JP2010151322A - Xy stage - Google Patents

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JP2010151322A
JP2010151322A JP2010085055A JP2010085055A JP2010151322A JP 2010151322 A JP2010151322 A JP 2010151322A JP 2010085055 A JP2010085055 A JP 2010085055A JP 2010085055 A JP2010085055 A JP 2010085055A JP 2010151322 A JP2010151322 A JP 2010151322A
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Haruhiko Koike
Shigeki Sugiyama
Kenji Tanaka
晴彦 小池
茂樹 杉山
健治 田仲
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Sigma Koki Kk
Sigma Technos Kk
シグマテクノス株式会社
シグマ光機株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the height of a stage and ensure stable positioning accuracy.
SOLUTION: A pair of guide rails 10 having guide grooves 11 opposing to each other are provided in the X-axis direction. A plate-shaped X-axis slider 20 is provided between the pair of guide rails 10, so as to allow the movement in the X-axis direction and regulate the movement in the Y-axis direction. An approximately U-shaped Y-axis slider 30 is fitted to surround the X-axis slider 20. The movement in the X-axis direction is regulated with respect to the X-axis slider 20 and along with the movement of the X-axis slider 20 in the X-axis direction, the Y-axis slider 30 is moved in the X-axis direction. The movement in the Y-axis direction is allowed with respect to the X-axis slider 20 so as to enable the movement in the Y-axis direction with respect to the X-axis slider 20. Hydrostatic gas bearings 40, 50 for supplying gas and supporting the X-axis slider 20 and the Y-axis slider 30 by the gas pressure, are provided between the guide grooves 11 of the pair of guide rails 10 and the X-axis slider 20 and between the X-axis slider 20 and the Y-axis slider 30, respectively.
COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はスライダがXY軸方向に直線運動するXYステージに係り、特にステージ高を低く抑えたものに関する。 The present invention relates to what the slider relates to XY stage for linear motion in the XY-axis direction, it is suppressed in particular the stage height low.

従来の直交座標対応ステージ(以下、XYステージという)を図7に示す。 Conventional Cartesian coordinates corresponding stage (hereinafter, referred to as an XY stage) shows the Figure 7. Xステージ5はX軸ガイド1と、その上にX軸スライダ2をX軸方向に移動自在に設けて成る。 X stage 5 and the X-axis guide 1, consisting provided movably in the X-axis slider 2 thereon in the X-axis direction. Yステージ6は、X軸スライダ2と、それにY軸ガイド3を固着し、そのY軸ガイド3上にY軸スライダ4をY軸方向に移動自在に設けて成る。 Y stage 6 includes an X-axis slider 2, it is fixed to the Y-axis guide 3, and is provided movably in the Y-axis slider 4 thereon Y-axis guide 3 in the Y-axis direction. このように同様な構造のXステージ5およびYステージ6を縦方向に積み重ねて、Yステージ6上に載せた物体をXY軸方向に移動できるように構成している。 Thus by stacking the X stage 5 and the Y stage 6 of the same structure in the vertical direction, and configured to move the object loaded on the Y stage 6 in the XY axis direction. なお、図8は図7の矢視図であり、(a)はA矢視図、(b)はB矢視図である。 Incidentally, FIG. 8 is a view on arrow of FIG. 7, a (a) the A arrow view, (b) the B arrow view.

上述した従来のXYステージは、各ステージ5、6にガイド1、3及びスライダ2、4がそれぞれ別個に必要になっており、これらを縦方向ないし厚さ方向に積み重ねて構成してある。 Conventional XY stage described above, each stage 5,6 guides 1,3 and the slider 2 and 4 are respectively turned separately required, it is configured by stacking them vertically or thickness direction. このためXYステージの高さは、各ステージの高さL 1 、L 2をそのまま足した高さとなる。 The height of the order XY stage, a height L 1, height of L 2 plus intact each stage. その結果、次のような問題があった。 As a result, there are the following problems.

(1)高さ方向の寸法低減ができないため、XYステージを取り巻く装置やユニットがコンパクト化できず、材料、工数の削減ができない。 (1) Since the height direction can not be size reduced, it can not be made compact devices and units surrounding the XY stage can not be a material, a reduction in man-hours.

(2)ステージの積み重ねによる精度誤差の発生原因が増加するため、安定した位置決め精度が保証できず、製品の歩留まりも減少する。 (2) Since the cause of accuracy errors due to stacking of the stage is increased, it can not guarantee a stable positioning accuracy is also reduced yield of product.

(3)XYステージ上にさらに他のステージを取り付ける場合、さらにステージ高が高くなるため、外観上すっきりせず、メンテナンス性が悪化する。 (3) When installing a further stage on the XY stage, since the higher the further stage height, without appearance neat, maintainability is degraded.

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、高さを抑え、安定した位置決め精度が保証でき、しかも他のステージ等をXYステージ内に収納することが可能なXYステージを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, reducing the height, it can guarantee stable positioning accuracy, yet the XY stage capable of accommodating other stages such as the XY stage It is to provide.

