(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
前記ベース部に対して上下方向であるＺ方向およびＺ方向を回転中心線とする回転方向であるθｚ方向に駆動されるステージと、
前記ベース部に対して前記ステージを少なくともＺ方向に駆動する１つのアクチュエータとを備え、
前記１つのアクチュエータは、複数の永久磁石を有する可動子と、前記永久磁石と水平方向に対向するように設けられ、前記ステージをＺ方向に駆動するためのＺ方向駆動用コイルを有する固定子とを含み、
前記１つのアクチュエータのＺ方向駆動用コイルは、互いに独立して電流を供給することが可能な少なくとも３つのコイル部に分割されているとともに、前記少なくとも３つのコイル部は、前記ステージを、Ｚ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、前記Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動可能なように配置されている、θＺ駆動装置。
【請求項２】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する少なくとも３つのコイル部にそれぞれ対応するように設けられ、前記少なくとも３つのコイル部に個別に電流を供給する少なくとも３つの電流供給制御部をさらに備える、請求項１に記載のθＺ駆動装置。
【請求項３】
前記少なくとも３つのコイル部にそれぞれ対応するように設けられ、前記ステージの前記少なくとも３つのコイル部に対応する部分のＺ方向の位置をそれぞれ検出する少なくとも３つのＺ方向位置検出部をさらに備え、
前記少なくとも３つの電流供給制御部は、それぞれ、対応する前記Ｚ方向位置検出部の位置検出結果に基づいて、対応する前記コイル部に供給する電流を制御するように構成されている、請求項２に記載のθＺ駆動装置。
【請求項４】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する前記少なくとも３つのコイル部は、それぞれ、Ｚ方向からみて円弧形状を有しているとともに、円周方向に沿って互いに電気的に分離するように円状に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のθＺ駆動装置。
【請求項５】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する前記少なくとも３つのコイル部は、それぞれ、Ｚ方向からみて円弧形状を有するとともに３相電力に対応して設けられた少なくとも３つの要素コイル部をＺ方向に積み重ねて配置することにより構成されている、請求項４に記載のθＺ駆動装置。
【請求項６】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する前記少なくとも３つのコイル部は、略等回転角度間隔で配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のθＺ駆動装置。
【請求項７】
前記アクチュエータの固定子は、前記Ｚ方向駆動用コイルに加えて、Ｚ方向を回転中心線とするθｚ方向に前記ステージを回転するためのθｚ方向駆動用コイルをさらに含み、
前記Ｚ方向駆動用コイルと前記θｚ方向駆動用コイルとが一体的に設けられているとともに円環状に配置されており、
前記アクチュエータは、前記ステージを、Ｚ方向とθｘ方向とθｙ方向とθｚ方向とに駆動可能なように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のθＺ駆動装置。
【請求項８】
前記Ｚ方向駆動用コイルと前記θｚ方向駆動用コイルとは、絶縁物を介して一体的に接合されている、請求項７に記載のθＺ駆動装置。
【請求項９】
前記アクチュエータの可動子を構成する永久磁石は、
円環状の円周方向に沿って略同一のピッチ間隔で配置され、前記Ｚ方向駆動用コイルおよび前記θｚ方向駆動用コイルに対向する部分の表面が第１の極性を有する複数の第１永久磁石を含む第１磁石列と、
前記第１磁石列に対してＺ方向に隣接するとともに、円環状の円周方向に沿って略同一のピッチ間隔で配置され、前記Ｚ方向駆動用コイルおよび前記θｚ方向駆動用コイルに対向する部分の表面が前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する複数の第２永久磁石を含む第２磁石列とを含み、
前記第１磁石列を構成する前記複数の第１永久磁石と前記第２磁石列を構成する前記複数の第２永久磁石とは、Ｚ方向から見て、円周方向に沿って前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とが交互に現れるように配置されている、請求項７または８に記載のθＺ駆動装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、前記ステージの外周部近傍に円環状に配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のθＺ駆動装置。
【請求項１１】
前記Ｚ方向駆動用コイルは、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部により構成されている、請求項１〜１０に記載のθＺ駆動装置。
【請求項１２】
前記可動子が有する前記永久磁石は、前記可動子の内側に設けられる内側永久磁石と、前記可動子の外側に設けられる外側永久磁石とを含み、
前記固定子が有するＺ方向駆動用コイルは、前記内側永久磁石と対向するように設けられる内側Ｚ方向駆動用コイルと、前記外側永久磁石と対向するように設けられる外側Ｚ方向駆動用コイルとを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のθＺ駆動装置。
【請求項１３】
前記内側永久磁石は、円環状の円周方向に沿って配置され、前記内側Ｚ方向駆動用コイルに対向する部分の表面が第１の極性を有する第１永久磁石と、前記第１永久磁石に対してＺ方向に隣接するとともに、円環状の円周方向に沿って配置され、前記内側Ｚ方向駆動用コイルに対向する部分の表面が前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２永久磁石とを含み、
前記外側永久磁石は、円環状の円周方向に沿って配置され、前記外側Ｚ方向駆動用コイルに対向する部分の表面が第１の極性を有する第３永久磁石と、前記第３永久磁石に対してＺ方向に隣接するとともに、円環状の円周方向に沿って配置され、前記外側Ｚ方向駆動用コイルに対向する部分の表面が前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する第４永久磁石とを含む、請求項１２に記載のθＺ駆動装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータの固定子は、前記Ｚ方向駆動用コイルに加えて、Ｚ方向を回転中心線とするθｚ方向に前記ステージを回転するためのθｚ方向駆動用コイルをさらに含み、
前記第１永久磁石は、複数設けられ、前記複数の第１永久磁石が円環状の円周方向に沿って略同一のピッチ間隔で配置されて第１磁石列を構成するとともに、前記第２永久磁石は、複数設けられ、前記複数の第２永久磁石が円環状の円周方向に沿って略同一のピッチ間隔で配置されて第２磁石列を構成し、
前記第１磁石列を構成する前記複数の第１永久磁石と前記第２磁石列を構成する前記複数の第２永久磁石とは、Ｚ方向から見て、円周方向に沿って前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とが交互に現れるように配置されている、請求項１３に記載のθＺ駆動装。
【請求項１５】
前記第３永久磁石および前記第４永久磁石は、略円環状に形成されている、請求項１３または１４に記載のθＺ駆動装置。
【請求項１６】
θＺ駆動部と、
前記θＺ駆動部を水平面内のＸ方向に駆動するＸ方向駆動部と、
前記θＺ駆動部を前記Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向に駆動するＹ方向駆動部とを備え、
前記θＺ駆動部は、
ベース部と、
前記ベース部に対して上下方向であるＺ方向およびＺ方向を回転中心線とする回転方向であるθｚ方向に駆動されるステージと、
前記ベース部に対して前記ステージを少なくともＺ方向に駆動する１つのアクチュエータとを備え、
前記１つのアクチュエータは、複数の永久磁石を有する可動子と、前記永久磁石と水平方向に対向するように設けられ、前記ステージをＺ方向に駆動するためのＺ方向駆動用コイルを有する固定子とを含み、
前記１つのアクチュエータのＺ方向駆動用コイルは、互いに独立して電流を供給することが可能な少なくとも３つのコイル部に分割されているとともに、前記少なくとも３つのコイル部は、前記ステージを、Ｚ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、前記Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動可能なように配置されている、ステージ装置。
【請求項１７】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する少なくとも３つのコイル部にそれぞれ対応するように設けられ、前記少なくとも３つのコイル部に個別に電流を供給する少なくとも３つの電流供給制御部をさらに備える、請求項１６に記載のステージ装置。
【請求項１８】
前記少なくとも３つのコイル部にそれぞれ対応するように設けられ、前記ステージの前記少なくとも３つのコイル部に対応する部分のＺ方向の位置をそれぞれ検出する少なくとも３つのＺ方向位置検出部をさらに備え、
前記少なくとも３つの電流供給制御部は、それぞれ、対応する前記Ｚ方向位置検出部の位置検出結果に基づいて、対応する前記コイル部に供給する電流を制御するように構成されている、請求項１７に記載のステージ装置。
【請求項１９】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する前記少なくとも３つのコイル部は、それぞれ、Ｚ方向からみて円弧形状を有しているとともに、円周方向に沿って互いに電気的に分離するように円状に配置されている、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項２０】
前記Ｚ方向駆動用コイルを構成する前記少なくとも３つのコイル部は、それぞれ、Ｚ方向からみて円弧形状を有するとともに３相電力に対応して設けられた少なくとも３つの要素コイル部をＺ方向に積み重ねて配置することにより構成されている、請求項１９に記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、θＺ駆動装置およびステージ装置に関し、特に、上下方向（Ｚ方向）および回転方向（θｚ方向）に駆動されるステージを備えたθＺ駆動装置およびステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下方向（Ｚ方向）および回転方向（θｚ方向）に駆動されるステージを備えたθＺ駆動装置およびステージ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
上記特許文献１によるステージ装置のθＺ駆動部では、θｚ駆動アクチュエータ（ボイスコイルモータ）が設けられているとともに、このθｚ駆動アクチュエータによってステージをＺ方向の軸回り（θｚ方向）に±２度の範囲で回動させることが可能なように構成されている。また、θＺ駆動部には、ステージを挟んで対向するように一対のＺ軸アクチュエータ（ボイスコイルモータ）が設けられているとともに、このＺ軸アクチュエータによってステージをＺ方向に昇降させるように構成されている。このように、特許文献１によるステージ装置のθＺ駆動部は、Ｚ軸アクチュエータとθｚ駆動アクチュエータとによって、Ｚ方向とθｚ方向とにステージを駆動することが可能なように構成されている。【０００４】
