JPH11178368A - アクチュエータ、モータおよび露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高力密度が得られるアクチュエータ等を提供
する。 【解決手段】 巻回されたコイル６９により生じる磁界
で一方向に変位する磁歪素子６７を有する一方向可動部
５８Ｂと、巻回されたコイル７８により生じる磁界で前
記一方向に対し所定角度方向に変位する磁歪素子７６を
有する他方向可動部５９Ｂとを連結させてなることによ
り、例えば、コイル６９および磁歪素子６７を有する一
方向可動部５８Ｂの端部を固定する場合、コイル７８お
よび磁歪素子７６を有する他方向可動部５９Ｂの変位方
向は、一方向可動部５８Ｂの変位に応じてシフトするこ
とになる。従って、他方向可動部５９Ｂの端部に移動対
象５５’を接続すると、一方向可動部５８Ｂおよび他方
向可動部５９Ｂの変位に応じて、この移動対象５５’を
所定平面内の希望座標に迅速かつ確実に移動できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象を直線上
もしくは平面上で移動させるアクチュエータおよびモー
タと、該モータを用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御対象を直線上もしくは平面上で移動
させたり、目標位置に位置決めさせる装置として、従来
は回転型モータと回転運動を直線運動に変換する変換機
構とを有するものが用いられている。これに対し、運動
の変換機構がなく構成部品が少ないことから信頼性や精
度の面で優れるリニアモータもしくはこれを２軸平面に
展開した平面型モータが将来的に有望であると考えられ
ている。リニアモータを２軸平面に展開した平面型モー
タとしては、いわゆるリニアパルスモータを２軸分結合
させた構造のものが主流となっている。ここで、１軸の
リニアパルスモータを例にとり説明する。リニアパルス
モータは、電機子コイルに供給されるパルス電流により
可動子を固定子に対してステップ状に歩進動作させるも
のであり、その磁気回路構成を図１６に示す。図１６に
おいて、板状の磁性体によって固定子２１が構成されて
いる。固定子２１の上面には、凹凸状の歯部２１ａが長
手方向（図中左右方向）に沿って等間隔に形成されてい
る。この固定子２１の上面に所定の空隙を介して、可動
子２１’が図示せぬ支持機構によって固定子２１の長手
方向へ移動自在に支持された状態で載置されている。可
動子２１’は、コ字状のＡ相鉄心２２及びＢ相鉄心２４
と、Ａ相鉄心２２の＋Ａ相磁極２２ａ及び−Ａ相磁極２
２ｂに各々巻かれた電機子コイル２５と、Ｂ相鉄心２４
の＋Ｂ相磁極２４ａ及び−Ｂ相磁極２４ｂに各々巻かれ
た電機子コイル２６と、Ａ相鉄心２２とＢ相鉄心２４と
の間に取り付けられた永久磁石２３とから構成されてい
る。

【０００３】そして、磁極２２ａの下面には、固定子２
１の歯部２１ａのピッチＰと同一ピッチの極歯３２ａが
２個形成されており、磁極２２ｂ、２４ａ、２４ｂの各
下面にも同様に極歯３２ｂ、３４ａ、３４ｂが各々形成
されている。また、これら極歯３２ｂ、３４ａ、３４ｂ
は極歯３２ａに対して極歯３４ａ、３２ｂ、３４ｂの順
にＰ／４ずつずらされて配置されており、極歯３２ａ、
３２ｂ、３４ａ、３４ｂの各下面と歯部２１ａの上面と
の間には、所定の空隙Ｇが各々形成されている。そし
て、電機子コイル２５、２６に所定のパルス電流を順次
供給することにより、電機子コイル２５、２６が発生す
る磁束と永久磁石２３が発生する磁束とが、各磁極２２
ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂにおいて順次加減され、固
定子２１に対する可動子２１’の磁気的安定位置を順次
移動させることにより、可動子２１’が固定子２１上を
長手方向に移動する。

【０００４】ここで、電機子コイル２５、２６に常時電
流を供給する２相励磁バイポーラ駆動方式によって可動
子２２が固定子２１上を移動する動作を図１７を用いて
説明する。図１７（ａ）〜（ｄ）は、図１６に示したリ
ニアパルスモータと同一の構造であり、電機子コイル２
５、２６に流す電流を制御することにより可動子２１’
が図中右方向に移動する様子を示している。

【０００５】図１７（ａ）は、可動子２１’が固定子２
１に対して図１６に示した状態で電機子コイル２５の端
子２５ａから端子２５ｂに向かって所定の電流を流すと
共に、電機子コイル２６の端子２６ｂから端子２６ａに
向かって所定の電流を流した場合の可動子２１’の動き
を示している。前述のように電機子コイル２５に電流を
流すことにより、電機子コイル２５が発生する磁束と永
久磁石２３が発生する磁束とが＋Ａ相磁極２２ａでは互
いに打ち消し合い、−Ａ相磁極２２ｂでは互いに重ね合
わされる。一方、電機子コイル２６に前述のように電流
を流すことにより、電機子コイル２６が発生する磁束と
永久磁石２３が発生する磁束とが＋Ｂ相磁極２４ａでは
互いに打ち消し合い、−Ｂ相磁極２４ｂでは互いに重ね
合わされる。その結果、図１７（ａ）中の実線φ１１で
示すような主磁束が発生し、−Ａ相磁極２２ｂの極歯３
２ｂと固定子２１の歯部２１ａの間、および−Ｂ相磁極
２４ｂの極歯３４ｂと固定子２１の歯部２１ａの間に磁
気的吸引力が発生し、−Ｂ相磁極２４ｂの極歯３４ｂと
固定子２１の歯部２１ａとが等しく対向する位置、つま
り図１６の状態から図中右方向にＰ／４だけ可動子２
１’が移動して磁気的安定位置となる。

【０００６】次に、図１７（ａ）の状態から電機子コイ
ル２５の端子２５ａから端子２５ｂに向かって所定の電
流を流すと共に、電機子コイル２６の端子２６ａから端
子２６ｂに向かって所定の電流を流すことにより、電機
子コイル２５が発生する磁束と永久磁石２３が発生する
磁束とが＋Ａ相磁極２２ａでは互いに打ち消し合い、−
Ａ相磁極２２ｂでは互いに重ね合わされる。一方、電機
子コイル２６が発生する磁束と永久磁石２３が発生する
磁束とが＋Ｂ相磁極２４ａでは互いに重なり合い、−Ｂ
相磁極２４ｂでは互いに打ち消し合う。その結果、図１
７（ｂ）中の実線φ２１で示すような主磁束が発生し、
−Ａ相磁極２２ｂの極歯３２ｂと固定子２１の歯部２１
ａの間、および＋Ｂ相磁極２４ａの極歯３４ａと固定子
２１の歯部２１ａの間に磁気的吸引力が発生し、−Ａ相
磁極２２ｂの極歯３２ｂと固定子２１の歯部２１ａとが
等しく対向する位置、つまり図１７（ａ）の状態から図
中右方向にＰ／４だけ可動子２１’が移動して図１７
（ｂ）のような磁気的安定位置となる。

【０００７】次に、図１７（ｂ）の状態から電機子コイ
ル２５の端子２５ｂから端子２５ａに向かって所定の電
流を流すと共に、電機子コイル２６の端子２６ａから端
子２６ｂに向かって所定の電流を流すことにより、電機
子コイル２５が発生する磁束と永久磁石２３が発生する
磁束とが−Ａ相磁極２２ｂを通過して＋Ａ相磁極２２ａ
で重なり合い、電機子コイル２６が発生する磁束と永久
磁石２３が発生する磁束とが＋Ｂ相磁極２４ａでは互い
に重なり合い、−Ｂ相磁極２４ｂでは互いに打ち消し合
う。その結果、図１７（ｃ）中の実線φ３１で示すよう
な主磁束が発生し、＋Ａ相磁極２２ａの極歯３２ａと固
定子２１の歯部２１ａの間、および−Ｂ相磁極２４ａの
極歯３４ａと固定子２１の歯部２１ａの間に磁気的吸引
力が発生し、−Ａ相磁極２２ｂの極歯３２ｂと固定子２
１の歯部２１ａとが等しく対向する位置、つまり図１７
（ｂ）の状態から図中右方向にＰ／４だけ可動子２１’
が移動して図１７（ｃ）のような磁気的安定位置とな
る。

