JPH069773B2 - Stage feeding device - Google Patents

Stage feeding device

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JPH069773B2
JPH069773B2 JP13594785A JP13594785A JPH069773B2 JP H069773 B2 JPH069773 B2 JP H069773B2 JP 13594785 A JP13594785 A JP 13594785A JP 13594785 A JP13594785 A JP 13594785A JP H069773 B2 JPH069773 B2 JP H069773B2
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feed screw
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明はステージ送り装置に関し、特にLSIなどの半
導体製造装置における微細加工或いは検査用等の比較的
ストロークの長い精密位置決めに好適なステージ送り装
置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage feed device, and more particularly to a stage feed device suitable for precision positioning with a relatively long stroke such as for fine processing or inspection in a semiconductor manufacturing apparatus such as an LSI. .

[従来技術] 光、電子線またはX線などを利用した露光装置をはじめ
として、LSIなどの微細パターンの加工或いは検査を
行なう各種半導体製造装置では、被加工物であるウエハ
あるいは露光用のマスクまたはレクチルをステージに保
持させて直線送りにより精密に位置決めする。このよう
なステージ送り装置には、比較的長いストロークが要求
されるため、目標停止位置近辺まで高速送りをする位置
決め精度の低い粗動送りと、目標停止位置近くで粗位置
決めされたステージを目標停止位置に高精度で位置決め
する微動送りとの両機能を行なう送り機構が設けられる
のが一般的であり、従来は第4図に示すような2軸送り
ネジ方式のもの、或いは第5図に示すように1軸差動送
りネジ方式のものが主流であった。
[Prior Art] In various semiconductor manufacturing apparatuses that process or inspect a fine pattern such as an LSI including an exposure apparatus that uses light, an electron beam, or an X-ray, a wafer that is a workpiece, an exposure mask, or an exposure mask Hold the reticle on the stage and position it precisely by linear feed. Since such a stage feed device requires a relatively long stroke, coarse movement feed with low positioning accuracy that performs high-speed feed to the vicinity of the target stop position, and target stop of the stage that is roughly positioned near the target stop position In general, a feed mechanism that performs both functions of positioning with high precision and fine movement feed is provided. Conventionally, a biaxial feed screw type as shown in FIG. 4 or a feed mechanism shown in FIG. Thus, the uniaxial differential feed screw type was the mainstream.

第4図に示す2軸送りネジ方式では、ベース401上に配
置されたガイドレール402にガイドベアリング403によっ
てテーブル404を直線移動可能に支持し、ベース401に軸
受405によって支持された粗動送りネジ406にテーブ
ル404の送りナット407を螺合させ、送りネジ406を粗動
送り用駆動モータ408で回転駆動するようにし、さらに
前記テーブル404上に別のガイドレール409を配置して、
このガイドレール409にガイドベアリング410によってス
テージ411を直線移動可能に支持し、テーブル404に軸受
412によって支持された微動送りネジ413にステージ411
の送りナット414を螺合させ、送りネジ413を微動送り用
駆動モータ415で回転駆動するようにして、両送りネジ4
06と413による2重送りネジ構造でステージ411の粗・微
動を行なわせるようにしてある。
In the two-axis feed screw system shown in FIG. 4, a table 404 is linearly movable by a guide bearing 403 on a guide rail 402 arranged on a base 401, and a coarse feed screw supported by a bearing 405 on the base 401. The feed nut 407 of the table 404 is screwed to 406, the feed screw 406 is rotated by a coarse feed drive motor 408, and another guide rail 409 is arranged on the table 404.
The guide bearing 410 supports the stage 411 on the guide rail 409 so that the stage 411 can move linearly, and the table 404 supports the bearing.
Stage 411 to fine feed screw 413 supported by 412
The feed nut 414 of 4 is screwed, and the feed screw 413 is rotationally driven by the fine movement feed drive motor 415.
The double feed screw structure of 06 and 413 is used to perform the coarse / fine movement of the stage 411.

