JPS5827122Y2

JPS5827122Y2 - 微小位置決め装置

Info

Publication number: JPS5827122Y2
Application number: JP1978105204U
Authority: JP
Inventors: 良平横山; 正樹鳥海
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1978-07-31
Publication date: 1983-06-13
Also published as: JPS5522554U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は被駆動体を高精度に微小変位させて位置決めす
る微小位置決め装置に関する。

たとえば、集積回路の製造工程において、ウェハにパタ
ーンを露光させるには、ウエノ・とマスクとのｘ、ｙ、
ｚ、θ方向の位置決めを高精度に行なわなければならな
い。

このよ５なウエノ・とマスクとの位置決めにおいて、Ｘ
、Ｙ方向はマスクを移動させて行ない、ｚ、θ方向はウ
ニ・・を移動させて行なうということが一般的である。

ウエノ・を２、θ方向に移動させる場合、θ方向は比較
的容易に高精度な位置決めを行なうことができるが、２
方尚の位置決め、すなわち上下方向の位置決めを高精度
かつ能率よく行なうことは非常に難かしかった。

すなわち、従来は、Ｚ方向の駆動を行なうのに、一端に
上記ウエノ・を吸着する真空チャックヲ有シたピストン
などの被駆動体を歯車やカムを用いた機械的動力伝達機
構で駆動するということを行っているが、このような手
段によると、動力伝達機構の部品間の摩擦、ガタあるい
は長期の使用による摩擦などによっておのずとＺ方向の
制御精度に限界が生じてしまい、高精度な位置決めをす
ることができなかった。

しかも、機械的動力伝達機構を用いることによって装置
が大形化するという欠点もあった。

本考案は上記事情にもとづきなされたもので、その目的
とするところは、被駆動体を流体圧力で駆動することに
より、この被駆動体を高精度に微小変位させることがで
きるようにした微小位置決め装置を提供することにある
。

以下、本考案の一実施例を図面にもとづＣ・て説明する
。

図中１は上端面が開口した有底円筒状のハウジングで、
このハウジング１の内底面には円柱状のガイド体２が立
設されている。

上記ハウジング１内には、リング状の下部パッド３と上
部バンド４とが離間対向して固定的に設けられ、これら
バンド３，４間には同じくリング状の可動体５が上下動
自在に収容されている。

上記上部バンド４には、その下端面に開口した複数の第
１のノズル６・・・が設げられ、これら第１のノズル６
・・・には第１の供給ロアから高圧空気が供給されるよ
うになっている。

また、上記下部パッド３には、ソノ上端面に開口した複
数の第２のノズル８・・・が設げられ、これら第２のノ
ズル８・・・には第２の供給口９から高圧空気が供給さ
れるようになっている。

また、上記可動体５の内周面には結合体１０が設げられ
ている。

この結合体１０は、たとえばゴムなどの弾性材料からな
るチューブ１１を上記可動体５の内周面に露出するよう
埋設し、このチューブ１１の内周面に複数の板ばね１２
・・・を接合させてなる。

そして、上記チューブ１１に第３の供給口１３から高圧
空気が供給されることによって、上記ガイド体２に上下
動自在に設けられた被駆動体１４と可動体５とが後述す
るごとく結合体１０を介して弾性的に結合するようにな
っている。

上記被駆動体１４は、下端面が開口した中空状に形成さ
れ、この中空部１５を上記ガイド体２に嵌合させ、この
ガイド体２に静圧空気軸受によって非接触状態で支持さ
れている。

この静圧空気軸受は、上記ガイド体２の外周面に開口し
被駆動体１４の中空部１５の内周面に対向した複数の第
３のノズル１６・・・からなり、これら第３のノズル１
６・・・には第４の供給口１７から高圧空気が供給され
るようになっている。

また、上記ガイド体２の上端面と被駆動体１４の中空部
１５内には、互いに非接触状態で嵌合する凹部１８と凸
部１９とが形成されていて、上記凹部１８に連通して低
圧空気を供給する第５の供給口２０が設けられている。

また、上記凸部１９には被駆動体１４の上端面に形成さ
れた載置部２１と連通する吸引口２２が形成され、この
吸引口２２には一端が図示しない真空ポンプに接続され
た可撓性ホース２３の他端が接続されている。

上記被駆動体１４の載置部２１には、真空チャック２４
が揺動自在に設けられ、この真空チャック２４にはウニ
・・２５が吸着固定されるようになっている。

また、真空チャック２４と離間対向してマスクチャック
２６に保持されて露光用マスク２７が設げられている。

さらに、上記可動体５には、その外周面に形成された凹
溝５ａに一端を固着し、他端をハウジング１の外部へ導
出したアーム２８が連結され、このアーム２８を図示し
ない制御機構によって制御することにより可動体５０回
転角度、すなわち結合体１０を介して可動体５と結合し
た被駆動体１４０回転角度を設定することができるよう
になっている。

