KR101848396B1 - 테이블 장치, 반송 장치, 반도체 제조 장치, 및 검사 장치 - Google Patents

테이블 장치, 반송 장치, 반도체 제조 장치, 및 검사 장치 Download PDF

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Abstract

테이블 장치(TS)는, 베이스 부재(1)와, 베이스 부재 상에 배치되는 테이블(2)과, 제 1 축, 제 2 축, 및 제 3 축과 평행한 방향으로 테이블을 이동 가능한 구동 시스템(3)과, 테이블에 접속되는 피스톤 부재(4)와, 피스톤 부재의 주위에 배치되어, 제 1 축과 평행한 방향으로 피스톤 부재를 이동 가능하게 지지하고, 제 2 축 및 제 3 축과 평행한 방향으로 베이스 부재에 이동 가능하게 지지되는 실린더 부재(5)와, 실린더 부재에 배치되어, 피스톤 부재의 측면과의 사이에 기체 베어링을 형성하는 제 1 베어링 부재(6)와, 실린더 부재에 배치되어, 베이스 부재의 가이드면과의 사이에 기체 베어링을 형성하는 제 2 베어링 부재(7)와, 피스톤 부재의 하면이 면하는 실린더 부재의 내부 공간의 하부 공간에 기체를 공급하는 공급구를 갖는 중력 보상 장치(8)를 구비한다.

Description

테이블 장치, 반송 장치, 반도체 제조 장치, 및 검사 장치{TABLE DEVICE, CONVEYANCE DEVICE, SEMICONDUCTOR-MANUFACTURING DEVICE, AND INSPECTION DEVICE}
본 발명은, 테이블 장치, 반송 장치, 반도체 제조 장치, 및 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치, 검사 장치, 및 측정 장치 등에 관한 기술 분야에 있어서는, 이동 가능한 테이블을 구비하는 테이블 장치(스테이지 장치)가 사용된다. 측정 프로브가 장착된 Z축 테이블을 3차원 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비하는 스테이지 장치에 관한 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 쐐기형의 부재를 사용하여 테이블을 승강시키는 스테이지 장치에 관한 기술이 특허문헌 2에 개시되어 있다.
일본국 공개특허 특개평10-318728호 공보 일본국 공개특허 특개2004-195620호 공보
테이블 장치에 있어서, 테이블을 목표 궤도로 이동시키려고 했음에도 불구하고, 그 테이블이 목표 궤도로부터 벗아나버리면, 테이블의 위치 결정 정밀도가 저하될 가능성이 있다. 예를 들면, 연직 방향에 관하여 테이블을 직선으로 이동시키려고 했음에도 불구하고, 그 테이블이 직선으로 이동되지 않으면, 테이블의 위치 결정 정밀도가 저하된다.
또한, 테이블 장치에 있어서, 예를 들면 테이블의 중량에 의해, 테이블을 이동시키기 위한 액추에이터에 부하가 가해질 가능성이 있다. 액추에이터에 부하가 가해져, 그 액추에이터가 발열하면, 주위의 부재가 열변형하여, 테이블의 위치 결정 정밀도가 저하될 가능성이 있다.
테이블의 위치 결정 정밀도가 저하되면, 그 테이블 장치를 구비하는 반송 장치의 성능이 저하될 가능성이 있다.
본 발명의 태양은, 위치 결정 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 테이블 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 태양은, 성능의 저하를 억제할 수 있는 반송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 태양은, 소정면과 평행한 가이드면을 갖는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재 상에 배치되는 테이블과, 상기 소정면과 직교하는 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 상기 베이스 부재와 상기 테이블의 사이에 배치되어, 동력을 발생하는 액추에이터를 포함하고, 상기 제 1 축과 평행한 방향, 상기 소정면 내의 제 2 축과 평행한 방향, 및 상기 소정면 내에 있어서 상기 제 2 축과 직교하는 제 3 축과 평행한 방향으로 상기 테이블을 이동 가능한 구동 시스템과, 상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 연결하는 측면을 갖고, 상기 상면측의 적어도 일부가 상기 테이블에 접속되는 피스톤 부재와, 상기 피스톤 부재의 주위에 배치되어, 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 상기 피스톤 부재를 이동 가능하게 지지하고, 상기 제 2 축과 평행한 방향 및 상기 제 3 축과 평행한 방향의 각각에 상기 베이스 부재에 이동 가능하게 지지되는 실린더 부재와, 상기 실린더 부재에 배치되어, 상기 피스톤 부재의 측면과의 사이에 기체 베어링을 형성하는 제 1 베어링 부재와, 상기 실린더 부재에 배치되어, 상기 베이스 부재의 가이드면과의 사이에 기체 베어링을 형성하는 제 2 베어링 부재와, 상기 피스톤 부재의 하면이 면하는 상기 실린더 부재의 내부 공간의 하부 공간에 면하도록 배치되어, 상기 하부 공간에 기체를 공급하는 공급구를 갖는 중력 보상 장치를 구비하는 테이블 장치를 제공한다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 구동 시스템에 의해, 테이블은, 제 1 축과 평행한 방향, 제 2 축과 평행한 방향, 및 제 3 축과 평행한 방향의 3개의 방향으로 이동할 수 있다. 테이블에 접속된 피스톤 부재는, 제 1 베어링 부재에 의해 형성되는 기체 베어링에 의해 실린더 부재에 비접촉으로 지지된다. 이에 따라, 테이블은, 제 1 축과 평행한 방향으로 높은 위치 결정 정밀도로 이동할 수 있다. 실린더 부재는, 제 2 베어링 부재에 의해 형성되는 기체 베어링에 의해 베이스 부재에 비접촉으로 지지된다. 이에 따라, 실린더 부재 및 그 실린더 부재에 피스톤 부재를 개재하여 지지되는 테이블은, 제 2 축과 평행한 방향 및 제 3 축과 평행한 방향의 각각으로 높은 위치 결정 정밀도로 이동할 수 있다. 또한, 피스톤 부재의 하면이 면하는 하부 공간에 공급구로부터 기체가 공급됨으로써, 액추에이터에 대한 테이블의 중량의 작용이 저감된다. 이에 따라, 액추에이터에 가해지는 부하가 저감된다. 그 때문에, 액추에이터의 발열이 억제되고, 액추에이터의 주위의 부재의 열변형이 억제된다. 또한, 테이블 장치의 부재의 열변형이 억제되기 때문에, 테이블의 위치 결정 정밀도의 저하가 억제된다.
본 발명의 제 1 태양에 있어서, 상기 피스톤 부재는, 상기 테이블의 주연부의 복수의 위치의 각각에 접속되고, 상기 실린더 부재는, 상기 구동 시스템을 둘러싸도록 복수 배치되어도 된다. 이에 따라, 테이블은 목표 궤도로 정밀도 좋게 이동할 수 있다.
본 발명의 제 1 태양에 있어서, 상기 구동 시스템은, 상기 제 2 축과 평행한 방향으로 상기 베이스 부재에 이동 가능하게 지지되는 제 2 축 스테이지, 및 상기 제 2 축 스테이지를 이동시키는 제 2 축 액추에이터를 포함하는 제 2 축 구동 장치와, 상기 제 3 축과 평행한 방향으로 상기 제 2 축 스테이지에 이동 가능하게 지지되는 제 3 축 스테이지, 및 상기 제 3 축 스테이지를 이동시키는 제 3 축 액추에이터를 포함하는 제 3 축 구동 장치와, 상기 제 3 축 스테이지 상에 배치되어, 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 상기 테이블을 이동시키는 제 1 축 구동 장치를 포함하고, 상기 실린더 부재는, 상기 제 3 축 스테이지에 접속되어도 된다. 이에 따라, 테이블과 피스톤 부재와 실린더 부재는, 제 2 축과 평행한 방향 및 제 3 축과 평행한 방향의 각각으로 안정적으로 함께 이동할 수 있다. 또한, 실린더 부재는, 테이블 및 피스톤 부재와 함께, 제 2 축과 평행한 방향 및 제 3 축과 평행한 방향의 각각으로 안정적으로 이동한다. 그 때문에, 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 피스톤 부재를 비접촉으로 이동 가능하게 계속해서 지지할 수 있다.
본 발명의 제 1 태양에 있어서, 상기 제 1 축 구동 장치는, 상기 제 2 축 또는 상기 제 3 축과 평행한 방향으로 상기 제 3 축 스테이지에 이동 가능하게 지지되는 제 1 쐐기 부재와, 상기 제 1 쐐기 부재 상에 배치되고, 상기 제 1 쐐기 부재에 대하여 상대 이동 가능한 제 2 쐐기 부재와, 상기 제 1 쐐기 부재를 이동시키는 제 1 축 액추에이터와, 적어도 일부가 상기 제 1 쐐기 부재에 배치되어, 상기 제 1 쐐기 부재의 이동에 의해 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 상기 제 2 쐐기 부재가 이동하도록 상기 제 2 쐐기 부재를 가이드하는 가이드 장치를 갖고, 상기 테이블은, 상기 제 2 쐐기 부재에 지지되어도 된다. 이에 따라, 제 2 축 또는 제 3 축과 평행한 방향으로 제 1 쐐기 부재를 이동함으로써, 제 2 쐐기 부재 및 테이블을 제 1 축과 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제 2 쐐기 부재를 지지하는 제 1 쐐기 부재의 사면(斜面)의 경사 각도를 조정함으로써, 제 2 축 또는 제 3 축과 평행한 방향에 관한 제 1 쐐기 부재의 이동량과 제 1 축과 평행한 방향에 관한 제 2 쐐기 부재의 이동량과의 비(감속비, 분해능)을 조정할 수 있다.
본 발명의 제 1 태양에 있어서, 상기 가이드 장치는, 상기 제 1 쐐기 부재 및 상기 제 2 쐐기 부재의 일방의 쐐기 부재에 배치되는 레일과, 타방의 쐐기 부재에 배치되어 상기 레일과 상대 이동 가능한 슬라이더를 갖는 직동형의 롤러 베어링을 포함해도 된다. 이에 따라, 가이드 장치는, 제 2 쐐기 부재 및 테이블을 정밀도 좋게 가이드할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양은, 제 1 태양의 테이블 장치를 구비하는 반송 장치를 제공한다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 반송 장치의 성능의 저하가 억제되어, 테이블에 지지되어 있는 물체는 목표 위치로 반송된다.
본 발명의 태양에 의하면, 위치 결정 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 테이블 장치가 제공된다. 또한, 본 발명의 태양에 의하면, 성능의 저하를 억제할 수 있는 반송 장치가 제공된다.
도 1은, 제 1 실시 형태에 관한 테이블 장치의 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 2는, 제 1 실시 형태에 관한 테이블 장치의 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 3은, 제 1 실시 형태에 관한 테이블 장치의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 제 1 실시 형태에 관한 테이블 장치의 일부를 확대한 측단면도이다.
도 5는, 도 4의 A-A선 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 6은, 제 1 실시 형태에 관한 테이블 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 7은, 제 1 실시 형태에 관한 가이드 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 제 2 실시 형태에 관한 반송 장치 및 반도체 제조 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 제 2 실시 형태에 관한 반송 장치 및 검사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 관한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각 실시 형태의 구성 요소는, 적절하게 조합시킬 수 있다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않는 경우도 있다.
이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부의 위치 관계에 대해서 설명한다. 소정면과 직교하는 제 1 축과 평행한 방향을 Z축 방향이라고 한다. 소정면 내의 제 2 축과 평행한 방향을 X축 방향이라고 한다. 소정면 내에 있어서 제 2 축과 직교하는 제 3 축과 평행한 방향을 Y축 방향이라고 한다. 또한, Z축, X축, 및 Y축 둘레의 회전(경사) 방향을 각각, θZ, θX, 및 θY 방향이라고 한다. Z축(제 1 축)은, X축(제 2 축 ) 및 Y축(제 3 축)의 각각과 직교한다. X축은, YZ 평면과 직교한다. Y축은, XZ 평면과 직교한다. Z축은, XY 평면과 직교한다. XY 평면은, 소정면과 평행하다. 본 실시 형태에 있어서, XY 평면은, 수평면과 평행한 것으로 한다. Z축 방향은, 연직 방향이다. 또한, XY 평면(소정면)이 수평면에 대하여 경사지고 있어도 된다.
<제 1 실시 형태>
제 1 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 －Y측으로부터 본 측면도이다. 도 2는, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 ＋X측으로부터 본 측면도이다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 ＋Z측으로부터 본 평면도이다. 또한, 도 1 및 도 2에 있어서는, 테이블 장치(TS)의 일부를 단면으로 나타낸다.
도 1, 도 2, 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 테이블 장치(TS)는, 베이스 부재(1)와, 베이스 부재(1) 상에 배치되는 테이블(2)과, 테이블(2)을 이동 가능한 구동 시스템(3)과, 테이블(2)에 접속되는 피스톤 부재(4)와, 피스톤 부재(4)의 주위에 배치되는 실린더 부재(5)와, 피스톤 부재(4)와 실린더 부재(5)의 사이에 기체 베어링(6G)을 형성하는 베어링 부재(6)와, 베이스 부재(1)와 실린더 부재(5)의 사이에 기체 베어링(7G)을 형성하는 베어링 부재(7)와, 중력 보상 장치(8)를 구비하고 있다.
