(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に固定された非回転ステージ，該非回転ステージの上面側に位置して前記非回転ステージに対して回転自在な回転ステージ，前記非回転ステージと前記回転ステージとの間に介在して前記回転ステージを回転支持する回転用軸受，及び前記非回転ステージに対して前記回転ステージを回転方向に微小量だけ角度位置決め駆動する回転用リニアモータを有し，前記回転用リニアモータは，前記回転ステージ及び前記非回転ステージのいずれか一方に設けられた長手方向に沿って並設された電機子コイルを有する一次側と，前記電機子コイルに対向して他方に設けられた長手方向に極性が交互に異なる磁極が並設された界磁マグネットを有する二次側とで構成されていることから成るリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項２】
前記回転用リニアモータは，前記回転用リニアモータの長手方向が前記回転ステージの回転円弧に対する接線方向に合致して配設されていることから成る請求項１に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項３】
前記回転用リニアモータは，前記非回転ステージに対する前記回転ステージの回転方向の位置を検出する位置検出手段を有し，前記位置検出手段は，長手方向にわたって微細ピッチでマークされたリニアスケール及び前記リニアスケールに対向して前記マークを検出するセンサから成り，前記リニアスケールが前記回転ステージの回転円弧面に固定されていることから成る請求項１又は２に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項４】
前記回転用軸受は，内輪，該内輪に相対回転可能な外輪及び前記内輪と前記外輪との間に介在され且つ回転軸線が交互に交差方向に組み込まれたローラから構成されるクロスローラベアリングであることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項５】
前記非回転ステージの中央には前記回転用軸受の前記外輪が嵌挿固定される孔が形成され，前記回転ステージには前記内輪が嵌挿固定される周面を持つ取付部が設けられ，前記回転ステージの中央には前記非回転ステージの前記孔に対向して矩形状の窓が形成されていることから成る請求項４に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項６】
前記非回転ステージは，基台の上面側に位置し且つ前記基台に対してＸ方向に移動可能な第１ステージ，及び該第１ステージの上面側に位置し且つ前記第１ステージに対して前記Ｘ方向に直交するＹ方向に移動可能な第２ステージから構成され，前記回転ステージは，前記第２ステージの上面側に位置して前記第２ステージに前記回転用軸受を介して支持されていることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項７】
前記基台に対する前記第１ステージの前記Ｘ方向の移動位置決め駆動は第１直動用リニアモータによって行われ，また，前記第１ステージに対する前記第２ステージの前記Ｙ方向の移動位置決め駆動は第２直動用リニアモータによって行われることから成る請求項６に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項８】
前記回転用リニアモータ，前記第１直動用リニアモータ及び前記第２直動用リニアモータは３相電流の各相がそれぞれ通電される３個の前記電機子コイルを備えており，前記回転ステージ，前記第１ステージ及び前記第２ステージは前記界磁マグネットにそれぞれ生じる磁束と前記電機子コイルにそれぞれ流す前記３相電流とで発生する電磁力によってそれぞれ位置決め駆動されることから成る請求項７に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項９】
前記界磁マグネットは，希土類永久磁石から構成され，３個の前記電機子コイルに対応して５個設けられていることから成る請求項８に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項１０】
前記基台に対する前記第１ステージの前記Ｘ方向の移動は，前記基台に前記Ｘ方向に延びて取り付けられた第１軌道レール及び該第１軌道レール上を摺動し且つ前記第１ステージに取り付けられた第１スライダから成る第１直動案内ユニットによってガイドされ，また，前記第１ステージに対する前記第２ステージの前記Ｙ方向の移動は，前記第１ステージに前記Ｙ方向に延びて取り付けられた第２軌道レール及び該第２軌道レール上を摺動し且つ前記第２ステージに取り付けられた第２スライダから成る第２直動案内ユニットによってガイドされることから成る請求項６〜９のいずれか１項に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項１１】
