(57)【要約】【課題】小形・軽量化でき、搭載物の変形や位置決め誤差を生じることが無いアライメントステージを提供する。【解決手段】テーブル１０とベース１００間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータ１５０Ａと、前記テーブル１０上に載置された搭載物４を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構１２１，１２２，１２３を備えたアライメントステージ１において、前記アクチュエータ１５０Ａは、Ｘ方向とＹ方向の２方向に推力を発生する平面モータ１６０と前記支持機構１２１，１２２，１２３により構成されたものである。【選択図】図２
2008098409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルとベース間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータと、前記テーブル上に載置された搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構を備えたアライメントステージにおいて、
前記アクチュエータは、Ｘ方向とＹ方向の２方向に推力を発生する平面モータと前記支持機構により構成されたことを特徴とするアライメントステージ。
【請求項２】
テーブルとベース間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータと、前記テーブル上に載置された搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構を備えたアライメントステージにおいて、
前記アクチュエータは、４つの平面モータと支持機構からなり、前記ベース中心に関して対称に配置されたことを特徴とするアライメントステージ。
【請求項３】
前記４つの平面モータのうち２つが1対となり前記ベース中心を通る対角線上に配置され、残り２つが同じく1対となり対角線上に配置されるとともに、前記ベース中心を回転軸として９０度回転させて配置されたことを特徴とする請求項２記載のアライメントステージ。
【請求項４】
テーブルとベース間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータと、前記テーブル上に載置された搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構を備えたアライメントステージにおいて、
前記支持機構は、第１の移動方向に関して、前記平面モータの可動子に連結されるように配置された第１のガイドレール可動子と、第１のガイドレール固定子と連結されるように配置された第２のガイドレール移動子と、前記第２のガイドレール移動子が前記平面モータの第２の移動方向に関して支持されるように両端に配置される第２のガイドレール固定子と、前記第１のガイドレール移動子上に回動自在な回転機構から構成されたことを特徴とするアライメントステージ。
【請求項５】
前記平面モータは可動側のフォーサと固定側のプラテンで構成するとともに、
前記フォーサもしくは前記プラテンの一方に、Ｘ方向に推力を発生するＸ電機子とＹ方向に推力を発生するＹ電機子、前記フォーサのＸ方向の位置を検出するＸ位置センサとＹ方向の位置を検出するＹ位置センサを備えたことを特徴とする請求項１および２記載のアライメントステージ。
【請求項６】
前記アクチュエータに、前記フォーサをＸ方向に移動可能にするＸガイドとＹ方向に移動可能にするＹガイドを設け、前記搭載物をθ方向に回転可能にする前記回転機構を前記アクチュエータの推力発生中心上に設けたことを特徴とする請求項４記載のアライメントステージ。
【請求項７】
前記アクチュエータに、前記フォーサを前記プラテン上に非接触で浮上させるための浮上手段を設け、前記搭載物をθ方向に回転可能にする回転ベアリングを前記アクチュエータの推力発生中心上に設けたことを特徴とする請求項１および２記載のアライメントステージ。
【請求項８】
前記アクチュエータに、前記搭載物を保持するテーブルを設けるとともに、前記テーブルを複数の前記フォーサと回転可能に連結したことを特徴とする請求項１および２記載のアライメントステージ。
【請求項９】
前記アクチュエータに、前記搭載物を支持するパッドを設けるとともに、複数の前記フォーサを連結することなく前記搭載物を移動させることを特徴とする請求項１および２記載のアライメントステージ。
