JPS5812335A - 微，粗動テ−ブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速の粗動機能と、超高精度の微動機能とを兼
ね備えた移動テーブルに関するものである。

３　６ 半導体集積回路の製造に用いる移動テーブルはα１ｐｍ
以下の超高精度を必要とし、しかも製造能率を向上する
ために高速で作動する必要がある。

このため、比較的長いストロークを高速で作動する粗動
機構と、超高精度の微動機構とを備え九移動テーブル装
置（以下、黴、粗動テーブルと呼ぶ）が用いられる。

８１１１図は従来一般に用いられている黴、粗動テーブ
ルの平面図、第２図は同側面図に制御機構をＩＱ付記し
た図である。粗動テーブル１の上に微動テーブル３が設
けられ、その上に加工対象物２が載置される。

上記の粗動テーブル１は粗動軸７を介してボールナラ）
８に連結されておシ、このボールナツト８は回り止め用
ガイド９に案内されつつボールねじ１０を介してＤＣモ
ータ１１により図の左右方向に駆動される。以上が粗動
テーブル１を高速・長ストロークで左右に粗動させる機
構である。

前記の微動テーブル３は２枚の平行な板ばね１２゜１２
を介して粗動テーブル１上に弾性的に支承されける。上
記電磁石１３の通電を制御してその吸引力を加減するこ
とにより微動テーブル３の左右方向の微動が行われる。

４は微動テーブル３に固着された反射鏡で、レーザ側長
機の投受光器５から投射されたレーザ光１５を反射する
。反射したレーザ光は投受光器５によって電気信号に変
換された後レーザ測長機演算部６に入力され、微動テー
ブル３の位置を表わす出力信号がコントローラ１４に入
力される。

上記のコントローラ１４が微動テーブル移動量の目標値
を与えられると、まずＤＣモータ１１を作動させて粗動
テーブル１を図の左方に移動させ、目標位置の僅か手前
で停止させる。この場合の停止精度は±１０声ｍ程度で
ある。次いでコントローラ１４は与えられた目標値とレ
ーザ測長結果とを比較しつつ電磁石１３の通電量を制御
し、微動テーブル３を目標位置の±α０８ｐｍの所まで
微動させる。

上述のように粗動テーブル１の上に微動テーブル５を設
けると構造が複雑になる上、装置が大形となる。大形に
なると、この装置を包むクリーンルームを大形にしなけ
ればならないことや、慣性力が大きくなって高速作動を
困難にすることなどの不具合を生じる。更に、第２図に
示したような構造では測長用し−ｆ′ｊｔ１５の光路が
粗動用の駆動中心軸１６から離れているため、粗動テー
ブル１のμｍリング、ピッチング又はチルティングによ
る測長誤差を生じ易い。このような測長誤差を軽減する
ため第３図のように駆動中心軸１６を高くしてレーザ光
１５の光路に近づけると、測長精度は曳くなるが装置の
機構は頁に複雑となる。

本発明の目的紘、上記の事情に鑑みて、簡単な機構で、
小形、高精度かつ安価な黴、粗動テーブルを提供しよう
とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明は、従来装置のよう
に粗動テーブル上に微動テーブルを架装するといった二
重構造をとらず、単一のテーブルと、テーブルを駆動す
る粗動軸と、上記粗動軸とテーブルとを相互に引きつけ
る手段と、上記粗動軸とテーブルとの接近を制限するス
トッパ手段と、上記粗動軸の先端部に取付けられてテー
ブルを押動する微動装置とからなることを特徴とする。

次に、本発明の一実施例を第４図および第５図について
説明する。第４図は平面図であり、第５図四は微動装置
が作動していない状態の側面図、第５図（Ｂ）は微動装
置が作動している状態の側面図である。第１図および第
２図に示した従来装置と同一の図面参照番号を附した加
工対称物２２反射鏡４．レーザ光投受光器５．レーザ測
長機演算部６、粗動軸７．ポールナラ１８１回シどめ用
のガイド９１ボールねじ１０．およびＤＣモータ１１は
従来装置におけると同様の構成部材である。

