JP2009012168A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でありながら、高分解能且つ高精度なステージ装置１を提供することである。
【解決手段】ベース２と、前記ベース２上に第１方向に設けられた第１リニアガイド３と、前記第１リニアガイド３上に設けられ、第１方向に移動可能なくさび部材４と、前記ベース２に設けられ、前記くさび部材４を進退移動させる駆動機構５と、前記くさび部材４の傾斜面４ａに傾斜方向に沿って設けられた第２リニアガイド６と、前記ベース２上に前記第１方向とは異なる第２方向に設けられた第３リニアガイド７と、前記第３リニアガイド７により第２方向に移動可能な移動ステージ８と、を備え、前記移動ステージ８が、前記移動ステージ８を第３リニアガイド７に設けたときの第２リニアガイド６が設けられる設置面を第２リニアガイド６に沿った角度に調節する調節機構１０を有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置や精密測定装置などに用いられるステージ装置に関し、特にくさび部材を利用したステージ装置に関するものである。

従来のステージ装置において、鉛直方向に昇降移動するステージを有するものとしては、特許文献１に示すようなものがある。

具体的にこのものは、くさび部材上に設けられたリニアガイド上を移動する部材（引用文献１の傾斜ブラケット）と昇降ステージとがボルト等で固着することにより一体的に設けられており、傾斜ブラケットと昇降ステージとの位置関係を調節することができない。

この構造において、昇降ステージの昇降精度及び分解能を上げようとすると、昇降ステージ及びくさび部材をそれぞれリニアガイドに精度良く取り付ける必要がある。

しかしながら、昇降ステージやくさび部材等の加工精度や取り付け精度等によって、昇降ステージ及びくさび部材がリニアガイドに対して過拘束になってしまい、昇降動作において昇降ステージがリニアガイドにつかえる等して、昇降ステージの昇降精度及び分解能の向上が不可能となってしまうという問題がある。なお、リニアガイドによって加工精度や取り付け精度等が吸収されるとも考えられるが、吸収できたとしても、リニアガイドが正常に機能しなくなり上記同様の問題を生じる。

また、エアベアリングを用いて高精度送りを実現する方法も考えられるが、エアベアリングは高価であり、また構造が複雑になってしまうという問題もある。
特開平１１−４８０６４号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単な構造でありながら、高分解能且つ高精度を実現するステージ装置を提供することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係るステージ装置は、ベースと、前記ベース上に第１方向に設けられた第１リニアガイドと、前記第１リニアガイドに設けられ、第１方向に移動可能なくさび部材と、前記くさび部材を進退移動させる駆動機構と、前記くさび部材の傾斜面に傾斜方向に沿って設けられた第２リニアガイドと、前記ベース上に前記第１方向とは異なる第２方向に設けられた第３リニアガイドと、前記第２リニアガイド及び前記第３リニアガイドに設けられ、第２方向に移動可能な移動ステージと、を備え、前記くさび部材又は前記移動ステージの少なくとも一方が、前記くさび部材の前記第２リニアガイドが設けられる設置面を、前記第２リニアガイドの前記くさび部材が設けられる設置面に沿った角度に調節し、又は前記移動ステージの前記第２リニアガイドが設けられる設置面を、前記第２リニアガイドの前記移動ステージが設けられる設置面に沿った角度に調節する調節機構を有していることを特徴とする。

なお、ここで「沿った角度に調節する」とは、第２リニアガイドの前記くさび部材が固定される設置面と前記くさび部材の第２リニアガイドが設けられる設置面とが面接触する、即ち平行になり接触するように調節すること、又は第２リニアガイドの前記移動ステージが固定される設置面と前記移動ステージの第２リニアガイドが設けられる設置面とが面接触する、即ち平行になり接触するように調節することをいう。

このようなものであれば、くさび部材が第１リニアガイド上を第１方向に移動するのに伴って、移動ステージが第３リニアガイド上を第２方向に移動できるように、移動ステージ又はくさび部材の第２リニアガイドが設置される設置面の角度を調節することができる。したがって、各リニアガイドや各部材等の加工精度及び取り付け精度などに関係なく、くさび部材及び移動ステージがリニアガイドに対して過拘束となることが無く、高精度及び高分解能を実現することができる。また、エアベアリングなどの高価なガイドを用いる必要もないので、構造を簡単にすることができるとともに、安価にすることができる。さらにリニアガイドを用いているので、高剛性を実現することもできる。

移動ステージ及び調節機構の具体的な実施の態様としては、前記移動ステージが、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの一方に固定されるステージ本体と、前記調節機構と、を備え、前記調節機構が、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの他方に固定される中間体と、前記ステージ本体及び前記中間体の間に設けられ、前記ステージ本体及び前記中間体を固定する固定部と、を備えていることが挙げられる。

