(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の電流経路を有する複数の電機子コイルがガイド面に沿ってマトリクス状に配列された電機子ユニットと；
前記電機子コイルの配列周期よりも長く、前記電機子コイルの配列周期の整数倍以外の長さを一辺とする矩形状の磁極面を有する複数の推力発生磁石が、行方向及び列方向で隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように、前記電機子コイルの配列周期の整数倍の配列周期でマトリクス状に配列され、前記ガイド面に関して前記電機子ユニットと反対側に配置された磁極ユニットとを備え、
前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとが、前記ガイド面に沿った方向に相対移動する平面モータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の平面モータ装置において、
前記磁極ユニットは、前記電機子ユニットに対向する前記推力発生磁石の磁極面とは反対側の磁極面側で前記行方向及び前記列方向のいずれか一方で隣り合う前記推力発生磁石間に形成される磁束経路中に配設され、磁気回路の一部を形成し、起磁力を強化する補間磁石を更に含むことを特徴とする平面モータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の平面モータ装置において、
前記推力発生磁石は、２行２列のマトリクス状に配列されることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項４】
矩形状の電流経路を有する複数の電機子コイルがガイド面に沿って配列された電機子ユニットと；
隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列され、矩形状の磁極面を有する複数の推力発生磁石と、前記電機子ユニットに対向する前記推力発生磁石の磁極面とは反対側の磁極面側で隣り合う前記推力発生磁石間に形成される磁束経路中に配設され、起磁力を強化する補間磁石とを含み、前記ガイド面に関して前記電機子ユニットと反対側に配置された磁極ユニットとを備え、
前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとが、前記ガイド面に沿った方向に相対移動する平面モータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記電機子コイルの前記磁極ユニットとの対向面の外形は正方形状であり、前記推力発生磁石の磁極面は正方形状であることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の平面モータ装置において、
前記電機子コイルの前記電流経路の各外辺の長さは前記電流経路の内辺の長さのほぼ３倍であり、前記推力発生磁石の磁極面の一辺の長さは前記電流経路の内辺の長さの４〜５倍であり、前記推力発生磁石の配列周期は前記電流経路の内辺の長さのほぼ６倍であることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記電機子コイルを前記磁極ユニット側とは反対側で支持する第１磁性体部材を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記推力発生磁石を前記電機子ユニットとは反対側で支持する第２磁性体部材を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記磁極ユニットに取り付けられ、前記ガイド面に向けて加圧気体を吹き出す第１の吹き出し部を有し、前記磁極ユニットを前記ガイド面上に所定の空隙を介して浮上支持する支持部材を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとの間に配置され、非磁性材料かつ非導電性材料から成り、前記ガイド面を形成する少なくとも１つのガイド部材を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の平面モータ装置において、
前記ガイド部材を含み、内部に前記複数の電機子コイルが配列される閉空間を形成するベースを更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の平面モータ装置において、
前記閉空間内に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装置を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記複数の電機子コイルをそれぞれ個別に収納する複数のケースを更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の平面モータ装置において、
前記複数のケース内を個別に冷却する冷却装置を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の平面モータ装置において、
前記各ケースの上面が前記ガイド面を形成することを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１６】
複数の磁石を有し、所定のガイド面に沿って２次元方向に前記磁石が配列された磁極ユニットと；
前記ガイド面を形成するとともに、その内部に閉空間を形成するベースと；
前記ベースの前記閉空間内に収納され、前記ガイド面に沿って所定間隔で２次元方向に配置された複数の電機子コイルを含む電機子ユニットと；
前記閉空間内に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装置と；を備え、
前記閉空間が、前記複数の電機子コイルの前記ガイド面と反対側に配置された区画部材によって、前記複数の電機子コイルを収容する第１室と、残りの空間から成る第２室とに区画され、
前記区画部材に流入口と流出口とがそれぞれ形成され、
前記ベース内に、前記冷却装置から供給される冷媒が前記流入口を介して前記第１室に流入後、前記流出口を介して前記第２室に流出する冷媒の経路が形成されていることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の平面モータ装置において、
前記流出口を介して流出した冷媒の経路中に配置された高熱伝導材よりなる２次冷却フィンを更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の平面モータ装置において、
前記ベース内の前記閉空間が、前記各電機子コイルを個別に収納する複数の小室に区画され、
前記各小室には、前記冷却装置によって供給される冷媒の流入口と流出口とがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面モータ装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の平面モータ装置において、
前記ガイド面として前記複数の小室を覆うように配置された板状の非磁性体部材を更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の平面モータ装置において、
前記各小室が、前記複数の電機子コイルの前記ガイド面と反対側に配置された板状部材と、前記板状部材に対向する側の面が開口するとともに、前記開口面と反対側の面が前記ガイド面を構成する箱型の複数のケースとによって構成され、
前記各小室に対する冷媒の流入口と流出口とが、前記ケースのそれぞれに対応して前記板状部材に形成されていることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の平面モータ装置において、
前記各電機子コイルの端子は、前記ケースの開口端から露出し、これに対応する前記板状部材部分には該端子が嵌合するソケット部が設けられていることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の平面モータ装置において、
前記ベース内の、前記各小室の前記ガイド面と反対側に更に別の部屋が設けられ、
前記ベース内に、前記冷却装置から供給される冷媒が前記流入口を介して前記各ケース内に流入後、前記流出口を介して前記別の部屋に流出する冷媒の経路が形成されていることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２３】
請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記流出口を介して流出した冷媒の経路中に配置された高熱伝導材よりなる２次冷却フィンを更に備えることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２４】
請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記各電機子コイルは、中央に空間のある環状のコイルであり、
前記冷却装置は、前記各電機子コイルの前記ガイド面と反対側から前記各電機子コイルの中央の空間を介して前記電機子コイルの前記ガイド面側に冷媒を供給することを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の平面モータ装置において、
前記各電機子コイルの中央の空間からその周囲に向かって流れる冷媒の経路を規制する整流フィンが更に設けられていることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２６】
請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の平面モータ装置において、
前記ベースには複数の冷媒供給用ジョイントと少なくとも１つの冷媒排出用ジョイントとが取り付けられ、
前記冷却装置は、その一端が冷媒供給管を介して前記各冷媒供給用ジョイントに接続され、他端が冷媒排出管を介して前記冷媒排出用ジョイントに接続されたことを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか一項に記載の平面モータ装置と；
前記磁極ユニット及び前記電機子ユニットの一方と一体的に移動する移動体と；
前記電機子ユニットの前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する制御装置とを備えるステージ装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載のステージ装置において、
前記磁極ユニットと前記電機子ユニットとの位置関係を検出する位置検出系を更に備え、
前記制御装置は、前記位置検出系による検出結果に基づいて、前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することを特徴とするステージ装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載のステージ装置において、
前記制御装置は、前記位置検出系による検出結果から前記磁極ユニットに起因する磁束経路と前記電機子コイルのそれぞれとの交差領域を特定し、この特定された交差領域に基づいて前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流の電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することを特徴とするステージ装置。
【請求項３０】
露光用のエネルギビームを射出する照明系と；
前記エネルギビームの経路上に配置される物体を搭載する請求項２７〜２９のいずれか一項に記載のステージ装置とを備える露光装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の露光装置において、
前記物体は、前記エネルギビームによって露光され、所定のパターンが転写される基板であることを特徴とする露光装置。
【請求項３２】
露光用のエネルギビームを射出する照明系を提供する工程と；
請求項１〜２６のいずれか一項に記載の平面モータ装置を提供する工程と；
前記磁極ユニット及び前記電機子ユニットの一方と一体的に移動する移動体を提供する工程と；
前記電機子ユニットの前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する制御装置を提供する工程とを含む露光装置の製造方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の露光装置の製造方法において、
前記磁極ユニットと前記電機子ユニットとの位置関係を検出する位置検出系を提供する工程を更に含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
【請求項３４】
請求項３０又は３１に記載の露光装置を用いて製造されたデバイス。
【請求項３５】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
前記リソグラフィ工程では、請求項３２又は３３に記載の露光装置の製造方法によって製造された露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面モータ装置、ステージ装置、露光装置及びその製造方法、並びにデバイス及びその製造方法に係り、より詳細には、可動子と固定子を有し、その可動子を非接触で電磁力によって２次元方向に駆動する平面モータ装置、該平面モータ装置の可動子が一体的に取り付けられた移動体を含むステージ装置、該ステージ装置を備えた露光装置及びその製造方法、並びにその露光装置を用いて製造されるデバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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「基板又はウエハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。この露光装置では、ウエハを高精度に露光位置に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホルダ上に真空吸着等によって保持され、このウエハホルダがステージ装置を構成するウエハテーブル（移動体）上に固定される。
【０００３】
最近、ウエハをより高速に、機械的な案内面の精度等に影響されず高精度に位置決めするとともに、かつ機械的な摩擦を回避して長寿命とするために、ウエハが載置された平板状の移動体を支持部材上に浮上支持し非接触で駆動することにより、ウエハの位置制御を行うステージ装置の開発が進められている。かかるステージ装置の実現にあたり、その鍵となる技術は、可動子を固定子から浮上させ、ＸＹ平面内の所定方向（回転方向を含む）に駆動して可動子を移動させる平面モータ装置の技術である。こうした平面モータ装置の駆動方式には、可変磁気抵抗駆動方式及びローレンツ電磁力駆動方式がある。
【０００４】
可変磁気抵抗駆動方式の平面モータ装置としては、現状では、ソイヤモータのように可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた構造が主流である。この可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータは、例えば凸凹状の歯部が長手方向に沿って等間隔に形成された板状の磁性体によって構成された固定子と、該固定子の凸凹状の歯部と対向し、この凸凹状歯部とは異なる位相の凸凹部を有する複数の電機子コイルが永久磁石を介して連結された可動子とを備える。そして、各時点における固定子と可動子との間の磁気抵抗を最小にしようとして発生する力を利用して、可動子を駆動する。すなわち、各電機子コイルに供給されるパルス電流の電流値及び位相を調整・制御することにより可動子をステップ状に歩進動作させる。
【０００５】
かかるソイヤモータ型はリニアパルスモータを移動平面上に２軸分連結した構成であり、平面移動できる可動子の各軸方向駆動部が分離しているので、可動子が重くなる。かかる不都合を改善するため、例えば特公昭６０−２２５８３号公報に開示されているような、１つの駆動部にて平面移動可能な発展型の平面モータ装置も提案されている。
【０００６】
また、ローレンツ電磁力駆動方式の平面モータ装置は、互いに直交する方向の電流Ｉと磁束密度Ｂとにおいて、フレミングの左手の法則によって決定される方向に発生する、
Ｆ＝Ｉ×Ｂ×Ｌ                                      …（１）
ここで、Ｆ：電流経路に発生する力
Ｌ：電流経路の長さ
で表されるローレンツ電磁力Ｆを利用して駆動力を得る平面モータ装置である。従来のローレンツ電磁力駆動方式の平面モータ装置としては、例えば米国特許第５１９６７４５号に開示されているような平面モータ装置の技術が提案されている。この平面モータ装置では、可動子（又は固定子）上にＸ軸方向駆動用の磁石を極性が交互となるようにＸ軸方向に配列するとともに、Ｙ軸方向駆動用の磁石を極性が交互となるように、Ｘ軸方向駆動用の磁石の配列と交差させることなくＹ軸方向に配列している。また、固定子（又は可動子）上に、Ｘ軸方向駆動用の多相コイルをＸ軸方向に配列するとともに、Ｙ軸方向駆動用の多相コイルをＸ軸駆動用コイルと交差させることなく配列している。そして、Ｘ軸方向駆動用の磁石と対向しているＸ軸方向駆動用の多層コイルに電流を流してローレンツ電磁力を発生させることによりＸ軸方向の推力を発生させ、また、Ｙ軸方向駆動用の磁石と対向しているＹ軸方向駆動用の多層コイルに電流を流してローレンツ電磁力を発生させることによりＹ軸方向の推力を発生させている。
【０００７】
上記のような従来の平面モータの内、可変磁気抵抗式の平面モータ装置では、磁性体間あるいは磁性体と永久磁石との間の磁気的吸引力反発力により高推力を得るものであるが、電流無励磁状態での推力むら即ち推力コギングを低減することが本質的に困難であった。また、電流励磁による発生推力は可動位置により変化するため定推力を得るためには高次な電流パターンが必要とされていた。
【０００８】
また、可変磁気抵抗式モータは、通常、磁性体に電機子コイルを巻くいわゆる有鉄心コイルを構成要素としており、電機子コイルインダクタンスが大きいため、応答性に優れておらず、改善のため高い電圧源を必要とし、効率的とはいえなかった。
【０００９】
さらに、有鉄心コイルでは励磁電流による鉄心の磁気飽和が生じるため、高電流域までの推力線形性が得られにくく、制御系設計が複雑となってしまっていた。
【００１０】
一方、従来のローレンツ電磁力式の平面モータ装置では、制御性、推力線形性、位置決め性に優れているものの、磁石やコイルの配列の制限により駆動に寄与する磁石及びコイルの数を多くできないので、発生推力を大きくすることが困難である。したがって、ウエハホルダや基板テーブルのようなある程度の重量物を搭載した可動子を高速に移動させることが困難であった。
【００１１】
また、上述した可変磁気抵抗駆動方式の平面モータ装置を、精密位置決めに用いて高速な位置決めを実現するためには、大きな駆動力を得ることが必要となるが、このためには電機子コイルに必然的に大きな電流を流さなければならない。そのため、電機子コイルの発熱量が大きくなる。かかる電機子コイルの発熱量の増大は、大きな推力を得るためには、電機子コイルに大きな電流を流さなければならないローレンツ電磁力駆動の平面モータ装置においても同様である。したがって、精密位置決め装置環境を考えた場合、熱的影響を低減させる平面モータ装置の実現には冷却設計が不可欠である。
【００１２】
さらに、可変磁気抵抗駆動方式の平面モータ装置を用いて、精密位置決めステージを構成する場合には、該ステージの浮上のためのエアベアリング等の軸受けが必須となるが、可変磁気抵抗駆動方式の平面モータ装置は、磁気的吸引力をその駆動原理としているため、可動子と固定子との間隔が非常に小さく設定されており、両者間の磁気的吸引力がエアベアリングによるステージ浮上のための力に対する抗力として働き、そのためステージ浮上のためのエアー供給量ひいてはそのエアーを供給する空気ポンプの消費電力が大きくなってしまう。ローレンツ電磁力駆動の平面モータ装置においても、ステージの駆動源として用いる場合には、ステージ浮上のための消費電力を低減することが望ましい。
【００１３】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れ、かつ効率良く推力を発生することができる平面モータ装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、搭載した対象物を、高精度に位置制御を行うことができるステージ装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、基板等の高精度位置決めによって、高精度の露光を行うことができる露光装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第４の目的は、微細パターンが精度良く形成されたデバイスを提供することにある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第１の観点からすると、矩形状の電流経路を有する複数の電機子コイル（３８）がガイド面（２１ａ）に沿ってマトリクス状に配列された電機子ユニット（２５）と；前記電機子コイルの配列周期よりも長く、前記電機子コイルの配列周期の整数倍以外の長さを一辺とする矩形状の磁極面を有する複数の推力発生磁石（５４ａ〜５４ｄ）が、行方向及び列方向で隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように、前記電機子コイルの配列周期の整数倍の配列周期でマトリクス状に配列され、前記ガイド面に関して前記電機子ユニットと反対側に配置された磁極ユニット（５６）とを備え、前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとが、前記ガイド面に沿った方向に相対移動する第１の平面モータ装置である。
