JP2001284438A - 磁気支持機構、位置決め装置、露光装置、デバイス製造方法、半導体製造工場および露光装置の保守方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気浮上機構において、磁気浮上力のギャッ
プ依存性を小さくし、かつ浮上力の非線形性に起因する
剛性の変化を小さくする。 【解決手段】 第一の磁気手段と該第二の磁気手段との
間に働く磁気的な力により、固定部に対して浮上部を非
接触で浮上させる磁気浮上機構において、空隙の幅の増
減に起因する、第一の磁気手段または第二の磁気手段を
経由しない漏れ磁束の増加、または、空隙中の磁気回路
に沿う磁束の長さの増減を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気力により浮上
部を固定部に対して浮上し、且つその浮上状態を維持で
きる磁気支持機構、並びに、該磁気支持機構を用いた位
置決め装置、露光装置、デバイス製造方法、半導体製造
工場および露光装置の保守方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気支持機構は、例えば、電磁石を用い
るタイプ、永久磁石を用いるタイプ、両者を併用するタ
イプに分類することができる。そして永久磁石を用いる
タイプの磁気支持機構は、磁気的な吸引力により吸引浮
上せしめるタイプと、磁気的な反撥力により浮上せしめ
るタイプに大別される。図３２は、永久磁石の吸引力に
より浮上するタイプの従来例を説明する図である。同図
中、１は固定部であり、永久磁石からなる吸引磁石１
１、１２と吸引磁石の背面に固着されたバックヨーク１
０からなり、２は浮上部でありヨーク２０からなる。同
図に示したように吸引磁石１１と１２の磁化の方向は互
いに逆向きに設定されている。バックヨーク１０および
ヨーク２０は磁性体である。吸引磁石１１のＮ極１１Ｎ
から出た磁束が吸引磁石１１と対向する浮上部２のヨー
ク２０を経て、吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに入り、バッ
クヨーク１０を通って吸引磁石１１に戻る磁気回路が構
成される。それにより固定部１と浮上部２の間に磁気的
な吸引力が働き、浮上部２が固定部１に吸引される。浮
上部２に働く鉛直方向ｚの磁気吸引力Ｆｚおよび図示し
ないバネなどによる力ｆと浮上部２の自重Ｗとが釣り合
うように、すなわちＷ≒Ｆｚ＋ｆとなるように永久磁石
の磁化の強さ、および各部の寸法が決められる。

【０００３】

【解決しようとする問題点】図３３は、従来の磁気支持
機構の持つ課題を説明するグラフであり、横軸は固定部
と浮上部のギャップ長ｇで、縦軸は浮上部に働く力であ
り、上向きの吸引力Ｆｚと、バネなどによる下向きの力
ｆである。

【０００４】曲線４０が従来の磁気支持機構の吸引力Ｆ
ｚで、直線４１がバネなどによる力ｆであり、曲線４２
が両者の合力（Ｆｚ＋ｆ）であり、４３１〜４３５が能
動制御による補償である。ギャップ長ｇは、ｇ＝ｇ０か
らｇ＝ｇ１の範囲で用いるとする。ここで固定部と浮上
部の距離の増加に対する吸引力減少の割合を剛性と称す
る。すなわち剛性は曲線４０の接線の傾きである。

【０００５】図３３は、磁気的な吸引力Ｆｚの剛性が
負、すなわち不安定剛性であるために、バネなどによ
り、吸引力Ｆｚとは逆方向に働く力ｆが必要であること
を示している。このことから、吸引力Ｆｚのギャップ依
存性が大きいと、釣り合いを保つためには、バネ定数の
大きいバネが必要となり、望ましくないことが分かる。
また、図３３は、固定部と浮上部の距離が変化すると吸
引力Ｆｚは非線形に変化することを示している。具体的
には、距離によって剛性が変化していて、かつ距離が大
きくなるにつれ剛性が小さくなることを示している。ま
た、図３３は、吸引力Ｆｚの剛性が変化するので、合力
（Ｆｚ＋ｆ）を自重Ｗと釣り合わせるためには、能動制
御による補償４３１〜４３５が必要であることを示して
いる。つまり吸引力により磁気浮上させる機構におい
て、剛性が変化する不都合を回避するためには、剛性の
変化分をリニアモータ（ＬＭ）やボイスコイルモータ
（ＶＣＭ）などによる能動制御によって補償する必要が
ある。よってこの時、剛性の変化率が大きいと能動制御
に伴なう発熱量が大きくなり、問題となる。以上、吸引
浮上方式について述べたが、反撥浮上方式についても同
様である。

【０００６】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、磁気支持機構にお
いて、磁気浮上力のギャップ依存性が小さくできて、か
つ浮上力の非線形性に起因する剛性の変化を小さくでき
る機構を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第１の構成として、所定の空隙を介して
互いに相対移動可能な固定部と浮上部の一方に第一の磁
気手段が配置されていて、他の一方に第二の磁気手段が
配置されていて、該第一の磁気手段と該第二の磁気手段
との間に働く磁気的な力により、固定部に対して浮上部
を非接触で浮上させる磁気支持機構において、空隙の幅
の増加に起因する、第一の磁気手段または第二の磁気手
段を経由しない漏れ磁束の増加を抑制する構成であるこ
とを特徴とする。

【０００８】また、本発明は第２の構成として、所定の
空隙を介して互いに相対移動可能な固定部と浮上部の一
方に第一の磁気手段が配置されていて、他の一方に第二
の磁気手段が配置されていて、該第一の磁気手段と該第
二の磁気手段との間に働く磁気的な力により、固定部に
対して浮上部を非接触で浮上させる磁気支持機構におい
て、固定部と浮上部との空隙の増減に起因する、空隙中
の磁気回路に沿う磁束の長さの増減を抑制する構成であ
ることを特徴とする。

【０００９】本発明の具体的な態様として、以下の５通
りの構成が挙げられる。第１の態様は、第二の磁気手段
が第一の磁気手段に対向する位置に配置されていて、第
一の磁気手段として、各々が第二の磁気手段に面して、
かつ所定の間隔を隔てた互いに異なる一対の磁極を備え
ていて、第二の磁気手段として磁性体を備えていて、一
対の磁極の間に所定の間隔を隔てて第三の磁気手段が配
置されていて、かつ該第三の磁気手段は連結手段により
第二の磁気手段と連結される。

【００１０】ここで、第一の磁気手段の一対の磁極とし
ては、所定の間隔を隔てた一対の磁石や、Ｕ字型に屈曲
した単一の磁石の両磁極等が適用できる。また、第三の
磁気手段は、固定部と浮上部の間の空隙の幅が増加した
時に一対の磁極を構成し互いに異なる第一および第二の
磁極の近傍に、該磁極とそれぞれ同極の磁極が位置する
ように磁石を備えることが望ましい。

【００１１】連結手段としては、軟磁性材料、磁石等が
適用可能であり、磁石を用いる場合は、磁石は固定部と
浮上部の間の空隙の幅が増加していない時に第一および
第二の磁極の近傍に、これらの磁極とそれぞれ異極の磁
極が位置するように第二の磁気手段に固着する。

【００１２】更に本態様の機構において、第一、第二お
よび第三の磁気手段並びに連結手段が、一対の磁極の片
方を中心に水平方向に回転した回転体を構成しているこ
とが好ましい。

【００１３】本発明の第２の態様は、第一の磁気手段と
して、磁極を備え、かつＵ字型に屈曲した単一の磁石の
両磁極等のように極性が異なる磁極は高低差を設定され
ていて、第二の磁気手段として、磁極を備え、かつ極性
が異なる磁極は高低差を設定されていて、第一および第
二の磁気手段の各磁極は、それぞれ他方の磁気手段の磁
極と面している。

【００１４】この場合、第一および第二の磁気手段の各
磁極は、それぞれ面している他方の磁気手段の磁極との
間に吸引力が作用するように、その極性が設定されてい
ればよい。また、第一および第二の磁気手段としては、
片方あるいは両方に、磁石を備えてもよい。更に本態様
の機構において、第一および第二の磁気手段が、磁極の
いずれか１つを中心に水平方向に回転した回転体を構成
していることが好ましい。

【００１５】本発明の第３の態様は、第一の磁気手段と
して、第二の磁気手段に面して、かつ所定の間隔を隔て
た互に異なる一対の磁極を備え、第二の磁気手段とし
て、第一の磁気手段の各磁極の近傍に各々一つの磁極を
有する磁石を備え、かつ該第二の磁気手段の磁石の磁化
の方向は第一の磁気手段の磁化の方向と直交し、通常、
第二の磁気手段の磁石の各磁極は、第一の磁気手段の一
対の磁極の内、近接するただ一つの磁極との間に吸引力
または反撥力が作用するように、その極性が設定されて
いる。

【００１６】ここで、第一の磁気手段は、好ましくは、
所定の間隔を隔てた一対の磁石、またはＵ字型に屈曲し
た単一の磁石からなり、一対の磁石を用いる場合は、更
に、第二の磁気手段に面する磁極と反対側の各磁極の近
傍に、該磁極と異極の磁極が位置するように磁石を固着
することが好ましい。また、第一の磁気手段の磁極間の
距離と、第二の磁気手段の磁極間の距離とは異なる距離
とすることが好ましい。

【００１７】本発明の第４の態様は、第一の磁気手段
が、第二の磁気手段に面して、かつ所定の間隔を隔てた
互に異なる一対の磁極を備え、第二の磁気手段が、第一
の磁気手段に面して各磁極の近傍に各々一つの磁極と、
磁化の方向が第一の磁気手段の磁化の方向と直交してい
る磁石とを有し、通常、第二の磁気手段の有する磁石
は、第二の磁気手段の各磁極の近傍に同極の磁極が位置
するように、第二の磁気手段の各磁極の間に固着してい
る。ここで、第一および第二の磁気手段の各磁極は、通
常、それぞれ面している他方の磁気手段の磁極との間に
吸引力が作用するように、その極性が設定される。

【００１８】第一の磁気手段としては、所定の間隔を隔
てた一対の磁石、Ｕ字型に屈曲した単一の磁石等が挙げ
られ、一対の磁石を用いる場合は、第二の磁気手段に面
する磁極と反対側の各磁極の近傍に、該磁極と異極の磁
極が位置するように磁石を固着することが好ましい。

【００１９】本発明の第５の態様は、第一の磁気手段と
して、互に異なる一対の磁極を備え、かつ該磁極は第二
の磁気手段に面さず、第二の磁気手段として、一対の磁
極の近傍に各々一つの磁極を備え、かつ該磁極は第一の
磁気手段に面さず、かつ該第二の磁気手段の磁化の方向
と第一の磁気手段の磁化の方向とを並行とする。

【００２０】第二の磁気手段の磁石の各磁極は、第一の
磁気手段の一対の磁極の内近接するただ一つの磁極との
間に吸引力が作用するように、その極性が設定されてい
ることが望ましく、第一あるいは第二の磁気手段として
は、磁石を適用することができる。また、上記第３の態
様と同様に、第一の磁気手段の磁極間の距離と、第二の
磁気手段の磁極間の距離とは異なることが好ましい。

【００２１】さらに、第５の態様の構成においては、第
一の磁気手段の一対の磁極の近傍において該磁極と異な
る磁極が位置してかつ第１の磁気手段の磁化の向きと同
一の磁化の向きとなるように、または同一の磁極が第二
の磁気手段と面してかつ第１の磁気手段の磁化の向きと
直交する磁化の向きとなるように、第一の磁気手段の両
端に磁石が設けられており、該両端に設けられた磁石と
第二の磁気手段との対向面間の距離が、第一の磁気手段
と第二の磁気手段との対向面間の距離よりも遠い位置と
なるように、固着している構成とすることが好ましい。

【００２２】実際に磁気浮上装置を設計する場合には、
上述したような本発明の磁気支持機構を少なくとも一組
有する構成とすれば良い。

【００２３】本発明の位置決め装置は、基板を保持する
保持面を定盤に対して相対的に移動する位置決め装置に
おいて、上述の磁気支持機構を用いてステージの自重を
定盤上で支持することを特徴とする。ここで、保持面を
定盤より重力方向であるＺ軸方向に移動するための駆動
系の発生力は、磁気支持機構による支持力と同軸上にあ
ることが好ましい。

【００２４】通常、本発明の位置決め装置には、保持面
と定盤との間に、保持面をＺ軸方向と直交する２軸であ
るＸ軸およびＹ軸方向に駆動するためのＸＹステージ
と、このＸＹステージ上に搭載されてＺ軸方向とＸＹＺ
の各軸廻り方向に移動するチルトステージが設けられて
いる。

【００２５】チルトステージは、少なくとも３組の駆動
系と磁気支持機構との組により、ＸＹステージ上に支持
されることが望ましいが、例えば、チルトステージの両
端に１組ずつ、または１組でチルトステージ中心部を支
持するものであってもよい。チルトステージの上面であ
る保持面には、基板を保持するためのウエハチャックが
設けられている。

【００２６】ＸＹステージは、定盤上に設けられたＹ軸
方向静圧案内面に沿って移動するＹステージと、このＹ
ステージを移動させるＹステージ用駆動系と、Ｙステー
ジと共に移動し且つＹステージに設けられたＸ軸方向静
圧案内面に沿って移動するＸステージと、このＸステー
ジを移動させるＸステージ用駆動系を有し、ＸおよびＹ
ステージがそれぞれ個別に定盤上にＺ軸方向に関して静
圧軸受けにより支持されている。

【００２７】駆動系としては、ＸＹＺ方向のいずれの駆
動系も非接触駆動可能であることが望ましく、リニアモ
ータであることが好ましい。本発明の露光装置は、上記
本発明の位置決め装置に搭載した基板に、原版のパター
ンを露光することを特徴とする。

【００２８】さらに、本発明の露光装置に、ディスプレ
イと、ネットワークインタフェースと、ネットワーク用
ソフトウェアを実行するコンピュータとを設けることに
より、露光装置の保守情報をコンピュータネットワーク
を介してデータ通信することが可能となる。このネット
ワーク用ソフトウェアは、露光装置が設置された工場の
外部ネットワークに接続され露光装置のベンダーもしく
はユーザが提供する保守データベースにアクセスするた
めのユーザインタフェースをディスプレイ上に提供する
ことにより、外部ネットワークを介して該データベース
から情報を得ることを可能にする。

【００２９】本発明のデバイス製造方法は、露光装置を
含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設
置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスに
よって半導体デバイスを製造する工程とを有することを
特徴とする。さらに、製造装置群をローカルエリアネッ
トワークで接続する工程と、ローカルエリアネットワー
クと半導体製造工場外の外部ネットワークとの間で、製
造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信す
る工程とを有してもよい。また、露光装置のベンダーも
しくはユーザが提供するデータベースに外部ネットワー
クを介してアクセスしてデータ通信によって製造装置の
保守情報を得る、または半導体製造工場とは別の半導体
製造工場との間で外部ネットワークを介してデータ通信
して生産管理を行うようにしてもよい。

【００３０】本発明の半導体製造工場は、上記本発明の
露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造
装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ロ
ーカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワー
クにアクセス可能にするゲートウェイを有し、製造装置
群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信すること
を可能にしたものである。

【００３１】本発明の露光装置の保守方法は、露光装置
のベンダーもしくはユーザーが、半導体製造工場の外部
ネットワークに接続された保守データベースを提供する
工程と、半導体製造工場内から外部ネットワークを介し
て保守データベースへのアクセスを許可する工程と、保
守データベースに蓄積される保守情報を外部ネットワー
クを介して半導体製造工場側に送信する工程とを有する
ことを特徴とする。

【００３２】

【作用】上述した様な本発明によれば、永久磁石の磁気
的強度、浮上部重量、空隙を含む各部の寸法を調整する
ことにより、磁気浮上力のギャップ依存性が小さくでき
て、かつ浮上力の非線形性に起因する剛性の変化を小さ
くできる。また、基板を位置決めするときには、安定し
て精密な位置決めが可能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて以下に説明する。

