WO1999004481A1

WO1999004481A1 - Exciting unit, linear or planar motor using the unit, stage device using the motor, and aligner using the device

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Publication number: WO1999004481A1
Application number: PCT/JP1998/002761
Authority: WO
Inventors: Keiichi Tanaka
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2000-01-18
Also published as: JP3829335B2; AU8037098A

Description

明細書励磁ュニッ卜およびそれを用いた直線型または平面型モータ、およびそれを用いたステージ装置、およびそれを用いた露光装置技術分野

本発明は、平面上を直線的に移動可能な直線型モータ、または 2次元的に移動可能な平面型モータ、およびそれを用いたステージ装置、およびそれを用いた露光装置に関する。背景技術

制御対象を直線上もしくは平面上で移動させたり、目標位置に位置決めさせるために、従来、回転型モータと回転運動を直線運動に変換する変換機構を有する装置が多用されている。これに対して近年、制御対象を直接モータに取り付けて直線運動させるリニアモータの開発が進んでいる。リニアモータは変換機構がなく構成部品も少ないため、信頼性や精度の面で優れた特徴を有している。このリニァモータを 2軸用い 2次元的に移動可能な平面型モータが、可動部の軽量化、構造の簡素化の観点から将来的に有望であると考えられている。

X— Y平面を移動する構造を開示した先行技術としては、例えば、特開昭 6 2 一 1 3 0 4 1 3号公報および米国特許第 4 , 7 4 2 , 2 8 6号に開示されたステ —ジ集成体や、特公平 5— 8 6 8 4 5号公報および米国特許第 4 , 5 0 7 , 5 9 7号、特公平 5— 8 6 8 4 7号公報および米国特許第 4 , 4 8 5 , 3 3 9号に開示された電磁ァライメン卜装置があり、さらに特開昭 5 8 - 1 7 5 0 2 0号公報および米国特許第 4 , 5 3 5 , 2 7 8号に開示された 2次元駆動装置がある。これらは、可動子が空気軸受等により浮上して X— Y平面を移動するようになっている。また、可動子が磁気浮上させられて X— Y平面を移動する構造として特開平 2— 3 5 7 0 9号公報および米国特許第 4 , 9 5 2 , 8 5 8号に開示されたァライメン卜装置ゃ特開平 5 - 5 7 5 5 0号公報に開示されたステージ装置がある ₍ また、上述の平面型モータとしては、リニアパルスモータを移動平面上に 2軸分連結したソィャモータタイプとして、例えば特公昭 6 0 - 2 2 5 8 3号公報に記載されているものがある。

一方、平面移動する可動子の各軸方向駆動部分を分離せずに、 1つの駆動部で平面移動可能な平面型パルスモー夕も検討されている。例えば、特公昭 5 1 一 4 9 2 8 3号公報等には、永久磁石の N極と S極とが緻密にあるいは一定間隔で配置された固定子と電機子コイルとを備えた突起状の歯を持った可動子とからなる平面型モータが開示されている。

これらの平面型モータは、主として X— Y面内を 2次元移動するステージ装置等に応用され、可動子上に所定の物体を載置して X— Y面内を移動させるのに用いられる。そして、このような平面型モータを用いたステージ装置は、半導体装置等の製造に用いられる露光装置のステージ系に適用される可能性を有している ( ここで露光装置とは、半導体装置、液晶表示装置、あるいは薄膜磁気へッド等を製造する際のフォ卜リソグラフイエ程で用いられ、回路パターンを正確に感光基板に転写するための装置である。現在では、レチクルあるいはマスク（以下、レチクルという）に形成された回路パターンを投影光学系を介して半導体ウェハやガラスプレート（以下、ウェハという）上に投影露光する投影露光装置が主流になっている。この投影露光装置としては種々の方式のものがあるが、例えば半導体装置の製造の場合、レチクルの回路パターン全体を一度に投影し得るイメージフィ一ルドを持つ投影光学系を介してウェハをステップ ' アンド ' リビー卜方式で露光する投影露光装置と、レチクルを 1次元に走査しつつ、ウェハをそれと同期した速度で 1次元に走査させる、いわゆるステップ■アンド · スキャン方式の投影露光装置とがある。

ところで、上述のような平面型モータの場合、例えばリニアパルスモータを 2 軸連結したソィャモータでは、可動子側に電機子コイルや永久磁石が設けられている。そのため必然的に可動子は重くならざるを得ず、さらに平面移動する可動子の各軸方向駆動部分が分離独立しているため、可動子全体が大きく重くなつてしまう。それに伴い周波数応答特性が低下してしまうので可動子を高速に移動させることが困難であるという問題を有している。

また、各軸方向駆動部分を分離せずに 1つの駆動部で平面移動する平面型パルスモータの場合にも、複数の電機子コイルを可動子側に設けているので重くなつてしまい、高速で可動子を移動させるには限界がある。

さらに、上述のいずれの方式による平面型モータでも、可動子は空気浮上あるいは支持ガイド機構により支持されて固定子上を移動する。従って、浮上あるいは支持するための複雑な機構が必要となるという問題もある。

以上の問題は、目的位置まで可動子を高速に移動させ、且つ超精密位置決めを要求されるステージ装置、あるいはそれを用いた露光装置にも直接的に影響を与えることになり、現状では平面型モ一タをステ一ジ装置に採用した露光装置は存在しない。ところが今後、露光装置で製造する半導体装置、あるいは液晶表示装置はさらなる高集積化が必須でり、そのため露光装置で用いる露光光にはさらに短波長の光（荷電粒子線、 X線等も含むものとする）が使用されることになるが、これらの光の照射経路は真空または H e雰囲気に保たれる必要がある。従って、露光装置内でウェハを載置するステージ装置回りも真空あるいは H e雰囲気にしなければならず、ステージ装置を駆動させるのに用いられてきた従来の静圧気体軸受等を用いることができな〈なるという事情がある。このように、露光装置のステージ装置に磁気駆動の平面型モータを用いる必要性は認識されながら、現実には上述のような種々の問題により平面型モータを採用できないという問題を有している。

本発明の目的は、高推力が得られ、可動子が軽量で高速移動可能な直線型または平面型モータを提供することにある。

また、本発明の目的は、可動子に浮上力を与えつつ 2次元平面を移動させることができる平面型モ一タを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、可動子の位置および姿勢を、 X、 Y Zの 3軸方向およびそれらの軸の回転方向の合計 6自由度で制御できる平面型モータを提供することにある。

また、本発明の目的は、高推力が得られ、可動子が軽量で高速移動可能な平面型モータを用いたステージ装置、およびそれを用いた露光装置を提供することに ύ¾る。

また、本発明の目的は、可動子に浮上力を与えつつ 2次元平面を移動させることができる平面型モータを用いたステージ装置、およびそれを用いた露光装置を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、可動子の位置および姿勢を、 X、 Y、 Ζの 3軸方向およびそれらの軸の回転方向の合計 6自由度で制御できる平面型モータを用いたステージ装置、およびそれを用いた露光装置を提供することにある。発明の開示

上記目的は、交互に磁極の向きを逆転させて配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と対をなして直線型モ一夕に用いられ、ほぼ直線状に形成された 2 つの腕部と、磁極ュニッ卜の複数の永久磁石に対向するように、各腕部の先端部および各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コィルとを有することを特徴とする励磁ュニッ卜によって達成される。

また上記目的は、直線駆動させる直線型モータにおいて、交互に磁極の向きを逆転させて配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と、上述の励磁ュニッ卜とを備えたことを特徴とする直線型モータによって達成される。そして、磁極ュニッ卜の複数の永久磁石は、直線方向にそれぞれ幅 1 を有し、且つ各永久磁石の中心間は直線方向に距離 2 1だけ離間して配置されており、励磁ュニッ卜の腕部の 2つの突歯は、基端部の突歯に対して直線方向に相対的に土 1 Ζ 2だけずれて配置されていることを特徴とする。

さらに上記目的は、交互に磁極の向きを逆転させて X— Υ平面上に配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と対をなして平面型モー夕に用いられ、全体で X —丫方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、磁極ュニッ卜の複数の永久磁石に対向するように、各腕部の先端部および各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルとを有することを特徴とする励磁ュニッ卜によって達成される。また上記目的は、平面駆動させる平面型モー夕において、交互に磁極の向きを逆転させて Χ— Υ平面上に配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と、上記の励磁ュニッ卜とを備えたことを特徴とする平面型モータによって達成される _c そして、磁極ユニットの複数の永久磁石は、 X— Y面内で X、 Y方向にそれそれ幅 1 を有し、且つ各永久磁石の中心間はそれぞれ X、 Y方向に距離 2 1だけ離間して配置されており、励磁ュニッ卜の X方向に伸びる 2つの腕部の 2つの突歯は、基端部の突歯に対して X方向に相対的に土 1 / 2だけずれて配置され、 Y方向に伸びる 2つの腕部の 2つの突歯は、基端部の突歯に対して Y方向に相対的に土 1 / 2だけずれて配置されていることを特徴とする。

このような構成において、励磁ュニッ卜の各電機子コイルにそれぞれ所定の電流を流すことにより、各突歯のそれぞれに所定の極性を与えることができ、各突歯に対向する磁極ュニッ卜の永久磁石との磁気的吸引力あるいは磁気的反発力により磁極ュニッ卜に推力を発生させたり、あるいは浮上力を生じさせたりすることができるようになる。

また本発明の直線型モータにおいて、磁極ュニッ卜の磁極の向きが逆転された複数の永久磁石の間に、該永久磁石の磁極方向に磁軸が向いた永久磁石が埋め込まれていることを特徴とする。また本発明の平面型モータにおいて、磁極ュニッ卜の X方向に離間した複数の永久磁石の間には、 X方向に磁軸が向いた永久磁石がそれぞれ埋め込まれており、 Y方向に離間した複数の永久磁石の間には、 Y方向に磁軸が向いた永久磁石がそれぞれ埋め込まれており、 X方向に磁軸が向いた永久磁石と Y方向に磁軸が向いた永久磁石で囲まれた領域に、導体且つ非磁性体である部材が埋め込まれていることを特徴とする。この構成にすれば、磁極ュニッ卜の永久磁石による磁束密度を大きくさせることができるので、推力、あるいは浮上力に寄与する磁束を高い効率で利用することができるようになる。

また、 X方向に磁軸が向いた永久磁石と Y方向に磁軸が向いた永久磁石で囲まれた領域に、導体且つ非磁性体である部材が埋め込まれている構成によれば、導体且つ非磁性体である部材内を磁束が通過すると部材内に渦電流が発生し、この渦電流が磁束を打ち消す方向に磁束を生じさせる。つまり、磁極ュニッ卜と励磁ュニットとの間の磁束の漏れを低減させて効率よく磁束ループを形成させることができるようになる。

また本発明の直線型または平面型モータにおいて、複数の励磁ュニッ卜を所定位置に固定して固定子とし、磁極ュニッ卜を固定子に対して移動可能な可動子として用いることを特徴とする。そして、本発明の直線型または平面型モータにおいて、固定子の各励磁ュニットは突齒を上方に向けて可動子の下方に配置され、可動子は複数の永久磁石を下方に向けて突歯と対向するように配置されていることを特徴とする。こうすることにより、小型軽量で平面状の可動子を得ることができ、より少ない電力で当該可動子を駆動させることができるようになる。ここで、本発明の平面型モータの場合、固定子の各励磁ュニッ卜は 5つの突歯を上方に向けて可動子の下方に配置され、可動子は複数の永久磁石を下方に向けて突歯と対向するように配置されているようにしてもよい。そして、 X、 Y方向に相対的にそれぞれ距離 1 だけずらして配置した少なくとも 2つの励磁ュニットからなる組を備え、各励磁ュニッ卜の 4つの電機子コイルに流す所定の電流を切り替えることにより、磁極ュニッ卜を X— Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させ、または Z方向に磁気浮上させる磁気的反発力を発生させることを特徴とする。このように、少なくとも 2つの励磁ュニッ卜の位置位相を所定量（距離 1 ) 変化させることにより、推力を向上させると共に、推力むらを低減させることができるようになる。

また、本発明の上記平面型モータにおいて、固定子は、前記組を少なくとも 2 個組み合わせて構成される駆動ュニッ卜を有し、駆動ュニッ卜により可動子を X —Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させると共に、 Z方向に磁気浮上させる磁気的反発力を発生させることを特徴とする。このような駆動ュニットにより、 X— Y面内を移動する推力を発生させると同時に相対的に磁極ュニッ卜を浮上させておくことができるようになる。

