JP7550828B2 - DEFORMATION APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING ARTICLE - Google Patents
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Description
本発明は、物体を変形させる変形装置、それを用いた露光装置、および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a deformation device that deforms an object, an exposure device that uses the same, and a method for manufacturing an article.
物体における複数の箇所の各々を駆動して変位させることで当該物体を所望の形状に変形させる変形装置が知られている。変形装置の1つの例としては、天文分野で用いられる大型望遠鏡等に搭載される可変鏡装置が挙げられる。可変鏡装置は、光の反射面を有するミラーを多点で支え、アクチュエータにより各点を駆動して変位させることによりミラーを所望の形状に変形させるものであり、天文観測時における大気の揺らぎ等の影響を補正する補正光学系の構成要素として用いられる。特許文献1には、複数のアクチュエータを用いてミラーを変形させる可変形鏡が開示されている。 Deformation devices are known that drive and displace multiple points on an object to deform the object into a desired shape. One example of a deformation device is a deformable mirror device mounted on large telescopes used in the field of astronomy. A deformable mirror device supports a mirror having a light-reflecting surface at multiple points, and deforms the mirror into a desired shape by driving and displacing each point with an actuator. It is used as a component of a correction optical system that corrects the effects of atmospheric turbulence during astronomical observations. Patent Document 1 discloses a deformable mirror that deforms a mirror using multiple actuators.
また、変形装置の他の例として、半導体デバイス等を製造するための露光装置に搭載される光学補正装置が挙げられる。光学補正装置は、例えば、露光装置に設けられた光学素子を変形させることによって露光装置の光学特性を補正するものである。特許文献2には、複数のアクチュエータを用いて平行平面板ガラスを変形させることによって、投影光学系の収差や、基板に形成されているパターンの歪みなどによって生じうるオーバーレイ誤差を補正することが開示されている。特許文献3には、複数のアクチュエータを用いて、スリット状の照明光を規定するための可変ブレードを変形することが開示されている。 Another example of a deformation device is an optical correction device mounted on an exposure device for manufacturing semiconductor devices, etc. The optical correction device, for example, corrects the optical characteristics of the exposure device by deforming an optical element provided in the exposure device. Patent Document 2 discloses that a plurality of actuators are used to deform a parallel flat glass plate to correct overlay errors that may occur due to aberrations in the projection optical system or distortion of a pattern formed on a substrate. Patent Document 3 discloses that a plurality of actuators are used to deform a variable blade for defining a slit-shaped illumination light.
一般に、可変鏡装置で変形されるミラーや光学補正装置で変形される光学素子などの物体(以下では、単に「物体」と表記することがある)は、脆性材料で構成され、大きな応力を与えると破損するという性質がある。つまり、アクチュエータを用いて物体を変形させる際、当該物体に生じる応力が破壊応力を超えてしまうと当該物体が破損しうる。通常、物体に生じる応力が破壊応力未満になるようにアクチュエータが制御されるが、この際にアクチュエータの制御エラーなどが生じると、意図せずに大きな変位が当該物体に加わり当該物体が破損することがある。そのため、制御エラーなどが生じた場合であっても物体の破損を防止するためのフェールセーフが設けられるとよい。 In general, objects such as mirrors deformed by a deformable mirror device and optical elements deformed by an optical correction device (hereinafter, sometimes simply referred to as "objects") are made of brittle materials and have the property of being broken when a large stress is applied to them. In other words, when an object is deformed using an actuator, if the stress generated in the object exceeds the breaking stress, the object may be broken. Normally, the actuator is controlled so that the stress generated in the object is less than the breaking stress, but if an actuator control error occurs at this time, a large displacement may be unintentionally applied to the object, causing the object to be broken. For this reason, it is advisable to provide a fail-safe to prevent damage to the object even if a control error occurs.
特許文献1には、各アクチュエータについて可動端の移動可能な範囲(即ち、駆動ストローク)を個別に制限する機構が開示されている。しかしながら、各アクチュエータの駆動ストロークを個別に制限するだけでは、物体における複数の箇所のうち互いに隣り合う箇所同士の変位差によっては当該物体に過度が負荷が掛かり、当該物体が破損することがある。 Patent document 1 discloses a mechanism that individually limits the movable range (i.e., the drive stroke) of the movable end of each actuator. However, simply limiting the drive stroke of each actuator individually can result in excessive load being placed on the object depending on the displacement difference between adjacent points among multiple points on the object, which can cause the object to be damaged.
そこで、本発明は、物体を変形させる際の当該物体の破損を低減するために有利な技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an advantageous technology for reducing damage to an object when the object is deformed.
本発明の1つの側面は、物体を変形させる変形装置に係り、前記変形装置は、前記物体における複数の箇所をそれぞれ保持する複数の可動部と、前記物体の表面に対して垂直な方向に前記複数の可動部を移動させる複数の駆動部と、前記複数の可動部のうち互いに隣り合う可動部の一方に設けられた第1制限部材と、他方に設けられた第2制限部材と、を含む制限機構と、前記複数の駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制限機構は、前記第1制限部材と前記第2制限部材とが互いに当接することで、前記互いに隣り合う可動部の移動を制限する。One aspect of the present invention relates to a deformation device that deforms an object, the deformation device comprising a plurality of movable parts that respectively hold a plurality of locations on the object, a plurality of driving parts that move the plurality of movable parts in a direction perpendicular to a surface of the object, a limiting mechanism including a first limiting member provided on one of adjacent movable parts among the plurality of movable parts and a second limiting member provided on the other of the plurality of movable parts, and a control unit that controls the plurality of driving parts, wherein the limiting mechanism limits the movement of the adjacent movable parts by the first limiting member and the second limiting member abutting against each other.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、物体を変形させる際の当該物体の破損を低減するために有利な技術を提供することができる。 The present invention can provide, for example, an advantageous technique for reducing damage to an object when the object is deformed.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.
はじめに、物体を変形させる変形装置の課題について図17~図18を参照しながら説明する。図17は、物体としての平行平面板ガラスGを変形させる構成例を模式的に示す斜視図である。図中の矢印は、平行平面板ガラスGにおける複数の箇所の各々を駆動して変位させるアクチュエータACTを示している。つまり、図17は、各アクチュエータACTによって平行平面板ガラスGの各箇所を駆動して変位させる構成例を示している。この構成例は、例えば露光装置の投影光学系の光路中に配置され、光学系のディストーション補正などに用いられるものである。 First, the issues with a deformation device that deforms an object will be described with reference to Figs. 17 and 18. Fig. 17 is a perspective view that shows a schematic example of a configuration for deforming a plane-parallel glass plate G as an object. The arrows in the figure indicate actuators ACT that drive and displace each of multiple points on the plane-parallel glass plate G. In other words, Fig. 17 shows an example of a configuration in which each actuator ACT drives and displaces each point on the plane-parallel glass plate G. This example configuration is placed, for example, in the optical path of the projection optical system of an exposure device, and is used for distortion correction of the optical system, etc.
図18の上図は、平行平面板ガラスGを変形させる構成例(図17の構成例)を模式的に示す側面図(Y軸方向から見た図)である。図18の上図では、平行平面板ガラスGの一辺に配列された複数のアクチュエータACT1~ACT6が示されている。また、図18の下図は、複数のアクチュエータACT1~ACT6によって生成されうる平行平面板ガラスGの形状を示すグラフである。当該グラフは、各アクチュエータによって平行平面板ガラスGの各箇所を変位させたときの平行平面板ガラスGの面形状を示している。当該グラフでは、形状1(実線)および形状2(破線)の2種類の形状が示されている。 The upper diagram in FIG. 18 is a side view (viewed from the Y-axis direction) that shows a schematic diagram of an example configuration (example configuration in FIG. 17) for deforming a plane-parallel glass plate G. The upper diagram in FIG. 18 shows a plurality of actuators ACT1 to ACT6 arranged on one side of the plane-parallel glass plate G. The lower diagram in FIG. 18 is a graph showing the shapes of the plane-parallel glass plate G that can be generated by the plurality of actuators ACT1 to ACT6. The graph shows the surface shape of the plane-parallel glass plate G when each part of the plane-parallel glass plate G is displaced by each actuator. The graph shows two types of shapes: Shape 1 (solid line) and Shape 2 (dashed line).
平行平面板ガラスGは、脆性材料であり、平行平面板Gに生じる応力が破壊応力を超えると破損しうる。例えば、平行平面板ガラスGは、アクチュエータACT1~ACT6でそれぞれ変位が与えられる複数の箇所のうち互いに隣り合う箇所同士(以下では、単に「隣り合う箇所同士」と表記することがある)の変位差が許容範囲Rを超えてしまうと破損しうる。なお、隣り合う箇所同士の変位差の許容範囲Rは、グラフの下に点線矢印で示されている。 The plane-parallel glass plate G is a brittle material and can break if the stress generated in the plane-parallel glass plate G exceeds the breaking stress. For example, the plane-parallel glass plate G can break if the difference in displacement between adjacent points (hereinafter sometimes simply referred to as "adjacent points") among the multiple points to which displacement is applied by actuators ACT1 to ACT6 exceeds the allowable range R. The allowable range R of the difference in displacement between adjacent points is indicated by the dotted arrow below the graph.
隣り合う箇所同士の変位差を許容範囲R内に収める1つの方法としては、各アクチュエータの駆動ストローク自体を許容範囲R以下にするための機械的な制限を各アクチュエータに個別に設けることが挙げられる。しかしながら、この方法では、平行平面板ガラスGの変形可能範囲が狭まりうる。例えば、図18の下図に示されるように、必要な形状として形状1および形状2がある場合、これらの形状を実現するためには、アクチュエータの駆動ストローク(図中の「必要ストローク」)を許容範囲Rよりも大きくしなければならない箇所が生じうる。つまり、各アクチュエータの駆動ストローク自体を機械的に制限する場合、必要な形状である形状1および形状2を生成することが困難になりうる。そのため、平行平面板ガラスGの変形可能範囲を広げて形状1および形状2を実現するためには、各アクチュエータの駆動ストロークを許容範囲Rよりも大きくする必要がある。 One method for keeping the displacement difference between adjacent parts within the allowable range R is to provide a mechanical limit for each actuator to keep the drive stroke of each actuator within the allowable range R. However, this method may narrow the deformable range of the parallel flat plate glass G. For example, as shown in the lower diagram of FIG. 18, if shapes 1 and 2 are required, there may be some parts where the drive stroke of the actuator ("required stroke" in the diagram) must be larger than the allowable range R to realize these shapes. In other words, if the drive stroke of each actuator itself is mechanically limited, it may be difficult to generate the required shapes 1 and 2. Therefore, in order to expand the deformable range of the parallel flat plate glass G and realize shapes 1 and 2, it is necessary to make the drive stroke of each actuator larger than the allowable range R.
また、隣り合う箇所同士の変位差を許容範囲R内に収める他の方法としては、隣り合う箇所同士の変位差が許容範囲R内に収まるように各アクチュエータに制御的な制限を設けることが挙げられる。しかしながら、この方法では、各アクチュエータの制御エラー(例えば、駆動指令系のエラーや、制御系のエラー)が生じた場合、意図せずに大きな変位(負荷)が平行平面板ガラスGの各箇所に加わり、平行平面板ガラスGが破損することがある。 Another method for keeping the displacement difference between adjacent locations within the allowable range R is to set control limitations on each actuator so that the displacement difference between adjacent locations falls within the allowable range R. However, with this method, if a control error occurs in each actuator (e.g., an error in the drive command system or an error in the control system), a large displacement (load) may be unintentionally applied to each location on the plane-parallel glass plate G, causing the plane-parallel glass plate G to break.
