JPH01303044A - Linear motor driving mechanism by means of superconducting coil - Google Patents
Linear motor driving mechanism by means of superconducting coilInfo
- Publication number
- JPH01303044A JPH01303044A JP63131439A JP13143988A JPH01303044A JP H01303044 A JPH01303044 A JP H01303044A JP 63131439 A JP63131439 A JP 63131439A JP 13143988 A JP13143988 A JP 13143988A JP H01303044 A JPH01303044 A JP H01303044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- linear motor
- guide rod
- coil element
- superconducting coil
- rod member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
リニアモータを利用したリニアモータ駆動機構、特に半
導体製造装置でウェハ等を高精度で位置決めする際に用
いられる精密移動ステージに有用なリニアモータ駆動機
構に関し、
永久磁石要素の代わりに超電導コイル要素を用いること
によって駆動力の作用箇所と案内係合箇所とを接近させ
得るリニアモータ駆動機構を提供することを目的とし、
磁性材料から作られた案内ロッド部材と、案内ロッド部
材に対して摺動自在に装着された可動部材と、案内ロッ
ド部材から所定の間隔をもってそれに沿って設けられた
複数の超電導コイル要素とを具備し、超電導コイル要素
は案内ロフト部材と向かい合う対向面側で磁束を発生ず
るように配置されると共にそれら磁束が案内ロソl゛部
祠の軸線に沿って反転束となるように通電され、更に、
可動部材に組み込まれた導体コイル要素とを具備し、導
体コイル要素が超電導コイル要素と共にリニアモータを
構成するように配置されていることを特徴とするリニア
モータ駆動機構を構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to a linear motor drive mechanism using a linear motor, particularly a linear motor drive mechanism useful for precision movement stages used in positioning wafers etc. with high precision in semiconductor manufacturing equipment. The purpose of the present invention is to provide a linear motor drive mechanism that uses a superconducting coil element instead of a permanent magnet element to bring a driving force acting point and a guiding engagement point closer to each other, and includes a guide rod member made of a magnetic material and a guide rod member made of a magnetic material. , comprising a movable member slidably attached to the guide rod member, and a plurality of superconducting coil elements provided along the guide rod member at predetermined intervals, the superconducting coil element being a guide loft member. They are arranged so as to generate magnetic flux on opposing surfaces, and are energized so that the magnetic flux becomes a reversed flux along the axis of the guiding rotor.
and a conductor coil element incorporated in a movable member, and the conductor coil element is arranged so as to constitute a linear motor together with the superconducting coil element.
本発明はリニアモータを利用したリニアモータ駆動機構
に関し、特に半導体製造装置でウェハ等を高精度で位置
決めする際に用いられる精密移動ステージに有用なリニ
アモータ駆動機構に関する。The present invention relates to a linear motor drive mechanism using a linear motor, and more particularly to a linear motor drive mechanism useful for precision movement stages used in positioning wafers and the like with high precision in semiconductor manufacturing equipment.
〔従来の技術]
リニアモータを利用するリニアモータ駆動機構の一例と
しては、半導体製造分野で用いられるウェハ移動ステー
ジに組み込まれているものが知られている。そのような
ウェハ移動ステージはウェハ上のポI・レジスト層にマ
クスパターンを露光させる際に該ウェハを所定の露光位
置に位置決めするために用いられるものである。この種
のウェハ移動ステージにはxy平面上の任意位置に位置
決めし得るようになったウェハ保持キャリヤが設けられ
、ウェハ保持キャリヤはXY千面上でX方向およびY方
向にそれぞれ移動させられて所定の露光位置に位置決め
されることになる。[Prior Art] As an example of a linear motor drive mechanism that utilizes a linear motor, one that is incorporated into a wafer movement stage used in the semiconductor manufacturing field is known. Such a wafer movement stage is used to position the wafer at a predetermined exposure position when exposing a mask pattern to a POI resist layer on the wafer. This type of wafer movement stage is equipped with a wafer holding carrier that can be positioned at any position on the xy plane, and the wafer holding carrier is moved in the X and Y directions on the XY plane to a predetermined position. It will be positioned at the exposure position.