第1の手段は、X軸方向に互いに対向して設けられた一対のガイドレールと、前記一対のガイドレールに係合され、前記ガイドレールに沿ったX軸方向の移動が許容されて、Y軸方向の移動が規制されるX軸スライダと、前記X軸スライダを囲むように装着され、前記一対のガイドレール間でX軸スライダに対するY軸方向の移動が許容され、前記X軸スライダに対するX軸方向の移動が規制されてX軸スライダがX軸方向に移動するとそれに伴ってX軸方向に移動するY軸スライダと、前記一対のガイドレールと前記X軸スライダとの間、及び前記X軸スライダとY軸スライダとの間にガスを供給して、ガス圧によって前記X軸スライダ及び前記Y軸スライダを支持する静圧ガス軸受とを備えたXYステージである。 First means includes a pair of guide rails disposed opposite to each other in the X-axis direction, is engaged with the pair of guide rails, movement of said along the guide rail X-axis direction is permitted, Y and X-axis slider in the axial movement is restricted, the mounted so as to surround the X-axis slider, the movement of the Y-axis direction with respect to the X-axis slider between said pair of guide rails is permitted, X with respect to the X-axis slider between the Y-axis slider is restricted in axial movement the X-axis slider is moved in the X-axis direction along with it when moving in X-axis direction, and the pair of guide rails and the X-axis slider, and the X-axis and supplying gas to between the slider and the Y-axis slider, a XY stage and a hydrostatic gas bearing for supporting said X-axis slider and the Y-axis slider by the gas pressure.

第1の手段によれば、X軸スライダにY軸スライダを囲むように装着するので、XステージにYステージを積み上げるものに比べて、XYステージの高さを抑えることができる。 According to the first means, because attached to the X-axis slider so as to surround the Y-axis slider, as compared with building up the Y stage in the X stage, it is possible to suppress the height of the XY stage. また、XYステージの積み上げによる精度誤差の発生原因も減少するため、安定した位置決め精度が保証できる。 Further, in order to reduce even cause accuracy errors due to accumulation of the XY stage, stable positioning accuracy can be guaranteed. また、X軸スライダ及びY軸スライダを支持する軸受を静圧ガス軸受としたので、ボールベアリングで接触支持するものと異なり、支持が非接触となるのでより安定した位置決め精度が保証できる。 Further, since a bearing for supporting the X-axis slider and the Y-axis slider was hydrostatic gas bearing, different from the one in contact supported by the ball bearing, it ensures a more stable positioning accuracy since the support is a non-contact.

第2の手段は、第1の手段にかかるXYステージにおいて、前記静圧ガス軸受に代えて磁気軸受を備えたXYステージである。 Second means, the XY stage according to the first means, a XY stage with a magnetic bearing instead of the static pressure gas bearing. これによれば、軸受を磁気軸受としたので、静圧ガス軸受と異なり真空中でも機能する。 According to this, since the bearing and the magnetic bearing function even in a vacuum unlike hydrostatic gas bearing.

第3の手段は、前記X軸スライダ及び前記Y軸スライダを移動させる駆動源を備え、該駆動源をリニアモータとした第1または第2の手段にかかるXYステージである。 Third means is provided with a driving source for moving the X-axis slider and the Y-axis slider, a XY stage according to the first or second means to the drive source and a linear motor. これによれば、X軸スライダ及び前記Y軸スライダを移動させる駆動源としたので、ボールネジ機構と比べて、一層安定した位置決め精度が保証できる。 According to this, since a driving source for moving the X-axis slider and the Y-axis slider, compared to the ball screw mechanism, we can guarantee a more stable positioning accuracy.

第4の手段は、前記Y軸スライダの一部、又は前記Y軸スライダの一部及び前記Y軸スライダをX軸スライダに対して移動させたときに前記Y軸スライダの一部が前記X軸スライダと重なる前記X軸スライダの一部に開口部を設け、前記開口部に、θ軸、Z軸などのステージ又はピックアップなどのユニットを収容可能とした第1ないし第3のいずれかの手段にかかるXYステージである。 Fourth means, said part of the Y-axis slider or the Y portion of the shaft slider the X axis when the portion of the Y-axis slider and the Y-axis slider is moved relative to the X axis slider an opening is provided in a part of the X-axis slider that overlaps the slider to the opening, theta-axis, to the first to third any means that can accommodate the unit, such as a stage or a pickup of the Z-axis it is a consuming XY stage. これによれば、Y軸スライダ、又はY軸スライダ及びX軸スライダに開口部を設けたので、この開口部に他のステージまたはユニットを積み上げることなく収納することができる。 According to this, the Y-axis slider, or is provided with the opening in the Y-axis slider and X-axis slider, it can be accommodated without piling up other stages or units into the opening.

第5の手段は、前記開口部に前記θ軸、Z軸などのステージ又はピックアップなどのユニットが収容されている第4の手段にかかるXYステージである。 Fifth means, the θ-axis in the opening, a XY stage according to the fourth means for units such as the stage or pickup of the Z-axis is accommodated. これによれば、Y軸スライダ、又はY軸スライダ及びX軸スライダの開口部にθ軸、Z軸などのステージまたはユニットが収納されているので、ステージ高を抑えることができ、外観上もすっきりした状態になり、装置のメンテナンス性も向上する。 According to this, the Y-axis slider, or Y-axis slider and θ-axis in the opening of the X-axis slider, the stage or unit, such as a Z-axis is housed, it is possible to suppress the stage height, neat even appearance become a state, it is also improved maintenance of the device.

