特開 2024-180008 ローラ保持器、ローラ保持器の連結体、クロスローラガイド及びステージ装置

(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】P2024180008

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】ローラ保持器、ローラ保持器の連結体、クロスローラガイド及びステージ装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/04 20060101AFI20241219BHJP

   F16C 33/51 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

F16C29/04

F16C33/51

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023099407

(22)【出願日】2023-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 保尚

(72)【発明者】

【氏名】明野 公信

(72)【発明者】

【氏名】安部 勇仁

【テーマコード（参考）】

3J104

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J104AA16

3J104AA19

3J104AA25

3J104AA30

3J104AA33

3J104AA65

3J104AA70

3J104AA73

3J104AA74

3J104AA76

3J104BA15

3J104BA16

3J104DA03

3J104EA07

3J104EA10

3J701AA13

3J701AA24

3J701AA33

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA64

3J701BA36

3J701BA45

3J701FA04

3J701GA60

(57)【要約】

【課題】ローラとガイドレールとを適切に接触させることができるローラ保持器の連結体、クロスローラガイド及びステージ装置を提供する。
【解決手段】ローラ保持器の連結体は、それぞれがローラを収容する複数のローラ保持器が連結されたものであって、各ローラ保持器は、ベース部と、前記ベース部の一端に設けられた第１ブロックと、前記ベース部の他端に設けられた第２ブロックと、を有し、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間のローラ収容部にローラを収容し、前記第１ブロックの外側の端面及び前記第２ブロックの外側の端面にそれぞれ連結部が設けられる。複数のローラ保持器の前記ローラ収容部に収容されたローラが連結軸回りの回転を含む異なる軸で回転するように、前記複数のローラ保持器の前記連結部同士が連結される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれがローラを収容する複数のローラ保持器が連結された連結体であって、
各ローラ保持器は、
ベース部と、
前記ベース部の一端に設けられた第１ブロックと、
前記ベース部の他端に設けられた第２ブロックと、
を有し、
前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間のローラ収容部にローラを収容し、
前記第１ブロックの外側の端面及び前記第２ブロックの外側の端面にそれぞれ連結部が設けられ、
複数のローラ保持器の前記ローラ収容部に収容されたローラが連結軸回りの回転を含む異なる軸で回転するように、前記複数のローラ保持器の前記連結部同士が連結される、ローラ保持器の連結体。

【請求項2】

前記第１ブロックの外側の端面に設けられた連結部は突起部であり、
前記第２ブロックの外側の端面に設けられた連結部は係合溝であり、
前記係合溝の方向がローラの回転軸に対し、直交する方向に形成され、
前記複数のローラ保持器の前記突起部と前記係合溝とが連結されている、請求項１に記載のローラ保持器の連結体。

【請求項3】

前記第１ブロック及び前記第２ブロックの側面に潤滑剤保持用の凹部が形成されている、請求項１又は２に記載のローラ保持器の連結体。

【請求項4】

前記複数のローラ保持器は、それぞれ、一対のガイドレールの一方の走行によって受けるラジアル荷重の方向に移動可能である、請求項１又は２に記載のローラ保持器の連結体。

【請求項5】

平行に配置され、対向する面の各々にＶ溝が形成された一対のガイドレールと、
前記ガイドレール間に配置された請求項１に記載のローラ保持器の連結体と、
を備えるクロスローラガイド。

【請求項6】

請求項５に記載のクロスローラガイドと、
前記一対のガイドレールの一方に連結された固定プレートと、
前記一対のガイドレールの他方に連結された、水平移動可能なテーブルと、
を備えるステージ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ローラ保持器、ローラ保持器の連結体、クロスローラガイド及びステージ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

荷電粒子ビーム描画装置は、ステージ装置がマスクの位置を調整しながら、マスクに所定のパターンを描画する。ステージ装置として使用される直動ステージは、ガイドレール、複数のローラ、及び複数のローラを保持する長板状の保持器（ローラゲージ）を有し、各部の摩耗を低減する目的で潤滑剤が用いられている。

