KR910010042B1

KR910010042B1 - 테이블 장치

Info

Publication number: KR910010042B1
Application number: KR1019880010868A
Authority: KR
Inventors: 노부타카 키쿠이리
Original assignee: 가부시기가이샤 도시바; 아오이 죠이치
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1991-12-10
Also published as: KR890004393A; JP2601834B2; DE3829022C2; JPS6458441A; DE3829022A1; US5323712A

Abstract

내용 없음.

Description

테이블 장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 테이블 장치의 개략 구성을 도시한 투시 도.

제2도는 제1도의 장치의 요부 구성을 도시한 단면도.

제3도는 본 발명의 제2실시예의 요부 구성을 도시한 단면도.

제4도는 본 발명의 제3실시예의 개략 구성을 도시한 투시도.

제5도는 제3실시예의 요부 구성을 도시한 단면도.

제6도는 본 발명의 제4실시예의 요부 구성을 도시한 단면도.

제7도 및 제8도는 각각 변형예를 도시한 측면도.

제9도는 종래장치의 개략 구성을 도시한 투시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : X테이블(제2테이블) 11,31 : 리니어 가이드

12 : 이송 나사 13 : 원주체

14 : 판 스프링 20 : Z테이블(제1테이블)

30 : 이동 테이블(제3테이블) 40 : 지렛대 기구

41 : 판체 42 : 축체

50,60 : 압전 액튜 에이터

본 발명은 반도체 제조장치나 초정밀가공장치 등에 사용되는 테이블 장치에 관한 것으로, 특히 Z테이블의 위치결정기구를 개량한 테이블 장치에 관한 것이다.

종래, 반도체장치의 제조에 있어서는 웨이퍼가 실린 테이블을 X,Y축방향으로 양호한 정밀도로 위치결정함과 동시에 Z축 방향으로도 고정밀도로 위치결정할 필요가 있다. 이와같은 X,Y,Z축 방향으로의 위치결정기능을 구비한 정밀 테이블 장치로서 제9도에 도시된 것과 같은 X,Y,Z축 테이블이 알려져 있다.

즉, X축 방향으로 연장되는 리니어 가이드(1a)에 안내지지된 X테이블(2)은 모터(3a)의 구동에 의하여 회전하는 이송 나사(4a)로 이송되어 X축 방향으로 이동한다. 이 X테이블(2)위에 설치된 Y축 방향으로 뻗은 리니어 가이드(1b)에는 Y테이블(5)이 안내 지지되고 있다. Y테이블(5)은 모터(3b)의 구동에 의하여 회전하는 이송 나사(4b)로 이송되어 Y축 방향으로 이동한다. 또 Y테이블(5)위에는 환성 부재(6)가 회전자재로 지지된다. 환상부재(6)에는 그 상면 3개소에 각각 테이퍼 블록(7)이 고정되고 있고, 이 테이퍼 블록(7)위에 각각 배치된 보올 베어링(8)을 개재하여 Z테이블(9)이 얹혀져 있다. 그리고 도시를 생략한 수단에 의하여 환상 부재(6)가 회전하면 보올 베어링(8)이 테이퍼 블록 상을 승강하므로 Z테이블(9)은 상하(Z축방향)로 변위한다.

그러나, 이러한 종류의 장치에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉 Z방향의 변위를 테이퍼가 형성된 블록(7)과 강구(綱球)(8)와의 조합으로 실시하는 이 X,Y,Z축 테이블에서는 3개의 테이퍼 블록(7)의 형상이나 부착에 의하여 로울링, 피칭의 오차를 받기 쉽고, 테이퍼 블록과 강구와의 접촉면의 정밀도에 의하여 구동분해능도 제한된다. 또 테이퍼 블록, 테이퍼 블록을 구동하는 θ테이블, 강구의 부착이 서로 겹치는 구조가 되기 때문에 높이를 낮게 억제할 수 없고 구조도 복잡해진다.

또 테이블을 Z축 방향으로 구동을 할수 있어도 X축 회전 및 Y축 회전으로는 변위시킬 수 없다. 또 상기 테이퍼 블록 및 보올 베어링 대신에 압전 액튜에이터를 사용하여 이 액튜에이터의 구동으로 Z테이블을 Z축방향으로 변위시키는 기구도 알려져 있다. 그러나 이 구조에서는 압전소자를 사용하므로 스트로크가 작고 Z축 방향의 넓은 범위에서의 위치결정을 실시할수는 없다. 또 3개의 압전소자에 의하여 Z평면을 결정하기 위하여 테이블을 Z방향으로 이동시킬때, Z, 피칭, 로울링의 정보를 압전소자에 줄 필요가 있고, 그로인해 센서가 필요해지고, 제어계도 복잡해진다. 또 액튜에이터를 Y테이블 위에 Z축 방향을 향해서 설치하므로 전체의 높이가 높아지는 등의 결점이 있다.