前記第１ステージ，前記第２ステージ及び前記回転ステージは，光が透過する窓がそれぞれ対応して設けられていることから成る請求項６〜１０のいずれか１項に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項１２】
前記基台に対する前記第１ステージの第１位置検出手段は前記第１ステージに設置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基台に設置されたセンサ素子とから構成された光学式エンコーダで構成され，また，前記第１ステージに対する前記第２ステージの第２位置検出手段は前記第２ステージに設置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ステージに設置されたセンサ素子とから構成された光学式エンコーダで構成されていることから成る請求項６〜１１のいずれか１項に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【請求項１３】
前記第１ステージ，前記第２ステージ及び前記回転ステージは，矩形板状に形成されていることから成る請求項６〜１２のいずれか１項に記載のリニアモータを内蔵したステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，半導体製造装置，ロボット，検査装置，工作機械等の各種装置に適用されるリニアモータによって駆動される位置決め装置を構成するリニアモータを内蔵したステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアモータを内蔵したスライド装置は，コンパクトな装置を構成するものとして，特開平９−２６６６５９号公報に開示されたものが知られている。該公報に開示された小形リニアモータテーブルは，ベッドとテーブルとを互いに相対運動自在に組み込み，ベッドとテーブルとの間にリニア電磁アクチュエータを設け，ベッド及びテーブルの少なくとも一方を，リニア電磁アクチュエータのヨークとしても兼用させ，小型で安価に構成したものである。
【０００３】
また，特開平９−２６６６６０号公報に開示されたリニア電磁アクチュエータを用いたＸＹテーブルは，コンパクトな構造に構成されたものであり，リニア電磁アクチュエータへの給電用コードや各種センサからの信号取出し用コードを中間移動部材のＸテーブルで集中させ，これらのコードを外部の制御部との接続用コードとして１本にまとめ，コードによる悪影響を最小限に抑え，高速性，耐久性，発塵防止，小型化を達成したものである。
【０００４】
また，本出願人は，図１２に示すようなスライド装置を開発し，特願２０００−１６６３９８号として先に出願した。該スライド装置は，可動マグネット型リニアモータを内蔵し，テーブル６０のベッド６４に対する高速作動性，応答性を向上させ，テーブル６０のベッド６４に対する位置決めを一層高精度化に構成したものである。スライド装置は，電機子コイル６５への通電を３相通電方式とし，駆動回路を外部のドライバ側に移設し，ベッド６４の構造を簡単化し，高さを低くできる。スライド装置は，磁性材から成るベッド６４，ベッド６４に対してスライダ６２と軌道レール６３から成る直動案内ユニット６１を介して長手方向にスライド可能に配設された磁性材から成るテーブル６０，テーブル６０のスライド方向に極性が交互に異なる状態に設置された磁極を構成する界磁マグネット６６，界磁マグネット６６に対向するベッド６４の面に設置された電機子コイル６５，及びベッド６４に対するテーブル６０のスライド方向の位置を検出するリニアスケール６８とセンサ６７から成る位置検出手段を有している。
【０００５】
また，図１３には，従来の回転テーブル装置が示されている。該回転テーブル装置は，モータ８１に直結したダイレクトドライブ方式のサーボアクチュエータから成り，バックラッシやロストモーションのない高速で高精度な回転方向の位置決めを可能に構成されている。テーブル７０を回転駆動して位置決めするサーボアクチュエータは，モータ８１，光学式エンコーダ７８及び回転用軸受７２から構成されている。モータ８１は，テーブル７０に取り付けられたロータコア７７とハウジング７１に取り付けられたステータコア７６から構成されている。回転テーブル装置では，テーブル７０は，ハウジング７１に内輪７４，外輪７３及びローラ７５から成る回転用軸受７２を介して回転自在に配置されている。