(57)【要約】【課題】  電動機１による並進駆動によりテーブル４を回転動作するアライメント装置において、テーブル４を精度良くθ動作できるようにする。【解決手段】  動作指令演算装置３１と、記憶手段３２と、第１の演算部３３と、第２の演算部３４とを備え、テーブル４の機械的な基準形態と、現在のテーブル４の回転量と、現在の電動機１の位置とを記憶し、基準形態から次の回転による最終的なテーブル４の回転位置になるまでに必要な電動機１の位置を計算し、現在の電動機１の位置と最終的な電動機１の位置の差から次に必要な電動機１の移動量を算出する。【選択図】    図１
2008021098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機台部に配置された駆動機構を介して対象物を搭載するテーブルをＸＹθ、Ｙθ、もしくはθ動作させて所定の位置に位置決めし、
前記駆動機構は、並進自由度を持つ２つの並進自由度部と、回転自由度を持つ１つの回転自由度部とよりなる機構部と、
前記２つの並進自由度部と１つ回転自由度部の該自由度部を駆動するための電動機と、被検出体となる該機構部の動作量を検出する検出装置と、
動作指令を受けて前記電動機を制御する制御器とよりなる電動機制御装置と、
から構成される駆動機構ユニットを、前記テーブルのＸＹθ、Ｙθ、もしくはθ動作の自由度の数と少なくとも同じ数の前記電動機となるよう複数備えたものであり、
前記駆動機構ユニットは、前記制御器に前記動作指令を与える指令装置を備えると共に、
前記電動機を各々動作させることにより、前記テーブルをＸＹθ動作の２方向の並進移動と回転移動、Ｙθ動作の１方向の並進移動と回転移動、もしくはθ動作の回転移動させるように動作するアライメント装置において、
前記指令装置は、前記テーブルの移動のための並進と回転の動作指令を算出する動作指令演算装置と、を備え、
前記動作指令演算装置は、予め決められた前記テーブルの機械的な基準形態と現在の前記テーブルの回転量と、現在のそれぞれの前記電動機位置とを記憶する記憶手段と、を備え、
回転の動作指令を演算する場合には、前記動作指令演算装置は、前記基準形態から次の回転による最終的な前記テーブルの回転位置になるまでに必要な前記電動機の位置を計算する第１の演算部と、前記記憶手段に記憶している現在の前記電動機のそれぞれの移動量と最終的な前記電動機の位置の差から次に必要なそれぞれの前記電動機の移動量を算出する第２の演算部とを有することを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
機台部に配置された駆動機構を介して対象物を搭載するテーブルをＸＹθもしくはＹθ動作させて所定の位置に位置決めし、
前記駆動機構は、並進自由度を持つ２つの並進自由度部と、回転自由度を持つ１つの回転自由度部とよりなる機構部と、
前記２つの並進自由度部と１つ回転自由度部の該自由度部を駆動するための電動機と、被検出体となる該機構部の動作量を検出する検出装置と、
動作指令を受けて前記電動機を制御する制御器とよりなる電動機制御装置と、
から構成される駆動機構ユニットを複数備えたものであり、
前記駆動機構ユニットは、前記制御器に前記動作指令を与える指令装置を備えると共に、
前記電動機を各々並進方向もしくは回転方向に動作させることにより、前記テーブルをＸＹθ動作の２方向の並進移動と回転移動、もしくはＹθ動作の１方向の並進移動と回転移動させるように動作するアライメント装置において、
前記指令装置は、前記テーブルの移動のための並進と回転の動作指令を算出する動作指令演算装置と、
前記テーブルの重心もしくは回転中心に配置された前記駆動機構ユニットと、前記重心もしくは前記回転中心から離れた位置に配置される前記駆動機構ユニットとを対とする少なくとも１つの組み合わせと、を備えたことを特徴とするアライメント装置。
【請求項３】
前記動作指令演算装置は、予め決められた前記テーブルの機械的な基準形態と現在の前記テーブルの回転量と、現在のそれぞれの前記電動機位置とを記憶する記憶手段と、を備え、
回転の動作指令を演算する場合には、前記動作指令演算装置は、前記基準形態から次の回転による最終的な前記テーブルの回転位置になるまでに必要な前記電動機の位置を計算する第１の演算部と、前記記憶手段に記憶している現在の前記電動機のそれぞれの移動量と最終的な前記電動機の位置の差から次に必要なそれぞれの前記電動機の移動量を算出する第２の演算部とを有することを特徴とする請求項２記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、並進自由度を２つ持つ前記並進自由度部と、回転自由度を１つ持つ前記回転自由度部とよりなり、前記電動機を含まない３自由度機構をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載のアライメント装置。
【請求項５】
Ｙθ動作する少なくとも２自由度を持つ前記テーブルにおいて、
並進自由度を１つ持つ前記並進自由度部と、回転自由度を１つ持つ前記回転自由度部とよりなる２自由度機構を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のアライメント装置。
【請求項６】
前記２自由度機構に少なくとも１つの前記電動機を有する２自由度駆動機構ユニットを備えたことを特徴とする請求項５記載のアライメント装置。
【請求項７】
θ動作する少なくとも１自由度を有する前記テーブルにおいて、
１つの回転自由度を有し前記テーブルを支持する回転１自由度機構を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のアライメント装置。
【請求項８】
前記駆動機構ユニット、前記３自由度機構、前記２自由度機構のいずれかの並進自由度もしくは回転自由度の動作、もしくは前記回転１自由度機構の回転自由度の動作を保持するブレーキ機構を有することを特徴とする請求項１、２、４、５、７のいずれか１項記載のアライメント装置。
【請求項９】
前記駆動機構ユニット、前記３自由度機構、前記２自由度機構、２自由度駆動機構ユニットのいずれかは、前記並進自由度部もしくは前記並進駆動部を直線案内と直線案内ブロックから構成しており、前記直線案内の直線精度を保つように補助する直線案内補助板を供えたことを特徴とする請求項１、２、４、５、７のいずれか１項記載のアライメント装置。
【請求項１０】
前記駆動機構ユニット、前記３自由度機構、前記２自由度機構、２自由度駆動機構ユニット、前記回転１自由度機構のいずれかは、前記回転自由度部を曲線案内と曲線案内ブロックから構成しており、前記曲線案内の曲線精度を保つように補助する曲線案内補助板を供えたことを特徴とする請求項１、２、４、５、７のいずれか１項記載のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置やプリント基板、液晶表示素子等の露光装置などで、テーブルを並進もしくは回転移動して、テーブル上の対象を所定の位置に位置決めするための動作量を演算する動作指令演算装置を備えたアライメント装置に関し、特に、テーブルを回転移動する際の演算を精度良く行うためのアライメント装置の回転動作指令演算に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸＹ−θ軸の微調整機構では、小型でも大きな荷重に耐えられ、制御が簡単で、しかも調整後の固定が安定するよう、被調整物支持体１１０を仮想される四辺形の頂点の位置に配置したＸＹ軸調整用の４個のステージ１２１，１２２，１２３，１２４で動かし、支持体１１０をＸ軸またはＹ軸方向に動かすときは、四辺形の対角上にある一対の駆動点１１１、１１３または駆動点１１２、１１４を同方向に移動させることにより調整し、θ軸方向に動かすときは、長方形の対角上にある一対の駆動点同士をそれぞれ逆方向に移動させることにより調整している。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また、従来の縦横移動旋回テーブル機構では、テーブルの縦横移動と旋回を可能とする機構を、各機能を有するステージの積み重ね方式でなく実現することにより、機構の簡素化を図るために、案内部材２０１と移動部材２０２とから成る一対の直動案内軸受の夫々の移動部材を回動自在に結合して支持ユニットＵを構成し、少なくとも２０３つの支持ユニットを基台２０５とテーブル２０６間に配置し、夫々の支持ユニットの移動部材を直交させた状態において、案内部材を夫々基台とテーブルに固定し、この際、少なくとも２つの支持ユニットの基台側案内部材を対向させて平行に配置すると共に、他の少なくとも１つの支持ユニットの基台側案内部材を上記基台側案内部材と直角の方向に配置し、平行に配置した少なくとも２つの基台側案内部材の移動部材と基台間、及びこれらと直角に配置した少なくとも１つの基台側案内部材の移動部材と基台間に直線送り機構を構成しているものもある。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
また、従来のアライメントステージには、回転モータをボールネジ駆動してテーブルを３軸駆動してＸＹθできるように構成し、現在位置を元に幾何学的関係から次のテーブル回転のための駆動量を算出しているものもある。（例えば非特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１６２０３５号公報、図３、図５）
【特許文献２】特許２７０００５０  号公報（図３、図５）
