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに対してのみに、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２を駆動するための電流が供給されるように、ステージ制御系１９が電流駆動装置２２Ｘ，２２Ｙを制御している。したがって、ローレンツ電磁力が発生しない又は弱いローレンツ電磁力しか発生しない電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙへは電流を供給しないので、駆動力を維持しつつ消費電流の低減が図られている。
【０１３３】
次に、本実施形態における固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力のキャンセルの原理の概要を、図２１Ａ〜図２４を参照して説明する。
【０１３４】
反力キャンセル磁極ユニット４５Ｘ１では、図２１Ａにおいて実線矢印で示されるように、永久磁石４８ＸＮが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生し、また、永久磁石４８ＸＳが−Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生する。そして、永久磁石４８ＸＮ、磁性体部材６２Ｘ、永久磁石４８ＸＳ、及び磁性体部材４７Ｘを磁束が順次巡る磁気回路が形成される。
【０１３５】
このとき、磁性体部材６２Ｘの下面付近、すなわち平板状コイル群６１Ｘを構成する電機子コイル６３Ｘが配設されるＺ位置における磁束密度のＺ方向成分ＢＺ（以後、「磁束密度ＢＺ」という）は、図２１Ｂに示されるような分布となる。すなわち、永久磁石４８ＸＮ，４８ＸＳの中心点に応じた位置で磁束密度ＢＺの絶対値が最大となり、この点から磁極面の周辺部に応じた位置へ行くほど磁束密度ＢＺの絶対値は小さくなり、永久磁石４８ＸＮの中心に応じた位置と永久磁石４８ＸＳの中心に応じた位置との中点位置で磁束密度ＢＺは零となる。なお、図２１Ｂでは、磁束の方向が＋Ｚ方向の場合に磁束密度ＢＺの値を正とし、磁束の方向が−Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を負としている。
【０１３６】
また、反力キャンセル磁極ユニット４５Ｘ２は、電機子コイル６３Ｘが配設されるＺ位置に図２１Ｂと同様の磁束密度Ｂを発生している。
【０１３７】
上記の図２１Ｂに示された分布の磁束密度Ｂの環境中において、永久磁石４８ＸＮ，４８ＸＳの双方に電流経路が対向する電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3に、図２２Ａに示されるように平面視で右回りの電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3が供給されると、電磁相互作用によって、電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3の永久磁石４８ＸＮの対向領域に−Ｘ方向のローレンツ電磁力ＦＣＸ１1が発生するとともに、永久磁石４８ＸＳの対向領域に−Ｘ方向のローレンツ電磁力ＦＣＸ１2が発生する。この結果、固定子６０Ｘには、ローレンツ電磁力ＦＣＸ１1とローレンツ電磁力ＦＣＸ１2との合力である−Ｘ方向の力ＦＣＸ１が作用することになり、この力ＦＣＸ１が固定子に付与される。こうして、上述の磁極ユニット５１の駆動によって固定子６０Ｘに作用する反力のＸ軸方向成分、すなわちウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際に生じるローレンツ電磁力が沿う平面と同一の平面に沿った力ＦＣＸ１を発生することができる。なお、力ＦＣＸ１の大きさは、電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3の大きさに依存する。
【０１３８】
また、電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3に、図２２Ｂに示されるように平面視で左回りの電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3が供給されると、電磁相互作用によって、電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3の永久磁石４８ＸＮの対向領域に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力ＦＣＸ１1が発生するとともに、永久磁石４８ＸＳの対向領域に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力ＦＣＸ１2が発生する。この結果、固定子６０Ｘには、ローレンツ電磁力ＦＣＸ１1とローレンツ電磁力ＦＣＸ１2との合力である＋Ｘ方向の力ＦＣＸ１が付与される。
【０１３９】
すなわち、電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3に供給される電流の向き及び大きさを制御することにより、固定子６０Ｘの電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3の配置位置に、＋Ｘ方向又は−Ｘ方向の内の所望方向に、所望の大きさの力ＦＣＸ１が付与される。
【０１４０】