このようなものであれば、中間体とステージ本体とが、別々の異なるリニアガイドに固定され、リニアガイドにより規定されるそれぞれの姿勢を確保しながら互いに固定されるので、リニアガイドに対して過拘束となることが無く、高精度及び高分解能を実現することができる。

また、くさび部材及び調節機構の具体的な実施の態様としては、前記くさび部材が、前記第１リニアガイド又は第２リニアガイドの一方に固定されるくさび本体と、前記調節機構と、を備え、前記調節機構が、前記第１リニアガイド又は第２リニアガイドの他方に固定された中間体と、前記くさび本体及び前記中間体の間に設けられ、前記くさび本体及び前記中間体を固定する固定部と、を備えているものも挙げることができる。これによっても、上記と同様の効果を得ることができる。

固定部の具体的な実施の態様としては、前記固定部が、前記中間体又は前記ステージ本体の一方に設けられ、前記中間体又は前記ステージ本体の他方に先端部が押圧接触する複数の押圧子からなることが考えられる。これならば、簡単にステージ本体と中間体とを互いに固定することができる。

具体的には、前記押圧子が、前記ステージ本体に設けられ、前記中間体の上面及びその両側面に接触して、前記中間体を前記ステージ本体に対して固定するものであることが望ましい。

ステージ本体及び中間体を確実に固定するためには、前記押圧子が、前記中間体の両側面にそれぞれ２箇所、前記中間体の上面に４箇所接触するように設けられていることが望ましい。

前記押圧子が、前記くさび部材の傾斜面の傾斜方向に延出して、前記中間体の両端面に接触していることが望ましい。つまり、前記押圧子が、前記中間体の移動方向の前方及び後方から前記中間体を押圧接触するものであることが望ましい。

前記第１リニアガイド、第２リニアガイド及び第３リニアガイドの具体的な実施の態様としては、クロスローラガイドであることが望ましい。

リニアガイドの製作精度に起因して、中間体に生じる姿勢変化をステージ本体に伝達するのを防止して、移動ステージを水平に保ったまま第３リニアガイドが延伸する方向に移動できるようし、位置決め精度を向上させるためには、前記移動ステージが、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの一方に固定されるステージ本体と、前記調節機構と、を備え、前記調節機構が、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの他方に固定される中間体と、前記ステージ本体及び前記中間体の間に設けられ、所定回転軸を中心にして回転可能に前記ステージ本体及び前記中間体を接続する接続子と、を備えており、前記回転軸が、前記中間体の姿勢変化が前記ステージ本体に伝達されない方向に設定されていればよい。

前記回転軸の最も好ましい実施の態様としては、前記回転軸が３軸方向に設定されているものが挙げられる。

このように構成した本発明によれば、簡単な構造でありながら、高分解能且つ高精度を実現するステージ装置を提供することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係るステージ装置１の内部構造を示す側面図であり、図２は、ステージ装置１の平面図であり、図３は、サンプルステージを省略したステージ装置１の斜視図である。

＜装置構成＞

本実施形態に係るステージ装置１は、図１〜図３に示すように、ベース２と、前記ベース２上に第１方向に設けられた第１リニアガイド３と、前記第１リニアガイド３上に設けられ、第１方向に移動可能なくさび部材４と、前記ベース２に設けられ、前記くさび部材４を進退移動させる駆動機構５と、前記くさび部材４の傾斜面４ａに傾斜方向に沿って設けられた第２リニアガイド６と、前記ベース２上に前記第１方向とは異なる第２方向に設けられた第３リニアガイド７と、前記第２リニアガイド６及び前記第３リニアガイド７上に設けられ、第２方向に移動可能な移動ステージ８と、を備えている。

本実施形態において、第１方向とは水平方向（Ｘ軸方向）をいい、第２方向とは鉛直方向（Ｚ軸方向）をいう（各図参照）。

なお、図１〜図３中、１４は、移動ステージ８の鉛直方向の位置検出を行う位置検出部である。位置検出部１４としては、例えばリニアエンコーダを用いることができる。リニアエンコーダは、移動ステージ８又はベース２の一方に鉛直方向に沿って設けられるリニアスケールと、移動ステージ８又はベース２の他方に設けられるセンサとから構成することができる。