このようなステージ装置は、半導体製造分野における露光装置や半導体検査装置などに設けられた光学系の機器に対して、半導体ウエハなどの基板を精密に位置決めするために用いられる。一方、近年、半導体ウエハなどの基板は薄型化するとともに大径化する傾向にあり、このような基板には反りや歪みが発生し易い。基板保持機構を介してステージ上に載置される基板に反りなどが発生している場合には、光学系の機器に対して基板が僅かに傾いてしまう。ここで、ステージ装置（θＺ駆動装置）は、露光装置や半導体検査装置などに用いられる場合、数ｎｍという水準での基板の位置決め精度が要求されるため、水平面に対して基板が僅かに傾くような場合でも、露光や検査などのプロセスに支障をきたす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１によるステージ装置のθＺ駆動部では、ステージをＺ方向とθｚ方向とに駆動することが可能な一方、水平面内で直交するＸ方向およびＹ方向の各軸回りのθｘ方向およびθｙ方向にステージを駆動させることができない。このため、ステージ上に載置された基板が水平面に対して僅かに傾く場合などに、ステージを駆動させて傾きを調整することができないという問題点がある。また、上記特許文献１において、θｘ方向およびθｙ方向の駆動を行う機構を追加することも考えられるが、その場合には、装置が大型化するという問題点が新たに発生すると考えられる。【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の大型化を抑制しながら、ステージの水平面に対する傾きを調整することが可能なθＺ駆動装置およびステージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるθＺ駆動装置は、ベース部と、ベース部に対して上下方向であるＺ方向およびＺ方向を回転中心線とする回転方向であるθｚ方向に駆動されるステージと、ベース部に対してステージを少なくともＺ方向に駆動する１つのアクチュエータとを備え、１つのアクチュエータは、複数の永久磁石を有する可動子と、永久磁石と水平方向に対向するように設けられ、ステージをＺ方向に駆動するためのＺ方向駆動用コイルを有する固定子とを含み、１つのアクチュエータのＺ方向駆動用コイルは、互いに独立して電流を供給することが可能な少なくとも３つのコイル部に分割されているとともに、少なくとも３つのコイル部は、ステージを、Ｚ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動可能なように配置されている。
【０００９】
この第１の局面によるθＺ駆動装置では、上記のように、１つのアクチュエータのＺ方向駆動用コイルを、互いに独立して電流を供給することが可能な少なくとも３つのコイル部に分割するとともに、ステージを、Ｚ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動可能なように少なくとも３つのコイル部を配置することによって、少なくとも３つのコイル部に独立して供給される電流に応じて、ステージをＺ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動することができる。これにより、基板保持機構を介してステージ上に載置される基板が水平面に対して僅かに傾く場合などにも、アクチュエータにより、ステージ（基板）の水平面に対する傾きを調整することができる。また、１つのアクチュエータにより、ステージをＺ方向に加えて、θｘ方向およびθｙ方向にも駆動させることができるので、θｘ方向およびθｙ方向の駆動を行う機構を追加した場合にも装置が大型化するのを抑制することができる。したがって、この第１の局面によるθＺ駆動装置では、装置の大型化を抑制しながら、ステージの水平面に対する傾きを調整することができる。
【００１０】
この発明の第２の局面によるステージ装置は、θＺ駆動部と、θＺ駆動部を水平面内のＸ方向に駆動するＸ方向駆動部と、θＺ駆動部をＸ方向と直交する水平面内のＹ方向に駆動するＹ方向駆動部とを備え、θＺ駆動部は、ベース部と、ベース部に対して上下方向であるＺ方向およびＺ方向を回転中心線とする回転方向であるθｚ方向に駆動されるステージと、ベース部に対してステージを少なくともＺ方向に駆動する１つのアクチュエータとを備え、１つのアクチュエータは、複数の永久磁石を有する可動子と、永久磁石と水平方向に対向するように設けられ、ステージをＺ方向に駆動するためのＺ方向駆動用コイルを有する固定子とを含み、１つのアクチュエータのＺ方向駆動用コイルは、互いに独立して電流を供給することが可能な少なくとも３つのコイル部に分割されているとともに、少なくとも３つのコイル部は、ステージを、Ｚ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動可能なように配置されている。
【００１１】
この第２の局面によるステージ装置では、上記のように、θＺ駆動部の１つのアクチュエータのＺ方向駆動用コイルを、互いに独立して電流を供給することが可能な少なくとも３つのコイル部に分割するとともに、ステージを、Ｚ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動可能なように少なくとも３つのコイル部を配置することによって、少なくとも３つのコイル部に独立して供給される電流に応じて、θＺ駆動部のステージをＺ方向と、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向とに駆動することができる。これにより、基板保持機構を介してステージ上に載置される基板が水平面に対して僅かに傾く場合などにも、θＺ駆動部のアクチュエータにより、ステージ（基板）の水平面に対する傾きを調整することができる。また、１つのアクチュエータにより、ステージをＺ方向に加えて、θｘ方向およびθｙ方向にも駆動させることができるので、θｘ方向およびθｙ方向の駆動を行う機構を追加した場合にも装置が大型化するのを抑制することができる。したがって、この第２の局面によるステージ装置では、装置の大型化を抑制しながら、θＺ駆動部のステージの水平面に対する傾きを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態によるθＺステージユニットを含むＸＹθＺステージの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した第１実施形態によるＸＹθＺステージのθＺステージユニットの内部構造を示した縦断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態によるＸＹθＺステージのθＺステージユニットの内部構造を示した斜視図である。
【図４】図３に示した第１実施形態によるθＺステージユニットのフレームおよび回転テーブルを取り外した状態の構造を模式的に示した斜視図である。
【図５】図２に示した第１実施形態によるθＺステージユニットの内部構造を説明するための内部平面図である。
【図６】図２に示した第１実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータの固定子および可動子を拡大して模式的に示した縦断面図である。
【図７】図６に示したアクチュエータの固定子および可動子を拡大して模式的に示した平面図である。
【図８】図２に示した第１実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータのθ駆動用コイルおよびＺ駆動用コイルを説明するための斜視図である。
【図９】図８に示したＺ駆動用コイルのコイル部の構造を説明するための図である。
【図１０】図２に示した第１実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータを駆動するためのドライバを説明するための模式図である。
【図１１】図２に示した第１実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータの固定子および可動子を説明するための斜視図である。
【図１２】図２に示した第１実施形態によるθＺステージユニットの重量補償部を拡大して示した縦断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態によるＸＹθＺステージのθＺステージユニットの内部構造を示した縦断面図である。
【図１４】図１３に示した第２実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータの固定子および可動子を拡大して模式的に示した縦断面図である。
【図１５】図１３に示した第２実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータのθ駆動用コイルおよびＺ駆動用コイルを説明するための斜視図である。
【図１６】図１３に示した第２実施形態によるθＺステージユニットに用いるアクチュエータを駆動するためのドライバを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
まず、図１〜図１２を参照して、本発明の第１実施形態によるθＺステージユニット１１０を含むＸＹθＺステージ１００の構造について説明する。なお、第１実施形態では、半導体ウエハの露光装置や検査装置などの位置決め用ステージとして用いられるθＺステージユニット１１０を含む６軸のＸＹθＺステージ１００に本発明を適用した例について説明する。なお、θＺステージユニット１１０は、本発明の「θＺ駆動装置」および「θＺ駆動部」の一例であり、ＸＹθＺステージ１００は、本発明の「ステージ装置」の一例である。
【００１５】
図１に示すように、第１実施形態によるＸＹθＺステージ１００は、外乱による影響を受けにくい定盤１３０上に搭載されている。また、ＸＹθＺステージ１００は、θＺステージユニット１１０とＸＹステージユニット１２０とを備えている。θＺステージユニット１１０は、ステージ３０を鉛直上下方向（Ｚ方向）および鉛直の中心軸（Ｏ、Ｚ方向）回りの回転方向（θｚ方向）に駆動することにより、ステージ３０上に載置された半導体ウエハなどの位置決め（Ｚ方向およびθｚ方向の位置決め）を行うためのユニットである。第１実施形態では、θＺステージユニット１１０は、Ｚ方向およびθｚ方向に加えて、水平面内のＸ方向を回転中心線とする回転方向であるθｘ方向と、Ｘ方向と直交する水平面内のＹ方向を回転中心線とする回転方向であるθｙ方向との合成により表される水平面に対する傾きを微調整するように、ステージ３０を駆動することが可能なように構成されている。
【００１６】
ＸＹステージユニット１２０は、定盤１３０上に設けられるとともに、可動部１２３をＸ方向およびＹ方向に移動させることが可能なように構成されている。ＸＹステージユニット１２０は、それぞれリニアモータなどからなるＸ方向駆動部１２１と、Ｙ方向駆動部１２２とを含んでいる。Ｘ方向駆動部１２１は、θＺステージユニット１１０が設けられた可動部１２３をＸ方向に直線状に移動させるように構成されている。また、Ｙ方向駆動部１２２は、Ｘ方向駆動部１２１に固定された可動部をＹ方向に直線状に移動させることにより、θＺステージユニット１１０およびＸ方向駆動部１２１をＹ方向に移動させるように構成されている。これにより、ＸＹステージユニット１２０は、θＺステージユニット１１０をＸ方向およびＹ方向に移動させてＸＹ方向の所定位置に配置（位置決め）することが可能なように構成されている。なお、第１実施形態においては、ＸＹステージユニット１２０には公知の構成を採用可能である。したがって、ＸＹステージユニット１２０の詳細な説明は省略する。
【００１７】