また、反力キャンセル磁極ユニット４５Ｘ２に対向する電機子コイル６３Ｘについても、上記の電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3の場合と同様に、電機子コイル６３Ｘに供給される電流の向き及び大きさを制御することにより、固定子６０Ｘに、＋Ｘ方向又は−Ｘ方向の内の所望方向に、所望の大きさの力ＦＣＸ２（図２４参照）が付与される。
【０１４１】
また、反力キャンセル磁極ユニット４５Ｙ１では、図２３Ａにおいて実線矢印で示されるように、永久磁石４８ＹＮが−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束を発生し、また、永久磁石４８ＹＳが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生する。そして、永久磁石４８ＹＮ、永久磁石４８ＹＳ、及び磁性体部材４７Ｙを磁束が順次巡る磁気回路が形成される。
【０１４２】
このとき、非磁性体部材６２Ｙの上面付近、すなわち平板状コイル群６１Ｙを構成する電機子コイル６３Ｙが配設されるＺ位置の磁束密度のＺ方向成分（以後、「磁束密度ＢＺ」という）ＢＺは、図２３Ｂに示されるような分布となる。すなわち、永久磁石４８ＹＮ，４８ＹＳの中心点に応じた位置で磁束密度ＢＺの絶対値が最大となり、この点から磁極面の周辺部に応じた位置へ行くほど磁束密度ＢＺの絶対値は小さくなり、永久磁石４８ＹＮの中心に応じた位置と永久磁石４８ＹＳの中心に応じた位置との中点位置で磁束密度ＢＺは零となる。なお、図２３Ｂでは図２１Ｂと同様に、磁束の方向が＋Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を正とし、磁束の方向が−Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を負としている。
【０１４３】
また、反力キャンセル磁極ユニット４５Ｙ２は、これと対向する電機子コイル６３Ｙが配設されるＺ位置に図２３Ｂと同様の磁束密度ＢＺを発生している。
【０１４４】
したがって、反力キャンセル磁極ユニット４５Ｙ１に対向する電機子コイル６３Ｙについても、上記の電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3の場合と同様に、電機子コイル６３Ｙに供給される電流の向き及び大きさを制御することにより、固定子６０Ｙに、＋Ｙ方向又は−Ｙ方向の内の所望方向に、所望の大きさの力が付与される。また、反力キャンセル磁極ユニット４５Ｙ２に対向する電機子コイル６３Ｙについても、上記の電機子コイル６３Ｘ1，６３Ｘ2，６３Ｘ3の場合と同様に、電機子コイル６３Ｙに供給される電流の向き及び大きさを制御することにより、固定子６０Ｙに、＋Ｙ方向又は−Ｙ方向の内の所望方向に、所望の大きさの力が付与される。
【０１４５】
ところで、図２４に示されるように、駆動用磁極ユニット５１Ｘを力Ｆで駆動すると、固定子６０Ｘには反力（−Ｆ）が点Ｒに作用する。ここで、反力（−Ｆ）のＸ成分を（−ＦＸ）とする。また、反力（−Ｆ）が沿う直線と固定子６０の重心Ｇとの距離をＤとする。
【０１４６】
かかる反力をキャンセルするためには、力ＦＣＸ１，ＦＣＸ２のＸ成分をＣＸ１，ＣＸ２と表すと、
ＦＸ＝ＣＸ１＋ＣＸ２                                  …（４０）
ＦＸ・Ｄ＝ＣＸ１・ＬＹ１−ＣＸ２・ＬＹ２              …（４１）
を満足するような力ＦＣＸ１，ＦＣＸ２を付与すればよい。なお、図２４に示されるように、重心Ｇと力ＦＣＸ１，ＦＣＸ２の付与点までのＹ方向距離をＬＹ１，ＬＹ２としている。
【０１４７】
上記の（４０）式及び（４１）式は、未知数が２つ（ＣＸ１，ＣＸ２）で、式が２つの連立方程式なので、解は一義的に定まる。したがって、（４０）式及び（４１）式を満たす力ＦＣＸ１，ＦＣＸ２が発生する電流を、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１，４５Ｘ２に対向する電機子コイル６３Ｘに供給することにより、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２の駆動によって固定子６０Ｘに作用する反力のＸ軸方向成分をキャンセルすることができる。
【０１４８】
また、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動によって固定子６０Ｙに作用する反力のＹ軸方向成分についても、上述の固定子６０Ｘにおける反力のキャンセルと同様にして、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｙ１，４５Ｙ２に対向する電機子コイル６３Ｙに供給される電流を制御することにより、キャンセルすることができる。
【０１４９】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０がステージ制御系１９及び電流駆動装置２２Ｘ，２２Ｙを介して、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動を上述のように駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２に対向する電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに電流を供給することにより行うと同時に、主制御装置２０にとっては既知である固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力を、電磁相互作用によって発生する力を固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用させることによりキャンセルする。したがって、反力を正確にキャンセルする力が反力の作用時からの時間遅れ無しで固定子６０Ｘ，６０Ｙに付与されるので、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動によって、固定子６０Ｘ，６０Ｙにあたかも反力が作用しないような状態にすることができる。
