(57)【要約】【課題】  本発明は駆動力の反力による影響を解消することを課題とする。【解決手段】  ステージ装置１０は、基礎１２上に固定された固定ベース１４と、固定ベース１４上に支持された基板テーブル１６と、基板テーブル１６の上方を跨ぐように横架された可動ステージ１８と、可動ステージ１８の両端部をＹ方向に駆動する一対のリニアモータ２０Ａ,２０Ｂと、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂを並進駆動させる制御装置２３とを有する。モータ支持部３４Ａ，３４Ｂの支柱部３４Ａ2，３４Ｂ2の下端と固定ベース１４との間には、スライド機構３５Ａ，３５Ｂが設けられている。リニアモータ２０Ａ,２０Ｂが可動ステージ１８をＹ方向に駆動する際は、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂが可動ステージ１８の移動方向と逆方向に移動する。これにより、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂからの反力が影響せず、可動ステージ１８の駆動制御を高精度に行うことが可能になる。【選択図】  図１
2005331402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎に固定された固定ベースと、該固定ベースに対して移動可能に設けられたステージと、前記ステージに駆動力を付与する駆動手段と、前記駆動手段を支持する支持部と、前記ステージが所定速度で移動するように前記駆動手段を制御する制御手段とを有するステージ装置において、
前記支持部の下端と前記固定ベースまたは前記基礎との間に前記駆動手段による駆動力で前記ステージを移動させる際の反力を吸収するための反力吸収手段を設けたことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記反力吸収手段は、前記支持部が前記駆動手段からの反力に応じて前記ステージと逆方向にスライドするように移動可能に支持するスライド機構を有することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記スライド機構は、
前記支持部の移動方向をガイドするガイド部と、
前記ガイド部に転動可能に設けられたころがり部材と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記ガイド部は、前記支持部の移動後に前記支持部を復帰させる復帰手段を有することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステージ装置に係り、特にステージを移動させる際に発生する反力によるステージの動作精度の低下を解消するよう構成されたステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ステージ装置と呼ばれる装置は、門型のＹステージがテーブル上に吸着された基板の上方を一定速度で移動するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記Ｙステージは、移動方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に延在しており、基板を跨ぐように両端部が一対のガイド部材により移動可能に支持され、且つ一対のリニアスケール（位置検出器）により移動位置が検出される。そして、Ｙステージの両端は、一対のリニアモータ（駆動手段）により移動方向に駆動される。一対のリニアモータは、固定ベースに固定された支持部に支持されている。
【０００４】
そのため、上記ステージ装置では、リニアモータの駆動力によりＹステージを駆動させる際には、その反力がリニアモータを支持する支持部に伝わり、支持体を介して固定ベースに逃がすように構成されている。
【特許文献１】特開平９−２１９３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のステージ装置では、基板の大型化に伴うＹステージの大型化に伴いＹステージをより高速で移動させる際には、より大きな駆動力が必要になると共に、その反力も増大することになり、支持部が反力に応じて撓むように動作することになる。その結果、支持体の振動が収束するのに時間がかかると共に、リニアモータのコイルの上下方向に対向する上下ヨークの相対位置がずれてしまうという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決したステージ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】