以下、θＺステージユニット１１０の構造について詳細に説明する。図１に示すように、θＺステージユニット１１０は、直径Ｄ１および高さ範囲Ｈ１の略円板形状を有している。また、図２に示すように、θＺステージユニット１１０は、ベース部１０と、フレーム２０と、半導体ウエハなどの基板を保持するための基板保持機構（図示せず）などが上面に載置されるステージ３０と、ステージ３０を駆動する１つのアクチュエータ４０と、ステージ３０の上下方向（Ｚ方向）の位置を検出するための昇降検出部５０（図３参照）と、ステージ３０の回転方向（θｚ方向）の位置を検出するための回転検出部６０と、重量補償部７０（図４参照）と、排気機構８０とを備えている。なお、昇降検出部５０は、本発明の「Ｚ方向位置検出部」の一例である。
【００１８】
ベース部１０は、ＸＹステージユニット１２０（図１参照）の可動部１２３（図１参照）上に固定的に設けられるとともに、θＺステージユニット１１０の各部が配置される基部としての機能を有する。ベース部１０は、図４および図５に示すように、ステージ３０よりも大きく、平面的に見て略矩形状に形成されている。このベース部１０が、θＺステージユニット１１０の下面側を構成している。
【００１９】
図２および図３に示すように、フレーム２０は、円筒形状を有するとともに、ベース部１０上に固定的に設置されている。フレーム２０は、θＺステージユニット１１０の外側面部を構成している。また、フレーム２０の上端には環状の板部材からなるカバー２１が設けられている。カバー２１は、フレーム２０の上端から中心方向（ステージ３０側）に向かって延びるように設けられるとともに、ステージ３０の後述する回転テーブル３１との間に僅かな間隙が形成されるように設けられている。なお、図２および図３では、カバー２１と回転テーブル３１とは、ほぼ接するように図示している。
【００２０】
ステージ３０は、直径Ｄ２の円板形状（図２参照）を有するとともに、θＺステージユニット１１０の上面側を構成する回転テーブル３１と、回転テーブル３１をθｚ方向に回転可能に支持する昇降テーブル３２とを含んでいる。ステージ３０は、後述する第１ガイド部３４および第２ガイド部３５によって上下方向（Ｚ方向）と中心軸Ｏ（Ｚ軸）回りの回転方向（θｚ方向）とに移動可能で、かつ、ＸＹ方向（図１参照）には移動不可能なように規制（ガイド）されている。そして、ステージ３０は、アクチュエータ４０によりベース部１０に対して上下方向（Ｚ方向）および回転方向（θｚ方向）に駆動されるとともに、ベース部１０に対して傾く方向（θｘ方向およびθｙ方向）にも駆動されることが可能なように構成されている。なお、後述するように、ステージ３０は、ステージ３０を回転方向（θｚ方向）に駆動する場合には回転テーブル３１のみが移動する一方、ステージ３０を上下方向（Ｚ方向）に駆動する場合には回転テーブル３１と昇降テーブル３２とが一体的に移動するように構成されている。
【００２１】
また、上記のようにθＺステージユニット１１０の上面および下面を、それぞれステージ３０の回転テーブル３１およびベース部１０により構成するとともに、この回転テーブル３１の上面とベース部１０の下面との間の上下方向（Ｚ方向）の高さ範囲Ｈ１の範囲内に、昇降テーブル３２と、アクチュエータ４０と、昇降検出部５０と、回転検出部６０と、重量補償部７０と、排気機構８０との全てが配置されている。さらに、昇降テーブル３２、昇降検出部５０、回転検出部６０、重量補償部７０および排気機構８０を含む各部の高さが、アクチュエータ４０の配置高さ範囲Ｈ２の範囲内に収まるように構成されている。これにより、θＺステージユニット１１０の高さ（全高）を小さくするとともに、装置全体が小型化されている。
【００２２】
回転テーブル３１は、平面的に見て円環形状を有するとともに、フレーム２０に設けられた環状のカバー２１に外周を取り囲まれるようにして配置されている。この回転テーブル３１の上面に基板保持機構（図示せず）が装着されるとともに、図示しない半導体ウエハなどの基板が基板保持機構（図示せず）を介して保持されるように構成されている。回転テーブル３１の中央部には穴部３１ｃが形成されており、回転テーブル３１は、平面的に見て、後述する第１ガイド部３４を取り囲むように形成されている。この穴部３１ｃと第１ガイド部３４との間隙を覆うようにカバー３１ｄが設けられている。また、回転テーブル３１は、最外周部で下方（矢印Ｚ２方向）に突出する円筒形状の保持部３１ａと、保持部３１ａよりも内側（中心側）で下方に突出する略円筒形状の取付部３１ｂとを含んでいる。
【００２３】
保持部３１ａには、外周面の所定の高さ位置において、アクチュエータ４０の後述する可動子４０ｂが固定的に取り付けられている。また、取付部３１ｂの凹形状の断面を有する内周面に、ベアリング３３が嵌めこまれている。そして、回転テーブル３１の取付部３１ｂは、このベアリング３３を介して昇降テーブル３２の支持部３２ｅによりθｚ方向に回転可能に支持されている。これにより、回転テーブル３１が昇降テーブル３２に対してθｚ方向に回転することが可能である。
【００２４】
昇降テーブル３２は、図４および図５に示すように、θＺステージユニット１１０の中心部に設けられた第１ガイド部３４と、昇降テーブル３２の周囲を取り囲むように設けられた第２ガイド部３５とに対して、上下方向に移動可能で、かつ、回転方向（θｚ方向）には移動不可能なように係合している。昇降テーブル３２は、図２に示すように、θＺステージユニット１１０の中心側から外側に延びる軸受部３２ａと、軸受部３２ａの外周部から下方向（矢印Ｚ２方向）に延びる円筒形状の内側筒部３２ｂと、内側筒部３２ｂの下端から外側に延びた後、上方向（矢印Ｚ１方向）に折り返すように突出する円筒形状の外側筒部３２ｃとを一体的に含んでいる。軸受部３２ａには、第１ガイド部３４のスプライン３４ａが穴部３２ｄに挿入された状態で固定的に取り付けられている。また、内側筒部３２ｂの上端には、上述のベアリング３３を保持するために凹んだ形状を有する支持部３２ｅが形成されている。この内側筒部３２ｂの支持部３２ｅによって、ベアリング３３および回転テーブル３１が支持されている。また、外側筒部３２ｃは、昇降テーブル３２の外周部を構成している。この外側筒部３２ｃには、第２ガイド部３５のスライドレール３５ａ（図３参照）などが固定的に取り付けられている。
【００２５】
第１ガイド部３４は、図２および図３に示すように、昇降テーブル３２の軸受部３２ａにネジ３４ｃにより固定的に取り付けられたスプライン３４ａと、θＺステージユニット１１０の中心部でベース部１０から上方（矢印Ｚ１方向）に突出するように固定的に設けられたスプラインシャフト３４ｂとを含んでいる。スプライン３４ａにはスプラインシャフト３４ｂが挿入されており、スプライン３４ａは、スプラインシャフト３４ｂに対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能で、かつ、回転方向（θｚ方向）には回転不可能なように規制されている。これにより、第１ガイド部３４は、スプライン３４ａが取り付けられた昇降テーブル３２を、θＺステージユニット１１０の中心部で上下方向（Ｚ方向）に移動可能で、かつ、回転方向（θｚ方向）には回転不可能なように規制している。
【００２６】
また、第２ガイド部３５は、図５に示すように、平面的に見て、昇降テーブル３２の周囲に角度φ１（約１２０度）の等角度間隔で３つ設けられているとともに、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃと回転テーブル３１の保持部３１ａとの間の領域（図３参照）にそれぞれ配置されている。３つの第２ガイド部３５は、それぞれ同一の構成を有している。具体的には、図３に示すように、第２ガイド部３５は、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃの外周面に上下方向（Ｚ方向）に延びるように設けられた直線状のスライドレール３５ａと、ブラケット３５ｃを介してベース部１０に固定されたガイドブロック３５ｂとを含んでいる。スライドレール３５ａとガイドブロック３５ｂとは、スライドレール３５ａの延びる方向（Ｚ方向）にのみ相対的に移動可能に係合している。この結果、移動側のスライドレール３５ａが設けられた昇降テーブル３２は、３つの第２ガイド部３５によって、上下方向に移動可能で、かつ、回転方向（θｚ方向）には移動不可能なように規制されている。
【００２７】
このように昇降テーブル３２は、中心部の第１ガイド部３４と、外周部の３つの第２ガイド部３５とによって、上下方向に移動可能で、かつ、回転方向（θｚ方向）には移動不可能なように規制されている。なお、昇降テーブル３２の中心に軸（第１ガイド部３４）を設けることによって、水平面に対する傾き方向（θｘ方向およびθｙ方向）の外力（モーメント）に対する剛性を高めることが可能であるとともに、昇降テーブル３２の外周部を３つの第２ガイド部３５で係止（係合）することにより、回転方向（θｚ方向）の外力（モーメント）に対する剛性を高めることが可能である。
【００２８】
このようにして、ステージ３０は、回転（θｚ方向移動）時にはベアリング３３を介して支持された回転テーブル３１が単独で駆動されるとともに、昇降（Ｚ方向移動）時には、第１ガイド部３４および第２ガイド部３５によって規制（ガイド）された昇降テーブル３２と回転テーブル３１とが、一体的に駆動される。
【００２９】
第１実施形態では、アクチュエータ４０は、図２および図３に示すように、ステージ３０の外周部近傍（フレーム２０の内側）において、θＺステージユニット１１０の全周にわたって円環状に配置されている。アクチュエータ４０は、フレーム２０の内周面に固定的に設けられた固定子４０ａと、回転テーブル３１の保持部３１ａの外周面に固定的に設けられた可動子４０ｂとを含んでいる。また、アクチュエータ４０の固定子４０ａと可動子４０ｂとは、半径方向（水平方向）に所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。
【００３０】
図６および図７に示すように、固定子４０ａは、コア４１と、ステージ３０（回転テーブル３１）をθｚ方向に回転駆動するためのθ駆動用コイル４２と、ステージ３０をＺ方向に駆動するためのＺ駆動用コイル４３とを含んでいる。また、コア４１とθ駆動用コイル４２とＺ駆動用コイル４３とは、それぞれ図示しない絶縁紙を介して一体的に接合されている。なお、θ駆動用コイル４２およびＺ駆動用コイル４３は、それぞれ、本発明の「θｚ方向駆動用コイル」および「Ｚ方向駆動用コイル」の一例である。
【００３１】
コア４１は、電磁鋼板を積層して構成されるとともに円筒形状を有する。また、コア４１の外周面が円筒形状のフレーム２０の内周面に嵌合されることにより固定されている。
【００３２】
図７に示すように、θ駆動用コイル４２は、コア４１の内周面に固定されているとともに、円周方向（Ｃ方向、図７参照）に等間隔で並ぶように複数配列されたコイルにより構成されている。図８に示すように、個々のコイルは、それぞれ導線が略長方形状に巻かれた薄型の扁平形状を有する。なお、図８では、コア４１の図示を省略している。θ駆動用コイル４２は、それぞれ複数のθ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂおよびθ−Ｖ相コイル４２ｃを含み、これらのコイルが円周方向（Ｃ方向、図７参照）にθ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂ、θ−Ｖ相コイル４２ｃの順で配列されている。θ駆動用コイル４２のコイル（θ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂおよびθ−Ｖ相コイル４２ｃ）の総数は３の倍数になるように構成されている。
【００３３】
また、図１０に示すように、θ駆動用コイル４２のθ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂおよびθ−Ｖ相コイル４２ｃは、それぞれ、３相（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）電流を供給可能なθドライバ９１に接続されている。なお、図１０では便宜的に、θドライバ９１とθ駆動用コイル４２の全体とを接続しているように示している。