【００１８】
本発明の第１の平面モータ装置では、効率の良い磁束の発生、すなわち磁束密度の高い磁束の発生にあたり、磁気抵抗の小さな磁気回路を構成するため、磁極ユニットにおいて、推力発生磁石を隣り合う磁極面の極性が互いに異なるようにマトリクス状に配列している。また、電機子ユニットにおいて、電機子コイルをマトリクス状に配列し、これらの電機子コイルに供給される電流の電流値や電流方向を変化させることにより、電機子コイルに発生するローレンツ電磁力の大きさや方向を変化させることにしている。したがって、磁極ユニットで配列される各推力発生磁石及び電機子ユニットで配列される各電機子コイルには専用の駆動方向は存在しないので、所望の方向に磁極ユニットと電機子ユニットとを相対移動させるときに、全ての推力発生磁石及びこれらの推力発生磁石に対向している全ての電機子コイルをその所望の駆動方向のために使用することができる。この結果、大きな推力によるモータ駆動が可能となる。
【００１９】
また、本発明の第１の平面モータ装置では、磁極ユニットにおける推力発生磁石のマトリクス状の配列周期を、電機子ユニットにおける電機子コイルの配列周期の整数倍としている。このため、推力発生磁石の配列方向と電機子コイルの配列方向とは平行であるときには、一つの推力発生磁石とこれに対向する電機子コイルとの位置関係は、他の推力発生磁石とこれに対向する電機子コイルとの位置関係と同様となる。したがって、所望の方向に並進するように磁極ユニットと電機子ユニットとを相対移動させるときには、電機子ユニットに対向する推力発生磁石の磁極面の極性に応じて電機子コイルに供給される電流の電流方向が異なるが、基本的には、一つの推力発生磁石に対向している電機子コイルに所望の駆動方向への推力を発生させる電流の態様と同様の態様の電流を、他の推力発生磁石に対向している電機子コイルにも駆動装置によって供給すればよいので、モータ駆動の電流制御が容易となる。
【００２０】
また、本発明の第１の平面モータ装置では、推力発生磁石の磁極面の一辺の長さを、電機子コイルの配列周期よりも長く、電機子コイルの配列周期の整数倍以外の長さとしている。したがって、推力発生磁石の磁極面の一辺の長さが、電機子コイルの配列周期の整数倍の長さのときに必然的に発生する、電機子コイルに供給する電流の態様に拘わらず推力が零となる推力発生磁石と電機子コイルとの位置関係が存在しない。
【００２１】
したがって、本発明の第１の平面モータ装置によれば、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、簡易な電流制御により、安定して大きな推力を発生することができる。
【００２２】
本発明の第１の平面モータ装置では、前記磁極ユニットが、前記電機子ユニットに対向する前記推力発生磁石の磁極面とは反対側の磁極面側で前記行方向及び前記列方向のいずれか一方で隣り合う前記推力発生磁石間に形成される磁束経路中に配設され、磁気回路の一部を形成し、起磁力を強化する補間磁石（５５ａ〜５５ｄ）を更に含む構成とすることができる。かかる場合には、磁気回路の構成にあたって、起磁力源が推力発生磁石と補間磁石との双方となるので、磁極ユニットに起因し、電機子コイルの電流経路に形成される磁束の磁束密度Ｂの絶対値を大きくすることができる。したがって、更に大きな推力を発生することができる。
【００２３】
一般に、磁極ユニットの外形を変えずに推力発生磁石の配列の行数や列数を増やした場合には、磁極ユニットと電機子ユニットとの相対移動において、電機子ユニット側における磁気回路の形成位置が移動すると、行方向及び列方向で隣り合う磁極面の極性が互いに異なるので、電機子ユニット側の各位置では磁束の方向が頻繁に逆転することになる。このため、例えば電機子ユニット側の磁気抵抗を小さくするために磁性体部材を使用した場合を考えると、この磁性体部材中の各位置で磁束の方向が頻繁に変化することによって、磁性体部材中に渦電流が生じる。この結果、磁気抵抗が高くなり、磁束密度の高い磁束が発生できなくなるとともに損失も大きくなる。
【００２４】
そこで、本発明の第１の平面モータ装置では、これを考慮して、前記推力発生磁石を２行２列のマトリクス状に配列することができる。かかる場合には、磁極ユニットと電機子ユニットとの相対移動における、電機子ユニット側の各位置における磁束の方向が逆転の頻度を最小にしている。したがって、磁気抵抗の低い磁気回路を維持できるので、大きな推力を発生することができるとともに損失も小さくなる。また、かかる場合には、対称性良く高い磁束密度の磁束を発生するために推力発生磁石を正方マトリクス状に配列する磁極ユニットにおいて、推力発生用磁石の個数が最小となるので、磁極ユニットの構成を簡易なものとすることができる。
【００２５】
また、本発明の第１の平面モータ装置において、電機子コイルの磁極ユニットとの対向面や推力発生磁石の磁極面の外形には様々考えられるが、前記電機子コイルの前記磁極ユニットとの対向面の外形を正方形状とし、前記推力発生磁石の磁極面を正方形状とすることができる。かかる場合には、互いに直交する２方向の内の一方の方向に関して磁極ユニットと電機子ユニットとを相対移動させるときと、他方の方向に関してこれらを相対移動させるときとで、相対移動方向に沿って配列された電機子コイルに供給する電流の態様を同様とできる。すなわち、互いに直交する２方向については、電機子コイルに供給する電流の態様を対称的とできる。したがって、磁極ユニットと電機子ユニットとの２次元的な相対移動の制御が容易となる。
【００２６】
この場合、電機子コイルの形状及び配列と推力発生磁石の形状及び配列との関係は様々考えられるが、前記電機子コイルの前記電流経路の各外辺の長さを前記電流経路の内辺の長さのほぼ３倍とし、前記推力発生磁石の磁極面の一辺の長さを前記電流経路の内辺の長さの４〜５倍とし、前記推力発生磁石の配列周期を前記電流経路の内辺の長さのほぼ６倍とすることができる。かかる場合には、推力発生磁石の配列周期が電機子コイルを稠密にマトリクス状に配列したときの配列周期の２倍という最小整数倍となり、また、推力発生磁石の一辺の長さが電機子コイルの外形の４／３〜５／３倍という非整数倍とすることができる。
【００２７】
また、本発明の第１の平面モータ装置では、前記電機子コイルを前記磁極ユニット側とは反対側で支持する第１磁性体部材（４３）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、電機子コイルの磁極ユニット側とは反対側での磁気回路が第１磁性体部材を介して構成されるので、磁気抵抗の低い、安定した磁気回路が構成できるとともに、磁束を第１磁性体部材の中に閉じ込めることができる。したがって、磁束密度の高い磁束を電機子コイルの配設位置に発生させることができるとともに、電機子コイルの磁極ユニット側とは反対側に配設される部材に対する磁気の影響を防止できる。
【００２８】
また、本発明の第１の平面モータ装置では、前記推力発生磁石を前記電機子ユニットとは反対側で支持する第２磁性体部材（５２）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、電機子ユニットとは反対側磁気回路が第２磁性体部材を介して構成されるので、磁気抵抗の低い、安定した磁気回路が構成できるとともに、磁束を第２磁性体部材の中に閉じ込めることができる。したがって、磁束密度の高い磁束を電機子コイルの配設位置に発生させることができるとともに、電機子コイルの磁極ユニット側とは反対側に配設される部材に対する磁気の影響を防止できる。
【００２９】
また、本発明の第１の平面モータ装置では、前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとの間に配置され、非磁性材料かつ非導電性材料から成り、前記ガイド面を形成する少なくとも１つのガイド部材を更に備える構成とすることができる。ここで、非磁性材料とは、鉄等の磁性材料と比べて透磁率が十分に小さく、空気のそれとほぼ等しい材料をいう。また、非導電性材料とは、銅等の導電材料と比べて導電率が十分に小さく、空気のそれとほぼ等しい材料をいう。かかる場合には、磁極ユニット側から吹き出された空気がガイド部材に吹き付けられることにより、磁極ユニットとガイド部材とが非接触となり、この非接触状態が維持される。また、ガイド部材は非磁性体かつ非導電体なので、磁極ユニットが発生する磁束に影響を与えることがない。したがって、平面モータ装置としての推力を維持しつつ、磁極ユニットとガイド部材（ひいては、電機子ユニット）との非接触状態を簡易に達成できるので、小さな推力で高速の相対移動を簡易に行うことが可能となる。
【００３０】
また、上記のガイド部材を更に備える本発明の第１の平面モータ装置では、前記磁極ユニットに取り付けられ、前記ガイド面に向けて加圧気体を吹き出す吹き出し部（６１）を有し、前記磁極ユニットを前記ガイド面上に所定の空隙を介して浮上支持する支持部材（５４）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、磁極ユニットは、該磁極ユニットに取り付けられた支持部材の吹き出し部からガイド面に向けて吹き出される加圧気体の吹き出し圧力、すなわち支持部材とガイド面との間の空隙の加圧気体の静圧によりガイド面上に浮上支持される。そして、固定子を構成する複数の電機子コイルに電流が供給されることにより発生するローレンツ電磁力により磁極ユニットと支持部材は一体的にガイド面に沿って駆動される。ここで、支持部材の吹き出し部は、磁極ユニットを構成する磁石の近傍に配置すれば、より効率良く磁極ユニットを浮上支持できるので、このようにすることが望ましい。
【００３１】
上記のガイド部材及び支持部材を更に備える第１の平面モータ装置では、前記ガイド部材を含み、内部に前記複数の電機子コイルが配列される閉空間を形成するベース（２１）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、電流の供給によって発熱した電機子コイルがベース内部の閉空間内に収納されているので、周囲環境への熱的影響が低減される。この場合、ベースを断熱性の高い部材で形成することが望ましい。
【００３２】
この場合、前記閉空間内に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装置（７９）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、閉空間内に冷却装置により冷媒が供給されることにより各電機子コイルが効率良く冷却されるので、電機子コイルが効率良く冷却され、周囲環境への熱的影響を小さくし、かつ冷却のための消費電力を低減することができる。
【００３３】
また、ガイド部材及び支持部材を更に備える第１の平面モータ装置では、前記複数の電機子コイルをそれぞれ個別に収納する複数のケース（３６）を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、ケースが設けられてない場合に比べてコイルの発熱による周囲の熱的影響が低減される。この場合、ケース及びガイド部材を断熱性の高い部材で形成することが望ましい。
【００３４】
ここで、前記複数のケース内を個別に冷却する冷却装置（７９）を更に備えることが望ましい。かかる場合には、各ケース内の電機子コイルを個別にかつ効率的に冷却することができる。
【００３５】
また、前記各ケースの上面が前記ガイド面を形成する構成とすることができる。かかる場合には、ケースがガイド部材となるので、ケースとは別にガイド部材を用意することが不要となり、簡易な構成とすることができる。
【００３６】
前述のガイド部材を更に備える第１の平面モータ装置では、支持部材を備えるか否かに拘わらず、前記ガイド部材を含み、内部に前記複数の電機子コイルが配列される閉空間を形成するベース（２１）を更に備える構成とすることができる。かかる場合においても、電流の供給によって発熱した電機子コイルがベース内部の閉空間内に収納されているので、周囲環境への熱的影響を小さくすることができる。この場合においても、前記閉空間内に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装置（７９）を更に備える構成とすることができる。
【００３７】
また、ガイド部材を更に備える第１の平面モータ装置では、支持部材を備えるか否かに拘わらず、前記複数の電機子コイルをそれぞれ個別に収納する複数のケース（３６）を更に備える構成とすることができる。かかる場合においても、ケースが設けられてない場合に比べてコイルの発熱による周囲の熱的影響が低減される。この場合においても、前記複数のケース内を個別に冷却する冷却装置（７９）を更に備えることが望ましく、また、前記各ケースの上面が前記ガイド面を形成する構成とすることができる。
【００３８】
本発明は、第２の観点からは、矩形状の電流経路（３８）を有する複数の電機子コイルがガイド面（２１ａ）に沿って配列された電機子ユニット（２５）と；隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列され、矩形状の磁極面を有する複数の推力発生磁石（５４ａ〜５４ｄ）と、前記電機子ユニットに対向する前記推力発生磁石の磁極面とは反対側の磁極面側で隣り合う前記推力発生磁石間に形成される磁束経路中に配設され、起磁力を強化する補間磁石（５５ａ〜５５ｄ）とを含み、前記ガイド面に関して前記電機子ユニットと反対側に配置された磁極ユニット（５６）とを備え、前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとが、前記ガイド面に沿った方向に相対移動する第２の平面モータ装置である。
【００３９】
これによれば、磁気回路の構成にあたって、起磁力源が推力発生磁石と補間磁石との双方となるので、磁極ユニットに起因し、電機子コイルの電流経路に形成される磁束の磁束密度Ｂの絶対値を大きくすることができる。したがって、電機子ユニットの消費電力を低減しつつ、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【００４０】
本発明の第２の平面モータ装置においても、上述の本発明の第１の平面モータ装置と同様に、前記電機子コイルの前記磁極ユニットとの対向面の外形を正方形状とし、前記推力発生磁石の磁極面を正方形状とする構成とすることができる。そして、前記電機子コイルの前記電流経路の各外辺の長さを前記電流経路の内辺の長さのほぼ３倍とし、前記推力発生磁石の磁極面の一辺の長さを前記電流経路の内辺の長さの４〜５倍とし、前記推力発生磁石の配列周期を前記電流経路の内辺の長さのほぼ６倍とすることができる。
【００４１】
また、上述の本発明の第１の平面モータ装置と同様に、前記電機子コイルを前記磁極ユニット側とは反対側で支持する第１磁性体部材を更に備える構成とすることができる。また、前記推力発生磁石を前記電機子ユニットとは反対側で支持する第２磁性体部材を更に備える構成とでき、また、前記電機子ユニットと前記磁極ユニットとの間に配置され、非磁性体かつ非導電体から成り、前記ガイド面を形成する少なくとも１つのガイド部材を更に備える構成とすることができる。
【００４２】
また、前記ガイド部材を更に備える本発明の第２の平面モータ装置では、上述の本発明の第１の平面モータ装置の場合と同様に、前記磁極ユニットに取り付けられ、前記ガイド面に向けて加圧気体を吹き出す第１の吹き出し部を有し、前記磁極ユニットを前記ガイド面上に所定の空隙を介して浮上支持する支持部材を更に備える構成とすることができる。また、前記ガイド部材を含み、内部に前記複数の電機子コイルが配列される閉空間を形成するベースを更に備える構成とすることができる。また、前記複数の電機子コイルをそれぞれ個別に収納する複数のケースを更に備える構成とすることができる。
【００４３】
そして、ベースを更に備える場合には、前記閉空間内に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装置とを更に備える構成とすることができる。また、複数のケースを更に備える場合には、前記複数のケース内を個別に冷却する冷却装置を更に備える構成とすることができるし、前記各ケースの上面が前記ガイド面を形成する構成とすることができる。
【００４４】
上記のような限定あるいは付加がなされた本発明の第２の平面モータ装置においても、同様の限定あるいは付加がなされた本発明の第１の平面モータ装置の場合と同様にそれぞれの限定要素あるいは付加要素が作用し、同様の効果を奏する。
【００４５】
本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つの磁石（５４ａ〜５４ｄ）を有し、所定のガイド面（２１ａ）に沿って２次元方向に移動する磁極ユニット（５６）と；前記ガイド面を形成するとともに、その内部に閉空間を形成するベース（２１）と；前記ベースの前記閉空間内に収納され、前記ガイド面に沿って所定間隔で２次元方向に配置された複数の電機子コイル（３８）を含む電機子ユニット（２５）と；前記閉空間内に冷媒を供給して前記各電機子コイルを冷却する冷却装置（７９）と；を備え、前記閉空間が、前記複数の電機子コイルの前記ガイド面と反対側に配置された区画部材（４３）によって、前記複数の電機子コイルを収納する第１室（４１）と、残りの空間から成る第２室（４２）とに区画され、前記区画部材に、流入口（４３ａ）と流出口（４３ｂ）とがそれぞれ形成され、前記ベース内に、前記冷却装置から供給される冷媒が前記流入口を介して前記第１室に流入後、前記流出口を介して前記第２室に流出する冷媒の経路が形成されていることを特徴とする第３の平面モータ装置である。
【００４６】
これによれば、複数の電機子コイルの内、磁極ユニットの磁石に対向する電機子コイルに電流が供給され、その電流値及び電流方向に応じて発生するローレンツ電磁力により磁極ユニットはガイド面に沿って駆動される。磁極ユニットをある方向に駆動し続ける場合は、磁極ユニットの移動位置毎に磁石に対向する電機子コイルに電流が供給される。このため、それぞれの電流が供給された電機子コイルが発熱するが、該電機子コイルはベース内部の閉空間内に収納され、この閉空間内に冷却装置により冷媒が供給され各電機子コイルが冷却される。このため、電機子コイルが効率良く冷却され、周囲環境への熱的影響を小さくし、冷却のための消費電力を低減することができる。
【００４７】
また、本発明の第３の平面モータ装置では、ベース内に、冷却装置から供給される冷媒が流入口を介して第１室に流入後、流出口を介して第２室に流出する冷媒の経路が形成されていることから、複数の電機子コイルが収納された第１室内を冷媒により直接的に冷却するのみでなく、区画部材を第２室側で冷却することができるので、結果的に電機子コイルをより効率的に冷却することができる。
【００４８】
この場合、前記流出口を介して流出した冷媒の経路中に配置された高熱伝導材よりなる２次冷却フィン（４８）を更に備えることが望ましい。かかる場合には、電機子コイルの前記経路側をより効率良く冷却することができる。
【００４９】
また、本発明の第３の平面モータ装置では、前記ベース内の前記閉空間が、前記各電機子コイルを個別に収納する複数の小室に区画され、前記各小室には、前記冷却装置によって供給される冷媒の流入口と流出口とがそれぞれ形成される構成とすることができる。かかる場合には、各電機子コイルが小室内に個別に収納され、各小室に冷却装置から供給される冷媒の流入口と流出口とがそれぞれ形成されていることから、冷却装置から供給された冷媒が流入口を介して各小室内に流入して流出口から流出する。このため、小室内、すなわち各電機子コイルを個別にかつ効率的に冷却することが可能になる。この場合において、前記ガイド面として複数の小室を覆うように配置された板状の非磁性体部材を更に備える構成とすることができる。この場合において、小室と非磁性体部材との間には、空間を設けても良い。
【００５０】
また、各小室は、ベース内の閉空間を仕切り部材により仕切って形成しても勿論良いが、前記各小室が、前記複数の電機子コイルの前記ガイド面と反対側に配置された板状部材（４３）と、前記板状部材に対向する側の面が開口するとともに、前記開口面と反対側の面が前記ガイド面を構成する箱型の複数のケース（３６）とによって構成され、前記各小室に対する冷媒の流入口と流出口とが、前記ケースのそれぞれに対応して前記板状部材に形成される構成とすることができる。かかる場合には、ベースの内部空間に板状部材を設置し、この板状部材上の所定位置に、予め電機子コイルを収納した複数のケースを配置するだけで、該複数のケースの板状部材と反対側の表面により見かけ上一枚板（ガイド面）が形成される。したがって、各小室、すなわち各ケース内の電機子コイルを個別にかつ効率的に冷却することができ、しかもベース側（固定子側）を一方向から容易に組み付けることができる。
【００５１】
この場合において、前記各電機子コイルの端子（３９ａ、３９ｂ）は、前記ケースの開口端から露出し、これに対応する前記板状部材部分には該端子が嵌合するソケット部（１３９Ａ、１３９Ｂ）が設けられている構成とすることができる。かかる場合には、各ケースを板状部材に組み付けるだけで、各電機子コイルに対する電流供給のための配線も完了する。
【００５２】
