JPS6335165A

JPS6335165A - 駆動装置

Info

Publication number: JPS6335165A
Application number: JP17838286A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nemoto; 亮二根本; Toshiaki Taniuchi; 谷内　俊明
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1988-02-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、リニアモータを用いた駆動装置に関する。

さらに詳細には、この発明は、異物発生の防止が重大な
用途、例えば導体ウェハの異物検査システムにおける移
動ステージ機構の駆動などの用途に好適な駆動装置に関
する。

［従来の技術］例えば、ある半導体ウェハ用異物検査システムにおいて
は、半導体ウェハを移動ステージ機構によって高速に移
動させることより、固定したレーザ光源から出されるレ
ーザビームで導体ウニ／１７）表面を走査するようにな
っている。

移動ステージ機構の駆動は、リニアモータによって行わ
れている。そのリニアモータにおいては、アーマチュア
の一面に永久磁石が配列されており、それに対向した固
定子の一面にコイルが配列されている。また、この固定
子のコイルの通電制御は、固定子のコイルに対応したコ
ンタクトを、アーマチュア側に設けられたブラシによっ
て選択的に短絡させることによって行われるようになっ
ている。

［解決しようとする問題点］リニアモータのアーマチュア側のブラシと固定を側のコ
ンタクトとの摩擦、さらには両者の間のアーク放電によ
り、ブラシおよびコンタクトノ材料が周囲に飛散する。

その飛散量は、アーマチュアの移動速度、つまり移動ス
テージ機構の駆動速度が高いほど多くなる。

このようなブラシおよびコンタクトの材料の飛散は、前
記半導体ウェハの異物検査システムにおいては、飛散材
料が異物として半導体ウェハの表面に付着するため、極
めて好ましくない。

また、その飛散量の而から、移動速度が制限される。

さらに、ブラシおよびコンタクトが消耗するために、定
期的な保守、部品交換が必要である。

［発明の目的コしたがって、この発明のｌ−１的は、そのような問題を
解消し、半導体ウェハの異物検査システムの移動ステー
ジ機構などの駆動装置のように、異物の発生を嫌う用途
に特に好適な駆動装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］このｌ：１的を達成するために、この発明による駆動装
置は、固定子およびそれに沿って移動可能なアーマチュ
アからなるリニアモータと、前記アーマチュアまたはそ
れと結合された被駆動物の位置を検出するための位置検
出器と、前記リニアモータを駆動する駆動回路とを有し
、前記固定子にはコイルが配列され、前記アーマチュア
には永久磁石が配列され、前記駆動回路は前記位置検出
器の出力信号に応答して前記固定子のコイルの通電を制
御する構成とされる。

［作用コこのように、この発明による駆動装置においては、リニ
アモータの固定子コイルの通電は、従来のようなコンタ
クトおよびブラシによって制御されるのではなく、位置
検出器の出力信号に応答して駆動回路によって制御され
る。そのため、従来のようなコンタクトおよびブラシの
材料の飛散問題が起こらないので、この発明の駆動装置
は、そのような材料飛散による雰囲気汚染を極度に嫌う
用途、例えば、゛１′−導体ウエバ巽物検査システムの
移動ステージ機構の駆動などの用途に、特に好適である
。

また、従来のような飛散による制約がないため、駆動速
度を容易に−Ｌげることかできる。

さらに、消耗の激しいブラシおよびコンタクトがないた
め、保守や部品交換の頻度を下げることができる。

［実施例］以下、図面を参照し、この発明の一実施例について詳細
に説明する。

第１図は、この発明による駆動装置の全体的構成を示す
概略平面図である。この図において、■は被駆動物とし
ての移動ステージのスライダ部材であり、２はそのガイ
ドｎく材である。スライダ部材１は、例えばエアーベア
リングまたはガスベアリングを介してガイド部材２に案
内されながら、Ｘ方向に移動ｉ＋Ｊ能である。

なお、１次元移動ステージ機構であれば、ガイド部材２
は固定されるが、２次元移動ステージ装置であれば、ガ
イド部材２はＹ方向に移動する部材に取り付けられる。

再び第１図において、３は駆動ユニットであり、リニア
モータ４などを含んでいる。

５はスライダ部材１またはりニアモータ４のアクチュエ
ータの位置を検出するための光学式リニアエンコーダ（
位置検出器）である。この光学式リニアエンコーダ５は
、スライダ部材１と一緒ニ移動するスケール６と、この
スケール６に関連させてガイド部材２に固定した光セン
サ７から構成される。スライダ部材１またはアーマチュ
アの位置情報は、光センサ７の出力信号とし駆動回路８
に与えられる。