【００３４】
第１実施形態では、図８に示すように、Ｚ駆動用コイル４３は、θ駆動用コイル４２の内周面に図示しない絶縁紙を介して固定されているとともに、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに分割されている。３つのコイル部４３ａ〜４３ｃは、それぞれ、Ｚ方向から見て円弧形状を有するとともに、円周方向（Ｃ方向、図７参照）に沿って互いに電気的に分離するように円状に配置されている。
【００３５】
図１０に示すように、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃは、Ｚ方向から見て、角度φ２（約１２０度）の等角度間隔で配置されているとともに、互いに僅かな隙間を空けて配置されている。また、図８および図９に示すように、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃは、それぞれ、Ｚ方向から見て円弧形状を有するとともに３相電力に対応して設けられた複数の要素コイル部（４３１〜４３６）を上下方向（Ｚ方向）に積み重ねて配置することにより構成されている。
【００３６】
具体的には、図９に示すように、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃは、それぞれ、Ｕ相要素コイル部４３１、Ｗ相要素コイル部４３２、Ｖ相要素コイル部４３３、Ｕ相要素コイル部４３４、Ｗ相要素コイル部４３５、Ｖ相要素コイル部４３６という順で下方から上方に積層された６つのコイルにより構成されている。これらの要素コイル部（４３１〜４３６）は、上下方向（Ｚ方向）に扁平な環状形状を有する。このような構成により、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃを含むＺ駆動用コイル４３は、全体として円筒形状となるように形成されている。なお、Ｕ相要素コイル部４３１、Ｗ相要素コイル部４３２、Ｖ相要素コイル部４３３、Ｕ相要素コイル部４３４、Ｗ相要素コイル部４３５およびＶ相要素コイル部４３６は、本発明の「要素コイル部」の一例である。
【００３７】
また、図１０に示すように、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃは、それぞれ、３相（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）電流を個別に供給可能なＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４に接続されることにより、個別に駆動されるように構成されている。これらのＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４は、それぞれ、Ｕ相要素コイル部４３１および４３４と、Ｗ相要素コイル部４３２および４３５と、Ｖ相要素コイル部４３３および４３６とに対して、対応するＵ相、Ｗ相およびＶ相の電流を供給するように構成されている。なお、Ｚａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４は、本発明の「電流供給制御部」の一例である。
【００３８】
図１１に示すように、可動子４０ｂは、円筒形状を有するヨーク４４と、それぞれ複数の永久磁石からなる第１磁石列４５、第２磁石列４６、第３磁石列４７および第４磁石列４８とを含んでいる。円筒形状のヨーク４４は、回転テーブル３１の保持部３１ａ（図２参照）の外周面に内周面が嵌め込まれるようにして固定されている。第１磁石列４５〜第４磁石列４８は、それぞれ、円筒形状のヨーク４４の外周面に設けられるとともに、周方向に永久磁石（４９ａまたは４９ｂ）の列が配列されるように上下に４段に配置されている。図６に示すように、上下４段に配置された第１磁石列４５〜第４磁石列４８は、固定子４０ａ（θ駆動用コイル４２およびＺ駆動用コイル４３）と半径方向に対向するように所定の高さ位置に配置されている。なお、第１磁石列４５および第３磁石列４７は、本発明の「第１磁石列」の一例であるとともに、第２磁石列４６および第４磁石列４８は、本発明の「第２磁石列」の一例である。
【００３９】
図１１に示すように、第１磁石列４５は、ヨーク４４の上部に配置され、４つの磁石列の最上段に位置している。第１磁石列４５は、円環状のヨーク４４の全周にわたって円周方向に沿って所定の間隔（ピッチｐ）を隔てて配列された複数の永久磁石４９ａからなる。これらの永久磁石４９ａは、半径方向から見て横長の（周方向に長い）略矩形形状を有するとともに、固定子４０ａと対向する外側の表面がＮ極となるように着磁されている。なお、永久磁石４９ａおよびＮ極は、それぞれ、本発明の「第１永久磁石」および「第１の極性」の一例である。
【００４０】
第２磁石列４６は、４つの磁石列の上から２段目に位置している。第２磁石列４６は、円環状のヨーク４４の全周にわたって円周方向に沿って所定の間隔（ピッチｐ）を空けて配列された複数の永久磁石４９ｂからなる。これらの永久磁石４９ｂは、半径方向から見て略矩形形状を有するとともに、永久磁石４９ａとは逆に固定子４０ａと対向する外側の表面がＳ極となるように着磁されている。また、第１磁石列４５の永久磁石４９ａと第２磁石列４６の永久磁石４９ｂとは、周方向に半ピッチ（ｐ／２）だけずれて配列されている。したがって、図７に示すように、第１磁石列４５の永久磁石４９ａと第２磁石列４６の永久磁石４９ｂとは、Ｚ方向から見て、永久磁石４９ａと永久磁石４９ｂとが交互に現れるように配置されている。なお、永久磁石４９ｂおよびＳ極は、それぞれ、本発明の「第２永久磁石」および「第２の極性」の一例である。
【００４１】
図１１に示すように、第３磁石列４７は、４つの磁石列の上から３段目に位置している。第３磁石列４７は、第１磁石列４５と同様に構成されている。すなわち、固定子４０ａと対向する外側の表面がＮ極となるように着磁された永久磁石４９ａが、Ｚ方向から見て第１磁石列４５と同じ位置に同じ間隔（ピッチｐ）で配列されている。
【００４２】
また、第４磁石列４８は、ヨーク４４の下部に配置され、４つの磁石列の最下段（４段目）に位置している。第４磁石列４８は、第２磁石列４６と同様に構成されている。すなわち、固定子４０ａと対向する外側の表面がＳ極となるように着磁された永久磁石４９ｂが、Ｚ方向から見て第２磁石列４６と同じ位置に同じ間隔（ピッチｐ）で配列されている。
【００４３】
このように、第１磁石列４５および第３磁石列４７は、外側の表面がＮ極となるように着磁された永久磁石４９ａが等ピッチｐで配列され、第２磁石列４６および第４磁石列４８は、外側の表面がＳ極となるように着磁された永久磁石４９ｂが第１磁石列４５（第３磁石列４７）とは半ピッチ（ｐ／２）ずれた位置に等ピッチｐで配列されている。このような構成によって、図６および図７に示すように、第１磁石列４５および第３磁石列４７の永久磁石４９ａ（Ｎ極）から放出される磁力線は、対向する固定子４０ａのＺ駆動用コイル４３（コイル部４３ａ、４３ｂまたは４３ｃ）と、θ駆動用コイル４２（θ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂまたはθ−Ｖ相コイル４２ｃ）とを貫通し、コア４１内を通って第２磁石列４６および第４磁石列４８の永久磁石４９ｂ（Ｓ極）に到達する。そして、磁力線は、第２磁石列４６および第４磁石列４８の永久磁石４９ｂからヨーク４４を通過して、半ピッチ（ｐ／２）ずれた第１磁石列４５および第３磁石列４７の永久磁石４９ａに戻るという斜めに傾いたループを形成する。したがって、第１磁石列４５〜第４磁石列４８により形成される磁力線は、水平な周方向（θｚ方向）に延びるＺ駆動用コイル４３と交差（鎖交）するとともに、垂直なＺ方向に延びるθ駆動用コイル４２とも交差（鎖交）する。
【００４４】
これにより、固定子４０ａのθ駆動用コイル４２（θ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂまたはθ−Ｖ相コイル４２ｃ）に対してθドライバ９１から電流を供給することによって、θ駆動用コイル４２と可動子４０ｂ（第１磁石列４５〜第４磁石列４８）との間で電磁力（推力）を発生させることができるので、可動子４０ｂを円周方向（Ｃ方向）に移動させることが可能である。また、固定子４０ａのＺ駆動用コイル４３（コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃ）に対してＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４から電流を供給することによって、各コイル部４３ａ〜４３ｃと可動子４０ｂ（第１磁石列４５〜第４磁石列４８）との間で電磁力（推力）を発生させることができるので、可動子４０ｂを上下方向（Ｚ方向）に移動させることが可能である。また、第１実施形態では、コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに対して、それぞれ独立したＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４から電流を供給することによって、コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを独立して駆動させることが可能である。
【００４５】
図５に示すように、昇降検出部５０は、平面的に見て、昇降テーブル３２の周囲に角度φ３（約１２０度）の等角度間隔で３つ設けられているとともに、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃと回転テーブル３１の保持部３１ａとの間の領域にそれぞれ配置されている。３つの昇降検出部５０は、平面的に見て、Ｚ駆動用コイル４３の３つの円弧形状のコイル部４３ａ〜４３ｃの略中央の位置Ａ、ＢおよびＣに対応する回転角度位置に、それぞれ配置されている。したがって、３つの昇降検出部５０は、それぞれ、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃに対応する位置（回転角度位置）Ａ、ＢおよびＣにおけるステージ３０（昇降テーブル３２）の上下方向（Ｚ方向）の位置および速度を検出する機能を有する。
【００４６】
図３に示すように、３つの昇降検出部５０は、それぞれ、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃの外周面に上下方向（Ｚ方向）に延びるように設けられたリニアスケール５１と、ブラケット５３を介してベース部１０に固定的に設けられた検出ヘッド５２とを含んでいる。検出ヘッド５２には、光学式や、磁気式などの原理の検出ヘッドを用いることができる。これにより、ステージ３０（昇降テーブル３２）がＺ方向に移動する際に、検出ヘッド５２に対するリニアスケール５１の相対的な位置を検出することにより、ステージ３０の上下方向（Ｚ方向）の位置および速度を検出することが可能なように構成されている。なお、図４に示すように、位置Ａ、ＢおよびＣにそれぞれ配置された３つの昇降検出部５０（検出ヘッド５２）からの検出信号は、それぞれ対応するコイル部４３ａ〜４３ｃを駆動するＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４に入力されるように構成されている。Ｚａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４はそれぞれ、各位置Ａ、ＢおよびＣにおける検出位置に基づいて、対応するコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに供給する電流を制御するように構成されている。これにより、各位置Ａ、ＢおよびＣにおける検出位置に基づいて、ステージ３０を上下方向（Ｚ方向）に均等に駆動させることによりステージ３０をＺ方向の所定位置に位置決めすることが可能であるとともに、各位置Ａ、ＢおよびＣにおいてステージ３０の上下方向（Ｚ方向）の駆動量（変位量）をそれぞれ異ならせることにより、ステージ３０の水平面に対する傾き（θｘおよびθｙ方向の位置）を調整することが可能なように構成されている。
