JP2007019269A - Xy stage and semiconductor manufacturing device having it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、XYステージおよびこれを備えた半導体製造装置に関し、特に、移動テーブルの高速移動によって発生する振動を防止する制振装置を備え、高速移動可能なXYステージ、およびこれを備えた半導体製造装置に関するものである。 The present invention relates to an XY stage and a semiconductor manufacturing apparatus including the XY stage, and more particularly, to an XY stage that includes a vibration control device that prevents vibration generated by high-speed movement of a moving table, and that can move at high speed, and a semiconductor manufacturing apparatus including the XY stage. It relates to the device.
半導体の製造には、平面上で直交する2軸(X軸およびY軸)方向に移動可能な移動テーブルを備えた半導体製造装置が広く使用されている。例えば、移動テーブルに垂直方向(Z軸)に移動可能なボンディングヘッドを搭載することで、ボンディングヘッドを3次元に移動可能としたワイヤボンディング装置においては、ボンディングヘッドが高速移動し、かつ正確に位置決めできることが望まれる。 In the manufacture of semiconductors, semiconductor manufacturing apparatuses having a movable table that can move in two axial directions (X-axis and Y-axis) perpendicular to each other on a plane are widely used. For example, by mounting a bonding head that can move in the vertical direction (Z-axis) on a moving table, the bonding head can be moved in three dimensions, so that the bonding head moves at high speed and is positioned accurately. It is hoped that it can be done.
しかし、移動テーブルを移動させるモータの位置決めの精度が上がり、高速移動させることが可能となったとしても、移動テーブルやその搭載物を加減速するときにはその反力が発生し、反力を受けたワイヤボンディング装置は振動を発生する。ワイヤボンディング装置に振動が発生すると、移動テーブルやその搭載物さらにはワーク対象物にもその振動が伝達され、移動テーブルの位置決め精度が低下するだけではなくボンダビリティの安定性も損なわれる。この傾向は駆動モータが高速移動させるほど顕著となる。 However, even when the positioning accuracy of the motor that moves the moving table is improved and it is possible to move the moving table at a high speed, the reaction force is generated when the moving table or its load is accelerated or decelerated. The wire bonding apparatus generates vibration. When vibration is generated in the wire bonding apparatus, the vibration is transmitted to the moving table, its mounted object, and also the workpiece, and not only the positioning accuracy of the moving table is lowered but also the stability of bondability is impaired. This tendency becomes more prominent as the drive motor moves faster.
移動テーブルの移動による半導体製造装置の振動の発生を防止する方法として、装置の架台を肉厚として剛性を向上させることも考えられるが、架台が大型化、大重量化されることとなり好ましくない。また、移動テーブルの移動により発生する反力自体は減少されないため、装置の設置床を振動させ、隣接するワーク搬送システムなどに搬送異常を引き起こす原因ともなる。 As a method for preventing the vibration of the semiconductor manufacturing apparatus due to the movement of the moving table, it is conceivable to improve the rigidity by making the base of the apparatus thick, but this is not preferable because the base becomes large and heavy. Further, since the reaction force itself generated by the movement of the moving table is not reduced, the installation floor of the apparatus is vibrated, causing a conveyance abnormality in an adjacent workpiece conveyance system or the like.
そして、移動テーブルの移動による半導体製造装置の振動の発生を防止する技術として、モータにより駆動対象を駆動したときに、モータ本体が駆動対象と反対方向に移動するようにし、駆動対象を駆動することによる反力を打ち消すように構成した半導体製造装置におけるモータ駆動装置およびXYテーブルがある(特許文献1参照)。 As a technique for preventing the vibration of the semiconductor manufacturing apparatus due to the movement of the moving table, when the driving target is driven by the motor, the motor body moves in the opposite direction to the driving target, and the driving target is driven. There is a motor drive device and an XY table in a semiconductor manufacturing apparatus configured to cancel the reaction force due to (see Patent Document 1).
しかしながら、従来のステージでは、移動テーブルの移動による半導体製造装置の振動の発生を抑制することはできても、モータ本体が移動するために、モータを元の位置に戻すダンパの作動時間が余分に必要となり、作業の高速化の妨げとなる。また、駆動対象の位置決めを行うために、モータの速度センサや駆動対象の位置・速度センサが必要となり、その制御が複雑になるとともに位置決め精度の信頼性が低下する。 However, in the conventional stage, although the generation of the vibration of the semiconductor manufacturing apparatus due to the movement of the moving table can be suppressed, the operation time of the damper for returning the motor to the original position is extra because the motor body moves. This is necessary and hinders the speeding up of work. In addition, in order to perform positioning of the drive target, a motor speed sensor and a position / speed sensor of the drive target are required, which complicates the control and reduces the reliability of positioning accuracy.