また第5図に示す1軸差動送りネジ方式では、ベース50
1上に配置されたガイドレール502にガイドベアリング50
3によってステージ504を直線移動可能に支持し、ベース
501に図示しない軸受によって支持された送り軸505に微
小なリード差をもつ送りネジ部506と507とを設け、一方
の送りネジ部506にステージ504の送りナット508を螺合
させると共に、他方の送りネジ部507には、切換クラッ
チ装置509によってベース501または送り軸505のいずれ
かに対して選択的に固定可能な差動ナット510を螺合さ
せ、送り軸505を駆動モータ511によって回動させるよう
になっており、切換クラッチ装置509により差動ナット5
10を送り軸505に固定するとクラッチ装置内でナット510
がベースに対して自由回転可能となるのでモータ511の
1回転につき送りネジ部506のネジのリード分だけステ
ージ504の早送りができ、また切換クラッチ509により差
動ナット510をベース501に対して固定すると、モータの
1回転につき送り軸505自体が送りネジ部507のネジのリ
ード分だけ逆方向に送られるので、ステージ504をモー
タ511の1回転につき両送りネジ部506と507のリード差
に相当する分だけ微小送りすることができる。
In the 1-axis differential feed screw method shown in Fig. 5, the base 50
1 Guide bearings 50 on the guide rails 502 located above
The stage 504 is supported by 3 so that it can move linearly.
A feed screw 506 and 507 having a minute lead difference is provided on a feed shaft 505 supported by a bearing (not shown) on 501, and a feed nut 508 of a stage 504 is screwed onto one feed screw 506 while A differential nut 510, which can be selectively fixed to either the base 501 or the feed shaft 505 by a switching clutch device 509, is screwed onto the feed screw portion 507, and the feed shaft 505 is rotated by a drive motor 511. The switching clutch device 509 allows the differential nut 5
When 10 is fixed to the feed shaft 505, the nut 510
Can freely rotate with respect to the base, so that the stage 504 can be fast-forwarded by the lead of the screw of the feed screw portion 506 per one rotation of the motor 511, and the differential nut 510 is fixed to the base 501 by the switching clutch 509. Then, since the feed shaft 505 itself is fed in the opposite direction by the lead of the screw of the feed screw portion 507 per one rotation of the motor, the stage 504 corresponds to the lead difference between both feed screw portions 506 and 507 per one rotation of the motor 511. A minute amount can be fed as much as it does.

しかしながら、第4図および第5図に示す従来の装置で
は、送りネジの中心軸上にステージの重心がなく、換言
すれば力の作用線上にステージの重心がないので、ベー
スを竪形に配置して用いる場合にはガイドベアリングに
オーバーハング荷重がかかり、ガイドレールとガイドベ
アリングとの間にこじれが生じてベアリング寿命および
案内精度を損う欠点があるほか、ステージを真空雰囲気
中に配置する必要がある場合は、送りネジやガイドベア
リングの潤滑油の蒸発による焼付きや、モータを耐真空
用に達成しなければならないなどの問題点があり、この
ため特にベローズ等で真空シールしにくい複雑な構造の
送りネジ機構とモータを真空チヤンバ外に配置して、チ
ヤンバ内でガイドレールに支持案内されたステージに伝
達機構を介して送りネジの動きを伝えるようにするにし
ても、粗動および微動用の両送りネジ機構をチャンバ外
に配置しなければならないので、ステージの所要ストロ
ーク全長分以上の設置スペースがチャンバ外に必要とな
る。
However, in the conventional device shown in FIGS. 4 and 5, the center of gravity of the stage is not located on the central axis of the feed screw, in other words, the center of gravity of the stage is not located on the line of action of force, so that the base is arranged vertically. If it is used for a long time, the guide bearing will be overhung and the twist will occur between the guide rail and the guide bearing, which will impair the service life of the bearing and the guiding accuracy.In addition, the stage must be placed in a vacuum atmosphere. If there is any, there are problems such as seizure due to evaporation of lubricating oil of the feed screw and guide bearing, and that the motor must be made to be vacuum resistant. The feed screw mechanism of the structure and the motor are arranged outside the vacuum chamber, and are fed to the stage supported by the guide rails inside the chamber via the transmission mechanism. Even if the movement of the screw is transmitted, both feed screw mechanisms for coarse and fine movement must be placed outside the chamber, so an installation space more than the required total stroke of the stage is required outside the chamber. .

