JPH02225857A - ボールネジ装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可動体をガイドに沿って＄９する際に、モー
タの駆動力を可動体に伝達するボールネジ装置、特には
投影露光装置、電子線描画装置、もしくはワイヤーボン
ダ等の半導体製造装置に適用される可動ステージ装置に
組込まれるボールネジ装置に関する。

［従来の技術］ 従来のボールネジ装置は、ＡＩ系、Ｔｉ系、あるいはＭ
ｇ系の軽合金や他の金属材料を使用して、各部分を構成
している。

［発明が解決しようとしている問題点］しかしながら、
これらの金属材料は、剛性、温度変化による変形、耐摩
耗性、及び防錆等の面で問題がある。特に、ステージ装
置を真空雰囲気中で使用する場合には、潤滑材の使用が
制限されるので、耐摩耗性が更に悪化する。

また、半導体製造分野で使用するような高精度な可動ス
テージ装置にボールネジ装置を組込む場合には、その精
度維持は、金属材料の経時変化を考えると、非常に難し
い問題である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その
目的は、上述の従来技術の問題点を解決すると共に、可
動ステージ装置の高速で且つ高精度な移動を可能にし、
例えば真空雰囲気中でも支障なく使用可能なボールネジ
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するため、本発明のボールネジ装置は、
セラミックス類の送り用ボールネジと、前記送り用ボー
ルネジと螺合するボールを内蔵するセラミ・ｌクス製の
ボールナツトと、モータの駆動軸を萌記送り用ボールネ
ジと連結する動力伝達用カップリングを有している。こ
れにより、各部分の軽量化を３すると共に５耐摩耗性を
向上させている。また、可動ステージ装置に組込まれた
場合には、可動ステージの高速で且つ高精度な移動を可
能にし、且つ真空雰囲気中での使用も可能にしている。

更には、剛性、温度変化による変形、防錆、及び経時変
化等の面での問題も解決している。

［実施例］ 以下、図示した本発明に係るＸＹステージ装置の一実施
例を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図において、１はアルミナセラッミクス製のチャッ
クで、その上に載置されたシリコンウェハあるいは試料
を真空吸着する。図には描いていないが、ウェハチャッ
ク１には真空吸着用の開口及び真空ポンプにつながるダ
クトが設けられている。２はアルミナセラミックス製の
Ｘステージで５チヤツク１をＸ方向に移送する。３はア
ルミナセラミックス製もしくは更に摺動面にテフロンコ
ートを施した摺動部材で、Ｘステージ２の内側面に設け
られる。４はＸステージ２に送り力を与えるためのセラ
ミックス類のポールナツトで、結合部材を介してＸステ
ージ２に結合されており、セラミックス類またはルビー
、サファイアなど非金属のボールを内蔵する。

５はセラミックス類の送り用ボールネジで、ポールナツ
ト４と螺合する。６はボールネジ５を保持するためのセ
ラミックス製ハウジングで、その内部にはボールネジ５
を受けるためにルビーサファイアなどの非金属で構成さ
れた軸受けを収容している。７はセラミックス類の動力
伝達用カップリングで、カップリング７の一方はボール
ネジ５につながり、他方はＸステージを駆動するモータ
８の駆動軸につながる。９はＸステージ２の移動を規制
するためのセラミックス製直線案内摺動ガイドで、摺動
ガイド９の片面は転勤ガイド２３（第２３図参照）に当
接し、他面は摺動部材３に当接する。

次に、１０はセラミックス類のＹステージで、Ｘステー
ジ２の突出部２°、２′を支持すると共に、Ｘ方向摺動
ガイド９が結合されている。１１はセラミックス類また
は更にテフロンコートを施した摺動部材で、Ｙステージ
１０の内側に設けられる。１２はＹステイータ１０の移
動を規制するためのセラミックス類の直線案内摺動ガイ
ドで、セラミックス製基盤１８に結合される。１３及び
１４は、セラミックス類でＹ方向送り用のボールネジ１
５を保持するためのセラミックス製ハウジングで、ハウ
ジング１３．１４内にはセラミックス材あるいはルビー
　サファイアなどの非金属材で構成された軸受けが収容
されている。なお、図には描かれていないが、ポールナ
ツトがボールネジ１５に螺合すると共に、Ｙステージ１
０の内側に固定される。

