(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子ユニットと、該電機子ユニットに対向する磁極ユニットとを備え、電磁相互作用によって前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとを相対移動させるモータ装置において、
前記磁極ユニットは、前記磁極ユニットの前記電機子ユニットに対する対向面に沿って所定間隔で配設され、前記対向面とほぼ直交する方向に磁化された複数の磁石から成る第１の磁石群と；前記第１の磁石群を構成する磁石に隣接し、前記対向面とほぼ平行な方向に磁化された複数の磁石から成る第２の磁石群と；前記第１の磁石群を構成する各磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側に設けられた磁性体部材と；を備え、
前記第１の磁石群を構成する各磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側の面は、前記第２の磁石群を構成する各磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側の面よりも所定量Ｔだけ引っ込んでおり、
相互に隣接する前記第２の磁石群を構成する磁石相互間にそれぞれ形成された前記所定量Ｔの深さの凹部のそれぞれに嵌合する複数の前記磁性体部材が設けられていることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記所定量Ｔは、前記磁性体部材の透磁率と飽和磁束密度を考慮して前記漏れ磁束が許容値以下となるように決定されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記第１の磁石群を構成する各磁石は、前記相対移動の方向である１次元方向に沿って所定間隔で配設され、前記第２の磁石群を構成する各磁石は、前記第１の磁石群を構成する磁石の配列において相互に隣接する磁石相互間の空間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記第１の磁石群を構成する各磁石は、２次元方向に沿って所定間隔で配設され、前記第２の磁石群を構成する各磁石は、前記第１の磁石群を構成する磁石の配列において相互に隣接する磁石相互間の空間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記磁性体部材には前記電機子ユニットと反対側からねじを螺合可能なねじ穴が形成され、
前記ねじ穴を介して前記第１の磁石群、第２の磁石群及び前記磁性体部材から成る磁石アッセンブリがねじ止めされた非磁性体板を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記第１の磁石群を構成する各磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記第２の磁石群を構成する各磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記第１の磁石群を構成する各磁石及び前記第２の磁石群を構成する各磁石の少なくとも一方は、直方体の磁石であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記電機子ユニットは、前記第１の磁石群を構成する各磁石の磁化方向と交差する方向の電流経路を有する電機子コイルを備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１０】
前記電機子ユニットは、前記磁石ユニットと反対側で前記電機子コイルを保持する板状の保持部材を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のモータ装置。
【請求項１１】
前記保持部材は、非磁性体材料から成ることを特徴とする請求項１０に記載のモータ装置。
【請求項１２】
前記保持部材は、磁性体材料から成ることを特徴とする請求項１０に記載のモータ装置。
【請求項１３】
請求項５に記載のモータ装置の組み立て方法であって、
前記第１の磁石群、第２の磁石群を構成する各磁石及び前記磁性体部材を前記位置関係で接着固定して前記磁石アッセンブリを組み立てる第１工程と；
前記組み立てられた磁石アッセンブリを前記非磁性体板にねじ止めする第２工程とを含むことを特徴とするモータ装置の組み立て方法。
【請求項１４】
エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置であって、
前記基板を保持する基板ステージに請求項１〜１２のいずれか一項に記載のモータ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
マスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記マスクを保持するマスクステージ及び前記基板を保持する基板ステージの少なくとも一方に請求項１〜１２のいずれか一項に記載のモータ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ装置及びモータ装置の組み立て方法、並びに露光装置に係り、さらに詳しくは、電磁力を駆動力とするモータ装置及び該モータ装置の組み立て方法、並びに前記モータ装置をステージ装置に用いた露光装置に関する。
【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。こうした露光装置としては、いわゆるステッパ等の静止露光型の投影露光装置や、いわゆるスキャニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置が主として用いられている。これらの種類の投影露光装置では、レチクルに形成されたパターンをウエハ上の複数のショット領域に順次転写する必要から、ウエハを保持して２次元移動可能なステージ装置が設けられている。
【０００３】
かかるステージ装置には、高精度露光のために高精度の位置制御性が求められており、また、露光動作のスループット向上のために高速の位置制御性が求められている。これに応じて、近年では、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制御を行うとともに、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テーブルを非接触で２次元方向に駆動することにより、ウエハを位置制御するステージ装置が開発されている。かかる非接触駆動のステージ装置の駆動源としては、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の平面モータを用いたステージ装置や、例えば特開昭５８−１７５０２０号公報、米国特許（ＵＳＰ）第５１９６７４５号公報等に開示されているような電磁力駆動方式を採用した駆動装置としての平面モータ装置を用いたステージ装置が提案されている。
【０００４】
電磁力駆動方式はローレンツ力に基づく理論的設計が容易であり、高帯域まで電流と推力との線形性が良く、かつ無鉄心の場合には推力むらも少ないため、制御性に優れている利点があったが、可変磁気抵抗駆動方式並みの駆動力を得ることが従来は困難であった。しかし、最近における永久磁石の高性能化は目覚しく、エネルギ積が４０ＭＧＯｅ以上の高性能磁石が市場に出始めてきており、電磁力駆動方式が脚光を集めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電磁力駆動方式の平面モータ装置において、低エネルギ積の磁石に代えて上記のような高性能磁石使用することにより、駆動力の向上を図ることはたしかに可能である。しかし、希土類物を焼結して製造される希土類磁石に代表されるような上記の高性能磁石は、従来の低エネルギ積の永久磁石と比べて、はるかに高い保磁力と残留磁束密度とを有しているという特徴がある。このため、従来の低エネルギ積の永久磁石を使用した場合には、減磁のために好ましくなかった、同一の極性の磁極面を対向することが、高性能磁石を使用した場合には可能となる。したがって、従来の電磁力駆動方式の平面モータ装置において、単に、低エネルギ積の磁石を高エネルギ積の高性能磁石に置き換えることだけでは、該高性能磁石の特性を生かしきった構成とはなっていない。
【０００６】
また、高性能磁石を使用した場合には、発生する磁束の磁束密度が高くなるので、外部に漏れる磁束による周辺部品や周辺装置への悪影響の防止に関する考慮が、従来と比べて重要な設計要素となる。
【０００７】
すなわち、現在、高性能磁石を用いて平面モータ装置を構成するにあたっての新たな技術が待望されているのである。
