JP2015042095A - 平面位置検出装置、並びにこれを備えた平面モータ及び平面ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出精度の低下を抑制する。また、励磁コイルに対する各相検知コイルの取り付け精度を緩和する。
【解決手段】誘導部分が平面状である励磁コイル３１と、少なくとも一つの第１相検知コイル３２１と、少なくとも一つの第２相検知コイル３２２と、を備え、前記第１相検知コイル３２１と前記第２相検知コイル３２２とは、前記第１相検知コイル３２１の誘導部分３２１ａと前記励磁コイル３１の誘導部分３１１とが平面視で一致している場合に、前記第２相検知コイル３２２の誘導部分３２２ａが前記励磁コイル３１の誘導部分３１１に対してずれて位置し、平面視にて、一方の検知コイルにおける誘導部分の一端から他端までの範囲と、他方の検知コイルにおける誘導部分の一端から他端までの範囲とが重なり合うように配置されている平面位置検出装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、平面方向の相対的位置を検出するために用いられる平面位置検出装置、並びにこれを備えた、当該平面方向への駆動力を発する平面モータ、及び、ワーク（被搬送体）を載置して当該平面方向へと搬送できる平面ステージ装置に関するものである。

従来の平面位置検出装置５００は、例えば平面視の概略図である図８に示すように、ワーク（図示しない）を平面方向に搬送するための平面モータ６００を備えた平面ステージ装置７００に備えられる。この平面位置検出装置５００は、平面状の励磁コイル５０１と、前記励磁コイル５０１の上方に対向する平面状の第１相検知コイル５０２及び第２相検知コイル５０３と、を備える。第１相検知コイル５０２及び第２相検知コイル５０３とは同一平面上に位置している。このように構成された平面位置検出装置５００の方式はインダクトシン方式とも呼ばれ（なお「インダクトシン」は登録商標である）、例えば本願出願人の出願に係る特許文献１に開示されている。

前記第２相検知コイル５０３は、前記第１相検知コイル５０２とは異なる位相の誘導電流が発生するように、前記第１相検知コイル５０２に対して並列配置されている。例えば特許文献１には、前記位相のずれが９０°となるように、各検知コイルを１／４ピッチずらせた構成が開示されている。図８に示す平面位置検出装置５００は、前記平面モータ６００の駆動力により、前記平面方向のうちで直交する関係にある図示Ｘ方向またはＹ方向にステージ７０１が移動可能な前記平面ステージ装置７００に対し、固定側のベース７０２に前記励磁コイル５０１が、移動側の前記ステージ７０１に第１相検知コイル５０２及び第２相検知コイル５０３が取り付けられている。この構成により、固定側である前記励磁コイル５０１に対する、移動側である前記各相検知コイル５０２，５０３の、前記Ｘ方向またはＹ方向の相対的位置が検出される。

ここで、前記平面ステージ装置７００において、ステージ７０１上に載せられたワークが回転方向にずれていることがある。このとき、Ｘ方向またはＹ方向だけの移動では、ワークの位置を修正できない。よって、回転方向へステージ７０１を移動できれば、ワークの回転方向のずれを簡単に修正できて便利である。このように回転方向へステージ７０１を移動できる構成は、例えば本願出願人の出願に係る特許文献２に開示されている。

特開２０１２−９８０５６号公報 特開２０１３−４８９８号公報

しかし、仮に回転方向へステージ７０１を移動させたとすると、前記平面位置検出装置５００では、前記のように励磁コイル５０１が固定側にあるから、移動側にある各相検知コイル５０２，５０３が前記回転に応じ、励磁コイル５０１に対して平面視で傾斜してしまう。そうなると前記傾斜した分、第１相検知コイル５０２と第２相検知コイル５０３との間のＸ方向またはＹ方向における距離が変わってしまう。具体的には、第１相検知コイル５０２と第２相検知コイル５０３との間のＸ方向またはＹ方向における元の（傾斜していない状態での）距離分の長さに対し、当該長さの前記傾斜に相当する角度の正弦（コサイン）分に長さが短くなる（図４（Ｃ）に示した距離Ｌ１、角度θ、ずれ長さＤ１各々の関係を参照）。このため、第１相検知コイル５０２に発生する誘導電流と第２相検知コイル５０３に発生する誘導電流との位相差が、設計上の位相差からずれてしまう。前記平面位置検出装置５００では、設計上の位相差を基に相対的位置を検出することから、このように位相差にずれが生じると位置検出精度が低下してしまう。

また、従来の平面位置検出装置５００では、励磁コイル５０１に対する各相検知コイル５０２，５０３の、Ｘ方向またはＹ方向における位置関係を高い精度で一致させないと前記各方向の位置検出精度が低下していた。このために、各コイル５０１，５０２，５０３につき、高い取り付け精度が要求されていた。また、前記位相差を演算部（図示しない）で処理する際に、設計上の位相差と実際に検出された位相差とを換算するような演算が必要であった。

