TWI821323B - 載台裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種對象物不容易受熱的影響、並且設計自由度高之載台裝置。載台裝置(100)具備：空氣伺服驅動的滑動件(10)；第1導件(12)，引導滑動件(10)向第1方向的移動；致動器(14)，向第2方向驅動第1導件(12)；及第2導件(16)，引導第1導件(12)向前述第2方向的移動。

Description

載台裝置

本申請主張基於2018年8月30日申請之日本專利申請第2018-161393號的優先權。該申請的所有內容藉由參閱援用於本說明書中。 本發明有關一種載台裝置。

已知有用於在第1方向和與第1方向正交之第2方向將對象物進行定位之載台裝置。以往，提出有一種X軸方向及Y軸方向的導件各設有一個而被稱為堆疊型之載台裝置(例如專利文獻1)。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：日本特開平5-57558號公報

(發明所欲解決之問題) 在專利文獻1中所記載之載台裝置中，藉由線性馬達驅動載台，因此，線性馬達的線圈所產生之熱可能會傳遞至載台以及載置於載台之對象物，使得對象物受熱的影響。 又，在載台裝置，當然還想要確保高設計自由度。 本發明係鑑於該種狀況而完成者，其目的在於提供一種對象物不容易受熱的影響，並且設計自由度高之載台裝置。 (解決問題之技術手段) 為了解決上述問題，本發明的一態樣的載台裝置，具備：空氣伺服驅動的滑動件；第1導件，引導滑動件向第1方向的移動；致動器，向第2方向驅動第1導件；及第2導件，引導第1導件向第2方向的移動。 另外，將以上構成要件的任意組合、本發明的構成要件及表現與裝置、方法、系統等之間進行相互替換亦有效作為本發明的態樣。 (發明之效果) 依本發明，能夠提供一種對象物不容易受熱的影響，並且設計自由度高之載台裝置。

