JP2015020220A - ステージ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基台21と、基台21上に互いに平行をなして延設された複数のレール231と、複数のレール231上に支持されたステージ26と、基台21上に複数のレール231の夫々に沿って設けた固定子281及びステージ26に設けた可動子282を有し、ステージ26にレール231の延設方向の移動力を加えるリニアモータ28とを備えるステージ装置10において、複数のレール231夫々に案内されて移動する複数の移動体232と、複数の移動体232上に架設された板状部材24とを備え、ステージ26は板状部材24の上面に縦軸回りの回転を許容する支持部材25によって支持してある。
【選択図】図1
Description
本実施の形態に係るステージ装置は、例えば被加工物、被検査物等の試料、製造装置、検査装置等を載置したステージをリニアモータの駆動力により一方向に移動する。
図1は、ステージ装置10の正面図である。ステージ装置10は、下部ステージ部20及び上部ステージ部30を含む。下部ステージ部20は、上部ステージ部30を略水平面内の一定方向に移動するステージ装置に対応する。上部ステージ部30は、ステージ(第二ステージ)31を水平面内の方向であって、下部ステージ部20に係る移動方向と略直交方向に移動させるステージ装置に対応する。図1は、下部ステージ部20が上部ステージ部30を移動させる移動方向から見たステージ装置10の正面図である。
基台21は、複数の角型パイプ状鋼管211を相互に溶接して一体化した台であり、平たい略直方体状をなす。角型パイプ状鋼管211は、例えば平面視「H」字状、「日」の字状、「目」の字状、「口」の字状に一体化される。
なお、角型パイプ状鋼管211の重量を増大させるために、内部に例えば非焼成セラミックスが充填されてもよい。非焼成セラミックスを充填することで、剛性が高く効果的な制振作用を得ることが期待できる。また、基台21は、石定盤で構成されてもよい。
なお、1本のレール231に組み付けられるリニアブロック232の数は、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
また、直動軸受23は、圧縮空気を介してリニアブロック232がレール231に案内されるものでもよい。
また、スラスト軸受25は、金属棒を捻るときの反発力を利用したねじり棒ばね(トーションバースプリング、支持部材)で代替されてもよい。
上側から見た場合、上軸ベース26の中心位置と、ヨーイングキャンセルプレート24の中心位置とは略一致し、上軸ベース26及びヨーイングキャンセルプレート24の各辺が夫々略平行となるように、上軸ベース26は配置されている。
なお、エアパッド27は、例えば円錐台状又は矩形板状をなしてもよい。
検出部が上軸ベース26のヨーイングを検出した場合、制御部は上軸ベース26のヨーイングを低減する方向に、一対のリニアモータ28の駆動を夫々制御する。その際、制御部は、一対のリニアモータ28に供給する電流を夫々変更する。
あるいは、上記検出部は、例えばステージ装置10の固定部に取り付けられたレーザ装置、上軸ベース26に取り付けられた反射鏡、及びレーザ装置から放射された光が反射鏡で反射された反射角を検出するオートコリメータである。
上記制御部は、回路で構成されてもよいし、コンピュータ及びプログラムで構成されてもよい。
上部ステージ部30は、一対の上軸直動軸受32を含む。一対のレール321は、その長手方向が下部ステージ部20のレール231の長手方向と略直角で立体交差するように、上軸ベース26の上面にねじで夫々固定されている。
空気供給源を動作させて、空気供給源から加圧空気をエアパッド27に送り込む。空気圧を例えばバルブ(図示せず)で調整し、徐々に空気圧を上げていく。上軸ベース26の下面に取り付けられたエアパッド27からヨーイングキャンセルプレート24の上面に向けて加圧空気が噴出する。噴出した加圧空気は、ヨーイングキャンセルプレート24とエアパッド27との間に極めて薄い空気層を形成し、ヨーイングキャンセルプレート24に対して上軸ベース26を浮揚させる。一対のリニアモータ28を同期して駆動させることにより、上軸ベース26は移動を開始する。その際、上軸ベース26は、直動軸受23に案内されて、レール231の長手方向へ移動する。
なお、空気層が生じて上軸ベース26が浮揚した場合、上軸ベース26が平坦になるように、エアパッド27が取り付けられる上軸ベース26の部分は予め若干下側へ反っていてもよい。
レール231の曲りに起因するヨーイングがヨーイングキャンセルプレート24に発生した場合、スラスト軸受25の内輪251及び外輪252が相対的に回転することにより、上軸ベース26にヨーイングを発生させる力は伝わらない。そのため、上軸ベース26は、慣性の法則に従って、無回転状態(ヨーイングしていない状態)を維持する。