本発明によれば、X軸スライダにY軸スライダ装着してX軸スライダにY軸スライダのガイドを兼用させるようにしたので、兼用させない従来の積み上げタイプのものに比べて、高さ方向への寸法を抑えることができる。 According to the present invention, since the in Y-axis slider mounted on the X-axis slider in the X-axis slider so as to alternate the guide of the Y-axis slider, as compared with the conventional stacked type not combined, in the height direction it is possible to suppress the size. また、スライダの支持手段に静圧ガス軸受を使用したので、安定した位置決め精度が保証できる。 Moreover, since using hydrostatic gas bearing to the support means of the slider, stable positioning accuracy can be guaranteed. さらに、Y軸スライダやX軸スライダに開口部を設けて、そこに他のステージ等を収納できるようにしたので、この場合にもステージ高を低く抑えることができる。 In addition, an opening is provided on the Y-axis slider and X-axis slider, since to allow therein accommodating the other stages such as can be suppressed to a low stage height Again.

実施の形態によるXYステージの基本構成を示す斜視図である。 Is a perspective view showing the basic configuration of the XY stage according to the embodiment. 図1の矢視図を示し、(a)はA矢視図、(b)はB矢視図である。 It shows a view along arrow of FIG. 1 is a (a) the A arrow view, (b) the B arrow view. 実施の形態によるXYステージの具体的な構成を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a specific configuration of the XY stage according to the embodiment. 図3の矢視図を示し、(a)はA矢視中央断面図、(b)はB矢視中央断面図である。 Shows a view on arrow of FIG. 3, (a) A palm mid-section cross sectional view, the (b) is a B coconut central sectional view. 実施の形態によるXYステージの応用例の構成を示す斜視図である。 Is a perspective view showing the configuration of applications of the XY stage according to the embodiment. 図5のA矢視図を示し、(a)はユニットを装着する前、(b)はユニットを装着した中央断面図である。 Shows the A arrow view of FIG. 5 is a central cross-sectional view before, fitted with (b) the unit to be mounted: (a) the unit. 従来例によるXYステージの構成を示す斜視図である。 Is a perspective view showing the configuration of the XY stage according to the prior art. 図7の矢視図を示し、(a)はA矢視図、(b)はB矢視図である。 It shows a view along arrow of FIG. 7, a (a) the A arrow view, (b) the B arrow view.

以下に本発明の実施の形態を説明する。 Describing the embodiments of the present invention are described below. 図1は本実施の形態によるXYステージの基本構成を示す斜視図である。 Figure 1 is a perspective view showing the basic configuration of the XY stage according to the present embodiment. XYステージは、一対のガイドレール10と、X軸スライダ20と、Y軸スライダ30とから主に構成される。 XY stage, a pair of guide rails 10, the X-axis slider 20, primarily comprised of Y-axis sliders 30. これらに使用する材料は、例えば、アルミニウム、鉄、グラナイト(御影石)、セラミックス等である。 Materials used for these, for example, aluminum, iron, granite (granite), a ceramics or the like.

一対のガイドレール10は互いに対向するガイド溝11を持ち、X軸方向に延在して平行に設けられる。 A pair of guide rails 10 has a guide groove 11 facing each other are provided in parallel extending in the X-axis direction. 一対のガイドレール10は図示しない定盤に固定される。 A pair of guide rails 10 are fixed to the base (not shown).

一対のガイドレール10の間にX軸スライダ20が係合される。 X-axis slider 20 between a pair of guide rails 10 are engaged. X軸スライダ20は矩形平板状をしており、その両端部がそれぞれ対向するガイド溝11に嵌め込まれて係合され、ガイド溝11に沿ってX軸方向の移動は許容されるが、Y軸方向の動きは規制されるようになっている。 X-axis slider 20 has a rectangular flat shape, the both end portions are engaged is fitted in the opposing guide grooves 11, respectively, although movement in the X-axis direction along the guide groove 11 is permitted, Y-axis direction of movement is adapted to be regulated. したがってX軸スライダ20は一対のガイドレール10に沿ってX軸方向に往復運動できる。 Therefore X-axis slider 20 can be reciprocated in the X-axis direction along the pair of guide rails 10.

なお、ガイドレール10に設けたガイド溝11をX軸スライダ20側に設け、ガイドレール10側にX軸スライダ20に設けたガイド溝に嵌まる凸条を設けるようにしてもよい。 Incidentally, a guide groove 11 provided on the guide rail 10 provided on the X-axis slider 20 side, may be provided whole ridge fitted in the guide groove provided in the X-axis slider 20 to the guide rail 10 side. ガイドレール10とX軸スライダ20との係合部は、後述する3つの面で支持されていればよく、ガイド溝の形状は問わない。 Engagement with the guide rail 10 and the X-axis slider 20 has only to be supported by three surfaces, which will be described later, the shape of the guide groove is not limited.

