JP2005341725A - リニア超音波モータのカバー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で、かつ発塵抑制効果が高い、リニア超音波モータの発塵抑制用のカバー構造を提供する。
【解決手段】 本発明に係るカバー構造は、リニア超音波モータ１１の振動部材１２と当接するプレート部１３のプレート面垂直方向への発塵を、プレート部１３が振動部材１２と当接する面を覆いながらプレート部１３の周囲で回動可能なカバーベルト２１により抑制し、リニア超音波モータ１１とプレート部１３との相対運動方向と垂直でありかつプレート面垂直方向と垂直な方向への発塵を、相対運動方向に沿って設けられたラビリンス構造カバー２４、２６及び２７、２７によって抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、リニア超音波モータから発生するチリの発散を防止するカバー構造に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイを製造する半導体デバイス製造装置では、製品となる半導体デバイス等を形成する試料（半導体ウエハ等）を支持して高分解能で位置決めを行う可動ステージが多用されている。このような可動ステージの高分解能な位置決め制御を可能とするために、その駆動力発生部にはリニア超音波モータが一般的に使用されている。

リニア超音波モータは一般に、モータ部と、このモータ部と相対運動を行う平板状の駆動力伝達部材と、モータ部内の圧電素子と、駆動力伝達部材に接触するよう圧電素子に設けられこの圧電素子により楕円運動を与えられて、駆動力伝達部材との摩擦力によりモータ部と駆動力伝達部材との間に相対運動力を生じさせる振動部材からなる。

リニア超音波モータは、摩擦力によって駆動するために、駆動力伝達部材が振動部材と当接する当接面から発塵（パーティクル）があることが知られている。半導体デバイスやフラットパネルディスプレイを製造する半導体デバイス製造装置では、パーティクルにより歩留まりが低下し大きな問題となるため、従来では振動部材の材料を変更したり（例えば下記特許文献１）、図１に示すようなカバーを設けて、パーティクルの飛散を抑制してきた。

図１は、従来のカバー構造の例示図である。駆動力伝達部材９１は、リニア超音波モータ９２の駆動力によって固定部９３に対して図示する矢印の方向に相対運動を行う。リニア超音波モータ９３の振動部材は、図の駆動力伝達部材９１の裏面９１Ａと当接している。

駆動力伝達部材９１には、当接面９１Ａにおいて発生したパーティクルが飛散しないように、駆動力伝達部材９１及びモータ９２を覆うカバー部材９４が設けられ、カバー部材９４の相対移動方向両端では、固定部９３にカバー部材９５及び９６が設けられる。図示するようにカバー部材９５及び９６の断面がＵ字形状であり、カバー部材９４と係合してラビリンス構造をなす。これにより、リニア超音波モータ９３の振動部材と駆動力伝達部材９１との当接面において発生したパーティクルが飛散することを抑制する。

そのほか下記特許文献２には、超音波モータの寿命を向上するために、駆動力伝達部材に付着する摩擦粉を除去するための掻き取り手段を備えることが開示されている。

特開２００３−１８８７０号公報 特開２００２−１４２４７１号公報

しかしながら、材料変更によってパーティクル飛散を抑制する手法（特許文献１）では、パーティクル量の発生を比較的に減少することができても、半導体デバイス製造装置内に必要なクリーン度を保つことは困難である。
また、図１に示すカバー構造では、カバー部材９５、９６とカバー部材９４との重複部分長が、（駆動力伝達部材９１の最大移動可能長＋必要なマージン）分だけ必要となる。したがって、カバー部材９５、９６の大きさが必然的に大きくなってしまうという問題がある。

上記問題点に鑑みて、本発明は、小型かつ発塵抑制効果が高い、リニア超音波モータの発塵抑制用のカバー構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、リニア超音波モータの振動部材と当接するプレート部のプレート面垂直方向への発塵を、プレート部が振動部材と当接する面を覆いながらプレート部の周囲で回動可能なカバーベルトにより抑制し、リニア超音波モータとプレート部との相対運動方向と垂直でありかつプレート面垂直方向と垂直な方向への発塵を、相対運動方向に沿って設けられてラビリンス構造カバーによって抑制する。

すなわち、本発明に係るカバー構造は、リニア超音波モータを有するモータ部の振動部材と当接するプレート部の周囲をモータ部とプレート部との相対運動にあわせて回動し、振動部材との当接部分を除いて、相対運動方向に沿ってプレート部が振動部材と当接する面を覆うカバーベルトと、相対運動の方向に沿うプレート部の両辺に平行に、かつカバーベルトとの間に相対運動の方向に沿って重複して設けられる第１カバー部材と、第１カバー部材と平行に、かつ少なくとも当接部分にわたってモータ部に設けられ、第１カバー部材と係合する第２カバー部材と、プレート部の相対運動の方向端における、カバーベルトの折り返し部を覆う第３カバー部材とを備える。

