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JP2020120458A - Planar stage device - Google Patents

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JP2020120458A
JP2020120458A JP2019008233A JP2019008233A JP2020120458A JP 2020120458 A JP2020120458 A JP 2020120458A JP 2019008233 A JP2019008233 A JP 2019008233A JP 2019008233 A JP2019008233 A JP 2019008233A JP 2020120458 A JP2020120458 A JP 2020120458A
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Ushio Inc
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Abstract

【課題】効率良く推力が得られる平面ステージ装置を提供する。【解決手段】平面ステージ装置100は、平面状のプラテン10と、プラテン10上を第1方向(X方向)に移動する移動体20と、を備える。プラテン10は、炭素繊維の配向方向が前記第1方向に沿って設定された炭素繊維プラスチックにより構成された基台11と、基台11上にストライプ状に設けられた凸極12と、を備える。凸極12は、互いに絶縁された複数の棒状の磁性体であって、長手方向を第1方向に直交する第2方向に一致させ、第1方向に一定間隔で平行に配置されている。移動体20は、第1方向に並べて配置された複数の磁極23a、23c、23e、…、を有し、第2方向の磁界により複数の磁極にそれぞれ発生する凸極12との間の磁力によって、第1方向に移動する。【選択図】 図4A flat stage device capable of obtaining thrust efficiently is provided. A flat stage device (100) includes a flat platen (10) and a moving body (20) that moves on the platen (10) in a first direction (X direction). The platen 10 includes a base 11 made of carbon fiber plastic in which the orientation direction of carbon fibers is set along the first direction, and a convex pole 12 provided on the base 11 in a stripe shape. . The salient poles 12 are a plurality of bar-shaped magnetic bodies insulated from each other, and are arranged parallel to the first direction at regular intervals with their longitudinal directions coinciding with a second direction orthogonal to the first direction. The moving body 20 has a plurality of magnetic poles 23a, 23c, 23e, . , move in the first direction. [Selection drawing] Fig. 4

Description

本発明は、プラテン上を移動体が移動する平面ステージ装置に関する。 The present invention relates to a flat stage device in which a moving body moves on a platen.

近年、露光装置などの加工装置においては、平面状のプラテン上を、一方の面がワークを載置するためのワークステージとなる移動体が移動する平面ステージが用いられている。
例えば特許文献1には、碁盤目状に凸極が設けられた平面状のプラテン上を、移動体が移動する平面ステージが開示されている。ここで、移動体は、プラテン平面において直交するXY座標軸の各軸方向に移動磁界を発生する磁極を有する移動子を備える。この平面ステージでは、プラテン上において、エアの作用により浮上した状態の移動体の移動子に対して磁力を印加し、移動子の磁極とプラテンの凸極との間の磁力を変化させることにより、移動体をプラテン上において水平移動させるようにしている。
2. Description of the Related Art In recent years, in a processing apparatus such as an exposure apparatus, a flat stage has been used in which a movable body that is a work stage for mounting a work on one surface moves on a flat platen.
For example, Patent Document 1 discloses a flat stage in which a moving body moves on a flat platen provided with convex poles in a grid pattern. Here, the moving body includes a mover having a magnetic pole that generates a moving magnetic field in each axial direction of XY coordinate axes orthogonal to each other on the platen plane. In this flat stage, on the platen, a magnetic force is applied to the mover of the moving body that is levitated by the action of air, and the magnetic force between the magnetic pole of the mover and the convex pole of the platen is changed, The moving body is horizontally moved on the platen.

上記の平面ステージにおいて、移動子には永久磁石が取り付けられている。また、移動子は、プラテンの凸極の間隔に応じた間隔で設けられた磁極を有する。各磁極にはそれぞれコイルが巻かれており、コイルに電流が流されると各磁極は電磁石となる。永久磁石が作る磁界と電磁石が作る磁界の方向が同じであれば、磁界は強め合い、永久磁石が作る磁界と電磁石が作る磁界の方向が反対であれば、磁界は打ち消される。したがって、各磁極に巻かれたコイルに流す電流を制御することにより、移動子に推力を発生させて移動体を移動させることができる。
このような構成を有する平面ステージは、サーフェスモータステージ、ソーヤモータステージなどと称される。
In the above-mentioned flat stage, a permanent magnet is attached to the mover. Further, the mover has magnetic poles provided at intervals according to the intervals of the salient poles of the platen. A coil is wound around each magnetic pole, and when a current is passed through the coil, each magnetic pole becomes an electromagnet. If the direction of the magnetic field produced by the permanent magnet and the direction of the magnetic field produced by the electromagnet are the same, the magnetic fields are mutually strengthened, and if the directions of the magnetic field produced by the permanent magnet and the electromagnet are opposite, the magnetic fields are canceled. Therefore, by controlling the current flowing through the coil wound around each magnetic pole, it is possible to generate thrust in the moving element and move the moving body.
The flat stage having such a configuration is called a surface motor stage, a sawer motor stage, or the like.

特許第4581641号公報Japanese Patent No. 4581641

上記特許文献1に記載の平面ステージでは、移動体の移動方向に沿って所定の間隔で設けられた複数の磁極を有する移動子に対して1つの永久磁石が設けられている。そして、当該永久磁石が与える移動体の移動方向のバイアス磁界を、電磁石が作る磁界によって強めたり弱めたりすることで各磁極に発生する磁力を変化させ、移動体を移動させている。
しかしながら、この場合、移動体の移動方向における永久磁石の配置位置に依存して、各磁極においては、永久磁石によって作られる磁場の強さにばらつきが生じる。すると、各磁極においてコイル電流を制御して、永久磁石により作られる磁界を強めたり打ち消したりする方向に磁界を発生させても、磁極間の磁力に適切に差を設けることができず、効率良く推力が得られない場合がある。
そこで、本発明は、効率良く推力が得られる平面ステージ装置を提供することを目的とする。
In the flat stage described in Patent Document 1, one permanent magnet is provided for a mover having a plurality of magnetic poles provided at predetermined intervals along the moving direction of the moving body. Then, the magnetic field generated in each magnetic pole is changed by strengthening or weakening the bias magnetic field in the moving direction of the moving body provided by the permanent magnet, thereby moving the moving body.
However, in this case, the magnetic field strength generated by the permanent magnets varies among the magnetic poles depending on the arrangement position of the permanent magnets in the moving direction of the moving body. Then, even if the magnetic field is generated in the direction of strengthening or canceling the magnetic field created by the permanent magnet by controlling the coil current in each magnetic pole, it is not possible to appropriately provide the magnetic force between the magnetic poles, and it is possible to efficiently Thrust may not be obtained.
Therefore, an object of the present invention is to provide a flat stage device that can efficiently obtain thrust.

上記課題を解決するために、本発明に係る平面ステージ装置の一態様は、平面状のプラテンと、前記プラテン上を第1方向に移動する移動体と、を備える平面ステージ装置であって、前記プラテンは、炭素繊維の配向方向が前記第1方向に沿って設定された炭素繊維プラスチックにより構成された基台と、前記基台上にストライプ状に設けられた凸極と、を備え、前記凸極は、互いに絶縁された複数の棒状の磁性体であって、長手方向を前記第1方向に直交する第2方向に一致させ、前記第1方向に一定間隔で平行に配置されており、前記移動体は、前記第1方向に所定の間隔で配置された複数の磁極を有し、前記第2方向の磁界により前記複数の磁極にそれぞれ発生する前記凸極との間の磁力によって、前記第1方向に移動する。 In order to solve the above problems, an aspect of a flat stage device according to the present invention is a flat stage device including a flat platen and a moving body that moves on the platen in a first direction, The platen includes a base made of carbon fiber plastic in which the orientation direction of the carbon fibers is set along the first direction, and convex poles provided in stripes on the base, The poles are a plurality of rod-shaped magnetic bodies that are insulated from each other, and have their longitudinal directions aligned with a second direction orthogonal to the first direction, and are arranged parallel to the first direction at regular intervals. The moving body has a plurality of magnetic poles arranged at a predetermined interval in the first direction, and the magnetic force between the magnetic poles and the convex poles generated in the plurality of magnetic poles by the magnetic field in the second direction causes the moving body to move the first magnetic field. Move in one direction.

このように、移動体の移動方向に対して直交する方向の磁界によって、移動体の移動方向に所定の間隔で配置された複数の磁極についてそれぞれプラテンの凸極との間で磁力を発生させる。そのため、移動体の移動方向の磁界によって、移動体の移動方向に所定の間隔で配置された複数の磁極についてそれぞれプラテンの凸極との間で磁力を発生させる従来方式と比較して、上記複数の磁極における磁場のばらつきを抑制することができる。したがって、移動体の移動方向においてバランスの良い磁場を作ることができ、効率良く移動体の推力を得ることができる。
また、プラテンは、炭素繊維プラスチック(CFRP)からなる基台上にストライプ状の凸極を設けた構成を有する。このように、凸極どうしが基台への接触面側において繋がっていないため、凸極(磁性体)の熱膨張率が、基台(CFRP)の熱膨張率に対して大きくても、温度変化による凸極の反りや剥がれは生じにくい。さらに、凸極の長手方向を、基台の炭素繊維の配向方向に対して直交する方向に一致させる。CFRPからなる基台の熱膨張率は、炭素繊維の配向比が高い方向に小さい。凸極の長手方向を、基台の炭素繊維の配向方向に対して直交する方向、つまり、基台の熱膨張率の大きい方向(基台と凸極との熱膨張率の差が小さい方向)に一致させることで、温度変化による凸極の反りや剥がれを抑制することができる。このように、軽量で、かつ温度変化による変形の少ないプラテンとすることができる。
In this way, the magnetic field in the direction orthogonal to the moving direction of the moving body generates magnetic force between the plurality of magnetic poles arranged at a predetermined interval in the moving direction of the moving body between the convex poles of the platen. Therefore, the magnetic field in the moving direction of the moving body causes a plurality of magnetic poles arranged at a predetermined interval in the moving direction of the moving body to generate magnetic force between the magnetic poles and the salient poles of the platen. It is possible to suppress variations in the magnetic field at the magnetic poles. Therefore, a well-balanced magnetic field can be created in the moving direction of the moving body, and the thrust of the moving body can be efficiently obtained.
Further, the platen has a configuration in which stripe-shaped convex poles are provided on a base made of carbon fiber plastic (CFRP). As described above, since the convex poles are not connected to each other on the contact surface side to the base, even if the thermal expansion coefficient of the convex pole (magnetic material) is larger than the thermal expansion coefficient of the base (CFRP), Warpage and peeling of the convex pole due to changes are unlikely to occur. Further, the longitudinal direction of the salient pole is made to coincide with the direction orthogonal to the orientation direction of the carbon fibers of the base. The coefficient of thermal expansion of the CFRP base is smaller in the direction in which the orientation ratio of the carbon fibers is higher. A direction in which the longitudinal direction of the convex pole is orthogonal to the orientation direction of the carbon fiber of the base, that is, a direction in which the thermal expansion coefficient of the base is large (a direction in which the difference in the thermal expansion coefficient between the base and the convex pole is small). By matching with, it is possible to suppress warping or peeling of the salient pole due to temperature change. In this way, it is possible to provide a platen that is lightweight and has little deformation due to temperature changes.