そこで本発明は、位置検出精度の低下を抑制した平面位置検出装置、平面モータ、平面ステージを提供することを課題とする。また本発明は、励磁コイルに対する各相検知コイルの取り付け精度を緩和できる平面位置検出装置、平面モータ、平面ステージを提供することを課題とする。

本発明は、直線方向で同一ピッチの平面状である誘導部分を有する励磁コイルと、前記励磁コイルの誘導部分に平行に位置し、前記励磁コイルの誘導部分に対して相対的な位置変化により誘導電流が発生するよう配置された誘導部分であって、前記直線方向で同一ピッチの平面状である誘導部分を有する少なくとも一つの第１相検知コイルと、前記励磁コイルの誘導部分に平行に位置し、前記励磁コイルの誘導部分に対して相対的な位置変化により誘導電流が発生するよう配置された誘導部分であって、前記直線方向で同一ピッチの平面状である誘導部分を有する少なくとも一つの第２相検知コイルと、を備え、前記第１相検知コイルの誘導部分と前記励磁コイルの誘導部分とが、前記直線方向において平面視で一致している場合に、前記第２相検知コイルの誘導部分が前記励磁コイルの誘導部分に対して、前記第１相検知コイルとは異なる位相の誘導電流が発生するように前記直線方向にずれて位置し、平面視にて、前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち一方の誘導部分における前記直線方向基準での一端から他端までの範囲に対し、前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち他方の誘導部分における前記直線方向基準での一端から他端までの範囲が重なり合うように配置されている。

この構成によれば、第１相検知コイルの誘導部分と第２相検知コイルの誘導部分とが平面視で重なり合うようにできるため、第１相検知コイルと第２相検知コイルの誘導部分の中心を、特許文献１のような並列配置に比べて近づけることが可能である。つまり、各検知コイルの距離を小さくできる。このため、回転により各相検知コイルが励磁コイルに対して平面視で傾斜した場合、特許文献１の構成と同じ角度分傾斜しても、第１相検知コイルに発生する誘導電流と第２相検知コイルに発生する誘導電流との位相差の、設計上の位相差からのずれを特許文献１の構成よりも小さくできる。よって、位置検出精度低下が抑制できる。

また、前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち一方の誘導部分は、前記直線方向に直交する方向の一方に開口したような形状の凹部を少なくとも一箇所備え、前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち他方の誘導部分は、平面視で前記凹部に位置するものとできる。

この構成によれば、一方の検知コイルの凹部に他方の検知コイルの誘導部分を位置させることができるため、特に、前記直線方向に直交する方向における検知コイルの寸法を小さくできる。

また、前記第１相検知コイルの誘導部分における中心と前記第２相検知コイルの誘導部分における中心とは、前記直線方向にて、前記各誘導部分の１ピッチに当たる距離よりも小さな距離分離れており、前記第１相検知コイルの誘導部分における中心と前記第２相検知コイルの誘導部分における中心とは、前記直線方向に直交する方向にて一致するものとできる。

この構成によれば、各相検知コイル同士の中心距離が最短となるため、位置検出精度低下を最も良く抑制できる。また、前記直線方向に直交する方向における検知コイルの寸法に加え、前記直線方向における検知コイルの寸法も小さくでき、検知コイルのコンパクト化が可能である。

そして、本発明は、前記いずれかに記載の平面位置検出装置を備えた平面モータである。この構成によれば、位置検出精度低下を抑制した平面モータを提供できる。

そして、本発明は、前記平面モータを備えた平面ステージ装置である。この構成によれば、位置検出精度低下を抑制した平面ステージ装置を提供できる。

本発明は、回転により各相検知コイルが励磁コイルに対して平面視で傾斜した場合、特許文献１の構成と同じ角度分傾斜しても、第１相検知コイルに発生する誘導電流と第２相検知コイルに発生する誘導電流との位相差の、設計上の位相差からのずれを特許文献１の構成よりも小さくできる。よって、位置検出精度低下が抑制できる。このため、位置検出精度の低下を抑制した平面位置検出装置、平面モータ、平面ステージを提供できる。また、励磁コイルに対する各相検知コイルの取り付け精度を緩和できる平面位置検出装置、平面モータ、平面ステージを提供できる。

