JP3555164B2

JP3555164B2 - Stage equipment

Info

Publication number: JP3555164B2
Application number: JP5488894A
Authority: JP
Inventors: 哲嗣花崎; 智秀浜田; 和明佐伯
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JPH07237061A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はステージ装置に関し、例えば半導体製造装置や液晶表示板製造装置に用いられる可動ステージ装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の製造装置では、図５に示す構成の位置決め機構を有する可動ステージ装置が用いられている。この可動ステージ装置は保持台１上に案内された可動ステージ２を送り機構３を用いて水平駆動するもので、可動ステージ２の位置をレーザ干渉計４を用いて計測し、計測結果を基に可動ステージ２の送り位置をコントローラ５によつてフイードバツク制御するようになされている。この可動ステージ装置の各部は次のように構成されている。
【０００３】
保持台１上には案内面（Ｖ字溝１Ａと水平面１Ｂ）が形成されており、可動ステージ２はこれら案内面上にニードルベアリング６Ａ及び６Ｂを介して案内されている。これにより可動ステージ２は案内面に沿つて図中矢印Ａの方向又はその逆方向に可動となつているのである。
また可動ステージ２の駆動に用いられる送り機構３は、モータ３Ａとこの出力軸にカツプリング（図示せず）を介して接続された送りねじ３Ｂとを主構成として構成されている。可動ステージ２を駆動する場合には、支持部材３Ｃを介して保持台１に固定されているモータ３Ａの出力軸を回転させて送りねじ３Ｂを回転させ、可動ステージ２に固定されたナツト３Ｄと共に可動ステージ２を駆動するようになされている。さらに可動ステージ２の一端には反射鏡２Ａが固定されており、レーザ干渉計４から当該反射鏡２Ａに向けて射出されたレーザ光の戻り光を検出することにより位置を検出するようになされている。可動ステージ装置はこれら各部の組み合わせによつて構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの構成の可動ステージ装置では、精密な位置決め（１〔μｍ〕以下）に必要なダンピング量の発生を、図６に示すように、送りねじ３Ｂとナツト３Ｄとの間に充填された油膜３Ｅに依存している。このため可動ステージ２を精密に位置決めするためには定期的に給油して所定の膜厚に保ち、常に一定のダンピング量を得ることができる状態に維持しなければならない。特に可動ステージ２の大型化が進み、より高い位置決め精度が求められる現状においては給油間隔がますます短くなる傾向にある。またこの構成では将来的にダンピング量の不足が発生するおそれもある。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、可動ステージの大型化や高精度化に対応した十分なダンピング量を得ることができ、さらにダンピング量の大きさも容易に制御することができるステージ装置を提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、一実施例を表す図１に対応付けて説明すると、請求項１記載のステージ装置では、保持台（１）と、保持台（１）上に、水平方向に移動可能に案内された可動ステージ（２）と、を備えるステージ装置において、保持台の上面に前記水平方向に沿って設けられ、粘性流体（１２）が満たされた溝（１３）と、粘性流体（１２）と接触可能なように、可動ステージ（２）の下面に配設された突片（１１Ｂ）と、突片（１１Ｂ）を上下動させ、突片（１１Ｂ）と粘性流体（１２）との接触量を調整して、この接触量に応じた粘性抵抗を可動ステージ（２）に生じさせ前記可動ステージ（２）を位置決めする粘性抵抗可変手段（１１、２９）とを設けている。
請求項２記載のステージ装置では、可動ステージ（２）は駆動軸の駆動によって前記水平方向に駆動され、溝（１３）は、前記駆動軸に対向する位置に設けられている。
請求項３記載のステージ装置では、粘性抵抗可変手段（１１、２９）は、可動ステージ（２）の減速時に突片（１１Ｂ）と粘性流体（１２）との接触量を大きくして粘性抵抗を大きくし、可動ステージ（２）の減速時以外に突片（１１Ｂ）と粘性流体（１２）との接触量を小さくして粘性抵抗を小さくする制御手段（２９）を具えている。
請求項４記載のステージ装置では、粘性流体（１２）は電気粘性流体である。
請求項５記載のステージ装置では、突片（１１Ｂ）の先端は断面楔型に形成されており、かつ溝の断面は楔型形状に対して雌型に形成されている。
【０００７】
【作用】
請求項１記載のステージ装置では、粘性抵抗可変手段（１１）は、突片（１１Ｂ）を上下動させ、突片（１１Ｂ）と粘性流体（１２）との接触量を調整することにより、可動ステージ（２）に作用する粘性抵抗の大きさを調整するので、可動ステージ（２）の位置決め時に必要なダンピング量を調整することができる。
請求項２記載のステージ装置では、溝（１３）は駆動軸（３Ｂ）に対向する位置に設けられているので、精度よく可動ステージ（２）を水平方向に移動できる。
