JPH07181276A - テーブル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、試料台のＺ方向位置とチルト量を
独立に設定することができ、かつ、制御系、機構が複雑
化せず、特にＺ方向高さが小さくコンパクトで、コスト
の上昇が少ないテーブル装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 ベース１と、これに対して直動自在に支持さ
れた中間部材２と、この中間部材を変位させる駆動手段
１０と、前記中間部材に固着された３個の斜傾台３と、
複数の弾性支持手段により変位可能となるように支持さ
れたテーブル５と、このテーブルに固着された３つロー
ラ支持機構６と、これに支持され、それぞれ前記３つの
斜傾台の傾斜面に接触する３つのローラ７と、からなる
テーブル装置において、前記３つのローラ７のうち少な
くとも２つは、各々ローラ中心に対して偏心した中心軸
を有し、この偏心軸が前記ローラ支持機構６に回転自在
に支持され、ローラ支持機構に固定された回転駆動装置
９によって任意の回転角に位置決め可能であることを特
徴とするテーブル装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの製造
装置あるいは検査装置、または顕微鏡など光学装置ある
いは高精度な加工を行う工作機械等の試料台として用い
られるテーブル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、主に半導体デバイスの製造装
置、検査装置などに用いられるテーブル装置の従来技術
について説明する。ＬＳＩなどの半導体装置の製造は、
一般的にはマスクやレチクル等に描画されたパターンを
光学的にシリコンウエハなどに転写して、エッチングな
どのプロセスを用いてパターンを作成することにより行
う。また、このとき用いるマスクのパターンやシリコン
ウエハ上に形成されたパターンを検査する場合も光学的
な顕微鏡などを用いて表面を観察する。

【０００３】このように微細なパターンの転写、観察す
るためには、非常に分解能の高い光学系を必要とする
が、分解能を高めようとすると光学系の焦点深度が浅く
なり、マスクやウエハの表面を高精度に光学系の焦点位
置に位置決めしなければならない。従ってマスクやウエ
ハーを光学系の焦点位置に位置決めするテーブル装置の
高精度化が重要になる。

【０００４】また、マスクのパターンをウエハに転写す
る露光装置では、露光面積が大きいため、ウエハ上の１
点が焦点深度内に位置決めされているだけでなく。パタ
ーンが転写される領域全体が焦点深度内に位置決めされ
ている必要がある。したがってこのような装置のウエハ
ーなどの試料を載せるテーブル装置は、テーブル面を光
軸方向に位置決めする機能だけでなく、テーブルを光軸
に対して垂直に位置決めする機能が必要となる。

【０００５】このような機能を持つテーブル装置は一般
にＺチルトテーブルと呼ばれ、テーブル面を光軸方向に
平行移動させるＺ機構とテーブル面を光軸に対して傾斜
させるチルト機構から構成されている。

【０００６】Ｚ機構としては微小な領域での焦点合わせ
を行うオートフォーカス機構と試料の厚さのばらつき、
試料の種類の変更に対応するため数ｍｍ程度の比較的大
きな変位を行う粗動Ｚテーブルがあるが、ここでは主に
粗動Ｚテーブルの機構について説明する。

【０００７】Ｚ粗動テーブルに用いられるＺ機構として
は、斜傾台とローラを用いたものが広く用いられてい
る。これはベース上の直動ガイドに支持された斜傾台に
テーブルに接続されたローラが接触しており、直動ガイ
ドをボールネジなどの駆動手段によって変位させること
により斜傾台の傾斜面とローラの接触点を変化させる機
構である。斜傾台が変位するとローラとの接触点の高さ
が変化してテーブルを高さ方向に位置決めする。なお、
テーブルは水平方向には変位しないように板ばねは直動
ガイドで支持されているのが一般的である。

【０００８】比較的小さな試料を載せる面積の小さなテ
ーブルの場合は上記のＺ機構１つで位置決めが可能であ
るが、載せる試料が大きく面積の大きなテーブルの場合
や、テーブルの中央部に中穴がある場合などでは、１つ
の接触点で位置決めするＺ機構を用いると、テーブル端
部がたわんだり、Ｚ方向ガイドの真直度の影響でテーブ
ルが傾いたりすることがある。

【０００９】したがって、このように大きなテーブルで
は先に述べた斜傾台とローラを３つ用いてＺ機構を構成
する方法が行われている。これによりテーブルは３点で
支持されることになりテーブルの位置および姿勢が一意
に定まり、３つの斜傾台の傾斜、変位が同じならテーブ
ルの姿勢が変化することなく、Ｚ方向にテーブルを位置
決めすることができる。

【００１０】また、斜傾台の位置を工夫することによ
り、テーブルのたわみを小さくすることができる。次に
テーブルの傾きを調整するチルト機構としては、先に述
べたＺ機構の３つの斜傾台をそれぞれ独立に変位させる
ことにより、斜傾台とローラの接触点の高さを独立に決
定し、テーブルのＺ方向位置と傾きを同時に決定すると
いった機構も採用されている。

【００１１】この方法は、３つの斜傾台の支持ガイドを
独立させ、各ガイドに駆動手段を接続するだけで実現で
きるので、機構の高さが増加せずコンパクトにＺチルト
機構を構成できるという利点がある。

