JPH0851756A - 平面モータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で超精密な位置決め精度、高精度な軌跡
追従精度を有するステージ装置を実現するのに適した駆
動方式として平面モータ装置を提供する。 【構成】 ステージ部材を支持部材に対して相対的に所
定面内の所定の可動領域内で移動させる平面モータ装置
であって、ステージ部材に取り付けられ、所定面の法線
方向に磁束を発生させる複数の永久磁石を極性が交互に
現れるように配列した複数の磁石列と、複数の磁石列の
それぞれに対向して支持部材に取り付けられ、磁束と係
合し、対向する磁石列の配列方向と直交する方向の長さ
が対向する磁石列の幅よりも長く形成され、対向する磁
石列の配列方向と平行な軸方向を有する複数のコイルを
含んで構成された複数のコイル群とを有し、ステージ部
材が可動領域内にあるとき、複数の磁石列と、磁石列に
対向するコイル群とが、常に相互に交差するように配置
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面モータに関し、特
に対象物を載置するステージ部材を比較的広い面内で高
精度に駆動することのできる平面モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用のステッパでは、約２００
ｍｍ四方の広い可動域と０．１μｍ以下の高い駆動分解
能が必要とされる。

【０００３】従来のステッパでは、粗動部と微動部によ
る２段階の駆動機構を持つ構造や、ボールネジとサーボ
モータを組み合わせた駆動機構を持つ構造が知られてい
る。前者の場合、粗動と微動の２段階の動作を行うた
め、最終段の位置決めまでに長時間を必要とする。ま
た、ハイブリッド構造であるため、使用するアクチュエ
ータが複数になり、機構的に複雑になる。

【０００４】後者の例として、まず、平面内の一方向で
あるｘ軸方向について駆動を行うサーボモータとボール
ネジ等を備えたｘステージを形成し、その上にｙ軸方向
の駆動を行うサーボモータとボールネジ等を備えたｙス
テージを重ねたｘｙステージ等が知られている。このよ
うな構成のｘｙステージによれば、動力伝達機構や案内
機構が必要であり、駆動源の動力が１００％対象物に伝
わらずに、ステージを構成している機械部材に不要な歪
みや弾性変形を生じさせている。弾性変形量を低減する
ためには、一般的に機械構造物の大型化によって高剛性
化を図る例が多く、そのため重量も増してしまう。

【０００５】一方、レーザ加工用のｘｙステージには、
通常１００ｍｍ以上の可動域が必要とされ、特に所定の
連続した軌跡への追従精度、ミクロンオーダの駆動分解
能が必要とされる。要求される駆動分解能は、半導体製
造用のステッパに比べて低いが、反面、レーザ加工の特
徴から移動時の軌跡が問題になる。サーボモータとボー
ルネジからなる１軸ステージを２段重ねた従来のｘｙス
テージでは、ボールネジのトルクリップル、ｘ軸及びｙ
軸の各軸の応答速度差等のために高精度な軌跡追従精度
を実現することが困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の技術によるｘｙステージ等においては、たとえば
０．０１μｍの位置決め精度を持つ超精密ステージ装
置、あるいは高精度な軌跡追従精度を有するステージ装
置を実現することは難しかった。

【０００７】本発明の目的は、たとえば小型で超精密な
位置決め精度、高精度な軌跡追従精度を有するステージ
装置を実現するのに適した駆動方式として平面モータ装
置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の平面モータ装置
は、対象物を載置するためのステージ部材を、基準とな
る支持部材に対して相対的に所定面内の所定の可動領域
内で移動させる平面モータ装置であって、前記ステージ
部材と前記支持部材のうちの一方に取り付けられ、前記
所定面に対してほぼ垂直な方向に磁束を発生させる複数
の同等の永久磁石を、極性が交互に現れるように直線状
に配列した複数の磁石列と、前記磁石列の複数の永久磁
石を結合するヨークと、前記ステージ部材と前記支持部
材のうちの他方に前記複数の磁石列のそれぞれに対向し
て取り付けられ、前記磁束と係合し、対向する磁石列の
配列方向とほぼ直交する方向の長さが対向する磁石列の
幅よりも長く形成され、対向する磁石列の配列方向とほ
ぼ平行な軸方向を有する複数のコイルを含んで構成され
た複数のコイル群とを有し、前記ステージ部材が前記可
動領域内にあるとき、前記複数の磁石列と、該磁石列に
対向するコイル群とが、常に相互に交差するように配置
されている。