回転用軸受７２は，ローラ７５が交互に軸心を交差させて円周方向に配列されている構造を有し，一つであらゆる方向の荷重を負荷することができるクロスローラベアリングで構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，半導体製造装置等の各種装置に使用される位置決めテーブル装置，即ち，ステージ装置は，半導体部品等のワークを載置し，該ワークを一方向，Ｘ方向（例えば，横方向），Ｘ方向に直交するＹ方向（例えば，縦方向），及び／又は角度方向である回転方向（例えば，θ方向）に移動させ，ワークを位置決めするものである。テーブル即ちステージの往復移動や回転移動させる駆動装置としては，上記のように，リニアモータが使用され，作業環境をクリーンな環境にしている。近年，半導体関連の製造装置は，多種にわたっており，半導体製造装置や画像処理検査装置等では，益々高精度化，コンパクト化及び安価な位置決め装置が要望されている。
【０００７】
しかしながら，図１３に示すような回転テーブル装置では，モータ８１を構成するロータコア７７がテーブル７０の全周にわたって設けられ，また，ロータコア７７に対応してステータコア７６がハウジング７１の環状溝に全周にわたって設けられているため，モータ８１そのものが，高さが高くなり，大型化し，構造そのものが複雑化している。また，図１２に示すステージ装置は，直動案内ユニットを介在させた直動方向の往復移動に関するものであり，回転方向についての位置決めを行う構造には構成されていない。従って，ステージ装置として，直動方向の往復移動と共に，回転方向即ちθ方向の角度位置決め駆動を可能にし，しかも，リニアモータとして実質的に同一の構造のものの使用を可能にし，部品点数を低減すると共に，装置そのものを小型化し，軽量化し，応答性を向上させるかの課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の問題を解決するものであり，回転方向（θ方向）について微小な回転方向の角度位置決めを行うのに適した構造に構成され，高精度な角度位置決めが可能であり，装置そのものが薄型で小型化して軽量化し，コンパクト化した応答性に優れたリニアモータを内蔵したステージ装置を提供することである。
【０００９】
この発明は，回転方向に固定された非回転ステージ，該非回転ステージの上面側に位置して前記非回転ステージに対して回転自在な回転ステージ，前記非回転ステージと前記回転ステージとの間に介在して前記回転ステージを回転支持する回転用軸受，及び前記非回転ステージに対して前記回転ステージを回転方向に微小量だけ角度位置決め駆動する回転用リニアモータを有し，前記回転用リニアモータは，前記回転ステージ及び前記非回転ステージのいずれか一方に設けられた長手方向に沿って並設された電機子コイルを有する一次側と，前記電機子コイルに対向して他方に設けられた長手方向に極性が交互に異なる磁極が並設された界磁マグネットを有する二次側とで構成されていることから成るリニアモータを内蔵したステージ装置に関する。
【００１０】
前記回転用リニアモータは，前記回転用リニアモータの長手方向が前記回転ステージの回転円弧に対する接線方向に合致して配設されている。また，前記回転用リニアモータは，前記非回転ステージに対する前記回転ステージの回転方向の位置を検出する位置検出手段を有し，前記位置検出手段は，長手方向にわたって微細ピッチでマークされたリニアスケール及び前記リニアスケールに対向して前記マークを検出するセンサから成り，前記リニアスケールが前記回転ステージの回転円弧面に固定されている。
【００１１】
前記回転用軸受は，内輪，該内輪に相対回転可能な外輪及び前記内輪と前記外輪との間に介在され且つ回転軸線が交互に交差方向に組み込まれたローラから構成されるクロスローラベアリングである。
【００１２】
また，このリニアモータを内蔵したステージ装置は，前記非回転ステージの中央には前記回転用軸受の前記外輪が嵌挿固定される孔が形成され，前記回転ステージには前記内輪が嵌挿固定される周面を持つ取付部が設けられ，前記回転ステージの中央には前記非回転ステージの前記孔に対向して矩形状の窓が形成されている。
【００１３】
前記非回転ステージは，基台の上面側に位置し且つ前記基台に対してＸ方向に移動可能な第１ステージ，及び該第１ステージの上面側に位置し且つ前記第１ステージに対して前記Ｘ方向に直交するＹ方向に移動可能な第２ステージから構成されており，前記回転ステージは，前記第２ステージの上面側に位置して前記第２ステージに前記回転用軸受を介して支持されている。
【００１４】
更に，前記基台に対する前記第１ステージの前記Ｘ方向の移動位置決め駆動は第１直動用リニアモータによって行われ，また，前記第１ステージに対する前記第２ステージの前記Ｙ方向の移動位置決め駆動は第２直動用リニアモータによって行われる。