請求項３記載のステージ装置では、制御手段（２９）は、可動ステージ（２）の減速時に突片（１１Ｂ）と粘性流体（１２）との接触量を大きくして粘性抵抗を大きくし、可動ステージ（２）の減速時以外に突片（１１Ｂ）と粘性流体（１２）との接触量を小さくして粘性抵抗を小さくしているので、可動ステージ（２）を高速で移動し、かつ、高精度で位置決めすることができる。
請求項４記載のステージ装置では、粘性流体（１２）として電気粘性流体を用いているので、突片（１１Ｂ）と溝（１３）とに印加する電圧に応じて電気粘性流体の粘性を可変できる。このため、ダンピング量の調整幅を広くすることができる。
請求項５記載のステージ装置では、突片（１１Ｂ）の先端は断面楔型であり、かつ、溝（１３）はこの断面楔型に対して雌型に形成されているので、突片（１１Ｂ）と溝（１３）との隙間を調整することにより所望のダンピング量を得ることができる。
【０００８】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【０００９】
図５との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１０は全体として本実施例における可動ステージ装置を示し、可動ステージ２の下面にダンピング量調整機構１１を設けると共に、保持台１の表面に粘性流体１２で満たされた溝１３を形成している。因に粘性流体１２は油等、長時間大気中に放置されても変質や蒸発し難いものを用い、さらに適度の粘度が得られるものを用いるものとする。
このように可動ステージ２の下面に取り付けられるダンピング量調整機構１１は送りねじ３Ｂと対向し、かつ送りねじ３Ｂと干渉しない（又はナツト３Ｄ上）部分に取り付けられており、本体部分１１Ａから下方（矢印Ｂの方向）に伸びる突片１１Ｂを上下動させることによりダンピング量の発生を切り換えることができるようになされている。
制御装置２９は、コントローラ５からの信号により、ダンピング量調整機構１１を制御する。
【００１０】
即ちダンピングの発生が必要となる減速時に制御装置２９は突片１１Ｂを溝１３内に満たされた粘性流体１２中に降下され接触される状態に位置決めされるように制御する。このとき降下量を調整して突片１１Ｂと粘性流体１２との接触量を変化させれば粘性抵抗も増減し、これに応じてダンピング量も調整することができる。
これに対してダンピング量の発生が不要な期間、すなわち可動ステージ２の減速時以外の期間に、制御装置２９は、突片１１Ｂを粘性流体１２と接触しない状態に保つことができるように制御している。これにより負荷のない状態で可動ステージ２を駆動することができる。
【００１１】
続いてダンピング量調整機構１１の詳細構成を図２を用いて説明する。
ダンピング量調整機構１１は主に２つの機構部分、即ち突片駆動機構及び降下量調整機構によつて構成されている。ここで突片駆動機構は粘性流体１２と突片１１Ｂとを接触させるか否かを２者択一に切り換える駆動部分であり、降下量調整機構は降下した突片１１Ｂの最下点位置、すなわち降下量を調整して粘性抵抗の大きさを制御するための駆動部分である。
【００１２】
ここではまず降下量調整機構について説明し、突片駆動機構についてはその後説明する。
降下量調整機構は可動ステージ２の下面に固定された断面Ｌ字形状のベース部材１４に取り付けられている。ベース部材１４の天板部分には可動ステージ２の移動方向Ａと平行に伸びるリニアガイド１４Ａが固定され、また側板部分には上下方向（矢印Ｂの方向）に伸びるリニアガイド１４Ｂが固定されている。
【００１３】
各リニアガイド１４Ａ及び１４Ｂには断面コ字状のスライダー１５Ａ及び１５Ｂを介してカム１６Ａ及び１６Ｂがそれぞれ取り付けられており、２つのカム１６Ａ及び１６Ｂは互いに連動し得るように係止されている。すなわちカム１６Ａとカム１６Ｂは、カム１６Ａを貫通するように形成された案内溝１６Ａ１に、軸がカム１６Ｂに固定されている軸付ベアリング１７のベアリング部分を摺動自在に取り付けることによつて係止されている。
【００１４】
ところでこの案内溝１６Ａ１は図２（Ａ）に示すように矢印Ａの方向に向かつて緩やかに上昇するように加工されている。従つてカム１６Ａが矢印Ａ又はその逆方向に移動するに伴つて案内溝１６Ａ１にはめ込まれているベアリングが案内溝１６Ａ１の内壁に沿つて上方又は下方に移動することになり、カム１６Ｂの取り付け高さ自体が調整されるようになされている。
例えばカム１６Ａを矢印Ａの方向に駆動すれば、溝１６Ａ１にはめ込まれている軸付ベアリング１７の中心位置が相対的に低下してカム１６Ｂが押し下げられることになる。一方、カム１６Ａを矢印Ａに対して逆方向に駆動すれば、溝１６Ａ１にはめ込まれている軸付ベアリング１７の中心位置が相対的に上昇してカム１６Ｂが押し上げられることになる。
【００１５】
ところでこのカム１６Ａは取付部材１８を介してベース部材１４に固定されたモータ１９の回転によつて駆動することができる。すなわちモータ１９の回転量をカム１６Ａに伝える送りねじ２０は一端においてモータ１９の出力軸にカツプリング（図示せず）を介して結合される一方で、他端においてベース部材１４に固定されている取付部材２１に回動自在に軸支されている。この送りねじ２０に取り付けられたナツト２２の位置が送りねじ２０の回転に応じてカム１６Ａと一体に平行移動されることによりカム１６Ａの水平方向位置、ひいては降下された突片１１Ｂの先端位置を決定するカム１６Ｂの位置を決定することができるようになされている。
【００１６】
