JP2013187237A - ステージ装置およびステージ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを交換するための作業時間を短縮することのできるステージ装置およびステージ装置の制御方法を提供する。
【解決手段】第１駆動機構Ｓ１、第１駆動機構Ｓ１によって支持されて上下に駆動され複数の第１のリフトピン６７を支持するリフトピンベース６６、リフトピンベース６６に固定される第２駆動機構Ｓ２、及び第２駆動機構Ｓ２によって支持されて上下に駆動され複数の第２のリフトピン７８を支持する昇降ビーム７７を有するリフトピンユニット５０を設け、リフトピンベース６６を上昇させてワークを水平状態で受け取り、昇降ビーム７７を上昇させてワークを傾斜させ、リフトピンベース６６を下降させてワークの一端を傾斜状態でワークテーブルに着け、昇降ビーム７７を下降させてワークをワークテーブルに水平載置することにより、ワークとワークテーブルの間にたまる空気を押し出す。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体基板等の板状の作業対象物の製造や検査に利用されるステージ装置およびステージ装置の制御方法に関する。

従来、ステージ装置として、水平方向に移動可能なステージと、当該ステージ上に固定され、作業対象物であるワークを水平載置するためのワークテーブルとを具備する、特許文献１に記載のステージ装置が知られている。このステージ装置においては、ワークテーブルの裏面側にリフトピンユニットが配置され、リフトピンユニットにはリフトピンが立設されている。ワークテーブルには上下方向に延在する複数のピン穴が設けられており、複数のピン穴のそれぞれにリフトピンが挿入される。また、リフトピンユニットが備えるモータの回転運動をリフトピンの上下運動に変換することにより、リフトピンは昇降可能に構成されている。そして、ワークをワークテーブル上に載置する際には、まずリフトピンを上昇させ、上昇したリフトピンにワークを載せた後にリフトピンをワークテーブルのピン穴の中まで下降させることにより、ワークをワークテーブル上に水平載置する。

特開２００９−２４６２３８号公報

しかしながら、上記のステージ装置にあっては、リフトピンを下降させてワークをワークテーブルに水平載置する際に、ワークとワークテーブルの間に空気がたまってしまう場合があり、この空気を抜くには時間がかかり、ワークを交換するための作業時間が長くなってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ワークを交換するための作業時間を短縮できるステージ装置およびステージ装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係るステージ装置は、水平方向に移動可能なステージと、ステージ上に固定されるワークテーブルと、ワークテーブルの裏面側に配置されたリフトピンユニットと、を具備し、リフトピンユニットは、ワークテーブルの裏面側に固定される第１駆動手段と、第１駆動手段によって支持されると共に上下方向に駆動され、複数の第１のリフトピンを支持するベース部材と、ベース部材に固定される第２駆動手段と、第２駆動手段によって支持されると共に上下方向に駆動され、複数の第２のリフトピンを支持するビーム部材と、を備える。

また、本発明に係るステージ装置の制御方法は、上記ステージ装置を制御する方法であって、第１駆動手段によってベース部材を上昇させて、第１および第２のリフトピンによってワークを水平状態で受け取るステップと、第２駆動手段によってビーム部材を上昇させてワークを傾斜させるステップと、第２駆動手段によってビーム部材を上昇させたまま第１駆動手段によってベース部材を下降させるステップと、第２駆動手段によってビーム部材を下降させることによりワークをワークテーブル上に水平載置するステップと、を含む。

このようなステージ装置及びステージ装置の制御方法によれば、第１駆動手段によってベース部材、ビーム部材、ならびに第１および第２のリフトピンを上昇させてワークを水平状態で受け取った後、第２駆動手段によってビーム部材および第２のリフトピンを上昇させてワークを傾斜させ、その後、第２駆動手段によってビーム部材および第２のリフトピンを上昇させたまま第１駆動手段によってベース部材、ビーム部材、ならびに第１および第２のリフトピンを下降させワークを傾斜させた状態で当該ワークの一端側をワークテーブル上に着け、第２駆動手段によってビーム部材および第２のリフトピンを下降させてワークをワークテーブル上に水平載置することができる。したがって、ワークとワークテーブルの間にたまる空気を押し出すことができ、ワークを交換するための作業時間を短縮することができる。