以下、各部２〜８について説明する。

ベース２は、後述する第１リニアガイド３、駆動機構５及び第３リニアガイド７等が設けられる基盤であり、側端部には側壁２１、２２を有する。

第１リニアガイド３は、図１及び図３に示すように、ベース２上に水平に設けられるものであり、ベース２上に設けられた長尺状の第１軌道レール３１と、当該第１軌道レール３１に対して摺動自在に跨架してなる第１スライダ３２と、から構成されるクロスローラガイドである。本実施形態では、２つの第１リニアガイド３が、ベース２上に水平に並列して設けられている。

具体的には、第１軌道レール３１は両側の長手方向側面に第１軌道溝を有し、第１スライダ３２は第１軌道レール３１の第１軌道溝に対応する第２軌道溝を有する。それら第１軌道溝及び第２軌道溝との間に複数の転動体が設けられ、第１軌道溝及び第２軌道溝間で負荷を受けつつ転動してスライダ内で無限循環する。転動体は、それぞれ隣接する円筒ころの回転軸を直角に交差させて配列した軸受けとして構成されているものである。これにより、第１スライダ３２は、第１軌道溝及び第２軌道溝とで形成される軌道路を転動する転動体の介在により自在に摺動する。

また、第１リニアガイド３において、１つの第１軌道レール３１上には２つの第１スライダ３２が設けられており、それらスライダ３２の上面にはくさび部材４が設けられている。

くさび部材４は、後述する駆動機構５により受ける第１方向の力を第２方向の力に変換する部材であり、特に図１に示すように、第１リニアガイド３上、具体的には第１スライダ３２上に設けられ、ベース２に対して水平方向に移動可能なものである。その上面には、進行方向に沿って（先端部に向かうに従って）傾斜して下る傾斜面４ａを備えている。また、くさび部材４の後端部には、くさび部材４を第１リニアガイド３上でスライド移動させる駆動機構５が設けられている。

駆動機構５は、ベース２上に設けられており、特に図２に示すように、ボールネジ機構を用いたものであり、ホルダ５５によってベース２上に固定された駆動部５１と、当該駆動部５１の出力軸にカップリング５４を介して回転自在に連結されたボールネジ軸５２と、くさび部材４に設けられ、前記ボールネジ軸５２が螺合するボールネジナット５３と、を備えている。駆動部５１としては、ステッピングモータ等のモータ又は手動用つまみを用いたものが考えられる。

ボールネジ軸５２は、前記第１リニアガイド３の第１軌道レール３１と同一方向に延びるように設けられている。

また、本実施形態では、くさび部材４には、前記ボールネジ軸５２が挿入される挿入孔（図示しない）が設けられている。そして、その挿入孔の駆動部５１側開口部に、ボールネジナット５３が取り付けられている。

このような構造により、駆動部５１により出力軸を回転させることにより、カップリング５４を介してボールネジ軸５２が所定角度回転して、くさび部材４がベース２に対して水平方向（Ｘ軸方向）に相対移動する。

第２リニアガイド６は、図２に示すように、くさび部材４の傾斜面４ａ上に、当該傾斜面４ａの傾斜方向に沿って設けられるものであり、傾斜面４ａ上に設けられた長尺状の第２軌道レール６１と、当該第２軌道レール６１に対して摺動自在に跨架してなる第２スライダ６２と、から構成されるクロスローラガイドである。本実施形態では、２つの第２リニアガイドが、傾斜面４ａ上に並列して設けられている。

また、第２リニアガイド６において、１つの第２軌道レール６１上には、１つの第２スライダ６２が設けられており、そのスライダ６２上に後述する移動ステージ８の中間体１１が取り付けられている。

第３リニアガイド７は、図２及び図３に示すように、ベース２上に鉛直方向に設けられるものであり、後述する移動ステージ８に設けられた長尺状の第３軌道レール７１と、当該第３軌道レール７１に対して摺動自在に跨架してなる第３スライダ７２と、から構成されるクロスローラガイドである。本実施形態では、４つの第３リニアガイド７が、ベース２上に鉛直に互いに平行となるように設けられている。具体的には、中間体１１の進退方向に対して左右対称に後述するステージ本体９の左右側面を挟み込むように設けられている。

移動ステージ８は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降するステージであり、第３リニアガイド７に固定されるステージ本体９と、当該ステージ本体９に設けられ、第３リニアガイド７に設けたときの移動ステージ８の第２リニアガイド６が設けられる設置面を、くさび部材４に固定された第２リニアガイド６の移動ステージ８が固定される固定面（設置面）と面接触するように、その角度を調節する調節機構１０を有している。