次に突片駆動機構について説明する。この突片駆動機構は上述のカム１６Ｂに取り付けられている。カム１６Ｂにも上述したベース部材１４と同様２つのリニアガイド２３Ａ及び２３Ｂが設けられている。ここでリニアガイド２３Ａはカム１６Ｂの底板部分に矢印Ａの方向に伸びるように固定されており、リニアガイド２３Ｂは側板部分に矢印Ｂの方向に伸びるように固定されている。
各リニアガイド２３Ａ及び２３Ｂには断面コ字状のスライダー２４Ａ及び２４Ｂを介してカム２５及び突片１１Ｂがそれぞれ取り付けられている。ここでカム２５とスライダー２４Ｂはそれぞれ連動するように係止されており、突片１１Ｂはカム２５に連動して上下動するようになされている。
【００１７】
即ちカム２５には高さの異なる２段の貫通溝とこれらを結ぶ急傾斜の溝部でなる案内溝２５Ａが設けられており、この案内溝２５Ａに軸がスライダー２４Ｂに固定されてなる軸付ベアリング２６のベアリング部分が転動自在に取り付けられている。この軸付きベアリング２６の上下動に応動してスライダー２４Ｂに固定されている突片１１Ｂがカム１６Ｂの底部に形成された貫通孔を介して上下動するようになされている。
ただしこの突片駆動機構の場合、案内溝２５Ａの内壁に沿つて移動するベアリングの静止位置は上段位置か下段位置かのいずれかとなるように構成されている。
これは突片駆動機構が突片１１Ｂの高速出し入れを目的とする機構であるからである。従つてこの機構ではカム２５の駆動にエアシリンダ２７を用いる。このエアシリンダ２７は固定部材２８を介してカム１６Ｂの底板部分に固定されており、先端部分がカム２５に固定されたピストン２７Ａを出し入れすることによりカム２５を駆動し、突片１１Ｂを粘性流体１２に接触させたり、接触させなかつたりしている。
【００１８】
以上の構成において、可動ステージ装置１０による位置決め動作について説明する。ここでは位置決め動作を、静止状態から加速され一定速度に達した可動ステージ２が減速されるまでの期間と、減速を開始してから目標位置に位置決めされるまでの期間に分けて説明する。
因に可動ステージ２を搬送するのに先だつて適切なダンピング量が突片１１Ｂと粘性流体１２との間に発生するように突片１１Ｂの先端高さ、すなわち粘性流体１２内に付け込まれる突片１１Ｂの付け込み量は降下量調整機構によつて調整されているものとする。
【００１９】
まず可動ステージ２の駆動開始から減速までの期間について説明する。加速開始に際して、制御装置２９の指令により、エアシリンダ２７はカム２５を矢印Ａの反対方向に駆動して案内溝２５Ａにはめ込まれている軸付きベアリング２６を案内溝２５Ａの下段位置から上段位置へと移動させ、粘性流体１２中に接触していた突片１１Ｂを速やかに粘性流体１２中から引き出す。この状態で可動ステージ２は送り機構３によつて加速され、一定速度に達した後は目標地点近傍まで等速度によつて搬送される。
ところでこのとき突片１１Ｂには粘性抵抗が作用しない状態（すなわち負荷のない状態）にあるためモータ３Ａとして比較的小さいモータを用いても可動ステージ２を容易に駆動することができる。
【００２０】
やがて目標地点が近づき減速動作に移行する際、制御装置２９の指令によりエアシリンダ２７はカム２５を矢印Ａの方向に駆動して軸付きベアリング２６を案内溝２５Ａの上段位置から下段位置まで移動させる。これにより突片１１Ｂは速やかに粘性流体１２中に降下され、粘性抵抗が発生するようになる。この粘性抵抗は微妙な位置決めをする際に必要となる適正なダンピング量を発生させる。これにより図３（Ａ）に示す速度−時間特性曲線図のように、可動ステージ２を減速後速やかに所定位置に静止させることができる。
【００２１】
一方、従来型の可動ステージ装置の場合には、適切なダンピング力の調整が難しく、またダンピング力が低下している場合には、図３（Ｂ）に示す速度−時間特性曲線図のように可動ステージ２は減速後も位置決めが収束せずいわゆるハンチング状態になる問題がある。
しかしながら本実施例で説明した可動ステージ装置１０の場合には、このようなときであつても、降下量調整機構のモータ１９を回動させてカム１６Ａを矢印Ａの方向に移動させ、突片１１Ｂの最下点高さを少し低くなるように調整すれば適切な大きさの粘性抵抗を発生させることができ、ハンチング状態を脱することができる。
【００２２】
以上の構成によれば、可動ステージ２の位置決め時に任意の大きさのダンピング量を得ることができる可動ステージ装置１０を実現することができ、ハンチング動作するおそれなく速やかに可動ステージ２の位置を位置決めすることができる。
本実施例では、減速時のみに突片１１Ｂを粘性流体１２と接触させたが加速時や定速時に突片１１Ｂを粘性流体１２にわずかに接触させても良い。これにより、減速時により早く突片１１Ｂと粘性流体１２とが接触するので、ステージ装置の速い位置決めができる。
【００２３】
なお上述の実施例においては、突片１１Ｂとして平板状のものを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、粘性流体１２との間に適切な大きさの粘性抵抗を発生することができれば他の形状であつても良い。
例えば図２との対応部分に同一符号を付して示す図４に示すように、断面楔型形状の突片３０を突片１１Ｂの代わりに用いても良い。またこの場合、粘性流体１２が満たされる溝１３Ａの断面形状も突片３０の断面形状に対して雌型に形成しても良い。このようにして突片３０と溝１３Ａとの間にできる隙間ｄの大きさを調整することによつて得られる粘性抵抗により、所望のダンピング量を得るようにしても良い。またこの場合、突片３０と溝１３Ａの内壁を完全に接触させることによりロツクをかけることもできる。