ここで、第２駆動手段は、ベース部材に固定されるシリンダと、シリンダ内に設けられたピストンと、傾斜するカム溝を有し、ピストンに連結されて水平方向に駆動されるカム板と、ベース部材に固定され、カム板の水平方向の移動をガイドするリニアガイドと、ビーム部材に固定され、カム溝に挿入されるカムフォロワと、ベース部材に固定され、ビーム部材の上下方向の移動を案内するためのブッシュと、ビーム部材から鉛直方向に延び、ブッシュを上下方向に貫通するシャフトと、を有することが好適である。

この場合、ピストンの水平方向の運動を、傾斜するカム溝を有するカム板を用いてビーム部材の上下運動に変換することができるため、第２駆動手段のサイズを小さくすることができると共に、カム板の水平方向の移動をガイドするリニアガイドならびにビーム部材の上下方向の移動を案内するブッシュおよびブッシュを上下方向に貫通するシャフトにより、円滑にビーム部材を上下動させることができる。

本発明に係るステージ装置およびステージ装置の制御方法によれば、ワークを交換するための作業時間を短縮することができる。

本発明に係るステージ装置の一実施形態を示す斜視図である。 ステージ装置からワークテーブルを取り外した状態を示す斜視図である。 本発明に係るステージ装置が具備するリフトピンユニットの一実施形態を示す斜視図である。 図３に示されたリフトピンユニットから取付けプレートを取り外した状態を示す斜視図である。 第１および第２のリフトピンが上昇した状態を示す斜視図である。 リフトピンユニットから取付けプレートが取り外された状態を示す平面図である。 第１駆動手段の要部を拡大して示す底面図である。 第２駆動手段を拡大して示す斜視図である。 第２駆動手段の要部を拡大して示す斜視図である。 ブッシュおよびシャフトを拡大して示す斜視図である。 第２のリフトピンが下降した状態における第２駆動手段を示す正面図である。 第２のリフトピンが上昇した状態における第２駆動手段を示す正面図である。 第１および第２のリフトピンが上昇した状態を示す側面図である。 第２のリフトピンが上昇した状態を示す側面図である。 第１および第２のリフトピンが下降した状態を示す側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るステージ装置及びステージ装置の制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、Ｘ軸及びＹ軸は水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ軸方向と定め、以下必要な場合にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いる。

図１及び図２に示すように、ＸＹステージ装置（ステージ装置）１は、ベース２上でＸ軸方向に離間して並設されてＹ軸方向に延在する一対の石定盤３，４と、石定盤３，４に沿ってＹ軸方向へ移動するＹ軸ステージ６と、Ｙ軸ステージ６の駆動部として機能する一対のＹ軸リニアモータ７，８と、Ｙ軸ステージ６上でＸ軸方向へ移動するＸ軸ステージ（ステージ）９と、Ｘ軸ステージ９の駆動部として機能するＸ軸リニアモータ（図示せず）と、石定盤３，４上でエアベアリング５によって支持されると共に、Ｘ軸ステージ９の上方に配置されて、多数のピン穴７０が設けられたワークテーブル１０とを具備している。ワークテーブル１０は、その上面に、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体基板等の板状の作業対象物であるワークを水平載置するためのテーブルである。

一方の石定盤３は、角柱状の石材からなり、その上面には平面加工が施されることによって、図２に示すように、Ｙ軸ステージ６のＹ軸リフトエアベアリング１４が滑走するための上面側滑走面３ａが形成されている。また、Ｙ軸方向に沿って延在する石定盤３の両側面にも、上面側滑走面３ａと同様に平面加工が施されることによって、Ｙ軸ステージ６のＹ軸ヨーエアベアリング１７が滑走するための側面側滑走面３ｂ，３ｃが形成されている。同様に、他方の石定盤４の上面及び両側面にも、平面加工が施されることによって上面側滑走面４ａ及び側面側滑走面４ｂ，４ｃが形成されている。

