JP2010278298A - 平面モータ装置及びステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上に寄与できる平面モータ装置を提供する。
【解決手段】発磁体２６とコイル体Ｃとの一方を有し所定の移動面を形成する固定部１６と、発磁体とコイル体との他方を有し移動面に沿って移動可能な移動部とを備えた平面モータ装置であって、複数のコイル体で形成されるコイルユニットＣＵを複数有し、複数のコイルユニットは、当該コイルユニットと発磁体との相対移動に伴って生じるモーメントを互いに打ち消す配置で設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、平面モータ装置及びステージ装置並びに露光装置に関するものである。

半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の各種デバイスの製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（これらを総称する場合にはマスクという）に形成されたパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたガラスプレート又はウエハ等の基板に転写する露光装置が用いられている。この露光装置では、基板を露光位置に高い精度で位置決めする必要があるため、基板は基板ホルダ上に真空吸着等によって保持されるようになっており、この基板ホルダが基板テーブル上に固定されている。

近年においては、スループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）を向上させるため基板をより高速に移動させることが要求されている。また、基板に転写するパターンの微細化により、機械的な案内面の精度等に影響されることなく高精度に基板の位置決めを実現することも要求されている。更にはメンテナンスの機会を少なくして露光装置の稼働時間を伸ばすために機械的な摩擦を回避して長寿命化することも要求されている。

これらの要求を満たすために、基板が載置された基板テーブルを非接触で２次元方向に駆動して基板の位置決めを行うステージ装置が開発されている。

このような平面モータとして、例えば２次元的に配列されたコイルを備える固定部と、２次元的に配列された永久磁石を有する移動部とから構成された平面モータがある。固定部の表面の寸法は例えば１ｍ×１ｍ程度である。コイルに電流を流すことで発生するローレンツ力を利用し、固定部に対して移動部を２次元的に駆動する平面モータが案出されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平１１−１６４５４３号公報 特開２００３−２２４９６１号公報 米国特許第５６７７７５８号明細書

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
これらの平面モータでは、固定部に対して移動部が移動する際に、移動平面と交差する方向（Ｚ方向を含む成分）にも推力が生じるため、移動方向に沿ってコイル体が複数配列されている場合には、移動部にＸ軸周りやＹ軸周りのモーメントが生じてピッチング誤差となり、移動部の移動特性（移動速度、移動位置に対する制御性）が低下するという問題が生じる。
そこで、従来では、この問題を回避するために、複数のモータの一部の推力を調整することで上記の誤差を補正していたが、推力効率が低下したり、シーケンスの変更が必要になり、生産効率が悪化するという事態を招いてしまう。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、生産性の向上に寄与できる平面モータ装置及びステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の平面モータ装置は、発磁体（２６）とコイル体（Ｃ）との一方を有し所定の移動面（１６ａ）を形成する固定部（１６）と、発磁体とコイル体との他方を有し移動面に沿って移動可能な移動部（１７）とを備えた平面モータ装置（１５）であって、複数のコイル体で形成されるコイルユニット（ＣＵ）を複数有し、複数のコイルユニットは、当該コイルユニットと発磁体との相対移動に伴って生じるモーメントを互いに打ち消す配置で設けられるものである。
従って、本発明の平面モータ装置では、コイルユニットの配置によって、コイルユニットと発磁体との相対移動に伴って生じるモーメントを互いに打ち消すことができるため、誤差補正のためにモータの推力調整を別途行ったり、シーケンスの変更を行ったりする必要がなくなる。そのため、本発明では、生産効率が低下することを回避できる。

また、本発明のステージ装置は、先に記載の平面モータ装置（１５）を備えるものである。
従って、本発明のステージ装置では、効率よく高精度にステージを駆動して、基板等の物体を移動させることが可能になる。

そして、本発明の露光装置は、先に記載のステージ装置を備えるものである。
従って、本発明の露光装置では、マスクや基板等を高精度、且つ効率よく位置決めすることが可能となり、高精度な露光処理を効率よく実施することができる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、生産性を向上させることができる。