【０１５０】
なお、上記では並進駆動における反力のキャンセルについて説明したが、回転駆動の場合には２種類の反力が固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用することになる。かかる場合には、各反力をキャンセルする力を求め、それらの力を重ね合わせた力を固定子６０Ｘ，６０Ｙに付与することにより、反力全体をキャンセルすることができる。
【０１５１】
また、反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１，４５Ｘ２，４５Ｙ１，４５Ｙ２はそれぞれの支持部材４６Ｘ，４６Ｙが、他の露光装置１００の構成要素と独立して床面等に固定されている。したがって、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動によって固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力をキャンセルするために固定子６０Ｘ，６０Ｙに付与すると、その反力が反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１，４５Ｘ２，４５Ｙ１，４５Ｙ２に作用することになるが、該反力が他の露光装置１００の構成要素を振動させることはない。
【０１５２】
以上のステージ装置３０は、ベース２１Ｘ，２１Ｙを除く他のステージ装置３０及び反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１，４５Ｘ２，４５Ｙ１，４５Ｙ２をベース２１Ｘ，２１Ｙに対して組み立てるとともに、ウエハステージＷＳＴに駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２を設け、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。
【０１５３】
次に、前述のステージ装置を含む露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。
【０１５４】
まず、レチクルローダにより、転写したいパターンが形成されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされる。同様に、ウエハローダにより、露光したいウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされる。
【０１５５】
このとき、ウエハステージＷＳＴは、所定のウエハローディングポジションにて、ベース２１Ｘとベース２１Ｙとの間で浮上支持されており、かつそのローディングポジションに所定時間停止状態を維持するように主制御装置２０によりウエハ干渉計の計測値に基づいてステージ制御系１９を介してサーボ制御されている。従って、このローディングポジションでの待機時には、ステージ装置３０の固定子６０Ｘ，６０Ｙを構成する電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙに電流が供給されており、この電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙにおける発熱による温度上昇を防止すべく、主制御装置２０では冷却機等を用いて電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙの冷却を行っている。
【０１５６】
次に、主制御装置２０により、不図示のレチクル顕微鏡、ウエハステージＷＳＴ上の不図示の基準マーク板、不図示のアライメント検出系を用いてレチクルアライメント、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た後、アライメント検出系を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に開示されている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が実行される。上記の公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。こうした動作において、ウエハＷの移動が必要な場合には、前述したように、主制御装置２０がステージ制御系１９を介してステージ装置３０内の各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙの電流を制御し、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２を駆動することによりウエハＷを移動させる。かかる駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動と同時に、主制御装置２０がステージ制御系１９を介してステージ装置３０内の反力キャンセル用磁極ユニット４５Ｘ１，４５Ｘ２，４５Ｙ１，４５Ｙ２に対向する電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙの電流を制御して、駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２，５１Ｙ１，５１Ｙ２の駆動によって固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力をキャンセルする。こうした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。
