JP2017072429A - 位置決め装置及び位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向の剛性が大きく、重心が低いため、上下方向及び横方向の振動に強い位置決め装置及び位置決め方法を提供する。
【解決手段】位置決め装置１は、定盤１０上に設けられ、定盤１０に対して、定盤１０の上面１１に平行な面内における第一方向に移動可能な第一ステージ部２３と、第一ステージ部２３上に設けられ、第一ステージ部２３に対して、面内における第一方向と交差する第二方向に移動可能な第二ステージ部３３と、定盤１０上に設けられた吸着ブロック４０と、を備え、吸着ブロック４０は、本体部４１と、本体部４１の下面に設けられた吸着パッドと、本体部４１の側面に設けられ、第二ステージ部３３と接続した弾性体４３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置及び位置決め方法に関するものであり、特に、ＸＹステージを用いた位置決め装置及び位置決め方法に関する。

試料の測定または試料に対して処理を行う場合には、試料を載置するステージの剛性を高くすることが望まれる。特に、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope、AFMという。）による試料の測定を行う場合には、カンチレバーの上下方向への変位を精密に計測する必要があるので、ステージの上下方向（鉛直方向）の剛性を高くすることは必須である。

特許文献１〜７には、露光処理及び研磨処理等におけるウェハのステージが開示されている。ウェハを真空チャックによりステージ上に固定すること、及び、ＸＹステージによりウェハの最適な位置を決定することが開示されている。

特開２０１３−２２９６２５号公報 特開２０１４−０４１１７８号公報 特開２０１４−０７１２２４号公報 特開２０１５−０７９８５３号公報 特開２０１３−１８７３９３号公報 特開２０１５−０９５６４９号公報 特開２００１−０９３９６２号公報

ＸステージとＹステージとが上下に積み重ねられた構造のステージにおいて、ステージ全体の剛性を高くするためには、Ｘステージ及びＹステージの両方の剛性を高くする必要がある。一般に、ステージの剛性を高くするためには、金属製のステージの厚さをある程度厚くするといった方法がとられる。したがって、ステージの剛性を高くすると、ステージ自体が大型で重量の大きいものになってしまう。ステージの重量が大きくなると、ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるために、駆動力の大きいモータが必要となる。

また、ＸステージとＹステージとが上下に積み重ねられた構造では、重心が高くなり、横方向の振動に弱いステージとなってしまう。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、鉛直方向（上下方向）の剛性が大きく、低重心で横方向（水平方向）の振動に強い位置決め装置及び位置決め方法を提供する。

本発明にかかる位置決め装置は、定盤上に設けられ、前記定盤に対して、前記定盤の上面に平行な面内における第一方向に移動可能な第一ステージ部と、前記第一ステージ部上に設けられ、前記第一ステージ部に対して、前記面内における前記第一方向と交差する第二方向に移動可能な第二ステージ部と、前記定盤上に設けられた吸着ブロックと、を備え、前記吸着ブロックは、本体部と、前記本体部の下面に設けられた吸着パッドと、前記本体部の側面に設けられ、前記第二ステージ部に接続された弾性体と、を有する。このような構成により、剛性が大きく、振動に強い位置決め装置とすることができる。

また、前記吸着パッドは、複数の孔を含み、前記複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、前記吸着ブロックを前記定盤上に浮上させる。これにより、吸着ブロックを高速で移動させることができる。

さらに、前記弾性体は、上下方向に撓む板バネである。これにより、吸着ブロックを高速で移動させることができるとともに、吸着ブロックを定盤上に固定することができる。

また、前記第１ステージ部には、上面から下面まで貫通する第一孔が形成され、前記第２ステージ部には、上面から下面まで貫通する第二孔が形成され、前記本体部は、前記第１孔及び前記第２孔の内部に配置されている。このような構成とすることにより、吸着ブロックをバランスよく、四方から保持することができるので、吸着ブロックの移動にブレが生じず、高速で移動させることができる

前記本体部上に、その上面上に載置した試料を吸着する試料チャックを有する。このような構成とすることにより、鉛直方向及び水平方向の振動に強い試料の測定をすることができる。