【００２４】
また上述の実施例においては、可動ステージ装置１０を半導体製造装置や液晶表示板製造装置の位置決めステージとして用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、保持台１上に案内された可動ステージ２を水平方向に案内する構成の可動ステージ装置に広く適用し得る。
【００２５】
さらに上述の実施例においては、粘性流体１２として油等、適度な粘度を有するものを用い、突片１１Ｂとの接触量を調整する場合（接触しない場合も含む）について述べたが、本発明はこれに限らず、粘度を電気によつて制御することができる電気粘性流体を粘性流体１２の代わりに用いても良い。電気粘性流体は、溝１３と突片１１Ｂとに印加する電圧を調整することにより、電気粘性流体の粘度を可変できるので、突片１１Ｂと粘性流体１２との接触量のみで粘性抵抗を変えるのに比べて広い範囲で粘性抵抗を変えることができる。
これにより、更にステージ装置を高精度で位置決めできる。また、上述のように電気粘性流体は印加電圧で粘度を可変できるので高速でステージ装置の位置決めができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１記載のステージ装置では、粘性抵抗可変手段は、可動ステージに作用する粘性抵抗の大きさを調整することにより、可動ステージの位置決め時に必要なダンピング量を得るので、可動ステージの大型化や高精度化に対応したダンピング量を得ることができる。
請求項２記載のステージ装置では、溝は駆動軸に対向する位置に設けられているので、精度よく可動ステージを水平方向に移動できる。
請求項３記載のステージ装置では、制御手段の制御により、可動ステージを高速で移動し、かつ、高精度で位置決めすることができる。
請求項４記載のステージ装置では、粘性流体として電気粘性流体を用いているので、所望のダンピング量を高速に得ることができる。また、突片の上下動と合わせることにより、ダンピング量の調整幅を広くすることができる。
請求項５記載のステージ装置では、突片の先端は断面楔型であり、かつ、溝はこの断面楔型に対して雌型に形成されているので、突片と溝との隙間を調整することにより所望のダンピング量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステージ装置の全体構成を示す略線的斜視図である。
【図２】ダンピング量調整機構の説明に供する側面図及び正面図である。
【図３】可動ステージの位置決め動作の説明に供する特性曲線図である。
【図４】ダンピング量調整機構の他の実施例の説明に供する側面図及び正面図である。
【図５】従来用いられているステージ装置の全体構成を示す略線的斜視図である。
【図６】送りねじの断面構造を示す略線的断面図である。
【符号の説明】
１……保持台、２……可動ステージ、３……送り機構、３Ａ、１９……モータ、３Ｂ、２０……送りねじ、３Ｃ……支持部材、３Ｄ、２２……ナツト、４……レーザ干渉計、５……コントローラ、６Ａ、６Ｂ……ニードルベアリング、１０……可動ステージ装置、１１……ダンピング量調整機構、１１Ａ……本体部分、１１Ｂ、３０……突片、１２……粘性流体、１３、１３Ａ……溝、１４……ベース部材、１４Ａ、１４Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ……リニアガイド、１６Ａ、１６Ｂ、２５……カム、１６Ａ１、２５Ａ……案内溝、１７、２６……軸付ベアリング、１８、２１……取付部材、２４Ａ、２４Ｂ……スライダー、２７……エアシリンダ、２７Ａ……ピストン、２８……固定部材、２９……制御装置。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a stage device, and is suitably applied to, for example, a movable stage device used in a semiconductor manufacturing device or a liquid crystal display panel manufacturing device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of manufacturing apparatus, a movable stage device having a positioning mechanism having a configuration shown in FIG. 5 has been used. This movable stage device horizontally drives a movable stage 2 guided on a holding table 1 using a feed mechanism 3, and measures the position of the movable stage 2 using a laser interferometer 4, and based on the measurement result. The feed position of the movable stage 2 is feedback-controlled by a controller 5. Each part of the movable stage device is configured as follows.
