JP2001008430A - モータ装置、ステージ装置、及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動効率及び位置制御精度を向上したステー
ジ装置を提供する。 【解決手段】 軸方向に磁化された円筒型磁石３４Ｌ，
３４Ｒ，３４ＬＣと径方向に磁化された円筒型磁石３４
Ｎ，３４Ｓとを軸方向に沿って交互に配列して、磁極ユ
ニット３０を構成する。この磁極ユニット３８が発生す
る磁束密度は、高い磁束密度となる磁極ユニット３８の
径方向の近傍においても軸方向に沿って緩やかに変化
し、含まれる高周波成分が小さくなっている。こうした
磁極ユニット３８の径方向の近傍に周方向に電流が流れ
る複数の電機子コイルを軸方向に沿って配列した電機子
ユニットを配置して、各電機子コイルに電流を供給する
ことにより、軸方向の駆動力を効率的かつ制御性良く発
生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ装置、ステ
ージ装置、及び露光装置に係り、より詳細には可動子と
固定子とを有し、その可動子を１次元又は２次元駆動す
るモータ装置、該モータ装置の可動子が一体的に取り付
けられた移動体を含むステージ装置、及び該ステージ装
置を備えた露光装置の関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、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（以下、適宜「感応
基板又はウエハ」という）上に転写する露光装置が用い
られている。こうした露光装置としては、いわゆるステ
ッパ等の静止露光型の投影露光装置や、いわゆるスキャ
ニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置が主と
して用いられている。これらの種類の露光装置では、レ
チクルに形成されたパターンをウエハ上の複数のショッ
ト領域に順次転写する必要から、ウエハを保持して２次
元移動可能なステージ装置が設けられている。

【０００３】かかるステージ装置には、高精度露光のた
めに高精度の位置制御性が求められており、また、露光
動作のスループット向上のために高速の位置制御性が求
められている。これに応じて、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
位置制御を行うとともに、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テーブルを非接触
で駆動することにより、ウエハの位置制御を行うステー
ジ装置が開発されている。かかる非接触駆動のステージ
装置の駆動源としては、可変磁気抵抗駆動方式のリニア
パルスモータや、ローレンツ力による電磁力駆動方式を
採用したリニアモータが使用されている。

【０００４】電磁力駆動方式はローレンツ力に基づく理
論的設計が容易であり、高帯域まで電流と推力との線形
性が良く、かつ無鉄心の場合には推力むらも少ないた
め、制御性に優れている利点があったが、可変磁気抵抗
駆動方式並みの駆動力を得ることが従来は困難であっ
た。しかし、最近における永久磁石の高性能化は目覚し
く、エネルギ積が４０ＭＧＯｅ以上の高性能磁石が利用
可能となっており、電磁力駆動方式が脚光を集めつつあ
る。かかる高性能磁石は、例えば希土類物を焼結して製
造されるが、従来の低エネルギ積の永久磁石と比べて、
はるかに高い保磁力と残留磁束密度とを有しているとい
う特徴がある。このため、従来の低エネルギ積の永久磁
石を使用した場合には、減磁のために好ましくなかっ
た、同一の極性の磁極面を対向することが、高性能磁石
を使用した場合には可能となる。このことを利用して、
例えば特開平１０−３１３５６６号公報では、所定軸を
中心軸とする円筒形状を有し、所定軸の軸方向（以下、
単に「軸方向」という）に磁化された円筒磁石を磁極面
が対向するように軸方向に直列に隙間無く接続して磁極
ユニットとし、前記円筒磁石と同軸にコイルを巻いて電
機子ユニットとするリニアモータが提案されている（以
下、「従来例」という）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例のモータ装置で
は、軸方向に磁化された円筒磁石を磁極面が対向するよ
うに軸方向に直列に隙間無く接続して磁極ユニットを構
成しているので、周囲空間への磁極ユニットからの磁束
の流出位置又は周囲空間からの磁極ユニットへの磁束流
入位置は、円筒磁石の磁極面付近という軸方向に関して
非常に狭い領域となっていた。したがって、磁束ユニッ
トから径方向へ十分に離れたところでは、磁束密度の軸
方向の分布は電機子ユニットのコイルに供給される電流
の制御が容易な正弦（あるいは余弦）関数状となってい
るが、磁極ユニットの近傍では、磁束密度の軸方向の分
布は高周波成分を多く含むインパルス関数状となってい
た。一方、電機子ユニットのコイルを流れる電流と相互
作用して軸方向への駆動力を発生させる磁束密度の径方
向成分は、磁極ユニットの近傍では大きくなっている
が、磁極ユニットから径方向に遠ざかると急速に小さく
なっていた。

【０００６】すなわち、軸方向の駆動力の発生に有利な
磁極ユニットの近傍では磁束密度の軸方向分布が高周波
成分を多く含むインパルス関数状であり、また、電機子
ユニットの電流制御に有利な磁極ユニットから径方向に
十分離れた位置では磁束密度の径方向成分が小さなもの
となっていた。このため、軸方向への駆動力に着目して
電機子ユニットのコイルを磁極ユニットの近傍に配置す
ると、軸方向に所望の駆動力を発生させるためには高調
波成分を含む複雑な電流パターンが必要とされるので、
駆動力制御ひいては位置制御を容易には行うことができ
なかった。一方、位置制御の容易性に着目して電機子ユ
ニットのコイルを磁極ユニットから径方向に十分離れた
位置に配置すると、磁束密度の径方向成分が小さく、大
きな駆動力を発生させようとすると大きな電流を必要と
し、効率的な駆動力の発生ができなかった。

【０００７】本発明は、かかる事情の下になされたもの
であり、その第１の目的は、推力線形性及び位置制御性
に優れ、かつ効率的に大きな駆動力を発生することがで
きるモータ装置を提供することにある。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、搭載した対
象物を高速に移動可能であり、かつ高精度の位置制御が
可能なステージ装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第３の目的は、対象物の高
速移動及び高精度位置決めによって、スループットを向
上して高精度の露光を行うことができる露光装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ装置は、
磁極ユニット（３８）と電機子ユニット（４９）とを電
磁相互作用により所定の軸に沿って相対移動させるモー
タ装置において、前記磁極ユニットが、前記所定の軸を
中心軸とする筒状の形状を有し、前記所定の軸の軸方向
に磁化され、前記軸方向に沿って所定間隔で配設された
複数の第１磁石と（３４Ｌ，３４Ｒ）；前記所定の軸を
中心軸とする筒状の形状を有し、径方向に磁化され、前
記第１の磁石の配列において隣り合う前記第１磁石の間
に配設された複数の第２磁石（３４Ｎ，３４Ｓ）とを備
え、前記磁極ユニットが、前記軸方向に沿って変化する
磁束密度を発生することを特徴とする。

【００１１】これによれば、軸方向に磁化された第１磁
石と径方向に磁化された第２磁石とが軸方向に沿って交
互に配列されるので、周囲空間への磁極ユニットからの
磁束の流出位置又は周囲空間からの磁極ユニットへの磁
束流入位置は、第２磁石の磁極面であり、十分に広い領
域となる。このため、磁極ユニット近傍における磁束密
度の軸方向の分布は緩やかに変化し、含まれる高調波成
分が小さくなる。すなわち、磁極ユニットの近傍では、
磁束密度の径方向成分が大きく、かつ、磁束密度の軸方
向の分布を緩やかに変化するので、軸方向の駆動力を効
率的かつ制御性良く発生することができる。

【００１２】また、同極性の磁極面同士を接合する場合
に生じる大きな反発力を回避することができるので、磁
極ユニットの組み立て、ひいてはモータ装置の組み立て
が容易となる。

【００１３】本発明のモータ装置では、前記第１磁石が
前記所定の軸を中心軸とする円筒状の形状を有するとと
もに、前記第２磁石が前記所定の軸を中心軸とする円筒
状の形状を有し、前記磁極ユニットが前記所定の軸を中
心軸としてほぼ回転対称の磁束密度を発生する構成とす
ることができる。かかる場合には、磁極ユニットが所定
の軸を中心軸としてほぼ回転対称の磁束密度を発生する
ので、電機子ユニットを所定の軸を中心軸とする円筒型
のコイルで構成することにより、所定の軸を中心軸とし
て軸対称となるローレンツ力をコイルの各位置に発生さ
せることができるので、簡単な電機子ユニットの構成を
採用しつつ、駆動力の制御を容易に行うことができる。

【００１４】また、本発明のモータ装置では、第１磁石
及び第２磁石の軸方向の配列において、第１磁石と第２
磁石とを離間させることも勿論可能であるが、前記第２
磁石を、前記軸方向の両側の前記第１磁石と隣接させる
ことも可能である。かかる場合には、磁極ユニットが占
める空間における磁石の占有率を高めることができ、起
磁力を大きくできるので、磁極ユニットの占有体積を低
減しつつ、磁束密度を高めることができる。なお、第１
磁石と第２磁石とを隣接させる構成とするときには、双
方の磁石を高い保磁力と残留磁束密度とを有する高性能
磁石とすることが必須となる。

【００１５】また、本発明のモータ装置では、前記複数
の第１磁石の配列において隣り合う前記第１磁石の磁化
方向が互いに反対向きであり、前記複数の第２磁石の配
列において隣り合う前記第２磁石の磁化方向が互いに反
対向きである構成とすることができる。かかる場合に
は、第２磁石ごとに、その第２磁石の起磁力とその第２
磁石と隣り合う２つの第１磁石の起磁力との和の起磁力
に応じた磁束を、第２磁石の一方の磁極面から放出ある
いは第２磁石の一方の磁極面に流入させることができる
ので、軸方向に沿って周期的に変化する磁束密度を効率
的に発生することができ、連続的な高精度の位置制御を
容易に行うことができる。

