JP2001061269A - Motor device, stage device, and aligner - Google Patents

Motor device, stage device, and aligner

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JP2001061269A
JP2001061269A JP11233330A JP23333099A JP2001061269A JP 2001061269 A JP2001061269 A JP 2001061269A JP 11233330 A JP11233330 A JP 11233330A JP 23333099 A JP23333099 A JP 23333099A JP 2001061269 A JP2001061269 A JP 2001061269A
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JP
Japan
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magnetic
current
magnetic pole
axis
axial direction
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JP11233330A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Tanaka
慶一 田中
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage device which is capable of a noncontact drive of a stage, while simplifying the constitution of the stage. SOLUTION: Cylindrical magnets which are magnetized axially are arranged in the order in the axial direction to constitute a magnetic pole unit. Supporting force for supporting floating is generated together with an axial drive force, by supplying a cylindrical armature coil 45 arranged in the density distribution of magnetic fluxes generated by this magnetic pole unit with a current where a current for axial drive and a current for diametrical drive are superposed. Moreover, supporting force for supporting floating is generated by arranging magnetic guide devices 70a and 70b for generating diametrical magnetic force in the density distribution of magnetic fluxes generated by the magnetic pole unit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor device, a stage device, and an exposure device, and more particularly, to a motor device having a mover and a stator and driving the mover one-dimensionally or two-dimensionally. The present invention relates to a stage device including a moving body to which a mover of the motor device is integrally attached, and an exposure apparatus including the stage device.

【0002】[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「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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like, a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a “reticle”) is resisted through a projection optical system. There is used an exposure apparatus that transfers an image onto a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter, appropriately referred to as a “substrate” or a “wafer”) coated with a substrate. As such an exposure apparatus, a stationary exposure type projection exposure apparatus such as a so-called stepper and a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a so-called scanning stepper are mainly used. In these types of exposure equipment,
Since the pattern formed on the reticle needs to be sequentially transferred to a plurality of shot areas on the wafer,
A stage device capable of moving in a dimension is provided.

【0003】かかるステージ装置には、高精度露光のた
めにウエハを精度良く位置決めすることが求められてお
り、また、スループット向上のためにウエハを高速に移
動することが求められている。これに応じて、近年で
は、ウエハをより高速の移動させ、かつ機械的な案内面
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
ハが載置されたステージ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におけるステー
ジの駆動源としては、可変磁気抵抗駆動方式やローレン
ツ力による電磁力駆動方式を採用したリニアモータ装置
や平面モータ装置等のモータ装置が使用されている。
In such a stage apparatus, it is required to accurately position the wafer for high-precision exposure, and to move the wafer at high speed to improve throughput. Accordingly, in recent years, the wafer is moved at a higher speed, and the position is controlled with high accuracy without being affected by the accuracy of the mechanical guide surface, etc., and the life is extended by avoiding mechanical friction. For this reason, a stage device that controls the position of the wafer by driving the stage on which the wafer is mounted in a non-contact manner has been developed. As a stage drive source in such a non-contact drive stage device, a motor device such as a linear motor device or a planar motor device employing a variable reluctance drive method or an electromagnetic force drive method using Lorentz force is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したステージ装置
では、ステージの駆動にあたり、ステージを安定して非
接触支持するために、駆動用のモータ装置とは全く別
に、エアガイド装置等の浮上支持装置が使用されてい
た。また、高精度の露光のためには、駆動用のモータ装
置とは全く別に、投影光学系によるマスクパターンの結
像面と基板上の露光領域とを極力一致させるためにフォ
ーカス位置制御及びレベリング制御を行うフォーカス・
レベリング装置(いわゆるZθステージ装置)も必要で
あった。
In the above-described stage device, a floating support device such as an air guide device or the like is completely separate from a driving motor device in order to stably and non-contactly support the stage in driving the stage. Was used. In addition, for high-precision exposure, the focus position control and leveling control are performed separately from the drive motor device so that the image plane of the mask pattern by the projection optical system and the exposure area on the substrate match as much as possible. Focus
A leveling device (so-called Zθ stage device) was also required.

【0005】かかる浮上支持装置やフォーカス・レベリ
ング装置は、それらの果たすべき機能からステージとと
もに移動することが必要であり、駆動対象の重量の増加
や体積の増大を招いていた。
The levitation support device and the focus leveling device need to move together with the stage due to the functions to be performed, and this has caused an increase in the weight and volume of the driven object.

【0006】また、浮上支持装置として優れた安定性を
有し、高剛性の非接触状態を実現できるエアガイド装置
を採用した場合には、大気雰囲気に近い環境でしか露光
を行うことができなかった。
Further, when an air guide device having excellent stability as a floating support device and capable of realizing a non-contact state with high rigidity is employed, exposure can be performed only in an environment close to the atmosphere. Was.

【0007】本発明は、かかる事情の下でなされたもの
であり、その第1の目的は、簡易な構成で可動子を固定
子に対して非接触で支持することができるとともに、可
動子を高精度で位置制御可能なモータ装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to enable a movable element to be supported in a non-contact manner with respect to a stator with a simple structure and to provide a movable element. An object of the present invention is to provide a motor device capable of position control with high accuracy.

【0008】また、本発明の第2の目的は、ステージの
構成の簡略化及び小型・軽量化が可能なステージ装置を
提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a stage device capable of simplifying the structure of the stage and reducing the size and weight.

【0009】また、本発明の第3の目的は、露光精度及
びスループットを向上可能な露光装置を提供することに
ある。
A third object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of improving exposure accuracy and throughput.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1のモータ装
置は、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沿って配設された複数の磁石(34
R,34N,34L,34S)を含み、前記軸方向に沿
って、前記所定の軸に関する径方向成分及び軸方向成分
が互いに異なる位相で変化する磁束密度を発生する磁極
ユニット(38)と;前記所定の軸の軸方向に沿って配
設された複数の電機子コイル(45)を含む電機子ユニ
ット(49)と;前記各電機子コイルに供給する電流を
制御することにより、前記各電機子コイルの電流経路に
発生する、前記径方向のローレンツ力及び前記軸方向の
ローレンツ力を制御する第1電流制御装置(50,5
1)とを備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first motor device having a cylindrical shape having a predetermined axis as a central axis, the plurality of motors being disposed along an axial direction of the predetermined axis. Magnet (34
R, 34N, 34L, 34S), and a magnetic pole unit (38) for generating a magnetic flux density along the axial direction, in which a radial component and an axial component about the predetermined axis change at mutually different phases. An armature unit (49) including a plurality of armature coils (45) arranged along the axial direction of a predetermined axis; and controlling each of the armature coils by controlling a current supplied to each of the armature coils. A first current control device (50, 5) that controls the radial Lorentz force and the axial Lorentz force generated in the current path of the coil;
1) is provided.

【0011】これによれば、磁極ユニットが、所定の軸
の軸方向に沿って、及び該所定の軸に関する径方向に沿
って、軸方向成分が互いに異なる位相で変化する磁束密
度を発生する。かかる磁束密度の環境下で、電機子ユニ
ットを構成する電機子コイルに所定の軸回りに流れる電
流が供給されると、電機子コイルには、電流と磁束密度
の径方向成分とによって所定の軸の軸方向のローレンツ
力が発生するとともに、電流と磁束密度の軸方向成分と
によって所定の軸の径方向のローレンツ力が発生する。
すなわち、所定の軸の軸方向に関する並進駆動力と、径
方向に関する支持力とが同時に発生する。
According to this, the magnetic pole unit generates a magnetic flux density in which the axial components change at different phases along the axial direction of the predetermined axis and along the radial direction with respect to the predetermined axis. Under such an environment of the magnetic flux density, when a current flowing around a predetermined axis is supplied to the armature coil constituting the armature unit, the armature coil is given a predetermined axis by the current and the radial component of the magnetic flux density. Along with the generation of the Lorentz force in the axial direction, the current and the axial component of the magnetic flux density generate the Lorentz force in the radial direction of a predetermined axis.
That is, a translational driving force in the axial direction of the predetermined shaft and a supporting force in the radial direction are simultaneously generated.

【0012】ところで、磁束密度の軸方向成分と径方向
成分とは軸方向に沿った変化の位相が異なるので、複数
の電機子コイルそれぞれに供給される電流を第1電流制
御装置によって調整することにより、所望の軸方向に関
する並進駆動力と径方向に関する支持力とを発生するこ
とができる。特に、位相の相違が90°の場合には、上
記の並進駆動力と支持力とを独立して発生することがで
きる。
Since the axial component and the radial component of the magnetic flux density have different phases of change along the axial direction, the current supplied to each of the plurality of armature coils is adjusted by the first current controller. Thereby, a translation driving force in the desired axial direction and a supporting force in the radial direction can be generated. In particular, when the phase difference is 90 °, the translation driving force and the supporting force can be generated independently.

【0013】したがって、非接触支持のために、軸方向
駆動のための資源とは全く異なる資源であるエアガイド
装置等を別途設けることなく、磁極ユニットと電機子ユ
ニットとを非接触に維持しつつ、磁極ユニットと電機子
ユニットとを位置制御性良く相対移動させることができ
る。また、エアガイド装置等の浮上支持装置を設けると
しても、上記のローレンツ力による径方向に関する支持
力を補強する程度の規模の装置とすることができるの
で、従来よりも小規模なものとすることができる。
Therefore, the magnetic pole unit and the armature unit are maintained in a non-contact manner without separately providing an air guide device or the like which is a completely different resource from the resources for the axial drive for the non-contact support. In addition, the magnetic pole unit and the armature unit can be relatively moved with good position control. In addition, even if a floating support device such as an air guide device is provided, the size of the device may be small enough to reinforce the support force in the radial direction due to the Lorentz force. Can be.

【0014】本発明の第1のモータ装置では、前記磁極
ユニットを、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(34R,
34L)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(34N、34S)とを備えて構成することがことが
できる。
In the first motor device of the present invention, the magnetic pole unit has a cylindrical shape having the predetermined axis as a central axis, is magnetized in the axial direction of the predetermined axis, and is magnetized in the axial direction. A plurality of first magnets (34R, 34R,
34L); a plurality of cylinders having a cylindrical shape with the predetermined axis as a central axis, magnetized in the radial direction, and arranged between the adjacent first magnets in the arrangement of the first magnets; And the second magnets (34N, 34S).

【0015】かかる場合には、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磁石の磁極面の全面にわたり、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。
In such a case, the first magnetized in the axial direction
Since the magnet and the second magnet magnetized in the radial direction are alternately arranged along the axial direction, the outflow position of the magnetic flux from the magnetic pole unit to the surrounding space or the magnetic flux inflow position to the magnetic pole unit from the surrounding space is And a sufficiently wide area over the entire magnetic pole face of the second magnet. For this reason, the distribution of the magnetic flux density in the axial direction in the vicinity of the magnetic pole unit changes gently, and the contained harmonic components become smaller. That is, in the vicinity of the magnetic pole unit, the radial component of the magnetic flux density is large and the axial distribution of the magnetic flux density gradually changes, so that the axial driving force can be generated efficiently and with good controllability. .

【0016】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。
Further, since a large repulsive force generated when magnetic pole surfaces having the same polarity are joined to each other can be avoided, it is easy to assemble the magnetic pole unit and eventually the motor device.

【0017】また、本発明の第1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。
In the first motor device of the present invention, the magnetization directions of the adjacent first magnets in the arrangement of the plurality of first magnets are opposite to each other, and the magnetization directions of the adjacent second magnets in the arrangement of the plurality of second magnets are opposite to each other. The second magnets may be configured so that the magnetization directions of the second magnets are opposite to each other. In such a case, for each second magnet, a magnetic flux corresponding to the sum of the magnetomotive force of the second magnet and the magnetomotive force of two first magnets adjacent to the second magnet is generated by the second magnet. Since the magnetic flux can be emitted from one magnetic pole surface or flow into one magnetic pole surface of the second magnet, a magnetic flux density that changes periodically along the axial direction can be efficiently generated, and continuous high precision can be achieved. Can be easily controlled.

【0018】ここで、前記第1磁石の磁極面の極性が、
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が、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構成
とすることができる。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。
Here, the polarity of the pole face of the first magnet is
A configuration in which the magnetic pole surface has the same polarity as the magnetic pole surface of the cylindrical outer surface of the second magnet opposed to the armature unit, and the armature unit is disposed radially outside the first magnet and the second magnet; can do. In such a case, a magnetic flux density that changes periodically along the axial direction can be efficiently generated radially outside the magnetic pole unit where the armature unit is arranged, so that the current path of the armature unit is By supplying a current, Lorentz force can be efficiently generated.

【0019】また、本発明の第1のモータ装置では、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が、前
記磁極ユニットが発生する磁束密度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、一定の並進駆動力及び一定の支持力を
連続的に発生することができる。
Further, in the first motor device of the present invention, the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit changes periodically in the axial direction, and the plurality of armature coils generate the magnetic flux generated by the magnetic pole unit. The arrangement may be made along the axial direction at an arrangement cycle of 1 / N (N is an integer of 2 or more) of the change cycle of the density in the axial direction. In such a case, a constant translation driving force and a constant supporting force are continuously provided by supplying currents having the same amplitude different by (2π / N) to the armature coils arranged in order along the axial direction. Can occur.

【0020】また、本発明の第1のモータ装置では、前
記電機子ユニットの前記軸方向の少なくとも一端側に設
けられ、供給された電流に応じて、前記磁極ユニットと
の磁気相互作用によって前記径方向の力を発生する電磁
石を含む磁気ガイド装置(70a,70b)を更に備え
る構成とすることができる。かかる場合には、電磁石に
よって任意の径方向の力を発生することができるので、
可動子に含まれる磁極ユニット又は電機子ユニットが偏
心した場合には素早く偏心を矯正することができる。な
お、電磁石は電機子ユニットの軸方向の両端に設けられ
ることが望ましい。かかる場合には、制御性良く偏心を
矯正でき。また、所望の径方向に所望の大きさの支持力
を発生することができるので、浮上支持用のエアガイド
機構等が全く不要となり、真空雰囲気下での動作も可能
となる。さらに、電磁石によって、所定の軸回りの回転
駆動を除く5自由度の3次元駆動が可能となる。
Further, in the first motor device of the present invention, the armature unit is provided on at least one end in the axial direction of the armature unit, and the diameter of the armature unit is increased by a magnetic interaction with the magnetic pole unit in accordance with a supplied current. It may be configured to further include a magnetic guide device (70a, 70b) including an electromagnet that generates a directional force. In such a case, any radial force can be generated by the electromagnet,
When the magnetic pole unit or the armature unit included in the mover is eccentric, the eccentricity can be quickly corrected. The electromagnets are desirably provided at both ends in the axial direction of the armature unit. In such a case, the eccentricity can be corrected with good controllability. In addition, since a desired magnitude of supporting force can be generated in a desired radial direction, an air guide mechanism for floating support is not required at all, and operation in a vacuum atmosphere is possible. Further, the electromagnet enables three-dimensional driving with five degrees of freedom excluding rotation driving around a predetermined axis.

【0021】本発明の第2のモータ装置は、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
に沿って配設された複数の磁石(34R,34N,34
L,34S)を含み、前記軸方向に沿って、前記所定の
軸に関する径方向成分が変化する磁束密度を発生する磁
極ユニット(38)と;前記所定の軸の軸方向に沿って
配設された複数の電機子コイル(45)を含む電機子ユ
ニット(49)と;前記電機子ユニットの前記軸方向の
両端側それぞれに設けられ、供給された電流に応じて、
前記磁極ユニットとの磁気相互作用によって前記径方向
の力を発生する電磁石(71)を含む磁気ガイド装置
(70a,70b)と;前記各電機子コイルに供給する
電流を制御することにより、前記各電機子コイルの電流
経路に発生する前記軸方向のローレンツ力を制御する第
1電流制御装置(50,51)とを備えるモータ装置で
ある。
The second motor device of the present invention has a cylindrical shape having a predetermined axis as a center axis, and a plurality of magnets (34R, 34N) arranged along the axial direction of the predetermined axis. , 34
L, 34S), and a magnetic pole unit (38) for generating a magnetic flux density whose radial component with respect to the predetermined axis changes along the axial direction; and disposed along the axial direction of the predetermined axis. An armature unit (49) including a plurality of armature coils (45); provided on both ends in the axial direction of the armature unit;
A magnetic guide device (70a, 70b) including an electromagnet (71) for generating the radial force by magnetic interaction with the magnetic pole unit; and controlling each current supplied to each armature coil to control each of the armature coils. A motor device comprising: a first current control device (50, 51) for controlling the axial Lorentz force generated in a current path of an armature coil.

【0022】これによれば、磁極ユニットによって、所
定の軸に関する径方向成分が軸方向に沿って変化する磁
束密度が発生しておる環境化で、電機子ユニットを構成
する電機子コイルに所定の軸回りに流れる電流が供給さ
れると、電機子コイルには、電流と磁束密度の径方向成
分とによって所定の軸の軸方向のローレンツ力が発生
し、このローレンツ力又は該ローレンツ力の反力が軸方
向への駆動力となる。また、磁極ユニットと各電磁石と
の間で径方向の磁気力が発生し、この磁気力が磁極ユニ
ットに対して電機子ユニットを非接触支持する支持力と
なる。したがって、非接触支持のために、軸方向駆動の
ための資源とは全く異なる資源であるエアガイド装置等
を別途設けることなく、磁極ユニットと電機子ユニット
とを非接触に維持しつつ、磁極ユニットと電機子ユニッ
トとを位置制御性良く相対移動させることができる。
According to this, in an environment where the magnetic pole unit generates a magnetic flux density in which a radial component with respect to a predetermined axis changes along the axial direction, the armature coil constituting the armature unit has a predetermined magnetic flux density. When a current flowing around the axis is supplied, the current and the radial component of the magnetic flux density generate a Lorentz force in the axial direction of a predetermined axis in the armature coil, and this Lorentz force or a reaction force of the Lorentz force is generated. Is the driving force in the axial direction. Further, a radial magnetic force is generated between the magnetic pole unit and each of the electromagnets, and this magnetic force becomes a supporting force for supporting the armature unit in a non-contact manner with respect to the magnetic pole unit. Therefore, the magnetic pole unit and the armature unit are maintained in a non-contact manner without separately providing an air guide device or the like which is a completely different resource from the resources for the axial driving for the non-contact support. And the armature unit can be relatively moved with good position control.