【００１５】
前記回転用リニアモータ，前記第１直動用リニアモータ及び前記第２直動用リニアモータは，３相電流の各相がそれぞれ通電される３個の前記電機子コイルを備えており，前記回転ステージ，前記第１ステージ及び前記第２ステージは前記界磁マグネットにそれぞれ生じる磁束と前記電機子コイルにそれぞれ流す前記３相電流とで発生する電磁力によってそれぞれ位置決め駆動される。また，前記界磁マグネットは，希土類永久磁石から構成され，３個の前記電機子コイルに対応して５個設けられている。
【００１６】
前記基台に対する前記第１ステージの前記Ｘ方向の移動は，前記基台に前記Ｘ方向に延びて取り付けられた第１軌道レール及び該第１軌道レール上を摺動し且つ前記第１ステージに取り付けられた第１スライダから成る第１直動案内ユニットによってガイドされ，また，前記第１ステージに対する前記第２ステージの前記Ｙ方向の移動は，前記第１ステージに前記Ｙ方向に延びて取り付けられた第２軌道レール及び該第２軌道レール上を摺動し且つ前記第２ステージに取り付けられた第２スライダから成る第２直動案内ユニットによってガイドされる。
【００１７】
前記第１ステージ，前記第２ステージ及び前記回転ステージは，光が透過する窓がそれぞれ対応して設けられている。また，前記基台に対する前記第１ステージの第１位置検出手段は前記第１ステージに設置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基台に設置されたセンサ素子とから構成された光学式エンコーダで構成され，また，前記第１ステージに対する前記第２ステージの第２位置検出手段は前記第２ステージに設置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ステージに設置されたセンサ素子とから構成された光学式エンコーダで構成されている。更に，このステージ装置では，前記第１ステージ，前記第２ステージ及び前記回転ステージは，矩形板状に形成されている。
【００１８】
このリニアモータを内蔵したステージ装置は，上記のように，回転用リニアモータを回転ステージ及び非回転ステージのいずれか一方に設けられた長手方向に沿って並設された電機子コイルを有する一次側とし，他方に設けられた長手方向に極性が交互に異なる磁極が並設された界磁マグネットを有する二次側とで構成し，回転用リニアモータが長手方向に配置されているが，回転ステージの微小な回転量に対する角度位置決めでは十分に対応でき，それによって構造そのものをシンプルに構成できる。また，このステージ装置は，回転移動側を永久磁石の界磁マグネットで構成しているので，移動体そのものを軽量化し，薄型化して応答性を向上でき，装置自体に起因する発塵を抑制でき，装置そのものを小型化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明によるリニアモータを内蔵したステージ装置の実施例を説明する。この発明によるリニアモータを内蔵したステージ装置は，例えば，図１２を参照して説明した可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置における直動案内ユニットの代わりに回転用軸受を組み込み，回転ステージ３と第２ステージ２との間に回転方向に微小に移動させる駆動装置として回転用リニアモータ１３を組み込み，特に，回転ステージ３の微小量の角度位置きめという範囲であることを考慮して，回転用リニアモータ１３として，図３〜図７に示すように，例えば，図１２に示す可動マグネット型リニアモータを適用し，回転方向部分である回転ステージ３を微小量だけ回転方向（即ち，θ方向）に移動させてワーク等の部品を角度位置決めする回転ステージ装置（θステージ装置）に特徴を有するものである。
【００２０】
このステージ装置は，概して，図１及び図２に示すように，一方向の直線方向であるＸ方向に往復移動する第１ステージ１と，Ｘ方向に直交するＹ方向に往復移動する第２ステージ２とによって構成されるＸＹステージ装置に回転ステージ３（即ち，θステージ装置）を組み込み，ＸＹ−θステージ装置の複合ステージ装置に構成し，ワーク等の部品をＸ方向，Ｙ方向及び回転方向（θ方向）に対して平面上での位置決めを行う構造に構成されている。この実施例では，第１ステージ１，第２ステージ２及び回転ステージ３は，図示のように，実質的に矩形板状に形成され，各ステージ１，２，３を駆動するリニアモータのステージ１，２，３への取付けを容易に構成すると共に，Ｘ方向，Ｙ方向及び回転方向にスムースになる位置決め駆動を可能にする構造に構成されている。また，第１ステージ１，第２ステージ２，回転ステージ３及び基台４には，それらの中央領域に光が透過する窓１６，３５，４０，４０Ａがそれぞれ対応して設けられており，窓１６，３５，４０，４０Ａの中心Ｏを基準にして，基台４に対して第１ステージ１はＸ方向に，第１ステージ１に対して第２ステージ２はＹ方向に位置決め駆動され，従って，基台４に対して回転ステージ３はＸ方向，Ｙ方向及び回転方向（θ方向）に位置決め駆動される。
