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特開2024-175335搬送システム、成膜装置、搬送システムの制御方法及び物品の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024175335
(43)【公開日】2024-12-18
(54)【発明の名称】搬送システム、成膜装置、搬送システムの制御方法及び物品の製造方法
(51)【国際特許分類】
H02P 25/064 20160101AFI20241211BHJP
H02K 41/02 20060101ALI20241211BHJP
H02K 41/03 20060101ALI20241211BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20241211BHJP
B65G 54/02 20060101ALI20241211BHJP
【ＦＩ】
H02P25/064
H02K41/02 C
H02K41/03 A
H01L21/68 A
B65G54/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023093039
(22)【出願日】2023-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100101498
【弁理士】
【氏名又は名称】越智 隆夫
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(74)【代理人】
【識別番号】100136799
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 亜希
(72)【発明者】
【氏名】勝浦 公介
【テーマコード（参考）】
3F021
5F131
5H540
5H641
【Ｆターム（参考）】
3F021AA07
3F021BA02
3F021CA04
3F021DA04
5F131AA02
5F131BA13
5F131CA18
5F131CA32
5F131DA02
5F131DA22
5F131DA42
5F131DB87
5F131EA22
5F131EA23
5H540AA01
5H540BA03
5H540EE05
5H540FA12
5H540FC02
5H641BB06
5H641BB15
5H641BB16
5H641GG02
5H641GG24
5H641GG26
5H641HH03
5H641JA07
(57)【要約】
【課題】可動子及び搬送路が大型化した場合であっても可動子の位置制御において高い応答性能を実現することができる搬送システムを提供する。
【解決手段】搬送システムは、固定子と、第１の方向に沿って移動可能な可動子と、可動子及び固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、他方に複数の磁石と対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して複数の磁石と複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して複数の磁石と複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、第１の制御部は、第１の方向と交差する第２の方向における可動子の姿勢を制御可能であり、第２の制御部は、第１の方向における可動子の位置又は姿勢を制御可能である。
【選択図】図１
【解決手段】搬送システムは、固定子と、第１の方向に沿って移動可能な可動子と、可動子及び固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、他方に複数の磁石と対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して複数の磁石と複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して複数の磁石と複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、第１の制御部は、第１の方向と交差する第２の方向における可動子の姿勢を制御可能であり、第２の制御部は、第１の方向における可動子の位置又は姿勢を制御可能である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定子と、
第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、
前記第１の制御部は、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御可能であり、
前記第２の制御部は、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御可能である
ことを特徴とする搬送システム。
第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、
前記第１の制御部は、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御可能であり、
前記第２の制御部は、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御可能である
ことを特徴とする搬送システム。
【請求項2】
前記第２の制御部は、前記第１の方向、前記第１の方向と前記第２の方向とに交差する第３の方向、及び第２の方向に沿った軸の周りの第４の方向における前記可動子の前記位置又は前記姿勢を制御可能であり、
前記第１の制御部は、前記第２の方向、前記第１の方向に沿った軸の周りの第５の方向、及び前記第３の方向に沿った軸の周りの第６の方向における前記可動子の前記姿勢を制御可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
前記第１の制御部は、前記第２の方向、前記第１の方向に沿った軸の周りの第５の方向、及び前記第３の方向に沿った軸の周りの第６の方向における前記可動子の前記姿勢を制御可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
【請求項3】
前記第１の制御部は、前記第１から第６の方向における前記可動子の前記位置又は前記姿勢を制御可能であり、
前記第１の制御部は、前記可動子が前記第１の方向において所定の位置に位置するとき、前記第１から第６の方向のうちの前記第２の方向、前記第５の方向、及び前記第６の方向のみにおける前記可動子の前記姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の搬送システム。
前記第１の制御部は、前記可動子が前記第１の方向において所定の位置に位置するとき、前記第１から第６の方向のうちの前記第２の方向、前記第５の方向、及び前記第６の方向のみにおける前記可動子の前記姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の搬送システム。
【請求項4】
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第１の方向における位置を検出する複数の第１の検出部と、
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第３の方向における位置を検出する複数の第２の検出部と、
を有し、
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、前記所定の位置において前記可動子を検出可能に設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の搬送システム。
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第３の方向における位置を検出する複数の第２の検出部と、
を有し、
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、前記所定の位置において前記可動子を検出可能に設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の搬送システム。
【請求項5】
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第１の検出部よりも位置検出分解能が高く、
前記第２の制御部に接続された前記第２の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第２の検出部よりも位置検出分解能が高い
ことを特徴とする請求項４に記載の搬送システム。
前記第２の制御部に接続された前記第２の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第２の検出部よりも位置検出分解能が高い
ことを特徴とする請求項４に記載の搬送システム。
【請求項6】
前記第２の制御部により前記電流が制御される前記コイルの巻き数は、前記第１の制御部により前記電流が制御される前記コイルの巻き数よりも少ない
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項7】
前記第２の制御部は、前記第１の制御部よりも高い電圧を前記コイルに印加して前記電流を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項8】
前記第２の制御部は、前記第１の制御部よりも処理速度が高速である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項9】
前記第１の方向は水平方向であり、
前記第２の方向は鉛直方向である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
前記第２の方向は鉛直方向である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項10】
前記複数の磁石は、前記第１の方向において互いに異なる磁極が交互に並ぶ第１の磁石群と、前記第３の方向において互いに異なる磁極が交互に並ぶ第２の磁石群とを含む
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項11】
前記可動子は前記複数の磁石を有し、
前記固定子は前記複数のコイルを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
前記固定子は前記複数のコイルを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項12】
前記可動子は、ワークを保持する保持機構を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項13】
前記ワークは基板である
ことを特徴とする請求項１２に記載の搬送システム。
ことを特徴とする請求項１２に記載の搬送システム。
【請求項14】
固定子と、
前記固定子の第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有する搬送システムの制御方法であって、
前記第１の制御部が、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御し、
前記第２の制御部が、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御する
ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
前記固定子の第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有する搬送システムの制御方法であって、
前記第１の制御部が、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御し、
前記第２の制御部が、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御する
ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