第3図を参照すると、かかるウェハ移動ステージの一例
が示され、このウェハ移動ステージはウェハ保持用キャ
リヤ1を具備する。ウェハ保持用キャリヤ1をXY千面
」二でX方向およびY方向にそれぞれ移動させ得るよう
にするために、第1の支持ロフト部材2と第2の支持ロ
ッド部拐3とがウェハ保持用キャリA−1に対して互い
に直行するように摺動自在に挿1fflさせられる。第
1の支持ロフト部材2の両端部側には一対の第1の案内
レール部材4が敷設され、この一対の第1の案内レール
部材4ば第2の支持ロフト部材3に対して平行に延在さ
せられる。第1の支持ロッド部材2の両端部側にはそれ
ぞれ案内係台部か設けられ、その両端部側の案内係合は
一対の第1の案内レール部材4の該当するものと摺動自
在に保合させられ、これにより第1の支持ロフト部材3
は一対の第1の案内レール部材4上に沿って移動可能な
状態となる。同様に、第2の支持ロフト部材3の両側端
部には一対の第2の案内レール部材5が敷設され、この
一対の第2の案内レール部材5は第1の支持ロフト部材
2に対して平行に延在させられる。また、第2の支持ロ
フト部材3の両端部側にはそれぞれ案内係台部が設けら
れ、その両端部側の案内係合は一対の第2の案内レール
部材5の該当するものと摺動自在に係合させられる点も
同様であり、その結果第2の支持日ソl”部材3は一対
の第2の案内レール部材5上に沿って移動可能な状態と
なる。Referring to FIG. 3, an example of such a wafer movement stage is shown, which wafer movement stage comprises a wafer holding carrier 1. In order to be able to move the wafer holding carrier 1 in the X and Y directions respectively in XY planes, a first support loft member 2 and a second support rod part 3 are attached to the wafer holding carrier. They are slidably inserted into A-1 so as to be perpendicular to each other. A pair of first guide rail members 4 are laid on both end sides of the first support loft member 2, and the pair of first guide rail members 4 extend parallel to the second support loft member 3. be made to exist. Guide engaging stands are provided on both end sides of the first support rod member 2, and the guide engagements on both end sides are slidably maintained with corresponding ones of the pair of first guide rail members 4. and thereby the first support loft member 3
becomes movable along the pair of first guide rail members 4. Similarly, a pair of second guide rail members 5 are laid at both ends of the second support loft member 3, and the pair of second guide rail members 5 are connected to the first support loft member 2. Extended in parallel. Furthermore, guide engaging stands are provided on both end sides of the second support loft member 3, and the guide engagements on both end sides are slidable with corresponding ones of the pair of second guide rail members 5. Similarly, the second supporting rail member 3 can be moved along the pair of second guide rail members 5.
要するに、ウェハ保持用キャリヤ1は第1の支持ロフト
部材2と第2の支持ロフト部材3との直行箇所でその両
支持ロッド部材を摺動自在に受は入れて、第1の支持ロ
フト部材2が一対の第1の案内レール部材4上を移動さ
せられたとき、ウェハ保持用キャリA−1は第2の支持
ロフト部材3に沿って(第3図のXY平面上のX方向)
上を移動し、また第2のロフト部材3が一対の第2の案
内レール部材5上を移動させられたとき、ウェハ保持用
キャリヤ1は第1のロフト部材2に沿って(Y方向)に
移動させられ、これによりウェハ保持用キャリヤ1はx
y平面上の任意位置例えば所定の露光位置に位置決めさ
れることになる。In short, the wafer holding carrier 1 slidably receives both support rod members at orthogonal positions to the first support loft member 2 and the second support loft member 3. When the wafer holding carrier A-1 is moved on the pair of first guide rail members 4, the wafer holding carrier A-1 moves along the second support loft member 3 (in the X direction on the XY plane in FIG. 3).
When the second loft member 3 is moved on the pair of second guide rail members 5, the wafer holding carrier 1 moves along the first loft member 2 (in the Y direction). The wafer holding carrier 1 is moved by x
It is positioned at an arbitrary position on the y-plane, for example, at a predetermined exposure position.
先の記載で示唆しているように、第1の支持ロフト部材
2および第2の支持ロフト部材3を一対の第1の案内レ
ール部側4および一対の第2の案内レール部材5のそれ
ぞれに沿って駆動させるためにリニアモータが利用され
る訳であるか、そのようなリニアモータば第1のし1ソ
ド部月2および第2の口・アト部側3のそれぞれの両端
部側に設けられるごとになる。それらリニアモータの構
成は実質的に同様な構成であるので、第1のロン1一部
材2の一端に設けられるリニアモータについてたけ説明
することにする。As suggested in the foregoing description, a first support loft member 2 and a second support loft member 3 are provided on the pair of first guide rail portion sides 4 and the pair of second guide rail members 5, respectively. If a linear motor is used for driving along the line, such a linear motor may be installed at both ends of the first side 1 and the bottom side 2 and the second mouth/bottom side 3. It happens every time I get it. Since the configurations of these linear motors are substantially the same, only the linear motor provided at one end of the first Ron 1 member 2 will be explained.
第4図に示すように、リニアモータは第1のロフト部材
2の一端に支持された導体コイル要素6と、この導体コ
イル要素6内に挿通させられしかも一対の第1の案内レ
ール部材4に対して平行に延在させられた適当な磁性体
例えば鉄製のコア部材7と、このコア部材7の片側ある
いは両側に沿ってそれに近接して配設された複数の永久
磁石要素8とから構成される。周知のリニアモータの構
成と同様に、コア部材7とその片側あるいは両側に沿っ
て配設された複数の永久磁石要素8との間には導体コイ
ル要素6の一部が通過し得るようになっていて、該複数
の永久磁石要素がそのコア部材と向かい合う対向面側で
交互に異極となるように配列される。言うまでもなく、
そのよう構成されたリニアモータにおいて、導体コイル
要素6への通電方向を適当に切り換えるこによって該導
体コイル要素6はコア部材7の中心軸線に沿う方向の駆
動力を受け、これにより第1の支持ロッド部材2が一対
の第1の案内レール部材4に沿って移動させられること
になる。As shown in FIG. 4, the linear motor includes a conductor coil element 6 supported at one end of the first loft member 2, and a pair of first guide rail members 4 inserted through the conductor coil element 6. The core member 7 is made of a suitable magnetic material such as iron and extends parallel to the core member 7, and a plurality of permanent magnet elements 8 are disposed adjacent to the core member 7 along one or both sides of the core member 7. Ru. Similar to the configuration of known linear motors, a portion of the conductive coil element 6 can pass between the core member 7 and a plurality of permanent magnet elements 8 disposed along one or both sides thereof. The plurality of permanent magnet elements are arranged so as to alternately have different polarities on opposing surfaces facing the core member. Needless to say,
In the linear motor configured as described above, by appropriately switching the direction of energization to the conductor coil element 6, the conductor coil element 6 receives a driving force in the direction along the central axis of the core member 7, and thereby the first support The rod member 2 will be moved along the pair of first guide rail members 4.
