JPH07131966A - ２次元リニアモータ - Google Patents
２次元リニアモータInfo
- Publication number
- JPH07131966A JPH07131966A JP27669793A JP27669793A JPH07131966A JP H07131966 A JPH07131966 A JP H07131966A JP 27669793 A JP27669793 A JP 27669793A JP 27669793 A JP27669793 A JP 27669793A JP H07131966 A JPH07131966 A JP H07131966A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- linear motor
- axis
- fixed
- field magnet
- stage
- Prior art date
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- Pending
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- Linear Motors (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型軽量でかつ構造の簡単な２次元リニアモ
ータを得る。 【構成】 Ｘ軸用コイル１４ａとＹ軸用コイル１４ｂは
固定ヨーク１２の上に直交して固定されている。Ｎ極と
Ｓ極とをマトリックス的に配置した界磁磁石１１は空隙
を隔てて可動ヨーク１３に固定されている。コイルに通
電することにより界磁磁石１１および可動ヨーク１３よ
りなる可動子が移動する。
ータを得る。 【構成】 Ｘ軸用コイル１４ａとＹ軸用コイル１４ｂは
固定ヨーク１２の上に直交して固定されている。Ｎ極と
Ｓ極とをマトリックス的に配置した界磁磁石１１は空隙
を隔てて可動ヨーク１３に固定されている。コイルに通
電することにより界磁磁石１１および可動ヨーク１３よ
りなる可動子が移動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＸＹステージ、半導体
の縮小露光装置等に応用可能な２次元リニアモータに関
するものである。
の縮小露光装置等に応用可能な２次元リニアモータに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、直交する２軸に関して独立に駆動
する機構としては、広い移動範囲では回転型モータやリ
ニアモータを用いた直線駆動装置を２台組合わせたもの
が、また、微小な移動範囲では圧電素子等のアクチュエ
ータを使用したものが広く利用されている。
する機構としては、広い移動範囲では回転型モータやリ
ニアモータを用いた直線駆動装置を２台組合わせたもの
が、また、微小な移動範囲では圧電素子等のアクチュエ
ータを使用したものが広く利用されている。
【０００３】図３は、２つの直線ステージを組合わせ
て、直交するＸＹの２軸を駆動する自動ＸＹステージを
構成した場合の一例の斜視図である。Ｘ軸用ステージ３
０ａ，Ｙ軸用ステージ３０ｂは、それぞれ、駆動動力源
となる回転型モータ３１ａ，３１ｂを持ち、位置検出信
号ならびに駆動信号はコネクタ３２ａ，３２ｂを通じて
入出力される。回転型モータ３１ａ，３１ｂが回転する
ことにより、モータ軸に直結し駆動台３４ａ，３４ｂを
貫通しフレーム３６ａ，３６ｂに固定される送りリール
ねじ３３ａ，３３ｂが回転し、Ｘ軸用の駆動台３４ａ，
Ｙ軸用の駆動台３４ｂをそれぞれ直線駆動する。駆動台
３４ａ，駆動台３４ｂは、両端をフレーム３６ａ，３６
ｂに取り付け固定されるスライドシャフト３５ａ，３５
ｂにより案内支持されている。
て、直交するＸＹの２軸を駆動する自動ＸＹステージを
構成した場合の一例の斜視図である。Ｘ軸用ステージ３
０ａ，Ｙ軸用ステージ３０ｂは、それぞれ、駆動動力源
となる回転型モータ３１ａ，３１ｂを持ち、位置検出信