本実施形態に係る露光装置の概要構成を示す図である。 永久磁石とコイルユニットとの相対位置関係を示す図である。 永久磁石とコイルユニットとの相対位置関係を示す図である。 永久磁石とコイルユニットとの相対位置関係を示す図である。 ２相の励磁電流と推力との関係を示す図である。 第２実施形態に係る永久磁石とコイルユニットとの相対位置関係を示す図である。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。 マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。

以下、本発明の平面モータ装置及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図８を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。図１に示す露光装置１０は、半導体素子を製造するための露光装置であり、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンを逐次ウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置である。

尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。このＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、露光時におけるウエハＷ及びレチクルＲの同期移動方向（走査方向）はＹ方向に設定されているものとする。

（第１実施形態）
図１に示す通り、露光装置１０は、照明光学系ＩＬＳと、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と、投影光学系ＰＬと、基板としてのウエハＷをＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向の２次元方向に移動させるステージ装置としてのウエハステージＷＳＴと、これらを制御する主制御装置ＭＣＳとを含んで構成される。尚、図示を省略しているが、ウエハステージＷＳＴには、露光装置１０の性能を測定する各種測定機器が設けられたステージユニットを設けてもよい。

照明光学系ＩＬＳは、不図示の光源ユニット（例えば、超高圧ハロゲンランプ又はエキシマレーザ等のレーザ光源）から射出された露光光の整形及び照度分布の均一化を行ってレチクルＲ上の矩形（又は円弧状）の照明領域ＩＡＲに均一な照度で照射する。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上にステージ可動部１１を設けた構成であり、露光時にはステージ可動部１１がレチクルベース上を所定の走査速度で所定の走査方向に沿って移動する。

また、ステージ可動部１１の上面にはレチクルＲが、例えば真空吸着により保持される。このステージ可動部１１のレチクルＲの下方には、露光光通過穴（図示省略）が形成されている。このステージ可動部１１の端部には反射鏡１２が配置されており、この反射鏡１２の位置をレーザ干渉計１３が測定することにより、ステージ可動部１１の位置が検出される。レーザ干渉計１３の検出結果はステージ制御系ＳＣＳへ出力される。ステージ制御系ＳＣＳは、レーザ干渉計１３の検出結果と、ステージ可動部１１の移動位置に基づく主制御装置ＭＣＳからの制御信号に基づいて、ステージ可動部１１を駆動する。尚、図１においては図示を省略しているが、レチクルステージＲＳＴの上方にはレチクルＲに形成されたマーク（レチクルマーク）とウエハステージＷＳＴの基準位置を定める基準部材に形成された基準マークとを同時に観察してこれらの相対的な位置関係を測定するレチクルアライメントセンサが設けられている。

投影光学系ＰＬは、例えば縮小倍率がα（αは、例えば４又は５）である縮小光学系であり、レチクルステージＲＳＴの下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向に設定されている。ここでは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。尚、レンズエレメントは、光源ユニットから射出される光の波長に応じて適切なものが選択される。上記照明光学系ＩＬＳによりレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内のパターンの縮小像（部分倒立像）が、ウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成される。

ウエハステージＷＳＴは、ベース部材１４と、このベース部材１４の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介してエアベアリングによって浮上支持されたステージユニットＳＵと、これらのステージユニットＳＵの各々をＸＹ面内で２次元方向に駆動する駆動装置１５と、ステージユニットＳＵのＸＹ平面における位置を検出する検出装置（不図示）とを備えて構成されている。ステージユニットＳＵはウエハＷを保持・搬送するために設けられている。
ステージユニットＳＵに設けられた駆動装置１５を駆動することで、ステージユニットＳＵをＸＹ面内の任意の方向に移動させることができる。

駆動装置１５は、ベース部材１４の上部に設けられた（埋め込まれた）固定部１６と、ステージユニットＳＵの底部（ベース対向面側）に固定され、固定部１６上の移動面１６ａに沿って移動する移動部１７とを含んで構成される平面モータを備えている。また、移動部１７、ベース部材１４、及び駆動装置１５によって平面モータ装置が構成されている。尚、以下の説明においては、上記の駆動装置１５を、便宜上、平面モータ装置１５と呼ぶものとする。

ウエハＷは、例えば真空吸着によってステージユニットＳＵ上に固定されている。また、ステージユニットＳＵの側面はレーザ干渉計１８からのレーザビームを反射する反射面とされており、外部に配置されたレーザ干渉計１８により、ステージユニットＳＵ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。