【００２１】
このステージ装置は，図１と図２に示すように，相手ベース（図示せず）に固定するための取付用孔４１を有し，通常は固定側でなる基台４，基台４の上面側に位置し且つ基台４に対して一直線方向であるＸ方向に移動する第１ステージ１，第１ステージ１の上面側に位置し且つ第１ステージ１と共にＸ方向に移動し且つＸ方向に直交する直線方向であるＹ方向に移動する第２ステージ２，及び第２ステージ２の上面側に位置し且つ第２ステージ２と共にＸ方向及びＹ方向に移動し且つ回転方向（θ方向）に角度回転する回転ステージ３を有している。また，このステージ装置は，基台４と第１ステージ１との間に配設され且つ第１ステージ１をＸ方向に案内する一対でなる直動案内ユニット５（第１直動案内ユニット），第１ステージ１と第２ステージ２との間に配設され且つステージ２をＹ方向に案内する一対でなる直動案内ユニット６（第２直動案内ユニット），及び第２ステージ２と回転ステージ３との間に配設され且つ回転ステージ３をθ方向に回転支持するクロスローラベアリング等の回転用軸受３２（図４）を有する。
【００２２】
また，このステージ装置は，基台４と第１ステージ１との間に配設され且つ第１ステージ１をＸ方向に位置決め駆動する第１リニアモータ１１，第１ステージ１と第２ステージ２との間に配設され且つ第２ステージ２をＹ方向に位置決め駆動する第２リニアモータ１２，及び第２ステージ２と回転ステージ３との間に配設され且つ回転ステージ３をθ方向に角度位置決め駆動する回転用リニアモータ１３を有している。図１における符号１０，１４，１５は，各リニアモータ１１，１２，１３の電機子コイルに結線されたコードを示している。
【００２３】
このステージ装置は，特に，図３〜図７に示すように，回転方向に固定された固定体を構成する非回転ステージの第２ステージ２，回転駆動される可動体を構成する第２ステージ２の上面側に位置する回転ステージ３，回転ステージ３を回転支持する回転用軸受３２及び回転ステージ３を回転させる長手方向に延びる電機子コイル３０と界磁マグネット２９とから成る回転用リニアモータ１３を有することを特徴としている。この実施例では，非回転ステージは，基台４の上面側に位置し且つ基台４に対してＸ方向に移動可能な直動用の第１ステージ１と，第１ステージ１の上面側に位置し且つ第１ステージ１に対してＸ方向に直交するＹ方向に移動可能な直動用の第２ステージ２とから構成されている。
【００２４】
回転用リニアモータ１３は，回転ステージ３及び第２ステージ２のいずれか一方，この実施例では第２ステージ２に設けられた長手方向に沿って並設された複数（図５では３個）の電機子コイル３０を有する一次側３４と，他方，この実施例では電機子コイル３０に対向して回転ステージ３に設けられた長手方向に極性が交互に異なる磁極が並設された界磁マグネット２９（図４）を有する二次側３９とから構成され，いわゆる直線運動を駆動するリニアモータが適用されていることを特徴としている。また，回転用リニアモータ１３は，回転用リニアモータ１３の長手方向が回転ステージ３の回転円弧に対する接線方向に合致して配設され，極めてシンプルに且つ簡潔な構造に構成されたことを特徴としている。
【００２５】
この実施例では，第１ステージ１に設けられた突出部２１に対向して，第２ステージ２にはＹ方向に直交した端面の略中央部分にＹ方向の突出部２２，及び端面に対向したもう一方の端面の略中央部分にＹ方向に延びる回転用リニアモータ１３を設けるための突出部２３が板状の形状に形成されている。回転用リニアモータ１３の電機子コイル３０は，第２ステージ２に設けられた突出部２３に配置されたベッド２８上で回転ステージ３の接線方向に即ち長手方向に３個設置されており，また，界磁マグネット２９は，回転ステージ３に設けられた突出部の取付部材２４の下面に設けられたテーブル２０に，電機子コイル３０に対向して長手方向に設置されている。テーブル２０には，原点マーク３１が取り付けられている。更に，回転用リニアモータ１３は，第２ステージ２に対する回転ステージ３の回転方向の位置を検出する位置検出手段を有する。位置検出手段は，長手方向にわたって微細ピッチでマークされ且つ回転ステージ３に設けられた突出部の取付部材２４の回転円弧面に沿って設定されたリニアスケール１８，及びリニアスケール１８に対向してマークを検出するため第２ステージ２に設けられた突出部２３に設置されたセンサ１７から構成されている。
【００２６】
