JP2010021373A - Actuator, stage device, and joining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ、ステージ装置および接合装置に関する。より詳細には、ステージ等を駆動するアクチュエータと、当該アクチュエータにより駆動されて搭載した対象物を昇降または揺動させるステージ装置と、当該ステージ装置を含む接合装置とに関する。 The present invention relates to an actuator, a stage device, and a joining device. More specifically, the present invention relates to an actuator that drives a stage or the like, a stage device that moves up and down or swings an object driven and mounted by the actuator, and a joining device that includes the stage device.
積層型半導体装置を製造する場合は、積層される基板、ダイ等を相互に精密に位置決めすることが求められる。このため、基板等を位置決めして接合する接合装置においては、搭載した対象物の精密な位置決めができるステージ装置が使用される。また、接合装置は、接合する基板等にかかる荷重を検出するロードセル等の荷重センサ等も備える(特許文献1参照)。 When manufacturing a stacked semiconductor device, it is required to accurately position the substrates, dies, and the like to be stacked on each other. For this reason, in the joining apparatus which positions and joins a board | substrate etc., the stage apparatus which can position precisely the mounted target object is used. The bonding apparatus also includes a load sensor such as a load cell that detects a load applied to a substrate to be bonded (see Patent Document 1).
また、高い動作精度が求められる半導体製造設備では、周囲の電場および磁場に影響を与えないエアアクチュエータが用いられる場合がある(特許文献2参照)。エアアクチュエータは、空気を作動流体として駆動力を発生する。また、同じ空気を利用して流体軸受けを形成することにより、部材の摺動による粉塵の発生を防止する。
エアアクチュエータは、リニアスケールを含むリニアエンコーダを用いて動作量を帰還制御する場合がある。リニアスケールは、ステージ等の被駆動物と一体的に移動するように配される。しかしながら、直線的な駆動力を発生するアクチュエータに対して被駆動物が揺動するような場合は、リニアエンコーダによる計測結果が被駆動物の移動量を正確に反映するとは限らない。そこで、エアアクチュエータ自体で完結するリニアエンコーダを装備させることが求められる。 An air actuator may perform feedback control of an operation amount using a linear encoder including a linear scale. The linear scale is arranged so as to move integrally with a driven object such as a stage. However, when the driven object swings with respect to the actuator that generates a linear driving force, the measurement result by the linear encoder does not always accurately reflect the movement amount of the driven object. Therefore, it is required to equip a linear encoder that is completed by the air actuator itself.
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第1の形態として、円筒形のシリンダ本体と、シリンダ本体に収容されるピストン本体、および、駆動対象に締結されると共にピストン本体に対して傾動自在な傾動部を有するピストン組立体と、シリンダ本体およびピストン組立体の一方に対して固定されるスケールと、シリンダ本体およびピストン組立体の他方に対して固定され、スケールを読み取るスケール読取部と、シリンダ本体に対するピストン組立体の回転を制止する回転制止部とを備えるアクチュエータが提供される。 Therefore, in order to solve the above problems, as a first embodiment of the present invention, a cylindrical cylinder body, a piston body accommodated in the cylinder body, and a target to be driven and tiltable with respect to the piston body A piston assembly having an inclining portion, a scale fixed to one of the cylinder body and the piston assembly, a scale reading unit fixed to the other of the cylinder body and the piston assembly and reading the scale, and a cylinder An actuator is provided that includes a rotation restraining portion that restrains rotation of the piston assembly relative to the body.
また、本発明の第2の形態として、保持面に対象物を保持するステージ本体と、保持面の法線方向に駆動力を発生するアクチュエータとを備え、アクチュエータは、円筒形のシリンダ本体と、シリンダ本体に収容されるピストン本体、および、ステージ本体を含むステージ組立体に締結されると共にピストン本体に対して傾動自在な傾動部を有するピストン組立体と、シリンダ本体およびピストン組立体の一方に対して固定されるスケールと、シリンダ本体およびピストン組立体の他方に対して固定され、スケールを読み取るスケール読取部と、シリンダ本体に対するピストン組立体の回転を制止する回転制止部とを備えるステージ装置が提供される。 In addition, as a second embodiment of the present invention, a stage main body that holds an object on a holding surface, and an actuator that generates a driving force in a normal direction of the holding surface, the actuator includes a cylindrical cylinder main body, A piston main body housed in a cylinder main body, a piston assembly fastened to a stage assembly including a stage main body and tiltable with respect to the piston main body, and one of the cylinder main body and the piston assembly A stage device is provided that includes a scale that is fixed in place, a scale reading unit that is fixed to the other of the cylinder body and the piston assembly, and that reads the scale, and a rotation stopping unit that stops rotation of the piston assembly relative to the cylinder body. Is done.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。 The above summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.