[0003]
Guide surfaces (V-shaped groove 1A and horizontal surface 1B) are formed on holding table 1, and movable stage 2 is guided on these guide surfaces via needle bearings 6A and 6B. Thus, the movable stage 2 is movable along the guide surface in the direction of arrow A in the figure or in the opposite direction.
The feed mechanism 3 used for driving the movable stage 2 is mainly composed of a motor 3A and a feed screw 3B connected to the output shaft via a coupling (not shown). When the movable stage 2 is driven, the output shaft of the motor 3A fixed to the holding table 1 is rotated via the support member 3C to rotate the feed screw 3B, and together with the nut 3D fixed to the movable stage 2 The movable stage 2 is driven. Further, a reflecting mirror 2A is fixed to one end of the movable stage 2, and the position is detected by detecting return light of laser light emitted from the laser interferometer 4 toward the reflecting mirror 2A. I have. The movable stage device is constituted by a combination of these components.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the movable stage device having this configuration, the generation of the damping amount necessary for precise positioning (1 [μm] or less) is controlled by the oil film 3E filled between the feed screw 3B and the nut 3D as shown in FIG. Depends on. Therefore, in order to precisely position the movable stage 2, it is necessary to periodically supply oil to maintain a predetermined film thickness and to always maintain a state where a constant damping amount can be obtained. In particular, under the current situation where the size of the movable stage 2 is increased and higher positioning accuracy is required, the lubrication interval tends to be shorter. Also, with this configuration, there is a possibility that a shortage of the damping amount will occur in the future.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above points, and it is possible to obtain a sufficient damping amount corresponding to an increase in the size and accuracy of a movable stage, and it is also possible to easily control the magnitude of the damping amount. It is intended to propose a stage device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, a description will be given with reference to FIG. 1 showing an embodiment. In the stage device according to the first aspect, a holding table (1) and a horizontal movement on the holding table (1) are provided. A movable stage (2) guided so as to be movable, wherein a groove (13) provided on the upper surface of the holding table along the horizontal direction and filled with a viscous fluid (12); 12) The protruding piece (11B) disposed on the lower surface of the movable stage (2) and the protruding piece (11B) are moved up and down so as to be able to contact the protruding piece (11B) and the viscous fluid (12). And a variable viscous resistance means (11, 29 ) for adjusting the contact amount of the movable stage to generate a viscous resistance in accordance with the contact amount on the movable stage (2) to position the movable stage (2) .
In the stage device according to the second aspect, the movable stage (2) is driven in the horizontal direction by driving a drive shaft, and the groove (13) is provided at a position facing the drive shaft.
In the stage device according to the third aspect, the viscous resistance variable means (11, 29 ) increases the amount of contact between the projecting piece (11B) and the viscous fluid (12) when the movable stage (2) is decelerated to reduce the viscous resistance. Control means (29) for increasing the size and reducing the amount of contact between the projecting piece (11B) and the viscous fluid (12) to reduce the viscous resistance other than when the movable stage (2) is decelerated.
The viscous fluid (12) is an electrorheological fluid.
In the stage device according to the fifth aspect, the tip of the projecting piece (11B) is formed in a wedge-shaped cross section, and the cross section of the groove is formed in a female shape with respect to the wedge-shaped shape.
[0007]
[Action]
In the stage device according to the first aspect, the viscous resistance variable means (11) moves by moving the protruding piece (11B) up and down and adjusting the amount of contact between the protruding piece (11B) and the viscous fluid (12). Since the magnitude of the viscous resistance acting on the stage (2) is adjusted, the amount of damping required when positioning the movable stage (2) can be adjusted.
In the stage device according to the second aspect, since the groove (13) is provided at a position facing the drive shaft (3B), the movable stage (2) can be accurately moved in the horizontal direction.
In the stage device according to the third aspect, the control means (29) increases the amount of contact between the protruding piece (11B) and the viscous fluid (12) during deceleration of the movable stage (2), thereby increasing the viscous resistance, and Since the amount of contact between the projecting piece (11B) and the viscous fluid (12) is reduced to reduce the viscous resistance except when the stage (2) is decelerated, the movable stage (2) is moved at high speed, and Positioning can be performed with high accuracy.
In the stage device according to the fourth aspect, since the electrorheological fluid is used as the viscous fluid (12), the viscosity of the electrorheological fluid can be changed according to the voltage applied to the projecting piece (11B) and the groove (13). . For this reason, the range of adjustment of the damping amount can be widened.
In the stage device according to the fifth aspect, the tip of the projecting piece (11B) is wedge-shaped in section, and the groove (13) is formed in a female shape with respect to the wedge-shaped section. ) And the groove (13), a desired damping amount can be obtained.