請求項１記載の発明は、固定ベースと、該固定ベースに対して移動可能に設けられたステージと、前記ステージに駆動力を付与する駆動手段と、前記固定ベースに固定され前記駆動手段を支持する支持部と、前記ステージが所定速度で移動するように前記駆動手段を制御する制御手段とを有するステージ装置において、前記支持部の下端と前記固定ベースとの間に前記駆動手段による駆動力で前記ステージを移動させる際の反力を吸収するための反力吸収手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明の前記反力吸収手段は、前記支持部が前記駆動手段からの反力に応じて前記ステージと逆方向にスライドするように移動可能に支持するスライド機構を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明の前記スライド機構は、前記支持部の移動方向をガイドするガイド部と、前記ガイド部に転動可能に設けられたころがり部材と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明の前記ガイド部は、前記支持部の移動後に前記支持部を復帰させる復帰手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持部の下端と固定ベースとの間に駆動手段による駆動力でステージを移動させる際の反力を吸収するための反力吸収手段を設けたため、より大きな駆動力が駆動手段で発生させられた場合でも駆動力の反力を吸収することができ、反力が外乱となることを防止できる。そのため、駆動力の反力により支持部が撓むことを防止できると共に、ステージを高速度で駆動する場合でも反力の影響を受けることなく、高精度に制御することが可能になる。
【００１２】
また、支持部が駆動手段からの反力に応じてステージと逆方向にスライドすることにより、反力を支持部全体の質量で吸収することが可能になり、ステージを高速度で駆動する場合でも反力の影響を受けることなく、高精度に制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明になるステージ装置の実施例１を示す斜視図である。図２は図１に示すステージ装置の正面図である。図３はリニアモータ２０Ｂ及びガイド部３０Ｂの構成を拡大して示す正面図である。図４はリニアモータ２０Ｂ及びガイド部３０Ｂの構成を拡大して示す平面図である。
図１乃至図４に示されるように、ステージ装置１０は、ガントリ移動型ステージであり、コンクリート製の基礎１２上に固定された固定ベース１４と、固定ベース１４上に支持された基板テーブル１６と、基板テーブル１６の上方を跨ぐように横架された可動ステージ１８と、可動ステージ１８の両端部をＹ方向に駆動する一対のリニアモータ（駆動手段）２０Ａ,２０Ｂと、可動ステージ１８の両端部の移動位置を検出するリニアスケール２２Ａ，２２Ｂと、リニアスケール２２Ａ，２２Ｂからの位置検出信号に基づいてリニアモータ２０Ａ,２０Ｂを並進駆動させる制御装置２３とを有する。尚、図３、図４にリニアスケール２２Ａは図示されていないが、リニアスケール２２Ｂと同一構成であるので、リニアスケール２２Ａの説明は省略する。
【００１５】
固定ベース１４は、鉄骨を格子状に組み合わせた強固な構成であり、基礎１２に対して複数の固定部材（図示せず）を介して固定されている。また、固定ベース１４の上面には、振動を吸収する除振ユニット２６が設けられており、除振ユニット２６の上部には石定盤２８が支持されている。この石定盤２８は、鉄等の金属よりも熱膨張率が小さく、且つ強度の高い石材からなり、基板テーブル１６よりもＸ方向及びＹ方向の寸法が大きく形成されている。
【００１６】
基板テーブル１６は、石定盤２８の上面に固定され、安定状態に支持されている。また、基板テーブル１６の上面は、ワークとしての基板（例えば、液晶基板など）を吸着するための真空吸着部（図示せず）が設けられている。
【００１７】
石定盤２８の左右両側には、ガイド部３０Ａ，３０Ｂを支持するガイド支持部３２Ａ，３２Ｂが起立している。また、ガイド部３０Ａ，３０Ｂは、可動ステージ１８の移動方向であるＹ方向に延在するように取り付けられており、空気圧により可動ステージ１８の両端部を低摩擦状態でガイドする静圧空気軸受を有する構成になっている。
【００１８】
さらに、ガイド支持部３２Ａ，３２Ｂの外側には、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂを支持するモータ支持部３４Ａ，３４Ｂが起立している。このモータ支持部３４Ａ，３４Ｂは、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂのヨークと平行に延在形成された水平部３４Ａ1，３４Ｂ1と、水平部３４Ａ1，３４Ｂ1より下方に延在する複数本の支柱部３４Ａ2，３４Ｂ2とから構成されている。
【００１９】
モータ支持部３４Ａ，３４Ｂの支柱部３４Ａ2，３４Ｂ2の下端と固定ベース１４との間には、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂの駆動力で可動ステージ１８を移動させる際の反力を吸収するためのスライド機構（反力吸収手段）３５Ａ，３５Ｂが設けられている。このスライド機構３５Ａ，３５Ｂは、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂがリニアモータ２０Ａ,２０Ｂからの反力に応じて可動ステージ１８と逆方向に摺動するように移動可能に支持している。