【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」、２００４年１２月５日、資料番号２３８−４，http://www.thk.co.jp/archive_file/technical_dl/pdf_jp/CMX238-4.pdf
【０００６】
従来の第１例である特許文献１のＸＹ−θ軸の微調整機構を説明する。
図３０は、従来の第１例である特許文献１のＸＹ−θ軸の微調整機構を示す斜視図である。枠１１０は、調整されるべきワークを支持する支持体である。第１、第２、第３、第４の駆動点１１１，１１２，１１３，１１４は、それぞれ枠１１０を駆動する点であり、仮想の四辺形の各頂点に配置されている。ステージ１２１，１２２，１２３，１２４は、各駆動点１１１〜１１４において枠１１０を支持して駆動する駆動体である。ステージ１２１とステージ１２３は、枠１１０をＸ軸方向に駆動し、Ｙ軸方向へは自由にスライドすることができる。ステージ１２２とステージ１２４は、枠１１０をＹ軸方向に駆動し、Ｘ軸方向へは自由にスライドすることができる。そして、各ステージ１２１〜１２４は、それぞれモータ１３１，１３２，１３３，１３４によって駆動される。また、ＸＹ−θ軸の微調整機構のステージ１２１，１２２，１２３，１２４は、前後左右方向と回転方向に自由度を持つ構造である。
図３１は従来の第１例である特許文献１の図３０に係るモータを制御する系統例を示す構成図である。ＣＣＤカメラ１５１，１５２は、図示しないプリント基板などのワークのパターンに設けられている基準マークの位置を検出し、その出力は、中央処理装置１３０に接続されている。中央処理装置１３０は、ＣＣＤカメラ１５１，１５２からの入力にもとづき、その基準マークを所定の位置に調整するための演算を行い、ドライバ回路１４１，１４２，１４３，１４４に信号を送る。ドライバ回路１４１〜１４４は、モータ１３１〜１３４を駆動して、ステージ１２１〜１２４を移動させる。
Ｘ軸の調整を行うには、モータ１３１、１３３を同じ方向に回転させ、Ｙ軸の調整を行うには、モータ１３２、１３４を同じ方向に回転させる。θ軸を調整するときは、モータ１３１、１３３の回転が逆方向に、モータ１３２、１３４の回転が逆方向になるように、同時に駆動する。
図３２は従来の第１例である特許文献１の別形態のＸＹ−θ軸の微調整機構を示す平面図である。ステージ２１の配置が図１−１のモータの駆動方向と異なっている。さらに、ステージ１２２’、１２３’はモータ１３２、１３３を取り除いた構造であり、ステージ１２４’は、Ｘ方向に駆動するモータ１３４と、Ｙ方向に駆動するモータ１３４’を取り付けた構造である。Ｘ軸の調整を行うときに、モータ１３１、１３４’の双方または一方を回転させ、Ｙ軸の調整を行うときは、モータ１３４を回転させる。また、θ軸の調整を行うときは、モータ１３１、１３４’を逆方向に回転させるとともに、モータ１３４をいずれか一方向に回転させる。
【０００７】
従来の第２例である特許文献２の縦横移動旋回テーブル機構を説明する。
図３３は従来の第２例による特許文献２の縦横移動旋回テーブル機構を構成するための支持ユニットの配置の実施例を示す説明的平面図である。夫々の直動案内軸受ａ，ｂは、案内部材２０１と、この案内部材２０１に沿って軸受により移動自在に支持した移動部材２０２とから構成している。移動部材２０２は案内部材１を跨いで軸受により移動自在に支持した構成である。支持ユニットＵは、一対の直動案内軸受ａ，ｂの移動部材２０２ａ，２０２ｂを、夫々案内部材１ａ，１ｂとは逆側において回動自在に結合して構成している。移動部材２０２ａ側から移動部材２０２ｂ側に段付きボルト２０３を締付ると共に、この段付きボルト２０３と移動部材２０２ａ間に軸受２０４を装着することにより、移動部材２０２ａ，２０２ｂを回動自在に結合している。このような支持ユニットＵの、少なくとも３つを基台２０５とテーブル２０６間に配置することにより、基台２０５に対するテーブル２０６の縦横移動旋回機構を構成し、移動部材２０２ａ，２０２ｂ相互を直交させた状態において、図中下側の直動案内軸受ａの案内部材２０１ａを基台２０５に固定すると共に、上側の直動案内軸受ｂの案内部材２０１ｂをテーブル２０６に固定する。従って、以降、符号ａは基台側、ｂはテーブル側を示す。符号Ｕは支持ユニットを示すもので、この支持ユニットＵは一対の直動案内軸受ａ，ｂから構成している。３つの支持ユニットＵｃ，Ｕｄ，Ｕｅを配置してテーブル機構を構成している。即ち、この実施例では、２つの支持ユニットＵｃ，Ｕｄは夫々の基台側案内部材２０１ａを所定距離をおいて対向させて平行に配置すると共に、他の１つの支持ユニットＵｅの基台側案内部材２０１ａは、上記支持ユニットＵｃ，Ｕｄの基台側案内部材１ａと直角の方向になるように配置され、概ね正方形の三辺上に位置するように配置されている。支持ユニットＵｅのテーブル側案内部材２０１ｂは、他の支持ユニットＵｃ，Ｕｄの基台側案内部材２０１ａと平行な方向に配置され、同様に、支持ユニットＵｃ，Ｕｄのテーブル側案内部材２０１ｂは支持ユニットＵｅの基台側案内部材２０１ａと平行な方向に配置される。基台側案内部材２０１ａを基台２０５に固定すると共に、テーブル側案内部材２０１ｂをテーブル２０６に固定する。支持ユニットＵｃ，Ｕｄのテーブル側案内部材２０１ｂは一体に構成している。基台２０５には夫々の支持ユニットＵｃ，Ｕｄ，Ｕｅの基台側案内部材１ａに並べてボールねじ２０７を設置し、更にこのボールねじ２０７を回転駆動するモータ２０８を設置すると共に、このボールねじ２０７に螺合したナット２０９を接続部材２１０により基台側移動部材２０２ａに接続しており、これらが基台側移動部材２０２ａと基台２０５間の直線送り機構を構成している。
【０００８】
図３３はテーブル２０６の初期状態を示すものであり、図３４は従来の第２例による特許文献２のテーブルを運動させた状態を示す説明的平面図である。
支持ユニットＵｃ，Ｕｄの基台側移動部材２０２ａを直線送り機構により等距離送ることにより、テーブル２０６を前進方向に円滑に移動させることができる。ナット２０９を等距離Ａだけ前進させると基台側移動部材２０２ａが基台側案内部材２０１ａに沿って前進し、同時にテーブル側移動部材２０２ｂも前進する。テーブル側案内部材２０１ｂは、テーブル側移動部材２０２ｂと共に前進し、従ってテーブル２０６も前進する。テーブル２０６が前進すると、支持ユニットＵｅのテーブル側案内部材２０１ｂもこれと共に前進する。また、支持ユニットＵｅの基台側移動部材２０２ａを直線送り機構により距離Ｂだけ左方向に送ることにより、テーブル２０６を円滑に左方向に移動させることができる。
支持ユニットＵｃ，Ｕｄの上述した直線送り機構により、図中右側の基台側移動部材２０２ａを距離Ａだけ前進させると共に、左側の基台側移動部材２０２ａは距離Ａだけ後退させる。このような動作により、支持ユニットＵｃ，Ｕｄのテーブル側案内部材２０１ｂは図３４に示すように当初の状態から角度ａだけ反時計回りに回動し、これと共にテーブル２０６が旋回する。
３つの支持ユニットにより、テーブルを縦横方向、即ちＸＹ方向と、旋回方向、即ちθ方向に運動することができる。
【０００９】
従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージを説明する。
図３５は従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージの基本構成を示す斜視図、図３６は従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージに搭載されたアライメントモジュールの基本構成を示す斜視図である。
図のように、３つのアライメントモジュール３０６と、１つの３自由度機構３１６を、ベース３０７に配置し、ステージ３０４をＸＹθ移動できるようにしている。アライメントモジュール３０６および３自由度機構３１６は、直動案内３２１と直動案内ブロック３２２から成る並進部と、回転軸受（クロスローラベアリング）３１３から成る回転部を持ち、アライメントモジュール３０６は、モータ１を回転することで、並進部を移動させるボールねじ３０５を有している。
図３７は従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージの平面図および計算式に用いる記号の説明図、図３８は従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージのθ回転を示す図である。
任意のテーブル回転角δθを得るための各軸の相対送り量を求める式は以下になる。
Ｘ１軸：δＸ１＝Ｒｃｏｓ（δθ＋θＸ１＋θ０）−Ｒｃｏｓ（θＸ１＋θ０）
Ｘ２軸：δＸ２＝Ｒｃｏｓ（δθ＋θＸ２＋θ０）−Ｒｃｏｓ（θＸ２＋θ０）
Ｙ軸  ：δＹ＝Ｒｃｏｓ（δθ＋θＹ＋θ０）−Ｒｃｏｓ（θＹ＋θ０）
ここで、
δＸ１；Ｘ１軸の相対送り量（ボールねじの送り量）
δＸ２：Ｘ２軸の相対送り量（ボールねじの送り量）
δＹ：Ｙ軸の相対送り量（ボールねじの送り量）
θＸ１：Ｘ１軸に連結されたクロスローラーリング中心の角度位置
θＸ２：Ｘ２軸に連結されたクロスローラーリング中心の角度位置
θＹ：Ｙ軸に連結されたクロスローラーリング中心の角度位置
θ０：計算動作前のテーブル角度
δθ：テーブル回転角
Ｒ：角軸に連結されたクロスローラリング中心を通る仮想円の半径
上記のように、現在のテーブル回転量（θｉ＋θ０）と次の回転量δθを元に電動機の移動量δｉを求め、テーブルをθ動作する。ここで、ｉはＸ１，Ｘ２もしくはＹの意である。
ステージ３０４をＸ方向に移動するには、Ｘ１とＸ２軸を同量駆動し、Ｙ方向に移動するにはＹ軸を駆動する。