石定盤３，４上を滑走するＹ軸ステージ６は、石定盤３，４にガイドされながらそれぞれＹ軸方向へ移動する一対のＹ軸スライダ１２，１３と、Ｙ軸スライダ１２，１３を石定盤３，４の上面側滑走面３ａ，４ａに対して非接触状態でそれぞれＺ軸方向に支持するためのＹ軸リフトエアベアリング１４と、Ｙ軸スライダ１２，１３を石定盤３，４の側面側滑走面３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃに対して非接触状態でそれぞれ水平方向に支持するためのＹ軸ヨーエアベアリング１７と、Ｙ軸スライダ１２，１３に固定されて、Ｙ軸スライダ１２，１３を架け渡すようにＸ軸方向へ延在しＹ軸方向に離間した一対のガイド部材１９，１９とを備えている。以上のような構成により、Ｙ軸ステージ６は、水平方向に移動可能とされている。

Ｙ軸スライダ１２，１３上に配置されたＸ軸ステージ９は、ガイド部材１９，１９に沿ってＸ軸方向へ移動するＸ軸スライダ３３と、Ｘ軸スライダ３３を石定盤３，４の上面側滑走面３ａ，４ａに対して非接触状態でそれぞれＺ軸方向に支持するためのＸ軸リフトエアベアリング（図示せず）と、Ｘ軸スライダ３３を水平方向に支持するためのＸ軸ヨーエアベアリング（図示せず）と、Ｘ軸スライダ３３とワークテーブル１０との間に配置されて、ワークテーブル１０をＺ軸周りに回動させるθテーブル３７とを備えている。なお、Ｘスライダ３３を石定盤３，４上で滑走させるために、前述したＸ軸リフトエアベアリング（図示せず）は、Ｙ軸スライダ１２，１３に設けられた長穴２１，２２を上下に挿通している。以上のような構成により、Ｘ軸ステージ９は、水平方向に移動可能とされている。

次に、ワークテーブル１０の裏面１０ａ側に配置されて、ワーク（例えば半導体基板）を昇降させるために利用されるリフトピンユニット５０について詳細に説明する。

図３および図４に示すように、リフトピンユニット５０は、ワークテーブルとして機能するワークテーブル１０の裏面１０ａにボルト（図示せず）で固定される取付けプレート５１を備えている。取付けプレート５１には、ワークテーブル１０にボルトで固定するための複数の取付穴５１ａが設けられ、取付けプレート５１の四隅には、各支柱５２の上端が固定され、各支柱５２は、取付けプレート５１から垂下するように延在している。

さらに、取付けプレート５１の裏面には、ブラケットを介してモータ５４が固定され、モータ５４の出力軸５４ａ（図７参照）には、カップリング５６を介してネジ軸５７が取り付けられている。このネジ軸５７は、取付けプレート５１の下方で水平方向に延在し、ネジ軸５７にはナット部５８が螺合されている。そして、ナット部５８のスムーズな水平移動を達成させるために、ネジ軸５７とネット部５８とでボールネジが構成されている。

さらに、取付けプレート５１の裏面には、図６および図７に示すように、水平方向に延在する２本のガイドレール６０がボルトによって固定され、各ガイドレール６０には、摺動自在なスライダ６１がそれぞれ装着されている。左右一対のスライダ６１の間に配置されたナット部５８と各スライダ６１とは、ボルトによって連結プレート６２（図７参照）に固定されている。従って、ネジ軸５７の回転によりナット部５８が直線的に進退すると、このナット部５８の移動に追従して、連結プレート６２を、ガイドレール６０の案内によって水平方向に直線的に進退させることができる。