さて、上述したようなリニアモータ駆動機構においては
、例えば、第1の支持ロッド部材がその案内保合部と摺
動係合した一対の案内レール部材上を移動させられる場
合、駆動力が該案内係合から離れた箇所すなわち導体コ
イル要素に作用する点が問題となる。すなわち、一対の
ロッド支持部材の最両端部に取り付けられた導体コイル
要素に駆動力が作用するのに対して、その駆動力を受シ
Jて移動する箇所が該導体コイル要素の内側の案内保合
部となっている点が問題となる。Now, in the above-mentioned linear motor drive mechanism, for example, when the first support rod member is moved on a pair of guide rail members that are slidably engaged with the guide retaining portion thereof, the driving force is applied to the guide rail member. The problem is that it acts on a location away from the engagement, that is, on the conductor coil element. That is, while the driving force acts on the conductor coil elements attached to the extreme ends of the pair of rod support members, the part that receives the driving force and moves is the guide support inside the conductor coil element. The problem is that it is a joint.
というのは、駆動力が作用する導体コイル要素とその駆
動力を受けて移動する保合案内部とが離れているために
、導体コイル要素が急加速度で駆動されるときに案内係
合部が該導体コイル要素の急速な動きによりヨーイング
等の回転運動を伴うことがあり得るからである。詳しく
述べると、第1の支持ロッド部材の最両端部側の2つの
導体コイル要素には共に等しい駆動力か作用するように
なっているので、ウェハ保持用キャリヤが第1の支持ロ
ッド部材の中央位置に配置されているときは、該2つの
導体コイル要素の駆動時にそれらに及ぼされ負荷は同し
であり、このため該2つの導体コイル要素の駆動に伴っ
てその内側の両案内孫合部は比較的良好な追従性で移動
され得るから、それら導体コイル要素を比較的大きな加
速で駆動することが可能である。しかし、これに反して
、ウェハ保持用キャリヤが第1の支持ロッド部材の一方
の端部側に偏って配置されているときは、該ウェハ保持
用キャリA・に接近した側の導体コイル要素に掛かる負
荷はその反対側の導体コイル要素よりも大きく、このた
め急加速度で側導体コイル要素を駆動した際には前者の
導体コイル要素の動きが後者の導体コイル要素の動きよ
りも遅れることになって、第1の支持ロッド部材の移動
の際にヨーイングが生しることになる。This is because the conductor coil element on which the driving force acts and the retaining guide part that moves in response to the driving force are separated, so when the conductor coil element is driven with sudden acceleration, the guide engagement part This is because the rapid movement of the conductor coil element may involve rotational movement such as yawing. Specifically, since the same driving force is applied to the two conductor coil elements at both ends of the first support rod member, the wafer holding carrier is placed at the center of the first support rod member. When the two conductor coil elements are driven, the loads applied to them are the same, so that when the two conductor coil elements are driven, the two inner guide joints are compared. Since the conductor coil elements can be moved with good followability, it is possible to drive the conductor coil elements with relatively large accelerations. However, on the other hand, when the wafer holding carrier is biased towards one end of the first support rod member, the conductor coil element on the side closer to the wafer holding carrier A. The applied load is larger than that of the conductor coil element on the opposite side, so when the side conductor coil element is driven with a sudden acceleration, the movement of the former conductor coil element will lag behind the movement of the latter conductor coil element. As a result, yawing will occur during movement of the first support rod member.
したがって、上述したようなウェハ移動ステージに組み
込まれているような従来のリニアモータ駆動機構では、
駆動力が作用する導体コイル要素とその駆動力を受けて
移動する保合案内部とが離れているために第1の支持ロ
フト部材の移動速度が制限され、これが半導体の製造コ
ストの低減化を阻む要因の1つとされている。Therefore, in the conventional linear motor drive mechanism incorporated in the wafer movement stage as described above,
Since the conductor coil element on which the driving force acts and the retaining guide part that moves in response to the driving force are separated, the movement speed of the first support loft member is limited, and this reduces semiconductor manufacturing costs. This is considered to be one of the hindering factors.
以上の記載では、従来のリニアモータ駆動機構の問題点
をウェハ移動ステージとの関連で述べたが、かかるリニ
アモータ駆動機構自体の問題としても、駆動力が作用す
る箇所とその駆動力を受けて移動する箇所とが離されて
いる点が指摘されている。例えば、単一の案内ロッド部
側に摺動係合された案内係合部材に上述したような構成
のリニアモータを組め込んで該案内係台部材を単一の案
内ロッド部材に沿って移動させる場合にも、該案内係合
部材の追従性の問題が生しるごとになる。In the above description, the problems of the conventional linear motor drive mechanism have been described in relation to the wafer movement stage, but there are also problems with the linear motor drive mechanism itself, such as the location where the driving force acts and the location where the driving force is received. It has been pointed out that the moving parts are separated. For example, a linear motor having the above-described configuration is incorporated into a guide engagement member that is slidably engaged with a single guide rod portion, and the guide stand member is moved along the single guide rod member. In this case, problems with followability of the guide engagement member may occur.
