JP2607272B2 - Ｘ―ｙテーブル及びそれを用いたプローブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ−Ｙテーブルに関する。

（従来の技術） 物体をX,Y駆動するために用いるＸ−Ｙテーブルは種
々の分野に採用されているが、固体されたステージベー
ス上でＸ−Ｙステージを移動自在に支持する構成として
は、下記のような構成が採用されている。

すなわち、Ｘ−Ｙステージ自体の下面を研磨して、こ
れを平面軸受として使用するもの、あるいはＸ−Ｙステ
ージ下面に広い面積を持つ平面軸受を配置し、これを平
面ガイドとして使用するもの等があった。

また、Ｘ−Ｙステージの下面に複数箇所に分けて平面
軸受を取り付け固定するものもあった。

（発明が解決しようとする問題点） Ｘ−Ｙステージの下面自体を平面軸受とするもの、広
い面積を持つ平面軸受を平面ガイドとして使用するもの
にあっては、平面軸受の加工面精度として広い面積に亘
ってかなりの高精度が要求され、この加工費のために装
置が高価となっていた。また、Ｘ−Ｙステージに反り等
がある場合には、広い面積で平面的に支持しているた
め、この反りを吸収できず、Ｘ−Ｙステージ７平面軸受
に応力が残ってしまったり、支持が安定しないなどの問
題があった。

一方、複数箇所に平面軸受を取り付ける場合にあって
も、Ｘ−Ｙステージの平面軸受取り付け位置を高精度に
面出しする必要があり、さらに、厚さ等がかなりの高精
度で管理された平面軸受を固定する必要があった。この
ため、同一高さを得るように複数の平面軸受を同時に加
工する必要があり、さらには、Ｘ−Ｙステージの組み付
け時にかなりの細かな調整をする必要がある等、加工，
組み立てが煩雑であった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、過度の加工精度が要求されずに、し
かも調整等の必要がなく組み立てを容易に実行すること
ができる安価なＸ−Ｙテーブル及びそれを用いたプロー
ブ装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、ステージベース上でＸ−Ｙステージを２次
元にテーブル駆動するＸ−Ｙテーブルにおいて、 上記ステージベースとＸ−Ｙステージとの間で、一直
線上にない３箇所の位置に平面軸受を配置し、かつ、こ
の平面軸受とＸ−Ｙステージとの間に球体を介在配置し
た構成としている。

そして、上記平面軸受としては、静圧空気軸受，焼結
含油軸受あるいは通常の油潤滑による平面軸受等を使用
することができる。このＸ−Ｙテーブルは、被検査体を
２次元的に移動させて、その電気的特性を検査するプロ
ーブ装置の被検査体の移動用のＸ−Ｙテーブルとして好
適に実施することができる。

また、球体の上よりＸ−Ｙステージが離れないように
するために、平面軸受とＸ−Ｙステージとを、少なくと
もＸ−Ｙステージの傾きが許容されるように、回転方向
で自由度を持って連結することが好ましい。

（作用） Ｘ−Ｙステージは、ステージベースに対して一直線上
にない３箇所に配置された平面軸受によって、Ｘ−Ｙの
２次元平面上を移動自在に支持されている。ここで、Ｘ
−Ｙステージは平面軸受との間に球体を介在しているの
で、この球体を支持する平面軸受のＺ方向の高さの精度
は過度に要求されず、万一３つの平面軸受の高さが異な
っていても、球体を介することでＸ−Ｙステージが傾く
ように回転可能であるので、３箇所の平面軸受とステー
ジベースとのギャップを適正に維持でき、その間にギャ
ップ変化が生ずることがないので、軸受機能を常時適性
に発揮することができる。

また、この球体によるＸ−Ｙステージの支持は、Ｘ−
Ｙステージ側の溝形状にもよるが、点接触，線接触，球
面接触のいずれの場合でも、Ｘ−Ｙステージの回転方向
の自由度を有して支持可能であるので、万一Ｘ−Ｙステ
ージの平面度が悪くても、３箇所での回転可能な接触支
持によってＸ−Ｙステージをがたつきなく安定して支持
可能となる。

さらに、Ｘ−Ｙステージが球体と接触する部分の面積
は少ないので、Ｘ−Ｙステージ接触面の面出し精度はさ
ほど要求されることなく、しかも３点の接触による支持
であるので安定して支持できる。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例を参照して具体的に説明
する。