【０００８】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、周囲への磁気的な悪影響を低減しつつ、駆動性能の向上を図ることが可能な平面モータ装置及びその組み立て方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、高い露光精度を維持しつつ、スループットを向上可能な露光装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ装置は、電機子ユニット（６１）と、該電機子ユニットに対向する磁極ユニット（５９）とを備え、電磁相互作用によって前記電機子ユニットと磁極ユニットとを相対移動させるモータ装置において、前記磁極ユニットは、前記磁極ユニットの前記電機子ユニットに対する対向面に沿って所定間隔で配設され、前記対向面とほぼ直交する方向に磁化された複数の磁石（７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ）から成る第１の磁石群と；前記第１の磁石群を構成する磁石に隣接し、前記対向面とほぼ平行な方向に磁化された複数の磁石（７４，７５）から成る第２の磁石群と；前記第１の磁石群を構成する各磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側に設けられた磁性体部材（７７，７８，７９）と；を備え、前記第１の磁石群を構成する各磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側の面は、前記第２の磁石群を構成する各磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側の面よりも所定量Ｔだけ引っ込んでおり、相互に隣接する前記第２の磁石群を構成する磁石相互間にそれぞれ形成された前記所定量Ｔの深さの凹部のそれぞれに嵌合する複数の前記磁性体部材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、電機子ユニットに流れる電流と相互作用してローレンツ力を発生する磁束の磁気回路において、磁極ユニットの電機子ユニットに対向する側と反対側で、磁気抵抗の小さな磁性体部材が第１の磁石群と第２の磁石群とを磁気的に効率良く結合することができるので、磁極ユニットの電機子ユニットに対向する側と反対側の空間へ漏れ出る磁束量を低減することができる。すなわち、電機子ユニットに対向する側と反対側から見たときに、磁気回路が、第１の磁石群、第２の磁石群、及び磁性体部材で実質的に閉じる構成とすることができるので、磁極ユニットの電機子ユニットに対向する側と反対側への漏れ磁束を磁気的にシールドすることができる。このため、磁極ユニットの電機子ユニットに対向する側と反対側に配置される周辺部品や周辺装置における漏れ磁束量や磁場変動量を低減することができる。
【００１２】
また、第１の磁石群と第２の磁石群とを起磁力源とするので、磁極ユニットに対向する電機子ユニットにおける電流経路において高密度の磁束を発生することができる。さらに、起磁力を有していない磁性体部材を、第１の磁石群を構成する各磁石についてのみ電機子ユニットに対向する側と反対側に配置しているので、磁性体部材の重量を低減することができる。
【００１３】
したがって、周囲への磁気的な影響を低減しつつ、磁極ユニットと電機子ユニットとの相対駆動の性能を向上することができる。
また、本発明のモータ装置では、互いに隣接する第１の磁石群を構成する磁石と第２の磁石群を構成する磁石とは、直接にあるいは磁気抵抗の小さな磁性体部材を介して磁気的に結合されるので、前記磁極ユニットの前記電機子ユニット側と反対側の空間への漏れ磁束の量を低減しつつ、磁極ユニットに対向する電機子ユニットにおける電流経路において高密度の磁束を発生することができる。
ここで、磁性体部材は、第１の磁石群を構成する磁石の前記電機子ユニットに対向する側と反対側の磁極面と、その磁極面から所定量Ｔだけ飛び出している第２の磁石群を構成する磁石の磁極面の領域とを磁気的に結合するが、その磁気的な結合能力には限界がある。かかる磁性体部材の磁気的な結合能力は、磁性体部材の透磁率、飽和磁束密度、及び磁束経路の体積に依存する。そして、結合能力を超える磁束を磁性体部材を介して導こうとすると、周囲の空間への磁束の漏れが生じる。
そこで、前記所定量Ｔを、前記磁性体部材の透磁率と飽和磁束密度を考慮して、前記磁極ユニットの前記電機子ユニット側と反対側への漏れ磁束が許容値以下となるように決定する。ここで、所定量Ｔを大きくすると、磁性体部材は飽和しにくくなるが、第１の磁石群を構成する磁石の磁極面間の厚さが薄くなり起磁力が小さくなる。したがって、所定量Ｔを、電機子ユニット側と反対側への漏れ磁束が許容値以下となる値の内で最小の値を採用することが望ましい。
【００１４】
なお、本発明のモータ装置では、第１の磁石群を構成する各磁石の磁化方向が、第１の磁石群を構成する磁石の配列において隣り合う磁石では互いに反対方向であり、かつ、第２の磁石群を構成する磁石における第１の磁石群を構成する磁石との隣接面（磁極面）の極性が、隣接している第１の磁石群を構成する磁石の電機子ユニット側の磁極面と極性と同一であることが好ましい。かかる場合には、第１の磁石群と第２の磁石群との起磁力を効率的に使用しながら、第１の磁石群を構成する磁石の配列周期に応じた周期的な磁束を、磁極ユニットの電機子ユニット側に発生することができる。
【００１５】
本発明のモータ装置については、リニアモータ装置として構成することも可能であるし、また、平面モータ装置として構成することも可能である。本発明のモータ装置をリニアモータ装置として構成する場合には、前記第１の磁石群を構成する各磁石を、前記相対移動の方向である１次元方向に沿って所定間隔で配設し、前記第２の磁石群を構成する各磁石を、前記第１の磁石群を構成する磁石の配列において相互に隣接する磁石相互間の空間に配置すればよい。また、本発明のモータ装置を平面モータ装置として構成する場合には、前記第１の磁石群を構成する各磁石を、２次元方向に沿って所定間隔で配設し、前記第２の磁石群を構成する各磁石を、前記第１の磁石群を構成する磁石の配列において相互に隣接する磁石相互間の空間に配置すればよい。
【００１９】
また、本発明のモータ装置では、前記磁性体部材には前記電機子ユニットと反対側からねじを螺合可能なねじ穴（７７ａ，７８ａ，７９ａ）が形成され、前記ねじ穴を介して前記第１の磁石群、第２の磁石群及び前記磁性体部材から成る磁石アッセンブリがねじ止めされた非磁性体板（５３）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、強固な機械的結合のためのねじ穴の加工が困難な、希土類物の焼結体を磁石材料として用いた場合であっても、ねじ穴の加工が可能な磁性体材料を選択し、その磁性体材料から成る磁性体部材にねじ穴を形成することができる。したがって、前記非磁性体板と磁石アッセンブリとをねじによって機械的に強固に結合するでき、非磁性体板を含む種々の構造体（例えば、浮上支持のための構造体）と磁石アッセンブリとを機械的に強固に結合することができる。なお、磁性体部材とねじ止めされた部材を磁気抵抗の大きな非磁性体板としているので、非磁性体部材への磁束の漏れは少なく、磁極ユニットに対向する電機子ユニットにおける電流経路において高密度の磁束を発生することができる。
【００２０】
また、本発明のモータ装置では、前記第１の磁石群を構成する各磁石を、永久磁石とすることができる。かかる場合には、起磁力発生のための電気配線等が不要なので、第１の磁石群を簡易な構成とすることができる。
【００２１】
また、本発明のモータ装置では、前記第２の磁石群を構成する各磁石を、永久磁石とすることができる。かかる場合には、起磁力発生のための電気配線等が不要なので、第２の磁石群を簡易な構成とすることができる。
【００２２】
なお、磁極ユニットをモータ装置における可動子の構成要素とするときには、第１の磁石群を構成する各磁石や第２の磁石群を構成する各磁石を永久磁石とすることは、可動子への電気配線接続の低減あるいは省略の観点から特に有効である。
【００２３】
また、本発明のモータ装置では、前記第１の磁石群を構成する各磁石及び前記第２の磁石群を構成する各磁石の少なくとも一方を、直方体の磁石とすることができる。かかる場合には、磁極ユニットの組み立てが容易となる。例えば、第１の磁石群を構成する各磁石を直方体の磁石とすると、第１の磁石群を構成する磁石と第２の磁石群を構成する磁石とを互い隣接させるのにあたって、第２の磁石群を構成する磁石の磁極面が平面である通常の形状とするだけで、第１の磁石群を構成する磁石と第２の磁石群を構成する磁石との接触面積を確保できるので、接着剤等による機械的な結合を簡易に行うことができ、磁極ユニットの組み立てが容易となる。さらに、第２の磁石群を構成する各磁石を直方体の磁石とすると、磁極ユニットを構成する各磁石の取り扱いが容易となるので、磁極ユニットの組み立てが容易となる。
