JPH033741A - Stage movable support device - Google Patents

Stage movable support device

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JPH033741A
JPH033741A JP13267989A JP13267989A JPH033741A JP H033741 A JPH033741 A JP H033741A JP 13267989 A JP13267989 A JP 13267989A JP 13267989 A JP13267989 A JP 13267989A JP H033741 A JPH033741 A JP H033741A
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magnetic
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Giichi Fujino
藤野 義一
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Abstract

PURPOSE:To support and move precisely and surely by supporting a stage consisting of a non-magnetic body and having an edge part with tapered face on the magnetic fluid holding it by a magnetic field in the gap between iron cores located at plural places of the edge part with the application of a magnetic field on the iron cores. CONSTITUTION:A stage 1 is a plate like needle formed from a non-magnetic material and when a magnetic field is applied by exciting an exciting coil 5 to the iron cores 3 of stage supporting means A, B, the apparent specific gravity of a magnetic fluid 2 existing at a gap part L becomes larger, the buoyancy onto the stage 1 is increased and it is floated. When a different mag netic field is applied to the iron core 3 in this case, a different buoyancy is acted on the A and B sides for the stage 1, the displacement force works in the positive or negative direction of an X axis on the stage 1 and it is moved in the X axis positive or negative direction. Consequently the strength of the current of the exciting coil 5 is varied for the exciting coil 15 of the support means A, B to enable the positional adjustment of the stage 1.

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
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a movable stage support device that can be applied to various devices such as semiconductor manufacturing equipment, inspection equipment, and precision machinery.

〔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。
2. Description of the Related Art In recent years, due to the development of ultra-large scale integrated circuits (VLSI) and the like, there has been an increasing demand for higher accuracy, higher speed, smaller size, and lighter positioning of objects. In addition, as a basic technology of biotechnology, we also provide manipulators for cell micromanipulation, tables and supports for measuring instruments, etc.
In order to slightly move a stage such as a moving table, an actuator that can be moved finely is required. Linear actuators are attracting attention for these linear movements.

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が現状である。
2. Description of the Related Art Conventionally, stage movable support devices used in semiconductor manufacturing equipment, inspection equipment, etc. are currently configured to float the stage in the air for smooth movement.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem 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
るという問題点を有している。或いは、」一部ステージ
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、そのだめのコン
プレツサ等の付帯装置も多くなるという問題点があった
However, the above-mentioned linear actuator has a moving stage,
In order to support, guide, or drive a stage such as a table, the device has a support controller, a guide controller, or a drive controller, respectively, which increases the number of parts of the device itself, making it complicated and economically expensive. It has the problem of becoming a thing. Alternatively, in some stage movable support devices, smooth movement is achieved by air levitation, but there are problems in that the cost of the device itself increases and the number of accessory devices such as compressors increases.

この発明の目的は、上記の問題点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りる
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し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ということに着眼して、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」−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ご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。
The purpose of this invention is to solve the above problems, and it can be applied to support, guide, and drive stages of devices such as semiconductor manufacturing equipment and inspection equipment by using the magnetic levitation phenomenon of magnetic fluid. When a magnetic field is applied to a magnetic fluid, a spatial distribution of body force occurs in space, but this phenomenon has the same effect as creating a spatial density distribution of the fluid, and as a result, Focusing on the fact that it is possible to levitate a non-magnetic object with a density greater than that of the fluid, the non-magnetic object is constructed with the above stage, and the phenomenon described above is created at multiple locations on the stage, and the stage is suspended at three points. To provide a stage movable support device capable of precisely and reliably supporting and moving a stage by supporting it at multiple points such as four points.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve 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
つテーパ面付き縁部を備えたステージと、該ステージの
前記テーパ面付き縁部の複数箇所に位置した鉄心間の各
空隙部に磁界によって保持した磁性流体を有するステー
ジ支持手段とを有し、前記鉄心に磁界をかりて前記磁性
流体に支持力及び変位力を付勢することによって前記ス
テージを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。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a stage made of a non-magnetic material and provided with a tapered edge, and a magnetic field held in each gap between iron cores located at a plurality of locations on the tapered edge of the stage. a stage support means having a fluid, the stage is movably floated and supported by applying a magnetic field to the iron core to apply a supporting force and a displacement force to the magnetic fluid; Regarding equipment.

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ものである。
Further, this stage movable support device has the iron core formed in a C-shape, and a permanent magnet inserted into a part of the iron core,
A steady magnetic field is applied to the gap portion of the iron core by the permanent magnet to hold the magnetic fluid.

