JP3014003B2 - 縦型xyステージ - Google Patents
縦型xyステージInfo
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- JP3014003B2 JP3014003B2 JP2174698A JP17469890A JP3014003B2 JP 3014003 B2 JP3014003 B2 JP 3014003B2 JP 2174698 A JP2174698 A JP 2174698A JP 17469890 A JP17469890 A JP 17469890A JP 3014003 B2 JP3014003 B2 JP 3014003B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は鉛直面内の2次元方向に可動な機構を含む縦
型XYステージに関する。
型XYステージに関する。
以下、主として少なくとも垂直方向に可動な縦型ステ
ージ装置を例にとって説明するが、本発明はそれらに制
限されるものではない。
ージ装置を例にとって説明するが、本発明はそれらに制
限されるものではない。
[従来の技術] 次世代半導体装置製造技術として研究が進められてい
るSOR(シンクロトロン軌道放射光)露光装置において
は、出射光(X線)が水平方向に進行するためウエハス
テージは垂直面内に移動するものとなる。このため超高
精度の縦型ステージが必要である。その他3次元計測
器、工作機械等において、プローブ加工対象物等を垂直
方向に移動させる垂直可動ステージが必要である。
るSOR(シンクロトロン軌道放射光)露光装置において
は、出射光(X線)が水平方向に進行するためウエハス
テージは垂直面内に移動するものとなる。このため超高
精度の縦型ステージが必要である。その他3次元計測
器、工作機械等において、プローブ加工対象物等を垂直
方向に移動させる垂直可動ステージが必要である。
ステージが垂直方向に移動する縦型ステージにおいて
は、ステージの重量がステージに作用する。ステージを
駆動、停止させる際、重力の影響が生じ、精度が悪化す
る。水平ステージと同様の構成によって精度を向上させ
ようとすると、駆動アクチュエータのパワーアップ、ブ
レーキ等の安全装置の能力増大等が必要となる。
は、ステージの重量がステージに作用する。ステージを
駆動、停止させる際、重力の影響が生じ、精度が悪化す
る。水平ステージと同様の構成によって精度を向上させ
ようとすると、駆動アクチュエータのパワーアップ、ブ
レーキ等の安全装置の能力増大等が必要となる。
第2図に従来の技術によってこのような重力の影響に
対する対策を行なった垂直可動ステージの一例を示す。
対する対策を行なった垂直可動ステージの一例を示す。
第2図において、垂直方向に直立したベース51から4
本のアーム52、53、54、55が斜め方向に張り出し、その
先端にプーリ56、57、58、59を支持する。ベルト61がこ
れらのプーリにかけられ、ベース51の前面部分に垂直移
動ステージ62を保持し、ベース51の背面でカウンターウ
ェイト63を保持する。カウンターウェイト63は垂直移動
ステージ62とほぼ同一の質量を有する。垂直移動ステー
ジ62はベース51前面上に設けられたガイド65に沿って移
動する。垂直移動ステージ62に働く重力の作用は、カウ
ンターウェイト63に働く重力の作用とほぼ同一の大きさ
であり、プーリ56、57を介して同一のベルト61を反対方
向に引張る力として働き、相殺する。
本のアーム52、53、54、55が斜め方向に張り出し、その
先端にプーリ56、57、58、59を支持する。ベルト61がこ
れらのプーリにかけられ、ベース51の前面部分に垂直移
動ステージ62を保持し、ベース51の背面でカウンターウ
ェイト63を保持する。カウンターウェイト63は垂直移動
ステージ62とほぼ同一の質量を有する。垂直移動ステー
ジ62はベース51前面上に設けられたガイド65に沿って移
動する。垂直移動ステージ62に働く重力の作用は、カウ
ンターウェイト63に働く重力の作用とほぼ同一の大きさ
であり、プーリ56、57を介して同一のベルト61を反対方
向に引張る力として働き、相殺する。
しかしながら、これらのベルト61、プーリ56、57、5
8、59を用いた構成によれば、方向変換部分での剛性の
低下、摩擦等により、振動、力の損失等を生じ、ステー
ジの位置決め精度悪化が生じる。
8、59を用いた構成によれば、方向変換部分での剛性の
低下、摩擦等により、振動、力の損失等を生じ、ステー
ジの位置決め精度悪化が生じる。
この他、重量物を持ち上げるクレーン等においてもカ
ウンターバランスを用いることがあるが、カウンターバ