また、この連結プレート６２の両端には、図４および図１３〜図１５に示すように、左右一対の第１カム板６３がボルトによって固定され、鉛直方向に延在する各第１カム板６３は、連結プレート６２の移動に追従して水平方向に直線的に進退する。各第１カム板６３には、斜めに直線的又は曲線的（ここでは直線的）に延在するカム溝６３ａがＶ軸方向に並設され、各カム溝６３ａには、従動ローラ（従動部）６４がそれぞれ進入している（図１４参照）。

なお、図４および図７に示すように、モータ５４の回転をリフトピンベース（ベース部材：詳しくは後述）６６の上下動に変換することによってリフトピンベース６６を上下方向に駆動する第１駆動機構（第１駆動手段）Ｓ１は、モータ５４と、モータ５４の出力軸５４ａとして延在するネジ軸５７と、ネジ軸５７に螺合されたナット部５８と、ナット部５８に連結された第１カム板６３と、第１カム板６３に形成されたカム溝６３ａに沿って移動すると共に、第１のリフトピン６７を支持するリフトピンベース６６に連結された従動ローラ６４とを備えている。

リフトピンベース６６は、長さの異なる複数のフレームＦによって略格子状に組立てられたものであり、これに各従動ローラ６４の支軸が固定され、各従動ローラ６４が各カム溝６３ａに進入している。リフトピンベース６６の所定位置には、複数の第１のリフトピン６７の下端が固定されている。第１のリフトピン６７は、前述したピン穴７０に対応する位置に立設されている。さらに、取付けプレート５１から垂下するように延在している各支柱５２には、上下方向に延在するガイドレール６８がボルトによってそれぞれ固定されている。各ガイドレール６８には、図３および図１３に示すように、摺動自在なスライダ６９がそれぞれ装着され、各スライダ６９は、リフトピンベース６６に固定されている。

従って、カム板６３が水平方向に進退すると、カム溝６３ａの移動に伴って従動ローラ６４が上下動し、ガイドレール６８の案内によってリフトピンベース６６ならびに第１のリフトピン６７および後述の第２のリフトピン７８を円滑に上下動させることができる（図１３及び図１５参照)。

ここで、図８、図９および図１０を参照して、第２駆動機構（第２駆動手段）Ｓ２について説明する。なお、図が煩雑になることを避けるため、図８においては、第２のリフトピン７８を昇降ビーム７７から取り外した状態を示している。また、以下の説明においては、水平方向のうちの一方向をＵ軸とし、水平面内においてＵ軸方向に直交する方向をＶ軸方向と定める。第２駆動機構Ｓ２は、前述した第１駆動機構Ｓ１により昇降するリフトピンベース６６に固定されたシリンダ７１と、シリンダ７１内に設けられるピストンと、ピストンに連結される第２カム板(カム板)７３と、第１のリフトピン６７と同様に上下方向に延びる第２のリフトピン７８を支持する昇降ビーム（ビーム部材）７７に固定されたカムフォロワ７４と、リフトピンベース６６に固定されるブッシュ７９と、ブッシュ７９を上下方向に貫通するシャフト８０と、を有する。本実施形態のＸＹステージ装置１には、第２駆動機構Ｓ２がＶ軸方向に離間して２組設けられている。

リフトピンベース６６を構成し、Ｕ軸方向に延在するベースビーム６６ａには、シリンダ７１がＵ軸方向に延びるようにして固定されている。シリンダ７１内のピストンには、水平方向に移動可能な第２カム板７３が連結されている。第２カム板７３は、傾斜するカム溝７３ａを有している。

第２カム板７３には、スライダ７６が固定されている。また、ベースビーム６６ａには、ベースビーム６６ａに沿う方向にリニアガイド７５が延在し固定されている。スライダ７６は、リニアガイド７５に沿って案内されながら水平移動することができる。このようにして、リニアガイド７５は、第２カム板７３の水平方向の移動をガイドする。