베이스 부재(1)는, XY 평면과 평행한 상면(가이드면)(1A)을 가진다. 가이드면(1A)은, 평탄하다. 베이스 부재(1)는, 인디언 블랙과 같은 석정반이라도 되고, 주철정반이라도 된다. 베이스 부재(1)는, 예를 들면 테이블 장치(TS)가 설치되는 시설(예를 들면 공장)의 플로어면에 배치된다.
테이블(2)은, 베이스 부재(1)의 상방(＋Z 방향)에 배치된다. 테이블(2)은, 물체(S)를 지지하여 이동 가능하다. 테이블(2)은, ＋Z 방향을 향하는 상면(2A)과, 상면(2A)의 반대 방향(－Z 방향)을 향하는 하면(2B)을 가진다. 상면(2A)은, 물체(S)를 지지 가능하다. 테이블(2)은, 상면(2A)에 물체(S)를 실은 상태에서, X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향의 3개의 방향으로 이동 가능하다. 본 실시 형태에 있어서, 테이블(2)은, 3개의 방향으로 이동 가능한 3자유도의 테이블(3축 테이블, 3차원 테이블)이다.
구동 시스템(3)은, 동력을 발생시키는 액추에이터를 포함하고, 테이블(2)을 이동 가능하다. 구동 시스템(3)은, 적어도 Z축 방향에 관하여 테이블(2)을 이동시키기 위한 동력을 발생시키는 액추에이터를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 구동 시스템(3)은, Z축 방향에 관하여 베이스 부재(1)와 테이블(2)의 사이에 배치된다.
본 실시 형태에 있어서, 구동 시스템(3)은, X축 방향에 관하여 테이블(2)을 이동시키기 위한 동력을 발생시키는 X축 액추에이터(제 2 축 액추에이터)(22)와, Y축 방향에 관하여 테이블(2)을 이동시키기 위한 동력을 발생시키는 Y축 액추에이터(제 3 축 액추에이터)(32)와, Z축 방향에 관하여 테이블(2)을 이동시키기 위한 동력을 발생시키는 Z축 액추에이터(제 1 축 액추에이터)(13)를 포함한다. 구동 시스템(3)은, X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향의 3개의 방향으로 테이블(2)을 이동 가능하다.
구동 시스템(3)은, 테이블(2)을 Z축 방향으로 이동하는 Z축 구동 장치(제 1 축 구동 장치)(10)와, 테이블(2)을 X축 방향으로 이동하는 X축 구동 장치(제 2 축 구동 장치)(20)와, 테이블(2)을 Y축 방향으로 이동하는 Y축 구동 장치(제 3 축 구동 장치)(30)를 가진다.
X축 구동 장치(20)는, X축 방향으로 테이블(2)을 이동한다. X축 구동 장치(20)는, 베이스 부재(1) 상에 배치된다. X축 구동 장치(20)는, 베이스 부재(1)에 X축 방향으로 이동 가능하게 지지되는 X축 스테이지(제 2 축 스테이지)(21)와, X축 스테이지(21)를 X축 방향으로 이동하기 위한 동력을 발생시키는 X축 액추에이터(제 2 축 액추에이터)(22)와, X축 스테이지(21)를 X축 방향으로 가이드하는 X축 가이드 장치(23)를 가진다.
본 실시 형태에 있어서, X축 액추에이터(22)는, 리니어 모터를 포함한다. X축 액추에이터(22)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)에 고정된 고정자(22B)와, X축 스테이지(21)의 하면에 배치된 가동자(22A)를 가진다. 고정자(22B)는, X축 방향으로 길다. 가동자(22A)는, 고정자(22B)에 대하여 X축 방향으로 이동 가능하다. X축 액추에이터(22)는, 고정자(22B)가 자석을 포함하고, 가동자(22A)가 코일을 포함하는 무빙 코일형이라도 된다. X축 액추에이터(22)는, 고정자(22B)가 코일을 포함하고, 가동자(22A)가 자석을 포함하는 무빙 마그넷형이라도 된다.
X축 가이드 장치(23)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)에 고정된 레일(23B)과, X축 스테이지(21)의 하면에 배치되어, 레일(23B)을 이동 가능한 슬라이더(23A)를 갖는다. 레일(23B)은, X축 방향으로 길다. 본 실시 형태에 있어서, X축 가이드 장치(23)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다.
리니어 모터를 포함하는 X축 액추에이터(22)의 작동에 의해, X축 스테이지(21)는, X축 가이드 장치(23)에 가이드되면서, 베이스 부재(1)에 대하여 X축 방향으로 이동 가능하다.
Y축 구동 장치(30)는, Y축 방향으로 테이블(2)을 이동한다. Y축 구동 장치(30)는, X축 스테이지(21) 상에 배치된다. Y축 구동 장치(30)는, X축 스테이지(21)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되는 Y축 스테이지(제 3 축 스테이지)(31)와, Y축 스테이지(31)를 Y축 방향으로 이동하기 위한 동력을 발생시키는 Y축 액추에이터(제 3 축 액추에이터)(32)와, Y축 스테이지(31)를 Y축 방향으로 가이드하는 Y축 가이드 장치(33)를 가진다.
본 실시 형태에 있어서, Y축 액추에이터(32)는, 리니어 모터를 포함한다. Y축 액추에이터(32)는, X축 스테이지(21)의 상면에 고정된 고정자(32B)와, Y축 스테이지(31)의 하면에 배치된 가동자(32A)를 가진다. 고정자(32B)는, Y축 방향으로 길다. 가동자(32A)는, 고정자(32B)에 대하여 Y축 방향으로 이동 가능하다. Y축 액추에이터(32)는, 고정자(32B)가 자석을 포함하고, 가동자(32A)가 코일을 포함하는 무빙 코일형이라도 된다. Y축 액추에이터(32)는, 고정자(32B)가 코일을 포함하고, 가동자(32A)가 자석을 포함하는 무빙 마그넷형이라도 된다.
Y축 가이드 장치(33)는, X축 스테이지(21)의 상면에 고정된 레일(33B)과, Y축 스테이지(31)의 하면에 배치되어, 레일(33B)을 이동 가능한 슬라이더(33A)를 가진다. 레일(33B)은, Y축 방향으로 길다. 본 실시 형태에 있어서, Y축 가이드 장치(33)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다.
리니어 모터를 포함하는 Y축 액추에이터(32)의 작동에 의해, Y축 스테이지(31)는, Y축 가이드 장치(33)에 가이드되면서, X축 스테이지(21)에 대하여 Y축 방향으로 이동 가능하다.
X축 스테이지(21)가 X축 방향으로 이동하면, Y축 스테이지(31)는, X축 스테이지(21)와 함께 X축 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에 있어서는, X축 액추에이터(22)의 작동 및 Y축 액추에이터(32)의 작동에 의해, Y축 스테이지(31)가 X축 방향 및 Y축 방향의 각각으로 이동 가능하다.
Z축 구동 장치(10)는, Z축 방향으로 테이블(2)을 이동한다. Z축 구동 장치(10)는, Y축 스테이지(31) 상에 배치된다. Z축 구동 장치(10)는, Y축 스테이지(31)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되는 제 1 쐐기 부재(11)와, 제 1 쐐기 부재(11) 상에 배치되어, 제 1 쐐기 부재(11)에 대하여 상대 이동 가능한 제 2 쐐기 부재(12)와, 제 1 쐐기 부재(11)를 Y축 방향으로 이동하여 제 2 쐐기 부재(12)를 Z축 방향으로 이동하기 위한 동력을 발생시키는 Z축 액추에이터(13)와, 적어도 일부가 제 1 쐐기 부재(11)에 배치되어, Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동에 의해 Z축 방향으로 제 2 쐐기 부재(12)가 이동하도록 제 2 쐐기 부재(12)를 가이드하는 Z축 가이드 장치(14)를 가진다.
Z축 액추에이터(13)는, 제 1 쐐기 부재(11)를 Y축 방향으로 이동 가능하다. 본 실시 형태에 있어서는, Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)가 Y축 방향으로 이동하면, 그 제 1 쐐기 부재(11)와 동기하여, 제 2 쐐기 부재(12)가 Z축 방향으로 이동한다.
본 실시 형태에 있어서, Z축 액추에이터(13)는, 회전 모터를 포함한다. Z축 액추에이터(13)와 제 1 쐐기 부재(11)는, 동력 전달 기구(15)를 개재하여 접속된다. Z축 액추에이터(13)의 동력은, 동력 전달 기구(15)를 개재하여, 제 1 쐐기 부재(11)에 전달된다.
동력 전달 기구(15)는, Z축 액추에이터(13)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환한다. 본 실시 형태에 있어서, Z축 액추에이터(13)의 샤프트(출력축)는, θY 방향으로 회전한다. 동력 전달 기구(15)는, θY 방향의 회전 운동을, Y축 방향의 직선 운동으로 변환하여, 제 1 쐐기 부재(11)에 전달한다. 제 1 쐐기 부재(11)는, 동력 전달 기구(15)를 개재하여 전달되는 Z축 액추에이터(13)의 동력에 의해, Y축 방향으로 이동한다.
본 실시 형태에 있어서, 동력 전달 기구(15)는, 볼 나사를 포함한다. 볼 나사는, Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해 회전하는 나사축과, 제 1 쐐기 부재(11)에 접속되어, 나사축의 주위에 배치되는 너트와, 나사축과 너트와의 사이에 배치되는 볼을 포함한다. 볼 나사의 나사축은, 지지 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 본 실시 형태에 있어서, 볼 나사는, θY 방향으로 회전한다. 볼 나사가 θY 방향으로 회전함으로써, 너트 및 그 너트가 접속되어 있는 제 1 쐐기 부재(11)가 Y축 방향으로 이동(직선 이동)한다.
Z축 액추에이터(13)가 볼 나사의 나사축을 한방향으로 회전하면, 그 나사축의 회전에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)가 ＋Y 방향으로 이동한다. Z축 액추에이터(13)가 볼 나사의 나사축을 반대 방향으로 회전하면, 그 나사축의 회전에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)가 －Y 방향으로 이동한다. 즉, Z축 액추에이터(13)의 회전 방향(볼 나사의 나사축의 회전 방향)에 의거하여, Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동 방향(＋Y 방향 및 －Y 방향 중 어느 한쪽의 방향)이 결정된다. 제 1 쐐기 부재(11)의 이동 방향에 의거하여 Z축 방향에 관한 제 2 쐐기 부재(12)(테이블(2))의 이동 방향(－Z 방향 및 ＋Z 방향 중 어느 한쪽의 방향)이 결정된다.
Z축 가이드 장치(14)는, 제 1 쐐기 부재(11)의 사면에 고정된 레일(14B)과, 제 2 쐐기 부재(12)의 사면에 배치되어, 레일(14B)을 이동 가능한 슬라이더(14A)를 가진다. 본 실시 형태에 있어서, Z축 가이드 장치(14)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, Z축 구동 장치(10)는, 제 1 쐐기 부재(11)를 Y축 방향으로 가이드하는 Y축 가이드 장치(16)를 가진다. Y축 가이드 장치(16)는, Y축 스테이지(31)의 상면에 고정된 레일(16B)과, 제 1 쐐기 부재(11)의 하면에 배치되어, 레일(16B)을 이동 가능한 슬라이더(16A)를 가진다. 본 실시 형태에 있어서, Y축 가이드 장치(16)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다.
회전 모터를 포함하는 Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)는, Y축 가이드 장치(16)에 가이드되면서, Y축 스테이지(31)에 대하여 Y축 방향으로 이동 가능하다. Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동에 의해, 제 2 쐐기 부재(12)는, Z축 가이드 장치(14)에 가이드되면서, 제 1 쐐기 부재(11)에 대하여 Z축 방향으로 이동 가능하다.
Y축 스테이지(31)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하면, 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)는, Y축 스테이지(31)와 함께 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에 있어서는, X축 액추에이터(22)의 작동 및 Y축 액추에이터(32)의 작동에 의해, 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)가 X축 방향 및 Y축 방향의 각각으로 이동 가능하다.
테이블(2)은, 제 2 쐐기 부재(12)에 지지된다. 본 실시 형태에 있어서, 테이블 장치(TS)는, 제 2 쐐기 부재(12)와 테이블(2)의 사이에 배치되어, 테이블(2)을 유연하게 지지하는 지지 장치(9)를 가진다. 제 2 쐐기 부재(12)는, 지지 장치(9)를 개재하여, 테이블(2)을 지지한다. 본 실시 형태에 있어서, 지지 장치(9)는, Z축 방향에 관한 하중을 받는 구면(球面) 베어링을 포함한다. 지지 장치(9)는, 외면이 구면인 내륜 부재(9A)와, 내륜 부재(9A)의 외면과 구면 접촉하는 지지면을 갖는 외륜 부재(9B)를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 외륜 부재(9B)는, 제 2 쐐기 부재(12)의 상면에 배치된다. 내륜 부재(9A)는, 테이블(2)의 하면(2B)의 중앙부에 접속된다. 테이블(2)이 지지 장치(9)를 개재하여 제 2 쐐기 부재(12)에 지지됨으로써, 테이블(2)과 제 2 쐐기 부재(12)는 상대 이동 가능하다. 본 실시 형태에 있어서는, 지지 장치(9)에 의해, Z축 방향에 관한 테이블(2)과 제 2 쐐기 부재(12)와의 상대 이동이 억제(제한)되고, Z축 방향 이외의 방향(X축, Y축, θX, θY, 및 θZ 방향)에 관한 테이블(2)과 제 2 쐐기 부재(12)의 상대 이동이 허용된다.
