特開 2020-112516 コンプライアント機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-112516(P2020-112516A)

(43)【公開日】2020年7月27日

(54)【発明の名称】コンプライアント機構

(51)【国際特許分類】

   G12B 5/00 20060101AFI20200626BHJP

   B23Q 1/34 20060101ALI20200626BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20200626BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20200626BHJP

   B23Q 5/28 20060101ALN20200626BHJP

   B23Q 1/01 20060101ALN20200626BHJP

【ＦＩ】

   G12B5/00 T

   B23Q1/34 Z

   H01L21/68 K

   G03F7/20 521

   B23Q5/28 B

   B23Q1/01 T

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-5437(P2019-5437)

(22)【出願日】2019年1月16日

(71)【出願人】

【識別番号】514150181

【氏名又は名称】大銀微系統股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＷＩＮ ＭＩＫＲＯＳＹＳＴＥＭ ＣＯＲＰ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】李鈞翔

(72)【発明者】

【氏名】范智凱

(72)【発明者】

【氏名】張宇榮

【テーマコード（参考）】

2F078

2H197

3C048

5F131

【Ｆターム（参考）】

2F078CA01

2F078CA06

2F078CA08

2F078CB05

2F078CB12

2F078CC04

2F078CC07

2F078CC11

2H197CD12

2H197CD13

2H197FB03

2H197HA03

2H197JA02

2H197JA03

3C048BB12

3C048BB20

3C048CC11

3C048DD26

5F131CA32

5F131CA45

5F131CA46

5F131CA47

5F131CA62

5F131EA02

5F131EA14

5F131EA22

5F131EA23

5F131FA13

5F131FA14

5F131FA17

5F131FA32

5F131FA33

(57)【要約】

【課題】 本発明はコンプライアント機構を提供することを課題とする。
【解決手段】 コンプライアント機構は、シャーシと、シャーシと互いに隔たれたテーブルと、シャーシとテーブルとの間に橋設され、それぞれがシャーシに固定された第１胴部と、第１胴部と互いに隔たれ、テーブルと連結された第２胴部と、第１撓性部及び第２撓性部のそれぞれにより第１胴部及び第２胴部と連結され、その中で、第１撓性部と第２撓性部は異なる次元上の弾性を有している、第３胴部とを有する、複数のコンプライアントユニットとが含まれる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャーシと、
前記シャーシと互いに隔たれたテーブルと、
前記シャーシと前記テーブルとの間に橋設され、それぞれが前記シャーシに固定された第１胴部と、前記第１胴部と互いに隔たれ、前記テーブルと連結された第２胴部と、第１撓性部及び第２撓性部のそれぞれにより前記第１胴部及び前記第２胴部と連結され、その中で、前記第１撓性部と前記第２撓性部は異なる次元上の弾性を有している、第３胴部とを有する、複数のコンプライアントユニットと、を含むことを特徴とするコンプライアント機構。

【請求項2】

各前記第２胴部は、それぞれが円弧状ブロック及び前記円弧状ブロックの凹弧側に凹設された溝を有し、且つ各前記第２胴部の溝が互いに順次繋ぎ合わされて円環状を呈するようにさせていることを特徴とする請求項１に記載のコンプライアント機構。

【請求項3】

前記テーブルは、各前記第２胴部間の間に位置するテーブル体と、前記テーブル体に突設され、且つ円環状を呈するように連結された前記溝中に嵌合接続される円環状のほぞとを有することを特徴とする請求項２に記載のコンプライアント機構。

【請求項4】

前記ほぞの内・外側円環面の形状及び前記溝の溝壁の両側の形状は同じテーパー状を呈していることを特徴とする請求項３に記載のコンプライアント機構。

【請求項5】

前記第３胴部は開口を有し、前記第１撓性部は前記第３胴部の開口中に位置し、
前記第１撓性部は第１結合部材、第１可撓性部材及び２つの第２可撓性部材を有し、前記第１可撓性部材は前記第１結合部材と前記第２胴部との間に橋設され、各前記第２可撓性部材はそれぞれ前記第３胴部の開口の内側壁面と前記第１結合部材との間に橋設されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のコンプライアント機構。

