JP2010175473A - 位置決め装置、製造装置及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浮揚手段から噴出される空気が、スライダ部上方のセンサに悪影響を及ぼすことを抑制し、装置全体の性能低下を低減する。
【解決手段】この位置決め装置には、対象物が載置されるスライダ部と、スライダ部を水平移動させるためのプラテンと、スライダ部をプラテンから浮揚させる浮揚手段と、浮揚手段により浮揚したスライダ部を水平移動させる平面モータと、浮揚手段に空気を供給する空気供給部と、空気供給部から供給された空気を冷却する冷却部と、浮揚手段から噴出された空気の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出結果に基づき冷却部を制御する温度制御部とを備えている。温度制御部は、浮揚手段から噴出する空気の温度が、温度センサの検出結果よりも低くなるように、冷却部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置、製造装置及び検査装置に係り、特に浮揚手段を用いた位置決め装置、製造装置及び検査装置に関する。

半導体製造装置や検査装置などには、対象物を浮揚手段によって浮上させ、スライドさせる位置決め装置が搭載されたものが知られている。図４は位置決め装置の概略構成を模式的に示す側面図である。この図４に示すように位置決め装置２００には、半導体製造装置や検査装置のカバー２１０内に配置されたプラテン２１１と、対象物Ｔをプラテン２１１上でスライドさせるスライダ部２０１とが設けられている。また、位置決め装置２００には、図示は省略するものの、プラテン２１１に空気を噴出してスライダ部２０１を浮揚させる浮揚手段と、浮揚したスライダ部２０１を水平方向に移動させる平面モータとが設けられている。スライダ部２０１には、浮揚手段に空気を送るための配管２０３と、平面モータを駆動するためのケーブル２０４とが接続されている。

特開２０００−６５９７０号公報

ところで、スライダ部２０１を駆動すると、推力に変換されなかった電気エネルギーの大部分が熱となり、スライダ部２０１やプラテン２１１が加熱されることになる。これにより、浮揚手段から噴出された空気は暖められて上部に舞い上がることになる（図中矢印ｃ参照）。
ここで、例えばスライダ部２０１の上方に温度に敏感なセンサ（例えばレーザ干渉計）が搭載されている場合、暖められた空気が上昇することでそのセンサに伝わり、悪影響を及ぼしてしまう。これによってセンサによる正確な計測が阻害されてしまい、装置自体の製造性能や検査性能が低下してしまうおそれがあった。

そこで、本発明の課題は、浮揚手段から噴出される空気が、スライダ部上方のセンサに悪影響を及ぼすことを抑制し、装置全体の性能低下を低減することである。

請求項１記載の発明は、カバー内部に搭載される位置決め装置において、
対象物が載置されるスライダ部と、
前記スライダ部が載置され、当該スライダ部を水平移動させるためのプラテンと、
前記スライダ部を前記プラテンから浮揚させるため、前記スライダ部から前記プラテンに向けて空気を噴出させる浮揚手段と、
前記浮揚手段により浮揚した前記スライダ部を水平移動させる平面モータと、
前記浮揚手段に空気を供給する空気供給部と、
前記空気供給部から供給された空気を冷却する冷却部と、
前記浮揚手段から噴出された空気の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出結果に基づき前記冷却部を制御する温度制御部とを備え、
前記温度制御部は、前記浮揚手段から噴出する空気の温度が、前記温度センサの検出結果よりも低くなるように、前記冷却部を制御することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、
請求項１に記載の位置決め装置と、
前記位置決め装置を内蔵するカバーと、を備える製造装置であって、
前記カバー内部の空気を当該カバー外部に排気するための排出部が前記プラテンの周囲に配置されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の製造装置において、
前記カバーにおける前記位置決め装置の上方部分には、前記カバー内部に空気を取り込む空気口が設けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、
請求項１に記載の位置決め装置と、
前記位置決め装置を内蔵するカバーと、を備える検査装置であって、
前記カバー内部の空気を当該カバー外部に排気するための排出部が前記プラテンの周囲に配置されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の検査装置において、
前記カバーにおける前記位置決め装置の上方部分には、前記カバー内部に空気を取り込む空気口が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、浮揚手段から噴出する空気の温度が、温度センサの検出結果よりも低くなるので、浮揚手段から噴出した空気がカバー内部で舞い上がりにくくなる。このため、温度に敏感なセンサがスライダ部の上方に配置されていたとしても、浮揚手段から噴出した空気はセンサまで到達しにくくなる。したがって、浮揚手段から噴出される空気がスライダ部上方のセンサに悪影響を及ぼすことを抑制することができ、結果として装置全体の性能低下を低減することが可能となる。

本実施形態の位置決め装置の概略構成を示す説明図である。 図１の位置決め装置を搭載した応用装置の概略構成を模式的に示す側面図である。 図２におけるプラテンの周囲を示す上面図である。 従来の位置決め装置の概略構成を模式的に示す側面図である。

