JPH0348557Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、寸法測定やLSI製造用マスクの欠陥
検査のような精密処理用の定盤構造に係り、特に
定盤に対する変動荷重が精度に及ぼす影響の低減
に関するものである。

〔従来技術〕

前記のような精密処理用の装置は、例えば第５
図および第６図に示すように、架台１上に空気バ
ネのような弾性体からなる３つの弾性支持部材２
によつて定盤３を防振可能に３点支持し、の定盤
３の中央にＸ，Ｙ方向へそれぞれ移動するステー
ジ４ａ，４ｂを有するステージ部４を取付け、ス
テージ４ｂ上の予め定めた位置に被処理材５をセ
ツトし、ステージし上に設置されてるレーザミラ
ー６ａ，６ｂの位置を定盤３に設けたレーザ干渉
計７ａ，７ｂを用いて測定することにより、被処
理材５の位置を精密に把握しつつ、レーザ照射用
の光学系などの処理部８によつて検査、測定など
の処理を施こすようになつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本来、前記定盤３は、前記ステージ部４、レー
ザ干渉計７ａ，７ｂおよび処理部８などの処理に
必要な部材相互の位置関係を一定に保つための基
準部材としの役目を担つているものであるが、実
際には定盤３は被処理材５の有無やステージ７
ａ，７ｂの移動などの変動荷重によつて変形を生
ずる。この変形の量を決める要因としては、定盤
３の材質の縦弾性係数Ｅ、同じく定盤３の断面形
状によつて決まる断面２次モーメントＩ，第７図
に示す支持点すなわち弾性支持部材２，２間の距
離および荷重Ｗがあり、第７図に示す中央のＡ
点に荷重Ｗが作用した時のＡ点のたわみδ_Aは、 δ_A＝−Ｗ３／48EIとなる。なお、符号“−”は荷重 Ｗが働いた方向にたわむことを示す。

このδ_Aが静的な変形であれば、最初からこの荷重
Ｗを考慮して定盤３の平面度加工をし、荷重Ｗが
作用して初めて定盤３の平面度を保つようにした
り、また上記の各部材間の位置ずれ量が変化しな
いため、一定の補正を加えたりすることによつて
解決される。

しかしながら、ステージ７ａ，７ｂの移動によ
り、荷重Ｗの作用点が第７図に示すＢ点やＣ点に
移動すると、前記Ａ点のたわみδ_Aが変化する。こ
のように変動する荷重Ｗに対しては、静的な荷重
の場合のように、予じめ定盤３の平面度を調整し
ておくことなどによる補償は不可能である。前記
のようなたわみの変化により、定盤３の上面がわ
ん曲および伸縮し、ステージ部４、レーザ干渉計
７ａ，７ｂおよび処理部８の相互の位置関係が変
動し、例えば被処理材５の位置を測定するための
レーザミラー６ａ，６ｂとレーザ干渉計７ａ，７
ｂの間の距離が変化し、処理精度低下の原因とな
る。上記位置関係の変動に伴なう誤差がステージ
４ａ，４ｂの全ストローク域で0.01μｍのオーダ
ーになると、超精密処理分野においては無視でき
ない量となる。この変動を減ずるには、荷重Ｗの
値が変更不可能な場合、前記の縦弾性係数Ｅまた
は断面２次モーメントＩを大きくするか、支持点
２，２間の距離を小さくすればよい。特に、こ
の距離は３乗で作用するため、できるだけ小さ
くすればよいが、定盤３およびその上に設置され
る装置の安定性が悪くなるため、あまり小さくす
ることはできない。また、縦弾性係数Ｅは材料か
ら制限され、断面２次モーメントＩは Ｉ＝
bh3／12（ただし、ｂは定盤３の巾、ｈは定盤３の 厚さ）であるため、厚さｈを大きくするのがよい
が、コスト、重量の大巾増加を招く等の問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、下面の複数個所を弾性支持部材によ
つて支持され、上面上で精密な処理を施すための
基準部材となる定盤の構造であつて、下面の複数
個所を弾性支持部材によつて支持された下定盤
と、同下定盤に剛体の連結部を介して搭載された
上定盤とを具備し、弾性部材は下定盤の外方寄り
に位置し、剛体の連結部は上定盤に作用する変動
荷重の作用範囲に対応すべく弾性支持部材の位置
に比較して中央寄りに位置し、上下定盤間には許
容荷重によつては両者が接触しないだけのすき間
を有するようにしたものである。

〔作用〕

上定盤は剛体の連結部を介して下定盤に搭載さ
れ、下定盤はその外方寄りに位置する弾性支持部
材によつて支持されるため、上下の両定盤は共に
安定的に支持される。上定盤を支持する連結部は
上定盤に作用する変動荷重の作用範囲に対応する
ように中央寄りに位置しているため、たわみ δ_A＝−Ｗ３／48EIの中の３乗で影響するが小さく なり、変動荷重による上定盤のたわみは十分小さ
く押えられる。上記の両作用により、比較的軽量
構造により精度の高い処理が実現可能となつた。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例を示す第１図ないし第４
図について説明する。本実施例は、第１図に最も
明確に示されている定盤部分１１以外は、前述し
た第５図ないし第７図の従来装置と同じである。
そこで、上記従来装置と同一部分には同一符号を
付して詳細な説明を省略する。

定盤部分１１は、第１図に示すように、下定盤
１２と上定盤１３を有し、両定盤１２，１３の間
には剛体の連結部１４が介在され、両定盤１２，
１３間にすき間ｅを設けるようになつている。