本発明の一実施形態に係る平面ステージ装置を示す斜視図である。 前記平面ステージ装置の平面図であり、（Ａ）はＸ方向にステージが移動する場合、（Ｂ）はＹ方向にステージが移動する場合、（Ｃ）は回転方向にステージが移動する場合を示す。 本発明の一実施形態に係る平面位置検出装置の、励磁コイルと検知コイルとを示す平面視の概略図である。 （Ａ）は従来の平面位置検出装置におけるＡ相コイルの中心とＢ相コイルの中心との距離を示す説明図であり、（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る平面位置検出装置におけるＡ相コイルの中心とＢ相コイルの中心との距離を示す説明図であり、（Ｃ）は前記（Ａ）（Ｂ）の検出コイルが平面視で傾いた状態の説明図である。 （Ａ）は図３に示すものと同構造の平面位置検出装置にて、Ａ相コイルにおける誘導部分の中心とＢ相コイルにおける誘導部分の中心をＸ方向に距離を変えて配置した場合の直線性を計算によって求めた結果を示す表であり、（Ｂ）は位置関係の説明用の概略図である。 （Ａ）は図３に示すものと同構造の平面位置検出装置にて、Ａ相コイルにおける誘導部分の中心とＢ相コイルにおける誘導部分の中心をＹ方向に距離を変えて配置した場合の直線性を計算によって求めた結果を示す表であり、（Ｂ）は位置関係の説明用の概略図である。 （Ａ）は本発明の他の実施形態の例に係る平面位置検出装置の、励磁コイルと検知コイルとを示す平面視の概略図で、（Ｂ）は本発明の更に他の実施形態の例に係る平面位置検出装置の検知コイルを示す平面視の概略図である。 従来の平面ステージ装置における、励磁コイルと検知コイルとを示す平面視の概略図である。

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。なお、本明細書では、上下方向に関しては図１に示した状態を基準として説明している。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は図１に示した方向とし、図２上では左右方向がＸ方向、同上下方向がＹ方向に対応する。そして、図２における表裏方向がＺ方向に対応する。ただし、本発明は本明細書で説明した方向の態様に限定されるものではなく、例えば平面ステージ装置１を垂直配置したり、傾斜して配置したりすることも可能である。また、ベース１１とステージ１２の上下関係が逆であってもよい。

本実施形態の平面ステージ装置１は、例えば半導体製造装置の一部である半導体検査装置にてワーク（被搬送体）を載置でき、被搬送体検知部（カメラ、センサ等）に対してワークの位置合わせを行うことができる（ワークは図示していない）。この平面ステージ装置１は、固定側に位置するベース１１と、このベース１１に対して平面方向に移動可能なステージ１２とを備える。ベース１１及びステージ１２は、共に平面視正方形の板状とされており、ステージ１２はベース１１よりも一回り小さく形成されている。ベース１１及びステージ１２の各４辺に対応して平面モータ２が位置している。

平面モータ２は、前記のベース１１及びステージ１２における対向する関係にある二つの辺に沿うようにして、対向して配置された２台のリニアモータ（リニアパルスモータ）の組が９０°ずれた関係で２組設けられたことにより構成されている。この２組のうち、一方の組であるＸ組に属するリニアモータ２Ｘ，２ＸがＸ方向への移動するための駆動力を発し、他方の組であるＹ組に属するリニアモータ２Ｙ，２ＹがＹ方向への移動を発する。このリニアモータの構成は公知であるため詳細な説明はしないが、ベース１１には固定子（二次側磁束発生部）２１が位置し、ステージ１２には可動子（一次側磁束発生部）２２が、前記固定子２１のＺ方向上方に位置する。可動子２２は、固定子２１に対して長手方向に移動するように構成されている。

可動子２２の長手方向における長さ寸法は、固定子２１の長手方向における長さ寸法よりも小さい。この寸法差がすなわち、固定子２１に対する可動子２２の移動可能範囲となる。また、可動子２２の短手方向における長さ寸法も、固定子２１の短手方向における長さ寸法よりも小さい。このため、Ｘ組に属するリニアモータ２Ｘ，２Ｘによりステージ１２がＸ方向に移動した際に、Ｙ組に属するリニアモータ２Ｙ，２Ｙの固定子２１上から可動子２２が外れないようにできる。

前記Ｘ組に属する２台のリニアモータ２Ｘ，２Ｘが同じ方向に移動した場合には、図２（Ａ）に示すようにステージ１２はＸ方向に移動する。そして、前記Ｙ組に属する２台のリニアモータ２Ｙ，２Ｙが同じ方向に移動した場合、図２（Ｂ）に示すようにステージ１２はＹ方向に移動する。また、前記Ｘ組に属する２台のリニアモータ２Ｘ，２Ｘが同じ方向に移動し、かつ、前記Ｙ組に属する２台のリニアモータ２Ｙ，２Ｙが同じ方向に移動した場合、図示していないが、図２における斜め方向に移動する。

