JPH0753059Y2 - 高精度移動テーブル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば電子ビーム描画装置やステッパ或い
は精密測定機等の高精度移動テーブル（ステージ）装置
に関する。

〔従来の技術〕 従来、前述の電子ビーム描画装置やステッパ或いは精密
測定機等に用いられる高精度移動テーブル装置は、被処
理物を載置固定して、Ｘ・Ｙ・Ｚ・θ軸線方向（Ｘ・Ｙ
軸線方向のみのものもある）に移動して正確に位置決め
するものである。そのうちＸ・Ｙ軸線方向の移動・位置
決めを行う移動テーブル装置部の構成は、第５図及び第
６図に示す如く、最下段のベース１上にガイドウエイ２
を介してＸ軸線方向に直線的に往復移動自在なＸテーブ
ル３が設けられ、更にこのＸテーブル３上にガイドウエ
イ４を介して該Ｘ軸線方向と直交するＹ軸線方向に往復
移動自在なＹテーブル５が設けられて、このＹテーブル
５の上面にホルダーの如き被処理物固定具６が設けられ
ている。そしてこの固定具６に被処理物（図示せず）を
載置セットした状態で、前記Ｘテーブル３及びＹテーブ
ル５が図示しない駆動手段により各々ガイドウエイ2,4
に沿って定められた方向に移動することで、該固定具６
にセットした被処理物をＸ−Ｙ両軸線方向に移動できる
ようになっている。

またその上段のＹテーブル５上面にはＸ・Ｙ軸線方向の
位置測定用の平面Ｌ形をしたレーザミラー７が取付けら
れ、このレーザミラー７と図示しないが別途定盤等に固
定したレーザ干渉計との間でのレーザ値の変化量をもっ
てＸ・Ｙ軸線方向の移動距離を算出し、これにて位置測
定しながら被処理物を正確に位置決めするようにＸテー
ブル３及びＹテーブル５の移動接触を行うようになって
いる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、こうした従来の装置では、前述の如くＹテー
ブル５上面に直接被処理物固定具６と共に位置測定用の
レーザミラー７を取付け、その被処理物固定具６とレー
ザミラー７との間の距離は変動しないものとして、該レ
ーザミラー７と別途固定のレーザ干渉計との間でのレー
ザ値の変化量から移動距離を計算処理して位置測定して
いる。しかし前記Ｙテーブル５が移動の際などに第７図
に示すように凸形に変形または逆に凹形に変形を生じる
と、被処理物固定具６とレーザミラー７との間の距離が
変動し、その分だけ位置測定値に誤差が生じて、これが
精度低下の原因となり、高精度な移動テーブル装置とし
ては好ましくない問題があった。

つまり、被処理物固定具６をＸ・Ｙ軸線方向に移動せし
める際に、各テーブルのガイドウエイ2,4の加工精度
や、各テーブル3,5のガイドウエイ取付面の加工精度
や、テーブル移動による重量バランスの変化等から、プ
リロード変動等が起り、Ｙテーブル５に歪みなどの変形
が発生する。これにより該Ｙテーブル５の被処理物固定
具６及びレーザミラー７の取付面（上側表面）に引張り
又は圧縮現象が起きて伸縮が生じ、被処理物固定具６と
レーザミラー７との間の距離が変動して位置測定値の誤
差となる。特に電子ビーム描画装置においては前記テー
ブルは通常非磁性体である必要からアルミニウム製など
の剛性の低い材料で作られているので、移動の際に変形
が起き易い。そのテーブル表面の伸縮による被処理物固
定具６とレーザミラー７との間の距離変動が0.05μｍ程
度となると、位置精度が３σで0.1μｍ以下等に要求さ
れているこの種の高精度移動テーブル装置ではもはや無
視できない状況となって来ている。