本発明にかかる位置決め方法は、定盤上に設けられた第一ステージ部を、前記第一ステージ部上に設けられた第二ステージ部及び前記第二ステージ部に弾性体を介して接続された吸着ブロックとともに、前記定盤に対して、前記定盤の上面に平行な面内における第一方向に移動させる工程と、前記第一ステージ部上に設けられた前記第二ステージ部を、前記第二ステージ部に前記弾性体を介して接続された前記吸着ブロックとともに、前記第一ステージ部に対して、前記面内における前記第一方向と交差する第二方向に移動させる工程と、前記吸着ブロックにおける本体部の下面に設けられた吸着パッドにより、前記吸着ブロックを前記定盤に固定する工程と、を備える。このような構成により、剛性が大きく、振動に強い位置決めを行うことができる。

また、前記吸着パッドは、複数の孔を含み、前記第一方向に移動させる工程及び前記第二方向に移動させる工程のうち、少なくともいずれかの工程において、前記吸着パッドは、前記複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、前記吸着ブロックを前記定盤上に浮上させる。これにより、吸着ブロックを高速で移動させることができる。

さらに、前記弾性体は板バネであり、前記吸着ブロックを前記定盤に固定する工程において、前記弾性体は上下方向に撓む。これにより、吸着ブロックを定盤に固定できるので、剛性を大きくすることができる。

前記吸着ブロックは、試料を吸着する試料チャックをさらに備え、前記第一方向に移動させる工程及び前記第二方向に移動させる工程の前に、前記試料チャックの上面上に前記試料を載置し、前記試料を吸着させる工程をさらに備える。このような構成により、鉛直方向及び水平方向の振動に強い試料の測定をすることができる。

本発明によれば、剛性が大きく、振動に強い位置決め装置及び位置決め方法を提供することができる。

実施形態に係る位置決め装置の構成を例示した上面図である。 図１におけるＡ−Ａ線による断面図である。 実施形態に係る位置決め装置のＸステージを例示した上面図である。 実施形態に係る位置決め装置のＹステージを例示した上面図である。 （ａ）は、実施形態に係る位置決め装置の吸着ブロックを例示した上面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。 実施形態に係る位置決め装置を用いた位置決め方法を例示したフローチャート図である。

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

まず、本実施形態に係る位置決め装置を説明する。図１は、実施形態に係る位置決め装置の構成を例示した上面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線による断面図である。図３は、実施形態に係る位置決め装置のＸステージを例示した上面図である。図４は、実施形態に係る位置決め装置のＹステージを例示した上面図である。図５（ａ）は、実施形態に係る位置決め装置の吸着ブロックを例示した上面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。図１〜図５を参照して、本実施形態に係る位置決め装置の構成を説明する。

図１及び図２に示すように、位置決め装置１は、定盤１０上に設けられている。定盤１０の上面１１は、所定の平面度を有している。図１〜図５では、ＸＹＺの３次元直交座標系を示している。なお、Ｚ方向が鉛直方向であり、定盤１０の上面１１と垂直な方向である。上面１１から上方に向かう方向を＋Ｚ軸方向、その逆方向を−Ｚ軸方向とする。定盤１０の上面１１に平行な面内における一方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向のうち、一方に向かう方向を＋Ｘ軸方向、その逆方向を−Ｘ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、＋Ｚ軸方向から＋Ｘ軸方向にネジを回転させたときに、ネジが進む方向を＋Ｙ軸方向、その逆方向を−Ｙ軸方向とする。

位置決め装置１は、Ｘステージ２０、Ｙステージ３０及び吸着ブロック４０を有している。まず、Ｘステージ２０を説明する。図１〜３に示すように、Ｘステージ２０は、Ｘリニアガイド２１、Ｘスライド部２２、Ｘステージ部２３、駆動軸２４、駆動部２５、可動部２６及び固定部２７を有している。