【請求項15】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載され、前記可動子によりワークを搬送する搬送システムと、
前記ワークに膜を形成するための成膜源と、
を有することを特徴とする成膜装置。
前記ワークに膜を形成するための成膜源と、
を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項16】
ワークから物品を製造する物品の製造方法であって、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載された搬送システムを用いて前記可動子により前記ワークを搬送し、
前記可動子により搬送された前記ワークに対して加工を施す
ことを特徴とする物品の製造方法。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載された搬送システムを用いて前記可動子により前記ワークを搬送し、
前記可動子により搬送された前記ワークに対して加工を施す
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、搬送システム、成膜装置、搬送システムの制御方法及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１及び特許文献２には、磁気的な支持方式による浮上式搬送装置が記載されている。特許文献１及び特許文献２に記載される磁気浮上型の搬送装置は、可動子の搬送方向に沿って、搬送装置が導入されたチャンバ等の上部には浮上用コイルを、チャンバ等の側面には固定子コイルを一定間隔で並べることで可動子の非接触での搬送を実現している。
【0003】
特許文献１に記載の磁気浮上搬送装置では、浮上用のコイルと可動子との間の距離の制御を個々のコイルと可動子との間で完結して行うため、個々の閉ループ制御の応答は速いが、可動子の正確な姿勢を制御することが困難である。
【0004】
一方で、特許文献２に記載の磁気浮上搬送装置では、複数の位置検出手段と複数のコイルとを１つの統合コントローラで制御することで、可動子の姿勢を制御しつつ安定して可動子を非接触状態で搬送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表２０１７－５０７８７０号公報
【特許文献2】特開２０２１－１２６０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献２に記載の搬送装置では、可動子及び搬送路が大型化するにつれて、統合コントローラと通信する位置検出部及びコイル電流制御部が増大化し、データ通信時間が増える結果、可動子の位置制御における応答性能が低下する問題があった。
【0007】
本発明は、可動子及び搬送路が大型化した場合であっても可動子の位置制御において高い応答性能を実現することができる搬送システム及び搬送システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一観点によれば、固定子と、第１の方向に沿って移動可能な可動子と、前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、前記第１の制御部は、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御可能であり、前記第２の制御部は、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御可能である搬送システムが提供される。
【0009】
本発明の他の観点によれば、固定子と、前記固定子の第１の方向に沿って移動可能な可動子と、前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有する搬送システムの制御方法であって、前記第１の制御部が、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御し、前記第２の制御部が、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御する搬送システムの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、可動子及び搬送路が大型化した場合であっても可動子の位置制御において高い応答性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施形態による搬送システムの全体構成を示す概略図である。
【図2A】本発明の一実施形態による搬送システムの可動子及び固定子を示す概略図である。
【図2B】本発明の一実施形態による搬送システムの可動子及び固定子を示す概略図である。
【図2C】本発明の一実施形態による搬送システムの可動子及び固定子を示す概略図である。
【図3】本発明の一実施形態による搬送システムの可動子の永久磁石構成を示す概略図である。
【図4】本発明の一実施形態による搬送システムを制御する制御システムを示す概略図である。
【図5A】本発明の一実施形態による搬送システムのコイル及びセンサの接続構成を示す概略図である。
【図5B】本発明の一実施形態による搬送システムのコイル及びセンサの接続構成を示す概略図である。
【図5C】本発明の一実施形態による搬送システムのコイル及びセンサの接続構成を示す概略図である。
【図6A】本発明の一実施形態による搬送システムにおける可動子の姿勢制御方法を示す概略図である。
【図6B】本発明の一実施形態による搬送システムにおける可動子の姿勢制御方法を示す概略図である。
【図7A】本発明の一実施形態による搬送システムにおける可動子の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。
【図7B】本発明の一実施形態による搬送システムにおける可動子の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。
【図8】本発明の一実施形態による搬送システムにおける可動子の永久磁石に加わるコイル単位電流当たりの電磁力の関係を示す概略図である。
【図9】本発明の一実施形態による搬送システムにおける可動子の位置制御を行う際に可動子の永久磁石に加わる力を示す概略図である。
【図10A】本発明の一実施形態による搬送システムにおけるコイルの構成例を示す概略図である。
【図10B】本発明の一実施形態による搬送システムにおけるコイルの構成例を示す概略図である。
【図10C】本発明の一実施形態による搬送システムにおけるコイルの構成例を示す概略図である。
【図10D】本発明の一実施形態による搬送システムにおけるコイルの構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
まず、本実施形態による搬送システム１の構成について図１乃至図５Ｃを用いて説明する。図１乃至図３は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１を含む搬送システム１の構成を示す概略図である。なお、図１及び図２Ａは、それぞれ可動子１０１及び固定子２０１の主要部分を抜き出して示したものである。
【0014】
図１は可動子１０１を斜め上方から見た図である。図２Ａは可動子１０１及び固定子２０１を後述のＸ方向から見た図、図２Ｂは図２Ａ中の破線で囲まれた枠部分を拡大した図、図２Ｃは図２Ｂ中の一点鎖線に沿った断面をＡ視点から見た図である。図３は、可動子１０１を後述のＺ方向から見た図である。図４は、搬送システム１全体の各制御機器の接続状態を示すシステム構成図である。図５Ａ乃至図５Ｃは、コイル２０２及びコイル２０２に関連する構成を示す概略図である。
【0015】
図１乃至図２Ｃに示すように、本実施形態による搬送システム１は、キャリア、台車又はスライダを構成する可動子１０１と、搬送路を構成する固定子２０１とを有している。また、搬送システム１は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、コイルユニットコントローラ３０３と、センサコントローラ３０４を有している。さらに、搬送システム１は、高速制御用コントローラ３１０を有している。なお、図１では、可動子１０１として２つの可動子１０１ａ、１０１ｂ、固定子２０１として２つの固定子２０１ａ、２０１ｂを示している。以後、可動子１０１、固定子２０１等の複数存在しうる構成要素について特に区別する必要がない場合には共通の数字のみの符号を用い、必要に応じて数字の符号の後に小文字のアルファベットを付して個々を区別する。
【0016】
本実施形態による搬送システム１は、固定子２０１のコイル２０２と可動子１０１の永久磁石１０３との間で電磁力を発生させて可動子１０１を搬送するリニアモータによる搬送システムである。また、本実施形態による搬送システム１は、可動子１０１を浮上させて非接触で搬送する磁気浮上型の搬送システムである。
【0017】
本実施形態による搬送システム１は、可動子１０１により搬送されたワークに対して加工を施す工程装置をも有する加工システムの一部を構成している。一般に、工業製品を組み立てるための生産ライン、半導体露光装置等では、搬送システムが用いられている。特に、生産ラインにおける搬送システムは、ファクトリーオートメーション化された生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、部品等のワークを搬送する。また、プロセス装置中の搬送システムとして使われる場合もある。本実施形態による搬送システム１は、かかる用途に用いられうるものである。
【0018】
搬送システム１は、例えば、固定子２０１により可動子１０１を搬送することにより、可動子１０１に保持されたワークを、ワークに対して加工作業を施す工程装置に搬送する。工程装置は、特に限定されるものではないが、例えば、ワークである後述のガラス基板１０２上に成膜を行う蒸着装置、スパッタ装置等の成膜装置である。なお、図１では、２台の固定子２０１に対して２台の可動子１０１を示しているが、これらに限定されるものではない。搬送システム１においては、１台又は複数台の可動子１０１が１台又は複数台の固定子２０１上を搬送されうる。
【0019】
ここで、以下の説明において用いる座標軸、方向等を定義する。まず、可動子１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。鉛直方向は、重力の方向（ｍｇ方向）である。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿ってＹ軸をとり、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ軸周りの回転方向をＷｘ方向、Ｙ軸周りの回転方向をＷｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向をＷｚ方向とする。また、乗算の記号として“＊”を使用する。また、可動子１０１の中心を原点Ｏｃとし、＋Ｙ側をＲ側、－Ｙ側をＬ側として記載する。なお、可動子１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。
【0020】
図１中の矢印に示すように、可動子１０１は、搬送方向であるＸ方向に沿って移動可能に構成されている。可動子１０１は、永久磁石１０３と、Ｘリニアスケール１０４と、Ｙリニアスケール１１１と、Ｙターゲット１０５と、Ｚターゲット１０６と、ストッパー１０７とを有している。可動子１０１は、上面と、上面の反対側に位置する下面とを有している。
【0021】
