JP4042073B2 - 平面型モータ、ステージ装置、及び露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型モータ、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を有し、その可動子を非接触で２次元駆動する平面型モータ、該平面型モータの可動子が一体的に取り付けられた移動体を含むステージ装置、及び該ステージ装置を備えた露光装置の関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「感応基板又はウエハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、感応基板としてのウエハが搭載されたウエハステージを所定量Ｘ、Ｙ２次元方向に移動させて所定の露光位置へ位置決めするステッピング動作と、その位置決め状態でレチクルのパターンを投影光学系を介して感応基板上のショット領域に転写する露光動作とを繰り返す静止露光型（ステップ・アンド・リピート方式ともいう）の縮小投影型露光装置（いわゆる「ステッパ」）や、このステッパを改良し、レチクル上の所定のスリット状領域を照明光で照明しながら、レチクルとウエハとを投影光学系に対して所定の走査方向に同期移動させ、レチクル上のパターンを投影光学系を介してウエハ上に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置が実用化されている。
【０００３】
いずれのタイプの露光装置でも、ウエハを高精度に露光位置に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホルダ上に真空吸着等によって保持され、このウエハホルダがステージ装置を構成するウエハテーブル（移動体）上に固定される。従来、かかるテーブルは、テーブルと機械的に接触した駆動装置によって、機械的な案内面に沿って駆動され移動可能となっていた。したがって、ＸＹ平面上で該テーブルを移動するため、ステージ装置は、テーブルをＸ方向に駆動するＸステージと、該テーブルをＸステージと一体的にＹ方向へ駆動するＹステージとを備えていた。
【０００４】
これに対して最近、ウエハをより高速に、機械的な案内面の精度等に影響されず高精度に位置決めするとともに、かつ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平板状の移動体を支持部材上に浮上支持し非接触で駆動することにより、ウエハを位置決めするステージ装置の開発が進められている。かかるステージ装置の実現にあたり、その鍵となる技術は、可動子を固定子から浮上させ、ＸＹ平面内の所定方向（回転方向を含む）に駆動して可動子を移動させる平面型モータの技術である。こうした平面型モータの駆動方式には、可変磁気抵抗駆動方式及びローレンツ電磁力駆動方式がある。
【０００５】
可変磁気抵抗駆動方式の平面型モータとしては、現状では、ソイヤモータのように可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた構造が主流である。この可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータは、通常、凸凹状の歯部が長手方向に沿って等間隔に形成された板状の磁性体によって構成された固定子と、該固定子の凸凹状の歯部と対向し、この凸凹状歯部とは異なる配列の凸凹部を有する複数の電機子コイルが永久磁石を介して連結された可動子とを備える。そして、各時点における固定子との可動子との間の磁気抵抗を最小にしようとして発生する力を利用して、可動子を駆動する。すなわち、各電機子コイルに供給されるパルス電流の電流値及び位相を調整・制御することにより可動子をステップ状に歩進動作させる。
【０００６】
かかるソイヤモータ型はリニアパルスモータを移動平面上に２軸分連結した構成であり、平面移動できる可動子の各軸方向駆動部が分離しているので、可動子が重くなる。かかる不都合を改善するため、例えば特公昭６０−２２５８３号公報に開示されているような、１つの駆動部にて平面移動可能な発展型の平面型モータも提案されている。
【０００７】
また、ローレンツ電磁力駆動方式の平面型モータは、互いに直交する方向の電流Ｉと磁束密度Ｂとにおいて、フレミングの左手の法則によって決定される方向に発生する、
Ｆ＝Ｉ×Ｂ×Ｌ
ここで、Ｆ：電流経路に発生する力
Ｌ：電流経路の長さ
で表されるローレンツ電磁力Ｆを利用して駆動力を得る平面型モータである。従来のローレンツ電磁力駆動方式の平面型モータとしては、例えば米国特許（ＵＳＰ）第５１９６７４５号公報に開示されているような平面型モータの技術が提案されている。この平面型モータでは、可動子（又は固定子）上にＸ軸方向駆動用の磁石を極性が交互となるようにＸ軸方向に配列するとともに、Ｙ軸方向駆動用の磁石を極性が交互となるように、Ｘ軸方向駆動用の磁石の配列と交差させることなくＹ軸方向に配列している。また、固定子（又は可動子）上に、Ｘ軸方向駆動用の多相コイルをＸ軸方向に配列するとともに、Ｙ軸方向駆動用の多相コイルをＸ軸駆動用コイルと交差させることなく配列している。そして、Ｘ軸方向駆動用の磁石と対向しているＸ軸方向駆動用の多層コイルに電流を流してローレンツ電磁力を発生させることによりＸ軸方向の推力を発生させ、また、Ｙ軸方向駆動用の磁石と対向しているＹ軸方向駆動用の多層コイルに電流を流してローレンツ電磁力を発生させることによりＹ軸方向の推力を発生させている。
【０００８】
また、固定子と可動子とを非接触とするための機構としては、可変磁気抵抗駆動方式の平面型モータでは、空気浮上方式が主に採用されており、ローレンツ電磁力駆動方式では、空気浮上方式又は磁気浮上方式が主に採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の平面型モータは上記のように構成されているので、以下のような不都合があった。
【００１０】
すなわち、従来の可変磁気抵抗式の平面型モータでは、強磁性体間あるいは強磁性体と永久磁石との間の磁気的吸引力反発力により高推力を得るものであるが、電流無励磁状態での推力むら即ち推力コギングを低減することが本質的に困難であった。また、電流励磁による発生推力は可動位置により変化するため定推力を得るためには高次な電流パターンが必要とされていた。これは位置決め安定性のみならず制御安定性をも低下させる原因となっていた。
【００１１】
また、可変磁気抵抗式モータは強磁性体に電機子コイルを巻くいわゆる有鉄心コイルを構成しており電機子コイルインダクタンスが大きいため、応答性に優れておらず、改善のため高い電圧源を必要とし、効率的とはいえなかった。
【００１２】
さらに、有鉄心コイルでは励磁電流による鉄心の磁気飽和が生じるため、高電流域までの推力線形性が得られにくく、制御系設計が複雑となる不都合もあった。
【００１３】
一方、従来のローレンツ電磁力式の平面型モータでは、制御性、推力線形性、位置決め性に優れているものの、磁石やコイルの配列の制限により駆動に寄与する磁石及びコイルの数を多くできないので、発生推力を大きくすることが困難である。したがって、ウエハホルダや基板テーブルのようなある程度の重量物を搭載した可動子を高速に移動させることが困難であった。
【００１４】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れ、かつ大きな推力を発生することができる平面型モータを提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、搭載した対象物を高速に移動可能であり、かつ高精度で位置決めできるステージ装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第３の目的は、基板の高速移動及び高精度位置決めによって、スループットを向上して高精度の露光を行うことができる露光装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、矩形状の磁極面を有する少なくとも１つの永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）を含む平板状発磁体（５２）と；前記永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）の第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する電流経路を有する第１電機子コイル（６４ａ）と、前記第１電機子コイル（６４ａ）に並べて配置され、前記第１電機子コイル（６４ａ）とほぼ同形状を有する第２電機子コイル（６４ｂ）とから成る第１コイル対（６４）を少なくとも１つ含み、前記第１の磁極面に対向して配設された第１平板状コイル群（６１）と；前記電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）の各々を流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する駆動制御装置（１９，２０）とを備え、前記平板状発磁体（５２）は、前記磁極面と平行な面内を前記第１平板状コイル群（６１）に対して相対移動する平面型モータである。
【００１８】
本請求項１の平面型モータでは、平板状発磁体が発生した磁束と駆動制御装置が第１平板状コイル群に供給した電流との相互作用によって第１及び第２電機子コイルで発生したローレンツ電磁力によってモータ駆動を行う。すなわち、可動子が第１平板状コイル群を備える場合には、電機子コイルで発生したロレーンツ力が可動子を駆動する推力となり、一方可動子が平板状発磁体を備える場合には、このローレンツ電磁力の反力が可動子を駆動する推力となる。
【００１９】
かかるローレンツ電磁力は各電機子コイルの電流経路の各所で発生するが、コイルの電流経路として通常の形状、例えば、円形状や矩形状の各電機子コイルの電流経路では、対向する位置を流れる電流同士はそれらの値は同一であり、電流方向は互いに逆方向となる。しかしながら、平板状発磁体を構成する永久磁石が発生した磁束の第１平板状コイル群における磁束密度を考えると、永久磁石の第１の磁極面の中心に対向する位置における磁束密度が最も高く、第１の磁極面の周辺に対向する位置ほど磁束密度が小さくなる。したがって、各電機子コイルの電流経路において互いに対向する位置で発生するローレンツ電磁力について、第１の磁極面の中心に対向する位置により近い位置のローレンツ電磁力の方が大きくなり、第１の磁極面の中心に対向する位置により近い位置で発生したローレンツ電磁力の方向の力が各電機子コイルに作用する力となる。こうした、対向する電流経路の位置についての力の電流経路全てに関する合力が各電機子コイルについて働く力となり、モータ駆動力の源となる。
【００２０】
かかる電機子コイルに働く力を効率よく発生させるとともに、平板状発磁体の前記磁極面と平行な面内における第１平板状コイル群に対する相対移動の間においても電機子コイルに働く力を安定して発生させ、かつ、電機子コイルの配列性をよくするために、本請求項１の平面型モータでは、前記第１の磁極面を矩形状とし、かつ、各電機子コイルの電流経路の形状をこの第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する形状としている。
【００２１】
そして、電機子コイルを２つを１組の第１のコイル対として、この第１のコイル対を平面的に配列し、各第１のコイル対を構成する各電機子コイルに供給する電流値及び電流方向を駆動制御装置が制御することにより推力を制御している。
【００２２】
したがって、請求項１の平面型モータによれば、平板状発磁体で配列される各永久磁石及び第１平板状コイル群で配列される第１コイル対には専用の駆動方向は存在しないので、広範囲及び高密度に永久磁石及び第１コイル対を配列することが可能である。そして、駆動制御装置によって第１平板状コイル群を構成する各電機子コイルに流れる電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるので、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記平板状発磁体（５２）は、マトリクス状に配列され、隣接する磁極の極性が異なる複数の永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）を備えることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、電機子コイルの配列平面において、磁束方向がこの配列平面に垂直であり、前記第１の磁極面の大きさを半周期であるとともに磁極面の境界点における磁束密度が零であり、変化が急峻な磁束密度の空間分布を得ることができる。したがって、各電機子コイルに供給される電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるとともに、各電機子コイルに働く力を大きくできるので、ローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記平板状発磁体（５２）は、前記第１の磁極面と反対側の第２の磁極面側で、前記複数の永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）を支持する第１磁性体部材（５３）を更に備えることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、平板状発磁体の第１磁極面（すなわち、第１平板状コイル群との対向面）と反対側の第２の磁極面側での磁気回路が第１磁性体部材を介して構成されるので、安定した磁気回路が構成できるとともに、磁束を第１磁性体部材の中に閉じ込めることができるので、第２の磁極面側に配設される部材に対する平板状発磁体に起因する磁気の影響を防止できる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記第１電機子コイル（６４ａ）の電流経路はほぼ正方形であるとともに、前記第２電機子コイル（６４ｂ）の電流経路はほぼ正方形であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１の平面型モータは、前述のように、各電機子コイルのそれぞれにおいて対向する位置における磁束密度の相違を利用して推力を得ている。各電機子コイルの電流経路が、第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする正方形にほぼ内接する形状である場合には、各対向位置間における磁束密度の相違を大きくするには、電流経路を正方形とすることが有利である。請求項４の平面型モータでは、これを考慮して、各電機子コイルの電流経路の形状をほぼ正方形とするので、大きな推力を発生することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記第２電機子コイル（６４ｂ）は、前記第１電機子コイル（６４ａ）の電流経路が内接する矩形の対角線方向の１つである所定方向に配置されることを特徴とする。
【００３０】
これによれば、第１電機子コイルに働くローレンツ電磁力と第２電機子コイルに働くローレンツ電磁力とは互いに方向がほぼ平行となる。すなわち、第１電機子コイルと第２電機子コイルの電流経路とを互いに逆回りに設定すると双方のローレンツ電磁力の方向は互いにほぼ同一方向となり、また、双方の電流経路の回り互いに同一とすると双方のローレンツ電磁力の方向は互いにほぼ逆方向となる。
【００３１】
したがって、請求項５の平面型モータによれば、第１電機子コイルの電流経路と第２電機子コイルの電流経路とを互いに逆回りとして、第１電機子コイルと第２電機子コイルとから成る第１コイル対に供給する電流を一体的に制御することにより推力を増大することができる。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、請求項５の平面型モータにおいて、前記第１平板状コイル群（６１）は、前記所定方向に沿って配列された複数の前記第１コイル対（６４）を備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項５の平面型モータでは、第１電機子コイルの電流経路の中心点と第２電機子コイルの電流経路の中心点とが、それぞれ前記永久磁石の第１の磁極面の１つの対角線上の点にほぼ対向していると、第１コイル対に電流が供給された場合、第１電機子コイルに働く力と第２電機子コイルに働く力との合力の方向は、所定方向、すなわち第１電機子コイルに対する第２電機子コイルの配列方向に平行となる。したがって、請求項６の平面型モータでは、これを考慮して、この所定方向に第１コイル対を配列しているので、所定方向に関して平板状発磁体と第１平板状コイル群とを安定して相対移動させることができる。
【００３４】
請求項７に記載の発明は、請求項５の平面型モータにおいて、前記第１コイル対（６４）を構成する前記第１電機子コイル（６４ａ）及び前記第２電機子コイル（６４ｂ）とほぼ同形状で該第１、第２電機子コイル（６４ａ、６４ｂ））に異なる側でそれぞれ隣接し、前記第１の磁極面に対向して配置された第３電機子コイル（６５ａ）と第４電機子コイル（６５ｂ）とから成る第２コイル対（６５）を更に備え、前記第１コイル対（６４）と前記第２コイル対（６５）とによって、前記第１の磁極面とほぼ重なる外形を有し、前記第１平板状コイル群（６１）を構成する第１コイルユニット（６３）が形成されていることを特徴とする。
【００３５】
これによれば、第１コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向と第２コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向とは互いに交差する。したがって、第１コイル対に供給する電流値と第２コイル対に供給する電流値とを調節することにより、任意の方向への推力を発生することができる。
【００３６】
請求項８に記載の発明は、請求項７の平面型モータにおいて、前記第１平板状コイル群（６１）は、マトリクス状に配列された複数の前記第１コイルユニット（６３）を備えることを特徴とする。
【００３７】
これによれば、任意の方向への推力を発生できる第１コイルユニットがマトリクス状に配列されているので、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相対移動を任意の直線方向及び任意の回転方向について、広い範囲にわたって、大きな推力で高速に実行することができる。
【００３８】
請求項９に記載の発明は、請求項５の平面型モータにおいて、前記第１平板状コイル群（６１）について前記平板状発磁体（５２）側とは反対側に、前記第１平板状コイル群（６１）とほぼ平行に配設され、前記永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）の第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する電流経路を有する第５電機子コイル（８４ａ）と、該第５電機子コイル（８４ａ）と前記所定方向に並べて配置され、前記第５電機子コイル（８４ａ）とほぼ同形状を有する第６電機子コイル（８４ｂ）とから成る第３コイル対（８４）を少なくとも１つ含む第２平板状コイル群（８１）を更に備え、前記第１平板状コイル群（６１）と前記第２平板状コイル群（８１）とは、各電機子コイルに流れる電流の位相を同じにした際に、前記第１平板状コイル群（６１）に発生する力の位相と前記第２平板状コイル群（８１）に発生する力の位相とがずれるように配置されることを特徴とする。
【００３９】
前述した請求項５の平面型モータの場合には、例えば、第１コイル対に供給する電流の値と方向を変化させずに前記平板状発磁体と第１平板状コイル群とを相対移動させると、この相対移動に伴って第１コイル対に働く力の大きさが変化する。すなわち、ある方向の推力でその相対移動をさせていると、ある時点で推力が零となったり、推力の方向が逆となったりする。こうした推力の変化は、その相対移動の方向に関する電機子コイルの大きさをほぼ１／２周期とする周期で起こる。推力の方向が逆になることに対しては第１コイル対に供給する電流の方向を逆にすることで、その相対移動の方向への推力を維持することが可能であるが、推力の変化を抑制するには複雑な供給電流値の制御が必要となる。
【００４０】
請求項９の平面型モータでは、このことを考慮して、第１平板状コイル群における第１コイル対の配列とずらして、第１コイル対と同等の第３コイル対を第２平板状コイル群において配列している。この結果、第１コイル対と第３コイル対とに流れる電流を同相とした場合に第１平板状コイル群に発生する力と、第２平板状コイル群に発生する力の位相が異なることになる。したがって、簡単な電流値制御でも、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって補うことができるので、全体として安定した推力を発生することができる。なお、第１コイル対と第３コイル対との配列のずれは、第１平板状コイル群における第１コイル対の配列の１／４周期とすることが望ましい。
【００４１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９の平面型モータにおいて、前記第３コイル対（８３）を構成する前記第５電機子コイル（８４ａ）及び前記第６電機子コイル（８４ｂ）とほぼ同形状で該第５、第６電機子コイル（８４ａ、８４ｂ）に異なる側でそれぞれ隣接し、前記第１平板状コイル群（６１）に対向して配置された第７電機子コイル（８５ａ）と第８電機子コイル（８５ｂ）とから成る第４コイル対（８５）を更に備え、前記第３コイル対（８４）と前記第４コイル対（８５）とによって、前記第１の磁極面とほぼ重なる外形を有し、前記第２平板状コイル群（８１）を構成する第２コイルユニット（８３）が形成されていることを特徴とする。
【００４２】
これによれば、第３コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向と第４コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向とは互い交差する。したがって、第３コイル対に供給する電流値と第４コイル対に供給する電流値とを調節することにより、任意の方向への推力を発生することができる。そして、任意の方向への推力について、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって補うことができるので、全体として安定した推力を発生することができる。
【００４３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０の平面型モータにおいて、前記第２平板状コイル群（８１）は、マトリクス状に配列された複数の前記第２コイルユニット（８３）を備えることを特徴とする。
【００４４】
これによれば、任意の方向への推力を発生できる第２コイルユニットがマトリクス状に配列されているので、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相対移動を任意の直線方向及び任意の回転方向について、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって補うことができるので、広い範囲にわたって、安定した大きな推力を発生することができる。
【００４５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０の平面型モータにおいて、前記駆動制御装置（１９，２０）は、選択された前記第１コイル対（６４）には第１駆動信号を供給し、選択された前記第２コイル対（６５）には第２駆動信号し、選択された第３コイル対（８４）には、前記第１駆動信号とは位相の異なる第３駆動信号を供給し、選択された第４コイル対（８５）には、前記第２駆動信号とは位相の異なる第４駆動信号を供給することを特徴とする。
【００４６】
上述した請求項１０の平面型モータの場合は、前述のように、第１コイル対と第３コイル対とは、ずれて配列され、また、第２コイル対と第４イル対とは、ずれて配列されている。請求項１２の平面型モータでは、これを考慮して、第１駆動信号と第３駆動信号との位相をずらし、かつ、第２駆動信号と第４駆動信号との位相をずらしているので、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって効果的に補うことができる。
【００４７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）を前記平板状発磁体側とは反対側で支持する第２磁性体部材（６２）を更に備えることを特徴とする。
【００４８】
これによれば、電機子コイルの平板状発磁体側とは反対側での磁気回路が第２磁性体部材を介して構成されるので、安定した磁気回路が構成できるとともに、磁束を第２磁性体部材の中に閉じ込めることができる。したがって、電機子コイルの平板状発磁体側とは反対側に配設される部材に対する磁気の影響を防止できる。
【００４９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記平板状発磁体（５２）と前記第１平板状コイル群（６１）との間に配置され、非磁性体から成る平板状部材（６８）を更に備えるとともに、前記平板状発磁体（５２）は、前記第１磁極面側に複数の空気吹出し口を有することを特徴とする。
【００５０】
これによれば、複数の空気吹出し口から吹き出された空気が平板状部材に吹き付けられることにより、平板状発磁体と平板状部材とが非接触となり、この非接触状態が維持される。また、平板状部材は非磁性体なので、平板状磁性体が発生する磁束に影響を与えることがない。したがって、平面型モータとしての推力を維持しつつ、平板状発磁体と平板状部材（ひいては、第１平板状コイル群）との非接触状態を簡易に達成できるので、小さな推力で高速の相対移動を簡易に行うことが可能となる。
【００５１】
請求項１５に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）を冷却する冷却装置（７５，７６，７９）を更に備える。