以下，對各圖式中所示之相同或相等的構成要件、構件、製程賦予相同的符號，並適當省略重複說明。又，為了便於理解，將各圖式中的構件的尺寸適當放大、縮小表示。又，在各圖式中對實施形態進行說明之基礎上省略並不重要之構件的一部分表示。 圖1係表示實施形態的載台裝置100之立體圖。為了方便說明，如圖示般設定如下XYZ座標系，亦即將第1導件12(後述)所延伸之第1方向設為X軸方向，將第2導件16(後述)所延伸之第2方向設為Y軸方向，將與兩者正交之方向設為Z軸方向。在本實施形態中，第1方向與第2方向正交，但並不限定與此。載台裝置100被稱為堆疊型的XY載台，且在X軸方向、Y軸方向將對象物進行定位。 載台裝置100具備：滑動件10、第1導件12、致動器14、兩個第2導件16、工作台18及控制部30(圖1中未圖示)。 以下，在Z軸方向上，相對於第2導件16將設置第1導件12之側作為上側而進行說明。 滑動件10如後述般，藉由空氣伺服驅動而向X軸方向驅動。第1導件12為在X軸方向上細長的長條狀構件，並且引導滑動件10向X軸方向的移動。致動器14將第1導件12向Y軸方向驅動。第2導件16引導第1導件12向Y軸方向的移動。 工作台18固定於滑動件10。於工作台18，例如，載置有半導體晶圓等的加工對象物等。使第1導件12向Y軸方向移動，使滑動件10向X軸方向移動，藉此能夠使工作台18向XY方向移動而在XY方向將對象物進行定位。 圖2係表示從與X軸方向正交之平面(亦即YZ平面)切斷之滑動件10及第1導件12的剖面。第1導件12包括底壁32、第1側壁34及第2側壁36。底壁32為在X軸方向較長之平板狀構件，且兩個主面以朝向Z軸方向之方式設置。第1側壁34為在X軸方向較長之立壁，且豎設於底壁32的上表面的Y軸方向上之另一端。第2側壁36與第1側壁34相同，為在X軸方向較長之立壁，且以與第1側壁34在Y軸方向相對向之方式豎設於底壁32的上表面的Y軸方向的另一端。第1側壁34、第2側壁36分別具有彼此相對向而延伸之第1延伸部34a、第2延伸部36a。因此，第1側壁34及第2側壁36具有L字形剖面形狀。 滑動件10為長方體狀構件，且收納於第1導件12的內側，亦即第1側壁34及第2側壁36與底壁32之間。在與第1導件12相對向之滑動件10的各面，亦即底面10a、第1側面10b、第2側面10c、上表面10d形成有一個或複數個氣墊40。氣墊40將從未圖示之供氣系統供給之高壓氣體噴出，而在其與第1導件12之間形成高壓氣體層。藉此，滑動件10保持微小的間隙而從第1導件12上浮。 在與第1側壁34相對向之第1側面10b、與第2側壁36相對向之第2側面10c形成有用於驅動滑動件10之空氣伺服室48。亦即，在本實施形態中，在滑動件10形成有兩個空氣伺服室48。藉此，能夠控制滑動件10繞Z軸旋轉。 在滑動件10的各面以包圍氣墊40之方式形成有差動排氣用排氣槽42、44、46。排氣槽42釋放於大氣。另外，排氣槽42亦可以與排氣泵(未圖示)連接。排氣槽44、46分別與用於將排氣槽內的壓力設為低真空壓力水準、中真空壓力水準之排氣泵(未圖示)連接，而將從滑動件10的氣墊40及空氣伺服室48向內部空間供給之壓縮氣體向外部排出。如此，避免壓縮氣體從第1導件12與滑動件10的間隙漏出，在真空環境下亦能夠使用載台裝置100。另外，當在大氣壓環境下使用載台裝置100時，無需設置該種排氣槽42、44、46。 圖3係圖2的A-A線剖面圖。參閱圖3，對滑動件10相對於第1導件12移動之原理進行說明。載台裝置100還具備兩個分隔壁56。在圖3中，將第1導件12與滑動件10的間隙或分隔壁56與空氣伺服室48之間隙誇大描繪。實際上，例如該等間隙為數微米左右。 分隔壁56固定於第1導件12，且在X軸方向將滑動件10的空氣伺服室48劃分為兩個空氣伺服室48A、48B。在兩個空氣伺服室48A、48B分別連接有用於使壓縮氣體能夠出入之供氣系統50A、50B。供氣系統50A、50B分別包括伺服閥52A、52B和壓縮氣體供給源54A、54B。 若對氣墊40供給壓縮氣體，則如上述，滑動件10相對於第1導件12稍微上浮。在該狀態下，例如對空氣伺服室48A供給壓縮氣體，並從空氣伺服室48B排出壓縮氣體，則分隔壁56作為活塞而發揮作用，使滑動件10向圖中的左方向移動。如此，藉由控制伺服閥52A、52B的開度，能夠相對於滑動件10使第1導件12移動到任意位置。 在此，滑動件10形成有兩個空氣伺服室48，且各空氣伺服室48連接有兩個供氣系統，亦即在滑動件10共連接有四個供氣系統，但並不限定於此。例如，可以將一個供氣系統50A分支而向兩個空氣伺服室48A供給壓縮氣體，將一個供氣系統50B分支而向兩個空氣伺服室48B供給壓縮氣體。又，例如，滑動件10可以僅形成有一個空氣伺服室48，且在將該空氣伺服室48劃分而成之空氣伺服室48A、48B連接有供氣系統50A、50B。亦即在滑動件10可以僅連接有共兩個供氣系統。 返回到圖1，第2導件16將第1導件12支撐成在Y軸方向上可移動自如。本實施形態中，兩個第2導件16設置在X軸方向上的致動器14的兩側，尤其設置成在X軸方向上與致動器14的距離相等。關於第2導件16，其構成並沒有特別限定，但在圖示的例子中為線性導件，包括：軌道24，向Y軸方向延伸；及滑塊26，固定於第1導件12的底壁32的下表面，並以支撐第1導件12之狀態在軌道24上行進。 圖4表示從與Y軸方向正交之平面(亦即XZ平面)切斷之載台裝置100的剖面。圖5係圖4的B-B線剖面圖。在圖5中，將固定體72與活動體70的間隙或分隔壁74與空氣伺服室80之間隙誇大描繪。實際上，例如該等間隙為數微米左右。 關於致動器14，其構成並沒有特別限定，但在圖示的例子中為空氣伺服致動器，包括活動體70、兩個固定體72及兩個分隔壁74。兩個固定體72為在Y軸方向較長之立壁，且在X軸方向隔開間隔地配置。活動體70為長方體狀的構件，且配置於兩個固定體72之間，並且被固定於第1導件12的底壁32的下表面。在與固定體72相對向之活動體70的各面，亦即在與一個固定體72相對向之第1側面70a及與另一個固定體72相對向之第2側面70b形成有用於驅動活動體之空氣伺服室80。 