JPS61230836A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPS61230836A
JPS61230836A JP61072404A JP7240486A JPS61230836A JP S61230836 A JPS61230836 A JP S61230836A JP 61072404 A JP61072404 A JP 61072404A JP 7240486 A JP7240486 A JP 7240486A JP S61230836 A JPS61230836 A JP S61230836A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平坦なテーブル上に摺動自在に支持し、２個
の互いに直交する座標軸方向に移動自在の水平方向に板
状をなすキャリアを具え、このキャリアに結合して第１
座標軸方向の圧力をこのキャリアに加える第１並進駆動
装置、および前記キャリアに結合して第１座標軸方向に
直交する第２座標軸方向の圧力をキャリアに加える第２
並進駆動装置とを設け、これら双方の並進駆動装置によ
りキャリアに加わる力が１個の水平面上で作用する位置
決め装置に関するものである。
上述の種類の既知の位置決め装置（米国特許第３４６６
５１４号）においては、キャリアに結合する並進駆動装
置はねじスピンドルにより構成し、このねじスピンドル
にばね負荷プランジャを対向配置している。ねじスピン
ドルとプランジャの移動方向は互いに一致する。ねじス
ピンドルの端部と一方ではプランジャに他方ではキャリ
アに連結したプランジャロッドの端部との間には比較的
大きな摩擦による圧力接触が存在する。この摩擦は内在
するヒステリシスにより好ましいものではない。
特にキャリアがミクロンまたはサブミクロンの領域の極
く僅かな移動を行わなければならない場合に好ましくな
い。
従って、本発明の目的は上述の欠点を回避する位置決め
装置を得るにある。
この目的を達成するため、本発明位置決め装置は、前記
第１並進駆動装置を、粘性媒体を介在させて第１の水平
方向に作動する静的スラスト引張軸受により非接触状態
でキャリアに結合し、また前記第２並進駆動装置を、粘
性媒体を介在させて第２の水平方向に作動するスラスト
引張軸受により非接触状態でキャリアに結合し、双方の
スラスト引張軸受には、一方の第１並進駆動装置および
第２並進駆動装置と他方のキャリアとの間に生ずる最大
張力よりも大きな力で第１座標軸方向および第２座標軸
方向にプレストレスを加えたものとしたことを特徴とす
る。
駆動装置とキャリアとの間の結合手段としてプレストレ
ス非接触軸受を使用することにより、駆動装置とキャリ
アとの間の摩擦の総量を大幅に減少しく掻く僅かな粘性
摩擦しか存在しなくなる）、ヒステリシスの問題が回避
される。非接触軸受のプレストレス状態によれば、駆動
装置によりキャリアに対して引張力をも加えることがで
き、実際スラスト引張軸受をなす。この軸受は結合とと
もに案内作用も行うため二重の機能を存する。
英国特許出願第２０６７９３２号は垂直方向に作動する
空気静力学的スラスト軸受をばねによりプレストレスを
加える位置決め装置について開示している。しかし、こ
のスラスト軸受はテーブル上のキャリアを水平方向に案
内する作用を行うだけであり、スピンドル駆動装置をキ
ャリアに結合するのは旋回軸により行っている。
本発明の好適な実施例においては、キャリアを２個の座
標軸方向の並進運動の他に垂直軸線の周にり回転させる
ため、前記キャリアに対して第２座標軸に平行な方向に
押圧力および引張力を加える第３並進駆動装置を前記キ
ャリアに結合し、前記第１並進駆動装置、第２並進駆動
装置および第３並進駆動装置の各々をキャリアに対して
垂直軸線の周りに回動自在に構成する。
更に、本発明の好適な実施例においては、３個の軸受の
プレストレスを簡単な構造により得るため、第１．第２
