KR101562096B1 - 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치 및 그 제어 방법 및 측정 장치 - Google Patents

공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치 및 그 제어 방법 및 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 공기압 리니어 가이드에 의한 병렬 슬라이더 장치에 있어서, 2개의 슬라이더를 기계적으로 연결했을 경우에, 슬라이더의 연결 부분의 기계적 강성과 에어 슬라이드 기구의 에어 베어링 강성이 서로 영향을 미쳐 평행도의 재현성이 저하하는 것을 배제하여, 고정밀의 평행도 재현성을 보증하는 것이다.
제 1 공기압 리니어 가이드(48)와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에서 에어갭의 크기나 공급 공기압을 서로 다르게 하는 것에 의해, 슬라이더 지지 강성(에어 베어링 강성)에 차이를 생기게 하여, 에어갭 변화에 의한 진직 오차의 흡수가 에어 베어링 강성이 낮은 측에서 안정적으로 실행되도록 한다.

Description

공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치 및 그 제어 방법 및 측정 장치{PARALLEL SLIDER DEVICE OF PNEUMATIC LINEAR GUIDE METHOD, CONTROL METHOD OF SAME, AND MEASUREMENT DEVICE}
본 발명은 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치 및 그 제어 방법 및 측정 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 서로 평행으로 2개의 가이드 레일에 각각 슬라이더가 공기압 리니어 가이드에 의해 이동 가능하게 마련된 병렬 슬라이더 장치 및 그 제어 방법 및 그 병렬 슬라이더 장치가 이용된 측정 장치에 관한 것이다.
직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼 등, 대구경이며 얇은 원반(피측정물)의 표리면의 평탄도(두께 불균일)를 측정하는 측정 장치로서, 피측정물을 소정의 평면을 따라서, 예컨대 수직면을 따라서 지지하는 지지체와, 상기 지지체의 전면측과 배면측의 양측에 각각 상기 평면을 따라서 서로 평행하게 배치된 직선 형상의 제 1 가이드 레일 및 제 2 가이드 레일과, 상기 제 1 및 제 2 가이드 레일의 각각에 레일 길이 방향으로 개별적으로 이동 가능하게 마련된 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더를 갖고, 상기 제 1 슬라이더에 상기 피측정물의 전면(표면)까지의 거리를 측정하는 제 1 측정 수단(변위계)이 장착되며, 상기 제 2 슬라이더에 상기 피측정물의 배면(이면)까지의 거리를 측정하는 제 2 측정 수단(변위계)이 장착된 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1).
측정 수단을 탑재하고 있는 제 1 및 제 2 슬라이더의 제 1 및 제 2 가이드 레일에 대한 제 1 및 제 2 슬라이더의 레일 길이 방향의 이동을 안내하는 리니어 가이드는, 고정밀인 직진성을 보증하기 위해서, 각각, 정압 베어링 구조에 의한 공기압 리니어 가이드가 이용되고 있다. 이와 같은 슬라이더 기구는 에어 슬라이드 기구라 불리고 있다.
상술의 구성에 의한 측정 장치에서는, 피측정물을 지지하는 지지체의 전면측과 배면측의 양측에 각각 독립하여 에어 슬라이드 기구를 배치할 필요가 있지만, 가이드 레일의 높이 위치를, 변위계가 실리콘 웨이퍼 등의 피측정물의 표리면을 주사하는 높이 위치에 가까운 위치로 설정할 수 있어서, 가이드 레일이 지지체의 하방에 배치되어 있는 경우에 비하여, 가이드 레일과 변위계의 높이 방향의 이격 거리를 짧게 할 수 있다.
이에 의해, 가이드 레일에 대한 슬라이더의 이동 축선 주위의 변위에 기인하는 롤링 방향 오차가, 가이드 레일과 변위계의 높이 방향의 이격 거리에 비례하여 오차가 커지는 것이 배제되어, 표리면의 독립된 평탄도 측정을 고정밀도로 실행할 수 있게 된다.
