(57)【要約】      （修正有）【課題】可動要素を３つの自由度によって平面内に高精度に位置決めすることが可能であり、より単純かつ安価に構成されたガントリ型の位置決め装置を提供する。【解決手段】ガントリ型の位置決め装置は、２つの第１のリニア軸を備え、フレームＲを第１の方向Ｙに移動可能に保持する。フレームは、２つの横方向ビームＣｂ、Ｃｄを備え、第１の方向の２つの縦方向ビームＣａ、Ｃｃに固定される。縦方向ビームは、横方向ビームと共にフレームＲを形成する。各縦方向ビームは、各第１のリニアドライブに結合される。横方向ビームは、第２のリニア軸を支持し、横方向ビームの間の可動要素Ｓが第２の方向Ｘに移動可能に保持される。フレームは、可動要素Ｓが第１および第２の方向への並進に加え、第１および第２の方向に垂直な第３の方向を中心として回動可能に柔軟に構成される。【選択図】図２
2020102621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガントリ型の位置決め装置であって、第１の方向（Ｙ）および第２の方向（Ｘ）に平行な平坦なベース（Ｂ）と、第１の方向（Ｙ）に配置された、それぞれ１つの第１のリニアドライブ（ＬＭＹ１、ＬＭＹ２）を有する２つの第１のリニア軸（Ｙ１、Ｙ２）を備え、該第１のリニア軸（Ｙ１、Ｙ２）がフレーム（Ｒ）を第１の方向（Ｙ）に移動可能に保持し、フレーム（Ｒ）が、第２の方向（Ｘ）に延在する２つの横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）を備え、該横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）が、第１の方向（Ｙ）に延在する２つの縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）に固定されており、縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）は横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）と共にフレーム（Ｒ）を形成しており、それぞれ１つの縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）が、それぞれ１つの第１のリニアドライブ（ＬＭＹ１、ＬＭＹ２）に結合されており、横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）が、第２の方向（Ｘ）に平行なそれぞれ１つの第２のリニアドライブ（ＬＭＸ１、ＬＭＸ２）を有する第２のリニア軸（Ｘ１、Ｘ２）を支持し、これにより横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）の間に配置された可動要素（Ｓ）が、第２のリニアドライブ（ＬＭＸ１、ＬＭＸ２）によって第２の方向（Ｘ）に移動可能に保持されており、フレーム（Ｒ）は、可動要素（Ｓ）が第１および第２の方向（Ｙ、Ｘ）への並進に加えて、第１および第２の方向（Ｙ、Ｘ）に垂直な第３の方向（Ｚ）を中心として回動することもできるように、柔軟に構成されており、可動要素（Ｓ）が、第３の方向（Ｚ）と、平坦なベース（Ｂ）の第１および第２の方向（Ｙ、Ｘ）を中心とした回転とに関して案内される位置測定装置において、
可動要素（Ｓ）が、第１の方向（Ｙ）に関して、可動要素（Ｓ）のためのガイドビーム（Ｃｄ）としての役割を果たす横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）のうちのちょうど１つのガイド面（ＧＳ）によって案内されることを特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置決め装置において、
前記ガイドビーム（Ｃｄ）が、ジョイント（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ２’）を介して、それぞれ前記第３の方向（Ｚ）を中心とした回転を可能にする前記縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）に結合されている位置決め装置。
【請求項３】
請求項２に記載の位置決め装置において、