[発明の目的] 本発明の課題は、ステージの重心を力の作用線上に位置
させる構成をとり易くすると共に、ステージ内に粗動送
りストローク部を収納配置することができ、真空雰囲気
内で焼付きを起しやすい特に送りネジ機構を真空チャン
バ外に配置する場合に従来に比べてチャンバ外の突出部
分をコンパクトにすることができ、さらに粗位置決め停
止時のクランプ力を増大すると同時にクランプ部をコン
パクトにすることのできる構造の簡単な精密位置決め用
のステージ送り装置を提供することにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to facilitate the configuration in which the center of gravity of the stage is located on the line of action of force, and to store and arrange the coarse movement feed stroke part in the stage, and to fire in a vacuum atmosphere. In particular, when the feed screw mechanism is placed outside the vacuum chamber, the protruding part outside the chamber can be made more compact than before, and the clamping force at the time of rough positioning stop can be increased and at the same time the clamping part can be An object of the present invention is to provide a stage feed device for precision positioning, which has a simple structure and can be made compact.

[発明の構成] 本発明のステージ送り装置は粗動送り手段と微動送り手
段、およびクランプ手段とを備えており、粗動送り手段
は、流体の給排によってステージを高速で比較的大きな
ストロークにわたり直線移動させるピストンシリンダア
ッセンブリによって構成され、クランプ手段は、このピ
ストンシリンダアッセンブリのピストンとシリンダとの
相対移動をピエゾ素子の発生力によってロック可能な例
えばピストンロッドを周囲から緊締するピエゾ素子内蔵
クランプ機構によって構成され、さらに微動送り手段
は、前記クランプ手段によりロックされた状態のピスト
ンシリンダアッセンブリを介してステージを比較的低速
で所要ストロークにわたり直線移動させる送りネジ装置
によって構成されている。
[Structure of the Invention] The stage feed device of the present invention includes a coarse movement feed means, a fine movement feed means, and a clamp means. The coarse movement feed means moves the stage at a high speed over a relatively large stroke by supplying and discharging fluid. It is composed of a piston cylinder assembly that moves linearly, and the clamping means can lock the relative movement between the piston and the cylinder of this piston cylinder assembly by the generated force of the piezo element, for example, by a piezo element built-in clamping mechanism that tightens the piston rod from the surroundings. Further, the fine movement feed means is constituted by a feed screw device for linearly moving the stage over a required stroke at a relatively low speed via the piston cylinder assembly locked by the clamp means.

ステージと送りネジ装置との間に介在するピストンシリ
ンダアッセンブリは、ひとつの態様ではそのピストンが
送りネジ装置に、そしてシリンダがステージに固定さ
れ、別の態様ではその逆の構成となっている。
The piston-cylinder assembly interposed between the stage and the lead screw device has a piston fixed to the feed screw device and a cylinder fixed to the stage in one embodiment, and vice versa in another embodiment.

クラップ手段は、粗動送り時にピストンとシリンダの相
対移動すなわちピストンシリンダアッセンブリの本来の
流体による作動を許容し、微動送り時にはピエゾ素子に
よる強力な緊締力によってピストンとシリンダとの軸方
向の相対移動を固定し、送りネジ装置によるステージ移
動のための動きを単に伝達するだけとする。この場合、
クランプの機構としては、クランプ時にクランプ手段自
体がシリンダの径方向に関してシリンダと相対移動可能
であってもよく、クランプの緊締力をピストンロッド中
心に向けて三方向以上の分力として作用させるようにし
てもよい。
The clap means allows the relative movement of the piston and the cylinder during coarse feed, that is, the operation of the piston-cylinder assembly by the original fluid, and during the fine feed, the strong clamping force of the piezo element allows the relative movement of the piston and cylinder in the axial direction. It is fixed and the movement for moving the stage by the feed screw device is simply transmitted. in this case,
The clamping mechanism may be such that the clamping means itself can move relative to the cylinder in the radial direction of the cylinder during clamping, and the clamping force of the clamp is applied to the piston rod center as a component force in three or more directions. May be.

