JP2002057099A

JP2002057099A - 平面モータと磁気浮上微動ステージとを有するウエハ位置決め装置

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Publication number: JP2002057099A
Application number: JP2001124966A
Authority: JP
Inventors: Andrew J Hazelton; アンドリュー・ジェイ・ヘイゼルトン; Thomas Novak W; ダブリュ・トーマス・ノバック; Akimitsu Ebihara; 明光蛯原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-02-22
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: US6437463B1; JP4639517B2; USRE41232E1

Abstract

(57)【要約】【課題】微動ステージを支持する支承・駆動部の剛特
性を向上させることによって、微動ステージのより高い
機械的帯域幅を得る。【解決手段】少なくとも２自由度方向に駆動可能な平
面モータを含む粗動ステージ111と、粗動ステージ111を
基準として少なくとも３自由度方向に駆動可能な、粗動
ステージ111上に配置された微動ステージ11とを持つス
テージ組品。より好ましくは、微動ステージ11は６自由
度方向に駆動可能であり、３自由度方向の位置決めのた
めに可変リラクタンスアクチュエータを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、他への適用も出来
るが、特にマイクロリソグラフィーに使用するための、
位置合わせと分離の装置及び方法に関するものである。
より詳細には、本発明は、ステージの粗い位置決めのた
めの二次元モータを少なくとも有する装置と、少なくと
も３自由度方向に微小位置合わせするためのステージの
効率的な支持とに係る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロリソグラフィー等の半導体製造
工程での応用を含む、多くの応用分野において、物体を
精密に位置決めすることが要求されている。マイクロプ
ロセッサーの処理速度がより速くなり、その処理能力が
より強化されるのに伴って、ますます多くの数のトラン
ジスターを半導体チップ上に配置することが要請されて
きている。これに対応するためにはトランジスター及び
トランジスターを相互接続する回路をより密に配置する
必要があるが、このことは、チップ上に回路をより精密
に配置するための方法が要求されていることを意味して
いる。従って、マイクロリソグラフィー工程での基板
の、より精密な、位置決め及び位置保持が要求されてい
る。

【０００３】ワークピースの、微小位置決め及び移動制
御の向上を目指して、様々なシステムが設計されてい
る。半導体研究振興会に譲渡されている英国特許明細書
第1,424,413号には、撓み部によって支持され、電磁力
によって駆動されるステージが複数記載されている。長
島を発明者とする米国特許第3,935,468号には、電磁力
アクチュエータを用いて制御されるステージが記載され
ている。この特許の場合には、ステージは６自由度（DO
F）方向に関して撓み支承構造上に支持されており、電
磁力アクチュエータを用いてステージの位置が調整され
る構成となっている。これらの両設計では、ステージの
６DOF方向の運動を拘束するために撓み支承部が用いら
れいる。電磁力アクチュエータは力を供給するのみであ
って、ステージの総ての運動方向を制御するために用い
られている訳ではない。また、リニアーモータ駆動の粗
動ステージを具備することに関する記載は全くない。

【０００４】理想的には、ステージの支承部は、ステー
ジの位置が不変となるべき方向においては無限大の剛性
を持ち、ステージの移動すべき方向においては剛性が零
となっているべきである。撓み支承構造はこの理想から
は極めて遠く、一般に、その剛性比（不変となるべき方
向の剛性と移動すべき方向の剛性との比）は僅か100:1
程度であり、1000:1程度までは実現可能と考えられる
が、後者の剛性比を実現するためのコストは非現実的な
ものとなると言える。ところが、実際には、更にずっと
大きな剛性比が望まれている。

【０００５】Galburt発明の米国特許第4,952,858号は、
電磁ボイスコイルモータによって６自由度方向の支持及
び位置決めがなされるウエハ微動ステージを記載してい
る。このウエハ微動ステージの動きはボイスコイルモー
タによって完全に拘束されており、撓み支承部を全く使
用しない設計となっている。しかしながら、ボイスコイ
ルモータには、所望の力を発生するために比較的大きな
電力を供給する必要がある。このボイスコイルモータの
高電力仕様のために発生した熱が雰囲気屈折率の変化を
引き起こして、干渉計システムの誤差を惹起することが
ある。更には、熱の発生によってステージが膨張して、
位置合わせ及び制御上の更なる誤差が起こり得る。ま
た、米国特許第4,952,858号には、微動ステージの重量
と平衡させるために永久磁石を使用することが開示され
ている。この平衡力は、ステージ位置の非線形関数であ
り、従って、正確に制御するのは非常に難しい。

【０００６】Trumper発明の米国特許第5,157,296号及び
第5,294,854号には、ウエハ微動ステージの支承システ
ムが記載されている。このシステムには、６DOF方向の
支承部として動作する、電磁アクチュエータが含まれて
いる。これらの特許には、この支承部の制御手段と、対
向する永久磁石又はステージが浮かされる重油を用いて
ステージの重量を平衡させるための装置とが記載されて
いる。米国特許第5,157,296号及び第5,294,854号におい
ても、撓み支承部は使用されていない。安定した制御を
実現するために、これらのTrumper特許の電磁アクチュ
エータは対となってステージの対向する側に配設されて
いる。従って、これらの電磁ペアーから供給される総て
の力は、ステージ内に伝わり、その結果、ステージが変
形することがあり得る。

【０００７】Trumper特許における平衡力の供給は、永
久磁石によって又は油中にステージを浮かせることによ
ってなされる。Galburt特許に関して前記したように、
永久磁石を使うと、非線形力曲線、従って対応する制御
問題が生ずる。油中にステージを浮かせる場合には、半
導体プロセスで通常用いられるクリーンルーム環境に対
して油が重大な影響を与えるという問題がある。

【０００８】Lee発明の米国特許第5,528,118号には、マ
イクロリソグラフィーシステムにおいてウエハを位置合
わせするためのガイドレスステージと、外部からの振動
も物体ステージからの反力によって引き起こされる振動
も分離するリアクションフレームとが記載されている。

【０００９】Novakら発明の米国特許第5,623,853号に
は、リソグラフィー装置用のウエハの粗動及び微動ステ
ージが記載されている。この粗動ステージはリニアーモ
ータ駆動のエアーベアリングスライダを積み重ねた方式
のものである。微動ステージはボイスコイルモータを用
いて３DOF方向に駆動されている。この微動ステージの
残りのDOFは、撓み支承部を用いて拘束されている。こ
の３平面内自由度のための撓み支承部の使用により、撓
み支承部の当該平面内での剛性には限界があるので、ス
テージのサーボ帯域幅が制限されている。加えて、この
平面から外れたときの撓み支承部の有限剛性によって、
ステージが平面を外れたときの運動が歪むことになる。

【００１０】優れた微動ステージ設計を提供するための
前記試みに加えて、当該分野における位置決め装置を駆
動するために用いる平面モータを提供するための様々な
試みもなされてきている。平面モータ分野での開示に
は、Hindsの米国特許第3,851,196号、Hindsの米国特許
第4,654,571号、Trumperの米国特許第5,196,745号、Chi
tayatの米国特許第5,334,892号等がある。これらの特許
に記載されている平面モータには顕著な限界がある。例
えば、Hinds ‘196特許の平面モータでは、その固定磁
石アレーの各部が単一方向の力のみしか発生できないの
で、モータの運動範囲は制限されている。このモータで
は従って、各コイルアレーは常に、対応する磁石アレー
の上方に位置していなければならないことになる。この
ことから、アクチュエータの大きさに依存した限定され
た運動範囲となってしまうことになる。また、これらの
コイル及び磁石は鉄心構造であるので、かなり大きな引
力と力のリップルとを発生する。このことから、浮上力
がこれらのコイル及び磁石間の引力に打ち勝つことがで
きないので、６自由度方向運動をさせることはできない
ことになる。また、これらの試みのいずれにおいても、
平面モータ粗動ステージと協働する微動ステージが組み
合わせられてもいないし、組み合わせることの示唆もな
い。

【００１１】Hinds ‘571特許の難点は、その設計がコ
ンパクトでないことである。ステージの移動部の底面の
大部分は、エアーベアリングパッドやその他の部品で覆
われている。コイルで覆われているのはステージの小さ
な部分のみである。更には、コイルの設計は、力を発生
するための最も効率の良い設計とはなっていない。最大
でも50％のコイルのみが力発生に寄与可能であるからで
ある。加えて、ステージに向かう多数のホースやケーブ
ルが配される設計となっていて、大きなバイアス力を生
んでいる。また、この設計では、６自由度運動をさせる
ための力が発生するようにはなっていない。

【００１２】Trumper特許には、６自由度ステージの設
計が幾つか開示されている。この発明では伝統的なコイ
ルが用いられている。各コイルアレーは、対応するリニ
アー磁石アレーの上方に位置していなければならない。
このことから、ステージの大きさによって、その運動範
囲が制限されてしまうことになる。

【００１３】Chitayat特許には、大きな運動範囲を持つ
ことはできるが、その運動が一平面内の並進と回転とに
限定されている平面モータの設計が幾つか開示されてい
る。従って、このChitayat特許のモータは６自由度の運
動はできない。

【００１４】Kim及びTrumperは、「High-Precision Mag
netic Levitation Stage for Photolithography」（Ame
rican Society for Precision Engineering, 1997 Proc
eedings, Volume 16, pp. 470-473）において、４個の
リニアーモータが浮上力と駆動力とを与える磁気浮上ウ
エハステッパーステージに使用するための永久磁石リニ
アーモータを開示している。

【００１５】Holmesらは、「A Long Range Scanning St
age」（American Society for Precision Engineering,
1997 Proceedings, Volume 16, pp. 474-477）におい
て、X-Y平面内で２５mm x ２５mmの移動可能域を持ち、
垂直方向に１００μmの移動域を持つ長移動量走査ステ
ージを開示している。

【００１６】Kim及びTrumperは、「Precision Control
of Planar Magnetic Levitator」（American Society f
or Precision Engineering, 1998 Proceedings, Volume
18,pp. 606-609）において、６自由度方向の精密運動
制御が可能なステージを開示している。ここでの鍵とな
る要素は、非接触で浮上力及び並進力を生むことができ
るリニアーモータである。

【００１７】浅川の米国特許第4,555,650号には、半導
体製造装置用の位置決め装置に使用するための二次元駆
動装置が開示されている。ここでは、一平面内に複数の
磁場を二次元アレー状に配置することによって、一つの
磁場グループが形成されている。そして、直交する二方
向のそれぞれの方向に駆動力を発生するように、少なく
とも二つのコイルが異なった向きで配設されている。浅
川の米国特許第4,535,278号にも、適切な向きに配設さ
れたコイルと相互作用する平面磁場アレーを用いること
によって「精密」に位置決めするための二次元駆動の構
成が記載されている。これらの特許に開示されている装
置の位置決めの自由度は２を超え得ないので、位置決め
装置のよりきめ細かい制御が必要となる。