[0008]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0009]
In FIG. 1 in which parts corresponding to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, reference numeral 10 denotes a movable stage device as a whole in this embodiment, in which a damping amount adjusting mechanism 11 is provided on the lower surface of the movable stage 2, and A groove 13 filled with a viscous fluid 12 is formed on the surface of the substrate. The viscous fluid 12 is, for example, an oil or the like that hardly deteriorates or evaporates even if left in the air for a long time, and a fluid that can obtain a proper viscosity is used.
As described above, the damping amount adjusting mechanism 11 attached to the lower surface of the movable stage 2 is attached to a portion that faces the feed screw 3B and does not interfere with the feed screw 3B (or on the nut 3D), and is located below (from the main body portion 11A). The generation of the damping amount can be switched by vertically moving the protruding piece 11B extending in the direction of arrow B).
The control device 29 controls the damping amount adjustment mechanism 11 based on a signal from the controller 5.
[0010]
That is, at the time of deceleration requiring the occurrence of damping, the control device 29 controls the protruding piece 11B to be positioned so as to be lowered into the viscous fluid 12 filled in the groove 13 and brought into contact therewith. At this time, if the amount of contact between the protruding piece 11B and the viscous fluid 12 is changed by adjusting the descending amount, the viscous resistance increases or decreases, and the damping amount can be adjusted accordingly.
On the other hand, in a period in which the generation of the damping amount is unnecessary, that is, in a period other than when the movable stage 2 is decelerated, the control device 29 performs control so that the protruding piece 11B can be kept out of contact with the viscous fluid 12. ing. Thus, the movable stage 2 can be driven without any load.
[0011]
Next, a detailed configuration of the damping amount adjusting mechanism 11 will be described with reference to FIG.
The damping amount adjusting mechanism 11 is mainly composed of two mechanism parts, namely a projecting piece driving mechanism and a descending amount adjusting mechanism. Here, the protruding piece driving mechanism is a driving part for selectively switching whether or not the viscous fluid 12 and the protruding piece 11B are brought into contact with each other, and the descending amount adjusting mechanism is a lowermost point position of the protruding piece 11B, that is, This is a drive section for adjusting the amount of descent to control the magnitude of the viscous resistance.
[0012]
Here, the descending amount adjusting mechanism will be described first, and the projecting piece driving mechanism will be described later.
The descent amount adjustment mechanism is attached to a base member 14 having an L-shaped cross section fixed to the lower surface of the movable stage 2. A linear guide 14A extending in parallel with the moving direction A of the movable stage 2 is fixed to the top plate portion of the base member 14, and a linear guide 14B extending in the up-down direction (direction of arrow B) is fixed to the side plate portion. .
[0013]
Cams 16A and 16B are respectively attached to the linear guides 14A and 14B via sliders 15A and 15B having a U-shaped cross section, and the two cams 16A and 16B are locked so as to be interlocked with each other. That is, the cam 16A and the cam 16B are engaged by slidably mounting a bearing portion of a shaft-mounted bearing 17 whose shaft is fixed to the cam 16B in a guide groove 16A1 formed to penetrate the cam 16A. Has been stopped.
[0014]
The guide groove 16A1 is formed so as to gradually rise in the direction of arrow A as shown in FIG. Accordingly, as the cam 16A moves in the direction of the arrow A or in the opposite direction, the bearing fitted in the guide groove 16A1 moves upward or downward along the inner wall of the guide groove 16A1, and the mounting height of the cam 16B is increased. It is designed to adjust itself.
For example, if the cam 16A is driven in the direction of arrow A, the center position of the shaft bearing 17 fitted in the groove 16A1 is relatively lowered, and the cam 16B is pushed down. On the other hand, when the cam 16A is driven in the direction opposite to the arrow A, the center position of the shaft bearing 17 fitted in the groove 16A1 is relatively raised, and the cam 16B is pushed up.
[0015]
The cam 16A can be driven by the rotation of a motor 19 fixed to the base member 14 via the mounting member 18. That is, the feed screw 20 for transmitting the rotation amount of the motor 19 to the cam 16A is connected at one end to the output shaft of the motor 19 via a coupling (not shown), and is fixed to the base member 14 at the other end. It is rotatably supported by a member 21. The position of the nut 22 attached to the feed screw 20 is moved in parallel with the cam 16A in accordance with the rotation of the feed screw 20, so that the horizontal position of the cam 16A, and hence the tip position of the lowered protruding piece 11B, can be determined. The position of the cam 16B to be determined can be determined.
[0016]
Next, the protrusion driving mechanism will be described. The projection driving mechanism is attached to the cam 16B. The cam 16B is also provided with two linear guides 23A and 23B similarly to the base member 14 described above. Here, the linear guide 23A is fixed to the bottom plate portion of the cam 16B so as to extend in the direction of arrow A, and the linear guide 23B is fixed to the side plate portion so as to extend in the direction of arrow B.