일본 공개 특허 제 1999-351867 호 공보
그렇지만, 이 경우에는 지지체의 전면측과 배면측의 양측에 독립하여 에어 슬라이드 기구를 배치하고 있으므로, 각각의 슬라이더를 서로 동기시켜 개별적으로 구동해야만 해서, 슬라이더의 이동 방향으로 이송 불균일에 의해 변위계에 의한 피측정물의 측정 위치에 표리에서 어긋남을 일으킬 우려가 있다. 이것에 기인하여 피측정물의 두께 측정에 오차를 일으키는 것이 염려된다. 또한, 독립적으로 배치된 병렬 2축의 에어 슬라이드 기구의 평행도에 오차가 있어도, 피측정물의 두께 측정에 오차를 일으키게 된다.
이것에 대하여, 이송 불균일에 의한 측정 위치의 어긋남을 배제하고, 또한 평행도를 확보하기 위해서, 2축의 슬라이더를 서로 기계적으로 연결하는 것이 본원 출원인과 동일한 출원인에 의해 생각되고 있다.
그러나, 2축 독립으로 배치한 에어 슬라이드 기구를 구성하는 가이드 레일은 근소하게나마 직진 오차나 롤링 방향 오차를 갖는다. 평행으로 배치된 2개의 가이드 레일 상을 각각 이동하는 슬라이더는, 이 가이드 레일의 직진 오차가 극히 적어도, 2개의 슬라이더가 이동 방향의 위치를 서로 맞춰서 동기하도록 이동했을 경우, 이 이동 방향과 직교하는 방향으로 상대 거리가 근소하게나마 변화하게 된다.
이와 같은 상황에 있어서, 전술과 같이 2축의 슬라이더를 서로 기계적으로 연결했을 경우에는, 연결 부분의 기계적 강성이 높을수록, 상기의 상대 거리의 오차를 해소하려고 하는 한편, 슬라이드는 일정한 에어 베어링 강성으로 전면 구속되어 있기 때문에, 이들 기계적 결합부의 강성과 에어 베어링 강성이 서로 간섭하게 되어, 결과적으로 상기의 상대 거리를 일정하게 유지하는 목적에 대하여, 불안정한 요소가 되어 버린다.
이 때문에, 2개의 슬라이더를 연결한 경우에는, 이 연결 부분의 기계적 강성과 에어 슬라이드 기구의 에어 베어링 강성(공기압 리니어 가이드에 의한 슬라이더의 지지 강성)이 서로 영향을 미쳐 평행도의 재현성을 저하시킬 염려가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상술과 같은 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치, 즉 병렬 에어 슬라이드 기구에 있어서, 2개의 슬라이더를 기계적으로 연결한 경우에, 슬라이더의 연결 부분의 기계적 강성과 에어 슬라이드 기구의 에어 베어링 강성(슬라이더 지지 강성)이 서로 영향을 미쳐 평행도의 재현성이 저하하는 것을 배제하고, 고정밀의 평행도 재현성을 보증하는 것이다.
본 발명에 의한 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치는, 서로 평행하게 배치된 제 1 가이드 레일 및 제 2 가이드 레일과, 상기 제 1 및 제 2 가이드 레일의 각각에 레일 길이 방향으로 이동 가능하게 마련된 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더를 갖고, 각 가이드 레일과 각 슬라이더 사이에 에어갭을 갖는 제 1 공기압 리니어 가이드와 제 2 공기압 리니어 가이드가 구성되어 있는 병렬 슬라이더 장치로서, 상기 제 1 슬라이더와 상기 제 2 슬라이더가 서로 기계적으로 연결되며, 제 1 공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성과 제 2 공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성이 서로 다르다.
공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성은 에어갭의 크기, 정압용 에어 포켓의 형상, 공기 분출 포트의 구경, 슬라이더의 수압(受壓) 면적을 바꾸는 것에 의해, 제 1 공기압 리니어 가이드와 제 2 공기압 리니어 가이드에서 서로 다르게 할 수 있다.
