JP2013183153A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】θテーブルの回転位置を正確に制御できるステージ装置を提供する。
【解決手段】水平方向に移動可能なＸ軸ステージ２１と、Ｘ軸ステージ２１と共に移動しＸ軸ステージ２１上で回転可能なθテーブル３１と、Ｘ軸ステージ２１に対してθテーブル３１を回転可能に支持する回転軸受３４と、θテーブル３１を回転駆動するθ方向リニアモータ３５と、Ｘ軸ステージ２１を水平方向に駆動する水平駆動手段と、θテーブル３１の回転中心を間に挟む対称な位置に各々設けられ、θテーブル３１の移動量を検出する一対のリニアセンサ３８と、各リニアセンサ３８が検出した移動量を加算または減算した値を用いてθ方向リニアモータ３５を制御しθテーブル３１の位置を制御する制御手段と、を設け、Ｘ軸ステージ２１の移動により生じるθテーブル３１の変形に起因した影響を除去し、θテーブル３１の移動量を正確に検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体基板等の板状の作業対象物の製造や検査に利用されるステージ装置に関する。

従来、ステージ装置として、定盤の上を移動するステージと、ステージ上に載置されたθテーブルとを有するステージ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このステージ装置において、θテーブルは鉛直軸の周りに回転可能に構成されている。そして、このステージ装置においては、θテーブルが回転した移動量を検出するために、センサが設けられている。

特開２００９−２４６２３８号公報

しかしながら、上記のステージ装置にあっては、ステージが定盤の上を移動した際に、θテーブルに変形が生じ、その結果、θテーブルが実際には回転していないにもかかわらず、センサは、θテーブルが回転したと誤って検出してしまうことがあり、誤った検出結果に基づいてθテーブルの回転位置の制御が行われる結果、θテーブルの回転位置を正確に制御できない場合がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、θテーブルの回転位置を正確に制御することのできるステージ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るステージ装置は、水平方向に移動可能なステージと、ステージと共に移動しステージ上で回転可能なθテーブルと、ステージに対してθテーブルを回転可能に支持する回転軸受と、θテーブルを回転駆動する回転駆動手段と、ステージを水平方向に駆動する水平駆動手段と、θテーブルの回転中心を間に挟む対称な位置に各々設けられ、θテーブルの移動量を検出する一対のセンサと、各センサが検出した移動量を加算または減算した値を用いて回転駆動手段を制御することによりθテーブルの位置を制御する制御手段と、を備える。

このステージ装置によれば、θテーブルの移動量を、θテーブルの回転中心を間に挟む対称な位置に各々設けられた一対のセンサにより検出し、各センサによって検出した移動量を加算または減算した値を用いて回転駆動手段を制御することによりθテーブルの位置を制御する。このとき、センサ各々が、θテーブルが平面視において時計回りの回転をした場合に正の値を検出する場合には、ステージの移動により生じるθテーブルの変形に起因したセンサ各々の検出値は、絶対値が等しく、また、一方が正の値で、他方が負の値となる。そのため、センサ各々が検出した移動量を加算することにより、ステージの移動によるθテーブルの変形の影響をキャンセルすることができ、その結果、θテーブルの移動量を正確に検出でき、正確なθテーブルの移動量に基づいてθテーブルの位置を制御することができる。また、センサ各々が、θテーブルがステージに対してある方向に並進移動した場合に正の値を検出する場合には、ステージの移動により生じるθテーブルの変形に起因したセンサ各々の検出値は、絶対値が等しく、また、同じプラスマイナス符号を有する。そのため、センサ各々が検出した移動量を減算することにより、ステージの移動によるθテーブルの変形の影響をキャンセルすることができ、その結果、θテーブルの移動量を正確に検出でき、正確なθテーブルの移動量に基づいてθテーブルの位置を制御することができる。このようにして、センサの検出する値のプラスマイナス符号がいずれの場合でも、θテーブルの回転位置を正確に制御することができる。

また、水平駆動手段は、ステージを第１の方向に駆動する第１駆動手段と、ステージを第１の方向と直交する第２の方向に駆動する第２駆動手段とを有し、一対のセンサは、一対のセンサを結ぶ直線が第１の方向および第２の方向のいずれに対しても交差するように配置されていることが好適である。この場合、ステージが第１の方向および第２の方向のいずれに移動した場合でも、ステージの移動により生じるθテーブルの変形に起因した一対のセンサの検出値が変化するので、一対のセンサによって、各センサの検出値の誤差を打ち消すことができ、θテーブルの回転位置をより正確に制御することができる。