図1は、ステージ装置200の斜視図である。図示のように、ステージ装置200は、基盤210、アクチュエータ300およびステージ組立体201を備える。
FIG. 1 is a perspective view of the
基盤210の上面には、複数のアクチュエータ300が直立して固定される。アクチュエータ300の各々は、基盤210に固定されたシリンダ組立体310と、作動流体を供給された場合にシリンダ組立体310に対して上昇するピストン組立体320とを含む。
A plurality of
また、アクチュエータ300の各々は、ピストン組立体320と共に昇降するリニアスケール340と、シリンダ組立体310に固定されたスケール読取部330とを備える。これにより、アクチュエータ300の各々におけるピストン組立体320の移動量が判る。
Each of the
ステージ組立体201は、全体として、複数のアクチュエータ300により下方から支持される。また、ステージ組立体201は、上テーブル222、反射鏡224、バランスウエイト226およびステージ本体220を備える。
The
上テーブル222は平坦な矩形の部材であり、その2辺に沿って、互いに直角をなす一対の反射鏡224が直立して配される。反射鏡224は、外部から照射されたレーザ光等を反射する。これにより、干渉計等を用いて、反射鏡224の反射面に直交する方向について、ステージ組立体201の位置を精密に測定できる。
The upper table 222 is a flat rectangular member, and along its two sides, a pair of reflecting
上テーブル222の上面には、ステージ本体220も搭載される。ステージ本体220は、上テーブル222の略中央に位置する保持面228を有する。保持面228には、搭載された対象物を保持する静電チャック、真空チャック等が設けられる場合もある。
A stage
更に、上テーブル222において反射鏡224に対向する位置には、バランスウエイト226が配される。バランスウエイト226は、反射鏡224による重量の偏りを補償して、上テーブル222とその搭載物の重心を、保持面228の中心と一致させている。これにより、アクチュエータ300によりステージ組立体201を駆動する場合の制御性を向上させることができる。
Further, a
図2は、ステージ装置200から、上テーブル222およびその搭載物を除いた状態を示す斜視図である。より詳細には、図1に示したステージ装置200から、ステージ本体220、上テーブル222、反射鏡224、バランスウエイト226を取り除いた状態を示す。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the upper table 222 and its mounted items are removed from the
上テーブル222の下方には、ロードセル230、下テーブル242、回転テーブル252、連結部248およびバランスウエイト246が配される。後述するように、下テーブル242は、アクチュエータ300により駆動されて昇降または傾動する。また、ステージ組立体201は、図1に示す上テーブル222およびその搭載物と、ロードセル230、下テーブル242、回転テーブル252、連結部248およびバランスウエイト246等とを全て含む。即ち、ステージ組立体201は、アクチュエータ300が稼動した場合に昇降または傾動する部分全体を意味する。
Below the upper table 222, a
連結部248は、ネジ241により、ピストン組立体320の頂部に結合される。これにより、連結部248は、ピストン組立体320と共に昇降する。また、連結部248は、ネジ243により、下テーブル242に対しても結合される。これにより、下テーブル242も、ピストン組立体320と共に昇降する。
The connecting
回転テーブル252は、下テーブル242から支持される。また、回転テーブル252は、側方に延在するコントロールアーム256を有する。下テーブル242による回転テーブル252の支持構造と、コントロールアーム256の作用については後述する。
The rotary table 252 is supported from the lower table 242. Further, the rotary table 252 has a
ロードセル230は、アクチュエータ側取付部232、起歪体234およびステージ側取付部236を有する。アクチュエータ側取付部232は、回転テーブル252の上面に、ネジ231により結合される。
The
また、ロードセル230において、ステージ側取付部236には、ネジ穴235が形成される。前述した上テーブル222は、ネジ穴235に下から挿通されたネジにより、ステージ側取付部236に対して結合される。
Further, in the
バランスウエイト246は、回転テーブル252のコントロールアーム256に対して対称な位置に装着される。これにより、下テーブル周りの重心が回転テーブル252の中心に一致するようになり、アクチュエータ300がステージ組立体201を駆動する場合の制御性が向上される。
The
図3は、アクチュエータ300を単独で示す斜視図である。アクチュエータ300は、シリンダ組立体310と、シリンダ組立体310に対して昇降するピストン組立体320とを有する。
FIG. 3 is a perspective view showing the
シリンダ組立体310は、円筒状のシリンダ本体319と、シリンダ本体319に対して固定されたスケール読取部330および制止部材362を有する。スケール読取部330は、ブラケット332を介して、ネジ331によりシリンダ本体319の側面に固定される。制止部材362は、シリンダ本体319の側面から、シリンダ組立体310の径方向に外側に向かって突出する一対の突起部361、363を有する。なお、スケール読取部330は、例えば光学センサであり、リニアスケール340に形成された目盛りを読み取る。
The
ピストン組立体320は、ブラケット322、球支持部324、蓋部326、リニアスケール340、傾動部材370およびガイドバー350を含む。球支持部324および蓋部326は、ピストン組立体320の頂部に積層され、ネジ371により固定される。