そこで、本発明は、移動テーブルの移動によって生じる振動の発生を防止し、移動テーブルが高速移動可能で、かつ位置決めに要する時間が短く、さらには位置決め精度が高く、信頼性の高い制御システムを用いたXYステージまたはこれを備えた半導体製造装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention prevents the occurrence of vibration caused by the movement of the moving table, enables the moving table to move at high speed, uses a control system with high positioning accuracy, and high reliability. It is an object of the present invention to provide a conventional XY stage or a semiconductor manufacturing apparatus including the XY stage.
上記課題を解決するために、本発明は、XYステージに、質量体およびこの質量体を移動テーブルの移動する方向と反対方向に駆動するための駆動手段を設けることにより、移動テーブルを移動する際の加減速に必要な力と同じ大きさであって反対方向の力を形成して、移動テーブルの移動による反力を打ち消し、振動の発生を防止するXYステージおよびこれを備えた半導体製造装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an XY stage having a mass body and a driving means for driving the mass body in a direction opposite to the direction in which the movement table moves, thereby moving the movement table. An XY stage that has the same magnitude as that required for acceleration / deceleration of the motor and forms a force in the opposite direction, cancels the reaction force caused by the movement of the moving table, and prevents the occurrence of vibration, and a semiconductor manufacturing apparatus including the XY stage provide.
すなわち、本発明は、上記課題を解決するための第1の手段として、互いに直交するX軸とY軸とに沿って移動する移動テーブルを有するXYステージであって、移動テーブルに係合して移動テーブルをX軸方向に移動させるX軸可動体、およびX軸可動体を駆動する第1の駆動手段を備えたX軸移動装置と、X軸方向に移動可能に設置されたX軸質量体、およびX軸質量体をX軸可動体の移動方向と反対方向に駆動する第2の駆動手段を備えたX軸制振装置と、移動テーブルをY軸方向に移動させるY軸可動体、およびY軸可動体を駆動する第3の駆動手段を備えたY軸移動装置と、Y軸方向に移動可能に設置されたY軸質量体、およびY軸質量体をY軸可動体の移動方向と反対方向に駆動する第4の駆動手段を備えたY軸制振装置と、を有するXYステージを提供する。 That is, the present invention is an XY stage having a moving table that moves along an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other as a first means for solving the above-described problems, and is engaged with the moving table. An X-axis movable body provided with an X-axis movable body that moves the moving table in the X-axis direction, a first drive unit that drives the X-axis movable body, and an X-axis mass body that is installed so as to be movable in the X-axis direction , And an X-axis vibration control device including a second drive unit that drives the X-axis mass body in a direction opposite to the moving direction of the X-axis movable body, a Y-axis movable body that moves the moving table in the Y-axis direction, and Y-axis moving device provided with third driving means for driving Y-axis movable body, Y-axis mass body installed so as to be movable in Y-axis direction, and Y-axis mass body as a moving direction of Y-axis movable body A Y-axis damping device having a fourth driving means for driving in the opposite direction; To provide an XY stage to be.
これによると、X軸可動体、移動テーブルおよびその搭載物を含めたX軸駆動体をX軸方向に移動させるのに必要な力と同じ大きさの力が、X軸駆動体の移動する方向と反対方向に形成され、互いの反力同士が打ち消し合い、移動テーブルの移動により発生する振動を抑制することができる。Y軸方向についても同様である。このように発生する振動が抑制されるため、可動体は高速移動が可能となるだけでなく、位置決めに要する時間は短縮され、位置決めの精度も向上する。また、制振装置の制御には振動センサや位置センサなどの信号をフィードバックする必要はなく、質量体の質量に逆比例する移動量を駆動するようにシーケンス制御すればよく、制御方法が簡潔であり、信頼性が高い制御システムを用いることができる。 According to this, a force having the same magnitude as the force necessary to move the X-axis drive body including the X-axis movable body, the moving table, and the mounted object in the X-axis direction is the direction in which the X-axis drive body moves. The reaction forces of each other cancel each other and vibrations generated by the movement of the moving table can be suppressed. The same applies to the Y-axis direction. Since vibrations generated in this way are suppressed, the movable body can be moved not only at high speed, but also the time required for positioning is shortened and positioning accuracy is improved. In addition, it is not necessary to feed back signals from vibration sensors, position sensors, etc. to control the vibration damping device, and it is only necessary to perform sequence control to drive a movement amount that is inversely proportional to the mass of the mass body, and the control method is simple. Yes, a highly reliable control system can be used.
また本発明は、上記課題を解決するための第2の手段として、第1の手段であるXYステージにおいて、X軸質量体の重心とX軸可動体の重心とが略同一X軸線上を移動するように、X軸質量体を配設し、Y軸質量体の重心とY軸可動体の重心とが略同一Y軸線上を移動するように、Y軸質量体を配設したXYステージを提供する。 In the present invention, as a second means for solving the above-mentioned problems, the centroid of the X-axis mass body and the centroid of the X-axis movable body move on substantially the same X-axis line in the XY stage as the first means. As described above, an X-axis mass body is disposed, and an XY stage on which the Y-axis mass body is disposed so that the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same Y-axis line. provide.
