JP2002181972A - X−yステージ用モータ式駆動装置 - Google Patents

X−yステージ用モータ式駆動装置

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JP2002181972A
JP2002181972A JP2001282169A JP2001282169A JP2002181972A JP 2002181972 A JP2002181972 A JP 2002181972A JP 2001282169 A JP2001282169 A JP 2001282169A JP 2001282169 A JP2001282169 A JP 2001282169A JP 2002181972 A JP2002181972 A JP 2002181972A
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stage
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motor
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Michael R Busky
マイケル・アール・バスキー
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Schlumberger Technologies Inc
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    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/58Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair
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    • B23Q5/385Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously using a gear and rack mechanism or a friction wheel co-operating with a rail

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良されたモータ式駆動装置を有するX−Y
ステージ提供すること。 【解決手段】 本発明によるX−Yステージ10は、駆
動バーを挟んで両側に配置された2つの駆動モータ1
6,18を備えている。駆動モータ16,18は、可動
ステージ搬器14に取付けられており、駆動バーに駆動
力を作用させることにより可動ステージ搬器14がスラ
イド移動する。駆動力は互いに対面し、ステージ搬器1
4の移動方向に対して横断方向を向く駆動力成分がバラ
ンスし、こうして可動ステージ搬器14の捩れ現象が最
小化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交する2方向の
少なくとも一方に沿ってX−Yステージを駆動するため
のモータ式駆動装置に関するものであり、より詳しく言
えば、ステージが駆動される際に捩れを生じる傾向にあ
る力をバランスさせる装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】X−Yステージとして知られる従来の機
構においては、2つの直交する座標軸の一方に沿って第
1ステージを制御しながら移動させる直線スライド式駆
動装置が設けられている。一般的に、第1ステージに
は、スライド可能状態で第2ステージが取付けられてい
る。2つの座標軸方向への2つのステージの移動を組合
せることによって、平面内における任意の点への移動が
実現可能である。
【0003】図1を参照すると、ここには従来のX−Y
ステージを符号1で示している。このX−Yステージ
は、モータ3を取付けるためのモータ取付基部2を備え
ている。さらに、細長ステージ基部4が、モータ取付基
部2に固定されるか、またはモータ取付基部2と一体に
形成されている。ステージ基部4には、周知の方式によ
って、ステージ搬器5がスライド可能状態で取付けられ
ている。ステージ基部4にはレール6が固定されてい
る。レール6に形成された溝8内には、ステージ搬器5
の脚部9に対面するローラベアリング7が設けられてい
る。脚部7の内側面はローラベアリング7と回転係合状
態にある。ステージ搬器5の縁部に沿って駆動プレート
6が取付けられ、駆動モータ3に対面している。駆動モ
ータ3は、当技術分野における周知の方式によって駆動
プレート6と係合するように構成され、固定されたモー
タ取付基部2及びステージ基部4に対するステージ搬器
5の移動を制御する。
【0004】ステージ搬器5は、ステージ基部4の長手
方向軸に沿った一直線方向に移動可能である。この一直
線方向とは、例えば1つの座標軸Xに相当する。X−Y
ステージ1には、同様の第2ステージ(図示せず)を組
合せてもよく、この場合、第2ステージの移動方向は、
例えばX軸と直交するY軸方向とされ、こうして、X
軸、Y軸両方向への制御された移動を実現することがで
きる。
【0005】モータ3及び駆動プレート6は、イスラエ
ル国 Yokneam に所在のNanomotion社から型式No.SP8V-0
2として入手可能である。駆動プレート6は、駆動プレ
ート6と駆動モータ3との間の摩擦接触を助長するよう
な面を備えている。例えば、Nanomotion社から入手可能
な駆動プレート6は、酸化アルミニウムを用いて形成さ
れており、こうして、駆動モータ3による精密な位置制
御を可能にする高精度研摩面が実現されている。加え
て、駆動モータ3はモータフィンガ3aを介して駆動プ
レート6に継続的に接触しており、従って駆動モータ3
はステージ搬器5に起動力を伝達するだけでなく、制動
力も伝達する。ステージ搬器5は駆動モータ3の作動に
従って移動することが望ましい。このようにして、ステ
ージ搬器5の移動量及び移動速度が自由に制御可能とな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1に
示す装置は著しい欠点を有している。1台の駆動モータ
を用いることは、駆動モータ3とステージ搬器5との接
点で伝達されるステージ搬器5の横断方向の力にアンバ
ランスを生じさせる。すなわち、モーメントが生じてス
テージ搬器に捩れを与えたり、さらには固着を生じさせ
たりする可能性がある。その結果、スライド搬器の直線
的移動の精度が低下し、ステージ搬器移動の精密制御
(すなわち、停止/移動開始)能力も低下する。
【0007】本発明の目的は、X−Yステージに使用さ
れる改良されたモータ式駆動装置を提供することであ
る。
【0008】本発明の他の目的は、X−Yステージに使
用され、力を均衡させてステージ搬器の捩れを防止でき
るモータ式駆動装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る上記課題及