そこで、本発明に係る変形装置では、物体における互いに隣り合う箇所同士の変位差を許容範囲内にするための制限機構が設けられる。許容範囲Rは、物体の破損を回避することができる変位差の範囲、換言すると、物体に生じる応力が当該物体の破壊応力以下となる変位差の範囲に設定されうる。なお、制限機構は、物体における互いに隣り合う箇所同士の変位差を規定値未満にする機構として理解されてもよい。この場合、規定値は、物体の破損を回避することができる変位差の限界値以下、換言すると、物体に生じる応力が当該物体の破壊応力以下となる変位差の限界値以下に設定されうる。 Therefore, in the deformation device according to the present invention, a limiting mechanism is provided for keeping the displacement difference between adjacent parts of an object within an allowable range. The allowable range R can be set to a range of displacement difference that can avoid damage to the object, in other words, a range of displacement difference that makes the stress generated in the object equal to or less than the breaking stress of the object. The limiting mechanism may be understood as a mechanism that makes the displacement difference between adjacent parts of an object less than a specified value. In this case, the specified value can be set to a limit value of displacement difference that can avoid damage to the object, in other words, a limit value of displacement difference that makes the stress generated in the object equal to or less than the breaking stress of the object.
以下に、本発明に係る実施形態について説明する。以下の実施形態では、本発明に係る変形装置が変形する対象の物体として平行平面板ガラスを例示する。但し、当該物体は、平行平面板ガラスに限られず、任意の部材であってもよい。当該物体は、板状または線状に構成されたものでありうる。一例として、当該物体は、望遠鏡やリソグラフィ装置(露光装置を含む)等の特性を補正するための部材(ミラーやガラスプレート、可変ブレードなど)であってもよい。 Below, an embodiment of the present invention will be described. In the following embodiment, a plane-parallel glass plate is exemplified as an object to be deformed by the deformation device of the present invention. However, the object is not limited to a plane-parallel glass plate, and may be any member. The object may be configured in a plate or line shape. As an example, the object may be a member (such as a mirror, glass plate, or variable blade) for correcting the characteristics of a telescope, a lithography device (including an exposure device), or the like.
<第1実施形態>
本発明に係る第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態の変形装置100の構成例を示す概略図である。本実施形態の変形装置100は、平行平面板ガラス120における複数の箇所をそれぞれ変位させることで平行平面板ガラス120を変形させる装置である。変形装置100は、例えば、半導体デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置や、天文分野で用いられる望遠鏡などの光学特性を補正するための光学補正装置として適用されうる。なお、本明細書および図面では、平行平面板ガラス120の面(上面)に垂直な方向をZ方向とするXYZ座標系で方向を示す。また、平行平面板ガラス120は、X方向に伸びる辺とY方向に伸びる辺とを有する矩形形状であるものとし、以下では単に「板ガラス120」と表記することがある。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a deformation device 100 of this embodiment. The deformation device 100 of this embodiment is a device that deforms a plane-parallel glass plate 120 by displacing a plurality of locations on the plane-parallel glass plate 120. The deformation device 100 can be applied, for example, as an optical correction device for correcting the optical characteristics of a lithography device used in the manufacture of semiconductor devices, a telescope used in the astronomy field, and the like. In this specification and drawings, directions are shown in an XYZ coordinate system in which the direction perpendicular to the surface (top surface) of the plane-parallel glass plate 120 is the Z direction. In addition, the plane-parallel glass plate 120 is assumed to have a rectangular shape having sides extending in the X direction and sides extending in the Y direction, and may be simply referred to as "plate glass 120" below.
変形装置100は、板ガラス120における複数の変位対象箇所(作用点)をそれぞれZ方向に変位させる複数の変位部A101~A112を備える。本実施形態の場合、複数の変位部A101~A112は、図1に示すように、板ガラス120のうちX方向に伸び且つ互いに対して反対側の2つの辺に対して6個ずつ設けられる。具体的には、6個の変位部A101~A106が-Y方向側の辺に対してX方向に間隔をあけて配置されており、6個の変位部A107~A112が+Y方向側の辺に対してX方向に間隔をあけて配置されている。なお、本実施形態では、12個の変位部A101~A112が変形装置100に設けられているが、変位部の数は任意でありうる。 The deformation device 100 includes a plurality of displacement units A101-A112 that displace a plurality of displacement target locations (points of action) on the glass sheet 120 in the Z direction. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of displacement units A101-A112 are provided in groups of six on each of two sides of the glass sheet 120 that extend in the X direction and are opposite each other. Specifically, the six displacement units A101-A106 are spaced apart in the X direction from the side on the -Y direction side, and the six displacement units A107-A112 are spaced apart in the X direction from the side on the +Y direction side. Note that, although 12 displacement units A101-A112 are provided in the deformation device 100 in this embodiment, the number of displacement units can be any number.
また、変形装置100は、複数の変位部A101~A112を制御することにより板ガラス120の変形を制御する制御部CNTを備える。制御部CNTは、例えばCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサとメモリなどの記憶部とを含むコンピュータによって構成されうる。制御部CNTは、複数の変位部A101~A112の各々を個別に制御することにより、板ガラス120における複数の変位対象箇所の各々を個別にZ方向に変位させ、板ガラス120を所望の形状に変形させることができる。 The deformation device 100 also includes a control unit CNT that controls the deformation of the glass sheet 120 by controlling the multiple displacement units A101-A112. The control unit CNT can be configured, for example, by a computer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit such as a memory. By individually controlling each of the multiple displacement units A101-A112, the control unit CNT can individually displace each of the multiple displacement target locations on the glass sheet 120 in the Z direction, and deform the glass sheet 120 into a desired shape.
[変位部の構成例]
次に、複数の変位部A101~A112の各々の構成例について、図2を参照しながら説明する。複数の変位部A101~A112は同じ構成を有しており、図2には、1個の変位部130の構成例が模式的に示されている。図2は、1個の変位部130を+X方向側から見た図である。変位部130は、例えば、板ガラス120を保持する保持部HDと、保持部HDを駆動する駆動部DRとを備えうる。なお、図2では、板ガラス120の端部のみが示されている。
[Example of the configuration of the displacement part]
Next, a configuration example of each of the multiple displacement units A101 to A112 will be described with reference to Fig. 2. The multiple displacement units A101 to A112 have the same configuration, and Fig. 2 shows a schematic configuration example of one displacement unit 130. Fig. 2 shows one displacement unit 130 as viewed from the +X direction side. The displacement unit 130 can include, for example, a holding unit HD that holds the glass sheet 120, and a drive unit DR that drives the holding unit HD. Note that Fig. 2 shows only the end of the glass sheet 120.
保持部HDは、板ガラス120の変位対象箇所を保持する機構あり、例えば、Zスライド部131とクランプ部132とを含みうる。クランプ部132は、板ガラス120をクランプ(保持、把持)するための部材であり、Zスライド部131によって支持される。クランプ部132は、板ガラス120の変位対象箇所を上下方向(±Z方向)から挟み込むように配置され、板ガラス120の変位対象箇所に力を与えて変位させる作用点となる。Zスライド部131は、駆動部DRによってZ方向に駆動される可動部であり、板ガラス120の変位対象箇所にクランプ部132を介して接続される。Zスライド部131は、例えばベアリング、レールおよびスライダによって構成された直動ガイド機構を用いたZ直動ガイド136に搭載され、Z直動ガイド136によってガイドされてZ方向のみに移動することが可能となっている。 The holding unit HD is a mechanism for holding the portion of the glass sheet 120 to be displaced, and may include, for example, a Z slide unit 131 and a clamp unit 132. The clamp unit 132 is a member for clamping (holding, gripping) the glass sheet 120, and is supported by the Z slide unit 131. The clamp unit 132 is arranged to sandwich the portion of the glass sheet 120 to be displaced from above and below (±Z direction), and serves as a point of action that applies force to the portion of the glass sheet 120 to be displaced and displace it. The Z slide unit 131 is a movable unit that is driven in the Z direction by the drive unit DR, and is connected to the portion of the glass sheet 120 to be displaced via the clamp unit 132. The Z slide unit 131 is mounted on a Z linear guide 136 that uses a linear guide mechanism composed of, for example, a bearing, a rail, and a slider, and is guided by the Z linear guide 136 to be able to move only in the Z direction.
駆動部DRは、保持部HD(Zスライド部131)をZ方向に駆動する機構(アクチュエータ)である。本実施形態では、駆動部DRは、ボールナット133と、ボールねじ134と、モータ135とによって構成されうる。ボールナット133は、Zスライド部131の内部に配置(挿入)されており、ボールネジ134は、モータ135によって回転駆動される。モータ135によってボールネジ134が回転駆動されることで、ボールネジ134に沿ってボールナット133をZ方向に移動させ、それに伴って、ボールナット133が内部に配置されたZスライド部131をZ方向に駆動することができる。モータ135およびZ直動ガイド136は、例えば変形装置100のフレームを構成する本体部137によって支持されている。ここで、本実施形態では、駆動部DRとして、ボールナット133とボールねじ134とモータ135とを含むアクチュエータを用いたが、それに限られず、例えばリニアモータやエアシリンダなどの他のアクチュエータが用いられてもよい。 The driving unit DR is a mechanism (actuator) that drives the holding unit HD (Z slide unit 131) in the Z direction. In this embodiment, the driving unit DR can be configured with a ball nut 133, a ball screw 134, and a motor 135. The ball nut 133 is disposed (inserted) inside the Z slide unit 131, and the ball screw 134 is rotated by the motor 135. By rotating the ball screw 134 by the motor 135, the ball nut 133 is moved in the Z direction along the ball screw 134, and the Z slide unit 131 in which the ball nut 133 is disposed can be driven in the Z direction accordingly. The motor 135 and the Z linear guide 136 are supported by, for example, a main body 137 that constitutes the frame of the deformation device 100. Here, in this embodiment, an actuator including the ball nut 133, the ball screw 134, and the motor 135 is used as the driving unit DR, but this is not limited thereto, and other actuators such as a linear motor or an air cylinder may be used.
このように、複数の変位部A101~A112の各々は、保持部HDと駆動部DRとを含むように構成される。つまり、変形装置100は、板ガラス120における複数の変位対象箇所をそれぞれ保持する複数の保持部HD(即ち、複数のZスライド部131(可動部))と、複数の保持部HDをそれぞれ駆動して変位させる複数の駆動部DRとを備える。これにより、制御部CNTは、複数の駆動部DRの各々を個別に制御することにより、板ガラス120を所望の形状に変形することができる。 In this way, each of the multiple displacement units A101 to A112 is configured to include a holding unit HD and a driving unit DR. In other words, the deformation device 100 is equipped with multiple holding units HD (i.e., multiple Z slide units 131 (movable units)) that respectively hold multiple displacement target locations on the glass sheet 120, and multiple driving units DR that drive and displace each of the multiple holding units HD. In this way, the control unit CNT can deform the glass sheet 120 into a desired shape by individually controlling each of the multiple driving units DR.
ところで、板ガラス120に強制変位を与えて変形させる変形装置100では、前述したように、板ガラス120の隣り合う変位対象箇所の変位差によっては、局所的に板ガラス120が大きく変形しうる。この場合において、板ガラス120の破壊応力以上の応力が板ガラス120に生じると、板ガラス120が破損しうる。そこで、本実施形態の変形装置100は、制限機構LMを備える。制限機構LMは、板ガラス120の隣り合う変位対象箇所同士のZ方向の変位差が許容範囲R内になるように、互いに隣り合うZスライド部131同士(可動部同士)のZ方向の相対的な位置ずれを機械的に制限する機構である。制限機構LMは、互いに隣り合うZスライド部131同士がZ方向に所定の距離以上離れないように、当該互いに隣り合うZスライド部131同士のZ方向の相対位置を制限する機構として理解されてもよい。 In the deformation device 100 that applies forced displacement to the glass sheet 120 to deform it, as described above, the glass sheet 120 may be locally deformed significantly depending on the displacement difference between adjacent displacement target locations of the glass sheet 120. In this case, if stress equal to or greater than the breaking stress of the glass sheet 120 occurs in the glass sheet 120, the glass sheet 120 may be broken. Therefore, the deformation device 100 of this embodiment is equipped with a limiting mechanism LM. The limiting mechanism LM is a mechanism that mechanically limits the relative positional deviation in the Z direction between adjacent Z slide parts 131 (movable parts) so that the displacement difference in the Z direction between adjacent displacement target locations of the glass sheet 120 is within the allowable range R. The limiting mechanism LM may be understood as a mechanism that limits the relative position in the Z direction between adjacent Z slide parts 131 so that the adjacent Z slide parts 131 are not separated by a predetermined distance or more in the Z direction.