【０００８】次に、図１７（ｃ）の状態から電機子コイ
ル２５の端子２５ｂから端子２５ａに向かって所定の電
流を流すと共に、電機子コイル２６の端子２６ｂから端
子２６ａに向かって所定の電流を流すことにより、電機
子コイル２５が発生する磁束と永久磁石２３が発生する
磁束とが−Ａ相磁極２２ｂを通過して＋Ａ相磁極２２ａ
で重なり合い、電機子コイル２６が発生する磁束と永久
磁石２３が発生する磁束とが＋Ｂ相磁極２４ａでは互い
に打ち消し合い、−Ｂ相磁極２４ｂでは互いに重ね合
う。その結果、図１７（ｄ）中の実線φ４１で示すよう
な主磁束が発生し、＋Ａ相磁極２２ａの極歯３２ａと固
定子２１の歯部２１ａの間、および−Ｂ相磁極２４ｂの
極歯３４ｂと固定子２１の歯部２１ａの間に磁気的吸引
力が発生し、＋Ａ相磁極２２ａの極歯３２ａと固定子２
１の歯部２１ａとが等しく対向する位置、つまり図１７
（ｃ）の状態から図中右方向にＰ／４だけ可動子２１’
が移動して図１７（ｄ）のような磁気的安定位置とな
る。以上説明したような、図１７（ａ）〜図１７（ｄ）
に示す各励磁モードの順にパルス励磁を繰り返すことに
よって、可動子２１’は図面右方向に移動し、逆に図１
７（ｄ）〜図１７（ａ）の各励磁モードの順にパルス励
磁を繰り返すことによって、可動子２１’は図面左方向
に移動する。このようなリニアパルスモータを２軸平面
に展開することにより、２次元的に移動可能な平面型モ
ータとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のリニ
アパルスモータ等、従来のモータ原理として適用されて
いるローレンツ電磁力駆動や可変磁気抵抗駆動の電磁式
に対して、さらに高力密度が得られるアクチュエータお
よびモータの開発が望まれてきている。したがって、本
発明の目的は、さらに高力密度が得られるアクチュエー
タおよびモータと、該モータを用いた露光装置を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載のアクチュエータは、巻回さ
れたコイルにより生じる磁界で一方向に変位する磁歪素
子を有する一方向可動部と、巻回されたコイルにより生
じる磁界で前記一方向に対し所定角度方向に変位する磁
歪素子を有する他方向可動部とを連結させてなることを
特徴としている。

【００１１】このように、一方向可動部と他方向可動部
とはそれぞれ異なる方向に変位するため、例えば、図１
に示すように、コイル６９および磁歪素子６７を有する
一方向可動部５８Ｂの端部を固定する場合、コイル７８
および磁歪素子７６を有する他方向可動部５９Ｂの変位
方向は、一方向可動部５８Ｂの変位に応じてシフトする
ことになる。また、他方向可動部５９Ｂもコイル７８及
び磁歪素子７６によって変位する。鉄などの磁性体で構
成される移動対象５５’は、他方向可動部５９Ｂの端部
と磁気的に接続する。この場合移動対象５５’は、一方
向可動部５８Ｂの変位及び他方向可動部５９Ｂの変位を
合算した分移動している。この状態からコイル６９，コ
イル７８の電流を切れば他方向可動部５９Ｂの端部が元
の位置に戻る。移動対象５５’は磁気が切断され、その
位置に残る。従って、一方向可動部５８Ｂおよび他方向
可動部５９Ｂの変位に応じて、この移動対象５５’を所
定平面内の希望座標に迅速かつ確実に移動できる。しか
も、磁歪素子の変位を利用するため、従来のものに比し
て高力密度が得られ、全体を小型軽量化できる。

【００１２】本発明の請求項２記載のアクチュエータ
は、請求項１記載のものに関し、前記磁歪素子は、素子
本体と非磁歪材料からなる連結部材とを交互に多層状に
配置しかつ直列に連結させてなることを特徴としてい
る。

【００１３】このように素子本体は、非磁歪材料からな
る連結部材と交互に多層状かつ直列に連結されているた
め、コイルにより生じる磁界で、素子本体がそれぞれ変
位すると、この素子本体の個々の変位を加算したものが
磁歪素子全体の変位となる。したがって、磁歪素子全体
の変位を拡大することができる。

【００１４】本発明の請求項３記載のアクチュエータ
は、請求項１または２記載のものに関し、前記磁歪素子
および前記コイルを冷却する冷却手段を具備することを
特徴としている。

【００１５】これにより、発熱する磁歪素子およびコイ
ルを冷却することができるため、温度上昇による影響を
排除することができる。

【００１６】本発明の請求項４記載のモータは、巻回さ
れたコイルにより生じる磁界で一方向に変位する磁歪素
子を有する一方向可動部と、該一方向可動部に連結され
るとともに、巻回されたコイルにより生じる磁界で前記
一方向に対し所定角度方向に変位する磁歪素子を有する
他方向可動部と、前記一方向可動部の前記他方向可動部
に対し反対側に連結される支持手段とを有する駆動手段
と、前記他方向可動部と前記支持手段とで支持される可
動子と、を具備することを特徴としている。

【００１７】このような構成のモータの基本原理を図２
（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。 （Ａ）まず、初期状態として、一方向可動部５８Ｂおよ
び他方向可動部５９Ｂのそれぞれのコイル６９，７８を
消磁状態とする。そして、支持手段５７で磁性体の可動
子５５を支持させる。 （Ｂ）次に、他方向可動部５９Ｂの磁歪素子７６をコイ
ル７８の励磁で変位させることにより該他方向可動部５
９Ｂを伸長させ可動子５５に当接させ及び磁気的に接続
して、該可動子５５を支持手段５７から離間させる。一
点鎖線は磁気回路を表わす。 （Ｃ）一方向可動部５８Ｂの磁歪素子６７をコイル６９
の励磁で変位させ該一方向可動部５８Ｂを伸長させて、
他方向可動部５９Ｂを移動させることにより可動子５５
を移動させる。 （Ｄ）他方向可動部５９Ｂの磁歪素子７６の変位をコイ
ル７８の消磁で戻して該他方向可動部５９Ｂを縮長さ
せ、支持手段５７で可動子５５を支持させつつ他方向可
動部５９Ｂを可動子５５から離間させる。この際、可動
子５５と他方向可動部５９Ｂとの磁気的接続も切断され
ている。そして、一方向可動部５８Ｂの磁歪素子６７の
変位をコイル６９の消磁で戻し該一方向可動部５８Ｂを
縮長させて他方向可動部５９Ｂを逆側に移動させて
（Ａ）の状態に戻す。このような（Ａ）〜（Ｄ）の作動
の繰り返しにより、可動子５５を直線上で移動させる。
しかも磁歪素子の変位を利用するため、従来の電磁式モ
ータ等に比して高力密度が得られ、また全体を小型軽量
化できる。

【００１８】本発明の請求項５記載のモータは、巻回さ
れたコイルにより生じる磁界で一方向に変位する磁歪素
子を有する一対の一方向可動部を、変位方向を合わせて
直列に連結させるとともに、これら一対の一方向可動部
の変位方向における両外側に、巻回されたコイルにより
生じる磁界で前記一方向に対し垂直方向に変位する磁歪
素子を有する一対の他方向可動部を連結させてなる駆動
手段と、前記他方向可動部で支持される可動子と、を具
備することを特徴としている。

