JPH0968805A - Device for setting gap between mask and work - Google Patents
Device for setting gap between mask and workInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを通した光
をワークに照射して露光するプロキシミティ露光装置に
おける間隙設定装置に関し、さらに詳細には、荷重の大
きな大型のワーク／ワークステージを支持することが可
能な間隙設定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gap setting device in a proximity exposure device that irradiates a work with light passing through a mask to expose the work, and more particularly, to a large work / work stage supporting a large load. The present invention relates to a gap setting device that can be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子や液晶画面、インクジェット
方式のプリンターヘッド、あるいは、一枚の基板の上に
多種多数の電気素子を製作して一つのモジュールにする
マルチチップ・モジュール等、ミクロンサイズの加工が
必要である様々の電気部品の製作工程に露光工程が用い
られている。2. Description of the Related Art Micron-sized processing such as semiconductor devices, liquid crystal screens, inkjet printer heads, or multichip modules that produce a large number of electrical devices on a single substrate into one module The exposure process is used in the manufacturing process of various electric parts that require
【０００３】上記露光工程における露光方式は、マスク
の像を投影レンズまたはミラーでワーク上に結像させる
投影露光方式、マスクとワークを密着させた状態で平行
光を照射する密着露光方式、マスクとワークの間にわず
かな間隙を設けた状態で平行光を照射するプロキシミテ
ィ露光方式に大別される。密着露光方式とプロキシミテ
ィ露光方式は、投影露光方式に比べ解像度が悪い反面、
高価な投影レンズを用いないため、露光装置が安価であ
るという利点を持つ。さらに、プロキシミティ露光方式
は、密着露光方式に比べ、マスクとワークが接触しない
ためにマスクに汚れが付きにくく、マスクが長寿命であ
るという利点を持つ。The exposure method in the above-mentioned exposure process is a projection exposure method in which an image of a mask is formed on a work by a projection lens or a mirror, a contact exposure method in which parallel light is applied while the mask and the work are in close contact, and a mask It is roughly classified into a proximity exposure method in which parallel light is emitted with a slight gap provided between the works. Although the contact exposure method and the proximity exposure method have poorer resolution than the projection exposure method,
Since an expensive projection lens is not used, there is an advantage that the exposure apparatus is inexpensive. Further, the proximity exposure method has an advantage over the contact exposure method in that the mask and the work are not in contact with each other, so that the mask is less likely to be contaminated and the mask has a long life.
【０００４】図６は従来のプロキシミティ露光装置の構
成の一例を示す図である。同図において、１１はマスク
ステージ、Ｍはマスクであり、マスクステージ１１には
管路１１ａが設けられ、該管路１１ａを介して供給され
る真空圧によりマスクＭが吸着固定される。１２はワー
クステージ、Ｗはワークであり、ワークステージ１２に
は管路１２ａが設けられ、該管路１２ａを介して供給さ
れる真空圧によりワークＷが吸着固定される。FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional proximity exposure apparatus. In the figure, 11 is a mask stage, M is a mask, the mask stage 11 is provided with a conduit 11a, and the mask M is adsorbed and fixed by a vacuum pressure supplied through the conduit 11a. 12 is a work stage and W is a work. The work stage 12 is provided with a pipe line 12a, and the work W is adsorbed and fixed by a vacuum pressure supplied through the pipe line 12a.
【０００５】１３は後述する間隙設定機構、１４はベー
スであり、ベース１４は図示しないワークステージ駆動
機構により、ＸＹＺθ（Ｘは図６の左右方向、Ｙは同図
の前後方向、Ｚは同図に上下方向、θはワークステージ
面に垂直な軸を中心とした回転）に移動可能に構成され
ている。なお、間隙設定機構１３としては、本出願人が
先に提案した特開平７−７４０９６号公報に開示したも
のを使用することができ、以下、上記公報に開示した間
隙設定機構について説明する。Numeral 13 is a gap setting mechanism which will be described later, 14 is a base, and the base 14 is a work stage drive mechanism (not shown). The vertical direction and θ are rotatable about an axis perpendicular to the work stage surface). As the gap setting mechanism 13, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-74096 previously proposed by the present applicant can be used, and the gap setting mechanism disclosed in the above publication will be described below.
【０００６】図７は図６に示したマスクステージへの間
隙設定機構の取付態様の一例を示す図であり、同図にお
いて、Ｍはマスク、１２はワークステージ、Ｗはワー
ク、１３は間隙設定機構、１４はベースであり、間隙設
定機構１３は同図に示すようにベース１１に垂直に３つ
立設されている。なお、ワークステージ１２の位置を確
定するには同図に示すように少なくとも３つの間隙設定
機構が必要となるが、例えば、ワークＭの形状が矩形の
場合には間隙設定機構を４隅に設けることもできる。ま
た、この場合には、３隅に間隙設定機構を設け、他の一
つはバネ等を内蔵した伸縮可能な支持体とすることもで
きる。FIG. 7 is a diagram showing an example of how the gap setting mechanism is attached to the mask stage shown in FIG. 6, in which M is a mask, 12 is a work stage, W is a work, and 13 is a gap setting. A mechanism 14 is a base, and three gap setting mechanisms 13 are vertically provided on the base 11 as shown in FIG. It should be noted that at least three gap setting mechanisms are required to determine the position of the work stage 12 as shown in the figure. For example, when the shape of the work M is rectangular, the gap setting mechanisms are provided at the four corners. You can also Further, in this case, a gap setting mechanism may be provided at the three corners, and the other one may be an expandable / contractible support body having a built-in spring or the like.
【０００７】図８は間隙設定機構の構造の一例を示す分
解斜視図であり、同図により、上記間隙設定機構につい
て説明する。なお、動作の詳細について上記公報を参照
されたい。同図において、１２はワークステージ、２１
はＶ字受けであり、Ｖ字受け２１はワークステージ１２
の下面に埋設され、ボール２２を介してボール受け２５
とつながる。このボール受け２５の中央部には上記ボー
ル２２に対応した円錐状の凹部２４が設けられている。FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the gap setting mechanism. The gap setting mechanism will be described with reference to FIG. Please refer to the above publication for details of the operation. In the figure, 12 is a work stage, 21
Is a V-shaped receiver, and the V-shaped receiver 21 is a work stage 12.
Is embedded in the lower surface of the
Connect with A conical recess 24 corresponding to the ball 22 is provided at the center of the ball receiver 25.
【０００８】また、ワークステージ１２とボール受け２
５は引っ張りバネ２３により互いに引き合っており、ワ
ークステージ１２をベース１４方向に支持している。ボ
ール受け２５の下方にはシャフト２６がつながり、この
シャフト２６はガイド部材であるスプライン２７を介し
てケーシング２８に至り、ケーシング２８を貫通した
後、板状の弾性体である板バネ３０に連結されている。Further, the work stage 12 and the ball receiver 2
5 are attracted to each other by a tension spring 23, and support the work stage 12 in the direction of the base 14. A shaft 26 is connected below the ball receiver 25. The shaft 26 reaches a casing 28 through a spline 27 which is a guide member, penetrates the casing 28, and is connected to a leaf spring 30 which is a plate-like elastic body. ing.
【０００９】シャフト２６はスプライン２７内を摺動
し、スプライン２７によりシャフト２６の動きを上下方
向にのみ規制する。ケーシング２８の内部のシャフト２
６の周囲には、シャフト２６に力を及ぼす圧縮コイルバ
ネ２９が設けられている。板バネ３０は保持手段である
吸着ブロック３１に挟まれており、その一部に凸部３２
が設けられている。そして、吸着ブロック３１には、こ
の凸部３２の位置を検出するセンサ３３が設けられてい
る。センサ３３は、例えば、発光部と受光部から構成さ
れる光学センサであり、凸部３２による光の遮断を検出
して出力を発生する。The shaft 26 slides in the spline 27, and the spline 27 restricts the movement of the shaft 26 only in the vertical direction. Shaft 2 inside casing 28
A compression coil spring 29 that exerts a force on the shaft 26 is provided around the shaft 6. The leaf spring 30 is sandwiched by a suction block 31 which is a holding means, and a convex portion 32 is formed in a part thereof.
Is provided. The suction block 31 is provided with a sensor 33 that detects the position of the convex portion 32. The sensor 33 is, for example, an optical sensor including a light emitting unit and a light receiving unit, and detects an interruption of light by the convex portion 32 and generates an output.
【００１０】また、上記吸着ブロック３１には後述する
ように、板バネ３０を吸着して保持する真空吸着機構が
設けられている。間隙設定機構１３は上記構成を備えて
おり、ベース１４を上昇させワークＷをマスクＭに接触
させたのち、ワークＷをさらに上昇させ、ワークＷとマ
スクＭが実質的にそれ以上相対的に移動できない位置ま
で来ると、その駆動力を吸収するように圧縮コイルバネ
２９が圧縮をはじめる。Further, the suction block 31 is provided with a vacuum suction mechanism for sucking and holding the leaf spring 30, as will be described later. The gap setting mechanism 13 has the above-mentioned configuration, and after raising the base 14 to bring the workpiece W into contact with the mask M, the workpiece W is further raised so that the workpiece W and the mask M move substantially relative to each other. When it reaches a position where the compression cannot be performed, the compression coil spring 29 starts to compress so as to absorb the driving force.
【００１１】この圧縮により、板バネ３０の吸着ブロッ
ク３１に対する相対位置が変化し、板バネ４５に設けら
れた凸部３２も移動し、センサ３３によりこの移動が検
出される。すなわち、凸部３２とセンサ３３の位置関係
により板バネ３０に連結されたワークステージ１２の変
位量を検出することができる。上記のように、マスクＭ
が上昇することによりワークステージ１２に設けられた
各間隙設定機構１３が変位すると、センサ３３が出力を
発生し、この出力は図示しない制御部に送られる。そし
て、全ての間隙設定機構のセンサ３３が出力を発生する
と、上記制御部はベース１４のＺ方向の移動を停止さ
せ、各間隙設定機構１３の吸着ブロック３１に設けられ
た真空吸着機構を作動させ、間隙設定機構１３の圧縮コ
イル２９の圧縮状態を保持させる。Due to this compression, the relative position of the leaf spring 30 with respect to the suction block 31 changes, the convex portion 32 provided on the leaf spring 45 also moves, and this movement is detected by the sensor 33. That is, the displacement amount of the work stage 12 connected to the leaf spring 30 can be detected by the positional relationship between the convex portion 32 and the sensor 33. As described above, the mask M
When each of the gap setting mechanisms 13 provided on the work stage 12 is displaced due to the rise of the, the sensor 33 generates an output, and this output is sent to a control unit (not shown). Then, when the sensors 33 of all the gap setting mechanisms generate outputs, the control unit stops the movement of the base 14 in the Z direction and operates the vacuum suction mechanism provided in the suction block 31 of each gap setting mechanism 13. The compression state of the compression coil 29 of the gap setting mechanism 13 is maintained.
【００１２】これにより、マスクＭとワークＷは平行状
態にセットされるので、この状態でワークステージ１５
を下降させると、マスクＭとワークＷを平行に、かつ、
その間隙を一定にすることができる。図６に戻り、同図
において、ワークＷへの露光は次のように行われる。ま
ず、マスクＭをマスクステージ１１の所定の位置にセッ
トし、管路１１ａより供給される真空圧により保持させ
る。As a result, the mask M and the work W are set in a parallel state, and in this state the work stage 15
Is lowered, the mask M and the work W are made parallel, and
The gap can be made constant. Returning to FIG. 6, in the figure, the exposure of the work W is performed as follows. First, the mask M is set at a predetermined position on the mask stage 11 and held by the vacuum pressure supplied from the conduit 11a.
【００１３】次に、図示しないベース移動部により、ベ
ース１４および間隙設定機構１３を介して接続されてい
るワークステージ１２を下降させ、ワークＷをワークス
テージ１２に載置し、管路１２ａより供給される真空圧
により保持させる。ついで、ベース１４および間隙設定
機構１３を介して接続されているワークステージ１２を
上昇させ、ワークＷをマスクＭに接触させたのち、ワー
クＷをさらに上昇させる。Next, the work stage 12 connected via the base 14 and the gap setting mechanism 13 is lowered by a base moving unit (not shown), the work W is placed on the work stage 12, and is supplied from the conduit 12a. It is held by the applied vacuum pressure. Then, the work stage 12 connected via the base 14 and the gap setting mechanism 13 is raised to bring the work W into contact with the mask M, and then the work W is further raised.
【００１４】これにより、前記したように間隙設定機構
１３の圧縮コイルバネ２９はそれぞれ独立して変位し
て、マスクＭの全面がワークＷと接触し、マスクＭとワ
ークＷの傾きは一致する。この時点で、各間隙設定機構
１３の変位状態を保持させ、ベース１４およびワークス
テージ１２を所定量下降させる。これにより、マスクＭ
とワークＷは平行にかつその間隙が一定に設定される。As a result, as described above, the compression coil springs 29 of the gap setting mechanism 13 are independently displaced, the entire surface of the mask M contacts the work W, and the inclinations of the mask M and the work W match. At this point, the displacement state of each gap setting mechanism 13 is maintained, and the base 14 and the work stage 12 are lowered by a predetermined amount. Thereby, the mask M
And the work W are set in parallel and the gap therebetween is set to be constant.