一方、前記固定子の 5つの突歯を下方に向けて可動子の上方に配置し、可動子は複数の永久磁石を上方に向けて突歯と対向するように配置され、固定子の 4つの電機子コイルに電流を供給しない無励磁状態でも、可動子の複数の永久磁石と固定子の 5つの突歯との間に働〈磁気的吸引力により、可動子を浮上させるようにしてもよい。このようにすれば、より少ない電力で当該可動子の駆動を制御でき、可動子を容易にまた正確に移動させることができるようになる。

さらに、固定子は、平面状に分布させた少なくとも 3個の駆動ュニットを有し、 3個の駆動ユニットは、固定子に対して X、 Y、 Ζ軸方向と各軸周りの回転の 6自由度で可動子の位置姿勢を制御することを特徴とする。こうすることにより、例えば磁極ュニッ卜をステージとして利用するような場合、ステージを X、 Υ、 Ζ軸方向に変位させ、またそれらの軸回りに回転させることができるようになるので、ステージの位置および姿勢を 6自由度で制御することができるようになる。

また、本発明の励磁ュニッ卜において、突歯の先端の齒部は、先鋭形状に形成されていることを特徴とする。これら突歯先端の歯部を先銳状にすることにより、無励磁状態で正弦波状に変化する推力特性を得ることができるようになり、また駆動ュニッ卜内の複数の励磁ュニッ卜の突歯を先銳状にすることにより推力の平滑化を図ることができるようになる。

また、上記目的は、基板を載置するステージと、ステージを駆動する駆動系とを有し、駆動系により、 X、 Υ軸方向でステージの位置を制御するステージ装置において、ステージとして、上述の直線型モ一夕用の磁極ュニッ卜を X方向と Υ 方向とに配置し、駆動系として、直線型モータ用の励磁ュニッ卜を磁極ュニッ卜と対向するように X方向と Υ方向とに配置することを特徴とするステージ装置によって達成される。また、基板を載置するステージと、ステージを駆動する駆動系とを有し、駆動系により、 X、丫、 Ζ軸方向と各軸周りの回転の 6自由度でステ一ジの位置姿勢を制御するステージ装置において、ステージとして、上述のいずれかの平面型モータの可動子を用い、駆動系として、上述のいずれかの平面型モータの固定子を用いたことを特徴とするステ一ジ装置によって達成される。また上記目的は、本発明の上述のステージ装置において、励磁ュニッ卜を冷却する冷却機構を備えたことを特徴とするステージ装置によって達成される。

さらに上記目的は、パターンの像を基板に転写する露光装置において、基板を載置して移動するステージ装置として、上述のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置によって達成される。また本発明の露光装置は、パターンの像を基板に投影する投影光学系を防振機構を介して支えるコラムと、ステ一ジ装置の駆動系を支える固定フレームとを備え、駆動系に生じる反力が投影光学系に及ばないことを特徴としている。

また上記目的は、励磁ュニッ卜の組立方法において、ほぼ直線状に形成された 2つの腕部と、磁極ュニッ卜の複数の永久磁石に対向するように、各腕部の先端部および各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コィルとを組み立てることを特徴とする励磁ュニッ卜の組立方法によって達成される。

また上記目的は、励磁ュニッ卜の組立方法において、全体で X— Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、各腕部の先端部および各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルとを組み立てることを特徴とする励磁ュニッ卜の組立方法によって達成される。

さらに上記目的は、直線型モータの組立方法において、ぼぼ直線状に形成された 2つの腕部と、磁極ュニッ卜の複数の永久磁石に対向するように、各腕部の先端部および各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コィルとを組み立てた励磁ュニッ卜と、交互に磁極の向きを逆転させて配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜とを組み立てることを特徴とする直線型モータの組立方法によって達成される。

さらに上記目的は、平面型モータの組立方法において、交互に磁極の向きを逆転させて X— Y平面上に配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と、全体で X— Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、磁極ュニッ卜の複数の永久磁石に対向するように、各腕部の先端部および各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルとを有する励磁ュニッ卜とを組み立てることを特徴とする平面型モ —夕の組立方法によって達成される。

またさらに上記目的は、基板を載置するステージと、ステージを駆動する駆動系とを有し、駆動系により、 X、丫、 Z軸方向と各軸周りの回転の 6自由度でステ一ジの位置姿勢を制御するステ—ジ装置の組立方法において、本発明の平面型モータの可動子をステージとして組み立て、本発明の平面型モータの固定子を駆動系として組み立てることを特徴とするステージ装置の組立方法によって達成される。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータの概略の構造を示す斜視図である。

図 2は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータの励磁ュニッ卜の概略の構造を示す図である。

図 3は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータの磁極ュニッ卜の概略の構造を示す平面図である。

図 4は、本発明の第 1の実施の形態による図 3の A— A線で切断した平面型モ —夕の断面図である。

図 5は、本発明の第 1の実施の形態における、磁極ュニッ卜 1 4に対向する励磁ュニッ卜 6の 5つの突歯の位置関係を説明する斜視図である。

図 6は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モ—夕における可動子の移動動作を説明する図である。

図 7は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 8は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 9は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 1 0は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 1 1は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 1 2は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 1 3は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 1 4は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 1 5は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける例示ュニッ卜の配置例を示す図である。

図 1 6は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の浮上動作を説明する図である。

図 1 7は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の浮上動作を説明する図である。

図 1 8は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の浮上動作を説明する図である。

図 1 9は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の浮上動作を説明する図である。

図 2 0は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子の浮上動作を説明する図である。

図 2 1は、本発明の第 1の実施の形態による平面型モータにおける可動子を 6 自由度で制御する動作を説明する図である。

図 2 2は、本発明の第 2の実施の形態による平面型モータの概略の構造を示す斜視図である。

図 2 3は、本発明の第 2の実施の形態による平面型モータの部分断面図である。図 2 4は、本発明の第 2の実施の形態における、磁極ュニッ卜 1 4に対向する励磁ュニッ卜 6の 5つの突歯の位置関係を説明する斜視図である。

図 2 5は、本発明の第 2の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 2 6は、本発明の第 2の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 2 7は、本発明の第 2の実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作を説明する図である。

図 2 8は、本発明の第 3の実施の形態による平面型モ—夕における励磁ュニッ卜 6の構造を示す図である。

図 2 9は、本発明の第 3の実施の形態による平面型モータにおける励磁ュニット 6の動作を説明する図である。

図 3 0は、本発明の第 3の実施の形態：よる平面型モータにおける励磁ュニッ卜 6の動作を説明する図である。

図 3 1は、本発明の第 3の実施の形態こおける励磁ュニット 6の変形例を示す図である。

図 3 2は、本発明の第 4の実施の形態こよる露光装置の概略の構造を説明する図である。

図 3 3は、本発明の第 4の実施の形態こよるステージ装置の概略の構造を説明する図である。

図 3 4は、本発明の第 4の実施の形態こよるステージ装置の概略の構造を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の第 1の実施の形態による平面型モータを図 1乃至図 2 1 を用いて説明する。本実施の形態における平面型モータは、複数の励磁ュニッ卜を所定位置に固定して固定子とし、磁極ュニッ卜を固定子に対して移動可能な可動子として用いるようにしている。固定子の各励磁ュニットは 5つの突歯を上方に向けて可動子の下方に配置され、可動子は複数の永久磁石を下方に向けて突歯と対向するように配置されている。まず、本実施の形態による平面型モータの概略の構成を図 1 を用いて説明する。

図 1は本実施の形態による平面型モ一夕の斜視図である。図 1 に示すように、本実施の形態による平面型モ一夕の構成は、固定子ュニッ卜 2と可動子 4とに大別される。固定子ュニット 2は、 X— Y平面に拡がる平板の基台 8上に複数の励磁ュニッ卜 6が固定され、その上面に平面状の摺動部材 1 0が設けられている。 —方、可動子 4は、複数の永久磁石が X— Y平面上にマトリクス状に並んで構成される磁極ュニット 1 4と、磁極ュニッ卜 1 4上面に固定され、非磁性体且つ非導体である基板 1 2とで構成されている。後程詳述するが、固定子ユニット 2の複数の励磁ュニッ卜 6のうち所定の複数の励磁ュニッ卜 6を駆動させることにより、摺動部材 1 0上の可動子 4は、図中 Z方向に浮上し、且つ摺動部材 1 0上方の X— Y面内を 2次元的に移動することができると共に、基板 1 2のレべリング調整も行うことができるようになつている。

この固定子ュニッ卜 2の励磁ュニッ卜 6の構造を図 2を用いて説明する。図 2 ( a ) は、図 1 に示した座標系において、 + Z方向から一 Z方向に向かって見た励磁ユニット 6の平面図である。図 2 ( b ) は同側面図、図 2 ( c ) は同正面図である。図 2に示すように、本実施の形態における励磁ュニッ卜 6は、全体で X 一 Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部 2 0、 2 2、 2 4、 2 6と、各腕部 2 0〜2 6の先端部および各腕部 2 0〜2 6が接続された基端部（十字形状の中心部）から + Z方向に突出して形成された 5つの突歯 2 8、 3 0、 3 2、 3 4、 3 6とで構成される磁性体部材（例えば、鉄）を有している。 5つの突齒 2 8〜3 6の先端の平坦部は 1辺の長さが Ίの正方形形状であり、またこれらの平坦部は全て同一平面内にあるように高さが調整されている。また、磁性体部材の各腕部 2 0 - 2 6にはそれそれ電機子コイル 3 8、 4 0、 4 2、 4 4が巻回されている。図示は省略したが各電機子コイル 3 8〜4 4は、それぞれ電流源に接続され、図示しない制御系から電流源に送出される指令により、各励磁ュニッ卜 6の各電機子コイル 3 8 ~ 4 4に所定の電流を供給できるようになつている。

次に、本実施の形態による平面型モータの固定子 4の磁極ュニッ卜 1 4の概略の構造を図 3を用いて説明する。図 3は、図 1 に示した座標系において、一方向から + Z方向に向かって見た磁極ュニッ卜 1 4の平面図である。この平面図は、磁極ュニッ卜 1 4の、励磁ュニッ卜 6の各突齒と対向する面を示している。図 3 に示すように、本実施の形態による磁極ュニット 1 4は、立方体状の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sが互に磁極の向きを逆転させて X— Y平面上にマ卜リクス状に複数配置されている。永久磁石 5 O Nは、励磁ュニッ卜 6の各突歯に対向する側が N 極であり、永久磁石 5 O Sは、励磁ュニッ卜 6の各突歯に対向する側が S極である。磁極ュニヅ卜 1 4の複数の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sは、 X— Y面内で X、 Y 方向にそれぞれ幅 1 を有する正方形形状になり、且つ隣り合う永久磁石 5 0 N、 5 0 Sの中心間はそれぞれ X、 Y方向に距離 2 1 だけ離間して配置されている。

X方向に離間した複数の永久磁石 5 0 N、 5 O Sの間には、 X方向に磁軸が向いた立方体状の永久磁石 5 4がそれぞれ埋め込まれており、磁極の向きは永久磁石 5 0 N、 5 0 Sの磁極と同極同士が向き合うように配置されている。一方、 Y 方向に離間した複数の永久磁石 5 0 N、 5 O Sの間には、 Y方向に磁軸が向いた立方体状の永久磁石 5 6がそれぞれ埋め込まれており、 X方向と同様に磁極の向きは永久磁石 5 0 N、5 0 Sの磁極と同極同士が向き合うように配置されている。また、 X方向に磁軸が向いた永久磁石 5 4と Y方向に磁軸が向いた永久磁石 5 6で囲まれた立方体状の領域には、導体且つ非磁性体である部材 6 0が埋め込まれている。この部材 6 0としては、銅やアルミニウムを用いることができる。このように、本実施の形態における可動子 4の磁極ュニット 1 4では、離間してマトリクス状に配列された永久磁石 5 0 N、 5 O Sの間に、 Xまたは Y方向に磁軸が向いた永久磁石 5 4、 5 6を上述のように配置することにより、磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sで生じさせる磁束の磁束密度を大きくさせることができるので、後程詳述するが可動子 4に与える推力、あるいは浮上力に寄与する磁束を高い効率で利用することができるようになる。また、永久磁石 5 4、 5 6で囲まれた領域に、導体且つ非磁性体である部材 6 0を埋め込むことにより、部材 6 0内を通過する磁束を、発生した渦電流の磁束で打ち消すように作用させることができるので、磁極ュニッ卜 1 4と励磁ュニッ卜 6との間の磁束の漏れを低減させて効率よく磁束ループを形成させることができるようになる。

