JP2000186753A - Direct acting mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直動機構に関し、
特に、真空容器内で処理対象物を所定方向に移動させる
ための直動機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motion mechanism,
In particular, the present invention relates to a linear motion mechanism for moving a processing target in a predetermined direction in a vacuum container.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザアニーリングは、加工対象物を真
空容器内に導入して、真空容器内を真空または低圧ガス
雰囲気とした上で、真空容器に設けられた石英窓等から
加工対象物にレーザ光を照射して、加工対象物のアニー
リングを行う技術である。このようなレーザアニーリン
グを、加工対象物の表面の広い範囲にわたって行うため
には、真空容器内で加工対象物を移動させるための手段
が必須である。2. Description of the Related Art In laser annealing, an object to be processed is introduced into a vacuum container, the inside of the vacuum container is evacuated to a vacuum or low-pressure gas atmosphere, and laser light is applied to the object through a quartz window or the like provided in the vacuum container. This is a technique of irradiating light to anneal a processing target object. In order to perform such laser annealing over a wide range of the surface of the object, a means for moving the object in the vacuum vessel is essential.
【0003】従来から上記のような加工対象物の移動を
実現するものとして、直動機構が有る。従来の直動機構
は、2本のリニアガイドによって、一軸方向に移動可能
に保持された、加工対象物を保持するための保持台と、
一端が保持台に固定されるとともに他端が真空容器外に
導出された駆動軸と、駆動軸と真空容器との間の機密を
保持するベローズとを有している。Conventionally, there has been a linear motion mechanism for realizing the above-described movement of the workpiece. A conventional linear motion mechanism includes a holder for holding a workpiece, which is held by two linear guides so as to be movable in one axis direction,
One end is fixed to the holding table, and the other end is provided with a drive shaft led out of the vacuum vessel, and a bellows for keeping airtight between the drive shaft and the vacuum vessel.
【0004】従来の直動機構では、駆動軸を駆動するこ
とにより、保持台をリニアガイドに沿った方向に移動さ
せることができる。つまり、保持台に保持された加工対
象物を、保持台を移動させることにより、リニアガイド
に沿った方向に移動させることができる。これにより、
加工対象物の広範囲にわたる加工が可能になる。In the conventional linear motion mechanism, the holding table can be moved in the direction along the linear guide by driving the drive shaft. That is, the workpiece held by the holding table can be moved in the direction along the linear guide by moving the holding table. This allows
A wide range of processing of an object to be processed becomes possible.
【0005】ところで、レーザアニーリングを安定して
行うためには、加工対象物を加熱する必要が生じる場合
がある。このような場合に対応するため、従来の直動機
構の保持台には、ヒータが埋め込まれている。By the way, in order to stably perform laser annealing, it may be necessary to heat the workpiece. To cope with such a case, a heater is embedded in the holding base of the conventional linear motion mechanism.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直動機構では、ヒータを使用して保持台を加熱した場合
に、保持台及びリニアガイドに熱歪みが発生し、保持台
の耐久性及び信頼性に重大な悪影響を与えるという問題
点がある。However, in the conventional linear motion mechanism, when the holding table is heated using a heater, thermal distortion occurs in the holding table and the linear guide, and the durability and reliability of the holding table are increased. Has a serious adverse effect on sex.
【0007】また、保持台とリニアガイドの摺動によ
り、保持台及びリニアガイドの一方または両方が削ら
れ、摩耗屑が発生し、真空容器内をクリーンな雰囲気に
維持できないという問題点も有る。Further, there is another problem that one or both of the holding table and the linear guide are shaved due to sliding of the holding table and the linear guide, and wear debris is generated, so that the inside of the vacuum vessel cannot be maintained in a clean atmosphere.
【0008】さらに、従来の直動機構は、保持台を微小
回転(表面に対して垂直な軸(以下、θ軸という)に平
行な軸を回転軸とする回転)させる回転機構を組み込み
ことができず、真空容器外に設置した回転機構では、高
精度の回転制御を実現できないという問題点がある。Furthermore, the conventional linear motion mechanism may incorporate a rotation mechanism for minutely rotating the holding table (rotation about an axis parallel to an axis perpendicular to the surface (hereinafter referred to as an θ axis)). There is a problem that a rotation mechanism installed outside the vacuum vessel cannot realize high-precision rotation control.