ここで、許容範囲Rは、前述したように、板ガラス120の破損を回避することができる変位差の範囲、換言すると、板ガラス120に生じる応力が当該板ガラス120の破壊応力以下となる変位差の範囲のことである。許容範囲Rは、例えば、実験やシミュレーション(例えば強度計算)などを用いて板ガラス120の破壊応力を事前に算出することによって事前に設定されうる。また、板ガラス120の隣り合う変位対象箇所とは、板ガラス120における複数の変位対象箇所のうち互いに隣り合う2つの変位対象箇所のことを示しており、以下では単に「隣り合う変位対象箇所」と表記することがある。 As described above, the allowable range R is the range of displacement difference that can avoid breakage of the glass sheet 120, in other words, the range of displacement difference in which the stress generated in the glass sheet 120 is equal to or less than the breaking stress of the glass sheet 120. The allowable range R can be set in advance, for example, by calculating the breaking stress of the glass sheet 120 in advance using an experiment or a simulation (e.g., strength calculation). In addition, adjacent displacement target locations of the glass sheet 120 refer to two adjacent displacement target locations among the multiple displacement target locations in the glass sheet 120, and may be simply referred to as "adjacent displacement target locations" below.
[制限機構の構成例]
次に、制限機構LMの構成例について、図3を参照しながら説明する。図3は、本実施形態の変形装置100を-Y方向側から見た図であり、複数の変位部A101~A112のうち板ガラス120の-Y方向側の辺に対して設けられた6個の変位部A101~A106を示している。なお、図3では、図を分かり易くするため、各変位部A101~A106におけるZスライド部131およびZ直動ガイド136のみを抜き出して示しており、駆動部HDなどの他の部品の図示を省略している。また、図3で示される制限機構LMは、図1~図2では図示が省略されていただけである。
[Example of the restriction mechanism]
Next, a configuration example of the limiting mechanism LM will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a view of the deformation device 100 of this embodiment as seen from the -Y direction side, and shows six displacement parts A101 to A106 provided on the -Y direction side of the glass plate 120 among the multiple displacement parts A101 to A112. Note that in FIG. 3, in order to make the drawing easier to understand, only the Z slide part 131 and the Z linear motion guide 136 in each of the displacement parts A101 to A106 are extracted and shown, and other parts such as the drive part HD are omitted. Also, the limiting mechanism LM shown in FIG. 3 was simply omitted from FIGS. 1 and 2.
制限機構LMは、互いに隣り合うZスライド部131(可動部)のうち一方に設けられた第1制限部材138(突き当り部)と、他方に設けられた第2制限部材139(突き当て部)とを有する。第1制限部材138は、当該他方に向かって当該一方から突出するように構成され、第2制限部材139は、当該一方に向かって当該他方から突出するように構成されうる。そして、第1制限部材138および第2制限部材139は、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界に達したときに互いに突き当たることによって、互いに隣り合うZスライド部131同士のZ方向の相対的な位置ずれを制限するように配置される。 The limiting mechanism LM has a first limiting member 138 (abutment portion) provided on one of the adjacent Z slide portions 131 (movable portions), and a second limiting member 139 (abutment portion) provided on the other. The first limiting member 138 can be configured to protrude from one side toward the other side, and the second limiting member 139 can be configured to protrude from the other side toward the one side. The first limiting member 138 and the second limiting member 139 are arranged to limit the relative positional deviation in the Z direction between the adjacent Z slide portions 131 by abutting against each other when the displacement difference between the adjacent displacement target locations reaches the limit of the allowable range R.
例えば、変位部A101~A102に着目すると、変位部A101~A102のZスライド部131同士の相対的な位置ずれを制限するための制限機構LMが、変位部A101のZスライド部131と変位部A102のZスライド部131との間に設けられる。当該制限機構LMでは、第1制限部材138が、変位部A101のZスライド部131における変位部A102側の側面に取り付けられ、第2制限部材139が、変位部A102のZスライド部131における変位部A101側の側面に取り付けられる。また、第1制限部材138は、第2制限部材139を上下方向(±Z方向)に挟むように2つ配置され、2つの第1制限部材138によって凹型の形状が形成される。そして、第2制限部材139は、凹型の形状に配置された2つの第1制限部材138の間に挿入されるとともに、第2制限部材139のZ方向の移動が2つの第1制限部材138の間に制限される。このような制限機構LMの構成により、変位部A101~A102によって変位される隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲R内になるように、変位部A101~A102のZスライド部131同士のZ方向の相対的な位置ずれを制限することができる。なお、変位部A102~A106の間、および、変位部A107~A112の間に設けられた制限機構LMについても、変位部A101~A102の間と同様の構成を有する。 For example, focusing on the displacement parts A101-A102, a limiting mechanism LM for limiting the relative positional deviation between the Z slide parts 131 of the displacement parts A101-A102 is provided between the Z slide part 131 of the displacement part A101 and the Z slide part 131 of the displacement part A102. In this limiting mechanism LM, a first limiting member 138 is attached to the side of the Z slide part 131 of the displacement part A101 that faces the displacement part A102, and a second limiting member 139 is attached to the side of the Z slide part 131 of the displacement part A102 that faces the displacement part A101. In addition, two first limiting members 138 are arranged to sandwich the second limiting member 139 in the vertical direction (±Z direction), and a concave shape is formed by the two first limiting members 138. The second limiting member 139 is inserted between the two first limiting members 138 arranged in a concave shape, and the movement of the second limiting member 139 in the Z direction is limited between the two first limiting members 138. This configuration of the limiting mechanism LM makes it possible to limit the relative positional deviation in the Z direction between the Z slide portions 131 of the displacement portions A101-A102 so that the displacement difference between adjacent displacement target portions displaced by the displacement portions A101-A102 falls within the allowable range R. The limiting mechanisms LM provided between the displacement portions A102-A106 and between the displacement portions A107-A112 have the same configuration as between the displacement portions A101-A102.
ここで、第1制限部材138および第2制限部材139は、各Zスライド部131の一部として理解されてもよい。この場合、複数のZスライド部131は、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界値に達したときに、互いに隣り合うZスライド部131同士が部分的に突き当たる(接触する)と解釈することができる。 Here, the first limiting member 138 and the second limiting member 139 may be understood as parts of each Z slide portion 131. In this case, the multiple Z slide portions 131 can be interpreted as adjacent Z slide portions 131 partially butting against (contacting) each other when the displacement difference between adjacent displacement target locations reaches the limit value of the allowable range R.
上述したように、本実施形態の変形装置100では、第1制限部材138と第2制限部材139とで構成された制限機構LMが設けられる。この制限機構LMにより、隣り合う変位対象箇所同士のZ方向の変位差が許容範囲R内に制限されるように、互いに隣り合うZスライド部131同士のZ方向の相対的な位置ずれが機械的に制限される。つまり、制限機構LMは、隣り合うZスライド部131同士の相対位置を制限するメカストッパとして機能する。このように制限機構LMによって隣り合うZスライド部131同士の相対位置が制限されるため、各駆動部DRの制御エラーが生じた場合や、故障などによって各駆動部DRが暴走した場合であっても、板ガラス120の破損を回避することができる。なお、制限機構LMの第1制限部材138および第2制限部材139は、駆動部DR(モータ135)が出力可能な最大の推力によって互いに衝突した場合であっても変形(破損)しない程度の十分な機械的強度および剛性を有しているとよい。 As described above, the deformation device 100 of this embodiment is provided with a limiting mechanism LM composed of a first limiting member 138 and a second limiting member 139. This limiting mechanism LM mechanically limits the relative positional deviation in the Z direction between adjacent Z slide parts 131 so that the displacement difference in the Z direction between adjacent displacement target parts is limited within the allowable range R. In other words, the limiting mechanism LM functions as a mechanical stopper that limits the relative position between adjacent Z slide parts 131. Since the relative position between adjacent Z slide parts 131 is limited by the limiting mechanism LM in this way, even if a control error occurs in each drive unit DR or each drive unit DR runs out of control due to a malfunction, damage to the plate glass 120 can be avoided. In addition, the first limiting member 138 and the second limiting member 139 of the limiting mechanism LM may have sufficient mechanical strength and rigidity to prevent deformation (damage) even if they collide with each other due to the maximum thrust that the drive unit DR (motor 135) can output.
[制限機構の効果]
次に、制限機構LMを設けることで得られる効果について、図4~図5を参照しながら説明する。図4は、図3と同様に、本実施形態の変形装置100を-Y方向側から見た図であり、複数の変位部A101~A112のうち板ガラス120の-Y方向側の辺に対して設けられた6個の変位部A101~A106を示している。図4は、図3に示す状態に対し、隣り合うZスライド部131同士をZ方向にずらした状態を示している。具体的には、図4は、板ガラス120の中心位置の変位が変わらないように、変位部A101~A103のZスライド部131を下方向(-Z方向)に駆動し、変位部A104~A106のZスライド部131を上方向(+Z方向)に駆動した状態を示している。図4の例では、板ガラス120の隣り合う変位対象箇所同士が許容範囲Rの限界に達した状態である。一方、図5は、図4に示す状態から、変位部A101~A106におけるZスライド部131の位置関係を変えることなく全体的に下方向(-Z方向)に駆動した状態を示している。
[Effect of the limiting mechanism]
Next, the effect obtained by providing the limiting mechanism LM will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a view of the deformation device 100 of this embodiment as seen from the -Y direction side, similar to FIG. 3, and shows six displacement parts A101 to A106 provided on the -Y direction side of the glass sheet 120 among the multiple displacement parts A101 to A112. FIG. 4 shows a state in which adjacent Z slide parts 131 are shifted in the Z direction from the state shown in FIG. 3. Specifically, FIG. 4 shows a state in which the Z slide parts 131 of the displacement parts A101 to A103 are driven downward (-Z direction) and the Z slide parts 131 of the displacement parts A104 to A106 are driven upward (+Z direction) so that the displacement of the center position of the glass sheet 120 does not change. In the example of FIG. 4, the adjacent displacement target parts of the glass sheet 120 have reached the limit of the allowable range R. On the other hand, FIG. 5 shows a state in which the displacement portions A101 to A106 are driven generally downward (in the -Z direction) from the state shown in FIG. 4 without changing the positional relationship of the Z slide portions 131.
ここで注目すべきことは、各変位部A101~A106において、許容範囲Rより大きい駆動ストロークで駆動部DRによりZスライド部131をZ方向に駆動可能であることである。各変位部の駆動部DRの駆動ストローク(駆動可能範囲)を個別に制限することで板ガラス120の破損を回避する従来の方法では、図4~図5に示されるように、板ガラス120の面形状の大きな変化を実現することは困難である。つまり、本実施形態の変形装置100は、各変位部の駆動部DRの駆動ストロークを十分大きくしつつも、隣り合う変位対象箇所同士の変位差に起因する板ガラス120の破損を回避(低減)することができる。 What is noteworthy here is that in each of the displacement units A101 to A106, the drive unit DR can drive the Z slide unit 131 in the Z direction with a drive stroke larger than the allowable range R. In the conventional method of avoiding damage to the glass sheet 120 by individually limiting the drive stroke (drivable range) of the drive unit DR of each displacement unit, it is difficult to achieve a large change in the surface shape of the glass sheet 120, as shown in Figures 4 and 5. In other words, the deformation device 100 of this embodiment can avoid (reduce) damage to the glass sheet 120 caused by the displacement difference between adjacent displacement target locations while sufficiently increasing the drive stroke of the drive unit DR of each displacement unit.
