JP2007219310A

JP2007219310A - 移動保持機構

Info

Publication number: JP2007219310A
Application number: JP2006041437A
Authority: JP
Inventors: Yoneta Tanaka; 米太田中
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】単独で、被保持物を平面内で移動可能に吊下保持することのできる移動保持機構（エアベアリング）を提供すること。
【解決手段】被保持物２を平面内で移動可能に保持する移動保持機構において、該移動保持機構は、シャフト４の先端に球面軸受５を有し、球面軸受５はハウジング６に設けられ、ハウジング６内に、永久磁石７と消磁コイル８、または電磁石を設け、ハウジング６の下面にはエアを吹き出すエア吹き出し孔１１が設けられ、被保持物２をハウジング６下面に吊下した状態で移動可能に保持することを特徴とする移動保持機構である。
【選択図】図１

Description

本発明は、被保持物を平面内で移動可能に保持するエアベアリングを利用した移動保持機構に係り、特に、露光装置等に用いられるマスクや平面鏡等の被保持部材を平面内で移動可能に保持する移動保持機構に関する。

エアベアリングは、移動させたい物体を支持する移動保持機構であり、保持した物体が重量物であっても容易に移動することのできる空気浮上モジュールとして、一般に市販されている。
図４は、従来技術に係るエアベアリング１０１の構成の一例を示す断面図である。
同図に示すように、このエアベアリング１０１は、エア配管１０２が接続され、多孔質またはオリフィス１０３が設けられた表面からエアを吹き出すエアパッド１０４と、エアパッド１０４に球面軸受１０５を介して取り付けられたシャフト１０６とから構成されており、エアパッド１０４は、球面軸受１０５によりシャフト１０６に対して自由に首振り可能に構成されている。
このエアベアリング１０１は、定盤のような平面のガイド面１０７上に、エアパッド１０４のエア吹き出し面を対向させておき、シャフト１０６側に負荷１０８を取り付け、負荷１０８の重力によりエアパッド１０４をガイド面１０７に押し付け、これに対してエアパッド１０４からエアを吹き出させることにより、エアの圧力により、エアベアリング１０１は負荷１０８を載せた状態でガイド面１０７に対してエア浮上される。エア浮上されるので、わずかな力で負荷１０８をガイド面１０７に沿って移動させることができる。
通常、エアベアリングは、種類により許容加重（プリロード）が決まっており、負荷の加重に応じて、負荷を浮上させるために必要なエアベアリングの個数が決められる。

特開２００４−１００９１５号公報

しかし、上記に示すような従来技術のエアベアリングは、定盤のガイド面が下面にあるような場合は、エアパッドをガイド面に押し付ける力が働かないため、単独では使用することができない。
そのため、例えば、図５に示すように、エアベアリング２０１をガイド面２０２に押し付ける圧力を発生させる手段２０３を、ガイド面２０２とは反対側に設け、エアベアリング２０１と圧力を発生させる手段２０３とで、ガイド面２０２を挟み込むことにより、エアベアリング２０１をガイド面２０２に沿って移動させる必要がある。しかし、このような構造では、部品点数が多くなり、組立も難しく、製品コストの上昇につながる。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、単独で、被保持物を平面内で移動可能に吊下保持することのできる移動保持機構を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、被保持物を平面内で移動可能に保持する移動保持機構において、該移動保持機構は、シャフトの先端に球面軸受を有し、該球面軸受はハウジングに設けられ、該ハウジング内に、永久磁石と消磁コイル、または電磁石を設け、前記ハウジングの下面にはエアを吹き出すエア吹き出し孔が設けられ、前記被保持物を前記ハウジング下面に吊下した状態で移動可能に保持することを特徴とする移動保持機構である。

請求項１に記載の発明によれば、磁石による吸引力とエア吹き出しによる離脱力とにより、移動保持機構（エアベアリング）と被保持部材との間には所定の間隔が確保され、被保持部材はこの間隔が確保された状態で移動保持機構（エアベアリング）に吊下保持され移動可能となるため、従来技術のエアベアリングようなガイド面に押し付ける圧力を発生させる手段を別途設ける必要がなく、部品点数も増えず、製品コストの低減化を図ることができる。

本発明の一実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る移動保持機構（エアベアリング）の構成を示す断面図である。
同図において、１は移動保持機構（エアベアリング）、２は移動保持機構（エアベアリング）１によって移動可能に吊下保持され、移動保持機構（エアベアリング）１に対向する表面下に磁性体プレート１２を有する被保持部材、３は移動保持機構（エアベアリング）１全体を保持固定するベース部材、４はシャフト、５は球面軸受、６は、球面軸受５が設けられると共に、内部に永久磁石７と消磁コイル８が設けられるハウジング、７は永久磁石、８は消磁コイル、９はハウジング６内にエアを供給するエア導入口、１０は消磁コイル８に消磁用電流を流す配線、１１はハウジング６内に導入されたエアを被保持部材２に向けて吹き出す多孔質板またはエア吹き出し用オリフィス、１２は被保持部材２の表面下に設けられる磁性体プレートである。