X축 액추에이터(22)의 작동 및 Y축 액추에이터(32)의 작동에 의해, 제 2 쐐기 부재(12)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하면, 테이블(2)은, 제 2 쐐기 부재(12)와 함께 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 또한, 제 1 쐐기 부재(11)와 제 2 쐐기 부재(12)와의 상대 이동에 의해, 제 2 쐐기 부재(12)가 Z축 방향으로 이동하면, 테이블(2)은, 제 2 쐐기 부재(12)와 함께 Z축 방향으로 이동한다. 이에 따라, 테이블(2)은, X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향의 3개의 방향으로 이동 가능하다.
피스톤 부재(4)는, 테이블(2)의 하면(2B)에 접속된다. 피스톤 부재(4)는, Z축 방향으로 긴 막대 형상의 부재이다. 피스톤 부재(4)는, ＋Z 방향을 향하는 상면(4A)과, －Z 방향을 향하는 하면(4B)과, 상면(4A)과 하면(4B)을 연결하는 측면(외면)(4C)을 가진다. 피스톤 부재(4)의 상면(4A)측의 적어도 일부가 테이블(2)에 접속된다. 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)의 상면(4A)과 테이블(2)의 하면(2B)이 접속 부재(40)를 개재하여 고정된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, XY 평면에 있어서의 테이블(2)의 외형은, 사각형이다. 본 실시 형태에 있어서, XY 평면과 평행한 피스톤 부재(4)의 단면의 외형은, 원형이다. 즉, 피스톤 부재(4)는, Z축 방향으로 긴 원기둥 형상의 부재이다. 피스톤 부재(4)의 축은, Z축과 평행하다. 또한, 피스톤 부재(4)의 내부가 공동(空洞)이라도 된다. 예를 들면, 피스톤 부재(4)가 Z축 방향으로 긴 원통 형상의 부재라도 된다.
지지 장치(9)는, 테이블(2)의 하면(2B)의 중앙부에 접속된다. 복수의 피스톤 부재(4)는, 지지 장치(9)를 둘러싸도록 배치된다. 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)의 하면(2B)의 주연부의 복수의 위치의 각각에 접속된다. 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)의 4개의 코너의 각각에 접속된다. 복수의 피스톤 부재(4)는, 구동 시스템(3)을 둘러싸도록 배치된다.
실린더 부재(5)는, 통 형상의 부재이며, 피스톤 부재(4)의 주위에 배치된다. 실린더 부재(5)는, ＋Z 방향을 향하는 상면(5A)과, －Z 방향을 향하는 하면(5B)과, 실린더 부재(5)의 내부 공간(5H)에 면하는 내면(5S)을 가진다. 실린더 부재(5)의 상면(5A)은, 접속 부재(40)의 하면과 대향한다. 실린더 부재(5)의 하면(5B)은, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 대향한다. 실린더 부재(5)의 내면(5S)은, 피스톤 부재(4)의 외면(4C)과 대향한다. 실린더 부재(5)는, 구동 시스템(3)을 둘러싸도록 복수(4개) 배치된다. 실린더 부재(5)는, Z축 방향으로 피스톤 부재(4)를 이동 가능하게 지지한다. 또한, 실린더 부재(5)는, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 베이스 부재(1)에 이동 가능하게 지지된다.
복수의 실린더 부재(5)는, Y축 스테이지(31)를 둘러싸도록 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 실린더 부재(5)는, Y축 스테이지(31)에 접속된다. 복수의 실린더 부재(5)는, Y축 스테이지(31)와 함께 X축 방향 및 Y축 방향의 각각으로 이동한다.
베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)와 실린더 부재(5)와의 사이에 기체 베어링(정압(靜壓) 베어링)(6G)을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(6)는, 실린더 부재(5)에 배치된다. 베어링 부재(6)는, 실린더 부재(5)의 내부 공간(5H)에 면하도록 실린더 부재(5)에 배치된다. 베어링 부재(6)는, 실린더 부재(5)의 내면(5S)에 배치된다. 베어링 부재(6)는, 내부 공간(5H)에 면하는 내면(6S)을 가진다. 실린더 부재(5)의 내면(5S)은, 베어링 부재(6)의 내면(6S)을 포함한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 내면(6S)을 내면(5S)으로 간주해도 된다. 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과의 사이에 기체를 공급 가능한 공급구(61)를 가진다. 공급구(61)는, 베어링 부재(6)의 내면(6S)에 배치된다. 베어링 부재(6)는, 공급구(61)로부터 공급되는 기체에 의해, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과의 사이에 기체 베어링(6G)을 형성한다. 기체 베어링(6G)이 형성됨으로써, 피스톤 부재(4)는, 실린더 부재(5)의 내면(5S)에 비접촉으로 지지된다. 실린더 부재(5)는, 베어링 부재(6)에 의해 형성되는 기체 베어링(6G)에 의해, Z축 방향으로 피스톤 부재(4)를 비접촉으로 이동 가능하게 지지한다.
베어링 부재(7)는, 베이스 부재(1)와 실린더 부재(5)의 사이에 기체 베어링(정압 베어링)(7G)을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(7)는, 실린더 부재(5)에 배치된다. 베어링 부재(7)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 대향하도록 실린더 부재(5)에 배치된다. 베어링 부재(7)는, 실린더 부재(5)의 하면(5B)에 배치된다. 베어링 부재(7)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 대향하는 하면(7B)을 가진다. 실린더 부재(5)의 하면(5B)은, 베어링 부재(7)의 하면(7B)을 포함한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 하면(7B)을 하면(5B)으로 간주해도 된다. 베어링 부재(7)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과의 사이에 기체를 공급 가능한 공급구(71)를 가진다. 공급구(71)는, 베어링 부재(7)의 하면(7B)에 배치된다. 베어링 부재(7)는, 공급구(71)로부터 공급되는 기체에 의해, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과의 사이에 기체 베어링(7G)을 형성한다. 기체 베어링(7G)이 형성됨으로써, 실린더 부재(5)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)에 비접촉으로 지지된다. 베이스 부재(1)는, 베어링 부재(7)에 의해 형성되는 기체 베어링(7G)에 의해, X축 방향 및 Y축 방향으로 실린더 부재(5)를 비접촉으로 이동 가능하게 지지한다.
베어링 부재(6)에 의해 형성되는 기체 베어링(6G)에 의해, 실린더 부재(5)의 내면(5S)과 피스톤 부재(4)의 외면(4C)은 간극을 개재하여 대향한다. 베어링 부재(7)에 의해 형성되는 기체 베어링(7G)에 의해, 실린더 부재(5)의 하면(5B)과 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)은 간극을 개재하여 대향한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 실린더 부재(5)의 상면(5A)과 접속 부재(40)의 하면은 간극을 개재하여 대향한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 실린더 부재(5)는, Y축 스테이지(31)와 접속되지만, Y축 스테이지(31) 이외의 부재와는 접촉하지 않도록 배치된다.
중력 보상 장치(8)는, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2)의 중량의 작용을 저감한다. 중력 보상 장치(8)는, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)이 면하는 실린더 부재(5)의 내부 공간(5H)의 하부 공간(5Hu)에 기체를 공급 가능한 공급구(81)를 가진다. 하부 공간(5Hu)은, 내부 공간(5H) 중, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)보다도 하측(－Z측)의 공간이다. 중력 보상 장치(8)는, 공급구(81)로부터 기체를 공급하고, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2)의 중량의 작용을 저감한다.
중력 보상 장치(8)의 공급구(81)는, 실린더 부재(5)의 내부 공간(5H)의 하부 공간(5Hu)에 면하도록 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(81)는, 실린더 부재(5)에 배치된다. 공급구(81)로부터 하부 공간(5Hu)에 공급된 기체에 의해 그 하부 공간(5Hu)의 압력이 높여짐으로써, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2)의 중량의 작용이 저감된다. 본 실시 형태에 있어서, 중력 보상 장치(8)는, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)이 면하는 하부 공간(5Hu)의 압력이, 실린더 부재(5)의 외측의 공간의 압력보다도 높아지도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 피스톤 부재(4) 및 실린더 부재(5)는, 복수 배치된다. 중력 보상 장치(8)의 공급구(81)는, 복수의 하부 공간(5Hu)의 각각에 면하도록 복수 배치된다.
도 4는, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)의 일부를 확대한 측단면도이다. 도 5는, 도 4의 A-A선 사시도이다. 피스톤 부재(4)는, Z축 방향으로 긴 막대 형상의 부재이다. 피스톤 부재(4)는, ＋Z 방향을 향하는 상면(4A)과, －Z 방향을 향하는 하면(4B)과, 상면(4A)과 하면(4B)을 연결하는 측면(외면)(4C)을 가진다. 도 5에 나타내는 바와 같이, XY 평면과 평행한 피스톤 부재(4)의 단면의 외형은, 원형이다. 피스톤 부재(4)는, Z축 방향으로 긴 원기둥 형상의 부재이다. 피스톤 부재(4)의 축은, Z축과 평행하다. 피스톤 부재(4)의 내부의 적어도 일부가 공동이라도 된다. 피스톤 부재(4)는, Z축 방향으로 긴 원통 형상의 부재라도 된다.
베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)의 주위에 배치된다. 베어링 부재(6)는, 통 형상(원통 형상)의 부재이다. 베어링 부재(6)의 축은, Z축과 평행하다. 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)의 축과 베어링 부재(6)의 축은 일치한다. 환언하면, 피스톤 부재(4)의 축과 베어링 부재(6)의 축은 동일한 축이다. 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 대향 가능한 내면(6S)을 가진다. 내면(6S)을, 베어링면(6S)이라고 칭해도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(6)는, 베어링 부재(6)의 축과 평행한 Z축 방향에 관하여, 2개 배치된다.
실린더 부재(5)는, 베어링 부재(6)를 지지한다. 베어링 부재(6)는, 실린더 부재(5)에 고정된다. 실린더 부재(5)는, 베어링 부재(6)를 개재하여, 피스톤 부재(4)를 이동 가능하게 지지한다. 본 실시 형태에 있어서, 실린더 부재(5)는, 적어도 일부가 피스톤 부재(4) 및 베어링 부재(6)의 주위에 배치되는 통 형상의 부재이다. 실린더 부재(5)의 축은, Z축과 평행하다. 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)의 축과 베어링 부재(6)의 축과 실린더 부재(5)의 축은 일치한다. 환언하면, 피스톤 부재(4)의 축과 베어링 부재(6)의 축과 실린더 부재(5)의 축은 동일한 축이다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 베어링 부재(6)의 내면(6S)은, 실린더 부재(5)의 내면(5S)에 배치된다. 베어링 부재(6)의 내면(6S)과, 피스톤 부재(4)의 측면(외면)(4C)이 대향한다. 베어링 부재(6)의 내면(6S)은, 간극을 개재하여, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 대향한다.
베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)를 비접촉으로 지지한다. 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과의 사이에 기체를 공급 가능한 공급구(61)를 가진다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(61)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 대향하도록 배치된다. 공급구(61)는, 베어링 부재(6)의 내면(6S)에 배치된다. 공급구(61)로부터 공급되는 기체에 의해, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 베어링 부재(6)의 내면(6S)과의 사이에 기체 베어링(6G)이 형성된다. 기체 베어링(6G)에 의해, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 베어링 부재(6)의 내면(6S)과의 사이에 간극이 형성된다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(61)는, 공기(압축 공기)를 공급한다.
피스톤 부재(4)의 측면(4C)의 주위에 형성되는 기체 베어링(6G)에 의해, X축 방향 및 Y축 방향에 관한 피스톤 부재(4)의 이동이 제한된다. 기체 베어링(6G)에 의해, X축 방향 및 Y축 방향에 관한 피스톤 부재(4)의 이동이 억제되고, Z축 방향에 관한 피스톤 부재(4)의 이동이 허용된다.
본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(6)는, 다공체(다공질 부재)를 포함한다. 다공체는, 예를 들면 일본국 특허공보 제5093056호, 일본국 공개특허 특개2007-120527호 등에 개시되어 있는 바와 같은 그라파이트(카본 그라파이트)제라도 된다. 또한, 다공체가 세라믹제라도 된다. 공급구(61)는, 다공체의 구멍을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 다공체의 구멍(공급구)(61)으로부터 기체가 공급된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 베어링 부재(6)와 실린더 부재(5)의 사이에 캐비티(62)가 형성된다. 기체 공급 장치(63)로부터 캐비티(62)에 기체가 공급된다. 캐비티(62)에 공급된 기체는, 베어링 부재(6)의 내부(다공체의 구멍)을 통과하여, 베어링 부재(6)의 내면(6S)에 도달하고, 그 내면(6S)에 배치된 공급구(61)로부터, 내면(6S)과 외면(4C)의 사이의 공간에 공급된다. 이에 따라, 내면(6S)과 외면(4C)의 사이에 기체 베어링(6G)이 형성된다. 내면(6S)과 외면(4C)이 비접촉 상태가 된다.