【００１８】Sawyerの米国再発行特許第Re. 4,555,650
号には、曲線を描画するために一平面上でマーキングツ
ールを動かすための磁気システムが開示されている。Sa
wyerの米国再発行特許第Re. 27,436号には、図化機を駆
動するための二軸磁気システムが開示されている。これ
らのSawyer再発行特許は、半導体位置決めの分野を対象
としていないのみならず、２自由度方向のみに沿っての
位置決めに限定されている。更に、装置の駆動に可変リ
ラクタンス方式を用いており、従って、突出力が発生し
て、精度が余り良くない。

【００１９】Trostらの米国特許第4,506,205号には、マ
イクロリソグラフィーシステムでのウエハの位置合わせ
に用いるための電磁位置合わせ装置が開示されている。
この装置には、３個又は４個以上の離間した固定磁石が
含まれていて、これらが３個又は４個以上の離間したコ
イル組品と相互作用して位置決めが行われるようになっ
ている。その結果、この構造は３自由度方向に選択的に
駆動可能となっている。

【００２０】Siddallの米国特許第4,694,477号には、エ
ックス線リソグラフィーのマスクを微小位置決めするた
めの装置が開示されており、この装置には、ステージプ
レートをX-Y面内で移動させるために３個の圧電変換器
が設けられており、また、３個の撓み支承組品が該ステ
ージプレートを支持し、Ｚ軸方向に沿って動かす構成と
なっている。前述したように、撓み支承部の使用によ
り、撓み支承部の当該平面内での剛性に限界があるの
で、ステージのサーボ帯域幅が制限されている。更に、
この平面から外れたときの撓み支承部の有限剛性によっ
て、ステージが平面を外れたときの運動が歪むことにな
る。

【００２１】Reedsの米国特許第4,694,477号には、マス
クに対して半導体ウエハを高速ステップアンドリピート
方式で位置合わせするための６自由度位置決めステージ
が開示されている。このステージでは、第一のプレート
をＸ方向に動かすためにそのプレートにリニアーベアリ
ングが設けられており、このサブステージは更に、他の
リニアーベアリングの組の上に載ってＹ方向に動く中間
ステージの上に載っている。そして、このＸ−Ｙステー
ジ全体は回転ステージ台に載っている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】先行技術がなし得てい
ない要求される解決課題は、微動ステージを支持する支
承・駆動部の剛特性を向上させることによって、微動ス
テージのより高い機械的帯域幅が得られた改良されたス
テージ位置決め装置を実現することにある。この課題の
解決がなされれば、関連して生ずる利点のひとつとし
て、Ｘ又はＹ軸加速力とＺ軸運動との相互結合が除去さ
れる。微動ステージを支持する支承部をフィードフォワ
ード駆動することによって、微動ステージに対する制御
能力を向上させるようにすることができるという利点も
ある。他の要求される解決課題は、複雑さを低減させ
て、微動ステージが載る粗動ステージの性能向上を行う
ことである。平面モータは少なくとも二つの方向の運動
と力を生成することができるので、積み重ね方式のＸ−
Ｙステージとする必要がなくなる。これによって、機械
的な複雑さ従って粗動ステージの重量が減り、積み重ね
方式でのステージ間の繋ぎ部がなくなって剛性が増加
し、これらの効果の総ては、装置の動特性の向上を生む
ことになる。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも２自由度方向に駆動可能な平面モータを含む粗動ス
テージを有する位置決めステージ組品が提供される。こ
の粗動ステージ上に微動ステージが配置され、この微動
ステージは、前記粗動ステージを基準として少なくとも
３自由度方向に、好ましくは６自由度方向に、駆動可能
である。

【００２４】前記粗動ステージを基準とする前記自由度
方向の少なくとも一つの方向における制御のために、少
なくとも１個の電磁アクチュエータ対が前記微動ステー
ジを前記粗動ステージに結合するようにすることができ
る。少なくとも一つの実施例においては、前記対の両ア
クチュエータは前記微動ステージの単一側の近傍に配置
される。前記対の両アクチュエータを互いに近接対向し
て前記粗動ステージに取り付け、対応するターゲット対
を互いに近接して、かつ前記取り付けられた電磁アクチ
ュエータによって決まる予め定められた間隙内で、前記
微動ステージに取り付けるようにすることができる。好
ましくは、前記対応するターゲット対は、前記微動ステ
ージの周辺部に取り付けられる。

【００２５】前記粗動ステージを基準とする３自由度方
向における制御のため前記微動ステージを前記粗動ステ
ージに結合するために３個の電磁アクチュエータ対を設
けることができる。この３個の対のうちの２個を第一の
方向に対して実質的に平行にし、前記電磁アクチュエー
タ対の３個の対のうちの第三の対を前記第一の方向に対
して実質的に直行する第二の方向に平行にすることがで
きる。前記第一及び第二の方向は前記微動ステージが実
質的に存在する面内にあることが好ましい。

【００２６】前記電磁アクチュエータは、可変リラクタ
ンスアクチュエータで構成することができる。前記微動
ステージを更なる３自由度方向において制御するため
に、前記微動ステージと前記粗動ステージとの間に更な
る３個の電磁アクチュエータを配置することができる。
この更なる電磁アクチュエータは、ボイスコイルモータ
（VCM）で構成することができる。更には、前記微動ス
テージと前記粗動ステージとの間に、補助の垂直支持
部、好ましくは空気ベローズを配置することができる。
他のタイプの非接触型垂直支持部材によって前記微動ス
テージを前記粗動ステージの上方に浮上させるようにし
てもよい。一つの好適な構成として、前記微動ステージ
を３垂直自由度方向に制御するための３個の非接触型垂
直支持部材を用いることができる。VCM以外にも様々な
アクチュエータを用いることができる。

【００２７】加えて、第一及び第二の微動ステージを第
一及び第二の粗動ステージ上に配置し、それら第一及び
第二の微動ステージはそれぞれの粗動ステージを基準と
して少なくとも３自由度方向に、互いに独立して駆動可
能となっている構成の位置決めステージが提供される。

【００２８】本発明で使用される平面モータは、好まし
くは少なくとも３自由度方向に駆動可能であり、６自由
度方向に駆動可能とすることもできる。この平面モータ
は平面内に配された平面磁石アレーを含み、これらの磁
石は独立した磁場を有している。この平面磁石アレーに
近接して平面コイルアレーが配置され、これらの磁石ア
レー及びコイルアレーの一方が固定され他方がその一方
に対して移動可能な構成となっている。

【００２９】前記位置決めステージ組品において、前記
磁石アレーが固定され、この磁石アレーに対して前記コ
イルアレーが移動可能となる構成とすることができる。
この場合には、このコイルアレーは前記微動ステージに
固定即ち取り付けられ、このコイルアレーの動きによっ
て前記微動ステージの粗位置決めが行われる。

【００３０】逆に、前記コイルアレーが固定され、この
コイルアレーに対して前記磁石アレーが移動可能となる
構成とすることもできる。この場合には、この磁石アレ
ーは前記微動ステージに固定即ち取り付けられ、この磁
石アレーの動きによって前記微動ステージの粗位置決め
が行われる。

【００３１】フレームと、このフレームに搭載された照
明系と、前記フレームに搭載され、少なくとも２自由度
方向に駆動可能な平面モータを含む粗動ステージと、こ
の粗動ステージに搭載され、前記粗動ステージを基準と
して少なくとも３自由度方向に駆動可能な微動ステージ
とを含むリソグラフィーシステムが開示される。前記微
動ステージは前記粗動ステージを基準として６自由度方
向に駆動可能であるのが好ましい。

【００３２】前記粗動ステージを基準とする前記自由度
方向の少なくとも一つの方向における制御のために、少
なくとも１個の電磁アクチュエータ対が前記微動ステー
ジを前記粗動ステージに結合するようにすることができ
る。前記電磁アクチュエータ対の両アクチュエータは前
記微動ステージの単一側の近傍に配置される。前記対の
両アクチュエータを互いに近接対向して前記粗動ステー
ジに取り付け、対応するターゲット対を互いに近接し
て、かつ前記取り付けられた電磁アクチュエータによっ
て決まる予め定められた間隙内で、前記微動ステージに
取り付けるようにすることができる。

【００３３】前記リソグラフィーシステムは更に、前記
照明系と微動ステージとの間に配置されたマスクパター
ンと、このマスクパターンと前記微動ステージとの間に
配置されたレンズ系とを含んでいる。

【００３４】前記粗動ステージを基準とする３自由度方
向における制御のため前記微動ステージを前記粗動ステ
ージに結合するために３個の電磁アクチュエータ対を設
けることができる。この３個の電磁アクチュエータ対の
うちの2個を第一の方向に対して実質的に平行にし、前
記３個の対のうちの第三の対を前記第一の方向に対して
実質的に直行する第二の方向に平行にすることが好まし
い。前記第一及び第二の方向は前記微動ステージが実質
的に存在する面内にあることが好ましい。前記電磁アク
チュエータは、可変リラクタンスアクチュエータで構成
することが好ましい。

【００３５】前記微動ステージを更なる３自由度方向に
おいて制御するために、前記微動ステージと前記粗動ス
テージとの間に更なる３個の電磁アクチュエータを配置
することができる。この更なる電磁アクチュエータは、
VCMで構成することができる。更には、前記微動ステー
ジと前記粗動ステージとの間に、補助の垂直支持部を配
置することができる。

【００３６】少なくとも２自由度方向にステージを粗位
置決めするステップであって、その粗位置決めは平面モ
ータによって駆動されるステップと、この粗位置決めを
基準として少なくとも３自由度方向に前記ステージを微
位置決めするステップとを含むステージの精密位置決め
方法が開示される。前記粗位置決めは少なくとも３自由
度方向に位置決めするようにするのが好ましい。この前
記粗位置決めは６自由度方向に位置決めするようにする
こともできる。

【００３７】前記微位置決めは、前記粗位置決めを基準
として６自由度方向に位置決めするようにするのが好ま
しい。前記ステージを同一位置において反対方向に動か
すための対向する力を、前記ステージを第一の方向に動
かす引力がこの第一の方向と逆の第二の方向に動かす押
力と同じ前記ステージの側において入力されるように、
入力することができる。この力はドライバーによって、
前記ステージとの物理的接触が全くない磁気的駆動力と
して、入力されるのが好ましい。