【０１５７】
この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となるように、ウエハステージＷＳＴが移動される。この移動は、主制御装置２０によりステージ制御系１９を介して、ステージ装置３０を構成する各電機子コイル６３Ｘ，６３Ｙの電流を前述のように制御することにより行われる。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。この移動は、主制御装置２０によりステージ制御系１９及び不図示のレチクル駆動部等を介して行われる。
【０１５８】
そして、ステージ制御系１９が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ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ＸＹ位置情報に基づき、不図示のレチクル駆動部及びステージ装置３０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させつつ、固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力をキャンセルする。こうして行われる同期移動とともに走査露光が行われる。
【０１５９】
以上のように制御されながら行われる走査露光により、一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、ウエハステージＷＳＴが１ショット領域分だけステッピングされて、次のショット領域に対する走査露光が行われる。かかるステッピングにおいても、ウエハ干渉計３１によって計測されたウエハＷのＸＹ位置情報に基づき、ステージ装置３０によってウエハＷとを移動させつつ、固定子６０Ｘ，６０Ｙに作用する反力をキャンセルする。
【０１６０】
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上に必要なショット数のパターンが転写される。したがって、本実施形態の露光装置１００によれば、ステージ装置３０によりウエハＷを精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。すなわち、本実施形態のステージ装置３０を、前述の照明光学系１０や投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素と組み合わせて本実施形態の露光装置１００を構成することにより、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光する露光装置を実現することができる。
【０１６１】
本実施形態の露光装置１００は、多数の機械部品からなるレチクルステージＲＳＴ、複数のレンズから構成される投影光学系ＰＬ、及びステージ装置３０等を組み立てて組み合わせ、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。
【０１６２】
なお、露光装置１００の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１６３】
次に、本実施形態の露光装置及び方法を使用したデバイスの製造について説明する。
【０１６４】
図２５には、本実施形態におけるデバイス（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）の生産のフローチャートが示されている。図２５に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（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２０２（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を製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１６５】
次に、ステップ２０４（ウエハプロセスステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ２０４において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップ２０５には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。
【０１６６】
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作製された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デバイスが完成し、これが出荷される。
【０１６７】
図２６には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図２６において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハプロセス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。
【０１６８】