第１カバー部材と第２カバー部材とは、相互に係合することによりラビリンス構造をなすことが好適である。そのため、第１カバー部材の係合部分及び第２カバー部材の係合部分の相対運動の方向と垂直方向断面は、それぞれＵ字形状をなすこととしてよい。

前記カバーベルトを導電性材料で構成し、パーティクルが静電気により付着することを防止してカバーベルトのメンテナンスを容易にしてもよく、反対に静電気により付着させ、発塵防止機能を向上させるために、カバーベルトを絶縁性材料で構成することとしてもよい。

本発明に係るカバー構造は、モータ部とプレート部との相対運動にあわせてプレート部の周辺を回動するカバーベルトによってプレート部の当接面を覆う。このため、図１の従来のカバー構造のようにプレート部の最大移動可能長に応じるカバー部の増大を避け、カバー構造の小型化を図ることが可能となる。

また、プレート部の相対運動の方向に沿う両辺に平行に設けられる第１カバー部材と、第１カバー部材と平行にかつ少なくとも当接部分にわたってモータ部に設けられ第１カバー部材と係合する第２カバー部材とを備えることにより、プレート部と振動部材との当接部分において振動部材に高い運動エネルギーを与えられたパーティクルが、モータ部とプレート部との相対運動方向と垂直でありかつプレート面垂直方向と垂直な方向へ飛散することを防止し、効果的にカバー内の空間に閉じこめることが可能となる。

第１カバー部材と第２カバー部材とがラビリンス構造をなすことにより、パーティクルが、モータ部とプレート部との相対運動方向と垂直でありかつプレート面垂直方向と垂直な方向へ飛散することを、さらに効果的に防止することが可能となる。

前記カバーベルトを導電性材料で構成することにより、パーティクルの付着を防止してカバーベルトの清掃頻度を小さくすることが可能になる。また、前記カバーベルトを絶縁性材料で構成することにより、発塵防止機能が向上される。

さらに、超音波モータが発生するパーティクルが周囲に飛散することを防止すると共に、外部からカバー構造内部へ到来するパーティクルの侵入を防止し、モータ構造の異常摩耗の発生を抑制することが可能となる。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図２は、本発明の実施例に係るカバー構造を示す透過斜視図である。また、図３（Ａ）は図２に示すカバー構造のＡ−Ａ’断面図であり、図３（Ｂ）は図２に示すカバー構造のＢ−Ｂ’断面図であり、図４は図２に示すカバー構造のＣ方向からみた断面図である。

リニア超音波モータを有するモータ部１１は、内蔵する圧電素子により振動部材１２を楕円運動させることにより、振動部材１２と当接するプレート部１３に図１のｘ方向の駆動力を生じさせる。この駆動力によりモータ部１１とプレート部１３とが相対運動を行い、プレート部１３が固定されるプレート側固定端１４と、モータ部１１が固定されるモータ側固定端１５（図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照）との間に相対運動を生じる。
例えば、このリニア超音波モータを上述の半導体デバイス製造装置の可動ステージの駆動機構に使用する場合、プレート側固定端１４及びモータ側固定端１５のいずれか一方を可動ステージ側とし、他方を固定側とすることとしてよい。

プレート部１３が振動部材１２と当接する当接面は、カバーベルト２１によって覆われる。カバーベルト２１は、一端がモータ部１１の相対運動方向（ｘ方向）側面の一方に固定され、ｘ方向に沿ってプレート部１３と振動部材１２との当接面を覆うように設けられる。このカバーベルト２１によってプレート部１３のプレート面垂直方向（図２のｚ方向）への発塵が抑制される。
そして、プレート部１３の相対運動方向端の一方でローラ部２２によって折り返され、プレート側固定端１４に設けられた通過孔１６を通過した後、プレート部１３の相対運動方向端の他方にてローラ部２３によって折り返されて、再びｘ方向に沿ってプレート部１３と振動部材１２との当接面を覆うように設けられ、モータ部１１の相対運動方向（ｘ方向）側面の他方に他端が固定される。

したがって、カバーベルト２１は、プレート部１３の周囲をモータ部１１とプレート部１３との相対運動にあわせて回動し、相対運動方向に沿ってプレート部１３と振動部材１２との当接面を覆う。このカバーベルト２１によってプレート部１３のプレート面垂直方向（図２のｚ方向）への発塵が抑制される。
振動部材１２とプレート部１３との当接を妨げることがないように、カバーベルト２１の端部はモータ部１１の相対運動方向側面に固定される。したがって、プレート部１３と振動部材１２との当接部分は、カバーベルト２１によって覆われることはない。