いずれか１つの前記ジョイント（Ｇ２’）が、前記ガイドビーム（Ｃｂ）に沿って、前記第１の方向（Ｘ）への並進を付加的に可能にする位置決め装置。
【請求項４】
請求項３に記載の位置決め装置において、
前記フレーム（Ｒ）のコーナーで、横方向ビーム（Ｃｂ）と縦方向ビーム（Ｃｃ）とが互いに堅固に結合されている位置決め装置。
【請求項５】
請求項２から４までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記フレーム（Ｒ）の前記縦方向ビーム（Ｃａ、ＣＣ）と前記横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）との間のジョイント（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ２’、Ｇ３、Ｇ４）が、横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）と縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）とを相互に結合し、これにより、合計で４つの面内自由度がフレーム（Ｒ）に可撓性を与える位置決め装置。
【請求項６】
請求項２から５までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
ジョイント（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ２’、Ｇ３、Ｇ４）が中実ジョイントである位置決め装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記ガイドビーム（Ｃｄ）が、前記縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）および前記第２の横方向ビーム（Ｃｂ）の材料とは異なる材料により作製されている位置決め装置。
【請求項８】
請求項７に記載の位置決め装置において、
前記ガイドフレーム（Ｃｄ）が、炭化ケイ素または酸化アルミニウムから作製されている位置決め装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の位置決め装置において、
前記縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）および前記第２の横方向ビーム（Ｃｂ）がアルミニウムから作製されている位置決め装置。
【請求項１０】
請求項７から９までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記ガイドビーム（Ｃｄ）が中空断面を有する位置決め装置。
【請求項１１】
請求項７から１０までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記フレーム（Ｒ）が、４つの水平方向の空気軸受（Ｌ２）によって前記平坦なベース（Ｂ）上を案内されており、２つの水平方向の空気軸受（Ｌ２）が前記縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）の下方に位置し、しかもガイドビーム（Ｃｄ）に近接する前記縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）の端部に位置し、他の２つの水平方向の空気軸受（Ｌ２）が、ガイドビーム（Ｃｄ）に平行な前記横方向ビーム（Ｃｂ）の下方に位置し、しかもそれぞれ該横方向ビーム（Ｃｂ）の両端に位置している位置決め装置。
【請求項１２】
請求項７から１０までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記フレーム（Ｒ）が、５つの水平方向の空気軸受（Ｌ２）によって前記平坦なベース（Ｂ）上を案内されており、それぞれ２つの水平方向の空気軸受（Ｌ２）が前記縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）の下方に位置し、しかも横方向ビーム（Ｃｂ、Ｃｄ）に近接する縦方向ビーム（Ｃａ、Ｃｃ）端部に位置し、別の水平方向の空気軸受（Ｌ２）が、前記ガイドビーム（Ｃｄ）に平行な前記横方向ビーム（Ｃｂ）の下方に位置し、しかもこのガイドビーム（Ｃｄ）の中央に位置する位置決め装置。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記可動要素（Ｓ）が、予荷重をかけられた側方の空気軸受（Ｌ１）によって前記ガイドビーム（Ｃｄ）のガイド面（ＧＳ）に沿って案内される位置決め装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の位置決め装置において、