なお、図１では、代表的にレーザ干渉計１８を図示しているが、実際にはステージユニットＳＵのＸ方向の位置を検出するレーザ干渉計、及びＹ方向の位置を検出するレーザ干渉計から構成される。
ステージユニットＳＵの位置情報（又は速度情報）はステージ制御系ＳＣＳ及びこれを介して主制御装置ＭＣＳに送られる。ステージ制御系ＳＣＳでは主制御装置ＭＣＳからの指示に応じてステージユニットＳＵの位置情報（又は速度情報）に基づいて平面モータ装置１５を介してステージユニットＳＵのＸＹ面内の移動を制御する。

図２乃至図４に示すように、固定部１６には、隣接するものが互いに異なる極となるよう永久磁石（発磁体）２６（磁極により、適宜２６Ｓ、２６Ｎと称する）がＸＹ面内に所定のピッチ（Ｐ／２）で格子状に配列されている。この配列によって、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に交番磁界が形成される。永久磁石２６としては、例えばネオジウム・鉄・コバルト磁石、アルミニウム・ニッケル・コバルト（アルニコ）磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト磁石、又はネオジム・鉄・ボロン磁石等の希土類磁石を用いることが可能である。本実施形態では、１辺の長さが略Ｐ／２の平面視矩形の永久磁石２６が、同極についてＸ方向及びＹ方向の各方向に所定のピッチＰ（３６０度）で配列されているものとする。

移動部１７には、図３に模式的に示すように、４つのコイル体Ｃで形成されるコイルユニットＣＵが、図２に模式的に示すように、複数（ここでは４つ）設けられている。各コイル体Ｃは、幅がＰ／４の断面矩形の中空部の周囲にコイルが巻回されて、１辺の長さが略３Ｐ／４の平面視矩形の角筒状に形成されている。コイルユニットＣＵは、上記コイル体ＣがそれぞれＸ方向及びＹ方向に２×２で矩形に、ピッチ３Ｐ／４（２７０度ずれ）で配置された構成となっている。そして、ステージユニットＳＵの底部には、図２に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に互いに間隔をあけて４つのコイルユニットＣＵが２×２で矩形に配置されている（適宜、コイルユニットＣＵをＣＵ１〜ＣＵ４と称する）。本実施形態では、上記コイルユニットＣＵには２相の励起電流が通電される２相モータが用いられる。

これらコイルユニットＣＵは、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて、配列ピッチＣＰが、同極の永久磁石２６の配列ピッチＭＰ（＝Ｐ）を用いて以下の関係を満足するように配置される。
ＣＰ＝ＭＰ×（ｎ±（１／４）） …（１）
ｎは正の整数

本実施形態では、上記式（１）を満足し、且つコイルユニットＣＵ同士が干渉することなく最小の隙間をもって配置されるように、
ＣＰ＝７ＭＰ／４（ｎ＝２）
すなわち、ＣＰ＝７Ｐ／４となるピッチで配置されている。

上記平面モータ装置１５では、永久磁石２６Ｎ，２６Ｓの中心点に応じた位置で磁束密度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の絶対値は小さくなり、永久磁石２６Ｎの中心に応じた位置と永久磁石２６Ｓの中心に応じた位置との中点位置で磁束密度は零となる。また、磁束密度の分布は、永久磁石２６Ｎ，２６Ｓ中心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いる。すなわち、磁束密度のＸ方向分布は、正弦関数によって良い近似が行われる形状となっている。

そして、コイル体Ｃに電流が供給されると、コイル体Ｃにローレンツ電磁力が発生する。このローレンツ電磁力の反力によりステージユニットＳＵ（ひいてはウエハＷ）を移動させることができる。
コイル体Ｃに発生するローレンツ電磁力の大きさ及び方向は、コイル体Ｃに供給される電流の大きさ及び方向、並びに永久磁石２６Ｎ，２６Ｓとコイル体Ｃとの位置関係によって異なるが、本実施形態においては、Ｘ方向にステージユニットＳＵを移動させる場合には、Ｘ方向で隣り合う２つのコイル体Ｃについて、永久磁石２６Ｎ，２６Ｓとの位置関係に応じ、図５に示すように、互いに位相が９０°だけ異なる同一振幅の正弦波電流ＥＡ、ＥＢを供給することにより、各電流で生じるローレンツ電磁力ＦＡ、ＦＢの合力ＧのＸ成分を永久磁石２６Ｎ，２６ＳのＸ位置によらず一定に制御している。

