JP2997273B2 - Stage movable support device - Google Patents

Stage movable support device

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JP2997273B2
JP2997273B2 JP1132679A JP13267989A JP2997273B2 JP 2997273 B2 JP2997273 B2 JP 2997273B2 JP 1132679 A JP1132679 A JP 1132679A JP 13267989 A JP13267989 A JP 13267989A JP 2997273 B2 JP2997273 B2 JP 2997273B2
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義一 藤野
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は,半導体製造装置,検査装置,精密機械等
の種々の装置に適用できるステージ可動支持装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage movable support device applicable to various devices such as a semiconductor manufacturing device, an inspection device, and a precision machine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年,超LSI等の発達のため,物体の位置決めの高精
度化,高速化,小型軽量化等の要求が高まっている。ま
た,バイオテクノロジの基礎技術として細胞微細操作用
マニピュレータ,計測器等におけるテーブル,支持台,
移動台等のステージを微動させるために,微動可能なア
クチュエータが必要とされている。これらの直線運動に
は,リニアアクチュエータが注目されている。
In recent years, due to the development of VLSIs and the like, there has been an increasing demand for high-precision, high-speed, small-size and light-weight object positioning. In addition, as basic technologies of biotechnology, manipulators for cell micromanipulation, tables and supports for measuring instruments, etc.
In order to finely move a stage such as a moving table, a finely movable actuator is required. For these linear motions, linear actuators have attracted attention.

従来,半導体製造装置,その検査装置等において使用
されているステージ可動支持装置では,ステージを空気
浮上させ,円滑な移動を行わせているので現状である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a stage movable supporting device used in a semiconductor manufacturing apparatus, an inspection apparatus thereof, and the like, the stage is air-floated and a smooth movement is performed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら,上記リニアアクチュエータは,移動
台,テーブル等のステージを支持し,案内し或いは駆動
するため,支持用コントローラ,案内用コントローラ或
いは駆動用コントローラをそれぞれ有しており,装置自
体の部品点数が増加し,複雑化して経済的に高価なもの
になるという問題を有している。
However, the linear actuator has a supporting controller, a guiding controller, or a driving controller for supporting, guiding, or driving a stage such as a moving table or a table, and the number of parts of the apparatus itself increases. However, there is a problem that it becomes complicated and economically expensive.

或いは,上記ステージ可動支持装置では,空気浮上に
よって円滑な移動を行わせるが,装置自体のコストが高
くなり,そのためのコンプレッサ等の付帯装置も多くな
るという問題があった。
Alternatively, in the stage movable supporting device, smooth movement is performed by air levitation, but the cost of the device itself is increased, and there is a problem that the number of auxiliary devices such as compressors is increased.

この発明の目的は,上記の問題を解決することであ
り,磁性流体の磁気的浮揚現象を利用して半導体製造装
置,検査装置等の装置のステージを支持,案内及び駆動
するのに適用可能なものであり,磁性流体に磁場をかけ
ると,空間に体積力の空間分布を生じるが,この現象が
空間的に流体の密度分布を生じたことと同様の効果を与
え,その結果,流体中に流体の密度より大きな非磁性物
体を浮揚させることができることに着目し,該非磁性物
体を上記ステージで構成して該ステージの複数箇所で上
記現象を作り出し,該ステージを3点,4点等の複数点で
支持することによってステージを精密に且つ確実に支持
し且つ移動させることができるステージ可動支持装置を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and is applicable to supporting, guiding and driving a stage of an apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus and an inspection apparatus by utilizing a magnetic levitation phenomenon of a magnetic fluid. When a magnetic field is applied to a magnetic fluid, a spatial distribution of the body force is generated in the space. This phenomenon has the same effect as the spatial distribution of the fluid density, and as a result, Focusing on the fact that a non-magnetic object larger than the density of the fluid can be levitated, the non-magnetic object is composed of the above-mentioned stage, and the above-mentioned phenomenon is created at a plurality of points of the stage. An object of the present invention is to provide a stage movable support device that can support and move a stage precisely and reliably by supporting at a point.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は,上記の目的を達成するため,次のように
構成されている。即ち,この発明は,非磁性体から成り
且つ複数箇所に対向する両面に平らなテーパ面を備えた
先尖り状態の縁部を備えたステージと,前記ステージの
複数箇所の前記縁部の前記テーパ面に対向してそれぞれ
配置された鉄心及び前記ステージの前記縁部が配置され
た前記鉄心間の各空隙部に配置された磁性流体から成る
ステージ支持手段とを有し,前記鉄心に磁界をかけるこ
とによって前記磁性流体に付勢される力を前記縁部の前
記テーパ面を通じて前記ステージに支持力と変位力のベ
クトル量として伝達し,前記ステージを前記磁性流体に
付勢される前記支持力と前記変位力によって移動可能に
浮上支持することを特徴とするステージ可動支持装置に
関する。
The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a stage having a pointed edge formed of a non-magnetic material and having flat tapered surfaces on both surfaces opposed to a plurality of locations, and the taper of the edge at a plurality of locations of the stage. And a stage supporting means comprising a magnetic fluid disposed in each gap between the cores on which the edge of the stage is disposed, and a magnetic field applied to the cores. Thus, the force urged by the magnetic fluid is transmitted to the stage through the tapered surface of the edge as a vector amount of a supporting force and a displacement force. The present invention relates to a stage movable support device, which is movably levitated and supported by the displacement force.