【0009】本発明は、リニアガイドを持たず、高速高
精度で長寿命で、また、保持台のθ軸に関する微小回動
が高精度で可能な、直動機構を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a linear motion mechanism which does not have a linear guide, has high speed and high accuracy, has a long service life, and is capable of minute rotation about the θ axis of a holding table with high accuracy. .
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
平行に配置された2本の駆動用ロッドと、該2本の駆動
用ロッドを互いに独立してその延在方向に駆動できる駆
動手段と、前記2本の駆動用ロッドの各々に対し、前記
延在方向に平行な面内で回動可能に保持された保持台と
を備えたことを特徴とする直動機構が得られる。According to the present invention, two driving rods arranged in parallel with each other, and driving means capable of driving the two driving rods independently of each other in the extending direction thereof. And a holding table rotatably held in a plane parallel to the extending direction with respect to each of the two driving rods.
【0011】前記駆動手段としては、前記2本の駆動用
ロッドの端部にそれぞれ設けられる4台のリニアモータ
が利用できる。As the driving means, four linear motors provided respectively at the ends of the two driving rods can be used.
【0012】また、前記保持台は、当該保持台を回動可
能に前記2本の駆動用ロッドにそれぞれ固定する1対の
第1の保持部材と、前記2本の駆動用ロッドにそれぞれ
固定され、前記保持台を載置する一対の第2の保持部材
とによって、前記2本の駆動用ロッドの各々に対し、前
記延在方向に平行な面内で回動可能に保持されている。The holding table is fixed to a pair of first holding members for rotatably fixing the holding table to the two driving rods, respectively, and to the two driving rods. The pair of second holding members on which the holding table is mounted are rotatably held by the two driving rods in a plane parallel to the extending direction.
【0013】また、本発明によれば、前記2本の駆動用
ロッドが、真空容器を貫通して配置され、前記保持台
が、前記真空容器の内部に位置するように配置されてい
ることを特徴とする直動機構が得られる。Further, according to the present invention, the two driving rods are arranged so as to penetrate a vacuum vessel, and the holding table is arranged so as to be located inside the vacuum vessel. A characteristic linear motion mechanism is obtained.
【0014】前記真空容器の気密は、前記駆動用ロッド
の端部にプレートを固定し、前記真空容器と前記プレー
トの間にベローズを配設することにより実現できる。The airtightness of the vacuum vessel can be realized by fixing a plate to an end of the driving rod and disposing a bellows between the vacuum vessel and the plate.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0016】図1(a)及び(b)に、本発明の一実施
の形態による直動機構を、レーザ加工装置に適用した例
を示す。ここで、図1(a)は、図1(b)におけるA
1−A1線断面図であり、図1(b)は、図1(a)お
けるB1-B1線断面図である。FIGS. 1A and 1B show an example in which a linear motion mechanism according to an embodiment of the present invention is applied to a laser processing apparatus. Here, FIG. 1A shows A in FIG. 1B.
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1-A1, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line B1-B1 in FIG.
【0017】図1(a)及び(b)に示すように、本実
施の形態による直動機構は、レーザ加工装置の真空容器
11を貫通して、両端部を真空容器11の外部に位置さ
せる、互いに平行に配置された駆動用ロッド12a及び
12bと、駆動用ロッド12a及び12bの端部または
端部付近にそれぞれ固定された4個のプレート13と、
各プレート13を駆動用ロッド12a及び12bの延在
方向に直線移動させる4台のリニアモータ14と、真空
容器11の機密を確保するために真空容器11の外壁と
各プレート13との間に配設されたベローズ15とを有
している。As shown in FIGS. 1A and 1B, the linear motion mechanism according to the present embodiment penetrates through a vacuum vessel 11 of a laser processing apparatus and positions both ends outside the vacuum vessel 11. Drive rods 12a and 12b arranged in parallel with each other, and four plates 13 fixed at or near the ends of the drive rods 12a and 12b, respectively.