【００１５】上記のように間隙設定機構１３を設けるこ
とにより、ワークステージ１２にワークＷを載置したと
きにワークＷがマスクＭと平行状態にない場合であって
も、ワークＷとマスクＭを平行かつその間隙を一定に設
定することができる。ワークＷとマスクＭの間隔が一定
値に設定されると、図示しないベース移動部によりワー
クステージ１２をＸＹθ方向に移動させ、マスクＭ上に
印されたアライメント・マークとワークＷ上に印された
アライメント・マークを一致させる。By providing the gap setting mechanism 13 as described above, even when the work W is not in parallel with the mask M when the work W is placed on the work stage 12, the work W and the mask M are separated from each other. The gaps can be set parallel and constant. When the distance between the work W and the mask M is set to a constant value, the work moving stage 12 is moved in the XYθ directions by a base moving unit (not shown) to mark the alignment mark on the mask M and the work W. Match the alignment marks.
【００１６】マスクＭとワークＷのアライメント・マー
クが一致すると、図示しない光照射部より平行光をマス
クＭ上に照射し、ワークＷを露光する。When the alignment marks of the mask M and the work W coincide with each other, the work W is exposed by irradiating the mask M with parallel light from a light irradiation unit (not shown).
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、液晶
基板等の大型化によりワークが大型化し、それに伴いワ
ークおよびワークステージの重量が大きくなってきてお
り、このため次のような問題が生じていた。図９、図１
０はワークＷ／ワークステージ１２の荷重と間隙設定機
構１３の変位量の関係を説明する図であり、図６に示し
たものと同一のものには同一の符号が付されており、図
９はマスクＭとワークＷの非接触時の状態を示し、図１
０はマスクＭとワークＷの接触時の状態を示している。By the way, in recent years, the size of a liquid crystal substrate or the like has increased the size of a work, and the weight of the work and the work stage has increased accordingly. Therefore, the following problems have occurred. It was 9 and 1
0 is a diagram for explaining the relationship between the load of the work W / work stage 12 and the amount of displacement of the gap setting mechanism 13. The same parts as those shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and FIG. Shows a state in which the mask M and the work W are not in contact with each other.
0 indicates a state when the mask M and the work W are in contact with each other.
【００１８】マスクＭとワークＷの非接触時には図９に
示すように、ワークＷ／ワークステージ１２は圧縮コイ
ルバネ２９により上方に押し上げられ、ワークＷ／ワー
クステージ１２の調整可能変位量はｄである。このとき
次の（１）式が成り立つ。 Ｗ0 ＋α0 ＝ｎｋ (Ｌ1 −Ｌ0) (1) ここで、ワークＷの荷重をα0 、ワークステージ１２の
荷重をＷ0 、圧縮コイルバネ２９の自然長をＬ1 、ワー
クＷ／ワークステージ１２の荷重により圧縮コイルバネ
２９が縮んだときの長さをＬ0 、圧縮コイルバネ２９の
本数をｎ、圧縮コイルバネ２９のバネ定数をｋとする。When the mask M and the work W are not in contact with each other, as shown in FIG. 9, the work W / work stage 12 is pushed upward by the compression coil spring 29, and the adjustable displacement amount of the work W / work stage 12 is d. . At this time, the following expression (1) is established. W0 + α0 = nk (L1−L0) (1) Here, the load of the work W is α0, the load of the work stage 12 is W0, the natural length of the compression coil spring 29 is L1, and the load of the work W / work stage 12 is the compression coil spring. Let L0 be the length when 29 is compressed, n be the number of compression coil springs 29, and k be the spring constant of the compression coil springs 29.
【００１９】次に、マスクＭとワークＷを接触させ、セ
ンサ３３がオンするまでベース１４を上昇させたとする
と、マスクＭとワークＷの接触力Ｆｏは次の（２）式で
表される。なお、ΔＬ0 はマスクＭとワークＷの接触時
の圧縮コイルバネ２９の変位量である。 Ｆo ＝ｎｋ [Ｌ1 − (Ｌ0 −ΔＬ0)] − (Ｗ0 ＋α0) ＝ｎｋ (Ｌ1 −Ｌ0 ＋ΔＬ0)− (Ｗ0 ＋α0) ＝ｎｋΔＬ0 (2) ここで、上記接触力Ｆo は通常０．６〜３ｋｇｆに設定
される。また、バネ定数ｋが大きいと、各バネ３０のバ
ラツキ又はセンサ３３の設定位置によってワークＷとマ
スクＭの接触面に圧力にバラツキが生じ、解像力にムラ
がでることがある。このため、バネ定数ｋは７０〜１３
０ｇ／ｍｍ程度の小さい値に設定するのが望ましい。Next, assuming that the mask M and the work W are brought into contact with each other and the base 14 is raised until the sensor 33 is turned on, the contact force Fo between the mask M and the work W is expressed by the following equation (2). .DELTA.L0 is the amount of displacement of the compression coil spring 29 when the mask M and the workpiece W are in contact with each other. Fo = nk [L1- (L0-.DELTA.L0)]-(W0 + .alpha.0) = nk (L1-L0 + .DELTA.L0)-(W0 + .alpha.0) = nk.DELTA.L0 (2) where the contact force Fo is usually 0.6 to 3 kgf. Is set. Further, if the spring constant k is large, the pressure may vary on the contact surface between the workpiece W and the mask M depending on the variation of each spring 30 or the setting position of the sensor 33, which may cause uneven resolution. Therefore, the spring constant k is 70 to 13
It is desirable to set the value as small as 0 g / mm.
【００２０】このため、ワークＷ／ワークステージ１２
の荷重が大きくなると、次のような問題が生ずる。 （１）ワークＷとマスクＭの非接触時における圧縮コイ
ルバネ２９の変位量が大きくなり、調整可能変位量ｄが
小さくなる。さらにワークＷ／ワークステージ１２の荷
重が大きくなると、調整可能変位量ｄが零になり、間隙
を設定することが不可能となる。 （２）上記調整可能変位量ｄを確保することができたと
しても、調整可能変位量ｄが小さくなるに伴いΔＬ0 も
小さくなるので、接触力Ｆo が小さくなり、Ｆo（＝ｎ
ｋΔＬ0 ）＜０．６ｋｇｆとなってしまう。 （３）調整可能変位量ｄをある程度確保するため、バネ
定数ｋを大きくすると、前記したようにワークＷとマス
クＭの接触面に圧力にバラツキが生じるとともに、変位
量ΔＬ0 が僅かに変化しても接触力Ｆｏが大きく変化す
ることになり、接触力Ｆｏを制御することが困難にな
る。Therefore, the work W / work stage 12
When the load of is increased, the following problems occur. (1) The displacement amount of the compression coil spring 29 increases when the work W and the mask M are not in contact with each other, and the adjustable displacement amount d decreases. When the load on the work W / work stage 12 further increases, the adjustable displacement amount d becomes zero, and it becomes impossible to set the gap. (2) Even if the adjustable displacement amount d can be secured, as the adjustable displacement amount d becomes smaller, ΔL0 also becomes smaller, so that the contact force Fo becomes smaller and Fo (= n
kΔL0) <0.6 kgf. (3) When the spring constant k is increased in order to secure the adjustable displacement amount d to some extent, the pressure varies on the contact surface between the workpiece W and the mask M as described above, and the displacement amount ΔL0 slightly changes. However, the contact force Fo changes greatly, and it becomes difficult to control the contact force Fo.
【００２１】さらに、バネ定数ｋを大きくすると、吸着
ブロック３１に設けられた真空吸着機構の吸着力より圧
縮コイルバネ２９のバネ力の方が大きくなりシャフト２
６を保持することが不可能になる。本発明は上記した従
来技術の問題点を解決するためになされたものであり、
重量の大きなワーク／ワークステージにも適用可能なマ
スクとワークの間隙設定装置を提供することである。Further, when the spring constant k is increased, the spring force of the compression coil spring 29 becomes larger than the suction force of the vacuum suction mechanism provided in the suction block 31, and the shaft 2
It becomes impossible to hold 6. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art,
It is an object of the present invention to provide a mask / work gap setting device applicable to a heavy work / work stage.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明においては、次の
ようにして上記課題を解決する。本発明の請求項１の発
明は、ワークステージとベース間の、間隙設定機構に取
り囲まれる位置に荷重調整ステージを配置し、上記荷重
調整ステージにより、ワークとワークステージの荷重と
逆方向に、予め定められた一定の力を常にワークステー
ジに対して作用させるように構成したものである。According to the present invention, the above-mentioned object is solved as follows. According to the first aspect of the present invention, the load adjusting stage is arranged at a position between the work stage and the base and surrounded by the gap setting mechanism, and the load adjusting stage allows the load adjusting stage to move in advance in a direction opposite to the load of the work and the work stage. It is configured to always apply a predetermined constant force to the work stage.
【００２３】上記構成とすることにより、ワーク、ワー
クステージが大型化し荷重が増大しても、前記した調整
可能変位量ｄを十分とることができ、また、接触力Ｆｏ
を十分に確保することができる。さらに、前記した圧縮
コイルバネのバネ定数ｋを小さくできるので、ワークＷ
とマスクＭの接触面に圧力にバラツキが生じることがな
く、接触力Ｆｏを容易に制御することができる。With the above construction, even if the work and the work stage become large and the load increases, the above-mentioned adjustable displacement amount d can be sufficiently obtained, and the contact force Fo
Can be sufficiently secured. Further, since the spring constant k of the compression coil spring can be reduced, the work W
Since the pressure does not fluctuate on the contact surface of the mask M, the contact force Fo can be easily controlled.
【００２４】またさらに、上記バネ定数ｋを小さくする
ことができるので、間隙設定機構の保持手段の保持する
力が上記圧縮コイルバネのバネ力より大きくなり、上記
保持手段により間隙設定機構の変位を保持することが可
能となる。本発明の請求項２の発明は、荷重調整ステー
ジを、内部に気体が供給／排気されることにより垂直方
向にのみ伸縮可能な気体室と、前記気体室内から気体を
排気する排気手段と、前記気体室内に充填する気体供給
手段と、前記気体室内の圧力を一定に制御する制御部と
から構成し、上記気体室内の圧力を一定に保持して、一
定の力を前記ワークステージに対して作用させるように
したものである。Furthermore, since the spring constant k can be reduced, the force held by the holding means of the gap setting mechanism becomes larger than the spring force of the compression coil spring, and the displacement of the gap setting mechanism is held by the holding means. It becomes possible to do. According to a second aspect of the present invention, in the load adjusting stage, a gas chamber capable of expanding and contracting only in a vertical direction by supplying / exhausting gas into the load adjusting stage, exhaust means for exhausting gas from the gas chamber, It is composed of a gas supply means for filling the gas chamber and a control unit for controlling the pressure in the gas chamber to be constant. The pressure in the gas chamber is kept constant, and a constant force acts on the work stage. It was made to let.
【００２５】上記構成とすることにより、比較的簡単な
機構で一定の力をワークステージに対して作用させるこ
とができる。本発明の請求項３の発明は、ワークステー
ジの荷重調整ステージ取り付け面側に、凹部もしくはＶ
字溝を形成した受け部材を設け、上記受け部材により、
上記荷重調整ステージのワークステージ面に対する平行
方向の移動を制限し、かつ、上記荷重調整ステージをワ
ークステージに対して傾き可能に係合させるようにした
ものである。With the above structure, a constant force can be applied to the work stage with a relatively simple mechanism. According to a third aspect of the present invention, the work stage has a concave portion or a V on the load adjusting stage mounting surface side.
A receiving member having a groove is provided, and by the receiving member,
The movement of the load adjusting stage in a direction parallel to the work stage surface is restricted, and the load adjusting stage is engaged with the work stage in a tiltable manner.
【００２６】上記構成とすることにより、気体室の伸長
時、気体室が蛇行しても、気体室のワークステージ面に
対する水平方向の移動が制限され、上記蛇行によりワー
クステージが間隙設定機構からはずれしまうことはな
い。本発明の請求項４の発明は、気体室への空気の供給
／排気速度を調整する気体移動速度調整機構を設けたも
のである。With the above structure, even when the gas chamber meanders when the gas chamber extends, the movement of the gas chamber in the horizontal direction with respect to the work stage surface is restricted, and the meandering moves the work stage from the gap setting mechanism. There is no end. According to a fourth aspect of the present invention, a gas moving speed adjusting mechanism for adjusting the supply / exhaust speed of air to the gas chamber is provided.
【００２７】上記構成とすることにより、制御部の起動
時、あるいは、荷重調整ステージへ加わる荷重が変化し
たとき等の過渡時にワークステージがＺ方向に移動しマ
スクとワークが衝突したり、ワークの位置がずれるとい
った問題を回避することができる。With the above structure, the work stage moves in the Z direction at the time of a transition such as when the control unit is started up or when the load applied to the load adjusting stage changes, and the mask collides with the work, or the work moves. It is possible to avoid the problem that the position shifts.