이와같이 종래 Z축 방향의 위치결정도 가능하게 한 테이블 장치에 있어서는 위치결정의 스트로크를 그다지 크게 할수가 없고 또 높이를 낮게 억제할수가 없다. 또 조립, 구조가 복잡하고 로울링이나 피칭의 영향을 받기 쉬운 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 사정을 고려하여 연구된 것으로 그 목적하는 바는 Z축 방향에 대하여 큰 위치결정 스트로크를 얻을 수 있고, 또 고분해능으로 또한 높이를 낮게 억제할 수 있는 간단한 구조의 테이블 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 골자는 Z테이블을 변위시키는 수단으로서 지렛대의 작용을 이용하는 데에 있다.

즉 본 발명은 Z축 방향으로의 이동을 가능케한 테이블 장치에 있어서 X,Y평면과 평행으로 배치된 제2의 테이블과 이테이블 위에 그 테이블과 평행으로 배치되고 또 그 테이블에 대하여 Z축 방향으로 이동할 수 있도록 설치된 제1의 테이블과 상기 제2의 테이블에 그 지점부가 부착되고 X,Y평면 내에서의 한쪽 방향의 이동을 Z축 방향으로 변환하는 복수의 지렛대 기구와, 이들의 지렛대 기구를 구동하여 상기 제1의 테이블을 Z축 방향으로 변위시키는 수단을 구비해서 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면 지렛대 기구를 구동하므로써 제2의 테이블 위에 배치된 제1의 테이블(Z 테이블)을 상하로 변위시킬 수 있다. 그리고 이경우, 테이퍼 블록의 형상이나 부착에 의하여 로울링, 피칭 등의 오차가 발생되는 일이 없다. 또 지렛대 기구의 역점을 X,Y평면내의 한쪽방향에서 누르는 구조로 되므로 높이를 낮게 억제할수도 있다. 또 이지렛대의 축소율을 높이므로써 높은 분해능을 가지게 할수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명을 첨부 도면에서 도시된 실시예를 따라 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 테이블 장치의 개략구성을 도시한 투시도, 제2도는 동 장치의 요부 구성을 모식적으로 도시한 단면도이다. 도면중, (10)은 X테이블(제2테이블)이고, 이 X테이블(10)은 X축 방향으로 뻗은 리니어가이드(11)위에 안내 지지되고, 이송 나사(12)의 회전으로 X축 방향으로 이동이 가능하도록 구성된다. X테이블(10)의 상면 중앙부에는 원주체(31)가 고정되고 있고, 이 원주체(13)의 상단부 주면에 3장의 판스프링(14)을 개재하여 Z테이블(제1테이블)(20)이 고정되어 있다. Z테이블(20)은 그 중앙부에 둥근 구멍(21)을 가지는 것이고, 이 둥근구멍(21)의 내주면에 상기 판스프링(14)이 장치되어 있다. 그리고 Z테이블(20)은 판스프링(14)의 탄성에 의하여 Z축 방향으로 이동할수 있도록 구성된다.

또, 본 실시예에서는 X테이블(10) 및 Z테이블(20)에서 X,Z축 테이블을 구성하고 있으나 이것에 다시 Y테이블을 첨가하여 X,Y,Z테이블을 구성해도 되는 것은 물론이다.

X테이블(10)위에는 X축 방향으로 뻗은 리니어 가이드(31)가 고정되어있고, 이 리니어 가이드(31)위에 이동 테이블(제3테이블)(30)이 안내 지지되어 있다. 이 이동 테이블(30)은 X테이블(10) 및 Z테이블(20) 사이에 배치되므로 그 중앙부에 상기 원주체(13)를 삽통하기 위한 구멍(32)이 형성된다. 또 테이블(30)의 3개소에는 후기하는 지렛대 기구를 배치하는 위치에 구멍(33)이 형성된다.

X테이블(10)과 Z테이블(20)사이에는 서로 격리된 위치에 3개의 지렛대 기구(40)가 각각 배치되어 있다. 지렛대 기구(40)는 예를들면 직사각형의 판체(41)로 구성되는 것으로, 이 판체(41)를 Y축 방향과 평행을 이루는 축제(42)를 중심(지점)에 회동이 가능하도록 구성된다. 그리고 지렛대 기구(40)의 역점은 상기 테이블(30)의 일부에 당접되고, 작용점은 상기 Z테이블(20)의 하면에 당접되고 있다. 또 상기 축체(42)는 예를들면 X테이블(10)에서 상부방향으로 돌출형성된 측판 등(도시생략)에 회전자재로 지지되고, X테이블(10)에 회전할수 있도록 지지되고 있다.

