JP2011210932A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】６自由度の駆動が可能で、かつ、少なくとも高さ方向寸法の低減により小型化を図ることが可能なステージ装置を提供する。
【解決手段】このステージ装置１００は、固定ベース１上に配置される負荷テーブル２と、固定ベース１と負荷テーブル２との間に配置される中間テーブル３と、中間テーブル３を、鉛直方向に移動させるとともに、水平面内のＸ方向の軸周り（θｘ）に回転させ、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向の軸周り（θｙ）に回転させる３自由度駆動可能なＺ方向アクチュエータ６と、中間テーブル３をＸおよびＹ方向に移動させる２自由度駆動可能なＸＹ方向アクチュエータ７と、負荷テーブル２を鉛直方向の軸周り（θｚ）に回転させるθｚ回転用モータ４とを備え、少なくともＺ方向アクチュエータ６およびθｚ回転用モータ４は、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステージ装置に関し、特に、少なくとも鉛直方向および鉛直方向の軸周りの回転方向の駆動が可能なステージ装置に関する。

従来、少なくとも鉛直方向（Ｚ方向）および鉛直方向の軸周りの回転方向（θｚ方向）の駆動が可能なステージ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ウエハを保持するウエハ保持部材（負荷テーブル）と、ウエハ保持部材を鉛直方向（Ｚ方向）に駆動するＺ軸アクチュエータと、ウエハ保持部材を鉛直方向の軸（Ｚ軸）周りの回転方向（θｚ方向）に駆動するθｚ駆動アクチュエータ（負荷テーブル回転用モータ）とを備えた少なくともθＺ駆動が可能なステージ装置が開示されている。また、このステージ装置では、ウエハ保持部材（負荷テーブル）、Ｚ軸アクチュエータおよびθｚ駆動アクチュエータの下方に、これらを支持するＸＹテーブル（中間テーブル）が配置されている。このＸＹテーブルの下方には、ＸＹテーブルを水平方向に駆動するＸ方向リニアアクチュエータおよびＹステージが配置されている。つまり、上記特許文献１では、水平方向駆動機構であるＸＹステージと、Ｚ軸（鉛直方向）に関する駆動を行うＺ軸アクチュエータおよびθｚ駆動アクチュエータを含む駆動機構とを上下方向に分離して積層した構造を有する。なお、上記特許文献１では、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）の駆動についての記載がなく、これらの方向（θｘ方向およびθｙ方向）には駆動することができないものと考えられる。したがって、この特許文献１のステージ装置は、θＺ駆動とＸＹ駆動との４自由度の駆動となる。

特開２００７−２７６５９号公報

しかしながら、上記特許文献１のステージ装置では、ＸＹステージ（水平方向駆動機構）と、Ｚ軸アクチュエータを含む駆動機構とが鉛直方向（上下方向）に分離されて積層されているので、高さ方向（鉛直方向）の寸法が大きくなってしまうという問題点がある。また、特許文献１のステージ装置では、６自由度の駆動を行うことができないという問題点もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、６自由度の駆動が可能で、かつ、少なくとも高さ方向寸法の低減により小型化を図ることが可能なステージ装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるステージ装置は、固定ベース上に配置される負荷テーブルと、固定ベースと負荷テーブルとの間に配置される中間テーブルと、中間テーブルを、鉛直方向に移動させるとともに、水平面内の第１水平方向の軸周りに回転させ、かつ、水平面内の第１水平方向と直交する第２水平方向の軸周りに回転させる３自由度駆動可能な第１アクチュエータと、中間テーブルを第１水平方向および第２水平方向に移動させる２自由度駆動可能な第２アクチュエータと、負荷テーブルを鉛直方向の軸周りに回転させる負荷テーブル回転用モータとを備え、少なくとも第１アクチュエータおよび負荷テーブル回転用モータは、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている。

この発明の一の局面によるステージ装置では、上記のように、中間テーブルを、鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるとともに、水平面内の第１水平方向の軸周り（θｘ）および水平面内の第１水平方向と直交する第２水平方向の軸周り（θｙ）に回転させる３自由度駆動可能な第１アクチュエータと、中間テーブルを第１水平方向（Ｘ方向）および第２水平方向（Ｙ方向）に移動させる２自由度駆動可能な第２アクチュエータと、負荷テーブルを鉛直方向の軸周り（θｚ）に回転させる負荷テーブル回転用モータとを設けることによって、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の駆動が可能なステージ装置を得ることができる。また、中間テーブルをＺ、θｘおよびθｙ方向に駆動する第１アクチュエータを設けるとともに、中間テーブルをＸおよびＹ方向に駆動する第２アクチュエータを設けることによって、鉛直方向（Ｚ方向）の駆動を行う第１アクチュエータと、水平方向（ＸおよびＹ方向）の駆動を行う第２アクチュエータとを上下方向に分離せずに中間テーブル周りに設置することができるので、鉛直方向の駆動を行うアクチュエータを含む駆動機構と水平方向の駆動を行うアクチュエータを含む駆動機構とを鉛直方向（上下方向）に分離して積層する構造と異なり、高さ方向（鉛直方向）の寸法を小さくすることができる。また、３自由度駆動（Ｚ、θｘ、θｙ駆動）が可能な第１アクチュエータとθｚ駆動用の負荷テーブル回転用モータとを、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置することによって、第２アクチュエータ（Ｘ、Ｙ駆動）とともに中間テーブル周りに設けられる第１アクチュエータ（Ｚ、θｘ、θｙ駆動）と同じ高さ範囲に、負荷テーブル回転用モータ（θｚ駆動）を配置することができる。これにより、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の駆動が可能なステージ装置全体の鉛直方向の寸法（高さ方向の寸法）を小さくすることができる。これらの結果、高さ方向寸法の低減によりステージ装置の小型化を図ることができる。

上記一の局面によるステージ装置において、好ましくは、負荷テーブル回転用モータは、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータとは独立して動作可能なように構成されている。このように構成すれば、第１アクチュエータと配置高さ範囲が重なるように配置された負荷テーブル回転用モータにより負荷テーブルを回転動作させる際に、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータの動作に影響を与えないので、負荷テーブルの回転角度を大きくすることができる。これにより、ステージ装置の小型化を図りながら、負荷テーブルの回転方向の駆動範囲を大きくすることができる。

上記一の局面によるステージ装置において、好ましくは、第１アクチュエータは、中間テーブルの配置領域の下方に複数配置されているとともに、複数の第１アクチュエータは、負荷テーブル回転用モータの外側に配置されている。このように構成すれば、複数の第１アクチュエータおよび負荷テーブル回転用モータが水平方向において中間テーブルの配置領域内に設置されるので、その分、ステージ装置の水平方向の外形寸法の大きさを小さくすることができる。これにより、ステージ装置の鉛直方向の寸法（高さ方向の寸法）に加えて、ステージ装置の水平方向の外形寸法も小さくすることができるので、ステージ装置の小型化をより図ることができる。また、複数の第１アクチュエータを負荷テーブル回転用モータの外側に配置することによって、内側よりもより大きいスペースを確保可能な外側（中間テーブルの外周部側）に複数の第１アクチュエータを設置することができるので、第１アクチュエータを複数設ける場合にも、容易に、複数の第１アクチュエータを中間テーブルの配置領域の下方に設置することができる。