前記Ｙテーブル５の移動時の変形状態を第７図により説
明する。このＹテーブル５の移動時の変形による上側表
面の伸縮量の計算式は、 Ｅ＝4tδ/l ………（１） 但し、ＥはＹテーブル表面周辺での最大伸縮量、ｔは板
厚、ｌはテーブル長さ、δは周辺でのＺ方向（上下方
向）最大歪み量である。ここでＹテーブル５の板厚ｔ＝
30mm、長さｌ＝250mm程度とし、Ｚ方向最大歪み量δ＝
0.2μｍと仮定し、これらの数値を上記（１）式に入て
計算すると、Ｅ＝4tδ/l≒0.1μｍとなる。つまりＹテ
ーブル５の表面が最大0.1μｍ伸びたことになり、また
歪みの位相が上下反転すれば逆にテーブル表面が0.1μ
ｍ縮むことになり、こうしたＹテーブル５の表面の伸縮
が直接被処理物固定具６とレーザミラー７との間の距離
の変動に影響する。

さらに、レーザミラーの平面度はきわめて重要であり、
その平面度はλ/20〜λ/10（λはレーザ光の波長で、Ne
-Heレーザの時、約0.6μｍ）と高精度にできているが、
レーザミラーが取付けられているテーブル上面が伸縮す
ると、レーザミラーに歪を生じてレーザミラーの平面度
を悪化させ、測定誤差の要因となる。

そこで、本考案者は、先に、テーブル上面のほぼ中央の
比較的小さい面積からなる連結部分を介して取付板を設
け、テーブルが変形しても取付板は変形しないように
し、その上にレーザミラーと被処理物固定具を取り付け
るようにした高精度移動テーブル装置を提案した（特願
昭60-291985）。しかしながら、連結部分にもわずかで
はあるが変形を生じ、取付板に影響を与える。

この考案はそうした従来の問題を解決して、移動に伴い
テーブルが変形しても、該テーブル上の被処理物固定具
と位置測定用のレーザミラーとの間の距離の変動をより
完全に低減でき、かつレーザミラーの平面度を悪化させ
ないで、正確な位置測定が可能となる高精度移動テーブ
ル装置を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この考案は、上記目的を達成するため、少なくとも一軸
方向に移動可能なテーブル上に位置測定用レーザミラー
及び被処理物固定具が備えられてなる高精度移動テーブ
ル装置において、ガイドウエイを介して移動するテーブ
ル上面の少なくとも中央部に設けたミゾにより全周ない
し変形を生じる側の周囲部分から仕切られた島部を形成
し、この島部上に取付板を介して前記位置測定用レーザ
ミラー及び被処理物固定具を取付けたものである。

〔作用〕

上記構造により、ガイドウエイを介して移動せられるテ
ーブルが、該ガイドウエイや取付面等の加工精度などに
より変形しテーブル上面が伸縮しても、その影響をより
完全に受けないようにミゾによって仕切られた島部に取
付板を介してレーザミラーと被処理物固定具を取付けて
あるため、レーザミラーの平面度を悪化させることな
く、レーザミラーと被処理物固定具の距離が従来のよう
に変動することがなくなり、大巾な精度向上が図れるよ
うになった。

〔実施例〕

以下この考案の一実施例を第１図ないし第２図により説
明する。なお前述した第５図ないし第７図と同一構成を
なすものには同一符号を付して説明の簡略化を図ること
にする。Ｙテーブル５の上面の中央部に円形のミゾ13を
穿ち、このミゾ13によって仕切られた島部10上に取付板
11を締結部材12で固定し、この取付板11上にＸ・Ｙ軸用
のＬ形レーザミラー７と被処理物固定具６を載置する。
ミゾ13は、Ｙテーブル５の上面がテーブルの移動によっ
て変形し伸縮しても、島部10内に伸縮の影響をしゃ断す
る役目を持っている。Ｙテーブル５の上面と取付板11の
スキマＴは、Ｙテーブル５が変形しても互に接触しない
程度とし、また仕切用のミゾ13の深さは、締結部材のネ
ジ込み深さより若干深目とする。