びその他の課題は、本発明の一側面としてのX−Yステ
ージにより解決される。すなわち、本発明によるX−Y
ステージは、固定ベースプレートと、該ベースプレート
に対しスライド可能に取付けられた可動ステージ搬器と
を備え、該ステージ搬器は一座標軸方向にスライド可能
とされている。ベースプレート及びステージ搬器のいず
れか一方には第1・第2駆動面が取付けられ、ベースプ
レート及びステージ搬器の他方には第1・第2駆動モー
タが取付けられている。第1・第2駆動モータは、それ
ぞれ第1・第2駆動面に当接してステージ搬器にそれぞ
れ第1・第2駆動力を作用させ、ベースプレートに対し
てステージ搬器を移動させる。第1・第2駆動モータ
は、ステージ搬器の移動方向に対して横断方向を向く第
1・第2駆動力の各成分が、互いに反対方向を向いて搬
器に付与されるように位置決めされている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態を説明する。
【0011】図2に示すように、X−Yステージには参
照符号10を付している。X−Yステージ10は、ベー
スプレート12と、ベースプレート12にスライド可能
に取付けられたステージ搬器14と、第1・第2駆動モ
ータ16,18とを備えている。ステージ搬器14は、
一座標軸に対応した直線運動を行うように構成されてい
る。
【0012】ベースプレート12は、図3において両矢
印Mで示すステージ搬器の移動方向に長く延在してい
る。ベースプレート12は、平坦底部20と、駆動バー
22を取付けるための上方突出取付面21とを備えてい
る。駆動バー22は、好ましくは、底部20と同じ長さ
に延在しかつ均一な矩形断面を有し、駆動面24,26
を備えている。駆動モータ16,18は、前述した従来
技術における駆動モータ3と同じであることが好まし
い。駆動バー22は、駆動プレート6について前述した
ように、酸化アルミニウム材から形成することが好まし
い。一定断面の駆動バー22を有していることにより、
駆動モータ16,18は、駆動バー22の作動全長にわ
たり均一の駆動力を作用させることができる。駆動バー
22は、取付面21に、ねじ締結することが好ましい。
X−Yステージが真空中で用いられる場合には、接着剤
の使用は避けるべきである。なぜなら、接着剤はガスを
発散する傾向があるからである。
【0013】第1・第2駆動モータ16,18はステー
ジ搬器14に堅固に固定されている。駆動バー22は第
1駆動モータ16と第2駆動モータ18との間に配置さ
れ、両駆動モータ16,18は、駆動面24,26に当
接するモータフィンガ36を介して駆動力を駆動バー2
2に伝達するように配置されている。さらに、第1・第
2駆動モータ16,18は、ステージ搬器14の移動方
向を横断する方向の駆動力成分が互いに反対を向いて駆
動バー22に付与されるように配置されており、こうし
てステージ搬器への反作用力が均衡される。対向する力
は実質的に等しいので、駆動モータによりステージ搬器
の横断方向に作用する力が均衡し、ステージ搬器が捩れ
たり、固着したりすることはない。
【0014】図3は、駆動モータ16が左向きの駆動力
Lを駆動バー22に付与する一方で、駆動モータ18
が右向きの駆動力FRを付与する様子を示している。駆
動力FL,FRは、単一の軸線、例えばX軸に沿って付与
されることが好ましい。駆動力FL,FRは、駆動モータ
16,18によって生起される合力であってもよいこと
を理解されたい。例えば、第1駆動モータ16は、方向
Mに沿って離間しかつ第1駆動面24に当接する2セッ
トのモータフィンガ36を備えていてもよい。駆動力F
Lは、駆動ローラ36によって付与される2つの力F′L
とF″Lとの合力である。
【0015】第1・第2駆動モータ16,18は、駆動
モータ制御装置MCによって制御される。前述した好ま
しい駆動モータのための駆動モータ制御装置もまた、Na
nomotion 社から入手可能である。
【0016】図2を参照すると、ステージ搬器14は、
当業者には公知の技術を用いて、ベースプレート12に
対しスライド係合状態とされている。非限定的な一形態
として、X−Yステージの各側部に、ベースプレート1
2に取付けられたレール38を少なくとも1つ配置して
もよい。レール38の上部には溝40が形成され、ステ
ージ搬器14に取付けられたローラベアリング42が溝
40に受容されて、回転係合を形成している。レール3
8は2本設けられ、第1・第2駆動モータ16,18
は、それぞれ、駆動バー22と2本のレール38のうち
の1本との間に配置されていることが好ましい。複数の
レール38は、駆動バー22に対して平行に配置されて
いるとさらに好ましい。対面するスライド面同士の接触
を防止するために、例えば駆動バー22とステージ搬器
14との間の隙間44のような、種々の隙間が設けられ
ている。
【0017】以上、本発明に係る好ましい一実施形態を
詳細に説明してきたが、該実施形態に種々の改良を加え
ることが可能であることは当業者には明らかである。例
えば、X−Yステージ10は種々の用途に使用可能であ
り、用途によっては、駆動モータを可動ステージ搬器で
はなく、固定ベースプレートに取付けることが好まし
い。この場合、駆動バーが可動ステージ搬器に固定され
る。他の変更形態として、2セット以上の対向モータを
使用することが考えられる。このように構成すると、速
度を高めること、及びステージの剛性を高めることが可
能である。例えば、X方向ステージに2セットのモータ
を設け、X方向ステージ上に装着されるY方向ステージ
に1セットのモータを設けてもよい。さらなる変更形態
として、駆動バーに用いられている1本の酸化アルミニ
ウム製バーを他の材料に置き換え、駆動モータが当接す
る駆動面に酸化アルミニウム板を取付けてもよい。上記
変更形態、及びその他の変更形態は、特許請求の範囲で
規定される本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1つの駆動モータを備えた従来のX−Yステ
ージの側面図である。
【図2】 本発明に従って構成されたX−Yステージの
側面図である。
【図3】 図2に示す本発明によるX−Yステージ装置
において、駆動モータからステージ搬器に作用する力を
示す部分上面図である。
【符号の説明】
10 X−Yステージ 12 ベースプレート 14 ステージ搬器 16 第1駆動モータ 18 第2駆動モータ 20 平坦底部 22 駆動バー 24 第1駆動面 26 第2駆動面 38 レール 40 溝 42 ローラベアリング FL,FR 駆動力(横断成分)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・アール・バスキー アメリカ合衆国・01742・マサチューセッ ツ・コンコード・ウインスロップ・ストリ ート・45・シー/オー・シュラムバーガ ー・ヴェリフィケイション・システムズ Fターム(参考) 2F078 CA08 CB09 CB12 CC03 CC13