というのは、駆動力は案内係合部材から離れた箇所に作
用するためにその案内係合部材には回転作用が作用する
こになるので、急加速度の駆動力に対しては該案内係合
部材が追従し得ないというごとになるからである。This is because the driving force acts on a location away from the guide engagement member, so a rotational action acts on the guide engagement member. This is because the member may not be able to follow it.
要するに、上述したような従来のリニアモータ駆動機構
ならびにそれを組め込んだウェハ移動ステージ等の種々
の機器に伴う諸々の問題点の要因は駆動力が作用する箇
所とその駆動力を受けて移動する案内筒所とが離されて
いることに帰着するこになる。これを解決する唯一の方
法は駆動力の作用箇所と案内係合箇所とを一致させるへ
く導体コイル要素を案内係合箇所に組み込むことである
が、リニアモータの構成要素の1つとして永久磁石要素
を用いる従来のリニアモータ駆動機構でばかがる問題を
解決し得ない。とういうのは、大きな駆動力を得るため
には大きな磁束密度が必要であり、そのためには鉄製の
コア部材と導体コイル要素と永久磁石要素とを非常に接
近させることが必要であるか、実際には、案内係合箇所
にはその案内ロッド部材に対する低摩擦係合を達成する
ためにヘアリング機構等が組み込まれ、このため導体コ
イル要素と永久磁石要素との近接配置が不可能であるか
らである。一方、大型の強力な永久磁石要素とそれに見
合う導体コイル要素とを用いるごとによって、永久磁石
要素と導体コイル要素とを比較的離した状態でも大きな
駆動力が得られるが、この場合にはリニアモータ駆動機
構の重量か膨大なものとなるばかりでなく、その消費電
力も相当なものとなるので、そのような解決手段は実際
的なものとならない。In short, the causes of the various problems associated with the conventional linear motor drive mechanism and various devices incorporating it, such as wafer movement stages, as described above, are the locations where the driving force acts and how the drive force moves in response to the driving force. This comes down to the fact that it is separated from the guide station. The only way to solve this problem is to incorporate a thin conductor coil element in the guide engagement point to match the driving force application point and the guide engagement point, but permanent magnets are used as one of the components of the linear motor. Conventional linear motor drive mechanisms using elements do not solve the problem. This is because in order to obtain a large driving force, a large magnetic flux density is required, and for this purpose it is necessary to place the iron core member, conductive coil element, and permanent magnet element very close together, or in fact In this case, a hair ring mechanism or the like is incorporated in the guide engagement portion to achieve low friction engagement with the guide rod member, and for this reason, it is impossible to arrange the conductor coil element and the permanent magnet element close to each other. It is. On the other hand, by using a large and powerful permanent magnet element and a corresponding conductor coil element, a large driving force can be obtained even when the permanent magnet element and the conductor coil element are relatively separated, but in this case, the linear motor Not only would the weight of the drive mechanism be enormous, but also its power consumption would be considerable, making such a solution impractical.
したがって、本発明の目的は永久磁石要素の代わりに超
電導コイル要素を用いることによって駆動力の作用箇所
と案内係合箇所とを接近させ得るリニアモータ駆動機構
を提供するごとである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a linear motor drive mechanism that uses superconducting coil elements in place of permanent magnet elements so that the driving force application area and the guiding engagement area can be brought closer to each other.
本発明によるリニアモータ駆動機構は磁性+A PIか
ら作られた案内口y l一部材と、この案内日ソ1゛部
材の軸線方向に沿って案内移動さ−U′られるように該
案内ロッド部+4に対して摺動自在に装着された可動部
材と、案内ロンド部(Aから所定の間隔をもって該案内
ロッド部Hの軸線に沿って設りられた複数の超電導コイ
ル要素とを具備する。それら超電導コイル要素は案内1
11ノド部祠と向かい合う対向面側で磁束を発生ずるよ
うに配置されると共にそれら磁束か該案内日ノ1一部]
Aの軸線に沿って反転束するよ・うに通電される。本発
明によるリニアモータ駆動機構は、更に、可動部+Jに
組め込まれた導体コイル要素とを具備し、この導体コイ
ル要素が複数の超電導コイル要素と共にリニアモータを
構成するように配置される。The linear motor drive mechanism according to the present invention includes a guide port Y1 member made of magnetic API, and a guide rod portion +4 which is guided and moved along the axial direction of the guide rod member +4. and a plurality of superconducting coil elements installed along the axis of the guide rod part H at predetermined intervals from the guide rod part (A). The coil element is guided 1
11 It is arranged so as to generate magnetic flux on the opposite surface side facing the nodobe shrine, and the magnetic flux is a part of the guide day 1]
Electricity is applied so that the bundle is reversed along the axis of A. The linear motor drive mechanism according to the present invention further includes a conductor coil element incorporated in the movable part +J, and this conductor coil element is arranged so as to constitute a linear motor together with a plurality of superconducting coil elements.
