JP2006281426A - Positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置決め装置に関し、例えば高精度な検査や処理に用いられると好適な位置決め装置に関する。 The present invention relates to a positioning device, for example, a positioning device suitable for use in high-precision inspection and processing.
半導体ウェハや液晶パネルなどを製造する場合において、微細パターンを露光形成したり検査等を行ったりするために、計測器や工具を搭載して、被測定物やワークが載置された定盤上を移動する位置決め装置が知られている。特に2本の脚部を有し、被測定物やワークを跨いで移動するものを、ガントリ式の位置決め装置と呼んでいる。このようなガントリ式の位置決め装置が、特許文献1に開示されている。特許文献1の位置決め装置においては、装置の基準となる定盤に対して配置された案内要素によってスライダが案内されている。
ところで、近年進歩した薄形TVに用いられるフラットパネルディスプレイ等においては、その基板の大型化と生産性の向上が著しく、例えば液晶製造工程では2000mm×2000mm以上ものガラス基板が既に採用されており、かかるガラス基板を被測定物やワークとして検査や加工を行う必要が生じている。 By the way, in flat panel displays and the like used for thin TVs that have advanced in recent years, the increase in the size and productivity of the substrate has been remarkable. For example, a glass substrate of 2000 mm × 2000 mm or more has already been adopted in the liquid crystal manufacturing process. There is a need to inspect and process such a glass substrate as an object to be measured or a workpiece.
しかるに、このように被測定物やワークが大型化すると、従来の位置決め装置においては、移動時のステージの姿勢精度(特にピッチング精度)が加工精度に与える影響が大きくなるという問題がある。例えばサイズが200mmのワークであれば、角度が1秒(約4.8μrad)程度の傾きは、最大1μm程度の誤差に抑えられるのに対し、サイズが2000mmのワークになると、角度1秒の傾きが、最大10μmの誤差を招くことになる。最大10μmもの誤差は、μm単位の線幅のフラットパネルを製造する上では十分に大きな誤差になりうる。そこで、誤差を検出し補正したり、位置決め装置の案内精度を向上するなどの方策により、誤差を極力排除することが行われている。 However, when the object to be measured or the workpiece is increased in size as described above, the conventional positioning apparatus has a problem that the posture accuracy (particularly pitching accuracy) of the stage during movement greatly affects the machining accuracy. For example, for a workpiece with a size of 200 mm, an inclination with an angle of about 1 second (about 4.8 μrad) can be suppressed to an error of about 1 μm at maximum, whereas with a workpiece with a size of 2000 mm, the inclination with an angle of 1 second However, this causes an error of 10 μm at maximum. An error of up to 10 μm can be a sufficiently large error in manufacturing a flat panel having a line width of μm. Thus, errors are eliminated as much as possible by measures such as detecting and correcting errors and improving the guidance accuracy of the positioning device.
ここで、従来の位置決め装置の案内精度を向上させるためには、定盤の表面の高剛性化と高平面度加工が必要となる。しかるに、1辺のサイズが2000mmものワークを支持できる定盤は、単体でも10トン以上もの重量となってしまい、設置を容易にすべく更なる軽量化が望まれている。ところが、薄肉化などにより軽量化は実現可能であるとしても、それにより剛性が低下するため、定盤の表面を高い平面度に維持することが困難となる。また、2000mmものワークを案内する案内レールは、4000mm以上もの長さとなり、その全長にわたって高精度加工を施すことも困難である。 Here, in order to improve the guiding accuracy of the conventional positioning device, it is necessary to increase the rigidity of the surface of the surface plate and to process the flatness. However, a surface plate that can support a workpiece having a side of 2000 mm has a weight of 10 tons or more, and further weight reduction is desired to facilitate installation. However, even if the weight can be reduced by thinning or the like, the rigidity is lowered by this, so that it becomes difficult to maintain the surface of the surface plate at a high flatness. Moreover, the guide rail which guides a 2000 mm workpiece | work becomes a length of 4000 mm or more, and it is difficult to give a high precision process over the full length.
