JP2009284608A - パルスモータ、位置決め装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パルスモータの推力を向上させる。
【解決手段】パルスモータは、磁性材料を含む複数の凸部が周期的に配列された第１要素と、前記第１要素に対向して配置された第２要素とを備え、前記第１要素および前記第２要素の一方が可動部として機能し、他方が固定部として機能する。前記複数の凸部は、複数の第１凸部および複数の第２凸部を含み、前記第１凸部は、第１方向に沿って磁束を通過させる第１部分を含む第１磁気回路の一部を構成し、前記第２凸部は、第２方向に沿って磁束を通過させる第２部分を含む第２磁気回路の一部を構成する。前記第２要素は、前記第１磁気回路に磁束を流すための第１コイルと、前記第２磁気回路に磁束を流すための第２コイルとを含む。前記可動部が移動する期間は、前記第１コイルを流れる電流が最大値となるタイミングと前記第２コイルを流れる電流が最大値となるタイミングとが交互に現れる期間を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルスモータ、位置決め装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

図７Ａは、リニアパルスモータの断面構造を示す図である。図７Ｂは、平面パルスモータにおける可動部の下面（固定部に対向する面）の構成を示す図である。図７Ｂに示す可動部は、図７Ａに示されるような可動子を配列して構成されうる。図８は、図７Ｂに示す可動部を有する平面パルスモータが組み込まれたステージ機構を示す斜視図である。

固定部（固定子）１は、磁性材料を含む複数の凸部２を有し、凸部２と凸部２との間には凹部３が設けられている。凹部３は、磁気的な凹部を意味し、凹部３には、一般に樹脂等が充填される。可動部４は、複数の磁性体ブロック１１〜１６を有する。複数の磁性体ブロック１１〜１６には、それぞれ固定部１に対応するように歯先５１〜５６が形成されている。複数の磁性体ブロック１１〜１６には、それぞれコイル６１〜６６が巻かれている。磁性体ブロック１１、１２間、磁性体ブロック１３、１４間、磁生体ブロック１５、１６間には、それぞれ永久磁石８１、８２、８３が配置されている。永久磁石８１、８２、８３は、バイアス磁束を発生する。

可動部８には、Ｘ方向に可動部８を駆動するための複数の可動子６と、Ｙ方向に可動部８を駆動するための複数の可動子７とが配列されている。可動子６および７は、図７Ａに示すような構成を有しうる。可動部８の下面（固定部１に対応する面）には、エアー噴出口５が設けられている。エアー噴出口５からエアーを噴出することによって、可動部８が固定部１に対して浮上し、移動することができる。

図９Ａおよび図９Ｂは、図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータが発生する推力を模式的に示す図である。図１０Ａは、図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータのコイルに流す電流の変化を示す図である。図１０Ｂは、図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータにおける磁束の変化を示す図である。

図９Ａおよび図９Ｂでは、図７Ａに示された各磁性体ブロックに形成された４つの歯先は、説明の簡略化のために、１つの歯先で示されている。コイル６２、６４、６６には、それぞれ、図１０Ａに示すように、Ｕ相電流９１、Ｖ相電流９２、Ｗ相電流９３が流れている。コイル６１、６３、６５には、コイル６２、６４、６６を流れる電流と逆相の電流が流れている。図９Ａは、図１０Ａに示されたタイミングＡにおける状態を示し、図９Ｂは、図１０Ａに示されたタイミングＢにおける状態を示している。コイル６１〜６６の右側には、それらを流れる電流の大きさと向きが矢印で示されている。

図９Ａでは、コイル６１、６２には、永久磁石８１が発生するバイアス磁束を強める方向に電流が流れている。歯先５１、５２は、固定部１の凸部２の上に位置するので、歯先５１、５２は、現在の位置に強く保持されている。一方、この時、コイル６３〜６６には、永久磁石８２、８３が発生するバイアス磁束を弱める方向に電流が流れている。また、歯先５３〜５６の下には、凸部２の一部しか存在しないので、この位置での保持力は小さくなっている。

図９Ａの状態から図１０ＢにおけるタイミングＢのように電流の位相が６０°進むと、コイルを流れる電流による磁束は、図９Ｂのように変化する。具体的には、コイル６１、コイル６２を流れる電流が減少することにより、歯先５１、５２の現在の位置での保持力は弱まる。一方、コイル６３、６４には永久磁石８２のバイアス磁束を強める方向に電流が流れる。したがって、可動部４は、固定部１に対して相対的に左側に移動するように推力を発生する。
特開２００３−４７２３１号公報 特開２００５−２４５１２１号公報 特開２００５−２６９８４９号公報

図８に示されるような平面パルスモータの固定部１では、凸部２が一定間隔でＸ、Ｙ方向に周期的に配列されていて、凸部２と凹部３との寸法比率は、通常は、１対１程度であった。そのため、可動子の歯先から固定部の凸部２に流れ込む磁束の通過面積は、固定部１の面積の約２５％程度であり、磁束の利用効率が低く、高い推力を得ることが困難であった。