ランスによって働く力の方向と対象物に働く重力の方向
とを一致させるために力の方向変換部を設けると、その
方向変換部による剛性低下、遊び、摩擦等により精度の
低下が生じる。
ウンターバランスを用いることがあるが、カウンターバ
ランスによって働く力の方向と対象物に働く重力の方向
とを一致させるために力の方向変換部を設けると、その
方向変換部による剛性低下、遊び、摩擦等により精度の
低下が生じる。
[発明が解決しようとす課題] 以上説明したように、従来の垂直方向可動システムに
よれば、重力の影響によって悪影響が生じ、カウンター
ウェイトを用いる場合も、対象物に働く重力と、カウン
ターウェイトに働く重力との力の方向が一致しないた
め、力の伝達機構に方向変換部を設ける必要があり、そ
れに伴い、剛性低下、遊び、摩擦等が生じることが避け
られず、精度の低下が生じていた。
よれば、重力の影響によって悪影響が生じ、カウンター
ウェイトを用いる場合も、対象物に働く重力と、カウン
ターウェイトに働く重力との力の方向が一致しないた
め、力の伝達機構に方向変換部を設ける必要があり、そ
れに伴い、剛性低下、遊び、摩擦等が生じることが避け
られず、精度の低下が生じていた。
本発明の目的は、対象物に働く重力と直接対向する方
向のカウンターバランス力を作用させることのできる縦
型XYステージを提供することである。
向のカウンターバランス力を作用させることのできる縦
型XYステージを提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明の縦型XYステージは、所定の質量を有し、ある
鉛直面内で2次元方向に可動な可動機構と、流体槽と、
前記流体槽中に収容された流体と、前記流体中に浸漬さ
れたフロートと、前記フロートと前記可動機構とを結合
し、前記可動機構の重力の作用を前記フロートの浮力の
作用で相殺させ、前記可動機構が前記ある鉛直面内の水
平方向に移動するとき、該水平方向に摺動して前記可動
機構と前記フロートとの該水平方向に関する相対位置を
変化させる結合機構とを有する。
鉛直面内で2次元方向に可動な可動機構と、流体槽と、
前記流体槽中に収容された流体と、前記流体中に浸漬さ
れたフロートと、前記フロートと前記可動機構とを結合
し、前記可動機構の重力の作用を前記フロートの浮力の
作用で相殺させ、前記可動機構が前記ある鉛直面内の水
平方向に移動するとき、該水平方向に摺動して前記可動
機構と前記フロートとの該水平方向に関する相対位置を
変化させる結合機構とを有する。
[作用] 流体槽中に収容された流体中にフロートが浸漬されて
いるため、フロートにはその体積に比例した浮力が作用
する。浮力は垂直上方に向かう力であり、垂直下方に向
かう重力と方向が同じで向きが逆の力である。この浮力
を結合機構によって取出し、垂直方向に可動な可動機構
に直接作用させることにより可動機構の重力の作用をフ
ロートの浮力の作用によって相殺することができる。
いるため、フロートにはその体積に比例した浮力が作用
する。浮力は垂直上方に向かう力であり、垂直下方に向
かう重力と方向が同じで向きが逆の力である。この浮力
を結合機構によって取出し、垂直方向に可動な可動機構
に直接作用させることにより可動機構の重力の作用をフ
ロートの浮力の作用によって相殺することができる。
[実施例] 第1図は本発明の実施例による垂直ステージを示す概
略側面図である。
略側面図である。
垂直に立ったベース1表面上にガイド2を介してステ
ージ3が取付けられ、垂直方向に可動にされている。一
方、ステージ3直下に流体槽5が設けられ、その中には
流体6が収容されている。流体6中にフロート7が浸漬
され、フロート7上面から伝達部材9が垂直上方に伸び
ている。この伝達部材9はベース1下方の定盤21中に設
けたガイド10のスロットを通り、ステージ3とカップリ
ング部材11を介して結合している。フロート7に働く浮
力とステージ3に働く重力とほほぼ等しい大きさとする
ことにより、ステージ3の重力がフロート7の浮力と同
一方向逆向きの力となり、相殺される。このためステー
ジ3をガイド2を介してベース1表面上に移動させる時
に必要な力はステージ3が上方向に向かう時も下方向に
向かう時もほぼ同一の大きさとすることができる。ま
た、フロート7が生じる浮力は十分な剛性を有する伝達
部材9を介して直接垂直方向にステージ3に伝達され
る。このため、剛性の低下を防止し、摩擦、遊び等によ
る精度低下も小さくすることができる。
ージ3が取付けられ、垂直方向に可動にされている。一
方、ステージ3直下に流体槽5が設けられ、その中には
流体6が収容されている。流体6中にフロート7が浸漬
され、フロート7上面から伝達部材9が垂直上方に伸び
