| 【発明の名称】 |
Ｘ−Ｙステージ用モータ式駆動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】マイケル・アール・バスキー
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| 【要約】 |
【課題】改良されたモータ式駆動装置を有するＸ−Ｙステージ提供すること。
【解決手段】本発明によるＸ−Ｙステージ１０は、駆動バーを挟んで両側に配置された２つの駆動モータ１６，１８を備えている。駆動モータ１６，１８は、可動ステージ搬器１４に取付けられており、駆動バーに駆動力を作用させることにより可動ステージ搬器１４がスライド移動する。駆動力は互いに対面し、ステージ搬器１４の移動方向に対して横断方向を向く駆動力成分がバランスし、こうして可動ステージ搬器１４の捩れ現象が最小化される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 固定ベースプレートと；該固定ベースプレートにスライド可能状態で取付けられて一座標軸方向にスライド可能とされた可動ステージ搬器と；前記ベースプレート及び前記ステージ搬器のいずれか一方に取付けられた第１・第２駆動面と；前記ベースプレート及び前記ステージ搬器の他方に取付けられ、それぞれ前記第１・第２駆動面に当接し前記ステージ搬器に第１・第２駆動力を付与して前記ステージ搬器を前記ベースプレートに対して移動させる第１・第２駆動モータと；を備えたＸ−Ｙステージであって、前記第１・第２モータは、前記ステージ搬器の移動方向に対して横断方向を向く前記第１・第２駆動力の各成分が、互いに反対方向を向いて前記搬器に付与されるように配置されていることを特徴とするＸ−Ｙステージ。
【請求項２】 前記第１・第２駆動面は、前記ベースプレートに取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項３】 前記第１・第２駆動力の横断成分は、一軸線に沿って付与されることを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項４】 前記第１モータは、前記ベースプレートに取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項５】 前記第２モータは、前記ベースプレートに取付けられていることを特徴とする請求項４に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項６】 前記ベースプレートは、概して平坦な底部と、上方に向けて突出した駆動バーと、を備え、該駆動バーは、前記第１駆動モータと前記第２駆動モータとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項７】 前記駆動バーは、前記第１モータに対面する前記第１駆動面を備えていることを特徴とする請求項６に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項８】 前記駆動バーは、前記第２モータに対面する前記第２駆動面を備えていることを特徴とする請求項７に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項９】 少なくとも１つの溝を有しかつ前記ベースプレートに取付けられた少なくとも１つのレールと、前記ステージ搬器に取付けられたローラベアリングと、をさらに備え、前記ステージ搬器は、前記レールの前記溝内に回転係合状態で配置された前記ローラベアリングによって、前記ベースプレートに対してスライド可能に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項１０】 前記ベースプレートは、概して平坦な底部と、上方に向けて突出した駆動バーと、をさらに備え、前記レールは前記底部に取付けられ、前記第１駆動モータは、前記レールを前記駆動バーとの間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項１１】 前記レールは、前記駆動バーに対して略平行であることを特徴とする請求項９に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項１２】 前記第１・第２駆動力の互いに反対方向を向く前記各成分同士は略等しいことを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交する２方向の少なくとも一方に沿ってＸ−Ｙステージを駆動するためのモータ式駆動装置に関するものであり、より詳しく言えば、ステージが駆動される際に捩れを生じる傾向にある力をバランスさせる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ−Ｙステージとして知られる従来の機構においては、２つの直交する座標軸の一方に沿って第１ステージを制御しながら移動させる直線スライド式駆動装置が設けられている。一般的に、第１ステージには、スライド可能状態で第２ステージが取付けられている。２つの座標軸方向への２つのステージの移動を組合せることによって、平面内における任意の点への移動が実現可能である。