回転用軸受３２は，例えば，図１３に示すように，内輪，該内輪に相対回転可能な外輪及び前記内輪と前記外輪との間に介在された円筒ころ即ちローラから構成されるクロスローラベアリングで構成されている。回転用軸受３２は，内輪が回転ステージ３に固定され，外輪が第２ステージ２に押え板７９によって固定されている。この実施例では，図５及び図６に示すように，回転ステージ３の中央には回転用軸受３２の外輪が嵌挿固定される窓３５を構成する孔６９が形成され，回転ステージ３には回転用軸受３２の内輪が嵌挿固定される周面を持つ取付部２７が設けられ，また，回転ステージ３の中央には第２ステージ２の孔６９に対向して矩形状の窓１６が形成されている。クロスローラベアリングでは，転動体の円筒ころが交互に軸心を交差させて円周方向に配列されており，回転する内輪が回転ステージ３の下面のボスの取付部２７に嵌着して回転ステージ３を回転自在に支持している。
【００２７】
第２ステージ２は，第ｌステージ１の上面側に重なって配設され，第１ステージ１に配設された直動案内ユニット６のスライダ８に固着するための取付用孔３８が形成されている。突出部２２の下面には，第２リニアモータ１２を構成する界磁マグネットから成る二次側（図示せず）が取り付けられている。図５では，第２リニアモータ１２の二次側である界磁マグネットを設置するテーブルを下面に取り付けるための取付孔３６が示されている。また，突出部２２の下面には，第１ステージ１のストッパ４７であるボルト頭に対向してボルト頭を所定間隔で挟んで突き当てしてストッパ（図示せず）となる２つの突起が形成されている。図５では，突起を下面に取り付けるための取付孔３７が示されている。
【００２８】
このステージ装置では，基台４に対するステージ１のＸ方向の移動位置決め駆動はリニアモータ１１（第１直動用リニアモータ）によって行われ，また，ステージ１に対する第２ステージ２のＹ方向の移動位置決め駆動はリニアモータ１２（第２直動用リニアモータ）によって行われる。リニアモータ１１，１２及び回転用リニアモータ１３は，３相電流の各相がそれぞれ通電される３個宛から構成されている電機子コイル３０，４３，５３を備えている。ステージ１，２及び回転ステージ３は，界磁マグネット２９，４９にそれぞれ生じる磁束と電機子コイル３０，４３，５３にそれぞれ流す３相電流とで発生する電磁力によってそれぞれ位置決め駆動される。また，界磁マグネット２９，４９は，希土類永久磁石から構成され，３個宛から成る電機子コイル３０，４３，５３に対して５個長手方向に設置されている。
【００２９】
図８及び図９には，基台４が示されている。基台４は，中央に矩形状の窓４０Ａが明いた矩形板状で形成され，基台４のＸ方向の一方の端面に略中央部分から突出する突出部２５を設けられている。基台４上には，窓４０Ａを挟んでＸ方向に平行に一対の直動案内ユニット５が配設され，突出部２５にＸ方向に沿って第１ステージ１を位置決め駆動する第１リニアモータ１１が配設されている。また，基台４に対する第１ステージ１のＸ方向の移動は，基台４にＸ方向に延びて取り付けられた軌道レール７（第１軌道レール）及び軌道レール７上を摺動し且つステージ１に取り付けられたスライダ８（第１スライダ）から成る直動案内ユニット５（第１直動案内ユニット）によってガイドされる。基台４に設けた突出部２５には，第１リニアモータ１１を構成する一次側４６の電機子組立体４４が設けられている。電機子組立体４４は，突出部２５に固定されたベッド４２，ベッド４２上に設置された一次側４６を構成する電機子コイル４３，及びベッド４２に設けられたセンサ４５から構成されている。電機子組立体４４には，コード１０が結線されている。
【００３０】
更に，第１リニアモータ１１は，突出部２５上のベッド４２に長手方向に沿って並設された複数（図８では３個）の電機子コイル４３を有する一次側４６と，テーブルを構成する第１ステージ１の下面に電機子コイル４３に対向して長手方向である第１ステージ１のＸ方向の移動方向に極性が交互に異なる磁極が並設された界磁マグネット４９を有する二次側４８から成り，一次側４６であるベッド４２が長手方向をＸ方向に合致させて基台４の突出部２５上に固着されている。第１リニアモータ１１の二次側４８（図１０）は，第１ステージ１の下面に固着されているテーブル５９に設けられている。基台４には，相手ベースに固定するため複数のボルトの取付用孔４１が形成されている。基台４の突出部２５には，第１ステージ１が所定移動距離から逸脱するオーバランを防止するために第１ステージ１の下面に配設された突起でなるストッパ５８と共働するストッパ４７が配設されている。基台４のストッパ４７は，第１リニアモータ１１のベッド４２の脇の１か所にボルト頭を突出させた構造に形成されている。
【００３１】