Ｘリニアガイド２１は、定盤１０の上面１１に、例えば２つ設けられている。２つのＸリニアガイド２１ａ、２１ｂは、例えば、Ｘ軸方向にレール状に延びている。なお、Ｘリニアガイド２１という場合は、Ｘリニアガイド２１を総称していう場合である。Ｘリニアガイド２１ａと「ａ」を付加した場合は、個別のＸリニアガイド２１ａを意味する。Ｘリニアガイド２１ａ、２１ｂは、例えば、Ｙ軸方向に間隔を空けて並んで定盤１０上に設けられている。Ｘリニアガイド２１ｂは、Ｘリニアガイド２１ａよりも＋Ｙ軸方向側に配置されている。なお、Ｘリニアガイド２１は、２つに限らず、１つまたは３個以上設けられてもよい。

Ｘスライド部２２は、Ｘリニアガイド２１上にスライド移動が可能な状態で取り付けられている。Ｘスライド部２２は、例えば、一つのＸリニアガイド２１に２つずつ取り付けられている。Ｘリニアガイド２１ａには、Ｘスライド部２２ａ及びＸスライド部２２ｂが取り付けられている。Ｘリニアガイド２１ｂには、Ｘスライド部２２ｃ及びＸスライド部２２ｄが取り付けられている。なお、Ｘスライド部２２という場合は、Ｘスライド部２２を総称していう場合である。Ｘスライド部２２ａと「ａ」を付加した場合は、個別のＸスライド部２２ａを意味する。

Ｘスライド部２２ａ、２２ｂは、Ｘ軸方向に間隔を空けてＸリニアガイド２１ａに取り付けられている。Ｘスライド部２２ｂは、Ｘスライド部２２ａよりも＋Ｘ軸方向側に配置されている。Ｘスライド部２２ｃ、２２ｄは、Ｘ軸方向に間隔を空けてＸリニアガイド２１ｂに取り付けられている。Ｘスライド部２２ｄは、Ｘスライド部２２ｃよりも＋Ｘ軸方向側に配置されている。なお、Ｘスライド部２２は、一つのＸリニアガイド２１に２つずつ設けられることに限らず、１つまたは３個以上設けられていてもよい。

Ｘステージ部２３は、Ｘスライド部２２上に設けられている。Ｘステージ部２３は、例えば、直方体の板の形状をしている。Ｘステージ部２３の下面における４つの角部の近傍に、Ｘスライド部２２ａ〜２２ｄが固定されている。これにより、Ｘステージ部２３は、Ｘ軸方向の移動が可能となっている。すなわち、Ｘステージ部２３（第一ステージ部）は、定盤１０上に設けられ、定盤１０に対して、定盤１０の上面１１に平行な面内におけるＸ軸方向（第一方向）に移動可能である。Ｘステージ部２３は、いわゆる中抜けステージとなっている。つまり、Ｘステージ部２３には、上面から下面まで貫通する孔２８（第一孔）が形成されている。孔２８は、Ｘステージ部２３の中央部に形成され、上方から見て四角形である。

駆動軸２４は、定盤１０上に設けられている。駆動軸２４は、Ｘ軸方向に延びた丸棒の形状をしている。駆動軸２４は、Ｘリニアガイド２１ａの−Ｙ軸方向側に、Ｘリニアガイド２１ａと間隔を空けて配置されている。駆動軸２４の一端、例えば、＋Ｘ軸方向側の端は固定部２７で定盤１０上に固定されている。例えば、駆動軸２４の側面には、らせん状にネジ山が形成されている。

駆動部２５は、駆動軸２４の他端、例えば、−Ｘ軸側の端に設置されている。駆動部２５は、駆動軸２４の丸棒の中心軸を回転軸として、駆動軸２４を回転させる。駆動部２５は例えばモータである。

可動部２６は、板状である。可動部２６には、＋Ｘ軸側の面から−Ｘ軸側の面に貫通する孔２９が形成されている。孔２９の内部にはらせん状のネジ山が形成されている。可動部２６の孔２９には、駆動軸２４が可動状態で嵌め込まれている。可動部２６はＸステージ部２３に固定されている。したがって、駆動部２５が、駆動軸２４の丸棒の中心軸を回転軸として駆動軸２４を回転させると、可動部２６は、Ｘ軸方向に移動する。これにより、可動部２６に固定されたＸステージ部２３も、Ｘ軸方向に移動する。

