チルトステージ
【課題】簡単な構造で対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となるチルトステージを提供する。
【解決手段】第１のリニアアクチュエータ４によって第１の作動片８が鉛直方向へ移動し、チルトテーブル２は、滑動面２ｂと支持面３ｂとの間の空気膜を介してＹ軸周りに傾動することとなる。また、第２のリニアアクチュエータ６によって第２の作動片９が鉛直方向へ移動し、チルトテーブル２は、滑動面２ｂと支持面３ｂとの間の空気膜を介してＸ軸周りに傾動することとなる。そして、第１の作動片８の上下動と第２の作動片９の上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動させることとなる。
【解決手段】第１のリニアアクチュエータ４によって第１の作動片８が鉛直方向へ移動し、チルトテーブル２は、滑動面２ｂと支持面３ｂとの間の空気膜を介してＹ軸周りに傾動することとなる。また、第２のリニアアクチュエータ６によって第２の作動片９が鉛直方向へ移動し、チルトテーブル２は、滑動面２ｂと支持面３ｂとの間の空気膜を介してＸ軸周りに傾動することとなる。そして、第１の作動片８の上下動と第２の作動片９の上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動させることとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、半導体ウェハのボンディングのための傾斜角度調整に用いられるチルトステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこのような分野の技術として、特開平９−６４０９４号公報がある。この公報に記載されたチルトステージでは、平板状のプレート（チルトテーブル）の下面の中央部に固定された略半球面状のステージ（チルトテーブル）と、略半球面を滑動可能に係止する凹部（支持面）を有する受け台（支持テーブル）と、受け台を固定するための矩形状のベースプレートとが設けられている。ベースプレートの各辺にはモータ取り付けブラケットがそれぞれ設けられ、各ブラケットに回転アクチュエータをなすモータとスプリングポストが取り付けられている。各モータの回転軸にはそれぞれステージの傾斜調整のためのカムが設けられており、それらのカムがボールを介してプレート下面の各縁部にそれぞれ当接される。また、プレートの各側面には、スプリングポストが取り付けられ、このスプリングポストとブラケットに設けられたスプリングポストとの間にスプリングがそれぞれ張架されることによって、カムがボールに押し付けられた状態で当接するようになっている。このような構成により、各モータが独立して回転すると、カムの回転に合わせてプレートの各辺が上下方向に独立して傾斜されることとなる。これによって、チルトステージは、プレートの上面に設けられた載置ステージ及び載置された半導体チップ（対象物）を自由自在に傾斜させ、傾斜角度調整を行っている。
【特許文献１】特開平９−６４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、回転アクチュエータをなすモータを用いて傾斜角度調整を行っている上記ステージにあっては、その回転運動をカム機構を用いて上下方向の直線運動に変換しなくてはならないため、構造を複雑にしなくては対象物（半導体チップ）を三次元的に傾斜角度調整することができないという問題が生じていた。
【０００４】
本発明は、簡単な構造で対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となるチルトステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るチルトステージは、載置された対象物の傾斜角度調整を行うチルトステージにおいて、対象物を載置する載置面を上面側に有し、球面状の滑動面を下面側に有するチルトテーブルと、滑動面を支持する球面状の支持面を有する支持テーブルと、一端がチルトテーブルに固定される第１の作動片と、一端がチルトテーブルに固定されると共に、鉛直方向に延在する滑動面の中心軸線周りに、第１の作動片に対して０°と１８０°を除く角度をなす位置に配置される第２の作動片と、第１及び第２の作動片をそれぞれ鉛直方向に移動させる第１及び第２のアクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このチルトステージでは、チルトテーブルに第１の作動片と第２の作動片が、それぞれ中心軸線周りに０°及び１８０°を除く角度をなす位置に配置されており、対応するアクチュエータによって各々が独立して鉛直方向に移動されることができる。よって、チルトテーブルは、アクチュエータの直線的な動作により、それぞれの作動片を直線駆動させるので、水平面に対して様々な傾斜角度で傾斜することとなり、作動片とアクチュエータとの組合せにより、簡単な構造で、対象物の三次元的な傾斜角度調整を実現させている。
【０００７】
第２の作動片を配置する位置としては、中心軸線周りに、第１の作動片に対して直角をなす位置が好ましい。
【０００８】
また、中心軸線周りに回転可能に支持されている支持テーブルに一端が固定された第３の作動片と、第３の作動片を水平方向に移動させる第３のアクチュエータと、を更に備えることが好ましい。第３の作動片が第３のアクチュエータによって水平方向に移動されると、チルトテーブルを支持する支持テーブルが中心軸周りに回動し、これに伴って、チルトテーブルも中心軸周りに回動する。これにより、チルトテーブルは、第１及び第２の作動片の移動による傾斜角度調整と第３の作動片の移動による回動角度調整とが組み合わされ、更に複雑な調整が可能となる。
【０００９】
また、第１〜第３のアクチュエータは、気体の供給及び排出によって駆動するベローズであることが好ましい。対象物の一例をなす半導体ウェハは熱や磁性によって影響を受けてしまう。しかし、気体の供給及び排出によって駆動するベローズを、アクチュエータとして用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウェハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。
【００１０】
また、チルトテーブルと支持テーブルとは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネによって連結されていることが好ましい。この回転規制用板バネによって、第１及び第２のアクチュエータの駆動に伴い、チルトテーブルが支持テーブルに対して中心軸線周りに回転してしまうことを防止することができる。これによって、対象物の傾斜角度調整の精度を向上させることができる。
【００１１】
また、支持テーブルを鉛直方向に移動させる移動機構を更に備えることが好ましい。これによって、チルトテーブルを支持テーブルごと鉛直方向に移動させることができ、対象物の三次元的な傾斜角度調整と相俟って、チルトテーブルの高さ位置の調整をも可能にする。
【００１２】
また、移動機構として、例えばエアシリンダが挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るチルトステージによれば、簡単な構造で対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るチルトステージの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１〜図４に示すように、チルトステージ１は、半導体ウェハ等の対象物（図示せず）を載置するための載置面２ａを有するチルトテーブル２と、チルトテーブル２を滑動可能に支持する支持テーブル３とを有する。このチルトステージ１は、チルトテーブル２を第１及び第２のリニアアクチュエータ（第１及び第２のアクチュエータ）４，６で移動させ、支持テーブル３を第３のリニアアクチュエータ（第３のアクチュエータ）７で移動させることによって、載置面２ａの傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。なお、図１に示すように、Ｘ及びＹは水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ方向と定め、以下必要な場合にＸ、Ｙ、Ｚを用いる。
【００１６】