図１０及び図１１に示すように，第１ステージ１は，基台４の窓４０Ａに対向して中央に基台４の窓４０Ａと同様の矩形状の窓４０が明いた矩形板状に形成されており，基台４の突出部４２に対向してＸ方向に直交した端面の略中央部分にＸ方向の突出部１９，及び端面に直交する一方の端面の略中央部分にＹ方向の突出部２１が設けられた板状の形状に形成されている。第１ステージ１は，基台４の上面側に重なって配設され，基台４上に配設された直動案内ユニット５のスライダ８に固着するために取付用孔５２が形成されている。突出部１９の下面には，第１リニアモータ１１の二次側４８が設けられている。また，突出部１９の下面には，基台４のストッパ４７であるボルト頭に当接してストッパ機能を果たすため，ボルト頭を所定間隔で隔置した２つの突起からなるストッパ５８が形成されている。
【００３２】
第１ステージ１には，第１窓４０Ａを挟んでＹ方向に平行に一対の直動案内ユニット６が配設され，及び突出部２１にＹ方向に沿って第２ステージ２を位置決め駆動する第２リニアモータ１２が配設されている。また，第１ステージ１に対する第２ステージ２のＹ方向の移動は，第１スライダ１にＹ方向に延びて取り付けられた軌道レール７（第２軌道レール）及び軌道レール７上を摺動し且つステージ２に取り付けられたスライダ８（第２スライダ）から成る直動案内ユニット６（第２直動案内ユニット）によってガイドされる。第２リニアモータ１２は，第１リニアモータ１１と同一の構成を有しており，第２リニアモータ１２の一次側５５が長手方向をＹ方向に合致させて突出部２１上に固着されている。突出部２１にはベッド８０が固着され，ベッド８０には，一次側５５を構成する電機子組立体５４を構成する電機子コイル５３とセンサ５６とが設置されている。また，第２リニアモータ１２の二次側（図示せず）は，第２ステージ２のＹ方向の突出部２２の下面に固着されている。また，突出部２１上には，第２ステージ２が所定移動距離から逸脱するオーバランを防止するため，第２ステージ２の下面に配設された突起でなるストッパと共働するストッパ５７が配設されている。突出部２２上のストッパは，第２リニアモータ１２のベッドの脇のｌか所にボルトの頭を突出させたもので形成されている。
【００３３】
第１ステージ１の突出部１９の下面にはテーブル５９が取り付けられ，また，テーブル５９には第２リニアモータ１２の二次側４８を構成する界磁マグネット４９とリニアスケール５１とが長手方向に設置されると共に，原点マーク５０が設けられている。更に，基台４に対する第１ステージ１の第１位置検出手段は，第１ステージ１に設置された光学式リニアスケール５１（図１０）と光学式リニアスケール５１に対向して基台４に設置されたセンサ４５とから構成された光学式エンコーダで構成されている。第１ステージ１に対する第２ステージ２の第２位置検出手段は，第２ステージ２に設置された光学式リニアスケールと該光学式リニアスケールに対向して第１ステージ１に設置されたセンサ５６（図１０）とから構成された光学式エンコーダで構成されている。
【００３４】
回転用リニアモータ１３は，第２リニアモータ１２と同様な構成を有しており，一次側３４であるベッドが長手方向をＸ方向に合致させて突出部２３上に固着されている。回転用リニアモータ１３の二次側３９は，回転ステージ３の下面に固着されている。回転用リニアモータ１３は，第２リニアモータ１２とは位置検出する部分が異なった構造に構成されている。回転ステージ３は，第２ステージ２の第２窓３５に対向して中央に矩形状の第３窓１６が開いた矩形板状になり，更に，下面に第３窓１６を内包して回転用軸受３２の内輪を嵌挿する円形状の突出部即ちボス２７が形成され，及び第２ステージ２の突出部２３に対向してＹ方向に直交した端面の略中央部分に突出部２４でなる板状の取付部材が配設されている。
【００３５】
回転ステージ３は，第２ステージ２の上面側に重なって配設され，回転用軸受３２であるクロスローラベアリングを介して角度回転自在になっている。突出部２４の下面には，回転用リニアモータ１３の二次側３９が固着されている。回転ステージ３には，ワーク等の部品を固定するための取付用ねじ孔２６が設けられている。回転用リニアモータ１３の位置検出する部分については, 従来，二次側でなるテーブルの下面にあって長手方向に極性が交互に異なる磁極が並設された界磁マグネットと平行に配設されていたが，回転ステージ３の角度回転に対応して回転ステージ３の回転円弧面に固着されている。図７に示すように，この実施例は，取付部材を構成する突出部２４の外側端面を回転半径Ｒでなる曲面に形成して回転円弧面にして，該回転円弧面の曲面に沿ってリニアスケール１８を固着した構造に構成されている。センサ１７は，図４及び図６に示すように，従来とは向きが９０度異なっており，リニアスケール１８に対向して一次側４６のベッド４２に配設されている。