また、前記ベース内の、前記板状部材の前記ガイド面と反対側に更に別の部屋（４２）が設けられ、前記ベース内に、前記冷却装置から供給される冷媒が前記流入口を介して前記各ケース内に流入後、前記流出口を介して前記別の部屋に流出する冷媒の経路が形成される構成とすることができる。かかる場合には、ベース内に、冷却装置から供給される冷媒が流入口を介して各ケース内に流入後、流出口を介して別の部屋に流出する冷媒の経路が形成されていることから、電機子コイルを個別に収納した各ケース内を冷媒により直接的に個別に冷却するのみでなく、板状部材を別の部屋側で冷却することができるので、結果的に電機子コイルをより効率的に冷却することができる。
【００５３】
また、前記流出口を介して流出した冷媒の経路中に配置された高熱伝導材よりなる２次冷却フィン（４８）を更に備えることが望ましい。かかる場合には、電機子コイルの前記経路側をより効率良く冷却することができる。
【００５４】
また、本発明の第３の平面モータ装置では、前記各電機子コイルが、中央に空間のある環状のコイルである場合、前記冷却装置は、前記各電機子コイルの前記ガイド面と反対側から前記各電機子コイルの中央の空間を介して前記電機子コイルの前記ガイド面側に冷媒を供給する構成とすることができる。かかる場合には、各電機子コイルの中央の空間側の面及びガイド面側の面を効率的に冷却することができ、少なくともガイド面側への熱的影響を低減することができる。
【００５５】
この場合において、前記各電機子コイルの中央の空間からその周囲に向かって流れる冷媒の経路を規制する整流フィン（４６）が更に設けられている構成とすることができる。かかる場合には、各電機子コイルの中央の空間から所定位置にある流出口に向かって該電機子コイルのガイド面側の面に沿って流れる冷媒の経路を、整流フィンによって規制できるので、例えばその経路を冷媒が各電機子コイルのガイド面側の面に沿ってなるべく均等に冷媒が流れるような経路にすることにより、各電機子コイルのガイド面側の面を均等に冷却することが可能になる。
【００５６】
また、本発明の第３の平面モータ装置では、前記ベースには複数の冷媒供給用ジョイント（４０）と少なくとも１つの冷媒排出用ジョイント（３９）とが取り付けられ、前記冷却装置は、その一端が冷媒供給管を介して前記各冷媒供給用ジョイントに接続され、他端が冷媒排出管を介して前記冷媒排出用ジョイントに接続された構成とすることができる。かかる場合には、冷却装置から冷媒供給管、及び複数の冷媒供給用ジョイントを介してベース内に冷媒が供給され、この冷媒はベース内の冷媒通路を通って各電機子コイルを冷却する。この冷却により温度が上昇した冷媒は冷媒排出用ジョイント及び冷媒排出管を介して冷却装置に戻り、ここで冷却されて、再度ベース内に供給され各電機子コイルを冷却し、再び冷却装置に戻る。すなわち、このようにして冷媒が循環使用される。このため、所定量の冷媒により常に電機子コイルを冷却することができ、経済的である。
【００５７】
本発明は、第４の観点からすると、本発明の平面モータ装置（５０）と；前記磁極ユニット及び前記電機子ユニットの一方と一体的に移動する移動体（１８）と；前記電機子ユニットの前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する制御装置（１９，２０）とを備えるステージ装置である。
【００５８】
これによれば、制御装置が平面モータ装置の電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御し、所望の並進方向又は回転方向について、磁極ユニットと前記電機子ユニットとを相対移動させる。したがって、優れた制御性、推力線形性、及び位置決め性を有するとともに、精度良く移動体を移動させることができる。
【００５９】
本発明のステージ装置では、前記磁極ユニットと前記電機子ユニットとの位置関係を検出する位置検出系（２７，３１）を更に備える構成として、前記制御装置が、前記位置検出系による検出結果に基づいて、前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することにすることができる。かかる場合には、位置検出系によって検出された磁極ユニットと電機子ユニットとの正確な位置関係に基づいて、制御装置が平面モータ装置の電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御するので、非常に正確に移動体の位置制御を行うことができる。
【００６０】
この場合、前記制御装置が、前記位置検出系による検出結果から前記磁極ユニットに起因する磁束経路と前記電機子コイルの電流経路のそれぞれとの交差領域を特定し、この特定された交差領域に基づいて前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流の電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御することにすることができる。かかる場合には、まず、制御装置が、位置検出系による検出結果から磁極ユニットに起因する磁束経路と電機子コイルの電流経路のそれぞれとの交差領域を特定する。次に、制御装置が、この特定された交差領域に基づいて、所望の駆動方向及び駆動力となるような各電機子コイルのそれぞれに供給される電流の電流値及び電流方向の少なくとも一方を求める。そして、こうして求めた結果に基づいて、制御装置が、各電機子コイルのそれぞれに供給される電流の電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する。したがって、精度良く移動体を移動させることができる。
【００６１】
なお、磁極ユニットの磁石（推力発生磁石）に起因する磁束密度の分布が電機子コイルの配設位置においてほぼ均一であり、電機子コイル内を流れる電流の電流密度がほぼ一様であれば、制御装置は、前記交差領域の体積に基づいて、各電機子コイルのそれぞれに供給される電流の電流値及び電流方向の少なくとも一方を求めることができる。さらに、電機子コイルの電流経路の形状が、磁束方向に関してほぼ一様であれば、制御装置は、磁極ユニットに起因する磁束と電機子コイルの磁極ユニットとの対向面との交差面の面積に基づいて、各電機子コイルのそれぞれに供給される電流の電流値及び電流方向の少なくとも一方を求めることができる。
【００６２】
本発明は、第５の観点からすると、露光用のエネルギビームを射出する照明系（１０）と；前記エネルギビームの経路上に配置される物体を搭載する本発明のステージ装置（３０）とを備える露光装置である。これによれば、エネルギビームの経路上に配置される物体を本発明のステージ装置に搭載し、該物体の位置制御を精度良く行うので、高い露光精度で露光することができる。
【００６３】
本発明の露光装置では、前記物体を、前記エネルギビームによって露光され、所定のパターンが転写される基板（Ｗ）とすることができる。かかる場合には、露光対象である基板の位置制御が本発明のステージ装置によって精度良く行われるので、所定のパターンを精度良く基板に転写することができる。
【００６４】
本発明は、第６の観点からすると、露光用のエネルギビームを射出する照明系（１０）を提供する工程と；本発明の平面モータ装置（５０）を提供する工程と；前記磁極ユニット及び前記電機子ユニットの一方と一体的に移動する移動体（１８）を提供する工程と；前記電機子ユニットの前記電機子コイルのそれぞれに供給される電流値及び電流方向の少なくとも一方を制御する制御装置（１９，２０）を提供する工程とを含む露光装置の製造方法である。これによれば、照明系、平面モータ装置、移動体、制御装置、及び他の様々な部品を機械的、光学的、及び電気的に組み合わせて調整することにより、本発明の露光装置を製造することができる。
【００６５】
本発明の露光装置の製造方法では、前記磁極ユニットと前記電機子ユニットとの位置関係を検出する位置検出系を提供する工程を更に含むことができる。かかる場合には、位置検出系によって検出された磁極ユニットと電機子ユニットとの正確な位置関係に基づいて、移動体の位置制御を行うことができる露光装置を製造することができる。
【００６６】
また、リソグラフィ工程において、本発明の露光装置を用いて基板を露光して所定のパターンを基板に転写することにより、微細なパターンを有するデバイスを製造することができる。したがって、本発明は、別の観点からすると、本発明の露光装置を用いて製造されたデバイスであり、また、リソグラフィ工程において、本発明の露光装置の製造方法によって製造された露光装置を用いて、所定のパターンを前記基板に転写するデバイスの製造方法であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】一実施形態の露光装置の概要構成を示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、図１のステージ装置の構成を示す図である。
【図３】図１のステージ装置を構成する平面モータ装置の可動子を示す斜視図である。
【図４】図３の可動子の組み立て途中の状態を示す斜視図である。
【図５】図４の可動子を構成する磁極ユニットの分解斜視図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、図５の複合磁石体の構成を示す図である。
【図７】図３の可動子を構成するエアスライダの底面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、図７のエアパッドの例を示す図である。
【図９】エアスライダ内の加圧空気の供給路及びバキューム用の通路を模式的に示す図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｄは、磁極ユニットをエアスライダに組み付ける手順を説明するための図であって、エアスライダ部分を断面図にて示す図である。
【図１１】図２の平面モータ装置の固定子を構成する電機子コイルを示す斜視図である。
【図１２】図２の円Ａ内近傍を拡大して示す図である。
【図１３】図１２のケースを示す斜視図である。
【図１４】図１のベースの分解図である。
【図１５】図１５Ａは、図２Ｂのケースの任意の１つを取り出して示す平面図であり、図１５Ｂは、図１５ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】図２Ｂのケース内の電機子コイルの端子と、これに対応して固定子ヨークに設けられたソケットとを示す図である。
【図１７】図１の露光装置の走査露光の原理を説明するための図である。
【図１８】図１のステージ装置を構成する平面モータ装置における磁気回路を説明するための斜視図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、図１８の磁気回路の一つを説明するための図である。
【図２０】図２０Ａ及び図２０Ｂは、本明細書における電機子コイルに関する表現の定義を説明するための図である。
【図２１】図２１Ａ〜図２１Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１）である。
【図２２】図２２Ａ〜図２２Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その２）である。
【図２３】図２３Ａ〜図２３Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その３）である。
【図２４】図２４Ａ〜図２４Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その４）である。
【図２５】図２５Ａ及び図２５Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その５）である。
【図２６】図２６Ａ及び図２６Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その６）である。
【図２７】図２７Ａ及び図２７Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その７）である。
【図２８】図２８Ａ及び図２８Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その８）である。
【図２９】図２９Ａ及び図２９Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その９）である。
【図３０】図３０Ａ及び図３０Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１０）である。
【図３１】図３１Ａ及び図３１Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１１）である。
【図３２】図３２Ａ〜図３２Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１２）である。
【図３３】図３３Ａ〜図３３Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１３）である。
【図３４】図３４Ａ〜図３４Ｄは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１４）である。
【図３５】図３５Ａ及び図３５Ｂは、電機子コイルに働くローレンツ力の例を説明するための図（その１５）である。
【図３６】図３６Ａ及び図３６Ｂは、電機子コイルに供給される電流の例を示す図である。
【図３７】図１に示された露光装置を用いたデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３８】図３７のウエハプロセスステップ（ステップ２０４）における処理のフローチャートである。
【図３９】図３９Ａ〜図３９Ｆは、ジャッキ機構を用いて磁極ユニットをエアスライダに装着する手順を説明するための図である。
【図４０】図４０Ａ及び図４０Ｂは、磁極ユニット及びエアスライダの第１変形例を説明するための図である。
【図４１】磁極ユニット及びエアスライダの第２変形例を説明するための図である。
【図４２】図４２Ａ及び図４２Ｂは、磁極ユニット及びエアスライダの第３変形例を説明するための図である。
【図４３】図４３Ａ及び図４３Ｂは、ベースの変形例を示す図である。
【図４４】可動子を２つ有する平面モータ装置の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３８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。
【００６９】
この露光装置１００は、照明系１０、所定のパターンが形成されたレチクル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基板ステージとしてのステージ装置３０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００７０】
前記照明系１０は、例えば特開平９−３２０９５６号公報に開示されているように、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（図１７参照）を均一な照度で照明する。
【００７１】
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。
【００７２】
レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されている。そして、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。
【００７３】
レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００７４】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは所定の投影倍率、例えば１／５（あるいは１／４）を有する縮小光学系である。このため、照明系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。
【００７５】
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エアスライダ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。
【００７６】
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が固定されている。そして、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２Ｂ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に送られる。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、電流駆動装置２２を介して平面モータ装置５０を制御することにより、基板テーブル１８のＸＹ面内の移動を制御する。
【００７７】
更に、図１の露光装置１００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号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されている。
【００７８】
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２Ａ〜図１６に基づいて更に詳述する。図２Ａには、このステージ装置３０のベース２１部分を破断した概略正面図が示され、図２Ｂには、平面図が示されている。
【００７９】
基板テーブル１８は、図２Ａ及び図２Ｂ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。
【００８０】
前記平面モータ装置５０を構成する可動子５１は、図３及び図４に示されるように、一種の空気静圧軸受け装置である支持部材としてのエアスライダ５７と、このエアスライダ５７に取り付けられた磁極ユニット５６とから構成されている。
【００８１】
磁極ユニット５６は、図５の分解斜視図に示されるように、複合磁石体５３と、この複合磁石体５３に上方から係合する磁性体材料から成る磁性体部材５２とから構成されている。この内、磁性体部材５２の上面に前記支持機構３２ａ〜３２ｃを介して基板テーブル１８が設けられている。また、磁性体部材５２のＸ方向の両端部には、つば部５２ａ、５２ｂが設けられている。
【００８２】
前記複合磁石体５３は、隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように、２行２列のマトリクス状に配列された４個の推力発生磁石５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄと、隣り合う２個の推力発生磁石（５４ａ，５４ｂ）、（５４ｂ，５４ｃ）、（５４ｃ，５４ｄ）、（５４ｄ，５４ａ）が磁性体部材５２側で形成する磁束経路中にそれぞれ配設された補間磁石５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄとから構成される。
【００８３】
図６Ａ〜図６Ｃには、この複合磁石体５３を構成する各磁石の構成及び寸法を説明するための図が示されている。この内、図６Ａには複合磁石体５３の平面図が、図６Ｂには図６Ａの−Ｙ方向から見た側面図が、図６Ｃには図６Ａの＋Ｘ方向から見た側面図がそれぞれ示されている。なお、図６Ａ〜図６Ｃでは、磁極面が見える場合にはその磁極面上に極性（Ｎ又はＳ）を丸で囲んで記しており、磁極面が見えない場合にはその磁極面を引出し線で指示して極性（Ｎ又はＳ）を記している。この図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄのそれぞれは、同一厚さ、同一形状の永久磁石から成り、一辺の長さが４Ｌの正方形状の磁極面を有している。そして、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄは、Ｘ方向及びＹ方向に幅２Ｌの間隙を有するように、同一平面上に２行２列のマトリクス状に配置されている。また、Ｘ方向で隣り合う、推力発生磁石５４ａ，５４ｄと推力発生磁石５４ｂ，５４ｃとでは、隣り合う磁極面の極性が互いに反対とされている。また、Ｙ方向で隣り合う、推力発生磁石５４ａ，５４ｂと推力発生磁石５４ｃ，５４ｄとでは、隣り合う磁極面の極性が互いに反対とされている。なお、本実施形態では、推力発生磁石５４ａ，５４ｃの磁性体部材５３側の磁極面の極性をＳ、推力発生磁石５４ｂ，永久磁石５４ｄの磁性体部材５３側の磁極面の極性をＮとしている。
【００８４】
また、補間磁石５５ａ〜５５ｄのそれぞれは、同一厚さを有し、平面視で４Ｌ×２Ｌの長方形状の永久磁石から成り、隣り合う２個の推力発生磁石（５４ａ，５４ｂ）、（５４ｂ，５４ｃ）、（５４ｃ，５４ｄ）、（５４ｄ，５４ａ）相互間の幅２Ｌの空隙をそれぞれ埋めるように、かつ側面視で見て推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの上面が形成する仮想平面上に配置されている。これらの補間磁石５５ａ〜５５ｄは、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの磁極面と直交する磁極面を有し、これらの磁極面のそれぞれは、平面視で見て隣接する推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの磁極面と反対の極性を有するように配置されている。
【００８５】
図４に戻り、前記エアスライダ５７は、平面視で田の字状の形状を有し、低熱膨張のセラミックス材料によって形成されている。ここで、このエアスライダ５７について更に詳述する。
【００８６】