이와같이 구성을 취하면 제2도에 있어서 이동 테이블(30)을 지면 좌측 방향으로 이동하면 지렛대 기구(40)의 판체(41)의 아래 우단(역점)이 테이블(30)로 압압되어 이것에 의하여 판체(41)는 축체(42)를 중심으로 시계방향으로 회동한다. 그 결과 판체(41)의 좌측 상단(작용점)이 Z테이블(20)을 상부방향으로 압압하게 되고 이것에 의하여 Z테이블(20)이 판스프링(14)의 탄성에 반발하여 상부방향으로 이동한다. 또, 반대로 이동테이블(30)을 지면 우측 방향으로 이동하면 Z테이블(20)은 판스프링(14)의 탄성에 의하여 아래 방향으로 이동하여 판체(41)는 반시계 방향으로 회동하게 된다.

이와같이하여 본 실시예에 의하면 이동 테이블(30)의 이동에 의하여 지렛대 기구(40)를 구동하므로써 Z테이블(20)을 상하방향으로 변위시킬수 있다. 또 지렛대 기구(40)를 3개소로 설치하고 있으므로 Z테이블(20)을 평행으로 이동시킬수 있다. 또 지렛대 기구(40)의 지점에서 역점까지의 거리 A와 지점에서 작용점 까지의 거리 B와의 관계를 적당히 설정하므로써 테이블(30)의 이동을 확대(A〈B의 경우)또는 축소(A〉B의 경우)하여 Z테이블(20)에 전할수 있다. 즉 테이블(30)의 이동분해능이 나빠도 A〉B로 하여 Z테이블(20)의 위치 맞춤 정밀도를 높일수가 있고, 테이블(30)의 이동 스트로크가 작아도 A〈 B로 하여 충분히 큰 스트로크를 얻을 수 있다. 또 테이퍼블록 등을 사용하는 것과 달리 로울링이나 피칭 등의 발생을 억제할수가 있고 또 구성의 간략화를 도모할수 있다. 또 Z축 방향으로 압전 액튜에이터를 설치하는 것과 달리 Z축 방향의 높이를 충분히 낮게 억제할수 있는 등의 이점이 있다.

제3도는 본 발명의 제2실시예의 요부 구성을 도시한 단면도이다. 제2도와 동일 부분에는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예가 앞에서 설명한 제1의 실시예와 다른 점은 지렛대 기구(40)의 역점부를 X테이블(10)보다 아래로 한 점에 있다. 즉 X테이블(10)에는 지렛대 기구(40)의

판체(41)가 위치하는 부분에 구멍(15)이 설치되고, 판체(41)는 이 구멍(15)을 삽통하여 테이블(10)의 아래까지 뻗어 있다. 이동 테이블(30)의 일부는 X테이블(10)의 구성(15)을 삽통하여 테이블(10)의 아래까지 뻗어 있다. 이 뻗은 부분이 지렛대 기구(40)의 역점에 당접하게 구성된다.

이와같은 구성이라도 앞의 제1의 실시예와 동일하게 지렛대(40)의 구동에 의하여 Z테이블(20)을 상하방향으로 변위시킬 수 있고, 앞의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또 지렛대 기구(40)의 역점부를 X테이블(10)의 아래까지 연장하므로써 제2도와 비교하여 명백하듯이 전체의 높이를 보다 낮게 억제할 수가 있다.

제4도는 본 발명의 제3실시예의 개략 구성을 도시한 투시도, 제5도는 동 실시예의 요부 구성을 모식적으로 도시한 단면도이다. 또 제1도 및 제2도와 동일부분에는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예가 앞의 제1의 실시예와 다른 점은 압전소자 등으로 구성되는 액튜에이터를 부가한 것에 있다. 즉 상기 이동테이블(30)위에는 테이블(30)의 구멍(33)에 대응하여 3개의 액튜에이터(50)가 장치되고 있고, 이 액튜에이터(50)의 구동부가 상기 지렛대 기구(40)의 역점에 당접하도록 구성된다.

이와같은 구성에 의하면 앞의 제1실시예와 동일하게 이동테이블(30)의 이동에 의하여 지렛대 기구(40)를 구동하고 Z테이블(20)을 상하방향으로 변위할수가 있다. 이것 이외에 각 액튜에이터(50)의 구동은 독립적으로 실시할수 있으므로 Z테이블(20)의 경사를 보정, 즉 틸트동작을 실시할수 있게 된다. 이 경우에는 액튜에이터의 하나는 구동하지 않아도 된다. 또 예를들면 액튜에이터에 구동분해능이 작은 것을 사용하면 이동테이블(30)에 의하여 Z테이블(20)의 조동(粗動)을 실시하고, 액튜에이터(50)에 의하여 미동(微動)을 실시하는 등의 사용법도 고려할수 있다.