および第３の前記スラスト引張軸受の各々は、それぞれ
に配置した永久磁石によりプレストレスを加える。
更に、本発明の好適な実施例においては、荷重変動があ
っても支持容量が僅かな変化しかしないようにするため
永久磁石に対応の磁気回路の一部を磁気飽和状態とする
。
更に、本発明の好適な実施例においては、条件の整った
部屋で使用する場合、前記粘性媒体を空気とする。
更に、本発明の好適な実施例においては、永久磁石の構
成を簡単にするため、前記第２および第３のスラスト引
張軸受のプレストレス印加は、前記キャリアに配置し双
方のスラスト引張軸受に共通の多数の永久磁石により行
う。
更にキャリアが垂直軸線の周りの回転に対して比較的高
い剛性を示すようにするため、前記第２および第３のス
ラスト引張軸受はビーム状の案内により互いに連結し、
この案内は第２並進駆動装置および第３並進駆動装置に
対して垂直軸線の周りに回動自在にし、第１並進駆動装
置はキャリアに対して垂直軸線の周りに回動自在に構成
する。
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
第１図に示した位置決め装置の第１の実施例は、側面が
水平面上に位置する矩形の平行六面体板の形状の固定し
た平坦なテーブル１を有する。矩形板状のキャリア５を
テーブル１の上面３上に４個（または４の倍数の数の）
垂直方向に動作する空気静力学的なスラスト軸受７によ
り摺動自在に支持し、これらスラスト軸受はキャリア５
のコーナーに近接配置する。キャリア５に位置決めすべ
き物体９を配置し、この物体は板状であり、キャリアに
例えば真空吸引装置により取付けることができるものと
する。この物体９は、例えば半導体技術で使用される半
導体材料のウェハとする。キャリア５は第１座標軸方向
即ちＸ軸方向にいわゆるリニア形の並進駆動装置１１に
より移動可能とし、また第２の座標軸方向即ちＹ軸方向
に同様の並進駆動装置１３により移動可能とする。並進
駆動装置１１、１３と同様の第３の並進駆動装置１５に
より同時にキャリア５をＺ軸の周りに角度ψ２　（第１
図に座標系によって示す）にわたり回転可能にする。
Ｘ−Ｙ平面は、物体９の上面を配置すべき水平面とする
。Ｘ軸方向およびＹ軸方向の並進並びにＺ軸の周りα回
転は随意に個別または同時に例えば並進駆動装置（以下
「駆動装置と略称」する）１１゜１３、１５をコンピュ
ータ制御することができる。これら３個の駆動装置は後
に第１２図につき詳細に説明する。この場合、物体９の
上面上の作用点Ｐは、光学系１９　（第２図参照）の垂
直な光軸１７に一致させ、この光学系１９によりウェハ
９上の感光層を露光するものとする。このためのＸ軸お
よびＹ軸方向の並進運動並びに２軸の周りの回転運動ｐ
２は、例えば上述の米国特許第３４６６５１４号に記載
の方法によって決定する。
駆動装置１１．１３および１５は、それぞれＸ軸、Ｙ軸
およびＹ′軸方向に並進運動することができる真直なロ
ッド２１．２３および２５を有するものとし、Ｙ′軸方
向はＹ軸方向に平行でＸ−Ｙ平面上に存在するものとす
る。回転ｐ２は、駆動装置１５により、ロッド２３．２
５を所定時間に異なる距離だけずらすことにより得るこ
とができる。ロッド２１．２３および２５は、それぞれ
支持足部（以下「足部」と称する）　２７．２９および
３１を有し、これら足部は、以下に第６図につき詳細に
説明する旋回軸部によりロッドに取付ける。足部２７に
は、スラスト引張軸受の第１部分を収納し、Ｘ軸方向に
押圧力および引張力を加えるようにする。足部２９およ
び３１の各々には、それぞれスラスト引張軸受の第１部
分を収納し、それぞれＹ軸およびＹ′軸方向に押圧力お
よび引張力を加えるようにする。足部２７．２９および
３１に対応のスラストおよび引張軸受は同一のものとし
、以下に第６．７．８および１１図につき説明する。足
部２７（足部２９および３１も同様である）には、３個
の矩形板状の永久磁石３３．３５および３７を２個の良