永久磁石１０３は、可動子１０１の上面において、Ｒ側及びＬ側のそれぞれの端部にＸ方向に沿って複数取り付けられて設置されている。Ｒ側及びＬ側のそれぞれにおいて磁石群を構成する複数の永久磁石１０３は、複数のＸＺ用磁石群と、複数のＹ用磁石群とを含んでいる。ＸＺ用磁石群は、Ｘ方向においてＮ極とＳ極との互いに異なる磁極が交互に並ぶように配置された磁石群である。Ｙ用磁石群は、Ｙ方向においてＮ極とＳ極との互いに異なる磁極が交互に並ぶように配置された磁石群である。ここで説明したＮ極及びＳ極は、各磁石の上面の極性である。図３は、可動子１０１のＬ側における永久磁石１０３の配置を示している。Ｌ側において、複数の永久磁石１０３は、ＸＺ用磁石群１０３ｘｚａＬ、１０３ｘｚｂＬと、Ｙ用磁石群１０３ｙａＬ、１０３ｙｂＬ、１０３ｙｃＬとで構成されている。これらの磁石群は、可動子１０１の＋Ｘ側から－Ｘ側に向かって、Ｙ用磁石群１０３ｙａＬ、ＸＺ用磁石群１０３ｘｚａＬ、Ｙ用磁石群１０３ｙｂＬ、ＸＺ用磁石群１０３ｘｚｂＬ、Ｙ用磁石群１０３ｙｃＬの順に配置されている。可動子１０１のＲ側においても、図３に示すＬ側と同様に複数の永久磁石１０３が配置されている。すなわち、可動子１０１のＲ側においては、図示しないが、Ｙ用磁石群１０３ｙａＲ、ＸＺ用磁石群１０３ｘｚａＲ、Ｙ用磁石群１０３ｙｂＲ、ＸＺ用磁石群１０３ｘｚｂＲ、Ｙ用磁石群１０３ｙｃＲが配置されている。Ｒ側における各磁石群は、符号の末尾Ｒ以外の部分が同じＬ側における磁石群と同様に構成されている。なお、永久磁石１０３の設置場所及び設置数は、図１乃至図３に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【0022】
Ｘリニアスケール１０４、Ｙリニアスケール１１１、Ｙターゲット１０５及びＺターゲット１０６は、可動子１０１において、それぞれ固定子２０１に設置されたリニアエンコーダ及びセンサにより読み取り可能な位置に取り付けられて設置されている。ここにいうリニアエンコーダ及びセンサは、後述のＸリニアエンコーダ２０４、高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０、高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６を含む。
【0023】
ストッパー１０７は、可動子１０１のＹ方向を向く両側面からＹ方向外側に突出するように取り付けられて設置されている。ストッパー１０７に対しては、後述の衝突防止ローラー２０７、２０８がＺ方向に上側及び下側から対向するように設置されている。
【0024】
固定子２０１は、コイル２０２と、Ｘリニアエンコーダ２０４と、高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０と、高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１と、Ｙセンサ２０５と、Ｚセンサ２０６、衝突防止ローラー２０７、２０８とを有している。
【0025】
コイル２０２は、可動子１０１の上面に設置された永久磁石１０３にＸ方向に沿って対向可能なように固定子２０１にＸ方向に沿って複数取り付けられて設置されている。具体的には、複数のコイル２０２は、可動子１０１の上面におけるＲ側及びＬ側それぞれの端部に設置された２つの永久磁石１０３にＺ方向に沿って上方から対向可能なようにＸ方向に沿って２列に配置されて設置されている。なお、コイル２０２の設置場所及び設置数は、図１及び図２Ａに示す場合に限定されるものではなく、適宜変更することができる。コイル２０２は、鉄心等のコア２０２１と、コア２０２１に巻かれた巻線２０２２とを有している。
【0026】
固定子２０１は、電流が印加された各コイル２０２によりコイル２０２と永久磁石１０３との間に電磁力を発生させる。これにより、可動子１０１は、Ｚ方向に沿って浮上しつつ、Ｘ方向に沿って移動する。
【0027】
Ｘリニアエンコーダ２０４、高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０、高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６は、可動子１０１が搬送方向に沿って移動する可動子１０１の位置及び姿勢を検出する検出部として機能する。
【0028】
Ｘリニアエンコーダ２０４は、可動子１０１に設置されたリニアスケール１０４を読み取り可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。Ｘリニアエンコーダ２０４は、リニアスケール１０４を読み取ることにより可動子１０１のＸリニアエンコーダ２０４に対する相対的な位置を検出する。
【0029】
Ｙセンサ２０５は、可動子１０１に設置されたＹターゲット１０５との間のＹ方向の距離を検出可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。Ｚセンサ２０６は、可動子１０１に設置されたＺターゲット１０６との間のＺ方向の距離を検出可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。
【0030】
高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０は、図２Ｃに示すように、Ｘリニアエンコーダ２０４とＸ方向に並んで設置され、Ｘリニアスケール１０４を読み取り可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０は、後述する可動子１０１のアライメント動作の際にＸ方向における所定の位置に位置する可動子１０１を検出可能に設置されている。
【0031】
高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１は、図２Ｂに示すように、Ｙリニアスケール１１１を読み取り可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１も、後述する可動子１０１のアライメント動作の際にＸ方向における所定の位置に位置する可動子１０１を検出可能に設置されている。
【0032】
高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０及び高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１は、Ｘリニアエンコーダ２０４に比べて信号分割数の設定が細かく、位置検出分解能の高いエンコーダとなっている。また、高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１は、Ｙセンサ２０５に比べても位置検出分解能が高くなっている。高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０及び高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１は、高速な位置制御を行うアライメント動作時に、可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢を検出する検出部として機能する。なお、本実施形態による搬送システム１では、アライメント動作時に、より高い位置決め精度を実現するためにこれらの位置検出分解能の高いエンコーダを使用しているが、これらに代えてＸリニアエンコーダ２０４と同等のエンコーダを用いてもよい。
【0033】
衝突防止ローラー２０７、２０８は、可動子１０１の各ストッパー１０７に対してＺ方向に上側及び下側から対向するように，Ｘ方向に沿って固定子２０１に取り付けられ設置されている。衝突防止ローラー２０７は、ストッパー１０７に上側から対向するよう設置されている。衝突防止ローラー２０８は、ストッパー１０７に下側から対向するよう設置されている。衝突防止ローラー２０７、２０８は、可動子１０１のＺ方向に位置に応じてストッパー１０７に接触して可動子１０１のＺ方向の可動範囲を規制する。衝突防止ローラー２０７、２０８は、ストッパー１０７が接触した場合にストッパー１０７がＸ方向に転がるように回転可能に構成されている。
【0034】
可動子１０１は、例えば、その上又は下にワークが取り付けられ又は保持されて搬送されるようになっている。なお、図２Ａでは、ワークとしてのガラス基板１０２が、可動子１０１の下面に設けられた保持機構１０８により保持された状態を示している。なお、ワークを可動子１０１に取り付け又は保持するための機構は、特に限定されるものではないが、機械的なフック、静電チャック等の一般的な取り付け機構、保持機構等を用いることができる。
【0035】
図１及び図２Ａには、可動子１０１に保持されたワークに対して加工を施す工程装置の例として、可動子１０１に保持された基板であるガラス基板１０２に対して蒸着を行う蒸着装置７が示されている。蒸着装置７は、固定子２０１に組み込まれて設置されている。
【0036】
蒸着装置７は、可動子１０１の下に保持されたガラス基板１０２に対向可能に設置されたパターンマスク５０１と、パターンマスク５０１の下側にパターンマスク５０１を介してガラス基板１０２に対向可能に設置された蒸着源７０１とを有している。蒸着源７０１は、ガラス基板１０２に膜を形成するための成膜源である。パターンマスク５０１は、成膜する膜に形成すべき所定の開口パターンが設けられた例えばマスク箔である。可動子１０１がＸ方向に搬送されることにより、可動子１０１に保持されたガラス基板１０２がパターンマスク５０１の上空に浮上した状態で停止する。
【0037】
可動子１０１がＸ方向における所定の位置に浮上停止してガラス基板１０２がパターンマスク５０１の上空に浮上停止した後、搬送システム１は、可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢を制御して水平方向における可動子１０１のアライメント動作を実施する。可動子１０１のアライメント動作により、搬送システム１は、ガラス基板１０２とパターンマスク５０１との水平方向の位置合わせを行うアライメント動作を実施する。ここで、水平方向とは、Ｘ方向、Ｙ方向及びＷｚ方向を含む。ガラス基板１０２及びパターンマスク５０１には、それぞれ不図示のアライメントマークが刻印等により設けられている。搬送システム１は、固定子２０１上方に設置された不図示のアライメントカメラで撮像することによりアライメント操作量を算出し、水平方向のアライメント動作を行うことができる。ガラス基板１０２とパターンマスク５０１とのアライメント精度の要求は数μｍ程度であり、可動子１０１単体の位置決め精度についても同等の数μｍ程度又はそれ以上の精度が要求される。
【0038】
アライメント動作の実施後、パターンマスク５０１の下側に配置された蒸着源７０１から蒸着物が放出される。放出される蒸着物は、パターンマスク５０１越しにガラス基板１０２に蒸着される。ガラス基板１０２の蒸着源７０１の側を向いた面には、蒸着源７０１による蒸着により金属、酸化物等の蒸着物の薄膜が成膜される。薄膜には、パターンマスク５０１によるパターンが形成される。このように、可動子１０１とともにワークが搬送され、搬送されたワークに対して工程装置により加工が施されてワークから物品が製造される。
【0039】
図１は、固定子２０１ａと固定子２０１ｂとの間に、例えばゲートバルブ等の構造物１００が存在している場所を含む領域を示している。構造物１００が存在する場所は、生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、連続して電磁石やコイルを配置することができない場所になっている。
【0040】
次に、搬送システム１を制御する制御システム３について図４乃至図５Ｃを用いて説明する。なお、制御システム３は、搬送システム１の一部を構成しうる。図４は、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３を示す概略図である。図５Ａは、コイルコントローラ３０２の接続構成を示す概略図である。図５Ｂは、センサコントローラ３０４の接続構成を示す概略図である。図５Ｃは、高速制御用コントローラ３１０の接続構成を示す概略図である。
【0041】
図４に示すように、制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、センサコントローラ３０４と、高速制御用コントローラ３１０を有している。制御システム３は、可動子１０１と固定子２０１とを含む搬送システム１を制御する制御部として機能する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２、センサコントローラ３０４及び高速制御用コントローラ３１０が通信可能に接続されている。
【0042】
コイルコントローラ３０２には、複数のコイルユニットコントローラ３０３が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２及びこれに接続された複数のコイルユニットコントローラ３０３は、コイル２０２のそれぞれの列に対応して設けられている。各コイルユニットコントローラ３０３には、コイル２０２が接続されている。