また、従来のパルスモータの可動部４は、図１０Ｂに示すように、永久磁石によるバイアス磁束９６に対してコイルが発生する磁束９５を合成することにより推力を制御する。バイアス磁束９６は、通常は、コイルが発生する磁束９５の数倍の大きさとされうる。この理由は、バイアス磁束が弱い場合には、可動体の移動時に、磁気的な吸着力が最大の場所が時間的に変化することに伴ってピッチング方向の振動が発生するからである。

一方、バイアス磁束とコイルが発生する磁束とにより決まる内部磁束９８は、パルスモータで使用している磁性材料の飽和磁束密度とパルスモータの構造から決まる飽和磁束９７を超えないようにする必要があった。この為、従来のパルスモータでは、コイルを流れる電流をあまり大きくすることができず、高い推力を得ることが困難であった。

本発明は、例えば、パルスモータの推力を向上させることを目的とする。

本発明の第１の側面は、磁性材料を含む複数の凸部が周期的に配列された第１要素と、前記第１要素に対向して配置された第２要素とを備え、前記第１要素および前記第２要素の一方が可動部として機能し、他方が固定部として機能するパルスモータに係る。前記複数の凸部は、複数の第１凸部および複数の第２凸部を含む。前記第１凸部は、第１方向に沿って磁束を通過させる第１部分を含む第１磁気回路の一部を構成する。前記第２凸部は、第２方向に沿って磁束を通過させる第２部分を含む第２磁気回路の一部を構成する。前記第２要素は、前記第１磁気回路に磁束を流すための第１コイルと、前記第２磁気回路に磁束を流すための第２コイルとを含む。前記可動部が移動する期間は、前記第１コイルを流れる電流が最大値となるタイミングと前記第２コイルを流れる電流が最大値となるタイミングとが交互に現れる期間を含む。

本発明の第３の側面は、第１要素と、前記第１要素に対向して配置された第２要素とを備え、前記第１要素および前記第２要素の一方が可動部として機能し、他方が固定部として機能するパルスモータに係り、前記第１要素は、周期的に配列された磁性材料を含む複数の凸部を有し、前記複数の凸部は、複数の第１凸部および複数の第２凸部を含み、前記第１凸部は、第１方向に沿って磁束を通過させる第１部分を含む第１磁気回路の一部を構成し、前記第２凸部は、第２方向に沿って磁束を通過させる第２部分を含む第２磁気回路の一部を構成し、前記第１凸部および前記第２凸部は、それぞれ１つの一方の凸部の周りに４つの他方の凸部が配置され、前記第２要素は、前記第１磁気回路に磁束を流すための第１コイルと複数の歯先と、前記第２磁気回路に磁束を流すための第２コイルと、前記第１コイルおよび前記第２コイルで発生した磁束を通過させる複数の歯先を有する。

本発明の第３の側面は、物体を位置決めする位置決め装置に係り、前記位置決め装置は、上記のパルスモータを駆動部として備える。

本発明の第４の側面は、原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する露光装置に係り、前記露光装置は、前記基板を位置決めする位置決め装置と、前記基板に原版のパターンを投影する投影光学系とを備え、前記位置決め装置の駆動部としてパルスモータを含む。

本発明の第４の側面は、デバイス製造方法に係り、前記製造方法は、上記の露光装置を用いて基板を露光する工程と、該基板を現像する工程とを含む。

本発明によれば、例えば、パルスモータの推力を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

本発明の好適な実施形態において、パルスモータは、可動部および固定部を備える。可動部は、固定部に対して相対的に移動しうるし、固定部は、可動部に対して相対的に移動しうる。パルスモータを構成する要素が可動部であるか、固定部であるかという定義は、その用途によって変わりうる。そこで、用途が特定されない場合において、可動部および固定部という表現よりも、第１要素および第２要素という表現が適切である。第２要素は、第１要素に対向して配置される。第１要素および第２要素の一方は可動部として機能し、他方は固定部として機能する。

図１は、本発明の好適な実施形態におけパルスモータの部分的な構成を示す斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の好適な実施形態におけパルスモータの部分的な構成を示す図である。なお、図２Ａおよび図２Ｂでは、図１に示された各磁性体ブロックに形成された４つの歯先（例えば、１３１）は、説明の簡略化のために、１つの歯先（例えば、１３１）で示されている。図３Ａは、本発明の好適な実施形態におけパルスモータの固定部の表面（可動部に対向する面）の構成を示す図である。図３Ｂは、本発明の好適な実施形態におけパルスモータの固定部の内部構成を示す図である。

この実施形態のパルスモータは、磁性材料を含む複数の凸部がＸ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）に周期的に配列された１つの要素である固定部（固定子）１００と、固定部１００に対向して配置された他の要素である可動部１２０とを備える。

固定部１００の複数の凸部は、複数のＸ方向凸部（第１凸部）１０１と複数のＹ方向凸部（第２凸部）１０２とを含む。Ｘ方向凸部（第１凸部）１０１は、Ｘ方向（第１方向）に沿って磁束を通過させるＸ方向磁束通過部分（第１部分）１０３を含む第１磁気回路２３０の一部を構成する。複数のＹ方向凸部（第２凸部）１０２は、Ｙ方向（第２方向）に沿って磁束を通過させるＹ方向磁束通過部分（第２部分）１０４を含む第２磁気回路２４０の一部を構成する。