【００２８】[0028]
【発明の実施形態】図１は本発明の実施例を示す図であ
る。同図において、図６に示したものと同一のものには
同一の符号が付されており、１１はマスクステージ、Ｍ
はマスク、１２はワークステージ、Ｗはワークであり、
マスクステージ１１、ワークステージ１２には管路１１
ａ，１２ａが設けられ、該管路１１ａ，１２ａを介して
供給される真空圧によりマスクＭ、ワークＷが吸着固定
される。1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and 11 is a mask stage, M
Is a mask, 12 is a work stage, W is a work,
The mask stage 11 and the work stage 12 have a conduit 11
a and 12a are provided, and the mask M and the work W are adsorbed and fixed by the vacuum pressure supplied through the pipelines 11a and 12a.
【００２９】１３は前記した間隙設定機構、１４はベー
スであり、ベース１４はベース移動部１４ａにより、Ｘ
ＹＺθ方向に移動可能に構成されている。また、１５は
荷重調整ステージとして機能するベローズから形成され
るエアサスペンション、１５ａはワークステージ１２の
下面に設けられたボール受け、１５ｂはエアサスペンシ
ョン１５の上面に設けられた凹部に嵌入するボールであ
り、エアサスペンション１５の内部にはエア供給口１５
ｃよりエアが供給され、エアの圧力によりエアサスペン
ション１５がワークＷとワークステージ１２の荷重の一
部を支持する。Reference numeral 13 is the above-mentioned gap setting mechanism, 14 is a base, and the base 14 is moved by the base moving portion 14a to X.
It is configured to be movable in the YZθ directions. Further, 15 is an air suspension formed of a bellows functioning as a load adjusting stage, 15a is a ball receiver provided on the lower surface of the work stage 12, and 15b is a ball fitted into a recess provided on the upper surface of the air suspension 15. The air supply port 15 is provided inside the air suspension 15.
Air is supplied from c, and the air suspension 15 supports a part of the load of the work W and the work stage 12 by the pressure of the air.
【００３０】エア供給口１５ｃに接続されたエア供給管
１５ｄはデジタル圧力表示計１６を介して精密減圧弁１
７が接続されている。精密減圧弁１７はエアサスペンシ
ョン１５の内部圧力を一定に制御するために設けられた
ものであり、エアサスペンション１５の内部圧力が上昇
したときリリーフバルブ１７ｂを介してエアを大気に放
出し、エアサスペンション１５の内部圧力が下降したと
きエア供給用バルブ１７ａを介してエアをエアサスペン
ション１５内に導入する。これにより、エアサスペンシ
ョン１５の内部圧力は設定値に保持される。また、エア
サスペンション１５の内部圧力はデジタル圧力表示計１
６に表示される。The air supply pipe 15d connected to the air supply port 15c is connected to the precision pressure reducing valve 1 via the digital pressure indicator 16.
7 is connected. The precision pressure reducing valve 17 is provided to control the internal pressure of the air suspension 15 to be constant, and when the internal pressure of the air suspension 15 rises, air is released to the atmosphere via the relief valve 17b, and the air suspension 15 is released. When the internal pressure of 15 decreases, air is introduced into the air suspension 15 via the air supply valve 17a. As a result, the internal pressure of the air suspension 15 is maintained at the set value. Also, the internal pressure of the air suspension 15 is measured by a digital pressure indicator 1.
6 is displayed.
【００３１】上記のようにエアサスペンション１５の内
部圧力が一定に制御されるので、エアサスペンション１
５はワークステージ１２の変位量にかかわらず常に一定
の力をワークステージ１２に及ぼす（弾性体のように変
位量に応じて力が変化しない）。例えば、ワークＷ（荷
重α1 ）とワークステージ１２（荷重Ｗ1 ）の合計の荷
重がＷ1 ＋α1 のとき、エアサスペンション１５の内部
の圧力をＰ1 とし、エアサスペンション１５の内容積を
Ｖ１とする。Since the internal pressure of the air suspension 15 is controlled to be constant as described above, the air suspension 1
5 always exerts a constant force on the work stage 12 regardless of the displacement amount of the work stage 12 (the force does not change according to the displacement amount like an elastic body). For example, when the total load of the work W (load α1) and the work stage 12 (load W1) is W1 + α1, the pressure inside the air suspension 15 is P1 and the internal volume of the air suspension 15 is V1.
【００３２】ここで、合計の荷重がＷ2 ＋α2 （＞Ｗ1
＋α1 ）であるワークＷとワークステージ１２を設置す
る場合、エアサスペンション１５は圧縮され、その内容
積はＶ2 （＜Ｖ1 ）となる。このとき、エアサスペンシ
ョン１５の内部圧力がＰ2 になったとすると、ボイルの
法則より、Ｐ2 Ｖ2 ＝Ｐ1 Ｖ1 であるので、Ｐ2 ＝（Ｖ
1 ／Ｖ2 ）Ｐ1 となり、Ｖ2 ＜Ｖ1 であるので、Ｐ2 ＞
Ｐ1 となって、エアサスペンション１５がワークステー
ジ１２の及ぼす力が変化する。Here, the total load is W2 + α2 (> W1)
When the work W of + α1) and the work stage 12 are installed, the air suspension 15 is compressed and the internal volume becomes V2 (<V1). At this time, if the internal pressure of the air suspension 15 becomes P2, then P2 V2 = P1 V1 from Boyle's law, so P2 = (V
1 / V2) P1 and V2 <V1, so P2>
At P1, the force exerted by the work stage 12 by the air suspension 15 changes.
【００３３】上記のようにエアサスペンション１５の内
部圧力が変化すると、精密減圧弁１７はリリーフバルブ
１７ｂを介してエアを大気に放出し、エアサスペンショ
ン１５の内部圧力Ｐ2 がＰ1 になるように制御する。こ
れにより、エアサスペンション１５がワークステージ１
２に及ぼす力は一定となる。また、合計の荷重がＷ3 ＋
α3 （＜Ｗ1 ＋α1 ）であるワークＷとワークステージ
１２を設置する場合には、エアサスペンション１５内の
圧力はＰ3 （＜Ｐ1）となり、上記と逆に精密減圧弁１
７はエア供給用バルブ１７ａを介してエアをエアサスペ
ンション１５内に導入し、エアサスペンション１５の内
部圧力Ｐ3 がＰ1 になるように制御する。When the internal pressure of the air suspension 15 changes as described above, the precision pressure reducing valve 17 releases air to the atmosphere via the relief valve 17b, and controls the internal pressure P2 of the air suspension 15 to become P1. . This causes the air suspension 15 to move to the work stage 1
The force exerted on 2 is constant. Also, the total load is W3 +
When the work W of α3 (<W1 + α1) and the work stage 12 are installed, the pressure in the air suspension 15 becomes P3 (<P1), which is the reverse of the above.
Reference numeral 7 introduces air into the air suspension 15 through the air supply valve 17a, and controls the internal pressure P3 of the air suspension 15 to become P1.
【００３４】図２は上記エアサスペンション１５による
ワークステージ１２の支持構造とその動作を示す図であ
る。同図（ａ）に示すように、ワークステージ１２の下
面にはボール受け１５ａが設けられ、また、エアサスペ
ンション１５の上面にはＶ字溝１５ｅが設けらている。
そして、ボール１５ｂが上記Ｖ字溝１５ｅとボール受け
１５ａに形成された凹部に嵌合している。FIG. 2 is a view showing a structure for supporting the work stage 12 by the air suspension 15 and its operation. As shown in FIG. 3A, a ball receiver 15a is provided on the lower surface of the work stage 12, and a V-shaped groove 15e is provided on the upper surface of the air suspension 15.
The ball 15b is fitted into the V-shaped groove 15e and the recess formed in the ball receiver 15a.
【００３５】エアサスペンション１５のベローズは構造
的に上昇するとき蛇行するが、上記のような支持構造と
することにより、図２（ｂ）に示すようにエアサスペン
ション１５が蛇行しても、エアサスペンション１５のワ
ークステージ面に対する水平方向の移動が制限され、上
記蛇行によりワークステージ１２が間隙設定機構１３か
らはずれしまうことはない。The bellows of the air suspension 15 meander when structurally ascending, but the support structure as described above allows the air suspension 15 to meander even if the air suspension 15 meanders as shown in FIG. 2B. The movement of 15 in the horizontal direction with respect to the work stage surface is restricted, and the work stage 12 does not deviate from the gap setting mechanism 13 due to the meandering.
【００３６】図３は上記のようにボール受け１５ａを設
けない場合のエアサスペンション１５の上昇時の動作を
示す図であり、同図（ａ）に示すようにワークステージ
１２の下面が平らであると、エアサスペンション１５の
伸長時、同図（ｂ）に示すようにワークステージ１２の
バランスが崩れボール１５ｂがどんどん横滑りする。間
隙設定機構１３とワークステージ１２間には引っ張りバ
ネ２３が設けられているが、エアサスペンシュン１５の
上昇力は大きいので、上記のようにボール１５ｂが横滑
りすると、引っ張りバネ２３の引っ張り力を越え、最後
には図３（ｂ）に示すようにワークステージ１２が間隙
設定機構１３からはずれてしまう。FIG. 3 is a diagram showing the operation of the air suspension 15 when it is lifted when the ball receiver 15a is not provided as described above. As shown in FIG. 3 (a), the lower surface of the work stage 12 is flat. When the air suspension 15 is extended, the work stage 12 loses its balance and the ball 15b slides sideways, as shown in FIG. An extension spring 23 is provided between the gap setting mechanism 13 and the work stage 12. However, since the lifting force of the air suspension suspension 15 is large, when the ball 15b slides sideways as described above, the extension force of the extension spring 23 is exceeded. Finally, as shown in FIG. 3B, the work stage 12 comes off the gap setting mechanism 13.
【００３７】これに対し、図２に示すようにワークステ
ージ１２の下面にボール受け１５ａを設けることによ
り、ボール１５ｂの横滑りを防止することができ、図３
のようにワークステージ１２が間隙設定機構１３からは
ずれることがない。なお、図２ではワークステージ１２
の下面に凹部が平面状に形成されたボール受け１５ａを
設ける例を示してが、ボール受け１５ａの凹部をＶ字溝
としても同様な効果を得ることができる。また、ボール
１５ｂにかえ、エアサスペンション１５に突起部を設け
てもよい。On the other hand, by providing the ball receiver 15a on the lower surface of the work stage 12 as shown in FIG. 2, the sideslip of the ball 15b can be prevented.
As described above, the work stage 12 does not come off the gap setting mechanism 13. In FIG. 2, the work stage 12
Although the example is shown in which the ball receiver 15a having a recess formed in a planar shape is provided on the lower surface of the above, the same effect can be obtained even if the recess of the ball receiver 15a is a V-shaped groove. Further, a protrusion may be provided on the air suspension 15 instead of the ball 15b.
【００３８】次に図４によりワークＷとワークステージ
１２の荷重が大きい場合の本実施例におけるエアサスペ
ンション１５によるワークステージの支持動作について
説明する。図４において、荷重調整ステージ１８は図１
に示したエアサスペンション１５およびその内部圧力を
一定に制御する精密減圧弁１７に相当し、エアサスペン
ション１５の内部圧力を精密減圧弁１７により一定に制
御することにより、ワークステージ１２の変位量にかか
わらず荷重調整ステージ１８は常に上向きに一定の力Ｐ
を発生する。そして、この力Ｐにより、ワークＷ（荷重
α1 ）とワークステージ１２（荷重Ｗ1 ）の荷重α1 ＋
Ｗ1 の一部を相殺する。Next, the operation of supporting the work stage by the air suspension 15 in this embodiment when the load on the work W and the work stage 12 is large will be described with reference to FIG. 4, the load adjustment stage 18 is shown in FIG.
It corresponds to the air suspension 15 and the precision pressure reducing valve 17 for controlling the internal pressure thereof to be constant. By controlling the internal pressure of the air suspension 15 by the precision pressure reducing valve 17 to be constant, the displacement amount of the work stage 12 is not affected. Without the load adjustment stage 18, the force P is always upward.
Occurs. The force P is applied to the work W (load α1) and the work stage 12 (load W1) by the force P1 +
Offset part of W1.
【００３９】すなわち、マスクＭとワークＷの接触時に
は次の（３）の関係が成り立つ。 Ｗ1 ＋α1 −Ｐ＝ｎｋ（Ｌ1 −Ｌ2 ） (3) ここで、圧縮コイルバネ２９の自然長をＬ1 、ワークＷ
／ワークステージ１２の荷重により圧縮コイルバネ２９
が縮んだときの長さをＬ2 、圧縮コイルバネ２９の本数
をｎ、圧縮コイルバネ２９のバネ定数をｋとする。That is, when the mask M and the workpiece W are in contact with each other, the following relationship (3) is established. W1 + α1−P = nk (L1−L2) (3) Here, the natural length of the compression coil spring 29 is L1, and the work W
/ Compression coil spring 29 depending on the load of the work stage 12
Is L2, the number of compression coil springs 29 is n, and the spring constant of the compression coil springs 29 is k.