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る。
Further, in this stage movable support device, an excitation coil is wound around the iron core, and the strength of the magnetic field applied to each of the gaps between the iron cores is adjusted by changing the magnitude of the current supplied to the excitation coil. The shape of the magnetic fluid is changed to adjust the movement of the stage.

また、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、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
コントローラとを有するものである。
The stage movable support device also includes a position sensor that detects the position of the stage, and controls the strength of the magnetic field applied to each of the gaps between the iron cores in response to a detection signal from the position sensor. and a controller that controls the position of the stage.

〔作用〕[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、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
テーバ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し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。ステージ自体に
はテーバ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、
復元力が働いてもとの位置に戻り、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&Jる磁場の強さを種々に変
化させることによって、該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。
Since the stage movable support device according to the present invention is configured as described above, it operates as follows. That is, in this stage movable support device, multiple locations of the tapered edge of the stage made of a non-magnetic material are placed in the magnetic fluid held by a magnetic field in each gap between the iron cores, so that when a magnetic field is applied to the magnetic fluid, It produces the same effect as creating a spatial distribution of body force in space and a spatial density distribution of fluid, and as a result, it is possible to levitate a stage, which is a non-magnetic object, in the fluid with a density greater than that of the fluid. can. Since the stage itself has a Taber surface, the working force of the magnetic fluid is transmitted to the stage as a vector quantity. Therefore, under a predetermined magnetic field strength, the stage stands still at the position of the magnetic field minimum, and this position If you try to move the stage even slightly from
A restoring force acts to return the stage to its original position, and the stage is now supported by a three-dimensional spring in space, and the magnetic fluid forms a frictionless support device for the stage. Furthermore, by varying the strength of the magnetic field applied to each stage support means, the position of the stage supported by the stage support means can be moved.

〔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。
Embodiments of the stage movable support device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the stage movable support device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the basic principle of configuring the stage movable support device of FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the 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°の傾斜面に加工されたテーパ面9が形
成されている。
In FIG. 1, an embodiment of the stage movable support device according to the present invention is shown in which the stage is supported at two points on the A side and the B side. The stage 1 is a flat plate-shaped movable element made of a non-magnetic material such as acrylic resin, and has tapered surfaces 9, which are machined into an inclined surface of 10°, for example, at both edges thereof. .

このステージ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の空隙部りに配置された
磁性流体2及び鉄心3に巻き」二げられた励磁コイル5
から構成されている。鉄心3は空隙部りを形成するよう
にC字型形状に形成されている。鉄心3の空隙部■7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、該鉄心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。また、鉄心3と鉄心3との間に形成した空隙部りに
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付き縁部の複数箇所(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
りが位置するように配置されている。鉄心3の空隙部り
に配置された磁性流体2ば、永久磁石4によって鉄心3
の空隙部り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
I、に所定の磁界、即ち、所定値のバイアスをかりた状
態にしておく機能も有している。
Stage support means for movably supporting the stage 1 mainly includes an iron core 3, a magnetic fluid 2 disposed in the gap between the iron core 3, and an excitation coil 5 wound around the iron core 3.
It consists of The iron core 3 is formed into a C-shape so as to form a cavity. A permanent magnet 4 is inserted into the side of the iron core 3 opposite to the gap 7. Furthermore, a pair of iron cores 3.3 are arranged with spacers 6 facing each other, and the iron cores 3.3
A pair of excitation coils 5.5 are wound around the outer periphery of the coil. Further, a magnetic fluid 2 is placed in the gap formed between the iron cores 3. The stage 1 is arranged so that the gap portions of the plurality of pairs (two pairs in the figure) of the iron cores 3 are located at a plurality of locations (two locations on the A side and B side in the figure) on the edge with the tapered surface 9 of the stage 1. ing. The magnetic fluid 2 placed in the gap of the iron core 3 is moved by the permanent magnet 4 to the iron core 3.
It is maintained by applying a steady magnetic field to the air gap. It also has a function of applying a predetermined magnetic field, that is, a bias of a predetermined value, to the gap I between the iron cores 3 by the permanent magnet 4.

なお、この実施例では、鉄心3間の空隙部りに配置され
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、しかしながら、該永
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
て空隙部り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間の空隙部りに機械的に保持させて
おくこともできる。
In this embodiment, a steady magnetic field for holding the magnetic fluid placed in the gap between the iron cores 3 is achieved by providing a permanent magnet 4; however, the present invention is limited to the permanent magnet 4. Alternatively, for example, a constant magnetic field can be applied to the gap by constantly passing a predetermined current through a pair of excitation coils 5, 5 wound around the outer periphery of the iron core 3. Or,
The magnetic fluid 2 can also be mechanically held in the gap 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に磁界をかりて磁性流体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
X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−X
方向に移動可能になる。
The stage movable support device according to the present invention, having the above configuration, can movably float and support the stage 1 by applying a magnetic field to the iron core 3 and applying a supporting force to the magnetic fluid 2. As will be described later, when the stage 1 is supported at two points, the stage 1 is movable, for example, in the X direction or only in the X direction. Stage 1 is supported by 3 points,
If stage 1 is supported at 4 points or supported at multiple points depending on the size of stage 1, stage 1 will be
be able to move in the direction.