可動部１２０は、少なくとも１つの可動子１３０を含んで構成される。なお、図２Ａおよび図２Ｂでは、可動子１３０は、３相分のユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３を含み、図１では、３相分のユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３のうち１相分のユニットＵ１のみが示されている。以下では、ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３に共通の事項については、ユニットＵ１を代表として説明する。

ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、固定部１００の凸部の配列周期の１／３ずつ、空間的な位置がずらして配置されている。したがって、ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３のコイルに流す電流も、１／３周期ずつ、ずれている。

ユニットＵ１は、複数の磁性体ブロックを含む。例えば、ユニットＵ１は、第１磁性体ブロック７１、第２磁性体ブロック７２、第３磁性体ブロック７３、第４磁性体ブロック７４を含む。第１、第２、第３、第４磁性体ブロック７１、７２、７３、７４は、それぞれ、固定部１００に対向する歯先１３１、１３２、１４１、１４２を含む。ユニットＵ２も、ユニットＵ１と同様に、第１、第２、第３、第４磁性体ブロックを含み、第１、第２、第３、第４磁性体ブロックは、それぞれ、固定部１００に対向する歯先１３３、１３４、１４３、１４４を含む。ユニットＵ３も、ユニットＵ１と同様に、第１、第２、第３、第４磁性体ブロックを含み、第１、第２、第３、第４磁性体ブロックは、それぞれ、固定部１００に対向する歯先１３５、１３６、１４５、１４６を含む。

可動子１３０のユニットＵ１は、磁束を発生することによって推力を発生し、固定部１００に対して相対的に移動する。可動子１３０は、第１磁気回路２３０に磁束を流すためのＸ方向コイル（第１コイル）１６１、１６３と、第２磁気回路２４０に磁束を流すためのＹ方向コイル（第２コイル）１６２、１６４とを含む。複数の磁性体ブロック７１、７２、７３、７４は、Ｘ方向コイル（第１コイル）１６１、１６３が発生した磁束を第１磁気回路２３０に流し、Ｙ方向コイル（第２コイル）１６２、１６４が発生した磁束を第２磁気回路２４０に流す。

ここで、第１磁性体ブロック７１、および、第３磁性体ブロック７３は、磁性材料を含む第１連結部材２０１で連結されるとともにY方向（第２方向）に沿って配列されている。第２磁性体ブロック７２および第４磁性体ブロック７４は、磁性材料を含む第３連結部材２０３で連結されるとともにY方向（第２方向）に沿って配列されている。第１磁性体ブロック７１および第２磁性体ブロック７２は、磁性材料を含む第２連結部材２０２で連結されるとともにX方向（第１方向）に沿って配列されている。第３磁性体ブロック７３および第４磁性体ブロック７４は、磁性材料を含む第４連結部材２０４で連結されるとともにX方向（第１方向）に沿って配列されている。Y方向コイル（第２コイル）は、第１連結部材２０１に巻かれたコイル１６４と、第２連結部材２０３に巻かれたコイル１６２とを含む。X方向コイル（第１コイル）は、第２連結部材２０２に巻かれたコイル１６１と、第４連結部材２０４に巻かれたコイル１６３とを含む。

可動部１２０が移動する期間は、Ｘ方向コイル（第１コイル）１６１、１６３を流れる電流が最大値となるタイミングとＹ方向コイル（第２コイル）１６２、１６４を流れる電流が最大値となるタイミングとが交互に現れる期間を含む。可動部１２０の移動方向は、可動子１３０の構成、より具体的には、ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３の配列および歯先の配列によって定まり、図１、図２Ａ、図２Ｂに示す配列においては、可動部１２０は、X方向に移動する。パルスモータを平面パルスモータとして構成する場合には、可動部１２０には、Ｘ方向に推力を発生する可動子とＹ方向に推力を発生する可動子とが備えられる。パルスモータをリニアパルスモータとして構成する場合には、可動部１２０には、Ｘ方向に推力を発生する可動子およびＹ方向に推力を発生する可動子のいずれかが備えられる。

なお、以上では、Ｘ方向に第１方向を対応させ、Ｙ方向に第２方向を対応させて記載したが、第１方向と第２方向とは、互いに直交することが好ましいが、互いに直交しなくてもよい。

複数の凸部（複数のＸ方向凸部１０１および複数のＹ方向凸部１０２）の各々は、Ｘ方向（第１方向）に沿った直線の上の少なくとも２つの位置におけるＹ方向（第２方向）の長さが互いに異なる形状を有することが好ましい。例えば、凸部の外形を規定する線が図３Ａに示すようにＸ方向およびＹ方向に対して４５度をなす構成は、Ｘ方向（第１方向）に沿った直線の上の少なくとも２つの位置におけるＹ方向（第２方向）の長さが互いに異なる形状の好ましい例である。複数のＸ方向凸部１０１および複数のＹ方向凸部１０２は、チェッカーボードパターン状に配列されることが好ましい。図３Ａに示すような構成によれば、固定部１００の全体における凸部の占有面積をほぼ１００パーセントにすることができる。一方、図８に例示するような構成では、固定部１００の全体における凸部の占有面積は、約２５パーセントである。