ウエハプロセスの各段階において、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２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布し、引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上記で説明した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エハに焼付露光する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、引き続き、ステップ２１８（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２１９（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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上のようにして、精度良く微細なパターンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。
【０１６９】
《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態を図２７〜図２９に基づいて説明する。ここで、前述した第１実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし若しくは省略するものとする。
【０１７０】
図２７には、第２実施形態に係る露光装置１５０の概略構成が断面図にて示されている。この露光装置１５０は、電子ビームによりウエハＷ上のレジストの露光を行なう電子ビーム露光装置である。
【０１７１】
この実施形態の露光装置１５０は、前述した第１の実施形態と異なり、不図示の超高圧クリーンルーム内に設置された不図示の真空チャンバ内に収納されている。この露光装置１５０は、前述した投影光学系ＰＬに代えて光学系として、荷電粒子線光学系の一種である電子光学系ＰＬ１が設けられている点、並びに架台４１、レチクルステージＲＳＴ、及びレチクル干渉計１６等が設けられていない点が、露光装置１００と異なる。
【０１７２】
前記電子光学系ＰＬ１としては、図２８に示されるように、荷電粒子線鏡筒としての電子鏡筒８２、電子銃８４、第１電磁レンズ８６及び第２電磁レンズ８８等を備えたペンシルビーム方式（ガウスビーム方式）の電子光学系が用いられている。この図２８の電子光学系ＰＬ１では、電子銃８４で発した電子ビームをそれぞれ所定電圧が印加された第１電磁レンズ８６、第２電磁レンズ８８から成る電磁レンズ系によって加速し絞ってスポット上の電子ビームを作り、そのスポットビームをラスタスキャン又はベクタスキャンすることによりウエハＷ上のレジストを露光し、所望のパターンをレジスト上に転写する。なお、図２８では、電子光学系ＰＬ１の内部構成が簡略化して示されているが、実際には、対物アパーチャ、偏向電極、反射電子検出素子及び非点補正コイル等が設けられている。
【０１７３】
また、この露光装置１５０では、図２７に示されるように、電子光学系ＰＬ１の電子鏡筒８２の電子ビームの出射端部の射出口を除く部分を覆う筒状の磁気シールド９０が設けられている。図２９には、この磁気シールド９０の断面図が示されている。この磁気シールド９０は、漏斗のような形状の内筒９２と、この内筒９２の周囲に所定のクリアランスを介して配置されたほぼ同形状の外筒９４とを有する２重構造となっている。内筒９２は、外筒９４内周面に所定間隔で設けられた複数の突起部９５ａ，９５ｂ，……によって外筒９４との間に周囲全体に渡ってほぼ一定のクリアランスを保つように支持されている。内筒９２は、透磁率の大きな材料、例えばパーマロイによって形成され、外筒９４は、内筒９２に比べて透磁率の小さな材料、例えば炭素鋼によって形成されている。
【０１７４】
このようにしたのは、外部から電子ビームの進路に侵入する磁束を極力少なくするためである。すなわち、外筒９４は、透磁率の小さい材料が使用されているので、この外筒９４を介して内筒９２側へある程度の割合で磁束が侵入するが、この侵入した磁束は透磁率の大きな材料から成る内筒９２の内部を流れ、電子鏡筒８２側に侵入するのをほぼ確実に阻止されるからである。従って、電子ビームが磁気的影響により予期しない方向に偏向されるのを最小限に抑えることができる。
【０１７５】
この一方、外筒を透磁率の大きな材料により形成し、内筒を透磁率の小さな材料によって形成した場合には、外部からの磁束は外筒の内部を流れるが、幾分かは内筒側に侵入し、この侵入した磁束の大部分は透磁率の小さな材料から成る内筒を介して電子鏡筒８２側へ侵入するので好ましくない。
【０１７６】
その他の部分の構成は、前述した第１実施形態と同様になっている。
【０１７７】
このようにして構成された露光装置１５０によると、露光の際に、制御装置２０によりステージ装置３０を介してウエハＷ上の複数の区画領域のそれぞれが順次露光位置、すなわち電子光学系ＰＬ１の真下に位置決めされ、各区画領域内に所定の回路パターンが順次転写されるようになっている点が、前述した露光装置１００と異なるが、全体としては同等の効果を得ることができる。また、この露光装置１５０によると、上述した２重構造の磁気シールド９０によって、ステージ装置３０を構成する磁気回路の磁気的影響により、電子光学系ＰＬ１からウエハＷに照射される電子ビームが予期しない方向に偏向されるのを最小限に抑えることができるという効果もある。勿論、露光装置１５０によると、電子ビームを用いるので、光を用いる露光装置１００に比べてより微細な露光ができる。