次に、本実施の形態による平面型モータの磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニッ卜 6の突歯の配置関係を図 4および図 5を用いて説明する。図 4は、本実施の形態による平面型モ一夕を、磁極ュニッ卜 1 4を示した図 3の A— A線の位置で切断した断面図である。図 5は、磁極ュニッ卜 1 4に対向する励磁ュニッ卜 6の 5つの突歯の位置関係を説明する斜視図である。図 4に示すように、それぞれ幅 1 を有する磁極ュニッ卜 1 4の複数の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sおよび、 Xまたは Y方向に磁軸が向いた横向きの永久磁石 5 4に対向する、各励磁ュニッ卜 6の X 方向に伸びる 2つの腕部 2 0、 2 4端部の 2つの突歯 2 8、 3 2は、基端部の突歯 3 6に対して X方向に相対的に— 1 / 2、および + 1 / 2だけずれて配置されている。

図示を省略するが同様に Y方向に伸びる 2つの腕部 2 2、 2 6の 2つの突歯 3 0、 3 4は、基端部の突歯 3 6に対して Y方向に相対的に一 1 / 2、 + 1 / 2だけずれて配置されている。従って、図 5に示すように、基端部の突歯 3 6の歯部 T 5の位置が磁極ユニット 1 4の永久磁石 5 0 N ( N極）に一致して対向している場合には、 4つの腕部の突齒 2 8〜 3 4の各歯部 T 1、 T 2、 Τ 3、 Τ 4は、それぞれ対向する磁極ユニット 1 4の永久磁石 5 0 S ( S極）に X方向あるいは Y方向に 1 / 2だけ重なるようになっている。なお、図 5およびこれ以降の図面では、磁極ュニッ卜 1 4の横向きの永久磁石 5 4、 5 6の磁軸の方向は、一部を矢印で示すか、図示を省略するものとする。

以上の説明は、磁極ュニッ卜 1 4に対する 1 つの励磁ュニット 6の突歯の位置関係である。後程複数の励磁ュニッ卜 6を用いた場合の各励磁ュニッ卜 6の間の磁極ュニッ卜 1 4に対する配置関係を説明するが、その前にここで、 1つの励磁ュニッ卜 6を用いて本実施の形態による平面型モータにおける可動子の移動動作について図 6乃至図 1 4を用いて説明する。

まず、 1つの励磁ュニッ卜 6で磁極ュニッ卜 1 4を— X方向に移動させる場合について図 6乃至図 8を用いて説明する。ここでは、 X方向に可動子 4を移動させる場合を例にとって説明するが、 Y方向も同様の動作により移動可能である。図 6乃至図 8における（a ) は可動子 4の磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニッ卜 6の各突歯の位置を示す平面図であり、各突歯 2 8 - 3 6の歯部 T 1〜T 5の位置を示している。図 6乃至図 8における（b ) は、励磁ュニッ卜 6の歯部 T 5 を含む X方向の断面を示している。（ c ) は、励磁ュニッ卜 6の歯部 T 5を含む Y方向の断面を示している。

さて、図 6において、初期状態として励磁ュニッ卜 6の基端部の突歯 3 6の歯部 T 5が磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0 N ( N極）に対面しているものとする。この状態を X = 0とし、図示のように、齒部 T 1 が N極、歯部 T 2〜歯部 T 4が S極に励磁されるように 4つの電機子コィル 3 8〜 4 4に所定の電流を供給する _c この電流の供給により歯部 T 5は、強い N極に励磁される。その結果、図 6 ( b ) に示すように、歯部 T 1では、磁気的吸引力により磁極ュニッ卜 1 4を一 X方向 (図中左方向）に移動させようとする推力が発生し、歯部 T 3においては磁気的反発力により磁極ュニッ卜 1 4を一 X方向に移動させようとする推力が発生する _c さらに、一旦移動が開始されると、歯部 T 5も磁気的反発力による一 X方向への推力を発生する。一方、図 6 ( c ) に示すように、 Y方向については磁気的反発力だけが生じ、それらの合力は釣り合って Y方向の推力は発生しない。また、図 6 ( a ) から明らかなように、磁極ュニット 1 4が移動を始めると Y方向の歯部 T 2、 T 4もそれぞれ磁気的反発力により磁極ュニッ卜 1 4を一 X方向に移動させる推力を発生させることがわかる。

次に、可動子 4が図 6に示す位置（X = 0 ) から X =— 1 / 2の位置まで移動した状態を図 7を用いて説明する。図 7に示すように、可動子 4が X =— 1 / 2 の位置まで移動すると、励磁ュニッ卜 1 4の電機子コイル 3 8に流す電流を反転させて歯部 T 1 が S極になるように励磁する。その結果図 7 ( b )に示すように、齒部 T 3では、永久磁石 5 0 Nに対する磁気的吸引力および永久磁石 5 0 Sに対する磁気的反発力により磁極ュニッ卜 1 4を— X方向に移動させようとする推力が発生し、歯部 T 5においては磁気的反発力により磁極ュニッ卜 1 4を— X方向に移動させようとする推力が発生する。さらに、一旦移動が開始されると、歯部 T 1も永久磁石 5 0 Sに対する磁気的反発力による推力を発生する。一方、図 7 ( c ) に示すように、 Y方向については磁気的反発力だけが生じ、それらの合力は釣り合って Y方向の推力は発生しない。また、図 7 ( a ) から明らかなように、 Y方向の齒部 T 2、T 4もそれぞれ磁気的吸引反発力を生じて推力を発生させる。次に、可動子 4が図 7に示す位置（Χ =— Ί / 2 ) から Χ =— 1の位置まで移動した状態を図 8を用いて説明する。 Χ =— Iの位置では、各電機子コイル 3 8 ~ 4 4に流す電流の向きは変えない。図 8に示すように、可動子 4が Χ =— 1の位置まで移動した状態において、齒部 Τ 1、 Τ 2、 Τ 4、 Τ 5では、永久磁石 5 0 Sに対する磁気的反発力により磁極ュニッ卜 1 4を一 X方向に移動させようとする推力が発生し、歯部 Τ 3においては永久磁石 5 0 Νに対する磁気的吸引力により磁極ュニット 1 4を— X方向に移動させようとする推力が発生する。一方、図 8 ( c ) に示すように、 Χ =— 1の位置では磁極ュニッ卜 1 4の Υ方向に永久磁石が配置されていないので磁気的吸引力/反発力は発生しない。

以上 Χ = 0から Χ =— 1 までにおける X方向の移動動作を説明したが、 Χ =— 1より負方向に移動する場合も、あるいは Χ = 0より正方向に移動する場合についても、同様にして各電機子コイル 3 8〜4 4に流す電流を変化させることにより励磁ュニッ卜 6に対して相対的に磁極ュニッ卜 1 4を所定方向に移動させる推力を発生させることができるようになる。

次に、図 9乃至図 1 4を用いて本実施の形態における磁極ュニッ卜 1 4の移動動作をより詳細に説明する。図 9 (a) は、 X = 0の位置での磁極ユニット 1 4 と励磁ュニッ卜 6との配置関係を示し、図 6 (a)等に示したものと同様である。すなわち、初期状態として励磁ュニッ卜 6の基端部の突歯 36の歯部 T 5が磁極ユニット 1 4の永久磁石 5 O N (N極）に対面している。図 9 (b) は、励磁ュニッ卜 6の電機子コイル 38〜44に流す電流の向きを規定しており、図示の - 印は紙面から紙面手前に向かう方向を、 X印は紙面手前から紙面に向かう方向を示している。この図 9 ( b ) に示す各電機子コイル 38~44に流す電流の方向を正方向として、磁極ュニヅ卜 1 4が相対的に X = 0から X = 41 までの正方向に移動する際における、励磁ュニッ卜 6の各電機子コイル 38〜44に流す電流の通電スケジュールと、各突歯に励磁される極性の変化を図 1 0に示す。ここで各電機子コイル 38、 40、 42、 44に流す電流は、図 9 (b) に示したようにそれそれ電流 C 1、 C 2、 C 3、 C4である。図 1 0 (a) において、横軸は χ = 0から X = 41 までの正方向の移動距離を示し、上段のグラフの縦軸は電機子コイル 38に流す電流 C 1 を表し、下段のグラフの縦軸は突歯 28の歯部 T 1 に励磁される極性を示している。同様にして図 1 0 (b) 〜（d) もそれぞれ X 二 0から X = 41 までの正方向の移動距離における電機子コイル 40〜44に流す電流 C 2〜C 4と、突歯 30〜 34の歯部 T 2〜丁 4に励磁される極性を示している。また図 1 0 (e) は、図 1 0 (a) 〜（d ) に示すように各電機子コィル 38〜44に通電した結果、基端部の突齒 36の歯部 T 5に生じる磁極の変化を示している。

この図 1 0 (a) 〜（e) に示したように各歯部 T 1〜丁 5の極性を X = 0から X二 41 までの移動に伴って変化させることにより、各齒部 T 1〜丁 5およびそれらと対向する磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 50 N、 50 Sとの間に、図 6乃至図 8を用いて説明したのと同様の磁気的反発力、あるいは磁気的吸引力が作用して推力が発生する。各歯部により発生する推力を図 1 1に示す。図 1 1 (a) 〜（e ) は、歯部 T 1〜丁 5に発生する推力 F T 1〜F T 5の X = 0から X = 4 Ίに至るまでの変化を示している。そして、図 1 1 (f ) は、推力 F Τ 1〜F Τ 5の合力、すなわち図 9 (a) に示した位置を基点として各移動位置での推力を示している。図 1 1 (a) 〜（f ) において、実線で示した波形は、無励磁状態での推力の変化を示し、破線で示した波形が励磁状態、すなわち図 1 0に示す通電スケジュールにより発生する推力である。図 1 1 (f ) の破線からわかるように、図 9 (a) に示した位置から励磁により移動する場合の励磁ユニット 6で発生する推力は、 Χ = 0、 2 Ί、 4 Ίをそれぞれ少し過ぎた位置で 0に近くなるようなほぼ 21の周期の正弦波的な変化をする。

次に、図 1 2乃至図 1 4を用いて、励磁ュニッ卜の各突歯が上述の図 9 (a) に示した位置からずれて位置している場合の移動動作について説明する。図 1 2 は、 X = 0の位置での磁極ュニット 1 4と励磁ュニッ卜 6との配置関係を示し、初期状態として励磁ュニッ卜 6の基端部の突歯 36の歯部 T 5が磁極ュニッ卜 1 4の Y方向の永久磁石 50 N (N極）と永久磁石 50 Sとの間の永久磁石 56に対面していることを示している。つまり、図 9に示した状態から + Y方向に 1だけ相対的に励磁ュニッ卜 6を移動させた状態を初期状態とした場合である。励磁ュニッ卜 6の電機子コイル 38〜44に流す電流の向き、および各電機子コイル 38〜44に流す電流の符号を図 9 ( b ) に示したものと同様にして、磁極ュニッ卜 1 4が相対的に X = 0から X = 41 までの正方向に移動する際における、励磁ュニッ卜 6の各電機子コィル 38〜44に流す電流の通電スケジュールと、各突齒に励磁される極性の変化を図 1 3に示す。図 1 3 (a) においても、横軸は X = 0から X = 41 までの正方向の移動距離を示し、上段のグラフの縦軸は電機子コイル 38に流す電流 C 1を表し、下段のグラフの縦軸は突歯 28の歯部 T 1に励磁される極性を示している。同様にして図 1 3 (b) 〜（d) もそれそれ X = 0から X = 41 までの正方向の移動距離における電機子コイル 40〜4 4に流す電流 C 2〜C 4と、突齒 30-34の歯部 T 2〜丁 4に励磁される極性を示している。また図 1 3 (e) は、図 1 3 (a) 〜（d) に示すように各電機子コイル 38〜44に通電した結果、基端部の突歯 36の歯部 T 5に生じる励磁の変化を示している。