図７には、エアスライダ５７の底面図が示されている。この図７に示されるように、エアスライダ５７の底面（ベース２１の対向面）には、第１の吹き出し部としてのエアパッド６１と吸引部としてのエアポケット６２とが交互に所定間隔で配置されている。エアパッド６１としては、図８Ａに示されるように、所定深さ、ここでは１０μｍ程度のＬ字状の溝６３がコーナー部に形成された長方形のものが用いられる。各溝６３の角の部分に、溝６３より僅かに深い円形の凹部６４が形成され、この凹部の中央に、加圧気体としての空気噴出用のノズルの役目を有する丸穴６５が形成されている。
【００８７】
なお、エアパッドとして、図８Ｂに示されるように、４辺に沿って溝６３が配置されたタイプのエアーパッド６１’を用いても良い。
【００８８】
エアスライダ５７の内部には、図９に模式的に示されるように、加圧空気の供給路６６及びバキューム用の通路６８が形成されている。この内、加圧空気の供給路６６は、その一端が、エアスライダ５７の上面中央部に形成された開口を介してエアスライダ５７の内部に挿入されたチューブ３３Ａの一端に接続されている。このチューブ３３Ａの他端は、空気ポンプ５９（図１参照）に接続されている。
【００８９】
加圧空気の供給路６６は、第１通路６７ａと、第２通路６７ｂとに分岐されている。第１通路６７ａは、前述した各エアパッド６１に空気を供給するための通路で、その出口側が、エアスライダ５７底面に達し、各エアパッド６１に接続されている。第２通路６７ｂは、その出口側がエアスライダ５７の上面に達している。この上面側の開口端部は、加圧空気を上方に向けて吹き出す一種のノズルの役目を有するので、以下においてはこの開口端部をノズル６９と呼ぶものとする。このノズル６９によって第２の吹き出し部が構成されている。
【００９０】
ここで、第１通路６７ａと第２通路６７ｂとの分岐部には、切替機構としての通路切替弁７０が設けられている。図９に実線で示される第１位置に、弁体７１がある状態では、空気ポンプ５９から供給された加圧空気は、第１通路６７ａを介して各エアパッド６１に流れる。また、図９に仮想線（一点鎖線）で示される第２位置に、弁体７１がある状態では、空気ポンプ５９から供給された加圧空気は、第２通路６７ｂを介してノズル６９から上方に向けて吹き出される。さらに、第１位置と第２位置の中間の第３位置に弁体７１がある状態では、第１通路、第２通路のいずれにも加圧空気は流れないようになっている。この通路切替弁７０の切り替えは、手動によって行われるものとする。なお、通路切替弁７０の切り替えを主制御装置２０によって行うようにしても良い。
【００９１】
前記バキューム用の通路６８は、その一端が、エアスライダ５７の上面中央部に形成された開口を介してエアスライダ５７内部に挿入され、不図示の真空ポンプにその一端が接続されたチューブ３３Ｂの他端に接続されている。また、このバキューム用の通路６８の他端は、エアスライダ５７の底面に設けられた各エアポケット６２に接続されている。なお、上記の如く、エアスライダ５７には、チューブ３３Ａ、３３Ｂが接続されているが、図３、図４においては、これらがチューブ３４として代表的に示されている。
【００９２】
次に、図４に示されるように、エアスライダ５７に対し磁極ユニット５６を組み付ける際の各部の作用等について、図１０Ａ〜図１０Ｄに基づいて説明する。
【００９３】
まず、図１０Ａに示されるように、エアスライダ５７をベース２１上に載置した状態で、前述した通路切替弁７０を第２位置に切り替え、ノズル６９から上方に向けて加圧空気（白抜き矢印）を噴出させておく。この状態で、磁極ユニット５６をエアスライダ５７の上方に搬送し、所定量降下させて、磁極ユニット５６の４つの推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの下端部をエアスライダ５７の各開口に上方から嵌合させると、図１０Ｂに示されるように、磁極ユニット５６のつば部５２ａ、５２ｂ及び補完磁石５５ａ〜５５ｄの底面に加圧空気が当たる。この加圧空気の噴出圧力（上向きの力）によって磁極ユニット５６が非接触で浮上支持される。すなわち、このとき、磁極ユニット５６とベース２１内の後述する固定子ヨークとの間には、磁気的吸引力が働いているので、この磁気的吸引力と磁極ユニット５６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。
【００９４】
そして、磁極ユニット５６の上面から力を加えて少し押圧すると、磁極ユニット５６がエアスライダ５７に完全に嵌合する。そして、通路切替弁７０を第３位置に切り替えることにより、図１０Ｃに示されるように、磁極ユニット５６がエアスライダ５７に組み付けられる。これにより、図３の可動子５１が完成する。
【００９５】
なお、ここでは、説明の便宜上から、磁極ユニット５６のみをエアスライダ５７に組み付けるものとして説明したが、磁極ユニット５６上に基板テーブル１８等を取り付けた状態で、これらをエアスライダ５７に取り付けるようにしても良いことは勿論である。この場合であっても上記と同様にして組み付けを行えば良い。
【００９６】
そして、可動子５１の組み立ての終了後に、通路切替弁７０を第１位置に切り替えるとともに、不図示の真空ポンプをＯＮにすることにより、図１０Ｄに示されるように、可動子５１及び基板テーブル１８等の全体がベース２１の上面の上方に例えば５μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される。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不図示の真空ポンプによる真空吸引力（与圧力）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６１を介してベース２１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、エアスライダ５７は、一種の真空与圧型の空気静圧軸受けを構成している。
【００９７】
図２Ａに戻り、ベース２１は、平面視で見て正方形状で上面が開口した厚さの薄い中空の箱型の容器３５と、この容器３５内の内部空間に埋め込まれた固定子６０とを備えている。ベース２１の上面（可動子５１に対向する側の面）には、可動子５１のガイド面２１ａが形成されている。このガイド面２１ａは、本実施形態では、図２Ｂに示されるように容器３５内の内部空間にマトリクス状（ここでは８行８列のマトリクス状）に密に配置された、平面視で正方形形状を有する８×８＝６４個のセラミックス製のケース３６の上面により構成されている。ここで、ケース３６の材料をセラミックとしているのは、低熱膨張性であり、磁束を実質的に遮断しない実質的な非磁性材料かつ非導電材料であることによる。なお、ケース３６の材料としては、セラミック以外に、熱膨張率が低く、鉄等の磁性材料と比べて透磁率が十分に小さく、空気のそれとほぼ等しい実質的な非磁性材料であり、かつ銅等の導電材料と比べて導電率が十分に小さく、空気のそれとほぼ等しい実質的な非導電材料を使用することが可能である。
【００９８】
各ケース３６はその底面（下面）が開口した中空の箱型をしており、その内部に所定厚さの電機子コイル３８が収納されている。この電機子コイル３８としては、図２Ｂに示されるように、各ケース３６の内面にほぼ接する中空の正方形状コイルが用いられ、その中央の空間は一辺がほぼＬの正方形状となっている。なお、図２Ｂでは、電機子コイル３８は、１つしか図示されていないが、実際には各ケース３６内に各１つ収納されている（図２Ａ参照）。これらの電機子コイル３８によって、電機子ユニット２５が構成されている。
【００９９】
電機子コイル３８は、図１１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３８には、端子３９ａ及び端子３９ｂ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３８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によって電流駆動装置を介して制御される。
【０１００】
図２Ａに戻り、容器３５の底面には、その中央部に冷媒排出用ジョイント４９が１つ（あるいは複数）接続されるとともに、各電機子コイル３８に対応して冷媒供給用ジョイントとしての冷媒注入用ジョイント４０がそれぞれ１つ接続されている。冷媒排出用ジョイント４９は、冷媒排出管９３を介して図１の冷却装置７９内部に設けられた冷凍機に接続され、また冷媒注入用ジョイント４０は、冷媒供給管９２を介して冷却装置７９内部に設けられた冷媒供給機に接続されている。すなわち、本実施形態では冷却装置７９から冷媒注入用ジョイント４０を介してベース２１内に供給された冷媒がベース２１内部を冷却した後、冷媒排出用ジョイント４９を介して冷却装置７９に戻され、そこで冷却されて再びベース２１内に供給され、このようにして冷媒が循環使用されるようになっている。冷媒としては、ここではフロリナート（商品名）が使用される。
【０１０１】
図１２には、図２Ａの円Ａ内近傍が拡大して示されている。この図１２に示されるように、ベース２１の内部には、その内部空間（閉空間）を上側の第１室４１と下側の第２室（別の部屋）４２とに区画する板状の磁性体から成る区画部材（及び板状部材）としての固定子ヨーク４３が配置されている。この固定子ヨーク４３は、容器３５の内壁に形成された段部に上方から載置され、容器３５底面から所定の空隙を隔てて該底面に平行に配置されている。そして、この固定子ヨーク４３の上面に内部に電機子コイル３８を収納した前記セラミックス製のケース３６が配置されている。各ケース３６の内底面（図１２における上面）側には、図１３の斜視図に示されるように、その側壁の内面からケース中心に向かって放射状に延びる１６本のＬ字状部材から成る整流フィン４６が一体的に設けられている。この整流フィン４６の役割については後述する。
【０１０２】
前記冷媒注入用ジョイント４０は、図１４に示されるように、ボルト頭部４０ａと、このボルト頭部４０ａに一体化された２段の段部を有する軸部４０ｂとを有する段付きのボルト状の部材である。この冷媒注入用ジョイント４０には、軸方向の冷媒通路４０ｃが形成されている。軸部４０ｂは、ボルト頭部４０ａに隣接しその外周に雄ねじが形成されたねじ部４０ｄと、このねじ部４０ｄの先端側でねじ部４０ｄより小径の中径部４０ｅと、さらにその先端でより小径の小径部４０ｆとを有している。小径部４０ｆと中径部４０ｅとの境目に段部４０ｈが形成され、中径部４０ｅとねじ部４０ｄとの境目に段部４０ｇが形成されている。また、ボルト頭部４０ａの軸部と反対側に、図１の冷却装置７９内部の冷媒供給機の冷媒吐出口に接続された冷媒供給管９２が接続されている。
【０１０３】
図１２に戻り、前記固定子ヨーク４３には、各電機子コイル３８の中央の空間に対応する位置に、丸孔から成る流入口４３ａがそれぞれ形成され、この流入口４３ａの底面側に所定深さのざぐり穴４３ｃ（図１４参照）が形成されている。
【０１０４】
図１２において、冷媒注入用ジョイント４０は、ねじ部４０ｄが容器３５の底壁に形成されたねじ孔３５ａ螺合した状態で、容器３５に取り付けられている。この図４の取付け状態において、軸部４０ｂの小径部４０ｆ（図１４参照）は、固定子ヨーク４３に形成された流入口４３ａに挿入され、前記ざぐり穴４３ｃの内部には、Ｏリング４７が挿入されている。このＯリング４７は、段部４０ｈ（図１４参照）によって押えられている。また、この図１２の取付け状態では、固定子ヨーク４３の底面（下面）には、高熱伝導率材料よりなる２次冷却フィン４８が密着されている。この２次冷却フィン４８は、冷媒注入用ジョイント４０の段部４０ｇ（図１４参照）と固定子ヨーク４３とによって挟持されている。
【０１０５】
図１５Ａには図２Ｂのケース３６の任意の１つを取り出した平面図が示され、図１５Ｂには図１５ＡのＢ−Ｂ線断面図が示されている。これらの図に示されるように、ケース３６の内周面と電機子コイル３８の外周との間には、４角の部分に空間部が形成され、この空間部に対応する固定子ヨーク４３部分に冷媒の流出口４３ｂが形成されている。
【０１０６】
そして、本実施形態では、各ケース３６と固定子ヨーク４３とで形成される小室内には、図１５Ｂ中に実線矢印Ｃで示されるように、冷媒注入用ジョイント４０の冷媒通路４０ｃを介して、ベース２１の底面側から各電機子コイル３８の中央の空間に冷媒が供給され、この冷媒は、電機子コイル３８とケース３６との間の空間（整流フィン４８相互間の空間）を介して電機子コイル３８の上面に沿って外周部に向かって流れ、前記流出口４３ｂを介して固定子ヨーク４３とケース３６との間に形成された第２室４２内に流出するようになっている。
【０１０７】
すなわち、本実施形態では、ベース２１内に、冷却装置７９から供給される冷媒が流入口４３ａを介して各ケース３６内に流入後、流出口４３ｂを介して第２室４２に流出する冷媒の経路（矢印Ｃ参照）が形成されている。
【０１０８】
ここで、ケース３６内に、整流フィン４６が無い場合には、冷媒は電機子コイル３８の中央の空間から最短距離を通って各流出口４３ｂに向かって流れる筈である。しかし、これでは、電機子コイル３８の上面が部分的にしか冷却されないことになる。そこで、図１５Ａ中に矢印で示されるような放射状の冷媒経路を強制的に作り出すために、１６本の整流フィン４６が設けられている。
【０１０９】
次に、ベース２１の各構成部品の組み付け方法について、図１４の分解図を参照して簡単に説明する。
【０１１０】
まず、Ｏリング４７を冷媒注入ジョイント４０の小径部４０ｆに装着し、この状態で、各冷媒注入用ジョイント４０を容器３５の底壁に下方からそれぞれ取り付ける。また、冷媒排出用ジョイント４９も容器３５の底壁に螺合させて取り付ける。
【０１１１】
次に、上方から各２次冷却フィン４８を、容器３５底壁の上部に露出した各小径部４０ｆに挿入して、各２次冷却フィン４８の中央部下面を各冷媒注入用ジョイント４０の段部４０ｇに圧接させる。次に、固定子ヨーク４３を、上方から組み付けて各Ｏリング４７を各ざぐり穴４３ｃに圧入する。
【０１１２】
そして、最後に、ケース３６内に電機子コイル３８を予め入れた状態で、各ケース３６を固定子ヨーク４３の上面に位置決めして順次組み付ける。ここで、これまでに説明した各図においては図示が省略されているが、実際には、図１６に示されるように、各電機子コイル３８（又は各ケース３６）の固定子ヨーク４３に接触する部分には、電機子コイル３８の端子３９ａ、３９ｂが露出している。これらの端子３９ａ、３９ｂに対応する固定子ヨーク４３部分には、これらの端子が３９ａ、３９ｂが嵌合するソケット部１３９Ａ、１３９Ｂが設けられている。すなわち、各ケース３６を固定子ヨーク４３上に取り付けるだけで各電機子コイル３８に対する電流供給のための配線も完了するようになっている。このような手順によって、容器３５に対して各構成部品を、下方又は上方から組み付けるだけで、ベース２１が出来上がる。
【０１１３】
本実施形態の走査型露光装置１００においては、図１７に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（スリット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶRで走査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸとほぼ一致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影され、照明領域ＩＡＲに共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域ＩＡが形成される。ウエハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度ＶR の方向とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチクルＲに同期して速度ＶWで走査され、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度の比ＶW／ＶRは正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたものになっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパターンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大幅よりも狭くなるように設定され、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。
【０１１４】
以下、本実施形態におけるウエハＷの移動時の各部の作用について説明する。まず、本実施形態におけるウエハＷの移動、すなわち、平面モータ装置５０における可動子５１の移動の概要を、図１８〜図３６を参照して説明する。
【０１１５】
図１８、図１９Ａ、及び図１９Ｂには、可動子５１と固定子６１とで形成される磁気回路の概要が示されている。ここで、図１８には、斜視図により磁気回路の概要が示されており、磁気回路を流れる磁束の中心軸が点線で示され、磁束方向が矢印で示されている。図１８に示されるように、磁束が可動子５１の磁極ユニット５６と固定子６１の固定子ヨーク４３との間に発生する。また、磁束は、磁極ユニット５６を構成する、隣り合う２個の推力発生磁石（５４ａ，５４ｂ）、（５４ｂ，５４ｃ）、（５４ｃ，５４ｄ）、（５４ｄ，５４ａ）間でそれぞれ補間磁石５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄを経由するように発生するとともに、固定子ヨーク４３の内部に発生する。そして、磁束が、１つの推力発生磁石（例えば、推力発生磁石５４ａ）、固定子ヨーク４３、その１つの推力発生磁石に隣り合う他の１つの推力発生磁石（例えば、推力発生磁石５４ｄ）、及び１つの推力発生磁石と他の１つの推力発生磁石との間の磁束中に配置された補間磁石（例えば、補間磁石５５ｄ）を順次巡った後、前記１つの推力発生磁石に戻るという、４つの磁気回路が形成される。なお、複合磁石体５３上面に配置された磁性体部材５２内部にも磁束は発生し、磁性体部材５２も含まれて磁気回路が構成されるが、図１８ではこれを省略して図示している。
【０１１６】
図１９Ａには、上記の４つの磁気回路の内の１つである、推力発生磁石５４ａ、固定子ヨーク４３、推力発生磁石５４ｄ、及び補間磁石５５ｄに関する磁気回路が示されており、磁束方向が実線矢印で示されている。この磁気回路では、図１９Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａから、その固定子ヨーク４３に対する対向面（Ｎ極面）から−Ｚ方向（紙面下向き）の磁束が発生している。また、固定子ヨーク４３中に、主な磁束方向が＋Ｘ方向である磁束が発生している。また、固定子ヨーク４３の推力磁石５４ｄに対する対向位置から＋Ｚ方向（紙面上向き）に磁束が発生している。また、推力発生磁石５４ｄのＮ極面からは、主に−Ｘ方向の磁束が発生し、その殆どは補間磁石５５ｄのＳ極面に入力し、またその残りは磁性体部材５２中を通って推力発生磁石５４ａのＳ極面に入力している。さらに、補間磁石５５ｄのＮ極面からは推力発生磁石５４ａのＳ極面に向かう磁束が発生する。こうして、推力発生磁石５４ａ、固定子ヨーク４３、推力発生磁石５４ｄ、及び補間磁石５５ｄを磁束が順次巡る磁気回路が形成される。
【０１１７】
この磁気回路を伝搬する磁束量は、この磁気回路の起磁力と磁気抵抗とで決まり、起磁力が強いほど磁束量が大きく、また、磁気抵抗が小さいほど磁束量が大きくなる。そして、磁束量が大きいほど、図１９Ａに示される固定子ヨーク４３の紙面上方の空間における磁束密度が高くなる。
【０１１８】
本実施形態の平面モータ装置５０では、図１９Ａに示された磁気回路の起磁力が、推力発生磁石５４ａ、５４ｄに加えて補間磁石５５ｄを配置することにより強化されている。また、可動子５１と固定子６０との間の空間を除いて、磁束が伝搬する媒体を磁気抵抗の小さな磁性体部材５２、６２としているので、磁気回路の磁気抵抗が低減されている。したがって、電機子コイル３８が配置される、固定子ヨーク４３の上面付近における磁束密度を高くすることができるので、ローレンツ電磁力を効率良く発生させることができる。また、磁束は、磁性体部材５２と固定子ヨーク４３との間（磁性体部材５２及び固定子ヨーク４３自身を含む）に閉じ込められるので、外部に配設される部材に対する磁気の影響は防止される。なお、以下の説明では、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄは、磁化方向を別にして互いに同一の磁力の永久磁石であるとする。
【０１１９】
このとき、固定子ヨーク４３の上面付近、すなわち電機子ユニット２５が配設されるＺ位置の磁束密度Ｂは、図１９Ｂに示されるような分布となる。すなわち、実際には可動子５１と固定子ヨーク４３との間の距離（ギャップ）は推力発生磁石５４の磁極面の一辺の長さ４Ｌよりも十分に小さくなるので、推力発生磁石５４ａに対する対向位置では、ほぼ一定の磁束密度−Ｂ０となり、また、推力発生磁石５４ｄに対する対向位置では、ほぼ一定の磁束密度＋Ｂ０となる、推力発生磁石５４ａ、５４ｄと対向しない位置では磁束密度Ｂが０となる。なお、図１９Ｂにおいて、磁束の方向が＋Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を正とし、磁束の方向が−Ｚ方向の場合に磁束密度Ｂの値を負としている。
【０１２０】
上記の図１９Ａに示された隣り合う推力発生磁石（５４ａ、５４ｄ）に関連する磁気回路の性質は、他の隣り合う推力発生磁石（５４ａ，５４ｂ）、（５４ｂ，５４ｃ）、（５４ｃ，５４ｄ）のそれぞれに関連する磁気回路についても成り立っている。したがって、図１９ＢにおいてＸ方向について示された磁束密度分布は、Ｙ方向についても同様となっている。
【０１２１】