[発明の作用] 本発明のステージ送り装置では、粗動送り手段がピスト
ンシリンダアッセンブリによって構成されているので、
これをステージの重心を貫ぬく中心線位置にてステージ
内に配置しても構造の複雑化は問題にならず、また真空
チャンバ内に配置する場合も、ピストンロッドとクラン
プ手段およびガイドレールは単に棒状などの単純なもの
であるのでベローズによって真空シールできるから、殆
んどのストローク分を担う粗動送り手段をチャンバ内に
配置でき、チャンバ外には微動送り用の送りネジ装置だ
けを配置すればよいことになるのでそれだけチャンバ外
の装置配置がコンパクトになる。さらに粗動送り用のア
クチュエータがピストンシリンダアッセンブリであるの
で送りネジ方式に比べて構造がシンプルとなり、最終停
止目標位置への位置決めは微動送り手段の送り手段の送
りネジ装置で行なえるので、位置決め精度は高精度を望
むことができる。またクランプ手段はピエゾ素子の伸長
による力をピストンロッドの緊締に利用するので小形軽
量でも強力であり、保持力発生のための消費エネルギー
を少なくすることが可能である。
[Operation of the Invention] In the stage feeding device of the present invention, since the coarse movement feeding means is constituted by the piston cylinder assembly,
Even if this is placed in the stage at a centerline position that passes through the center of gravity of the stage, the structure does not become complicated, and when it is placed in the vacuum chamber, the piston rod, the clamping means, and the guide rail are simply Since it is a rod-shaped simple one, it can be vacuum-sealed by the bellows, so the coarse feed means that takes most of the stroke can be placed inside the chamber, and only the feed screw device for fine feed can be placed outside the chamber. Since this is good, the apparatus arrangement outside the chamber becomes compact. Furthermore, since the actuator for coarse movement feed is a piston cylinder assembly, the structure is simpler than that of the feed screw method, and positioning to the final stop target position can be performed by the feed screw device of the feed means of the fine feed means, so positioning accuracy Can desire high precision. Further, since the clamp means uses the force due to the extension of the piezo element to tighten the piston rod, it is strong even in a small size and light weight, and it is possible to reduce the energy consumption for generating the holding force.

本発明は一層の理解のために好適な実施例を示せば以下
の通りである。
The present invention is as follows if a preferred embodiment is shown for better understanding.

[実施例] 第1図において、ステージ1はy軸方向へ直線移動され
るようにリニアガイドシャフト2a及び2bにより案内支持
されている。ステージ1内にはピストンシリンダアッセ
ンブリ3が配置され、該アッセンブリ3のシリンダ側が
ステージ1と固定関係にある。アッセンブリ3はステー
ジ1の粗動送り手段を構成し、可撓チューブ6a,6bを介
して給排される流体によりそのピストンロッド5に対し
てステージ1を相対移動させる。ステージ1にはピスト
ンロッド5を囲んでクランプ装置4が取付けられてお
り、アッセンブリ3による粗動送りの粗位置決め停止以
後のロック、すなわちステージ1をピストンロッド5に
ロックすることができるようになっている。ピストンロ
ッド5の先端には、球面継手11を介して二又状の微動送
りロッド12が連結されており、このロッド12の二又の先
端は微動送りナット8を有するハウジングブロック13に
固定されている。ナット8は、軸受10に支持された微動
送りネジ7に螺合しており、駆動モータ9によるネジ7
の回転によってハウジングロック13、そして二又ロッ
ド12および継手11を介してピストンロッド5を微動させ
るようになされている。
[Embodiment] In FIG. 1, the stage 1 is guided and supported by linear guide shafts 2a and 2b so as to be linearly moved in the y-axis direction. A piston cylinder assembly 3 is arranged in the stage 1, and the cylinder side of the assembly 3 is in a fixed relationship with the stage 1. The assembly 3 constitutes the coarse feed means of the stage 1, and moves the stage 1 relative to the piston rod 5 by the fluid supplied and discharged through the flexible tubes 6a and 6b. A clamp device 4 is attached to the stage 1 so as to surround the piston rod 5, so that the stage 3 can be locked after the coarse positioning feed rough stop by the assembly 3, that is, the stage 1 can be locked to the piston rod 5. There is. A bifurcated fine movement feed rod 12 is connected to the tip of the piston rod 5 via a spherical joint 11. The bifurcated tip of the rod 12 is fixed to a housing block 13 having a fine feed nut 8. There is. The nut 8 is screwed on the fine feed screw 7 supported by the bearing 10, and the screw 7 by the drive motor 9 is screwed.
The rotation of the housing allows the piston rod 5 to be finely moved via the housing lock 13, and the forked rod 12 and the joint 11.