【００１２】反面、この場合には斜傾台を駆動するモー
タ、ボールネジがそれぞれ３つ必要であり、部品点数が
増加するという問題点がある。また、テーブルの姿勢を
変化させずにＺ方向の位置決めを行うには、３つの斜傾
台の変位を厳密に一致させる必要があり、制御系および
測定系が複雑になる。テーブルのチルト調整はＺ方向位
置の調整に比べ頻度が少なく、一度テーブルのチルト調
整を行えば、あとはＺ方向の位置を変化させるだけでテ
ーブルの姿勢は一定の場合が多い。したがって、Ｚ方向
の位置決めのみを行うにも関わらず常にチルトを変化さ
せないような制御を行わなければならないこの方法は合
理的とはいえない。

【００１３】さらに、Ｚ方向の位置決めとチルト調整を
同一の斜傾台を用いるため、Ｚ方向の位置決め分解能、
チルト調整の分解能を独立とすることができないので、
必要な分解能が小さい方に駆動系の分解能を合わせなけ
ればならない。

【００１４】一般に、チルトの調整は微小であり、分解
能も小さくないといけないが、Ｚ方向の位置決めはオー
トフォーカス機構を別途有している場合には、分解能そ
れほど小さくなくても良い場合がある。したがって、こ
の方法では３つすべての駆動系の変位分解能をチルト調
整に合わせて小さくしなければならず駆動系の検出系が
複雑化し、コストが増加する。

【００１５】この他のチルト機構としては、先に述べた
Ｚ機構を有するＺテーブル上にさらに、専用のチルト機
構を設置し、その上にウエハーなどの試料を載せるテー
ブルを設ける方法がある。

【００１６】具体的には、Ｚテーブル上に先に述べた斜
傾台とローラを用いた機構を２つ設け、試料テーブルの
傾きを調整する方法や、２つのカムを用いたもの、圧電
素子などを用いる方法などがある。

【００１７】この場合、試料テーブルの位置と傾きを独
立な位置決め分解能で位置決めすることが可能である
が、Ｚ機構とチルト機構が光軸方向に積み重なる構成に
なり、さらにＺテーブルのＺ方向ガイドの他に、チルト
テーブルの並進運動を拘束する板ばね、ピボットなどの
拘束機構を必要とする。したがってテーブル高さが高く
なると同時に、機構が複雑化し部品点数が増加し、結局
テーブル装置が大型化し、かつ大幅なコストアップとな
ってしまう。

【００１８】以上がＺチルトテーブルに関する従来技術
について説明であるが、これとは別に、以下では試料を
載せるテーブルの支持方法の従来技術について説明す
る。先に述べたように試料を載せる試料テーブルは、そ
の位置姿勢を決定するために３点で支持することが多
い。これは試料テーブルの位置姿勢を一意に決定するこ
とと、ベース面の精度の影響を受けないようにすること
が主な目的である。

【００１９】具体的には、ベース上に３つの支持部材を
設置し、その支持部材に試料テーブルを接続する。支持
部材は支持部材の形状精度の影響を試料テーブルに伝え
ないために、中間部に細い部分を設けてピボットを構成
したり、支持部材と試料テーブルの接触点をボールポイ
ントとしたりする。また支持部材の配置は、試料テーブ
ル上で極端にたわみが大きくなる部分がなにように、配
置するのが一般的である。

【００２０】なお、この方法は支持部材が固定式のもの
だけでなく、先に述べたＺテーブル、Ｚチルトテーブル
にも共通の技術である。たとえば先に述べたＺテーブル
では斜傾台とローラがここで言う支持部材に相当する。
また、Ｚ方向に垂直な方向への拘束として板ばねや直動
ガイドを用いているが、基本的に試料テーブルの位置姿
勢を決定しているのは斜傾台とローラであり、３点で試
料台の位置姿勢が決定されていることは同じである。

【００２１】さて、このように３点で支持されている試
料テーブルでも、試料テーブルの大きさが小さく剛性を
確保しやすい場合はあまり問題が生じないが、試料テー
ブルの面積が大きい場合や、試料テーブルに大きな中穴
が存在するときには、試料テーブルの剛性低下によりい
ろいろな問題点が生ずる。

【００２２】たとえば、試料テーブルが大きいときは、
試料テーブルの荷重を支えているのが、支持部材の３箇
所だけであるので、試料テーブルの支持点以外では自重
によるたわみが生じて試料テーブルの面精度に悪影響を
与える。試料テーブルの材料をヤング率の高いセラミク
スなどとしたり、試料テーブルの厚さを増すこともでき
るが大幅なコストアップや重量増加によるデメリットは
大きい。

【００２３】また、試料台上にオートフォーカス機構を
設けたり、先に述べたようなＺ機構によりフォーカスを
行う場合には試料台の振動モードおよび固有振動数が問
題となる。

【００２４】面積が大きく剛性の低い試料台では、３点
で支持されていると、支持点が節となる振動モードが最
低時の振動モードとなることがある。この場合、試料テ
ーブル上のオートフォーカス機構の応答周波数が高い
と、試料テーブルが共振を起こすことがある。特に閉ル
ープ制御を行ったときは共振を起こしてしまい、オート
フォーカス機構の応答周波数を十分に利用することがで
きなくなる。