これによると、例えば平面上のX軸方向について、移動テーブルがY軸方向についての移動範囲の中心にあって、X軸可動体がX軸方向に移動したときに、X軸駆動体の移動による反力とX軸質量体の移動による反力とが同一直線上にあり、ヨー方向すなわちXYステージを上から見たときに装置を回転させようとするモーメントが0となり、ヨー方向のモーメントによる振動を抑制することができる。また、Y軸方向についても同様である。 According to this, for example, in the X-axis direction on the plane, when the moving table is at the center of the moving range in the Y-axis direction and the X-axis movable body moves in the X-axis direction, The reaction force and the reaction force due to the movement of the X-axis mass are on the same straight line, and the moment to rotate the device when the XY stage is viewed from above is zero, and the vibration due to the moment in the yaw direction Can be suppressed. The same applies to the Y-axis direction.
また本発明は、上記課題を解決するための第3の手段として、第1の手段であるXYステージにおいて、X軸質量体および第2の駆動手段がそれぞれ2つあり、2つのX軸質量体の総合重心とX軸可動体の重心とが略同一X軸線上を移動するように、X軸質量体を配設し、Y軸質量体の重心とY軸可動体の重心とが略同一Y軸線上を移動するように、該Y軸質量体を配設したXYステージを提供する。 Further, according to the present invention, as a third means for solving the above-described problem, in the XY stage as the first means, there are two X-axis mass bodies and two second drive means, respectively, and two X-axis mass bodies are provided. The X-axis mass body is disposed so that the center of gravity of the X-axis and the center of gravity of the X-axis movable body move on substantially the same X-axis, and the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body are substantially the same. An XY stage in which the Y-axis mass body is disposed so as to move on the axis is provided.
これによると、第2の手段と同様に、ヨー方向のモーメントによる振動を抑制することができるとともに、X軸質量体とY軸質量体とを、ともに移動テーブルからY軸方向の位置に配置することが可能となる。したがって、制振装置をX軸方向についてコンパクトにすることができ、X軸質量体の配置設計に自由度を与えることとなる。 According to this, similarly to the second means, vibration due to the moment in the yaw direction can be suppressed, and both the X-axis mass body and the Y-axis mass body are arranged at positions in the Y-axis direction from the moving table. It becomes possible. Therefore, the vibration damping device can be made compact in the X-axis direction, and a degree of freedom is given to the layout design of the X-axis mass body.
また本発明は、上記課題を解決するための第4の手段として、第1の手段であるXYステージにおいて、X軸質量体および第2の駆動手段がそれぞれ2つあり、2つのX軸質量体の総合重心とX軸可動体の重心とが略同一X軸線上を移動するように、X軸質量体を配設し、Y軸質量体および第4の駆動手段がそれぞれ2つあり、2つのY軸質量体の総合重心とY軸可動体の重心とが略同一Y軸線上を移動するように、X軸質量体を配設したXYステージを提供する。 Further, according to the present invention, as a fourth means for solving the above-described problem, in the XY stage as the first means, there are two X-axis mass bodies and two second driving means, respectively, and two X-axis mass bodies are provided. The X-axis mass body is disposed so that the total center of gravity of the X-axis and the center of gravity of the X-axis movable body move on substantially the same X-axis, and there are two Y-axis mass bodies and four fourth driving means, respectively. Provided is an XY stage provided with an X-axis mass body so that the total center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same Y-axis line.
これによると、第2および3の手段と同様に、ヨー方向のモーメントによる振動を抑制することが可能であるとともに、質量体の配置設計にさらに自由度を与えることができる。 According to this, similarly to the second and third means, it is possible to suppress the vibration due to the moment in the yaw direction, and it is possible to further give a degree of freedom to the arrangement design of the mass body.
また本発明は、上記課題を解決するための第5の手段として、第1〜第4の手段のいずれかのXYステージにおいて、X軸質量体の重心とX軸可動体の重心とが略同一水平面上を移動するように、X軸質量体を配設し、Y軸質量体の重心とY軸可動体の重心とが略同一水平面上を移動するように、Y軸質量体を配設したXYステージを提供する。 In the XY stage according to any one of the first to fourth means, the center of gravity of the X-axis mass body and the center of gravity of the X-axis movable body are substantially the same as the fifth means for solving the above problems. The X-axis mass body is disposed so as to move on a horizontal plane, and the Y-axis mass body is disposed so that the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same horizontal plane. Provide XY stage.
これによると、例えばX軸縦断面において、X軸可動体がX軸方向に移動したときに、X軸駆動体の移動による反力とX軸質量体の移動による反力とが略同一直線上(略同じ高さ)にあり、ロール方向すなわちXYステージをX軸縦断面で見たときに装置を回転させようとするモーメントが0となり、ロール方向のモーメントによる振動を抑制することができる。また、Y軸縦断面についても同様に、ピッチ方向すなわちXYステージをY軸縦断面で見たときに装置を回転させようとするモーメントによる振動を抑制することができる。 According to this, for example, when the X-axis movable body moves in the X-axis direction in the X-axis longitudinal section, the reaction force due to the movement of the X-axis drive body and the reaction force due to the movement of the X-axis mass body are substantially on the same straight line. The moment in the roll direction, that is, when the XY stage is viewed in the X-axis longitudinal section, becomes 0 when the roll direction, that is, the XY stage is viewed in the X-axis longitudinal section, and vibration due to the moment in the roll direction can be suppressed. Similarly, with respect to the Y-axis vertical section, it is possible to suppress vibration due to a moment that attempts to rotate the apparatus when the pitch direction, that is, the XY stage is viewed in the Y-axis vertical section.