본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(6)와 피스톤 부재(4)의 사이에 공급된 기체의 적어도 일부가 배출되는 배기구(64)가 설치된다. 배기구(64)는, 피스톤 부재(4)를 둘러싸도록 실린더 부재(5)에 배치된다. 배기구(64)는, Z축 방향으로 배치된 2개의 베어링 부재(6)의 사이와, Z축 방향으로 배치된 2개의 베어링 부재(6) 중 하측(－Z측)의 베어링 부재(6)의 하방과의 각각에 배치된다.
피스톤 부재(4)는, 테이블(2)에 접속된다. 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)의 상면(4A)이, 접속 부재(40)를 개재하여, 테이블(2)의 하면(2B)과 접속된다. 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)에 고정된다. 볼트와 같은 고정 부재에 의해, 테이블(2)에 대하여 피스톤 부재(4)가 고정되어도 된다.
Z축 구동 장치(10)의 작동에 의해, 테이블(2)이 Z축 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에 있어서는, Z축 방향에 관한 테이블(2)의 이동에 의해, 그 테이블(2)에 접속되어 있는 피스톤 부재(4)가 테이블(2)과 함께 Z축 방향으로 이동한다. 피스톤 부재(4)는, 베어링 부재(6)(기체 베어링(6G))에 가이드되어 Z축 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(6)는, Z축 방향으로 피스톤 부재(4)가 이동하도록 그 피스톤 부재(4)를 가이드하는 가이드 장치로서 기능한다. 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 대향하는 베어링 부재(6)의 내면(6S)을, 가이드면(6S)이라고 칭해도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 측면(4C) 및 내면(6S)의 각각은, Z축과 평행하다.
Z축 방향에 관하여, 피스톤 부재(4)의 치수는, 베어링 부재(6)의 치수보다도 크다(길다). 본 실시 형태에 있어서는, Z축 방향에 관하여, 피스톤 부재(4)의 상면(4A)과 하면(4B)의 거리는, Z축 방향으로 배치된 2개의 베어링 부재(6) 중 상측(＋Z측)의 베어링 부재(6)의 ＋Z측의 단부(상단부)와 하측(－Z측)의 베어링 부재(6)의 －Z측의 단부(하단부)의 거리보다도 크다.
베어링 부재(7)는, 실린더 부재(5)의 하면(5B)에 배치되는 원통 형상(환상(環狀))의 부재이다. 베어링 부재(7)의 축은, Z축과 평행하다. 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)의 축과 실린더 부재(5)의 축은 일치한다. 환언하면, 베어링 부재(7)의 축과 실린더 부재(5)의 축은 동일한 축이다.
베어링 부재(7)의 하면(7B)은, 실린더 부재(5)의 하면(5B)에 배치된다. 베어링 부재(7)의 하면(7B)과, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)이 대향한다. 베어링 부재(7)의 하면(7B)은, 간극을 개재하여, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 대향한다.
베어링 부재(7)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과의 사이에 기체를 공급 가능한 공급구(71)를 가진다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(71)는, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 대향하도록 배치된다. 공급구(71)는, 베어링 부재(7)의 하면(7B)에 배치된다. 공급구(71)로부터 공급되는 기체에 의해, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 베어링 부재(7)의 하면(7B)과의 사이에 기체 베어링(7G)이 형성된다. 기체 베어링(7G)에 의해, 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과 베어링 부재(7)의 하면(7B)과의 사이에 간극이 형성된다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(71)는, 공기(압축 공기)를 공급한다.
실린더 부재(5)의 하면(5B)측에 형성되는 기체 베어링(7G)에 의해, Z축 방향에 관한 실린더 부재(5)의 위치가 유지(고정)된다. 환언하면, 기체 베어링(7G)에 의해, Z축 방향에 관한 실린더 부재(5)의 이동이 제한된다. 기체 베어링(7G)에 의해, 실린더 부재(5)가 베이스 부재(1)에 비접촉으로 지지된 상태에서, Z축 방향에 관한 베이스 부재(1)와 실린더 부재(5)의 상대 위치가 고정된다. 기체 베어링(7G)에 의해, Z축 방향에 관한 실린더 부재(5)의 위치가 고정되어, X축 방향 및 Y축 방향에 관한 실린더 부재(5)의 이동이 허용된다.
본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(7)는, 다공체(다공질 부재)를 포함한다. 다공체는, 예를 들면 일본국 특허공보 제5093056호, 일본국 공개특허 특개2007-120527호 등에 개시되어 있는 바와 같은 그라파이트(카본 그라파이트)제라도 된다. 또한, 다공체가 세라믹제라도 된다. 공급구(71)는, 다공체의 구멍을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 다공체의 구멍(공급구)(71)으로부터 기체가 공급된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 베어링 부재(7)와 실린더 부재(5)의 사이에 캐비티(72)가 형성된다. 기체 공급 장치(73)로부터 캐비티(72)에 기체가 공급된다. 캐비티(72)에 공급된 기체는, 베어링 부재(7)의 내부(다공체의 구멍)을 통과하여, 베어링 부재(7)의 하면(7B)에 도달하고, 그 하면(7B)에 배치된 공급구(71)로부터, 하면(7B)과 가이드면(1A)의 사이의 공간에 공급된다. 이에 따라, 하면(7B)과 가이드면(1A)의 사이에 기체 베어링(7G)이 형성된다. 하면(7B)과 가이드면(1A)이 비접촉 상태가 된다.
본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(7)와 베이스 부재(1)의 사이에 공급된 기체의 적어도 일부가 배출되는 배기구(74)가 설치된다. XY 평면 내에 있어서, 배기구(74)는, 환상이다. 배기구(74)는, 실린더 부재(5)에 배치된다.
X축 구동 장치(20) 및 Y축 구동 장치(30)의 작동에 의해, 테이블(2)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에 있어서는, X축 방향 및 Y축 방향에 관한 테이블(2)의 이동에 의해, 그 테이블(2)에 접속되어 있는 피스톤 부재(4)가 테이블(2)과 함께 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 또한, 피스톤 부재(4)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동함으로써, 실린더 부재(5)가 피스톤 부재(4)와 함께 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 실린더 부재(5)는, 베어링 부재(7)(기체 베어링(7G))로 가이드되어 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에 있어서, 가이드면(1A) 및 하면(7B)의 각각은, XY 평면과 평행하다. 본 실시 형태에 있어서, 베이스 부재(1)는, 테이블(2)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하도록, 피스톤 부재(4)를 개재하여 테이블(2)을 지지하는 실린더 부재(5)를 가이드하는 가이드 장치로서 기능한다.
실린더 부재(5)는, 베이스 부재(1)와 접촉하지 않도록 배치된다. 실린더 부재(5)는, 피스톤 부재(4)와 접촉하지 않도록 배치된다. 실린더 부재(5)는, 테이블(2)(접속 부재(40))과 접촉하지 않도록 배치된다. 베어링 부재(6)에 의해 형성되는 기체 베어링(6G)에 의해, 실린더 부재(5)의 내면(5S)(베어링 부재(6)의 내면(6S))과 피스톤 부재(4)의 외면(4C)과는 간극을 개재하여 대향한다. 베어링 부재(7)에 의해 형성되는 기체 베어링(7G)에 의해, 실린더 부재(5)의 하면(5B)(베어링 부재(7)의 하면(7B))과 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)은 간극을 개재하여 대향한다.
도 1, 도 2, 및 도 4 등에 나타내는 바와 같이, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)은, 베이스 부재(1)로부터 떨어져 있다. 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)과 접속되고, 테이블(2) 이외의 부재와는 접속되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서는, 피스톤 부재(4)의 상면(4A)에 테이블(2)이 접속되고, 측면(4C)의 주위에 베어링 부재(6) 및 실린더 부재(5)가 비접촉 상태에서 배치되고, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)에 부재는 접속되지 않는다.
피스톤 부재(4)의 하면(4B)과 실린더 부재(5)의 내면(5S)에 의해 하부 공간(5Hu)이 규정된다. 피스톤 부재(4)의 하면(4B)은, 하부 공간(5Hu)에 면한다. 본 실시 형태에 있어서, 하부 공간(5Hu)은, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)과 실린더 부재(5)의 내면(5S)과 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)으로 둘러싸인 공간을 포함한다.
중력 보상 장치(8)는, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)이 면하는 하부 공간(5Hu)에 기체를 공급 가능한 공급구(81)를 가진다. 중력 보상 장치(8)는, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2)의 중량의 작용이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다. 중력 보상 장치(8)를, 자중 보상 장치(8)라고 칭해도 되고, 자중 캔슬 장치(8)라고 칭해도 된다. 중력 보상 장치(8)는, 피스톤 부재(4)의 하면(4B)과 실린더 부재(5)의 내면(5S)에 의해 규정되는 하부 공간(5Hu)에 기체(공기)를 공급함으로써 테이블(2)의 중량을 캔슬하는 에어 실린더 장치를 포함한다.
중력 보상 장치(8)는, 기체를 공급 가능한 기체 공급 장치(82)와, 기체 공급 장치(82)로부터의 기체의 압력을 조정하는 압력 조정 장치(83)를 가진다. 기체 공급 장치(82)는, 예를 들면, 압축 공기를 공급한다. 압력 조정 장치(83)는, 예를 들면, 레귤레이터를 포함하고, 공급구(81)를 개재하여 하부 공간(5Hu)에 공급되는 기체의 압력을 조정한다.
본 실시 형태에 있어서, 기체 공급 장치(82)와 공급구(81)를 연결하는 유로의 적어도 일부는, 실린더 부재(5)의 내부에 형성된다. 그 유로의 일단부에 공급구(81)가 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(81)는, 유로의 일단부의 개구를 포함한다. 유로의 타단부가 기체 공급 장치(82)와 접속된다. 기체 공급 장치(82)로부터 공급된 기체는, 유로를 개재하여, 공급구(81)로 보내진다. 공급구(81)는, 기체 공급 장치(82)로부터 공급되어, 압력 조정 장치(83)에 의해 압력이 조정된 기체를 하부 공간(5Hu)에 공급한다.
공급구(81)는, 하부 공간(5Hu)에 면하도록 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(81)는, 실린더 부재(5)의 내면(5S)에 배치된다.
압력 조정 장치(83)는, 단위 시간당의 기체 공급량을 조정 가능한 유량 조정 장치로서 기능한다. 압력 조정 장치(83)는, 공급구(81)로부터 하부 공간(5Hu)에 공급되는 단위 시간당의 기체 공급량을 조정 가능하다. 공급구(81)로부터의 기체 공급량이 조정됨으로써, 하부 공간(5Hu)의 압력이 조정된다. 공급구(81)로부터의 기체 공급량이 많으면, 하부 공간(5Hu)의 압력이 높아진다. 공급구(81)로부터의 기체 공급량이 적으면, 하부 공간(5Hu)의 압력이 낮아진다. 압력 조정 장치(83)는, 공급구(81)로부터 하부 공간(5Hu)에 공급되는 기체 공급량을 조정함으로써, 하부 공간(5Hu)의 압력을 조정 가능하다. 본 실시 형태에 있어서, 공급구(81)로부터 공기(압축 공기)가 공급된다.
중력 보상 장치(8)는, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2)의 중량의 작용이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다. 중력의 작용에 의해, 테이블(2)은 －Z 방향의 힘을 발생시킨다. 그 테이블(2)의 힘은, 제 2 쐐기 부재(12), 제 1 쐐기 부재(11), 및 동력 전달 기구(15)를 개재하여, Z축 액추에이터(13)에 전달된다. 중력 보상 장치(8)는, 테이블(2)로부터 Z축 액추에이터(13)에 전달되는 힘이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다. 중력 보상 장치(8)는, 중력의 작용에 의해 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)가 발생시킨 힘이, Z축 액추에이터(13)에 전달되는 것을 억제하도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다.
본 실시 형태에 있어서, 중력 보상 장치(8)는, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)의 중량의 작용이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다. 중력 보상 장치(8)는, 중력의 작용에 의해 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)로부터 Z축 액추에이터(13)에 전달되는 힘이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다. 중력 보상 장치(8)는, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)의 자중에 의한 －Z 방향으로의 힘을 없애도록, 피스톤 부재(4) 및 테이블(2)에 대하여 ＋Z 방향으로 힘을 가한다. 환언하면, 중력 보상 장치(8)는, 중력의 작용에 의한 －Z 방향으로의 힘이 캔슬되도록, 피스톤 부재(4) 및 테이블(2)에 ＋Z 방향의 힘을 가한다. 즉, 중력 보상 장치(8)는, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)를 밀어 올리도록, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)의 하방의 하부 공간(5Hu)에 기체를 공급한다. 본 실시 형태에 있어서, 중력 보상 장치(8)는, 하부 공간(5Hu)의 압력이 실린더 부재(5)의 외측의 공간의 압력보다도 높아지도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급한다. 실린더 부재(5)의 외측의 공간은, 테이블(2)의 주위의 공간을 포함한다. 실린더 부재(5)의 외측의 공간은, 피스톤 부재(4)의 상면(4A)의 주위의 공간을 포함한다. 실린더 부재(5)의 외측의 공간은, 하부 공간(5Hu)에 대한 외부 공간이다. 본 실시 형태에 있어서, 실린더 부재(5)의 외측의 공간의 압력은, 대기압이다. 중력 보상 장치(8)는, 하부 공간(5Hu)의 압력이 대기압보다도 높아지도록, 공급구(81)로부터 하부 공간(5Hu)에 기체를 공급한다.
