JP4363064B2 - In-vacuum drive device and substrate transfer device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば真空環境下で半導体素子を製造するためのCVD(Chemical Vapor Deposition)などの工程で使用される半導体製造装置における半導体ウエハの搬送を行う装置に好適な真空内駆動装置およびこれを用いた基板搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来,半導体素子を製造するためのCVD(Chemical Vapor Deposition)などの工程で使用される半導体製造装置における半導体ウエハの搬送を行う装置、例えばそれらの駆動源であるモータは真空環境下で駆動される。このクリーンな真空環境下で使用される機器には、ガスやパーティクルの発生および温度上昇が少ないことが要求される。ガスやパーティクルの発生は、要求されるクリーン度を低下させ、また温度上昇は、温度管理された半導体等の製造工程に悪影響を及ぼすからである。
【0003】
従来、真空内でリニアモータを駆動する場合の例として、例えば、特許文献1および2に開示されているように、電機子の電機子巻線を冷媒によって直接冷却するキャンド・リニアモータが提案されている。該キャンド・リニアモータは、電機子を可動子とし、界磁を固定子とする可動コイル形のもの(特許文献1)と、界磁を可動子とし、電機子を固定子とする可動マグネット形のもの(特許文献2)とがある。このうち、図7に可動コイル形のものを示す。図7は従来の可動コイル形のリニアモータ全体を示す斜視図である。
図7において、51は可動子、52は可動子ベース、53はキャン、54は冷媒供給口、55は冷媒排出口、56は給電および信号などのケーブル、57は固定子、58は固定子ベース、59は界磁ヨーク、60は界磁マグネットである。
可動子51はT字形の形状を成しており、可動子ベース52と、可動子ベース52に下向きに支持されているキャン53と、このキャン53を密封しているヘッダ(不図示)と、このキャン53およびヘッダで作られる空間内に配備される巻線固定枠(不図示)およびこの巻線固定枠に固定されるコアレス型の3相の電機子巻線(不図示)およびキャンの中を通過する冷媒通路(不図示)と、より構成されている。
そして、可動子51は図示しないリニアガイド等によって支持されている。それから、可動子51は冷媒を通すための、冷媒供給口54と冷媒排出口55を各々備えており、冷媒を冷媒供給口54より供給して冷媒排出口55より排出することにより、冷媒は電機子巻線とキャン53の間にある冷媒通路を流れるようになっている。
また、固定子57は、電機子部分と磁気的ヤップを介して対向するように配置された界磁マグネット60と、界磁マグネット60を保持する平板状の界磁ヨーク59と、より構成されている。
図7に示すように、キャンド・リニアモータは、電機子のコイルに電力を供給する動力線や、位置センサの信号線等のケーブル56あるいは冷却配管(不図示)を真空チャンバに設けた導入ポートを介して、真空チャンバ外部に引き出している。
このような構成で所定の電流を該電機子の電機子巻線に流すことにより、界磁マグネット60の作る磁界と作用し、可動子51に推力を発生して矢印で示す進行方向に移動可能となっている。そして、銅損によって発熱した電機子巻線を冷媒により冷却し、可動子表面の温度上昇を低く抑えている。
また、発ガス対策として、リニアモータの界磁部にはNiメッキあるいはCuメッキを施したものある(例えば、特許文献3)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−238428号公報
【特許文献2】
特願2001−367067号明細書
【特許文献3】
特開平8−107665号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の構造では、動力線や信号線等のケーブルは、合成樹脂の被覆が施されているため発ガス対策が必要となり、また発熱部の冷却対策が必要となる。
リニアモータが可動コイル形の場合、可動コイルを真空チャンバ内に配置する構造となるため、モータのリード線、信号線、冷却用配管を真空チャンバ内で引き回すことになり、そのため、パーティクルの発生が避けられない。
また、リニアモータを可動マグネット形とした場合も、可動子側に、ストローク+可動子の長さのリニアスケールを設けるか、可動子側にセンサヘッドを設け、信号線を引き回す必要があり、信号線からのパーティクルが発生する。