また、上記の平面ステージ装置において、前記移動体は、前記複数の磁極として、前記第2方向に沿って配置された磁極の組を、前記第1方向に沿って複数組有し、前記磁極の組にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記磁極の組に、前記第2方向の磁界により前記凸極との間の磁力を発生させる磁力発生部と、前記磁力発生部が発生する磁力を制御する制御部と、を備え、前記磁力発生部は、前記第2方向のバイアス磁界を与える永久磁石と、前記磁極の周囲をそれぞれ巻回し、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向の磁界を与えるコイルと、を備え、前記制御部は、前記コイルに流す電流を制御してもよい。
このように、移動体の移動方向に沿って配置された磁極の組ごとに磁力発生部を設けることで、磁界の強さが特定の磁極に偏って生じることを抑制することができる。したがって、移動体の移動方向における磁極間の磁力の差を適切に制御することができ、効率良く移動体の推力を得ることができる。
さらに、上記の平面ステージ装置において、前記永久磁石は、前記磁極の上方にそれぞれ個別に設けられていてもよい。これにより、各磁極において永久磁石が作る磁界を強めることができ、移動体の推力を上げることが可能となる。
Further, in the above-mentioned flat stage apparatus, the movable body has, as the plurality of magnetic poles, a plurality of groups of magnetic poles arranged along the second direction, the groups of magnetic poles being arranged along the first direction. A magnetic force generation section that is provided corresponding to each pair and generates a magnetic force between the convex pole by the magnetic field in the second direction and a magnetic force generated by the magnetic force generation section in the corresponding magnetic pole group. A control unit that controls the magnetic force generation unit, and the magnetic force generation unit that winds around a permanent magnet that applies a bias magnetic field in the second direction and around the magnetic pole, and that is perpendicular to the first direction and the second direction. And a coil that applies a magnetic field in a direction, and the control unit may control a current flowing through the coil.
As described above, by providing the magnetic force generation unit for each set of magnetic poles arranged along the moving direction of the moving body, it is possible to suppress the magnetic field strength from being biased to a specific magnetic pole. Therefore, the difference in magnetic force between the magnetic poles in the moving direction of the moving body can be appropriately controlled, and the thrust of the moving body can be efficiently obtained.
Further, in the above-mentioned flat stage apparatus, the permanent magnets may be individually provided above the magnetic poles. As a result, the magnetic field created by the permanent magnets in each magnetic pole can be strengthened, and the thrust of the moving body can be increased.

また、上記の平面ステージ装置において、前記基台は、炭素繊維が一方向に引き揃えられた一方向性の炭素繊維強化プラスチックにより構成されていてもよい。この場合、基台の熱膨張率に適切に異方性を持たせることができる。したがって、凸極の熱膨張率との差が小さくなる方向に、凸極の長手方向を設定することができ、適切に温度変化による変形を抑制することができる。
さらに、上記の平面ステージ装置において、前記基台は、その長手方向が前記炭素繊維の配向方向に一致していてもよい。この場合、凸極の長手方向を、基台の短手方向に一致させることができ、凸極の長手方向の長さを、基台の短手方向の長さと同等またはそれよりも短い長さとすることができる。したがって、温度変化による凸極の反りや剥がれを抑制することができる。
また、炭素繊維の剛性は、その配向方向に沿う方向が高い。そのため、ステージの長手方向を炭素繊維の配向方向に一致させることにより、長いステージであっても歪やたわみの少ないステージを実現することができる。
Further, in the above-mentioned flat stage apparatus, the base may be made of unidirectional carbon fiber reinforced plastic in which carbon fibers are aligned in one direction. In this case, the coefficient of thermal expansion of the base can be appropriately anisotropic. Therefore, the longitudinal direction of the salient pole can be set in a direction in which the difference from the coefficient of thermal expansion of the salient pole becomes smaller, and deformation due to temperature change can be appropriately suppressed.
Further, in the above-mentioned flat stage apparatus, the longitudinal direction of the base may be aligned with the orientation direction of the carbon fibers. In this case, the longitudinal direction of the salient pole can be made to coincide with the lateral direction of the base, and the longitudinal length of the salient pole is equal to or shorter than the lateral direction of the base. can do. Therefore, it is possible to suppress warping or peeling of the salient pole due to temperature change.
Further, the rigidity of the carbon fiber is high in the direction along the orientation direction. Therefore, by aligning the longitudinal direction of the stage with the orientation direction of the carbon fibers, it is possible to realize a stage that is less distorted or bent even if it is a long stage.

また、本発明に係る平面ステージ装置の一態様は、凸極が設けられた平面状のプラテンと、前記プラテン上を第1方向に移動する移動体と、を備える平面ステージ装置であって、前記移動体は、前記プラテンの平面において前記第1方向に直交する第2方向に沿って配置された磁極の組を、前記第1方向に所定の間隔で複数組有し、前記磁極の組にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記磁極の組に、前記第2方向の磁界により前記凸極との間の磁力を発生させる磁力発生部と、前記磁力発生部が発生する磁力を制御する制御部と、を備え、前記磁力発生部は、前記第2方向のバイアス磁界を与える永久磁石と、前記磁極の周囲をそれぞれ巻回し、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向の磁界を与えるコイルと、を備え、前記制御部は、前記コイルに流す電流を制御する。 Further, an aspect of the flat stage device according to the present invention is a flat stage device including a flat platen provided with a convex pole and a moving body that moves on the platen in a first direction, The moving body has a plurality of sets of magnetic poles arranged along a second direction orthogonal to the first direction on the plane of the platen at predetermined intervals in the first direction, and each of the sets of magnetic poles is provided with the set. A magnetic force generation unit that is provided correspondingly and that generates a magnetic force between the convex pole by the magnetic field in the second direction and a control unit that controls the magnetic force generated by the magnetic force generation unit in the corresponding magnetic pole set. And a magnetic field in a third direction that is wound around each of the permanent magnets that apply a bias magnetic field in the second direction and around the magnetic pole, and that is in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction. And a coil for providing the current, and the control unit controls the current flowing through the coil.

このように、移動体の移動方向に対して直交する方向の磁界によって、移動体の移動方向に所定の間隔で配置された複数の磁極についてそれぞれプラテンの凸極との間で磁力を発生させる。移動体の移動方向に沿って配置された磁極の組ごとに磁力発生部を設けるので、磁界の強さが特定の磁極に偏って生じることを抑制することができる。したがって、移動体の移動方向における磁極間の磁力の差を適切に制御することができ、効率良く移動体の推力を得ることができる。 As described above, the magnetic field in the direction orthogonal to the moving direction of the moving body generates a magnetic force between each of the plurality of magnetic poles arranged at a predetermined interval in the moving direction of the moving body and the convex pole of the platen. Since the magnetic force generator is provided for each set of magnetic poles arranged along the moving direction of the moving body, it is possible to suppress the magnetic field strength from being biased to a specific magnetic pole. Therefore, the difference in magnetic force between the magnetic poles in the moving direction of the moving body can be appropriately controlled, and the thrust of the moving body can be efficiently obtained.

本発明によれば、効率良く推力が得られる平面ステージ装置とすることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a flat stage device that can efficiently obtain thrust.

本実施形態における平面ステージ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the planar stage apparatus in this embodiment. 本実施形態におけるプラテンの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the platen in this embodiment. 本実施形態における移動子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mover in this embodiment. 本実施形態における移動子の構成を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing composition of a mover in this embodiment. 本実施形態における平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the operation principle of the plane stage device in this embodiment. 本実施形態における平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the operation principle of the plane stage device in this embodiment. 本実施形態における平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the operation principle of the plane stage device in this embodiment. 本実施形態における平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the operation principle of the plane stage device in this embodiment. 従来の平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the conventional flat stage device. 従来の平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the conventional flat stage device. 従来の平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the conventional flat stage device. 従来の平面ステージ装置の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the conventional flat stage device. 従来のプラテンの課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of the conventional platen. 従来のプラテンの課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of the conventional platen.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における平面ステージ装置100の概略構成図である。
平面ステージ装置100は、平面状のプラテン10と、プラテン10上を水平方向(X方向)に移動可能な移動体20と、を備える。本実施形態における平面ステージ装置100は、例えば、ワークWを加工する加工装置のワークステージとして使用することができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a flat stage device 100 according to this embodiment.
The flat stage apparatus 100 includes a flat platen 10 and a moving body 20 that can move on the platen 10 in the horizontal direction (X direction). The flat stage apparatus 100 according to the present embodiment can be used, for example, as a work stage of a processing apparatus that processes the work W.