この図 1 3 (a) 〜（e) に示したように各歯部 T 1 ~T 5の極性を位置 Χ = 0から X = 41に渡って変化させることにより、各齒部 T 1〜T 5およびそれら近傍に対向する磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 50 Ν、 50 Sとの間に磁気的反発力、あるいは磁気的吸引力が作用して推力が発生する。各齒部により発生する推力を図 1 4に示す。図 1 4 (a) 〜（e) は、歯部 T 1 ~T 5に発生する推力 F T 1〜F T 5の Χ = 0から Χ = 41に至るまでの変化を示している。そして、図 1 4 (f ) は、推力 F T 1〜FT 5の合力、すなわち図 1 2に示した位置を基点として各移動点で発生する推力を示している。図 1 4 (a) 〜（f ) において、実線で示した波形は、無励磁状態での推力の変化を示し、破線で示した波形が励磁状態、すなわち図 1 3に示す通電スケジュールにより発生する推力である。図 1 4 (f ) の破線からわかるように、図 1 2に示した位置から移動する場合の励磁ユニット 6で発生する推力は、ほぼ 21の周期で正弦波的に変化し、 X = 0、 21. 41の位置でほぼ 0になっている。

これら図 1 1 (f ) 、図 1 4 ( f ) に示したように、磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニット 6の位置が Y方向にずれていても、 X方向の位置（X = 0) が同 —であれば得られる推力特性は、ぼぼ 21の周期で正弦波的に変化し、 X = 0、 21、 41の位置またはその近傍でほぼ 0または 0に近づく。従って、少なくとも 2個の励磁ュニッ卜 6を用いることにして、それらを X方向に相対的に 1だけずらして配置すれば推力むらを低減できることになる。これは図 1 1 (f ) の波形に対して図 1 4 (f ) の波形を相対的に 1だけ位相をずらして合成することに相当し、図からも明らかなように合成波形は平坦化されるので、推力が 0に近づく位置をなくすと共に推力むらを低減することができるようになる。

以上は、 X方向の移動における推力特性であるが、 Y方向の移動における推力特性も全〈同様の説明が成り立つ。従って、 Y方向の推力むらを低減させるためには、少なくとも 2個の励磁ュニット 6を Y方向にも相対的に 1だけずらして配置するようにすればよい。つまり、推力むらを低減させて X— Y面内で 2次元的に可動子 2を移動させるには、図 1 5に例示するように、少なくとも 2個の励磁ユニット 6を用い、それらの相互の位置が相対的に X、 Y方向にそれぞれ 1だけずれているように励磁ュニヅ卜 6の組として配置すればよいことになる。

次に、本実施の形態による平面型モータにおける可動子の浮上動作について図 1 6乃至図 2 0を用いて説明する。

まず、 1つの励磁ュニッ卜 6で磁極ュニッ卜 1 4を浮上させる場合について図 1 6乃至図 2 0を用いて説明する。はじめに本実施の形態における可動子を浮上させる基本動作を図 1 6を用いて説明する。図 1 6 ( a ) は、可動子 4の磁極ュニット 1 4に対する励磁ュニッ卜 6の各突歯 2 8 ~ 3 6の歯部 T 1〜丁 5の位置を示す X方向の断面を示している。（b ) は、励磁ュニット 6の歯部 T 5を含む Y方向の断面を示している。

図 1 6においては、初期状態として励磁ュニッ卜 6の基端部の突歯 3 6の歯部 T 5が磁極ュニヅ卜 1 4の永久磁石 5 0 N ( N極）に対面しているものとする。この状態を X = 0とし、図示のように、歯部 T 1 ~ T 4が S極に励磁されるように 4つの電機子コイル 3 8〜4 4に所定の電流を供給する。このとき歯部 Τ 5は Ν極に励磁される。その結果、図 1 6 ( a ) 、 ( b ) に示すように、全ての歯部 T 1 ~ t 5で、磁極ュニッ卜 1 4に対して磁気的反発力が発生して磁極ュニット 1 4を + Z方向に浮上させようとする浮上力が発生する。この浮上力により、励磁ュニット 6に対して磁極ュニット 1 4は浮上する。

ところが、上述の 1つの励磁ュニッ卜 6だけでは、可動子 4が X— Y面内を 2 次元的に移動する全ての位置で浮上力を維持させることはできない。例えば、可動子の X— Y方向の移動に伴って、励磁ュニッ卜 6の歯部 T 5の位置が図 1 2に示したような位置にある場合には、可動子 4を浮上させておくだけの浮上力を得ることはできなくなる。すなわち、浮上力も励磁ュニッ卜 6と磁極ュニッ卜 1 4 との相対位置により変化する。この点につき、図 1 7乃至図 2 0を用いて X方向の移動を例にとって詳細に説明する。

図 1 7 ( a ) は、 X = 0の位置での磁極ュニッ卜 1 4と励磁ュニッ卜 6との配置関係が図 9 ( a ) に示した状態、すなわち初期状態として励磁ユニット 6の基端部の突齒 3 6の歯部 T 5が磁極ュニット 1 4の永久磁石 5 O N ( N極）に対面している場合の通電スケジユールおよび各歯部の極性の変化を示している。なお、励磁ュニッ卜 6の電機子コイル 3 8〜4 4に流す電流の向きは、図 9 ( b ) での規則と同様とする。図 1 7 ( a ) において、横軸は X = 0から X = 4 1 までの正方向の移動距離を示し、上段のグラフの縱軸は電機子コイル 3 8に流す電流 C 1 を表し、下段のグラフの縦軸は突歯 28の歯部 T 1に励磁される極性を示している。同様にして図 1 7 (b) 〜（d) もそれぞれ X = 0から X = 41 までの正方向の移動距離における電機子コイル 40〜44に流す電流 C 2〜C 4と、突齒 3 0〜34の齒部 T 2〜丁 4に励磁される極性を示している。また図 1 7 ( e )は、図 1 7 (a) 〜（d ) に示すように各電機子コイル 38〜44に通電した結果、基端部の突齒 36の齒部 T 5に生じる励磁の変化を示している。

この図 1 7 (a) 〜（e) に示したように各歯部 T 1 ~T 5の極性を、位置 X =0から Χ = 4 Ίに至るまでに所定のスケジュールで変化させることにより、各歯部 Τ 1〜丁 5およびそれらと対向する磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 50 Ν、 5 0 Sとの間に磁気的反発力が作用して浮上力が発生する。各歯部により発生する浮上力を図 1 8に示す。図 1 8 (a) ~ (e) は、歯部 T 1〜丁 5に発生する浮上力 F T 1〜F T 5の位置 X = 0から X = 41に至るまでの変化を示している。そして、図 1 8 (f ) は、浮上力 F丁 1〜F T 5の合力、すなわち図 9 (a) に示した位置を基点として各移動位置での浮上力を示している。図 1 8 (a)〜（f ) において、実線で示した波形は、無励磁状態での浮上力の変化を示している。無励磁状態では、磁気的吸引力しか作用しないので Z方向の浮上力は全て負になつている。破線で示した波形は励磁状態、すなわち図 1 7に示す通電スケジュールにより発生する浮上力である。図 1 8 (f ) からわかるように、図 9 (a) に示した位置から移動する場合の励磁ュニッ卜 6で発生させる浮上力は、励磁状態において、位置 X = 0から X = 41に至る全域で +Z方向に可動子 4を浮上させる正の浮上力が発生し、その大きさが 21の周期の正弦波的に変化することがわか o

次に、励磁ュニッ卜の各突歯が図 1 2に示す位置、つまり、図 9に示した状態から +Y方向に 1だけ相対的に励磁ュニッ卜 6を移動させた位置を初期状態とする場合の浮上力について説明する。

本例も励磁ュニッ卜 6の電機子コイル 38〜44に流す電流の向き、および各電機子コイル 38〜44に流す電流の符号を図 9 (b) に示したものと同様にして、磁極ユニット 1 4が相対的に X = 0から X = 41 までの正方向に移動する際における、励磁ュニッ卜 6の各電機子コイル 38〜44に流す電流の通電スケジユールと、各突歯に励磁される極性の変化を図 1 9に示す。図 1 9 (a) においても、横軸は X = 0から X = 41 までの正方向の移動距離を示し、上段のグラフの縦軸は電機子コイル 38に流す電流 C 1を表し、下段のグラフの縦軸は突齒 2 8の歯部 T 1に励磁される極性を示している。同様にして図 1 9 (b) 〜（d) もそれぞれ X = 0から X = 41 までの正方向の移動距離における電機子コイル 4 0〜44に流す電流 C 2〜C4と、突歯 30〜 34の齒部 T 2〜T 4に励磁される極性を示している。また図 1 9 (e) は、図 1 9 (a) 〜（d) に示すように各電機子コイル 38〜44に通電した結果、基端部の突齒 36の歯部 T 5に生じる励磁の変化を示している。

この図 1 9 (a) 〜（ e ) に示したように各齒部 T 1〜丁 5の極性を X = 0か X = 41に渡って変化させることにより、各歯部 T 1〜丁 5およびそれら近傍に対向する磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 50 N、 50 Sとの間に磁気的反発力が作用して浮上力が発生する。各歯部により発生する浮上力を図 20に示す。図 2 0 (a) ~ (e) は、歯部 T 1〜丁 5に発生する浮上力 FT 1〜FT 5の X = 0 から X = 41に至るまでの変化を示している。そして、図 20 (f ) は、浮上力 F T 1 ~F T 5の合力、すなわち図 1 2に示した位置を基点として各移動点で発生する浮上力を示している。図 20 (a) 〜（f ) において、実線で示した波形は、無励磁状態での浮上力の変化を示している。無励磁状態では、磁気的吸引力しか作用しないので Z方向の浮上力は全て負になっている。破線で示した波形は励磁状態、すなわち図 1 9に示す通電スケジュールにより発生する浮上力である。図 20 (f ) からわかるように、図 1 2に示した位置から移動する場合の励磁ュニッ卜 6で発生する浮上力は、励磁状態において、ほぼ 21の周期で正弦波的に変化し、且つ X =l、 31およびその近傍では負の浮上力、すなわち吸引力が生じてしまっていることがわかる。

このように、図 1 8 (f ) 、図 20 (f ) に示したように、励磁状態において、磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニッ卜 6の位置が Y方向にずれて、 X方向の位置（X = 0) が同一である場合には、それぞれの磁極ュニッ卜 6から得られる浮上力特性は、ほぼ同位相であって 21の周期で正弦波的に変化する点で類似するが、 X= l、 31の位置近傍で浮上力が負になってしまうか否かで相違する。従つて、少な〈とも 2個の励磁ュニッ卜 6を用い、それらを X方向に相対的に 1 だけずらして配置すれば浮上力のむらを低減できることになる。これは図 1 8 ( f ) の波形に対して図 2 0 ( f ) の波形を相対的に 1だけずらして合成することに相当し、図からも明らかなように合成波形は平坦化されるので、浮上力が負になる位置をなくすと共に浮上力のむらを低減することができるようになる。

以上は、 X方向の移動における浮上力特性であるが、 Y方向の移動における浮上力特性も全く同様の説明が成り立つ。従って、 Y方向の浮上力むらを低減させるためには、少なくとも 2個の励磁ュニット 6を Y方向にも相対的に 1だけずらして配置するようにすればよい。つまり、浮上力むらを低減させて X— Y面内で 2次元的に可動子 4を移動させるには、上述の推力むらの低減に用いた図 1 5に例示するように 2個の励磁ュニッ卜 6を用い、それらの相互の位置が相対的に X、 Y方向にそれぞれ 1 だけずれているような励磁ュニッ卜 6の組を配置すればよいことになる。

従って、図 1 5に示した励磁ュニッ卜 6の組を X— Y面内での可動子 4の 2次元移動のために用い、それとは別の位置にやはり図 1 5に示した励磁ュニッ卜 6 の組を用意して可動子 4の浮上用に用いるようにすれば、つまり、励磁ュニッ卜 6の組を少なくとも 2組用い、磁極ュニッ卜を X— Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させると共に、 Z方向に磁気浮上させる磁気的反発力を発生させる駆動ュニッ卜を構成することにより、可動子 4の移動と浮上を同時に行うことができるようになる。

また、図 1 5に示したような配置の浮上用と移動用の励磁ュニッ卜 6の組を複数組設けて駆動ュニッ卜を構成して基台 8上に設けることにより、より広い範囲に渡って可動子 4を移動させることができるようになる。また、複数の励磁ュニッ卜 6の組を用いることにより、高推力、高浮上力を得ることができる。

さらに、図 2 1 ( a ) 、（b ) に示すように正方形形状の可動子 4の磁極ュニッ卜 1 4を例えば正方形形状の領域 A〜Dに 4分割し、領域 A ~ Dの下方の励磁ュニッ卜 6の組の電機子コイル 3 8〜4 4にそれぞれ領域毎に異なる所定の電流を供給するようにしてもよい。こうすると、例えば図 2 1 ( a ) に示すように領域 A〜D毎の推力の方向を変えることにより、全体として X— Y面内を一方向に移動できるだけでなく、 Z軸回りの回転を行わせることができるようになる。また、図 2 1 ( b ) に示すように、領域 A〜Dのそれぞれの Z方向の浮上力を変えることにより、 X軸回りあるいは Y軸回りの回転を行わせることができるようになり、可動子 4の平面のレペリングを調整することができるようになる。