また本発明は、上記課題を解決するための第6の手段として、第1〜第5の手段のいずれかのXYステージにおいて、第1および第3の駆動手段がそれぞれ2つあり、直線状の固定子と固定子に沿って移動する可動子とからなるリニアモータであるXYステージを提供する。 Further, according to the present invention, as a sixth means for solving the above-described problem, in the XY stage of any one of the first to fifth means, there are two first and third driving means, respectively, Provided is an XY stage that is a linear motor including a stator and a mover that moves along the stator.
これによると、X軸可動体およびY軸可動体の移動できる範囲を大きくしても、移動装置全体の横寸法は移動範囲以上に大きくならず、例えばACサーボモータやボイスコイルモータを使用した場合と比較して、XYステージの横方向の寸法について小型化することができる。また、これらのモータでは現実的には不可能であった高速移動可能であって広い移動範囲を有するXYステージを実現することができる。さらに、高分解能のリニアスケールを用いることにより、高精度の位置決めが可能となる。 According to this, even when the movable range of the X-axis movable body and the Y-axis movable body is increased, the lateral dimension of the entire moving device does not become larger than the movable range. For example, when an AC servo motor or voice coil motor is used Compared to the above, the lateral dimensions of the XY stage can be reduced. Further, it is possible to realize an XY stage that can move at a high speed and has a wide movement range, which is impossible in reality with these motors. Furthermore, high-precision positioning is possible by using a high-resolution linear scale.
また本発明は、上記課題を解決するための第7の手段として、第1〜第6の手段のいずれかのXYステージを備えた半導体製造装置を提供する。 Moreover, this invention provides the semiconductor manufacturing apparatus provided with the XY stage in any one of the 1st-6th means as a 7th means for solving the said subject.
これによると、移動テーブルが移動する際の反力による振動を抑制できるため、半導体製造装置の架台を大型化しなくとも振動が少なく、設置床を振動させない半導体製造装置を得ることができる。 According to this, since the vibration due to the reaction force when the moving table moves can be suppressed, a semiconductor manufacturing apparatus that does not vibrate the installation floor and does not vibrate the installation floor can be obtained without increasing the size of the gantry of the semiconductor manufacturing apparatus.
上記手段を用いることにより、移動テーブルが移動する際の反力により発生する振動を抑制することができる。また、ヨー方向、ロール方向およびピッチ方向のモーメントを小さくして、各モーメントによる振動も抑制することができる。このように発生する振動が抑制されるため、高速移動が可能となるだけでなく、位置決めに要する時間が短縮され、位置決めの精度も向上する。さらに、制振装置の制御方法が簡潔であって信頼性の高い制御システムを用いることができる。 By using the above means, it is possible to suppress the vibration generated by the reaction force when the moving table moves. In addition, the moments in the yaw direction, roll direction, and pitch direction can be reduced to suppress vibration due to each moment. Since vibrations generated in this way are suppressed, not only high-speed movement is possible, but also the time required for positioning is shortened, and the positioning accuracy is improved. Furthermore, the control method of the vibration damping device is simple and a reliable control system can be used.
本発明の最良の形態として、
互いに直交するX軸とY軸とに沿って移動する移動テーブルを有するXYステージにおいて、
移動テーブルに係合して移動テーブルをX軸方向に移動させるX軸可動体、および直線状の固定子と固定子に沿って移動する可動子とからなり、X軸可動体を駆動する2つのリニアモータ(第1の駆動手段)を備えたX軸移動装置と、
X軸方向に移動可能に設置された2つのX軸質量体、およびX軸質量体をX軸可動体の移動方向と反対方向に駆動する2つの第2の駆動手段を備えたX軸制振装置と、
移動テーブルをY軸方向に移動させるY軸可動体、および直線状の固定子と該固定子に沿って移動可能な可動子とからなり、Y軸可動体を駆動する2つのリニアモータ(第3の駆動手段)を備えたY軸移動装置と、
Y軸方向に移動可能に設置されたY軸質量体、およびY軸質量体をY軸可動体の移動方向と反対方向に駆動する第4の駆動手段を備えたY軸制振装置と
を有し、
2つのX軸質量体の総合重心とX軸可動体の重心とが略同一X軸線上であって略同一水平面上を移動するように、X軸質量体を配設し、
Y軸質量体の重心とY軸可動体の重心とが略同一Y軸線上であって略同一水平面上を移動するように、Y軸質量体を配設するようにする。
As the best mode of the present invention,
In an XY stage having a moving table that moves along an X axis and a Y axis perpendicular to each other,
An X-axis movable body that engages with the movable table and moves the movable table in the X-axis direction, and a linear stator and a movable element that moves along the stator, and drives the X-axis movable body. An X-axis moving device provided with a linear motor (first driving means);
X-axis vibration suppression device comprising two X-axis mass bodies installed so as to be movable in the X-axis direction, and two second driving means for driving the X-axis mass body in the direction opposite to the moving direction of the X-axis movable body Equipment,
Two linear motors (a third motor) for driving the Y-axis movable body, which include a Y-axis movable body that moves the moving table in the Y-axis direction, and a linear stator and a movable element that can move along the stator. Y-axis moving device provided with a driving means)
A Y-axis mass body that is movably installed in the Y-axis direction, and a Y-axis damping device that includes a fourth drive unit that drives the Y-axis mass body in a direction opposite to the movement direction of the Y-axis movable body. And
The X-axis mass body is disposed so that the total center of gravity of the two X-axis mass bodies and the center of gravity of the X-axis movable body are on the substantially same X-axis line and move on substantially the same horizontal plane,
The Y-axis mass body is arranged so that the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same Y-axis and on the same horizontal plane.