【０００９】また、前記複数の磁石列を、相互に異なる
方向に配列した少なくとも２つの磁石列を含む構成とし
てもよい。

【００１０】

【作用】一方向に長い磁石列と、その磁石列の配列方向
に沿う軸方向を有する複数のコイルからなるコイル群と
を対向配置し、コイル群に所定の電流を流すことによ
り、磁石列の配列方向に力を発生することができる。こ
の力により磁石列がその配列方向に移動する。磁石列と
コイル群が対向している限りこの力が発生するため、磁
石列をその長さ分平行駆動することができる。

【００１１】また、相互に異なる方向に配列した少なく
とも２つの磁石列を設け、各磁石列が平行駆動される範
囲において、それぞれの磁石列に対向するコイル群が常
に磁石列と交差するように配置することにより、平面内
で広い可動領域を確保することができる。

【００１２】

【実施例】図１に、本発明の実施例による平面モータ装
置の概略図を示す。図１（Ａ）は、コイルと永久磁石と
の位置関係を示す平面図である。図１（Ｂ）は、永久磁
石とコイルとの位置関係を示す概略側面図である。

【００１３】図１（Ａ）に示すように、平面モータの可
動平面内にｘ軸方向、ｙ軸方向およびｘ軸、ｙ軸に垂直
な軸の回りの回転方向θ方向を設定する。平面モータ装
置は、基本的単位としてｘ方向のリニアモータ構造部１
３、ｙ方向のリニアモータ構造部１４、１５を有する。
ｘ方向リニアモータ構造部１３においては、ｘ用コイル
９ａ１、９ｂ１が中心軸がｘ軸に平行になる向きに、か
つ同一中心軸上にｘ軸方向に並んで配置されている。さ
らに、ｘ用コイル９ｃ１、９ｄ１がｘ用コイル９ａ１、
９ｂ１と同一中心軸上に、かつｘ用コイル９ｂ１から所
定距離離れてｘ軸方向に並んで配置されている。

【００１４】ｘ用コイル９ａ１、９ｂ１、９ｃ１、９ｄ
１は、それぞれ同等の特性を有するコイルであり、中心
軸方向の長さよりもｙ軸方向の長さの方が長くなるよう
に構成されている。なお、ｘ用コイル９ｂ１と９ｃ１と
の間隔は、各ｘ用コイルの軸方向の長さの半分とされて
いる。

【００１５】さらに、４つのｘ用コイル９ａ１、９ｂ
１、９ｃ１、９ｄ１を貫通して共通の非磁性体のコア１
２が配置されている。ｘ用コイル９ａ１、９ｂ１、９ｃ
１、９ｄ１及びコア１２の構成と同様に構成されたｘ用
コイル９ａ２、９ｂ２、９ｃ２、９ｄ２とコア１２及び
ｘ用コイル９ａ３、９ｂ３、９ｃ３、９ｄ３とコア１２
が、ｙ軸方向に並んで配置され、ｙ軸方向に長いｘ駆動
用コイル群９を構成している。

【００１６】紙面に垂直な方向に磁束を発生するｘ用磁
石６ａ〜６ｐがｘ軸方向に並んで配置され、ｘ軸方向に
長いｘ用磁石列６を構成している。各磁石６ａ〜６ｐは
ｘ軸方向よりもｙ軸方向に長く、それぞれ同等の特性を
有する永久磁石である。

【００１７】図示の配置においては、ｘ用磁石列６が、
ｘ用コイル９ａ２、９ｂ２、９ｃ２、９ｄ２の部分でｘ
駆動用コイル群９と交差している。ｙ方向リニアモータ
構造部１４、１５においても同様の構成が採られてい
る。すなわち、ｙ方向リニアモータ構造部１４において
は、ｙ用コイル１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ
１が、中心軸がｙ軸に平行になる向きに、かつ同一中心
軸上にｙ軸方向に並んで配置されている。ｙ用コイル１
０ｂ１と１０ｃ１との間には各ｙ用コイルの軸方向の長
さの半分の間隔が開けられている。さらに、４つのｙ用
コイル１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１を貫通
して共通の非磁性体のコア１２が配置されている。