ている。この伝達部材9はベース1下方の定盤21中に設
けたガイド10のスロットを通り、ステージ3とカップリ
ング部材11を介して結合している。フロート7に働く浮
力とステージ3に働く重力とほほぼ等しい大きさとする
ことにより、ステージ3の重力がフロート7の浮力と同
一方向逆向きの力となり、相殺される。このためステー
ジ3をガイド2を介してベース1表面上に移動させる時
に必要な力はステージ3が上方向に向かう時も下方向に
向かう時もほぼ同一の大きさとすることができる。ま
た、フロート7が生じる浮力は十分な剛性を有する伝達
部材9を介して直接垂直方向にステージ3に伝達され
る。このため、剛性の低下を防止し、摩擦、遊び等によ
る精度低下も小さくすることができる。
なお、縦型XYステージを構成する時は、カップリング
部材11を紙面垂直方向に摺動可能なものとしたり、定盤
21中のガイド10を紙面垂直方向に長いスロットとするこ
と等により、ステージ3を紙面垂直方向にも可動なもの
とする。この時カップリング部材にエアベアリングを用
いて摩擦力を低減してもよい。
部材11を紙面垂直方向に摺動可能なものとしたり、定盤
21中のガイド10を紙面垂直方向に長いスロットとするこ
と等により、ステージ3を紙面垂直方向にも可動なもの
とする。この時カップリング部材にエアベアリングを用
いて摩擦力を低減してもよい。
半導体露光装置等においては、たとえウエハの大きさ
が変わってもステージ3全体の質量に対するウエハの重
量は無視できる程度であるため、ステージ3の重力をキ
ャンセルするためのフロート7の浮力は一定の値に設定
すれば足りる。しかしながら、被加工物が重量物である
場合には、加工物の変化によって働く重力が変化する。
このような場合に適した構造を有する実施例を第3図
(A)、(B)に示す。
が変わってもステージ3全体の質量に対するウエハの重
量は無視できる程度であるため、ステージ3の重力をキ
ャンセルするためのフロート7の浮力は一定の値に設定
すれば足りる。しかしながら、被加工物が重量物である
場合には、加工物の変化によって働く重力が変化する。
このような場合に適した構造を有する実施例を第3図
(A)、(B)に示す。
第3図(A)は、垂直可動ステージ部材の全体構成を
示す。ステージ3上に被加工物4が載置された状態を示
す。被加工物4の重量はステージ3の重量と比較して無
視することができない程度の大きさを有する。ステージ
3と被化合物4の重量を相殺するために可変フロート8
が流体槽5の流体6中に浸漬されている。他の構成は第
1図に示すものと同等のものである。
示す。ステージ3上に被加工物4が載置された状態を示
す。被加工物4の重量はステージ3の重量と比較して無
視することができない程度の大きさを有する。ステージ
3と被化合物4の重量を相殺するために可変フロート8
が流体槽5の流体6中に浸漬されている。他の構成は第
1図に示すものと同等のものである。
第3図(B)は、第3図(A)の可変フロート8の部
分を拡大して示す断面図である。可変フロート8は底面
に開口部23を有する中空の円筒状容器22であり、その内
部に可動間仕切り8aを有する。この可動間仕切り8aは、
駆動ネジ8bで例示した駆動手段により、上下にその位置
を変化させることができる。また、可動間仕切り8aと容
器22の内壁との間にはOリングシール8cが取付けられ、
流体に対して気密な空間を容器22上部に形成することが
できる。すなわち、駆動ネジ8bを調整し、可動間仕切り
8aの垂直方向位置を変更することにより、容器22の底面
の開口部23を通って流体6が容器22内に出入する。すな
わち、排除される流体6の量が変化して可変フロート8
の実効的体積が変化し、それに伴って生じる浮力が変化
する。被加工物4を載置したステージ3の重量にあわせ
て可変フロート8の浮力を調整することにより、ステー
ジ3に働く重力を適切に相殺することができる。
分を拡大して示す断面図である。可変フロート8は底面
に開口部23を有する中空の円筒状容器22であり、その内
部に可動間仕切り8aを有する。この可動間仕切り8aは、
駆動ネジ8bで例示した駆動手段により、上下にその位置
を変化させることができる。また、可動間仕切り8aと容
器22の内壁との間にはOリングシール8cが取付けられ、
流体に対して気密な空間を容器22上部に形成することが
できる。すなわち、駆動ネジ8bを調整し、可動間仕切り
8aの垂直方向位置を変更することにより、容器22の底面
の開口部23を通って流体6が容器22内に出入する。すな
わち、排除される流体6の量が変化して可変フロート8
の実効的体積が変化し、それに伴って生じる浮力が変化
する。被加工物4を載置したステージ3の重量にあわせ
て可変フロート8の浮力を調整することにより、ステー