<第2実施形態>
本発明に係る第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第1実施形態に従いうる。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described. This embodiment basically follows the first embodiment, and can follow the first embodiment except for the matters mentioned below.
図6は、本実施形態の変形装置100を+Z方向から見た図である。本実施形態の変形装置100は、制限機構LMの第1制限部材138と第2制限部材139との接触を検知する検知部140を更に備える。検知部140は、信号線142(衝突信号ケーブル)によって第1制限部材138および第2制限部材139と電気的に接続されており、信号線142を流れる信号に基づいて第1制限部材138と第2制限部材139との接触を検知するように構成されうる。ここで、第1制限部材138および第2制限部材139が各Zスライド部131の一部として構成されている場合、検知部140は、複数のZスライド部131の部分的な接触を検知するものとして理解されてもよい。 Figure 6 is a view of the deformation device 100 of this embodiment as seen from the +Z direction. The deformation device 100 of this embodiment further includes a detection unit 140 that detects contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 of the limiting mechanism LM. The detection unit 140 is electrically connected to the first limiting member 138 and the second limiting member 139 by a signal line 142 (collision signal cable), and can be configured to detect contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 based on a signal flowing through the signal line 142. Here, when the first limiting member 138 and the second limiting member 139 are configured as part of each Z slide portion 131, the detection unit 140 may be understood as detecting partial contact of multiple Z slide portions 131.
また、制御部CNTは、信号線143(駆動ケーブル)によって各変位部A101~A112の駆動部DRと電気的に接続されており、各変位部A101~A112の駆動部DRを制御する。制御部CNTは、信号線144(検知信号ケーブル)によって検知部140とも電気的に接続されており、検知部140での検知結果を取得する。本実施形態の場合、制御部CNTは、第1制限部材138と第2制限部材139との接触が検知部140で検知された場合、各変位部A101~A112(各駆動部DR)による板ガラス120の変形を停止(中止)する。 The control unit CNT is also electrically connected to the drive units DR of each of the displacement units A101 to A112 by signal lines 143 (drive cables) and controls the drive units DR of each of the displacement units A101 to A112. The control unit CNT is also electrically connected to the detection unit 140 by signal lines 144 (detection signal cables) and acquires the detection results of the detection unit 140. In this embodiment, when the detection unit 140 detects contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139, the control unit CNT stops (halts) the deformation of the glass sheet 120 by each of the displacement units A101 to A112 (each drive unit DR).
図7は、本実施形態の変形装置100を-Y方向側から見た図であり、板ガラス120の-Y方向側の辺に対して設けられた6個の変位部A101~A106を示している。なお、図7では、図を分かり易くするため、本実施形態の説明で必要な構成要素のみを抜き出して示している。図7では、第1実施形態と同様の機能を有する構成要素に対して同じ符号が付与されており、当該構成要素についての詳細な説明については省略する。 Figure 7 is a view of the deformation device 100 of this embodiment from the -Y direction side, showing six displacement units A101 to A106 provided on the edge of the glass sheet 120 on the -Y direction side. Note that in Figure 7, in order to make the figure easier to understand, only the components necessary for explaining this embodiment are shown. In Figure 7, the same reference numerals are given to components that have the same functions as in the first embodiment, and detailed explanations of these components will be omitted.
本実施形態の変形装置100では、第1制限部材138および第2制限部材139はそれぞれ電極を有する。第1制限部材138の電極は、信号線142-1を介して検知部140に電気的に接続されている。第2制限部材139の電極は、信号線142-2を介して検知部140に電気的に接続されている。そして、第1制限部材138と第2制限部材139とが接触した場合に、電極同士も接触し、信号線142-1と信号線142-2とが電気的に接続される。検知部140は、信号線142-1と信号線142-2との電気的に接続により該信号線を流れる信号(例えば電流)に基づいて、第1制限部材138と第2制限部材139との接触を検知することができる。 In the deformation device 100 of this embodiment, the first limiting member 138 and the second limiting member 139 each have an electrode. The electrode of the first limiting member 138 is electrically connected to the detection unit 140 via a signal line 142-1. The electrode of the second limiting member 139 is electrically connected to the detection unit 140 via a signal line 142-2. When the first limiting member 138 and the second limiting member 139 come into contact with each other, the electrodes also come into contact with each other, and the signal lines 142-1 and 142-2 are electrically connected. The detection unit 140 can detect contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 based on a signal (e.g., a current) flowing through the signal line due to the electrical connection between the signal lines 142-1 and 142-2.
図7の例では、各変位部A101~A105に設けられた第1制限部材138の電極は、信号線142-1によって並列に検知部140に電気的に接続されている。各変位部A102~A106に設けられた第2制限部材139の電極は、信号線142-2によって並列に検知部140に電気的に接続されている。この場合、第1制限部材138と第2制限部材139とから成る組が複数構成され、当該複数の組のうちいずれかの組での第1制限部材138と第2制限部材139との接触を検知することができる。 In the example of FIG. 7, the electrodes of the first limiting member 138 provided in each of the displacement sections A101 to A105 are electrically connected in parallel to the detection section 140 by a signal line 142-1. The electrodes of the second limiting member 139 provided in each of the displacement sections A102 to A106 are electrically connected in parallel to the detection section 140 by a signal line 142-2. In this case, multiple pairs of the first limiting member 138 and the second limiting member 139 are configured, and contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 in any of the multiple pairs can be detected.
検知部140で第1制限部材138と第2制限部材139との接触を検知した場合、検知信号が信号線144を介して制御部CNTに送信される。この場合、制御部CNTは、検知信号の受信に応じて、各変位部A101~A112(各駆動部DR)を直ちに停止させる。このような構成により、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界値に達した場合に板ガラス120の変形を直ちに停止(中止)し、板ガラス120に局所的に大きな応力が掛かること、即ち、板ガラス120の破損を回避することができる。 When the detector 140 detects contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139, a detection signal is sent to the controller CNT via the signal line 144. In this case, the controller CNT immediately stops each of the displacement units A101-A112 (each of the drive units DR) in response to receiving the detection signal. With this configuration, the deformation of the glass sheet 120 is immediately stopped (aborted) when the displacement difference between adjacent displacement target locations reaches the limit value of the allowable range R, and it is possible to avoid the application of large localized stress to the glass sheet 120, i.e., damage to the glass sheet 120.
ここで、本実施形態では、複数の第1制限部材138の各々と複数の第2制限部材139の各々に信号線(ケーブル)を接続し、当該信号線を検知部140まで実装をする必要がある。但し、第1制限部材138と第2制限部材139との接触の検知に応じて直ちに板ガラス120の変形が停止されるため、第1制限部材138および第2制限部材139の機械的強度は必要とされない。つまり、第1制限部材138および第2制限部材139は、第1実施形態と比べて小さくすることが可能となる。本実施形態の構成は、複数の変位部の配置が密な場合や、変形装置100の小型化が求められる場合に特に有効である。 Here, in this embodiment, a signal line (cable) must be connected to each of the multiple first limiting members 138 and each of the multiple second limiting members 139, and the signal line must be implemented to the detection unit 140. However, since the deformation of the glass sheet 120 is immediately stopped in response to detection of contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139, the mechanical strength of the first limiting member 138 and the second limiting member 139 is not required. In other words, the first limiting member 138 and the second limiting member 139 can be made smaller than in the first embodiment. The configuration of this embodiment is particularly effective when multiple displacement units are densely arranged or when miniaturization of the deformation device 100 is required.
[変形例]
以下、第2実施形態の変形例について説明する。図8は、図7と同様に、本実施形態の変形装置100を-Y方向側から見た図であり、板ガラス120の-Y方向側の辺に対して設けられた6個の変位部A101~A106を示している。なお、図8では、図を分かり易くするため、本実施形態の説明で必要な構成要素のみを抜き出して示している。
[Modification]
A modified example of the second embodiment will be described below. Fig. 8 is a view of the deformation device 100 of this embodiment as seen from the -Y direction side, similar to Fig. 7, and shows six displacement units A101 to A106 provided on the edge of the glass sheet 120 on the -Y direction side. Note that in Fig. 8, in order to make the drawing easier to understand, only the components necessary for the explanation of this embodiment are extracted and shown.
図8の例は、図7の例と比べて、信号線(ケーブル)の実装が異なる。図8の例では、各変位部A101~A105に設けられた第1制限部材138の電極は、信号線145によって直列に電気的に接続されている。各変位部A102~A106に設けられた第2制限部材139の電極は、信号線146によって直列に電気的に接続されている。このような構成では、2本の信号線145~146だけで第1制限部材138と第2制限部材139との接触を検知することができるため、構成(実装)がシンプルになるというメリットがある。 The example in FIG. 8 differs from the example in FIG. 7 in the implementation of the signal lines (cables). In the example in FIG. 8, the electrodes of the first limiting member 138 provided in each of the displacement sections A101 to A105 are electrically connected in series by a signal line 145. The electrodes of the second limiting member 139 provided in each of the displacement sections A102 to A106 are electrically connected in series by a signal line 146. With this configuration, contact between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 can be detected with only two signal lines 145 to 146, which has the advantage of simplifying the configuration (implementation).
<第3実施形態>
本発明に係る第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第1実施形態に従いうる。また、本実施形態は、第2実施形態を引き継いでもよい。
Third Embodiment
A third embodiment of the present invention will be described. This embodiment basically follows the first embodiment, and may follow the first embodiment except for the matters mentioned below. This embodiment may also follow the second embodiment.
本実施形態の変形装置100では、第1実施形態と比べて各変位部の構成が異なる。図9は、本実施形態における1個の変位部130’の構成例を模式的に示しており、1個の変位部130’を+X方向側から見た図である。なお、図9では、第1~第2実施形態と同様の機能を有する構成要素に対して同じ符号が付与されており、当該構成要素についての詳細な説明については省略する。 In the deformation device 100 of this embodiment, the configuration of each displacement unit is different from that of the first embodiment. Figure 9 shows a schematic configuration example of one displacement unit 130' in this embodiment, and is a view of one displacement unit 130' viewed from the +X direction side. Note that in Figure 9, the same reference numerals are used for components having the same functions as in the first and second embodiments, and detailed explanations of these components will be omitted.
本実施形態の変位部130’では、例えば、クランプ部132と、Yスライド部149aと、Zスライド部149bと、くさび直動ガイド147とが保持部HDに含まれうる。Yスライド部149aは、例えばベアリング、レールおよびスライダによって構成された直動ガイド機構を用いたY直動ガイド148に搭載され、Y直動ガイド148によってガイドされてY方向のみに移動することが可能となっている。Zスライド部149bは、例えばベアリング、レールおよびスライダによって構成された直動ガイド機構を用いたZ直動ガイド136に搭載され、Z直動ガイド136によってガイドされてZ方向のみに移動することが可能となっている。変位部130’は、Yスライド部149aをY方向に駆動すると、くさび構造によってZ方向に駆動方向が変換され、Zスライド部149bが上下方向(Z方向)に駆動するように構成される。これにより、クランプ部132を介してZスライド部149bによって保持された板ガラス120の変位対象箇所をZ方向に駆動して変位させることができる。 In the displacement unit 130' of this embodiment, for example, the clamp unit 132, the Y slide unit 149a, the Z slide unit 149b, and the wedge linear guide 147 may be included in the holding unit HD. The Y slide unit 149a is mounted on a Y linear guide 148 using a linear guide mechanism composed of, for example, a bearing, a rail, and a slider, and is guided by the Y linear guide 148 to be able to move only in the Y direction. The Z slide unit 149b is mounted on a Z linear guide 136 using a linear guide mechanism composed of, for example, a bearing, a rail, and a slider, and is guided by the Z linear guide 136 to be able to move only in the Z direction. The displacement unit 130' is configured such that when the Y slide unit 149a is driven in the Y direction, the driving direction is converted to the Z direction by the wedge structure, and the Z slide unit 149b is driven in the up and down direction (Z direction). This allows the displacement target portion of the glass plate 120 held by the Z slide portion 149b via the clamp portion 132 to be driven and displaced in the Z direction.