【0043】
図５Ａに示すように、各コイルユニットコントローラ３０３には、１個又は複数個のコイル２０２が接続されている。コイル２０２には、電流センサ３１２及び電流コントローラ３１３が接続されている。電流センサ３１２は、接続されたコイル２０２に流れる電流値を検出する。電流コントローラ３１３は、接続されたコイル２０２に流れる電流量を制御する。
【0044】
コイルユニットコントローラ３０３は、コイルコントローラ３０２から受信した電流指令値に基づき、電流コントローラ３１３に所望の電流量を指令する。電流コントローラ３１３は、電流センサ３１２により検出された電流値を検出してコイル２０２に対して所望の電流量の電流が流れるように電流量を制御する。
【0045】
図５Ｂに示すように、センサコントローラ３０４には、複数のＸリニアエンコーダ２０４、複数のＹセンサ２０５及び複数のＺセンサ２０６が通信可能に接続されている。
【0046】
複数のＸリニアエンコーダ２０４は、可動子１０１が搬送中もそのうちの１つが必ず１台の可動子１０１の位置を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＹセンサ２０５は、そのうちの２つが必ず１台の可動子１０１のＹターゲット１０５を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＺセンサ２０６は、その２列のうちの３つが必ず１台の可動子１０１のＺターゲット１０６を測定できるような間隔でかつ面をなすように固定子２０１に取り付けられている。
【0047】
統合コントローラ３０１は、Ｘリニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定して、コイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１からの電流指令値に基づき、上述のようにコイルユニットコントローラ３０３に対して電流値を指令する。これにより、統合コントローラ３０１は、制御部として機能し、固定子２０１に沿って可動子１０１を非接触で搬送するとともに、搬送する可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。
【0048】
また、図５Ｃに示すように、高速制御用コントローラ３１０には、コイルユニットコントローラ３０３を介して１個又は複数個のコイル２０２が接続されている。さらに、高速制御用コントローラ３１０には、複数の高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０と、複数の高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１が通信可能に接続されている。高速制御用コントローラ３１０は、統合コントローラ３０１とは別個独立のコントローラであり、統合コントローラ３０１よりも処理速度が高速なものであることが好ましい。
【0049】
高速制御用コントローラ３１０は、可動子１０１を浮上搬送する場合、統合コントローラ３０１から送信される電流指令値に基づき、上述したコイルコントローラ３０２と同様にコイルユニットコントローラ３０３に対して電流値を指令する。
【0050】
一方、可動子１０１のアライメント動作を実施する場合、高速制御用コントローラ３１０は、高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０及び高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定する。高速制御用コントローラ３１０は、自ら決定した電流指令値に基づき、コイルユニットコントローラ３０３に対して電流値を指令する。
【0051】
このように、可動子１０１のアライメント動作を実施する場合、統合コントローラ３０１との通信を介さずに、高速制御用コントローラ３１０単体でアライメント動作に関する処理を実行する制御部として機能する。すなわち、この場合、高速制御用コントローラ３１０は、可動子１０１の位置及び姿勢の算出からコイル２０２に対して所望の電流量の電流が流れるようにする電流量の制御までを単体で実行するため、可動子１０１の高速制御を実現することができる。
【0052】
次に、統合コントローラ３０１により実行される可動子１０１の姿勢制御方法について図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、本実施形態による搬送システム１における可動子１０１の浮上搬送時の姿勢制御方法を示す概略図である。図６Ｂは、本実施形態による搬送システム１における可動子１０１のアライメント動作時の姿勢制御方法を示す概略図である。図６Ａ及び図６Ｂは、可動子１０１の姿勢制御方法の概略について主にそのデータの流れに着目して示している。
【0053】
まず、可動子１０１の浮上搬送時の姿勢制御方法について図６Ａを用いて説明する。浮上搬送時においては、統合コントローラ３０１が制御部として機能する。すなわち、浮上搬送時において、統合コントローラ３０１は、以下に説明するように、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する制御部として機能する。これにより、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。
【0054】
図６Ａに示すように、まず、可動子位置算出関数４０１は、複数のＸリニアエンコーダ２０４からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子２０１上にある可動子１０１の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１に関する情報である可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）及び台数情報を更新する。可動子位置情報（Ｘ）は、固定子２０１上の可動子１０１の搬送方向であるＸ方向における位置を示している。可動子情報４０６は、例えば図６Ａ中にＰＯＳ－１、ＰＯＳ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。
【0055】
次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、可動子位置算出関数４０１により更新された可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）から、各々の可動子１０１を測定可能なＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６を特定する。次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、特定されたＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６から出力される値に基づき、各々の可動子１０１の姿勢に関する情報である姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）を算出して可動子情報４０６を更新する。可動子姿勢算出関数４０２により更新された可動子情報４０６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）を含んでいる。
【0056】
次いで、可動子姿勢制御関数４０３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４０６及び姿勢目標値から、各々の可動子１０１について印加力情報４０８を算出する。印加力情報４０８は、各々の可動子１０１に印加すべき力の大きさに関する情報である。印加力情報４０８は、後述する印加すべき力Ｔの力の３軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）及びトルクの３軸成分（Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）に関する情報を含んでいる。印加力情報４０８は、例えば図６Ａ中にＴＲＱ－１、ＴＲＱ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。
【0057】
ここで、力の３軸成分であるＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。また、トルクの３軸成分であるＴｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、それぞれトルクのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。本実施形態による搬送システム１は、これら力Ｔの６軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を制御することにより、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。
【0058】
次いで、コイル電流算出関数４０４は、印加力情報４０８及び可動子情報４０６に基づき、各コイル２０２に印加する電流指令値４０９を決定する。
【0059】
こうして、統合コントローラ３０１は、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行することにより、電流指令値４０９を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した電流指令値４０９をコイルコントローラ３０２に送信する。
以上のようにして、可動子１０１の浮上搬送時において、統合コントローラ３０１は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向、及びＷｚ方向における可動子１０１の位置及び姿勢を制御する。
以上のようにして、可動子１０１の浮上搬送時において、統合コントローラ３０１は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向、及びＷｚ方向における可動子１０１の位置及び姿勢を制御する。
【0060】
次に、可動子１０１アライメント動作時の姿勢制御方法について図６Ｂを用いて説明する。アライメント動作時においては、統合コントローラ３０１及び高速制御用コントローラ３１０の両コントローラが制御部として機能する。すなわち、アライメント動作時において、統合コントローラ３０１は、以下に説明するように、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する制御部として機能する。一方、高速制御用コントローラ３１０は、統合コントローラ３０１とは別に、可動子位置算出関数４１１、可動子姿勢算出関数４１２、可動子姿勢制御関数４１３及びコイル電流算出関数４１４を用いた処理を実行する制御部として機能する。これにより、アライメント動作時において、統合コントローラ３０１は可動子１０１の鉛直方向の姿勢をＺ軸、Ｗｘ軸及びＷｙ軸の３軸で制御する一方、高速制御用コントローラ３１０は可動子１０１の水平方向の姿勢をＸ軸、Ｙ軸及びＷｚ軸の３軸で制御する。これにより、可動子１０１の浮上状態を維持しつつ、水平方向において可動子１０１の高速な位置制御が可能となり、その結果、アライメント動作において高精度な位置決めを実現することができる。
【0061】
まず、高速制御用コントローラ３１０において、可動子位置算出関数４１１は、高分解能Ｘリニアエンコーダ２１０からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子２０１上にある可動子１０１の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数４１１は、可動子１０１に関する情報である可動子情報４１６の可動子位置情報（Ｘ）情報を更新する。
【0062】
次いで、可動子姿勢算出関数４１２は、可動子位置算出関数４１１で更新された可動子情報４１６の可動子位置情報（Ｘ）並びに複数の高分解能Ｙリニアエンコーダ２１１の測定値及びその取付位置の情報から可動子１０１の姿勢情報（Ｙ，Ｗｚ）を算出する。そして、可動子姿勢算出関数４１２は、算出結果に基づき可動子情報４１６を更新する。可動子姿勢算出関数４１２により更新された可動子情報４１６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｗｚ）を含んでいる。高速制御用コントローラ３１０は、可動子姿勢算出関数４１２により更新された可動子情報４１６を統合コントローラ３０１に通知する。