チルトテーブル２は、円板状のテーブルであり、対象物を載置するための平面状の載置面２aを上面側に有し、凸球面状の滑動面２ｂを下面側に有する。この滑動面２ｂの鉛直方向の中心軸Ｌはチルトテーブル２の中心軸線と一致する。
【００１７】
チルトテーブル２の側面２ｃには、中心軸線LからＸ軸方向に突出する第１の作動片８と、中心軸線LからＹ軸方向に突出する第２の作動片９とが形成されている。第１及び第２の作動片８，９はＸＹ平面上に広がる矩形板とされている。
【００１８】
支持テーブル３は、矩形状のベースプレート１１の上面１１ａに対して中心軸線L周りに回転可能に支持された円板状のテーブルである。図２に示すように、支持テーブル３の上面３ａの略中央部には、チルトテーブル２の滑動面２ｂを支持するために凹球面状とされた支持面３ｂが形成される。
【００１９】
また、支持テーブル３には、支持面３ｂを形成するように多孔部３ｃが埋設され、支持面３ｂには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部３ｃからは、パイプＰ１が導出されて外部の空気圧源（図示せず）と接続されている。空気圧源は、多孔部３ｃへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が支持面３ｂの多数の孔から滑動面２ｂに対して吹きつけられる。これによって、滑動面２ｂと支持面３ｂの間に空気膜が形成され、滑動面２ｂは、支持面３ｂから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
【００２０】
支持テーブル３の側面３ｄには、図１に示すように、中心軸線ＬからＹ軸の負の方向に突出する第３の作動片１２が形成される。第３の作動片１２は、ＹＺ平面上に広がる矩形板とされている。
【００２１】
第１のリニアアクチュエータ４は、第１の作動片８の上方に配置された支持片１３ａ及び下方に配置された支持片１３ｂを有する断面コ字型の支持部材１３と、支持片１３ａと第１の作動片８との間に延在するベローズアクチュエータ１４と、支持片１３ｂと第１の作動片８との間に延在するベローズアクチュエータ１６とからなる。そして、第１の作動片８は、ベローズアクチュエータ１４の先端とベローズアクチュエータ１６の先端とで挟み込まれる。また、支持片１３ｂの下面は、支持テーブル３の上面３ａに固定されている。
【００２２】
ベローズアクチュエータ１４は、図３に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ１４ａと、ベローズ１４ａの下端側の開口部を封止する円板状の作動板１４ｂとを備える。ベローズ１４ａの上端側の開口部は支持片１３ａに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ１４の内部空間１４ｃは、ベローズ１４ａと、支持片１３ａと作動板１４ｂとによって密閉され、その気密性は保たれている。
【００２３】
作動板１４ｂの中央部には、上方へ延びるシャフト１４ｄが形成され、このシャフト１４ｄは、支持片１３ａに設けられたボス１３ｃのガイド穴１３ｄに挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板１４ｂの中央部には、第１の作動片８へ向かって突出する半球面状の押圧部１４ｅが形成され、この押圧部１４ｅは、第１の作動片８の上面８ａと当接することによってベローズアクチュエータ１４の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片８に伝達することができる。
【００２４】
ベローズアクチュエータ１４の内部空間１４ｃからは、配管Ｐ２が導出され、外部に設けられたサーボ弁１４ｆと接続されている。そして、サーボ弁１４ｆを制御することで、内部空間１４ｃ内の空気を供給及び排出することができ、内部空間１４ｃの気圧の変化に伴って、作動板１４ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
【００２５】
ベローズアクチュエータ１６も、上述のベローズアクチュエータ１４と同様の構成を有し、サーボ弁１６ｆを制御することで作動板１６ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部１６ｅは、第１の作動片８の下面８ｂと当接することによって、ベローズアクチュエータ１６鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片８に伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ１６は、ベローズ１６ａ、内部空間１６ｃ、シャフト１６ｄを備え、内部空間１６ｃとサーボ弁１６ｆとは配管Ｐ３で連結されている。
【００２６】
図３に示すように、第２のリニアアクチュエータ６は、第２の作動片９の上方に配置された支持片１８ａ及び下方に配置された支持片１８ｂを有する断面コ字型の支持部材１８と、支持片１８ａと第２の作動片９との間に延在するベローズアクチュエータ１９と、支持片１８ｂと第２の作動片９との間に延在するベローズアクチュエータ２１とからなる。そして、第２の作動片９は、ベローズアクチュエータ１９の先端とベローズアクチュエータ２１の先端とで挟み込まれる。また、支持片１８ｂの下面は、支持テーブル３の上面３ａに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ１９，２１は、ベローズアクチュエータ１４と同様の構成を有している。
【００２７】
第３のリニアアクチュエータ７は、第３の作動片１２のＸ軸方向に配置された支持片２２ａ及びＸ軸の負の方向に配置された支持片２２ｂを有する断面コ字型の支持部材２２と、支持片２２ａと第３の作動片１２との間に延在するベローズアクチュエータ２３と、支持片２２ｂと第３の作動片１２との間に延在するベローズアクチュエータ２４とからなる。そして、第３の作動片１２は、ベローズアクチュエータ２３の先端とベローズアクチュエータ２４の先端とで挟み込まれる。また、支持部材２２は、支持片２２ａと支持片２２ｂとを連結する連結部２２ｃを有し、連結部２２ｃの下面は、支持テーブル３の上面３ａに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ２３，２４は、ベローズアクチュエータ１４と同様の構成を有している。
【００２８】
図４に示すように、支持テーブル３とチルトテーブル２とは、鉛直方向に弾性を有するＬ字状の回転規制用板バネ２６によって連結されている。回転規制用板バネ２６は、中心軸線Ｌ周りに互いに直角をなして４箇所に配置されており、板バネ２６の一端は、チルトテーブル２の側面２ｃにネジ止めされ、回転規制用板バネ２６の他端は、支持テーブル３の上面３aにネジ止めされている。回転規制用板バネ２６によって、第１及び第２のリニアアクチュエータ４，６の駆動に伴い、チルトテーブル２が支持テーブル３に対して中心軸線Ｌ周りに回転してしまうことを防止することができる。これによって、載置面２ａの傾斜角度調整の精度を向上させることができる。
【００２９】
次に、チルトステージ１の動作について説明する。
【００３０】
まず、サーボ弁１４ｆ及びサーボ弁１６ｆを同時に制御し、ベローズアクチュエータ１４の内部空間１４ｃから空気を排出すると共に、ベローズアクチュエータ１６の内部空間１６ｃへ空気を供給する。
【００３１】
空気が供給されることによって内部空間１６ｃの気圧が高まり、作動板１６ｂが上方へ移動する。また、押圧部１６ｅと第１の作動片８の下面８ｂが当接しているため、作動板１６ｂの移動に伴って第１の作動片８も上方へ移動する。
【００３２】
これに対し、空気が排出されることによって内部空間１４ｃの気圧が低下する。更に、押圧部１４ｅと第１の作動片８の上面８ａが当接しているため、第１の作動片８を介してベローズアクチュエータ１６からも上方向の力を受ける。以上によって、作動板１４ｂは、第１の作動片８を支持しながら、その移動に合わせて上方へ移動する。
【００３３】
図２において二点鎖線で示すように、第１の作動片８が上方へ移動し、チルトテーブル２は、滑動面２ｂと支持面３ｂとの間の空気膜を介して、Ｙ軸周りに傾動することとなる。第２のリニアアクチュエータ６においても、第１のリニアアクチュエータ４と同様に、サーボ弁を制御することによって第２の作動片９を移動させ、チルトテーブル２をＸ軸周りに傾動させることができる。
【００３４】