また、リニアモータは冷却装置を必要としているので、構成が複雑となる。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、モータのリード線、信号線、冷却用配管等を真空チャンバ内で引き回すことなく、パーティクルの発生のない、簡単な構成の真空内駆動装置およびこれを用いた基板搬送装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1記載の発明に係る真空駆動装置は、真空チャンバの壁面に対向する大気側に設けられ、かつ、摺動部を介して移動自在に配置され、平板状の第1界磁ヨークと前記第1界磁ヨークの長手方向に極性が交互に異なるように複数個の磁極を配置した第1界磁マグネットとで構成された界磁を有する第1可動子と、前記真空チャンバの壁面を介して真空側に摺動部を介して移動自在に配置され、平板状の第2界磁ヨークと前記第2界磁ヨークの長手方向に極性が交互に異なるように複数個の磁極を配置した第2界磁マグネットとで構成された界磁を有する第2可動子と、前記真空チャンバの壁面の大気側に固定され、前記第1可動子と磁気的ギャップを介して対向配置され、平滑形の複数のコイル群よりなる電機子コイルで構成された電機子からなる固定子とよりなるリニアモータで構成された駆動部と、前記第1可動子に設けられ、前記真空チャンバに対する前記第1可動子の移動方向の位置を検出するエンコーダと、前記第1可動子に設けられ、前記第1可動子と前記第2可動子との間の位相ずれを検出する位相差検出手段とを備え、位置指令信号に対して前記エンコーダで検出された前記第1可動子の位置指令に一致するように前記電機子に電力を供給すると共に、前記位相差検出手段で検出された位相差を抑制するように前記位置指令信号を補正する制御手段を設けたことを特徴とする。
【0008】
この請求項1記載の真空駆動装置においては、上位コントローラ等から位置指令が入力されると制御手段により電力が電機子に供給され、移動磁界が発生する。この移動磁界と、第1可動子および第2可動子のそれぞれの界磁との間の磁気作用により、第1可動子および第2可動子が所定の方向に移動する。制御手段は、エンコーダで検出された第1可動子の位置が位置指令と一致するように電機子に供給される電力を制御する。第1可動子と第2可動子の間に推力方向の位相ずれが生じると、位相差検出手段にはその位相ずれに応じた出力が出るので、その位相ずれを抑制するように位置指令信号を補正することで、第2可動子は位置指令と一致するように制御される。
真空チャンバの内部には、第2可動子と摺動部のみが配置され、リード線を有する電機子や、配線を伴う位相差検出手段およびエンコーダは真空チャンバの外部に配置されるため、真空チャンバ内でのパーティクルの発生は著しく少なくなる。
【0009】
請求項2に係る発明は、前記位相差検出手段に、推力方向磁束とギャップ方向磁束を検出する磁気センサを用いたことを特徴とする。
この請求項2においては、第1可動子と第2可動子の間の位相ずれは、推力方向磁束の変化として検出される。
請求項3に係る発明は、前記位相差検出手段に、透過形の光学センサを用いたことを特徴とする。
この請求項3においては、第1可動子と第2可動子の間の位相ずれは、光学センサの出力のデューティ比の変化として出力される。
【0010】
請求項4に係る発明は、前記エンコーダは、前記真空チャンバの壁面の大気側に配設された光学式リニアスケールと、前記光学式リニアスケールに対向して前記第1可動子に配設されて前記リニアスケールを検出するセンサヘッドとから構成される光学式エンコーダであることを特徴とする。
この請求項4においては、真空チャンバの壁面と第1可動子との間の相対的な位置変化を、センサヘッドにより検出し、位置信号として制御手段にフィードバックする。
【0011】
請求項5に係る基板搬送装置は、請求項1〜4の何れかに記載の前記駆動部よりなる真空内駆動装置を用いて、前記第2可動子によりウエハ基板を搬送するための搬送手段を備えたことを特徴とする。
この請求項4においては、前記の真空内駆動装置の単数または複数を組み合わせることにより、真空内に配置されている第2可動子を用いて、ウエハ基板を搬送するロボット、ウエハステージなどの搬送手段を含む基板搬送装置を実現することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
<第1の実施の形態>
図1は本発明の第1の実施の形態に係るリニアモータの側断面図、図2はその正断面図、図3は動作説明図である。
【0013】
図1および図2に示されているように、第1の実施の形態においては、真空チャンバの壁面(以下、チャンバ壁面という)5の大気側に、摺動部であるリニアガイド6を介してスライド自在に第1界磁ヨーク1が配置され、第1界磁ヨーク1の長手方向に極性が交互に異なるように複数の第1界磁マグネット7が配置されている。この第1界磁ヨーク1と第1界磁マグネット7により第1可動子8が構成されている。
【0014】
一方、チャンバ壁面5の真空側には、摺動部であるリニアガイド9を介してスライド自在に第2界磁ヨーク2が配置され、第2界磁ヨーク2の長手方向に極性が交互に異なるように複数の第2界磁マグネット10が配置されている。この第2界磁ヨーク2と第2界磁マグネット10により第2可動子11が構成されている。
【0015】
チャンバ壁面5の大気側には、第1界磁マグネット7と磁気的ギャップを介して対向配置された電機子3からなる固定子が設けられている。
第1可動子8には、第2可動子11との相対的な位相差を検出する位相差検出手段として、推力方向磁束Bxとギャップ方向磁束Bzを検出する磁気センサ4が取り付けられている。また第1可動子8には、真空チャンバに対する第1可動子8のスライド方向の位置を検出するセンサヘッド12とリニアスケール13とからなるエンコーダが設けられている。
【0016】
また、リニアモータの摺動部であるリニアガイド6、9として、転がり軸受を用いることとする。