【００２０】
また、ガイド支持部３２Ａ，３２Ｂとモータ支持部３４Ａ，３４Ｂとの間には、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂ及びリニアスケール２２Ａ，２２Ｂに接続された複数のケーブルの撓み具合をガイドするケーブルベア３６Ａ，３６Ｂが設けられている。このケーブルベア３６Ａ，３６Ｂは、Ｙ方向に延在するケーブル支持部３７Ａ，３７Ｂに載置されるように設けられており、可動ステージ１８がＹ方向に移動するのに追従して撓み部分が移動することによりケーブルが絡まないようにガイドしている。
【００２１】
可動ステージ１８は、正面からみて所謂門型に形成されており、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂに駆動されるスライダ（可動部）１８Ａ，１８Ｂと、スライダ１８Ａ，１８Ｂ間を連結するように移動方向と直交するＸ方向に横架されたビーム１８Ｃとを有する。ビーム１８Ｃの前端または後端には、例えば、基板テーブル１６上に吸着された基板（図示せず）の表面に薬液を均一に塗布する塗布ノズル（図示せず）や基板表面を検査するセンサ（図示せず）などの治具が装着される。
【００２２】
また、スライダ１８Ａ，１８Ｂの上方には、ビーム１８ＣをＺ方向に昇降させる昇降駆動部３８Ａ，３８Ｂが設けられている。
【００２３】
ここで、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂ及びガイド部３０Ａ，３０Ｂの構成について図３を参照して説明する。尚、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂ及びガイド部３０Ａ，３０Ｂの構成は、夫々左側と右側とで左右対称に配され、同じ構成であるため、以下、右側に配置されたリニアモータ２０Ｂ及びガイド部３０Ｂについて説明する。
図３及び図４に示されるように、リニアモータ２０Ｂは、可動部１８Ｂより側方に突出するコイル支持アーム４０Ｂと、コイル支持アーム４０Ｂの上下面に取り付けられた可動コイル４２Ｂと、モータ支持部３４Ｂの上端に支持されたヨーク４４Ｂと、コ字状に形成されたヨーク４４Ｂの内側に固着された永久磁石４６Ｂとを有する。可動コイル４２Ｂは、永久磁石４６Ｂに対向するように配置されており、駆動電圧の印加により永久磁石４６Ｂに対するＹ方向の電磁力（駆動力）を発生させる。
【００２４】
従って、リニアモータ２０Ｂは、永久磁石４６Ｂに対する電磁的な反発力または吸引力を可動コイル４２Ｂから発生させることでＹ方向の駆動力を可動ステージ１８に付与するように構成されており、可動コイル４２Ｂに印加される電圧を制御されることにより可動ステージ１８をＹ方向に一定速度で走行させるように駆動力を発生させることができる。
【００２５】
ガイド部３０Ｂは、Ｙ方向に延在するガイドレール５０Ｂと、ガイドレール５０Ｂの４辺を囲むように形成されたスライダ１８Ｂと、スライダ１８Ｂとガイドレール５０Ｂの上面５０Ｂ-1との間に圧縮空気を噴射してスライダ１８Ｂを上方にフローティング状態に支持する第１の静圧空気軸受５２Ｂと、スライダ１８Ｂとガイドレール５０Ｂの右側面５０Ｂ-2との間に圧縮空気を噴射して可動部１８Ｂを側方にフローティング状態に支持する第２の静圧空気軸受５４Ｂとを有する。
【００２６】
スライダ１８Ｂは、ガイドレール５０Ｂの上面５０Ｂ-1、右側面５０Ｂ-2、下面５０Ｂ-3、左側面５０Ｂ-4に微小な隙間Ｓを介して対向するガイド面１８Ｂ-1〜１８Ｂ-4を有する。従って、上記静圧空気軸受５２Ｂ及び５４Ｂから上記隙間Ｓに噴射された圧縮空気は、スライダ１８Ｂのガイド面１８Ｂ-1〜１８Ｂ-4を所定圧力で押圧する。これにより、スライダ１８Ｂは、ガイドレール５０Ｂに対して微小な隙間Ｓを介してフローティング支持されているので、殆ど摩擦の無い非接触状態でＹ方向に移動することが可能である。
【００２７】
可動ステージ１８の移動位置を検出するリニアスケール２２Ｂは、ガイドレール５０Ｂの右側面５０Ｂ-2に設けられ、Ｙ方向に延在形成された被位置検出板２２ａと、被位置検出板２２ａのスリット数を検出するセンサ２２ｂとから構成されている。センサ２２ｂは、スライダ１８Ｂに取り付けられているため、可動ステージ１８の移動量を所定間隔で一列に配置されたスリット数に応じたパルス数を検出信号として出力する。
【００２８】
リニアモータ２０Ａ、ガイド部３０Ａも上記リニアモータ２０Ｂ、ガイド部３０Ｂと同様な構成になっている。そのため、可動ステージ１８は、左右両端に設けられたスライダ（可動部）がガイド部３０Ａ，３０Ｂによりガイドされながらリニアモータ２０Ａ,２０Ｂの駆動力によりＹ方向に駆動される。よって、可動ステージ１８は、両端に配置されたスライダ１８Ａ,１８Ｂがリニアモータ２０Ａ,２０Ｂの駆動力により同時に駆動されることにより、スライダ１８Ａ,１８Ｂが並進することができ、ビーム１８Ｃを移動方向と直交するＸ方向に延在する向きのままＹ方向に移動する。