【００１６】ここで、前記第１磁石の磁極面の極性を、
その磁極面が対向する前記第２磁石の円筒外側面の磁極
面の極性と同一とし、前記電機子ユニットを、前記第１
磁石及び前記第２磁石の径方向外側に配設することがで
きる。かかる場合には、電機子ユニットが配置される磁
極ユニットの径方向外側に、軸方向に沿って周期的に変
化する磁束密度を効率的に発生することができるので、
電機子ユニットの電流経路に電流を供給することによ
り、効率的にローレンツ力を発生することができる。

【００１７】なお、上記のように電機子ユニットを磁極
ユニットの径方向外側に配置することは、電機子ユニッ
トを可動子とし、磁極ユニットを固定子とする場合に好
ましい構成である。一方、電機子ユニットを固定子と
し、磁極ユニットを可動子とする場合には、電機子ユニ
ットを磁極ユニットの径方向内側に配置することが好ま
しい。かかる場合には、第１磁石の磁極面の極性を、そ
の磁極面が対向する第２磁石の円筒外側面の磁極面の極
性と同一とすることにより、効率的にローレンツ力を発
生することができる。

【００１８】また、本発明のモータ装置では、前記磁極
ユニットとともに磁気回路を形成する磁性体部材（２
４）を更に備えることができる。かかる場合には、磁気
回路の一部を磁気抵抗の低い磁性体部材によって構成す
るので、高い磁束密度を発生することができる。なお、
磁性体部材を、磁極ユニットを構成する第１磁石及び第
２磁石と同軸の円筒状部材とし、磁極ユニットと磁性体
部材との間の空間に電機子ユニットの電流経路を配置す
ると、非常に効率的にローレンツ力を発生することがで
きる。また、磁束密度を高くできるので、電機子ユニッ
トの電流経路が配置される位置の選択にあたって、磁極
ユニットから径方向にある程度離れた位置を選択して
も、発生するローレンツ力の大きさを維持することがで
きる。さらに、磁性体部材は磁気シールド材としても機
能するので、磁極ユニットが発生する磁束のモータ装置
外部への漏れ量を低減することができる。

【００１９】また、本発明のモータ装置では、前記複数
の第１磁石及び前記複数の第２磁石の径方向内側に配設
され、前記複数の第１磁石及び前記複数の第２磁石を支
持する磁石支持部材（２２）を更に備えることができ
る。かかる場合には、電機子ユニットを第１磁石及び第
２磁石の支持を、第１磁石及び第２磁石の径方向内側に
設けられる磁石支持部材によって行うので、第１磁石及
び第２磁石の径方向外側には第１磁石及又は第２磁石の
支持用の部材を配置する必要が無い。したがって、磁極
ユニットを高剛性に構成できるとともに、磁極ユニット
の径方向外側に電機子ユニットを配置するのにあたっ
て、電機子ユニットの電流経路を第１磁石及び第２磁石
に近接させて、効率的にローレンツ力を発生することが
できる。

【００２０】ここで、前記磁石支持部材が、前記複数の
第１磁石及び前記複数の第２磁石の全ての径方向内側を
貫通する筒状部材を有する構成とすることができる。か
かる場合には、磁石支持部材を軽量化できるので、モー
タ装置全体の軽量化を図ることができる。

【００２１】この場合、前記磁石支持部材の少なくとも
一端部の外側面に第１のねじ溝が形成され、前記第１の
ねじ溝が形成された外側面の領域で支持される前記磁石
の内側面には、前記第１のねじ溝と螺合する第２のねじ
溝が形成されている構成とすることができる。かかる場
合には、磁石支持部材の外表面に第１のねじ溝が形成さ
れた端部では、その第１のねじ溝と螺合する第２のねじ
溝が形成された磁石（第１磁石又は第２磁石であって、
第２のねじ溝が形成されたもの）を螺合させることによ
り、磁石支持部材にその磁石を強固に固定することがで
きる。このことを利用して、例えば、磁石支持部材の両
端部の外表面に第１のねじ溝を形成し、軸方向に配列さ
れた第１磁石及び第２磁石から成る磁石群の両端の磁石
に第２のねじ溝を形成しておき、圧入等により両端の磁
石を除く各磁石の中空部に磁石支持部材を貫通させると
ともに、両端の磁石を磁石支持部材に螺合させることに
より、磁石群を磁石支持部材に強固に固定することがで
きる。また、磁石支持部材の一端にストッパを設けると
ともに、他端部の外表面に第１のねじ溝を形成し、他端
側から圧入等により第１磁石及び第２磁石の中空部に磁
石支持部材を貫通させた後、第２の溝が形成された磁石
を筒状部材に螺合させることによっても、磁石群を磁石
支持部材に強固に固定することができる。なお、筒状部
材への最終的なネジ固定部材を磁石とすることにより、
磁石がねじ固定される磁石支持部材の軸方向の端部位置
まで安定した磁束密度を発生することができる。

【００２２】上記の場合に使用できるねじ溝の形成が可
能、すなわち切削可能な高性能磁石としては、例えばＭ
ｎＡｌに代表される金属粉末系の磁石がある。こうした
磁石は、圧入やカシメも可能である。

【００２３】また、本発明のモータ装置では、前記電機
子ユニットが、前記所定の軸を中心軸とする筒状の形状
を有するとともに、前記所定の軸を中心軸とする回転方
向の電流経路を有し、前記軸方向に沿って配設された複
数の電機子コイル（４５）を含む構成とすることができ
る。かかる場合には、電機子コイルの全ての電流経路に
おいてローレンツ力を発生させることができるので、効
率良く駆動力を発生することができる。なお、磁極ユニ
ットの外形が円柱状である場合には、磁束密度の分布は
周方向には均一分布となっており、磁極ユニットの中心
軸である所定の軸を中心軸として導電性線材を巻いて円
筒状の電機子コイルとすることにより、同一周上の電流
経路の各部分には同一のローレンツ力が発生する。こう
したローレンツ力の発生の対称性を利用することによ
り、駆動力の制御を簡易に行うことができる。

【００２４】ここで、前記磁極ユニットが発生する磁束
密度の前記軸方向に関する変化が周期的であり、前記複
数の電機子コイルが、前記磁極ユニットが発生する磁界
の前記軸方向の変化周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）
の配列周期で、前記軸方向に沿って配設される構成とす
ることができる。かかる場合には、軸方向に沿って順に
配列された各電機子コイルに（２π／Ｎ）ずつ異なる同
一振幅の電流を供給することにより、一定の駆動力を連
続的に発生することができる。

【００２５】このとき、前記電機子コイルが、前記所定
の軸を中心軸とする回転方向に巻かれた断面が矩形状の
導電性線材を含む構成とすることができる。かかる場合
には、通常の断面が円形の導電性線材を巻いて電機子コ
イルを構成した場合と比べて、導電性線材の空間占有密
度を高めることができるので、電機子コイルの小型化を
図りつつ、効率良く駆動力を発生することができる。

【００２６】また、前記複数の電機子コイルを内部空間
に収納する容器（４１，４２）と；前記容器の内部空間
に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装
置（７４）とを更に備える構成とすることができる。か
かる場合には、駆動力の発生にあたって、電流が電機子
コイルに供給されることにより電機子コイルで発生する
熱を、冷却装置から供給された冷媒によって除去するの
で、電機子コイルの温度上昇とモータ装置の周への熱の
拡散を抑制することができる。したがって、電機子コイ
ルの温度上昇に伴う駆動力の発生効率の変化、モータ装
置周囲の雰囲気の揺らぎの発生、モータ装置の周囲の部
材や装置への熱の伝達による熱膨張の発生を低減するこ
とができる。

【００２７】また、前記電機子コイルに取り付けられ
た、熱伝導率の高い材質から成る放熱部材（４６，４
７）を更に備える構成とすることができる。かかる場合
には、電機子コイルで発生した熱が放熱部材からも冷媒
に放散するので、冷媒への熱の放熱面積が大きくなり、
効率良く電機子コイルを冷却することができる。

【００２８】また、前記容器の内部空間の内周側に設け
られ、前記複数の電機子コイルを支持するコイル支持部
材（４３）を更に備え、前記容器の外周側の内壁が平滑
化されている構成とすることができる。かかる場合に
は、容器の外周側の内壁が平滑化されているので、内壁
付近の冷媒の流れを層流化することができる。したがっ
て、温度境界層が内壁に達しない流量で冷媒を供給する
ことにより、容器部材への熱の伝達を防止することがで
き、モータ装置の周囲への熱の拡散を低減することがで
きる。

【００２９】本発明のステージ装置は、載置面を有する
移動体（１７）と；前記移動体を第１軸方向に移動させ
る少なくとも１つの第１モータ装置（２０Ｙ）とを備
え、前記第１モータ装置の少なくとも１つは、本発明の
モータ装置であることを特徴とする。

【００３０】これによれば、本発明の第１モータ装置に
よって移動体を第１軸方向に沿って移動させるので、移
動体の第１軸方向への駆動を効率的に行うことができ
る。したがって、移動体の載置面上に載置された物体
を、１次元方向に高速移動させるとともに、１次元位置
制御を高精度で行うことができる。

【００３１】ここで、前記移動体と前記第１モータ装置
とを一体的に前記第１軸方向とは異なる第２軸方向に移
動させる少なくとも１つの第２モータ装置（２０ＸＡ，
２０Ｂ）を更に備え、前記第１モータ装置の少なくとも
１つを本発明の記載のモータ装置とすることができる。
かかる場合には、第１軸方向と異なる第２軸方向につい
て、本発明のモータ装置によって移動体及び第１モータ
装置の駆動を効率的に行うことができる。したがって、
移動体の載置面上に載置された物体を、任意の２次元方
向に高速移動させるとともに、２次元位置制御を高精度
で行うことができる。