【００５２】
請求項１の平面型モータでは、電機子モータに電流を供給すると電機子モータが発熱する。この発熱により周囲温度が上昇することになるが、こうした温度上昇により周囲部材は熱膨張することになる。こうした熱膨張は、この平面型モータにより駆動対象物体を精度よく駆動制御しようとする際の精度低下要因となる。
【００５３】
請求項１５の平面型モータでは、これを考慮して、冷却装置によって発熱体である電機子コイルを冷却することとしているので、駆動対象物体を精度よく駆動することができる。
【００５４】
請求項１５の平面型モータにおいて、冷却装置の構成には様々考えられるが、請求項１６に記載の発明のように、前記電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）がその一方の面に配置された第２磁性体部材（６２）と、前記電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）の前記第２磁性体部材（６２）と反対側に配置された、非磁性体から成る平板状部材（６８）との間の空間（６６）に冷媒を供給する冷媒供給装置を備えて冷却装置を構成することが可能である。ここで、請求項１７に記載の発明のように、各電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）を樹脂剤（６７）によって第２磁性体部材（６２）に固定することが可能である。これによれば、冷媒の流れる経路をなめらかな形状とでき、冷媒の流れをスムーズなものとできるので、効率的な冷却を行うことができる。
【００５５】
また、請求項１８に記載の発明のように、前記電機子コイルと該電機子コイルを前記平板状発磁体側とは反対側で支持する第２磁性体部材との間に配設された複数のペルチェ素子を備えて冷却装置を構成することも可能である。
【００５６】
なお、請求項１６及び請求項１７の平面型モータにおける冷却方式と請求項１８の平面型モータにおける冷却方式を併せて採用することも可能であり、この場合には冷却効率が向上する。
【００５７】
請求項１９に記載の発明は、請求項１〜１８のいずれかに記載の平面型モータと；前記平板状発生磁体（５２）及び前記第１平板状コイル群（６１）の一方と一体的に移動する移動体とを備えるステージ装置である。
【００５８】
これによれば、請求項１〜１８のいずれかに記載の平面型モータで、移動体を駆動するので、優れた制御性、推力線形性、及び位置決め性を有するとともに、大きな推力で高速に移動体を移動できる。
【００５９】
請求項２０に記載の発明は、第１物体に形成されたパターンを第２物体に転写する露光装置において、請求項１９に記載のステージ装置を、前記第１物体及び前記第２物体の少なくとも一方の位置決めをする位置決め装置として具備することを特徴とする。
【００６０】
これによれば、請求項１９に記載のステージ装置でウエハ等を精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【００６１】
請求項２１に記載の発明は、矩形状の磁極面を有する少なくとも１つの磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）を含む平板状発磁体（５２）と；前記磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）の磁極面に対向して配置され、前記磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）の磁極面の面積内に入る、前記磁石の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形の一対の電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）で構成されるコイル対（６４）と；前記コイル対（６４）の各々に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する駆動制御装置（１９，２０）とを備え、前記コイル対（６４）の各々の電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することによって前記コイル対（６４）と前記磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）との間に発生するローレンツ電磁力の合力により、平板状発磁体（５２）は、前記磁極面と平行な面内を前記コイル対（６４）に対して相対移動することを特徴とする平面型モータである。
【００６２】
本請求項２１の平面型モータでは、平板状発磁体が発生した磁束と駆動制御装置がコイル対に供給した電流との相互作用によって各コイルで発生したローレンツ電磁力によってモータ駆動を行う。すなわち、可動子がコイル対を備える場合には、電機子コイルで発生したロレーンツ力が可動子を駆動する推力となり、一方可動子が平板状発磁体を備える場合には、このローレンツ電磁力の反力が可動子を駆動する推力となる。そして、一対の電機子コイルをコイル対として、このコイル対を構成する各電機子コイルに供給する電流値及び電流方向を駆動制御装置が制御することにより推力を制御している。
【００６３】
したがって、請求項２１の平面型モータによれば、平板状発磁体で配列される各永久磁石及びコイル対には専用の駆動方向は存在しないので、広範囲及び高密度に永久磁石及びコイル対を配列することが可能である。そして、駆動制御装置によってコイル対を構成する各電機子コイルに流れる電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるので、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００６５】
また、本発明のような平面型モータでは、ローレンツ電磁力は各電機子コイルの電流経路の各所で発生するが、コイルの電流経路として通常の形状、例えば、円形状や矩形状の各電機子コイルの電流経路では、対向する位置を流れる電流同士はそれらの値は同一であり、電流方向は互いに逆方向となる。しかしながら、平板状発磁体を構成する磁石が発生した磁束のコイル対の位置における磁束密度を考えると、磁石の磁極面の中心に対向する位置における磁束密度が最も高く、該磁極面の周辺に対向する位置ほど磁束密度が小さくなる。したがって、各電機子コイルの電流経路において互いに対向する位置で発生するローレンツ電磁力について、磁石の磁極面の中心に対向する位置により近い位置のローレンツ電磁力の方が大きくなり、磁極面の中心に対向する位置により近い位置で発生したローレンツ電磁力の方向の力が各電機子コイルに作用する力となる。こうした、対向する電流経路の位置についての力の電流経路全てに関する合力が各電機子コイルについて働く力となり、モータ駆動力の源となる。
【００６６】
これを考慮して、本発明では、磁極面を矩形状とし、かつ、各電機子コイルの電流経路の形状をこの磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形状として、各電機子コイルに働く力を効率よく発生させるとともに、平板状発磁体の前記磁極面と平行な面内におけるコイル対に対する相対移動の間においても電機子コイルに働く力を安定して発生させ、かつ、電機子コイルの配列性をよくしている。
【００６７】
また、請求項２１の平面型モータにおいて前記磁石の構成は様々考えられるが、請求項２２に記載の発明のように、前記平板状発磁体を構成する前記少なくとも１つの磁石は、永久磁石又は電磁石、あるいは永久磁石及び電磁石の任意の組み合わせとすることができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、第１の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。
【００６９】
この露光装置１００は、光源１及び照明光学系（２、３、５〜７）を含む照明系、マスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、感応基板としてのウエハＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動するステージ装置、及びこれらの制御系等を備えている。
【００７０】
前記照明系は、光源１、コリメータレンズ、フライアイレンズ等（いずれも図示せず）からなる照度均一化光学系２、リレーレンズ３、レチクルブラインド５、リレーレンズ６及び折り曲げミラー７（この内、照度均一化光学系２、リレーレンズ３、６及び折り曲げミラー７によって照明光学系が構成される）等を含んで構成されている。
【００７１】
ここで、この照明系の構成各部についてその作用とともに説明すると、光源１で発生した露光光としての照明光ＩＬは不図示のシャッターを通過した後、照度均一化光学系２により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。照明光ＩＬとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、あるいはＦ2 エキシマレーザ光等のエキシマレーザ光、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。
【００７２】
照度均一化光学系２から射出された光束は、リレーレンズ３を介して、レチクルブラインド５に達する。このレチクルブラインド５は、２枚の可動ブレード４５Ａ、４５Ｂを有する可動ブラインド（以下、この可動ブラインドを適宜「可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂ」と呼ぶ）と、この可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂの近傍に配置された開口形状が固定された固定ブラインド４６とから構成される。可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂの配置面はレチクルＲのパターン面と共役となっている。固定ブラインド４６は、例えば４個のナイフエッジにより矩形の開口を囲んだ視野絞りであり、その矩形開口の上下方向の幅が可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂによって規定されるようになっており、これによりレチクルＲを照明するスリット状の照明領域ＩＡＲ（図６参照）の幅を所望の大きさに設定できるようになっている。可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂは、可動ブラインド駆動機構４３Ａ、４３Ｂによって開閉方向に駆動されるようになっており、この駆動機構４３Ａ、４３Ｂの動作が不図示のメモリに格納されたプロセスプログラムと呼ばれるファイル内のマスキング情報に応じて主制御装置２０によって制御されるようになっている。
【００７３】
レチクルブラインド５を通過した光束は、リレーレンズ６を通過して折り曲げミラー７に至り、ここで鉛直下方に折り曲げられて回路パターン等が描かれたレチクルＲの照明領域ＩＡＲ部分（図６参照）を照明する。
【００７４】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置決めのため、照明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向に）微少駆動可能に構成されている。
【００７５】
また、このレチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成されたレチクル駆動部（図示省略）により、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で移動可能となっている。このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なくとも照明光学系の光軸ＩＸを横切ることができるだけの移動ストロークを有している。
【００７６】
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）１６からのレーザビームを反射する移動鏡１５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１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計１６は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６として示されている。
【００７７】
レチクル干渉計１６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１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージ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。
【００７８】
なお、不図示のレチクルアライメント系により所定の基準位置にレチクルＲが精度良く位置決めされるように、レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定されるため、移動鏡１５の位置をレチクル干渉計１６で測定するだけでレチクルＲの位置を十分高精度に測定したことになる。
【００７９】
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、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。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）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ＩＡＲ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を介してレチクルＲの回路パターンの縮小像が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に形成される。
【００８０】
前記ステージ装置は、ベース２１と、このベースの上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して不図示のエアベアリングによって浮上支持された基板ステージ１８と、この基板ステージ１８をＸＹ面内で２次元駆動する駆動装置５０とを備えている。ここで、上記エアベアリングに空気ポンプ５９から空気（エアー）が供給されている。
【００８１】
前記基板ステージ１８上には、ウエハホルダ２５が固定され、このウエハホルダ２５によってウエハＷが例えば真空吸着によって保持されている。
【００８２】
また、基板テーブル１８上にはウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１からのレーザビームを反射する移動鏡２７が固定され、外部に配置された前記ウエ干渉計３１により、基板テーブル１８のＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
【００８３】
ここで、実際には、図２に示されるように、基板テーブル１８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２７Ｙ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２７Ｙとが設けられ、ウエハ干渉計３１は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１として示されている。基板テーブル１８の位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０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５０を制御する。
【００８４】
また、基板テーブル１８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基準マーク板ＦＭが固定されている。
【００８５】
前記駆動装置５０としては、本実施形態では、ベース２１上面に埋め込まれた固定子６０と、基板ステージの底面（ベース対向面）に固定された可動子５１とから成る平面型モータが使用されている。以下の説明においては、この駆動装置５０を、便宜上、平面型モータ５０と呼ぶものとする。以下、この平面型モータ５０の構成各部について、その周辺の部材を含めて詳細に説明する。
【００８６】
前記可動子５１は、図２のステージ装置周辺の概略斜視図に示されるように、基板ステージ１８の底面に一体的に貼り付けられた強磁性体材料から成る平板状の強磁性体部材５３と、この強磁性体部材５３の底面（ベース対向面）に固定された平板状発磁体５２とから構成されている。
【００８７】
図３には、この可動子５１の構成が示されている。なお、この図３では可動子５１の構成の理解を容易にするため、及び図示の都合上、紙面下方向を＋Ｚ方向としており、図１及び図２とは上下を逆にして可動子５１の構成が示されている。可動子５１は、平板状発磁体５２と強磁性体材料から成る平板状の強磁性体部材５３とを備えることは前述の通りである。この平板状発磁体５２は、図３に示されるように、固定子６０に対向する側（図３の紙面上側）の磁極面がＮ極であり、この磁極面の一辺がほぼ２Ｌの長さの正方形である複数の永久磁石５４Ｎと、固定子６０に対向する側の磁極面がＳ極であり、この磁極面の一辺がほぼ２Ｌの長さの正方形である複数の永久磁石５４Ｓとから成る（以下、永久磁石５４Ｎ及び永久磁石５４Ｓを総称して、「永久磁石５４」とも呼ぶ）。永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとは同一の磁力の磁石であり、強磁性体部材５３上で交互にマトリクス状に配列されいる。
【００８８】
また、この可動子５１を構成する永久磁石５４相互間には空気吹出し口の役目を兼ねる微少隙間が形成されており、これらの隙間を介して基板テーブル１８の上部に接続された空気チューブを介して前記空気ポンプから供給される加圧空気がベース２１の上面に向かって吹き出され、ベース２１の上面と平板状発磁体５２との間の空気層の静圧（いわゆる隙間内圧力）により可動子を含む基板ステージ１８が、前記の如く浮上支持されている（図１、図２参照）。
【００８９】
図４には、前述した平面型モータ５０の固定子６０を含むベース２１の一部破断した概略断面図が示されている。この図４に示されるように、ベース２１は、断面が長方形の枠部材６９と、この枠部材の高さ方向の中央部やや下方に架設された強磁性体材料から成る平板状の強磁性体部材６２と、枠部材の上部開口を閉塞する状態で一体的に取り付けられたセラミック等の非磁性体材料から成る平板状部材６８とを備えている。
【００９０】
前記強磁性体部材６２の上面に、ペルチェ素子をそれぞれ介して複数のコイルユニット６３が配置されている。これらの複数のコイルユニット６３によって平板状コイル群６１が構成され、この平板状コイル群６１と前記強磁性体部材６２とによって、前述した平面型モータ５０の固定子６０が構成されている。なお、平板状コイル群６１を構成するコイルユニット６３の配置等については後述する。前記ペルチェ素子７５には、図１に示される冷却制御機７９から冷却用電流が供給される。また、強磁性体部材６２のコイルユニット６３配列面の反対側の面上には、放熱のためのフィン部材７６が配設されている。
【００９１】
前記平板状部材６８と枠部材６９と強磁性体部材６２とで囲まれる閉空間６６は、ここでは、平板状コイル群６１を冷却するための冷却液（冷媒）の通路とされている。すなわち、この閉空間６６のＹ方向一側には、流入口７１が設けられ、Ｙ方向の他側には流出口（排出口）７２が設けられている。そして、図１に示される冷媒供給装置としての冷却制御機７９から冷却液（例えば、水又はフロリナート（商品名））が流入口７１を介して該閉空間６６に送り込まれ、該空間内部を通過するときに平板状コイル群６１との間で熱交換を行い、平板状コイル群６１で発生した熱を吸収して高温となった冷却液が流出口７２を介して外部に排出されるようになっている。この場合、流出口７２を介して排出された冷却液は液通路を介して前記冷却制御機７９に戻され、ここで再び冷却されて前記閉空間６６に送り込まれるようになっている。但し、必ずしもこのような冷却液の循環経路を構成することなく、熱吸収後の冷却液を外部に排出するようにしても良い。なお、本実施形態では、冷却制御機７９、ペルチェ素子７５、及びフィン部材７６とから冷却装置が構成されている。
【００９２】
図５には、前述した平板状コイル群６１の構成が示されている。平板状コイル群６１は、図５（Ａ）に示されるように、マトリクス状に配列された複数のコイルユニット６３から構成されている。このコイルユニット６３は、図５（Ｂ）に示されるように、４つの電機子コイル６４ａ、６４ｂ、６５ａ、及び６５ｂから成る。そして、図５（Ｃ）に示されるように、電機子コイル６４ａと電機子コイル６４ｂとからコイル対６４が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対６４に供給される駆動電流は、ステージ制御系１９によってその電流値及び電流方向が制御されるようになっている。また、図５（Ｄ）に示されるように、電機子コイル６５ａと電機子コイル６５ｂとからコイル対６５が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対６５に供給される駆動電流もステージ制御系１９によって電流値及び電流方向が制御される。
【００９３】
本実施形態の走査型露光装置１００においては、図６に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方向）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ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶR で走査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（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ＩＡＲに共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域ＩＡ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るため、ウエハＷは速度ＶR の方向とは反対方向（＋Ｙ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になっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパターンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキャン）することによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるようになっている。
【００９４】
以下、本実施形態におけるウエハＷの移動時の各部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の移動、すなわち、平面型モータ５０における可動子５１の移動の原理の概要を、図７〜図１３を参照して説明する。
【００９５】
図７には、平板状発磁体５２が発生する磁力線の概要が示されている。なお、図７（Ａ）においては、磁力線が実線矢印で示されている。図７（Ａ）に示されるように、平板状発磁体５２を構成する永久磁石５４Ｎは−Ｚ方向（紙面下向き）の磁力線を発生し、また、永久磁石５４Ｓは＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁力線を発生する。そして、強磁性体部材５３及び強磁性体部材６２と共に磁気回路を構成する。なお、以下の説明では、永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとは同一の磁力の永久磁石であるとする。
【００９６】
このとき、強磁性体部材６２付近、すなわち平板状コイル群６１が配設されるＺ位置の磁束密度Ｂは、図７（Ｂ）に示されるような分布となる。すなわち、永久磁石５４の磁極面の中心点に応じた位置で磁束密度Ｂの絶対値が最大となり、この点から磁極面の周辺部に応じた位置へ行くほど磁束密度Ｂの絶対値は小さくなり、永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとの境界面に応じた位置で磁束密度Ｂは零となる。また、磁束密度Ｂの分布は、磁極面の中心点に応じた位置を中心として、±Ｙ方向について対称となっている。図７（Ｂ）では、磁力線の方向が＋Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を正とし、磁力線の方向が−Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を負としている。また、図７ではＹ方向に関する磁束密度Ｂの分布が示されているが、Ｘ方向に関する磁束密度Ｂの分布も図７（Ｂ）の分布と同様となる。
【００９７】
図８及び図９には、図７（Ｂ）に示された分布の磁束密度Ｂの環境中における１つのコイル対６４に働く力が示されている。なお、図８では、永久磁石５４ａ、５４ｂの最小配列単位である２×２のマトリクス状配列に対する１つのコイル対６４の場合を想定している。なお、以下の説明では、この２×２のマトリクスの中心を原点ＯとしたＸＹ座標系を用いていており、また、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行となるようにしている。
【００９８】
