(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め対象物を搭載して固定体上を移動する移動体と、前記移動体を気体の噴出によって浮揚させる浮揚手段と、前記移動体を磁気吸引力によって移動させる移動手段と、を備える位置決め装置において、
前記移動体の回転角度を所定範囲内に規制するとともに、この移動体を移動自在にガイドするガイド手段を備え、
このガイド手段は、前記移動体を第１の方向に移動自在にガイドする第１ガイド部と、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記第１ガイド部を移動自在にガイドする第２ガイド部と、前記第２ガイド部に対する前記第１ガイド部の回転角度を所定範囲内に規制する回転角度規制部とを備え、
前記第１ガイド部は、前記移動体に固定されたスライダと、前記スライダを前記第１の方向に移動自在にガイドするガイドレールと、前記ガイドレールを固定する固定ビームとを備え、
前記第２ガイド部は、前記固定ビームを支持する支持ビームと、前記支持ビームに固定された一対のスライダと、前記一対のスライダを前記第２の方向に移動自在にガイドする一対のガイドレールとを備え、
前記回転角度規制部は、前記固定ビームに形成され、前記第２の方向に延びる一対の長孔と、前記支持ビームに形成され、前記一対の長孔を貫通する一対の軸とを備え、前記軸と前記長孔との間に間隙部が形成されていること、
を特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、位置決め対象物を所定の位置に位置決めする位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の位置決め装置の斜視図である。図９は、従来の位置決め装置の平面図である。
従来の位置決め装置１０１は、図８及び図９に示すように、ステージ１０２と、ステージ１０２を固定する固定台１０３と、ステージ１０２上を移動するスライダ１０４と、スライダ１０４を浮揚させるとともにスライダ１０４をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる面モータ１０６と、スライダ１０４のＹ軸方向の位置を検出するＹ軸用レーザ測長器１０８と、スライダ１０４のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸用レーザ測長器１０９ａ，１０９ｂと、Ｙ軸用レーザ測長器１０８が照射するレーザ光を反射するＹ軸用バーミラー１１０と、Ｘ軸用レーザ測長器１０９ａ，１０９ｂが照射するレーザ光を反射するＸ軸用バーミラー１１１と、Ｙ軸用バーミラー１１０の角度を調整するミラー角度調整機構部１１２と、Ｘ軸用バーミラー１１１の角度を調整するミラー角度調整機構部１１３と、面モータ１０６を動作制御する図示しない制御手段と備えている。
【０００３】
従来の位置決め装置１０１では、面モータ１０６がスライダ１０４をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて、ステージ１０２上の所定の位置にスライダ１０４を位置決めする。Ｘ軸用レーザ測長器１０９ａ，１０９ｂはスライダ１０４のＸ軸方向の距離Ｘ1 ，Ｘ2 を測定することによってスライダ１０４の回転角度を検出し、Ｘ軸用レーザ測長器１０９ａ，１０９ｂの検出結果に基づいて、スライダ１０４の回転角度が許容範囲内になるように、図示しない制御手段が面モータ１０６を動作制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の位置決め装置１０１では、例えば、スライダ１０４に過大な外力が作用したときや制御が困難な状況になったときに、スライダ１０４の回転角度が許容範囲を超えてしまうおそれがあった。このために、スライダ１０４の姿勢を修正するための復旧作業が必要になり、面モータ１０６の動作制御が中断されて、フィードバック制御を連続して実行することができなかった。
