JPH11275850A - 電機子ユニットおよびそれを備えたリニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、モータの推進性能を効果的に向上さ
せることのできる電機子ユニットおよびそれを備えたリ
ニアモータを提供すること、および電機子ユニットに発
生する熱を周囲の環境に悪影響を及ぼすことなく効率よ
く排出できる電機子ユニットおよびそれを備えたリニア
モータを提供することを目的とする。 【解決手段】電機子ユニット３Ａは、全体として平板状
に形成されたコイル３７を、コイル３７の周端部全周で
支持するコイル支持部材３６を有している。コイル支持
部材３６は、キャン３５の内壁と非接触に配置されてお
り、冷媒流入口３９から流入してキャン３５内部を循環
する冷媒によりコイル３７を効率よく冷却することがで
きるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば精密位置決
め装置の駆動機構の固定子または可動子として用いられ
る電機子ユニットおよびそれを備えたリニアモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、精密位置決め装置の駆動系を直線
駆動させる駆動機構として、回転型モータの回転を直動
変換して駆動対象物を駆動させるものや、直接直線型の
モータ、いわゆるリニアモータを用いて駆動対象物を駆
動させるものが用いられている。

【０００３】リニアモータは、構造が簡易で部品点数が
少なく済み、駆動における摩擦抵抗が少ないために動作
精度が高く、また、直接的に直線駆動するので移動動作
を迅速に行うことができるという利点を有している。こ
のためリニアモータは、精密な位置決めを必要とする分
野の直線駆動を行う駆動機構において主流となりつつあ
る。例えば、半導体装置、液晶表示装置、あるいは薄膜
磁気ヘッド等を製造する際のフォトリソグラフィ工程で
用いられる露光装置において、レチクル、ウェハ等を載
置するステージを駆動するステージ駆動機構としてリニ
アモータが用いられている。

【０００４】露光装置のステージ駆動系として用いられ
ているリニアモータの概略の構成を図８を参照して説明
する。図８は、従来のリニアモータを可動子の移動方向
に垂直な面で切断した断面を示している。リニアモータ
５１は、大別すると、界磁磁石５４、５５を有する磁極
ユニット５２と、コイル５８を有する電機子ユニット５
３とから構成される。磁極ユニット５２と電機子ユニッ
ト５３のいずれか一方が所定の部材に固定されて固定子
として機能し、他方が可動子として機能する。可動子
は、図示しない可動子支持機構により固定子と所定の空
隙を介して支持され、固定子に沿って移動できるように
なっている。なお、磁極ユニット５２を可動子として用
いたリニアモータはムービングマグネット型のリニアモ
ータと呼ばれ、電機子ユニット５３を可動子として用い
たリニアモータはムービングコイル型のリニアモータと
呼ばれている。

【０００５】磁極ユニット５２は、断面コ字状の磁極ベ
ース５６を有している。磁極ベース５６の対向する内壁
部には、界磁磁石５４、５５が対向して設けられてい
る。電機子ユニット５３は、断面コ字状の電機子ベース
６１を有している。電機子ベース６１には、断面形状が
矩形の中空のキャン６２が設けられている。キャン６２
の内部において、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属で形成
された巻線ホルダ５７の両側にコイル５８が装着され、
巻線ホルダ５７が断熱材からなるスペーサ５９、６０を
介してキャン６２に固定されている。キャン６２内部の
空間６３には、コイル５８によって発生する熱を外部へ
排出させるための、図示しない冷却循環系から供給され
る冷媒が循環するようになっている。また、リニアモー
タ５１では、電機子ユニット５３のコイル５８へ供給す
る電流を電力制御機構（図示せず）が制御することによ
り、可動子の移動動作を制御するよになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、モータ推力は、
理論的にはフレミング則により、対向する界磁磁石間の
空間（以下、界磁空隙という）の磁束密度と、力を発生
させるために役立つ界磁空隙内に存在するコイルの電線
の長さ（以下、有効電線長という）と、界磁空隙内のコ
イルの電線を流れる電流値との積で求められる。このモ
ータ推力を電流値で除した推力定数はモータの構造等に
より決定され、モータの推力性能を左右する重要なファ
クタとしてモータ設計で用いられている。モータの推力
性能を向上させるには推力定数を大きくするとることが
重要であり、有効電線長を長くする、あるいは磁束密度
を高くすることが必要である。