【０１７８】
本実施形態の露光装置１５０は、多数の部品からなる電子光学系ＰＬ１、磁気シールド９０、ステージ装置３０等を組み立てて組み合わせ、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。
【０１７９】
なお、露光装置１５０の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１８０】
また、本実施形態の露光装置１５０を使用することにより、前述の図２５におけるステップ２０２を電子ビームの制御データを生成するステップとすることにより、前述した第１実施形態と同様の製造方法により、超微細なパターンを有するデバイスを製造することができる。
【０１８１】
また、本実施形態では、磁気シールド９０によって電子光学系ＰＬ１の電子鏡筒８２の電子ビームの出射端部の射出口を除く部分を覆うことにしたが、図３０に示されるように、ベース２１Ｘの下面に内筒９２Ａと外筒９４Ａとから成る磁気シールド９０Ａを使用してもよい。かかる場合にも、上述の理由により、内筒９２は、透磁率の大きな材料、例えばパーマロイによって形成され、外筒９４は、内筒９２に比べて透磁率の小さな材料、例えば炭素鋼によって形成されることが好ましい。磁気シールド９０Ａを使用した場合にも、ステージ装置３０に起因する、電子ビームの進路に侵入する磁束を低減することができる。
【０１８２】
また、本実施形態では、電子光学系として、ペンシルビーム方式（ガウスビーム方式）の電子光学系を用いる場合について説明したが、これに限らず、1)マスク（アパーチャ）に予め作られた１辺が５μｍ程度の正方形、平行四辺形等の単純なパターンを投影するセルプロジェクション方式の電子光学系や、2)セルプロジェクション方式に比べて多少複雑なパターンが予め作成されたマスク（アパーチャ）にある大きさ（１辺が５μｍの正方形）のビームを当て、そのマスクを透過した電子ビームの断面形状に対応するパターンを投影する可変成形ビーム方式の電子光学系や、3)マスクに複数のシャッタ（通常、誘電体マスクにマトリクス状配置で電極を形成し、各電極位置にそれぞれ電圧を印加したり印加しなかったりすることにより、各電極部を一種のコンデンサとして機能させることによりシャッタを構成する）があるブランキング・アパーチャ・アレイ方式等のＥＢＤＷ（ＥＢ直描方式）は勿論、4)ステンシルマスクを用いて２５０μｍ角程度の面積を一度に露光するＥＢＰＳ（ＥＢプロジェクションシステム）のいずれの構成を採用しても勿論構わない。あるいは、電子鏡筒は、上記ペンシルビーム方式、上記1)〜4)の各方式の任意の組み合わせにより構成しても良い。
【０１８３】
また、本実施形態では、磁気シールド９０が２重構造である場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、磁気シールドは１重であっても良い。かかる場合であっても、その磁気シールドによりステージ装置３０で発生する磁束の影響により、電子鏡筒８２から出射される電子線が予期しない方向に偏向されるのを抑制することができ、電子ビームを用いた高精度な露光が可能になる。この場合の磁気シールドの素材はパーマロイのような透磁率の大きな材料によって形成することが望ましい。
【０１８４】
なお、上記の各実施形態では、本発明がＡｒＦ露光装置、電子線露光装置にそれぞれ適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されることはなく、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外域光を露光用照明光として用いる他のＶＵＶ露光装置や、波長５〜１５ｎｍの光を露光用照明光とするＥＵＶ露光装置は勿論、Ｘ線露光装置やイオンビーム露光装置等の荷電粒子線を用いる露光装置などにも本発明は適用可能である。また、本発明は、チャンバ内が空気雰囲気であっても良く、ＫｒＦエキシマレーザ光やｇ線やｉ線を露光用照明光として用いるＤＵＶ露光装置にも好適に適用できることは言うまでもない。また、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わない。
【０１８５】
また、上記の実施形態では、ウエハステージＷＳＴのウエハ載置面における駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２を設けた領域に対応するにウエハ載置面の裏面の領域に、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２を設けたが、図３１Ａ及び図３１Ｂに示されるように、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２を設けるウエハ載置面の裏面の領域をウエハ載置面における駆動用磁極ユニット５１Ｘ１，５１Ｘ２を設けた領域に対応しない領域とすることも可能である。また、図３２Ａ及び図３２Ｂに示されるように、駆動用磁極ユニット５１Ｙ１，５１Ｙ２を設ける領域をウエハ載置面の裏面全体とすることも可能である。いずれの場合にも、上記の実施形態と同様に作用させることができ、同様の効果を奏することができる。
【０１８６】
なお、露光装置１００にステージ装置３０が取り付けられた後、固定子６０Ｘと可動子５１Ｘ１，５１Ｘ２との位置関係に関する原点出し（磁極合わせ）、及び、固定子６０Ｙと可動子５１Ｙ１，５１Ｙ２との位置関係に関する原点出しが行われている。かかる原点出しの詳細は、１９９８年９月１８日に米国特許庁に出願された米国特許出願第０９／１５６７７２号に開示されており、この米国出願における開示内容を援用して本明細書の記載の一部とする。