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、簡素且つ軽量な構成でありながら、高精度な位置決めを実現できる位置決め装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a positioning device that can achieve highly accurate positioning while having a simple and lightweight configuration.
上述の目的を達成するために、本発明の位置決め装置は、
定盤上に固定された支持部と、
前記支持部に対してリニアガイドを介して移動自在に懸架された移動部材と、
前記定盤に対して前記移動部材を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the positioning device of the present invention comprises:
A support fixed on the surface plate;
A moving member suspended movably through a linear guide with respect to the support;
Drive means for driving the moving member with respect to the surface plate.
本発明の位置決め装置によれば、前記移動部材は、定盤上に固定された支持部に対してリニアガイドを介して移動自在に懸架されているので、高精度な位置決めを行うに当たって、定盤面全体を精度良く加工する必要はなく、定盤を軽量化することができ、また支持脚の部品精度や変形も位置決めに影響を与えることがない。 According to the positioning apparatus of the present invention, the moving member is suspended so as to be movable via the linear guide with respect to the support portion fixed on the surface plate. It is not necessary to machine the whole with high accuracy, the surface plate can be reduced in weight, and the component accuracy and deformation of the support legs do not affect the positioning.
更に、前記移動部材の前記定盤に対する傾きを補正する傾き補正手段を有すると、より高精度な位置決めを実現できるので好ましい。 Furthermore, it is preferable to have an inclination correction unit that corrects the inclination of the moving member with respect to the surface plate because higher-precision positioning can be realized.
更に、前記傾き補正手段は、気体を用いて前記移動部材の前記定盤に対する傾きを補正すると好ましい。 Furthermore, it is preferable that the inclination correction means corrects the inclination of the moving member with respect to the surface plate using gas.
更に、前記傾き補正手段は、弾性力を用いて前記定盤に対する傾きを補正すると好ましい。 Furthermore, it is preferable that the tilt correction means corrects the tilt with respect to the surface plate using an elastic force.
更に、前記位置決め装置が設置される設置面と、前記定盤との間には、防振部材が配置されていると、前記設置面からの振動が前記定盤に伝達されることが抑制されるので好ましい。 Further, if a vibration isolating member is disposed between the installation surface on which the positioning device is installed and the surface plate, vibration from the installation surface is suppressed from being transmitted to the surface plate. Therefore, it is preferable.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図1は、測定器に用いられる第1の実施の形態の位置決め装置の正面断面図であり、図2は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図であるが、支持脚は省略している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front cross-sectional view of a positioning device according to a first embodiment used for a measuring instrument, and FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along line II-II and viewed in the direction of the arrow. However, support legs are omitted.
図1において、定盤1上に一対の支持脚2,2が並設されている。支持脚2,2の上端には、定盤1の上面と平行に支持板3が配置されている。支持板3には、定盤1上に載置されたワークであるガラス基板Gの画像を読み取って形状を求める画像読み取り装置Cを、ホルダ3aでそのフランジを上から抑えるようにして取り付けている。