【０００７】ところで、例えばウェハを載置して移動す
る露光装置のステージは、スループットを向上させるた
めにできるだけ短時間でウェハの所定領域を所定位置に
位置決めさせることが要求される。そのためステージに
は、高速で安定して移動でき、急激な加減速でも変形や
振動を生じないように高い剛性を持たせる必要が生じ、
その結果ステージの質量は大きくならざるを得ない。従
って、ステージ駆動系に用いるリニアモータには、重い
ステージを大きい加速度で駆動できるだけの推力性能が
要求されている。

【０００８】図８に示した従来のリニアモータ５１の推
力性能を向上させるには、有効電線長が長くなるように
電機子ユニット５３のコイル５８の電線の巻数を増加さ
せることが考えられる。しかしながら、コイル５８の巻
数を増加させるとコイル５８の界磁磁石方向の厚さが厚
くなるので、界磁磁石間の空隙の幅を広げざるを得ず、
そのため界磁空隙での磁束密度が低下してリニアモータ
の推進性能をそれほど向上させることができないという
問題が生じる。また、界磁空隙での磁束密度を低下させ
ないようにしようとすれば界磁磁石は大きくて重いもの
にならざるを得ず、リニアモータが大型化してしまうと
いう問題を生じる。

【０００９】また、コイル５８の有効電線長を長くする
ことは、コイル５８の発熱量が増大することにもなり、
従来のリニアモータ５１の構成では、発生した熱はコイ
ル５３を支持する巻線ホルダ５７を介してスペーサ６０
に伝達し、スペーサ６０の断熱能力を超えてキャン６２
に伝達してしまうことになる。キャン６２に伝達した熱
は、キャン６２表面から放射して周囲の雰囲気中の気体
に揺らぎを生じさせて屈折率の変動を生じさせたり、キ
ャン６２から電機子ベース６１を介してステージ装置に
伝達してステージの熱膨張を引き起こす原因となったり
するという問題を有している。

【００１０】本発明の目的は、モータの推進性能を効果
的に向上させることのできる電機子ユニットおよびそれ
を備えたリニアモータを提供することにある。さらに、
本発明の目的は、電機子ユニットに発生する熱を周囲の
環境に悪影響を及ぼすことなく効率よく排出することの
できる電機子ユニットおよびそれを備えたリニアモータ
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図１乃至図７に対応付けて説明すると、上記目的
は、平板状に形成されたコイル（２８，３７）と、コイ
ル（２８，３７）を支持するコイル支持機構（２６，２
７，３６，４０）と、コイル（２８，３７）を収容する
キャン（２５，３５）とを備えた電機子ユニットにおい
て、コイル支持機構（２６，２７，３６，４０）は、コ
イル（２８，３７）の周端部のみでコイル（２８，３
７）を支持するコイル支持部材（２７，３６）を有して
いることを特徴とする電機子ユニット（３Ａ）によって
達成される。また、本発明の電機子ユニット（３Ａ）に
おいて、コイル支持部材（３６）は、コイル（２８，３
７）の周端部全周でコイル（２８，３７）を支持し、前
記キャン（２５，３５）と前記コイル（２８，３７）と
は空隙を有することを特徴とする。また、本発明の電機
子ユニット（３Ａ）においてコイル支持部材（３６）
は、キャン（２５，３５）の内壁と非接触に配置されて
いることを特徴とする。また、本発明の電機子ユニット
において、キャン（２５，３５）内部を冷却する冷媒が
流入する冷媒流入口（３０，３９）を有していることを
特徴とする。