【００３８】前記微動ステージ上に三つの入力位置を、
各位置において前記ステージを第一の方向に動かす引力
がこの第一の方向と逆の第二の方向に動かす押力と同じ
前記微動ステージの側において入力されるように、配す
るようにすることができる。前記微動ステージと前記粗
動ステージのベースとの間で物理的接触が全く起きずに
前記微動ステージの位置決め運動が行われるように、前
記微動ステージは前記粗動ステージに対して浮上させら
れているのが好ましい。この浮上は、前記粗動ステージ
に対して前記微動ステージを電磁的なバイアスをかける
ことによってなすのが好ましい。

【００３９】前記微位置決めは、可変リラクタンスアク
チュエータによって少なくとも３自由度方向に制御運動
を駆動するようにするのが好ましい。更なる３自由度方
向での前記ステージの微制御を、VCMを用いて行うよう
にすることができる。

【００４０】更に、二つのステージを精密に位置決めす
るための方法は、二つのステージを互いに独立してそれ
ぞれ少なくとも2自由度方向に粗位置決めするステップ
であって、その粗位置決めは平面モータによって駆動さ
れるステップと、この粗位置決めを基準として前記二つ
のステージを互いに独立してそれぞれ少なくとも３自由
度方向に前記ステージを微位置決めするステップとを含
む。前記粗位置決めは少なくとも３自由度方向に位置決
めするようにするのが好ましく、また、６自由度方向に
位置決めするようにすることもできる。前記微位置決め
は、前記粗位置決めを基準として６自由度方向に位置決
めするようにするのが好ましい。

【００４１】以上及びその他の特徴は、以下の詳細例に
おいてより十分に記載される。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下は、本発明の実施形態例の詳
細な記述である。本発明のこれらの実施例は前記図面に
則して記載されているが、記載された方法及び／又は具
体的な構造に対する様々な変更又は改造は当業者にとっ
て明らかなものとなるであろう。本発明の教示に基づ
き、その教示が当該技術を発展させたことを通じてなさ
れる、そのような変更、改造、又は変種の総ては、本発
明の範囲にあるものと考えられる。従って、これらの記
載や図面は限定的な意味で理解されるべきではなく、本
発明は決して例示した実施例に限定されるものではな
い。

【００４３】本発明による位置決めステージシステムを
好適に使用するための背景として、フォトリソグラフィ
ー装置について簡単に下記する。図１は、平面型モータ
を備えた粗動ステージによって少なくとも２自由度方向
に駆動され、かつ、その粗動ステージに載った微動ステ
ージによって更に制御されて少なくとも３自由度方向に
位置決め可能な、ウエハ位置決めステージシステム1を
具備したフォトリソグラフィー装置1000の概略図であ
る。フォトリソグラフィー装置1000は一般に、放射エネ
ルギー（即ち、光）をマスクパターン（即ち、半導体素
子の回路パターン）を介して、ステージ1010によって支
持され走査されるレチクル1006上に投影する。レチクル
ステージ1010はフレーム1032によって支持されている。
前記放射エネルギーはフレーム1026によって支持された
レンズ系1004を通してフォーカスされ、また、フレーム
1026は支柱1028を介して地面に固定されている。レンズ
系1004は又、フレーム1026、1030、1032、及び1034を介
して、照明系1002に接続されている。前記放射エネルギ
ーはウエハ1008上のレジスト層上に前記マスクパターン
を露光する。

【００４４】ウエハ1008はウエハ位置決めステージシス
テム1によって支持され、走査される。微動ステージ11
の移動範囲は限られており、Ｘ方向、Ｙ方向共に、最大
ストローク約400ミクロンである。微動ステージ11自体
は、下部即ち粗動ステージ111に支持されている（図２
及び１０）。この下部ステージ111は遥かに大きなスト
ロークを有していて、粗位置決めのために使用される。

【００４５】図２に示されているように、ウエハ位置決
めステージシステム1は、平面ベース112、112’を持ち
その上を可動部114、114’が並進する平面モータを備え
た下部ステージ111によって粗位置決めされる微動ステ
ージ11を具備している。この微動ステージ11が下部ステ
ージ111の平面ベース112内の磁石アレーの上を並進する
構成のときには、コイル配列114上に微動ステージ11が
配置される。逆に、微動ステージ11が下部ステージ111
の平面ベース112内のコイルアレーの上を並進する構成
のときには、磁石配列114’に微動ステージ11が配置さ
れる。

【００４６】Ｘ、Ｙ、及びθ−Ｚ（Ｘ−Ｙ平面内の回
転）方向の微小精密移動のために、微動ステージ11は前
記平面モータの可動部114、114’を介して下部ステージ
111と接続している（図２）。精密位置決めのために、
微動ステージ11はウエハ搭載可能なウエハチャック2を
備えている（図３）。ミラー4が微動ステージ11上に載
置されていて、各ミラーは、Ｘ軸、Ｙ軸とそれぞれ平行
となっている。ミラー4は、レーザ干渉計システム（不
図示）を用いて微動ステージ11の精密なＸ−Ｙ位置を決
定するためのレーザ光が反射する反射参照面を提供して
いる。

【００４７】前記微動ステージの平面内３自由度、即ち
Ｘ、Ｙ、及びθ−Ｚ方向の位置は、下部ステージ111
（即ち、前記平面モータの可動部114、114’）に取り付
けられた３個の電磁石対6を用いて動かされる。電磁石6
は、ケイ素鋼又は好ましくはNi−Fe鋼を積層したE型の
コアとし、その中心部に巻き線を施したものが好まし
い。電磁ターゲット8はそれぞれ、好ましくはI型をし
た、好ましくは対応する積層したE型のコアに使用した
のと同一の単一又は複数の材料からなる磁性材片であ
り、電磁石6に対向して配置されている。電磁石6とター
ゲット8との各ペアにおいては、電磁石6とターゲット8
とは空隙g（これは非常に小さいので図では見難い）分
だけ離れている。この電磁石6は可変リラクタンスアク
チュエータであり、そのリラクタンスは空隙gによって
決まる距離に依存して変化し、当然、磁束及びターゲッ
ト8に作用する力を変化させる。前記電磁石とターゲッ
トとの引力は次式によって決まる。 F=K(i/g)² 但し、Fは単位をニュートンとする前記引力であり、Kは
前記「E型」電磁石6及び「I型」ターゲット8の形状と前
記磁石に関するコイル巻回数とに依存する電磁定数であ
り、Ｋ＝1/2Ｎ²μ₀ｗｄとなる。但し、NはE型磁石コア8
のコイル巻回数、μ₀は約1.26x10^-6H/mの物理定数、wは
E型磁石コア8の中心部のメートルを単位とする半幅、d
はE型磁石コア8の中心部のメートルを単位とする厚さで
ある。或る好ましくは実施例では、K=7.73x10^-6kgm³/s²
A²となる。iはアンペアを単位とする電流であり、gはメ
ートルを単位とする前記空隙距離である。

【００４８】電磁石のコイルが通電されると、前記式に
従ったターゲット8に対する引力を生む磁束を電磁石6が
発生し、電磁石6はリニアーアクチュエータとして機能
する。電磁石6はターゲット8を引くことしかできないの
で、反対方向に引く対として組み合わせなければならな
い。ターゲット8は、下部ステージ111に対して可動な微
動ステージ11に固定されている。電磁石6の対向する対
は、（微動ステージ11の制御運動に対しては）相対的に
非可動な下部ステージ部114、114’（前記平面モータの
可動部）に、ターゲット8を挟んで対向するように、固
定されている。従って、前記対の一方のコイルに流れる
電流を、前記対の他方のコイルに流れる電流より大きく
することによって、前記ターゲットを一方向或いはその
逆方向に引く差分力を発生させることができる。

【００４９】前記電磁石のターゲット8は、対向する電
磁石6の対の両引力が微動ステージ11を歪ませないよう
に、微動ステージ11に取り付けられる。このため、対向
する一対の電磁石6用のターゲット8を互いに極めて近接
させて、好ましくは微動ステージ11の周辺部に、取り付
ける構成とすることによって実現するのが好ましい。好
ましくは、前記微動ステージを構成する材料と同じ材
料、好ましくは例えば炭化珪素、アルミナ等のセラミッ
クス材料によって作られた薄い脇板部材9を前記微動ス
テージの周辺部から張り出させて、各ターゲット8の取
り付け部とすることもできる。この脇板部材に関する更
なる説明が、「Wafer Stage With MagneticBearings」
と題する、本出願と同一日に出願され弁護士整理番号37
1922002600が付された、同一出願人の同時係属出願中に
開示されている。この「Wafer StageWith Magnetic Bea
rings」と題し、弁護士整理番号371922002600が付され
た出願の総ての内容は、本出願に引用されて含まれるも
のである。対向する電磁石6は下部ステージ111に、電磁
石6の間に脇板部材9及びターゲット8が配置されたとき
に予め定められた空隙gが各電磁石6とターゲット8との
間に形成されるように、予め定められた距離を置いて取
り付けられる。この配置によって、電磁石6とターゲッ
ト8の各対から発生する力の和から出てくる合力のみ
が、脇板部材9を通じて伝達されて、微動ステージ11に
作用することになる。このようにして、前記ステージの
対向方向に逆向きの力が作用せず、ステージの対向方向
に逆向きの力が作用するようなタイプの構成に起因する
ステージ歪み問題が避けられる。

【００５０】図３には、電磁石6とターゲット8の一つの
好ましい配置が示されており、この配置においては対向
する一つの対が、その発生する引力の方向がステージの
Ｘ方向と実質的に平行になるように取り付けられてい
る。また、対向する二つの対が、その各対からの引力の
方向がステージのＹ方向と実質的に平行に発生するよう
に取り付けられている。この配置によって、微動ステー
ジ11の３自由度方向の制御、即ちＸ、Ｙ、及びθ−Ｚ方
向の微小移動が実現できる。勿論、対向する二つの対を
Ｘ方向と平行に取り付け、対向する一つの対をＹ方向と
平行に取り付けて、図示された前記の好ましい配置と同
等に機能させることもできる。これら以外の配置も可能
であるが、前記の好ましい配置によれば、前記の必要な
制御自由度を確保するためのアクチュエータや支承部の
数を最小とすることができる。

【００５１】通常、アクチュエータの力線が前記ステー
ジの重心（CG）を通るように配置される。前記の二つの
Ｙアクチュエータは通常、このCGから等距離に置かれ
る。

【００５２】前記の単一の電磁石6の対を駆動すること
によって、Ｘ方向の正負いずれの方向においても、微小
移動を実現できる。Ｙ軸に沿って配置された前記二つの
電磁石対を駆動することによって、Ｙ方向の正負いずれ
の方向においての、又は、Ｘ−Ｙ平面内における（時計
方向又は反時計方向の）回転（即ちθ−Ｚ制御）におい
ての、微動ステージ11の微小移動を制御することができ
る。Ｙ軸移動は、実質的に等しく同一方向に向いた両対
からの二つの力の合力によって実現される。θ−Ｚ移動
は一般に、前記電磁石の二つの対から互いに反対方向の
力を発生させることによって実現されるが、同方向の異
なった力によってもある程度のθ−Ｚ調整をすることが
可能である。