【００３４】

【実施例】（第一実施例）図１は、第一実施例による磁
気支持機構を示す正面図である。１１、１２は永久磁石
からなる吸引磁石であり、Ｚ方向の磁化の向きが図中に
示したように互いに逆向きになるように設定されてい
る。２１は永久磁石からなる補極であり、磁化の向きが
図中に示した向きになるように、Ｚ方向に対して直交す
る向きであって永久磁石１１、１２に対して２つの極が
対面するように連結部材５１によりヨーク２０に固着さ
れている。固定部１は、吸引磁石１１、１２と吸引磁石
の背面に固着されたバックヨーク１０から第一の磁気手
段を、ヨーク２０は第二の磁気手段を、補極２１は第三
の磁気手段を、連結部材５１は連結手段を、それぞれ構
成する。２は浮上部であり、ヨーク２０と補極２１と連
結部材５１から構成される。バックヨーク１０およびヨ
ーク２０は磁性体であり、磁束が飽和しない程度の厚さ
をもつ。

【００３５】本発明の作用を図１を用いて説明する。図
１（ａ）は、ギャップが小さい時の固定部１の吸引磁石
１１、１２と浮上部２の補極２１の位置関係を示す正面
図であり、図１（ｂ）は、ギャップが大きい時の位置関
係を示す正面図である。

【００３６】ギャップが小さい時には図１（ａ）に示し
たように、補極２１が吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引
磁石１２のＳ極１３Ｓとの間に位置しないことで、補極
２１が両磁極１１Ｎと１２Ｓの間に位置する時に比べ
て、１１Ｎから１２Ｓに向かう漏れ磁束を減ずることが
できないので、補極２１は有効に働かず、補極２１を有
しない場合と同じ程度の吸引力が得られる。一方、ギャ
ップが大きい時には図１（ｂ）に示したように、補極２
１が吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁石１２のＳ極１
２Ｓの間に位置することで、１１Ｎから１２Ｓに向かう
漏れ磁束を減ずることができるので、補極２１が両磁極
の間に位置しない時に比べて両磁極が有効に働き、補極
がない場合と比べて大きな吸引力が得られる。この作用
により、従来例のもつ課題を解決できる。このことにつ
いて以下に詳細に説明する。

【００３７】先に説明したように図３３は、従来例にお
いて、固定部からの距離が離れれば磁気的な吸引力は急
激に減少することを示している。図３４は、その物理的
理由を説明する正面図である。図３４（ａ）はギャップ
が小さい時の、固定部１と浮上部２の位置関係を示し、
図３４（ｂ）はギャップが大きい時の、固定部１と浮上
部２の位置関係を示す。同図において矢印は磁束の流れ
を示す。７１１〜７１３は磁極１１Ｎから出る磁束を、
７２１〜７２３は磁極１２Ｓに入る磁束を、７０１〜７
０２は磁極１１Ｎから磁極１２Ｓに向かう漏れ磁束をそ
れぞれ表わす。すなわち、浮上部２が固定部１から離れ
るにしたがって、先に従来例のところで述べた磁気回路
において、浮上部２を経由しない磁束すなわち吸引力に
寄与しない漏れ磁束７０１〜７０２が増え、かつギャッ
プ中の磁束７１１〜７１３、７２１〜７２３が広がると
いう二つの理由により、ギャップ中の磁束密度が低下す
るために吸引力が急激に減少しているのである。

【００３８】そこで本実施例では漏れ磁束を減らして吸
引力を改善するための手段として補極と呼ばれる磁石を
付加する構成としている。図２は補極を用いた浮上機構
の正面図である。同図において、１１および１２は永久
磁石であり、磁化の向きが図中に示したように互いに逆
向きになるように設定されている。２１は永久磁石から
なる補極であり、磁化の向きが図中に示した向きになる
ように、吸引磁石１１と吸引磁石１２の間に固着されて
いる。固定部１は、吸引磁石１１、１２と補極２１と吸
引磁石の背面に固着されたバックヨーク１０から、浮上
部２は、ヨーク２０から、それぞれ構成される。バック
ヨーク１０およびヨーク２０は磁性体である。

【００３９】補極２１の磁化の向きが、図３４に示した
吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから吸引磁石１２のＳ極１２
Ｓに向かう漏れ磁束７０１〜７０２と逆向きなので、こ
れらの漏れ磁束を減ずることができる。

【００４０】図３は磁気特性グラフであり、横軸はギャ
ップ長ｇで、縦軸は浮上部に働く上向きの吸引力Ｆｚで
ある。曲線４は図３２に示した従来の磁気支持機構の、
曲線５は図２に示した補極を固定部側に設けた磁気支持
機構の、曲線６が図１に示した本発明による補極を浮上
部側に設けた磁気支持機構の、それぞれ特性曲線であ
る。

【００４１】補極を固定部側に設置することにより、補
極を設置しない従来の場合に比べて、磁気的吸引力はス
トローク全般にわたって改善されているが、吸引力のギ
ャップ依存性は改善されていないことが分かる。一方、
本実施例では、浮上部側に補極を設置したことにより、
ギャップが小さい時、すなわちｇ＝ｇ₀ の近傍では補極
が有効に働かず、従来と同程度の吸引力が得られ、ギャ
ップが大きい時、すなわちｇ＝ｇ₁ の近傍では補極が有
効に働き、補極がある時と同程度の、従来と比べて大き
い吸引力が得られる、すなわち特性曲線は曲線６のよう
になることが分かる。よって本実施例では、ストローク
全般にわたって安定的な吸引力が得られ、なおかつ剛性
の変化が小さくできる。

【００４２】磁気支持機構を設計する時には、上記の考
えに則って、該作用が得られるように、固定部１の吸引
磁石１１、１２の寸法と磁化の強さ、およびこれらに対
向する浮上部２のヨーク２０の間の間隙寸法と、補極寸
法の比率と磁化の強さを適切に設定すればよい。なお本
実施例において、連結部材５１は軟磁性体でも非磁性体
でもよいが、軟磁性体にした方が、より効果が大きい。

【００４３】このことを表１に示す。表１は、図１に示
した本実施例において、連結部材５１の材質を軟磁性体
にした場合と非磁性体にした場合と、図３２に示した従
来例の、それぞれの構成に基づいて設計した装置につい
て、最小ギャップ長ｇ₀ における吸引力Ｆ（ｇ₀ ）と最
大ギャップ長ｇ₁ における吸引力Ｆ（ｇ₁ ）と、両吸引
力の比Ｆ（ｇ₀ ）／Ｆ（ｇ₁ ）をまとめた表である。な
お本発明の構成に基づく装置の磁石の対向面積は、従来
例による装置における対向面積と等しくなるように設定
してある。

【００４４】

【表１】

【００４５】同表１から、本実施例による装置は連結部
材の材質がいずれの場合も、従来例に比べて、最小ギャ
ップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ とにおける吸引力が大
きいが、吸引力の増加率が最小ギャップ長ｇ₀ における
増加率よりも最大ギャップ長ｇ₁ における増加率の方が
大きいため、両吸引力の比、すなわちギャップ依存性が
小さくなっている。この理由は、先に説明した作用によ
るものである。また同表１から、本実施例において、連
結部材の材質を非磁性体にするよりも軟磁性体にした方
が、ギャップ依存性を小さくできることが分かる。この
理由は、連結部材を軟磁性体にすると非磁性体にした場
合に比べて、ギャップが小さい時には吸引磁石の磁極か
ら出た磁束が連結部材にも広がるのでギャップ中の磁束
密度が低下するため吸引力が小さくなり、ギャップが大
きい時には磁極から出た磁束がヨークよりも近い連結部
材にも入るため吸引力が大きくなる作用によるものであ
る。

【００４６】本実施例において、図１における固定部１
と浮上部２の配置を鉛直方向ｚに関して逆さにして、図
４に示すように補極２１を有する方を固定部１、他方を
浮上部２としても全く同じように磁気支持機構として作
用する。すなわち補極２１が固定部１に設置されている
か、浮上部２に設置されているかが重要なのではなく、
ギャップの変化にしたがって補極２１の効果が変化する
作用が得られるように構成されていることが、本例の構
成において本質的なのである。

【００４７】なお本実施例において、第一の磁気手段と
して、一対の磁石からなる構成だけでなく、図５に示し
た様に、単一の磁石１４である構成としても構わない。
この場合でもギャップの変化にしたがって補極２１の効
果が変化する作用が得られるように、磁極１４Ｎ，１４
Ｓが配置されていればよい。なお本発明の実施例におい
ては、磁石の磁極はＳ極とＮ極とを全て置換しても構わ
ない。

【００４８】（第二実施例）図６は、第二実施例による
磁気支持機構を示す正面図である。１１および１２は永
久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の向きが図中に示
したように互いに逆向きになるように設定されている。
２１および２３は永久磁石からなる補極であり、磁化の
向きが図中に示したように互いに逆向きになるように、
ヨーク２０に固着されている。固定部１は、吸引磁石１
１，１２と吸引磁石の背面に固着されたバックヨーク１
０から第一の磁気手段を、ヨーク２０は第二の磁気手段
を、補極２１は第三の磁気手段を、補極２３は連結手段
を、それぞれ構成する。２は浮上部であり、ヨーク２０
と補極２１と補極２３から構成される。バックヨーク１
０およびヨーク２０は磁性体であり、磁束が飽和しない
程度の厚さをもつ。

【００４９】連結部材２３を磁石にしたことによる、本
実施例特有の作用を図６を用いて説明する。図６（ａ）
は、ギヤップが小さい時の固定部１の吸引磁石１１，１
２と浮上部２の補極２１，２３の位置関係を示す正面図
であり、図６（ｂ）は、ギャップが大きい時の位置関係
を示す正面図である。

【００５０】図６に示した機構においては、吸引磁石１
１と１２の間に、補極２３を経由しない磁気回路Ｃ１
と、補極２３を経由する磁気回路Ｃ２の二つがあり、こ
れら二つの磁気回路により固定部１と浮上部２の間に磁
気的な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引され
る。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁
束が吸引磁石１１と対向する浮上部２のヨーク２０を経
て、吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに入り、バックヨーク１
０を通って吸引磁石１１に戻る磁気回路Ｃ１と、吸引磁
石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束９１，９２が補極２３
のＳ極２３Ｓに入り、補極２３を経て、補極２３のＮ極
２３Ｎから出た磁束９３，９４が吸引磁石１２のＳ極１
２Ｓに入り、バックヨーク１０を通って吸引磁石１１に
戻る磁気回路Ｃ２とが構成される。

【００５１】補極２１の効果は本発明の第一実施例と同
じである。したがって連結部２３を非磁性体から永久磁
石に変更したことによる効果に絞って説明を行なう。

【００５２】連結手段を非磁性体から永久磁石からなる
補極２３に変更したことにより、磁気回路Ｃ２を経由す
る磁束が増え、磁気回路Ｃ１を経由する磁束は減少す
る。したがって吸引磁石１１のＮ極１１Ｎとヨーク２０
の間の吸引力と吸引磁石１２のＳ極１２Ｓとヨーク２０
の間の吸引力は減少する。一方、吸引磁石１１のＮ極１
１Ｎと補極２３のＳ極２３Ｓとの間に吸引力Ｆ１が、吸
引磁石１２のＳ極１２Ｓと補極２３のＮ極２３Ｎとの間
に吸引力Ｆ２がそれぞれ働く。

【００５３】ギャップが小さい図６（ａ）においては、
磁束９１，９３の鉛直成分が小さいために、吸引力Ｆ
１，Ｆ２の向きは水平方向となって鉛直方向の力には寄
与しない。したがって固定部１と浮上部２の間に働く吸
引力は、補極２３が両磁極の間に位置しない時に比べて
小さくなる。

【００５４】一方、ギャップが大きい図６（ｂ）におい
ては、磁束９２，９４の鉛直成分が大きいために、吸引
力Ｆ１，Ｆ２は鉛直方向となって鉛直方向の力に寄与す
る。補極２３はヨーク２０よりも吸引磁石１１および１
２に近いため、補極２３の存在によって、吸引磁石１１
および１２とヨーク２０の間の吸引力が減少する程度よ
りも、吸引磁石１１および１２と補極２３との間に働く
吸引力の鉛直成分の増加の程度の方が大きい。したがっ
て固定部１と浮上部２の間に働く吸引力は、補極２３が
両磁極の間に位置する時に比べて大きくなる。

【００５５】以上の作用による本実施例特有の効果を上
記表１に示す。表１から、本実施例による装置は、従来
例に比べて、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁
とにおける吸引力が大きく、吸引力の比、すなわちギャ
ップ依存性が小さいことが分かる。また連結部材を非磁
性体あるいは軟磁性体にした第一実施例と比べても、さ
らに吸引力を大きく、かつギャップ依存性を小さくでき
ることが分かる。この理由は、第一実施例において連結
部材を軟磁性体とした方が非磁性体とした場合に比べ
て、ギャップが小さい時には吸引磁石の磁極から出た磁
束が連結部材にも広がるのでギャップ中の磁束密度が低
下するため吸引力が小さく、ギャップが大きい時には磁
極から出た磁束がヨークよりも近い連結部材にも入るた
め吸引力が大きくなる作用を、連結部材を磁石にするこ
とにより、さらに強調する作用が働くことによるもので
ある。

【００５６】（第三実施例）図７は第三実施例による磁
気支持機構の正面図を示すものである。同図において、
１１、１２、１３、２１および２２は永久磁石からな
り、１１、１２および１３は吸引磁石であり、２１およ
び２２は補極である。１０および２０は磁性体からな
り、１０は吸引磁石１１、１２、１３の背面に固着され
たバックヨークであり、２０はヨークである。５１およ
び５２は補極２１，２２をヨーク２０に固着する連結部
材である。図中に示した様に、吸引磁石１１と１３は磁
化の向きが同じ方向になるように、吸引磁石１２は磁化
の向きが、それらとは反対向きになるように、それぞれ
設定してある。補極２１と２２は磁化の向きが、それぞ
れ図中に示したように互いに逆向きになるように設定し
ている。

【００５７】固定部１は、吸引磁石１１，１２，１３と
バックヨーク１０から第一の磁気手段を、ヨーク２０は
第二の磁気手段を、補極２１，２２は第三の磁気手段
を、連結部材５１，５２は連結手段を、それぞれ構成し
ている。２は浮上部であって、補極２１，２２と連結部
材５１，５２とヨーク２０から構成される。

【００５８】第三実施例の作用を図７を用いて説明す
る。図７（ａ）は、ギャップが小さい時の固定部１の吸
引磁石１１，１２，１３と浮上部２の補極２１，２２の
位置関係を示す正面図であり、図７（ｂ）は、ギャップ
が大きい時の位置関係を示す正面図である。

【００５９】図７に示した機構においては、図３２を用
いて説明した磁気回路と同等の回路が、吸引磁石１１と
１２のあいだで形成される磁気回路Ｃ３と、吸引磁石１
２と１３により形成される磁気回路Ｃ４の二つあり、こ
れら二つの磁気回路により固定部１と浮上部２の間に磁
気的な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引され
る。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁
束が吸引磁石１１と対向する浮上部２のヨーク２０を経
て、吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに入り、バックヨーク１
０を通って吸引磁石１１に戻る磁気回路Ｃ３と、吸引磁
石１３のＮ極１３Ｎから出た磁束が１３と対向する浮上
部２のヨーク２０を経て、吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに
入り、バックヨーク１０を通って吸引磁石１３に戻る磁
気回路Ｃ４とが構成される。