【0023】本発明の第1及び第2のモータ装置では、
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、前記電磁石が、2つの磁極面
が前記磁極ユニットと対向し、前記2つの磁極面の前記
軸方向に関する中点間の距離は、前記磁極ユニットが発
生する磁束密度の前記軸方向における変化周期のほぼ1
/2である構成とすることができる。かかる場合には、
互いに反対の極性となっている電磁石の2つの磁極面
が、互いに反対の方向の磁束中に存在させることができ
るので、効率良く径方向の磁気力を発生することができ
る。
In the first and second motor devices of the present invention,
The change in the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit with respect to the axial direction is periodic, and the electromagnet has a structure in which two magnetic pole faces face the magnetic pole unit and a midpoint between the two magnetic pole faces in the axial direction. The distance is substantially equal to the change period of the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit in the axial direction.
/ 2. In such cases,
Since the two magnetic pole faces of the electromagnet having the opposite polarities can be present in the magnetic flux in the opposite directions, the radial magnetic force can be efficiently generated.

【0024】ここで、前記電磁石の数は偶数であり、前
記電磁石は前記所定の軸の回りに配列され、前記所定軸
の回りで隣り合う2つの前記電磁石の前記軸方向に関す
る位置は、前記磁極ユニットが発生する磁束密度の前記
軸方向における変化周期のほぼ1/4だけずれている構
成とすることができる。かかる場合には、径方向の支持
力の発生にあたって、所定軸の軸回りで互いに隣り合う
電磁石が相補的な役割を果たすことができるので、径方
向の支持力を安定して発生することができる。
Here, the number of the electromagnets is an even number, the electromagnets are arranged around the predetermined axis, and the positions of the two electromagnets adjacent to each other around the predetermined axis in the axial direction are the magnetic poles. The configuration may be such that the magnetic flux density generated by the unit is shifted by about 1/4 of the change period in the axial direction. In such a case, in generating the radial supporting force, the electromagnets adjacent to each other around the axis of the predetermined axis can play a complementary role, so that the radial supporting force can be stably generated. .

【0025】また、磁気ガイド装置を備える本発明のモ
ータ装置では、前記磁気ガイド装置は、前記磁極ユニッ
トと前記電機子ユニットとの前記径方向に関する位置関
係を検出する検出装置(80a,80b)と;前記検出
装置による検出結果に基づいて、前記電磁石に供給され
る電流を制御する第2電流制御装置(50,51)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、
検出装置によって検出された磁極ユニットと電機子ユニ
ットとの径方向に関する位置関係に基づいて、第2電流
制御装置が、各電磁石に供給する電流の向き及び大きさ
を制御して、磁極ユニットと各電磁石との間の磁気力を
調整する。したがって、磁極ユニットと電機子ユニット
との径方向に関する位置関係を所望の位置関係に制御す
ることができる。
Further, in the motor device of the present invention including the magnetic guide device, the magnetic guide device includes a detecting device (80a, 80b) for detecting a positional relationship between the magnetic pole unit and the armature unit in the radial direction. A second current control device (50, 51) for controlling a current supplied to the electromagnet based on a detection result by the detection device. In such cases,
The second current control device controls the direction and magnitude of the current supplied to each electromagnet based on the positional relationship in the radial direction between the magnetic pole unit and the armature unit detected by the detection device. Adjust the magnetic force between the electromagnet. Therefore, the positional relationship in the radial direction between the magnetic pole unit and the armature unit can be controlled to a desired positional relationship.

【0026】本発明のステージ装置は、載置面を有する
移動体(11)と;前記移動体を移動させるモータ装置
(20XA,20XB,20YA,20YB)とを備
え、前記モータ装置は、本発明のモータ装置であること
を特徴とする。これによれば、本発明のモータ装置を駆
動することにより移動体、ひいては移動体の載置面に載
置された物体を移動させるが、モータ装置が、移動体の
移動のための資源の一部を共用し、固定子と可動子とを
非接触で支持する電磁的又は磁気的な支持機構を備えて
いるので、エアーガイド機構等の支持機構を設ける必要
をなくしたり又は簡素化することができる。このため、
移動体の高精度の位置制御機能や姿勢制御機能を確保し
つつ、移動体の構成の簡略化及び小型・軽量化をするこ
とができるので、移動体を高精度で位置制御しつつ、高
速で移動させることができる。
The stage apparatus of the present invention comprises a moving body (11) having a mounting surface; and a motor device (20XA, 20XB, 20YA, 20YB) for moving the moving body. The motor device is characterized in that: According to this, the moving body, and hence the object placed on the mounting surface of the moving body, are moved by driving the motor device of the present invention, but the motor device is one of the resources for moving the moving body. Parts are shared, and an electromagnetic or magnetic support mechanism for supporting the stator and the mover in a non-contact manner is provided, so that the need to provide a support mechanism such as an air guide mechanism can be eliminated or simplified. it can. For this reason,
The structure of the moving object can be simplified and the size and weight can be reduced while securing the high-precision position control function and attitude control function of the moving object. Can be moved.

【0027】本発明のステージ装置では、前記移動体
が、前記モータ装置により、第1軸方向及び前記第1軸
方向とは異なる第2軸方向に移動する構成とすることが
できる。かかる場合には、第1軸方向に沿った移動と第
2軸方向に沿った移動とを組み合わせることにより、移
動体を任意の2次元方向に沿って移動させることができ
る。
[0027] In the stage device of the present invention, the moving body may be moved by the motor device in a first axial direction and a second axial direction different from the first axial direction. In such a case, the moving body can be moved along an arbitrary two-dimensional direction by combining the movement along the first axis direction and the movement along the second axis direction.

【0028】また、本発明のステージ装置では、前記モ
ータ装置が、前記移動体を基準面に対する傾斜方向に移
動させる構成とすることができる。かかる場合には、モ
ータ装置が移動体を基準面に対する傾斜方向に移動させ
るので、移動体の載置面の基準面に対する傾斜を調整す
ることができる。
Further, in the stage device of the present invention, the motor device may be configured to move the movable body in a direction inclined with respect to a reference plane. In such a case, since the motor device moves the moving body in the direction of inclination with respect to the reference plane, the inclination of the mounting surface of the moving body with respect to the reference plane can be adjusted.

【0029】本発明の露光装置は、ステージ装置(WS
T)が備える移動体が移動している間に、所定のパター
ンを基板に転写する露光装置において、前記ステージ装
置として、本発明のステージ装置を具備することを特徴
とする。
The exposure apparatus of the present invention comprises a stage device (WS
An exposure apparatus for transferring a predetermined pattern onto a substrate while the moving body included in T) is moving, is characterized by including the stage device of the present invention as the stage device.

【0030】これによれば、移動体を高精度で位置制御
しつつ、高速で移動させている間に、所定のパターンを
基板に転写するので、露光精度及びスループットを向上
することができる。なお、移動体を、例えば、基板を保
持する基板ステージ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とすることができる。
According to this, while moving the moving body at high speed while controlling the position of the moving body with high precision, the predetermined pattern is transferred to the substrate, so that the exposure accuracy and the throughput can be improved. Note that the moving body can be, for example, a substrate stage for holding a substrate or a mask stage for holding a mask on which a predetermined pattern is formed.

【0031】本発明の露光装置では、前記モータ装置
が、前記移動体の移動に起因する重心の移動による変形
をキャンセルする構成とすることができる。かかる場合
には、移動体及びモータ装置の可動子の一体的な移動に
伴う重心の移動による変形、例えばモータ装置における
固定子と該固定子に非接触支持された可動子との移動方
向の直交面内における位置関係の変化等の変形を、上述
のローレンツ電磁力による支持力や磁気ガイド装置等に
よってキャンセルする。したがって、移動体の移動によ
る重心の移動の悪影響を受けずに移動体の駆動を行うこ
とができるので、露光精度を向上することができる。
In the exposure apparatus according to the present invention, the motor device may be configured to cancel the deformation caused by the movement of the center of gravity caused by the movement of the moving body. In such a case, deformation due to the movement of the center of gravity due to the integral movement of the moving body and the mover of the motor device, for example, the orthogonality of the moving direction of the stator in the motor device and the mover non-contact supported by the stator. The deformation such as a change in the positional relationship in the plane is canceled by the above-described support force by the Lorentz electromagnetic force, the magnetic guide device, or the like. Therefore, the moving body can be driven without being adversely affected by the movement of the center of gravity due to the movement of the moving body, so that the exposure accuracy can be improved.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
1〜図18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な構成が
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an exposure apparatus 100 according to the present embodiment. The exposure apparatus 100 is a projection exposure apparatus of a so-called step-and-scan exposure system.

【0033】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。
The exposure apparatus 100 includes an illumination system IOP, a reticle stage RST for holding a reticle R, a projection optical system PL, a wafer stage device WST as a stage device for driving a wafer W in XY two-dimensional directions within an XY plane,
And a control system for them.

【0034】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。
The illumination system IOP includes a light source unit, an illuminance uniforming optical system including a fly-eye lens, a relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, a dichroic mirror, and the like (all not shown). I have. The configuration of such an illumination system IOP is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-112433. The illumination light IL emitted from the illumination system IOP is reflected by the bending mirror M, and then is slit-shaped (rectangular or arc-shaped) illumination defined by a reticle blind on a reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn. The area is illuminated with substantially uniform illuminance.

【0035】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。
A reticle R is fixed on the reticle stage RST by, for example, vacuum suction or electrostatic suction. The reticle stage RST controls the position of the reticle R by a reticle stage drive unit (not shown) composed of a two-dimensional actuator or the like constituted by a magnetic levitation type linear motor using Lorentz force or reactance force on a reticle base (not shown). Therefore, it can be finely driven in an XY plane perpendicular to the optical axis IX of the illumination system IOP (coincident with the optical axis AX of the projection optical system PL described later) and has a predetermined scanning direction (here, the Y direction). Can be driven at the scanning speed specified in the above. Further, in the present embodiment, the magnetic levitation type two-dimensional linear actuator includes a Z drive coil in addition to the X drive coil and the Y drive coil, and thus can be minutely driven in the Z direction.

【0036】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。
On this reticle stage RST, a reticle laser interferometer (hereinafter, referred to as “reticle interferometer”) 5
A movable mirror 52 for reflecting the laser beam from the reticle stage 3 is fixed.
It is always detected with a resolution of about nm. Position information of reticle stage RST from reticle interferometer 53 is sent to stage control system 51 and main controller 50 via the same, and in response to an instruction from main controller 50, position control of reticle stage RST is performed. The reticle stage RST is driven via a reticle driving unit (not shown) based on the information.

【0037】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。
The projection optical system PL is arranged below the reticle stage RST in FIG. 1, and its optical axis AX
The direction (corresponding to the optical axis IX of the illumination optical system) is the Z-axis direction. As the projection optical system PL, for example, a refraction optical system including a plurality of lens elements arranged at predetermined intervals along the optical axis AX direction so as to be telecentric on both sides is used. The projection optical system PL is a reduction optical system having a predetermined projection magnification, for example, 1/5 (or 1/4, 1/6). Therefore, when the illumination area of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination optical system, the illumination light IL that has passed through the reticle R causes the circuit of the reticle R in the illumination area to pass through the projection optical system PL. A reduced image (partially inverted image) of the pattern is formed on an exposed area conjugate to the illumination area on wafer W having a surface coated with photoresist.

【0038】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。
The wafer stage device WST includes a driving device 10 and a substrate table 11 as a moving body having a mounting surface on which the wafer W is mounted. The configuration of the driving device 10 will be described later.

【0039】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11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。
A wafer W is fixed on the substrate table 11 by, for example, vacuum suction or electrostatic suction.
A wafer laser interferometer (hereinafter, referred to as a “wafer interferometer”) as a position detecting device is provided on the substrate table 11.
A movable mirror 54 for reflecting the laser beam from the laser beam 55 is fixed, and the position of the substrate table 11 in the XY plane is, for example, 0.5 to 1 by the wafer interferometer 55 disposed outside.
It is always detected with a resolution of about nm. Here, as shown in FIG. 2, actually, the movable mirror 54 </ b> Y having a reflection surface orthogonal to the Y-axis direction, which is the scanning direction, is orthogonal to the X-axis direction, which is the non-scanning direction, on the substrate table 11. A movable mirror 54X having a reflection surface is provided, and these are representatively shown as the movable mirror 54 in FIG. Further, as shown in FIG. 2, a one-axis wafer interferometer 55X is provided in the scanning direction and a two-axis wafer interferometer is provided in the non-scanning direction. Shown as interferometer 55. The position information (or speed information) of the substrate table 11 is sent to the stage control system 51 and the main controller 50 via the stage control system 51.
Then, the movement of the substrate table 18 is controlled via the driving device 10 based on the position information (or the speed information) in response to an instruction from the main controller 50.

【0040】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。
Further, on the substrate table 11, various reference marks for measuring a baseline from the detection center of the off-axis type alignment detection system (not shown) to the optical axis of the projection optical system PL are provided. The formed reference mark plate (not shown) is fixed.

【0041】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。
Further, in the exposure apparatus 100 shown in FIG. 1, an oblique incident light type focus detection for detecting the position in the exposure area on the surface of the wafer W and the area in the vicinity thereof in the Z direction (optical axis AX direction). A multipoint focus position detection system, which is one of the systems (focus detection system), is provided. This multipoint focus position detection system includes an irradiation optical system and a light receiving optical system (not shown). For a detailed configuration of the multi-point focus position detection system, see, for example,
No. 6,009,036.

【0042】次に、駆動装置10の構成及び作用につい
て、図2〜図18を参照して説明する。
Next, the structure and operation of the driving device 10 will be described with reference to FIGS.

【0043】前記駆動装置10は、図2に示されるよう
に、定盤12と、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。
As shown in FIG. 2, the driving device 10 includes a surface plate 12 and an X moving body 15 movable in the X-axis direction.
And linear motors 20XA and 20XB as motor devices for driving the X moving body 15 in the X direction.

【0044】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ている。
As the surface plate 12, for example, a rectangular or square plate made of alumina ceramic which is lighter and harder to be damaged than iron is used in plan view.

【0045】前記リニアモータ20XAは定盤12上の
−Y方向側端部に配置され、また、前記リニアモータ2
0XBは定盤12上の+Y方向側端部に配置されてい
る。
The linear motor 20XA is disposed at an end in the −Y direction on the surface plate 12, and the linear motor
0XB is arranged at the end in the + Y direction on the surface plate 12.

【0046】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の外径D1よりも
僅かに大きな直径D2を有する中空部を有し、該中空部
を固定子30XAが貫通することにより、固定子30X
Aの外側に配置される可動子40XAとを備えている。
可動子40XAは、その鉛直下方側は、外径がD3で、
内径がD2の半円筒状の外形となっており、その鉛直上
方は、XY面にほぼ平行な上面を有する直方体状の形状
となっている。
As shown in FIG. 3, the linear motor 20XA has an outer diameter D1 and a cylindrical stator 30XA extending in the X-axis direction, and a diameter slightly larger than the outer diameter D1 of the stator 30XA. D2 having a hollow portion, through which the stator 30XA penetrates, the stator 30X
And a mover 40 </ b> XA arranged outside of A.
The outer diameter of the mover 40XA is D3 on the vertically lower side,
It has a semi-cylindrical outer shape with an inner diameter of D2, and its vertically upper portion has a rectangular parallelepiped shape having an upper surface substantially parallel to the XY plane.

【0047】上記の固定子30XA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の端
部が挿入される円柱状の凹部が形成されている。そし
て、可動子40XAの中空部に固定子30XAを貫通さ
せた後に、ねじ止め等により支持部材22a,22bと
固定子30XAとが強固に固定されることにより、リニ
アモータ20Aが組み立てられる。なお、支持部材22
a,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ている。
Both ends of the stator 30XA are supported by the support members 22a and 22b. As shown clearly in FIG. 3, the support members 22a and 22b each have a columnar recess into which the end of the stator 30XA is inserted. Then, after the stator 30XA is passed through the hollow portion of the mover 40XA, the support members 22a and 22b and the stator 30XA are firmly fixed by screwing or the like, whereby the linear motor 20A is assembled. The support member 22
As shown in FIG. 2, a and 22b are firmly fixed to the upper surface of the platen 12 by screws or the like.

【0048】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D4及び外径D5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D5、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。
The stator 30XA has an inner diameter D4 and an outer diameter D5 as shown in FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B) which is a sectional view taken along the line CC in FIG. 4 (A). A cylindrical magnet support member 32 extending in the axial direction and having a stopper portion 32S having an outer diameter D1 at one end, and an outer diameter D1, an inner diameter D5, and a length in the X-axis direction fixed to the magnet support member 31. L, and a predetermined number of permanent magnets 34R, 34N, 34L, made of a high-performance machinable magnet material such as MnAl.
34S, and a permanent magnet 34LC fixed to the other end of the magnet support member 31. Permanent magnet 34R, 34
N, 34L, and 34S are arranged in this order along the X direction, and after the permanent magnet 34S in the arrangement,
Further, the arrangement in the order of the permanent magnets 34R, 34N, 34L, 34S is repeated. Here, a predetermined number of permanent magnets 34R, 34N, 34L, 34S and permanent magnets 34L
The magnetic pole unit 38 is constituted by C.

【0049】磁石支持部材32は、例えばステンレス鋼
からなり、その他端部には外径がD5とほぼ同一の雄ね
じが形成されている。なお、上記の支持部材22a,2
2b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の両端面に形成されている。
The magnet support member 32 is made of, for example, stainless steel, and the other end is formed with a male screw whose outer diameter is substantially the same as D5. The support members 22a, 22
The fixing of the stator 30 to the supporting members 2a, 22b
The magnet support member 32 is screwed to the magnet support member 32. Screw holes (not shown) for screwing the magnet support member 32 are formed on both end surfaces of the magnet support member 32.

【0050】永久磁石34Rは、X軸方向に磁化された
磁石であり、−X方向側の端面がS極面とされ、+X方
向側の端面がN極面とされている。また、永久磁石34
Lは、X軸方向に磁化された磁石であり、−X方向側の
端面がN極面とされ、+X方向側の端面が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34L
Cは、磁気的な性質は永久磁石34Lと同様であるが、
円筒内側面側に、上記の磁石支持部材32の他端部に形
成された雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。
The permanent magnet 34R is a magnet magnetized in the X-axis direction. The end face on the −X direction side is an S pole face, and the end face on the + X direction side is an N pole face. Further, the permanent magnet 34
L is a magnet magnetized in the X-axis direction. The end face on the −X direction side is an N pole face, and the end face on the + X direction side is an S pole face. That is, the permanent magnet 34R and the permanent magnet 34L are arranged such that the directions of the magnetic moments of the same permanent magnet are opposite to each other. The permanent magnet 34L
C has the same magnetic properties as the permanent magnet 34L,
On the inner surface of the cylinder, a female screw is formed which is screwed with a male screw formed on the other end of the magnet support member 32.