前記ガイドビーム（Ｃｄ）のガイド面（ＧＳ）と前記可動要素（Ｓ）との間に、前記第３の方向（Ｚ）を中心として前記可動要素（Ｓ）を回転させるための仮想回転軸線（ＶＡ）を有するジョイント（ＶＡＧ）が配置されている位置決め装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の位置決め装置において、
前記仮想回転軸線（ＶＡ）が、前記可動要素（Ｓ）の質量中心を通過する位置決め装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の位置決め装置において、
前記第１および第２の方向（Ｙ、Ｘ）に垂直な第３の方向（Ｚ）を中心とした前記可動要素（Ｓ）の回転が、前記第２のリニアドライブ（ＬＭＸ１、ＬＭＸ２）によって調節可能である位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガントリ型の位置決め装置に関する。このような位置決め装置は、例えば、半導体製造において、ウェーハテーブルなどの可動要素を平面に正確に位置決めするために使用される。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６７８９０８８号明細書により、ガントリ型の位置決め装置が知られている。リニアドライブを有する２つの平行なガイドは、第１の方向に２つの横方向ビームを有する剛性フレームを可動に保持する。これらの横方向ビームの間には、可動要素が第２の方向に移動可能に保持されている。したがって、可動要素は２つの方向に位置決めすることができる。フレームは堅固なので、可動要素は、第３の方向を中心として回転することができない。これは、例えば、テーブルに載置されたウェーハのわずかなねじれを補償するために、半導体製造分野において求められている課題である。
【０００３】
したがって、欧州特許第２０６６９９６号明細書により、単一の横方向ビームが２つの平行な直線軸に柔軟に結合されており、位置決め装置の本来の処理平面に垂直な方向を中心としてわずかに（数度だけ）回転できるガントリ型の位置決め装置が知られている。したがって、可動要素は、３つの全ての自由度で平面に位置決めすることができる（平面内の２つの方向への並進、平面に垂直な第３の方向を中心とした回転、「平面内自由度」とも呼ぶ）。この文献は、可動要素の位置を特に正確に位置決めするために、可動要素の位置を検出する様々な方法を開示している。
【０００４】
前述の２つの文献の組み合わせを、本発明が出発点とする米国特許第５８７４８２０号明細書が開示している。この明細書では、前述のように、２つの平行なリニア軸の間に移動可能に保持されている位置決め装置の可動フレームが開示されている。このフレームのコーナーは、中実ジョイントによって互いに柔軟に結合されており、フレームは所定の範囲内で回動することができる。可動要素は、フレームの２つの横方向ビームの間で案内される。フレームおよび可動要素は、空気軸受によって位置決め装置のベース上を案内され、可動要素は、さらにフレームの２つの横方向ビームに沿って側方の空気軸受によって案内される。しかしながら、このようなフレームの製造は、フレームを非常に高品質の材料により作製し、側方の空気軸受のためには幾つかの精密に機械加工された案内面を作製する必要があるので、複雑で高価である。
【０００５】
米国特許第４０９８００１号明細書は、仮想中心を有する特別な中実ジョイントを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６７８９０８８号明細書
【特許文献２】欧州特許第２０６６９９６号明細書
【特許文献３】米国特許第５８７４８２０号明細書
【特許文献４】米国特許第４０９８００１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、可動要素を３つの自由度によって平面内に高精度に位置決めすることが可能であり、従来技術と比較してより単純かつ安価に構成されたガントリ型の位置決め装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の装置によって達成される。この装置の有利な詳細は、請求項１に従属する請求項からも得られる。