【0003】

潤滑剤の粘度が高い場合、ローラが潤滑剤を乗り上げる際に微振動が生じ、ステージ位置測定精度が低下し、描画精度が劣化するという問題があった。そのため、ステージ装置に使用される潤滑剤は、真空用オイル等の低粘度のものが好ましい。

【0004】

しかし、真空用オイル（低粘度潤滑剤）は、ガイドレールとローラとの間に長時間滞在させておくことが難しく、オイル供給頻度が高くなる傾向があった。オイル供給頻度を下げるために、ローラゲージにオイル保持用のポケットを設ける対策が知られているが、オイル保持ポケットを設けるためにローラゲージの断面積（厚み）は大きくなり、剛性が高くなる。ローラゲージの剛性が高い場合、ガイドレールとローラとが適切に接触することが阻害され、ガイドレールとローラとの間に意図しない隙間が生じ、ステージの姿勢安定性やステージ自体の剛性に影響を及ぼすという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００－１１０８３号公報

【特許文献2】特開平９－０１４２７１号公報

【特許文献3】特開２０１１－１６３４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、ローラとガイドレールとを適切に接触させることができるローラ保持器の連結体、クロスローラガイド及びステージ装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によるローラ保持器の連結体は、それぞれがローラを収容する複数のローラ保持器が連結された連結体であって、各ローラ保持器は、ベース部と、前記ベース部の一端に設けられた第１ブロックと、前記ベース部の他端に設けられた第２ブロックと、を有し、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間のローラ収容部にローラを収容し、前記第１ブロックの外側の端面及び前記第２ブロックの外側の端面にそれぞれ連結部が設けられ、複数のローラ保持器の前記ローラ収容部に収容されたローラが連結軸回りの回転を含む異なる軸で回転するように、前記複数のローラ保持器の前記連結部同士が連結されるものである。

【0008】

本発明の一態様によるクロスローラガイドは、平行に配置され、対向する面の各々にＶ溝が形成された一対のガイドレールと、前記ガイドレール間に配置された上記ローラ保持器の連結体と、を備えるものである。

【0009】

本発明の一態様によるステージ装置は、上記クロスローラガイドと、前記一対のガイドレールの一方に連結された固定プレートと、前記一対のガイドレールの他方に連結された、水平移動可能なテーブルと、を備えるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ローラとガイドレールとを適切に接触させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るステージ装置を有する荷電粒子ビーム描画装置の概略構成図である。

【図2】ステージ装置の構成の一例を示す斜視図である。

【図3】ステージ装置の概略構成図である。

【図4】ローラ保持器の斜視図である。

【図5】図４のＡ矢視図である。

【図6】ローラを収容したローラ保持器の斜視図である。

【図7】ローラ保持器を連結した状態を示す図である。

【図8】ローラ保持器の回転を説明する図である。

【図9】クロスローラガイドの断面図である。

【図10】図１０Ａは別の実施形態に係るローラ保持器の斜視図であり、図１０Ｂは連結部品の斜視図である。

【図11】ローラ保持器の連結方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本発明の実施形態によるステージ装置３を有する荷電粒子ビーム描画装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す荷電粒子ビーム描画装置は、例えば、処理対象（マスクＷ）に電子ビームを照射して所定のパターンを描画する。なお、本実施形態は、描画装置の他、露光装置、電子顕微鏡、光学顕微鏡等の電子ビーム（荷電粒子ビーム）や光を処理対象に照射する装置であってもよい。従って、処理対象は、マスクの他、半導体基板等であってもよい。

【0013】

図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置は、チャンバ１、電子源２、ステージ装置３、及びレーザ測長部４を備える。チャンバ１は、内部が真空引きされ、ステージ装置３を収容する。電子源２は、チャンバ１の天井部に設けられ、マスクＷに電子ビームを照射する。ステージ装置３は、複数のスペーサ６に支持されている。