【0063】
次いで、可動子姿勢制御関数４１３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４１６及び姿勢目標値から、可動子１０１について印加力情報４１８を算出する。ただし、このとき印加力情報４１８として算出されるのは、水平方向の力及びトルク（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｗｚ）であり、印加力情報４１８における垂直方向の力及びトルク（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ）としては０が代入される。
【0064】
次いで、コイル電流算出関数４１４は、印加力情報４１８及び可動子情報４１６に基づき、電流指令値４０９の中の、高速制御用コントローラ３１０に接続された各コイル２０２に印加する電流指令値４０９２のみを決定する。
【0065】
一方で、統合コントローラ３０１は、まず、高速制御用コントローラ３１０の可動子姿勢算出関数４１２により更新された可動子情報４１６の通知を受けて、可動子情報４０６を更新する。
【0066】
次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、更新された可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）から、可動子１０１を測定可能なＺセンサ２０６を特定する。次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、特定されたＺセンサ２０６から出力される値に基づき、可動子１０１の垂直方向の姿勢に関する情報である姿勢情報（Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ）を算出して可動子情報４０６を更新する。可動子姿勢算出関数４０２により更新された可動子情報４０６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）を含んでいる。
【0067】
次いで、可動子姿勢制御関数４０３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４０６及び姿勢目標値から、可動子１０１について印加力情報４０８を算出する。ただし、このとき印加力情報４０８として算出されるのは、垂直方向の力及びトルク（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ）であり、印加力情報４０８における垂直方向の力及びトルク（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｗｚ）としては０が代入される。
【0068】
次いで、コイル電流算出関数４０４は、印加力情報４０８及び可動子情報４０６に基づき、各コイル２０２に印加する電流指令値４０９を決定する。
【0069】
こうして、統合コントローラ３０１及び高速制御用コントローラ３１０は、鉛直方向における可動子１０１の姿勢制御と、水平方向における可動子１０１の姿勢制御とを分割して実行することができる。すなわち、統合コントローラ３０１は、可動子１０１のアライメント動作時において、６軸の方向のうちのＺ方向、Ｗｘ方向及びＷｙ方向のみにおける可動子１０１の姿勢を制御する。一方、高速制御用コントローラ３１０は、可動子１０１のアライメント動作時において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＷｚ方向における可動子１０１の位置及び姿勢を制御する。
【0070】
可動子１０１の位置及び姿勢の制御についてさらに図７Ａ及び図７Ｂを用いて詳細に説明する。図７Ａは、浮上搬送時において可動子１０１の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。図７Ｂは、アライメント動作時において可動子１０１の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。
【0071】
図７Ａ及び図７Ｂにおいて、Ｐは、可動子１０１の位置及び姿勢であり、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）を成分とする。ｒｅｆは、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）の目標値である。ｅｒｒは、目標値ｒｅｆと位置及び姿勢Ｐとの間の偏差である。Ｔｑは力及びトルクであり、（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を成分とする。Ｉはコイル電流値であり、各コイル２０２の指標をｊとしたときにｊ番目のコイルに印加される電流値Ｉ（ｊ）を成分とする。ただし、ｊは、コイル２０２の設置数Ｎを２以上の整数として１≦ｊ≦Ｎを満たす整数である。Ｆは、可動子１０１に加わる電磁力であり、（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｆｗｘ，Ｆｗｙ，Ｆｗｚ）を成分とする。
【0072】
図７Ａに示す浮上搬送時において、可動子姿勢制御関数４０３は、偏差ｅｒｒの大きさ、偏差ｅｒｒの変化、偏差ｅｒｒの積算値等から目標値ｒｅｆを実現するために可動子１０１に印加すべき力Ｔを算出する。コイル電流算出関数４０４は、印加すべき力Ｔ並びに位置及び姿勢Ｐに基づき、可動子１０１に力Ｔを印加するためにコイル２０２に印加すべきコイル電流Ｉを算出する。こうして算出されたコイル電流Ｉがコイル２０２に印加されることにより、力Ｆが可動子１０１に作用して位置及び姿勢Ｐが目標値ｒｅｆに近づく。
【0073】
図７Ｂに示すアライメント動作時において、可動子姿勢制御関数４０３は、鉛直方向の成分（Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ）の偏差ｅｒｒの大きさ、偏差ｅｒｒの変化、偏差ｅｒｒの積算値等から目標値ｒｅｆを実現するために可動子１０１に印加すべき力Ｔを算出する。その際、可動子姿勢制御関数４０３は、印加すべき力Ｔにおける成分（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ）のみ算出し、成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｗｚ）を０とする。また、可動子姿勢制御関数４１３は、水平方向の成分（Ｘ，Ｙ，Ｗｚ）の偏差ｅｒｒの大きさ、偏差ｅｒｒの変化、偏差ｅｒｒの積算値等から目標値ｒｅｆを実現するために可動子１０１に印加すべき力Ｔを算出する。その際、可動子姿勢制御関数４１３は、印加すべき力Ｔにおける成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｗｚ）のみ算出し、成分（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ）を０とする。コイル電流算出関数４０４、４１４は、印加すべき力Ｔ並びに位置及び姿勢Ｐに基づき、可動子１０１に力Ｔを印加するためにコイル２０２に印加すべきコイル電流Ｉを算出する。こうして算出されたコイル電流Ｉがコイル２０２に印加されることにより、力Ｆが可動子１０１に作用して位置及び姿勢Ｐが目標値ｒｅｆに近づく。
【0074】
このように制御ブロックを構成することにより、可動子１０１の位置及び姿勢Ｐを所望の目標値ｒｅｆに制御することが可能になる。
【0075】
次に、統合コントローラ３０１及び高速制御用コントローラ３１０が、それぞれ垂直方向及び水平方向の力を独立して算出して両方向の力を可動子１０１に印加する方法について図８及び図９を用いて説明する。図８は、可動子１０１の永久磁石１０３に加わるコイル単位電流当たりの電磁力の関係を示す概略図である。図９は、可動子１０１の位置制御を行う際に可動子１０１の永久磁石１０３に加わる力を示す概略図である。
【0076】
図８の上段に示す図は、可動子１０１が所定の位置及び姿勢Ｐにあるときのコイル２０２と永久磁石１０３との位置関係を示す概略図である。図８の下段に示すグラフは、図８の上段に示す各コイル２０２に対して単位電流を印加した際にコイル２０２と永久磁石１０３との間に発生して永久磁石１０３に加わる電磁力であるｑ軸方向、ｄ軸方向及びＹ方向の力の大きさを示したものである。ここで、ｑ軸及びｄ軸とは、それぞれ一般的に同期式モータ制御で用いられるベクトル制御におけるｑ軸及びｄ軸と同様である。本実施形態で用いる座標系においては、ｑ軸方向がＸ方向、ｄ軸方向がＺ方向となる。図８中、実線及び黒丸プロットで示すグラフがｑ軸方向の力Ｅｑ（ｊ）、二重線及び二重丸プロットで示すグラフがｄ軸方向の力Ｅｄ（ｊ）、破線及び白丸プロットで示すグラフがＹ方向の力Ｅｙ（ｊ）である。ｊは上述した各コイル２０２の指標である。また、Ｅｑ１及び－Ｅｑ２はＥｑ（ｊ）がとりうる所定値、Ｅｄ１及びＥｄ２はＥｄ（ｊ）がとりうる所定値、Ｅｙ１はＥｙ（ｊ）がとりうる所定の値である。Ｅｑ（ｊ）、Ｅｄ（ｊ）及びＥｙ（ｊ）の大きさは、各コイル２０２と可動子１０１の永久磁石１０３との相対的な位置に応じて変化するため、可動子位置情報（Ｘ）の位置に応じて随時更新される。
【0077】
まず、統合コントローラ３０１による各コイル２０２の電流指令値の算出方法について以下に示す行列演算で説明する。
【0078】
可動子１０１に対して各方向に印加される力成分及びトルク成分（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ）は、それぞれ次式（１ａ）～（１ｆ）により表される。ここで、Ｔａｘ、Ｔａｙ、Ｔａｚは、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。トルクの３軸成分であるＴａｗｘ、Ｔａｗｙ、Ｔａｗｚは、それぞれトルクのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。Ｉ（ｊ）は、ｊ番目のコイル２０２に印加される電流量である。Ｙ（ｊ）は、可動子１０１の重心位置Ｏｃから各コイル２０２までのＹ方向の距離である。Ｘ（ｊ）は、可動子１０１の重心位置Ｏｃからの各コイル２０２までのＸ方向の距離である。記号Σは、指標ｊを１からコイル２０２の設置数Ｎまで変化させた場合の総和を意味する。
【0079】
【数1】
【0080】
ここで、トルク寄与行列Ｍａを定義する。トルク寄与行列Ｍａは、１～ｊ番目のコイル２０２の各々に対して単位電流を印加した場合の各力成分及びトルク成分（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ）への寄与の大きさを示す行列である。このように、統合コントローラ３０１は、各コイル２０２に印加される単位電流による各力成分及びトルク成分に対する寄与に関する情報を示すトルク寄与行列Ｍａを用いて、各コイル２０２に印加される電流値を決定する。
【0081】
トルク寄与行列Ｍａは、６行Ｎ列の行列である。トルク寄与行列Ｍａでは、その１行目をＸ方向、２行目をＹ方向、３行目をＺ方向、４行目をＷｘ方向、５行目をＷｙ方向、６行目をＷｚ方向に対応させる。すると、トルク寄与行列Ｍの１行ｊ列から６行ｊ列までのｊ列の各要素Ｍａ（１，ｊ）、Ｍａ（２，ｊ）、Ｍａ（３，ｊ）、Ｍａ（４，ｊ）、Ｍａ（５，ｊ）及びＭａ（６，ｊ）は、それぞれ次式（２ａ）～（２ｆ）により表される。なお、トルク寄与行列Ｍａの各行は、互いに線形独立である。
【0082】
Ｍａ（１，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ） …式（２ａ）
Ｍａ（２，ｊ）＝Ｅｙ（ｊ） …式（２ｂ）
Ｍａ（３，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ） …式（２ｃ）
Ｍａ（４，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ）＊Ｙ（ｊ） …式（２ｄ）
Ｍａ（５，ｊ）＝－Ｅｄ（ｊ）＊Ｘ（ｊ） …式（２ｅ）