【００４０】次に、マスクＭとワークＷを接触させ、セ
ンサ３３がオンするまでベース１４を上昇させたとする
と、マスクＭとワークＷの接触力Ｆ1 は次の（４）式で
表される。なお、ΔＬ2 はマスクＭとワークＷの接触時
の圧縮コイルバネ２９の変位量である。 Ｆ1 ＝ｎｋ [Ｌ1 − (Ｌ2 −ΔＬ2)] − [( Ｗ1 ＋α1)−Ｐ] ＝ｎｋ (Ｌ1 −Ｌ2 ＋ΔＬ2)− (Ｗ1 ＋α1 −Ｐ) ＝ｎｋΔＬ2 (4) すなわち、荷重調整ステージ１８を設け、常に上向きに
一定の力Ｐを発生させることにより、バネ定数ｋを大き
くすることなく調整可能変位量ｄを確保することができ
るとともに、ΔＬ2 を適切な値に設定でき、接触力Ｆ1
を０．６≦Ｆ1≦３．０ｋｇｆの範囲内にすることがで
きる。また、バネ定数が大きくならないので、変位量Δ
Ｌ2 が僅かに変化しても接触力Ｆ1 が大きく変化するこ
とがない。さらに、吸着ブロック３１に設けられた真空
吸着機構の吸着力より圧縮コイルバネ２９のバネ力の方
が大きくなりシャフト２６を保持することが不可能にな
ることもない。Next, assuming that the mask M is brought into contact with the work W and the base 14 is raised until the sensor 33 is turned on, the contact force F1 between the mask M and the work W is expressed by the following equation (4). .DELTA.L2 is the amount of displacement of the compression coil spring 29 when the mask M and the workpiece W are in contact with each other. F1 = nk [L1- (L2- [Delta] L2)]-[(W1 + [alpha] 1) -P] = nk (L1-L2 + [Delta] L2)-(W1 + [alpha] 1-P) = nk [Delta] L2 (4) That is, the load adjusting stage 18 is provided, By constantly generating a constant force P upward, the adjustable displacement amount d can be secured without increasing the spring constant k, and ΔL2 can be set to an appropriate value, and the contact force F1
Can be within the range of 0.6 ≦ F1 ≦ 3.0 kgf. Also, since the spring constant does not increase, the displacement amount Δ
Even if L2 changes slightly, the contact force F1 does not change significantly. Further, the spring force of the compression coil spring 29 is larger than the suction force of the vacuum suction mechanism provided in the suction block 31, and it is not impossible to hold the shaft 26.
【００４１】図５は本発明の第２の実施例を示す図であ
り、本実施例は、第１の実施例において、精密減圧弁の
エア導入口側もしくは制御出力側にスピードコントロー
ラを設ける実施例を示している。通常、精密減圧弁にエ
アを導入して起動する際、減圧弁が正常動作に入る前に
減圧弁は全開し、その制御出力側の圧力は大きく変動す
る。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a speed controller is provided on the air inlet side or control output side of the precision pressure reducing valve in the first embodiment. An example is shown. Normally, when air is introduced into the precision pressure reducing valve to start it, the pressure reducing valve is fully opened before the pressure reducing valve starts normal operation, and the pressure on the control output side greatly fluctuates.
【００４２】また、エアサスペンション１５に加わる力
が変動しその内部圧力が急激に変わる過渡時にも精密減
圧弁の圧力は大きく変動することがある。本実施例は上
記のような急激な圧力変動により、ワークステージ１２
がＺ方向に移動し、ワークとマスクがぶつかったりある
いはワーク位置がズレるのを防止するものである。図５
において、図１に示したものと同一のものには同一の符
号が付されており、同図ではマスクステージ、ワークス
テージ等の記載が一部省略されている。Further, the pressure of the precision pressure reducing valve may fluctuate greatly even during a transition in which the force applied to the air suspension 15 fluctuates and the internal pressure thereof changes abruptly. In this embodiment, due to the rapid pressure fluctuation as described above, the work stage 12
Moves in the Z direction to prevent the work from colliding with the mask or the work position from shifting. FIG.
In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description of the mask stage, the work stage, etc. is partially omitted in the same figure.
【００４３】同図において、１７ｃ，１７ｄはスピード
コントローラであり、スピードコントローラ１７ｃ，１
７ｄは同図に示すように、絞りと逆止弁を並列に接続し
た構造を備え、エアが同図の矢印方向に流れる場合に
は、エアの流速を制限し、エアが矢印と反対方向に流れ
る場合には、エアの流速を制限しない。同図に示すよう
にスピードコントローラ１７ｃを精密減圧弁１７へのエ
ア供給側に同図に示す方向に設けた場合には、精密減圧
弁１７へのエア供給速度を制限することができる。In the figure, 17c and 17d are speed controllers, and the speed controllers 17c and 1d
7d has a structure in which a throttle and a check valve are connected in parallel as shown in the same figure. When air flows in the direction of the arrow in the figure, the flow velocity of the air is restricted so that the air flows in the direction opposite to the arrow. If it does, it does not limit the flow rate of air. As shown in the figure, when the speed controller 17c is provided on the air supply side to the precision pressure reducing valve 17 in the direction shown in the figure, the air supply speed to the precision pressure reducing valve 17 can be limited.
【００４４】このため、精密減圧弁１７の起動時、精密
減圧弁が全開しても、エアがエアサスペンション１５側
に急激に流入し、エアサスペンションが急激にワークス
テージ１２を押し上げるのを防止することができる。ま
た、スピードコントローラ１７ｄを精密減圧弁１７の制
御出力側に同図に示す方向に設けた場合には、過渡時
に、エアサスペンション１５から急激にエアが排出され
エアサスペンション１５が急激に下降することを防止す
ることができる。Therefore, at the time of activation of the precision pressure reducing valve 17, even if the precision pressure reducing valve is fully opened, air is prevented from suddenly flowing into the air suspension 15 side and suddenly pushing up the work stage 12. You can Further, when the speed controller 17d is provided on the control output side of the precision pressure reducing valve 17 in the direction shown in the figure, during the transition, the air suspension 15 is suddenly discharged with air and the air suspension 15 is rapidly lowered. Can be prevented.
【００４５】なお、上記スピードコントローラは、図５
に示すように精密減圧弁１７のエア供給側および制御出
力側の両方に設けてもよいし、また、いずれか一方に設
けることもできる。以上のように本実施例においては、
スピードコントローラを精密減圧弁１７のエア供給側お
よび／または制御出力側に設けたので、過渡時にワーク
ステージ１２がＺ方向に移動しマスクとワークが衝突し
たり、ワークの位置がずれるといった問題を回避するこ
とができる。The speed controller shown in FIG.
It may be provided on both the air supply side and the control output side of the precision pressure reducing valve 17 as shown in, or it may be provided on either side. As described above, in this embodiment,
Since the speed controller is provided on the air supply side and / or the control output side of the precision pressure reducing valve 17, the problem that the work stage 12 moves in the Z direction during a transition and the mask collides with the work or the work position is displaced can be avoided. can do.
【００４６】なお上記実施例においては、荷重調整ステ
ージとしてエアサスペンションを用いる場合について説
明したが、荷重調整ステージは上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、液圧機構を用いたりあるいは電
気的な機構を用いることもできる。In the above-mentioned embodiment, the case where the air suspension is used as the load adjusting stage has been described, but the load adjusting stage is not limited to the above embodiment, and for example, a hydraulic mechanism or an electric mechanism is used. Any mechanism can also be used.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
以下の効果を得ることができる。 （１）ワークステージとベース間に荷重調整ステージを
配置し、荷重調整ステージにより、ワークとワークステ
ージの荷重と逆方向に、予め定められた一定の力を常に
ワークステージに対して作用させるように構成したの
で、ワーク、ワークステージが大型化し荷重が増大して
も、調整可能変位量を十分とることができ、また、マス
クとワークの接触力を十分に確保することができる。As described above, in the present invention,
The following effects can be obtained. (1) A load adjustment stage is arranged between the work stage and the base, and the load adjustment stage always applies a predetermined constant force to the work stage in the direction opposite to the load of the work and the work stage. Since it is configured, even if the work and the work stage become large and the load increases, a sufficient amount of adjustable displacement can be obtained, and a sufficient contact force between the mask and the work can be secured.
【００４８】さらに、前記した圧縮コイルバネのバネ定
数ｋを小さくできるので、ワークとマスクの接触面に圧
力にバラツキが生じることがなく、上記接触力を容易に
制御することができる。またさらに、上記バネ定数ｋを
小さくすることができるので、間隙設定手段に設けられ
た保持手段の保持する力が上記圧縮コイルバネのバネ力
より大きくなり、上記保持手段により、間隙設定機構の
変位を保持することが可能となる。 （２）荷重調整ステージを、内部に気体が供給／排気さ
れることにより垂直方向にのみ伸縮可能な気体室と、前
記気体室内から気体を排気する排気手段と、前記気体室
内に充填する気体供給手段と、前記気体室内の圧力を一
定に制御する制御部とから構成することにより、比較的
簡単な機構で一定の力をワークステージに対して作用さ
せることができる。 （３）ワークステージの荷重調整ステージ取り付け面側
に、凹部もしくはＶ字溝を形成した受け部材を設け、上
記受け部材により、上記荷重調整ステージのワークステ
ージ面に対する平行方向の移動を制限し、かつ、上記荷
重調整ステージをワークステージに対して傾き可能に係
合させるようにすることにより、気体室の伸長時、気体
室の蛇行によりワークステージが間隙設定機構からはず
れてしまうことはない。 （４）気体室への空気の供給／排気速度を調整する気体
移動速度調整機構を設けることにより、制御部の起動
時、あるいは、荷重調整ステージへ加わる荷重が変化し
たとき等の過渡時にワークステージがＺ方向に移動しマ
スクとワークが衝突したり、ワークの位置がずれるとい
った問題を回避することができる。Further, since the spring constant k of the compression coil spring can be made small, the contact force can be easily controlled without causing the pressure to vary on the contact surface between the work and the mask. Furthermore, since the spring constant k can be made smaller, the force held by the holding means provided in the gap setting means becomes larger than the spring force of the compression coil spring, and the holding means prevents displacement of the gap setting mechanism. It becomes possible to hold. (2) The load adjusting stage has a gas chamber that can expand and contract only in a vertical direction by supplying / exhausting gas inside, an exhaust unit that exhausts gas from the gas chamber, and a gas supply that fills the gas chamber. By configuring the means and the control unit for controlling the pressure in the gas chamber to be constant, it is possible to apply a constant force to the work stage with a relatively simple mechanism. (3) A receiving member having a concave portion or a V-shaped groove is provided on the load adjusting stage mounting surface side of the work stage, and the receiving member limits the movement of the load adjusting stage in a direction parallel to the work stage surface, and By making the load adjusting stage engage with the work stage in a tiltable manner, the work stage does not come off the gap setting mechanism due to meandering of the gas chamber when the gas chamber extends. (4) By providing a gas moving speed adjusting mechanism that adjusts the air supply / exhaust speed to the gas chamber, the work stage is activated at the time of starting the control unit or during a transition such as when the load applied to the load adjusting stage changes. Can move in the Z direction, and the problem that the mask collides with the work and the position of the work shifts can be avoided.
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】ワークステージの支持構造とその動作を示す図
である。FIG. 2 is a view showing a support structure of a work stage and its operation.
【図３】図２に示すボール受けを設けない場合の動作を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an operation when the ball receiver shown in FIG. 2 is not provided.
【図４】図１に示した実施例の動作を説明する図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.
【図５】本発明の第２の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図６】従来のプロキシミティ露光装置の構成の一例を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional proximity exposure apparatus.
【図７】マスクステージへの間隙設定機構の取付態様の
一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of an attachment mode of a gap setting mechanism to a mask stage.
【図８】間隙設定機構の構造の一例を示す分解斜視図で
ある。FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of the structure of a gap setting mechanism.
【図９】荷重と間隙設定機構の変位量の関係を説明する
図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a load and a displacement amount of a gap setting mechanism.
【図１０】荷重と間隙設定機構の変位量の関係を説明す
る図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a load and a displacement amount of a gap setting mechanism.