【０００５】
この発明の課題は、移動体の回転角度を所定範囲内に確実に規制することができる位置決め装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定するものではない。
請求項１の発明は、位置決め対象物を搭載して固定体（２）上を移動する移動体（４）と、前記移動体を気体の噴出によって浮揚させる浮揚手段（５）と、前記移動体を磁気吸引力によって移動させる移動手段（６，７ａ，７ｂ）とを備える位置決め装置において、
前記移動体の回転角度を所定範囲内に規制するとともに、この移動体を移動自在にガイドするガイド手段（１５）を備え、
このガイド手段は、前記移動体を第１の方向（Ｙ）に移動自在にガイドする第１ガイド部（１６）と、前記第１の方向と交差する第２の方向（Ｘ）に前記第１ガイド部を移動自在にガイドする第２ガイド部（１７）と、前記第２ガイド部に対する前記第１ガイド部の回転角度を所定範囲内に規制する回転角度規制部（１８）とを備え、
前記第１ガイド部は、前記移動体に固定されたスライダ（１６ａ）と、前記スライダを前記第１の方向に移動自在にガイドするガイドレール（１６ｂ）と、前記ガイドレールを固定する固定ビーム（１６ｃ）とを備え、
前記第２ガイド部は、前記固定ビームを支持する支持ビーム（１７ａ）と、前記支持ビームに固定された一対のスライダ（１７ｂ）と、前記一対のスライダを前記第２の方向に移動自在にガイドする一対のガイドレール（１７ｃ）とを備え、
前記回転角度規制部は、前記固定ビームに形成され、前記第２の方向に延びる一対の長孔（１９）と、前記支持ビームに形成され、前記一対の長孔を貫通する一対の軸（２０ａ）とを備え、前記軸と前記長孔との間に間隙部が形成されていること、
を特徴としている位置決め装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る位置決め装置の斜視図である。図２は、この発明の実施形態に係る位置決め装置の平面図である。図３は、この発明の実施形態に係る位置決め装置の面モータの斜視図である。図４は、図２のIV部分を拡大して示す平面図である。図５は、図４のV−V線で切断した状態を示す断面図である。
【００１０】
位置決め装置１は、位置決め対象物を所定の位置に位置決めする装置である。位置決め装置１は、図１〜図３に示すように、ステージ２と、固定台３と、スライダ４と、浮揚手段５と、Ｙ軸モータ６と、Ｘ軸モータ７ａ，７ｂと、Ｙ軸用レーザ測長器８と、Ｘ軸用レーザ測長器９ａ，９ｂと、Ｙ軸用バーミラー１０と、Ｘ軸用バーミラー１１と、ミラー角度調整機構部１２，１３と、制御手段１４と、ガイド手段１５とを備えている。位置決め装置１は、位置決め対象物を搭載するスライダ４を移動させて、この位置決め対象物の２次元位置を位置決めする。位置決め装置１は、例えば、プローバなどの半導体製造装置に用いられるＸＹステージである。位置決め装置１は、例えば、特開2000-65970号公報に開示されたＸＹステージと略同一構造であり、以下ではその構造を簡単に説明する。
【００１１】
ステージ２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って一定ピッチで歯が形成された固定体である。ステージ２は、平坦面に格子状の溝が形成された磁性体の格子プラテンである。固定台３は、ステージ２を固定し支持する台座である。
【００１２】
スライダ４は、位置決め対象物を搭載してステージ２上を移動する移動体である。スライダ４は、例えば、ウェハなどを搭載しており、所定の位置に固定されたプローブ針がウェハの各チップに順次接触して各チップを検査可能なように２次元方向に移動する。
【００１３】
図３に示す浮揚手投５は、スライダ４を気体の噴出によって浮揚させる装置である。浮揚手段５は、ステージ２とスライダ４との間に気体を噴射して、スライダ４をステージ２上に浮揚させる。浮揚手段５は、スライダ４のステージ２と対向する側の面に、浮上力を得るための圧縮空気を噴出するノズルを有する。浮揚手段５は、ステージ２とスライダ４との間に形成した数十μｍ程度のギャップに、ノズルから噴出した空気を通過させてエアベアリングを構成する。