この駆動回路８は、光学式リニアエンコーダ５の出力信
号に応答してリニアモータ４の固定子コイル（後述）の
通電を制御することにより、リニアモータ４を駆動する
ものである。

第２図はりニアモータ４の概略平面図、第３図は第２図
の■−ｍ線概略断面図である。両図において、ＩＯは固
定子である。この固定子ＩＯの１−面側ベース１２ａお
よび一ド面側ベース１２ｂの表面に、コイル配列１４ａ
、Ｌ４ｂがそれぞれ固定されている。

コイル配列１４ａ、１４ｂはそれぞれ、プリント配線板
１６に、多数のコイル１８を配列搭載してなるものであ
る。各コイル１８は、プリント配線板１６の配線パター
ンを介して駆動回路８と接続される。

２０は固定子１０のベース１２ａ、１２ｂの間に介装さ
れたガイドレールであり、ベース１２ａ。

１２ｂと一体化されている。このガイドレール２０の両
側端部は、ベース１２ａ、１２ｂよりも外側に突出して
いる。

２２はアーマチュアであり、第１図に示すように結合部
材９によってスライダ部材１と結合される。このアーマ
チュア２２の−Ｌ壁２４の内面および）°壁２６の内面
にそれぞれ、固定ｒ−１０のコイル配列１４ａ、１４ｂ
と対向させて永久磁石２８が配列固定されている。以下
、この永久磁石２８の配列を永久磁石配列と称する。

なお、４二壁２４および下壁２６はそれぞれヨークとし
ても働くものである。

アーマチュア２２には、４ｙＡ所にローラ３０が取り付
けられている。このローラ３０は、ガイドレール２０と
１動してアーマチュア２２を固定子１０に沿って移動可
能に支持するためのものであり、ガイドレール２０の側
端部に係合して転勤自在である。

このような構成において、駆動回路８により、アーマチ
ュア位置に関連して上下のコイル配列１４ａ、１４ｂの
コイル１８の通電が制御され、永久磁石配列との間にア
ーマチュア２２を移動させるためのｔｌｌ力が発生し、
アーマチュア２２が移動し、それにつれてスライダ部材
１はＸ方向に移動する。

このように、このリニアモータ４は、従来のようなブラ
シおよびコンタクトを用いずに駆動されるため、従来の
ようなブラシおよびコンタクトの材料が飛散することが
な（、周囲を汚染しないとともに、高速駆動が可能であ
る。

さて、このリニアモータ４においては、アーマチュア２
２を移動させる推力が、−上下１組のコイル配列１４ａ
、１４ｂおよび永久磁石配列（１６）によって発生させ
られるから、それが１組の従来のりニアモータに比較し
て２倍程度の推力を容易に得ることができる。しかも、
２組のコイル配列１４ａ、１４ｂおよび永久磁石配列は
図示のように小さなスペースに収まるように合理的に配
設されているので、このリニアモータの全体の容積は従
来に比べて、それほど増大しない。

また、このリニアモータを作動させると、」二側の永久
磁石配列とコイル配列１４ａとの間、および下側の永久
磁石配列およびコイル配列１４ｂとの間に、重置方向の
吸引力または斥力がそれぞれ発生する。しかし、それぞ
れの吸引力または斥力の向きがｔｌｌいに逆向きになる
ように、１−ドの永久磁石１６の極性およびコイル１８
の駆動電流の向きが決められるので、そのような吸引力
または斥力は互いに打ち消し合って、ローラ３０および
ガイドレール２０に対する荷重とは殆どならない。

このように、アーマチュア２２の支持機構であるローラ
３０およびガイドレール２０に対するに直方向の荷重が
少ないため、それら部材の必要強度が低下し、それら部
材の小型軽酸化を図ることができる。また、ローラ３０
およびガイドレール２０の摩耗も起こりにくくなるため
、その摩耗塵の発生量および振動騒音が減少し、さらに
リニアモータの寿命が延びる。

第４図は駆動ユニット３の概略正面図である。

この図において、４０はユニット本体であり、ガイド部
材２に固定されている。前記リニアモータ４の固定子１
０は、このユニット本体４０の上部に固定される。

４２はカウンタブロックであり、その慣用は、アーマチ
ュア２２と、それに結合されるスライダ部材１および結
合部材９の合計質１式と等しい。このカウンタブロック
４２は、本体４０の内部にガイドレール２０と平行に設
けられた一対のがイドシャフト４４に、左右に移動可能
に支持されている。

