JPH0727042B2 - ステ−ジ装置 - Google Patents

ステ−ジ装置

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JPH0727042B2
JPH0727042B2 JP61287072A JP28707286A JPH0727042B2 JP H0727042 B2 JPH0727042 B2 JP H0727042B2 JP 61287072 A JP61287072 A JP 61287072A JP 28707286 A JP28707286 A JP 28707286A JP H0727042 B2 JPH0727042 B2 JP H0727042B2
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造装置等高精度で高速な位置決めを要
するステージ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、微動ステージ装置用ダンパーとしては実開昭58−
105604号に代表される様に高粘度の油を減衰材として使
用した例が多かった。
〔発明が解決しようとしている問題点〕
しかしながら、油を減衰材として用いている為、油のも
れを防止するシール機構、油との接触面積をかせぐ為の
部材等が必要となり、構造が複雑になる欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
る。
これを解決する本発明のステージ装置は、基準部と、該
基準部に対して間隙をもって支持されたステージ部と、
該ステージ部を該基準部に対し相対的に移動させる駆動
手段と、前記間隙の前記ステージ部を挟んで前記駆動手
段の反対側の位置に設けられた固体ダンパー部材とを有
することを特徴とする。
また、本発明のステージ装置の製造方法は、基準部と該
基準部に対し相対的に移動可能に支持されたステージ部
との間隙に液状の減衰用材料を流し込み、固化すること
によって固体ダンパー部材を形成することを特徴とす
る。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1の実施例であり、1は基準部、こ
こでは固定部である所のベース、2は可動部材であるス
テージ3はベース1に対してステージ2を弾性的に支持
する板バネ、4はベース1に固定されベース1に対して
ステージ2を押圧することで微小変位させるアクチュエ
ータである所の圧電素子、5はベース1と、ステージ2
の間隙に設けられる所の減衰用ゴム材、10は圧電素子の
伸縮制御用の制御電圧発生回路、11は制御電圧発生回路
に指令信号を発するCPUである。この実施例ではベース
1、ステージ2、板バネ3は1枚の板材に図のように溝
をほって間隙部を形成することにより製作されている。
この溝に減衰用ゴム材5を液化して流し込み冷却固化す
る事により固体ダンパー部材を間隙部に形成している。
圧電素子4の駆動量は小さく変形量の小さいゴム材でも
充分ダンパーとして使用できる。
上記構成に於て減衰用ゴム材5がない場合圧電素子4に
CPU11からの指令により制御電圧発生回路10から早い立
ち上りの電圧を印加すると、ステージ2は圧電素子4か
らの加圧により大きな速度がつき、目標位置に達しても
慣性の為残留振動をしながら徐々に目標位置に収束して
ゆく為、振動が収まる迄に長い時間を要する。これに対
し、本実施例では減衰用ゴム材5を挿入している為同様
の駆動を行うと減衰用ゴム材5の粘性の為にステージ2
の目標位置到達後の振動エネルギーが吸収され残留振動
が急速に減衰し、短時間で振動が停止しステージ2の目
標位置への位置決めをす早くする事が可能である。又減
衰材をステージ2の周囲に充填して形成することにより
駆動方向だけでなく派生する他成分の振動も減衰させる
ことができる。
第2図に本実施例と減衰用ゴム材を挿入しない例との比
較実験のデータを示す。第2図(a)は減衰用ゴム材を
挿入しない例の実験データで下の曲線が制御電圧発生回
路10から圧電素子4へ印加される電圧の値、上の曲線が
それに伴うステージ2の変位を示す。第2図(b)は本
実施例の実験データで各曲線の内容は第2図(a)と同
様である。いずれも時刻tの時に圧電素子に変位の為の
電圧が印加されている。第2図(a),(b)を見比べ
てもわかるように本実施例のステージ装置は減衰性ゴム
材を挿入した事でステージ2の位置決め時の高減衰性を
達成している。
本実施例の減衰性ゴム材5の代りに低弾性樹脂、例えば
ポリエチレンを熱により液化して流し込み冷却固化した
ものを用いたり、ゴム系接着剤を流し込んで固化したも
のを用いてもかまわない。又低弾性樹脂の固化は硬化剤
を用いてもよい。
第3図は本発明の第2の実施例である。以下の実施例に
おいて第1図と同様の部材については同じ符号で示し、
又、圧電素子4は不図示の制御電圧発生回路を介し不図
示のCPUと接続しているものとする。5aはベース1とス
テージ2の間に設けられる所の減衰用ゴム材である。減
衰用ゴム材5aは別の場所で製作されたもので、図のよう
に間隙部でベース1とステージ2の両方に固着されてい
る。第1の実施例のように液化ゴム材を流し込んで形成
してもよい。この時板バネ3が変形していない状態でも
ステージ2に圧電素子4方向への押圧力を与える目的
で、減衰用ゴム材5aは圧縮状態にして間隙部に挿入され
る。同時に圧電素子4が1番縮んだ状態の時に板バネ3
が変形のない状態になるよう圧電素子4を設置してお
く。このようにすることで圧電素子4が最も縮んだ時に
もステージ2は圧電素子4に押しつけられ、かつ圧電素
子4の一定駆動範囲に対して板バネ3の変形範囲を最小
にできる。