まず、図８（Ａ）のように、コイル対６４が紙面右下の永久磁石５４Ｎの磁極面にのみ対向、すなわちコイル対６４の中心座標が（Ｌ、−Ｌ）であり、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合を考える。また、電機子コイル６４ａには紙面左回り（反時計回り）で電流値Ｉの電流が流れ、したがって電機子コイル６４ｂには紙面右回り（時計回り）で電流値Ｉの電流が流れている場合を考える。
【００９９】
このとき、コイル対６４に働く力は図８（Ｂ）に示すようになる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1、Ｆa3であるが、ローレンツ電磁力Ｆa3を発生させる電流経路は永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとの境界部近傍なので、ローレンツ電磁力Ｆa3は非常に小さく（ほぼ零に）なる。一方、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2、Ｆa4であるが、ローレンツ電磁力Ｆa2を発生させる電流経路は永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとの境界部近傍なので、ローレンツ電磁力Ｆa4は非常に小さく（ほぼ零に）なる。したがって、電機子コイル６４ａに働く力は、ローレンツ電磁力Ｆa1とローレンツ電磁力Ｆa4の合力であり、そのＸ成分が−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1となり、Ｙ成分が＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆa4となる。ところで、前述した永久磁石５４が発生する磁束密度Ｂの分布のＸＹ対称性から、ローレンツ電磁力Ｆa1とローレンツ電磁力Ｆa4とではそれぞれの大きさが同じである。したがって、電機子コイル６４ａに働く力の方向は紙面左上４５°方向となる。
【０１００】
また、電機子コイル６４ｂに働く力は、電機子コイル６４ａの場合と同様に考えることができ、大きさが互いに同一である、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆb3と＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆb2の合力となる。すなわち、電機子コイル６４ｂに働く力の方向も紙面左上４５°方向となる。したがって、コイル対６４に働く力Ｆは電機子コイル６４ａに働く力と電機子コイル６４ｂに働く力との合力なので、その方向は紙面左上４５°方向の方向となる。この結果、永久磁石５４Ｎを含む可動子５１は、紙面右下４５°方向に駆動される。
【０１０１】
なお、コイル対６４が紙面左下の永久磁石５４Ｓの磁極面にのみ対向する場合には、永久磁石５４Ｎの場合と比べて磁力線の方向が逆となるので、図８（Ｂ）に示された力と反対向きの力が働くことになる。また、図８（Ａ）の状態においてコイル対６４の電流方向を逆にした場合も、図８（Ｂ）に示された力と反対向きの力が働くことになる。
【０１０２】
図８（Ｂ）に示された力による駆動の結果、永久磁石５４とコイル対６４との位置関係が図８（Ｃ）に示されるようになる。なお、図８（Ｃ）では、コイル対６４の中心位置座標が（ｕ，−ｕ）（Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ）とする。
【０１０３】
このとき、コイル対６４に働く力は図８（Ｄ）のようになる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1N 、Ｆa1S 、Ｆa3N 、Ｆa3S である。ここで、電機子コイル６４ａの同一の辺に発生するローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S との合力Ｆa1を考えると、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1N の大きさの方が＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1S の大きさよりも大きくなる。したがって、合力Ｆa1は−Ｘ方向の力となる。これと同様にして、ローレンツ電磁力Ｆa3N とローレンツ電磁力Ｆa3S との合力Ｆa3も−Ｘ方向の力となる。また、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ方向の成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2N 、Ｆa2S 、Ｆa4N 、Ｆa4S に関しては、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、ローレンツ電磁力Ｆa2N とローレンツ電磁力Ｆa2S との合力Ｆa2は＋Ｙ方向の力であり、また、ローレンツ電磁力Ｆa4N とローレンツ電磁力Ｆa4S との合力Ｆa4は＋Ｙ方向の力である。ところで、やはり磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力が生じる電流経路の長さを考慮すると、合力Ｆa1と合力Ｆa4との大きさは同一であり、かつ、合力Ｆa2と合力Ｆa3との大きさは同一である。したがって、電機子コイル６４ａに働く力は図８（Ｂ）の場合と比べて小さくなるが、その方向は、紙面左上４５°方向となる。
【０１０４】
また、電機子コイル６４ｂに働く力については、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb1（＋Ｘ方向の力）、Ｆb3（−Ｘ方向の力）である。ここで、ローレンツ電磁力Ｆb3を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb1を発生させる電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ、−Ｌ））に近いので、ローレンツ電磁力Ｆｂ3の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb1の大きさよりも大きくなる。したがって、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分であるローレンツ電磁力Ｆb3とローレンツ電磁力Ｆb1との合力は−Ｘ方向の力となる。一方、電機子コイル６４ｂに働く力の内、Ｙ方向の成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb2（＋Ｙ方向の力）、Ｆb4（−Ｙ方向の力）であるが、ローレンツ電磁力Ｆb2を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb4を発生させる電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ、−Ｌ））に近いので、ローレンツ電磁力Ｆb2の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb4の大きさよりも大きくなる。したがって、電機子コイル６４ｂに働く力のＹ成分であるローレンツ電磁力Ｆb2とローレンツ電磁力Ｆb4との合力は＋Ｙ方向の力となる。ところで、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性より、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分とＹ成分との大きさは互いに同一であるので、電機子コイル６４ｂに働く力は図８（Ｂ）の場合と比べて小さくなるが、その方向は紙面左上４５°の方向となる。
【０１０５】
したがって、コイル対６４に働く力Ｆは電機子コイル６４ａに働く力と電機子コイル６４ｂに働く力との合力なので、その大きさは図８（Ｂ）の場合と比べて小さくなるが、その方向は紙面左上４５°方向である。この結果、永久磁石６４Ｎを含む可動子５１は、紙面右下４５°方向に駆動される。なお、コイル対６４に供給される電流の電流値及び電流方向が変化しなければ、図８（Ｃ）において、コイル対６４の中心座標（ｕ，−ｕ）が座標（Ｌ／２，−Ｌ／２）に近づくほどコイル対６４に働く力は小さくなる。
【０１０６】
こうして可動子５１が紙面右下４５°方向に連続的に駆動され、コイル対６４の中心位置座標が（Ｌ／２，−Ｌ／２）となる。
【０１０７】
このとき、コイル対６４に働く力は図８（Ｄ）のように零となる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1N 、Ｆa1S 、Ｆa3N 、Ｆa3S である。ここで、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、電機子コイル６４ａの同一の辺に発生するローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S とは力の向きが互い逆方向であり、かつ、それぞれの力の大きさが同一である。すなわち、ローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S との合力Ｆa1は零となる。これと同様にして、ローレンツ電磁力Ｆa3N とローレンツ電磁力Ｆa3S との合力Ｆa3も零となる。したがって、電機子コイル６４ａに働く力のＸ成分は零となる。また、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2N 、Ｆa2S 、Ｆa4N 、Ｆa4S に関しても、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、ローレンツ電磁力Ｆa2N とローレンツ電磁力Ｆa2S との合力Ｆa2は零であり、また、ローレンツ電磁力Ｆa4N とローレンツ電磁力Ｆa4S との合力Ｆa2も零となる。したがって、電機子コイル６４ａに働く力は零となる。
【０１０８】
また、電機子コイル６４ｂに働く力については、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb1（＋Ｘ方向の力）、Ｆb3（−Ｘ方向の力）であるが、磁束密度Ｂの対称性を考慮すると、これらの力は大きさが同一、かつ方向が互いに逆方向なので、これらの力の合力は零となる。これと同様にして、電機子コイル６４ｂに働く力のＹ成分であるローレンツ電磁力Ｆb2とローレンツ電磁力Ｆb4との合力も零となる。したがって、電機子コイル６４ｂに働く力は零となる。
【０１０９】
したがって、コイル対６４に働く力は零となる。こうして、コイル対の中心位置が座標（Ｌ／２，−Ｌ／２）の場合にコイル対６４に働く力が零となるのは、もっぱら磁束密度Ｂの分布の対称性によるものであり、コイル対６４に供給される電流の電流値や電流方向を変化させても変わらない。
【０１１０】
次に、永久磁石５４とコイル対６４との位置関係が図９（Ｃ）に示されるような位置関係、すなわち、コイル対６４の中心位置座標が（ｕ，−ｕ）（０＜ｕ＜Ｌ／２）となった場合を考える。
【０１１１】
このとき、コイル対６４に働く力は図９（Ｄ）に示す通りとなる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1N 、Ｆa1S 、Ｆa3N 、Ｆa3S である。ここで、電機子コイル６４ａの同一の辺に発生するローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S との合力Ｆa1を考えると、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、図８（Ｄ）の場合とは反対に、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1N の大きさの方が＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1S の大きさよりも小さくなる。したがって、合力Ｆa1は＋Ｘ方向の力となる。これと同様にして、ローレンツ電磁力Ｆa3N とローレンツ電磁力Ｆa3S との合力Ｆa3も＋Ｘ方向の力となる。また、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2N 、Ｆa2S 、Ｆa4N 、Ｆa4S に関しては、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力が生じる電流経路の長さを考慮すると、図８（Ｄ）の場合と反対に、ローレンツ電磁力Ｆa2N とローレンツ電磁力Ｆa2S との合力Ｆa2は−Ｙ方向の力であり、また、ローレンツ電磁力Ｆa4N とローレンツ電磁力Ｆa4S との合力Ｆa4も−Ｙ方向の力である。ところで、やはり磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、図８（Ｄ）の場合と同様に、合力Ｆa1と合力Ｆa4との大きさは同一であり、かつ、合力Ｆa2と合力Ｆa3との大きさは同一である。したがって、電機子コイル６４ａに働く力の方向は、紙面右下４５°方向となる。
【０１１２】
また、電機子コイル６４ｂに働く力については、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb1（＋Ｘ方向の力）、Ｆb3（−Ｘ方向の力）である。ここで、ローレンツ電磁力Ｆb3を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb1が発生する電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ／２、−Ｌ／２））から遠いので、ローレンツ電磁力Ｆb3の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb1の大きさよりも小さくなる。したがって、図８（Ｄ）の場合とは反対に、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分であるローレンツ電磁力Ｆb3とローレンツ電磁力Ｆb1との合力は＋Ｘ方向の力となる。一方、電機子コイル６４ｂに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb2（＋Ｙ方向の力）、Ｆb4（−Ｙ方向の力）であるが、ローレンツ電磁力Ｆb2を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb4が発生する電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ／２、−Ｌ／２））から遠いので、ローレンツ電磁力Ｆb2の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb4の大きさよりも小さくなる。したがって、図８（Ｄ）とは反対に、電機子コイル６４ｂに働く力のＹ成分であるローレンツ電磁力Ｆb2とローレンツ電磁力Ｆb4との合力は−Ｙ方向の力となる。ところで、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性より、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分とＹ成分との大きさは互いに同一であるので、その方向は紙面右下４５°方向となる。
【０１１３】
したがって、コイル対６４に働く力Ｆは電機子コイル６４ａに働く力と電機子コイル６４ｂに働く力との合力なので、図８（Ｄ）の場合と反対に、その方向は紙面右下４５°方向である。この結果、永久磁石６４Ｎを含む可動子５１は、紙面左上４５°方向に駆動される。なお、コイル対６４に供給される電流の電流値及び電流方向が変化しなければ、図９（Ｃ）において、コイル対６４の中心座標（ｕ，−ｕ）が座標（Ｌ／２，−Ｌ／２）から遠ざかるほどコイル対６４に働く力は大きくなる。
【０１１４】
以上のようにして、コイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）の値ｕを変化させながらコイル対６４に働く力を求めると、この力の方向は必ず紙面左上４５°方向又はこの方向の逆方向である紙面右下４５°方向であることが判る。すなわち、あるときにコイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）であり、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路がＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合には、コイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）やコイル対６４に供給される電流の電流値によってその大きさは異なるが、電機子コイル６４ａと電機子コイル６４ｂとの配列方向（すなわち、紙面左上４５°方向又は紙面右下４５°方向に可動子５１を駆動することができる。
【０１１５】
図１０には、以上のような場合において、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたとき（図１０（Ａ）参照）のコイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）によるコイル対６４に働く力Ｆの変化の様子が示されている（図１０（Ｂ）参照）。なお、図１０（Ａ）では、図８及び図９において、電機子コイル６４ａの電流が左回りの場合に電流値Ｉを正としている。また、図１０（Ｂ）では、図８及び図９において、力Ｆの方向が紙面左上４５°方向の場合に力Ｆの大きさを正とし、力Ｆの方向が紙面右下４５°方向の場合に力Ｆの大きさを負としている。
【０１１６】
図１０（Ｂ）に示されるように、この場合には、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、周期的（周期＝２Ｌ）で力Ｆの大きさが変化しており、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では力Ｆが正となり、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では力が負となる。
【０１１７】
したがって、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、一方向に継続的に可動子５１を継続的に駆動し続けることはできないが、電流方向を値ｕに応じて変化させることにより、一方向に継続的に可動子５１を駆動し続けることを実現することができる。例えば、図１１には、コイル対６４に正の力Ｆを継続的に働かせる電流制御の一例が示されている。すなわち、図１１（Ａ）に示されるように、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを正とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを負（すなわち、図８及び図９において、電機子コイル６４ａの電流が右回り）とする。したがって、コイル６４に働く力Ｆは、図１１（Ｂ）に示されるように、負の力となることはなく周期的（周期＝Ｌ）な正の力Ｆとなる。この結果、図８及び図９における紙面右下４５°方向に継続的に可動子５１を駆動し続けることができる。
【０１１８】
また、図１２には、コイル対６４に、図８及び図９における紙面右下４５°方向の力を継続的に働かせる電流制御の一例が示されている。すなわち、図１２（Ａ）に示されるように、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを負とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを正とする。したがって、コイル６４に働く力Ｆは、図１２（Ｂ）に示されるように、正の力となることはなく周期的（周期＝Ｌ）な負の力となる。この結果、図８及び図９における紙面左上４５°方向に継続的に可動子５１を駆動し続けることができる。
【０１１９】
したがって、コイル対６４を電機子コイル６４ａと電機子コイル６４ｂとの配列方向に配列し、コイル対６４に供給する電流を制御することにより、この方向に沿って可動子５１を自在に駆動することができる。
【０１２０】
なお、図１１及び図１２では、コイル対６４に供給する電流に関して、電流値Ｉの絶対値を一定として、電流方向のみをコイル対６４と永久磁石５４との位置関係に応じて変化させたが、力Ｆの大きさは電流値Ｉにより制御することができるので、電流値Ｉの絶対値もコイル対６４と永久磁石５４との位置関係に応じて変化させることにより、コイル対６４に働く力（すなわち、コイル対６４に起因する可動子５１の推力）を均一化することができる。例えば、電流値Ｉが正又は負の各区間のそれぞれの中央部における電流値Ｉの絶対値に比べて、各区間の周辺部へ行くほど電流値の絶対値を大きくすることにより、コイル対６４に働く力Ｆの均一化を図ることができる。
【０１２１】
なお、以上のことは、コイル対６４の中心位置が座標（ｕ，ｕ）の場合にも、コイル対６４に働く力Ｆの方向を除いて同様である。
【０１２２】
以上では、コイル対６４の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置にあり、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路がＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合について説明したが、コイル対６４の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置にない場合、または、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれにも平行でない場合にも、図８及び図９と同様にして、コイル対６４に働く力を求めることにより、コイル対６４と永久磁石５４との相対位置関係に応じて、コイル対６４に働く力及びその反力である可動子５１に付与される推力を求めることができる。
【０１２３】
また、以上ではコイル対６４について説明したが、図５（Ｄ）に示されるコイル対６５についても同様のことがいえる。例えば、コイル対６４の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置（すなわち、コイル対６５の中心位置が座標（ｕ，±ｕ））であり、電機子コイル６５ａ及び電機子コイル６５ｂの電流経路がＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合には、コイル対６５に働く力の方向が、図８及び図９において紙面右上４５°方向又は紙面左下４５°方向であることを除いて、コイル対６５の場合と同様である。また、コイル対６５の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置にない場合、または、電機子コイル６５ａ及び電機子コイル６５ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれにも平行でない場合にも、コイル対６４の場合と同様に、コイル対６５と永久磁石５４との相対位置関係に応じて、コイル対６５に働く力及びその反力である可動子５１に付与される推力を求めることができる。
【０１２４】
次に、コイル対６４とコイル対６５とから成るコイルユニット６３（図５（Ｂ）参照）による可動子５１の駆動について説明する。
【０１２５】
コイル対６４及びコイル対６５のいずれか一方のみに電流が供給されているときには、電流が供給されているコイル対のみによる駆動となり、前述のコイル対６４による駆動態様又はコイル対６５による駆動態様の通りとなる。コイル対６４及びコイル対６５の双方に電流が供給されている場合には、コイルユニット６３に働く力は、コイル対６４に働く力とコイル対６５に働く力との合力となる。ところで、コイルユニット６３を構成するコイル対６４とコイル対６５とでは電機子コイルの配列方向が互いに直交しているので、コイル対６４に働く力とコイル対６４に働く力とは互いに交差する方向となる。したがって、コイルユニット６３と永久磁石５４との位置関係に応じて、コイル対６４及びコイル対６５に供給する電流それぞれの電流値及び電流方向を制御することにより、コイルユニット６３に働く力の大きさ及び方向を任意に制御することができる。
【０１２６】
図１３には、典型的な例として、コイルユニット６３が永久磁石５４Ｎに完全に対向し、コイル対６４に供給する電流の電流値とコイル対６５に供給する電流の電流値とを同一とした場合における、コイル対６４及びコイル対６５の電流方向によるコイルユニット６３に働く力の方向が示されている。なお、力Ｆの説明図である図１３（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）、（Ｈ）では、電流経路の各辺に発生するローレンツ電磁力が実線矢印で示されて、また、これらのローレンツ電磁力の合力、すなわちコイルユニット６３に働く力が太線矢印で示されている。
【０１２７】
図１３（Ａ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が左回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が左回りである場合には、図１３（Ｂ）に示されるように、±Ｘ方向の力は互いに相殺されて、＋Ｙ方向の力の成分のみが残る。したがって、コイルユニット６３に働く力の方向は＋Ｙ方向となる。また、図１３（Ｃ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が左回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が右回りである場合には、図１３（Ｄ）に示されるように、±Ｙ方向の力は互いに相殺されて、−Ｘ方向の力の成分のみが残り、コイルユニット６３に働く力の方向は−Ｘ方向となる。また、図１３（Ｅ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が右回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が左回りである場合には、図１３（Ｆ）に示されるように、±Ｙ方向の力は互いに相殺されて、＋Ｘ方向の力の成分のみが残り、コイルユニット６３に働く力の方向は＋Ｘ方向となる。さらに、また、図１３（Ｇ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が右回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が右回りである場合には、図１３（Ｈ）に示されるように、±Ｘ方向の力は互いに相殺されて、−Ｙ方向の力の成分のみが残り、コイルユニット６３に働く力の方向は−Ｙ方向となる。