上記一の局面によるステージ装置において、好ましくは、負荷テーブルおよび中間テーブルの下方に配置され、負荷テーブルおよび中間テーブルからの負荷の重量を支えるように、中間テーブルを支持する支持部材をさらに備える。このように構成すれば、支持部材により負荷テーブルおよび中間テーブルからの負荷の重量を支持した状態で、第１アクチュエータにより中間テーブルを鉛直方向に移動させることができるので、中間テーブルを鉛直方向に移動する際に第１アクチュエータが支持する重量を軽減することができる。これにより、第１アクチュエータを高出力にする必要がないので、その分、第１アクチュエータを小型化することができる。その結果、ステージ装置をより小型化することができる。

この場合、好ましくは、支持部材は、中間テーブルの配置領域の下方の負荷テーブル回転用モータよりも外側の領域に配置されているとともに、第１アクチュエータと負荷テーブル回転用モータとに対して、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が重なるように配置されている。このように構成すれば、支持部材が、中間テーブルの水平方向の配置領域内で、かつ、配置高さ範囲が互いに重なる第１アクチュエータおよび負荷テーブル回転用モータに対して鉛直方向（上下方向）で重なるように配置されるので、中間テーブルを支持する支持部材を設けたとしても、ステージ装置の水平方向および鉛直方向の外形寸法が大きくなるのを抑制することができる。

上記支持部材を備えた構成において、好ましくは、第２アクチュエータは、負荷テーブル回転用モータ、第１アクチュエータおよび支持部材の外側に配置されているとともに、負荷テーブル回転用モータと第１アクチュエータと支持部材とに対して、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が重なるように配置されている。このように構成すれば、第２アクチュエータを負荷テーブル回転用モータ、第１アクチュエータおよび支持部材とは異なる高さ位置に配置する場合に比べて、ステージ装置の鉛直方向の外形寸法（高さ寸法）を小さくすることができる。これにより、ステージ装置をさらに小型化することができる。

上記支持部材を備えた構成において、好ましくは、負荷テーブル回転用モータによる鉛直軸周りの回転に対する反力を相殺する方向の推力を発生させるための第３アクチュエータをさらに備え、第３アクチュエータは、負荷テーブル回転用モータ、第１アクチュエータおよび支持部材の外側に配置されているとともに、負荷テーブル回転用モータと第１アクチュエータと支持部材と第２アクチュエータとに対して、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が重なるように配置されている。このように構成すれば、ステージ装置の鉛直方向の外形寸法が大きくなるのを抑制しながら第３アクチュエータを設けることができるので、ステージ装置の小型化を図りながら負荷テーブル回転用モータによる鉛直軸周りの回転に対する反力を相殺することができる。これにより、ステージ装置の小型化を図りながら、負荷テーブル回転用モータによる反力の影響を抑制することができる。

上記支持部材を備えた構成において、好ましくは、支持部材は、内部に空気を入れて空気の圧力を調節することにより負荷テーブルおよび中間テーブルからの負荷の重量を相殺するように構成されている。このように構成すれば、空気の圧力を用いる簡易な構成の支持部材により、負荷テーブルおよび中間テーブルからの負荷の重量を容易に相殺することができるので、第１アクチュエータにより支持する重量を容易に軽減することができる。これにより、第１アクチュエータを容易に小型化することができるので、ステージ装置の小型化を容易に図ることができる。

上記支持部材の内部に空気を入れる構成において、好ましくは、支持部材の内部の空気の圧力を調節する圧力調節部と、圧力調節部を制御する制御部とをさらに備え、制御部は、負荷の重量に応じて圧力調節部を制御することにより支持部材の内部の圧力を調節するように構成されている。このように構成すれば、負荷の重量が変化する場合でも、制御部により、変化後の負荷の重量に応じた空気の圧力になるように圧力調節部が自動的に調節されるので、負荷の重量が変化する場合でも、支持部材により負荷の重量を確実に相殺することができる。

上記支持部材を備えた構成において、好ましくは、支持部材の内部の空気の圧力を調節する圧力調節部と、外乱振動を検出する振動検出部と、圧力調節部を制御する制御部とをさらに備え、制御部は、振動検出部の検出結果に基づいて、圧力調節部を制御することにより、支持部材の内部の圧力を調節して外乱振動を低減させるように構成されている。このように構成すれば、振動検出部および制御部を用いて、負荷テーブルおよび中間テーブルからの負荷の重量を支える支持部材により外乱振動を低減させることができるので、負荷の重量を支える支持部材とは別個に外乱振動を低減させるための機構を設ける必要がない。これにより、外乱振動を低減させるための機構を別途設ける場合と異なりステージ装置が大型化するのを抑制しながら、外乱振動を低減させることができる。

上記一の局面によるステージ装置において、好ましくは、固定ベース上に配置され、３つのレーザ照射面を有する１つのミラーを含む干渉計をさらに備え、干渉計は、３つのレーザ照射面を有する１つのミラーを用いて、第１水平方向の変位と、第２水平方向の変位と、鉛直方向の変位と、第１水平方向の軸周りの回転方向の変位と、第２水平方向の軸周りの回転方向の変位との負荷テーブルに関する５自由度の位置が計測可能なように構成されている。このように構成すれば、３つのレーザ照射面を有する１つのミラーを用いる簡易な構成の干渉計により、容易に負荷テーブルに関する５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の位置計測を行うことができる。

この場合、好ましくは、鉛直方向の変位と、第１水平方向の軸周りの回転方向の変位と、第２水平方向の軸周りの回転方向の変位とを検出可能な第１変位センサと、第１水平方向の変位と第２水平方向の変位とを検出可能な第２変位センサと、鉛直方向の軸周りの回転方向の変位を検出可能な第３変位センサとをさらに備え、第１変位センサおよび第２変位センサと、干渉計とを選択的に用いて、５自由度を計測するように構成されているとともに、さらに第３変位センサを組み合わせて負荷テーブルに関する６自由度の位置を計測可能なように構成されている。このように構成すれば、たとえば、動作開始時の位置決めの際には、干渉計に比べて周囲の環境変化の影響を受けにくい第１変位センサ、第２変位センサおよび第３変位センサの組み合わせを用いて負荷テーブルに関する６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置を計測し、より高い精度が求められる動作中においては、干渉計および第３変位センサの組み合わせを用いて負荷テーブルに関する６自由度の位置を計測するなど、状況に応じて負荷テーブルに関する６自由度の位置の計測方法を使い分けることができる。

本発明の一実施形態によるステージ装置を示した概略平面図である。 図１の２００−２００線に沿った概略断面図である。 図１の３００−３００線に沿った概略断面図である。 本発明の一実施形態によるステージ装置の干渉計システムを説明するための概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるステージ装置１００の構成について説明する。