Four linear motors 14 for linearly moving each plate 13 in the direction in which the driving rods 12a and 12b extend, and between the outer wall of the vacuum vessel 11 and each plate 13 to secure the vacuum vessel 11 are secured. And a bellows 15 provided.
【0018】4台のリニアモータ14のうち、駆動用ロ
ッド12a及び12bの一方の端部付近(図1の右側)
に設けられた2台のリニアモータには、駆動用ロッド1
2a及び12bの位置をそれぞれ検出するためのリニア
エンコーダ16が設けられている。4台のリニアモータ
14は、駆動用ロッド12aと12bとを、それぞれ駆
動する2組に分けられ、互いに独立して動作させること
が可能である。Near one end of the drive rods 12a and 12b of the four linear motors 14 (right side in FIG. 1).
The two linear motors provided in the
A linear encoder 16 for detecting the positions of 2a and 12b is provided. The four linear motors 14 are divided into two sets for driving the driving rods 12a and 12b, respectively, and can be operated independently of each other.
【0019】2本の駆動用ロッド12a及び12bに
は、真空容器内11において、加工対象物を保持するた
めの保持台17が固定されている。その保持台17の表
面には、複数のピン18が突出しており、これらのピン
の上に、例えばガラス板のような加工対象物19が載置
される。なお、保持台17の内部には、ヒータ20が設
けられている。A holding table 17 for holding an object to be processed is fixed to the two driving rods 12a and 12b in the vacuum chamber 11. A plurality of pins 18 protrude from the surface of the holding table 17, and a workpiece 19 such as a glass plate is placed on these pins. Note that a heater 20 is provided inside the holding table 17.
【0020】以上の構成において、この直動機構は、通
常の動作では、4台のリニアモータ14が、各プレート
13を並進させるように動作する。つまり、4台のリニ
アモータが協動して駆動用ロッド12aと12bとを同
一方向に、同一量だけ移動させるように動作する。これ
により、保持台17は、駆動用ロッド12a及び12b
の延在方向に直線的に移動し、石英窓21から入射する
レーザ光を、加工対象物の表面に広範囲にわたり照射さ
せることができる。ここで、真空容器11内には、摺動
部のようにクリーン度を低下させるような機械要素がな
いので、高速で高精度、しかも長寿命を実現することが
できる。In the above configuration, the linear motion mechanism operates such that four linear motors 14 translate each plate 13 in a normal operation. That is, the four linear motors cooperate to move the driving rods 12a and 12b in the same direction and by the same amount. As a result, the holding table 17 is driven by the driving rods 12a and 12b.
The laser beam that moves linearly in the extending direction of the object and is incident from the quartz window 21 can irradiate the surface of the object to be processed over a wide range. Here, since there is no mechanical element in the vacuum chamber 11 that lowers the degree of cleanliness, such as a sliding portion, high speed, high accuracy, and a long life can be realized.
【0021】さて、本実施の形態による緒駆動機構で
は、上述したように、駆動用ロッド12aと12bと
を、互いに独立して動作させることができるように構成
されている。従って、これらの駆動用ロッド12a及び
12bへの保持台17の固定方法に工夫を加えること
で、保持台17を、θ軸に平行な軸を回転の中心として
微小回転させることができる。図2を参照して、保持台
17の駆動用ロッド12a及び12bへの固定方法を説
明する。As described above, the drive mechanism according to the present embodiment is configured so that the drive rods 12a and 12b can be operated independently of each other. Therefore, by devising a method of fixing the holding table 17 to these driving rods 12a and 12b, the holding table 17 can be minutely rotated around an axis parallel to the θ axis as the center of rotation. With reference to FIG. 2, a method of fixing the holding table 17 to the driving rods 12a and 12b will be described.