１１ マスクステージ １２ ワークステージ １１ａ，１２ａ 管路 １３ 間隙設定機構 １４ ベース １４ａ ベース移動部 １５ エアサスペンション １５ａ ボール受け １５ｂ ボール １５ｃ エア供給口 １５ｄ エア供給管 １５ｅ Ｖ字溝 １６ デジタル圧力表示計 １７ 精密減圧弁 １７ａ エア供給用バルブ １７ｂ リリーフバルブ １７ｃ，１７ｄ スピードコントローラ １８ 荷重調整ステージ ２１ Ｖ字受け ２２ ボール ２５ ボール受け ２４ 凹部 ２３ 引っ張りバネ ２６ シャフト ２７ スプライン ２８ ケーシング ２９ 圧縮コイルバネ ３０ 板バネ ３１ 吸着ブロック ３２ 凸部 ３３ センサ Ｍ マスク Ｗ ワーク 11 Mask stage 12 Work stage 11a, 12a Pipe line 13 Gap setting mechanism 14 Base 14a Base moving part 15 Air suspension 15a Ball receiver 15b Ball 15c Air supply port 15d Air supply pipe 15e V-shaped groove 16 Digital pressure indicator 17 Precision decompression valve 17a Air supply valve 17b Relief valve 17c, 17d Speed controller 18 Load adjusting stage 21 V-shaped receiver 22 Ball 25 Ball receiver 24 Recessed portion 23 Extension spring 26 Shaft 27 Spline 28 Casing 29 Compression coil spring 30 Leaf spring 31 Adsorption block 32 Convex portion 33 Sensor M Mask W Work
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成８年９月１９日[Submission date] September 19, 1996
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Correction target item name] Detailed description of the invention
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを通した光
をワークに照射して露光するプロキシミティ露光装置に
おける間隙設定装置に関し、さらに詳細には、荷重の大
きな大型のワーク／ワークステージを支持することが可
能な間隙設定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gap setting device in a proximity exposure device that irradiates a work with light passing through a mask to expose the work, and more particularly, to a large work / work stage supporting a large load. The present invention relates to a gap setting device that can be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子や液晶画面、インクジェット
方式のプリンターヘッド、あるいは、一枚の基板の上に
多種多数の電気素子を製作して一つのモジュールにする
マルチチップ・モジュール等、ミクロンサイズの加工が
必要である様々の電気部品の製作工程に露光工程が用い
られている。2. Description of the Related Art Micron-sized processing such as semiconductor devices, liquid crystal screens, inkjet printer heads, or multichip modules that produce a large number of electrical devices on a single substrate into one module The exposure process is used in the manufacturing process of various electric parts that require
【０００３】上記露光工程における露光方式は、マスク
の像を投影レンズまたはミラーでワーク上に結像させる
投影露光方式、マスクとワークを密着させた状態で平行
光を照射する密着露光方式、マスクとワークの間にわず
かな間隙を設けた状態で平行光を照射するプロキシミテ
ィ露光方式に大別される。密着露光方式とプロキシミテ
ィ露光方式は、高価な投影レンズを用いないため、露光
装置が安価であるという利点を持つ。さらに、プロキシ
ミティ露光方式は、密着露光方式に比べ、マスクとワー
クが接触しないためにマスクに汚れが付きにくく、マス
クが長寿命であるという利点を持つ。The exposure method in the above-mentioned exposure process is a projection exposure method in which an image of a mask is formed on a work by a projection lens or a mirror, a contact exposure method in which parallel light is applied while the mask and the work are in close contact, and a mask It is roughly classified into a proximity exposure method in which parallel light is emitted with a slight gap provided between the works. Contact exposure method and the proximity exposure method, because it does not use expensive projection lens has the advantage that the exposure apparatus is inexpensive. Further, the proximity exposure method has an advantage over the contact exposure method in that the mask and the work are not in contact with each other, so that the mask is less likely to be contaminated and the mask has a long life.
【０００４】図６は従来のプロキシミティ露光装置の構
成の一例を示す図である。同図において、１１はマスク
ステージ、Ｍはマスクであり、マスクステージ１１には
管路１１ａが設けられ、該管路１１ａを介して供給され
る真空圧によりマスクＭが吸着固定される。１２はワー
クステージ、Ｗはワークであり、ワークステージ１２に
は管路１２ａが設けられ、該管路１２ａを介して供給さ
れる真空圧によりワークＷが吸着固定される。FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional proximity exposure apparatus. In the figure, 11 is a mask stage, M is a mask, the mask stage 11 is provided with a conduit 11a, and the mask M is adsorbed and fixed by a vacuum pressure supplied through the conduit 11a. 12 is a work stage and W is a work. The work stage 12 is provided with a pipe line 12a, and the work W is adsorbed and fixed by a vacuum pressure supplied through the pipe line 12a.
【０００５】１３は後述する間隙設定機構、１４はベー
スであり、ベース１４は図示しないワークステージ駆動
機構により、ＸＹＺθ（Ｘは図６の左右方向、Ｙは同図
の前後方向、Ｚは同図に上下方向、θはワークステージ
面に垂直な軸を中心とした回転）に移動可能に構成され
ている。なお、間隙設定機構１３としては、本出願人が
先に提案した特開平７−７４０９６号公報に開示したも
のを使用することができ、以下、上記公報に開示した間
隙設定機構について説明する。Numeral 13 is a gap setting mechanism which will be described later, 14 is a base, and the base 14 is a work stage drive mechanism (not shown). The vertical direction and θ are rotatable about an axis perpendicular to the work stage surface). As the gap setting mechanism 13, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-74096 previously proposed by the present applicant can be used, and the gap setting mechanism disclosed in the above publication will be described below.
【０００６】図７は図６に示したマスクステージへの間
隙設定機構の取付態様の一例を示す図であり、同図にお
いて、Ｍはマスク、１２はワークステージ、Ｗはワー
ク、１３は間隙設定機構、１４はベースであり、間隙設
定機構１３は同図に示すようにベース１１に垂直に３つ
立設されている。なお、ワークステージ１２の位置を確
定するには同図に示すように少なくとも３つの間隙設定
機構が必要となるが、例えば、ワークＷの形状が矩形の
場合には間隙設定機構を４隅に設けることもできる。ま
た、この場合には、３隅に間隙設定機構を設け、他の一
つはバネ等を内蔵した伸縮可能な支持体とすることもで
きる。FIG. 7 is a diagram showing an example of how the gap setting mechanism is attached to the mask stage shown in FIG. 6, in which M is a mask, 12 is a work stage, W is a work, and 13 is a gap setting. A mechanism 14 is a base, and three gap setting mechanisms 13 are vertically provided on the base 11 as shown in FIG. It should be noted that at least three gap setting mechanisms are required to determine the position of the work stage 12 as shown in the figure. For example, when the shape of the work W is rectangular, the gap setting mechanisms are provided at the four corners. You can also Further, in this case, a gap setting mechanism may be provided at the three corners, and the other one may be an expandable / contractible support body having a built-in spring or the like.
【０００７】図８は間隙設定機構の構造の一例を示す分
解斜視図であり、同図により、上記間隙設定機構につい
て説明する。なお、動作の詳細について上記公報を参照
されたい。同図において、１２はワークステージ、２１
はＶ字受けであり、Ｖ字受け２１はワークステージ１２
の下面に埋設され、ボール２２を介してボール受け２５
とつながる。このボール受け２５の中央部には上記ボー
ル２２に対応した円錐状の凹部２４が設けられている。FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the gap setting mechanism. The gap setting mechanism will be described with reference to FIG. Please refer to the above publication for details of the operation. In the figure, 12 is a work stage, 21
Is a V-shaped receiver, and the V-shaped receiver 21 is a work stage 12.
Is embedded in the lower surface of the
Connect with A conical recess 24 corresponding to the ball 22 is provided at the center of the ball receiver 25.
【０００８】また、ワークステージ１２とボール受け２
５は引っ張りバネ２３により互いに引き合っており、ワ
ークステージ１２をベース１４方向に支持している。ボ
ール受け２５の下方にはシャフト２６がつながり、この
シャフト２６はガイド部材であるスプライン２７を介し
てケーシング２８に至り、ケーシング２８を貫通した
後、板状の弾性体である板バネ３０に連結されている。Further, the work stage 12 and the ball receiver 2
5 are attracted to each other by a tension spring 23, and support the work stage 12 in the direction of the base 14. A shaft 26 is connected below the ball receiver 25. The shaft 26 reaches a casing 28 through a spline 27 which is a guide member, penetrates the casing 28, and is connected to a leaf spring 30 which is a plate-like elastic body. ing.
【０００９】シャフト２６はスプライン２７内を摺動
し、スプライン２７によりシャフト２６の動きを上下方
向にのみ規制する。ケーシング２８の内部のシャフト２
６の周囲には、シャフト２６に力を及ぼす圧縮コイルバ
ネ２９が設けられている。板バネ３０は保持手段である
吸着ブロック３１に挟まれており、その一部に凸部３２
が設けられている。そして、吸着ブロック３１には、こ
の凸部３２の位置を検出するセンサ３３が設けられてい
る。センサ３３は、例えば、発光部と受光部から構成さ
れる光学センサであり、凸部３２による光の遮断を検出
して出力を発生する。The shaft 26 slides in the spline 27, and the spline 27 restricts the movement of the shaft 26 only in the vertical direction. Shaft 2 inside casing 28
A compression coil spring 29 that exerts a force on the shaft 26 is provided around the shaft 6. The leaf spring 30 is sandwiched by a suction block 31 which is a holding means, and a convex portion 32 is formed in a part thereof.
Is provided. The suction block 31 is provided with a sensor 33 that detects the position of the convex portion 32. The sensor 33 is, for example, an optical sensor including a light emitting unit and a light receiving unit, and detects an interruption of light by the convex portion 32 and generates an output.
【００１０】また、上記吸着ブロック３１には後述する
ように、板バネ３０を吸着して保持する真空吸着機構が
設けられている。間隙設定機構１３は上記構成を備えて
おり、ベース１４を上昇させワークＷをマスクＭに接触
させたのち、ワークＷをさらに上昇させ、ワークＷとマ
スクＭが実質的にそれ以上相対的に移動できない位置ま
で来ると、その駆動力を吸収するように圧縮コイルバネ
２９が圧縮をはじめる。Further, the suction block 31 is provided with a vacuum suction mechanism for sucking and holding the leaf spring 30, as will be described later. The gap setting mechanism 13 has the above-mentioned configuration, and after raising the base 14 to bring the workpiece W into contact with the mask M, the workpiece W is further raised so that the workpiece W and the mask M move substantially relative to each other. When it reaches a position where the compression cannot be performed, the compression coil spring 29 starts to compress so as to absorb the driving force.
【００１１】この圧縮により、板バネ３０の吸着ブロッ
ク３１に対する相対位置が変化し、板バネ４５に設けら
れた凸部３２も移動し、センサ３３によりこの移動が検
出される。すなわち、凸部３２とセンサ３３の位置関係
により板バネ３０に連結されたワークステージ１２が所
望量だけ変位したことを検出することができる。上記の
ように、マスクＭが上昇することによりワークステージ
１２に設けられた各間隙設定機構１３が変位すると、セ
ンサ３３が出力を発生し、この出力は図示しない制御部
に送られる。そして、全ての間隙設定機構のセンサ３３
が出力を発生すると、上記制御部はベース１４のＺ方向
の移動を停止させ、各間隙設定機構１３の吸着ブロック
３１に設けられた真空吸着機構を作動させ、間隙設定機
構１３の圧縮コイル２９の圧縮状態を保持させる。Due to this compression, the relative position of the leaf spring 30 with respect to the suction block 31 changes, the convex portion 32 provided on the leaf spring 45 also moves, and this movement is detected by the sensor 33. That is, the convex portion 32 and the work stage 12 connected to the leaf spring 30 by the positional relationship between the sensor 33 is Tokoro
It is possible to detect that the displacement is the desired amount . As described above, when the mask M rises and each gap setting mechanism 13 provided on the work stage 12 is displaced, the sensor 33 produces an output, and this output is sent to a controller (not shown). Then, the sensors 33 of all the gap setting mechanisms
When the output is generated, the control unit stops the movement of the base 14 in the Z direction, operates the vacuum suction mechanism provided in the suction block 31 of each gap setting mechanism 13, and causes the compression coil 29 of the gap setting mechanism 13 to move. Hold the compressed state.
【００１２】これにより、マスクＭとワークＷは平行状
態にセットされるので、この状態でワークステージ１５
を下降させると、マスクＭとワークＷを平行に、かつ、
その間隙を一定にすることができる。図６に戻り、同図
において、ワークＷへの露光は次のように行われる。ま
ず、マスクＭをマスクステージ１１の所定の位置にセッ
トし、管路１１ａより供給される真空圧により保持させ
る。As a result, the mask M and the work W are set in a parallel state, and in this state the work stage 15
Is lowered, the mask M and the work W are made parallel, and
The gap can be made constant. Returning to FIG. 6, in the figure, the exposure of the work W is performed as follows. First, the mask M is set at a predetermined position on the mask stage 11 and held by the vacuum pressure supplied from the conduit 11a.
【００１３】次に、図示しないベース移動部により、ベ
ース１４および間隙設定機構１３を介して接続されてい
るワークステージ１２を下降させ、ワークＷをワークス
テージ１２に載置し、管路１２ａより供給される真空圧
により保持させる。ついで、ベース１４および間隙設定
機構１３を介して接続されているワークステージ１２を
上昇させ、ワークＷをマスクＭに接触させたのち、ワー
クＷをさらに上昇させる。Next, the work stage 12 connected via the base 14 and the gap setting mechanism 13 is lowered by a base moving unit (not shown), the work W is placed on the work stage 12, and is supplied from the conduit 12a. It is held by the applied vacuum pressure. Then, the work stage 12 connected via the base 14 and the gap setting mechanism 13 is raised to bring the work W into contact with the mask M, and then the work W is further raised.