【００１４】
Ｙ軸モータ６は、スライダ４を浮揚状態で磁気吸引力によってＹ軸方向に移動する移動手段である。Ｙ軸モータ６は、ステージ２と対向する側の面にＹ軸方向に一定ピッチで歯が形成されたコア６ａと、このコア６ａに巻かれたコイル６ｂとから構成されている。Ｙ軸モータ６は、コア６ａ側の歯とステージ２側の歯との間に磁気吸引力を発生させてスライダ２をＹ軸方向に移動させる。
【００１５】
Ｘ軸モータ７ａ，７ｂは、スライダ４を浮揚状態で磁気吸引力によってＸ軸方向に移動する移動手段である。Ｘ軸モータ７ａ，７ｂは、スライダ４の中心に対して対称な位置にそれぞれ配置されている。Ｘ軸モータ７ａ，７ｂは、ステージ２と対向する側の面にＸ軸方向に一定ピッチで歯が形成されたコア７ｃ，７ｄと、このコア７ｃ，７ｄに巻かれたコイル７ｅ，７ｆとから構成されている。Ｘ軸モータ７ａ，７ｂは、コア７ｃ，７ｄ側の歯とステージ２側の歯との間に磁気吸引力を発生させてスライダ４をＸ軸方向に移動させる。
【００１６】
Ｙ軸用レーザ測長器８は、スライダ４のＹ軸方向の位置を検出する位置検出手段である。Ｘ軸用レーザ測長器９ａ，９ｂは、スライダ４のＸ軸方向の位置をそれぞれ検出する位置検出手段である。Ｙ軸用レーザ測長器８は、Ｙ軸用バーミラー１０にレーザ光を照射してその反射光を受光し、レーザ光の干渉を利用してスライダ４のＹ軸方向の位置を検出する。Ｘ軸用レーザ測長器９ａ，９ｂは、Ｘ軸用バーミラー１１にレーザ光を照射してその反射光を受光し、レーザ光の干渉を利用してスライダ４のＸ軸方向の位置を検出する。
【００１７】
Ｙ軸用バーミラー１０は、Ｙ軸用レーザ測長器８が照射するレーザ光を反射するミラーである。Ｘ軸用バーミラー１１は、Ｘ軸用レーザ測長器９ａ，９ｂが照射するレーザ光を反射するミラーである。図１に示すミラー角度調整機構部１２は、Ｙ軸用バーミラー１０の角度を調整する装置である。ミラー角度調整機構部１３は、Ｘ軸用バーミラー１１の角度を調整する装置である。ミラー角度調整機構部１２，１３は、それぞれＸ軸用バーミラー１０及びＹ軸用バーミラー１１を支持した状態で固定台３に固定されている。
【００１８】
図３に示す制御手段１４は、Ｙ軸用レーザ測長器８の出力信号に基づいてＹ軸モータ６を動作制御するとともに、Ｘ軸用レーザ測長器９ａ，９ｂの出力信号に基づいてＸ軸モータ７ａ，７ｂを動作制御する手段である。制御手段１４は、Ｙ軸用レーザ測長器８及びＸ軸用レーザ測長器９ａ，９ｂの出力信号（移動位置）に基づいて、スライダ４の目標移動位置をフイードバック制御する。
【００１９】
図１及び図２に示すガイド手段１５は、スライダ４の回転角度を所定範囲内に規制するとともに、このスライダ４を移動自在にガイドする手段である。ガイド手段１５は、第１ガイド部１６と、第２ガイド部１７と、回転角度規制部１８とを備えている。
【００２０】
第１ガイド部１６は、スライダ４をＹ軸方向に移動自在にガイドする機構部である。第１ガイド部１６は、図１及び図２に示すように、スライダ１６ａと、リニアレール１６ｂと、固定ビーム１６ｃとを備えている。
【００２１】
スライダ１６ａは、スライダ４と一体となってＹ軸方向に移動する部材である。スライダ１６ａは、図１及び図２に示すように、スライダ４の側面に固定されており、スライダ４と一体となってＹ軸方向に移動する。リニアレール１６ｂは、スライダ１６ａをＹ軸方向に移動自在にガイドするガイドレールである。リニアレール１６ｂは、ステージ２を横切りＹ軸方向に延びて配置されている。リニアレール１６ｂは、図示しない溝が長さ方向に沿って形成されており、スライダ１６ａ内に収容された鋼球がこの溝内を転がることで、スライダ１６ａを移動自在にガイドする。固定ビーム１６ｃは、リニアレール１６ｂを固定する板状の補強部材である。固定ビーム１６ｃは、図２に示すように、リニアレール１６ｂと略同一長さであり、ステージ２を横切りＹ軸方向に延びて配置されている。固定ビーム１６ｃには、図４及び図５に示すように、リニアレール１６ｂが溶接などによって固定されている。固定ビーム１６ｃは、図５に示すように、リニアレール１６ｂと一体となって断面Ｌ字状のアングル部材を構成する。