중력 보상 장치(8)는, 테이블(2)에 실어지는 물체(S)의 중량을 고려하여, 하부 공간(5Hu)에 기체를 공급해도 된다. 즉, 중력 보상 장치(8)는, Z축 액추에이터(13)에 대한 테이블(2), 피스톤 부재(4), 및 물체(S)의 중량의 작용이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급해도 된다. 환언하면, 중력 보상 장치(8)는, 중력의 작용에 의해 테이블(2), 피스톤 부재(4), 및 물체(S)로부터 Z축 액추에이터(13)에 전달되는 힘이 저감되도록, 공급구(81)로부터 기체를 공급해도 된다.
도 6은, 본 실시 형태에 관한 Z축 구동 장치(10)의 일 예를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서, Z축 구동 장치(10)는, 소위, 쐐기형 승강 장치를 포함한다. 제 1 쐐기 부재(11), 제 2 쐐기 부재(12), Z축 가이드 장치(14), 및 Y축 가이드 장치(16)는, 테이블(2)의 하면(2B)측(－Z측)에 배치된다. 제 2 쐐기 부재(12)는, 테이블(2)의 하면(2B)측에 있어서, 테이블(2)을 지지한다.
제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)는, 가동 부재이다. 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)의 각각은, 테이블(2)의 하방의 공간(－Z측의 공간)에 있어서 이동한다. 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)의 각각은, Y축 스테이지(31)의 상방의 공간(＋Z측의 공간)에 있어서 이동한다.
제 1 쐐기 부재(11)는, XY 평면 내에 있어서 이동 가능하다. 본 실시 형태에 있어서, 제 1 쐐기 부재(11)는, Y축 방향으로 이동 가능하다. YZ 평면 내에 있어서의 제 1 쐐기 부재(11)의 외형은, 대략 삼각형(쐐기형)이다. 도 2 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 쐐기 부재(11)는, XY 평면과 평행한 하면(11B)과, XY 평면에 대하여 경사지는 사면(11G)과, Z축과 평행한 측면(11S)을 가진다. 사면(11G) 및 측면(11S)은, 하면(11B)보다도 상측(＋Z측)에 배치된다. 사면(11G)은, ＋Y방향을 향하여 상방(＋Z방향)으로 경사진다. 사면(11G)의 하단부와 하면(11B)의 －Y측의 단부가 연결된다. 사면(11G)의 상단부와 측면(11S)의 상단부가 연결된다. 측면(11S)의 하단부와 하면(11B)의 ＋Y측의 단부가 연결된다.
제 2 쐐기 부재(12)는, 제 1 쐐기 부재(11)로 이동 가능하게 지지된다. 제 1 쐐기 부재(11)와 제 2 쐐기 부재(12)는 상대 이동 가능하다. 제 2 쐐기 부재(12)는, 제 1 쐐기 부재(11)의 상방(＋Z측)에 있어서, 제 1 쐐기 부재(11)에 대하여 상대 이동한다.
제 2 쐐기 부재(12)는, 적어도 Z축 방향으로 이동 가능하다. 본 실시 형태에 있어서는, Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동에 의해, 제 2 쐐기 부재(12)가 Z축 방향으로 이동한다. YZ 평면 내에 있어서의 제 2 쐐기 부재(12)의 외형은, 대략 삼각형(쐐기형)이다. 도 2 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 쐐기 부재(12)는, XY 평면과 평행한 상면(12A)과, XY 평면에 대하여 경사지는 사면(12G)과, Z축과 평행한 측면(12S)을 가진다. 상면(12A)은, 측면(12S) 및 사면(12G)보다도 상측(＋Z측)에 배치된다. 사면(12G)은, ＋Y 방향을 향하여 상방(＋Z 방향)으로 경사진다. 본 실시 형태에 있어서, 사면(11G)과 사면(12G)은 평행하다. 사면(12G)의 상단부와 상면(12A)의 ＋Y측의 단부가 연결된다. 사면(12G)의 하단부와 측면(12S)의 하단부가 연결된다. 측면(12S)의 상단부와 상면(12A)의 －Y측의 단부가 연결된다.
Z축 가이드 장치(14)는, Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동에 의해, Z축 방향으로 제 2 쐐기 부재(12)가 이동하도록 제 2 쐐기 부재(12)를 가이드한다. Z축 가이드 장치(14)의 적어도 일부는, 제 1 쐐기 부재(11)에 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, Z축 가이드 장치(14)는, 직동 가이드 기구를 포함한다. Z축 가이드 장치(14)는, 제 1 쐐기 부재(11)에 배치된 레일(14B)과, 제 2 쐐기 부재(12)에 배치되어, 레일(14B)을 이동 가능한 슬라이더(블록)(14A)를 포함한다. 레일(14B)은, 제 1 쐐기 부재(11)의 사면(11G)에 배치된다. 슬라이더(14A)는, 제 2 쐐기 부재(12)의 사면(12G)에 배치된다.
Z축 가이드 장치(14)는, 직동형 베어링을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, Z축 가이드 장치(14)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다. 롤러 베어링은, 전동체(轉動體)를 가진다. 전동체는, 볼 및 롤러의 한쪽 또는 양쪽을 포함한다. 즉, 롤러 베어링은, 볼 베어링 및 롤러 베어링의 한쪽 또는 양쪽을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, Z축 가이드 장치(14)는, 직동형 볼 베어링(linear ball bearing)을 포함한다.
도 7은, 본 실시 형태에 관한 Z축 가이드 장치(14)의 일 예를 나타내는 도면이다. Z축 가이드 장치(14)는, 레일(14B)과, 레일(14B)과 상대 이동 가능한 슬라이더(블록, 직동형 베어링)(14A)를 포함한다. 레일(14B)은, 상방을 향하는 표면(41A)과, 표면(41A)의 양측에 배치되는 측면(41B)과, 측면(41B)의 각각에 형성된 홈(41C)을 가진다. 슬라이더(14A)는, 레일(14B)의 표면(41A)과 대향 가능한 제 1 대향면(42A)과, 레일(14B)의 측면(41B)과 대향 가능한 제 2 대향면(42B)과, 적어도 일부가 레일(14B)의 홈(41C)에 배치되는 전동체(볼)(42T)를 가진다. 볼(42T)은 홈(41C)의 내면에 접촉하면서 굴러간다. 홈(41C)을 따라 볼(42T)이 굴러감으로써, 슬라이더(14A)는 레일(14B)을 원활하게 이동 가능하다.
본 실시 형태에 있어서, 레일(14B)은, XY 평면에 대하여 경사지도록, 제 1 쐐기 부재(11)(사면(11G))에 배치된다. 레일(14B)은, 레일(14B)의 표면(41A)이 XY 평면에 대하여 경사지도록 배치된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, XY 평면에 대한 레일(14B)(표면(41A))의 경사 각도는 θ이다. 각도 θ는, 0도보다도 크고, 90도보다도 작다. 슬라이더(14A)는, 제 1 대향면(42A)과 레일(14B)의 표면(41A)이 평행이 되도록, 제 2 쐐기 부재(12)(사면(12G))에 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 슬라이더(14A)는, 제 2 쐐기 부재(12)의 사면(12G)에 2개 배치된다. 또한, 슬라이더(14A)는, 제 2 쐐기 부재(12)에 1개 배치되어도 된다. 3개 이상의 복수의 슬라이더(14A)가 제 2 쐐기 부재(12)에 배치되어도 된다.
제 2 쐐기 부재(12)는, Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동에 의해, Z축 방향으로 이동하도록 Z축 가이드 장치(14)에 가이드된다. 제 1 쐐기 부재(11)가 －Y 방향으로 이동하면, 제 2 쐐기 부재(12)는 ＋Z 방향으로 이동(상승)한다. 제 1 쐐기 부재(11)가 ＋Y 방향으로 이동하면, 제 2 쐐기 부재(12)는 －Z 방향으로 이동(하강)한다. 테이블(2)은, 제 2 쐐기 부재(12)에 지지되어 있다. 그 때문에, Z축 방향에 관한 제 2 쐐기 부재(12)의 이동(승강)에 의해, 테이블(2)도, 제 2 쐐기 부재(12)와 함께 이동한다. 즉, 제 2 쐐기 부재(12)가 ＋Z 방향으로 이동(상승)하면, 테이블(2)은 제 2 쐐기 부재(12)와 함께 ＋Z 방향으로 이동한다. 제 2 쐐기 부재(12)가 －Z 방향으로 이동(하강)하면, 테이블(2)은 제 2 쐐기 부재(12)와 함께 －Z 방향으로 이동한다.
또한, Z축 가이드 장치(14)에 있어서, 제 1 쐐기 부재(11)의 사면(11G)에 슬라이더(14A)가 배치되고, 제 2 쐐기 부재(12)의 사면(12G)에 레일(14B)이 배치되어도 된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, Y축 방향으로 제 1 쐐기 부재(11)를 가이드하는 Y축 가이드 장치(16)가 설치된다. 전술한 바와 같이, Z축 구동 장치(10)는, 제 1 쐐기 부재(11)를 Y축 방향으로 이동하고, 제 2 쐐기 부재(12) 및 테이블(2)을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 액추에이터(13)를 가진다.
Y축 가이드 장치(16)는, Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, Y축 방향으로 제 1 쐐기 부재(11)가 이동하도록 제 1 쐐기 부재(11)를 가이드한다. Y축 가이드 장치(16)의 적어도 일부는, Y축 스테이지(31)에 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, Y축 가이드 장치(16)는, 직동 가이드 기구를 포함한다. Y축 가이드 장치(16)는, Y축 스테이지(31)에 배치된 레일(16B)과, 제 1 쐐기 부재(11)에 배치되어, 레일(16B)과 상대 이동 가능한 슬라이더(블록)(16A)를 포함한다. 레일(16B)은, Y축 스테이지(31)의 상면에 고정된다. 슬라이더(16A)는, 제 1 쐐기 부재(11)의 하면(11B)에 고정된다. 슬라이더(16A)는, 제 1 쐐기 부재(11)와 함께 이동한다. Y축 스테이지(31)에 대하여, 레일(16B)은, 이동하지 않는다. Y축 스테이지(31)에 대한 레일(16B)의 상대 위치는, 고정되어 있다.
Y축 가이드 장치(16)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, Y축 가이드 장치(16)는, 직동형 볼 베어링(linear ball bearing)을 포함한다. 제 1 쐐기 부재(11)는, Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, Y축 방향으로 이동하도록 Y축 가이드 장치(16)로 가이드된다. Y축 가이드 장치(16)는, 도 7을 참조하여 설명한 Z축 가이드 장치(14)와 동등한 구조이다. Y축 가이드 장치(16)의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, Y축 가이드 장치(16)에 있어서, Y축 스테이지(31)의 상면에 슬라이더(16A)가 배치되고, 제 1 쐐기 부재(11)의 하면(11B)에 레일(16B)이 배치되어도 된다.
X축 가이드 장치(23)는, 직동 가이드 기구를 포함한다. X축 가이드 장치(23)는, 레일(23B)과, 레일(23B)과 상대 이동 가능한 슬라이더(블록)(23A)를 가진다. X축 가이드 장치(23)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, X축 가이드 장치(23)는, 직동형 볼 베어링(linear ball bearing)을 포함한다. X축 스테이지(21)는, X축 방향으로 이동하도록 X축 가이드 장치(23)로 가이드된다. X축 가이드 장치(23)는, 도 7을 참조하여 설명한 Z축 가이드 장치(14)와 동등한 구조이다. X축 가이드 장치(23)의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Y축 가이드 장치(33)는, 직동 가이드 기구를 포함한다. Y축 가이드 장치(33)는, 레일(33B)과, 레일(33B)과 상대 이동 가능한 슬라이더(블록)(33A)를 가진다. Y축 가이드 장치(33)는, 직동형의 롤러 베어링을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, Y축 가이드 장치(33)는, 직동형 볼 베어링(linear ball bearing)을 포함한다. Y축 스테이지(31)는, Y축 방향으로 이동하도록 Y축 가이드 장치(33)로 가이드된다. Y축 가이드 장치(33)는, 도 7을 참조하여 설명한 Z축 가이드 장치(14)와 동등한 구조이다. Y축 가이드 장치(33)의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 전술의 테이블 장치(TS)의 동작의 일 예에 대해서 설명한다.
테이블(2)을 X축 방향으로 이동하는 경우, X축 액추에이터(22)가 작동된다. X축 액추에이터(22)의 작동에 의해, X축 스테이지(21)가 X축 방향으로 이동한다. X축 스테이지(21)는, X축 가이드 장치(23)로 가이드되어 X축 방향으로 원활하게 이동한다. X축 스테이지(21)가 X축 방향으로 이동함으로써, 그 X축 스테이지(21)에 지지되어 있는 Y축 스테이지(31)와, 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)를 개재하여 Y축 스테이지(31)에 지지되어 있는 테이블(2)은, X축 스테이지(21)와 함께 X축 방향으로 이동한다.