プラテン10は、基台11と、基台11上に設けられた凸極12と、を備える。
基台11は、炭素繊維強化プラスチック部材(CFRP部材)により構成されている。CFRP部材は、複数のプリプレグが積層された構成を有する。プリプレグは、炭素繊維に、繊維の方向性を持たせたまま樹脂を含浸させたシート状の部材である。プリプレグを構成する樹脂は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂である。なお、プリプレグを構成する樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。
The platen 10 includes a base 11 and a salient pole 12 provided on the base 11.
The base 11 is made of a carbon fiber reinforced plastic member (CFRP member). The CFRP member has a structure in which a plurality of prepregs are laminated. The prepreg is a sheet-shaped member in which carbon fiber is impregnated with resin while maintaining the directionality of the fiber. The resin forming the prepreg is, for example, a thermosetting epoxy resin. As the resin constituting the prepreg, for example, a thermosetting resin such as unsaturated polyester, vinyl ester, phenol, cyanate ester or polyimide can be used.

本実施形態では、プリプレグとして、繊維の方向が一方向にのみ伸びているUD(UNI−DIRECTION)材)を使用する。そして、型の中に、複数のUD材を繊維の方向が一致するように積層し、減圧下で120℃〜130℃程度に加熱し、加圧(圧着)して硬化させることでCFRP部材が成形される。これにより、炭素繊維が一方向に引き揃えられた一方向性のCFRP部材とすることができる。
なお、CFRP部材は、異方性を持たせるように繊維の配向が設定されていればよく、一方向性のCFRP部材に限定されるものではない。
このようにして製作されたCFRP部材は、鉄やアルミなどの金属材料よりも低密度(即ち軽い)でありながら、高強度な材料となる。基台11は、上記の完成されたCFRP部材を所望の大きさに切り出した部材である。
In the present embodiment, as the prepreg, a UD (UNI-DIRECTION) material in which the fiber direction extends in only one direction is used. Then, a plurality of UD materials are laminated in the mold so that the directions of the fibers are aligned with each other, heated to about 120° C. to 130° C. under reduced pressure, and then pressed (pressure bonded) to be cured to form a CFRP member. Molded. This makes it possible to obtain a unidirectional CFRP member in which carbon fibers are aligned in one direction.
The CFRP member is not limited to the unidirectional CFRP member as long as the fiber orientation is set so as to have anisotropy.
The CFRP member manufactured in this manner has a lower density (that is, lighter weight) than a metal material such as iron or aluminum, but has a high strength. The base 11 is a member obtained by cutting the completed CFRP member into a desired size.

基台11は、炭素繊維の配向方向が、移動体20の移動方向であるX方向に沿って設定されている。ここで、炭素繊維の配向方向とは、積層構造全体において繊維配向比が最も高い方向である。つまり、基台11は、複数のUD材を、炭素繊維の方向がX方向に一致するように積層されたCFRP部材により構成されている。
また、基台11は、その長手方向を炭素繊維の配向方向であるX方向に一致させた細長い形状の部材とすることができる。例えば、基台11のX方向の長さは4m程度であり、基台11のY方向の長さは100mm〜200mm程度とすることができる。
In the base 11, the orientation direction of the carbon fibers is set along the X direction which is the moving direction of the moving body 20. Here, the orientation direction of the carbon fibers is the direction in which the fiber orientation ratio is the highest in the entire laminated structure. That is, the base 11 is composed of a CFRP member in which a plurality of UD materials are laminated so that the carbon fibers are aligned in the X direction.
Further, the base 11 can be a member having an elongated shape whose longitudinal direction is aligned with the X direction which is the orientation direction of the carbon fibers. For example, the length of the base 11 in the X direction is about 4 m, and the length of the base 11 in the Y direction can be about 100 mm to 200 mm.

そして、基台11上には、図2に示すように、ストライプ状の凸極12が設けられている。凸極12は、図2に示すように複数の棒状の磁性体(金属)により構成されている。棒状の凸極12は、その長手方向をY方向に一致させた状態で、X方向に沿って一定間隔で平行に配置されている。つまり、凸極12の長手方向は、移動体20の移動方向に対して直交する方向であり、基台11の炭素繊維の配向方向に対して直交する方向であるY方向に一致している。
なお、図2において、凸極12のY方向(長手方向)における長さは、基台11のY方向における長さよりも短いが、基台11のY方向における長さと同等であってもよい。
Then, as shown in FIG. 2, stripe-shaped convex poles 12 are provided on the base 11. As shown in FIG. 2, the salient pole 12 is composed of a plurality of rod-shaped magnetic bodies (metals). The rod-shaped salient poles 12 are arranged in parallel along the X direction at regular intervals, with their longitudinal directions aligned with the Y direction. That is, the longitudinal direction of the salient pole 12 is a direction orthogonal to the moving direction of the moving body 20, and coincides with the Y direction which is a direction orthogonal to the orientation direction of the carbon fibers of the base 11.
In FIG. 2, the length of the salient pole 12 in the Y direction (longitudinal direction) is shorter than the length of the base 11 in the Y direction, but may be the same as the length of the base 11 in the Y direction.

凸極12は、基台11に対して、例えば樹脂の接着剤などにより固定されている。なお、図1および図2においては、上記の接着剤の図示は省略している。
また、図1に示すように、凸極12と凸極12との間は、非磁性体13により埋められている。非磁性体13は、例えば樹脂により構成されている。なお、図2においては、非磁性体13の図示は省略している。
このように、それぞれの凸極12は、基台11であるCFRP部材の炭素繊維の配向方向に沿って平行に並べられており、また凸極12どうしは互いに独立しており絶縁されている。つまり、凸極12どうしは電磁気的に繋がっていない。
The salient pole 12 is fixed to the base 11 with, for example, a resin adhesive. Note that the illustration of the above-mentioned adhesive is omitted in FIGS. 1 and 2.
Further, as shown in FIG. 1, a space between the salient poles 12 and the salient poles 12 is filled with a non-magnetic material 13. The non-magnetic body 13 is made of resin, for example. Note that the non-magnetic body 13 is not shown in FIG.
As described above, the salient poles 12 are arranged in parallel along the orientation direction of the carbon fibers of the CFRP member that is the base 11, and the salient poles 12 are independent of each other and are insulated from each other. That is, the salient poles 12 are not electromagnetically connected.

本実施形態における平面ステージ装置100は、プラテン10上に移動体20をエアにより浮上させ、移動体20に磁力を印加して、移動体20とプラテン10の各凸極12との間の磁力を変化させることにより移動体20を水平方向(X方向)に移動させる。
移動体20の一方の面(図1における上面)は、ワークWを載置するためのステージ面であり、他方の面(図1における下面)には、X方向に所定の間隔で配置された複数の磁極を有する移動子21が設けられている。また、特に図示しないが、移動体20の他方の面には、エアを吹き出すエアーパッドが設けられている。
The flat stage apparatus 100 according to the present embodiment levitates the moving body 20 on the platen 10 with air, applies a magnetic force to the moving body 20, and applies a magnetic force between the moving body 20 and each salient pole 12 of the platen 10. By changing it, the moving body 20 is moved in the horizontal direction (X direction).
One surface (upper surface in FIG. 1) of the moving body 20 is a stage surface for mounting the work W, and the other surface (lower surface in FIG. 1) is arranged at a predetermined interval in the X direction. A mover 21 having a plurality of magnetic poles is provided. Although not particularly shown, an air pad that blows out air is provided on the other surface of the moving body 20.

本実施形態における移動子21は、移動体20の移動方向であるX方向に対して直交する方向(Y方向)の磁界により、X方向に所定の間隔で配置された複数の磁極にそれぞれ凸極12との間の磁力を発生させる。移動体20は、移動子21の磁極と凸極12との間に発生する磁力によってX方向に移動する。
なお、以下の説明において、移動子の移動方向に対して直交する方向の磁界によって移動子に磁力を印加する機構を「トランスバース方式」、移動子の移動方向に沿った(移動方向と平行な)磁界によって移動子に磁力を印加する機構を「アキシャル方式」という。
The mover 21 according to the present embodiment has a convex pole on each of a plurality of magnetic poles arranged at predetermined intervals in the X direction by a magnetic field in a direction (Y direction) orthogonal to the X direction, which is the moving direction of the moving body 20. A magnetic force between 12 and 12 is generated. The moving body 20 moves in the X direction by the magnetic force generated between the magnetic pole of the moving element 21 and the salient pole 12.
In the following description, a mechanism for applying a magnetic force to a moving element by a magnetic field in a direction orthogonal to the moving direction of the moving element is referred to as a "transverse method", and a mechanism along the moving direction of the moving element (parallel to the moving direction) is used. ) A mechanism that applies a magnetic force to a moving element by a magnetic field is called an “axial method”.

図3は、移動子21の構成を示す断面図である。この図3においては、移動子21は、紙面垂直方向に移動する。
移動子21は、コイル22aが巻かれた磁極23aと、コイル22bが巻かれた磁極23bと、を備える。磁極23aおよび磁極23bは、その磁極面がプラテン10の凸極12の上面に対向するように設けられる。また、移動子21は、磁極23a、23bの上方にそれぞれ個別に配置された永久磁石24a、24bと、永久磁石24a、24b上に、磁極23aと磁極23bとを繋ぐように差し渡したバックヨーク25と、を備える。バックヨークは、磁性体(金属)である。
駆動回路(制御部)30は、コイル22a、22bに流す電流を制御することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the mover 21. In FIG. 3, the mover 21 moves in the direction perpendicular to the paper surface.
The mover 21 includes a magnetic pole 23a wound with a coil 22a and a magnetic pole 23b wound with a coil 22b. The magnetic poles 23a and 23b are provided such that their magnetic pole surfaces face the upper surfaces of the salient poles 12 of the platen 10. The mover 21 has permanent magnets 24a and 24b that are individually arranged above the magnetic poles 23a and 23b, and a back yoke 25 that is arranged on the permanent magnets 24a and 24b so as to connect the magnetic poles 23a and 23b. And The back yoke is a magnetic body (metal).
The drive circuit (control unit) 30 can control the current flowing through the coils 22a and 22b.