１６は動力伝達用・のカップリングで、セラミックスで
製作され、Ｙステージ１０を駆動するモータ１７に結合
する。１９〜２２はラッピングを行って平面に鏡面仕上
げを施したセラミックス類の摺動面で、摺動面１９，２
０はＸステージ２の下側突出部２°、２°を支持し、摺
動面２１゜２２はＹステージ１０の下側突出部１０’ｌ
Ｏ。

を各々支持する。

第２図及び第３図は、それぞれステージ２゜１０を支持
するための橘造を示しており、第２図において、２４は
セラミックスあるいは非金属材で作られたコロもしくは
針状軸受（リテーナ−はテフロン材）であり、第３図に
おいて、２５は空気軸受けを利用する場合のセラミック
ス製のエアーバットで、エアーバット２５には不図示の
空圧ダクトがつながっている。尚、これらの部材の内、
摺動部と転勤部を除いた部分に用途に応じて従来の合金
製部材を使用することもできる。

以上の構成で、Ｙステージ１ｏに固定されたモータ８を
駆動すれば、カップリング７を介してボールネジ５が回
転し、ボールネジ５と螺合するボールナツト４を前後に
送ることで、こ゛れに固定されたＸステージ２をＸ方向
に前後移動させ得る。Ｘステージ２は平面１９と２０上
を移動することで水平面内をＺ方向に微動することなく
変位し、またＹ方向の変動はガイド９で規制される。

他方、基盤１８に固定されたモータ１７を駆動すれば、
カップリング１６を介してボールネジ１５が回転し、Ｙ
ステージ１０をＹ方向に前後動させ得る。Ｙステージ１
０は平面２１と２２上を移動し、ガイド１２で規制され
て正確にＹ方向へ変位する。

この実施例で、結合用カップリング７．１６としてセラ
ミックスを使用したのは、高剛性且つ低慣性で、送り装
置からの振動伝達を軽減できるからである。

［発明の効果］ 上述した如く、本発明によれば、各部分の軽量化をその
剛性を低下させることなく行えると共に、セラミックス
材の低熱伝導率、低熱膨張係数により周囲雰囲気温度の
変化に対して変動しにくいボールネジ装置が提供できる
ので、ステージ装置の高精度化が可能となる。

また、本発明によれば、対摩耗性を向上させることがで
き、金属のようなリンギング等の問題も生じ難く、無潤
滑の摺動面や転勤面を構成できるので、例えば真空雰囲
気中でも利用可能なボールネジ装置の提供が可能となる
。更に、本発明によれば、ボールネジ装置の経時変化を
極めて微少にすることかできるので、ステージ装置に組
込まれた場合には、高いステージ精度を長期間維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボールネジ装置が組込まれたＸＹステ
ージ装置の一実施例を示す斜視図、第２図は第１図の実
施例の要部を示す断面図、第３図は第２図の変形例を示
す断面図である。 図中、２はＸステージ、４はポールナツト、５はボール
ネジ、８はＸステージ駆動用モータ、９はＸガイド、１
０はＹステージ、１２はＹガイド、１７はＹステージ駆
動用モータ、１８は基盤である。 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス製の送り用ボールネジと、前記送り
   用ボールネジと螺合するボールを内蔵するセラミックス
   製のボールナットと、モータの駆動軸を前記送り用ボー
   ルネジと連結する動力伝達用カップリングを有すること
   を特徴とするボールネジ装置。
2. （２）前記ボールは非金属材料で形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のボールネジ装置
   。
3. （３）前記ボールはセラミックス、ルビー、またはサフ
   ァイアで形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のボールネジ装置。
4. （４）前記動力伝達用カップリングはセラミックス製で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のボー
   ルネジ装置。