(57)【要約】【課題】偏芯調整を自動で無限回転中に行うことができ、かつ、微小駆動に対応できる自動偏芯調整ステージを提供する。【解決手段】直交するＸ軸およびＹ軸で構成される水平方向の位置を調整可能なＸＹステージ１１と、水平方向のあおりを調整可能なチルトステージ１４と、を備えた自動偏芯調整ステージ１０において、鉛直方向を回転軸としてＸＹステージおよびチルトステージの少なくともいずれか一方を回転させる回転手段１８と、ＸＹステージおよびチルトステージの周縁に配置され、ＸＹステージおよびチルトステージのステージ可動部１１ａ，１４ａを駆動させる駆動手段１３，１６と、ステージ可動部の位置を固定させる固定手段１２，１５と、ステージ可動部をステージ固定部１１ｂ，１４ｂに対して浮遊させる浮遊手段と、を備えている。【選択図】図１
2010127965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交するＸ軸およびＹ軸で構成される水平方向の位置を調整可能なＸＹステージと、
前記水平方向のあおりを調整可能なチルトステージと、を備えた自動偏芯調整ステージにおいて、
前記水平方向に直交する鉛直方向を回転軸として前記ＸＹステージおよび前記チルトステージの少なくともいずれか一方を回転させる回転手段と、
前記ＸＹステージおよび前記チルトステージの周縁に配置され、前記ＸＹステージおよび前記チルトステージのステージ可動部を駆動させる駆動手段と、
前記ステージ可動部の位置を固定させる固定手段と、
前記ステージ可動部をステージ固定部に対して浮遊させる浮遊手段と、を備えていることを特徴とする自動偏芯調整ステージ。
【請求項２】
前記ＸＹステージに平面盤を具備し、
前記チルトステージに球面盤を具備していることを特徴とする請求項１に記載の自動偏芯調整ステージ。
【請求項３】
前記ＸＹステージおよび前記チルトステージの少なくともいずれか一方を回転させ、偏芯調整対象物の偏芯量を読み取ることで、偏芯調整可能なフィードバック機能を具備していることを特徴とする請求項１または２に記載の自動偏芯調整ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動偏芯調整ステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動ステージとして、ガイドを駆動基準としたステージや、空気によりステージを浮上させて移動可能に構成したエアスライドステージなどが知られており、これらの可動部はモータやピエゾなどを駆動源としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の二次元移動装置１００は、図５に示すように、水平移動ステージ１１１と、第一ボイスコイルモータ１２１および第二ボイスコイルモータ１２２と、第一バネ１３１および第二バネ１３２と、基台盤１１４と、を備えている。
【０００４】
第一ボイスコイルモータ１２１および第二ボイスコイルモータ１２２は、それぞれ扁平コアＦＣと、扁平ソレノイドコイルＳＣと、を備えている。第一ボイスコイルモータ１２１は、水平移動ステージ１１１の第１辺Ａ１の外側に設けられ、水平移動ステージ１１１をＸ方向（第１辺Ａ１に直角かつ水平な方向）に付勢することができる。また、第二ボイスコイルモータ１２２は、水平移動ステージ１１１の第１辺Ａ１に隣接する第２辺Ａ２の外側に設けられ、水平移動ステージ１１１をＹ方向に付勢することができる。
【０００５】
第一バネ１３１は、第一ボイスコイルモータ１２１が設けられた第１辺Ａ１に対向する第３辺Ａ３の外側に設けられ、第一ボイスコイルモータ１２１による付勢に反作用する。また、第二バネ１３２は、第二ボイスコイルモータ１２２が設けられた第２辺Ａ２に対向する第４辺Ａ４の外側に設けられ、第二ボイスコイルモータ１２２による付勢に反作用する。
【０００６】
なお、二次元移動装置１００は、第一ボイスコイルモータ１２１が水平移動ステージ１１１を第一バネ１３１に向けて付勢し、第二ボイスコイルモータ１２２が水平移動ステージ１１１を第二バネ１３２に向けて付勢するように構成される。この場合には、第一バネ１３１の反作用の向きは第１辺Ａ１に向かう向きであり、第２バネ１３２の反作用の向きは第２辺Ａ２に向かう向きである。
