JP5406507B2 - Planar moving stage device - Google Patents

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Description

本発明は、平面移動ステージ装置に関し、特に、半導体製造装置、精密工作機械、光学機器を用いた3次元測定等に用いられる平面移動ステージ装置に関する。   The present invention relates to a planar moving stage apparatus, and more particularly to a planar moving stage apparatus used for three-dimensional measurement using a semiconductor manufacturing apparatus, a precision machine tool, and an optical instrument.

従来、上述のような物品の精密な加工、検査等に、定盤等の平面上を移動するXY2軸乃至1軸からなるステージ(以下、「平面移動ステージ」という)が用いられている。この平面移動ステージは、該ステージを下方から支持しながら、XY2軸乃至1軸方向に案内する直動案内機構により支持されて移動する(例えば、特許文献1、2参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, an XY two-axis to one-axis stage (hereinafter referred to as a “plane movement stage”) that moves on a plane such as a surface plate is used for precise processing, inspection, and the like of the above-described article. The planar moving stage is supported and moved by a linear guide mechanism that guides the stage in the XY biaxial to uniaxial directions while supporting the stage from below (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、平面移動ステージ自体を静圧軸受等で支持して浮上させ、定盤等の平面に対して非接触状態で静止させたり、ステージの高い移動平行度を実現した平面移動ステージ装置も存在する。特に、非特許文献1に記載の平面移動ステージ装置は、すべての案内機構と駆動源とを、エアスライドとリニアモータとで非接触で構成し、平面移動ステージを完全に非接触の状態でXY2軸方向に案内する。   In addition, there are also plane moving stage devices that support the surface moving stage itself with a hydrostatic bearing or the like and make it float in a non-contact state with respect to a flat surface such as a surface plate or realize a high degree of parallel movement of the stage. . In particular, the planar moving stage device described in Non-Patent Document 1 is configured such that all guide mechanisms and drive sources are configured in a non-contact manner by an air slide and a linear motor, and the planar moving stage is completely in a non-contact state. Guide in the axial direction.

特開平4−304946号公報JP-A-4-304946 特許第2952458号公報Japanese Patent No. 2952458 精密工学会、超精密位置決め専門委員会定例会講演前刷集(No.2007−1)、2007年4月20日、p29Precision Engineering Society, Super Precision Positioning Technical Committee Regular Meeting Preprint (No. 2007-1), April 20, 2007, p29

しかし、特許文献1、2に記載の平面移動ステージは、直動案内機構により支持されるため、ステージの負荷容量は、直動案内機構に依存し、載積荷重によっては鉛直方向の変位が発生する。そのため、直動案内機構に大型のものが必要となり、ステージ装置全体が大型化する傾向にある。   However, since the planar moving stages described in Patent Documents 1 and 2 are supported by the linear motion guide mechanism, the load capacity of the stage depends on the linear motion guide mechanism, and vertical displacement occurs depending on the loading load. To do. Therefore, a large-sized linear motion guide mechanism is required, and the entire stage device tends to be large.

一方、平面移動ステージ自体を静圧軸受等で支持する装置では、駆動源がステージに剛結されていると、ステージの運転精度は、直動案内機構の運転精度を直接反映する。また、静圧軸受でステージの底面を支持している場合には、常にステージが浮上しているため、ステージの静止時の安定性は、駆動源の安定性に依存する。そのため、ステージが下方の支持面に対して非接触状態で安定な静止状態を保つには、ハンチングが発生しないように高度な静止制御を必要とするという問題があった。そこで、非特許文献1に記載のように、すべての案内機構と駆動源とを非接触で構成すると、静止時の安定性、位置決め精度等は格段に向上するが、装置の製造コストが高騰する。   On the other hand, in a device that supports the planar moving stage itself with a hydrostatic bearing or the like, when the drive source is rigidly connected to the stage, the operation accuracy of the stage directly reflects the operation accuracy of the linear motion guide mechanism. Further, when the bottom surface of the stage is supported by the hydrostatic bearing, the stage always floats, so the stability of the stage when it is stationary depends on the stability of the drive source. Therefore, in order to maintain a stable stationary state in a non-contact state with respect to the lower support surface, there is a problem that a high degree of stationary control is required so that hunting does not occur. Therefore, as described in Non-Patent Document 1, if all the guide mechanisms and the drive source are configured in a non-contact manner, stability at the time of stationary, positioning accuracy and the like are remarkably improved, but the manufacturing cost of the device increases. .

また、上述のように、従来、エアスライドやリニアモータを使用した非接触型の平面移動ステージ装置が種々提案されているが、移動平行度のみ高精度(数μm以下のレベル)で制御することができ、位置決め精度については、高精度を必要としない(数十μm程度のレベル)ような用途では、適当な平面移動ステージ装置が存在しなかった。   As described above, various non-contact type planar moving stage devices using air slides or linear motors have been proposed in the past, but only the movement parallelism is controlled with high accuracy (a level of several μm or less). As for positioning accuracy, there is no suitable planar moving stage device for applications that do not require high accuracy (level of about several tens of μm).

