半導体用圧電モーター＆アクチュエータ |Piezo LEGS®
真空、非磁性環境、ナノメートルクラスのモーションコントロール用に設計されています。
半導体装置向け、サブナノメートル分解能を有する真空対応・非磁性圧電モーター／アクチュエータ。
ファPiezo LEGS® 理由
- 真空対応・ベークアウト対応。専用Piezo LEGS® 、最小限のアウトガスで真空環境に対応し、125℃までのベークアウトが可能—真空チャンバーやロードロックに最適です。
- Non-magnetic by design. Piezoceramic elements and non-magnetic alloys keep magnetic flux below sensor noise (~<1 nT at 10 mm)—safe around e-beam columns and high-field tools.
- 真のダイレクトドライブ。歯車やネジなし →バックラッシュゼロ、滑らかな動作、コンパクトな設置面積、そして可動伝達機構からの微粒子発生が少ない。
- サブナノメートル分解能と高速安定化。駆動波形のマイクロステッピングにより、優れた動的制御を伴うナノメートルからサブナノメートル単位の位置決めを実現。
- 電源オフ保持。摩擦歩行機構は本質的に自己ロック式であり、電力消費ゼロで位置を保持する。これは真空環境において熱的・エネルギー的に大きな利点である。
- 小型推力 。標準Piezo LEGS® アクチュエータは6.5～40 N（ストローク約75 mmまで）をカバー。プラットフォーム拡張により、大型光学機器やウェハーレベルサブシステム向けに300～450 Nまで対応。
半導体製造装置が得意とする分野
- 光学・計測：焦点調節／ズーム、フィルター／開口選択、干渉計調整、マスク／レチクル微調整。（半導体計測では超高真空／非磁性位置決め用にピエゾモーターが広く使用される。）
- プローブ＆テスト：サブミクロン精度アプローチ、接触推力 、長時間測定時のドリフトフリー保持。
- ウェーハハンドリングモジュール：エンドエフェクタZトリム、チャックレベリング、アライメントピン、ミニチュアシャッター。
- 電子ビーム／イオン装置：ステージ付属品および校正機構用の非磁性アクチュエータ。
性能一覧（代表値）
- Resolution: < 1 nm with controller micro-stepping (up to 8192 micro-steps per waveform step) and encoder feedback.
Speed: from nanometers/s to ~15–24 mm/s depending on model/drive.
Stroke: defined by drive-rod length; standard options up to ~74.5 mm on compact models.
Force: 6.5 N, 20 N, 40 N standard; 300–450 N in covered/heavy-duty variants.
Vacuum rating: to ~10⁻⁷ torr (LL10D class) with non-magnetic build; prepared for 125 °C bake-out.
Example: LL10D non-magnetic/vacuum motor — 6.5 N stall, 7 N hold, 0–15 mm/s, up to 74.5 mm stroke; magnetic flux < 1 nT at 10 mm.
Piezo LEGS® （技術者向け解説）
非共振歩行シーケンスが4本の圧電「脚」を制御サイクルで駆動する。各波形周期（wfmステップ）でロッドを数マイクロメートル前進させ、制御装置がこれを数千のマイクロステップに分割することでナノメートル単位の位置決めを実現する。機構の摩擦プリロードにより、コギングや磁界を生じさせることなく高剛性と電源オフ時の保持力を得る。
統合と制御
- コントローラ：PMD301（モジュール）およびPMD401（基板レベル）、RS-485/USB経由で接続。マイクロステッピングによるサブナノメートル級分解能と多軸連結をサポート。
- フィードバック：クローズドループ動作のため外部エンコーダと連動。ダイレクトドライブ構造により制御ループが簡素化（ねじ/ギアのコンプライアンスなし）。
- フォームファクター：交換可能な駆動ロッド長を備えたコンパクトアクチュエータ、ファブ統合向けの真空仕様および非磁性構造。
真空中での圧電モーターとステッピング/BLDCの比較
| 基準 | 圧電モーター／アクチュエータ（Piezo LEGS®） | ネジ付きステッパー/BLDC |
|---|---|---|
| 磁気学 | 非磁性、浮遊磁場なし | 磁気緩和が必要；電子ビーム／イオン経路を乱す可能性がある |
| バックラッシュ | なし（直接摩擦歩行） | スクリュー／ギアとプリロードによる |
| ホールディング | 静止状態でセルフロック、ゼロパワー | 保持トルク→真空中での加熱 |
| 熱負荷 | ホールドが非常に低い。 | より高い、特にホールド/定電流時 |
| 真空準備 | 真空調製品；125℃までベークアウト可能 | 特殊グリース、アウトガス制御が必要 |
| 決議 | サブナノメートル級、マイクロステッピング＆エンコーダ搭載 | ネジピッチ、コンプライアンス、エンコーダによる制限 |
ツール用にPiezo LEGS® を指定する
- 環境：目標圧力（高真空／超高真空）、ベークアウトプロファイル、磁気的制約
- 軸機構：必要ストローク、外部ガイド（存在する場合）、剛性予算
- スループット：速度と安定時間；移動プロファイルを指定（ステップ安定化 vs スキャン）
- 負荷ケース：連続対ピーク推力、方向、およびデューティサイクル
よくある質問
Piezo LEGS® 圧電モーターですか、それとも圧電アクチュエータですか？
両方です。このモーターは制御された歩行シーケンスを通じて圧電モーターとして有用な機械的仕事を遂行する圧電アクチュエータアセンブリです。
超高真空（UHV）および強磁場環境下で動作しますか？
非磁性/真空仕様品は非磁性構造により約10⁻⁷ torrの真空レベルを保証します。ピエゾ機構は半導体計測・位置決め分野において、UHVおよび強磁場環境下で広く採用されています。これを超えるUHV環境については、材料/表面処理オプションについてご相談ください。
どの程度の推力 ストローク推力 得られますか？
Piezo LEGS® 6.5～40 Nの推力を提供し、ストロークは約75 mmまで対応します。カバー付き/ヘビーデューティモデルでは300～450 Nまで対応可能です。ストロークは駆動ロッドの長さで設定されます。
実際の分解能は？
エンコーダとPMDシリーズコントローラを使用すれば、サブナノメートルのコマンド増分が可能。アプリケーションレベルの分解能は、機構とノイズに依存する。