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UVWステージのしくみ(位置決め用高精度XYθステージ)

メインページ画像処理

画像処理の分野では画像を撮影して検査をするばかりでなく、半導体やFPDの業界では位置決め(アライメント)用途にも応用されています。今回は位置決め用途で用いられているUVWステージという、高精度のステージを紹介したいと思います。

通常のXYθステージUVWステージの基本構造は以下のようになっています。(若干異なる場合もあります。)

【通常のXYθステージ】
XYθステージのしくみ

【UVWステージ】
UVWステージのしくみ

UVWの各軸は、下図のように可動します。
UVWステージのしくみ
UVWステージでXYθの位置決めが出来る原理は、

UVWステージのしくみ

上図のようにU軸を動かすとステージはX方向へ移動し、V軸とW軸を同時に動かすとY方向へ移動します。
さらにU軸、V軸、W軸を同時に動かすとステージは回転します。

UVWステージの特徴は
  • ステージの高さを低く抑えられる
  • モーターが移動しないので、配線が用意(断線する可能性が低い)
  • 高精度
など。
なぜ?UVWステージが高精度の位置決めが可能になるかというと、特に回転方向の位置決めにおいて、同じ移動分解能のモータを使う場合、てこの原理のように、回転中心から離れた位置でステージを動かした方が回転の分解能は向上します。

UVWステージのしくみ

FPDなどの位置決めにおいては、ステージのサイズも大きくなり易いので、ステージの両端で回転方向を制御するUVWステージは有効的に高精度な位置決めを可能としてくれます。

そんな良い事だらけのUVWステージですが、欠点もあります。
  • 移動可能範囲が狭い
  • ステージ制御が難しい
など。
移動可能範囲が狭いのは、もともと位置決め用途で使われる場合の多いUVWステージなので、最初にメカ的に粗調整しておき、UVWステージで精調整する場合が多いので、あまり問題にはならないと思います。

ステージ制御においては、位置決めマークの位置を画像処理で抽出し、ズレ量を算出し、目的の位置へと合わせ込みますが、この時のずれ量は通常、X、Y、θのずれ量で算出されます。
しかし、XYθ軸の移動量からUVW軸の移動量へと変換するには、ちょっと面倒です...


【主なUVWステージメーカ】
ヒーハイスト精工株式会社
 


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