クランプ装置4の具体例が第2図および第2A図に示さ
れており、ピストンロッド5を取り巻いて嵌められた先
端3ツ割り状の円筒バネ16と、ピエゾ素子14と、このピ
エゾ素子14に電圧を印加したときの該素子の伸長によっ
て円筒バネ16の三ツ割り部を縮径するクランプ機構、す
なわち加圧ブロック17および分力発生用Vブロック18と
をハウジング15内に組み込んでなる。すなわちハウジン
グ15はアッセンブリ3のシリンダに対して例えば弾性機
構によってシリンダ半径方向にのみ相対移動可能に取付
けられ、ピエゾ素子14は位置調整ネジ19を介してハウジ
ング15に当接支持されている。このクランプ装置4にお
いて、ピエゾ素子14が非付勢状態では、ピストンロッド
5は円筒バネ16内を自由に摺動可能であるが、ピエゾ素
子14に電圧を印加してこれを付勢すると該素子が数〜数
十ミクロン伸び、これにより加圧ブロック17とVブロッ
ク18との間で円筒バネ16が三方向から押圧されて縮径す
るのでロッド5が緊締され、この場合、ピエゾ素子14の
伸長による縮径力は両ブロック17,18により三方向から
ロッドの中心へ向う摩擦クランプ力となってピストンロ
ッド5を緊締するのでピストンロッド5への求心力とし
て作用し、ハウジング15が径方向に倣うことによりクラ
ンプ軸のロッドのこじりがなく、クランプの再現性が向
上し、且つピストンロッド5の損傷が防止されるように
なっている。ピエゾ素子は小形軽量で発生力も大きく、
従ってクランプ装置4は非常にコンパクトでクランプ力
の大きいものとすることができる。
A concrete example of the clamp device 4 is shown in FIG. 2 and FIG. 2A, in which a cylindrical spring 16 having a three-way tip and fitted around the piston rod 5, a piezo element 14, and the piezo element 14 are provided. A clamping mechanism for reducing the diameter of the three-divided portion of the cylindrical spring 16 by the expansion of the element when a voltage is applied, that is, a pressure block 17 and a component force generating V block 18, is incorporated in the housing 15. That is, the housing 15 is attached to the cylinder of the assembly 3 so as to be relatively movable only in the cylinder radial direction by, for example, an elastic mechanism, and the piezo element 14 is supported in contact with the housing 15 via a position adjusting screw 19. In the clamp device 4, the piston rod 5 can freely slide in the cylindrical spring 16 when the piezo element 14 is in the non-biased state. Is expanded by several to several tens of microns, whereby the cylindrical spring 16 is pressed between the pressure block 17 and the V block 18 in three directions to reduce the diameter, so that the rod 5 is tightened. In this case, the piezoelectric element 14 is expanded. The reducing force due to becomes a frictional clamping force from three directions toward the center of the rod by both blocks 17 and 18 and tightens the piston rod 5, so that it acts as a centripetal force to the piston rod 5 and the housing 15 follows the radial direction. Thus, the rod of the clamp shaft is not twisted, the reproducibility of the clamp is improved, and the piston rod 5 is prevented from being damaged. The piezo element is small, lightweight, and has a large generating force.
Therefore, the clamping device 4 can be very compact and have a large clamping force.