테이블(2)을 Y축 방향으로 이동하는 경우, Y축 액추에이터(32)가 작동된다. Y축 액추에이터(32)의 작동에 의해, Y축 스테이지(31)가 Y축 방향으로 이동한다. Y축 스테이지(31)는, Y축 가이드 장치(33)로 가이드되어 Y축 방향으로 원활하게 이동한다. Y축 스테이지(31)가 Y축 방향으로 이동함으로써, 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)를 개재하여 Y축 스테이지(31)에 지지되어 있는 테이블(2)은, Y축 스테이지(31)와 함께 Y축 방향으로 이동한다.
본 실시 형태에 있어서는, Y축 스테이지(31)는, 실린더 부재(5)와 접속된다. 그 실린더 부재(5)는, 기체 베어링(7G)에 의해 베이스 부재(1)에 비접촉으로 지지되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, Y축 스테이지(31)는, 실린더 부재(5)를 개재하여, 베이스 부재(1)에 비접촉으로 지지된다. 기체 베어링(7G)에 의해, Z축 방향에 관한 실린더 부재(5)(Y축 스테이지(31))의 위치의 변동이 억제되면서, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하는 것이 허용된다. 이에 따라, 테이블(2)은, X축 방향 및 Y축 방향으로 목표 궤도(소망 궤도)로 이동된다. X축 액추에이터(22)의 작동에 의해, 테이블(2)은, X축 가이드 장치(23)에 의해, X축 방향으로 직선으로 이동 가능하다. Y축 액추에이터(32)의 작동에 의해, 테이블(2)은, Y축 가이드 장치(33)에 의해, Y축 방향으로 직선으로 이동 가능하다.
테이블(2)을 Z축 방향으로 이동하는 경우, Z축 액추에이터(13)가 작동된다. Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, 동력 전달 기구(15)를 개재하여, 제 1 쐐기 부재(11)에 Z축 액추에이터(13)의 동력이 전달된다. Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)가 Y축 방향으로 이동한다. 제 1 쐐기 부재(11)는, Y축 가이드 장치(16)에 가이드되어 Y축 방향으로 원활하게 이동한다. Y축 가이드 장치(16)에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)는, Y축 방향으로 목표 궤도(소망 궤도)로 이동된다. 본 실시 형태에 있어서는, Y축 가이드 장치(16)에 의해, 제 1 쐐기 부재(11)는, Y축 방향으로 직선으로 이동 가능하다.
Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동에 의해, 제 2 쐐기 부재(12)가 Z축 방향으로 이동한다. 제 2 쐐기 부재(12)는, Z축 가이드 장치(14)에 가이드되어 Z축 방향으로 원활하게 이동한다. 제 2 쐐기 부재(12)가 Z축 방향으로 이동함으로써, 그 제 2 쐐기 부재(12)에 지지되어 있는 테이블(2)도, 제 2 쐐기 부재(12)와 함께 Z축 방향으로 이동한다.
본 실시 형태에 있어서는, 테이블(2)에, Z축 방향에 관하여 실린더 부재(5)에 이동 가능하게 지지되는 피스톤 부재(4)가 접속되어 있다. 실린더 부재(5)의 베어링 부재(6)에 의해 형성되는 기체 베어링(6G)에 의해, 실린더 부재(5)에 대하여 피스톤 부재(4)(테이블(2))가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하는 것이 억제되면서, Z축 방향으로 이동하는 것이 허용된다. 이에 따라, 테이블(2)은, Z축 방향으로 목표 궤도(소망 궤도)로 이동된다. 본 실시 형태에 있어서는, 기체 베어링(6G)에 의해 실린더 부재(5)에 비접촉으로 지지되는 피스톤 부재(4)에 의해, 테이블(2)은, Z축 방향으로 직선으로 이동 가능하다.
본 실시 형태에 있어서는, Z축 구동 장치(10)는, 쐐기형 승강 장치를 포함하고, 제 2 쐐기 부재(12)는, 테이블(2)에 접속된다. 실린더 부재(5) 및 피스톤 부재(4)에 의해, XY 평면 내에 있어서의 제 2 쐐기 부재(12)와 Y축 스테이지(31)의 상대 위치는, 실질적으로 변화하지 않는다. 한편, 테이블(2)은, 피스톤 부재(4)를 개재하여 실린더 부재(5)에 Z축 방향으로 이동 가능하게 지지된다. 따라서, Z축 방향에 관하여 제 2 쐐기 부재(12)와 Y축 스테이지(31)의 사이에서 제 2 쐐기 부재(12)와 Y축 스테이지(31)의 거리(Z축 방향의 거리)가 변화하도록 제 1 쐐기 부재(11)가 제 2 쐐기 부재(12) 및 Y축 스테이지(31)에 대하여 Y축 방향으로 상대 이동함으로써, 제 2 쐐기 부재(12)는, 제 1 쐐기 부재(11) 및 Y축 스테이지(31)에 대하여 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 기체 베어링(6G)에 의해 실린더 부재(5)의 내면(5S)과 피스톤 부재(4)의 외면(4C)과의 간극(비접촉 상태)이 유지되고, 기체 베어링(7G)에 의해 실린더 부재(5)의 하면(5B)과 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과의 간극(비접촉 상태)이 유지된다. 그 때문에, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동했을 때, X축 방향 및 Y축 방향에 관한 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)의 이동과 동기하여, 실린더 부재(5)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 테이블(2)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동해도, 실린더 부재(5)는, 피스톤 부재(4)를 비접촉 상태에서 Z축 방향으로 계속 가이드할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, Y축 스테이지(31)는, 실린더 부재(5)와 접속되고, X축 방향 및 Y축 방향에 관하여, 테이블(2)과 함께 이동한다. 즉, 테이블(2)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동할 때, Y축 스테이지(31) 및 실린더 부재(5)가 테이블(2)과 함께 이동한다. 이에 따라, 테이블(2)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동해도, 실린더 부재(5)는, 피스톤 부재(4)를 비접촉 상태에서 Z축 방향으로 계속 가이드할 수 있다.
Z축 액추에이터(13)의 작동에 의해, 테이블(2)에 지지된 물체(S)가 Z축 방향에 관하여 목표 위치에 배치된다. 예를 들면, Z축 액추에이터(13)의 동력을 사용하여 테이블(2)을 ＋Z 방향으로 이동하는 경우, 또는 Z축 액추에이터(13)의 동력을 사용하여 Z축 방향에 관한 테이블(2)의 위치를 유지하는 경우, 그 Z축 액추에이터(13)에 부하가 가해질 가능성이 있다. 즉, 테이블(2)을 상승시키기 위해, 또는 Z축 방향에 관한 테이블(2)의 위치를 유지하기 위해, Z축 액추에이터(13)는 소정의 동력(토크)을 계속해서 발생시키지 않으면 안된다. 이 경우, Z축 액추에이터(13)에 대하여 소정의 전력(전류)를 계속해서 공급하지 않으면 안되고, 그 결과, Z축 액추에이터(13)가 발열할 가능성이 있다. Z축 액추에이터(13)가 발열하면, 주위의 부재가 열변형할 가능성이 있다. 그 결과, 테이블(2)의 위치 결정 정밀도가 저하되거나, 테이블(2)이 목표 궤도로부터 벗어나서 이동하거나 하는 등, 테이블 장치(TS)의 성능이 저하될 가능성이 있다. 또한, Z축 액추에이터(13)의 발열에 의해 테이블(2)에 지지되어 있는 물체(S)가 열변형할 가능성이 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 중력 보상 장치(8)가 설치되어 있다. 그 때문에, 테이블(2)을 ＋Z 방향으로 이동하는 경우, 또는 Z축 방향에 관한 테이블(2)의 위치를 유지하는 경우에 있어서, Z축 액추에이터(13)가 발생시키는 동력(토크)은 작게 된다. 즉, Z축 액추에이터(13)에 공급되는 전력(전류)은 작게 된다. 그 때문에, Z축 액추에이터(13)의 발열이 억제된다. 그 결과, 주위의 부재의 열변형, 및 물체(S)의 열변형이 억제된다.
또한, 중력 보상 장치(8)가 설치되어 있기 때문에, 테이블(2)에 탑재되는 물체(S)의 질량(중량)이 커도, Z축 액추에이터(13)에 가해지는 부하가 저감된다. 또한, 중력 보상 장치(8)가 설치되어 있기 때문에, Z축 액추에이터(13)가 발생시키는 동력이 작게 된다. 그 때문에, Z축 액추에이터(13)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 중력 보상 장치(8)에 의해 하부 공간(5Hu)의 압력이 높여져 있기 때문에, 정전 등의 이상(비상 정지)가 발생하여, Z축 액추에이터(13)가 동력을 발생시키지 않게 되어도, 테이블(2)이 급격하게 하강(낙하)하는 일이 억제된다. 예를 들면, 테이블(2)의 낙하 방지를 위한 전자 브레이크를 생략할 수 있기 때문에, 그 전자 브레이크에 기인하는 발열(열변형)도 없어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 구동 시스템(3)에 의해, 테이블(2)은, Z축 방향, X축 방향, 및 Y축 방향의 3개의 방향으로 이동할 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 테이블(2)에 접속된 피스톤 부재(4)는, 베어링 부재(6)에 의해 형성되는 기체 베어링(6G)에 의해 실린더 부재(5)에 비접촉으로 지지된다. 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)와의 사이에 기체 베어링(6G)을 형성하고, Z축 방향으로 피스톤 부재(4)를 이동 가능하게 지지(가이드)한다. 이에 따라, 그 피스톤 부재(4)가 접속된 테이블(2)은, Z축 방향으로 목표 궤도(소망 궤도)로 정밀도 좋게 이동 가능하다.
본 실시 형태에 있어서, 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)가 Z축 방향으로 직선으로 이동하도록, 피스톤 부재(4)를 이동 가능하게 지지(가이드)한다. 이에 따라, 그 피스톤 부재(4)가 접속된 테이블(2)은, Z축 방향으로 직선으로 이동 가능하다. 즉, 기체 베어링(6G)을 형성 가능한 베어링 부재(6)에 의해, 피스톤 부재(4) 및 테이블(2)의 이동에 있어서의 진직성(眞直性)의 저하가 억제된다. 이에 따라, 테이블(2)에 지지되어 있는 물체(S)는 목표 위치에 배치된다.