【００１８】ｙ用コイル１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ
１、１０ｄ１、コア１２と同様に構成されたｙ用コイル
１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２とコア１２及
びｙ用コイル１０ａ３、１０ｂ３、１０ｃ３、１０ｄ３
とコア１２が、ｘ軸方向に並んで配置され、ｘ軸方向に
長いｙ駆動用コイル群１０を構成している。

【００１９】紙面に垂直な方向に磁束を発生するｙ用磁
石７ａ〜７ｐがｙ軸方向に並んで配置され、ｙ軸方向に
長いｙ用磁石列７を構成している。各磁石７ａ〜７ｐは
ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長く、それぞれ同等の特性を
有する永久磁石である。

【００２０】図示の配置においては、ｙ用磁石列７が、
ｙ用コイル１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２の
部分でｙ駆動用コイル群１０と交差している。他のｙ方
向リニアモータ構造部１５は、ｙ方向リニアモータ構造
部１４と同等の構成を有する。すなわち、ｙ用コイル１
１ａ１〜１１ａ３、１１ｂ１〜１１ｂ３、１１ｃ１〜１
１ｃ３、コア１２、ｙ用磁石８ａ〜８ｐがｙ方向リニア
モータ構造部１４と同様の構成になるように配置され、
ｙ駆動用コイル群１１及びｙ用磁石列８を構成してい
る。

【００２１】ｙ駆動用コイル群１０、１１は、ｙ軸に平
行に配置されたｘ駆動用コイル群９の一端からｘ軸に平
行にそれぞれ反対方向に延在している。また、ｙ用磁石
列７、８は、それぞれｘ軸に平行に配置されたｘ用磁石
列６の両端からｙ軸に平行に同じ向きに延在している。

【００２２】このように配置されたｘ及びｙ用磁石列
６、７、８は、ｘ及びｙ駆動用コイル群９、１０、１１
に対して後述するように相対的にｘｙ平面内で移動する
ことができる。

【００２３】ｘ用磁石列６及びｙ駆動用コイル群１０、
１１は、それぞれほぼ同じ長さに、またｙ用磁石列７、
８及びｘ駆動用コイル群９は、それぞれほぼ同じ長さに
なるように構成されている。従って、ｘ用磁石列６がｘ
駆動用コイル群９に交差する範囲内でｘ軸方向に移動す
ると、ｙ用磁石列７、８は、常にそれぞれｙ駆動用コイ
ル群１０、１１と交差する。同様に、ｙ用磁石列７、８
がそれぞれｙ駆動用コイル群１０、１１と交差する範囲
内でｙ軸方向に移動すると、ｘ用磁石列６は、常にｘ駆
動用コイル群９と交差する。

【００２４】このように、ｘ及びｙ用磁石列をｘ軸方向
にｘ用磁石列６の長さ分、及びｙ軸方向にｙ用磁石列
７、８の長さ分移動しても、ｘ及びｙ用磁石列は、常に
対応するｘ及びｙ駆動用コイル群と交差することにな
る。

【００２５】図１（Ａ）では、ｘ及びｙ駆動用コイル群
が、各コイルの軸方向に対して直交する方向にそれぞれ
３個のコイルを配置した場合について示したが、３個に
限る必要はない。例えば、軸方向に対して直交する方向
に長く形成した１個のコイルを使用してもよいし、２個
あるいは４個以上のコイルを配置してもよい。

【００２６】図１（Ｂ）は、ｘ駆動用コイル群９上に配
置されたｘ用磁石列６の相対関係を示す概略側面図であ
る。ベース１の上にｘ用コイル９ａ２、９ｂ２、９ｃ
２、９ｄ２が固定され、その軸上にコア１２が貫通して
いる。これらのｘ用コイル９ａ２、９ｂ２、９ｃ２、９
ｄ２の上方に所定幅のギャップ１７を介してｘ用磁石列
６が配置されている。

【００２７】各ｘ用磁石の幅（磁石ピッチ）は、ｘ用コ
イル９ａ２〜９ｄ２の軸方向の長さと等しい。また、ｘ
用コイル９ｂ２と９ｃ２との間隔は、磁石ピッチの半分
とされている。