【００４７】
図２に示すように、回転検出部６０は、エンコーダディスク６１と、検出ヘッド６２とを含むとともに、回転テーブル３１のθｚ方向の回転角度位置を検出する機能を有する。エンコーダディスク６１は、円環状の板状形状を有するとともに、取付部３１ｂの外側面に設けられたフランジ部３１ｅに取り付けられている。検出ヘッド６２には、光学式や、磁気式などの原理の検出ヘッドを用いることができる。これにより、エンコーダディスク６１は、回転テーブル３１と一体的にθｚ方向に回転するように構成されている。また、検出ヘッド６２は、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃの上部に取り付けられている。ステージ３０がθｚ方向に回転する場合には、回転テーブル３１が昇降テーブル３２に対して回転するので、検出ヘッド６２に対するエンコーダディスク６１の相対的な位置を検出することにより、ステージ３０のθｚ方向の回転角度位置および回転速度を検出することが可能である。なお、図４に示すように、回転検出部６０からの検出信号は、θ駆動用コイル４２を駆動するθドライバ９１に入力されるように構成されている。これにより、回転検出部６０による検出位置（回転角度位置）に基づいて、ステージ３０（回転テーブル３１）をθｚ方向に回転駆動することによって、ステージ３０をθｚ方向の所定位置に位置決めすることが可能なように構成されている。
【００４８】
図５に示すように、重量補償部７０は、平面的に見て、昇降テーブル３２の周囲に角度φ４（約１２０度）の等角度間隔で３つ設けられているとともに、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃと回転テーブル３１の保持部３１ａとの間の領域にそれぞれ配置されている。このように、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃと回転テーブル３１の保持部３１ａとの間の領域には、３つの第２ガイド部３５と、３つの昇降検出部５０と、３つの重量補償部７０とが、それぞれ約１２０度（角度φ１、φ３およびφ４）の等角度間隔で、互いに回転角度位置をずらした位置に配置されている。
【００４９】
重量補償部７０は、ステージ３０、ベアリング３３、第１ガイド部３４のスプライン３４ａおよび第２ガイド部３５のスライドレール３５ａなどの自重や、回転テーブル３１の上面に装着される基板保持機構（図示せず）などの重量を支持するために設けられている。これにより、アクチュエータ４０は、ステージ３０を駆動するために必要な推力だけを発生させればよく、ステージ３０などの重量を支える必要がないように構成されている。
【００５０】
図１２に示すように、３つの重量補償部７０は、それぞれ、下端がベース部１０の上面に当接する補償バネ７１と、補償バネ７１の上面側と当接する押圧部材７２と、押圧部材７２の調節ネジ７３と螺合して押圧部材７２を昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃに対して固定するためのバネ座７４と、調節ネジ７３の緩み止めのためのナット７５と、補償バネ７１の内側に配置されたバネ支柱７６とを含む。バネ支柱７６は、ベース部１０から上方に立てるように固定されており、補償バネ７１が座屈するのを防止するように構成されている。
【００５１】
ステージ３０の重量は、昇降テーブル３２の外側筒部３２ｃに固定的に設けられたバネ座７４と、バネ座７４に螺合する調節ネジ７３を有する押圧部材７２とを介して、補償バネ７１に伝達される。ベース部１０と押圧部材７２との間で圧縮される補償バネ７１は、圧縮に対する反発力によって、アクチュエータ４０の駆動力が作用しない自然状態においてステージ３０を所定の高さ位置で、上下方向（Ｚ方向）に移動可能な状態で支持するように構成されている。このステージ３０の高さ位置は、調節ネジ７３の送り量（バネ座７４に対する押圧部材７２の位置）を変更することによって、調節することが可能なように構成されている。また、ステージ３０の高さ位置の調節後、調節ネジ７３に螺合するナット７５を締め付けることにより、調節ネジ７３の緩みを防止するように構成されている。
【００５２】
図２に示すように、排気機構８０は、θＺステージユニット１１０の内部の空気を排気孔８１から排気することにより、θＺステージユニット１１０の内部の圧力を負圧に保つために設けられている。排気孔８１は、フレーム２０の下端部に設けられ、フレーム２０の内部（θＺステージユニット１１０の内部）と外部とを連通するように構成されている。また、排気孔８１の外部側は、継手８２を介して図示しない排気装置が接続されている。上記のように、θＺステージユニット１１０には、下面側のベース部１０と、側面側のフレーム２０と、上面側の回転テーブル３１およびカバー２１とによって、回転テーブル３１とカバー２１との僅かな間隙を除いて略閉鎖された内部空間が形成されている。このため、略閉鎖されたθＺステージユニット１１０の内部の空気を排気機構８０によって排気することにより、θＺステージユニット１１０の稼動に伴ってベアリング３３や第２ガイド部３５から発生する微細なパーティクル（粒子）が外部に流出するのを防止することが可能である。これにより、ステージ３０に搭載された半導体ウエハなどの基板に微細なパーティクルが付着するのを抑制することが可能である。
【００５３】
次に、図１〜図７および図１０〜図１２を参照して、第１実施形態によるＸＹθＺステージ１００のθＺステージユニット１１０の動作を説明する。
【００５４】
まず、図６に示すように、ステージ３０を上下方向に駆動する場合には、アクチュエータ４０の固定子４０ａのＺ駆動用コイル４３に電流が供給されることにより、可動子４０ｂに上方向（矢印Ｚ１方向）または下方向（矢印Ｚ２方向）の推力が発生する。具体的には、図１０に示すように、Ｚａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４により、Ｚ駆動用コイル４３の各コイル部（コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃ）に適切な位相の３相電流（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）が供給される。これにより、電流の向きおよび磁界の向きの関係から、Ｚ駆動用コイル４３の各コイル部（コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃ）と可動子４０ｂとの間に上方（矢印Ｚ１方向）または下方（矢印Ｚ２方向）の電磁力（推力）を発生させることができる。このとき、重量補償部７０の補償バネ７１（図１２参照）の復元力よりも大きい推力が発生することにより、可動部４０ｂ（回転テーブル３１）が上方向（矢印Ｚ１方向）または下方向（矢印Ｚ２方向）に移動を開始する。
【００５５】
ステージ３０が上下方向に移動する場合には、回転テーブル３１と昇降テーブル３２とが一体的に移動する。このため、図３および図５に示すように、第１ガイド部３４と、外周部の３つの第２ガイド部３５とによって昇降テーブル３２が上下方向（Ｚ方向）にガイドされた状態で、ステージ３０全体が上方向（矢印Ｚ１方向）または下方向（矢印Ｚ２方向）に移動する。この際、図４に示すように、昇降テーブル３２のＺ方向の変位が、３つの昇降検出部５０（検出ヘッド５２）によりそれぞれ検出されるとともに、対応するＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４に入力される。検出した昇降テーブル３２のＺ方向の位置に基づき、可動子４０ｂの位置を得ることができる。
【００５６】
これにより、図６および図１０に示すように、Ｚａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４によって、各コイル部（コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃ）のＵ相要素コイル部４３１および４３４と、Ｗ相要素コイル部４３２および４３５と、Ｖ相要素コイル部４３３および４３６とに流す３相電流の位相を、取得した可動子４０ｂのＺ方向の位置に応じて制御することにより、ステージ３０を所望の高さ位置に位置決めすることが可能である。
【００５７】
また、ステージ３０の傾き（θｘ方向およびθｙ方向の位置）を調整する場合には、Ｚａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４により、Ｚ駆動用コイル４３のコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃにそれぞれ位相の異なる３相電流（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）を流すことにより、コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに対応する可動子４０ｂのＺ方向の変位量を個別に制御する。この場合、図５に示すように、各コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに対応する位置Ａ、ＢおよびＣにおけるＺ方向の変位量が、それぞれ３つの昇降検出部５０（検出ヘッド５２）によって検出される。これらの位置Ａ、ＢおよびＣにおいて検出された変位量に基づき、コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに供給する３相電流の位相を適切に制御することによって、位置Ａ、ＢおよびＣのそれぞれにおけるステージ３０の高さ位置を個別に制御することができるので、ステージ３０の傾き（θｘ方向およびθｙ方向の位置）を調整することが可能である。この結果、第１ガイド部３４および３つの第２ガイド部３５と昇降テーブル３２との間に存在する僅かなガタと、第１ガイド部３４および３つの第２ガイド部３５の剛性との関係からステージ３０が移動することが可能な微小な範囲内で、ステージ３０の水平面に対する傾き（θｘ方向およびθｙ方向の移動）を微調整することができる。第１実施形態では、位置Ａ、ＢおよびＣのそれぞれにおけるステージ３０の高さ位置（Ｚ方向から見て１２０度の回転角度間隔で位置する３点の高さ位置）を制御することによって、ステージ３０を水平面内の任意の軸回りに傾けるように駆動（微調整）することが可能である。
【００５８】
また、図７に示すように、ステージ３０をθｚ方向（回転方向）に駆動する場合には、アクチュエータ４０の固定子４０ａのθ駆動用コイル４２に電流が供給されることにより、可動子４０ｂにθｚ方向の推力が発生する。具体的には、θドライバ９１（図１０参照）により、θ駆動用コイル４２の複数のθ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂおよびθ−Ｖ相コイル４２ｃのそれぞれに適切な位相の３相電流が供給されることにより、電流の向きおよび磁界の向きの関係から、θ駆動用コイル４２と可動子４０ｂとの間にθｚ方向の電磁力（推力）を発生させることができる。この場合、ステージ３０の回転テーブル３１が昇降テーブル３２にベアリング３３を介してθｚ方向に回転可能に支持されているので、回転テーブル３１のみが単独でθｚ方向に移動する。
【００５９】
この際、図２および図４に示すように、回転テーブル３１のθｚ方向の変位が、回転検出部６０（検出ヘッド６２）により検出されるとともに、対応するθドライバ９１に入力される。検出した回転テーブル３１のθｚ方向の位置に基づき、可動子４０ｂの位置を得ることができる。これにより、θドライバ９１によって、θ駆動用コイル４２のθ−Ｕ相コイル４２ａ、θ−Ｗ相コイル４２ｂおよびθ−Ｖ相コイル４２ｃに供給する３相電流の位相を、取得した可動子４０ｂのθｚ方向の位置に応じて制御することにより、ステージ３０を所望の回転角度位置（θｚ方向の位置）に位置決めすることが可能である。