【0014】

ステージ装置３は、ＸＹステージ３１、Ｚステージ３２及びトップステージ３３を有し、トップステージ３３上に載置されたマスクＷの位置を調整する。

【0015】

図２に示すように、ＸＹステージ３１は、Ｘ軸、Ｙ軸方向に延在するクロスローラガイドＧを有し、Ｚステージ３２及びトップステージ３３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。具体的には、クロスローラガイドＧ１によりＺステージ３２及びトップステージ３３をＸ軸方向に移動させることができる。また、クロスローラガイドＧ２により、Ｚステージ３２及びトップステージ３３をＹ軸方向に移動させることができる。

【0016】

Ｚステージ３２は、トップステージ３３をＺ軸方向に移動させることができる。これにより、トップステージ３３を、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動させ、マスクＷを所望の位置に配置することができる。

【0017】

レーザ測長部４（図１参照）は、トップステージ３３の位置を測定する。レーザ測長部４による測定結果に基づいて、トップステージ３３の位置がフィードバック制御される。トップステージ３３の位置制御を行いながら、マスクＷに電子ビームを照射し、パターンを描画する。

【0018】

図３は、図２のＹ方向から見た図である。図３において、Ｚステージ３２は省略されている。クロスローラガイドＧ（Ｇ２）は、ガイドレール４１，４２と、ガイドレール４１とガイドレール４２との間に配置された複数のローラＲと、ローラＲを保持するローラ保持器１０（図４～図６参照）とを備える。ガイドレール４１，４２からなるレールセットは、少なくとも２組設けられる。ガイドレール４１，４２は角柱状であり、平行に配置され、対向する面の各々にＶ溝が形成されている。

【0019】

ガイドレール４１は、ＸＹステージ３１の下部（固定プレート）に連結されている。ガイドレール４２は、ＸＹステージ３１の上部（水平移動可能なテーブル）に連結されている。ＸＹステージ３１の上部およびガイドレール４２は、ローラＲが転がることによりＹ軸方向に移動する。ＸＹステージ３１の下部及びガイドレール４１は移動しない。

【0020】

図４，図５に示すように、ローラ保持器１０は、平面視矩形の板状のベース部１１と、ベース部１１の長手方向の両端に設けられた第１ブロック１２及び第２ブロック１３とを備える。第１ブロック１２、第２ブロック１３及びベース部１１の中央部で囲まれた領域がローラ収容部Ｓになっている。以下、ベース部１１の長手方向、ベース部１１の短手方向を、それぞれ、「長手方向」、「短手方向」として記載する。

【0021】

第１ブロック１２の長手方向外側の端面１２ａにはフランジ付きの突起部１６（連結部）が設けられている。第１ブロック１２の短手方向外側の側面には、潤滑剤を保持するための凹部１４ａが形成されている。凹部１４ａの一端はローラ収容部Ｓに連なっている。

【0022】

第１ブロック１２の長手方向内側の側面１２ｂは、ローラ収容部Ｓに面しており、ローラＲの外形にあわせて湾曲している。側面１２ｂ（内周面）には、潤滑剤を保持するための溝１８ａが形成されている。溝１８ａはベース部１１の主面と平行である。図５は、２本の溝１８ａが形成されている例を示しているが、溝１８ａの本数は１本でもよく、３本以上でもよい。

【0023】

第１ブロック１２の上面１２ｃには、後述する留め具１９（図６参照）を取り付けるための凹部１５ａが形成されている。

【0024】

第２ブロック１３の長手方向外側の端面１３ａにはアリ溝状（断面略Ｔ字状）の係合溝１７（連結部）が、ローラＲの回転軸に直交する方向に形成されている。第２ブロック１３の短手方向外側の側面には、潤滑剤を保持するための凹部１４ｂが形成されている。凹部１４ｂの一端はローラ収容部Ｓに連なっている。