歯先１３１を有する第１磁性体ブロック７１と歯先１３２を有する第２磁性体ブロック７２との間には、永久磁石１９１が配置されている。永久磁石１９１は、第２連結部材２０２の全部または一部として配置されうる。歯先１４１を有する第３磁性体ブロック７３と歯先１４２を有する第４磁性体ブロック７４との間には、永久磁石１９２が配置されている。永久磁石１９２は、第４連結部材２０４の全部または一部として配置されうる。
なお、永久磁石１９１、１９２は、推力の発生のために必要なものでなく、バイアス磁束を発生するために設けられている。即ち、永久磁石１９１、１９２は、コイル１６１〜１６４の非通電時に可動子１３０の位置が不安定になることを防止するために設けられている。

固定部１００は、可動部１２０の全ての歯先の下に、固定部１００の凸部が存在するように構成される。これによって、全ての歯先があらゆるタイミングにおいて推力を発生させるために寄与する。これによって、従来の平面パルスモータのように、磁気的吸引力が最大の場所が、時間的に変化することが、殆ど無くなる。したがって、永久磁石によるバイアス磁束を小さくしても、安定して可動部１２０を移動させることができる。そのため、コイルに流す電流を増加させることによって推力に寄与する磁束を増加させることができる。これによって、パルスモータの推力が向上する。

図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ〜４Ｃを参照しながら固定部１００の構造および製造方法を説明する。図３Ｂには、Ｘ方向凸部１０１およびＹ方向凸部１０２を取り除いた状態の固定部１００を上方から見た様子が示されている。図４Ａ〜４Ｃには、固定部１００の構成要素の構造とともに固定部１００の製造方法が示されている。

第１磁気回路２３０は、磁性材料を含んで構成され、Ｘ方向に沿って磁束を通過させるＸ方向磁束通過部分（第１部分）１０３と、Ｘ方向凸部１０１を支持するとともにＺ方向に磁束を通過させる第１支持部１０５とを含む。なお、第１支持部１０５は、Ｘ方向磁束通過部分（第１部分）１０３の上に直接にＸ方向凸部１０１が取り付けられる場合には不要である。第２磁気回路２４０は、磁性材料を含んで構成され、Ｙ方向に沿って磁束を通過させるＹ方向磁束通過部分（第２部分）１０４と、Ｙ方向凸部１０２を支持するとともにＺ方向に磁束を通過させる第２支持部１０５とを含む。なお、第１磁気回路２３０の構成と第２磁気回路２４０の構成とは入れ替えることもできる。

以下、固定部１００の製造方法を例示的に説明する。まず、図４Ａに例示的に示すような複数の第１磁気回路２３０が連結された第１磁気回路集合体２３５が磁性材料を含む材料ブロックから切り出される。また、図４Ａに例示的に示すような複数の第２磁気回路２４０が連結された第２磁気回路集合体２４５が磁性材料を含む材料ブロックから切り出される。

次いで、図４Ｂに示すように、第１磁気回路集合体２３５と第２磁気回路集合体２４５とが互いに磁気的に接触しないように組み合わされる。

次いで、図４Ｃに示すように、磁性材料を含む板部材が第１支持部１０５及び第２支持部１０６の上に結合され、その後、破線で示すように、該板部材を分割してチェッカーボードパターン状に配列されたＸ方向凸部１０１及びＹ方向凸部１０２が形成される。その後、Ｘ方向凸部１０１とＹ方向凸部１０２との隙間に樹脂が流し込まれうる。更に、Ｘ方向凸部１０１およびＹ方向凸部１０２を含む固定部１００の表面を研削等により仕上げられる。

図５は、本発明の好適な実施形態のパルスモータにおけるコイル電流制御を例示的に示す図である。コイル１６１、１６２、１６３、１６４には、図５に示すように、時間的に変化する電流が不図示の駆動回路によって流される。なお、永久磁石１９１、１９２が発生するバイアス磁束をキャンセルするために、可動部１２０の駆動時には、コイル１６１、１６２、１６３、１６４に直流電流も流されうるが、図５では、説明の簡略化の為に、この直流電流が省略されている。

以下では、代表的に図５におけるタイミングＡ、Ｂにおける固定部１００の内部の磁束と、それによって発生する推力を説明する。

図２Ａは、図５のタイミングＡにおける固定部１００の内部の磁束を示している。図２Ａにおいて、矢印（例えば、１７１、１７３）は、磁束を示している。タイミングＡでは、図５からも明らかなように、コイル１６１、コイル１６３には、最大電流が流れている。したがって、２つの非常に強い磁束ループが形成されている。１つは、歯先１３１から出て固定部１００のＸ方向凸部１０１およびＸ方向磁気回路部分１０３を通過して歯先１３２に至る磁束ループである。もう１つは、歯先１４２から出て固定部１００のＸ方向凸部１０１およびＸ方向磁気回路部分１０３を通過して歯先１４１に至る磁束ループである。