図3に示す構成により、永久磁石24a、24bは、プラテン10の凸極12が伸びる方向(移動体20の移動方向に対して直交する方向)であるY方向に、点線矢印で示すバイアス磁界を与える。また、コイル22a、22bに電流が流されると、各磁極23a、23bは電磁石となり、コイル電流の方向に応じたZ方向の磁界を与える。
これにより、磁極の組23a、23bには凸極12との間の磁力が発生する。また、駆動回路30によってコイル22a、22bに流す電流を制御することで、永久磁石24a、24bが与えるバイアス磁界を電磁石が作る磁界によって強めたり弱めたりすることができ、磁極の組23a、23bに発生する磁力を変化させることができる。
このように、移動子21は、磁極の組23a、23bに、Y方向の磁界により凸極12との間の磁力を発生させる磁力発生部を備える。ここで、磁極23a、23bに対応するコイル22a、22b、永久磁石24a、24bおよびバックヨーク25が磁力発生部に対応している。
With the configuration shown in FIG. 3, the permanent magnets 24a and 24b generate a bias magnetic field indicated by a dotted arrow in the Y direction, which is the direction in which the salient poles 12 of the platen 10 extend (the direction orthogonal to the moving direction of the moving body 20). give. When a current is applied to the coils 22a and 22b, the magnetic poles 23a and 23b become electromagnets and apply a magnetic field in the Z direction according to the direction of the coil current.
As a result, a magnetic force is generated between the magnetic pole pair 23a and 23b and the convex pole 12. Further, by controlling the current flowing through the coils 22a, 22b by the drive circuit 30, the bias magnetic field provided by the permanent magnets 24a, 24b can be strengthened or weakened by the magnetic field created by the electromagnets, and the magnetic pole sets 23a, 23b can be formed. The generated magnetic force can be changed.
As described above, the mover 21 is provided with a magnetic force generation unit that generates magnetic force between the magnetic pole set 23a and 23b and the convex pole 12 by the magnetic field in the Y direction. Here, the coils 22a and 22b corresponding to the magnetic poles 23a and 23b, the permanent magnets 24a and 24b, and the back yoke 25 correspond to the magnetic force generator.

また、移動子21は、Y方向に沿って配置された磁極の組(図3では磁極23a、23b)を、X方向に沿って所定の間隔で複数組有する。さらに、移動子21は、複数の磁極の組にそれぞれ対応して、磁力発生部を複数備える。
図4は、移動子21の分解斜視図である。図4においては、磁極23aと磁極23b、磁極23cと磁極23d、磁極23eと磁極23f、磁極23gと磁極23hをそれぞれ一組とした磁極の組となっている。なお、図4においては、コイルの図示は省略している。図4では、磁極の組を4組としているが、磁極の組の数は図4に示す数に限定されない。
Further, the mover 21 has a plurality of magnetic pole sets (the magnetic poles 23a and 23b in FIG. 3) arranged along the Y direction at predetermined intervals along the X direction. Furthermore, the mover 21 includes a plurality of magnetic force generation units corresponding to the plurality of magnetic pole sets.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the mover 21. In FIG. 4, the magnetic poles 23a and 23b, the magnetic poles 23c and 23d, the magnetic poles 23e and 23f, and the magnetic poles 23g and 23h are a set of magnetic poles. In addition, illustration of the coil is omitted in FIG. Although the number of magnetic pole groups is four in FIG. 4, the number of magnetic pole groups is not limited to the number shown in FIG.

この図4に示すように、移動子21は、4つの磁極の組と、磁極の組にそれぞれ対応して設けられた4組の磁力発生部と、を備える。
つまり、各磁極23a〜23hの上には、それぞれ永久磁石24a〜24hが配置され、その上に、磁極23aと磁極23b、磁極23cと磁極23d、磁極23eと磁極23f、磁極23gと磁極23hをそれぞれ繋ぐようにバックヨーク25が配置される。また、各磁極23a〜23hの周囲には、それぞれ不図示のコイルが巻回されており、当該コイルに流す電流を制御することで、各磁極と凸極12との間の磁力を変化させることができる。
As shown in FIG. 4, the mover 21 includes a set of four magnetic poles and four sets of magnetic force generators provided corresponding to the sets of magnetic poles.
That is, the permanent magnets 24a to 24h are arranged on the magnetic poles 23a to 23h, and the magnetic poles 23a and 23b, the magnetic poles 23c and 23d, the magnetic poles 23e and 23f, and the magnetic poles 23g and 23h are arranged on the permanent magnets 24a to 24h. The back yoke 25 is arranged so as to connect to each other. A coil (not shown) is wound around each of the magnetic poles 23a to 23h, and the magnetic force between each magnetic pole and the salient pole 12 is changed by controlling the current flowing through the coil. You can

次に、移動子21の動作について、図5〜図8を参照しながら説明する。図5〜図8において、図面左右方向が移動体20の移動方向である。また、図5〜図8において、プラテン10の凸極12を、移動体20の移動方向における上流側から順に、凸極12a、凸極12b、凸極12c、…、としている。
なお、図5〜図8においては、移動子21を磁極23a,23c,23e,23g側から見た図を示している。磁極23b,23d,23f,23hは、それぞれ磁極23a,23c,23e,23gの紙面奥に存在する。
図5〜図8に示すように、各バックヨーク25の上には平面度の良い板部材26を設け、この板部材26を、ワークWを載置するためのワークステージすることができる。
Next, the operation of the mover 21 will be described with reference to FIGS. 5 to 8, the horizontal direction of the drawings is the moving direction of the moving body 20. 5 to 8, the convex pole 12 of the platen 10 is a convex pole 12a, a convex pole 12b, a convex pole 12c,... In order from the upstream side in the moving direction of the moving body 20.
5 to 8 show the moving element 21 viewed from the magnetic poles 23a, 23c, 23e and 23g side. The magnetic poles 23b, 23d, 23f and 23h are present on the back side of the magnetic poles 23a, 23c, 23e and 23g, respectively.
As shown in FIGS. 5 to 8, a plate member 26 having good flatness is provided on each back yoke 25, and the plate member 26 can be used as a work stage for mounting the work W.

凸極12a、凸極12b、凸極12c、…は、一定間隔で設けられている。プラテン10の凸極間は非磁性体13で埋められており、X方向におけるプラテン10の凸極の幅と非磁性体13の幅とは等しい。
また、X方向において、プラテン10の凸極の幅および間隔をa(凸極のピッチP=2a)とした場合、磁極23aと磁極23cとの間隔は2a、磁極23cと磁極23eとの間隔は2.5a、磁極23eと磁極23gとの間隔は2aである。
なお、特に図示しないが、移動子21の各磁極のプラテン10と対向する側の端部は、複数のさらに小さな凸極から構成されていてもよい。この場合、小さな凸極のピッチは、プラテン10の凸極のピッチと同等とする。また、本実施形態では、4つの磁極の組を用いて動作を説明するため、X方向における磁極の間隔を上記の値としているが、磁極の間隔は、磁極の組の数に応じて適宜設定するものとする。
The salient pole 12a, the salient pole 12b, the salient pole 12c,... Are provided at regular intervals. The space between the convex poles of the platen 10 is filled with the non-magnetic body 13, and the width of the convex pole of the platen 10 and the width of the non-magnetic body 13 in the X direction are equal.
Further, in the X direction, when the width and spacing of the convex poles of the platen 10 are a (the pitch P of the convex poles is 2a), the spacing between the magnetic poles 23a and 23c is 2a, and the spacing between the magnetic poles 23c and 23e is The distance between the magnetic pole 23e and the magnetic pole 23g is 2.5a.
Although not shown in particular, the ends of the magnetic poles of the mover 21 on the side facing the platen 10 may be composed of a plurality of smaller convex poles. In this case, the pitch of the small salient poles is equal to the pitch of the salient poles of the platen 10. Further, in the present embodiment, since the operation is described using four magnetic pole sets, the magnetic pole spacing in the X direction is set to the above value, but the magnetic pole spacing is appropriately set according to the number of magnetic pole sets. It shall be.

上述したように、磁極23a〜23hのそれぞれにはコイル22a〜22hが巻かれており、コイル22a〜22hに電流が流されると、各磁極23a〜23hは電磁石となる。永久磁石24a〜24hの作る磁界と電磁石が作る磁界の方向が同じであれば、磁界は強め合う。一方、永久磁石22a〜22hの作る磁界と電磁石が作る磁界が反対であれば、磁界は打ち消される。
磁極23a〜23hに巻かれた各コイル22a〜22hには、駆動回路30から電流を流すことができ、各コイル22a〜22hに流す電流を制御することにより、凸極12と強く引き合う磁極を変化させることができる。これにより、移動子21は図5〜図8における左右方向に移動する。
As described above, the coils 22a to 22h are wound around the magnetic poles 23a to 23h, and when a current is applied to the coils 22a to 22h, the magnetic poles 23a to 23h become electromagnets. If the directions of the magnetic fields created by the permanent magnets 24a to 24h and the electromagnet are the same, the magnetic fields strengthen each other. On the other hand, if the magnetic fields generated by the permanent magnets 22a to 22h and the magnetic field generated by the electromagnet are opposite, the magnetic field is canceled.
A current can be passed from the drive circuit 30 to the coils 22a to 22h wound around the magnetic poles 23a to 23h, and the magnetic pole strongly attracted to the salient pole 12 is changed by controlling the current passed to the coils 22a to 22h. Can be made. As a result, the mover 21 moves in the left-right direction in FIGS.