【0051】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。
The permanent magnet 34N is a magnet which is magnetized in the radial direction. The radially outer cylindrical side surface is an N pole surface, and the radially inner cylindrical side surface is an S pole surface. Further, the permanent magnet 34S is a magnet magnetized in the radial direction, the radially outer cylindrical side surface being an S pole surface, and the radially inner cylindrical side surface being an N pole surface.

【0052】固定子30XAは、雄ねじが形成された磁
石支持部材32の他端側から、永久磁石34R,34
N,34L,34Sを順次圧入していき、最後に、永久
磁石34LCの円筒内側面側に形成された雌ねじを磁石
支持部材32の雄ねじ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。
The stator 30XA is connected to the permanent magnets 34R, 34 from the other end of the magnet support member 32 on which the male screw is formed.
N, 34L, and 34S are sequentially press-fitted, and finally, the female screw formed on the inner surface of the cylinder of the permanent magnet 34LC is screwed into the male screw of the magnet support member 32 to assemble. Thus, the stator 30XA having high rigidity is assembled.

【0053】前記可動子40XAは、XZ断面図である
図5、図5における左側面図である図6(A)、図5に
おけるD−D断面図(YZ断面図)である図6(B)、
及び図5におけるE−E断面図(YZ断面図)である図
7を総合して示されるように、軸XAを中心軸とし、直
径D2のX軸方向に延びる中空を形成し、筒状の内部空
間を有する容器本体部材41と、容器本体部材41の+
Z方向端部に固定され、容器本体部材41とともに前記
筒状の内部空間を閉空間化する蓋部材42とを備えてい
る。容器本体部材41の筒状内部空間には、軸XA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43の周囲に、軸XA
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451〜456NがX軸方向に沿
って配列されている。ここで、各コイル45i(i=1
〜6N)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。こ
こで、複数のコイル451〜456N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。
The mover 40XA is shown in FIG. 5 which is an XZ sectional view, FIG. 6 (A) which is a left side view in FIG. 5, and FIG. 6 (B) which is a DD sectional view (YZ sectional view) in FIG. ),
And Figure 5 E-E sectional view in as shown by comprehensively Figure 7 is a (YZ sectional view), a center axis the axis X A, to form a hollow extending in the X-axis direction of the diameter D2, the cylindrical Container body member 41 having an internal space of
A lid member 42 fixed to the end in the Z direction and closing the cylindrical internal space together with the container main body member 41 is provided. The cylindrical inner space of the container main body member 41, so that the axis X A is the central axis, the cylindrical coil support member 43 is disposed, around the coil support member 43, the axis X A
The plurality of coils 45 1 to 45 6N conductive wire in the direction of rotation is wound diameter 2R are arranged along the X-axis direction about axis. Here, each coil 45 i (i = 1
To 6N) are formed by winding a conductive wire having a rectangular cross section to improve the current space density. Here, the armature unit 49 is constituted by a plurality of coils 45 1 to 45 6N. In the following description,
The armature unit 49 is also referred to as a coil array 49.

【0054】コイル支持部材43の−X方向端部には磁
気ガイド装置70aが取り付けられており、また、+X
方向端部には磁気ガイド装置70bが取り付けられてい
る。かかる磁気ガイド装置70a,70bについては後
述する。
A magnetic guide device 70a is attached to the end of the coil support member 43 in the −X direction.
A magnetic guide device 70b is attached to the end in the direction. The magnetic guide devices 70a and 70b will be described later.

【0055】コイル支持部材43は、図8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。
As shown in FIG. 8, the coil supporting member 43 has a notch at its end, and through the notch, a space outside the coil supporting member 43 in the radial direction and a space inside the coil supporting member 43 in the radial direction are formed. Are communicating. Note that the coil support member 43 is fixed to the container main body member 41 by screwing or the like.

【0056】さらに、容器本体部材41には、図5に示
されるように、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45i及びコイル支持部材43との間で
熱交換を行う。かかる熱交換によって、電流が供給され
た結果としてコイル45iで発生した熱が除熱される。
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45i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4
1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。
[0056] Further, the container main body member 41, FIG as 5 shown in, the refrigerant inlet 48 1 and the coolant outlet 48 2
Doo is provided, the refrigerant (e.g., fluorine-based inert liquid) from chiller 74 shown in FIG. 1 inlet 48 1
And heat is exchanged between the coil 45i and the coil support member 43 when passing through the internal space. By such heat exchange, current heat generated in the coil 45 i is the heat removal as a result of being supplied.
Here, the inner wall surfaces of the container body member 41 and the lid member 42 are smoothed, so that turbulence is hardly generated.
For this reason, the heat absorbed from the coil 45 i and the coil support member 43 does not easily reach the container body member 41 or the lid member 42. In the present embodiment, heat is applied to the container body member 4.
Before reaching the first or lid member 42, the refrigerant flows out of the outlet 48 2
The flow rate of the refrigerant is set so that the refrigerant is discharged from the refrigerant. Thus, the refrigerant discharged through the outlet port 48 2 is returned to the chiller 74 via the refrigerant passage is adapted to be fed into the internal space from the inlet 48 1 where it is cooled again.

【0057】前記磁気ガイド装置70aは、図5、図
7、及び図8を総合して示されるように、コイル支持部
材43の−X方向端部の外側面における同一円周領域上
に等間隔で配置され、X方向視で中心角が60度以下の
扇形状を有する(図9参照)電磁石711,713,71
5と、X方向視で電磁石711,713,715とは重なり
合わないように、電磁石711,713,715が配置さ
れる円周領域とは−X方向に距離Lだけ離れた同一円周
領域上に等間隔で配置され、X方向視で中心角が60度
以下の扇形状を有する電磁石712,714,716とを
備えている。ここで、電磁石711,712,713,7
4,715,716は同様に構成されており、XZ断面
図である図9(A)及び図9(A)におけるF−F断面
図(YZ断面図)である図9(B)において電磁石71
1について代表的に示されるように、逆U字状のXZ断
面を有し、X軸方向の中央部が両端部と比べてくびれて
おり、X方向視で中心角が60度未満の扇形状を有する
磁性体部材72と、磁性体部材72のX軸方向の中央部
に巻かれた導線コイル73とを備えている。すなわち、
電磁石711,712,713,714,715,716(以
下、適宜「電磁石71」と総称する)それぞれは、有芯
コイルとして構成されており、磁性体部材72のX軸方
向両端部の固定子30XAに対する対向面が磁極面とな
っており、該磁極面でコイル支持部材43に固定されて
いる。また、2つの磁極面X軸方向中心間の距離は2L
とされている。なお、前記磁気ガイド70bは、上記の
磁気ガイド70aと同様に構成されている。以上の磁気
ガイド70a,70bの各電磁石71を構成する導線コ
イル73に電流が供給されることにより、各電磁石が磁
石として作用する。そして、固定子30XAを構成する
磁極ユニットと磁気的な相互作用をし、軸XAを中心軸
とする径方向に磁気力を発生する。かかる磁気力の詳細
については後述する。
As shown in FIG. 5, FIG. 7, and FIG. 8, the magnetic guide device 70a is arranged at equal intervals on the same circumferential region on the outer surface at the end in the −X direction of the coil support member 43. in is disposed, the center angle in the X direction as viewed has a 60 degrees or less sector-shaped (see FIG. 9) electromagnets 71 1, 71 3, 71
5, so as not to overlap the electromagnets 71 1, 71 3, 71 5 in the X direction as viewed, electromagnets 71 1, 71 3, 71 spaced in the -X direction by a distance L from the 5 circumferential region arranged arranged at equal intervals on the same circumference area on a central angle in the X-direction as viewed has an electromagnet 71 2, 71 4, 71 6 with 60 degrees or less fan-shaped. Here, the electromagnets 71 1 , 71 2 , 71 3 , 7
1 4, 71 5, 71 6 is constructed similarly, FIGS an FIGS. 9 (A) and 9 F-F sectional view in FIG. 9 (A) is a XZ cross section (YZ cross section) 9 (B) At the electromagnet 71
As representatively shown in FIG. 1 , it has an inverted U-shaped XZ cross section, a central portion in the X-axis direction is narrower than both end portions, and a fan shape having a central angle of less than 60 degrees when viewed in the X direction. And a conductive coil 73 wound around the center of the magnetic member 72 in the X-axis direction. That is,
Electromagnets 71 1, 71 2, 71 3, 71 4, 71 5, 71 6 (hereinafter, collectively referred to as "electromagnet 71"), respectively, is configured as a cored coil, X-axis direction of the magnetic member 72 Opposite surfaces of both ends to the stator 30XA are magnetic pole surfaces, and the magnetic pole surfaces are fixed to the coil support member 43. The distance between the centers of the two magnetic pole surfaces in the X-axis direction is 2L.
It has been. The magnetic guide 70b has the same configuration as the magnetic guide 70a. When a current is supplied to the conductive wire coil 73 constituting each electromagnet 71 of the magnetic guides 70a and 70b, each electromagnet acts as a magnet. Then, the magnetic pole unit and the magnetic interaction constituting the stator 30XA, generates a magnetic force in the radial direction around axis the axis X A. Details of the magnetic force will be described later.

【0058】また、図5及び図6(A)を総合して示さ
れるように、可動子40XAの−X方向側端面には、該
端面における固定子30XAと可動子40XAとのYZ
面内の相対位置関係を検出する検出装置としてのギャッ
プ検出系80aが固定され、また、可動子40XAの+
X方向側端面には、該端面における固定子30XAと可
動子40XAとのYZ面内の相対位置関係を検出する検
出装置としてのギャップ検出系80bが固定されてい
る。ギャップ検出系80a,80bは同様に構成されて
おり、図6(A)においてギャップ検出系80aについ
て示されているように、固定子30XAが貫通する可動
子40XAの中空部の+Z方向側に設けられたギャップ
センサ81Zと、可動子40XAの中空部の+Y方向に
設けられたギャップセンサ81Yとを備えている。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6A, the end surface of the mover 40XA on the −X direction side is the YZ of the stator 30XA and the mover 40XA at the end surface.
A gap detection system 80a as a detection device for detecting a relative positional relationship in the plane is fixed, and a +
A gap detection system 80b as a detection device for detecting a relative positional relationship between the stator 30XA and the mover 40XA in the YZ plane on the end surface on the X direction side is fixed. The gap detection systems 80a and 80b have the same configuration, and are provided on the + Z direction side of the hollow portion of the mover 40XA through which the stator 30XA penetrates, as shown in the gap detection system 80a in FIG. And a gap sensor 81Y provided in the + Y direction of the hollow portion of the mover 40XA.

【0059】ギャップセンサ81Zは、ギャップセンサ
81Zと固定子20XAの外側面との間のZ軸方向に関
するギャップ間隔を検出し、また、ギャップセンサ81
Yは、ギャップセンサ81Yと固定子20XAの外側面
との間のY軸方向に関するギャップ間隔を検出する。ギ
ャップセンサ80Z,80Yによって検出されたギャッ
プ間隔情報は、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、固定子30XAと可動子4
0XAとの間のギャップ間隔情報に基づいて、磁気ガイ
ド装置70a,70bの各導線コイル73に供給する電
流を調整し、可動子40XAをZ軸方向、Z軸回り方
向、及びY軸回り方向に駆動する。
The gap sensor 81Z detects a gap interval in the Z-axis direction between the gap sensor 81Z and the outer surface of the stator 20XA.
Y detects a gap interval in the Y-axis direction between the gap sensor 81Y and the outer surface of the stator 20XA. The gap interval information detected by the gap sensors 80Z and 80Y is sent to the stage control system 51 and to the main controller 50 via the stage control system 51. The stage control system 51 responds to an instruction from the main controller 50 and outputs the signal to the stator 30XA. Mover 4
The current supplied to each of the conductive coils 73 of the magnetic guide devices 70a and 70b is adjusted based on the gap interval information with respect to 0XA to move the mover 40XA in the Z-axis direction, the Z-axis direction, and the Y-axis direction. Drive.

【0060】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10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3
0XAと同様に構成された固定子30XBと、可動子4
0XAと同様に構成された可動子40XBとを備えてい
る。そして、リニアモータ20XBはリニアモータ20
XAと同様に組み立てられ、リニアモータ20XB用の
支持部材22a,22bを介して、リニアモータ20X
Aと同様にして、固定子30XB及び磁性体部材24X
Bが定盤12に固定されている。また、可動子40XB
のコイル支持部材43のX軸方向端部には、可動子40
XAの場合と同様に、磁気ガイド装置70a,70bが
固定されている。さらに、可動子40XBのX軸方向の
両端面には、可動子40XAの場合と同様に、ギャップ
検出系80a,80bが固定されており、ギャップセン
サ80Z,80Yによって検出されたギャップ間隔情報
は、ステージ制御系51及びこれを介して主制御装置5
0に送られている。
The linear motor 20XB has the same configuration as the above-described linear motor 20XA, as shown in FIG. 2 and FIG. 10 which is a sectional view taken along the line AA in FIG. That is, the linear motor 20XB is
The stator 30XB and the mover 4
The mover 40XB has the same configuration as the mover 40XB. The linear motor 20XB is a linear motor 20XB.
XA is assembled in the same manner as XA, and the linear motor 20X is supported via the support members 22a and 22b for the linear motor 20XB.
A, the stator 30XB and the magnetic member 24X
B is fixed to the surface plate 12. In addition, mover 40XB
A mover 40 is provided at the end of the coil support member 43 in the X-axis direction.
As in the case of XA, the magnetic guide devices 70a and 70b are fixed. Further, similarly to the case of the mover 40XA, gap detection systems 80a and 80b are fixed to both end surfaces in the X-axis direction of the mover 40XB, and the gap interval information detected by the gap sensors 80Z and 80Y is: Stage control system 51 and main controller 5 via this
0 has been sent.

【0061】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の上面とに架設されたリニアモータ20Y
A及びリニアモータ20YBと、リニアモータ20Y
A,20YBによる駆動によってY軸方向に移動する前
述の基板テーブル11とを備えている。
The X moving body 15 includes a linear motor 20X.
A linear motor 20Y bridged between the upper surface of the mover 40XA of A and the upper surface of the mover 40XB of the linear motor 20XB
A and the linear motor 20YB and the linear motor 20Y
A, and the above-described substrate table 11 which moves in the Y-axis direction by driving by 20YB.

【0062】前記リニアモータ20YA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20YAは、固定子30XAと同様に構成
され、Y軸方向に延びた固定子30YAと、可動子40
XAと同様に構成され、固定子40YAに沿ってY軸方
向に移動する可動子40YAとを備えている。リニアモ
ータ20YAはリニアモータ20XAと同様に組み立て
られる。そして、軸受け部材231及び軸押え部材232
から成る支持部材23aを介してリニアモータ20XA
の可動子40XAの上面に固定されるとともに、支持部
材23aと同様に構成された支持部材23bを介してリ
ニアモータ20XBの可動子40XAの上面に固定され
ている。
The linear motor 20YA has the same configuration as the above-described linear motor 20XA. That is,
The linear motor 20YA is configured similarly to the stator 30XA, and includes a stator 30YA extending in the Y-axis direction,
The movable element 40YA is configured similarly to the XA and moves in the Y-axis direction along the stator 40YA. The linear motor 20YA is assembled similarly to the linear motor 20XA. Then, the bearing member 23 1 and the shaft holding member 23 2
Motor 20XA via a support member 23a made of
Is fixed to the upper surface of the mover 40XA of the linear motor 20XB via a support member 23b configured similarly to the support member 23a.

【0063】また、可動子40YAのコイル支持部材4
3のY軸方向端部には、可動子40XAの場合と同様
に、磁気ガイド装置70a,70bが固定されている。
さらに、可動子40YAのY軸方向の両端面には、可動
子40XAの場合と同様に、ギャップ検出系80a,8
0bが固定されている。なお、リニアモータ20YAに
おいては、ギャップ検出系80a,80bは、固定子3
0YAが貫通する可動子40YAの中空部の+Z方向側
に設けられたギャップセンサ81Zと、可動子40YA
の中空部の+X方向に設けられたギャップセンサ81X
(不図示)とを備えており、ギャップセンサ80Z,8
0Xによって検出されたギャップ間隔情報は、ステージ
制御系51及びこれを介して主制御装置50に送られて
いる。そして、ステージ制御系51では主制御装置50
からの指示に応じ、固定子30YAと可動子40YAと
の間のギャップ間隔情報に基づいて、リニアモータ20
における磁気ガイド装置70a,70bの各導線コイル
73に供給する電流を調整し、可動子40YAをZ軸方
向、Z軸回り方向、及びX軸回り方向に駆動する。
The coil support member 4 of the mover 40YA
Magnetic guide devices 70a and 70b are fixed to the end of Y in the Y-axis direction, similarly to the case of the mover 40XA.
Further, the gap detection systems 80a and 80a are provided on both end surfaces in the Y-axis direction of the mover 40YA, as in the case of the mover 40XA.
0b is fixed. In the linear motor 20YA, the gap detection systems 80a and 80b
A gap sensor 81Z provided on the + Z direction side of the hollow portion of the mover 40YA through which 0YA penetrates;
Sensor 81X provided in the + X direction in the hollow portion of
(Not shown), and the gap sensors 80Z, 8
The gap interval information detected by 0X is sent to the stage control system 51 and the main controller 50 via the stage control system 51. In the stage control system 51, the main controller 50
The linear motor 20 is controlled based on the gap distance information between the stator 30YA and the mover 40YA
The current supplied to the conductive coils 73 of the magnetic guide devices 70a and 70b is adjusted to drive the mover 40YA in the Z-axis direction, the Z-axis direction, and the X-axis direction.