そこで、本発明は、上記従来の平面移動ステージ装置における問題点に鑑みてなされたものであって、駆動案内機構を小型化することができ、駆動手段による複雑な静止制御が不要で、装置の製造コストを低く抑えることができるとともに、移動平行度を高精度で制御することができる一方、位置決め精度については、高精度を必要としない用途に好適な平面移動ステージ装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the above-described conventional planar moving stage device, and can reduce the size of the drive guide mechanism, and does not require complicated stationary control by the drive means. The manufacturing cost can be kept low, and the parallelism of movement can be controlled with high accuracy. On the other hand, the positioning accuracy is intended to provide a planar moving stage device suitable for applications that do not require high accuracy. To do.

上記目的を達成するため、本発明は、平面移動ステージ装置であって、平面上を、該平面に対して平行な方向の力を受けることによって移動可能な平面移動ステージと、該平面移動ステージの底面を、前記平面から浮上させた状態で支持する浮上支持手段と、前記平面移動ステージを囲繞すると共に、前記平面移動ステージに、非接触で、前記平面に対して平行な方向の力を付与する第1のステージ駆動手段と、前記第1のステージ駆動手段を前記平面に対して平行な第1の方向に案内する第1の案内機構と、前記第1の案内機構に対して平行な方向に設けられる第1の駆動用ねじと、前記第1のステージ駆動手段に固着されると共に前記第1の駆動用ねじに螺合し、該第1の駆動用ねじを回転させて移動することによって前記第1のステージ駆動手段を前記第1の案内機構に沿って移動させる第1の駆動源と、前記第1の案内機構及び前記第1の駆動用ねじが設けられる第2のステージ駆動手段と、前記第2のステージ駆動手段を、前記平面に対して平行かつ前記第1の方向に対して垂直な第2の方向に案内する第2の案内機構と、前記第2の案内機構に対して平行な方向に設けられる第2の駆動用ねじと、前記第2のステージ駆動手段に固着されると共に前記第2の駆動用ねじに螺合し、該第2の駆動用ねじを回転させて移動することによって前記第2のステージ駆動手段を前記第2の案内機構に沿って移動させる第2の駆動源とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plane movement stage device, which is movable on the plane by receiving a force in a direction parallel to the plane, and the plane movement stage. A floating support means for supporting the bottom surface in a state of floating from the plane and the plane moving stage are surrounded , and a force in a direction parallel to the plane is applied to the plane moving stage in a non-contact manner. a first stage driving unit, a first guide mechanism for guiding in a first direction parallel to the first stage drive means the plane, in a direction parallel to said first guide mechanism a first drive screw provided, screwed to the first drive screw while being fixed to the first stage drive means, said by moving by rotating the first drive screw the first of the stay A first driving source for the driving means is moved along the first guide mechanism, and the second stage drive means said first guide mechanism and the first driving screw is provided, the second A stage driving means is provided in a direction parallel to the plane and in a direction parallel to the second guide mechanism and a second guide mechanism that guides in a second direction perpendicular to the first direction. The second driving screw fixed to the second stage driving means and screwed into the second driving screw, and rotating the second driving screw to move the second driving screw. And a second drive source for moving the second stage drive means along the second guide mechanism .

そして、本発明によれば、浮上支持手段によって平面移動ステージの底面を、下方の平面から浮上させた状態で支持するため、第1のステージ駆動手段は、鉛直荷重を担わなくて済む。そのため、第1のステージ駆動手段の変形を考慮する必要がなく、第1のステージ駆動手段を小型化することができる。また、ステージは、浮上支持手段によって非接触で支持されるとともに、第1のステージ駆動手段とも非接触であるため、駆動手段との組み合わせによる高さの精度誤差が発生することもない。さらに、平面移動ステージの静止時に、平面移動ステージを下方の平面から浮上させず、該平面に載置された状態とすることで、該平面との摩擦により安定的に平面移動ステージを静止させることができるため、駆動手段による複雑な静止制御が不要となる。 According to the present invention, since the bottom surface of the plane moving stage is supported by the levitating support means in a state of being levitated from the lower plane, the first stage driving means need not bear a vertical load. Therefore, it is not necessary to consider the variation of the first stage driving unit, a first stage drive means can be miniaturized. Further, since the stage is supported in a non-contact manner by the floating support means and is also in a non-contact manner with the first stage drive means, there is no occurrence of a height accuracy error due to the combination with the drive means. Furthermore, when the plane moving stage is stationary, the plane moving stage is stably lifted by friction with the plane by placing the plane moving stage on the plane without floating from the lower plane. Therefore, complicated stationary control by the driving means becomes unnecessary.