転がり軸受の内輪、外輪およびボールの材料は、SUJ2やSUS440Cなどの鉄系金属材料が用いられ、このうち、真空側に配置された転がり軸受の内輪およびそれに対向する外輪と、内輪と外輪のそれぞれの面に設けたV形転送溝間に挿入されたボールの全部または一部の摺動面には、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、銀などの固体潤滑剤の薄膜をスパッタ処理等を用いて形成する。
このように、真空中でリニアモータの摺動部に固体潤滑剤を被膜した転がり軸受を用いることにより,軸受寿命を長くすることができると共に、軸受から真空中へのパーティクルの飛散による汚染の影響も防止することができる。
【0017】
次に、本第1の実施の形態に係るリニアモータの動作を説明する。
上位コントローラ(不図示)からの位置指令とリニアスケール13の位置情報により、チャンバ壁面5の大気側に設けた電機子3に所定の位相と周波数および振幅の交流電流を印加すると、空隙を介して配置した第1界磁ヨーク1が指令に追従して動作する。この時、真空チャンバ内に配置した第2界磁ヨーク2も、電機子3の電流および第1界磁ヨーク1の磁束に追従して動作する。
図3(a)に示すように、第1界磁ヨーク1と第2界磁ヨーク2が位置ずれを起こすことなく動作している場合、磁気センサ4の推力方向磁束は理想的には0となる。図3(b)に示すように、第2界磁ヨーク2の負荷が大きく、第1界磁ヨーク1との位置ずれが発生すると、磁気センサ4の推力方向磁束Bxが増加する。そこで、磁気センサ4の信号を上位コントローラに入力し、図示しない制御手段を介して位置指令を補正することで、真空チャンバ内の第2界磁ヨーク2の位置制御を行うようにする。
【0018】
以上のように、真空チャンバ内に配置される構造物を第2可動子11とリニアガイド9のみとする構造で、リニアモータを形成することができる。
したがって、真空チャンバ内には一切の配線が不要となり、磁気センサ4により第2界磁ヨーク2の位置情報もフィードバックされるので、脱調の恐れがなく、パーティクル、発ガスが少ない。また、従来の真空用リニアモータに比べ冷却装置を不要にすることができるので、構成が簡単になるなどの効果がある。
【0019】
さらに、上述したように、真空チャンバ内に配置される真空側のリニアガイド9を転がり軸受とし、その転がり軸受の内輪、外輪およびボールの全部または一部の摺動面に、少なくとも二硫化モリブデン、二硫化タングステンまたは銀からなる固体潤滑剤の薄膜を形成することにより、パーティクル発生をより一層抑えることができる。
なお、本実施の形態においては、位相差検出手段として磁気センサを用いた例を示したが、スリットと、このスリットを挟むように配置された発光器と受光器からなる光学センサを用いることもできる。
【0020】
<参考例>
図4は参考例に係る回転形モータの断面図である。
同図に示されているように、この参考例においては、真空チャンバの壁面(以下、チャンバ壁面という)5’の大気側に設けられた第1ハウジング21に、摺動部である軸受22を介してシャフト23が回転自在に支持されており、このシャフト23に第1ロータ24が取り付けられている。第1ロータ24の円周方向には極性N,Sが交互に異なるように永久磁石が配置されている。第1ロータ24自体に永久磁石が着磁されていてもよい。
【0021】
一方、チャンバ壁面5’の真空側に設けられた第2ハウジング25に、摺動部である軸受26を介してシャフト27が回転自在に支持されており、このシャフト27に第2ロータ28が取り付けられている。第2ロータ28の円周方向には極性N,Sが交互に異なるように永久磁石が配置されている。第2ロータ28自体に永久磁石が着磁されていてもよい。
【0022】
チャンバ壁面5’には、第1ロータ24と磁気的ギャップを介して対向配置されたステータヨーク29とコイル30からなる電機子31が設けられている。
第1ロータ24のシャフト23には、チャンバ壁面5’に対する第1ロータ24の回転方向の位置を検出するエンコーダ32が設けられている。
なお、位相検出手段としての磁気センサは図示していないが、コイル30の空心部に設けられている。
【0023】
次に、本参考例に係る回転形モータの動作を説明する。
上位コントローラ(不図示)からの位置指令とエンコーダ32の位置情報により、チャンバ壁面5’の大気側に設けた電機子31のコイル30に所定の位相と周波数および振幅の交流電流を印加すると、空隙を介して配置した第1ロータ24が指令に追従して動作する。この時、真空チャンバ内に配置した第2ロータ28も、電機子31の電流および第1ロータ24の磁束に追従して動作する。
第1ロータ24と第2ロータ28が位置ずれなく動作している場合、磁気センサの推力方向磁束は理想的には0となる。第2ロータ28の負荷が大きく、第1ロータ24との位置ずれが発生すると、磁気センサの推力方向磁束が増加する。そこで、磁気センサの信号を上位コントローラに入力し、位置指令を補正することで、真空チャンバ内の第2ロータ28の回転位置制御を行うようにする。
以上のようにして、真空チャンバ内に配置される構造物を第2ロータ28と軸受26のみとする構造で、回転形モータを構成することができる。
なお、その他の構成および変形例については、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0024】
<第2の実施の形態>