前記X軸スライダ20を囲むようにY軸スライダ30が装着されている。 Y-axis slider 30 is mounted so as to surround the X-axis slider 20. Y軸スライダ30は、矩形平板状のX軸スライダ20の断面形状に合致するように、断面略コ字型をしている。 Y-axis slider 30 so as to conform to the cross-sectional shape of a rectangular plate-shaped X-axis slider 20, has a cross section substantially U-shaped. その略コ字型をしたY軸スライダ30の開口部32が内側に折り返されて折返し部31が形成されている。 Its folded portion 31 opening 32 is folded back to the inside of the Y-axis slider 30 having a substantially U-shaped is formed. X軸スライダ20への装着は、略コ字型の開口部32を下にして、その折返し部31でX軸スライダ20の下面を支える格好になっている。 Mounting the X-axis slider 20, an opening 32 of substantially C-shape facing downward, and is looking to support the lower surface of the X-axis slider 20 at the folded portion 31. なお、Y軸スライダ30は上部が開口していてもよく、さらには全く開口していない断面略ロ字型をしたものでもよい。 Incidentally, Y-axis slider 30 may be the top is not opened, and further may be those completely was a substantially hollow square type not open.

これによりガイド溝11に係合するX軸スライダ20の幅方向の両端部は、Y軸スライダ30によって上面、側面、下面の3面が支持される。 Both end portions of which the width direction of the X-axis slider 20 which engages with the guide groove 11 has an upper surface by the Y-axis slider 30, the side surface, the three surfaces of the lower surface is supported. そしてY軸スライダ30はX軸スライダ20に装着されることにより、X軸スライダ20に対してX軸方向の動きが規制されて、X軸スライダ20がX軸方向に移動するとそれに伴ってX軸方向に移動する。 And by the Y-axis slider 30 is mounted on the X-axis slider 20, the movement of the X-axis direction is restricted with respect to the X-axis slider 20, X-axis along with it when the X-axis slider 20 is moved in the X-axis direction It moves in the direction. また、X軸スライダ20に対してY軸方向の動きが許容されて、X軸スライダ20に対してY軸方向に移動できるようになっている。 Further, it is allowed movement in the Y-axis direction with respect to the X-axis slider 20, can move in the Y-axis direction with respect to the X-axis slider 20. X軸スライダ20はスライドするだけでなく、X軸スライダ20に対してY軸スライダ30をY軸方向に移動させるガイドも兼ねている。 X-axis slider 20 not only slides, also serves as guide for moving the Y-axis slider 30 in the Y-axis direction with respect to the X-axis slider 20. また、Y軸スライダ30の上部が、XY軸運動をさせる対象を載せるトッププレートとなる。 Further, the upper portion of the Y-axis slider 30, a top plate for placing a subject to the XY-axis motion.

この実施の形態では、X軸スライダ20及びY軸スライダ30を支持するのに静圧ガス軸受を用いている。 In this embodiment, by using a hydrostatic gas bearing for supporting the X-axis slider 20 and the Y-axis slider 30. これを図2で説明する。 This is explained in FIG.

図2(a)は図1のA矢視図である。 2 (a) is an A arrow view of FIG. 一対のガイドレール10のガイド溝11とX軸スライダ20との間に静圧ガス軸受40が設けられる。 Hydrostatic gas bearing 40 is provided between the guide groove 11 and the X-axis slider 20 of the pair of guide rails 10. 静圧ガス軸受40は3面支持としている。 Hydrostatic gas bearing 40 has a three-sided support. X軸スライダ20両端部の上面、側面、下面にガス噴出口41が設けられ、ガイドレール10のガイド溝11の前記三面に対応する溝の上面、側面、下面でガス噴出口41から噴出されるガスを受け止めるようになっている。 The upper surface of the X-axis slider 20 at both ends, sides, gas injection port 41 is provided on the lower surface, the upper surface of the groove corresponding to the three sides of the guide groove 11 of the guide rail 10 is ejected aspect, the gas ports 41 in the lower surface It is adapted to receive the gas. 下面でX軸スライダ20、Y軸スライダ30及びY軸スライダ30上に載るユニット等の総重量を支え、上面でX軸スライダ20のZ軸方向の移動を拘束し、側面でX軸スライダ20のY軸方向の移動を拘束する。 The lower surface in supporting the total weight of the unit or the like resting on the X-axis slider 20, the Y-axis sliders 30 and the Y-axis slider 30 on, restraining the movement of the Z-axis direction of the X-axis slider 20 in the upper surface, the X-axis slider 20 in a side restraining the movement of the Y-axis direction. これにより、X軸スライダ20を一対のガイドレール10に沿ってY軸方向に非接触で往復移動自在としている。 Thus, along the X-axis slider 20 by a pair of guide rails 10 are freely reciprocated in a non-contact in the Y-axis direction.

また、図2(b)は図1のB矢視図である。 Also, FIG. 2 (b) is a B arrow view of FIG. 同様にして、X軸スライダ20とY軸スライダ30との間にも静圧ガス軸受53が設けられる。 Similarly, static pressure gas bearing 53 is provided also between the X-axis slider 20 and the Y-axis slider 30. 静圧ガス軸受53は3面支持としている。 Hydrostatic gas bearing 53 has a three-sided support. Y軸スライダ30の両端内側の上面、側面、下面にガス噴出口51が設けられ、X軸スライダ20の前記3面に対応する両端の上面、側面、下面でガス噴出口51から噴出されるガスを受け止めるようになっている。 Across the inside of the upper surface of the Y-axis slider 30, the side surface, a lower surface gas blowing outlet 51 is provided in the gas ejected from the gas ejection port 51 the upper surface of both ends, sides, with the lower surface corresponding to the three sides of the X-axis slider 20 It is adapted to receive the. 上面でY軸スライダ30及びY軸スライダ30上に載るユニット等の総重量を支え、下面でY軸スライダ30のZ軸方向の移動を拘束し、側面でY軸スライダ30のX軸方向の移動を拘束する。 Support the total weight of the unit or the like overlying Y-axis slider 30 and the Y-axis slider 30 in the upper surface, restraining the movement of the Z-axis direction of the Y-axis slider 30 at the lower surface, the movement of the X-axis direction of the Y-axis slider 30 in the side the constraining. これによりY軸スライダ30をX軸スライダ20に沿ってY軸方向に非接触で往復移動自在としている。 Thus along the Y-axis slider 30 in the X-axis slider 20 are freely reciprocated in a non-contact in the Y-axis direction.

