JPH045959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ステージ移動機構に関し、詳しく
は半導体製造または半導体検査装置に使用される
ウエハの移動機構において、送りねじと移動ステ
ージとの連結機構に関するものである。

［従来の技術］ 半導体の製造または検査装置においては、ウエ
ハの移動機構として、移動ステージが使用されて
いる。最近においては、ICチツプの集積密度を
向上させるために、パターンサイズが著しく細密
化しており、ウエハを載置する移動ステージの送
りピツチは極めて微小、高精度でかつ安定したも
のが必要とされている。これに適応するものとし
て、ボールねじの機構がある。

第６図ａは、ボールねじを用いた移動ステージ
の原理図で、ベース盤５にガイドレール６−１，
６−２を設け、これに移動ステージ４を載せる。
ベース盤の上には、ボールねじ１が軸受１ａに軸
支され、これに移動子２が嵌合しており、モータ
８によりボールねじが回転すると、移動子２、従
つて移動ステージ４がガイドレールに沿つて移動
する。ボールねじの構造は、ねじ溝にスチールボ
ールを介在させた高精度のもので、要求されてい
るサブミクロンのピツチ送りに対して十分に適応
でき、しかもバツクラツシユはかなり小さく押さ
えられて良好に動作するものである。しかしなが
ら、この機構は送りねじと移動子の間に僅かでは
あるがギヤツプ（5μｍ程度）があり、送りねじ
の回転にともない、移動子がこのギヤツプの範
囲、またはそれ以上に、送り方向に対して直角の
面内に振動する。第６図ｂはこれを説明するもの
で、図においてボールねじ１の回転により、移動
子２がＸの方向に移動するとき、移動子は水平の
Ｙ方向、または垂直のＺ方向に振動する。ただ
し、一般的にはＹとＺの間の方向をとるが、これ
はＸとＹ方向にベクトル分解できる。また、以上
は移動子がＸ方向に平行の状態でＹ、Ｚ方向に振
動（以下平行振動という）するものであるが、こ
のほか矢印ｐで示すピツチング、あるいは矢印ｙ
で示すヨーイングがある。ただしこれらも、図示
の傾斜角δまたはδ′が小さい範囲内では、Ｘ方向
の各点でみると、位置により大きさが異なるが、
ほぼ上記と同様の平行振動がある。実際上は、平
行振動とピツチング、ヨーイングが組合わされた
もの（以下、これを横振動という）が発生する。
半導体製造または検査装置において、絶対的な位
置決め送りが要求される場合においては、送りピ
ツチのみでなく、同時に垂直、水平方向も高精度
に移動できることが必要である。このような場合
には、上記の横振動が欠点となるので、これを解
消することが必要である。

［発明の目的］ この発明は、以上に述べたところに鑑み、送り
ねじにより移動する移動子に発生する上記の横振
動を吸収し、送り方向の推力のみを移動ステージ
に伝達できる、ステージ移動機構を提供すること
を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、送りねじに嵌合した移動子と、移
動子に結合され送りねじの回転により、ガイドレ
ールに沿つてＸ軸方向に移動する移動ステージと
よりなる移動ステージ機構における、移動子と移
動ステージとを連結する連結機構を有するステー
ジ移動機構であつて、移動子に生ずるＸ軸方向に
対して直角なＹ軸およびＺ軸方向の振動を吸収し
て、移動子のＸ軸方向の推力のみを移動ステージ
に伝達するものである。そして、前記の連結機構
は、具体的には、送りねじの送り方向（例えば、
Ｘ方向）に対して直角な第１の方向（例えば、Ｙ
方向）において前後移動を許容する遊嵌状態で送
りねじが貫通している第１の連結部材と、送りね
じの送り方向に対して直角でかつ第１の方向に対
して直角な第２の方向（例えば、Ｚ方向）におい
て前後移動を許容する遊嵌状態で送りねじが貫通
している第２の連結部材と、第１及び第２の方向
におけるそれぞれの前記前後移動を許容する遊嵌
状態で送りねじが貫通していて第１の連結部材と
第２の連結部材とを結合する第３の連結部材とに
より構成されている。