本発明の一実施形態によるステージ装置１００は、半導体ウエハ１１０の検査に用いられるものである。このステージ装置１００は、半導体ウエハ１１０の検査時に、半導体ウエハ１１０を保持して６自由度（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向およびθｚ方向）の駆動を行うように構成されている。また、ステージ装置１００は、図１に示すように、平面的に見て、矩形形状を有する固定ベース１と、固定ベース１上に配置される円形形状を有する負荷テーブル２と、固定ベース１と負荷テーブル２との間に配置される円形形状を有する中間テーブル３とを備えている。

固定ベース１は、図２および図３に示すように、平板形状を有し、水平に配置されている。また、固定ベース１は、図示しない除振装置上に設置されている。

負荷テーブル２は、ステンレス鋼からなり、図２および図３に示すように、固定ベース１の上方（Ｚ１方向）に配置されている。また、負荷テーブル２は、半導体ウエハ１１０を載置するために設けられている。半導体ウエハ１１０は、負荷テーブル２の上面上に静電チャックにより保持されている。また、負荷テーブル２は、円形形状を有する平板状のウエハ載置部２１と、ウエハ載置部２１の中心部に固定的に取り付けられ、鉛直下方向（Ｚ２方向）に延びるように形成された軸部２２と、ウエハ載置部２１の下方に配置され、上部が半径方向の外側に張り出したフランジ部２３１を有する円筒部２３とを含んでいる。また、円筒部２３には軸部２２が挿入されており、軸部２２の下端部に固定部材２４が取り付けられることによって、円筒部２３がウエハ載置部２１に固定的に取り付けられている。

ウエハ載置部２１は、水平に配置されており、軸部２２を回転中心として鉛直方向の軸周りの回転方向（θｚ方向）に回転可能に構成されている。円筒部２３は、ウエハ載置部２１の下面に当接するように設けられている。また、円筒部２３のフランジ部２３１の外周面には、円環状のベアリング（軸受け）２５が取り付けられている。ベアリング２５は、中間テーブル３の後述する凹部３２の内周面とフランジ部２３１の外周面との間に配置されている。また、ベアリング２５は、中間テーブル３に対して円筒部２３をθｚ方向に回転可能にしながら、中間テーブル３に対してθｚ方向以外の方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向）への円筒部２３の移動を規制するように円筒部２３を支持している。これにより、負荷テーブル２は、５自由度（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向）については中間テーブル３とともに動作し、θｚ方向については中間テーブル３とは独立して動作するように構成されている。

また、円筒部２３の下部２３２の外周面には、負荷テーブル２を鉛直方向の軸周りの回転方向（θｚ方向）に駆動するθｚ回転用モータ４の永久磁石からなるモータ可動子４１が取り付けられている。負荷テーブル２は、このθｚ回転用モータ４の駆動力により、ウエハ載置部２１および円筒部２３が一体となって軸部２２を回転中心としてθｚ方向に回転するように構成されている。なお、θｚ回転用モータ４は、本発明の「負荷テーブル回転用モータ」の一例である。

中間テーブル３は、ステンレス鋼からなり、円形形状の外形を有するテーブル本体部３１と、テーブル本体部３１の中央部においてテーブル本体部３１から下方（Ｚ２方向）に突出するように形成された凹部３２とを含んでいる。凹部３２の内周面には、上記したθｚ回転用モータ４のコイルからなるモータ固定子４２が取り付けられている。すなわち、θｚ回転用モータ４は、凹部３２内に設けられており、負荷テーブル２に取り付けられたモータ可動子４１およびモータ固定子４２は互いに水平方向に対向するように配置されている。また、θｚ回転用モータ４は、中間テーブル３をＺ方向に動作させる後述するＺ方向アクチュエータ６および中間テーブル３を水平方向に動作させるＸＹ方向アクチュエータ７とは独立して回転動作するように構成されている。したがって、本実施形態によるステージ装置１００では、θｚ方向の可動範囲（回転範囲）を大きくすることが可能である。

また、図１および図２に示すように、中間テーブル３の下方には、中間テーブル３を支持する３つの支持部材５が設置されている。また、３つの支持部材５は、平面的に見て、円形形状を有し、中間テーブル３の配置領域内で、かつ、θｚ回転用モータ４が配置される中間テーブル３の凹部３２よりも外側に配置されている。また、３つの支持部材５は、平面的に見て、略等角度間隔（約１２０度間隔）で配置されている。また、３つの支持部材５は、図２に示すように、固定ベース１上に後述する加速度センサ５４を介して設置されており、上端部が中間テーブル３のテーブル本体部３１の下面に当接するように配置されている。また、支持部材５は、鉛直方向（上下方向）の配置高さ範囲Ｈ２がθｚ回転用モータ４の配置高さ範囲Ｈ１に重なるように配置されている。詳細には、中間テーブル３の凹部３２内に設置されたθｚ回転用モータ４は、支持部材５の配置高さ範囲Ｈ２に収まるように配置されている。

また、３つの支持部材５は、ゴム部材からなり、内部に空気が充満されている。また、３つの支持部材５は、内部の空気圧により、負荷テーブル２および中間テーブル３からの負荷の重量を相殺するように構成されている。また、各支持部材５には、図２に示すように、バルブを含むレギュレータ５１を介して空気管５２が挿入されている。また、各レギュレータ５１には、制御部５３が接続されている。また、制御部５３がレギュレータ５１を制御することによって、支持部材５の内部の空気圧が調節される。また、制御部５３は、負荷テーブル２および中間テーブル３からの負荷の重量に応じてレギュレータ５１を制御することによって、支持部材５の内部の空気圧を調節するように構成されている。具体的には、制御部５３は、負荷の重量が変動した場合でも、負荷テーブル２の高さ位置が変動しないように支持部材５の内部の空気圧を自動的に調節するように構成されている。なお、レギュレータ５１は、本発明の「圧力調節部」の一例である。

また、支持部材５の下部に設置された加速度センサ５４は、固定ベース１の振動を検知するために設けられている。制御部５３は、加速度センサ５４による検知結果に基づいて、レギュレータ５１を制御して支持部材５の内部の空気圧を調節するように構成されている。詳細には、制御部５３は、加速度センサ５４の検知結果に応じて支持部材５の内部の空気圧を調節することによって、固定ベース１から伝達される外乱振動を低減させるように構成されている。なお、加速度センサ５４は、本発明の「振動検出部」の一例である。

また、本実施形態では、中間テーブル３は、図１および図３に示すように、中間テーブル３の下方に配置された３つのＺ方向アクチュエータ６により、鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）に動作可能に構成されている。さらに、中間テーブル３は、図１および図２に示すように、中間テーブル３の外側の側方に配置された４つのＸＹ方向アクチュエータ７により、水平面内のＸ方向およびＸ方向に直交するＹ方向に動作可能に構成されている。なお、Ｚ方向アクチュエータ６は、本発明の「第１アクチュエータ」の一例であり、ＸＹ方向アクチュエータ７は、本発明の「第２アクチュエータ」の一例である。