【００６０】
また、図１に示すように、θＺステージユニット１１０は、ＸＹθＺステージ１００のＸＹステージユニット１２０により、Ｘ方向およびＹ方向に移動されてＸＹ方向の所定位置に配置される。このようにして、ステージ３０のＸ、Ｙ、Ｚおよびθｚ方向の位置決めと、θｘ方向およびθｙ方向の傾きの微調整が行われる。
【００６１】
第１実施形態では、上記のように、１つのアクチュエータ４０のＺ駆動用コイル４３を、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに分割するとともに、ステージ３０を、Ｚ方向と、θｘ方向と、θｙ方向とに駆動可能なように３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを配置することによって、３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに独立して供給される電流に応じて、ステージ３０をＺ方向と、θｘ方向と、θｙ方向とに駆動することができる。これにより、基板保持機構を介してステージ３０上に載置される基板が水平面に対して僅かに傾く場合などにも、アクチュエータ４０により、ステージ３０（基板）の水平面に対する傾き（θｘ方向およびθｙ方向の位置）を調整することができる。また、１つのアクチュエータ４０により、ステージ３０をＺ方向に加えて、θｘ方向およびθｙ方向にも駆動させることができるので、θｘ方向およびθｙ方向の駆動を行う機構を追加した場合にも装置が大型化するのを抑制することができる。したがって、第１実施形態によるθＺステージユニット１１０では、装置の大型化を抑制しながら、ステージ３０の水平面に対する傾き（θｘ方向およびθｙ方向の位置）を調整することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｚ駆動用コイル４３を構成する３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃにそれぞれ対応するように設けられ、３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに個別に電流を供給する３つのＺａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４を設けることによって、Ｚａドライバ９２、Ｚｂドライバ９３およびＺｃドライバ９４により、対応するそれぞれのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに対して互いに独立して電流を供給することができるので、容易に、Ｚ方向に加えてθｘ方向およびθｙ方向の駆動を行うことができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに対応する３つの昇降検出部５０を設けるとともに、３つの昇降検出部５０の位置検出結果（位置Ａ、ＢおよびＣにおけるＺ方向の位置検出結果）に基づいて、対応するコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに供給する電流を制御するように構成することによって、３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃにそれぞれ対応する部分のＺ方向の位置検出結果（位置Ａ、ＢおよびＣにおけるＺ方向の位置検出結果）によりステージ３０の水平面に対する傾きを検出することができるので、これらの位置Ａ、ＢおよびＣにおけるＺ方向の位置検出結果に基づいて、高精度にステージ３０の水平面に対する傾き（θｘ方向およびθｙ方向の位置）を調整することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｚ駆動用コイル４３を構成する３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを、それぞれ、Ｚ方向からみて円弧形状を有しているとともに、円周方向に沿って互いに電気的に分離するように円状に配置することによって、全てのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを駆動させた場合には、円状に配置された各コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃによりステージ３０に対して略全周（円の略全周）にわたって駆動力を作用させることができる。これにより、ステージ３０の全体を高精度にＺ方向へ移動させることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｚ方向からみて円弧形状を有するとともに３相電力に対応して設けられた６つの要素コイル部（Ｕ相要素コイル部４３１、Ｗ相要素コイル部４３２、Ｖ相要素コイル部４３３、Ｕ相要素コイル部４３４、Ｗ相要素コイル部４３５およびＶ相要素コイル部４３６）をＺ方向に積み重ねて配置することにより３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃをそれぞれ構成することによって、Ｚ方向に積み重ねて配置されたそれぞれの要素コイル部（Ｕ相要素コイル部４３１、Ｗ相要素コイル部４３２、Ｖ相要素コイル部４３３、Ｕ相要素コイル部４３４、Ｗ相要素コイル部４３５およびＶ相要素コイル部４３６）に供給する電流の位相を制御することにより、それぞれのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃによる可動子４０ｂのＺ方向の駆動制御を容易に行うことができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｚ駆動用コイル４３を構成する３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを、約１２０度の等回転角度間隔で配置することによって、これらのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを個別に駆動する際に、ステージ３０に作用する駆動力（電磁力）がθｚ方向の回転角度位置によってばらつくことがない。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、アクチュエータ４０の固定子４０ａに、Ｚ駆動用コイル４３に加えてθｚ方向にステージ３０を回転させるためのθ駆動用コイル４２をさらに設け、Ｚ駆動用コイル４３とθ駆動用コイル４２とを一体的に設けるとともに円環状に配置し、アクチュエータ４０を、ステージ３０をＺ方向とθｘ方向とθｙ方向とθｚ方向とに駆動可能なように構成する。このように構成することによって、Ｚ方向、θｘ方向およびθｙ方向へのステージ３０の駆動だけでなく、θｚ方向へのステージ３０の駆動を１つのアクチュエータ４０により行うことができる。これにより、ステージ３０を各方向（Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動するためのアクチュエータを別個に設ける場合と比較して、θＺステージユニット１１０の小型化を図ることができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｚ駆動用コイル４３とθ駆動用コイル４２とを、絶縁紙を介して一体的に接合することによって、Ｚ駆動用コイル４３とθ駆動用コイル４２とを電気的に分離しながら一体化することができるので、アクチュエータ４０の固定子４０ａを小型化することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、円環状の円周方向に沿って同一のピッチｐで配置され、Ｚ駆動用コイル４３とθ駆動用コイル４２とに対向する部分の表面がＮ極に着磁された複数の永久磁石４９ａを含む第１磁石列４５および第３磁石列４７と、第１磁石列４５および第３磁石列４７に対してＺ方向に隣接するとともに、円環状の円周方向に沿って同一のピッチｐで配置され、Ｚ駆動用コイル４３とθ駆動用コイル４２とに対向する部分の表面がＳ極に着磁された複数の永久磁石４９ｂを含む第２磁石列４６および第４磁石列４８とをアクチュエータ４０の可動子４０ｂに設けるとともに、Ｚ方向から見て、円周方向に沿って永久磁石４９ａと永久磁石４９ｂとが交互に現れるように配置する。このように構成することによって、第１磁石列４５および第３磁石列４７と第２磁石列４６および第４磁石列４８とにより形成される磁力線を水平方向のコイル（Ｚ駆動用コイル４３）と鎖交（交差）させてＺ方向の電磁力を発生させることができるとともに、第１磁石列４５および第３磁石列４７と第２磁石列４６および第４磁石列４８とにより形成される磁力線をＺ方向のコイル（θ駆動用コイル４２）とも鎖交（交差）させてθｚ方向の電磁力を発生させることができる。これにより、可動子４０ｂ側の永久磁石（４９ａおよび４９ｂ）をＺ駆動用コイル４３とθ駆動用コイル４２との両方で共用することができるので、アクチュエータ４０の可動子４０ｂの小型化を図りながら、共通の永久磁石（４９ａおよび４９ｂ）によりＺ方向およびθｚ方向の駆動を実現することができる。
【００７０】
また、第１実施形態では、上記のように、アクチュエータ４０を、ステージ３０の外周部近傍に円環状に配置することによって、直径Ｄ１を有するステージ３０の大きさの範囲内でアクチュエータ４０を最大限大型化することができる。これにより、θＺステージユニット１１０全体を大型化することなく、アクチュエータ４０の駆動力（電磁力）を大きくすることができる。
【００７１】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｚ駆動用コイル４３を、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃにより構成することによって、Ｚ方向、θｘ方向およびθｙ方向の駆動を行うために必要な最小限のコイル数（３つ）でＺ駆動用コイル４３を構成することができるので、θＺステージユニット１１０の小型化を図ることができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、上記のように、θＺステージユニット１１０を水平面内のＸ方向に駆動するＸ方向駆動部１２１と、θＺステージユニット１１０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動部１２２とを設けることによって、Ｚ方向、θｚ方向、θｘ方向およびθｙ方向に加えて、水平面内のＸ方向およびＹ方向にステージ３０を移動させることができる。これにより、ステージ３０の水平面に対する傾き（θｘ方向およびθｙ方向の位置）を調整することにより精密な位置決めが可能なＸＹθＺステージ１００を提供することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、図１３〜図１６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記アクチュエータが１つの可動子を有する上記第１実施形態と異なり、アクチュエータが２つの可動子を有する。
【００７４】
図１３に示すように、第２実施形態によるθＺステージユニット２００は、ベース部２１０と、フレーム２２０と、半導体ウエハなどの基板を保持するための基板保持機構（図示せず）などが上面に載置されるステージ２３０と、ステージ２３０を駆動する１つのアクチュエータ２４０とを備えている。フレーム２２０は、円筒形状を有するとともに、ベース部２１０上に固定的に設置されている。フレーム２２０は、θＺステージユニット２００の外側面部を構成している。
【００７５】