図5および図6は本発明の第2の実施の形態に係る基板搬送装置を示すものであり、図5はその平面図、図6はその正面図である。
これらの図において、41は第1ステージ、42は第2ステージ、43はウエハ把持用ハンド、44は電機子ホルダーである。
本実施の形態の基板搬送装置においては、第1ステージ41の移動機構としては第1の実施の形態のリニアモータを、ウエハ把持用ハンド43の回転機構には参考例の回転形モータを用いている。この場合、参考例の電機子31と第1ハウジング21はチャンバ壁面5には固定せず、リニアモータ側の第1可動子8側に、電機子ホルダー44により固定する。また、第2ハウジング25は設けず、軸受26は第2可動子11に取り付ける。
【0025】
この実施の形態では、チャンバ壁面5の真空側にリニアモータの第2可動子11および回転形モータの第2ロータ28を配置し、大気側に第1可動子8および第1ロータ24を配置している。そして、第1可動子8および第1ロータ24を位置指令に従って駆動するとともに、第2可動子11および第2ロータ28との位相ずれが無くなるように制御することで、第2可動子11および第2ロータ28が指令通りに駆動されるように制御する。
これにより、ウエハ製造装置等のクリーン環境における基板搬送のためのロボットやウエハステージを、パーティクルの発生および熱の発生著しく抑制することのできる構成で実現することができる。
なお、本実施の形態で用いたエンコーダは光学式のものを例にとって説明したが、これに代えて磁気式のものでも構わない。
また、本実施の形態で用いた位相差検出手段は、磁気センサを例にとって説明したが、これに代えて、透過形の光学センサを用いても構わない。この光学センサを適用する場合、モータの大気側に設けた第1可動子に発光部と受光部を設け、また真空チャンバの壁面に発光部から発光される光を透過させるための透過窓を設け、そして、モータの真空側に設けた第2可動子に光を反射させるリフレクター板を設けるようにし、第1可動子と第2可動子の移動に伴って生じる位相差を受光部で検出するようにする。
【0026】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の真空駆動装置によれば、真空チャンバの壁面の真空側に第2可動子と摺動部のみを配置し、第2可動子は真空チャンバ壁面の大気側に配置した第1可動子、電機子、位相差検出手段およびエンコーダにより位置指令に一致するように制御する構成としたので、真空チャンバ内に一切の配線がなくなり、真空チャンバ内でのガスやパーティクルの発生を著しく低減することができる。また、モータの冷却装置を不要にすることができるので、構成が簡単に成るなどの効果がある。
【0027】
また、本発明の基板搬送装置によれば、リニアモータとして実現される真空内駆動装置の単数または複数を組み合わせることにより、真空内に配置されている第2可動子を用いて、ウエハ基板を搬送するロボット、ウエハステージなどの搬送手段を含む基板搬送装置を実現することができる。この基板搬送装置においても、真空チャンバ内に一切の配線がなくなり、真空チャンバ内でのガスやパーティクルの発生を著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るリニアモータの側断面図である。
【図2】 第1の形態に係るリニアモータの正断面図である。
【図3】 第1の実施の形態に係るリニアモータの動作説明図である。
【図4】 参考例に係る回転形モータの断面図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態に係る基板搬送装置の平面図である。
【図6】 第2の実施の形態に係る基板搬送装置の正面図である。
【図7】 従来のキャンド・リニアモータの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 第1界磁ヨーク
2 第2界磁ヨーク
3 電機子
4 磁気センサ
5,5’ チャンバ壁面
6 リニアガイド
7 第1界磁マグネット
8 第1可動子
9 リニアガイド
10 第2界磁マグネット
11 第2可動子
12 センサヘッド
13 リニアスケール
21 第1ハウジング、
22 軸受
23 シャフト
24 第1ロータ
25 第2ハウジング
26 軸受
27 シャフト
28 第2ロータ
29 ステータヨーク
30 コイル
31 電機子
32 エンコーダ
41 第1ステージ
42 第2ステージ
43 ウエハ把持用ハンド
44 電機子ホルダー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-vacuum driving apparatus suitable for an apparatus for carrying a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus used in a process such as CVD (Chemical Vapor Deposition) for manufacturing a semiconductor element in a vacuum environment, and the like. The present invention relates to the substrate transfer device used.