導磁気性材料の矩形板状磁石ヨーク３９および４１によ
り互いに離して配列する。永久磁石と磁石ヨークの組立
体を、低導磁気性材料例えばアルミニウム製の箱形のホ
ルダ４３内に配置し、２個の良導磁気性材料の矩形板状
の磁石ヨーク４５゜４７によりホルダ４３から離す。こ
の場合、永久磁石はサマリウム−コバルト磁石とし、す
べての磁石ヨークは軟鋼製とする。永久磁石３３．３５
および３７に対向させて、キャリア５に良導磁気性材料
例えばクロム鋼製の板４９を配置する。この板４９はス
ラスト引張軸受の第２部分をなす、磁石３３．３５およ
び３７はＺ軸方向に磁化する。ホルダ４３はアルミニウ
ム製の矩形のブロック５１に取付けておく。このブロッ
ク５１に円板５３を取付け、この円板５３は１個のスチ
ール片から円形断面の比較的短かいワイヤ部５５と円筒
形のブロック５７とともに一体に形成する。ロッド２１
にはフランジ５９を設け、このフランジ５９にねじ６１
を収納し、このねじ６１をブロック５７にねじ込む。フ
ランジ５９は環状のダイアフラム部６５を形成した円筒
形のスリーブ６３に取付け、このダイアフラム部６５に
厚くした円形の端縁６７を設け、この円形の端縁を円板
５３にねじ止めする。スリーブ６３、ダイアフラム部６
５および端縁６７は一個のスチール片から一体に形成す
る。ダイアフラム部６５はワイヤ部５５とともに旋回軸
部をなし、この旋回軸部により足部２７はフランジ５９
に対して垂直平面（第６図を描いである平面）および水
平面（第６図を描いである平面に直交する平面）に対し
て移動することができる。足部２７とフランジ５９との
間にこのようにして得られる連結は、ねじれに対して剛
性を示し、このことは足部２７のＸ軸の周りの回転に対
して大きな抵抗を示すことを意味する。
ブロック５１にはダクト６９を設け、このダクト６９を
圧縮空気源（図示せず）に接続し、足部２７、板４９お
よびキャリア５間のエアギャップに空気を供給しうるよ
うにする。この目的のためダクト６９を２個の横ダク）
７１．７３に接続し、これら横ダクト７１゜７３は磁石
の組立体の両側に配置する（第９図参照）第２図には、
足部２７と、この足部２７をロード２１に連結した状態
を線図的に示す（１個の磁石のみを示す）。空気支持お
よび磁気プレストレスの領域は、このようにして互いに
分離される。足部２７゜２９および３１は、それぞれ対
応の板４９および関連のエアギャップとともにスラスト
引張軸受を構成し、このスラスト引張軸受によりロッド
２１．２３および２５からの押圧力および引張力の双方
をキャリア５に伝達する。一般的に、粘性非接触軸受は
押圧力のみを伝達する。しかし本発明による空気静力学
的軸受の場合、引張力も伝達することができる。
これは、軸受が永久磁石３３．３５および３７により磁
気的にプレストレスが加えられているためである。
磁気的予張力はロフト２１によりキャリア５に加わる最
大張力よりも大きくすべきである。ロッド２１における
張力は、ロッド２３および２５の各々における張力の２
倍にする。最大張力はキャリア５の並進運動および回転
運動に必要とされる加速力および減速力により主に決定
される。
一般的に、キャリア５および物体９の質量はできるだけ
小さいものにする。最適特性を有する軸受を得るため、
特に最適剛性を有する軸受を得るため、軸受に加わる荷
重が変化してもエアギャップの寸法の変動が最小限とな
るよう磁気プレストレスを選択するとよい。軸受の最適
化は以下に第１０図につき説明する。第１θ図には、エ
アギャップの寸法Ｈ１を横軸にプロットし、軸受の支持
容量Ｗおよび磁気的吸引力Ｆを縦軸にプロットする。
第１０図において、曲線■は軸受の支持容量を示す。作
用点Ｒが曲線■の領域の中間に位置すると仮定する。こ
のＲは妥当な値のほぼ一定の剛性Ｗ 値匈、とＷ、ｔとの間の値をとる。作用点Ｒに関連する
支持容量を６とする。空気軸受は一般的にこのような特
性を有する。正にこの作用点Ｒで作用するとすると、空