【００５３】前記平面内３自由度方向にある下部ステー
ジ部114、114’と、微動ステージ11との間の間隔は、三
つの短レンジセンサー10によって計測される。微動ステ
ージ11は又、３垂直自由度方向、即ちＺ、θ−Ｘ、及び
θ−Ｙ方向に関して浮上されている。この３垂直自由度
方向の制御は、動的性能がより低くてもよく（例えば、
要求される加速性能は比較的低い）、従ってその制御は
比較的に実現しやすいので、前述のＸ、Ｙ、及びθ−Ｚ
の自由度に関してより、より小さい力で制御することが
できる。従って前記垂直方向の浮上については、下部ス
テージ部114、114’に取り付けられた３個のVCM（ボイ
スコイルモータ）磁石12と微動ステージ11に取り付けら
れた３個のVCMコイル14とを使用することで十分であ
る。前記３垂直自由度方向における相対位置は三つのリ
ニアーセンサー16を使用して計測される。VCMコイル14
の過熱防止のため、微動ステージ11の死荷重（デッドウ
エイト）は空気ベローズ20によって支えられている。３
個の空気ベローズを用いて、それぞれ各VCMの近傍に配
置するのが好ましい。ベローズ20は総ての自由度方向に
関してその剛性が極めて低いので、微動ステージ11の制
御に大きな悪影響を与えることはない。

【００５４】上述した、図３に示されている、微動ステ
ージ11の実施例は、最大の帯域幅が得られるという利点
において好ましいものであるが、前記し下記する平面モ
ータ下部ステージの任意のものと組み合わせた他の構成
においても、上述したように剛性の点で利点があり、性
能向上が出来ると同時に前記粗動ステージの複雑性が低
減される。例えば、平面モータ駆動の下部ステージと好
適に組み合わせられる、６自由度方向制御可能な微動ス
テージの他のタイプには、ボイスコイルモータ駆動のス
テージ、撓み支承部によって支持され電磁力アクチュエ
ータによって駆動されるステージ、永久磁石及び／又は
エアーベアリングを使用したステージ、及びこれらを組
み合わせたものが含まれる。３自由度方向のみに制御可
能なステージであっても、本発明による下部ステージと
組み合わせれば或る程度の利点が生ずる。

【００５５】図４は、本発明の下部ステージ111に使用
される移動コイル平面モータの一例を略示した等角図で
ある。この例の平面型モータは３個のコイル304、305、
及び307を含んでいる。複数の磁石311を持つ平面磁石ア
レー303が固定ベース112’上に設けられている。単一の
Ｘコイル307及び２個のＹコイル304及び305が、微動ス
テージ11の底面に取り付けられており、従ってこの平面
モータの可動部114’内に含まれている。微動ステージ1
1（図中破線部）は、平面磁石アレー303の上方かつこれ
と平行に浮上している。Ｙコイル304と305とは互いに同
様の構造をなしていて、実質的にＹ方向の力を供給する
ような向きのコイル線を有している。Ｘコイル307とＹ
コイル304、305とは同様の構造を持っているが、Ｘコイ
ル307は、前記Ｙ方向に対して直交するＸ方向に実質的
に向かう力を供給するような向きのコイル線を有してい
る。

【００５６】磁石アレー303を基準として前記Ｘ方向の
力を微動ステージ11に供給するために、２相、３相、又
は多相の交番電流が、交番回路電流源327によって伝統
的な手法で、Ｘコイル307に供給される。前記Ｙ方向の
力を微動ステージ11に供給するために、２相、３相、又
は多相の交番電流が、Ｙコイル304及び305のいずれか一
方又は双方に、それぞれの交番回路電流源324及び/又は
325によって伝統的な手法で、供給される。Ｘ、Ｙ軸と
平行な水平面内における、磁石アレー303を基準とした
回転トルクを微動ステージ11のフレームに供給するため
に、Ｙコイル304及び305のいずれか一方に対してのみに
個別に、それぞれの整流回路電流源324又は325によっ
て、交番電流が供給される。Ｙコイル304及び305の双方
に対して、それぞれの交番回路電流源324及び325によっ
て、同時にではあるが逆極性で電流を供給し、Ｙコイル
304及び305の一方に対しては或る方向のＹ方向の力を与
え、他方に対してはこれとは逆方向のＹ方向の力を与え
ることによって、ＸＹ平面に対して垂直な軸回りのトル
クを発生させるようにすることがもできる。このトルク
によって、通常、微動ステージ11のフレームがＸＹ平面
内で回転する。

【００５７】微動ステージ11のフレームの質量中心と幾
何中心とがずれている場合には、このトルクによって微
動ステージ11のフレームを並進させるようにすることも
できる。

【００５８】交番回路電流源324、325、及び327は、平
面モータ300の動作を指令するロジック信号を供給する
伝統的なモータ制御モジュール330によって制御され
る。モータコイル304、305、及び307と、それぞれに対
応する交番回路電流源324、325、及び327とを結ぶ各連
結線は、複数の電線からなっており、これらの電線は各
コイル相に選択的に電流を供給する。

【００５９】図５は、本発明の下部ステージ111用の移
動コイル平面モータ構成の他の例を略示した等角図であ
り、ここでは、可動部114’は４個のコイルを持ってお
り、この４個のコイルは２個一対となった２組によって
構成されている。複数の磁石411を持つ平面磁石アレー4
03が下部ステージ111のベース112’上に設けられてい
る。図示されているように、磁石411は、図６と関連し
て後に詳述するように、チェッカー盤状に配列されてい
る。Ｘコイル407及び408とＹコイル404及び405とが、微
動ステージ11（図中破線部）のフレームの底面に取り付
けられている。コイル404、405、407、及び408は互いに
同様の構造をなしているが、異なった方向を向いてい
る。Ｙコイル404及び405は、それらのコイル線がＹ方向
と直交するような向きとなっている。Ｘコイル407及び4
08は、それらの各コイル線がＸ方向と直交するような向
きとなっている。

【００６０】磁石アレー403を基準として前記Ｘ方向に
微動ステージ11を動かすために、２相、３相、又は多相
の交番電流が、Ｘコイル407及び408に、それぞれの交番
回路電流源427及び428によって伝統的な手法で、供給さ
れる。前記Ｙ方向に微動ステージ11を動かすために、２
相、３相、又は多相の交番電流が、Ｙコイル404及び405
のいずれか一方又は双方に、それぞれの交番回路電流源
424及び425によって伝統的な手法で、供給される。微動
ステージ11のフレームをＸＹ水平平面内で回転させるた
めに、適切に交番された、必要な極性の電流が、コイル
404、405、407、及び408のうちの一つ又は複数に、対応
する交番回路電流源424、425、427、及び428によって供
給される。対応する交番回路電流源424、425、427、及
び428によって、コイルの404、405の組又は407、408の
組を逆方向に励起するか、又は、404、405対及び407、4
08対の両方の組を逆方向に励起することによって回転を
させるようにすることもできる。図４に関して上述した
ように、交番回路電流源424、425、427、428は伝統的な
モータ制御モジュール430によって制御される。図４及
び５に示された平面モータの実施例においては、本発明
の精神及び範囲を逸脱することなく、前記各種のコイル
の組の幾何学的配列を変更することができる。

【００６１】図４及び５の各移動コイル平面モータは、
移動ステージ全体を非磁性とする無鉄構成とすることも
できる。このようにすれば、戻り止め力を低減させ、前
記磁石アレーからの磁気的引力をなくすためには都合が
よいが、最大の電磁力を得ることはできない。前記平面
モータのステージを、前記コイルを裏打ちする鉄の平面
状のシートを使って構成することができる。また、鉄に
よって裏打ちされたプレート内の溝にコイルを挿入した
構成の平面型モータとすることもできる。後者の二つの
構成では、電磁力が増加し、磁気的引力を次の段落で記
載するエアーベアリングを与圧するために用いることが
できる。

【００６２】図４及び５の移動コイル平面モータを、エ
アーベアリングを備えたモータに変更することもでき
る。例えば、エアーベアリングを微動ステージ11の四隅
に配して伝統的な手法で動作させて、前記コイルにＺ方
向の力を発生するような交番電流が供給されていない状
態でも微動ステージ11が磁石アレー303、403上方のエア
クッション上で浮上させられるようにする。このように
構成された変更実施例のモータでは、Ｚ方向の力を発生
するような交番電流を供給する必要がない。しかしなが
ら、このような変更実施例のモータではＺ方向の運動を
実現できず、３自由度方向の駆動のみに限られる。この
ような変更実施例のモータを使用した場合は、前記Ｘ及
びＹ軸によって決まる平面内でのＸ、Ｙ、及び回転方向
の運動が可能である。エアーベアリングは平面モータ技
術分野で周知である（例えば、上掲Hinds ‘571特許、
及び1972年7月18日に再発行されたSawyerの米国再発行
特許第Re. 27,436号を参照）。

【００６３】図６は、図４及び５の平面モータを例とし
た、平面モータ用に構成された磁石アレーの一例を示し
た等角図である。従って、前記の各磁石311、411は、磁
石501、502、…、516等に関して下記するように構成し
得る。これらの磁石は、Ｘ及びＹ座標系の矢印によって
規定されているように、Ｘ方向の列とＹ方向の行を形成
しており、千鳥状のチェッカー盤状に配列されている。
このアレー内の総ての磁石の極軸は、Ｚ方向と平行（Ｘ
−Ｙ座標面に直交）となっている。任意列内の磁石は総
て同一の極性を持ち、任意行内の磁石は総て同一の極性
を持っている。例えば、磁石501−504は総てN極が表面
方向に向かって出ており（以下、「N磁石」という）、
磁石511−516は総てS極が表面方向に向かって出ている
（以下、「S磁石」という）。総ての磁石は同寸法であ
り、他の形状も可能であるが、断面形状は正方形であ
る。長方形とすることもできるし、八角形とすることも
できる。Ｘ方向内には、N磁石の６列とS磁石の６列とを
含む１２磁石列がある。Ｙ方向内には、N磁石の６行とS
磁石の６行とを含む１２磁石行がある。移動コイルモー
タに係る場合には特に、磁石アレーにおける列及び行の
数をかなり大きくして、所望のより大きな移動範囲を確
保するようにすることができる。また、列数と行数とを
異ならせるようにすることもできる。