【0025】

第２ブロック１３の長手方向内側の側面１３ｂは、ローラ収容部Ｓに面しており、ローラＲの外形にあわせて湾曲している。側面１３ｂには、潤滑剤を保持するための溝１８ｂが形成されている。溝１８ｂはベース部１１の主面（ローラＲの回転軸に直交する面）と平行である。図４は、２本の溝１８ｂが形成されている例を示しているが、溝１８ｂの本数は１本でもよく、３本以上でもよい。

【0026】

第２ブロック１３の上面１３ｃには、凹部１５ｂが形成されている。

【0027】

図６に示すように、ローラ収容部Ｓに、略円柱状のローラＲを配置する。ベース部１１の短手方向の幅はローラＲの直径より小さくなっており、ローラＲの側周面は、第１ブロック１２及び第２ブロック１３の側面より外側に張り出す。

【0028】

第１ブロック１２と第２ブロック１３とをわたすように棒状の留め具１９を配置する。留め具１９の一端部を凹部１５ａに嵌め込み、ボルト等の締結部材（図示略）を用いて、留め具１９と第１ブロック１２とを締結する。留め具１９の他端部を凹部１５ｂに嵌め込み、ボルト等の締結部材（図示略）を用いて、留め具１９と第２ブロック１３とを締結する。これにより、ローラ保持器１０はローラＲを保持することができる。ローラ保持器１０に保持されたローラＲは回転（自転）可能になっている。

【0029】

留め具１９の締結部材にボルトを使用する場合、第１ブロック１２、第２ブロック１３のそれぞれに、凹部１５ａ、１５ｂからベース部１１の下面までを貫通するボルト挿通孔（図示略）を形成する。このボルト挿通孔に挿通したボルトで留め具１９の端部を第１ブロック１２及び第２ブロック１３に対し固定する。

【0030】

ローラ保持器１０及び留め具１９の材料には、ＰＥＥＫ材等の樹脂を用いることができる。例えば、直方体形状の樹脂にローラ収容部Ｓに対応する凹部や、潤滑剤保持用の溝などを加工することで、ローラ保持器１０を作製できる。ローラＲの材料には、超硬合金等を用いることができる。

【0031】

ローラ保持器１０の寸法は、使用するローラＲのサイズに応じて適宜決定すればよい。例えば、ベース部１１の長手方向の長さは１８ｍｍ、短手方向の長さは８ｍｍ、厚みは１ｍｍ程度である。

【0032】

ローラＲを保持したローラ保持器１０を複数準備する。１つのローラ保持器１０の突起部１６を、別のローラ保持器１０の係合溝１７に係合させ、ローラ保持器１０同士を連結する。これを繰り返すことで、図７に示すような、ローラ保持器１０の連結体１００を得る。

【0033】

ローラ保持器１０の連結体１００は、ガイドレール４１のＶ溝とガイドレール４２のＶ溝との間に配置される。ローラＲの側周面は、ガイドレール４１のＶ溝の上側の斜面及びガイドレール４２のＶ溝の下側の斜面に接触する。あるいはまた、ローラＲの側周面は、ガイドレール４１のＶ溝の下側の斜面及びガイドレール４２のＶ溝の上側の斜面に接触する（図９参照）。

【0034】

図７は、ガイドレール４１のＶ溝の上側の斜面及びガイドレール４２のＶ溝の下側の斜面に接触するローラＲと、ガイドレール４１のＶ溝の下側の斜面及びガイドレール４２のＶ溝の上側の斜面に接触するローラＲとが交互に配置される例を示しているが、ローラＲの配置方法はこれに限定されない。