【０００３】図１を参照すると、ここには従来のＸ−Ｙステージを符号１で示している。このＸ−Ｙステージは、モータ３を取付けるためのモータ取付基部２を備えている。さらに、細長ステージ基部４が、モータ取付基部２に固定されるか、またはモータ取付基部２と一体に形成されている。ステージ基部４には、周知の方式によって、ステージ搬器５がスライド可能状態で取付けられている。ステージ基部４にはレール６が固定されている。レール６に形成された溝８内には、ステージ搬器５の脚部９に対面するローラベアリング７が設けられている。脚部７の内側面はローラベアリング７と回転係合状態にある。ステージ搬器５の縁部に沿って駆動プレート６が取付けられ、駆動モータ３に対面している。駆動モータ３は、当技術分野における周知の方式によって駆動プレート６と係合するように構成され、固定されたモータ取付基部２及びステージ基部４に対するステージ搬器５の移動を制御する。
【０００４】ステージ搬器５は、ステージ基部４の長手方向軸に沿った一直線方向に移動可能である。この一直線方向とは、例えば１つの座標軸Ｘに相当する。Ｘ−Ｙステージ１には、同様の第２ステージ（図示せず）を組合せてもよく、この場合、第２ステージの移動方向は、例えばＸ軸と直交するＹ軸方向とされ、こうして、Ｘ軸、Ｙ軸両方向への制御された移動を実現することができる。
【０００５】モータ３及び駆動プレート６は、イスラエル国 Yokneam に所在のNanomotion社から型式No.SP8V-02として入手可能である。駆動プレート６は、駆動プレート６と駆動モータ３との間の摩擦接触を助長するような面を備えている。例えば、Nanomotion社から入手可能な駆動プレート６は、酸化アルミニウムを用いて形成されており、こうして、駆動モータ３による精密な位置制御を可能にする高精度研摩面が実現されている。加えて、駆動モータ３はモータフィンガ３ａを介して駆動プレート６に継続的に接触しており、従って駆動モータ３はステージ搬器５に起動力を伝達するだけでなく、制動力も伝達する。ステージ搬器５は駆動モータ３の作動に従って移動することが望ましい。このようにして、ステージ搬器５の移動量及び移動速度が自由に制御可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１に示す装置は著しい欠点を有している。１台の駆動モータを用いることは、駆動モータ３とステージ搬器５との接点で伝達されるステージ搬器５の横断方向の力にアンバランスを生じさせる。すなわち、モーメントが生じてステージ搬器に捩れを与えたり、さらには固着を生じさせたりする可能性がある。その結果、スライド搬器の直線的移動の精度が低下し、ステージ搬器移動の精密制御（すなわち、停止／移動開始）能力も低下する。
【０００７】本発明の目的は、Ｘ−Ｙステージに使用される改良されたモータ式駆動装置を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、Ｘ−Ｙステージに使用され、力を均衡させてステージ搬器の捩れを防止できるモータ式駆動装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る上記課題及びその他の課題は、本発明の一側面としてのＸ−Ｙステージにより解決される。すなわち、本発明によるＸ−Ｙステージは、固定ベースプレートと、該ベースプレートに対しスライド可能に取付けられた可動ステージ搬器とを備え、該ステージ搬器は一座標軸方向にスライド可能とされている。ベースプレート及びステージ搬器のいずれか一方には第１・第２駆動面が取付けられ、ベースプレート及びステージ搬器の他方には第１・第２駆動モータが取付けられている。第１・第２駆動モータは、それぞれ第１・第２駆動面に当接してステージ搬器にそれぞれ第１・第２駆動力を作用させ、ベースプレートに対してステージ搬器を移動させる。第１・第２駆動モータは、ステージ搬器の移動方向に対して横断方向を向く第１・第２駆動力の各成分が、互いに反対方向を向いて搬器に付与されるように位置決めされている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１１】図２に示すように、Ｘ−Ｙステージには参照符号１０を付している。Ｘ−Ｙステージ１０は、ベースプレート１２と、ベースプレート１２にスライド可能に取付けられたステージ搬器１４と、第１・第２駆動モータ１６，１８とを備えている。ステージ搬器１４は、一座標軸に対応した直線運動を行うように構成されている。
【００１２】ベースプレート１２は、図３において両矢印Ｍで示すステージ搬器の移動方向に長く延在している。ベースプレート１２は、平坦底部２０と、駆動バー２２を取付けるための上方突出取付面２１とを備えている。駆動バー２２は、好ましくは、底部２０と同じ長さに延在しかつ均一な矩形断面を有し、駆動面２４，２６を備えている。駆動モータ１６，１８は、前述した従来技術における駆動モータ３と同じであることが好ましい。駆動バー２２は、駆動プレート６について前述したように、酸化アルミニウム材から形成することが好ましい。一定断面の駆動バー２２を有していることにより、駆動モータ１６，１８は、駆動バー２２の作動全長にわたり均一の駆動力を作用させることができる。駆動バー２２は、取付面２１に、ねじ締結することが好ましい。Ｘ−Ｙステージが真空中で用いられる場合には、接着剤の使用は避けるべきである。なぜなら、接着剤はガスを発散する傾向があるからである。