【請求項１０】
複数の前記フォーサを結ぶ多角形の形状を変えることなく、前記平面モータを同期させて動作させることを特徴とする請求項１および２記載のアライメントステージ。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記平面モータの回転機構の中心が、前記テーブルの回転中心となることを特徴とする請求項２記載のアライメントステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や液晶製造装置の各種検査用ステージなどに用いられ、直線Ｘ、Ｙ方向および回転θ方向に移動可能なアライメントステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアライメントステージは、推力を発生するアクチュエータを複数用いて、搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向（Ｘ方向と直交する方向）、ＸＹ平面上の回転θ方向に移動するようになっている。アクチュエータは推力を発生するリニアスライダおよび負荷を搭載するテーブルの直線移動と回転運動を可能にするベアリングにより構成されている。アクチュエータの推力は、リニアスライダの回転モータとボールねじの組み合わせで実現されている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１、非特許文献２）。
【０００３】
図１３は従来技術によるアライメントステージの斜視図である。図において、５がアライメントステージ、１０がテーブル、１００がベースである。アライメントステージ５は、床に設置されたベース１００の上に、直線ＸとＹ、回転θの方向に移動可能なテーブル１０が設けられ、テーブル１０上の搭載物（図示しない）を平面ＸＹ上の任意の位置および回転角度に位置決めすることができるようになっている。
【０００４】
図１４は、図１３においてテーブル１０を取り除いた図である。図において、１１０Ａと１１０ＢがＸアクチュエータ、１１０Ｃと１１０ＤがＹアクチュエータである。Ｘアクチュエータ１１０Ａと１１０Ｂはベース１００の中心を点対称に配置され、同様に、Ｙアクチュエータ１１０Ｃと１１０Ｄも点対称に配置されている。さらに、Ｙアクチュエータ１１０Ｃと１１０Ｄは、Ｘアクチュエータ１１０Ａと１１０Ｂに対し、ベース１０の中心を回転軸として９０度回転させた位置に配置されている。
【０００５】
図１５はＸアクチュエータ１１０Ａのみを示す斜視図である。図において、１２０が回転モータ、１２１がリニアスライダ固定部、１２２がリニアスライダ可動部、１２３が回転ベアリング、１２４がテーブルガイドである。リニアスライダ固定部１２１にはボールねじのねじ軸、リニアスライダ可動部１２２にはボールねじのナット、ねじ軸の回転を案内支持する回転ベアリング、ナットの直線移動を案内支持するガイドも内蔵されており、ボールネジの回転運動を直線運動に変換している。なお、これ以降の説明においては、これら内蔵された部品について図示せず、リニアスライダ固定部１２１がその機能を果たすものとして説明する。リニアスライダ固定部１２１と回転モータ１２０とは連結されており、回転モータ１２０で発生させたトルクをリニアスライダ固定部１２１が伝達し、リニアスライダ可動部１２２に推力が発生するようになっている。また、リニアスライダ可動部１２２上には回転ベアリング１２３、回転ベアリング１２３上にはテーブルガイド１２４が設けられている。回転ベアリング１２３は、リニアスライダ可動部１２２に対しテーブルガイド１２４を回転運動させるものである。テーブルガイド１２４は回転ベアリング１２３に対しテーブル１０を直線移動させるものである。以上のような構成により、Ｘアクチュエータ１１０Ａはテーブル１０と直線移動および回転運動が可能なように連結され、テーブル１０をＸ方向に推進させることができる。
【０００６】
また、Ｘアクチュエータ１１０Ｂ、Ｙアクチュエータ１１０Ｃと１１０ＤもＸアクチュエータ１１０Ａと同様の構造となっている。よって、テーブル１０は、Ｘアクチュエータ１１０Ａと１１０ＢによりＸ方向に移動することができ、Ｙアクチュエータ１１０Ｃと１１０ＤによりＹ方向に移動することができる。また、Ｘアクチュエータ１１０Ａと１１０ＢもしくはＹアクチュエータ１１０Ｃと１１０Ｄの移動量に差を持たせることで、テーブル１０を回転運動させることができる。このテーブル１０の回転運動は、Ｘアクチュエータ１１０Ａと１１０Ｂ、Ｙアクチュエータ１１０Ｃと１１０Ｄに設けられた回転ベアリング１２３によって円滑に行うことができる。次に、その動作原理について詳細に説明する。