ジ3に働く重力を適切に相殺することができる。
第4図は本発明の他の実施例による垂直方向ステージ
を示す概略側面図である。
を示す概略側面図である。
垂直に直立するベース1の前面にガイド2を介してス
テージ3が結合され、ステージ3上に被加工物4が載置
される点は前述の実施例同様である。流体槽5中には磁
性流体12が収容され、その中にフロート7が浸漬されて
いる。また。流体槽5の周囲に励磁コイル13が配置され
ており、励磁コイル13に制御した励磁電流を流すことに
より、流体槽5内に制御した磁束を発生させることがで
きる。フロート7の浮力は定盤21中のガイド10によって
ガイドされる伝達部材9を介してカップリング部材11に
伝達され、ステージ3および被加工物4の重力を相殺す
る。
テージ3が結合され、ステージ3上に被加工物4が載置
される点は前述の実施例同様である。流体槽5中には磁
性流体12が収容され、その中にフロート7が浸漬されて
いる。また。流体槽5の周囲に励磁コイル13が配置され
ており、励磁コイル13に制御した励磁電流を流すことに
より、流体槽5内に制御した磁束を発生させることがで
きる。フロート7の浮力は定盤21中のガイド10によって
ガイドされる伝達部材9を介してカップリング部材11に
伝達され、ステージ3および被加工物4の重力を相殺す
る。
磁性流体12は磁場の影響を受けてその見掛けの比重を
変化させる。このため、励磁コイル13に制御した電流を
流すことによりフロート7が発生する浮力を変化させる
ことができる。このようにして被加工物4の重量にあわ
せて励磁コイル13に流す電流を変化させ、ステージ3お
よび被加工物4の重力を磁性流体12中に浸漬したフロー
ト7の浮力によって適切に相殺することができる。
変化させる。このため、励磁コイル13に制御した電流を
流すことによりフロート7が発生する浮力を変化させる
ことができる。このようにして被加工物4の重量にあわ
せて励磁コイル13に流す電流を変化させ、ステージ3お
よび被加工物4の重力を磁性流体12中に浸漬したフロー
ト7の浮力によって適切に相殺することができる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、フロートを用
い、フロートによる浮力によって移動物体の重力を相殺
することにより、重力が働く垂直システムにおける重力
の影響を低減させることができる。
い、フロートによる浮力によって移動物体の重力を相殺
することにより、重力が働く垂直システムにおける重力
の影響を低減させることができる。
第1図は本発明の実施例による垂直可動ステージ装置を
示す概略側面図、 第2図は従来の技術による垂直可動ステージを示す概略
側面図、 第3図(A)、(B)は本発明の他の実施例によるる垂
直可動ステージ装置を示す図であり、第3図(A)は全
体構成を示す概略側面図、第3図(B)は可変フロート
部を拡大して示す概略断面図、 第4図は本発明の他の実施例による垂直可動ステージ装
置を示す概略側面図である。 図において、 1……ベース 2……ガイド 3……垂直移動ステージ 4……被加工物 5……流体槽 6……流体 7……フロート 8……可変フロート 8a……可変間仕切り 8b……駆動ネジ 8c……Oリングシール 9……伝達部材 10……ガイド 11……カップリング部材 12……磁性流体 13……励磁コイル 21……定盤 22……容器 23……開口部 51……ベース 52〜55……アーム 56〜59……プーリ 61……ベルト 62……垂直移動ステージ 63……カウンターウェイト 65……ガイド
示す概略側面図、 第2図は従来の技術による垂直可動ステージを示す概略
側面図、 第3図(A)、(B)は本発明の他の実施例によるる垂
直可動ステージ装置を示す図であり、第3図(A)は全
体構成を示す概略側面図、第3図(B)は可変フロート
部を拡大して示す概略断面図、 第4図は本発明の他の実施例による垂直可動ステージ装
置を示す概略側面図である。 図において、 1……ベース 2……ガイド 3……垂直移動ステージ 4……被加工物 5……流体槽 6……流体 7……フロート 8……可変フロート 8a……可変間仕切り 8b……駆動ネジ 8c……Oリングシール 9……伝達部材 10……ガイド 11……カップリング部材 12……磁性流体 13……励磁コイル 21……定盤 22……容器 23……開口部 51……ベース 52〜55……アーム 56〜59……プーリ 61……ベルト 62……垂直移動ステージ 63……カウンターウェイト 65……ガイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−220207(JP,A) 特開 昭56−17783(JP,A) 実開 平3−146741(JP,U) 特公 昭63−23489(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 1/00 - 1/76 G12B 5/00 H01L 21/68