【０１２８】
図１３では、コイル対６４に供給する電流の電流値とコイル対６５に供給する電流の電流値とを同一としたが、これらの電流値を変化させることにより、所望の方向で所望の大きさの力をコイルユニット６３に働かせることができる。
【０１２９】
また、図１３では、コイルユニット６３を永久磁石５４Ｎに完全に対向させたが、コイルユニット６３と永久磁石５４との任意の位置関係の場合に、コイル対６４及びコイル対６５に供給する電流の電流値及び電流方向を制御することにより、所望の方向へ所望の大きさの力をコイルユニット６３に働かせることができる。すなわち、可動子５１を所望の方向へ所望の大きさの力で駆動することができる。
【０１３０】
なお、可動子５１を所望の方向へ移動又は所望の位置に停止させるときには、可動子５１の平板状発磁体５２に対向するコイルユニット６３の内、電流を供給するものとして選択されたコイルユニット６３（例えば、全てのコイルユニット６３）の全てについて、それぞれが可動子に付与する力が同一となるように、選択された各コイルユニット６３へ供給する電流の電流値及び電流方向を制御すればよい。また、可動子５１を回転させるときには、可動子５１の平板状発磁体５２に対向するコイルユニット６３の内、電流を供給するものとして選択されたコイルユニット６３（例えば、可動子５１の周辺部分に対向するコイルユニット６３）の位置に応じて、異なる方向の力を付与するように、選択された各コイルユニット６３へ供給する電流の電流値及び電流方向を制御すればよい。
【０１３１】
したがって、本実施形態の平面型モータ５０によれば、平板状発磁体５２と前記平板状コイル群６１との位置関係に応じて、電流を供給するコイルユニット６３を選択し、選択されたコイルユニット６３に供給する電流の電流値及び電流方向を制御することにより、ＸＹ平面内において所望の方向（回転方向を含む）及び所望の推力で、可動子５１を駆動することができる。
【０１３２】
なお、平板状発磁体５２を構成する各永久磁石５４及び平板状コイル群６１を構成するコイルユニット６３には専用の駆動方向は存在しないので、双方とも稠密に永久磁石５４及びコイルユニット６３を配列することが可能であり、かつ、駆動に寄与する永久磁石５４及び電機子コイルの数を多くできるので、可動子５１に対して大きな推力を付与することができる。また、平板状コイル群６１を構成するコイルユニット６３へ供給する電流の電流値及び電流方向を調整することにより、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れた可動子５１の駆動ができる。
【０１３３】
本第１の実施形態に係るステージ装置では、前述の如く、ウエハＷをウエハホルダ２５を介して保持する基板ステージ１８に可動子５１が取り付けられているので、主制御装置２０ではステージ制御系１９を介して上記のようにして可動子５１を駆動制御することにより、これと一体的に基板ステージ１８及びウエハＷをＸＹ面内で自在に移動させることができる。これを更に詳述すると、所望の方向に所望の推力で可動子、すなわち基板ステージ１８を移動させるにあたって、主制御装置２０では、ステージ制御系１９を介してウエハ干渉計３１の計測値（位置情報又は速度情報）をモニタして、その時点の可動子５１と固定子とのＸＹ面内での相対位置関係を求める。そして、主制御装置２０ではこの求めた相対位置関係と基板ステージを駆動すべき目標位置に応じて各コイルユニット６３に供給すべき電流値及び電流方向を演算により決定し、ステージ制御系１９に指令を与える。これにより、ステージ制御系１９では、指令に応じて各コイルユニット６３に与える電流値び電流方向を制御する。この際、主制御装置２０では目標位置に対する距離に応じて基板ステージ１８の速度をも制御する。
【０１３４】
ここで、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて、各コイルユニット６３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、各コイルユニット６３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ことも可能である。こうした場合には、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１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、その後において各コイルユニット６３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コイルユニット６３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１９は、修正された情報に基づいて各コイルユニット６３に対する電流制御を行う。
【０１３５】
次に、前述のステージ装置を含む露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。
【０１３６】
まず、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、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１８にロードされる。
【０１３７】
このとき、基板ステージ１８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２０によりウエハ干渉計の計測値に基づいてステージ制御系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、平面型５０の固定子６０を構成するコイルユニット６３に電流が供給されており、このコイルユニット６３における発熱による温度上昇を防止すべく、主制御装置２０では冷却機７９、ペルチェ素子７５を用いてコイルユニット６３の冷却を前述のようにして行っている。
【０１３８】
次に、主制御装置２０により、不図示のレチクル顕微鏡、基板テーブル１８上の基準マーク板ＦＭ、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。こうした動作において、ウエハＷの移動が必要な場合には、前述したように、主制御装置２０がステージ制御系１９を介してステージ装置内の各コイルユニット６３の電流を制御し、可動子５１を移動させることによりウエハＷを移動させる。こうしたの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。
【０１３９】
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１８が移動される。この移動は、主制御装置２０によりステージ制御系１９を介して、平面型モータ５０を構成する各コイルユニット６３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１８が移動される。この移動は、主制御装置２０によりステージ制御系１９及び不図示のレチクル駆動部等を介して行われる。
【０１４０】
そして、ステージ制御系１９が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情報、ウエハ干渉計３１によっ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平面型モータ５０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させる。この同期移動とともに走査露光が行われる。
【０１４１】
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１８が１ショット領域分だけ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。
【０１４２】
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。したがって、本実施形態の露光装置１００によれば、平面型モータ５０を備えたステージ装置によりウエハＷを精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【０１４３】
本実施形態において、平板状コイル群６１の各電機子コイル及び各ペルチェ素子７５の強磁性体部材６２への固定あたっては、例えば図１４に示されるように、樹脂接着剤６７を使用して、冷却液の流路を滑らかに整形してもよい。このようにすれば、冷却液の流れをスムーズなものとできるので、効率的な冷却を行うことができる。
【０１４４】
あるいは、図１５に示されるように、ベース２１内部に設けられた強磁性体部材６２の上下の閉空間の内、下側の閉空間の一端に流入口７１を設け、上側の閉空間の他端に排出口７２を設けるとともに、各電機子コイルの中空部を介して前記両閉空間が連通するように、ペルチェ素子７５、強磁性体部材６２、及びフィン部材７６に上下方向の貫通孔を設けてもよい。かかる場合には、流入口７１を介して下側の閉空間に流入した冷却液は、フィン部材７６との間で熱交換を行うとともに前記各貫通孔及び各電機子コイルの内部空間を通って上側の閉空間に流入し、最終的に排出口７２から外部に排出される。この場合、図１５からも明らかなように、冷却液の流れにより電機子コイルの内面側まで効率よく冷却され、更にフィン部材までも冷却することができるので、冷却効率が一層向上する。
【０１４５】
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態を図１６〜図２０に基づいて説明する。なお、以下の説明にあたって、同等の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態は、第１の実施形態と比べて、平面型モータの固定子が２つの平板状コイル群を備える点に特徴を有している。以下、この特徴点について説明する。
【０１４６】
図１６には、本実施形態における平面型モータの固定子８０を含むベース２１の概略断面図が示されている。固定子８０は、図１６に示されるように、前記平板状コイル群６１と、この平板状コイル群６１の紙面下側に配設され、複数のコイルユニット８３から成る平板状コイル群８１と、各コイルユニット６３、８３を可動子５１側とは反対側で支持する、強磁性体材料から成る平板状の前記強磁性体部材６２とを備える。ここで、各コイルユニット８３と強磁性体部材６２との間には各コイルユニット６３、８３を冷却するためのペルチェ素子７５が配設され、また、強磁性体部材６２のコイルユニット６３、８３配列面の反対側の面上には、放熱のためのフィン部材７６が配設されている。
【０１４７】
図１７には、平板状コイル群８１の構成が示されている。平板状コイル群８１は、平板状コイル群６１と同様に、図１７（Ａ）に示されるように、マトリクス状に配列された複数のコイルユニット８３から構成されている。このコイルユニット８３は、図１７（Ｂ）に示されるように、４つの電機子コイル８４ａ、８４ｂ、８５ａ、及び８５ｂから成る。そして、図１７（Ｃ）に示されるように、電機子コイル８４ａと電機子コイル８４ｂとから、コイル対６４と等価なコイル対８４が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対８４に供給される電流は、ステージ制御系１９によってその電流値及び電流方向が制御される。また、図１７（Ｄ）に示されるように、電機子コイル８５ａと電機子コイル８５ｂとから、コイル対６５と等価なコイル対８５が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対８５に供給される電流も、ステージ制御系１９によってその電流値及び電流方向が制御される。
【０１４８】
図１８には、平板状コイル群６１と平板状コイル群８１とのＸＹ平面における位置関係が示されている。図１８に示されるように、平板状コイル群８１におけるコイルユニット８３の配列は、平板状コイル群６１におけるコイルユニット６３の配列に対して、Ｘ方向及びＹ方向の配列位相がそれぞれ９０°（すなわち、位置がＬ／２）だけずれている。
【０１４９】
前述の図７（Ｂ）に示された分布の磁束密度Ｂの環境中において、コイルユニット８３に働く力は、前述のコイルユニット６３の場合と同様であるが、永久磁石５４との位置関係による力の大きさの変化の位相が異なる。この力の変化の位相の相違を、前述のコイル対６４に働く力とコイル対８４に働く力とを例にとって説明する。
【０１５０】
図１９には、コイル対６４に働く力とコイル対８４に働く力の変化の相違が示されている。ここで、コイル対６４に流れる電流Ｉ1 及び働く力Ｆ1 を実線で示し、コイル対８４に流れる電流Ｉ2 及び働く力Ｆ2 を点線で示している。なお、図１９には、前述の図１０の場合と同様に、コイル対６４に供給される電流及びコイル対８４供給される電流のそれぞれの電流値と電流方向を一定とした（図１９（Ａ）参照）、コイル対６４及びコイル対８４のそれぞれの中心位置座標（ｕ，−ｕ）におけるコイル対６４及びコイル対８４に働く力Ｆの変化の様子が示されている（図１９（Ｂ）参照）。なお、図１９（Ａ）では、電機子コイル６４ａの電流が左回りの場合にその電流値Ｉ1 を正とし、電機子コイル８４ａの電流が左回りの場合にその電流値Ｉ2 を正としている。また、図１９（Ｂ）では、図１０（Ｂ）の場合と同様に、力Ｆ1 、Ｆ2 の正負を表している。
【０１５１】
図１９（Ｂ）に示されるように、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、周期的（周期＝２Ｌ）で力Ｆ1 の大きさが変化しており、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では力Ｆ1 が正となり、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では力Ｆ1 が負となる。一方、コイル対８４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、周期的（周期＝２Ｌ）で力Ｆ2 の大きさが変化しており、周期の半分の区間（例えば、０＜ｕ＜Ｌの区間）では力Ｆ2 が正となり、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ＜ｕ＜０の区間）では力Ｆ2 が負となる。すなわち、コイル対６４に働く力とコイル対８３に働く力とで、永久磁石５４との位置関係による力の大きさの変化の位相が９０°だけ異なっている。
【０１５２】
したがって、電流Ｉ1 、Ｉ2 の電流方向を値ｕに応じて変化させて、同時に供給することにより、安定した推力で可動子５１を駆動し続けることを実現することができる。例えば、図２０には、コイル対６４及びコイル対８４に働く力の合力として、（−１，１）方向の力を継続的かつ安定的に働かせる電流制御の一例が示されている。すなわち、図２０（Ａ）に示されるように、コイル対６４については、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では電流値Ｉ1 を正とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では電流値Ｉ1 を負とする。この場合、コイル対８４については、コイル対６４に比べ位相が９０°だけずれた状態とする。すなわち、周期の半分の区間（例えば、０＜ｕ＜Ｌの区間）では電流値Ｉ2 を正とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ＜ｕ＜０の区間）では電流値Ｉ2 を負とする。この結果、コイル６４に働く力Ｆ1 とコイル８４に働く力Ｆ2 との合力Ｆ3 は、図２０（Ｂ）に示されるように、力Ｆ3 の大きさが零となることなく常に正の力となるとともに、前述の図１１に示したコイル対６４単独の場合と比べて飛躍的に安定な力となる。したがって、所定方向に安定した推力で継続的に可動子５１を駆動し続けることができる。
【０１５３】
なお、図２０では、コイル対６４及びコイル対８４に供給する電流に関して、電流値Ｉ1 、Ｉ2 の絶対値を一定として、電流方向のみを永久磁石５４との位置関係に応じて変化させたが、力Ｆ1 、Ｆ2 の大きさは電流値Ｉ1 、Ｉ2 によって制御できるので、電流値Ｉ1 、Ｉ2 の絶対値も永久磁石５４との位置関係に応じて変化させすことにより、合力Ｆ3 （すなわち、可動子５１の推力）を更に均一化することができる。
【０１５４】
以上のコイル対６４とコイル対８４との力の位相関係は、そのままコイルユニット６３とコイルユニット８３との力の位相関係として成立する。したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の場合における可動子５１への印加推力が零となる場合を解消できるので、非常に安定した推力で可動子５１（ひいてはウエハＷ）を駆動することができる。
【０１５５】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、可動子に永久磁石を配列し、固定子に電機子コイルを配列したが、可動子に電機子コイルを配列し、固定子に永久磁石を配列することも可能である。また、上記の実施形態では、永久磁石を稠密に配列するとともに電機子コイルを稠密に配列したが、図２１に示されるように、永久磁石間や電機子コイル間に少々の隙間を設けても、同様の効果を奏することができる。
【０１５６】
また、上記の実施形態では、可動子の固定子からの浮上にエアガイド機構を用いたが磁気浮上機構を採用することも可能である。さらに、平板状発磁体において、任意の永久磁石に代えてその永久磁石と同様な方向に磁力線を発生する電磁石を使用することも可能である。
【０１５７】
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、可動子の固定子からの浮上機構にエアガイド機構を用いることはできず、磁気浮上機構等を採用することが必要となる。
【０１５８】
また、上記の実施形態では、コイル対を構成する２つの電機子コイルを一括で電流駆動制御したが、各電機子コイルごとに電流駆動制御することも可能である。さらに、複数の同種のコイル対をブロック単位に電流駆動制御することも可能である。
【０１５９】
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。
【０１６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１〜請求項１８に係る平面型モータによれば、平板状発磁体で配列される各永久磁石には専用の駆動方向は存在しないので、広範囲の領域かつ高密度に永久磁石を配列することが可能であり、かつ、駆動制御装置によって平板状コイル群を構成する各電機子コイルに流れる電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるので、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【０１６１】
また、請求項１９に係るステージ装置によれば、本発明の平面型モータで移動体を駆動するので、優れた制御性、推力線形性、及び位置決め性を有するとともに、大きな推力で高速に移動体を移動できる。
【０１６２】
また、請求項２０に係る露光装置によれば、本発明のステージ装置でウエハ等を精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の露光装置のステージ装置周辺の構成を示す斜視図である。
【図３】可動子５１の構成を示す図である。
【図４】ベース２１の構成を示す図である。
【図５】コイルユニット６３の構成を示す図である（Ａ〜Ｄ）。
【図６】図１の露光装置の走査露光の原理を説明するための図である。
【図７】平面型モータ５０における磁力線の概要を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図８】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ〜Ｄ）。
【図９】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ〜Ｄ）。
【図１０】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図１１】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図１２】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図１３】コイルユニット６３に働く力を説明するための図である（Ａ〜Ｈ）。
【図１４】ベース２１の変形例の構成を示す図である。
【図１５】電機子コイルの冷却方法の変形例の構成を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の固定子８０の構成を示す図である。
【図１７】コイルユニット８３の構成を示す図である（Ａ〜Ｄ）。
【図１８】コイルユニット６３とコイルユニット８３との位置関係を示すための図である。
【図１９】コイル対６４及びコイル対８４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図２０】コイル対６４及びコイル対８４に働く力の合力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図２１】永久磁石及び電機子コイルの配列の変形を説明するための図である。
【符号の説明】
１９ ステージ制御系（駆動制御装置の一部）
２０ 主制御装置（駆動制御装置の一部）
２１ ベース
５０ 平面型モータ
５１ 可動子
５２ 平板状発磁体
５３ 強磁性体部材（第１磁性体部材）
５４ 永久磁石
６０ 固定子
６１ 平板状コイル群
６２ 強磁性体部材（第２磁性体部材）
６３ コイルユニット（第１コイルユニット）
６４ コイル対（第１コイル対）
６４ａ 電機子コイル（第１電機子コイル）
６４ｂ 電機子コイル（第２電機子コイル）
６５ コイル対（第２コイル対）
６５ａ 電機子コイル（第３電機子コイル）
６５ｂ 電機子コイル（第４電機子コイル）
６８ 平板状部材
７５ ペルチェ素子（冷却装置の一部）
７６ フィン部材（冷却装置の一部）
７９ 冷却制御機（冷媒供給装置、冷却装置の一部）
８０ 固定子
８３ コイルユニット（第２コイルユニット）
８４ コイル対（第３コイル対）
８４ａ 電機子コイル（第５電機子コイル）
８４ｂ 電機子コイル（第６電機子コイル）
８５ コイル対（第４コイル対）
８５ａ 電機子コイル（第７電機子コイル）
８５ｂ 電機子コイル（第８電機子コイル）
Ｗ ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型モータ、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を有し、その可動子を非接触で２次元駆動する平面型モータ、該平面型モータの可動子が一体的に取り付けられた移動体を含むステージ装置、及び該ステージ装置を備えた露光装置の関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「感応基板又はウエハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、感応基板としてのウエハが搭載されたウエハステージを所定量Ｘ、Ｙ２次元方向に移動させて所定の露光位置へ位置決めするステッピング動作と、その位置決め状態でレチクルのパターンを投影光学系を介して感応基板上のショット領域に転写する露光動作とを繰り返す静止露光型（ステップ・アンド・リピート方式ともいう）の縮小投影型露光装置（いわゆる「ステッパ」）や、このステッパを改良し、レチクル上の所定のスリット状領域を照明光で照明しながら、レチクルとウエハとを投影光学系に対して所定の走査方向に同期移動させ、レチクル上のパターンを投影光学系を介してウエハ上に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置が実用化されている。
【０００３】
いずれのタイプの露光装置でも、ウエハを高精度に露光位置に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホルダ上に真空吸着等によって保持され、このウエハホルダがステージ装置を構成するウエハテーブル（移動体）上に固定される。従来、かかるテーブルは、テーブルと機械的に接触した駆動装置によって、機械的な案内面に沿って駆動され移動可能となっていた。したがって、ＸＹ平面上で該テーブルを移動するため、ステージ装置は、テーブルをＸ方向に駆動するＸステージと、該テーブルをＸステージと一体的にＹ方向へ駆動するＹステージとを備えていた。
【０００４】
これに対して最近、ウエハをより高速に、機械的な案内面の精度等に影響されず高精度に位置決めするとともに、かつ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平板状の移動体を支持部材上に浮上支持し非接触で駆動することにより、ウエハを位置決めするステージ装置の開発が進められている。かかるステージ装置の実現にあたり、その鍵となる技術は、可動子を固定子から浮上させ、ＸＹ平面内の所定方向（回転方向を含む）に駆動して可動子を移動させる平面型モータの技術である。こうした平面型モータの駆動方式には、可変磁気抵抗駆動方式及びローレンツ電磁力駆動方式がある。
【０００５】