【０００７】
図１６は図１４を上から見た図であり、点線で示したテーブル１０の動作原理を示すものである。図において、Ｃが基準中心、Ｇがテーブル中心である。テーブル１０は直線Ｘ、Ｙ方向および回転θ方向にまったく移動していない状態にあり、基準中心Ｃとテーブル中心Ｇが一致している。図１７は、テーブル１０を直線移動および回転運動させたものである。図において、Ｏが回転中心である。同図は、図１６の状態からＸアクチュエータ１１０Ｂを移動させることなく、つまり、Ｘアクチュエータ１１０Ｂの回転ベアリング１２３上を回転中心Ｏとして、テーブル１０を時計方向に回転運動させた状態を表している。この場合、テーブル中心Ｇは基準中心Ｃに対し、−Ｘ方向と＋Ｙ方向にわずかに変位している。つまり、テーブル１０は−Ｘ方向、＋Ｙ方向に直線移動し、＋θ方向に回転運動したことになる。このようなテーブル１０の移動を実現するために、ＸアクチュエータＢ１１０Ｂを静止させつつ、Ｘアクチュエータ１１０Ａを−Ｘ方向、Ｙアクチュエータ１１０Ｃが＋Ｙ方向、Ｙアクチュエータ１１０Ｄを＋Ｙ方向に移動させている。テーブル１０の実際の動作は、テーブル中心Ｇでの移動量や推力、θの回転量とトルクを指令値として与え、４つのアクチュエータに与える推力と移動量の指令値に変換することで実現する。
【０００８】
このように従来のアライメントステージは、一方向に推力を発生させるアクチュエータを複数用いることで、搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、ＸＹ平面上の回転θ方向に移動させることができるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１６０６４０号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−３０１２５６号公報（第１７頁、図１１）
【非特許文献１】ＴＨＫ株式会社カタログ「アライメントステージＣＭＸ」CATALOG No.238-2
【非特許文献２】日本トムソン株式会社カタログ「アライメントステージ  モジュール形  ＳＡ形」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体ウェハや液晶ガラス基板等を検査またはアライメントするアライメントステージには、半導体ウェハや液晶ガラス基板等のワークが大型化する反面、ワークの線幅密度が高くなることで、高精度な位置決めが要求されるようになってきている。このような位置決め精度は、駆動系の位置決め精度のみならず、テーブル面からワークに作用する表面歪みや熱膨張等の点が問題となっている。その一方、半導体ウェハや液晶ガラス基板の生産量は年々、増加する傾向にあり、工場の生産性を向上させるために、装置のフットプリントを上げていく必要があり、アライメントステージも大型化が許されない状況である。
また、工場の生産性を向上させるために、最終製品の歩留まりを向上させるように微細な塵等のコンタミネーションがワーク表面に付着することを提言する必要があり、摺動部を極力低減するなどが必要となっている。
このような潜在的にあるニーズに対して、従来のアライメントステージは、推力方向が異なるアクチュエータをテーブルに連結し、全アクチュエータの発生推力を足し合わせることで、テーブルを任意の方向に移動するようにしていた。そのため、方向の異なるアクチュエータの推力をテーブルが受けることで内部応力が生じ、その結果、テーブルにひずみが生じ、ひいては、搭載物の変形や位置決め誤差をもたらすという問題を起こした。一方、この問題を回避するために、テーブルをひずみが出ないように頑丈にすると、重量が増大し、アライメントステージ全体が大型化するという問題を起こした。
また、面積の大きな搭載物、例えば、液晶ガラス基板などを搭載する場合、複数のアクチュエータの間隔を広げテーブル面積を大きくしなければならないので、精度の低下、重量増といった問題が顕著になった。
また、従来のアライメントステージは、一般的に送りねじ機構を用いた駆動アクチュエータを構成していたため、送りねじ機構に混入されたグリースなどが飛散し、ワーク表面へのコンタミネーションとなること等の問題が生じていた。