また,このステージ可動支持装置は,前記鉄心をC字
型形状に形成し且つ前記鉄心の一部に永久磁石を挿入
し,前記永久磁石によって定常磁界を前記鉄心の前記空
隙部にかけて前記磁性流体を保持したものである。
In addition, the stage movable support device is configured such that the iron core is formed in a C-shape, a permanent magnet is inserted into a part of the iron core, and a steady magnetic field is applied by the permanent magnet to the gap of the iron core to transfer the magnetic fluid. It is what was held.

また,このステージ可動支持装置は,前記鉄心に励磁
コイルを巻き,前記励磁コイルに供給する電流の大きさ
を変えて前記鉄心間の前記空隙部にそれぞれ与えられる
磁界の強さを各々調節して前記磁性流体の形状を変化さ
せ,前記ステージを移動調節するものである。
In addition, the stage movable supporting device winds an exciting coil around the iron core and changes the magnitude of the current supplied to the exciting coil to adjust the strength of the magnetic field applied to the gap between the iron cores. The stage is moved and adjusted by changing the shape of the magnetic fluid.

更に,このステージ可動支持装置は,前記ステージの
位置を検出する位置センサーと,前記位置センサーによ
る検出信号に応答して前記鉄心間の前記空隙部にそれぞ
れ与えられる磁界の強さを制御して前記ステージの位置
を制御するコントローラとを有するものである。
Further, the stage movable supporting device controls the strength of a magnetic field applied to the gap between the iron cores in response to a detection signal from the position sensor for detecting the position of the stage and the position sensor. And a controller for controlling the position of the stage.

〔作用〕[Action]

この発明によるステージ可動支持装置は,上記のよう
に構成されているので,次のように作用する。即ち,こ
のステージ可動支持装置は,非磁性体から成るステージ
のテーパ付き縁部の複数箇所を鉄心間の各空隙部に磁界
によって保持した磁性流体に配置したので,磁性流体に
磁場をかけると,空間に体積力の空間分布を生じて空間
的に流体の密度分布を生じたことと同様の効果を与え,
その結果,流体中に流体の密度より大きな非磁性物体で
あるステージを浮揚させることができる。
Since the stage movable support device according to the present invention is configured as described above, it operates as follows. In other words, this stage movable support device arranges a plurality of tapered edges of a stage made of a non-magnetic material in a magnetic fluid held by magnetic fields in gaps between iron cores. The same effect as when the spatial distribution of the body force is generated in the space and the density distribution of the fluid is generated spatially is given.
As a result, it is possible to levitate the stage, which is a non-magnetic object larger than the density of the fluid, in the fluid.

特に,ステージ自体にはテーパ面が形成されているの
で,磁性流体の作力がステージにベクトル量として伝達
され,従って,所定の磁場の強さの下でステージは磁場
極小の位置に静止し,この位置からステージを少しでも
移動させようとすると,復元力が働いて基の位置に戻
り,ステージは丁度空間に三次元的なばねで支えられた
状態になり,磁性流体はステージに対して摩擦のない支
持装置を構成する。更に,各ステージ支持手段における
磁場の強さを種々に変化させることによって,前記ステ
ージ支持手段に支持されているステージの位置を移動さ
せることができる。
In particular, since the stage itself has a tapered surface, the working force of the magnetic fluid is transmitted to the stage as a vector, so that the stage stops at the position of the minimum magnetic field under a predetermined magnetic field strength, If you try to move the stage from this position even a little, the restoring force works and it returns to the original position, the stage is just supported by the three-dimensional spring in space, and the magnetic fluid frictionally A support device without the support. Further, the position of the stage supported by the stage supporting means can be moved by variously changing the strength of the magnetic field in each stage supporting means.