【００１２】また、上記目的は、コイル（２８，３７）
を有する電機子ユニットと、コイル（２８，３７）に対
して所定の空隙を介して配置される永久磁石（２２，２
３，３２，３３）を有する磁極ユニット（３Ｂ）とを備
えたリニアモータにおいて、電機子ユニットが、本発明
の電機子ユニット（３Ａ）であることを特徴とするリニ
アモータによって達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
電機子ユニットおよびそれを備えたリニアモータを図１
乃至図５を用いて説明する。本実施の形態では、ムービ
ングマグネット型のリニアモータを例にとって説明す
る。まず、本実施の形態による電機子ユニットを備えた
リニアモータが搭載されているウェハステージの概略の
構成を図１を用いて説明する。本実施の形態によるウェ
ハステージは、露光装置内に設けられ、ウェハを載置し
て２次元的に移動可能なものである。図１は、ウェハス
テージの構成を説明するために、ウェハステージの一部
を切り欠いた斜視図を示している。

【００１４】本ウェハステージでは、Ｘステージ及びＹ
ステージを介して試料台５上の不図示のウェハホルダ上
にウェハＷが真空吸着により保持されている。不図示の
レチクル上のパターンに露光用の照明光が照射され、そ
のパターンの像がウェハＷ上に転写露光される。以下、
定盤１に平行な平面上にＸ軸及びＹ軸からなる直交座標
系を取り、その直交座標系に垂直にＺ軸を取り説明す
る。

【００１５】定盤１上のＹ方向の両端近傍にはＸステー
ジを駆動するためのリニアモータ３、４のそれぞれの電
機子ユニット３Ａ、４Ａが、固定子としてＸ方向に沿っ
て互いに平行な状態で固定されている。また、定盤１の
＋Ｙ方向側の端部付近に固定された電機子ユニット３Ａ
の内側面（−Ｙ方向の面）に沿ってＸステージのための
案内面が設けられたＸガイドバー（案内体）１０４が固
定されている。電機子ユニット３Ａ上にはリニアモータ
３の磁極ユニット３Ｂが架設され、同様に電機子ユニッ
ト４Ａ上には、リニアモータ４の磁極ユニット４Ｂが架
設されている。磁極ユニット３Ｂは、Ｘガイドバー１０
４を跨ぐ固定用フレーム６を介してＹステージの案内面
となるＹガイドバー（案内体）１１２の＋Ｙ方向側の上
端部に固定されており、他方の磁極ユニット４Ａは、固
定用フレーム７を介してＹガイドバー１１２の−Ｙ方向
側の上端部に固定されている。

【００１６】Ｙガイドバー１１２のＹ方向の両端は、＋
Ｙ方向側に配設された第１のＹガイドバー搬送体１０
１、及び−Ｙ方向側に配設された第２のＹガイドバー搬
送体１０５に固定されている。第１のＹガイドバー搬送
体１０１の底面及び外側面（＋Ｙ方向側の面）は、それ
ぞれ定盤１の上面及びＸガイドバー１０４の案内面に対
向し、第２のＹガイドバー搬送体１０５の底面は定盤１
の上面に対向している。以上のＸガイドバー１０４、Ｙ
ガイドバー１１２及びＹガイドバー搬送体１０１、１０
５等よりＸステージが構成されている。Ｘステージは、
Ｘ軸のリニアモータ３、４のそれぞれの磁極ユニット３
Ｂ、４Ｂと同体でＸ方向に移動する。

【００１７】また、Ｙガイドバー搬送体１０１、１０５
のそれぞれの両端部には、試料台５を載置するＸ方向軸
受体１１１Ａ、１１１Ｂを駆動するためのＹ軸の２つの
リニアモータ（図１では、一方のリニアモータ８を示
す。他方のリニアモータについては、電機子ユニットだ
けを示す）の電機子ユニット８Ａ、９Ａが互いに平行な
状態で固定されている。リニアモータ８の電機子ユニッ
ト８Ａには、磁極ユニット８Ｂが架設され、他方のリニ
アモータにも同様の磁極ユニットが架設されている。２
つの磁極ユニットは、それぞれＸ方向軸受体１１１Ａ、
１１１Ｂの側面に直接固定されている。また、２つのＸ
方向軸受体１１１Ａ、１１１Ｂは共にその底面側で、Ｙ
ガイドバー１１２の底面側に対向して配置された上下方
向支持体１０６に固定されている。そして、上下方向支
持体１０６の底面は定盤１の上面に対向している。以上
の上下方向支持体１０６、Ｘ方向軸受体１１１Ａ、１１
１Ｂ、及び試料台５等よりＹステージが構成されてい
る。Ｙステージは２つのＹ軸のリニアモータの磁極ユニ
ット８Ｂ等と同体でＹガイドバー１１２に沿ってＹ方向
に移動する。