以上によって、チルトテーブル２は、第１の作動片８の上下動と第２の作動片９の上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動されることとなる。従って、第１及び第２の作動片８，９と第１及び第２のリニアアクチュエータ４，６との組合せにより、簡単な構造で、載置面２ａ上に載せられた対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
【００３５】
更に、第３のリニアアクチュエータ７を制御することによって第３の作動片１２が移動し、チルトテーブル２は中心軸線Ｌ周りに回転する。これによって、チルトテーブル２は、第１及び第２の作動片８，９の移動による傾斜角度調整と第３の作動片１２の移動による回動角度調整とが組み合わされることによって、更に複雑な調整が可能となる。
【００３６】
また、例えば対象物として半導体ウェハなどを用いる場合、リニアアクチュエータとして、空気の供給及び排出によって駆動するベローズアクチュエータを用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウェハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。
【００３７】
［第２の実施形態］
図５〜図８に示すように、チルトステージ３１は、半導体ウェハ等の対象物（図示せず）を載置するための載置面３２ａを有するチルトテーブル３２と、チルトテーブル３２を滑動可能に支持する支持テーブル３３と、支持テーブル３３を鉛直方向に移動させるエアシリンダ６１とを有する。このチルトステージ３１は、チルトテーブル３２を第１及び第２のリニアアクチュエータ（第１及び第２のアクチュエータ）３４，３６で移動させ、支持テーブル３３を第３のリニアアクチュエータ（第３のアクチュエータ）３７で移動させることによって、載置面３２ａの傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。また、エアシリンダ（移動機構）６１によって、高さ位置の調整も行われる。なお、図５に示すように、Ｘ及びＹは水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ方向と定め、以下必要な場合にＸ、Ｙ、Ｚを用いる。
【００３８】
チルトテーブル３２は、円板状のテーブルであり、対象物を載置するための平面状の載置面３２ａを上面側に有し、凸球面状の滑動面３２ｂを下面側に有する。この滑動面３２ｂの鉛直方向の中心軸線Ｌはチルトテーブル３２の中心軸線と一致する。
【００３９】
チルトテーブル３２の側面３２ｃには、中心軸線Ｌから見てＸ軸方向の位置に、断面Ｌ字型の作動部３８が設けられる。作動部３８は、支持テーブル３３よりも低い位置で中心軸線ＬからＸ軸方向に突出する第１の作動片３８ｃと、第１の作動片３８ｃの中心軸線Ｌ側の端部を側面３２ｃに連結させるため下方に突出する連結部３８ｄとを有する。また、図６に示すように、側面３２ｃには、中心軸線Lから見てＹ軸方向の位置に、断面Ｌ字型の作動部３９が設けられる。作動部３９は、支持テーブル３３よりも低い位置で中心軸線ＬからＹ軸方向に突出する第２の作動片３９ｃと、第２の作動片３９ｃの中心軸線Ｌ側の端部を側面３２ｃに連結させるため下方に突出する連結部３９ｄとを有する。なお、第１の及び第２の作動片３８ｃ，３９ｃはいずれもＸＹ平面上に広がる矩形板とされている。
【００４０】
矩形状の支持テーブル３３は、エアシリンダ６１に設けられたロッド６２の上端に形成されている。図７に示すように、支持テーブル３３の上面３３ａの略中央部には、チルトテーブル３２の滑動面３２ｂを支持するために凹球面状とされた支持面３３ｂが形成される。
【００４１】
また、支持テーブル３３には、支持面３３ｂを形成するように多孔部３３ｃが埋設され、支持面３３ｂには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部３３ｃからは、パイプＰ３１が導出されて外部の空気圧源（図示せず）と接続されている。空気圧源は、多孔部３３ｃへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が支持面３３ｂの多数の孔から滑動面３２ｂに対して吹きつけられる。これによって、滑動面３２ｂと支持面３３ｂの間に空気膜が形成され、滑動面３２ｂは、支持面３３ｂから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
【００４２】
支持テーブル３３の側面３３ｄには、図５に示すように、中心軸線Ｌから見てＹ軸の反対方向の位置に、断面Ｌ字型の作動部４２が設けられる。作動部４２は、中心軸線ＬからＹ軸の負の方向へ突出する連結部４２ｄと、連結部４２ｄの自由端部から下方へ突出する第３の作動片４２ｃを有する。なお、第３の作動片４２ｃは、ＹＺ平面上に広がる矩形板とされている。
【００４３】
第１のリニアアクチュエータ３４は、第１の作動片３８ｃの上方に配置された支持片４３ａ及び下方に配置された支持片４３ｂを有する支持部材４３と、支持片４３ａと第１の作動片３８ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ４４と、支持片４３ｂと第１の作動片３８ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ４６とからなる。そして、第１の作動片３８ｃは、ベローズアクチュエータ４４の先端とベローズアクチュエータ４６の先端とで挟み込まれる。また、支持部材４３は、支持片４３ａ，４３ｂを連結させる矩形板状の連結部４３ｃを有しており、連結部４３ｃの支持テーブル３３側の側面は、支持テーブル３３に固定されている。
【００４４】
ベローズアクチュエータ４４は、図８に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ４４ａと、ベローズ４４ａの下端側の開口部を封止する円板状の作動板４４ｂとを備える。ベローズ４４ａの上端側の開口部は支持片４３ａに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ４４の内部空間４４ｃは、ベローズ４４ａと、支持片４３ａと作動板４４ｂとによって密閉され、その気密性は保たれている。
【００４５】
作動板４４ｂの中央部には、上方へ延びるシャフト４４ｄが形成され、このシャフト４４ｄは、支持片４３ａに設けられたボス４３ｃのガイド穴４３ｄに挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板４４ｂの中央部には、第１の作動片３８ｃへ向かって突出する半球面状の押圧部４４ｅが形成され、この押圧部４４ｅは、第１の作動片３８ｃの上面３８ａと当接することによってベローズアクチュエータ４４の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片３８ｃに伝達することができる。
【００４６】
ベローズアクチュエータ４４の内部空間４４ｃからは、配管Ｐ３２が導出され、外部に設けられたサーボ弁４４ｆと接続されている。そして、サーボ弁４４ｆを制御することで、内部空間４４ｃ内の空気を供給及び排出することができ、内部空間４４ｃの気圧の変化に伴って、作動板４４ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
【００４７】
ベローズアクチュエータ４６も、上述のベローズアクチュエータ４４と同様の構成を有し、サーボ弁４６ｆを制御することで作動板４６ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部４６ｅは、第１の作動片３８ｃの下面３８ｂと当接することによって、ベローズアクチュエータ４６の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片３８ｃに伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ４６は、ベローズ４６ａ、内部空間４６ｃ、シャフト４６ｄ、を備え、内部空間４６ｃとサーボ弁４６ｆとは配管Ｐ３３で連結されている。
【００４８】