また、ステージユニットＳＵがＹ方向に移動する場合におけるＹ方向への平面モータ装置１５の駆動についてもＸ方向の場合と同様にして、ステージユニットＳＵのＹ位置によらず一定の駆動力による駆動が行われる。また、上記のステージユニットＳＵをＸ方向に駆動する場合の電流パターンとＹ方向に駆動する電流パターンとが適当な比率で重ね合わされたパターンの電流を各コイル体Ｃに供給することにより、ＸＹ平面に沿った任意の方向に任意の駆動力でステージユニットＳＵが駆動される。

さらに、回転力の相殺を行わずに、ステージユニットＳＵを駆動することにより、所望の回転方向及び所望の回転力でステージユニットＳＵの回転駆動が可能になる。
このように、本実施形態の露光装置では、ステージユニットＳＵのＸＹ位置及び姿勢（Ｚ軸回りの回転）θに応じてコイル体Ｃに供給する電流を制御することによって、ステージユニットＳＵひいてはウエハＷの位置制御を行っている。
なお、コイル体Ｃへの通電と、永久磁石２６Ｎ，２６Ｓの位置に応じたステージユニットＳＵの移動との関係は、国際公開第００／４６９１１号等に詳述されているため、ここではその説明を省略する。

次に、図３及び図４を参照して、固定部１６（永久磁石２６Ｎ，２６Ｓ）に対する移動部１７（コイルユニットＣＵ）の相対位置に応じて生じる力の向きについて説明する。
ここでは、コイルユニットＣＵを＋Ｘ方向に駆動する場合について説明する。また、コイル体Ｃについては、Ｃ１〜Ｃ４の符合を付して区別する。

図３（ａ）に示すように、コイルユニットＣＵの中心（４つのコイル体Ｃの辺が交差する点）がＸ方向及びＹ方向の双方で永久磁石２６Ｎ，２６Ｓの境界上に位置する基準位置にある場合には、黒矢印で示すように、コイル体Ｃ１、Ｃ２にはＹ方向については逆方向に向き、Ｘ方向については同じ方向に向く力がそれぞれ作用するとともに、＋Ｚ側に向く力が作用する。同様に、コイル体Ｃ３、Ｃ４にもＹ方向については逆方向に向き、Ｘ方向については同じ方向に向く力がそれぞれ作用するとともに、−Ｚ側に向く力が作用する。従って、コイルユニットＣＵについては、Ｙ方向の力が相殺されて、白矢印で示す＋Ｘ方向の推力が生じるとともに、湾曲する白矢印で示す−Ｔｙ方向（Ｙ軸周り方向）の力（モーメント）が作用する。

次に、コイルユニットＣＵが上記基準位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図３（ｂ）に示す位置では、コイル体Ｃ１、Ｃ２にはＸ方向について同じ方向に向く力がそれぞれ作用することにより、コイルユニットＣＵには白矢印で示す＋Ｘ方向の推力が生じる。

さらにコイルユニットＣＵが図３（ｂ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図３（ｃ）に示す位置では、黒矢印で示すように、コイル体Ｃ１、Ｃ２にはＹ方向については逆方向に向き、Ｘ方向については同じ方向に向く力がそれぞれ作用するとともに、−Ｚ側に向く力が作用する。同様に、コイル体Ｃ３、Ｃ４にもＹ方向については逆方向に向き、Ｘ方向については同じ方向に向く力がそれぞれ作用するとともに、＋Ｚ側に向く力が作用する。従って、コイルユニットＣＵについては、Ｙ方向の力が相殺されて、白矢印で示す＋Ｘ方向の推力が生じるとともに、湾曲する白矢印で示す＋Ｔｙ方向の力が作用する。