Claims (4)
- 【請求項1】所定の質量を有し、ある鉛直面内で2次元
方向に可動な可動機構と、 流体槽と、 前記流体槽中に収容された流体と、 前記流体中に浸漬されたフロートと、 前記フロートと前記可動機構とを結合し、前記可動機構
の重力の作用を前記フロートの浮力の作用で相殺させ、
前記可動機構が前記ある鉛直面内の水平方向に移動する
とき、該水平方向に摺動して前記可動機構と前記フロー
トとの該水平方向に関する相対位置を変化させる結合機
構と を有する縦型XYステージ。 - 【請求項2】所定の質量を有し、ある鉛直面内で2次元
方向に可動な可動機構と、 流体槽と、 前記流体槽中に収容された流体と、 前記流体中に浸漬されたフロートと、 前記フロートと前記可動機構とを結合し、前記可動機構
の重力の作用を前記フロートの浮力の作用で相殺させ、
前記可動機構が前記ある鉛直面内の水平方向に移動する
とき、前記フロートが前記可動機構に追随して該水平方
向に移動するように前記フロートと前記可動機構とを結
合する結合機構と を有する縦型XYステージ。 - 【請求項3】前記フロートが、実効的にその体積を変化
させることのできる機構を含み、生じる浮力を変化させ
ることのできる請求項1または2に記載の縦型XYステー
ジ。 - 【請求項4】前記流体が磁性流体であり、さらに前記流
体の少なくとも一部を取り囲んで配置された可変磁束発
生手段を含み、磁束を変化させることによって前記フロ
ートに生じる浮力を変化させることのできる請求項1ま
たは2に記載の縦型XYステージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2174698A JP3014003B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 縦型xyステージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2174698A JP3014003B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 縦型xyステージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0463650A JPH0463650A (ja) | 1992-02-28 |
JP3014003B2 true JP3014003B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=15983106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2174698A Expired - Fee Related JP3014003B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 縦型xyステージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3014003B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5617783A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-19 | Zeniraito V:Kk | Spar buoy |
JPS61220207A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | 日本鋼管株式会社 | 海底ケ−ブルの保護方法 |
JPS6323489A (ja) * | 1986-07-16 | 1988-01-30 | Fujitsu Ltd | 自動追跡カメラコントロ−ル方式 |
JP3146741U (ja) * | 2008-09-17 | 2008-11-27 | 株式会社牧野工業 | 工具収納ケース |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP2174698A patent/JP3014003B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0463650A (ja) | 1992-02-28 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |