(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡素且つ軽量な構成でありながら、高精度な位置決めを実現できる位置決め装置を提供する。【解決手段】  移動部材６は、スライダ４，４とガイドレール５，５を介して支持板３に懸架されているので、高精度な位置決めを行うに当たって、定盤１の上面全体を精度良く加工する必要はなく、定盤１を軽量化することができる。これは、位置決め装置を設置するに当たり、定盤１を分解して現地へ搬送し、そこで組み立てる際に有効である。また支持脚２，２の部品精度や変形も位置決めに影響を与えることがない。【選択図】  図１
2006281426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤上に固定された支持部と、
前記支持部に対してリニアガイドを介して移動自在に懸架された移動部材と、
前記定盤に対して前記移動部材を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記移動部材の前記定盤に対する傾きを補正する傾き補正手段を有することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記傾き補正手段は、気体を用いて前記移動部材の前記定盤に対する傾きを補正することを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記傾き補正手段は、弾性力を用いて前記定盤に対する傾きを補正することを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記位置決め装置が設置される設置面と、前記定盤との間には、防振部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め装置に関し、例えば高精度な検査や処理に用いられると好適な位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハや液晶パネルなどを製造する場合において、微細パターンを露光形成したり検査等を行ったりするために、計測器や工具を搭載して、被測定物やワークが載置された定盤上を移動する位置決め装置が知られている。特に２本の脚部を有し、被測定物やワークを跨いで移動するものを、ガントリ式の位置決め装置と呼んでいる。このようなガントリ式の位置決め装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１の位置決め装置においては、装置の基準となる定盤に対して配置された案内要素によってスライダが案内されている。
【特許文献１】特開２０００−１５５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年進歩した薄形ＴＶに用いられるフラットパネルディスプレイ等においては、その基板の大型化と生産性の向上が著しく、例えば液晶製造工程では２０００ｍｍ×２０００ｍｍ以上ものガラス基板が既に採用されており、かかるガラス基板を被測定物やワークとして検査や加工を行う必要が生じている。
【０００４】
しかるに、このように被測定物やワークが大型化すると、従来の位置決め装置においては、移動時のステージの姿勢精度（特にピッチング精度）が加工精度に与える影響が大きくなるという問題がある。例えばサイズが２００ｍｍのワークであれば、角度が１秒（約４．８μｒａｄ）程度の傾きは、最大１μｍ程度の誤差に抑えられるのに対し、サイズが２０００ｍｍのワークになると、角度１秒の傾きが、最大１０μｍの誤差を招くことになる。最大１０μｍもの誤差は、μｍ単位の線幅のフラットパネルを製造する上では十分に大きな誤差になりうる。そこで、誤差を検出し補正したり、位置決め装置の案内精度を向上するなどの方策により、誤差を極力排除することが行われている。
【０００５】
ここで、従来の位置決め装置の案内精度を向上させるためには、定盤の表面の高剛性化と高平面度加工が必要となる。しかるに、１辺のサイズが２０００ｍｍものワークを支持できる定盤は、単体でも１０トン以上もの重量となってしまい、設置を容易にすべく更なる軽量化が望まれている。ところが、薄肉化などにより軽量化は実現可能であるとしても、それにより剛性が低下するため、定盤の表面を高い平面度に維持することが困難となる。また、２０００ｍｍものワークを案内する案内レールは、４０００ｍｍ以上もの長さとなり、その全長にわたって高精度加工を施すことも困難である。
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、簡素且つ軽量な構成でありながら、高精度な位置決めを実現できる位置決め装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の位置決め装置は、
定盤上に固定された支持部と、
前記支持部に対してリニアガイドを介して移動自在に懸架された移動部材と、
前記定盤に対して前記移動部材を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の位置決め装置によれば、前記移動部材は、定盤上に固定された支持部に対してリニアガイドを介して移動自在に懸架されているので、高精度な位置決めを行うに当たって、定盤面全体を精度良く加工する必要はなく、定盤を軽量化することができ、また支持脚の部品精度や変形も位置決めに影響を与えることがない。
【０００９】
更に、前記移動部材の前記定盤に対する傾きを補正する傾き補正手段を有すると、より高精度な位置決めを実現できるので好ましい。
【００１０】
更に、前記傾き補正手段は、気体を用いて前記移動部材の前記定盤に対する傾きを補正すると好ましい。
【００１１】
更に、前記傾き補正手段は、弾性力を用いて前記定盤に対する傾きを補正すると好ましい。
【００１２】
更に、前記位置決め装置が設置される設置面と、前記定盤との間には、防振部材が配置されていると、前記設置面からの振動が前記定盤に伝達されることが抑制されるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、測定器に用いられる第１の実施の形態の位置決め装置の正面断面図であり、図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図であるが、支持脚は省略している。
【００１４】
図１において、定盤１上に一対の支持脚２，２が並設されている。支持脚２，２の上端には、定盤１の上面と平行に支持板３が配置されている。支持板３には、定盤１上に載置されたワークであるガラス基板Ｇの画像を読み取って形状を求める画像読み取り装置Ｃを、ホルダ３ａでそのフランジを上から抑えるようにして取り付けている。
【００１５】
支持板３の下面には、片側に２個ずつのスライダ４、４が平行に並べて取り付けられている。スライダ４，４には、ガイドレール５，５が分離不能且つ相対移動可能に係合している。スライダ４，４と共にリニアガイドを構成するガイドレール５，５は、ガラス基板Ｇを載置した板状の移動部材６の上面に固定されている。なお、特に本実施の形態においては、転がり式のリニアガイドを用いるのが好ましい。本実施の形態では、移動部材６の移動により軸受に対する重心が移動するため、通常よりも高モーメント荷重型の案内要素が必要となる。そのため、モーメント剛性が高い接触タイプの転がり式のリニアガイドを設けるのが相応しい。特に、軸受内でスライダ自身をたわませることは、非接触式軸受には難しいことである。また、鉛直方向に移動部材６を吊り下げる構成とした場合には、停電時などの落下対策も考え、自立型の転がり式リニアガイドが相応しい。
【００１６】
移動部材６と定盤１との間には、駆動手段であるリニアモータ７が配置されている。なお、リニアモータの例としては、リニア誘導モータ、リニア同期モータ、リニアパルスモータ、リニア直流モータ、リニアハイブリッドモータなどがあるが、いずれも用いることができ、ここではその一例を説明する。図３は、リニアモータ７の原理を説明するための図であり、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図に相当する。図３において、定盤１の断面Ｕ字溝１ａ内に取り付けられた磁性体ヨーク７ａは、長手方向に沿って等ピッチで交互に並べた多数のＮ極とＳ極（界磁磁石）とを、２列で対向配置している。一方、移動部材６に連結された電機子ユニット６ａは、磁性体ヨーク７ａのＮ極とＳ極とに対向するようにしてコアを備えた電機子７ｂを２列に取り付けている。リニアモータ７において、電機子７ｂのコアに三相交流電流を流すことで、磁性体ヨーク７ａの界磁磁石との間に磁力が発生し、それにより移動部材６は定盤１に対して駆動されるようになっている。なお、特に本実施の形態においては、駆動手段としてリニアモータが好ましい。リニアガイドのスライダは、加工部位に対して案内精度が補償されているが、他の場所での案内精度が補償されていない。そのため、ボールねじなどを駆動要素に選択すると、軸心の触れ回りを生じさせ、位置決め精度を劣化させることになる。これに対し、リニアモータは数μｍレべルの誤差は許容できるので、本実施の形態に好適である。
【００１７】
本実施の形態の位置決め装置の動作について説明する。移動部材６上にガラス基板Ｇを載置した状態で、リニアモータ７に電力を供給すると、図２で左右方向に、移動部材６は基板１に対して移動するので、検査が必要なガラス基板Ｇの位置を、画像読み取り装置Ｃに対向させることができる。なお、２次元の位置を検査する場合には、２方向を向いた２対のガイドレールとスライダで、移動部材６を支持すればよい。
【００１８】