また、上記平面移動ステージ装置において、平面移動ステージは第1のステージ駆動手段と非接触であるため、平面移動ステージ装置の動作時に、転動体等による微少振動を発生するような駆動手段であってもその振動を緩和することができ、ステージの移動平行度及び位置決め精度を向上させることができる。 Further, in the plane moving stage apparatus, the plane moving stage is not in contact with the first stage driving means, and therefore is a driving means that generates minute vibrations due to rolling elements or the like during the operation of the plane moving stage apparatus. In addition, the vibration can be mitigated, and the moving parallelism and positioning accuracy of the stage can be improved.

さらに、数μmレベルの高精度の移動平行度が要求され、平面位置精度は、数十μmレベルと高精度でなくともよい平面移動ステージ装置を構成する場合には、従来のように、すべての案内機構と駆動源とを、エアスライドとリニアモータとで非接触で構成すると、コストが高騰するが、本発明によれば、ステージ底面及び側面のみを非接触とすればよく、直動案内と駆動源とは選択の幅が広いため、低コストで平面移動ステージ装置を製造することができる。   Furthermore, when a high-precision moving parallelism of several μm level is required and the plane position accuracy is not required to be as high as several tens of μm level, as in the conventional case, If the guide mechanism and the drive source are configured in a non-contact manner with the air slide and the linear motor, the cost increases. However, according to the present invention, only the bottom surface and the side surface of the stage need to be in the non-contact state. Since the selection range of the driving source is wide, the planar moving stage device can be manufactured at low cost.

上記平面移動ステージ装置において、前記平面移動ステージを直方体状に形成し、前記第1のステージ駆動手段を、該平面移動ステージを囲繞するようにフレーム状に形成することができる。 In the plane movement stage device, the plane movement stage may be formed in a rectangular parallelepiped shape, and the first stage driving unit may be formed in a frame shape so as to surround the plane movement stage.

また、上記平面移動ステージ装置において、前記第1のステージ駆動手段を、前記平面移動ステージの、前記平面に対して垂直な軸線回りの位置決めを行う調芯手段を備えるように構成することができ、位置決め精度がより一層向上する。 Further, in the plane movement stage device, the first stage driving means can be configured to include an alignment means for positioning the plane movement stage around an axis perpendicular to the plane, Positioning accuracy is further improved.

また、上記平面移動ステージ装置において、前記浮上支持手段を、前記平面移動ステージの底面に固定されて前記平面に対して空気を吹き出す静圧軸受を備えるように構成することができ、さらに、この静圧軸受を、浮上状態にある前記平面移動ステージを前記平面に向かって吸引する吸引手段を備えるように構成することができる。これにより、平面移動ステージを浮上状態で使用する場合でも、より安定した浮上状態を得ることができる。   In the plane moving stage device, the levitation support means may be configured to include a hydrostatic bearing that is fixed to the bottom surface of the plane moving stage and blows air to the plane. The pressure bearing can be configured to include suction means for sucking the planar moving stage in a floating state toward the plane. Thereby, even when the planar moving stage is used in a floating state, a more stable floating state can be obtained.

さらに、上記平面移動ステージ装置において、前記静圧軸受は、銅合金又は炭素材料を表面材料とすることができる。これにより、何らかの理由により運動中にステージが下方の平面と接触した場合にも、致命的な損傷を免れることができ、特に、平面を損傷させる危険性を大幅に低減することができる。   Furthermore, in the above planar moving stage device, the hydrostatic bearing can be made of a copper alloy or a carbon material as a surface material. Thereby, even when the stage contacts the lower plane during movement for any reason, it is possible to avoid fatal damage, and in particular, it is possible to greatly reduce the risk of damaging the plane.

また、上記平面移動ステージ装置において、前記第1のステージ駆動手段は、前記平面移動ステージに対して空気を吹き出す静圧軸受を備えることができる。 In the planar moving stage device, the first stage driving unit may include a static pressure bearing that blows air to the planar moving stage.

さらに、上記平面移動ステージ装置において、前記平面を定盤の表面とすることができ、御影石の定盤を用いることで、御影石は、大型のものでも比較的容易に入手でき、平面度数μmの物も安価で容易に入手可能であるため、使い勝手がよく、移動平行度を高精度で制御することのできる平面移動ステージ装置を提供することができる。   Furthermore, in the plane moving stage device, the plane can be used as the surface of a surface plate, and by using a granite surface plate, even a large granite can be obtained relatively easily and has a flatness of several μm. However, since it is inexpensive and easily available, it is possible to provide a planar moving stage device that is easy to use and can control the movement parallelism with high accuracy.