これによると、移動テーブルがX軸およびY軸方向の移動範囲の中心にあるときに、2つのX軸質量体の総合重心が、X軸可動体、移動テーブルおよびその搭載物を含めたX軸駆動体の重心を通るX軸線の同じ高さ付近にあり、Y軸質量体の重心が、Y軸可動体、移動テーブルおよびその搭載物を含めたY軸駆動体の重心を通るY軸線の同じ高さ付近にある。このような配置とすることにより、移動テーブルが移動可能な範囲の中心から移動したときに、移動テーブルの移動による反力と質量体の移動による反力とが同一線上となり、振動を抑制することができる。 According to this, when the moving table is at the center of the moving range in the X-axis and Y-axis directions, the total center of gravity of the two X-axis mass bodies is the X-axis including the X-axis movable body, the moving table, and its mounted items. Near the same height of the X-axis passing through the center of gravity of the driving body, the center of gravity of the Y-axis mass body is the same as the Y-axis passing through the center of gravity of the Y-axis driving body including the Y-axis movable body, the moving table, and its load. Near the height. With such an arrangement, when the moving table moves from the center of the movable range, the reaction force due to the movement of the moving table and the reaction force due to the movement of the mass body are on the same line, thereby suppressing vibration. Can do.
さらに、前記X軸駆動体の反力が伝達されるベース板とX軸質量体の反力が伝達されるベース板とを同一の部材とすること、または直接固定することにより、振動をより抑制することができる。Y軸方向についても同様である。 Furthermore, the base plate to which the reaction force of the X-axis drive body is transmitted and the base plate to which the reaction force of the X-axis mass body are transmitted are made of the same member or are directly fixed, thereby further suppressing vibration. can do. The same applies to the Y-axis direction.
また、前記X軸駆動体の合計質量をWxとし、2つのX軸質量体の合計質量をVxとし、第1の駆動手段のそれぞれがX軸駆動体を移動させる距離をLxとし、第2の駆動手段のそれぞれがX軸質量体をX軸駆動体と反対方向に移動させる距離をMxとして、第1の駆動手段がX軸駆動体を移動させるときに、第2の駆動手段が次の式、
Mx=Lx*Wx/Vx
で計算される距離だけX軸質量体を移動させるようにする。同様に、前記Y軸駆動体の合計質量をWyとし、Y軸質量体の質量をVyとし、第3の駆動手段のそれぞれがY軸駆動体を移動させる距離をLyとし、第4の駆動手段がY軸質量体をY軸駆動体と反対方向に移動させる距離をMyとして、第3の駆動手段がY軸駆動体を移動させるときに、第4の駆動手段が次の式、
My=Ly*Wy/Vy
で計算される距離だけY軸質量体を移動させるようにする。
The total mass of the X-axis drive body is Wx, the total mass of the two X-axis mass bodies is Vx, the distance that each of the first drive means moves the X-axis drive body is Lx, and the second When the first drive means moves the X-axis drive body, where Mx is the distance that each of the drive means moves the X-axis mass body in the direction opposite to the X-axis drive body, the second drive means ,
Mx = Lx * Wx / Vx
The X-axis mass is moved by the distance calculated in (1). Similarly, the total mass of the Y-axis drive body is Wy, the mass of the Y-axis mass body is Vy, the distance that each of the third drive means moves the Y-axis drive body is Ly, and the fourth drive means Is the distance by which the Y-axis mass is moved in the opposite direction to the Y-axis drive, and when the third drive moves the Y-axis drive, the fourth drive has the following formula:
My = Ly * Wy / Vy
The Y-axis mass body is moved by the distance calculated in (1).