この連結機構の実施態様として第１および第２
の連結部材は、断面がコの字形をなし、中央面の
中心に送りねじを遊嵌する貫通孔を有する。これ
ら連結部材を２個の連結子を、Ｘ軸に直角なＹ軸
およびＺ軸方向に配設し、これらの間を同様に送
りねじを遊嵌する貫通孔を有する連結ブロツクで
結合する。そして、第３の連結部材は、連結ブロ
ツクと２個の連結子のそれぞれのコの字形の両端
の面との間を、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動自由に
結合する４個の結合ピンを有する構成とする。さ
らに、該連結機構の２個の連結子の貫通孔、およ
び連結ブロツクの貫通孔のそれぞれに送りねじを
遊嵌させた状態で、いずれか一方の連結子を移動
子に、また他の一方の連結子を移動ステージにそ
れぞれ固定したものである。

上記の連結機構において、４個の結合ピンのそ
れぞれの一端を連結ブロツクに固定し、それぞれ
の他端を、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動自由として
上記の両端の面に貫通させる。または、４個の結
合ピンのそれぞれの一端を２個の連結子のコの字
形の両端の面に固定し、それぞれの他端を、Ｙ軸
およびＺ軸方向に移動自由として連結ブロツクに
嵌入させたものである。

また連結機構の、上記の実施態様に対する他の
実施態様として、２個の連結子のいずれか一方の
コの字形の両端の２面のうちの１面と、その１面
に対する結合ピンとを省略したものとする。

［作用］ この発明による移動ステージの連結機構におい
ては、移動子および移動ステージにそれぞれ固定
された連結子と、連結ブロツクとは、移動子の移
動（Ｘ軸）方向に直角なＹ軸およびＺ軸方向に移
動自由に４個の結合ピンで結合されているので、
Ｙ−Ｚ平面内の垂直、水平方向または、これらが
合成された振動、あるいはピツチング、ヨーイン
グにより横振動は、連結子と連結ブロツクの間隔
が変化することにより吸収され、移動方向に対す
る移動子の推力のみが移動ステージに伝達され
る。ただし、一方の連結子のコの字形の両端の１
面を省略してＬ形とし、３個の結合ピンとする場
合においても、上記の各振動は吸収できないもの
である。

［実施例］ 第１図ａ〜ｄは、この発明による移動ステージ
の連結機構の１実施例の構造図で、図ａは斜視外
観図、図ｂは垂直断面図、図ｃは平面断面図、ま
た図ｄは部分図を示す。送りねじ１には移動子２
が嵌合し、送りねじの回転により移動子はＸ軸方
向に移動する。一方の連結子３１は垂直（Ｚ軸）
方向におかれ、その貫通孔３１ａに送りねじを遊
嵌させて移動子２に固定される。また、他方の連
結子３２は水平（Ｙ軸）方向として、その貫通孔
３２ａに送りねじを遊嵌させて移動ステージ４に
固定される。両連結子の間には、図ｄに示す連結
ブロツク３３を介在させ、その貫通孔３３ａに送
りねじを遊嵌させてある。連結子３１と連結ブロ
ツク３３の間は、Ｚ軸方向に対する結合ピン３４
ａ，３４ｂにより、また連結子３２と連結ブロツ
ク３３の間は、Ｙ軸方向に対する結合ピン３５
ａ，３５ｂにより、それぞれの間隔が自由に変化
できるように結合されている。いま、移動子２が
移動方向に対して直角の方向（Ｙ−Ｚ平面内）で
振動するときは、連結子３１がともに振動する
が、この振動のうちＺ軸方向の成分は結合ピン３
４ａ，３４bsに伝わらず、従つて連結ブロツクは
Ｚ方向には振動せず、すなわち吸収される。しか
し、Ｙ軸方向の成分は連結ブロツク３３に伝えら
れるが、結合ピン３５ａ，３５ｂがこれを吸収す
るので、結局連結子３２には振動は伝わらない。
この場合、移動子の移動方向の推力のみは、各結
合ピンによりそのまま、連結子３１から連結ブロ
ツク３３を介して連結子３２に伝達されるもので
ある。