一端をボールねじ８に取付けた粗動軸７の他端にに字形
断面を有するプ冒ツク２０を固着する。

粗動軸７の軸心と垂直に側方に突出した部分２０ｍ。

２０ｍはプラケット部で、このプラケット部とテーブル
２１との間に引張ばね２２．２２を介装する。

本例は以上のようにして粗動軸の先端とテーブルとを互
いに引きつける手段を設ける。

２５、２５は上記の引張ばね２２．２２と並列に設けた
ダンパである。

前記π字形ブロック２０の平行部２０ｂ、　　２０ｂは
ストッパ部で、その先端がテーブル２１に当接して引張
ばね２２．２２によるテーブル２１の接近を制限してい
る。

本例は以上のようにして粗動軸とテーブルとの接近を制
限するストッパ手段を設けている。

前記のストッパ２０ｂ　、　２０ｂに挾まれた部分に、
粗動軸７の軸心と同−軸心状にピエゾブツシャ２４を固
設する。ピエゾブツシャは公知のごとく電圧を与えられ
ると電圧に応じて精密に伸縮する電子部材であって、収
縮したとき第５回内のようにストッパ部２０ｂの先端よ
シも後退してチープール２１から離間し、伸長したとき
！ｓ５図（Ｂ）のようにストッパ部２０ｂの先端よりも
突出してテーブル２１に当接してこれを押動するように
、ピエゾブツシャ２４とストッパ部２０ｂとの関係寸法
を設走する。

本例は以上のようにして粗動軸の先端部にテーブルを押
動する微動装置としてピエゾブツシャを取付ける。

２６は従来装置（第２図）におけるコントローラ１４に
対応するコントローラで、与えられた目標位置と、レー
ザ測長機演算部６からの入力信号とを比較してＤＣモー
タ１１の回転およびピエゾブツシャ２４の伸縮を制御す
る機能を有している。

次に上記実施例の作動を説明する。

停止目標位置２５をコントリーラ２６に与えると、同コ
ントｍ−’）２６はＤＣモータ１１を作動させて粗動軸
７を左方に移動させる。このときピエゾブツシャ２４は
収縮せしめられている。テーブル２１は引張ばね２２の
付勢力によってブロック２０のストッパ部２０ｂに密着
し、粗動軸７と共に左方へ動かされる。

テーブル２１の移動量はレーザ測長され、その結果は演
算部６からコントローラ２６にフィードバックされる。

＝ントロー２２６は、テーブル２１の基準面が停止目標
位置２５よシも僅かに手前の位置２７に達したときＤＣ
モータ１１の回転を停止させ、粗動軸７の左２０方向移
動を停止させる。以上の粗動作動は従来装−１ 置（［１，第２図）における粗動と同様に行われ、その
停止精度は±１０ｐｍ程度である。

次にコントローラ２６は、テーブル２１の位置のレーず
測定結果のフィードバックを受けつつピエゾブツシャ２
４を伸長させるように電圧、を与える。ピエゾブツシャ
２４の伸長によシ、テーブル２１は左方に押動され、引
張ばね２２の付勢力に抗して左方に移動せしめられる。

テーブル２１が目標位置に達するとコントーー２２６は
ピエゾブツシャ２４の伸長を停止させる。

本発明に係る装置は以上説明したように単一のテーブル
を用いた簡単な構成であるから、小形軽量、かつ安価に
製作することができる。従って小形であることによって
クリーンルームなどの付属設備の小形化が可能となり、
またテーブル軽量化によって駆動力が小さくて済み、し
かも高速作動が害鳥になる。

本実施例のようにテーブル２１の移動量を直接的に一１
定する手段を設けるとともに、上記の−ｊ定手段からフ
ィードバックを受けて粗動軸７および黴１０　　　ζ１ 動装置としてのピエゾブツシャ２４を制御するコントロ
ーラ２６を設けると、テーブル移動量のフィードバック
に基づいてその移動を制御することができるので、駆動
部材のクリープ、振動、ドリフト等に起因する誤差は自
動的に補償される。従って、熟練した作業員の手動操作
を要しないでテーブルを目標位置に高精度で停止させる
ことができ、作業の省力化に貢献し得るとともに人為的
操作ミスを防止することができる。

才た、本実施例のように粗動軸７が作動している間は微
動装置としてのピエゾブツシャ２４を縮小させてテーブ
ル２１から離間させ、粗動軸７が停止した後にピエゾブ
ツシャ２４によってテーブルを押動するように制御する
コント算−ラ２６を備えることにより、粗動軸７が高速
で作動した場合、テーブル２１の慣性による衝撃力が微
動装置であるピエゾブツシャ２４にかからないようにす
ることができる。

本例のように、テーブル２１と粗動軸７とを相互に引き
つける手段として引張ばね２２のようにばね装置を用い
ると、構造が簡単とな〉、シかもその点検中調節が容易
である。

上記のようにばねを用いた引きつけ手段を設けると、粗
動軸７が急停止したときテーブル２１の慣性とばねの弾
性とによって振動を生じる虞れがある。振動が発生する
とテーブルの静止までに時間がかかるが、本例における
ダンパ２５のようにばねの振動を減衰させる手段を設け
ておくとテーブルの静止が早くなってロスタイムが節減
される。