【００６０】ギャップが小さい時には図７（ａ）に示し
た様に、前者の磁気回路Ｃ３において補極２１が吸引磁
石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁石１２のＳ極１２Ｓの両磁
極間に位置しないことにより、補極を有しない場合と同
程度の吸引力が得られ、後者の磁気回路Ｃ４においても
補極２２が吸引磁石１３のＮ極１３Ｎから吸引磁石１２
のＳ極１２Ｓの両磁極間に位置しないことにより、補極
を有しない場合と同程度の吸引力が得られる。

【００６１】一方、ギャップが大きい時には図７（ｂ）
に示した様に、前者の磁気回路Ｃ３において補極２１
が、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁石１２のＳ極１
２Ｓの両磁極間に位置することにより、Ｎ極１１Ｎから
Ｓ極１２Ｓに向かう漏れ磁束を減ずることができる。し
たがって、補極が両磁極の間に位置しない時に比べて両
磁極が有効に働いて、補極がない場合と比べて大きな吸
引力が得られ、後者の磁気回路Ｃ４においても補極２２
が、吸引磁石１３のＮ極１３Ｎと吸引磁石１２のＳ極１
２Ｓの両磁極間に位置することにより、１３Ｎから１２
Ｓに向かう漏れ磁束を減ずることができるので、補極が
両磁極の間に位置しない時に比べて両磁極が有効に働い
て、補極がない場合と比べて大きな吸引力が得られる。

【００６２】以上の作用により、ストローク全般にわた
って安定的な吸引力が得られ、なおかつ剛性の変化が小
さくできる。このことから、第一実施例以外の構成で
も、本発明の効果が得られることが分かる。

【００６３】さらに第三実施例は、第一実施例と比較し
て、同程度の吸引力を有すると仮定した場合には、第一
実施例よりもヨーク厚を薄くできる、すなわち装置の高
さを低くできる特徴を有する。なぜならば、第一実施例
においては磁気回路が一つであるのに対し、第三実施例
においては磁気回路が二つ（複数）であることにより、
両実施例において同程度の吸引力を仮定した時に、第三
実施例では一つ当たりの磁気回路中の磁束を第一実施例
よりも小さく抑えることができることにより、磁束が飽
和しない程度にヨークの厚さを薄くできるからである。
さらにこのことから、両実施例においてヨークの厚さ、
すなわち装置の高さが同じ程度であれば、第一実施例よ
りも第三実施例の方が吸引力を大きくできることが分か
る。

【００６４】（第四実施例）図８に、第四実施例による
軸対称構成の磁気支持機構を示す。図８（ａ）は構成を
分かりやすくするためにモデルの一部を切り取ってある
斜視図で、図８（ｂ）は軸断面図である。１１および１
２は永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の向きが図
中に示したように互いに逆向きになるように設定されて
いる。２１は永久磁石からなる補極であり、磁化の向き
が図中に示した向きになるように、連結部材５１により
ヨーク２０に固着されている。固定部１は、吸引磁石１
１，１２と吸引磁石の背面に固着されたバックヨーク１
０から第一の磁気手段を、ヨーク２０は第二の磁気手段
を、補極２１は第三の磁気手段を、連結部材５１は連結
手段を、それぞれ構成する。２は浮上部であり、ヨーク
２０と補極２１と連結部材５１から構成される。バック
ヨーク１０およびヨーク２０は磁性体であり、磁束が飽
和しない程度の厚さをもつ。

【００６５】第四実施例の作用を図８（ｂ）を用いて説
明する。図８に示した機構においては、図３２を用いて
説明した磁気回路と同等の磁気回路が、吸引磁石１１と
１２の間で、ｚ軸周りに軸対称に形成される。軸対称を
なすこれらの磁気回路により、固定部１と浮上部２の間
に磁気的な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引
される。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出
た磁束が吸引磁石１１と対向する浮上部２のヨーク２０
を経て、吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに入り、バックヨー
ク１０を通って吸引磁石１１に戻る磁気回路が軸対称に
構成される。

【００６６】ギャップが小さい時には、該磁気回路にお
いて補極２１が吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁石１
２のＳ極１２Ｓの両磁極間に位置しないことにより、補
極を有しない場合と同程度の吸引力が得られる。

【００６７】一方、ギャップが大きい時には、該磁気回
路において補極２１が、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸
引磁石１２のＳ極１２Ｓの両磁極間に位置することによ
り、Ｎ極１１ＮからＳ極１２Ｓに向かう漏れ磁束を減ず
ることができるので、補極が両磁極の間に位置しない時
に比べて有効に働いて、補極がない場合と比べて大きな
吸引力が得られる。

【００６８】以上の作用により、ストローク全般にわた
って安定的な吸引力が得られ、なおかつ剛性の変化が小
さくできる。このことから、第一実施例と第三実施例で
示した矩形構成以外の軸対称構成でも、本発明の効果が
得られることが分かる。

【００６９】さらに、図８に示した第四実施例の軸対称
構成の場合には、先の第一実施例、第三実施例である矩
形構成と比べて、より大きい吸引力を得られることがで
きる。このことを、図９を用いて次に説明する。図９
は、第四実施例においてギャップが大きい時の、すなわ
ち補極２１が吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁石１２
のＳ極１２Ｓの両磁極間に位置する時の、ギャップ中の
磁束の流れを、鉛直方向から見た図である。８１１〜８
１８は磁極１１Ｎから出る磁束を表わす。同図から、ギ
ャップが大きくなっても、軸対称構成になっているの
で、磁極１２Ｓ近傍において、磁極１２Ｓと同極である
補極２１のＳ極２１Ｓが径方向に位置することにより、
磁極１２Ｓ近傍の磁束は、径方向への広がりが抑制され
ることが分かる。これに対して、図１あるいは図７に示
した矩形構成では、ギャップが大きくなった時の、各図
中の磁極１２Ｓ近傍のギャップ中の磁束は、紙面に対し
て奥行き方向に広がりが増している。また図１、あるい
は図７に示した矩形構成では、ギャップが大きくなった
時に、図１中の磁極１１Ｎ近傍において、あるいは図７
に示した磁極１１Ｎ近傍と磁極１３Ｎ近傍において、そ
れぞれ紙面に対して奥行き方向にも、ギャップ中の磁束
の広がりが増すのに対して、図８に示した軸対称構成に
おいては、ギャップが大きくなっても、吸引磁石１１が
軸対称形状であることにより、図８（ｂ）に示した断面
に対して奥行き方向ヘの磁束の広がりはない。すなわち
図８に示した軸対称構成では、矩形構成に比べて、ギャ
ップ中の磁束の広がりが少ないので、より大きい吸引力
を得ることができる。

【００７０】（第五実施例）図１０は、第五実施例によ
る磁気支持機構を示す正面図である。１１および１２は
永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の方向が図中に
示したように互いに逆向きになるように設定されてい
る。２１は永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の方
向が図中に示した向きになるように設定されている。１
０は磁性体からなるバックヨークであり、吸引磁石１
１，１２の背面に固着されていて、磁束が飽和しない程
度の厚さをもつ。１は固定部であり、吸引磁石１１、１
２とバックヨーク１０から第一の磁気手段を、２は浮上
部であり、吸引磁石２１から第二の磁気手段を、それぞ
れ構成する。図１０（ａ）は、ギャップが小さい時の固
定部１の吸引磁石１１，１２と浮上部２の吸引磁石２１
の位置関係を示す正面図であり、図１０（ｂ）は、ギャ
ップが大きい時の位置関係を示す正面図である。吸引磁
石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束８１ａあるいは８１ｂ
が浮上部２の吸引磁石２１のＳ極２１Ｓに入り、吸引磁
石２１を経て、Ｎ極２１Ｎから出た磁束８２ａあるいは
８２ｂが吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに入り、バックヨー
ク１０を通ってもとの吸引磁石１１に戻る磁気回路が構
成される。それにより固定部１と浮上部２の間に磁気的
な吸引力が働き、浮上部２が固定部１に吸引される。

【００７１】本実施例の作用を図１０と図１１を用い
て、詳細に説明する。以下、ギャップ中の磁束の、磁気
回路（磁路）に沿った長さを磁路長と呼ぶことにする。

【００７２】先に図３２に示した従来の磁気支持機構に
おいては、固定部１の磁極１１Ｎ、１２Ｓに対向するヨ
ーク２０上の箇所に磁極が誘起されるので、ギャップ中
の磁束の磁路長とギャップ長がほぼ等しくなる。図３５
はこのことを説明する従来の磁気支持機構の正面図であ
る。同図中、１は固定部であり、永久磁石からなる吸引
磁石１１，１２と吸引磁石の背面に固着されたバックヨ
ーク１０からなり、２は浮上部でありヨーク２０からな
る。同図に示したように吸引磁石１１と１２の磁化の方
向は互いに逆向きに設定されている。バックヨーク１０
およびヨーク２０は磁性体である。磁極２０Ｎａ，２０
Ｎｂと２０Ｓａ，２０Ｓｂは、それぞれヨーク２０上に
誘起されたＮ極とＳ極であり、それぞれ固定部１の磁極
１２Ｓと磁極１１Ｎに対向する。図３５（ａ）は、ギャ
ップが小さい時、すなわちｇ＝ｇ ₀ における固定部１の
吸引磁石１１、１２と浮上部２のヨーク２０の位置関係
を示す正面図であり、図３５（ｂ）は、ギャップが大き
い時、すなわちｇ＝ｇ₁ における両者の位置関係を示す
正面図である。矢印は磁束の流れを示す。９１ｂおよび
９２ｂは磁極１１Ｎから１２Ｓに向かう漏れ磁束であ
る。吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束９３ａ〜９
５ａあるいは９３ｂ〜９５ｂが浮上部２のヨーク２０の
表面上に誘起されたＳ極２０Ｓａあるいは２０Ｓｂに入
り、ヨーク２０を経て、ヨーク２０の表面上に誘起され
たＮ極２０Ｎａあるいは２０Ｎｂから出た磁束９６ａ〜
９８ａあるいは９６ｂ〜９８ｂが吸引磁石１２のＳ極１
２Ｓに入り、バックヨーク１０を通ってもとの吸引磁石
１１に戻る磁気回路が構成される。それにより固定部１
と浮上部２の間に磁気的な吸引力が働き、浮上部２が固
定部１に吸引される。この時、ギャップが小さい図３５
（ａ）、すなわちｇ＝ｇ₀における磁束９４ａ，９７ａ
の磁路長をＬ₀ として、ギャップが大きい図３５
（ｂ）、すなわちｇ＝ｇ₁ における磁束９４ｂ，９７ｂ
の磁路長をＬ₁ とすると、Ｌ₀ ≒ｇ₀ であり、かつＬ₁
≒ｇ₁ である。

【００７３】これに対して、本実施例においては、図１
０に示した様に、磁束が吸引磁石２１の磁極に回り込ん
で入るのでギャップ長ｇが小さいほど磁路長とギャップ
長の差が大きくなる。つまり、ギャップが小さい図１０
（ａ）、すなわちｇ＝ｇ₀ における磁束８１ａ，８２ａ
の磁路長をＬ₀ ’として、ギャップが大きい図１０
（ｂ）、すなわちｇ＝ｇ₁ における磁束８１ｂ，８２ｂ
の磁路長をＬ₁ ’とすると、図１０（ａ）からＬ₀ ’＞
＞ｇ₀ であり、図１０（ｂ）からＬ₁ ’≒ｇ₁ かつＬ
₁ ’＞ｇｌである。よって、Ｌ₀ ’＞＞Ｌ₀ であり、Ｌ
₁ ’≠Ｌ₁ かつＬ₁ ’＞Ｌ₁ が成り立つ。

【００７４】図１１は磁気特性グラフで、横軸はギャッ
プ中の磁束の磁路長Ｌであり、縦軸は浮上部に働く上向
きの吸引力Ｆｚである。曲線４は図３５に示した従来の
磁気支持機構の、曲線５は図１０に示した本実施例によ
る浮上部側に磁石を設けた磁気支持機構の、それぞれ特
性曲線である。従来に比べて本実施例では、まず、浮上
部の第二の磁気手段を従来の軟磁性体から永久磁石に変
更したことにより、起磁力が向上するので特性曲線は従
来の曲線４から曲線５のように変化する。つぎに、（Ｌ
₀ ’＞＞Ｌ₀ ≒ｇ₀ ）より、図１１に示した様にＦ０’
＜Ｆ０、すなわち最小ギャップ長ｇ₀ における吸引力を
小さくできる。さらに、Ｌ₁ ’≒Ｌ₁ （≒ｇ₁ ）より、
図１１に示した様にＦ１’＞Ｆ１、すなわち最大ギャッ
プ長ｇ₁における吸引力を大きくできる。

【００７５】よって以上から、（Ｆ０／Ｆ１）＞＞（Ｆ
０’／Ｆ１’）となり、本実施例によると、吸引力の
比、すなわちギャップ依存性を小さくできることが分か
る。またそれに伴い、吸引力の非線型性も小さくなるの
で、剛性の変化も小さくできることが分かる。

【００７６】本実施例による効果を表２を用いて次に示
す。表２は、図１０に示した本実施例と、図３５に示し
た従来例の、それぞれの構成に基づいて設計した装置に
ついて、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ とに
おける吸引力と、両吸引力の比をまとめた表である。

【００７７】

【表２】

【００７８】同表から、本実施例による装置は従来例に
比べて、最小ギャップ長ｇ₀ における吸引力が小さくな
って、最大ギャップ長ｇ₁ における吸引力が大きくなっ
ているため、ギャップ依存性が小さいことが分かる。こ
の理由は、上に説明した作用によるものである。

【００７９】なお本実施例において、図１２と図１３に
示した様に、浮上部２の吸引磁石２１の幅Ｗ２と固定部
１の吸引磁石１１と１２の幅Ｗ１とを変えることによ
り、後述する効果が得られる。図１２と図１３は、その
ことを説明する図であり、図１２はＷ２をＷ１よりも短
くした場合であり、図１３はＷ２をＷ１よりも長くした
場合である。また図１２（ａ）と図１３（ａ）はギャッ
プ長ｇ＝ｇ₀ の小さい場合であり、図１２（ｂ）と図１
３（ｂ）はギャップ長ｇ＝ｇ₁ の大きい場合である。こ
のとき、図１３に示したＷ２＞Ｗ１の方が、図１２に示
したＷ２＜Ｗ１よりも、吸引力のギャップ依存性を小さ
くできる。一方で、図１２に示したＷ２＜Ｗ１の方が、
図１３に示したＷ２＞Ｗ１よりも、吸引力を大きくでき
て、かつ明らかに磁石寸法を小さくできて、さらにこの
ことから吸引磁石２１近傍の漏れ磁束を少なくできるメ
リットがある。吸引力に関するこれらの理由は、次に示
す作用によるものである。すなわち、Ｗ２＜Ｗ１である
図１２においては、ギャップ長ｇが小さいｇ＝ｇ₀ の図
１２（ａ）におけるギャップ中の磁束７１ａあるいは７
２ａの磁路長と、ギャップ長ｇが大きいｇ＝ｇ₁ の図１
２（ｂ）におけるギャップ中の磁束７１ｂあるいは７２
ｂの磁路長との差をΔＬ４として、Ｗ２＞Ｗ１である図
１３においては、ギャップ長ｇが小さいｇ＝ｇ₀ の図１
３（ａ）におけるギャップ中の磁束７３ａあるいは７４
ａの磁路長と、ギャップ長ｇが大きいｇ＝ｇ₁ の図１３
（ｂ）におけるギャップ中の磁束７３ｂあるいは７４ｂ
の磁路長との差をΔＬ５とすると、ΔＬ４＞ΔＬ５とな
る。このことから図１３に示したＷ２＞Ｗ１の方が、図
１２に示したＷ２＜Ｗ１よりも、吸引力のギャップ依存
性を小さくできるのである。また、同じギャップ長ｇで
両者のギャップ中の磁束の磁路長を比べると、図１２に
示したＷ２＜Ｗ１の磁路長の方が、図１３に示したＷ２
＞Ｗ１の磁路長よりも常に短いことから、図１２の方が
図１３よりも吸引力を大きくできるのである。また図１
２と図１３に示したＷ２≠Ｗ１の場合には、図１０に示
したＷ２＝Ｗ１の場合に比べて、組立て誤差が浮上装置
の性能、例えば磁気浮上力や横方向の剛性に及ぼす影響
を小さくできるメリットもある。