【００１９】このような構成のモータの基本原理を図３
（Ｂ）〜（Ｅ）および図４（Ｆ）〜（Ｉ）を参照して説
明する。 （Ｂ）一の他方向可動部５９Ｂの磁歪素子７６Ｂをコイ
ル７８Ｂの励磁により変位させ、該一の他方向可動部５
９Ｂを伸長させ磁性体の可動子５５に当接させ、磁気的
に接続する。 （Ｃ）他の一方向可動部５８Ａの磁歪素子６７Ａをコイ
ル６９Ａの励磁で変位させ該他の一方向可動部５８Ａを
伸長させておく。 （Ｄ）一の一方向可動部５８Ｂの磁歪素子６７Ｂをコイ
ル６９Ｂの励磁で変位させ、該一の一方向側可動部５８
Ｂを伸長させて一の他方向可動部５９Ｂを移動させるこ
とにより、可動子５５を移動させる。 （Ｅ）他の他方向可動部５９Ａの磁歪素子７６Ａをコイ
ル７８Ａの励磁で変位させ該他の他方向可動部５９Ａを
伸長させて可動子５５に当接させ、磁気的に接続する。 （Ｆ）一の他方向可動部５９Ｂの磁歪素子７６Ｂの変位
をコイル７８Ｂの消磁で戻し該一の他方向可動部５９Ｂ
を縮長させて可動子５５から離間させる。この際、可動
子５５と他方向可動部５９Ｂとの磁気的接続も切断され
ている。 （Ｇ）他の一方向可動部５８Ａの磁歪素子６７Ａの変位
をコイル６９Ａの消磁により戻し該他の一方向可動部５
８Ａを縮長させることにより、可動子５５を移動させ
る。 （Ｈ）一の一方向可動部５８Ｂの磁歪素子６７Ｂの変位
をコイル６９Ｂの消磁で戻し該一の一方向可動部５８Ｂ
を縮長させる。 （Ｉ）一の他方向可動部５９Ｂの磁歪素子７６Ｂをコイ
ル７８Ｂの励磁で変位させ該一の他方向可動部５９Ｂを
伸長させ可動子５５に当接させ、磁気的に接続する。 そして、他の他方向可動部５９Ａの磁歪素子７６Ａの変
位をコイル７８Ａの消磁で戻して該他の他方向可動部５
９Ａを縮長させて（Ｂ）の状態に戻す。以後、（Ｂ）〜
（Ｉ）の作動を繰り返すことにより、可動子５５を直線
上で移動させる。しかも磁歪素子の変位を利用するた
め、従来の電磁式モータ等に比して高力密度が得られ、
全体を小型軽量化できる。

【００２０】本発明の請求項６記載のモータは、巻回さ
れたコイルにより生じる磁界で一方向に変位する磁歪素
子を有する複数対の一方向可動部を、各対毎に磁歪素子
の変位方向を合わせて直列に連結させ、かつ各一対の一
方向可動部を同一平面内で放射状に連結させるととも
に、これら一方向可動部のそれぞれの外側に、巻回され
たコイルにより生じる磁界で前記平面に対し垂直方向に
変位する磁歪素子を有する複数対の他方向可動部を連結
させてなる駆動手段と、前記他方向可動部で支持される
可動子と、を具備することを特徴としている。

【００２１】このような構成のモータの基本原理は、一
対の一方向可動部とこれら一対の一方向可動部の外側に
連結される一対の他方向可動部について見てみると、請
求項５記載のモータと同様の（Ｂ）〜（Ｉ）の作動を繰
り返して可動子を直線上で移動させる。そして、このよ
うな一対の一方向可動部とこれら一対の一方向可動部の
外側に連結される一対の他方向可動部とで構成されるも
のが、各一対の一方向可動部を同一平面内で放射状に連
結させて複数設けられているため、各方向について
（Ｂ）〜（Ｉ）の作動を繰り返せば、可動子を平面上で
移動させることができる。しかも磁歪素子の変位を利用
するため、従来の電磁式モータ等に比して高力密度が得
られ、全体を小型軽量化できる。

【００２２】本発明の請求項７記載のモータは、請求項
４乃至６のいずれか一項記載のものに関して、前記他方
向可動部は前記コイルにより生じる磁界で磁気的吸引力
を発生させるものとされ、前記可動子を磁性体で形成し
てなることを特徴としている。

【００２３】このように、磁歪素子を変位させるコイル
により生じる磁界で可動子を他方向可動部に磁気的に吸
着させることになるため、可動子を正確に移動させるこ
とができる上、可動子を壁面や天井面に沿って移動させ
ることができる。

【００２４】本発明の請求項８記載のモータは、請求項
４乃至７のいずれか一項記載のものに関して、前記駆動
手段を複数配置してなり、これら複数の駆動手段の各コ
イルの励磁位相をずらすことにより前記可動子を連続し
た一定速度で移動させることを特徴としている。

【００２５】このように、複数の駆動手段の各コイルの
励磁位相をずらすことにより前記可動子を連続した一定
速度で移動させるため、可動子を円滑に移動させること
ができる。

【００２６】本発明の露光装置は、投影レンズを介して
マスクパターンの像を基板に露光するものであって、防
振台上に配置され、前記投影レンズを支持するコラム
と、前記コラムとは別体に配置され、前記基板を支持す
る平面モータとを備え、前記平面モータが磁歪素子を利
用してなることを特徴としている。

【００２７】このように平面モータが磁歪素子を利用し
てなるため、従来の電磁式モータ等を利用する場合に比
して高力密度が得られ、平面モータを小型軽量化でき、
全体を小型軽量化できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の一の実施の形態につい
て、図３〜図１５を参照して以下に説明する。この実施
の形態は平面モータ（モータ）５１であり、図５，図６
に示すように、略平板状の鉄等の磁性体からなる支持板
体５２と、該支持板体５２上に取り付けられた駆動ユニ
ット（駆動手段）５３と、該駆動ユニット５３の上側を
一部を除き覆う蓋体５４（図６では図示略）と、駆動ユ
ニット５３上に載置される板状の鉄等の磁性体からなる
可動子５５とを有している。

【００２９】まず、駆動ユニット５３について説明す
る。駆動ユニット５３は、支持体（支持手段）５７と、
駆動用可動部（一方向可動部）５８Ａ〜５８Ｄと、吸着
用可動部（他方向可動部）５９Ａ〜５９Ｄとを有してい
る。

【００３０】支持体５７は、鉄等の磁性体からなるもの
で、駆動ユニット５３の中央に設けられている。支持体
５７は、基部６１と該基部６１より小さい頭部６２とを
有しており、これらはともに略四角柱状をなしている。
この支持体５７は、頭部６２を支持板体５２に対し反対
側に配置した状態で、ネジ部材６３によって支持板体５
２に固定されている。支持体５７には、角筒体６４が頭
部６２を内側に挿通させた状態で設けられており、また
頭部６２の角筒体６４から支持板体５２に対し反対側に
突出する部分に、シールリング６５が取り付けられてい
る。

【００３１】駆動用可動部５８Ａ〜５８Ｄは、すべて同
一構成のもので、支持体５７を中心に、支持板体５２と
平行な同一平面内において放射状をなすよう設けられて
いる。駆動用可動部５８Ａ〜５８Ｄは、それぞれ、磁歪
素子部（磁歪素子）６７と、ボビン６８と、コイル６９
と、駆動用移動体（一方向移動体）７０と、ネジ部材７
１と、バネ部材７２とを有している。

【００３２】磁歪素子部６７は、略四角柱状をなすもの
で、支持板体５２に対し垂直をなし且つ隣り合うもの同
士が垂直をなす基部６１の四つの側面部６１Ａ〜６１Ｄ
の対応するものに取り付けられている。この取り付け状
態で磁歪素子部６７は、四つの側面部６１Ａ〜６１Ｄの
対応するものに対し垂直をなして延在する。ボビン６８
は、非磁性体からなる略四角筒状のもので、磁歪素子部
６７をその内側に挿通させている。

【００３３】コイル６９は、ボビン６８に巻回されてお
り、電流が流されることで磁界を発生させる。駆動用移
動体７０は、鉄等の磁性体からなるもので、磁歪素子部
６７の支持体５７に対し反対側に設けられている。

【００３４】ネジ部材７１は、一端側が支持体５７に螺
合されており、この状態において、他端側で駆動用移動
体７０を磁歪素子部６７の延在方向に変位自在となるよ
うに支持している。バネ部材７２は、ネジ部材７１と駆
動用移動体７０との間に介在されており、駆動用移動体
７０を支持体５７の方向に付勢している。