第２のリニアアクチュエータ３６は、図６に示すように、第２の作動片３９ｃの上方に配置された支持片４８ａ及び下方に配置された支持片４８ｂを有する断面コ字型の支持部材４８と、支持片４８ａと第２の作動片３９ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ４９と、支持片４８ｂと第２の作動片３９ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ５１とからなる。そして、第２の作動片３９ｃは、ベローズアクチュエータ４９の先端とベローズアクチュエータ５１の先端とで挟み込まれる。また、支持部材４８は、支持片４８ａと支持片４８ｂとを連結させる矩形板状の連結部４８ｃ有し、連結部４８ｃの支持テーブル３３側の側面は、支持テーブル３３に固定されている。なお、ベローズアクチュエータ４９，５１は、ベローズアクチュエータ４４と同様の構成を有している。
【００４９】
第３のリニアアクチュエータ３７は、図５に示すように、第３の作動片４２ｃのＸ軸方向に配置された支持片５２ａ及びＸ軸と負の方向に配置された支持片５２ｂとを有する断面コ字型の支持部材５２と、支持片５２ａと第３の作動片４２ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ５３と、支持片５２ｂと第３の作動片４２ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ５４とからなる。そして、第３の作動片４２ｃは、ベローズアクチュエータ５３の先端とベローズアクチュエータ５４の先端とで挟み込まれる。また、支持部材５２は、支持片５２ａと支持片５２ｂとを連結する矩形板状の連結部５２ｃを有し、連結部５２ｃは、ベースプレート１１の上面１１ａに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ５３，５４は、ベローズアクチュエータ４４と同様の構成を有している。
【００５０】
エアシリンダ６１のロッド６２は、図７に示すように、下端に円筒体６１ａの内周と略同一の径を有する円板状のピストン６２ａを有する。円筒体６１ａの内部空間において、ピストン６２ａよりも上側の内部空間６１ｂ及び下側の内部空間６１ｃからは、それぞれパイプＰ３５，Ｐ３４が導出されている。
【００５１】
次に、チルトステージ３１の動作について説明する。
【００５２】
まず、サーボ弁４４ｆ及びサーボ弁４６ｆを同時に制御し、ベローズアクチュエータ４４の内部空間４４ｃから空気を排出すると共に、ベローズアクチュエータ４６の内部空間４６ｃへ空気を供給する。
【００５３】
空気が供給されることによって内部空間４６ｃの気圧が高まり、作動板４６ｂが上方へ移動する。また、押圧部４６ｅと第１の作動片３８ｃの下面３８ｂが当接しているため、作動板４６ｂの移動に伴って第１の作動片３８ｃも上方へ移動する。
【００５４】
これに対し、空気が排出されることによって内部空間４４ｃの気圧が低下する。更に、押圧部４４ｅと第１の作動片３８ｃの上面３８ａが当接しているため、第１の作動片３８ｃを介してベローズアクチュエータ４６からも上方向の力を受ける。以上によって、作動板４４ｂは、第１の作動片３８ｃを支持しながら、その移動に合わせて上方へ移動する。
【００５５】
図７において二点鎖線で示すように、第１の作動片３８ｃが上方へ移動し、チルトテーブル３２は、滑動面３２ｂと支持面３３ｂとの間の空気膜を介して、Ｙ軸周りに傾動することとなる。第２のリニアアクチュエータ３６においても、第１のリニアアクチュエータ３４と同様に、サーボ弁を制御することによって第２の作動片３９ｃを移動させ、チルトテーブル３２をＸ軸周りに傾動させることができる。
【００５６】
また、パイプＰ３５を介してエアシリンダ６１の内部空間６１ｂを開放し、パイプＰ３４から内部空間６１ｃへ空気を供給することによって、ロッド６２が上方へ移動する。また、パイプＰ３５からエアシリンダ６１の内部空間６１ｂへ空気を供給し、パイプＰ３４を介して内部空間６１ｃを開放することによって、ロッド６２が下方へ移動する。これによって、チルトテーブル３２は、支持テーブル３３を介して鉛直方向へ移動する。
【００５７】
以上によって、チルトテーブル３２は、第１の作動片３８ｃの上下動と第２の作動片３９ｃの上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動させることとなる。従って、第１及び第２の作動片３８ｃ，３９ｃと第１及び第２のリニアアクチュエータ３４，３６との組合せによって、簡単な構造で、載置面３２ａ上に載せられた対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
【００５８】
更に、第３のリニアアクチュエータ３７を制御することによって第３の作動片４２ｃが移動し、チルトテーブル３２は中心軸線Ｌ周りに回転する。これによって、チルトテーブル３２は、第１及び第２の作動片３８，３９の移動による傾斜角度調整と第３の作動片４２ｃの移動による回動角度調整とが組み合わされることによって、更に複雑な調整が可能となる。
【００５９】
また、例えば対象物として半導体ウェハなどを用いる場合、リニアアクチュエータとして、空気の供給及び排出によって駆動するベローズアクチュエータを用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウェハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。
【００６０】
また、エアシリンダ６１によって、チルトテーブル３２を支持テーブル３３ごと鉛直方向に移動させることができ、対象物の三次元的な傾斜角度調整と相俟って、チルトテーブル３２の高さ位置の調整をも可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施形態に係るチルトステージの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２のリニアアクチュエータの部分拡大図である。
【図４】図１の平面図である。
【図５】第２の実施形態に係るチルトステージの斜視図である。
【図６】図５のチルトステージを別の角度から見た斜視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図７のリニアアクチュエータの部分拡大図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，３１…チルトステージ、２，３２…チルトテーブル、２ａ，３２ａ…載置面、２ｂ，３２…滑動面、３，３３…支持テーブル、３ｂ，３３ｂ…支持面、４，４４…第１のリニアアクチュエータ（第１のアクチュエータ）、６，３６…第２のリニアアクチュエータ（第２のアクチュエータ）、７，３７…第３のリニアアクチュエータ（第３のアクチュエータ）、８，３８ｃ…第１の作動片、９，３９ｃ…第２の作動片、１２，４２ｃ…第３の作動片、２６…回転規制用板バネ、６１…エアシリンダ（移動機構）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、半導体ウェハのボンディングのための傾斜角度調整に用いられるチルトステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこのような分野の技術として、特開平９−６４０９４号公報がある。この公報に記載されたチルトステージでは、平板状のプレート（チルトテーブル）の下面の中央部に固定された略半球面状のステージ（チルトテーブル）と、略半球面を滑動可能に係止する凹部（支持面）を有する受け台（支持テーブル）と、受け台を固定するための矩形状のベースプレートとが設けられている。ベースプレートの各辺にはモータ取り付けブラケットがそれぞれ設けられ、各ブラケットに回転アクチュエータをなすモータとスプリングポストが取り付けられている。各モータの回転軸にはそれぞれステージの傾斜調整のためのカムが設けられており、それらのカムがボールを介してプレート下面の各縁部にそれぞれ当接される。また、プレートの各側面には、スプリングポストが取り付けられ、このスプリングポストとブラケットに設けられたスプリングポストとの間にスプリングがそれぞれ張架されることによって、カムがボールに押し付けられた状態で当接するようになっている。このような構成により、各モータが独立して回転すると、カムの回転に合わせてプレートの各辺が上下方向に独立して傾斜されることとなる。これによって、チルトステージは、プレートの上面に設けられた載置ステージ及び載置された半導体チップ（対象物）を自由自在に傾斜させ、傾斜角度調整を行っている。