【００２４】
また、本発明のモータ装置では、前記電機子ユニットを、前記第１の磁石群を構成する各磁石の磁化方向と交差する方向の電流経路を有する電機子コイルを備えて構成することができる。かかる場合には、電機子コイルに供給する電流を制御することにより、電機子コイルに発生し、磁極ユニットと電機子ユニットとの相対移動の駆動力となるローレンツ力を、制御性、線形性良く、所望の大きさ及び所望の方向に発生させることができる。
【００２５】
また、本発明のモータ装置では、前記電機子ユニットは、前記磁石ユニットと反対側で前記電機子コイルを保持する板状の保持部材（６２）を更に備えることができる。かかる場合には、駆動力の発生による電機子コイルの変形を防止することができるので、安定した駆動が可能となる。
【００２６】
ここで、前記保持部材を非磁性体材料から構成してもよいし、また、磁性体材料から構成してもよい。保持部材を非磁性体材料から構成すると、保持部材の電機子コイル保持面と垂直方向及び平行方向の成分を有する磁束を発生させることができるので、保持部材の電機子コイル保持面に沿って磁極ユニットと電機子ユニットとを相対駆動させるとともに、保持部材の電機子コイル保持面の直交方向について磁極ユニットと電機子ユニットとを相対駆動させることができる。一方、保持部材を磁性体材料から構成すると、保持部材の電機子コイル保持面と垂直方向に大きな成分を有する磁束を発生させることができるので、保持部材の電機子コイル保持面に沿って、大きな駆動力で磁極ユニットと電機子ユニットとを相対駆動させることができる。
【００２７】
本発明のモータ装置の組み立て方法は、上述の前記磁性体部材にねじ穴が形成され、該ねじ穴を介して磁石アッセンブリがねじ止めされた非磁性体部材を更に備える本発明のモータ装置の組み立て方法であって、前記第１の磁石群、第２の磁石群を構成する各磁石及び前記磁性体部材を前記位置関係で接着固定して前記磁石アッセンブリを組み立てる第１工程と；前記組み立てられた磁石アッセンブリを前記非磁性体板にねじ止めする第２工程とを含むことを特徴とする。
【００２８】
これによれば、まず第１工程において、第１の磁石群、第２の磁石群を構成する各磁石及び磁性体部材が、接着剤等及び磁気的吸引力によって強固に接合されて、磁石アッセンブリが組み立てられる。そして、第２工程において、磁石アッセンブリと非磁性体板とをねじによって強固に固定する。このため、非磁性体板を含む種々の構造体と磁石アッセンブリとが機械的に強固に結合されたモータ装置を容易に組み立てることができる。
【００２９】
本発明の第１の露光装置は、エネルギビームにより基板（Ｗ）を露光して所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置であって、前記基板を保持する基板ステージに本発明のモータ装置（５０）を用いたことを特徴とする。
【００３０】
これによれば、所定のパターンが転写される基板を保持する基板ステージに本発明のモータ装置を用いるので、周辺の部品又は装置への漏れ磁束や周辺の部品又は装置における磁場変動を低減しつつ、制御性良く高速に基板を移動させることができる。したがって、高精度のパターン転写をスループットを向上して行うことができる。
【００３１】
本発明の第２の露光装置は、マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記マスクを保持するマスクステージ及び前記基板を保持する基板ステージの少なくとも一方に本発明のモータ装置（５０）を用いたことを特徴とする。
【００３２】
これによれば、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージとパターンが転写される基板を保持する基板ステージとの少なくとも一方に本発明のモータ装置を用いるので、周辺の部品又は装置への漏れ磁束や周辺の部品又は装置における磁場変動を低減しつつ、制御性良く高速に基板を移動させることができる。したがって、高精度のパターン転写をスループットを向上して行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る露光装置１００の全体的な構成が概略的に示されている。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走査型露光装置である。
【００３４】
この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、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３０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００３５】
前記照明系１０は、例えば特開平９−３２０９５６号公報に開示されように、光源ユニット、シャッタ、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（いずれも不図示）から構成され、図１のミラーＭへ向けて照度分布のほぼ均一な露光用照明光を射出する。そして、この照明光がミラーＭによってその光路が鉛直下方に折り曲げられ、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲを均一な照度で照明する。
ここで、露光用照明光の光源としては、例えば超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）や、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ2エキシマレーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2（クリプトンダイマ）レーザ光源（発振波長１４６ｎｍ）、Ａｒ2（アルゴンダイマ）レーザ光源（発振波長１２６ｎｍ）、金属蒸気レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生装置等を使用することができる。
【００３６】
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。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。
【００３７】
レチクルステージＲＳＴ上には位置検出装置である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。
【００３８】
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を制御する。
【００３９】
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（照明系１０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、照明系１０からの照明光によってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光により、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の露光領域ＩＡに形成される。
【００４０】
前記ステージ装置３０は、ベース２１と、このベース２１の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して後述する複数のエアパッド５６（図３参照）によって浮上支持された基板テーブル１８と、この基板テーブル１８をＸＹ面内で２次元方向に駆動する駆動装置５０とを備えている。駆動装置５０としては、ここでは、ベース２１の上部に設けられた（埋め込まれた）固定子６０と、基板テーブル１８の底部（ベース対向面側）に固定された可動子５１とから成る平面モータ装置が使用されている。以下の説明においては、この駆動装置５０を、便宜上、平面モータ装置５０と呼ぶものとする。
【００４１】
前記基板テーブル１８上に、ウエハＷが例えば真空吸着によって固定されている。また、この基板テーブル１８上には位置検出装置である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ハ干渉計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。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２７Ｘ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）に基づいて平面モータ装置５０を介して基板テーブル１８のＸＹ面内の移動を制御する。