以上の構成をもつ第1図の実施例装置において、ステー
ジ1の粗動送りは、まずモータ9にサーボロックをか
け、送りネジ7と回り止め機構付き送りナット8とを相
対的に動かないようにロックしてから行なうのがひとつ
の方法である。この場合、ピストンロッド5は固定位置
に止まったままであり、加圧流体(5〜7Kgbf/cm2)を
可撓チューブ6a,6bを介して給排することによりピスト
ンシリンダアッセンブリ3のシリンダ側、すなわちステ
ージ1の前後進を行ない、所要ストロークの粗動送りを
行ない。ステージ1が目標停止位置近辺の所定粗位置精
度内位置に到達したときにクランプ装置4のピエゾ素子
14に電圧を印加してステージ1の移動を止め、これによ
りステージ1の粗位置決めが行なわれる。
In the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 having the above-mentioned configuration, in coarse movement feed of the stage 1, first, the motor 9 is servo-locked so that the feed screw 7 and the feed nut 8 with a rotation stop mechanism do not move relative to each other. One way is to lock it to. In this case, the piston rod 5 remains stationary at the fixed position, and the pressurized fluid (5 to 7 kgbf / cm 2 ) is supplied and discharged through the flexible tubes 6a and 6b, that is, on the cylinder side of the piston cylinder assembly 3, that is, Performs forward / backward movement of stage 1 and performs coarse movement feed for the required stroke. When the stage 1 reaches a position within a predetermined coarse position accuracy near the target stop position, the piezo element of the clamp device 4
A voltage is applied to 14 to stop the movement of the stage 1, and thereby the coarse positioning of the stage 1 is performed.

次いで微動送りを行なうが、この場合、クランプ装置4
はピエゾ素子14に電圧を印加したまま動作状態に置かれ
る。駆動モータ9の回転により送りネジ7が所要回転数
だけ回転させられるが、このとき送りナット8はハウジ
ングブロック13に固定されているので、送りネジ7が1
回転するたびにハウジングブロック13がネジ7のリード
分だけ送られ、この動きがロッド12から継手11を介して
ピスンロッド5に伝達され、クランプ装置4を介してス
テージ1が微動送りされることになる。
Then, the fine movement is performed. In this case, the clamp device 4
Is placed in an operating state with a voltage applied to the piezo element 14. The feed screw 7 is rotated by a required number of rotations by the rotation of the drive motor 9, but at this time, since the feed nut 8 is fixed to the housing block 13, the feed screw 7 is 1
Each time it rotates, the housing block 13 is fed by the amount of the lead of the screw 7, and this movement is transmitted from the rod 12 to the piston rod 5 via the joint 11, and the stage 1 is finely fed via the clamp device 4. .

第1図の例では、ピストンロッド5、二又ロッド12とハ
ウジングブロック13および送りナット8を含む送りユニ
ット、そして送りネジ7が全て同軸上に配置されると共
にこの同軸上にステージ1の重心が位置させられてお
り、さらにガイドシャフト2a,2bを含めて前記各同軸要
素の中心軸が同一平面内に配置されている。すなわち、
力の作用線がステージ1の重心を貫ぬくようになってい
るので、これを竪形配置にしたときにオーバーハング荷
重によるガイドシャフトとそのベアリングに対するこじ
りの発生を最小にできるようになっている。
In the example of FIG. 1, the piston rod 5, the forked rod 12, the feed unit including the housing block 13 and the feed nut 8, and the feed screw 7 are all arranged coaxially, and the center of gravity of the stage 1 is coaxially arranged. The central axes of the respective coaxial elements including the guide shafts 2a and 2b are arranged in the same plane. That is,
Since the line of action of force penetrates through the center of gravity of the stage 1, it is possible to minimize the occurrence of twisting of the guide shaft and its bearing due to overhang load when this is arranged vertically. .

前記実施例装置を真空チャンバ内に配置する場合、例え
ばガイドシャフト2a,2bのための潤滑油に蒸気圧の低い
ものを使用し、ピストンシリンダアッセンブリ3のピス
トンロッドのすべり面を真空シール構造にして、継手11
の部分から送りネジ側の機構をチャンバ外の大気中に置
き、ピストンロッド5からステージ1側の機構をチャン
バ内に配置することで低真空チャンバ向きのものとする
ことができる。この場合、粗動送りストローク分の殆ん
どが真空チャンバ内に収納されるので、チャンバ外装置
が非常にコンパクトになる。
When the apparatus of the above-mentioned embodiment is arranged in a vacuum chamber, for example, a lubricating oil having a low vapor pressure is used for the guide shafts 2a and 2b, and the sliding surface of the piston rod of the piston cylinder assembly 3 has a vacuum seal structure. , Fitting 11
By placing the mechanism on the side of the feed screw from the above portion in the atmosphere outside the chamber and arranging the mechanism on the side of the stage 1 from the piston rod 5 in the chamber, it is possible to make it suitable for the low vacuum chamber. In this case, most of the coarse feed stroke is accommodated in the vacuum chamber, so the apparatus outside the chamber becomes very compact.