以下、本実施形態に係る位置決め装置について説明する。図１は位置決め装置の概略構成を示す説明図である。この位置決め装置１には、プラテン２と、プラテン２に移動自在に載置されるスライダ部３とが設けられている。

プラテン２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って一定ピッチで歯２１，２２が形成されている。図では簡略化のため一部の歯２１，２２だけを示している。このようなプラテン２は、平坦面に格子状に溝を切ることによって形成される。プラテン２は磁性体で構成されている。

スライダ部３には位置決めの対象物が載置される。このスライダ部３には、スライダ部３を浮揚させるための浮揚手段５と、スライダ部を水平移動させるための平面モータ６，７と、平面モータ６，７を連結する連結部材８，９とが設けられている。

浮揚手段５は、スライダ部３をプラテン２から浮揚させるため、スライダ部３からプラテン２に向けて空気を噴出させるものである。具体的には、スライダ部３のプラテン２と対向する面にはノズル（図示省略）が設けられていて、このノズルから浮揚手段５が圧縮空気を噴出させることによって、浮上力を得ている。スライダ部３とプラテン２の間をノズルから噴出した空気が流れることによって、エアベアリングを構成している。スライダ部３とプラテン２とのギャップは数十μｍ程度である。

平面モータ６は、スライダ部３に搭載され、コア６１のプラテン２と対向する面にはＹ軸方向に一定ピッチで歯６２が形成されている。また、コア６１にはコイル６３が巻かれている。平面モータ６は、コイル６３に電流が流れることで、歯６２とプラテン２の歯２２との間に磁気吸引力を生じさせてスライダ部３をＹ軸方向に移動させる。

平面モータ７は、スライダ部３の中心に対してＹ方向に対称な位置にそれぞれ搭載されている。平面モータ７は、コア７１のプラテン２と対向する面にはＸ軸方向に一定ピッチで歯７２が形成されている。また、コア７１にはコイル７３が巻かれている。平面モータ７は、コイル７３に電流が流れることで、歯７２と歯２１との間に磁気吸引力を生じさせてスライダ部３をＸ軸方向に移動させる。

プラテン２の側面には、Ｙ軸方向に鏡面が形成されたＸ軸ミラー３７が装着されているとともに、Ｘ軸方向に鏡面が形成されたＹ軸ミラー３６が装着されている。

Ｙ軸センサ３８は、平面モータ６に搭載されていて、スライダ部３のＹ軸方向の位置を検出するものである。Ｙ軸センサ３８は、Ｙ軸ミラー３６に光を照射し、その反射光を受け、光の干渉を利用してスライダ部３のＹ軸方向の位置を検出する干渉計である。

Ｘ軸センサ３９は、平面モータ７にそれぞれ搭載されていて、スライダ部３のＸ軸方向の位置をそれぞれ検出する。Ｘ軸センサ３９は、Ｘ軸ミラー３７に光を照射し、その反射光を受け、光の干渉を利用してスライダ部３のＹ軸方向の位置を検出する干渉計である。

Ｙ軸制御部４１は、Ｙ軸センサ３８の検出位置を基にスライダ部３の位置をフィードバック制御するものであり、ケーブル４３を介してＹ軸センサ３８及び平面モータ６に電気的に接続されている。

Ｘ軸制御部４２は、Ｘ軸センサ３９の検出位置を基にスライダ部３の位置をそれぞれフィードバック制御するものであり、ケーブル４４を介してＸ軸センサ３９及び平面モータ７に電気的に接続されている。

また、位置決め装置１には、各浮揚手段５に空気を供給する空気供給部５０と、空気供給部５０から供給された空気を冷却する冷却部５１と、浮揚手段５から噴出された空気の温度を検出する温度センサ５２と、空気供給部５０及び冷却部５１を制御する温度制御部５３とが備えられている。

空気供給部５０は、外部の空気を供給するための例えば空気ポンプなどであり、配管５４を介して各浮揚手段５に連通されている。
冷却部５１は、配管５４の途中に介在していて、配管５４内部の空気を冷却するようになっている。
温度センサ５２は、ノズルから噴出された空気の温度を検出するように平面モータ７の側面に取り付けられている。

温度制御部５３は、空気供給部５０を駆動して、浮揚手段５から空気を噴出させるとともに、温度センサ５２の検出結果に基づき冷却部５１を制御する。具体的には、温度制御部５３は、温度センサ５２の検出結果に基づいてフィードバック制御することで、浮揚手段５から噴出する空気の温度が、温度センサ５２の検出結果よりも低くなるように冷却部５１を制御する。なお、制御目標温度は、浮揚手段５から噴出した空気の温度が、装置内部の空気温度に比べてやや低い値とする。装置内の空気温度よりもあまりに低いと空気擾乱の原因になり好ましくない。空気擾乱が発生する温度差は装置サイズや、平面モータ６，７の性能等により異なるために、種々の実験やシミュレーション等を用いて最適な制御目標温度を求めることが好ましい。