【００２５】また先に述べたような斜傾台とローラを用
いたＺテーブルなどでは、試料テーブルの重量をすべて
斜傾台とローラの接触点で支持することになり、斜傾台
の摩耗等の影響で斜傾台の寿命低下を引き起こすという
問題点もある。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
試料テーブルの位置姿勢を決定するＺチルト機構を持っ
たテーブル装置において、３つの斜傾台を独立に変位さ
せて、試料テーブルの位置姿勢を同時に決定する方法は
あったが、機構が複雑になる、姿勢を変化させないでＺ
方向に変位させる時にもチルト用の駆動手段を動作させ
なければならず制御系が複雑になる、Ｚ方向の位置決め
分解能とチルトの位置決め分解能を独立に設定すること
ができない、などの問題点があった。

【００２７】また、Ｚ機構とチルト機構を独立に構成す
る方法もあったが、テーブルの高さが増加する、機構が
複雑化する、部品点数が増加する、コストが上昇するな
どの問題点があった。

【００２８】そこで、本発明では、試料台のＺ方向位置
とチルト量を独立に設定することができ、かつ、制御
系、機構が複雑化せず、特にＺ方向高さが小さくコンパ
クトで、コストの上昇が少ないテーブル装置を提供する
ことを目的とする。

【００２９】これとは別に試料テーブルをベースに対し
て３つの支持手段で支持するテーブル装置では、特に試
料テーブルが大きい場合に、試料テーブルの自重たわみ
によって、試料テーブルの面精度が悪化する、試料テー
ブルの固有振動数が低下するのでオートフォーカスなど
を行ったときに共振を起こすことがある、重量を３点で
支持するので支持手段の寿命が低下するなどの問題点が
あった。

【００３０】そこで、本発明では、試料テーブルの位置
姿勢を３つの支持手段で決定しつつ、試料台の自重たわ
みで試料台の面精度が悪化せず、オートフォーカスなど
を行っても、共振することがなく、さらに支持手段の寿
命を低下させないテーブル装置を提供することを目的と
する。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では以下に示すような構成のテーブル装置を
提供する。請求項１に記載のテーブル装置によれば、ベ
ースと、このベースのベース面に対して一軸方向に移動
可能に支持された中間部材と、この中間部材を前記ベー
スに対して移動させる駆動手段と、前記ベース面に対し
て変位可能となるように弾性的に支持されたテーブル
と、前記中間部材に取付けられた少なくとも３つの斜傾
台と、これらの傾斜台の傾斜面に各々当接して回転可能
な少なくとも３つのローラと、前記テーブルに取付けら
れ前記ローラを各々回転自在に支持する少なくとも３つ
のローラ支持機構とからなるテーブル装置において、前
記ローラのうち少なくとも２つは、それぞれのローラの
中心に対して偏心した回転中心軸を有し、この偏心した
回転中心軸回りに前記ローラを回転位置決め可能なロー
ラ駆動手段を備えていることを特徴としている。

【００３２】請求項２に記載の発明によれば、前記中間
部材は、前記ベース面に取付けられた少なくとも３つの
リニアガイドに支持されており、前記少なくとも３つの
ローラと前記少なくとも３つの斜傾台のそれぞれの接触
部を通る前記ベース面に垂直な仮想線が、それぞれ前記
リイアガイドの取付面を貫通する関係に構成されている
ことを特徴としている。

【００３３】請求項３に記載のテーブル装置によれば、
ベースと、このベースに対して変位可能に支持されるテ
ーブルと、このテーブルの前記ベースに対する位置を調
整するために前記テーブルを変位させる位置決め手段と
を有するテーブル装置において、前記ベースに前記テー
ブルを押圧する方向の荷重を発生させる荷重発生手段を
少なくとも３つ備えたことを特徴としている。請求項４
に記載の発明によれば、前記荷重発生手段が発生する荷
重を調整するための荷重調整手段を備えたことをことを
特徴としている。

【００３４】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、中間部材に固
定された同一傾斜角の３つの斜傾台に接触するローラの
うち少なくとも２つは、各々ローラの中心に対して偏心
した回転中心軸を有し、この偏心した回転中心軸がロー
ラ支持機構に回転自在に支持され、ローラ駆動手段によ
って任意の回転角に位置決め可能であるので、中間部材
をベースに対して変位させれば３つのローラと斜傾台の
接触点が同量だけ上下し、テーブルの姿勢を変化させる
ことなく、テーブルのＺ方向位置を設定できる。そし
て、２つのローラの偏心した回転中心軸回りにローラを
回転させることにより、テーブルの傾きを変化させるこ
とができる。

【００３５】しかも、回転駆動手段を２つ付加するだけ
で、テーブルのＺ方向位置だけでなく、チルト調整も行
うことができるので、機構が複雑化することがなく、Ｚ
方向の高さもほとんど増加せず、制御も回転駆動手段の
回転角制御のみなのでほとんど制御系も複雑化しない。

【００３６】請求項２に記載の本発明に係るテーブル装
置においては、中間部材を３つの直動ガイドで支持し、
３つのローラと３つの斜傾台のそれぞれの接触部を通る
仮想線が、リニアガイドの取付面を貫通するような位置
関係にリニアガイドの可動部分を配置しているので、斜
傾台に加わるテーブル支持荷重が直接リニアガイドに伝
達される。したがって、中間部材に荷重が加わり変形し
たり、中間部材の剛性不足により、テーブルの支持剛性
が低下することがない。

【００３７】請求項３に記載の発明に係るテーブル装置
によれば、テーブルの位置決め手段の他に、少なくとも
３つの荷重発生手段がテーブルとベースの間に接続され
ているので、テーブルの重量は少なくとも６点で支持さ
れることになる。したがって、テーブルの自重たわみの
大きい場所に荷重発生手段を接続することにより、たわ
みを減少させることができると同時に、テーブルの振動
モードを上昇させ固有振動数を増加させることができ
る。さらに位置決め手段に加わる荷重が減少するので位
置決め手段の寿命を長くすることができる。

【００３８】請求項４に係るテーブル装置においては、
荷重発生手段の発生荷重をそれぞれ調整できることによ
り、テーブルのたわみの補正量を任意に調整することが
できる。したがって、テーブルの面精度がもっとも高く
なるように調整することができる。

【００３９】また、荷重発生手段が発生する荷重をベー
スに対するテーブルの位置に関わらずほぼ一定とするこ
とにより、テーブルにＺ機構およびチルト機構が組み込
まれ、テーブル位置が可変となった場合でも、常にテー
ブルのたわみを補正したり、テーブルの固有振動数を高
い状態に保っておくことが可能となる。

【００４０】

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照し詳細
に説明する。図１は、本発明に係るテーブル装置の実施
例を示す分解斜視図である。本実施例に示したテーブル
装置は、主にベース１、中間部材２、テーブル５から構
成されている。

【００４１】ベース１上には中間部材２をＹ軸２９方向
に直動可能に支持するガイド８ａ、８ｂ、８ｃが設置さ
れ、それぞれの可動部が中間部材２に接続されている。
このガイド８ａ、８ｂ、８ｃはそれぞれ転がり軸受けを
用いたもの、滑り軸受けを用いたもの、空気軸受けなど
非接触軸受けなど種々のガイド手段を用いることができ
る。

【００４２】またベース１上には中間部材２をＹ軸２９
方向に変位させる駆動手段１０が設置され、可動部が中
間部材２に接続されている。中間部材２上には同一傾斜
角の斜面を持つ斜傾台３ａ、３ｂ、３ｃが、各々の傾斜
面の方向が等しくなるように設置されている。

【００４３】さて、試料を搭載するテーブル５は、ベー
ス１上に設置された固定部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１
１ｄに対して板ばねなどの弾性案内手段４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈによって接続されて
いる。これにより、テーブル５はＸ軸２７方向の並進運
動、Ｙ軸２９方向の並進運動、Ｚ軸２８回りの回転運動
が拘束され、Ｚ軸２８方向の並進運動、Ｘ軸２７および
Ｙ軸２９回りの回転運動が可能となっている。

【００４４】このテーブル５の裏面には３つのローラ支
持機構６ａ、６ｂ、６ｃが、それぞれローラ７ａが斜傾
台３ａの斜面に、ローラ７ｂが斜傾台３ｂの斜面に、ロ
ーラ７ｃが斜傾台３ｃの斜面に接触するように設置され
ている。

【００４５】ただし、ローラ支持機構６ａ、６ｂに支持
されるローラ７ａ、７ｂは偏心軸を有しており、その偏
心軸がモータなどの駆動手段９ａ、９ｂに接続されてい
る。これについての構成の詳細は後述する。

【００４６】もう１つのローラ支持機構６ｃは単にロー
ラ７ｃを支持しているだけであり駆動手段は有していな
い。ここで、先に述べたローラ支持機構６ａ、ローラ７
ａ付近の詳細な構造について説明する。

【００４７】図２は図１に示したテーブル装置の支持機
構６ａ付近の詳細を示す分解斜視図である。ローラ７ａ
は中心部１２ａに対してころがり案内などで回転自在に
支持された外輪１３ａを有している。この外輪１３ａが
斜傾台３ａの斜面に接触し、斜面上を転動する。

【００４８】ローラ７ａの中心部１２ａは外輪１３ａの
中心軸２１ａに対して偏心した中心軸２０ａを有する回
転軸１４に接続されており、この回転軸１４はローラ支
持機構６ａに回転自在に支持され、ローラ支持機構６ａ
に固定された回転駆動手段９ａによって任意の回転角に
位置決め可能となっている。

【００４９】回転駆動手段９ａはモータの回転を減速機
を用いて出力するものであり、図示していない出力軸が
回転軸１４に接続されている。これにより、モータが小
型化可能となると同時に、回転軸１４の回転方向の剛性
が高くなり、さらにモータの通電が切れても容易に回転
軸１４の回転角を保持することができる。なお、以上は
図１に示したテーブル装置のローラ支持機構６ｂ、ロー
ラ７ｂについても同様である。