そして、前記Ｘ組に属する２台のリニアモータ２Ｘ，２Ｘが逆の方向に移動した場合、図２（Ｃ）に示すようにステージ１２は、当該ステージ１２の中心にてＺ方向に延びる仮想の軸ＣＺを中心に、図示の例では反時計回りの方向Ｒに回転する。前記Ｙ組に属する２台のリニアモータ２Ｙ，２Ｙが逆の方向に移動した場合も同様である。この回転により、可動子２２の長手方向と固定子２１の長手方向とは、ステージ１２が回転した角度に対応して、平面視において傾くことになる（図２（Ｃ）参照）。なお、このように傾いても、固定子２１は可動子２２に比べて大きいため、固定子２１上から可動子２２が外れることはない。図２（Ｃ）は誇張して図示しているが、本実施形態では±２°の範囲でステージ１２が回転（微小回転）できるよう構成されている。このようにＸ組及びＹ組に属する４台のリニアモータ２Ｘ，２Ｙだけでステージ１２を回転させることができるため、専ら回転のみを行う機構を、直線方向（Ｘ方向またはＹ方向）への移動を行う機構と別に設ける必要がない。このため、簡素な構成にもかかわらず、ステージ１２に載置されたワークを回転させることができる。

図１及び図２に示すように、平面位置検出装置３は前記平面モータ２の各リニアモータ２Ｘ，２Ｙに対応して備えられている。なお、以下の説明は、前記Ｘ組に属する一つのリニアモータ２Ｘに対応して備えられた平面位置検出装置３に関して述べる。なお、前記Ｙ組に属するリニアモータＹ２に対応して備えられた平面位置検出装置３に関しての位置関係は、以下の説明における方向に対して直交する方向で読み替えることができる。

平面位置検出装置３は、励磁電流として交流電流が流される平面状の励磁コイル（「スケールコイル」ともいう）３１と、前記励磁コイル３１に平行に位置し、前記励磁コイル３１に対して平行である前記直線方向（本説明の平面位置検出装置３ではＸ方向）での相対的な位置変化に伴い、前記励磁コイル３１との電気結合度が変化することにより誘導電流が発生するよう配置された平面状の検知コイル３２と、を備える。前記各コイル３１，３２は、例えば、平らな樹脂フィルム上に平らな導体（本実施形態では銅箔）が貼り付けられて構成されている。

励磁コイル３１は、図１に示すように、平面モータ２（リニアモータ２Ｘ）における固定子２１の上方に位置している。また検知コイル３２は、平面モータ２（リニアモータ２Ｘ）における可動子２２に対し、ステージ中央側に隣接するように位置している。そして前記各コイル３１，３２は、平面ステージ装置１におけるベース１１の上面及びステージ１２の下面に対して平行に配置されている。

検知コイル３２は、図３に示すように、一つの第１相検知コイル（以下、「Ａ相コイル」とする）３２１と、第２相検知コイル（以下、「Ｂ相コイル」とする）３２２とから構成されている。そして、励磁コイル３１、Ａ相コイル３２１、Ｂ相コイル３２２は各々、前記直線方向で同一ピッチのコイルパターン（「コイルパターン」とは、コイルの形状を意味する）とされた、櫛歯状の誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａを有する。なお、Ａ相コイル３２１、Ｂ相コイル３２２における誘導部分３２１ａ，３２２ａは、「受感部」ともよばれる。ベース１１側の固定子２１とステージ１２側の可動子２２の関係と同じく、ベース１１側に位置する励磁コイル３１における誘導部分３１１の面積（導体部分と導体間の隙間とを合わせた面積）は、ステージ１２側に位置する検知コイル３２（Ａ相コイル３２１及びＢ相コイル３２２）における誘導部分３２１ａ，３２２ａの合計面積よりも大きい。このため、図２（Ｃ）に示すようにステージ１２が回転した場合であっても、励磁コイル３１における誘導部分３１１上から検知コイル３２における誘導部分３２１ａ，３２２ａが外れることはなく、検知コイル３２に誘導電流を発生させることができる。

前記励磁コイル３１、Ａ相コイル３２１、Ｂ相コイル３２２の各々における誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａの導体は櫛歯状に形成されている。具体的には、図３に示すように、導体がまず図示下方に幅寸法分延び、その後、誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａの下端にて図示右方に曲げられ、その後、図示上方に幅寸法分延び、その後、当該誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａの上端にて図示右方に曲げられた形状である。この形状の単位（当該単位が１ピッチ（Ａ相コイル３２１の誘導部分３１１に「Ｐ」で図示）となる）が図示右方に繰り返されることにより誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａの全体が形成される。このように形成された誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａにおける、導体の幅寸法（Ｘ方向寸法）と、導体間に空けられている隙間の幅寸法とは図示のようにほぼ同一とされている。なお、導体の幅寸法と隙間の幅寸法とは、ほぼ同一であるものに限定されず、例えば、導体の幅寸法と隙間の幅寸法の比を６：４、７：３とする等、適宜変更できる。以上により前記コイルパターンが形成される。なお、誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａのコイルパターンは、図３に示すように直角に導体が曲げられた形状に限定されず、例えばアールを描くように折り曲げられたものやサインカーブ状など、種々の形状とできる。