【００１０】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、アクチュエータをＸ方向とＹ方向の２方向に推力を発生する平面モータで構成するとともに、平面モータにＸガイドとＹガイドを設けたり浮上手段を設けたりすることで、テーブルに生じる内部応力を無くし、搭載物の変形や位置決め誤差の低減、テーブルの重量減・小形化することができるアライメントステージ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】
【００１１】
上記問題を解決するため、以下のようにしたものである。
請求項１記載の発明は、テーブルとベース間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータと、前記テーブル上に載置された搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構を備えたアライメントステージにおいて、前記アクチュエータが、Ｘ方向とＹ方向の２方向に推力を発生する平面モータと前記支持機構により構成されたものである。
また、請求項２記載の発明は、テーブルとベース間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータと、前記テーブル上に載置された搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構を備えたアライメントステージにおいて、前記アクチュエータが、４つの平面モータと支持機構からなり、前記ベース中心に関して対称に推力が発生するように配置されたものである。
また、請求項３記載の発明は、前記４つの平面モータのうち２つが1対となり前記ベース中心を通る対角線上に配置され、残り２つが同じく1対となり対角線上に配置されるとともに、前記ベース中心を回転軸として９０度回転させて配置されたものである。
また、請求項４記載の発明は、テーブルとベース間に配置された推力を発生する少なくとも１つアクチュエータと、前記テーブル上に載置された搭載物を直線Ｘ方向、直線Ｙ方向、回転θ方向に移動させる支持機構を備えたアライメントステージにおいて、前記支持機構が、第１の移動方向に関して、前記平面モータの可動子に連結されるように配置された第１のガイドレール可動子と、第１のガイドレール固定子と連結されるように配置された第２のガイドレール移動子と、前記第２のガイドレール移動子が前記平面モータの第２の移動方向に関して支持されるように両端に配置される第２のガイドレール固定子と、前記第１のガイドレール移動子上に回動自在な回転機構から構成されたものである。
また、請求項５記載の発明は、前記平面モータは可動側のフォーサと固定側のプラテンで構成するとともに、前記フォーサもしくは前記プラテンの一方に、Ｘ方向に推力を発生するＸ電機子とＹ方向に推力を発生するＹ電機子、前記フォーサのＸ方向の位置を検出するＸ位置センサとＹ方向の位置を検出するＹ位置センサを備えたものである。
また、請求項６記載の発明は、前記アクチュエータに、前記フォーサをＸ方向に移動可能にするＸガイドとＹ方向に移動可能にするＹガイドを設け、前記搭載物をθ方向に回転可能にする回転ベアリングを前記アクチュエータの推力発生中心上に設けたものである。
また、請求項７記載の発明は、前記アクチュエータに、前記フォーサを前記プラテン上に非接触で浮上させるための浮上手段を設け、前記搭載物をθ方向に回転可能にする回転ベアリングを前記アクチュエータの推力発生中心上に設けたものである。
また、請求項８記載の発明は、前記アクチュエータに、前記搭載物を保持するテーブルを設けるとともに、前記テーブルを複数の前記フォーサと回転可能に連結したものである。
また、請求項９記載の発明は、前記アクチュエータに、前記搭載物を支持するパッドを設けるとともに、複数の前記フォーサを連結することなく前記搭載物を移動させたものである。
また、請求項１０記載の発明は、複数の前記フォーサを結ぶ多角形の形状を変えることなく、前記平面モータを同期させて動作させたものである。
また、請求項１１記載の発明は、少なくとも１つの前記平面モータの回転機構の中心が、前記テーブルの回転中心となるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１から４記載の発明によると、Ｘ方向とＹ方向の両方向に推力を発生させることができる平面モータでアクチュエータを構成しているので、テーブルの移動方向と同じ方向に各アクチュエータが推力を発生し、テーブルに内部応力を起こさず、搭載物の変形や位置決め誤差をなくすことができる。さらには、テーブルが薄肉であっても、内部応力にともなうひずみを生じることがないので、テーブルを軽量化し、アライメントステージ全体を小形・軽量化することができる。