次に、Ｙステージ３０を説明する。図１、図２及び図４に示すように、Ｙステージ３０は、Ｙリニアガイド３１、Ｙスライド部３２、Ｙステージ部３３、駆動軸３４、駆動部３５、可動部３６及び固定部３７を有している。

Ｙリニアガイド３１は、Ｘステージ部２３の上面に例えば２つ設置されている。２つのＹリニアガイド３１ａ、３１ｂは、例えば、Ｙ軸方向にレール状に延びている。なお、Ｙリニアガイド３１という場合は、Ｙリニアガイド３１を総称していう場合である。Ｙリニアガイド３１ａと「ａ」を付加した場合は、個別のＹリニアガイド３１ａを意味する。Ｙリニアガイド３１ａ、３１ｂは、例えば、Ｘステージ部２３の孔２８を挟んで並んで設けられている。Ｙリニアガイド３１ａは、孔２８の−Ｘ軸方向側に配置されている。Ｙリニアガイド３１ｂは、孔２８の＋Ｘ軸方向側に配置されている。なお、Ｙリニアガイド３１は、２つに限らず、１つまたは３個以上設けられていてもよい。

Ｙスライド部３２は、Ｙリニアガイド３１上にスライド移動が可能な状態で取り付けられている。Ｙスライド部３２は、例えば、一本のＹリニアガイド３１に２つずつ取り付けられている。Ｙリニアガイド３１ａには、Ｙスライド部３２ａ及びＹスライド部３２ｂが取り付けられている。Ｙリニアガイド３１ｂには、Ｙスライド部３２ｃ及びＹスライド部３２ｄが取り付けられている。なお、Ｙスライド部３２という場合は、Ｙスライド部３２を総称していう場合である。Ｙスライド部３２ａと「ａ」を付加した場合は、個別のＹスライド部３２ａを意味する。

Ｙスライド部３２ａ、３２ｂは、Ｙ軸方向に間隔を空けてＹリニアガイド３１ａに取り付けられている。Ｙスライド部３２ｂは、Ｙスライド部３２ａよりも＋Ｙ軸方向側に配置されている。Ｙスライド部３２ｃ、３２ｄは、Ｙ軸方向に間隔を空けてＹリニアガイド３１ｂに取り付けられている。Ｙスライド部３２ｄは、Ｙスライド部３２ｃよりも＋Ｙ軸方向側に配置されている。なお、Ｙスライド部３２は、一つのＹリニアガイド３１に２つずつ設けられることに限らず、１つまたは３個以上設けられていてもよい。

Ｙステージ部３３は、Ｙスライド部３２上に設けられている。Ｙステージ部３３は、直方体の板の形状をしている。Ｙステージ部３３の下面における４つの角部の近傍に、Ｙスライド部３２ａ〜３２ｄが固定されている。これにより、Ｙステージ部３３は、Ｙ軸方向の移動が可能となっている。すなわち、Ｙステージ部３３（第二ステージ部）は、Ｘステージ部２３（第一ステージ部）上に設けられ、Ｘステージ部２３（第一ステージ部）に対して、定盤１０の上面１１に平行な面内におけるＸ軸方向（第一方向）と交差するＹ軸方向（第二方向）に移動可能である。

Ｙステージ部３３は、中抜けステージとなっている。つまり、Ｙステージ部３３には、上面から下面まで貫通する孔３８（第二孔）が形成されている。孔３８は、Ｙステージ部３３の中央部に形成され、上方から見て四角形である。孔３８は、上方から見て、孔２８と、重なっている部分を有している。なお、第一方向及び第二方向は、上面１１に平行な面内で相互に交差する方向であれば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に限らない。相互に直交しない方向でもよい。