〔実施例〕〔Example〕

以下,図面を参照して,この発明によるステージ可動
支持装置の実施例を説明する。第1図はこの発明による
ステージ可動支持装置の一実施例を示す斜視図,第2図
は第1図のステージ可動支持装置を構成する基本原理を
説明するための説明図,及び第3図は第1図のステージ
可動支持装置の変位力を説明するための説明図である。
Hereinafter, an embodiment of a stage movable support device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a stage movable support device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the basic principle of the stage movable support device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a displacement force of the stage movable support device of FIG. 1.

第1図において,この発明によるステージ可動支持装
置は,A側とB側で2点支持された状態の一実施例が示さ
れている。ステージ1は,アクリル樹脂等の非磁性材か
ら形成された平板状の可動子であり,その両端の縁部に
は,例えば,10゜の平らな傾斜面に加工されたテーパ面
9が形成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the stage movable support device according to the present invention in a state where it is supported at two points on an A side and a B side. The stage 1 is a plate-like movable element made of a non-magnetic material such as an acrylic resin, and a tapered surface 9 formed into a flat inclined surface of, for example, 10 ° is formed at edges of both ends thereof. ing.

ステージ1を移動可能に支持するステージ支持手段
は,主として,鉄心3,鉄心3の空隙部Lに配置された磁
性流体2及び鉄心3に巻き上げられた励磁コイル5から
構成されている。鉄心3は空隙部Lを形成するようにC
字型形状に形成されている。鉄心3の空隙部Lと対向側
には永久磁石4が挿入されている。更に,一対の鉄心3,
3がスペーサ6を対向して配置され,鉄心3の外周には
一対の励磁コイル5,5が巻き上げられている。
The stage supporting means for movably supporting the stage 1 is mainly composed of an iron core 3, a magnetic fluid 2 disposed in a gap L of the iron core 3, and an exciting coil 5 wound around the iron core 3. The iron core 3 is formed so that the gap L is formed.
It is formed in a character shape. A permanent magnet 4 is inserted into the iron core 3 on the side facing the gap L. Furthermore, a pair of iron cores 3,
A pair of exciting coils 5 are wound around the outer periphery of the iron core 3.

また,鉄心3と鉄心3との間に形成した空隙部Lに
は,磁性流体2が配置されている。ステージ1のテーパ
面9を備えた縁部の複数箇所(図では,A側とB側の2箇
所)において,複数対(図では,2対)の鉄心3の空隙部
Lが位置するように配置されている。鉄心3の空隙部L
に配置された磁性流体2は,永久磁石4によって鉄心3
の空隙部Lに定常磁界がかけられることによって保持さ
れている。また,永久磁石4によって鉄心3間の空隙部
Lに所定の磁界,即ち,所定値のバイアスをかけた状態
にしておく機能も有している。
The magnetic fluid 2 is disposed in a gap L formed between the iron cores 3. At a plurality of locations (two locations on the A side and the B side in the figure) of the edge portion having the tapered surface 9 of the stage 1, a plurality of pairs (two pairs in the figure) of the gaps L of the iron core 3 are located. Are located. Void L of iron core 3
The magnetic fluid 2 arranged in the iron core 3 is
Is maintained by applying a steady magnetic field to the gap L. Further, it also has a function of applying a predetermined magnetic field, that is, a bias of a predetermined value to the gap L between the iron cores 3 by the permanent magnet 4.

なお,この実施例では,鉄心3間の空隙部Lに配置さ
れた磁性流体を保持するための定常磁界を永久磁石4を
設けることによって達成しているが,永久磁石4に限る
ことなく,例えば,鉄心3の外周に巻き上げた一対の励
磁コイル5,5に所定の電流を常に流して空隙部Lに定常
磁界を与えることもできる。或いは,磁性流体2を鉄心
3間の空隙部Lに機械的に保持させておくこともでき
る。
In this embodiment, the steady magnetic field for holding the magnetic fluid disposed in the gap L between the iron cores 3 is achieved by providing the permanent magnets 4. However, the present invention is not limited to the permanent magnets 4. Alternatively, a predetermined magnetic field can be constantly applied to the pair of exciting coils 5, 5 wound around the outer periphery of the iron core 3 to apply a steady magnetic field to the gap L. Alternatively, the magnetic fluid 2 can be mechanically held in the gap L between the iron cores 3.