【００４２】
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不図示の基準マーク板が固定されている。
【００４３】
更に、図１の装置には、ウエハＷ表面の前記露光領域ＩＡ内部分及びその近傍の領域のＺ方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射光式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである多点フォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォーカス位置検出系は、不図示の照射光学系と受光光学系とから構成されている。この多点フォーカス位置検出系の詳細な構成等については、例えば特開平６−２８３４０３号公報に開示されている。
【００４４】
ここで、前記平面モータ装置５０及びその近傍の構成部分を中心として、ステージ装置３０の構成各部について、図２〜図１５に基づいて更に詳述する。図２には、このステージ装置３０の平面図が示され、図３には、ベース２１部分を断面した図２の概略正面図が示されている。
【００４５】
前記基板テーブル１８は、図２、図３に示されるように、可動子５１の上面（ベース対向面と反対側の面）にボイスコイルモータ等を含む支持機構３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって異なる３点で支持されており、ＸＹ面に対して傾斜及びＺ軸方向の駆動が可能になっている。支持機構３２ａ〜３２ｃは、図１では図示が省略されているが、実際には不図示の駆動機構を介して図１のステージ制御系１９によって独立に駆動制御される。
【００４６】
前記ベース２１は、図２、図３を総合すると判るように、平面視で矩形状の枠部材６５と、この枠部材６５の高さ方向の中央部に架設された磁性体材料から成る平板状の磁性体部材６２と、枠部材６５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実質的な非磁性体材料から成る平板状部材６８とを備えている。
【００４７】
前記磁性体部材６２の上面には、複数の電機子コイル６３がマトリクス状に配置されている。なお、図２においては、紙面右下の電機子コイル６３が１つのみ具体的な形状で表されており、他の電機子コイル６３については単純な正方形で表されている。図３に示されるように、これらの複数の電機子コイル６３によって電機子ユニット６１が構成され、この電機子ユニット６１と前記磁性体部材６２とによって、前述した平面モータ装置５０の固定子６０が構成されている。また、電機子ユニット６１を構成する電機子コイル６３は、図４に示されるように、一辺の長さが３Ｌの正方形状の底面（ＸＹ平面と平行な面）を有し、Ｚ軸と平行な中心軸ＣＸ付近でＺ方向に貫通する中空部を有する角柱状に構成されている。この中空部の断面形状は、一辺の長さがＬの正方形状となっている。この電機子コイル６３には、端子６４ａ及び端子６４ｂを介して、不図示の電流駆動装置から電流が供給される。そして、供給された電流は、中心軸ＣＸの周りをほぼ一様な電流密度（体積密度）で流れる。なお、電機子コイル６３に流れる電流の電流値及び電流方向は、ステージ制御系１９によって不図示の電流駆動装置を介して制御される。
【００４８】
なお、電機子コイル６３への電流供給による電機子コイル６３の発熱に伴う電機子コイル６３、その周辺部材の温度上昇や、電機子コイル６３の周辺雰囲気の揺らぎを防止するため、本実施形態では電機子コイル６３の冷却を行っている。かかる冷却は、前記平板状部材６８と枠部材６５と磁性体部材６２とで囲まれる閉空間を、電機子ユニット６１の電機子コイル６３を冷却するための冷却液（冷媒）の通路とすることにより行われている。すなわち、前記閉空間の一側には、不図示の流入口が設けられ、他側には不図示の流出口（排出口）が設けられ、不図示の冷却制御機から冷却液（例えば、水又はフッ素不活性液体）が流入口を介して閉空間に送り込まれ、該閉空間内部を通過するときに電機子コイル６３との間で熱交換を行い、電機子コイル６３で発生した熱を吸収して高温となった冷却液が流出口を介して外部に排出されるようになっている。
【００４９】
前記平面モータ装置５０を構成する可動子５１は、図３に示されるように、非磁性体材料から成る容器５２と、この容器５２の底面に所定の配列で磁石としての永久磁石がＸＹ２次元方向に沿って配置された磁極ユニット５９と、容器５２底面の特定の隣接する永久磁石相互間に配置された複数の気体静圧軸受けとしてのエアパッド（エアベアリング）５６とを備えている。
【００５０】
これを更に詳述すると、容器５２は、図２に示されるように、平面視略正方形状を有し、その底面には、図５及び図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されるような磁極ユニット５９が設けられている。この磁極ユニット５９は、平面視で全体が網目状となるように永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ，７４，７５が配列されて構成されている。図５は磁極ユニット５９の底面図であり、図６（Ａ）は図５におけるＡ−Ａ断面図であり、図６（Ｂ）は図５におけるＢ−Ｂ断面図であり、また、図６（Ｃ）は図５におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００５１】
ここで、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓは、例えば希土類物が焼結されて製造され、Ｚ方向に磁化（以後、「垂直磁化」ともいう）された永久磁石である。また、永久磁石７１Ｎ，７２Ｎ，７３Ｎは、固定子６０との対向面がＮ磁極面である永久磁石であり、また、永久磁石７１Ｓ，７３Ｓは、固定子６０との対向面がＳ磁極面である永久磁石である。図５においては、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓに関してはそれらのベース２１に対する対向面がその極性を付して示されており、図６（Ａ）及び図６（Ｃ）においては、Ｚ方向における両端面の極性が記されている。また、永久磁石７４，７５は、例えば希土類物が焼結されて製造され、Ｘ方向あるいはＹ方向に磁化（以後、「水平磁化」ともいう）された永久磁石であり、図５、図６（Ａ）及び図６（Ｃ）においては、それらの要素の上に、Ｘ方向あるいはＹ方向における両端面の極性が記されている。なお、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓから第１の磁石群が構成され、永久磁石７４，７５から第２の磁石群が構成される。
【００５２】
図５及び図６（Ａ）〜（Ｃ）を総合して分かるように、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓは、一辺の長さがＬの正方形の磁極面を有し、２つの磁極面間の距離がＨである直方体の形状とされている。また、永久磁石７２Ｎは、一辺の長さが（Ｌ／２）の正方形の磁極面を有し、２つの磁極面間の距離がＨである直方体の形状とされている。また、永久磁石７３Ｎ，７３Ｓは、一辺の長さがＬ、この一辺の直交辺の長さが（Ｌ／２）の長方形の磁極面を有し、２つの磁極面間の距離がＨである直方体の形状とされている。
【００５３】
また、永久磁石７４は、一辺の長さがＬ、この一辺の直交辺の長さ（高さ）が（Ｈ＋Ｔ）の長方形の磁極面を有し、２つの磁極面間の距離がＬである直方体の形状とされている。また、永久磁石７５は、一辺の長さが（Ｌ／２）、この一辺の直交辺の長さ（高さ）が（Ｈ＋Ｔ）の長方形の磁極面を有し、２つの磁極面間の距離がＬである直方体の形状とされている。
【００５４】
磁極ユニット５９では、上記の網目構造の中央部において永久磁石７１Ｎと永久磁石７１Ｓとが、交互に配列されるようにマトリクス状に配列されている。また、網目構造の４隅には永久磁石７２Ｎが配置されている。また、各辺部では永久磁石７３Ｎ及び永久磁石７３Ｓが、隣り合う永久磁石７１Ｎ又は永久磁石７１Ｓと磁化方向が互いに逆向きとなるように配列されている。この結果、垂直磁化された永久磁石７１Ｎ，７２Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓが全体として、隣り合う永久磁石の磁化方向が互いに逆向きとなるようにマトリクス状に配列されることになる。
【００５５】