【００８０】なお本発明において、前記第二の磁気手段
の磁石の各磁極に対しては、前記第一の磁気手段の近接
するただ一つの磁極との間に働く磁気力が支配的であ
る。すなわち図１０において、磁極２１Ｓに対しては磁
極１１Ｎとの間に、磁極２１Ｎに対しては磁極１２Ｓと
の間に、それぞれ働く磁気力が支配的であり、例えば磁
極２１Ｓと磁極１２Ｓとの間には殆ど磁気力が働かな
い。このことにより、ストローク全般にわたって安定的
な吸引力が得られ、なおかつ剛性の変化が小さくでき
る。

【００８１】また、本実施例において、図１０における
固定部１と浮上部２の配置を鉛直方向ｚに関して逆さに
して、図１４に示すように吸引磁石２１を有する方を固
定部１、他方を浮上部２としても全く同じように磁気支
持機構として作用する。すなわち固定部に設置されてい
る吸引磁石と、浮上部に設置されている吸引磁石のそれ
ぞれの磁化の方向が直交していることが重要で、ギャッ
プの変化にしたがってギャップ中の磁束の磁路長の変化
が小さくなる作用が得られるように構成されていること
が、本例の構成において本質的なのである。

【００８２】なお本実施例において、第一の磁気手段と
して、一対の磁石と軟磁性体からなる構成だけでなく、
図１５に示した様に、単一の磁石１４である構成として
も構わない。この場合でもギャップの変化に対して、ギ
ャップ中の磁束の磁路長の変化が小さくなる作用が得ら
れるように、磁極が配置されていればよい。

【００８３】（第六実施例）図１６は、第六実施例によ
る磁気支持機構を示す正面図である。１１および１２は
永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の方向が図中に
示したように互いに逆向きになるように設定されてい
る。１３は永久磁石からなる補極であり、磁化の方向が
図中に示した向きになるように、吸引磁石１１，１２の
背面に固着されている。２１は永久磁石からなる吸引磁
石であり、磁化の方向が図中に示した向きになるように
設定されている。固定部１は、吸引磁石１１，１２と補
極１３から第一の磁気手段を、浮上部２は、吸引磁石２
１から第二の磁気手段を、それぞれ構成する。図１６
（ａ）は、ギャップが小さい時の固定部１の吸引磁石１
１、１２と浮上部２の吸引磁石２１の位置関係を示す正
面図であり、図１６（ｂ）は、ギャップが大きい時の位
置関係を示す正面図である。図１６に示した機構におい
て、吸引磁石１１，１２と吸引磁石２１の間に構成され
る磁気回路により、固定部１と浮上部２の間に磁気的な
吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引される。具
体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束５１
ａあるいは５１ｂが浮上部２の吸引磁石２１のＳ極２１
Ｓに入り、吸引磁石２１を経て、Ｎ極２１Ｎから出た磁
束５２ａあるいは５２ｂが吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに
入り、補極１３を通って、もとの吸引磁石１１に戻る磁
気回路が構成される。

【００８４】バックヨークを軟磁性体から磁石に変更し
たことによる本実施例の効果を上記表２に示す。同表か
ら、本実施例による装置は、まず従来例に比べて、最小
ギャップ長ｇ₀ における吸引力を小さくできて、かつ最
大ギャップ長ｇ₁ における吸引力を大きくできる作用に
より、吸引力の比、すなわちギャップ依存性を小さくで
きることが分かる。この理由は、第五実施例のところで
述べた作用によるものである。このことから、第五実施
例以外の構成でも、本発明の効果が得られることが分か
る。

【００８５】また同表から、本実施例による装置は、第
五実施例に比べて、補極１３により起磁力が向上したこ
とにより、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ と
における吸引力が大きくなり、かつ最大ギャップ長ｇ₁
における吸引力の増加の程度の方がより大きいことで、
吸引力の比、すなわちギャップ依存性が小さいことが分
かる。

【００８６】さらに第六実施例は、第五実施例と比較し
て、起磁力が向上したことから、同程度の吸引力を発生
させるためには、第五実施例よりも吸引磁石１１，１２
の厚さを薄くできる、すなわち装置の高さを低くできる
特徴を有することが分かる。

【００８７】（第七実施例）図１７は、第七実施例によ
る磁気支持機構を示す正面図である。３１および３２は
永久磁石からなる反撥磁石であり、磁化の方向が図中に
示したように互いに逆向きになるように設定されてい
る。２２は永久磁石からなる反撥磁石であり、磁化の方
向が図中に示した向きになるように設定されている。１
０は磁性体からなるバックヨークであり、反撥磁石３
１，３２の背面に固着されていて、磁束が飽和しない程
度の厚さをもつ。１は固定部であり、反撥磁石３１，３
２とバックヨーク１０から第一の磁気手段を、２は浮上
部であり、反撥磁石２２から第二の磁気手段を、それぞ
れ構成する。図１７（ａ）は、ギャップが小さい時の固
定部１の反撥磁石３１，３２と浮上部２の反撥磁石２２
の位置関係を示す正面図であり、図１７（ｂ）は、ギャ
ップが大きい時の位置関係を示す正面図である。図１７
に示した機構において、反撥磁石３１，３２と反撥磁石
２２の間に構成される磁気回路により、固定部１と浮上
部２の間に磁気的な反撥力が働き、浮上部２が固定部１
に反撥され、浮上する。具体的には、反撥磁石３１のＮ
極３１Ｎから出た磁束６１ａあるいは６１ｂが、ギャッ
プ中を経て、反撥磁石３２のＳ極３２Ｓに入り、バック
ヨーク１０を通ってもとの反撥磁石３１に戻る磁気回路
Ｃ１と、浮上部２の反撥磁石２２のＮ極２２Ｎから出た
磁束６２ａあるいは６２ｂが、ギャップ中を経て、Ｓ極
２２Ｓに入る磁気回路Ｃ２とが構成される。

【００８８】本実施例の効果を上記表２に示す。同表か
ら、本実施例による装置は、従来例に比べて、最小ギャ
ップ長ｇ₀ における浮上力を小さくできて、かつ最大ギ
ャップ長ｇ₁ における浮上力を大きくできることによ
り、浮上力の比、すなわちギャップ依存性を小さくでき
ることが分かる。このことから、第五実施例以外の構成
でも、本実施例の効果が得られることが分かる。

【００８９】（第八実施例）図１８は、第八実施例によ
る磁気支持機構を示す正面図である。１１および２２は
永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の向きが図中に
示したように互いに逆向きになるように設定されてい
る。１０と２０は磁性体からなるヨークであり、吸引磁
石１１あるいは吸引磁石２２にそれぞれ固着され、いず
れも磁束が飽和しない程度の厚さをもつ。１は固定部で
あり、吸引磁石１１とヨーク１０から第一の磁気手段
を、２は浮上部であり、吸引磁石２２とヨーク２０から
第二の磁気手段を、それぞれ構成する。

【００９０】図１８（ａ）は、ギャップが小さい時の固
定部１の吸引磁石１１と浮上部２の吸引磁石２２の位置
関係を示す正面図であり、図１８（ｂ）は、ギャップが
大きい時の位置関係を示す正面図である。

【００９１】同機構において構成される磁気回路によ
り、固定部１と浮上部２の間に磁気的な吸引力が働き、
浮上部２が固定部１に吸引され、浮上する。具体的に
は、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束３１ａ〜３
３ａあるいは３１ｂ〜３３ｂが浮上部２のヨーク２０上
に誘起される磁極２０Ｓａあるいは磁極２０Ｓｂに入
り、ヨーク２０を通って、吸引磁石２２のＳ極２２Ｓか
ら吸引磁石２２を経て、Ｎ極２２Ｎから出た磁束３４ａ
〜３６ａあるいは３４ｂ〜３６ｂがヨーク１０上に誘起
される磁極１０Ｓａあるいは磁極１０Ｓｂに入り、ヨー
ク１０を通って、吸引磁石１１のＳ極１１Ｓを経て、も
との吸引磁石１１に戻る磁気回路が構成される。

【００９２】本実施例の作用を、図１８と図３５を用い
て説明を行なう。先に説明したように図３３は、図３２
に示した従来の磁気支持機構において、固定部からの距
離が離れれば磁気的な吸引力４０は急激に減少すること
を示している。その物理的理由は第５実施例において図
３５を用いて説明した通りである。すなわち、浮上部が
固定部から離れるにしたがって、先に従来例のところで
述べた磁気回路において、浮上部２を経由しない磁束す
なわち吸引力に寄与しない漏れ磁束９１ｂ〜９２ｂが増
え、かつギャップ中の磁束９３ｂ〜９５ｂ、９６ｂ〜９
８ｂが広がるという二つの理由により、ギャップ中の磁
束密度が低下するために吸引力40が急激に減少している
のである。

【００９３】これに対して、本発明では、ギャップ長ｇ
が小さい図１８（ａ）においては、従来例と同様に漏れ
磁束は殆どなく、ギャップ長ｇが大きい図１８（ｂ）に
おいても、近接する吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁
石２２のＮ極２２Ｎは同極であることから、これらの磁
極間において吸引力に寄与しない漏れ磁束は生じない。

【００９４】よってこのことから、本実施例では、ギャ
ップ中の磁束密度の低下を抑制することができて、吸引
力の比、すなわちギャップ依存性を小さくできることが
分かる。本実施例による効果を表３に示す。表３は、図
１８に示した本実施例と、図３２に示した従来例の、そ
れぞれの構成に基づいて設計した装置について、最小ギ
ャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ とにおける吸引力
と、その両吸引力の比Ｆ（ｇ₀ ）／Ｆ（ｇ₁ ）をまとめ
た表である。なお本発明の構成に基づく装置の磁石の対
向面積と、同表中の従来例による装置における対向面積
とは等しくなるように設定してある。

【００９５】

【表３】

【００９６】同表から、本実施例による装置は従来例に
比べて、最小ギャップ長ｇ₀ における吸引力は同程度
で、かつ最大ギャップ長ｇ₁ における吸引力が大きくな
っているため、ギャップ依存性が小さいことが分かる。
この理由は、上に説明した作用によるものである。

【００９７】また本実施例よる装置は漏れ磁束が抑制で
きるため、従来例に比べて、二つの吸引磁石間の横方向
の距離を小さくできることから、装置の横幅を小さくで
きるという特徴を有する。

【００９８】なお本実施例において、第一および第二の
磁気手段として、両方に磁石を備えた構成だけでなく、
例えば図１９に示した様に、固定部１は単一の磁石１２
からなり、浮上部２は磁性体であるヨーク２０からなる
構成としても構わない。すなわちギャップの変化に伴っ
た漏れ磁束の増加を抑制する作用が得られるように、磁
極が配置されていることが本質的なのである。

【００９９】（第九実施例）図２０は第九実施例による
磁気支持機構の正面図を示すものである。１１、１２、
２１および２２は永久磁石からなる吸引磁石である。図
中に示した様に、吸引磁石１１と２１は磁化の向きが同
じ方向になるように、吸引磁石１２と２２は磁化の向き
が、それらとは反対向きになるように、それぞれ設定し
てある。１０と２０は磁性体からなるヨークであって、
吸引磁石１１，１２あるいは吸引磁石２１，２２にそれ
ぞれ固着され、いずれも磁束が飽和しない程度の厚さを
もつ。固定部１は、吸引磁石１１，１２とヨーク１０か
ら第一の磁気手段を、浮上部２は、吸引磁石２１，２２
とヨーク２０から第二の磁気手段を、それぞれ構成す
る。

【０１００】図２０（ａ）はギャップが小さい時の固定
部１の吸引磁石１１，１２と浮上部２の吸引磁石２１，
２２の位置関係を示す正面図で、図２０（ｂ）はギャッ
プが大きい時の位置関係を示ず正面図である。

【０１０１】図２０に示した機構においては、図１８を
用いて説明した磁気回路と同等の磁気回路が、吸引磁石
１１，１２と吸引磁石２１，２２のあいだで形成され、
この磁気回路により固定部１と浮上部２の間に磁気的な
吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引され、浮上
する。具体的には、固定部１の吸引磁石１１のＮ極１１
Ｎから出た磁束５１ａ〜５３ａあるいは５１ｂ〜５３ｂ
が吸引磁石１１と対向する浮上部２の吸引磁石２１のＳ
極２１Ｓから吸引磁石２１に入り、吸引磁石２１を経
て、Ｎ極２１Ｎから、ヨーク２０を経て、浮上部２の吸
引磁石２２のＳ極２２Ｓから吸引磁石２２に入り、吸引
磁石２２を経て、Ｎ極２２Ｎから出た磁束５４ａ〜５６
ａあるいは５４ｂ〜５６ｂが対向する固定部１の吸引磁
石１２のＳ極１２Ｓから吸引磁石１２に入り、この吸引
磁石１２を経て、Ｎ極１２Ｎから、ヨーク１０を経て、
１１に戻る磁気回路が構成される。

【０１０２】第九実施例の作用を図２０を用いて示す。
第八実施例において説明したのと同様に、ギャップ長ｇ
が小さい図２０（ａ）においては、従来例と同様に漏れ
磁束は殆どなく、ギャップ長ｇが大きい図２０（ｂ）に
おいても、近接する吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁
石２２のＮ極２２Ｎとは同極であることから、磁気回路
における、従来生じていたギャップ中の磁極間の漏れ磁
束を抑制することができるので、従来例に比べて大きな
吸引力が得られる。

【０１０３】本実施例による効果を上記表３に示す。表
３は、図２０に示した本発明の構成に基づいて設計した
装置について、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ
₁ とにおける吸引力と、両吸引力の比Ｆ（ｇ₀ ）／Ｆ
（ｇ₁ ）をまとめている。なお本実施例による装置の磁
石の対向面積は、同表中の従来例、および第八実施例の
構成に基づく装置における対向面積と等しくなるように
設定してある。同表から、本実施例による装置は従来例
に比べて、最大ギャップ長ｇ₁ における吸引力がより大
きくなっているため、ギャップ依存性が小さくなってい
ることが分かる。この理由は、上に説明した作用による
ものである。このことから、第八実施例以外の構成で
も、本発明の効果が得られることが分かる。

【０１０４】さらに第九実施例は、第八実施例と同程度
の起磁力を有する場合にも、第八実施例よりも大きい吸
引力を得られる特徴を有する。なぜならば、第八実施例
においては磁束３１ａ〜３３ａ，３４ａ〜３６ａあるい
は磁束３１ｂ〜３３b,３４ｂ〜３６ｂが大きく広がるこ
とによりギャップ中の磁束密度が低下するのに対して、
第九実施例においては磁石を対向させていることによ
り、磁束５１ａ〜５３ａ，５４ａ〜５６ａあるいは磁束
５１ｂ〜５３ｂ，５４ｂ〜５６ｂが第八実施例ほど広が
らないので、磁束密度の低下を第八実施例よりも小さく
抑えることができるからである。

【０１０５】また、この作用は、ギャップが大きい程大
きいので、ギャップ依存性を改善する効果がある。第九
実施例のギャップ依存性が、第八実施例と比べても小さ
くなっている理由は、このためである。

【０１０６】（第十実施例）図２１は第十実施例による
磁気支持機構の正面図を示すものである。１１、１２お
よび２２は永久磁石からなる吸引磁石である。図中に示
した様に、吸引磁石１１と１２は磁化の向きが同じ方向
になるように、吸引磁石２２は磁化の向きが、それらと
は反対向きになるように、それぞれ設定してある。１０
と２０は磁性体からなるヨークであって、吸引磁石１１
および１２、または吸引磁石２２にそれぞれ固着され、
いずれも磁束が飽和しない程度の厚さをもつ。