下定盤１２を支持する弾性支持部材２は、第１
図および第２図に示すように、第５図および第６
図に示した従来装置とほぼ同じ位置すなわち下定
盤１２の外方寄りに位置し、その数は３つで下定
盤１２を架台１に対し３点支持方式により安定的
に支持するようになつており、防振機能を持つて
いる。

連結部１４は剛体で作られた板状または柱状部
材で、図示しないネジなどにより両定盤１２，１
３にそれぞれ固定されるか、または横ずれしない
処置を施こして単に介在されている。さらにこの
連結部１４は下定盤１２または／および上定盤１
３と一体に形成してもよい。連結部１４は第２図
に示すように３つあり、下定盤１２に対して上定
盤１３を３点支持により安定して支持するように
なつている。これらの連結部１４は弾性支持部材
２の位置に比較して上定盤１３の中央寄りに位置
している。すなわち、これらの連結部１４は、上
定盤１３に対して変動荷重となるステージ部４、
被処理材５およびレーザミラー６ａ，６ｂの重量
であるところの荷重Ｗが、第３図に示すＡ点を中
心としてＢ，Ｃ点まで移動するとした場合、この
移動範囲からあまり大きく離れないような位置に
定められている。

前記すき間ｅは、上定盤１３に作用する全荷重
が許容値内にある限り、下定盤１２と上定盤１３
とが接触しないような値に定められている。

次いで本装置の作用について説明する。第３図
において連結部１４，１４間の距離′を弾性支
持部材２，２間の距離の例えば1/2とすると、
上定盤１３が従来の定盤３と同じである場合、荷
重Ｗが中央のＡ点に作用したときのＡ点のたわみ
δ_Aは従来の1/8となり、また1/3とすると1/27とな
る。これは前記たわみの式において、縦弾性係数
Ｅを８または27倍に増加させるか、または定盤の
厚さｈを２または３杯に増加させた場合と同じ効
果がある。

また、弾性支持部材２による下定盤１２の支持
は従来装置と全く同じであり、上定盤１３は下定
盤１２に剛体の連結部１４を介して搭載されてい
るため、両定盤１２，１３は従来の定盤３とほと
んど同じように支持され、安定性を損なうことは
ない。

さらにまた、荷重Ｗによる上定盤１３のたわみ
による上定盤１３の上面の伸縮量εを第４図にお
いて説明すると、ε≒3hδ／Ｌであるから、伸縮量 εはたわみδと厚さｈに比例することになる。し
たがつて同じたわみδが許容されるならば、厚さ
ｈはできるだけ小さい方が伸縮量εは小さくな
る。すなわち、前記のたわみの式においては支持
点間の距離を1/2にする場合と厚さｈを２倍す
る場合とはたわみに関しては同じ効果であるが、
上記伸縮量εに関しては距離を1/2にする場合
の方がよく、伸縮量εは1/2となる。さらに、こ
の種の上定盤１３の材質としては、振動の減衰性
がよく、低熱膨脹係数であり、経年変化が少ない
等の理由から、一般に黒みかげ石などの石定盤が
使用されるが、鋳鉄などの定盤に比べて高価であ
るため、上定盤１３はできるだけ薄くできる構造
がよい。

下定盤１２は、荷重Ｗによつて変形したり、温
度変化によつて伸縮したりしても上定盤１３に対
する全荷重が許容値内にある限りすき間ｅにより
実質的に上定盤１３に影響しないため、鋳鉄など
の安価な材質でよく、剛性もそれ程大きくする必
要はなく、加工精度もそれ程必要としない。

なお、前述した実施例は、上定盤１３に作用す
る変動荷重Ｗとして該荷重Ｗが上定盤１３に対し
て移動する場合を示したが、本考案の定盤構造
は、搭載位置がほぼ中央で変らないが重量が異な
る場合のような変動荷重に対しても同様の効果が
得られる。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案によれば、弾性支持部
材によつて支持される定盤の安定性を損なうこと
なく、変動荷重によるたわみの変化を小さく押え
ることができ、この定盤上で行なわれる処理を極
めて高精度化することが可能となると共に、上下
定盤のそれぞれは特別に厚くする必要がないた
め、比較的安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す一部省略正面
図、第２図は第１図の−線から下の平面図、
第３図は本考案による定盤構造の荷重とたわみの
関係を説明するための概念図、第４図は本考案に
よる上定盤のたわみとその上面の伸縮の関係を示
す説明図、第５図は従来の定盤を示す一部省略正
面図、第６図は第５図の−線から下の平面
図、第７図は従来の定盤の荷重とたわみの関係を
説明するための概念図である。 １……架台、２……弾性支持部材、４……ステ
ージ部、５……被処理材、６ａ，６ｂ……レーザ
ミラー、７ａ，７ｂ……レーザ干渉計、８……処
理部、１２……下定盤、１３……上定盤、１４…
…連結部、ｅ……すき間、Ｗ……変動荷重。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 下面の複数個所を直接または間接的に弾性支
   持部材によつて支持され、上面上で精密な処理
   を施こすための基準部材となる定盤の構造であ
   つて、下面の複数個所を直接または間接的に弾
   性支持部材によつて支持された下定盤と、同下
   定盤の上に剛体の連結部を介して搭載された上
   定盤とを具備し、かつ前記弾性支持部材は下定
   盤の外方寄りに位置し、前記剛体の連結部は上
   定盤に作用する変動荷重の作用範囲に対応すべ
   く前記弾性支持部材の位置に比較して中央寄り
   に位置し、上下定盤間には許容荷重によつては
   両者が接触しないだけのすき間を有することを
   特徴とする精密処理用定盤構造。 ２ 上定盤が低熱膨張係数の部材で形成されてい
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の精密処理用定盤構造。