また、タイミングＡでは、コイル１６２、コイル１６４には電流は流れていなく、歯先１３１、１４１の間、および、歯先１３２、１４２の間には、磁束ループが形成されていない。この為、歯先１３１、１３２、１４１、１４２を有するユニットＵ１は、Ｘ方向凸部１０１を通る磁気ループにより、Ｘ方向の磁束通過面積が最大である現在の位置に強く維持しようとする。

歯先１３３、１３４、１４３、１４４を有するユニットＵ２の各コイルには、歯先１３１、１３２、１４１、１４２を有するユニットＵ１の各コイルを流れる電流に対して１／３周期だけ位相がずれた電流が流れる。これにより、図２Ａに示すような磁束が流れている。歯先１３３、１３４、１４３、１４４は、Ｘ方向凸部１０１よりもＹ方向凸部１０２にかかる面積が大きいので、歯先１３３、１３４、１４３、１４４を有するユニットＵ２は、Ｙ方向の磁束通過面積を増大させる右向きの推力、および、吸着力を発生している。

歯先１３５、１３６、１４５、１４６を有するユニットＵ３の各コイルには、歯先１３１、１３２、１４１、１４２を有するユニットＵ１の各コイルを流れる電流に対して２／３周期だけ位相がずれた電流が流れる。これにより、図２Ａに示すような磁束が流れている。歯先１３５、１３６、１４５、１４６は、Ｘ方向凸部１０１よりもＹ方向凸部１０２にかかる面積が大きいので、歯先１３５、１３６、１４５、１４６を有するユニットＵ３は、Ｙ方向の磁束通過面積を増大させる左向きの推力、および、吸着力を発生している。

なお、歯先１３３、１３４、１４３、１４４を有するユニットＵ２が発生している右向きの推力と、歯先１３５、１３６、１４５、１４６を有するユニットＵ３が発生している左向きの推力とはつりあっている。よって、可動部１２０は、固定部１００に対して、現在位置を保持し、かつ、吸着力を発生している状態となっている。

図２Ｂは、図５のタイミングＢにおける固定部１００の内部の磁束を示している。図２Ｂにおいて、矢印（例えば、１８１〜１８４）は、磁束を示している。タイミングＢでは、歯先１３１、１３２、１４１、１４２を有するユニットＵ１は、Ｘ方向凸部１０１を含む第１磁気回路を用いる状態から、Ｘ方向凸部１０１を含む第１磁気回路およびＹ方向凸部１０２を含む第２磁気回路の双方を用いる状態に移行している。この為、ユニットＵ１は、固定部１００に対する吸着力を維持しているが、現在位置を強く維持する力は弱くなっている。

ユニットＵ２は、歯先１３３、１３４、１４３、１４４を有する。ユニットＵ２は、Ｘ方向凸部１０１を含む第１磁気回路およびＹ方向凸部１０２を含む第２磁気回路の双方を用いる状態から、Ｘ方向凸部１０１を含む第１磁気回路のみを用いる状態（非常に強い磁束ループが形成される状態）に変化している。この為、歯先１３３、１３４、１４３、１４４を有するユニットＵ２は、Ｘ方向の磁束通過面積を増大させる左向きの推力、および、吸着力を発生している。

歯先１３５、１３６、１４５、１４６は、Ｘ方向凸部１０１よりもＹ方向凸部１０２にかかる面積が大きいので、歯先１３５、１３６、１４５、１４６を有するユニットＵ３は、Ｙ方向の磁束通過面積を増大させる左向きの推力および吸着力を発生している。

ここでは、２つのタイミングＡ、Ｂにおける推力の発生について説明したが、実際の推力は、各コイルに流す電流の比率を連続的に変化させることにより、全ての歯先で、ほぼ連続的に発生することになる。

図６は、本発明の好適な実施形態のパルスモータにおけるコイルによる磁束変化を従来のパルスモータにおけるコイルによる磁束変化と対比して示している。図６から明らかなように、本発明の好適な実施形態のパルスモータの可動部の内部、特に歯先での磁束変化は、永久磁石によるバイアス磁束を小さくするにより、非常に大きくすることができる。つまり、本発明の好適な実施形態のパルスモータは、全ての歯先で、連続的に非常に大きな磁束変化を発生させるので、従来のパルスモータに比較して、非常に大きな推力を発生させることができる。

固定部１００と可動部１２０との間隔が一定となるように、可動部１２０の各コイルに流す電流の位相角と、可動部１２０の移動スピードに応じて、可動部１２０の各コイルに流す電流の大きさが制御される。パルスモータの待機時および可動部１２０の低速移動時には、省電力化のために、各コイルの電流値が小さく設定されうる。

可動部１２０の全ての歯先の幅（移動方向に対して直角な方向における長さ）は、固定部１００の凸部の周期の（整数＋０．５）倍とされうる。歯先１３１〜１３６と歯先１４１〜１４６との間隔は、固定部１００の凸部の周期の整数倍とされうる。これは、可動部１２０の移動時に移動方向と直角な方向に推力が発生することを抑えるために有効である。

或いは、可動部１２０の全ての歯先の幅（移動方向に対し直角な方向の長さ）を固定部１００の凸部周期の整数倍とし、可動部１２０における歯先１３１〜１３６と歯先１４１〜１４６との間隔を固定部１００の凸部周期の（整数＋０．５）倍としてもよい。