【００５０】さて、中間部材２をベース１に対してＹ軸
２９方向に変位可能に支持するガイド８ａは、ローラ７
ａと斜傾台３ａの接触点２２を通るＺ軸２８方向の直線
２４がガイドの可動部１５ａの取付面を、たとえば点２
３を通って、貫通するような位置に設置されている。こ
のような配置とすることによって、斜傾台３ａに加わる
Ｚ軸２８方向の荷重が直接ガイドの可動部１５ａに伝達
され、中間部材２に不必要な曲げモーメントなどを発生
させることがない。

【００５１】したがって、中間部材２が荷重によってた
わみ、Ｚ軸２８方向の変位に誤差を生じさせることがな
い。またＺ軸２８方向の変位剛性に与える中間部材２の
剛性の影響がほとんどないため、中間部材２の厚さを小
さくして、小型化、軽量化することができる。なお、ガ
イド８ｂ、８ｃについても同様にして設置する。

【００５２】中間部材２の駆動は駆動手段１０によって
行うが、具体的にはベース１上に固定されたモータなど
の回転駆動手段１９にボールネジ１８を接続し、ナット
を有した可動部１７を中間部材２に接続している。

【００５３】なお、本実施例では駆動手段１０としてモ
ータとボールネジ・ナットを用いたものを用いている
が、滑りネジとモータ、その他のリニアアクチュエータ
など、直線変位を発生する機構であればその種類を問わ
ない。

【００５４】以上、図１に示すテーブル装置の構造につ
いて説明した。次にこのテーブル装置の動作について説
明する。まず、図１を用いてＺ軸２８方向の並進運動を
行う場合の動作を説明する。

【００５５】テーブル５をＺ軸２８方向に平行移動させ
るには、駆動手段１０によって中間部材２をＹ軸２９方
向に変位させる。中間部材２には、等しい傾斜角を有す
る斜傾台３ａ、３ｂ、３ｃが設置されているので、それ
ぞれローラ７ａ、７ｂ、７ｃが接触している。テーブル
５は、案内手段４ａ〜４ｈによってＸ軸２７・Ｙ軸２９
方向に拘束されているので、各ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ
はそれぞれ斜傾台３ａ、３ｂ、３ｃの斜面を転動し接触
点の高さを変化させる。３つの斜傾台３ａ、３ｂ、３ｃ
の傾斜角、傾斜面の方向が等しければ、それぞれの接触
点のＺ軸２８方向の位置は同量だけ変化する。テーブル
５の位置・姿勢は、３つの接触点の位置で決定される
が、３点の変化量が同じならばテーブル５はＺ軸２８方
向に平行移動する。

【００５６】次にテーブル５の姿勢を変化させる場合の
動作を説明する。テーブル５の姿勢を変化させる場合に
は、図１中のローラ支持機構６ａ、６ｂに固定された回
転駆動手段９ａ、９ｂを回転させる。これによりローラ
７ａ、７ｂの偏心軸を回転させてローラ７ａ、７ｂと斜
傾台３ａ、３ｂの接触状態を変化させる。

【００５７】ここでその動作の詳細を図３を用いて説明
する。図３は、ローラ７ａと斜傾台３ａの接触状態を示
す図である。ローラ７ａは斜傾台３ａと外輪１３ａで接
触している。外輪１３ａは中心部１２ａに対して回転自
在に支持されており、中心部１２ａが回転しても滑るこ
となく斜傾台３ａの斜面を転動することができる。ここ
で中心部１２ａは外輪１３ａの中心軸２１ａよりｅだけ
偏心した回転軸２０ａを有しているため、中心部１２ａ
が中心軸２０ａ回りに回転すると、接触点２２ａの位置
が変化するとともに、接触点２２ａから中心軸２０ａま
でのＺ軸２８方向の距離が変化する。

【００５８】このとき中間部材２が変位しなければ、図
１中のテーブル５の位置姿勢を決定しているローラ７ａ
と斜傾台３ａの接触点、ローラ７ｂと斜傾台３ｂの接触
点、ローラ７ｃと斜傾台３ｃの接触点の内一点の位置が
変化するため、テーブル５の姿勢が変化する。

【００５９】さらに同様な操作をローラ７ｂについても
行えば、テーブル５をＸ軸２７・Ｙ軸２９まわりに回転
させ姿勢を変化させることができる。次に本発明のテー
ブル装置の変形例について説明する。

【００６０】図４は本発明のテーブル装置の第１の変形
例を示す分解斜視図である。なお、番号を付していない
部分については図１に示した部分と同じである。このテ
ーブル装置ではベース４１、中間部材４２、テーブル４
５それぞれに貫通穴を有している。本発明のテーブル装
置では、テーブル４５の位置姿勢を決定する手段を、中
央部をさけて周辺部に配置することができるため、特に
このような構成とすることが容易である。

【００６１】したがって、テーブル装置の中央部に光学
系などを配置することにより、テーブル上の試料に光学
系の焦点・傾きを調整しつつ透過光で試料を観察するこ
とが容易となる。なお、動作については図１に示したテ
ーブル装置と全く同じであるので説明は省略する。