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a device for transporting a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus used in a process such as CVD (Chemical Vapor Deposition) for manufacturing a semiconductor element, for example, a motor as a driving source thereof is driven in a vacuum environment. . Equipment used in this clean vacuum environment is required to generate less gas and particles and to increase temperature. This is because the generation of gas and particles reduces the required cleanliness, and the temperature rise adversely affects the manufacturing process of temperature-controlled semiconductors and the like.
[0003]
Conventionally, as an example of driving a linear motor in a vacuum, for example, as disclosed in
In FIG. 7, 51 is a mover, 52 is a mover base, 53 is a can, 54 is a refrigerant supply port, 55 is a refrigerant discharge port, 56 is a cable for feeding and signals, 57 is a stator, and 58 is a stator base. 59 is a field yoke, and 60 is a field magnet.
The
The
The
As shown in FIG. 7, the canned linear motor has a power line for supplying power to the armature coil, a
By flowing a predetermined current through the armature winding of the armature with such a configuration, it acts on the magnetic field created by the
In addition, as a countermeasure against gas generation, there is one in which the field portion of the linear motor is plated with Ni or Cu (for example, Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-238428 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2001-367067 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-107665
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional structure, a cable such as a power line or a signal line is covered with a synthetic resin, so that it is necessary to take measures against gas generation and to take measures against cooling the heat generating portion.
When the linear motor is a moving coil type, the moving coil is arranged in the vacuum chamber, so the motor lead wires, signal wires, and cooling pipes are routed in the vacuum chamber. Inevitable.
Also, when the linear motor is a movable magnet type, it is necessary to provide a linear scale with the stroke + length of the mover on the mover side, or to provide a sensor head on the mover side and route the signal line. Particles from the line are generated.