【００３２】本発明の露光装置は、露光用ビームを発生
するビーム源（ＩＯＰ）と；前記露光用ビームの経路に
配置された物体を載置面上に搭載する本発明のステージ
装置（ＷＳＴ）とを備えることを特徴とする。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（Ｗ）とすることができ
る。なお、マスク（Ｒ）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。

【００３３】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。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１〜図１４を参照して説明する。図１には、本実施形態
に係る露光装置１００の全体的な構成が概略的に示され
ている。なお、この露光装置１００は、いわゆるステッ
プ・アンド・スキャン露光方式の投影露光装置である。

【００３５】この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レ
チクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学
系ＰＬ、ウエハＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動
するステージ装置としてのウエハステージ装置ＷＳＴ、
及びこれらの制御系等を備えている。

【００３６】前記照明系ＩＯＰは、光源ユニット、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。こうした照明系ＩＯＰ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
照明系ＩＯＰから射出された照明光ＩＬは、折り曲げミ
ラーＭ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）の照明領域部分をほぼ均一
な照度で照明する。

【００３７】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが、例えば真空吸着又は静電吸着により固定されて
いる。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベ
ース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、照明系ＩＯＰ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。

【００３８】このレチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５
３からのレーザビームを反射する移動鏡５２が固定され
ており、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の
位置はレチクル干渉計５３によって、例えば０．５〜１
ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクル干渉
計５３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５１及びこれを介して主制御装置５０に送ら
れ、ステージ制御系５１では主制御装置５０からの指示
に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて
レチクル駆動部（図示省略）を介してレチクルステージ
ＲＳＴを駆動する。

【００３９】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
（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とさ
れている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリ
ックとなるように、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、１／６）を有する
縮小光学系である。このため、照明光学系からの照明光
ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、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上の前記照明領域に共役な被露光領域
に形成される。

【００４０】前記ウエハステージ装置ＷＳＴは、駆動装
置１０及びウエハＷを載置する載置面を有する移動体と
しての基板テーブル１１から構成されている。なお、駆
動装置１０の構成は後述する。

【００４１】前記基板テーブル１１上には、ウエハＷが
例えば真空吸着又は静電吸着によって固定されている。
また、この基板テーブル１１上には位置検出装置である
ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）
５５からのレーザビームを反射する移動鏡５４が固定さ
れ、外部に配置された前記ウエハ干渉計５５により、基
板テーブル１１のＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１
ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際
には、図２に示されるように、基板テーブル１１上には
走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移動
鏡５４Ｙと非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面
を有する移動鏡５４Ｘとが設けられているが、図１では
これらが代表的に移動鏡５４として示されている。ま
た、図２に示されるように、走査方向に１軸のウエハ干
渉計５５Ｘが設けられ、非走査方向に２軸のうえはウエ
ハ干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的
にウエハ干渉計５５として示されいる。基板テーブル１
１の位置情報（又は速度情報）はステージ制御系５１及
びこれを介して主制御装置５０に送られ、ステージ制御
系５１では主制御装置５０からの指示に応じて前記位置
情報（又は速度情報）に基づいて駆動装置１０を介して
基板テーブル１８の移動を制御する。

【００４２】また、基板テーブル１１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。

【００４３】更に、図１の露光装置１００には、ウエハ
Ｗ表面の露光領域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
号公報等に開示されている。

【００４４】次に、駆動装置１０の構成について、図２
〜図９を参照して説明する。

【００４５】前記駆動装置１０は、図２に示されるよう
に、定盤１２と、定盤１２上に固定されたガイドバーと
してのＸガイド１４と、Ｚガイドとしての定盤１２の上
面及びＸガイド１４に沿ってＸ軸方向に移動可能なＸ移
動体１５と、Ｘ移動体１５をＸ方向に駆動するモータ装
置としてのリニアモータ２０ＸＡ，２０ＸＢと備えてい
る。

【００４６】前記定盤１２としては、例えば鉄に比べ軽
量で傷のつき難いアルミナセラミックス製の平面視で長
方形状又は正方形状のものが使用される。この定盤１２
は、平面視で中央部が高段部であり、周辺部が低段部で
ある２段構造を有している。

【００４７】前記Ｘガイド１４としては、例えばアルミ
ナセラミックス製のものが使用される。Ｘガイド１４
は、定盤１２の中心から見て−Ｙ方向の定盤１２の端面
近傍の定盤１２の低段部上にＸ方向に沿って配置されて
いる。

【００４８】前記リニアモータ２０ＸＡはＸガイド１４
の−Ｙ方向側の定盤１２の低段部上に配置され、また、
前記リニアモータ２０ＸＢは、定盤１２の中心から見て
＋Ｙ方向の定盤１２の端面近傍の定盤１２の低段部上に
Ｘ方向に沿って配置されている。

【００４９】リニアモータ２０ＸＡは、図３に示される
ように、外径がＤ１であり、Ｘ軸方向に延びる円筒状の
固定子３０ＸＡと、該固定子３０ＸＡの外形Ｄ１よりも
僅かに大きな直径Ｄ２であり、固定子３０ＸＡが貫通す
る中空部を有する可動子４０ＸＡとを備えている。可動
子４０ＸＡは、その鉛直下方側には、外径がＤ３で、内
径がＤ２の円筒状の外形を有しており、その鉛直上方に
は、ＸＹ面にほぼ平行な上面を有する直方体状の形状を
有している。

【００５０】また、リニアモータ２０ＸＡは、可動子４
０ＸＡの円筒部の外径Ｄ３よりも僅かに大きな内径Ｄ４
を有する円筒状の磁性体部材２４ＸＡを更に備えてい
る。なお、磁性体部材２４ＸＡのＹＺ断面は、可動子４
０ＸＡの円筒部と直方体部との間のくびれ部の幅よりも
僅かに大きな幅で鉛直上方において離間した円弧状とな
っている。

【００５１】上記の固定子３０ＸＡ及び磁性体部材２４
ＸＡの両端が、支持部材２２ａ及び支持部材２２ｂによ
って支持される。支持部材２２ａ，２２ｂには、図３に
おいて支持部材２２ａに関して明瞭に示されているよう
に、固定子３０ＸＡの円筒形状の中心軸と、磁性体部材
２４ＸＢの円筒形状の中心軸とが同軸となるように、固
定子３０ＸＡの端部が挿入される円柱状の凹部２２
₁と、磁性体部材２４の端部が挿入される環状の溝２２₂
とが形成されている。そして、固定子３０ＸＡと磁性体
部材２４ＸＡとの間の空間に、固定子４０ＸＡの円筒部
が配置された後に、ねじ止め等により支持部材２２ａ，
２２ｂと固定子３０ＸＡ及び磁性体部材２４ＸＡとが強
固に固定されることにより、リニアモータ２０Ａが構成
されている。なお、支持部材２２ａ，２２ｂは、図２に
示されるように定盤１２の上面に、ねじ止め等により強
固に固定される。

【００５２】前記固定子３０ＸＡは、図４（Ａ）及び図
４（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である図４（Ｂ）に示さ
れるように、内径Ｄ５及び外径Ｄ６を有してＸ軸方向に
延び、一端部に外径Ｄ１のストッパ部３２Ｓを有する円
筒状の磁石支持部材３２と、該磁石支持部材３１に固定
された、外径Ｄ１、内径Ｄ６、及びＸ軸方向の長さＬを
有し、例えばＭｎＡｌ等の切削加工可能な高性能磁石材
料から成る所定数の永久磁石３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｌ，
３４Ｓ、及び磁石支持部材３１の他端部に固定される永
久磁石３４ＬＣとを備えている。永久磁石３４Ｒ，３４
Ｎ，３４Ｌ，３４Ｓは、この順でＸ方向に沿って配列さ
れており、該配列における永久磁石３４Ｓの次からは、
更に永久磁石３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｌ，３４Ｓの順によ
る配列が繰り返されている。ここで、所定数の永久磁石
３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｌ，３４Ｓ、及び永久磁石３４Ｌ
Ｃによって磁極ユニット３８が構成されている。なお、
ストッパ部３２Ｓの外径は、値Ｄ６よりも大きく、か
つ、値Ｄ４よりも小さな値であれば任意の値とすること
ができる。

【００５３】磁石支持部材３２は、例えばステンレス鋼
からなり、その他端部には、図４（Ｂ）と図５とを総合
して示されるように、ねじ山部の外径がＤ６よりも僅か
に小さな第１のねじ溝としての雌ねじ溝３２Ｆが形成さ
れている。なお、上記の支持部材２２Ａ，２２Ｂへの固
定子３０の固定は、支持部材２２Ａ，２２Ｂに磁石支持
部材３２をねじ止めすることに行われており、かかるね
じ止め用の不図示のねじ穴が磁石支持部材３２の円筒底
面に形成されている。

【００５４】永久磁石３４Ｒは、Ｘ軸方向に磁化された
磁石であり、−Ｘ方向側の円筒底面がＳ極面とされ、＋
Ｘ方向側の円筒底面がＮ極面とされている。また、永久
磁石３４Ｌは、Ｘ軸方向に磁化された磁石であり、−Ｘ
方向側の円筒底面がＮ極面とされ、＋Ｘ方向側の円筒底
面がＳ極面とされている。すなわち、永久磁石３４Ｒと
永久磁石３４Ｌとは、同一の永久磁石について磁気モー
メントの方向を互いに反対に配置したものである。な
お、永久磁石３４ＬＣは、磁気的な性質は永久磁石３４
Ｌと同様であるが、円筒内側面側に、上記の雌ねじ溝３
２Ｆと螺合する第２のねじ溝としての雄ねじ溝３４Ｍが
形成されている。