気軸受にはｈに等しい力で荷重を加える必要がある。こ
の場合、この荷重は磁気予張力Ｐｖ＝Ｈ＊により得られ
、このＦｖはロッド２１における最大の引張力および押
圧力よりも大きいものとする。軸受の最大荷重は、従っ
て磁気予張力Ｐｖと最大押圧力との和に等しいとともに
、軸受の最小荷重は磁気予張力Ｆｖから最大引張力を差
し引いた値に等しい。好適には、最大荷重は、６より小
さい値に選択し、最小荷重は−、より大きい値に選択す
る。点Ｒに対応する磁気予張力を得るためには磁気吸引
力Ｆの曲線■（この曲線■の直線的部分のみを示す）が
支持容量Ｗの曲線Ｉに交差する点（点Ｔに一致する）を
有することが必要である。
一般的に磁気予張力Ｐｖはエアギャップ領域■、１□−
Ｈｌ１．ｉｆｉの外側に位置する磁気ギャップＨ＠（ｌ
（ｍ＞Ｈａｓ。；に相当するため、特別な処理を施して
曲線Ｉ。
■の交点を作用点として選択した点Ｒに一敗させなけれ
ばならない。この処理はエアギャップＨ１よりも量Ｓだ
け大きくした磁気ギュップＨ０を使用することにある。
第１０図に詳細に示すようにこのことは、磁石３３．３
５．３７を足部２７におけるエアギャップから距離Ｓだ
け離れた位置に配置するか、またはキャリア５の対応の
表面に磁気的にエアギャップと同様に作用する模造層７
５を設けることにより達成することができる。模造層７
５は導磁気性の仮４９をカバーする。図示の実施例の場
合磁石３３゜３５および３７は足部２７．２９および３
１においてエアギャップから距離Ｓの位置に配置する。
第１０図に磁石の配列の詳細を示し、これを点線で示す
。キャリア５をテーブル１上に特別な模造層８７により
垂直方向即ちＺ軸方向に支持する。このことを以下に詳
細に説明する。この配列によれば極めて正確な移動を行
わなければならないが、エアギャップの比較的大きな範
囲（Ｈａｍｍ＊　　Ｈｍａｉｎ）における空ｌＷ 変動はエアギャップの寸法に対して、および従って移動
すべき物体の位置に対して最小限の影響しか与えない。
第１０図から明らかなように、磁気吸引力Ｆと磁気ギャ
ップＨ，との間に線形関係が存在する磁気ギャップ領域
で動作する。従って曲線■の使用部分は、実際直線であ
る。エアギャップが十分大きく磁石ヨーク３９．４１．
４５および４７の磁気飽和値が比較的高いときもほぼ同
じことがいえる。しかし、磁石ヨーク３９．４１．４５
および４７は、比較的低い磁気飽和値を有する材料（例
えば軟鋼）を選択し、磁石ヨーク３９．４１．４５およ
び４７が領域■。ａｘ　　Ｈ１ｌｌｌ！Ｆｌ内で磁気的
に飽和するようにするとよい。磁石ヨーク３９．４１．
４５および４７における磁気飽和が生じることの効果を
第１０図の曲線■につき説明する。
軸受の荷重がΔＷ、の変動を受けたと仮定すると、エア
ギャップＨ１および磁気ギャップＨ１もΔＨ８だけ変動
する。この量ΔＨ１に対応する磁気吸引力Ｆの変動は、
曲線■においてΔＦ１Ｌ、曲線■においてΔＦ五となる
。曲線■はエアギャップの対応の領域でより平坦な勾配
であるためΔＦＬの方がΔＦ１よりも大きいこと明らか
である。値ΔＦＬおよびΔＦＬのそれぞれの値の磁気吸
引力Ｆの変動のため、荷重Ｗもそれぞれ量ΔＷ、、、ｌ
ユおよびΔＷ、幡だけ変動する。ΔＷ　ａ　ｍ工はΔＷ
１イユよりも大きいため、曲線■の場合荷重変動がΔＷ
１よりも大きくなるとき曲線■の場合よりも早く限界値
−２に達することになる。このことは、最適な軸受剛性
の範囲（Ｌ−Ｗ＋）は、磁石コーク３９，４１．４５お
よび４７が飽和される状態よりも飽和しない状態の方の
方が早く去ることを意味する。好適には、磁石の形状を
適切に選択して曲線■で示すような変動を示すようにす
る。理想状態は、作用点Ｒの左側における曲線■がＰｖ
”Ｗ＊を通過する水平ラインに対応するラインに近接す
る場合に得られる。このラインは曲線■の漸近線をなす
。
矩形のキャリア５の場合、スラスト軸受７は第１図に線
図的に示すようにキャリアのコーナーに近接させて配置