この発明によるステージ可動支持装置は,上記のよう
な構成において,鉄心3に磁界をかけて磁性流体2に支
持力を付勢することによってステージ1を移動可能に浮
上支持することができる。後述するが,ステージ1を2
点支持した場合には,ステージ1は,例えば,X方向又は
Y方向にのみ移動可能である。ステージ1を3点支持,4
点支持,或いはステージ1の大きさに応じて多数の部位
での多点支持を行った場合には,ステージ1はX−Y方
向に移動可能になる。
The stage movable supporting device according to the present invention can movably levitate and support the stage 1 by applying a magnetic field to the iron core 3 to apply a supporting force to the magnetic fluid 2 in the above configuration. As described later, stage 1 is 2
When the stage is supported, the stage 1 can move only in the X direction or the Y direction, for example. Stage 1 supports 3 points, 4
When the point support or the multi-point support at a large number of parts according to the size of the stage 1 is performed, the stage 1 can move in the XY directions.

このステージ可動支持装置において,ステージ1を支
持即ち浮上させるための支持力即ち浮上力,及びステー
ジ1を変位させる変位力は,次のようにして与えられ
る。
In this stage movable support device, a supporting force for supporting or floating the stage 1, that is, a floating force, and a displacement force for displacing the stage 1 are given as follows.

ステージ1は,鉄心3に巻き上げた励磁コイル5に電
流を供給することによって,磁性流体2によって支持力
が付与される。また,鉄心3に巻き上げた励磁コイル5
に供給する電流の大きさを変えることによって鉄心3間
の各空隙部Lに与えられる磁界の強さを後述のコントロ
ーラの指令によって各々調節して磁性流体2の形状を変
化させることによって,ステージ1をX方向,Y方向或い
はX−Y方向に移動調節することができる。
The stage 1 is provided with a supporting force by the magnetic fluid 2 by supplying a current to the exciting coil 5 wound around the iron core 3. The exciting coil 5 wound around the iron core 3
The magnitude of the magnetic field applied to each gap L between the iron cores 3 is changed by changing the magnitude of the current supplied to the iron core 3 in accordance with a command from a controller to be described later to change the shape of the magnetic fluid 2, thereby changing the shape of the stage 1. Can be moved and adjusted in the X, Y or XY directions.

このステージ可動支持装置に対して作用する支持力即
ち浮上力,及び変位力について,第2図及び第3図を参
照して説明する。
The supporting force, ie, the floating force, and the displacement force acting on the stage movable support device will be described with reference to FIGS.

第2図において,X軸方向に所定の間隔を置いて配置さ
れているA側のステージ支持手段の鉄心3及びB側のス
テージ支持手段の鉄心3に対して,各励磁コイル5を励
磁して所定の磁界をかけると,鉄心3間の空隙部Lに存
在する磁性流体2の見掛けの比重が大きくなり,可動子
即ちステージ1への浮力Fが増大する。浮力Fは,ステ
ージ1のテーパ付き縁部の平らなテーパ面9に垂直に作
用するので,テーパ面9の平面に対するテーパ角をθと
すると,ステージ1を支持する支持力F2は,下記式で与
えられる。
In FIG. 2, each exciting coil 5 is excited with respect to the core 3 of the stage supporting means on the side A and the core 3 of the stage supporting means on the side B arranged at a predetermined interval in the X-axis direction. When a predetermined magnetic field is applied, the apparent specific gravity of the magnetic fluid 2 existing in the gap L between the iron cores 3 increases, and the buoyancy F to the mover, that is, the stage 1 increases. Buoyancy F Since the acting perpendicular to the flat tapered surface 9 of the tapered edge of the stage 1, when a taper angle relative to the plane of the tapered surface 9, theta, supporting force F 2 which supports the stage 1, the following formula Given by

F2=F・cosθ 支持力f2が,ステージ1にかかる重力f0より大きくな
った時,ステージ1は浮き上がった状態になる。ステー
ジ1が浮き上がった状態では,ステージ1は,各鉄心3
間の各磁性流体2によってX軸方向に対してばね支持状
態即ち弾性支持状態で移動できないが,Y軸方向(第2図
の紙面に対して垂直方向,又は第1図参照)には変位可
能な状態になっている。
F 2 = F · cos θ When the supporting force f 2 becomes larger than the gravitational force f 0 applied to the stage 1, the stage 1 is in a floating state. When the stage 1 is lifted, the stage 1
The magnetic fluid 2 between them cannot move in the X-axis direction in a spring supported state, that is, in an elastically supported state, but can be displaced in the Y-axis direction (perpendicular to the plane of FIG. 2 or see FIG. 1). It is in a state.