【００５５】永久磁石３４Ｎは、径方向に磁化された磁
石であり、径方向外側の円筒側面がＮ極面とされ、径方
向内側の円筒側面がＳ極面とされている。また、永久磁
石３４Ｓは、径方向に磁化された磁石であり、径方向外
側の円筒側面がＳ極面とされ、径方向内側の円筒側面が
Ｎ極面とされている。

【００５６】固定子３０ＸＡは、図５に示されるよう
に、磁石支持部材３２の雌ねじ溝３２Ｆが形成された他
端側から、永久磁石３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｌ，３４Ｓを
順次圧入していき、最後に、永久磁石３４ＬＣをその雄
ねじ溝３４Ｍを磁石支持部材３２の雌ねじ溝３２Ｆに螺
合させることによって組み立てられる。こうして剛性の
高い固定子３０ＸＡが組み立てられる。

【００５７】前記可動子４０ＸＡは、ＸＺ断面図である
図６（Ａ）及び図６（Ａ）におけるＤ−Ｄ断面図（ＹＺ
断面図）である図６（Ｂ）に示されるように、紙面上方
にくびれ部を有し、紙面下方に、軸Ｘ_Aを中心軸とし
て、内径Ｄ２及び外径Ｄ３の円筒状の外形を有するとと
もに、円筒状の内部空間を有する容器本体部材４１と、
紙面上方において容器本体部材４１に固定され、容器本
体部材４１とともに内部空間を閉空間化する蓋部材４２
とを備えている。

【００５８】容器本体部材４１の円筒状内部空間には、
軸Ｘ_Aが中心軸となるように、円筒状のコイル支持部材
４３が配設されており、このコイル支持部材の周囲に、
軸Ｘ _Aを中心軸としてその回転方向に導電性の線材が巻
かれた直径２Ｒの複数のコイル４５₁〜４５_NがＸ軸方向
に沿って配列されている。ここで、各コイル４５_i（ｉ
＝１〜Ｎ）は、断面が矩形状の導電性の線材が巻かれて
形成されおり、電流の空間密度の向上が図られている。
各コイル４５_iには、それぞれ熱伝導性の高い材料から
成る、ＸＺ断面でＬ字状のフィン部材４６_iが取り付け
られている。ここで、複数のコイル４５₁〜４５_Nから電
機子ユニット４９が構成されている。なお、以下の説明
においては、電機子ユニット４９をコイル列４９とも呼
ぶものとする。

【００５９】前記コイル支持部材４３は、図７に示され
るように、端部に切り込みが施されており、かかる切り
込み部を介してコイル支持部材４３の径方向外側の空間
と径方向内側の空間とは連通している。なお、コイル支
持部材４３は、ねじ止め等によって容器本体部材４１に
固定されている。

【００６０】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に戻り、フィン
部材４６₁〜４６_Nの上部には、熱伝導性の高い材料から
なり、図６（Ｂ）に示されるようなＹＺ断面形状を有
し、Ｘ軸方向に延びるビックフィン部材４７が取り付け
られている。

【００６１】さらに、容器本体部材４１には、冷媒の流
入口４８₁と冷媒の流出口４８₂とが設けられており、図
１に示されている冷却機７４から冷媒（例えば、フッ素
系不活性液体）が流入口４８₁を介して内部空間に送り
込まれ、該内部空間を通過するときに、コイル４５_i、
フィン部材４６_i、ビッグフィン部材４７、及びコイル
支持部材４３との間で熱交換を行う。かかる熱交換にお
いて、コイル４５_iで発生した熱を、フィン部材４６_i及
びビックフィン部材４７から冷媒へ放出することにし、
冷媒への熱の放出面積を大きくしたので、冷媒と熱交換
を効率的に行うことができる。

【００６２】ここで、容器本体部材４１及び蓋部材４２
の内壁面は平滑化加工されており、乱流が発生しにくく
なっている。このため、コイル４５_i、フィン部材４
６_i、ビッグフィン部材４７、及びコイル支持部材４３
から吸収した熱が容器本体部材４１又は蓋部材４２に到
達しにくくなっている。本実施形態では、熱が容器本体
部材４１又は蓋部材４２に到達する前に、冷媒が流出口
４８₂から排出されるように冷媒の流量が設定されてい
る。こうして、流出口４８₂を介して排出された冷媒
は、冷媒通路を介して前記冷却機７４に戻され、ここで
再び冷却されて流入口４８₁から内部空間に送り込まれ
るようになっている。

【００６３】以上の冷却方式により、 Ｑ＝η・Ｑ’＝η・Ｃ・ｑ・△Ｔ …（１） ここで、Ｑ：コイル発熱量 Ｑ’：冷媒による除熱量 η：除熱効率 Ｃ：冷媒熱容量（冷媒の種類に固有な値） ｑ：冷媒流量 △Ｔ：流入時から流出時までの冷媒の温度上昇 で定義される除熱効率ηを０．９以上の値としている。

【００６４】リニアモータ２０ＸＢは、図２と、図２に
おけるＡ−Ａ断面図である図８とを総合して示されるよ
うに、上述のリニアモータ２０ＸＡと同様に構成されて
いる。すなわち、リニアモータ２０ＸＢは、固定子３０
ＸＡと同様に構成された固定子３０ＸＢと、可動子４０
ＸＡと同様に構成された可動子４０ＸＢと、磁性体部材
２４ＸＡと同様に構成された磁性体部材２４ＸＢとを備
えている。そして、リニアモータ２０ＸＢはリニアモー
タ２０ＸＡと同様に組み立てられ、支持部材２２ａ，２
２ｂと同様に構成された支持部材２２ｃ，２２ｄを介し
て、リニアモータ２０ＸＡと同様にして、固定子３０Ｘ
Ｂ及び磁性体部材２４ＸＢが定盤１２に固定されてい
る。

【００６５】なお、可動子４０ＸＡの上部の＋Ｙ側側面
には、可動子４０ＸＡの＋Ｙ側に配置されたＸガイド１
４へ空気を噴出するとともに空気を吸入して、エアベア
リングを形成するための空気軸受け装置６２が固定され
ている。該空気軸受け装置６２では、例えば不図示の空
気ポンプからと接続された空気吹出し口と空気吸入口と
がＸ軸方向に沿って交互に配列されている。なお、空気
軸受け装置６２はＸ軸方向に延びた構成とされており、
後述するＸ移動体１５のＺ軸回りの回転（ヨーイング）
が防止されるようになっている。

【００６６】前記Ｘ移動体１５は、リニアモータ２０Ｘ
Ａの可動子４０ＸＡの上面とリニアモータ２０ＸＢの可
動子４０ＸＢの上面とを架橋するように、可動子４０Ｘ
Ａの上面及び可動子４０ＸＢの上面に固定されたＹガイ
ド１６と、Ｚガイドとしての定盤１２の上面及びＹガイ
ド１６に沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ移動体１７と、
Ｙ移動体１７をＹ軸方向に駆動するモータ装置としての
リニアモータ２０Ｙと備えている。

【００６７】前記リニアモータ２０Ｙは、上述のリニア
モータ２０ＸＡと同様に構成されている。すなわち、リ
ニアモータ２０Ｙは、固定子３０ＸＡと同様に構成され
た固定子３０Ｙと、可動子４０ＸＡと同様に構成された
可動子４０Ｙと、磁性体部材２４ＸＡと同様に構成され
た磁性体部材２４Ｙとを備えている。そして、リニアモ
ータ２０Ｙはリニアモータ２０ＸＡと同様に組み立てら
れ、支持部材２２ａ，２２ｂと同様に構成された支持部
材２２ｅ，２２ｆを介して、リニアモータ２０ＸＡの固
定子３０ＸＡ及び磁性体部材２４ＸＡが定盤１２に固定
されるのと同様にして、固定子３０Ｙ及び磁性体部材２
４Ｙが可動子３０ＸＡの上面及び可動子３０ＸＢの上面
に固定されている。

【００６８】前記Ｙガイド１６としては、例えばアルミ
ナセラミックス製のものが使用される。Ｙガイド１６
は、平面視でリニアモータ３０Ｙを取り囲むロ字状の枠
部材であり、Ｘガイド１４とリニアモータ２０ＸＢとの
間に底板１６Ｂを有している。この底板１６Ｂの下面に
は、定盤１２の上面へ空気を噴出し、エアベアリングを
形成するための空気軸受け装置６４が固定されている。
該空気軸受け装置６４では、例えば不図示の空気ポンプ
からと接続された空気吹出し口と空気吸入口とを備える
複数個のエアパッドが２次元的に配列されて構成され
る。

【００６９】かかる複数の空気軸受け装置６４と定盤１
２とによって形成されるエアベアリングによって、Ｘ移
動体１５、リニアモータ２０ＸＡの可動子４０ＸＡ、及
びリニアモータ２０ＸＢの可動子４０ＸＢが、定盤１２
の上面に対して浮上支持される。また、上述の可動子４
０ＸＡに固定された空気軸受け装置６２とＸガイド１４
とによって形成されるエアベアリングによって、Ｘ移動
体１５、可動子４０ＸＡ、及び可動子４０ＸＢが、Ｘガ
イド１４に対してＹ軸方向に非接触で支持される。以上
のＸ移動体１５、可動子４０ＸＡ、及び可動子４０ＸＢ
に関するＹ軸方向及びＺ軸方向の非接触支持は、可動子
４０ＸＡの円柱状中空部の中心軸と円筒型の固定子３０
ＸＡの中心軸とが同軸となり、かつ、可動子４０ＸＢの
円柱状中空部の中心軸と円筒型の固定子３０ＸＢの中心
軸とが同軸となるように行われるようになっている。