【０１０７】固定部１は、吸引磁石１１，１２とヨーク
１０から第一の磁気手段を、浮上部２は、吸引磁石２２
とヨーク２０から第二の磁気手段を、それぞれ構成して
いる。

【０１０８】図２１（ａ）は、ギャップが小さい時の固
定部１の吸引磁石１１、１２と浮上部２の吸引磁石２２
の位置関係を示す正面図で、図２１（ｂ）は、ギャップ
が大きい時の位置関係を示す正面図である。

【０１０９】図２１に示した機構においては、図１８を
用いて説明した磁気回路と同等の、吸引磁石１１と２２
のあいだで形成される磁気回路Ｃ１と、吸引磁石１２と
２２により形成される磁気回路Ｃ２の二つがあり、これ
ら二つの磁気回路により固定部１と浮上部２の間に磁気
的な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引され
る。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁
束が吸引磁石１１と対向する浮上部２のヨーク２０を経
て、吸引磁石２２のＳ極２２Ｓに入り、吸引磁石２２を
経て、Ｎ極２２Ｎから出た磁束がヨーク１０を通って吸
引磁石１１に戻る磁気回路Ｃ１と、吸引磁石１２のＮ極
１２Ｎから出た磁束が吸引磁石１２と対向する浮上部２
のヨーク２０を経て、吸引磁石２２のＳ極２２Ｓに入
り、吸引磁石２２を経て、Ｎ極２２Ｎから出た磁束がヨ
ーク１０を通って吸引磁石１２に戻る磁気回路Ｃ２とが
構成される。

【０１１０】第十実施例の作用を図２１を用いて示す。
第八実施例において説明したのと同様に、ギャップ長ｇ
が小さい図２１（ａ）においては、従来例と同様に漏れ
磁束は殆どなく、ギャップ長ｇが大きい図２１（ｂ）に
おいても、近接する吸引磁石１１のＮ極１１Ｎと吸引磁
石２２のＮ極２２Ｎ、あるいは磁極１２Ｎと２２Ｎは同
極であることから、磁気回路Ｃ１，Ｃ２における、従来
生じていたギャップ中の磁極間の漏れ磁束を抑制するこ
とができるので、従来例に比べて大きな吸引力が得られ
る。

【０１１１】本実施例による効果を上記表３に示す。表
３は、図２１に示した本実施例と、図３２に示した従来
例の、それぞれの構成に基づいて設計した装置につい
て、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ における
吸引力と、両吸引力の比Ｆ（ｇ ₀ ）／Ｆ（ｇ₁ ）をまと
めた表である。なお本実施例による装置の磁石の対向面
積は、同表中の従来例、および第八実施例の構成に基づ
く装置における対向面積と等しくなるように設定してあ
る。同表から、本実施例による装置は従来例に比べて、
最小ギャップ長ｇ₀ における吸引力が小さくなってい
て、かつ最大ギャップ長ｇ₁ における吸引力が大きくな
っているため、ギャップ依存性が小さくなっていること
が分かる。この理由は、上に説明した作用によるもので
ある。

【０１１２】このことから、前記実施例以外の構成で
も、本発明の効果が得られることが分かる。さらに第十
実施例は、第八実施例と比較して、同程度の吸引力を発
生させるためには、第八実施例よりもヨーク厚を薄くで
きる、すなわち装置の高さを低くできる特徴を有する。

【０１１３】なぜならば、第八実施例においては磁気回
路が一つであるのに対し、第十実施例においては磁気回
路が二つ（複数）であることにより、両実施例において
同程度の吸引力を発生させるためには、第十実施例では
一つ当たりの磁気回路中の磁束密度を第八実施例よりも
小さく抑えることができることにより、磁束が飽和しな
い程度にヨークの厚さを薄くできるからである。さらに
このことから、両実施例においてヨークの厚さ、すなわ
ち装置の高さが同じ程度であれば、第八実施例よりも第
十実施例の方が吸引力を大きくできることが分かる。

【０１１４】（第十一実施例）図２２に、第十一実施例
による軸対称構成の磁気支持機構を示す。図２２（ａ）
は構成を分かりやすくするためにモデルの一部を切り取
ってある俯瞰図であり、図２２（ｂ）は軸断面図であ
る。１１および２２は永久磁石からなる吸引磁石であ
り、磁化の向きが図中に示したように互いに逆向きにな
るように設定されている。１０と２０は磁性体からなる
ヨークであって、吸引磁石１１あるいは吸引磁石２２に
固着されていて、いずれも磁束が飽和しない程度の厚さ
をもつ。固定部１は、吸引磁石１１とヨーク１０から第
一の磁気手段を、浮上部２は、吸引磁石２２とヨーク２
０から第二の磁気手段を、それぞれ構成する。

【０１１５】図２２に示した機構においては、図１８を
用いて説明した磁気回路と同等の磁気回路が、吸引磁石
１１と２２の間で、ｚ軸周りに軸対称に構成される。軸
対称をなすこれらの磁気回路により、固定部１と浮上部
２の間に磁気的な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１
に吸引される。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎ
から出た磁束が浮上部２のヨーク２０上に誘起される磁
極２０Ｓに入り、ヨーク２０を通って、吸引磁石２２の
Ｓ極２２Ｓから２２を経て、Ｎ極２２Ｎから出た磁束が
ヨーク１０上に誘起される磁極１０Ｓに入り、ヨーク１
０を通って、吸引磁石１１のＳ極１１Ｓを経て、もとの
吸引磁石１１に戻る磁気回路が構成される。

【０１１６】本実施例の作用は次の通りである。第八実
施例において説明したように、ギヤップ長ｇが大きい場
合に、従来生じていた漏れ磁束を抑制することができる
ので、従来例に比べて大きな吸引力が得られる。

【０１１７】本実施例による効果を上記表３に示す。表
３は、図２２に示した本実施例と、図３２に示した従来
例の、それぞれの構成に基づいて設計した装置につい
て、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ とにおけ
る吸引力と、両吸引力Ｆ（ｇ₀）／Ｆ（ｇ₁ ）の比をま
とめた表である。なお本実施例による装置の磁石の対向
面積は、同表中の従来例、および第八実施例の構成に基
づく装置における対向面積とほぼ等しくなるように設定
してある。同表から、本発明による装置は、従来例に比
べて、最大ギャップ長ｇ₁ における浮上力をより大きく
できることにより、浮上力の比、すなわちギャップ依存
性を小さくできることが分かる。この理由は、上に示し
た作用によるものである。

【０１１８】このことから、第八実施例、第九実施例、
第十実施例以外の構成でも、本発明の効果が得られるこ
とが分かる。さらに、図２２に示した軸対称構成の場合
においては、ギャップが大きくなっても、吸引磁石１１
が軸対称形状であることにより、図２２（ｂ）に示した
断面に対して奥行き方向への磁束の広がりはない。すな
わち図２２に示した軸対称構成では、矩形構成に比べ
て、ギャップ中の磁束の広がりが少ないので、より大き
い吸引力を得ることができる。

【０１１９】（第十二実施例）図２３は、第十二実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１および１
２は永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の方向が図
中に示したように互いに逆向きになるように設定されて
いる。２３は永久磁石からなる補極であり、磁化の方向
が図中に示した向きになるように設定されている。１０
は磁性体からなるバックヨークであり、吸引磁石１１，
１２の背面に固着されている。２０１および２０２は磁
性体からなるヨークであり、補極２３に固着されてい
て、いずれも磁束が飽和しない程度の厚さをもつ。１は
固定部であり、吸引磁石１１、１２とバックヨーク１０
から第一の磁気手段を、２は浮上部であり、補極２３と
ヨーク２０１、２０２から第二の磁気手段を、それぞれ
構成する。

【０１２０】図２３（ａ）は、ギャップが小さい時、す
なわちｇ＝ｇ₀ における固定部１の吸引磁石１１，１２
と浮上部２の補極２３およびヨーク２０１，２０２の位
置関係を示す正面図であり、図２３（ｂ）は、ギャップ
が大きい時、すなわちｇ＝ｇ ₁ における両者の位置関係
を示す正面図である。図示した機構において構成される
磁気回路により、固定部１と浮上部２の間に磁気的な吸
引力が働き、浮上部２が固定部１に吸引され、浮上す
る。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁
束８１ａ〜８３ａあるいは８１ｂ〜８３ｂが浮上部２の
ヨーク２０１のＳ極２０１Ｓａあるいは２０１Ｓｂから
入って、ヨーク２０１を通って、補極２３のＳ極２３Ｓ
から入って、補極２３を経て、Ｎ極２３Ｎから出て、ヨ
ーク２０２を通って、該ヨーク２０２のＮ極２０２Ｎａ
あるいは２０２Ｎｂから出た磁束８４ａ〜８６ａあるい
は８４ｂ〜８６ｂが吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに入り、
バックヨーク１０を通ってもとの吸引磁石１１に戻る磁
気回路が構成される。但し、８７ｂおよび８８ｂは漏れ
磁束であり、吸引力には寄与しない。

【０１２１】本実施例の作用を図２３と図３２を用い
て、従来のものと比較しながら、次に示す。先に図３２
に示した従来の磁気支持機構においては、ギャップ長の
変化に対するギャップ中の磁束密度の変化が大きく、そ
れに伴い、吸引力のギャップ依存性が大きくなる。図３
５により、このことを説明する。なお、図３５における
各部材および磁気回路の基本構成については、実施例５
で説明した通りであるので省略する。

【０１２２】図３５（ａ）で示したギャップが小さい
時、すなわちｇ＝ｇ₀ におけるヨーク２０の表面上に誘
起されたＮ極２０ＮａあるいはＳ極２０Ｓａの面積をＳ
０として、ギャップが大きい図３５（ｂ）、すなわちｇ
＝ｇ₁ におけるヨーク２０の表面上に誘起されたＮ極２
０ＮｂあるいはＳ極２０Ｓｂの面積をＳ１とすると、図
示したようにギャップが大きいほど磁束が広がるので、
Ｓ０＜Ｓ１である。さらに、ギャップが大きいほど吸引
力には寄与しない漏れ磁束９１ｂ，９２ｂが増える。よ
ってギャップ長の変化に対するギャップ中の磁束密度の
変化が大きく、それに伴い、ギャップ依存性も大きい。

【０１２３】これに対して、本実施例においては、ギャ
ップ長ｇの変化に対するギャツプ中の磁束密度の変化が
小さく、それに伴い、吸引力のギャップ依存性も小さい
ことを説明する。ギャップが小さい図２３（ａ）、すな
わちｇ＝ｇ₀ における、ヨーク２０１の表面上に誘起さ
れたＮ極２０１Ｎａあるいはヨーク２０２の表面上に誘
起されたＳ極２０２Ｓａの面積をＳ０’として、ギャッ
プが大きい図２３（ｂ）、すなわちｇ＝ｇ₁ における、
ヨーク２０１の表面上に誘起されたＮ極２０１Ｎｂある
いはヨーク２０２の表面上に誘起されたＳ極２０２Ｓｂ
の面積をＳ１’とすると補極２３を設けたことにより誘
起される磁極の範囲が制限されるので、Ｓ０’≒Ｓ１’
が成り立つ。さらに補極２３が作る磁界によりギャップ
中に生じる補極２３のＳ極２３ＳからＮ極２３Ｎに向か
う不図示の磁束の向きは漏れ磁束８７ｂ，８８ｂと逆向
きであるので、これら吸引力には寄与しない漏れ磁束８
７ｂ，８８ｂを弱める作用がある。よってギャップ中の
磁束密度のギャップ依存性が小さくなるので吸引力のギ
ャップ依存性も小さくなる。またこれに伴い、吸引力の
非線型性も小さくなるので剛性の変化も小さくできるこ
とが分かる。

【０１２４】本実施例による効果を表４に示す。表４
は、図２３に示した本実施例と、図３５に示した従来例
の、それぞれの構成に基づいて設計した装置について、
最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ とにおける吸
引力と、両吸引力の比Ｆ（ｇ₀）／Ｆ（ｇ₁ ）をまとめ
た表である。なお従来例による装置の固定部と浮上部の
幅は揃えていて、かつ第十二実施例による装置における
幅とも等しくなるように設定してある。

【０１２５】

【表４】

【０１２６】同図から、本実施例による装置は従来例に
比べて、最小ギャップ長ｇ₀ における吸引力と最大ギャ
ップ長ｇ₁ における吸引力の両方とも大きくなっている
が、特に最大ギャップ長における吸引力の増加が大きい
ため、ギャップ依存性が小さくなっていることが分か
る。この理由は、上に説明した作用によるものである。

【０１２７】なお本発明において、図２３における固定
部１と浮上部２の配置を鉛直方向ｚに関して逆さにし
て、図２４に示した様に、補極２３を有する方を固定部
１、他方を浮上部２としても全く同じように磁気支持機
構として作用する。すなわち、ヨーク２０１，２０２上
に誘起される磁極面積のギャップ依存性と、吸引力に寄
与しない漏れ磁束のギャップ依存性とを小さくする作用
が得られるように構成されていることが、本実施例にお
いて本質的なのである。

【０１２８】なお本実施例において、第一の磁気手段と
して、一対の磁石と軟磁性体からなる構成だけでなく、
図２５に示した様に、単一の磁石１４である構成として
も構わない。この場合もヨーク２０１，２０２上に誘起
される磁極面積と、吸引力に寄与しない漏れ磁束の、ギ
ャップ依存性をいずれも小さくする作用が得られるよう
に構成されていればよい。

【０１２９】（第十三実施例）図２６は、第十三実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１および１
２は永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の方向が図
中に示したように互いに逆向きになるように設定されて
いる。１３および２３は永久磁石からなる補極であり、
磁化の方向が図中に示したように吸引磁石１１，１２の
磁化の方向と直交するように設定されている。１０１お
よび１０２は磁性体からなるヨークであり、飽和しない
程度の厚味を持たせていて、補極１３と共に吸引磁石１
１，１２の背面に固着されている。２０１および２０２
は磁性体からなるヨークであり、飽和しない程度の厚味
を持たせていて、補極２３に固着されている。固定部１
は、吸引磁石１１，１２と補極１３とヨーク１０１，１
０２から第一の磁気手段を、浮上部２は、補極２３とヨ
ーク２０１，２０２から第二の磁気手段を、それぞれ構
成する。図２６（ａ）は、ギャップが小さい時の固定部
１の吸引磁石１１，１２と浮上部２の補極２３およびヨ
ーク２０１，２０２の位置関係を示す正面図であり、図
２６（ｂ）は、ギャップが大きい時の両者の位置関係を
示す正面図である。図２６に示した機構において構成さ
れる磁気回路により、固定部１と浮上部２の間に磁気的
な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引され、浮
上する。具体的には、固定部１の吸引磁石１１のＮ極１
１Ｎから出た磁束５１ａ〜５３ａあるいは５１ｂ〜５３
ｂが浮上部２のヨーク２０１のＳ極２０１Ｓａあるいは
２０１Ｓｂから入って、ヨーク２０１を通って、補極２
３のＳ極２３Ｓから入って、補極２３を経て、Ｎ極２３
Ｎから出て、ヨーク２０２を通って、２０２のＮ極２０
２Ｎａあるいは２０２Ｎｂから出た磁束５４ａ〜５６ａ
あるいは５４ｂ〜５６ｂが吸引磁石１２のＳ極１２Ｓに
入って、吸引磁石１２を経て、Ｎ極１２Ｎから出て、ヨ
ーク１０２を通って、補極１３を経て、ヨーク１０１を
通って、もとの吸引磁石１１に戻る磁気回路が構成され
る。ここで、５７ｂおよび５８ｂは漏れ磁束であり、吸
引力には寄与しない。