The
これに対して、傾動部材370は、蓋部326の上面から突出して、ピストン組立体320に対して傾動自在に装着される。傾動部材370は、一対のネジ穴372をその頂面に有する。
In contrast, the tilting
リニアスケール340は、スケール支持部342に支持される。また、スケール支持部342は、球支持部324の側面に、ネジ341で固定される。リニアスケール340の下端近傍は、シリンダ本体319に固定された案内バネ344に案内される。これにより、リニアスケール340は、シリンダ本体319の側面およびスケール読取部330のいずれにも接触することなく昇降する。
The
ブラケット322は、球支持部324の側面から側方に突出する。ガイドバー350は、ブラケット322に対してネジ351で結合され、ブラケット322の先端近傍から下方に向かって鉛直に垂下される。また、ガイドバー350は、制止部材362の突起部361、363に挟まれている。これにより、シリンダ本体319の接線方向について、ガイドバー350の変位が規制される。
The
ガイドバー350の下端近傍には、シリンダ本体319の接線方向に突出した制止突起352と、シリンダ本体319の径方向に突出した制止突起354とが形成される。また、ガイドバー350の下端近傍には、シリンダ本体319の側面との間に挟まれた滑動部材356が装着される。
In the vicinity of the lower end of the
一方の制止突起352は、ピストン組立体320が上昇した場合に、制止部材362の突起部361の下面に当接する。これにより、ピストン組立体320が、シリンダ組立体310から脱落することが防止される。他方の制止突起354は、ピストン組立体320が降下した場合に、基盤210上に固定された制止部材359(図1および図2を参照)に当接して、シリンダ組立体310およびピストン組立体320が衝突した場合の衝撃を緩和する。
One
ピストン組立体320の他の部分はシリンダ本体319の内側に配されている。そこで、断面図を参照して、シリンダ組立体310およびピストン組立体320の構造を更に説明する。
The other part of the
図4は、アクチュエータ300単独の断面斜視図である。なお、図3と共通の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。
FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the
ピストン組立体320は、既に説明した部材に加えて、ピストン本体329、硬質球390およびストッパ328を有する。ピストン本体329は、球支持部324の下面にネジ323で結合される。蓋部326は、ネジ371により球支持部324に対して結合される。
The
ピストン本体329は、シリンダ本体319の内面と略相補的な寸法を有して、シリンダ本体319の内側に昇降自在に収容される。これにより、蓋部326、球支持部324およびピストン本体329は、シリンダ本体319の長手方向に沿って一体的に昇降する。
The piston
ピストン本体329は、上方に向かって径が大きくなるテーパ穴325を上面に有する。硬質球390は、テーパ穴325の内側に配される。また、硬質球390は、球支持部324の内面により側方からも支持される。これにより、硬質球390は、ピストン本体329に対して位置決めされる。なお、硬質球390は、変形と磨耗が少ない材料、例えばセラミックス、金属等により形成される。
The piston
硬質球390の上には、傾動部材370が載せられる。傾動部材370は、蓋部326から上方に突出した突出部374と、蓋部326の内側で径を増したフランジ部376とを有する。突出部374は、蓋部326の内径よりも小さな外径を有する。一方、フランジ部376は、蓋部326の内径よりも大きな外径を有する。
A tilting
また、蓋部326およびフランジ部376の間には、スプリングワッシャ380が挟まれる。スプリングワッシャ380は、傾動部材370を硬質球390に向かって押しつける。
Further, a
このような構造により、傾動部材370は、ピストン本体329が上昇または下降した場合に、蓋部326から脱落することなく、ピストン組立体320の一部として共に昇降する。また、傾動部材370は、蓋部326に対して傾動しつつピストン本体329の変位を伝えられるので、ネジ241および連結部248により結合された下テーブル242が傾斜することを妨げない。
With such a structure, the tilting
ピストン本体329の下端面には、ストッパ328がネジ321により装着される。ストッパ328の下端は、ピストン本体329の下端面から下方に突出する。これにより、ピストン本体329が降下し切った場合も、シリンダ本体319の底面とピストン本体329の下面との間には、圧力室318となる間隙が残る。
A
上記のようなピストン組立体320に対して、シリンダ組立体310は、一対の継ぎ手314、316と、排出孔315とを更に有する。一方の継ぎ手314は、シリンダ本体319側面の下端近傍に配される。継ぎ手314は、圧力室318に作動流体を供給または排出する場合の経路となる。
In contrast to the
他方の継ぎ手316は、シリンダ本体319側面の上方に配される。継ぎ手316からは、シリンダ本体319およびピストン本体329の間に流体が供給される。これにより、シリンダ本体319およびピストン本体329の間に流体の層流が生じ、流体軸受けが形成される。
The other joint 316 is disposed above the side surface of the
このような構造により、シリンダ本体319およびピストン本体329が直接に摺動することが防止される。なお、流体軸受けを形成する層流は、シリンダ本体319において継ぎ手316と対向する位置に設けられた排出孔315から排出される。また、作動流体として例えば空気を用いた場合、流体軸受けを形成する双方の継ぎ手314、314から共に空気を供給してもよい。