さらに、磁極ユニット５９では、永久磁石７１Ｎと永久磁石７１Ｓとの間、永久磁石７１Ｎと永久磁石７３Ｓとの間、及び永久磁石７１Ｓと永久磁石７３Ｎとの間に永久磁石７４が配置され、また、永久磁石７２Ｎと永久磁石７３Ｓとの間、永久磁石７２Ｓと永久磁石７３Ｎとの間、及び永久磁石７３Ｎと永久磁石７３Ｓとの間に永久磁石７５が配置されている。かかる永久磁石７４の配置にあたっては、永久磁石７４の永久磁石７１Ｎ，７１Ｓあるいは永久磁石７２Ｎ，７２Ｓとの隣接面である磁極面の極性が、隣接する永久磁石７１Ｎ，７１Ｓあるいは永久磁石７２Ｎ，７２Ｓのベース２１に対する対向面の極性と同一となるようにされている。
【００５６】
また、永久磁石７２Ｎと永久磁石７３Ｓとの間、及び永久磁石７３Ｎと永久磁石７３Ｓとの間には永久磁石７５が配置されている。かかる永久磁石７５の配置にあたっては、永久磁石７５の永久磁石７２Ｎあるいは永久磁石７３Ｎ，７３Ｓとの隣接面である磁極面の極性が、隣接する永久磁石７２Ｎあるいは永久磁石７３Ｎ，７３Ｓのベース２１に対する対向面の極性と同一となるようにされている。
【００５７】
なお、図５及び図６（Ａ）に示されているように、本実施形態の磁極ユニット５９では、ベース２１に対向する磁極面の極性がＮ極である永久磁石７２Ｎを４隅に配置しているが、永久磁石７２Ｎと同一形状を有し、ベース２１に対向する磁極面の極性がＳ極である永久磁石（以後、「永久磁石７２Ｓ」という）を４隅に配置することも可能である。かかる場合には、図５及び図６（Ａ）〜（Ｃ）に示される配置において、永久磁石７１Ｎを永久磁石７１Ｓに、永久磁石７１Ｓを永久磁石７１Ｎに、永久磁石７３Ｎを永久磁石７３Ｓに、及び永久磁石７３Ｓを永久磁石７３Ｎに置き換えるとともに、永久磁石７４，７５の磁化方向を反対向きとすることが必要となる。
【００５８】
また、４隅の永久磁石７２Ｎ又は永久磁石７２Ｓは必ずしも全て同一としなければならないわけではなく、隣り合う２隅の永久磁石間に配置される垂直磁化された永久磁石７３Ｎ及び永久磁石７３Ｓの配列総数によって４隅の永久磁石７２Ｎ又は永久磁石７２Ｓの磁化方向の関係が決まる。すなわち、隣り合う２隅の永久磁石間に配置される永久磁石７３Ｎ及び永久磁石７３Ｓの配列総数が奇数の場合には、該２隅の永久磁石は、永久磁石７２Ｎ及び永久磁石７２Ｓのいずれか一方のみであることが必要となる。また、隣り合う２隅の永久磁石間に配置される永久磁石７３Ｎ及び永久磁石７３Ｓの配列総数が偶数の場合には、該２隅の永久磁石は永久磁石７２Ｎと永久磁石７２Ｓとであることが必要となる。
【００５９】
以上の永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ，７４，７５が、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、それらの底面すなわちベース２１に対向する面が同一平面上になるように組み合わされて磁石アッセンブリ（磁極ユニット）５９が構成されている。
【００６０】
この結果、磁石アッセンブリ５９における永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓのベース２１の対向側とは反対側の磁極面は、永久磁石７４，７５のベース２１の対向側とは反対側の面から高さＴだけ引っ込んだ状態となっており、凹部が形成されている。そして、図６（Ａ）及び図６（Ｃ）に示されるように永久磁石７１Ｎ，７１Ｓの上部の凹部には磁性体部材７７が挿入され、永久磁石７２Ｎの上部の凹部には磁性体部材７８が挿入され、また、永久磁石７３Ｎ，７３Ｓの上部の凹部には磁性体部材７９が挿入されている。かかる磁性体部材７７〜７９の材料としては、快削純鉄等のような、透磁率が高く、飽和磁束密度が高く、かつねじ穴の形成が容易な材料が用いられる。
【００６１】
図５、図６（Ａ）、及び図６（Ｃ）、並びに後述する図１１を総合して分かるように、磁性体部材７７は、一辺の長さがＬの正方形の底面を有し、高さがＴである直方体の形状であり、上面中央部にねじ穴７７ａが形成されている。また、磁性体部材７７は、一辺の長さが（Ｌ／２）の正方形の底面を有し、高さがＴである直方体の形状であり、上面中央部にねじ穴７８ａが形成されている。また、磁性体部材７９は、一辺の長さがＬ、この一辺の直交辺の長さが（Ｌ／２）の長方形の底面を有し、高さがＴである直方体の形状であり、上面中央部にねじ穴７９ａが形成されている。
【００６２】
こうして構成された磁石アッセンブリでは、図５に示されるように、永久磁石７４、又は永久磁石７４及び永久磁石７５で囲まれた空間が複数個形成されている。かかる空間のうち、後述するエアパッド５６が挿入されるものが、図５では、点（・）が付されて示されている。
【００６３】
前記容器５２底面には、上記の図５において点（・）が付された空間に応じた位置それぞれに、総計２０箇所にエアパッド５６が各１つ配置されている。かかるエアパッド５６の容器５２底面における配置が図７に示されている。エアパッド５６の図７のような配置は、発明者が行った実験の結果から得られた知見に基づいて、可動子５１のＺ方向、θX方向（Ｘ軸回りの回転方向）及びθY方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向について最も剛性が高くなった配置を採用したものである。
【００６４】
また、エアパッド５６の底面部のパッド溝形状についても、発明者が行った実験の結果から得られた知見に基づいて、最も剛性が高く、減衰の良好な溝形状が採用されている。すなわち、エアパッド５６の底面部のパッド溝形状については、例えば、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に示されるような様々の形状が考えられるが、本実施形態では、図８（Ｂ）に示されるような形状のパッド溝５７ｅを軸受け面（パッド面）に有するエアパッド５６が用いられている。このパッド溝５７ｅは、正方形状の軸受け面の４辺に沿ってそれぞれ形成された４つの第１溝５７ｇとこれら４つの第１溝５７ｇを相互に接続する十字状の第２溝５７ｈとを含む。第２溝５７ｈの十字の中心には、パッド溝５７ｅより僅かに深い円形の凹部が形成され、さらにこの凹部の中心に、オリフィスの一開口端である噴き出し口が設けられている。なお、図８（Ａ）のエアパッドは、噴き出し口を４つ設けなければならないので好ましくないが、図８（Ｃ）、（Ｄ）のエアパッド形状を採用することは可能である。
【００６５】
図９には、図７のＤ−Ｄ線に沿って見た可動子５１の断面図が一部省略して示されている。この図９に示されるように、容器５２は、上面が開口した平面視正方形状の鉄などの磁性体材料から成る容器本体５３と、該容器本体５３の蓋を構成する蓋部材５５とを備えている。容器本体５３の上部開口端面には、周囲全体に渡って所定深さの凹溝が形成されており、該凹溝内にガスケット５８が装着されている。
【００６６】
なお、本実施形態では、図９に示されるように、エアパッド５６をナット８０により容器本体５３に取り付ける構成としたが、図１０（Ａ）に示されるように、容器本体５３を切削加工して一体的にエアパッド５６を形成することも可能である。さらに、図１０（Ｂ）に示されるように、エアパッド５６を接着剤（エポキシ系接着剤）ＧＬのみで容器本体５３に取り付けることも可能である。エアパッド５６を接着剤ＧＬのみで容器本体５３に取り付ける場合には、製造コストを低減することができる。
【００６７】
以上にその構成を説明した可動子５１は、以下のようにして組み立てられる。
【００６８】
まず、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ，７４，７５が、前述の図５及び図６（Ａ）〜（Ｃ）に示される配列となり、かつ、図１１に示されるように、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓの上方の凹部に磁性体部材７７が位置し、永久磁石７２Ｎの上方の凹部に磁性体部材７８が位置し、永久磁石７３Ｎ，７３Ｓの上方の凹部に磁性体部材７９が位置するように、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ，７４，７５及び磁性体部材７７〜７９を互いに接着剤によって接着固定する。こうして、構成要素同士が接着剤及び磁気的吸引力によって強固に接合された磁極ユニット５９（磁石アッセンブリ）が組み立てられる。
【００６９】
なお、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓだけのアッセンブリを予め行おうとすると、磁気的反発力が大きくなり、磁石アッセンブリの組立が困難な場合がある。かかる場合には、まず、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓと磁性体部材７７〜７９とをそれぞれ単独で接着固定して組み合わせた磁石体を形成しておく。こうして形成された磁石体と永久磁石７４，７５とを接着固定して組み合わせると、磁性体への永久磁石の磁気的吸引力を利用しできるので、容易に磁極ユニット５９を組み立てることができる。
【００７０】