第１図に示すように、ステージベース１上には、３個
の平面軸受３を有するＸ−Ｙステージ２が設けられてい
る。

この平面軸受３は、Ｘ−Ｙステージ２の被ガイド面を
決定するために、Ｘ−Ｙステージ２の裏面上で一直線上
にない３点に設置されている。本実施例の場合、Ｘ−Ｙ
ステージ２の裏面上で３個の平面軸受３の中心を結んだ
線がほぼ正三角形になるように設置している。また、Ｘ
−Ｙステージ２の重心が前記正三角形の内部にあるよう
に、上記平面軸受３の設置位置を決定することが望まし
い。

次に、上記Ｘ−Ｙステージ２と平面軸受３との結合の
一例を第２図を参照して説明すると、Ｘ−Ｙステージ２
と平面軸受３とには、その対向する位置に円錘形の溝2
a,3aが形成され、この溝2a,3aの間に球体であるボール
４が介在配置されている。

また、Ｘ−Ｙステージ２を単にボール４を介して平面
軸受３上に支持するだけでもよいが、本実施例では平面
軸受３の外径よりもわずかに大きな内径を有する中空円
筒状のカバー５を設け、その上部フランジ5aを前記Ｘ−
Ｙステージ２にねじ止めすると共に、前記平面軸受３の
周囲より突出形成した２本以上の軸６を挿通する穴5b
を、上記軸６の数に対応して前記カバー５の周面に形成
している。なお、前記穴5bは軸６よりもかなり大きく形
成するものでよい。

次に、作用について説明する。

Ｘ−Ｙステージ２は、ステージベース１に対して平面
軸受３で支持されており、この平面軸受３とステージベ
ース１との間の摩擦抵抗が少ないことから、Ｘ−Ｙステ
ージ２をX,Y方向に駆動すると、ステージベース１上を
平面軸受３が滑り移動することで、この平面軸受３と一
体的に移動するＸ−Ｙステージ２のX,Y方向の駆動が可
能となっている。

ここで、本実施例では平面軸受３を直接にＸ−Ｙステ
ージ２に取り付けず、その間にボール４を介在配置して
いる。

したがって、Ｘ−Ｙステージ２の溝2aと上記ボール４
とは平面的に接触せず、ボール４の球面にならってＸ−
Ｙステージ２は任意の方向に傾くことができるように回
転方向への自由度を持って支持されていることになる。

このように、Ｘ−Ｙステージ２がボール４によって回
転が許容されて支持されているために、以下のように作
用する。

すなわち、従来の複数箇所の支持による平面軸受によ
れば、Ｘ−Ｙステージを平面的に支持していたので、複
数箇所に配置される平面軸受の高さが厳密に管理される
必要があり、例えば複数の平面軸受を同時に加工する等
によって、高精度の加工が必要であった。このようにし
ないと、複数箇所に配置された平面軸受の高さにばらつ
きが出て、これが結果的にＸ−Ｙステージの支持の不安
定さにつながるからである。

ところが、本実施例の場合には、平面軸受３の高さに
万一ばらつきがあったとしても、その高さの差分に応じ
てＸ−Ｙステージ２がボール４を介して回転して傾くよ
うに支持され、しかも３箇所での支持であるのでこのよ
うな微細な傾きが生じても、確実にＸ−Ｙステージ２を
接触支持でき、安定な支持を常時確保することができ
る。また、このような支持にあたって、平面軸受3,X−
Ｙステージ２に余分な負荷が作用することもない。

さらに、Ｘ−Ｙステージ２を駆動加速した場合に、瞬
間的に平面軸受３とステージベース１との間にギャップ
の変化が生じ、これに起因してＸ−Ｙステージ２の姿勢
に変動が生ずるような場合にも、ボール４を介してＸ−
Ｙステージ２を回転するようにしてこの変動成分を吸収
することができる。

また、上記実施例のように円錘形の溝2aとボール４と
を当接させて支持した場合には、線接触によってＸ−Ｙ
ステージ２を支持することになるが、このようにボール
４との接触面積が微細であるので、Ｘ−Ｙステージ２の
その接触部分の面出し精度は過渡に要求されることがな
く、従来よりも加工精度は格段に低くて済む。