Such a structure prevents the
図5は、アクチュエータ300単独の一の断面を示す断面図である。図5には、リニアスケール340を含む断面が示される。
FIG. 5 is a sectional view showing one section of the
リニアスケール340は、スケール支持部342に支持される。スケール支持部342は、上端においてピストン組立体320の球支持部324に対して固定される。球支持部324は、ピストン本体329に対して固定されている。
The
従って、ピストン本体329がシリンダ本体319に対して昇降した場合、リニアスケール340は、シリンダ本体319の外側で、ピストン本体329と共に昇降する。一方、スケール読取部330は、シリンダ本体319に対して固定されている。
Therefore, when the piston
図6は、アクチュエータ300単独の他の断面を示す断面図である。図6には、ガイドバー350を含む断面が示される。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another cross section of the
ガイドバー350は、球支持部324から直接に突出したブラケット322に対して、ネジ351により上端を結合される。球支持部324は、ピストン本体329に対して固定されている。従って、ピストン本体329がシリンダ本体319に対して昇降した場合、ガイドバー350も、シリンダ本体319の外側で、ピストン組立体320と共に昇降する。
The upper end of the
ガイドバー350は、シリンダ本体319の外側に固定されている。しかしながら、ガイドバー350は、ピストン組立体320の昇降のストロークに対して十分な高さを有する。従って、ピストン組立体320が昇降した場合も、ガイドバー350が、制止部材362の突起部361、363に挟まれた状態が維持される。
The
このような構造により、ガイドバー350がシリンダ本体319の周方向に移動することが防止される。このように、ガイドバー350および制止部材362により、ピストン組立体320のシリンダ本体319に対する回転を制止する回転制止部301が形成される。従って、リニアスケール340およびスケール読取部330の位置関係が安定し、読取精度が向上される。
With such a structure, the
回転制止部301により、ピストン組立体320が、シリンダ組立体310に対して回転することが防止されるので、リニアスケール340およびスケール読取部330の位置関係は常に一定になる。従って、リニアスケール340およびスケール読取部330によるピストン組立体320の移動量の検出精度が安定する。
The
なお、上記アクチュエータ300において、回転制止部301が、シリンダ本体319の径方向について、リニアスケール340およびスケール読取部330よりも外側に配されてもよい。これにより、ピストン組立体320の回転を効率よく制止させることができる。なお、ガイドバー350および制止部材362の間隙にも空気のような作動流体を供給して、流体ベアリングを形成することも好ましい。
In the
図7は、他の実施形態に係るアクチュエータ300の構造を示す断面図である。なお、以下に説明する部分を除くと、図7に示すアクチュエータ300は、図3から図6に示したアクチュエータ300と同じ構造を有する。そこで、共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of an
図示のように、このアクチュエータ300においては、シリンダ本体319の内側に回転制止部301が配される。即ち、シリンダ本体319の内側底部からは、円柱状のガイドバー350が直立する。一方、ピストン本体329は、底部に開口して、ピストン本体329の長手方向に延在する直穴状の制止部366を有する。ガイドバー350の上端は、制止部366に挿入される。
As shown in the figure, in the
また、ガイドバー350および制止部366は、いずれもシリンダ本体319およびピストン本体329の中心から逸れた位置に配される。これにより、ピストン本体329のシリンダ本体319に対する回転を制止する回転制止部301が形成される。
Further, both the
このようにして、回転制止部301を、シリンダ本体319の内側に配してもよい。これにより、シリンダ本体319の外側に装着される部品の点数が減少するので、アクチュエータ300を小型化できる。
In this way, the
図8は、図2に示した状態のステージ装置200を示す一部断面斜視図である。ここでは、アクチュエータ300、下テーブル242および回転テーブル252の断面が現れている。
FIG. 8 is a partial cross-sectional perspective view showing the
下テーブル242は、その略中央に、上方が開口した円筒状の軸受け部244を有する。一方、下テーブル242は、下面中央から下方に延在する、円筒状の軸部254を有する。軸部254は、軸受け部244に挿入される。更に、軸部254および軸受け部244の間には複数のボールベアリング249が配される。
The lower table 242 has a
これにより、回転テーブル252は、軸部254を軸として、基盤210に対して垂直な軸の周りに回転する。回転テーブル252にはロードセル230のアクチュエータ側取付部232が、ロードセル230のステージ側取付部236には上テーブル222がそれぞれ結合される。従って、これらの部材は、回転テーブル252と共に回転する。
Thereby, the rotary table 252 rotates around an axis perpendicular to the base 210 with the
また、回転テーブル252は、側方に延在するコントロールアーム256を有する。回転テーブル252とは反対側のコントロールアーム256端部からは、被駆動部258が垂下される。被駆動部258は、他端を下テーブル242側に結合されたベローズアクチュエータ262により、基盤210と平行な方向に駆動される。これにより、コントロールアーム256を介して回転テーブル252を回転させることができる。