【００６２】図５は本発明のテーブル装置の第２の変形
例を示す分解斜視図である。なお、番号を付していない
部分については図１に示した部分と同じである。このテ
ーブル装置ではテーブル５５の案内手段５４ａ、５４
ｂ、５４ｃ、固定部５６がテーブル装置の中央部に配置
されている。

【００６３】中間部材５２、テーブル５５は中央部に貫
通穴を有しており、その穴部の中心にベース５１に固定
された固定部５６が設置されている。テーブル５５は板
ばねなどの案内手段５４ａ、５４ｂ、５４ｃによってＸ
軸２７・Ｙ軸２９方向の並進およびＺ軸２８回りの回転
が拘束されている。動作などは図１に示したテーブル装
置と同様であるが、このような構成とすることにより、
周辺部分に案内手段を配置せずテーブル内部に配置でき
るので、よりコンパクトなテーブル装置とすることがで
きる。

【００６４】以上の説明は図１に示したように３つのロ
ーラの内２つのローラに偏心軸を設け、モータなどで駆
動するものであり、姿勢を変化させずにテーブルのＺ方
向位置を変化させることはできるが、姿勢を変化させる
とＺ方向位置が変化する。そこで姿勢を変化させてもテ
ーブル上のある一点のＺ方向高さを変化させないために
は、図１においてローラ７ｃについても７ａ、７ｂと同
様に偏心した回転軸、この回転軸を回転させる回転駆動
手段を設けた構成にする。こうすることにより、３つの
接触点の高さを任意に設定できるのでテーブル上の特定
の場所のＺ方向高さを変化させずにテーブルの姿勢を変
化させることができると同時に、中間部材のみを変位さ
せることによりテーブルの姿勢を変化させることなくテ
ーブルのＺ方向位置を変化させることができる。

【００６５】以上本願第１の発明に係るテーブル装置の
実施例について説明した。以下に本願第２の発明に係る
テーブル装置の実施例について説明する。図６は、本発
明にかかるテーブル装置の実施例を示す分解斜視図であ
る。

【００６６】ベース６１上には３つの位置決定手段６４
ａ、６４ｂ、６４ｃが設置されており、それぞれテーブ
ル６５の３つの支持点６３ａ、６３ｂ、６３ｃに接続さ
れている。位置決定手段としては、ここでは細肉部によ
りピボットを構成した固定部材を用いているが、３点で
テーブル６５の位置姿勢を決定する手段であればその種
類・構成を問うものではない。

【００６７】テーブル６５には、３つの荷重発生手段６
６ａ、６６ｂ、６６ｃが固定されており、それぞれベー
ス６１上の３点６９ａ、６９ｂ、６９ｃで接触して、ベ
ース６１とテーブル６５の間に荷重を発生させる。な
お、荷重発生手段としては、圧縮ばね、定力ばね、ソレ
ノイド、エアシリンダなどを用いることができるが、こ
こではエアシリンダを用いた実施例を示している。

【００６８】エアシリンダを用いた荷重発生手段６６
ａ、６６ｂ、６６ｃは、テーブル６５のたわみの大きな
部分、すなわち支持点６３ａ、６３ｂ、６３ｃから離れ
た部分に設置され、配管６７ａ、６７ｂ、６７ｃより圧
縮空気を供給することによりそれぞれの可動部６８ａ、
６８ｂ、６８ｃが伸長し、それぞれベース６１上の接触
点６９ａ、６９ｂ、６９ｃに接触し、テーブル６５に荷
重を発生する。

【００６９】図７は本発明のテーブル装置のさらなる実
施例を示した分解斜視図である。この実施例では、４つ
の荷重発生手段７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄがテー
ブル７５に設置されている。なお、図７では荷重発生手
段であるエアシリンダの配管は図示せず省略している。
またそのほかの部分は、図６に示したテーブル装置と同
様であり、荷重発生手段７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７
ｄの動作についても図６に示した荷重発生手段の動作と
同様である。

【００７０】以上の実施例では、荷重発生手段をテーブ
ル側に固定し、これを動作させることにより、ベースに
接触させ荷重を発生しているが、荷重発生手段をベース
側に固定し、動作させることにより、テーブルに接触さ
せ荷重を発生させる構成でも全く同様の効果を得ること
ができる。このことは以下の説明でも同様である。

【００７１】さて、以下では本発明による作用を模式図
を用いて詳細に説明する。図８は、テーブルを３つの位
置決定手段で支持したときのテーブルの変形の一例を示
した模式図である。テーブル８５を剛体として考える
と、その位置姿勢は図中の破線に示したように一意に定
まる。ところが実際にはテーブルは弾性体であり、特に
その面積が大きいときにはテーブルの自重により支持点
８３ａ、８３ｂ、８３ｃより離れた部分ではたわみによ
り実線で示したような変形が生じ、テーブル８５の面精
度を高く保ちたいときには大きな問題となる。

【００７２】図９は、テーブルを３つの位置決定手段で
支持したときの振動モードの一例を示した模式図であ
る。テーブル９５の振動を考慮すると図８に示した変形
モードとは別に、図９のような変形を生ずる振動モード
も考えられる。この振動モードでは支持点９３ａ、９３
ｂ、９３ｃを節とする振動モードが低次のモードとして
現れることがある。このようなモードは、固有振動数が
低いためテーブル９５上にオートフォーカス機構などの
振動源がある場合には共振など悪影響を及ぼすことがあ
る。