【００１８】さらに、試料台５上の−Ｘ方向側及び＋Ｙ
方向側のそれぞれの端部には、定盤１上に固定されたＸ
座標計測用のレーザ干渉計１６及びＹ座標計測用のレー
ザ干渉計１７から放射されるレーザビーム１６Ａ及び１
７Ａを反射する移動鏡１８及び移動鏡１９が固定されて
おり、これらのレーザ干渉計１６、１７により試料台５
のＸ座標及びＹ座標が検出される。さらに、本例のステ
ージ装置には不図示であるが、ウェハＷを上下方向（Ｚ
方向）に移動すると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の回りに回転さ
せる機構が搭載されている。

【００１９】次に、図１に示したウェハステージに搭載
されている本発明の実施の形態による電機子ユニットを
備えたリニアモータの概略の構成を図２を用いて説明す
る。図１のウェハステージに搭載されたリニアモータ
３、４、８の構成は何れも同一であるので以下リニアモ
ータ３を代表として説明する。図２は、リニアモータ３
の概略の構成を示しており、図２（ａ）は、リニアモー
タ３の電機子ユニット３Ａを図１に示すＸ−Ｚ平面に平
行な面で切断した断面図であり、図２（ｂ）は、図２
（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した電機子ユニット３Ａ
の断面、および対応する磁極ユニット３Ｂの断面を示し
ている。

【００２０】リニアモータ３は、上述の磁極ユニット３
Ｂと、電機子ユニット３Ａとを備えている。磁極ユニッ
ト３Ｂは、断面コ字状の磁極ベース２１を有している。
磁極ベース２１の対向する内壁部には、例えば、永久磁
石からなる界磁磁石２２、２３が対向して設けられてい
る。電機子ユニット３Ａは、非磁性体の金属あるいは樹
脂等からなる電機子ベース２４を有している。電機子ベ
ース２４の＋Ｚ方向側の面には、非磁性体の部材からな
り、中空の直方体の一面を開口させた形状のキャン２５
が、開口部を電機子ベース２４側に向けて固定されてい
る。

【００２１】電機子ベース２４およびキャン２５で形成
された空間（以下、キャン内部という）２９には、図示
しない電力制御機構からリニアモータ３の駆動源となる
電流が供給されるコイル２８が設けられている。後程図
を用いて説明するが本実施の形態では３相励磁方式を採
用しているので、コイル２８はそれぞれ独立して電流が
供給される３つのコイルが交互に並んだ配置構成を有し
ている。コイル２８は、全体としてＸ方向に長いほぼ平
板状の形状をしており、そのＺ方向の上下周端部２８ａ
は、非磁性体であって非導体のＳＵＳ（ステンレス）等
の金属、プラスチック等の樹脂、あるいはセラミック等
からなるコイル支持部材２７に接着剤等で接着されてい
る。なお、コイル支持部材２７は熱伝導率の低い部材に
より構成されることが好ましい。コイル支持部材２７
は、断熱部材からなるスペーサ２６を介して、＋Ｚ方向
側がキャン２５に固定され、−Ｚ方向側が電機子ベース
２４に固定されている。このように、本実施の形態によ
る電機子ユニット３Ａでは、コイル２８は従来の巻線ホ
ルダにより支持されるのではなく、Ｘ方向に伸びる上下
２本のコイル支持部材２７がキャン内部２９でコイル２
８を支持するようにしている。