３つのＺ方向アクチュエータ６は、図１および図３に示すように、平面的に見て、中間テーブル３の配置領域内で、かつ、中間テーブル３の凹部３２よりも外側に配置されている。すなわち、３つのＺ方向アクチュエータ６は、凹部３２内に設置されたθｚ回転用モータ４を取り囲むように外側に配置されている。また、３つのＺ方向アクチュエータ６は、平面的に見て、略等角度間隔（約１２０度間隔）で配置されている。また、３つのＺ方向アクチュエータ６は、平面的に見て、上記した３つの支持部材５とは重ならないように配置されている。また、３つのＺ方向アクチュエータ６は、図３に示すように、鉛直方向（上下方向）の配置高さ範囲Ｈ３がθｚ回転用モータ４の配置高さ範囲Ｈ１に重なるように配置されている。詳細には、中間テーブル３の凹部３２内に設置されたθｚ回転用モータ４は、Ｚ方向アクチュエータ６の配置高さ範囲Ｈ３に収まるように配置されている。

また、各々のＺ方向アクチュエータ６は、ボイスコイルモータからなり、中間テーブル３のテーブル本体部３１の下面に取り付けられたＺ方向可動子６１と、固定ベース１上に設置されたＺ方向固定子６２とを含んでいる。また、Ｚ方向可動子６１およびＺ方向固定子６２は、互いに鉛直方向（上下方向）に対向するように配置されている。また、３つのＺ方向アクチュエータ６は、中間テーブル３に対して互いに独立して鉛直方向（Ｚ方向）の推力を発生させるように構成されている。つまり、３つのＺ方向アクチュエータ６の鉛直方向の推力の大きさを個別に制御することによって、中間テーブル３を鉛直方向（Ｚ方向）のみならず、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）にも動作させることが可能である。これにより、中間テーブル３をＺ方向に移動させながら、中間テーブル３のθｘ方向およびθｙ方向の傾きを調整することが可能である。

４つのＸＹ方向アクチュエータ７は、図１に示すように、平面的に見て、円形形状を有する中間テーブル３を取り囲むように中間テーブル３の外側（外周部近傍）に設置されている。すなわち、４つのＸＹ方向アクチュエータ７は、θｚ回転用モータ４、３つのＺ方向アクチュエータ６および３つの支持部材５の外側に配置されている。また、４つのＸＹ方向アクチュエータ７は、平面的に見て、略等角度間隔（約９０度間隔）で配置されている。また、４つのＸＹ方向アクチュエータ７は、中間テーブル３に対して中間テーブル３の中心方向に向かって互いに独立して推力を発生させるように構成されている。つまり、中間テーブル３の四方に配置された４つのＸＹ方向アクチュエータ７の推力の大きさを制御することによって、中間テーブル３を水平方向の任意の方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｘ方向およびＹ方向を組み合わせた方向）に動作させることが可能である。

また、各ＸＹ方向アクチュエータ７は、ボイスコイルモータからなり、図１および図２に示すように、中間テーブル３のテーブル本体部３１の外側に取り付けられたＸＹ方向可動子７１と、台座部８を介して固定ベース１上に設置されたＸＹ方向固定子７２とを含んでいる。ＸＹ方向可動子７１は、後述するＸＹ方向ギャップセンサ１３０のＸＹ方向ターゲット１３１を介してテーブル本体部３１の外周部に取り付けられている。また、ＸＹ方向固定子７２は、図１に示すように、平面的に見て略Ｕ字形状を有し、ＸＹ方向可動子７１を外側から取り囲むように配置されている。また、４つのＸＹ方向アクチュエータ７は、図２に示すように、鉛直方向（上下方向）の配置高さ範囲Ｈ４がθｚ回転用モータ４の配置高さ範囲Ｈ１と支持部材５の配置高さ範囲Ｈ２とに対して重なるように配置されている。さらに、４つのＸＹ方向アクチュエータ７は、テーブル本体部３１よりも下側の部分がテーブル本体部３１の下方に配置されたＺ方向アクチュエータ６の配置高さ範囲Ｈ３（図３参照）に重なるように配置されている。

また、図１および図３に示すように、中間テーブル３の外側には２つの反力用アクチュエータ９が設けられている。２つの反力用アクチュエータ９は、θｚ回転用モータ４、３つの支持部材５および３つのＺ方向アクチュエータ６よりも外側に配置されている。また、２つの反力用アクチュエータ９は、θｚ回転用モータ４により負荷テーブル２がθｚ方向に動作される際に、θｚ回転用モータ４の駆動に伴って中間テーブル３に発生する反力を相殺するために設けられている。θｚ回転用モータ４により負荷テーブル２が回転する際には、中間テーブル３に負荷テーブル２の回転方向とは反対方向の反力が発生し、中間テーブル３はその反力によって負荷テーブル２とは反対方向に回転しようとする。その際、２つの反力用アクチュエータ９は、中間テーブル３が回転しようとするのを規制するように推力を発生させる。なお、反力用アクチュエータ９は、本発明の「第３アクチュエータ」の一例である。

より詳細には、２つの反力用アクチュエータ９は、ボイスコイルモータからなり、図１および図３に示すように、反力用可動子９１と反力用固定子９２とを含んでいる。反力用可動子９１は、中間テーブル３から半径方向の外側に延びる腕部９３の端部近傍に取り付けられている。また、反力用固定子９２は、平面的に見て、略Ｕ字形状を有し、反力用可動子９１を取り囲むように配置されている。また、２つの反力用アクチュエータ９は、円形形状の中間テーブル３を挟んで互いに約１８０度離れた位置に配置されている。また、２つの反力用アクチュエータ９は、互いに相反する方向を向くように設置されている。また、反力用アクチュエータ９の反力用固定子９２は、図３に示すように、鉛直方向（上下方向）の配置高さ範囲Ｈ５がθｚ回転用モータ４の配置高さ範囲Ｈ１とＺ方向アクチュエータ６の配置高さ範囲Ｈ３とに対して重なるように配置されている。また、反力用固定子９２は、配置高さ範囲Ｈ５が中間テーブル３のテーブル本体部３１の下方に配置される支持部材５の配置高さ範囲Ｈ２（図２参照）とＸＹ方向アクチュエータ７の配置高さ範囲Ｈ４とに対しても重なるように配置されている。

また、図１に示すように、ステージ装置１００には、負荷テーブル２の鉛直方向の軸周りの回転方向（θｚ方向）の変位（位置）を検出するためのθｚ用エンコーダ１２０（図２参照）と、中間テーブル３のＸ方向およびＹ方向の変位（位置）を検出するための８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０と、中間テーブル３の鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）の変位（位置）を検出するための３つのＺ方向ギャップセンサ１４０とが設けられている。なお、θｚ用エンコーダ１２０は、本発明の「第３変位センサ」の一例であり、ＸＹ方向ギャップセンサ１３０は、本発明の「第２変位センサ」の一例である。また、Ｚ方向ギャップセンサ１４０は、本発明の「第１変位センサ」の一例である。

θｚ用エンコーダ１２０は、図２に示すように、中間テーブル３の凹部３２の内側底面上に設置されており、負荷テーブル２の円筒部２３の内側に配置されている。また、θｚ用エンコーダ１２０は、円筒部２３の内側上面に対向するように配置されている。