ガス噴出口41、51は、X軸スライダ20またはY軸スライダ30の移動方向に沿って多数設けられる。 Gas ports 41 and 51 are provided a large number along the moving direction of the X-axis slider 20 or Y-axis slider 30. また、ガスとしては空気がよい。 As the gas good air. 空気などのガスを一定の圧力でガス噴出口41、51から吹き出すことにより、X軸スライダ20及びY軸スライダい30のバランスをとり非接触の往復運動を可能とする。 By blowing a gas such as air from the gas ports 41 and 51 at a constant pressure, to allow reciprocating motion of the non-contact balance the X-axis slider 20 and the Y-axis Suraidai 30.

上記実施の形態によれば、X軸スライダ20に略コ字型のY軸スライダ30を囲むように装着するので、XステージにYステージを積み上げるものに比べて、装置の高さを低く抑えることができる。 According to the above embodiment, since the mounting so as to surround the Y-axis slider 30 of substantially U-shaped in the X-axis slider 20, as compared with building up the Y stage in the X stage, possible to reduce the height of the device can. Y軸スライダ30の上面34がトッププレートになるが、その上面34と一対のガイドレール10の上面12を面一にして、さらにXYステージの高さを低くすることもできる。 Upper surface 34 of the Y-axis slider 30 is in the top plate, but can also be the upper surface 12 of the upper surface 34 and a pair of guide rails 10 in the flush, to further reduce the height of the XY stage. 図示例の場合には、トッププレートに載るユニットが一対のガイドレール10に跨がることを考慮して、両者の高差を数mmから数十mm程度とってある。 In the illustrated example, the unit resting on the top plate in consideration of the straddle that the pair of guide rails 10, are taken about several tens mm from several mm high difference therebetween. また、Y軸スライダ30と定盤50とが接触して、定盤50がY軸スライダ30の移動を損なわないように、Y軸スライダ30は定盤50の上面から浮かして支持している。 Also, in contact with the Y-axis slider 30 and the surface plate 50, as the surface plate 50 does not impair the movement of the Y-axis slider 30, the Y-axis slider 30 is supported floated from the upper surface of the platen 50. なお、定盤50の上面を削り取ったり、定盤50に開口部を設けるようにしてもよい。 Incidentally, or scraping the upper surface of the platen 50, it may be provided an opening in the surface plate 50.

また、X軸スライダ20の外周にY軸スライダ30を装着し、Xステージ内にYステージを組み込むようにして、X軸スライダにY軸ガイドの機能をもたせて、専用のY軸ガイドを排するようにした。 Further, the Y-axis slider 30 mounted on the outer periphery of the X-axis slider 20, so as to incorporate the Y stage in the X stage, and remembering function of Y-axis guide in the X-axis slider, discharges a dedicated Y axis guide It was so. そのため、XYステージの積み上げによる精度誤差の発生原因も減少するため、XYステージとして安定した位置決め精度が保証できる。 Therefore, to reduce also cause accuracy errors due to accumulation of the XY stage can guarantee stable positioning accuracy as an XY stage. また、X軸スライダ20及びY軸スライダ30を移動させる駆動源を静圧ガス軸受40、50としたので、ボールベアリングで接触支持するものと異なり、支持が非接触となるのでより安定した位置決め精度が保証できる。 Further, since the driving source for moving the X-axis slider 20 and the Y-axis slider 30 and the hydrostatic gas bearing 40, 50, different from the one in contact supported by ball bearings, a more stable positioning accuracy since the support is a non-contact There can be guaranteed. 特に、ガスに空気を使用すれば実施化が容易であり、経済的である。 In particular, it is easy to implemented With air gas, which is economical.

また、定盤50に対するY軸スライダ30の上面34の高さは、一対のガイドレール10の上面12の高さよりも若干高いか、同一高さとする。 The height of the upper surface 34 of the Y-axis slider 30 against surface plate 50, or slightly greater than the height of the upper surface 12 of the pair of guide rails 10, the same height. Y軸スライダ30の高さをガイドレール10よりも低くすると、Y軸スライダ30の上面の静圧ガス軸受の形成が困難になるからである。 When the height of the Y-axis slider 30 is lower than the guide rail 10, because the formation of the static pressure gas bearings of the upper surface of the Y-axis slider 30 becomes difficult.