In FIG. 1, a pair of
支持板3の下面には、片側に2個ずつのスライダ4、4が平行に並べて取り付けられている。スライダ4,4には、ガイドレール5,5が分離不能且つ相対移動可能に係合している。スライダ4,4と共にリニアガイドを構成するガイドレール5,5は、ガラス基板Gを載置した板状の移動部材6の上面に固定されている。なお、特に本実施の形態においては、転がり式のリニアガイドを用いるのが好ましい。本実施の形態では、移動部材6の移動により軸受に対する重心が移動するため、通常よりも高モーメント荷重型の案内要素が必要となる。そのため、モーメント剛性が高い接触タイプの転がり式のリニアガイドを設けるのが相応しい。特に、軸受内でスライダ自身をたわませることは、非接触式軸受には難しいことである。また、鉛直方向に移動部材6を吊り下げる構成とした場合には、停電時などの落下対策も考え、自立型の転がり式リニアガイドが相応しい。
On the lower surface of the
移動部材6と定盤1との間には、駆動手段であるリニアモータ7が配置されている。なお、リニアモータの例としては、リニア誘導モータ、リニア同期モータ、リニアパルスモータ、リニア直流モータ、リニアハイブリッドモータなどがあるが、いずれも用いることができ、ここではその一例を説明する。図3は、リニアモータ7の原理を説明するための図であり、図1の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図に相当する。図3において、定盤1の断面U字溝1a内に取り付けられた磁性体ヨーク7aは、長手方向に沿って等ピッチで交互に並べた多数のN極とS極(界磁磁石)とを、2列で対向配置している。一方、移動部材6に連結された電機子ユニット6aは、磁性体ヨーク7aのN極とS極とに対向するようにしてコアを備えた電機子7bを2列に取り付けている。リニアモータ7において、電機子7bのコアに三相交流電流を流すことで、磁性体ヨーク7aの界磁磁石との間に磁力が発生し、それにより移動部材6は定盤1に対して駆動されるようになっている。なお、特に本実施の形態においては、駆動手段としてリニアモータが好ましい。リニアガイドのスライダは、加工部位に対して案内精度が補償されているが、他の場所での案内精度が補償されていない。そのため、ボールねじなどを駆動要素に選択すると、軸心の触れ回りを生じさせ、位置決め精度を劣化させることになる。これに対し、リニアモータは数μmレべルの誤差は許容できるので、本実施の形態に好適である。
Between the moving
本実施の形態の位置決め装置の動作について説明する。移動部材6上にガラス基板Gを載置した状態で、リニアモータ7に電力を供給すると、図2で左右方向に、移動部材6は基板1に対して移動するので、検査が必要なガラス基板Gの位置を、画像読み取り装置Cに対向させることができる。なお、2次元の位置を検査する場合には、2方向を向いた2対のガイドレールとスライダで、移動部材6を支持すればよい。
The operation of the positioning device of the present embodiment will be described. When power is supplied to the
本実施の形態によれば、移動部材6は、スライダ4,4とガイドレール5,5を介して支持板3に懸架されているので、高精度な位置決めを行うに当たって、定盤1の上面全体を精度良く加工する必要はなく、定盤1を軽量化することができる。これは、位置決め装置を設置するに当たり、定盤1を分解して現地へ搬送し、そこで組み立てる際に有効である。また支持脚2,2の部品精度や変形も位置決めに影響を与えることがない。
According to the present embodiment, since the moving
又、例えば移動部材6が長尺であるため撓みや重心移動に伴うピッチングを発生したとしても、画像読み取り装置Cは、軸線方向に並んだスライダ4,4の中央に配置されているので、検査対象となるガラス基板Gまでの距離は、ピッチングに関わらずほぼ一定となり、高精度な検査を行える。ただし、非常に高精度な検査等を行う場合には、移動部材6の撓みやピッチングを抑える必要がある場合もある。以下の実施の形態は、かかる用途に好適である。
Further, for example, since the moving
図4は、第2の実施の形態にかかる位置決め装置の図2と同様な断面図であるが、リニアモータは省略している。本実施の形態においては、図1,2に示す実施の形態に対して、静圧軸受を配置した点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。 FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of the positioning device according to the second embodiment, but the linear motor is omitted. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 only in that a hydrostatic bearing is disposed. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図4において、定盤1上には、移動部材6の移動方向に沿って、且つ移動部材6の下面に対して微小スキマ(図では誇張して示す)を空けて複数の静圧軸受8が配置されている。傾き補正手段を構成する静圧軸受8は、基板1上の支持部8a内の上面に設置された多孔質状の静圧パッド8bから空気を吹き出して、その静圧により移動部材6を支持するものである。静圧パッド8bに空気を供給するポンプ及びその配管は図示を省略する。
In FIG. 4, a plurality of
例えば、スライダ4,4とガイドレール5,5との間のガタなどによって、図4に示すように図で右側の端部が下がったものとする。このとき、右側の静圧軸受8と移動部材6との間のスキマが小さくなるので、その静圧パッド8bから移動部材6に付与される静圧Fが大きくなる。かかる静圧Fを用いて、移動部材6に反時計回りのモーメントを与え、その傾きを補正することができるので、より高精度な位置決めを実現できる。
For example, it is assumed that the right end in the drawing is lowered as shown in FIG. 4 due to play between the