【００６４】磁石ピッチとは、N磁石の中心とこれに隣
接するS磁石の中心との間の距離の、磁石アレーの列又
は行方向の距離成分のことである。例えば長方形形状の
磁石アレーでは、磁石アレーのＸ方向磁石ピッチPxは、
隣接するN磁石及びS磁石の中心間距離のＸ方向距離成分
である。正方形形状の磁石アレーでは、磁石アレーの磁
石ピッチPは、隣接するN磁石及びS磁石の中心間距離の
Ｘ方向においてもＹ方向においても同一となる距離成分
である。図６の正方形磁石アレーは、１２列の磁石列と
１２行の磁石行とで構成され、隣接するN磁石とS磁石と
の合成長は2Pとなっている。

【００６５】本発明の原理は、移動磁石（ム−ビングマ
グネット）構成の平面モータを製作する場合にも適用さ
れる。図７は、移動磁石平面モータの実施例を示した等
角図である。平面ベース112’の全上面は、コイルユニ
ット605で覆われている。微動ステージ11は、下部ステ
ージ111のベース112’の上方に浮上させられており、こ
のモータの可動部114’に含まれ微動ステージ11にベー
ス112’に対向するように取り付けられた磁石アレー607
を有している。

【００６６】伝統的な交番回路（不図示）から、可動部
114’、従って微動ステージ11の所望の移動方向に則し
た電流がコイルユニット605に供給される。適切な交番
電流によって、微動ステージ11を所望の位置、高さ、及
び姿勢へ駆動するローレンツ力が発生する。

【００６７】以下は、1998年8月17日に出願され、「Com
pact Planar Motor Having Multiple Degrees of Freed
om」と題する、本出願と同時係属中で同一譲受人の出願
第09/135,624号においてより十分に記載され示された、
図７で示された構成とは異なった構成の説明である。出
願第09/135,624号の総ての内容は、本出願に引用されて
含まれるものである。微動ステージ11を下部ステージ11
1のベース112の上方に浮上させるのを補助するために、
リフティング永久磁石とホイスト永久磁石とをそれぞ
れ、微動ステージの上面と微動ステージ11の上方に配置
された固定フレームとに具備させる構成とすることがで
きる。ホイスト及びリフティング永久磁石には電流を流
す必要がないので、微動ステージ11を浮上させるための
Ｚ方向力を生むための電流を低減し又は無くすことがで
き、従ってエネルギー消費及び発熱を低減できる。ホイ
スト及びリフティング永久磁石を、重力に抗して微動ス
テージ11を浮上させる手段としてのＺ力用交番電流の代
わりとすることもできる。

【００６８】重力に抗して微動ステージ11を浮上させる
ための磁気的引力を供給するために、水平又は垂直向き
の複数のリフティング永久磁石と鉄製のプレートとをペ
アーにする構成とすることもできる。また、重力に抗し
て微動ステージ11を浮上させるための手段としてのエア
ーベアリングの補強用にホイスト及びリフティング永久
磁石を使用することもできる。更には、重力に抗して微
動ステージ11を浮上させる手段としてのＺ力用交番電流
の補強用にホイスト及びリフティング永久磁石を使用す
ることもでき、これによって６自由度を超えた自由度の
微動ステージ11の動きをさせることもできる。

【００６９】図８は、平面モータの可動部114’上の磁
石アレー700の平面図であって、ここでは、粗動ステー
ジ111の移動のために該ステージに磁石アレー700が固定
されている構成となっている。磁石アレー700は磁石ア
レー607と同様な位置に配されている。図示されている
ように、アレー700の中央部にある磁石702、704、706、
及び708はフルサイズの正方形磁石である。磁石アレー7
00の四隅には、フルサイズ磁石702、704、706、及び708
の略1/4の磁束を発生し「コーター磁石」として知られ
ている磁石711−714がある。これらの四隅以外の最外列
及び行内には、フルサイズ磁石702、704、706、及び708
の略1/2の磁束を発生し、従って「ハーフ磁石」と呼ば
れる磁石が配されている。フルサイズのS磁石及びN磁石
（図６参照）は、同寸法である。

【００７０】このアレーにおける磁石ピッチとは、隣接
するフルサイズのN磁石及びS磁石の中心間距離の特定軸
に沿った成分である。移動磁石アレー700の周辺部にあ
るハーフ磁石及びコーター磁石によって、磁石アレー70
0の磁束供給効率が最適化されていることが重要であ
る。例えば、フルサイズS磁石702を４個のコーター磁石
セグメントからなるものと見なすことができる。S磁石7
02の各コーター磁石セグメントはそれぞれ隣接する１個
のSコーター磁石セグメント、即ちコーター磁石711、フ
ルサイズ磁石706内の最も近いコーター磁石セグメン
ト、及びハーフ磁石703及び705内の最も近いコーター磁
石セグメントと対になっている。同様に、この磁石アレ
ーの全域に亘って、総てのフルサイズS磁石内の総ての
コーター磁石セグメントは、最も近い隣のNコーター磁
石セグメントと対になっている。ハーフ磁石及びコータ
ー磁石がある周辺部が無い場合には、周辺部は対となる
最も近い隣のNコーター磁石セグメントを持たないS磁石
セグメントで構成されることになり、従って磁束を効率
的に供給しないことになる。このアレーの周辺部にS極
性のハーフ磁石及びコーター磁石が並ぶように、磁石ア
レー700の各磁石の極性を反転させた構成とすることも
できる。その総ての内容を本出願に引用して含まれるも
のであることを前記した出願第09/135,624号において、
移動磁石アレーの更なる配列法について検討されてい
る。固定ベース用の各種のコイル構成及びコイルアレー
配置が出願第09/135,624号に開示されているが、それら
の総ては本出願に引用して含まれるものであることを明
記する。平面モータ用の更なる配置について、1998年11
月16日に出願され、「Electric Motors and Positionin
g Devices Having Moving Magnet Arrays and Six Degr
ees of Freedom」と題する出願第09/192,813号に、平面
モータ用の更なる配置が開示されている。出願第09/19
2,813号の内容は、本出願に引用されて含まれるもので
ある。

【００７１】図９は、本発明による、移動磁石平面モー
タのベース112’の平面図である。ベース112’には例え
ば図９に示されたような構成の複数のモータコイルユニ
ットが含まれているが、例えば出願第09/135,624号に記
載されているような他の構成とすることもできる。移動
磁石平面モータにおいては、コイルアレーは、位置決め
ステージの所望移動長に該ステージ（簡明化のために不
図示）の長さを加えた長さが必要であり、かつ、コイル
ユニットがベース112’の略全域を覆っていなければな
らない。図９において、コイルユニットは、座標系の矢
印で示されているＸ方向の推進用のＸ層とＹ方向の推進
用のＹ層との２層から構成されている。図示されている
ように、このＹ層は、Ｘ層の垂直Ｚ方向（Ｘ、Ｙ方向と
直交した方向）上部に積み重ねられている。コイルユニ
ット1001はＹ方向の推進力を生むように構成されてお
り、従ってＹ方向と概ね直交する脚部を有している。同
様に、コイルユニット1002'（これはコイルユニット100
1の下部の層となっている）は、Ｘ方向の推進力を生む
ように構成されており、従ってＸ方向と概ね直交する脚
部を有している。

【００７２】動作時には、各コイルは、図９の矢印で示
されているそれぞれのＸ又はＹ直線方向に沿った、略一
定の力を発生させる。Ｙ方向の力を発生するためには、
微動ステージ11に取り付けられた可動部114’の磁石ア
レーの直下のＹコイル1001が励起される。同様に、Ｘ方
向の力を発生するためには、可動部114’の磁石アレー
の直下のＸコイル1002'が励起される。ＸＹ平面と平行
に回転させるためには、Ｘコイル及びＹコイルのいずれ
か一方又は双方内の或るコイルを選択的に双対方向に励
起して、Ｚ方向を向いた軸回りのトルクを発生させる。
電力消費及び発熱を最小化するために、磁石アレーの下
のコイルのみを選択的に励磁する構成とすることもでき
る。通常、これらのコイルの選択は、プログラマブル制
御ロジックと結合した、微動ステージ11及び可動部11
4’の位置フィードバックセンシングによってなされ
る。図示されているように、モータ制御モジュール1005
にフィードバック信号入力1006'が入力され、ここで他
の制御信号と組み合わせられる。そして、モータ制御モ
ジュール1005は、交番回路電流源1003及び1004'の動作
を制御し、交番回路電流源1003及び1004'はそれぞれＹ
コイル1001及びＸコイル1002'に選択的に電流を供給す
る。各制御コイルグループ用に別個の増幅器を使用する
構成とすることもできる。各制御コイルグループ用に別
個のスイッチングロジック回路を使用する構成とするこ
ともできる。交番回路電流源1003及び1004'と対応する
Ｙ及びＸコイル1001及び1002'との間は図上それぞれ一
本の連結線で結ばれているが、実際には複数の電線とし
て、交番回路電流源1003及び1004'がそれぞれＹ及びＸ
コイル1001及び1002'の各コイルユニットを個別に励起
する構成とすることもできる。

【００７３】図１０は、上述した位置決め装置を搭載し
た本発明によるリソグラフィーシステムを示している。
下部ステージ111のベース112、112’は、干渉計88、レ
ンズ系1004と共に、ボディー1024に強固に取り付けられ
ている。第二コラム即ちフレーム1032及びレチクルステ
ージ1010もボディー1024に取り付けられている。ボディ
ー組品全体は、振動絶縁装置90によって地面から絶縁さ
れている。多用される絶縁台は、California IrvineのN
ewport Corporationが販売している「Electro−Damp Ac
tive Vibration Control System」である。微動ステー
ジ11のレンズ1004を基準とした平面位置は、上で示唆し
たように、干渉計ミラー4からのレーザ光に基づく干渉
計88を用いて測定される。このステージの垂直位置は、
ウエハ表面からの光に基づくフォーカスレベリングセン
サー（不図示）用いて測定される。

【００７４】図１１は、本装置の検出及び制御機能を説
明した略図である。この検出及び制御機能のより完全な
記載は、同時係属中の、1998年2月12日出願の出願第09/
022,713号、1998年8月25日出願の出願第09/139,954号、
及び1998年8月27日出願の出願第09/141,762号中にあ
り、これら各出願の内容は本出願に引用されて含まれる
ものである。軌道s100、即ち対象光学系が追従すべき所
望の経路が、該光学系が適用されるウエハや他の対象物
の所望の経路に基づいて決定される。次に、この軌道s1
00は前記制御系に入力される。軌道s100は、干渉計88及
びフォーカスレベリングセンサーから出されるセンサー
信号ベクトルSと比較される。この比較から出てくる差
分ベクトルは、逆変換s102によってCG（重心）座標フレ
ームに変換される。制御基準s104には、この信号に対す
る既定の補正動作が格納されている。この制御基準は、
例えば、PID（比例積分微分）コントローラ、比例ゲイ
ンコントローラ又は好ましくはリードラグコントロー
ラ、制御技術の分野で周知の基準等の形態をとることが
できる。