【０００９】
ガントリ型の位置決め装置であって、第１の方向および第２の方向に平行な平坦なベースと、第１の方向に配置され、それぞれ１つの第１のリニアドライブを有する２つの第１のリニア軸を備え、第１のリニア軸がフレームを第１の方向に移動可能に保持するガントリ位置決め装置が開示される。フレームは、第２の方向に延在する２つの横方向ビームを備え、これらの横方向ビームは、第１の方向に延在する２つの縦方向ビームに固定されており、縦方向ビームは横方向ビームと共にフレームを形成しており、それぞれ１つの縦方向ビームは、それぞれ１つの第１のリニアドライブに結合されている。横方向ビームは、第２の方向に平行なそれぞれ１つの第２のリニアドライブを有する第２のリニア軸を支持し、これにより横方向ビームの間に配置された可動要素は、第２のリニアドライブによって第２の方向に移動可能に保持されている。フレームは、可動要素が第１および第２の方向への並進に加えて、第１および第２の方向に垂直な第３の方向を中心として回動することもできるように、柔軟に構成されている。可動要素は、第３の方向と、平坦なベースの第１および第２の方向を中心とした回転とに関して案内され、第１の方向に関して、可動要素のためのガイドビームとしての役割を果たす横方向ビームのうちのちょうど１つのガイド面によって案内される。
【００１０】
本発明によれば、高品質の材料により作製され、精密に加工された表面を有するフレームの１つのガイドビームのみを作製するだけで十分であり、フレームの他の３つのビームは、例えばアルミニウムなどの安価な材料で作製することができる。これにより、一方では、フレームをより軽量に構成することができ、このことは、位置決め装置のダイナミクスに利点をもたらす。他方では、材料コスト、ならびにそれほど高品質ではない材料の単純化された加工によって、そのようなフレームのための加工コスト、ひいては製造の総コストも従来技術の場合よりも低い。
【００１１】
縦方向ビームと横方向ビームとがフレームのコーナーにおいて互いに適切に結合されている場合には、可動要素の位置決めは、平坦なベースに垂直な第３の方向を中心とした回転に関しても所定の範囲内で可能になる。このためには、フレームのコーナーのジョイントが、ベースの平面内にある全部で４つの自由度を許可することが有利である。本明細書では「面内自由度」とも呼ぶこれらの自由度は、ベースの平面に平行な第１および第２の方向への並進、およびベースに垂直な第３の方向を中心とした回転である。最も単純な場合には、これは、フレームの４つのコーナーそれぞれの中実ジョイントによって達成することができ、中実ジョイントは、それぞれ第３の方向を中心とした回転を許可する。この場合、フレームは、コーナーにおいて９０度とは異なる角度を有することができる。この場合、横方向ビームは、もはや縦方向ビームに対して垂直ではないが、依然として互いに平行である。
【００１２】
好ましい実施形態では、位置決め装置は、可動要素がガイドビームに沿って案内する予荷重をかけられた空気軸受と、可動要素自体との間に、可動要素の重心に位置する仮想中心を有するジョイントを備える。このように、可動要素が第２の方向に加速された場合には第３の方向を中心としたトルクは生じない。
【００１３】
本発明のさらなる利点および詳細は、図面を参照した様々な実施形態の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】位置決め装置を示す３Ｄ図である。
【図２】位置決め装置のフレームを示す平面図である。
【図３】別の実施形態によるフレームを示す平面図である。
【図４】仮想中心を有するジョイントを示す図である。
【図５】空気軸受と可動要素との間の図４のジョイントの位置決めを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、第１の例示的な実施形態による位置決め装置の３Ｄ図を示す。平坦なベースＢが２つの平行なリニア軸Ｙ１、Ｙ２を支持し、リニア軸Ｙ１、Ｙ２はベースＢの平面内にある第１の方向Ｙに平行な第１のリニアドライブＬＭＹ１、ＬＭＹ２を備える。この場合、リニア軸とは、リニアガイド、リニアモータ、および位置測定装置との組み合わせであり、これらは、位置決め装置において一般的なものであると理解される。対応する制御により、このような軸は公知の方法で位置決めすることができる。