以上のように、本発明によれば、装置の製造コストを低く抑えることができるとともに、移動平行度を高精度で制御することができる一方、位置決め精度については、高精度を必要としない用途に好適な平面移動ステージ装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the manufacturing cost of the apparatus can be kept low, and the movement parallelism can be controlled with high accuracy, while the positioning accuracy is used for applications that do not require high accuracy. A suitable planar moving stage device can be provided.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2は、本発明にかかる平面移動ステージ装置の一実施の形態を示し、この平面移動ステージ装置1は、定盤2の表面(以下「支持面」という)2aを移動可能な平面移動ステージ(以下、「ステージ」と略称する)3と、ステージ3を支持面2aから浮上させた状態で支持する複数の第1静圧軸受4と、ステージ3を囲繞する第1フレーム5と、第1フレーム5に固定され、ステージ3に非接触状態で支持面2aに平行な方向の力を付与する複数の第2静圧軸受6と、第2フレーム7に固定され、第1フレーム5をX方向に案内駆動するX方向直動案内8、9及びX方向駆動源13等と、第2フレーム7をY方向に案内駆動するY方向直動案内11、12及びY方向駆動源15等で構成される。   1 and 2 show an embodiment of a planar moving stage device according to the present invention. The planar moving stage device 1 is a plane that can move a surface 2a (hereinafter referred to as a "support surface") 2a of a surface plate 2. FIG. A moving stage (hereinafter abbreviated as “stage”) 3, a plurality of first hydrostatic bearings 4 that support the stage 3 in a state of being levitated from the support surface 2 a, and a first frame 5 that surrounds the stage 3; A plurality of second hydrostatic bearings 6 fixed to the first frame 5 and applying a force in a direction parallel to the support surface 2 a in a non-contact state to the stage 3, and fixed to the second frame 7, The X-direction linear motion guides 8 and 9 and the X-direction drive source 13 etc. for guiding and driving in the X direction, and the Y-direction linear motion guides 11 and 12 and the Y-direction drive source 15 and the like for guiding and driving the second frame 7 in the Y direction. Composed.

定盤2は、一般的に用いられるものであって、鋳鉄、御影石等の石材からなるものを用いることができる。特に、御影石は、大型のものでも比較的容易に入手でき、平面度も良好であるため好ましい。   The surface plate 2 is generally used, and one made of a stone material such as cast iron or granite can be used. In particular, granite is preferable because it is relatively easy to obtain even if it is large and has good flatness.

ステージ3は、直方体状に形成され、底面には4つの第1静圧軸受4が固定され、支持面2a上から浮上することができる。このステージ3は、第1フレーム5によって側面が囲繞され、第1フレーム5に固定された8つの第2静圧軸受6から吹き出される空気によってに支持面2a上をXY方向に移動可能に構成される。   The stage 3 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and four first hydrostatic bearings 4 are fixed to the bottom surface, and can float from the support surface 2a. The stage 3 is configured such that the side surface is surrounded by the first frame 5, and the stage 3 can be moved in the XY directions on the support surface 2 a by the air blown from the eight second hydrostatic bearings 6 fixed to the first frame 5. Is done.

第1静圧軸受4の各々には、図示しない空気配管から空気が供給され、第1静圧軸受4から支持面2aに向かって空気が吹き出し、ステージ3を浮上させる。この第1静圧軸受4は、浮上状態にあるステージ3を支持面2aに向かって吸引する吸引手段を備えることが好ましい。また、第1静圧軸受4は、銅合金又は炭素材料を表面材料(焼結層)とすることが好ましい。尚、銅合金等を備えた第1静圧軸受4に代えて、同様の目的でスクイーズフィルム軸受を用いることもできる。   Air is supplied to each of the first hydrostatic bearings 4 from an air pipe (not shown), and the air blows out from the first hydrostatic bearings 4 toward the support surface 2a, so that the stage 3 is floated. The first hydrostatic bearing 4 preferably includes suction means for sucking the floating stage 3 toward the support surface 2a. Moreover, it is preferable that the 1st hydrostatic bearing 4 uses a copper alloy or a carbon material as a surface material (sintered layer). In addition, it can replace with the 1st hydrostatic bearing 4 provided with the copper alloy etc., and can also use a squeeze film bearing for the same objective.

第1フレーム5は、ステージ3を囲繞可能な内部空間を備え、内側にステージ3を移動させるための第2静圧軸受6が固定される。第2静圧軸受6には、図示しない空気配管を介して空気が供給され、第2静圧軸受6からステージ3に向かって空気が吹き出す。この第2静圧軸受6は、図3に示すように、基部6aと焼結層6bからなり、ナット18、ボルト19及びボルト先端の球座20並びにOリング25を介して第1フレーム5に固定され、ステージ3を、定盤2の支持面2aに対して垂直な軸線回りに位置決めする。   The first frame 5 has an internal space in which the stage 3 can be surrounded, and a second hydrostatic bearing 6 for moving the stage 3 is fixed inside. Air is supplied to the second static pressure bearing 6 through an air pipe (not shown), and air blows out from the second static pressure bearing 6 toward the stage 3. As shown in FIG. 3, the second hydrostatic bearing 6 includes a base portion 6 a and a sintered layer 6 b, and is attached to the first frame 5 via a nut 18, a bolt 19, a ball seat 20 at the tip of the bolt, and an O-ring 25. The stage 3 is fixed and positioned around an axis perpendicular to the support surface 2 a of the surface plate 2.