【００２２】電機子ベース２４には、図示しない冷却循
環系から供給される冷媒をキャン内部２９に流入させる
流入口３０Ａと、冷却循環系に冷媒を戻すための流出口
３０Ｂとが設けられている。これによって、冷媒は、冷
却循環系から流入口３０Ａを通ってキャン内部２９を流
れ、コイル２８近傍を通ってコイル２８から熱を吸収
し、その後流出口３０Ｂを通って冷却循環系へ戻るよう
に循環する。リニアモータ３では、電機子ユニット３Ａ
のコイル２８へ供給する電流を電力制御機構が制御する
ことにより、磁極ユニット３Ｂが駆動される。

【００２３】ここで、本実施の形態による電機子ユニッ
ト３Ａに用いているコイル２８について図３を用いて説
明する。実施の形態によるコイル２８は、図３（ａ）に
示すように、まず、コイル用の電線を巻いて一方の辺が
他方の辺より長い長方形または平行四辺形の要素コイル
４１を３相用に３個作成し、図３（ｂ）に示すように、
図中で示す第１相用の要素コイル４１と、図中で示
す第２相用の要素コイル４１と、図中で示す第３相用
の要素コイル４１とをずらして重ね合わせ、図中の破線
に沿ってこれら複数の要素コイル４１を折り曲げていく
ことにより作成される。

【００２４】この結果、図３（ｃ）に示すように、第１
相用の要素コイル４１の一部分、第２相用の要素コイル
４１の一部分、第３相用の要素コイル４１の一部分が順
次並んだ３相用の平板状コイル４２が作成できる。この
作成された平板状コイル４２そのものをコイル２８とす
ることもでき、また、平板状コイル４２を複数積層させ
てコイル２８とすることもできる。

【００２５】次に、図４を用いてコイル２８の他の例に
ついて説明する。図４（ａ）は、コイル２８を構成する
要素コイル４３の斜視図であり、図４（ｂ）、（ｄ）は
同平面図、図４（ｃ）は同断面図である。まず、図４
（ａ）に示すように、コイル用の電線を巻いて、六角柱
の側面を構成する形状の要素コイル４３を作成する。次
いで、図４（ｂ）に示すように、要素コイル４３を押し
潰して平面状の六角形（亀の甲状）の平面コイル４４を
作成する。平面コイル４４の断面は、図４（ｃ）に示す
ように、折り曲げ部４４ａにおいて電線が断線しないよ
うに緩やかに折り曲げており、他の部分と比べると厚さ
が厚くなっている。次に、平面コイル４４を複数用意
し、これら平面コイル４４を図４（ｄ）に示すように順
次重ねて平板状コイル４５を作成する。この作成された
平板状コイル４５そのものをコイル２８とすることもで
き、また、平板状コイル４５を複数積層させてコイル２
８とすることもできる。

【００２６】次に、コイル２８のさらに他の例について
図５を用いて説明する。図５（ａ）は、コイル２８を構
成する要素コイル４６の斜視図であり、図５（ｂ）、
（ｄ）は同平面図、図５（ｃ）は同断面図である。ま
ず、図５（ａ）に示すように、銅板よりなる２枚のシー
トコイル４６ａを用意し、これらシートコイル４６ａの
端部同士をはんだ等により接続し、六角柱の側面を構成
する形状の要素コイル４６を作成する。次いで、図５
（ｂ）に示すように、要素コイル４６を押し潰して平面
状の六角形（亀の甲状）の平面コイル４７を作成する。
平面コイル４７の断面は、図５（ｃ）に示すように折り
曲げ部４７ａと他の部分とに厚さの差がなくフラットな
形状に仕上げることができ、図４に示した折り曲げ部４
４ａより薄くすることができる。次に、平面コイル４７
を複数用意し、これら平面コイル４７を図５（ｄ）に示
すように順次重ねて平板状コイル４８を作成する。この
作成された平板状コイル４８そのものをコイル２８とす
ることもでき、また、平板状コイル４８を複数積層させ
てコイル２８とすることもできる。

