JP2011205879A - 磁性アクター及びその取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けがより容易であり、強力な力を発生させることができる磁性アクターを提供する。
【解決手段】互いに対向して配置されて永久磁石２を有する２つの外側部を備える磁性アクター１に関して、特に、永久磁石２がハルバッハ構成に配置され、それに応じて永久磁石２は、互いに大してそれぞれ回転する磁性の向きに配置される。ハルバッハアレイとしても知られている配置を使用して、一方側で電磁流量を増大すると共に他方側で電磁流量を弱めることが可能である。また、永久磁石２がスライドインフレーム３内へ挿入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性アクター（Magnetic Actor）及びその取り付け方法に関する。特に、本発明は、半導体技術における防振システムの関連で能動型防振用の力アクターとして構成される磁性アクターに関する。

磁性アクターは当該技術分野において知られている。磁性アクターは、複数の永久磁石間に配設されるコイルを備える一種のリニアモーターである。そのような能動型防振用の磁性アクターを使用する場合、磁性アクターの一部、例えば防振すべき負荷装置（load）のコイル、及び他の部分、例えば永久磁石は、基部に締結される。コイルをトリガーすることによって、磁性アクターを介して少なくとも一方向に力を発生させることが可能である。このように、例えば、能動型防振される流体軸受に対して平行な磁性アクターを使用することができる。この種類の磁性アクターは、特に、防振すべき負荷装置、例えば可動部品を有するウェハー検査機等によって発生する振動を低減するために使用される。

締結プレートに接着される永久磁石を有する磁性アクターが慣習から知られている。しかしながら、不都合なことに、特に第１の磁石が適所に接着された後の磁力に起因して、接着プロセス中に磁石を位置決めすることは困難である。したがって、通常は磁石は１つずつしか接着されず、それまでに接着された磁石の接着剤が硬化するまで次の磁石の接着を待つ必要がある。

さらに、慣習から知られている磁性アクターは通常、７０Ｎの最大限の力に想定されているにすぎない。用途に応じて、より大きな力が必要とされる場合、いくつかのアクターを並行して動作させることが必要である。

したがって、本発明の目的は、上述の現行技術の不都合を低減することである。

特に、本発明の目的は、取り付けがより容易であり、強力な力を発生させることができる磁性アクターを提供することである。

本発明の目的は、独立項のうちの１つに記載の磁性アクターの取り付け方法によって達成される。

本発明の好ましい具現化された例及び改良が、それぞれの下位クレームに記載の主題である。

本発明は、互いに対向して配置されて永久磁石を有する２つの外側部を備える磁性アクターに関する。特に、永久磁石はハルバッハ構成に配置される。それに応じて永久磁石は、互いに対してそれぞれ回転する磁性の向きに配置される。ハルバッハアレイとしても知られている配置を使用して、一方側で電磁流量を増大すると共に他方側で電磁流量を弱めることが可能である。

コイルが、電磁流量の増大が生じる側と対向した２つの外側部の間に配置され、これらの外側部に対して可動である。コイルがトリガーされると、これらの外側部とコイルとの間で、通常はコイルの軸に対して垂直に力が発生する。通常、コイルは、能動型防振システムの一部を成す制御装置に接続されており、この制御装置を通じて電力がコイルに印加される。このように、規定の力を発生させることが可能である。

永久磁石はスライドインフレーム内に保持される。スライドインフレームは、磁石を次々に内部に挿入することができるように片側が開いているフレームである。磁石が挿入されるスライドインドロア（drawer）の高さは、スライドイン方向に配置される平面において位置付けられる磁石の対角線よりも小さいことが好ましい。このように、磁石がスライドイン動作中に互いに対して歪んでしまう場合があることが回避される。

したがって、磁石が互いに対して歪んでしまうことによって互いに対する磁化方向を変化させることなく、ハルバッハ構成に配置される均一な磁石をスライドインフレーム内へ挿入することが可能である。

これによって、既知の接着方法とは対照的に、大幅に簡略化された取り付けが可能になる。加えて、特にハルバッハ構成、すなわち接着によって達成することが専ら非常に困難である構成での単純な組み付けが可能になる。使用されるハルバッハ構成による電磁流量強化に基づいて、より大きな力を有する磁性アクターを提供することが可能である。