【００２２】
第２ガイド部１７は、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向に第１ガイド部１６を移動自在にガイドする機構部である。第２ガイド部１７は、図１、図２、図４及び図５に示すように、支持ビーム１７ａと、一対のスライダ１７ｂと、一対のリニアレール１７ｃとを備えている。
【００２３】
支持ビーム１７ａは、固定ビーム１６ｃを支持する板状の補強部材である。支持ビーム１７ａは、図４及び図５に示すように、固定ビーム１６ｃと略同一形状であり、ステージ２を横切りＹ軸方向に延びて配置されている。支持ビーム１７ａには、固定ビーム１６ｃが搭載されている。スライダ１７ｂは、支持ビーム１７ａと一体となってＸ軸方向に移動する部材である。スライダ１７ｂは、図２に示すように、支持ビーム１７ａの両端部に１つづつ固定されており、Ｘ軸方向に同時に移動可能なように支持ビーム１７ａによって連結されている。リニアレール１７ｃは、スライダ１７ｂをそれぞれＸ軸方向に移動自在にガイドするガイドレールである。リニアレール１７ｃは、図１及び図２に示すように、Ｘ軸方向に延びて互いに対向して２本配置されており、ステージ２を挟み互いに平行に配置されている。リニアレール１７ｃは、リニアレール１６ｂと略同一構造である。
【００２４】
回転角度規制部１８は、第２ガイド部１７に対する第１ガイド部１６の回転角度を所定範囲内に規制する部分である。回転角度規制部１８は、図２に示すように、固定ビーム１６ｃ及び支持ビーム１７ａの両端部にそれぞれ形成されている。回転角度規制部１８は、図４及び図５に示すように、長孔１９と止めねじ２０とを備えている。長孔１９は、Ｘ軸方向に延びた貫通孔である。長孔１９は、図２に示すように、固定ビーム１４ｃの両端部にそれぞれ形成されており、図４に示すように、Ｙ軸方向に比べてＸ軸方向の幅が広い。止めねじ２０は、固定ビーム１６ｃと支持ビーム１７ａとを連結する連結部材である。止めねじ２０には、図４及び図５に示すように、雄ねじ部２０ａとねじ頭部２０ｂとがそれぞれ形成されている。雄ねじ部２０ａは、長孔１９を貫通する軸部分であり、支持ビーム１７ａにねじ込まれている。ねじ頭部２０ｂは、固定ビーム１６ｃと支持ビーム１７ａとの分離を規制するストッパ部であり、長孔１９の幅よりも直径が大きい。止めねじ２０は、支持ビーム１７ａの両端部に長孔１９と対応する位置にそれぞれ取り付けられている。図４及び図５に示すように、雄ねじ部２０ａと長孔１９との間には、長孔１９の長さ方向に間隙部が形成されており、固定ビーム１６ｃと支持ビーム１７ａとは互いにがたを生ずるように止めねじ２０によって締結されている。
【００２５】
次に、この発明の実施形態に係る位置決め装置の動作を説明する。
図６は、この発明の実施形態に係る位置決め装置のスライダが回転した状態を示す平面図である。図７は、図６のVII部分を拡大して示す平面図である。
Ｙ軸モータ６及びＸ軸モータ７ａ，７ｂを制御手段１４が動作制御すると、スライダ４がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。スライダ４がＹ軸方向に移動すると、スライダ１６ａがリニアレール１６ｂにガイドされてＹ軸方向に移動する。また、スライダ４がＸ軸方向に移動すると、スライダ１７ｂがリニアレール１７ｃにガイドされてＸ軸方向に移動して、第１ガイド部１６がスライダ４と一体となってＸ軸方向に移動する。
【００２６】