Further, the rotary table 252 has a
図9は、図2に示した状態のステージ装置200の断面図である。この図では、図8に現れていた断面を、当該断面と直交する方向から見た様子が示される。なお、他の図と共通する構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
図示のように、下テーブル242は、最も下方に位置する軸受け部244の底部においても、基盤210から離れている。従って、下テーブル242は、アクチュエータ300により専ら支持されている。また、既に説明したように、回転テーブル252およびロードセル230下テーブル242に支持される。更に、上テーブル222から上側の構造物はロードセル230により支持される。
As shown in the figure, the lower table 242 is also separated from the base 210 at the bottom of the bearing
従って、駆動されたアクチュエータ300が、図中に矢印Zで示す鉛直方向に伸縮した場合、ステージ組立体201は、ピストン組立体320の昇降と共に昇降する。また、複数のアクチュエータ300の駆動量を相互に相違させた場合は、ステージ組立体201を揺動させることもできる。これにより、保持面228に保持された対象物を昇降させ、揺動させることができる。
Accordingly, when the driven
また、ロードセル230の各々において、起歪体234は、水平に貫通して両側面に開口したスリット239を有する。従って、ロードセル230は、アクチュエータ側取付部232に対するステージ側取付部236のZ軸方向の変位に対して敏感に変形する。一方、Z軸に直交する平面内の変形に対しては高い剛性を示す。
In each of the
これにより、アクチュエータ側取付部232に対するステージ側取付部236の昇降方向への変位が高感度に検出され、ステージ本体220に印加される荷重を正確に検出できる。また、Z軸に直交する平面内のステージ組立体201の変位は、ロードセル230により規制される。従って、ステージ本体220を精度よく位置決めすることができる。
Thereby, the displacement of the stage
こうして、保持面228において対象物を保持するステージ本体220と、保持面228の法線方向に駆動力を発生するアクチュエータ300と、ステージ本体220に結合されるステージ側取付部236、アクチュエータの駆動力を受けるアクチュエータ側取付部232、および、ステージ側取付部236およびアクチュエータ側取付部232を連結しつつ保持面228に沿った方向に延在して保持面の法線方向に撓む起歪体234を有するロードセル230とを備えるステージ装置200が形成される。
Thus, the stage
図10は、ステージ本体220を除いたステージ装置200の平面図である。即ち、図10は、図2、図8および図9に示した状態のステージ装置200を上方から見下ろした様子を示す。なお、他の図と共通する構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省いた。
FIG. 10 is a plan view of the
図示のように、下テーブル242は略三角形をなし、その頂点の各々に連結部248を装着される。また、下テーブル242がなす三角形の各辺のうちの2辺にはバランスウエイト246が、残る1辺にはアクチュエータ組立体260がそれぞれ装着される。
As shown in the figure, the lower table 242 has a substantially triangular shape, and a connecting
アクチュエータ組立体260は、下テーブル242に対して固定されたサブフレーム264と、サブフレーム264の内側に、回転テーブル252の接線方向に配列された一対のベローズアクチュエータ262とを有する。一対のベローズアクチュエータ262の間には、回転テーブル252のコントロールアーム256先端から垂下された被駆動部258が挟まれる。これにより、一対のベローズアクチュエータ262を相補的に伸縮させて、回転テーブル252を、下テーブル242に対して回転させることができる。
The
ここで、一対のバランスウエイト246は、単一のアクチュエータ組立体260およびコントロールアーム256による重心の偏りを補償するように調整されている。これにより、アクチュエータ300により支持された一連の部材の総合的な重心は、回転テーブル252の中心と一致する。従って、アクチュエータ300がステージ組立体201を駆動して昇降または揺動させた場合に、被駆動物の重心の変位が殆どないので制御性が向上される。
Here, the pair of
また、ロードセル230は、ステージ組立体201の重心に一致した回転テーブル252の中心から放射状に、互いに120度の角度なして等間隔に配される。アクチュエータ300も、下テーブル242を含む組立体の重心を中心にして、ステージ側取付部236のいずれかと対称な位置で下テーブル242を駆動している。これにより、アクチュエータ300の駆動力の作用が、ステージ装置200の各部に対して均衡するので、ステージ装置200の動作精度が高くなる。
In addition, the
更に、ロードセル230の各々は、ステージ側取付部236がアクチュエータ側取付部232よりも重心から遠くなる向きに配されている。このように、ステージ装置200は、複数のロードセル230を備え、ロードセル230の各々は、ステージ本体220を含みステージ本体220と共にアクチュエータ300に駆動されるステージ組立体201において、ステージ組立体201の重心から保持面228に沿って放射状に配され、且つ、ステージ側取付部236がアクチュエータ側取付部232よりも重心から遠くなる向きに配されてもよい。これにより、回転テーブル250を小型化して、アクチュエータ300の負荷を低減できる。
Further, each of the