このように、本実施の形態の平面型モータによれば、固定子側に複数の励磁ュニッ卜の組を設けることができるので高推力が得られ、また、可動子 4は、永久磁石 5 0と導体部材 6 0、および基板 1 2からなる簡素な平面構造で構成できるので軽量で高速に移動させることができるようになる。また、本実施の形態による平面型モータによれば、可動子 4に浮上力を与えつつ 2次元平面を移動させることができるようになる。さらに、可動子 4の位置および姿勢を、 X、 Y、 Ζの 3軸方向およびそれらの軸の回転方向の合計 6自由度で制御できる平面型モータを実現できる。

次に本発明の第 2の実施の形態による平面型モータを図 2 2乃至図 2 7を用いて説明する。本実施の形態における平面型モータは、複数の励磁ュニッ卜を所定位置に固定して固定子とし、磁極ュニッ卜を固定子に対して移動可能な可動子として用いるようにしている。第 1の実施形態との相違は、固定子の各励磁ュニッ卜が 5つの突歯を下方に向けて可動子の上方に配置され、可動子は複数の永久磁石を上方に向けて突歯と対向するように配置されている点にある。まず、本実施の形態による平面型モータの概略の構成を図 2 2を用いて説明する。

図 2 2は本実施の形態による平面型モータの斜視図である。図 2 2に示すように、本実施の形態による平面型モータの構成は、固定子ュニッ卜 2と可動子 4とに大別される。固定子ユニット 2は、 X— Υ平面に拡がる平板の基台 8下面に複数の励磁ュニッ卜 6が固定され、その下面に平面状の摺動部材 1 0が設けられている。一方、可動子 4は、複数の永久磁石が Χ— Υ平面上にマトリクス状に並んで構成される磁極ュニッ卜 1 4と、磁極ュニッ卜 1 4下面に固定され、非磁性体且つ非導体である基板 1 2とで構成されている。

このように本実施の形態では、可動子 4が固定子ュニッ卜 2の下方に位置しており、固定子ュニッ卜 2の各励磁ュニッ卜 6が無励磁状態でも可動子 4の複数の永久磁石による磁気的吸引力により、固定子ュニッ卜 2に対して所定の空隙を介して可動子 4が空中に浮いていることができるようになつている。また後程詳述するが、固定子ュニッ卜 2の複数の励磁ュニッ卜 6のうち所定の複数の励磁ュニッ卜 6を駆動させることにより、摺動部材 1 0下方の可動子 4は、摺動部材 1 0 下方の X— Y面内を 2次元的に移動することができると共に、可動子 4自体のレベリング調整も行うことができるようになつている。

この固定子ュニット 2の励磁ュニッ卜 6は、図 2を用いて説明した第 1の実施の形態における励磁ュニッ卜 6と同一の構成であり、使用状態において— Z方向に 5つの突齒 2 8、 3 0、 3 2、 3 4、 3 6が向〈ように配置される点のみが異なるのでその構成の図示および説明は省略する。また、本実施の形態による平面型モ一夕の固定子 4の磁極ュニッ卜 1 4の構造も図 3を用いて説明した第 1の実施の形態における磁極ュニッ卜と同一であるのでその説明は省略する。

次に、本実施の形態による平面型モータの磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニット 6の突歯の配置関係を図 2 3および図 2 4を用いて説明する。図 2 3は、本実施の形態による平面型モータの一断面を示し、図 2 4は、磁極ユニット 1 4に対向する励磁ュニット 6の 5つの突歯の位置関係を説明する斜視図である。図 2 3に示すように、それぞれ幅 1を有する磁極ュニッ卜 1 4の複数の永久磁石 5 0 N、 5 O Sおよび、 Xまたは Y方向に磁軸が向いた横向きの永久磁石 5 4に対向する、各励磁ュニッ卜 6の X方向に伸びる 2つの腕部 2 0、 2 4端部の 2つの突齒 2 8、 3 2は、基端部の突歯 3 6に対して X方向に相対的に— 1 / 2、および + 1 / 2だけずれて配置されている。

図示を省略するが同様に Y方向に伸びる 2つの腕部 2 2、 2 6の 2つの突歯 3 0、 3 4は、基端部の突歯 3 6に対して Y方向に相対的に— 1 / 2、 + 1 / 2だけずれて配置されている。従って、図 2 4に示すように、基端部の突歯 3 6の歯部 T 5の位置が磁極ユニット 1 4の永久磁石 5 0 N ( N極）に一致して対向している場合には、 4つの腕部の突歯 2 8〜3 4の各歯部 T 1、 T 2、 Τ 3、 Τ 4は、それぞれ対向する磁極ユニット 1 4の永久磁石 5 O S ( S極）に X方向あるいは Y方向に 1 / 2だけ重なるようになっている。

以上の説明は、磁極ュニット 1 4に対する 1 つの励磁ュニッ卜 6の突歯の位置関係である。後程複数の励磁ュニッ卜 6を用いた場合の各励磁ュニット 6の間の磁極ュニッ卜 1 4に対する配置関係を説明するが、その前にここで、 1つの励磁ュニッ卜 6で磁極ュニッ卜 1 4を X方向に移動させる場合について図 2 5乃至図 2 7を用いて説明する。ここでは、 X方向に可動子 4を移動させる場合を例にとつて説明するが、 Y方向も同様の動作により移動可能である。図 2 5乃至図 2 7 における（a ) は可動子 4の磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニッ卜 6の各突歯の位置を示す平面図であり、各突齒 2 8〜3 6の歯部 T 1 ~ T 5の位置を示している。図 2 5乃至図 2 7における（ b ) は、励磁ュニッ卜 6の歯部 T 5を含む X 方向の断面を示している。（ c ) は、励磁ュニヅ卜 6の歯部 T 5を含む Y方向の断面を示している。

さて、図 2 5において、初期状態として励磁ユニット 6の基端部の突歯 3 6の歯部 T 5が磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0 N ( N極）に対面しているものとする。この状態を X = 0とする。この X = 0で励磁ュニッ卜 6の各電機子コイル 3 8〜4 4に電流を供給しない無励磁状態では、磁極ュニッ卜 1 4の複数の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sによる励磁ュニッ卜 6の各歯部 T 1 ~ T 5間の磁気的吸引力が釣り合って、励磁ュニッ卜 6に対して所定の空隙を介して磁極ュニッ卜 1 4は空中に浮いている。

次に、図 2 5 ( b ) に示すように、歯部 T 1 に相対的に強い N極（以降、 N + 極と標記する）、歯部 T 2〜歯部 T 4に相対的に弱い N極（以降、 N—極と標言己する）、歯部 T 5に S極が励磁されるように 4つの電機子コイル 3 8〜4 4に所定の電流を供給する。その結果、各歯部 T 1 ~ T 5間の磁気的吸引力のバランスが崩れ、図 2 5 ( b ) に示すように、歯部 T 1では、釣り合い状態時より強い磁気的吸引力が発生して磁極ュニッ卜 1 4を X方向（図中右方向）に移動させようとする推力が発生する。また、歯部 T 3においては釣り合い状態時より磁気的吸引力が弱められる結果、可動子 4は X方向に移動を開始する。

—方、図 2 5 ( c ) に示すように、 Y方向については磁気的吸引力の釣り合い状態は維持されながら、全体としての磁気的吸引力が変化するだけであるので Y 方向の推力は発生しない。このような本実施の形態による可動子の移動動作では、第 1の実施の形態における各電機子コィル 3 8〜4 4に供給する電流よりも遙かに少ない電流の供給で可動子を移動させることができる。次に、可動子 4が図 2 5に示す位置（X = 0 ) から X = 1 / 2の位置まで移動した状態を図 2 6を用いて説明する。図 2 6に示すように、可動子 4が X = 1 / 2の位置まで移動すると、歯部 T 3に S +極、歯部 T 1 に N +極、 T 2および T 4に N—極、歯部 T 5に S —極が励磁されるように 4つの電機子コイル 3 8〜4 4に所定の電流を供給する。その結果、各歯部 T 1〜丁 5間の磁気的吸引力のバランスが崩れ、図 2 6 ( b ) に示すように、歯部 T 3では、磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0 Nに対して釣り合い状態時より強い磁気的吸引力が発生し、また永久磁石 5 0 Sに対して磁気的反発力が発生して磁極ユニット 1 4を X方向（図中右方向）に移動させようとする推力が発生する。また、歯部 T 1 においては釣り合い状態時より磁気的吸引力が弱められる結果、可動子 4は X方向に移動を開始する。一方、図 2 6 ( c ) に示すように、 Y方向については磁気的吸引力の釣り合い状態は維持されながら、全体としての磁気的吸引力が変化するだけであるので Y方向の推力は発生しない。

次に、可動子 4が図 2 6に示す位置（X = l / 2 ) から X = lの位置まで移動した状態を図 2 7を用いて説明する。 X = 1の位置では、各電機子コイル 3 8〜 4 4に流す電流の向きを逆転させて、歯部 T 5に N +極、歯部 T 1〜歯部 T 4に S—極が励磁されるように 4つの電機子コイル 3 8〜4 4に所定の大きさの電流を供給する。その結果、各歯部 T 1〜丁 5間の磁気的吸引力のバランスが崩れ、図 2 7 ( b ) に示すように、歯部 T 5では、磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0 S に対して釣り合い状態時より強い磁気的吸引力が発生し、また永久磁石 5 0 Nに対して磁気的反発力が発生して磁極ュニッ卜 1 4を X方向（図中右方向）に移動させようとする推力が発生する結果、可動子 4は X方向に移動を開始する。一方、図 2 7 ( c ) に示すように、 X = 1の位置では磁極ュニット 1 4の Y方向に永久磁石が配置されていないので磁気的吸引力は釣り合い状態は維持される。

以上 X = 0から Χ = Ί までにおける X方向の移動動作を説明したが、 Χ = Ίより正方向に移動する場合も、あるいは χ = οより負方向に移動する場合についても、同様にして各電機子コイル 3 8〜4 4に流す電流を変化させることにより励磁ュニット 6に対して相対的に磁極ュニッ卜 1 4を所定方向に移動させる推力を発生させることができるようになる。なお本実施の形態による平面型モータも、第 1の実施の形態における図 1 0および図 1 3に対応する通電スケジュールに基づいて各電機子コイル 3 8〜4 4に電流を供給することにより、図 1 1 および図 1 4に示すような推力を各齒部に発生させることができるようになる。従って、本実施の形態においても、これら図 1 1 ( f ) 、図 1 4 ( f ) に示したように、磁極ュニッ卜 1 4に対する励磁ュニッ卜 6の位置が Y方向にずれていても、 X方向の位置（X = 0 ) が同一であれば得られる推力特性は、ほぼ 2 1の周期で正弦波的に変化し、 X = 0、 2 1、 4 1 の位置またはその近傍でほぼ 0または 0に近づく。従って、少な〈とも 2個の励磁ュニッ卜 6を用いることにして、それらを X方向に相対的に 1 だけずらして配置すれば推力むらを低減できることになる。これは図 1 1 ( f ) の波形に対して図 1 4 ( f ) の波形を相対的に 1 だけ位相をずらして合成することに相当し、図からも明らかなように合成波形は平坦化されるので、推力が 0に近づ〈位置をなくすと共に推力むらを低減することができるようになる。

以上は、 X方向の移動における推力特性であるが、 Y方向の移動における推力特性も全く同様の説明が成り立つ。従って、 Y方向の推力むらを低減させるためには、少なくとも 2個の励磁ュニッ卜 6を Y方向にも相対的に 1 だけずらして配置するようにすればよい。つまり、推力むらを低減させて X— Y面内で 2次元的に可動子 2を移動させるには、第 1の実施の形態と同様に、図 1 5に例示するように、少なくとも 2個の励磁ュニッ卜 6を用い、それらの相互の位置が相対的に X、 Y方向にそれぞれ 1 だけずれているように配置すればよいことになる。従って、図 1 5に示した励磁ユニット 6の組を X— Y面内での可動子 4の 2次元移動のために用い、それとは別の位置にやはり図 1 5に示した励磁ユニット 6 の組を用意して可動子 4のレべリング用に用いるようにすれば、つまり、励磁ュニッ卜 6の組を少なくとも 2組用い、磁極ュニッ卜を X— Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させると共に、 Z方向に磁気浮上させている磁気的吸引力を変化させる駆動ュニッ卜を構成することにより、可動子 4の X— Y方向の移動と Z方向の移動を同時に行うことができるようになる。