【００１４】これにより、前記したように間隙設定機構
１３の圧縮コイルバネ２９はそれぞれ独立して変位し
て、マスクＭの全面がワークＷと接触し、マスクＭとワ
ークＷの傾きは一致する。この時点で、各間隙設定機構
１３の変位状態を保持させ、ベース１４およびワークス
テージ１２を所定量下降させる。これにより、マスクＭ
とワークＷは平行にかつその間隙が一定に設定される。As a result, as described above, the compression coil springs 29 of the gap setting mechanism 13 are independently displaced, the entire surface of the mask M contacts the work W, and the inclinations of the mask M and the work W match. At this point, the displacement state of each gap setting mechanism 13 is maintained, and the base 14 and the work stage 12 are lowered by a predetermined amount. Thereby, the mask M
And the work W are set in parallel and the gap therebetween is set to be constant.
【００１５】上記のように間隙設定機構１３を設けるこ
とにより、ワークステージ１２にワークＷを載置したと
きにワークＷがマスクＭと平行状態にない場合であって
も、ワークＷとマスクＭを平行かつその間隙を一定に設
定することができる。ワークＷとマスクＭの間隔が一定
値に設定されると、図示しないベース移動部によりワー
クステージ１２をＸＹθ方向に移動させ、マスクＭ上に
印されたアライメント・マークとワークＷ上に印された
アライメント・マークを一致させる。By providing the gap setting mechanism 13 as described above, even when the work W is not in parallel with the mask M when the work W is placed on the work stage 12, the work W and the mask M are separated from each other. The gaps can be set parallel and constant. When the distance between the work W and the mask M is set to a constant value, the work moving stage 12 is moved in the XYθ directions by a base moving unit (not shown) to mark the alignment mark on the mask M and the work W. Match the alignment marks.
【００１６】マスクＭとワークＷのアライメント・マー
クが一致すると、図示しない光照射部より平行光をマス
クＭ上に照射し、ワークＷを露光する。When the alignment marks of the mask M and the work W coincide with each other, the work W is exposed by irradiating the mask M with parallel light from a light irradiation unit (not shown).
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、液晶
基板等の大型化によりワークが大型化し、それに伴いワ
ークおよびワークステージの重量が大きくなってきてお
り、このため次のような問題が生じていた。図９、図１
０はワークＷ／ワークステージ１２の荷重と間隙設定機
構１３の変位量の関係を説明する図であり、図６に示し
たものと同一のものには同一の符号が付されており、図
９はマスクＭとワークＷの非接触時の状態を示し、図１
０はマスクＭとワークＷの接触時の状態を示している。By the way, in recent years, the size of a liquid crystal substrate or the like has increased the size of a work, and the weight of the work and the work stage has increased accordingly. Therefore, the following problems have occurred. It was 9 and 1
0 is a diagram for explaining the relationship between the load of the work W / work stage 12 and the amount of displacement of the gap setting mechanism 13. The same parts as those shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and FIG. Shows a state in which the mask M and the work W are not in contact with each other.
0 indicates a state when the mask M and the work W are in contact with each other.
【００１８】マスクＭとワークＷの非接触時には図９に
示すように、ワークＷ／ワークステージ１２は圧縮コイ
ルバネ２９により上方に押し上げられ、ワークＷ／ワー
クステージ１２の調整可能変位量はｄである。このとき
次の（１）式が成り立つ。 Ｗ0 ＋α0 ＝ｎｋ (Ｌ1 −Ｌ0) (1) ここで、ワークＷの荷重をα0 、ワークステージ１２の
荷重をＷ0 、圧縮コイルバネ２９の自然長をＬ1 、ワー
クＷ／ワークステージ１２の荷重により圧縮コイルバネ
２９が縮んだときの長さをＬ0 、圧縮コイルバネ２９の
本数をｎ、圧縮コイルバネ２９のバネ定数をｋとする。When the mask M and the work W are not in contact with each other, as shown in FIG. 9, the work W / work stage 12 is pushed upward by the compression coil spring 29, and the adjustable displacement amount of the work W / work stage 12 is d. . At this time, the following expression (1) is established. W0 + α0 = nk (L1−L0) (1) Here, the load of the work W is α0, the load of the work stage 12 is W0, the natural length of the compression coil spring 29 is L1, and the load of the work W / work stage 12 is the compression coil spring. Let L0 be the length when 29 is compressed, n be the number of compression coil springs 29, and k be the spring constant of the compression coil springs 29.
【００１９】次に、マスクＭとワークＷを接触させ、セ
ンサ３３がオンするまでベース１４を上昇させたとする
と、マスクＭとワークＷの接触力Ｆｏは次の（２）式で
表される。なお、ΔＬ0 はマスクＭとワークＷの接触時
の圧縮コイルバネ２９の変位量である。 Ｆo ＝ｎｋ [Ｌ1 − (Ｌ0 −ΔＬ0)] − (Ｗ0 ＋α0) ＝ｎｋ (Ｌ1 −Ｌ0 ＋ΔＬ0)− (Ｗ0 ＋α0) ＝ｎｋΔＬ0 (2) ここで、上記接触力Ｆo は通常０．６〜３ｋｇｆに設定
される。また、バネ定数ｋが大きいと、各バネ３０のバ
ラツキ又はセンサ３３の設定位置によってワークＷとマ
スクＭの接触面に圧力にバラツキが生じ、解像力にムラ
がでることがある。このため、バネ定数ｋは７０〜１３
０ｇ／ｍｍ程度の小さい値に設定するのが望ましい。Next, assuming that the mask M and the work W are brought into contact with each other and the base 14 is raised until the sensor 33 is turned on, the contact force Fo between the mask M and the work W is expressed by the following equation (2). .DELTA.L0 is the amount of displacement of the compression coil spring 29 when the mask M and the workpiece W are in contact with each other. Fo = nk [L1- (L0-.DELTA.L0)]-(W0 + .alpha.0) = nk (L1-L0 + .DELTA.L0)-(W0 + .alpha.0) = nk.DELTA.L0 (2) where the contact force Fo is usually 0.6 to 3 kgf. Is set. Further, if the spring constant k is large, the pressure may vary on the contact surface between the workpiece W and the mask M depending on the variation of each spring 30 or the setting position of the sensor 33, which may cause uneven resolution. Therefore, the spring constant k is 70 to 13
It is desirable to set the value as small as 0 g / mm.
【００２０】このため、ワークＷ／ワークステージ１２
の荷重が大きくなると、次のような問題が生ずる。 （１）ワークＷとマスクＭの非接触時における圧縮コイ
ルバネ２９の変位量が大きくなり、調整可能変位量ｄが
小さくなる。さらにワークＷ／ワークステージ１２の荷
重が大きくなると、調整可能変位量ｄが零になり、間隙
を設定することが不可能となる。 （２）上記調整可能変位量ｄを確保することができたと
しても、調整可能変位量ｄが小さくなるに伴いΔＬ0 も
小さくなるので、接触力Ｆo が小さくなり、Ｆo（＝ｎ
ｋΔＬ0 ）＜０．６ｋｇｆとなってしまう。 （３）調整可能変位量ｄをある程度確保するため、バネ
定数ｋを大きくすると、前記したようにワークＷとマス
クＭの接触面に圧力にバラツキが生じるとともに、変位
量ΔＬ0 が僅かに変化しても接触力Ｆｏが大きく変化す
ることになり、接触力Ｆｏを制御することが困難にな
る。さらに、バネ定数ｋを大きくすると、吸着ブロック
３１に設けられた真空吸着機構の吸着力より圧縮コイル
バネ２９のバネ力の方が大きくなりシャフト２６を保持
することが不可能になる。Therefore, the work W / work stage 12
When the load of is increased, the following problems occur. (1) The displacement amount of the compression coil spring 29 increases when the work W and the mask M are not in contact with each other, and the adjustable displacement amount d decreases. When the load on the work W / work stage 12 further increases, the adjustable displacement amount d becomes zero, and it becomes impossible to set the gap. (2) Even if the adjustable displacement amount d can be secured, as the adjustable displacement amount d becomes smaller, ΔL0 also becomes smaller, so that the contact force Fo becomes smaller and Fo (= n
kΔL0) <0.6 kgf. (3) When the spring constant k is increased in order to secure the adjustable displacement amount d to some extent, the pressure varies on the contact surface between the workpiece W and the mask M as described above, and the displacement amount ΔL0 slightly changes. However, the contact force Fo changes greatly, and it becomes difficult to control the contact force Fo. Further, if the spring constant k is increased, the spring force of the compression coil spring 29 becomes larger than the suction force of the vacuum suction mechanism provided in the suction block 31, and it becomes impossible to hold the shaft 26.
【００２１】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたものであり、重量の大きなワーク／
ワークステージにも適用可能なマスクとワークの間隙設
定装置を提供することである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the work / heavy workpiece /
An object of the present invention is to provide a mask and work gap setting device applicable to a work stage.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明においては、次の
ようにして上記課題を解決する。本発明の請求項１の発
明は、ワークステージとベース間の、間隙設定機構に取
り囲まれる位置に荷重調整ステージを配置し、上記荷重
調整ステージにより、ワークとワークステージの荷重と
逆方向に、予め定められた一定の力を常にワークステー
ジに対して作用させるように構成したものである。According to the present invention, the above-mentioned object is solved as follows. According to the first aspect of the present invention, the load adjusting stage is arranged at a position between the work stage and the base and surrounded by the gap setting mechanism, and the load adjusting stage allows the load adjusting stage to move in advance in a direction opposite to the load of the work and the work stage. It is configured to always apply a predetermined constant force to the work stage.
【００２３】上記構成とすることにより、ワーク、ワー
クステージが大型化し荷重が増大しても、前記した調整
可能変位量ｄを十分とることができ、また、接触力Ｆｏ
を十分に確保することができる。さらに、前記した圧縮
コイルバネのバネ定数ｋを小さくできるので、ワークＷ
とマスクＭの接触面に圧力にバラツキが生じることがな
く、接触力Ｆｏを容易に制御することができる。またさ
らに、上記バネ定数ｋを小さくすることができるので、
間隙設定機構の保持手段の保持する力が上記圧縮コイル
バネのバネ力より大きくなり、上記保持手段により間隙
設定機構の変位を保持することが可能となる。With the above construction, even if the work and the work stage become large and the load increases, the above-mentioned adjustable displacement amount d can be sufficiently obtained, and the contact force Fo
Can be sufficiently secured. Further, since the spring constant k of the compression coil spring can be reduced, the work W
Since the pressure does not fluctuate on the contact surface of the mask M, the contact force Fo can be easily controlled. Furthermore, since the spring constant k can be reduced,
The force held by the holding means of the gap setting mechanism becomes larger than the spring force of the compression coil spring, so that the displacement of the gap setting mechanism can be held by the holding means.
【００２４】本発明の請求項２の発明は、荷重調整ステ
ージを、内部に気体が供給／排気されることにより垂直
方向にのみ伸縮可能な気体室と、前記気体室内から気体
を排気する排気手段と、前記気体室内に充填する気体供
給手段と、前記気体室内の圧力を一定に制御する制御部
とから構成し、上記気体室内の圧力を一定に保持して、
一定の力を前記ワークステージに対して作用させるよう
にしたものである。上記構成とすることにより、比較的
簡単な機構で一定の力をワークステージに対して作用さ
せることができる。According to a second aspect of the present invention, in the load adjusting stage, a gas chamber capable of expanding and contracting only in a vertical direction by supplying / exhausting gas inside the load adjusting stage, and an exhaust means for exhausting the gas from the gas chamber. And a gas supply unit for filling the gas chamber, and a control unit for controlling the pressure in the gas chamber to be constant, while keeping the pressure in the gas chamber to be constant,
A constant force is applied to the work stage. With the above configuration, a constant force can be applied to the work stage with a relatively simple mechanism.
【００２５】本発明の請求項３の発明は、ワークステー
ジの荷重調整ステージ取り付け面側に、凹部もしくはＶ
字溝を形成した受け部材を設け、上記受け部材により、
上記荷重調整ステージのワークステージ面に対する平行
方向の移動を制限し、かつ、上記荷重調整ステージをワ
ークステージに対して傾き可能に係合させるようにした
ものである。According to a third aspect of the present invention, a concave portion or a V is provided on the load adjusting stage mounting surface side of the work stage.
A receiving member having a groove is provided, and by the receiving member,
The movement of the load adjusting stage in a direction parallel to the work stage surface is restricted, and the load adjusting stage is engaged with the work stage in a tiltable manner.
【００２６】上記構成とすることにより、気体室の伸長
時、気体室が蛇行しても、気体室のワークステージ面に
対する水平方向の移動が制限され、上記蛇行によりワー
クステージが間隙設定機構からはずれしまうことはな
い。With the above structure, even when the gas chamber meanders when the gas chamber extends, the movement of the gas chamber in the horizontal direction with respect to the work stage surface is restricted, and the meandering moves the work stage from the gap setting mechanism. There is no end.