また、請求項５記載の発明によると、平面モータのフォーサもしくはプラテンの一方にＸ方向に推力を発生させるＸ電機子とＹ方向に推力を発生させるＹ電機子を設けるとともに、フォーサの位置を検出するＸ位置センサとＹ位置センサを設けることで、Ｘ位置センサとＹ位置センサの位置情報をもとにしたフィードバック制御を行い、アクチュエータの精密な移動により搭載物の高精度な位置決めを実現することができる。
また、請求項６記載の発明によると、アクチュエータにフォーサをＸ方向に移動可能にするＸガイドとＹ方向に移動可能にするＹガイドを取り付け、搭載物をθ方向に回転可能にする回転ベアリングを推力発生中心上に取り付けているので、フォーサの直線Ｘ、Ｙ方向の精密な移動が可能となり搭載物の高精度な位置決めを実現することができる。
また、請求項７記載の発明によると、フォーサをプラテン上に非接触で浮上させるための浮上手段を装備し、搭載物をθ方向に回転可能にする回転ベアリングを推力発生中心上に取り付けているので、ＸガイドとＹガイドを無くすことができ、アクチュエータの小形・軽量化、ひいては、アライメントステージ全体の小形・軽量化を実現することができる。さらには、摺動部を極力なくすことで、微細な塵による搭載物のコンタミネーションによる汚染を防止できる。
また、請求項８記載の発明によると、搭載物を保持するテーブルを設けているので、搭載物を破損することなく、小形で軽量なアライメントステージを提供することができる。
また、請求項９記載の発明によると、搭載物を支持するパッドを設けテーブルを無くしているので、巨大な搭載物に対しても、それに見合った巨大なテーブルを要せず、小形なアライメントステージを提供することができる。
また、請求項１０記載の発明によると、複数のフォーサを結ぶ多角形の形状を変えることなく、平面モータを同期させて動作させているので、フォーサに連結されたテーブルやパッド上に載せられた搭載物に内部応力を生じさせず、搭載物の変形や位置決め誤差を無くすことができる。
また、請求項１１記載の発明によると、ベース中心を回転中心にするだけでなく、少なくとも１つの平面モータの回転機構の中心をテーブルの回転中心にすることで、多様な回転位置への位置決めを最小量のアクチュエータで実現でき、新たな回転機構を備える必要が無く、装置の大型化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１であるアライメントステージの斜視図である。図において、１がアライメントステージ、１１がテーブル、１００がベースである。アライメントステージ１は、床に設置されたベース１００上に直線ＸとＹ、回転θの方向に移動可能なテーブル１１が設けられ、図示しないテーブル１１上の搭載物をＸ方向とＹ方向の任意の位置および回転角度に位置決めすることができるようになっている。また、テーブル１１は従来のテーブルと異なり、薄肉化され軽量化されている。
【００１５】
図２は図１において、テーブル１１を取り除いたものである。図において、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０ＤがＸＹアクチュエータである。ＸＹアクチュエータ１５０Ａと１５０Ｂはベース１００上の対角線上に配置され、同様に、ＸＹアクチュエータ１５０Ｃと１５０Ｄも対角線上に配置されている。さらに、ＸＹアクチュエータ１５０Ｃと１５０Ｄは、ＸＹアクチュエータ１５０Ａと１５０Ｂに対し、ベース１００の中心を回転軸として９０度回転させた位置に配置されている。
【００１６】
図３はＸＹアクチュエータ１５０Ａのみを示す斜視図である。図において、１６０が平面モータ、１６１がフォーサ、１６２がプラテン、１６３がＸ位置センサ、１６４がＹ位置センサ、１８１がＸガイド可動部、１８２がＸガイド固定部、１８３がＹガイド可動部、１８４がＹガイド固定部、１８５が回転ベアリングである。平面モータ１６０の可動側であるフォーサ１６１には、プラテン１６２に対するフォーサ１６１のＸ方向の位置を検出するＸ位置センサ１６３、Ｙ方向の位置を検出するＹ位置センサ１６４が設けられている。一方、フォーサ１６１の上部には、Ｘガイド固定部１８２に対しＸ方向の移動を可能にするＸガイド可動部１８１が設けられ、さらに、Ｘガイド可動部１８１の上部には搭載物の回転運動を可能にする回転ベアリング１８５が取り付けられている。