このように、ステージ３０４をＸＹθ動作できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の第１例である特許文献１のＸＹ−θ軸の微調整機構、従来の第２例である特許文献２の縦横移動旋回テーブル機構、従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージは、並進移動を利用してテーブル等を回転・旋回移動する装置となっていて、電動機の並進移動量とテーブルの回転移動量の間には非線形性の問題がある。テーブルの正回転と逆回転、テーブルの等間隔の角度移動といった動作において、並進移動量はそれぞれ異なる値となる課題がある。これにより、テーブルを回転・旋回するために必要な電動機の並進移動量は精密に計算する必要があるという問題があった。
【００１１】
また、従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージに示された演算方法の場合は、動作指令作成時において、電動機の並進移動量とテーブルの回転移動量の間には非線形性の問題と、演算上に生じる桁落ち等が誤差要因となるので、テーブルを繰り返して回転動作させると、誤差が蓄積して本来位置決めされるべき位置からずれるというような問題もあった。
特に、電動機をリニアモータにすると、機構的に並進駆動を行う機構的な誤差要因が減少し、位置決め精度が向上するものの、動作指令作成時の誤差が顕著に表れる問題もあった。
【００１２】
また、第１例である特許文献１のＸＹ−θ軸の微調整機構、従来の第２例である特許文献２の縦横移動旋回テーブル機構、従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージでは、装置の設置状態が変わった場合に生じるテーブルに掛かる重力や、テーブル動作方向へ荷重、加速度が掛かる場合について、考慮されておらず、アライメント装置が使用される条件によっては、テーブルの自重、掛かる荷重もしくは加速度による動作方向へのズレが生じる問題もあった。
さらに、第１例である特許文献１のＸＹ−θ軸の微調整機構、従来の第２例である特許文献２の縦横移動旋回テーブル機構、従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージでは、上記の動作指令作成時の誤差や、テーブルに掛かる自重、荷重、加速度による動作方向へのズレを含む要因により、テーブル回転時に回転中心が移動して、回転精度が低下する問題もあった。
【００１３】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、テーブルが大型化しても、テーブルや対象物による荷重を駆動機構ユニットがバランス良く分散して支持し、かつ精度良くテーブルを動作させるために、動作指令演算装置と、記憶手段と、第１の演算部と、第２の演算部とを備え、テーブルの機械的な基準形態と、現在のテーブルの回転量と、現在の電動機の位置とを記憶し、基準形態から次の回転による最終的なテーブルの回転位置になるまでに必要な電動機の位置を計算し、現在の電動機の位置と最終的な電動機の位置の差から次に必要な電動機の移動量を算出することができるアライメント装置、このアライメント装置を実現できる回転動作指令演算方法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】
【００１４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、機台部に配置された駆動機構を介して対象物を搭載するテーブルをＸＹθ、Ｙθ、もしくはθ動作させて所定の位置に位置決めし、
前記駆動機構は、並進自由度を持つ２つの並進自由度部と、回転自由度を持つ１つの回転自由度部とよりなる機構部と、
前記２つの並進自由度部と１つ回転自由度部の該自由度部を駆動するための電動機と、被検出体となる該機構部の動作量を検出する検出装置と、
動作指令を受けて前記電動機を制御する制御器とよりなる電動機制御装置と、
から構成される駆動機構ユニットを、前記テーブルのＸＹθ、Ｙθ、もしくはθ動作の自由度の数と少なくとも同じ数の前記電動機となるよう複数備えたものであり、
前記駆動機構ユニットは、前記制御器に前記動作指令を与える指令装置を備えると共に、
前記電動機を各々動作させることにより、前記テーブルをＸＹθ動作の２方向の並進移動と回転移動、Ｙθ動作の１方向の並進移動と回転移動、もしくはθ動作の回転移動させるように動作するアライメント装置において、
前記指令装置は、前記テーブルの移動のための並進と回転の動作指令を算出する動作指令演算装置と、を備え、
前記動作指令演算装置は、予め決められた前記テーブルの機械的な基準形態と現在の前記テーブルの回転量と、現在のそれぞれの前記電動機位置とを記憶する記憶手段と、を備え、
回転の動作指令を演算する場合には、前記動作指令演算装置は、前記基準形態から次の回転による最終的な前記テーブルの回転位置になるまでに必要な前記電動機の位置を計算する第１の演算部と、前記記憶手段に記憶している現在の前記電動機のそれぞれの移動量と最終的な前記電動機の位置の差から次に必要なそれぞれの前記電動機の移動量を算出する第２の演算部とを有することを特徴とするアライメント装置とするものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、機台部に配置された駆動機構を介して対象物を搭載するテーブルをＸＹθもしくはＹθ動作させて所定の位置に位置決めし、
前記駆動機構は、並進自由度を持つ２つの並進自由度部と、回転自由度を持つ１つの回転自由度部とよりなる機構部と、
前記２つの並進自由度部と１つ回転自由度部の該自由度部を駆動するための電動機と、被検出体となる該機構部の動作量を検出する検出装置と、
動作指令を受けて前記電動機を制御する制御器とよりなる電動機制御装置と、
から構成される駆動機構ユニットを複数備えたものであり、
前記駆動機構ユニットは、前記制御器に前記動作指令を与える指令装置を備えると共に、
前記電動機を各々並進方向もしくは回転方向に動作させることにより、前記テーブルをＸＹθ動作の２方向の並進移動と回転移動、もしくはＹθ動作の１方向の並進移動と回転移動させるように動作するアライメント装置において、
前記指令装置は、前記テーブルの移動のための並進と回転の動作指令を算出する動作指令演算装置と、
前記テーブルの重心もしくは回転中心に配置された前記駆動機構ユニットと、前記重心もしくは前記回転中心から離れた位置に配置される前記駆動機構ユニットとを対とする少なくとも１つの組み合わせと、を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアライメント装置において、前記動作指令演算装置が、予め決められた前記テーブルの機械的な基準形態と現在の前記テーブルの回転量と、現在のそれぞれの前記電動機位置とを記憶する記憶手段と、を備え、
回転の動作指令を演算する場合には、前記動作指令演算装置は、前記基準形態から次の回転による最終的な前記テーブルの回転位置になるまでに必要な前記電動機の位置を計算する第１の演算部と、前記記憶手段に記憶している現在の前記電動機のそれぞれの移動量と最終的な前記電動機の位置の差から次に必要なそれぞれの前記電動機の移動量を算出する第２の演算部とを有することを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１もしくは４に記載のアライメント装置において、前記駆動機構が、並進自由度を２つ持つ前記並進自由度部と、回転自由度を１つ持つ前記回転自由度部とよりなり、前記電動機を含まない３自由度機構をさらに有することを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１もしくは４に記載のアライメント装置の少なくともＹθ動作する少なくとも２自由度を持つ前記テーブルにおいて、
並進自由度を１つ持つ前記並進自由度部と、回転自由度を１つ持つ前記回転自由度部とよりなる２自由度機構を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のアライメント装置において、前記２自由度機構に少なくとも１つの前記電動機を有する２自由度駆動機構ユニットを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のアライメント装置のθ動作する自由度を有する前記テーブルにおいて、
１つの回転自由度を有し前記テーブルを支持する回転１自由度機構を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１、２、４、５、７のいずれか１項記載のアライメント装置において、前記駆動機構ユニット、前記３自由度機構、前記２自由度機構のいずれかの並進自由度もしくは回転自由度の動作、もしくは前記回転１自由度機構の回転自由度の動作を保持するブレーキ機構を有することを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１、２、４、５、７のいずれか１項記載のアライメント装置において、前記駆動機構ユニット、前記３自由度機構、前記２自由度機構、２自由度駆動機構ユニットのいずれかが、前記並進自由度部もしくは前記並進駆動部を直線案内と直線案内ブロックから構成しており、前記直線案内の直線精度を保つように補助する直線案内補助板を供えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１、請求項２、４、５、７のいずれか１項記載のアライメント装置において、前記駆動機構ユニット、前記３自由度機構、前記２自由度機構、２自由度駆動機構ユニット、前記回転１自由度機構のいずれかが、前記回転自由度部を曲線案内と曲線案内ブロックから構成しており、前記曲線案内の曲線精度を保つように補助する曲線案内補助板を供えたことを特徴とするとするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によると、ＸＹθ、Ｙθ、もしくはθに動作するテーブルを、演算上の誤差を少なくして、精度良くθ動作できる。