【００７０】前記Ｙ移動体１７は、図２、図８、及び図
２におけるＢ−Ｂ断面図である図９とを総合して示され
るように、リニアモータ２０Ｙの可動子４０Ｙの上面に
固定され、ＸＺ断面で逆Ｕ字状の形状を有する部材１８
と、部材１８の上面に設けられたボイスコイルモータ等
を含む支持機構１９ａ，１９ｂ，１９ｃとを備えてい
る。前述の基板テーブル１１は、支持機構１９ａ，１９
ｂ，１９ｃによって異なる３点で支持されており、ＸＹ
面に対して傾斜及びＺ軸方向の駆動が可能になってい
る。支持機構３２ａ〜３２ｃは、ステージ制御系１９に
よって独立に駆動制御される。

【００７１】ここで、部材１８のＹガイド１６との２つ
の対向面には、Ｙガイド１６の側面へ空気を噴出し、エ
アベアリングを形成するための空気軸受け装置６６Ａ，
６６Ｂが配置され、また、部材１８の下面には、定盤１
２の上面へ空気を噴出し、エアベアリングを形成するた
めの複数の空気軸受け装置６８Ａ，６８Ｂが配置されて
いる。空気軸受け装置６６Ａ，６６Ｂ，６８Ａ，６８Ｂ
では、例えば不図示の空気ポンプからと接続された空気
吹出し口と空気吸入口とを備える複数個のエアパッドが
配列されて構成される。

【００７２】これら空気軸受け装置６８Ａ，６８Ｂと定
盤１２とによって形成されるエアベアリングによって、
Ｙ移動体１７及びリニアモータ３０Ｙの可動子４０Ｙ
が、定盤１２の上面に対して浮上支持される。また、上
述の部材１８に固定された空気軸受け装置６６Ａ，６６
ＢとＹガイド１６とによって形成されるエアベアリング
によって、Ｙ移動体１６及び可動子４０Ｙが、Ｙガイド
１６に対して非接触で支持されている。以上のＹ移動体
１６及び可動子４０Ｙに関するＹ軸方向及びＺ軸方向の
非接触支持は、可動子４０Ｙの円柱状中空部の中心軸と
円筒型の固定子３０Ｙの中心軸とが同軸となるように行
われるようになっている。

【００７３】以下、本実施形態におけるウエハＷのＸＹ
２次元方向への移動時のリニアモータ２０ＸＡ，２０Ｘ
Ｂ，２０Ｙ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軸方向の移動におけるリニアモー
タ２０ＸＡの可動子４０ＸＡの駆動原理の概要を、図１
０〜図１４を参照して説明する。

【００７４】リニアモータ２０ＸＡでは、前述のよう
に、永久磁石３４Ｌ，３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｓ，３４Ｌ
Ｃから磁極ユニット３８が構成されている。この磁極ユ
ニット３８では、図１０（Ａ）においてＸＹ断面の一部
について代表的に実線矢印で示されるように、永久磁石
３４Ｎが、各永久磁石の中心軸Ｘ_Aを中心として半径方
向外側へ向かう方向（以下、「＋ｒ方向」という）の磁
束を発生し、また、永久磁石群３４Ｓが、軸Ｘ_Aを中心
として半径方向内側へ向かう方向（以下、「−ｒ方向」
という）の磁束を発生する。

【００７５】永久磁石３４ＮのＮ極面から空間中を＋ｒ
方向へ進行する磁束は、磁気抵抗が低い磁性体部材２４
ＸＡに到達後、磁性体部材２４ＸＡを＋Ｘ方向又は−Ｘ
方向へ進行する。そして、永久磁石３４Ｓの対向位置に
到達した磁束は、永久磁石３４ＳのＳ極面へ向けて空間
中を−ｒ方向へ進行する。こうして、永久磁石３４Ｓの
Ｓ極面に到達した磁束は、永久磁石３４Ｓと隣り合う永
久磁石３４Ｌ又は永久磁石３４ｒのＳ極面を通り、永久
磁石３４Ｌ又は永久磁石３４Ｒ中を介した後にそれらの
Ｎ極面を通って永久磁石３４Ｎへ進行する。この後、磁
束は、永久磁石３４ＮのＮ極面に到達する。

【００７６】こうして、永久磁石３４Ｎ、磁性体部材２
４ＸＡ、永久磁石３４Ｓ、及び永久磁石３４Ｌを順次巡
る磁気回路、並びに永久磁石３４Ｎ、磁性体部材２４Ｘ
Ａ、永久磁石３４Ｓ、及び永久磁石３４Ｌを順次巡る磁
気回路が形成される。なお、永久磁石３４ＬＣは、磁気
回路の形成にあたっては、永久磁石３４Ｌと同等の役割
を果たしている。

【００７７】本実施形態では、上記の磁気回路の形成に
あたって、磁気抵抗の小さな磁性体部材２４ＸＡを用い
ているので、磁性体部材２４ＸＡを用いない場合と比べ
て、多量の磁束が流れる磁気抵抗の小さな磁気回路を安
定して形成することができる。

【００７８】以上の磁気回路の形成によって発生する、
磁極ユニットと磁性体部材２４ＸＡとの間の空間におけ
る磁束密度の＋ｒ方向成分と、各電機子コイル４５に供
給された電流との電磁相互作用によって可動子４０ＸＡ
にＸ軸方向に駆動力が付与される。かかる駆動力に寄与
する磁束密度の＋ｒ方向成分（以下、単に「磁束密度」
と略す）は、永久磁石３４Ｌ，３４Ｒ，３４Ｎ，３４
Ｓ，３４ＬＣが軸Ｘ_Aを中心軸とする円筒状の形状を有
すること、及び、磁性体部材２４ＸＡが軸Ｘ_Aを中心軸
とする円筒状の形状を有することから、軸Ｘ_Aを中心軸
とする円筒座標系（ｒ，θ，Ｘ）（ｒ：軸Ｘ_Aからの距
離、θ：Ｘ軸回りの回転角）で表した場合には、変数θ
には依存せず、変数ｒ及び変数Ｘの変化のみに応じて変
化する関数で表される。すなわち、磁束密度はＢ（ｒ，
Ｘ）と表わされる。

【００７９】更に、電機子コイル４５を流れる電流は軸
Ｘ_Aを中心とする円周上を流れると考えられるので、電
流経路が形成する円周の半径をＲとすると、電機子コイ
ル４５の電流経路における磁束密度はＢ_R（Ｘ）と表さ
れ、Ｘ位置にのみに依存している。この磁束密度Ｂ
_R（Ｘ）が可動子４０ＸＡの駆動に寄与し、図１０
（Ｂ）に示されるような分布となっている。

【００８０】すなわち、磁束密度Ｂ_R（Ｘ）は、永久磁
石３４Ｎ，３４ＳのＸ軸方向の中央位置に応じた位置で
磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の絶対値が最大となり、この点から
Ｘ軸方向に離れるほど磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の絶対値は小
さくなる。永久磁石３４ＬのＸ軸方向の中央位置に応じ
た位置、及び永久磁石３４ＲのＸ軸方向の中央位置に応
じた位置において、磁束密度Ｂ_R（Ｘ）は零となる。ま
た、磁束密度磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の分布は、永久磁石３
４Ｎ，３４ＳのＸ軸方向の中央位置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、周期４Ｌ
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。

【００８１】以上より、磁束密度Ｂ_R（Ｘ）は、 Ｂ_R（Ｘ）＝Ｂ_R0・ｃｏｓ｛（π／（２Ｌ））・Ｘ＋φ｝ …（３） が良い近似となっている。ここで、Ｂ_R0及びφは定数で
ある。なお、図１０（Ｂ）では、磁束方向が＋ｒ方向成
分を有する場合に磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の値を正とし、磁
束方向が−ｒ方向成分を有する場合に磁束密度Ｂ
_R（Ｘ）の値を負としている。

【００８２】なお、本実施形態においては、磁性体部材
２４ＸＡ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、安定した磁束を継続的に発生することが
できる。

【００８３】次に、図１０（Ｂ）に示された分布の磁束
密度Ｂ_R（Ｘ）と、各電機子コイル４５を流れる電流と
の電磁相互作用によって、各電機子コイル４５で発生す
るローレンツ力について説明する。

【００８４】前提として、各電機子コイル４５_iの端子
には電流ｉ_iが供給されているとする。ここで、各電機
子コイル４５_iを１巻きのコイルと考えた場合には、図
１１（Ａ）においてＸＹ断面で示されるように、電流Ｉ
_i（＝Ｔ・ｉ_i，Ｔ：各電機子コイル４５_iの巻き数）が
供給されている場合と同等となっているものとする。以
下、説明の便宜上、各電機子コイル４５_iは１巻きのコ
イルであり、電流Ｉ_iが供給されるものとして説明す
る。また、電流方向が軸Ｘ_Aの＋Ｙ方向側で紙面奥側で
ある場合に電流値は正であり、電流方向がその逆向きで
ある場合に電流値は負であるとする。そして、本実施形
態では、各電機子コイル４５Ｘ_iに、 Ｉ_i＝（−１）^jＩ_i+3j …（４） とし、電機子コイル４５_i（ｉ＝１〜Ｎ）からなるコイ
ル列である電機子ユニットにいわゆる３相電流を供給し
ている。