Ｘガイド固定部１８２は、その長手方向の両端でＹガイド可動部１８３と連結されている。Ｙガイド可動部１８３はＹガイド固定部１８４に沿ってＹ方向に移動できるようになっている。平面モータ１６０が発生するＸ方向とＹ方向の推力は、フォーサ１６１上に取り付けた回転ベアリング１８５を通して、テーブル１１に伝達される。このとき、フォーサ１６１はＸガイド可動部１８１、Ｙガイド可動部１８３によりＸ、Ｙの両方向に移動可能に支持されているため、プラテン１６２上をＸＹ平面に移動することができる。また、テーブル１１は回転可能なように回転ベアリング１８５で支持されているので、テーブル１１はフォーサ１６１の推力方向に移動するとともに、他のＸＹアクチュエータとの連動で回転運動することができる。
【００１７】
図４は図３におけるＸ方向から見たＡ−Ａの断面図である。また、図５は図４における上方向から見たＢ−Ｂの断面図である。図において、１６５がフレーム、１６６がＸ電機子、１６７がＹ電機子、１６８が電機子コア、１６９が電機子巻線、１７０が永久磁石、１７１が格子状鉄心歯、１７２がＸＹスケール、１７３がティース、１８６が外輪、１８７が内輪、１８８と１８９が転動体である。フォーサ１６１はフレーム１６５とフレーム１６５内部に設けられた２つのＸ電機子１６６と２つのＹ電機子１６７から構成されている。２つのＸ電機子１６６はフォーサ１６１の対角線上に配置されている。２つのＹ電機子１６７も同じく対角線上に配置され、かつ、２つのＸ電機子１６６とは９０度回転して配置されている。Ｘ電機子１６６とＹ電機子１６７の推力方向は図５の矢印（⇔）で示すとおりである。Ｘ電機子１６６は電機子コア１６８に形成された３つのティース１７３に３相の電機子巻線１６９が巻回され、プラテン１６２に対向するティース１７３の先端面には永久磁石１７０が配置されている。永久磁石１７０の磁極はＰ／２ピッチ（電気角１８０度）で極性が反転しており、ティース１７３の先端面では多極に構成されている。３相のティース１７３は電気角で１２０度の位相差になるようにずれている。一方、フォーサ１６１に対向するプラテン１６２の上面には、ピッチＰの格子状鉄心歯１７１が形成されている。
【００１８】
また、フォーサ１６１の側面にはＸ位置センサ１６３とＹ位置センサ１６４が設置されており、プラテン１６２の上面にはＸＹスケール１７２が設置されている。ＸＹスケール１７２は、薄いガラスの表面に、Ｘ方向のスケールとＹ方向のスケールを格子状に刻んだものである。光学式のＸ位置センサ１６３とＹ位置センサ１６４はＸＹスケール１７２のＸ方向とＹ方向のスケールを読み取ることができるようになっている。
【００１９】
また、Ｘガイド可動部１８１とＸガイド固定部１８２との間には転動体１８８が介在しており、Ｘガイド固定部１８２に対しＸガイド可動部１８１がＸ方向に移動すると転動体１８８が回転し、Ｘガイド可動部１８１が円滑に移動できるようになっている。同様に、回転ベアリング１８５の外輪１８６と内輪１８７との間には転動体１８９が介在しており、外輪１８６に対し内輪１８７が回転運動すると転動体１８９が回転し、内輪１８６が円滑に回転できるようになっている。また、図示していないが、Ｙガイド可動部１８３とＹガイド固定部１８４も同様の構造となっている。
【００２０】
このような構成において、Ｘ位置センサ１６３とＹ位置センサ１６４のＸ位置信号、Ｙ位置信号に応じてＸ電機子１６６、Ｙ電機子１６７に所定の電流を流すことで、Ｘ電機子１６６とＹ電機子１６７電機子に推力が発生し、平面モータ１６０をＸ、Ｙの両方向に推力を発生し移動させることができる。
【００２１】
次に、アライメントステージの動作原理について説明する。図６は図２を上から見た図であり、説明上、テーブル１１を取り除いた図である。テーブル１１は直線Ｘ、Ｙ方向および回転θ方向にまったく移動していない状態にあり、基準中心Ｃとテーブル中心Ｇが一致している。図７は、テーブル１１を直線移動および回転運動させたものである。図７は、図６の状態からＸＹアクチュエータ１５０Ｂを移動させることなく、つまり、ＸＹアクチュエータ１５０Ｂの回転ベアリング１８５上を回転中心Ｏとして、テーブル１１を時計方向に回転運動させた状態を表している。この場合、テーブル中心Ｇは基準中心Ｃに対し、−Ｘ方向と＋Ｙ方向にわずかに変位している。つまり、テーブル１１は−Ｘ方向、＋Ｙ方向に直線移動し、＋θ方向に回転運動したことになる。このようなテーブル１１の移動を実現するために、平面モータ１６０Ｂは静止させつつ、平面モータ１６０Ａが−Ｘ方向と＋Ｙ方向に、平面モータ１６０Ｃが−Ｘ方向と＋Ｙ方向に、平面モータ１６０Ｄが−Ｘ方向と＋Ｙ方向に移動している。従来のアライメントステージとは異なり、各平面モータがＸ、Ｙの両方向に動作を行っている。テーブル１１の実際の動作は、テーブル中心ＧのＸおよびＹの移動量や推力、θの回転量とトルクを指令値として与えることで、４つの平面モータに与えるＸ方向とＹ方向の推力と移動量の指令値に変換することで実現する。