また、請求項２に記載の発明によると、効率良く電動機を配置して、ＸＹθ、Ｙθ、もしくはθに動作するテーブルにすることができ、テーブルをθ動作する際に、回転中心に備えられた電動機を用いて、回転中心を保持したり、補正することができ、テーブルを精度良くθ動作できる。さらに、テーブルを並進動作する際に、テーブル重心を駆動しつつ、テーブルのブレが無いように、テーブル端側の電動機で補正しながら駆動できる。
また、請求項３に記載の発明によると、ＸＹθ、Ｙθ、もしくはθに動作するテーブルを、演算上の誤差を少なくして、テーブルを精度良くθ動作できる。
また、請求項４に記載の発明によると、３自由度を持つ機構でテーブルを支持できるので、ＸＹθ、Ｙθもしくはθ動作するテーブルに支障なく、テーブルを複数で支持することができ、テーブルの撓みを抑制することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、２自由度を持つ機構でテーブルを支持できるので、Ｙθもしくはθ動作するテーブルに支障なく、テーブルを複数で支持することができ、テーブルの撓みを抑制することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、テーブルをθ動作する際に、回転中心のある並進自由度に備えられた電動機を用いて、回転中心を保持したり、補正することができ、テーブルを精度良くθ動作できる。
また、請求項７に記載の発明によると、１自由度を持つ機構でテーブルを支持できるので、θ動作するテーブルに支障なく、テーブルを複数で支持することができ、テーブルの撓みを抑制することができる。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明によると、アライメント装置のテーブルに重力や外力が付加される状況において、電動機の保持が効かない場合にも、テーブルを保持することや、アライメント装置や該テーブルに加速度が掛かる状況において、テーブルが振られることなく保持することができる。また、少なくともθ動作するテーブルにおいて、回転中心の位置にある並進自由度に備えられたブレーキ機構により回転中心を保持することで、テーブルを精度良くθ動作できる。
また、請求項９および１０に記載の発明によると、直線案内や曲線案内をテーブルの裏側に組み付ける際、テーブルの下での作業やテーブルを裏返す工程を省略して、直線案内補助板や曲線案内補助板と直線案内や曲線案内による作業をすることができ、直線案内や曲線案内の精度を出し、作業効率を上げ、かつ安全に組み付け作業することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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】
【００２１】
図１は、本発明の第１実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。図２は、本発明の第１実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。図３は、本発明の第１実施例を示すアライメント装置の駆動機構ユニットの側面図である。
図において、１は電動機（リニアモータ１Ｌ）、２は検出装置、３は制御器、４はテーブル、５は対象物、６は駆動機構ユニット、７は機台部、８は指令装置、１１は並進自由度部、１２は並進駆動部、１３は回転自由度部、２１は直線案内、２２は直線案内ブロック、２６は直線案内補助板、３１は動作指令演算装置、３２は記憶手段、３３は第１の演算部、３４は第２の演算部となっている。  
アライメント装置は機台部７とテーブル４の間において、図１および図２に示すように駆動機構ユニット６が４つ固定されている。
駆動機構ユニット６は２つの並進自由度と１つの回転自由度を持つ機構であり、１つの並進自由度には電動機１を有する並進駆動部１２を有する。電動機１にはリニアモータ１Ｌを用いている。リニアモータの無い並進自由度を持つ並進自由度部１１は、回転自由度を持つ回転自由度部１３を挟んで並進駆動部１２の上に装着されて駆動機構ユニット６を構成している。つまり、駆動機構ユニット６は、並進自由度、回転自由度、並進自由度、の構成となっている。並進駆動部１２と並進自由度部１１は直線案内２１と直線案内ブロック２２により並進自由度を構成している。また、直線案内補助板２６が駆動機構ユニット６の上につけられており、図３のように、下から機台部７、駆動機構ユニット６、直線案内補助板２６、テーブル４の順に構成されている。
駆動機構ユニット６は２つを並進駆動部１２がＸ方向に動作できるように機台部７に配され、残り２つの駆動機構ユニット６は２つを並進駆動部１２がＹ方向に動作できるように、機台部７、テーブル４の角に配置されている。
また、並進駆動部１１を構成するリニアモータ１Ｌには、それぞれ制御器３が接続されている。各制御器３にリニアモータ１Ｌを動作させるための動作指令信号を送出する指令装置８を備え、電動機制御装置となっている。指令装置８が動作指令を作成し、制御器３が動作指令に従って電動機１を動作させる。検出装置２は、並進駆動部１２の可動部の位置を読み取り、制御器３は動作指令との誤差を０にするように電動機１を制御する。
ここで、指令装置８は動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する。
【００２２】
本発明が特許文献１、特許文献２および非特許文献１と構成上異なる部分は、電動機１にリニアモータ１Ｌを用いた点と、直線案内補助板２６を有する点と、指令装置８は動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する部分である。
電動機１をリニアモータ１Ｌとしたことで、回転型モータを並進駆動にするためのボールねじ等の機械的な回転・並進の変換機構を使わないので、バックラッシュなどメカロスを生じない精度良い動作を実現できる。また、機械的な回転・並進の変換機構の保守が不要になる。
【００２３】
本発明の実施例では、図３のように、駆動機構ユニット６が、並進自由度、回転自由度、並進自由度、の構成となっており、並進自由度は直線案内２１と直線案内ブロック２２から構成されているために、直線案内２１をテーブル４側に精度良く組み付ける必要がある。
テーブル４が巨大化した場合、テーブル４を吊り上げたまま直線案内２１を精度良く組み付けるには危険である。また、テーブル４を裏返して直線案内２１を精度良く組み付けるには、テーブル４の表裏を変える作業が煩雑である。そこで、直線案内２１を直線案内補助板２６に精度よく組み付ければ、テーブル４と直線案内補助板２６を組み付ければよい。
直線案内２１の直線性を保つ組み付けが容易になる。
動作指令演算装置３１が記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点については、後述するが、これにより、テーブル４のθ動作に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を精度よく算出できる。
【００２４】
次に、アライメント装置の動作について説明する。
図４は本発明の第１実施例を示すアライメント装置のテーブルの並進移動を示す図、図５は本発明の第１実施例を示すアライメント装置のテーブルの回転移動を示す図である。
アライメント装置は図４、図５に示すようにテーブル４をＸＹθ方向へ移動できる。
テーブル４を並進方向に移動するためには、ＸＹの向きにリニアモータ１が配置された駆動機構ユニット６を用いて、リニアモータ１Ｌを２つ同方向に移動することで実現できる。Ｘ方向へのテーブル４の移動は、図４に示すように、Ｘ方向の向きにリニアモータ１が配置された駆動機構ユニット６ｂ、６ｄを同方向に動作させる。Ｙ方向の場合には、Ｙ方向の向きにリニアモータ１Ｌが配置された駆動機構ユニット６ａ，６ｃを同方向に動作させる。ＸとＹの方向に同時にリニアモータ１Ｌを移動すれは、テーブル４は斜めに移動する。ＸＹの移動量を調整すれば、斜めに並進移動する角度を決定できる。
これにより、テーブル４を並進方向に移動できる。
また、テーブル４を回転移動するには、ＸＹの向きに２つずつ配置された駆動機構ユニット６のリニアモータ１Ｌをそれぞれ反対方向に動作させ、図５のようにテーブル４を回転できる。
図５において、Ｏｏはテーブルの中心および回転中心、Ｒは回転半径、δθはテーブルの回転角度、δＺｉは駆動機構ユニット６のリニアモータ１の動作量である。
実線で示したテーブル４をＯｏ中心に回転するには、駆動機構ユニット６ａのリニアモータ１をδＺａｙ，駆動機構ユニット６ｂのリニアモータ１をδＺｂｘ，駆動機構ユニット６ｃのリニアモータ１をδＺｃｙ，駆動機構ユニット６ｄのリニアモータ１をδＺｄｘ，動作させれば良い。リニアモータ１が図５のように動作すれば、駆動機構ユニット６のリニアモータ１の無い並進自由度部１１、回転自由度部１３が作用するので、テーブル４がδθ回転する。