제6도는 본 발명의 제4실시예의 요부구성을 도시한 단면도이다. 제5도와 동일한 부분에는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예가 앞의 제3실시예와 상이한점은 지렛대 기구(40)의 역점부를 X테이블(10)보다도 아래로 한것에 있다. 즉, X테이블(10)에는 지렛대 기구(40)의 판체(41)가 위치하는 부분에 구멍(15)이 형성되고, 판체(41)는 이 구멍(15)을 삽통하여 테이블(10)의 아래까지 뻗어 있다. 이동 테이블(30)의 일부는 X테이블(10)의 구멍(15)을 삽통하여 테이블(10)의 아래까지 뻗어있다. 이 뻗은 부분에 상기 액튜에이터(50)가 장치되어 있다.

이와같은 구성으로도 지렛대 기구(40)의 구동에 의하여 Z테이블(20)을 상하방향으로 변위시킬수 있고 또 액튜에이터(50)의 구동에 의한 Z테이블(20)의 틸트동작이 가능해져서 앞의 제3의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 지렛대 기구(40)의 역점부를 X테이블(10)의 아래까지 연장하므로써 제5도와의 비교에서 명백한 바와같이 전체의 높이를 보다 낮게 억제할수 있다.

또 본 발명은 상기한 각 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다. 예를들면 상기 지렛대 기구(40)로서의 판체(41)를 제7도의 도시와 같이 일부를 절제하므로써 Z축 방향 이외의 이동성분을 작게할 수 있다. 또 제8도의 도시와 같이 판체(41)에 다시 액튜에이터(60)를 Z축 방향을 향해서 고정하고, 이 액튜에이터(60)에 의하여 Z축 방향의 미동 변위를 실시할수도 있다.

또, 제3실시예에 있어서, 액튜에이터의 구동만으로 제2테이블의 변위가 충분한 경우 제3테이블을 생략 할수도 있다. 이 경우 액튜에이터는 제1테이블에 고정하면 된다. 그밖에 본 발명의 요지를 일탈하지 아니하는 범위에서 여러가지로 변형해서 실시할수도 있다.

이상의 상세한 설명과 같이 본 발명에 의하면 지렛대 기구의 구동에 의하여 제2테이블을 Z축 방향으로 변위시킬 수 있고, 또 Z축 방향의 위치 맞춤에 충분히 큰 스트로크를 취할수 있고, 또 높이를 억제할 수 있는 테이블 장치를 실현할 수 있다.

Claims

기대와, 이 기대 위에 설치되고, 또 그 기대에 대하여 한축방향으로 이동이 가능하도록 설치한 제1테이블과, 상기 기대에 그 지점부가 장치돠고 상기 제1테이블 이동방향과 직교하는 방향으로의 이동을 상기 제1테이블의 이동방향으로 변환하는 복수의 지렛대 기구와, 이들 지렛대 기구를 구동하여 상기 제1테이블을 소정의 방향으로 변위시키는 수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제1항에 있어서, 상기 기대는 X,Y평면과 평행으로 배치된 제2테이블이고, 상기 제1테이블은 상기 제2테이블과 평행으로 배치되고, 또 Z축 방향으로 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1테이블은 판스프링을 개재하여 상기 제2테이블에 고정된 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제1항에 있어서, 상기 지렛대 기구는 상호 격리되어 적어도 3개소에 설치되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제2항에 있어서, 상기 지렛대 기구는 상호 격리되어 적어도 3개소에 설치되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제2항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지렛대 기구를 구동하는 수단은 상기 제1 및 제2테이블 사이에 배치되고, X,Y평면의 한쪽방향 또는 θ방향으로 이동이 가능하도록 설치된 제3테이블로 구성되고, 이 제3테이블의 일부로 상기 지렛대 기구의 역점부를 압압하는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제2항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지렛대 기구를 구동하는 수단은 상기 제2테이블에 장치되고, 상기 지렛대 기구의 역점부를 한쪽방향으로 압압하는 압전 액튜에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제2항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지렛대 기구를 구동하는 수단은 상기 제1 및 제2테이블 사이에 배치되고, X,Y평면의 한쪽방향으로 이동이 가능하도록 설치된 제3테이블과, 이 제3테이블에 장치되고 상기 지렛대 기구의 역점부를 압압하는 압전 액튜에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제2항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지렛대 기구를 구동하는 수단은 상기 제1 및 제2테이블 사이에 배치되고, X,Y평면의 한쪽방향 또는 θ방향으로 이동이 가능하도록 설치된 제3테이블과, 지렛대 기구의 작동 점부에 장치된 압전소자로 구성되고, 제3테이블의 일부로 상기 지렛대 기구의 역점부를 압압하고, 압전소자에 의하여 제1테이블을 압압하는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제1항에 있어서, 상기 지렛대 기구의 역점부는 상기 제2테이블의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2테이블은 X,Y평면의 적어도 한쪽방향으로 이동이 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.