好ましくは、外側部はそれぞれ、ハルバッハ構成に配置される少なくとも３つの（少なくとも５つが特に好ましい）永久磁石を備える。

本発明の一改良において、外側部はそれぞれ、互いに隣接して配置されるハルバッハ構成の少なくとも２列の磁石を備える。

スライドインフレームは好ましくは、剛性が加わった構造体を提供するために、２列の間に配置されるバーを有する。

本発明の一改良において、２つの外側部は、互いに対向する２つの側面でそれぞれプレートと接続される。このように２つの外側部は、Ｕ字型に設計される磁性アクターとは対照的に、より高い精度で互いに対して位置合わせされ、ここには磁力に起因した屈曲作用は特に存在しない。

本発明の別の改良において、外側部は、スライドインフレームと接続される固定化プレートを備える。

好ましくは、固定化プレートは、永久磁石を適所にクランプするクランプ手段、特にねじを備える。スライドインフレームも、永久磁石を適所にクランプする、例えばねじ等のクランプ手段を備え得る。

このように、磁石が挿入されると、これらのクランプ手段の使用によって、磁石の互いに対する正確な位置合わせを達成することが可能である。

したがって、比較的薄く構成されるスライドインフレームの使用が可能である。特に、この文脈では、磁石がコイルに対して近傍に可能な限り近付いて位置付けられるように、スライドインフレームがコイルの対向側に可能な限り薄く構成されることが重要である。特に、コイルに接する側のスライドインフレームの壁強度は、１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、最も好ましくは０．３ｍｍ未満である。

例えばステンレス鋼又はアルミニウム製の圧延（milled）部分として製造されるこの薄型設計のフレームは結果として、必然的に低レベルの安定性をもたらす。したがって、通常はフレーム自体（by and of itself）は、永久磁石を正確に互いに対して適所に維持することができるように構成されない。

むしろ、フレームの目的は、特に、磁石がスライドインフレーム内に挿入されている間に互いに対して歪んでしまわないことを確実にするために磁石の大まかな位置合わせを達成することである。正確な位置合わせは、磁石を少なくとも２つの側面から正確に位置合わせするのに使用され得るクランプ手段によって達成されるのが好ましい。

本発明の一改良において、少なくともスライドインフレームは、磁石の正確な位置決めのために、嵌合手段、特に位置合わせピン用の穿孔等を備える。特に、２つの外側部の間の空間（ここにコイルが配設される）を可能な限り小さいままに保つことができるように、２つの外側部は、該外側部を一緒に保持するプレートに対して位置合わせピンによって正確に位置合わせされることが想定される。特に、コイルハウジングは、２つの外側部の間で２ｍｍ未満の最大限の遊隙（play：可動空間）を有することが想定される。

コイル及び永久磁石を可能な限り互いに対して近付けて位置決めすることによって、より高い力を達成することが可能である。

この磁性アクターは、特に、リソグラフィ又はウェハー検査装置の防振される支持体のために使用される防振システムに使用される。

防振システムは、少なくとも垂直及び／又は水平方向に作用する、特に流体軸受としての少なくとも１つの軸受を備える。加えて、防振システムは、能動型防振のためにトリガーされ得る前述の磁性アクターを備える。

水平及び垂直方向に効果的な空気軸受の使用が特に想定される。いくつかの磁性アクター、特に３つの磁性アクターは、空間内の３つ全ての方向での能動型防振に通常使用される。

好ましくは、コイルは防振システムの防振される側に締結される。これは低重量の磁性アクターを有する構成要素が、防振すべき側に締結されるという利点を有する。しかしながらこの構成では、コイルをトリガーするのに必要なケーブルに起因して、余分な剛性が防振すべき側に加えられることが不都合点である。しかしながら、その一方で、本発明による磁性アクターを使用する場合、コイルの冷却用流体なしで済ませることが通常は可能であることが好都合である。電気供給ラインの剛性は通常、冷却目的の流体ラインの剛性よりも実質的に低くすることがきる。当然ながら、この逆の構成も同様に考えられることが理解される。

さらに、本発明は、複数の磁石を、ハルバッハ構成でスライドインフレーム内へ次々に挿入してから、クランプ手段を使用して互いに対して位置合わせする、磁性アクター、特に前述の磁性アクターの取り付けに関する。

本発明は、ハルバッハ構成の磁石を利用して磁性アクターの単純かつ迅速な取り付けを提供する。

磁性アクターの概略分解図である。 部分的に組み付けられた状態の磁性アクターを示す図である。 完全に組み付けられた状態の磁性アクターを示す図である。 磁性アクターの永久磁石の配置を示す図である。 磁性アクターのスライドインフレームの内部に位置付けられる永久磁石を示す図である。 関連のハウジングを有するコイルの分解図である。

以下では、本発明の具現化された例の概略的な描写を示す図１〜図６における図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図１は磁性アクター１の分解図を示しており、この描写ではコイル及びハウジングは省略されている。