【００７３】本発明では、少なくとも３つの荷重発生手
段によってテーブルに荷重を加えることにより、テーブ
ルの変形を減少させるとともに、テーブルの固有振動数
を上昇させる。

【００７４】図１０は、図６に示したテーブル装置を示
す模式図である。テーブル１０５は３つの位置決定手段
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにより支持されている
が、その支持点１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃから離れ
た部分に荷重発生手段１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが
接続されている。この位置は図８に示したようにテーブ
ルのたわみが大きい部分である。この部分にベース１０
１から荷重を加えることにより、テーブル１０５のたわ
みを改善している。また、テーブル１０５の荷重を分担
する支持点が増加するため、荷重発生手段１０６ａ、１
０６ｂ、１０６ｃが分担する荷重が十分に大きいときに
はテーブル１０５の振動モードの節が増加することによ
りテーブル１０５の固有振動数が上昇する。

【００７５】図１１は、図７に示したテーブル装置を示
す模式図である。テーブル１１５は、３つの位置決定手
段１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにより支持されている
が、テーブル１１５の４隅近傍に荷重発生手段１１６
ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄが接続されている。

【００７６】この場合、必ずしもたわみ変形が大きいと
ころに荷重発生手段が接続されているわけではないが、
変形を補正する効果は大きい。また図１０に示したテー
ブル装置に比べさらに支持点が増加しているので、テー
ブル１１５の固有振動数を一層上昇させることができ
る。またテーブル１１５が方形の場合には４隅部分に接
続できるので、テーブル１１５の荷重をバランスよく支
持することができる。

【００７７】以上の効果は荷重発生手段を用いて、テー
ブル荷重支持点を分散させることにより得られるが、さ
らにテーブル面の精度を向上させる場合には、それぞれ
の荷重発生手段の発生力をそれぞれ可変とする。

【００７８】例えば図１０において、荷重発生手段１０
６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの発生荷重が等しい場合でも
テーブル１０５のたわみ補正効果は得られるが、たわみ
補正量を最適化するためには各荷重発生手段の発生荷重
を変化させ、テーブル１０５の変形が最小となるように
調整する。具体的には、エアシリンダを用いた荷重発生
手段では各エアシリンダに供給する圧力を調整すること
によってテーブルの変形を補正する。またソレノイドな
どを用いた荷重発生手段では、通電電流を調整する。ま
た圧縮ばねなどでは圧縮量を調整することによって以上
の効果が得られる。

【００７９】以上、テーブルが３点の固定式位置決定手
段で支持されているテーブル装置について説明したが、
本発明はテーブルが可変式の位置決定手段で支持されて
いる場合にも同様の効果が得られる。

【００８０】以降では、図１に示した本願第１の発明に
係るテーブル装置に本願第２の発明に係るテーブル装置
を応用した実施例について説明する。図１２は、図１に
示したテーブル装置に図７に示したテーブル装置を応用
した実施例を示す分解斜視図である。

【００８１】このテーブル装置では、テーブル１２５の
４隅付近にエアシリンダを用いた４つの荷重発生手段１
３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄが設置されてお
り、それぞれ配管１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３
８ｄにより高圧空気が供給される。その他の部分は全く
図１に示したテーブル装置と同じ構成である。また、そ
の動作についても図１に示したテーブル装置について説
明した動作と同様である。そこで、ここでは荷重発生手
段の作用について説明する。

【００８２】テーブル１２５は、ローラ１２７ａ、１２
７ｂ、１２７ｃと斜傾台１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ
の接触点によってその位置姿勢が決定されている。した
がって、ここではローラ１２７ａと斜傾台１２３ａ、ロ
ーラ１２７ｂと斜傾台１２３ｂ、ローラ１２７ｃと斜傾
台１２３ｃが位置決定手段として機能している。

【００８３】さて、荷重発生手段１３６ａ、１３６ｂ、
１３６ｃ、１３６ｄが動作していないときには、テーブ
ル１２５はローラ１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃと斜傾
台１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃの３つ接触点のみでテ
ーブル１２５の重量を支持している。そのため、テーブ
ル１２５には自重によるたわみ変形が生じ安くなる。ま
た３つの接触点を節とする低周波の振動モードが発生
し、テーブル１２５上にオートフォーカス機構などの振
動源を搭載した場合には共振を生じる場合がある。さら
にテーブル１２５の重量が大きい場合には、ローラと斜
傾台の接触点における接触応力が高くなり斜傾台の斜面
の寿命が低下したり、中間部材１２２を駆動するための
駆動手段１３０に大きな推力が必要となりモータが大型
化する。

【００８４】そこで、配管１３８ａ、１３８ｂ、１３８
ｃ、１３８ｄにより高圧空気を供給し、荷重発生手段１
３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄを動作させる
と、テーブル１２５は位置姿勢を決定している３つの接
触点のほか４点で支持されることとなり、ローラと斜傾
台の接触点における接触応力は大幅に低減され斜傾台の
寿命が長くなると同時に中間部材１２２の駆動手段１３
０のモータの負荷が大幅に減少し、発熱が減少する。