【００３５】磁歪素子部６７は、図７，図８に示すよう
に、略四角筒状の磁歪材料からなる素子本体７３ａ〜７
３ｆと、略四角筒状の非磁歪材料からなる連結部材７４
ａ〜７４ｅとを有している。そして、素子本体７３ａ〜
７３ｆおよび連結部材７４ａ〜７４ｅは、延在方向に重
なり合った状態で交互に多層状に配置されかつ直列に連
結されている。

【００３６】具体的には、最も外側に素子本体７３ａ
が、その一端側において支持体５７に固定されており、
この素子本体７３ａの内側に連結部材７４ａが、その一
端側が該素子本体７３ａの他端側に固定されて設けられ
ている。そして、この連結部材７４ａの内側に次の素子
本体７３ｂが、その一端側が該連結部材７４ａの他端側
に固定されて設けられている。

【００３７】同様にして、この素子本体７３ｂの内側に
連結部材７４ｂが、該連結部材７４ｂの内側に素子本体
７３ｃが、該素子本体７３ｃの内側に連結部材７４ｃ
が、該連結部材７４ｃの内側に素子本体７３ｄが、それ
ぞれ連結されて設けられており、該素子本体７３ｄの内
側に連結部材７４ｄが、該連結部材７４ｄの内側に素子
本体７３ｅが、該素子本体７３ｅの内側に連結部材７４
ｅが、該連結部材７４ｅの内側に素子本体７３ｆが、そ
れぞれ連結されて設けられている。そして、最も内側の
素子本体７３ｆの支持体５７に対し反対の端部に駆動用
移動体７０が固定されている。

【００３８】ここで、磁歪材料は、図９に示すように、
かけられる磁界の強さが強くなるほど歪み量が大きくな
るように歪むものである。

【００３９】コイル６９に電流を流してこれを励磁状態
にすると、磁歪素子部６７は、素子本体７３ａ〜７３ｆ
のすべてがそれぞれ延在方向に伸長することになり、そ
の一方で、連結部材７４ａ〜７４ｅはいずれも伸長しな
い。このため、素子本体７３ａ〜７３ｆのすべての伸び
すなわち変位が加算されることになる。よって、磁歪素
子部６７は、このように加算された変位分だけ駆動用移
動体７０を支持体５７に対し離間する方向に、バネ部材
７２の付勢力に抗して移動させる。このとき、駆動用移
動体７０は、側面部６１Ａ〜６１Ｄのうち、その取り付
けが行われるものに対して垂直に移動する。

【００４０】他方、コイル６９に電流を流すのをやめて
これを消磁状態にすると、磁歪素子部６９は、素子本体
７３ａ〜７３ｆのすべてがそれぞれ延在方向に縮長する
ことになり、その一方で、連結部材７４ａ〜７４ｅはい
ずれも縮長しない。このため、素子本体７３ａ〜７３ｆ
のすべての縮みすなわち変位が加算されることになる。
よって、このように加算された変位分だけ駆動用移動体
７０を支持体５７側に、バネ部材７２の付勢力と合わせ
て移動させる。このときも、駆動用移動体７０は、側面
部６１Ａ〜６１Ｄのうち、その取り付けが行われるもの
に対して垂直に移動する。

【００４１】吸着用可動部５９Ａ〜５９Ｄは、すべて同
一構成のもので、対応する一の駆動用移動体７０の支持
板体５２に対し反対側に取り付けられている。吸着用可
動部５９Ａ〜５９Ｄは、それぞれ、磁歪素子７６と、ボ
ビン７７と、コイル７８と、吸着用移動体（他方向移動
体）７９と、ネジ部材８０と、バネ部材８１と、シール
リング８２とを有している。

【００４２】磁歪素子７６は、略四角柱状をなすもの
で、対応する一の駆動用移動体７０の支持板体５２に対
し反対側に取り付けられ、この取り付け状態で支持板体
５２に垂直をなして延在する。ボビン７７は、非磁性体
からなる略四角筒状のもので、磁歪素子７６をその内側
に挿通させている。

【００４３】コイル７８は、ボビン７７に巻回されてお
り、電流が流されることで磁界を発生させる。吸着用移
動体７９は、鉄等の磁性体からなるもので、磁歪素子７
６の駆動用移動体７０に対し反対側に設けられている。

【００４４】ネジ部材８０は、一端側が駆動用移動体７
０に螺合されており、この状態において、他端側で吸着
用移動体７９を磁歪素子７６の延在方向に変位自在とな
るように支持している。バネ部材８１は、ネジ部材８０
と吸着用移動体７９との間に介在されており、吸着用移
動体７９を駆動用移動体７０の方向に付勢している。シ
ールリング８２は、吸着用移動体７９に取り付けられて
いる。

【００４５】コイル７８に電流を流してこれを励磁状態
にすると、磁歪素子７６は、延在方向に伸長するよう変
位し、この変位分だけ吸着用移動体７９を支持板体５２
に対し反対側に、バネ部材８１の付勢力に抗して移動さ
せる。このとき吸着用移動体７９は支持板体５２に対し
垂直に移動する。

【００４６】他方、コイル７８に電流を流すのをやめて
これを消磁状態にすると、磁歪素子７６は、延在方向に
縮長するよう変位し、この変位分だけ吸着用移動体７９
を支持板体５２側に、バネ部材８１の付勢力と合わせて
移動させる。このときも吸着用移動体７９は支持板体５
２に対し垂直に移動する。

【００４７】ここで、吸着用可動部５９Ａ〜５９Ｄは、
少なくとも伸長状態で、支持体５７の頭部６２の上端よ
り支持板体５２に対し反対側に位置する。

【００４８】以上により、駆動ユニット５３は、巻回さ
れたコイル６９により生じる磁界で一方向に変位する磁
歪素子部６７を有する一対の駆動用可動部５８Ａ，５８
Ｂおよび一対の駆動用可動部５８Ｃ，５８Ｄの複数対
を、各対毎に磁歪素子部６７の変位方向を合わせて直列
に連結させた構造となる。しかも、各一対の駆動用可動
部５８Ａ，５８Ｂおよび駆動用可動部５８Ｃ，５８Ｄを
同一平面内で放射状に連結させるとともに、これら駆動
用可動部５８Ａ〜５８Ｄのそれぞれの外側に、巻回され
たコイル７８により生じる磁界で前記平面に対し垂直方
向に変位する磁歪素子７６を有する吸着用可動部５９
Ａ，５９Ｂおよび吸着用可動部５９Ｃ，５９Ｄの複数対
を連結させた構造となる。

【００４９】そして、図１０に示すように、以上のよう
な構成の駆動ユニット５３が多数、支持板体５２上に取
り付けられている。ここで、各駆動ユニット５３は、そ
れぞれの支持体５７が、互いに直交しかつ均等間隔をな
す格子の一つおきの交点位置に配置されている。また、
各駆動ユニット５３は、それぞれの磁歪素子部６７が延
在方向を前記格子の線分に一致させるように向きが決め
られている。これら複数の駆動ユニット５３は基本的に
は制御装置８８で同様の制御が行われる。

【００５０】蓋体５４は、上記のように配置された駆動
ユニット５３の上部に配置されるもので、穴部８４が多
数形成されている。これら穴部８４は、すべての駆動ユ
ニット５３の支持体５７の頭部６２および吸着用移動体
７９を挿通させるものである。このように頭部６２およ
び吸着用移動体７９を穴部８４に挿通させた状態で、蓋
体５４から、頭部６２の支持板部５２に平行な端面６２
ａと、吸着用移動体７９の支持板部５２に平行な端面７
９ａとが突出する。

【００５１】穴部８４と頭部６２との隙間はシールリン
グ６５で、穴部８４と吸着用移動体７９との隙間はシー
ルリング８２で、それぞれシールされている。これによ
り、支持板体５２と蓋体５４との間に、支持板体５２の
方向および蓋体５４の方向に閉塞された空間部８６が形
成されている。

【００５２】平面モータ５１の側部には、冷却媒体導入
手段（冷却手段）８７が設けられている。この冷却媒体
導入手段８７は、空間部８６に側方から冷却媒体を流し
て、磁歪素子部６７、磁歪素子７６およびコイル６９，
７８を冷却する。この冷却媒体導入手段８７は、平面モ
ータ５１の作動中に、例えば常時冷却媒体を空間部８６
に流す。