【００２７】以上説明したように、本実施の形態による
電機子ユニット３Ａにおいては、磁極ユニット３Ｂの界
磁磁石２２、２３間の界磁空隙に従来のような巻線ホル
ダ５７が設けられていないので、界磁空隙内に巻線ホル
ダ５７が占有していた領域をコイルの占有領域に割り当
てることができるようになる。つまり、界磁磁石を従来
と同様のものを用い、また界磁空隙の幅も従来と同様に
して、界磁空隙での磁束密度を低下させずに電機子ユニ
ット３Ａのコイル２８の電線の巻数を増加させることが
でき、有効電線長を長くしてリニアモータ３の推力性能
を向上させることができるようになる。また、本実施の
形態による電機子ユニット３Ａによれば、従来の巻線ホ
ルダ５７が占有した領域分だけ、界磁空隙の幅を狭くす
ることができ、これによってもリニアモータの推力性能
を向上させることができる。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態による電
機子ユニットを図６および図７を用いて説明する。本実
施の形態の電機子ユニットも、第１の実施の形態の図１
で説明したウェハステージに搭載されたムービングマグ
ネット型のリニアモータ３、４、８に用いられる。従っ
て、本実施の形態による電機子ユニットを備えたリニア
モータを搭載したウェハステージの構成等については説
明を省略し、また、ウェハステージ上のリニアモータ３
を例にとって説明する。図６は、リニアモータ３の概略
の構成を示しており、図６（ａ）は、リニアモータ３の
電機子ユニット３Ａを図１に示すＸ−Ｚ平面に平行な面
で切断した断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の
Ａ−Ａ線に沿って切断した電機子ユニット３Ａの断面、
および対応する磁極ユニット３Ｂの断面を示している。

【００２９】リニアモータ３は、上述の磁極ユニット３
Ｂと、電機子ユニット３Ａとを備えている。磁極ユニッ
ト３Ｂは、断面コ字状の磁極ベース３１を有している。
磁極ベース３１の対向する内壁部には、例えば、永久磁
石からなる界磁磁石３２、３３が対向して設けられてい
る。電機子ユニット３Ａは、非磁性体の金属あるいは樹
脂等からなる電機子ベース３４を有している。電機子ベ
ース３４の＋Ｚ方向側の面には、非磁性体の部材からな
り、中空の直方体の一面を開口させた形状のキャン３５
が、開口部を電機子ベース３４側に向けて固定されてい
る。

【００３０】電機子ベース３４およびキャン３５で形成
された空間（以下、キャン内部という）３８には、図示
しない電力制御機構からリニアモータ３の駆動源となる
電流が供給されるコイル３７が設けられている。本実施
の形態によるコイル３７も、第１の実施の形態において
図３乃至図５を用いて説明したのと同様の３相励磁方式
で、それぞれ独立して電流が供給される３つのコイルが
交互に並んだ配置構成を有している。従ってコイル３７
は、全体としてＸ方向に長いほぼ平板状の形状をしてお
り、非磁性体であって非導体のＳＵＳ（ステンレス）等
の金属、プラスチック等の樹脂、あるいはセラミック等
からなるコイル支持部材３６によりコイル周端部全周が
固定されて支持されている。なお、コイル支持部材３６
は熱伝導率の低い部材により構成されることが好まし
い。

【００３１】ここで、コイル支持部材３６の形状等につ
いて図６と共に図７を用いて説明する。図７は、コイル
支持部材３６の分解斜視図である。まず、コイル支持部
材３６は、コイル３７を両側から挟み込んで支持する第
１支持部材３６Ａと第２支持部材３６Ｂとで構成されて
いる。

【００３２】図７において、第１支持部材３６ＡのＸ−
Ｚ面に平行な平面領域に矩形状の開口３６Ｃが設けられ
ている。一方、第２支持部材３６ＢのＸ−Ｚ面に平行な
平面領域には、開口３６Ｃと対応する位置に矩形状の開
口３６Ｄが設けられている。また図６（ｂ）に示すよう
に、開口３６Ｃ、３６Ｄの開口端部には傾斜が付けられ
ており、第１支持部材３６Ａと第２支持部材３６Ｂとで
コイル３７を挟み込むと、これら２つの傾斜で形成され
る凹部にコイル３７の周端部の全周が接して支持される
ようになっている。また、第１支持部材３６Ａの接続部
３６Ｅには、複数のボルト穴（図では３つ）が穿設され
ており、一方、第２支持部材３６Ｂの接続部３６Ｆに
は、第１支持部材３６Ａの接続部３６Ｅに対応させて複
数のボルト穴が穿設されている。また、第１支持部材３
６Ａには、第２支持部材３６Ｂの凹状部３６Ｈと対応す
る位置に、凹状部３６Ｈと対応する段差を有する凸状部
３６Ｇが設けられている。