次に,X軸方向に所定の間隔を置いて配置されているA
側のステージ支持手段の鉄心3及びB側のステージ支持
手段の鉄心3に対して,各励磁コイル5を励磁してA側
上とB側とに同一の磁界或いは異なった磁界をかける
と,ステージ1に対しては,A側とB側には異なった浮力
Fが作用する。従って,A側のステージ支持手段によって
ステージ1に作用する変位力FAは,ステージ1が磁性流
体2から排除されようとする方向(X軸方向の正方向,
第2図では右方向,第3図では上方向)に働き, 即ち,FA=(FA1+FA2)sinθ となる。同様に,B側のステージ支持手段によってステー
ジ1に作用する変位力FBは,ステージ1が磁性流体2か
ら排除されようとする方向(X軸方向の負方向,第2図
では左方向)に働き, 即ち,FB=(FB1+FB2)sinθ となる。
Next, A which is arranged at a predetermined interval in the X-axis direction
When the same magnetic field or a different magnetic field is applied to the A side and the B side by exciting each exciting coil 5 to the iron core 3 of the stage supporting means on the side and the core 3 of the stage supporting means on the B side, For 1, a different buoyancy F acts on the A side and the B side. Therefore, the displacement force FA acting on the stage 1 by the stage supporting means on the side A is determined in the direction in which the stage 1 is to be removed from the magnetic fluid 2 (positive direction in the X-axis direction,
It works to the right in FIG. 2 and upward in FIG. 3, that is, F A = (F A1 + F A2 ) sin θ. Similarly, displacement force F B acting on the stage 1 by the B-side of the stage support means, the direction in which the stage 1 is about to be removed from the magnetic fluid 2 (negative direction of the X-axis direction, in the second drawing to the left) to work, that is, the F B = (F B1 + F B2) sinθ.

ここで,各々の変位力FA及びFBが等しい場合,即ち,F
A=FBの時には,ステージ1は中央に置いて釣り合った
状態になって静止する。
Here, when each of the displacement force F A and F B are equal, ie, F
The case of A = F B, Stage 1 is still in a state commensurate placed in the center.

また,FA>FBの時には,ステージ1はX軸方向の正方
向即ちB側(図の右方向)へ移動する。
When F A > F B , the stage 1 moves in the positive direction of the X-axis, that is, in the side B (to the right in the drawing).

更に,FA<FBの時には,ステージ1はX軸方向の負方
向即ちA側(図の左方向)へ移動する。
Further, when the F A <F B, stage 1 moves in the negative direction, i.e., A-side of the X-axis direction (the left direction in the drawing).

従って,ステージ支持手段における励磁コイル5に流
す電流の強さを,各々のステージ支持手段の励磁コイル
5に対して増加或いは減少させて変化させれば,該電流
の強さに応答して各ステージ支持手段に発生する変位力
が異なり,従って,ステージ1自体は所定の変位即ち移
動を行い,ステージ1の位置調整が行われる。
Therefore, if the intensity of the current flowing through the exciting coil 5 of the stage supporting means is increased or decreased with respect to the exciting coil 5 of each stage supporting means, each stage responds to the intensity of the current. The displacement force generated in the support means is different, so that the stage 1 itself performs a predetermined displacement or movement, and the position of the stage 1 is adjusted.

第3図に示すように,ステージ可動支持装置における
A側のステージ支持手段を構成し,可動子であるステー
ジ1として,その質量を10gr,ステージ1の平らなテー
パ面9のテーパ角θを10゜に形成したアクリル樹脂板を
使用し,ステージ支持手段がステージ1に与える変位力
を測定した。
As shown in FIG. 3, the stage supporting means on the A side in the stage movable supporting device is constituted, and the mass of the stage 1 which is a movable element is 10 gr, and the taper angle θ of the flat tapered surface 9 of the stage 1 is 10 °. Using the acrylic resin plate formed in ゜, the displacement force applied to the stage 1 by the stage supporting means was measured.

この場合に,励磁コイル5に与える電流を一定にし
て,ステージ1のテーパ面9の端部から鉄心3の中心軸
までの距離lに対する変位力FAの測定結果を,第5図に
示す。
In this case, the current applied to the exciting coil 5 constant, the measurement results of the displacement force F A against the distance l from the end of the tapered surface 9 of the stage 1 to the center axis of the core 3, shown in Figure 5.

また,インディシャル応答を測定した結果を,第6図
に示す。即ち,ステージ1を変位させるために,初期状
態として,第1図のA側のステージ支持手段の励磁コイ
ル5に300mA,B側のステージ支持手段の励磁コイル5に4
00mAの電流を流し,次に,その電流の強さを反転させて
流したものである。
FIG. 6 shows the result of measuring the initial response. That is, in order to displace the stage 1, as an initial state, 300 mA is applied to the exciting coil 5 of the stage supporting means on the side A in FIG.
A current of 00 mA was passed, and then the current was reversed and passed.