第2フレーム7は、Y方向直動案内11、12、Y方向駆動源15及び駆動モータ22を介して支持面2a上をY方向に移動可能に支持面2aの上方に支持される。この第2フレーム7は、X方向直動案内8、9、X方向駆動源13及び駆動モータ21を介して第1フレーム5を案内可能に支持する。   The second frame 7 is supported above the support surface 2a so as to be movable in the Y direction on the support surface 2a via the Y-direction linear motion guides 11 and 12, the Y-direction drive source 15, and the drive motor 22. The second frame 7 supports the first frame 5 through the X-direction linear guides 8 and 9, the X-direction drive source 13, and the drive motor 21 so that they can be guided.

X方向駆動源13は、第1フレーム5の側面に固着され、第2フレーム7上に支持されたX方向駆動用ねじ14に螺合し、駆動モータ21が回転することでX方向に移動する。X方向駆動源13の移動に伴い、第1フレーム5がX方向直動案内8、9に沿ってX方向に移動する。   The X-direction drive source 13 is fixed to the side surface of the first frame 5, is screwed into the X-direction drive screw 14 supported on the second frame 7, and moves in the X direction when the drive motor 21 rotates. . As the X-direction drive source 13 moves, the first frame 5 moves in the X direction along the X-direction linear guides 8 and 9.

Y方向駆動源15は、第2フレーム7の側面に固着され、支持面2a上に支持されたY方向駆動用ねじ16に螺合し、駆動モータ22が回転することでY方向に移動する。Y方向駆動源15の移動に伴い、第2フレーム7がY方向直動案内11、12に沿ってY方向に移動する。   The Y-direction drive source 15 is fixed to the side surface of the second frame 7, is screwed into the Y-direction drive screw 16 supported on the support surface 2 a, and moves in the Y direction as the drive motor 22 rotates. As the Y-direction drive source 15 moves, the second frame 7 moves in the Y direction along the Y-direction linear motion guides 11 and 12.

次に、上記構成を有する平面移動ステージ装置1の動作について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、ステージ3の上面に固定した板状の測定対象物台座23の表面に載置された測定対象物24の3次元測定を行う場合を例にとって説明する。尚、図示を省略するが、測定対象物24の上方には、3次元測定を行うための光学測定装置が配置されているものとする。   Next, the operation of the planar moving stage apparatus 1 having the above configuration will be described with reference to the drawings. In the following description, a case where the three-dimensional measurement of the measurement object 24 placed on the surface of the plate-shaped measurement object base 23 fixed to the upper surface of the stage 3 is performed will be described as an example. Although illustration is omitted, it is assumed that an optical measurement device for performing three-dimensional measurement is disposed above the measurement object 24.

平面移動ステージ装置1を図1に示すように組み立てた後、第1静圧軸受4に空気を供給しないで、すなわち第1静圧軸受4の底面が支持面2aに当接した状態でステージ3の上面に測定対象物台座23を固定し、測定対象物台座23の上面に測定対象物24を載置する。その後、第1静圧軸受4に空気を供給し、ステージ3を浮上させる。   After the planar moving stage device 1 is assembled as shown in FIG. 1, the stage 3 is not supplied with air to the first hydrostatic bearing 4, that is, with the bottom surface of the first hydrostatic bearing 4 in contact with the support surface 2a. The measurement object pedestal 23 is fixed to the upper surface of the measurement object 24, and the measurement object 24 is placed on the upper surface of the measurement object pedestal 23. Then, air is supplied to the 1st hydrostatic bearing 4, and the stage 3 is levitated.

次に、上方の光学測定装置に対する測定対象物24の位置決めを行うため、第2静圧軸受6に空気を供給し、ステージ3と第1フレーム5とを非接触の状態とした後、X方向直動案内8、9に沿って第1フレーム5をX方向に移動させたり、Y方向直動案内11、12に沿って第2フレーム7をY方向に移動させることでステージ3をXY方向に移動させる。   Next, in order to position the measurement object 24 with respect to the upper optical measurement device, air is supplied to the second hydrostatic bearing 6 to bring the stage 3 and the first frame 5 into a non-contact state, and then the X direction. The stage 3 is moved in the XY direction by moving the first frame 5 in the X direction along the linear motion guides 8 and 9 and moving the second frame 7 in the Y direction along the linear motion guides 11 and 12 in the Y direction. Move.