なお、本実施形態の平面モータ装置５０では、磁極ユニット５６における推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの配置を２行２列とし、可動子５１の移動による固定子ヨーク４３における磁束方向の逆転の発生を最小頻度に抑えている。したがって、固定子ヨーク４３中における渦電流の発生が抑制されるので、磁気抵抗を小さく維持することが可能であり、可動子５１が移動しても磁束密度の高い磁束を継続的に発生することができる。
【０１２２】
以下、可動子５１と固定子ヨーク４３との間の磁束と電機子コイル３８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。
【０１２３】
この説明に先立って、まず、以後の説明で使用する図面における電機子コイル３８の表記について、図２０Ａ及び図２０Ｂを参照して説明する。電機子コイル３８は、図２０Ａに示されるように、＋Ｚ方向から見た場合、その電流経路は、内辺の長さがＬの正方形であり、外辺の長さが３Ｌの角が丸い正方形状となっている。そして、電機子コイル３８に電流が供給されると、図２０Ａにおいて右回り又は左回りで、電流密度（体積密度）一定の電流が流れる。この場合、図２０Ａに記されるように、電機子コイル３８を流れる電流の方向を実線矢印で示し、その大きさをＩと表現するものとする。なお、図２０Ａのように、＋Ｚ方向から見た場合に電流が右回りの場合に正の電流Ｉといい、電流が左回りの場合に負の電流−Ｉという。こうした電流Ｉ又は電流−Ｉが磁束と相互作用して電流経路にローレンツ電磁力が発生するが、ローレンツ電磁力の発生位置は、図２０Ａで斜線で示される、推力発生磁石５４（例えば、推力発生磁石５４ａ）との対向位置の領域となる。そして、このローレンツ電磁力の発生領域は、可動子５１の移動（すなわち、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの移動）とともに変化する。この領域の各位置に発生するローレンツ電磁力の合力が電機子コイル３８に作用する力となり、この力の反力が可動子５１に対する駆動力、すなわち可動子５１の推力となる。
【０１２４】
また、以後の説明において電機子コイル３８に発生するローレンツ電磁力を説明する場合には、図２０Ｂに示されるように、電機子コイル３８を正方形状の線図形として表現することにする。そして、図２０Ｂの紙面における左辺を６３ａ、上辺を６３ｂ、右辺を６３ｃ、下辺を６３ｄと表現し、また、辺３８ａに発生するローレンツ電磁力をＦａ、辺３８ｂに発生するローレンツ電磁力をＦｂ、辺３８ｃに発生するローレンツ電磁力をＦｃ、辺３８ｄに発生するローレンツ電磁力をＦｄと表現する。なお、電機子コイル３８は、図２Ｂに示されるようにマトリクス状に配列されているので、電機子コイル３８をマトリクス状に配列された状態で図示するときには、電機子コイル３８相互の識別のために、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）（ここで、ｉ，ｊは整数）と表すことにする。これに伴い、図２０Ｂのような電機子コイル３８（ｉ，ｊ）の表現においては、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）の各辺を３８ａ（ｉ，ｊ）、３８ｂ（ｉ，ｊ）、３８ｃ（ｉ，ｊ）、３８ｄ（ｉ，ｊ）と表現し、また、各辺３８ａ（ｉ，ｊ）〜３８ｄ（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力をそれぞれＦａ（ｉ，ｊ）、Ｆｂ（ｉ，ｊ）、Ｆｃ（ｉ，ｊ）、Ｆｄ（ｉ，ｊ）と表現することにする。なお、以下の説明において参照する図面中では、作図の都合上、辺３８ａ（ｉ，ｊ）〜３８ｄ（ｉ，ｊ）及びＦａ（ｉ，ｊ）〜Ｆｄ（ｉ，ｊ）の表記は省略する。
【０１２５】
図２１Ａ〜図２４Ｄには、電機子コイル３８に供給される電流とローレンツ電磁力との関係、特に各ローレンツ電磁力の合力の方向に関する例が示されている。これら図２１Ａ〜図２４Ｄでは、２行２列に配列された電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）に対して、電機子コイル３８（１，１）の紙面左隅を原点とするＸＹ座標系において、推力発生磁石５４ａの紙面左隅の座標値が（Ｌ，Ｌ）となる配置の例が示されている。なお、図２１Ａ〜図２４Ｄでは推力発生磁石５４ａに関連する部分が代表的に示されている。また、力Ｆの説明図である図２１Ｂ、図２１Ｄ、図２２Ｂ、図２２Ｄ、図２３Ｂ、図２３Ｄ、図２４Ｂ、図２４Ｄは、図２０Ｂの表現方法に従っており、また、これらの図では、電流経路の各辺に発生するローレンツ電磁力が実線矢印で示され、また、これらのローレンツ電磁力の合力が太線矢印で示されている。また、推力発生磁石５４ａの中心位置が星印（★）で示されている。なお、図２１Ａ〜図２４Ｄの場合には、ローレンツ電磁力の合力によって付与される推力発生磁石５４ａの合力は、推力発生磁石５４ａの中心位置に作用する力となる。
【０１２６】
図２１Ａに示されるように、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（２，１）の電流が＋Ｉ（右回り）であり、電機子コイル３８（１，２）及び電機子コイル３８（２，２）の電流が−Ｉ（左回り）である場合には、図２１Ｂに示されるように、電機子コイル３８（１，１）では、辺３８ｂ（１，１）に＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）が、辺３８ｃ（１，１）に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆｃ（１，１）が発生し、電機子コイル３８（１，２）では、辺３８ａ（１，２）に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆａ（１，２）が、辺３８ｂ（１，２）に−Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，２）が発生する。また、電機子コイル３８（２，１）では、辺３８ｃ（２，１）に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆｃ（２，１）が、辺３８ｄ（２，１）に−Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｄ（２，１）が発生し、電機子コイル３８（２，２）では、辺３８ａ（１，２）に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆａ（２，２）が、辺３８ｄ（２，２）に＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｄ（２，２）が発生する。
【０１２７】
ここで、各力の発生において、電流量が同一、磁束密度が同一、かつ、電流と磁束との交差領域の大きさが同一であること（すなわち、電流量、磁束密度、及び交差領域に関する対称性）から、±Ｙ方向の力は互いに相殺されて、＋Ｘ方向の力の成分のみが残る。したがって、４つの電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２１Ｂに示される＋Ｘ方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａに作用する力は、力Ｆの反力なので−Ｘ方向の力−Ｆとなる。
【０１２８】
ところで、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの配列周期６Ｌは、電機子コイル３８の配列周期３Ｌの２倍なので、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄと電機子コイル３８との位置関係は、推力発生磁石５４ａの場合と同様になっている。したがって、推力発生磁石５４ａと同様の磁極面を有する推力発生磁石５４ｃの場合には、それに対向する電機子コイルに推力発生磁石５４ａの場合と同様の電流供給を行い、推力発生磁石５４ｂ、５４ｄの場合には、それぞれに対向する電機子コイルに推力発生磁石５４ａの場合と逆方向の電流が供給されることにより、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに、推力発生磁石５４ａの場合と同一の大きさ、同一方向（−Ｘ方向）の力−Ｆを付与することができる。この結果、可動子５１が−Ｘ方向に駆動され、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに働く力の合力−４Ｆが可動子５１の推力となる。
【０１２９】
次に、図２１Ｃに示されるように、図２１Ａと同様の推力発生磁石５４ａと電機子コイル３８（ｉ，ｊ）（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２）との位置関係において、図２１Ａにおける電流方向を全て逆転した場合を考える。このときには、図２１Ｄに示されるように、図２１Ｂの場合と電機子コイル（ｉ，ｊ）の各辺に発生する力が全て逆向きとなる。この結果、±Ｙ方向の力は互いに相殺されて、−Ｘ方向の力の成分のみが残る。したがって、４つの電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２１Ｄに示される−Ｘ方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａに作用する力は、力Ｆの反力であり、＋Ｘ方向の力−Ｆとなる。
【０１３０】
このときも、図２１Ａ及び図２１Ｂの場合と同様に、対向する推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄの極性に応じて、それぞれに対向する電機子コイルに電流が供給されることにより、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに、推力発生磁石５４ａの場合と同一の大きさ、同一方向（＋Ｘ方向）の力−Ｆを付与することができる。この結果、可動子５１が＋Ｘ方向に駆動され、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに働く力の合力−４Ｆが可動子５１の推力となる。
【０１３１】
また、図２２Ａに示されるように、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（１，２）の電流が＋Ｉ（右回り）であり、電機子コイル３８（２，１）及び電機子コイル３８（２，２）の電流が−Ｉ（左回り）である場合には、図２２Ｂに示されるように、各辺にローレンツ電磁力が発生するが、電流量、磁束密度、及び交差領域に関する対称性から±Ｘ方向の力は互いに相殺されて、＋Ｙ方向の力の成分のみが残る。したがって、４つの電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２２Ｂに示されるように、＋Ｙ方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａに作用する力は、力Ｆの反力なので−Ｙ方向の力−Ｆとなる。
【０１３２】
また、図２２Ｃに示されるように、図２２Ａと同様の推力発生磁石５４ａと電機子コイル３８（ｉ，ｊ）との位置関係において、図２２Ａにおける電流方向を全て逆転した場合を考える。このときには、図２２Ｄに示されるように、図２２Ｂの場合と電機子コイル３８（ｉ，ｊ）の各辺に発生するローレンツ電磁力が全て逆向きとなる。この結果、±Ｘ方向の力は互いに相殺されて、−Ｙ方向の力の成分のみが残る。したがって、４つの電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２２Ｄに示される−Ｙ方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａに作用する力は、＋Ｙ方向の力−Ｆとなる。
【０１３３】
図２２Ａ及び図２２Ｂの場合並びに図２２Ｃ及び図２２Ｄの場合にも、図２１Ａ及び図２１Ｂの場合と同様に、対向する推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄの極性に応じて、それぞれに対向する電機子コイルに電流が供給されることにより、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに、推力発生磁石５４ａの場合と同一の大きさ、同一方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）の力−Ｆを付与することができる。この結果、可動子５１が−Ｙ方向又は＋Ｙ方向に駆動され、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに働く力の合力−４Ｆが可動子５１の推力となる。
【０１３４】
以上、図２１Ａ〜図２２Ｄを参照して、±Ｘ方向又は±Ｙ方向に可動子５１を駆動する、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）への電流の供給例を説明したが、これらの方向以外に可動子５１を駆動する場合には、所望の方向のＸ成分に応じた電流パターンと所望の方向のＹ成分に応じた電流パターンとを重ね合わせた電流パターンとなる電流を電機子コイル３８に供給することにより、任意の方向へ可動子５１を駆動する力を得ることができる。
【０１３５】
すなわち、図２１Ａの電流パターンと図２２Ａの電流パターンとを重ね合わせた図２３Ａの電流パターン、すなわち、電機子コイル３８（１，１）に電流＋Ｉが供給され、電機子コイル３８（２，２）に電流−Ｉが供給されるとともに、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，１）に電流が供給されない場合を考える。このときは、図２３Ｂに示されるように、電機子コイル３８（１，１）では、辺３８ｂ（１，１）に＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）が、辺３８ｃ（１，１）に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆｃ（１，１）が発生し、電機子コイル３８（２，２）では、辺３８ａ（２，２）に＋Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆａ（２，２）が、辺３８ｄ（２，２）に＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｄ（２，２）が発生する。すなわち、＋Ｘ方向の力と＋Ｙ方向の力とが発生する。
【０１３６】
前述の電流量、磁束密度、及び交差領域に関する対称性から、各力の大きさ同一となるので、合力は紙面右上４５°方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａには、紙面左下４５°方向の力−Ｆが付与される。こうした力の方向は、図２１Ｂにおける合力と図２２Ｂにおける合力との合力の方向と同一となっている。
【０１３７】
次に、図２３Ｃに示されるように、図２３Ａと同様の推力発生磁石５４ａと電機子コイル３８（ｉ，ｊ）との位置関係において、図２３Ａにおける電流方向を全て逆転した場合、すなわち、図２１Ｃの電流パターンと図２２Ｃの電流パターンとを重ね合わせた電流が供給された場合を考える。このときには、図２３Ｄに示されるように、図２３Ｂの場合と比べて電機子コイル３８（ｉ，ｊ）の各辺に発生するローレンツ電磁力が全て逆向きとなる。この結果、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２３Ｄに示されるように、紙面左下４５°方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａには、紙面右上４５°方向の力−Ｆが付与される。
【０１３８】
また、図２４Ａに示されるように、図２１Ｃの電流パターンと図２２Ａの電流パターンとを重ね合わせた電流パターン、すなわち、電機子コイル３８（１，２）に電流＋Ｉが供給され、電機子コイル３８（２，１）に電流−Ｉが供給されるとともに、電機子コイル３８（１，１）、３８（２，２）に電流が供給されない場合を考える。このときは、図２４Ｂに示されるように、電機子コイル３８（１，２）では、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆａ（１，２）及び＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，２）が発生し、電機子コイル３８（２，１）では、−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆｃ（２，１）及び＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｄ（２，１）が発生する。すなわち、−Ｘ方向の力と＋Ｙ方向の力とが発生する。この結果、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２４Ｂに示されるように、紙面左上４５°方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａには、紙面右下４５°方向の力−Ｆが付与される。
【０１３９】
また、図２４Ｃに示されるように、図２４Ａにおける電流方向を全て逆転した場合、すなわち、図２１Ａの電流パターンと図２２Ｃの電流パターンとを重ね合わせた電流が供給された場合を考える。このときには、図２４Ｄに示されるように、図２４Ｂの場合と電機子コイル（ｉ，ｊ）の各辺に発生するローレンツ電磁力が全て逆向きとなる。この結果、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に発生するローレンツ電磁力の合力は、図２４Ｄに示されるように、紙面右下４５°方向の力Ｆとなる。したがって、推力発生磁石５４ａには、紙面左上４５°方向の力−Ｆが付与される。
【０１４０】
なお、図２３Ａ〜図２４Ｄの場合にも、図２１Ａ〜図２２Ｄの場合と同様に、対向する推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄの極性に応じて、それぞれに対向する電機子コイルに電流が供給されることにより、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに、推力発生磁石５４ａの場合と同一の大きさ、同一方向の力を付与することができる。
【０１４１】
また、図２１Ａ〜図２２Ｄにおける合力の大きさと図２３Ａ〜図２４Ｄにおける合力の大きさとを同一とするためには、図２３Ａ〜図２４Ｄにおける電流量を図２１Ａ~図２２Ｄにおける電流量の２1/2倍とすればよい。
【０１４２】
以上、図２１Ａ〜図２４Ｄを参照して説明したように、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄと電機子コイル３８とが特定の位置関係にあるときには、可動子５１を所望の方向へ所望の力の大きさで駆動できる。こうした、所望の方向への所望の力の大きさによる可動子５１の駆動は、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄと電機子コイル３８とが任意の位置関係にあるときにも可能である。このことを、可動子５１を＋Ｘ方向へ、駆動力Ｆ０で駆動する場合を例として、図２５Ａ〜図３６を参照して説明する。
【０１４３】
まず、図２１Ａ〜図２４Ｄにおける推力発生磁石５４ａ〜５４ｄと電機子コイル３８との位置関係から、可動子５１に＋Ｘ方向の駆動力を付与しつつ、これらの位置関係が駆動方向とは垂直な＋Ｙ方向で異なる場合を、図２５Ａ〜図３１Ｂを参照して説明する。なお、図２５Ａ〜図３１Ｂでは、３行２列に配列された電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）、３８（３，１）、３８（３，２）に対して、電機子コイル３８（１，１）の紙面左隅を原点とするＸＹ座標系を採用している。この図２５Ａ〜図３１Ｂでは、推力発生磁石５４ａの紙面左隅の座標（ＸM，ＹM）（以後、「推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）」という）が座標（Ｌ，Ｌ）から座標（Ｌ，４Ｌ）までの各座標における可動子５１に対する駆動力を、特に推力発生磁石５４ａに着目して示すものであり、推力発生磁石５４ａに関連する部分が代表的に示されている。これは、電機子コイル３８の配列周期は＋Ｙ方向について３Ｌであるからである。なお、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜３、ｊ＝１，２）には、電流Ｉ（ｉ，ｊ）が供給されるものとする。また、図１１及び図１２の場合と同様に、力Ｆの説明図である図２５Ｂ、図２６Ｂ、図２７Ｂ、図２８Ｂ、図２９Ｂ、図３０Ｂ、及び図３１Ｂでは、電流経路の各辺に発生するローレンツ電磁力が実線矢印で示されて、また、これらのローレンツ電磁力の合力が太線矢印で示されている。また、推力発生磁石５４ａの中心位置が星印（★）で示されている。
【０１４４】