【００１６】
リニアドライブＬＭＹ１、ＬＭＹ２の可動ランナは、それぞれフレームＲの縦方向ビームＣａ、Ｃｃに結合されている。縦方向ビームＣａ、Ｃｃは第１の方向Ｙに平行である。フレームＲは、全体として第１の方向Ｙに移動可能に案内され、第１リニアドライブＬＭＹ１、ＬＭＹ２によって位置決め可能である。
【００１７】
さらにフレームＲは、第１方向Ｙに垂直な第２方向Ｘに実質的に延在する２つの横方向ビームＣｂ、Ｃｄを有する。フレームＲのコーナーでは、縦方向および横方向ビームＣａ、Ｃｃ、Ｃｂ、Ｃｄは、この第１の実施形態では、４つのジョイントＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４によって結合されており、これらのジョイントは、中実ジョイントとして構成されており、それぞれ、平坦なベースＢに垂直な第３の方向Ｚを中心とする回転自由度を許可し、他の全ての自由度は、ジョイントＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４によって遮断されている。これにより、フレームＲは、横方向ビームＣｂ、Ｃｄが第２方向Ｘからわずかにそれるように、所定の範囲内で変形することができる。したがって、この例示的な実施形態では、ジョイントＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、合計４つの面内自由度を許可する。
【００１８】
さらに横方向ビームＣｂ、Ｃｄはまた、第２のリニアドライブＬＭＸ１、ＬＭＸ２を有するそれぞれ１つの第２のリニア軸Ｘ１、Ｘ２を有する。これらの第２のリニアドライブＬＭＸ１、ＬＭＸ２の可動ランナは可動要素Ｓに結合されており、この可動要素Ｓの位置決めが位置決め装置の実際のタスクである。可動要素Ｓは、例えば、ウェーハを載置するためのテーブルを支持することができ、次いで、ウェーハは、顕微鏡下で位置決め装置によって位置決め可能である。これにより、ウェーハを様々な箇所で検査することができる。ウェーハが載置される場合にほとんど回避することができないウェーハのわずかなねじれを補正するために、第２のリニアドライブＬＭＸ１、ＬＭＸ２を反対方向に制御することによって、ジョイントＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４によって可動要素Ｓの対応する反対方向の回転を引き起こすことができる。このようにして、通常所望されるように、ウェーハの構造は、顕微鏡下で第１および第２の方向Ｙ、Ｘに正確に平行に整列される。
【００１９】
摩擦をできるだけ低く保つために、位置決め装置の可動部品には空気軸受Ｌ１、Ｌ２が装備されており、これらの空気軸受の配置は図２でより良く見ることができる。リニアドライブＬＭＹ１、ＬＭＹ２、ＬＭＸ１、ＬＭＸ２は、明確に示すために図２および次の図３にも示されておらず、これらについては図１を参照されたい。
【００２０】
縦方向ビームＣａ、したがってフレームＲ全体は、２つの側方の空気軸受Ｌ１によって、第１の方向Ｙに延在するベースＢの突出部に沿って案内される。この場合、予荷重をかけられた空気軸受が使用され、フレームＲの向かい合った横方向ビームＣｃは、側方の空気軸受によって単独で案内しなくてもよい。しかしながら、横方向ビームＣｃに沿ったこのような向かい合った側方の空気軸受は、図示の実施形態の考えられる変形例である。互いに向かい合った空気軸受は互いに対して予荷重をかけられている。
【００２１】
平坦なベースＢに対して、フレームＲは４つの水平方向の空気軸受Ｌ２によって支持され、これらの空気軸受の配置は図２にはっきりと見ることができる。これらの空気軸受の好ましい配置を以下にさらに詳細に説明する。これらの空気軸受は、フレームＲの重量によって予荷重をかけられる従来の空気軸受であってもよい。しかしながら、フレームＲの質量は比較的小さいので、水平方向の空気軸受Ｌ２の十分に高い剛性を達成するために、真空を用いて予荷重を加えられた空気軸受も好ましい。可動要素Ｓの水平方向の空気軸受Ｌ２についても同様のことがいえる。
【００２２】