Moreover, since the linear motor requires a cooling device, the configuration becomes complicated.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and does not generate particles without routing motor lead wires, signal wires, cooling pipes, and the like in a vacuum chamber, and has a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a driving device and a substrate transfer device using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a vacuum driving device according to the first aspect of the present invention is provided on the atmosphere side facing the wall surface of the vacuum chamber, and is movably disposed via a sliding portion, and has a flat plate shape. A first mover having a field composed of a first field yoke and a first field magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged so that the polarities are alternately different in the longitudinal direction of the first field yoke ; The second chamber yoke and the second field yoke have different polarities alternately in the longitudinal direction, and are movably disposed on the vacuum side through the sliding portion through the wall surface of the vacuum chamber. A second mover having a field composed of a second field magnet having a plurality of magnetic poles, and fixed to the atmosphere side of the wall surface of the vacuum chamber, with the first mover interposed through a magnetic gap is opposed Te, electrodeposition comprising a plurality of coil groups of the smooth type And has been driven unit consists of more becomes a linear motor and a stator consisting configured armature in the child coils, provided in the first movable element, detects a position of the moving direction of the first movable element relative to the vacuum chamber And a phase difference detecting means provided on the first mover for detecting a phase shift between the first mover and the second mover. Control for supplying power to the armature so as to coincide with the detected position command of the first armature and correcting the position command signal so as to suppress the phase difference detected by the phase difference detecting means characterized in that a means.
[0008]
In the vacuum driving apparatus according to the first aspect, when a position command is input from a host controller or the like, electric power is supplied to the armature by the control means, and a moving magnetic field is generated. Due to the magnetic action between the moving magnetic field and the field of each of the first and second movers, the first and second movers move in a predetermined direction. The control means controls the electric power supplied to the armature so that the position of the first mover detected by the encoder matches the position command. If the phase shift in the thrust direction between the first movable element and a second movable element occurs, since the phase difference detector output is activated in response to the phase shift, the position command signal so as to suppress the phase shift By correcting, the second mover is controlled to coincide with the position command.
Since only the second movable element and the sliding portion are arranged inside the vacuum chamber, and the armature having the lead wire, the phase difference detecting means with wiring, and the encoder are arranged outside the vacuum chamber, the vacuum chamber The generation of particles inside is significantly reduced.
[0009]
The invention according to
In the second aspect, the phase shift between the first movable element and a second movable element is detected as a change in the thrust direction magnetic flux.
The invention according to
In the third aspect, the phase shift between the first movable element and a second movable element is output as a change in the duty ratio of the output of the optical sensor.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, the encoder includes an optical linear scale disposed on the atmosphere side of the wall surface of the vacuum chamber, and the first movable element facing the optical linear scale. An optical encoder comprising a sensor head for detecting the linear scale.
According to the fourth aspect of the present invention, a relative position change between the wall surface of the vacuum chamber and the first mover is detected by the sensor head and fed back to the control means as a position signal.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate transfer apparatus comprising: a transfer unit configured to transfer a wafer substrate by the second mover using the in-vacuum drive device including the drive unit according to any one of the first to fourth aspects. It is characterized by having.
According to the fourth aspect of the present invention, a robot, a wafer stage, or the like carrying means for carrying a wafer substrate using a second mover arranged in a vacuum by combining one or more of the in-vacuum driving devices. Can be realized.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
1 is a side sectional view of a linear motor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view thereof, and FIG.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the first embodiment, a linear guide 6 that is a sliding portion is provided on the atmosphere side of a wall surface (hereinafter referred to as a chamber wall surface) 5 of a vacuum chamber. A
[0014]
On the other hand, the
[0015]
On the atmosphere side of the
A magnetic sensor 4 for detecting the thrust direction magnetic flux Bx and the gap direction magnetic flux Bz is attached to the first mover 8 as a phase difference detection means for detecting a relative phase difference with the second mover 11. The first mover 8 is provided with an encoder including a sensor head 12 and a linear scale 13 for detecting the position of the first mover 8 in the sliding direction with respect to the vacuum chamber.
[0016]
Further, rolling bearings are used as the linear guides 6 and 9 which are sliding portions of the linear motor.