본 발명에 의한 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치의 제어 방법은, 서로 평행하게 배치된 제 1 가이드 레일 및 제 2 가이드 레일과, 상기 제 1 및 제 2 가이드 레일의 각각에 레일 길이 방향으로 이동 가능하게 마련된 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더를 갖고, 각 가이드 레일과 각 슬라이더 사이에 에어갭을 갖는 제 1 공기압 리니어 가이드와 제 2 공기압 리니어 가이드가 구성되며, 상기 제 1 슬라이더와 상기 제 2 슬라이더가 서로 기계적으로 연결되어 있는 병렬 슬라이더 장치의 제어 방법으로서, 상기 제 1 공기압 리니어 가이드에 공급하는 공기압과 상기 제 2 공기압 리니어 가이드에 공급하는 공기압을 서로 다르게 하는 공기압 제어를 실행한다.
본 발명에 의한 측정 장치는, 상술의 발명에 의한 병렬 슬라이더 장치를 갖고, 상기 제 1 가이드 레일과 상기 제 2 가이드 레일 사이에, 피측정물을 지지하는 지지체가 배치되고, 상기 제 1 슬라이더에 상기 피측정물의 한쪽의 면까지의 거리를 측정하는 제 1 측정 수단이 장착되며, 상기 제 2 슬라이더에 상기 피측정물의 다른쪽의 면까지의 거리를 측정하는 제 2 측정 수단이 장착되어 있다.
본 발명에 의한 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치에 의하면, 제 1 공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성과 제 2 공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성이 서로 다른 것에 의해, 에어갭 변화에 의한 진직 오차의 흡수가 슬라이더 지지 강성, 즉 에어 베어링 강성이 낮은 측에서 안정적으로 실행되도록 된다.
이에 의해, 슬라이더의 연결 부분의 기계적 강성과 에어 베어링 강성이 서로 영향을 미쳐 평행도의 재현성이 저하하는 것이 배제되고, 고정밀의 평행도 재현성이 보증된다.
도 1은 본 발명에 따른 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치가 이용된 웨이퍼 평탄도 측정 장치의 일 실시형태를 도시하는 사시도,
도 2는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 평탄도 측정 장치의 정면도,
도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도,
도 4는 본 실시형태에 따른 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치의 전후 슬라이더 연결 기구 부분의 사시도,
도 5는 본 실시형태에 따른 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치 및 그 제어 방법의 실시에 이용되는 공기압 제어의 공기압 회로도,
도 6은 다른 실시형태에 따른 공기압 리니어 가이드 방식의 병렬 슬라이더 장치를 도시하는 공기압 제어의 공기압 회로도.
본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 첨부 도면을 참조한 설명에서 이용되는 전후, 상하, 좌우 방향은 각 첨부 도면에 표기된 방향으로 한다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 기대(10)의 수평인 상면에는 지지체(12)가 배치되어 있다. 지지체(12)는 피측정물인 원반 형상의 실리콘 웨이퍼(W)를 지지하는 것으로서, 기대(10) 상에 고정 장착된 돔 형상의 고정대(14)와, 고정대(14)에 회전 가능하게 장착된 원환 회전체(16)를 갖는다.
원환 회전체(16)는 정압식의 에어 베어링(도시 생략)에 의해 전후 방향으로 연장되는 수평인 중심 축선 주위로 고정대(14)에서 회전 가능하게 지지되어 있다. 원환 회전체(16)의 내주부에는, 선단에 롤러(18)를 갖는 복수 개의 지지 아암(20)이 둘레 방향으로 등간격으로 마련되어 있다. 원환 회전체(16)는, 롤러(18)가 실리콘 웨이퍼(W)의 외주홈(도시 생략)에 맞물리는 상태로, 지지 아암(20)에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 원환 형상 공간 내에 수직면을 따라서 지지한다. 또한, 이 실리콘 웨이퍼(W)의 지지 구조에 대하여, 보다 상세한 설명이 필요하면, 일본 특허 제 4132503 호 공보를 참조하길 바란다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 지지체(12)에는, 고정대(14)를 스테이터 부재, 원환 회전체(16)를 로터로 하는 브러시리스 DC 모터가 조립되어 있다. 이 브러시리스 DC 모터는 원환 회전체(16)를 회전 구동한다.