【００５３】ここで、駆動用可動部５８Ａ〜５８Ｄの変
位による吸着用可動部５９Ａ〜５９Ｄの、支持板部５２
に沿う方向の蓋体５４に対する変位は、シールリング８
２が変形することにより許容されるようになっている。

【００５４】すべての駆動用可動部５８Ａ〜５８Ｄのコ
イル６９およびすべての吸着用可動部５９Ａ〜５９Ｄの
コイル７８は、制御装置８８に電気的に接続されてい
る。これにより、すべてのコイル６９およびコイル７８
は、制御装置８８でそれぞれの励磁・消磁および電流値
等が制御される。

【００５５】可動子５５は、少なくとも駆動ユニット５
３側に配置される面部５５ａが平坦面とされており、上
記した多数の駆動ユニット５３上を、常に複数の駆動ユ
ニット５３に跨がるようにして支持板体５２に平行に移
動することになる。

【００５６】なお、図１０においては、可動子５５に移
動対象物としてウエハ（基板）Ｗが図示せぬ静電吸着等
の吸着機構等を介して固定されており、よって、この平
面モータ５１は、可動子５５を移動させることでウエハ
Ｗを移動させるようになっている。

【００５７】次に、以上のような構成の平面モータ５１
の制御装置８８による作動制御について図３および図４
を参照して説明する。まず、一つの駆動ユニット５３
の、互いに変位方向が同じ一対の駆動用可動部５８Ａ，
５８Ｂと、これら一対の駆動用可動部５８Ａ，５８Ｂの
外側に連結される一対の吸着用可動部５９Ａ，５９Ｂと
について説明する。ここでは、可動子５５を吸着用可動
部５９Ａの方向から吸着用可動部５９Ｂの方向に移動さ
せるものとする。

【００５８】なお、この説明と図３および図４とにおい
ては、説明の便宜上、駆動用可動部５８Ａを構成するも
のには符号に「Ａ」を、吸着用可動部５９Ａを構成する
ものにも符号に「Ａ」をそれぞれ付す。同様に、駆動用
可動部５８Ｂを構成するものには符号に「Ｂ」を、吸着
用可動部５９Ｂを構成するものにも符号に「Ｂ」をそれ
ぞれ付す。また一点鎖線は、磁気回路を示す。

【００５９】図３（Ａ）は、すべてのコイル６９Ａ，６
９Ｂ，７８Ａ，７８Ｂが消磁された初期状態である。

【００６０】この初期状態から、まず、図３（Ｂ）に示
すように、可動子５５の進行方向（以下、単に進行方向
と称す）における前側の吸着用可動部５９Ｂのコイル７
８Ｂを励磁状態とする（ステップ１）。これにより、該
吸着用可動部５９Ｂの磁歪素子７６Ｂが伸長して該吸着
用移動体７９Ｂが可動子５５に当接する。それとともに
吸着用移動体７９Ｂが可動子５５を磁気的吸引力で吸着
させる。このとき、支持板体５２、駆動用移動体７０
Ｂ、磁歪素子７６Ｂ、吸着用移動体７９Ｂ、可動子５５
および支持体５７を流れる主磁束φ９０が生じる。

【００６１】なお、このとき、この駆動ユニット５３の
吸着用移動体７９Ｂおよびこれと同じ制御が実行される
他の駆動ユニット５３の進行方向前側の吸着用移動体７
９Ｂの複数で可動子５５を支持することができる。

【００６２】次に、図３（Ｃ）に示すように、進行方向
後側の駆動用可動部５８Ａのコイル６９Ａを励磁状態と
する（ステップ２）。すると、駆動用可動部５８Ａの磁
歪素子部６７Ａが伸長して進行方向後側の吸着用可動部
５９Ａを進行方向後側に移動させる。このとき、支持板
体５２、支持体５７、磁歪素子部６７Ａおよび駆動用移
動体７０Ａを流れる主磁束φ９１が生じる。

【００６３】続いて、図３（Ｄ）に示すように、進行方
向前側の駆動用可動部５８Ｂのコイル６９Ｂを励磁状態
とする（ステップ３）。すると、駆動用可動部５８Ｂの
磁歪素子部６７Ｂが伸長して、進行方向前側の吸着用可
動部５９Ｂを進行方向前側に移動させる。これにより、
この吸着用可動部５９Ｂに吸着されていた可動子５５が
前に進む。このとき、支持板体５２、駆動用移動体７０
Ｂ、磁歪素子部６７Ｂおよび支持体５７を流れる主磁束
φ９２が生じる。

【００６４】次に、図３（Ｅ）に示すように、進行方向
後側の吸着用可動部５９Ａのコイル７８Ａを励磁状態と
する（ステップ４）。これにより、該吸着用可動部５９
Ａの磁歪素子７６Ａが伸長して吸着用移動体７９Ａが可
動子５５に当接する。それとともに吸着用移動体７９Ａ
が可動子５５を磁気的吸引力で吸着させる。このとき、
支持板体５２、支持体５７、可動子５５、吸着用移動体
７９Ａ、磁歪素子７６Ａおよび駆動用移動体７０Ａを流
れる主磁束φ９３が生じる。なお、このとき、この駆動
ユニット５３の吸着用移動体７９Ａおよびこれと同じ制
御が実行される他の駆動ユニット５３の進行方向後側の
吸着用移動体７９Ａの複数で可動子５５を支持すること
ができる。

【００６５】続いて、図４（Ｆ）に示すように、進行方
向前側の吸着用可動部５９Ｂのコイル７８Ｂを消磁状態
とする（ステップ５）。これにより、該吸着用可動部５
９Ｂの磁歪素子７６Ｂが縮長して、該吸着用移動体７９
Ｂが可動子５５との吸着を解除するとともに該可動子５
５から離間する。

【００６６】次に、図４（Ｇ）に示すように、進行方向
後側の駆動用可動部５８Ａのコイル６９Ａを消磁状態と
する（ステップ６）。すると、駆動用可動部５８Ａの磁
歪素子６７Ａが縮長して進行方向後側の吸着用可動部５
９Ａを進行方向前側に移動させる。これにより、この進
行方向後側の吸着用可動部５９Ａに吸着されていた可動
子５５が前に進む。

【００６７】続いて、図４（Ｈ）に示すように、進行方
向前側の駆動用可動部５８Ｂのコイル６９Ｂを消磁状態
とする（ステップ７）。すると、駆動用可動部５８Ｂの
磁歪素子部６７Ｂが縮長して進行方向前側の吸着用可動
部５９Ｂを進行方向後側に移動させる。

【００６８】次に、図４（Ｉ）に示すように、進行方向
前側の吸着用可動部５９Ｂのコイル７８Ｂを励磁状態と
する（ステップ８）。これにより、該進行方向前側の吸
着用可動部５９Ｂの磁歪素子７６Ｂが伸長して、吸着用
移動体７９Ｂが可動子５５に当接しこれを吸着させる。

【００６９】続いて、進行方向後側の吸着用可動部５９
Ａのコイル７８Ａを消磁状態とし、吸着用可動部５９Ａ
の磁歪素子７６Ａを縮長させて吸着用移動体７９Ａを可
動子５５から離間させて、ステップ１の状態となる。以
上のようなステップ１〜ステップ８の繰り返しにより可
動子５５を直線上で移動させることになる。

【００７０】なお、以上においては、説明の便宜上各作
動を別々に行う場合を例に上げたが、可能な限り各作動
を同時に行うことにより、可動子５５の移動速度を増大
させることができる。例えば、上記したステップ２の作
動を、ステップ１の作動またはステップ３の作動と同時
に行ったり、ステップ７の作動をステップ６の作動と同
時に行うこと等が可能である。

【００７１】他方、駆動ユニット５３の、上記とは変位
方向が異なる一対の駆動用可動部５８Ｃ，５８Ｄとこれ
ら一対の駆動用可動部５８Ｃ，５８Ｄの外側に連結され
る一対の吸着用可動部５９Ｃ，５９Ｄとについても、上
記と同様にして可動子５５を直線上で移動させる。これ
により、支持板部５２と平行な平面上で可動子５５を移
動させることになる。