本体４０の左右に、一対のプーリ４８ａ、４６ｂがそれ
ぞれブーり軸４８ａ、４８ｂによって回転自在に取り付
けられている。この一対のプーリ４６ａ、４６ｂに、無
端ベルト５０が掛けられている。そして、この無端ベル
ト５０は、図示のように締着具５２によってアーマチュ
ア２２に固着され、また、締着具５４によってカウンタ
ブロック４２に固着されている。

このような構成において、アーマチュア２２を例えば右
向きに加速度ａで移動させるようにリニアモータ４を駆
動した場合、アーマチュア２２、結合部材９およびスラ
イダ部材１の慣性力とカウンタブロック４２の慣性力に
よって、無端ベルト５０、プーリ軸４８ａ１および固定
子ｌＯに、図示のような向きの力Ｆｌ＝Ｆ２＝ｍａＦ２＝２Ｆ　ｌ＝２ｍａＦ３＝ｍａ＋Ｆ　ｌ＝２ｍａが加わる。ここで、ｍはアーマチュア１８、スライダ部
材１および結合部材９の合計質量およびカウンタブロッ
ク４２の買電である。

このように、ブーり軸４８ａを介して本体４０に加わる
力Ｆ２と、固定子１０を介して本体４０に加わる力Ｆ３
は、大きさが等しく向きが逆である。つまり、アーマチ
ュア２２などの慣性力と、カウンタブロック４２の慣性
力とが打ち消しあうため、加速時に本体４０に衝撃が加
わらない。

これは理想的な場合であり、実際的には多少の衝撃は加
わるが、その？＃撃を従来よりも極めて弱くすることが
できるから、加速時における駆動ユニット３の振動や騒
音のレベルを従来よりも大幅に下げることができる。

ここまで右向きに加速する場合について説明したが、左
向きに加速する場合も減速する場合も同様であり、振動
や騒古のレベルを従来よりも大幅に低下させることがで
きる。

゛ｌ′−導体ウ導体穴エバ異物検査システムては、振動
を嫌う光学系などがあるため、このように振動を抑制し
た点でも、この駆動装置は、半導体ウェハの移動のため
の移動ステージ機構の駆動装置として適する。

以（二、一実施例について説明したが、この発明はそれ
だけな限定されるものではない。

例えば、リニアモータ４に関して、コイル配列と永久磁
石配列を１組だけ設けることもｉｉＪ能である。

また、カウンタブロック４２に関連した無端ベルトの代
わりに無端ロープを用いたり、無端ベルトおよびプーリ
の代わりにチェーンおよび鎖車をそれぞれ用いることも
できる。

位置検出器として、磁気式または静電容徹式のリニアエ
ンコーダを用いたり、さらにはロークリエンコーダを用
いることも可能である。

これ以外にも、この発明はその要旨を逸脱しない範囲内
で様々に変形して実施し得るものである。

［発明の効果コ以」−説明したように、この発明によれば、固定子およ
びそれに沿って移動１１１能なアーマチュアからなるリ
ニアモータと、前記アーマチュアまたはそれと結合され
た被駆動物の位置を検出するための位置検出器と、前記
リニアモータを駆動する駆動回路とを有し、前記固定ｒ
−にはコイルが配列され、前記アーマチュアには永久磁
石が配列され、前記駆動回路は前記位置検出器の出力信
号に応答して前記固定子のコイルの通電を制御する構成
、雰囲気汚染を極度に嫌う用途に好適であり、また高速
駆動が可能であるなどの利点を自する駆動装置を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による駆動装置の概略平面図、第２
図はりニアモータの概略平面図、第３図は第２図の■−
■線概略断面図、第４図は駆動ユニットの概略正面図で
ある。 ■・・・スライダ部材（被駆動物）、３・・・駆動ユニ
ット、４・・・リニアモータ、５・・・光学式リニアエ
ンコーダ、８・・・駆動回路、１０・・・固定子、１８
・・・コイル、２２・・・アーマチュア、２８・・・永
久磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定子およびそれに沿って移動可能なアーマチュ
アからなるリニアモータと、前記アーマチュアまたはそ
れと結合された被駆動物の位置を検出するための位置検
出器と、前記リニアモータを駆動する駆動回路とを有し
、前記固定子にはコイルが配列され、前記アーマチュア
には永久磁石が配列され、前記駆動回路は前記位置検出
器の出力信号に応答して前記固定子のコイルの通電を制
御するようにしてなる駆動装置。
（２）固定子にはその第１の面およびそれと反対側の第
２の面にそれぞれコイルが配列され、アーマチュアには
その前記固定子の第１および第２の面に対向した二つの
面にそれぞれ永久磁石が配列されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の駆動装置。