駆動軸３４は、Ｘステージ部２３上に設けられている。駆動軸３４は、Ｙ軸方向に延びた丸棒の形状をしている。駆動軸３４は、Ｙリニアガイド３１ａの−Ｘ軸方向側に、Ｙリニアガイド３１ａと間隔を空けて配置されている。駆動軸３４の一端、例えば、−Ｙ軸方向側の端は固定部３７でＸステージ部２３の上面に固定されている。例えば、駆動軸３４の側面には、らせん状にネジ山が形成されている。

駆動部３５は、駆動軸３４の他端、例えば、＋Ｙ軸側の端に設置されている。駆動部３５は、駆動軸３４の丸棒の中心軸を回転軸として駆動軸３４を回転させる。駆動部３５は例えばモータである。

可動部３６は、板状である。可動部３６には、＋Ｙ軸側の面から−Ｙ軸側の面に貫通する孔３９が形成されている。孔３９の内部にはらせん状のネジ山が形成されている。可動部３６の孔３９には、駆動軸３４が可動状態で嵌め込まれている。可動部３６はＹステージ部３３に固定されている。したがって、駆動部３５が駆動軸３４の丸棒の中心軸を回転軸として駆動軸３４を回転させることにより、可動部３６は、Ｙ軸方向に移動する。これにより、可動部３６に固定されたＹステージ部３３も、Ｙ軸方向に移動する。

次に、吸着ブロック４０を説明する。図１、図２及び図５に示すように、吸着ブロック４０は、定盤１０上に設けられている。吸着ブロック４０は、本体部４１、吸着パッド４２、弾性体４３及び試料チャック４４を有している。

本体部４１は、角柱、例えば、正四角柱の形状をしている。本体部４１は、材質として、例えば、アルミニウムを含んでいる。本体部４１は、定盤１０上に配置されている。また、本体部４１は、Ｘステージ部２３の孔２８及びＹステージ部３３の孔３８の内部に配置されている。例えば、本体部４１の上面はＹステージ部３３の上面より上方に位置している。したがって、本体部４１の側面は、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３に囲まれている。

吸着パッド４２は、本体部４１の下面に設けられている。吸着パッド４２は、定盤１０に吸着する。これにより、吸着ブロック４０は定盤１０上に固定される。吸着パッド４２は、例えば、本体部４１の下面から内部に延びる細い孔をオリフィス状に形成し、さらに下面に複数の溝が形成されたものである。吸着パッド４２は、本体部４１の下面に多孔質のカーボンを埋め込んだものでもよい。いずれにしても、吸着パッド４２は複数の孔を含んでいる。

吸着パッド４２には、例えば、図示しない配管及び圧力制御装置が接続されている。圧力制御装置を駆動させて、複数の孔の内部を減圧することにより、吸着パッド４２は、定盤１０に吸着する。これにより、吸着ブロック４０は定盤１０上に固定される。一方、圧力制御装置は、複数の孔の内部の気体を加圧することもできる。その場合には、吸着パッド４２は、複数の孔の内部における気体の圧力を高くして吸着ブロック４０を定盤１０上に浮上させる。よって、吸着ブロック４０をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させる場合に、定盤１０上を高速に移動させることができる。

弾性体４３は、例えば、板状である。弾性体４３は、例えば、上下方向に屈曲する板バネである。弾性体４３は、本体部４１の側面に設けられている。例えば、弾性体４３の一端は、本体部４１の側面に接続している。弾性体４３は、複数、例えば、４つ設けられている。弾性体４３ａ及び弾性体４３ｂの一端は、本体部４１の−Ｘ軸方向側の側面に固定されている。弾性体４３ｃ及び弾性体４３ｄの一端は、本体部４１の＋Ｘ軸方向側の側面に固定されている。上方から見て、弾性体４３ｂは、弾性体４３ａの＋Ｙ軸方向側に設けられている。上方から見て、弾性体４３ｄは、弾性体４３ｃの＋Ｙ軸方向側に設けられている。