【０１３０】バックヨークの一部を軟磁性体から磁石に
変更したことによる本実施例の効果を表４に示す。なお
本実施例による装置の固定部１と浮上部２の幅は、第十
二実施例による装置における幅、すなわち従来例による
装置の幅と等しくなるように設定している。同表から、
本実施例による装置は、従来例に比べて、最小ギャップ
長ｇ₀ における吸引力と、最大ギャップ長ｇ₁ における
吸引力の両方とも大きくなっているが、特に最大ギャッ
プ長ｇ₁ における吸引力の増加が大きいため、ギャップ
依存性が小さくなっていることが分かる。この理由は、
第十二実施例のところで述べた作用によるものである。
またそれに伴い、吸引力の非線型性も小さくなるので、
剛性の変化も小さくできることが分かる。このことか
ら、第十二実施例以外の構成でも、本発明の効果が得ら
れることが分かる。

【０１３１】（第十四実施例）図２７は、第十四実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１，１２お
よび２１，２２は永久磁石からなる吸引磁石であり、そ
れぞれ磁化の方向が図中に示したように互いに逆向きに
なるように設定されている。２３は永久磁石からなる補
極であり、磁化の方向が図中に示したように吸引磁石と
垂直な向きになるように設定されている。１０は磁性体
からなるバックヨークであり、吸引磁石１１，１２の背
面に固着されていて、磁束が飽和しない程度の厚さをも
つ。１は固定部であり、吸引磁石１１，１２とバックヨ
ーク１０から第一の磁気手段を、２は浮上部であり、補
極２３と吸引磁石２１，２２から第二の磁気手段を、そ
れぞれ構成する。図２７（ａ）は、ギャップが小さい時
の固定部１の吸引磁石１１，１２と浮上部２の補極２３
および吸引磁石２１，２２の位置関係を示す正面図であ
り、図２７（ｂ）は、ギャップが大きい時の位置関係を
示す正面図である。図２７に示した機構において、吸引
磁石１１，１２と補極２３および吸引磁石２１，２２の
あいだに構成される磁気回路により、固定部１と浮上部
２の間に磁気的な吸引力が働き、浮上部２が固定部１に
吸引され、浮上する。具体的には、吸引磁石１１のＮ極
１１Ｎから出た磁束が、ギャップを経て、吸引磁石２１
のＳ極２１Ｓに入り、補極２３を通って、吸引磁石２２
のＮ極２２Ｎから出た磁束が、ギャップを経て、吸引磁
石１２のＳ極１２Ｓに入り、バックヨーク１０を通って
もとの吸引磁石１１に戻る磁気回路が構成される。

【０１３２】本実施例の効果を表４に示す。なお本実施
例による装置の固定部１と浮上部２の幅は、第十二実施
例による装置における幅、すなわち従来例による装置の
幅と等しくなるように設定している。同表から、本実施
例による装置は、従来例に比べて、最小ギャップ長ｇ₀
における吸引力と、最大ギャップ長ｇ₁ における吸引力
の両方とも大きくなっているが、特に最大ギャップ長ｇ
₁ における吸引力の増加が大きいため、ギャップ依存性
が小さくなっていることが分かる。またそれに伴い、吸
引力の非線型性も小さくなるので、剛性の変化も小さく
できることが分かる。

【０１３３】このことから、第十二実施例以外の構成で
も、本発明の効果が得られることが分かる。また本実施
例によれば、第十二実施例あるいは第十三実施例におけ
る浮上部の軟磁性体を、磁石に変更したことにより起磁
力が向上するので、表４にも示されるように、第十二実
施例あるいは第十三実施例と比べて、より大きな吸引力
を得ることができる。

【０１３４】（第十五実施例）図２８は、第十五実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１および２
１は永久磁石からなる吸引磁石であり、磁化の方向が図
中に示したように互いに逆向きになるように設定されて
いる。固定部１は、吸引磁石１１から第一の磁気手段
を、浮上部２は、吸引磁石２１から第二の磁気手段を、
それぞれ構成する。図２８（ａ）は、ギャップが小さい
時の固定部１の吸引磁石１１と浮上部２の吸引磁石２１
の位置関係を示す正面図であり、図２８（ｂ）は、ギャ
ップが大きい時の位置関係を示す正面図である。図示し
た機構において、構成される磁気回路により固定部１と
浮上部２の間に磁気的な吸引力が働き、浮上部２が固定
部１に吸引される。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１
１Ｎから出た磁束８１ａあるいは８１ｂが浮上部２の吸
引磁石２１のＳ極２１Ｓに入り、吸引磁石２１を経て、
Ｎ極２１Ｎから出た磁束８２ａあるいは８２ｂが吸引磁
石１１のＳ極１１Ｓに入って、もとの吸引磁石１１に戻
る磁気回路が構成される。

【０１３５】本発明の作用を図２８と図３５を用いて、
詳細な説明を行なう。第５実施例で述べたように、図３
２に示した従来の磁気支持機構においては、固定部１の
磁極１１Ｎ，１２Ｓに対向するヨーク２０上の箇所に磁
極が誘起されるので、ギャップ中の磁束の磁路長とギャ
ップ長がほぼ等しくなる。第５実施例で述べたのと同様
に従来の装置においては、ギャップが小さい図３５
（ａ）、すなわちｇ＝ｇ₀ における磁束９４ａ、９７ａ
の磁路長をＬ₀ 、吸引力をＦ０として、ギヤップが大き
い図３５（ｂ）、すなわちｇ＝ｇ₁ における磁束９４
ｂ、９７ｂの磁路長をＬ₁ 、吸引力をＦ１とするとＬ₀
≒ｇ₀ 、かつＬ₁≒ｇ₁ であるので、Ｌ₁ −Ｌ₀ ≒Δｇ
（＝ｇ₁ −ｇ₀ ）である。またギャップ依存性は（Ｆ０
／Ｆ１）で表わされる。

【０１３６】これに対して、本実施例においては、図２
８に示した様に、ギャップ長ｇにかかわらず、磁路長と
ギャップ長の差はほぼ一定である。つまり、ギャップが
小さい図２８（ａ）、すなわちｇ＝ｇ₀ における磁束８
１ａ，８２ａの磁路長をＬ₀’、吸引力をＦ０’とし
て、ギャップが大きい図２８（ｂ）、すなわちｇ＝ｇ₁
における磁束８１ｂ，８２ｂの磁路長をＬ₁ ’、吸引力
をＦ１’とすると、図２８（ａ）と図２８（ｂ）から、
Ｌ₁ ’−Ｌ₀ ’≒Δｇ（＝ｇ₁ −ｇ₀ ）が成り立つ。

【０１３７】このことと、Ｌ₀ ’＞Ｌ₀ から、（Ｌ₀ ’
＋Δｇ）／Ｌ₀ ’＜（Ｌ₀ ＋Δｇ）／Ｌ₀ であるので、
すなわち（Ｌ₁ ’／Ｌ₀ ’）＜（Ｌ₁ ／Ｌ₀ ）が成り立
つ。つまり、従来に比べて本発明では、ギャップの変化
に対する、磁路長の変化は小さくなるので、吸引力のギ
ャップ依存性が小さくなる作用、すなわち（Ｆ０’／Ｆ
１’）＜（Ｆ０／Ｆ１）となる作用が働く。また、図２
８と図３５からＬ₀ ’＞Ｌ₀ なので、最小ギャップ長に
おける吸引力は小さくなる、すなわちＦ’０＜Ｆ０とな
る作用が働く。

【０１３８】さらに、従来はギャップ長が大きくなるに
つれて増えていた漏れ磁束を、本実施例では抑制できる
ことを、図２８と図３５を用いて、次に説明する。従来
においては図３５に示したように、固定部１の磁極１１
Ｎと１２Ｓが浮上部２の磁気手段に面していたことによ
り、ギャップ長が大きくなるにつれて、１１Ｎと１２Ｓ
間の磁気抵抗が、磁極１１Ｎと２０Ｓｂ間の磁気抵抗、
あるいは磁極１２Ｓと２０Ｎｂ間の磁気抵抗に比べて相
対的に小さくなって、漏れ磁束９１ｂ，９２ｂが増えて
いた。これに対して、本実施例では、固定部の磁極１１
Ｎと１１Ｓの位置が真反対であることにより、１１Ｎと
１１Ｓ間の磁気抵抗が大きいので、ギャップ長が大きく
なっても、従来に比べて漏れ磁束は大きく増えない。つ
まり、最大ギャップ長における吸引力は大きくなる、す
なわちＦ１’＞Ｆ１となる作用が働く。

【０１３９】よって以上から、（Ｆ０’／Ｆ１’）＜＜
（Ｆ０／Ｆ１）となり、本発明では、吸引力の比、すな
わちギャップ依存性を小さくできることが分かる。また
それに伴い、吸引力の非線型性も小さくなるので、剛性
の変化も小さくできることが分かる。

【０１４０】本実施例による効果を表５を用いて次に示
す。表５は、図２８に示した本発明と、図３５に示した
従来例の、それぞれの構成に基づいて設計した装置につ
いて、最小ギャップ長ｇ₀ と最大ギャップ長ｇ₁ とにお
ける吸引力と、両吸引力の比Ｆ（ｇ₀ ）／Ｆ（ｇ₁ ）を
まとめた表である。なお従来例による装置の固定部と浮
上部の幅は揃えていて、かつ第十五実施例による装置に
おける幅とも等しくなるように設定してある。

【０１４１】

【表５】

【０１４２】同表から、本実施例による装置は従来例に
比べて、最小ギヤップ長ｇ₀ における吸引力が小さくな
って、最大ギャップ長ｇ₁ における吸引力が大きくなっ
ているため、ギャップ依存性が小さいことが分かる。こ
の理由は、上に説明した作用によるものである。

【０１４３】なお本実施例において、前記第二の磁気手
段の磁石の各磁極に対しては、前記第一の磁気手段の近
接するただ一つの磁極との間に働く磁気力が支配的であ
る。すなわち図２８において、磁極２１Ｓに対しては磁
極１１Ｎとの間に、磁極２１Ｎに対しては磁極１１Ｓと
の間に、それぞれ働く磁気力が支配的であり、例えば磁
極２１Ｓと磁極１１Ｓとの間には殆ど磁気力が働かな
い。このことにより、ストローク全般にわたって安定的
な吸引力が得られ、なおかつ剛性の変化が小さくでき
る。

【０１４４】（第十六実施例）図２９は、第十六実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１および２
１は長さの異なる永久磁石からなる吸引磁石であり、磁
化の方向が図中に示したように互いに逆向きになるよう
に設定されている。固定部１は、吸引磁石１１から第一
の磁気手段を、浮上部２は、吸引磁石２１から第二の磁
気手段を、それぞれ構成する。図２９（ａ）は、ギャッ
プが小さい時の固定部１の吸引磁石１１と浮上部２の吸
引磁石２１の位置関係を示す正面図であり、図２９
（ｂ）は、ギャップが大きい時の位置関係を示す正面図
である。図示した機構において、構成される磁気回路に
より固定部１と浮上部２の間に磁気的な吸引力が働き、
浮上部２が固定部１に吸引される。具体的には、吸引磁
石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束３１ａあるいは３１ｂ
が浮上部２の吸引磁石２１のＳ極２１Ｓに入り、吸引磁
石２１を経て、Ｎ極２１Ｎから出た磁束３２ａあるいは
３２ｂが吸引磁石１１のＳ極１１Ｓに入って、もとの吸
引磁石１１に戻る磁気回路が構成される。

【０１４５】表５に、本実施例の効果を示す。なお本実
施例による装置の浮上部２の磁石幅は、第十五実施例に
よる装置における幅、すなわち従来例による装置の幅と
等しくなるように設定していて、固定部１の磁石幅を短
くしている。同表から、本実施例では図３２に示した従
来例に比べて吸引力のギャップ依存性を小さくできる効
果があることが分かる。この理由は第十五実施例におい
て説明した作用によるものである。このことから、第十
五実施例以外の構成でも本発明の効果が得られることが
分かる。

【０１４６】また表５に示した様に、本実施例による
と、固定部１の吸引磁石１１の幅Ｗ１と浮上部２の吸引
磁石２１の幅Ｗ２とを違えることにより、図２８の第十
五実施例に示したＷ２≒Ｗ１の場合と比ベても、Ｗ２≠
Ｗ１の場合には、吸引力のギャップ依存性をさらに小さ
くできる効果があることが分かる。

【０１４７】図２９は、そのことを説明する図であり、
Ｗ１をＷ２よりも短くした場合であるが、Ｗ１をＷ２よ
りも長くした場合も対称性から理屈は同じである。ギャ
ップ長ｇが小さいｇ＝ｇ₀ の図２９（ａ）におけるギャ
ップ中の磁束３１ａあるいは３２ａの磁路長Ｌ”₀ （≒
ｇ₀ ＋α）と、ギャップ長ｇが大きいｇ＝ｇ₁ の図２９
（ｂ）におけるギャップ中の磁束３１ｂあるいは３２ｂ
の磁路長Ｌ”₁ （≒ｇ ₁ ＋β）との差をΔＬ”（＝Ｌ”
₁ −Ｌ”₀ ）とするとΔＬ”−Δｇ≒（β−α）であ
り、一方ギャップ長ｇが大きくなる程、磁路長とｇとの
差は小さくなる、つまり（β＜α）なのでΔＬ”＜Δｇ
となる。

【０１４８】このことから図２９に示したＷ１＜Ｗ２の
方が、図３２に示した従来例、あるいは図２８に示した
第十五実施例よりも、吸引力のギャップ依存性を小さく
できるのである。またそれに伴い、吸引力の非線型性も
小さくなるので、剛性の変化も小さくできることが分か
る。また第十六実施例の方が、第十五実施例よりも、組
立て誤差が浮上装置の性能、例えば磁気浮上力や横方向
の剛性に及ぼす影響を小さくできるメリットがある。

【０１４９】（第十七実施例）図３０は、第十七実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１および２
１は長さの異なる永久磁石からなる吸引磁石であり、磁
化の方向が図中に示したように互いに逆向きになるよう
に設定されている。１２および１３は永久磁石からなる
補極であり、磁化の方向が吸引磁石１１と同じ向きにな
るように、吸引磁石１１に固着されている。固定部１
は、吸引磁石１１と補極１２，１３から第一の磁気手段
を、浮上部２は、吸引磁石２１から第二の磁気手段を、
それぞれ構成する。図３０（ａ）は、ギャップが小さい
時の固定部１の吸引磁石１１，補極１２，１３と浮上部
２の吸引磁石２１との位置関係を示す正面図であり、図
３０（ｂ）は、ギャップが大きい時の位置関係を示す正
面図である。図３０に示した機構において、構成される
磁気回路により、固定部１と浮上部２の間に磁気的な吸
引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引される。具体
的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁束４１ａ
あるいは４１ｂが浮上部２の吸引磁石２１のＳ極２１Ｓ
に入り、吸引磁石２１を経て、Ｎ極２１Ｎから出た磁束
４３ａあるいは４３ｂが吸引磁石１１のＳ極１１Ｓに入
り、もとの吸引磁石１１に戻る磁気回路と、補極１２の
Ｎ極１２Ｎから出た磁束４２ａあるいは４２ｂが浮上部
２の吸引磁石２１のＳ極２１Ｓに入り、吸引磁石２１を
経て、Ｎ極２１Ｎから出た磁束４４ａあるいは４４ｂが
補極１３のＳ極１３Ｓに入り、吸引磁石１１を通って、
もとの補極１２に戻る磁気回路が構成される。