【特許文献１】特開平９−６４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、回転アクチュエータをなすモータを用いて傾斜角度調整を行っている上記ステージにあっては、その回転運動をカム機構を用いて上下方向の直線運動に変換しなくてはならないため、構造を複雑にしなくては対象物（半導体チップ）を三次元的に傾斜角度調整することができないという問題が生じていた。
【０００４】
本発明は、簡単な構造で対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となるチルトステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るチルトステージは、載置された対象物の傾斜角度調整を行うチルトステージにおいて、対象物を載置する載置面を上面側に有し、球面状の滑動面を下面側に有するチルトテーブルと、滑動面を支持する球面状の支持面を有する支持テーブルと、一端がチルトテーブルに固定される第１の作動片と、一端がチルトテーブルに固定されると共に、鉛直方向に延在する滑動面の中心軸線周りに、第１の作動片に対して０°と１８０°を除く角度をなす位置に配置される第２の作動片と、第１及び第２の作動片をそれぞれ鉛直方向に移動させる第１及び第２のアクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このチルトステージでは、チルトテーブルに第１の作動片と第２の作動片が、それぞれ中心軸線周りに０°及び１８０°を除く角度をなす位置に配置されており、対応するアクチュエータによって各々が独立して鉛直方向に移動されることができる。よって、チルトテーブルは、アクチュエータの直線的な動作により、それぞれの作動片を直線駆動させるので、水平面に対して様々な傾斜角度で傾斜することとなり、作動片とアクチュエータとの組合せにより、簡単な構造で、対象物の三次元的な傾斜角度調整を実現させている。
【０００７】
第２の作動片を配置する位置としては、中心軸線周りに、第１の作動片に対して直角をなす位置が好ましい。
【０００８】
また、中心軸線周りに回転可能に支持されている支持テーブルに一端が固定された第３の作動片と、第３の作動片を水平方向に移動させる第３のアクチュエータと、を更に備えることが好ましい。第３の作動片が第３のアクチュエータによって水平方向に移動されると、チルトテーブルを支持する支持テーブルが中心軸周りに回動し、これに伴って、チルトテーブルも中心軸周りに回動する。これにより、チルトテーブルは、第１及び第２の作動片の移動による傾斜角度調整と第３の作動片の移動による回動角度調整とが組み合わされ、更に複雑な調整が可能となる。
【０００９】
また、第１〜第３のアクチュエータは、気体の供給及び排出によって駆動するベローズであることが好ましい。対象物の一例をなす半導体ウェハは熱や磁性によって影響を受けてしまう。しかし、気体の供給及び排出によって駆動するベローズを、アクチュエータとして用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウェハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。
【００１０】
また、チルトテーブルと支持テーブルとは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネによって連結されていることが好ましい。この回転規制用板バネによって、第１及び第２のアクチュエータの駆動に伴い、チルトテーブルが支持テーブルに対して中心軸線周りに回転してしまうことを防止することができる。これによって、対象物の傾斜角度調整の精度を向上させることができる。
【００１１】
また、支持テーブルを鉛直方向に移動させる移動機構を更に備えることが好ましい。これによって、チルトテーブルを支持テーブルごと鉛直方向に移動させることができ、対象物の三次元的な傾斜角度調整と相俟って、チルトテーブルの高さ位置の調整をも可能にする。
【００１２】
また、移動機構として、例えばエアシリンダが挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るチルトステージによれば、簡単な構造で対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るチルトステージの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１〜図４に示すように、チルトステージ１は、半導体ウェハ等の対象物（図示せず）を載置するための載置面２ａを有するチルトテーブル２と、チルトテーブル２を滑動可能に支持する支持テーブル３とを有する。このチルトステージ１は、チルトテーブル２を第１及び第２のリニアアクチュエータ（第１及び第２のアクチュエータ）４，６で移動させ、支持テーブル３を第３のリニアアクチュエータ（第３のアクチュエータ）７で移動させることによって、載置面２ａの傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。なお、図１に示すように、Ｘ及びＹは水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ方向と定め、以下必要な場合にＸ、Ｙ、Ｚを用いる。
【００１６】
チルトテーブル２は、円板状のテーブルであり、対象物を載置するための平面状の載置面２aを上面側に有し、凸球面状の滑動面２ｂを下面側に有する。この滑動面２ｂの鉛直方向の中心軸Ｌはチルトテーブル２の中心軸線と一致する。
【００１７】
チルトテーブル２の側面２ｃには、中心軸線LからＸ軸方向に突出する第１の作動片８と、中心軸線LからＹ軸方向に突出する第２の作動片９とが形成されている。第１及び第２の作動片８，９はＸＹ平面上に広がる矩形板とされている。
【００１８】
支持テーブル３は、矩形状のベースプレート１１の上面１１ａに対して中心軸線L周りに回転可能に支持された円板状のテーブルである。図２に示すように、支持テーブル３の上面３ａの略中央部には、チルトテーブル２の滑動面２ｂを支持するために凹球面状とされた支持面３ｂが形成される。
【００１９】
また、支持テーブル３には、支持面３ｂを形成するように多孔部３ｃが埋設され、支持面３ｂには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部３ｃからは、パイプＰ１が導出されて外部の空気圧源（図示せず）と接続されている。空気圧源は、多孔部３ｃへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が支持面３ｂの多数の孔から滑動面２ｂに対して吹きつけられる。これによって、滑動面２ｂと支持面３ｂの間に空気膜が形成され、滑動面２ｂは、支持面３ｂから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
【００２０】
支持テーブル３の側面３ｄには、図１に示すように、中心軸線ＬからＹ軸の負の方向に突出する第３の作動片１２が形成される。第３の作動片１２は、ＹＺ平面上に広がる矩形板とされている。
【００２１】
第１のリニアアクチュエータ４は、第１の作動片８の上方に配置された支持片１３ａ及び下方に配置された支持片１３ｂを有する断面コ字型の支持部材１３と、支持片１３ａと第１の作動片８との間に延在するベローズアクチュエータ１４と、支持片１３ｂと第１の作動片８との間に延在するベローズアクチュエータ１６とからなる。そして、第１の作動片８は、ベローズアクチュエータ１４の先端とベローズアクチュエータ１６の先端とで挟み込まれる。また、支持片１３ｂの下面は、支持テーブル３の上面３ａに固定されている。
【００２２】
ベローズアクチュエータ１４は、図３に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ１４ａと、ベローズ１４ａの下端側の開口部を封止する円板状の作動板１４ｂとを備える。ベローズ１４ａの上端側の開口部は支持片１３ａに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ１４の内部空間１４ｃは、ベローズ１４ａと、支持片１３ａと作動板１４ｂとによって密閉され、その気密性は保たれている。
【００２３】