ステージ２３０は、θＺステージユニット２００の上面側を構成する回転テーブル２３１と、回転テーブル２３１をθｚ方向に回転可能に支持する昇降テーブル２３２とを含んでいる。また、回転テーブル２３１は、外周部で下方（矢印Ｚ２方向）に突出する円筒形状の保持部２３３と、保持部２３３よりも外側の最外周部で下方に突出する円筒形状の保持部２３４とを含んでいる。
【００７６】
また、アクチュエータ２４０は、ステージ２３０の外周部近傍（フレーム２２０の内側）において、θＺステージユニット２００の全周にわたって円環状に配置されている。アクチュエータ２４０は、ベース部２１０の表面に設けられる固定子２４１と、回転テーブル２３１の保持部２３３の外周面に固定的に設けられた可動子２４２と、保持部２３４の内周面に固定的に設けられた可動子２４３とを含んでいる。また、アクチュエータ２４０の固定子２４１と、可動子２４２（可動子２４３）とは、半径方向（水平方向）に所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。
【００７７】
図１４に示すように、固定子２４１は、コア２４４と、保持部２３３と対向するように設けられ、ステージ２３０（回転テーブル２３１）をθｚ方向に回転駆動するためのθ駆動用コイル２４５とを含んでいる。また、固定子２４１は、保持部２３３と対向するように設けられ、ステージ２３０をＺ方向に駆動するためのＺ駆動用コイル２４６と、保持部２３４と対向するように設けられ、ステージ２３０をＺ方向に駆動するためのＺ駆動用コイル２４７とを含んでいる。また、コア２４４とθ駆動用コイル２４５とＺ駆動用コイル２４６とＺ駆動用コイル２４７とは、それぞれ図示しない絶縁紙を介して一体的に接合されている。なお、θ駆動用コイル２４５は、本発明の「θｚ方向駆動用コイル」の一例である。また、Ｚ駆動用コイル２４６は、本発明の「Ｚ方向駆動用コイル」および「内側Ｚ方向駆動用コイル」の一例である。また、Ｚ駆動用コイル２４７は、本発明の「Ｚ方向駆動用コイル」および「外側Ｚ方向駆動用コイル」の一例である。
【００７８】
コア２４４は、電磁鋼板を積層して構成されるとともに円筒形状を有する。また、コア２４４は、ベース部２１０の表面上に固定されている。
【００７９】
また、θ駆動用コイル２４５の詳細な構成は、図７に示す上記第１実施形態のθ駆動用コイル４２と同様である。また、図１５および図１６に示すように、Ｚ駆動用コイル２４６は、θ駆動用コイル２４５の内周面に図示しない絶縁紙を介して固定されているとともに、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃに分割されている。３つのコイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃは、それぞれ、Ｚ方向から見て円弧形状を有するとともに、円周方向に沿って互いに電気的に分離するように円状に配置されている。また、Ｚ駆動用コイル２４７は、コア２４４の外周面に図示しない絶縁紙を介して固定されているとともに、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃに分割されている。３つのコイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃは、それぞれ、Ｚ方向から見て円弧形状を有するとともに、円周方向に沿って互いに電気的に分離するように円状に配置されている。
【００８０】
図１６に示すように、３つのコイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃは、Ｚ方向から見て、角度φ２（約１２０度）の等角度間隔で配置されているとともに、互いに僅かな隙間を空けて配置されている。また、３つのコイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃも同様に、Ｚ方向から見て、角度φ２（約１２０度）の等角度間隔で配置されているとともに、互いに僅かな隙間を空けて配置されている。また、図１５に示すように、３つのコイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃ（コイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃ）は、それぞれ、Ｚ方向から見て円弧形状を有するとともに３相電力に対応して設けられた複数の要素コイル部５０１、５０２、５０３、５０４、５０５および５０６（５１１、５１２、５１３、５１４、５１５および５１６）を上下方向（Ｚ方向）に積み重ねて配置することにより構成されている。
【００８１】
また、図１６に示すように、θ駆動用コイル２４５は、３相（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）電流を供給可能なθドライバ２９１に接続されている。また、Ｚ駆動用コイル２４６の３つのコイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃは、それぞれ、３相（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）電流を個別に供給可能なＺａドライバ２９２、Ｚｂドライバ２９３およびＺｃドライバ２９４に接続されることにより、個別に駆動されるように構成されている。また、Ｚ駆動用コイル２４７の３つのコイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃも同様に、それぞれ、３相（Ｕ−Ｗ−Ｖ相）電流を個別に供給可能なＺａドライバ２９２、Ｚｂドライバ２９３およびＺｃドライバ２９４に接続されることにより、個別に駆動されるように構成されている。なお、Ｚａドライバ２９２、Ｚｂドライバ２９３およびＺｃドライバ２９４は、本発明の「電流供給制御部」の一例である。
【００８２】
また、可動子２４２の構造は、図１１に示す上記第１実施形態の可動子４０ｂと同様である。すなわち、図１４に示すように、内側の可動子２４２は、円筒形状を有するヨーク２５１と、それぞれ複数の永久磁石からなる第１磁石列２５２、第２磁石列２５３、第３磁石列２５４および第４磁石列２５５とを含んでいる。円筒形状のヨーク２５１は、回転テーブル２３１の保持部２３３の外周面に内周面が嵌め込まれるようにして固定されている。第１磁石列２５２〜第４磁石列２５５は、それぞれ、円筒形状のヨーク２５１の外周面に設けられるとともに、周方向に永久磁石２５６（または永久磁石２５７）の列が配列されるように上下に４段に配置されている。また、上下４段に配置された第１磁石列２５２〜第４磁石列２５５は、固定子２４１（θ駆動用コイル２４５およびＺ駆動用コイル２４６）と半径方向に対向するように所定の高さ位置に配置されている。なお、第１磁石列２５２および第３磁石列２５４は、本発明の「第１磁石列」の一例であるとともに、第２磁石列２５３および第４磁石列２５５は、本発明の「第２磁石列」の一例である。また、永久磁石２５６は、本発明の「内側永久磁石」および「第１永久磁石」の一例である。また、永久磁石２５７は、本発明の「内側永久磁石」および「第２永久磁石」の一例である。
【００８３】
また、第１磁石列２５２（第３磁石列２５４）は、図１１に示す上記第１実施形態と同様に、円環状のヨーク２５１の全周にわたって円周方向に沿って所定の間隔（ピッチｐ）を隔てて配列された複数の永久磁石２５６からなる。これらの、永久磁石２５６は、固定子２４１と対向する外側の表面がＮ極となるように着磁されている。また、第２磁石列２５３（第４磁石列２５５）は、図１１に示す上記第１実施形態と同様に、円環状のヨーク２５１の全周にわたって円周方向に沿って所定の間隔（ピッチｐ）を隔てて配列された複数の永久磁石２５７からなる。これらの、永久磁石２５７は、固定子２４１と対向する外側の表面がＳ極となるように着磁されている。
【００８４】
また、外側の可動子２４３は、円筒形状を有するヨーク２６１と、略円環状の複数の永久磁石からなる永久磁石２６２、永久磁石２６３、永久磁石２６４および永久磁石２６５を含んでいる。円筒形状のヨーク２６１は、回転テーブル２３１の保持部２３４の内周面に外周面が嵌め込まれるようにして固定されている。永久磁石２６３〜永久磁石２６５は、それぞれ、円筒形状のヨーク２６１の内周面に設けられるとともに、上下に４段に配置されている。また、上下４段に配置された永久磁石２６２〜永久磁石２６５は、固定子２４１（Ｚ駆動用コイル２４７）と半径方向に対向するように所定の高さ位置に配置されている。また、永久磁石２６２および永久磁石２６４は、固定子２４１と対向する外側の表面がＮ極となるように着磁されている。また、永久磁石２６３および永久磁石２６５は、固定子２４１と対向する外側の表面がＳ極となるように着磁されている。なお、永久磁石２６２（永久磁石２６４）は、本発明の「外側永久磁石」および「第３永久磁石」の一例である。また、永久磁石２６３（永久磁石２６５）は、本発明の「外側永久磁石」および「第４永久磁石」の一例である。
【００８５】
そして、可動子２４２の第１磁石列２５２および第３磁石列２５４の永久磁石２５６（Ｎ極）から放出される磁力線は、対向する固定子２４１のＺ駆動用コイル２４６（コイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃ）と、θ駆動用コイル２４５とを貫通し、コア２４４内を通って第２磁石列２５３および第４磁石列２５５の永久磁石２５７（Ｓ極）に到達する。したがって、第１磁石列２５２〜第４磁石列２５５により形成される磁力線は、水平な周方向（θｚ方向）に延びるＺ駆動用コイル２４６と交差（鎖交）するとともに、垂直なＺ方向に延びるθ駆動用コイル２４５とも交差（鎖交）する。
【００８６】
また、可動子２４３の永久磁石２６２および永久磁石２６４（Ｎ極）から放出される磁力線は、対向する固定子２４１のＺ駆動用コイル２４７（コイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃ）を貫通し、コア２４４内を通って永久磁石２６３および永久磁石２６５（Ｓ極）に到達する。したがって、永久磁石２６２〜永久磁石２６５により形成される磁力線は、水平な周方向（θｚ方向）に延びるＺ駆動用コイル２４７と交差（鎖交）する。
【００８７】
これにより、固定子２４１のθ駆動用コイル２４５に対してθドライバ２９１から電流を供給することによって、θ駆動用コイル２４５と可動子２４２（第１磁石列２５２〜第４磁石列２５５）との間で電磁力（推力）を発生させることができるので、可動子２４２を円周方向に移動させることが可能である。また、固定子２４１のＺ駆動用コイル２４６（コイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃ）に対してＺａドライバ２９２、Ｚｂドライバ２９３およびＺｃドライバ２９４から電流を供給することによって、各コイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃと可動子２４２（第１磁石列２５２〜第４磁石列２５５）との間で電磁力（推力）を発生させることができるので、可動子２４２を上下方向（Ｚ方向）に移動させることが可能である。また、固定子２４１のＺ駆動用コイル２４７（コイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃ）に対してＺａドライバ２９２、Ｚｂドライバ２９３およびＺｃドライバ２９４から電流を供給することによって、各コイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃと可動子２４３（永久磁石２６２〜永久磁石２６５）との間で電磁力（推力）を発生させることができるので、可動子２４３を上下方向（Ｚ方向）に移動させることが可能である。また、コイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃ（コイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃ）に対して、それぞれ独立したＺａドライバ２９２、Ｚｂドライバ２９３およびＺｃドライバ２９４から電流を供給することによって、コイル部２４６ａ、２４６ｂおよび２４６ｃ（コイル部２４７ａ、２４７ｂおよび２４７ｃ）を独立して駆動させることが可能である。