【0022】図2(a)及び(b)に示すように、駆動
用ロッド12a及び12bには、それぞれ保持台17を
固定するための保持部材25a,25bが固定されてい
る。As shown in FIGS. 2A and 2B, holding members 25a and 25b for fixing the holding table 17 are fixed to the driving rods 12a and 12b, respectively.
【0023】保持部材25aは、図2(c)に示すよう
に、上部材26と下部材27とを有し、これらで駆動用
ロッド12a,12bを挟み込むとともに、これらを互
いにネジにより締結することにより、駆動用ロッド12
a,12bに固定される。上部材26の上面には、固体
潤滑されたセラミックボール28が取り付けられてお
り、保持台17は、このセラミックボール28の上に載
置される。つまり、保持部材25aは、駆動用ロッド1
2a,12bには固定されるが、保持台17を駆動用ロ
ッド12a,12bに固定するものではない。As shown in FIG. 2 (c), the holding member 25a has an upper member 26 and a lower member 27, which sandwich the driving rods 12a, 12b and fasten them to each other with screws. The drive rod 12
a, 12b. A ceramic ball 28 solid-lubricated is mounted on the upper surface of the upper member 26, and the holding table 17 is placed on the ceramic ball 28. In other words, the holding member 25a is
Although it is fixed to 2a, 12b, the holding table 17 is not fixed to the driving rods 12a, 12b.
【0024】一方、保持部材25bは、図2(d)に示
すように、上部材29と、下部材30と、回動支持部材
31とを有している。上部材29及び下部材30は、保
持部材25aの場合と同様、駆動用ロッド12a,12
bを挟み、ネジにより互いに締結されている。そして、
下部材30は、回動支持部材31により、θ軸に平行な
軸を回転軸として回動可能に保持されている。On the other hand, the holding member 25b has an upper member 29, a lower member 30, and a rotation support member 31, as shown in FIG. The upper member 29 and the lower member 30 are similar to the case of the holding member 25a.
b and are fastened to each other by screws. And
The lower member 30 is rotatably held by a rotation support member 31 about an axis parallel to the θ axis as a rotation axis.
【0025】保持部材25bの拡大図(一部断面図)を
図3に示す。図3に示すように、回動支持部材31は、
真空用軸受け32を有し、下部材30に固定された回動
軸33を保持している。これにより、保持部材25bの
上部材29及び下部材30は、θ軸を回転軸として回転
可能となっている。FIG. 3 is an enlarged view (partially sectional view) of the holding member 25b. As shown in FIG. 3, the rotation support member 31
It has a vacuum bearing 32 and holds a rotating shaft 33 fixed to the lower member 30. Thereby, the upper member 29 and the lower member 30 of the holding member 25b are rotatable around the θ axis as the rotation axis.
【0026】以上のように、保持部材25a及び25b
を用いて保持台17を保持させ、2組のリニアモータを
互いに逆方向に(あるいは、一方の組のみ)駆動する
と、保持台17は、θ軸と平行な軸を回転軸としてわず
かに回転する。この場合において、保持台17の回転角
度は、リニアモータに取り付けられているリニアエンコ
ーダを用いて、各駆動用ロッドの位置を検出することで
求められる。As described above, the holding members 25a and 25b
Is used to drive the two sets of linear motors in opposite directions (or only one set), the holding base 17 slightly rotates about an axis parallel to the θ axis as a rotation axis. . In this case, the rotation angle of the holding table 17 is obtained by detecting the position of each drive rod using a linear encoder attached to a linear motor.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明によれば、2本の駆動用ロッドに
駆動手段を設け、さらに、支持台をこれらの駆動用ロッ
ドに取り付けるようにしたことで、支持台の加熱による
影響がなく、また、支持台の移動に伴う摩耗屑の発生が
なく、高速高精度、クリーンな状態でレーザアニール等
の処理を行うことができる。According to the present invention, the drive means is provided on the two drive rods, and the support is attached to these drive rods, so that the support is not affected by heating. Also, processing such as laser annealing can be performed in a high-speed, high-accuracy, and clean state without generating wear debris due to the movement of the support table.