また、誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａの図示左右端部から端子部が引き出されている。図３ではＡ相コイル３２１及びＢ相コイル３２２の端子部３２１ｂ，３２２ｂだけを図示しているが、励磁コイル３１も同様に、誘導部分３１１から端子部（図示しない）が引き出されている。Ａ相コイル３２１においては端子部３２１ｂが図示上方に引き出されており、Ｂ相コイル３２２においては端子部３２２ｂが図示下方に引き出されている。この端子部３２１ｂ，３２２ｂから導き出された誘導電流は、図示しないフィルタ回路及び増幅回路を経由して処理回路に送られることでＸ方向の位置情報に変換される（前記Ｘ組に属するリニアモータ２Ｘに対応して備えられた平面位置検出装置３においては）。なお、前記Ｙ組に属するリニアモータＹ２に対応して備えられた平面位置検出装置３に関しては端子部３２１ｂ，３２２ｂから導き出された誘導電流が前記と同様にしてＹ方向の位置情報に変換される。このように、前記Ｘ組に属するリニアモータ２Ｘの平面位置検出装置３では、励磁コイル３１に対する検知コイル３２の、Ｘ方向の相対的位置を検出できる（なお、当該Ｘ組に属するリニアモータ２Ｘの平面位置検出装置３ではＹ方向の相対的位置は検出できない）。また、前記Ｙ組に属するリニアモータＹ２の平面位置検出装置３では、励磁コイル３１に対する検知コイル３２の、Ｙ方向の相対的位置を検出できる（なお、当該Ｙ組に属するリニアモータＹ２の平面位置検出装置３ではＸ方向の相対的位置は検出できない）。そして回転方向の位置情報は、前記Ｘ組に属するリニアモータ２Ｘの平面位置検出装置３によるＸ方向の位置情報と、前記Ｙ組に属するリニアモータＹ２の平面位置検出装置３によるＹ方向の位置情報とを演算することで得ることができる。

Ａ相コイル３２１、Ｂ相コイル３２２の各々における誘導部分３２１ａ，３２２ａのコイルパターンは、前記直線方向に対して直交する線（直線方向がＸ方向である場合（図３に示す配置）にはＹ方向に延びる線であり、直線方向がＹ方向である場合（図３に示すものと直交する関係の配置）にはＸ方向に延びる線）を基準とした線対称の形状である。本実施形態では、誘導部分３２１ａ，３２２ａに限らず、端子部３２１ｂ，３２２ｂを含めたコイル全体で線対称の形状となっている。このように、少なくとも各相コイル３２１，３２２の誘導部分３２１ａ，３２２ａを対称形状とすることで、検知コイル３２を容易に製造できる。

そして、Ａ相コイル３２１及びＢ相コイル３２２は、各々の誘導部分３２１ａ，３２２ａが励磁コイル３１の誘導部分３１１にＺ方向で対向しつつ、少なくとも前記直線方向（Ｘ方向）に移動可能なように平面ステージ装置１のステージ１２に位置している。

Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とは位置関係が固定されている。具体的に、Ａ相コイル３２１に対してＢ相コイル３２２は、Ａ相コイル３２１における誘導部分３２１ａのコイルパターンと励磁コイル３１における誘導部分３１１のコイルパターンとが、（導体の幅方向中央にて）前記直線方向（Ｘ方向）において平面視で一致している場合に、Ｂ相コイル３２２における誘導部分３２２ａのコイルパターンが励磁コイル３１における誘導部分３１１のコイルパターンに対して、Ａ相コイル３２１とは異なる位相の誘導電流が発生するように前記直線方向にずれて位置している。本実施形態における前記直線方向へのＡ相コイル３２１とＢ相コイル３２２との位置ずれは、各誘導部分３２１ａ，３２２ａの１／４ピッチ分の長さ（つまり、導体の幅に一致する長さ）である。このため、例えば、Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とのうち一方の誘導電流の変化がサインカーブを描く場合、他方の誘導電流の変化はコサインカーブ（サインカーブに対して９０°（π／４）ずれた波形）を描く。なお、Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とは、磁気的結合等の影響を考えない場合には、各相コイル３２１，３２２に発生する誘導電流の変化に係る波形がずれるように配置されていればよく、位置ずれが１／４ピッチ分には限定されない。

本実施形態におけるＡ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とは、平面視にて、Ａ相コイル３２１における誘導部分３２１ａの前記直線方向基準での一端３２１ｃから他端３２１ｄまでの範囲３２１Ｗと、Ｂ相コイル３２２における誘導部分３２２ａの前記直線方向基準での一端３２２ｃから他端３２２ｄまでの範囲３２２Ｗとが重なり合うように配置されている。