以下、移動子21が図5〜図8における右方向に移動する動作原理について説明する。
なお、図5〜図8は、移動子21を磁極23a,23c,23e,23g側から見た図であるため、磁極23a,23c,23e,23gの動作を例にして説明を行うが、磁極23b,23d,23f,23hについても、同様の動作が行われているものとする。
(1)STEP1:図5に示すように、移動子21の磁極23aのコイル22aに、磁極23aの磁力を強めるように電流を流す。一方、磁極23cのコイル22cには、磁極23cの磁力を打ち消すように電流を流す。また、磁極23eのコイル22eと磁極23gのコイル22gには電流を流さない。
磁極23aは磁力が強められるので、プラテン10の凸極12aと強く引き合い、磁極23aと凸極12aとが対向する位置になる。
磁極23cは磁力が打ち消され、凸極12bと凸極12cとの間の非磁性体13上に位置する。磁極23eと磁極23gとは、それぞれ斜め方向の凸極12d、凸極12fと引き合う。
Hereinafter, the operating principle of the moving element 21 moving to the right in FIGS. 5 to 8 will be described.
5 to 8 are views of the moving element 21 viewed from the magnetic poles 23a, 23c, 23e, and 23g side, the operation of the magnetic poles 23a, 23c, 23e, and 23g will be described as an example. Similar operations are performed for 23b, 23d, 23f, and 23h.
(1) STEP 1: As shown in FIG. 5, a current is applied to the coil 22 a of the magnetic pole 23 a of the moving element 21 so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 23 a. On the other hand, a current is passed through the coil 22c of the magnetic pole 23c so as to cancel the magnetic force of the magnetic pole 23c. Further, no current is passed through the coil 22e of the magnetic pole 23e and the coil 22g of the magnetic pole 23g.
Since the magnetic force of the magnetic pole 23a is strengthened, the magnetic pole 23a strongly attracts the convex pole 12a of the platen 10, and the magnetic pole 23a and the convex pole 12a face each other.
The magnetic force of the magnetic pole 23c is canceled, and the magnetic pole 23c is located on the non-magnetic body 13 between the salient poles 12b and 12c. The magnetic pole 23e and the magnetic pole 23g attract the salient pole 12d and the salient pole 12f, respectively.

(2)STEP2:図6に示すように、磁極23aのコイル22aと磁極23cのコイル22cの電流を止め、磁極23gのコイル22gに、磁極23gの磁力を強めるように電流を流す。また、磁極23eのコイル22eには、磁力を打ち消すように電流を流す。
磁極23gは凸極12fと強く引き合い、磁極23eは磁力を打ち消され、凸極12dと引き合わなくなる。したがって、磁極23gが凸極12fと対向するように、移動子21は同図右方向に移動する。磁極23aと磁極23cとは、それぞれ斜め方向の凸極12a、凸極12cと引き合う。
(2) STEP2: As shown in FIG. 6, the current of the coil 22a of the magnetic pole 23a and the coil 22c of the magnetic pole 23c is stopped, and the current is supplied to the coil 22g of the magnetic pole 23g so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 23g. In addition, a current is applied to the coil 22e of the magnetic pole 23e so as to cancel the magnetic force.
The magnetic pole 23g strongly attracts the convex pole 12f, and the magnetic pole 23e cancels the magnetic force, so that it does not attract the convex pole 12d. Therefore, the mover 21 moves rightward in the figure so that the magnetic pole 23g faces the convex pole 12f. The magnetic pole 23a and the magnetic pole 23c attract the salient pole 12a and the salient pole 12c, respectively.

(3)STEP3:図7に示すように、磁極23gのコイル22gと磁極23eのコイル22eの電流を止め、磁極23cのコイル22cに、磁極23cの磁力を強めるように電流を流す。また、磁極23aのコイル22aに、磁極23aの磁力を打ち消すように電流を流す。
磁極23cは凸極12cと強く引き合い、磁極23aは磁力を打ち消され、凸極12aと引き合わなくなる。したがって、磁極23cが凸極12cと対向するように、移動子21は同図右方向に移動する。磁極23eと磁極23gとは、それぞれ斜め方向の凸極12e、凸極12fと引き合う。
(4)STEP4:図8に示すように、磁極23aのコイル22aと磁極23cのコイル22cの電流を止め、磁極23eのコイル22eに、磁極23eの磁力を強めるように電流を流す。また、磁極23gのコイル22gに、磁極23gの磁力を打ち消すように電流を流す。
磁極23eは凸極12eと強く引き合い、磁極23gは磁力を打ち消され、凸極12fと引き合わなくなる。したがって、磁極23eが凸極12eと対向するように、移動子21は同図右方向に移動する。
(3) STEP3: As shown in FIG. 7, the current of the coil 22g of the magnetic pole 23g and the coil 22e of the magnetic pole 23e is stopped, and the current is supplied to the coil 22c of the magnetic pole 23c so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 23c. Further, a current is passed through the coil 22a of the magnetic pole 23a so as to cancel the magnetic force of the magnetic pole 23a.
The magnetic pole 23c strongly attracts the convex pole 12c, the magnetic force of the magnetic pole 23a is canceled, and the magnetic pole 23a does not attract the convex pole 12a. Therefore, the mover 21 moves rightward in the figure so that the magnetic pole 23c faces the convex pole 12c. The magnetic pole 23e and the magnetic pole 23g attract the salient pole 12e and the salient pole 12f, respectively.
(4) STEP4: As shown in FIG. 8, the current of the coil 22a of the magnetic pole 23a and the coil 22c of the magnetic pole 23c is stopped, and the current is passed through the coil 22e of the magnetic pole 23e so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 23e. Further, a current is applied to the coil 22g of the magnetic pole 23g so as to cancel the magnetic force of the magnetic pole 23g.
The magnetic pole 23e strongly attracts the salient pole 12e, and the magnetic pole 23g cancels the magnetic force, so that it does not attract the salient pole 12f. Therefore, the mover 21 moves rightward in the figure so that the magnetic pole 23e faces the convex pole 12e.

ここで、従来のアキシャル方式の平面ステージ装置の動作について、図9〜図12を参照しながら説明する。
図9〜図12に示すように、従来の平面ステージ装置は、プラテン210上を、移動子221が移動可能な構成を有する。
ここで、プラテン210は、X方向に一定間隔で設けられた複数の強磁性体の凸極212a、212b、212c、…、を有する。凸極と凸極との間は、非磁性体213により埋められている。また、凸極どうしは、下部にて電気的に繋がっている。
移動子221は、コイル222aが巻かれた磁極223aおよび磁極223bと、コイル222bが巻かれた磁極223cおよび磁極223dと、を備える。また、移動子221は、その中央位置に永久磁石224を備える。この永久磁石224により、4つの磁極223a〜223dには、移動子221の移動方向(X方向)に沿った方向の磁界が発生する。
Here, the operation of the conventional axial type flat stage device will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 9 to 12, the conventional flat stage apparatus has a configuration in which the mover 221 can move on the platen 210.
Here, the platen 210 has a plurality of ferromagnetic salient poles 212a, 212b, 212c,... Provided at regular intervals in the X direction. A space between the salient poles is filled with a non-magnetic material 213. The convex poles are electrically connected at the bottom.
The mover 221 includes magnetic poles 223a and 223b around which the coil 222a is wound, and magnetic poles 223c and 223d around which the coil 222b is wound. Further, the mover 221 is provided with a permanent magnet 224 at its center position. The permanent magnet 224 generates a magnetic field in the four magnetic poles 223a to 223d in a direction along the moving direction (X direction) of the moving element 221.

そして、コイル222a,222bに電流が流されると、各磁極223a〜223dは電磁石となる。永久磁石224の作る磁界と電磁石が作る磁界の方向が同じであれば、磁界は強め合い、永久磁石224の作る磁界と電磁石が作る磁界が反対であれば、磁界は打ち消される。なお、図9〜図12中の+、−は、コイルに流す電流方向を示している。
磁極223a〜223dに巻かれた各コイル222a、222bには、図示しない駆動回路から電流を流すことができる。これにより移動磁界が発生し、移動子221が図9〜図12における左右方向に移動する。
なお、プラテン210の凸極のピッチと移動子221の磁極のピッチとの関係は、上述した図5〜図8に示すプラテン10の凸極のピッチと移動子21の磁極のピッチとの関係と同様である。
When a current is applied to the coils 222a and 222b, the magnetic poles 223a to 223d become electromagnets. If the magnetic field created by the permanent magnet 224 and the magnetic field created by the electromagnet are in the same direction, the magnetic fields are mutually strengthened, and if the magnetic field created by the permanent magnet 224 and the magnetic field created by the electromagnet are opposite, the magnetic field is canceled. It should be noted that + and − in FIGS. 9 to 12 indicate the direction of current flowing through the coil.
A current can be supplied from a drive circuit (not shown) to the coils 222a and 222b wound around the magnetic poles 223a to 223d. As a result, a moving magnetic field is generated, and the mover 221 moves in the left-right direction in FIGS. 9 to 12.
The relationship between the pitch of the convex poles of the platen 210 and the pitch of the magnetic poles of the mover 221 is the relationship between the pitch of the convex poles of the platen 10 and the pitch of the magnetic poles of the mover 21 shown in FIGS. The same is true.

