반도체 제조 장치에 최적인 제어용 모터란?

1. 제어용 모터의 종류와 선정 포인트

반도체 제조 장치에 사용되는 제어용 모터에는 다음과 같은 종류가 있습니다. 각각의 특성을 이해하고 공정별 요구사양에 따라 최적의 모터를 선정하는 것이 중요합니다.

①서보 모터

위치·속도·토크를 고정밀도로 제어할 수 있는 모터 입니다. 고해상도의 엔코더를 이용한 클로즈드 루프 제어에 의해, 고정밀도의 위치 결정과 높은 응답성을 양립합니다.

반송 스테이지나 얼라인먼트 기구 등, 정밀 제어가 요구되는 용도에 최적으로, 반도체 제조 장치의 많은 공정에서 채용 되고 있습니다.
한편, 스테핑 모터에 비해 비싸고 제어 시스템이 다소 복잡해진다는 면도 있습니다.

②리니어 서보 모터

회전이 아닌 직선 운동을 직접 수행하는 제어용 모터 입니다.
볼 나사 등의 회전-직선 변환 기구가 불필요하고, 긴 스트로크에 있어서의 고속 동작·고정도·고응답인 위치결정·고가속역에서의 안정 동작을 실현할 수 있습니다. 마모 부품이 적기 때문에 유지 보수성이 우수합니다.

반도체 제조 장치 중에서도 특히 고속·고정밀도의 위치결정 동작이 요구되는 공정에서 사용 되는 경우가 많은 제어용 모터입니다.

③스테핑 모터

오픈 루프 제어로 구조가 심플한 제어용 모터 입니다.
반복 동작이나 경부하 용도에 적합하고, 가스 공급이나 밸브 제어 등의 정상 동작에 유효합니다. 서보 모터에 비해 저렴하고 비용 성능이 우수합니다. 한편, 위치 어긋남이나 탈조, 진동이라고 하는 과제가 있어, 제어 정밀도의 면에서는 서보 모터에 뒤떨어집니다.

반도체 제조장치 중에서도 도어 개폐 등 비교적 저속으로 서보모터만큼의 고기능·고정밀한 위치결정을 필요로 하지 않는 공정에서 사용 되는 케이스가 일반적입니다.

④ 폐쇄 루프 스테퍼 모터

회전 중에는 폐쇄 루프 제어, 정지 중에는 오픈 루프 제어로 자동으로 전환되는 제어 방식으로 서보 모터와 스테핑 모터의 특징을 겸비한 제어용 모터 입니다.
스테핑 모터에 비해 탈조레스・저진동・저소음을 실현하고, 고신뢰・고정밀도로 서보모터에 가까운 부드러운 동작이 가능합니다. 또, 서보 모터만큼의 고기능·고성능을 필요로 하지 않는 용도에서는, 보다 저렴한 시스템 구축이 가능합니다.

반도체 제조 장치 중에서는 서보 모터에 가까운 동작 성능과 스테핑 모터의 간편함과 비용면의 균형을 중시하는 공정에서 사용 되는 경우가 많은 제어용 모터입니다.

2. 반도체 제조 장치에 적합한 모터의 성능이란

고도의 제어가 요구되는 반도체 제조 장치에서는 모터에도 일반 산업 기계와는 다른 성능이 요구됩니다.
여기서는 서보 모터에 초점을 맞추고 반도체 제조 장치에 적합한 모터의 성능 포인트에 대해 설명합니다.

필요한 충분한 토크 특성이 있습니다.

반도체 제조 장치의 서보 모터 선정에서 우선 주목해야 할 것은 장치의 부하를 확실하게 구동할 수 있는 토크 특성입니다. 최대 토크와 연속 토크뿐만 아니라 가감속 중 일시적인 피크 토크에 대해서도 필요 충분한지 검토할 필요가 있습니다.

엔코더 해상도가 높음

서보 모터의 제어 정밀도는 엔코더의 분해능이나 검출 방식에 크게 좌우됩니다. 특히 미세한 위치결정이 필요한 공정에서는 고분해능 엔코더를 탑재한 모터가 많이 사용됩니다.

제어 대역폭이 넓은

서보 모터의 제어 대역폭은 위치 결정 정정 시간과 제진 특성을 좌우합니다. 고속 이동과 정지를 반복하는 어플리케이션에서는, 제어계의 게인 조정이나, 장치 구조의 강성·공진 대책도 포함한 종합적인 검토가 필요합니다.