クランプ部132は、板ガラス120をクランプするための部材であり、Zスライド部149bによって支持される。Yスライド部149aは、Y直動ガイド148によってガイドされてY方向(第1方向)に移動可能な構造体(第1構造体)であり、駆動部DRによって駆動される。Zスライド部149bは、Z直動ガイド136によってガイドされてZ方向(第2方向)に移動可能な構造体(第2構造体)である。Yスライド部149aの上面およびZスライド部149bの下面は、+Y方向に進むにつれて-Z方向に向かって傾斜した傾斜面(くさびの傾斜面)として形成されている。 The clamp unit 132 is a member for clamping the glass sheet 120, and is supported by the Z slide unit 149b. The Y slide unit 149a is a structure (first structure) that is guided by the Y linear guide 148 and can move in the Y direction (first direction), and is driven by the drive unit DR. The Z slide unit 149b is a structure (second structure) that is guided by the Z linear guide 136 and can move in the Z direction (second direction). The upper surface of the Y slide unit 149a and the lower surface of the Z slide unit 149b are formed as inclined surfaces (wedge-like inclined surfaces) that incline toward the -Z direction as they proceed in the +Y direction.
Yスライド部149aの上面とZスライド部149bの下面との間には、くさび直動ガイド147が配置されている。くさび直動ガイド147の下側はYスライド部149aの上面に接続され、くさび直動ガイド147の上側はZスライド部149bの下面に接続されている。くさび直動ガイド147は、傾斜面であるYスライド部149aの上面に沿って平行にZスライド部149bを直線的にガイドして摺動させる。Yスライド部149aがY方向に移動するとYスライド部149aとZスライド部149bとの間の傾斜面の重なり量が変化する。結果として、Yスライド部149aが駆動部DRによってY方向に駆動されると、それに伴って、Zスライド部149bがZ方向に駆動されることになる。つまり、Yスライド部149aおよびZスライド部149bに形成された傾斜面とくさび直動ガイド147により、Y方向へのYスライド部149aの移動をZ方向へのZスライド部149bの移動に変換する変換機構(くさび機構)が構成される。 A wedge linear guide 147 is disposed between the upper surface of the Y slide portion 149a and the lower surface of the Z slide portion 149b. The lower side of the wedge linear guide 147 is connected to the upper surface of the Y slide portion 149a, and the upper side of the wedge linear guide 147 is connected to the lower surface of the Z slide portion 149b. The wedge linear guide 147 linearly guides and slides the Z slide portion 149b parallel to the upper surface of the Y slide portion 149a, which is an inclined surface. When the Y slide portion 149a moves in the Y direction, the overlap amount of the inclined surfaces between the Y slide portion 149a and the Z slide portion 149b changes. As a result, when the Y slide portion 149a is driven in the Y direction by the drive unit DR, the Z slide portion 149b is driven in the Z direction accordingly. In other words, the inclined surfaces formed on the Y slide portion 149a and the Z slide portion 149b and the wedge linear guide 147 form a conversion mechanism (wedge mechanism) that converts the movement of the Y slide portion 149a in the Y direction into the movement of the Z slide portion 149b in the Z direction.
このような変換機構は、Y方向へのYスライド部149aの移動量(移動速度)に対してZ方向へのZスライド部149bの移動量(移動速度)が小さい場合に「減速機構」と呼ばれることがある。例えば、傾斜面の角度が15°程度であれば、Y方向の移動量に対してZ方向の移動量が1/4程度に縮小される。この場合、板ガラス120の変位対象箇所を駆動して変位させる際の分解能を向上させることができるとともに、駆動に必要な力も小さくすることができる。 Such a conversion mechanism may be called a "reduction mechanism" when the amount of movement (movement speed) of the Z slide portion 149b in the Z direction is smaller than the amount of movement (movement speed) of the Y slide portion 149a in the Y direction. For example, if the angle of the inclined surface is about 15°, the amount of movement in the Z direction is reduced to about 1/4 of the amount of movement in the Y direction. In this case, it is possible to improve the resolution when driving and displacing the target portion of the glass plate 120, and also to reduce the force required for driving.
Yスライド部149aを駆動する駆動部DRは、第1実施形態と同様に、ボールナット133と、ボールねじ134と、モータ135とで構成されうる。ボールナット133は、Yスライド部149aの内部に配置(挿入)されており、ボールネジ134は、モータ135によって回転駆動される。モータ135によってボールネジ134が回転駆動されることで、ボールネジ134に沿ってボールナット133をY方向に移動させ、それに伴って、ボールナット133が内部に配置されたYスライド部149aをY方向に駆動することができる。また、本実施形態の駆動部DRには、ボールネジ134を回転自在にガイド(支持)する回転ガイドRGが設けられる。回転ガイドRGは、例えばボールベアリング等で構成されうる。ここで、本実施形態では、駆動部DRとして、ボールナット133とボールねじ134とモータ135とを含むアクチュエータを用いたが、それに限られず、例えばリニアモータやエアシリンダなどの他のアクチュエータが用いられてもよい。 The driving unit DR that drives the Y slide portion 149a may be composed of a ball nut 133, a ball screw 134, and a motor 135, as in the first embodiment. The ball nut 133 is disposed (inserted) inside the Y slide portion 149a, and the ball screw 134 is rotated by the motor 135. The ball screw 134 is rotated by the motor 135, so that the ball nut 133 moves along the ball screw 134 in the Y direction, and the Y slide portion 149a in which the ball nut 133 is disposed can be driven in the Y direction accordingly. In addition, the driving unit DR of this embodiment is provided with a rotation guide RG that guides (supports) the ball screw 134 rotatably. The rotation guide RG may be composed of, for example, a ball bearing. Here, in this embodiment, an actuator including the ball nut 133, the ball screw 134, and the motor 135 is used as the driving unit DR, but this is not limited thereto, and other actuators such as a linear motor or an air cylinder may be used.
次に、制限機構LMの構成例について、図10を参照しながら説明する。図10は、本実施形態の変形装置100を+Z方向から見た図であり、複数の変位部A101~A112のうち板ガラス120の-Y方向側の辺に対して設けられた3個の変位部A101~A103を抜き出して示している。なお、図10では、本実施形態の説明で必要な構成要素のみを抜き出して示している。 Next, an example of the configuration of the limiting mechanism LM will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a diagram of the deformation device 100 of this embodiment as viewed from the +Z direction, and shows three displacement units A101 to A103, which are provided on the edge of the glass plate 120 on the -Y direction side, out of the multiple displacement units A101 to A112. Note that FIG. 10 shows only the components necessary for explaining this embodiment.
前述した第1実施形態では、Z方向に移動可能なZスライド部131に対して制限機構LM(第1制限部材138、第2制限部材139)が取り付けられたが、本実施形態では、Y方向に移動可能なYスライド部149aに対して制限機構LMが取り付けられる。制限機構LMの構成は、基本的には第1実施形態で説明したとおりであるが、本実施形態の制限機構LMは、Y方向におけるYスライド部149a同士の相対的な位置ずれを制限するように取り付けられる。具体的には、第1制限部材138は、第2制限部材139を左右方向(±Y方向)に挟むように2つ配置され、2つの第1制限部材138によって凹型の形状が形成される。そして、第2制限部材139は、凹型の形状に配置された2つの第1制限部材138の間に挿入されるとともに、第2制限部材139のY方向の移動が2つの第1制限部材138の間に制限される。このような制限機構LMの構成により、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲R内になるように、Yスライド部149a同士のY方向の相対的な位置ずれを制限することができる。 In the first embodiment described above, the limiting mechanism LM (first limiting member 138, second limiting member 139) was attached to the Z slide portion 131 movable in the Z direction, but in this embodiment, the limiting mechanism LM is attached to the Y slide portion 149a movable in the Y direction. The configuration of the limiting mechanism LM is basically as described in the first embodiment, but the limiting mechanism LM in this embodiment is attached so as to limit the relative positional deviation between the Y slide portions 149a in the Y direction. Specifically, two first limiting members 138 are arranged to sandwich the second limiting member 139 in the left-right direction (±Y direction), and a concave shape is formed by the two first limiting members 138. The second limiting member 139 is inserted between the two first limiting members 138 arranged in a concave shape, and the movement of the second limiting member 139 in the Y direction is limited between the two first limiting members 138. This configuration of the limiting mechanism LM makes it possible to limit the relative positional deviation in the Y direction between the Y slide sections 149a so that the displacement difference between adjacent displacement target locations is within the allowable range R.
図11は、図10と同様に、本実施形態の変形装置100を+Z方向から見た図であり、3個の変位部A101~A103を抜き出して示している。図11は、図10に示す状態に対し、変位部A103のYスライド部149aを-Y方向に限界まで駆動した状態を示している。このとき、変位部A103に設けられた第2制限部材139が変位部A102に設けられた第1制限部材138に突き当たることで、変位部A102~A103のYスライド部149a同士の相対的な位置ずれが制限される。 Like FIG. 10, FIG. 11 is a view of the deformation device 100 of this embodiment seen from the +Z direction, and shows three displacement parts A101 to A103 in isolation. FIG. 11 shows a state in which the Y slide part 149a of the displacement part A103 has been driven to its limit in the -Y direction, as opposed to the state shown in FIG. 10. At this time, the second limiting member 139 provided on the displacement part A103 abuts against the first limiting member 138 provided on the displacement part A102, thereby limiting the relative positional deviation between the Y slide parts 149a of the displacement parts A102 to A103.
ここで、第1実施形態では、Z方向の駆動を制限する構成であったが、本実施形態では、Y方向の駆動を制限する構成である。本実施形態の構成によれば、駆動制限範囲が広くなり、制限範囲の設定精度が緩和されるというメリットがある。例えば、Z方向における位置ずれの制限を20μmに設定する場合、第1実施形態では、制限機構LMにおける第1制限部材138と第2制限部材139との隙間を±10μmに設定し、更に、それらの位置関係も高精度(1μm程度)に設定しなくてはいけない。それに対し、本実施形態では、変換機構ににおけるY方向の移動量に対するZ方向の移動量への縮小率が1/4であるとすると、制限機構LMにおける第1制限部材138と第2制限部材139との隙間を、第1実施形態の4倍である±40μmで設定すればよい。つまり、本実施形態の構成では、変位部130’の組立調整が容易になるというメリットがある。また、変換機構によってY方向の駆動力が拡大されてZ方向に伝わるため、Yスライド部149aを駆動するためのY方向の駆動力を小さくすることができる。結果として、制限機構LMにおいて第1制限部材138と第2制限部材139とが突き当たるときの力も小さくなるため、第1制限部材138および第2制限部材139の機械的強度および剛性を下げることができ、小型化が可能となるメリットもある。 Here, in the first embodiment, the configuration is to limit the drive in the Z direction, but in this embodiment, the configuration is to limit the drive in the Y direction. According to the configuration of this embodiment, the drive limit range is widened, and the setting accuracy of the limit range is relaxed. For example, when the limit of the positional deviation in the Z direction is set to 20 μm, in the first embodiment, the gap between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 in the limiting mechanism LM must be set to ±10 μm, and further, their positional relationship must be set to high accuracy (about 1 μm). In contrast, in this embodiment, if the reduction rate of the movement amount in the Z direction to the movement amount in the Y direction in the conversion mechanism is 1/4, the gap between the first limiting member 138 and the second limiting member 139 in the limiting mechanism LM may be set to ±40 μm, which is four times that of the first embodiment. In other words, the configuration of this embodiment has the advantage that the assembly adjustment of the displacement part 130' is easy. In addition, because the driving force in the Y direction is amplified and transmitted in the Z direction by the conversion mechanism, the driving force in the Y direction for driving the Y slide portion 149a can be reduced. As a result, the force when the first limiting member 138 and the second limiting member 139 hit each other in the limiting mechanism LM is also reduced, so the mechanical strength and rigidity of the first limiting member 138 and the second limiting member 139 can be reduced, which has the advantage of enabling miniaturization.