【0064】前記リニアモータ20YBは、図2及び図
2におけるB−B断面図である図11において総合的に
示されるように、上述のリニアモータ20YAと同様に
構成され、同様に作用する。すなわち、リニアモータ2
0YBは、固定子30YAと同様に構成され、Y軸方向
に延びた固定子30YBと、可動子40YAと同様に構
成され、固定子40YBに沿ってY軸方向に移動する可
動子40YBとを備えている。そして、リニアモータ2
0YBはリニアモータ20YAと同様に組み立てられ、
リニアモータ20YAと同様に、支持部材23aを介し
てリニアモータ20XAの可動子40XAの上面に固定
されるとともに、支持部材23bを介してリニアモータ
20XBの可動子40XAの上面に固定されている。ま
た、可動子40YBのコイル支持部材43のY軸方向端
部には、可動子40YAの場合と同様に、磁気ガイド装
置70a,70bが固定されている。さらに、可動子4
0YBのY軸方向の両端面には、可動子40YAの場合
と同様に、ギャップ検出系80a,80bが固定されて
いる。
The linear motor 20YB is constructed and operates in the same manner as the above-described linear motor 20YA, as generally shown in FIG. 2 and FIG. 11, which is a sectional view taken along the line BB in FIG. That is, the linear motor 2
0YB includes a stator 30YB configured in the same manner as the stator 30YA and extending in the Y-axis direction, and a movable element 40YB configured in the same manner as the movable element 40YA and moving in the Y-axis direction along the stator 40YB. ing. And linear motor 2
0YB is assembled in the same manner as the linear motor 20YA,
Like the linear motor 20YA, the linear motor 20XA is fixed to the upper surface of the mover 40XA of the linear motor 20XA via the support member 23a, and is fixed to the upper surface of the mover 40XA of the linear motor 20XB via the support member 23b. Magnetic guide devices 70a and 70b are fixed to the end of the coil support member 43 of the mover 40YB in the Y-axis direction, as in the case of the mover 40YA. Furthermore, the mover 4
As in the case of the mover 40YA, gap detection systems 80a and 80b are fixed to both end surfaces in the Y-axis direction of 0YB.

【0065】次に、各リニアモータ20XA、20X
B,20YA,20YBにおける、磁気ガイド装置70
a,70bによる、固定子に対する可動子の浮上支持に
ついて、リニアモータ20XAを例として説明する。
Next, each of the linear motors 20XA, 20X
B, 20YA, 20YB, magnetic guide device 70
The floating support of the mover with respect to the stator by a and 70b will be described using the linear motor 20XA as an example.

【0066】固定子30XAを構成する磁極ユニットが
発生する磁束密度環境中で、磁気ガイド装置70aの電
磁石711〜716の各コイル73及び磁気ガイド装置7
0bの電磁石711〜716の各コイル73に電流が供給
されると、各電磁石71と磁極ユニット38との間に径
方向の磁気力が発生する。このようにして発生する磁気
力を、各電磁石に供給する電流を制御することにより、
固定子30XAに対して可動子40XAが浮上支持され
る。
[0066] In the magnetic flux density in the environment of a magnetic pole unit constituting the stator 30XA occurs, the magnetic guide device 70a of the electromagnet 71 1-71 each coil 73 of 6 and the magnetic guide device 7
When current is supplied to the coils 73 of the electromagnet 71 1-71 6 = 0b, the magnetic force in the radial direction is generated between each electromagnet 71 and the magnetic pole unit 38. By controlling the magnetic force generated in this way by controlling the current supplied to each electromagnet,
The mover 40XA is levitated and supported by the stator 30XA.

【0067】ところで、電磁石の磁極面と磁極ユニット
との外側面との距離が近いほど発生する磁気力の絶対値
は大きくなる。このため、固定子30XAに対して可動
子40XAを安定して浮上支持するためには、特定の供
給電流パターンによって安定して浮上支持された状態か
ら固定子30XAと可動子40XAとの径方向に関する
変位が生じた場合に、元の安定位置に戻ろうとする作用
をする斥力が固定子30XAと可動子40XAとの間で
発生するように各コイル73に電流が供給される。
The absolute value of the generated magnetic force increases as the distance between the magnetic pole surface of the electromagnet and the outer surface of the magnetic pole unit decreases. For this reason, in order to stably support the movable element 40XA by levitating with respect to the stator 30XA, the stator 30XA and the movable element 40XA are stably supported by the specific supply current pattern. When displacement occurs, current is supplied to each coil 73 so that a repulsive force acting to return to the original stable position is generated between the stator 30XA and the mover 40XA.

【0068】本実施形態における浮上支持は、図12
(A)において磁気ガイド装置70aについて代表的に
示されるように、磁気ガイド装置70aにおける電磁石
711,713,715それぞれと磁極ユニット38との
間における磁気的な斥力F1,F3,F5と、図12
(B)に示されるような、磁気ガイド装置70aにおけ
る電磁石712,714,716それぞれと磁極ユニット
38との間における磁気的な斥力F2,F4,F6との合
力によって行われる。例えば、可動子30XA及びX移
動体15の重量に抗して可動子30XA及びX移動体1
5を+Z方向に浮上支持する場合には、各電磁石71に
作用する磁気力の合力が、可動子30XA及びX移動体
15に作用する重力と同一の大きさを有し、+Z方向を
向くように各コイル73に供給する電流を制御する。な
お、磁気ガイド装置70bも、磁気ガイド装置70aと
同様に作用する。
The floating support in this embodiment is shown in FIG.
In (A) as shown representatively for the magnetic guiding apparatus 70a, the magnetic guide device electromagnet 71 in 70a 1, 71 3, 71 5 magnetic repulsion F 1 between the respective magnetic pole units 38, F 3, and F 5, 12
As shown (B), the carried out by the resultant force of the magnetic repulsive force F 2, F 4, F 6 between the electromagnet 71 2, 71 4, 71 6, respectively and the magnetic pole unit 38 in the magnetic guide device 70a . For example, the mover 30XA and the X movable body 1 are opposed to the weight of the mover 30XA and the X movable body 15.
In the case where 5 is levitated and supported in the + Z direction, the resultant force of the magnetic forces acting on each electromagnet 71 has the same magnitude as the gravitational force acting on the mover 30XA and the X moving body 15 and faces in the + Z direction. The current supplied to each coil 73 is controlled. The magnetic guide device 70b operates similarly to the magnetic guide device 70a.

【0069】以上のような浮上支持力の発生にあたっ
て、浮上支持力を発生する磁気ガイド装置70a,70
bを可動子40XAのX軸方向に関する両端部に対称的
に配置している。したがって、所望の浮上支持を行うの
にあたって、磁気ガイド装置70aと磁気ガイド装置7
0bとによって対称的な浮上支持力を発生することによ
り、可動子40XAに回転モーメントが作用することを
防止することができる。
When the above-described floating support force is generated, the magnetic guide devices 70a and 70 that generate the floating support force
b are symmetrically arranged at both ends in the X-axis direction of the mover 40XA. Therefore, the magnetic guide device 70a and the magnetic guide device 7
By generating a symmetrical floating support force with 0b, it is possible to prevent a rotational moment from acting on the mover 40XA.

【0070】また、各電磁石711〜716における2つ
の磁極面のX軸方向中心間距離は、磁極ユニット38に
おける永久磁石34R,34N,34L,34Sの配列
周期(=4L)の1/2(=2L)となっている。この
ため、各電磁石711〜716に電流を供給したときに
は、互いに極性が異なる電磁石711〜716の2つの磁
極面には、同一方向の力が作用することになるので、各
電磁石711〜716に作用する力を効率良く発生するこ
とができる。
[0070] Further, X-axis direction distance between the centers of the two pole faces of each electromagnet 71 1-71 6, the permanent magnet 34R in the pole unit 38, 34N, 34L, the arrangement period of the 34S of (= 4L) 1/2 (= 2L). Therefore, when a current is supplied to each of the electromagnets 71 1 to 71 6, the two pole faces of the electromagnet 71 1-71 6 different polarities, the same force will act, the electromagnets 71 the force acting on 1-71 6 can be efficiently generated.

【0071】また、電磁石711,713,715と電磁
石712,714,716とは、X軸方向に沿って、磁極
ユニット38における永久磁石34R,34N,34
L,34Sの配列周期の1/4(=L)だけずれて配置
されている。このため、電磁石711,713,715
磁極面が磁極ユニット38の永久磁石34L,34Rに
対向し、少々大きな供給電流でも小さな磁気力しか発生
することができないときには、電磁石712,714,7
6は永久磁石34N,34Sに対向し、小さな供給電
流で大きな磁気力を発生することができる。一方、電磁
石712,714,716の磁極面が磁極ユニット38の
永久磁石34L,34Rに対向し、少々大きな供給電流
でも小さな磁気力しか発生することができないときに
は、電磁石71 1,713,715は永久磁石34N,3
4Sに対向し、小さな供給電流で大きな磁気力を発生す
ることができる。すなわち、浮上支持力として作用する
磁気力の発生にあたって、電磁石711,713,715
と電磁石712,714,716とは相補的に作用するよ
うに配置されている。したがって、電磁石71に供給す
る電流の総量を低減しつつ、径方向の磁気力を安定して
発生することができる。
The electromagnet 711, 71Three, 71FiveAnd electromagnetic
Stone 71Two, 71Four, 716Are magnetic poles along the X-axis direction
The permanent magnets 34R, 34N, 34 in the unit 38
Displaced by 1/4 (= L) of the array period of L and 34S
Have been. Therefore, the electromagnet 711, 71Three, 71Fiveof
The magnetic pole faces correspond to the permanent magnets 34L and 34R of the magnetic pole unit 38.
Opposite, generates a small magnetic force even with a slightly large supply current
When it is not possible toTwo, 71Four, 7
16Is opposed to the permanent magnets 34N and 34S and has a small power supply.
A large magnetic force can be generated by the flow. On the other hand, electromagnetic
Stone 71Two, 71Four, 716Of the magnetic pole unit 38
Slightly larger supply current facing permanent magnets 34L and 34R
But when only a small magnetic force can be generated
Is the electromagnet 71 1, 71Three, 71FiveIs a permanent magnet 34N, 3
Opposite to 4S, generates large magnetic force with small supply current
Can be That is, it acts as a floating support force
When the magnetic force is generated, the electromagnet 711, 71Three, 71Five
And electromagnet 71Two, 71Four, 716Works complementarily to
It is arranged as follows. Therefore, it is supplied to the electromagnet 71.
Stabilize radial magnetic force while reducing the total amount of current
Can occur.

【0072】以上のように、磁気ガイド装置70a,7
0bを使用し、各コイル73に供給する電流を調整する
ことにより、固定子30XAに対して可動子40XAを
非接触で浮上支持することができる。そして、磁気ガイ
ド装置70a及び磁気ガイド装置70bは、独立して制
御することができるので、磁気ガイト装置70a,70
bの配置位置それぞれにおける浮上支持位置を異なる径
方向位置とすることができる。すなわち、磁気ガイド装
置70a,70bを使用し、各コイル73に供給する電
流を調整することにより、可動子40XAをZ軸方向、
Z軸回り方向、及びY軸回り方向に駆動することがで
き、かつ、任意の位置で浮上支持することができる。
As described above, the magnetic guide devices 70a and 70a
By using 0b and adjusting the current supplied to each coil 73, the movable element 40XA can be levitated and supported in a non-contact manner with respect to the stator 30XA. Since the magnetic guide device 70a and the magnetic guide device 70b can be controlled independently, the magnetic guide devices 70a and 70b can be controlled independently.
The floating support position at each of the arrangement positions of b can be different radial positions. That is, by using the magnetic guide devices 70a and 70b and adjusting the current supplied to each coil 73, the mover 40XA can be moved in the Z-axis direction.
It can be driven in the direction around the Z axis and the direction around the Y axis, and can be levitated and supported at any position.

【0073】かかる駆動又は浮上支持にあたっては、ギ
ャップ検出系80a,80bによる、可動子40XAの
X軸方向端面における固定子30XAと可動子40XA
との位置関係(YZ面内における位置関係)の検出結
果、及びウエハ干渉計55Xによる基板テーブル11の
X位置の検出結果から求められる、X軸方向に関する固
定子30XAと可動子40XAとの位置関係に基づい
て、主制御装置50がステージ制御系51を介して磁気
ガイド装置70a,70bの各コイル73に供給する電
流を制御することにより行われる。こうした固定子30
XAと可動子40XAとの位置関係に基づく、可動子4
0XAに対する固定子30XAの浮上支持は、剛性の高
い浮上支持となる。
In the driving or floating support, the stator 30XA and the movable element 40XA on the end surface in the X-axis direction of the movable element 40XA by the gap detection systems 80a and 80b.
The positional relationship between the stator 30XA and the mover 40XA in the X-axis direction obtained from the detection result of the positional relationship (positional relationship in the YZ plane) with respect to the X-axis direction obtained from the detection result of the X position of the substrate table 11 by the wafer interferometer 55X. The main control device 50 controls the current supplied to each coil 73 of the magnetic guide devices 70a and 70b via the stage control system 51 based on the above. Such a stator 30
Mover 4 based on the positional relationship between XA and mover 40XA
The floating support of the stator 30XA with respect to 0XA is a highly rigid floating support.

【0074】リニアモータ20XBにおいても、上記の
リニアモータ20XAと同様にして、リニアモータ20
XBの磁気ガイド装置70a,70b及びギャップ検出
系80a,80bによって、可動子40XBが固定子3
0XBに対して浮上支持される。また、リニアモータ2
0YA,20YBにおいては、X軸方向がY軸方向とな
ることを除いて、リニアモータ20XA,20XBの場
合と同様に、それぞれの磁気ガイド装置70a,70b
及びギャップ検出系80a,80bによって、可動子4
0YA,YBが固定子30YA,YBに対して浮上支持
される。
In the linear motor 20XB, similarly to the above-described linear motor 20XA, the linear motor 20XB is used.
The mover 40XB is fixed to the stator 3 by the XB magnetic guide devices 70a and 70b and the gap detection systems 80a and 80b.
Floating supported for 0XB. In addition, the linear motor 2
In 0YA and 20YB, except that the X-axis direction is the Y-axis direction, as in the case of the linear motors 20XA and 20XB, the respective magnetic guide devices 70a and 70b
And the movable element 4 by the gap detection systems 80a and 80b.
0YA and YB are levitated and supported by the stators 30YA and YB.

【0075】次に、磁極ユニット38が発生した磁束密
度と電機子ユニット49の電機子コイル45iを流れる
電流との相互作用で発生するローレンツ力による電機子
ユニット49の駆動、ひいては可動子40XAの駆動に
ついて説明する。なお、以下の説明においては、上述の
磁気ガイド装置70a,70bによって、円筒状の磁極
ユニット38の中心軸と円筒状の電機子ユニット49の
中心軸とは一致するように、可動子40XAに対して固
定子30XAの浮上支持されているものとする。
[0075] Next, the driving of the armature unit 49 by the Lorentz force generated by the interaction of the current flowing through the armature coil 45 i of the magnetic flux density and the armature unit 49 the magnetic pole unit 38 is generated, and thus the movable element 40XA The driving will be described. In the following description, the mover 40XA is moved by the magnetic guide devices 70a and 70b so that the center axis of the cylindrical magnetic pole unit 38 and the center axis of the cylindrical armature unit 49 match. It is assumed that the stator 30XA is supported by floating.

【0076】以下、本実施形態におけるウエハWの移動
時におけるリニアモータ20XA,20XB,20Y
A,20YB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
13〜図17を参照して説明する。
Hereinafter, the linear motors 20XA, 20XB, 20Y during the movement of the wafer W in this embodiment will be described.
The operation of A, 20YB will be described. First, an outline of the driving principle of the mover 40XA of the linear motor 20XA in the movement of the wafer W in the X-axis direction in the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0077】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13(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XA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XA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。
In the linear motor 20XA, as described above, the permanent magnets 34L, 34R, 34N, 34S, 34L
C forms a magnetic pole unit 38. This magnetic pole unit 38, as shown typically in solid arrows for some XY section in FIG. 13 (A), the permanent magnet 34N is directed radially outwardly about the central axis X A of each permanent magnet direction (hereinafter, referred to as "+ r direction") generates a magnetic flux, also the permanent magnet group 34S is, the direction radially inward about the axis X a (hereinafter, "- r direction"
) Is generated.

【0078】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に注目すると、空間中を進行中に、
+r方向成分が次第に減少し、その磁束にとって最も近
い永久磁石34S側すなわちX軸方向成分が徐々に増加
する。そして、X軸方向に関する永久磁石34Nと永久
磁石34Sとの中点において、+r方向成分が零とな
り、X軸方向成分のみとなる。そして、その後の空間中
の進行において、−r方向成分が次第に増加し、X軸方
向成分が徐々に減少する。そして、永久磁石34Sの磁
極面に到達する。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3
4L又は永久磁石34RのS極面を通り、永久磁石34
L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。
From the N pole surface of the permanent magnet 34N, + r
Focusing on the magnetic flux traveling in the direction, while traveling in space,
The + r direction component gradually decreases, and the permanent magnet 34S closest to the magnetic flux, that is, the X-axis direction component gradually increases. Then, at the midpoint between the permanent magnet 34N and the permanent magnet 34S in the X-axis direction, the + r direction component is zero, and only the X-axis direction component is present. Then, in the subsequent traveling in the space, the component in the −r direction gradually increases, and the component in the X axis direction gradually decreases. Then, it reaches the magnetic pole surface of the permanent magnet 34S. Thus, the magnetic flux reaching the S pole surface of the permanent magnet 34S is transmitted to the permanent magnet 3S adjacent to the permanent magnet 34S.
4L or the S pole of the permanent magnet 34R,
After passing through the L or permanent magnet 34R, it travels through its N pole face to the permanent magnet 34N. Thereafter, the magnetic flux reaches the N pole surface of the permanent magnet 34N.

【0079】こうして、永久磁石34N、永久磁石34
S、及び永久磁石34Lを順次巡る磁気回路、並びに永
久磁石34N、永久磁石34S、及び永久磁石34Rを
順次巡る磁気回路が形成される。なお、永久磁石34L
C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。
Thus, the permanent magnet 34N, the permanent magnet 34
A magnetic circuit sequentially circulating through S and the permanent magnet 34L and a magnetic circuit circulating sequentially through the permanent magnet 34N, the permanent magnet 34S, and the permanent magnet 34R are formed. The permanent magnet 34L
C plays a role equivalent to that of the permanent magnet 34L in forming a magnetic circuit.