続いて、コイルユニットＣＵが上記基準位置から＋Ｙ方向にＰ／８移動した、図３（ｄ）に示す位置では、コイル体Ｃ２、Ｃ４にはＸ方向については同じ方向に向く力がそれぞれ作用するとともに、コイル体Ｃ２には＋Ｚ側に向く力、コイル体Ｃ４には−Ｚ側に向く力が作用する。従って、コイルユニットＣＵについては、白矢印で示す＋Ｘ方向の推力が生じるとともに、湾曲する白矢印で示す−Ｔｙ方向の力が作用する。また、＋Ｘ方向の推力がコイルユニットＣＵの中心よりも−Ｙ側に偏って生じるため、コイルユニットＣＵには、−Ｔｚ方向（Ｚ軸周り方向；反時計回り）の力（モーメント）が作用する。

次に、コイルユニットＣＵが図３（ｄ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図３（ｅ）に示す位置では、コイル体Ｃ２に＋Ｘ側に向く力が作用する。従って、コイルユニットＣＵについては、白矢印で示す＋Ｘ方向の推力が生じるとともに、−Ｔｚ方向（Ｚ軸周り方向；反時計回り）の力（モーメント）が作用する。

そして、コイルユニットＣＵが図３（ｅ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図３（ｆ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ｄ）に示す位置のコイルユニットＣＵとＸ方向及び−Ｔｚ方向では同じ大きさの推力が作用するとともに、大きさが同じで方向が逆方向の湾曲する白矢印で示す＋Ｔｙ方向の力が作用する。

また、コイルユニットＣＵが図３（ｄ）に示す位置から＋Ｙ方向にＰ／８移動した、図４（ｇ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ｃ）に示す位置のコイルユニットＣＵとＸ方向では同じ大きさの推力が作用するとともに、大きさが同じで方向が逆方向の湾曲する白矢印で示す−Ｔｙ方向の力が作用する。

次に、コイルユニットＣＵが図４（ｇ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図４（ｈ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ｂ）に示す位置のコイルユニットＣＵと同じ方向及び大きさの推力が作用する。

また、コイルユニットＣＵが図４（ｈ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図４（ｉ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ａ）に示す位置のコイルユニットＣＵとＸ方向では同じ大きさの推力が作用するとともに、大きさが同じで方向が逆方向の湾曲する白矢印で示す＋Ｔｙ方向の力が作用する。なお、この位置におけるコイルユニットＣＵに生じる推力としては、図３（ｃ）に示す位置のコイルユニットＣＵに生じる推力と同一となる。

同様に、コイルユニットＣＵが図４（ｇ）に示す位置から＋Ｙ方向にＰ／８移動した、図４（ｊ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ｄ）に示す位置のコイルユニットＣＵと同じ大きさのＸ方向及び−Ｔｙ方向の力が作用するとともに、大きさが同じで方向が逆の＋Ｔｚ方向の力が作用する。

また、コイルユニットＣＵが図４（ｊ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図４（ｋ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ｅ）に示す位置のコイルユニットＣＵと同じ大きさのＸ方向の力が作用するとともに、大きさが同じで方向が逆の＋Ｔｚ方向の力が作用する。

そして、コイルユニットＣＵが図４（ｋ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図４（ｌ）に示す位置では、コイルユニットＣＵには、図３（ｆ）に示す位置のコイルユニットＣＵと同じ大きさのＸ方向及び＋Ｔｙ方向の力の力が作用するとともに、大きさが同じで方向が逆の＋Ｔｚ方向の力が作用する。

そして、上記のコイルユニットＣＵ（ＣＵ１〜ＣＵ４）を、図２に示すように、上述した式（１）を満足するピッチＣＰ＝７Ｐ／４で配置することにより、Ｔｙ方向及びＴｚ方向の推力を付与することなく、ステージユニットＳＵにＸ方向の推力を付与することができる。

具体的には、図２（ａ）に示すように、コイルユニットＣＵ１を図４（ｉ）に示した位置、コイルユニットＣＵ２を図３（ｃ）に示した位置、コイルユニットＣＵ３を図４（ｇ）に示した位置、コイルユニットＣＵ４を図３（ａ）に示した位置に配置することにより、コイルユニットＣＵ１、ＣＵ３間及びコイルユニットＣＵ２、ＣＵ４間でそれぞれＴｙ方向の力が相殺されるため、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４の合力ＧＦとしては、白矢印で示すように、＋Ｘ方向のみの推力となる。