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刃、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, the supporting force for supporting or floating the stage 1, that is, the floating blade, and the displacement force for displacing the stage 1 are provided 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I、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
化させるごとによって、ステージ1をX方向、Y方向酸
いはX−X方向に移動調節することができる。
The stage 1 is given a supporting force by the magnetic fluid 2 by supplying current to the excitation coil 5 wound around the iron core 3 . In addition, by changing the magnitude of the current supplied to the excitation coil 5 wound around the iron core 3, the strength of the magnetic field given to each gap I between the iron cores 3 is adjusted by a command from a controller described later, and the magnetic fluid is By changing the shape of stage 2, the stage 1 can be adjusted to move in the X direction, the Y direction, or the XX direction.

ご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」二カ、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, or floating force, and displacement force acting on the stage movable support device will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

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I5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]への浮力Fが増大する。この浮力Fは
、ステージ1のテーバ付き縁部のテーパ面9に垂直に作
用するので、ステージ1を支持する支持力F2ば、下記
式で与えられる。
In FIG. 2, each excitation coil 5 is excited with respect to the iron core 3 of the stage support means on the A side and the iron core 3 of the stage support means on the B side, which are 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 I5 between the iron cores 3 increases, and the buoyancy force F on the mover, that is, the stage increases. Since this buoyant force F acts perpendicularly to the tapered surface 9 of the tapered edge of the stage 1, the supporting force F2 that supports the stage 1 is given by the following equation.

F2=  F−co3θ この支持力F2が、ステージIにかかる重力F。F2= F-co3θ This supporting force F2 is the gravity F applied to stage I.

より大きくなった時、ステージ1ば浮き」二がった状態
になる。ステージ1が浮き上がった状態では、ステージ
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。
When it grows larger, stage 1 becomes a "floating" state. When the stage 1 is floating, the stage cannot move in the X-axis direction due to the magnetic fluids 2 between the iron cores 3 in a spring-supported state, that is, in an elastically supported state, but in the Y-axis direction.
It is in a state where it can be displaced in the axial direction (perpendicular to the paper plane of FIG. 2, or see FIG. 1).

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
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。
Next, A
When each exciting coil 5 is excited to apply the same magnetic field or different magnetic fields to the A side and B side to the iron core 3 of the stage support means on the side and the iron core 3 of the stage support means on the B side,
For stage 1, there are different buoyancy forces F on the A side and B side.
acts.

従って、A (illlJのステージ支持手段によって
ステー1 シlに作用する変位力Fn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= (FAI + FA2) S i nθ
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Iに作用する変位力F n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くX軸方向の負方向、
第2図では左方向)に働き、即し、F++  =  (
FBI+Fl+2)  s i nθとなる。
Therefore, the displacement force Fn acting on the stay 1 sill by the stage support means of A
direction (positive direction of the X-axis direction, second
In other words, FA= (FAI + FA2) S inθ
becomes. Similarly, the displacement force Fn acting on the stage I by the stage support means on the B side is in the negative direction of the X-axis direction, in which the stage 1 is to be removed from the magnetic fluid 2.
(leftward in Figure 2), that is, F++ = (
FBI+Fl+2) sinθ.

ここで、各々の変位力FA及びF、が等しい場合、即ち
、FA=FI]の時には、ステージ■は中央番こ置いて
釣り合った状態になって静止する。また、F A> F
 Bの時には、ステージ1ばX軸方向の正方向即ちB側
(図の右方向)へ移動する。更に、FA<FRの時には
、ステージ1はX軸方向の負方向部らA側(図の左方向
)へ移動する。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2 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
、該電流の強ざに応答して各ステージ支持手段に発生ず
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。
Here, when the respective displacement forces FA and F are equal, that is, when FA=FI], the stage 2 stands still in a balanced state with the center position. Also, F A> F
At time B, the stage 1 moves in the positive direction of the X-axis direction, that is, toward the B side (rightward in the figure). Furthermore, when FA<FR, the stage 1 moves from the negative direction portion of the X-axis direction to the A side (leftward in the figure). Therefore, if the strength of the current flowing through the excitation coil 5 in the stage support means is increased or decreased relative to the excitation coil 5 of each stage support means, the strength of the current can be increased or decreased in response to the strength of the current. The displacement force generated on each stage support means is different, so that the stage 1 itself undergoes 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、質量10grで且つテーパ面9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。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Ft、の測定結果を、第5図に示す。
As shown in FIG. 3, A in the stage movable support device
An acrylic resin plate with a mass of 10 gr and a tapered surface 9 of 10° was used as stage 1, which constitutes the side stage support means and is a movable element, and the displacement force exerted on stage 1 by the stage support means was measured. . In this case, the measurement results of the displacement force Ft with respect to the distance l from the end of the tapered surface 9 of the stage 1 to the central axis of the iron core 3 while keeping the current applied to the excitation coil 5 constant are shown in FIG.