このδθ回転とそれぞれのリニアモータ１Ｌの移動量は、幾何学的に決定できる。
以上のように、テーブル４を回転方向に移動できる。
【００２５】
本実施例の図４、図５に示したテーブル４の移動に必要な動作指令を正確に指令装置８が、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令演算装置３１にて作成し、４つの制御器３に与え、４つの電動機１（リニアモータ１Ｌ）を正確に制御することで実現できる。
しかしながら、本発明の形態のようなアライメント装置では、テーブル４の回転に必要なリニアモータ１の移動量は幾何学的に算出する必要があるが、テーブル４の回転とリニアモータ１の並進移動には非線形的な関係があるので、テーブル４の動作制御には注意しなければならない課題がある。
【００２６】
図６は本発明の第１実施例を示すアライメント装置の課題であるテーブルの回転移動を示す図、図７は本発明の第１実施例を示すアライメント装置の課題であるテーブルの回転移動と電動機の並進移動の関係を示す図である。
図６はテーブル４をＯｏを中心に、初期位置Ａから２θ移動して位置Ｂへ、位置Ｂからー３θ移動して位置Ｃへ、位置Ｃからθ移動して位置Ａへ動作した例である。いずれもθに整数倍の正もしくは負のテーブル４の回転移動であるが、テーブル４とリニアモータ１Ｌの移動量は非線形な関係がある。また、テーブル４の正負回転によってリニアモータ１Ｌの並進移動量は非対称である。これらの関係をグラフにすると図７になる。
つまり、テーブル４の回転移動に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を求める演算は複雑になり、微小な移動量の算出時に桁落ちが発生するなどによる演算誤差を引き起こす可能性がある。図６のようなテーブル４の回転移動を繰り返すと、誤差が蓄積して指令した位置にテーブル４が位置決めできなくなる問題がある。
【００２７】
以上のような課題を解決するために、以下のような処理を行って精度良いテーブル４の回転が行えるように演算を行う。
なお、図６、図７に示した課題は、他の実施例においても共通の課題である。
図８は本発明の第１実施例を示すアライメント装置の演算処理方法を示す第１のフローチャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめに、テーブルの機械的な基準形態と、現在のテーブルの回転量と、現在のそれぞれの電動機位置とを記憶し、基準形態から次の回転による最終的な前記テーブルの回転位置になるまでに必要な電動機の位置を計算する。次に、現在のそれぞれの前記電動機位置と最終的な電動機の位置の差から次に必要なそれぞれの電動機の移動量を算出する。
このように、テーブルの機械的な基準形態を元に最終的なテーブルの移動場所を算出するので、演算上の桁落ちのような誤差を避けて、テーブルを動作することができ、高精度化できるのである。
【００２８】
図９は本発明の第１実施例を示すアライメント装置の演算処理方法を示す第２のフローチャートである。
この図を用いて図９の本発明の方法を具体的に説明する。図８の最初のステップは具体的にはＳＴＰ１とＳＴＰ２の２つの手順となる。ＳＴＰ１ではテーブルの機械的な基準形態を記憶手段３２に記憶する。ＳＴＰ２では現在のテーブルの回転量と、現在のそれぞれの電動機位置とを記憶手段３２に記憶する。ＳＴＰ３では第１の演算部３３にて、基準形態から次の回転による最終的な前記テーブルの回転位置になるまでに必要な電動機の位置を計算する。計算結果は記憶手段３２に記憶する。ＳＴＰ４では第２の演算部にて、記憶手段３２に記憶している現在のそれぞれの前記電動機位置と最終的な電動機の位置を使って差から次に必要なそれぞれの電動機の移動量を算出する。
このように、基準形態を元に最終位置を把握した上で、現在の位置からの電動器１の移動量を算出するので、演算上の桁落ちのような誤差を避けて、テーブルを動作することができ、高精度化できるのである。
つまり、本発明が非特許文献１と異なる回転動作指令演算方法の手順は、テーブルの機械的な基準形態を元に最終的なテーブルの移動場所を算出し、現在のそれぞれの前記電動機位置と最終的な電動機の位置の差から次に必要なそれぞれの電動機の移動量を算出する点である。
以上のように、テーブル４を回転方向に精度よく継続して移動できる。
【実施例２】
【００２９】
図１０は本発明の第２実施例を示すアライメント装置の上面図、駆動機構ユニットの配置図とテーブルの並進移動およびテーブルの並進移動後の回転移動を示す図である。
アライメント装置の構成は第１実施例と同じのため省略する。
本実施例が第１実施例と異なる部分は、テーブル４が並進移動した後に、テーブル４を回転移動する点である。
この場合には、テーブル４が並進移動した後の形態を、テーブルの機械的な基準形態とし、記憶手段３２に記憶すれば、第１実施例と同様に精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例３】
【００３０】
図１１は本発明の第３実施例を示すアライメント装置の使用形態を示す図である。アライメント装置は、第１実施例と同じ構成であるが、アライメント装置の使用形態が異なる。
図１０に示すようにアライメント装置６０（図１１）のＹ方向が重力方向になるように機械８０に設置されている。なお、図１１には省略したが、駆動機構ユニット６（図２）を制御器３が、指令装置８からの動作指令と検出装置２の差を無くすように制御する点と、指令装置８は、動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点は第１実施例と同様である。
本実施例では、第１実施例とは異なり、使用形態が異なるために、駆動機構ユニット６の電動機１を設置した並進自由度部１２（図３）の部分にブレーキ機構４１を付加したアライメント装置となっている。駆動機構ユニット６は、第１実施例と同様に４つ配置され、４つの駆動機構ユニット６すべてにブレーキ機構４１を有している。
このため、駆動機構ユニット６の電動機１を制御する制御器３の電源を切り、電動機１が保持力を失う場合には、ブレーキ機構４１を動作させ駆動機構ユニット６の電動機１を設置した並進自由度の部分を保持するので、最終的にはテーブル４を保持することができる。
よって、テーブル４が重力Ｇの影響を受ける形態であっても、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にテーブル４をＸＹθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例４】
【００３１】
図１２は本発明の第４実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図、図１３は本発明の第４実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
図において、１は電動機（リニアモータ１Ｌ）、２は検出装置、３は制御器、４はテーブル、５は対象物、６は駆動機構ユニット、７は機台部、８は指令装置、１１は並進自由度部、１２は並進駆動部、１３は回転自由度部、１６は３自由度機構、３１は動作指令演算装置、３２は記憶手段、３３は第１の演算部、３４は第２の演算部、となっている。
【００３２】
本実施例が第１実施例と異なる点は、駆動機構ユニット６を３つ配置された点と、駆動機構ユニット６の１つが２つの電動機１を有する点と、電動機１を持たない３自由度機構１６を有する点と、駆動機構ユニット６と３自由度機構１６の並進と回転自由度の構成順序である。
電動機１は、駆動機構ユニット６ａのリニアモータ１ａ，１ｂと１ｃ，１ｄが対になるように、駆動機構ユニット６ｂ、６ｃのリニアモータ１ｃ，１ｄを重心かつ回転中心となる位置から離して配置されている。
アライメント装置は機台部７とテーブル４の間において、図１１に示すように３つの駆動機構ユニット６と２つの３自由度機構１６が固定されている。
テーブル４の重心かつ回転中心とする位置に２つのリニアモータ１ａ，１ｂを備えた駆動機構ユニット６ａを配置している。つまり、駆動機構ユニット６ａは、２つの並進駆動部１２と回転自由度を持つ回転自由度部１３を持つ。駆動ユニット６ｂ，６ｃは１つのリニアモータ１Ｌを有する並進駆動部１２とリニアモータの無い並進自由度を持つ並進自由度部１１と回転自由度部１３を持つ。また、３自由度機構１６はリニアモータ１Ｌの無い２つの並進自由度１３と回転自由度部１３を持つ。駆動機構ユニット６と３自由度機構１６は、機台部７から並進自由度、並進自由度、回転自由度の機構を順に配置し、２つの並進自由度が直交する構成となっている。
駆動機構ユニット６ａの２つのリニアモータ１Ｌ（１ａ，１ｂ）は、駆動ユニット６ｂ，６ｃのそれぞれの１つのリニアモータ１Ｌ（１ｄ，１ｅ）と対となり、ＸとＹ方向へ２つのリニアモータ１Ｌが駆動する構成になっている。
また、指令装置８は、動作指令演算装置３１、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を有し、リニアモータ１Ｌには、それぞれ制御器３が接続され、指令装置８が制御器３に指令し、リニアモータ１Ｌを動作させる点は第１実施例と同じである。