弾性体４３は、Ｙステージ部３３（第二ステージ部）に接続されている。例えば、弾性体４３ａ及び弾性体４３ｂの他端は、Ｙステージ部３３の孔３８における−Ｘ軸方向側の側面に接続されている。弾性体４３ｂは、弾性体４３ａの＋Ｙ軸方向側に配置されている。弾性体４３ｃ及び弾性体４３ｄの他端は、Ｙステージ部３３の孔３８における＋Ｘ軸方向側の側面に接続されている。弾性体４３ｄは、弾性体４３ｃの＋Ｙ軸方向側に配置されている。

試料チャック４４は、本体部４１上に設けられている。試料チャック４４は、板状、例えば、円板の形状をしている。試料チャック４４は、複数の孔、例えば、多孔質を含んでいる。試料チャック４４には、例えば、図示しない配管及び圧力制御装置が接続されている。複数の孔の内部を減圧することにより、試料チャック４４は、試料チャック４４の上面上に載置した試料を吸着する。

次に、本実施形態の位置決め装置を用いた位置決め方法を説明する。
図６は、実施形態に係る位置決め装置を用いた位置決め方法を例示したフローチャート図である。図１、図５及び図６のステップＳ１に示すように、試料を吸着させる工程において、試料チャック４４の上面上に載置した試料（図示せず）を試料チャック４４に吸着させる。例えば、試料チャック４４に含まれる複数の孔の内部を減圧することにより、試料チャック４４の上面上に試料を吸着させる。

次に、図１、図３及び図６のステップＳ２に示すように、第一方向に移動させる工程において、定盤１０上に設けられたＸステージ部２３（第一ステージ部）を、Ｘステージ部２３上に設けられたＹステージ部３３（第二ステージ部）及びＹステージ部３３に弾性体４３を介して接続された吸着ブロック４０とともに、定盤１０に対して、Ｘ軸方向（第一方向）に移動させる。

具体的には、駆動部２５を駆動させて、駆動軸２４の丸棒の中心軸を回転軸として駆動軸２４を回転させる。これにより、可動部２６を所定の位置までＸ軸方向に移動させる。そうすると、可動部２６に固定されたＸステージ部２３も所定の位置までＸ軸方向に移動する。Ｘステージ部２３の下面には、Ｘスライド部２２が取り付けられている。よって、Ｘステージ部２３は、Ｘスライド部２２により、Ｘリニアガイド２１に沿って、定盤１０に対してＸ軸方向に移動する。

第一方向に移動させる工程において、吸着パッド４２に設けられた複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、吸着ブロック４０を定盤１０上に浮上させる。弾性体４３は板バネであり、弾性体４３は上方向に撓む。したがって、吸着ブロック４０は、弾性体４３によってＹステージ部３３に接続されたまま、定盤１０上を移動する。これにより、吸着ブロック４０を高速に移動させることができる。

次に、図１、図４及び図６のステップＳ３に示すように、第二方向に移動させる工程において、Ｘステージ部２３（第一ステージ部）上に設けられたＹステージ部３３（第二ステージ部）を、Ｙステージ部３３に弾性体４３を介して接続された吸着ブロック４０とともに、Ｘステージ部２３に対して、Ｙ軸方向（第二方向）に移動させる。

具体的には、駆動部３５を駆動させて、駆動軸３４の丸棒の中心軸を回転軸として駆動軸３４を回転させる。これにより、可動部３６を所定の位置までＹ軸方向に移動させる。そうすると、可動部３６に固定されたＹステージ部３３も所定の位置までＹ軸方向に移動する。Ｙステージ部３３の下面には、Ｙスライド部３２が取り付けられている。よって、Ｙステージ部３３は、Ｙスライド部３２により、Ｙリニアガイド３１に沿って、Ｘステージ部２２に対してＹ軸方向に移動する。

第二方向に移動させる工程において、第一方向に移動させる工程と同様に、吸着パッド４２に設けられた複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、吸着ブロック４０を定盤１０上に浮上させる。なお、第一方向に移動させる工程及び第二方向に移動させる工程の順序を交換してもよい。