【００７２】ここで、このような駆動ユニット５３が複
数設けられているため、制御装置８８が複数の駆動ユニ
ット５３で各コイル６９，７８の励磁位相をずらすこと
により、可動子５５を連続した一定速度で移動させるこ
ともできる。

【００７３】例えば、制御装置８８が、一の駆動ユニッ
ト５３の一の駆動用可動部５８Ｂで可動子５５を移動さ
せ終わると同時に、他の駆動ユニット５３の一の駆動用
可動部５８Ｂで可動子５５の移動を開始させる。そし
て、該他の駆動ユニット５３の一の駆動用可動部５８Ｂ
での可動子５５の移動が終わると同時に、前記一の駆動
ユニット５３の他の駆動用可動部５８Ａで可動子５５の
移動を開始させる。さらに、該一の駆動ユニット５３の
他の駆動用可動部５８Ａでの可動子５５の移動が終わる
と同時に、前記他の駆動ユニット５３の他の駆動用可動
部５８Ａで可動子５５の移動を開始させる。そして、該
他の駆動ユニット５３の他の駆動用可動部５８Ａでの可
動子５５の移動が終わると同時に、前記一の駆動ユニッ
ト５３の一の駆動用可動部５８Ｂで可動子５５の移動を
開始させる。以上の作動を実現するように、コイル６
９，７８の励磁位相を異ならせるのである。

【００７４】ここで、磁歪素子部６７はコイル６９によ
り生じる磁界の強さに応じて変位量が変更制御可能であ
るため、例えば、駆動用可動部５８Ａ〜５８Ｄのコイル
６９への磁界の強さを制御することにより可動子５５の
移動量を微量とすれば、移動平面内における位置決めを
精密に行うことができる。

【００７５】また、磁歪素子７６もコイル７８により生
じる磁界の強さに応じて変位量が変更制御可能であるた
め、吸着用駆動部５９Ａ〜５９Ｄのコイル７８への磁界
の強さを制御すれば可動子５５の支持板体５２に対し垂
直な方向の位置を調整することができる。加えて、可動
子５５を同時に支持する複数の吸着用可動部５９Ａ〜５
９Ｄについてそれぞれの高さを順次異ならせることによ
り、可動子５５に支持板体５２に対する傾斜を与えるこ
とができる。

【００７６】次に、各コイル６９，７８へ流す制御電流
を交流とする場合について説明する。ここでは、進行方
向前側の駆動用可動部５８Ｂのコイル６９および進行方
向前側の吸着用可動部５９Ｂのコイル７８に対しての制
御電流を一例として図５、図１１〜図１４を参照して説
明する。

【００７７】駆動用可動部５８Ｂのコイル６９に対し図
１１（Ａ）に示すような交流電流を与える（図１１
（Ａ）においては横軸が時間、縦軸が電流値）。

【００７８】すると、駆動用可動部５８Ｂの磁歪素子部
６７には図１１（Ｂ）に示すような、正側の交流電流に
対してはこれと略類似する波形の力が発生し、負側の交
流電流に対してはこれを正側に反転させたものと略類似
する波形の力が発生する（図１１（Ｂ）においては横軸
が時間、縦軸が発生力）。さらに、磁歪素子部６７には
図１１（Ｃ）に示すような、発生力と略類似する波形の
変位が生じる（図１１（Ｃ）においては横軸が時間、縦
軸が変位）。但し、この変位は、図１１（Ｃ）から明ら
かなように、交流の絶対値が最大の位置から０に至る範
囲の中央時点（図１１に示す時点ｃ）で略最大となる。

【００７９】他方、吸着用可動部５９Ｂのコイル７８に
対し図１１（Ｄ）に示すような交流電流に中間所定範囲
の波形が平坦となる処理をした電流を与える（図１１
（Ｄ）においては横軸が時間、縦軸が電流値）。

【００８０】すると、吸着用可動部５９Ｂの磁歪素子７
６には図１１（Ｅ）に示すような、正側の電流に対して
はこれと略類似する波形の力が発生し、負側の電流に対
してはこれを正側に反転させたものと略類似する波形の
力が発生する（図１１（Ｅ）においては横軸が時間、縦
軸が発生力）。さらに、磁歪素子７６には図１１（Ｆ）
に示すような、発生力と略類似する形態の変位が生じる
ことになる（図１１（Ｆ）においては横軸が時間、縦軸
が変位）。そして、この変位は、図１１（Ｆ）から明ら
かなように、電流の絶対値が最大の平坦な範囲（図１１
に示す時点ｂ〜ｃの範囲）で最大となる。

【００８１】このため、これらの電流を駆動用可動部５
８Ｂのコイル６９および吸着用可動部５９Ｂのコイル７
８に対し同時に与えると、図１２に示すように吸着用可
動部５９Ｂが移動する。すなわち、まず、時点ａから駆
動用可動部５８Ｂ（図１２においては図示略）および吸
着用可動部５９Ｂが共に伸長を開始する。そして、時点
ｂにおいて吸着用可動部５９Ｂが可動子５５に接触して
これを吸着して伸長を停止させる。続いて、この状態の
まま駆動用可動部５８Ｂがさらに伸長することで吸着用
可動部５９Ｂが移動し可動子５５が移動する。

【００８２】そして、時点ｃに至ると駆動用可動部５８
Ｂおよび吸着用可動部５９Ｂが共に縮長を開始し、よっ
て、吸着用可動部５９Ｂが可動子５５への吸着を解除す
るとともに該可動子５５から離間する。さらに駆動用可
動部５８Ｂが縮長して吸着用可動部５９Ｂは時点ｄにお
いて時点ａと同じ状態に戻ることになる。

【００８３】これを図１１の特性線図に基づいて説明す
る。まず、吸着用可動部５９Ｂのコイル７８への電流の
絶対値が最大の時点ｂ〜ｃの範囲で、可動子５５が吸着
用可動部５９Ｂに吸着されることになる。そして、この
状態においてのみ可動子５５に駆動用可動部５８Ｂによ
る推力が発生することになる。

【００８４】よって、図１１（Ｂ）の時点ｂ〜ｃの範囲
に示される磁歪素子部６７の発生力のみが、図１３
（Ａ）に示すように可動子５５に推力として発生する
（図１３（Ａ）においては横軸が時間、縦軸が推力）。
そして、図１１（Ｃ）の時点ｂ〜ｃの範囲に示される磁
歪素子部６７の変位のみが、図１３（Ｂ）に示すように
可動子５５に変位として与えられることになる（図１３
（Ｂ）においては横軸が時間、縦軸が変位）。

【００８５】なお、図１３に示した一の駆動ユニット５
３の駆動用可動部５８Ｂを変位させる変位作動が途切れ
る状態に対して、近接する他の駆動ユニット５３の駆動
用可動部５８Ｂを変位させる変位作動を重ね合わせる。
これは、一の駆動ユニット５３に対して、近接する他の
駆動ユニット５３のコイル６９，７８への電流の位相を
異ならせることで可能となる。すると、図１４（Ａ）に
示すように可動子５５に対し推力を連続的に発生させ、
図１４（Ｂ）に示すように可動子５５を連続的に変位さ
せることができる。

【００８６】なお、以上においては、便宜上、進行方向
前側の駆動用可動部５８Ｂのコイル６９と進行方向前側
の吸着用可動部５９Ｂのコイル７８に対しての制御電流
を例にとり説明した。このため、進行方向後側の駆動用
可動部５８Ａおよび吸着用可動部５９Ａの制御電流につ
いては考慮していないが、これらの制御電流も合わせて
制御することで、より早い速度で可動子５５を連続的に
移動させることができる。

【００８７】以上に述べた平面モータ５１によれば、磁
歪素子の変位を利用するため、従来の電磁式モータ等に
比して高力密度が得られ、全体を小型軽量化できる。加
えて、可動子５５は磁性体を薄板形状とするだけであ
り、また全体としても簡素な構成とすることができるた
め、この点からも、従来の電磁式モータ等に比して高力
密度が得られ、全体を小型軽量化できる。