而して、上述した構造であれば、被処理物固定具６とレ
ーザミラー７をＸ・Ｙ軸線方向に移動せしめる際に、各
テーブルのガイドウエイ2,4の加工精度や各テーブル3,5
のガイドウエイ取付面の加工精度やテーブル移動による
重量バランスの変化等から、プリロード変動等が起っ
て、Ｙテーブル５にはＺ方向に最大歪0.2μｍ程度の変
化が発生したとすると、その表面には前記（１）式で求
められたと同様に±0.1μｍ程度の伸縮が生じる。しか
し該Ｙテーブル５の島部10内は、ミゾ13によりしゃ断さ
れて伸縮の歪は発生しない。Ｙテーブル５の上面が伸縮
しても、その影響を受けない島部10上に取付板11を介し
て取付け固定されたレーザミラー７と被処理物固定具６
は、伸縮の歪を受けないことになり、レーザミラー７と
被処理物固定具６の相対変動やレーザミラーの平面度が
悪化せずに、ＸおよびＹ軸方向の移動の位置測定値に誤
差を生じることなく、正確な位置決め制御が可能とな
る。

次にこの考案の他の実施例を第３図により説明する。Ｙ
テーブル５の上面の中央部に上面が伸縮してもその影響
をしゃ断する島部10の形成方法として、Ｙ軸方向にＹ軸
ガイド中心線をはさんだ２本のミゾ13aとＸ軸ガイド中
心線をはさんだ２本のミゾ13bとで囲んだ中央の四角形
の部分を島部10としたもので、この四角な島部10上に第
１図と同様に取付板11を介してレーザミラー７と被処理
物固定具６を取付けても上述と同様結果が得られる。

更に第４図は、Ｙ軸方向（１軸）のみに移動するテーブ
ル装置の場合の実施例を示し、この場合は、テーブル中
央部を２本のミゾ13aで仕切られた長四角形を島部10と
し、この長四角形の島部10上に取付板11を介して、レー
ザミラー７と被処理物固定具６を取付ければ良い。

〔考案の効果〕

この考案は上述した如く、ガイドウエイを介して移動せ
られるテーブルの上部に、該テーブルの移動に伴う変形
が伝わらないミゾで仕切られた島部を設け、この島部上
に被処理物固定具及び位置測定用レーザミラーを取付け
た構成としたから、テーブルが移動に伴いガイドウエイ
やその取付面等の加工精度などにより変形を生じても、
そのテーブルの変形はこの島部には伝わらず、これにて
該島部上に取付板を介して取付けた被処理物固定具と位
置測定用レーザミラーとの間の距離が従来のように変動
することが無くなり、またレーザミラーの平面度が歪ま
されることなく、位置の測定誤差が非常に少なくなって
大幅な精度の向上が図れる非常に高精度の移動テーブル
装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す一部断面した側面
図、第２図は第１図の平面図、第３図はこの考案の他の
実施例を示す平面図、第４図はこの考案の更に他の実施
例を示す平面図、第５図は従来例を示す側面図、第６図
は同従来例の平面図、第７図は同従来例におけるテーブ
ルの変形状態の説明図である。 １……ベース、2,4……ガイドウエイ、３……Ｘテーブ
ル、５……Ｙテーブル、６……被処理物固定具、7,7a…
…位置測定用レーザミラー、10……島部、11……取付
板、12……締結部材、13,13a,13b……ミゾ、Ｔ……スキ
マ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一軸方向に移動可能なテーブル
   上に位置測定用レーザミラー及び被処理物固定具が備え
   られてなる高精度移動テーブル装置において、ガイドウ
   エイを介して移動するテーブル上面の少なくとも中央部
   に設けたミゾにより全周ないし変形を生じる側の周囲部
   分から仕切られた島部を形成し、この島部上に取付板を
   介して前記位置測定用レーザミラー及び被処理物固定具
   を取付けたことを特徴とする高精度移動テーブル装置。