【００８５】さらにテーブル１２５の支持点が増加する
ため、テーブル１２５のたわみ変形が軽減されテーブル
１２５の面精度を向上させやすくなるとともに、低周波
の振動モードがなくなり固有振動数が大幅に上昇する。

【００８６】ここで荷重発生手段１３６ａ、１３６ｂ、
１３６ｃ、１３６ｄの発生荷重を可変とすることによ
り、さらにテーブル１２５の変形を適切に補正できる。
さて、図１２に示したテーブル装置では中間部材１２２
を駆動するとテーブル１２５はＺ軸２８方向に変位す
る。ここで荷重発生手段がばねなどを用いたものでは発
生荷重がテーブル１２５の変位とともに変化し、テーブ
ル１２５の変形量が変化する。そこで図１２で示したよ
うなエアシリンダやソレノイドなど可動部の変位に関わ
らずほぼ一定の荷重を発生する荷重発生手段を用いるこ
とにより、テーブル１２５が変位した場合でも十分な効
果を得ることができる。

【００８７】以上、本願第１の発明に係るテーブル装置
に本願第２の発明に係るたテーブル装置を応用した実施
例について説明したが、本願第２の発明に係るテーブル
装置は、３箇所でテーブルの位置あるいは姿勢が決定さ
れているテーブル装置には適用可能であり、テーブルの
変位の有無、変位の方向、姿勢変化の有無に関わらず有
効である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試料台であるテーブルのＺ方向位置とチルト量を独立に
設定することができ、かつ、制御系、機構が複雑化せ
ず、特にＺ方向高さが小さくコンパクトで、コストの上
昇が少ないテーブル装置が実現する。

【００８９】また、テーブルの位置姿勢を３つの支持手
段で決定しつつ、テーブルの自重たわみでテーブルの面
精度が悪化せず、オートフォーカスなどを行っても共振
することがなく、さらに支持手段の寿命を低下させない
テーブル装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるテーブル装置の実施例を示す
分解斜視図。

【図２】 図１に示したテーブル装置のローラ支持機構
付近の詳細を示す分解斜視図。

【図３】 ローラと斜傾台の接触状態を示す図。

【図４】 本発明のテーブル装置の第１の変形例を示す
分解斜視図。

【図５】 本発明のテーブル装置の第２の変形例を示す
分解斜視図。

【図６】 本発明の第２のテーブル装置の実施例を示す
分解斜視図。

【図７】 本発明の第２のテーブル装置のさらなる実施
例を示す分解斜視図。

【図８】 テーブルを３つの位置決定手段で支持したと
きのテーブル変形の一例を示した模式図。

【図９】 テーブルを３つの位置決定手段で支持したと
きの振動モードの一例を示した模式図。

【図１０】 図６に示したテーブル装置を示す模式図。

【図１１】 図７に示したテーブル装置を示す模式図。

【図１２】 図１に示したテーブル装置に図７に示した
テーブル装置を応用した実施例を示す分解斜視図。

【符号の説明】

１ ベース ２ 中間部材 ３ 傾斜台 ４ 弾性案内手段 ５ テーブル ６ ローラ支持機構 ７ ローラ ９ 回転駆動手段 １０ 駆動手段 １１ 固定部 １２ 中心部 ２０ 中心軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、このベースのベース面に対し
   て一軸方向に移動可能に支持された中間部材と、この中
   間部材を前記ベースに対して移動させる駆動手段と、前
   記ベース面に対して変位可能となるように弾性的に支持
   されたテーブルと、前記中間部材に取付けられた少なく
   とも３つの斜傾台と、これらの傾斜台の傾斜面に各々当
   接して回転可能な少なくとも３つのローラと、前記テー
   ブルに取付けられ前記ローラを各々回転自在に支持する
   少なくとも３つのローラ支持機構とからなるテーブル装
   置において、 前記ローラのうち少なくとも２つは、それぞれのローラ
   の中心に対して偏心した回転中心軸を有し、この偏心し
   た回転中心軸回りに前記ローラを回転位置決め可能なロ
   ーラ駆動手段を備えていることを特徴とするテーブル装
   置。
2. 【請求項２】 前記中間部材は、前記ベース面に取付け
   られた少なくとも３つのリニアガイドに支持されてお
   り、前記少なくとも３つのローラと前記少なくとも３つ
   の斜傾台のそれぞれの接触部を通る前記ベース面に垂直
   な仮想線が、それぞれ前記リイアガイドの取付面を貫通
   する関係に構成されていることを特徴とする請求項１記
   載のテーブル装置。
3. 【請求項３】 ベースと、このベースに対して変位可能
   に支持されるテーブルと、このテーブルの前記ベースに
   対する位置を調整するために前記テーブルを変位させる
   位置決め手段とを有するテーブル装置において、前記ベ
   ースに前記テーブルを押圧する方向の荷重を発生させる
   荷重発生手段を少なくとも３つ備えたことを特徴とする
   テーブル装置。
4. 【請求項４】 前記荷重発生手段が発生する荷重を調整
   するための荷重調整手段を備えたことをことを特徴とす
   る請求項３記載のテーブル装置。