(57)【要約】【課題】簡易な構成であるとともに、さらなる推力の向上を図ることができるモータおよびそのようなモータを利用したＸＹステージを実現する。【解決手段】複数の歯が形成された固定子と、この固定子に対抗配置され、それぞれに歯が形成された複数の極を備えた可動子とを有し、磁気吸引力により前記可動子を前記固定子に対して移動させるモータにおいて、前記可動子は、隣合う極同士の間に磁石が配置されたことを特徴とする。【選択図】図１
2009100630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯が形成された固定子と、この固定子に対抗配置され、それぞれに歯が形成された複数の極を備えた可動子とを有し、磁気吸引力により前記可動子を前記固定子に対して移動させるモータにおいて、
前記可動子は、隣合う極同士の間に磁石が配置されたことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記磁石は、同じ極性を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記磁石は、極との間に所定の間隔をあけて取り付けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って一定ピッチで形成された歯を供えたプラテンと、このプラテン上に所定の間隔をあけて配置され、それぞれに歯が形成された複数の極を備えたスライダを有し、磁気吸引力により前記スライダを前記プラテン上で移動させて対象物を２次元方向に位置決めするＸＹステージにおいて、
前記スライダは、隣合う極同士の間に磁石が配置されたことを特徴とするＸＹステージ。
【請求項５】
前記磁石は、同じ極性を有することを特徴とする請求項４に記載のＸＹステージ。
【請求項６】
前記磁石は、極との間に所定の間隔をあけて取り付けられたことを特徴とする請求項４または５に記載のＸＹステージ。
【請求項７】
前記スライダは、空気軸受けを介して前記プラテン上に配置されたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気吸引力により固定子に対して可動子を移動させるモータおよびこのようなモータを用いてスライダを移動させるＸＹステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来のＸＹステージの一例を示す図である。プラテン１０の上にスライダ２０が配置されている。プラテン１０にはＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って一定ピッチで格子状に歯が形成されている。本図では簡単のため一部にのみ歯を示している。
【０００３】
スライダ２０には、スライダ２０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるモータが設けられており、スライダ２０を指示された位置に移動させる。通常、スライダ２０には、位置制御すべき対象物が搭載され、スライダ２０をプラテン１０上で位置制御することにより、対象物の位置制御が行われる。
【０００４】
スライダ２０は、プラテン１０と対向する面から圧縮空気を噴出してプラテン１０上に浮上している。スライダ２０は浮上した状態でＸ軸方向およびＹ軸方向に位置制御される。
【０００５】
図６は従来のＸＹステージにおけるモータの一例を示す図である。本図は、プラテン１０を固定子、スライダ２０を可動子としたリニアパルスモータを示したものである。本図は、プラテン１０とスライダ２０の断面図である。
【０００６】
ベース１１に固定子コア１２が形成されてプラテン１０（固定子）が構成されている。固定子コア１２には一定ピッチで歯が形成されている。歯の溝は樹脂埋めされ、プラテン１０の上面を平面状にしている。
【０００７】
スライダ２０（可動子）は可動子フレーム２１および可動子フレーム２１に内蔵された可動子コア２２で構成されている。可動子コア２２は複数の極２２ａを有している。各極２２ａは中央部分に永久磁石２４が内蔵され、この永久磁石２４の周囲に励磁用のコイル２３が巻かれた構造となっている。
【０００８】
極２２ａの端部にはそれぞれ複数の歯が形成されている。歯の溝は樹脂埋めされる（樹脂２６ａ）。また、極２２ａ同士の間に存在する空間も樹脂埋めされ（樹脂２６ｂ）、スライダ２０の底面が全体として平面状に形成される。
【０００９】
スライダ２０のプラテン１０と対向する面には、プラテン１０に向けて圧縮空気を噴出するノズル２５ｂおよびこのノズル２５ｂからの圧縮空気を導くエア溝２５ｃが形成されている。２５ａはノズル２５ｂに圧縮空気を供給するエア供給穴である。エア溝２５ｃは必要に応じてスライダ２０の底面に縦横に形成される。圧縮空気の圧力によりプラテン１０とスライダ２０の間に空気軸受け３１が形成され、スライダ２０がプラテン１０上に浮上する。
【００１０】
このような構成において、まずスライダ２０をプラテン１０上に浮上させ、可動子コア２２およびコイル２３で磁気吸引力を発生させ、スライダ２０をプラテン１０に対しＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１４１８６１号公報
【特許文献２】特表平２−５０３３８１号公報