【００３３】これら第１支持部材３６Ａおよび第２支持
部材３６Ｂにより、コイル３７は、両支持部材３６Ａ、
３６Ｂの両開口によって形成される空間に、周端部の全
周が両支持部材３６Ａ、３６Ｂに接するようにはめ込ま
れて支持される。また同時にコイル３７は、両支持部材
３６Ａ、Ｂの開口３６Ｃ、３６Ｄの開口端部に塗布され
た接着剤によっても、コイル３７の周端部の全周が接着
されて支持されるようになっている。なお、第１支持部
材３６Ａと第２支持部材３６Ｂとは、凸状部３６Ｇおよ
び凹状部３６Ｈにより確実に位置合わせされて重ね合わ
すことができるようになっている。

【００３４】図６において、コイル支持部材３６は、断
熱部材からなる第１固定部４０Ａに＋Ｘ方向側の接続部
をボルトで固定し、断熱部材からなる第２固定部４０Ｂ
に−Ｘ方向側の接続部をボルトで固定している。第１固
定部４０Ａはキャン３５の＋Ｘ方向側の内壁部に固定さ
れ、第２固定部４０Ｂはキャン３５の−Ｘ方向側の内壁
部に固定されている。従って本実施の形態による電機子
ユニット３Ａは、そのＸ方向の全幅において、キャン３
５および電機子ベース３４とコイル支持部材３６との間
に空隙が形成され、以下に説明する冷媒が流通すること
ができるようになっている。

【００３５】電機子ベース３４には、図示しない冷却循
環系から供給される冷媒をキャン内部３８に流入させる
流入口３９Ａと、冷却循環系に冷媒を戻すための流出口
３９Ｂとが設けられている。これによって、冷媒は、冷
却循環系から流入口３９Ａを通ってキャン内部３８を流
れ、コイル３７近傍を通ってコイル３７から熱を吸収
し、その後流出口３９Ｂを通って冷却循環系へ戻るよう
に循環する。リニアモータ３では、電機子ユニット３Ａ
のコイル３７へ供給する電流を電力制御機構が制御する
ことにより、磁極ユニット３Ｂが駆動される。

【００３６】以上説明したように、本実施の形態による
電機子ユニット３Ａにおいても、第１の実施の形態と同
様に、磁極ユニット３Ｂの界磁磁石３２、３３間の界磁
空隙に従来のような巻線ホルダ５７が設けられていない
ので、界磁空隙内に巻線ホルダ５７が占有していた領域
をコイルの占有領域に割り当てることができるようにな
る。つまり、界磁磁石を従来と同様のものを用い、また
界磁空隙の幅も従来と同様にして、界磁空隙での磁束密
度を低下させずに電機子ユニット３Ａのコイル３７の電
線の巻数を増加させることができ、有効電線長を長くし
てリニアモータ３の推力性能を向上させることができる
ようになる。

【００３７】また、本実施の形態による電機子ユニット
３Ａによれば、従来の巻線ホルダ５７が占有した領域分
だけ、界磁空隙の幅を狭くすることができ、これによっ
てもリニアモータの推力性能を向上させることができ
る。さらに本実施の形態による電機子ユニット３Ａによ
れば、コイル３７の周端部の全周でコイル３７を保持す
るようにしたので、コイル３７をより確実に保持するこ
とができるという利点を有している。

【００３８】またさらに、第１の実施の形態による電機
子ユニットでは、Ｘ方向に伸びるスペーサ２６を介して
コイル２８からキャン２５へ熱が伝達される可能性があ
るのに対し、本実施の形態による電機子ユニットではコ
イル３７からキャン３５への熱は、第１固定部４０Ａお
よび第２固定部４０Ｂの限られた狭い範囲を介してのみ
熱伝達が行われるだけであり、さらにＸ方向の全幅にお
いて形成されたキャン３５および電機子ベース３４とコ
イル支持部材３６との間の空隙を冷媒が流通することが
できるので、キャン３５から外部環境への熱の移動を大
幅に低減させることができるという利点を有している。