기대(10)의 상면에는 좌우의 엔드 브래킷(30, 32)이 장착되어 있다. 좌우의 엔드 브래킷(30, 32)은 지지체(12)의 좌우 양측에 배치되며, 상부에 전방측 가이드 레일(제 1 가이드 레일)(40)과 후방측 가이드 레일(제 2 가이드 레일)(42)의 좌우 양단부를 각각 고정 지지하고 있다.
환언하면, 전방측 가이드 레일(40)은 상하에 돌출부(플랜지부)(40A, 40B)를 갖는 I형 횡단면 형상의 직선 레일(진직)이고(도 3 참조), 좌우의 단부가 좌우의 엔드 브래킷(30, 32)의 상부에 고정 연결되어, 좌우의 엔드 브래킷(30, 32) 사이에 중개된 상태로, 지지체(12)의 전면측을 좌우 방향으로 수평하게 연장되어 있다.
마찬가지로, 후방측 가이드 레일(42)은 상하에 돌출부(42A, 42B)를 갖는 I형 횡단면 형상의 직선 레일(진직)이고, 좌우의 단부가 좌우의 엔드 브래킷(30, 32)의 상부에 고정 연결되어, 좌우의 엔드 브래킷(30, 32) 사이에 중개된 상태로, 지지체(12)의 배면측을 좌우 방향으로 수평하게 연장되어 있다.
상술의 전방측 가이드 레일(40)과 후방측 가이드 레일(42)은 동일 높이 위치에 있고 서로 평행하게 연장하고 있다.
또한, 전방측 가이드 레일(40)과 후방측 가이드 레일(42)은 좌우 양단의 상부가 보강 연결판(34, 36)에 의해 서로 연결되어 있다.
전방측 가이드 레일(40)에는 전방측 슬라이더(제 1 슬라이더)(44)가 레일 길이 방향인 좌우 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. 전방측 슬라이더(44)는 4장의 직사각형 판재(44A 내지 44D)에 의해 전방측 가이드 레일(40)의 외주를 둘러싸는 사각통체로 구성되어 있다.
전방측 슬라이더(44)의 직사각형 판재(44A 내지 44D)의 각각의 내면과, 이에 대향하는 전방측 가이드 레일(40)의 상측의 돌출부(40A)의 상면 및 전후 양면과 하측의 돌출부(40B)의 하저면 및 전후 양면 사이에는 각각 제 1 에어갭(G1)(도 5 참조)이 설정되며, 전방측 슬라이더(44)의 직사각형 판재(44A 내지 44D)에는 각각 대향면을 향해 개구된 공기 분출 포트(46)가 형성되어 있다(도 3 참조).
공기 분출 포트(46)에는 압축 공기원(100)으로부터 제 1 압력 조절기(102)에 의해 제 1 압력(P1)으로 조압된 압축 공기가 공급된다(도 5 참조). 이에 의해, 전방측 가이드 레일(40)과 전방측 슬라이더(44) 사이에 정압 베어링식의 제 1 공기압 리니어 가이드(48)가 구성된다. 전방측 가이드 레일(40)의 레일 길이 방향에 따른 전방측 슬라이더(44)의 직선 이동은 제 1 공기압 리니어 가이드(48)에 의해 전방측 가이드 레일(40)에 대하여 비접촉 상태로 안내된다.
마찬가지로, 후방측 가이드 레일(42)에는 후방측 슬라이더(제 2 슬라이더) (50)가 레일 길이 방향인 좌우 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. 후방측 슬라이더(50)는 4장의 직사각형 판재(50A 내지 50D)에 의해 후방측 가이드 레일(42)의 외주를 둘러싸는 사각통체로 구성되어 있다.
후방측 슬라이더(50)의 직사각형 판재(50A 내지 50D)의 각각의 내면과, 이에 대향하는 후방측 가이드 레일(42)의 상방의 돌출부(42A)의 상면 및 전후 양면과 하측의 돌출부(42B)의 하저면 및 전후 양면 사이에는 각각 제 2 에어갭(G2)(도 5 참조)이 설정되고, 후방측 슬라이더(50)의 직사각형 판재(50A 내지 50D)에는 각각 대향면을 향해 개구된 공기 분출 포트(52)가 형성되어 있다(도 3 참조).