【0035】

ＸＹステージ３１の上部に走行軸方向の力が加わることで、ガイドレール４２が走行軸方向に進行する。このとき、ローラＲは自転し、ガイドレール４２を搬送する。

【0036】

本実施形態では、突起部１６を係合溝１７に係合させてローラ保持器１０同士が１列に連結されている。そのため、図８に示すように、ローラ保持器１０は、それぞれ独立に、走行軸ＴＡ（連結方向の軸）を中心に回転可能になっている。また、図９に示すように、ローラ保持器１０は、ラジアル荷重方向ＬＤ１に移動（並進）可能になっている。そのため、各ローラ保持器１０に収容されたローラＲは、互いに異なる軸で回転（自転）可能になっている。なお、ローラ保持器１０とガイドレールとの接触に伴う意図しない摩耗を避けるために、ローラ保持器１０は、ローラＲの回転軸方向ＬＤ２への移動（並進）はできないようになっている。

【0037】

ガイドレール４１のＶ溝面は、加工時のレール材変形、工具や加工機の精度等の影響で微小な角度変動や真直度変動が生じる。このような角度変動や真直度変動が生じた場合でも、ガイドレール４１のＶ溝面の角度に追従するようにローラ保持器１０が走行軸回りに回転することで、ローラＲとＶ溝面との間の角度差を吸収し、ローラＲとＶ溝面との良好な接触を維持し、ステージの姿勢安定性の向上やステージ自体の剛性の安定化により、ステージの停止・振動リスクを排除することができる。

【0038】

また、ローラ収容部Ｓの穴加工位置が設計位置からずれた場合であっても、ローラ保持器１０がラジアル荷重方向に並進することで、ローラＲとＶ溝面との間で、適切な接触を実現できる。

【0039】

また、ローラ保持器１０は、第１ブロック１２及び第２ブロック１３を有した厚みのある構成であり、凹部１４ａ、１４ｂや溝１８ａ、１８ｂなど、十分な潤滑剤を保持する領域を容易に形成できる。そのため、真空用オイル等の低粘度の潤滑剤を使用する場合であっても、オイル供給頻度を低減し、メンテナンスのコストを削減できる。

【0040】

１個のローラ保持器１０には１個のローラＲが収容されることが好ましいが、２個以上のローラＲが収容されるようにしてもよい。例えば、直方体形状の樹脂にローラ収容部に対応する複数の凹部を加工することで、複数のローラを収容するローラ保持器を作製できる。

【0041】

上記実施形態では、１つのローラ保持器１０の突起部１６を、別のローラ保持器１０の係合溝１７に係合させ、ローラ保持器１０同士を連結する構成について説明したが、ローラ保持器１０の連結構造はこれに限定されない。

【0042】

例えば、図１０Ａに示すように、突起部１６を省略し、第１ブロック１２及び第２ブロック１３の長手方向外側の端面にそれぞれ係合溝１７（連結部）を形成したローラ保持器１０Ａとし、図１０Ｂに示すような連結部品５０を用いてローラ保持器１０Ａを連結してもよい。

【0043】

連結部品５０は、円柱状の軸部５１と、軸部５１の両端に設けられたフランジ部５２とを有する。

【0044】

図１１に示すように、１つのローラ保持器１０Ａの係合溝１７に、連結部品５０の一方のフランジ部５２を係合させる。そして、他のローラ保持器の１０Ａの係合溝１７に、連結部品５０の他方のフランジ部５２を係合させる。このようにして、ローラ保持器１０Ａ同士を連結することができる。

【0045】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ チャンバ
２ 電子源
３ ステージ装置
４ レーザ測長部
６ スペーサ
１０、１０Ａ ローラ保持器
１１ ベース部
１２ 第１ブロック
１３ 第２ブロック
１６ 突起部（連結部）
１７ 係合溝（連結部）
１９ 留め具
３１ ＸＹステージ
３２ Ｚステージ
３３ トップステージ
４１，４２ ガイドレール
１００ ローラ保持器の連結体
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ クロスローラガイド
Ｒ ローラ
Ｓ ローラ収容部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】