磁性アクター１は、スライドインフレーム３、永久磁石２及び固定化プレート８からそれぞれ構成される２つの外側部を備える。

例えば非強磁性ステンレス鋼から圧延されたスライドインフレーム３は、ハルバッハ構成に配置される磁石２の挿入に役立つ。スライドイン挿入の方向は矢印１２によって示されている。取り付け中に永久磁石２は次々にスライドインフレーム３に押し込まれ得る。このため、スライドインフレームは、磁石をフレーム内へスライド可能にすることができるように挿入側のみ開いている。スライドインフレーム３は、異なる複数の磁化方向にそれぞれ配置される磁石２が互いに対して歪んでしまうのを防止する。２列の磁石はスライドインフレーム内部でハルバッハ構成にそれぞれ配置される。それに応じて結果として永久磁石２を有した対向する外側部は、磁化方向が挿入方向に対して平行である、対向する磁石がそれぞれ対向した方向に磁化方向を有し、その一方で、磁化方向が挿入方向に対して垂直である、互いに対向して配置される磁石は同じ磁化方向を有するように配置される。

バー４が、各スライドインフレーム３の中央に配設され、主にスライドインフレーム３に剛性をもたらすが２つの磁石列を互いから分離もさせる。磁性アクター１のスライドインフレームは、非強磁性材料から構成されるのが好ましい。

２つのスライドインフレーム３は、２つのプレート５によって互いに接続され得る。ねじ６が、このために想定されたスライドインフレーム３の穿孔内で締められる（driven）。スライドインフレームの正確な位置決めを達成するために、上記スライドインフレームは、位置合わせピン（図示しない）を内部に固定することができる少なくとも１つの穿孔７を有する。

ねじ９によってスライドインフレーム３に締結され得る固定化プレート８は、電磁流量の強化のために使用され、強磁性材料から構成される。

さらに、固定化プレート８は、磁石２のためのクランプ手段として働くねじ１０を備える。スライドインフレーム３４もまた、該スライドインフレームに対して垂直に配置されるウォームねじとして構成されるねじ１１を有する。

磁石２をスライドインフレーム３に押し込んでから、ねじ１０及び１１を使用して、磁石２を正確に位置合わせすることが可能である。

ねじ１０によって、特に、磁石が、スライドインフレーム３の、コイル（図示しない）に向かって方向付けられる側で面一に配設されることが達成される。

図２の描写では、固定化プレート、スライドインフレーム及び磁石を備える外側部１３が完全に取り付けられており、フレーム形構成を達成するにはプレート５と接続されるのを待つのみである。当然ながら、この表現が必ずしも実際の取り付け順序を反映するわけではないことが理解される。好ましくは、スライドインフレームが最初にプレート５及び固定化プレートと接続され、その後で磁石が挿入されることが想定される。

同様に実質的に矩形として構成されるコイルハウジング１４が、２つの外側部１３の間に配置され、このハウジング内にコイルは配設される（図示しない）。コイルをトリガーするのに役立つ接続ケーブル１６が、コイルハウジングから引き出される（routed out）。さらに、コイルがより高い圧力でトリガーされる場合、安全上の理由から接地ケーブルをハウジングから引き出すことも可能である（図示しない）。

さらに、コイルハウジング１４は、例えば、防振システム（図示しない）の防振すべき部分に又は床部分にハウジングを締結するために使用することができる締結用リセス１５を備える。締結用リセス１５は、例えばねじと供に構成される。

図３は、完全に組み付けられた磁性アクター１を示している。互いに対して対向して、コイルハウジング１４を間に入れて配置される２つの外側部１３が見える。

コイルハウジング１４内のコイルをトリガーすることによって、コイルの平面に対して実質的に平行な力を発生させることが可能である。この力の方向は、矢印１８によって示されている。

可能な限り高い力を達成するには、磁石及びコイルを可能な限り互いに対して近付けて配設することが重要である。これは、２つのスライドインフレーム１３の間の間隙内部にあるコイルハウジングの遊隙、並びに磁石までの距離を可能な限り小さくするべきであることを意味する。

図４は、永久磁石２の詳細な表現（image）である。永久磁石２は、それぞれ５つの磁石から成る２つの列で配置される。

磁石２における磁石２ａ〜２ｅがハルバッハ構成に配置されるアレイを構成し、磁石２ｆ〜２ｊが他方のアレイを構成する。このように、各列は、ハルバッハ構成に配設される５つの磁石を有する。