공기 분출 포트(52)에는 압축 공기원(100)으로부터 제 2 압력 조절기(104)에 의해 제 2 압력(P2)으로 조압된 압축 공기가 공급된다(도 5 참조). 이에 의해, 후방측 가이드 레일(42)과 후방측 슬라이더(50) 사이에 정압 베어링식의 제 2 공기압 리니어 가이드(54)가 구성된다. 후방측 가이드 레일(42)의 레일 길이 방향에 따른 후방측 슬라이더(50)의 직선 이동은 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에 의해 후방측 가이드 레일(42)에 대하여 비접촉 상태로 안내된다.
또한, 도 3 및 도 5에서는 제 1 및 제 2 공기압 리니어 가이드(48, 54)의 에어갭은 실제보다 크게 과장되게 도시되어 있다.
전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)의 각각의 하저부에는 연결용 베이스 부재(56, 58)가 고정 장착되어 있다. 연결용 베이스 부재(56, 58)의 각각의 좌우 양면에는, 연결 환봉(60, 62)의 전후 양단부가 체결 볼트(64, 66)에 의해 연결용 베이스 부재(56, 58)에 고정된 V블록(68, 70)에 의해 고정되어 있다(도 4 참조). 이에 의해, 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)가 서로 동일한 좌우 방향 위치(주사 방향 위치) 및 동일한 전후 방향 위치에 기계적으로 강고하게 연결된다.
이 기계적인 연결은 V블록(68, 70)에 의해 연결 환봉(60, 62)을 보지하여 연결 환봉(60, 62)을 연결용 베이스 부재(56, 58)의 각각의 좌우 양면(평면)에 가압하는 것에 의해 실행되어 있으므로, 높은 좌우 방향 위치 정밀도를 가지고 실행되게 된다.
기대(10)의 전방측 가이드 레일(40)의 앞쪽 위치에는 전방측 리니어 서보 모터(72)의 고정자 부재(74)가 브래킷(76)에 의해 고정 장착되어 있다. 고정자 부재(74)는 좌우 방향으로 길며, 전방측 가이드 레일(40)과 평행으로 연장되어 있다. 전방측 슬라이더(44)에는 전방측 리니어 서보 모터(72)의 가동자 부재(78)가 장착되어 있다. 이에 의해, 전방측 슬라이더(44)는 전방측 리니어 서보 모터(72)에 의해 좌우 방향으로 구동된다.
기대(10)의 후방측 가이드 레일(42)의 뒤쪽 위치에는 후방측 리니어 서보 모터(80)의 고정자 부재(82)가 브래킷(84)에 의해 고정 장착되어 있다. 고정자 부재(82)는 좌우 방향으로 길며, 후방측 가이드 레일(42)과 평행으로 연장되어 있다. 후방측 슬라이더(50)에는 후방측 리니어 서보 모터(80)의 가동자 부재(86)가 장착되어 있다. 이에 의해, 후방측 슬라이더(50)는 후방측 리니어 서보 모터(80)에 의해 좌우 방향으로 구동된다.
이와 같이 하여, 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)는 개별의 전방측 리니어 서보 모터(72), 후방측 리니어 서보 모터(80)에 의해 구동된다. 도면에는 도시되지 않지만, 전방측 가이드 레일(40)과 전방측 슬라이더(44) 사이와, 후방측 가이드 레일(42)과 후방측 슬라이더(50) 사이에는 각각 전방측 슬라이더(44) 및 후방측 슬라이더(50)의 좌우 방향 이동의 실제 위치를 검출하는 리니어 스케일이 마련되어 있다.
전방측 리니어 서보 모터(72), 후방측 리니어 서보 모터(80)에 의한 전방측 슬라이더(44), 후방측 슬라이더(50)의 위치 제어는 전술의 리니어 스케일(도시 생략)로부터 검출되는 전방측 슬라이더(44), 후방측 슬라이더(50)의 실제 위치를 피드백 보상 정보로 하여 풀 클로즈 방식으로, 서로 독립된 피드백 제어계에 의해, 동일 위치 지령하에서 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)의 좌우 방향 이동 위치(주사 위치)가 동일하게 되도록 동기하여 실행된다.