なお、本実施形態では、下テーブル242に対して駆動力を作用させるアクチュエータ300と、下テーブル242の変位を上テーブル222に伝達するステージ側取付部236とが、下テーブル242を含むステージ組立体201の重心を中心にして対称になるように、連結部248およびロードセル230を配置した。しかしながら、このようなレイアウトに限定されるわけではなく、例えば、ステージ側取付部236および連結部248を近接して配置して、アクチュエータ300の各々が、ステージ側取付部236の近傍、例えば、ステージ側取付部236の各々の直下においてステージ組立体201を駆動してもよい。これにより、可動部各部のトレランスの影響を排して、精密な位置決めができる。
In this embodiment, the stage assembly including the lower table 242 includes an
図11は、ステージ装置200を備えた接合装置100の構造を模式的に示す断面図である。なお、図面が煩雑になることを避ける目的でステージ装置200を簡略に描くが、このステージ装置200は、図1から図10までに示したステージ装置200またはアクチュエータ300と共通の構造を有するものとする。また、図1から図10までに示したステージ装置200またはアクチュエータ300と共通の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
接合装置100は、枠体110とその内側に配置されたステージ装置200とを備える。枠体110は、互いに平行で水平な天板112および底板116と、天板112および底板116を結合する複数の支柱114とを備える。天板112、支柱114および底板116は、何らかの荷重がかかった場合でも変形が生じない高剛性な材料によりそれぞれ形成される。
The joining
底板116の上には、紙面に対して直交する方向に移動するYステージ120が搭載され、更に、Yステージ120の上にステージ装置200が搭載される。天板112の下面には、固定部材132により、基板140を保持した基板ホルダ130が固定される。
On the
ステージ装置200は、基盤210、アクチュエータ300およびステージ組立体201を有する。基盤210は、Yステージ120の上に搭載されて、Xステージを兼ねる。これにより、ステージ装置200は、底板116の上で任意の位置に移動できる。
The
複数のアクチュエータ300は、基盤210の上に下端を固定され、上端でステージ組立体201を支持する。アクチュエータ300の各々は、基盤210に固定されたシリンダ組立体310と、シリンダ組立体310に対して昇降するピストン組立体320とを備え、外部から供給された作動流体の圧力に応じてステージ組立体201を、図中に矢印Zで示す方向に上昇または下降させる。
The plurality of
ステージ組立体201は、ステージ本体220、ロードセル230、下テーブル242および回転テーブル250を含む。下テーブル242は、端部近傍において、アクチュエータ300から支持される。また、略中央に軸受け部244を有する。
The
回転テーブル250は、下端の軸部254を軸受け部244に挿入され、下テーブル242に垂直な軸の周りに回転する。ステージ本体220は、ロードセル230を介して回転テーブル250の上面に結合される。
The rotary table 250 has a lower
ステージ本体220の上面には、基板150等の対象物が搭載される。これにより、基板150は、天板112の側に保持された基板140と対向する。更に、アクチュエータ300を伸長させることにより、ステージ本体220は基板150を上昇させ、やがて、基板140、150は相互に接合される。
An object such as the
接合に先立って、Yステージ120および基盤210のそれぞれを、X方向またはY方向に移動させることにより、基板150を基板140に対して位置決めできる。また、アクチュエータ300の駆動量を相互に変化させることにより、ステージ本体220を揺動させて、基板140、150を互いに平行にさせることができる。更に、回転テーブル250を回転させることにより、Z軸周りの回転についても、基板140、150を互いに平行にさせることができる。
Prior to bonding, the
また、ステージ本体220に搭載された基板150が、天板112に対して固定された基板140に当接すると、ロードセル230に印加される荷重が増加する。これにより、基板140、150に印加される荷重を検出することができる。
Further, when the
このようにして、保持面228において基板150を保持するステージ本体220と、保持面228の法線方向に駆動力を発生するアクチュエータ300と、ステージ本体220に結合されるステージ側取付部236、アクチュエータ300の駆動力を受けるアクチュエータ側取付部232、および、ステージ側取付部236およびアクチュエータ側取付部232を連結しつつ保持面228に沿った方向に延在して保持面228の法線方向に撓む起歪体234を有するロードセル230と、ステージ本体220がアクチュエータ300に駆動された場合に、基板150に当接する他の基板140を保持する基板ホルダ130とを備える接合装置100が形成される。
In this way, the stage
上記の例では、ステージ装置200を接合装置100に搭載したが、ステージ装置200の用途がこれに限定されるわけではない。即ち、露光装置等の半導体製造装置の他、液晶表示装置、マイクロマシンの製造装置等、精密な位置決めが求められる様々な用途において利用できる。
In the above example, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. Furthermore, it is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