【0080】以上の磁気回路の形成によって発生する、
磁極ユニット38の外側の空間における磁束密度は、上
述のように、磁極ユニットの円筒対称な形状より、X軸
方向に沿って変化する+r方向成分(−r方向成分の場
合には、成分値を負として表す)と+X方向成分(−X
方向成分の場合には、成分値を負として表す)とを有し
ている。また、磁束密度は、永久磁石34R,34N,
34L,34S,34LCが軸XA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
Aを中心軸とする円筒状の形状を有することから、軸
Aを中心軸とする円筒座標系(r,θ,X)(r:軸
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、成分表示をすると、(B
r(r,X),BX(r,X))と表される。
The above-described magnetic circuit is generated.
The magnetic flux density in the space outside the magnetic pole unit 38 is, as described above, a + r direction component that changes along the X axis direction (in the case of a −r direction component, the component value is smaller than the cylindrically symmetric shape of the magnetic pole unit). (Expressed as negative) and + X direction component (−X
In the case of the direction component, the component value is represented as negative). Further, the magnetic flux density is determined by the permanent magnets 34R, 34N,
34L, 34S, 34LC have a cylindrical shape with the central axis of the shaft X A, and, since the magnetic member 24XA has a cylindrical shape with the central axis of the shaft X A, the axis X A cylindrical coordinate system centered axis (r, theta, X) (r: distance from the axis X a, θ: X-axis rotational angle of rotation) when expressed in is independent of the variable theta, variable r And a function that changes only in response to a change in the variable X. That is, the magnetic flux density is represented as B (r, X), and when the component is expressed, (B
r (r, X), BX (r, X)).

【0081】一方、電機子コイル45を流れる電流は軸
Aを中心とし、半径Rの円周上を流れると考えられる
ので、電機子コイル45の電流経路における磁束密度B
(R,X)の+r方向成分はBr(R,X)(以下、
「磁束密度BR(X)」という)となり、X位置にのみ
に依存している。この磁束密度BR(X)が可動子40
XAの駆動に寄与し、図13(B)に示されるような分
布となっている。
[0081] On the other hand, the current flowing through the armature coil 45 around the axis X A, it is considered that flowing circumferentially over the radius R, the magnetic flux density B in the current path of the armature coils 45
The + r direction component of (R, X) is Br (R, X) (hereinafter, referred to as
"Flux density B R (X)") and depends only on the X position. This magnetic flux density B R (X) is
It contributes to the driving of the XA, and has a distribution as shown in FIG.

【0082】すなわち、磁束密度BR(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BR(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BR(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BR(X)は零となる。ま
た、磁束密度磁束密度BR(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。
[0082] That is, the magnetic flux density B R (X) is a permanent magnet 34N, the absolute value of the magnetic flux density B R (X) at the position corresponding to the center position in the X-axis direction 34S is maximized, X axis from the point The further away in the direction, the smaller the absolute value of the magnetic flux density B R (X). The magnetic flux density B R (X) becomes zero at a position corresponding to the center position of the permanent magnet 34L in the X-axis direction and at a position corresponding to the center position of the permanent magnet 34R in the X-axis direction. The distribution of the magnetic flux density B R (X) indicates that the permanent magnet 3
4N, 34S are symmetrical in the ± X direction about a position corresponding to the center position in the X-axis direction, and have a period of 4L.
The shape is such that good approximation is performed by the sine function (or cosine function).

【0083】以上より、磁束密度BR(X)は、 BR(X)=BR0・cos{(π/(2L))・X+φ} …(1) が良い近似となっている。ここで、BR0及びφは定数で
ある。なお、図13(B)では、磁束方向が+r方向成
分を有する場合に磁束密度BR(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。
From the above, the magnetic flux density B R (X) is a good approximation of B R (X) = B R0 · cos {(π / (2L)) · X + φ} (1) Here, B R0 and φ are constants. In FIG. 13B, the value of the magnetic flux density B R (X) is positive when the magnetic flux direction has a + r component, and the magnetic flux density B R when the magnetic flux direction has a −r component.
The value of R (X) is negative.

【0084】また、電機子コイル45の電流経路におけ
る磁束密度B(R,X)の+X方向成分はBX(R,
X)(以下、「磁束密度BX(X)」という)となり、
X位置にのみに依存している。この磁束密度BX(X)
が可動子40XAの浮上支持に寄与し、図13(C)に
示されるような分布となっている。
The + X direction component of the magnetic flux density B (R, X) in the current path of the armature coil 45 is BX (R,
X) (hereinafter referred to as “magnetic flux density B X (X)”),
It depends only on the X position. This magnetic flux density B X (X)
Contribute to the floating support of the mover 40XA, and have a distribution as shown in FIG.

【0085】すなわち、永久磁石34L,34RのX軸
方向の中点に応じた位置で磁束密度BX(X)の絶対値
が最大となり、この位置から永久磁石群34N,34S
のX軸方向の中点に応じた位置に近付くほど磁束密度B
X(X)の絶対値は小さくなり、永久磁石群34N,3
4SのX軸方向の中点に応じた位置で磁束密度B
X(X)は零となる。また、磁束密度BX(X)の分布
は、永久磁石34L,34R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BX(X)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。
That is, the absolute value of the magnetic flux density B X (X) becomes maximum at a position corresponding to the midpoint of the permanent magnets 34L, 34R in the X-axis direction, and from this position, the permanent magnet groups 34N, 34S
As the position approaches the position corresponding to the midpoint in the X-axis direction, the magnetic flux density B
The absolute value of X (X) becomes smaller, and the permanent magnet group 34N, 3
The magnetic flux density B at a position corresponding to the midpoint of the 4S in the X-axis direction
X (X) becomes zero. Further, the distribution of the magnetic flux density B X (X) is symmetric about ± X directions around a position corresponding to the midpoint of the permanent magnets 34L, 34R in the X-axis direction, and the magnetic flux density B X (X) Has a shape in which good approximation is performed by a sine function (or cosine function).

【0086】以上より、磁束密度BX(X)は、 BX(X)=BX0・cos{(π/(2L))・X+φ−(π/2)} =BX0・sin{(π/(2L))・X+φ} …(2) と表される。From the above, the magnetic flux density B X (X) is given by: B X (X) = B X0 · cos {(π / (2L)) · X + φ− (π / 2)} = B X0 · sin {(π / (2L)) · X + φ} (2)

【0087】上記の(1)式と(2)式とを比べて分か
るように、磁束密度BR(X)と磁束密度BX(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13(C)では、
磁束の方向が+X方向の場合に磁束密度BX(X)の値
を正とし、磁束の方向が−X方向の場合に磁束密度BX
(X)の値を負としている。
As can be seen by comparing the above equations (1) and (2), the magnetic flux density B R (X) and the magnetic flux density B X (X) have the same period of change in the X-axis direction. Yes, the phases are shifted by 1/4 cycle. In FIG. 13C,
When the direction of the magnetic flux is in the + X direction, the value of the magnetic flux density B X (X) is positive, and when the direction of the magnetic flux is in the −X direction, the magnetic flux density B X
The value of (X) is negative.

【0088】上記の図13(B)及び図13(C)に示
された分布の磁束密度Br(r,X)及びBX(r,
X)の環境中において電機子コイル45iに電流が供給
されると、電機子コイル45iにローレンツ力が発生す
る。
The magnetic flux densities Br (r, X) and BX (r, X) of the distributions shown in FIGS.
When the current in the armature coils 45 i in the environment is supplied in X), the Lorentz force is generated in the armature coil 45 i.

【0089】前提として、各電機子コイル45iの端子
には電流iiが供給されているとする。ここで、各電機
子コイル45iを1巻きのコイルと考えた場合には、図
14(A)においてXY断面で示されるように、電流I
i(=F・ii,F:各電機子コイル45i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、各電機子コイル45iは1巻きのコイルであり、電
流Iiが供給されるものとして説明する。また、電流方
向が軸XAの+Y方向側で見て紙面奥向きである場合に
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、 Ii=(−1)ji+3j …(3) とし、電機子コイル45i(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
ているものとする。
[0089] As a premise, and the terminals of the armature coils 45 i is supplied with current i i. Here, when each armature coil 45 i is considered to be a one-turn coil, as shown by the XY section in FIG.
i (= F · i i , F: the number of turns of each armature coil 45 i ) is assumed to be equivalent. Hereinafter, each armature coil 45 i will be described as a single-turn coil to which the current I i is supplied. Further, the current direction is the positive current value when a verso direction as viewed in the + Y direction side of the axis X A, the current value when the current direction is the reverse direction is assumed to be negative. In the present embodiment, I i = (− 1) j I i + 3j (3), and a so-called three-phase armature unit, which is a coil array composed of the armature coils 45 i (i = 1 to N). It is assumed that current is being supplied.

【0090】なお、以下の説明では、 Ii=IU,Ii+1=IV,Ii+2=IW …(4) 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14(B)にXY断面で示されている。なお、
図14(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。
In the following description, I i = I U , I i + 1 = I V , I i + 2 = I W (4). FIG. 14B shows an XY cross section of the current distribution by expressing the current. In addition,
In FIG. 14B, the current is indicated on the XY cross section of the coil 45.

【0091】以上のような電流分布を有するコイル列
が、前述の図13(A)〜図13(C)で示される磁束
密度BR(X),BX(X)が発生している空間に配置さ
れていると、電流Iiと磁束密度BR(X)との電磁相互
作用によって、各電機子コイル45iの電流経路にX軸
方向のローレンツ力FXが発生し、また、電流Iiと磁
束密度BX(X)との電磁相互作用によって、各電機子
コイル45iの電流経路の各部(円周方向の長さをR・
dθとする)に径方向(+r方向又は−r方向)のロー
レンツ力FR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XAを周回する向き)
及び電流のX位置における磁束密度BR(X)の方向
(すなわち、磁束密度BR(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FRの向き
(ローレンツ力FRが+r方向の力であるか−r方向の
力であるかは、電流の向き(軸XAを周回する向き)及
び電流のX位置における磁束密度BX(X)の方向(す
なわち、磁束密度BX(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,FRの大き
さは、各電機子コイル45iに供給される電流Iiの大き
さ及び電流経路における磁束密度BR(X),BX(X)
の大きさによって異なる。したがって、電機子コイル4
iに供給する電流Iiの向きと大きさが同一であって
も、磁極ユニット38とコイル列49とのX軸方向に関
する位置関係によって、電機子コイル45i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。
The coil array having the above-described current distribution corresponds to the space where the magnetic flux densities B R (X) and B X (X) shown in FIGS. 13A to 13C are generated. , A Lorentz force FX in the X-axis direction is generated in the current path of each armature coil 45 i due to the electromagnetic interaction between the current I i and the magnetic flux density B R (X). Due to the electromagnetic interaction between i and the magnetic flux density B X (X), each part of the current path of each armature coil 45 i (the length in the circumferential direction is R ·
dθ), a Lorentz force FR in the radial direction (+ r direction or −r direction) is generated. Incidentally, the Lorentz force FX orientation (are either Lorentz force FX is the + X direction of the force or the -X direction is a force, the direction of current (direction orbiting the axis X A)
And the direction of the magnetic flux density B R (X) at the X position of the current (ie, whether the magnetic flux density B R (X) is positive or negative). Also, whether the orientation (Lorentz force FR is + r direction -r force or a force of Lorentz force FR, the magnetic flux density in the X position of the orientation (orientation orbiting axis X A) and the current of the current B X (X) direction (ie, whether magnetic flux density B X (X) is positive or negative)
Depends on The magnitudes of the Lorentz forces FX and FR are determined by the magnitude of the current I i supplied to each armature coil 45 i and the magnetic flux densities B R (X) and B X (X) in the current path.
Depends on the size of. Therefore, the armature coil 4
Also the direction and magnitude of 5 i to supply current I i is the same, the positional relationship between the X-axis direction between the magnetic pole unit 38 and the coil array 49, Ya direction of the Lorentz force generated in the armature coil 45 i The size will be different.

【0092】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
15に示されるような、電機子コイル45iと永久磁石
34N,34S、34L,34Rとの位置関係にあると
する。すなわち、電流IUが流れる領域のX方向に関す
る中央位置が、永久磁石34N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。
[0092] When considered such Lorentz electromagnetic force, firstly, the position of the positional relationship between the magnetic pole unit and the coil array is, as shown in FIG. 15, the armature coils 45 i and the permanent magnets 34N, 34S, 34L, and 34R Suppose they are in a relationship. That is, the central position in the X direction of a region through which current I U is, as the origin the center position in the X direction of the permanent magnet 34N, and in the coordinates X.

【0093】本実施形態では、かかる配置関係におい
て、図16(A)及び図16(B)に示されるように、
電流IUのX方向の推力発生用の成分(以下、「X推力
用電流」という)IUXとして、 IUX=IX0cos{(π/2L)・X} …(5) を、電流IUの支持力発生用の成分(以下、「支持力用
電流」という)IUrとして、 IUr=Ir0sin{(π/2L)・X} …(6) を対応する電機子コイル45に供給している。
In the present embodiment, in such an arrangement relationship, as shown in FIGS. 16A and 16B,
As a component for generating a thrust in the X direction of the current I U (hereinafter referred to as “current for X thrust”) I UX , I UX = I X0 cos {(π / 2L) · X} (5) As a component for generating a supporting force of U (hereinafter, referred to as a “current for supporting force”) I Ur , I Ur = I r0 sin {(π / 2L) · X} (6) Supplying.

【0094】また、電流IVのX推力用電流IVXとし
て、 IVX=IX0cos{(π/2L)・X+π/3} …(7) を、電流IVの支持力用電流IVrとして、 IVr=Ir0sin{(π/2L)・X+π/3} …(8) を対応する電機子コイル45に供給する。
Further, as the X thrust current I VX of the current I V , I VX = I X0 cos {(π / 2L) × X + π / 3} (7), and the supporting force current I Vr of the current IV Is supplied to the corresponding armature coil 45 as follows: I Vr = I r0 sin {(π / 2L) × X + π / 3} (8)

【0095】また、電流IWのX推力用電流IWXとし
て、 IWX=IX0cos{(π/2L)・X+2π/3} …(9) を、電流IWの支持力発生用IWrとして、 IWr=Ir0sin{(π/2L)・X+2π/3} …(10) を対応する電機子コイル45に供給する。
[0095] Further, as the X-thrust current I WX current I W, I WX = I X0 cos {(π / 2L) · X + 2π / 3} ... (9) the current I W of the support force generating I Wr I Wr = I r0 sin {(π / 2L) · X + 2π / 3} (10) is supplied to the corresponding armature coil 45.

【0096】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IU(=IUX+IUr),I
V(=IVX+IVr),IW(=IWX+IWr)は、図16
(C)に示されるように、やはり、Xを変数として、周
期が4Lである余弦(正弦)関数となる。
It should be noted that the current I U (= I UX + I Ur ), I superimposed on the X thrust current and the Z thrust current as described above.
V (= I VX + I Vr ), I W (= I WX + I Wr) is 16
As shown in (C), the variable is a cosine (sine) function having a period of 4L with X as a variable.

【0097】以上の条件のもとで、まず、X推力用電流
UX,IVX,IWXと磁束密度BR(X)との相互作用を
考える。この電磁相互作用によって各電機子コイル45
iに発生するローレンツ力は、フレミングの左手の法則
より、X軸方向の力となる。
Under the above conditions, first, the interaction between the X thrust currents I UX , I VX , I WX and the magnetic flux density B R (X) will be considered. Due to this electromagnetic interaction, each armature coil 45
The Lorentz force generated in i is a force in the X-axis direction according to Fleming's left-hand rule.

【0098】このとき、推力用電流IUX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Δ
X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fXU(X,ΔX)は、電流IUXのX軸方向に関
する単位幅当たりの電流密度をJUX(X)(=I
UX(X)/(2L/3))として、 fXU(X,ΔX)=JUX(X)・BR(X+ΔX) =JX0・BR0・cos{(π/(2L))・X} ・cos{(π/(2L))・(X+ΔX)} …(11) となる。ここで、JX0(=IX0/(2L/3))は、定
数である。したがって、電流IUX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、 FXU(X)=C0・cos2{(π/(2L))・X} …(12) となる。ここで、C0は定数である。
At this time, the thrust current IUXIn the area where
From the center position in the X direction to Δ in the X direction.
Lore per unit length, generated at a position separated by X
Force fXU(X, ΔX) is the current IUXX-axis direction
Current density per unit widthUX(X) (= I
UX(X) / (2L / 3)), fXU(X, ΔX) = JUX(X) ・ BR(X + ΔX) = JX0・ BR0Cos {(π / (2L)) ・ X} cos {(π / (2L)) ・ (X + ΔX)} (11) Where JX0(= IX0/ (2L / 3)) is fixed
Is a number. Therefore, the current IUXThe whole area where one flows
As a body, Lorentz force FX per unit length
U(X) is FXU(X) = C0・ CosTwo{(Π / (2L)) · X} (12) Where C0Is a constant.

【0099】また、電流IVXが流れる領域及び電流IWX
が流れる領域における、単位長さ当たりのローレンツ力
FXV(X)、FXW(X)は、それぞれ、 FXV(X)=C0・cos2{(π/(2L))・X+π/3} …(13 ) FXW(X)=C0・cos2{(π/(2L))・X+2π/3} …(14 ) となる。
The region where the current I VX flows and the current I WX
In the region where flows, the Lorentz forces FX V (X) and FX W (X) per unit length are FX V (X) = C 0 · cos 2 {(π / (2L)) · X + π / 3 … (13) FX W (X) = C 0 · cos 2 {(π / (2L)) ・ X + 2π / 3} (14)

【0100】次に、支持用電流IUr,IVr,IWrと磁束
密度BR(X)との相互作用を考える。この電磁相互作
用によって各電機子コイル45iに発生するローレンツ
力は、フレミングの左手の法則より、X軸方向の力とな
る。
Next, the interaction between the supporting currents I Ur , I Vr , I Wr and the magnetic flux density B R (X) will be considered. The Lorentz force generated in each armature coil 45 i due to this electromagnetic interaction is a force in the X-axis direction according to Fleming's left-hand rule.

【0101】このとき、支持力用電流IUr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、単位長さ当たりのロー
レンツ力gXU(X,ΔX)は、電流IUrのX軸方向に
関する単位幅当たりの電流密度をJUr(X)(=I
Ur(X)/(2L/3))として、 gXU(X,ΔX)=JUr(X)・BXr(X+ΔX) =Jr0・Br0・sin{(π/2L)・X} ・cos{(π/2L)・(X+ΔX)} …(15) となる。Jr0(=Ir0/2L))は、定数である。した
がって、電流IUr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GXU(X)は、 GXU(X)=C1・sin{(π/2L)・X} ・cos{(π/2L)・X} …(16) となる。ここで、C1は、定数である。
At this time, the Lorentz force per unit length gX U (X, ΔX) generated at a position ΔX away from the center position in the X direction in the region where the supporting force current I Ur flows in the X direction is: , The current density per unit width in the X-axis direction of the current I Ur is J Ur (X) (= I
Ur (X) / (2L / 3)), gX U (X, ΔX) = J Ur (X) · BX r (X + ΔX) = J r0 · Br0 · sin {(π / 2L) · X} cos {(π / 2L) · (X + ΔX)} (15) J r0 (= I r0 / 2L) is a constant. Therefore, for one entire region in which the current I Ur flows, the Lorentz force GX U (X) per unit length is as follows: GX U (X) = C 1 · sin {(π / 2L) · X} · cos { (Π / 2L) · X} (16) Here, C 1 is a constant.