전방측 슬라이더(44) 상에는 전후 방향으로 이동 가능한 테이블(88)을 구비한 미동 테이블 장치(90)가 장착되어 있다. 테이블(88)에는 변위계(92)가 탑재되어 있다. 변위계(92)는 정전 용량식 변위계 등 비접촉식의 변위계이며, 원환 회전체(16)에 장착된 피측정물인 실리콘 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 높이에 배치되어 실리콘 웨이퍼(W)의 표면까지의 거리를 측정한다.
마찬가지로, 후방측 슬라이더(50) 상에는 전후 방향으로 이동 가능한 테이블(94)을 구비한 미동 테이블 장치(96)가 장착되어 있다. 테이블(94)에는 변위계(98)가 탑재되어 있다. 변위계(98)도 정전 용량식 변위계 등 비접촉식의 변위계이며, 원환 회전체(16)에 장착된 피측정물인 실리콘 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 높이에 배치되어 실리콘 웨이퍼(W)의 이면까지의 거리를 측정한다.
실리콘 웨이퍼(W)의 평탄도 측정은 원환 회전체(16)에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서, 전방측 슬라이더(44), 후방측 슬라이더(50)의 좌우 방향 이동에 의해 변위계(92, 98)를, 실리콘 웨이퍼(W)를 직경 방향으로 가로지르는 방향으로 주사 이동하면서 변위계(92, 98)에 의해 변위계(92, 98)의 주사 위치로부터 실리콘 웨이퍼(W)의 표면, 이면까지의 거리를 측정하는 것에 의해 실행된다.
본 실시형태에서 중요한 것은, 도 5에 자세히 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 제 2 에어갭(G2)의 크기는 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 제 1 에어갭(G1)보다 큰 것이다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 압력 조절기(102)의 설정압과 제 2 압력 조절기(104)의 설정압이 동일하며, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 공급 공기압과 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 공급 공기압이 동일 압력이면 좋다.
이 에어갭의 크기의 상위에 의해, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에서 슬라이더 지지 강성(에어 베어링 강성)에 차이가 생겨, 제 2 에어갭(G2)이 제 1 에어갭(G1)보다 큰 만큼, 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 슬라이더 지지 강성이 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 슬라이더 지지 강성보다 낮아진다.
서로 평행하게 배치된 전후 2개의 가이드 레일(40, 42) 상을 각각 이동하는 전방측과 후방측의 슬라이더(44, 50)는 가이드 레일(40, 42)에 진직 오차가 있으면, 이동 방향과 직교하는 방향(전후 방향)의 상대 거리가 변동하게 된다. 상대 거리가 변동하면, 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 슬라이더 지지 강성이 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 슬라이더 지지 강성보다 낮은 것에 의해, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 제 1 에어갭(G1)은 변화하는 일 없이, 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 제 2 에어갭(G2)이 변화하고, 에어갭 변화에 의한 진직 오차의 흡수가 슬라이더 지지 강성이 낮은 측에서 안정적으로 실행되게 된다.
이에 의해, 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)의 상대 거리 변동이 생기는 것이 회피되고, 양 슬라이더(44, 50)의 상호 연결 부분의 기계적 강성과 슬라이더 지지 강성이 서로 영향을 미쳐 양 슬라이더(44, 50)의 평행도의 재현성이 저하하는 것이 배제되어, 고정밀의 평행도 재현성이 보증된다.
그 결과, 기계적 결합되어 있는 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)의 상대 거리의 안정도가 향상하여, 실리콘 웨이퍼(W)의 평탄도 측정, 두께 측정이 가이드 레일(40, 42)의 진직 오차 성분을 포함하는 일 없이 고정밀도로 실행되게 된다.
다른 실시형태로서, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에서 공급 공기압이 서로 달라도 좋다. 이 실시형태에서는, 제 1 압력 조절기(102)의 설정압과 제 2 압력 조절기(104)의 설정압을 다른 값으로 하여, 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 공급 공기압인 제 2 압력(P2)을 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 공급 공기압인 제 1 압력(P1)보다 조금 낮게 하면 좋다. 또한, 이 실시형태에서는, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 제 1 에어갭(G1)의 크기와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 제 2 에어갭(G2)의 크기는 동일해도 좋다.