【０００７】
また、二次元移動装置１００は、第一ボイスコイルモータ１２１が水平移動ステージ１１１を第一バネ１３１と反対側に向けて付勢し、第二ボイスコイルモータ１２２が水平移動ステージ１１１を第二バネ１３２と反対側に向けて付勢するように構成することもできる。この場合には、第一バネ１３１の反作用の向きは第１辺Ａ１とは反対向きであり、第二バネ１３２の反作用の向きは第２辺Ａ２とは反対向きである。
【０００８】
基台盤１１４には、水平移動ステージ１１１が載置され、第一ボイスコイルモータ１２１および第二ボイスコイルモータ１２２が固定され、第一バネ１３１および第二バネ１３２が取り付けられている。
【０００９】
第一ボイスコイルモータ１２１の扁平ソレノイドコイルＳＣに電流Ｉ１を流すことで、扁平コアＦＣが水平移動ステージ１１１の第１辺Ａ１の端面を押し、水平移動ステージ１１１は、第一バネ１３１の反作用（第一バネ１３１が第３辺Ａ３の端面を押し戻す力）を受けつつ、Ｘ方向に移動することができる。また、第二ボイスコイルモータ１２２の扁平ソレノイドコイルＳＣに電流Ｉ２を流すことで、扁平コアＦＣが水平移動ステージ１１１の第２辺Ａ２の端面を押し、水平移動ステージ１１１は第二バネ１３２の反作用（第二バネ１３２が第４辺Ａ４の端面を押し戻す力）を受けつつ、Ｙ方向に移動することができる。
【特許文献１】特開２００６−３２０１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述の特許文献１の二次元移動装置では、駆動源に電力供給などの配線が配されているため、ステージ本体（基台盤１１４）の回転動作が制限された動作となってしまう。また、ガイドなどを駆動基準とした場合、位置決め精度がガイド性能に影響され、応答性が悪くなる。
【００１１】
そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、偏芯調整を自動で無限回転中に行うことができ、かつ、微小駆動に対応できる自動偏芯調整ステージを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の自動偏芯調整ステージは、直交するＸ軸およびＹ軸で構成される水平方向の位置を調整可能なＸＹステージと、前記水平方向のあおりを調整可能なチルトステージと、を備えた自動偏芯調整ステージにおいて、前記水平方向に直交する鉛直方向を回転軸として前記ＸＹステージおよび前記チルトステージの少なくともいずれか一方を回転させる回転手段と、前記ＸＹステージおよび前記チルトステージの周縁に配置され、前記ＸＹステージおよび前記チルトステージのステージ可動部を駆動させる駆動手段と、前記ステージ可動部の位置を固定させる固定手段と、前記ステージ可動部をステージ固定部に対して浮遊させる浮遊手段と、を備えていることを特徴としている。
この発明によれば、偏芯調整対象物をステージ上部へ配置し、浮遊手段によりＸＹステージおよびチルトステージのステージ可動部を浮遊させ、ステージ可動部の周縁に配された駆動手段および固定手段を突き当てた状態で回転手段によりステージを回転させることができる。したがって、ステージを回転させても駆動手段および固定手段が回転することがないため、ステージの無限回転中であっても偏芯調整を行うことができる。また、ＸＹステージおよびチルトステージのステージ可動部を浮遊手段により浮遊させた状態で偏芯調整を行うため、微小駆動に対応することができる。
【００１３】
また、本発明の自動偏芯調整ステージは、前記ＸＹステージに平面盤を具備し、前記チルトステージに球面盤を具備していることを特徴としている。
この発明によれば、簡易な構成で水平方向および水平方向のあおりの偏芯調整を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の自動偏芯調整ステージは、前記ＸＹステージおよび前記チルトステージの少なくともいずれか一方を回転させ、偏芯調整対象物の偏芯量を読み取ることで、偏芯調整可能なフィードバック機能を具備していることを特徴としている。