するか、第２．６，７．８および１１図に示すように、
キャリアの側面の中心に近接させて配置することができ
る。キャリア５をＺ軸方向に支持するスラスト軸受７は
、構造を簡単にする上で第２．６，７．８および１１図
に示すように配置するとよい。４個のスラスト軸受７の
各々は、９個のすマリラム−コバルト永久磁石７７を良
導磁気性材料例えば軟鋼（ｍｉｌｄ　５ｔｅｅｌ）製の
８個の磁石ヨーク７９により互いに離して組立てたもの
として構成する。
９個の永久磁石７７の組立体は、軟鋼型の２個の磁石ヨ
ーク８３．８５により低導磁気性材料例えばアルミニウ
ム製の箱形のホルダ８１から離す。永久磁石７７並びに
磁石ヨーク７９．８３および８５は矩形板状にする。Ｘ
軸方向に平行な永久磁石７７の２個の組立体の磁化の方
向はＸ軸方向に平行にし、Ｙ軸方向に平行な永久磁石７
７の２個の組立体の磁化の方向はＹ軸方向に平行にする
（第７．８および１１図参照）。
しかし、代案として磁化方向は第２図に示すように、上
述の方向に対して９０＠回転した向きにすることもでき
る。軟磁気材料例えば軟鋼で形成したテーブル１の上面
は模造層８７によりカバーする。
この模造層８７は、添加剤例えば酸化アルミニウム（ａ
ｌｕ＋＊ｉｎｉｕｗ＋　ｏｘｉｄｅ）を加えたエポキシ
樹脂により形成し、磁気的に空気と同じ作用をするよう
にする（第６図および第１０図の詳細図に示す）。この
模造層８７により磁気ギャップは量Ｓだけ増大する。
即ちｌｌｓ＝Ｉ１ｍ＋ｓとなる。従って上述したように
、磁気吸引力Ｆの曲線は支持容量Ｗの曲線に対して作用
点Ｒで交差する点を有することになる。更に、模造層８
７は軟鋼型のキャリリア５を腐食から保護する。極めて
平坦な母板により模造層８７も硬化中に平坦になること
ができる。このことはテーブル１の上面をそれ程平坦に
する必要はないことを意味する。究極的に必要とされる
超平坦は多くのキャリアのための１個の母板により得ら
れ、簡単でかつ時間節約となる。要約すると、このこと
は模造層８７は三重効果を有することを意味する。テー
ブル１は低残留性の軟磁気材料で形成しであることに基
因して永久磁石７７によって生ずる残留磁気を有する領
域によりキャリア５の移動中の僅かな衝撃を生ずる危険
性を低減する。キャリア５には周縁に沿ってダクト８７
を設け、ダクトを圧縮空気源（図示せず）に接続する。
エアダクト８９には多数の横ダクト９１を設け。これら
横ダクト９１を、キャリアの周囲にわたり均等に分布さ
せ（第６．７および８図参照）またキャリア５とテーブ
ルとの間のエアギャップに開口させる。この結果、空気
軸受がキャリア５の周囲の大部分にわたり得られる。し
かし、磁石７７の領域には横ダクト９１は設けない。従
って空気軸受領域と磁気プレストレス領域とは互いに分
離される。
空気軸受７は磁気吸引力Ｆｖで磁気プレストレスを加え
られ、このＦｖは軸受のＸ軸方向の最大荷重よりも相当
大きいものとする。好適には、Ｆｖは、軸受の作用点が
第１０図の点Ｒに再び位置するように選択する。従って
、磁気予張力はこの場合引張力を吸収するのに必要では
なくなる。キャリアの構造はできるだけ軽くし、この結
果キャリア５および物体９の重量によりなるＸ軸方向の
総荷重は磁気予張力Ｆｖのほんの一部にしかすぎなくな
る。軸受７の荷重変化については、Ｈａおよび■１にお
ける変化に関して第１０図につき説明したのと同じこと
を適用する。荷重の変化によるＨａおよびＨｍの変化は
できるだけ小さくなるようにすべきであること勿論であ
る。この場合磁石の形状は磁気飽和が生ずるよう選択す
るとよい。このため、磁石ヨーク７９　、８３および８
５の材料は比較的低飽和値を有するものとしなければな
らない。
第４図に示す位置決め装置の第２の実施例においては、
２個の座標軸方向Ｘ、Ｙのみとし、この場合第３の方向
Ｙ′における駆動装置は省く。更に、ロッド２３は足部
２９に点９３で堅固に連結する。
しかし、ロッド２１は、第１．２．３および６図で示し