また、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４が図２（ａ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図２（ｂ）に示す位置では、コイルユニットＣＵ１は図４（ｈ）に示した位置、コイルユニットＣＵ２は図３（ｂ）に示した位置、コイルユニットＣＵ３は図４（ｈ）に示した位置、コイルユニットＣＵ４は図３（ｂ）に示した位置となり、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４の合力ＧＦとしては、白矢印で示すように、＋Ｘ方向のみの推力となる。

また、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４が図２（ａ）に示す位置から＋Ｙ方向にＰ／８移動した、図２（ｃ）に示す位置では、コイルユニットＣＵ１は図４（ｉ）に示した位置、コイルユニットＣＵ２は図３（ｆ）に示した位置、コイルユニットＣＵ３は図４（ｊ）に示した位置、コイルユニットＣＵ４は図３（ｂ）に示した位置となり、コイルユニットＣＵ１、ＣＵ３間及びコイルユニットＣＵ２、ＣＵ４間でそれぞれＴｙ方向の力が相殺され、またコイルユニットＣＵ１、ＣＵ２間及びコイルユニットＣＵ３、ＣＵ４間でそれぞれＴｚ方向の力が相殺されるため、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４の合力ＧＦとしては、白矢印で示すように、＋Ｘ方向のみの推力となる。

そして、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４が図２（ｃ）に示す位置から＋Ｘ方向にＰ／８移動した、図２（ｄ）に示す位置では、コイルユニットＣＵ１は図４（ｋ）に示した位置、コイルユニットＣＵ２は図３（ｅ）に示した位置、コイルユニットＣＵ３は図４（ｋ）に示した位置、コイルユニットＣＵ４は図３（ｅ）に示した位置となり、コイルユニットＣＵ１、ＣＵ２間及びコイルユニットＣＵ３、ＣＵ４間でそれぞれＴｚ方向の力が相殺される（互いに打ち消される）ため、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４の合力ＧＦとしては、白矢印で示すように、＋Ｘ方向のみの推力となる。
このように、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４（移動部１７）が永久磁石２６Ｎ，２６Ｓ（固定部１６）に対していずれの位置にあった場合でも、＋Ｘ方向の推力のみがステージユニットＳＵに付与される。

以上説明したように、本実施形態では、上記式（１）に基づいてコイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４を配置しているため、例えばＸ方向の移動に伴ってコイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４に生じるモーメント等を各コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４の推力を調整したりシーケンスの変更を行うことなく、ステージユニットＳＵを所望の方向に移動させることが可能となり、生産効率を向上させることができるとともに、ステージユニットＳＵ（ウエハＷ）の移動制御性も向上させることができ、露光精度の向上にも寄与できる。

続いて、平面モータ装置の第２実施形態について図６を参照して説明する。
この図において、図１乃至図６に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第１実施形態では、隣接配置された４つのコイル体Ｃにより各コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４が形成される構成を例示したが、第２実施形態では離間して配置されたコイル体Ｃにより各コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４が形成される例について説明する。

図６に示すように、本実施形態では、例えばコイルユニットＣＵ１は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれで互いに距離７Ｐ／４離間して配置されたコイル体Ｃ１により形成されている。同様に、コイルユニットＣＵ２〜ＣＵ４は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれで互いに距離７Ｐ／４離間して配置されたコイル体Ｃ２〜Ｃ４により形成されている。コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４を構成する各コイル体Ｃ１〜Ｃ４の一つずつが矩形状に隣接配置されて、互いに離間して配置されたコイル群ＣＧ１〜ＣＧ４を形成している。
そして、コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４は、上述した式（１）を満足するように、ＣＰ＝３Ｐ／４（ｎ＝１）のピッチで配置されている。