この発明によれば、ステージを回転させながら、偏芯調整対象物の偏芯量を読み取り、その偏芯量をフィードバック機能を介して駆動手段に駆動量を指示することで、自動的に偏芯調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の自動偏芯調整ステージによれば、偏芯調整対象物をステージ上部へ配置し、浮遊手段によりＸＹステージおよびチルトステージのステージ可動部を浮遊させ、ステージ可動部の周縁に配された駆動手段および固定手段を突き当てた状態で回転手段によりステージを回転させることができる。したがって、ステージを回転させても駆動手段および固定手段が回転することがないため、ステージの無限回転中であっても偏芯調整を行うことができる。また、ＸＹステージおよびチルトステージのステージ可動部を浮遊手段により浮遊させた状態で偏芯調整を行うため、微小駆動に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第一実施形態）
次に、本発明の自動偏芯調整ステージの第一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
図１は自動偏芯調整ステージの横断面図である。図１に示すように、自動偏芯調整ステージ１０は、Ｚ軸に沿う方向を回転軸として回転するステージ回転用スピンドル１８と、ステージ回転用スピンドル１８の上部に固定されたＸＹステージ１１と、ＸＹステージ１１の周縁に設けられＸＹステージ可動部１１ａを移動させるＸＹ当てつけ機構１２と、ＸＹ当てつけ機構１２の反対側に設けられＸＹステージ１１のＸＹステージ可動部１１ａのＸ方向およびＹ方向での位置決めを行うＸＹ位置決め機構１３（２３，２４）と、を備えている。
【００１８】
また、ＸＹステージ１１の上部には、ＸＹステージ１１に固定されたチルトステージ１４と、チルトステージ１４の周縁に設けられチルトステージ１４のチルトステージ可動部１４ａを移動させるチルト当てつけ機構１５と、チルト当てつけ機構１５の反対側に設けられチルトステージ１４のチルトステージ可動部１４ａの位置決めを行うチルト位置決め機構１６と、を備えている。
【００１９】
さらに、チルトステージ１４のチルトステージ可動部１４ａの上部にはワークが載置されるワークセット台１７が固定されている。
【００２０】
ＸＹステージ１１は、一対の平板が突き合わされて構成されており、下部にＸＹステージ固定部１１ｂが配され、上部にＸＹステージ可動部１１ａが配されている。ＸＹステージ可動部１１ａは、ＸＹステージ固定部１１ｂからエア（浮遊手段）により浮上するように構成されており、ＸＹ平面内を自由に移動することができる。ＸＹステージ固定部１１ｂには小孔１１ｃが適宜形成されており、ＸＹステージ１１下方よりエアを供給することで、ＸＹステージ１１のＸＹステージ可動部１１ａを浮遊させることができる。
【００２１】
また、チルトステージ１４は、上面に球面状の凹部が形成されたチルトステージ固定部１４ｂと、下面に球面状の凸部が形成されたチルトステージ可動部１４ａと、を備えて構成されており、下部にチルトステージ固定部１４ｂが配され、上部にチルトステージ可動部１４ａが配されている。チルトステージ可動部１４ａは、チルトステージ固定部１４ｂからエアにより浮上するように構成されており、チルト方向（水平方向のあおり）を自由に移動することができる。チルトステージ固定部１４ｂには、ＸＹステージ１１と同じく小孔１４ｃが適宜形成されており、チルトステージ１４下方よりエアを供給することで、チルトステージ１４のチルトステージ可動部１４ａを浮遊させることができる。
【００２２】
図２はＸＹステージ１１の上面図である。図２に示すように、ＸＹステージ１１は、円板状のＸＹステージ固定部１１ｂと、円板状のＸＹステージ可動部１１ａとを備え、外周縁にはＸ方向の位置決めを行うＸ方向位置決め機構２３と、Ｙ方向の位置決めを行うＹ方向位置決め機構２４と、Ｘ方向位置決め機構２３およびＹ方向位置決め機構２４の両方に押し付けを行うＸＹ当てつけ機構１２が平面視における等分位置に配置されている。Ｘ方向位置決め機構２３、Ｙ方向位置決め機構２４およびＸＹ当てつけ機構２５の先端には、回転体２６がそれぞれ設けられて、ＸＹステージ可動部１１ａの外周面１１ｄに当接されており、ステージ全体の回転に対応した構造となっている。また、ＸＹステージ可動部１１ａの飛び出しや回転防止のために、ＸＹステージ固定部１１ｂとＸＹステージ可動部１１ａとの間をバネ２７にて連結している。
