JP4135188B2 - 位置決め装置 - Google Patents
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Description
上記目的を達成する為に、本発明では、所定の平面上を移動可能な第1の運動部材と、前記第1の運動部材と独立して移動可能な第2の運動部材と、前記第1の運動部材を一つの方向に電磁的に駆動する第1の駆動手段と、前記一つの方向に対して交差する方向において前記第1の運動部材に作用力を与えるために前記第2の運動部材に設けられた第2の駆動手段と、前記第1の運動部材に追従するように、前記一つの方向における前記第2の運動部材の位置を制御するための移動手段とを備えることとした。
また本発明では、位置決め方法であって、所定の平面上を移動可能な第1の運動部材を第1の駆動手段により所定方向に駆動し、前記第1の運動部材とは独立して移動可能な第2の運動部材に少なくとも一部が設けられた第2の駆動手段により、前記所定方向に対して交差する方向において前記第1の運動部材を移動させ、前記第1の運動部材に追従するように、前記所定方向における前記第2の運動部材を移動することとした。
[産業上の利用可能性]
本発明は、一般に、電磁式アライメント装置に応用することができるが、好ましい実施例は、図1乃至図8に示すレティクルステージ用の走査装置を含む。
本発明は以下の如き特徴を有するように構成される。高精度の位置及び運動の制御を行うことのできる装置を以下に開示する。本装置は、整流型のリニアモータを用いて、ガイドレスステージを、ある平面において1つの長い直線方向に動かし、また、小さなヨー回転を行わせる。単一のボイスコイルモータ(VCM)を保持するキャリア/従動子が、上記長い直線運動の方向において、上記ステージを概ね追従するように制御される。上記VCMは、上記長い直線運動の方向に対して直交する直線方向において、上記ステージを上記平面において微小距離だけ動かすための、電磁力をもたらす。上記従動子の設計は、ステージに対するケーブルの抗力の問題を解消するが、その理由は、ステージに接続された上記ケーブルは、キャリア/従動子を介して、ステージを追従するからである。キャリア/従動子を外部装置に接続するケーブルは、ある量の抗力を有することになるが、ステージはそのような外部影響(外因)を受けることがなく、その理由は、キャリア/従動子上のVCMが、ステージに対する機械的な外乱の伝達を阻止することにより、バッファとして作用するからである。
)を持っている。駆動フレームは、空気層によって、表面12Aから浮揚され、垂直方向(Z方向)において支持されている。後に詳細に説明するが、図1においては、細長いアーム24の上側部の上方に位置しているキャリア/従動子60が、ガイド部材17の両面17A、17Bに面するブラケット62によって支持された空気軸受66A、66Bによって、横方向(Y方向)において支持され、また、ベース構造12の表面12Aの上方で、垂直方向(Z方向)において支持されている。従って、キャリア/従動子60は、駆動フレーム22のいずれの部分にも接触しないように、支持されている。従って、駆動フレーム22は、ベースの表面12Aの上方でガイド部材17によって側面から案内され、X方向においてのみ直線的に動く。
上で説明したように、駆動フレーム22及びステージ14は、独立して浮揚し、ベースの表面12Aの上で支持され、同時に、磁気作用及び反力が、リニアモータ52によってのみ、X方向に互いに作用される。これにより、運動量保存の法則が、駆動フレーム22とステージ14との間に働く。
図1に示すように、キャリア/従動子60は、ガイド部材17を跨いでいるフック形状のサポートブラケット62によって、Y方向に運動可能に取り付けられている。また、図2から明らかなように、キャリア/従動子60は、アーム24の上方に設けられ、ステージ14(本体42)とアーム24との間に、あるスペースを維持している。キャリア/従動子60の一端部60Eは、アーム24の上方で、実質的に内方へ(ステージ本体42に向かって)突出している。この端部部品の中では、磁気軌道56Aのスロットのスペースに入る駆動コイル68(コイル54と同じ形状)が固定されている。
)の線の長さにも依存する。また、上記精度の程度は、干渉計(例えば、その干渉計の分解能が、0.01μmであると仮定して)を用いた場合の、ステージ本体42の正確な位置決め精度(±0.03μm)よりも、かなり低いものとなる。これは、従動子用のサーボ装置を、かなり簡単に設計することができ、また、従動子制御装置を装備するコストが小さくなることを意味する。また、図5の線KXは、XY平面上のステージ14全体の重心を通るように設定されており、図に示すサポートブラケット62の内側に設けられた一対の空気軸受66A、66Bの各々の重心も、XY平面の線KXの上に位置している。
図1乃至図8に示す実施例の説明を念頭において、図9及び図10を参照すると、本発明の好ましい実施例が示されており、この実施例の各構成要素の参照符号の下2桁は、図1乃至図7の各構成要素の2桁の参照符号に概ね対応している。
好ましい実施例について本発明を説明したが、本発明は、種々の別の形態を取ることができ、請求の範囲によってのみ限定されるものである。
12 ベース構造
14 レティクルステージ
16 位置制御装置
16’ CPU
17A、17B ガイド面
17 位置決めガイド
18 サポートブラケット
20 空気軸受
22 駆動アセンブリ(駆動フレーム)
24、26 磁気軌道アーム
32 空気軸受
42 主本体
52 電磁駆動アセンブリ
54A、54B 駆動コイル
56A、56B 磁気軌道
60 キャリア/従動子
Claims (16)
- 所定の平面上を移動可能な第1の運動部材と、
前記第1の運動部材と独立して移動し、前記第1の運動部材との間に所定のギャップを有し、前記第1の運動部材に追従して移動可能な第2の運動部材と、