可動部と固定部とのギャップを計測するセンサを設け、このセンサにより各コイルの電流値の振幅を制御してもよい。

可動部の永久磁石が発生する磁束をより強くして、コイルを流れる電流により当該永久磁石の磁束をキャンセルしてもよい。

以下、本発明の適用例を例示的に説明する。

図１１は、本発明の第１適用例における固定部１００の凸部の形状を例示的に示す図である。図１１に示す適用例では、固定部１００は、複数のＸ方向凸部（第１凸部）２２１と複数のＹ方向凸部（第２凸部）２２２とを含む。複数のＸ方向凸部（第１凸部）２２１および複数のＹ方向凸部（第２凸部）２２２は、チェッカーボードパターン状に配列されている。複数のＸ方向凸部（第１凸部）２２１および複数のＹ方向凸部（第２凸部）２２２は、８角形の形状を有する。

このような形状によれば、Ｘ方向凸部（第１凸部）２２１とＹ方向凸部（第２凸部）２２２とが樹脂等を介して対面する部分の長さを短くすることができる。これにより、Ｘ方向凸部２２１とＹ方向凸部２２２との間の漏れ磁束を低減する効果がある。また、製造段階において、Ｘ方向凸部２２１とＹ方向凸部２２２との間の隙間が多いので、そこに樹脂等を流し込むことが容易である。

図１２は、本発明の第２適用例における固定部１００の凸部の形状を例示的に示す図である。固定部１００は、複数のＸ方向凸部（第１凸部）２１１と複数のＹ方向凸部（第２凸部）２１２とを含む。複数のＸ方向凸部（第１凸部）２１１および複数のＹ方向凸部（第２凸部）２１２は、チェッカーボードパターン状に配列されている。複数のＸ方向凸部（第１凸部）２１１および複数のＹ方向凸部（第２凸部）２１２は、正方形の形状を有する。当該正方形の各辺は、Ｘ方向又はＹ方向に沿っている。

この適用例は、磁束通過面積の比率（固定部１００の面積に対する凸部の面積の比率）は、図２Ａおよび図３Ａに示す構成例（１００％）の約半分（即ち５０％）程度であるが、製造が容易である点で優れている。

この固定部の製造は、図４Ｂに示す段階の後に図４Ｃに示す段階を実施する必要がない点で、製造工程が簡単でコストの低減に有効である。

図１３は、本発明の第３適用例を示す図である。第３適用例は、本発明のパルスモータをリニアパルスモータに適用した例である。リニアパルスモータは、磁性材料を含む複数の凸部が周期的に配列された固定部３００と、固定部３００に対向して配置された可動部１２０とを備える。可動部１２０は、図１に示す例と同様の構成を有する。

固定部３００の複数の凸部は、複数のＸ方向凸部（第１凸部）２５４および複数のＹ方向凸部（第２凸部）２５１、２５３を含む。Ｘ方向凸部２５４は、Ｘ方向（第１方向）に沿って磁束を通過させる第１部分を含む第１磁気回路の一部を構成し、Ｙ方向凸部（第２凸部）２５１、２５３は、Ｙ方向（第２方向）に沿って磁束を通過させる第２部分を含む第２磁気回路の一部を構成する。

凸部２５１と凸部２５３とは、Ｙ方向に沿った磁気抵抗層２５２によって分離されている。第３適用例では、従来のリニアモータでは単なる凹部であった領域にＸ方向凸部２５４が周期的に配列されている。したがって、第３適用例の固定部１００を可動部１２０と組み合わせて使用することにより、推力を向上させることができる。ここで、可動部１２０が移動する期間は、Ｘ方向コイル（第１コイル）を流れる電流が最大値となるタイミングとＹ方向コイル（第２コイル）を流れる電流が最大値となるタイミングとが交互に現れる期間を含む。

この適用例においても、可動部１２０の全ての歯先１３１、１３２、１４１、１４２の下に固定部３００の凸部が常に存在し、連続的に推力することができる。したがって、永久磁石によるバイアス磁束を大幅に小さくして、その分、コイル電流磁束を大きくすることが可能となり、さらに、大幅に、推力を向上させることができる。

図１４は、本発明の第４適用例を示す図である。第４適用例は、本発明のパルスモータを原版位置決め機構のリニアパルスモータに適用した例である。第４適用例では、可動部３３０の可動子２０、２１に凸部が配列され、固定部３２０にコイルおよびそれによって励磁される歯先が配列されている。原版位置決め機構は、原版（レチクル）を位置決めする機構であり、原版のパターンを基板に投影して該基板を露光する露光装置に組み込まれる。可動部３３０は、原版６１７を保持するとともに原版６１７の位置を微調整する微動ステージ６１６と、微動ステージ６１６を保持する粗動ステージ６１１と、粗動ステージ６１１に連結された２つの可動子２０、２１とを備える。固定部３２０は、磁束を発生するコイル３２１〜３２８、３３１〜３３８を有する。第３適用例では、図１３に示し第３適用例における固定部３００の長さを短くしたものが可動子２０、２１として使用され、第３適用例における可動子１３０を多数配列したものが固定部３２０として使用される。第３適用例では、可動子２０、２１を単純な構造とし軽量化することができるので、原版１７を高速で駆動することができる。