なお、本実施例ではカバー５のフランジ5aをＸ−Ｙス
テージ２に固定し、またこのカバー５に形成した穴5bに
平面軸受３の軸６を挿通することで、Ｘ−Ｙステージ２
をステージベース１より離そうとしても、上記軸６と穴
5bとの係合によってＸ−Ｙステージ２と平面軸受３とは
離れずに一体化することができる。そして、この場合上
記Ｘ−Ｙステージ２の回転の自由度を保持させるため、
軸６よりもかなり大きめの径の穴5bとしておけば、この
穴5bの許容する範囲で上記Ｘ−Ｙステージ２は回転可能
となる。

なお、上記のようなカバー５などは必ずしも要せず、
これがない場合でもＸ−Ｙステージ２の駆動に何等支障
はない。すなわち、Ｘ−Ｙステージ２の溝2a,ボール4,
平面軸受３の溝3aの摩擦抵抗は、平面軸受３の下面とス
テージベース１との間の摩擦抵抗よりも極めて大きく、
したがって、Ｘ−Ｙステージ２を駆動すると、平面軸受
３とステージベース１との間で滑り移動が生じ、ボール
４は溝2a,3aより外れることがないので、Ｘ−Ｙステー
ジ２と平面軸受３とは一体的にステージベース１上を移
動することができる。

ここで、上記平面軸受としては、静圧空気軸受，焼結
含油軸受の他、通常の油潤滑による平面軸受を使用する
ことができるが、摩擦抵抗が少ない点や油を使用しない
クリーンな軸受であることから考慮すると、静圧空気軸
受を使用することが好ましい。そして、静圧空気軸受を
採用した場合には、上記軸６の代わりに、空気供給用チ
ューブのニップル等で代用可能である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、上記ボール４の支持形態については種々の変
形実施が可能であり、その溝形状等も円錘形とするもの
が接触が少なくかつボール４の抜けを確実に防止できる
点で優れているが、球面溝などであってもよく、要はボ
ール４の球面にならってＸ−Ｙステージ２を回転可能に
支持できればよい。

第３図は、Ｘ−Ｙステージ２の他の支持形態を示した
ものであり、Ｘ−Ｙステージ２にねじ止め等によって固
定されるカバー10は有底筒状に形成され、その内側底面
に円錘形の溝10aを形成し、その筒状の側面に軸６を挿
通する穴10bを形成したものである。このようにしても
第２図の場合と同様の効果を奏することができるが、Ｘ
−Ｙステージ２には何等の加工を要さずに組み立てでき
る点で優れている。

なお、本発明に係わるＸ−Ｙテーブルは、物体をＸ−
Ｙ平面上で任意に移動する種々の装置に適用でき、ウエ
ハステッパ，アライナ，ウエハプローバ，レーザプロー
バ，メモリリペア装置等に好適に使用することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればＸ−Ｙステージ
の形状加工精度がたとえ悪くても、あるいは平面軸受の
高さ方向の精度がばらついても、Ｘ−Ｙステージを支持
する球体にならってＸ−Ｙステージを回転自在に支持す
ることで、他の部分の高精度な加工を要せずにＸ−Ｙス
テージを適性に支持することができ、また、組み立て時
の調整も要しないので、組み立てが容易でかつ安価なＸ
−Ｙテーブルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のＸ−Ｙテーブルの平面図、 第２図は、平面軸受とＸ−Ｙステージとの結合を説明す
るための概略断面図、 第３図は、平面軸受とＸ−Ｙステージとの結合の変形例
を説明するための概略説明図である。 １……ステージベース、 ２……Ｘ−Ｙステージ、2a……溝、 ３……平面軸受、3a……溝、 ４……球体（ボール）、 ５……カバー、5a……フランジ、5b……穴、 ６……軸、 10……カバー、10a……溝、10b……穴。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステージベース上でＸ−Ｙステージを２次
   元にテーブル駆動するＸ−Ｙテーブルにおいて、 上記ステージベースとＸ−Ｙステージとの間で、一直線
   上にない３箇所の位置に平面軸受を配置し、かつ、この
   平面軸受とＸ−Ｙステージとの間に球体を介在配置した
   ことを特徴とするＸ−Ｙテーブル。
2. 【請求項２】請求項１において、 ３箇所に配置された各平面軸受の中心がほぼ正三角形の
   頂点に位置し、前記Ｘ−Ｙステージの重心が前記正三角
   形の内部に位置するように、前記平面軸受を配置したこ
   とを特徴とするＸ−Ｙテーブル。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載のＸ−Ｙテーブルを
   有し、前記Ｘ−Ｙテーブルにて被検査体をＸ−Ｙ平面上
   で移動させて、被検査体の電気的特性を検査することを
   特徴とするプローブ装置。