【００２９】
図５はスライド機構３５Ａ，３５Ｂの構成を示す縦断面図である。図６はスライド機構３５Ａ，３５Ｂの構成を示す斜視図である。
【００３０】
図５及び図６に示されるように、本実施例のスライド機構３５Ａ，３５Ｂは、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂの移動方向をガイドするリニアガイド部６０と、リニアガイド部６０に転動可能に設けられたころがり部材６２とを有する。また、ころがり部材６２は、ステンレス材によりボール状に形成された複数の鋼球からなり、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂの荷重に耐えることができる。
【００３１】
リニアガイド部６０は、Ｙ方向に延在形成されたガイドレール６４と、ガイドレール６４を固定ベース１４に固定するための固定部材６６と、ガイドレール６４に嵌合する嵌合凹部７０ａを有する低摩擦でスライドするスライドユニット７０とを有する。スライドユニット７０は、各支柱部３４Ａ2，３４Ｂ2の下端に結合されており、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂを摺動可能に支持している。
【００３２】
ガイドレール６４は、左右側面にころがり部材６２が摺動する摺動溝７２が設けられ、摺動溝７２に対向する嵌合凹部７０ａの内壁にもころがり部材６２が摺動する摺動溝７３が設けられている。また、スライドユニット７０の内部には、複数のころがり部材６２の移動をガイドする円筒状のスリーブ７４が設けられている。スリーブ７４は、両端部が摺動溝７２，７３に連通するようにＣ字状に形成されており、複数のころがり部材６２が循環できるように構成されている。スライドユニット７０がガイドレール６４に沿って移動すると共に、複数のころがり部材６２は、スリーブ７４と摺動溝７２との間を転動して摺動抵抗を軽減する。そのため、スライドユニット７０は、極めて低摩擦でガイドレール６４を摺動することができる。
【００３３】
また、リニアガイド部６０の端部には、ガイドレール６４を摺動したスライドユニット７０を移動前の位置に復帰させる板ばね（復帰手段）７６が設けられている。この板ばね７６は、下部が固定部材６６の端面に締結部材７８により締結され、上部がモータ支持部３４Ａ，３４Ｂの端面に締結部材８０により締結されている。尚、移動したスライドユニット７０を復帰させる復帰手段としては、コイルバネのバネ力によりスライドユニット７０を復帰させる方法、またはマグネットの反発力によりスライドユニット７０を復帰させる方法等を用いても良い。
【００３４】
従って、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂが可動ステージ１８をＹ方向に駆動する際は、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂに反力が作用し、スライドユニット７０がガイドレール６４に沿って移動し、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂが可動ステージ１８の移動方向と逆方向に移動する。これにより、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂの反力は、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂ及び各スライドユニット７０の全質量を移動させるための駆動力として吸収される。尚、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂ及び各スライドユニット７０の全質量は、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂに駆動される可動ステージ１８の質量よりも十分に大きいため、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂの移動量は僅かである。
【００３５】
このように、モータ支持部３４Ａ，３４Ｂ及び各スライドユニット７０が反力を吸収するように動作するため、反力によるモータ支持部３４Ａ，３４Ｂの撓み量が減少してモータ支持部３４Ａ，３４Ｂの振動が収束するまでの時間を大幅に短縮することができると共に、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂのヨーク４４Ｂの内側に固着された上下の永久磁石４６Ｂのずれを抑制することができる。
【００３６】
これにより、可動ステージ１８をＹ方向に駆動する際にリニアモータ２０Ａ,２０Ｂからの反力が影響せず、可動ステージ１８の駆動制御を高精度に行うことが可能になる。