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定ベースプレートと;該固定ベースプ
    レートにスライド可能状態で取付けられて一座標軸方向
    にスライド可能とされた可動ステージ搬器と;前記ベー
    スプレート及び前記ステージ搬器のいずれか一方に取付
    けられた第1・第2駆動面と;前記ベースプレート及び
    前記ステージ搬器の他方に取付けられ、それぞれ前記第
    1・第2駆動面に当接し前記ステージ搬器に第1・第2
    駆動力を付与して前記ステージ搬器を前記ベースプレー
    トに対して移動させる第1・第2駆動モータと;を備え
    たX−Yステージであって、前記第1・第2モータは、
    前記ステージ搬器の移動方向に対して横断方向を向く前
    記第1・第2駆動力の各成分が、互いに反対方向を向い
    て前記搬器に付与されるように配置されていることを特
    徴とするX−Yステージ。
  2. 【請求項2】 前記第1・第2駆動面は、前記ベースプ
    レートに取付けられていることを特徴とする請求項1に
    記載のX−Yステージ。
  3. 【請求項3】 前記第1・第2駆動力の横断成分は、一
    軸線に沿って付与されることを特徴とする請求項1に記
    載のX−Yステージ。
  4. 【請求項4】 前記第1モータは、前記ベースプレート
    に取付けられていることを特徴とする請求項1に記載の
    X−Yステージ。
  5. 【請求項5】 前記第2モータは、前記ベースプレート
    に取付けられていることを特徴とする請求項4に記載の
    X−Yステージ。
  6. 【請求項6】 前記ベースプレートは、概して平坦な底
    部と、上方に向けて突出した駆動バーと、を備え、該駆
    動バーは、前記第1駆動モータと前記第2駆動モータと
    の間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載
    のX−Yステージ。
  7. 【請求項7】 前記駆動バーは、前記第1モータに対面
    する前記第1駆動面を備えていることを特徴とする請求
    項6に記載のX−Yステージ。
  8. 【請求項8】 前記駆動バーは、前記第2モータに対面
    する前記第2駆動面を備えていることを特徴とする請求
    項7に記載のX−Yステージ。
  9. 【請求項9】 少なくとも1つの溝を有しかつ前記ベー
    スプレートに取付けられた少なくとも1つのレールと、
    前記ステージ搬器に取付けられたローラベアリングと、
    をさらに備え、前記ステージ搬器は、前記レールの前記
    溝内に回転係合状態で配置された前記ローラベアリング
    によって、前記ベースプレートに対してスライド可能に
    取付けられていることを特徴とする請求項1に記載のX
    −Yステージ。
  10. 【請求項10】 前記ベースプレートは、概して平坦な
    底部と、上方に向けて突出した駆動バーと、をさらに備
    え、前記レールは前記底部に取付けられ、前記第1駆動
    モータは、前記レールを前記駆動バーとの間に配置され
    ていることを特徴とする請求項9に記載のX−Yステー
    ジ。
  11. 【請求項11】 前記レールは、前記駆動バーに対して
    略平行であることを特徴とする請求項9に記載のX−Y
    ステージ。
  12. 【請求項12】 前記第1・第2駆動力の互いに反対方
    向を向く前記各成分同士は略等しいことを特徴とする請
    求項1に記載のX−Yステージ。
JP2001282169A 2000-11-21 2001-09-17 X−yステージ用モータ式駆動装置 Ceased JP2002181972A (ja)

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FR (1) FR2818573A1 (ja)

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