【００２８】図１（Ｂ）は、ｘ用磁石６ｃ、６ｄがそれ
ぞれｘ用コイル９ａ２、９ｂ２と対向している場合を示
している。このとき、ｘ用コイル９ｃ２には、ｘ用磁石
６ｅの右半分と６ｄの左半分が対向し、ｘ用コイル９ｄ
２には、ｘ用磁石６ｆの右半分と６ｇの左半分が対向す
ることになる。

【００２９】ｘ用磁石列６の各ｘ用磁石は、極性が交互
に反転するように配列され、高透磁率材料からなるヨー
ク５に固定されている。ヨーク５は、ステージ部材３に
固定されている。ｘ及びｙ用コイルをベース１に固定す
ることにより、コイルからの発熱をベースに逃がすこと
ができる。また、ステージ部材３には、発熱源がないた
め、高精度の位置決めを行うことが可能になる。

【００３０】図示の構成においては、ｘ用磁石６ｃ、６
ｅ、６ｇは下方にＮ極、上方にＳ極を有し、他のｘ用磁
石６ｄ、６ｆは下方にＳ極、上方にＮ極を有する。従っ
て、図中点線の矢印で示すように磁路１６が形成され、
磁束が分布する。

【００３１】このような磁束の存在下において、コイル
９ａ２にｘ用磁石側の面において紙面の裏から表に流れ
る電流を与え、コイル９ｂ２に反対方向の電流を与える
と、主にコイルのｘ用磁石側の面を流れる電流が磁束と
相互作用する。これら２つのコイルにおいては磁束の向
きが逆であるため、逆方向に電流を流す両コイルに同一
方向のｘ方向の力が生じる。ｘ用コイル９ａ２、９ｂ２
のベース１側の面を流れる電流によっても力が発生する
が、ｘ用コイルのベース１側の面と鎖交する磁束は、ｘ
用磁石側の面と鎖交する磁束に比べて無視できる量であ
る。

【００３２】さらに、ｘ用コイル９ｃ２、９ｄ２にも相
互に逆向きの電流を流す。ｘ用コイル９ｃ２、９ｄ２の
磁石側の面と鎖交する磁束は、左半分と右半分で互いに
逆向きであるため、ｘ用コイル９ｃ２、９ｄ２により発
生する力は打ち消しあう。このため、全体としてｘ用磁
石列６はｘ方向に駆動される。

【００３３】図２は、図１（Ｂ）に示すｘ用コイル９ａ
２〜９ｄ２にそれぞれ一定電流を流した場合のｘ方向へ
の推力とｘ用磁石列６のｘ方向への変位との関係を示
す。横軸はｘ用磁石列６の基準点からの移動距離を表
す。ここで、ｌ_p は磁石ピッチを表す。縦軸は推力を任
意目盛で表す。

【００３４】ｘ用コイル９ａ２、９ｂ２の一組により発
生する推力とｘ用コイル９ｃ２、９ｄ２の一組により発
生する推力は約９０度の位相ずれを有しており、図に示
すように一方をサイン波とすれば他方がコサイン波とな
る。また、推力は、ｘ用コイル９ａ２〜９ｄ２に流す電
流に比例する。

【００３５】ｘ用コイル９ａ２、９ｂ２の一組とｘ用コ
イル９ｃ２、９ｄ２の一組により発生する力は以下のよ
うに表すことができる。

【００３６】

【数１】 Ｆｘ_A ＝ｋｉ_xA ｃｏｓ（πｘ／ｌ_p ） …（１）

【００３７】

【数２】 Ｆｘ_B ＝ｋｉ_xB ｓｉｎ（πｘ／ｌ_p ） …（２） ここで、Ｆｘ_A 、Ｆｘ_B はそれぞれｘ用コイル９ａ２、
９ｂ２の一組及びｘ用コイル９ｃ２、９ｄ２の一組によ
り発生するｘ方向の推力、ｉ_xA、ｉ_xBはそれぞれｘ用コ
イル９ａ２、９ｂ２の一組及びｘ用コイル９ｃ２、９ｄ
２の一組に流す電流、ｘはｘ用磁石列６の変位、ｌ_p は
磁石ピッチ、ｋは推力定数を示す。