なお、コイル３２１、３２２、３３１、３３２は、それぞれ磁性体ブロックを励磁するように配置されている。同様に、コイル３２３、３２４、３３３、３３４も、それぞれ磁性体ブロックを励磁するように配置されている。これらの磁性体ブロックは、可動子２０、２１が有する凸部（図示せず）の周期の１／３だけ相互にずらして配置されている。

図１５Ａ〜図１５Ｃは、本発明の第５適用例を示す図である。第５適用例は、第４適用例のリニアパルスモータの推力を更に向上させた例である。固定部は、歯先４３１、４３２、４４１、４４２と、コイル４６１〜４６４と、永久磁石４７０とを有する。可動部は、可動子４８０を有する。可動子４８０は、垂直磁束通過ブロック４９１と、水平磁束通過ブロック４９２とを含む。コイル４６１〜４６４は、磁束４８１〜４８４を発生する。

第５適用例では、第４適用例と同様にコイルが固定部側に配列されている。第５適用例の特徴は、可動子の内部を通過する全ての磁束が移動方向に対して直交する。

第５適用例では、固定部の各ユニットは、図１５Ａに示すように、可動子４８０内に、コイル４６１〜４６４によって垂直方向および水平方向に、時間的に交互に、磁束４８１〜４８４を発生する。固定部は、図１５Ａに示すような構成を有するユニットは、図１５Ｃに示すように、可動子の移動方向に沿って配列されていて、可動子４８０が位置するユニットが磁束を発生する。

第５適用例では、可動子４８０は、図１５Ｂに示すように、垂直方向にのみ磁束を通過させる垂直磁束通過ブロック４９１および水平磁束通過ブロック４８２を周期的に配列した構成を有する。したがって、可動子４８０は、複数のユニットから垂直方向および水平方向に、時間的に交互に、磁束を受けることにより、図１５Ａおよび図１５Ｂに示す方向に推力を発生する。

第５実施形態によれば、可動子の移動方向における長さを短くすることができるので、可動子の小型化、更には、全体（リニアパルスモータ）の小型化が可能である。また、可動子の内部の磁気抵抗も最小化することで、推力が向上する。固定部のコイルを、上下に配置することができるので、コイルの実装がより容易になる。固定子のコイルを、上下に配置することができるので、コイルの冷却がより容易になる。

図１６は、本発明の好適な実施形態の位置決め装置及び露光装置の構成を概略的に示す図である。露光装置は、原版（レチクル）を位置決めする原版位置決め機構５１１と、原版を照明する照明系５１０と、基板（ウエハ）を位置決めする基板位置決め機構５１４と、原版のパターンを基板に投影する投影光学系５１３とを備える。露光装置は、原版のパターンを基板に転写して、基板に塗布されている感光剤に潜像パターンを形成するように構成されうる。

基板位置決め機構５１４は、前述の平面パルスモータを駆動部として含んで構成されうる。より具体的な例を挙げると、基板位置決め機構５１４は、基板を位置決めする微動ステージ機構と、微動ステージ機構を位置決めする粗動ステージ機構とを含んで構成されうる。粗動ステージ機構は、駆動部として上記の平面パルスモータを含みうる。即ち、粗動ステージ機構の可動子は、前述の本発明の可動子を含んで構成され、粗動ステージ機構の固定子は、前述の本発明の固定子を含んで構成されうる。原版位置決め機構５１１は、前述のリニアパルスモータを駆動部として含んで構成されうる。

上記のような位置決め装置は、露光装置の構成部品に限定されず、種々の物体の位置決めのために応用されうる。

ここで、位置決め装置という用語の意味には、物品を搬送する搬送装置も含まれうる。

本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイスの製造に好適であり、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の露光装置を用いて原版のパターンを転写する工程と、該感光剤を現像する工程とを含みうる。さらに、他の周知の工程（エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を経ることによりデバイスが製造される。

本発明の好適な実施形態におけパルスモータの部分的な構成を示す斜視図である。 本発明の好適な実施形態におけパルスモータの部分的な構成を示す図である。 本発明の好適な実施形態におけパルスモータの部分的な構成を示す図である。 本発明の好適な実施形態におけパルスモータの固定部の表面（可動部に対向する面）の構成を示す図である。 本発明の好適な実施形態におけパルスモータの固定部の内部の構成を示す図である。 固定部の構成要素の構造およびその製造方法を示す図である。 固定部の構成要素の構造およびその製造方法を示す図である。 固定部の構成要素の構造およびその製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態のパルスモータにおけるコイル電流制御を例示的に示す図である。 本発明の好適な実施形態のパルスモータにおけるコイルによる磁束変化を従来のパルスモータにおけるコイルによる磁束変化と対比して示す図である。 リニアパルスモータの断面構造を示す図である。 リニアパルスモータの断面構造を示す図である。 図７Ｂに示す可動部を有する平面パルスモータが組み込まれたステージ機構を示す斜視図である。 図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータが発生する推力を模式的に示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータが発生する推力を模式的に示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータのコイルに流す電流の変化を示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂに示すパルスモータにおける磁束の変化を示す図である。 本発明の第１適用例における固定部の凸部の形状を例示的に示す図である。 本発明の第２適用例における固定部の凸部の形状を例示的に示す図である。 本発明の第３適用例を示す図である。 本発明の第４適用例を示す図である。 本発明の第５適用例を示す図である。 本発明の第５適用例を示す図である。 本発明の第５適用例を示す図である。 本発明の好適な実施形態の位置決め装置及び露光装置の構成を概略的に示す図である。

Claims (13)

1. 磁性材料を含む複数の凸部が周期的に配列された第１要素と、前記第１要素に対向して配置された第２要素とを備え、前記第１要素および前記第２要素の一方が可動部として機能し、他方が固定部として機能するパルスモータであって、
   前記複数の凸部は、複数の第１凸部および複数の第２凸部を含み、前記第１凸部は、第１方向に沿って磁束を通過させる第１部分を含む第１磁気回路の一部を構成し、前記第２凸部は、第２方向に沿って磁束を通過させる第２部分を含む第２磁気回路の一部を構成し、
   前記第２要素は、前記第１磁気回路に磁束を流すための第１コイルと、前記第２磁気回路に磁束を流すための第２コイルとを含み、
   前記可動部が移動する期間は、前記第１コイルを流れる電流が最大値となるタイミングと前記第２コイルを流れる電流が最大値となるタイミングとが交互に現れる期間を含む、
   ことを特徴とするパルスモータ。
2. 前記第２要素は、前記第１要素に対向する歯先を含む複数の磁性体ブロックを含み、
   前記磁性体ブロックは、前記第１コイルが発生した磁束を前記第１磁気回路に流し、前記第２コイルが発生した磁束を前記第２磁気回路に流す、
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルスモータ。
3. 前記複数の磁性体ブロックは、第１、第２、第３および第４磁性体ブロックを含み、
   前記第１磁性体ブロックおよび前記第２磁性体ブロックは、磁性材料を含む第１連結部材で連結されるとともに前記第１方向に沿って配列され、
   前記第３磁性体ブロックおよび前記第４磁性体ブロックは、磁性材料を含む第２連結部材で連結されるとともに前記第１方向に沿って配列され、
   前記第１磁性体ブロックおよび前記第３磁性体ブロックは、磁性材料を含む第３連結部材で連結されるとともに前記第２方向に沿って配列され、
   前記第２磁性体ブロックおよび前記第４磁性体ブロックは、磁性材料を含む第４連結部材で連結されるとともに前記第２方向に沿って配列され、
   前記第１コイルは、前記第１連結部材に巻かれたコイルと、前記第２連結部材に巻かれたコイルとを含み、
   前記第２コイルは、前記第３連結部材に巻かれたコイルと、前記第４連結部材に巻かれたコイルとを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載のパルスモータ。
4. 前記第１方向と前記第２方向とが直交している、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパルスモータ。
5. 前記複数の凸部の各々は、前記第１方向に沿った直線の上の少なくとも２つの位置における前記第２方向の長さが互いに異なる形状を有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のパルスモータ。
6. 前記複数の第１凸部および前記複数の第２凸部がチェッカーボードパターン状に配列されている、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のパルスモータ。
7. 前記第１要素は、前記第１方向に推力を発生する要素と、前記第２方向に推力を発生する要素とを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパルスモータ。
8. 前記第１要素が固定部として機能し、前記第２要素が可動部として機能する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のパルスモータ。
9. 前記第１要素が可動部として機能し、前記第２要素が固定部として機能する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のパルスモータ。
10. 第１要素と、前記第１要素に対向して配置された第２要素とを備え、前記第１要素および前記第２要素の一方が可動部として機能し、他方が固定部として機能するパルスモータであって、
    前記第１要素は、周期的に配列された磁性材料を含む複数の凸部を有し、
    前記複数の凸部は、複数の第１凸部および複数の第２凸部を含み、前記第１凸部は、第１方向に沿って磁束を通過させる第１部分を含む第１磁気回路の一部を構成し、前記第２凸部は、第２方向に沿って磁束を通過させる第２部分を含む第２磁気回路の一部を構成し、
    前記第１凸部および前記第２凸部は、それぞれ１つの一方の凸部の周りに４つの他方の凸部が配置され、
    前記第２要素は、前記第１磁気回路に磁束を流すための第１コイルと複数の歯先と、前記第２磁気回路に磁束を流すための第２コイルと、前記第１コイルおよび前記第２コイルで発生した磁束を通過させる複数の歯先を有することを特徴とするパルスモータ。
11. 物体を位置決めする位置決め装置であって、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のパルスモータを駆動部として備えることを特徴とする位置決め装置。
12. 原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を位置決めする位置決め装置と、
    前記基板に原版のパターンを投影する投影光学系とを備え、
    前記位置決め装置の駆動部として請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のパルスモータを含むことを特徴とする露光装置。
13. デバイス製造方法であって、
    請求項１１に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    該基板を現像する工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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