【特許文献３】特公平７−８１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ＸＹステージの使用例としては半導体露光装置などが挙げられる。このような装置では、１時間にウェハーを何枚露光できるかというスループットが製品の付加価値を生む。そこで重要になるのが加速度である。加速度はスライダ部の重量とモータの推力で決定されるものである。同じ重量でいかに大きな推力を出力することができるかが課題となる。
【００１３】
しかしながら、電流を増加させて推力向上を図る方法も考えられるが、現状では温度の制限があり、採用は困難である。
【００１４】
特許文献２のように、歯先に磁石を取り付けることによって推力を向上させる技術も提案されている。しかしながら、上述の通りモータの推力は装置の性能に直結するものであるため、さらなる推力の向上が求められるところである。
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術を改善し、簡易な構成であるとともに、さらなる推力の向上を図ることができるモータおよびそのようなモータを利用したＸＹステージを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、複数の歯が形成された固定子と、この固定子に対抗配置され、それぞれに歯が形成された複数の極を備えた可動子とを有し、磁気吸引力により前記可動子を前記固定子に対して移動させるモータにおいて、
前記可動子は、隣合う極同士の間に磁石が配置されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２では、請求項１に記載のモータにおいて、前記磁石は、同じ極性を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３では、請求項１または２に記載のモータにおいて、前記磁石は、極との間に所定の間隔をあけて取り付けられたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って一定ピッチで形成された歯を供えたプラテンと、このプラテン上に所定の間隔をあけて配置され、それぞれに歯が形成された複数の極を備えたスライダを有し、磁気吸引力により前記スライダを前記プラテン上で移動させて対象物を２次元方向に位置決めするＸＹステージにおいて、
前記スライダは、隣合う極同士の間に磁石が配置されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５では、請求項４に記載のＸＹステージにおいて、前記磁石は、同じ極性を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項６では、請求項４または５に記載のＸＹステージにおいて、前記磁石は、極との間に所定の間隔をあけて取り付けられたことを特徴とする。
【００２２】
請求項７では、請求項４乃至６のいずれかに記載のＸＹステージにおいて、前記スライダは、空気軸受けを介して前記プラテン上に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
このように、モータの可動子の隣合う極同士の間に磁石を配置したことによって、簡易な構成でさらなる推力の向上を図ることができるモータを実現することができる。
歯先磁石の取り付けと併せて本発明を用いれば、推力向上に効果的である。
【００２４】
請求項２によれば、極同士の間に配置する磁石は同じ極性を有するものであるため、新たに追加される部品の種類を少なくすることができる。
【００２５】
また、磁石は、請求項３のように、極との間に所定の間隔をあけて取り付けるようにしてもよい。
【００２６】
請求項４によれば、ＸＹステージのスライダの極同士の間に磁石を配置したことによって、簡易な構成でさらなる推力の向上を図ることができるＸＹステージを実現することができる。
【００２７】
請求項５によれば、極同士の間に配置する磁石は同じ極性を有するものであるため、新たに追加される部品の種類を少なくすることができる。
【００２８】
また、磁石は、請求項６のように、極との間に所定の間隔をあけて取り付けるようにしてもよい。
【００２９】
請求項７によれば、空気軸受けの利用により、スライダとプラテンとの隙間を狭める（数μｍ〜数十μｍ程度）ことができ、さらに推力向上を図ることができる。
また、空気軸受けを用いることにより、磁石には、スライダ側に押し付ける方向に圧力がかかる。一方、磁石に作用する磁気吸引力は、これらの磁石を取り付け面から引き剥がそうとする方向に働く。そのため、空気軸受けを利用することにより、磁石を引き剥がそうとする力が低減され、より安定した保持を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を用いて本発明のモータおよびＸＹステージを説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明によるモータおよびこのモータを使用したＸＹステージの一実施例を示す図である。図６の従来例と同じ構成要素には同じ符号を付す。なお、ＸＹステージとしての全体図は図５と同じである。
【００３２】