上記構成において圧電素子4によるステージ2の駆動を
行うと残留振動が急速に減衰し、短時間で振動が停止し
目標位置に到達する。
第4図は本発明の他の実施例であり、減衰用ゴム材5bを
圧電素子4による駆動方向からずらして配置したもので
ある。この様に減衰用ゴム材の配置を変更する事によ
り、駆動方向の振動のみならず派生する他の運動方向、
この場合はヨーイング方向の振動をも減衰させる事が可
能となる。
第5図は本発明の他の実施例で減衰用ゴム材5cを調整用
部材6を介してベース材1に取付ける様にしたものであ
る。減衰用ゴム部材5cは調整用部材6に固着されステー
ジ2とは当接のみ行う。調整用部材6は調整用ネジ7に
より図面A方向に変位調整可能である。上記構成に於
て、調整用部材6を用いて減衰用ゴム材5をステージ2
に押しつける力を調整可能とする事により、圧電素子4
に予圧を任意に印加する効果が生じる。板バネ3は変形
時にステージ2を圧電素子4に押し付け、圧電素子4の
伸縮を即座にステージ2に伝える効果を有する。板バネ
3をあまり大きく変形させると使用不可能になるので板
バネ3がステージ2を圧電素子4に押し付ける状態で板
バネの変形範囲を最小にする、即ち圧電素子4が最も縮
んだ状態で板バネ3の変形もない状態にするのが適切で
ある。しかしこの場合圧電素子4が最も縮んだ場合には
ステージ2は板バネ3による圧電素子4に押しつけられ
る力がかなり弱くななって圧電素子4とステージ2とが
離れてしまう可能性もありこの時にバツクラツシユを生
じてしまう。本実施例ではダンパー部材である減衰用ゴ
ム材5の押し付け力を調整用部材6を介して調整用ネジ
7で調整できるので、圧電素子4が最も縮み、板バネ3
の変形が無くなった時もステージ2が圧電素子4の方に
押圧されるようネジ7を調整してバツクラツシユを防ぐ
ことが可能で、圧電素子4が最も縮んだ時にも板バネ3
に負担をかけたり他に予圧手段を設ける必要がなく、か
つ押圧力を、ステージ2が圧電素子4に充分押しつけら
れ、圧電素子4がステージ2を駆動する時ゴム材5cが充
分変形するような適切なものに調整する事もでき、更に
ステージの駆動範囲や経時変化に応じて押圧力を変化さ
せる事もできる。又場合によってはネジ7を調整してゴ
ム材5cをステージ2から離し減衰材なしの駆動手段へ切
り換えることも可能である。
以上述べた実施例において減衰用ゴム材5に低ガス放出
性のフッ素系ゴム、例えばバイトン(登録商標)やニト
リルゴム等を使用すれば、ステージ装置を高真空チヤン
バ中で使用しても、ゴム材から放出されるガスによって
高真空チヤンバの真空度が悪化するおそれがない。即ち
低ガス放出性ゴム材使用により本願は高真空中使用のス
テージにも適用可能である。
〔発明の効果〕
本発明のステージ装置によれば、簡単な構成で、駆動時
の残留振動の減衰性能を高め高速に目標位置に位置決め
することができる。
また、本発明のステージ装置の製造方法によれば、高い
減衰性能を持ったステージ装置を安価で容易に製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例である微動ステージ装置の斜視
図、 第2図は本発明の効果を説明する実験データを示す図、 第3図は本発明の他の実施例である微動ステージ装置の
斜視図、 第4図は本発明の他の実施例である微動ステージ装置の
斜視図、 第5図は本発明の他の実施例である微動ステージ装置の
斜視図である。 1はベース、2は可動ステージ、3は板バネ、4は圧電
素子、5は減衰用ゴム材、6は予圧調整用部材である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準部と、 該基準部に対して間隙をもって支持されたステージ部
    と、 該ステージ部を該基準部に対し相対的に移動させる駆動
    手段と、 前記間隙の、前記ステージ部を挟んで前記駆動手段の反
    対側の位置に設けられた固体ダンパー部材と を有することを特徴とするステージ装置。
  2. 【請求項2】前記ステージ部は前記基準部に板バネによ
    って支持されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のステージ装置。
  3. 【請求項3】前記固体ダンパー部材は、前記基準部と前
    記ステージ部との間隙の少なくとも一部に充填されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のステー
    ジ装置。
  4. 【請求項4】前記固体ダンパー部材にゴム又は低弾性樹
    脂又は低弾性接着剤を用いることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のステージ装置。
  5. 【請求項5】基準部と該基準部に対し相対的に移動可能
    に支持されたステージ部との間隙に液状の減衰用材料を
    流し込み、固化することによって固体ダンパー部材を形
    成することを特徴とするステージ装置の製造方法。
  6. 【請求項6】前記減衰用材料はゴム又は低弾性樹脂であ
    り、これを液状にして流し込み、冷却により固化して固
    体ダンパー部材を形成することを特徴とする特許請求の
    範囲第5項記載のステージ装置の製造方法。
  7. 【請求項7】一枚の板材に溝をほって、前記基準部と前
    記ステージ部とを隔てる間隙を形成することを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項記載のステージ装置の製造方
    法。
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