第２カム板７３のカム溝７３ａには、カムフォロワ７４が挿入されている。カムフォロワ７４は、支軸の回りに回転自在なローラである。このカムフォロワ７４の支軸には、ベースビーム６６ａに対して平行に延びる昇降ビーム７７が固定されている。すなわち、この昇降ビーム７７は、カムフォロワ７４、カム溝７３ａ、第２カム板７３およびシリンダ７１を介してベースビーム６６ａに支持されている。昇降ビーム７７の所定位置には、複数の第２のリフトピン７８の下端が固定されている。第２のリフトピン７８は、前述したピン穴７０に対応する位置に立設されている。さらに、昇降ビーム７７には、鉛直方向に延びるシャフト８０が固定されている。このシャフト８０は、ベースビーム６６ａに固定されたブッシュ７９を上下方向に貫通する（図１０参照）。したがって、ブッシュ７９は、シャフト８０を介して昇降ビーム７７の上下方向の移動を案内する。

ワークテーブル１０には、前述したようにピン穴７０（図１、図１３〜図１５参照）が形成され、各ピン穴７０内に第１のリフトピン６７および第２のリフトピン７８が挿通し、リフトピンベース６６および昇降ビーム７７の上下動によってワークテーブル１０から出没させることができる。更に、図１に示すように、各リフトピンユニット５０は、ワークテーブル１０の裏面１０ａの４カ所（二点鎖線で囲まれた領域）にボルトによって固定されている。

以上のように構成される第２駆動機構Ｓ２の動作について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１は、第２駆動機構Ｓ２を用いて昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８を下降させた状態を示す正面図である。図１２は、第２駆動機構Ｓ２を用いて昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８を上昇させた状態を示す正面図である。

図１１に示すように、シリンダ７１に設けられたピストンによってピストンに連結された第２カム板７３が引き込まれると、それに伴ってカムフォロワ７４が、傾斜するカム溝７３ａに沿って下降する。そして、カムフォロワ７４の下降に伴って、カムフォロワ７４の支軸に固定された昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８が下降する。また、図１２に示すように、シリンダ７１に設けられたピストンによってピストンに連結された第２カム板７３が押し出されると、それに伴ってカムフォロワ７４が、傾斜するカム溝７３ａに沿って上昇する。そして、カムフォロワ７４の上昇に伴って、カムフォロワ７４の支軸に固定された昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８が上昇する。

次に、図１３〜図１５を参照して、上述の通りに構成されるＸＹステージ装置１を用いてワークをワークテーブル１０に載置するためのＸＹステージ装置１の制御方法を説明する。

まず、図１３に示すように、第１駆動機構Ｓ１によってリフトピンベース６６を上昇させて、第１のリフトピン６７および第２のリフトピン７８をワークテーブル１０の上面から突出させる。このとき、第２駆動機構Ｓ２によって第２のリフトピン７８の上端と第１のリフトピン６７の上端の高さを同一としておく。そして、第１のリフトピン６７および第２のリフトピン７８の上端にワークＫを水平載置して、第１のリフトピン６７および第２のリフトピン７８にワークＫを受け取らせる。

次に、図１４に示すように、第２駆動機構Ｓ２によって昇降ビーム７７を上昇させ、第２のリフトピン７８の上端を第１のリフトピン６７の上端よりも高い位置に移動させることによって、ワークＫを傾斜させる。ここでは、外側（図示右側）の第２駆動機構Ｓ２の第２のリフトピン７８の上端の高さを、内側（図示左側）の第２駆動機構Ｓ２の第２のリフトピン７８の上端の高さよりも高くした状態とする。

そして、第２駆動機構Ｓ２によって昇降ビーム７７を上昇させたまま、第１駆動機構Ｓ１によってリフトピンベース６６を下降させる。

そして、さらにリフトピンベース６６を、第１のリフトピン６７の上端がワークテーブル１０の上面よりも下に位置し、かつ第２のリフトピン７８の上端がワークテーブル１０の上面よりも上に位置するようになるまで下降させる。このようにして、ワークＫを傾斜させた状態で、ワークＫの一端側をワークテーブル１０の上面に着ける。