また、図 1 5に示したような配置の浮上用と移動用の励磁ュニッ卜 6の組を複数組設けて駆動ュニッ卜を構成して基台 8下面に設けることにより、より広い範囲に渡って可動子 4を移動させることができるようになる。また、複数の励磁ュニッ卜 6の組を用いることにより、高推力、高浮上力を得ることができる。

さらに、第 1の実施の形態による図 2 1 ( a ) 、（ b ) に示したのと同様にして、正方形形状の可動子 4の磁極ュニッ卜 1 4を例えば正方形形状の領域 A〜D に 4分割し、領域 A〜Dの上方の励磁ュニッ卜 6の組の電機子コイル 3 8〜4 4 にそれぞれ領域毎に異なる所定の電流を供給するようにしてもよい。こうすると、例えば図 2 1 ( a )に示すように領域 A〜D毎の推力の方向を変えることにより、全体として X— Y面内を一方向に移動できるだけでなく、 Z軸回りの回転を行わせることができるようになる。また、図 2 1 ( b ) に示すように、領域 A〜Dのそれぞれの Z方向の浮上力を変えることにより、 X軸回りあるいは Y軸回りの回転を行わせることができるようになり、可動子 4の平面のレペリングを調整することができるようになる。

このように、本実施の形態の平面型モータにおいても、固定子ュニッ卜 2側に複数の励磁ユニット 6の組を設けることができるので高推力が得られ、また、可動子 4は、永久磁石 5 0と導体部材 6 0、および基板 1 2からなる簡素な平面構造で構成できるので軽量で高速に移動させることができるようになる。

また、第 1の実施の形態における平面型モータでは、可動子 4が固定子ュニッ卜 2の上方に位置しているため、可動子 4を浮上させるには可動子 2の磁極ュニッ卜 6の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sと固定子ュニッ卜 2の励磁ュニッ卜 6の各突歯 2 8〜 3 6との間に働く磁気的吸引力を打ち消し、且つ可動子 4の自重以上の浮上力を発生させる必要がある。そのため、各電機子コイル 3 8〜4 4に大電流を流す必要が生じ、コイル通電による固定子ュニッ卜 2からの発熱が多くなつてしまう。一方、本実施の形態による平面型モータによれば、可動子 4が固定子ュニッ卜 2の下方に位置し、無励磁状態でも磁気的吸引力により可動子 4が空間に浮いているので、可動子 4の位置姿勢制御は微少のコイル通電で済み、そのため固定子ュニッ卜 2からの発熱も少なくでき、効率的であるという利点を有している。次に本発明の第 3の実施の形態による平面型モータを図 2 8乃至図 3 1 を用いて説明する。本実施の形態による平面型モータは、第 1 および第 2の実施の形態による平面型モ一夕における励磁ュニッ卜 6の 5つの突歯 2 8 ~ 3 6の先端部形状に特徴を有している。その他の構成は、第 1および第 2の実施の形態と同様であるので図示および説明を省略する。

図 2 8は、本実施の形態による励磁ュニッ卜 6の 5つの突歯を有する磁性体部材とそれそれの腕部に巻かれた電機子コイル 3 8〜4 4を示している。図 2 8 ( a ) は、本実施の形態による励磁ュニッ卜 6の斜視図、図 2 8 ( b ) は、励磁ユニット 6の各突齒の先端部の部分拡大図、図 2 8 ( c ) は、励磁ュニッ卜 6の各突齒の先端部の部分断面図である。図 2 8 ( a ) 〜（ c ) に示すように、励磁ュニッ卜 6の 5つの突歯 2 8〜3 6の各歯部 T 1〜丁 5の端部 4辺には、所定の面取り 6 2 a〜6 2 dが施され、 5つの突歯の先端の歯部が、先鋭形状に形成されている。本実施の形態においては、図 2 8 ( c ) に示すように、各突歯 2 8〜 3 6の歯部 T 1〜丁 5の X— Y面の移動方向における平坦部と面取り 6 2 a〜6 2 dの長さの比は、約 2 ： 1 ： 1に設定されている。

さて、この励磁ュニッ卜 6の突齒 2 8〜3 6の各歯部 T 1〜T 5について、当該齒部 Τ 1〜丁 5を用いることにより得られる作用および効果を図 2 9および図 3 0を用いて説明する。図 2 9は、突齒 3 6の歯部 Τ 5を例に取り、本実施の形態における歯部 Τ 5を図中右側に示し、比較例として面取りが施されていない歯部 Τ 5を左側に示している。図中上段から下段に向かって、本実施の形態の歯部 Τ 5と比較例の歯部 Τ 5とが磁極ュニッ卜 1 4に対して相対的に移動する際の、無励磁状態における磁気的吸引力の作用の相違を示す。

まず、図 2 9 ( a ) において、本実施の形態および比較例のいずれの歯部も、磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0の幅 1 とほぼ等しい幅を有し、永久磁石 5 0 S に対向しているものとする。本実施の形態の歯部の先端部の形状は、既に図 2 8 を用いて説明した通り端面と面取り 6 2 a〜6 2 dで構成され、比較例の歯部の先端部は、本実施の形態の歯部に設けられた面取り 6 2 a ~ 6 2 dがな〈、端面だけの形状である。いずれの齒部の端面も磁極ュニッ卜 1 4から所定の空隙を隔てて位置している。

このとき本実施の形態の齒部 T 5と磁極ュニッ卜 1 4の永久磁石 5 0 Sとの間に作用する磁気的吸引力を F t、磁気的吸引力 F tが働く方向に垂直な断面積の大きさを A tとする。一方、比較例の歯部 T 5に作用する磁気的吸引力を F f 、磁気的吸引力 F f が働く方向に垂直な断面積の大きさを A f とする。一般に、磁気的吸引力 Fの大きさは、 2つの磁性体間の距離の 2乗に反比例し、対向する磁性体の表面積に比例するので、面取り 62〜62 dが設けられている分だけ力の作用する距離が長〈なる領域を有する本実施の形態の歯部 T 5の磁気的吸引力 F tは、比較例の齒部 T 5の磁気的吸引力 F f より小さいものとなっている。

以上の状態から、図 29 (b) から図 29 ( d ) に示すように磁極ュニッ卜 1 4を図中右方向に移動させると、磁気的吸引力 F t、 F fの移動方向の分力として推力成分 f t、 f f が発生する。この移動に伴う推力成分 f t、 f fの変化を図 29と共に図 30を用いて説明する。図 30 (a) は比例の歯部での推力特性を示し、図 30 ( b)は、本実施の形態による歯部での推力特性を示している。両図とも横軸は移動距離を示している。両図の縦軸は原点位置から上側にはそれそれ断面積 A t、 A f を示し、下側にはそれぞれ磁気的吸引力 F t、 F fの大きさ、および推力 f t、 f f の大きさを示している。図中横軸に示した a〜dの位置は、図 29 (a)〜（d ) で示した磁極ュニッ卜 1 4の移動量に対応している。まず、比較例の歯部において、図 29 (a) 〜（d) および図 30 ( a ) に示すように、磁極ュニット 1 4の移動に伴って、断面積 A fは単調に減少する。そのため、磁気的吸引力 F f も、単調に減少していく。その結果、推力 f fは、 _ 旦急激に増加して、その後単調に減少する。図 30 (a) 中実線で示した推力 f fの曲線は、永久磁石 50 Sのみを考慮した場合の推力特性を示しており、破線で示した推力 f fの曲線は、移動に伴って永久磁石 50 Sの隣の永久磁石 50 N の影響を考慮した場合の推力特性である。このように、比較例に用いた従来の歯部では、磁極ュニッ卜 1 4の移動位置における推力 f fの大きさに偏りがあるため、コギングが発生する。

—方、本実施の形態による歯部の場合、図 29 ( a) ~ ( d )および図 30 (b) に示すように、面取り 62 a〜62 dを備えているために、磁極ュニッ卜 1 4の移動に伴って、断面積 A tは単調には減少せず面積が増加する位置が存在する。そのため、磁気的吸引力 F f も、断面積 A tの変化に応じて増加する位置が存在し、位置 a~d間で 1周期分の正弦波状に変化する。その結果、推力 f tは、半周期分の正弦波状に変化するようになる。なお、図 3 0 ( b ) 中実線および破線で示した推力 f f の曲線の意味は、図 3 0 ( a ) における比較例と同様である。このように本実施の形態によれば、無励磁状態で正弦波状に変化する推力特性を得ることが得きるようになるのでコギングを低減させることができるようになる。さらに、位相をずらして配置され、且つ駆動される複数の励磁ュニッ卜 6の突歯の全歯部に対して面取りを設けることにより、上述の正弦波状の推力特性を平滑化させることができるのでコギングを極めて低減させた平面型モータを実現することができるようになる。

以上の説明は、励磁ュニッ卜 6の各突歯の歯部 T 1 ~ T 5の端面と面取りの比率が上述のように約 2 : 1 : 1 として説明したが、もちろんこれは一例であって '他の比率にすることも可能であり、例えば図 3 1 に示すように、面取り 6 2 a ~ 6 2 dに替えて、図 3 1に示すように平坦部をなくして四角錐状に各突歯の先端の歯部を形成してより先鋭形状にしてもよい。要は、固定子ユニット 2の励磁ュニット 6の各突歯 T 1〜丁 5の幅、可動子 4の永久磁石 5 0の幅、あるいは固定子ュニッ卜 2と可動子 4との間の空隙の距離等種々のパラメータに基づいて、各突歯 T 1〜丁 5の先端を最適な先銳形状に形成すればよい。

なお、第 1 および第 2の実施の形態では、励磁ュニット 6は X— Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルで構成されていた。しかし、励磁ユニットを、ほぼ直線状をなす 2つの腕部と各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突歯とを有する磁性体部材と、各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コイルで構成した直線型の励磁ュニッ卜にしてもよい。 2つの電機子コイルにそれぞれ電流を（+ 1、 + 1 ) → ( + 1、 0 )→ ( 0、 - I ) → ( - I、一 I ) のように印加すれば可動子が平面を直線状に移動する。また、かかる直線型の励磁ュニッ卜を、 X、 Y方向にそれぞれ設ければ、可動子を X— Y平面に沿って移動させることも可能である。

次に、上記実施の形態による平面型モータを用いたステージ装置および露光装置について説明する。本発明の第 4の実施の形態として上述の第 2の実施の形態による平面型モータを用いたステージ装置およびそれを用いた露光装置を図 3 2 乃至図 3 4を用いて説明する。

図 3 2は、本実施の形態による露光装置の全体の概略構成を示している。本実施の形態における露光装置は、レチクルを 1次元に走査しつつ、ウェハをそれと同期した速度（投影倍率を掛けた速度）で 1次元に走査させる、いわゆるステツプ .アンド · スキヤン方式の投影露光装置である。図 3 2において、ベース 1 0 0上に防振ダンバ 1 1 2を介してインバ一（低膨張率の合金）よりなる第 1 コラ厶 2 3 0が載置されている。第 1 コラム 2 3 0は投影光学系 P Lを固定している。また、第 1 コラム 2 3 0には、レチクル走査ステージ 1 8 0の位置を測定するためのレーザ干渉計 1 3 5が載置されており、さらに照明光学系 1 3 0を保持する第 2コラム 1 7 0が固定されている。

第 1 コラム 2 3 0の内側には、第 2の実施の形態で説明した平面型モータを用いたステージ装置が設けられている。このステージ装置は、第 2の実施の形態における固定子ュニッ卜 2に対応するステージ駆動ュニッ卜 3 0 0と、可動子 4に対応するウェハステージ W S Tとから構成され、ウェハステージ W S T上に感光基板としてのウェハ Wが載置されている。ウェハステージ W S Tのウェハ W載置面周囲には磁軸がそれぞれ所定の方向を向いた複数の永久磁石が配列されている ₍ ステージ駆動ュニヅト 3 0 0はフレーム 1 2 4を介してベース 1 0 0に固定されまた、第 2の実施の形態で説明したように、ウェハステージ W S Tはステージ駆動ュニッ卜 3 0 0内の複数の励磁ュニッ卜 6が無励磁状態であっても、磁気的吸引力により空中に浮いており、駆動系 1 3 7からの制御によりステージ駆動ュニット 3 0 0内の所定の複数の励磁ュニッ卜 6が励磁されると、それに応じてゥェハステージ W S Tは、投影光学系 P Lの光軸に垂直な面（水平面）内で図 3 2 の紙面に垂直な方向（Y方向）、水平面内で Y軸に垂直な X方向、およびウェハ Wを投影光学系 P Lの光軸方向である Z方向にウェハ Wを位置決めすると共に、ウェハ Wの投影光学系 P Lの結像面に対する傾きも調整できるようになつている, ウェハステージ W S Tが X , Y， Z方向に移動することによって、ステージ駆動ユニット 3 0 0には移動方向とは逆向きの反力が生じる。この反力は、フレーム 1 2 4を介してベース 1 0 0に逃がされる。一方、投影光学系 P Lは、防振ダン 1 2を介して第 1 コラム 2 3 0により保持されているので、ステージ駆動ュニッ卜 3 0 0に生じる反力が投影光学系 P Lに振動を及ぼすことはない。