図3は、図1の基本構成に、X軸スライダ20及びY軸スライダ30の駆動源を組込んだ、より具体的なXYステージの斜視図である。 3, the basic configuration of FIG. 1, incorporating the driving source of the X-axis slider 20 and the Y-axis slider 30 is a perspective view of a more specific XY stage. 駆動源として、より高精度なリニアモータを使用している。 As a drive source, using a more accurate linear motor. なおリニアモータに代えてボールネジ機構としてもよい。 Incidentally it may be a ball screw mechanism in place of the linear motor. X軸スライダ20を移動させるX軸リニアモータ60は一対のガイドレール10間に設けてある。 X-axis linear motor 60 for moving the X-axis slider 20 is provided between the pair of guide rails 10. ロッド状の固定子61に装着されたX軸リニアモータ60の可動子62をX軸スライダ20の下部に固着することで、X軸スライダ20を往復動自在としている。 By fixing the movable element 62 of the X-axis linear motor 60 mounted on the rod-shaped stator 61 in the lower part of the X-axis slider 20, and the X-axis slider 20 to freely reciprocate. また、Y軸スライダ30を往復移動させるY軸リニアモータ70は、X軸スライダ20に凹み21を設けて、その凹み21にY軸リニアモータ70を収納することで、ステージ高を抑えるようにしてある。 Further, Y-axis linear motor 70 for reciprocating the Y-axis slider 30 is a recess 21 provided in the X-axis slider 20, by housing the Y-axis linear motor 70 in the recess 21, thereby suppressing the stage height is there.

図3では、便宜上、XY軸にリニアモータを1個づつ配置しているが、実際には図4(a)、(b)にそれぞれ示すように、XY軸にそれぞれ一対のリニアモータ60、70を配置して、安定移動を図っている。 In Figure 3, for convenience, are arranged one by one linear motor in XY axis, in practice in FIG. 4 (a), as shown respectively (b), the respective XY axes pair of linear motors 60 and 70 the arranged, thereby achieving a stable movement.

図4(a)に示すように、X軸スライダ20を移動させるX軸リニアモータ60は、一対のガイドレール10間であって、X軸スライダ20の幅方向の両側に配置される。 As shown in FIG. 4 (a), X-axis linear motor 60 for moving the X-axis slider 20 is a between the pair of guide rails 10 are arranged on both sides in the width direction of the X-axis slider 20. 一対のガイドレール10を固定した定盤50の表面の一部に凹溝54設け、その凹溝54にX軸リニアモータ60を沈めることで、Xステージ高を抑えている。 Groove 54 provided in a part of the surface of the surface plate 50 with a fixed pair of guide rails 10, by submerging the X-axis linear motor 60 in the groove 54, thereby suppressing the X stage height.

また図4(b)に示すように、Y軸スライダ30を移動させるY軸リニアモータ70は、X軸スライダ20の上面部に凹部21を設け、その凹部21にY軸リニアモータ70を沈めることで、Yステージ高を抑えている。 Further, as shown in FIG. 4 (b), Y-axis linear motor 70 for moving the Y-axis slider 30, a recess 21 is provided on the upper surface of the X-axis slider 20, submerging the Y-axis linear motor 70 in the recess 21 in, thereby suppressing the Y stage high. ロッド状の固定子71に装着されたY軸リニアモータ70の可動子72をY軸スライダ30の上部に固着することで、Y軸スライダ30を往復動自在としている。 By fixing the movable element 72 of the Y-axis linear motor 70 mounted on the rod-shaped stator 71 in the upper portion of the Y-axis slider 30, and a reciprocally movable in the Y-axis slider 30.

図4(b)からわかるように、X軸リニアモータ60の可動子62を断面コ字型のY軸スライダ30の中空部に挿通されたX軸スライダ20に固定するために、Y軸スライダ30の断面形状を底部が閉じたロ字型とはせずに、底部が開口したコ字型としている。 FIG 4 (b) As can be seen from, in order to fix the X-axis slider 20 inserted through the hollow portion of the Y-axis slider 30 to the movable element 62 of a U-type X-axis linear motor 60, Y-axis slider 30 the cross-sectional shape without the b-shaped bottom is closed, the bottom is the open ended U-shaped. そして可動子62は、開口部32から覗いているX軸スライダ20の底部に連結部材で固着してある。 The movable element 62 are fixed by the connecting member to the bottom of the X-axis slider 20 looking through the opening 32.

このようにX軸スライダ20及びY軸スライダ30を移動させる駆動源をリニアモータ60、70としたので、μmオーダの移動距離精度しか発揮し得ないボールネジ機構と比べて、nmオーダの精度を発揮して、一層安定した位置決め精度が保証できる。 Since the X-axis slider 20 and the drive source for moving the Y-axis slider 30 has a linear motor 60 and 70, as compared with the ball screw mechanism not be only exert moving distance accuracy of μm order, exhibiting the accuracy of nm order to be ensured more stable positioning accuracy. また、XY軸双方とも一対のリニアモータ60、70で2軸駆動するようにしたので、安定走行を保証できる。 Moreover, since such biaxially driven by a pair of linear motors 60 and 70 both XY axes, assuring stable running.

図5〜図6は変形例を示す構成図であり、XYステージにさらに第3のユニットを組込んだ複合ステージを示す。 Figure 5-6 is a block diagram showing a modified example, showing a composite stage incorporating a further third unit to the XY stage. 図5は複合ステージの斜視図、図6は図5のA矢視中央断面図を示し、(a)は第3のユニット等を搭載する前の図、(b)は第3のユニットを搭載した後の図である。 Figure 5 is a perspective view of the composite stage, Figure 6 shows an A palm mid-section cross sectional view of FIG. 5, (a) drawing before mounting the third unit, etc., (b) is equipped with a third unit it is a diagram of after.