すなわち、移動する質量体の加速度を、移動する駆動体の加速度に質量体と駆動体との質量の逆比を乗じた値とする。例えば、駆動体の質量が5kgであり、質量体の質量が20kgであり、駆動体の加速度が2Gである場合、質量体の加速度は0.5Gとする。このように駆動手段を駆動することにより、移動テーブルの移動による反力と質量体の移動による反力とが同じ大きさとなって打ち消し合い、振動を抑制することができる。 That is, the acceleration of the moving mass body is a value obtained by multiplying the acceleration of the moving driving body by the inverse ratio of the mass of the mass body and the driving body. For example, when the mass of the driving body is 5 kg, the mass of the mass body is 20 kg, and the acceleration of the driving body is 2 G, the acceleration of the mass body is 0.5 G. By driving the driving means in this way, the reaction force due to the movement of the moving table and the reaction force due to the movement of the mass body cancel each other out, and vibration can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
図1は、本発明によるXYステージの展開斜視図である。XYステージは、移動テーブル21と、X軸制振装置1Xと、X軸移動装置11Xと、Y軸制振装置1Yと、Y軸移動装置11Yとから構成されている。なお、図中において、X軸とY軸との違いがあるだけでその機能が同一である部材には同じ符号を付し、符号の後ろにX軸またはY軸を示すXまたはYをそれぞれ付している。
FIG. 1 is a developed perspective view of an XY stage according to the present invention. The XY stage includes a moving table 21, an X-axis
Y軸制振装置1Yは、Y軸制振用ベース板2Yと、Y軸制振ダンパベース板3Yと、Y軸質量体としてのY軸制振用錘4Yと、第4の駆動手段としてのY軸制振駆動モータ5Yとを有している。Y軸制振用ベース板2Yは、搭載されるボンディングヘッドが移動するための開口部を有している。矩形状のY軸制振ダンパベース板3Y、および直方体状のY軸制振用錘4Yは、長辺がX軸方向に延在し、それぞれ長辺の中点がY軸制振用ベース板2Yの開口部の中心を通るY軸線上にあるように配設されている。Y軸制振用錘4Yは、Y軸方向に移動可能に設置されており、Y軸制振駆動モータ5Yの駆動により移動する。
The Y-
Y軸制振装置1Yの上に配設されるY軸移動装置11Yは、Y軸テーブル用ベース板12Yと、Y軸可動体としてのY軸テーブル13Yと、Y軸テーブル13Yを移動させる第3の駆動手段としての2つのY軸リニアモータ14Yと、移動テーブル21とを有している。Y軸リニアモータ14Yは、直線状の固定子としてのY軸リニアモータプレート14aYと、固定子に沿って移動する可動子としてのY軸リニアモータコイル14bYとからなる。矩形状のY軸テーブル用ベース板12Yは、Y軸制振用ベース板2Yと同様に開口部を有し、Y軸方向に延在する2つのY軸リニアモータプレート14aYを2辺に備えている。矩形状のY軸テーブル13Yは、Y軸リニアモータコイル14bYを両端に備え、Y軸方向に移動可能に設置されており、モータの駆動によりY軸リニアモータプレート14aYに沿って移動する。Y軸テーブル13Yの上面の2辺には、X軸方向に延在する移動テーブル用ガイド19が備えられており、移動テーブル21がX軸方向に移動可動に設置されている。移動テーブル21は、X軸駆動用ガイドベアリングブロック22を上面に備え、X軸方向への駆動力を伝動されてX軸方向へ移動する。
The Y-
Y軸移動装置11Y上に配設されるX軸制振装置1Xは、X軸制振用ベース板2Xと、X軸制振ダンパベース板3Xと、2つのX軸質量体としての2つのX軸制振用錘4Xと、第2の駆動手段としてのX軸制振駆動モータ5Xとを有している。X軸制振用ベース板2Xは、Y軸制振用ベース板2Yと同様に開口部を有している。矩形状の2つのX軸制振ダンパベース板3X、および直方体状の2つのX軸制振用錘4Xは、X軸制振用ベース板2Xの開口部の中心に対してY軸方向に対称となるように配設され、それぞれ長辺がX軸方向に延在し、長辺の中点がX軸制振用ベース板2Xの開口部の中心線を通るY軸線上にあるように取り付けられている。2つのX軸制振用錘4Xは、X軸方向に移動可能に設置されており、2つのX軸制振駆動モータ5Xの駆動により移動する。
An
X軸制振装置1Xの上に配設されるX軸移動装置11Xは、Y軸移動装置11Yと同様の構造を含んでおり、重複する部分についての説明は省略する。X軸方向に移動可能に設置されたX軸可動体としての矩形状のX軸テーブル13Xは、Y軸方向に延在するX軸ガイドバー23を下面に備えている。X軸ガイドバー23は、X軸駆動用ガイドベアリングブロック22を介して、X軸方向への駆動力を伝動して移動テーブル21を移動させる。
The
図2は、本発明によるXYステージを示した斜視図である。Y軸制振装置1Yと、Y軸移動装置11Yと、X軸制振装置1Xと、X軸移動装置11Xとが、それぞれ堅固に結合された状態を示している。それぞれの装置に備えられた開口部の中心が平面において一致するように結合されており、X軸駆動用ガイドベアリングブロック22とX軸ガイドバー23とが嵌合している。
FIG. 2 is a perspective view showing an XY stage according to the present invention. The Y-axis
図3は、本発明によるXYステージを構成するX軸制振装置の制振ダンパの展開斜視図である。制振ダンパは、X軸制振ダンパベース板3Xと、X軸制振用錘4Xと、X軸制振駆動モータ5Xとから構成されている。X軸制振用錘4Xは、X軸制振用錘ベース4aXと、X軸制振用錘本体4bXとからなり、互いに螺設される。平面において矩形状であるX軸制振ダンパベース板3Xは、短辺の一方にX軸制振駆動モータ5Xが固定され、他方の側にはX軸制振用ガイドレール6Xを備えている。X軸制振駆動モータ5Xは一般的な回転モータであって、モータから延出されたX軸制振用ボールねじ9Xは、X軸制振用ボールねじ受け10Xにより保持され、X軸制振用ボールねじナット9Xを螺合している。X軸制振用錘ベース4aXは、X軸制振用ガイドレール6XおよびX軸制振用ボールねじナット9Xに固定され、X軸制振用ガイドレール6Xを滑合するX軸制振用ガイド7Xにより誘導される。