【０１８７】
また、上記の実施形態では、固定子６０Ｘでは電機子コイル６３Ｘを支持する部材として磁性体部材６２Ｘを用いたが、非磁性体部材を用いてもよい。また、固定子６０Ｙでは電機子コイル６３Ｙを支持する部材として非磁性体部材６２Ｙを用いたが、磁性体部材を用いてもよい。
【０１８８】
また、上記の実施形態では、駆動用磁極ユニットを、磁化方向がＺ軸方向と異なる方向である磁石を組み合わせて構成したが、磁化方向がＺ軸方向である複数の磁石と平板状の磁性体部材とを組み合わせて駆動用磁極ユニットを構成してもよい。
【０１８９】
また、上記の実施形態では、コイル列に３相の電流を供給したが、３相とは異なる複数の相数の電流を供給することにすることもできる。このときには、電機子コイルの電流経路の幅を、供給される電流の相数に応じて決定することが必要となる。
【０１９０】
また、上記の実施形態では、可動子（駆動用磁極ユニット）及び反力キャンセル用磁極ユニットに永久磁石を配列し、固定子に電機子コイルを配列したが、可動子及び反力キャンセル用磁極ユニットに電機子コイルを配列し、固定子に永久磁石を配列することも可能である。
【０１９１】
また、上記の実施形態では、各固定子の対角関係にある２隅それぞれに応じて反力キャンセル用磁極ユニットを設けたが、３つの隅に設けても反力をキャンセルすることができる。さらに、各固定子の任意の３箇所以上に、全てが同一方向の力を発生させることにはならない反力キャンセル用磁極ユニットを設けても反力をキャンセルすることができる。
【０１９２】
さらに、上記実施形態では電機子コイルの冷却用に冷却液を使用したが、冷媒となる流体であれば気体冷媒を使用することが可能である。
【０１９３】
また、配設されるウエハステージＷＳＴは１つに限られるものではなく、例えば図３３に示されるように、２つのウエハステージＷＳＴを配設し、それらを独立に駆動することにより、一方のウエハステージＷＳＴを用いてウエハの露光を行いながら、他方のウエハステージＷＳＴを用いてウエハＷの受け渡し等の他の動作を行うことにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
以上説明したように、本発明のステージ装置は、試料を載置するステージを２次元駆動するのにあたり、ステージの試料載置面側にステージを第１軸方向に駆動する駆動装置を設けるとともに、ステージの試料載置面の裏面側にステージを第１軸方向とは異なる第２軸方向に駆動する駆動装置を設けるので、簡易な構成で、載置した試料を高速移動しつつ、高精度に位置制御を行うことに適している。また、本発明のリニアモータは、ステージ装置の駆動装置として適している。また、本発明の露光装置は、本発明のステージ装置を使用してウエハ等の位置を精度よく高速に制御するので、集積回路等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程において、スループットを向上しつつ、微細な回路パターンをウエハ等の基板上に精度良く形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】図１に示された装置のステージ装置周辺の構成を示す斜視図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、ウエハステージにおける可動子（駆動用磁極ユニット）の配置を説明するための図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、Ｘ軸方向の駆動用磁極ユニットの構成を示す図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、Ｙ軸方向の駆動用磁極ユニットの構成を示す図である。
【図６】固定子周辺の構成を示す断面図である。
【図７】Ｘ軸方向駆動用の固定子の構成を示す図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、図７に示されたＸ軸方向駆動用の固定子の構成要素であるコイル列の構成を示す図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂに示されたコイル列の構成要素である電機子コイルの構成を示す図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、図８Ａ及び図８Ｂに示されたコイル列における電流分布を説明するための図である。
【図１１】Ｙ軸方向駆動用の固定子の構成を示す図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、Ｘ軸方向の反力キャンセル用磁極ユニットの構成を示す図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、Ｙ軸方向の反力キャンセル用磁極ユニットの構成を示す図である。
【図１４】図１に示された装置による走査露光の原理を説明するための図である。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｃは、Ｘ軸方向の駆動用磁極ユニットによって発生する磁束密度分布を説明するための図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、コイル列に供給される電流の空間分布を説明するための図である。
【図１７】Ｘ軸方向の駆動用磁極ユニットとＸ軸方向駆動用の固定子との位置関係を説明するための図である。