８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０は、図１に示すように、４つのＸＹ方向固定子７２のそれぞれに２つずつ設けられている。具体的には、２つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０は、略Ｕ字形状のＸＹ方向固定子７２の中間テーブル３側に向かって延びる両端部に取り付けられている。また、８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０に対応する位置には、４つのＸＹ方向ターゲット１３１が設置されている。各ＸＹ方向ターゲット１３１は、中間テーブル３の外周部に取り付けられており、外側の表面が対応する２つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０に対向するように配置されている。また、各ＸＹ方向ターゲット１３１は、ＸＹ方向可動子７１と中間テーブル３の外周部との間に配置されている。また、各ＸＹ方向ギャップセンサ１３０は、対応するＸＹ方向ターゲット１３１との離間距離を検出可能に構成されている。これにより、ＸＹ方向ギャップセンサ１３０は、中間テーブル３の外側の四方に配置された８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０による検出結果に基づいて、中間テーブル３の水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｘ方向およびＹ方向を組み合わせた方向）の変位（位置）を検出可能である。

３つのＺ方向ギャップセンサ１４０は、中間テーブル３の配置領域の下方で、かつ、中間テーブル３の外周部近傍に配置されている。また、３つのＺ方向ギャップセンサ１４０は、略等角度間隔（約１２０度間隔）で配置されている。また、各Ｚ方向ギャップセンサ１４０は、図２に示すように、テーブル本体部３１の外周部近傍の下面に対向するように配置されており、テーブル本体部３１の下面がＺ方向ギャップセンサ１４０のターゲットとなる。また、各Ｚ方向ギャップセンサ１４０は、テーブル本体部３１の下面との離間距離を検出可能に構成されている。これにより、Ｚ方向ギャップセンサ１４０は、中間テーブル３の外周部近傍の３つのＺ方向ギャップセンサ１４０による検出結果に基づいて、中間テーブル３の鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）の変位（位置）を検出可能である。

さらに、本実施形態のステージ装置１００には、変位（位置）を計測可能な干渉計システム１５０が固定ベース１上に設けられている。干渉計システム１５０は、上記した８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０と３つのＺ方向ギャップセンサ１４０とによる変位計測よりも高精度で変位（位置）計測が可能である。なお、干渉計システム１５０は、本発明の「干渉計」の一例である。また、θｚ用エンコーダ１２０と８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０と３つのＺ方向ギャップセンサ１４０とによる変位計測は、干渉計システム１５０による変位計測に比べて周囲の環境変化の影響を受けにくい特徴を有している。

干渉計システム１５０は、図１および図４に示すように、１つのレーザヘッド１５１から出射された１本のレーザ光を複数に分割して１つのターゲットミラー１５２に対して３方向からレーザ光を照射するように構成されている。また、ターゲットミラー１５２は、略立方体形状を有し、Ｘ２、Ｙ２およびＺ２方向側に高精度で研磨された３つのレーザ照射面を有している。また、ターゲットミラー１５２は、図３に示すように、鉛直上側（Ｚ１方向側）の表面が中間テーブル３の凹部３２の下面に当接するように設置されている。また、ターゲットミラー１５２は、負荷テーブル２の回転中心となる軸部２２の下方（Ｚ２方向）で、かつ、中間テーブル３の重心を通る鉛直線上に配置されている。なお、ターゲットミラー１５２は、本発明の「ミラー」の一例である。

次に、図４を参照して、干渉計システム１５０の具体的な構成について説明する。本実施形態の干渉計システム１５０では、レーザヘッド１５１のＸ１方向側にビームスプリッタ１５３が配置され、ビームスプリッタ１５３の鉛直上方向（Ｚ１方向）側にはフォールドミラー１５４が配置されている。また、フォールドミラー１５４のＸ１方向側にはビームスプリッタ１５５が配置され、ビームスプリッタ１５５のＹ１方向側にはＸ方向レーザ干渉計１５６が配置されている。Ｘ方向レーザ干渉計１５６は、ターゲットミラー１５２のＸ２方向側のレーザ照射面に対向する位置に配置されている。また、ビームスプリッタ１５３は、レーザヘッド１５１から入力されたレーザ光を２つに分割し、そのうちの一方を鉛直上方向（Ｚ１方向）のフォールドミラー１５４に対して出力するように構成されている。フォールドミラー１５４は、ビームスプリッタ１５３から入力されたレーザ光を屈曲させてＸ１方向のビームスプリッタ１５５に出力する。ビームスプリッタ１５５は、フォールドミラー１５４から入力された１つのレーザ光を２つに分割し、そのうちの一方をＹ１方向のＸ方向レーザ干渉計１５６に出力する。また、Ｘ方向レーザ干渉計１５６は、ビームスプリッタ１５５から入力された１つのレーザ光を３つの平行なレーザ光に分割してターゲットミラー１５２のＸ２方向側のレーザ照射面に照射するように構成されている。上記の構成により、Ｘ方向レーザ干渉計１５６を用いて、中間テーブル３のＸ方向、Ｙ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）および鉛直方向の軸周りの回転方向（θｚ方向）の変位（位置）を計測可能である。

また、ビームスプリッタ１５５のＸ１方向側にはＹ方向レーザ干渉計１５７が配置されている。Ｙ方向レーザ干渉計１５７は、ターゲットミラー１５２のＹ２方向側のレーザ照射面に対向する位置に配置されている。また、ビームスプリッタ１５５は、フォールドミラー１５４から入力されて２つに分割されたレーザ光の他方をＸ１方向のＹ方向レーザ干渉計１５７に出力する。また、Ｙ方向レーザ干渉計１５７は、ビームスプリッタ１５５から入力されたレーザ光を２つの平行なレーザ光に分割してターゲットミラー１５２のＹ２方向側のレーザ照射面に照射するように構成されている。上記の構成により、Ｙ方向レーザ干渉計１５７を用いて、中間テーブル３のＹ方向およびＸ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）の変位を計測可能である。

また、ビームスプリッタ１５３のＸ１方向側にはフォールドミラー１５８が配置され、フォールドミラー１５８のＹ１方向側にはＺ方向レーザ干渉計１５９が配置されている。Ｚ方向レーザ干渉計１５９は、ターゲットミラー１５２のＺ２方向側のレーザ照射面に対向する位置に配置されている。また、ビームスプリッタ１５３は、レーザヘッド１５１から入力されて２つに分割されたレーザ光の他方をＸ１方向のフォールドミラー１５８に対して出力するように構成されている。フォールドミラー１５８は、ビームスプリッタ１５３から入力されたレーザ光を屈曲させてＹ１方向のＺ方向レーザ干渉計１５９に出力する。また、Ｚ方向レーザ干渉計１５９は、フォールドミラー１５８から入力されたレーザ光をターゲットミラー１５２のＺ２方向側のレーザ照射面に照射するように構成されている。上記の構成により、Ｚ方向レーザ干渉計１５９を用いて、中間テーブル３のＺ方向の変位（位置）を計測可能である。