本実施形態では、Yスライド部149aに対してのみ制限機構LMを設ける構成を説明した。但し、それに限られず、Yスライド部149aに加えて、または代わりに、Zスライド部149bに対して制限機構LMを設けてもよい。 In this embodiment, a configuration has been described in which the limiting mechanism LM is provided only for the Y slide portion 149a. However, this is not limited to this, and the limiting mechanism LM may be provided for the Z slide portion 149b in addition to or instead of the Y slide portion 149a.
<第4実施形態>
本発明に係る第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第1実施形態に従いうる。また、本実施形態は、第2~第3実施形態を引き継いでもよい。
Fourth Embodiment
A fourth embodiment of the present invention will be described. This embodiment basically follows the first embodiment, and may follow the first embodiment except for the matters mentioned below. This embodiment may also follow the second and third embodiments.
図12は、本実施形態の変形装置100を-Y方向側から見た図であり、板ガラス120の-Y方向側の辺に対して設けられた3個の変位部A101~A103を抜き出して示している。なお、図12では、図を分かり易くするため、本実施形態の説明で必要な構成要素のみを抜き出して示している。図12では、第1実施形態と同様の機能を有する構成要素に対して同じ符号が付与されており、当該構成要素についての詳細な説明については省略する。 Figure 12 is a view of the deformation device 100 of this embodiment from the -Y direction side, and shows three displacement units A101 to A103 provided on the edge of the glass plate 120 on the -Y direction side. Note that in Figure 12, in order to make the figure easier to understand, only the components necessary for explaining this embodiment are shown. In Figure 12, the same reference numerals are used for components that have the same functions as in the first embodiment, and detailed explanations of these components will be omitted.
本実施形態の変形装置100は、図12に示されるように、スイッチ150a~150b(センサ)と検知部150(第2検知部)とを更に備える。各スイッチ150a~150bは、互いに隣り合うZスライド部131の一方に設けられ、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界に達したときに当該互いに隣り合うZスライド部131の他方に接触するように配置される。そして、検知部150は、各スイッチ150a~150bからの信号に基づいて、各スイッチ150a~150bへの当該他方の接触を検知する。 As shown in FIG. 12, the deformation device 100 of this embodiment further includes switches 150a-150b (sensors) and a detection unit 150 (second detection unit). Each switch 150a-150b is provided on one of the adjacent Z slide sections 131, and is arranged so as to come into contact with the other of the adjacent Z slide sections 131 when the displacement difference between adjacent displacement target locations reaches the limit of the allowable range R. Then, based on a signal from each switch 150a-150b, the detection unit 150 detects the contact of the other switch with each of the switches 150a-150b.
変位部A101~A102に着目すると、スイッチ150aは、変位部A101のZスライド部131における変位部A102側の側面から突出した第1支持部材151に設けられている。第1支持部材151は、スイッチ150aを支持(保持)するための部材であり、前述した制限機構LMの第2制限部材139と同様の構成を有しうる。第1支持部材151は、変位部A101のZスライド部131の一部として理解されてもよい。スイッチ150aは、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界に達したときに、変位部A102のZスライド部131に設けられた第1制限部材138に接触するように第1支持部材151に配置される。そして、スイッチ150aは、内部に電気接点を有しており、第1制限部材138が接触してスイッチ150aが押されると電気の導通状態が変わることで、第1制限部材138が接触したことを示す信号を出力する。なお、第1制限部材138は、変位部A102のZスライド部131における変位部A101側の側面に取り付けられた部材であり、変位部A102のZスライド部131の一部として理解されてもよい。 Focusing on the displacement parts A101-A102, the switch 150a is provided on a first support member 151 protruding from the side of the Z slide part 131 of the displacement part A101 on the displacement part A102 side. The first support member 151 is a member for supporting (holding) the switch 150a, and may have a configuration similar to that of the second limiting member 139 of the limiting mechanism LM described above. The first support member 151 may be understood as a part of the Z slide part 131 of the displacement part A101. The switch 150a is arranged on the first support member 151 so as to come into contact with the first limiting member 138 provided on the Z slide part 131 of the displacement part A102 when the displacement difference between adjacent displacement target parts reaches the limit of the allowable range R. Switch 150a has an internal electrical contact, and when first limiting member 138 comes into contact with switch 150a and switch 150a is pressed, the electrical conduction state changes, and a signal is output indicating that first limiting member 138 has come into contact. Note that first limiting member 138 is a member attached to the side of Z slide portion 131 of displacement portion A102 on the displacement portion A101 side, and may be understood as a part of Z slide portion 131 of displacement portion A102.
一方、スイッチ150bは、変位部A102のZスライド部131における変位部A101側の側面から突出した第2支持部材152に設けられている。第2支持部材152は、スイッチ150bを支持(保持)するための部材であり、前述した制限機構LMの第1制限部材138と同様の構成を有しうる。第2支持部材152は、変位部A102のZスライド部131の一部として理解されてもよい。スイッチ150bは、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界に達したときに、変位部A101のZスライド部131の第1支持部材151に接触するように第2支持部材152に配置される。そしてスイッチ150bは、内部に電気接点を有しており、第1支持部材151が接触してスイッチ150bが押されると電気の導通状態が変わることで、第1支持部材151が接触したことを示す信号を出力する。 On the other hand, the switch 150b is provided on a second support member 152 protruding from the side of the Z slide portion 131 of the displacement portion A102 on the displacement portion A101 side. The second support member 152 is a member for supporting (holding) the switch 150b, and may have a configuration similar to that of the first limiting member 138 of the limiting mechanism LM described above. The second support member 152 may be understood as a part of the Z slide portion 131 of the displacement portion A102. The switch 150b is arranged on the second support member 152 so as to come into contact with the first support member 151 of the Z slide portion 131 of the displacement portion A101 when the displacement difference between adjacent displacement target portions reaches the limit of the allowable range R. The switch 150b has an electrical contact inside, and when the first support member 151 comes into contact and the switch 150b is pressed, the electrical conduction state changes, and a signal indicating that the first support member 151 has come into contact is output.
検知部150は、スイッチ150a~150bからの信号に基づいて、スイッチ150aへの第1制限部材138の接触、または、スイッチ150bへの第1支持部材151の接触を検知する。検知部150により各スイッチ150a~150bへの接触を検知した場合、検知信号が検知部150から制御部CNTに送信される。制御部CNTは、検知信号の受信に応じて、各変位部A101~A112(各駆動部DR)による板ガラス120の変形を直ちに停止(中止)させる。このような構成により、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界値に達した場合に板ガラス120の変形を直ちに停止(中止)し、板ガラス120に局所的に大きな応力が掛かること、即ち、板ガラス120の破損を回避することができる。 The detection unit 150 detects the contact of the first limiting member 138 with the switch 150a or the contact of the first support member 151 with the switch 150b based on signals from the switches 150a to 150b. When the detection unit 150 detects contact with each of the switches 150a to 150b, a detection signal is sent from the detection unit 150 to the control unit CNT. In response to receiving the detection signal, the control unit CNT immediately stops (halts) the deformation of the glass sheet 120 by each of the displacement units A101 to A112 (each drive unit DR). With this configuration, when the displacement difference between adjacent displacement target locations reaches the limit value of the allowable range R, the deformation of the glass sheet 120 is immediately stopped (halted), and it is possible to avoid the application of large local stress to the glass sheet 120, i.e., damage to the glass sheet 120.
また、複数の変位部A101~A112において互いに隣り合うZスライド部131ごとにスイッチ150a~150bが設けられている。そのため、検知部150は、どこの隣り合うZスライド部131でスイッチ150a~150bへの接触が検知されたのかを判別(判断)することが可能となる。したがって、駆動を停止すべき変位部を選別し、その変位部の駆動部DRのみを停止させることも可能となる。また、接触を検知したのちに復帰をする場合に、どの変位部の駆動部DRをどの方向に駆動させればよいかの判断が容易となるメリットもある。 In addition, switches 150a to 150b are provided for each of the adjacent Z slide sections 131 in the multiple displacement sections A101 to A112. This allows the detection section 150 to determine (judge) which adjacent Z slide section 131 has detected contact with the switches 150a to 150b. This makes it possible to select the displacement section whose drive should be stopped and stop only the drive section DR of that displacement section. Another advantage is that it becomes easier to determine in which direction the drive section DR of which displacement section should be driven when returning after detecting contact.
本実施形態では、各スイッチ150a~150bとして、内部に電気接点を持ったスイッチを使用する例を説明したが、例えばフォトインタラプタなどの他の種類のスイッチを使用しても同様の効果を得ることができる。高精度な位置決めを要する精密光学装置などにおいては、フォトインタラプタなどの発熱をするスイッチを用いると熱歪による位置ずれがエラーの原因となるため、発熱しない電気接点を持った用いる方がよい場合もある。 In this embodiment, an example has been described in which switches with internal electrical contacts are used as each of the switches 150a to 150b, but similar effects can also be obtained by using other types of switches, such as photointerrupters. In precision optical devices that require highly accurate positioning, using switches that generate heat, such as photointerrupters, can cause errors due to position shifts caused by thermal distortion, so it may be better to use switches with electrical contacts that do not generate heat.
各スイッチ150a~150bとしては、一般にノーマリークローズのスイッチを採用するとよい。ノーマリーオープンのスイッチを採用した場合、何らかの影響で信号線が断線してしまったときに接触の検知ができないため、板ガラス120を破損してしまう可能性がある。一方、ノーマリークローズのスイッチを採用した場合、信号線が断線してしまったときに、接触を検知した状態と同じ状態に遷移する。そのため、駆動部DRを停止して板ガラス120の破損を低減することができる。 It is generally advisable to use normally closed switches for each of the switches 150a-150b. If normally open switches are used, there is a possibility that the glass plate 120 will be damaged because contact cannot be detected if the signal line is broken due to some influence. On the other hand, if normally closed switches are used, when the signal line is broken, the state transitions to the same state as when contact is detected. Therefore, it is possible to stop the drive unit DR and reduce damage to the glass plate 120.
ここで、本実施形態では、スイッチ150a~150bを使用する例を説明したが、Zスライド部131のZ方向の位置を検出するセンサ(検出部)を設けて、当該センサにより当該位置を常時モニター(検出)する構成であってもよい。この場合、制御部CNTは、センサの検出結果に基づいて、互いに隣り合うZスライド部131同士の相対的な位置ずれを常時計算し、当該位置ずれが所定値に達した場合に、駆動部DRによる板ガラス120の変形を停止しうる。この方式は、一般的に計算処理などがあるため、ソフトウェアで実現することになるが、バグがあった場合には機能しないため、安全性としては前述した実施形態の方式の方がよい。但し、組立調整が不要となるため、容易に実現できるといったメリットがある。なお、所定値は、例えば、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rの限界に達するときの当該位置ずれのことであり、実験やシミュレーションなどを用いて事前に設定されうる。 Here, in this embodiment, an example using the switches 150a to 150b has been described, but a sensor (detection unit) that detects the position of the Z slide unit 131 in the Z direction may be provided, and the position may be constantly monitored (detected) by the sensor. In this case, the control unit CNT constantly calculates the relative positional deviation between the adjacent Z slide units 131 based on the detection result of the sensor, and when the positional deviation reaches a predetermined value, the deformation of the glass plate 120 by the driving unit DR may be stopped. This method is generally realized by software because of calculation processing, etc., but since it does not function if there is a bug, the method of the above-mentioned embodiment is better in terms of safety. However, there is an advantage that it can be easily realized because assembly adjustment is not required. Note that the predetermined value is, for example, the positional deviation when the displacement difference between adjacent displacement target parts reaches the limit of the allowable range R, and can be set in advance using experiments, simulations, etc.