【００２３】
図３はチルトステージ１４の上面図である。図３に示すように、チルトステージ１４は、球面受け構造となっており、凹球面構造のチルトステージ固定部１４ｂと、凸球面構造のチルトステージ可動部１４ａとを備え、Ｙ軸基準チルトの位置決めを行うチルト位置決め機構１６と、このチルト位置決め機構１６の対面方向に設けられるチルト当てつけ機構１５が配置されている。チルト当てつけ機構１５のチルトステージ１４側には二股状に分岐された支持部材１５ａが配置され、コ字状の支持部材１５ａの基部中間位置はチルト位置決め機構１６による押し付け方向となる軸線上に位置（一致）している。チルト位置決め機構１６の先端およびチルト当てつけ機構１５のコ字状の支持部材１５ａの各先端には、回転体３７がそれぞれ設けられ、ステージ全体の回転に対応した構造となっている。また、チルトステージ可動部１４ａの飛び出しや回転防止のために、チルトステージ固定部１４ｂとチルトステージ可動部１４ａとの間をバネ３８にて連結している。
【００２４】
本実施形態における自動偏芯調整ステージ１０の作用を説明する。
まず、偏芯調整対象物をステージ上部のワークセット台１７へセットする。次に、ＸＹステージ１１の小孔１１ｃおよびチルトステージ１４の小孔１４ｃにエア供給手段（不図示）を用いてエアを供給し、ＸＹステージ可動部１１ａをＸＹステージ固定部１１ｂから浮上させるとともに、チルトステージ可動部１４ａをチルトステージ固定部１４ｂから浮上させる。
【００２５】
次に、ＸＹステージ可動部１１ａに、ＸＹ位置決め機構１３（Ｘ方向位置決め機構２３およびＹ方向位置決め機構２４）の先端にある回転体２６およびＸＹ当てつけ機構１２（ＸＹ当てつけ機構２５）の先端にある回転体２６を確実に突き当てて、ＸＹステージ可動部１１ａの固定が行われていることを確認する。また、同時に、チルトステージ可動部１４ａに、チルト位置決め機構１６の先端にある回転体３７およびチルト当てつけ機構１５の先端にある回転体３７を確実に突き当てて、チルトステージ可動部１４ａの固定が行われていることを確認する。
【００２６】
この状態で、ＸＹステージ１１およびチルトステージ１４（以下、ステージ全体という）をステージ回転用スピンドル１８により回転させる。ステージ回転用スピンドル１８でステージ全体を回転させながら、偏芯調整対象物の偏芯量を外部に設置した偏芯読取装置（不図示）で測定（読み取り）する。ステージ全体を回転させながら、測定した偏芯量をＸＹ位置決め機構１３およびチルト位置決め機構１６にオンタイムでフィードバックさせ、ステージ全体を回転させながらＸＹ位置決め機構１３で水平方向の位置を調整するとともに、チルト位置決め機構１６で水平方向のあおり（チルト）を調整し、偏芯調整対象物の偏芯調整を行う。このとき、各位置決め機構１３，１６および各当てつけ機構１２，１５と各可動部１１ａ，１４ａとの間には回転体２６，３７が設けられているため、各可動部１１ａ，１４ａが回転しても各位置決め機構１３，１６および各当てつけ機構１２，１５が回転することはなく、確実に偏芯調整対象物の偏芯調整を行うことができる。
【００２７】
本実施形態によれば、ＸＹステージ可動部１１ａの駆動をステージ周縁に設けたアクチュエータ（ＸＹ位置決め機構１３）で行うとともに、チルトステージ可動部１４ａの駆動をステージ周縁に設けたアクチュエータ（チルト位置決め機構１６）で行うことで、ＸＹステージ１１およびチルトステージ１４（ステージ全体）を無限回転させたまま、ＸＹ二次元平面方向およびＹ軸基準チルト方向（水平方向のあおり）の位置調整を行うことができる。このため、ステージ全体を無制限に回転させたまま、偏芯調整対象物の偏芯調整を自動で行うことができる。
また、ＸＹステージ可動部１１ａおよびチルトステージ可動部１４ａをエアで浮上させることで、微小な駆動に対する応答性を向上させることができる。
【００２８】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図４に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態とＸＹステージおよびチルトステージの配置構成が異なるのみであり、その他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