作動板１４ｂの中央部には、上方へ延びるシャフト１４ｄが形成され、このシャフト１４ｄは、支持片１３ａに設けられたボス１３ｃのガイド穴１３ｄに挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板１４ｂの中央部には、第１の作動片８へ向かって突出する半球面状の押圧部１４ｅが形成され、この押圧部１４ｅは、第１の作動片８の上面８ａと当接することによってベローズアクチュエータ１４の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片８に伝達することができる。
【００２４】
ベローズアクチュエータ１４の内部空間１４ｃからは、配管Ｐ２が導出され、外部に設けられたサーボ弁１４ｆと接続されている。そして、サーボ弁１４ｆを制御することで、内部空間１４ｃ内の空気を供給及び排出することができ、内部空間１４ｃの気圧の変化に伴って、作動板１４ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
【００２５】
ベローズアクチュエータ１６も、上述のベローズアクチュエータ１４と同様の構成を有し、サーボ弁１６ｆを制御することで作動板１６ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部１６ｅは、第１の作動片８の下面８ｂと当接することによって、ベローズアクチュエータ１６鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片８に伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ１６は、ベローズ１６ａ、内部空間１６ｃ、シャフト１６ｄを備え、内部空間１６ｃとサーボ弁１６ｆとは配管Ｐ３で連結されている。
【００２６】
図３に示すように、第２のリニアアクチュエータ６は、第２の作動片９の上方に配置された支持片１８ａ及び下方に配置された支持片１８ｂを有する断面コ字型の支持部材１８と、支持片１８ａと第２の作動片９との間に延在するベローズアクチュエータ１９と、支持片１８ｂと第２の作動片９との間に延在するベローズアクチュエータ２１とからなる。そして、第２の作動片９は、ベローズアクチュエータ１９の先端とベローズアクチュエータ２１の先端とで挟み込まれる。また、支持片１８ｂの下面は、支持テーブル３の上面３ａに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ１９，２１は、ベローズアクチュエータ１４と同様の構成を有している。
【００２７】
第３のリニアアクチュエータ７は、第３の作動片１２のＸ軸方向に配置された支持片２２ａ及びＸ軸の負の方向に配置された支持片２２ｂを有する断面コ字型の支持部材２２と、支持片２２ａと第３の作動片１２との間に延在するベローズアクチュエータ２３と、支持片２２ｂと第３の作動片１２との間に延在するベローズアクチュエータ２４とからなる。そして、第３の作動片１２は、ベローズアクチュエータ２３の先端とベローズアクチュエータ２４の先端とで挟み込まれる。また、支持部材２２は、支持片２２ａと支持片２２ｂとを連結する連結部２２ｃを有し、連結部２２ｃの下面は、支持テーブル３の上面３ａに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ２３，２４は、ベローズアクチュエータ１４と同様の構成を有している。
【００２８】
図４に示すように、支持テーブル３とチルトテーブル２とは、鉛直方向に弾性を有するＬ字状の回転規制用板バネ２６によって連結されている。回転規制用板バネ２６は、中心軸線Ｌ周りに互いに直角をなして４箇所に配置されており、板バネ２６の一端は、チルトテーブル２の側面２ｃにネジ止めされ、回転規制用板バネ２６の他端は、支持テーブル３の上面３aにネジ止めされている。回転規制用板バネ２６によって、第１及び第２のリニアアクチュエータ４，６の駆動に伴い、チルトテーブル２が支持テーブル３に対して中心軸線Ｌ周りに回転してしまうことを防止することができる。これによって、載置面２ａの傾斜角度調整の精度を向上させることができる。
【００２９】
次に、チルトステージ１の動作について説明する。
【００３０】
まず、サーボ弁１４ｆ及びサーボ弁１６ｆを同時に制御し、ベローズアクチュエータ１４の内部空間１４ｃから空気を排出すると共に、ベローズアクチュエータ１６の内部空間１６ｃへ空気を供給する。
【００３１】
空気が供給されることによって内部空間１６ｃの気圧が高まり、作動板１６ｂが上方へ移動する。また、押圧部１６ｅと第１の作動片８の下面８ｂが当接しているため、作動板１６ｂの移動に伴って第１の作動片８も上方へ移動する。
【００３２】
これに対し、空気が排出されることによって内部空間１４ｃの気圧が低下する。更に、押圧部１４ｅと第１の作動片８の上面８ａが当接しているため、第１の作動片８を介してベローズアクチュエータ１６からも上方向の力を受ける。以上によって、作動板１４ｂは、第１の作動片８を支持しながら、その移動に合わせて上方へ移動する。
【００３３】
図２において二点鎖線で示すように、第１の作動片８が上方へ移動し、チルトテーブル２は、滑動面２ｂと支持面３ｂとの間の空気膜を介して、Ｙ軸周りに傾動することとなる。第２のリニアアクチュエータ６においても、第１のリニアアクチュエータ４と同様に、サーボ弁を制御することによって第２の作動片９を移動させ、チルトテーブル２をＸ軸周りに傾動させることができる。
【００３４】
以上によって、チルトテーブル２は、第１の作動片８の上下動と第２の作動片９の上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動されることとなる。従って、第１及び第２の作動片８，９と第１及び第２のリニアアクチュエータ４，６との組合せにより、簡単な構造で、載置面２ａ上に載せられた対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
【００３５】
更に、第３のリニアアクチュエータ７を制御することによって第３の作動片１２が移動し、チルトテーブル２は中心軸線Ｌ周りに回転する。これによって、チルトテーブル２は、第１及び第２の作動片８，９の移動による傾斜角度調整と第３の作動片１２の移動による回動角度調整とが組み合わされることによって、更に複雑な調整が可能となる。
【００３６】
また、例えば対象物として半導体ウェハなどを用いる場合、リニアアクチュエータとして、空気の供給及び排出によって駆動するベローズアクチュエータを用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウェハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。
【００３７】
［第２の実施形態］
図５〜図８に示すように、チルトステージ３１は、半導体ウェハ等の対象物（図示せず）を載置するための載置面３２ａを有するチルトテーブル３２と、チルトテーブル３２を滑動可能に支持する支持テーブル３３と、支持テーブル３３を鉛直方向に移動させるエアシリンダ６１とを有する。このチルトステージ３１は、チルトテーブル３２を第１及び第２のリニアアクチュエータ（第１及び第２のアクチュエータ）３４，３６で移動させ、支持テーブル３３を第３のリニアアクチュエータ（第３のアクチュエータ）３７で移動させることによって、載置面３２ａの傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。また、エアシリンダ（移動機構）６１によって、高さ位置の調整も行われる。なお、図５に示すように、Ｘ及びＹは水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ方向と定め、以下必要な場合にＸ、Ｙ、Ｚを用いる。
【００３８】
チルトテーブル３２は、円板状のテーブルであり、対象物を載置するための平面状の載置面３２ａを上面側に有し、凸球面状の滑動面３２ｂを下面側に有する。この滑動面３２ｂの鉛直方向の中心軸線Ｌはチルトテーブル３２の中心軸線と一致する。
【００３９】
チルトテーブル３２の側面３２ｃには、中心軸線Ｌから見てＸ軸方向の位置に、断面Ｌ字型の作動部３８が設けられる。作動部３８は、支持テーブル３３よりも低い位置で中心軸線ＬからＸ軸方向に突出する第１の作動片３８ｃと、第１の作動片３８ｃの中心軸線Ｌ側の端部を側面３２ｃに連結させるため下方に突出する連結部３８ｄとを有する。また、図６に示すように、側面３２ｃには、中心軸線Lから見てＹ軸方向の位置に、断面Ｌ字型の作動部３９が設けられる。作動部３９は、支持テーブル３３よりも低い位置で中心軸線ＬからＹ軸方向に突出する第２の作動片３９ｃと、第２の作動片３９ｃの中心軸線Ｌ側の端部を側面３２ｃに連結させるため下方に突出する連結部３９ｄとを有する。なお、第１の及び第２の作動片３８ｃ，３９ｃはいずれもＸＹ平面上に広がる矩形板とされている。