以上の構成から明らかなように、本発明によるリニアモ
ータ駆動機構においては、リニアモータの構成要素の1
つとして、比較的軽量でしかも非常に大きな磁界を発生
し得る超電導コイル要素が用いられので、案内ロッド部
材と摺動自在に装着された可動部制すなわち案内係合箇
所に導体コイル要素を組み込むごとが可能となる。As is clear from the above configuration, in the linear motor drive mechanism according to the present invention, one of the components of the linear motor is
As a superconducting coil element that is relatively lightweight and can generate a very large magnetic field, it is necessary to incorporate the conductor coil element into the movable part restraint, that is, the guide engagement part, which is slidably attached to the guide rod member. becomes possible.
次に、第1図を参照して、本発明によるリニアモータ駆
動機構の一実施例を説明し、また第2図を参照して、本
発明によるリニアモータ駆動機構をウェハ移動ステージ
に適用した際の適用例について説明する。Next, an embodiment of the linear motor drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, and with reference to FIG. 2, when the linear motor drive mechanism according to the present invention is applied to a wafer movement stage. An application example will be explained.
第1図には本発明に従って構成されたリニアモータ駆動
機構が斜視図として示され、このリニアモータ駆動機構
には磁性材料例えば純鉄から作られた案内ロッド部材1
0と、この案内ロッド部材10の軸線方向に沿って案内
移動させられるように該案内ロッド部材10に対して摺
動自在に装着された可動部+J ] 2とを具備する。FIG. 1 shows a perspective view of a linear motor drive mechanism constructed in accordance with the present invention, which includes a guide rod member 1 made of a magnetic material, for example pure iron.
0, and a movable part +J] 2 that is slidably attached to the guide rod member 10 so as to be guided and moved along the axial direction of the guide rod member 10.
図示するように、本実施例では、案内ロッド部材10は
矩形横断面を有し、その両端部の下面に配置された一対
の適当な支持ブロック部材14]二に固着されろ。As shown, in this embodiment the guide rod member 10 has a rectangular cross-section and is secured to a pair of suitable support block members 14 disposed on the underside of each end thereof.
また、可動部材12は立方形の形態を呈し、そごには案
内日ソ1部材10を摺動自在に挿通させるべく矩形横断
面の貫通孔が形成される。Further, the movable member 12 has a cubic shape, and a through hole with a rectangular cross section is formed in the side of the movable member 12 so that the guide solar 1 member 10 can be slidably inserted therethrough.
可動部材12を支持ロッド部材10に対して低摩擦で摺
動させるためにその両部材間には空気ヘアリングが形成
されるようになっている。すなわち、可動部材12に形
成された矩形横断面の貫通孔の4つの内壁面には多数の
空気噴出用小孔(図示されない)が形成され、これら空
気噴出用小孔は可動部材12内に形成された空気通路(
図示されない)と連涌さ−Uられ、その空気通路には可
操性の空気供給管(図示されない)が接続される。An air hair ring is formed between the movable member 12 and the support rod member 10 to provide low friction sliding therebetween. That is, a large number of small air jetting holes (not shown) are formed in the four inner wall surfaces of the through hole having a rectangular cross section formed in the movable member 12, and these small air jetting holes are formed in the movable member 12. air passage (
A movable air supply pipe (not shown) is connected to the air passage.
要するに、その空気供給管を通して該空気通路に圧縮空
気を供給して空気噴出小孔から噴出させることによて、
可動部材12の貫通孔の4つの内壁(]4)
面と支持ロフト部側10の保合面との間に空気層が形成
され、これが空気ヘアリングとして機能することになる
。なお、本実施例では空気ヘアリングが用いられたが、
その他のベアリング例えばローラヘアリングを用い得る
ことは言うまでまない。In short, by supplying compressed air to the air passage through the air supply pipe and ejecting it from the air jet small hole,
An air layer is formed between the four inner walls (]4) of the through hole of the movable member 12 and the retaining surface of the support loft side 10, and this acts as an air hair ring. Although an air hair ring was used in this example,
It goes without saying that other bearings can be used, such as roller hair rings.
また、可動部十、l’12内には導体コイル要素16が
組み込まれ、この導体コイル要素は銅線を矩形状にコイ
ル巻きすることによって形成され、それは可動部材12
内に図示するような態様で埋め込まれる。Further, a conductor coil element 16 is incorporated in the movable member 12, and this conductor coil element is formed by winding a copper wire into a coil in a rectangular shape.
embedded in the manner shown in the figure.
第1図に示すように、案内ロッド部材10に沿って側方
ヨーク部材18が設けられ、この側方ヨーク部材18は
案内ロッド部材10の中心軸線に対して平行にしかも所
定の間隔をもって隔設される。側方ヨーク部材18の一
方の側面側、ずなわち案内ロッド部材10と向かい合う
側面側には超電導材料から作られた超電導コイル要素2
0aないし20dが案内ロッド部材10の中心軸線に沿
って配列される。これら超電導コイル要素20aないし
20dと、導体力イル要素16と、案内ロッド部材10
とがリニアモータを構成するようになっている。ずなわ
ら、第1図から明らかなように、超電導コイル要素20
aないし20dは案内ロッド部材10と向かい合う対向
面側で磁束を発生ずるように配置され、しかも超電導コ
イル要素20aないし20dへの通電はそれらによって
発生させられる磁束が案内ロンド部側10の軸線に沿っ
て反転するよう行われる。要するに、案内ロッド部材1
0側において、超電導コイル要素20aはN極を、超電
導コイル要素20bはS極を、超電導コイル要素20c
ばN極を、超電導コイル要素20dばS極を発生ずるよ
うになっている。As shown in FIG. 1, side yoke members 18 are provided along the guide rod member 10, and the side yoke members 18 are spaced parallel to the central axis of the guide rod member 10 and at predetermined intervals. be done. On one side of the side yoke member 18, that is, on the side facing the guide rod member 10, a superconducting coil element 2 made of a superconducting material is provided.