上記のように、本実施形態のステージ装置１００では、８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０と３つのＺ方向ギャップセンサ１４０とにより中間テーブル３の５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の変位（位置）を計測することにより負荷テーブル２の位置を間接的に計測するとともに、θｚ用エンコーダ１２０により負荷テーブル２のθｚ方向の変位（位置）を直接計測することによって、負荷テーブル２の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置を計測することが可能である。さらに、このステージ装置１００では、干渉計システム１５０により中間テーブル３の５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の変位（位置）を計測することにより負荷テーブル２の位置を間接的に計測するとともに、θｚ用エンコーダ１２０により負荷テーブル２のθｚ方向の変位（位置）を直接計測することによって、負荷テーブル２の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置を計測することも可能である。すなわち、本実施形態のステージ装置１００では、８つのＸＹ方向ギャップセンサ１３０および３つのＺ方向ギャップセンサ１４０と、干渉計システム１５０とを選択的に用いて、負荷テーブル２に対してθｚ方向以外は固定的に設置された中間テーブル３の５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の位置を計測することにより負荷テーブル２の５自由度の位置を間接的に計測するとともに、さらに負荷テーブル２のθｚ方向の位置を直接計測するθｚ用エンコーダ１２０と組み合わせることによって負荷テーブル２の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置を計測することが可能である。

次に、本実施形態によるステージ装置１００により、半導体ウエハ１１０を任意の位置および向きに配置させる動作について説明する。

まず、本実施形態のステージ装置１００では、負荷テーブル２上に載置された半導体ウエハ１１０を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｘ方向およびＹ方向を組み合わせた方向）に動作させる際には、中間テーブル３の外側に配置された４つのＸＹ方向アクチュエータ７により中間テーブル３を水平方向の任意の位置まで移動させる。これにより、負荷テーブル２上に載置された半導体ウエハ１１０は、負荷テーブル２および中間テーブル３とともに水平方向に移動される。また、半導体ウエハ１１０を鉛直方向（Ｚ方向）に動作させる際には、中間テーブル３の下方に配置された３つのＺ方向アクチュエータ６により中間テーブル３を鉛直方向の任意の位置まで移動させる。これにより、負荷テーブル２上に載置された半導体ウエハ１１０は、負荷テーブル２および中間テーブル３とともに鉛直方向に移動される。

また、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）の半導体ウエハ１１０の傾きを調整する際には、中間テーブル３の下方に配置された３つのＺ方向アクチュエータ６の推力の大きさを調節して中間テーブル３のθｘ方向およびθｙ方向の傾きを調整する。これにより、負荷テーブル２上に載置された半導体ウエハ１１０は、負荷テーブル２および中間テーブル３とともにθｘ方向およびθｙ方向の傾き角度が調整される。また、半導体ウエハ１１０を鉛直方向の軸周りの回転方向（θｚ方向）に回転させる際には、中間テーブル３の凹部３２内に設けられたθｚ回転用モータ４により負荷テーブル２をθｚ方向の任意の角度に回転させる。これにより、負荷テーブル２上に載置された半導体ウエハ１１０は、負荷テーブル２とともにθｚ方向の任意の角度に回転される。上記のように、本実施形態のステージ装置１００では、保持する半導体ウエハ１１０を６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に動作させることが可能である。

本実施形態では、上記のように、中間テーブル３を、鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるとともに、水平面内のＸ方向の軸周り（θｘ）および水平面内のＸ方向と直交するＹ方向の軸周り（θｙ）に回転させる３自由度駆動可能なＺ方向アクチュエータ６と、中間テーブル３をＸ方向およびＹ方向に移動させる２自由度駆動可能なＸＹ方向アクチュエータ７と、負荷テーブル２を鉛直方向の軸周り（θｚ）に回転させるθｚ回転用モータ４とを設けることによって、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の駆動が可能なステージ装置１００を得ることができる。また、中間テーブル３をＺ、θｘおよびθｙ方向に駆動するＺ方向アクチュエータ６を設けるとともに、中間テーブル３をＸおよびＹ方向に駆動するＸＹ方向アクチュエータ７を設けることによって、鉛直方向（Ｚ方向）の駆動を行うＺ方向アクチュエータ６と、水平方向（ＸおよびＹ方向）の駆動を行うＸＹ方向アクチュエータ７とを上下方向に分離せずに中間テーブル３周りに設置することができるので、鉛直方向の駆動を行うアクチュエータを含む駆動機構と水平方向の駆動を行うアクチュエータを含む駆動機構とを鉛直方向（上下方向）に分離して積層する構造と異なり、高さ方向（鉛直方向）の寸法を小さくすることができる。また、３自由度駆動（Ｚ、θｘ、θｙ駆動）が可能なＺ方向アクチュエータ６とθｚ駆動用のθｚ回転用モータ４とを、上下方向の配置高さ範囲が互いに重なるように配置することによって、ＸＹ方向アクチュエータ７（Ｘ、Ｙ駆動）とともに中間テーブル３周りに設けられるＺ方向アクチュエータ６（Ｚ、θｘ、θｙ駆動）と同じ高さ範囲に、θｚ回転用モータ４（θｚ駆動）を配置することができる。これにより、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の駆動が可能なステージ装置１００全体の鉛直方向の寸法（高さ方向の寸法）を小さくすることができる。これらの結果、高さ方向（Ｚ方向）寸法の低減によりステージ装置１００の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、上記のように、θｚ回転用モータ４を、Ｚ方向アクチュエータ６およびＸＹ方向アクチュエータ７とは独立して動作可能なように構成することによって、Ｚ方向アクチュエータ６と配置高さ範囲が重なるように配置されたθｚ回転用モータ４により負荷テーブル２を回転動作させる際に、Ｚ方向アクチュエータ６およびＸＹ方向アクチュエータ７の動作に影響を与えないので、負荷テーブル２の回転角度を大きくすることができる。これにより、ステージ装置１００の小型化を図りながら、負荷テーブル２の回転方向の駆動範囲を大きくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、３つのＺ方向アクチュエータ６を、中間テーブル３の配置領域の下方で、かつ、θｚ回転用モータ４の外側に配置することによって、３つのＺ方向アクチュエータ６およびθｚ回転用モータ４が水平方向において中間テーブル３の配置領域内に設置されるので、その分、ステージ装置１００の水平方向の外形寸法の大きさを小さくすることができる。これにより、ステージ装置１００の鉛直方向の寸法（高さ方向の寸法）に加えて、ステージ装置１００の水平方向の外形寸法も小さくすることができるので、ステージ装置１００の小型化をより図ることができる。また、３つのＺ方向アクチュエータ６をθｚ回転用モータ４の外側に配置することによって、内側よりもより大きいスペースを確保可能な外側（中間テーブル３の外周部側）にＺ方向アクチュエータ６を設置することができるので、Ｚ方向アクチュエータ６を複数設ける場合にも、容易に、複数のＺ方向アクチュエータ６を中間テーブル３の配置領域の下方に設置することができる。