次に、図１、図５及び図６のステップＳ４に示すように、吸着ブロック４０を定盤１０に固定する工程において、吸着ブロック４０における下面に設けられた吸着パッド４２により、吸着ブロック４０を定盤１０に固定する。具体的には、例えば、吸着パッド４２に設けられた複数の孔の内部を、図示しない配管及び圧力制御装置を用いて減圧することにより、吸着パッド４２を、定盤１０に吸着させる。これにより、吸着ブロック４０を定盤１０上に固定する。弾性体４３は板バネであり、弾性体４３は上下方向に撓む。したがって、吸着ブロック４０は、弾性体４３によってＹステージ部３３に接続されたまま、定盤１０に固定される。このようにして、位置決め装置１を用いた位置決め方法により、試料の位置が決定される。

本実施形態の位置決め装置１によれば、吸着ブロック４０を定盤１０上に直接吸着させている。よって、位置決め装置１における鉛直方向（Ｚ軸方向）の剛性は、Ｘステージ２０及びＹステージ３０の剛性の影響を受けない。これにより、位置決め装置１は鉛直方向の剛性を高くすることができる。吸着ブロック４０上に載置した試料を、例えば、原子間力顕微鏡のような試料表面における鉛直方向の凹凸形状を測定する場合には、測定誤差を低減することができる。また、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の剛性に対しても同様にＸステージ２０及びＹステージ３０の剛性の影響を受けない。したがって、これらの方向における剛性を高くすることができる。

また、吸着ブロック４０を定盤１０上に固定しており、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３上に載置していない。したがって、重心が低く、水平方向（横方向）の振動に対する耐性を向上させることができる。

一般に、位置決め装置に対して、剛性を高くする場合には、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３を厚くし、重量を増大させる。これに伴って、駆動部２５及び駆動部３５の駆動力を大きくするために、駆動部２５及び駆動部３５を大型化する。しかしながら、本実施形態の位置決め装置１では、吸着ブロック４０を定盤１０に吸着させるので、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３を厚くする必要がなく、重量を大きくする必要もない。よって、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３を薄い金属の板（板金）で形成しても、鉛直方向の剛性を確保することができる。

また、駆動部２５及び駆動部３５の駆動力を大きくする必要もなく、駆動部２５及び駆動部３５を小型化することができる。このように、本実施形態では、位置決め装置１をシンプルで安価なものにすることができる。また、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３を軽量化することができるので、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３を高速で移動させることができる。

吸着パッド４２は、複数の孔を含み、複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、吸着ブロック４０を定盤１０上に浮上させることができる。これにより、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３を移動させる際に、吸着ブロック４０を高速で移動させることができる。

吸着ブロック４０に弾性体４３として、上下方向に撓む板バネを設け、Ｙステージ部３３に接続させている。吸着ブロック４０を浮上させた場合には、板バネは上方向に撓む。これにより、吸着ブロック４０を、Ｙステージ部３３に接続させたまま、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。よって、吸着ブロック４０を高速で移動させることができる。吸着ブロック４０を定盤１０に固定する場合には板バネは下方に撓む。したがって、吸着ブロック４０をＹステージ部３３に接続させたまま定盤１０に固定できる。これにより、位置決め装置１の剛性を大きくすることができる。

吸着ブロック４０は、Ｘステージ部２３及びＹステージ部３３に形成された孔の内部に配置されている。したがって、吸着ブロック４０をバランスよく、四方から保持することができるので、吸着ブロック４０の移動にブレが生じず、高速に移動させることができる。吸着ブロック４０は、試料チャック４４を有しているので、試料の測定に際し、振動の影響を低減することができる。

なお、吸着ブロック４０が定盤１０に固定されるとき、弾性体４３の下方への撓みにともなって、弾性体４３が接続したＹステージ部３３に撓みが生じてもよい。Ｙステージ部３３に撓みが生じることによって、Ｙステージ部３３がＸステージ部２３を押し付ける。これにより、Ｘステージ２０及びＹステージ３０の振動に対する耐性を向上させることができる。

また、本実施形態の位置決め装置１は、試料を一定の速さで移動させながら試料を検査する検査装置にも利用できる。吸着パッド４２における減圧と加圧とを圧力制御装置により、一定に保つ。これにより、吸着パッド４２のバキュームバランスが保たれる。この状態で吸着ブロック４０を定盤１０上に一定の高さで浮上させつつ、一定の速さで移動させることができる。したがって、摩擦を低減し、試料を一定の速さで移動させながらスムーズに試料の検査をすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。