Ｍａ（６，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ）＊Ｙ（ｊ） …式（２ｆ）
Ｍａ（２，ｊ）＝Ｅｙ（ｊ） …式（２ｂ）
Ｍａ（３，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ） …式（２ｃ）
Ｍａ（４，ｊ）＝Ｅｄ（ｊ）＊Ｙ（ｊ） …式（２ｄ）
Ｍａ（５，ｊ）＝－Ｅｄ（ｊ）＊Ｘ（ｊ） …式（２ｅ）
Ｍａ（６，ｊ）＝Ｅｑ（ｊ）＊Ｙ（ｊ） …式（２ｆ）
【0083】
また、本実施形態では、コイル電流ベクトルＩｓａとして、１～Ｎ番目のコイル２０２に印加する電流量Ｉ（１）～Ｉ（Ｎ）を要素とする列ベクトルを導入する。コイル電流ベクトルＩｓａは、次式（３）により表されるＮ行１列の列ベクトルである。ここで、Ｔｒは転置行列を意味している。
Ｉｓａ＝Ｔｒ（Ｉ（１），Ｉ（２），…，Ｉ（ｊ），…，Ｉ（Ｎ）） …式（３）
Ｉｓａ＝Ｔｒ（Ｉ（１），Ｉ（２），…，Ｉ（ｊ），…，Ｉ（Ｎ）） …式（３）
【0084】
次に、トルクベクトルＴｑａを次式（４）により定義する。
Ｔｑａ＝Ｔｒ（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ） …式（４）
Ｔｑａ＝Ｔｒ（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ） …式（４）
【0085】
すると、次式（５）が得られる。
Ｔｑａ＝Ｍａ＊Ｉｓａ …（５）
Ｔｑａ＝Ｍａ＊Ｉｓａ …（５）
【0086】
ここで、疑電流ベクトルＫａを導入する。疑電流ベクトルＫａは、６行１列の列ベクトルであり、Ｔｒ（Ｍａ）をトルク寄与行列Ｍａの転置行列とすれば、次式（６）を満足するベクトルである。
Ｔｒ（Ｍａ）＊Ｋａ＝Ｉｓａ …式（６）
Ｔｒ（Ｍａ）＊Ｋａ＝Ｉｓａ …式（６）
【0087】
式（５）は、式（６）を用いて次式（７）に変形することができる。
Ｔｑａ＝Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ）＊Ｋａ …式（７）
Ｔｑａ＝Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ）＊Ｋａ …式（７）
【0088】
式（７）において、Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ）は、６行Ｎ列の行列とＮ行６列の行列との積であるから６行６列の正方行列となる。また、トルク寄与行列Ｍａの各行は、互いに線形独立である。したがって、Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ）は、逆行列を常に得ることができる。そのため、式（７）は、次式（８）に変形することができる。
Ｋａ＝Ｉｎｖ（Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ））＊Ｔｑａ …式（８）
Ｋａ＝Ｉｎｖ（Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ））＊Ｔｑａ …式（８）
【0089】
式（６）及び式（８）から、最終的に次式（９）で表されるコイル電流ベクトルＩｓａを得る。こうして、コイル電流ベクトルＩｓａを一意に求めることができる。統合コントローラ３０１は、コイル電流ベクトルＩｓａを計算することにより、各コイル２０２に印加する電流を決定することができる。
Ｔｒ（Ｍａ）＊Ｉｎｖ（Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ））＊Ｔｑａ＝Ｉｓａ …式（９）
Ｔｒ（Ｍａ）＊Ｉｎｖ（Ｍａ＊Ｔｒ（Ｍａ））＊Ｔｑａ＝Ｉｓａ …式（９）
【0090】
以上のとおり、本実施形態によれば、可動子１０１に対して６軸の力成分及びトルク成（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ）を独立して印加することができる。これにより、可動子１０１の姿勢を維持しつつ安定した搬送を実現することができる。
【0091】
また、上述したように、アライメント動作時では、Ｔａｘ＝０、Ｔａｙ＝０、Ｔａｗｚ＝０とする。このため、アライメント動作時におけるトルクベクトルＴｑａは、次式（１０）で示す３行１列の列ベクトルとすることができる。
Ｔｑａ＝Ｔｒ（Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ） …式（１０）
Ｔｑａ＝Ｔｒ（Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ） …式（１０）
【0092】
さらに、トルク寄与行列Ｍａの各行は互いに線形独立である。このため、アライメント動作時におけるトルク寄与行列Ｍａは、式（１０）に合わせて式（２ｃ）、（２ｄ）及び（２ｅ）で表される要素をそれぞれ１行ｊ列から３行ｊ列までのｊ列の要素とする３行Ｎ列の行列とすることができる。こうして、アライメント動作時においても、式（９）によりコイル電流ベクトルＩｓａを一意に求めることができる。
【0093】
統合コントローラ３０１は、上述のようにしてコイル電流ベクトルＩｓａを算出することにより、アライメント動作時以外の動作時及びアライメント動作時において各コイル２０２に印加する電流を決定することができる。アライメント動作時以外の動作時は、浮上搬送時を含む。
【0094】
次に、アライメント動作時における高速制御用コントローラ３１０による各コイル２０２の電流指令値の算出方法について以下に示す行列演算で説明する。
【0095】
可動子１０１に対して各方向に印加される力成分及びトルク成分（Ｔｂｘ，Ｔｂｙ，Ｔｂｚ，Ｔｂｗｘ，Ｔｂｗｙ，Ｔｂｗｚ）は、それぞれ次式（１１ａ）～（１１ｆ）により表される。ここで、Ｔｂｘ、Ｔｂｙ、Ｔｂｚは、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。トルクの３軸成分であるＴｂｗｘ、Ｔｂｗｙ、Ｔｂｗｚは、それぞれトルクのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。
【0096】
【数2】
【0097】
ここで、統合コントローラ３０１による演算の場合と同様にトルク寄与行列Ｍｂ及び疑電流ベクトルＫｂを導入した計算を実行して、次式（１２）により、コイル２０２に印加する電流を示すコイル電流ベクトルＩｓｂを得ることができる。トルク寄与行列Ｍｂ、疑電流ベクトルＫｂ及びコイル電流ベクトルＩｓｂは、それぞれトルク寄与行列Ｍａ、疑電流ベクトルＫａ及びコイル電流ベクトルＩｓａと同様に考えることができる。
Ｔｒ（Ｍｂ）＊Ｉｎｖ（Ｍｂ＊Ｔｒ（Ｍｂ））＊Ｔｑｂ＝Ｉｓｂ …式（１２）
Ｔｒ（Ｍｂ）＊Ｉｎｖ（Ｍｂ＊Ｔｒ（Ｍｂ））＊Ｔｑｂ＝Ｉｓｂ …式（１２）
【0098】
上述したように、高速制御用コントローラ３１０は、Ｔｂｚ＝０、Ｔｂｗｘ＝０、Ｔｂｗｙ＝０とする。このため、トルクベクトルＴｑｂは、次式（１３）で示す３行１列の列ベクトルとすることができる。
Ｔｑｂ＝Ｔｒ（Ｔｂｘ，Ｔｂｙ，Ｔｂｗｚ） …式（１３）
Ｔｑｂ＝Ｔｒ（Ｔｂｘ，Ｔｂｙ，Ｔｂｗｚ） …式（１３）
【0099】
さらに、統合コントローラ３０１による演算の場合と同様に、トルク寄与行列Ｍｂの各行は互いに線形独立である。このため、トルク寄与行列Ｍｂは、式（１３）に合わせて３行Ｎ列の行列とすることができる。ただし、トルク寄与行列Ｍｂは、式（２ａ）、（２ｂ）及び（２ｆ）で表される要素に相当する要素をそれぞれ１行ｊ列から３行ｊ列までのｊ列の要素とする３行Ｎ列の行列である。こうして、式（１２）によりコイル電流ベクトルＩｓｂを一意に求めることができる。
【0100】
上述した統合コントローラ３０１で算出したコイル電流ベクトルＩｓａと、高速制御用コントローラ３１０で算出したコイル電流ベクトルＩｓｂとは互いに独立している。そのため、各々で算出したコイル電流ベクトルＩｓａ、Ｉｓｂの各要素を加算することで、鉛直方向における３軸成分（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ）と水平方向における３軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｗｚ）を分離しつつ、可動子１０１の６軸制御が可能となる。
【0101】
なお、上記説明では、統合コントローラ３０１によるアライメント動作時のコイル電流ベクトルＩｓａの算出に際して、トルクベクトルＴｑａを３行１列、トルク寄与行列Ｍａを３行Ｎ列としたが、これに限定されるものではない。Ｔｑａの要素にＴａｚ＝０、Ｔａｗｘ＝０、Ｔａｗｙ＝０を代入し、トルクベクトルＴｑａを６行１列、トルク寄与行列Ｍａを６行Ｎ列としたままコイル電流ベクトルＩｓａを算出してもよい。
【0102】
また、上記説明では、高速制御用コントローラ３１０によるアライメント動作時のコイル電流ベクトルＩｓｂの算出に際して、トルクベクトルＴｑｂを３行１列、トルク寄与行列Ｍｂを３行Ｎ列としたが、これに限定されるものではない。Ｔｑｂの要素にＴｂｚ＝０、Ｔｂｗｘ＝０、Ｔｂｗｙ＝０を代入し、トルクベクトルＴｑｂを６行１列、トルク寄与行列Ｍｂを６行Ｎ列としたままコイル電流ベクトルＩｓｂを算出してもよい。
【0103】
また、上記説明では、コイル電流ベクトルＩｓａ、ＩｓｂをともにＮ行１列の列ベクトルとしてそれぞれ統合コントローラ３０１及び高速制御用コントローラ３１０により算出したが、これに限定されるものではない。コイル電流ベクトルＩｓａ、Ｉｓｂは、それぞれ統合コントローラ３０１及び高速制御用コントローラ３１０に接続されているコイル２０２に限定して要素数を絞ってもよい。
【0104】
以下、可動子１０１と各コイル２０２との位置関係が図８に示す場合の具体的な演算例について説明する。
【0105】
まず、各コイル２０２の指標ｊは、図８中にＣｏｉｌＩｎｄｅｘで示すように１～７、８～１３、１４～２０の番号を指定している。ｊ＝１～７及びｊ＝１４～２０のコイル２０２は、コイルコントローラ３０２に接続されている。一方、ｊ＝８～１３のコイル２０２は、高速制御用コントローラ３１０に接続されている。つまり、ｊ＝１～７及びｊ＝１４～２０のコイル２０２は、統合コントローラ３０１で算出した鉛直方向の力成分及びトルク成分に基づいて電流指令値が決定される。一方、ｊ＝８～１３のコイル２０２は、高速制御用コントローラ３１０で算出した水平方向の力成分及びトルク成分に基づいて電流指令値が決定される。図８及び図９では、ｊ＝１～７及びｊ＝１４～２０のコイル２０２に対応する領域Ａ３０１と、ｊ＝８～１３のコイル２０２に対応する領域Ａ３１０を示している。
【0106】
図９は、図８に示す状態において、可動子１０１の各磁石群にかかる電磁力を示す概略図である。図９中、破線枠で示した箇所は、図８に示すｊ＝８～１３のコイル２０２による電磁力が作用するエリアである。なお、図９には、可動子１０１のＬ側における磁石群を示している。
【0107】
まず、統合コントローラ３０１で算出した力成分及びトルク成分に関する情報である力及びトルク情報を（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ）として説明する。
【0108】
力及びトルク情報（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｚ，Ｔａｗｘ，Ｔａｗｙ，Ｔａｗｚ）は、次式（１４ａ）～（１４ｇ）で表される。説明を簡単にするため、可動子１０１のＲ側及びＬ側のうちのＬ側のみの磁石群に作用する力成分及びトルク成分だけを扱う。Ｗｉｄｔｈは、可動子１０１の重心位置Ｏｃから複数のコイル２０２が並んだコイル列までのＹ方向の距離である。Ｘ（ｊ）は、可動子１０１の重心位置Ｏｃを基準とする各コイル２０２のＸ方向における相対位置である。
【0109】
【数3】
【0110】
【0111】
したがって、式（１４ａ）～（１４ｆ）は、それぞれ次式（１６ａ）～式（１６ｆ）となる。
【数5】
【0112】
ここで、仮に次式（１７ａ）～（１７ｅ）が成立するとする。
【数6】
【0113】
式（１７ａ）～（１７ｅ）を式（１６ａ）～（１６ｆ）に代入すると、次式（１８ａ）～（１８ｆ）を得る。
【0114】
【数7】
【0115】