A cam 25 and a protruding piece 11B are attached to the linear guides 23A and 23B via sliders 24A and 24B having a U-shaped cross section, respectively. Here, the cam 25 and the slider 24B are locked so as to interlock with each other, and the projecting piece 11B moves up and down in conjunction with the cam 25.
[0017]
That is, the cam 25 is provided with a guide groove 25A consisting of two stages of through grooves having different heights and a steeply inclined groove connecting the two through grooves, and a shaft bearing in which the shaft is fixed to the slider 24B in the guide groove 25A. Twenty-six bearing portions are rotatably mounted. The protruding piece 11B fixed to the slider 24B moves up and down through a through hole formed in the bottom of the cam 16B in response to the up and down movement of the shafted bearing 26.
However, in the case of this projection driving mechanism, the stationary position of the bearing that moves along the inner wall of the guide groove 25A is configured to be either the upper position or the lower position.
This is because the projecting piece drive mechanism is a mechanism for the purpose of moving the projecting piece 11B in and out at a high speed. Therefore, in this mechanism, the air cylinder 27 is used for driving the cam 25. The air cylinder 27 is fixed to the bottom plate portion of the cam 16B via a fixing member 28. The tip portion of the air cylinder 27 drives the cam 25 by inserting and removing a piston 27A fixed to the cam 25. 12 or not.
[0018]
In the above configuration, the positioning operation by the movable stage device 10 will be described. Here, the positioning operation will be described by dividing into a period from when the movable stage 2 is accelerated from a stationary state and reaches a certain speed to be decelerated, and a period from when the deceleration is started to when the movable stage 2 is positioned at the target position.
Incidentally, before the movable stage 2 is conveyed, the height of the tip of the projecting piece 11B, that is, the projecting portion inserted into the viscous fluid 12 is formed so that an appropriate damping amount is generated between the projecting piece 11B and the viscous fluid 12. It is assumed that the attachment amount of the piece 11B is adjusted by the descent amount adjustment mechanism.
[0019]
First, a period from the start of driving the movable stage 2 to the deceleration will be described. At the start of acceleration, the air cylinder 27 drives the cam 25 in the direction opposite to the arrow A by the command of the control device 29 to move the bearing 26 with the shaft fitted in the guide groove 25A from the lower position to the upper position of the guide groove 25A. And the protruding piece 11B that has been in contact with the viscous fluid 12 is quickly pulled out of the viscous fluid 12. In this state, the movable stage 2 is accelerated by the feed mechanism 3, and after reaching a certain speed, is conveyed at a constant speed to near the target point.
By the way, at this time, since the viscous resistance does not act on the protruding piece 11B (i.e., no load), the movable stage 2 can be easily driven even if a relatively small motor is used as the motor 3A.
[0020]
When the target point approaches and shifts to the deceleration operation, the air cylinder 27 drives the cam 25 in the direction of arrow A to move the shafted bearing 26 from the upper position to the lower position of the guide groove 25A in accordance with a command from the control device 29. . As a result, the protruding piece 11B is immediately dropped into the viscous fluid 12, and viscous resistance is generated. This viscous resistance generates an appropriate damping amount required for fine positioning. Thereby, as shown in the speed-time characteristic curve diagram shown in FIG. 3A, the movable stage 2 can be stopped at a predetermined position immediately after deceleration.
[0021]
On the other hand, in the case of the conventional movable stage device, it is difficult to appropriately adjust the damping force, and when the damping force is reduced, as shown in the speed-time characteristic curve diagram shown in FIG. The movable stage 2 has a problem that the positioning does not converge even after the deceleration, resulting in a so-called hunting state.
However, in the case of the movable stage device 10 described in this embodiment, even in such a case, the cam 16A is moved in the direction of the arrow A by rotating the motor 19 of the descent amount adjusting mechanism, and By adjusting the height of the lowest point of 11B so as to be slightly lower, it is possible to generate an appropriate amount of viscous resistance, and to escape from the hunting state.
[0022]
According to the above configuration, it is possible to realize the movable stage device 10 capable of obtaining an arbitrary amount of damping when the movable stage 2 is positioned, and to quickly position the movable stage 2 without fear of hunting operation. can do.
In this embodiment, the protruding piece 11B is brought into contact with the viscous fluid 12 only at the time of deceleration. However, the protruding piece 11B may be slightly brought into contact with the viscous fluid 12 at the time of acceleration or at a constant speed. As a result, the protruding piece 11B and the viscous fluid 12 come into contact with each other more quickly during deceleration, so that the stage device can be positioned quickly.
[0023]
In the above-described embodiment, the case where the protruding piece 11B is a flat plate is described. However, the present invention is not limited to this, and an appropriate magnitude of viscous resistance may be generated between the protruding piece 11B and the viscous fluid 12. Other shapes may be used if possible.