FIG. 3 is a developed perspective view of the vibration damper of the X-axis vibration control device constituting the XY stage according to the present invention. The vibration damping damper includes an X-axis damping
X軸制振駆動モータ5Xの駆動力は、回転運動エネルギからX軸制振用ボールねじ8XおよびX軸制振用ボールねじナット9Xを介して直線運動エネルギに変換され、X軸制振用錘4XをX軸制振用ガイドレール6Xに沿って移動させる。
The driving force of the X-axis damping
図4は、本発明によるXYステージのY軸移動装置の制御システムを示す模式図である。モーション制御装置31には、Y軸リニアモータドライバ32YおよびY軸制振モータドライバ35Yが接続されている。Y軸リニアモータドライバ32Yには、2本のY軸リニアモータ用ケーブル34Y、およびY軸リニアスケール用ケーブル33Yが接続されており、それぞれ2つのY軸リニアモータコイル14bY、およびY軸リニアモータコイル14bYに備えられたセンサ(図示せず)に接続されている。Y軸制振モータドライバ35Yに接続されたY軸制振モータ用ケーブル36Yは、Y軸制振駆動モータ5Yを接続している。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a control system for the Y-axis moving device of the XY stage according to the present invention. A Y-axis
Y軸リニアモータドライバ32Yは、モーション制御装置31から送られる指令に従い、2つのY軸リニアモータコイル14bYを制御する。Y軸リニアモータコイル14bYにはセンサが備えられており、リニアスケール15Yを読み取って得られた位置および速度信号は、Y軸リニアモータドライバ32Yにフィードバックされて、高精度の位置決めが可能となる。一方、モーション制御装置31は、Y軸駆動体とY軸制振用錘との反力が互いに打ち消し合うように算出した信号をY軸制振モータドライバ35Yに送る。Y軸制振モータドライバ35Yは、入力された信号に従ってY軸制振駆動モータ5Yのシーケンス制御を行う。
The Y-axis
このように図1〜図5は、本発明によるXYステージの一実施例を示すが、本発明がここに示された実施例に限定されるものではない。例えば、Y軸制振装置1YのY軸制振用ベース板2Yと、Y軸移動装置11YのY軸テーブル用ベース板12Yとが、同一の部材であってもよい。または、Y軸制振装置1YのY軸制振用ベース板2Yと、X軸制振装置1XのX軸制振用ベース板2Xとが、同一の部材であってもよい。また、移動テーブル用ガイド20を、Y軸テーブル13YではなくX軸テーブル13Xの上面に設置して、移動テーブル21をY軸方向に移動可動に設置してもよい。この場合、X軸駆動用ガイドベアリングブロック22を、Y軸駆動用ガイドベアリングブロックとして移動テーブル21の下面に配置し、X軸ガイドバー23を、Y軸ガイドバーとしてY軸テーブル13Yの上面に設置する。また、リニアモータ14は、固定子としてのリニアモータプレート14aが永久磁石であって可動子としてのリニアモータコイル14bがコイルであってもよいが、その逆であってもよい。さらに、第2および第4の駆動手段としての制振駆動モータ5は、回転モータではなくリニアモータであってもよく、同様に、第1および第3の駆動手段としてのリニアモータ14は、回転モータとボールねじとの組み合わせであってもよい。
1 to 5 show one embodiment of the XY stage according to the present invention, the present invention is not limited to the embodiment shown here. For example, the Y-axis damping
1 制振装置
2 制振用ベース板
3 制振用ダンパベース板
4 制振用錘
4a 制振用錘ベース
4b 制振用錘本体
5 制振駆動モータ
6 制振用ガイドレール
7 制振用ガイド
8 制振用ボールねじ
9 制振用ボールねじナット
10 制振用ボールねじ受け
11 移動装置
12 テーブル用ベース板
13 テーブル
14 リニアモータ
14a リニアモータプレート
14b リニアモータコイル
15 リニアスケール
20 移動テーブル用ガイド
21 移動テーブル
22 X軸駆動用ガイドベアリングブロック
23 X軸ガイドバー
31 モーション制御装置
32 リニアモータドライバ
33 リニアスケール用ケーブル
34 リニアモータ用ケーブル
35 制振モータドライバ
36 制振モータ用ケーブル
1 Damping device 2 Damping base plate 3 Damping damper base plate 4 Damping weight base 4a Damping weight base 4b Damping weight body 5 Damping drive motor 6 Damping guide rail 7 Damping guide 8 Damping ball screw 9 Damping ball screw nut 10 Damping ball screw receiver 11 Moving device 12 Table base plate 13 Table 14 Linear motor 14a Linear motor plate 14b Linear motor coil 15
Claims (7)
前記移動テーブルに係合して該移動テーブルをX軸方向に移動させるX軸可動体、および該X軸可動体を駆動する第1の駆動手段を備えたX軸移動装置と、
前記X軸方向に移動可能に設置されたX軸質量体、および該X軸質量体を前記X軸可動体の移動方向と反対方向に駆動する第2の駆動手段を備えたX軸制振装置と、
前記移動テーブルをY軸方向に移動させるY軸可動体、および該Y軸可動体を駆動する第3の駆動手段を備えたY軸移動装置と、
前記Y軸方向に移動可能に設置されたY軸質量体、および該Y軸質量体を前記Y軸可動体の移動方向と反対方向に駆動する第4の駆動手段を備えたY軸制振装置と
を有することを特徴とするXYステージ。 An XY stage having a moving table that moves along an X axis and a Y axis perpendicular to each other;
An X-axis moving device including an X-axis movable body that engages with the moving table and moves the movable table in the X-axis direction, and a first drive unit that drives the X-axis movable body;