より具体的に、Ｂ相コイル３２２の誘導部分３２２ａは、図３に示すように前記直線方向に均等に分かれている。なお、この誘導部分３２２ａのうち図示左側部分と図示右側部分とは、連結導体３２２ｅによって接続されている。この連結導体３２２ｅは、励磁コイル３１の誘導部分３１１との磁気的結合による余計な誘導電流の発生を抑制することを目的として、励磁コイル３１の誘導部分３１１からＹ方向に離して配置することが望ましい。

Ｂ相コイル３２２の誘導部分３２２ａにおける図示左側の誘導部分と図示右側の誘導部分との間には、図示上方に開口したような形状の凹部３２２ｆが形成される。そして、図３に示すように、Ａ相コイル３２１の誘導部分３２１ａは、平面視で凹部３２２ｆに位置する（凹部３２２ｆに嵌まり込む）。これにより、Ａ相コイル３２１における前記直線方向基準の範囲３２１Ｗが、Ｂ相コイル３２２における前記直線方向基準の範囲３２２Ｗに納まるように、Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とが平面視で重なり合うようにできるため、Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２の各誘導部分の中心ＣＡ，ＣＢを、従来（図８に示す）のように並列配置（横並び配置）した場合に比べて近づけることが可能である。なお、前記「中心」は、誘導部分における導体の平面視における図心とする。

つまり、前記各誘導部分３２１ａ，３２２ａの中心ＣＡ，ＣＢ同士の距離を従来よりも短縮できる。このように中心同士の距離が短縮された分、図２（Ｃ）に示すようにステージ１２を回転させた際の回転角度に対応する前記直線方向における距離のずれを従来構成の検知コイルよりも小さくできる。

前記距離の短縮につき、図４（略図）を示しつつ説明する。図４（Ａ）に示す従来の形態の一例にて、Ａ相コイル３２１’の中心ＣＡ’とＢ相コイル３２２’の中心ＣＢ’との距離は図示のようにＬ１である。また、図４（Ｂ）に示す本実施形態にて、Ａ相コイル３２１の中心ＣＡとＢ相コイル３２２の中心ＣＢとの距離は図示のようにＬ２である。図４（Ｃ）に、前記各々の形態にて、励磁コイル３１に対して検知コイル３２が角度θ傾いた場合の、Ｘ方向（図示左右方向）の距離のずれを示す。従来の形態では、ずれの長さはＤ１であり、本実施形態ではずれの長さはＤ２である。図４（Ｃ）を見れば明らかなように、従来よりも本実施形態の方が距離のずれが小さい。距離のずれが小さいということは、角度θ傾いた場合でも、Ａ相コイル３２１の誘導部分３２１ａに発生する誘導電流と、Ｂ相コイル３２２の誘導部分３２２ａに発生する誘導電流との位相差を、設計上の位相差に近づけることができるということである。

前記より、ステージ１２が回転（例えば前記の角度θ分回転）した場合の位置検出精度低下を抑制できる。また、Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とを平面視で重なり合わせた分、検知コイル３２を全体的にコンパクトに形成できる。また、前記のようにステージ１２が回転した場合の位置検出精度低下を抑制できるということは、すなわち、励磁コイル３１に対して検知コイル３２が平面視で傾いている状態であっても、位置検出精度低下を抑制できるということであるから、励磁コイル３１に対する検知コイル３２の取り付け精度を緩和できる。つまり、従来よりも平面位置検出装置３をラフに組み立てることができ、製造コスト低減につなげることができる。また、前記位相差を演算部（図示しない）で処理する際に、設計上の位相差と実際に検出された位相差とを換算するような演算も必ずしも必要でなくなる。

そして、Ａ相コイル３２１における誘導部分の中心ＣＡとＢ相コイル３２２における誘導部分の中心ＣＢとは、前記直線方向（Ｘ方向）にて、各誘導部分３２１ａ，３２２ａのコイルパターンの１ピッチに当たる距離Ｐよりも小さな距離分である約１／４ピッチ分だけ離れている（距離Ｌ２）。そして、Ａ相コイル３２１における誘導部分の中心ＣＡとＢ相コイル３２２における誘導部分の中心ＣＢとは、図３上のＹ方向（図示上下方向）にてほぼ一致している。つまり、Ｙ方向の位置ずれはほぼ０である。このように、Ｘ方向の距離Ｌ２を約１／４ピッチ分だけとし、Ｙ方向の位置ずれをほぼ０とした位置関係では、各相検知コイル３２１，３２２同士の中心距離を最短とできる。よってこの位置関係は、前記の検出精度低下の抑制、コンパクト化、励磁コイル３１に対する検知コイル３２の取り付け精度の緩和について最も効果的である。