更に、移動部材6の剛性が比較的低い場合について考察する。静圧軸受8を設けないとすると、図5に点線で示すように、移動部材6の自重により、支持されていない両端が垂れ下がるように微小変形する。かかる場合、軸線方向に並んだスライダ4,4の中央に配置された画像読み取り装置Cと、検査対象となるガラス基板(不図示)までの距離は、より近接することとなって高精度な位置決めが図れない。
Further, consider the case where the rigidity of the moving
これに対し、スライダ4,4の移動方向外側両側において、移動部材6の下面に静圧軸受8、8を配置すると、図5で実線で示すように、その静圧によって移動部材6の両端が持ち上がるようにモーメントが与えられて変形するので、スライダ4,4を支点として、移動部材6の中央が下方へΔだけ変位する。即ち移動部材6の撓みを補正し、画像読み取り装置Cと、検査対象となるガラス基板(不図示)までの距離を、より精度良く保持することができる。
On the other hand, when the
図6、7は、変形例にかかる位置決め装置の図1,2と同様な断面図である。本変形例においては、図5に示す実施の形態に対して、定盤1に対して静圧を付与する静圧軸受8’を移動部材6の両端近傍の下面に取り付けた点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。図5の位置決め装置の場合、移動部材6の移動によって、その変形モードが変化するが、本変形例によれば、傾き補正手段である静圧軸受8’は移動部材6と共に移動するので、移動位置に関わらず、画像読み取り装置Cと、検査対象となるガラス基板(不図示)までの距離を、より精度良く保持することができる。
6 and 7 are sectional views similar to FIGS. 1 and 2 of a positioning device according to a modification. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 5 only in that a
図8(a)は、第3の実施の形態にかかる位置決め装置の図2と同様な断面図であるが、リニアモータは省略している。図8(b)は、図8(a)の構成をVB-VB線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態においては、図1,2に示す実施の形態に対して、吸引部を配置した点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。 FIG. 8A is a sectional view similar to FIG. 2 of the positioning device according to the third embodiment, but the linear motor is omitted. FIG. 8B is a diagram in which the configuration of FIG. 8A is cut along the VB-VB line and viewed in the direction of the arrow. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 only in that the suction portion is arranged, and therefore, the description of the common configuration is omitted by attaching the same reference numerals.
図8において、定盤1上には、移動部材6の移動方向に沿って、且つ移動部材6の上面に対して微小スキマ(図では誇張して示す)を空けて複数の吸引部9が配置されている。傾き補正手段を構成する吸引部9は、支持板3に取り付けられた中央に貫通孔9cを有する円筒部9aと、中空円筒部9aの貫通孔9cに接続された排気ポンプPとを有している。
In FIG. 8, a plurality of
例えば、スライダ4,4とガイドレール5,5との間のガタなどによって、図5に示すように図で右側の端部が下がったものとする。このとき、右側の吸引部9の円筒部9aの下端面と移動部材6との間のスキマが大きくなるので、円筒部9aの貫通孔9cの圧力を制御して、移動部材6に付与される吸引力Fが大きくなるようにするのが望ましい(図8(b)参照)。かかる吸引力Fを用いて、移動部材6にモーメントを与えて傾きを補正することができるので、より高精度な位置決めを実現できる。なお、吸引部9を図4に示す静圧軸受と組み合わせて用いることは任意である。
For example, it is assumed that the right end in the drawing is lowered as shown in FIG. 5 due to play between the
図9(a)は、第4の実施の形態にかかる位置決め装置の図1と同様な断面図であり、図9(b)は、図9(a)の構成の矢印IXB部を拡大して示す図である。本実施の形態においては、図6,7に示す実施の形態に対して、静圧軸受の代わりに支持装置を配置した点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。 FIG. 9A is a cross-sectional view similar to FIG. 1 of the positioning device according to the fourth embodiment, and FIG. 9B is an enlarged view of the arrow IXB portion of the configuration of FIG. FIG. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 only in that a support device is disposed in place of the hydrostatic bearing, so that the same reference numerals are given to the common configurations. Omitted.