より詳細に説明すると、ステージ3をX方向に移動させるには、駆動モータ21を回転させることでX方向駆動用ねじ14を回転させ、X方向駆動用ねじ14と螺合するX方向駆動源13の移動とともに第1フレーム5をX方向に移動させ、第1フレーム5の移動によって第2静圧軸受6を介してステージ3を、第1フレーム5と非接触の状態でX方向に移動させる。一方、ステージ3をY方向に移動させるには、駆動モータ22を回転させることでY方向駆動用ねじ16を回転させ、Y方向駆動用ねじ16と螺合するY方向駆動源15の移動とともに第2フレーム7をY方向に移動させ、これに伴い第2フレーム7上の第1フレーム5もY方向に移動するため、第1フレーム5の移動によって第2静圧軸受6を介してステージ3を、第1フレーム5と非接触の状態でY方向に移動させることができる。   More specifically, in order to move the stage 3 in the X direction, the X direction driving screw 13 is rotated by rotating the driving motor 21 to be screwed with the X direction driving screw 14. The first frame 5 is moved in the X direction along with the movement of the first frame 5, and the stage 3 is moved in the X direction via the second hydrostatic bearing 6 by the movement of the first frame 5 without being in contact with the first frame 5. On the other hand, in order to move the stage 3 in the Y direction, the Y-direction drive screw 16 is rotated by rotating the drive motor 22, and the Y-direction drive source 15 engaged with the Y-direction drive screw 16 is moved. Since the second frame 7 is moved in the Y direction, and the first frame 5 on the second frame 7 is also moved in the Y direction, the stage 3 is moved via the second hydrostatic bearing 6 by the movement of the first frame 5. The first frame 5 can be moved in the Y direction in a non-contact state.

上記ステージ3のXY方向への移動の際、図3に示した球座20を介して第2静圧軸受6の調芯を行うことで、ステージ3を支持面2aに対して垂直な軸線回りに位置決めすることができる。   When the stage 3 is moved in the X and Y directions, the second hydrostatic bearing 6 is aligned via the ball seat 20 shown in FIG. 3, so that the stage 3 is rotated around an axis perpendicular to the support surface 2a. Can be positioned.

また、図示を省略するが、第1静圧軸受4に、ステージ3を支持面2aに向かって吸引する吸引手段を設けることで、浮上状態にあるステージ3を支持面2aに向かって吸引し、ステージ3の安定した浮上状態を得ることができる。   Although not shown in the drawings, the first hydrostatic bearing 4 is provided with suction means for sucking the stage 3 toward the support surface 2a, so that the stage 3 in a floating state is sucked toward the support surface 2a, A stable floating state of the stage 3 can be obtained.

測定対象物24の位置決めが完了すると、第1静圧軸受4への空気の供給を停止し、第1静圧軸受4の底面が支持面2aに当接した状態で、すなわちステージ3の浮上を停止した状態で光学測定装置によって3次元測定を行う。   When the positioning of the measurement object 24 is completed, the supply of air to the first hydrostatic bearing 4 is stopped, and the stage 3 is lifted while the bottom surface of the first hydrostatic bearing 4 is in contact with the support surface 2a. In a stopped state, three-dimensional measurement is performed by an optical measurement device.

尚、測定対象物24が大きく、一度に光学測定装置による3次元測定を行うことができない場合には、一定の焦点距離を保ったまま測定対象物台座23を平行移動させて測定する。具体的には、静止状態(第1静圧軸受4への空気供給を停止した状態)で一つの視野を観察、測定した後、第1静圧軸受4に空気を供給してステージ3を浮上させて隣接視野に移動し、引き続き3次元測定を行う。   If the measurement object 24 is large and three-dimensional measurement by the optical measurement device cannot be performed at a time, the measurement object pedestal 23 is moved in parallel while keeping a constant focal length. Specifically, after observing and measuring one field of view in a stationary state (a state where air supply to the first hydrostatic bearing 4 is stopped), air is supplied to the first hydrostatic bearing 4 and the stage 3 is lifted. And move to the adjacent field of view, and continue to perform three-dimensional measurement.

以上のように、本実施の形態においては、第1静圧軸受4によってステージ3の底面を支持面2aから浮上させた状態で支持するため、第1フレーム5及び第2フレーム7は、鉛直荷重を担わなくて済む。そのため、従来のようにステージ駆動手段の変形を考慮する必要がなく、ステージ駆動手段(本実施の形態においては第1フレーム5、第2フレーム7等)を小型化することができる。   As described above, in the present embodiment, the first hydrostatic bearing 4 supports the stage 3 in a state where the bottom surface of the stage 3 is levitated from the support surface 2a. Therefore, the first frame 5 and the second frame 7 have a vertical load. It is not necessary to bear. Therefore, it is not necessary to consider the deformation of the stage driving means as in the prior art, and the stage driving means (the first frame 5, the second frame 7, etc. in the present embodiment) can be reduced in size.

また、ステージ3は、第1静圧軸受4によって非接触で支持されるとともに、第1フレーム5とも非接触であるため、第1フレーム5との組み合わせによる高さの精度誤差が発生することもない。さらに、ステージ3の静止時に定盤2の支持面2aから浮上させずに支持面2aに載置された状態とすることで、支持面2aとの摩擦により安定した状態でステージ3を静止させることができるため、従来のように駆動手段による複雑な静止制御が不要となる。   Further, since the stage 3 is supported in a non-contact manner by the first hydrostatic bearing 4 and is also in a non-contact manner with the first frame 5, a height accuracy error may occur due to the combination with the first frame 5. Absent. Furthermore, the stage 3 can be stopped in a stable state by friction with the support surface 2a by placing the stage 3 on the support surface 2a without floating from the support surface 2a of the surface plate 2 when the stage 3 is stationary. Therefore, the complicated stationary control by the driving means as in the prior art becomes unnecessary.