最後に、図１５に示すように、第２駆動機構Ｓ２によって昇降ビーム７７を下降させることにより、第２のリフトピン７８をピン穴７０内に収容して、ワークＫをワークテーブル１０上に水平載置する。

以上で説明したＸＹステージ装置１およびＸＹステージ装置１の制御方法によれば、第１駆動機構Ｓ１によってリフトピンベース６６、昇降ビーム７７、ならびに第１のリフトピン６７および第２のリフトピン７８を上昇させてワークＫを水平状態で受け取った後、第２駆動機構Ｓ２によって昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８を上昇させてワークＫを傾斜させ、その後、第２駆動機構Ｓ２によって昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８を上昇させたまま第１駆動手段によってリフトピンベース６６、昇降ビーム７７、ならびに第１のリフトピン６７および第２のリフトピン７８を下降させワークＫを傾斜させた状態でワークＫの一端側をワークテーブル１０上に着け、第２駆動機構Ｓ２によって昇降ビーム７７および第２のリフトピン７８を下降させてワークＫをワークテーブル１０上に水平載置することができる。したがって、ワークＫとワークテーブル１０の間にたまる空気を押し出すことができ、ワークＫを交換するための作業時間を短縮することができる。

１…ＸＹステージ装置（ステージ装置)、９…Ｘ軸ステージ（ステージ）、１０…ワークテーブル、５０…リフトピンユニット、６６…リフトピンベース（ベース部材）、６７…第１のリフトピン、７１…シリンダ、７３…第２カム板（カム板）、７３ａ…カム溝、７４…カムフォロワ、７５…リニアガイド、７７…昇降ビーム（ビーム部材）、７８…第２のリフトピン、７９…ブッシュ、８０…シャフト、Ｓ１…第１駆動機構（第１駆動手段）、Ｓ２…第２駆動機構（第２駆動手段）。

Claims (3)

1. 水平方向に移動可能なステージと、
   前記ステージ上に固定されるワークテーブルと、
   前記ワークテーブルの裏面側に配置されたリフトピンユニットと、を具備し、
   前記リフトピンユニットは、
   前記ワークテーブルの裏面側に固定される第１駆動手段と、
   前記第１駆動手段によって支持されると共に上下方向に駆動され、複数の第１のリフトピンを支持するベース部材と、
   前記ベース部材に固定される第２駆動手段と、
   前記第２駆動手段によって支持されると共に上下方向に駆動され、複数の第２のリフトピンを支持するビーム部材と、
   を備えるステージ装置。
2. 前記第２駆動手段は、
   前記ベース部材に固定されるシリンダと、
   前記シリンダ内に設けられたピストンと、
   傾斜するカム溝を有し、前記ピストンに連結されて水平方向に駆動されるカム板と、
   前記ベース部材に固定され、前記カム板の水平方向の移動をガイドするリニアガイドと、
   前記ビーム部材に固定され、前記カム溝に挿入されるカムフォロワと、
   前記ベース部材に固定され、前記ビーム部材の上下方向の移動を案内するためのブッシュと、
   前記ビーム部材から鉛直方向に延び、前記ブッシュを上下方向に貫通するシャフトと、を有する請求項１に記載のステージ装置。
3. 請求項１に記載のステージ装置の制御方法であって、
   前記第１駆動手段によって前記ベース部材を上昇させて、前記第１および第２のリフトピンによってワークを水平状態で受け取るステップと、
   前記第２駆動手段によって前記ビーム部材を上昇させて前記ワークを傾斜させるステップと、
   前記第２駆動手段によって前記ビーム部材を上昇させたまま前記第１駆動手段によって前記ベース部材を下降させるステップと、
   前記第２駆動手段によって前記ビーム部材を下降させることにより前記ワークを前記ワークテーブル上に水平載置するステップと、を含む、ステージ装置の制御方法。

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