以下、移動子221が図9〜図12における右方向に移動する動作原理について説明する。
(1)STEP1:図9に示すように、移動子221の磁極223a,223b側のコイル222aに、磁極223aの磁力を強めるように電流を流す。磁極223c,223dのコイル222bには電流を流さない。磁極223aは磁力が強められるので、プラテン210の凸極212aと強く引き合い、磁極223aと凸極212aとが対向する位置になる。
磁極223bは磁力が打ち消され、凸極212bと凸極212cの間の非磁性体213上に位置する。磁極223cと磁極223dとは、それぞれ斜め方向の凸極212d、凸極212fと引き合う。
(2)STEP2:図10に示すように、磁極223a,223b側のコイル222aの電流を止め、磁極223c,223d側のコイル222bに、磁極223dの磁力を強めるように電流を流す。磁極223dは凸極212fと強く引き合い、磁極223cは磁力を打ち消され、凸極212dと引き合わなくなる。
したがって、磁極223dが凸極212fと対向するように、移動子221は同図右方向に移動する。磁極222aと磁極222bとは、それぞれ斜め方向の凸極212a、凸極212cと引き合う。
The operating principle of the mover 221 moving to the right in FIGS. 9 to 12 will be described below.
(1) STEP 1: As shown in FIG. 9, a current is applied to the coil 222a on the magnetic poles 223a and 223b side of the moving element 221 so as to increase the magnetic force of the magnetic pole 223a. No current is passed through the coil 222b of the magnetic poles 223c and 223d. Since the magnetic force of the magnetic pole 223a is strengthened, the magnetic pole 223a strongly attracts the salient pole 212a of the platen 210, and the magnetic pole 223a and the salient pole 212a face each other.
The magnetic force of the magnetic pole 223b is canceled, and the magnetic pole 223b is located on the non-magnetic body 213 between the salient poles 212b and 212c. The magnetic pole 223c and the magnetic pole 223d attract the salient pole 212d and the salient pole 212f, respectively.
(2) STEP2: As shown in FIG. 10, the current of the coil 222a on the magnetic poles 223a and 223b side is stopped, and the current is applied to the coil 222b on the magnetic poles 223c and 223d side so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 223d. The magnetic pole 223d strongly attracts the salient pole 212f, and the magnetic pole 223c cancels the magnetic force, so that it does not attract the salient pole 212d.
Therefore, the mover 221 moves rightward in the figure so that the magnetic pole 223d faces the salient pole 212f. The magnetic pole 222a and the magnetic pole 222b attract the salient pole 212a and the salient pole 212c, respectively.

(3)STEP3:図11に示すように、磁極223c,223d側のコイル222bの電流を止め、磁極223a,223b側のコイル222aに、磁極223bの磁力を強めるように電流を流す。磁極223bは凸極212cと強く引き合い、磁極223aは磁力を打ち消され、凸極212aと引き合わなくなる。
したがって、磁極223bが凸極212cと対向するように、移動子221は同図右方向に移動する。磁極222cと磁極222dとは、それぞれ斜め方向の凸極212e、凸極212fと引き合う。
(4)STEP4:図12に示すように、磁極223a,223b側のコイル222aの電流を止め、磁極223c,223d側のコイル222bに、磁極223cの磁力を強めるように電流を流す。磁極223cは凸極212eと強く引き合い、磁極223dは磁力を打ち消され、凸極212fと引き合わなくなる。
したがって、磁極223cが凸極212eと対向するように、移動子221は同図右方向に移動する。
(3) STEP 3: As shown in FIG. 11, the current of the coil 222b on the side of the magnetic poles 223c and 223d is stopped, and the current is applied to the coil 222a on the side of the magnetic poles 223a and 223b so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 223b. The magnetic pole 223b strongly attracts the salient pole 212c, and the magnetic pole 223a cancels the magnetic force so that it does not attract the salient pole 212a.
Therefore, the mover 221 moves rightward in the figure so that the magnetic pole 223b faces the convex pole 212c. The magnetic pole 222c and the magnetic pole 222d attract the salient pole 212e and the salient pole 212f, respectively.
(4) STEP4: As shown in FIG. 12, the current of the coil 222a on the magnetic poles 223a and 223b side is stopped, and the current is supplied to the coil 222b on the magnetic poles 223c and 223d side so as to strengthen the magnetic force of the magnetic pole 223c. The magnetic pole 223c strongly attracts the salient pole 212e, and the magnetic pole 223d cancels the magnetic force, so that it does not attract the salient pole 212f.
Therefore, the mover 221 moves rightward in the figure so that the magnetic pole 223c faces the salient pole 212e.

このように、従来の平面ステージ装置においては、移動子221の各磁極223a〜223dには、永久磁石224によって移動子221の移動方向(X方向)に沿った方向の磁界が与えられる。そのため、プラテン210の凸極どうしは、プラテン210の表面においては非磁性体213により区切られているが、下部において電気的に繋がっていなければならない。そこで、従来のプラテン210は、全体を磁性体である金属により製作されていた。
しかしながら、平面ステージ装置を、大型のワークを長い距離移動させるような加工装置のワークステージに用いる場合、プラテンは移動子の移動距離に応じた大型のものとなる。さらに、プラテンには高い平面度が必要である。このように大型でかつ高い平面度を維持するためには、プラテン全体に高い剛性が必要であり、そのためにはプラテンの厚みを厚くする必要がある。プラテン全体を金属により製作した場合、プラテンは大きくて厚い金属の塊となり、平面ステージ装置全体は、非常に重いものになってしまう。また、ワークが大型で重たい場合、ワークを載置する側を固定し、プラテン側を移動させてワークを加工することも考えられる。したがって、プラテンは軽量であることが望まれる。
As described above, in the conventional flat stage apparatus, the magnetic fields 223 a to 223 d of the moving element 221 are given a magnetic field in the direction along the moving direction (X direction) of the moving element 221 by the permanent magnet 224. Therefore, the salient poles of the platen 210 are separated by the non-magnetic material 213 on the surface of the platen 210, but they must be electrically connected at the bottom. Therefore, the conventional platen 210 is entirely made of a metal that is a magnetic material.
However, when the flat stage device is used as a work stage of a processing device that moves a large work for a long distance, the platen becomes large according to the moving distance of the moving element. In addition, the platen requires high flatness. In order to maintain such a large size and high flatness, it is necessary for the entire platen to have high rigidity, and for that purpose, it is necessary to increase the thickness of the platen. When the entire platen is made of metal, the platen becomes a large and thick metal block, and the entire planar stage apparatus becomes very heavy. Further, when the work is large and heavy, it is conceivable to fix the side on which the work is placed and move the platen side to process the work. Therefore, it is desirable that the platen be lightweight.

プラテンの軽量化を実現するためには、図13に示すプラテン210Aのように、軽量で高剛性のCFRP部材により構成された基台211Aの表面に、多数の凸極を形成した薄い金属板212Aを接着剤により貼り付けることが考えられる。ここで、凸極と凸極との間は、樹脂である非磁性体213Aにより埋められている。このような構造にすれば、プラテン全体を金属製とする場合に比べて極めて軽量になる。
ところが、図13に示すプラテン210Aのような構造とした場合、以下の問題が生じる。
金属とCFRPとでは、熱膨張率が大きく異なる。金属は熱膨張率が大きく、CFRPは熱膨張率が極めて小さい。例えば、鉄の熱膨張係数(CTE)は10×10-6、CFRPの熱膨張係数(CTE)は0.5〜−1.5×10-6である。そのため、両者の熱膨張率の違いにより、プラテンが設置される環境のわずかな温度変化によって、プラテン全体に反りなどの変形が生じてしまう。場合によっては、図14に示すように、プラテン210Aの本体である基台(CFRP)211Aから金属板212Aが剥がれてしまうといった事態も生じ得る。
In order to reduce the weight of the platen, as in the platen 210A shown in FIG. 13, a thin metal plate 212A having a large number of salient poles formed on the surface of a base 211A made of a lightweight and highly rigid CFRP member. It is conceivable to attach the with an adhesive. Here, a space between the salient poles is filled with a non-magnetic material 213A which is a resin. With such a structure, the weight is extremely light as compared with the case where the entire platen is made of metal.
However, when the structure like the platen 210A shown in FIG. 13 is adopted, the following problems occur.
The coefficient of thermal expansion differs greatly between metal and CFRP. Metal has a large coefficient of thermal expansion, and CFRP has a very small coefficient of thermal expansion. For example, the coefficient of thermal expansion (CTE) of iron is 10×10 −6 , and the coefficient of thermal expansion (CTE) of CFRP is 0.5 to −1.5×10 −6 . Therefore, due to the difference in thermal expansion coefficient between the two, a slight temperature change in the environment in which the platen is installed causes deformation such as warpage in the entire platen. In some cases, as shown in FIG. 14, the metal plate 212A may peel off from the base (CFRP) 211A that is the main body of the platen 210A.