【００８５】なお、以下の説明では、 Ｉ_i＝Ｉ_U，Ｉ_i+1＝Ｉ_V，Ｉ_i+2＝Ｉ_W …（５） とも表す。かかる電流表記を行って電流分布を表したも
のが、図１１（Ｂ）にＸＹ断面で示されている。なお、
図１１（Ｂ）においては、コイル４５のＸＹ断面に電流
の表示を付している。

【００８６】以上のような電流分布を有するコイル列
が、前述の図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）で示される磁
束密度Ｂ_R（Ｘ）が発生している空間に配置されている
と、電流と磁束密度との電磁相互作用によって、各電機
子コイル４５_iの電流経路にローレンツ力が発生し、そ
のローレンツ力が稼動し４０ＸＡの駆動力となる。かか
るローレンツ力は、フレミングの左手の法則に従うこと
から、円周方向に流れる電流と磁束密度Ｂ_R（Ｘ）との
電磁相互作用によって、Ｘ軸方向のローレンツ力ＦＸが
発生する。なお、ローレンツ力ＦＸの向き（ローレンツ
力ＦＸが＋Ｘ方向の力であるか−Ｘ方向の力であるか
は、電流の向き（軸Ｘ_Aを周回する向き）及び電流のＸ
位置における磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の方向（すなわち、磁
束密度Ｂ_R（Ｘ）が正であるか負であるか）によって決
まる。また、ローレンツ力ＦＸの大きさは、各電機子コ
イル４５_iに供給される電流Ｉ_iの大きさ及び電流経路に
おける磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の大きさによって異なる。し
たがって、電機子コイル４５_iに供給する電流Ｉ_iの向き
と大きさが同一であっても、磁極ユニットとコイル列と
のＸ軸方向に関する位置関係によって、電機子コイル４
５_iに発生するローレンツ力の向きや大きさが異なるこ
とになる。

【００８７】かかるローレンツ電磁力を考えるにあたっ
て、まず、磁極ユニットとコイル列との位置関係が、図
１２に示されるような、電機子コイル４５_iと永久磁石
４５Ｎ，４５Ｓ、４５Ｌ，４５Ｒとの位置関係にあると
する。すなわち、電流Ｉ_Uが流れる領域のＸ方向に関す
る中央位置が、永久磁石４５ＮのＸ方向に関する中央位
置を原点として、座標Ｘにあるとする。

【００８８】本実施形態では、かかる配置関係におい
て、電流Ｉ_U，Ｉ_V，Ｉ_Wとして、図１３（Ａ）に示され
るような、 Ｉ_U＝Ｉ₀ｃｏｓ｛（π／（２Ｌ））・Ｘ｝ …（６） Ｉ_V＝Ｉ₀ｃｏｓ｛（π／（２Ｌ））・Ｘ＋π／３｝ …（７） Ｉ_W＝Ｉ₀ｃｏｓ｛（π／（２Ｌ））・Ｘ＋２π／３｝ …（８） を採用し、対応する電機子コイル４５に供給している。

【００８９】このとき、電流Ｉ_Uが流れる領域におい
て、Ｘ方向に関する中央位置からＸ方向についてΔＸだ
け離れた位置に発生する、単位長さ当たりのローレンツ
力ｆＸ _U（Ｘ，ΔＸ）は、電流Ｉ_UのＸ軸方向に関する単
位幅当たりの電流密度をＪ_U（Ｘ）（＝Ｉ_U（Ｘ）／（２
Ｌ／３））として、 ｆＸ_U（Ｘ，ΔＸ）＝Ｊ_U（Ｘ）・Ｂ_R（Ｘ＋ΔＸ） ＝Ｊ₀・Ｂ_R0・ｃｏｓ｛（π／（２Ｌ））・Ｘ｝ ・ｃｏｓ｛（π／（２Ｌ））・（Ｘ＋ΔＸ）｝ …（９） となる。ここで、Ｊ₀（＝Ｉ₀／（２Ｌ／３））は、定数
である。したがって、電流Ｉ_Uが流れる１つの領域全体
としては、単位長さ当たりのローレンツ力ＦＸ_U（Ｘ）
は、 ＦＸ_U（Ｘ）＝Ｃ₀・ｃｏｓ²｛（π／（２Ｌ））・Ｘ｝ …（１０） となる。ここで、Ｃ₀は定数である。

【００９０】また、電流Ｉ_Vが流れる領域及び電流Ｉ_Wが
流れる領域における、単位長さ当たりのローレンツ力Ｆ
Ｘ_V（Ｘ）、ＦＸ_W（Ｘ）は、それぞれ、 ＦＸ_V（Ｘ）＝Ｃ₀・ｃｏｓ²｛（π／（２Ｌ））・Ｘ＋π／３｝ …（１１） ＦＸ_W（Ｘ）＝Ｃ₀・ｃｏｓ²｛（π／（２Ｌ））・Ｘ＋２π／３｝…（１２） となる。

【００９１】また、磁束密度Ｂ_R（Ｘ）の円筒対称性、
及び電流Ｉ_U，Ｉ_V，Ｉ_Wの円筒対称性から、同一のＸ位
置における円周状の電流経路の各位置には同一の方向及
び同一の大きさのローレンツ力が発生するので、電流Ｉ
_Uが流れる１つの領域、電流Ｉ_Vが流れる１つの領域、及
び電流Ｉ_Wが流れる１つの領域で発生するローレンツ力
の和、すなわちＸ軸方向への駆動力ＦＸ（Ｘ）は、 ＦＸ（Ｘ）＝２πＲ（ＦＸ_U（Ｘ）＋ＦＸ_V（Ｘ）＋ＦＸ_W（Ｘ）） …（１３） となる。ところで、 ｃｏｓ²θ＋ｃｏｓ²（θ＋π／３）＋ｃｏｓ²（θ＋２π／３） ＝３／２ …（１４） であるから、 ＦＸ（Ｘ）＝ＦＸ₀ …（１５） となる。すなわち、コイル列（すなわち、可動子４０Ｘ
Ａ）がＸ軸方向に移動、すなわち変数Ｘが変化しても、
図１３（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向への駆動力Ｆ
Ｘは一定に維持される。

【００９２】以上の磁束密度Ｂ_R（Ｘ）と電流Ｉ_U，
Ｉ_V，Ｉ_Wとの関係は、磁束密度Ｂ_R（Ｘ）と電流（−
Ｉ_U），（−Ｉ_V），（−Ｉ_W）との間にも成立する。ま
た、 Ｂ_R（Ｘ＋２Ｌ）＝−Ｂ_R（Ｘ） …（１６） であることから、電流（−Ｉ_U）が流れる１つの領域、
電流（−Ｉ_V）が流れる１つの領域、及び電流（−Ｉ_W）
が流れる１つの領域で発生するＸ軸方向への駆動力の和
は、上記の力ＦＸと同一となる。

【００９３】したがって、磁極ユニットとコイル列と位
置関係に応じて、上述のような余弦波形の電流Ｉ_U，
Ｉ_V，Ｉ_W，（−Ｉ_U），（−Ｉ_V），（−Ｉ_W）が流れる
領域が順次並ぶように各電機子コイル４５に電流を供給
することにより、可動子４０ＸＡがＸ軸方向に移動して
も、一定の駆動力で可動子４０ＸＡを一定の駆動力で駆
動することができる。そして、電流Ｉ_U，Ｉ_V，Ｉ_W，
（−Ｉ_U），（−Ｉ_V），（−Ｉ_W）の振幅Ｉ₀を制御する
ことにより、可動子４０ＸＡ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、電流Ｉ_U，Ｉ_V，Ｉ_W，
（−Ｉ_U），（−Ｉ_V），（−Ｉ_W）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。

【００９４】また、リニアモータ２０ＸＢでは、上述の
リニアモータ２０ＸＡと同様にして、可動子４０ＸＢに
Ｘ軸方向の駆動力を作用させる。すなわち、リニアモー
タ２０ＸＢの固定子３０ＸＢの構成要素である永久磁石
３４Ｌ，３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｓ，３４ＬＣから成る磁
極ユニットと、磁性体部材２４ＸＢとで磁気回路が形成
され、円筒対称な磁束密度分布が発生している空間に配
置された可動子４０ＸＢ内の各電機子コイル４５に供給
する電流を、磁極ユニットとの位置関係に応じて、上記
のように制御することにより、可動子４０ＸＢにＸ軸方
向の駆動力を作用させる。

【００９５】こうして、リニアモータ２０ＸＡの可動子
３０ＸＡ及びリニアモータ２０ＸＢの可動子４０ＸＢに
作用させた駆動力によって、可動子４０ＸＡ及びか同子
４０ＸＢに固定されたＸ移動体１５をＸ軸方向に所望の
駆動力で駆動する。これにより、Ｘ移動体１５をＸ軸方
向に、所望の速度あるいは加速度で駆動することができ
る。

【００９６】また、リニアモータ３０Ｙでは、上述のリ
ニアモータ２０ＸＡと同様にして、可動子４０ＹにＹ軸
方向の駆動力を作用させる。すなわち、リニアモータ２
０Ｙの固定子３０Ｙの構成要素である永久磁石３４Ｌ，
３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｓ，３４ＬＣから成る磁極ユニッ
トと、磁性体部材２４Ｙとで磁気回路が形成され、円筒
対称な磁束密度分布が発生している空間に配置された可
動子４０Ｙ内の各電機子コイル４５に供給する電流を、
磁極ユニットとの位置関係に応じて、上記のように制御
することにより、可動子４０ＹにＹ軸方向の駆動力を作
用させる。こうして、リニアモータ２０Ｙの可動子４０
Ｙに作用させた駆動力によって、可動子４０Ｙに固定さ
れたＹ移動体１７をＹ軸方向に所望の駆動力で駆動す
る。これにより、Ｙ移動体１７をＹ軸方向に、所望の速
度あるいは加速度で駆動することができる。