また、ノ・ウジング１の底部には、静圧空気軸受の第３
のノズル１６・・・から噴出された高圧空気を排出する
排気口２９が設けられている。

なお、上記真空チャック２４の下面側には、被駆動体１
４の載置部２１にゴミなどが入り込むのを防止するシー
ル部材３０が設けられている。

つぎに、上記構成において、ウエノ・２５と露光用マス
ク２７との間隙を設定する場合の手順を説明する。

まず、第３の供給口２０から低圧空気を供給し、この空
気圧力で被駆動体１４を上昇させ、ウェア２５をマスク
２７に密着させる。

この時、第２の供給口９および第４の供給口１７には高
圧空気を供給して、第２の供給口９から供給されて第２
のノズル８・・・から噴出される高圧空気により可動体
５を上部バンド４に当接するよう上昇させ、第４の供給
口１７に供給されて第３のノズル１６・・・から噴出さ
れる高圧空気により被駆動体１４をガイド体２に非接触
状態で保持しておく。

つぎに、第３の供給口１３に高圧空気を供給することに
より、結合体１０のチューブ１１を膨張させる。

このチューブ１１の膨張によって板ばね１２・・・が付
勢されるので、これら板ばね１２・・・が被駆動体１４
の外周面に圧接して、可動体５と被駆動体１４とが結合
される。

つぎに、第５の供給口２０を大気に開放したのち、第１
の供給ロアに第２の供給口９から供給される空気よりも
高圧な空気を供給すると、この高圧空気は上部バンド４
の第１のノズル６・・・から噴出されて可動体５の上端
面に作用する。

そして、第１のノズル６・・・から噴出される空気圧が
第２のノズル８・・・から噴出される空気圧よりも高圧
であるから、その圧力差に応じて可動体５が下方へ変位
する。

この可動体５の変位と連動して被駆動体１４も下方へ変
位するから、この被駆動体１４の上端面に真空チャック
２４によって保持されたウェハ２５が露光用マスク２７
から所定の間隙で離間する。

すなわち、可動体５の変位量は、第１のノズル６・・・
と第２のノズル８・・・とから噴出されて可動体５の上
下端面に作用する高圧空気の圧力差に比例する。

したがって、第１のノズル６・・・と第２０ノズル８・
・・とに供給される空気圧を制御すれば、その圧力挙に
よって可動体５、すなわち結合体１０によってこの可動
体５と結合された被駆動体１４の変位量を任意に設定し
得る。

しかも、上記被駆動体１４が静圧空気軸受によってガイ
ド体２に支持されているため、この被駆動体１４が変位
する際に摩擦抵抗を供わないので、被駆動体１４は可動
体５の上下端面に加わる高圧空気の圧力差に確実に応動
し、この圧力差に対する被駆動体１４の変位量の再現性
が極めて高い。

したがって、被駆動体１４を高精度に位置決めしてウェ
ハ２５と露光用マスク２７との間隙を設定することがで
きる。

また、可動体５は被駆動体１４０周側面をささえている
ので、被駆動体１４はその軸方向の振れに対して安定し
ている。

さらに、可動体５は下部パッド３、上部バンド４と非接
触であるので、θ方向の回転がスムーズに行える。

なお、本考案は上記一実施例だけに限定されるものでは
なく、たとえば上下パッドにそれぞれ形成した第１．第
２のノズルは、可動体に設けてもなんら差し支えない。

また、上記一実施例では本考案装置をウェハと露光用マ
スクとの位置決めに用いたが、本考案装置の用途はこれ
だけに限定されるものではなく、他の精密加工用機械な
どにも適用可能であることは言うまでもない。

さらに、本考案は流体として空気を用いたが、液体など
他の流体を用いてもよい。

以上述べたように本考案は、結合体を介して可動体と弾
性的に結合する被駆動体を、静圧流体軸受によって支持
するとともに、上記可動体の上下端面に流体圧を加え、
これら流体圧の差圧によって可動体を介して被駆動体を
駆動するようにしたから、可動体の上下端面に加わる流
体圧を制御することによって被駆動体の変位量を任意に
設定することができる。

しかも、被駆動体が静圧流体軸受によって支持されてい
ることにより、この被駆動体が変位する際に機械的摩擦
抵抗を供わないので、被駆動体の変位量が可動体に加わ
る流体圧に対して常に一定となる。

したがって、被駆動体の位置決めを高精度に行なえると
ともに、その再現性も極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例の概略的構成を示す断面図であ
る。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ハウジングと、このハウジングに上下動自在に収容され
静圧流体軸受によって支持された被駆動体と、この被駆
動体の外周面を包囲するように設けられ内周面に上記被
駆動体と弾性的に結合可能な結合体を有した可動体と、
この可動体の上下端面にそれぞれ対向して設けられた上
部ハツトおよび下部パッドと、この上部パッドと可動体
の上端面との間に圧力流体を供給する第１のノズルと、
上記下部バンドと可動体の下端面との間に圧力流体を供
給する第２のノズルとを具備し、上記被駆動体に可動体
の結合体を弾性的に結合した状態で、その可動体を上記
第１のノズルと第２のノズルから供給される圧力流体の
差圧によって上下動させ、上記被駆動体を可動体によっ
て上下動して位置決めすることを特徴とする微小位置決
め装置。