分隔壁74固定於固定體72，且在X軸方向將活動體70的空氣伺服室80劃分為兩個空氣伺服室80A、80B。在兩個空氣伺服室80A、80B分別連接有用於使壓縮氣體能夠出入之供氣系統90A、90B。供氣系統90A、90B分別包括伺服閥92A、92B和壓縮氣體供給源94A、94B。另外，活動體70以空氣伺服室80的內表面與分隔壁74成為非接觸之方式，亦即空氣伺服室80的內表面與分隔壁74之間存在間隙之方式透過第1導件12而被兩個第2導件16支撐。 例如，對空氣伺服室80A供給壓縮氣體，並從空氣伺服室80B排出壓縮氣體，則分隔壁74作為活塞而發揮作用，使活動體70向圖中的左方向移動。如此，藉由控制伺服閥92A、92B的開度，能夠使活動體70以及第1導件12向Y軸方向移動。 另外，在此活動體70形成有兩個空氣伺服室80，且各空氣伺服室80連接有兩個供氣系統，亦即在活動體70連接有共四個供氣系統，但並不限定於此。例如，可以將一個供氣系統90A分支而向兩個空氣伺服室80A供給壓縮氣體，將一個供氣系統90B分支而向兩個空氣伺服室80B供給壓縮氣體。又，例如，活動體70可以僅形成有一個空氣伺服室80，且在將該空氣伺服室80劃分而成之空氣伺服室80A、80B連接有供氣系統90A、90B。亦即在活動體70可以僅連接有共兩個供氣系統。 圖6係表示控制部30的功能及構造之方塊圖。關於在此所示之各方塊，在硬體方面，能夠藉由以電腦的CPU(central processing unit(中央處理器))為代表之元件或機械裝置而實現，在於軟體方面，可藉由電腦程式等而實現，但在此描繪有可藉該等的配合而實現之功能方塊。因此，本說明書中提及之本領域技術人員應當理解該等功能方塊能夠藉由硬體、軟體的組合而以各種形態實現之情況。 控制部30包括上浮控制部62及移動控制部64。上浮控制部62為了使滑動件10相對於第1導件12上浮而控制從氣墊40噴出之壓縮氣體的流量。移動控制部64為了使滑動件10移動而控制對空氣伺服室48供給之壓縮氣體的流量。又，移動控制部64為了使致動器14的活動體70的移動而控制對空氣伺服室80供給之壓縮氣體的流量。 接著，對本實施形態所發揮之效果進行描述。在此，例如，當滑動件10藉由線性馬達驅動時，線性馬達的線圈產生熱，其熱可能會傳遞至滑動件10、固定於滑動件10之工作台18、以及載置於工作台18之對象物。相對於此，本實施形態中，滑動件10藉由空氣伺服驅動。在該情況下，能夠使產生熱之壓縮氣體供給源54A、54B遠離滑動件10、工作台18，並能夠抑制其熱傳遞至滑動件10、工作台18。亦即，能夠降低傳遞至對象物之熱。另一方面，在致動器14與工作台18之間存在第1導件12，即便致動器14產生熱，其熱亦難以傳遞至工作台18、載置於工作台18之對象物。由此，本實施形態中，致動器14的構成並沒有特別限定，提高了設計的自由度。亦即，藉由本實施形態，能夠提供一種傳遞至對象物之熱被抑制，並且設計自由度高之載台裝置。 又，本實施形態中，兩個第2導件16設置於X軸方向上的致動器14的兩側。藉此，與第2導件16僅設置於X軸方向上的致動器14的一側的情況相比，能夠更穩定地將第1導件12支撐成在Y軸方向可移動自如。 以上，對實施形態之載台裝置進行說明。本領域技術人員應當理解該實施形態為例示，能夠對各構成要件的組合進行各種變形之情況，並且該種變形例亦屬於本發明的範圍內之情況。又，實施形態彼此還能夠進行組合。 (變形例1) 在實施形態中，對致動器14為空氣伺服致動器之情況進行了說明，但並不限定於此。致動器14只要能夠向Y軸方向驅動第1導件12即可，例如，可以為線性馬達，亦可以為音圈馬達，亦可以為旋轉型的馬達與滾珠螺桿進行組合者。 (變形例2) 實施形態中，對第2導件16為線性導件之情況進行了說明，但並不限定於此。 第2導件16可以為例如空氣導件。圖7係表示變形例的載台裝置100之剖面圖。圖7與圖4對應。在本變形例中，第2導件16包括：導軸124，向Y軸方向延伸；及筒狀的第2滑動件126，能夠以讓導軸124插穿之狀態沿導軸124移動。另外，在圖示的例子中，導軸124為長方體狀且第2滑動件126為方柱狀，但並不限定於此，例如，導軸124可以為圓柱狀且第2滑動件126可以為圓筒狀。 第2滑動件126對於導軸124具有微小的間隙，從設置於第2滑動件126的內部之氣墊(未圖示)噴出壓縮氣體，藉此使第2滑動件126能夠沿導軸124滑順地移動。 又，本變形例中，上浮控制部62進一步為了使第2滑動件126相對於導軸124上浮而控制從設置於第2滑動件126的內部之氣墊噴出之壓縮氣體的流量。 在此，若滑動件10沿第1導件12向X軸方向移動，則在第1導件12可能產生負載變動而使第1導件12繞Y軸方向傾斜，導致在致動器14的活動體70產生繞固定體72的轉矩。結果，會產生活動體70與固定體72接觸而引起之損傷。尤其，本變形例中，活動體70因氣體的壓力而上浮，因此若在活動體70產生繞固定體72之轉矩，則容易產生損傷。 於是，本變形例中，為了對於因滑動件10移動而可能於第1導件12產生之負載變動能得到足夠大的上浮剛性，換言之為了能夠抑制或防止負載變動所造成之第1導件12的沉入，上浮控制部62控制從設置於第2滑動件126的內部之氣墊噴出之氣體的流量。 具體而言，例如關於上浮控制部62，當滑動件10相對於致動器14移動至第1導件12的一側時，可以增加從這一側的第2導件16的第2滑動件126的氣墊噴出之氣體的流量，亦可以減少從另一側的第2導件16的第2滑動件126的氣墊噴出之氣體的流量或停止氣體的噴出，或者可以同時使用該等。相對於致動器14移動至第1導件12的另一側之情況亦相同。 (變形例3) 在實施形態中，對兩個第2導件16以相對於致動器14位於相反一側的方式固定於第1導件12之情況進行了說明，但並不限定於此，載台裝置100可以僅具備一個第2導件16，亦可以具備三個以上。 上述之實施形態與變形例的任意組合亦可作為本發明的實施形態而實用。藉由組合而產生之新的實施形態同時具有被組合之實施形態及變形例各自的效果。又，本領域技術人員應當理解申請專利範圍中所記載之各構成要件應發揮之功能可藉由在實施形態及變形例中所示之各構成要件的單體或該等的配合而實現之情況。