た位置決め装置と同様に足部２７に回動自在に連結する
。この結果、テーブル１に対してキャリア５を整列させ
る必要がある場合の僅かな角度の調整αが得られる。ロ
ッド２３をＹ軸方向に僅かに移動させるとこのような角
度調整αが得られる。
この角度調整は、実際は予調整または校正であり、物体
を作用点Ｐに配置するに必要な移動に先立って行うもの
である。足部２７　、２９には永久磁石、磁石ヨークお
よび空気供給ダクトを設け、キャリア５には、第１図に
示した位置決め装置について説明した導磁気性の板を設
ける。第４図に示す位置決め装置は垂直なＺ軸の周りの
回転ψ２は物体の位置決めには必要でないものに属する
。
第５図に示す位置決め装置の第３の実施例は、垂直なＺ
軸の周りの回転ψ２が可能であるものに属する。更にこ
の場合、回転ｔ／ｚはロッド２３　、２５により得られ
る。足部２７は第１の実施例のものと同じ型式のものと
するが、足部２９　、３１は省く、しかし、ロッド２３
および２５はビーム状の案内９５に回動自在に連結し、
この案内９５はロッド間の距離よりも長くし、導磁式材
料例えば軟鋼により形成する。ロッド２３と案内９５間
の連結はロッド２１と足部２７との間の連結と同様にし
、ロッド２５と案内９５との間の連結はワイヤ部５５の
みを有するものとし、この校正により案内９５はロッド
２３および２５に対して回動することができる。キャリ
ア５には永久磁石７７の組立体を２組収納する。磁石の
形状は第１図の位置決め装置につき説明したのと同様に
する。
磁気ギャップＨａをエアギャップＨａよりも大きくする
ため磁石７７の端面をギアギャップから距離Ｓの位置に
配置する。代案として、上述の厚さＳの模造層を使用す
る。案内９５の磁石に対応する側面にこの模造層を取付
ける。キャリア５には物体９例えば円形の半導体サブス
トレートを配置し、例えば中心Ｐ′を作用点Ｐに一致さ
せる。第５図に示す位置決め装置の利点は垂直なＺ軸の
周りのキャリア５の回転に対する剛性が比較的高いこと
である。更に、この校正によれば、キャリア５の質量が
比較的小さく、Ｘ軸方向に平行な移動が比較的大きくと
れる点である。
上述のすべての位置決め装置において、以下に説明する
駆動装置１１　、１３及び１５を使用する。第１２図に
示す並進駆動装置は、直流モータ９７を有し、可撓継手
９９および一連の摩擦ホイール１０１　、１０３　。
１０５および１０７を介して駆動軸１０９を駆動する。
ロッド２１　、２３及び２５の各々は、共平面上にあり
長手方向に延びる２個の平坦面１１５　、１１７を有し
、成る距離（第２図参照）だけ互いに離れる２対の自由
回転自在の圧力ローラ１１１および１１３の対によりロ
ッド２１　、２３および２５の平坦面１１５　、１１７
を対応の駆動軸１０９に圧着させる。圧力ローラ１１１
゜１１３は垂直平面に対して傾斜させ、ブロック１１９
に支承し、このブロック１１９にばばね（図示せず）に
より生ずる押圧力１２１が加わる。駆動軸１０９とロッ
ド２１　、２３および２５の平坦面１１５　、１１７と
の間の駆動摩擦によりこれらロッドをそれぞれＸ。
ＹおよびＹ′軸方向に並進移動させる。各ロッド２１　
、２３および２５の各々に細条形状のＸ、ＹおよびＹ′
軸方向の測定スケール１２３を担持し、このスケール１
２３には交互に高反射特性領域と低反射特性領域とを設
け、光ビーム１２５をミラー１２７とレンズ１２９とに
より投射する。反射した光ビームを、測定装置１３１に
配置した光検出器（図示せず）により検出する。このよ
うにして得られた測定信号を電気サーボループ内で処理
し、電動モータ９７にフィードバックする。上述の光学
測定装置は一般的なものとすることができ、従って詳細
には説明しない。測定方向はそれぞれＸ、ＹおよびＹ′
軸方向に一致し、従っていわゆるアツベ誤差（Ａｂｂｅ
　ｅｒｒｏｒ）または傾動誤圧を回避できる。
上述のすべての位置決め装置において空気またはガス軸
受を垂直方向に作動するスラスト軸受７に対して使用す