本実施の形態によれば、移動部材６は、スライダ４，４とガイドレール５，５を介して支持板３に懸架されているので、高精度な位置決めを行うに当たって、定盤１の上面全体を精度良く加工する必要はなく、定盤１を軽量化することができる。これは、位置決め装置を設置するに当たり、定盤１を分解して現地へ搬送し、そこで組み立てる際に有効である。また支持脚２，２の部品精度や変形も位置決めに影響を与えることがない。
【００１９】
又、例えば移動部材６が長尺であるため撓みや重心移動に伴うピッチングを発生したとしても、画像読み取り装置Ｃは、軸線方向に並んだスライダ４，４の中央に配置されているので、検査対象となるガラス基板Ｇまでの距離は、ピッチングに関わらずほぼ一定となり、高精度な検査を行える。ただし、非常に高精度な検査等を行う場合には、移動部材６の撓みやピッチングを抑える必要がある場合もある。以下の実施の形態は、かかる用途に好適である。
【００２０】
図４は、第２の実施の形態にかかる位置決め装置の図２と同様な断面図であるが、リニアモータは省略している。本実施の形態においては、図１，２に示す実施の形態に対して、静圧軸受を配置した点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２１】
図４において、定盤１上には、移動部材６の移動方向に沿って、且つ移動部材６の下面に対して微小スキマ（図では誇張して示す）を空けて複数の静圧軸受８が配置されている。傾き補正手段を構成する静圧軸受８は、基板１上の支持部８ａ内の上面に設置された多孔質状の静圧パッド８ｂから空気を吹き出して、その静圧により移動部材６を支持するものである。静圧パッド８ｂに空気を供給するポンプ及びその配管は図示を省略する。
【００２２】
例えば、スライダ４，４とガイドレール５，５との間のガタなどによって、図４に示すように図で右側の端部が下がったものとする。このとき、右側の静圧軸受８と移動部材６との間のスキマが小さくなるので、その静圧パッド８ｂから移動部材６に付与される静圧Ｆが大きくなる。かかる静圧Ｆを用いて、移動部材６に反時計回りのモーメントを与え、その傾きを補正することができるので、より高精度な位置決めを実現できる。
【００２３】
更に、移動部材６の剛性が比較的低い場合について考察する。静圧軸受８を設けないとすると、図５に点線で示すように、移動部材６の自重により、支持されていない両端が垂れ下がるように微小変形する。かかる場合、軸線方向に並んだスライダ４，４の中央に配置された画像読み取り装置Ｃと、検査対象となるガラス基板（不図示）までの距離は、より近接することとなって高精度な位置決めが図れない。
【００２４】
これに対し、スライダ４，４の移動方向外側両側において、移動部材６の下面に静圧軸受８、８を配置すると、図５で実線で示すように、その静圧によって移動部材６の両端が持ち上がるようにモーメントが与えられて変形するので、スライダ４，４を支点として、移動部材６の中央が下方へΔだけ変位する。即ち移動部材６の撓みを補正し、画像読み取り装置Ｃと、検査対象となるガラス基板（不図示）までの距離を、より精度良く保持することができる。
【００２５】
図６、７は、変形例にかかる位置決め装置の図１，２と同様な断面図である。本変形例においては、図５に示す実施の形態に対して、定盤１に対して静圧を付与する静圧軸受８’を移動部材６の両端近傍の下面に取り付けた点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。図５の位置決め装置の場合、移動部材６の移動によって、その変形モードが変化するが、本変形例によれば、傾き補正手段である静圧軸受８’は移動部材６と共に移動するので、移動位置に関わらず、画像読み取り装置Ｃと、検査対象となるガラス基板（不図示）までの距離を、より精度良く保持することができる。
【００２６】
図８（ａ）は、第３の実施の形態にかかる位置決め装置の図２と同様な断面図であるが、リニアモータは省略している。図８（ｂ）は、図８（ａ）の構成をVB-VB線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態においては、図１，２に示す実施の形態に対して、吸引部を配置した点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２７】
図８において、定盤１上には、移動部材６の移動方向に沿って、且つ移動部材６の上面に対して微小スキマ（図では誇張して示す）を空けて複数の吸引部９が配置されている。傾き補正手段を構成する吸引部９は、支持板３に取り付けられた中央に貫通孔９ｃを有する円筒部９ａと、中空円筒部９ａの貫通孔９ｃに接続された排気ポンプＰとを有している。
【００２８】
例えば、スライダ４，４とガイドレール５，５との間のガタなどによって、図５に示すように図で右側の端部が下がったものとする。このとき、右側の吸引部９の円筒部９ａの下端面と移動部材６との間のスキマが大きくなるので、円筒部９ａの貫通孔９ｃの圧力を制御して、移動部材６に付与される吸引力Ｆが大きくなるようにするのが望ましい（図８（ｂ）参照）。かかる吸引力Ｆを用いて、移動部材６にモーメントを与えて傾きを補正することができるので、より高精度な位置決めを実現できる。なお、吸引部９を図４に示す静圧軸受と組み合わせて用いることは任意である。