式（１８ａ）～（１８ｆ）を見ると、水平方向の力成分及びトルク成分である（Ｔａｘ，Ｔａｙ，Ｔａｗｚ）が０になっていることが分かる。さらに、鉛直方向の力成分及びトルク成分である（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ）は、水平方向の力及びトルク成分とは独立して、Ｉ１、Ｉ２及びＩ３を操作することにより３軸で制御可能であることが分かる。
【0116】
次に、高速制御用コントローラ３１０で算出した力成分及びトルク成分に関する情報である力及びトルク情報を（Ｔｂｘ，Ｔｂｙ，Ｔｂｚ，Ｔｂｗｘ，Ｔｂｗｙ，Ｔｂｗｚ）として説明する。
【0117】
力及びトルク情報（Ｔｂｘ，Ｔｂｙ，Ｔｂｚ，Ｔｂｗｘ，Ｔｂｗｙ，Ｔｂｗｚ）は、次式（１９ａ）～（１９ｆ）で表される。説明を簡単にするため、可動子１０１のＲ側及びＬ側のうちのＬ側のみの磁石群に作用する力成分及びトルク成分だけを扱う。
【数8】
【0118】
【0119】
したがって、式（１９ａ）～（１９ｆ）は、それぞれ次式（２１ａ）～（２１ｆ）となる。
【数10】
【0120】
ここで、仮に次式（２２ａ）～（２２ｃ）が成立するとする。なお、次式（２２ａ）～（２２ｃ）におけるＩ１、Ｉ２及びＩ３は、式（１７ｃ）～（１７ｅ）におけるＩ１、Ｉ２及びＩ３とはそれぞれ別個のものである。
【0121】
【数11】
【0122】
式（２２ａ）～（２２ｃ）を式（２１ａ）～（２１ｆ）に代入すると、次式（２３ａ）～（２３ｆ）を得る。
【0123】
【数12】
【0124】
式（２３ａ）～（２３ｆ）を見ると、鉛直方向の力成分及びトルク成分である（Ｔｂｚ，Ｔｂｗｘ，Ｔｂｗｙ）が０になっていることが分かる。さらに、水平方向の力成分及びトルク成分である（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｗｚ）は、鉛直方向の力及びトルク成分とは独立して、Ｉ１、Ｉ２及びＩ３を操作することにより３軸で制御可能であることが分かる。
【0125】
したがって、統合コントローラ３０１及び高速制御用コントローラ３１０は、それぞれ垂直方向と水平方向の力を互いに独立して算出し、それぞれ算出した力を可動子１０１に印加することができる。図９に示すように、可動子１０１のＬ側における各磁石群にかかる電磁力は、Ｚ方向のＦｚｆＬ、Ｘ方向のＦｘｂＬ、Ｙ方向のＦｙｃＬ、Ｘ方向のＦｘｂＬ、Ｚ方向のＦｚｂＬとなる。また、可動子１０１のＲ側における各磁石群にかかる電磁力は、図示しないが、Ｌ側と対応して、Ｚ方向のＦｚｆＲ、Ｘ方向のＦｘｂＲ、Ｙ方向のＦｙｃＲ、Ｘ方向のＦｘｂＲ、Ｚ方向のＦｚｂＲとなる。統合コントローラ３０１は、これに接続されたコイル２０２に印加する電流を制御することによりＦｚｆＬ、ＦｚｂＬ、ＦｚｆＲ、ＦｚｂＲを磁石群に印加して、可動子１０１の鉛直方向の姿勢（Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ）を制御する。高速制御用コントローラ３１０は、これに接続されたコイル２０２に印加する電流を制御することによりＦｘｂＬ、ＦｙｃＬ、ＦｘｂＬ、ＦｘｂＲ、ＦｙｃＲ、ＦｘｂＲを磁石群に印加して、可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｗｚ）を制御する。
【0126】
このように、本実施形態では、統合コントローラ３０１とは別個独立の高速制御用コントローラ３１０が可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢を制御することができる。したがって、可動子１０１及び固定子２０１による搬送路が大型化した場合であっても、統合コントローラ３０１と通信するコイルコントローラ３０２、センサコントローラ３０４等の増大化を抑制し、データ通信時間の増加を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、可動子１０１及び搬送路が大型化した場合であっても可動子１０１の位置制御において高い応答性能を実現することができる。
【0127】
特に、搬送システム１が用いられる蒸着装置７等の成膜装置においては、ガラス基板１０２とパターンマスク５０１との水平方向の位置決め精度に対する要求は厳しく、水平方向の位置制御の応答性の低下は製品品質に直結する課題であった。本実施形態によれば、可動子１０１の姿勢を制御しつつ安定して可動子１０１を非接触状態で搬送することができるだけでなく、可動子１０１及び搬送路が大型化しても水平方向の位置制御の応答性能を維持しつつ、高い位置決め精度を実現することができる。
【0128】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、可動子１０１に永久磁石１０３、固定子２０１にコイル２０２を配置したムービングマグネット型のリニアモータにより搬送システム１を構成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。搬送システム１は、固定子２０１に永久磁石１０３、可動子１０１にコイル２０２を配置したムービングコイル型のリニアモータにより構成することもできる。すなわち、可動子１０１及び固定子２０１のうちの一方に永久磁石１０３を設置し、可動子１０１及び固定子２０１のうちの他方にコイル２０２を設置して搬送システム１を構成することができる。
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、可動子１０１に永久磁石１０３、固定子２０１にコイル２０２を配置したムービングマグネット型のリニアモータにより搬送システム１を構成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。搬送システム１は、固定子２０１に永久磁石１０３、可動子１０１にコイル２０２を配置したムービングコイル型のリニアモータにより構成することもできる。すなわち、可動子１０１及び固定子２０１のうちの一方に永久磁石１０３を設置し、可動子１０１及び固定子２０１のうちの他方にコイル２０２を設置して搬送システム１を構成することができる。
【0129】
また、上記実施形態では、コイル２０２はすべて同じ構成としているが、これに限定されるものではない。アライメント動作時において制御の応答性能をさらに高めるため、高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイル２０２については、コイルコントローラ３０２に接続されたコイル２０２とは異なる構成としてもよい。搬送システム１におけるコイル２０２の構成例について図１０Ａ乃至図１０Ｄを用いて説明する。
図１０Ａ乃至図１０Ｄは、コイル２０２の構成例を示す概略図である。
図１０Ａ乃至図１０Ｄは、コイル２０２の構成例を示す概略図である。
【0130】
図１０Ａは、上記実施形態で説明したコイル２０２がすべて同じ構成になっている場合を示している。図１０Ａに示すように、コイルコントローラ３０２に接続されたコイル２０２と、高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイル２０２とは互いに同一の構成になっている。高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイル２０２は、以下のように構成することもできる。
【0131】
図１０Ｂは、高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイル２０２として、コイルコントローラ３０２に接続されたコイル２０２よりも巻き線の巻き数の少ないコイル２０２′を用いた場合を示している。図１０Ｂに示すように、巻き線の巻き数の少ないコイル２０２′を用いることもできる。このように高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイル２０２′の巻き数を少なくすることで、コイル２０２′において電流立ち上がりの時定数が小さくなり、高速制御用コントローラ３１０による制御の応答性能が向上する。その結果、アライメント動作時において、高速制御用コントローラ３１０により制御する可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｗｚ）の位置決め精度を向上することができる。
【0132】
図１０Ｃは、高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイルユニットコントローラ３０３として、印加電圧が高いコイルユニットコントローラ３０３′を用いた場合を示している。この場合、コイルユニットコントローラ３０３′は、コイルコントローラ３０２に接続されたコイルユニットコントローラ３０３よりもコイル２０２に印加する電圧が高くなっている。図１０Ｃに示すように、印加電圧が高いコイルユニットコントローラ３０３′を用いることもできる。これにより、高速制御用コントローラ３１０は、統合コントローラ３０１よりも高い電圧をコイル２０２に印加することができる。このようにコイルユニットコントローラ３０３′の印加電圧を高くすることにより、これに接続されたコイル２０２において電流立ち上がりの時定数が小さくなり、高速制御用コントローラ３１０による制御の応答性能が向上する。その結果、アライメント動作時において、高速制御用コントローラ３１０により制御する可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｗｚ）の位置決め精度が向上する。なお、図１０Ｂ及び以下に説明する図１０Ｄに示す場合においても、図１０Ｃに示す場合と同様に印加電圧が高いコイルユニットコントローラ３０３′を用いることができる。
【0133】
図１０Ｄは、コイルコントローラ３０２及び高速制御用コントローラ３１０に接続されたコイル２０２に接続されたコイル２０２として、それぞれコイル２０２″の巻き線が分割された部分が接続された場合を示している。この場合、コイル２０２″の巻き線が不均等に分割され、巻き線の分割部分のうち、巻き線の巻き数が多い部分がコイルコントローラ３０２に接続され、巻き線の巻き数が少ない部分が高速制御用コントローラ３１０に接続されている。図１０Ｄに示すように、高速制御用コントローラ３１０にコイル２０２″のうちの巻き線の巻き数が少ない部分を接続することもできる。このように高速制御用コントローラ３１０にコイル２０２″の巻き線の巻き数が少ない部分を接続することにより、その巻き数の少ない部分において電流立ち上がりの時定数が小さくなり、高速制御用コントローラ３１０による制御の応答性能が向上する。なお、この場合、浮上搬送時とアライメント動作時とでコイル２０２″のうちの分割された巻き線に流す電流を切り替えるように、統合コントローラ３０１、コイルコントローラ３０２、高速制御用コントローラ３１０等が構成される。具体的には、浮上搬送時には、コイルコントローラ３０２に接続された巻き線に電流を流す。一方、アライメント動作時には、高速制御用コントローラ３１０に接続された巻き線に電流を流す。その結果、アライメント動作時において、高速制御用コントローラ３１０により制御する可動子１０１の水平方向の位置及び姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｗｚ）の位置決め精度が向上する。
【0134】
また、本発明による搬送システムは、電子機器等の物品を製造する製造システムにおいて、物品となるワークに対して各作業工程を実施する工作機械等の各工程装置の作業領域にワークを可動子とともに搬送する搬送システムとして利用することができる。作業工程を実施する工程装置は、上述した蒸着装置のほか、ワークに対して部品の組み付けを実施する装置、塗装を実施する装置等、あらゆる装置であってよい。また、製造される物品も特定のものに限定されるものではなく、あらゆる部品であってよい。このように、本発明による搬送システムを用いてワークを作業領域に搬送し、作業領域に搬送されたワークに対して作業工程を実施して物品を製造することができる。
【0135】
本実施形態の開示は、以下の構成及び方法を含む。
（構成１）
固定子と、
第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、
前記第１の制御部は、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御可能であり、
前記第２の制御部は、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御可能である
ことを特徴とする搬送システム。
（構成２）