本実施形態では、Ａ相コイル３２１における誘導部分の中心ＣＡとＢ相コイル３２２における誘導部分の中心ＣＢとを前記直線方向（Ｘ方向）に約１／４ピッチ分離れた位置関係としたが、１ピッチの整数倍に約１／４ピッチ加えた分離れた位置関係としてもよい。

なお、前記直線方向に直交する方向（Ｙ方向）へのＡ相コイル３２１とＢ相コイル３２２との位置ずれは、前記のように０とすることが最も望ましい。しかし、これに限定されるものではなく、励磁コイル３１の誘導部分３１１上からＡ相コイル３２１及びＢ相コイル３２２の誘導部分３２１ａ，３２２ａが、誘導電流が正常（相対的位置を検出できるに足るレベルにおいて）に発生しない程度に外れてしまわない範囲内の位置ずれは許容される。

次に、本願の発明者が、平面位置検出装置３の直線性を計算によって求めたのでこれについて説明する。図５（Ａ）に、図３に示すものと同構造の平面位置検出装置３にて、Ａ相コイル３２１における誘導部分３２１ａの中心とＢ相コイル３２２における誘導部分３２２ａの中心をＸ方向にずらせて配置した場合の直線性を計算によって求めた結果を表で示す。図５（Ｂ）は説明のための概略図である。そして同様に、図６（Ａ）に、図３に示すものと同構造の平面位置検出装置３にて、Ａ相コイル３２１における誘導部分の中心とＢ相コイル３２２における誘導部分の中心をＹ方向にずらせて配置した場合（Ｘ方向へのずれは、各誘導部分３２１ａ，３２２ａの１／４ピッチ分とした）の直線性を計算によって求めた結果を表で示す。図６（Ｂ）は説明のための概略図である。なお、図６（Ａ）に示す「計算上の直線性」とは、Ｘ方向へのずれを各誘導部分３２１ａ，３２２ａの１／４ピッチ分とし、Ｙ方向へのずれを０とした検知コイル３２を用いて実測した直線性（７μｍ）で割った数値を％表示したものである。

ここで、図８に示す従来の平面位置検出装置５００で、第１相検知コイル５０２と第２相検知コイル５０３との中心距離を３２＋１／４ピッチ（図５上の「整数」で３２に相当する）とし、中心距離を１／４ピッチ（図５上の「整数」で０に相当する）を基準として、２°回転時の直線性を図５に示すように％で評価すると約２２０％となった。ちなみに本実施形態の平面位置検出装置３では、「整数」が３０の場合に直線性が１７１％、「整数」が３５の場合に直線性が１８３％であったため、従来の平面位置検出装置５００の方が、中心の距離が広がった場合の直線性の悪化について相対的に大きいことがわかる。よって、少なくともこの点で本実施形態の平面位置検出装置３は、従来の平面位置検出装置５００よりも優れていることがわかる。

また、図６（Ａ）ではＹ方向へのずれが大きくなるにつれ、「ずれ距離」及び「直線性」の数値が大きくなっており、前述のようにＹ方向の位置ずれを０に近づけることが望ましいことが裏づけられている。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図７（Ａ）に示す実施形態は、誘導電流の相が同一（位相差が１８０°の整数倍であるものを含む、以下同じ）であるコイルを複数組み合わせて検知コイル３２が構成されたものである。本実施形態では、検知コイル３２の長手方向中心から両端部に向かう方向に、Ａ相コイル３２１、Ｂ相コイル３２２、Ａ’相コイル３２３（Ａ相コイルと誘導電流の相が同一）、Ｂ’相コイル３２４（Ｂ相コイル３２２と誘導電流の相が同一）が各々配置されている。Ｂ相コイル３２２、Ａ’相コイル３２３、Ｂ’相コイル３２４については、図３に示す実施形態と同様に凹部３２２ｆ，３２３ｂ，３２４ｂが形成されたことで、誘導部分３２２ａ，３２３ａ，３２４ａが前記直線方向（図示左右方向）に均等に分かれている。Ｂ相コイル３２２の凹部３２２ｆは図示上方に開口し、Ａ’相コイルの凹部３２３ｂは図示下方に開口し、Ｂ’相コイルの凹部３２４ｂは図示上方に開口している。このため、平面視で各凹部に重なるように前記各相コイルを配置できる。この際、前記のように各凹部の開口が上下交互に位置することになるため、各相コイル３２１，３２２，３２３，３２４が上下交互に前記凹部に嵌められることになる。このように、誘導電流の相が同一であるコイルを複数組み合わせることで、例えばＡ相コイル３２１の誘導電流の波形とＡ’相コイル３２３の誘導電流の波形との差分を取り、Ｂ相コイル３２２の誘導電流の波形とＢ’相コイル３２４の誘導電流の波形との差分を取ることにより、仮に磁気的結合の影響等により同一相の各コイルに誘導電流の波形の不均衡が生じていても精度の高い位置情報を得ることができる。