第4図において,この発明によるステージ可動支持装
置が4点支持された実施例が示されている。このステー
ジ可動支持装置において,ステージ10は,非磁性材料製
の正方形の平板から成り且つステージ10の4つの外周縁
部にはテーパ面9が上下面に形成されている。
FIG. 4 shows an embodiment in which the stage movable support device according to the present invention is supported at four points. In this stage movable support device, the stage 10 is made of a square flat plate made of a non-magnetic material, and tapered surfaces 9 are formed on the upper and lower surfaces at four outer peripheral edges of the stage 10.

また,ステージ10に対してステージ支持手段の鉄心3
は,C点,E点,D点及びF点で示すように,順次に90゜の角
度をなして配置されている。ステージ10がC点の鉄心3
とD点の鉄心3とによってY軸方向の位置が定められて
いる時でも,ステージ10はX軸方向の変位に対しては自
由に移動可能に構成されており,この場合に,C点の鉄心
3とD点の鉄心3とはX軸方向の変位に対しての案内の
機能を果たすことができるものである。
In addition, the iron core 3 of the stage supporting means
Are sequentially arranged at an angle of 90 ° as shown by points C, E, D and F. Stage 10 is iron core 3 at point C
The stage 10 is configured to be freely movable with respect to the displacement in the X-axis direction even when the position in the Y-axis direction is determined by the The iron core 3 and the iron core 3 at the point D can function as a guide for displacement in the X-axis direction.

逆に,ステージ10がE点の鉄心3とF点の鉄心3とに
よってX軸方向の位置が定められている時でも,ステー
ジ10はY軸方向の変位に対しては自由に移動可能に構成
されており,この場合に,E点の鉄心3とF点の鉄心3と
はY軸方向の変位に対しての案内の機能を果たすことが
できるものである。
Conversely, even when the position of the stage 10 in the X-axis direction is determined by the iron core 3 at the point E and the iron core 3 at the point F, the stage 10 can freely move with respect to the displacement in the Y-axis direction. In this case, the core 3 at the point E and the core 3 at the point F can function as a guide for displacement in the Y-axis direction.

従って,このステージ可動支持装置は,ステージ10を
支持すると共に,該ステージ10のX−Y方向の移動即ち
駆動を制御することができるものである。
Therefore, the stage movable support device can support the stage 10 and control the movement, that is, the drive of the stage 10 in the XY directions.

次に,第4図に示した実施例を参照して,このステー
ジ可動支持装置におけるステージ10の移動調節について
説明する。
Next, the movement adjustment of the stage 10 in the stage movable support device will be described with reference to the embodiment shown in FIG.

ステージ10を移動調節する場合には,ステージ10の位
置を検出する位置センサー11を,例えば,ステージ10の
下部に設けておく。位置センサー11は,例えば,X方向及
びY方向に反射ミラーを取り付け,光またはレーザを利
用してステージ10のX方向とY方向との位置計測を行う
ように構成することができる。位置センサー11によって
検出したステージ10の位置信号を,コントローラ15に入
力する。
When adjusting the movement of the stage 10, a position sensor 11 for detecting the position of the stage 10 is provided, for example, below the stage 10. For example, the position sensor 11 can be configured such that reflection mirrors are attached in the X direction and the Y direction, and the position of the stage 10 in the X direction and the Y direction is measured using light or laser. The position signal of the stage 10 detected by the position sensor 11 is input to the controller 15.

コントローラ15に入力されたステージ10の位置信号に
応答して,コントローラ15はステージ10が予め設定され
た所定の位置に移動するように指令を発し,該指令に応
じて各励磁コイル5へ供給される電流の強さをそれぞれ
制御する。各励磁コイル5への供給される電流の強さが
制御されることによって,各鉄心3間の空隙部Lに与え
られる磁界の強さが制御され,該磁界の強さに応じて空
隙部Lに配置された磁性流体2がステージ10に作用して
ステージ10は,上記のような作用によって所定の位置へ
移動させられる。
In response to the position signal of the stage 10 input to the controller 15, the controller 15 issues a command to move the stage 10 to a predetermined position, which is supplied to each excitation coil 5 in accordance with the command. Control the current intensity. By controlling the strength of the current supplied to each excitation coil 5, the strength of the magnetic field applied to the gap L between the iron cores 3 is controlled, and the gap L is adjusted according to the strength of the magnetic field. The magnetic fluid 2 disposed on the stage 10 acts on the stage 10, and the stage 10 is moved to a predetermined position by the above-described operation.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明によるステージ可動支持装置は,上記のよう
に構成されているので,所定の磁場の強さの下で前記ス
テージは磁場極小の位置に静止し,この位置から前記ス
テージを少しでも移動させようとすると,復元力が働い
て元の位置に戻り,前記ステージは丁度空間に三次元的
なばねで支えられた状態になり,磁性流体はステージに
対して摩擦のない支持装置を提供できると共に,前記各
ステージ支持手段における磁場の強さを種々に変化させ
ることによって,前記ステージ支持手段に支持されてい
る前記ステージの位置を移動させることもできる。
Since the stage movable support device according to the present invention is configured as described above, the stage is stopped at a position where the magnetic field is minimum under a predetermined magnetic field strength, and the stage is moved from this position as much as possible. Then, the restoring force acts and returns to the original position, the stage is just supported in space by a three-dimensional spring, and the magnetic fluid can provide a support device without friction to the stage, The position of the stage supported by the stage supporting means can be moved by variously changing the strength of the magnetic field in each of the stage supporting means.