前記第２の制御部は、前記第１の方向、前記第１の方向と前記第２の方向とに交差する第３の方向、及び第２の方向に沿った軸の周りの第４の方向における前記可動子の前記位置又は前記姿勢を制御可能であり、
前記第１の制御部は、前記第２の方向、前記第１の方向に沿った軸の周りの第５の方向、及び前記第３の方向に沿った軸の周りの第６の方向における前記可動子の前記姿勢を制御可能である
ことを特徴とする構成１に記載の搬送システム。
（構成３）
前記第１の制御部は、前記第１から第６の方向における前記可動子の前記位置又は前記姿勢を制御可能であり、
前記第１の制御部は、前記可動子が前記第１の方向において所定の位置に位置するとき、前記第１から第６の方向のうちの前記第２の方向、前記第５の方向、及び前記第６の方向のみにおける前記可動子の前記姿勢を制御する
ことを特徴とする構成２に記載の搬送システム。
（構成４）
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第１の方向における位置を検出する複数の第１の検出部と、
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第３の方向における位置を検出する複数の第２の検出部と、
を有し、
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、前記所定の位置において前記可動子を検出可能に設置されている
ことを特徴とする構成３に記載の搬送システム。
（構成５）
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第１の検出部よりも位置検出分解能が高く、
前記第２の制御部に接続された前記第２の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第２の検出部よりも位置検出分解能が高い
ことを特徴とする構成４に記載の搬送システム。
（構成６）
前記第２の制御部により前記電流が制御される前記コイルの巻き数は、前記第１の制御部により前記電流が制御される前記コイルの巻き数よりも少ない
ことを特徴とする構成１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成７）
前記第２の制御部は、前記第１の制御部よりも高い電圧を前記コイルに印加して前記電流を制御する
ことを特徴とする構成１乃至６のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成８）
前記第２の制御部は、前記第１の制御部よりも処理速度が高速である
ことを特徴とする構成１乃至７のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成９）
前記第１の方向は水平方向であり、
前記第２の方向は鉛直方向である
ことを特徴とする構成１乃至８のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１０）
前記複数の磁石は、前記第１の方向において互いに異なる磁極が交互に並ぶ第１の磁石群と、前記第３の方向において互いに異なる磁極が交互に並ぶ第２の磁石群とを含む
ことを特徴とする構成２乃至９のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１１）
前記可動子は前記複数の磁石を有し、
前記固定子は前記複数のコイルを有する
ことを特徴とする構成１乃至１０のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１２）
前記可動子は、ワークを保持する保持機構を有する
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１３）
前記ワークは基板である
ことを特徴とする構成１２に記載の搬送システム。
（方法１）
固定子と、
前記固定子の第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有する搬送システムの制御方法であって、
前記第１の制御部が、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御し、
前記第２の制御部が、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御する
ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
（構成１４）
構成１乃至１３のいずれか１項に記載され、前記可動子によりワークを搬送する搬送システムと、
前記ワークに膜を形成するための成膜源と、
を有することを特徴とする成膜装置。
（方法２）
ワークから物品を製造する物品の製造方法であって、
構成１乃至１３のいずれか１項に記載された搬送システムを用いて前記可動子により前記ワークを搬送し、
前記可動子により搬送された前記ワークに対して加工を施す
ことを特徴とする物品の製造方法。
（構成１）
固定子と、
第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有し、
前記第１の制御部は、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御可能であり、
前記第２の制御部は、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御可能である
ことを特徴とする搬送システム。
（構成２）
前記第２の制御部は、前記第１の方向、前記第１の方向と前記第２の方向とに交差する第３の方向、及び第２の方向に沿った軸の周りの第４の方向における前記可動子の前記位置又は前記姿勢を制御可能であり、
前記第１の制御部は、前記第２の方向、前記第１の方向に沿った軸の周りの第５の方向、及び前記第３の方向に沿った軸の周りの第６の方向における前記可動子の前記姿勢を制御可能である
ことを特徴とする構成１に記載の搬送システム。
（構成３）
前記第１の制御部は、前記第１から第６の方向における前記可動子の前記位置又は前記姿勢を制御可能であり、
前記第１の制御部は、前記可動子が前記第１の方向において所定の位置に位置するとき、前記第１から第６の方向のうちの前記第２の方向、前記第５の方向、及び前記第６の方向のみにおける前記可動子の前記姿勢を制御する
ことを特徴とする構成２に記載の搬送システム。
（構成４）
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第１の方向における位置を検出する複数の第１の検出部と、
前記第１の制御部又は前記第２の制御部に接続され、前記可動子の前記第３の方向における位置を検出する複数の第２の検出部と、
を有し、
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、前記所定の位置において前記可動子を検出可能に設置されている
ことを特徴とする構成３に記載の搬送システム。
（構成５）
前記第２の制御部に接続された前記第１の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第１の検出部よりも位置検出分解能が高く、
前記第２の制御部に接続された前記第２の検出部は、前記第１の制御部に接続された前記第２の検出部よりも位置検出分解能が高い
ことを特徴とする構成４に記載の搬送システム。
（構成６）
前記第２の制御部により前記電流が制御される前記コイルの巻き数は、前記第１の制御部により前記電流が制御される前記コイルの巻き数よりも少ない
ことを特徴とする構成１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成７）
前記第２の制御部は、前記第１の制御部よりも高い電圧を前記コイルに印加して前記電流を制御する
ことを特徴とする構成１乃至６のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成８）
前記第２の制御部は、前記第１の制御部よりも処理速度が高速である
ことを特徴とする構成１乃至７のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成９）
前記第１の方向は水平方向であり、
前記第２の方向は鉛直方向である
ことを特徴とする構成１乃至８のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１０）
前記複数の磁石は、前記第１の方向において互いに異なる磁極が交互に並ぶ第１の磁石群と、前記第３の方向において互いに異なる磁極が交互に並ぶ第２の磁石群とを含む
ことを特徴とする構成２乃至９のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１１）
前記可動子は前記複数の磁石を有し、
前記固定子は前記複数のコイルを有する
ことを特徴とする構成１乃至１０のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１２）
前記可動子は、ワークを保持する保持機構を有する
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１３）
前記ワークは基板である
ことを特徴とする構成１２に記載の搬送システム。
（方法１）
固定子と、
前記固定子の第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方に前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第１の制御部と、
前記複数のコイルに接続され、当該複数のコイルに印加する電流を制御して前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く力を制御する第２の制御部と、を有する搬送システムの制御方法であって、
前記第１の制御部が、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記可動子の姿勢を制御し、
前記第２の制御部が、前記第１の方向における前記可動子の位置又は姿勢を制御する
ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
（構成１４）
構成１乃至１３のいずれか１項に記載され、前記可動子によりワークを搬送する搬送システムと、
前記ワークに膜を形成するための成膜源と、
を有することを特徴とする成膜装置。
（方法２）
ワークから物品を製造する物品の製造方法であって、
構成１乃至１３のいずれか１項に記載された搬送システムを用いて前記可動子により前記ワークを搬送し、
前記可動子により搬送された前記ワークに対して加工を施す
ことを特徴とする物品の製造方法。
【符号の説明】
【0136】
１ 搬送システム
３ 制御システム
７ 蒸着装置
１００ 構造物
１０１ 可動子
１０２ ガラス基板
１０３ 永久磁石
１０４ Ｘリニアスケール
１０５ Ｙターゲット
１０６ Ｚターゲット
１０７ ストッパー
１１１ Ｙリニアスケール
２０１ 固定子
２０２ コイル
２０４ Ｘリニアエンコーダ
２０５ Ｙセンサ
２０６ Ｚセンサ
２０７ 上側衝突防止ローラー
２０８ 下側衝突防止ローラー
２１０ 高分解能Ｘリニアエンコーダ
２１０ 高分解能Ｙリニアエンコーダ
３０１ 統合コントローラ
３０２ コイルコントローラ
３０３ コイルユニットコントローラ
３０４ センサコントローラ
３１０ 高速制御用コントローラ
５０１ パターンマスク
７０１ 蒸着源
３ 制御システム
７ 蒸着装置
１００ 構造物
１０１ 可動子
１０２ ガラス基板
１０３ 永久磁石
１０４ Ｘリニアスケール
１０５ Ｙターゲット
１０６ Ｚターゲット
１０７ ストッパー
１１１ Ｙリニアスケール
２０１ 固定子
２０２ コイル
２０４ Ｘリニアエンコーダ
２０５ Ｙセンサ
２０６ Ｚセンサ
２０７ 上側衝突防止ローラー
２０８ 下側衝突防止ローラー
２１０ 高分解能Ｘリニアエンコーダ
２１０ 高分解能Ｙリニアエンコーダ
３０１ 統合コントローラ
３０２ コイルコントローラ
３０３ コイルユニットコントローラ
３０４ センサコントローラ
３１０ 高速制御用コントローラ
５０１ パターンマスク
７０１ 蒸着源
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