上記の磁極ユニット５９の組み立てと相前後して又は並行して、容器本体５３にエアパッド５６が取り付けられる。この容器本体５３へのエアパッド５６の取り付けを、図１２を参照して説明する。
【００７１】
まず、不図示の平坦面上に、複数（ここでは２０個）のエアパッド５６を前述した図６に対応する位置関係で並べる。
【００７２】
次に、平坦面上に並べられた各エアパッド５６のパッド部５７ａの上面に非磁性体部材でかつ弾性部材、例えばゴム製のＯリング６６を載置する。
【００７３】
次いで、気体注入用ジョイント８２が予め取り付けられた容器本体５３を、平坦面上に並べられた各エアパッド５６に上方から組み付ける。この組み付けの際に、各エアパッド５６の軸部５７ｂが容器本体５３の対応する丸穴５３ｂにそれぞれ挿入されるとともに、各Ｏリング６６が対応する不図示の環状凹溝に嵌合する。このとき、製造・加工誤差等により個々のエアパッド５６のパッド部５３ａの厚さ寸法等にバラツキがあったとしても、Ｏリング６６は弾性を有しているので、容器本体５３の全体をほぼ均一な力で下方に押圧することにより、Ｏリング６６の環状凹溝への嵌合状態が上記のバラツキを相殺するように調整され、容器本体５３と各エアパッド５６との相対位置関係が所望の状態に調整される。  この状態で、不図示の注入口を介して軸部５７ｂと丸穴５３ｂとの隙間にエポキシ樹脂を注入して、エアパッド５６と容器本体５３とを接着により固定する。そして、接着剤固化後に、エアパッド５６の脱落防止、エポキシ樹脂（接着剤）劣化防止のために、ナット８０を軸部５７ｂに螺合させて、エアパッド５６と容器本体５３とを強固に固定する。
【００７４】
次に、図１３に示されるように、２０個のエアパッド５６が組み付けられた容器本体５３を、磁極ユニット５９に上方から組み付ける。この組み付けの際に各エアパッド５６は、前述の図５において点（・）が付されて示された空間にそれぞれ挿入される。これにより、磁性体部材７７〜７９に形成されたねじ穴７７ａ〜７９ａの上方に、容器本体５３の底面に形成された開口７７ｂ〜７９ｂが位置することになる。引き続き、２０個のボルト８１を、上方から開口７７ｂ〜７９ｂを経由させた後、ねじ穴７７ａ〜７９ａにそれぞれ螺合させて、磁極ユニット５９と容器本体５３とを強固に固定する。
【００７５】
次いで、図１４に示されるように、容器本体５３に装着されたガスケット５８の上面に蓋部材５５を押し付ける。そして、不図示のボルトを用いて蓋部材５５を容器本体５３に固定することにより、こうして可動子５１の組み立てが完了する。
【００７６】
上述のようにして、可動子５１の組み立てが終了すると、容器５２の蓋部材５５の上面に、駆動機構３２ａ〜３２ｃが搭載され、更に、この駆動機構３２ａ〜３２ｃの上に基板テーブル１８（予め移動鏡２７Ｙ、２７Ｘ等が固定されている）が、取り付けられ、これによってステージ装置３０の可動部の組み立てが完了する。
【００７７】
次に、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における可動子である磁極ユニット５１の駆動の原理の概要を説明する。
【００７８】
磁極ユニット５１では、永久磁石７１Ｎ，７２Ｓ及び永久磁石７４が関る場合について代表的に示された図１５（Ａ）において実線矢印で示されるように、磁性体部材６２に対向する磁極面（すなわち、ベース２１に対向する磁極面）がＮ極である永久磁石７１Ｎ，７２Ｎ，７３Ｎが−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束を発生し、また、磁性体部材６２に対向する磁極面がＳ極である永久磁石７１Ｓ，７３Ｓが＋Ｚ方向（紙面上向き）の磁束を発生する。そして、永久磁石７４，７５、及び磁性体部材７７，７８，７９、及び磁性体部材６２と共に磁気回路を形成している。なお、磁気回路は、垂直磁化磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓの配列において互いに隣り合う垂直磁化磁石ごとに構成される。かかる磁気回路の構成にあたっては、磁性体部材６２は全ての磁気回路で使用されており、永久磁石７１Ｎ及び永久磁石７１Ｓが関る磁気回路では永久磁石７４及び磁性体部材７７が更に使用され、永久磁石７３Ｎ及び永久磁石７３Ｓが関る磁気回路では、永久磁石７５及び磁性体部材７９が更に使用される。また、永久磁石７１Ｎ及び永久磁石７３Ｓ、又は永久磁石７１Ｓ及び永久磁石７３Ｎが関る磁気回路では、永久磁石７４及び磁性体部材７７，７９が更に使用され、また、永久磁石７２Ｎ及び永久磁石７３Ｓが関る磁気回路では、永久磁石７５及び磁性体部材７８，７９が更に使用される。
【００７９】
以下、永久磁石７１Ｎ及びこの永久磁石７１と＋Ｘ方向にある永久磁石７１Ｓが関る磁気回路の場合を例にとって、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）を参照して説明する。
【００８０】
この磁気回路では、図１５（Ａ）に示されるように、永久磁石７１ＮのＮ極面から放出された磁束は−Ｚ方向に磁性体部材６２へ向かって進行する。そして、磁性体部材６２に到達した磁束は、その後、磁性体部材６２中を＋Ｘ方向に進行し、永久磁石７１ＳのＳ極面に対向する位置に至る。この後、磁束は、＋Ｚ方向に永久磁石７１ＳのＳ極面へ向かって進行する。
【００８１】
永久磁石７１ＳのＳ極面に到達した磁束は永久磁石７１Ｓ中を進行し、その磁束の一部は直接永久磁石７４のＳ極面に到達し、残りの磁束は永久磁石７１ＳのＮ極面から、このＮ極面に接着固定された磁性体部材７７を介して永久磁石７４のＳ極面に到達する。この後、磁束は永久磁石７４中を−Ｘ方向に進行して、永久磁石７４のＮ極面に到る。
【００８２】
永久磁石７４のＮ極面に到達した磁束は、その磁束の一部が直接永久磁石７１Ｎ中へ進行し、残りの磁束は、永久磁石７１ＮのＳ極面に接着固定された磁性体部材７７中を進行して永久磁石７１ＮのＳ極面に到達する。以後、磁束は永久磁石７１Ｎ中を永久磁石７１ＮのＮ極面へ向けて進行する。
【００８３】
こうして、永久磁石７１Ｎ、磁性体部材６２、永久磁石７１Ｓ、並びに永久磁石７４（及び磁性体部材７７）を磁束が順次巡る磁気回路が形成される。なお、磁極ユニット５９の上面には容器本体５３が固定されているが、容器本体５３は非磁性体材料から成るので、容器本体５３側への磁束の漏れは殆どない。また、磁性体部材７７〜７９の厚さＴは、磁性体部材７７〜７９の透磁率と飽和磁束密度を考慮して、磁極ユニット５９の上方への漏れ磁束が許容値以下となる最小となる厚さとされている。
【００８４】
かかる磁気回路では、磁極ユニット５９のベース２１側とは反対側において、永久磁石７４のＮ極面から永久磁石７１ＮのＳ極面への磁束の進行路、及び永久磁石７１ＳのＮ極面から永久磁石７４のＳ極面への磁束の進行路として、空気等よりも磁気抵抗が格段に低い磁性体部材７７が設けられているので、磁極ユニット５９の上方への磁束の漏れ量が低減されている。また、永久磁石７１ＮのＮ極面や永久磁石７１ＳのＳ極面に対向して磁性体部材６２が設けられているので、磁性体部材７２の下方への磁束の漏れ量が低減されている。このため、永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７４の起磁力によって発生する磁束の殆どすべてが上記の磁気回路を流れる。したがって、磁極ユニット５９の上方にある周辺部材や周辺装置に磁気的な悪影響を及ぼすことなく、磁極ユニット５９と磁性体部材６２との間に磁束密度の高い磁束を発生することができる。
【００８５】
なお、以上では、永久磁石７１Ｎ及びこの永久磁石７１と＋Ｘ方向にある永久磁石７１Ｓが関る磁気回路について説明したが、永久磁石７１Ｎ及びこの永久磁石７１と−Ｘ方向にある永久磁石７１Ｓが関る磁気回路、及び永久磁石７１Ｎ及びこの永久磁石７１と±Ｙ方向にある永久磁石７１Ｓが関る磁気回路についても、同様に磁気回路が形成される。また、永久磁石７１Ｎ（７１Ｓ）及び永久磁石７３Ｓ（７３Ｎ）が関わる磁気回路、及び永久磁石７２Ｎ及び永久磁石７３Ｓが関わる磁気回路も上記と同様に形成される。
【００８６】
図１５（Ａ）に示された磁気回路が形成されているとき、磁性体部材６２付近、すなわち電機子ユニット６１が配置されるＺ位置の磁束密度Ｂは、図１５（Ｂ）に示されるような分布となる。すなわち、永久磁石７１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、一の永久磁石７１の中心に応じた位置と、垂直磁化磁石７１〜７３の配列において一の永久磁石７１と隣り合う他の永久磁石７１の中心に応じた位置との中点位置で磁束密度Ｂは零となる。また、磁束密度Ｂの分布は、永久磁石７１の中心に応じた位置を中心として、±Ｘ方向について対称となっている。すなわち、磁束密度ＢのＸ方向分布は、正弦関数又は台形関数によって良い近似が行われる形状となっている。なお、図１５（Ｂ）では、磁束の方向が＋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１５（Ｂ）ではＸ方向に関する磁束密度Ｂの分布が示されているが、Ｙ方向に関する磁束密度Ｂの分布も図１５（Ｂ）の分布と同様となる。