ステージ本体９は、前記第３リニアガイド７のスライダ７２に取り付けられて、ベース２に対して鉛直方向に相対移動するものである。

また本実施形態のステージ本体９は、図２に示すように、平面視において矩形枠形状をなし、上方が開口したものであり、後述する中間体１１の進行方向（Ｘ軸方向）に平行に設けられた左右側板９１、９２と、当該進行方向（Ｘ軸方向）に垂直に設けられた前板９３及び後板９４からなる。そして、ステージ本体９が第３リニアガイド７に取り付けられた状態において、ステージ本体９は中間体１１を囲み、平面視において、その開口から中間体１１を臨むことができるようにしている。これにより、後述するステージ本体９及び中間体１１の固定の作業性を向上させることができる。

さらに、ステージ本体９は、第３リニアガイド７を構成する４つのクロスローラガイドにより、四つ角が支持されている。具体的には、第３リニアガイド７の軌道レール７１がステージ本体９の左右側板９１、９２に設けられ、第３リニアガイド７のスライダ７２がベース２に起立して設けられた両側壁２１、２２に設けられている。これにより、ステージ本体９が、ベース２に対して鉛直方向に相対移動する。

また、ステージ本体９の上面、具体的には左右側板９１、９２の上面に、ウエハ等のサンプルが載置されるサンプルステージ９５が固定される。

調節機構１０は、第２リニアガイド６に固定される中間体１１と、ステージ本体９及び中間体１１の間に設けられ、第２リニアガイド６を介してくさび部材４により規定される中間体１１の姿勢と、第３リニアガイド７により規定されるステージ本体９の姿勢とを保持して固定する固定部１２と、を備えている。

ここで、調節機構１０は、図４の模式図に示すように、第３リニアガイド７に設けた状態において、移動ステージ８の第２リニアガイド６が設けられる設置面の角度を調節するものであるところ、本実施形態の移動ステージ８は、ステージ本体９と中間体１１とに分離されて、中間体１１が第２リニアガイド６に移動可能に固定されている。ここで、移動ステージ８の第２リニアガイド６が設けられる設置面と、中間体１１の第２リニアガイド６が設けられる設置面とは同じである。したがって、移動ステージ８の第２リニアガイド６が設けられる設置面の角度を調節するということは、中間体１１と、ステージ本体９との姿勢を保持して固定することを意味する。

つまり、上述のように、ステージ本体９に中間体１１を固定すれば、移動ステージ８を第３リニアガイド７に設けたときの第２リニアガイド６が設けられる設置面を、第２リニアガイド６の移動ステージ８が設けられる固定面（設置面）に沿った角度に調節することになる。

中間体１１は、図１〜図３に示すように、前記第２リニアガイド６上、具体的には、第２リニアガイド６のスライダ６２上に設けられ、前記くさび部材４の傾斜面４ａに対して相対移動するものであり、概略直方体形状をなすものである。そして、その下面１１ａに前記第２リニアガイド６のスライダ６２が取り付けられる。

具体的には、中間体１１は、その長尺方向一端面１１ｂが第２リニアガイド６の延伸方向の前方を向くように、他端面１１ｃが当該延伸方向の後方を向くように、そして、その上面１１ｄがほぼ水平となるように取り付けられている。

本実施形態の固定部１２は、中間体１１又はステージ本体９の一方に設けられ、中間体１１又はステージ本体９の他方に先端部が押圧接触して狭持する複数の押圧子１３から構成される。

押圧子１３は、中間体１１又はステージ本体９の一方に設けられ、固定の際に中間体１１又はステージ本体９の他方に対して進退移動して、設計上の寸法公差や組立公差等を吸収するものであり、図１〜図３に示すように、ステージ本体９に設けられ、前記中間体１１の上面１１ｄ、下面１１ａ、一端面１１ｂ及び他端面１１ｃに接触して、中間体１１をステージ本体９に対して固定するものであり、その構成は、図１及び図３に示すように、ステージ本体９の前板９３及び後板９４に中間体１１の進行方向（Ｘ軸方向）に設けられた第１押圧子１３１と、左右側板９１、９２に鉛直方向（Ｚ軸方向）下向きに設けられた第２押圧子１３２と、左右側板９１、９２に設けられた第３押圧子１３３（図５参照）と、からなる。

第１押圧子１３１及び第２押圧子１３２は、金属製のねじであり、その先端部が中間体１１の平面部に押圧接触するものである。なお、第１押圧子１３１及び第２押圧子１３２の先端部は、球面加工が施されている。

また、第３押圧子１３３は、第１、第２押圧子１３１、１３２と同様に、ねじを用いて構成することもできるが、本実施形態では、図５の模式図に示すように、構造の簡単化のため中間体１１の下面１１ａに押圧接触する金属製のプレートを用いている。なぜなら、移動ステージ８の上昇時においては、ステージ本体９の自重による力が加わるため、精度を出すためには点接触が好ましいところ、移動ステージ８の下降時においては、当該移動ステージの自重により上昇時ほどの力が不要であり、プレート１３３による面接触であっても精度を出すことができるからである。