10‧‧‧滑動件 12‧‧‧第1導件 14‧‧‧致動器 16‧‧‧第2導件 100‧‧‧載台裝置

圖1係表示實施形態的載台裝置之立體圖。 圖2係表示圖1的X軸導件及X軸滑動件的剖面之圖。 圖3係圖2的A-A線剖面圖。 圖4係表示圖1的載台裝置的剖面之圖。 圖5係圖4的B-B線剖面圖。 圖6係表示控制部的功能及構造之方塊圖。 圖7係表示變形例的載台裝置之剖面圖。

10‧‧‧引導滑動件

12‧‧‧第1導件

14‧‧‧致動器

16‧‧‧第2導件

18‧‧‧工作台

24‧‧‧軌道

26‧‧‧滑塊

32‧‧‧底壁

70‧‧‧活動體

72‧‧‧固定體

74‧‧‧分隔壁

80‧‧‧空氣伺服室

100‧‧‧載台裝置

Claims (3)

1. 一種載台裝置，其特徵為，具備：空氣伺服驅動的滑動件；第1導件，引導前述滑動件向第1方向的移動；致動器，向第2方向驅動前述第1導件；及第2導件，引導前述第1導件向前述第2方向的移動，前述第1導件為空氣導件，前述第2導件為線性導件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之載台裝置，其中，前述第1方向與前述第2方向正交。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之載台裝置，其中，前述第2導件設置於前述致動器的兩側。