【００７５】垂直動作のためのベクトルはCG to VCM変
換s106に入力される。この変換によって、前記CG信号が
VCMによって発生されるべき力の値に変換され、この力
の値はVCMゲインs110に入力され、ステージハードウエ
アs114に出力される。平面内動作のためのベクトルはCG
to EIコア変換s108に入力される。この変換によって、
前記CG信号が前記EIコア（即ち、電磁石6とターゲット
8）によって発生されるべき力の値に変換される。EIコ
アの力は前記空隙の二乗に依存するので、ステージハー
ドウエアs114への線形入力とするために、補償ブロック
s112において短レンジセンサーベクトルg’で補償され
る。ステージシステムs114はこの入力に応答し、そして
センサーフレームS内において測定される。粗動ステー
ジループs116に関する同様のブロックの詳細は示されて
はいない。粗フレーム位置Cは、微動ステージ位置Sと前
記空隙gとを用いて計算される。この位置は、前記微動
ステージに追従するようにサーボ制御される。

【００７６】図１２は、本発明の他の実施例によるダブ
ルステージシステム10'の斜視図である。この実施例で
は、粗動ステージ111上に二つの微動ステージ11が配置
されている。これらの微動ステージは、平面ベース11
2、112’を持つ平面モータを具備し、平面ベース112、1
12’上でこの平面モータの対応する可動部114、114’が
並進する、本実施例では各微動ステージ用の可動部をも
つ下部ステージ111によってそれぞれ独立に粗位置決め
が可能となっている。微動ステージ11は、単一微動ステ
ージに関して上述した構成の内の任意の構成とすること
ができる。両微動ステージ11を同一の構成とするのが好
ましく、そのようにすれば両微動ステージと単一の粗動
ステージ111との接続を極めて簡単にすることができ
る。但し、両微動ステージをリニアーモータの可動コイ
ル部又は可動磁石部に載せる構成とすることもできる。

【００７７】固定磁石112に対して両微動ステージは別
個のユニットであり従って別個に制御することができる
ので、可動コイルタイプでの実施の方が制御の観点から
容易である。移動磁石タイプの構成とすると、二つの移
動磁石ユニットを離しておくためにベース112’内の単
一のコイルアレーを選択的に励起しなければならないの
で、より複雑になる。

【００７８】両微動ステージを同一の構成とするのが好
ましいが、必須ではなく、本発明はそのようなものに限
定されるものではない。更には、二つを超える微動ステ
ージを粗動ステージの単一のベース上に載せる構成を排
除する理由も全くない。

【００７９】以上に本発明の実施例を図示し説明した
が、より広い意味での本発明を逸脱することなく、これ
らの例示された実施例に対する変更や改造をなすことが
できる。従って、明示的に記載してきてはいないが、本
発明の範囲に属する本発明の他の実施例があることは明
らかであろう。例えば、コイルアレーを直交するＸ及び
Ｙ軸に対して非共線的に配列することもできる。同様
に、磁石アレー内の磁石を直交する列と行内に配列する
必要は必ずしもない。本発明の範囲を逸脱することなく
フォトリソグラフィー装置を本明細書で示されたものと
異なるものとすることができることも理解されるべきで
ある。

【００８０】フォトリソグラフィー装置には多くのタイ
プがある。例えば、リソグラフィーシステム1000は、レ
チクルとウエハとを同期移動させて、レチクルのパター
ンをウエハ上に露光するスキャニングタイプのフォトリ
ソグラフィーシステムとして使用することができる。ス
キャニングタイプのリソグラフィーシステムでは、レチ
クルをレンズ組品1004の光軸に直交して移動させ、ウエ
ハはウエハステージ組品1によってレンズ組品1004の光
軸に直交して移動させる。レチクル及びウエハの走査
は、レチクルとウエハとが同期移動している時になされ
る。

【００８１】リソグラフィーシステム1000は、レチクル
及びウエハが静止している時にレチクルを露光するステ
ップアンドリピートタイプのフォトリソグラフィーシス
テムとすることもできる。このステップアンドリピート
プロセスでは、個々の視野の露光中には、ウエハはレチ
クル及びレンズ組品1004に対して一定位置にある。次い
で、一連の露光ステップ間において、ウエハの次ぎの視
野がレチクル及びレンズ組品1004に対して露光のための
定位置にくるように、ウエハがウエハステージによって
レンズ組品1004の光軸に直交して逐次移動させられる。
このプロセスに次いで、ウエハの次ぎの視野がレンズ組
品1004及びレチクルに対して定位置にくるように、レチ
クルの像がウエハの視野上に順次露光される。

【００８２】しかしながら、本明細書のリソグラフィー
システム1000は、半導体製造のためのフォトリソグラフ
ィーシステムのみにその用途が限れている訳ではない。
例えば、リソグラフィーシステム1000は、液晶表示素子
パターンを長方形のガラスプレートに露光するLCDフォ
トリソグラフィーシステムや薄膜磁気ヘッドを製造する
ためのフォトリソグラフィーシステムとして使用するこ
とができる。更に、本発明は、マスクと基板とを近接し
て配置してマスクパターンをレンズ組品を用いずに露光
するプロキシミティーフォトリソグラフィーシステムに
適用することもできる。加えて、本明細書記載の本発明
は、他の半導体プロセス装置、昇降機、電気剃刀、機械
工具、金属切断機、検査機械、及びディスクドライブを
含む他の装置にも使用することができる。

【００８３】照明光源1002は、g線（436 nm）、I線（36
5 nm）、KrFエキシマレーザ（248 nm）、ArFエキシマレ
ーザ（193 nm）、及びF₂レーザ（157 nm）とすることが
できる。また、照明光源1002として、エックス線、電子
ビーム等の荷電粒子ビームとすることもできる。例え
ば、電子ビームを使用する場合には、電子銃として熱電
子放出タイプの六ホウ化ランタノイド（LaB₆）又はタン
タル（Ta）を使用することができる。更に、電子ビーム
を使用する場合には、マスクを使用する構成又はマスク
を使用しないでパターンを基板上に直接形成する構成と
することができる。

【００８４】フォトリソグラフィーシステムに含まれる
レンズ組品1004の倍率に関しては、レンズ組品1004は縮
小システムに限る必要はない。レンズ組品1004は等倍系
でも拡大系でもよい。

【００８５】レンズ組品1004に関して、エキシマレーザ
のような遠紫外線が使用されるときには、遠紫外線を透
過させる石英、螢石等の硝材を使用するのが好ましい。
F₂タイプのレーザやエックス線を使用するときにはレン
ズ組品1004は反射屈折系又は屈折系とするのが好ましく
（レチクルも反射タイプとするのが好ましい）、電子ビ
ームを使用するするときには電子光学系を電子レンズと
電子偏向器で構成するのが好ましい。電子ビームの光路
は真空にしなければならない。

【００８６】また、波長が200 nm以下の真空紫外放射
（VUV）を使用する露光装置では、反射屈折タイプの光
学系の使用が考えられる。反射屈折タイプの光学系の例
の開示は、公開特許公報に掲載された日本国特許公開公
報8-171054号及び対応米国特許第5,668,672号並びに日
本国特許公開公報10-20195号及び対応米国特許第5,635,
275号にある。これらでは、反射光学装置として、ビー
ムスプリッターと凹面ミラーとが入った反射屈折光学系
の構成が記載されている。公開特許公報に掲載された日
本国特許公開公報8-334695号及び対応米国特許第5,689,
377号並びに日本国特許公開公報10-3039号及び対応米国
特許第837,605号（出願日、1997年6月12日）でも、凹面
ミラー等が入った、但しビームスプリッターは入ってい
ない、反射屈折タイプの光学系が用いられており、本発
明と併せて使用することができる。許容される限りにお
いて、前記の米国特許及び公開特許公報に掲載された日
本国特許公開公報の内容は本出願に引用されて含まれる
ものである。

【００８７】更に、フォトリソグラフィーシステムにお
いてリニアーモータ（米国特許第5,623,853号又は第5,5
28,118号参照）をウエハステージ又はマスクステージに
使用する場合、そのリニアーモータはエアーベアリング
を用いた空気浮上タイプのものでもよいし、ローレンツ
力又はリラクタンス力を用いた磁気浮上タイプのもので
もよい。加えて、当該ステージはガイドに沿って動くタ
イプにすることもできるし、ガイドを全く使用しないガ
イドレスタイプのステージとすることもできる。許容さ
れる限りにおいて、米国特許第5,623,853号及び第5,52
8,118号の開示内容は本出願に引用されて含まれるもの
である。

【００８８】また、前記ステージの内の一つを、二次元
に配列された磁石を持つ磁石ユニットと、これに対向す
る位置に二次元に配列されたコイルを持つアーマチュア
コイルユニットとによって発生する電磁力によってステ
ージを駆動する平面モータによって、駆動するように構
成することもできる。このタイプの駆動システムでは、
磁石ユニット及びアーマチュアコイルユニットのいずれ
か一方がステージに接続され、他方のユニットがステー
ジの移動平面側に取り付けられる。

【００８９】上述のステージの運動は、リソグラフィー
システムの性能に悪影響をあたえる可能性がある反力を
発生させる。米国特許第5,528,118号及び日本国特許公
開公報8-166475号に記載されているように、ウエハ（基
板）ステージの運動によって発生する反力をフレーム部
材を用いて床（地面）に機械的に逃がすことができる。
また、米国特許第5,874,820号及び日本国特許公開公報8
-330224号に記載されているように、レチクル（マス
ク）ステージによって発生する反力をフレーム部材を用
いて床（地面）に機械的に逃がすことができる。許容さ
れる限りにおいて、米国特許第5,528,118号及び第5,87
4,820号並びに日本国特許公開公報8-330224号の開示内
容は本出願に引用されて含まれるものである。

【００９０】上述のように、前記実施例によるフォトリ
ソグラフィーシステムは、予め定められた機械的、電気
的、及び光学的精度が維持されるように、添付の請求項
中に挙げられた各要素を含む様々なサブシステムを組み
込むことによって組上げることができる。前記各種精度
を維持するために、前及び組み込み後において、各光学
系はその光学的精度を満足するように調整される。同様
に、各機械系及び各電気系もそれぞれの機械的精度及び
電気的精度を満足するように調整される。各サブシステ
ムをフォトリソグラフィーシステムに組上げるプロセス
には、各サブシステム間の、機械的接続、電気回路配線
の接続、及び空圧配管の接続が含まれる。言うまでもな
いが、前記各サブシステムをフォトリソグラフィーシス
テムに組上げる前には、各サブシステムの組み立てプロ
セスがある。前記各サブシステムを用いてフォトリソグ
ラフィーシステムが組上げるられると、このフォトリソ
グラフィーシステム全体の精度の維持を確保するための
総合調整が実施される。なお、温度及び清浄度が管理さ
れたクリーンルーム内で露光システムを製造するのが好
ましい。