【0102】また、電流IVrが流れる領域及び電流IWr
が流れる領域における、単位長さ当たりのローレンツ力
GXV(X)、GXW(X)は、それぞれ、 GXV(X)=C1・sin{(π/2L)・X+π/3} ・cos{(π/2L)・X+π/3} …(17) GXW(X)=C1・sin{(π/2L)・X+2π/3} ・cos{(π/2L)・X+2π/3} …(18) となる。
The region where the current I Vr flows and the current I Wr
GX V (X) and GX W (X) per unit length in the region where the gas flows are GX V (X) = C 1 · sin {(π / 2L) · X + π / 3} · cos {(Π / 2L) · X + π / 3} (17) GX W (X) = C 1 · sin {(π / 2L) · X + 2π / 3} • cos {(π / 2L) · X + 2π / 3} (18)

【0103】したがって、電流IUが流れる1つの領
域、電流IVが流れる1つの領域、及び電流IWが流れる
1つの領域で発生するX軸方向のローレンツ力、すなわ
ちX軸方向への駆動力FX(X)は、 FX(X)=FXU(X)+FXV(X)+FXW(X) +GXU(X)+GXV(X)+GXW(X) …(19) となる。ところで、 cos2θ+cos2(θ+π/3)+cos2(θ+2π/3) =3/2 …(20) sinθ・cosθ+sin(θ+π/3)・cos(θ+π/3) +sin(θ+2π/3)・cos(θ+2π/3)=0 …(21) であるから、 FX(X)=FXU(X)+FXV(X)+FXW(X) =FX0 …(22) となる。このため、可動子40XAがX軸方向に移動、
すなわち変数Xが変化しても、図17に示されるよう
に、X軸方向への駆動力FX(X)は一定値(=F
0)に維持される。
Therefore, the Lorentz force in the X-axis direction, ie, the driving force in the X-axis direction, generated in one region where the current I U flows, one region where the current I V flows, and one region where the current I W flows. FX (X) is FX (X) = FX U (X) + FX V (X) + FX W (X) + GX U (X) + GX V (X) + GX W (X) (19) By the way, cos 2 θ + cos 2 (θ + π / 3) + cos 2 (θ + 2π / 3) = 3/2 (20) sin θ · cos θ + sin (θ + π / 3) · cos (θ + π / 3) + sin (θ + 2π / 3) · cos ( θ + 2π / 3) = 0 (21) Therefore, FX (X) = FX U (X) + FX V (X) + FX W (X) = FX 0 (22) Therefore, the mover 40XA moves in the X-axis direction,
That is, even if the variable X changes, as shown in FIG. 17, the driving force FX (X) in the X-axis direction has a constant value (= F
X 0 ).

【0104】以上の磁束密度BR(X)と電流IU
V,IWとの関係は、磁束密度BR(X)と電流(−
U),(−IV),(−IW)との間にも成立する。ま
た、 BR(X+2L)=−BR(X) …(23) であることから、電流(−IU)が流れる1つの領域、
電流(−IV)が流れる1つの領域、及び電流(−IW
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FX0と同一となる。
The above magnetic flux density B R (X) and current I U ,
The relationship between I V and I W is based on the magnetic flux density B R (X) and the current (−
I.sub.U ), ( -I.sub.V ), and ( -I.sub.W ). Also, B R (X + 2L) = - because it is B R (X) ... (23 ), the current (-I U) is one region flowing,
One region where the current (−I V ) flows, and the current (−I W )
The sum of the driving force in the X-axis direction generated in one region flowing is the same as the above-mentioned force FX 0.

【0105】したがって、磁極ユニット38とコイル列
49との位置関係に応じて、上述のような余弦波形の電
流IU,IV,IW,(−IU),(−IV),(−IW)が
流れる領域が順次並ぶように各電機子コイル45i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、X推力用電流I
UX,IVX,IWXの振幅IX0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、X推力用電流IUX,IVX,IWX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。
Therefore, the currents I U , I V , I W , (−I U ), (−I U ), (−I V ) of the above-described cosine waveform depend on the positional relationship between the magnetic pole unit 38 and the coil array 49. By supplying a current to each armature coil 45 i so that the regions through which −I W ) flow are sequentially arranged, even if the mover 40 </ b> XA moves in the X-axis direction, the mover 40 </ b> XA can be moved with a constant driving force. It can be driven by driving force. Then, the X thrust current I
By controlling the amplitude I X0 of UX , I VX , I WX, the magnitude of the driving force acting on the mover 40XA in the X-axis direction can be controlled, and the X thrust currents I UX , I VX , I XX can be controlled. By changing the phase of WX by ± π, the direction of the driving force can be controlled.

【0106】次に、支持力用電流IUr,IVr,IWrと磁
束密度BX(X)との相互作用を考える。
Next, the interaction between the supporting currents I Ur , I Vr , I Wr and the magnetic flux density B X (X) will be considered.

【0107】このとき、電流IUr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、電流経路の各部(円周方向の
長さdS(=R・dθ))に発生する径方向のローレン
ツ力fRU(X,ΔX)は、 fRU(X,ΔX)=JUr(X)・BX(X+ΔX)・R・dθ =Jr0・BX0・sin{(π/2L)・X} ・sin{(π/2L)・(X+ΔX)}・dS… (24) となる。したがって、電流IUrが流れる1つの領域全体
におけるX軸方向の全域について、円周方向の長さR・
dθの電流領域に作用する径方向のローレンツ力FRU
(X)は、 FRU(X)=C・sin2{(π/2L)・X}・dS …(25) となる。ここで、Cは定数であり、定数Cが正の場
合には引力が作用し、定数Cが負の場合には斥力が作
用する。本実施形態では、可動子40XAが固定子20
XAに対して変位したときに、支持力によってが元の位
置に戻ろうする復元力とするために、定数Cが負とな
るように、IUXの位相を選択している。
At this time, in the region where the current I Ur flows, each part of the current path (circumferential length dS (= R · dθ)) is generated at a position separated by ΔX in the X direction from the center position in the X direction. ), The radial Lorentz force fR U (X, ΔX) is: fR U (X, ΔX) = J Ur (X) · B X (X + ΔX) · R · dθ = J r0 · B X0 · sin { (Π / 2L) · X} · sin {(π / 2L) · (X + ΔX)} · dS (24) Therefore, in the entire region in the X-axis direction in one region in which the current I Ur flows, the circumferential length R ·
Lorentz force FR U in the radial direction acting on the current region of dθ
(X) becomes FR U (X) = C 2 · sin 2 {(π / 2L) · X} · dS ... (25). Here, C 2 is a constant, the constant C 2 is attractive force acts in the case of positive, repulsive force acts when the constant C 2 is negative. In the present embodiment, the mover 40XA is
When displaced relative XA, because the by the supporting force and restoring force to return to the original position, as the constant C 2 is negative, and selects the phase of the I UX.

【0108】また、電流IVrが流れる領域及び電流IWr
が流れる領域における、X軸方向の全域について、円周
方向の長さR・dθの電流領域に作用する径方向のロー
レンツ力FRV(X),FRW(X)は、 FRV(X)=C・sin2{(π/2L)・X+π/3}・dS …(26) FRW(X)=C・sin2{(π/2L)・X+2π/3}・dS …(27) となる。
The region where the current I Vr flows and the current I Wr
The radial Lorentz forces FR V (X) and FR W (X) acting on the current region having a length R · dθ in the circumferential direction in the entire region in the X-axis direction in the region where the gas flows are FR V (X) = C 2 · sin 2 {(π / 2L) · X + π / 3} · dS (26) FR W (X) = C 2 · sin 2 {(π / 2L) · X + 2π / 3} · dS (27 ).

【0109】次に、X推力用電流IUX,IVX,IWXと磁
束密度BX(X)との相互作用を考える。
Next, the interaction between the X thrust currents I UX , I VX , I WX and the magnetic flux density B X (X) will be considered.

【0110】このとき、電流IU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、電流経路の各部(円周方向の
長さdS)に発生する径方向のローレンツ力gR
U(X,ΔX)は、 gRU(X,ΔX)=JUX(X)・BX(X+ΔX)・dS =JX0・BX0・cos{(π/2L)・X} ・sin{(π/2L)・(X+ΔX)}・dS …(28) となる。したがって、電流IUが流れる1つの領域全体
におけるX軸方向の全域について、円周方向の長さdS
の電流領域に作用する径方向のローレンツ力GR
U(X)は、 GRU(X)=C・cos{(π/2L)・X} ・sin{(π/2L)・X}・dS …(29) となる。ここで、Cは定数である。なお、ローレンツ
力GRU(X)が正であるか負であるか、すなわち引力
であるか斥力であるかは、(31)式より定数C の符
号だけでは決まらず、固定子30XAと可動子40XA
との位置関係、すなわち変数Xの値によって変化する。
At this time, the current IUIn the area where the air flows
ΔX in the X direction from the center position in the X direction
The parts of the current path that occur at separated positions (in the circumferential direction)
Lorentz force gR in the radial direction generated at length dS)
U(X, ΔX) is gRU(X, ΔX) = JUX(X) ・ BX(X + ΔX) · dS = JX0・ BX0Cos {(π / 2L) ・ X} sin {(π / 2L) ・ (X + ΔX)} dS (28) Therefore, the current IUOne area where the flow
Is the length dS in the circumferential direction over the entire region in the X-axis direction at
Lorentz force GR acting on the current region of
U(X) is GRU(X) = C3Cos {(π / 2L) ・ X} sin {(π / 2L) ・ X} dS (29) Where C3Is a constant. In addition, Lorentz
Power GRUWhether (X) is positive or negative, that is, attraction
Or the repulsive force is determined by the constant C from equation (31). 3Mark
It is not decided only by the number, the stator 30XA and the mover 40XA
With the value of the variable X.

【0111】また、電流IVが流れる領域及び電流IW
流れる領域におけるX軸方向の全域について、円周方向
の長さdSの電流領域に作用する径方向のローレンツ力
GR V(X),GRW(X)は、 GRV(X)=C・cos{(π/2L)・X+π/3} ・sin{(π/2L)・X+π/3}・dS …(30) GRW(X)=C・cos{(π/2L)・X+2π/3} ・sin{(π/2L)・X+2π/3}・dS …(32) となる。
The current IVAnd the current IWBut
Circumferential direction for the whole area in the X-axis direction in the flow area
Lorentz force acting on the current region of length dS
GR V(X), GRW(X) is GRV(X) = C3· Cos {(π / 2L) ・ X + π / 3} · sin {(π / 2L) ・ X + π / 3} dS (30) GRW(X) = C3Cos {(π / 2L) X + 2π / 3} sin {(π / 2L) X + 2π / 3} dS (32)

【0112】したがって、電流IUが流れる1つの領
域、電流IVが流れる1つの領域、及び電流IWが流れる
1つの領域全体におけるX軸方向の全域について、円周
方向の長さdSの電流領域に作用する径方向のローレン
ツ力の和、すなわち径方向の支持力Fr(X)は、 FR(X)=FRU(X)+FRV(X)+FRW(X) +GRU(X)+GRV(X)+GRW(X) …(33) 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(21)式より、 FR(X)=FRU(X)+FRV(X)+FRW(X) =FR0 …(35) となる。すなわち、磁極ユニット38がX軸方向に移
動、すなわち変数Xが変化しても、図17に示されるよ
うに、径方向の支持力は一定に維持される。
Accordingly, in one region where the current I U flows, one region where the current I V flows, and one region where the current I W flows, the entire current in the X-axis direction has a length dS in the circumferential direction. the sum of the Lorentz forces in the radial direction that acts on the area, i.e. the radial direction of the support forces Fr (X) is, FR (X) = FR U (X) + FR V (X) + FR W (X) + GR U (X) + GR V (X) + GR W (X) (33) By the way, from the equation: sin 2 θ + sin 2 (θ + π / 3) + sin 2 (θ + 2π / 3) = 3/2 (34), and from equation (21), FR (X) = FR U (X) + FR V ( X) + FR W (X) = FR 0 (35) That is, even if the magnetic pole unit 38 moves in the X-axis direction, that is, the variable X changes, the radial supporting force is maintained constant as shown in FIG.

【0113】以上の磁束密度BX(X)と電流IU
V,IWとの関係は、磁束密度BX(X)と電流(−
U),(−IV),(−IW)との間にも成立する。ま
た、 BX(X+2L)=−BX(X) …(36) であることから、電流(−IU)が流れる1つの領域、
電流(−IV)が流れる1つの領域、及び電流(−IW
が流れる1つの領域全体におけるX軸方向の全域につい
て、円周方向の長さdSの電流領域に作用する径方向の
ローレンツ力の和、すなわち径方向の支持力は、上記の
力FR0と同一となる。
The magnetic flux density B X (X) and the current I U ,
The relationship between I V and I W is based on the relationship between the magnetic flux density B X (X) and the current (−
I.sub.U ), ( -I.sub.V ), and ( -I.sub.W ). Also, B X (X + 2L) = - B X (X) ... since it is (36), the current (-I U) is one region flowing,
One region where the current (−I V ) flows, and the current (−I W )
The sum of the radial Lorentz forces acting on the current region having the length dS in the circumferential direction, that is, the radial supporting force is the same as the above-mentioned force FR 0 over the entire region in the X-axis direction in the entire region where the air flows. Becomes

【0114】したがって、固定子30XAと可動子40
XAとの位置関係に応じて、上述のような余弦波形の電
流IU,IV,IW,(−IU),(−IV),(−IW)が
流れる領域が順次並ぶように各電機子コイル45i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、図18に示されるように、一定の放射状の
支持力で可動子40XAを固定子30XAに対して支持
することができる。なお、支持力用電流IUr,IVr,I
Wrの振幅Ir0を制御することにより、支持力の大きさを
制御することができる。なお、ローレンツ力による支持
は、上述の磁気ガイド装置70a,70bによる支持と
比べて剛性の低いものとなっている。
Therefore, the stator 30XA and the mover 40
Depending on the positional relationship between XA, current I U of the cosine waveform as described above, I V, I W, ( - I U), (- I V), (- I W) sequentially arranged such that the flow area in by supplying current to each armature coil 45 i, even if the movable element 40XA is moved in the X-axis direction, as shown in Figure 18, the movable element 40XA stator 30XA at a constant radial supporting force Can be supported against. The supporting currents I Ur , I Vr , I
By controlling the amplitude I r0 of wr, it is possible to control the magnitude of the supporting force. The support by the Lorentz force is lower in rigidity than the support by the magnetic guide devices 70a and 70b described above.

【0115】こうして、リニアモータ20XAでは、磁
気ガイド装置70a,70bと固定子を構成する磁極ユ
ニット38との磁気相互作用、及び、磁極ユニット38
が発生するX軸方向の磁束密度BX(X)と各電機子コ
イルに供給される支持力用電流との電磁相互作用によっ
て、固定子30XAに対して可動子40XAを浮上支持
しつつ、磁極ユニット38が発生する径方向の磁束密度
r(X)と各電機子コイルに供給されるX推力用電流
との電磁相互作用によって可動子40XAをX軸方向に
駆動する。かかる支持力及びX軸方向への駆動力の発生
にあったて、主制御装置50は、ステージ制御系51を
介し、ギャップ検出系80a,80b及びウエハ干渉計
55Xによって検出された固定子30XAと可動子40
XAとの位置関係に応じて、磁気ガイド装置70a,7
0bを構成する各電磁石71に供給する電流と、固定子
40XA内の電機子ユニット49を構成する各電機子コ
イル45iに供給する電流とを制御することにより、可
動子40XAをX軸方向に所望の速度あるいは加速度で
駆動する。
Thus, in the linear motor 20XA, the magnetic interaction between the magnetic guide devices 70a and 70b and the magnetic pole unit 38 constituting the stator, and the magnetic pole unit 38
Magnetic flux density B X (X) generated in the X-axis direction and a supporting current supplied to each armature coil by an electromagnetic interaction, the magnetic pole while floatingly supporting the movable element 40XA with respect to the stator 30XA. The mover 40XA is driven in the X-axis direction by the electromagnetic interaction between the radial magnetic flux density B r (X) generated by the unit 38 and the X thrust current supplied to each armature coil. In response to the generation of the supporting force and the driving force in the X-axis direction, the main controller 50 controls the stator 30XA detected by the gap detection systems 80a, 80b and the wafer interferometer 55X via the stage control system 51. Mover 40
According to the positional relationship with XA, the magnetic guide devices 70a and 70a
A current supplied to each electromagnet 71 constituting the 0b, by controlling the current supplied to each armature coil 45 i constituting the armature unit 49 in the stator 40XA, the mover 40XA in the X-axis direction Drive at desired speed or acceleration.

【0116】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、固定子30XBに
対して可動子40XBを浮上支持しつつ、可動子40X
B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
る磁極ユニットによって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内の各電磁石
71及び各電機子コイル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を浮上支持しつつ、X軸方向
に所望の速度あるいは加速度で駆動する。
In the linear motor 20XB, similarly to the above-described linear motor 20XA, the movable element 40XB is supported by the stator 30XB while floating.
A driving force in the X-axis direction is applied to B. That is, the inside of the mover 40XB disposed in a space where a cylindrically symmetric magnetic flux density distribution is generated by the magnetic pole unit including the permanent magnets 34L, 34R, 34N, 34S, and 34LC, which are components of the stator 30XB of the linear motor 20XB. By controlling the current supplied to each electromagnet 71 and each armature coil 45 as described above according to the positional relationship with the magnetic pole unit, the movable element 40XB can be floated and supported in the X-axis direction. Drive at speed or acceleration.

【0117】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及び可動子
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。
Thus, the X moving body 15 fixed to the mover 40XA and the mover 40XB is moved in the X-axis direction by the driving force applied to the mover 30XA of the linear motor 20XA and the mover 40XB of the linear motor 20XB. Drive with driving force. Thus, the X moving body 15 can be driven at a desired speed or acceleration in the X-axis direction.