100 接合装置、110 枠体、112 天板、114 支柱、116 底板、120 Yステージ、130 基板ホルダ、132 固定部材、140、150 基板、200 ステージ装置、201 ステージ組立体、210 基盤、220 ステージ本体、222 上テーブル、224 反射鏡、325 テーパ穴、226、246 バランスウエイト、228 保持面、230 ロードセル、231、241、243、321、323、331、341、351、371 ネジ、232 アクチュエータ側取付部、234 起歪体、235 ネジ穴、236 ステージ側取付部、239 スリット、340 リニアスケール、242 下テーブル、244 軸受け部、248 連結部、249 ボールベアリング、250 回転テーブル、252 回転テーブル、254 軸部、256 コントロールアーム、258 被駆動部、260 アクチュエータ組立体、262 ベローズアクチュエータ、264 サブフレーム、300 アクチュエータ、301 回転制止部、310 シリンダ組立体、314、316 継ぎ手、315 排出孔、318 圧力室、319 シリンダ本体、320 ピストン組立体、322、332 ブラケット、324 球支持部、326 蓋部、328 ストッパ、329 ピストン本体、330 スケール読取部、340 リニアスケール、342 スケール支持部、344 案内バネ、350 ガイドバー、352、354 制止突起、356 滑動部材、359、362 制止部材、361、363 突起部、366 制止部、370 傾動部材、372 ネジ穴、374 突出部、376 フランジ部、380 スプリングワッシャ、390 硬質球 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Joining device, 110 Frame body, 112 Top plate, 114 Prop, 116 Bottom plate, 120 Y stage, 130 Substrate holder, 132 Fixing member, 140, 150 Substrate, 200 Stage device, 201 Stage assembly, 210 Base, 220 Stage main body , 222 Upper table, 224 Reflector, 325 Tapered hole, 226, 246 Balance weight, 228 Holding surface, 230 Load cell, 231, 241, 243, 321, 323, 331, 341, 351, 371 Screw, 232 Actuator side mounting 234 strain generating body, 235 screw hole, 236 stage side mounting part, 239 slit, 340 linear scale, 242 lower table, 244 bearing part, 248 connecting part, 249 ball bearing, 250 rotary table, 252 rotary table 254 shaft part 256 control arm 258 driven part 260 actuator assembly 262 bellows actuator 264 subframe 300 actuator 301 rotation stop part 310 cylinder assembly 314 316 joint 315 discharge hole 318 Pressure chamber, 319 Cylinder body, 320 Piston assembly, 322, 332 Bracket, 324 Ball support part, 326 Cover part, 328 Stopper, 329 Piston body, 330 Scale reading part, 340 Linear scale, 342 Scale support part, 344 Guide Spring, 350 Guide bar, 352, 354 Stop projection, 356 Sliding member, 359, 362 Stop member, 361, 363 Projection, 366 Block, 370 Tilt member, 372 Screw hole, 374 Projection 376 Flange, 380 Spring washer, 390 Hard sphere
Claims (7)
前記シリンダ本体に収容されるピストン本体、および、駆動対象に締結されると共に前記ピストン本体に対して傾動自在な傾動部を有するピストン組立体と、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の一方に対して固定されるスケールと、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の他方に対して固定され、前記スケールを読み取るスケール読取部と、
前記シリンダ本体に対する前記ピストン組立体の回転を制止する回転制止部と
を備えるアクチュエータ。 A cylindrical cylinder body;
A piston body housed in the cylinder body, and a piston assembly that is fastened to a drive target and has a tilting portion that is tiltable with respect to the piston body;
A scale fixed to one of the cylinder body and the piston assembly;
A scale reading unit that is fixed to the other of the cylinder body and the piston assembly and reads the scale;
An actuator comprising: a rotation restraining portion that restrains rotation of the piston assembly relative to the cylinder body.