図9(a)において、定盤1上には、移動部材6の移動方向に沿って、2列の浅い溝1a’、1a’が形成されている。溝1a’、1a’内には、支持装置10,10が配置されている。片方の支持装置10のみ説明するが、いずれも構成は同様である。
In FIG. 9A, two rows of
図9(b)において、支持装置10は、上面に一対の壁を並設したフレーム10aと、溝1a’の底面に配置された2列のガイドレール10b、10bと、フレーム10aの下面に固定されガイドレール10b、10bに沿って移動可能なスライダ10c、10cと、フレーム10の壁に架橋された板ばね10dと、板ばね10dと移動部材6の下面とを連結する支柱10eとからなる。
In FIG. 9B, the
図9の位置決め装置によれば、傾き補正手段である支持装置10、10は、移動部材6と共に移動しつつ、板ばね10d、10dの弾性力によって移動部材6の変形を抑制するので、移動位置に関わらず、画像読み取り装置Cと、検査対象となるガラス基板Gまでの距離を、より精度良く保持することができる。なお、スライダ4,4とガイドレール5,5による移動部材6の案内精度を劣化させないためには、スライダ10c、10cとガイドレール10b、10bの案内精度を高くすればよいが、溝1a’、1a’の面精度の影響を排除するためには、板ばね10dの弾性係数をある程度低くしてもよい。
According to the positioning device of FIG. 9, the
図10は、第5の実施の形態にかかる位置決め装置の図1と同様な断面図であり、図11は、第5の実施の形態にかかる位置決め装置の図2と同様な断面図である。本実施の形態においては、図1,2に示す実施の形態に対して、リニアモータ7は、設置面G上に配置された専用の定盤1’に固定されている。一方、接地面Gに対して、ゴムなどからなる防振器11を介して定盤1が配置されている。定盤1上に支持脚2が配置されている。専用の定盤1’は、定盤1の開口内に設置され、両者は接触していない。それ以外の共通する構成については、同じ符号を付すことで説明を省略する。本実施の形態によれば、リニアモータ7の動作時に発生する駆動反力を定盤1に伝達することを抑制できる。このことは、支持脚2、支持板3を伝わって画像読み取り装置Cへ振動が伝わることを抑制することができる。つまり、画像読み取り装置Cとワークであるガラス基板Gの間の位置決め時間の短縮や位置決め精度を向上させることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view similar to FIG. 1 of the positioning device according to the fifth embodiment, and FIG. 11 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of the positioning device according to the fifth embodiment. In the present embodiment, the
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.
1 定盤
2,2 支持脚
3 支持板
4,4 スライダ
5,5 ガイドレール
6 移動部材
7 リニアモータ
8 静圧軸受
9 吸引部
10 支持装置
11 防振ゴム
G ガラス基板
P 排気ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記支持部に対してリニアガイドを介して移動自在に懸架された移動部材と、
前記定盤に対して前記移動部材を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする位置決め装置。 A support fixed on the surface plate;
A moving member suspended movably through a linear guide with respect to the support;
And a driving means for driving the moving member with respect to the surface plate.
The positioning device according to any one of claims 1 to 4, wherein a vibration-proof member is disposed between an installation surface on which the positioning device is installed and the surface plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005108652A JP2006281426A (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005108652A JP2006281426A (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Positioning device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006281426A true JP2006281426A (en) | 2006-10-19 |
Family
ID=37403851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005108652A Pending JP2006281426A (en) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | Positioning device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006281426A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022103178A (en) * | 2017-09-25 | 2022-07-07 | キヤノン株式会社 | Carrier system and processing system |
-
2005
- 2005-04-05 JP JP2005108652A patent/JP2006281426A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2022103178A (en) * | 2017-09-25 | 2022-07-07 | キヤノン株式会社 | Carrier system and processing system |
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