본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)와 베어링 부재(6)의 사이에 기체 베어링(6G)이 형성되고, 베어링 부재(6)는, 비접촉으로 피스톤 부재(4)를 지지한다. 이에 따라, 피스톤 부재(4)는, 원활하게 Z축 방향으로 이동 가능하다. 베어링 부재(6)가 피스톤 부재(4)와 접촉하면, 피스톤 부재(4)의 이동에 대하여 저항력이 발생할 가능성이 있다. 그 결과, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)를 직선으로 이동하려고 했음에도 불구하고, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)가 직선으로 이동하지 않을 가능성이 있다. 또한, 베어링 부재(6)가 피스톤 부재(4)와 접촉하면, 피스톤 부재(4)의 이동에 의해 진동이 발생할 가능성이 있다. 피스톤 부재(4)에 진동이 발생하면, 테이블(2)도 진동하고, 그 결과, 테이블(2)의 위치 결정 정밀도가 저하될 가능성이 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 베어링 부재(6)가 피스톤 부재(4)를 비접촉으로 이동 가능하게 지지하기 때문에, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)는 직선으로 이동 가능하다. 또한, 진동의 발생이 억제된다. 그 결과, 테이블(2)의 위치 결정 정밀도의 저하가 억제되어, 테이블(2) 및 그 테이블(2)에 지지되는 물체(S)를 목표 위치에 배치할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 실린더 부재(5)는, 베어링 부재(7)에 의해 형성되는 기체 베어링(7G)에 의해 베이스 부재(1)에 비접촉으로 지지된다. 이에 따라, 실린더 부재(5)에 피스톤 부재(4)를 개재하여 지지되는 테이블(2)은, XY 평면 내에 있어서 원활하게 이동 가능하고, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 목표 궤도로 정밀도 좋게 이동할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 기체 베어링(6G)에 의해 실린더 부재(5)의 내면(5S)과 피스톤 부재(4)의 외면(4C)과의 간극(비접촉 상태)이 유지되고, 기체 베어링(7G)에 의해 실린더 부재(5)의 하면(5B)과 베이스 부재(1)의 가이드면(1A)과의 간극(비접촉 상태)이 유지된다. 그 때문에, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동했을 때, 실린더 부재(5)와 피스톤 부재(4)의 간극, 및 실린더 부재(5)와 베이스 부재(1)의 간극이 유지된 상태에서, X축 방향 및 Y축 방향에 관한 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)의 이동과 동기하여, 실린더 부재(5)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 테이블(2) 및 피스톤 부재(4)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동해도, 실린더 부재(5)는, 피스톤 부재(4)를 비접촉으로 Z축 방향으로 이동 가능하게 계속해서 지지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 베어링 부재(6)에 의해 형성되는 기체 베어링(6G) 및 베어링 부재(7)에 의해 형성되는 기체 베어링(7G)에 의해, 테이블(2)은, Z축 방향, X축 방향, 및 Y축 방향의 각각에 목표 궤도로 정밀도 좋게 이동할 수 있다. 그 때문에, 테이블(2)의 위치 결정 정밀도의 저하가 억제된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 구동 시스템(3)은, 베이스 부재(1)에 이동 가능하게 지지되는 X축 스테이지(21), 및 X축 스테이지(21)를 이동하는 X축 액추에이터(22)를 포함하는 X축 구동 장치(20)와, X축 스테이지(21)에 이동 가능하게 지지되는 Y축 스테이지(31), 및 Y축 스테이지(31)를 이동하는 Y축 액추에이터(32)를 포함하는 Y축 구동 장치(30)와, Y축 스테이지(31) 상에 배치되어, Z축 방향으로 테이블(2)을 이동하는 Z축 구동 장치(10)를 가진다. 실린더 부재(5)는, Y축 스테이지(31)에 접속된다. 이에 따라, XY 평면 내에 있어서, 테이블(2)과 Y축 스테이지(31)와 실린더 부재(5)가 함께 이동할 수 있다. 그 때문에, 피스톤 부재(4)의 외면(4C)과 실린더 부재(5)의 내면(5S)과의 간극이 안정적으로 유지되고, XY 평면 내에 있어서의 실린더 부재(5), 테이블(2), 및 피스톤 부재(4)의 이동이 안정된다. 이동이 안정됨으로써, 테이블(2)은 목표 궤도로 이동할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 테이블 장치(TS)는, 제 1 쐐기 부재(11) 및 제 2 쐐기 부재(12)의 상대 이동에 의해 테이블(2)을 이동하는 쐐기형 승강 장치를 포함한다. 그 때문에, 각도 θ를 조정함으로써, Y축 방향에 관한 제 1 쐐기 부재(11)의 이동량과 Z축 방향에 관한 제 2 쐐기 부재(12)의 이동량과의 비(감속비, 분해능)을 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 중력 보상 장치(8)가 설치되기 때문에, Z축 액추에이터(13)에 가해지는 부하가 저감된다. 그 때문에, Z축 액추에이터(13)의 발열이 억제되고, 테이블 장치(TS)에 있어서, Z축 액추에이터(13)의 주위의 부재의 열변형이 억제된다. Z축 액추에이터(13)의 주위의 부재는, Z축 가이드 장치(14)의 부재, Y축 가이드 장치(16)의 부재, Y축 스테이지(31), 제 1 쐐기 부재(11), 제 2 쐐기 부재(12), 피스톤 부재(4), 실린더 부재(5), 및 테이블(2) 중 적어도 하나를 포함한다. 그 때문에, 테이블(2)의 위치 결정 정밀도가 저하되거나, 테이블(2)이 목표 궤도로부터 벗어나서 이동하거나 하는 일이 억제된다. 그 결과, 테이블 장치(TS)의 성능의 저하가 억제된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 피스톤 부재(4)의 단면의 외형은, 원형이며, 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)의 주위에 배치되는 원통 형상의 부재이다. 단면의 외형이 원형인 피스톤 부재(4)의 가공은, 예를 들면 각형인 피스톤 부재의 가공에 비해, 높은 가공 정밀도를 용이하게 얻을 수 있는 가능성이 높다. 환언하면, 외형이 원형인 피스톤 부재(4)를 제조하는 경우의 쪽이, 외형이 각형인 피스톤 부재를 제조하는 경우보다도, 목표 형상을 용이하게 얻을 수 있는 가능성이 높다. 또한, 단면이 원형인 내면(6S)을 갖는 베어링 부재(6)를 제조하는 쪽이, 단면이 각형인 내면을 갖는 베어링 부재를 제조하는 것 보다도, 높은 가공 정밀도(목표 형상)을 용이하게 얻을 수 있는 가능성이 높다. 예를 들면, 각형의 피스톤 부재 및 베어링 부재를 제조하는 경우, 그 피스톤 부재의 모서리부와 베어링 부재의 사이에 형성되는 간극의 치수와, 그 피스톤 부재의 평면부와 베어링 부재의 사이에 형성되는 간극의 치수가 동일해지도록 피스톤 부재 및 베어링 부재를 제조하는 것이 곤란할 가능성이 있다. 본 실시 형태에 의하면, 원형의 피스톤 부재(4) 및 베어링 부재(6)를 이용함으로써, 그 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 베어링 부재(6)의 내면(6S)과의 사이에 형성되는 간극의 치수가 불균일해지는 일이 억제된다. 따라서, 그 피스톤 부재(4)의 측면(4C)과 베어링 부재(6)의 내면(6S)과의 사이에 형성되는 간극에 있어서, 압력이 불균일해지는 일이 억제된다. 그 때문에, 기체 베어링(6G)의 성능의 저하가 억제되어, 피스톤 부재(4)가 목표 궤도로부터 벗어나서 이동되는 일이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 피스톤 부재(4)는 적어도 2개 배치되고, 테이블(2)의 상이한 부위의 각각에 접속된다. 따라서, 테이블(2)에 접속된 복수의 피스톤 부재(4)에 의해, 예를 들면 테이블(2)의 회전이 억제된다. 이에 따라, 테이블(2)의 위치 결정 정밀도가 향상된다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 피스톤 부재(4)의 단면의 외형은, 원형이며, 베어링 부재(6)는, 피스톤 부재(4)의 측면(4C)의 주위에 배치되는 원통 형상의 부재이다. 그 때문에 베어링 부재(6)의 내측에서, 피스톤 부재(4)가 θZ 방향으로 이동(회전)해버릴 가능성이 있다. 테이블(2)에 접속되는 피스톤 부재(4)가 1개인 경우, 베어링 부재(6)에 대한 피스톤 부재(4)의 회전에 의해, 테이블(2)도 회전해버릴 가능성이 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 피스톤 부재(4)는 복수 배치된다. 따라서, 그들 복수의 피스톤 부재(4)가 베어링 부재(6) 및 실린더 부재(5)에 지지됨으로써, θZ 방향에 관한 테이블(2)의 이동(회전)이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, Z축 가이드 장치(14), Y축 가이드 장치(16), Y축 가이드 장치(33), 및 X축 가이드 장치(23)의 각각이, 롤러 베어링을 갖는 직동 가이드 기구에 의해 구성되어 있다. Z축 가이드 장치(14), Y축 가이드 장치(16), Y축 가이드 장치(33), 및 X축 가이드 장치(23)의 각각은, 실질적으로 동일한 구조의 롤러 베어링을 가진다. 따라서, 테이블(2)은, 그들 Z축 가이드 장치(14), Y축 가이드 장치(16), Y축 가이드 장치(33), 및 X축 가이드 장치(23)로 가이드되어, Z축 방향, X축 방향, 및 Y축 방향의 각각에 목표 궤도로 정밀도 좋게 이동할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 테이블(2)이 지지 장치(9)를 개재하여 제 2 쐐기 부재(12)에 지지되어 있다. 그 때문에, 제 2 쐐기 부재(12)가 요망되지 않는 이동(진동)을 해도, 지지 장치(9)에 의해, 그 요망되지 않는 이동(진동)이 테이블(2)에 전달되는 일이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제 1 쐐기 부재(11)가 Y축 방향으로 이동되는 것으로 했다. 제 1 쐐기 부재(11)는 X축 방향으로 이동되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 실린더 부재(5)와 Y축 스테이지(31)는 접속되지 않아도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 지지 장치(9)는 생략되어도 된다. 제 2 쐐기 부재(12)가 테이블(2)에 고정되어도 된다. 제 2 쐐기 부재(12)가 접속 부재를 개재하여 테이블(2)에 고정되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 베어링 부재(6)가 다공체를 포함하고, 그 다공체의 구멍으로부터 공급되는 기체에 의해 기체 베어링(6G)이 형성되는, 소위, 다공질 스로틀 방식을 예로 들어 설명했다. 기체 베어링(6G)을 형성하기 위한 베어링 부재(6)의 스로틀 방식은, 다공질 스로틀로 한정되지 않는다. 예를 들면, 다공체를 이용하지 않는 자성 스로틀 방식이라도 되고, 오리피스 스로틀 방식이라도 되고, 베어링면(가이드면)에 설치된 홈을 개재하여 기체를 공급하는 표면 스로틀 방식이라도 된다. 예를 들면 오리피스 스로틀 방식의 베어링 부재(6)의 경우, 기체를 공급하는 공급구(61)는, 오리피스의 개구를 포함한다. 베어링 부재(7)에 대해서도 동일하다. 베어링 부재(7)는, 다공질 스로틀 방식이라도 되고, 다공체를 이용하지 않는 자성 스로틀 방식이라도 되고, 오리피스 스로틀 방식이라도 되고, 베어링면(가이드면)에 설치된 홈을 개재하여 기체를 공급하는 표면 스로틀 방식이라도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, XY 평면과 평행한 단면의 피스톤 부재(4)의 외형이 원형인 것으로 했다. XY 평면과 평행한 단면의 피스톤 부재(4)의 외형이, 다각형이라도 된다. 피스톤 부재(4)의 단면의 외형은, 사각형이라도 된다. 피스톤 부재(4)의 단면의 외형은, 사각형으로 한정되지 않고, 그 밖의 다각형이라도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 피스톤 부재(4) 및 실린더 부재(5)가 구동 시스템(3)의 주위에 4개 배치되는 것으로 했다. 피스톤 부재(4) 및 실린더 부재(5)는, 구동 시스템(3)의 주위에 있어서 적어도 2개 배치되면 된다. 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)에 2개 또는 3개 접속되어도 되고, 5개 이상의 임의의 복수의 피스톤 부재(4)가 테이블(2)에 접속되어도 된다. 실린더 부재(5)는, 복수의 피스톤 부재(4)의 각각에 대응하여 배치되면 된다.
복수의 피스톤 부재(4)는, XY 평면 내에 있어서 테이블(2)의 상이한 복수의 부위의 각각에 접속되면 된다. 테이블(2)에 복수의 피스톤 부재(4)가 접속되어, 그들 복수의 피스톤 부재(4)가 실린더 부재(5)에 지지됨으로써, XY 평면 내에 있어서의 실린더 부재(5)에 대한 테이블(2)의 이동이 억제된다. 즉, 복수의 피스톤 부재(4)가 XY 평면 내에 있어서 테이블(2)의 상이한 복수의 부위의 각각에 접속되어, 그들 복수의 피스톤 부재(4)가 베어링 부재(6) 및 실린더 부재(5)에 지지됨으로써, θZ 방향에 관한 실린더 부재(5)에 대한 테이블(2)의 이동(회전)이 억제된다.
예를 들면, 2개의 피스톤 부재(4)가 테이블(2)에 접속되는 경우, 그들 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)의 제 1 부위와, 그 제 1 부위와는 상이한 테이블(2)의 제 2 부위와의 각각에 접속되면 된다. 3개의 피스톤 부재(4)가 테이블(2)에 접속되는 경우, 그들 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)의 제 1 부위와, 그 제 1 부위와는 상이한 테이블(2)의 제 2 부위와, 그들 제 1 부위 및 제 2 부위와는 상이한 테이블(2)의 제 3 부위와의 각각에 접속되면 된다.
4개의 피스톤 부재(4)가 테이블(2)에 접속되는 경우, 그들 피스톤 부재(4)는, 테이블(2)의 하면(2B)의 제 1 부위와, 제 1 부위와는 상이한 테이블(2)의 하면(2B)의 제 2 부위와, 제 1 부위 및 제 2 부위와는 상이한 테이블(2)의 하면(2B)의 제 3 부위와, 제 1 부위, 제 2 부위, 및 제 3 부위와는 상이한 테이블(2)의 하면(2B)의 제 4 부위와의 각각에 접속되면 된다. 제 1 부위, 제 2 부위, 제 3 부위, 및 제 4 부위는, 하면(2B)의 중심의 주위에 배치되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 테이블(2)이 직사각형인 것으로 했다. XY 평면 내에 있어서 테이블(2)은 원형이라도 되고, 6각형 또는 8각형과 같은 다각형이라도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, Z축 가이드 장치(14)는, 전동체를 갖는 롤러 베어링을 포함하는 것으로 했다. Z축 가이드 장치(14)가, 전동체를 갖지 않는 직동형의 슬라이딩 베어링을 포함해도 되고, 직동형의 기체 베어링을 포함해도 된다. 또한, Z축 가이드 장치(14)가, 슬라이더를 가지지 않아도 된다. 예를 들면, 제 2 쐐기 부재(12)가 Z축 방향으로 이동하도록, 제 1 쐐기 부재(11)에 설치된 레일을 따라 제 2 쐐기 부재(12)의 사면(12G)이 이동해도 된다. 이 경우, 제 1 쐐기 부재(11)에 설치된 레일이, 제 2 쐐기 부재(12)를 가이드하는 가이드 장치로서 기능한다.
마찬가지로, Y축 가이드 장치(16)가, 직동형의 슬라이딩 베어링을 포함해도 되고, 직동형의 기체 베어링을 포함해도 된다. 또한, Y축 가이드 장치(16)가, 슬라이더를 갖지 않아도 된다.
마찬가지로, Y축 가이드 장치(33) 및 X축 가이드 장치(23) 중 적어도 한쪽이, 직동형의 슬라이딩 베어링을 포함해도 되고, 직동형의 기체 베어링을 포함해도 된다. 또한, Y축 가이드 장치(33) 및 X축 가이드 장치(23) 중 적어도 한쪽이, 슬라이더를 갖지 않아도 된다.