【００８８】また、可動子５５を磁気的吸引力により吸
着用可動部５９Ａ〜５９Ｄで吸着して移動させるもので
あるため、可動子５５を正確に移動させることができる
上、可動子５５を壁面や天井面に沿って移動させること
もできる。

【００８９】さらに、駆動用可動部５８Ａ〜５８Ｄの磁
歪素子部６７は、磁歪材料からなる素子本体７３ａ〜７
３ｆと非磁歪材料からなる連結部材７４ａ〜７４ｅとが
交互に多層状かつ直列に連結されて構成されている。こ
のため、素子本体７３ａ〜７３ｆの個々の変位を加算し
たものが磁歪素子部６７の全体の変位となり、よって、
磁歪素子部６７の全体の変位を拡大することができる。

【００９０】加えて、冷却媒体導入手段８７が支持板体
５２と蓋体５４との間の空間部８６に冷却媒体を流し
て、磁歪素子部６７、磁歪素子７６およびコイル６９，
７８を冷却するため、温度上昇による影響を排除するこ
とができる。

【００９１】上記した平面モータ５１は、例えば、露光
装置に適用することができる。この露光装置に適用する
例について図１５を参照して説明する。まず、露光装置
９５は、防振台９７と、第１コラム９８と、投影レンズ
ＰＬと、第２コラム９９と、レチクルステージ１００
と、レチクルＲと、第３コラム１０２と、上記した平面
モータ５１とを有している。

【００９２】防振台９７は、防振を行うもので、複数の
ものが設置面としての床上の所定位置に設置されてい
る。第１コラム９８は、すべての脚部９６がそれぞれ対
応する防振台９７の上に載置されている。投影レンズＰ
Ｌは、第１コラム９８の上板の中央部に固定されてい
る。

【００９３】第２コラム９９は、第１コラム９８の上板
上に投影レンズＰＬを囲むように植設されている。レチ
クルステージ１００は、第２コラム９９の上板上に搭載
されている。レチクルＲは、このレチクルステージ１０
０上にマスクとして載置されている。

【００９４】第３コラム１０２は、第１コラム９８の内
側に、これとは別体で、床上に設置されて設けられてい
る。これは、可動子５５を移動させるときに、駆動ユニ
ット５３に生じる反力を床に逃がし、投影レンズに反力
による振動を与えないようにするためである。平面モー
タ５１は、この第３コラム１０２の上面上に載置されて
おり、この平面モータ５１の可動子５５の上に基板とし
てのウエハＷが吸着されている。

【００９５】そして、ウエハＷに対して投影露光をする
際に平面モータ５１の可動子５５を上述したように移動
させることによってウエハＷの投影レンズＰＬに対する
位置を制御しつつ、投影レンズＰＬを介してレチクルＲ
のマスクパターンの像をウエハＷに露光する。

【００９６】ここで、この平面モータ５１は、上述した
ように、ウエハＷの水平方向における位置の変更制御を
行うことが勿論できる。加えて、この平面モータ５１
は、可動子５５を支持する複数の駆動ユニット５３の吸
着用可動部５９Ａ〜５９Ｄの磁歪素子７６にかける磁界
の強さをそれぞれ制御することにより、ウエハＷの高さ
方向の位置を変更制御して位置決めしたり、水平に対す
る傾斜角度を変更制御して位置決めしたりすることがで
きる。以上のような露光装置９５においても、高力密度
が得られ全体が小型軽量化できる平面モータ５１を用い
ているため、全体を小型化できるメリットがある。

【００９７】なお、駆動ユニットとして、一対の駆動用
可動部５８Ａ，５８Ｂをそれぞれの磁歪素子部６７の変
位方向を合わせて直列に連結させるとともに、これら一
対の駆動用可動部５８Ａ，５８Ｂの変位方向における両
外側に、一対の吸着用可動部５９Ａ，５９Ｂを連結させ
た主要構成（すなわち、上述した駆動ユニット５３の駆
動用可動部５８Ｃ，５８Ｄおよび吸着用可動部５９Ｃ，
５９Ｄを除いた構成）のものとしてもよい。

【００９８】この場合、駆動用可動部５８Ａ，５８Ｂお
よび吸着用可動部５９Ａ，５９Ｂの作動については、上
述と同様であり、可動子５５を直線上で移動させるリニ
アモータの構成となる。この場合も、磁歪素子の変位を
利用するため、従来の電磁式モータ等に比して高力密度
が得られ、全体を小型軽量化できる。

【００９９】さらに、駆動ユニットとして、図２に示す
ように、一の駆動用可動部５８Ｂと、該駆動用可動部５
８Ｂに連結される吸着用可動部５９Ｂと、駆動用可動部
５８Ｂの吸着用可動部５９Ｂに対し反対側に連結される
支持体５７とを主要構成（すなわち、上述した駆動ユニ
ット５３の駆動用可動部５８Ａ，５８Ｃ，５８Ｄおよび
吸着用可動部５９Ａ，５９Ｃ，５９Ｄを除いた構成）と
してもよい。

【０１００】この場合の作動を説明する。（Ａ）まず、
初期状態として、一方向可動部５８Ｂおよび他方向可動
部５９Ｂのそれぞれのコイル６９，７８を消磁状態とす
る。そして、支持手段５７で可動子５５を支持させる。
（Ｂ）次に、他方向可動部５９Ｂの磁歪素子７６をコイ
ル６９の励磁で変位させることにより該他方向可動部５
９Ｂを伸長させ可動子５５に当接させて、該可動子５５
を支持手段５７から離間させる。

【０１０１】（Ｃ）一方向可動部５８Ｂの磁歪素子６７
をコイル６９の励磁で変位させ該一方向可動部５８Ｂを
伸長させて、他方向可動部５９Ｂを移動させることによ
り可動子５５を移動させる。（Ｄ）他方向可動部５９Ｂ
の磁歪素子７６の変位をコイル７８の消磁で戻して該他
方向可動部５９Ｂを縮長させ、支持手段５７で可動子５
５を支持させつつ他方向可動部５９Ｂを可動子５５から
離間させる。

【０１０２】そして、一方向可動部５８Ｂの磁歪素子６
７の変位をコイル６９の消磁で戻し該一方向可動部５８
Ｂを縮長させて他方向可動部５９Ｂを逆側に移動させて
（Ａ）の状態に戻す。

【０１０３】このような（Ａ）〜（Ｄ）の作動の繰り返
しにより、可動子５５を直線上で移動させる。なお、こ
の場合、駆動用可動部５８Ｂと吸着用可動部５９Ｂとの
間の角度は、必ずしも直角でなくてよく、所定の角度で
あればよい。この場合も、磁歪素子の変位を利用するた
め、従来の電磁式モータ等に比して高力密度が得られ、
全体を小型軽量化できる。

【０１０４】なお、以上においては、吸着用可動部が可
動子５５を吸着する場合を例にとり説明したが、例えば
吸着用可動部と可動子５５との摩擦係数が高く、吸着し
なくても可動子５５を正確に移動させることができる場
合は、必ずしも吸着しなくてもよい。

【０１０５】また、図１に示すように、例えば一の駆動
用可動部５８Ｂと、該駆動用可動部５８Ｂに連結される
吸着用可動部５９Ｂとを主要構成（すなわち、上述した
駆動ユニット５３の支持体５７、駆動用可動部５８Ａ，
５８Ｃ，５８Ｄおよび吸着用可動部５９Ａ，５９Ｃ，５
９Ｄを除いた構成）としてもよい。

【０１０６】この場合、駆動用可動部５８Ｂと吸着用可
動部５９Ｂとはそれぞれ異なる方向に変位するため、例
えば、図１に示すように一方向可動部５８Ｂの端部を固
定する場合、他方向可動部５９Ｂの変位方向は、一方向
可動部５８Ｂの変位に応じてシフトすることになる。従
って、他方向可動部５９Ｂの端部に移動対象５５’を接
続すると、一方向可動部５８Ｂおよび他方向可動部５９
Ｂの変位に応じて、この移動対象５５’を所定平面内の
希望座標に迅速かつ確実に移動できる。