この第３押圧子であるプレート１３３は、側面視概略Ｌ字状をなすものであり、第１押圧子１３１及び第２押圧子１３２を中間体１１に接触させた後、その長辺部１３３ａが中間体１１の下面１１ａに面接触するようにして、その短辺部１３３ｂがステージ本体９の左右側板９１、９２にねじ固定される。

第１押圧子１３１は、中間体１１の一端面１１ｂ及び他端面１１ｃにおいて、それぞれ２箇所に押圧接触する。なお、中間体１１において、第１押圧子１３１と接触する部分には、受け部１１１を設けている。このとき、第１押圧子１３１が一端面１１ｂに接触する位置よりも、第１押圧子１３１が他端面１１ｃに接触する位置の方が高くなるようにしている。

第２押圧子１３２は、中間体１１の上面１１ｄにおいて、左右対称にそれぞれ２箇所、計４箇所に押圧接触する。具体的には、ステージ本体９の左右側板９１、９２から内方に突出して設けられた突出部９１１，９２１にそれぞれ２つねじが設けられている。なお、中間体１１の上面１１ｄには、前記突出部９１１、９２１が嵌る凹部が設けられており、その凹部の底面に第２押圧子１３２の先端部が接触することになる。

次に、ステージ装置１の組み立て手順、特にくさび部材４及び移動ステージ８の固定手順について説明する。

先ず、ベース２上に第１リニアガイド３、第３リニアガイド７を取り付け、第１方向及び第２方向を規定する。第１リニアガイド３上に摺動可能にくさび部材４を取り付ける。このとき、予めくさび部材４の傾斜面４ａに第２リニアガイド６を取り付けておいても良いし、くさび部材４を第１リニアガイド３上に取り付けた後、その傾斜面４ａに第２リニアガイド６を取り付けても良い。さらにベース２上に駆動機構５を取り付ける。

そして、くさび部材４上の第２リニアガイド６に移動ステージ８の中間体１１を当該くさび部材４に対して摺動可能に取り付ける。このとき、中間体１１は、第２リニアガイド６を介してくさび部材４により移動姿勢が規定される。

このように、くさび部材４を取り付けた後、第３リニアガイド７に移動ステージ８のステージ本体９を鉛直方向に摺動可能に取り付ける。このとき、ステージ本体９は第３リニアガイド７により移動姿勢が規定される。

そして、くさび部材４及び移動ステージ８をそれぞれのリニアガイド３、８に対して独立して摺動可能に取り付けると、ステージ本体９は、中間体１１を取り囲む状態となる。

そして、ステージ本体９の上方開口から第１押圧子１３１及び第２押圧子１３２を操作して、その先端部を中間体１１に押圧接触させる。また、側壁２１、２２に設けた開口部（図３において２１Ａ）を介して第３押圧子１３３を中間体１１の下面１１ａに押圧接触させる。このようにステージ本体９の上方が開口して中間体１１を臨める状態であるので、第１押圧子１３１及び第２押圧子１３２の調整を簡単に行うことができる。以上のように、くさび部材４の水平方向（Ｘ軸方向）への移動に伴う移動ステージ８の鉛直方向（Ｚ軸方向）への高精度且つ高分解能な移動を、組み立ての段階において、簡単に行うことができる。

その結果、中間体１１がくさび部材４の傾斜面４ａの傾斜方向に沿って移動可能、且つステージ本体９が鉛直方向に移動可能に、中間体１１及びステージ本体９が互いに固定される。つまり、固定部１２が、第３リニアガイド７により規定されるステージ本体９の姿勢と、第２リニアガイド６を介してくさび部材４により規定される中間体１１の姿勢とを保持するように、中間体１１及びステージ本体９を固定する。

次に、このように構成したステージ装置１の動作について説明する。

駆動機構５によりくさび部材４を第１リニアガイド３により水平方向（Ｘ軸方向）に進行移動させる。そうすると、くさび部材４上に設けられた中間体１１は、くさび部材４に対して相対的に傾斜方向に移動する。

このとき中間体１１は、Ｚ軸方向にのみ移動可能なステージ本体９により固定されているので、中間体１１は、Ｘ軸方向に移動することはできず、Ｚ軸方向に移動する。そうすると、中間体１１を固定しているステージ本体９は、第３リニアガイド７により規定された姿勢のまま、第３リニアガイド７に沿って、Ｚ軸方向に移動する。