代替の具現化された例では、例えば、磁石２ａ、２ｅ、２ｆ及び２ｊを省略することが可能であり、その結果各列はハルバッハ構成の３つの磁石しか有しない。磁石のＮ極はＮによって、Ｓ極はＳによって示されており、対応する磁化方向は矢印によって指示されている。この種類による磁性アクターは、磁化方向が異なるという理由から互いに対して歪んでしまいがちである非常に強力な永久磁石の使用を必要とする。

図５は、完全に挿入された磁石２を有するスライドインフレーム３を表す。この描写では、組み付けられた状態ではコイルに対向して位置するようになるスライドインフレームの側面が見える。スライドインフレームの中心線に沿って配置されるバー４も見える。この図に描写されているスライドインフレーム３の側面は、磁石２がコイル横の近傍に可能な限り近付けて位置付けられるように可能な限り薄く構成するべきである。

図６は、外側部分１４ａ、１４ｂ及び中央部分１４ｃを備えるコイルハウジングの概略図である。

中央部分１４ｃは、例えば、少なくとも１０００回巻の巻線（図示しない）から構成され（comprise）得るコイル１７を受け入れるのに適したリセスを有する。コイルの平面は、外側部分１４ａ、１４ｂに対して実質的に平行に位置付けられる。

本発明によって、１００Ｎを優に超える力を発生させることができる磁性アクターを提供することが可能になった。スライドインフレームによって、特にハルバッハ構成に配置される磁石の容易な取り付けを提供することが可能である。

当然ながら、本発明はこれらの前述の特徴の組合せに限定されないこと、及び当業者は上述の特徴を技術的に適した任意の組合せで利用することができることが理解される。

１ 磁性アクター
２ 磁石
３ スライドインフレーム
４ バー
５ プレート
５ ねじ
６ 穿孔
８ 固定化プレート
９ ねじ
１０ ねじ
１１ ねじ
１２ 矢印
１３ 外側部
１４ コイルハウジング
１４ａ 外側部分
１４ｂ 外側部分
１４ｃ 中央部分
１５ 締結用リセス
１６ 接続ケーブル
１７ コイル
１８ 矢印

Claims (15)

1. 互いに対向して配置されて永久磁石を有する２つの外側部を備える磁性アクターであって、前記外側部はそれぞれ、互いに対して異なる磁化方向を有する少なくとも２つの永久磁石を備え、コイルが、前記２つの外側部に対して可動であるように該外側部の間に配置され、前記コイルがトリガーされるときに前記２つの外側部の間で力が発生し、前記永久磁石はスライドインフレーム内部で保持される、磁性アクター。
2. 前記外側部の前記永久磁石はハルバッハ構成に配設されることを特徴とする、請求項１に記載の磁性アクター。
3. 前記外側部はそれぞれ、ハルバッハ構成に配設される少なくとも３つの、好ましくは５つの永久磁石を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁性アクター。
4. 前記外側部は、互いに隣接してハルバッハ構成に配設される少なくとも２列の磁石を備え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磁性アクター。
5. 前記スライドインフレームは前記２列の間に配設されるバーを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁性アクター。
6. 前記２つの外側部は、互いに対向する２つの側面でそれぞれプレートと接続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁性アクター。
7. 前記外側部は、前記スライドインフレームと接続される固定化プレートを備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁性アクター。
8. 前記固定化プレートは、前記永久磁石を適所にクランプするクランプ手段、特にねじを備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁性アクター。
9. 前記スライドインフレームは、前記永久磁石を適所にクランプするクランプ手段、特にねじを備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁性アクター。
10. 前記スライドインフレームは磁石を挿入するために片側のみ開いていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁性アクター。
11. 前記スライドインフレームの挿入高さは、挿入方向に延びる平面において前記永久磁石の対角線よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の磁性アクター。
12. 前記スライドインフレームは、位置決め目的のために調整手段、特に調整ピン用の穿孔を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の磁性アクター。
13. 少なくとも垂直及び／又は水平方向において効果的である少なくとも１つの軸受、特に流体軸受を備える、特にリソグラフィ（lithografy）又はウェハー検査装置の防振される支持体のための防振システムであって、能動型防振のためにトリガーされ得る請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの磁性アクターを備える、防振システム。
14. 前記コイルは、前記防振システムの防振される側に締結されることを特徴とする、請求項１３に記載の防振システム。
15. 磁性アクター、特に請求項１〜１２のいずれか一項に記載の磁性アクターの組み付け方法であって、複数の磁石を、ハルバッハ構成でスライドインフレーム内へ次々に挿入してから、クランプ手段によって互いに対して位置合わせする、方法。

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