さらに、可動要素Ｓは、予荷重をかけられた側方の空気軸受Ｌ１によって、フレームＲの内側に面する横方向ビームＣｄのガイド面ＧＳに沿って案内される。したがって、この横方向ビームＣｄは、ガイドビームＣｄとも呼ばれる。この可動要素ＳとガイドビームＣｄとの間の側方の空気軸受Ｌ１もしくはガイド面ＧＳは、可動要素Ｓが第１方向ＹへのフレームＲの全ての移動に追従させる役割を果たす。別の言い方をすれば、可動要素Ｓは、第１の方向Ｙに関してガイドビームＣｄのガイド面ＧＳによって案内される。
【００２３】
特に有利には、フレームＲにおいて、ガイドビームＣｄのみを、特に高品質の（例えば、低い熱膨張係数または特に高い強度を有する）材料から製造し、ガイド面ＧＳに関して特に正確に加工すればよい。これに対して、フレームＲの他のビームＣａ、Ｃｂ、Ｃｃは、それほど高品質でない材料からなっていてもよく、それほど正確に加工しなくてもよい。例えば炭化ケイ素ＳｉＣまたは酸化アルミニウムＡ１２Ｏ３をガイドビームＣｄの材料として適当であり、他のビームはアルミニウムから作製されていてもよい。フレームＲの全てのビームＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄは、好ましくは中空断面を備える部材として形成されている。
【００２４】
図３は、フレームＲのコーナーの構成が変更された本発明のさらなる実施形態を示す。図３の右下に位置するコーナーは、ジョイントのない堅固な結合部として形成されている。それにもかかわらず４つの面内自由度を得るためには、したがって、右上に示したジョイントＧ２’は中実ジョイントであり、このような中実ジョイントは、第３の方向Ｚを中心とした回転自由度に加えて、第２方向Ｘの並進自由度を許可するが、他の全ての自由度は遮断されている。したがって、中実ジョイントＧ１およびＧ３の２つの回転自由度と共に、４つの面内自由度がフレームＲに再び提供されている。このフレームは、可動要素Ｓが第３の方向Ｚを中心として回転できるように、所定の範囲内で変形することもできる。同様に合計して４つの面内自由度を許可する場合には、ジョイントの他の組み合わせが可能である。
【００２５】
図２および図３からよくわかる水平方向の空気軸受Ｌ２の配置については、以下にさらに説明する。フレームＲは重力に抗して水平方向の空気軸受Ｌ２によって支持される。水平方向の空気軸受Ｌ２の間に位置するビームＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄは、振動可能な構成要素である。水平方向の空気軸受Ｌ２を配置する場合には、空気軸受の間のビームの共振周波数がほぼ等しいことに注意すべきである。その結果、本発明によるフレームＲでは、フレームＲが、平坦なベースＢ上で４つの水平方向の空気軸受Ｌ２によって案内され、そのうちの２つの水平方向の空気軸受Ｌ２は縦方向ビームＣａ、Ｃｃの下方に位置し、しかもガイドビームＣｄに近接する縦方向ビームＣａ、Ｃｃの端部に位置し、他の２つの水平方向の空気軸受Ｌ２は、ガイドビームＣｄに平行な横方向ビームＣｂの下方に位置し、しかもそれぞれこの横方向ビームＣｂの両端に位置している。したがって、横方向ビームＣｂ、Ｃｄによってブリッジされた水平方向の空気軸受Ｌ２の間の間隔はほぼ同じ大きさであり、ガイドビームＣｄによってブリッジされる水平方向の空気軸受Ｌ２の間の間隔は、これよりもわずかに大きい。より良好な材料特性によって、ガイドバーＣｄは、より長い幅にもかかわらず、アルミニウムからなる水平方向の空気軸受Ｌ２の間のより短い部分とほぼ同じ高さの共振周波数を有する。
【００２６】
代替的には、図示されていないが、例えば、より大型の機械では、フレームＲが、５つの水平方向の空気軸受Ｌ２によって平坦なベースＢ上を案内されており、そのうちの２つの水平方向の空気軸受Ｌ２は、縦方向ビームＣａ、Ｃｃの下方に位置し、しかも横方向ビームＣｂ、Ｃｄに近接する端部に位置し、別の水平方向の空気軸受Ｌ２は、ガイドビームＣｄに平行な横方向ビームＣｂの下方に位置し、しかもこのガイドビームＣｄの中央に位置する。この配置は、水平方向の空気軸受Ｌ２の間でアルミニウムによってブリッジされる領域のほぼ等しい間隔をもたらし、高品質の材料からなるガイドビームＣｄに沿ってより長い間隔をもたらす。より小型の機械では、フレームＲの下に３つの水平方向の空気軸受だけを設ければ十分である。このために、ビームＣｂの端部に配置された図２では２つのビームＣｂの端部に配置された２つの空気軸受Ｌ２は、ビームＣｂの中央の単一の空気軸受によって置き換えることができる。