The material of the inner ring, outer ring and ball of the rolling bearing is a ferrous metal material such as SUJ2 or SUS440C. Among these, the inner ring of the rolling bearing arranged on the vacuum side and the outer ring facing the inner ring, the inner ring and the outer ring, respectively. A thin film of a solid lubricant such as molybdenum disulfide, tungsten disulfide, or silver is applied to the sliding surface of all or part of the ball inserted between the V-shaped transfer grooves provided on the surface of the surface by sputtering or the like. Form.
By using a rolling bearing with a solid lubricant coating on the sliding part of a linear motor in a vacuum in this way, the bearing life can be extended and the effects of contamination caused by scattering of particles from the bearing into the vacuum can be increased. Can also be prevented.
[0017]
Next, the operation of the linear motor according to the first embodiment will be described.
When an alternating current having a predetermined phase, frequency, and amplitude is applied to the
As shown in FIG. 3A, when the
[0018]
As described above, a linear motor can be formed with a structure in which only the second movable element 11 and the linear guide 9 are disposed in the vacuum chamber.
Therefore, no wiring is required in the vacuum chamber, and the position information of the
[0019]
Furthermore, as described above, the linear guide 9 on the vacuum side arranged in the vacuum chamber is a rolling bearing, and at least molybdenum disulfide on the sliding surfaces of all or part of the inner ring, outer ring and ball of the rolling bearing, By forming a thin film of solid lubricant made of tungsten disulfide or silver, the generation of particles can be further suppressed.
In this embodiment, an example is shown in which a magnetic sensor is used as the phase difference detection means. However, an optical sensor comprising a slit and a light emitter and a light receiver arranged so as to sandwich the slit may be used. it can.
[0020]
< Reference example >
FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotary motor according to a reference example .
As shown in the figure, in this reference example , a bearing 22 as a sliding portion is provided on a first housing 21 provided on the atmosphere side of a wall surface (hereinafter referred to as a chamber wall surface) 5 ′ of a vacuum chamber. A shaft 23 is rotatably supported through the first rotor 24. A first rotor 24 is attached to the shaft 23. Permanent magnets are arranged in the circumferential direction of the first rotor 24 so that the polarities N and S are alternately different. A permanent magnet may be magnetized on the first rotor 24 itself.
[0021]
On the other hand, a shaft 27 is rotatably supported by a second housing 25 provided on the vacuum side of the
[0022]
The
The shaft 23 of the first rotor 24 is provided with an encoder 32 that detects the position of the first rotor 24 in the rotational direction with respect to the
A magnetic sensor as the phase detection means is not shown, but is provided in the air core of the coil 30.
[0023]
Next, the operation of the rotary motor according to this reference example will be described.
When an alternating current having a predetermined phase, frequency, and amplitude is applied to the coil 30 of the armature 31 provided on the atmosphere side of the
When the first rotor 24 and the second rotor 28 operate without positional deviation, the magnetic flux in the thrust direction of the magnetic sensor is ideally zero. When the load on the second rotor 28 is large and a positional shift with the first rotor 24 occurs, the magnetic flux in the thrust direction of the magnetic sensor increases. Therefore, the rotational position control of the second rotor 28 in the vacuum chamber is performed by inputting the magnetic sensor signal to the host controller and correcting the position command.
As described above, a rotary motor can be configured with a structure in which only the second rotor 28 and the bearing 26 are disposed in the vacuum chamber.
Other configurations and modifications are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0024]
<Second Embodiment>
5 and 6 show a substrate transfer apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view thereof, and FIG. 6 is a front view thereof.
In these drawings, 41 is a first stage, 42 is a second stage, 43 is a wafer gripping hand, and 44 is an armature holder.
In the substrate transfer apparatus of the present embodiment, the linear motor of the first embodiment is used as the moving mechanism of the first stage 41, and the rotary motor of the reference example is used as the rotating mechanism of the wafer gripping hand 43. Yes. In this case, the armature 31 and the first housing 21 of the reference example are not fixed to the
[0025]
In this embodiment, the second mover 11 of the linear motor and the second rotor 28 of the rotary motor are arranged on the vacuum side of the
Thereby, it is possible to realize a robot and a wafer stage for transporting a substrate in a clean environment such as a wafer manufacturing apparatus with a configuration capable of significantly suppressing generation of particles and generation of heat.
The encoder used in this embodiment has been described by taking an optical encoder as an example, but a magnetic encoder may be used instead.