次に、本実施形態のステージ装置１の再現性についての実験結果を、図６に示す。

図６において、送り回数とは、移動ステージ８を理論上１μｍ移動させる動作の回数であり、例えば送り回数が３回であれば、移動ステージ８は理論上３μｍ移動することになる。また、再現位置とは、各送り回数における移動ステージ８の実際の位置から理論上の位置を差し引いた値である。

図６は、各送り回数における移動ステージ８の位置を、送り回数１回から２１回まで計測するという一連の計測を５回繰り返したときの、送り回数と再現位置との関係を示す図である。

この図６から分かるように、本実施形態のステージ装置１は再現性が極めて良いことが分かる。また、例えば１０回送り動作をした場合に、再現位置は、約３．５μｍであり高精度であることも分かる。

＜本実施形態の効果＞

このように構成した本実施形態に係るステージ装置１によれば、くさび部材４が第１リニアガイド３上を水平方向に移動するのに伴って、移動ステージ８が第３リニアガイド７上を鉛直方向に移動できるように、移動ステージ８又はくさび部材４の第２リニアガイド６が設置される設置面の角度を調節することができる。したがって、各リニアガイド３、６、７や各部材４、９、１１等の加工精度及び取り付け精度などに関係なく、くさび部材４及び移動ステージ８がリニアガイド３、６、７に対して過拘束となることが無く、高精度及び高分解能を実現することができる。

そして、本実施形態では、中間体１１を第２リニアガイド６に、ステージ本体９を第３リニアガイド７にそれぞれ独立して取り付けた後、それら各部材９、１１のリニアガイド６、７により規定される姿勢を確保するように、固定部１２によって中間体１１及びステージ本体９を互いに固定するので、上記調節を組み立て段階において簡単かつ確実に行うことができる。

また、エアベアリングなどの高価なガイドを用いる必要もないので、構造を簡単にすることができるとともに、安価にすることができる。さらに、クロスローラガイドを用いているので、高剛性を実現することもできる。

＜その他の変形実施形態＞

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。

前記実施形態では、移動ステージ８に調節機構１０を設け、その調節機構１０を構成する中間体１１を第２リニアガイド６に固定し、ステージ本体９を第３リニアガイド７に固定したものであったが、その他、以下のようなものであっても良い。

つまり、中間体１１を第３リニアガイド７に固定し、ステージ本体９を第２リニアガイド６に固定して、固定部１２によってそれらを固定するようにしても良い。

また、調節機構１０をくさび部材４に設けるようにしても良い。この場合、図７の模式的断面図に示すように、くさび部材４が、第１リニアガイド３に固定されるくさび本体４１と、くさび本体４１に設けられ、第２リニアガイド６が設けられる設置面を移動ステージ８に固定された第２リニアガイド６に沿った角度に調節する調節機構１０と、を備えている。

このとき、調節機構１０は、第２リニアガイドに固定された中間体１１と、くさび本体４１及び中間体１１の間に設けられ、第１リニアガイド３又は第２リニアガイド６の一方により規定される中間体１１の姿勢と、第１リニアガイド３又は第２リニアガイド６の他方により規定されるくさび本体４１の姿勢とを保持して固定する固定部１２と、を備えている。

中間体１１は、前記実施形態と同様に、第１リニアガイド６上、具体的には、第１リニアガイド３のスライダ３２上に設けられ、ベース２に対して相対移動するものであり、概略直方体形状を成すものである。また、固定部１２は、前記実施形態と同様に、くさび本体４１又は中間体１１の一方に設けられ、くさび本体４１又は中間体１１の他方に先端部が押圧接触して狭持する複数の押圧子１３から構成することができる。なお、図４の他に、中間体１１を第１リニアガイド３に固定し、くさび本体４１に第２リニアガイド６を設けるようにしても良い。

さらに、図８の模式的断面図に示すように、くさび部材４に調節機構１０を設けた場合には、くさび部材４が、第２リニアガイド６に固定されるくさび本体４１と、第１リニアガイド３に固定され、前記第２リニアガイド６の設置面４１ａの角度を調節する調節機構１０と、を備えたものであっても良い。この調節機構１０は、第１リニアガイド３に固定される中間体１１と、その中間体１１とくさび本体４１とを複数箇所で連結する固定部（ねじ）１２を備え、そのねじ１２を締めたり緩めたりして、中間体１１に対するくさび本体４１の角度、つまり、くさび本体４１の第２リニアガイド６が設けられる面（傾斜面４１ａ）の角度を調節するようにしても良い。

また、図４においては、中間体１１を下方から押圧する押圧子が記載されておらず、また図７においては、中間体１１を上方から押圧する押圧子が記載されていない。例えば、図４であれば、移動ステージ８が下降するときに中間体１１が下方向にずれる可能性がある。したがって、前記実施形態のように、Ｚ方向から中間体１１を挟み込むように押圧子を設けることが望ましい。また、図７においても、Ｚ方向から中間体１１を挟み込むように押圧子を設けることが望ましい。