외형치수・중량이 작다

반도체 제조 장치는 제한된 공간에서 여러 축을 설치해야 하는 경우가 있습니다. 모터의 외형치수나 중량이 크면, 장치 전체의 설계에 제약이 생기기 때문에, 소형 경량화된 모터인 것이 중요시됩니다.

제어 앰프와의 접속성·확장성이 뛰어난

서보시스템은 모터 단체가 아니라 서보앰프나 상위 제어장치와의 연계에 의해 구성되기 때문에 네트워크 프로토콜(EtherCAT, EtherNet/IP 등)에 대한 대응 상황이나 각종 센서나 안전기능과의 확장성도 고려하여 선정할 필요가 있습니다.

저진동・저발열・에너지 절약성이 우수하다

반도체 제조 장치는 안정된 고정밀 동작이 요구되기 때문에 모터에서 발생하는 진동이나 발열이 공정에 악영향을 미칠 가능성이 있습니다.
또, 장치 전체의 소비 전력이 큰 반도체 제조 장치에서는, 환경 부하 저감이나 지속 가능한 개발에의 대응의 관점에서, 모터의 높은 에너지 효율도 요구됩니다.

안전 기능이 탑재되어 있다

서보 앰프에 따라서는 브레이크 제어나 토크 제한 등의 안전 기능이 표준 탑재되어 있습니다. 장치 전체의 안전 규격 대응의 관점에서도 모터와 앰프가 갖춘 안전 기능을 확인하고 필요에 따라 도입합니다.

제품 수명이 길고 신뢰성이 높음

반도체 제조 장치에서는 24시간 연속 가동이 전제가 되는 케이스가 많기 때문에 서보 모터의 높은 신뢰성이 중요합니다. 메이커의 서포트 체제도 포함해, 장기 가동을 상정한 선정을 유의할 필요가 있습니다.

3. 산요전기 제어용 모터 제품 라인업

산요전기 에서는 반도체 제조장치의 다양한 요구에 부응하는 제어용 모터를 갖추고 있습니다.

서보 모터 「SANMOTION G」

진화한 서보 성능, 에너지 절약화를 실현한 AC 서보시스템 입니다.
속도 주파수 응답을 3.5kHz(당사 종래품 ※비 1.6배)로 높여 엔코더는 표준 23bit(당사 종래품 ※비 64배)에서 최대 27bit까지의 고분해능 엔코더를 선택할 수 있습니다. 또한 소형·경량 설계를 위해 장치의 소형화와 공간 절약형 설계에도 공헌합니다.
※당사 종래품：AC 서보 시스템 SANMOTION R

선형 서보 모터

고속·고정밀도의 직선운동을 실현 하여 사이클 타임의 단축과 생산성의 향상에 공헌합니다.
리니어 서보모터는 볼나사와 같은 기계적으로 접촉·마모하는 부품을 가지지 않기 때문에 장치의 메인터넌스 빈도를 낮출 수 있습니다.
플랫 타입 이외에 모터 자체로 자기 흡인력을 상쇄함으로써 장치의 구조를 간소화할 수 있는 센터 마그넷 타입과 고가속도의 트윈 타입의 리니어 서보 모터도 라인업하고 있습니다.

스테핑 모터 「SANMOTION F」

고토크, 저진동, 저소음을 실현 하고 있습니다. 구성 부품의 재검토와 최적화 설계에 의해, 대폭적인 소형·경량화를 실현해, 고토크를 얻을 수 있습니다.
「SANMOTION F」시리즈의 스테핑 드라이버는, 표준 사양으로 해외의 제품 안전 규격(UL 규격 등)에 준거하고 있습니다. 라인업이 풍부하고, 리니어 구동의 스테핑 모터도 있습니다. 진공 환경 대응을 비롯하여 샤프트 가공이나 댐퍼 설치 가공 등 고객의 개별 요건에 부응한 유연한 커스터마이즈가 가능합니다.

상세 페이지 : 모터 사용자 정의 사례

클로즈드 루프 스테핑 모터 「SANMOTION Model No.PB」

서보 모터보다 사용하기 쉽고 스테핑 모터보다 신뢰성이 높은 2 종류의 모터의 장점을 갖춘 스테핑 모터 입니다.
위치 검출 센서에 의해 회전 중에는 폐쇄 루프 제어, 정지 중에는 오픈 루프 제어로 자동 전환됩니다.
이 때문에, 스테핑 모터와 같은 탈조는 일어나지 않고, 장치의 저진동화와 신뢰성 향상에 공헌합니다.

감수 : 산요전기 주식회사 영업 본부 SANMOTION 그룹

게시일: 2026-02-20 00:00