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400mA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。
Furthermore, the results of measuring the individual response are shown in FIG. That is, in order to displace the stage 1, as an initial state, a current of 300 mA is applied to the excitation coil 5 of the stage support means on the A side in FIG. 1, and a current of 400 mA is applied to the excitation coil 5 of the stage support means on the B side in FIG. , the strength of the current is reversed.

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。
FIG. 4 shows an embodiment in which the stage movable support device according to the present invention is supported at four points.

このステージ可動支持装置において、ステージ10ば、
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」二下面に形成され
ている。また、ステージ10に対してステージ支持手段
の鉄心3は、0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0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、0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。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。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−X方向の移動部ぢ駆動を制御すること
ができるものである。
In this stage movable support device, the stage 10,
The stage 10 consists of a square flat plate made of non-magnetic material.
A tapered surface 9 is formed on the lower surface of each of the four outer peripheral edges. In addition, the iron core 3 of the stage support means with respect to the stage 10 is as shown by point 0, point E, point D, and point F.
They are arranged one after another at an angle of 90°. Even when the position of the stage 10 in the Y-axis direction is determined by the iron core 3 at point 0 and the iron core 3 at point D, the stage 10 is configured to be able to move freely against displacement in the X-axis direction. ,
In this case, the iron core 3 at point 0 and the iron core 3 at point D can serve as a guide for displacement in the X-axis direction. Conversely, even when the position of the stage 10 in the X-axis direction is determined by the iron core 3 at point E and the iron core 3 at point F, the stage 10 is configured to be freely movable with respect to displacement in the Y-axis direction. In this case, iron core 3 at point E and F
The dotted iron core 3 can serve as a guide for displacement in the Y-axis direction. Therefore, this stage movable support device is capable of supporting the stage 10 and controlling the drive of the moving portion of the stage 10 in the XX direction.

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。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(。位置センサー11
は、例えば、X方向及びX方向に反射ミラーを取付け、
光またはレーザを利用してステージ10のX方向とX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。
Next, adjustment of the movement of the stage 10 in this stage movable support device will be explained with reference to the embodiment shown in FIG. When adjusting the movement of the stage 10, a position sensor 11 for detecting the position of the stage 10 is provided at the bottom of the stage 10, for example.
For example, attach reflective mirrors in the X direction and the X direction,
It can be configured to measure the position of the stage 10 in the X direction and the X direction using light or laser. A position signal of the stage 10 detected by the position sensor 11 is input to the controller 15.

該コントローラ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55 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間の空隙部り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りに配置された
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 inputted to the controller 15, the controller 15 issues a command to move the stage 10 to a preset position, and supplies power to each excitation coil 55 in accordance with the command. control the strength of the current. By controlling the strength of the current supplied to each exciting coil 5, the strength of the magnetic field applied to the gap between each core 3 is controlled, and the strength of the magnetic field applied to the gap between each core 3 is controlled, and the strength of the magnetic field is applied to the gap between the cores 3 according to the strength of the magnetic field. The magnetic fluid 2 placed in acts on the stage 10, so that the stage 10
It is moved to a predetermined position by the action described above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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、次のような効果を有する。即ち、
このステージ可動支持装置は、非磁性体から成り且つテ
ーバ面付き縁部を備えたステージと、該ステージの前記
テーバ面付き縁部の複数箇所に位置した鉄心間の各空隙
部に磁界によって保持した磁性流体を有するステージ支
持手段とを有し、前記鉄心に磁界をかけて前記磁性流体
に支持力及び変位力を付勢することによって前記ステー
ジを移動可能に浮上支持するので、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6 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。即ち、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。従
って、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。
Since the stage movable support device according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is,
This stage movable support device includes a stage made of a non-magnetic material and equipped with a tapered edge, and a stage that is held by a magnetic field in each gap between iron cores located at multiple locations on the tapered edge of the stage. and a stage support means having a magnetic fluid, and the stage is movably floated and supported by applying a magnetic field to the iron core and applying a supporting force and a displacement force to the magnetic fluid. The stage stands still at a position where the magnetic field is minimum, and if you try to move the stage even a little from this position, a restoring force acts and returns to the original position, and the stage is placed in a three-dimensional position in space. The magnetic fluid can provide a frictionless support device for the stage, and by varying the strength of the magnetic field in each stage support means,
It is also possible to move the position of the stage supported by the stage support means. That is, by effectively utilizing the magnetic levitation phenomenon of magnetic fluid, the stage itself can be moved and guided extremely smoothly and quickly.
Alternatively, it can be held precisely in place. Therefore, it can be applied extremely easily to X-Y axis stages that perform support, guidance, drive, etc. that require precision.
Therefore, it is preferable to apply it to facilities and devices such as semiconductor manufacturing equipment and inspection equipment, and the device itself is compact and the number of auxiliary equipment does not increase or increase, and the cost of the device itself can be reduced.