For example, as shown in FIG. 4 in which parts corresponding to those in FIG. 2 are assigned the same reference numerals, a projection 30 having a wedge-shaped cross section may be used instead of the projection 11B. Further, in this case, the cross-sectional shape of the groove 13A filled with the viscous fluid 12 may be formed in a female shape with respect to the cross-sectional shape of the protruding piece 30. A desired damping amount may be obtained by viscous resistance obtained by adjusting the size of the gap d formed between the projecting piece 30 and the groove 13A in this manner. Further, in this case, the lock can be applied by bringing the protruding piece 30 into complete contact with the inner wall of the groove 13A.
[0024]
In the above embodiment, the case where the movable stage device 10 is used as a positioning stage of a semiconductor manufacturing device or a liquid crystal display panel manufacturing device has been described. However, the present invention is not limited to this, and the movable stage device 10 guided on the holding table 1 is not limited thereto. The present invention can be widely applied to a movable stage device configured to guide the stage 2 in the horizontal direction.
[0025]
Further, in the above-described embodiment, the case where the viscous fluid 12 having an appropriate viscosity such as oil is used and the amount of contact with the protruding piece 11B is adjusted (including the case where no contact is made) is described. Alternatively, an electrorheological fluid whose viscosity can be controlled by electricity may be used in place of the viscous fluid 12. The viscosity of the electrorheological fluid can be changed by adjusting the voltage applied to the groove 13 and the protruding piece 11B. Therefore, the viscous resistance is changed only by the contact amount between the protruding piece 11B and the viscous fluid 12. It is possible to change the viscous resistance in a wider range than that of.
Thereby, the stage device can be positioned with higher accuracy. In addition, as described above, the viscosity of the electrorheological fluid can be varied by the applied voltage, so that the stage device can be positioned at high speed.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, in the stage device according to the first aspect, the viscous resistance variable means adjusts the magnitude of the viscous resistance acting on the movable stage to obtain a damping amount required at the time of positioning the movable stage. In addition, it is possible to obtain a damping amount corresponding to an increase in the size and accuracy of the movable stage.
In the stage device according to the second aspect, since the groove is provided at a position facing the drive shaft, the movable stage can be accurately moved in the horizontal direction.
In the stage device according to the third aspect, the movable stage can be moved at high speed and positioned with high accuracy under the control of the control means.
In the stage device according to the fourth aspect, since the electrorheological fluid is used as the viscous fluid, a desired damping amount can be obtained at high speed. In addition, by adjusting the vertical movement of the projecting piece, the range of adjustment of the damping amount can be widened.
In the stage device according to the fifth aspect, the tip of the projecting piece has a wedge-shaped cross section, and the groove is formed in a female shape with respect to the wedge-shaped section, so that the gap between the projecting piece and the groove is adjusted. Thus, a desired damping amount can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of a stage device according to the present invention.
FIG. 2 is a side view and a front view for explaining a damping amount adjusting mechanism.
FIG. 3 is a characteristic curve diagram for explaining a positioning operation of a movable stage.
FIG. 4 is a side view and a front view for explaining another embodiment of a damping amount adjusting mechanism.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the entire configuration of a conventionally used stage device.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a sectional structure of a feed screw.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Holding stand, 2 ... Movable stage, 3 ... Feed mechanism, 3A, 19 ... Motor, 3B, 20 ... Feed screw, 3C ... Support member, 3D, 22 ... Nut, 4 ... Laser Interferometer, 5 ... Controller, 6A, 6B ... Needle bearing, 10 ... Movable stage device, 11 ... Damping amount adjusting mechanism, 11A ... Body part, 11B, 30 ... Protrusion, 12 ... Viscous fluid , 13, 13A ... groove, 14 ... base member, 14A, 14B, 23A, 23B ... linear guide, 16A, 16B, 25 ... cam, 16A1, 25A ... guide groove, 17, 26 ... with shaft Bearing, 18, 21 mounting member, 24A, 24B slider, 27 air cylinder, 27A piston, 28 fixing member, 29 control device.

Claims

Holding table,
A stage device comprising a movable stage guided on the holding table so as to be movable in a horizontal direction,
A groove provided on the upper surface of the holding table along the horizontal direction and filled with a viscous fluid,
A projecting piece disposed on the lower surface of the movable stage so as to be able to contact the viscous fluid,
The projecting piece is moved up and down, a contact amount between the projecting piece and the viscous fluid is adjusted, and a viscous resistance according to the contact amount is generated in the movable stage, and a viscous resistance variable unit that positions the movable stage. A stage device comprising:

The movable stage is driven in the horizontal direction by driving a driving shaft,
The stage device according to claim 1, wherein the groove is provided at a position facing the drive shaft.

The viscous resistance variable means increases the amount of contact between the protruding piece and the viscous fluid during deceleration of the movable stage to increase the viscous resistance,
The stage apparatus according to claim 1, further comprising a control unit configured to reduce a contact amount between the projecting piece and the viscous fluid to reduce a viscous resistance other than when the movable stage is decelerated. .

The stage device according to claim 1, wherein the viscous fluid is an electrorheological fluid.

3. The wedge-shaped cross-section of the groove is formed in a female shape with respect to the wedge-shaped shape. The stage device according to claim 3 or 4.