アライメント装置の動作は第１実施例と同様であり、リニアモータ１の動作量が幾何学的に決定できる点も同じであるが、テーブル４の中心を回転中心として回転動作を行う場合は、駆動機構ユニット６ｂのリニアモータ１ｃと駆動機構ユニット６ｃのリニアモータ１ｄを回転する円周方向に駆動し、駆動機構ユニット６ａのリニアモータ１ａとリニアモータ１ｂは、駆動機構ユニット６ａの回転自由度部１２ａがテーブル４の回転中心として、ズレを生じないように位置を保持すればよい。また、回転移動のためのリニアモータ１ｃとリニアモータ１ｄの稼動によりテーブル４の回転中心が移動した場合には、元の回転中心位置に補正しても良い。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にテーブル４をＸＹθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
さらに、テーブルを並進動作する際に、テーブル４の重心をリニアモータ１ａもしくは１ｂが駆動しつつ、テーブルのブレが無いように、テーブル端側をリニアモータ１ｃもしくは１ｄが補正しながら駆動できる。
【実施例５】
【００３３】
図１４は本発明の第５実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。図１５は本発明の第５実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。本実施例はＹθ動作するテーブルの例である。
図において、１は電動機（リニアモータ１Ｌ）、２は検出装置、３は制御器、４はテーブル、５は対象物、６は駆動機構ユニット、７は機台部、８は指令装置、１１は並進自由自由度部、１２は並進駆動部、１３は回転自由度部、１７は２自由度機構、２１は直動案内、２２は直動案内ブロック、２３は回転用軸受、である。
本実施例が第１実施例と第２実施例と異なる点は、テーブル４をＹθ動作するために、２つの駆動機構ユニット６を、１方向の並進のみ駆動するように配置した点である。
また、２自由度機構１７を利用している点も第１実施例と異なる。
Ｙθ動作するアライメント装置であり、Ｘ動作ができない点以外は第１実施例と同様である。
なお、駆動機構ユニット６ａ，６ｂが、テーブル４の回転中心の横に設置されているので、テーブル４を回転時の正負のリニアモータ１Ｌの移動量が対称にはなるが、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第１実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をＹθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例６】
【００３４】
図１６は本発明の第６実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。図１７は本発明の第６実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
図において、１８は２自由度駆動機構ユニットであり、第５実施例の構成に対して、２自由度機構１７を２自由度駆動機構ユニット１８に変更した構成になっている。
テーブル４は第５実施例と同様にＹθ動作が可能であり、さらに、θ動作のためにリニアモータ１ａ，１ｂが動作した際に、回転中心が移動しないように２自由度駆動機構ユニット１８のリニアモータ１ｃで保持することができる。もし、θ動作のためにリニアモータ１ａ，１ｂが動作した場合にも、回転中心が移動しても、２自由度駆動機構ユニット１８を動作させ補正することもできる。
なお、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第５実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をＹθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例７】
【００３５】
図１８は本発明の第７実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。図１９は本発明の第７実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
図において、１６は３自由度機構であり、本実施例は、第６実施例の駆動機構ユニット６ｂを３自由度機構１６に取り替えた構成になっている。第６実施例と同様に、テーブル４をθ動作する場合には、回転中心が移動しないように２自由度駆動機構ユニット１８のリニアモータ１ｂで保持することができる。リニアモータ１ｂを保持し、駆動機構ユニット６のリニアモータ１ａを稼動すれば、テーブル４をθ動作できる。
なお、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第５実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をＹθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例８】
【００３６】
図２０は本発明の第８実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。図２１は本発明の第８実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
図において、１９は回転１自由度機構である。
本実施例は、テーブル４がθ動作のみ行う形態となった点が、第１実施例や第５実施例と異なり、テーブル４と機台部７を回転１自由度機構１９にて結合している。２つの駆動機構ユニット６ａ，６ｂのリニアモータ１ａ，１ｂを反対に稼動することで、テーブル４をθ動作させる構成になっている。テーブル４をθ動作するので、ＸＹ動作できない以外のθ動作については第１実施例と同様である。
なお、第５実施例と同様に、駆動機構ユニット６ａ，６ｂが、テーブル４の回転中心の横に設置されているので、テーブル４回転時の正負のリニアモータ１Ｌの移動量が対称にはなるが、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第１実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例９】
【００３７】
図２２は本発明の第９実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図、図２３は本発明の第９実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図、図２４は本発明の第９実施例を示すアライメント装置の回転１自由度機構の概略側面図である。本実施例は第８実施例から駆動機構ユニット６を１つ取り除いた構成になっている。また、本実施例で用いた１つの駆動機構ユニット６には、第１実施例と同様に、直線案内補助板２６を有している。なお、回転１自由度機構１８が円弧型の曲線案内２４と曲線案内ブロック２５を組み合わせることで実現している点が第８実施例と異なる。
この回転１自由度機構１８は、曲線案内２４がテーブル４側に、曲線案内ブロック２５が機台部７側に取り付けられているので、第１実施例の直線案内補助板２６と同じ理由から、曲線案内２４とテーブル４の間に曲線案内補助板２７を有する構造となっている。
テーブル４の動作に関しては、第８実施例と同様にテーブル４回転時の正負のリニアモータ１Ｌの移動量が対称にはなるが、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第１実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
なお、曲線案内補助板２７は、曲線案内２７の精度を保つように加工組み立てするものであり、曲線案内２４と曲線案内ブロック２５から回転自由度を構成するものであれば、本実施例の回転１自由度機構１９に限らず、これまでの実施例で述べた駆動機構ユニット６、３自由度機構１６、２自由度機構１７、２自由度駆動機構ユニット１８に用いても良い。
【実施例１０】
【００３８】
図２５は本発明の第１０実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。テーブル４は第１実施例と同様にＸＹθ動作が可能となっている。本実施例は、第１実施例の構成に加えた、第２実施例と同様の２つの電動機（リニアモータ１Ｌ）を持つ駆動機構ユニット６Ｂと、４つの駆動機構ユニット６Ａと、４つの３自由度機構１６が含まれ、４つの駆動機構ユニット６Ａ、１つの駆動機構ユニット６Ｂ、４つの３自由度機構１６が、図中のＡ〜Ｍの位置でテーブル４を支持しているため、テーブル４の撓みを小さく抑える構成になっている。なお、図２５には省略したが、駆動機構ユニット６を制御器３が、指令装置８からの動作指令と検出装置２の差を無くすように制御する点と、指令装置８は、動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点は第１実施例と同様である。  
本実施例が、テーブル４のＸＹθ動作に必要なリニアモータ１Ｌの動作量が幾何学的に決定できる点は第１実施例と同じである。
また、例えば、ＸＹ動作時には、Ｆ，Ｇ、Ｈ，Ｉの位置にある駆動機構ユニット６Ａのリニアモータ１Ｌを機能させず、３自由度機構１６と同じ機能として用いても良い。
テーブル４をθ動作させる場合、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置にある駆動機構ユニット６Ａでは、テーブル４の正負でリニアモータ１Ｌの移動量が異なる。Ｆ，Ｇ、Ｈ，Ｉの位置にある駆動機構ユニット６Ａでは、テーブル４の正負回転でリニアモータ１Ｌの移動量が対称になる。Ａの位置にある駆動機構ユニット６Ｂはテーブル４の回転中心がずれないように、ＸＹ方向に対して保持したり補正することが可能となっている。