第 1 コラム 2 3 0上にィンバーよりなる第 2コラム 1 1 0が固定され、第 2コラム 1 7 0の上部に X方向に摺動自在なレチクル走査ステージ 1 8 0が載置され, レチクル走査ステージ 1 8 0上に転写用のパターンが形成されたレチクル Rが保持されている。レチクル走査ステージ 1 8 0は、具体的には特開平 8— 6 3 2 3 1号に記載されたリニアモータによる駆動方式のステージであり、駆動による反力が相殺されるような構造となっている。従って、レチクル走査ステージ 1 8 0 に生じる反力およびステージ駆動ュニッ卜 3 0 0に生じる反力は、投影光学系 P Lに振動を及ぼすことはなく、照明光学系 1 3 0にも振動を及ぼすことがない。 —方、不図示のエキシマレ一ザ光源（K r F、 A r F ) 、あるいは固体レーザ光源（ F ₂ ) からの露光用照明光が導光光学系（不図示）を介して、照明光学系 1 3 0に入射する。照明光学系 1 3 0は、ブラインド機構、フライアイレンズ、コンデンサレンズ等を有し、所定の領域に形成された照明光がレチクル Rを照射する。このように、所定形状に規定された照明光を受けたレチクル Rは、第 2コラム 1 7 0上を少なくとも X方向に等速移動可能なレチクル走査ステージ 1 8 0 に保持される。レチクル走査ステージ 1 8 0は、駆動系 1 3 4によって X方向の一次元走査移動、ョ—イング補正のための微小回転移動等を行う。またレチクル走査ステージ 1 8 0の一端にはレーザ干渉計 1 3 5からの測長ビームを反射する移動鏡 1 3 6が固定され、レチクル Rの X方向位置がレーザ干渉計 1 3 5によつてリアルタイムに計測される。

レチクル Rに形成されたパターンの像は、投影光学系 P Lによって、例えば 1 / 4に縮小されてウェハ W上に結像される。ウェハ Wは、 X Y Z方向に移動可能なウェハステージ W S T上に載置されている。

このように、レチクル R上のパターンは露光光 I Lで照明され、レチクル R上のパ夕一ン像が投影光学系 P Lを介してゥヱハ W上に投影露光される。この場合レチクル R上の照明領域は、例えば矩形のスリツ卜状であり、その照明領域だけではレチクル R上の全パターン領域が照明されない。そこで、露光時にはレチクル走査ステージ 1 8 0を駆動することにより、その照明領域に対して、レチクル Rをその照明領域の長手方向に垂直な方向である X 方向に一定速度 V 1で走査する。これに同期して、ウェハステージ W S Tを駆動することにより、ウェハ Wをその照明領域内のレチクル像に対して一 X方向に一定速度 V 2で走査する。投影光学系 P Lによるレチクル Rからウエノ、 Wへの投影倍率を^とすると、速度 V 2は /5 · V 1である。このようにして、レチクル Rおよびウェハ Wを同期して走査することにより、レチクル Rの全パターンの像がゥェハ W上に投影露光される。 1つの露光領域の露光が終了すると、ウェハステージ W S Tをステージ駆動ュニッ卜 3 0 0で駆動することにより、ウェハ W上の次の露光領域の走査開始位置が投影光学系 P Lの露光フィールド内に移動する。また、ウェハステージ W S Tの X方向一端面にはレーザ干渉計 1 3 8 Xからの測長ビ一ムを反射する移動鏡 1 3 9 Xが固定され、ウェハステ一ジ W S Tの X方向の座標位置がレーザ干渉計 1 3 8 Xによってリアルタイムに計測される。図示は省略したがウェハステージ W S Tの Y方向一端面にもレーザ干渉計 1 3 8 Yからの測長ビ一ムを反射する移動鏡 1 3 9 Yが固定され、ウェハステ一ジ W S Tの Y方向の座標位置がレ一ザ干渉計 1 3 8 Yによってリアルタイムに計測されるようになっている。

また、本実施の形態による走査型露光装置のステージ駆動ュニッ卜 3 0 0には、図示しない冷却器から引き出された配管の端部の冷媒供給口 3 1 0が接続され、冷媒供給口 3 1 0を介して所定の温度に制御された冷媒がステージ駆動ュニッ卜 3 0 0内に導入されてステージ駆動ュニッ卜 3 0 0内を循環し、電機子コイル 3 8〜4 4に流された電流により発熱した複数の励磁ュニッ卜 6を冷却した後、冷媒排出口 3 1 2から排出されるようになっている。

また、本実施の形態による走査型露光装置には、ウェハステージ W S Tを第 1 コラム 2 3 0側面の開口 3 3 0から搬入あるいは搬出するためのウェハステージ搬送系 3 2 0が設けられている。このウェハステージ搬送系 3 2 0は、ステージ駆動ュニッ卜 3 0 0と同様の構成をしており、ウェハ Wを載置したウェハステ一ジ W S Tを磁気的吸引力で浮上させて移動させることができるようになつている, このように本実施の形態による走査型露光装置では、ウェハ Wの搬送はウェハステージ W S Tに載置した状態で、ウェハステージ W S Τごと搬送することによつて亍ゎれるようになっている。

また、本走査型露光装置における露光動作の制御は、主制御部 1 4 1により統括的に管理される。主制御部 1 4 1の基本的な動作は、レーザ干渉計 1 3 5、 1 3 8からの位置情報、駆動系 1 3 4、 1 3 7等からの速度情報等に基づいて、スキャン露光時にレチクル走査ステージ 1 8 0とウェハステージ W S Τとを所定の速度比（投影光学系 P Lの投影倍率に応じた値）を保ちつつ、レチクルパターンとウェハパターンとの相対位置関係を所定のァライメン卜誤差内に抑えたまま相対移動させることにある。

次に、本実施の形態による露光装置のステージ駆動ュニッ卜 3 0 0およびゥェハステージ W S Τの構造を図 3 3および図 3 4を用いてより詳細に説明する。図 3 3は、本実施の形態によるステージ駆動ュニヅト 3 0 0とウェハステージ W S Τの一部を分解して表示した斜視図である。また、図 3 4は、ステージ駆動ュニット 3 0 0内の励磁ュニッ卜 6の配置と、ウェハステージ W S Τに設けられた磁極ュニッ卜 1 4の配置関係を示す平面図である。

図 3 3および図 3 4に示すように、ステージ駆動ュニッ卜 3 0 0は、平板の基台 8下面に複数の励磁ュニッ卜 6が固定され、その下面に平面状の摺動部材 1 0 が設けられている。ステージ駆動ュニッ卜 3 0 0のほぼ中央部には開口部が設けられており、この開口部に投影光学系 Ρしの鏡筒の光射出側端部が位置するようになっている.。従って基台 8は、当該投影光学系 Ρしの鏡筒の光射出端部の形状に合わせて、すり鉢状の斜面を有し、その斜面底部の開口部で摺動部材 1 0に接続されている。

—方、ウェハステージ W S Tは、ほぼ正方形の平面形状を有し、その中央部にウェハ Wを載置する円形状のウェハ載置面が設けられ、その周囲に複数の永久磁石が X— Υ平面上にマトリクス状に並んで構成された磁極ュニッ卜が 4つの領域 A〜Dに分けられて設けられている。また、磁極ュニッ卜 1 4下面およびウェハ載置面下方には、非磁性体且つ非導体である基板 1 2が固定されている。また、ウェハステージ W S Tの側面部の隣り合う 2面には、 X、 Y方向の位置をそれぞれレ一ザ干渉計で計測するための移動鏡 1 3 9 X、 1 3 9 Yが取り付けられている。

このように本実施の形態のステージ装置では、可動子となるウェハステージ W S Tは固定子ュニッ卜となるステージ駆動ュニヅト 3 0 0の下方に位置して、ステ―ジ駆動ュニッ卜 3 0 0の各励磁ュニヅ卜 6が無励磁状態でもウェハステージ W S Tのの複数の永久磁石 5 0 N、 5 0 Sによる磁気的吸引力により、ステージ駆動ュニット 3 0 0に対して所定の空隙を介して空中に浮いていることができるようになっている。

また、図 3 4に示すように、各領域 A ~ D上方に位置するステージ駆動ュニッ卜 3 0 0の複数の励磁ュニッ卜 6は、既に図 1 5を用いて説明したような励磁ュニッ卜 6の組が 2組ずつで順次機能するように配置されており、磁極ュニッ卜の各領域 A〜Dに X— Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させると共に, Z方向に磁気浮上させている磁気的吸引力を変化させてウェハステージ W S丁の X— Y方向の移動と Z方向の移動を同時に行うことができるようにしている。さらに、ウェハステージ W S Tの磁極ユニット 1 4が領域 A〜Dに 4分割されているので、領域 A ~ Dの上方の励磁ュニッ卜 6の組の電機子コィル 3 8〜4 4 にそれぞれ領域毎に異なる所定の電流を供給して、例えば領域 A〜D毎の推力の方向を変えることにより、全体として X— Y面内を一方向に移動できるだけでなく、 Z軸回りの回転を行わせることができるようになる。また、領域 A ~ Dのそれそれの Z方向の浮上力を変えることにより、 X軸回りあるいは Y軸回りの回転を行わせることができるようになり、ウェハステージ W S Tのウェハ W平面のレベリングを調整することができる。

なお上記実施の形態における励磁ュニッ卜の製造は、 4つの腕部および腕部先端部および基端部の突歯を磁性材料で一体的に形成してもよいし、各部をそれぞれ製作しておいて、組み立てるようにしてもよい。そして製作された磁性体部材の腕部に電機子コイルを巻き回して配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）が行われる。

また、上記実施の形態による励磁ュニッ卜を有する平面型モータの製造では、上記励磁ュニッ卜の製造に加えて、基板上に相互に磁極の向きを逆転させて複数の永久磁石を配列して組み立てられる磁極ュニッ卜が製造される。また、上記実施の形態による平面型モータを組み込んだステージ装置の製造は、基板を載置するステージとして上記実施の形態による平面型モータの可動子を組み込み、固定子をステージ駆動用の駆動系として組み込んで、 X、 Υ、 Ζ軸方向と各軸周りの回転の 6自由度でステ―ジの位置姿勢ができるように総合調整することにより行われる。

また、上記実施の形態による露光装置の製造は、複数のレンズから構成される照明系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整するとともに、多数の機械部品からなる上記実施の形態によるステ一ジ装置をレチクルステージやウェハステージとして組み込み、露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより行われる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。

上記実施の形態においては、図 1 5に示すような配置で励磁ュニット 6の組を規定したが、本発明はこれに限られず、例えば、 X、 Υ方向にそれぞれ η 1、 m 1 ( n、 mは正の整数）だけ離れた少なくとも 2つの励磁ユニット 6で組を構成してもよい。また、励磁ュニッ卜 6の組同士の配置位置も、図 1 5の例示に限られず種々の変形が可能である。

また、上記実施の形態においては、可動子 4に 6自由度の動きを与えるために図 2 1や図 3 4に示すように駆動ュニッ卜をそれぞれ領域 A〜Dの 4分割としたが、本発明はこれに限られず、磁極ュニッ卜 1 4を X— Y平面で各領域の中心を結ぶ線が三角形を構成するような領域 A〜Cに分け、領域 A〜Cの下方の励磁ュニット 6の組の電機子コイル 3 8〜4 4にそれぞれ領域毎に異なる所定の電流を供給するようにしても、可動子 4に 6自由度の動きを与えることができる。従つて分割する領域の数は 3以上であればよい。