ＩＩ６図鍵粗動軸の停止と微動装置であるピエゾブツシ
ャの作動開始とのタイミングの１例を示す。

横軸は時間、縦軸はテーブルの位置を貴わし、２５は停
止目標位置、２７拡その僅か手前に設定される粗動停止
位置であり、それぞれ第５図における目標位置２５．粗
動停止位置２７に対応する点である。

時点３２は粗動停止時点、３１拡粗動期間である。

時点３２で粗動が停止した直後テーブルはばねの弾性力
によって振動しその振動は次第に減衰して１時間後の時
点３３で停止する。本例の；ントローラ２６Ｆｉ、上記
の振動停止時点５３においてピエゾブツシャ２４の伸長
を開始させ、テーブルの位置が目標位置２５に達したと
きピエゾブツシャの伸長を停止させる。！ｉｏはビエゾ
プツクヤの伸長作動期間である。このように、粗動軸の
停止によるテーブルの振動が減衰した後に微動装置の作
動を開始させるようなコン）賞−ラを備えておくと、上
述の振動におけるテーブル１の慣性力によって微動装置
が衝撃を受けて破損する虞れが無い。

第６図において、微動装置の作動期間３０に対応するテ
ーブル移動−＠５０ｍの勾配は微動装置によるテーブル
移動速度を表わしている。この曲線の勾配が５０ｂのよ
うに緩やかであると、テーブルが目標位置２５に到達す
る時刻が遅くなる。しかし、５０ｃのように急激である
と微動装置の先端がテーブル移動速度する際に大きい衝
撃力を受けて破損する虞れかめる。本例のコントｐ−２
２６はピエゾグツシャの伸長速度を調節し得る構造ζこ
なっていて前記の勾配を適宜に設定することができる。

一般的に、本発明装置のコント四−ラは微動装置の作動
速度、および微動装置の作動開始時点を自在に制御し得
る構造のものを用いることが望ましい。

第７図紘前例と異なる作動タイミングを示す。

本例においては粗動軸が時点３２で停止した後テーブル
は区間５６だけオーバーシェードしている。このオーバ
ークェートは前述の第６図においても発生しておシ、振
動の最初の１７４サイクルに尚九る。

本例においてはこのオーバーシュート３６に同調させて
ビエゾプツＶヤを伸長作動させ、オーバークェート期間
に２ツブさせてピエゾブツシャによるテーブル押動を行
い、図表におけるオーバークェート５６の延長−が目標
位置２５に達した点Ｐにおいてピエゾブツシャの伸長を
停止させる。

上述のよう番ζ、粗動軸の停止に伴うテーブルの振動に
同期させて微動装置によるテーブル押動を開始させるコ
ント四−ラを備えておくと、微動装置鉱テーブルの振動
による衡撃力を受けることなく、テーブルを早期に目標
位置に静止させることができる。

第８図および第９図はそれぞれ第４図と異なる２°）実
施例の部分図である。第４図の実施側番こおいて“−１
４１１ 祉冨字形断面を有するブロック２０を粗動軸７の先端に
固着して、その平行部２０ｂ、　　２０ｂをストッパと
して作用せしめたが、粗動軸７の先端に固着するブロッ
クは第８図に示すようなＬ字形ブロック５７、又は第９
図に示すような円筒形ブロック３８等１、　　任意の形
状とすることができる。１ＩＫ１０図社第９図の実施例
の人−に断面である。

第１１図は第４図と異なる実施例である。第４図と異な
るところはπ字形ブロック２０のストッパ部の先端に電
磁石４０．４０を固設し、これによってテーブル２１を
吸着できるようにしである。この電磁石４０．４０の付
設に伴い、ダンパ２３を省略する。本例における；ン）
　ａ　−′ｙ２６は第４図について前述した機能の他に
、電磁石４０．４０を次記のように制御する機能を有し
ている。

本例の装置においては、粗動軸７によってテーブル２１
を左方ＩＣ移動させる際、電磁石４０．４０に通電して
テーブル２１を吸着させておく。このよう化すると粗動
軸７が急停止してもテーブル２１は電磁石４０．４０か
ら離間せず、粗動軸７と共に急停止する。従って粗動軸
７の停止後に振動を生じない。