【００３８】各コイルに流す電流は、ｘ用磁石列６の変
位に基づいて次式のように定める。

【００３９】

【数３】 ｉ_xA＝ｉ_r ｃｏｓ（πｘ／ｌ_p ） …（３）

【００４０】

【数４】 ｉ_xB＝ｉ_r ｓｉｎ（πｘ／ｌ_p ） …（４） ここで、ｉ_r は目標電流を示す。

【００４１】この時、ｘ用コイル９ａ２〜９ｄ２により
発生する総合推力は、

【００４２】

【数５】 Ｆｘ＝Ｆｘ_A ＋Ｆｘ_B ＝ｋｉ_r …（５） となる。

【００４３】このように、ｘ用コイル９ａ２〜９ｄ２に
所定の交流電流を流すことにより、目標電流に比例した
推力を発生することができる。なお、ｘ用磁石列６がｘ
駆動用コイル群のｘ用コイル９ａ１〜９ｄ１あるいは９
ａ３〜９ｄ３の位置で交差している場合も同様の推力を
発生することができる。

【００４４】また、ｙ駆動用コイル群１０とｙ用磁石列
７との間、及びｙ駆動用コイル群１１とｙ用磁石列８と
の間においても同様にｙ軸方向の推力を発生することが
できる。

【００４５】図３は、図１に示すような構造の平面モー
タ装置の駆動モードを示す。図３（Ａ）はｘ並進モード
を示し、図３（Ｂ）はｙ並進モードを示し、図３（Ｃ）
はθ回転モードを示す。

【００４６】図３（Ａ）においては、ｘ方向リニアモー
タ構造部１３のｘ駆動用コイル群９に電流を流す。この
ため、ｘ方向リニアモータ構造部１３のｘ用磁石列６に
ｘ方向の力が発生し、ステージ部材をｘ方向に駆動す
る。

【００４７】図３（Ｂ）は、ｙ並進モードを示す。ｙ方
向リニアモータ構造部１４、１５のｙ駆動用コイル群１
０、１１に同一方向の力が発生するように電流を流す。
すると、ｙ方向リニアモータ構造部１４、１５のｙ用磁
石列７、８に同一のｙ方向の駆動力が発生する。したが
って、ステージ部材はｙ方向に並進運動する。

【００４８】図３（Ｃ）はｘｙ平面内におけるθ回転モ
ードを示す。ｙ方向リニアモータ構造部１４、１５に逆
向きのｙ方向の力が発生するように電流を供給する。た
とえば、図示のようにｙ方向リニアモータ構造部１４に
おいては−ｙ方向、ｙ方向リニアモータ構造部１５にお
いては＋ｙ方向に力が発生するように、それぞれのｙ駆
動用コイル群に電流を供給する。これら逆方向で平行な
力が発生すると、リニアモータ構造部１４、１５のｙ用
磁石列を支持するステージ部材はｘｙ平面内で＋θ方向
に回転する。

【００４９】なお、図３（Ａ）に示すようにｘ方向に駆
動する場合、駆動力が発生する位置がステージ部材３の
重心からずれているため、θ方向の弱いトルクが発生す
る。このとき、ｙ方向リニアモータ構造部１４、１５に
よりこのトルクを打ち消す方向にトルクを発生すること
により、ステージ部材をｘ方向に並進運動させることが
可能になる。

【００５０】このように、ｘｙ平面内でステージ部材３
を移動する場合、ｘ及びｙ駆動用コイル群とそれに対応
するｘ及びｙ用磁石列が交差していれば推力を発生する
ことができる。従って、ｘ軸方向においては、ｘ用磁石
列６の長さからｘ駆動用コイル群９の幅を減じた長さの
可動域を確保することができる。同様に、ｙ軸方向にお
いては、ｙ用磁石列１４、１５からｙ駆動用コイル群１
０、１１の幅を減じた長さの可動域を確保することがで
きる。このように、ｘｙ平面内に大きな可動域を確保す
ることが可能になる。

【００５１】また、推力は、ステージ部材３に固定され
ているｘ及びｙ用磁石列６、７、８にそれぞれ平行に働
く。そのため、重心に対する推力のモーメントの腕の長
さは、ステージ部材３が可動域内のどこにあっても一定
である。従って、ステージ部材３の位置によらず各軸
（ｘ，ｙ，θ）の制御が容易に行える。