上記構成の平面モータ装置１５では、図６（ａ）〜（ｄ）に示す位置における各コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４には、それぞれ図２（ａ）〜（ｄ）で示した位置における各コイルユニットＣＵ１〜ＣＵ４に生じる推力と同一の推力（Ｘ方向、Ｔｙ方向、Ｔｚ方向）が生じることになる。従って、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態におけるコイルユニットＣＵ（ＣＵ１〜ＣＵ４）の配置ピッチは一例であり、上記式（１）を満足すれば他のピッチで配置してもよい。
また、上記実施形態では、発磁体である永久磁石２６が固定部１６に設けられ、コイル体Ｃが移動部１７に設けられる、いわゆるムービングコイル型（ＭＣ型）の平面モータ装置１８の構成を例示したが、発磁体である永久磁石２６が移動部１７に設けられ、コイル体Ｃが固定部１６に設けられる、いわゆるムービングマグネット型（ＭＭ型）の平面モータ装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、多相として２相の励磁電流が通電される構成を励磁したが、これに限定されるものではなく、３相以上の多相モータとしてもよい。
また、上記実施形態ではウエハステージＷＳＴに本発明を適用した場合について説明したが、レチクルステージＲＳＴにも適用することができ、更にはレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの両ステージに適用することも可能である。

露光装置１０としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、上記実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、上記実施形態では、屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、反射屈折型や屈折型の光学系でもよい。

また、本発明は、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置にも適用可能である。液浸露光装置については、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。さらに、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

また、本発明は、ステージユニットが複数（２基）設けられる構成にも適用可能である。また、ステージユニットが複数設けられるのではなく、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載して、露光に関する情報を計測する計測ステージとをそれぞれ備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

露光装置１０としては、マスクとしてのレチクルＲと、基板としてのウエハＷとを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板上に転写した後、第２パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。

露光装置１０の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
また、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

以上のように、本願実施形態の露光装置１０は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。

次に、本発明の一実施形態による露光装置を用いた液晶表示素子の製造方法について説明する。図７は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図７中のパターン形成工程Ｓ１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンをウエハＷ上に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、ウエハＷ上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光されたウエハＷは、現像工程、エッチング工程、剥離工程等の各工程を経ることによって、ウエハＷ上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ２に移行する。

カラーフィルタ形成工程Ｓ２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。
そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ２の後に、セル組み立て工程Ｓ３が実行される。このセル組み立て工程Ｓ３では、パターン形成工程Ｓ１にて得られた所定パターンを有するウエハＷ、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程Ｓ３では、例えば、パターン形成工程Ｓ１にて得られた所定パターンを有するウエハＷとカラーフィルタ形成工程Ｓ２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組立工程Ｓ４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細なパターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

次に、本発明の実施形態による露光装置を半導体素子を製造する露光装置に適用し、この露光装置を用いて半導体素子を製造する方法について説明する。図８は、マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図８に示す通り、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、半導体素子の機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計したパターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

また、液晶表示素子又は半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘパターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。

１０…露光装置、 １５…駆動装置（平面モータ装置）、 １６…固定部、 １６ａ…移動面、 １７…移動部、 ２６…永久磁石（発磁体）、 Ｃ…コイル体、 ＣＵ…コイルユニット

Claims (7)

1. 発磁体とコイル体との一方を有し所定の移動面を形成する固定部と、発磁体とコイル体との他方を有し前記移動面に沿って移動可能な移動部とを備えた平面モータ装置であって、
   複数の前記コイル体で形成されるコイルユニットを複数有し、
   前記複数のコイルユニットは、当該コイルユニットと前記発磁体との相対移動に伴って生じるモーメントを互いに打ち消す配置で設けられる平面モータ装置。
2. 前記発磁体は、隣り合う極性を異ならせて互いに略直行する方向に所定ピッチで格子状に配列され、
   前記コイルユニットは、前記略直行する方向のそれぞれで、前記モーメント特性及び前記所定ピッチに対応するピッチで配列される請求項１記載の平面モータ装置。
3. 前記発磁体が配列される所定ピッチをＭＰ、前記コイルユニットが配列されるピッチをＣＰとすると、
   ＣＰ＝ＭＰ×（ｎ±（１／４））（ｎは正の整数）
   を満足する請求項２記載の平面モータ装置。
4. 各コイルユニットの一つの前記コイル体が集まったコイル群が複数形成され、
   前記複数のコイル群は、互いに離間して前記移動部に配置される請求項１から３のいずれか一項に記載の平面モータ装置。
5. 前記コイル体には
   、多相の励磁電流が通電される請求項１から４のいずれか一項に記載の平面モータ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の平面モータ装置を備えるステージ装置。
7. 請求項６記載のステージ装置を備える露光装置。

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