0a to 20d are arranged along the central axis of the guide rod member 10. These superconducting coil elements 20a to 20d, the conductor coil element 16, and the guide rod member 10
and constitute a linear motor. However, as is clear from FIG. 1, the superconducting coil element 20
The superconducting coil elements 20a to 20d are arranged so as to generate magnetic flux on the side facing the guide rod member 10, and the superconducting coil elements 20a to 20d are energized so that the magnetic flux generated by them is aligned along the axis of the guide rod part side 10. It is done so that it is reversed. In short, the guide rod member 1
On the 0 side, the superconducting coil element 20a has the N pole, the superconducting coil element 20b has the S pole, and the superconducting coil element 20c has the N pole.
The superconducting coil element 20d generates a north pole, and the superconducting coil element 20d generates a south pole.
このとき超電導コイル要素20aおよび20bにば矢印
22で示ずような磁界が発生し、また超電導コイル要素
20Cおよび20dにも同様な磁界が発生ずることにな
る。At this time, a magnetic field as shown by arrow 22 is generated in superconducting coil elements 20a and 20b, and a similar magnetic field is also generated in superconducting coil elements 20C and 20d.
次に、上述のリニアモータ駆動機構の作動について説明
する。Next, the operation of the above-mentioned linear motor drive mechanism will be explained.
可動部材12が第1図に示すように超電導コイル要素2
0bと向かい合っている状態で導体コイル要素16に通
電されると、フレミングの左手の法則に従って、可動部
材12はその通電方向によって矢印24aあるいは24
bの何れかの方向に駆動力を受けることになる。例えば
、導体コイル要素16の一側面側、すなわち超電導コイ
ル要素20bと向かい合う側面での銅線部分群に下向き
に電流が流れるように導体コイル要素16に通電が行わ
れると、可動部材12は矢印24bの方向に向かう駆動
力を受けて超電導コイル要素2OC側に向かい、磁束が
反転した所で導体コイル要素16への通電方向を逆にす
ると、可動部材12ば続いて矢印24bの方向に駆動力
を受けて超電導コイル要素20d側に向かう。このよう
に通電方向を順次切り換えるこによって、可動部材12
は矢印24bの方向に連続的に駆動されることになる。The movable member 12 is a superconducting coil element 2 as shown in FIG.
When the conductor coil element 16 is energized while facing 0b, the movable member 12 moves in the direction of the arrow 24a or 24 depending on the direction of energization, according to Fleming's left hand rule.
The driving force will be applied in either direction b. For example, when the conductor coil element 16 is energized so that a current flows downward through the copper wire portion group on one side of the conductor coil element 16, that is, the side facing the superconducting coil element 20b, the movable member 12 moves toward the arrow 24b. When the movable member 12 receives a driving force in the direction of arrow 24b and moves toward the superconducting coil element 2OC side, and the direction of energization to the conductor coil element 16 is reversed at the point where the magnetic flux is reversed, the movable member 12 continues to receive a driving force in the direction of arrow 24b. The superconducting coil element 20d receives the superconducting coil element 20d. By sequentially switching the current direction in this way, the movable member 12
is continuously driven in the direction of arrow 24b.
一方、最初の通電方向を逆に行えば、可動部材12は矢
印24aの方向に駆動され、通電方向を順次逆にするこ
とによって、可動部材12は連続的に矢印24aの方向
に駆動されることになる。On the other hand, if the initial energization direction is reversed, the movable member 12 is driven in the direction of the arrow 24a, and by sequentially reversing the energization direction, the movable member 12 is continuously driven in the direction of the arrow 24a. become.
上述の作動例では、導体コイル要素16への通電力量を
切り換えることによって可動部材12は矢印24aある
いば24 bの方向に駆動させられたが、導体コイル要
素16への通電方向を常時−定にして、超電導コイル要
素20aないし20dへの通電方向を同時に切り換える
ようにしてもよいことは明らかであろう。In the above-mentioned operation example, the movable member 12 was driven in the direction of the arrow 24a or 24b by switching the amount of power applied to the conductor coil element 16, but the direction of the current applied to the conductor coil element 16 was always changed to constant. It will be obvious that the current direction to the superconducting coil elements 20a to 20d may be switched at the same time.
なお、第1図に示し実施例では、可動部材12はウェハ
のキャリヤ基台として機能し得るもので、そこには種々
の物品例えば被加工物、工具あるいは印字ヘッド等を搭
載することが可能である。要するに、第1図に示したリ
ニアモータ駆動機構か利用される機器に応じて可動部材
12上には所定の物品が搭載されることになる。In the embodiment shown in FIG. 1, the movable member 12 can function as a wafer carrier base, and various articles such as workpieces, tools, or print heads can be mounted thereon. be. In short, a predetermined article is mounted on the movable member 12 depending on the linear motor drive mechanism shown in FIG. 1 or the equipment used.