号ならびに駆動信号はコネクタ３２ａ，３２ｂを通じて
入出力される。回転型モータ３１ａ，３１ｂが回転する
ことにより、モータ軸に直結し駆動台３４ａ，３４ｂを
貫通しフレーム３６ａ，３６ｂに固定される送りリール
ねじ３３ａ，３３ｂが回転し、Ｘ軸用の駆動台３４ａ，
Ｙ軸用の駆動台３４ｂをそれぞれ直線駆動する。駆動台
３４ａ，駆動台３４ｂは、両端をフレーム３６ａ，３６
ｂに取り付け固定されるスライドシャフト３５ａ，３５
ｂにより案内支持されている。
【０００４】図４は、半導体作製プロセスの縮小露光装
置、いわゆるステッパに利用されているウエハの位置決
め用微動ステージの一例の斜視図である。中央のステー
ジ４０は、Ｘ軸用平行板バネ４１ａ，４１ａを介して、
周囲のフレーム４２に連結されており、これらのステー
ジ４０と、Ｘ軸用平行板バネ４１ａ，フレーム４２は一
体構造となっている。フレーム４２のＸ軸方向の両端に
は、Ｙ軸用平行板バネ４１ｂを備えたＸ軸方向ホルダ４
３が取り付け固定されている。一方のＸ軸方向ホルダ４
３とフレーム４２の間にはＸ軸駆動用圧電素子４４ａが
備えられ、またフレーム４２のＹ軸方向の一方の端に
は、Ｙ軸駆動用圧電素子４４ｂの一端が取り付けられて
いる。さらに、Ｙ軸駆動用圧電素子４４ｂの他端はＹ軸
方向ホルダ４５に取り付け固定されている。Ｘ軸方向ホ
ルダ４３とＹ軸方向ホルダ４５は、外部フレーム４６に
固定されている。Ｘ軸駆動用圧電素子４４ａの両端に電
圧を印加してやることによりＸ軸用平行板バネ４１ａ
が、また、Ｙ軸駆動用圧電素子４４ｂの両端に電圧を印
加してやることによりＹ軸用平行板バネ４１ｂが、それ
ぞれ撓み、ステージ４０は直交するＸＹの２軸に関して
駆動される。
置、いわゆるステッパに利用されているウエハの位置決
め用微動ステージの一例の斜視図である。中央のステー
ジ４０は、Ｘ軸用平行板バネ４１ａ，４１ａを介して、
周囲のフレーム４２に連結されており、これらのステー
ジ４０と、Ｘ軸用平行板バネ４１ａ，フレーム４２は一
体構造となっている。フレーム４２のＸ軸方向の両端に
は、Ｙ軸用平行板バネ４１ｂを備えたＸ軸方向ホルダ４
３が取り付け固定されている。一方のＸ軸方向ホルダ４
３とフレーム４２の間にはＸ軸駆動用圧電素子４４ａが
備えられ、またフレーム４２のＹ軸方向の一方の端に
は、Ｙ軸駆動用圧電素子４４ｂの一端が取り付けられて
いる。さらに、Ｙ軸駆動用圧電素子４４ｂの他端はＹ軸
方向ホルダ４５に取り付け固定されている。Ｘ軸方向ホ
ルダ４３とＹ軸方向ホルダ４５は、外部フレーム４６に
固定されている。Ｘ軸駆動用圧電素子４４ａの両端に電
圧を印加してやることによりＸ軸用平行板バネ４１ａ
が、また、Ｙ軸駆動用圧電素子４４ｂの両端に電圧を印
加してやることによりＹ軸用平行板バネ４１ｂが、それ
ぞれ撓み、ステージ４０は直交するＸＹの２軸に関して
駆動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、回転型モータ
やリニアモータを用いた直線駆動装置を２つ重ねたよう
な構成では、下になる方の駆動装置には上方の駆動装置
の加重も加わるため、必要な推力が増加し応答性が悪く
なることや、駆動装置が大型化してしまうなどの問題点
がある。また、圧電素子等により駆動される駆動装置で
は、変位量を確保するために素子を積層する等の対応が
必要であり、より大きい変位量に対応することは比較的
困難である。
やリニアモータを用いた直線駆動装置を２つ重ねたよう
な構成では、下になる方の駆動装置には上方の駆動装置
の加重も加わるため、必要な推力が増加し応答性が悪く
なることや、駆動装置が大型化してしまうなどの問題点
がある。また、圧電素子等により駆動される駆動装置で
は、変位量を確保するために素子を積層する等の対応が
必要であり、より大きい変位量に対応することは比較的
困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、磁場形成部
材の１つである界磁磁石を駆動軸である直交２軸に対し
Ｎ極とＳ極とをマトリックス的に配置し、かつ、駆動軸