上記のように、熱膨張率の異なる二種類の物質であって、大きな面積を有するもの同士、あるいは一方向に長尺のもの同士を張り合わせた場合、上述したように、温度変化により両者に反りや剥がれが生じてしまう。
これに対して、本実施形態における平面ステージ装置100のプラテン10は、CFRP部材からなる基台11上にストライプ状の凸極12を設けた構成を有する。このように、各凸極12は棒状の形状を有し、独立して基台11上に配置されている。つまり、凸極12どうしは、基台11への接触面側において繋がっていない。そのため、凸極12である金属(磁性体)の熱膨張率が、基台11であるプレプリグ(CFRP)の熱膨張率に対して大きかったとしても、温度変化による凸極12の反りや剥がれは生じにくい。なぜなら、各凸極12のX方向の長さは短いので、実際の熱伸縮の大きさは小さく、凸極12間にある非磁性体13が樹脂である場合、樹脂の伸縮が凸極12の伸縮を吸収するからである。
また、凸極12の長手方向は、基台11の長手方向に直交する方向に一致している。つまり、凸極12は、基台11の短手方向の長さと同等またはそれよりも短い長さを有する。このように、凸極12は、比較的短い棒状の部材からなるため、温度変化による凸極12の反りや剥がれは生じにくい。
As described above, when two kinds of materials having different thermal expansion coefficients and having a large area, or ones elongated in one direction are pasted together, as described above, the two warp due to temperature change. And peeling will occur.
On the other hand, the platen 10 of the flat stage apparatus 100 according to the present embodiment has a configuration in which the stripe-shaped convex poles 12 are provided on the base 11 made of a CFRP member. Thus, each salient pole 12 has a rod-like shape and is independently arranged on the base 11. That is, the salient poles 12 are not connected to each other on the contact surface side to the base 11. Therefore, even if the coefficient of thermal expansion of the metal (magnetic material) that is the salient pole 12 is larger than the coefficient of thermal expansion of the prepreg (CFRP) that is the base 11, the warping or peeling of the salient pole 12 due to temperature change does not occur. Unlikely to occur. Because the length of each salient pole 12 in the X direction is short, the actual amount of thermal expansion and contraction is small, and when the non-magnetic body 13 between the salient poles 12 is resin, the expansion and contraction of the resin is This is because it absorbs expansion and contraction.
Moreover, the longitudinal direction of the salient pole 12 coincides with the direction orthogonal to the longitudinal direction of the base 11. That is, the salient pole 12 has a length equal to or shorter than the length of the base 11 in the lateral direction. As described above, since the salient pole 12 is made of a relatively short rod-shaped member, the salient pole 12 is unlikely to warp or peel off due to temperature change.

さらに、本実施形態では、プラテン10の基台11は、複数のプリプレグを繊維の方向が同じになるように積層させたCFRP部材とすることができる。そして、基台11の長手方向を、基台11の炭素繊維の配向方向に一致させ、凸極12の長手方向を、基台11の炭素繊維の配向方向に対して直交する方向に一致させることができる。
炭素繊維の配向に異方性を持たせたCFRP部材の場合、炭素繊維の配向方向の熱膨張率は、繊維単体の熱膨張率に近くなる。繊維単体の熱膨張率は非常に小さい。したがって、炭素繊維の配向方向の熱膨張率は(配向方向に直交する方向に比べて)小さい。上記構成の場合、基台11の熱膨張率の大きい方向、即ち凸極(磁性体=金属)12との熱膨張率との差が小さい方向に凸極12の長手方向を一致させることになるため、基台11の熱膨張率の小さい方向、即ち凸極(磁性体=金属)12との熱膨張率との差が大きい方向においては、凸極12は互いに独立して繋がっていない。また、凸極12は棒状であり、この方向においては凸極12の長さは非常に短い。そのため、凸極12の熱膨張率と基台11の熱膨張率との差が大きかったとしても、実際に温度変化によって凸極12が伸びる量は小さいので、凸極12の反りや剥がれが生じることはない。
また、炭素繊維の配向方向の剛性は高いので、ステージの長手方向を炭素繊維の配向方向に一致させることにより、長いステージであっても歪やたわみを少なくすることができる。
以上のように、本実施形態におけるプラテン10は、軽量で、かつ温度変化による変形、さらには自重によるたわみ、また歪の少ないプラテンとすることができる。
Further, in the present embodiment, the base 11 of the platen 10 can be a CFRP member in which a plurality of prepregs are laminated so that the fiber directions are the same. Then, the longitudinal direction of the base 11 is aligned with the orientation direction of the carbon fibers of the base 11, and the longitudinal direction of the salient pole 12 is aligned with the direction orthogonal to the orientation direction of the carbon fibers of the base 11. You can
In the case of a CFRP member in which the orientation of carbon fibers has anisotropy, the coefficient of thermal expansion in the direction of orientation of the carbon fibers is close to the coefficient of thermal expansion of a single fiber. The coefficient of thermal expansion of the fiber itself is very small. Therefore, the coefficient of thermal expansion in the orientation direction of the carbon fiber is small (compared to the direction orthogonal to the orientation direction). In the case of the above configuration, the longitudinal direction of the salient poles 12 is made to coincide with the direction in which the thermal expansion coefficient of the base 11 is large, that is, the direction in which the difference from the thermal expansion coefficient with the salient poles (magnetic material=metal) 12 is small. Therefore, in the direction in which the coefficient of thermal expansion of the base 11 is small, that is, in the direction in which the difference between the coefficient of thermal expansion and the convex pole (magnetic material=metal) 12 is large, the convex poles 12 are not connected to each other independently. Further, the salient pole 12 is rod-shaped, and the length of the salient pole 12 is very short in this direction. Therefore, even if the difference between the coefficient of thermal expansion of the salient pole 12 and the coefficient of thermal expansion of the base 11 is large, the amount by which the salient pole 12 actually expands due to temperature change is small, so that the salient pole 12 warps or peels off. There is no such thing.
In addition, since the carbon fiber has a high rigidity in the orientation direction, by making the longitudinal direction of the stage coincide with the orientation direction of the carbon fibers, it is possible to reduce distortion and deflection even in a long stage.
As described above, the platen 10 according to the present embodiment can be a platen that is light in weight, deforms due to a temperature change, and further has less deflection due to its own weight and less distortion.

また、図9〜図12に示す従来のアキシャル方式の平面ステージ装置においては、X方向に沿って配置された複数の磁極223a〜223dを有する移動子221に対して1つの永久磁石224が設けられている。図9〜図12では、永久磁石224は、移動子221のX方向中央位置に設けられている。この場合、各磁極223a〜223dにおいて永久磁石224によって作られる磁場の強さにはばらつきが生じる。具体的には、永久磁石224に近い磁極223b、223cにおいては磁場が強く、永久磁石224から遠い磁極223a、223dにおいては磁場が弱い。
このように、移動体の移動方向に並べて配置された各磁極223a〜223dにおいて、永久磁石により与えられるバイアス磁界に差があると、効率良く移動体の推力が得られない場合がある。これは、各磁極のコイル電流を制御して永久磁石により作られる磁界を強めたり打ち消したりする方向に磁界を発生させても、磁極間の磁力に適切に差を設けることができないためである。
Further, in the conventional axial type flat stage device shown in FIGS. 9 to 12, one permanent magnet 224 is provided for the moving element 221 having a plurality of magnetic poles 223a to 223d arranged along the X direction. ing. 9 to 12, the permanent magnet 224 is provided at the center position of the moving element 221 in the X direction. In this case, the strength of the magnetic field generated by the permanent magnet 224 varies among the magnetic poles 223a to 223d. Specifically, the magnetic fields 223b and 223c close to the permanent magnet 224 have a strong magnetic field, and the magnetic poles 223a and 223d far from the permanent magnet 224 have a weak magnetic field.
In this way, if there is a difference in the bias magnetic fields given by the permanent magnets among the magnetic poles 223a to 223d arranged side by side in the moving direction of the moving body, the thrust of the moving body may not be efficiently obtained. This is because even if the coil current of each magnetic pole is controlled to generate a magnetic field in a direction that strengthens or cancels the magnetic field created by the permanent magnet, it is not possible to appropriately provide a magnetic force difference between the magnetic poles.

これに対して、本実施形態における平面ステージ装置100は、従来のアキシャル方式に替えて、トランスバース方式を用いた平面ステージ装置とする。つまり、平面ステージ装置100の移動体20は、移動体20の移動方向(X方向)に所定の間隔で配置された複数の磁極に対して、それぞれ移動体20の移動方向に対して直交する方向(Y方向)の磁界を与えることで発生する磁力によって、X方向に移動する。
具体的には、平面ステージ装置100の移動体20は、Y方向に並べて配置された磁極の組を、X方向に複数組有する。また、移動体20は、複数の磁極の組にそれぞれ対応して、磁極の組に対して、Y方向の磁界により磁力を発生させる磁力発生部を備える。各磁力発生部は、Y方向のバイアス磁界を与える永久磁石と、磁極の周囲をそれぞれ巻回し、Z方向の磁界を与えるコイルと、を備え、当該コイルに流す電流を制御することで各磁力発生部が発生する磁力を制御することができる。
On the other hand, the flat stage apparatus 100 according to the present embodiment is a flat stage apparatus that uses the transverse method instead of the conventional axial method. That is, the moving body 20 of the planar stage apparatus 100 is in a direction orthogonal to the moving direction of the moving body 20 with respect to the plurality of magnetic poles arranged at predetermined intervals in the moving direction (X direction) of the moving body 20. It moves in the X direction by the magnetic force generated by applying a magnetic field in the (Y direction).
Specifically, the moving body 20 of the flat stage apparatus 100 has a plurality of pairs of magnetic poles arranged side by side in the Y direction in the X direction. Further, the moving body 20 includes a magnetic force generation unit that generates a magnetic force by a magnetic field in the Y direction with respect to the magnetic pole sets, corresponding to the plurality of magnetic pole sets. Each magnetic force generation unit includes a permanent magnet that applies a bias magnetic field in the Y direction, and a coil that winds around the magnetic pole and that applies a magnetic field in the Z direction, and each magnetic force is generated by controlling the current flowing through the coil. The magnetic force generated by the section can be controlled.