また、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第１実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例１１】
【００３９】
図２６は本発明の第１１実施例を示すアライメント装置を備えた旋回テーブルである機械制御システムの上面図と正面図である。本実施例の機械制御システムは２層構造になっており、６０はアライメント装置、６１は旋回テーブルである。アライメント装置６０は第１実施例に示したアライメント装置６０に、３自由度機構１６を加えた構成であり、旋回テーブル６１は回転型の電動機１Ｒと、曲線案内２４と曲線案内ブロック２５からなる回転１自由度機構１９と、から構成されている。なお、図２６には省略したが、駆動機構ユニット６を制御器３が、指令装置８からの動作指令と検出装置２の差を無くすように制御する点と、指令装置８は、動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点は第１実施例と同様である。さらに、図２６には省略したが、旋回テーブル６１の駆動機構部５９を電動機１によって動作させるための制御器３や指令装置８を備えている。
アライメント装置６０にはθ動作範囲に制限があるので、旋回テーブル６１によりθ動作範囲を広げ、粗・蜜のθ動作を使い分ける構成になっている点が第１実施例とは異なる。
アライメント装置６０はＸＹθ動作する点は、第１実施例と同じであり、テーブル４の正負のθ動作で駆動機構ユニット６のリニアモータ１Ｌの動作量が異なる点と、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第１実施例と同様である。
よって、アライメント装置６０については、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例１２】
【００４０】
図２７は本発明の第１２実施例を示すアライメント装置を備えた並進テーブルである機械制御システムの上面図と正面図である。本実施例の機械制御システムは２層構造になっており、６０はアライメント装置、６２は並進テーブルである。アライメント装置６０は第９実施例に示したテーブル４をθ動作のみする構成であり、１つの駆動機構ユニット６と回転１自由度機構１９を有する。回転１自由度機構１９は曲線案内２４と曲線案内ブロック２５の組み合わせて構成している。並進テーブル６２は駆動機構部５９によって、上層のアライメント装置６０を並進移動する。並進テーブル６２はリニアモータ１Ｌとリニアスケール２と、直線案内２１と直線案内ブロック２２によって構成されている。
なお、図２７には省略したが、駆動機構ユニット６を制御器３が、指令装置８からの動作指令と検出装置２の差を無くすように制御する点と、指令装置８は、動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点は第１実施例と同様である。さらに、図２７には省略したが、並進テーブル６２の駆動機構部５９を電動機１によって動作させるための制御器３や指令装置８を備えている。
本実施例のアライメント装置６０が第９実施例と異なるのは、回転１自由度機構１９にブレーキ機構４１を備えた点である。曲線案内ブロック２５近くにブレーキ機構４１を備え、曲線案内２４を掴むことでテーブル４のθ動作を保持する。アライメント装置６０のテーブル４が重力によって動作することは無いが、駆動機構部５９によって、アライメント装置６０が駆動されるために、駆動機構ユニット６の電動機１（リニアモータ１Ｌ）の保持力だけでは、テーブル４が振られることがある。これを防止するために、ブレーキ機構４１を備えている。
アライメント装置６０に関しては、第９実施例に示したように、テーブル４の回転時の正負のリニアモータ１Ｌの移動量が対称にはなるが、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点は第１実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例１３】
【００４１】
図２８は本発明の第１３実施例を示すアライメント装置を備えた機械である機械制御システムの上面図と正面図である。本実施例の機械制御システムは２層構造の部分と門型固定機構から成っている。
２層構造の部分には、上層のＹθ動作できるアライメント装置６０と駆動機構部５９を有する並進テーブル６２である。アライメント装置６０は並進テーブル６２を機台部７とする第５・第６実施例に示した形態の変形型であり、Ｙθ動作できるアライメント装置６０を９０°回転して配したＸθ動作できるアライメント装置６０となっている。アライメント装置６０には、２つの駆動機構ユニット６ａ，６ｂと、２つの３自由度機構１６ａ，１６ｂと、１つの２自由度機構１７を備え、駆動機構ユニット６ａ，６ｂと３自由度機構１６ａ，１６ｂと２自由度機構１７にはＸＹ方向を保持するブレーキ機構４１を有している。
Ｘθ動作できるアライメント装置６０の機台部７を並進移動するように、リニアモータ１Ｌと直線案内２１と直線案内ブロック２２から構成された駆動機構部５９が並進テーブル６２をＹ方向へ動作させ、アライメント装置６０全体をＹ方向へ移動することができる。
なお、図２８には省略したが、駆動機構ユニット６を制御器３が、指令装置８からの動作指令と検出装置２の差を無くすように制御する点と、指令装置８は、動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点は第１実施例と同様である。さらに、図２８には省略したが、並進テーブル６２の駆動機構部５９を電動機１によって動作させるための制御器３や指令装置８を備えている。
【００４２】
本実施例のアライメント装置６０が第５・第６実施例と異なるのは、駆動機構ユニット６ａ，６ｂと３自由度機構１６ａ，１６ｂと２自由度機構１７にはＸＹ方向を保持するブレーキ機構４１を有している点である。
アライメント装置６０において、駆動機構ユニット６ａ，６ｂのリニアモータ１Ｌを同方向に駆動することによって、テーブル４をＸ方向へ並進移動することができる。また、駆動機構ユニット６ａ，６ｂのリニアモータ１Ｌをそれぞれ反対方向に駆動すれば、テーブル４をθ回転できる。テーブル４をθ回転する際、２自由度機構１７に搭載したブレーキ機構４１を作用させれば、テーブル４の回転中心が移動することなく、θ回転できる。
また、並進テーブル６２をＹ方向へ動作させる際、アライメント装置６０のテーブル４が駆動機構部５９の動作に伴い、振られないように、駆動機構ユニット６ａ，６ｂと３自由度機構１６ａ，１６ｂと２自由度機構１７に搭載したブレーキ機構４１を作用させることができる。
アライメント装置６０のθ動作においては、第１実施例と同様に、テーブル４の回転時の正負のリニアモータ１Ｌの移動量が非対称となる。さらに、テーブル４の回転量とリニアモータ１Ｌの移動量が非線形関係である点も第１実施例と同様である。
よって、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【実施例１４】
【００４３】
図２９は本発明の第１４実施例を示すアライメント装置を備えた機械であるガントリ機構である機械制御システムの上面図と正面図である。
ガントリ機構６４とアライメント装置６０から構成されている。アライメント装置６０は第１実施例に示したＸＹθ動作する構成である。なお、アライメント装置６０の駆動機構ユニット６はテーブル４とガントリ機構６４の間に配置され、機台部７はガントリ機構６４が兼ねている。
ガントリ機構６４は、２つの駆動機構部５９によってガントリ可動部６３をＹ方向に駆動可能な機構であり、ガントリ可動部６３にはさらに駆動機構部５９を有しており、Ｘ方向にＸ軸テーブル６５を駆動する。ガントリ機構６４の駆動機構部５９は、リニアモータ１Ｌと直線案内２１と直線案内ブロック２２から構成されている。
なお、図２９には省略したが、駆動機構ユニット６を制御器３が、指令装置８からの動作指令と検出装置２の差を無くすように制御する点と、指令装置８は、動作指令演算装置３１を有し、記憶手段３２、第１の演算部３３、第２の演算部３４を用いて動作指令を作成する点は第１実施例と同様である。さらに、図２９には省略したが、ガントリ可動部６３の駆動機構部５９を電動機１によって動作させるための制御器３や指令装置８を備えている。
本実施例のアライメント装置６０は、機台部７がガントリ機構６４と兼ねている以外は、第１実施例に示したアライメント装置と同一のため、第１実施例と同様にテーブル４の回転に必要なリニアモータ１Ｌの移動量を算出すれば、第１実施例と同様にして、テーブル４をθ動作でき、精度よく、継続してテーブル４を回転移動できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
駆動機構ユニットを機台部の１平面に配しているのでテーブルを薄型にできる。
テーブルが大型化しても、荷重が分散されて支持される工作機械のアライメント装置などにも適用できる。
また、薄型のアライメント装置となるため、その他の作業を行う機械および機械制御システム全体の機械の高さを低く作成できる。このため、重心が低い安定した装置が実現でき、剛性を向上できるので、振動が発生しにくくなり、駆動機構部の動作性能を向上できる。つまり、機械制御システム全体の性能を向上できる効果がある。