第2図を参照すると、そこには」−述したようなリニア
モータ駆動機構を利用したウェハ移動ステージが示され
ている。このウェハ移動ステージには一対の案内ロッド
部材26が互いに平行に配設され、各案内ロンド部祠2
6は上述の案内ロッド部材10と同様な態様で一対の適
当な支持ブロック部材28上に固着される。可動部材2
0は中広の直方体の形態を呈し、その両側には一対の案
内ロフト部材26が摺動自在に挿通される。一対の案内
ロッド部材26に対する可動部材30の移動を低摩擦で
行わせるために上述したような空気ベアリングを形成し
たり、あるいはローラヘアリングを設けたりすることが
できる。Referring to FIG. 2, there is shown a wafer movement stage utilizing a linear motor drive mechanism as described above. A pair of guide rod members 26 are disposed in parallel to each other on this wafer moving stage, and each guide rod member 26 is arranged in parallel with each other.
6 is secured on a pair of suitable support block members 28 in a manner similar to the guide rod members 10 described above. Movable member 2
0 is in the form of a rectangular parallelepiped with a medium wide shape, and a pair of guide loft members 26 are slidably inserted into both sides of the rectangular parallelepiped. To provide low friction movement of the movable member 30 relative to the pair of guide rod members 26, air bearings as described above may be provided, or roller hair rings may be provided.
可動部材30の両側端部のそれぞれには第1図に示した
ような導体コイル要素が組み込まれ、また一対の案内ロ
ッド部材26の外側側面のそれぞれに沿って配設された
側方ヨーク部材32には上述した超電導コイル要素と同
様な構成の超電導コイル要素34の複数個が配列される
。したがって、可動部子シ30の各端部側に組め込まれ
た導体コイル要素はそれに対応する複数の超電導コイル
要素34の配列と共にリニアモータを構成することにな
る。Conductor coil elements as shown in FIG. 1 are incorporated into each of the opposite end portions of the movable member 30, and side yoke members 32 are disposed along each of the outer side surfaces of the pair of guide rod members 26. A plurality of superconducting coil elements 34 having the same configuration as the superconducting coil elements described above are arranged in the superconducting coil element 34 . Therefore, the conductor coil elements incorporated at each end of the movable member 30 together with the corresponding arrangement of the plurality of superconducting coil elements 34 constitute a linear motor.
第2図に示すように、可動部材30の」二面には長尺の
支持板部材36が設けられ、この支持板部tA’36ば
その長手方向軸線が一対の案内ロッド部材26の中心軸
線に対して直行するような態様で配置される。支持板要
素36」二には単一案内ロッド部材38が設けられ、こ
の単一案内ロソI′部材38は上述の案内1コソド部)
A10と同様な態様で一対の適当な支持フロック部材4
0上に固着される。可動部材42は第1図の場合と同様
に構成され、そこには単一案内ロソド部材38か摺動自
在に挿通されると共にそこには第3図の場合と同様な導
体コイル要素が組み込まれる。第3図の場合は、可動部
材42はウェハ保持用キャリヤとして機能する。As shown in FIG. 2, an elongated support plate member 36 is provided on the second surface of the movable member 30, and the longitudinal axis of this support plate portion tA'36 is the center axis of the pair of guide rod members 26. It is arranged in such a manner that it is perpendicular to. The support plate element 36'2 is provided with a single guide rod member 38, which single guide rod member 38 is similar to the above-mentioned guide rod member 38'.
A pair of suitable support flock members 4 in a similar manner to A10.
Fixed on 0. The movable member 42 is constructed as in FIG. 1 and has a single guide rod member 38 slidably inserted therein and a conductor coil element as in FIG. 3 incorporated therein. . In the case of FIG. 3, movable member 42 functions as a wafer holding carrier.
支持板要素36」二には第1図の場合と同様な構成の超
電導コイル要素44が複数個配列され、これら超電導コ
イル要素44 Lj可動部材42内に絹み込まれた導体
コイル要素とリニアモータを構成する。A plurality of superconducting coil elements 44 having a configuration similar to that shown in FIG. Configure.
このよ・うな構成によれは、可動部材すなわちウェハ保
持用キャリヤ42ば上述したようなリニアモータを作動
させることによってXY平面上でX方向にもY方向にも
移動するごとが可能であり、該ウェハ保持用キャリヤ4
2上に搭載されたつ工ハを所定の露光位置に適正に位置
決めすることができる。With such a configuration, the movable member, that is, the wafer holding carrier 42, can be moved in both the X direction and the Y direction on the XY plane by operating the above-mentioned linear motor. Wafer holding carrier 4
2 can be properly positioned at a predetermined exposure position.
〔発明の効果]
以上の記載から明らかなように、本実施例によるリニア
モータ駆動機構においては、強力な磁界を発生し得る複
数の軽量な超電導コイル要素が用いられるので、それら
超電導コイル要素と共にリニアモータを構成する導体コ
イル要素を、案内ロッド部材に沿って移動し得るように
なった可動部材に組み込むことが可能となり、これによ
り可動部材と駆動力発生点とを接近させることができる
ので、該可動部材の駆動を急加速度で行っても、ヨーイ
ングは小さくて済む。したがって、本実施例によるリニ
アモータ駆動機構を用いる機器の作業効率が向上される
ことになる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the linear motor drive mechanism according to the present embodiment uses a plurality of lightweight superconducting coil elements that can generate a strong magnetic field. It becomes possible to incorporate the conductor coil elements constituting the motor into a movable member that can move along the guide rod member, and as a result, the movable member and the driving force generation point can be brought close to each other. Even if the movable member is driven with a sudden acceleration, yawing can be small. Therefore, the working efficiency of the equipment using the linear motor drive mechanism according to this embodiment is improved.