このような位置決め装置１は、例えば半導体を製造する製造装置や、半導体の検査を行う検査装置等に搭載されるものである。以下では、この位置決め装置１が製造装置或いは検査装置に搭載された場合について説明する。なお、以下の説明においては、製造装置及び検査装置を便宜上応用装置と称して説明する。

図２は応用装置１００の概略構成を模式的に示した側面図である。この図２に示すように、応用装置１００には、対象物Ｔが搭載される位置決め装置１と、位置決め装置１を内蔵するカバー１０１とが備えられている。

カバー１０１の上面には、当該カバー１０１内部に空気を取り込む空気口１０２が形成されている。なお、空気口１０２は、位置決め装置１の上方となる部分に形成されていればよく、位置決め装置１の上方であればカバー１０１の上面でなくとも側面に形成されていてもよい。

図３は、プラテン２の周囲を示す上面図である。図２，３に示すように、プラテン２の周囲には、カバー１０１内部の空気を当該カバー１０１外部に排気するための排出部１１０が複数配置されている。排出部１１０には、プラテン２周囲の空気を吸引する排気ファン１１１と、排気ファン１１１によって吸引された空気をカバー１０１外部に案内するダクト１１２とが設けられている。排気ファン１１１としては例えばクロスフローファンが挙げられる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
応用装置１００が稼働すると、それに伴い排気ファン１１１が駆動する。一方、位置決め装置１では、Ｘ軸制御部４１及びＹ軸制御部４２が平面モータ６，７を制御するとともに、温度制御部５３が空気供給部５０を制御することで、スライダ部３をスライドさせ、対象物Ｔを移動させる。この際、温度制御部５３は、温度センサ５２の検出結果に基づいてフィードバック制御することで、浮揚手段５から噴出する空気の温度が、温度センサ５２の検出結果よりも低くなるように冷却部５１を制御する。これにより、浮揚手段５から噴出した空気はカバー１０１内部における大半の空気よりも冷やされることになり、舞い上がりにくくなる。さらに、排気ファン１１１が駆動しているために、カバー１０１内部では、空気口１０２からダクト１１２に向かう下降気流が発生している（図２中矢印ｃ１参照）。これらのことから、浮揚手段５から噴出した空気はより舞い上がりにくくなり、当該空気がスライダ部３の上方にあるセンサ（Ｙ軸センサ３８、Ｘ軸センサ３９）まで達してしまうことを防止することができる。

以上のように、本実施形態によれば、浮揚手段５から噴出される空気がスライダ部３上方のセンサに悪影響を及ぼすことを抑制することができ、結果として応用装置１００全体の性能低下を低減することが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

１ 位置決め装置
２ プラテン
３ スライダ部
５ 浮揚手段
６，７ 平面モータ
５０ 空気供給部
５１ 冷却部
５２ 温度センサ
５３ 温度制御部
１００ 応用装置（製造装置、検査装置）
１０１ カバー
１０２ 空気口
１１０ 排出部
Ｔ 対象物

Claims (5)

1. カバー内部に搭載される位置決め装置において、
   対象物が載置されるスライダ部と、
   前記スライダ部が載置され、当該スライダ部を水平移動させるためのプラテンと、
   前記スライダ部を前記プラテンから浮揚させるため、前記スライダ部から前記プラテンに向けて空気を噴出させる浮揚手段と、
   前記浮揚手段により浮揚した前記スライダ部を水平移動させる平面モータと、
   前記浮揚手段に空気を供給する空気供給部と、
   前記空気供給部から供給された空気を冷却する冷却部と、
   前記浮揚手段から噴出された空気の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出結果に基づき前記冷却部を制御する温度制御部とを備え、
   前記温度制御部は、前記浮揚手段から噴出する空気の温度が、前記温度センサの検出結果よりも低くなるように、前記冷却部を制御することを特徴とする位置決め装置。
2. 請求項１に記載の位置決め装置と、
   前記位置決め装置を内蔵するカバーと、を備える製造装置であって、
   前記カバー内部の空気を当該カバー外部に排気するための排出部が前記プラテンの周囲に配置されていることを特徴とする製造装置。
3. 請求項２記載の製造装置において、
   前記カバーにおける前記位置決め装置の上方部分には、前記カバー内部に空気を取り込む空気口が設けられていることを特徴とする製造装置。
4. 請求項１に記載の位置決め装置と、
   前記位置決め装置を内蔵するカバーと、を備える検査装置であって、
   前記カバー内部の空気を当該カバー外部に排気するための排出部が前記プラテンの周囲に配置されていることを特徴とする検査装置。
5. 請求項４記載の検査装置において、
   前記カバーにおける前記位置決め装置の上方部分には、前記カバー内部に空気を取り込む空気口が設けられていることを特徴とする検査装置。
   
   

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