【０１５０】補極を図３０に示した向きに付加したこと
による本実施例の効果を、表５に示す。なお本実施例に
よる装置の固定部１と浮上部２の幅は、第十五実施例に
よる装置における幅、すなわち従来例による装置の幅と
等しくなるように設定していて、かつ図３０に示した固
定部１の吸引磁石１１の幅を、図２９に示した第十六実
施例による装置における固定部の吸引磁石幅と揃えてい
る。同図から、本発明による装置は、まず従来例に比べ
て、吸引力の比、すなわちギャップ依存性を小さくでき
ることが分かる。またそれに伴い、吸引力の非線型性も
小さくなるので、剛性の変化も小さくできることが分か
る。これらの理由は、第十五実施例のところで述べた作
用によるものである。このことから、第十五実施例以外
の構成でも、本発明の効果が得られることが分かる。ま
た同図から、本発明による装置は、第十六実施例に比べ
て、補極１２，１３により起磁力が向上したことによ
り、ギャップ長全般にわたって、吸引力が大きくなるこ
とが分かる。

【０１５１】したがって第十七実施例は、第十六実施例
と比較して、同程度の吸引力を発生させるためには、第
十六実施例よりも吸引磁石１１，２１の厚さを薄くでき
る、すなわち装置の高さを低くできる特徴を有すること
が分かる。

【０１５２】（第十八実施例）図３１は、第十八実施例
による磁気支持機構を示す正面図である。１１および２
１は長さの異なる永久磁石からなる吸引磁石であり、磁
化の方向が図中に示したように互いに逆向きになるよう
に設定されている。１４および１５は永久磁石からなる
補極であり、磁化の方向は吸引磁石１１と直交して、か
つ磁化の向きは、近接する浮上部２の磁極との間に吸引
力が作用する向きに、吸引磁石１１に固着されている。
固定部１は、吸引磁石１１と補極１４，１５から第一の
磁気手段を、浮上部２は、吸引磁石２１から第二の磁気
手段を、それぞれ構成する。図３１（ａ）は、ギャップ
が小さい時の固定部１の吸引磁石１１と補極１４，１５
と浮上部２の吸引磁石２１との位置関係を示す正面図で
あり、図３１（ｂ）は、ギャップが大きい時の位置関係
を示す正面図である。図３１に示した機構において、構
成される磁気回路により、固定部１と浮上部２の間に磁
気的な吸引力が発生し、浮上部２が固定部１に吸引され
る。具体的には、吸引磁石１１のＮ極１１Ｎから出た磁
束５１ａあるいは５１ｂが浮上部２の吸引磁石２１のＳ
極２１Ｓに入り、吸引磁石２１を経て、Ｎ極２１Ｎから
出た磁束５３ａあるいは５３ｂが吸引磁石１１のＳ極１
１Ｓに入り、もとの吸引磁石１１に戻る磁気回路と、補
極１４のＮ極１４Ｎから出た磁束５２ａあるいは５２ｂ
が浮上部２の吸引磁石２１のＳ極２１Ｓに入り、吸引磁
石２１を経て、Ｎ極２１Ｎから出た磁束５４ａあるいは
５４ｂが補極１５のＳ極１５Ｓに入り、吸引磁石１１を
通って、もとの補極１４に戻る磁気回路が構成される。

【０１５３】補極を図３１に示した向きに付加したこと
による本実施例の効果を表５に示す。なお本実施例によ
る装置の固定部１と浮上部２の幅は、第十五実施例によ
る装置における幅、すなわち従来例による装置の幅と等
しくなるように設定していて、かつ図３１に示した固定
部１の吸引磁石１１の幅を、図２９に示した第十六実施
例による装置における固定部の吸引磁石幅と揃えてい
る。表５から、本発明による装置は、まず従来例に比べ
て、吸引力の比、すなわちギャップ依存性を小さくでき
ることが分かる。またそれに伴い、吸引力の非線型性も
小さくなるので、剛性の変化も小さくできることが分か
る。これらの理由は、第十五実施例のところで述べた作
用によるものである。このことから、第十五実施例以外
の構成でも、本発明の効果が得られることが分かる。

【０１５４】また同図から、本発明による装置は、補極
１４，１５の磁化の向きを図３１に示したように、近接
する浮上部の磁極との間の吸引力が、第十七実施例に比
べて、より垂直方向に働く向きに設定したことにより、
ギャップ長全般にわたって、吸引力が大きくなることが
分かる。

【０１５５】したがって第十八実施例は、第十七実施例
と比較して、同程度の吸引力を発生させるためには、第
十七実施例よりも吸引磁石１１，２１の厚さを薄くでき
る、すなわち装置の高さを低くできる特徴を有すること
が分かる。

【０１５６】（第十九実施例）図３６に、本発明の磁気
支持機構を用いた位置決め装置を示す。同図において３
０１はチルトステージであり、その上面３０２にはウエ
ハ３０３を保持するためのウエハチャックが設けられて
いる。３０４はベースである。３０５は磁気支持機構で
あり第１実施例に示したのと同様に、Ｚ方向の磁化の向
きが互いに逆向きになるように一対の吸引磁石がベース
３０４に設けられ、この一対の吸引磁石の間にはチルト
ステージ３０１に固定された補極が設けられている。な
お、本実施例において、磁気支持機構３０５は３個設け
られているが、図３６にはそのうち２個のみを図示して
いる。

【０１５７】また、磁気支持機構３０５には、ベース３
０４を基準にチルトステージ３０１を重力方向であるＺ
方向に駆動可能な、不図示のリニアモータが設けられ、
その駆動によって、ベース３０４を基準にチルトステー
ジ３０１の重力方向であるＺ方向の位置、あるいは傾き
を高速に自動制御できる。

【０１５８】本実施例のステージ装置によれば、リニア
モータの駆動によりチルトステージのＺ方向位置が変化
しても、磁気支持機構の浮上力の変化が抑制されるの
で、チルトステージ上に載値したウエハ面を安定して精
密に位置決めすることができる。

【０１５９】（第二十実施例）図３７は本発明に係わる
６軸ウエハステージの一実施例の斜視図である。本実施
例において、Ｘステージは第十九実施例のベース３０４
に相当し、チルトステージ３０１を静圧ＸＹステージの
Ｘステージ上に搭載した６軸方向に駆動する位置決め装
置である。同図において、３０８がステージ定盤、３０
７がＹステージ、３０４がＸステージである。

【０１６０】Ｙステージ３０７は静圧空気軸受けに給気
することにより定盤３０８から浮上され、その両側に配
置された２つの駆動アクチュエータ３１０により片側に
設けられている固定ガイド３１１に沿ってＹ方向に移動
される。また、Ｘステージ３０４は静圧空気軸受けに給
気することによりＹステージ３０７と同様に定盤３０８
から浮上され、Ｙステージ３０７の側面を水平方向の案
内として駆動アクチュエーター３１０によりＸ方向に移
動される。このとき、Ｘステージ３０４およびＹステー
ジ３０７は複数の与圧用磁石ユニットによって常に一定
の姿勢となるように調整されている。

【０１６１】（半導体生産システムの実施例）次に、半
導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に
設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナン
ス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、
製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行う
ものである。

【０１６２】図３８は全体システムをある角度から切り
出して表現したものである。図中、４０１は半導体デバ
イスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカ）
の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工
場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例え
ば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッ
チング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装
置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査
装置等）を想定している。事業所４０１内には、製造装
置の保守データベースを提供するホスト管理システム４
０８、複数の操作端末コンピュータ４１０、これらを結
んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワ
ーク（ＬＡＮ）４０９を備える。ホスト管理システム４
０８は、ＬＡＮ４０９を事業所の外部ネットワークであ
るインタネット４０５に接続するためのゲートウェイ
と、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を
備える。

【０１６３】一方、４０２〜４０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工
場４０２〜４０４は、互いに異なるメーカに属する工場
であっても良いし、同一のメーカに属する工場（例え
ば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良
い。各工場４０２〜４０４内には、夫々、複数の製造装
置４０６と、それらを結んでイントラネットを構築する
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）４１１と、各製
造装置４０６の稼動状況を監視する監視装置としてホス
ト管理システム４０７とが設けられている。各工場４０
２〜４０４に設けられたホスト管理システム４０７は、
各工場内のＬＡＮ４１１を工場の外部ネットワークであ
るインタネット４０５に接続するためのゲートウェイを
備える。これにより各工場のＬＡＮ４１１からインタネ
ット４０５を介してベンダー４０１側のホスト管理シス
テム４０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システ
ム４０８のセキュリティ機能によって限られたユーザだ
けがアクセスが許可となっている。具体的には、インタ
ネット４０５を介して、各製造装置４０６の稼動状況を
示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造
装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、そ
の通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する
対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデー
タ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情
報をベンダー側から受け取ることができる。各工場４０
２〜４０４とベンダー４０１との間のデータ通信および
各工場内のＬＡＮ４１１でのデータ通信には、インタネ
ットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ
／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワー
クとしてインタネットを利用する代わりに、第三者から
のアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネット
ワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。ま
た、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限
らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク
上に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへの
アクセスを許可するようにしてもよい。

【０１６４】さて、図３９は本実施形態の全体システム
を図３８とは別の角度から切り出して表現した概念図で
ある。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユ
ーザ工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを
外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介
して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情
報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、
複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製
造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外
の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報
をデータ通信するものである。図中、５０１は製造装置
ユーザ（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であ
り、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装
置、ここでは例として露光装置５０２、レジスト処理装
置５０３、成膜処理装置５０４が導入されている。なお
図３９では製造工場５０１は１つだけ描いているが、実
際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工
場内の各装置はＬＡＮ５０６で接続されてイントラネッ
トを構成し、ホスト管理システム５０５で製造ラインの
稼動管理がされている。一方、露光装置メーカ５１０、
レジスト処理装置メーカ５２０、成膜装置メーカ５３０
などベンダー（装置供給メーカ）の各事業所には、それ
ぞれ供給した機器の遠隔保守を行なうためのホスト管理
システム５１１，５２１，５３１を備え、これらは上述
したように保守データベースと外部ネットワークのゲー
トウェイを備える。ユーザの製造工場内の各装置を管理
するホスト管理システム５０５と、各装置のベンダーの
管理システム５１１，５２１，５３１とは、外部ネット
ワーク５００であるインタネットもしくは専用線ネット
ワークによって接続されている。このシステムにおい
て、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブ
ルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、
トラブルが起きた機器のベンダーからインタネット５０
０を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能
で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。

【０１６５】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェー
スと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用
ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行
するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモ
リやハードディスク、あるいはネットワークファイルサ
ーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフト
ウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例え
ば図４０に一例を示す様な画面のユーザインタフェース
をディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理
するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機
種（６０１）、シリアルナンバー（６０２）、トラブル
の件名（６０３）、発生日（６０４）、緊急度（６０
５）、症状（６０６）、対処法（６０７）、経過（６０
８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力され
た情報はインタネットを介して保守データベースに送信
され、その結果の適切な保守情報が保守データベースか
ら返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブ
ラウザが提供するユーザインタフェースはさらに図示の
ごとくハイパーリンク機能（６１０〜６１２）を実現
し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスし
たり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから
製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引
出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド
（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。

【０１６６】次に上記説明した生産システムを利用した
半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図４１は半
導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計
を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路
パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ
３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ
を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と
呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグ
ラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組
立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で
作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テ
スト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバ
イスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程
と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工
場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がな
される。また前工程工場と後工程工場との間でも、イン
タネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や
装置保守のための情報がデータ通信される。

【０１６７】図４２は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製
造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守が
なされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もし
トラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べ
て半導体デバイスの生産性を向上させることができる。

【０１６８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
磁気力のギャップ依存性を小さくできて、かつ磁気力の
非線型性に起因する剛性の変化を小さくできる、すなわ
ち安定した浮上力が得られる磁気支持機構が実現でき
る。さらに極性が異なる磁極に高低差を設けることによ
り、従来に比べて横方向の寸法を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例の正面図である。図１
（ａ）はギャップが小さい時で、図１（ｂ）はギャップ
が大きい時である。

【図２】 補極を固定部側に設置した磁気支持機構の正
面図である。

【図３】 本発明の磁気支持機構の原理を説明する、吸
引力特性のグラフである。

【図４】 本発明の第一実施例の、別の形態の正面図で
ある。

【図５】 本発明の第一実施例の、さらに別の形態の正
面図である。

【図６】 本発明の第二実施例の正面図である。図６
（ａ）はギャップが小さい時で、図６（ｂ）はギャップ
が大きい時である。

【図７】 本発明の第三実施例の正面図である。図７
（ａ）はギャップが小さい時で、図７（ｂ）はギャップ
が大きい時である。

【図８】 本発明の第四実施例である。図８（ａ）は斜
視図で、図８（ｂ）は軸断面図である。

【図９】 本発明の第四実施例特有の効果を説明する、
鉛直方向から見た図である。

【図１０】 本発明の第五実施例の正面図である。図１
０（ａ）はギャップが小さい時で、図１０（ｂ）はギャ
ップが大きい時である。

【図１１】 本発明の磁気支持機構の原理を説明する、
吸引力特性のグラフである。

【図１２】 本発明における浮上部の磁石長が短い時の
効果を説明する、正面図である。

【図１３】 本発明における浮上部の磁石長が長い時の
効果を説明する、正面図である。

【図１４】 本発明の第五実施例の、別の形態の正面図
である。

【図１５】 本発明の第五実施例の、さらに別の形態の
正面図である。

【図１６】 本発明の第六実施例の正面図である。図１
６（ａ）はギャップが小さい時で、図１６（ｂ）はギャ
ップが大きい時である。

【図１７】 本発明の第七実施例の正面図である。図１
７（ａ）はギャップが小さい時で、図１７（ｂ）はギャ
ップが大きい時である。

【図１８】 本発明の第八実施例の正面図である。図１
８（ａ）はギャップが小さい時で、図１８（ｂ）はギャ
ップが大きい時である。

【図１９】 本発明の第八実施例の、別の形態の正面図
である。

【図２０】 本発明の第九実施例の正面図である。図２
０（ａ）はギャップが小さい時で、図２０（ｂ）はギャ
ップが大きい時である。

【図２１】 本発明の第十実施例の正面図である。図２
１（ａ）はギャップが小さい時で、図２１（ｂ）はギャ
ップが大きい時である。

【図２２】 本発明の第十一実施例である。図２２
（ａ）は斜視図で、図２２（ｂ）は軸断面図である。

【図２３】 本発明の第十二実施例の正面図である。図
２３（ａ）はギャップが小さい時で、図２３（ｂ）はギ
ャップが大きい時である。

【図２４】 本発明の第十二実施例の、別の形態の正面
図である。

【図２５】 本発明の第十二実施例の、さらに別の形態
の正面図である。

【図２６】 本発明の第十三実施例の正面図である。図
２６（ａ）はギャップが小さい時で、図２６（ｂ）はギ
ャフプが大きい時である。

【図２７】 本発明の第十四実施例の正面図である。図
２７（ａ）はギヤップが小さい時で、図２７（ｂ）はギ
ャップが大きい時である。

【図２８】 本発明の第十五実施例の正面図である。図
２８（ａ）はギャップが小さい時で、図２８（ｂ）はギ
ャップが大きい時である。

【図２９】 本発明の第十六実施例の正面図である。図
２９（ａ）はギャップが小さい時で、図２９（ｂ）はギ
ャップが大きい時である。

【図３０】 本発明の第十七実施例の正面図である。図
３０（ａ）はギャップが小さい時で、図３０（ｂ）はギ
ャップが大きい時である。

【図３１】 本発明の第十八実施例の正面図である。図
３１（ａ）はギャップが小さい時で、図３１（ｂ）はギ
ャップが大きい時である。

【図３２】 従来の、磁気的な吸引力による磁気支持機
構の図である。

【図３３】 従来の、磁気的な吸引力による磁気支持機
構の課題を説明するグラフである。

【図３４】 図３２に示す従来の磁気支持機構の持つ課
題を、磁束の流れにより説明する一断面図である。図３
４（ａ）はギャップが小さい時であり、図３４（ｂ）は
ギャップが大きい時である。