同図に示すように、この移動保持機構（エアベアリング）１は、ハウジング６に球面軸受５を介してシャフト４が取り付けられ、シャフト４はベース部材３に保持固定されている。また、ハウジング６は球面軸受５によりシャフト４に対して自由に首振り移動可能に設けられており、図４の従来のエアベアリング１０１において示したエアパッド１０４に相当する。
被保持部材２の表面下には磁性体プレート１２が設けられているので、移動保持機構（エアベアリング）１の永久磁石７により、被保持部材２面が移動保持機構（エアベアリング）１に吸引されるような力が発生する。一方、エア導入口９から導入されたエアが、多孔質板（またはエア吹き出し用オリフィス）１１から、被保持部材２に向けて吹き出されるので、被保持部材２が移動保持機構（エアベアリング）１から引き離されるように作用する。しかし、永久磁石７による吸引力とエア吹き出しによる離脱力とのバランスをとることにより、移動保持機構（エアベアリング）１と被保持部材２との間には所定の間隔が確保され、被保持部材２はこの間隔が確保された状態で移動保持機構（エアベアリング）１に吊下保持され、被保持部材２は移動保持機構（エアベアリング）１に対して移動可能となる。

ハウジング６内には、永久磁石７の磁力を消すための消磁コイル８が設けられているので、被保持部材２を移動保持機構（エアベアリング）１から取り外す時、すなわち、永久磁石７が被保持部材２面に形成されている磁性体プレート１２を吸引している状態から被保持部材２を取り外す時、消磁コイル８の消磁機能によって外すことができる。なお、永久磁石７と消磁コイル８に代えて、電磁石を用いても同様の機能を果たすことができる。

次に、本実施形態の発明に係る移動保持機構（エアベアリング）を、ワークの両面にパターンを形成する露光装置（以下、両面露光装置と呼ぶ）に適用したを場合について説明する。
図２は、両面露光装置の概略構成を示す図である。
同図において、１３は光照射部、１４は露光光を含む光を放射するランプ、１５はランプ１４からの光を反射するミラー、１６は露光されるパターンが形成された上マスク、１７はワーク２０の上面（第１面）に上マスク１６を下側に保持する上マスクステージ、１８は露光されるパターンが形成された下マスク、１９はワーク２０の下面（第２面）に下マスク１８を上側に保持する下マスクステージ、２０はワークである。

同図に示すように、この両面露光装置は、光照射部１３、上マスク１６および上マスクステージ１７と、光照射部１３、下マスク１８および下マスクステージ１９とが、それぞれ露光処理を行うワーク２０の両側に設けられ、ワーク２０の両面に対して、上マスク１６および下マスク１８を介して露光光を照射し、上マスク１６および下マスク１８に形成されたパターンをそれぞれワーク２０の両面に転写する。

図３は、図２に示した上マスクステージ１７と下マスクステージ１９との拡大斜視図である。
同図において、２１，２２は上マスクステージ１７上面上に設けられたＸ方向推力発生体、２３は上マスクステージ１７上面上に設けられたＹ方向推力発生体、２４，２５はＸ方向推力発生体２１，２２に対向する上マスクステージ１７面に設けられた碁盤目状に形成された強磁性体の凸極からなる平面状のプラテン、２６はＹ方向推力発生体２３に対向する上マスクステージ１７面に設けられた碁盤目状に形成された強磁性体の凸極からなる平面状のプラテン、２７，２８は下マスクステージ１９下面下に設けられたＸ方向推力発生体、２９は下マスクステージ１９下面下に設けられたＹ方向推力発生体、３０，３１はＸ方向推力発生体２７，２８に対向する下マスクステージ１９面に設けられたプラテン、３２はＹ方向推力発生体２９に対向する下マスクステージ１９面に設けられたプラテン、３３，３４，３５は上マスクステージ１７上面上に設けられた図１に示した移動保持機構（エアベアリング）１と同一の構成を有する移動保持機構（エアベアリング）、３６，３７，３８は上マスクステージ１７下面下に設けられた図１に示した磁性体プレート１２と同一の構成を有する磁性体プレートである。
なお、同図においては、図２に示した上下マスク１６，１８及びワーク２０は省略されている。

次に、図２および図３を用いて、この両面露光装置の動作について説明する。
ワーク２０への露光に先だって、ワーク２０の所定の位置にパターンが形成されるようにするために、上マスク１６および下マスク１８とワーク２０との位置合せが行われる。位置合わせするために、上マスク１６を保持する上マスクステージ１７と下マスク１８を保持する下マスクステージ１９を、上下マスク１６，１７の平面内で直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）と、前記平面に対して直交する軸の周りの回転方向（θ方向）に移動可能に制御する必要がある。