以上においては、各結合ピンの一端はそれぞれ
連結ブロツク３３に植設して固定され、それぞれ
の他端は連結子の、連結子のコの字形の両端の面
に貫通しているものであるに対して、結合ピンの
一端を連結子に固定し、他端を連結ブロツクに移
動自由に貫通させても、効果は同様である、（第
４図に示す）。また、上記においては、移動子２
を連結子３１に、移動ステージ４を連結子３２に
それぞれ固定した場合であるが、この反対に移動
子を連結子３２に、移動ステージを連結子３１に
それぞれ固定することも勿論差し支えない。

第２図は「垂直（Ｚ軸）」方向の連結子３１と
して、コの字形の１面（この場合下側）を省略し
てＬ字形とし、この部分の結合ピン３４ｂがない
もので、連結機構の高さ寸法が低減される利点が
あり、振動の程度などの状態に応じて使用でき、
上記と同様に動作するものである。ただし、水平
（Ｙ軸）方向の連結子３２をこのようなＬ字形と
することもできるが、高さの低減には役立たな
い。

以上において、連結ブロツク３３は立方形とさ
れているが、結合ピンをＹ軸およびＺ軸方向に固
定または、嵌入できるものであれば、任意の形
状、例えば円筒形のもので差し支えない。

第３図ａ〜ｃは、第１図に示したこの発明によ
る移動ステージの連結機構を、第６図の従来の移
動ステージ機構に適用した場合の構造図で、図ａ
は斜視外観図、図ｂは図ａにおけるＡ−Ａ断面
図、図ｃはＢ−Ｂ断面図である。この場合は、水
平（Ｙ軸）方向の連結子は２個のＬ型金具３２′
により構成し、移動ステージ４に固定され、送り
ねじは連結個３１と連結ブロツク３３の貫通孔に
遊嵌状態で貫通している。連結子３１，３２′と
連結ブロツクの間は結合ピン３４ａ，３４ｂおよ
び３５ａ，３５ｂで結合され、前記したようにＹ
軸およびＺ軸方向の振動を吸収する。なお、前記
した理由により、角度が小さい範囲内のピツチン
グ、ヨーイングによる横振動も同時に吸収され
る。この場合、各結合ピンをスライド可能にベア
リング３６で受け、ベアリングの外筐（ハウジン
グ）を連結子に、いわゆるしばりばめ（強固に嵌
入固定すること）して、この部分のガタによる移
動方向のバツクラツシユを防止するとともに移動
（滑り）動作を良好としたものである。なお、第
３図の場合は、各結合ピンを連結ブロツク側に固
定したものであるが、第４図は、各結合ピンを連
結子側に固定した場合のＡ−Ａ断面を示す。この
場合は、上記のベアリング３６は連結ブロツク３
３側に使用し、その目的は上記の通りである。