またこれに加えてガイドシャフト2a,2b、クランプ装置
4とピストンロッド5およびチューブ6a,6bを、第3図
に示すようにベローズ31,32およびOリング33,34によ
って真空チャンバ35内で真空シールすることにより、潤
滑油の蒸発を高度に防止することが可能となり、従って
これら真空シール要素の付加によって高真空チャンバ向
きのシステムとすることができる。
In addition to this, the guide shafts 2a, 2b, the clamp device 4, the piston rod 5, and the tubes 6a, 6b are vacuum-sealed in the vacuum chamber 35 by bellows 31, 32 and O-rings 33, 34 as shown in FIG. By doing so, it is possible to highly prevent the evaporation of the lubricating oil, and therefore, by adding these vacuum sealing elements, a system suitable for a high vacuum chamber can be obtained.

尚、前記実施例では粗動送り時に微動送り側をロックし
て作動させた例を述べたが、これは例えば粗動送り時に
微動用送りネジ7を連動させて送りナット8を粗動送り
と同方向に送り、ステージ1とピストンロッド5との相
対的な動きを少なくした状態でクランプ装置4を動作さ
せるようにして、粗動送りの位置決め精度の向上とクラ
ンプ装置4の作動によるピストンロッド5の損傷防止と
を計っていてもよい。
In the above embodiment, an example in which the fine movement feed side is locked and operated during coarse movement feed is described. However, for example, during coarse movement feed, the fine movement feed screw 7 is interlocked to move the feed nut 8 to coarse movement feed. By moving the clamp device 4 in the same direction while reducing the relative movement between the stage 1 and the piston rod 5, the positioning accuracy of coarse motion feed is improved and the piston rod 5 is operated by the operation of the clamp device 4. The damage may be prevented.