【００５２】また、上記実施例では、ｘ及びｙ用コイル
を１／２ピッチずつずらして配置した２相構造とした場
合について説明したが、一般的にｎ相構造としてもよ
い。ｎ相構造のリニアモータとした場合には、各相のコ
イルを１／ｎピッチずつずらして配置すればよい。

【００５３】以上の説明においては、各コイルはベース
に固定され、各永久磁石はステージ部材に固定され、ス
テージはｘｙ平面内で自由に運動できると仮定した。コ
イルに働く力と永久磁石に働く力は大きさが等しく、向
きが逆である。このような構造は、たとえば、ステージ
をコロ等でｘｙ平面内に支持することによって実現する
こともできるが、以下に述べるようにエアベアリング等
の摩擦の少ないベアリング機構を用いることがより好ま
しい。

【００５４】ステージの可動部の機械構造部の自重もし
くは、磁石等による吸引力と逆向きにエアベアリングの
浮上力が作用するようにエアベアリングを組み合わせた
構造によれば、ステージをベース上所定高さに保持し、
ｘｙ平面内の運動自由に支持することができる。

【００５５】図４は、平面モータ装置を備えたｘｙステ
ージ装置を示す斜視図である。ベース１は、その上に平
坦な案内面２を有し、案内面２上にｘ駆動用コイル群
９、ｙ駆動用コイル群１０、１１を図１（Ａ）に示す配
置になるように固定する。

【００５６】ベース１の案内面２上には、エアパッド４
で支持されたメインステージ３が配置される。エアパッ
ド４は、たとえば下面にエア吹き出し口を有するもので
あり、エアの吹き出しによってベース１の案内面２上に
浮上する。ＳＯＲアライナ等、縦型のステージにする場
合は、エアパッドに永久磁石を並用することにより、垂
直面上で平面運動が可能となる。

【００５７】メインステージ３の下面には、鉄等の高透
磁率材料で形成されたヨーク５が固定されている。この
ヨーク５の下面には、さらにｘ用磁石列６、ｙ用磁石列
７、８が図１（Ａ）に示す配置になるように固定されて
いる。

【００５８】メインステージ３をエアパッド４により浮
上させ、コイルと磁石の組み合わせにより、駆動するこ
とにより、ほぼ摩擦のない状態でメインステージに直接
力を作用させることができる。このため、構造部材に歪
みや弾性変形が生じることを防止することが可能とな
る。また、装置全体を小型化にできる。このようにし
て、高精度の位置決めが可能なステージ装置が提供され
る。

【００５９】上記実施例では、ｘ方向リニアモータ構造
部を１つ、ｙ方向リニアモータ構造部を２つ設けた場合
について説明したが、ｘ方向リニアモータ構造部及びｙ
方向リニアモータ構造部をそれぞれ２つずつ設けてもよ
い。

【００６０】図５は、ｘ方向及びｙ方向リニアモータ構
造部をそれぞれ２つずつ設けた場合の、ｘ及びｙ駆動用
コイル群とｘ及びｙ用磁石列の位置関係を示す平面図で
ある。

【００６１】ｘ用磁石列３０、３１及びｙ用磁石列３
２、３３が、それぞれの磁石列が一つの辺を構成するよ
うに長方形あるいは正方形状に配置されている。ｘ駆動
用コイル群４０、４１及びｙ駆動用コイル群４２、４３
が、それぞれｘ軸及びｙ軸方向に平行に放射状に配置さ
れている。各コイル群及び磁石列は図１の場合と同様に
それぞれベース及びステージ部材に固定されている。ま
た、各コイル群及び磁石列の紙面に垂直な方向の位置関
係は、図１（Ｂ）の場合と同様の構成である。

【００６２】磁石列３０〜３３及びコイル群４０〜４３
は、放射状に配置されたコイル群４０〜４３の中心に形
成された四角形が、磁石列３０〜３３によって囲まれた
四角形に内包されるような相対位置を保ってステージ部
材を移動したとき、各コイル群４０〜４３がそれぞれ各
磁石列３０〜３３と常に交差するように構成されてい
る。

【００６３】このようにコイル及び永久磁石を配置する
ことにより、ステージ部材は、ｘ及びｙ用磁石列３０〜
３３で囲まれた四角形の大きさの可動域を確保すること
ができる。さらに、ｘ軸方向及びｙ軸方向共に２か所で
推力が発生するため、ステージ部材の運動性能を向上す
ることができる。