即ち,このステージ可動支持装置は,磁性流体の磁気
的浮揚現象を有効に利用して,前記ステージ自体を極め
てスムースに且つ迅速に移動,案内させることができ,
或いは正確に所定の位置に保持させることができる。
That is, this stage movable support device can move and guide the stage itself extremely smoothly and quickly by effectively utilizing the magnetic levitation phenomenon of the magnetic fluid.
Alternatively, it can be accurately held at a predetermined position.

従って,このステージ可動支持装置は,精度を要求さ
れる支持,案内或いは駆動等を行うようなX−Y軸方向
ステージに極めて容易に適用でき,それ故に,半導体製
造装置,検査装置等の設備,装置に適用して好ましいも
のであり,しかも装置そのものがコンパクトに且つ付帯
設備も大きく或いは多くなることがなく,装置自体のコ
ストを低減できる。
Therefore, this stage movable support device can be very easily applied to an XY axis stage that performs support, guidance, drive, or the like that requires precision, and therefore, equipment such as semiconductor manufacturing equipment, inspection equipment, etc. It is preferable to be applied to an apparatus, and furthermore, the apparatus itself is compact, and there is no increase or increase in incidental facilities, so that the cost of the apparatus itself can be reduced.

また,このステージ可動支持装置は,前記鉄心をC字
型形状に形成し且つ前記鉄心の一部に永久磁石を挿入
し,該永久磁石によって定常磁界を前記鉄心の空隙部に
かけて前記磁性流体を保持したので,前記磁性流体は励
磁コイルが励磁されていない時でも,常に前記鉄心の空
隙部に維持され,取り扱いが容易であり且つ装置そのも
のを簡単に構成できる。また,前記永久磁石は前記鉄心
間の前記空隙部に,所定値のバイアスをかけた状態にし
ておく機能を有しており,このステージ可動支持装置の
作動時に,前記励磁コイルに付勢する磁力を永久磁石分
だけ低減することもできる。
In addition, the stage movable support device forms the iron core in a C-shape, inserts a permanent magnet into a part of the iron core, and holds the magnetic fluid by applying a steady magnetic field to a gap of the iron core by the permanent magnet. Therefore, the magnetic fluid is always maintained in the gap of the iron core even when the excitation coil is not excited, so that the handling is easy and the device itself can be simply configured. Further, the permanent magnet has a function of keeping a predetermined value of a bias applied to the gap between the iron cores. When the stage movable support device is operated, a magnetic force applied to the exciting coil is provided. Can be reduced by the amount of the permanent magnet.