に対する各々のコイルを互いに直交して配置する。
材の１つである界磁磁石を駆動軸である直交２軸に対し
Ｎ極とＳ極とをマトリックス的に配置し、かつ、駆動軸
に対する各々のコイルを互いに直交して配置する。
【０００７】
【作用】本発明によれば、従来の２次元モータに対し
て、十分なストロークを確保しつつ小型軽量で簡素な構
成の２次元リニアモータを提供できる。
て、十分なストロークを確保しつつ小型軽量で簡素な構
成の２次元リニアモータを提供できる。
【０００８】
【実施例】図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発
明の基本的な構成の分解斜視図および断面図である。
明の基本的な構成の分解斜視図および断面図である。
【０００９】垂直方向に磁極を有する界磁磁石１１と、
界磁磁石１１の一方の面に対し一定の空隙を維持して位
置する固定ヨーク１２と、界磁磁石１１の他方の面に密
着して配置される可動ヨーク１３によって構成されてい
る。界磁磁石１１は、たとえば４個のセグメントよりな
る磁石をＮ極とＳ極とを交互にマトリックス状に集めて
固定するか、または一体の磁性体をＮ極とＳ極とを交互
にマトリックス的に着磁する。界磁磁石１１と固定ヨー
ク１２との空隙の下方には直交する２軸に対応するリニ
アモータの２次側であるＸ軸用コイル１４ａ，Ｙ軸用コ
イル１４ｂが互いに直交する形で重ねて、あるいは、組
合わせて配置されており、両コイルはともに固定ヨーク
１２に固定される。界磁磁石１１により発生する２次側
の磁界と、Ｘ軸用コイル１４ａあるいはＹ軸用コイル１
４ｂの長辺方向に流れる一次側の電流により、フレーミ
ングの左手の法則に従ってそれぞれの方向に推力が生じ
る。推力の大きさおよび方向は、電流の大小および方向
により決定される。
界磁磁石１１の一方の面に対し一定の空隙を維持して位
置する固定ヨーク１２と、界磁磁石１１の他方の面に密
着して配置される可動ヨーク１３によって構成されてい
る。界磁磁石１１は、たとえば４個のセグメントよりな
る磁石をＮ極とＳ極とを交互にマトリックス状に集めて
固定するか、または一体の磁性体をＮ極とＳ極とを交互
にマトリックス的に着磁する。界磁磁石１１と固定ヨー
ク１２との空隙の下方には直交する２軸に対応するリニ
アモータの２次側であるＸ軸用コイル１４ａ，Ｙ軸用コ
イル１４ｂが互いに直交する形で重ねて、あるいは、組
合わせて配置されており、両コイルはともに固定ヨーク
１２に固定される。界磁磁石１１により発生する２次側
の磁界と、Ｘ軸用コイル１４ａあるいはＹ軸用コイル１
４ｂの長辺方向に流れる一次側の電流により、フレーミ
ングの左手の法則に従ってそれぞれの方向に推力が生じ
る。推力の大きさおよび方向は、電流の大小および方向
により決定される。
【００１０】次に、本発明の他の実施例として、本発明
を用いたＸＹステージを図２（ａ），（ｂ）および
（ｃ）に示す。（ａ）は斜視図，（ｂ）はＸ軸方向の側
面図，（ｃ）はＹ軸方向の側面図である。可動ヨーク１
０は、マトリックス状の磁極を有する永久磁石である界
磁磁石１１の上面に張りつけ固定され、ＸＹステージの
底面に位置する固定ヨーク１２とともに界磁磁石１１に
より発生される磁気による磁気回路を構成している。ま
た、可動ヨーク１０は、ＸＹステージのステージ面を兼
ねている。固定ヨーク１２と界磁磁石１１の間には、Ｘ
Ｙそれぞれの方向に駆動力を発生するためのＸ軸用コイ
ル１４ａおよびＹ軸用コイル１４ｂが互いに直交する形
で配置されている。
を用いたＸＹステージを図２（ａ），（ｂ）および
（ｃ）に示す。（ａ）は斜視図，（ｂ）はＸ軸方向の側
面図，（ｃ）はＹ軸方向の側面図である。可動ヨーク１
０は、マトリックス状の磁極を有する永久磁石である界
磁磁石１１の上面に張りつけ固定され、ＸＹステージの
底面に位置する固定ヨーク１２とともに界磁磁石１１に
より発生される磁気による磁気回路を構成している。ま
た、可動ヨーク１０は、ＸＹステージのステージ面を兼
ねている。固定ヨーク１２と界磁磁石１１の間には、Ｘ