【００６４】なお、上記実施例では、ベースにコイル群
を固定し、ステージ部材に磁石列を固定した場合につい
て説明したが、その逆の構成としてもよい。以上実施例
に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限さ
れるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合
わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一方向に長いコイル群と対向させてコイル群の長さ方向
に交差する方向に長い永久磁石列を配置し、制御した電
流をコイル群に供給することにより、永久磁石列に磁石
列の長さ方向の力を発生することができる。

【００６６】このコイル群と永久磁石列が交差している
限り力を発生することができる。従って、このコイル群
と永久磁石列の組を２組設け、異なる２方向に配置する
ことにより、広い可動域を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による平面モータ装置を示す。
図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は側面図である。

【図２】図１（Ｂ）と対応して発生する力を説明するた
めのグラフである。

【図３】図１に示す平面モータ装置の駆動モードを説明
するための平面モータ装置の平面図である。

【図４】本発明の実施例によるｘｙステージ装置を示す
斜視図である。

【図５】本発明の実施例による平面モータ装置の他の構
成例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ 案内面 ３ ステージ部材（メインステージ） ４ エアパッド ５ ヨーク ６ ｘ用磁石列 ７、８ ｙ用磁石列 ９ ｘ駆動用コイル群 １０、１１ ｙ駆動用コイル群 １２ コア １３ ｘ方向リニアモータ構造部 １４、１５ ｙ方向リニアモータ構造部 １７ ギャップ ３０、３１ ｘ用磁石列 ３２、３３ ｙ用磁石列 ４０、４１ ｘ駆動用コイル群 ４２、４３ ｙ駆動用コイル群

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物を載置するためのステージ部材
   を、基準となる支持部材に対して相対的に所定面内の所
   定の可動領域内で移動させる平面モータ装置であって、 前記ステージ部材と前記支持部材のうちの一方に取り付
   けられ、前記所定面に対してほぼ垂直な方向に磁束を発
   生させる複数の同等の永久磁石を、極性が交互に現れる
   ように直線状に配列した複数の磁石列と、 前記磁石列の複数の永久磁石を結合するヨークと、 前記ステージ部材と前記支持部材のうちの他方に前記複
   数の磁石列のそれぞれに対向して取り付けられ、前記磁
   束と係合し、対向する磁石列の配列方向とほぼ直交する
   方向の長さが対向する磁石列の幅よりも長く形成され、
   対向する磁石列の配列方向とほぼ平行な軸方向を有する
   複数のコイルを含んで構成された複数のコイル群とを有
   し、 前記ステージ部材が前記可動領域内にあるとき、前記複
   数の磁石列と、それぞれの磁石列に対向するコイル群と
   が、常に相互に交差するように配置されている平面モー
   タ装置。
2. 【請求項２】 前記複数の磁石列は、相互に異なる方向
   に配列した少なくとも２つの磁石列を含む請求項１記載
   の平面モータ装置。
3. 【請求項３】 前記複数の磁石列は、長方形の３辺に沿
   って配置されており、前記複数のコイル群は、前記長方
   形内の一点から前記３辺にそれぞれ直交する方向に放射
   状に配置されている請求項１または２記載の平面モータ
   装置。
4. 【請求項４】 前記複数の磁石列は、長方形状に配置さ
   れており、前記複数のコイル群は、前記長方形内の一点
   から前記長方形の各辺にそれぞれ直交する方向に放射状
   に配置されている請求項１または２記載の平面モータ装
   置。
5. 【請求項５】 前記複数のコイル群は、相互に平行に配
   置された複数のコアと各コアの対応する複数の位置に配
   置された複数のコイルとを有し、コアの軸方向の異なる
   位置で多相駆動するのに適した請求項１〜４のいずれか
   に記載の平面モータ装置。
6. 【請求項６】 前記ステージ部材と前記支持部材とは平
   面案内機構を介して結合している請求項１〜５のいずれ
   かに記載の平面モータ装置。
7. 【請求項７】 前記複数組のコイルは、軸上に高透磁率
   材料のコアもしくは、非磁性材料を有する複数組のコイ
   ルである請求項１〜６のいずれかに記載の平面モータ装
   置。