また、本実施形態では、上記のように、負荷テーブル２および中間テーブル３の下方に配置され、負荷テーブル２および中間テーブル３からの負荷の重量を支えるように、中間テーブル３を支持する支持部材５を設けることによって、支持部材５により負荷テーブル２および中間テーブル３からの負荷の重量を支持した状態で、Ｚ方向アクチュエータ６により中間テーブル３を鉛直方向（Ｚ方向）に移動させることができるので、中間テーブル３を鉛直方向に移動する際にＺ方向アクチュエータ６が支持する重量を軽減することができる。これにより、Ｚ方向アクチュエータ６を高出力にする必要がないので、その分、Ｚ方向アクチュエータ６を小型化することができる。その結果、ステージ装置１００を小型化することができる。

また、本実施形態では、上記のように、支持部材５を、中間テーブル３の配置領域の下方のθｚ回転用モータ４よりも外側の領域に配置するとともに、Ｚ方向アクチュエータ６とθｚ回転用モータ４とに対して、上下方向の配置高さ範囲が重なるように配置することによって、支持部材５が、中間テーブル３の水平方向の配置領域内で、かつ、配置高さ範囲が互いに重なるＺ方向アクチュエータ６およびθｚ回転用モータ４に対して鉛直方向（上下方向）で重なるように配置されるので、中間テーブル３を支持する支持部材５を設けたとしても、ステージ装置１００の水平方向および鉛直方向の外形寸法が大きくなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＸＹ方向アクチュエータ７を、θｚ回転用モータ４、３つのＺ方向アクチュエータ６および３つの支持部材５の外側に配置するとともに、θｚ回転用モータ４とＺ方向アクチュエータ６と支持部材５とに対して、上下方向の配置高さ範囲が重なるように配置することによって、ＸＹ方向アクチュエータ７をθｚ回転用モータ４、Ｚ方向アクチュエータ６および支持部材５とは異なる高さ位置に配置する場合に比べて、ステージ装置１００の鉛直方向の外形寸法（高さ寸法）を小さくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、θｚ回転用モータ４による鉛直軸周り（θｚ）の回転に対する反力を相殺する方向の推力を発生させるための反力用アクチュエータ９を設け、反力用アクチュエータ９を、θｚ回転用モータ４、Ｚ方向アクチュエータ６および支持部材５の外側に配置するとともに、θｚ回転用モータ４とＺ方向アクチュエータ６と支持部材５とＸＹ方向アクチュエータ７とに対して、上下方向の配置高さ範囲が重なるように配置することによって、ステージ装置１００の鉛直方向の外形寸法が大きくなるのを抑制しながら反力用アクチュエータ９を設けることができるので、ステージ装置１００の小型化を図りながらθｚ回転用モータ４による鉛直軸周り（θｚ）の回転に対する反力を相殺することができる。これにより、ステージ装置１００の小型化を図りながら、θｚ回転用モータ４による反力の影響を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部５３により、負荷の重量に応じてレギュレータ５１を制御して支持部材５の内部の圧力を調節することによって、負荷の重量が変化する場合でも、制御部５３により、変化後の負荷の重量に応じた空気の圧力になるようにレギュレータ５１が自動的に調節されるので、負荷の重量が変化する場合でも、支持部材５により負荷の重量を確実に相殺することができる。

また、本実施形態では、上記のように、加速度センサ５４の検出結果に基づいてレギュレータ５１を制御することにより、支持部材５の内部の圧力を調節して外乱振動を低減させるように制御部５３を構成することによって、負荷テーブル２および中間テーブル３からの負荷の重量を支える支持部材５により外乱振動を低減させることができるので、負荷の重量を支える支持部材５とは別個に外乱振動を低減させるための機構を設ける必要がない。これにより、外乱振動を低減させるための機構を別途設ける場合と異なりステージ装置１００が大型化するのを抑制しながら、外乱振動を低減させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、Ｚ方向ギャップセンサ１４０およびＸＹ方向ギャップセンサ１３０と、干渉計システム１５０とを選択的に用いて、負荷テーブル２に対してθｚ方向以外は固定的に設置された中間テーブル３の５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の位置を計測することにより負荷テーブル２の５自由度の位置を間接的に計測するように構成するとともに、さらに負荷テーブル２のθｚ方向の位置を直接計測するθｚ用エンコーダ１２０を組み合わせて負荷テーブル２に関する６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置を計測可能なように構成することによって、たとえば、動作開始時の位置決めの際には、干渉計システム１５０に比べて周囲の環境変化の影響を受けにくいＺ方向ギャップセンサ１４０、ＸＹ方向ギャップセンサ１３０およびθｚ用エンコーダ１２０の組み合わせを用いて負荷テーブル２に関する６自由度の位置を計測し、より高い精度が求められる動作中においては、干渉計システム１５０およびθｚ用エンコーダ１２０の組み合わせを用いて負荷テーブル２に関する６自由度の位置を計測するなど、状況に応じて負荷テーブル２に関する６自由度の位置の計測方法を使い分けることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明のステージ装置の一例として、半導体ウエハの検査に用いられるステージ装置を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、６自由度の駆動を行うステージ装置であれば、半導体ウエハの検査以外の目的に用いられるものであってもよい。

また、上記実施形態では、第１アクチュエータの一例としての３つのＺ方向アクチュエータを用いて、鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ方向の軸周りの回転方向（θｘ方向）およびＹ方向の軸周りの回転方向（θｙ方向）に駆動する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つのアクチュエータによりＺ方向、θｘ方向およびθｙ方向に駆動する構成であってもよいし、２つまたは４つ以上のアクチュエータを用いてＺ方向、θｘ方向およびθｙ方向に駆動する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、第２アクチュエータの一例としての４つのＸＹ方向アクチュエータを用いて、水平面内のＸ方向およびＹ方向に駆動する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つ、２つ、３つまたは５つ以上のＸＹアクチュエータによりＸ方向およびＹ方向に駆動する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、本発明の第１アクチュエータとしてのＺ方向アクチュエータと、第２アクチュエータとしてのＸＹ方向アクチュエータと、第３アクチュエータとしての反力用アクチュエータと、負荷テーブル回転用モータとしてのθｚ回転用モータと、支持部材とが、互いに上下方向の配置高さ範囲が重なるように配置する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１アクチュエータおよび負荷テーブル回転用モータの、上下方向の配置高さ範囲が互いに重なるように配置されていれば、第２アクチュエータ、第３アクチュエータおよび支持部材の配置高さ範囲が重なる必要はない。

また、上記実施形態では、本発明の負荷テーブル回転用モータとしてのθｚ回転用モータを、第１アクチュエータとしてのＺ方向アクチュエータの配置高さ範囲内に収まるように配置する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、負荷テーブル回転用モータの一部が第１アクチュエータの配置高さ範囲の一部に重なるように配置されていれば、負荷テーブル回転用モータを第１アクチュエータの配置高さ範囲内に収める必要はない。