【００１３】第１・第２駆動モータ１６，１８はステージ搬器１４に堅固に固定されている。駆動バー２２は第１駆動モータ１６と第２駆動モータ１８との間に配置され、両駆動モータ１６，１８は、駆動面２４，２６に当接するモータフィンガ３６を介して駆動力を駆動バー２２に伝達するように配置されている。さらに、第１・第２駆動モータ１６，１８は、ステージ搬器１４の移動方向を横断する方向の駆動力成分が互いに反対を向いて駆動バー２２に付与されるように配置されており、こうしてステージ搬器への反作用力が均衡される。対向する力は実質的に等しいので、駆動モータによりステージ搬器の横断方向に作用する力が均衡し、ステージ搬器が捩れたり、固着したりすることはない。
【００１４】図３は、駆動モータ１６が左向きの駆動力ＦLを駆動バー２２に付与する一方で、駆動モータ１８が右向きの駆動力ＦRを付与する様子を示している。駆動力ＦL，ＦRは、単一の軸線、例えばＸ軸に沿って付与されることが好ましい。駆動力ＦL，ＦRは、駆動モータ１６，１８によって生起される合力であってもよいことを理解されたい。例えば、第１駆動モータ１６は、方向Ｍに沿って離間しかつ第１駆動面２４に当接する２セットのモータフィンガ３６を備えていてもよい。駆動力ＦLは、駆動ローラ３６によって付与される２つの力Ｆ′LとＦ″Lとの合力である。
【００１５】第１・第２駆動モータ１６，１８は、駆動モータ制御装置ＭＣによって制御される。前述した好ましい駆動モータのための駆動モータ制御装置もまた、Nanomotion 社から入手可能である。
【００１６】図２を参照すると、ステージ搬器１４は、当業者には公知の技術を用いて、ベースプレート１２に対しスライド係合状態とされている。非限定的な一形態として、Ｘ−Ｙステージの各側部に、ベースプレート１２に取付けられたレール３８を少なくとも１つ配置してもよい。レール３８の上部には溝４０が形成され、ステージ搬器１４に取付けられたローラベアリング４２が溝４０に受容されて、回転係合を形成している。レール３８は２本設けられ、第１・第２駆動モータ１６，１８は、それぞれ、駆動バー２２と２本のレール３８のうちの１本との間に配置されていることが好ましい。複数のレール３８は、駆動バー２２に対して平行に配置されているとさらに好ましい。対面するスライド面同士の接触を防止するために、例えば駆動バー２２とステージ搬器１４との間の隙間４４のような、種々の隙間が設けられている。
【００１７】以上、本発明に係る好ましい一実施形態を詳細に説明してきたが、該実施形態に種々の改良を加えることが可能であることは当業者には明らかである。例えば、Ｘ−Ｙステージ１０は種々の用途に使用可能であり、用途によっては、駆動モータを可動ステージ搬器ではなく、固定ベースプレートに取付けることが好ましい。この場合、駆動バーが可動ステージ搬器に固定される。他の変更形態として、２セット以上の対向モータを使用することが考えられる。このように構成すると、速度を高めること、及びステージの剛性を高めることが可能である。例えば、Ｘ方向ステージに２セットのモータを設け、Ｘ方向ステージ上に装着されるＹ方向ステージに１セットのモータを設けてもよい。さらなる変更形態として、駆動バーに用いられている１本の酸化アルミニウム製バーを他の材料に置き換え、駆動モータが当接する駆動面に酸化アルミニウム板を取付けてもよい。上記変更形態、及びその他の変更形態は、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲に含まれる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０１０１８３２４
【氏名又は名称】シュラムバーガー・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＣＨＬＵＭＢＥＲＧＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
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| 【出願日】 |
平成１３年９月１７日（２００１．９．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外７名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１８１９７２（Ｐ２００２−１８１９７２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月２６日（２００２．６．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２８２１６９（Ｐ２００１−２８２１６９） |
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