この両面露光装置においては、上下マスクステージ１７，１９のＸＹθ方向の移動手段として、ソーヤモータの原理を応用した移動機構が用いられる。上下マスクステージ１７，１９には、それぞれ上下に３個のプラテン２４〜２６、３０〜３２が埋め込まれており、プラテン２４〜２６に対向して移動磁界を発生する磁極を有する２個のＸ方向推力発生体２１，２２および１個のＹ方向推力発生体２３と、プラテン３０〜３２に対向して、移動磁界を発生する磁極を有する２個のＸ方向推力発生体２７，２８および１個のＹ方向推力発生体２９とが設けられている。Ｘ方向推力発生体２１，２２、Ｙ方向推力発生体２３、Ｘ方向推力発生体２７，２８、およびＹ方向推力発生体２９の表面には、不図示のエア配管から供給されたエアの吹き出し孔が設けられており、吹き出し孔からエアが吹き出されることにより、上下マスクステージ１７，１９は浮上され、移動可能に保持される。

Ｙ方向推力発生体２３，２９の磁極を変化させると、上下マスクステージ１７，１９はそれぞれＹ軸方向に移動する。また、２個のＸ方向推力発生体２１〜２２、２７〜２８の磁極を変化させると、上下マスクステージ１７，１９はそれぞれＸ軸方向に移動する。また、２個のＸ方向推力発生体２１〜２２および２個のＸ方向推力発生体２７〜２８の磁極を、互いに逆方向に変化させると、上下マスクステージ１７，１９はＸＹ平面に直交する軸の回りを回転方向（θ方向）に移動する。

平面である上下マスク１６，１８を保持する上下マスクステージ１７，１９は、本来平面であるので、２個のＸ方向推力発生体２１〜２２、２７〜２８と１個のＹ方向推力発生体２３，２９の３点により支持すれば、平面の位置が決まるはずである。しかし、液晶パネルの露光装置やプリント基板の露光装置においては、露光されるワークが大型化することによりマスクも大型化し、マスクを保持するマスクステージも大型化する。マスクステージが大型化すると、支持された３点以外の部分において、マスクステージは自重によるたわみを生じることがある。マスクステージがたわむとそれに保持されているマスクもたわみ露光精度に影響を与えることがあるので、このようなたわみを防ぐために、図１に示した構成を有する移動保持機構（エアベアリング）３３〜３５を使用すると有効である。

移動保持機構（エアベアリング）３３〜３５は、図３に示すように、上マスクステージ１７のＸ方向推力発生体２１〜２２とＹ方向推力発生体２３により支持されている以外の部分に、磁性体プレート３６〜３８を埋め込み、これをガイド面とし、このガイド面に対向して移動保持機構（エアベアリング）３３〜３５を設ける。上マスクステージ１７の自重によるたわみは、移動保持機構（エアベアリング）３３〜３５に内蔵されている永久磁石の磁力により磁性体プレート３６〜３８が吸引されることにより、上マスクステージ１７が上方に引き寄せられ、自重たわみを防ぐことができる。また、移動保持機構（エアベアリング）３６〜３８はエア浮上により上マスクステージ１７を支持しているので、Ｘ方向推力発生体２１〜２２とＹ方向推力発生体２３による上マスクステージ１７の移動を妨げることがない。

本発明に係る移動保持機構（エアベアリング）の構成を示す断面図である。両面露光装置の概略構成を示す図である。図２に示した上マスクステージと下マスクステージとの拡大斜視図である。従来技術に係るエアベアリングの構成の一例を示す断面図である。従来技術に係るエアベアリングをガイド面下面に押し付けるための構成を示す断面である。

符号の説明

１，３３，３４，３５移動保持機構（エアベアリング）
２被保持部材
３ベース部材
４シャフト
５球面軸受
６ハウジング
７永久磁石
８消磁コイル
９エア導入口
１０配線
１１多孔質板またはエア吹き出し用オリフィス
１２，３６，３７，３８磁性体プレート
１３光照射部
１４ランプ
１５ミラー
１６上マスク
１７上マスクステージ
１８下マスク
１９下マスクステージ
２０ワーク
２１，２２，２７，２８Ｘ方向推力発生体
２３，２９Ｙ方向推力発生体
２４，２５，２６，３０，３１，３２プラテン

Claims

被保持物を平面内で移動可能に保持する移動保持機構において、該移動保持機構は、シャフトの先端に球面軸受を有し、該球面軸受はハウジングに設けられ、該ハウジング内に、永久磁石と消磁コイル、または電磁石を設け、前記ハウジングの下面にはエアを吹き出すエア吹き出し孔が設けられ、前記被保持物を前記ハウジング下面に吊下した状態で移動可能に保持することを特徴とする移動保持機構。