【００３９】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、第１
固定部材４０Ａおよび第２固定部材４０Ｂをキャン３５
に固定するようにしていたが、本発明はこれに限られ
ず、これら第１および第２固定部材４０Ａ、４０Ｂを電
機子ベース３４に固定するようにしてもよい。こうする
ことにより、キャン３５への熱の移動をさらに低減で
き、キャン３５から外部環境への熱の移動をより低減さ
せることができる。また、上記実施の形態では、リニア
モータを露光装置のウェハステージに搭載した例につい
て説明したが、本発明はこれに限られず、露光装置にお
いてレチクルを載置して移動するレチクルステージや、
物体の形状を３次元的に測定する３次元測定器の移動系
等、種々の装置の駆動装置にも応用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、モータの
推進性能を効果的に向上させることができる。さらに、
電機子ユニットに発生する熱を周囲の環境に悪影響を及
ぼすことなく効率よく排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による電機子ユニッ
トおよびそれを備えたリニアモータを搭載したウェハス
テージの概略の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による電機子ユニッ
トおよびそれを備えたリニアモータの概略の構成を示す
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるコイルにつ
いて説明する図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態におけるコイルの他
の例について説明する図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態におけるコイルのさ
らに他の例について説明する図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態による電機子ユニッ
トおよびそれを備えたリニアモータの他の概略の構成を
示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態によるコイル支持部
材の概略の構成を示す図である。

【図８】従来のリニアモータの概略の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】 Ｗ ウェハ １ 定盤 ３、４、８ リニアモータ ３Ａ、４Ａ、８Ａ、９Ａ 電機子ユニット ３Ｂ、４Ｂ、８Ｂ 磁極ユニット ５ 試料台 １６、１７ レーザ干渉計 １６Ａ、１７Ａ レーザビーム １８、１９ 移動鏡 ２１、３１ 磁極ベース ２２、２３、３２、３３ 界磁磁石 ２４、３４ 電機子ベース ２５、３５ キャン ２６、３６ コイル支持部材 ２７ スペーサ ２８、３７ コイル ２９、３８ キャン内部 ３０Ａ、３９Ａ 流入口 ３０Ｂ、３９Ｂ 流出口 ３６Ａ 第１支持部材 ３６Ｂ 第２支持部材 ４０Ａ 第１固定部材 ４０Ｂ 第２固定部材 １０１ Ｙガイドバー搬送体 １０４ Ｘガイドバー １０６ 上下方向支持体 １１１Ａ、１１１Ｂ Ｘ方向軸受体 １１２ Ｙガイドバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状に形成されたコイルと、前記コイル
   を支持するコイル支持機構と、前記コイルを収容するキ
   ャンとを備えた電機子ユニットにおいて、 前記コイル支持機構は、前記コイルの周端部のみで前記
   コイルを支持するコイル支持部材を有していることを特
   徴とする電機子ユニット。
2. 【請求項２】請求項１記載の電機子ユニットにおいて、 前記コイル支持部材は、前記コイルの周端部全周で前記
   コイルを支持し、前記キャンと前記コイルとは空隙を有
   することを特徴とする電機子ユニット。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の電機子ユニット
   において、 前記コイル支持部材は、キャンの内壁と非接触に配置さ
   れていることを特徴とする電機子ユニット。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の電機子
   ユニットにおいて、 前記キャン内部を冷却する冷媒が流入する冷媒流入口を
   有していることを特徴とする電機子ユニット。
5. 【請求項５】コイルを有する電機子ユニットと、前記コ
   イルに対して所定の空隙を介して配置される永久磁石を
   有する磁極ユニットとを備えたリニアモータにおいて、 前記電機子ユニットが、請求項１乃至４のいずれかに記
   載の電機子ユニットであることを特徴とするリニアモー
   タ。