図４及び図７に示すように，二次側３９のテーブル即ち突出部２４の下面に配設された原点マーク３１は，センサ１７の下面側に位置するように構成されている。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によるリニアモータを内蔵したステージ装置は，上記のように構成されているので，直線方向に位置決め駆動する従来の直動型のリニアモータを利用することによって，微小の角度回転の位置決めを行うことができ，しかも，小型化して軽量化して装置そのものをシンプルに構成でき，回転角度位置の高精度な位置決めができると共に応答性を向上させることができる。また，このステージ装置は，Ｘ軸方向（Ｘ方向）とＹ軸方向（Ｙ方向）の位置決めを，ＸステージとＹステージとから成る非回転ステージを用いてリニアモータによって達成できる。更に，このリニアモータを内蔵したステージ装置は，非回転ステージを位置決め駆動するリニアモータと回転ステージを位置決め駆動する回転用リニアモータとを構成する電機子コイルと界磁マグネットとを実質的に同一の部品で構成でき，リニアスケールの取付け構造を変更するのみで済むので，部品点数を低減できると共に，製造コストを低減できる。従って，このリニアモータを内蔵したステージ装置は，半導体製造装置，ロボット，検査装置，工作機械等の各種装置に適用して好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるリニアモータを内蔵したステージ装置の一実施例を示し，一方向であるＸ方向から見た正面図である。
【図２】図１のステージ装置を示す平面図である。
【図３】図１と図２に示すステージ装置を構成する回転方向部分である回転ステージを示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面における回転ステージを示すＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３に示すステージ装置の回転ステージを取り外した状態の第２ステージを示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面における第２ステージを示すＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図１と図２に示すステージ装置における回転ステージを示す背面図である。
【図８】図１と図２に示すステージ装置における基台を示す平面図である。
【図９】図８に示す基台をＸ方向から見た正面図である。
【図１０】図１と図２に示すステージ装置における第１ステージを示す平面図である。
【図１１】図１０に示す第１ステージをＸ方向から見た正面図である。
【図１２】リニアモータを内蔵したスライド装置をコンパクトな構造に構成した例として示す断面図である。
【図１３】従来の回転テーブル装置を示す一部破断の斜視図である。
【符号の説明】
１    第１ステージ
２    第２ステージ
３    回転ステージ
４    基台
５，６  直動案内ユニット
７    軌道レール
８    スライダ
９，４７，５７，５８  ストッパ
１０，１４，１５  コード
１１  第１リニアモータ
１２  第２リニアモータ
１３  回転用リニアモータ
１６，３５，４０，４０Ａ  窓
１７，４５，５６  センサ
１８，５１  リニアスケール
１９，２１，２２，２３，２４，２５  突出部
２０，５９，６０  テーブル
２６  取付用ねじ孔
２７  取付部
２８，４２，８０  ベッド
２９，４９  界磁マグネット
３０，４３，５３  電機子コイル
３１，５０  原点マーク
３２  回転用軸受
３３，４４，５４  電機子組立体
３４  第３リニアモータの一次側
３６，３７  取付孔
３８，４１，５２  取付用孔
３９  回転用リニアモータの二次側
４６  第１リニアモータの一次側
４８  第１リニアモータの二次側
５５  第２リニアモータの一次側
６９  孔
７９  押え板
【図１】
0004814438.tif 000002
【図２】
0004814438.tif 000003
【図３】
0004814438.tif 000004
【図４】
0004814438.tif 000005
【図５】
0004814438.tif 000006
【図６】
0004814438.tif 000007
【図７】
0004814438.tif 000008
【図８】
0004814438.tif 000009
【図９】
0004814438.tif 000010
【図１０】
0004814438.tif 000011
【図１１】
0004814438.tif 000012
【図１２】
0004814438.tif 000013
【図１３】
0004814438.tif 000014