図２５Ａには、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，Ｌ）の場合を示しており、可動子５１を＋Ｘ方向に力Ｆ０で駆動するために、図２１Ｃと同様に、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（２，１）の電流が−Ｉ０（左回り）であり、電機子コイル３８（１，２）及び電機子コイル３８（２，２）の電流が＋Ｉ０（右回り）としている。このとき、図２５Ｂに示されるように、電機子コイル３８（１，１）では、辺３８ｂ（１，１）に−Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）が、辺３８ｃ（１，１）に−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆｃ（１，１）が発生し、電機子コイル３８（１，２）では、辺３８ａ（１，２）に−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆａ（１，２）が、辺３８ｂ（１，２）に＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，２）が発生する。また、電機子コイル３８（２，１）では、辺３８ｃ（２，１）に−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆｃ（２，１）が、辺３８ｄ（２，１）に＋Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｄ（２，１）が発生し、電機子コイル３８（２，２）では、辺３８ａ（１，２）に−Ｘ方向のローレンツ電磁力Ｆａ（２，２）が、辺３８ｄ（２，２）に−Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｄ（２，２）が発生する。したがって、電流量、磁束密度、及び交差領域に関する対称性から、±Ｙ方向へのローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）、Ｆｂ（１，２）、Ｆｄ（２，１）、Ｆｄ（２，２）は互いに相殺され、一方、−Ｘ方向の力であって同一の大きさのローレンツ電磁力Ｆｃ（１，１）、Ｆａ（１，２）、Ｆｃ（２，１）、Ｆａ（２，２）が足し合わされて、−Ｘ方向の合力Ｆ０が生じる。
【０１４５】
なお、電機子コイル３８（３，１）及び電機子コイル３８（３，２）は、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（１，２）に対する推力発生磁石５４ａの位置関係と同様の位置関係で、不図示の推力発生磁石６４ｂに対向している。したがって、この推力発生磁石６４ｂに＋Ｘ方向の推力Ｆ０を付与するため、電機子コイル３８（３，１）には電流＋Ｉ０が、電機子コイル３８（３，２）には電流−Ｉ０が供給されることになり、また、不図示の電機子コイル３８（４，１）には電流＋Ｉ０が、不図示の電機子コイル３８（４，２）には電流−Ｉ０が供給される。さらに、不図示の推力発生磁石５４ｃ、５４ｄについても、＋Ｘ方向に推力Ｆ０が付与されるように、それらに対向する電機子コイルに−Ｘ方向の合力Ｆ０を生じさせる電流が供給される。
【０１４６】
次に、図２６Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（Ｌ，ＹM（Ｌ＜ＹM＜２Ｌ））の場合を考える。この場合、図２６Ｂに示されるように、図２５Ｂと比べて、電機子コイル３８（２，１）の辺３８ｂ（２，１）に−Ｙ方向に働くローレンツ電磁力Ｆｂ（２，１）と電機子コイル３８（２，２）の辺３８ｂ（２，２）に＋Ｙ方向に働くローレンツ電磁力Ｆｂ（２，１）とが新たに生じる。
【０１４７】
ここで、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄのそれぞれに対向する電機子コイル３８には、図２６Ｂに示された力と同様の力が発生するので、可動子５１を＋Ｘ方向に駆動力４Ｆ０で駆動するととともに、回転力を付与せずに並進させるためには、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに働く力の内、±Ｙ方向のローレンツ電磁力が各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄを個別に回転させる力を含めて相殺される必要がある。そして、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄのそれぞれにおいて＋Ｘ方向に働く力の合力が４Ｆ０となり、かつ可動子５１の全体として回転力が相殺されるように設定する必要がある。
【０１４８】
そこで、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，ＹM（Ｌ＜ＹM＜２Ｌ））の場合には、まず、推力発生磁石５４ａに働く力の内、±Ｙ方向の力が各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄを個別に回転させる力を含めて相殺するために、電機子コイル３８（１，１）に働く−Ｙ方向のローレンツ電磁力と、この電機子コイル３８（１，１）に対し＋Ｙ方向に隣接して配列された電機子コイル３８（２，１）に働く±Ｙ方向のローレンツ電磁力とを相殺させるとともに、電機子コイル３８（１，２）に働く＋Ｙ方向のローレンツ電磁力と、この電機子コイル３８（１，２）に対し＋Ｙ方向に隣接して配列された電機子コイル３８（２，２）に働く±Ｙ方向のローレンツ電磁力とを相殺させるように、電流Ｉ（１，１）と電流Ｉ（２，１）との比及び電流Ｉ（１，２）と電流Ｉ（２，２）との比を決める。すなわち、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＹ座標ＹMの増加にともなって、電流Ｉ（１，１）及び電流Ｉ（１，２）の電流値を減少させるとともに、電流Ｉ（２，１）及び電流Ｉ（２，２）の電流値を増加させる。この結果、推力発生磁石５４ａには＋Ｘ方向への駆動力が付与されるが、その駆動力の大きさは、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに付与される駆動力との関係で可動子５１の全体として回転力が相殺されるように、電機子コイル３８に供給される電流が調整される。この調整は、例えば、推力発生磁石５４ａと推力発生磁石５４ａに対して＋Ｙ方向に隣接して配列された推力発生磁石５４ｂとの間で回転力相殺の調整を行い、この推力発生磁石５４ａと推力発生磁石５４ｂとの間の調整と同様の調整を、推力発生磁石５４ｃと推力発生磁石５４ｄとの間で行うことにより達成される。
【０１４９】
次いで、図２７Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，２Ｌ）の場合には、電機子コイル３８（２，１）に発生する±Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（２，１）とＦｄ（２，１）は互い相殺される。一方、電機子コイル３８（１，１）に電流が供給された場合を考えると、それに伴って発生する−Ｙ方向のローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）に応じて推力発生磁石５４ａに付与される＋Ｙ方向の推力を±Ｙ方向について相殺するためには、電機子コイル３８（１，２）に対して、電機子コイル３８（１，１）に供給された電流と逆方向で同一電流量の電流を供給すればよいが、この場合にはローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）とローレンツ電磁力Ｆｂ（１，２）とによって、推力発生磁石５４ａに左回りの回転力が必然的に加わることになる。この回転力は、推力発生磁石５４ａに付与される推力だけで０とすることはできない。
【０１５０】
そこで、例えば、電機子コイル３８（１，１）に供給される電流及び電機子コイル３８（１，２）に供給される電流を０とする。この結果、図２７Ｂに示されるように、電機子コイル３８（２，１）、３８（２，２）にのみ力が発生し、それらの力の合力が−Ｘ方向の力となる。この合力の大きさは、図２６Ｂの場合と同様に、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに対向する各電機子コイル３８に供給される電流を調整することにより、可動子５１がＸ方向に駆動力４Ｆ０で並進駆動されるように設定される。
【０１５１】
なお、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（１，２）に電流を供給しつつ、可動子５１全体として±Ｙ方向への推力を０とするとともに、可動子５１全体としての回転力を０とすることも可能である。これは、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに対向する各電機子コイル３８に供給される電流を調整することにより達成される。
【０１５２】
次に、図２８Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（Ｌ，ＹM（２Ｌ＜ＹM＜３Ｌ））の場合を考える。この場合にも、電機子コイル３８（３，１）、３８（３，２）は、まだ不図示の推力発生磁石５４ｂに対向している。したがって、電機子コイル３８（３，１）、３８（３，２）には、電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）に供給される電流と同一の電流量で、逆方向の電流が供給されることになる。この条件で、＋Ｙ方向に配列された電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）、３８（３，１）に発生する±Ｙ方向のローレンツ電磁力によって生じる推力発生磁石５４ａの推力について、±Ｙ方向の推力を０とすることはできない。これと同様にして、やはり＋Ｙ方向に配列された電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）、３８（３，２）に発生する±Ｙ方向のローレンツ電磁力によって生じる推力発生磁石５４ａの推力について、±Ｙ方向の推力を０とすることはできない。ここで、電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）、３８（３，１）、３８（３，２）に供給される電流を調整することにより、推力発生磁石５４ａに付与される±Ｙ方向の推力を０とすることはできるが、これと同時に、推力発生磁石５４ａに発生する回転力を０とすることはできない。
【０１５３】
そこで、例えば、電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（３，１）、３８（３，２）に供給される電流を０とする。この結果、図２８Ｂに示されるように、図２７Ｂと同様に、電機子コイル３８（２，１）、３８（２，２）にのみローレンツ電磁力が発生し、それらの力の合力が−Ｘ方向の力となる。なお、この合力の大きさは、図２６Ｂの場合と同様に、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに対向する各電機子コイル３８に供給される電流を調整することにより、可動子５１がＸ方向に駆動力４Ｆ０で並進駆動されるように設定される。
【０１５４】
なお、電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（３，１）、３８（３，２）に電流を供給しつつ、可動子５１全体として±Ｙ方向への推力を０とするとともに、可動子５１全体としての回転力を０とすることも可能である。これは、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに対向する各電機子コイル３８に供給される電流を調整することにより達成される。
【０１５５】
また、図２９Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，３Ｌ）の場合には、もはや電機子コイル３８（３，１）、３８（３，２）は推力発生磁石５４ｂには対向していないが、電機子コイル３８（３，１）、３８（３，２）に電流が供給されると、図２９Ｂの場合と同様に、推力発生磁石５４ａに付与される推力について±Ｙ方向の推力を０とするとともに、推力発生磁石５４ａへ加わる回転力を０とすることはできない。
【０１５６】
そこで、例えば、図２７Ｂの場合と同様に、電機子コイル３８（３，１）に供給される電流及び電機子コイル３８（３，２）に供給される電流を０とする。この結果、図２９Ｂに示されるように、図２７Ｂと同様に、電機子コイル３８（２，１）、３８（２，２）にのみローレンツ電磁力が発生し、それらの力の合力が−Ｘ方向の力となる。この場合にも、この合力の大きさは、図２６Ｂの場合と同様に、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに対向する各電機子コイル３８に供給される電流を調整することにより、可動子５１がＸ方向に駆動力４Ｆ０で並進駆動されるように設定される。
【０１５７】
なお、電機子コイル３８（３，１）及び電機子コイル３８（３，２）に電流を供給しつつ、可動子５１全体として±Ｙ方向への推力を０とするとともに、可動子５１全体としての回転力を０とすることも可能である。これも、図２６Ｂの場合と同様に、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに対向する各電機子コイル３８に供給される電流を調整することにより達成される。
【０１５８】
次に、図３０Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（Ｌ，ＹM（３Ｌ＜ＹM＜４Ｌ））の場合を考える。この場合には、図２６Ａの場合と対称的に考えることができ、推力発生磁石５４ａに働く力の内、±Ｙ方向の力が各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄを個別に回転させる力を含めて相殺するために、図３０Ｂに示される電機子コイル３８（３，１）に働く＋Ｙ方向のローレンツ電磁力と、この電機子コイル３８（３，１）に対し−Ｙ方向に隣接して配列された電機子コイル３８（２，１）に働く±Ｙ方向のローレンツ電磁力とを相殺させるとともに、電機子コイル３８（３，２）に働く−Ｙ方向のローレンツ電磁力と、この電機子コイル３８（３，２）に対して−Ｙ方向に隣接して配列された電機子コイル３８（２，２）に働く±Ｙ方向のローレンツ電磁力とを相殺させるように、電流Ｉ（３，１）と電流Ｉ（２，１）との比及び電流Ｉ（３，２）と電流Ｉ（２，２）との比を決める。すなわち、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＹ座標ＹMの増加にともなって、電流Ｉ（３，１）及び電流Ｉ（３，２）の電流値を増加させるとともに、電流Ｉ（２，１）及び電流Ｉ（２，２）の電流値を減少させる。この結果、推力発生磁石５４ａには＋Ｘ方向への駆動力が付与されるが、その駆動力の大きさは、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに付与される駆動力との関係で可動子５１の全体として回転力が相殺されるように、電機子コイル３８に供給される電流が調整される。
【０１５９】
さらに、図３１Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，４Ｌ）の場合には、推力発生磁石５４と電機子コイル３８との位置関係が、図２５Ａの場合と＋Ｙ方向に電機子コイル３８の配列の１周期分ずれた状態となる。したがって、電機子コイル（ｉ＋１，ｊ）に供給される電流Ｉ（ｉ＋１，ｊ）を図２５Ａにおける電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に供給される電流Ｉ（ｉ，ｊ）と同様のパターンとすることにより、図３１Ｂに示されるように、図２５Ｂの場合と同様の推力を推力発生磁石５４ａに付与することができる。
【０１６０】
以上、図２５Ａ〜図３１Ｂを参照して、駆動力の発生方向と垂直な方向に関して、推力発生磁石５４と電機子コイル３８との位置関係が変化した場合の一例について説明したが、これと同様にして、駆動力の発生方向が任意の方向の場合にも、この駆動方向に垂直な方向に関して推力発生磁石５４と電機子コイル３８との位置関係が変化しても電機子コイルに供給される電流パターンを制御することにより、所望の駆動力で可動子５１を並進駆動できる。
【０１６１】
次に、駆動力の発生方向と平行な方向に関して、推力発生磁石５４と電機子コイル３８との位置関係が変化する場合について、図２１Ａ〜図２４Ｄにおける推力発生磁石５４ａ〜５４ｄと電機子コイル３８との位置関係から、可動子５１に＋Ｘ方向の駆動力を付与しつつ、これらの位置関係が＋Ｘ方向に変化する場合を、図３２Ａ〜図３５Ｂを参照して説明する。なお、図３２Ａ〜図３５Ｂでは、２行３列に配列された電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（１，３）、３８（２，１）、３８（２，２）、３８（２，３）に対して、電機子コイル３８（１，１）の紙面左隅を原点とするＸＹ座標系を採用している。この図３２Ａ〜図３５Ｂでは、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，Ｌ）から座標（４Ｌ，Ｌ）までの各座標における可動子５１に対する駆動力を、特に推力発生磁石５４ａに着目して示すものであり、推力発生磁石５４ａに関連する部分が代表的に示されている。これは、電機子コイル３８の配列周期は＋Ｘ方向について３Ｌであるからである。なお、電機子コイル３８（ｉ，ｊ）（ｉ＝１，２、ｊ＝１〜３）には、電流Ｉ（ｉ，ｊ）が供給されるものとする。また、図２１Ａ〜図２４Ｄの場合と同様に、力Ｆの説明図である図３２Ｂ、図３２Ｄ、図３３Ｂ、図３３Ｄ、図３４Ｂ、図３４Ｄ、及び図３５Ｂでは、電流経路の各辺に発生するローレンツ電磁力が実線矢印で示されて、また、これらのローレンツ電磁力の合力が太線矢印で示されている。また、推力発生磁石５４ａの中心位置が星印（★）で示されている。なお、図３２Ａ〜図３５Ｂの場合には、ローレンツ電磁力の合力によって付与される推力発生磁石５４ａの合力は、推力発生磁石５４ａの中心位置に作用する力となる。
【０１６２】
図３２Ａには、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（Ｌ，Ｌ）の場合を示しており、可動子５１を＋Ｘ方向に力Ｆ０で駆動するために、図２１Ｃと同様に、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（２，１）の電流が−Ｉ０（左回り）であり、電機子コイル３８（１，２）及び電機子コイル３８（２，２）の電流が＋Ｉ０（右回り）としている。このとき、図３２Ｂに示されるように、図２１Ｄと同様に、±Ｙ方向へのローレンツ電磁力Ｆｂ（１，１）、Ｆｂ（１，２）、Ｆｃ（２，１）、Ｆｄ（２，２）は互いに相殺され、一方、−Ｘ方向のローレンツ電磁力であって同一の大きさのローレンツ電磁力Ｆｃ（１，１）、Ｆａ（１，２）、Ｆｃ（２，１）、Ｆａ（２，２）が足し合わされて、−Ｘ方向の合力Ｆ０が生じる。
【０１６３】
なお、電機子コイル３８（１，３）及び電機子コイル３８（２，３）は、電機子コイル３８（１，１）及び電機子コイル３８（１，２）に対する推力発生磁石５４ａの位置関係と同様の位置関係で、不図示の推力発生磁石６４ｄに対向している。したがって、この推力発生磁石６４ｄに＋Ｘ方向の推力Ｆ０が生じさせるため、電機子コイル３８（１，３）には電流＋Ｉ０が、電機子コイル３８（２，３）には電流−Ｉ０が供給されることになり、また、不図示の電機子コイル３８（１，４）には電流＋Ｉ０が、不図示の電機子コイル３８（２，４）には電流−Ｉ０が供給される。さらに、不図示の推力発生磁石５４ｃ、５４ｄについても、＋Ｘ方向に推力Ｆ０が付与されるように、それらに対向する電機子コイルに−Ｘ方向の合力Ｆ０を生じさせる、推力発生磁石５４ａに応じたと同様の電流が供給される。この結果、可動子５１は＋Ｘ方向に駆動される。このときに、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄに付与される推力が＋Ｘ方向であり、かつ、可動子５１に回転力を付与しないような電機子コイル３８に供給される電流パターンを考える。
【０１６４】
ここで、推力発生磁石５４ａについて考えると、これに対向する電機子コイル電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）に生じる力の内、＋Ｙ方向に配列された電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）の電流が同一（Ｉ（１，１）＝Ｉ（２，１））であり、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）の電流が同一（Ｉ（１，２）＝Ｉ（２，２））であれば、電流量、磁束密度、及び交差領域に関する対称性から、±Ｙ方向のローレンツ電磁力は相殺される。こうした、±Ｙ方向のローレンツ電磁力の相殺は、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＹ座標ＹMがＬである場合には、推力発生磁石５４ａに対向する電機子コイル３８の内、＋Ｙ方向に配列された電機子コイルの電流が同一であれば必ず成り立つ。そして、同様のことが、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄについてもいえる。
【０１６５】
したがって、以後の説明における可動子５１の＋Ｘ方向への移動においては、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄのそれぞれに対向する電機子コイルの内、＋Ｙ方向に配列された電気コイル同士の電流は互いに同一（Ｉ（ｉ，ｊ）＝Ｉ（ｉ＋１，ｊ）とすることとし、±Ｙ方向のローレンツ電磁力の相殺についての説明は省略する。
【０１６６】