【0118】なお、リニアモータ20XA又はリニアモ
ータ20XB単体では、可動子をX軸回りに駆動するこ
とはできない。しかし、リニアモータ20XAにおける
可動子40XAのZ軸方向の駆動量と、リニアモータ2
0XBにおける可動子40XBのZ軸方向の駆動量とを
調整することにより、X移動体15ひいては基板テーブ
ル11をX軸回りに駆動することができる。
The linear motor 20XA or the linear motor 20XB alone cannot drive the mover around the X axis. However, the drive amount of the mover 40XA in the Z-axis direction in the linear motor 20XA and the linear motor 2XA
By adjusting the driving amount of the mover 40XB in the Z-axis direction at 0XB, the X movable body 15 and thus the substrate table 11 can be driven around the X axis.

【0119】また、リニアモータ30YA,YBでは、
上述のリニアモータ20XA,20YBと同様にして、
固定子30YA,30YBに対して可動子40YA,4
0YBを浮上支持しつつ、可動子40YA,40YB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20YA,20YBの固定子30YA,30YBの構
成要素である永久磁石34L,34R,34N,34
S,34LCから成る磁極ユニット38によって円筒対
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40YA,40YB内の各電磁石71及び各電機子コ
イル45に供給する電流を、磁極ユニット38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40YA,40YBを浮上支持しつつ、Y軸方向に所
望の速度あるいは加速度で駆動する。
In the linear motors 30YA and 30B,
In the same manner as the linear motors 20XA and 20YB described above,
The movers 40YA, 4 are fixed to the stators 30YA, 30YB.
A driving force in the Y-axis direction is applied to the movers 40YA and 40YB while floating and supporting 0YB. That is, the permanent magnets 34L, 34R, 34N, and 34 that are components of the stators 30YA and 30YB of the linear motors 20YA and 20YB.
The current supplied to each electromagnet 71 and each armature coil 45 in the movers 40YA and 40YB arranged in a space where a magnetic flux density distribution having a cylindrical symmetry is generated by the magnetic pole unit 38 composed of S and 34LC is supplied to the magnetic pole unit 38. By controlling the movable elements 40YA and 40YB in the Y-axis direction at a desired speed or acceleration while controlling the movable elements 40YA and 40YB in a floating manner by controlling as described above according to the positional relationship between the movable elements 40YA and 40YB.

【0120】なお、リニアモータ20YA又はリニアモ
ータ20YB単体では、可動子をY軸回りに駆動するこ
とはできないが、リニアモータ20XA及びリニアモー
タ20XBの場合と同様にして、リニアモータ20YA
における可動子40YAのZ軸方向の駆動量と、リニア
モータ20YBにおける可動子40YBのZ軸方向の駆
動量とを調整することにより、基板テーブル11をY軸
回りに駆動することができる。
The linear motor 20YA or the linear motor 20YB alone cannot drive the mover around the Y axis. However, the linear motor 20YA is similar to the linear motor 20XA and the linear motor 20XB.
By adjusting the amount of drive of the mover 40YA in the Z-axis direction in (2) and the amount of drive of the mover 40YB in the linear motor 20YB in the Z-axis direction, the substrate table 11 can be driven around the Y-axis.

【0121】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軸方向への基板テーブル11を含むX移動
体15の駆動と、リニアモータ20YA,20YBによ
るY軸方向への基板テーブル11の駆動とによって、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。また、リニアモータ20XA,リニアモータ20
XBによる可動子30XA,30XBの浮上支持(すな
わち、X移動体15の浮上支持)、及びリニアモータ2
0YA,リニアモータ20YBによる可動子30YA,
30YBの浮上支持(すなわち、基板テーブル11の浮
上支持)により、機械的な接触面を無くしてウエハ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。
In the stage device WST of this embodiment, the linear motor 20XA and the linear motor 20
By driving the X moving body 15 including the substrate table 11 in the X-axis direction by XB and driving the substrate table 11 in the Y-axis direction by the linear motors 20YA and 20YB, the substrate table 11, and thus the wafer W, can be arbitrarily moved to XY2. It can be moved at a desired speed or acceleration in the dimensional direction. The linear motor 20XA, the linear motor 20
The floating support of the movers 30XA and 30XB by XB (that is, the floating support of the X moving body 15), and the linear motor 2
0YA, mover 30YA by linear motor 20YB,
By the 30YB floating support (that is, the floating support of the substrate table 11), the wafer W can be moved at a desired speed or acceleration in an arbitrary XY two-dimensional direction without a mechanical contact surface.

【0122】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を配置している。この
ため、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。
Therefore, the stage device W of the present embodiment
According to ST, linear motors 20XA, 20XB, 20
In Y, the magnetic pole unit 38 is configured by arranging the magnets 34L (and 34LC) and 34R magnetized in the axial direction and the magnets 34N and 34S magnetized in the radial direction alternately along the axial direction. The magnetic flux density in the vicinity of the unit 38 changes along the axial direction. The armature unit 49 is arranged near the magnetic pole unit 38. Therefore, the wafer W can be efficiently stored by simple current control.
Can be moved dimensionally. Further, since a large repulsive force generated when magnetic pole surfaces of the same polarity are joined to each other can be avoided, the magnetic pole unit 38 and thus the stage device WST can be easily assembled.

【0123】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。
The magnet 3 constituting the magnetic pole unit 38
The shape of the 4L (and 34LC), 34R, 34N, and 34S is cylindrical, and the armature coils that constitute the armature unit 49 are magnetized with the magnets 34L (and 34LC) and 34S.
Since the cylindrical shape is coaxial with R, 34N, and 34S, a cylindrically symmetric Lorentz force can be applied to the armature unit 49. Therefore, drive control can be easily performed.

【0124】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。
Further, since a magnetic flux density that changes periodically in the driving direction is generated and the armature coils are periodically arranged according to the change cycle of the magnetic flux density, simple and continuous high-precision position control can be performed. It can be done easily.

【0125】また、リニアモータ20XA,20XB,
20YA,20YBの可動子40XA,40XB,40
YA,40YBそれぞれの各電機子コイルに、駆動用の
推力用電流に支持力用電流を重畳させて供給するので、
復元力の有る支持力によって固定子に対して可動子を浮
上支持することができる。
The linear motors 20XA, 20XB,
20YA, 20YB mover 40XA, 40XB, 40
Since the supporting force current is superimposed on the driving thrust current and supplied to each armature coil of YA and 40YB,
The movable element can be levitated and supported on the stator by the supporting force having the restoring force.

【0126】また、リニアモータ20XA,20XB,
20YA,20YBの可動子40XA,40XB,40
YA,40YBそれぞれに磁気ガイド装置70a,70
bとギャップ検出系80a,80bを設け、ギャップ検
出系80a,80bの検出結果に基づいて、磁気ガイド
装置70a,70bによる磁気的な支持力を制御するの
で、剛性の高い支持をすることができる。
The linear motors 20XA, 20XB,
20YA, 20YB mover 40XA, 40XB, 40
The magnetic guide devices 70a and 70Y are respectively provided for YA and 40YB.
b and the gap detection systems 80a and 80b are provided, and the magnetic support force of the magnetic guide devices 70a and 70b is controlled based on the detection results of the gap detection systems 80a and 80b, so that highly rigid support can be provided. .

【0127】さらに、磁気ガイド装置70a,70bに
よる磁気的な支持力を調整することにより、リニアモー
タ20XA,20XBにおいて、Z軸方向、Z軸回り方
向、及びY軸回り方向の駆動を行い、リニアモータ20
XA,20XBにおいて、Z軸方向、Z軸回り方向、及
びX軸回り方向に任意の駆動を行うことができるので、
基板テーブル11を所望のZ位置及び姿勢とすることが
できる。
Further, by adjusting the magnetic support force of the magnetic guide devices 70a and 70b, the linear motors 20XA and 20XB are driven in the Z-axis direction, the Z-axis direction, and the Y-axis direction, and Motor 20
In XA and 20XB, arbitrary driving can be performed in the Z-axis direction, the Z-axis direction, and the X-axis direction.
The substrate table 11 can be set to a desired Z position and posture.

【0128】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。
Magnet 34L Constituting Magnetic Pole Unit 38
(And 34LC), 34R, 34N, and 34S are supported by the cylindrical magnet support member 22 that penetrates these hollow portions, so that the stators 30XA, 30XB, and 30Y.
Can be made highly rigid and lightweight.

【0129】また、磁石支持部材32の一端部の外側面
に形成された雄ねじに、内側面に雌ねじが形成された磁
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。
Further, since the magnet 34LC having the female screw formed on the inner surface is screwed to the male screw formed on the outer surface of one end of the magnet support member 32, the magnetic pole unit 38 is firmly fixed to the magnet support member 22. In addition, a stable magnetic flux density can be generated up to the axial end position of the magnet support member 22 to which the magnet 34LC is screwed.

【0130】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。
Further, since the armature coil 45 is housed in containers (41, 42) having smoothed inner walls and is cooled by supplying a coolant, the driving of the armature coil 45 accompanying the rise in temperature is performed. It is possible to reduce the change in the efficiency of generating force, the fluctuation of the surrounding atmosphere, and the generation of thermal expansion due to the transfer of heat to surrounding members and devices.

【0131】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。
Since the linear motors 20XA and 20XB having a driving force in the X-axis direction and the linear motor 20Y having a driving force in the Y-axis direction are used in combination, the wafer W can be moved at a high speed in an arbitrary XY two-dimensional direction. With
Two-dimensional position control can be performed with high accuracy.

【0132】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X軸方向
に関する相対位置関係、固定子30XBと可動子40X
BとのX軸方向に関する相対位置関係、固定子30YA
と可動子40YAとのY軸方向に関する相対位置関係、
及び固定子30YBと可動子40YBとのY軸方向に関
する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
X推力用電流及びY推力用電流の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。
In the stage apparatus WST of this embodiment whose configuration has been described above, as described above, the substrate table 11 on which the wafer W is held via the wafer holder is moved at a desired speed or acceleration in a desired direction. In doing so, main controller 50 monitors the measurement value (position information or speed information) of wafer interferometer 55 via stage control system 51, detects the XY position of substrate table 11 at that time, and sets stator 30XA Relative position relationship between the stator and the mover 40XA in the X-axis direction, the stator 30XB and the mover 40X
B, relative positional relationship in the X-axis direction, stator 30YA
Relative positional relationship between the armature and the mover 40YA in the Y-axis direction,
Further, the relative positional relationship between the stator 30YB and the mover 40YB in the Y-axis direction is obtained. Then, main controller 50 determines the current value and the current direction of the X thrust current and the Y thrust current to be supplied to each armature coil 45 in accordance with the obtained relative positional relationship and the target position to drive substrate board 11. Is determined by calculation, and a command is given to the stage control system 51. Thereby, in the stage control system 51, the current value and the current direction given to each armature coil 45 in accordance with the command are
It is controlled via a current driving device (not shown). At this time, main controller 50 also controls the speed and acceleration of substrate table 11 according to the distance from the target position.

【0133】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。
Here, main controller 50 determines the current value of the current supplied to each armature coil 45 based on the position information (or speed information) notified from wafer interferometer 55 at each time point of movement. It is also possible to determine the direction of the current, but if the control response cannot be sufficiently fast, the wafer W will have a desired trajectory and a desired speed during a certain period thereafter when the movement is started. The current value and the current direction of the current supplied to the armature coil 45 can also be obtained according to the passage of time, that is, the movement of the movers 40XA, 40XB, 40Y. In these cases,
Main controller 50 obtains a deviation from a desired trajectory based on the position information (or speed information) notified from wafer interferometer 55 at each time point of movement, and thereafter supplies the deviation to each armature coil 45. The current value and the current direction of the current are corrected, and the current value and the current direction of the current supplied to each armature coil 45 for a predetermined period after the corrected period are obtained in time series. And the stage control system 51
Current control for each armature coil 45 is performed based on the corrected information.

【0134】また、主制御装置50は、前述の多点フォ
ーカス位置検出系による、ウエハW上の露光領域のZ位
置及び傾斜の検出結果、ギャップ検出系80a,80b
の検出結果、及びウエハ干渉計55の計測値に基づい
て、基板テーブル11を所望のZ位置及び姿勢とする各
リニアモータ20XA,20XB,20YA,20YB
の磁気ガイド装置70a,70bにおける各コイル73
の電流を決定し、ステージ制御系51に指令する。これ
により、ステージ制御系51では、指令に応じて各コイ
ル73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。
The main controller 50 detects the Z position and tilt of the exposure area on the wafer W by the above-described multi-point focus position detection system, and detects the gap detection systems 80a and 80b.
On the basis of the detection result and the measured values of the wafer interferometer 55, the linear motors 20XA, 20XB, 20YA, and 20YB for setting the substrate table 11 to the desired Z position and posture.
Of each coil 73 in the magnetic guide devices 70a and 70b
Is determined, and a command is sent to the stage control system 51. As a result, the stage control system 51 controls the current value and the current direction applied to each coil 73 in response to the command via the current driving device (not shown).

【0135】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。
The flow of the exposure operation in exposure apparatus 100 of the present embodiment executed while controlling the position of substrate table 11, ie, wafer W, as described above will be briefly described.

【0136】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。
First, a reticle R on which a pattern to be transferred is formed is loaded on a reticle stage RST by a reticle loader (not shown). Similarly, the wafer W to be exposed is set on the substrate table 11 by a wafer loader (not shown).
Is loaded.

【0137】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10の電機子コイル45及び電磁石71のコイル7
3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74を用いて電機子コ
イル45及びコイル73の冷却を行っている。
At this time, the substrate table 11 is floated and supported in a base shape at a predetermined wafer loading position, and the main controller 50 controls the stage so that the substrate table 11 is stopped at the loading position for a predetermined time. Servo control is performed via the system 19. Therefore, during the waiting period in the loading position, the armature coil 45 of the driving device 10 and the coil 7 of the electromagnet 71
The main controller 50 uses a cooler 74 to cool the armature coil 45 and the coil 73 in order to prevent a temperature rise due to heat generation in the armature coil 45 and the propagation of heat to the surroundings. Cooling.

【0138】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。
Next, the main controller 50 prepares for reticle alignment, baseline measurement, and the like using a reticle microscope (not shown), a reference mark plate (not shown) on the substrate table 18, and an alignment detection system (not shown). After performing the measurement according to a predetermined procedure, alignment measurement such as EGA (Enhanced Global Alignment) performed using a statistical method is performed using an alignment detection system. The details of the EGA measurement are described in, for example, JP-A-61-44429.

【0139】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。
After the completion of the alignment measurement, the exposure operation of the step-and-scan method is performed as follows.

【0140】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。
In this exposure operation, first, the wafer W
The substrate table 11 is moved so that the XY position of the substrate table becomes the scanning start position for exposing the first shot area (first shot) on the wafer W. This move
Each armature coil 45 constituting wafer stage apparatus WST by main controller 50 via stage control system 51.
By controlling the current as described above. At the same time, reticle stage RST is moved such that the XY position of reticle R becomes the scanning start position. This movement is performed by the main controller 50 via the stage control system 51 and a reticle driving unit (not shown).

【0141】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とを走査方
向(Y軸方向)に同期移動させる。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VR
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VRの方向と
は反対方向にレチクル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。
Then, based on the XY position information of the reticle R measured by the reticle interferometer 53 and the XY position information of the wafer W measured as described above, the stage control system 51 Reticle R and wafer W are synchronously moved in the scanning direction (Y-axis direction) via wafer stage device WST. In such synchronous moving reticle R is illuminated by the illumination area of a rectangle (slit shape) having a longitudinal direction perpendicular to the scanning direction of the reticle R, the reticle R is scanned at a velocity V R during exposure (scanning The projected illumination area (center substantially coincides with the optical axis AX) is projected onto the wafer W via the projection optical system PL, and a slit-shaped projection area conjugate to the illumination area, that is, an exposure area is formed. Since the wafer W is corresponding to an inverted imaging relationship to the reticle R, the wafer W is the direction of the velocity V R is scanned at a speed V W in synchronization with the reticle R in the opposite direction, the entire surface of the shot area SA on the wafer W Exposure is possible. The scanning speed ratio V W / V R accurately corresponds to the reduction magnification of the projection optical system PL, and the reticle R
Is accurately reduced and transferred onto the shot area on the wafer W. The width of the illumination region in the longitudinal direction is set so as to be wider than the pattern region on the reticle R and smaller than the maximum width of the light shielding region. By scanning the reticle R, the entire pattern region is illuminated. It is supposed to be.

【0142】また、上記のレチクルRとウエハWとの同
期移動中に、前述の多点フォーカス位置検出系によっ
て、ウエハW上のショット領域中の露光領域のZ位置及
び傾斜が検出される。かかる露光領域のZ位置情報及び
傾斜情報に基づいて、主制御装置50は、ステージ制御
系51を介して、各リニアモータ20XA,20XB,
20YA,20YBの磁気ガイド装置70a,70bを
制御して、ウエハW上の露光領域が投影光学系によるレ
チクルRのパターンの結像面と極力一致するように、基
板テーブル11のZ位置と姿勢とを制御する。なお、本
実施形態では、基板テーブル11のZ位置と姿勢との制
御にあたっては、まず、リニアモータ20XA,20X
Bの磁気ガイド装置70a,70bを使用し、それでは
基板テーブル11のZ位置と姿勢とが制御しきれない場
合に、リニアモータ20YA,20YBの磁気ガイド装
置70a,70bを使用することにしている。したがっ
て、基板テーブル11のZ位置と姿勢との制御がリニア
モータ20XA,20XBの磁気ガイド装置70a,7
0bのみによって行われているときには、リニアモータ
20YA,20YBの磁気ガイド装置70a,70b
は、ギャップ検出系80a,80bの検出結果に基づい
て、リニアモータ20YA,20YBにおける固定子3
0YA,30YBの中心軸と可動子40YA,40YB
の中空部の中心軸とを同軸とする制御に使用される。
During the synchronous movement between the reticle R and the wafer W, the Z position and the tilt of the exposure area in the shot area on the wafer W are detected by the above-mentioned multi-point focus position detection system. Based on the Z position information and the tilt information of the exposure area, main controller 50 transmits each of linear motors 20XA, 20XB,
By controlling the magnetic guide devices 70a and 70b of the 20YA and 20YB, the Z position and the posture of the substrate table 11 are adjusted so that the exposure area on the wafer W matches the imaging surface of the pattern of the reticle R by the projection optical system as much as possible. Control. In the present embodiment, in controlling the Z position and posture of the substrate table 11, first, the linear motors 20XA, 20X
When the B magnetic guide devices 70a and 70b are used, and the Z position and the attitude of the substrate table 11 cannot be controlled completely, the magnetic guide devices 70a and 70b of the linear motors 20YA and 20YB are used. Therefore, the control of the Z position and posture of the substrate table 11 is performed by the magnetic guide devices 70a, 70x of the linear motors 20XA, 20XB.
0b, the magnetic guide devices 70a, 70b of the linear motors 20YA, 20YB.
Are the stators 3 of the linear motors 20YA and 20YB based on the detection results of the gap detection systems 80a and 80b.
Central axes of 0YA and 30YB and movers 40YA and 40YB
Is used for control to make the center axis of the hollow portion coaxial.