第3のユニットを組込むために、少なくともY軸スライダ30の上部に第3のユニット80を収納するための幅W 2をもつ凹溝ないし開口部33を開ける。 To incorporate the third unit, opening the groove or opening 33 having a width W 2 for housing the third unit 80 on top of at least the Y-axis slider 30. 第3のユニット80の高さが高い場合には、必要に応じて、X軸スライダ20にもY軸スライダ30の開口部33と連通する凹溝ないし開口部22を開ける。 If the height of the third unit 80 is high, if necessary, also in the X-axis slider 20 opens the groove or opening 22 in communication with the opening 33 of the Y-axis slider 30. X軸スライダ20に開ける凹溝ないし開口部22は、その幅W 1を、X軸スライダ20に対してY軸スライダ30が往復移動する関係からY軸スライダ30の往復移動範囲に亘って開ける必要がある。 Groove or opening opened to the X-axis slider 20 22, necessary to open across the width W 1, the relation of the Y-axis slider 30 with respect to the X-axis slider 20 is reciprocated in the reciprocating movement range of the Y axis sliders 30 there is. このようにして開けたY軸スライダ30、及びX軸スライダ20の開口部33、22に、θ軸、Z軸などのステージ又はピックアップなどのユニット80を収容する。 Y-axis slider 30 opened in this manner, and the opening 33,22 of the X-axis slider 20, houses θ axis, the unit 80, such as a stage or a pickup of the Z-axis.

この実施の形態によれば、Y軸スライダ30に開けた開口部33と連通する開口部22をX軸スライダ20に設けたので、この開口部33及びこれと連通する開口部22に他のステージまたはユニット80を、積み上げることなく収納することができる。 According to this embodiment, since the opening 22 in communication with the opening 33 opened in the Y-axis slider 30 in the X-axis slider 20, the other stages in the opening 33 and the opening 22 communicating with this or unit 80 can be accommodated without stacking. その結果、X軸スライダ20の開口部22及びY軸スライダ30の開口部33に前記θ軸、Z軸などのステージまたはユニット80を収納できて高さを抑えることができ、外観上すっきりした状態になり、装置のメンテナンス性も向上する。 State as a result, the θ axis opening 22 and the Y-axis opening 33 of the slider 30 in the X-axis slider 20, and can accommodate the stage or unit 80 of the Z-axis can be suppressed height, the appearance refreshing the now, also improved maintenance of the device.

以上述べたように本実施の形態によれば、X軸スライダとY軸ガイドを1つの部材で共用しXステージにYステージを組みこむようにしたので、X軸スライダとY軸ガイドを別部材としてXステージ上にYステージを積み上げるものと比べて、高さ方向の寸法を低減できる。 According to the present embodiment as described above, the X-axis slider and the Y-axis guide shared by X stage one member since as incorporate Y stage, as a separate member in the X-axis slider and the Y-axis guide on the X stage than those building up Y stage, it can be reduced height dimension. このためXYステージを取り巻く装置やユニットのコンパクト化が図れ、材料、工数の削減ができる。 Therefore Hakare is compact apparatus and units surrounding the XY stage can material, a reduction in man-hours.

また、本実施の形態によれば、従来のようなステージの積み重ねがないので、ステージの積み重ねに起因する精度誤差の発生原因が減少する。 Further, according to this embodiment, since the conventional no stack of stages such as, the cause of the accuracy errors due to stacking of the stage decreases. したがって安定した位置決め精度が保証でき、製品の歩留まりが増加する。 Thus can guarantee stable positioning accuracy, the yield of the product is increased. また、スライダの支持手段に非接触型の静圧ガス軸受を採用し、スライダの駆動源にリニアモータを使用したので、上記構成と相俟ってステージの位置決め精度を向上できる。 Further, employing the non-contact type static pressure gas bearing of the support means of the slider, so using a linear motor as a driving source of the slider, it is possible to improve the positioning accuracy of the stage I above structure coupled with.

また、スライダの中央部に孔を開け、そこに他のユニット(リニアモータ、スケール、等)や他の軸(θ軸、Z軸、等)を入れ込むようにしたので、その分の高さの積み上げもキャンセルすることができる。 Further, a hole in the center of the slider, the other units there (linear motor, scale, etc.) or other axes since as Komu placed (theta-axis, Z-axis, etc.), the height of that amount it can be also of stacked to cancel. 従って、第3の要素が入る複合ステージにしても、ステージ高が高くならず、外観上すっきりし、メンテナンス性が良好になる。 Therefore, even in the composite stage third element enters, not higher stage height, appearance and neat, maintainability is improved.

なお、上述した実施の形態では、X軸スライダおよびY軸スライダの支持方法に静圧ガス軸受を用いたが、これに代えてNS極の反発を利用した磁気軸受を備えるようにしてもよい。 In the embodiment described above, it was used hydrostatic gas bearing supporting method of the X-axis slider and the Y-axis slider may be provided with a magnetic bearing utilizing the repulsion of NS poles instead. 磁気軸受を構成する磁石は永久磁石でも、偏平コイル等を使った電磁石でもよい。 In magnet permanent magnet constituting a magnetic bearing may be an electromagnet using a flat coil or the like. 特に、軸受を磁気軸受とすると、真空中では機能しない静圧ガス軸受と異なり、真空中でも機能するという利点がある。 In particular, when the bearing is a magnetic bearing, unlike the static pressure gas bearings that do not function in a vacuum, there is an advantage that it functions even in a vacuum. したがって、露光装置、半導体製造装置などを収容するクリーンルーム等での使用に最適である。 Accordingly, the exposure apparatus, it is ideal for use in a clean room or the like for accommodating the semiconductor manufacturing device.