また、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
る磁力を永久磁石骨だけ低減することもできる。
Further, the iron core is formed into a C-shape, a permanent magnet is inserted into a part of the iron core, and a steady magnetic field is applied to the gap part of the iron core by the permanent magnet to hold the magnetic fluid, so that the magnetic fluid is Even when the exciting coil is not excited, it is always maintained in the gap of the iron core, making it easy to handle and the device itself to be easily constructed. Further, the permanent magnet has a function of keeping a predetermined bias bias applied to the gap between the iron cores, and when the stage movable support device is operated, a magnetic force is applied to the excitation coil. It is also possible to reduce only the permanent magnet bone.

更に、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卸することができ
る。
Furthermore, an excitation coil is wound around the iron core, and the magnitude of the current supplied to the excitation coil is changed to adjust the strength of the magnetic field applied to each of the gaps between the iron cores, thereby changing the shape of the magnetic fluid. a position sensor that detects the position of the stage; and a position sensor that controls the strength of the magnetic field applied to each gap between the iron cores in response to a detection signal from the position sensor. and a controller for controlling the position of the stage, it is possible to automatically control the posture of the stage itself, such as supporting, guiding, driving, etc., very quickly and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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
測定するだめの説明図、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 、 10−一−−−−−ステージ、2− 磁性流体
、3鉄心、4−−−−−一永久磁石、5−、、、−、、
−励磁コイル、6スペーサ、9−−−−テーパ面、11
−−−−位置センサー、15=−−−コントローラ。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the 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 diagram of a device for measuring the displacement force of the stage movable support device shown in FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the stage movable support device according to the present invention, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing the displacement force characteristics of the support device, and FIG. 6 is a diagram showing the individual response of this stage movable support device. 1, 10-1---stage, 2-magnetic fluid, 3 iron core, 4----1 permanent magnet, 5-,,,-,,
- Excitation coil, 6 spacer, 9---Tapered surface, 11
-----Position sensor, 15=---Controller.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)非磁性体から成り且つテーパ面付き縁部を備えた
ステージと、該ステージの前記テーパ面付き縁部の複数
箇所に位置した鉄心間の各空隙部に磁界によって保持す
る磁性流体を有するステージ支持手段とを有し、前記鉄
心に磁界をかけて前記磁性流体に支持力及び変位力を付
勢することによって前記ステージを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。
(1) A stage made of a non-magnetic material and having a tapered edge, and a magnetic fluid held by a magnetic field in each gap between iron cores located at multiple locations on the tapered edge of the stage. 1. A stage movable support device, comprising a stage support means, which movably floats and supports the stage by applying a magnetic field to the iron core and applying a supporting force and a displacement force to the magnetic fluid.
(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、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 iron core is formed into a C-shape, a permanent magnet is inserted into a part of the iron core, and the permanent magnet applies a steady magnetic field to the gap part of the iron core to hold the magnetic fluid. The stage movable support device according to claim 1.
(3)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 excitation coil is wound around the iron core, and the strength of the magnetic field applied to each gap between the iron cores is adjusted by changing the magnitude of the current supplied to the excitation coil, thereby changing the shape of the magnetic fluid. The stage movable support device according to claim 1, wherein the stage movable support device is configured to adjust the movement of the stage by changing the stage.
(4)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 that detects the position of the stage;
4. A controller that controls the position of the stage by controlling the strength of the magnetic field applied to each of the gaps between the iron cores in response to a detection signal from the position sensor. stage movable support device.
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JPS50138246A (en) * 1974-03-29 1975-11-04
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