【請求項6】

前記コンプライアントユニットに含まれる第３胴部の数は２つであり、また前記第１撓性部の数を２つにして、且つ各前記第１撓性部を各前記第３胴部の開口中に異なる次元の弾性を提供する方式で別々に設置することを特徴とする請求項５に記載のコンプライアント機構。

【請求項7】

前記第１胴部は開口を有し、前記第２撓性部は前記第１胴部の開口中に位置し、
前記第２撓性部は第２結合部材、第３可撓性部材及び２つの第４可撓性部材を有し、前記第３可撓性部材は前記第２結合部材と前記第３胴部の外側壁面との間に橋設され、各前記第４可撓性部材はそれぞれ前記第１胴部の開口の内側壁面と第２結合部材との間に橋設されることを特徴とする請求項６に記載のコンプライアント機構。

【請求項8】

前記第１胴部が有する開口の数は２つであり、また前記第２撓性部の数を２つにして、且つ各前記第２撓性部を各前記第１胴部の開口中に異なる次元の弾性を提供する方式で別々に設置することを特徴とする請求項７に記載のコンプライアント機構。

【請求項9】

前記テーブルと前記シャーシとの間に設置されて前記テーブルを駆動させるための第１駆動ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のコンプライアント機構。

【請求項10】

前記駆動ユニットはエンコーダー及び複数のリニアモーターを含むことを特徴とする請求項９に記載のコンプライアント機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はモーションプラットフォームに関し、特にコンプライアント機構に関するものであり、それはショートストロークの精密定位プラットフォームに応用することでモーション精度及びレスポンス速度を向上させることができる。

【背景技術】

【0002】

ナノメートルサイズの半導体技術の発展に伴い、半導体設備製造業者においては高精度・ハイレスポンスを具備する設備の技術的な研究開発が目標とされ続けており、その中で、広く測定設備の構成ユニットとされているモーションプラットフォームは、高速の運動速度が提供可能である一方で、慣性の作用のため、運動中の物体を極めて短い時間内に精確な位置上で停止させることは実際のところ困難であり、さらに一般的には、完全に停止する前の揺れ動く程度が大きいほど、相対的に整定に要する時間は大きくなるため、精確な位置上への迅速な定位が難しくなる。

【0003】

周知技術では、運動物の慣性が招く整定の難しさを払拭するために、コンプライアント機構によって移動後に生じる運動誤差に対する補償を提供することで、整定時間を低減させるとともに精度の向上を期待するものが開示されており、こうした周知技術は確かに運動物に対して運動位置誤差の補償を提供することができるものの、コンプライアント機構自体の精度を確保するために、周知のコンプライアント機構では柔軟性を提供するための各構成部位が全て一体成形されるため、これが周知のコンプライアント機構の製造難易度を高くしており、また高コンプライアント構成の一部に弾性疲労が生じて補修を要する場合には、周知のコンプライアント機構が一体成形であるため、機構全体を取り外して交換するほかなく、資源を有効利用することができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そのため、本発明は、分離可能な幾つかの独立したコンプライアントユニットで構成され、製造、組立加工や補修に便利なコンプライアント機構を提供することを主な目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明が提供するコンプライアント機構は、シャーシと、シャーシと互いに隔たれたテーブルと、シャーシとテーブルとの間に橋設され、それぞれがシャーシに固定された第１胴部と、第１胴部と互いに隔たれ、テーブルと連結された第２胴部と、第１撓性部及び第２撓性部のそれぞれにより第１胴部及び第２胴部と連結され、その中で、第１撓性部と第２撓性部は異なる次元上の弾性を有している、第３胴部とを有する、複数のコンプライアントユニットとが含まれる。