【００２９】
図９（ａ）は、第４の実施の形態にかかる位置決め装置の図１と同様な断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の構成の矢印IXB部を拡大して示す図である。本実施の形態においては、図６，７に示す実施の形態に対して、静圧軸受の代わりに支持装置を配置した点のみが異なるので、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００３０】
図９（ａ）において、定盤１上には、移動部材６の移動方向に沿って、２列の浅い溝１ａ’、１ａ’が形成されている。溝１ａ’、１ａ’内には、支持装置１０，１０が配置されている。片方の支持装置１０のみ説明するが、いずれも構成は同様である。
【００３１】
図９（ｂ）において、支持装置１０は、上面に一対の壁を並設したフレーム１０ａと、溝１ａ’の底面に配置された２列のガイドレール１０ｂ、１０ｂと、フレーム１０ａの下面に固定されガイドレール１０ｂ、１０ｂに沿って移動可能なスライダ１０ｃ、１０ｃと、フレーム１０の壁に架橋された板ばね１０ｄと、板ばね１０ｄと移動部材６の下面とを連結する支柱１０ｅとからなる。
【００３２】
図９の位置決め装置によれば、傾き補正手段である支持装置１０、１０は、移動部材６と共に移動しつつ、板ばね１０ｄ、１０ｄの弾性力によって移動部材６の変形を抑制するので、移動位置に関わらず、画像読み取り装置Ｃと、検査対象となるガラス基板Ｇまでの距離を、より精度良く保持することができる。なお、スライダ４，４とガイドレール５，５による移動部材６の案内精度を劣化させないためには、スライダ１０ｃ、１０ｃとガイドレール１０ｂ、１０ｂの案内精度を高くすればよいが、溝１ａ’、１ａ’の面精度の影響を排除するためには、板ばね１０ｄの弾性係数をある程度低くしてもよい。
【００３３】
図１０は、第５の実施の形態にかかる位置決め装置の図１と同様な断面図であり、図１１は、第５の実施の形態にかかる位置決め装置の図２と同様な断面図である。本実施の形態においては、図１，２に示す実施の形態に対して、リニアモータ７は、設置面Ｇ上に配置された専用の定盤１’に固定されている。一方、接地面Ｇに対して、ゴムなどからなる防振器１１を介して定盤１が配置されている。定盤１上に支持脚２が配置されている。専用の定盤１’は、定盤１の開口内に設置され、両者は接触していない。それ以外の共通する構成については、同じ符号を付すことで説明を省略する。本実施の形態によれば、リニアモータ７の動作時に発生する駆動反力を定盤1に伝達することを抑制できる。このことは、支持脚２、支持板３を伝わって画像読み取り装置Cへ振動が伝わることを抑制することができる。つまり、画像読み取り装置Cとワークであるガラス基板Gの間の位置決め時間の短縮や位置決め精度を向上させることができる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態の位置決め装置の正面断面図である。
【図２】図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】図２の構成の矢印III部を拡大して示した図であり、リニアモータ７の原理を説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる位置決め装置の図２と同様な断面図である。
【図５】本実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】本実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】図７の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図８】第３の実施の形態にかかる位置決め装置を示す図である。
【図９】第４の実施の形態にかかる位置決め装置を示す図である。
【図１０】第５の実施の形態にかかる位置決め装置を示す図である。
【図１１】図１０の構成をXI-XI線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 定盤
２，２ 支持脚
３ 支持板
４，４ スライダ
５，５ ガイドレール
６ 移動部材
７ リニアモータ
８ 静圧軸受
９ 吸引部
１０ 支持装置
１１ 防振ゴム
Ｇ ガラス基板
Ｐ 排気ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006281426.tif 000009
【図８】
2006281426.tif 000010
【図９】
2006281426.tif 000011
【図１０】
2006281426.tif 000012
【図１１】
2006281426.tif 000013