る。しかし、代案としてスラスト軸受７に液体を粘性媒
体として使用することもできる。この場合、流出する液
体をうまく集液することが必要である。水平方向に動作
するスラスト軸受に対しても液体を粘性媒体として使用
できるが、好適にはガスを使用するとよい。即ち液体に
は相当複雑な集液装置が必要であるためである。
垂直方向のスラスト軸受の代りに正確なころ軸受または
玉軸受を使用することができ、また摺動軸受も使用でき
る。粘性非接触軸受の予張力は垂直方向のスラスト軸受
に関して錘、真空、ばねまたは電磁力により得ることが
でき、水平方向のスラスト軸受に関して真空、ばね、電
磁力により得ることができる。
電磁的予張力の場合、永久磁石の代わりに電磁石を使用
し、この電磁石の励磁は・エアギャップの寸法を測定す
るセンサにより制御することができる。このとき磁気吸
引力は、空気軸受または液体軸受の荷重の変化を励磁に
より十分補償できるよう制御することができる。このこ
とに対応する磁気吸引力Ｆの変動を、第１０図に一点鎖
線■で示す。
圧力源から導出される粘性媒体を使用しない普通の電磁
軸受は本発明の範囲ではない。このような普通の電磁軸
受は動的（ダイナミック）型式であり、これに対し本発
明による軸受は外部圧力源を使用する静的（スタティッ
ク）型の粘性軸受である。
本発明によれば、永久磁石の組立体の代わりに、ロッド
２１　、２３および２５の各々に単独の永久磁石を使用
することもできる。キャリアの垂直方向の支持にも単独
の磁石を使用するだけでもよい。しかし、キャリア５の
傾動に対する必要な剛性°は数個の磁石または上述のよ
うに数個の磁石組立体によれば容易に得られる。本発明
は摩擦連結を使用する並進駆動装置またはリニア形駆動
装置につき説明したが、他のリニア形駆動装置を使用す
ることもできる。このようなリニア形駆動装置としては
、例えばねじ−ナット駆動装置またはローラ著しくはボ
ールにより案内された軸を有する駆動装置がある。基本
的にキャリア５の一側面に力を加えて往復方向に往復並
進駆動をキャリアに与えることができれば任意の駆動装
置を使用することができる。上述の外部圧力源を有する
静的粘性軸受は、圧力源とガスまたは液体ギャップとの
間に使用することに限定すれば異なる形式のものとする
ことができる。特にダイアフラムにより補償する粘性軸
受を使用することができる。このような軸受（これ自体
は既知である）によれば、極めて高い剛性が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による位置決め装置の第１の実施例の
線図的斜視図、 第２図は、第１図に示す位置決め装置の線図的側面図、 第３図は、第１図の位置決め装置のキャリアをＺ軸の周
りに回転させた状態を示す平面図、第４図は、本発明に
よる位置決め装置の第２の実施例の線図的平面図、 第５図は、本発明による位置決め装置の第３の実施例の
線図的平面図、 第６図は、第１図の位置決め装置の一部の縦断面図、 第７図は、第６図に示す部分の平面図、第８図は、第６
図に示す部分とは別の側面における位置決め装置の部分
平面図、 第９図は、位置決め装置の各座標軸方向のためのストラ
ス引張軸受の線図的斜視図、 第１０図は、スラスト引張軸受の作動原理を示すグラフ
、 第１１図は、第６，７および８図のキャリアの底面の斜
視図、 第１２図は、位置決め装置の並進駆動装置の縦断面図で
ある。 １・・・テーブル　　　　　５・・・キャリア７・・・
スラスト軸受　　　９・・・物体１１　、１３　、１５
・・・並進駆動装置１７・・・光軸　　　　　　　１９
・・・光学系２１、２３．２５・・・ロッド　　２７．
２９．３１・・・支持足部３３、３５．３７．７７・・
・永久磁石３９、４１．４５．４７．８３．８５・・・
磁石ヨーク４３、８１・・・ホルダ　　　４９・・・板
５１・・・ブロック　　　　　５３・・・円板５５・・
・ワイヤ部　　　　　６３・・・スリーブ６５・・・ダ