また、ステージ3は、第1フレーム5と非接触であるため、平面移動ステージ装置1の動作時に第1フレーム5が微少振動を発生させてもその振動を緩和することができ、ステージ3の移動平行度及び位置決め精度を向上させることができる。   Further, since the stage 3 is not in contact with the first frame 5, even if the first frame 5 generates a slight vibration during the operation of the planar moving stage device 1, the vibration can be mitigated and the movement of the stage 3 can be reduced. Parallelism and positioning accuracy can be improved.

上記平面移動ステージ装置1によって、ステージ3について数μmレベルの移動平行度、数十μmレベルの平面位置精度を達成することができ、ステージ3の直動案内と駆動源として上記実施形態に示した以外のものも選択することができるため、低コストで平面移動ステージ装置を製造することができる。   The plane moving stage device 1 can achieve a moving parallelism of several μm level and a plane position accuracy of several tens μm level with respect to the stage 3, and the linear motion guide and driving source of the stage 3 are shown in the above embodiment. Since other than the above can be selected, the plane moving stage device can be manufactured at low cost.

さらに、上記平面移動ステージ装置1において、第1静圧軸受4に銅合金又は炭素材料を表面材料(焼結層)として用いたものや、スクイーズフィルム軸受を用いることで、平面移動ステージ装置1の動作中にステージ3が支持面2aと接触した場合にも、致命的な損傷を免れることができ、定盤2の支持面2aを損傷させる危険性が大幅に低減される。   Further, in the plane moving stage apparatus 1, by using a copper alloy or a carbon material as a surface material (sintered layer) for the first hydrostatic bearing 4 or a squeeze film bearing, Even when the stage 3 comes into contact with the support surface 2a during operation, fatal damage can be avoided, and the risk of damaging the support surface 2a of the surface plate 2 is greatly reduced.

尚、本実施の形態においては、ステージ3を直方体状に形成し、フレーム状に形成した第1フレーム5を介してステージ3を移動させたが、ステージ3及び第1フレーム5の形状等は、これらに限定されず、例えば、ステージを平面視円形に形成し、円形の内側空間を有するフレームによってステージを囲繞して移動させるような構成とすることも可能である。   In the present embodiment, the stage 3 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the stage 3 is moved through the first frame 5 formed in a frame shape. However, the shape and the like of the stage 3 and the first frame 5 are as follows: For example, the stage may be formed in a circular shape in plan view, and the stage may be surrounded and moved by a frame having a circular inner space.

また、本実施の形態においては、ステージ3を浮上させるにあたり第1静圧軸受4を用いたが、第1静圧軸受4以外にも他の空気浮上手段や、リニアモータ等、空気浮上手段以外の浮上手段を用いることもでき、この点については、ステージ3と第1フレーム5との間に設けた第2静圧軸受6についても同様である。   Further, in the present embodiment, the first static pressure bearing 4 is used to float the stage 3, but other than the first static pressure bearing 4, other air levitation means, linear motors, etc. other than air levitation means The above-described levitation means can also be used, and this also applies to the second hydrostatic bearing 6 provided between the stage 3 and the first frame 5.

本発明にかかる平面移動ステージ装置の一実施の形態を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of the plane movement stage apparatus concerning this invention, Comprising: (a) is a top view, (b) is the sectional view on the AA line of (a). 図1の平面移動ステージ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the plane movement stage apparatus of FIG. 図1の平面移動ステージ装置の調芯装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the alignment apparatus of the plane movement stage apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 平面移動ステージ装置
2 定盤
2a 支持面
3 ステージ
4 第1静圧軸受
5 第1フレーム
6 第2静圧軸受
6a 基部
6b 焼結層
7 第2フレーム
8、9 X方向直動案内
11、12 Y方向直動案内
13 X方向駆動源
14 X方向駆動用ねじ
15 Y方向駆動源
16 Y方向駆動用ねじ
18 ナット
19 ボルト
20 球座
21 駆動モータ
22 駆動モータ
23 測定対象物台座
24 測定対象物
25 Oリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar movement stage apparatus 2 Surface plate 2a Support surface 3 Stage 4 1st hydrostatic bearing 5 1st flame | frame 6 2nd hydrostatic bearing 6a Base 6b Sintering layer 7 2nd flame | frame 8, 9 X direction linear motion guide 11, 12 Y-direction linear motion guide 13 X-direction drive source 14 X-direction drive screw 15 Y-direction drive source 16 Y-direction drive screw 18 Nut 19 Bolt 20 Ball seat 21 Drive motor 22 Drive motor 23 Measurement object base 24 Measurement object 25 O-ring

Claims (8)