第1図は本発明によるリニアモータ駆動機構の一実施例
を示す概略斜視図、第2図は本発明によるリニアモータ
駆動機構を適用したウェハ移動ステージの概略斜視図、
第3図は従来のリニアモータ駆動機構が適用されたウェ
ハ移動ステージの概略斜視図、第4図は第3図のウェハ
移動ステージのリニアモータ駆動機構を詳細に示す斜視
図である。
10・・・案内ロンド部祠、 12・・・可動部材、
16・・・導体コイル要素、
202〜20d・・・超電導コイル要素。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a linear motor drive mechanism according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view of a wafer movement stage to which the linear motor drive mechanism according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a schematic perspective view of a wafer movement stage to which a conventional linear motor drive mechanism is applied, and FIG. 4 is a perspective view showing details of the linear motor drive mechanism of the wafer movement stage shown in FIG. 10... Guide Rondo part shrine, 12... Movable member,
16... Conductor coil element, 202-20d... Superconducting coil element.
Claims (1)
ロッド部材の軸線方向に沿って案内移動させられるよう
に該案内ロッド部材に対して摺動自在に装着された可動
部材と、前記案内ロッド部材から所定の間隔をもって該
案内ロッド部材の軸線に沿って設けられた複数の超電導
コイル要素とを具備し、これら超電導コイル要素は前記
案内ロッド部材と向かい合う対向面側で磁束を発生する
ように配置されると共にそれら磁束が前記案内ロッド部
材の軸線に沿って反転束とするように通電され、更に、
前記可動部材に組み込まれた導体コイル要素とを具備し
、この導体コイル要素が前記複数の超電導コイル要素と
共にリニアモータを構成するように配置されていること
を特徴とするリニアモータ駆動機構。1. A guide rod member made of a magnetic material, a movable member slidably attached to the guide rod member so as to be guided and moved along the axial direction of the guide rod member, and the guide rod. a plurality of superconducting coil elements provided along the axis of the guide rod member at predetermined intervals from the member, and these superconducting coil elements are arranged so as to generate magnetic flux on the opposing surface side facing the guide rod member. energized so that the magnetic fluxes are reversed along the axis of the guide rod member, and
A linear motor drive mechanism comprising: a conductor coil element incorporated in the movable member, the conductor coil element being arranged so as to constitute a linear motor together with the plurality of superconducting coil elements.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63131439A JPH01303044A (en) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | Linear motor driving mechanism by means of superconducting coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63131439A JPH01303044A (en) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | Linear motor driving mechanism by means of superconducting coil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01303044A true JPH01303044A (en) | 1989-12-06 |
Family
ID=15057989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63131439A Pending JPH01303044A (en) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | Linear motor driving mechanism by means of superconducting coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01303044A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326145B1 (en) * | 1999-06-05 | 2002-02-27 | 권영한 | A non-contact power feed system of traverse flux machine |
| KR100440389B1 (en) * | 2001-12-26 | 2004-07-14 | 한국전기연구원 | A 2-phase Transverse Flux Linear Motor With Permanent Magnet Excitation |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP63131439A patent/JPH01303044A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326145B1 (en) * | 1999-06-05 | 2002-02-27 | 권영한 | A non-contact power feed system of traverse flux machine |
| KR100440389B1 (en) * | 2001-12-26 | 2004-07-14 | 한국전기연구원 | A 2-phase Transverse Flux Linear Motor With Permanent Magnet Excitation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100479985C (en) | XYZ axis platen | |
| US4506205A (en) | Electro-magnetic alignment apparatus | |
| US6445093B1 (en) | Planar motor with linear coil arrays | |
| EP0130357B1 (en) | Electro-magnetic alignment assemblies | |
| JPH0734646B2 (en) | Linear motor | |
| KR20110107801A (en) | Monolithic Stage Positioning System and Method | |
| US5962937A (en) | X-Y table for moving loads in a highly exact and dynamic manner | |
| EP0421529B1 (en) | Linear motor and positioning device comprising at least one linear motor | |
| US6876108B2 (en) | Linear motor, its controlling method, and XY table | |
| JPH01303044A (en) | Linear motor driving mechanism by means of superconducting coil | |
| JP2019216591A (en) | Linear motor, transfer device, and production device | |
| JP2879934B2 (en) | Stage equipment | |
| US6515381B1 (en) | Cantilever stage | |
| JP2894892B2 (en) | Two-axis stage device and XY plotter | |
| CN115309006B (en) | Mixed driving micro-motion stage | |
| SU1359863A1 (en) | Two-coordinate electric machine | |
| JP2004064874A (en) | High acceleration linear motor | |
| JP3262791B2 (en) | Stage equipment | |
| JP2706171B2 (en) | Stage equipment | |
| WO2019240132A1 (en) | Linear motor, conveyance device, and production device | |
| JPH04189436A (en) | Two-dimensional motor stage device | |
| JPS62110474A (en) | Non-contact planar x-y table | |
| JPH04183547A (en) | Stage device | |
| JP2006050873A (en) | Electromagnetic drive device and stage device | |
| KR19980067419A (en) | Coil structure for brushless direct current linear drive motor |