なお、前記実施形態で説明したように、移動ステージ８に調節機構１０を設けるものが最も組み立てが容易である。

その上、前記実施形態では固定部１０がステージ本体９設けた複数の押圧子により、中間体１１を狭持して固定するものであったが、複数の押圧子を中間体１１に設けても良い。

また、前記実施形態のリニアガイド３、６、７は、クロスローラガイドを用いたものであったが、その他のリニアガイド、つまり、ボールやローラ等の転動体の転がりを利用して直線運動を案内する装置を用いても良い。エアベアリングを用いたものでも構わない。

さらに、前記実施形態では、水平方向を第１方向とし、鉛直方向を第２方向としているが、これに限定されず、例えば水平方向を第１方向とした場合に鉛直方向から所定角度傾斜した方向を第２方向としても良い。

さらに、各リニアガイド３、６、８の軌道レール３１、６１、８１及びスライダ３２、６２、８２を設ける部材は前記実施形態の逆であっても良い。つまり、例えば第１リニアガイド３の場合には、第１軌道レール３１をくさび部材４の下面に設け、第１スライダ３２をベース上に設ける等である。

また、前記実施形態では、調節機構１０を移動ステージ８又はくさび部材４の少なくとも一方に設けたが、ベース部材２に設けても良い。このようにしても、くさび部材４の第２リニアガイド６が設けられる設置面を、第２リニアガイド６のくさび部材４が設けられる設置面に沿った角度に調節することができる。

加えて、前記実施形態では、押圧子１３によって中間体１１をステージ本体９に対して固定しているが、この場合、くさび部材４が移動すると、第２リニアガイド６の製作精度などに起因して、第２スライダ６２に取り付けられている中間体１１は微小に姿勢を変化させながら昇降し、中間体１１に押圧子１３によって剛に接続されているステージ本体９にも中間体１１の運動が伝達されてしまう場合がある。このため、ステージ本体９の上面は、一方だけが高くなるあるいは低くなるなど、微小な姿勢変化を繰り返しながら鉛直方向に移動することがある。

このような問題を解決し、中間体１１をステージ本体９に対して接続するには、調節機構１０が、中間体１１と、前記ステージ本体及び前記中間体の間に設けられ、所定回転軸を中心にして回転可能に前記ステージ本体及び前記中間体を接続する接続子１３４と、を備えており、前記回転軸が、前記中間体１１の姿勢変化が前記ステージ本体９に伝達されない方向に設定されていればよい。ここで、回転軸が中間体１１の姿勢変化がステージ本体９に伝達されない方向に設定されるとは、中間体１１の姿勢変化によってステージ本体１１が第２方向へ移動するのを抑制するように回転軸が設定されることを言う。より具体的には、所定回転軸の方向を中間体１１が姿勢変化を起こしているときにおける中間体１１の回転軸の方向を含むようにすればよい。

このようなものであれば、リニアガイドのスライダの運動誤差に起因して、中間体１１が姿勢変化を起こしても、その運動誤差は接続子１３４が回転し、中間体１１だけが回転することによって吸収されて、ステージ本体９には中間体１１の姿勢変化が伝達されるのを抑制できるため、移動ステージ８は上面を水平に保ったまま昇降することができる。

より具体的には、接続子１３４は、図９に示すように中間体１１から鉛直方向に延出し、その先端部には凹部と、その凹部の上に回転可能に設けられた球体と、を備えており、先端部がステージ９に接続してある。凹部は、半球面形状の穴となっており、ステージ本体９には、接続子１３４の先端が嵌まる円錐形状の穴部９６が設けてある。なお、凹部の形状は、半球面形状に限られず、球体に外接し回転可能に支持する形状であればよい。このように、接続子１３４の先端部の球体は凹部と穴部９６によって３軸方向（ロール、ピッチ、ヨー）に回転可能に嵌合してあるので、中間体１１での姿勢変化は、球体によって回転し接続子１３４の取付角度が変化し、中間体１１だけが回転することによって吸収され、ステージ本体９に伝達されるのを防止することができる。従って、ステージ本体９の上面を水平に保ったまま、ステージ本体９は鉛直方向に移動することができ、より高精度な鉛直方向の位置決めを行うことができるようになる。

さらに、この構成において、ステージ本体９が鉛直方向に下降するときに、ステージ本体９と中間体１１とが分離しないようにするために、ステージ本体９とベース２との間にばね等の付勢部材Ｓを設けてあり、常に、ステージ本体９がベース２に引っ張られるように構成してある。従って、ステージ本体９が下降するときでも、中間体１１をステージ本体９に対して固定することができる。