The phase difference detection means used in the present embodiment has been described by taking a magnetic sensor as an example. However, instead of this, a transmission type optical sensor may be used. When this optical sensor is applied, a light emitting part and a light receiving part are provided on the first mover provided on the atmosphere side of the motor, and a transmission window for transmitting light emitted from the light emitting part is provided on the wall surface of the vacuum chamber. In addition, a reflector plate for reflecting light is provided on the second movable element provided on the vacuum side of the motor so that a phase difference caused by the movement of the first movable element and the second movable element is detected by the light receiving unit. To.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the vacuum driving apparatus of the present invention, only the second movable element and the sliding portion are arranged on the vacuum side of the wall surface of the vacuum chamber, and the second movable element is arranged on the atmosphere side of the vacuum chamber wall surface. Since the first armature, the armature, the phase difference detection means and the encoder are controlled so as to match the position command, there is no wiring in the vacuum chamber, and gas and particles are generated in the vacuum chamber. Can be significantly reduced. Further, since the motor cooling device can be omitted, there is an effect that the configuration is simplified .
[0027]
Further, according to the substrate transfer apparatus of the present invention, by combining one or more vacuum drive device realized as a linear motors, with a second movable element which is placed in a vacuum, the wafer substrate It is possible to realize a substrate transfer apparatus including transfer means such as a robot for transferring the wafer and a wafer stage. Also in this substrate transfer apparatus, there is no wiring in the vacuum chamber, and generation of gas and particles in the vacuum chamber can be remarkably reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a linear motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view of the linear motor according to the first embodiment.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the linear motor according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotary motor according to a reference example .
FIG. 5 is a plan view of a substrate transfer apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view of a substrate transfer apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a conventional canned linear motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
22 Bearing 23 Shaft 24 First rotor 25 Second housing 26 Bearing 27 Shaft 28 Second rotor 29 Stator yoke 30 Coil 31 Armature 32 Encoder 41 First stage 42 Second stage 43 Wafer gripping hand 44 Armature holder
Claims (5)
前記真空チャンバの壁面を介して真空側に摺動部を介して移動自在に配置され、平板状の第2界磁ヨークと前記第2界磁ヨークの長手方向に極性が交互に異なるように複数個の磁極を配置した第2界磁マグネットとで構成された界磁を有する第2可動子と、
前記真空チャンバの壁面の大気側に固定され、前記第1可動子と磁気的ギャップを介して対向配置され、平滑形の複数のコイル群よりなる電機子コイルで構成された電機子からなる固定子と
よりなるリニアモータで構成された駆動部と、
前記第1可動子に設けられ、前記真空チャンバに対する前記第1可動子の移動方向の位置を検出するエンコーダと、
前記第1可動子に設けられ、前記第1可動子と前記第2可動子との間の位相ずれを検出する位相差検出手段とを備え、
位置指令信号に対して前記エンコーダで検出された前記第1可動子の位置指令に一致するように前記電機子に電力を供給すると共に、前記位相差検出手段で検出された位相差を抑制するように前記位置指令信号を補正する制御手段を設けたことを特徴する真空内駆動装置。Provided on the atmosphere side facing the wall surface of the vacuum chamber and arranged to be movable through a sliding portion , the polarities are alternately arranged in the longitudinal direction of the flat plate-like first field yoke and the first field yoke. A first mover having a field composed of a first field magnet having a plurality of magnetic poles arranged differently ;
A plurality of the second field yoke and the second field yoke are arranged so as to be alternately movable in the longitudinal direction of the flat second field yoke and the second field yoke. A second mover having a field composed of a second field magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged ;
A stator composed of an armature fixed to the atmosphere side of the wall surface of the vacuum chamber and arranged to face the first mover via a magnetic gap and composed of armature coils composed of a plurality of smooth coil groups. A drive unit composed of a linear motor comprising :
An encoder provided on the first mover for detecting a position of the first mover in a moving direction with respect to the vacuum chamber;
A phase difference detecting means provided on the first mover for detecting a phase shift between the first mover and the second mover;
Electric power is supplied to the armature so as to match the position command of the first mover detected by the encoder with respect to the position command signal, and the phase difference detected by the phase difference detecting means is suppressed. An in-vacuum drive device characterized by further comprising a control means for correcting the position command signal.
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