이 공급 공기압의 상위에 의해, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에서 슬라이더 지지 강성(에어 베어링 강성)에 차이가 생겨, 제 2 압력(P2)이 제 1 압력(P1)보다 낮은 만큼, 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 슬라이더 지지 강성이 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 슬라이더 지지 강성보다 낮아진다.
이에 의해, 이 실시형태에서도, 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)의 상대 거리 변동이 생기는 것이 회피되고, 양 슬라이더(44, 50)의 상호 연결 부분의 기계적 강성과 슬라이더 지지 강성이 서로 영향을 미쳐 양 슬라이더(44, 50)의 평행도의 재현성이 저하하는 것이 배제되어, 고정밀의 평행도 재현성이 보증된다.
그 결과, 기계적 결합되어 있는 전방측 슬라이더(44)와 후방측 슬라이더(50)의 상대 거리의 안정도가 향상하여, 실리콘 웨이퍼(W)의 평탄도 측정, 두께 측정이 가이드 레일(40, 42)의 진직 오차 성분을 포함하는 일 없이 고정밀도로 실행되게 된다.
상술의 실시형태에서는, 제 1 압력 조절기(102)와 제 2 압력 조절기(104)는 병렬 배치이지만, 도 5에 가상선에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 설정압이 높은 쪽의 제 1 압력 조절기(102)를 낮은 쪽의 제 2 압력 조절기(104)보다 압축 공기원(100) 쪽에 제 2 압력 조절기(104)와 직렬로 배치해도 좋다.
또한, 필요에 따라서, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 제 1 에어갭(G1)의 크기와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 제 2 에어갭(G2)의 크기를 서로 다르게 하는 것에 부가하여, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에서 공급 공기압을 서로 다르게 해도 좋다. 이 경우도, 공급 공기압의 제어는, 병렬 배치의 제 1 압력 조절기(102)와 제 2 압력 조절기(104)에 의해 실행하는 것도, 설정압이 높은 쪽의 제 1 압력 조절기(102)를 낮은 쪽의 제 2 압력 조절기(104)보다 압축 공기원(100) 쪽에 제 2 압력 조절기(104)와 직렬로 배치하여 실행하는 것도 가능하다.
공기압 리니어 가이드의 베어링 강성, 즉 슬라이더 지지 강성은 에어갭의 크기, 공급 공기압의 압력값 이외에, 정압용 에어 포켓의 형상, 에어갭에 공기압을 공급하는 공기 분출 포트의 구경(내경), 슬라이더의 수압 면적에 의해서도 결정되므로, 이들의 설정에 의해서도, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)와 제 2 공기압 리니어 가이드(54)에서 슬라이더 지지 강성을 다른 것으로 설정할 수도 있다.
도 6에 도시되어 있는 실시예에서는, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 전방측 슬라이더(44)에 형성되어 있는 정압용 에어 포켓(47)의 에어갭에 대한 개구 면적(A1)보다 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 후방측 슬라이더(50)에 형성되어 있는 정압용 에어 포켓(53)의 에어갭에 대한 개구 면적(A2)이 크다.
또한, 도 6에 도시되어 있는 실시예에서는, 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 에어갭에 공기압을 공급하기 위해서 전방측 슬라이더(44)에 형성되어 있는 공기 분출 포트(46)의 구경(D1)보다 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 에어갭에 공기압을 공급하기 위해서 후방측 슬라이더(50)에 형성되어 있는 공기 분출 포트(52)의 구경(D2)이 크다.
전방측 슬라이더(44)에 있어서의 제 1 공기압 리니어 가이드(48)의 수압 면적과 후방측 슬라이더(50)에 있어서의 제 2 공기압 리니어 가이드(54)의 수압 면적은, 전방측 슬라이더(44), 후방측 슬라이더(50) 자체의 좌우 방향(이동 방향)의 치수를 변경하는 것에 의해 다른 면적으로 할 수 있으며, 수압 면적이 작은 쪽이 슬라이더 지지 강성이 낮다.