なお、この実施形態では接続子１３４が３軸方向に回転可能に中間体１１及びステージ本体９を接続するものであったが、例えば、中間体１１の姿勢変化が大きい回転方向だけを回転可能に接続するようにしても構わない。より具体的には、図９において、中間体１１が紙面平面内（ＸＺ平面）において大きく回転運動をする場合には、中間体１１の回転軸の方向である紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に１つの所定回転軸を設定すればよい。このようにすれば、中間体１１の姿勢変化のうち、主要な成分をステージ本体９に伝達されるのを抑制することができ、ステージ本体９の上面の水平度と位置決め得精度を向上させることができる。

また、接続子１３４が２軸方向に回転可能に中間体１１及びステージ本体９を接続するようにしても構わない。

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るステージ装置の内部構造を示す側面図。 同実施形態おけるステージ装置の平面図。 同実施形態におけるサンプルステージを省略したステージ装置の斜視図。 同実施形態におけるステージ装置の模式図。 同実施形態におけるステージ装置の第３押圧子を主として示す模式的断面図。 同実施形態におけるステージ装置の位置再現性を示す図。 変形実施形態に係る模式図。 異なる変形実施形態に係る模式図。 さらに異なる変形実施形態に係る模式図。

符号の説明

１・・・ステージ装置
２・・・ベース
３・・・第１リニアガイド
４・・・くさび部材
５・・・駆動機構
６・・・第２リニアガイド
７・・・第３リニアガイド
８・・・移動ステージ
９・・・ステージ本体
１０・・・調節機構
１１・・・中間体
１２・・・固定部
１３１・・・第１押圧子
１３２・・・第２押圧子
１３４・・・接続子

Claims (7)

1. ベースと、
   前記ベース上に第１方向に設けられた第１リニアガイドと、
   前記第１リニアガイドに設けられ、第１方向に移動可能なくさび部材と、
   前記くさび部材を進退移動させる駆動機構と、
   前記くさび部材の傾斜面に傾斜方向に沿って設けられた第２リニアガイドと、
   前記ベース上に前記第１方向とは異なる第２方向に設けられた第３リニアガイドと、
   前記第２リニアガイド及び前記第３リニアガイドに設けられ、第２方向に移動可能な移動ステージと、を備え、
   前記くさび部材又は前記移動ステージの少なくとも一方が、
   前記くさび部材の前記第２リニアガイドが設けられる設置面を、前記第２リニアガイドの前記くさび部材が設けられる設置面に沿った角度に調節し、又は前記移動ステージの前記第２リニアガイドが設けられる設置面を、前記第２リニアガイドの前記移動ステージが設けられる設置面に沿った角度に調節する調節機構を有しているステージ装置。
2. 前記移動ステージが、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの一方に固定されるステージ本体と、前記調節機構と、を備え、
   前記調節機構が、
   前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの他方に固定される中間体と、
   前記ステージ本体及び前記中間体の間に設けられ、前記ステージ本体及び前記中間体を固定する固定部と、を備えている請求項１記載のステージ装置。
3. 前記くさび部材が、前記第１リニアガイド又は第２リニアガイドの一方に固定されるくさび本体と、前記調節機構と、を備え、
   前記調節機構が、
   前記第１リニアガイド又は第２リニアガイドの他方に固定された中間体と、
   前記くさび本体及び前記中間体の間に設けられ、前記くさび本体及び前記中間体を固定する固定部と、を備えている請求項１記載のステージ装置。
4. 前記固定部が、前記中間体又は前記ステージ本体の一方に設けられ、前記中間体又は前記ステージ本体の他方に先端部が押圧接触する複数の押圧子からなる請求項２記載のステージ装置。
5. 前記押圧子が、前記ステージ本体に設けられ、前記中間体の上面及びその両側面に接触して、前記中間体を前記ステージ本体に対して固定するものである請求項４記載のステージ装置。
6. 前記移動ステージが、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの一方に固定されるステージ本体と、前記調節機構と、を備え、
   前記調節機構が、前記第２リニアガイド又は第３リニアガイドの他方に固定される中間体と、
   前記ステージ本体及び前記中間体の間に設けられ、所定回転軸を中心にして回転可能に前記ステージ本体及び前記中間体を接続する接続子と、を備えており、
   前記回転軸が、前記中間体の姿勢変化が前記ステージ本体に伝達されない方向に設定されている請求項１記載のステージ装置。
7. 前記回転軸が３軸方向に設定されている請求項６記載のステージ装置。