イアフラム部　　６９．８９・・・ダクト？１．７３．
９１・・・横ダクト　７５．８７・・・模造層９５・・
・案内　　　　　　　９７・・・直流モータ９９・・・
可撓継手

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、平坦なテーブル上に摺動自在に支持し、２個の互い
    に直交する座標軸方向に移動自在の水平方向に板状をな
    すキャリアを具え、このキャリアに結合して第１座標軸
    方向の圧力をこのキャリアに加える第１並進駆動装置、
    および前記キャリアに結合して第１座標軸方向に直交す
    る第２座標軸方向の圧力をキャリアに加える第２並進駆
    動装置とを設け、これら双方の並進駆動装置によりキャ
    リアに加わる力が１個の水平面上で作用する位置決め装
    置において、前記第１並進駆動装置を、粘性媒体を介在
    させて第１の水平方向に作動する静的スラスト引張軸受
    により非接触状態でキャリアに結合し、また前記第２並
    進駆動装置を、粘性媒体を介在させて第２の水平方向に
    作動するスラスト引張軸受により非接触状態でキャリア
    に結合し、双方のスラスト引張軸受には、一方の第１並
    進駆動装置および第２並進駆動装置と他方のキャリアと
    の間に生ずる最大張力よりも大きな力で第１座標軸方向
    および第２座標軸方向にプレストレスを加えたものとし
    たことを特徴とする位置決め装置。 ２、前記キャリアに対して第２座標軸に平行な方向に押
    圧力および引張力を加える第３並進駆動装置を前記キャ
    リアに結合し、前記第１並進駆動装置、第２並進駆動装
    置および第３並進駆動装置の各々をキャリアに対して垂
    直軸線の周りに回動自在に構成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の位置決め装置。 ３、前記第３並進駆動装置は、粘性媒体を介在させて第
    ３の水平方向に作動する静的スラスト引張軸受により前
    記キャリアに結合し、前記第３のスラスト引張軸受には
    、第３並進駆動装置とキャリアとの間に生ずる最大張力
    よりも大きい力で第２座標軸方向に平行にプレストレス
    を加える構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第
    ２項に記載の位置決め装置。 ４、第１、第２および第３の前記スラスト引張軸受の各
    々は、それぞれに配置した永久磁石によりプレストレス
    を加えたことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
    の位置決め装置。 ５、永久磁石に対応の磁気回路の一部を磁気飽和状態と
    したことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の位
    置決め装置。 ６、前記粘性媒体を空気としたことを特徴とする特許請
    求の範囲第４項に記載の位置決め装置。 ７、前記第２および第３のスラスト引張軸受のプレスト
    レス印加は、前記キャリアに配置し、双方のスラスト引
    張軸受に共通の多数の永久磁石により行うことを特徴と
    する特許請求の範囲第４項に記載の位置決め装置。 ８、前記第２および第３のスラスト引張軸受はビーム状
    の案内により互いに連結し、この案内は第２並進駆動装
    置および第３並進駆動装置に対して垂直軸線の周りに回
    動自在にし、第１並進駆動装置はキャリアに対して垂直
    軸線の周りに回動自在に構成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第７項に記載の位置決め装置。
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