【００２２】
以上のように構成されたアライメントステージは、平面モータによりアクチュエータを構成し、テーブルの任意の位置での移動方向と同じ方向に平面モータが推力を発生するので、テーブルに内部応力が生じず、搭載物の変形や位置決め誤差をなくすことができる。さらには、テーブルが薄肉であっても、内部応力にともなうひずみを生じることがないので、テーブルを軽量化し、アライメントステージ全体を小形・軽量化することができる。そして、平面モータのフォーサもしくはプラテンの一方にＸ方向に推力を発生させるＸ電機子とＹ方向に推力を発生させるＹ電機子を設け、かつ、Ｘ位置センサとＹ位置センサを設けているので、Ｘ位置センサとＹ位置センサの位置情報をもとにしたフィードバック制御を行い、フォーサの精密な移動を実現することができる。さらには、フォーサをＸ方向に移動可能にするＸガイドとＹ方向に移動可能にするＹガイドを取り付け、搭載物を回転可能にする回転ベアリングを推力発生中心上に取り付けているので、搭載物を載せたテーブルの直線Ｘ、Ｙ、θ方向の精密な位置決めを実現できる。
【実施例２】
【００２３】
次に実施例２について示す。図８は実施例２であるアライメントステージの斜視図である。図において、２がアライメントステージである。図９は図８において、テーブル１１を取り除いたものである。図において、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００ＤがＸＹアクチュエータである。ＸＹアクチュエータ２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄはベース１００上の４分割された位置に配置されている。
【００２４】
図１０はＸＹアクチュエータ２００Ａのみを示す斜視図である。同図に示すとおり、実施例２が実施例１と異なる点は、Ｘガイド、Ｙガイドを無くし、フォーサ１６１上に直接、回転ベアリング１８５を取り付けたことである。図１１は図１０におけるＸ方向から見たＡ−Ａの断面図である。図において、２１０が浮上手段、２１１が空気配管、２１２がオリフィス、２１３が絞り溝である。平面モータ１６０の電磁部構成および回転ベアリング１８５の構成は実施例１と同じである。ＸＹアクチュエータ２００Ａが実施例１と異なる点は、平面モータ１６０のフレーム１６５に浮上手段２１０を設けた点である。浮上手段２１０は、フレーム１６５の内部に設けられた空気配管２１１、空気を絞り圧縮するオリフィス２１２、ギャップ面での空気の主流路となる絞り溝２１３から構成されている。浮上手段２１０は空気配管に圧縮空気を送り込むことでフォーサ１６１をＸＹスケール１７２上で非接触に浮上させることができるオリフィス絞りの静圧空気軸受である。つまり、Ｘガイド、Ｙガイドが無くとも、非接触に浮上していることでフォーサ１６１をＸ、Ｙ方向に動作することができる。
【００２５】
以上のように構成されたアライメントステージは、フォーサをプラテン上に非接触で浮上させるための浮上手段を装備しているので、実施例１に記載したＸガイドとＹガイドを無くすことができ、アクチュエータの小形・軽量化、ひいては、アライメントステージ全体の小形・軽量化を実現することができる。
【実施例３】
【００２６】
次に実施例３について示す。図１２は、実施例３であるアライメントステージの斜視図である。図において、３がアライメントステージ、４が搭載物、１３がパッドである。実施例３が実施例１および２と異なる点は、テーブルを設けずに、回転ベアリング１８５の上にパッド１３を設け、そのパッド１３上に直接、搭載物４を支持できるようにした点である。なお、この動作原理については、基本的には実施例１と同様であり、４つのフォーサを結ぶ多角形の形状を変えることなく同期させて動作させることで、搭載物４に内部応力やひずみを生じさせることが無く、Ｘ，Ｙ方向およびθ方向に移動させることができる。
【００２７】