【００９７】本実施形態のステージ装置ＷＳＴでは、以
上のようなリニアモータ２０ＸＡ及びリニアモータ２０
ＸＢによるＸ軸方向へのＹ移動体１７を含むＸ移動体１
５の駆動と、リニアモータ２０ＹによるＹ軸方向へのＹ
移動体１７の駆動とによって、Ｙ移動体１７に支持され
た基板テーブル１１、ひいてはウエハＷを任意のＸＹ２
次元方向へ所望の速度あるいは加速度で移動させること
ができる。

【００９８】したがって、本実施形態のステージ装置Ｗ
ＳＴによれば、リニアモータ２０ＸＡ，２０ＸＢ，２０
Ｙにおいて、磁極ユニット３８を、軸方向に磁化された
磁石３４Ｌ（及び３４ＬＣ），３４Ｒと径方向に磁化さ
れた磁石３４Ｎ，３４Ｓとを軸方向に沿って交互に配列
して構成したので、磁極ユニット３８近傍における磁束
密度は軸方向の沿って変化する。そして、磁極ユニット
３８の近傍に電機子ユニット４９を配置したので、簡易
な電流制御によって、ウエハＷを効率良く２次元移動さ
せることができる。また、同極性の磁極面同士を接合す
る場合に生じる大きな反発力を回避することができるの
で、磁極ユニット３８ひいてはステージ装置ＷＳＴの組
み立てが容易となっている。

【００９９】また、磁極ユニット３８を構成する磁石３
４Ｌ（及び３４ＬＣ），３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｓの形状
を円筒状とするとともに、電機子ユニット４９を構成す
る電機子コイルを磁石３４Ｌ（及び３４ＬＣ），３４
Ｒ，３４Ｎ，３４Ｓと同軸の円筒状としたので、円筒対
称のローレンツ力を電機子ユニット４９に作用させるこ
とができる。したがって、駆動制御を簡易に行うことが
できる。

【０１００】また、駆動方向で周期的に変化する磁束密
度を発生させ、磁束密度の変化の周期に応じて電機子コ
イルを周期的に配置したので、簡易かつ連続的に高精度
の位置制御を容易に行うことができる。

【０１０１】また、各リニアモータ２０ＸＡ，２０Ｘ
Ｂ，２０Ｙにおける磁気回路の形成にあたって、磁極ユ
ニットが発生する磁束の経路の一部に磁性体部材を使用
したので、磁気抵抗の低い磁気回路を構成することがで
きるとともに、外部への磁束の漏れ量を低減することが
できる。

【０１０２】磁極ユニット３８を構成する磁石３４Ｌ
（及び３４ＬＣ），３４Ｒ，３４Ｎ，３４Ｓを、これら
の中空部を貫通する円筒状の磁石支持部材２２によって
支持しているので、固定子３０ＸＡ，３０ＸＢ，３０Ｙ
を高剛性とするとともに、軽量化することができる。

【０１０３】また、磁石支持部材２２の一端部の外側面
に形成されたねじ溝２２Ｆに、内側面にねじ溝３４Ｍが
磁石３４ＬＣをねじ止めするので、磁石支持部材２２に
磁極ユニット３８を強固に固定することができるととも
に、磁石３４ＬＣがねじ固定される磁石支持部材２２の
軸方向の端部位置まで安定した磁束密度を発生すること
ができる。

【０１０４】また、電機子コイル４５を、内壁が平滑化
された容器（４１，４２）内に収納し、冷媒を供給する
ことにより冷却しているので、電機子コイル４５の温度
上昇に伴う駆動力の発生効率の変化、周囲の雰囲気の揺
らぎの発生、周囲の部材や装置への熱の伝達による熱膨
張の発生を低減することができる。

【０１０５】また、Ｘ軸方向に駆動力を有するリニアモ
ータ２０ＸＡ，２０ＸＢとＹ軸方向に駆動力を有するリ
ニアモータ２０Ｙとを組み合わせて用いたので、ウエハ
Ｗを任意のＸＹ２次元方向に高速移動させるとともに、
２次元位置制御を高精度で行うことができる。

【０１０６】以上にその構成を説明した本実施形態のス
テージ装置ＷＳＴ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基板テーブル１１を所望の方
向に所望の速度あるいは加速度で移動させるのにあたっ
て、主制御装置５０では、ステージ制御系５１を介して
ウエハ干渉計５５の計測値（位置情報又は速度情報）を
モニタして、その時点の基板テーブル１１のＸＹ位置を
検出し、固定子３０ＸＡと可動子４０ＸＡとの相対位置
関係、固定子３０ＸＢと可動子４０ＸＢとの相対位置関
係、及び固定子３０Ｙと可動子４０Ｙとの相対位置関係
を求める。そして、主制御装置５０ではこの求めた相対
位置関係と基板テーブル１１を駆動すべき目標位置に応
じて各電機子コイル４５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５１に指令を与
える。これにより、ステージ制御系５１では、指令に応
じて各電機子コイル４５に与える電流値及び電流方向
を、不図示の電流駆動装置を介して制御する。この際、
主制御装置５０では目標位置に対する距離に応じて基板
テーブル１１の速度や加速度をも制御する。

【０１０７】ここで、主制御装置５０は、移動の各時点
ごとに、ウエハ干渉計５５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４５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
４５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４０ＸＡ，４０ＸＢ，４０Ｙ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５０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計
５５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４５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４５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５１は、
修正された情報に基づいて各電機子コイル４５に対する
電流制御を行う。

【０１０８】以上のようにして、基板テーブル１１すな
わちウエハＷの位置制御を行いつつ実行される本実施形
態の露光装置１００における露光動作の流れについて簡
単に説明する。

【０１０９】まず、不図示の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、不図示のウエハ
ローダにより、露光したいウエハＷが基板テーブル１１
にロードされる。

【０１１０】このとき、基板テーブル１１は、所定のウ
エハローディングポジションにて、ベース状に浮上支持
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５０により、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期時には、駆動
装置１１の電機子コイル４５に電流が供給されており、
この電機子コイル４５における発熱による温度上昇及び
周囲への熱の伝搬を防止すべく、主制御装置５０では冷
却機等を用いて電機子コイル４５の冷却を行っている。

【０１１１】次に、主制御装置５０により、不図示のレ
チクル顕微鏡、基板テーブル１８上の不図示の基準マー
ク板、不図示のアラインメント検出系を用いてレチクル
アラインメント、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、アラインメント検出系を用
いて、統計的な手法を用いて行われるＥＧＡ（エンハン
スト・グローバル・アラインメント）等のアラインメン
ト計測が実行される。なお、ＥＧＡ計測の詳細は、例え
ば特開昭６１−４４４２９号公報に記載されている。

【０１１２】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。

【０１１３】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、基板テーブル１１が移動される。この移動は、
主制御装置５０によりステージ制御系５１を介して、ウ
エハステージ装置ＷＳＴを構成する各電機子コイル４５
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５０によりステージ制御系５１及び不図
示のレチクル駆動部等を介して行われる。

【０１１４】そして、ステージ制御系５１が、レチクル
干渉計５３によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情
報、前述のようにし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ウエハステー
ジ装置ＷＳＴを介してレチクルＲとウエハＷとを同期移
動させる。かかる同期移動中においては、レチクルＲの
走査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）の照明領域でレチクルＲが照明され、レ
チクルＲは露光時に速度Ｖ_Rで走査（スキャン）され
る、照明領域（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、照明領域に共役
なスリット状の投影領域、すなわち露光領域が形成され
る。ウエハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあたるた
め、ウエハＷは速度Ｖ_Rの方向とは反対方向にレチクル
Ｒに同期して速度Ｖ_W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Ｖ_W／Ｖ_Rは正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じた
ものとなっており、レチクルＲのパターン領域のパター
ンがウエハＷ上のショット領域上に正確に縮小転写され
る。なお、照明領域の長手方向の幅は、レチクルＲ上の
パターン領域よりも広く、遮光領域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全面が照明されるようになっ
ている。

【０１１５】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、基板テーブル１１がステッピ
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。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。

【０１１６】したがって、本実施形態の露光装置１００
によれば、ウエハＷの高速移動及び高精度位置制御がで
きるので、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。

【０１１７】上記の本実施形態の装置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等を組み立てるととも
に、上述のようにして組み立てられた可動子５１を組み
付けて平面モータ装置５０を組み立てた後、該平面モー
タ装置を組み付けてステージ装置３０を組み立てる。そ
して、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ステ
ージ装置３０等を組み合わせた後に、総合調整（電気調
整、光学調整、動作確認等）をすることにより製造する
ことができる。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。

【０１１８】なお、上記の実施形態では、可動子の固定
子からの浮上にエアガイド機構を用いたが磁気浮上機構
を採用することも可能である。さらに、磁極ユニットに
おいて、永久磁石に代えて永久磁石と同等な電磁石を使
用することも可能である。

【０１１９】また、上記の実施形態では、電機子コイル
４５の配列周期を磁極ユニット３８が発生する磁束密度
の変化周期の１／６として、いわゆる３相電流を電機子
ユニット４９の電機子コイル４５に供給したが、電機子
コイル４５を他の配列周期で配列し、それに応じた相数
の電流を供給することも可能である。

【０１２０】また、上記の実施形態では、電機子コイル
の保持部材として磁性体部材を使用したが、非磁性体部
材を採用することも可能である。電機子コイルの保持部
材として非磁性体部材を採用した場合には、水平方向の
成分（Ｘ方向やＹ方向の成分）を有する磁束を発生させ
ることができるので、磁極ユニットを水平面（ＸＹ面）
に沿って磁極ユニットを駆動させるとともに、Ｚ方向に
沿って磁極ユニットを駆動することができる。