図13は、ロータリエンコーダ153をセンサ(検出部)としてモータ135のモータ軸に設けた構成例を示している。この構成例では、制御部CNTは、ロータリエンコーダ153によるモータ135の回転角の検出結果を信号線154を介して取得し、当該検出結果に基づいて、Zスライド部131のZ方向の位置を取得(決定、算出)することができる。また、図14は、リニアエンコーダLEをセンサ(検出部)として設けた構成例を示している。リニアエンコーダLEは、スケール155とヘッド156とを含む。スケール155は、Zスライド部131に取り付けられる。ヘッド156は、本体部137に取り付けられる。この構成例では、制御部CNTは、リニアエンコーダLMによるZスライド部131のZ方向の位置の検出結果を信号線154を介して取得することができる。なお、Zスライド部131のZ方向の位置を検出する方法として、静電容量スイッチや光を用いた測距スイッチを用いても同様の効果を得ることができる。 Figure 13 shows an example of a configuration in which a rotary encoder 153 is provided as a sensor (detection unit) on the motor shaft of the motor 135. In this example, the control unit CNT can obtain the detection result of the rotation angle of the motor 135 by the rotary encoder 153 via a signal line 154, and obtain (determine, calculate) the Z-direction position of the Z slide unit 131 based on the detection result. Also, Figure 14 shows an example of a configuration in which a linear encoder LE is provided as a sensor (detection unit). The linear encoder LE includes a scale 155 and a head 156. The scale 155 is attached to the Z slide unit 131. The head 156 is attached to the main body unit 137. In this example, the control unit CNT can obtain the detection result of the Z-direction position of the Z slide unit 131 by the linear encoder LM via the signal line 154. Note that the same effect can be obtained by using a capacitance switch or a distance measuring switch using light as a method for detecting the Z-direction position of the Z slide unit 131.
<第5実施形態>
本発明に係る第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第1実施形態に従いうる。また、本実施形態は、第2~第4実施形態を引き継いでもよい。
Fifth Embodiment
A fifth embodiment of the present invention will be described. This embodiment basically follows the first embodiment, and may follow the first embodiment except for the matters mentioned below. This embodiment may also follow the second to fourth embodiments.
本実施形態の変形装置100では、制限機構LMとして、隣り合う変位対象箇所同士の変位差が許容範囲Rに収まるようにモータ135の回転量を制限する回転制限機構160が設けられうる。図15(a)は、1個の変位部に設けられる駆動部DR(ボールナット133、ボールネジ134、モータ135)の構成例を示している。本実施形態の駆動部DRに設けられる回転制限機構160は、一部に切欠部161aを有する円盤部材161と、ストッパ162とを含みうる。円盤部材161は、モータ135の回転軸に取り付けらる。ストッパ162は、円盤部材161の切欠部161aに配置(挿入)され、円盤部材161の回転量を制限する。この構成によっても、互いに隣り合うZスライド部131同士のZ方向の相対的な位置ずれを機械的に制限し、板ガラス120の破損を回避することができる。 In the deformation device 100 of this embodiment, a rotation limiting mechanism 160 that limits the rotation amount of the motor 135 so that the displacement difference between adjacent displacement target parts falls within the allowable range R can be provided as the limiting mechanism LM. FIG. 15(a) shows an example of the configuration of a drive unit DR (ball nut 133, ball screw 134, motor 135) provided in one displacement unit. The rotation limiting mechanism 160 provided in the drive unit DR of this embodiment can include a disk member 161 having a notch 161a in a part thereof and a stopper 162. The disk member 161 is attached to the rotation shaft of the motor 135. The stopper 162 is disposed (inserted) in the notch 161a of the disk member 161 and limits the rotation amount of the disk member 161. With this configuration, the relative positional deviation in the Z direction between adjacent Z slide parts 131 can be mechanically limited, and damage to the glass plate 120 can be avoided.
<露光装置の実施形態>
上記実施形態の変形装置100が搭載される装置の構成例について説明する。上記実施形態の変形装置100は、例えば、半導体デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置や天文分野で用いられる望遠鏡などの光学特性を補正するための光学補正装置として適用されうる。以下では、リソグラフィ装置の一種である露光装置に変形装置100を適用する例を説明する。
<Embodiments of Exposure Apparatus>
A configuration example of an apparatus equipped with the deformation apparatus 100 of the above embodiment will be described. The deformation apparatus 100 of the above embodiment can be applied, for example, as an optical correction apparatus for correcting the optical characteristics of a lithography apparatus used in the manufacture of semiconductor devices or a telescope used in the field of astronomy. An example of applying the deformation apparatus 100 to an exposure apparatus, which is a type of lithography apparatus, will be described below.
図16は、露光装置200の構成例を示す模式図である。露光装置200は、半導体素子や液晶表示装置の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板P上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置200は、マスクM(原版)を通過した光で基板Pを露光することで、マスクMのパターンを基板P上に転写することができる。本実施形態の露光装置200は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(所謂、走査型露光装置)であるが、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式の露光装置であってもよい。 Figure 16 is a schematic diagram showing an example configuration of an exposure apparatus 200. The exposure apparatus 200 is a lithography apparatus that is employed in a lithography process, which is a manufacturing process for semiconductor elements and liquid crystal display devices, and forms a pattern on a substrate P. The exposure apparatus 200 can transfer the pattern of a mask M (original) onto the substrate P by exposing the substrate P to light that has passed through the mask M. The exposure apparatus 200 of this embodiment is a step-and-scan type exposure apparatus (a so-called scanning exposure apparatus), but may also be a step-and-repeat type exposure apparatus or an exposure apparatus using another exposure method.
露光装置200は、照明光学系201と、マスクステージ202と、投影光学系203と、基板ステージ204とを有する。照明光学系201は、光源(不図示)からの光をマスクMに照明する光学系であり、不図示のレンズ群やハエの目レンズ等から構成される。マスクMには、基板Pに形成すべきパターンが形成されている。マスクMは、マスクステージ202によって保持されており、基板Pは、基板ステージ204によって保持されている。マスクMと基板Pとは、投影光学系203を介して、光学的にほぼ共役な位置に配置されている。 The exposure apparatus 200 has an illumination optical system 201, a mask stage 202, a projection optical system 203, and a substrate stage 204. The illumination optical system 201 is an optical system that illuminates the mask M with light from a light source (not shown), and is composed of a lens group and a fly-eye lens (not shown). A pattern to be formed on the substrate P is formed on the mask M. The mask M is held by the mask stage 202, and the substrate P is held by the substrate stage 204. The mask M and the substrate P are arranged in positions that are approximately optically conjugate via the projection optical system 203.
投影光学系203は、物体面に配置されたマスクMのパターン像を、像面に配置された基板P上に投影する光学系である。投影光学系203としては、反射系、屈折系、反射屈折系の光学系を適用することができる。本実施形態では、投影光学系203は、所定の投影倍率を有し、スリット光によりマスクMに形成されたパターンを基板P上に投影する。そして、マスクステージ202および基板ステージ204を投影光学系203の物体面と平行な方向に、投影光学系203の投影倍率に応じた速度比で走査する。これにより、マスクMのパターン像を基板P上に転写することができる。 The projection optical system 203 is an optical system that projects a pattern image of the mask M placed on the object plane onto the substrate P placed on the image plane. The projection optical system 203 can be a reflective, refractive, or catadioptric optical system. In this embodiment, the projection optical system 203 has a predetermined projection magnification, and projects the pattern formed on the mask M by slit light onto the substrate P. Then, the mask stage 202 and the substrate stage 204 are scanned in a direction parallel to the object plane of the projection optical system 203 at a speed ratio according to the projection magnification of the projection optical system 203. This allows the pattern image of the mask M to be transferred onto the substrate P.
投影光学系203内の露光光路中には、上記実施形態の変形装置100が配置されている。変形装置100は、平行平面板ガラスを変形させるもので、基板P上に転写されるパターン像を補正するためのものである。例えば、変形装置100は、平行平面板ガラスを変形することにより、投影光学系203の収差などの結像特性を補正することができる。これにより、基板上にデバイスを形成する際に必要なパターンの重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。また、下地となる基板Pに形成されたパターンが歪んでしまっている場合にも、その歪みの形状に合わせて転写パターン像を補正することも可能である。その結果、性能の良い電子デバイスや表示装置を実現することが可能となる。 The deformation device 100 of the above embodiment is disposed in the exposure optical path in the projection optical system 203. The deformation device 100 deforms a parallel plane glass plate to correct the pattern image transferred onto the substrate P. For example, the deformation device 100 can correct the imaging characteristics of the projection optical system 203, such as aberration, by deforming the parallel plane glass plate. This makes it possible to improve the overlay accuracy of the patterns required when forming a device on the substrate. In addition, even if the pattern formed on the underlying substrate P is distorted, it is also possible to correct the transferred pattern image to match the shape of the distortion. As a result, it is possible to realize high-performance electronic devices and display devices.
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、潜像パターンが形成された基板を加工(現像)する工程と、加工された基板から物品を製造する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
<Embodiments of a method for manufacturing an article>
The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. The method for manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of forming a latent image pattern on a photosensitive agent applied to a substrate using the above-mentioned exposure apparatus (a step of exposing the substrate), a step of processing (developing) the substrate on which the latent image pattern is formed, and a step of manufacturing an article from the processed substrate. Furthermore, such a manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article compared to conventional methods.
<実施形態のまとめ>
本明細書の開示は、少なくとも以下の変形装置、露光装置、および物品の製造方法を含む。
Summary of the embodiment
The disclosure of the present specification includes at least the following deformation apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing an article.
(項目1)
物体を変形させる変形装置であって、
前記物体における複数の箇所にそれぞれ接続された複数の可動部と、
前記複数の可動部をそれぞれ駆動して変位させる複数の駆動部と、
前記複数の駆動部の各々を制御することにより前記物体の変形を制御する制御部と、
前記複数の箇所のうち互いに隣り合う箇所同士の変位差が許容範囲内になるように、前記複数の可動部のうち互いに隣り合う可動部同士の相対的な位置ずれを機械的に制限する制限機構と、
を備えることを特徴とする変形装置。
(Item 1)
A deformation device for deforming an object, comprising:
A plurality of movable parts respectively connected to a plurality of points on the object;
A plurality of drive units that drive and displace the plurality of movable units, respectively;
a control unit that controls the deformation of the object by controlling each of the plurality of drive units;
a limiting mechanism that mechanically limits relative positional deviation between adjacent movable parts among the plurality of movable parts so that a displacement difference between adjacent parts among the plurality of parts falls within an allowable range;
A deformation device comprising:
(項目2)
前記許容範囲は、前記物体の破損を回避することができる前記変位差の範囲に設定されている、ことを特徴とする項目1に記載の変形装置。
(Item 2)
2. The deformation device according to item 1, wherein the tolerance is set to a range of the displacement difference that can avoid damage to the object.