<제 2 실시 형태>
제 2 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 전술의 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.
도 8은, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 구비하는 반도체 제조 장치(200)의 일 예를 나타내는 도면이다. 반도체 제조 장치(200)는, 반도체 디바이스를 제조 가능한 반도체 디바이스 제조 장치를 포함한다. 반도체 제조 장치(200)는, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 물체(S)를 반송 가능한 반송 장치(300)를 포함한다. 반송 장치(300)는, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 포함한다. 또한, 도 8에 있어서는, 테이블 장치(TS)를 간략하게 도시한다.
본 실시 형태에 있어서, 물체(S)는, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판이다. 물체(S)로부터 반도체 디바이스가 제조된다. 물체(S)는, 반도체 웨이퍼를 포함해도 되고, 유리판을 포함해도 된다. 물체(S)에 디바이스 패턴(배선 패턴)이 형성됨으로써, 반도체 디바이스가 제조된다.
반도체 제조 장치(200)는, 처리 위치(PJ1)에 배치된 물체(S)에 대하여, 디바이스 패턴을 형성하기 위한 처리를 행한다. 테이블 장치(TS)는, 테이블(2)에 지지된 물체(S)를 처리 위치(PJ1)에 배치한다. 반송 장치(300)는, 테이블 장치(TS)의 테이블(2)에 물체(S)를 반송(반입) 가능한 반입 장치(301)와, 테이블(2)로부터 물체(S)를 반송(반출) 가능한 반출 장치(302)를 포함한다. 반입 장치(301)에 의해, 처리 전의 물체(S)가 테이블(2)에 반송(반입)된다. 테이블 장치(TS)에 의해, 테이블(2)에 지지된 물체(S)가 처리 위치(PJ1)까지 반송된다. 반출 장치(302)에 의해, 처리 후의 물체(S)가 테이블(2)로부터 반송(반출)된다.
테이블 장치(TS)는, 테이블(2)을 이동하여, 테이블(2)에 지지된 물체(S)를 처리 위치(PJ1)로 이동한다. 전술의 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 테이블(2)은, X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향의 3개의 방향으로, 테이블(2)을 목표 궤도로 이동 가능하고, 높은 위치 결정 정밀도로 이동 가능하다. 따라서, 테이블 장치(TS)는, 테이블(2)에 지지된 물체(S)를 처리 위치(목표 위치)(PJ1)에 배치 가능하다.
예를 들면, 반도체 제조 장치(200)가, 광학계(201)를 개재하여 물체(S)의 디바이스 패턴을 계측하는 계측 장치를 포함하는 경우, 처리 위치(PJ1)는, 광학계(201)의 초점의 위치(계측 위치)를 포함한다. 처리 위치(PJ1)에 물체(S)가 배치됨으로써, 반도체 제조 장치(200)는, 광학계(201)를 개재하여, 물체(S)에 형성된 디바이스 패턴의 화상을 취득 가능하다. 반도체 제조 장치(200)가, 물체(S)에 막을 형성하는 성막 장치를 포함하는 경우, 처리 위치(PJ1)는, 막을 형성하기 위한 재료가 공급 가능한 위치이다. 처리 위치(PJ1)에 물체(S)가 배치됨으로써, 디바이스 패턴을 형성하기 위한 막이 물체(S)에 형성된다.
처리 위치(PJ1)에 있어서 물체(S)가 처리된 후, 그 처리 후의 물체(S)가 반출 장치(302)에 의해 테이블(2)로부터 반송된다. 반출 장치(302)에 의해 반송(반출)된 물체(S)는, 후공정을 행하는 처리 장치로 반송된다.
본 실시 형태에 있어서는, 테이블 장치(TS)는, 물체(S)를 처리 위치(목표 위치)(PJ1)에 배치 가능하다. 그 때문에, 불량한 제품이 제조되어버리는 일이 억제된다. 즉, 테이블 장치(TS)에 의해, 반도체 제조 장치(200)에 있어서의 물체(S)의 위치 결정 정밀도의 저하가 억제되기 때문에, 불량한 제품의 발생이 억제된다.
도 9는, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 구비하는 검사 장치(400)의 일 예를 나타내는 도면이다. 검사 장치(400)는, 반도체 제조 장치(200)에 의해 제조된 물체(반도체 디바이스)(S2)를 검사한다. 검사 장치(400)는, 물체(S2)를 반송 가능한 반송 장치(300B)를 포함한다. 반송 장치(300B)는, 본 실시 형태에 관한 테이블 장치(TS)를 포함한다. 또한, 도 9에 있어서는, 테이블 장치(TS)를 간략하게 도시한다.
검사 장치(400)는, 검사 위치(PJ2)에 배치된 물체(S2)의 검사를 행한다. 테이블 장치(TS)는, 테이블(2)에 지지된 물체(S2)를 검사 위치(PJ2)에 배치한다. 반송 장치(300B)는, 테이블 장치(TS)의 테이블(2)에 물체(S2)를 반송(반입) 가능한 반입 장치(301B)와, 테이블(2)로부터 물체(S2)를 반송(반출) 가능한 반출 장치(302B)를 포함한다. 반입 장치(301B)에 의해, 검사 전의 물체(S2)가 테이블(2)에 반송(반입)된다. 테이블 장치(TS)에 의해, 테이블(2)에 지지된 물체(S2)가 검사 위치(PJ2)까지 반송된다. 반출 장치(302B)에 의해, 검사 후의 물체(S2)가 테이블(2)로부터 반송(반출)된다.
테이블 장치(TS)는, 테이블(2)을 이동하여, 테이블(2)에 지지된 물체(S2)를 검사 위치(PJ2)로 이동한다. 전술의 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 테이블(2)은, X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향의 3개의 방향으로, 테이블(2)을 목표 궤도로 이동 가능하고, 높은 위치 결정 정밀도로 이동 가능하다. 따라서, 테이블 장치(TS)는, 테이블(2)에 지지된 물체(S2)를 검사 위치(목표 위치)(PJ2)에 배치 가능하다.
본 실시 형태에 있어서, 검사 장치(400)는 검출광을 이용하여 물체(S2)의 검사를 광학적으로 행한다. 검사 장치(400)는, 검출광을 사출 가능한 조사 장치(401)와, 조사 장치(401)로부터 사출되어, 물체(S2)에서 반사된 검출광의 적어도 일부를 수광 가능한 수광 장치(402)를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 검사 위치(PJ2)는, 검출광의 조사 위치를 포함한다. 검사 위치(PJ2)에 물체(S2)가 배치됨으로써, 물체(S2)의 상태가 광학적으로 검사된다.
검사 위치(PJ2)에 있어서 물체(S2)의 검사가 행해진 후, 그 검사 후의 물체(S2)가 반출 장치(302B)에 의해 테이블(2)로부터 반송된다.
본 실시 형태에 있어서는, 테이블 장치(TS)는, 물체(S2)를 검사 위치(목표 위치)(PJ2)에 배치 가능하기 때문에, 검사 불량의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 검사 장치(400)는, 물체(S2)가 불량한지 여부를 양호하게 판단할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 불량한 물체(S2)가 후공정으로 반송되거나, 출하되거나 하는 일이 억제된다.
1 : 베이스 부재
1A : 상면(가이드면)
2 : 테이블
2A : 상면
2B : 하면
3 : 구동 시스템
4 : 피스톤 부재
4A : 상면
4B : 하면
4C : 측면
5 : 실린더 부재
5A : 상면
5B : 하면
5H : 내부 공간
5S : 내면
6 : 베어링 부재
6G : 기체 베어링
6S : 내면
7 : 베어링 부재
8 : 중력 보상 장치
9 : 지지 장치
10 : Z축 구동 장치(제 1 축 구동 장치)
11 : 제 1 쐐기 부재
11B : 하면
11G : 사면
11S : 측면
12 : 제 2 쐐기 부재
13 : Z축 액추에이터(제 1 축 액추에이터)
14 : Z축 가이드 장치
14A : 슬라이더
14B : 레일
15 : 동력 전달 기구
16 : Y축 가이드 장치
16A : 슬라이더
16B : 레일
20 : X축 구동 장치(제 2 축 구동 장치)
21 : X축 스테이지(제 2 축 스테이지)
22 : X축 액추에이터(제 2 축 액추에이터)
22A : 가동자(슬라이더)
22B : 고정자(스테이터)
23 : X축 가이드 장치
23A : 슬라이더
23B : 레일
30 : Y축 구동 장치(제 3 축 구동 장치)
31 : Y축 스테이지(제 3 축 스테이지)
32 : Y축 액추에이터(제 3 축 액추에이터)
32A : 가동자(슬라이더)
32B : 고정자(스테이터)
33 : Y축 가이드 장치
33A : 슬라이더
33B : 레일
40 : 접속 부재
61 : 공급구
62 : 캐비티
63 : 기체 공급 장치
64 : 배기구
71 : 공급구
72 : 캐비티
73 : 기체 공급 장치
74 : 배기구
81 : 공급구
82 : 기체 공급 장치
83 : 압력 조정 장치
200 : 반도체 제조 장치
300 : 반송 장치
400 : 검사 장치
S : 물체
TS : 테이블 장치

Claims (8)

  1. 소정면과 평행한 가이드면을 갖는 베이스 부재와,
    상기 베이스 부재 상에 배치되는 테이블과,
    상기 소정면과 직교하는 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 상기 베이스 부재와 상기 테이블의 사이에 배치되어, 동력을 발생시키는 액추에이터를 포함하고, 상기 제 1 축과 평행한 방향, 상기 소정면 내의 제 2 축과 평행한 방향, 및 상기 소정면 내에 있어서 상기 제 2 축과 직교하는 제 3 축과 평행한 방향으로 상기 테이블을 이동 가능한 구동 시스템과,
    상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 연결하는 측면을 가지고, 상기 상면측의 적어도 일부가 상기 테이블에 접속되는 피스톤 부재와,
    상기 피스톤 부재의 주위에 배치되어, 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 상기 피스톤 부재를 이동 가능하게 지지하고, 상기 제 2 축과 평행한 방향 및 상기 제 3 축과 평행한 방향의 각각에 상기 베이스 부재에 이동 가능하게 지지되는 실린더 부재와,
    상기 실린더 부재에 배치되어, 상기 피스톤 부재의 측면과의 사이에 기체 베어링을 형성하는 제 1 베어링 부재와,
    상기 실린더 부재에 배치되어, 상기 베이스 부재의 가이드면과의 사이에 기체 베어링을 형성하는 제 2 베어링 부재와,
    상기 피스톤 부재의 하면이 면하는 상기 실린더 부재의 내부 공간의 하부 공간에 면하도록 배치되어, 상기 하부 공간에 기체를 공급하는 공급구를 갖는 중력 보상 장치를 구비하는 테이블 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 부재는, 상기 테이블의 주연부의 복수의 위치의 각각에 접속되고,
    상기 실린더 부재는, 상기 구동 시스템을 둘러싸도록 복수 배치되는 테이블 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 시스템은,
    상기 제 2 축과 평행한 방향으로 상기 베이스 부재에 이동 가능하게 지지되는 제 2 축 스테이지, 및 상기 제 2 축 스테이지를 이동시키는 제 2 축 액추에이터를 포함하는 제 2 축 구동 장치와,
    상기 제 3 축과 평행한 방향으로 상기 제 2 축 스테이지에 이동 가능하게 지지되는 제 3 축 스테이지, 및 상기 제 3 축 스테이지를 이동시키는 제 3 축 액추에이터를 포함하는 제 3 축 구동 장치와,
    상기 제 3 축 스테이지 상에 배치되어, 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 상기 테이블을 이동시키는 제 1 축 구동 장치를 포함하고,
    상기 실린더 부재는, 상기 제 3 축 스테이지에 접속되는 테이블 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 축 구동 장치는,
    상기 제 2 축 또는 상기 제 3 축과 평행한 방향으로 상기 제 3 축 스테이지에 이동 가능하게 지지되는 제 1 쐐기 부재와,
    상기 제 1 쐐기 부재 상에 배치되어, 상기 제 1 쐐기 부재에 대하여 상대 이동 가능한 제 2 쐐기 부재와,
    상기 제 1 쐐기 부재를 이동시키는 제 1 축 액추에이터와,
    적어도 일부가 상기 제 1 쐐기 부재에 배치되어, 상기 제 1 쐐기 부재의 이동에 의해 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 상기 제 2 쐐기 부재가 이동하도록 상기 제 2 쐐기 부재를 가이드하는 가이드 장치를 가지고,
    상기 테이블은, 상기 제 2 쐐기 부재에 지지되는 테이블 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가이드 장치는, 상기 제 1 쐐기 부재 및 상기 제 2 쐐기 부재의 일방의 쐐기 부재에 배치되는 레일과, 타방의 쐐기 부재에 배치되어 상기 레일과 상대 이동 가능한 슬라이더를 갖는 직동형의 롤러 베어링을 포함하는 테이블 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 테이블 장치를 구비하는 반송 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 테이블 장치를 구비하는 반도체 제조 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 테이블 장치를 구비하는 검사 장치.
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