図７（Ｂ）に示す実施形態は、図３に示す実施形態と同様、検知コイル３２がＡ相コイル３２１とＢ相コイル３２２とから構成されている。本実施形態におけるＡ相コイル３２１とＢ相コイル３２２の各々は、複数の凹部３２１ｅ，３２２ｆを有しており、各相コイル３２１，３２２のうち一方の誘導部分３２１ａ（３２２ａ）が同他方の凹部３２２ｆ（３２１ｅ）に重なり（嵌まり込み）、同他方の誘導部分３２２ａ（３２１ａ）が同一方の凹部３２２ｅ（３２１ｆ）に重なる（嵌まり込む）ように構成されている。

以上、本発明につき実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、ベース１１及びステージ１２の平面視形状は、正方形に限定されず、長方形、多角形、円形等とすることもできる。例えばベース１１及びステージ１２の平面視形状を八角形に形成し、各辺に沿うようにリニアモータを配置することで、ステージ１２を斜め方向（Ｘ方向かつＹ方向）に移動させることができるように構成することもできる。

また、Ａ相コイル３２１またはＢ相コイル３２２は、凹部３２２ｆを挟んで対称形状であるものに限定されず、非対称形状とすることもできる。また、前記実施形態では、図３に示すように、Ａ相コイル３２１における前記直線方向基準の範囲３２１Ｗが、Ｂ相コイル３２２における前記直線方向基準の範囲３２２Ｗに納まるようにされていたが、これに限定されず、前記範囲３２１Ｗと前記範囲３２２Ｗとの一部だけが重なり合うようにされるようにできる。また、Ａ相コイル３２１とＢ相コイル３２２の誘導部分３２１ａ，３２２ａ同士がＺ方向に平行となり、平面視において重なるように配置されることもできる。また、三相以上の異なる相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相…）の誘導電流が発生する複数のコイルから検知コイル３２が構成されることもできる。

また、励磁コイル３１、Ａ相コイル３２１、Ｂ相コイル３２２は全体が平面状であるものに限定されず、各々の誘導部分３１１，３２１ａ，３２２ａだけが平面状に構成することもできる。

１ 平面ステージ装置
２ 平面モータ
３ 平面位置検出装置
３１ 励磁コイル
３２ 検知コイル
３２１ 第１相検知コイル、Ａ相コイル
３２２ 第２相検知コイル、Ｂ相コイル
３２２ｆ 凹部
Ｃ１ 第１相検知コイル（Ａ相コイル）の中心
Ｃ２ 第２相検知コイル（Ｂ相コイル）の中心
Ｐ コイルパターンの１ピッチ

Claims (5)

1. 直線方向で同一ピッチの平面状である誘導部分を有する励磁コイルと、
   前記励磁コイルの誘導部分に平行に位置し、前記励磁コイルの誘導部分に対して相対的な位置変化により誘導電流が発生するよう配置された誘導部分であって、前記直線方向で同一ピッチの平面状である誘導部分を有する少なくとも一つの第１相検知コイルと、
   前記励磁コイルの誘導部分に平行に位置し、前記励磁コイルの誘導部分に対して相対的な位置変化により誘導電流が発生するよう配置された誘導部分であって、前記直線方向で同一ピッチの平面状である誘導部分を有する少なくとも一つの第２相検知コイルと、を備え、
   前記第１相検知コイルの誘導部分と前記励磁コイルの誘導部分とが、前記直線方向において平面視で一致している場合に、前記第２相検知コイルの誘導部分が前記励磁コイルの誘導部分に対して、前記第１相検知コイルとは異なる位相の誘導電流が発生するように前記直線方向にずれて位置し、
   平面視にて、前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち一方の誘導部分における前記直線方向基準での一端から他端までの範囲に対し、前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち他方の誘導部分における前記直線方向基準での一端から他端までの範囲が重なり合うように配置されていることを特徴とする平面位置検出装置。
2. 前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち一方の誘導部分は、前記直線方向に直交する方向の一方に開口したような形状の凹部を少なくとも一箇所備え、
   前記第１相検知コイルと前記第２相検知コイルとのうち他方の誘導部分は、平面視で前記凹部に位置することを特徴とする請求項１に記載の平面位置検出装置。
3. 前記第１相検知コイルの誘導部分における中心と前記第２相検知コイルの誘導部分における中心とは、前記直線方向にて、前記各誘導部分の１ピッチに当たる距離よりも小さな距離分離れており、
   前記第１相検知コイルの誘導部分における中心と前記第２相検知コイルの誘導部分における中心とは、前記直線方向に直交する方向にて一致することを特徴とする請求項１または２に記載の平面位置検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の平面位置検出装置を備えた平面モータ。
5. 請求項４に記載の平面モータを備えた平面ステージ装置。

Images