【0143】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。
When the transfer of the reticle pattern to one shot area is completed by the scanning exposure performed while being controlled as described above, the substrate table 11 is stepped, and the scanning exposure to the next shot area is performed. In this way, the stepping and the scanning exposure are sequentially repeated, and the required number of shot patterns are transferred onto the wafer W.

【0144】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。
Therefore, the exposure apparatus 100 of the present embodiment
According to the method, high-speed movement and high-precision position control of the wafer W can be performed, so that both throughput and exposure accuracy can be improved.

【0145】また、各リニアモータ20XA,20X
B,20YA,20YBそれぞれにおいて、ギャップ検
出系80a,80bによる検出結果に基づいて、磁気ガ
イド装置70a,70bによる磁気的な支持力によっ
て、固定子と可動子との径方向の位置関係を制御するの
で、ウエハWの移動に伴う重心の移動による固定子と可
動子との径方向の位置関係の変化をキャンセルすること
ができる。したがって、露光精度向上を図ることができ
る。
Each linear motor 20XA, 20X
In each of B, 20YA, and 20YB, the radial positional relationship between the stator and the mover is controlled by the magnetic supporting force of the magnetic guide devices 70a and 70b based on the detection results by the gap detection systems 80a and 80b. Therefore, it is possible to cancel the change in the radial positional relationship between the stator and the mover due to the movement of the center of gravity accompanying the movement of the wafer W. Therefore, exposure accuracy can be improved.

【0146】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、上述の駆動装置10を組み立てた後、該駆動装置1
0を組み付けてウエハステージ装置WSTを組み立て
る。そして、レチクルステージRST、投影光学系P
L、ウエハステージ装置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。
The apparatus 100 of the present embodiment assembles the reticle stage RST including a large number of mechanical parts, the projection optical system PL including a plurality of lenses, and the like. Drive unit 1
0 to assemble the wafer stage apparatus WST. Then, reticle stage RST, projection optical system P
L, the wafer stage device 30 and the like can be combined, and then the overall adjustment (electrical adjustment, optical adjustment, operation confirmation, etc.) can be performed. It is desirable that the exposure apparatus 100 be manufactured in a clean room in which temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0147】なお、上記の実施形態では、可動子の固定
子からの浮上に磁気ガイド装置のみを用いたがエアガイ
ド装置を併用することも可能である。例えば、Z方向の
浮上支持をエアガイド装置によって行い、X方向又はY
方向の非接触支持を磁気ガイド装置によって行うことが
できる。
In the above embodiment, only the magnetic guide device is used for floating the mover from the stator, but it is also possible to use the air guide device together. For example, floating support in the Z direction is performed by an air guide device, and
Non-contact support in the direction can be provided by a magnetic guide device.

【0148】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。
In the magnetic pole unit, an electromagnet equivalent to a permanent magnet can be used instead of a permanent magnet.

【0149】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。
In the above embodiment, the so-called three-phase current is set to 1/6 of the change period of the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit 38, and the so-called three-phase current is set to the armature coil 45 of the armature unit 49. However, it is also possible to arrange the armature coils 45 at another arrangement period and supply a current of the number of phases corresponding to the arrangement.

【0150】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。
Further, in the above embodiment, the cooling liquid is used for cooling the armature coil, but a gaseous refrigerant can be used as long as the refrigerant is a fluid.

【0151】また、上記実施形態では、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。
In the above embodiment, the mover has the armature unit and the stator has the magnetic pole unit. However, the mover has the magnetic pole unit, and the stator has the armature unit. You can also.

【0152】また、上記実施形態では、走査方向(Y軸
方向)の駆動力を発生するリニアモータを2つ使用した
が、図19に示されるように、1つを使用する構成とす
ることもできる。かかる場合には、Y軸回り方向の駆動
は、リニアモータ20XA,20XBのみによって行う
ことになる。
In the above-described embodiment, two linear motors for generating a driving force in the scanning direction (Y-axis direction) are used. However, as shown in FIG. it can. In such a case, the driving around the Y axis is performed only by the linear motors 20XA and 20XB.

【0153】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。
The present invention also relates to a reduction projection exposure apparatus using ultraviolet light as a light source, a reduction projection exposure apparatus using soft X-rays having a wavelength of about 10 nm as a light source, an X-ray exposure apparatus using a light source having a wavelength of about 1 nm, an EB (electronic Beam exposure apparatus, and any wafer exposure apparatus such as an exposure apparatus using an ion beam, and a liquid crystal exposure apparatus. Also, it does not matter whether the apparatus is a step-and-repeat machine, a step-and-scan machine, or a step-and-stitching machine. However, a reduction projection exposure apparatus using a soft X-ray having a wavelength of about 10 nm as a light source, an X-ray exposure apparatus using a light source having a wavelength of about 1 nm, an EB (electron beam), an ion, etc. When the present invention is applied to a beam exposure apparatus or the like, it is desirable to employ a magnetic levitation mechanism or the like.

【0154】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。
Further, the motor device of the present invention is not limited to application to a substrate stage device in an exposure apparatus, but can be applied to, for example, a reticle stage device in an exposure apparatus. However, the method can be applied when position control of the sample is required.

【0155】[0155]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
モータ装置によれば、1次元駆動に使用する磁極ユニッ
トが発生する磁束密度分布を利用して、ローレンツ力あ
るいは磁気力によって、可動子を固定子に対して浮上支
持する支持力を発生するので、簡易な構成で可動子を高
速移動できるとともに、可動子を高精度で位置制御可能
なモータ装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the motor device of the present invention, the motor device can be moved by Lorentz force or magnetic force by utilizing the magnetic flux density distribution generated by the magnetic pole unit used for one-dimensional driving. Since a supporting force for floatingly supporting the movable member with respect to the stator is generated, it is possible to provide a motor device capable of moving the movable member at high speed with a simple configuration and controlling the position of the movable member with high accuracy.

【0156】本発明のステージ装置によれば、本発明の
モータ装置を使用して移動体を移動させるので、移動体
の浮上支持のために移動体に特別な装置を設けることが
不要となるので、ステージの構成の簡略化及び小型・軽
量化が可能となる。したがって、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。
According to the stage device of the present invention, since the moving body is moved by using the motor device of the present invention, it is not necessary to provide a special device on the moving body for supporting the floating of the moving body. Thus, the configuration of the stage can be simplified and the size and weight can be reduced. Therefore, the object mounted on the mounting surface of the moving body can be moved at high speed, and the position control can be performed with high accuracy.

【0157】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。
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, the motor apparatus of the present invention can be applied to a substrate stage device for holding a substrate onto which a predetermined pattern is transferred or a mask stage device for holding a mask on which a predetermined pattern is formed. Is used, the substrate can be moved at a high speed with good controllability. Therefore, high-accuracy pattern transfer can be performed with improved throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.

【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。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration around a wafer stage device of the exposure apparatus of FIG. 1;

【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。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the linear motor of FIG. 2;

【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。
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the configuration of the stator shown in FIG. 3;

【図5】図3の可動子の構成を説明するための図(その
1)である。
FIG. 5 is a diagram (part 1) for describing the configuration of the mover of FIG. 3;

【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図(その2)である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams (part 2) for explaining the configuration of the mover of FIG. 3;

【図7】図3の可動子の構成を説明するための図(その
3)である。
FIG. 7 is a diagram (part 3) for describing the configuration of the mover of FIG. 3;

【図8】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。
FIG. 8 is a diagram for explaining components arranged in an inner space of the mover.

【図9】図9(A)及び図9(B)は、可動子の内部空
間に配置される電磁石の構成を説明するための図であ
る。
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining a configuration of an electromagnet arranged in an inner space of a mover.

【図10】図2におけるA−A断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2;

【図11】図2におけるB−B断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2;

【図12】図12(A)及び図12(B)は、磁気ガイ
ド装置による支持力を説明するための図である。
FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining the supporting force of the magnetic guide device.

【図13】図13(A)〜図13(C)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。
13 (A) to 13 (C) are diagrams for explaining a magnetic circuit and a magnetic flux density distribution in the linear motor of FIG. 2;

【図14】図14(A)及び図14(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。
14 (A) and 14 (B) are diagrams for explaining a current flowing through a coil in the linear motor of FIG. 2;

【図15】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。
FIG. 15 is a view for explaining a positional relationship between a magnet and a coil in the linear motor of FIG. 2;

【図16】図16(A)〜図16(C)は、電機子コイ
ルに供給される電流を説明するためのグラフである。
FIGS. 16A to 16C are graphs for explaining the current supplied to the armature coil.

【図17】可動子の駆動力及び支持力を説明するための
図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining a driving force and a supporting force of the mover.

【図18】ローレンツ力による支持力を説明するための
図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining a supporting force by Lorentz force.

【図19】本発明の変形例の構成を説明するための図で
ある。
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a modification of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…基板テーブル(移動体)、20XA,20XB,
20YA,20YB,20Y…リニアモータ、34L,
34LC,34R…永久磁石(第1磁石)、34N,3
4S…永久磁石(第2磁石)、38…磁極ユニット、4
5…電機子コイル、49…電機子ユニット、50…主制
御装置(第1電流制御装置の一部、第2電流制御装置の
一部)、51…ステージ制御系(第1電流制御装置の一
部、第2電流制御装置の一部)、70a,70b…磁気
ガイド装置、71…電磁石、80a,80b…ギャップ
検出系(検出装置)、W…ウエハ(基板)。
11: substrate table (moving body), 20XA, 20XB,
20YA, 20YB, 20Y ... linear motor, 34L,
34LC, 34R: permanent magnet (first magnet), 34N, 3
4S: permanent magnet (second magnet), 38: magnetic pole unit, 4
5: armature coil, 49: armature unit, 50: main controller (part of first current controller, part of second current controller), 51: stage control system (one of first current controller) , A part of the second current control device), 70a, 70b: magnetic guide device, 71: electromagnet, 80a, 80b: gap detection system (detection device), W: wafer (substrate).

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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沿って配設された複数の磁
石を含み、前記軸方向に沿って、前記所定の軸に関する
径方向成分及び軸方向成分が互いに異なる位相で変化す
る磁束密度を発生する磁極ユニットと;前記所定の軸の
軸方向に沿って配設された複数の電機子コイルを含む電
機子ユニットと;前記各電機子コイルに供給する電流を
制御することにより、前記各電機子コイルの電流経路に
発生する、前記径方向のローレンツ力及び前記軸方向の
ローレンツ力を制御する第1電流制御装置とを備えるモ
ータ装置。
1. A plurality of magnets each having a cylindrical shape having a predetermined axis as a central axis, the magnets being arranged along an axial direction of the predetermined axis, and including a plurality of magnets along the axial direction. A magnetic pole unit that generates a magnetic flux density in which a radial component and an axial component with respect to the axis change at mutually different phases; and an armature unit including a plurality of armature coils disposed along the axis of the predetermined axis. A first current control device for controlling the radial Lorentz force and the axial Lorentz force generated in a current path of each armature coil by controlling a current supplied to each armature coil; A motor device comprising:
【請求項2】 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磁石とを備えることを特徴とする請
求項1に記載のモータ装置。
2. The magnetic pole unit has a cylindrical shape with the predetermined axis as a central axis, is magnetized in the axial direction of the predetermined axis, and is disposed at a predetermined interval along the axial direction. A plurality of first magnets having a cylindrical shape having the predetermined axis as a central axis, magnetized in a radial direction, and disposed between the adjacent first magnets in the arrangement of the first magnets; The motor device according to claim 1, further comprising a plurality of second magnets.
【請求項3】 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又は2に記載のモータ装置。
3. The magnetization directions of the adjacent first magnets in the arrangement of the plurality of first magnets are opposite to each other,
The motor device according to claim 1, wherein the magnetization directions of the adjacent second magnets in the arrangement of the plurality of second magnets are opposite to each other.
【請求項4】 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3に記載のモータ装置。
4. The polarity of the magnetic pole surface of the first magnet is the same as the polarity of the magnetic pole surface of the cylindrical outer surface of the second magnet facing the magnetic pole surface, and the armature unit includes the first magnet. The motor device according to claim 3, wherein the motor device is disposed radially outside the second magnet.
【請求項5】 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
る磁束密度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1〜4のいずれか一項に記載
のモータ装置。
5. The change in the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit in the axial direction is periodic, and the plurality of armature coils have one of the axial change cycles of the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit in the axial direction. The motor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor device is arranged along the axial direction at an arrangement period of / N (N is an integer of 2 or more).
【請求項6】 前記電機子ユニットの前記軸方向の少な
くとも一端側に設けられ、供給された電流に応じて、前
記磁極ユニットとの磁気相互作用によって前記径方向の
力を発生する電磁石を含む磁気ガイド装置を更に備える
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。
6. An electromagnet provided on at least one end in the axial direction of the armature unit, the electromagnet being configured to generate the radial force by magnetic interaction with the magnetic pole unit in accordance with a supplied current. The motor device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a guide device.
【請求項7】 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沿って配設された複数の磁
石を含み、前記軸方向に沿って、前記所定の軸に関する
径方向成分が変化する磁束密度を発生する磁極ユニット
と;前記所定の軸の軸方向に沿って配設された複数の電
機子コイルを含む電機子ユニットと;前記電機子ユニッ
トの前記軸方向の少なくとも一端側に設けられ、供給さ
れた電流に応じて、前記磁極ユニットとの磁気相互作用
によって前記径方向の力を発生する電磁石を含む磁気ガ
イド装置と;前記各電機子コイルに供給する電流を制御
することにより、前記各電機子コイルの電流経路に発生
する前記軸方向のローレンツ力を制御する第1電流制御
装置とを備えるモータ装置。
7. A plurality of magnets having a cylindrical shape having a predetermined axis as a central axis, the magnets being arranged along an axial direction of the predetermined axis, and including a plurality of magnets arranged along the axial direction. A magnetic pole unit that generates a magnetic flux density whose radial component with respect to the axis changes; an armature unit including a plurality of armature coils disposed along the axial direction of the predetermined axis; A magnetic guide device including an electromagnet provided on at least one end in the axial direction and generating the radial force by magnetic interaction with the magnetic pole unit in accordance with the supplied current; And a first current control device that controls the axial Lorentz force generated in the current path of each of the armature coils by controlling the current that flows.
【請求項8】 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、 前記電磁石は、2つの磁極面が前記磁極ユニットと対向
し、前記2つの磁極面の前記軸方向に関する中点間の距
離は、前記磁極ユニットが発生する磁束密度の前記軸方
向における変化周期のほぼ1/2であることを特徴とす
る請求項6又は7に記載のモータ装置。
8. The electromagnet according to claim 8, wherein a change in a magnetic flux density generated by the magnetic pole unit with respect to the axial direction is periodic, and the electromagnet has two magnetic pole faces facing the magnetic pole unit and the two magnetic pole faces in the axial direction. 8. The motor device according to claim 6, wherein the distance between the center points is approximately 1 / of a change period of the magnetic flux density generated by the magnetic pole unit in the axial direction. 9.
【請求項9】 前記電磁石の数は偶数であり、前記電磁
石は前記所定の軸の回りに配列され、前記所定軸の回り
で隣り合う2つの前記電磁石の前記軸方向に関する位置
は、前記磁極ユニットが発生する磁束密度の前記軸方向
における変化周期のほぼ1/4だけずれていることを特
徴とする請求項8に記載のモータ装置。
9. The number of the electromagnets is even, the electromagnets are arranged around the predetermined axis, and the positions of two electromagnets adjacent to each other around the predetermined axis in the axial direction are the magnetic pole units. The motor device according to claim 8, wherein the magnetic flux density generated is shifted by about 1/4 of a change period in the axial direction.
【請求項10】 前記磁気ガイド装置は、前記磁極ユニ
ットと前記電機子ユニットとの前記径方向に関する位置
関係を検出する検出装置と;前記検出装置による検出結
果に基づいて、前記電磁石に供給される電流を制御する
第2電流制御装置とを更に備えることを特徴とする請求
項6〜9のいずれか一項に記載のモータ装置。
10. A detection device for detecting a positional relationship between the magnetic pole unit and the armature unit in the radial direction, wherein the magnetic guide device is supplied to the electromagnet based on a detection result by the detection device. The motor device according to any one of claims 6 to 9, further comprising a second current control device that controls a current.
【請求項11】 載置面を有する移動体と;前記移動体
を移動させるモータ装置とを備え、 前記モータ装置は、請求項1〜10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。
11. A moving body having a mounting surface; and a motor device for moving the moving body, wherein the motor device is the motor device according to any one of claims 1 to 10. Characteristic stage device.
【請求項12】 前記移動体は、前記モータ装置によ
り、第1軸方向及び前記第1軸方向とは異なる第2軸方
向に移動することを特徴とする請求項11に記載のステ
ージ装置。
12. The stage apparatus according to claim 11, wherein the moving body is moved by the motor device in a first axis direction and a second axis direction different from the first axis direction.
【請求項13】 前記モータ装置は、前記移動体を基準
面に対する傾斜方向に移動させることを特徴とする請求
項11又は12に記載のステージ装置。
13. The stage device according to claim 11, wherein the motor device moves the moving body in a direction inclined with respect to a reference plane.
【請求項14】 ステージ装置が備える移動体が移動し
ている間に、所定のパターンを基板に転写する露光装置
において、 前記ステージ装置として、請求項11〜13のいずれか
一項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする
露光装置。
14. An exposure apparatus for transferring a predetermined pattern onto a substrate while a moving body provided in a stage device is moving, wherein the stage device according to claim 11 is used as the stage device. An exposure apparatus comprising the apparatus.
【請求項15】 前記モータ装置は、前記移動体の移動
に起因する重心の移動による変形をキャンセルすること
を特徴とする請求項14に記載の露光装置。
15. The exposure apparatus according to claim 14, wherein the motor device cancels a deformation due to a movement of a center of gravity caused by the movement of the moving body.
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