そして、粗動軸７を停止させた直後に電磁石４０゜４Ｑ
の通電を−って電磁吸着を解除し、それとともにピエゾ
ブツシャ２４による微動操作を開始する。

このように、粗動軸の作動中は粗動軸の先端をテーブル
に固定し、粗動軸の停止とともに上記の固定を解除する
手段を設けておくと、粗動軸の停止に伴うテーブルの振
動を防止で會るので、振動の減衰を待つことなく微動装
置の作動を開始し得る。

Ｃの場合、粗動軸の先端をテーブルに固定する手段とし
て、電磁力の他に真空力、機械力など適宜の方法を利用
することができる。

本発明を実施する場合の微動装置としては、ねじ、てこ
等を用いた機械的微動機構を適用することができ、また
、磁歪素子などの各種電磁的微動機構を適用することも
できる１本実施例のようにビエゾプツンヤを黴動装！に
用いると、消費電力が少なくて済み、その上、超高精度
で相轟の強さの耐荷重（本例の場合、約６０＃）が得ら
れるので、耐久性、信頼性が大きい。

ルと、テーブルを駆動する粗動軸と、上記粗動軸の先端
とテーブルとを相互に引きつける手段と、上記粗動軸と
テーブルとの接近を制限するストッパ手段と、１紀粗動
軸の先端部に取付けられてテーブルを押動する微動装置
とを設けることにより簡単な小型の装置でテーブルを動
かして目標位賃に高精度で停止させることができ、その
上、装置の製作費が安替であゐ。

【図面の簡単な説明】

Ｈ１図は従来一般に用いられている黴、粗動テーブルの
平面図、第２図は同側面図、第３図は前記と異なる従来
形像、粗動装置の側面図、第４図および第５１！！ｉ！
ｌは本発明に係る微、粗動装置の一実施例を示し、第４
図は平面図、第５図内および第５図β）はそれぞれ異な
る作動状態における側面図である。第６図は上記実施例
の作動タイζフグ図表、第７図は上記と異なる実施例の
作動タイ々ング図表、嬉８図および第９図はそれぞれ第
４図のｇＡ施例と異なるｌＩ！旅例の部分的側面図、第
１０図は７ ｓｐａにおけるＡ　−Ａ／断面図、第１１図は前記と異
なる実施例の平面図である。 ４・・・反射鏡、５・・・レーｆ党投受光器、６・・・
レーず一１長機演算部、７・・・粗動軸、８・・・ポー
ルナツト、１０、・・ボールねじ、１１・・・ＤＣ４−
夕、１４．２６・・・；ントｐ−２，２０・・・「字形
プ四ツク、２０ｂ・・・Ｗ字形ブーツタのストッパ部、
２１・・・テーブル、２２・・・粗動軸とテーブルとを
引きつける手段としての引張ばね、２４・・・微動装置
としてのピエゾブツシャ、２５・・・停止目標位置、５
７・・・Ｌ字形プ交ツク、ｓ８・・・円筒形プ田ツク。 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 ４ 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　テーブルと、該テーブルを駆動する粗動軸と、上
   記粗動軸の先端とテーブルとを相互に引きつ社る手段と
   、上記粗動軸とテーブルとの接近を制限するストッパ手
   段と、上記粗動軸の先端部に取勤つけられてテーブルを
   押動する微動装置とからなることを特徴とする黴、粗動
   テーブル。 ２　前記のテーブルは、その移動量を直接的に測定する
   手段を設けたものとし、上記測定手段からのフィードバ
   ックに基づいて粗動軸及び微動装置を制御する手段を備
   え良ものとすることを特徴とする特許請求の範ｄ第１項
   に記載の黴、粗動テーブル。 ＆　前記の微動装置は、粗動軸が作動しているときには
   微動装置をテーブルから離間させ、粗動軸の作動が停止
   した後に微動装置がテーブルを押動するように制御する
   手段を付加したものとすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のｋｉ　　　　　　　　　　　　　　
   　　　　　　　　　’黴、粗動テーブル。 ４　前記の微動装置は、その先端とテーブルとを相互に
   引きつける手段としてダｙバ付きのバネを備＾たものと
   し、かつ、テーブルの振動が減衰し喪後に同テーブルを
   押動するように制御する手段、並びに粗動軸が作動を停
   止するときテーブルに生じる振動に同期させてテーブル
   の押動を開始するように制御する手段−を備えたピエゾ
   素子とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項、同
   第２項、又は同第３項に記載の黴、粗動テーブル。 ＆　前記の粗動軸は骸粗動軸が作動しているとき同粗動
   軸の先端部をテーブルに固定し、粗動軸が作動を停止す
   ると上記の固定が自動的に解除される機能を有する固定
   手段を備えたものとすることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、同第２項。 または同第５項に記載の黴、粗動テーブル。