例えば、駆動軸２４及び駆動軸３４の側面にはネジ山が設けられ、駆動部２５及び駆動部３５の回転により、可動部２６及び可動部３６が移動するとしたが、これに限らない。例えば、可動部２６及び可動部３６はシリンダーによりスライド移動してもよい。

１ 位置決め装置
１０ 定盤
１１ 上面
２０ Ｘステージ
２１、２１ａ、２１ｂ Ｘリニアガイド
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ Ｘスライド部
２３ Ｘステージ部
２４ 駆動軸
２５ 駆動部
２６ 可動部
２７ 固定部
２８ 孔
２９ 孔
３０ Ｙステージ
３１、３１ａ、３１ｂ Ｙリニアガイド
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ Ｙスライド部
３３ Ｙステージ部
３４ 駆動軸
３５ 駆動部
３６ 可動部
３７ 固定部
３８ 孔
３９ 孔
４０ 吸着ブロック
４１ 本体部
４１ 吸着パッド
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ 板バネ
４４ 試料チャック

Claims (9)

1. 定盤上に設けられ、前記定盤に対して、前記定盤の上面に平行な面内における第一方向に移動可能な第一ステージ部と、
   前記第一ステージ部上に設けられ、前記第一ステージ部に対して、前記面内における前記第一方向と交差する第二方向に移動可能な第二ステージ部と、
   前記定盤上に設けられた吸着ブロックと、
   を備え、
   前記吸着ブロックは、
   本体部と、
   前記本体部の下面に設けられた吸着パッドと、
   前記本体部の側面に設けられ、前記第二ステージ部に接続された弾性体と、
   を有する位置決め装置。
2. 前記吸着パッドは、複数の孔を含み、前記複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、前記吸着ブロックを前記定盤上に浮上させる請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記弾性体は、上下方向に撓む板バネである請求項１または２に記載の位置決め装置。
4. 前記第一ステージ部には、上面から下面まで貫通する第一孔が形成され、
   前記第二ステージ部には、上面から下面まで貫通する第二孔が形成され、
   前記本体部は、前記第一孔及び前記第二孔の内部に配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
5. 前記本体部上に、その上面上に載置した試料を吸着する試料チャックを有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置決め装置。
6. 定盤上に設けられた第一ステージ部を、前記第一ステージ部上に設けられた第二ステージ部及び前記第二ステージ部に弾性体を介して接続された吸着ブロックとともに、前記定盤に対して、前記定盤の上面に平行な面内における第一方向に移動させる工程と、
   前記第一ステージ部上に設けられた前記第二ステージ部を、前記第二ステージ部に前記弾性体を介して接続された前記吸着ブロックとともに、前記第一ステージ部に対して、前記面内における前記第一方向と交差する第二方向に移動させる工程と、
   前記吸着ブロックにおける本体部の下面に設けられた吸着パッドにより、前記吸着ブロックを前記定盤に固定する工程と、
   を備えた位置決め方法。
7. 前記吸着パッドは、複数の孔を含み、
   前記第一方向に移動させる工程及び前記第二方向に移動させる工程のうち、少なくともいずれかの工程において、
   前記吸着パッドは、前記複数の孔の内部における気体の圧力を高くして、前記吸着ブロックを前記定盤上に浮上させる請求項６に記載の位置決め方法。
8. 前記弾性体は板バネであり、
   前記吸着ブロックを前記定盤に固定する工程において、
   前記弾性体は上下方向に撓む請求項６または７に記載の位置決め方法。
9. 前記吸着ブロックは、試料を吸着する試料チャックをさらに備え、
   前記第一方向に移動させる工程及び前記第二方向に移動させる工程の前に、
   前記試料チャックの上面上に前記試料を載置し、前記試料を吸着させる工程をさらに備えた請求項６〜８のいずれか一項に記載の位置決め方法。

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