【０１０７】この場合も、磁歪素子の変位を利用するた
め、従来の電磁式等のものに比して高力密度が得られ、
全体を小型軽量化できる。なお、この場合、駆動用可動
部５８Ａと吸着用可動部５９Ａとの間の角度は、必ずし
も直角でなくてよく、所定の角度であればよい。

【０１０８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載のアクチュエータによれば、磁歪素子の変位を利用
するため、従来のものに比して高力密度が得られ、全体
を小型軽量化できる。

【０１０９】また、本発明の請求項２記載のアクチュエ
ータによれば、素子本体と非磁歪材料からなる連結部材
とが交互に多層状かつ直列に連結されているため、素子
本体の個々の変位を加算したものが磁歪素子全体の変位
となる。したがって、磁歪素子全体の変位を拡大するこ
とができる。

【０１１０】本発明の請求項３記載のアクチュエータに
よれば、発熱する磁歪素子およびコイルを冷却すること
ができるため、温度上昇による影響を排除することがで
きる。

【０１１１】本発明の請求項４乃至６記載のモータによ
れば、磁歪素子の変位を利用するため、従来の電磁式モ
ータ等に比して高力密度が得られ、全体を小型軽量化で
きる。

【０１１２】本発明の請求項７記載のモータによれば、
磁歪素子を変位させるコイルにより生じる磁界で可動子
を他方向可動部に磁気的に吸着させることになるため、
可動子を正確に移動させることができる上、可動子を壁
面や天井面に沿って移動させることができる。

【０１１３】本発明の請求項８記載のモータによれば、
複数の駆動手段の各コイルの励磁位相をずらすことによ
り可動子を連続した一定速度で移動させるため、可動子
を円滑に移動させることができる。

【０１１４】本発明の露光装置によれば、平面モータが
磁歪素子を利用してなるため、従来の電磁式モータ等を
利用する場合に比して高力密度が得られ、平面モータ全
体を小型軽量化でき、よって露光装置全体を小型軽量化
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のアクチュエータを示す側断面図であ
る。

【図２】 本発明のモータの作動原理を各状態別に示す
側断面図である。

【図３】 本発明の一の実施の形態の平面モータの作動
原理を各状態別に示す側断面図である。

【図４】 本発明の一の実施の形態の平面モータの作動
原理を各状態別に示す側断面図である。

【図５】 本発明の一の実施の形態の平面モータの一部
の構成を示す側断面図である。

【図６】 本発明の一の実施の形態の平面モータの駆動
ユニットを示す平面図である。

【図７】 本発明の一の実施の形態の平面モータの磁歪
素子部の片側部分を示す横断面図である。

【図８】 本発明の一の実施の形態の平面モータの磁歪
素子部の縦断面図である。

【図９】 磁歪素子の特性線図であって、横軸に磁界の
強さを縦軸に歪をとったものである。

【図１０】 本発明の一の実施の形態の平面モータの全
体構成を示す平面図であって、蓋体を除いたものであ
る。

【図１１】 本発明の一の実施の形態の平面モータの駆
動用可動部のコイルに与える電流（Ａ）、これにより生
じる磁歪素子部の発生力（Ｂ）および磁歪素子部の変位
（Ｃ）と、吸着用可動部のコイルに与える電流（Ｄ）、
これにより生じる磁歪素子の発生力（Ｅ）および磁歪素
子の変位（Ｆ）とを示す特性線図である。

【図１２】 本発明の一の実施の形態の平面モータの吸
着用可動部の移動経路を示す図である。

【図１３】 本発明の一の実施の形態の平面モータに図
１１に示す電流を与えた場合に可動子に働く推力（Ａ）
および可動子の変位（Ｂ）の一例を示す特性線図であ
る。

【図１４】 本発明の一の実施の形態の平面モータに図
１１に示す電流を与えた場合に可動子に働く推力（Ａ）
および可動子の変位（Ｂ）の他の例を示す特性線図であ
る。

【図１５】 本発明の一の実施の形態の露光装置を概略
的に示す側面図である。

【図１６】 リニアパルスモータを示す側面図である。

【図１７】 リニアパルスモータの作動原理を各状態別
に示す側面図である。

【符号の説明】

５１ 平面モータ（モータ） ５３ 駆動ユニット（駆動手段） ５５ 可動子 ５５’ 制御対象 ５７ 支持体（支持手段） ５８Ａ〜５８Ｄ 駆動用可動部（一方向可動部） ５９Ａ〜５９Ｄ 吸着用可動部（他方向可動部） ６７ 磁歪素子部（磁歪素子） ６９ コイル ７３ａ〜７３ｆ 素子本体 ７４ａ〜７４ｅ 連結部材 ７６ 磁歪素子 ７８ コイル ８７ 冷却媒体導入手段（冷却手段） ８８ 制御装置 ９５ 露光装置 ９７ 防振台 ９８ コラム Ｒ レチクル（マスク） Ｗ ウエハ（基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｇ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻回されたコイルにより生じる磁界で一
   方向に変位する磁歪素子を有する一方向可動部と、巻回
   されたコイルにより生じる磁界で前記一方向に対し所定
   角度方向に変位する磁歪素子を有する他方向可動部とを
   連結させてなることを特徴とするアクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記磁歪素子は、素子本体と非磁歪材料
   からなる連結部材とを交互に多層状に配置しかつ直列に
   連結させてなることを特徴とする請求項１記載のアクチ
   ュエータ。
3. 【請求項３】 前記磁歪素子および前記コイルを冷却す
   る冷却手段を具備することを特徴とする請求項１または
   ２記載のアクチュエータ。
4. 【請求項４】 巻回されたコイルにより生じる磁界で一
   方向に変位する磁歪素子を有する一方向可動部と、該一
   方向可動部に連結されるとともに、巻回されたコイルに
   より生じる磁界で前記一方向に対し所定角度方向に変位
   する磁歪素子を有する他方向可動部と、前記一方向可動
   部の前記他方向可動部に対し反対側に連結される支持手
   段とを有する駆動手段と、 前記他方向可動部と前記支持手段とで支持される磁性体
   を含む可動子と、を具備することを特徴とするモータ。
5. 【請求項５】 巻回されたコイルにより生じる磁界で一
   方向に変位する磁歪素子を有する一対の一方向可動部
   を、変位方向を合わせて直列に連結させるとともに、こ
   れら一対の一方向可動部の変位方向における両外側に、
   巻回されたコイルにより生じる磁界で前記一方向に対し
   垂直方向に変位する磁歪素子を有する一対の他方向可動
   部を連結させてなる駆動手段と、 前記他方向可動部で支持される磁性体を含む可動子と、
   を具備することを特徴とするモータ。
6. 【請求項６】 巻回されたコイルにより生じる磁界で一
   方向に変位する磁歪素子を有する複数対の一方向可動部
   を、各対毎に磁歪素子の変位方向を合わせて直列に連結
   させ、かつ各一対の一方向可動部を同一平面内で放射状
   に連結させるとともに、これら一方向可動部のそれぞれ
   の外側に、巻回されたコイルにより生じる磁界で前記平
   面に対し垂直方向に変位する磁歪素子を有する複数対の
   他方向可動部を連結させてなる駆動手段と、 前記他方向可動部で支持される磁性体を含む可動子と、
   を具備することを特徴とするモータ。
7. 【請求項７】 前記他方向可動部は前記コイルにより生
   じる磁界で磁気的吸引力を発生させるものとされ、前記
   可動子を磁性体で形成してなることを特徴とする請求項
   ４乃至６のいずれか一項記載のモータ。
8. 【請求項８】 前記駆動手段を複数配置してなり、これ
   ら複数の駆動手段の各コイルの励磁位相をずらすことに
   より前記可動子を連続した一定速度で移動させることを
   特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項記載のモー
   タ。
9. 【請求項９】 投影レンズを介してマスクパターンの像
   を基板に露光する露光装置において、 防振台上に配置され、前記投影レンズを支持するコラム
   と、 前記コラムとは別体に配置され、前記基板を支持する平
   面モータとを備え、前記平面モータが磁歪素子を利用し
   てなることを特徴とする露光装置。