【0006】

その中で、第３胴部は開口を有し、第１撓性部は第３胴部の開口中に位置し、第１撓性部は第１結合部材、第１可撓性部材及び２つの第２可撓性部材を有し、第１可撓性部材は第１結合部材と第２胴部との間に橋設され、各第２可撓性部材はそれぞれ第３胴部の開口の内側壁面と第１結合部材との間に橋設される。

【0007】

その中で、第１胴部は開口を有し、第１撓性部は第１胴部の開口中に位置し、第２撓性部は第２結合部材、第３可撓性部材及び２つの第４可撓性部材を有し、第３可撓性部材は第２結合部材と第３胴部の外側壁面との間に橋設され、各第４可撓性部材はそれぞれ第１胴部の開口の内側壁面と第２結合部材との間に橋設される。

【0008】

その中で、第１胴部、第２胴部、第３胴部、第１撓性部及び第２撓性部の相対的な位置、数、形状又は構造は、上記の内容に限らず、実際の状況に応じて変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施例の立体組立図である。

【図2】本発明の第１実施例の分解立体図である。

【図3】本発明の第１実施例における図２のコンプライアントユニットの立体概略図である。

【図4】本発明の第１実施例における図３の別の画角の概略図である。

【図5】本発明の第１実施例の平面図である。

【図6】本発明の第１実施例における図５の切断線６−６の断面図である。

【図7】本発明の第１実施例における図５の切断線７−７の断面図である。

【図8】本発明の第２実施例の分解立体図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0010】

図１〜図７を参照して、本発明の第１実施例が提供するコンプライアント機構は、シャーシ１０と、シャーシ１０と互いに隔たれたテーブル２０と、シャーシ１０とテーブル２０との間に橋設された複数のコンプライアントユニット３０とが含まれる。本実施例中、コンプライアントユニット３０の数は４つであり、且つモジュール化設計されており、シャーシ１０及びテーブル２０と組み合わせて一体型部材にすることができ、且つコンプライアントユニット３０のそれぞれはいずれも単独で交換可能である。コンプライアントユニット３０のうちの１つが疲労破損した場合には、保守担当者がそのコンプライアントユニット３０を取り換えればよく、コンプライアント機構全体を交換する必要がないため、コンプライアント機構のメンテナンスコストが大幅に低減されると同時に、メンテナンス・調整の利便性も向上する。

【0011】

各コンプライアントユニット３０はそれぞれがシャーシ１０に固定された第１胴部３１と、第１胴部３１と互いに隔たれ、テーブル２０と連結された第２胴部３２と、第１胴部３１と第２胴部３２との間にそれぞれ位置し、且つ互いに隔たれた２つの第３胴部３３と、各第３胴部３３及び第２胴部３２にそれぞれ連結された２つの第１撓性部３４と、各第３胴部３３及び第１胴部３１にそれぞれ連結された２つの第２撓性部３５とを含み、その中で、テーブル２０の移動方向を制限するための、第１撓性部３４と第２撓性部３５の配置位置及び方向に基づく異なる次元上の弾性（例えばＸ軸の次元Ａ１、Ｙ軸の次元Ａ２）を有する。本実施例において、具体的には、第２胴部３２と連結される各第１撓性部３４がそれぞれＡ１及びＡ２の次元の異なる弾性を提供し、第１胴部３１と連結される各第２撓性部３５がそれぞれＡ１及びＡ２方向の次元の異なる弾性を提供し、これにより、各第３胴部３３が第１胴部３１、第２胴部３２との間でいずれとも次元方向の異なる２つの弾性を得ることができる。また部材間の結合における空間状態については、第１胴部３１に２つの開口３１１を備えて、それぞれに次元の異なる弾性を有する各第２撓性部３５を収容させて設けており、また各第３胴部３３それぞれに、次元の異なる弾性を有する各第１撓性部３４を収容させて設けるための開口３３３を備えている。