【００８７】
なお、本実施形態においては、磁性体部材６２の材料として、高電気抵抗、高飽和磁束密度、低磁気ヒステリシス、低保磁力のステンレス等を採用しているので、渦電流やヒステリシス損が小さく、磁気抵抗を小さく維持することが可能であり、磁極ユニット５１が移動しても磁束密度の高い磁束を継続的を発生することができる。
【００８８】
以下、磁極ユニット５１と磁性体部材６２との間の磁束と電機子コイル６３を流れる電流との相互作用で発生するローレンツ電磁力による可動子５１の駆動について説明する。
【００８９】
ローレンツ電磁力による可動子５１の駆動に先立って、主制御装置２０により空気ポンプ５９が作動されチューブ３３を介して気体貯蔵室７０（図９参照）内に加圧空気が供給される。この加圧空気が気体貯蔵室７０内に徐々に充填され、所定圧力の加圧空気が各エアパッド５６の軸受け面を介してベース２１上面に対して噴出され、ベース２１上面と各エアパッド５６との間の加圧空気の静圧によって可動体、すなわち基板テーブル１８、駆動機構３２ａ〜３２ｃ及び可動子５１の全体がベース２１上方に例えば５μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される（図１、図３参照）。
【００９０】
このとき、可動子５１の磁極ユニット５９とベース２１内の磁性体部材６２との間には、磁気的吸引力が働いているので、この磁気的吸引力と可動体自身の自重との総和である下向きの力に相当する上向きの力（浮上力）が発生していることになる。
【００９１】
すなわち、可動子５１及び基板テーブル１８等の全体の自重と前記磁気的吸引力との総和に相当する下向きの力と、空気ポンプ５９から供給されエアパッド５６を介して平板状部材６８の上面に向かって吹き出される加圧空気の圧力による上向きの力、すなわち可動子５１底面とベース２１上面との間の空気層の静圧（いわゆるすきま内圧力）とのバランスによって、その空気層の厚さ、すなわち軸受け隙間が所望の値に維持される。このように、本実施形態では、可動子５１の永久磁石５４とエアパッド５６とによって、一種の磁気与圧型の空気静圧軸受け装置が構成されている。
【００９２】
そして、上記の図１５（Ｂ）に示された分布の磁束密度Ｂの環境中において電機子コイル６３に電流が供給されると、電機子コイル６３にローレンツ電磁力が発生する。このローレンツ電磁力の反力が磁極ユニット５１に作用し、基板テーブル１８ひいてはウエハＷを移動する。ところで、電機子コイル６３に発生するローレンツ電磁力の大きさ及び方向は、電機子コイル６３に供給される電流の大きさ及び方向並びに磁極ユニット５１と電機子ユニット６１との位置関係によって異なるが、本実施形態においては、Ｘ方向に基板テーブル１８を移動させる場合には、磁極ユニット５１のＸ位置に応じてＸ方向で隣り合う２つの電機子コイル６３の対を選択し、各対の電機子コイル６３について、磁極ユニット５１と電機子ユニット６１との位置関係に応じ、互いに位相が９０°だけ異なる同一振幅の正弦波電流を供給することにより、ローレンツ電磁力の合力のＸ成分を磁極ユニット５１のＸ位置によらず一定に制御している。なお、磁極ユニット５１をＸ方向へ駆動させようとして電流を流すと、一般には磁極ユニット５１をＹ方向へ駆動する力及びＺ軸回りの回転力が発生してしまう。そこで、磁極ユニット５１をＹ方向に駆動する力及び回転力が全体として０となるように、各電機子コイル６３に流す電流を調整している。また、各電機子コイルに供給される正弦波電流の振幅及び方向を制御することによって、磁極ユニット５１を駆動する力の大きさ及び方向が制御されている。
【００９３】
また、磁極ユニット５１がＹ方向に移動する場合におけるＹ方向への磁極ユニット５１の駆動についてもＸ方向の場合と同様にして、磁極ユニット５１のＹ位置によらず一定の駆動力による駆動を行っている。
【００９４】
また、上記の磁極ユニット５１をＸ方向に駆動する場合の電流パターンとＹ方向に駆動する電流パターンとが適当な比率で重ね合わされたパターンの電流を各電機子コイル６３に供給することにより、ＸＹ平面に沿った任意の方向に任意の駆動力で磁極ユニット５１を駆動している。
【００９５】
更に、回転力の相殺を行わずに、磁極ユニット５１を駆動することにより、所望の回転方向及び所望の回転力で磁極ユニット５１を、回転駆動を行っている。
【００９６】
以上のように、本実施形態の露光装置では、基板テーブル１８のＸＹ位置及び姿勢（Ｚ軸回りの回転）θに応じて電機子コイル６３に供給する電流を制御することによって、基板テーブル１８ひいてはウエハＷの位置制御を行っている。
【００９７】
以上のようにして、基板テーブル１８すなわちウエハＷの位置制御を行いつつ実行される本実施形態の露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。
【００９８】
まず、不図示の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、不図示の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。
【００９９】
このとき、基板テーブル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、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、平面モータ装置５０の固定子６０を構成する電機子コイル６３に電流が供給されており、この電機子コイル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では冷却機等を用いて電機子コイル６３の冷却を行っている。
【０１００】
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上の不図示の基準マーク板、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、統計的な手法を用いて行われる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。なお、ＥＧＡ計測の詳細は、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に記載されている。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、平面モータ装置５０を構成する各電機子コイル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ＲＳＴ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。
【０１０３】
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、前述のようにし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モータ装置５０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させる。かかる同期移動中においては、レチクルＲの走査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）の照明領域でレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に速度ＶRで走査（スキャン）される、照明領域（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、照明領域に共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域が形成される。ウエハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあたるため、ウエハＷは速度ＶRの方向とは反対方向にレチクル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となっており、レチクルＲのパターン領域のパターンがウエハＷ上のショット領域上に正確に縮小転写される。なお、照明領域の長手方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域よりも広く、遮光領域の最大幅よりも狭くなるように設定され、レチクルＲを走査（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。