【００２７】本発明の請求項４の発明は、気体室への空
気の供給／排気速度を調整する気体移動速度調整機構を
設けたものである。上記構成とすることにより、制御部
の起動時、あるいは、荷重調整ステージへ加わる荷重が
変化したとき等の過渡時にワークステージがＺ方向に移
動しマスクとワークが衝突したり、ワークの位置がずれ
るといった問題を回避することができる。According to a fourth aspect of the present invention, a gas moving speed adjusting mechanism for adjusting the supply / exhaust speed of air to the gas chamber is provided. With the above configuration, the work stage moves in the Z direction when the control unit is started up or when the load applied to the load adjusting stage changes, and the mask collides with the work or the work position shifts. It is possible to avoid such a problem.
【００２８】[0028]
【発明の実施形態】図１は本発明の実施例を示す図であ
る。同図において、図６に示したものと同一のものには
同一の符号が付されており、１１はマスクステージ、Ｍ
はマスク、１２はワークステージ、Ｗはワークであり、
マスクステージ１１、ワークステージ１２には管路１１
ａ，１２ａが設けられ、該管路１１ａ，１２ａを介して
供給される真空圧によりマスクＭ、ワークＷが吸着固定
される。1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and 11 is a mask stage, M
Is a mask, 12 is a work stage, W is a work,
The mask stage 11 and the work stage 12 have a conduit 11
a and 12a are provided, and the mask M and the work W are adsorbed and fixed by the vacuum pressure supplied through the pipelines 11a and 12a.
【００２９】１３は前記した間隙設定機構、１４はベー
スであり、ベース１４はベース移動部１４ａにより、Ｘ
ＹＺθ方向に移動可能に構成されている。また、１５は
荷重調整ステージとして機能するベローズから形成され
るエアサスペンション、１５ａはワークステージ１２の
下面に設けられたボール受け、１５ｂはエアサスペンシ
ョン１５の上面に設けられた凹部に嵌入するボールであ
り、エアサスペンション１５の内部にはエア供給口１５
ｃよりエアが供給され、エアの圧力によりエアサスペン
ション１５がワークＷとワークステージ１２の荷重の一
部を支持する。Reference numeral 13 is the above-mentioned gap setting mechanism, 14 is a base, and the base 14 is moved by the base moving portion 14a to X.
It is configured to be movable in the YZθ directions. Further, 15 is an air suspension formed of a bellows functioning as a load adjusting stage, 15a is a ball receiver provided on the lower surface of the work stage 12, and 15b is a ball fitted into a recess provided on the upper surface of the air suspension 15. The air supply port 15 is provided inside the air suspension 15.
Air is supplied from c, and the air suspension 15 supports a part of the load of the work W and the work stage 12 by the pressure of the air.
【００３０】エア供給口１５ｃに接続されたエア供給管
１５ｄはデジタル圧力表示計１６を介して精密減圧弁１
７が接続されている。精密減圧弁１７はエアサスペンシ
ョン１５の内部圧力を一定に制御するために設けられた
ものであり、エアサスペンション１５の内部圧力が上昇
したときリリーフバルブ１７ｂを介してエアを大気に放
出し、エアサスペンション１５の内部圧力が下降したと
きエア供給用バルブ１７ａを介してエアをエアサスペン
ション１５内に導入する。これにより、エアサスペンシ
ョン１５の内部圧力は設定値に保持される。この設定値
は、調整可能変位量ｄを適正量確保できるように、ワー
クＷとワークステージ１２の合計の荷重に応じて設定さ
れるものである。また、エアサスペンション１５の内部
圧力はデジタル圧力表示計１６に表示される。The air supply pipe 15d connected to the air supply port 15c is connected to the precision pressure reducing valve 1 via the digital pressure indicator 16.
7 is connected. The precision pressure reducing valve 17 is provided to control the internal pressure of the air suspension 15 to be constant, and when the internal pressure of the air suspension 15 rises, air is released to the atmosphere via the relief valve 17b, and the air suspension 15 is released. When the internal pressure of 15 decreases, air is introduced into the air suspension 15 via the air supply valve 17a. As a result, the internal pressure of the air suspension 15 is maintained at the set value. This setting
Is the work load so that an appropriate amount of adjustable displacement d can be secured.
Set according to the total load of W and work stage 12.
It is what is done. Further, the internal pressure of the air suspension 15 is displayed on the digital pressure indicator 16.
【００３１】上記のようにエアサスペンション１５の内
部圧力が一定に制御されるので、エアサスペンション１
５はワークステージ１２の変位量にかかわらず常に一定
の力をワークステージ１２に及ぼす（弾性体のように変
位量に応じて力が変化しない）。Since the internal pressure of the air suspension 15 is controlled to be constant as described above, the air suspension 1
5 always exerts a constant force on the work stage 12 regardless of the displacement amount of the work stage 12 (the force does not change according to the displacement amount like an elastic body).
【００３２】図２は上記エアサスペンション１５による
ワークステージ１２の支持構造とその動作を示す図であ
る。同図（ａ）に示すように、ワークステージ１２の下
面にはボール受け１５ａが設けられ、また、エアサスペ
ンション１５の上面にはＶ字溝１５ｅが設けらている。
そして、ボール１５ｂが上記Ｖ字溝１５ｅとボール受け
１５ａに形成された凹部に嵌合している。FIG. 2 is a view showing a structure for supporting the work stage 12 by the air suspension 15 and its operation. As shown in FIG. 3A, a ball receiver 15a is provided on the lower surface of the work stage 12, and a V-shaped groove 15e is provided on the upper surface of the air suspension 15.
The ball 15b is fitted into the V-shaped groove 15e and the recess formed in the ball receiver 15a.
【００３３】エアサスペンション１５のベローズは構造
的に上昇するとき蛇行するが、上記のような支持構造と
することにより、図２（ｂ）に示すようにエアサスペン
ション１５が蛇行しても、エアサスペンション１５のワ
ークステージ面に対する水平方向の移動が制限され、上
記蛇行によりワークステージ１２が間隙設定機構１３か
らはずれしまうことはない。Although the bellows of the air suspension 15 meanders when it structurally rises, the support structure as described above allows the air suspension 15 to meander even if the air suspension 15 meanders as shown in FIG. 2B. The movement of 15 in the horizontal direction with respect to the work stage surface is restricted, and the work stage 12 does not deviate from the gap setting mechanism 13 due to the meandering.
【００３４】図３は上記のようにボール受け１５ａを設
けない場合のエアサスペンション１５の上昇時の動作を
示す図であり、同図（ａ）に示すようにワークステージ
１２の下面が平らであると、エアサスペンション１５の
伸長時、同図（ｂ）に示すようにワークステージ１２の
バランスが崩れボール１５ｂがどんどん横滑りする。間
隙設定機構１３とワークステージ１２間には引っ張りバ
ネ２３が設けられているが、エアサスペンシュン１５の
上昇力は大きいので、上記のようにボール１５ｂが横滑
りすると、引っ張りバネ２３の引っ張り力を越え、最後
には図３（ｂ）に示すようにワークステージ１２が間隙
設定機構１３からはずれてしまう。FIG. 3 is a diagram showing the operation of the air suspension 15 when it is lifted when the ball receiver 15a is not provided as described above. As shown in FIG. 3A, the lower surface of the work stage 12 is flat. When the air suspension 15 is extended, the work stage 12 loses its balance and the ball 15b slides sideways, as shown in FIG. An extension spring 23 is provided between the gap setting mechanism 13 and the work stage 12. However, since the lifting force of the air suspension suspension 15 is large, when the ball 15b slides sideways as described above, the extension force of the extension spring 23 is exceeded. Finally, as shown in FIG. 3B, the work stage 12 comes off the gap setting mechanism 13.
【００３５】これに対し、図２に示すようにワークステ
ージ１２の下面にボール受け１５ａを設けることによ
り、ボール１５ｂの横滑りを防止することができ、図３
のようにワークステージ１２が間隙設定機構１３からは
ずれることがない。なお、図２ではワークステージ１２
の下面に凹部が平面状に形成されたボール受け１５ａを
設ける例を示してが、ボール受け１５ａの凹部をＶ字溝
としても同様な効果を得ることができる。また、ボール
１５ｂにかえ、エアサスペンション１５に突起部を設け
てもよい。On the other hand, by providing the ball receiver 15a on the lower surface of the work stage 12 as shown in FIG. 2, it is possible to prevent the balls 15b from slipping sideways.
As described above, the work stage 12 does not come off the gap setting mechanism 13. In FIG. 2, the work stage 12
Although the example is shown in which the ball receiver 15a having a recess formed in a planar shape is provided on the lower surface of the above, the same effect can be obtained even if the recess of the ball receiver 15a is a V-shaped groove. Further, a protrusion may be provided on the air suspension 15 instead of the ball 15b.
【００３６】次に図４によりワークＷとワークステージ
１２の荷重が大きい場合の本実施例におけるエアサスペ
ンション１５によるワークステージの支持動作について
説明する。図４において、荷重調整ステージ１８は図１
に示したエアサスペンション１５およびその内部圧力を
一定に制御する精密減圧弁１７に相当し、エアサスペン
ション１５の内部圧力を精密減圧弁１７により一定に制
御することにより、ワークステージ１２の変位量にかか
わらず荷重調整ステージ１８は常に上向きに一定の力Ｐ
を発生する。そして、この力Ｐにより、ワークＷ（荷重
α1 ）とワークステージ１２（荷重Ｗ1 ）の荷重α1 ＋
Ｗ1 の一部を相殺する。Next, the operation of supporting the work stage by the air suspension 15 in this embodiment when the load on the work W and the work stage 12 is large will be described with reference to FIG. 4, the load adjustment stage 18 is shown in FIG.
It corresponds to the air suspension 15 and the precision pressure reducing valve 17 for controlling the internal pressure thereof to be constant. By controlling the internal pressure of the air suspension 15 by the precision pressure reducing valve 17 to be constant, the displacement amount of the work stage 12 is not affected. Without the load adjustment stage 18, the force P is always upward.
Occurs. The force P is applied to the work W (load α1) and the work stage 12 (load W1) by the force P1 +
Offset part of W1.
【００３７】すなわち、マスクＭとワークＷの接触時に
は次の（３）の関係が成り立つ。 Ｗ1 ＋α1 −Ｐ＝ｎｋ（Ｌ1 −Ｌ2 ） (3) ここで、圧縮コイルバネ２９の自然長をＬ1 、ワークＷ
／ワークステージ１２の荷重により圧縮コイルバネ２９
が縮んだときの長さをＬ2 、圧縮コイルバネ２９の本数
をｎ、圧縮コイルバネ２９のバネ定数をｋとする。That is, when the mask M and the work W are in contact with each other, the following relationship (3) is established. W1 + α1−P = nk (L1−L2) (3) Here, the natural length of the compression coil spring 29 is L1, and the work W
/ Compression coil spring 29 depending on the load of the work stage 12
Is L2, the number of compression coil springs 29 is n, and the spring constant of the compression coil springs 29 is k.
【００３８】次に、マスクＭとワークＷを接触させ、セ
ンサ３３がオンするまでベース１４を上昇させたとする
と、マスクＭとワークＷの接触力Ｆ1 は次の（４）式で
表される。なお、ΔＬ2 はマスクＭとワークＷの接触時
の圧縮コイルバネ２９の変位量である。 Ｆ1 ＝ｎｋ [Ｌ1 − (Ｌ2 −ΔＬ2)] − [( Ｗ1 ＋α1)−Ｐ] ＝ｎｋ (Ｌ1 −Ｌ2 ＋ΔＬ2)− (Ｗ1 ＋α1 −Ｐ) ＝ｎｋΔＬ2 (4) すなわち、荷重調整ステージ１８を設け、常に上向きに
一定の力Ｐを発生させることにより、バネ定数ｋを大き
くすることなく調整可能変位量ｄを確保することができ
るとともに、ΔＬ2 を適切な値に設定でき、接触力Ｆ1
を０．６≦Ｆ1≦３．０ｋｇｆの範囲内にすることがで
きる。また、バネ定数が大きくならないので、変位量Δ
Ｌ2 が僅かに変化しても接触力Ｆ1 が大きく変化するこ
とがない。さらに、吸着ブロック３１に設けられた真空
吸着機構の吸着力より圧縮コイルバネ２９のバネ力の方
が大きくなりシャフト２６を保持することが不可能にな
ることもない。Next, assuming that the mask M is brought into contact with the work W and the base 14 is raised until the sensor 33 is turned on, the contact force F1 between the mask M and the work W is expressed by the following equation (4). .DELTA.L2 is the amount of displacement of the compression coil spring 29 when the mask M and the workpiece W are in contact with each other. F1 = nk [L1- (L2- [Delta] L2)]-[(W1 + [alpha] 1) -P] = nk (L1-L2 + [Delta] L2)-(W1 + [alpha] 1-P) = nk [Delta] L2 (4) That is, the load adjusting stage 18 is provided, By constantly generating a constant force P upward, the adjustable displacement amount d can be secured without increasing the spring constant k, and ΔL2 can be set to an appropriate value, and the contact force F1
Can be within the range of 0.6 ≦ F1 ≦ 3.0 kgf. Also, since the spring constant does not increase, the displacement amount Δ
Even if L2 changes slightly, the contact force F1 does not change significantly. Further, the spring force of the compression coil spring 29 is larger than the suction force of the vacuum suction mechanism provided in the suction block 31, and it is not impossible to hold the shaft 26.