モータ部１１とプレート部１３との相対運動方向（ｘ方向）と垂直でありかつプレート面垂直方向（ｚ方向）と垂直な方向（ｙ方向）への発塵は、相対運動方向（ｘ方向）に沿うプレート部１３の両辺に平行に設けられる第１カバー部材２４、２５と、第１カバー部材２４、２５と平行に、かつ少なくとも当接部分にわたってモータ部１１に設けられ、第１カバー部材２４、２５とそれぞれ係合する第２カバー部材２６、２７と、により抑制される。

図３（Ａ）は、プレート部１３と振動部材１２との当接部分におけるカバー構造の断面図（Ａ−Ａ’断面図）である。図示するとおり第１カバー部材２４、２５の係合部分及び第２カバー部材２６、２７の係合部分のｘ方向と垂直な方向の断面は、それぞれＵ字形状をなしており、当接部分において第１カバー部材２４と第２カバー部材２６とが、第１カバー部材２５と第２カバー部材２７とが、それぞれ係合することによりそれぞれラビリンス構造をなす。
これにより、当接部分において振動部材１２により高い運動エネルギーを与えられたパーティクルがｙ方向に飛散することが効果的に防止される。

図３（Ｂ）は、の第２カバー部材２６、２７が設けられる部分以外の部分におけるカバー構造の断面図（Ｂ−Ｂ’断面図）である。図示するとおり、第２カバー部材２６、２７が設けられていない部分では、上述のラビリンス構造が構成されず、相対運動方向と垂直でありかつプレート面垂直方向と垂直な方向（ｙ方向）への防塵効果が低い。
この部分では、振動部材１２により運動エネルギーを与えられたパーティクルが、プレート材１３、カバーベルト２１及び第１カバー部材２４、２５に何度も衝突して運動エネルギーを喪失しているため、カバー構造の外側へ飛散する恐れが少なく、当接部分ほどの防塵効果を必要としないためである。

しかしながら、第２カバー部材２６、２７が設けられる部分以外の部分における防塵効果を有するために、第１カバー部材２４、２５は、カバーベルト２１との間に相対運動方向（ｘ方向）に沿う重複部分３０を有して設けられることが望ましい。

第１カバー部材２４、２５の相対移動方向端（ｘ方向端）や、プレート部１３の当接面と対向するカバーベルト２１の面が外部に露出されるカバーベルト２１の折り返し部には、第３カバー部材２８、２９が設けられる。第３カバー部材２８、２９は、第１カバー部材２４、２５の相対移動方向端、カバーベルト２１、ローラ部２２、２３及びプレート側固定端１４に設けられた通過孔１６を覆うように設けられる。これにより、第１カバー部材２４、２５の相対移動方向端や、プレート部１３の当接面と対向するカバーベルト２１の面が外部に露出されるカバーベルト２１の折り返し部における発塵が抑制される。

本発明に係るカバー構造は、直線運動を生じる駆動機構の発塵防止及び外部パーティクルの侵入防止に広く利用可能である。

従来のカバー構造の例示図である。 本発明の実施例に係るカバー構造を示す透過斜視図である。 （Ａ）は図２に示すカバー構造のＡ−Ａ’断面図であり、（Ｂ）は図２に示すカバー構造のＢ−Ｂ’断面図である。 図２に示すカバー構造のＣ方向からみた断面図である。

符号の説明

１１…モータ部
１２…振動部材
１３…プレート部
１４…プレート側固定端
１５…モータ側固定端
１６…通過孔
２１…カバーベルト
２２、２３…ローラ部
２４、２５…第１カバー部材
２６、２７…第２カバー部材
２８、２９…第３カバー部材

Claims (5)

1. リニア超音波モータを有するモータ部の振動部材と当接するプレート部の周囲を前記モータ部と前記プレート部との相対運動にあわせて回動し、前記振動部材との当接部分を除いて、前記相対運動方向に沿って前記プレート部が前記振動部材と当接する面を覆うカバーベルトと、
   前記プレート部の前記相対運動の方向に沿う両辺に平行に、かつ前記カバーベルトとの間に前記相対運動の方向に沿って重複して設けられる第１カバー部材と、
   前記第１カバー部材と平行に、かつ少なくとも前記当接部分にわたって前記モータ部に設けられ、前記第１カバー部材と係合する第２カバー部材と、
   前記プレートの前記相対運動の方向端における、前記カバーベルトの折り返し部を覆う第３カバー部材と、
   を備えることを特徴とするリニア超音波モータのカバー構造。
2. 前記第１カバー部材と前記第２カバー部材とは、相互に係合することによりラビリンス構造をなすことを特徴とする請求項１に記載のカバー構造。
3. 前記第１カバー部材の係合部分及び前記第２カバー部材の係合部分の前記相対運動の方向と垂直方向断面は、それぞれＵ字形状をなすことを特徴とする請求項２に記載のカバー構造。
4. 前記カバーベルトは、導電性材料で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカバー構造。
5. 前記カバーベルトは、絶縁性材料で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカバー構造。

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