このように、トランスバース方式を採用することで、上述した磁場のばらつきの問題を抑制し、移動体20の移動方向であるX方向においてバランスの良い磁場を容易に作ることができる。また、移動体20の移動方向に沿って配置された磁極の組ごとに磁力発生部を設けることができるので、磁界の強さが特定の磁極に偏って生じることを抑制することができる。したがって、移動体20の移動方向における磁極間の磁力の差を適切に制御することができ、効率良く移動体20の推力を得ることができる。
さらに、磁力発生部を構成する永久磁石は、磁極ごとにそれぞれ配置されていてもよい。この場合、永久磁石は、それぞれ各磁極の上方(直上)に配置することができる。これにより、各磁極において永久磁石が作る磁界を強めることができ、移動体20の推力を上げることが可能となる。
以上のように、本実施形態における平面ステージ装置100においては、磁場のばらつきが抑制され、効率良く移動体20の推力が得られる。
As described above, by adopting the transverse method, it is possible to suppress the above-described problem of the magnetic field variation and easily create a well-balanced magnetic field in the X direction, which is the moving direction of the moving body 20. Further, since the magnetic force generating portion can be provided for each set of magnetic poles arranged along the moving direction of the moving body 20, it is possible to prevent the magnetic field strength from being biased to a specific magnetic pole. Therefore, the difference in magnetic force between the magnetic poles in the moving direction of the moving body 20 can be appropriately controlled, and the thrust of the moving body 20 can be efficiently obtained.
Furthermore, the permanent magnets that form the magnetic force generator may be arranged for each magnetic pole. In this case, the permanent magnets can be arranged above (immediately above) each magnetic pole. As a result, the magnetic field created by the permanent magnets in each magnetic pole can be strengthened, and the thrust of the moving body 20 can be increased.
As described above, in the flat stage apparatus 100 according to the present embodiment, the variation of the magnetic field is suppressed, and the thrust of the moving body 20 can be efficiently obtained.

(変形例)
上記実施形態においては、移動体が一方向(X方向)のみに移動可能な平面ステージ装置100について説明した。しかしながら、この平面ステージ装置100を二台用い、両者を直交方向に組み合わせれば(一台目のステージ装置の上に、もう一台のステージ装置を載せれば)、移動体をプラテン平面上の直交する二方向、いわゆるXY方向に移動可能な平面ステージ装置とすることができる。
また、上記実施形態においては、図4に示すように、移動子21の各磁極にそれぞれ永久磁石を配置する場合について説明したが、磁力発生部ごとに1つずつ永久磁石を配置するようにしてもよい。つまり、移動体20の移動方向に直交する方向に並べて配置された磁極の組(例えば、磁極23aと磁極23b)に対して1つの永久磁石を配置するようにしてもよい。この場合にも、図9〜図12に示す従来のアキシャル方式の平面ステージ装置と比較して、磁場のばらつきを抑制することができる。
(Modification)
In the above embodiment, the planar stage device 100 in which the moving body can move only in one direction (X direction) has been described. However, if two flat stage devices 100 are used and they are combined in an orthogonal direction (if another stage device is placed on the first stage device), the moving body is placed on the platen plane. The flat stage device can be moved in two orthogonal directions, so-called XY directions.
Further, in the above-mentioned embodiment, as shown in FIG. 4, the case where the permanent magnets are arranged on the respective magnetic poles of the moving element 21 has been described. However, one permanent magnet is arranged for each magnetic force generation unit. Good. That is, you may make it arrange|position one permanent magnet with respect to the group of magnetic poles (for example, magnetic pole 23a and magnetic pole 23b) arrange|positioned along with the direction orthogonal to the moving direction of the moving body 20. Also in this case, it is possible to suppress the variation of the magnetic field as compared with the conventional axial type flat stage device shown in FIGS. 9 to 12.

本実施形態における平面ステージ装置100は、例えば、ワークを露光する露光装置のワークステージとして使用することができる。また、本実施形態における平面ステージ装置100は、例えば、レーザを基板に照射してビアホールを形成するなど、ワークを加工するレーザ加工装置のステージにも使用することができる。さらに、本実施形態における平面ステージ装置100は、ウエハ欠陥検査装置や部品実装装置などの加工装置のステージにも使用することができる。 The flat stage apparatus 100 in the present embodiment can be used as, for example, a work stage of an exposure apparatus that exposes a work. Further, the flat stage apparatus 100 according to the present embodiment can also be used as a stage of a laser processing apparatus that processes a workpiece, for example, by irradiating a substrate with a laser to form a via hole. Furthermore, the flat stage apparatus 100 according to the present embodiment can also be used as a stage of a processing apparatus such as a wafer defect inspection apparatus or a component mounting apparatus.

10…プラテン、11…基台(CFRP部材)、12…凸極、13…非磁性体、20…移動体、21…移動子、22a,22b…コイル、23a,23b…磁極、24a,24b…永久磁石、25…バックヨーク、26…板部材、100…平面ステージ装置、W…ワーク 10... Platen, 11... Base (CFRP member), 12... Convex pole, 13... Nonmagnetic material, 20... Moving body, 21... Moving element, 22a, 22b... Coil, 23a, 23b... Magnetic pole, 24a, 24b... Permanent magnet, 25... Back yoke, 26... Plate member, 100... Planar stage device, W... Work

Claims (6)

平面状のプラテンと、前記プラテン上を第1方向に移動する移動体と、を備える平面ステージ装置であって、
前記プラテンは、
炭素繊維の配向方向が前記第1方向に沿って設定された炭素繊維プラスチックにより構成された基台と、
前記基台上にストライプ状に設けられた凸極と、を備え、
前記凸極は、互いに絶縁された複数の棒状の磁性体であって、長手方向を前記第1方向に直交する第2方向に一致させ、前記第1方向に一定間隔で平行に配置されており、
前記移動体は、
前記第1方向に所定の間隔で配置された複数の磁極を有し、
前記第2方向の磁界により前記複数の磁極にそれぞれ発生する前記凸極との間の磁力によって、前記第1方向に移動することを特徴とする平面ステージ装置。
A flat stage device comprising: a flat platen; and a moving body that moves on the platen in a first direction,
The platen is
A base made of carbon fiber plastic in which the orientation direction of the carbon fibers is set along the first direction,
And a convex pole provided in a stripe shape on the base,
The salient poles are a plurality of rod-shaped magnetic bodies that are insulated from each other, and are arranged parallel to each other in the first direction with their longitudinal directions aligned with a second direction orthogonal to the first direction. ,
The moving body is
A plurality of magnetic poles arranged at a predetermined interval in the first direction,
A flat stage apparatus characterized in that it moves in the first direction by the magnetic force between the convex poles generated in the plurality of magnetic poles by the magnetic field in the second direction.
前記移動体は、
前記複数の磁極として、前記第2方向に沿って配置された磁極の組を、前記第1方向に沿って複数組有し、
前記磁極の組にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記磁極の組に、前記第2方向の磁界により前記凸極との間の磁力を発生させる磁力発生部と、
前記磁力発生部が発生する磁力を制御する制御部と、を備え、
前記磁力発生部は、
前記第2方向のバイアス磁界を与える永久磁石と、
前記磁極の周囲をそれぞれ巻回し、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向の磁界を与えるコイルと、を備え、
前記制御部は、前記コイルに流す電流を制御することを特徴とする請求項1に記載の平面ステージ装置。
The moving body is
As the plurality of magnetic poles, a plurality of pairs of magnetic poles arranged along the second direction are provided along the first direction,
A magnetic force generation unit that is provided corresponding to each of the magnetic pole sets and that generates a magnetic force between the corresponding magnetic pole set and the convex pole by the magnetic field in the second direction;
A control unit that controls the magnetic force generated by the magnetic force generation unit,
The magnetic force generation unit,
A permanent magnet that applies a bias magnetic field in the second direction,
A coil that is wound around each of the magnetic poles and that applies a magnetic field in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction,
The flat stage apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls a current flowing through the coil.
前記永久磁石は、前記磁極の上方にそれぞれ個別に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の平面ステージ装置。 The flat stage apparatus according to claim 2, wherein the permanent magnets are individually provided above the magnetic poles. 前記基台は、炭素繊維が一方向に引き揃えられた一方向性の炭素繊維強化プラスチックにより構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の平面ステージ装置。 4. The flat stage apparatus according to claim 1, wherein the base is made of unidirectional carbon fiber reinforced plastic in which carbon fibers are aligned in one direction. 前記基台は、その長手方向が前記炭素繊維の配向方向に一致していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の平面ステージ装置。 5. The flat stage apparatus according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the base is aligned with an orientation direction of the carbon fibers. 凸極が設けられた平面状のプラテンと、前記プラテン上を第1方向に移動する移動体と、を備える平面ステージ装置であって、
前記移動体は、
前記プラテンの平面において前記第1方向に直交する第2方向に沿って配置された磁極の組を、前記第1方向に所定の間隔で複数組有し、
前記磁極の組にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記磁極の組に、前記第2方向の磁界により前記凸極との間の磁力を発生させる磁力発生部と、
前記磁力発生部が発生する磁力を制御する制御部と、を備え、
前記磁力発生部は、
前記第2方向のバイアス磁界を与える永久磁石と、
前記磁極の周囲をそれぞれ巻回し、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向の磁界を与えるコイルと、を備え、
前記制御部は、前記コイルに流す電流を制御することを特徴とする平面ステージ装置。
A flat stage apparatus comprising: a flat platen provided with a salient pole; and a moving body that moves on the platen in a first direction,
The moving body is
A plurality of pairs of magnetic poles arranged along a second direction orthogonal to the first direction on the plane of the platen at predetermined intervals in the first direction,
A magnetic force generation unit that is provided corresponding to each of the magnetic pole sets and that generates a magnetic force between the corresponding magnetic pole set and the convex pole by the magnetic field in the second direction;
A control unit that controls the magnetic force generated by the magnetic force generation unit,
The magnetic force generation unit,
A permanent magnet that applies a bias magnetic field in the second direction,
A coil that is wound around each of the magnetic poles and that applies a magnetic field in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction,
The flat stage apparatus, wherein the control unit controls a current flowing through the coil.
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