さらに、上記実施の形態においては、磁極ュニット 1 4を備えた方を可動子 4 に、励磁ュニッ卜 6を備えた方を固定子ュニッ卜 2に用いたが、本発明はこれに限らず、磁極ュニッ卜 1 4側を固定子ュニッ卜 2に、励磁ュニッ卜 6側を可動子 4にしてももちろんよい。特に、励磁ュニット 6の数があまり多〈なく、各電機子コイル 3 8〜 4 4に電流を供給するための配線なども簡素にできる場合には有効である。

また、第 4の実施の形態では第 2の実施の形態による平面型モータを用いたステージ装置および露光装置について説明したが、同様にして第 1の実施の形態による平面型モータをステージ装置および露光装置に適用することももちろん可能あ

また、上記実施の形態においては、本発明の平面型モータを用いたステージ装置をウェハステージ W S T側に適用して説明したが、本発明はこれに限られず、例えばレチクル走査ステージ 1 8 0側に適用して、レチクル走査ステージ 1 8 0 を 6自由度で制御するようにしてももちろんよい。

また、励磁ュニッ卜 6は上記実施の形態で示した形状に限定されるものではなく、実装段階での取り付けスペースや他の構成要素との兼ね合いにより、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態での励磁ュニット 6は、各腕部 2 0 〜2 6の隣り合う 2つの腕部に挟まれる角度がほぼ 9 0 ° となる十字形状に構成したが、本発明はこれに限られず、隣り合う 2つの腕部に挟まれる角度が異なつていてももちろんよい。例えば、腕部 2 0と腕部 2 2とで挟まれる角度、および腕部 2 4と腕部 2 6とで挟まれる角度が共に 1 2 0 ° であり、腕部 2 2と腕部 2 4とで挟まれる角度、および腕部 2 6と腕部 2 0とで挟まれる角度が共に 6 0 ° であるような構成でももちろんよい（本発明では、これらもほぼ十字形状であると呼ぶ）。さらに、腕部 2 0〜2 6のそれぞれの長さを異ならせたり、また、各突歯を腕部先端部および基端部直上から突出させるのではなく、先端部および基端部の側方から伸びるようにしてももちろんよい。このような励磁ュニッ卜の形状の変更に伴い、磁極ュニッ卜の X— Y方向に並ぶ複数の永久磁石の X、 Y方向の幅を適宜変更するようにしてももちろんよい。

また、第 4の実施の形態においては、従来型の超高圧水銀ランプを光源として用いたステップ ·アンド · スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限られず例えば、レチクルの回路パターン全体を一度に投影し得るイメージフィ一ルドを持つ投影光学系を介してウェハをステップ . アンド - リピー卜方式で露光する投影露光装置にももちろん適用することができる。また、静圧気体軸受のように空気の介在を必要としないので、真空中でも用いることができるので、エキシマレーザ、あるいは他の荷電粒子線等を線源とする露光装置に用いて特に好適である。産業上の利用可能性

以上の通り、本発明によれば、高推力が得られ、可動子が軽量で高速移動可能な平面型モータを実現できる。また、可動子に浮上力を与えつつ 2次元平面を移動させる平面型モータを実現できる。さらに、可動子の位置および姿勢を、 X、 Y、 Ζの 3軸方向およびそれらの軸の回転方向の合計 6自由度で制御することができる平面型モータを実現できる。

また、本発明によれば、ウェハを載置して移動するステージ装置が真空あるいは H e雰囲気内に密閉されていても、目的位置まで可動子を高速に移動させ且つ超精密位置決めできるステージ装置およびそれを用いた露光装置を実現できる。

Claims

請求の範囲

1 . 交互に磁極の向きを逆転させて配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と対をなして直線型モータに用いられ、

ほぼ直線状に形成された 2つの腕部と、前記磁極ュニッ卜の前記複数の永久磁石に対向するように、前記各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突齒とを有する磁性体部材と、前記各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コイルとを有することを特徴とする励磁ュニット。

2 . 直線駆動させる直線型モータにおいて、

交互に磁極の向きを逆転させて配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と、

請求の範囲第 1項に記載の励磁ュニッ卜と

を備えたことを特徴とする直線型モータ。

3 . 請求の範囲第 2項記載の直線型モータにおいて、

前記磁極ュニッ卜の複数の前記永久磁石は、直線方向にそれぞれ幅 1 を有し、且つ前記各永久磁石の中心間は直線方向に距離 2 1 だけ離間して配置されており、前記励磁ュニッ卜の前記腕部の 2つの前記突歯は、前記基端部の突齒に対して直線方向に相対的に士 1 / 2だけずれて配置されていることを特徴とする直線型モータ。

4 . 交互に磁極の向きを逆転させて X —丫平面上に配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と対をなして平面型モータに用いられ、

全体で X— Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、前記磁極ュニッ卜の前記複数の永久磁石に対向するように、前記各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、前記各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルとを有することを特徴とする励磁ュニッ卜。

5 . 平面駆動させる平面型モータにおいて、

交互に磁極の向きを逆転させて X— Y平面上に配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と、請求の範囲第 4項に記載の励磁ュニッ卜と

を備えたことを特徴とする平面型モータ。

6 . 請求の範囲第 2項記載の平面型モータにおいて、

前記磁極ユニットの複数の前記永久磁石は、前記 X— Y面内で X、 Y方向にそれぞれ幅 1 を有し、且つ前記各永久磁石の中心間はそれぞれ X、 Y方向に距離 2 1 だけ離間して配置されており、

前記励磁ュニッ卜の X方向に伸びる 2つの前記腕部の 2つの前記突齒は、前記基端部の突歯に対して X方向に相対的に土 1 / 2だけずれて配置され、 Y方向に伸びる 2つの前記腕部の 2つの前記突歯は、前記基端部の突齒に対して Y方向に相対的に土 1 / 2だけずれて配置されていることを特徴とする平面型モータ。

7 . 請求の範囲第 2項記載の直線型モータにおいて、

前記磁極ュニッ卜の磁極の向きが逆転された複数の永久磁石の間に、該永久磁石の磁極方向に磁軸が向いた永久磁石が埋め込まれていることを特徴とする直線型モータ。

8 . 請求の範囲第 5項記載の平面型モータにおいて、

前記磁極ュニッ卜の X方向に離間した前記複数の永久磁石の間には、 X方向に磁軸が向いた永久磁石がそれぞれ埋め込まれており、 Y方向に離間した前記複数の永久磁石の間には、 Y方向に磁軸が向いた永久磁石がそれぞれ埋め込まれてお前記 X方向に磁軸が向いた永久磁石と前記 Y方向に磁軸が向いた永久磁石で囲まれた領域に、導体且つ非磁性体である部材が埋め込まれていることを特徴とする平面型モータ。

9 . 請求の範囲第 2項または第 3項、または第 5項乃至第 7項のいずれかに記載の直線型または平面型モータにおいて、

複数の前記励磁ュニッ卜を所定位置に固定して固定子とし、前記磁極ュニッ卜を前記固定子に対して移動可能な可動子として用いることを特徴とする直線型または平面型モータ。

1 0 . 請求の範囲第 9項記載の直線型または平面型モータにおいて、

前記固定子の前記各励磁ュニッ卜は前記突歯を上方に向けて前記可動子の下方に配置され、前記可動子は前記複数の永久磁石を前記下方に向けて前記突歯と対向するように配置されていることを特徴とする直線型または平面型モータ。

1 1 . 請求の範囲第 5項記載の平面型モータにおいて、

少なくとも 2つの前記励磁ュニッ卜を X、 Y方向に相対的にそれぞれ距離 1 だけずらして配置した固定子からなる組を備え、前記各励磁ュニッ卜の前記 4つの電機子コイルに流す所定の電流を切り替えることにより、前記磁極ュニッ卜を可動子として前記 X— Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させ、または前記可動子を Z方向に磁気浮上させる磁気的反発力を発生させることを特徴とする平面型モータ。

1 2 . 請求の範囲第 1 1項記載の平面型モータにおいて、

前記固定子は、前記組を少なくとも 2個組み合わせて構成される駆動ュニットを有し、前記駆動ュニッ卜により前記可動子を前記 X— Y面内の所定方向に相対移動させる推力を発生させると共に、前記 Z方向に磁気浮上させる磁気的反発力を発生させることを特徴とする平面型モ一夕。

1 3 . 請求の範囲第 1 2項記載の平面型モータにおいて、

前記固定子は、平面状に分布させた少なくとも 3個の前記駆動ュニッ卜を有し、前記 3個の前記駆動ユニットは、前記固定子に対して前記 X、丫、 Z軸方向と前記各軸周りの回転の 6自由度で前記可動子の位置姿勢を制御することを特徴とする平面型モータ。

1 4 . 請求の範囲第 1項または第 4項に記載の励磁ユニットにおいて、

前記突歯の先端の歯部は、先鋭形状に形成されていることを特徴とする励磁ュニット。

1 5 . 基板を載置するステージと、前記ステージを駆動する駆動系とを有し、前記駆動系により、 X、 Y軸方向で前記ステージの位置を制御するステージ装置において、

前記ステージとして、請求の範囲第 2頃に記載の前記磁極ュニッ卜を X方向と Y方向とに配置し、

前記駆動系として、請求の範囲第 2頃に記載の前記励磁ュニッ卜を前記磁極ュニヅ卜と対向するように X方向と Y方向とに配置することを特徴とするステージ装置。

1 6 . 基板を載置するステージと、前記ステージを駆動する駆動系とを有し、前記駆動系により、 X、丫、 Z軸方向と各軸周りの回転の 6自由度で前記ステージの位置姿勢を制御するステ一ジ装置において、

前記ステージとして、請求の範囲第 1 1項乃至第 1 3項のいずれかに記載の平面型モータの可動子を用い、

前記駆動系として、請求の範囲第 1 1項乃至第 1 3項のいずれかに記載の平面型モータの固定子を用いたことを特徴とするステージ装置。

1 7 . 請求の範囲第 1 5項または第 1 6項に記載のステージ装置において、前記励磁ュニットを冷却する冷却機構を備えたことを特徴とするステージ装置 _c

1 8 . パターンの像を基板に転写する露光装置において、

前記基板を載置して移動するステージ装置として、請求の範囲第 1 5項または第 1 6項に記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置。

1 9 . 請求の範囲第 1 8項記載の露光装置において、

前記パターンの像を基板に投影する投影光学系を防振機構を介して支えるコラムと、

前記ステージ装置の駆動系を支える固定フレームとを備え、

前記駆動系に生じる反力が前記投影光学系に及ばないことを特徴とする露光装 m. o

2 0 . 励磁ユニットの組立方法において、

ほぼ直線状に形成された 2つの腕部と、前記磁極ュニッ卜の前記複数の永久磁石に対向するように、前記各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突歯とを有する磁性体部材と、前記各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コイルとを組み立てることを特徴とする励磁ュニッ卜の組立方法。

2 1 . 励磁ュニッ卜の組立方法において、

全体で X— Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、前記各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、前記各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルとを組み立てることを特徴とする励磁ュニッ卜の組立方法。

2 2 . 直線型モータの組立方法において、

ほぼ直線状に形成された 2つの腕部と、前記磁極ュニッ卜の前記複数の永久磁石に対向するように、前記各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 3つの突歯とを有する磁性体部材と、前記各腕部のそれぞれに巻回された 2つの電機子コイルとを組み立てた励磁ュニッ卜と、

交互に磁極の向きを逆転させて配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と

を組み立てることを特徴とする直線型モータの組立方法。

2 3 . 平面型モータの組立方法において、

交互に磁極の向きを逆転させて X—Y平面上に配列した複数の永久磁石を有する磁極ュニッ卜と、

全体で X— Y方向にほぼ十字形状をなす 4つの腕部と、前記磁極ュニッ卜の前記複数の永久磁石に対向するように、前記各腕部の先端部および前記各腕部が接続された基端部に形成された 5つの突歯とを有する磁性体部材と、前記各腕部のそれぞれに巻回された 4つの電機子コイルとを有する励磁ュニットと

を組み立てることを特徴とする平面型モータの組立方法。

2 4 . 基板を載置するステージと、前記ステージを駆動する駆動系とを有し、前記駆動系により、 X、丫、 Z軸方向と各軸周りの回転の 6自由度で前記ステージの位置姿勢を制御するステ一ジ装置の組立方法において、

請求の範囲第 1 1項乃至第 1 3項のいずれかに記載の平面型モータの可動子を前記ステージとして組み立て、

請求の範囲第 1 1項乃至第 1 3項のいずれかに記載の平面型モータの固定子を前記駆動系として組み立てることを特徴とするステージ装置の組立方法。