【００９１】更に、図１３にその概略を示したプロセス
によって、前記のシステムを用いて半導体デバイスを製
造することができる。ステップ1301では、デバイスの機
能及び性能特性が設計される。次ぎに、ステップ1302で
はパターンを持つマスク（レチクル）の設計が前設計ス
テップに基づいてなされ、これと並行するステップ1303
ではシリコン材料からウエハが製作される。ステップ13
04では、本発明による本明細書で前記したフォトリソグ
ラフィーシステムによって、ステップ1302で設計された
マスクパターンがステップ1303からのウエハ上に露光さ
れる。ステップ1305では、前記半導体デバイスが組み立
てられ（ダイシングプロセス、ボンディングプロセス、
及びパッキングプロセスを含む）、そして最後にステッ
プ1306において検査される。

【００９２】図１４には、半導体デバイスを製造する場
合の前記ステップ1304の詳細なフローチャートの例が示
されている。図１０中のステップ1311（酸化ステップ）
でウエハ表面が酸化される。ステップ1312（CVDステッ
プ）では、ウエハ表面に絶縁膜が形成される。ステップ
1313（電極形成ステップ）では、蒸着によってウエハ上
に電極が形成される。ステップ1314（イオン注入ステッ
プ）では、イオンがウエハ内に注入される。前記ステッ
プ1311−1314は、全ウエハ処理工程の中の前処理工程を
形成しており、各ステップはプロセス要求に応じて選択
的に実施される。

【００９３】ウエハ処理の各段階において前記前処理ス
テップが完了すると、次ぎの後処理ステップが実行され
る。後処理工程では、先ず、ステップ1315（フォトレジ
スト形成ステップ）においてフォトレジストがウエハに
塗布される。次いで、ステップ1316（露光ステップ）に
おいて、マスク（レチクル）の回路パターンをウエハに
転写するために上述の露光装置が使用される。次ぎに、
ステップ1317（現像ステップ）において露光されたウエ
ハが現像され、ステップ1318（エッチングステップ）に
おいて残留レジスト以外の部分（被露光材料面）がエッ
チングによって除去される。ステップ1319（フォトレジ
スト除去ステップ）では、エッチング後に残っている不
必要なフォトレジストが除去される。これらの前処理及
び後処理ステップを繰り返すことによって多数の回路パ
ターンが形成される。

【００９４】本明細書で特に示し開示されたステージ組
品1は前記目的を達成し前記利点を提供することが十分
にできるが、このステージ組品は本発明の現在での好ま
しい実施例を示したものに過ぎず、添付の請求項に記載
された事項以外の本明細書記載の構造や設計の詳細への
如何なる限定も意図されていないものと理解されるべき
である。

【００９５】

【発明の効果】微動ステージのより高い機械的帯域幅が
得られ、Ｘ又はＹ軸加速力とＺ軸運動との相互結合が除
去される。微動ステージを支持する支承部をフィードフ
ォワード駆動することによって、微動ステージに対する
制御能力を向上させる。積み重ね方式のＸ−Ｙステージ
とする必要がなくなることによって、機械的な複雑さ、
従って粗動ステージの重量が減り、積み重ね方式でのス
テージ間の繋ぎ部がなくなって剛性が増加し、これらの
効果の総ては、装置の動特性の向上を生むことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるウエハ位置決めシステムを具
備したフォトリソグラフィー装置の概略図である。