【図３５】 図３２に示す従来の磁気支持機構の持つ課
題を、磁束の流れにより説明する他の断面図である。図
３５（ａ）はギャップが小さい時であり、図３５（ｂ）
はギャップが大きい時である。

【図３６】 本発明の位置決め装置の一例を説明する正
面図である。

【図３７】 本発明の位置決め装置の他の例を説明する
斜視図である。

【図３８】 半導体デバイスの生産システムをある角度
から見た概念図である。

【図３９】 半導体デバイスの生産システムを別の角度
から見た概念図である。

【図４０】 ユーザーインタフェースの具体例である。

【図４１】 デバイスの製造プロセスのフローを説明す
る図である。

【図４２】 ウエハプロセスを説明する図である。

【符号の説明】

１：固定部、２：浮上部、４，５，６，４０：磁気吸引
力特性曲線、１０，１０１，１０２，２０，２０１，２
０２：ヨーク（バックヨーク）、１１，１２，１３，１
４，１５，２１，２２，２３，３１，３２：磁石、４
１：バネなどによる力、４２：磁気吸引力とバネなどに
よる力の合力、４３１〜４３５：能動制御による補償、
５１，５２：連結部材、３１ａ〜３６ｂ，４１ａ〜４４
ｂ，５１ａ〜５８ｂ，６１ａ〜６２ｂ，７１ａ〜７４
ｂ，８１ａ〜８８ｂ，９３ａ〜９８ｂ，７０１〜７０
２，７１１〜７１３，７２１〜７２３，８１１〜８１
８，９１〜９４：磁束。

Claims (47)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の空隙を介して互いに相対移動可能
   な固定部と浮上部の一方に第一の磁気手段が配置されて
   いて、他の一方に第二の磁気手段が配置されていて、該
   第一の磁気手段と該第二の磁気手段との間に働く磁気的
   な力により、固定部に対して浮上部を非接触で浮上させ
   る磁気支持機構において、 前記空隙の幅の増加に起因する、前記第一の磁気手段ま
   たは第二の磁気手段を経由しない漏れ磁束の増加を抑制
   する構成であることを特徴とする磁気支持機構。
2. 【請求項２】 前記第二の磁気手段が前記第一の磁気手
   段に対向する位置に配置されていて、前記第一の磁気手
   段として、各々が前記第二の磁気手段に面して、かつ所
   定の間隔を隔てた互いに異なる一対の磁極を備えてい
   て、前記第二の磁気手段として磁性体を備えていて、前
   記一対の磁極の間に所定の間隔を隔てて第三の磁気手段
   が配置されていて、かつ該第三の磁気手段は連結手段に
   より前記第二の磁気手段と連結されることを特徴とする
   磁気支持機構。
3. 【請求項３】 前記一対の磁極は、所定の間隔を隔てた
   一対の磁石を備えることを特徴とする請求項２に記載の
   磁気支持機構。
4. 【請求項４】 前記一対の磁極は、Ｕ字型に屈曲した単
   一の磁石の両磁極からなることを特徴とする請求項２に
   記載の磁気支持機構。
5. 【請求項５】 前記第三の磁気手段は、前記固定部と浮
   上部の間の空隙の幅が増加した時に前記一対の磁極を構
   成し互いに異なる第一および第二の磁極の近傍に、該磁
   極とそれぞれ同極の磁極が位置するように磁石を備えた
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の
   磁気支持機構。
6. 【請求項６】 前記連結手段が軟磁性材料を用いたもの
   であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に
   記載の磁気支持機構。
7. 【請求項７】 前記連結手段が磁石であり、該磁石は前
   記固定部と浮上部の間の空隙の幅が増加していない時に
   前記第一および第二の磁極の近傍に、これらの磁極とそ
   れぞれ異極の磁極が位置するように前記第二の磁気手段
   に固着したものであることを特徴とする請求項２〜６の
   いずれか１項に記載の磁気支持機構。
8. 【請求項８】 前記第一、第二および第三の磁気手段並
   びに連結手段が、前記一対の磁極の片方を中心に水平方
   向に回転した回転体を構成していることを特徴とする請
   求項２〜７のいずれか１項に記載の磁気支持機構。
9. 【請求項９】 前記第一の磁気手段として、磁極を備
   え、かつ極性が異なる磁極は高低差を設定されていて、
   前記第二の磁気手段として、磁極を備え、かつ極性が異
   なる磁極は高低差を設定されていて、第一および第二の
   磁気手段の各磁極は、それぞれ他方の磁気手段の磁極と
   面していることを特徴とする請求項１記載の磁気支持機
   構。
10. 【請求項１０】 前記第一および第二の磁気手段の各磁
    極は、それぞれ面している他方の磁気手段の磁極との間
    に吸引力が作用するように、その極性が設定されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の磁気支持機構。
11. 【請求項１１】 前記第一および第二の磁気手段として
    片方あるいは両方に、磁石を備えたことを特徴とする請
    求項９または１０に記載の磁気支持機構。
12. 【請求項１２】 前記第一または第二の磁気手段の、前
    記極性が異なる磁極は、Ｕ字型に屈曲した単一の磁石の
    両磁極からなることを特徴とする請求項９〜１１のいず
    れか１項に記載の磁気支持機構。
13. 【請求項１３】 前記第一および第二の磁気手段が、前
    記磁極のいずれか１つを中心に水平方向に回転した回転
    体を構成していることを特徴とする請求項９〜１２のい
    ずれか１項に記載の磁気支持機構。
14. 【請求項１４】 所定の空隙を介して互いに相対移動可
    能な固定部と浮上部の一方に第一の磁気手段が配置され
    ていて、他の一方に第二の磁気手段が配置されていて、
    該第一の磁気手段と該第二の磁気手段との間に働く磁気
    的な力により、固定部に対して浮上部を非接触で浮上さ
    せる磁気支持機構において、 前記固定部と浮上部との空隙の増減に起因する、前記空
    隙中の磁気回路に沿う磁束の長さの増減を抑制する構成
    であることを特徴とする磁気支持機構。
15. 【請求項１５】 前記第一の磁気手段として、前記第二
    の磁気手段に面して、かつ所定の間隔を隔てた互に異な
    る一対の磁極を備え、前記第二の磁気手段として、前記
    第一の磁気手段の各磁極の近傍に各々一つの磁極を有す
    る磁石を備え、かつ該第二の磁気手段の磁石の磁化の方
    向は前記第一の磁気手段の磁化の方向と直交しているこ
    とを特徴とする請求項１または１４に記載の磁気支持機
    構。
16. 【請求項１６】 前記第二の磁気手段の磁石の各磁極
    は、前記第一の磁気手段の一対の磁極の内近接するただ
    一つの磁極との間に吸引力が作用するように、その極性
    が設定されていることを特徴とする請求項１５に記載の
    磁気支持機構。
17. 【請求項１７】 前記第二の磁気手段の磁石の各磁極
    は、前記第一の磁気手段の近接するただ一つの磁極との
    間に反撥力が作用するように、その極性が設定されてい
    ることを特徴とする請求項１５に記載の磁気支持機構。
18. 【請求項１８】 前記第一の磁気手段として、所定の間
    隔を隔てた一対の磁石を備えたことを特徴とする請求項
    １５〜１７のいずれか１項に記載の磁気支持機構。
19. 【請求項１９】 前記一対の磁石における、前記第二の
    磁気手段に面する磁極と反対側の各磁極の近傍に、該磁
    極と異極の磁極が位置するように磁石を固着しているこ
    とを特徴とする請求項１８に記載の磁気支持機構。
20. 【請求項２０】 前記第一の磁気手段の一対の磁極が、
    Ｕ字型に屈曲した単一の磁石からなることを特徴とする
    請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の磁気支持機
    構。
21. 【請求項２１】 前記第一の磁気手段の磁極間の距離
    と、前記第二の磁気手段の磁極間の距離とが異なること
    を特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の
    磁気支持機構。
22. 【請求項２２】 前記第一の磁気手段は、前記第二の磁
    気手段に面して、かつ所定の間隔を隔てた互に異なる一
    対の磁極を備え、前記第二の磁気手段は、前記第一の磁
    気手段に面して各磁極の近傍に各々一つの磁極と、磁化
    の方向が前記第一の磁気手段の磁化の方向と直交してい
    る磁石とを有することを特徴とする請求項１または１４
    記載の磁気支持機構。
23. 【請求項２３】 前記第二の磁気手段の有する磁石は、
    前記第二の磁気手段の各磁極の近傍に同極の磁極が位置
    するように、前記第二の磁気手段の各磁極の間に固着し
    ていることを特徴とする請求項２２に記載の磁気支持機
    構。
24. 【請求項２４】 前記第一および第二の磁気手段の各磁
    極は、それぞれ面している他方の磁気手段の磁極との間
    に吸引力が作用するように、その極性が設定されている
    ことを特徴とする請求項２２または２３に記載の磁気支
    持機構。
25. 【請求項２５】 前記第一の磁気手段として、所定の間
    隔を隔てた一対の磁石を備えたことを特徴とする請求項
    ２２〜２４のいずれか１項に記載の磁気支持機構。
26. 【請求項２６】 前記一対の磁石における、前記第二の
    磁気手段に面する磁極と反対側の各磁極の近傍に、該磁
    極と異極の磁極が位置するように磁石を固着しているこ
    とを特徴とする請求項２５に記載の磁気支持機構。
27. 【請求項２７】 前記第一の磁気手段の一対の磁極が、
    Ｕ字型に屈曲した単一の磁石からなることを特徴とする
    請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の磁気支持機
    構。
28. 【請求項２８】 前記第一の磁気手段として、互に異な
    る一対の磁極を備え、かつ該磁極は前記第二の磁気手段
    に面さず、前記第二の磁気手段として、前記一対の磁極
    の近傍に各々一つの磁極を備え、かつ該磁極は前記第一
    の磁気手段に面さず、かつ該第二の磁気手段の磁化の方
    向と前記第一の磁気手段の磁化の方向とは並行であるこ
    とを特徴とする請求項１または１４に記載の磁気支持機
    構。
29. 【請求項２９】 前記第二の磁気手段の磁石の各磁極
    は、前記第一の磁気手段の一対の磁極の内近接するただ
    一つの磁極との間に吸引力が作用するように、その極性
    が設定されていることを特徴とする請求項２８に記載の
    磁気支持機構。
30. 【請求項３０】 前記第一あるいは第二の磁気手段とし
    て、磁石を備えたことを特徴とする請求項２８または２
    ９に記載の磁気支持機構。
31. 【請求項３１】 前記第一の磁気手段の磁極間の距離
    と、前記第二の磁気手段の磁極間の距離とが異なること
    を特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の
    磁気支持機構。
32. 【請求項３２】 前記第一の磁気手段の一対の磁極の近
    傍において該磁極と異なる磁極が位置し、かつ前記第１
    の磁気手段の磁化の向きと同一の磁化の向きとなるよう
    に、前記第一の磁気手段の両端に磁石が設けられてお
    り、該両端に設けられた磁石と前記第二の磁気手段との
    対向面間の距離が、前記第一の磁気手段と前記第二の磁
    気手段との対向面間の距離よりも遠いことを特徴とする
    請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の磁気支持機
    構。
33. 【請求項３３】 前記第一の磁気手段の一対の磁極の近
    傍において該磁極と同一の磁極が前記第二の磁気手段と
    面して、かつ前記第１の磁気手段の磁化の向きと直交す
    る磁化の向きとなるように、前記第一の磁気手段の両端
    に磁石が設けられており、該両端に設けられた磁石と前
    記第二の磁気手段との対向面間の距離が、前記第一の磁
    気手段と前記第二の磁気手段との対向面間の距離よりも
    遠いことを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか１項
    に記載の磁気支持機構。
34. 【請求項３４】 基板を保持する保持面を定盤に対して
    相対的に移動する位置決め装置において、請求項１〜３
    ３のいずれか１項に記載の磁気支持機構を用いて前記ス
    テージの自重を前記定盤上で支持することを特徴とする
    位置決め装置。
35. 【請求項３５】 前記保持面を前記定盤より重力方向で
    あるＺ軸方向に移動するための駆動系の発生力が、前記
    磁気支持機構による支持力と同軸上にあることを特徴と
    する請求項３４に記載の位置決め装置。
36. 【請求項３６】 前記保持面と前記定盤との間には、前
    記保持面をＺ軸方向と直交する２軸であるＸ軸およびＹ
    軸方向に駆動するためのＸＹステージと、このＸＹステ
    ージ上に搭載されてＺ軸方向とＸＹＺの各軸廻り方向に
    移動するチルトステージが設けられていることを特徴と
    する請求項３４または３５に記載の位置決め装置。
37. 【請求項３７】 前記チルトステージは、少なくとも３
    組の前記駆動系と前記磁気支持機構との組により、前記
    ＸＹステージ上に支持されていることを特徴とする請求
    項３４〜３６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
38. 【請求項３８】 前記ＸＹステージは前記定盤上に設け
    られたＹ軸方向静圧案内面に沿って移動するＹステージ
    と、このＹステージを移動させるＹステージ用駆動系
    と、前記Ｙステージと共に移動し且つ前記Ｙステージに
    設けられたＸ軸方向静圧案内面に沿って移動するＸステ
    ージと、このＸステージを移動させるＸステージ用駆動
    系を有し、前記ＸおよびＹステージがそれぞれ個別に前
    記定盤上にＺ軸方向に関して静圧軸受けにより支持され
    ていることを特徴とする請求項３４〜３７のいずれか１
    項に記載の位置決め装置。
39. 【請求項３９】 前記駆動系は、非接触駆動可能なリニ
    アモータであることを特徴とする請求項３４〜３８のい
    ずれか１項に記載の位置決め装置。
40. 【請求項４０】 請求項３４〜３９のいずれか１項に記
    載の位置決め装置に搭載した基板に、原版のパターンを
    露光することを特徴とする露光装置。
41. 【請求項４１】 請求項４０記載の露光装置を含む各種
    プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設置する工
    程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによって半
    導体デバイスを製造する工程とを有することを特徴とす
    る半導体デバイス製造方法。
42. 【請求項４２】 前記製造装置群をローカルエリアネッ
    トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
    ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
    間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
    データ通信する工程とをさらに有する請求項４１記載の
    方法。
43. 【請求項４３】 前記露光装置のベンダーもしくはユー
    ザが提供するデータベースに前記外部ネットワークを介
    してアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保
    守情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半
    導体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデ
    ータ通信して生産管理を行う請求項４２記載の方法。
44. 【請求項４４】 請求項４０記載の露光装置を含む各種
    プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するロ
    ーカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネット
    ワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能に
    するゲートウェイを有し、前記製造装置群の少なくとも
    １台に関する情報をデータ通信することを可能にした半
    導体製造工場。
45. 【請求項４５】 半導体製造工場に設置された請求項４
    ０記載の露光装置の保守方法であって、前記露光装置の
    ベンダーもしくはユーザが、半導体製造工場の外部ネッ
    トワークに接続された保守データベースを提供する工程
    と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワークを
    介して前記保守データベースへのアクセスを許可する工
    程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を前
    記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信す
    る工程とを有することを特徴とする露光装置の保守方
    法。
46. 【請求項４６】 請求項４０記載の露光装置において、
    ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、ネッ
    トワーク用ソフトウェアを実行するコンピュータとをさ
    らに有し、露光装置の保守情報をコンピュータネットワ
    ークを介してデータ通信することを可能にした露光装
    置。
47. 【請求項４７】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、
    前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接
    続され前記露光装置のベンダーもしくはユーザが提供す
    る保守データベースにアクセスするためのユーザインタ
    フェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネッ
    トワークを介して該データベースから情報を得ることを
    可能にする請求項４６記載の装置。