平面上を、該平面に対して平行な方向の力を受けることによって移動可能な平面移動ステージと、
該平面移動ステージの底面を、前記平面から浮上させた状態で支持する浮上支持手段と、
前記平面移動ステージを囲繞すると共に、前記平面移動ステージに、非接触で、前記平面に対して平行な方向の力を付与する第1のステージ駆動手段と、
前記第1のステージ駆動手段を前記平面に対して平行な第1の方向に案内する第1の案内機構と、
前記第1の案内機構に対して平行な方向に設けられる第1の駆動用ねじと、
前記第1のステージ駆動手段に固着されると共に前記第1の駆動用ねじに螺合し、該第1の駆動用ねじを回転させて移動することによって前記第1のステージ駆動手段を前記第1の案内機構に沿って移動させる第1の駆動源と
前記第1の案内機構及び前記第1の駆動用ねじが設けられる第2のステージ駆動手段と、
前記第2のステージ駆動手段を、前記平面に対して平行かつ前記第1の方向に対して垂直な第2の方向に案内する第2の案内機構と、
前記第2の案内機構に対して平行な方向に設けられる第2の駆動用ねじと、
前記第2のステージ駆動手段に固着されると共に前記第2の駆動用ねじに螺合し、該第2の駆動用ねじを回転させて移動することによって前記第2のステージ駆動手段を前記第2の案内機構に沿って移動させる第2の駆動源とを備えることを特徴とする平面移動ステージ装置。
A plane movement stage movable on the plane by receiving a force in a direction parallel to the plane;
Levitating support means for supporting the bottom surface of the plane moving stage in a state of levitating from the plane;
First stage driving means for enclosing the plane moving stage and applying a force in a direction parallel to the plane in a non-contact manner to the plane moving stage;
A first guide mechanism for guiding in a first direction parallel said first stage drive means with respect to said plane,
A first drive screw provided in a direction parallel to the first guide mechanism;
Screwed into the first drive screw while being fixed to the first stage drive unit, the first said first stage driving means by moving by rotating the first drive screw a first driving source for moving along the guide mechanism,
Second stage driving means provided with the first guide mechanism and the first driving screw;
A second guide mechanism for guiding the second stage driving means in a second direction parallel to the plane and perpendicular to the first direction;
A second drive screw provided in a direction parallel to the second guide mechanism;
The second stage driving means is fixed to the second stage driving means and screwed into the second driving screw, and the second driving screw is rotated and moved to move the second stage driving means to the second stage driving means. And a second drive source that moves along the guide mechanism .
前記平面移動ステージは、直方体状に形成され、前記第1のステージ駆動手段は、該平面移動ステージを囲繞するようにフレーム状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の平面移動ステージ装置。 2. The planar moving stage according to claim 1 , wherein the planar moving stage is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the first stage driving means is formed in a frame shape so as to surround the planar moving stage. apparatus. 前記第1のステージ駆動手段は、前記平面移動ステージの、前記平面に対して垂直な軸線回りの位置決めを行う調芯手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の平面移動ステージ装置。 The plane moving stage device according to claim 1, wherein the first stage driving unit includes an aligning unit that positions the plane moving stage around an axis perpendicular to the plane. . 前記浮上支持手段は、前記平面移動ステージの底面に固定されて前記平面に対して空気を吹き出す静圧軸受を備えることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の平面移動ステージ装置。   4. The planar moving stage device according to claim 1, wherein the levitation support means includes a hydrostatic bearing that is fixed to a bottom surface of the planar moving stage and blows air toward the plane. 前記静圧軸受は、浮上状態にある前記平面移動ステージを前記平面に向かって吸引する吸引手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の平面移動ステージ装置。   5. The planar moving stage device according to claim 4, wherein the hydrostatic bearing includes suction means for sucking the planar moving stage in a floating state toward the flat surface. 前記静圧軸受は、銅合金又は炭素材料を表面材料とすることを特徴とする請求項4又は5に記載の平面移動ステージ装置。   6. The plane moving stage device according to claim 4, wherein the hydrostatic bearing uses a copper alloy or a carbon material as a surface material. 前記第1のステージ駆動手段は、前記平面移動ステージに対して空気を吹き出す静圧軸受を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の平面移動ステージ装置。 The planar moving stage device according to claim 1, wherein the first stage driving unit includes a hydrostatic bearing that blows air to the planar moving stage. 前記平面は、定盤の表面であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の平面移動ステージ装置。   The planar moving stage device according to claim 1, wherein the flat surface is a surface of a surface plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5617341A (en) * 1979-07-23 1981-02-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Alignment stage for step and repeat exposure
JPS60127932A (en) * 1983-12-13 1985-07-08 Omron Tateisi Electronics Co Xy stage
JPH07115053A (en) * 1993-10-15 1995-05-02 Canon Inc Moving stage device
JP3483452B2 (en) * 1998-02-04 2004-01-06 キヤノン株式会社 Stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP4483430B2 (en) * 2004-06-25 2010-06-16 オイレス工業株式会社 Combination structure of hydrostatic gas bearing pad and gap adjusting member, and hydrostatic gas bearing mechanism using the same

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