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の一方に対して固定され、前記ピストン組立体の移動方向に延在するガイドバーと、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の他方に対して固定され、前記ガイドバーが前記ピストン組立体の回転方向に変位することを規制する制止部材と
を含む請求項1または請求項2に記載のアクチュエータ。 The rotation stop portion is
A guide bar fixed to one of the cylinder body and the piston assembly and extending in the moving direction of the piston assembly;
The actuator according to claim 1, further comprising: a restraining member that is fixed to the other of the cylinder body and the piston assembly and restricts the guide bar from being displaced in the rotation direction of the piston assembly. .
前記保持面と交差する方向に駆動力を発生するアクチュエータと
を備え、
前記アクチュエータは、
円筒形のシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容されるピストン本体、および、前記ステージ本体を含むステージ組立体に締結されると共に前記ピストン本体に対して傾動自在な傾動部を有するピストン組立体と、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の一方に対して固定されるスケールと、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の他方に対して固定され、前記スケールを読み取るスケール読取部と、
前記シリンダ本体に対する前記ピストン組立体の回転を制止する回転制止部と
を備えるステージ装置。 A stage body for holding an object on a holding surface;
An actuator that generates a driving force in a direction intersecting the holding surface,
The actuator is
A cylindrical cylinder body;
A piston main body housed in the cylinder main body, and a piston assembly that is fastened to a stage assembly including the stage main body and has a tilting portion that is tiltable with respect to the piston main body;
A scale fixed to one of the cylinder body and the piston assembly;
A scale reading unit that is fixed to the other of the cylinder body and the piston assembly and reads the scale;
A stage device comprising: a rotation stopping portion that stops rotation of the piston assembly relative to the cylinder body.
前記保持面と交差する方向に駆動力を発生するアクチュエータと、
前記アクチュエータに駆動された場合に、前記一の基板に当接する他の基板を保持する基板保持部と
を備え、
前記アクチュエータは、
円筒形のシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に収容されるピストン本体、および、駆動対象に締結されると共に前記ピストン本体に対して傾動自在な傾動部を有するピストン組立体と、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の一方に対して固定されるスケールと、
前記シリンダ本体および前記ピストン組立体の他方に対して固定され、前記スケールを読み取るスケール読取部と、
前記シリンダ本体に対する前記ピストン組立体の回転を制止する回転制止部と
を有する接合装置。 A stage body for holding one substrate on the holding surface;
An actuator that generates a driving force in a direction intersecting the holding surface;
A substrate holding unit that holds another substrate that contacts the one substrate when driven by the actuator; and
The actuator is
A cylindrical cylinder body;
A piston body housed in the cylinder body, and a piston assembly that is fastened to a drive target and has a tilting portion that is tiltable with respect to the piston body;
A scale fixed to one of the cylinder body and the piston assembly;
A scale reading unit that is fixed to the other of the cylinder body and the piston assembly and reads the scale;
And a rotation restraining portion that restrains the rotation of the piston assembly relative to the cylinder body.
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---|---|---|---|---|
JPH05160340A (en) * | 1991-12-06 | 1993-06-25 | Mitsumasa Koyanagi | Three-dimensional lsi stacked apparatus |
JPH11304606A (en) * | 1998-04-27 | 1999-11-05 | Showa Sokki:Kk | Load cell |
JP2008505485A (en) * | 2004-07-01 | 2008-02-21 | 株式会社ニコン | Dynamic fluid control system for immersion lithography |
-
2008
- 2008-07-10 JP JP2008180759A patent/JP2010021373A/en active Pending
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