【００８８】
第２実施形態では、上記のように、可動子２４２に設けられる永久磁石２５６および２５７と、可動子２４３に設けられる永久磁石２６２〜２６５とを備えるとともに、固定子２４１に永久磁石２５６および２５７と対向するように設けられるＺ駆動用コイル２４６と、永久磁石２６２〜２６５と対向するように設けられるＺ駆動用コイル２４７とを備える。これにより、永久磁石２５６および２５７とＺ駆動用コイル２４６とによる電磁力（推力）のみによりアクチュエータ２４０を駆動する場合と比べて、永久磁石２６２〜２６５とＺ駆動用コイル２４７とによる電磁力（推力）の分、アクチュエータ２４０を駆動する推力を大きくすることができる。
【００８９】
また、第２実施形態では、上記のように、円環状の円周方向に沿って配置され、Ｚ駆動用コイル２４６に対向する部分の表面がＮ極性を有する永久磁石２５６と、永久磁石２５６に対してＺ方向に隣接するとともに、円環状の円周方向に沿って配置され、Ｚ駆動用コイル２４６に対向する部分の表面がＳ極性を有する永久磁石２５７とを設け、円環状の円周方向に沿って配置され、Ｚ駆動用コイル２４７に対向する部分の表面がＮ極性を有する永久磁石２６２および２６４と、永久磁石２６２および２６４に対してＺ方向に隣接するとともに、円環状の円周方向に沿って配置され、Ｚ駆動用コイル２４７に対向する部分の表面がＳ極性を有する永久磁石２６３および２６５とを設ける。これにより、永久磁石２５６および２５７により形成される磁力線を水平方向のコイル（Ｚ駆動用コイル２４６）と鎖交（交差）させてＺ方向の電磁力を発生させることができる。さらに、永久磁石２６２〜２６５により形成される磁力線を水平方向のコイル（Ｚ駆動用コイル２４７）と鎖交（交差）させてＺ方向の電磁力を発生させることができる。
【００９０】
また、第２実施形態では、上記のように、永久磁石２６２（２６３、２６４、２６５）を、略円環状に形成する。これにより、永久磁石２６２（２６３、２６４、２６５）が円環状の円周方向に沿って略同一のピッチ間隔で配置される複数の永久磁石から構成される場合と比べて、永久磁石２６２（２６３、２６４、２６５）が発生する磁界の強さを大きくすることができる。
【００９１】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９２】
たとえば、上記第１実施形態では、本発明のステージ装置およびθＺ駆動装置をそれぞれ半導体ウエハの露光装置や検査装置などの位置決め用のＸＹθＺステージおよびそれに用いるθＺステージユニットに適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明のθＺ駆動装置は、ステージを上下方向（Ｚ方向）および回転方向（θｚ方向）に駆動する装置であれば、露光装置や検査装置などの位置決め用ステージ以外の装置のθＺステージユニットにも適用可能である。また、本発明のθＺ駆動装置を単独で用いてもよい。また、本発明のステージ装置を露光装置や検査装置などの位置決め用のＸＹθＺステージ以外のＸＹθＺステージに適用してもよい。
【００９３】
また、上記第１実施形態では、１つのアクチュエータ４０により、ステージ３０をＺ方向と、水平面に対する傾きであるθｘ方向およびθｙ方向と、θｚ方向とに駆動することが可能なように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ステージをＺ方向と、θｘ方向およびθｙ方向とにのみ駆動するようにアクチュエータ４０を構成してもよい。そして、ステージをθｚ方向に駆動するためのアクチュエータを別途設けてもよい。
【００９４】
また、上記第１実施形態では、１つのアクチュエータ４０のθ駆動用コイル４２とＺ駆動用コイル４３とを図示しない絶縁紙を介して一体的に接合した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つのアクチュエータに、θ駆動用コイル４２とＺ駆動用コイル４３とを絶縁紙を介することなく別個に配置するとともに、全体として１つのアクチュエータとなるように構成してもよい。この場合、θ駆動用コイル４２とＺ駆動用コイル４３とにそれぞれ対応した永久磁石を設けてもよい。
【００９５】
また、上記第１実施形態では、１つのアクチュエータ４０を、ステージ３０の外周部近傍に円環状に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アクチュエータをステージの外周部よりも内側の位置に配置してもよい。
【００９６】
また、上記第１実施形態では、本発明のＺ方向駆動用コイルの一例であるＺ駆動用コイル４３を、互いに独立して電流を供給することが可能な３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃに分割した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アクチュエータのＺ方向駆動用コイルを、４つ以上のコイル部に分割してもよい。Ｚ方向駆動用コイルは、少なくとも３つのコイル部に分割すればよい。
【００９７】
また、上記第１実施形態では、３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを個別に駆動することによって、コイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃにそれぞれ対応する位置Ａ、ＢおよびＣにおけるステージ３０の高さ位置（Ｚ方向から見て約１２０度の回転角度間隔で位置する３点の高さ位置）を制御することによって、ステージ３０を水平面内の任意の軸回りに傾けるように微調整することが可能なように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ステージを水平面内の任意の軸回りに駆動するのではなく、ステージを水平面内のＸ軸回りの回転方向であるθｘ方向と、水平面内でＸ軸と直交するＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向とにのみ駆動するように構成してもよい。
【００９８】
また、上記第１実施形態では、３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを、Ｚ方向から見て約１２０度の等回転角度間隔で配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、約１２０度以外の等回転角度間隔でコイル部を配置してもよいし、互いに異なる回転角度間隔でコイル部を配置してもよい。
【００９９】
また、上記第１実施形態では、３つのコイル部４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを、それぞれ、Ｚ方向から見て円弧形状に形成するとともに、円状に（環状）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コイル部をＺ方向から見て直線形状やＬ字状形状などの円弧形状以外の形状に形成してもよいし、少なくとも３つのコイル部を矩形状などの円状以外の形状に配置してもよい。
【０１００】
また、上記第１実施形態では、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃのそれぞれを、Ｚ方向から見て円弧形状を有するとともに３相電力に対応して設けられた６つの要素コイル部（４３１〜４３６）をＺ方向に積み重ねて配置することにより構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、要素コイル部をＺ方向から見て円弧形状以外の形状に形成してもよい。また、コイル部を６つの要素コイル部以外の、３つまたは９つの要素コイル部などにより構成してもよい。また、コイル部を要素コイル部から構成しなくともよく、別の構造のコイル部を採用してもよい。
【０１０１】
また、上記第１実施形態では、可動子４０ｂに４つの磁石列を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、円環状のヨーク４４の全周にわたって円周方向に沿って所定の間隔（ピッチｐ）を隔てて配列された複数の永久磁石４９ａからなる第１磁石列４５と、円環状のヨーク４４の全周にわたって円周方向に沿って所定の間隔（ピッチｐ）を空けて配列された複数の永久磁石４９ｂからなる第２磁石列４６との２つの磁石列のみを設けてもよい。
【０１０２】
また、上記第１実施形態では、３つのコイル部４３ａ〜４３ｃに対応する位置（回転角度位置）Ａ、ＢおよびＣのそれぞれにおけるステージ３０（昇降テーブル３２）の上下方向（Ｚ方向）の位置を検出するための３つの昇降検出部（Ｚ方向位置検出部）５０を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ステージのＺ方向の位置を検出するためのＺ方向位置検出部を１つだけ設けるとともに、別途、ステージの傾きを検出するための検出部を設けてもよい。
【０１０３】
また、上記第１実施形態では、θＺステージユニット１１０に排気機構８０を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、排気機構を設けなくともよい。特に、露光装置や検査装置などの位置決め用ステージ以外の用途として、パーティクルの発生を許容する用途に本発明のθＺ駆動装置（ステージ装置）を用いる場合には、排気機構を設ける必要はない。
【０１０４】
また、上記第１実施形態では、θＺステージユニット１１０に重量補償部７０を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、重量補償部を設けなくともよい。
【０１０５】
また、上記第１実施形態では、第１ガイド部３４にスプライン３４ａとスプラインシャフト３４ｂとを用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１ガイド部にボールブッシングとシャフトとを用いてもよい。この場合には、昇降テーブル３２のθｚ方向の回転を、３つの第２ガイド部３５により係止する構造となる。
【０１０６】
また、上記第１実施形態では、昇降テーブル３２をガイドするための第１ガイド３４と、３つの第２ガイド３５とを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１ガイド３４または第２ガイド３５のいずれか一方のみを設けて昇降テーブル３２をガイドするように構成してもよい。
【０１０７】
また、上記第２実施形態では、永久磁石２６２〜永久磁石２６５が略円環状に形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、永久磁石２６２〜永久磁石２６５を円環状の円周方向に沿って同一のピッチｐで配置される複数の永久磁石によって構成してもよい。
【０１０８】
また、上記第２実施形態では、θ駆動用コイル２４５が、固定子２４１の内側に配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、θ駆動用コイル２４５を、固定子２４１の外側に配置してもよい。また、θ駆動用コイル２４５を、固定子２４１の内側と外側との両方に配置してもよい。これらの場合、可動子２４３に設けられる永久磁石は、円環状の円周方向に沿って同一のピッチｐで配置される複数の永久磁石によって構成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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