第５図は、第２図に示した３個の結合ピンの連
結機構を、Ｘ軸およびＹ軸に対する２方向の移動
ステージ機構に適用した実施例を示すもので、下
段をＹ軸方向とし、上段をＸ軸方向とする。Ｙ軸
移動ステージ４ＹとＸ軸ステージ４Ｘとには、そ
れぞれに貫通孔７Ｙ，７Ｘを設け、これに送りね
じ１Ｙ，１Ｘを貫通させて高さを低減してある。
連結機構３Ｙ，３Ｘにより、それぞれに対する横
振動が吸収され、ＹおよびＸ方向に移動されるこ
とは、上記したと同様である。なお、上記におい
て、移動ステージに貫通孔を設ける代わりに、移
動ステージの横などに連結機構３Ｘ，３Ｙを設け
ることも考えられるが要するに、移動ステージの
移動が円滑で、高さを低くできるものであればよ
い。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかなように、この発明に
よる移動ステージの連結機構においては、ピツチ
ング、ヨーイングによるものを含めて、移動子の
横方向の振動が、連結子と連結ブロツク間の間隔
の変化として吸収されるに対して、移動子の送り
推力は結合ピンにより、一方の連結子から連結ブ
ロツクを介して他方の連結子にそのまま伝達さ
れ、移動ステージは、安定で高精度の移動をなす
ことができるものである。またこの発明において
は、機構の高さ寸法が過大とならないように考慮
され、これを用いたＸ、Ｙ方向の二重移動機構に
対する実施例も提示されており、半導体製造、検
査装置に対して極めて高精度でかつ、安定した位
置決め送り手段を提供し、その効果には大きいい
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃおよびｄは、この発明による
移動ステージの連結機構の１実施例における構造
図、第２図はこの発明による移動ステージの連結
機構の他の実施例における構造図、第３図ａ，ｂ
およびｃは、この発明による移動ステージの連結
機構を移動ステージに適用した実施例の構造図、
第４図は第３図の結合ピンの固定状態に対して、
他の固定状態の実施例を示す断面図、第５図はこ
の発明による移動ステージの連結機構を、Ｘ、Ｙ
移動ステージに適用した実施例の構造図、第６図
ａおよびｂは、従来のボールねじによる移動ステ
ージの連結機構の構造と動作の説明図である。 １，１Ｘ，１Ｙ……送りねじ、１ａ……軸受
け、２……移動子、３，３Ｘ，３Ｙ……連結機
構、３１，３２……連結子、３３……連結ブロツ
ク、３１ａ，３２ａ，３３ａ，７Ｘ，７Ｙ……貫
通孔、３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ……結合
ピン、３６……ベアリング、４，４Ｘ，４Ｙ……
移動ステージ、５……ベース盤、６，６Ｘ，６Ｙ
……ガイドレール、８……モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送りねじとこの送りねじに係合して送りねじ
   の回転に応じて送られる移動子とを有し、この移
   動子に結合された移動ステージを移動させるステ
   ージ移動機構において、 前記送りねじの送り方向に対して直角な第１の
   方向において前記前後移動を許容する遊嵌状態で
   前記送りねじを貫通させて配置され、前記移動子
   に固定された第１の連結部材と、 前記送りねじの送り方向に対して直角でかつ第
   １の方向に対して直角な第２の方向において前後
   移動を許容する遊嵌状態で前記送りねじを貫通さ
   せて配置され、前記移動ステージに固定された第
   ２の連結部材と、 第１及び第２の方向におけるそれぞれ前記前後
   移動を許容する遊嵌状態で前記送りねじを貫通さ
   せて配置され、第１の連結部材と第２の連結部材
   とを結合する第３の連結部材とを備えたステージ
   移動機構。 ２ 第１及び第２の連結部材は、断面形状がコの
   字形の枠であつてそれぞれの貫通孔が前記コの字
   の背面部材に設けられ、それぞれの前記前記背面
   部材が十字状に配置され、第３の連結部材は、前
   記コの字の枠の内部に配置され、前記十字状に対
   応して十字状に設けられた４つの結合ピンとこれ
   らの結合ピンを周囲で支持する。貫通孔を有する
   矩形ブロツクとからなり、各前記結合ピンの前記
   矩形ブロツクに支持されていない先端側が前記コ
   の字の枠の上下の辺のいずれかに支持されかつ前
   記矩形ブロツクと前記コの字の枠のいずれか一方
   の前記結合ピンの支持がスライド可能になつてい
   る特許請求の範囲第１項記載のステージ移動機
   構。 ３ 第１の連結部材及び第２の連結部材の一方が
   コの字の上下の辺のいずれか１辺が欠如したＬ字
   形であり、欠如した１辺の位置にある結合ピンが
   ない特許請求の範囲第２項記載のステージ移動機
   構。