(項目3)
前記制限機構は、前記互いに隣り合う可動部のうち一方に設けられた第1制限部材と、他方に設けられた第2制限部材とを有し、
前記第1制限部材および前記第2制限部材は、前記変位差が前記許容範囲の限界に達したときに互いに突き当たることによって前記位置ずれを機械的に制限するように配置されている、ことを特徴とする項目1又は2に記載の変形装置。
(Item 3)
the limiting mechanism includes a first limiting member provided on one of the adjacent movable parts and a second limiting member provided on the other of the adjacent movable parts,
The deformation device according to item 1 or 2, characterized in that the first limiting member and the second limiting member are arranged to mechanically limit the positional deviation by abutting against each other when the displacement difference reaches the limit of the allowable range.
(項目4)
前記第1制限部材は、前記他方に向かって前記一方から突出するように構成され、
前記第2制限部材は、前記一方に向かって前記他方から突出するように構成されている、ことを特徴とする項目3に記載の変形装置。
(Item 4)
The first restricting member is configured to protrude from the one side toward the other side,
4. The deformation device according to item 3, wherein the second restricting member is configured to protrude from the one side toward the other side.
(項目5)
前記制限機構は、前記第2制限部材を挟み込むように前記一方に設けられた2つの第1制限部材を有し、前記第2制限部材の移動を2つの前記第1制限部材の間に制限するように構成されている、ことを特徴とする項目3又は4に記載の変形装置。
(Item 5)
The deformation device described in item 3 or 4, characterized in that the limiting mechanism has two first limiting members provided on one side so as to sandwich the second limiting member, and is configured to limit movement of the second limiting member between the two first limiting members.
(項目6)
前記第1制限部材と前記第2制限部材との接触を検知する第1検知部を更に備え、
前記制御部は、前記第1検知部により前記接触が検知された場合に前記物体の変形の制御を停止する、ことを特徴とする項目3乃至5のいずれか1項目に記載の変形装置。
(Item 6)
a first detection unit that detects contact between the first limiting member and the second limiting member,
6. The deformation device according to any one of items 3 to 5, wherein the control unit stops control of the deformation of the object when the contact is detected by the first detection unit.
(項目7)
前記第1検知部は、前記第1制限部材と前記第2制限部材との接触によって電気的に接続される信号線を含み、前記信号線を流れる信号に基づいて前記接触を検知する、ことを特徴とする項目6に記載の変形装置。
(Item 7)
The deformation device described in item 6, characterized in that the first detection unit includes a signal line that is electrically connected by contact between the first limiting member and the second limiting member, and detects the contact based on a signal flowing through the signal line.
(項目8)
前記複数の可動部の各々は、各駆動部により駆動されて第1方向に移動可能な第1構造体と、前記物体に接続され且つ前記第1方向とは異なる第2方向に移動可能な第2構造体と、前記第1方向への前記第1構造体の移動を前記第2方向への前記第2構造体の移動に変換する変換機構とを含み、
前記制限機構は、前記第1構造体に対して設けられている、ことを特徴とする項目1乃至7のいずれか1項目に記載の変形装置。
(Item 8)
each of the plurality of movable parts includes a first structure movable in a first direction by being driven by a corresponding driving part; a second structure connected to the object and movable in a second direction different from the first direction; and a conversion mechanism that converts the movement of the first structure in the first direction into the movement of the second structure in the second direction;
8. The deformation device according to any one of items 1 to 7, wherein the limiting mechanism is provided for the first structure.
(項目9)
前記複数の可動部の各々は、各駆動部により駆動されて第1方向に移動可能な第1構造体と、前記物体に接続され且つ前記第1方向とは異なる第2方向に移動可能な第2構造体と、前記第1方向への前記第1構造体の移動を前記第2方向への前記第2構造体の移動に変換する変換機構とを含み、
前記制限機構は、前記第2構造体に対して設けられている、ことを特徴とする項目1乃至8のいずれか1項目に記載の変形装置。
(Item 9)
each of the plurality of movable parts includes a first structure movable in a first direction by being driven by a corresponding driving part; a second structure connected to the object and movable in a second direction different from the first direction; and a conversion mechanism that converts the movement of the first structure in the first direction into the movement of the second structure in the second direction;
9. The deformation device according to any one of items 1 to 8, wherein the limiting mechanism is provided for the second structure.
(項目10)
物体を変形させる変形装置であって、
前記物体における複数の箇所にそれぞれ接続された複数の可動部と、
前記複数の可動部をそれぞれ駆動して変位させる複数の駆動部と、
前記複数の駆動部の各々を制御することにより前記物体の変形を制御する制御部と、
前記複数の可動部のうち互いに隣り合う可動部の一方に設けられるとともに、前記複数の箇所のうち互いに隣り合う箇所同士の変位差が許容範囲の限界に達したときに前記互いに隣り合う可動部の他方が接触するように配置されたスイッチと、
前記スイッチへの前記他方の接触を検知する第2検知部と、
を備え、
前記制御部は、前記第2検知部で前記接触が検知された場合に前記物体の変形の制御を停止する、ことを特徴とする変形装置。
(Item 10)
A deformation device for deforming an object, comprising:
A plurality of movable parts respectively connected to a plurality of points on the object;
A plurality of drive units that drive and displace the plurality of movable units, respectively;
a control unit that controls the deformation of the object by controlling each of the plurality of drive units;
a switch that is provided on one of the adjacent movable parts among the plurality of movable parts and that is arranged so as to come into contact with the other of the adjacent movable parts when a displacement difference between adjacent parts among the plurality of parts reaches a limit of an allowable range;
A second detection unit that detects the other contact with the switch;
Equipped with
The deformation device, characterized in that the control unit stops control of the deformation of the object when the contact is detected by the second detection unit.
(項目11)
前記物体は、板状または線状の部材である、ことを特徴とする項目1乃至10のいずれか1項目に記載の変形装置。
(Item 11)
11. The deformation device according to any one of items 1 to 10, wherein the object is a plate-shaped or linear member.
(項目12)
前記物体は、ガラスプレートである、ことを特徴とする項目1乃至11のいずれか1項目に記載の変形装置。
(Item 12)
12. The deformation apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the object is a glass plate.
(項目13)
基板を露光する露光装置であって、
原版のパターン像を前記基板に投影する投影光学系と、
物体を変形させる項目1乃至12のいずれか1項目に記載の変形装置と、
を備え、
前記変形装置によって変形される前記物体は、前記投影光学系に含まれる光学素子である、ことを特徴とする露光装置。
(Item 13)
An exposure apparatus for exposing a substrate, comprising:
a projection optical system that projects a pattern image of an original onto the substrate;
A deformation device according to any one of items 1 to 12 that deforms an object;
Equipped with
13. An exposure apparatus, wherein the object deformed by the deformation device is an optical element included in the projection optical system.
(項目14)
項目13に記載された露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する製造工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
(Item 14)
an exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to item 13;
a processing step of processing the substrate exposed in the exposure step;
a manufacturing process for manufacturing an article from the substrate processed in the processing process;
A method for producing an article, comprising:
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are appended to disclose the scope of the invention.
100:変形装置、120:平行平面板ガラス、130:変位部、131:Zスライド部(可動部)、132:クランプ部、HD:保持部、DR:駆動部 100: Deformation device, 120: Parallel flat glass plate, 130: Displacement unit, 131: Z slide unit (movable unit), 132: Clamp unit, HD: Holding unit, DR: Driving unit
Claims (23)
前記物体における複数の箇所をそれぞれ保持する複数の可動部と、
前記物体の表面に対して垂直な方向に前記複数の可動部を移動させる複数の駆動部と、
前記複数の可動部のうち互いに隣り合う可動部の一方に設けられた第1制限部材と、他方に設けられた第2制限部材と、を含む制限機構と、
前記複数の駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制限機構は、前記第1制限部材と前記第2制限部材とが互いに当接することで、前記互いに隣り合う可動部の移動を制限する、ことを特徴とする変形装置。 A deformation device for deforming an object, comprising:
A plurality of movable parts each holding a plurality of points on the object;
a plurality of drive units that move the plurality of movable units in a direction perpendicular to a surface of the object ;
a limiting mechanism including a first limiting member provided on one of adjacent movable parts among the plurality of movable parts and a second limiting member provided on the other movable part;
A control unit that controls the plurality of drive units;
Equipped with
The deformation device, characterized in that the limiting mechanism limits movement of the adjacent movable parts by the first limiting member and the second limiting member abutting against each other.
前記第2制限部材は、前記一方に向かって前記他方から突出するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の変形装置。 The first restricting member is configured to protrude from the one side toward the other side,
The deformation device according to claim 1 , wherein the second restricting member is configured to protrude from the one side toward the other side.
前記制御部は、前記第1検知部により前記第1制限部材と前記第2制限部材とが互いに当接したことが検知された場合に前記物体の変形が大きくならないように制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の変形装置。 a first detection unit that detects that the first limiting member and the second limiting member come into contact with each other,
2. The deformation device according to claim 1, wherein the control unit controls the deformation of the object so as not to become large when the first detection unit detects that the first limiting member and the second limiting member have come into contact with each other.
前記制限機構は、前記第1構造体に対して設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の変形装置。 each of the plurality of movable parts includes a first structure driven by each driving part in a direction parallel to the surface of the object , a second structure that holds the object and is movable in the direction perpendicular to the surface of the object , and a wedge mechanism that converts the movement of the first structure into the movement of the second structure;
The deformation device according to claim 1 , wherein the limiting mechanism is provided for the first structure.
前記制限機構は、前記第2構造体に対して設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の変形装置。 each of the plurality of movable parts includes a first structure driven by each driving part in a direction parallel to the surface of the object , a second structure that holds the object and is movable in the direction perpendicular to the surface of the object , and a wedge mechanism that converts the movement of the first structure into the movement of the second structure;
The deformation device according to claim 1 , wherein the limiting mechanism is provided for the second structure.
前記制御部は、前記スイッチが押下されることで、前記第1制限部材と前記第2制限部材とが互いに当接していることを検知する、ことを特徴とする請求項1に記載の変形装置。 Further, a switch is provided on one of the adjacent movable parts,
The deformation device according to claim 1 , wherein the control unit detects that the first restricting member and the second restricting member are in contact with each other when the switch is pressed.
前記物体における複数の箇所をそれぞれ保持する複数の可動部と、
前記物体の表面に対して垂直な方向に前記複数の可動部を移動させる複数の駆動部と、
前記複数の駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の箇所のうち互いに隣り合う第1箇所と第2箇所との変位差が許容範囲内になるように、前記複数の可動部のうち互いに隣り合う可動部の移動をソフトウェア制御により制限する、ことを特徴とする変形装置。 A deformation device for deforming an object, comprising:
A plurality of movable parts each holding a plurality of points on the object;
a plurality of drive units that move the plurality of movable units in a direction perpendicular to a surface of the object ;
A control unit that controls the plurality of drive units;
Equipped with
The control unit limits the movement of adjacent movable parts among the plurality of movable parts by software control so that the displacement difference between a first location and a second location adjacent to each other among the plurality of locations is within an allowable range.
前記制御部は、前記検出部で取得した結果に基づいて、前記隣り合う可動部の移動を制限する、ことを特徴とする請求項16に記載の変形装置。 A detector for detecting positions of the plurality of movable parts is further provided,
The deformation device according to claim 16 , wherein the control unit limits movements of the adjacent movable parts based on a result obtained by the detection unit.
原版のパターン像を前記基板に投影する投影光学系と、
物体を変形させる請求項1乃至21のいずれか1項に記載の変形装置と、
を備え、
前記変形装置によって変形される前記物体は、前記投影光学系に含まれる光学素子である、ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate, comprising:
a projection optical system that projects a pattern image of an original onto the substrate;
A deformation device according to any one of claims 1 to 21, which deforms an object;
Equipped with
13. An exposure apparatus, wherein the object deformed by the deformation device is an optical element included in the projection optical system.
前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する製造工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 an exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 22;
a processing step of processing the substrate exposed in the exposure step;
a manufacturing process for manufacturing an article from the substrate processed in the processing process;
A method for producing an article, comprising:
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