【００３７】
また、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂからの反力によりモータ支持部３４Ａ，３４Ｂ及び各スライドユニット７０が摺動した後は、板ばね７６のばね力によりスライドユニット７０を移動前の位置に復帰させる。
【実施例２】
【００３８】
図７は本発明になるステージ装置の実施例２を示す斜視図である。図８は図７に示すステージ装置の正面図である。尚、図７及び図８において、上記実施例１と同一部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図７及び図８に示されるように、ステージ装置９０は、モータ支持部９４Ａ，９４Ｂの支柱部９４Ａ2，９４Ｂ2の下端と基礎１２との間に、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂの駆動力で可動ステージ１８を移動させる際の反力を吸収するためのスライド機構（反力吸収手段）９５Ａ，９５Ｂが設けられている。このスライド機構９５Ａ，９５Ｂは、モータ支持部９４Ａ，９４Ｂがリニアモータ２０Ａ,２０Ｂからの反力に応じて可動ステージ１８と逆方向にスライドするように移動可能に支持している。
【００３９】
従って、ステージ装置９０では、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂが可動ステージ１８をＹ方向に駆動する際、モータ支持部９４Ａ，９４Ｂに反力が作用し、スライドユニット７０がガイドレール６４に沿って移動し、モータ支持部９４Ａ，９４Ｂが可動ステージ１８の移動方向と逆方向に移動する。これにより、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂの反力は、モータ支持部９４Ａ，９４Ｂ及び各スライドユニット７０の全質量を移動させるための駆動力として吸収される。
【００４０】
この実施例２では、支持部９４Ａ，９４Ｂが基礎１２に固定されたガイドレール６４に沿って摺動する構成であるので、実施例１のように固定ベース１４上を摺動するよりも支柱部９４Ａ2，９４Ｂ2の長さがより長くなり、支柱部９４Ａ2，９４Ｂ2の質量がより大きくなり、リニアモータ２０Ａ,２０Ｂからの反力をより効果的に吸収することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
尚、上記実施例では、一対のリニアモータ２０Ａ,２０Ｂにより可動ステージ１８を並進駆動させる場合を一例として挙げたが、これに限らず、可動ステージ１８を駆動する駆動手段の数は一対に限らないのは勿論である。
【００４２】
また、上記実施例の駆動手段としてリニアモータを用いた構成について説明したが、リニアモータ以外の駆動手段（例えば、ボールねじをモータで駆動する方式など）を用いても良いのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明になる移動体位置制御装置の一実施例が適用されたステージ装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すステージ装置の正面図である。
【図３】リニアモータ２０Ｂ及びガイド部３０Ｂの構成を拡大して示す正面図である。
【図４】リニアモータ２０Ｂ及びガイド部３０Ｂの構成を拡大して示す平面図である。
【図５】スライド機構３５Ａ，３５Ｂの構成を示す縦断面図である。
【図６】スライド機構３５Ａ，３５Ｂの構成を示す斜視図である。
【図７】本発明になるステージ装置の実施例２を示す斜視図である。
【図８】図７に示すステージ装置の正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０,９０  ステージ装置
１２  基礎
１４  固定ベース
１６  基板テーブル
１８  可動ステージ
２０Ａ,２０Ｂ  リニアモータ
２２Ａ,２２Ｂ  リニアスケール
２８  石定盤
３０Ａ,３０Ｂ  ガイド部
３２Ａ,３２Ｂ  ガイド支持部
３４Ａ,３４Ｂ,９４Ａ,９４Ｂ  モータ支持部
３５Ａ,３５Ｂ,９５Ａ,９５Ｂ  スライド機構
３４Ａ2,３４Ｂ2,９４Ａ2,９４Ｂ2  支柱部
４０Ａ,４０Ｂ  コイル支持アーム
４２Ａ,４２Ｂ  可動コイル
４４Ａ,４４Ｂ  ヨーク
４６Ａ,４６Ｂ  永久磁石
６０  リニアガイド部
６２  ころがり部材
６４  ガイドレール
６６  固定部材
７０  スライドユニット
７６  板ばね
【図１】
2005331402.tif 000003
【図２】
2005331402.tif 000004
【図３】
2005331402.tif 000005
【図４】
2005331402.tif 000006
【図５】
2005331402.tif 000007
【図６】
2005331402.tif 000008
【図７】
2005331402.tif 000009
【図８】
2005331402.tif 000010