図６及び図７に示すように、スライダ４に外力が作用すると、ステージ３上をスライダ４が回転（ヨーイング）するとともに、支持ビーム１７ａ上を固定ビーム１６ｃが回転する。雄ねじ部２０ａと長孔１９との間には間隙部（がた）が形成されているために、雄ねじ部２０ａが長孔１９の端部と接触するまで支持ビーム１７ａ上を固定ビーム１６ｃが回転する。その結果、雄ねじ部２０ａと長孔１９との間の間隙部により定まる角度範囲内に、固定ビーム１６ｃの回転角度が制限されて、スライダ４の回転角度も所定範囲内に制限される。
【００２７】
この発明の実施形態に係る位置決め装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、ガイド手段１５がスライダ４を移動自在にガイドするとともに、スライダ４の回転角度をガイド手段１５が所定範囲内に規制する。このために、スライダ４の回転角度が許容範囲を超えないように、スライダ４の回転動作を機械的にロックして回転角度を規制することができる。その結果、スライダ４の姿勢を修正するための復旧作業が不要になり、フィードバック制御を連続して実行することができる。
【００２８】
(2) この実施形態では、Ｙ軸方向に延びる長孔１９が固定ビーム１６ｃに形成され、この長孔１９を貫通する雄ねじ部２０ａが支持ビーム１７ａから突出しており、雄ねじ部２０ａと長孔１９との間に間隙部が形成されている。このために、長孔１９と雄ねじ部２０ａとの間隙部（がた）によって決定される角度を超えてスライダ４が回転するのを確実に規制することができる。
【００２９】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、長孔１９と雄ねじ部２０ａとの間の間隙部を任意の大きさに設定して、スライダ４の回転角度の許容範囲を任意の大きさに設定することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、移動体の回転角度を所定範囲内に規制するとともに、この移動体を移動自在にガイドするガイド手段を備えるので、移動体の回転角度が許容範囲を超えないように、移動体の回転角度を確実に規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る位置決め装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施形態に係る位置決め装置の平面図である。
【図３】この発明の実施形態に係る位置決め装置の面モータの斜視図である。
【図４】図２のIV部分を拡大して示す平面図である。
【図５】図４のV−V線で切断した状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態に係る位置決め装置のスライダが回転した状態を示す平面図である。
【図７】図６のVII部分を拡大して示す平面図である。
【図８】従来の位置決め装置の斜視図である。
【図９】従来の位置決め装置の平面図である。
【符号の説明】
１  位置決め装置
２  ステージ
３  固定台
４  スライダ
５  浮揚手段
６  Ｙ軸モータ
７ａ，７ｂ  Ｘ軸モータ
８  Ｙ軸用レーザ測長器
９ａ，９ｂ  Ｘ軸用レーザ測長器
１０  Ｙ軸用バーミラー
１１  Ｘ軸用バーミラー
１２，１３  ミラー角度調整機構部
１４  制御手段
１５  ガイド手段
１６  第１ガイド部
１６ａ  スライダ
１６ｂ  リニアレール
１６ｃ  固定ビーム
１７  第２ガイド部
１７ａ  支持ビーム
１７ｂ  スライダ
１７ｃ  リニアレール
１８  回転角度規制部
１９  長孔
２０  止めねじ
２０ａ  雄ねじ部
２０ｂ  ねじ頭部
【図１】
0004193341.tif 000002
【図２】
0004193341.tif 000003
【図３】
0004193341.tif 000004
【図４】
0004193341.tif 000005
【図５】
0004193341.tif 000006
【図６】
0004193341.tif 000007
【図７】
0004193341.tif 000008
【図８】
0004193341.tif 000009
【図９】
0004193341.tif 000010