Ｙそれぞれの方向に駆動力を発生するためのＸ軸用コイ
ル１４ａおよびＹ軸用コイル１４ｂが互いに直交する形
で配置されている。
【００１１】Ｘ軸用コイル１４ａおよびＹ軸用コイル１
４ｂは、薄型化のためシート状に形成されている。可動
ヨーク１０および界磁磁石１１は、可動ヨーク１０に固
定されるＹ軸軸受２５ｂを介して、両端をＹ軸シャフト
ホルダ２６ｂにより支持されるＹ軸ガイドシャフト２４
ｂ上を、Ｙ軸方向に摺動自在に支持されている。
４ｂは、薄型化のためシート状に形成されている。可動
ヨーク１０および界磁磁石１１は、可動ヨーク１０に固
定されるＹ軸軸受２５ｂを介して、両端をＹ軸シャフト
ホルダ２６ｂにより支持されるＹ軸ガイドシャフト２４
ｂ上を、Ｙ軸方向に摺動自在に支持されている。
【００１２】Ｙ軸軸受２５ｂを含むＹ軸関係部分は、そ
の下面に固定されるＸ軸軸受２５ａを介して、両端をＸ
軸シャフトホルダ２６ａにより支持されるＸ軸ガイドシ
ャフト２４ａ上を、Ｘ軸方向に摺動自在に支持されてい
る。Ｘ軸シャフトホルダ２６ａは、固定ヨーク１２上に
固定されている。
の下面に固定されるＸ軸軸受２５ａを介して、両端をＸ
軸シャフトホルダ２６ａにより支持されるＸ軸ガイドシ
ャフト２４ａ上を、Ｘ軸方向に摺動自在に支持されてい
る。Ｘ軸シャフトホルダ２６ａは、固定ヨーク１２上に
固定されている。
【００１３】Ｘ軸スケール２７ａはその両端をＸ軸シャ
フトホルダ２６ａに固定され、Ｙ軸シャフトホルダ２６
ｂに固定されるＸ軸エンコーダ２８ａで読取ることによ
り、ステージのＸ軸方向の移動量を検出する。また、Ｙ
軸スケール２７ｂはその両端をＹ軸シャフトホルダ２６
ｂに固定され、可動ヨーク１０に固定されるＹ軸エンコ
ーダ２８ｂで読取ることにより、ステージのＹ軸方向の
移動量を検出する。
フトホルダ２６ａに固定され、Ｙ軸シャフトホルダ２６
ｂに固定されるＸ軸エンコーダ２８ａで読取ることによ
り、ステージのＸ軸方向の移動量を検出する。また、Ｙ
軸スケール２７ｂはその両端をＹ軸シャフトホルダ２６
ｂに固定され、可動ヨーク１０に固定されるＹ軸エンコ
ーダ２８ｂで読取ることにより、ステージのＹ軸方向の
移動量を検出する。
【００１４】１次側のＸ軸用コイル１４ａとＹ軸用コイ
ル１４ｂを可動ヨーク１０に固定して可動子とし、２次
側の界磁磁石１１を固定ヨークに固定して固定子とする
こともできる。
ル１４ｂを可動ヨーク１０に固定して可動子とし、２次
側の界磁磁石１１を固定ヨークに固定して固定子とする
こともできる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、従来使用される２次元
モータに対して、界磁磁石を駆動軸である直交２軸に対
し、マトリックス的にセグメント状に配置もしくは着磁
し、かつ、駆動軸に対する各々のコイルを互いに直交し
て配置することにより、十分なストロークを確保しつ
つ、ステージの小型化，軽量化ならびに簡素化を実現で
きる。
モータに対して、界磁磁石を駆動軸である直交２軸に対
し、マトリックス的にセグメント状に配置もしくは着磁
し、かつ、駆動軸に対する各々のコイルを互いに直交し
て配置することにより、十分なストロークを確保しつ
つ、ステージの小型化，軽量化ならびに簡素化を実現で
きる。
【図１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の構
成の分解斜視図および側面図である。
成の分解斜視図および側面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本
発明を応用したＸＹステージの斜視図，Ｘ軸方向側面図
およびＹ軸方向側面図である。
発明を応用したＸＹステージの斜視図，Ｘ軸方向側面図
およびＹ軸方向側面図である。
【図３】従来の自動ＸＹステージの一例の斜視図であ
る。
る。
【図４】従来のウエハの位置決め用微動ステージの一例
の斜視図である。
の斜視図である。