また、±Ｘ方向に働くローレンツ電磁力を見てみると、電流量、磁束密度、及び交差領域に関する対称性から、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄのそれぞれに対向する電機子コイル３８に発生し、その反力として各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄ毎に働く各駆動力は、それぞれの推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの重心を通る力となる。したがって、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄ毎に働くローレンツ電磁力のそれぞれを＋Ｘ方向の大きさがＦ０とすることにより、一定の推力４Ｆ０で＋Ｘ方向に可動子５１を並進駆動することができる。そこで、以下の説明においては、推力発生磁石５４ａに着目して説明することにする。なお、他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに関しても、磁束の方向の違いに伴う供給電流の電流方向を除いて、推力発生磁石５４ａと同様にして、一定の推力Ｆ０で＋Ｘ方向に駆動することができる。
【０１６７】
こうして、可動子５１が＋Ｘ方向に駆動されると、可動子５１は＋Ｘ方向へ移動し、図３２Ｃに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（ＸM（Ｌ＜ＸM＜２Ｌ），Ｌ）となる。このとき、±Ｘ方向に関するローレンツ電磁力を考えると、電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）と磁束との−Ｘ方向のローレンツ電磁力を発生する交差領域は図３２Ａと同様なので、電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）には、図３２Ｂの場合と同様の供給電流との関係で−Ｘ方向のローレンツ電磁力のみが発生しているが、図３６Ｄに示されるように、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）には必然的に−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の双方のローレンツ電磁力が発生することになる。ここで、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に働く±Ｘ方向のローレンツ電磁力の合力は−Ｘ方向の力となるが、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＸ座標ＸMが大きくなるほど、合力としての−Ｘ方向の力の大きさを維持するためには、供給される電流の電流量を大きくすることが必要となる。
【０１６８】
したがって、推力発生磁石５４に対向する電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）に発生する力の合力を、消費電力を抑制しつつ、−Ｘ方向で大きさＦ０とするためには、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＸ座標ＸMが大きくなるほど、電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）に供給される電流量を増加させ、また、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に供給される電流量を減少させることが望ましい。
【０１６９】
こうして、可動子５１が＋Ｘ方向に引き続いて駆動され、図３３Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（２Ｌ，Ｌ）となる。このとき、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に電流を供給したとしても、−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の双方のローレンツ電磁力は相殺され、推力発生磁石５４ａの＋Ｘ方向への駆動には寄与できなくなる。したがって、消費電力の観点から、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に供給される電流を０にすることが望ましい。
【０１７０】
一方、推力発生磁石５４ａには、＋Ｘ方向で大きさＦ０の推力を付与する必要があり、電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）に供給される電流がこれを担うことになる。したがって、図３３Ａにおける電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）に供給される電流−Ｉ１は、図３２Ａの場合に電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）に供給される電流−Ｉ０の２倍となる。
【０１７１】
この結果、図３３Ｂに示されるように、電機子コイル３８（１，１）、３８（１，２）、３８（２，１）、３８（２，２）に発生するローレンツ電磁力の合力が、−Ｘ方向で大きさがＦ０となる。こうして、推力発生磁石５４ａには、＋Ｘ方向で大きさがＦ０の推力が付与される。
【０１７２】
さらに、可動子５１が＋Ｘ方向に引き続いて駆動され、図３３Ｃに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（ＸM（２Ｌ＜ＸM＜３Ｌ，Ｌ）となる。このときにも、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に電流を供給したとしても、−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の双方のローレンツ電磁力は相殺され、推力発生磁石５４ａの＋Ｘ方向への駆動には寄与できなくなる。したがって、消費電力の観点から、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に供給される電流を０にすることが望ましい。
【０１７３】
一方、このときには、推力発生磁石５４ａに起因する磁束は、新たに電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）と交差領域を有することになる。ところで、電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）は、不図示の推力発生磁石５４ｂに起因する磁束とも交差領域を有しており、この推力発生磁石５４ｄにも推力発生磁石５４ａと対称的な電流制御としている。すなわち、電機子コイル３８（１，３）には電機子コイル３８（１，１）に供給される電流−Ｉ（１，１）と電流量が同じで、電流方向が逆の電流＋Ｉ（１，３）（＝＋Ｉ（１，１））が供給されており、また、電機子コイル３８（２，３）には電機子コイル３８（２，１）に供給される電流−Ｉ（２，１）（＝−Ｉ（１，１））と電流量が同じで、電流方向が逆の電流＋Ｉ（２，３）（＝＋Ｉ（２，１））が供給されている。
【０１７４】
ここで、図３３Ｄに示されるように、推力発生磁石５４ａとの関係で、電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）に発生する±Ｘ方向のローレンツ電磁力は、いずれも−Ｘ方向の力である。また、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＸ座標ＸMが大きくなるにつれて、推力発生磁石５４ａよる磁束と電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）との交差領域は小さくなるが、この減少をほぼ補完するように、推力発生磁石５４ａよる磁束と電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）との交差領域は大きくなる。したがって、電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）に供給される電流を、図１６Ｅにおける電流−Ｉ１にほぼ一致する電流とし、また、電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）に供給される電流をほぼ電流＋Ｉ１とすることにより、推力発生磁石５４ａには、＋Ｘ方向で大きさがＦ０の推力が付与され続ける。なお、電機子コイルの外形が角丸の正方形状なので、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＸ座標ＸMの変化に応じて、電機子コイル（１，１）、３８（２，１）、３８（１，３）、３８（２，３）に供給される電流量が変化することになる。具体的には、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＸ座標ＸM＝２Ｌ〜２．５Ｌでは、Ｘ座標ＸMの増加につれて全ての電流量が増加し、Ｘ座標ＸM＝２．５Ｌ〜３Ｌでは、Ｘ座標ＸMの増加につれて全ての電流量が減少する。なお、電機子コイル３８の外形が完全に正方形である場合には、こうした増減は発生しない。
【０１７５】
こうして、可動子５１が＋Ｘ方向に引き続いて駆動され、図３４Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（３Ｌ，Ｌ）となる。このときも、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に電流を供給したとしても、−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の双方のローレンツ電磁力は相殺され、推力発生磁石５４ａの＋Ｘ方向への駆動には寄与できなくなる。したがって、消費電力の観点から、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に供給される電流を０にすることが望ましい。また、推力発生用磁石５４ａによる磁束と電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）との交差領域はなくなるので、これらに供給される電流も０とすることになる。
【０１７６】
一方、推力発生磁石５４ａには、＋Ｘ方向で大きさＦ０の推力を付与する必要があり、電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）に供給される電流がこれを担うことになる。したがって、図３４Ａにおける電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）に供給される電流＋Ｉ２は、図３２Ａの場合に電機子コイル３８（１，１）、３８（２，１）に供給される電流−Ｉ０の−２倍となる。この結果、図３４Ｂに示されるように、電機子コイル３８（１，２）、３８（１，３）、３８（２，２）、３８（２，３）に発生するローレンツ電磁力の合力が、−Ｘ方向で大きさがＦ０となる。こうして、推力発生磁石５４ａには、＋Ｘ方向で大きさがＦ０の推力が付与される。
【０１７７】
引き続き、可動子５１が＋Ｘ方向に駆動されて、図３４Ｃに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が、座標（ＸM（３Ｌ＜ＸM＜４Ｌ），Ｌ）となる。このとき、±Ｘ方向に関するローレンツ電磁力を考えると、−Ｘ方向のローレンツ電磁力を発生させる電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）と磁束の交差領域は図３４Ａとほぼ同様なので、電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）には、図３４Ｂの場合と同様の供給電流との関係で−Ｘ方向のローレンツ電磁力のみが発生しているが、図３４Ｄに示されるように、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）には必然的に−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の双方のローレンツ電磁力が発生することになる。すなわち、図３２Ｃ及び図３２Ｄの場合と対称的な状態となる。そこで、推力発生磁石５４ａに対向する電機子コイル３８（１，２）、３８（１，３）、３８（２，２）、３８（２，３）に発生するローレンツ電磁力の合力を、消費電力を抑制しつつ、−Ｘ方向で大きさＦ０とするために、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）のＸ座標ＸMが大きくなるほど、電機子コイル３８（１，３）、３８（２，３）に供給される電流量を増加させ、また、電機子コイル３８（１，２）、３８（２，２）に供給される電流量を減少させる。
【０１７８】
こうして、図３５Ａに示されるように、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が座標（４Ｌ，Ｌ）となる。この場合には、推力発生磁石５４と電機子コイル３８との位置関係が、図３２Ａの場合と＋Ｙ方向に電機子コイル３８の配列の１周期分ずれた状態となる。したがって、電機子コイル（ｉ，ｊ＋１）に供給される電流Ｉ（ｉ，ｊ＋１）を図３２Ａにおける電機子コイル３８（ｉ，ｊ）に供給される電流Ｉ（ｉ，ｊ）と同様のパターンとすることにより、図３５Ｂに示されるように、図３２Ｂの場合と同様の駆動力を推力発生磁石５４ａに付与することができる。以後、上記と同様に電機子コイル３８の電流を制御することにより、推力発生磁石５４ａに対して、＋Ｘ方向で大きさがＦ０の推力を付与し続けることができる。
【０１７９】
以上説明した、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，Ｌ）の場合のＸ座標ＸMの変化に応じた各電機子コイル３８に供給される電流の変化を図３６Ａに示す。こうした、電流制御を他の推力発生磁石５４ｂ〜５４ｄに対しても行うことにより、可動子５１に対して、＋Ｘ方向で大きさ４Ｆ０の推力を付与し続けることができる。
【０１８０】
以上では、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，Ｌ）の場合を例として、＋Ｘ方向への一定推力による並進駆動の場合を説明したが、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，ＹM）が任意の場合に、任意の方向へ任意の推力で並進駆動することができる。例えば、推力発生磁石５４ａの座標（ＸM，０）の場合に、Ｘ方向へ一定推力による並進駆動を行うためには、図３６Ｂに示されるような電流制御を行えば良い。すなわち、推力発生磁石５４ａの座標（Ｌ，０）には、図２９Ａ及び図２９Ｂで示される場合と同様の電流制御を行い、その後の可動子５１の移動に伴い、図３６Ａと基本的には同様の電流制御を行えば良い。また、駆動方向が＋Ｘ方向以外の場合にも、上記と同様にして、所望の方向へ一定の駆動力で可動子５１を駆動することができる。
【０１８１】
したがって、本実施形態の平面モータ装置５０では、駆動力の発生方向に対する任意の方向に関して、推力発生磁石５４と電機子コイル３８との位置関係が変化する場合についても、所望の可動子５１の駆動方向と垂直な方向に関する各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄ毎の駆動力の相殺、可動子５１全体としての回転力の相殺、及び供給電流の制御による所望の大きさの駆動力を考慮することにより、所望の方向に所望の駆動力で可動子５１を並進駆動できる。
【０１８２】
また、回転力の相殺を行わずに、各推力発生磁石５４ａ〜５４ｄ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可動子５１を回転駆動することができる。例えば、推力発生磁石５４ｄが推力発生磁石５４ａの＋Ｘ方向に並び、推力発生磁石５４ｂが推力発生磁石５４ａの＋Ｙ方向に並んでいるときに、推力発生磁石５４ａ及び推力発生磁石５４ｄに＋Ｘ方向の推力を付与し、推力発生磁石５４ｂ及び推力発生磁石５４ｃに−Ｘ方向の推力を付与することにより、可動子５１を反時計回りに回転駆動することができる。なお、可動子５１を同時に並進駆動及び回転駆動することも可能である。
【０１８３】
したがって、本実施形態の平面モータ装置５０によれば、電機子ユニット２５の消費電力を低減しつつ、制御性、推力線形性、及び位置決め性に優れたローレンツ電磁力方式の長所を生かしつつ、大きな推力を発生することができる。
【０１８４】
本実施形態に係るステージ装置３０では、前述の如く、ウエハＷを保持する基板テーブル１８に可動子５１が取り付けられているので、主制御装置２０ではステージ制御系１９を介して上記のようにして浮上状態の可動子５１を駆動制御することにより、これと一体的に基板テーブル１８及びウエハＷをＸＹ面内で自在に移動させることができる。これを更に詳述すると、所望の方向に所望の推力で可動子、すなわち基板テーブル１８を移動させるにあたって、主制御装置２０では、ステージ制御系１９を介してウエハ干渉計３１の計測値（位置情報又は速度情報）をモニタして、その時点の可動子５１と固定子とのＸＹ面内での相対位置関係を求める。そして、主制御装置２０ではこの求めた相対位置関係と基板テーブル１８を駆動すべき目標位置に応じて各電機子コイル３８に供給すべき電流値及び電流方向を演算により決定し、ステージ制御系１９に指令を与える。これにより、ステージ制御系１９では、指令に応じて各電機子コイル３８に与える電流値及び電流方向を、不図示の電流駆動装置を介して制御する。この際、主制御装置２０では目標位置に対する距離に応じて基板テーブル１８の速度をも制御する。
【０１８５】
ここで、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて、各電機子コイル３８に供給する電流の電流値及び電流方向を求めることも可能であるが、制御応答が十分に早くできない場合には、移動を開始させるときにその後のある期間においてウエハＷが所望の軌跡及び所望の速度となるような、各電機子コイル３８に供給する電流の電流値及び電流方向を時系列で求めることも可能である。こうした場合には、主制御装置２０は、移動の各時点ごとに、ウエハ干渉計３１から通知された位置情報（又は速度情報）に基づいて所望の軌跡からのずれを求め、その後において各電機子コイル３８へ供給する電流の電流値及び電流方向を修正するとともに、修正した期間以後の所定期間に関する各電機子コイル３８に供給する電流の電流値及び電流方向を時系列で求める。そして、ステージ制御系１９は、修正された情報に基づいて各電機子コイル３８に対する電流制御を行う。
【０１８６】
次に、前述のステージ装置３０を含む露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。
【０１８７】
まず、レチクルローダにより、転写したいパターンが形成されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされる。同様に、ウエハローダにより、露光したいウエハＷが基板テーブル１８にロードされる。
【０１８８】
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２１上に浮上支持されており、かつそのローディングポジションに所定時間停止状態を維持するように主制御装置２０によりウエハ干渉計の計測値に基づいてステージ制御系１９を介してサーボ制御されている。したがって、このローディングポジションでの待機時には、平面モータ装置５０の固定子６０を構成する電機子コイル３８に電流が供給されるので、電機子コイル３８の発熱による温度上昇を防止すべく、主制御装置２０では冷却装置７９を介して各電機子コイル３８を冷却する。
【０１８９】
この場合、本実施形態では電機子コイル３８がそれぞれ収納された小室（ケース３６と固定子ヨーク４３とによって形成される空間）内に、電機子コイル３８の下面側から冷媒を供給し、その冷媒が電機子コイル３８の中央の空間から電機子コイル３８の上面を接して周囲に向かって流れるので、電機子コイル３８の上面及び側面より放出される熱が除熱される。その際、ケース３６に一体的に設けられた整流フィン４６により、冷媒が電機子コイル３８上面に均一に流れるようになっているので、電機子コイル３８上面及び側面を効率良く冷却することができる。しかも、このような冷却が各小室内で個別に行われる。
【０１９０】
一方、固定子ヨーク４３下方の第２室４２内にも、冷媒が流れ、しかも固定子ヨーク４３の下面には高熱伝導率材よりなる２次冷却フィン４８が設けられているので、電機子コイル３８下面より放出された熱が固定子ヨーク４３を介して２次冷却フィン４８に伝わり、この２次冷却フィン４８と冷媒との間で熱交換が行われて除熱される。
【０１９１】
以上により、電機子コイル３８全面より放出される熱は冷媒により可能な限り除熱される。また、本実施形態では、冷却装置７９から冷媒供給管９２、及び複数の冷媒注入用ジョイント４０を介してベース２１内に冷媒が供給され、この冷媒はベース２１内の冷媒通路を通って各電機子コイル３８を冷却し、この冷却により温度が上昇した冷媒は冷媒排出用ジョイント３９及び冷媒排出管９３を介して冷却装置７９に戻り、ここで冷却されて、再度ベース２１内に供給され各電機子コイル３８を冷却する。すなわち、このようにして冷媒が循環使用されるため、常にほぼ一定量の冷媒を用いて電機子コイル３８を冷却することができ、経済的である。
【０１９２】