また、上記実施形態では、本発明の第２アクチュエータとしてのＸＹ方向アクチュエータを中間テーブルの外側に配置する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２アクチュエータを中間テーブルの配置領域の下方に配置する構成であってもよい。また、本発明の第３アクチュエータとしての反力用アクチュエータも、中間テーブルの配置領域の下方に配置する構成であってもよい。これにより、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、第３アクチュエータ、負荷テーブル回転用モータおよび支持部材が水平方向において中間テーブルの配置領域内に設置されるので、その分、ステージ装置の水平方向の外形寸法の大きさを小さくすることができる。

また、上記実施形態では、制御部により本発明の圧力調節部としてのレギュレータを制御して支持部材の内部の空気圧を調節する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、手動によりバルブを開閉して支持部材の内部の空気圧を調節する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、本発明の干渉計の一例として、中間テーブルの６自由度の変位を計測可能な干渉計システムを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、中間テーブルの５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の計測が可能であればよい。

また、上記実施形態では、本発明の干渉計としての干渉計システムにより中間テーブルの５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の計測を行うとともに、第３変位センサとしてのθｚ用エンコーダにより負荷テーブルのθｚの計測を行うことによって、負荷テーブルの６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）を計測する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、干渉計により負荷テーブルの６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）を直接的に計測する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、本発明の第１変位センサとしてのＺ方向ギャップセンサおよび第２変位センサとしてのＸＹ方向ギャップセンサにより中間テーブルの５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ）の計測を行うとともに、第３変位センサとしてのθｚ用エンコーダにより負荷テーブルのθｚの計測を行うことによって、負荷テーブルの６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）を計測する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１変位センサ、第２変位センサおよび第３変位センサにより負荷テーブルの６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）を直接的に計測する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、負荷テーブルおよび中間テーブルをステンレス鋼により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、負荷テーブルおよび中間テーブルを、ステンレス鋼以外の、たとえば、セラミックにより構成してもよい。

１ 固定ベース
２ 負荷テーブル
３ 中間テーブル
４ θｚ回転用モータ（負荷テーブル回転用モータ）
５ 支持部材
６ Ｚ方向アクチュエータ（第１アクチュエータ）
７ ＸＹ方向アクチュエータ（第２アクチュエータ）
９ 反力用アクチュエータ（第３アクチュエータ）
５１ レギュレータ（圧力調節部）
５３ 制御部
５４ 加速度センサ（振動検出部）
１００ ステージ装置
１２０ θｚ用エンコーダ（第３変位センサ）
１３０ ＸＹ方向ギャップセンサ（第２変位センサ）
１４０ Ｚ方向ギャップセンサ（第１変位センサ）
１５０ 干渉計システム（干渉計）
１５２ ターゲットミラー（ミラー）

Claims (12)

1. 固定ベース上に配置される負荷テーブルと、
   前記固定ベースと前記負荷テーブルとの間に配置される中間テーブルと、
   前記中間テーブルを、鉛直方向に移動させるとともに、水平面内の第１水平方向の軸周りに回転させ、かつ、水平面内の前記第１水平方向と直交する第２水平方向の軸周りに回転させる３自由度駆動可能な第１アクチュエータと、
   前記中間テーブルを前記第１水平方向および前記第２水平方向に移動させる２自由度駆動可能な第２アクチュエータと、
   前記負荷テーブルを鉛直方向の軸周りに回転させる負荷テーブル回転用モータとを備え、
   少なくとも前記第１アクチュエータおよび前記負荷テーブル回転用モータは、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている、ステージ装置。
2. 前記負荷テーブル回転用モータは、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータとは独立して動作可能なように構成されている、請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記第１アクチュエータは、前記中間テーブルの配置領域の下方に複数配置されているとともに、複数の前記第１アクチュエータは、前記負荷テーブル回転用モータの外側に配置されている、請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 前記負荷テーブルおよび前記中間テーブルの下方に配置され、前記負荷テーブルおよび前記中間テーブルからの負荷の重量を支えるように、前記中間テーブルを支持する支持部材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のステージ装置。
5. 前記支持部材は、前記中間テーブルの配置領域の下方の前記負荷テーブル回転用モータよりも外側の領域に配置されているとともに、前記第１アクチュエータと前記負荷テーブル回転用モータとに対して、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が重なるように配置されている、請求項４に記載のステージ装置。
6. 前記第２アクチュエータは、前記負荷テーブル回転用モータ、前記第１アクチュエータおよび前記支持部材の外側に配置されているとともに、前記負荷テーブル回転用モータと前記第１アクチュエータと前記支持部材とに対して、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が重なるように配置されている、請求項４または５に記載のステージ装置。
7. 前記負荷テーブル回転用モータによる鉛直軸周りの回転に対する反力を相殺する方向の推力を発生させるための第３アクチュエータをさらに備え、
   前記第３アクチュエータは、前記負荷テーブル回転用モータ、前記第１アクチュエータおよび前記支持部材の外側に配置されているとともに、前記負荷テーブル回転用モータと前記第１アクチュエータと前記支持部材と前記第２アクチュエータとに対して、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が重なるように配置されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載のステージ装置。
8. 前記支持部材は、内部に空気を入れて空気の圧力を調節することにより前記負荷テーブルおよび前記中間テーブルからの負荷の重量を相殺するように構成されている、請求項４〜７のいずれか１項に記載のステージ装置。
9. 前記支持部材の内部の空気の圧力を調節する圧力調節部と、
   前記圧力調節部を制御する制御部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記負荷の重量に応じて前記圧力調節部を制御することにより前記支持部材の内部の圧力を調節するように構成されている、請求項８に記載のステージ装置。
10. 前記支持部材の内部の空気の圧力を調節する圧力調節部と、
    外乱振動を検出する振動検出部と、
    前記圧力調節部を制御する制御部とをさらに備え、
    前記制御部は、前記振動検出部の検出結果に基づいて、前記圧力調節部を制御することにより、前記支持部材の内部の圧力を調節して外乱振動を低減させるように構成されている、請求項４〜９のいずれか１項に記載のステージ装置。
11. 前記固定ベース上に配置され、３つのレーザ照射面を有する１つのミラーを含む干渉計をさらに備え、
    前記干渉計は、前記３つのレーザ照射面を有する１つのミラーを用いて、前記第１水平方向の変位と、前記第２水平方向の変位と、鉛直方向の変位と、前記第１水平方向の軸周りの回転方向の変位と、前記第２水平方向の軸周りの回転方向の変位との前記負荷テーブルに関する５自由度の位置が計測可能なように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のステージ装置。
12. 鉛直方向の変位と、前記第１水平方向の軸周りの回転方向の変位と、前記第２水平方向の軸周りの回転方向の変位とを検出可能な第１変位センサと、
    前記第１水平方向の変位と前記第２水平方向の変位とを検出可能な第２変位センサと、
    鉛直方向の軸周りの回転方向の変位を検出可能な第３変位センサとをさらに備え、
    前記第１変位センサおよび前記第２変位センサと、前記干渉計とを選択的に用いて、５自由度を計測するように構成されているとともに、さらに前記第３変位センサを組み合わせて前記負荷テーブルに関する６自由度の位置を計測可能なように構成されている、請求項１１に記載のステージ装置。

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