第1の部材と第2の部材とを有し、前記第1の部材と前記第2の部材の一方が前記第1の運動部材に設けられて、前記第1の部材と前記第2の部材とが協働して該第1の運動部材を一つの方向に電磁的に駆動する第1の駆動手段と、
第3の部材と第4の部材とを有し、前記第3の部材と前記第4の部材の一方が前記第2の運動部材に設けられ、前記第3の部材と前記第4の部材の他方が前記第1の運動部材に設けられ、前記第3の部材と前記第4の部材とが協働して前記一つの方向と交差する方向に対して前記第1の運動部材に作用する作用力を発生させる第2の駆動手段と、
前記第2の運動部材に設けられて、該第2の運動部材を前記第1の運動部材に追従させるために、前記一つの方向における前記第2の運動部材の位置を制御する移動手段と、を備えることを特徴とする位置決め装置。 - 請求項1に記載の位置決め装置であって、該位置決め装置は、前記第1の運動部材に対して前記一つの方向に相対的に移動するベース構造をさらに備え、前記第1の部材と前記第2の部材のうちの他方の部材は、前記ベース構造に設けられていることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項2に記載の位置決め装置であって、前記移動手段は、前記第2の運動部材に設けられた部分と、前記ベース構造に設けられた部分とを具備し、前記第2の運動部材に設けられた部分と前記ベース構造に設けられた部分とが協働して前記第2の運動部材が前記第1の運動部材に追従するための作用力を発生させることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項1に記載の位置決め装置であって、前記第1の部材と前記第2の部材のうちの他方の部材は、前記第1の運動部材の移動によって生じる反力を受けて前記第1の運動部材と反対の方向に移動可能に設けられていることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項4に記載の位置決め装置であって、前記他方の部材の位置を調整するモータを有することを特徴とする位置決め装置。
- 請求項1から5に記載のいずれか一項に記載の位置決め装置であって、前記第3の部材と前記第4の部材のうちの他方の部材は前記第1の運動部材に設けられ、前記第3の部材と前記第4の部材のうちの前記一方の部材は前記第1の駆動手段の前記第1の部材と前記第2の部材の他方の部材に対して独立に移動可能であることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の位置決め装置であって、前記移動手段はコイル部材と磁石部材とを有し、該コイル部材と磁石部材の一方の部材は前記第2の運動部材に設けられ、該コイル部材と磁石部材の他方の部材は前記第1の駆動手段の前記第1の部材と前記第2の部材の他方の部材を共用することを特徴とする位置決め装置。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の位置決め装置であって、流体軸受けを介して前記第1の運動部材を前記所定の平面上で支持するための支持手段を備えることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の位置決め装置であって、前記第2の駆動手段は、複数の電磁的な駆動手段からなることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項9に記載の位置決め装置であって、前記複数の電磁的な駆動手段は、ボイスコイルモータであることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の位置決め装置であって、該位置決め装置は、前記第1の運動部材が前記一つの方向と交差する方向に関して移動できる空間を備え、これにより前記第1の運動部材が前記所定の平面内において回転可能であることを特徴とする位置決め装置。
- 請求項11に記載の位置決め装置であって、前記第1の駆動手段または前記第2の駆動手段のそれぞれの少なくとも一方は複数個の駆動手段からなり、複数個の駆動手段のそれぞれが発生させる作用力に差を付けて、前記第1の運動部材を前記所定の平面内において回転させることを特徴とする位置決め装置。
- 位置決め方法であって、該方法は、
第1の部材と第2の部材との協働により第1の作用力を発生させる第1の駆動手段を用い、前記第1の部材と前記第2の部材の一方を第1の運動部材に設けることで、所定の面上で前記第1の運動部材を所定方向に移動させる工程と、
第3の部材と第4の部材との協働により前記第1の作用力とは異なる第2の作用力を発生させる第2の駆動手段を用い、前記第1の運動部材と独立して移動し、前記1の運動部材と所定のギャップを介して追従して移動可能な第2の運動部材に前記第3の部材と前記第4の部材の一方を設けて、前記所定方向と交差する方向に前記第1の運動部材を移動させる工程と、
前記第1の運動部材に追従するように、前記所定方向における前記第2の運動部材を移動する工程とを有することを特徴とする位置決め方法。 - 請求項13に記載の位置決め方法であって、流体軸受けを介して前記第1の運動部材を前記平面上で支持する工程をさらに備えることを特徴とする位置決め方法。
- 請求項13または14のいずれか一項に記載の位置決め方法であって、前記第1の駆動手段または前記第2の駆動手段のそれぞれの少なくとも一方は複数個の駆動手段からなり、複数個の駆動手段のそれぞれが発生させる作用力に差を付けて、前記第1の運動部材を前記所定の平面内において回転させる工程をさらに備えることを特徴とする位置決め方法。
- 請求項14から15のいずれか一項に記載の位置決め方法であって、前記第1の部材と前記第2の部材のうちの他方の部材は、前記第1の運動部材の移動によって生じる反力を受けて前記第1の運動部材と反対の方向に移動可能であることを特徴とする位置決め方法。
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