可変磁気抵抗駆動方式の平面型モータとしては、現状では、ソイヤモータのように可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた構造が主流である。この可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータは、通常、凸凹状の歯部が長手方向に沿って等間隔に形成された板状の磁性体によって構成された固定子と、該固定子の凸凹状の歯部と対向し、この凸凹状歯部とは異なる配列の凸凹部を有する複数の電機子コイルが永久磁石を介して連結された可動子とを備える。そして、各時点における固定子との可動子との間の磁気抵抗を最小にしようとして発生する力を利用して、可動子を駆動する。すなわち、各電機子コイルに供給されるパルス電流の電流値及び位相を調整・制御することにより可動子をステップ状に歩進動作させる。
【０００６】
かかるソイヤモータ型はリニアパルスモータを移動平面上に２軸分連結した構成であり、平面移動できる可動子の各軸方向駆動部が分離しているので、可動子が重くなる。かかる不都合を改善するため、例えば特公昭６０−２２５８３号公報に開示されているような、１つの駆動部にて平面移動可能な発展型の平面型モータも提案されている。
【０００７】
また、ローレンツ電磁力駆動方式の平面型モータは、互いに直交する方向の電流Ｉと磁束密度Ｂとにおいて、フレミングの左手の法則によって決定される方向に発生する、
Ｆ＝Ｉ×Ｂ×Ｌ
ここで、Ｆ：電流経路に発生する力
Ｌ：電流経路の長さ
で表されるローレンツ電磁力Ｆを利用して駆動力を得る平面型モータである。従来のローレンツ電磁力駆動方式の平面型モータとしては、例えば米国特許（ＵＳＰ）第５１９６７４５号公報に開示されているような平面型モータの技術が提案されている。この平面型モータでは、可動子（又は固定子）上にＸ軸方向駆動用の磁石を極性が交互となるようにＸ軸方向に配列するとともに、Ｙ軸方向駆動用の磁石を極性が交互となるように、Ｘ軸方向駆動用の磁石の配列と交差させることなくＹ軸方向に配列している。また、固定子（又は可動子）上に、Ｘ軸方向駆動用の多相コイルをＸ軸方向に配列するとともに、Ｙ軸方向駆動用の多相コイルをＸ軸駆動用コイルと交差させることなく配列している。そして、Ｘ軸方向駆動用の磁石と対向しているＸ軸方向駆動用の多層コイルに電流を流してローレンツ電磁力を発生させることによりＸ軸方向の推力を発生させ、また、Ｙ軸方向駆動用の磁石と対向しているＹ軸方向駆動用の多層コイルに電流を流してローレンツ電磁力を発生させることによりＹ軸方向の推力を発生させている。
【０００８】
また、固定子と可動子とを非接触とするための機構としては、可変磁気抵抗駆動方式の平面型モータでは、空気浮上方式が主に採用されており、ローレンツ電磁力駆動方式では、空気浮上方式又は磁気浮上方式が主に採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の平面型モータは上記のように構成されているので、以下のような不都合があった。
【００１０】
すなわち、従来の可変磁気抵抗式の平面型モータでは、強磁性体間あるいは強磁性体と永久磁石との間の磁気的吸引力反発力により高推力を得るものであるが、電流無励磁状態での推力むら即ち推力コギングを低減することが本質的に困難であった。また、電流励磁による発生推力は可動位置により変化するため定推力を得るためには高次な電流パターンが必要とされていた。これは位置決め安定性のみならず制御安定性をも低下させる原因となっていた。
【００１１】
また、可変磁気抵抗式モータは強磁性体に電機子コイルを巻くいわゆる有鉄心コイルを構成しており電機子コイルインダクタンスが大きいため、応答性に優れておらず、改善のため高い電圧源を必要とし、効率的とはいえなかった。
【００１２】
さらに、有鉄心コイルでは励磁電流による鉄心の磁気飽和が生じるため、高電流域までの推力線形性が得られにくく、制御系設計が複雑となる不都合もあった。
【００１３】
一方、従来のローレンツ電磁力式の平面型モータでは、制御性、推力線形性、位置決め性に優れているものの、磁石やコイルの配列の制限により駆動に寄与する磁石及びコイルの数を多くできないので、発生推力を大きくすることが困難である。したがって、ウエハホルダや基板テーブルのようなある程度の重量物を搭載した可動子を高速に移動させることが困難であった。
【００１４】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れ、かつ大きな推力を発生することができる平面型モータを提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、搭載した対象物を高速に移動可能であり、かつ高精度で位置決めできるステージ装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第３の目的は、基板の高速移動及び高精度位置決めによって、スループットを向上して高精度の露光を行うことができる露光装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、矩形状の磁極面を有する少なくとも１つの永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）を含む平板状発磁体（５２）と；前記永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）の第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する電流経路を有する第１電機子コイル（６４ａ）と、前記第１電機子コイル（６４ａ）に並べて配置され、前記第１電機子コイル（６４ａ）とほぼ同形状を有する第２電機子コイル（６４ｂ）とから成る第１コイル対（６４）を少なくとも１つ含み、前記第１の磁極面に対向して配設された第１平板状コイル群（６１）と；前記電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）の各々を流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する駆動制御装置（１９，２０）とを備え、前記平板状発磁体（５２）は、前記磁極面と平行な面内を前記第１平板状コイル群（６１）に対して相対移動する平面型モータである。
【００１８】
本請求項１の平面型モータでは、平板状発磁体が発生した磁束と駆動制御装置が第１平板状コイル群に供給した電流との相互作用によって第１及び第２電機子コイルで発生したローレンツ電磁力によってモータ駆動を行う。すなわち、可動子が第１平板状コイル群を備える場合には、電機子コイルで発生したロレーンツ力が可動子を駆動する推力となり、一方可動子が平板状発磁体を備える場合には、このローレンツ電磁力の反力が可動子を駆動する推力となる。
【００１９】
かかるローレンツ電磁力は各電機子コイルの電流経路の各所で発生するが、コイルの電流経路として通常の形状、例えば、円形状や矩形状の各電機子コイルの電流経路では、対向する位置を流れる電流同士はそれらの値は同一であり、電流方向は互いに逆方向となる。しかしながら、平板状発磁体を構成する永久磁石が発生した磁束の第１平板状コイル群における磁束密度を考えると、永久磁石の第１の磁極面の中心に対向する位置における磁束密度が最も高く、第１の磁極面の周辺に対向する位置ほど磁束密度が小さくなる。したがって、各電機子コイルの電流経路において互いに対向する位置で発生するローレンツ電磁力について、第１の磁極面の中心に対向する位置により近い位置のローレンツ電磁力の方が大きくなり、第１の磁極面の中心に対向する位置により近い位置で発生したローレンツ電磁力の方向の力が各電機子コイルに作用する力となる。こうした、対向する電流経路の位置についての力の電流経路全てに関する合力が各電機子コイルについて働く力となり、モータ駆動力の源となる。
【００２０】
かかる電機子コイルに働く力を効率よく発生させるとともに、平板状発磁体の前記磁極面と平行な面内における第１平板状コイル群に対する相対移動の間においても電機子コイルに働く力を安定して発生させ、かつ、電機子コイルの配列性をよくするために、本請求項１の平面型モータでは、前記第１の磁極面を矩形状とし、かつ、各電機子コイルの電流経路の形状をこの第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する形状としている。
【００２１】
そして、電機子コイルを２つを１組の第１のコイル対として、この第１のコイル対を平面的に配列し、各第１のコイル対を構成する各電機子コイルに供給する電流値及び電流方向を駆動制御装置が制御することにより推力を制御している。
【００２２】
したがって、請求項１の平面型モータによれば、平板状発磁体で配列される各永久磁石及び第１平板状コイル群で配列される第１コイル対には専用の駆動方向は存在しないので、広範囲及び高密度に永久磁石及び第１コイル対を配列することが可能である。そして、駆動制御装置によって第１平板状コイル群を構成する各電機子コイルに流れる電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるので、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記平板状発磁体（５２）は、マトリクス状に配列され、隣接する磁極の極性が異なる複数の永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）を備えることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、電機子コイルの配列平面において、磁束方向がこの配列平面に垂直であり、前記第１の磁極面の大きさを半周期であるとともに磁極面の境界点における磁束密度が零であり、変化が急峻な磁束密度の空間分布を得ることができる。したがって、各電機子コイルに供給される電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるとともに、各電機子コイルに働く力を大きくできるので、ローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記平板状発磁体（５２）は、前記第１の磁極面と反対側の第２の磁極面側で、前記複数の永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）を支持する第１磁性体部材（５３）を更に備えることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、平板状発磁体の第１磁極面（すなわち、第１平板状コイル群との対向面）と反対側の第２の磁極面側での磁気回路が第１磁性体部材を介して構成されるので、安定した磁気回路が構成できるとともに、磁束を第１磁性体部材の中に閉じ込めることができるので、第２の磁極面側に配設される部材に対する平板状発磁体に起因する磁気の影響を防止できる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記第１電機子コイル（６４ａ）の電流経路はほぼ正方形であるとともに、前記第２電機子コイル（６４ｂ）の電流経路はほぼ正方形であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１の平面型モータは、前述のように、各電機子コイルのそれぞれにおいて対向する位置における磁束密度の相違を利用して推力を得ている。各電機子コイルの電流経路が、第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする正方形にほぼ内接する形状である場合には、各対向位置間における磁束密度の相違を大きくするには、電流経路を正方形とすることが有利である。請求項４の平面型モータでは、これを考慮して、各電機子コイルの電流経路の形状をほぼ正方形とするので、大きな推力を発生することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記第２電機子コイル（６４ｂ）は、前記第１電機子コイル（６４ａ）の電流経路が内接する矩形の対角線方向の１つである所定方向に配置されることを特徴とする。
【００３０】
これによれば、第１電機子コイルに働くローレンツ電磁力と第２電機子コイルに働くローレンツ電磁力とは互いに方向がほぼ平行となる。すなわち、第１電機子コイルと第２電機子コイルの電流経路とを互いに逆回りに設定すると双方のローレンツ電磁力の方向は互いにほぼ同一方向となり、また、双方の電流経路の回り互いに同一とすると双方のローレンツ電磁力の方向は互いにほぼ逆方向となる。
【００３１】
したがって、請求項５の平面型モータによれば、第１電機子コイルの電流経路と第２電機子コイルの電流経路とを互いに逆回りとして、第１電機子コイルと第２電機子コイルとから成る第１コイル対に供給する電流を一体的に制御することにより推力を増大することができる。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、請求項５の平面型モータにおいて、前記第１平板状コイル群（６１）は、前記所定方向に沿って配列された複数の前記第１コイル対（６４）を備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項５の平面型モータでは、第１電機子コイルの電流経路の中心点と第２電機子コイルの電流経路の中心点とが、それぞれ前記永久磁石の第１の磁極面の１つの対角線上の点にほぼ対向していると、第１コイル対に電流が供給された場合、第１電機子コイルに働く力と第２電機子コイルに働く力との合力の方向は、所定方向、すなわち第１電機子コイルに対する第２電機子コイルの配列方向に平行となる。したがって、請求項６の平面型モータでは、これを考慮して、この所定方向に第１コイル対を配列しているので、所定方向に関して平板状発磁体と第１平板状コイル群とを安定して相対移動させることができる。
【００３４】
請求項７に記載の発明は、請求項５の平面型モータにおいて、前記第１コイル対（６４）を構成する前記第１電機子コイル（６４ａ）及び前記第２電機子コイル（６４ｂ）とほぼ同形状で該第１、第２電機子コイル（６４ａ、６４ｂ））に異なる側でそれぞれ隣接し、前記第１の磁極面に対向して配置された第３電機子コイル（６５ａ）と第４電機子コイル（６５ｂ）とから成る第２コイル対（６５）を更に備え、前記第１コイル対（６４）と前記第２コイル対（６５）とによって、前記第１の磁極面とほぼ重なる外形を有し、前記第１平板状コイル群（６１）を構成する第１コイルユニット（６３）が形成されていることを特徴とする。
【００３５】
これによれば、第１コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向と第２コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向とは互いに交差する。したがって、第１コイル対に供給する電流値と第２コイル対に供給する電流値とを調節することにより、任意の方向への推力を発生することができる。
【００３６】
請求項８に記載の発明は、請求項７の平面型モータにおいて、前記第１平板状コイル群（６１）は、マトリクス状に配列された複数の前記第１コイルユニット（６３）を備えることを特徴とする。
【００３７】
これによれば、任意の方向への推力を発生できる第１コイルユニットがマトリクス状に配列されているので、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相対移動を任意の直線方向及び任意の回転方向について、広い範囲にわたって、大きな推力で高速に実行することができる。
【００３８】
請求項９に記載の発明は、請求項５の平面型モータにおいて、前記第１平板状コイル群（６１）について前記平板状発磁体（５２）側とは反対側に、前記第１平板状コイル群（６１）とほぼ平行に配設され、前記永久磁石（５４Ｎ、５４Ｓ）の第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する電流経路を有する第５電機子コイル（８４ａ）と、該第５電機子コイル（８４ａ）と前記所定方向に並べて配置され、前記第５電機子コイル（８４ａ）とほぼ同形状を有する第６電機子コイル（８４ｂ）とから成る第３コイル対（８４）を少なくとも１つ含む第２平板状コイル群（８１）を更に備え、前記第１平板状コイル群（６１）と前記第２平板状コイル群（８１）とは、各電機子コイルに流れる電流の位相を同じにした際に、前記第１平板状コイル群（６１）に発生する力の位相と前記第２平板状コイル群（８１）に発生する力の位相とがずれるように配置されることを特徴とする。
【００３９】
前述した請求項５の平面型モータの場合には、例えば、第１コイル対に供給する電流の値と方向を変化させずに前記平板状発磁体と第１平板状コイル群とを相対移動させると、この相対移動に伴って第１コイル対に働く力の大きさが変化する。すなわち、ある方向の推力でその相対移動をさせていると、ある時点で推力が零となったり、推力の方向が逆となったりする。こうした推力の変化は、その相対移動の方向に関する電機子コイルの大きさをほぼ１／２周期とする周期で起こる。推力の方向が逆になることに対しては第１コイル対に供給する電流の方向を逆にすることで、その相対移動の方向への推力を維持することが可能であるが、推力の変化を抑制するには複雑な供給電流値の制御が必要となる。
【００４０】
請求項９の平面型モータでは、このことを考慮して、第１平板状コイル群における第１コイル対の配列とずらして、第１コイル対と同等の第３コイル対を第２平板状コイル群において配列している。この結果、第１コイル対と第３コイル対とに流れる電流を同相とした場合に第１平板状コイル群に発生する力と、第２平板状コイル群に発生する力の位相が異なることになる。したがって、簡単な電流値制御でも、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって補うことができるので、全体として安定した推力を発生することができる。なお、第１コイル対と第３コイル対との配列のずれは、第１平板状コイル群における第１コイル対の配列の１／４周期とすることが望ましい。
【００４１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９の平面型モータにおいて、前記第３コイル対（８３）を構成する前記第５電機子コイル（８４ａ）及び前記第６電機子コイル（８４ｂ）とほぼ同形状で該第５、第６電機子コイル（８４ａ、８４ｂ）に異なる側でそれぞれ隣接し、前記第１平板状コイル群（６１）に対向して配置された第７電機子コイル（８５ａ）と第８電機子コイル（８５ｂ）とから成る第４コイル対（８５）を更に備え、前記第３コイル対（８４）と前記第４コイル対（８５）とによって、前記第１の磁極面とほぼ重なる外形を有し、前記第２平板状コイル群（８１）を構成する第２コイルユニット（８３）が形成されていることを特徴とする。
【００４２】
これによれば、第３コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向と第４コイル対で発生するローレンツ電磁力の合力の方向とは互い交差する。したがって、第３コイル対に供給する電流値と第４コイル対に供給する電流値とを調節することにより、任意の方向への推力を発生することができる。そして、任意の方向への推力について、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって補うことができるので、全体として安定した推力を発生することができる。
【００４３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０の平面型モータにおいて、前記第２平板状コイル群（８１）は、マトリクス状に配列された複数の前記第２コイルユニット（８３）を備えることを特徴とする。
【００４４】
これによれば、任意の方向への推力を発生できる第２コイルユニットがマトリクス状に配列されているので、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相対移動を任意の直線方向及び任意の回転方向について、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって補うことができるので、広い範囲にわたって、安定した大きな推力を発生することができる。
【００４５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０の平面型モータにおいて、前記駆動制御装置（１９，２０）は、選択された前記第１コイル対（６４）には第１駆動信号を供給し、選択された前記第２コイル対（６５）には第２駆動信号し、選択された第３コイル対（８４）には、前記第１駆動信号とは位相の異なる第３駆動信号を供給し、選択された第４コイル対（８５）には、前記第２駆動信号とは位相の異なる第４駆動信号を供給することを特徴とする。
【００４６】
上述した請求項１０の平面型モータの場合は、前述のように、第１コイル対と第３コイル対とは、ずれて配列され、また、第２コイル対と第４イル対とは、ずれて配列されている。請求項１２の平面型モータでは、これを考慮して、第１駆動信号と第３駆動信号との位相をずらし、かつ、第２駆動信号と第４駆動信号との位相をずらしているので、平板状発磁体と第１平板状コイル群との相互作用力による推力の変化を、平板状発磁体と第２平板状コイル群との相互作用力によって効果的に補うことができる。
【００４７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）を前記平板状発磁体側とは反対側で支持する第２磁性体部材（６２）を更に備えることを特徴とする。
【００４８】
これによれば、電機子コイルの平板状発磁体側とは反対側での磁気回路が第２磁性体部材を介して構成されるので、安定した磁気回路が構成できるとともに、磁束を第２磁性体部材の中に閉じ込めることができる。したがって、電機子コイルの平板状発磁体側とは反対側に配設される部材に対する磁気の影響を防止できる。
【００４９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記平板状発磁体（５２）と前記第１平板状コイル群（６１）との間に配置され、非磁性体から成る平板状部材（６８）を更に備えるとともに、前記平板状発磁体（５２）は、前記第１磁極面側に複数の空気吹出し口を有することを特徴とする。
【００５０】
これによれば、複数の空気吹出し口から吹き出された空気が平板状部材に吹き付けられることにより、平板状発磁体と平板状部材とが非接触となり、この非接触状態が維持される。また、平板状部材は非磁性体なので、平板状磁性体が発生する磁束に影響を与えることがない。したがって、平面型モータとしての推力を維持しつつ、平板状発磁体と平板状部材（ひいては、第１平板状コイル群）との非接触状態を簡易に達成できるので、小さな推力で高速の相対移動を簡易に行うことが可能となる。
【００５１】
請求項１５に記載の発明は、請求項１の平面型モータにおいて、前記電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）を冷却する冷却装置（７５，７６，７９）を更に備える。
【００５２】
請求項１の平面型モータでは、電機子モータに電流を供給すると電機子モータが発熱する。この発熱により周囲温度が上昇することになるが、こうした温度上昇により周囲部材は熱膨張することになる。こうした熱膨張は、この平面型モータにより駆動対象物体を精度よく駆動制御しようとする際の精度低下要因となる。
【００５３】
請求項１５の平面型モータでは、これを考慮して、冷却装置によって発熱体である電機子コイルを冷却することとしているので、駆動対象物体を精度よく駆動することができる。
【００５４】
請求項１５の平面型モータにおいて、冷却装置の構成には様々考えられるが、請求項１６に記載の発明のように、前記電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）がその一方の面に配置された第２磁性体部材（６２）と、前記電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）の前記第２磁性体部材（６２）と反対側に配置された、非磁性体から成る平板状部材（６８）との間の空間（６６）に冷媒を供給する冷媒供給装置を備えて冷却装置を構成することが可能である。ここで、請求項１７に記載の発明のように、各電機子コイル（６４ａ、６４ｂ）を樹脂剤（６７）によって第２磁性体部材（６２）に固定することが可能である。これによれば、冷媒の流れる経路をなめらかな形状とでき、冷媒の流れをスムーズなものとできるので、効率的な冷却を行うことができる。
【００５５】
また、請求項１８に記載の発明のように、前記電機子コイルと該電機子コイルを前記平板状発磁体側とは反対側で支持する第２磁性体部材との間に配設された複数のペルチェ素子を備えて冷却装置を構成することも可能である。
【００５６】
なお、請求項１６及び請求項１７の平面型モータにおける冷却方式と請求項１８の平面型モータにおける冷却方式を併せて採用することも可能であり、この場合には冷却効率が向上する。
【００５７】
請求項１９に記載の発明は、請求項１〜１８のいずれかに記載の平面型モータと；前記平板状発生磁体（５２）及び前記第１平板状コイル群（６１）の一方と一体的に移動する移動体とを備えるステージ装置である。
【００５８】
これによれば、請求項１〜１８のいずれかに記載の平面型モータで、移動体を駆動するので、優れた制御性、推力線形性、及び位置決め性を有するとともに、大きな推力で高速に移動体を移動できる。
【００５９】
請求項２０に記載の発明は、第１物体に形成されたパターンを第２物体に転写する露光装置において、請求項１９に記載のステージ装置を、前記第１物体及び前記第２物体の少なくとも一方の位置決めをする位置決め装置として具備することを特徴とする。
【００６０】
これによれば、請求項１９に記載のステージ装置でウエハ等を精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【００６１】
請求項２１に記載の発明は、矩形状の磁極面を有する少なくとも１つの磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）を含む平板状発磁体（５２）と；前記磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）の磁極面に対向して配置され、前記磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）の磁極面の面積内に入る、前記磁石の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形の一対の電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）で構成されるコイル対（６４）と；前記コイル対（６４）の各々に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する駆動制御装置（１９，２０）とを備え、前記コイル対（６４）の各々の電機子コイル（６４ａ，６４ｂ）に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することによって前記コイル対（６４）と前記磁石（５４Ｎ，５４Ｓ）との間に発生するローレンツ電磁力の合力により、平板状発磁体（５２）は、前記磁極面と平行な面内を前記コイル対（６４）に対して相対移動することを特徴とする平面型モータである。
【００６２】
本請求項２１の平面型モータでは、平板状発磁体が発生した磁束と駆動制御装置がコイル対に供給した電流との相互作用によって各コイルで発生したローレンツ電磁力によってモータ駆動を行う。すなわち、可動子がコイル対を備える場合には、電機子コイルで発生したロレーンツ力が可動子を駆動する推力となり、一方可動子が平板状発磁体を備える場合には、このローレンツ電磁力の反力が可動子を駆動する推力となる。そして、一対の電機子コイルをコイル対として、このコイル対を構成する各電機子コイルに供給する電流値及び電流方向を駆動制御装置が制御することにより推力を制御している。
【００６３】
したがって、請求項２１の平面型モータによれば、平板状発磁体で配列される各永久磁石及びコイル対には専用の駆動方向は存在しないので、広範囲及び高密度に永久磁石及びコイル対を配列することが可能である。そして、駆動制御装置によってコイル対を構成する各電機子コイルに流れる電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるので、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００６５】
また、本発明のような平面型モータでは、ローレンツ電磁力は各電機子コイルの電流経路の各所で発生するが、コイルの電流経路として通常の形状、例えば、円形状や矩形状の各電機子コイルの電流経路では、対向する位置を流れる電流同士はそれらの値は同一であり、電流方向は互いに逆方向となる。しかしながら、平板状発磁体を構成する磁石が発生した磁束のコイル対の位置における磁束密度を考えると、磁石の磁極面の中心に対向する位置における磁束密度が最も高く、該磁極面の周辺に対向する位置ほど磁束密度が小さくなる。したがって、各電機子コイルの電流経路において互いに対向する位置で発生するローレンツ電磁力について、磁石の磁極面の中心に対向する位置により近い位置のローレンツ電磁力の方が大きくなり、磁極面の中心に対向する位置により近い位置で発生したローレンツ電磁力の方向の力が各電機子コイルに作用する力となる。こうした、対向する電流経路の位置についての力の電流経路全てに関する合力が各電機子コイルについて働く力となり、モータ駆動力の源となる。
【００６６】
これを考慮して、本発明では、磁極面を矩形状とし、かつ、各電機子コイルの電流経路の形状をこの磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形状として、各電機子コイルに働く力を効率よく発生させるとともに、平板状発磁体の前記磁極面と平行な面内におけるコイル対に対する相対移動の間においても電機子コイルに働く力を安定して発生させ、かつ、電機子コイルの配列性をよくしている。
【００６７】
また、請求項２１の平面型モータにおいて前記磁石の構成は様々考えられるが、請求項２２に記載の発明のように、前記平板状発磁体を構成する前記少なくとも１つの磁石は、永久磁石又は電磁石、あるいは永久磁石及び電磁石の任意の組み合わせとすることができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、第１の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。
【００６９】
この露光装置１００は、光源１及び照明光学系（２、３、５〜７）を含む照明系、マスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、感応基板としてのウエハＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動するステージ装置、及びこれらの制御系等を備えている。
【００７０】
前記照明系は、光源１、コリメータレンズ、フライアイレンズ等（いずれも図示せず）からなる照度均一化光学系２、リレーレンズ３、レチクルブラインド５、リレーレンズ６及び折り曲げミラー７（この内、照度均一化光学系２、リレーレンズ３、６及び折り曲げミラー７によって照明光学系が構成される）等を含んで構成されている。
【００７１】
ここで、この照明系の構成各部についてその作用とともに説明すると、光源１で発生した露光光としての照明光ＩＬは不図示のシャッターを通過した後、照度均一化光学系２により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。照明光ＩＬとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、あるいはＦ2 エキシマレーザ光等のエキシマレーザ光、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。
【００７２】
照度均一化光学系２から射出された光束は、リレーレンズ３を介して、レチクルブラインド５に達する。このレチクルブラインド５は、２枚の可動ブレード４５Ａ、４５Ｂを有する可動ブラインド（以下、この可動ブラインドを適宜「可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂ」と呼ぶ）と、この可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂの近傍に配置された開口形状が固定された固定ブラインド４６とから構成される。可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂの配置面はレチクルＲのパターン面と共役となっている。固定ブラインド４６は、例えば４個のナイフエッジにより矩形の開口を囲んだ視野絞りであり、その矩形開口の上下方向の幅が可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂによって規定されるようになっており、これによりレチクルＲを照明するスリット状の照明領域ＩＡＲ（図６参照）の幅を所望の大きさに設定できるようになっている。可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂは、可動ブラインド駆動機構４３Ａ、４３Ｂによって開閉方向に駆動されるようになっており、この駆動機構４３Ａ、４３Ｂの動作が不図示のメモリに格納されたプロセスプログラムと呼ばれるファイル内のマスキング情報に応じて主制御装置２０によって制御されるようになっている。
【００７３】
レチクルブラインド５を通過した光束は、リレーレンズ６を通過して折り曲げミラー７に至り、ここで鉛直下方に折り曲げられて回路パターン等が描かれたレチクルＲの照明領域ＩＡＲ部分（図６参照）を照明する。
【００７４】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置決めのため、照明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向に）微少駆動可能に構成されている。
【００７５】
また、このレチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成されたレチクル駆動部（図示省略）により、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で移動可能となっている。このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なくとも照明光学系の光軸ＩＸを横切ることができるだけの移動ストロークを有している。
【００７６】
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）１６からのレーザビームを反射する移動鏡１５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１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計１６は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６として示されている。
【００７７】
レチクル干渉計１６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１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージ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。
【００７８】
なお、不図示のレチクルアライメント系により所定の基準位置にレチクルＲが精度良く位置決めされるように、レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定されるため、移動鏡１５の位置をレチクル干渉計１６で測定するだけでレチクルＲの位置を十分高精度に測定したことになる。
【００７９】
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、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。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）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ＩＡＲ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を介してレチクルＲの回路パターンの縮小像が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に形成される。
【００８０】
前記ステージ装置は、ベース２１と、このベースの上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して不図示のエアベアリングによって浮上支持された基板ステージ１８と、この基板ステージ１８をＸＹ面内で２次元駆動する駆動装置５０とを備えている。ここで、上記エアベアリングに空気ポンプ５９から空気（エアー）が供給されている。
【００８１】
前記基板ステージ１８上には、ウエハホルダ２５が固定され、このウエハホルダ２５によってウエハＷが例えば真空吸着によって保持されている。
【００８２】
また、基板テーブル１８上にはウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１からのレーザビームを反射する移動鏡２７が固定され、外部に配置された前記ウエ干渉計３１により、基板テーブル１８のＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
【００８３】
ここで、実際には、図２に示されるように、基板テーブル１８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２７Ｙ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２７Ｙとが設けられ、ウエハ干渉計３１は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１として示されている。基板テーブル１８の位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０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５０を制御する。
【００８４】
また、基板テーブル１８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基準マーク板ＦＭが固定されている。
【００８５】
前記駆動装置５０としては、本実施形態では、ベース２１上面に埋め込まれた固定子６０と、基板ステージの底面（ベース対向面）に固定された可動子５１とから成る平面型モータが使用されている。以下の説明においては、この駆動装置５０を、便宜上、平面型モータ５０と呼ぶものとする。以下、この平面型モータ５０の構成各部について、その周辺の部材を含めて詳細に説明する。
【００８６】
前記可動子５１は、図２のステージ装置周辺の概略斜視図に示されるように、基板ステージ１８の底面に一体的に貼り付けられた強磁性体材料から成る平板状の強磁性体部材５３と、この強磁性体部材５３の底面（ベース対向面）に固定された平板状発磁体５２とから構成されている。
【００８７】
図３には、この可動子５１の構成が示されている。なお、この図３では可動子５１の構成の理解を容易にするため、及び図示の都合上、紙面下方向を＋Ｚ方向としており、図１及び図２とは上下を逆にして可動子５１の構成が示されている。可動子５１は、平板状発磁体５２と強磁性体材料から成る平板状の強磁性体部材５３とを備えることは前述の通りである。この平板状発磁体５２は、図３に示されるように、固定子６０に対向する側（図３の紙面上側）の磁極面がＮ極であり、この磁極面の一辺がほぼ２Ｌの長さの正方形である複数の永久磁石５４Ｎと、固定子６０に対向する側の磁極面がＳ極であり、この磁極面の一辺がほぼ２Ｌの長さの正方形である複数の永久磁石５４Ｓとから成る（以下、永久磁石５４Ｎ及び永久磁石５４Ｓを総称して、「永久磁石５４」とも呼ぶ）。永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとは同一の磁力の磁石であり、強磁性体部材５３上で交互にマトリクス状に配列されいる。
【００８８】
また、この可動子５１を構成する永久磁石５４相互間には空気吹出し口の役目を兼ねる微少隙間が形成されており、これらの隙間を介して基板テーブル１８の上部に接続された空気チューブを介して前記空気ポンプから供給される加圧空気がベース２１の上面に向かって吹き出され、ベース２１の上面と平板状発磁体５２との間の空気層の静圧（いわゆる隙間内圧力）により可動子を含む基板ステージ１８が、前記の如く浮上支持されている（図１、図２参照）。
【００８９】
図４には、前述した平面型モータ５０の固定子６０を含むベース２１の一部破断した概略断面図が示されている。この図４に示されるように、ベース２１は、断面が長方形の枠部材６９と、この枠部材の高さ方向の中央部やや下方に架設された強磁性体材料から成る平板状の強磁性体部材６２と、枠部材の上部開口を閉塞する状態で一体的に取り付けられたセラミック等の非磁性体材料から成る平板状部材６８とを備えている。
【００９０】
前記強磁性体部材６２の上面に、ペルチェ素子をそれぞれ介して複数のコイルユニット６３が配置されている。これらの複数のコイルユニット６３によって平板状コイル群６１が構成され、この平板状コイル群６１と前記強磁性体部材６２とによって、前述した平面型モータ５０の固定子６０が構成されている。なお、平板状コイル群６１を構成するコイルユニット６３の配置等については後述する。前記ペルチェ素子７５には、図１に示される冷却制御機７９から冷却用電流が供給される。また、強磁性体部材６２のコイルユニット６３配列面の反対側の面上には、放熱のためのフィン部材７６が配設されている。
【００９１】
前記平板状部材６８と枠部材６９と強磁性体部材６２とで囲まれる閉空間６６は、ここでは、平板状コイル群６１を冷却するための冷却液（冷媒）の通路とされている。すなわち、この閉空間６６のＹ方向一側には、流入口７１が設けられ、Ｙ方向の他側には流出口（排出口）７２が設けられている。そして、図１に示される冷媒供給装置としての冷却制御機７９から冷却液（例えば、水又はフロリナート（商品名））が流入口７１を介して該閉空間６６に送り込まれ、該空間内部を通過するときに平板状コイル群６１との間で熱交換を行い、平板状コイル群６１で発生した熱を吸収して高温となった冷却液が流出口７２を介して外部に排出されるようになっている。この場合、流出口７２を介して排出された冷却液は液通路を介して前記冷却制御機７９に戻され、ここで再び冷却されて前記閉空間６６に送り込まれるようになっている。但し、必ずしもこのような冷却液の循環経路を構成することなく、熱吸収後の冷却液を外部に排出するようにしても良い。なお、本実施形態では、冷却制御機７９、ペルチェ素子７５、及びフィン部材７６とから冷却装置が構成されている。
【００９２】
図５には、前述した平板状コイル群６１の構成が示されている。平板状コイル群６１は、図５（Ａ）に示されるように、マトリクス状に配列された複数のコイルユニット６３から構成されている。このコイルユニット６３は、図５（Ｂ）に示されるように、４つの電機子コイル６４ａ、６４ｂ、６５ａ、及び６５ｂから成る。そして、図５（Ｃ）に示されるように、電機子コイル６４ａと電機子コイル６４ｂとからコイル対６４が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対６４に供給される駆動電流は、ステージ制御系１９によってその電流値及び電流方向が制御されるようになっている。また、図５（Ｄ）に示されるように、電機子コイル６５ａと電機子コイル６５ｂとからコイル対６５が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対６５に供給される駆動電流もステージ制御系１９によって電流値及び電流方向が制御される。
【００９３】
本実施形態の走査型露光装置１００においては、図６に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方向）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ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶR で走査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（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ＩＡＲに共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域ＩＡ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るため、ウエハＷは速度ＶR の方向とは反対方向（＋Ｙ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になっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパターンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキャン）することによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるようになっている。
【００９４】
以下、本実施形態におけるウエハＷの移動時の各部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の移動、すなわち、平面型モータ５０における可動子５１の移動の原理の概要を、図７〜図１３を参照して説明する。
【００９５】
図７には、平板状発磁体５２が発生する磁力線の概要が示されている。なお、図７（Ａ）においては、磁力線が実線矢印で示されている。図７（Ａ）に示されるように、平板状発磁体５２を構成する永久磁石５４Ｎは−Ｚ方向（紙面下向き）の磁力線を発生し、また、永久磁石５４Ｓは＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁力線を発生する。そして、強磁性体部材５３及び強磁性体部材６２と共に磁気回路を構成する。なお、以下の説明では、永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとは同一の磁力の永久磁石であるとする。
【００９６】
このとき、強磁性体部材６２付近、すなわち平板状コイル群６１が配設されるＺ位置の磁束密度Ｂは、図７（Ｂ）に示されるような分布となる。すなわち、永久磁石５４の磁極面の中心点に応じた位置で磁束密度Ｂの絶対値が最大となり、この点から磁極面の周辺部に応じた位置へ行くほど磁束密度Ｂの絶対値は小さくなり、永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとの境界面に応じた位置で磁束密度Ｂは零となる。また、磁束密度Ｂの分布は、磁極面の中心点に応じた位置を中心として、±Ｙ方向について対称となっている。図７（Ｂ）では、磁力線の方向が＋Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を正とし、磁力線の方向が−Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を負としている。また、図７ではＹ方向に関する磁束密度Ｂの分布が示されているが、Ｘ方向に関する磁束密度Ｂの分布も図７（Ｂ）の分布と同様となる。
【００９７】
図８及び図９には、図７（Ｂ）に示された分布の磁束密度Ｂの環境中における１つのコイル対６４に働く力が示されている。なお、図８では、永久磁石５４ａ、５４ｂの最小配列単位である２×２のマトリクス状配列に対する１つのコイル対６４の場合を想定している。なお、以下の説明では、この２×２のマトリクスの中心を原点ＯとしたＸＹ座標系を用いていており、また、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行となるようにしている。
【００９８】
まず、図８（Ａ）のように、コイル対６４が紙面右下の永久磁石５４Ｎの磁極面にのみ対向、すなわちコイル対６４の中心座標が（Ｌ、−Ｌ）であり、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合を考える。また、電機子コイル６４ａには紙面左回り（反時計回り）で電流値Ｉの電流が流れ、したがって電機子コイル６４ｂには紙面右回り（時計回り）で電流値Ｉの電流が流れている場合を考える。
【００９９】
このとき、コイル対６４に働く力は図８（Ｂ）に示すようになる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1、Ｆa3であるが、ローレンツ電磁力Ｆa3を発生させる電流経路は永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとの境界部近傍なので、ローレンツ電磁力Ｆa3は非常に小さく（ほぼ零に）なる。一方、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2、Ｆa4であるが、ローレンツ電磁力Ｆa2を発生させる電流経路は永久磁石５４Ｎと永久磁石５４Ｓとの境界部近傍なので、ローレンツ電磁力Ｆa4は非常に小さく（ほぼ零に）なる。したがって、電機子コイル６４ａに働く力は、ローレンツ電磁力Ｆa1とローレンツ電磁力Ｆa4の合力であり、そのＸ成分が−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1となり、Ｙ成分が＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆa4となる。ところで、前述した永久磁石５４が発生する磁束密度Ｂの分布のＸＹ対称性から、ローレンツ電磁力Ｆa1とローレンツ電磁力Ｆa4とではそれぞれの大きさが同じである。したがって、電機子コイル６４ａに働く力の方向は紙面左上４５°方向となる。
【０１００】
また、電機子コイル６４ｂに働く力は、電機子コイル６４ａの場合と同様に考えることができ、大きさが互いに同一である、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆb3と＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆb2の合力となる。すなわち、電機子コイル６４ｂに働く力の方向も紙面左上４５°方向となる。したがって、コイル対６４に働く力Ｆは電機子コイル６４ａに働く力と電機子コイル６４ｂに働く力との合力なので、その方向は紙面左上４５°方向の方向となる。この結果、永久磁石５４Ｎを含む可動子５１は、紙面右下４５°方向に駆動される。
【０１０１】
なお、コイル対６４が紙面左下の永久磁石５４Ｓの磁極面にのみ対向する場合には、永久磁石５４Ｎの場合と比べて磁力線の方向が逆となるので、図８（Ｂ）に示された力と反対向きの力が働くことになる。また、図８（Ａ）の状態においてコイル対６４の電流方向を逆にした場合も、図８（Ｂ）に示された力と反対向きの力が働くことになる。
【０１０２】
図８（Ｂ）に示された力による駆動の結果、永久磁石５４とコイル対６４との位置関係が図８（Ｃ）に示されるようになる。なお、図８（Ｃ）では、コイル対６４の中心位置座標が（ｕ，−ｕ）（Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ）とする。
【０１０３】
このとき、コイル対６４に働く力は図８（Ｄ）のようになる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1N 、Ｆa1S 、Ｆa3N 、Ｆa3S である。ここで、電機子コイル６４ａの同一の辺に発生するローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S との合力Ｆa1を考えると、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1N の大きさの方が＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1S の大きさよりも大きくなる。したがって、合力Ｆa1は−Ｘ方向の力となる。これと同様にして、ローレンツ電磁力Ｆa3N とローレンツ電磁力Ｆa3S との合力Ｆa3も−Ｘ方向の力となる。また、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ方向の成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2N 、Ｆa2S 、Ｆa4N 、Ｆa4S に関しては、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、ローレンツ電磁力Ｆa2N とローレンツ電磁力Ｆa2S との合力Ｆa2は＋Ｙ方向の力であり、また、ローレンツ電磁力Ｆa4N とローレンツ電磁力Ｆa4S との合力Ｆa4は＋Ｙ方向の力である。ところで、やはり磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力が生じる電流経路の長さを考慮すると、合力Ｆa1と合力Ｆa4との大きさは同一であり、かつ、合力Ｆa2と合力Ｆa3との大きさは同一である。したがって、電機子コイル６４ａに働く力は図８（Ｂ）の場合と比べて小さくなるが、その方向は、紙面左上４５°方向となる。
【０１０４】
また、電機子コイル６４ｂに働く力については、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb1（＋Ｘ方向の力）、Ｆb3（−Ｘ方向の力）である。ここで、ローレンツ電磁力Ｆb3を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb1を発生させる電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ、−Ｌ））に近いので、ローレンツ電磁力Ｆｂ3の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb1の大きさよりも大きくなる。したがって、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分であるローレンツ電磁力Ｆb3とローレンツ電磁力Ｆb1との合力は−Ｘ方向の力となる。一方、電機子コイル６４ｂに働く力の内、Ｙ方向の成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb2（＋Ｙ方向の力）、Ｆb4（−Ｙ方向の力）であるが、ローレンツ電磁力Ｆb2を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb4を発生させる電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ、−Ｌ））に近いので、ローレンツ電磁力Ｆb2の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb4の大きさよりも大きくなる。したがって、電機子コイル６４ｂに働く力のＹ成分であるローレンツ電磁力Ｆb2とローレンツ電磁力Ｆb4との合力は＋Ｙ方向の力となる。ところで、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性より、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分とＹ成分との大きさは互いに同一であるので、電機子コイル６４ｂに働く力は図８（Ｂ）の場合と比べて小さくなるが、その方向は紙面左上４５°の方向となる。
【０１０５】
したがって、コイル対６４に働く力Ｆは電機子コイル６４ａに働く力と電機子コイル６４ｂに働く力との合力なので、その大きさは図８（Ｂ）の場合と比べて小さくなるが、その方向は紙面左上４５°方向である。この結果、永久磁石６４Ｎを含む可動子５１は、紙面右下４５°方向に駆動される。なお、コイル対６４に供給される電流の電流値及び電流方向が変化しなければ、図８（Ｃ）において、コイル対６４の中心座標（ｕ，−ｕ）が座標（Ｌ／２，−Ｌ／２）に近づくほどコイル対６４に働く力は小さくなる。
【０１０６】
こうして可動子５１が紙面右下４５°方向に連続的に駆動され、コイル対６４の中心位置座標が（Ｌ／２，−Ｌ／２）となる。
【０１０７】
このとき、コイル対６４に働く力は図８（Ｄ）のように零となる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1N 、Ｆa1S 、Ｆa3N 、Ｆa3S である。ここで、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、電機子コイル６４ａの同一の辺に発生するローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S とは力の向きが互い逆方向であり、かつ、それぞれの力の大きさが同一である。すなわち、ローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S との合力Ｆa1は零となる。これと同様にして、ローレンツ電磁力Ｆa3N とローレンツ電磁力Ｆa3S との合力Ｆa3も零となる。したがって、電機子コイル６４ａに働く力のＸ成分は零となる。また、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2N 、Ｆa2S 、Ｆa4N 、Ｆa4S に関しても、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、ローレンツ電磁力Ｆa2N とローレンツ電磁力Ｆa2S との合力Ｆa2は零であり、また、ローレンツ電磁力Ｆa4N とローレンツ電磁力Ｆa4S との合力Ｆa2も零となる。したがって、電機子コイル６４ａに働く力は零となる。
【０１０８】
また、電機子コイル６４ｂに働く力については、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb1（＋Ｘ方向の力）、Ｆb3（−Ｘ方向の力）であるが、磁束密度Ｂの対称性を考慮すると、これらの力は大きさが同一、かつ方向が互いに逆方向なので、これらの力の合力は零となる。これと同様にして、電機子コイル６４ｂに働く力のＹ成分であるローレンツ電磁力Ｆb2とローレンツ電磁力Ｆb4との合力も零となる。したがって、電機子コイル６４ｂに働く力は零となる。
【０１０９】
したがって、コイル対６４に働く力は零となる。こうして、コイル対の中心位置が座標（Ｌ／２，−Ｌ／２）の場合にコイル対６４に働く力が零となるのは、もっぱら磁束密度Ｂの分布の対称性によるものであり、コイル対６４に供給される電流の電流値や電流方向を変化させても変わらない。
【０１１０】
次に、永久磁石５４とコイル対６４との位置関係が図９（Ｃ）に示されるような位置関係、すなわち、コイル対６４の中心位置座標が（ｕ，−ｕ）（０＜ｕ＜Ｌ／２）となった場合を考える。
【０１１１】
このとき、コイル対６４に働く力は図９（Ｄ）に示す通りとなる。すなわち、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa1N 、Ｆa1S 、Ｆa3N 、Ｆa3S である。ここで、電機子コイル６４ａの同一の辺に発生するローレンツ電磁力Ｆa1N とローレンツ電磁力Ｆa1S との合力Ｆa1を考えると、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、図８（Ｄ）の場合とは反対に、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1N の大きさの方が＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆa1S の大きさよりも小さくなる。したがって、合力Ｆa1は＋Ｘ方向の力となる。これと同様にして、ローレンツ電磁力Ｆa3N とローレンツ電磁力Ｆa3S との合力Ｆa3も＋Ｘ方向の力となる。また、電機子コイル６４ａに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆa2N 、Ｆa2S 、Ｆa4N 、Ｆa4S に関しては、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力が生じる電流経路の長さを考慮すると、図８（Ｄ）の場合と反対に、ローレンツ電磁力Ｆa2N とローレンツ電磁力Ｆa2S との合力Ｆa2は−Ｙ方向の力であり、また、ローレンツ電磁力Ｆa4N とローレンツ電磁力Ｆa4S との合力Ｆa4も−Ｙ方向の力である。ところで、やはり磁束密度Ｂの分布の対称性及びそれぞれのローレンツ電磁力を生じさせる電流経路の長さを考慮すると、図８（Ｄ）の場合と同様に、合力Ｆa1と合力Ｆa4との大きさは同一であり、かつ、合力Ｆa2と合力Ｆa3との大きさは同一である。したがって、電機子コイル６４ａに働く力の方向は、紙面右下４５°方向となる。
【０１１２】
また、電機子コイル６４ｂに働く力については、Ｘ成分はＹ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb1（＋Ｘ方向の力）、Ｆb3（−Ｘ方向の力）である。ここで、ローレンツ電磁力Ｆb3を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb1が発生する電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ／２、−Ｌ／２））から遠いので、ローレンツ電磁力Ｆb3の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb1の大きさよりも小さくなる。したがって、図８（Ｄ）の場合とは反対に、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分であるローレンツ電磁力Ｆb3とローレンツ電磁力Ｆb1との合力は＋Ｘ方向の力となる。一方、電機子コイル６４ｂに働く力の内、Ｙ成分はＸ軸方向に沿って流れる電流に関して発生するローレンツ電磁力Ｆb2（＋Ｙ方向の力）、Ｆb4（−Ｙ方向の力）であるが、ローレンツ電磁力Ｆb2を発生させる電流経路の方がローレンツ電磁力Ｆb4が発生する電流経路よりも永久磁石５４Ｎの中心点に対応する位置（座標（Ｌ／２、−Ｌ／２））から遠いので、ローレンツ電磁力Ｆb2の大きさの方がローレンツ電磁力Ｆb4の大きさよりも小さくなる。したがって、図８（Ｄ）とは反対に、電機子コイル６４ｂに働く力のＹ成分であるローレンツ電磁力Ｆb2とローレンツ電磁力Ｆb4との合力は−Ｙ方向の力となる。ところで、前述した磁束密度Ｂの分布の対称性より、電機子コイル６４ｂに働く力のＸ成分とＹ成分との大きさは互いに同一であるので、その方向は紙面右下４５°方向となる。
【０１１３】
したがって、コイル対６４に働く力Ｆは電機子コイル６４ａに働く力と電機子コイル６４ｂに働く力との合力なので、図８（Ｄ）の場合と反対に、その方向は紙面右下４５°方向である。この結果、永久磁石６４Ｎを含む可動子５１は、紙面左上４５°方向に駆動される。なお、コイル対６４に供給される電流の電流値及び電流方向が変化しなければ、図９（Ｃ）において、コイル対６４の中心座標（ｕ，−ｕ）が座標（Ｌ／２，−Ｌ／２）から遠ざかるほどコイル対６４に働く力は大きくなる。
【０１１４】
以上のようにして、コイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）の値ｕを変化させながらコイル対６４に働く力を求めると、この力の方向は必ず紙面左上４５°方向又はこの方向の逆方向である紙面右下４５°方向であることが判る。すなわち、あるときにコイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）であり、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路がＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合には、コイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）やコイル対６４に供給される電流の電流値によってその大きさは異なるが、電機子コイル６４ａと電機子コイル６４ｂとの配列方向（すなわち、紙面左上４５°方向又は紙面右下４５°方向に可動子５１を駆動することができる。
【０１１５】
図１０には、以上のような場合において、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたとき（図１０（Ａ）参照）のコイル対６４の中心位置座標（ｕ，−ｕ）によるコイル対６４に働く力Ｆの変化の様子が示されている（図１０（Ｂ）参照）。なお、図１０（Ａ）では、図８及び図９において、電機子コイル６４ａの電流が左回りの場合に電流値Ｉを正としている。また、図１０（Ｂ）では、図８及び図９において、力Ｆの方向が紙面左上４５°方向の場合に力Ｆの大きさを正とし、力Ｆの方向が紙面右下４５°方向の場合に力Ｆの大きさを負としている。
【０１１６】
図１０（Ｂ）に示されるように、この場合には、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、周期的（周期＝２Ｌ）で力Ｆの大きさが変化しており、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では力Ｆが正となり、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では力が負となる。
【０１１７】
したがって、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、一方向に継続的に可動子５１を継続的に駆動し続けることはできないが、電流方向を値ｕに応じて変化させることにより、一方向に継続的に可動子５１を駆動し続けることを実現することができる。例えば、図１１には、コイル対６４に正の力Ｆを継続的に働かせる電流制御の一例が示されている。すなわち、図１１（Ａ）に示されるように、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを正とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを負（すなわち、図８及び図９において、電機子コイル６４ａの電流が右回り）とする。したがって、コイル６４に働く力Ｆは、図１１（Ｂ）に示されるように、負の力となることはなく周期的（周期＝Ｌ）な正の力Ｆとなる。この結果、図８及び図９における紙面右下４５°方向に継続的に可動子５１を駆動し続けることができる。
【０１１８】
また、図１２には、コイル対６４に、図８及び図９における紙面右下４５°方向の力を継続的に働かせる電流制御の一例が示されている。すなわち、図１２（Ａ）に示されるように、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを負とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では電流値Ｉを正とする。したがって、コイル６４に働く力Ｆは、図１２（Ｂ）に示されるように、正の力となることはなく周期的（周期＝Ｌ）な負の力となる。この結果、図８及び図９における紙面左上４５°方向に継続的に可動子５１を駆動し続けることができる。
【０１１９】
したがって、コイル対６４を電機子コイル６４ａと電機子コイル６４ｂとの配列方向に配列し、コイル対６４に供給する電流を制御することにより、この方向に沿って可動子５１を自在に駆動することができる。
【０１２０】
なお、図１１及び図１２では、コイル対６４に供給する電流に関して、電流値Ｉの絶対値を一定として、電流方向のみをコイル対６４と永久磁石５４との位置関係に応じて変化させたが、力Ｆの大きさは電流値Ｉにより制御することができるので、電流値Ｉの絶対値もコイル対６４と永久磁石５４との位置関係に応じて変化させることにより、コイル対６４に働く力（すなわち、コイル対６４に起因する可動子５１の推力）を均一化することができる。例えば、電流値Ｉが正又は負の各区間のそれぞれの中央部における電流値Ｉの絶対値に比べて、各区間の周辺部へ行くほど電流値の絶対値を大きくすることにより、コイル対６４に働く力Ｆの均一化を図ることができる。
【０１２１】
なお、以上のことは、コイル対６４の中心位置が座標（ｕ，ｕ）の場合にも、コイル対６４に働く力Ｆの方向を除いて同様である。
【０１２２】
以上では、コイル対６４の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置にあり、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路がＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合について説明したが、コイル対６４の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置にない場合、または、電機子コイル６４ａ及び電機子コイル６４ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれにも平行でない場合にも、図８及び図９と同様にして、コイル対６４に働く力を求めることにより、コイル対６４と永久磁石５４との相対位置関係に応じて、コイル対６４に働く力及びその反力である可動子５１に付与される推力を求めることができる。
【０１２３】
また、以上ではコイル対６４について説明したが、図５（Ｄ）に示されるコイル対６５についても同様のことがいえる。例えば、コイル対６４の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置（すなわち、コイル対６５の中心位置が座標（ｕ，±ｕ））であり、電機子コイル６５ａ及び電機子コイル６５ｂの電流経路がＸ方向又はＹ方向のいずれかに平行である場合には、コイル対６５に働く力の方向が、図８及び図９において紙面右上４５°方向又は紙面左下４５°方向であることを除いて、コイル対６５の場合と同様である。また、コイル対６５の中心位置が永久磁石５４の磁極面の対角線上の点に応じた位置にない場合、または、電機子コイル６５ａ及び電機子コイル６５ｂの電流経路はＸ方向又はＹ方向のいずれにも平行でない場合にも、コイル対６４の場合と同様に、コイル対６５と永久磁石５４との相対位置関係に応じて、コイル対６５に働く力及びその反力である可動子５１に付与される推力を求めることができる。
【０１２４】
次に、コイル対６４とコイル対６５とから成るコイルユニット６３（図５（Ｂ）参照）による可動子５１の駆動について説明する。
【０１２５】
コイル対６４及びコイル対６５のいずれか一方のみに電流が供給されているときには、電流が供給されているコイル対のみによる駆動となり、前述のコイル対６４による駆動態様又はコイル対６５による駆動態様の通りとなる。コイル対６４及びコイル対６５の双方に電流が供給されている場合には、コイルユニット６３に働く力は、コイル対６４に働く力とコイル対６５に働く力との合力となる。ところで、コイルユニット６３を構成するコイル対６４とコイル対６５とでは電機子コイルの配列方向が互いに直交しているので、コイル対６４に働く力とコイル対６４に働く力とは互いに交差する方向となる。したがって、コイルユニット６３と永久磁石５４との位置関係に応じて、コイル対６４及びコイル対６５に供給する電流それぞれの電流値及び電流方向を制御することにより、コイルユニット６３に働く力の大きさ及び方向を任意に制御することができる。
【０１２６】
図１３には、典型的な例として、コイルユニット６３が永久磁石５４Ｎに完全に対向し、コイル対６４に供給する電流の電流値とコイル対６５に供給する電流の電流値とを同一とした場合における、コイル対６４及びコイル対６５の電流方向によるコイルユニット６３に働く力の方向が示されている。なお、力Ｆの説明図である図１３（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）、（Ｈ）では、電流経路の各辺に発生するローレンツ電磁力が実線矢印で示されて、また、これらのローレンツ電磁力の合力、すなわちコイルユニット６３に働く力が太線矢印で示されている。
【０１２７】
図１３（Ａ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が左回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が左回りである場合には、図１３（Ｂ）に示されるように、±Ｘ方向の力は互いに相殺されて、＋Ｙ方向の力の成分のみが残る。したがって、コイルユニット６３に働く力の方向は＋Ｙ方向となる。また、図１３（Ｃ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が左回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が右回りである場合には、図１３（Ｄ）に示されるように、±Ｙ方向の力は互いに相殺されて、−Ｘ方向の力の成分のみが残り、コイルユニット６３に働く力の方向は−Ｘ方向となる。また、図１３（Ｅ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が右回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が左回りである場合には、図１３（Ｆ）に示されるように、±Ｙ方向の力は互いに相殺されて、＋Ｘ方向の力の成分のみが残り、コイルユニット６３に働く力の方向は＋Ｘ方向となる。さらに、また、図１３（Ｇ）に示されるように、電機子コイル６４ａの電流経路が右回りであり、電機子コイル６５ａの電流経路が右回りである場合には、図１３（Ｈ）に示されるように、±Ｘ方向の力は互いに相殺されて、−Ｙ方向の力の成分のみが残り、コイルユニット６３に働く力の方向は−Ｙ方向となる。
【０１２８】
図１３では、コイル対６４に供給する電流の電流値とコイル対６５に供給する電流の電流値とを同一としたが、これらの電流値を変化させることにより、所望の方向で所望の大きさの力をコイルユニット６３に働かせることができる。
【０１２９】
また、図１３では、コイルユニット６３を永久磁石５４Ｎに完全に対向させたが、コイルユニット６３と永久磁石５４との任意の位置関係の場合に、コイル対６４及びコイル対６５に供給する電流の電流値及び電流方向を制御することにより、所望の方向へ所望の大きさの力をコイルユニット６３に働かせることができる。すなわち、可動子５１を所望の方向へ所望の大きさの力で駆動することができる。
【０１３０】
なお、可動子５１を所望の方向へ移動又は所望の位置に停止させるときには、可動子５１の平板状発磁体５２に対向するコイルユニット６３の内、電流を供給するものとして選択されたコイルユニット６３（例えば、全てのコイルユニット６３）の全てについて、それぞれが可動子に付与する力が同一となるように、選択された各コイルユニット６３へ供給する電流の電流値及び電流方向を制御すればよい。また、可動子５１を回転させるときには、可動子５１の平板状発磁体５２に対向するコイルユニット６３の内、電流を供給するものとして選択されたコイルユニット６３（例えば、可動子５１の周辺部分に対向するコイルユニット６３）の位置に応じて、異なる方向の力を付与するように、選択された各コイルユニット６３へ供給する電流の電流値及び電流方向を制御すればよい。
【０１３１】
したがって、本実施形態の平面型モータ５０によれば、平板状発磁体５２と前記平板状コイル群６１との位置関係に応じて、電流を供給するコイルユニット６３を選択し、選択されたコイルユニット６３に供給する電流の電流値及び電流方向を制御することにより、ＸＹ平面内において所望の方向（回転方向を含む）及び所望の推力で、可動子５１を駆動することができる。
【０１３２】
なお、平板状発磁体５２を構成する各永久磁石５４及び平板状コイル群６１を構成するコイルユニット６３には専用の駆動方向は存在しないので、双方とも稠密に永久磁石５４及びコイルユニット６３を配列することが可能であり、かつ、駆動に寄与する永久磁石５４及び電機子コイルの数を多くできるので、可動子５１に対して大きな推力を付与することができる。また、平板状コイル群６１を構成するコイルユニット６３へ供給する電流の電流値及び電流方向を調整することにより、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れた可動子５１の駆動ができる。
【０１３３】
本第１の実施形態に係るステージ装置では、前述の如く、ウエハＷをウエハホルダ２５を介して保持する基板ステージ１８に可動子５１が取り付けられているので、主制御装置２０ではステージ制御系１９を介して上記のようにして可動子５１を駆動制御することにより、これと一体的に基板ステージ１８及びウエハＷをＸＹ面内で自在に移動させることができる。これを更に詳述すると、所望の方向に所望の推力で可動子、すなわち基板ステージ１８を移動させるにあたって、主制御装置２０では、ステージ制御系１９を介してウエハ干渉計３１の計測値（位置情報又は速度情報）をモニタして、その時点の可動子５１と固定子とのＸＹ面内での相対位置関係を求める。そして、主制御装置２０ではこの求めた相対位置関係と基板ステージを駆動すべき目標位置に応じて各コイルユニット６３に供給すべき電流値及び電流方向を演算により決定し、ステージ制御系１９に指令を与える。これにより、ステージ制御系１９では、指令に応じて各コイルユニット６３に与える電流値び電流方向を制御する。この際、主制御装置２０では目標位置に対する距離に応じて基板ステージ１８の速度をも制御する。
【０１３４】
ここで、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて、各コイルユニット６３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、各コイルユニット６３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ことも可能である。こうした場合には、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１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、その後において各コイルユニット６３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コイルユニット６３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１９は、修正された情報に基づいて各コイルユニット６３に対する電流制御を行う。
【０１３５】
次に、前述のステージ装置を含む露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。
【０１３６】
まず、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、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１８にロードされる。
【０１３７】
このとき、基板ステージ１８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２０によりウエハ干渉計の計測値に基づいてステージ制御系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、平面型５０の固定子６０を構成するコイルユニット６３に電流が供給されており、このコイルユニット６３における発熱による温度上昇を防止すべく、主制御装置２０では冷却機７９、ペルチェ素子７５を用いてコイルユニット６３の冷却を前述のようにして行っている。
【０１３８】
次に、主制御装置２０により、不図示のレチクル顕微鏡、基板テーブル１８上の基準マーク板ＦＭ、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。こうした動作において、ウエハＷの移動が必要な場合には、前述したように、主制御装置２０がステージ制御系１９を介してステージ装置内の各コイルユニット６３の電流を制御し、可動子５１を移動させることによりウエハＷを移動させる。こうしたの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。
【０１３９】
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１８が移動される。この移動は、主制御装置２０によりステージ制御系１９を介して、平面型モータ５０を構成する各コイルユニット６３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１８が移動される。この移動は、主制御装置２０によりステージ制御系１９及び不図示のレチクル駆動部等を介して行われる。
【０１４０】
そして、ステージ制御系１９が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情報、ウエハ干渉計３１によっ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平面型モータ５０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させる。この同期移動とともに走査露光が行われる。
【０１４１】
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１８が１ショット領域分だけ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。
【０１４２】
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。したがって、本実施形態の露光装置１００によれば、平面型モータ５０を備えたステージ装置によりウエハＷを精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【０１４３】
本実施形態において、平板状コイル群６１の各電機子コイル及び各ペルチェ素子７５の強磁性体部材６２への固定あたっては、例えば図１４に示されるように、樹脂接着剤６７を使用して、冷却液の流路を滑らかに整形してもよい。このようにすれば、冷却液の流れをスムーズなものとできるので、効率的な冷却を行うことができる。
【０１４４】
あるいは、図１５に示されるように、ベース２１内部に設けられた強磁性体部材６２の上下の閉空間の内、下側の閉空間の一端に流入口７１を設け、上側の閉空間の他端に排出口７２を設けるとともに、各電機子コイルの中空部を介して前記両閉空間が連通するように、ペルチェ素子７５、強磁性体部材６２、及びフィン部材７６に上下方向の貫通孔を設けてもよい。かかる場合には、流入口７１を介して下側の閉空間に流入した冷却液は、フィン部材７６との間で熱交換を行うとともに前記各貫通孔及び各電機子コイルの内部空間を通って上側の閉空間に流入し、最終的に排出口７２から外部に排出される。この場合、図１５からも明らかなように、冷却液の流れにより電機子コイルの内面側まで効率よく冷却され、更にフィン部材までも冷却することができるので、冷却効率が一層向上する。
【０１４５】
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態を図１６〜図２０に基づいて説明する。なお、以下の説明にあたって、同等の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態は、第１の実施形態と比べて、平面型モータの固定子が２つの平板状コイル群を備える点に特徴を有している。以下、この特徴点について説明する。
【０１４６】
図１６には、本実施形態における平面型モータの固定子８０を含むベース２１の概略断面図が示されている。固定子８０は、図１６に示されるように、前記平板状コイル群６１と、この平板状コイル群６１の紙面下側に配設され、複数のコイルユニット８３から成る平板状コイル群８１と、各コイルユニット６３、８３を可動子５１側とは反対側で支持する、強磁性体材料から成る平板状の前記強磁性体部材６２とを備える。ここで、各コイルユニット８３と強磁性体部材６２との間には各コイルユニット６３、８３を冷却するためのペルチェ素子７５が配設され、また、強磁性体部材６２のコイルユニット６３、８３配列面の反対側の面上には、放熱のためのフィン部材７６が配設されている。
【０１４７】
図１７には、平板状コイル群８１の構成が示されている。平板状コイル群８１は、平板状コイル群６１と同様に、図１７（Ａ）に示されるように、マトリクス状に配列された複数のコイルユニット８３から構成されている。このコイルユニット８３は、図１７（Ｂ）に示されるように、４つの電機子コイル８４ａ、８４ｂ、８５ａ、及び８５ｂから成る。そして、図１７（Ｃ）に示されるように、電機子コイル８４ａと電機子コイル８４ｂとから、コイル対６４と等価なコイル対８４が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対８４に供給される電流は、ステージ制御系１９によってその電流値及び電流方向が制御される。また、図１７（Ｄ）に示されるように、電機子コイル８５ａと電機子コイル８５ｂとから、コイル対６５と等価なコイル対８５が構成され、それぞれの電機子コイルの電流経路は逆回りに設定されている。このコイル対８５に供給される電流も、ステージ制御系１９によってその電流値及び電流方向が制御される。
【０１４８】
図１８には、平板状コイル群６１と平板状コイル群８１とのＸＹ平面における位置関係が示されている。図１８に示されるように、平板状コイル群８１におけるコイルユニット８３の配列は、平板状コイル群６１におけるコイルユニット６３の配列に対して、Ｘ方向及びＹ方向の配列位相がそれぞれ９０°（すなわち、位置がＬ／２）だけずれている。
【０１４９】
前述の図７（Ｂ）に示された分布の磁束密度Ｂの環境中において、コイルユニット８３に働く力は、前述のコイルユニット６３の場合と同様であるが、永久磁石５４との位置関係による力の大きさの変化の位相が異なる。この力の変化の位相の相違を、前述のコイル対６４に働く力とコイル対８４に働く力とを例にとって説明する。
【０１５０】
図１９には、コイル対６４に働く力とコイル対８４に働く力の変化の相違が示されている。ここで、コイル対６４に流れる電流Ｉ1 及び働く力Ｆ1 を実線で示し、コイル対８４に流れる電流Ｉ2 及び働く力Ｆ2 を点線で示している。なお、図１９には、前述の図１０の場合と同様に、コイル対６４に供給される電流及びコイル対８４供給される電流のそれぞれの電流値と電流方向を一定とした（図１９（Ａ）参照）、コイル対６４及びコイル対８４のそれぞれの中心位置座標（ｕ，−ｕ）におけるコイル対６４及びコイル対８４に働く力Ｆの変化の様子が示されている（図１９（Ｂ）参照）。なお、図１９（Ａ）では、電機子コイル６４ａの電流が左回りの場合にその電流値Ｉ1 を正とし、電機子コイル８４ａの電流が左回りの場合にその電流値Ｉ2 を正としている。また、図１９（Ｂ）では、図１０（Ｂ）の場合と同様に、力Ｆ1 、Ｆ2 の正負を表している。
【０１５１】
図１９（Ｂ）に示されるように、コイル対６４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、周期的（周期＝２Ｌ）で力Ｆ1 の大きさが変化しており、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では力Ｆ1 が正となり、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では力Ｆ1 が負となる。一方、コイル対８４に供給される電流の電流値と電流方向を一定としたときには、周期的（周期＝２Ｌ）で力Ｆ2 の大きさが変化しており、周期の半分の区間（例えば、０＜ｕ＜Ｌの区間）では力Ｆ2 が正となり、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ＜ｕ＜０の区間）では力Ｆ2 が負となる。すなわち、コイル対６４に働く力とコイル対８３に働く力とで、永久磁石５４との位置関係による力の大きさの変化の位相が９０°だけ異なっている。
【０１５２】
したがって、電流Ｉ1 、Ｉ2 の電流方向を値ｕに応じて変化させて、同時に供給することにより、安定した推力で可動子５１を駆動し続けることを実現することができる。例えば、図２０には、コイル対６４及びコイル対８４に働く力の合力として、（−１，１）方向の力を継続的かつ安定的に働かせる電流制御の一例が示されている。すなわち、図２０（Ａ）に示されるように、コイル対６４については、周期の半分の区間（例えば、Ｌ／２＜ｕ＜３Ｌ／２の区間）では電流値Ｉ1 を正とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ／２＜ｕ＜Ｌ／２の区間）では電流値Ｉ1 を負とする。この場合、コイル対８４については、コイル対６４に比べ位相が９０°だけずれた状態とする。すなわち、周期の半分の区間（例えば、０＜ｕ＜Ｌの区間）では電流値Ｉ2 を正とし、周期の他の半分の区間（例えば、−Ｌ＜ｕ＜０の区間）では電流値Ｉ2 を負とする。この結果、コイル６４に働く力Ｆ1 とコイル８４に働く力Ｆ2 との合力Ｆ3 は、図２０（Ｂ）に示されるように、力Ｆ3 の大きさが零となることなく常に正の力となるとともに、前述の図１１に示したコイル対６４単独の場合と比べて飛躍的に安定な力となる。したがって、所定方向に安定した推力で継続的に可動子５１を駆動し続けることができる。
【０１５３】
なお、図２０では、コイル対６４及びコイル対８４に供給する電流に関して、電流値Ｉ1 、Ｉ2 の絶対値を一定として、電流方向のみを永久磁石５４との位置関係に応じて変化させたが、力Ｆ1 、Ｆ2 の大きさは電流値Ｉ1 、Ｉ2 によって制御できるので、電流値Ｉ1 、Ｉ2 の絶対値も永久磁石５４との位置関係に応じて変化させすことにより、合力Ｆ3 （すなわち、可動子５１の推力）を更に均一化することができる。
【０１５４】
以上のコイル対６４とコイル対８４との力の位相関係は、そのままコイルユニット６３とコイルユニット８３との力の位相関係として成立する。したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の場合における可動子５１への印加推力が零となる場合を解消できるので、非常に安定した推力で可動子５１（ひいてはウエハＷ）を駆動することができる。
【０１５５】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、可動子に永久磁石を配列し、固定子に電機子コイルを配列したが、可動子に電機子コイルを配列し、固定子に永久磁石を配列することも可能である。また、上記の実施形態では、永久磁石を稠密に配列するとともに電機子コイルを稠密に配列したが、図２１に示されるように、永久磁石間や電機子コイル間に少々の隙間を設けても、同様の効果を奏することができる。
【０１５６】
また、上記の実施形態では、可動子の固定子からの浮上にエアガイド機構を用いたが磁気浮上機構を採用することも可能である。さらに、平板状発磁体において、任意の永久磁石に代えてその永久磁石と同様な方向に磁力線を発生する電磁石を使用することも可能である。
【０１５７】
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、可動子の固定子からの浮上機構にエアガイド機構を用いることはできず、磁気浮上機構等を採用することが必要となる。
【０１５８】
また、上記の実施形態では、コイル対を構成する２つの電機子コイルを一括で電流駆動制御したが、各電機子コイルごとに電流駆動制御することも可能である。さらに、複数の同種のコイル対をブロック単位に電流駆動制御することも可能である。
【０１５９】
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。
【０１６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１〜請求項１８に係る平面型モータによれば、平板状発磁体で配列される各永久磁石には専用の駆動方向は存在しないので、広範囲の領域かつ高密度に永久磁石を配列することが可能であり、かつ、駆動制御装置によって平板状コイル群を構成する各電機子コイルに流れる電流値及び電流方向を調整することにより、駆動に寄与する永久磁石及び電機子コイルの数を多くできるので、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【０１６１】
また、請求項１９に係るステージ装置によれば、本発明の平面型モータで移動体を駆動するので、優れた制御性、推力線形性、及び位置決め性を有するとともに、大きな推力で高速に移動体を移動できる。
【０１６２】
また、請求項２０に係る露光装置によれば、本発明のステージ装置でウエハ等を精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の露光装置のステージ装置周辺の構成を示す斜視図である。
【図３】可動子５１の構成を示す図である。
【図４】ベース２１の構成を示す図である。
【図５】コイルユニット６３の構成を示す図である（Ａ〜Ｄ）。
【図６】図１の露光装置の走査露光の原理を説明するための図である。
【図７】平面型モータ５０における磁力線の概要を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図８】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ〜Ｄ）。
【図９】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ〜Ｄ）。
【図１０】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図１１】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図１２】コイル対６４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図１３】コイルユニット６３に働く力を説明するための図である（Ａ〜Ｈ）。
【図１４】ベース２１の変形例の構成を示す図である。
【図１５】電機子コイルの冷却方法の変形例の構成を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の固定子８０の構成を示す図である。
【図１７】コイルユニット８３の構成を示す図である（Ａ〜Ｄ）。
【図１８】コイルユニット６３とコイルユニット８３との位置関係を示すための図である。
【図１９】コイル対６４及びコイル対８４に働く力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図２０】コイル対６４及びコイル対８４に働く力の合力を説明するための図である（Ａ、Ｂ）。
【図２１】永久磁石及び電機子コイルの配列の変形を説明するための図である。
【符号の説明】
１９ ステージ制御系（駆動制御装置の一部）
２０ 主制御装置（駆動制御装置の一部）
２１ ベース
５０ 平面型モータ
５１ 可動子
５２ 平板状発磁体
５３ 強磁性体部材（第１磁性体部材）
５４ 永久磁石
６０ 固定子
６１ 平板状コイル群
６２ 強磁性体部材（第２磁性体部材）
６３ コイルユニット（第１コイルユニット）
６４ コイル対（第１コイル対）
６４ａ 電機子コイル（第１電機子コイル）
６４ｂ 電機子コイル（第２電機子コイル）
６５ コイル対（第２コイル対）
６５ａ 電機子コイル（第３電機子コイル）
６５ｂ 電機子コイル（第４電機子コイル）
６８ 平板状部材
７５ ペルチェ素子（冷却装置の一部）
７６ フィン部材（冷却装置の一部）
７９ 冷却制御機（冷媒供給装置、冷却装置の一部）
８０ 固定子
８３ コイルユニット（第２コイルユニット）
８４ コイル対（第３コイル対）
８４ａ 電機子コイル（第５電機子コイル）
８４ｂ 電機子コイル（第６電機子コイル）
８５ コイル対（第４コイル対）
８５ａ 電機子コイル（第７電機子コイル）
８５ｂ 電機子コイル（第８電機子コイル）
Ｗ ウエハ
Claims (22)
- 矩形状の磁極面を有する少なくとも１つの永久磁石を含む平板状発磁体と；
前記永久磁石の第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する電流経路を有する第１電機子コイルと、前記第１電機子コイルに並べて配置され、前記第１電機子コイルとほぼ同形状を有する第２電機子コイルとから成る第１コイル対を少なくとも１つ含み、前記第１の磁極面に対向して配設された第１平板状コイル群と；
前記電機子コイルの各々に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する駆動制御装置とを備え、
前記平板状発磁体は、前記磁極面と平行な面内を前記第１平板状コイル群に対して相対移動する平面型モータ。 - 前記永久磁石は正方形状であり、前記平板状発磁体はマトリクス状に配列され、隣接する磁極の極性が異なる複数の永久磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載の平面型モータ。
- 前記平板状発磁体は、前記第１の磁極面と反対側の第２の磁極面側で、前記複数の永久磁石を支持する第１磁性体部材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の平面型モータ。
- 前記第１電機子コイルの電流経路はほぼ正方形であるとともに、前記第２電機子コイルの電流経路はほぼ正方形であることを特徴とする請求項１に記載の平面型モータ。
- 前記第２電機子コイルは、前記第１電機子コイルの電流経路が内接する矩形の対角線方向の１つである所定方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の平面型モータ。
- 前記第１平板状コイル群は、前記所定方向に沿って配列された複数の前記第１コイル対を備えることを特徴とする請求項５に記載の平面型モータ。
- 前記第１コイル対を構成する前記第１電機子コイル及び前記第２電機子コイルとほぼ同形状で該第１、第２電機子コイルに異なる側でそれぞれ隣接し、前記第１の磁極面に対向して配置された第３電機子コイルと第４電機子コイルとから成る第２コイル対を更に備え、
前記第１コイル対と前記第２コイル対とによって、前記第１の磁極面とほぼ重なる外形を有し、前記第１平板状コイル群を構成する第１コイルユニットが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の平面型モータ。 - 前記第１平板状コイル群は、マトリクス状に配列された複数の前記第１コイルユニットを備えることを特徴とする請求項７記載の平面型モータ。
- 前記第１平板状コイル群について前記平板状発磁体側とは反対側に、前記第１平板状コイル群とほぼ平行に配設され、前記永久磁石の第１の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形にほぼ内接する電流経路を有する第５電機子コイルと、該第５電機子コイルと前記所定方向に並べて配置され、前記第５電機子コイルとほぼ同形状を有する第６電機子コイルとから成る第３コイル対を少なくとも１つ含む第２平板状コイル群を更に備え、
前記第１平板状コイル群と前記第２平板状コイル群とは、各電機子コイルに流れる電流の位相を同じにした際に、前記第１平板状コイル群に発生する力の位相と前記第２平板状コイル群に発生する力の位相とがずれるように配置されることを特徴とする請求項５に記載の平面型モータ。 - 前記第３コイル対を構成する前記第５電機子コイル及び前記第６電機子コイルとほぼ同形状で該第５、第６電機子コイルに異なる側でそれぞれ隣接し、前記第１平板状コイル群に対向して配置された第７電機子コイルと第８電機子コイルとから成る第４コイル対を更に備え、
前記第３コイル対と前記第４コイル対とによって、前記第１の磁極面とほぼ重なる外形を有し、前記第２平板状コイル群を構成する第２コイルユニットが形成されていることを特徴とする請求項９に記載の平面型モータ。 - 前記第２平板状コイル群は、マトリクス状に配列された複数の前記第２コイルユニットを備えることを特徴とする請求項１０記載の平面型モータ。
- 前記駆動制御装置は、選択された前記第１コイル対には第１駆動信号を供給し、選択された前記第２コイル対には第２駆動信号し、選択された第３コイル対には、前記第１駆動信号とは位相の異なる第３駆動信号を供給し、選択された第４コイル対には、前記第２駆動信号とは位相の異なる第４駆動信号を供給することを特徴とする請求項１０に記載の平面型モータ。
- 前記電機子コイルを前記平板状発磁体側とは反対側で支持する第２磁性体部材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の平面型モータ。
- 前記平板状発磁体と前記第１平板状コイル群との間に配置され、非磁性体から成る平板状部材を更に備えるとともに、
前記平板状発磁体は、前記第１磁極面側に複数の空気吹出し口を有することを特徴とする請求項１に記載の平面型モータ。 - 前記電機子コイルを冷却する冷却装置を更に備える請求項１に記載の平面型モータ。
- 前記冷却装置は、前記電機子コイルがその一方の面に配置された第２磁性体部材と、前記電機子コイルの前記第２磁性体部材と反対側に配置された、非磁性体から成る平板状部材との間の空間に冷媒を供給する冷媒供給装置を備える請求項１５に記載の平面型モータ。
- 前記電機子コイルは、樹脂剤によって前記第２磁性体部材に固定されることを特徴とする請求項１６に記載の平面型モータ。
- 前記冷却装置は、前記電機子コイルと該電機子コイルを前記平板状発磁体側とは反対側で支持する第２磁性体部材との間に配設された複数のペルチェ素子を備える請求項１５に記載の平面型モータ。
- 請求項１〜１８のいずれかに記載の平面型モータと；
前記平板状発生磁体及び前記第１平板状コイル群の一方と一体的に移動する移動体とを備えるステージ装置。 - 第１物体に形成されたパターンを第２物体に転写する露光装置において、請求項１９に記載のステージ装置を、前記第１物体及び前記第２物体の少なくとも一方の位置決めをする位置決め装置として具備することを特徴とする露光装置。
- 矩形状の磁極面を有する少なくとも１つの磁石を含む平板状発磁体と；
前記磁石の磁極面に対向して配置され、前記磁石の磁極面の面積内に入る、前記磁石の磁極面の一辺の半分の長さを一辺とする矩形の一対の電機子コイルで構成されるコイル対と；
前記コイル対の各々に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する駆動制御装置とを備え、
前記コイル対の各々に流れる電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することによって前記コイル対と前記磁石との間に発生するローレンツ電磁力の合力により、平板状発磁体は、前記磁極面と平行な面内を前記コイル対に対して相対移動することを特徴とする平面型モータ。 - 前記平板状発磁体を構成する前記少なくとも１つの磁石は、永久磁石又は電磁石、あるいは永久磁石及び電磁石の任意の組み合わせであることを特徴する請求項２１に記載の平面型モータ。
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