更に,このステージ可動支持装置は,前記鉄心に励磁
コイルを巻き,該励磁コイルに供給する電流の大きさを
変えて前記鉄心間の前記各空隙部に与えられる磁界の強
さを各々調節して前記磁性流体の形状を変化させ,前記
ステージを移動調節するものであり,前記ステージの位
置を検出する位置センサーと,該位置センサーによる検
出信号に応答して前記鉄心間の前記各空隙部に与えられ
る磁界の強さを制御して前記ステージの位置を制御する
コントローラとから構成したので,前記ステージ自体の
支持,案内,駆動等の姿勢制御を極めて迅速に且つ正確
に自動的に制御することができる。
Further, the stage movable supporting device is configured such that an exciting coil is wound around the iron core, and the magnitude of the current supplied to the exciting coil is changed to adjust the strength of the magnetic field applied to each of the gaps between the iron cores. The stage adjusts the position of the stage by changing the shape of the magnetic fluid. The position sensor detects the position of the stage, and is applied to each of the gaps between the iron cores in response to a detection signal from the position sensor. And a controller for controlling the position of the stage by controlling the intensity of the applied magnetic field, so that the attitude control such as support, guidance, and drive of the stage itself can be controlled very quickly and accurately automatically. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明によるステージ可動支持装置の一実施
例を示す斜視図,第2図は第1図のステージ可動支持装
置の支持力及び変位力の基本原理を説明するための説明
図,第3図は第1図のステージ可動支持装置の変位力を
測定するための説明図,第4図はこの発明によるステー
ジ可動支持装置の別の実施例を示す斜視図,第5図はこ
のステージ可動支持装置の変位力特性を示す線図,及び
第6図はこのステージ可動支持装置のインディシャル応
答を示す線図である。 1,10……ステージ,2……磁性流体,3……鉄心,4……永久
磁石,5……励磁コイル,6……スペーサ,9……テーパ面,1
1……位置センサー,15……コントローラ。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a stage movable support device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the basic principle of the supporting force and displacement force of the stage movable support device of FIG. 3 is an explanatory view for measuring the displacement force of the stage movable supporting device of FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the stage movable supporting device according to the present invention, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing a displacement force characteristic of the supporting device, and FIG. 6 is a diagram showing an individual response of the stage movable supporting device. 1,10 ... stage, 2 ... magnetic fluid, 3 ... iron core, 4 ... permanent magnet, 5 ... excitation coil, 6 ... spacer, 9 ... taper surface, 1
1 …… Position sensor, 15 …… Controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 1/00 - 1/76 G12B 5/00 H01L 21/68 H02K 44/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 1/00-1/76 G12B 5/00 H01L 21/68 H02K 44/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】非磁性体から成り且つ複数箇所に対向する
両面に平らなテーパ面を備えた先尖り状態の縁部を備え
たステージと,前記ステージの複数箇所の前記縁部の前
記テーパ面に対向してそれぞれ配置された鉄心及び前記
ステージの前記縁部が配置された前記鉄心間の各空隙部
に配置された磁性流体から成るステージ支持手段とを有
し,前記鉄心に磁界をかけることによって前記磁性流体
に付勢される力を前記縁部の前記テーパ面を通じて前記
ステージに支持力と変位力のベクトル量として伝達し,
前記ステージを前記磁性流体に付勢される前記支持力と
前記変位力によって移動可能に浮上支持することを特徴
とするステージ可動支持装置。
A stage having a pointed edge made of a non-magnetic material and having flat tapered surfaces on both sides facing a plurality of locations; and the tapered surfaces of the edges at a plurality of locations on the stage. And a stage supporting means comprising a magnetic fluid disposed in each gap between the cores on which the edge of the stage is disposed, and a magnetic field applied to the cores. Transmitting the force urged by the magnetic fluid to the stage through the tapered surface of the edge as a vector amount of a supporting force and a displacement force,
A stage movable supporting device, wherein the stage is movably levitated and supported by the supporting force and the displacement force urged by the magnetic fluid.
【請求項2】前記鉄心をC字型形状に形成し且つ前記鉄
心の一部に永久磁石を挿入し,前記永久磁石によって定
常磁界を前記鉄心の前記空隙部にかけて前記磁性流体を
保持したことを特徴とする請求項1に記載のステージ可
動支持装置。
2. The method according to claim 1, wherein the iron core is formed in a C-shape, a permanent magnet is inserted into a part of the iron core, and the magnetic fluid is held by applying a steady magnetic field to the gap of the iron core by the permanent magnet. The stage movable support device according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記鉄心に励磁コイルを巻き,前記励磁コ
イルに供給する電流の大きさを変えて前記鉄心間の前記
空隙部にそれぞれ与えられる磁界の強さを各々調節して
前記磁性流体の形状を変化させ,前記ステージを移動調
節することを特徴とする請求項1に記載のステージ可動
支持装置。
3. An exciting coil is wound around the iron core, and the magnitude of a current supplied to the exciting coil is changed to adjust the strength of a magnetic field applied to each of the gaps between the iron cores to adjust the strength of the magnetic fluid. The stage movable support device according to claim 1, wherein the stage is moved and adjusted by changing its shape.
【請求項4】前記ステージの位置を検出する位置センサ
ーと,前記位置センサーによる検出信号に応答して前記
鉄心間の前記空隙部にそれぞれ与えられる磁界の強さを
制御して前記ステージの位置を制御するコントローラと
を有することを特徴とする請求項3に記載のステージ可
動支持装置。
4. A position sensor for detecting the position of the stage, and controlling the strength of a magnetic field applied to the gap between the iron cores in response to a detection signal from the position sensor to determine the position of the stage. The stage movable support device according to claim 3, further comprising a controller that controls the stage.
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