【００３９】図５は本発明の第２の実施例を示す図であ
り、本実施例は、第１の実施例において、精密減圧弁の
エア導入口側もしくは制御出力側にスピードコントロー
ラを設ける実施例を示している。通常、精密減圧弁にエ
アを導入して起動する際、減圧弁が正常動作に入る前に
減圧弁は全開し、その制御出力側の圧力は大きく変動す
る。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a speed controller is provided on the air inlet side or control output side of the precision pressure reducing valve in the first embodiment. An example is shown. Normally, when air is introduced into the precision pressure reducing valve to start it, the pressure reducing valve is fully opened before the pressure reducing valve starts normal operation, and the pressure on the control output side greatly fluctuates.
【００４０】また、エアサスペンション１５に加わる力
が変動しその内部圧力が急激に変わる過渡時にも精密減
圧弁の圧力は大きく変動することがある。本実施例は上
記のような急激な圧力変動により、ワークステージ１２
がＺ方向に移動し、ワークとマスクがぶつかったりある
いはワーク位置がズレるのを防止するものである。図５
において、図１に示したものと同一のものには同一の符
号が付されており、同図ではマスクステージ、ワークス
テージ等の記載が一部省略されている。Further, the pressure of the precision pressure reducing valve may fluctuate greatly even during a transition in which the force applied to the air suspension 15 fluctuates and the internal pressure thereof changes abruptly. In this embodiment, due to the rapid pressure fluctuation as described above, the work stage 12
Moves in the Z direction to prevent the work from colliding with the mask or the work position from shifting. FIG.
In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description of the mask stage, the work stage, etc. is partially omitted in the same figure.
【００４１】同図において、１７ｃ，１７ｄはスピード
コントローラであり、スピードコントローラ１７ｃ，１
７ｄは同図に示すように、絞りと逆止弁を並列に接続し
た構造を備え、エアが同図の矢印方向に流れる場合に
は、エアの流速を制限し、エアが矢印と反対方向に流れ
る場合には、エアの流速を制限しない。同図に示すよう
にスピードコントローラ１７ｃを精密減圧弁１７へのエ
ア供給側に同図に示す方向に設けた場合には、精密減圧
弁１７へのエア供給速度を制限することができる。In the figure, 17c and 17d are speed controllers, and the speed controllers 17c and 1d
7d has a structure in which a throttle and a check valve are connected in parallel as shown in the same figure. When air flows in the direction of the arrow in the figure, the flow velocity of the air is restricted so that the air flows in the direction opposite to the arrow. If it does, it does not limit the flow rate of air. As shown in the figure, when the speed controller 17c is provided on the air supply side to the precision pressure reducing valve 17 in the direction shown in the figure, the air supply speed to the precision pressure reducing valve 17 can be limited.
【００４２】このため、精密減圧弁１７の起動時、精密
減圧弁が全開しても、エアがエアサスペンション１５側
に急激に流入し、エアサスペンションが急激にワークス
テージ１２を押し上げるのを防止することができる。ま
た、スピードコントローラ１７ｄを精密減圧弁１７の制
御出力側に同図に示す方向に設けた場合には、過渡時
に、エアサスペンション１５から急激にエアが排出され
エアサスペンション１５が急激に下降することを防止す
ることができる。Therefore, when the precision pressure reducing valve 17 is started, even if the precision pressure reducing valve is fully opened, air is prevented from suddenly flowing into the air suspension 15 side and suddenly pushing up the work stage 12. You can Further, when the speed controller 17d is provided on the control output side of the precision pressure reducing valve 17 in the direction shown in the figure, during the transition, the air suspension 15 is suddenly discharged with air and the air suspension 15 is rapidly lowered. Can be prevented.
【００４３】なお、上記スピードコントローラは、図５
に示すように精密減圧弁１７のエア供給側および制御出
力側の両方に設けてもよいし、また、いずれか一方に設
けることもできる。以上のように本実施例においては、
スピードコントローラを精密減圧弁１７のエア供給側お
よび／または制御出力側に設けたので、過渡時にワーク
ステージ１２がＺ方向に移動しマスクとワークが衝突し
たり、ワークの位置がずれるといった問題を回避するこ
とができる。The speed controller shown in FIG.
It may be provided on both the air supply side and the control output side of the precision pressure reducing valve 17 as shown in, or it may be provided on either side. As described above, in this embodiment,
Since the speed controller is provided on the air supply side and / or the control output side of the precision pressure reducing valve 17, the problem that the work stage 12 moves in the Z direction during a transition and the mask collides with the work or the work position is displaced can be avoided. can do.
【００４４】なお上記実施例においては、荷重調整ステ
ージとしてエアサスペンションを用いる場合について説
明したが、荷重調整ステージは上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、液圧機構を用いたりあるいは電
気的な機構を用いることもできる。In the above embodiment, the case where the air suspension is used as the load adjusting stage has been described. However, the load adjusting stage is not limited to the above embodiment, and for example, a hydraulic mechanism or an electric mechanism is used. Any mechanism can also be used.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
以下の効果を得ることができる。 （１）ワークステージとベース間に荷重調整ステージを
配置し、荷重調整ステージにより、ワークとワークステ
ージの荷重と逆方向に、予め定められた一定の力を常に
ワークステージに対して作用させるように構成したの
で、ワーク、ワークステージが大型化し荷重が増大して
も、調整可能変位量を十分とることができ、また、マス
クとワークの接触力を十分に確保することができる。さ
らに、前記した圧縮コイルバネのバネ定数ｋを小さくで
きるので、ワークとマスクの接触面に圧力にバラツキが
生じることがなく、上記接触力を容易に制御することが
できる。またさらに、上記バネ定数ｋを小さくすること
ができるので、間隙設定手段に設けられた保持手段の保
持する力が上記圧縮コイルバネのバネ力より大きくな
り、上記保持手段により、間隙設定機構の変位を保持す
ることが可能となる。As described above, in the present invention,
The following effects can be obtained. (1) A load adjustment stage is arranged between the work stage and the base, and the load adjustment stage always applies a predetermined constant force to the work stage in the direction opposite to the load of the work and the work stage. Since it is configured, even if the work and the work stage become large and the load increases, a sufficient amount of adjustable displacement can be obtained, and a sufficient contact force between the mask and the work can be secured. Furthermore, since the spring constant k of the compression coil spring can be made small, the contact force can be easily controlled without causing pressure variations on the contact surface between the work and the mask. Furthermore, since the spring constant k can be made smaller, the force held by the holding means provided in the gap setting means becomes larger than the spring force of the compression coil spring, and the holding means prevents displacement of the gap setting mechanism. It becomes possible to hold.
【００４６】（２）荷重調整ステージを、内部に気体が
供給／排気されることにより垂直方向にのみ伸縮可能な
気体室と、前記気体室内から気体を排気する排気手段
と、前記気体室内に充填する気体供給手段と、前記気体
室内の圧力を一定に制御する制御部とから構成すること
により、比較的簡単な機構で一定の力をワークステージ
に対して作用させることができる。 （３）ワークステージの荷重調整ステージ取り付け面側
に、凹部もしくはＶ字溝を形成した受け部材を設け、上
記受け部材により、上記荷重調整ステージのワークステ
ージ面に対する平行方向の移動を制限し、かつ、上記荷
重調整ステージをワークステージに対して傾き可能に係
合させるようにすることにより、気体室の伸長時、気体
室の蛇行によりワークステージが間隙設定機構からはず
れてしまうことはない。 （４）気体室への空気の供給／排気速度を調整する気体
移動速度調整機構を設けることにより、制御部の起動
時、あるいは、荷重調整ステージへ加わる荷重が変化し
たとき等の過渡時にワークステージがＺ方向に移動しマ
スクとワークが衝突したり、ワークの位置がずれるとい
った問題を回避することができる。(2) The load adjusting stage is filled in the gas chamber with a gas chamber which can expand and contract only in the vertical direction by supplying / exhausting gas inside, an exhaust means for exhausting the gas from the gas chamber. It is possible to apply a constant force to the work stage with a relatively simple mechanism by configuring the gas supply means and the control unit that controls the pressure in the gas chamber to be constant. (3) A receiving member having a concave portion or a V-shaped groove is provided on the load adjusting stage mounting surface side of the work stage, and the receiving member limits the movement of the load adjusting stage in a direction parallel to the work stage surface, and By making the load adjusting stage engage with the work stage in a tiltable manner, the work stage does not come off the gap setting mechanism due to meandering of the gas chamber when the gas chamber extends. (4) By providing a gas moving speed adjusting mechanism that adjusts the air supply / exhaust speed to the gas chamber, the work stage is activated at the time of starting the control unit or during a transition such as when the load applied to the load adjusting stage changes. Can move in the Z direction, and the problem that the mask collides with the work and the position of the work shifts can be avoided.
Claims (4)
テージと、 ワークと、該ワークを上記マスクに対向させて保持する
ワークステージと、 ベースと、該ベースを少なくとも垂直方向に移動させる
ベース移動部と、 上記ワークステージと上記ベースとを接続する少なくと
も３つの間隙設定機構とを備え、 上記間隙設定機構は、該間隙設定機構が所望量だけ変位
したことを検出する検出手段と、そのときの変位状態を
保持する保持手段とを含み、前記ベース移動部をマスク
とワークが接触する方向に移動させたとき、ワークとマ
スクが接触し実質的にそれ以上に当該相対的移動ができ
なくなった時点から、前記ベース移動部からの駆動力を
吸収して変位しはじめ、各間隙設定機構に設けられた全
ての上記検出手段が出力を発生したとき上記保持手段に
よりその時の変位量を保持する機能を備えており、 上記マスクとワークを接触させた後、各間隙設定機構の
変位量を保持させたままマスクとワークを離間させるこ
とにより、マスクとワークの間隙を一定に設定するマス
クとワークの間隙設定機構において、 ワークステージとベース間の、前記間隙設定機構に取り
囲まれる位置に荷重調整ステージを配置し、 上記荷重調整ステージが前記ワークと前記ワークステー
ジの荷重と逆方向に、常に予め定められた一定の力を前
記ワークステージに対して作用させることを特徴とする
マスクとワークの間隙設定装置。1. A mask, a mask stage for holding the mask, a work, a work stage for holding the work so as to face the mask, a base, and a base moving unit for moving the base in at least a vertical direction. And at least three gap setting mechanisms for connecting the work stage and the base, the gap setting mechanism detecting means for detecting that the gap setting mechanism is displaced by a desired amount, and the displacement at that time. Holding means for holding the state, when the base moving part is moved in the direction in which the mask and the work contact each other, from the time when the work and the mask come into contact and the relative movement cannot be performed any further. When the driving force from the base moving unit is absorbed and the displacement is started and all the detecting means provided in each gap setting mechanism generate an output, The holding means has a function of holding the displacement amount at that time. After the mask and the work are brought into contact with each other, the mask and the work are separated by keeping the displacement amount of each gap setting mechanism held. In a mask-work gap setting mechanism for setting a constant gap between the work stage and the base, a load adjusting stage is arranged at a position surrounded by the gap setting mechanism. A device for setting a gap between a mask and a work, wherein a predetermined constant force is always applied to the work stage in a direction opposite to the load.
／排気されることにより垂直方向にのみ伸縮可能な気体
室と、前記気体室内から気体を排気する排気手段と、前
記気体室内に充填する気体供給手段と、前記気体室内の
圧力を一定に制御する制御部とから構成し、 上記気体室内の圧力を一定に保持して、一定の力を前記
ワークステージに対して作用させることを特徴とする請
求項１のマスクとワークの間隙設定装置。2. A load adjusting stage is filled in the gas chamber, the gas chamber being expandable / contractible only in the vertical direction by supplying / exhausting gas inside, the exhaust means for exhausting the gas from the gas chamber, and the gas chamber. A gas supply means and a control unit for controlling the pressure in the gas chamber to be constant, and the pressure in the gas chamber is kept constant, and a constant force is applied to the work stage. The mask-work gap setting device according to claim 1.
付け面側に、凹部もしくはＶ字溝を形成した受け部材を
設け、 上記受け部材により、上記荷重調整ステージのワークス
テージ面に対する平行方向の移動を制限し、かつ、上記
荷重調整ステージをワークステージに対して傾き可能に
係合させることを特徴とする請求項２のマスクとワーク
の間隙設定装置。3. A support member having a concave portion or a V-shaped groove is provided on the load adjusting stage mounting surface side of the work stage, and the receiving member limits movement of the load adjusting stage in a direction parallel to the work stage surface. 3. The mask-work gap setting device according to claim 2, wherein the load adjusting stage is engaged with the work stage in a tiltable manner.
する気体移動速度調整機構を設けたことを特徴とする請
求項３のマスクとワークの間隙設定装置。4. The mask-work gap setting device according to claim 3, further comprising a gas moving speed adjusting mechanism for adjusting a supply / exhaust speed of air to / from the gas chamber.
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