X-axis vibration control device comprising: an X-axis mass body installed so as to be movable in the X-axis direction; and second driving means for driving the X-axis mass body in a direction opposite to the moving direction of the X-axis movable body When,
A Y-axis moving device including a Y-axis movable body that moves the moving table in the Y-axis direction, and a third drive unit that drives the Y-axis movable body;
Y-axis damping device comprising a Y-axis mass body that is movably installed in the Y-axis direction, and a fourth drive means for driving the Y-axis mass body in a direction opposite to the movement direction of the Y-axis movable body XY stage characterized by having.
前記Y軸質量体の重心と前記Y軸可動体の重心とが略同一Y軸線上を移動するように、該Y軸質量体を配設したことを特徴とする、請求項1に記載のXYステージ。 The X-axis mass body is arranged so that the center of gravity of the X-axis mass body and the center of gravity of the X-axis movable body move on substantially the same X-axis line,
2. The XY according to claim 1, wherein the Y-axis mass body is disposed such that the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same Y-axis line. stage.
前記Y軸質量体の重心と前記Y軸可動体の重心とが略同一Y軸線上を移動するように、該Y軸質量体を配設したことを特徴とする、請求項1に記載のXYステージ。 There are two each of the X-axis mass body and the second driving means, and the total center of gravity of the two X-axis mass bodies and the center of gravity of the X-axis movable body move on substantially the same X-axis line. An X-axis mass body,
2. The XY according to claim 1, wherein the Y-axis mass body is disposed such that the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same Y-axis line. stage.
前記Y軸質量体および前記第4の駆動手段がそれぞれ2つあり、該2つのY軸質量体の総合重心と前記Y軸可動体の重心とが略同一Y軸線上を移動するように、該X軸質量体を配設したことを特徴とする、請求項1に記載のXYステージ。 There are two each of the X-axis mass body and the second driving means, and the total center of gravity of the two X-axis mass bodies and the center of gravity of the X-axis movable body move on substantially the same X-axis line. An X-axis mass body,
The Y-axis mass body and the fourth driving means are each two, and the total center of gravity of the two Y-axis mass bodies and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same Y-axis line. The XY stage according to claim 1, wherein an X-axis mass body is provided.
前記Y軸質量体の重心と前記Y軸可動体の重心とが略同一水平面上を移動するように、該Y軸質量体を配設したことを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のXYステージ。 The X-axis mass body is disposed so that the center of gravity of the X-axis mass body and the center of gravity of the X-axis movable body move on substantially the same horizontal plane,
The Y-axis mass body is disposed so that the center of gravity of the Y-axis mass body and the center of gravity of the Y-axis movable body move on substantially the same horizontal plane. The XY stage as described in any one.
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JP2005199154A JP2007019269A (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Xy stage and semiconductor manufacturing device having it |
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JP2010522981A (en) * | 2007-03-27 | 2010-07-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Split axis stage design for semiconductor applications |
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2005
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