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、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に開示されている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。こうした動作において、ウエハＷの移動が必要な場合には、前述したように、主制御装置２０がステージ制御系１９を介してステージ装置内の各電機子コイル３８の電流を制御し、可動子５１を移動させることによりウエハＷを移動させる。こうした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。
【０１９３】
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３８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。
【０１９４】
そして、ステージ制御系１９が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情報、ウエハ干渉計３１によって計測されたウエハＷのＸＹ位置情報に基づき、不図示のレチクル駆動部及び平面モータ装置５０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させる。この同期移動とともに走査露光が行われる。
【０１９５】
以上のように制御されながら行われる走査露光により、一つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、基板テーブル１８が１ショット領域分だけステッピングされて、次のショット領域に対する走査露光が行われる。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。
【０１９６】
ここで、上記のアライメント時や走査露光時を含めて、可動子５１を浮上支持するために、空気ポンプ５９から供給されエアパッド６１を介してベース２１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を発生させている。
【０１９７】
また、上記のアライメント時や走査露光時においては、平面モータ５０の固定子６０を構成する各電機子コイル３８には適宜電流が供給されるので、上述のウエハロード時と同様に、電機子コイル３８の発熱による温度上昇を防止すべく、主制御装置２０では冷却装置７９を介して各電機子コイル３８を冷却する。
【０１９８】
したがって、本実施形態の露光装置１００によれば、平面モータ装置５０を備えたステージ装置３０によりウエハＷを精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光することができる。
【０１９９】
また、本実施形態によれば、電磁力駆動による平面モータ装置５０が基板テーブル１８の駆動装置として採用され、しかもこの平面モータ装置５０の可動子５１と一体的に基板テーブル１８をエアスライダ５７によってベース２１上面に浮上支持するので、摩擦等の機械的損失がなく耐久性に優れており、可変磁気抵抗方式の平面モータ装置を採用する場合に比べて基板テーブル１８の浮上支持のためエアスライダ５７に加圧空気を供給する空気ポンプの消費電力を少なくすることができる。
【０２００】
また、エアスライダ５７に設けられた通路切替弁７０の通路の切り替えにより、エアスライダ５７から上方へ加圧空気を吹き出させることにより、可動子５１及び基板テーブル１８等の全体を非接触で浮上支持させることができるので、磁極ユニット５６と固定子ヨーク４３との間の磁気吸引力によって磁極ユニット５６が下方の急激に引き寄せられる等の不都合を回避でき、磁極ユニット５６をエアスライダ５７に容易に組付けできる。また、このエアーの逆噴射は、磁極ユニット５６とエアスライダ５７の分離時にも有効に機能して分離を容易にする。したがって、組み付け・分離が容易で、保守性に優れたステージ装置３０が実現される。
【０２０１】
また、エアスライダ５７の底面には、推力発生磁石５４ａ〜５４ｄを取り囲むようにエアパッド６１、及びエアポケット６２が配置されているので、磁極ユニット、ひいては基板テーブル１８を効率よく浮上させることができるとともに、高い剛性の軸受け装置を実現することができる。また、固定子６０側のガイド面２１ａ、及びこのガイド面２１ａに対向するエアスライダ５７の面、すなわち軸受け面を、低熱膨張のセラミックで形成したことから、ラッピング等により両者の平坦度を極めて高くすることができるとともに熱による変形も少なく、高荷重に耐えうる高剛性の軸受け装置を実現することができる。
【０２０２】
また、本実施形態では、平面モータ装置５０の電機子コイル３８を効率良く冷却することで、装置環境への熱的影響を最小限に押さえ、冷却のための消費電力を低減することができる。また、装置環境への熱的影響が最小限に押えられることから、基板テーブル１８の位置を計測する干渉計３１の干渉計ビームの空気揺らぎ等も殆ど問題とならず、精密なウエハの位置決め及び位置制御が可能になる。したがって、本実施形態の露光装置１００によると、電磁力駆動方式の平面モータ装置５０を備えたステージ装置３０によりウエハＷを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ、高い露光精度で露光することが可能になる。
【０２０３】
また、本実施形態によると、先に説明したように、ベース２１を組み立てる際に、各構成部品を上方又は下方の鉛直方向のみから組み付けることができるので、固定子側の組付・保守性に優れているという利点もある。
【０２０４】
なお、本実施形態に係る露光装置１００は、ウエハＷを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能となるように、平面モータ装置５０、前述の照明系１０や投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素が電気的、機械的又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。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。
【０２０５】
次に、本実施形態の露光装置及び方法を使用したデバイスの製造について説明する。
【０２０６】
図３７は、本実施形態におけるデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフローチャートが示されている。図３７に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０２０７】
次に、ステップ２０４（ウエハプロセスステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（組立ステップ）において、ステップ２０４において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップ２０５には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）やパッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。
【０２０８】
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０２０９】
図３８には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図３８において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハプロセスの各段階の前工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０２１０】
ウエハプロセスの各段階において、前工程が終了すると、以下のようにして後工程が実行される。この後工程では、まず、ステップ２１５（レジスト処理ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布し、引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上記で説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、引き続き、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０２１１】
これらの前工程と後工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０２１２】
以上のようにして、精度良く微細なパターンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。
【０２１３】
なお、上記実施形態では、エアスライダ５７と磁極ユニット５６とを着脱する際に、エアスライダ５７からの加圧空気の逆噴射を利用する場合、すなわちエアスライダ５７が加圧空気の噴出圧力を利用した着脱機構を備えている場合について説明したが、これに限らず、支持部材としてのエアスライダ５７に、磁極ユニット５６を着脱するための着脱機構を設けても良い。かかる着脱機構としては、図３９Ａ〜図３９Ｆに示されるようなジャッキ機構８２が好適である。
【０２１４】
ここで、このジャッキ機構８２の構成について簡単に説明する。
【０２１５】
このジャッキ機構８２は図３９Ａ及び図３９Ｂに示されるように、それぞれ２本の支軸５７ａを介してエアスライダ５７の両側面に固定された一対の平行リンク機構（平行四辺形リンク機構）９０と、この一対の平行リンク機構９０をそれぞれ動作させる一対の回動アーム５８とを備えている。各平行リンク機構９０の上部水平部材の内面側には、その上面に多数のローラ９１が該上部水平部材の長手方向に沿って設けられている。
【０２１６】
次に、このジャッキ機構８２を用いて磁極ユニット５６をエアスライダ５７に装着する際の動作を説明する。初期状態として、図３９Ａ及び図３９Ｂに示されるように、一対の平行リンク機構（平行四辺形リンク機構）９０の下部水平部材の底面がベース２１上に当接した状態で、エアスライダ５７がベース２１上に載置されているものとする。この状態で、磁極ユニット５６をエアスライダ５７の上方に搬送し、所定量降下させて、磁極ユニット５６の４つの推力発生磁石５４ａ〜５４ｄの下端部をエアスライダ５７の各開口に上方から嵌合させると、図３９Ｃ及び図３９Ｄに示されるように、磁極ユニット５６のつば部（５２ａとする）の底面がローラ９１の上面に当接して支持される。
【０２１７】
そして、一対の回動アーム５８を水平の位置まで倒れる方向（図３９Ｂにおける時計回り方向）に回動させる。このとき不図示のストッパにより、回動アーム５８はこれ以上の回動が阻止されるようになっている。このため、更に、回動アーム５８を図３９Ｂにおける時計回り方向に回動させようとすると、その回転モーメントにより、平行リンク機構の各傾斜部材が軸５７ａを中心として回転する。但し、この場合、磁極ユニット５６は、エアスライダ５７によって水平方向の移動が規制されているので、ローラ９１が磁極ユニット５６のつば部５２ａ底面に沿って滑りながら回転し、結果的に平行リンク機構９０が徐々に偏平な平行四辺形に変形するとともに、それにつれて磁極ユニット５６が下降してエアスライダ５７に組み付けられる。そして、更に回動アームを回動させることにより、図３９Ｅ及び図３９Ｆに示されるように、平行リンク機構９０の下部水平部材の底面がスライダ５７の底面とほぼ同一高さまで持ち上げられ、エアスライダ５７の底面がベース２１上に当接する。
【０２１８】
磁極ユニット５６をエアスライダ５７から分離させるには、上記と反対に回動アーム５８を立ち上がる方向に回動させれば良い。このように、ジャッキ機構８２を用いれば、回動アーム５８を回動させるという動作のみで、磁極ユニット５６とエアスライダ５７との着脱を行なうことができ、メンテナンスが容易となる。
【０２１９】
また、上記実施形態では、加圧気体として加圧空気を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。
【０２２０】
また、上記実施形態で説明した磁極ユニットやエアスライダ等の構成は一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、図４０Ａに示されるように、平板状の支持部材１０２ａの下面（固定子対向側の面）にマトリクス状配置で多数（ここでは９個）のエアパッド１０２ｂを一体成形してエアスライダ１０２を構成するとともに、これに対応して、格子状の枠部材１０６とこの枠部材１０６の格子の目の行方向及び列方向に１つ置きに埋め込まれた推力発生磁石１０８とによって磁極ユニット１１０を構成しても良い。この場合、エアスライダ１０２の各エアパッド１０２ｂは、図４０Ｂの断面図に示されるように、枠部材１０６の対応する格子の目に相当する空間１０６ａに嵌合するようになっており、各エアパッド１０２ｂは、枠部材１０６に接着剤等により固定される。このようにして、エアスライダ１０２と磁極ユニット１１０とが一体化された状態では、平面視で見ると、各エアパッド１０２ｂの４つのコーナーに推力発生磁石１０８が配置されている。この場合において、枠部材１０６のエアパッド１０２ｂ及び推力発生磁石１０８が挿入されない残りの各空間部１０６ａに補間磁石を埋め込んでも勿論良い。この場合、上記の残りの各空間部１０６ａ部分には、図４０Ｂに示されるように、枠部材１０６の底壁を形成することが望ましい。また、エアパッドは、支持部材と別体として、該支持部材にねじ止め等によって固定しても良い。
【０２２１】
あるいは、上記実施形態と同様に、エアスライダに磁極ユニットを上方から嵌合させる場合であっても、図４１に示されるように、平板状の磁性体部材（可動子側ヨーク）１１２の下面（固定子対向側の面）に多数（ここでは９個）の推力発生磁石１１４をマトリクス状配置で固定して磁極ユニット１２０を構成し、各推力発生磁石１１４に対応して開口１１６が形成された前述したエアスライダ５７と同様のエアスライダ５７’を設け、磁極ユニット１２０をエアスライダ５７’に嵌合させて可動子を構成しても構わない。
【０２２２】
あるいは、磁極ユニットとして比較的大面積の推力発生磁石を１つのみ有する構造を採用し、これに対応してエアスライダとしてこの推力発生磁石が嵌合する比較的大きな開口を有する構造のものを採用しても良い。
【０２２３】
なお、上記実施形態では、空気ポンプ５９からエアスライダ５７に対する加圧空気の供給方式として、エアスライダ５７中央上部の１箇所から供給を行う上面集中方式について説明したが、これに限らず、上面の複数箇所から加圧空気を供給する上面分散方式や、側面の１箇所から加圧空気を供給する側面集中方式や、側面の複数箇所から加圧空気を供給する側面分散方式等種々の加圧空気の供給方式を採用することができる。例えば、加圧空気の供給路の空気吸入端とバキューム用の空気排出端とをそれぞれ異なるエアスライダ５７の上面端部に設けてもよい。ここで、加圧空気の供給路の空気吸入端とバキューム用の空気排出端とは、エアスライダ５７の上面中央を挟んで互いに対向する位置に設けることが好ましい。図４２Ａ及び図４２Ｂには、かかる場合の一例が示されている。また、可動子５１の浮上支持にあたっては、加圧空気の供給路の空気吸入端とバキューム用の空気排出端とを省略することもできる。
【０２２４】
また、上記実施形態で説明したベース２１の構成は一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。図４３Ａ及び図４３Ｂには、ベースの他の構成例が示されている。この内、図４３Ａのものは、第１室４１が容器３５の側壁と固定子ヨーク４３と、ガイド面を構成するセラミックスの板部材３７によって構成されている。また、図４３Ｂのものは、基本的には上記実施形態と同様の構成であるが、各電機子コイル３８を個別に収納するケース３６’として、内底面（上面）の肉厚が薄いものが用いられ、複数のケース３６’を覆うようにして、ガイド面を形成する板状の非磁性体部材３７’が設けられている。
【０２２５】
また、上記実施形態では、固定子ヨーク４３のガイド面と反対側の第２室４２を有し、この第２室内に２次冷却フィン４８を設けた場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、ベースの一方の面にガイド面が形成され、その内部に複数の電機子コイルを収納する閉空間が設けられていれば十分であり、この閉空間内に冷媒の入口と出口が設けられていれば足りる。但し、各電機子コイルに対応して冷媒の供給口（流入口）が設けられている方が、冷却効率と言う点では好ましい。
【０２２６】
また、上述の電機子コイル３８の冷却方法に加えて、電機子コイル３８を固定子ヨーク４３の上面にペルチェ素子を介して配置し、該ペルチェ素子に電流を供給することにより電機子コイル３８を冷却する方法を併用してもよい。
【０２２７】
また、上記実施形態では、冷媒を循環使用する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。また、冷媒の循環使用に加え、冷媒を所定の目標温度に冷却して、ガイド面が常にほぼ一定の温度になるように電機子コイルを冷却しても良い。この場合には、ベースに温度センサを設けて該温度センサの計測値に基づいて冷媒の冷却温度をフィードバック制御するようにしても良い。
【０２２８】
なお、上記実施形態では、可動子に永久磁石を配列し、固定子に電機子コイルを配列したが、可動子に電機子コイルを配列し、固定子に永久磁石を配列することも可能である。また、上記の実施形態では、推力発生磁石と補間磁石と線接触としたが、少々の隙間を設けてもよいし、また、推力発生磁石の間の隙間に補間磁石の一部が入り込ませてもよい。
【０２２９】
また、上記実施形態では、推力発生磁石の正方形状の外形の一辺を４Ｌとしたが、推力発生磁石の配列周期を６Ｌとしたままで、推力発生磁石の正方形状の外形の一辺を４Ｌ〜５Ｌの間で変化させることも可能である。このときにも、上記の実施形態と同様にして、電機子コイルに供給される電流の電流量及び電流方向のいずれか一方を制御することにより、可動子の移動を制御することができる。
【０２３０】
また、上記の実施形態では、可動子の固定子からの浮上にエアガイド機構を用いたが磁気浮上機構を採用することも可能である。さらに、磁極ユニットにおいて、永久磁石に代えて永久磁石と同様な方向に磁力線を発生する電磁石を使用することも可能である。
【０２３１】
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。
【０２３２】
また、固定子上に配設される可動子は１つに限られるものではなく、例えば図４４に示されるように、固定子６０上に２つの可動子５１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。
【０２３３】
また、上記実施形態では、本発明の平面モータ及びステージ装置をウエハの位置制御に使用したが、例えば、レチクルの位置制御に使用することも可能である。
【０２３４】
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。
【０２３５】
さらに、本発明の平面モータ装置及びステージ装置は、露光装置以外の装置、例えば検査装置や基板搬送装置等にも好適に適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
以上説明したように、本発明の平面モータ装置は、高制御性及び高推力線形性を確保しつつ、２次元平面内の任意の方向に大きな推力を発生することに適している。
また、本発明のステージ装置は、本発明の平面モータ装置で移動体を駆動するので、優れた制御性、推力線形性、及び位置決め性を有するとともに、大きな推力で高速に移動体を移動させることに適している。
また、本発明の露光装置は、本発明のステージ装置でウエハ等を精度よく高速に位置決めするので、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光ことに適している。このため、本発明の露光装置は、微細パターンを有するデバイスの製造に適している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３２Ｄ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３３Ｃ】
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【図３３Ｄ】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３４Ｄ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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【図３９Ｄ】
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【図３９Ｅ】
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【図３９Ｆ】
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【図４０Ａ】
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【図４０Ｂ】
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【図４１】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４４】
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