11 ガイド溝10 ガイドレール20 X軸スライダ30 Y軸スライダ40 静圧ガス軸受50 静圧ガス軸受 11 guide groove 10 guide rail 20 X-axis slider 30 Y-axis slider 40 hydrostatic gas bearing 50 hydrostatic gas bearing

Claims (5)

  1. 互いに対向するガイド溝を持ち、X軸方向に延在して平行に設けられた一対のガイドレールと、 Have opposing guide grooves each other, a pair of guide rails provided in parallel to extend in the X-axis direction,
    前記一対のガイドレールのガイド溝に両端部がはめ込まれて係合され、前記ガイドレールに沿ったX軸方向の移動が許容されて、Y軸方向の移動が規制されるX軸スライダと、 It said end portions in the guide grooves of the pair of guide rails is engaged is in engagement fitted, the guide rail movement in the X-axis direction along the is permitted, the X-axis slider movement in the Y-axis direction is restricted,
    前記X軸スライダを囲むように装着され、前記一対のガイドレール間でX軸スライダに対するY軸方向の移動が許容され、前記X軸スライダに対するX軸方向の移動が規制されてX軸スライダがX軸方向に移動するとそれに伴ってX軸方向に移動するY軸スライダと、 The mounted so as to surround the X-axis slider, the movement of the Y-axis direction with respect to the X-axis slider between a pair of guide rails is permitted, the X-axis X-axis direction movement is restricted of X-axis slider for slider X When moving in the axial direction and the Y-axis slider to move in the X-axis direction along with it,
    前記一対のガイドレールのガイド溝とX軸スライダとの間、及び前記X軸スライダとY軸スライダとの間にガスを供給して、ガス圧によって前記X軸スライダ及び前記Y軸スライダを支持する静圧ガス軸受とを有し、 Between said pair of guide rails guide groove and the X-axis slider, and supplying a gas between the X-axis slider and the Y-axis slider for supporting the X-axis slider and the Y-axis slider by the gas pressure and a hydrostatic gas bearing,
    前記一対のガイドレールのガイド溝とX軸スライダとの間に設けられた静圧ガス軸受は3面支持とされ、前記X軸スライダ両端部の上面、側面、下面にガス噴出口が設けられ、前記ガイド溝の三面に対応する溝の上面、側面、下面でガス噴出口から噴出されるガスを受け止めるようになっており、前記下面でX軸スライダ、Y軸スライダ及びY軸スライダ上に載るユニット等の総重量を支え、上面でX軸スライダのZ軸方向の移動を拘束し、側面でX軸スライダのY軸方向の移動を拘束するものであることを特徴とするXYステージ。 The hydrostatic gas bearing provided between the pair of guide rails of the guide groove and the X-axis slider is a three-sided support, the upper surface of the X-axis slider opposite ends, sides, gas injection port provided on the lower surface, the upper surface of the grooves corresponding to the three sides of the guide groove, the side surface, the lower surface being adapted to receive the gas ejected from the gas ejection port at said lower surface in the X-axis slider, the unit rests in the Y-axis slider and the Y-axis on the slider the total weight supported, and restrains movement of the Z-axis direction of the X-axis slider in the upper surface, XY stage, characterized in that it is intended to restrain the movement of the Y-axis direction of the X-axis slider in the side of the equal.
  2. 請求項1記載のXYステージにおいて、前記静圧ガス軸受に代えて磁気軸受を備えたXYステージ。 In XY stage according to claim 1, XY stage provided with a magnetic bearing instead of the static pressure gas bearing.
  3. 前記X軸スライダ及び前記Y軸スライダを移動させる駆動源を備え、該駆動源をリニアモータとした請求項1または2に記載のXYステージ。 The X-axis slider and said equipped with a Y-axis driving source for moving the slider, XY stage according to claim 1 or 2 and the driving source and the linear motor.
  4. 前記Y軸スライダの一部、又は前記Y軸スライダの一部及び前記Y軸スライダをX軸スライダに対して移動させたときに前記Y軸スライダの一部が前記X軸スライダと重なる前記X軸スライダの一部に開口部を設け、 Some of the Y-axis slider, or the X-axis portion of the Y-axis slider when a portion of the Y-axis slider and the Y-axis slider is moved relative to the X-axis slider overlaps the X-axis slider an opening is provided in a part of the slider,
    前記開口部に、θ軸、Z軸などのステージ又はピックアップなどのユニットを収容可能とした請求項1ないし3のいずれかに記載のXYステージ。 Wherein the opening, theta-axis, XY stage according to any one of claims 1 to units such as the stage or the pickup was able to accommodate such Z axis 3.
  5. 前記開口部に前記θ軸、Z軸などのステージ又はピックアップなどのユニットが収容されている請求項4に記載のXYステージ。 Wherein θ axis, XY stage according to claim 4, units such as the stage or pickup of the Z-axis is accommodated in the opening.
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