【０１２１】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。

【０１２２】また、本実施形態では、可動子が電機子ユ
ニットを備え、固定子が磁極ユニットを備える構成とし
たが、可動子が磁極ユニットを備え、固定子が電機子ユ
ニットを備える構成とすることもできる。

【０１２３】また、本発明は、紫外線を光源にする縮小
投影露光装置、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源にする
縮小投影露光装置、波長１ｎｍ前後を光源にするＸ線露
光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームによる露光
装置などあらゆるウエハ露光装置、液晶露光装置等に適
応できる。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。但し、ウエハ等の周囲環境を真
空とする必要のある、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源
にする縮小投影露光装置、波長１ｎｍ前後を光源にする
Ｘ線露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームによ
る露光装置などで本発明を採用する場合には、磁気浮上
機構等を採用することが望ましい。

【０１２４】また、本発明のモータ装置は、露光装置に
おける基板ステージ装置への適用に限定されるものでは
なく、例えば露光装置におけるレチクルステージ装置に
も適用が可能であるし、また、露光装置以外であっても
試料の位置制御が必要な場合には適用が可能である。

【０１２５】

【発明の効果】本発明のモータ装置によれば、軸方向に
磁化された筒型磁石と径方向に磁化された筒型磁石とが
軸方向に沿って交互に配列されるので、磁束密度が大き
な磁極ユニット近傍における磁束密度の軸方向の分布は
緩やかに変化し、含まれる高周波成分が小さくなる。か
かる磁極ユニットの近傍に電機子ユニットを配置するこ
とにより、軸方向の駆動力を効率的かつ制御性良く発生
することができる。また、同極性の磁極面同士を接合す
る場合に生じる大きな反発力を回避することができるの
で、磁極ユニットの組み立て、ひいてはモータ装置の組
み立てが容易となる。

【０１２６】本発明のステージ装置によれば、本発明の
モータ装置によって駆動力を発生させるので、移動体の
載置面上に載置された物体を高速移動させるとともに、
位置制御を高精度で行うことができる。

【０１２７】また、本発明の露光装置によれば、所定の
パターンが転写される基板を保持する基板ステージ装置
や、所定のパターンが形成されたマスクを保持するマス
クステージ装置に本発明のモータ装置を用いるので、制
御性良く高速に基板を移動させることができる。したが
って、高精度のパターン転写を、スループットを向上し
て行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一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の露光装置のウエハステージ装置周辺の構
成を示す斜視図である。

【図３】図２のリニアモータの概略的な構成を示す図で
ある。

【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図３の固定子の
構成を説明するための図である。

【図５】図４の固定子の組み立て方法を説明するための
図である。

【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図３の可動子の
構成を説明するための断面図である。

【図７】可動子の内部空間に配置される部品を説明する
ための図である。

【図８】図２におけるＡ−Ａ断面図である。

【図９】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、図２のリ
ニアモータにおける磁気回路及び磁束密度分布を説明す
るための図である。

【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、図２のリ
ニアモータにおけるコイルを流れる電流を説明するため
の図である。

【図１２】図２のリニアモータにおける、磁石とコイル
との位置関係を説明するための図である。

【図１３】コイルに供給される電流を説明するためのグ
ラフである。

【図１４】可動子の駆動力を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…基板テーブル（移動体）、２０ＸＡ，２０ＸＢ…
リニアモータ（第２モータ装置）、２０Ｙ…リニアモー
タ（第１モータ装置）、２２…磁石支持部材、２４Ｘ
Ａ，２４ＸＢ，２４Ｙ…磁性体部材、３４Ｌ，３４Ｌ
Ｃ，３４Ｒ…永久磁石（第１の磁石）、３４Ｎ，３４Ｓ
…永久磁石（第２の永久磁石）、３８…磁極ユニット、
４１…容器本体部材（容器の一部）、４２…蓋部材（容
器の一部）、４３…コイル支持部材、４５…電機子コイ
ル、４６…フィン部材（放熱部材の一部）、４７…ビッ
グフィン部材（放熱部材の一部）、４９…電機子ユニッ
ト、７４…冷却機（冷却装置）、ＩＯＰ…照明系（ビー
ム源）、Ｗ…ウエハ（基板、物体）。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁極ユニットと電機子ユニットとを電磁
   相互作用により所定の軸に沿って相対移動させるモータ
   装置において、 前記磁極ユニットは、前記所定の軸を中心軸とする筒状
   の形状を有し、前記所定の軸の軸方向に磁化され、前記
   軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の第１磁石
   と；前記所定の軸を中心軸とする筒状の形状を有し、径
   方向に磁化され、前記第１の磁石の配列において隣り合
   う前記第１磁石の間に配設された複数の第２磁石とを備
   え、 前記磁極ユニットは、前記軸方向に沿って変化する磁束
   密度を発生することを特徴とするモータ装置。
2. 【請求項２】 前記第１磁石は、前記所定の軸を中心軸
   とする円筒状の形状を有するとともに、前記第２磁石
   は、前記所定の軸を中心軸とする円筒状の形状を有し、
   前記磁極ユニットは、前記所定の軸を中心軸としてほぼ
   回転対称の磁束密度を発生することを特徴とする請求項
   １に記載のモータ装置。
3. 【請求項３】 前記第２磁石は、前記軸方向の両側の前
   記第１磁石と隣接することを特徴とする請求項１又は２
   に記載のモータ装置。
4. 【請求項４】 前記複数の第１磁石の配列において隣り
   合う前記第１磁石の磁化方向は互いに反対向きであり、
   前記複数の第２磁石の配列において隣り合う前記第２磁
   石の磁化方向は互いに反対向きであることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ装置。
5. 【請求項５】 前記第１磁石の磁極面の極性は、その磁
   極面が対向する前記第２磁石の円筒外側面の磁極面の極
   性と同一であり、前記電機子ユニットは、前記第１磁石
   及び前記第２磁石の径方向外側に配設されることを特徴
   とする請求項４に記載のモータ装置。
6. 【請求項６】 前記磁極ユニットとともに磁気回路を形
   成する磁性体部材を更に備えることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれか一項に記載のモータ装置。
7. 【請求項７】 前記複数の第１磁石及び前記複数の第２
   磁石の径方向内側に配設され、前記複数の第１磁石及び
   前記複数の第２磁石を支持する磁石支持部材を更に備え
   る請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ装置。
8. 【請求項８】 前記磁石支持部材は、前記複数の第１磁
   石及び前記複数の第２磁石の全ての径方向内側を貫通す
   る筒状部材を有することを特徴とする請求項７に記載の
   モータ装置。
9. 【請求項９】 前記磁石支持部材の少なくとも一端部の
   外側面に第１のねじ溝が形成され、 前記第１のねじ溝が形成された外側面の領域で支持され
   る前記磁石の内側面には、前記第１のねじ溝と螺合する
   第２のねじ溝が形成されていることを特徴とする請求項
   ７又は８に記載のモータ装置。
10. 【請求項１０】 前記電機子ユニットは、前記所定の軸
    を中心軸とする筒状の形状を有するとともに、前記所定
    の軸を中心軸とする回転方向の電流経路を有し、前記軸
    方向に沿って配設された複数の電機子コイルを含むこと
    を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のモー
    タ装置。
11. 【請求項１１】 前記磁極ユニットが発生する磁束密度
    の前記軸方向に関する変化は周期的であり、 前記複数の電機子コイルは、前記磁極ユニットが発生す
    る磁界の前記軸方向の変化周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の
    整数）の配列周期で、前記軸方向に沿って配設されるこ
    とを特徴とする請求項１０に記載のモータ装置。
12. 【請求項１２】 前記電機子コイルは、前記所定の軸を
    中心軸とする回転方向に巻かれた断面が矩形状の導電性
    線材を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載
    のモータ装置。
13. 【請求項１３】 前記複数の電機子コイルを内部空間に
    収納する容器と；前記容器の内部空間に冷媒を供給して
    前記各電機子コイルを冷却する冷却装置とを更に備える
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記
    載のモータ装置。
14. 【請求項１４】 前記電機子コイルに取り付けられた、
    熱伝導率の高い材質から成る放熱部材を更に備えること
    を特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の
    モータ装置。
15. 【請求項１５】 前記容器の内部空間の内周側に設けら
    れ、前記複数の電機子コイルを支持するコイル支持部材
    を更に備え、 前記容器の外周側の内壁が平滑化されていることを特徴
    とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のモータ
    装置。
16. 【請求項１６】 載置面を有する移動体と；前記移動体
    を第１軸方向に移動させる少なくとも１つの第１モータ
    装置とを備え、 前記第１モータ装置の少なくとも１つは、請求項１〜１
    ５のいずれか一項に記載のモータ装置であることを特徴
    とするステージ装置。
17. 【請求項１７】 前記移動体と前記第１モータ装置とを
    一体的に前記第１軸方向とは異なる第２軸方向に移動さ
    せる少なくとも１つの第２モータ装置を更に備え、前記
    第１モータ装置の少なくとも１つは、請求項１〜１５の
    いずれか一項に記載のモータ装置であることを特徴とす
    る請求項１６に記載のステージ装置。
18. 【請求項１８】 露光用ビームを発生するビーム源と；
    前記露光用ビームの経路に配置された物体を載置面上に
    搭載する請求項１６又は１７に記載のステージ装置とを
    備えることを特徴とする露光装置。
19. 【請求項１９】 前記物体は、前記露光ビームによって
    露光される基板であることを特徴とする請求項１８に記
    載の露光装置。