【図２】本発明の好ましい実施例によるステージシ
ステムの斜視図である。

【図３】図２に示された実施例の微動ステージの斜
視図である。

【図４】本発明の移動コイル平面モータ構成の一例
を略示した等角図である。

【図５】本発明の移動コイル平面モータ構成の他の
例を略示した等角図である。

【図６】本発明による移動コイル平面モータ用に構
成された磁石アレーの一例を示した等角図である。

【図７】本発明による移動磁石平面モータ構成の一
例を示した等角図である。

【図８】本発明による移動磁石平面モータ構成用の
ステージ上の磁石アレーの一例を示した平面図である。

【図９】本発明による移動磁石平面モータのベース
内のコイル構成の一例の平面図である。

【図１０】本発明によるリソグラフィーシステムの
斜視図である。

【図１１】本装置の検出及び制御機能を説明した略
図である。

【図１２】本発明の好ましい実施例によるダブルス
テージシステムの斜視図である。

【図１３】本発明によってデバイスを製造するため
のプロセスの概略を示したフローチャート図である。

【図１４】より詳細にデバイス製造プロセスの概略
を示したフローチャート図である。

【符号の説明】

1 ウエハ位置決めステージシステム 6 電磁石（可変リラクタンスアクチュエータ） 8 ターゲット 11 微動ステージ 20 ベローズ（空気ベローズ） 111 粗動ステージ（下部ステージ） 300 平面モータ 303 平面磁石アレー 403 平面磁石アレー 501〜516 磁石 607、700 磁石アレー 1000 フォトリソグラフィー装置 1002 照明系 1004 レンズ系 1008 ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蛯原明光京都府京都市西京区川島栗田町９−１− 201 Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB02 CB05 CB09 CB12 CB13 5F031 HA53 KA06 LA04 LA07 MA27 5F046 CC01 CC03 CC05 CC06 CC16 CC18 CC19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置決めステージ組品であって、少なくとも２自由度方向に駆動可能な平面モータを含む
粗動ステージと、前記粗動ステージ上に配置され、前記粗動ステージを基
準として少なくとも３自由度方向に駆動可能な微動ステ
ージと、を含む位置決めステージ組品。
【請求項２】請求項１記載の位置決めステージ組品であ
って、前記微動ステージは前記粗動ステージを基準として６自
由度方向に駆動可能である位置決めステージ組品。
【請求項３】請求項１記載の位置決めステージ組品であ
って、前記粗動ステージを基準とする前記自由度方向の少なく
とも一つの方向における制御のために前記微動ステージ
を前記粗動ステージに結合する少なくとも１個の電磁ア
クチュエータ対を更に含む位置決めステージ組品。
【請求項４】請求項３記載の位置決めステージ組品であ
って、前記対の両アクチュエータは前記微動ステージの単一側
の近傍に配置されている位置決めステージ組品。
【請求項５】請求項４記載の位置決めステージ組品であ
って、前記対の両アクチュエータは互いに近接対向して前記粗
動ステージに取り付けられており、かつ、対応するター
ゲット対は、互いに近接して、かつ前記取り付けられた
電磁アクチュエータによって決まる予め定められた間隙
内で、前記微動ステージに取り付けられている位置決め
ステージ組品。
【請求項６】請求項３記載の位置決めステージ組品であ
って、前記少なくとも１個の電磁アクチュエータ対は、前記粗
動ステージを基準とする前記自由度方向の少なくとも一
つの方向における制御のために前記微動ステージを前記
粗動ステージに結合する３個の電磁アクチュエータ対を
含む位置決めステージ組品。
【請求項７】請求項６記載の位置決めステージ組品であ
って、前記３個の電磁アクチュエータ対のうちの２個は第一の
方向に対して実質的に平行とされ、前記３個の電磁アクチュエータ対のうちの第三の対は前
記第一の方向に対して実質的に直行する第二の方向に平
行とされている位置決めステージ組品。
【請求項８】請求項７記載の位置決めステージ組品であ
って、前記第一及び第二の方向は前記微動ステージが実質的に
存在する面内にある位置決めステージ組品。
【請求項９】請求項５記載の位置決めステージ組品であ
って、前記対応するターゲット対は前記微動ステージの周辺部
に取り付けらている位置決めステージ組品。
【請求項１０】請求項３記載の位置決めステージ組品
であって、前記電磁アクチュエータは可変リラクタンスアクチュエ
ータを含む位置決めステージ組品。
【請求項１１】請求項３記載の位置決めステージ組品
であって、前記少なくとも１個の対は、前記微動ステージと前記粗
動ステージとを相互結合し、かつ前記微動ステージを３
自由度方向に制御するために駆動可能な３個の電磁アク
チュエータ対を含む位置決めステージ組品。
【請求項１２】請求項１１記載の位置決めステージ組
品であって、前記微動ステージと前記粗動ステージとの間に配置さ
れ、前記微動ステージを更なる３自由度方向において制
御するために駆動可能な３個の更なる電磁アクチュエー
タを更に含む位置決めステージ組品。
【請求項１３】請求項１１記載の位置決めステージ組
品であって、前記電磁アクチュエータ対は可変リラクタンスアクチュ
エータを含む位置決めステージ組品。
【請求項１４】請求項１２記載の位置決めステージ組
品であって、前記更なる電磁アクチュエータはVCMを含む位置決めス
テージ組品。
【請求項１５】請求項１１記載の位置決めステージ組
品であって、前記電磁アクチュエータ対は可変リラクタンスアクチュ
エータを含み、かつ、前記位置決めステージは、前記微
動ステージと前記粗動ステージとの間に配置された補助
垂直支持部を更に含んでいる位置決めステージ組品。
【請求項１６】請求項１５記載の位置決めステージ組
品であって、前記補助垂直支持部は空気ベローズを含む位置決めステ
ージ組品。
【請求項１７】請求項３記載の位置決めステージ組品
であって、前記微動ステージを前記粗動ステージの上方に浮上させ
る少なくとも一つの非接触垂直支持部材を更に含んでい
る位置決めステージ組品。
【請求項１８】請求項１７記載の位置決めステージ組
品であって、前記少なくとも一つの非接触垂直支持部材は、前記微動
ステージを３垂直自由度方向に制御するための３個の非
接触垂直支持部材を含む位置決めステージ組品。
【請求項１９】請求項１８記載の位置決めステージ組
品であって、前記非接触垂直支持部材はそれぞれ電磁アクチュエータ
を含む位置決めステージ組品。
【請求項２０】請求項１８記載の位置決めステージ組
品であって、前記非接触垂直支持部材はそれぞれ、磁石部とコイル部
を持つボイスコイルモータを含み、前記磁石部及びコイル部の一方が前記微動ステージに取
り付けられており、前記磁石部及びコイル部の他方が前
記粗動ステージに取り付けられている位置決めステージ
組品。
【請求項２１】請求項１８記載の位置決めステージ組
品であって、前記微動ステージの死荷重を支持するための少なくとも
一つの死荷重支持部を更に含む位置決めステージ組品。
【請求項２２】請求項１８記載の位置決めステージ組
品であって、前記ステージと前記粗動ステージとを結合し、かつ前記
粗動ステージの死荷重を垂直に支持する少なくとも一つ
のベローズを更に含む位置決めステージ組品。
【請求項２３】請求項２２記載の位置決めステージ組
品であって、前記少なくとも一つのベローズは３個のベローズを含む
位置決めステージ組品。
【請求項２４】請求項９記載の位置決めステージ組品
であって、前記微動ステージの主要面から張り出した少なくとも一
つのターゲット取り付け部を更に含み、前記対応するターゲット対は、前記電磁アクチュエータ
対の駆動からの合力のみが前記ターゲット取り付け部を
介して前記微動ステージに伝達されるように、前記ター
ゲット取り付け部に取り付けられている位置決めステー
ジ組品。
【請求項２５】請求項１記載の位置決めステージ組品
であって、前記粗動ステージ上に配置され、前記粗動ステージを基
準として少なくとも３自由度方向に、かつ他の微動ステ
ージと独立して駆動可能である第二の微動ステージを更
に含む位置決めステージ組品。
【請求項２６】請求項１記載の位置決めステージ組品
であって、前記平面モータは少なくとも３自由度方向に駆動可能で
ある位置決めステージ組品。
【請求項２７】請求項２６記載の位置決めステージ組
品であって、前記平面モータは６自由度方向に駆動可能である位置決
めステージ組品。
【請求項２８】請求項１記載の位置決めステージ組品
であって、前記平面モータは、それぞれ独立した磁場を有する磁石
を持った平面内に配された平面磁石アレーと、該平面磁
石アレーに近接して配置された平面コイルアレーとを含
み、前記磁石アレー及びコイルアレーの一方が固定され他方
が該一方に対して移動可能となっている位置決めステー
ジ組品。
【請求項２９】請求項２８記載の位置決めステージ組
品であって、前記磁石アレーが固定され、かつ前記コイルアレーが前
記磁石アレーに対して移動可能となっている位置決めス
テージ組品。
【請求項３０】請求項２８記載の位置決めステージ組
品であって、前記コイルアレーが固定され、かつ前記磁石アレーが前
記コイルアレーに対して移動可能となっている位置決め
ステージ組品。
【請求項３１】リソグラフィーシステムであって、放射エネルギーを放射する照明系と、前記放射エネルギーに対する少なくとも２自由度方向に
駆動可能な平面モータを含む粗動ステージと、前記粗動ステージに搭載され、前記粗動ステージを基準
として少なくとも３自由度方向に駆動可能な微動ステー
ジと、を含むリソグラフィーシステム。
【請求項３２】請求項３１記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記微動ステージは前記粗動ステージを基準として６自
由度方向に駆動可能であるリソグラフィーシステム。
【請求項３３】請求項３１記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記粗動ステージを基準とする前記自由度方向の少なく
とも一つの方向における制御のために前記微動ステージ
を前記粗動ステージに結合する少なくとも１個の電磁ア
クチュエータ対を更に含むリソグラフィーシステム。
【請求項３４】請求項３３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記電磁アクチュエータ対の両アクチュエータは前記微
動ステージの単一側の近傍に配置されているリソグラフ
ィーシステム。
【請求項３５】請求項３４記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記対の両アクチュエータは互いに近接対向して前記粗
動ステージに取り付けられており、かつ、対応するター
ゲット対は、互いに近接して、かつ前記取り付けられた
電磁アクチュエータによって決まる予め定められた間隙
内で、前記微動ステージに取り付けられているリソグラ
フィーシステム。
【請求項３６】請求項３１記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記照明系と前記微動ステージとの間に配置されたマス
クパターンを更に含むリソグラフィーシステム。
【請求項３７】請求項３６記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記マスクパターンと前記微動ステージとの間に配置さ
れたレンズ系を更に含むリソグラフィーシステム。
【請求項３８】請求項３３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記少なくとも１個の電磁アクチュエータ対は、前記粗
動ステージを基準とする少なくとも３自由度方向におけ
る制御のために前記微動ステージを前記粗動ステージに
結合する３個の電磁アクチュエータ対を含むリソグラフ
ィーシステム。
【請求項３９】請求項３８記載の位置決めステージ組
品であって、前記３個の電磁アクチュエータ対のうちの２個は第一の
方向に対して実質的に平行とされ、前記３個の電磁アクチュエータ対のうちの第三の対は前
記第一の方向に対して実質的に直行する第二の方向に平
行とされている位置決めステージ組品。
【請求項４０】請求項３９記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記第一及び第二の方向は前記微動ステージが実質的に
存在する面内にあるリソグラフィーシステム。
【請求項４１】請求項３５記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記対応するターゲット対は前記微動ステージの周辺部
に取り付けられているリソグラフィーシステム。
【請求項４２】請求項３３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記電磁アクチュエータは可変リラクタンスアクチュエ
ータを含むリソグラフィーシステム。
【請求項４３】請求項３３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記少なくとも１個の対は、前記微動ステージと前記粗
動ステージとを相互結合し、かつ前記微動ステージを３
自由度方向に制御するために駆動可能な３個の電磁アク
チュエータ対を含むリソグラフィーシステム。
【請求項４４】請求項４３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記微動ステージと前記粗動ステージとの間に配置さ
れ、前記微動ステージを更なる３自由度方向において制
御するために駆動可能な３個の更なる電磁アクチュエー
タを更に含むリソグラフィーシステム。
【請求項４５】請求項４３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記電磁アクチュエータ対は可変リラクタンスアクチュ
エータを含むリソグラフィーシステム。
【請求項４６】請求項４４記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記更なる電磁アクチュエータはVCMを含むリソグラフ
ィーシステム。
【請求項４７】請求項４３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記電磁アクチュエータ対は可変リラクタンスアクチュ
エータを含み、前記リソグラフィーシステムは、前記微動ステージと前
記粗動ステージとの間に配置された補助垂直支持部を更
に含んでいるリソグラフィーシステム。
【請求項４８】請求項４７記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記補助垂直支持部は空気ベローズを含むリソグラフィ
ーシステム。
【請求項４９】請求項３３記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記微動ステージを前記粗動ステージの上方に浮上させ
る少なくとも一つの非接触垂直支持部材を更に含んでい
るリソグラフィーシステム。
【請求項５０】請求項４９記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記少なくとも一つの非接触垂直支持部材は、前記微動
ステージを３垂直自由度方向に制御するための３個の非
接触垂直支持部材を含むリソグラフィーシステム。
【請求項５１】請求項５０記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記非接触垂直支持部材はそれぞれ電磁アクチュエータ
を含むリソグラフィーシステム。
【請求項５２】請求項５０記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記非接触垂直支持部材はそれぞれ、磁石部とコイル部
を持つボイスコイルモータを含み、前記磁石部及びコイル部の一方が前記微動ステージに取
り付けられており、前記磁石部及びコイル部の他方が前
記粗動ステージに取り付けられているリソグラフィーシ
ステム。
【請求項５３】請求項５０記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記微動ステージの死荷重を支持するための少なくとも
一つの死荷重支持部を更に含むリソグラフィーシステ
ム。
【請求項５４】請求項５０記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記ステージと前記粗動ステージとを結合し、かつ前記
粗動ステージの死荷重を垂直に支持する少なくとも一つ
のベローズを更に含むリソグラフィーシステム。
【請求項５５】請求項５４記載のリソグラフィーシス
テムであって、前記少なくとも一つのベローズは３個のベローズを含む
リソグラフィーシステム。
【請求項５６】ステージの精密位置決め方法であっ
て、平面モータを用いてステージを少なくとも２自由度方向
に粗位置決めするステップと、前記粗位置決めを基準として少なくとも３自由度方向に
前記ステージを微位置決めするステップと、を含むステ
ージの精密位置決め方法。
【請求項５７】請求項５６記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記粗位置決めステップは少なくとも３自由度方向に位
置決めするステップを含むステージの精密位置決め方
法。
【請求項５８】請求項５７記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記粗位置決めステップは６自由度方向に位置決めする
ステップを含むステージの精密位置決め方法。
【請求項５９】請求項５６記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記微位置決めステップは、前記粗位置決めを基準とし
て６自由度方向に位置決めするステップを含むステージ
の精密位置決め方法。
【請求項６０】請求項５６記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記微位置決めステップは、前記ステージを同一位置に
おいて反対方向に動かすための対向する力を、前記ステ
ージを第一の方向に動かす引力がこの第一の方向と逆の
第二の方向に動かす引力と同じ前記ステージの側におい
て入力されるように、入力するステップであって、より
大きい方の引力が結果としての移動方向を決めるステッ
プを含むステージの精密位置決め方法。
【請求項６１】請求項６０記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記入力するステップは、前記ステージとの物理的接触
がない磁気的駆動力をドライバーによって入力するステ
ップを含むステージの精密位置決め方法。
【請求項６２】請求項５６記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記微位置決めステップは、前記微動ステージ上に三つ
の入力位置を、各位置において前記ステージを第一の方
向に動かす引力がこの第一の方向と逆の第二の方向に動
かす引力と同じ前記微動ステージの側において入力され
るように、配することによって前記ステージの少なくと
も３自由度方向における運動を制御するステップを含む
ステージの精密位置決め方法。
【請求項６３】請求項５６記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記微動ステージと前記粗動ステージのベースとの間で
物理的接触が起きずに前記微動ステージの位置決め運動
が行われるように、前記微動ステージを前記粗動ステー
ジのベースに対して浮上させるステップを含むステージ
の精密位置決め方法。
【請求項６４】請求項６３記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記浮上させるステップは、前記粗動ステージのベース
に対して前記ステージを電磁的なバイアスをかけるステ
ップを含むステージの精密位置決め方法。
【請求項６５】請求項５６記載のステージの精密位置
決め方法であって、前記微位置決めステップは、可変リラクタンスアクチュ
エータによって少なくとも３自由度方向に制御運動を駆
動するステップを含むステージの精密位置決め方法。
【請求項６６】請求項６５記載のステージの精密位置
決め方法であって、 VCMを用いて更なる３自由度方向で前記ステージを更な
る３自由度方向において制御するステップを含むステー
ジの精密位置決め方法。
【請求項６７】精密位置決め方法であって、平面モータにより二つのステージを互いに独立してそれ
ぞれ少なくとも２自由度方向に粗位置決めするステップ
と、前記粗位置決めを基準として前記二つのステージを互い
に独立してそれぞれ少なくとも３自由度方向に前記ステ
ージを微位置決めするステップと、を含む精密位置決め
方法。
【請求項６８】請求項６７記載の精密位置決め方法で
あって、前粗位置決めステップは、少なくとも３自由度方向に位
置決めするステップを含む精密位置決め方法。
【請求項６９】請求項６８記載の精密位置決め方法で
あって、前記粗位置決めステップは、６自由度方向に位置決めす
るステップを含む精密位置決め方法。
【請求項７０】請求項６７記載の精密位置決め方法で
あって、前記微位置決めステップは、前記粗位置決めを基準とし
て６自由度方向に位置決めするステップを含む精密位置
決め方法。