また、駆動機構ユニットに搭載した検出装置を用いて位置制御するので、テーブルが大型化しても、テーブルの外周近くに駆動機構ユニットを配置すれば、テーブル回転動作はテーブル中心で位置検出を行うよりも分解能が上がり、性能が向上する効果もある。
さらに、アライメント装置の上から作業させる部分の機械の高さを低く作成できるので、その材料を抑えて低コスト化できる。また、上記部位は軽量化できるので、機械および機械制御システムの製造・組み立て作業も簡単になる。
加えて、本構造では駆動機構ユニットの配置により、回転型モータを用いては実現できないテーブルの中央を抜いた中抜き構造化も可能であり、使用用途を広げることができる。
さらに、装置が大型化しても、特殊な大型電動機を使用せず、標準的な電動機を複数利用して、駆動力を分散するように構成できるので、装置部品の納期やコストの面で、大型の特殊品に比べて安易に調達できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の駆動機構ユニットの概略側面図である。
【図４】本発明の第１実施例を示すアライメント装置のテーブルの並進移動を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例を示すアライメント装置のテーブルの回転移動を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の課題であるテーブルの回転移動を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の課題であるテーブルの回転移動と電動機の並進移動の関係を示す図である。
【図８】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の演算処理方法を示す第１のフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施例を示すアライメント装置の演算処理方法を示す第２のフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施例を示すアライメント装置の上面図、駆動機構ユニットの配置図とテーブルの並進移動およびテーブルの並進移動後の回転移動を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施例を示すアライメント装置の使用形態を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図１３】本発明の第４実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図１４】本発明の第５実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図１５】本発明の第５実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図１６】本発明の第６実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図１７】本発明の第６実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図１８】本発明の第７実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図１９】本発明の第７実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図２０】本発明の第８実施例を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図２１】本発明の第８実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図２２】本発明の第９実施例を示すアライメント装置を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図２３】本発明の第９実施例を示すアライメント装置の模擬図および制御ブロック図である。
【図２４】本発明の第９実施例を示すアライメント装置の回転１自由度機構の概略側面図である。
【図２５】本発明の第１０実施例を示すアライメント装置を示すアライメント装置の上面図および駆動機構ユニットの配置図である。
【図２６】本発明の第１１実施例を示すアライメント装置を備えた旋回テーブルである機械制御システムの上面図と正面図である。
【図２７】本発明の第１２実施例を示すアライメント装置を備えた並進テーブルである機械制御システムの上面図と側面図、正面図である。
【図２８】本発明の第１３実施例を示すアライメント装置を備えた並進テーブルである機械制御システムの上面図と正面図である。
【図２９】本発明の第１４実施例を示すアライメント装置を備えた機械であるガントリ機構である機械制御システムの上面図と正面図である。
【図３０】従来の第１例である特許文献１のＸＹ−θ軸の微調整機構を示す斜視図である。
【図３１】従来の第１例である特許文献１の図３０に係るモータを制御する系統例である。
【図３２】従来の第１例である特許文献１の別形態のＸＹ−θ軸の微調整機構を示す平面図である。
【図３３】従来の第２例による特許文献２の縦横移動旋回テーブル機構を構成するための支持ユニットの配置の実施例を示す説明的平面図である。
【図３４】従来の第２例による特許文献２のテーブルを運動させた状態を示す説明的平面図である。
【図３５】従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージの基本構成を示す斜視図である。
【図３６】従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージに搭載されたアライメントモジュールの基本構成を示す斜視図である。
【図３７】従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージの平面図および計算式に用いる記号の説明図である。
【図３８】従来の第３例である非特許文献１のアライメントステージのθ回転を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  電動機  １Ｌ  リニアモータ  １Ｒ  回転型モータ
２  検出装置
３  制御器
４  テーブル
５  対象物
６  駆動機構ユニット
７  機台部
８  指令装置
１１  並進自由度部
１２  並進駆動部
１３  回転自由度部
１６  ３自由度機構
１７  ２自由度機構
１８  ２自由度駆動機構ユニット
１９  回転１自由度機構
２１  直線案内
２２  直線案内ブロック
２４  曲線案内
２５  曲線案内ブロック
２６  直線案内補助板
２７  曲線案内補助板
３１  動作指令演算装置
３２  記憶手段
３３  第１の演算部
３４  第２の演算部
４１  ブレーキ機構
４６  駆動機構
５９  駆動機構部
６０  アライメント装置
６１  旋回テーブル
６２  並進テーブル
６３  ガントリ可動部
６４  ガントリ機構
６５  Ｘ軸テーブル
７９  門型固定機構
８０  機械
【図１】
2008021098.tif 000003
【図２】
2008021098.tif 000004
【図３】
2008021098.tif 000005
【図４】
2008021098.tif 000006
【図５】
2008021098.tif 000007
【図６】
2008021098.tif 000008
【図７】
2008021098.tif 000009
【図８】
2008021098.tif 000010
【図９】
2008021098.tif 000011
【図１０】
2008021098.tif 000012
【図１１】
2008021098.tif 000013
【図１２】
2008021098.tif 000014
【図１３】
2008021098.tif 000015
【図１４】
2008021098.tif 000016
【図１５】
2008021098.tif 000017
【図１６】
2008021098.tif 000018
【図１７】
2008021098.tif 000019
【図１８】
2008021098.tif 000020
【図１９】
2008021098.tif 000021
【図２０】
2008021098.tif 000022
【図２１】
2008021098.tif 000023
【図２２】
2008021098.tif 000024
【図２３】
2008021098.tif 000025
【図２４】
2008021098.tif 000026
【図２５】
2008021098.tif 000027
【図２６】
2008021098.tif 000028
【図２７】
2008021098.tif 000029
【図２８】
2008021098.tif 000030
【図２９】
2008021098.tif 000031
【図３０】
2008021098.tif 000032
【図３１】
2008021098.tif 000033
【図３２】
2008021098.tif 000034
【図３３】
2008021098.tif 000035
【図３４】
2008021098.tif 000036
【図３５】
2008021098.tif 000037
【図３６】
2008021098.tif 000038
【図３７】
2008021098.tif 000039
【図３８】
2008021098.tif 000040