【００４０】
矩形状の支持テーブル３３は、エアシリンダ６１に設けられたロッド６２の上端に形成されている。図７に示すように、支持テーブル３３の上面３３ａの略中央部には、チルトテーブル３２の滑動面３２ｂを支持するために凹球面状とされた支持面３３ｂが形成される。
【００４１】
また、支持テーブル３３には、支持面３３ｂを形成するように多孔部３３ｃが埋設され、支持面３３ｂには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部３３ｃからは、パイプＰ３１が導出されて外部の空気圧源（図示せず）と接続されている。空気圧源は、多孔部３３ｃへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が支持面３３ｂの多数の孔から滑動面３２ｂに対して吹きつけられる。これによって、滑動面３２ｂと支持面３３ｂの間に空気膜が形成され、滑動面３２ｂは、支持面３３ｂから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
【００４２】
支持テーブル３３の側面３３ｄには、図５に示すように、中心軸線Ｌから見てＹ軸の反対方向の位置に、断面Ｌ字型の作動部４２が設けられる。作動部４２は、中心軸線ＬからＹ軸の負の方向へ突出する連結部４２ｄと、連結部４２ｄの自由端部から下方へ突出する第３の作動片４２ｃを有する。なお、第３の作動片４２ｃは、ＹＺ平面上に広がる矩形板とされている。
【００４３】
第１のリニアアクチュエータ３４は、第１の作動片３８ｃの上方に配置された支持片４３ａ及び下方に配置された支持片４３ｂを有する支持部材４３と、支持片４３ａと第１の作動片３８ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ４４と、支持片４３ｂと第１の作動片３８ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ４６とからなる。そして、第１の作動片３８ｃは、ベローズアクチュエータ４４の先端とベローズアクチュエータ４６の先端とで挟み込まれる。また、支持部材４３は、支持片４３ａ，４３ｂを連結させる矩形板状の連結部４３ｃを有しており、連結部４３ｃの支持テーブル３３側の側面は、支持テーブル３３に固定されている。
【００４４】
ベローズアクチュエータ４４は、図８に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ４４ａと、ベローズ４４ａの下端側の開口部を封止する円板状の作動板４４ｂとを備える。ベローズ４４ａの上端側の開口部は支持片４３ａに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ４４の内部空間４４ｃは、ベローズ４４ａと、支持片４３ａと作動板４４ｂとによって密閉され、その気密性は保たれている。
【００４５】
作動板４４ｂの中央部には、上方へ延びるシャフト４４ｄが形成され、このシャフト４４ｄは、支持片４３ａに設けられたボス４３ｃのガイド穴４３ｄに挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板４４ｂの中央部には、第１の作動片３８ｃへ向かって突出する半球面状の押圧部４４ｅが形成され、この押圧部４４ｅは、第１の作動片３８ｃの上面３８ａと当接することによってベローズアクチュエータ４４の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片３８ｃに伝達することができる。
【００４６】
ベローズアクチュエータ４４の内部空間４４ｃからは、配管Ｐ３２が導出され、外部に設けられたサーボ弁４４ｆと接続されている。そして、サーボ弁４４ｆを制御することで、内部空間４４ｃ内の空気を供給及び排出することができ、内部空間４４ｃの気圧の変化に伴って、作動板４４ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
【００４７】
ベローズアクチュエータ４６も、上述のベローズアクチュエータ４４と同様の構成を有し、サーボ弁４６ｆを制御することで作動板４６ｂの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部４６ｅは、第１の作動片３８ｃの下面３８ｂと当接することによって、ベローズアクチュエータ４６の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第１の作動片３８ｃに伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ４６は、ベローズ４６ａ、内部空間４６ｃ、シャフト４６ｄ、を備え、内部空間４６ｃとサーボ弁４６ｆとは配管Ｐ３３で連結されている。
【００４８】
第２のリニアアクチュエータ３６は、図６に示すように、第２の作動片３９ｃの上方に配置された支持片４８ａ及び下方に配置された支持片４８ｂを有する断面コ字型の支持部材４８と、支持片４８ａと第２の作動片３９ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ４９と、支持片４８ｂと第２の作動片３９ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ５１とからなる。そして、第２の作動片３９ｃは、ベローズアクチュエータ４９の先端とベローズアクチュエータ５１の先端とで挟み込まれる。また、支持部材４８は、支持片４８ａと支持片４８ｂとを連結させる矩形板状の連結部４８ｃ有し、連結部４８ｃの支持テーブル３３側の側面は、支持テーブル３３に固定されている。なお、ベローズアクチュエータ４９，５１は、ベローズアクチュエータ４４と同様の構成を有している。
【００４９】
第３のリニアアクチュエータ３７は、図５に示すように、第３の作動片４２ｃのＸ軸方向に配置された支持片５２ａ及びＸ軸と負の方向に配置された支持片５２ｂとを有する断面コ字型の支持部材５２と、支持片５２ａと第３の作動片４２ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ５３と、支持片５２ｂと第３の作動片４２ｃとの間に延在するベローズアクチュエータ５４とからなる。そして、第３の作動片４２ｃは、ベローズアクチュエータ５３の先端とベローズアクチュエータ５４の先端とで挟み込まれる。また、支持部材５２は、支持片５２ａと支持片５２ｂとを連結する矩形板状の連結部５２ｃを有し、連結部５２ｃは、ベースプレート１１の上面１１ａに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ５３，５４は、ベローズアクチュエータ４４と同様の構成を有している。
【００５０】
エアシリンダ６１のロッド６２は、図７に示すように、下端に円筒体６１ａの内周と略同一の径を有する円板状のピストン６２ａを有する。円筒体６１ａの内部空間において、ピストン６２ａよりも上側の内部空間６１ｂ及び下側の内部空間６１ｃからは、それぞれパイプＰ３５，Ｐ３４が導出されている。
【００５１】
次に、チルトステージ３１の動作について説明する。
【００５２】
まず、サーボ弁４４ｆ及びサーボ弁４６ｆを同時に制御し、ベローズアクチュエータ４４の内部空間４４ｃから空気を排出すると共に、ベローズアクチュエータ４６の内部空間４６ｃへ空気を供給する。
【００５３】
空気が供給されることによって内部空間４６ｃの気圧が高まり、作動板４６ｂが上方へ移動する。また、押圧部４６ｅと第１の作動片３８ｃの下面３８ｂが当接しているため、作動板４６ｂの移動に伴って第１の作動片３８ｃも上方へ移動する。
【００５４】
これに対し、空気が排出されることによって内部空間４４ｃの気圧が低下する。更に、押圧部４４ｅと第１の作動片３８ｃの上面３８ａが当接しているため、第１の作動片３８ｃを介してベローズアクチュエータ４６からも上方向の力を受ける。以上によって、作動板４４ｂは、第１の作動片３８ｃを支持しながら、その移動に合わせて上方へ移動する。
【００５５】
図７において二点鎖線で示すように、第１の作動片３８ｃが上方へ移動し、チルトテーブル３２は、滑動面３２ｂと支持面３３ｂとの間の空気膜を介して、Ｙ軸周りに傾動することとなる。第２のリニアアクチュエータ３６においても、第１のリニアアクチュエータ３４と同様に、サーボ弁を制御することによって第２の作動片３９ｃを移動させ、チルトテーブル３２をＸ軸周りに傾動させることができる。