또한, 상술한 바와 같이, 슬라이더 지지 강성이 다른 공기압 리니어 가이드는 다공질 타입의 에어 베어링에 의한 것에도 동일하게 적용할 수 있다.
이상, 본 발명을 그 적합 형태 실시예에 대하여 설명했지만, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

Claims (9)

  1. 서로 평행하게 배치된 제 1 가이드 레일 및 제 2 가이드 레일과, 상기 제 1 및 제 2 가이드 레일의 각각에 레일 길이 방향으로 이동 가능하게 마련된 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더를 갖고, 각 가이드 레일과 각 슬라이더 사이에 에어갭을 갖는 제 1 공기압 리니어 가이드와 제 2 공기압 리니어 가이드가 구성되어 있는 병렬 슬라이더 장치에 있어서,
    상기 제 1 슬라이더와 상기 제 2 슬라이더가 서로 기계적으로 연결되고,
    제 1 공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성이 제 2 공기압 리니어 가이드의 슬라이더 지지 강성보다 커지도록 설정되어 있는
    병렬 슬라이더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 슬라이더와 상기 제 1 가이드 레일 사이의 에어갭의 크기와 상기 제 2 슬라이더와 상기 제 2 가이드 레일 사이의 에어갭의 크기가 서로 다른
    병렬 슬라이더 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공기압 리니어 가이드와 상기 제 2 공기압 리니어 가이드에서 공급 공기압이 서로 다른
    병렬 슬라이더 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 공기압 리니어 가이드에 공급하는 공기압을 제 1 값으로 설정하는 제 1 공기압 설정 수단과,
    상기 제 2 공기압 리니어 가이드에 공급하는 공기압을 상기 제 1 값과는 다른 제 2 값으로 설정하는 제 2 공기압 설정 수단을 갖는
    병렬 슬라이더 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공기압 리니어 가이드와 상기 제 2 공기압 리니어 가이드에는 각각 정압용 에어 포켓이 형성되어 있고, 상기 제 1 공기압 리니어 가이드의 상기 정압용 에어 포켓의 형상과 상기 제 2 공기압 리니어 가이드의 상기 정압용 에어 포켓의 형상이 서로 다른
    병렬 슬라이더 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공기압 리니어 가이드의 에어갭에 공기압을 공급하는 공기 분출 포트의 구경과 상기 제 2 공기압 리니어 가이드의 에어갭에 공기압을 공급하는 공기 분출 포트의 구경이 서로 다른
    병렬 슬라이더 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 슬라이더에 있어서의 상기 제 1 공기압 리니어 가이드의 수압 면적과 상기 제 2 슬라이더에 있어서의 제 2 공기압 리니어 가이드의 수압 면적이 서로 다른
    병렬 슬라이더 장치.
  8. 서로 평행하게 배치된 제 1 가이드 레일 및 제 2 가이드 레일과, 상기 제 1 및 제 2 가이드 레일의 각각에 레일 길이 방향으로 이동 가능하게 마련된 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더를 갖고, 각 가이드 레일과 각 슬라이더 사이에 에어갭을 갖는 제 1 공기압 리니어 가이드와 제 2 공기압 리니어 가이드가 구성되며, 상기 제 1 슬라이더와 상기 제 2 슬라이더가 서로 기계적으로 연결되어 있는 병렬 슬라이더 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제 1 공기압 리니어 가이드에 공급하는 공기압이 상기 제 2 공기압 리니어 가이드에 공급하는 공기압보다 커지도록 공기압 제어를 실행하는
    병렬 슬라이더 장치의 제어 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 병렬 슬라이더 장치를 갖고,
    상기 제 1 가이드 레일과 상기 제 2 가이드 레일 사이에, 피측정물을 지지하는 지지체가 배치되며,
    상기 제 1 슬라이더에 상기 피측정물의 한쪽의 면까지의 거리를 측정하는 제 1 측정 수단이 장착되고, 상기 제 2 슬라이더에 상기 피측정물의 다른쪽의 면까지의 거리를 측정하는 제 2 측정 수단이 장착되어 있는
    측정 장치.
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