図４は自動偏芯調整ステージの横断面図である。図４に示すように、自動偏芯調整ステージ４０は、第一実施形態のＸＹステージ１１と略同一の構造のＸＹステージ４１と、チルトステージ１４と略同一の構造のチルトステージ４２と、を備えている。
ここで、本実施形態の自動偏芯調整ステージ４０は、最下部にチルトステージ４２が設けられ、その上部にステージ回転用スピンドル４５を配し、さらにステージ回転用スピンドル４５の上部にＸＹステージ４１が設けられている。
また、チルトステージ４２は回転させる必要がないため、チルトステージ４２用のチルト位置決め機構１６およびチルト当てつけ機構１５の二股の各先端はそれぞれ固定端４３となっている。
【００３０】
本実施形態における自動偏芯調整ステージ４０の作用を説明する。
上記第一実施形態と同様に、ＸＹステージ可動部１１ａに、ＸＹ位置決め機構１３（２３，２４）の先端にある各回転体２６、およびＸＹ当てつけ機構１２の先端にある回転体２６を確実に突き当てて、ＸＹステージ可動部１１ａの固定が行われていることを確認する。
【００３１】
さらに、チルトステージ可動部１４ａに、チルト位置決め機構１６の先端にある固定端４３、およびチルト当てつけ機構１５の先端にある固定端４３を確実に突き当てて、チルトステージ可動部１４ａの固定が行われていることを確認する。
【００３２】
続いて、ステージ回転用スピンドル４５を回転させて、ＸＹステージ４１を回転させる。この状態で、偏芯測定対象物の偏芯を測定し、ＸＹステージ４１を回転させながら、測定した偏芯量をＸＹ位置決め機構１３およびチルト位置決め機構１６にオンタイムでフィードバックさせ、ＸＹステージ４１を回転させながらＸＹ位置決め機構１３で水平方向の位置を調整するとともに、チルト位置決め機構１６で水平方向のあおり（チルト）を調整し、偏芯調整対象物の偏芯調整を行う。
【００３３】
本実施形態によれば、第一実施形態と同様に、ＸＹステージ４１を無制限に回転させたまま、偏芯調整対象物の偏芯調整を自動で行うことができる。
また、チルトステージ４２を回転する必要が無くなるため、回転による位置決め精度のばらつきを小さくすることができる。
【００３４】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、ステージ回転用スピンドルの上部にワークセット台を配置し、ＸＹステージおよびチルトステージをステージ回転用スピンドルの下部に設ける構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一実施形態における自動偏芯調整ステージの横断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるＸＹステージの平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態におけるチルトステージの平面図である。
【図４】本発明の第二実施形態における自動偏芯調整ステージの横断面図である。
【図５】従来の二次元移動装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０，４０…自動偏芯調整ステージ  １１，４１…ＸＹステージ  １１ａ…ＸＹステージ可動部（ステージ可動部）  １１ｂ…ＸＹステージ固定部（ステージ固定部）  １２…ＸＹ当てつけ機構（固定手段）  １３…ＸＹ位置決め機構（駆動手段）  １４，４２…チルトステージ  １４ａ…チルトステージ可動部（ステージ可動部）  １４ｂ…チルトステージ固定部（ステージ固定部）  １５…チルト当てつけ機構（固定手段）  １６…チルト位置決め機構（駆動手段）  １８，４５…ステージ回転用スピンドル（回転手段）  
【図１】
2010127965.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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