【0028】また、本発明によれば、2本の駆動用ロッ
ドを互いに独立して駆動できるようにするとともに、支
持台を2本の駆動用ロッドに対して回動可能に保持させ
るようにしたことで、特別な回転機構を設けることな
く、支持台を微小回転させることができる。Further, according to the present invention, the two driving rods can be driven independently of each other, and the support table is rotatably held with respect to the two driving rods. Thus, the support base can be minutely rotated without providing a special rotation mechanism.
【図1】本発明の一実施の形態を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1の直動機構における保持台17及び保持部
材25a,25bを説明するための、(a)は、平面
図、(b)は、正面図、(c)は、(a)のC1−C1
線断面図、及び(d)は、(a)のD1−D1線断面図
である。2A is a plan view, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is a view for explaining a holding table 17 and holding members 25a and 25b in the linear motion mechanism of FIG. C1-C1
(D) is a sectional view taken along line D1-D1 of (a).
【図3】図2の保持部材25bの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a holding member 25b of FIG.
11 真空容器 12 駆動用ロッド 13 プレート 14 リニアモータ 15 ベローズ 16 リニアエンコーダ 17 保持台 18 ピン 19 加工対象物 20 ヒータ 21 石英窓 25a,25b 保持部材 26 上部材 27 下部材 28 セラミックボール 29 上部材 30 下部材 31 回動支持部材 32 真空用軸受け 33 回動軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Vacuum container 12 Drive rod 13 Plate 14 Linear motor 15 Bellows 16 Linear encoder 17 Holder 18 Pin 19 Workpiece 20 Heater 21 Quartz window 25a, 25b Holding member 26 Upper member 27 Lower member 28 Ceramic ball 29 Upper member 30 Lower Member 31 Rotation support member 32 Vacuum bearing 33 Rotation shaft
Claims (5)
ッドと、該2本の駆動用ロッドを互いに独立してその延
在方向に駆動できる駆動手段と、前記2本の駆動用ロッ
ドの各々に対し、前記延在方向に平行な面内で回動可能
に保持された保持台とを備えたことを特徴とする直動機
構。1. Two driving rods arranged in parallel with each other, driving means capable of driving the two driving rods independently of each other in the extending direction thereof, and A linear motion mechanism comprising: a holding table rotatably held in a plane parallel to the extending direction.
ドの端部にそれぞれ設けられる4台のリニアモータであ
ることを特徴とする請求項1の直動機構。2. The linear motion mechanism according to claim 1, wherein said driving means is four linear motors provided at ends of said two driving rods, respectively.
前記2本の駆動用ロッドにそれぞれ固定する1対の第1
の保持部材と、前記2本の駆動用ロッドにそれぞれ固定
され、前記保持台を載置する一対の第2の保持部材とに
よって、前記2本の駆動用ロッドの各々に対し、前記延
在方向に平行な面内で回動可能に保持されていることを
特徴とする請求項1または2の直動機構。3. A pair of first holding means, wherein said holding table rotatably fixes said holding table to said two driving rods.
And a pair of second holding members fixed to the two driving rods and mounting the holding table, respectively, with respect to each of the two driving rods in the extending direction. 3. The linear motion mechanism according to claim 1, wherein the linear motion mechanism is rotatably held in a plane parallel to the axis.
貫通して配置され、前記保持台が、前記真空容器の内部
に位置するように配置されていることを特徴とする請求
項1,2または3の直動機構。4. The apparatus according to claim 1, wherein the two driving rods are arranged so as to penetrate the vacuum vessel, and the holding table is arranged so as to be located inside the vacuum vessel. , 2 or 3 linear motion mechanism.
定されており、前記真空容器と前記プレートの間にベロ
ーズを配設して、前記真空容器の気密を維持するように
したことを特徴とする請求項4の直動機構。5. A plate is fixed to an end of the driving rod, and a bellows is disposed between the vacuum container and the plate to maintain the airtightness of the vacuum container. The linear motion mechanism according to claim 4, wherein
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JP36515498A JP3463236B2 (en) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Linear motion mechanism |
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