１１ 界磁磁石 １２ 固定ヨーク １３ 可動ヨーク １４ａ Ｘ軸用コイル １４ｂ Ｙ軸用コイル ２４ａ Ｘ軸ガイドシャフト ２４ｂ Ｙ軸ガイドシャフト ２５ａ Ｘ軸軸受 ２５ｂ Ｙ軸軸受 ２６ａ Ｘ軸シャフトホルダ ２６ｂ Ｙ軸シャフトホルダ ２７ａ Ｘ軸スケール ２７ｂ Ｙ軸スケール ２８ａ Ｘ軸エンコーダ ２８ｂ Ｙ軸エンコーダ
Claims (3)
- 【請求項１】 直交する２軸に対応するように直交して
配置された複数のコイルと、空隙を隔ててコイルに対向
して直交する２軸に対応するようにＮ極とＳ極とをマト
リックス的に配置した界磁磁石と、コイルの通電により
可動する部分の直交する２軸方向の案内支持機構と、コ
イルの通電により可動する部分の位置検出機構とを有す
ることを特徴とする２次元リニアモータ。 - 【請求項２】 固定ヨークとこれに固定されたコイルと
よりなる固定子と、可動ヨークとこれに固定された界磁
磁石とよりなる可動子とを有することを特徴とする請求
項１記載の２次元リニアモータ。 - 【請求項３】 固定ヨークとこれに固定された界磁磁石
とよりなる固定子と、可動ヨークとこれに固定されたコ
イルとよりなる可動子とを有することを特徴とする請求
項１記載の２次元リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27669793A JPH07131966A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | ２次元リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27669793A JPH07131966A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | ２次元リニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131966A true JPH07131966A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17573069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27669793A Pending JPH07131966A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | ２次元リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07131966A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999048192A1 (fr) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Nikon Corporation | Moteur plat, etage, dispositif d'exposition et son procede de fabrication, et dispositif et procede permettant de fabriquer lesdits elements |
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| US6208045B1 (en) | 1998-11-16 | 2001-03-27 | Nikon Corporation | Electric motors and positioning devices having moving magnet arrays and six degrees of freedom |
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-
1993
- 1993-11-05 JP JP27669793A patent/JPH07131966A/ja active Pending
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