本図は、プラテン１０を固定子、スライダ２０を可動子としたリニアパルスモータを示したものである。本図は、プラテン１０とスライダ２０の断面図である。
【００３３】
ベース１１に固定子コア１２が形成されてプラテン１０（固定子）が構成されている。固定子コア１２には一定ピッチで歯が形成されている。歯の溝は樹脂埋めされ、プラテン１０の上面を平面状にしている。
【００３４】
スライダ２０（可動子）は可動子フレーム２１および可動子フレーム２１に内蔵された可動子コア２２で構成されている。可動子コア２２は複数の極２２ａを有している。各極２２ａは中央部分に永久磁石２４が内蔵され、この永久磁石２４の周囲に励磁用のコイル２３が巻かれた構造となっている。
【００３５】
極２２ａの端部にはそれぞれ複数の歯が形成されている。極２２ａ同士の間に磁石２７が取り付けられる。磁石２７は、その下面がスライダ２０の底面と高さが揃うように取り付けられ、スライダ２０の底面は全体として平面状に形成される。極２２ａ同士の間に存在する空間のうち、残りの部分は樹脂埋めされる。
【００３６】
歯の溝に磁石２８を取り付けてもよい。磁石２７と磁石２８は取り付け部分が異なるため、同じ形状である必要はない。
【００３７】
磁石２７は、取り付け箇所ごとに、それぞれ単一の個体の磁石であることが望ましい。また、磁石２７の寸法は、極２２ａ同士の間の空間の大きさを考慮し、ある程度大きなものとするのが望ましい。磁石２７を、取り付け箇所ごとに単一個体としたり、寸法の大きなものとすることで、スライダ２０に磁石２７を取り付ける加工が容易となる。また、磁石２７を単一個体とすれば、取り付けに必要な磁石の点数を抑えることができ、部品管理が容易となる。
【００３８】
また、磁石２７は、すべて同じ極性の物で揃えられるように設計するのが望ましい。
図２は、磁石２７の極性の例を示す図である。磁石２７の極性が「Ｓ」に統一されている。このように、磁石２７の極性を揃えることによって、極２２ａ同士の間に配置するために用意する磁石の種類を少なくすることができる。
【００３９】
また、磁石２７は、極２２ａとの間に所定の間隔をあけて取り付けるようにしてもよい。
図３は磁石２７の他の取り付け例を示す図である。このように、磁石２７を極２２ａと接触させず、間隔をあけて取り付けることにより、磁気吸引力の調整を図ることができる。なお、磁石２７の周囲の隙間は樹脂で埋めてもよい。
【００４０】
スライダ２０のプラテン１０と対向する面には、プラテン１０に向けて圧縮空気を噴出するノズル２５ｂおよびこのノズル２５ｂからの圧縮空気を導くエア溝２５ｃが形成されている。２５ａはノズル２５ｂに圧縮空気を供給するエア供給穴である。エア溝２５ｃは必要に応じてスライダ２０の底面に縦横に形成される。圧縮空気の圧力によりプラテン１０とスライダ２０の間に空気軸受け３１が形成され、スライダ２０がプラテン１０上に浮上する。
【００４１】
スライダ２０の軸受けとして空気軸受け３１を利用することにより、スライダ２０とプラテン１０との隙間を１０μｍ〜２０μｍ程度に狭く保つことができる。隙間を狭く保つことにより、さらに推力向上を図ることができる。
【００４２】
また、空気軸受け３１を用いることにより、磁石２７および磁石２８には、これらの磁石をスライダ側に押し付ける方向に圧力がかかる。一方、磁石２７，２８に作用する磁気吸引力は、これらの磁石を取り付け面から引き剥がそうとする方向に働く。そのため、空気軸受け３１を利用することにより、磁石２７，２８を引き剥がそうとする力が低減され、より安定した保持を実現することができる。
【００４３】
図４は、本発明と従来発明の推力の比較図である。本発明の推力値は、磁石２７、２８を取り付けた状態で測定したものである。従来例と比較して、起磁力４００ＡＴで推力が２５００Ｎから３３００Ｎに向上している。また、飽和傾向がなくなり、電流を流せばさらに向上する見込みがある。また、磁石２７，２８と永久磁石２４の最適化を計れば、さらに推力が向上すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は本発明によるモータおよびこのモータを使用したＸＹステージの一実施例を示す図。
【図２】図２は磁石２７の極性の例を示す図。
【図３】図３は磁石２７の他の取り付け例を示す図。
【図４】図４は本発明と従来発明の推力の比較図。
【図５】図５は従来のＸＹステージの一例を示す図。
【図６】図６は従来のＸＹステージにおけるモータの一例を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０      プラテン（固定子）
１１      ベース
１２      固定子コア
１３      樹脂
２０      スライダ（可動子）
２１      可動子フレーム
２２      可動子コア
２２ａ    極
２３      コイル
２４      永久磁石
２５ａ    エア供給穴
２５ｂ    ノズル
２５ｃ    エア溝
２６ａ、２６ｂ  樹脂
３１      空気軸受け
【図１】
2009100630.tif 000003
【図２】
2009100630.tif 000004
【図３】
2009100630.tif 000005
【図４】
2009100630.tif 000006
【図５】
2009100630.tif 000007
【図６】
2009100630.tif 000008