【0012】

各第２胴部３２は、それぞれが円弧状ブロック３２１及び円弧状ブロック３２１の凹弧側に凹設された溝３２２を有し、且つ各第２胴部３２の溝３２２が互いに順次繋ぎ合わされて円環状を呈するようにさせている。テーブル２０は、各第２胴部３２間の間に位置するテーブル体２１と、テーブル体２１に突設され、且つ円環状を呈するように連結された溝３２２中に嵌合接続される円環状のほぞ２２とを有する。その中で、ほぞ２２の内・外側円環面の形状及び溝３２２の溝壁の両側の形状は同じテーパー状を呈している。

【0013】

第１撓性部３４は第１結合部材３４１、２つの第１可撓性部材３４２及び２つの第２可撓性部材３４３を有し、第１可撓性部材３４２は第１結合部材３４１と第２胴部３２との間に橋設され、各第２可撓性部材３４３はそれぞれ第３胴部３３の開口３３３の内側壁面と第１結合部材３４１との間に橋設される。詳述すると、第１撓性部３４の２つの第１可撓性部材３４２は、第２可撓性部材３４３と並列方式で第３胴部３３の開口３３３中に配置され、且つそれぞれ対応する第１結合部材３４１、第２胴部３２及び第３胴部３３の開口３３３の内側壁面に連結される。その中で、第１可撓性部材３４２及び第２可撓性部材３４３の相対的な位置、数、形状又は構造は、上記の実施例が開示するものに限らず、実際の状況に応じて変えることができる。

【0014】

また、第１可撓性部材３４２及び第２可撓性部材３４３のそれぞれには、耐変形能を向上させるための補強リブ３４４が一体に凸設されている。

【0015】

第２撓性部３５が有する第２結合部材３５１、第３可撓性部材３５２及び第４可撓性部材３５３は、いずれも第１撓性部３４の部材と同一であり、異なる点として、第１撓性部３４では第３可撓性部材３５２が第２結合部材３５１と第３胴部３３の外側壁面との間に橋設され、各第４可撓性部材３５３が第１胴部３１の開口の内側壁面と第２結合部材３５１との間に橋設される。また、第３可撓性部材３５２及び第４可撓性部材３５３のそれぞれには、耐変形能を向上させるための補強リブ３５４が一体に凸設されている。

【0016】

本実施例中、コンプライアントユニット３０はモジュール化設計であるため、製造、組立及び取り外しが容易になる作用を有しており、４つのコンプライアントユニット３０は、互いに嵌合される方式によってテーブル２０を嵌入して固定することができると同時に、ほぞ２２と溝３２２の対応し合う構造設計によってテーブル２０が自動的にコンプライアントユニット３０上に調整されて嵌合されることを実現可能にしている。その後は、調整ねじ（図示しない）を用いて各コンプライアントユニット３０とテーブル２０との間を精確に微調整し、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）、ヨー（Ｙａｗ）、ロール（Ｒｏｌｌ）の角度誤差を改善することにより、組立精度を向上させる。

【0017】

テーブル２０とシャーシ１０との間は駆動ユニット４０を有し、駆動ユニット４０はエンコーダー４１及び複数のリニアモーター４２を含む。

【0018】

上記部材の構成により、本発明のコンプライアント機構は、使用において、ロングストロークの高速移動後、慣性の作用により極めて短い時間内に所定の精確な位置で停止させることができない場合に、各コンプライアントユニット３０の第１撓性部３４及び第２撓性部３５とリニアモーター４２との組み合わせによって、移動後のテーブル２０に対して運動誤差の補償を行うことで、整定時間を低減し、生産効率を向上させるという目的を達成することができる。

【実施例2】

【0019】

図８が示す通り、本発明の第２実施例は、コンプライアントユニット３０の数が８つであるという点が第１実施例とは主に異なり、同様に互いに嵌合される方式によってテーブル２０を嵌入して固定する。また、コンプライアントユニット３０は、シャーシ１０に固定された第１胴部３１と、第１胴部３１と互いに隔たれ、テーブル２０と連結された第２胴部３２と、第１撓性部３４及び第２撓性部３５のそれぞれにより第１胴部３１及び第２胴部３２と連結される第３胴部３３とを有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【外国語明細書】

2020112516000001.pdf