【図１８】図１８Ａ〜図１８Ｃは、コイル列に供給される電流を説明するためのグラフである。
【図１９】Ｘ軸方向駆動用磁極ユニットに作用する駆動力を説明するためのグラフである。
【図２０】図２０Ａ〜図２０Ｃは、Ｙ軸方向駆動用磁極ユニットによって発生する磁束密度分布を説明するための図である。
【図２１】図２１Ａ及び図２１Ｂは、Ｘ軸方向の反力キャンセル用磁極ユニットによって発生する磁束密度分布を説明するための図である。
【図２２】図２２Ａ及び図２２Ｂは、Ｘ軸方向に関する反力キャンセルのための力を発生するための図である。
【図２３】図２３Ａ及び図２３Ｂは、Ｙ軸方向の反力キャンセル用磁極ユニットによって発生する磁束密度分布を説明するための図である。
【図２４】Ｘ軸方向の反力キャンセルを説明するための図である。
【図２５】図１に示された装置を用いたデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２６】図２５のウエハプロセスステップ（ステップ２０４）における処理のフローチャートである。
【図２７】本発明に係る第２実施形態の露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図２８】図２７に示された装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図２９】図２７に示された装置の磁気シールドの構成を示す図である。
【図３０】磁気シールドの変形例を説明するための図である。
【図３１】図３１Ａ及び図３１Ｂは、ウエハステージ及び駆動用磁極ユニットの第１変形例の構成を示す図である。
【図３２】図３２Ａ及び図３２Ｂは、ウエハステージ及び駆動用磁極ユニットの第２変形例の構成を示す図である。
【図３３】ステージ装置の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１９６】
３０…ステージ装置、５０Ｘ…第１駆動装置、５０Ｙ…第２駆動装置、５１Ｘ…第１可動子、６０Ｘ…第１固定子、６１Ｘ…平板状コイル群（第１電機子ユニット）、６１Ｘ1〜６１Ｘ6…コイル列、６３Ｘ1〜６３ＸM…電機子コイル、２２Ｘ…電流駆動装置、Ｗ…試料、ＷＳＴ…ステージ。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
0004174815.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
0004174815.tif 000008
【図５Ｂ】
0004174815.tif 000009
【図６】
0004174815.tif 000010
【図７】
0004174815.tif 000011
【図８Ａ】
0004174815.tif 000012
【図８Ｂ】
0004174815.tif 000013
【図９Ａ】
0004174815.tif 000014
【図９Ｂ】
0004174815.tif 000015
【図９Ｃ】
0004174815.tif 000016
【図１０Ａ】
0004174815.tif 000017
【図１０Ｂ】
0004174815.tif 000018
【図１１】
0004174815.tif 000019
【図１２Ａ】
0004174815.tif 000020
【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
0004174815.tif 000023
【図１４】
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【図１５Ａ】
0004174815.tif 000025
【図１５Ｂ】
0004174815.tif 000026
【図１５Ｃ】
0004174815.tif 000027
【図１６Ａ】
0004174815.tif 000028
【図１６Ｂ】
0004174815.tif 000029
【図１７】
0004174815.tif 000030
【図１８Ａ】
0004174815.tif 000031
【図１８Ｂ】
0004174815.tif 000032
【図１８Ｃ】
0004174815.tif 000033
【図１９】
0004174815.tif 000034
【図２０Ａ】
0004174815.tif 000035
【図２０Ｂ】
0004174815.tif 000036
【図２０Ｃ】
0004174815.tif 000037
【図２１Ａ】
0004174815.tif 000038
【図２１Ｂ】
0004174815.tif 000039
【図２２Ａ】
0004174815.tif 000040
【図２２Ｂ】
0004174815.tif 000041
【図２３Ａ】
0004174815.tif 000042
【図２３Ｂ】
0004174815.tif 000043
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0004174815.tif 000046
【図２７】
0004174815.tif 000047
【図２８】
0004174815.tif 000048
【図２９】
0004174815.tif 000049
【図３０】
0004174815.tif 000050
【図３１Ａ】
0004174815.tif 000051
【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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