[発明の効果] 以上に述べたように、本発明によれば、直線案内された
一軸方向に移動可能なステージにおいて、粗動送りに流
体駆動ピストンシリンダアッセンブリを、微動送りに送
りネジ装置を用いると共に、両者間の作動伝達にピスト
ンシリンダアッセンブリの作動をピエゾ素子の伸長によ
ってロック可能なクランプ装置を用いているので、粗位
置決めのクランプが小形軽量のクランプ装置で強力に行
なえると共に位置決め精度も向上でき、また横、竪のス
テージ姿勢にかかわらず精密な送りが可能であり、特に
竪型配置のステージの場合に直線案内にかかるオーバー
ハング荷重を軽減可能な構成がとり易いので、送り精度
の向上とベアリング寿命の延長を計ることができ、また
大気内と真空内との両方の用途に適合可能な構成をとり
得ると共に、特に真空チャンバ内に配置する粗・微動ス
テージに適用する場合に、粗動送りストローク分の殆ん
どをチャンバ内に収容でき、チャンバ外には微動送り部
分のみを配置すればよいので、チャンバ外装置がコンパ
クトになるものである。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a linearly guided stage that is movable in one axis direction, a fluid-driven piston cylinder assembly is used for coarse motion feed and a feed screw device is used for fine motion feed. At the same time, a clamp device that can lock the operation of the piston-cylinder assembly by extending the piezo element is used to transmit the operation between the two, so that rough positioning clamps can be performed strongly with a compact and lightweight clamping device, and positioning accuracy is also improved. In addition, it is possible to perform precise feed regardless of the horizontal or vertical stage posture, and especially in the case of a vertical layout stage, it is easy to take a configuration that can reduce the overhang load applied to the linear guide, so the feed accuracy is improved. And bearing life can be extended, and the structure can be adapted for both in-air and in-vacuum applications. In addition, especially when it is applied to a coarse / fine movement stage arranged in a vacuum chamber, most of the coarse movement stroke can be accommodated in the chamber, and only the fine movement portion needs to be arranged outside the chamber. The device outside the chamber becomes compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明は実施例を一部切欠いて示す斜視図、第
2図はクランプ装置の具体例を示す正面図、第2A図は
クランプ装置の要部の部分を示す斜視図、第3図は要部
の真空シールの例を示す部分断面図、第4図および第5
図はそれぞれ従来例を示す側面図である。 1:ステージ、2a,2b:ガイドシャフト、3:ピストン
シリンダアッセンブリ、4:クランプ装置、5:ピスト
ンロッド、7:送りネジ、8:送りナット、9:駆動モ
ータ、11:球面継手、12:微動送りロッド、13:ハウジ
ングブロック、14:ピエゾ素子、16:先端三ツ割り円筒
バネ、17:加圧ブロック、18:分力発生用Vブロック。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention with a part cut away, FIG. 2 is a front view showing a concrete example of a clamp device, FIG. 2A is a perspective view showing a main part of the clamp device, and FIG. The figures are partial cross-sectional views showing an example of a vacuum seal of the main part, FIG. 4 and FIG.
Each of the figures is a side view showing a conventional example. 1: Stage, 2a, 2b: Guide shaft, 3: Piston cylinder assembly, 4: Clamp device, 5: Piston rod, 7: Feed screw, 8: Feed nut, 9: Drive motor, 11: Spherical joint, 12: Fine movement Feed rod, 13: housing block, 14: piezo element, 16: three-end cylindrical spring, 17: pressure block, 18: component force generating V block.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】微細加工用などのステージを精密送りする
ものにおいて、流体の給排によってステージを直線移動
させるピストンシリンダアッセンブリによって構成され
た粗動送り手段と、前記ピストンシリンダアッセンブリ
のピストンとシリンダとの相対移動をピエゾ素子の発生
力によってロック可能なクランプ手段と、ロック状態の
ピストンシリンダアッセンブリを介してステージを直線
移動させる送りネジ装置によって構成された微動送り手
段とを備えたことを特徴とするステージ送り装置。
Claims: 1. In a stage for precisely feeding a stage for microfabrication or the like, a coarse movement feeding means constituted by a piston-cylinder assembly for linearly moving the stage by supplying and discharging a fluid, and a piston and a cylinder of the piston-cylinder assembly. Clamping means that can lock the relative movement of the stage by the generated force of the piezo element, and fine movement feeding means configured by a feed screw device that linearly moves the stage through the locked piston cylinder assembly. Stage feed device.
【請求項2】ピストンシリンダアッセンブリのシリンダ
がステージに固定され、該アッセンブリのピストンが送
りネジ装置によって直線駆動可能になされた特許請求の
範囲第1項に記載のステージ送り装置。
2. The stage feed device according to claim 1, wherein the cylinder of the piston cylinder assembly is fixed to the stage, and the piston of the assembly is linearly driven by a feed screw device.
【請求項3】ピストンシリンダアッセンブリのピストン
がステージに固定され、該アッセンブリのシリンダが送
りネジ装置によって直線駆動可能になされた特許請求の
範囲第1項に記載のステージ送り装置。
3. The stage feed device according to claim 1, wherein the piston of the piston-cylinder assembly is fixed to the stage, and the cylinder of the assembly can be linearly driven by a feed screw device.
【請求項4】クランプ手段が、電圧の印加によって伸長
するピエゾ素子と、該ピエゾ素子の伸長によってピスト
ンシリンダアッセンブリのピストンロッドをシリンダに
対し軸方向移動に関して緊締するクランプ機構とを含む
特許請求の範囲第1項記載のステージ送り装置。
4. The clamp means includes a piezo element that extends by the application of a voltage, and a clamp mechanism that tightens the piston rod of the piston-cylinder assembly with respect to the axial movement of the piston rod by the extension of the piezo element. The stage feeding device according to item 1.
【請求項5】クランプ機構がシリンダの径方向に関して
シリンダと相対移動可能であり、ピストンロッドに対す
る緊締力を該ロッドの中心軸と交叉する作用線上にて少
なくとも三方向から作用させる分力発生手段を含む特許
請求の範囲第4項に記載のステージ送り装置。
5. A component force generating means, wherein the clamp mechanism is relatively movable with respect to the cylinder in the radial direction of the cylinder, and exerts a tightening force on the piston rod from at least three directions on a line of action intersecting the central axis of the rod. The stage feeding device according to claim 4, which includes the stage feeding device.
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