【００２７】
可動要素Ｓが、第１の方向Ｙに関してガイド面ＧＳに沿ってガイドビームＣｄに面する側でのみ案内されるという事実は、配置のある程度の非対称性につながる。可動要素Ｓが第２方向Ｘに加速された場合、可動要素Ｓの片側のみに配置された重い側方の空気軸受Ｌ１によって、不都合なトルクが生じる場合がある。このことを回避するために、図４に示す仮想回転軸線ＶＡを有するジョイントＶＡＧが使用され、このジョイントＶＡＧは、図５に示すように、ガイド面ＧＳに沿って滑動する側方の空気軸受Ｌ１と可動要素Ｓとの間に挿入される。仮想回転軸線ＶＡは可動要素Ｓの重心を通り、平坦なベースＢに垂直に延在する。側方の空気軸受Ｌ１によって可動要素Ｓが第２の方向Ｘへ加速された場合には、側方の空気軸受Ｌ１は、加速度に比例したトルクおよび力を発生する。トルクはガイドビームＣｄに伝送され、力は仮想回転軸線ＶＡに沿って可動要素Ｓに作用する。可動要素Ｓの質量中心および仮想回転軸線ＶＡは第２のリニアドライブＬＭＸ１，ＬＭＸ２の中央に位置するので、第２のリニアドライブＬＭＸ１，ＬＭＸ２は同じ力によって完全にバランスのとれた状態で加速することができる。
【００２８】
同じことは、中央の回転軸線を重心とした回転加速度についても当てはまり、反対の同じ力によってモータを加速することができ、これにより、最適な性能が得られる。
【００２９】
仮想回転軸線ＶＡを有するジョイントＶＡＧは、平行な２つのプレートＰ１、Ｐ２により構成されており、これらのプレートは、互いに傾斜した２つの結合ウェブＶ１、Ｖ２によって間隔をおいて保持される。結合ウェブＶ１、Ｖ２は、弱い箇所を有し、中実ジョイントとして作用し、したがって、一方のプレートＰ２は他方のプレートＰ１に対して傾斜することができる。この傾斜運動の仮想回転軸線ＶＡはジョイントＶＡＧの外側に位置する。
【００３０】
仮想回転軸線ＶＡを有するジョイントＶＡＧは、過度の撓み、ひいてはジョイントＶＡＧの損傷を防止することを目的とする機械的エンドストップＥＡを有する。この例では、これは、一方のプレートＰ２の突起によって解決され、この突起は、他方のプレートＰ１の向かい合った収容部または凹部に、この凹部に接触することなく突入する。最大限に撓んだ場合には、プレートＰ２の突起は、プレートＰ１内の向かい合った凹部に接触する。突起と凹部との間のクリアランスは、ジョイントＶＡＧの最大限に可能な撓みを決定する。
【００３１】
仮想回転軸線ＶＡを有するジョイントＶＡＧによって、第３の方向Ｚを中心とした可動要素Ｓの回転はガイドビームＣｄから切り離される。したがって、この回転は、もっぱら２つの第２のリニアドライブＬＭＸ１、ＬＭＸ２によって設定される。
【００３２】
好ましくは、可動要素Ｓ上のそれぞれの構造（すなわち、例えば、ウェーハを載置するためのテーブルまたはチャック）は、構造の中心が可動要素Ｓの中心と一致するように取り付けられる。この共通の回転軸線は、最小の慣性モーメントに対応し、したがって、最高のダイナミクスを可能にする。さらに、中心の仮想回転軸線によってＸおよびＹ方向の追加の補正は必要とされないので、この目的のためにフレームＲを加速する必要はない。これにより、可動要素Ｓのエネルギー効率のよい制御が可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
Ｂ  ベース
Ｃａ、Ｃｃ  縦方向ビーム
Ｃｂ、Ｃｄ  横方向ビーム（Ｃｄ  ガイドビーム）
ＥＡ  エンドストップ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ２’、Ｇ３、Ｇ４  ジョイント
ＧＳ  ガイド面
Ｌ１、Ｌ２  空気軸受
Ｐ１、Ｐ２  プレート
Ｒ  フレーム
Ｓ  可動要素
Ｖ１，Ｖ２  結合ウェブ
ＶＡ  仮想回転軸線
ＶＡＧ  ジョイント
Ｙ  第１の方向
Ｙ１、Ｙ２  リニア軸
Ｘ  第２の方向
Ｚ  第３の方向
ＬＭＹ１、ＬＭＹ２  第１のリニアドライブ，第２のリニアドライブ
【図１】
2020102621.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020102621.tif 000007
【外国語明細書】
2020102621000001.pdf