以上のように構成されたアライメントステージは、テーブルを無くしているので、巨大な搭載物に対しても、それに見合った巨大なテーブルを要せず、小形なアライメントステージを提供することができる。
【００２８】
以上の実施例では、電機子をフォーサ、格子状鉄心歯をプラテンに配置する構成として説明したが、この逆の配置とした構成であっても良い。また、フォーサに永久磁石と電機子巻線を有する電機子、プラテンに格子状鉄心歯を有する誘導子とした構成で説明したが、プラテンを永久磁石の磁極を有する界磁としても良い。また、浮上手段には静圧空気軸受で説明したが、別に電磁装置を設けた磁気浮上であっても良い。また、一つのアライメントステージに対し平面モータ４台を用いる構成で説明したが、３台以上あればその動作を実現できることは言うまでもない。また、位置センサには光学式のリニアエンコーダを用いたが、フォーサを外部からレーザ検出する手段であったり、プラテン上の格子状鉄心歯を磁気的に検出する磁気エンコーダであったり、画像処理にて検出する手段であっても良い。また、回転ベアリングの転動体は球で説明したが、円筒ころであっても良い。また、フォーサ１台に対しプラテン１台の構成で説明したが、１台のプラテン上で複数のフォーサが移動できるように構成しても良い。また、１台の平面モータに対し１台のＸ位置センサと１台のＹ位置センサを設けた構成で説明したが、これを複数台設け、平面モータのヨーイングを制御できるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、小形・軽量で、かつ、高精度な位置決めを実現することができることから、電子部品実装の検査ステージという用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例を示すアライメントステージの斜視図
【図２】図１のテーブル透視図
【図３】本発明の第１の実施例を示すＸＹアクチュエータの斜視図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図
【図６】本発明の第１の実施例を示す動作原理図（動作前）
【図７】本発明の第１の実施例を示す動作原理図（動作後）
【図８】本発明の第２の実施例を示すアライメントステージの斜視図
【図９】図８のテーブル透視図
【図１０】本発明の第２の実施例を示すＸＹアクチュエータの斜視図
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図
【図１２】本発明の第３の実施例を示すアライメントステージの斜視図
【図１３】従来技術を示すアライメントステージの斜視図
【図１４】図１３のテーブル透視図
【図１５】従来技術を示すＸＹアクチュエータの斜視図
【図１６】従来技術を示す動作原理図（動作前）
【図１７】従来技術を示す動作原理図（動作後）
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３、５  アライメントステージ
４  搭載物
１０、１１  テーブル
１３  パッド
１００  ベース
Ｃ  基準中心
Ｇ  テーブル中心
Ｏ  回転中心
１１０Ａ、１１０Ｂ  Ｘアクチュエータ
１１０Ｃ、１１０Ｄ  Ｙアクチュエータ
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ  ＸＹアクチュエータ
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ  ＸＹアクチュエータ
１２０  回転モータ
１２１  リニアスライダ固定部
１２２  リニアスライダ可動部
１２３  回転ベアリング
１２４  テーブルガイド
１６０  平面モータ
１６１  フォーサ
１６２  プラテン
１６３  Ｘ位置センサ
１６４  Ｙ位置センサ
１６５  フレーム
１６６  Ｘ電機子
１６７  Ｙ電機子
１６８  電機子コア
１６９  電機子巻線
１７０  永久磁石
１７１  格子状鉄心歯
１７２  ＸＹスケール
１７３  ティース
１８１  Ｘガイド可動部
１８２  Ｘガイド固定部
１８３  Ｙガイド可動部
１８４  Ｙガイド固定部
１８５  回転ベアリング
１８６  外輪
１８７  内輪
１８８、１８９  転動体
２１０  浮上手段
２１１  空気配管
２１２  オリフィス
２１３  絞り溝
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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