【００５６】
また、パイプＰ３５を介してエアシリンダ６１の内部空間６１ｂを開放し、パイプＰ３４から内部空間６１ｃへ空気を供給することによって、ロッド６２が上方へ移動する。また、パイプＰ３５からエアシリンダ６１の内部空間６１ｂへ空気を供給し、パイプＰ３４を介して内部空間６１ｃを開放することによって、ロッド６２が下方へ移動する。これによって、チルトテーブル３２は、支持テーブル３３を介して鉛直方向へ移動する。
【００５７】
以上によって、チルトテーブル３２は、第１の作動片３８ｃの上下動と第２の作動片３９ｃの上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動させることとなる。従って、第１及び第２の作動片３８ｃ，３９ｃと第１及び第２のリニアアクチュエータ３４，３６との組合せによって、簡単な構造で、載置面３２ａ上に載せられた対象物の三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
【００５８】
更に、第３のリニアアクチュエータ３７を制御することによって第３の作動片４２ｃが移動し、チルトテーブル３２は中心軸線Ｌ周りに回転する。これによって、チルトテーブル３２は、第１及び第２の作動片３８，３９の移動による傾斜角度調整と第３の作動片４２ｃの移動による回動角度調整とが組み合わされることによって、更に複雑な調整が可能となる。
【００５９】
また、例えば対象物として半導体ウェハなどを用いる場合、リニアアクチュエータとして、空気の供給及び排出によって駆動するベローズアクチュエータを用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウェハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。
【００６０】
また、エアシリンダ６１によって、チルトテーブル３２を支持テーブル３３ごと鉛直方向に移動させることができ、対象物の三次元的な傾斜角度調整と相俟って、チルトテーブル３２の高さ位置の調整をも可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施形態に係るチルトステージの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２のリニアアクチュエータの部分拡大図である。
【図４】図１の平面図である。
【図５】第２の実施形態に係るチルトステージの斜視図である。
【図６】図５のチルトステージを別の角度から見た斜視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図７のリニアアクチュエータの部分拡大図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，３１…チルトステージ、２，３２…チルトテーブル、２ａ，３２ａ…載置面、２ｂ，３２…滑動面、３，３３…支持テーブル、３ｂ，３３ｂ…支持面、４，４４…第１のリニアアクチュエータ（第１のアクチュエータ）、６，３６…第２のリニアアクチュエータ（第２のアクチュエータ）、７，３７…第３のリニアアクチュエータ（第３のアクチュエータ）、８，３８ｃ…第１の作動片、９，３９ｃ…第２の作動片、１２，４２ｃ…第３の作動片、２６…回転規制用板バネ、６１…エアシリンダ（移動機構）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置された対象物の傾斜角度調整を行うチルトステージにおいて、
前記対象物を載置する載置面を上面側に有し、球面状の滑動面を下面側に有するチルトテーブルと、
前記滑動面を支持する球面状の支持面を有する支持テーブルと、
一端が前記チルトテーブルに固定される第１の作動片と、
一端が前記チルトテーブルに固定されると共に、鉛直方向に延在する前記滑動面の中心軸線周りに、前記第１の作動片に対して０°及び１８０°を除く角度をなす位置に配置される第２の作動片と、
前記第１及び第２の作動片をそれぞれ鉛直方向に移動させる第１及び第２のアクチュエータと、
を備えることを特徴とするチルトステージ。
【請求項２】
前記第２の作動片は、前記中心軸線周りに、前記第１の作動片に対して直角をなす位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のチルトステージ。
【請求項３】
前記中心軸線周りに回転可能に支持されている前記支持テーブルに一端が固定された第３の作動片と、
前記第３の作動片を水平方向に移動させる第３のアクチュエータと、
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載のチルトステージ。
【請求項４】
前記第１〜第３のアクチュエータは、気体の供給及び排出によって駆動するベローズであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のチルトステージ。
【請求項５】
前記チルトテーブルと前記支持テーブルとは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネによって連結されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のチルトステージ。
【請求項６】
前記支持テーブルを鉛直方向に移動させる移動機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のチルトステージ。
【請求項７】
前記移動機構は、エアシリンダであることを特徴とする請求項６記載のチルトステージ。
【請求項１】
載置された対象物の傾斜角度調整を行うチルトステージにおいて、
前記対象物を載置する載置面を上面側に有し、球面状の滑動面を下面側に有するチルトテーブルと、
前記滑動面を支持する球面状の支持面を有する支持テーブルと、
一端が前記チルトテーブルに固定される第１の作動片と、
一端が前記チルトテーブルに固定されると共に、鉛直方向に延在する前記滑動面の中心軸線周りに、前記第１の作動片に対して０°及び１８０°を除く角度をなす位置に配置される第２の作動片と、
前記第１及び第２の作動片をそれぞれ鉛直方向に移動させる第１及び第２のアクチュエータと、
を備えることを特徴とするチルトステージ。
【請求項２】
前記第２の作動片は、前記中心軸線周りに、前記第１の作動片に対して直角をなす位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のチルトステージ。
【請求項３】
前記中心軸線周りに回転可能に支持されている前記支持テーブルに一端が固定された第３の作動片と、
前記第３の作動片を水平方向に移動させる第３のアクチュエータと、
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載のチルトステージ。
【請求項４】
前記第１〜第３のアクチュエータは、気体の供給及び排出によって駆動するベローズであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のチルトステージ。
【請求項５】
前記チルトテーブルと前記支持テーブルとは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネによって連結されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のチルトステージ。
【請求項６】
前記支持テーブルを鉛直方向に移動させる移動機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のチルトステージ。
【請求項７】
前記移動機構は、エアシリンダであることを特徴とする請求項６記載のチルトステージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１６４２４５（Ｐ２００９−１６４２４５Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４０３０８（Ｐ２００７−３４０３０８）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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