更に、エアパッド27がヨーイングキャンセルプレート24と上軸ベース26との間に噴出した空気は、たいへん薄い空気層を形成し、ヨーイングキャンセルプレート24に対して上軸ベース26を浮揚させる。そのため、上軸ベース26は、スラスト軸受25のみを介して直動軸受23に案内されるので、ヨーイングを発生させる力を受けない。つまり、直動軸受23の案内に伴い発生するヨーイングに係る力は、スラスト軸受25までに及び、スラスト軸受25よりも上方に配置された部材には及ばない。
なお、スラスト軸受25の代わりにねじり棒ばねを用いた場合、直動軸受23の案内に伴い発生するヨーイングに係る力は、ねじり棒ばねよりも上方に配置された部材に僅かに及ぶ。
実施の形態2は、エアパッド27からヨーイングキャンセルプレート24の上面及び下面に空気を噴出する形態に関する。
なお、実施の形態2において、実施の形態1と同様である構成要素には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
エアパッド27は、ボールジョイント272を介して、外面にねじ溝が切られたボルト271に接続されている。上軸ベース26の内部には、ボルト271が螺合するねじ穴が設けられている。エアパッド27直上に位置する上軸ベース26の上面には、ボルト271のねじ頭部273と、上軸ベース26に対してボルト271の位置を固定するロックナット274とが配設されている。ねじ頭部273を例えば六角レンチで回転することにより、上軸ベース26に対するエアパッド27の上下方向における取り付け位置の調整及びロックナット274による固定が行われる。その際、ボルト271がエアパッド27直上における上軸ベース26を突っ張ることにより、上軸ベース26は僅かに変形する。併せてエアパッド27から加圧空気を噴出することで、空気の圧力により上軸ベース26は更に僅かに変形する。
図6に示した上軸ベース26の形状は、不均質な上軸ベース26の質量分布を生じさせ、上軸ベース26のヨーイングを増大させる要因になり得る。
空気供給源を動作させて、上側のエアパッド27と、下側のエアパッド27とから、夫々ヨーイングキャンセルプレート24の上面と下面とに加圧空気を噴出する。下方に噴出した加圧空気は、極めて薄い空気層を形成し、ヨーイングキャンセルプレート24に対して上軸ベース26を浮揚させる。
20 下部ステージ部
21 基台
23 直動軸受
231 レール
232 リニアブロック(移動体)
24 ヨーイングキャンセルプレート(板状部材)
25 スラスト軸受(支持部材)
26 上軸ベース(ステージ)
27 エアパッド(噴出部、第二噴出部)
28 リニアモータ
281 固定子
282 可動子
29 垂下部材
30 上部ステージ部
31 ステージ(第二ステージ)
32 上軸直動軸受
321 レール
322 リニアブロック
Claims (7)
- 基台と、
該基台上に互いに平行をなして延設された複数のレールと、
該複数のレール上に支持されたステージと、
前記基台上に前記複数のレールの夫々に沿って設けた固定子及び前記ステージに設けた可動子を有し、前記ステージに前記レールの延設方向の移動力を加えるリニアモータと
を備えるステージ装置において、
前記複数のレール夫々に案内されて移動する複数の移動体と、
該複数の移動体上に架設された板状部材と
を備え、
前記ステージは前記板状部材の上面に縦軸回りの回転を許容する支持部材によって支持してある
ことを特徴とするステージ装置。 - 前記板状部材又はステージに取り付けられ、夫々前記ステージの下面又は前記板状部材の上面に向けて空気を噴出する噴出部を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。 - 前記噴出部は前記複数のレール又は移動体に夫々対応する位置に取り付けてある
ことを特徴とする請求項2に記載のステージ装置。 - 前記レールは2本であり、
前記噴出部を偶数備え、
前記噴出部は前記レール又は移動体の位置に夫々対応する前記ステージの位置に半数ずつ取り付けられており、前記板状部材の上面に空気を噴出するようにしてあり、
前記ステージに取り付けられ、前記板状部材の下面に空気を噴出する複数の第二噴出部を更に備える
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のステージ装置。 - 前記噴出部及び支持部材の中間位置に対応する前記ステージの位置並びに前記板状部材の下面と対向する位置の間にて立面視L字状又はJ字状をなし、該ステージの位置から垂下された複数の垂下部材を備え、
前記複数の第二噴出部は夫々前記複数の垂下部材の先端に取り付けられている
ことを特徴とする請求項4に記載のステージ装置。 - 前記支持部材は前記板状部材及びステージの各中央に取り付けられたスラスト軸受又はねじり棒ばねである
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のステージ装置。 - 前記ステージの移動方向と異なる方向へ移動する第二ステージを備える
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のステージ装置。
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