【０１０４】
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。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。
【０１０５】
したがって、本実施形態の露光装置１００によれば、周囲への磁束の漏れ量が低減され、かつ磁束密度の高い磁束と電機子コイルに供給された電流との電磁相互作用によって基板テーブル１８を駆動し、ウエハＷを迅速な移動させるので、露光の精度を向上しつつ、スループットを向上することができる。
【０１０６】
また、磁性体部材７７〜７９の厚さＴを、漏れ磁束を許容値以下とする最小の厚さとしたので、可動子５１の軽量化が図られ、平面モータ装置５０の駆動性能を向上させることができる。
【０１０７】
また、磁性体部材７７〜７９には上方からねじを螺合可能なねじ穴が形成されている。したがって、ねじ止めという簡易な組み立てを行うことによって、非磁性材料から成る容器本体５３と磁極ユニット５９とをねじによって強固に機械的に結合することができる。
【０１０８】
また、磁極ユニット５９を構成する磁石に永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ，７４，７５を使用したので、起磁力発生のための電気配線等が不要となり、磁極ユニット５９の構成が簡易なものとなっている。
【０１０９】
また、磁極ユニット５９を構成する永久磁石７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ，７４，７５の形状を直方体としたので、磁極ユニット５９を容易に組み立てることができる。
【０１１０】
また、本発明のモータ装置では、電機子ユニット６１は、電機子コイル６３を保持する板状の保持部材６２を備えるので、駆動力の発生による電機子コイル６３の変形を防止することができる、安定した駆動が可能となる。また、保持部材６２を磁性体材料から構成しているので、ＸＹ面に沿って大きな駆動力で磁極ユニット５９を駆動することができる。
【０１１１】
上記の本実施形態の装置１００は、多数の機械部品からなるレチクルステージＲＳＴ、複数のレンズから構成される投影光学系ＰＬ等を組み立てるとともに、上述のようにして組み立てられた可動子５１を組み付けて平面モータ装置５０を組み立てた後、該平面モータ装置を組み付けてステージ装置３０を組み立てる。そして、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ステージ装置３０等を組み合わせた後に、総合調整（電気調整、光学調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、露光装置１００の製造は温度及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。
【０１１２】
なお、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、磁極ユニットにおいて、永久磁石に代えて永久磁石と同等な電磁石を使用することも可能である。
【０１１３】
また、磁極ユニットにおける磁石の形状及び配列、並びに電機子ユニットにおける電機子コイルの形状及び配列は、採用する電磁力による駆動を行う形態に応じて決定すればよい。
【０１１４】
また、上記の実施形態では、電機子コイルの保持部材として磁性体部材を使用したが、非磁性体部材を採用することも可能である。電機子コイルの保持部材として非磁性体部材を採用した場合には、水平方向の成分（Ｘ方向やＹ方向の成分）を有する磁束を発生させることができるので、磁極ユニットを水平面（ＸＹ面）に沿って磁極ユニットを駆動させるとともに、Ｚ方向に沿って磁極ユニットを駆動することができる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
また、本実施形態では、可動子が磁極ユニットを備え、固定子が電機子ユニットを備える構成としたが、可動子が電機子ユニットを備え、固定子が磁極ユニットを備える構成とすることもできる。
【０１１７】
また、固定子上に配設される可動子５１は１つに限られるものではなく、固定子６０上に２つの可動子を配設し、それらを独立に駆動することにより、一方の可動子５１を用いてウエハの露光を行いながら、他方の可動子５１を用いてウエハＷの受け渡しを行うことにしてもよい。
【０１１８】
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、磁気浮上機構等を採用することが望ましい。
【０１１９】
また、本発明のモータ装置は、露光装置における基板ステージ装置への適用に限定されるものではなく、例えば露光装置におけるレチクルステージ装置にも適用が可能であるし、また、露光装置以外であっても試料の位置制御が必要な場合には適用が可能である。
【０１２０】
また、本発明のモータ装置は、上述のような平面モータ装置として構成することが可能であることは勿論であるが、リニアモータ装置として構成することも可能である。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明のモータ装置によれば、磁極ユニットの電機子ユニットに対向する側と反対側で、磁気抵抗の小さな磁性体部材が磁極ユニットを構成する複数の磁石を磁気的に効率良く結合することができるので、磁極ユニットの電機子ユニットに対向する側と反対側の空間へ漏れ出る磁束量を低減するとともに、磁極ユニットに対向する電機子ユニットにおける電流経路において高密度の磁束を発生することができる。したがって、周囲への磁気的な影響を低減しつつ、磁極ユニットと電機子ユニットとを大きな駆動力で相対駆動することができる。
【０１２２】
本発明のモータ装置の組み立て方法によれば、磁極ユニットを磁石とともに構成する、ねじ穴が形成され磁性体部材と非磁性体板とを該ねじ穴を介してねじにより強固に接合するので、非磁性体板を含む種々の構造体と磁極ユニット（磁石アッセンブリ）とが機械的に強固に結合されたモータ装置を容易に組み立てることができる。
【０１２３】
また、本発明の露光装置によれば、所定のパターンが転写される基板を保持する基板ステージ装置や、所定のパターンが形成されたマスクを保持するマスクステージ装置に本発明のモータ装置を用いるので、周辺の部品又は装置への漏れ磁束や周辺の部品又は装置における磁場変動を低減しつつ、制御性良く高速に基板を移動させることができる。したがって、高精度のパターン転写を、スループットを向上して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の露光装置の概略的な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平面図である。
【図３】図１の露光装置のステージ装置周辺の構成を示す側面図（一部断面図）である。
【図４】電機子コイルの概略構成を示す図である。
【図５】磁極ユニットの構成を示す底面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、磁極ユニットの構成を示す縦断面である。
【図７】エアーパッドの配置を示す斜視図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、エアーパッドの底面部のパッド溝形状を説明するための図である。
【図９】エアパッドが組み付けられた容器の断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、エアパッドの変形例を説明するための図である。
【図１１】可動子の組み立て途中を説明するための図（その１）である。
【図１２】可動子の組み立て途中を説明するための図（その２）である。
【図１３】可動子の組み立て途中を説明するための図（その３）である。
【図１４】可動子の組み立て途中を説明するための図（その４）である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、磁極ユニットが関わる磁気回路を説明するための図である。
【符号の説明】
５０…平面モータ、５９…磁極ユニット、６１…電機子ユニット、６２…磁性体部材（保持部材）、６３…電機子コイル、７１Ｎ，７１Ｓ，７２Ｎ，７３Ｎ，７３Ｓ…永久磁石（磁石、第１の磁石群の一部）、７４，７５…永久磁石（磁石、第２の磁石群の一部）、７７，７８，７９…磁性体部材、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）。
【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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