また、定盤と、ステージおよびθテーブルを定盤上に支持する支持手段とをさらに備え、回転軸受は、クロスローラベアリングを有することが好適である。この場合、回転軸受がクロスローラベアリングを有するため、半径方向、軸方向等の荷重を受けても円滑な回転が可能になる。

また、θテーブルに対するステージの鉛直方向の運動を許容しながらθテーブルの回転を拘束する第１拘束手段を備えることが好適である。この場合、θテーブルに対するステージの鉛直方向の運動が許容されるため、ステージが水平方向に移動しステージに鉛直方向の振動が生じた場合のθテーブルにおける鉛直方向の振動を緩衝しつつ、第１拘束手段によってθテーブルの回転を拘束することで、θテーブルの回転位置をより正確に制御することができる。

また、θテーブルの回転を第１拘束手段よりも強く拘束する第２拘束手段を備えることが好適である。この場合、第２拘束手段によってθテーブルの回転をさらに強く拘束することができるため、θテーブルの回転位置をさらに正確に制御することができる。

また、第２拘束手段は、第１拘束手段を押圧することにより、θテーブルの回転を拘束することが好適である。この場合、第２拘束手段は第１拘束手段を押圧することによりθテーブルの回転を拘束するため、第１拘束手段がθテーブルのステージに対する鉛直方向の運動を緩衝しつつ、この第１拘束手段を介してθテーブルを第２拘束手段により拘束することができ、θテーブルの回転位置を正確に制御することができる。

また、回転駆動手段は、モータと、モータにより駆動されるボールねじと、ボールねじのナット部に取り付けられ、θテーブルの一部に接触し、前記θテーブルを水平方向に回転させるように押すローラと、ステージとθテーブルとを接続し、一部をローラに押し付けるように付勢するバネと、を備えることが好適である。この場合、ボールねじのナット部が一方向に移動すると、θテーブルの一部がナット部に取り付けられたローラに押されることにより、θテーブルが水平方向に例えば正転し、かつ、ステージに対して鉛直方向に移動でき、また、ナット部が逆方向に移動すると、θテーブルの一部がバネによって付勢されてローラに押し付けられ、θテーブルが逆転し、かつ、ステージに対して鉛直方向に移動できるため、θテーブルの回転位置を正確に制御することができる。

本発明に係るステージ装置によれば、θテーブルの回転位置を正確に制御することができる。

第１実施形態に係るステージ装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係るステージ装置を示す正面図である。 第１実施形態に係るステージ装置を示す平面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。 第２実施形態に係るステージ装置のθテーブルとＸ軸ステージの連結部を模式的に示す図である。 第３実施形態に係るステージ装置のθテーブルとＸ軸ステージの連結部を模式的に示す図である。 第４実施形態に係るステージ装置のθテーブルとＸ軸ステージの連結部を模式的に示す図である。 第５実施形態に係るステージ装置の回転駆動手段を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係るステージ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、Ｘ軸及びＹ軸は水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ軸方向と定め、以下必要な場合にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いる。

（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、第１実施形態に係るステージ装置１について説明する。図１は、ステージ装置１を示す斜視図であり、図２は、ステージ装置１を示す正面図であり、図３は、ステージ装置１を示す平面図である。

ステージ装置１は、水平面に平行に設置される定盤１１と、定盤１１に搭載され、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸ステージ１２と、Ｙ軸ステージ１２に搭載されＸ軸方向に移動可能なＸ軸ステージ（ステージ）２１と、Ｘ軸ステージ２１の上方に設けられ、Ｚ軸周りに回転可能なθテーブル３１と、を備えて構成されている。

定盤１１は、その上面に平面加工がなされている。これにより、Ｘ軸ステージ２１の下方に設けられＸ軸ステージ２１を静圧浮上させるエアパッド２６や、θテーブル３１の下方に設けられθテーブル３１を静圧浮上させるエアパッド３２が定盤１１の上面で滑走可能となっている。また、定盤１１のＸ軸方向の両端には、Ｙ軸方向に延在する一対のＹ軸ガイド１１ａ，１１ａが形成されている。

定盤１１上を滑走するＹ軸ステージ１２は、Ｙ軸ガイド１１ａ，１１ａにガイドされながらそれぞれＹ軸方向へ移動する一対のＹ軸スライダ１６，１６の間を架け渡すように設けられている。Ｙ軸スライダ１６は、Ｙ軸ガイド１１ａに対して空気圧により静圧浮上し、Ｙ軸スライダ１６とＹ軸ガイド１１ａの対向する面がそれぞれ接触しないように構成されている。

Ｙ軸ステージ１２は、一対のＹ軸リニアモータ（第１駆動手段）１３，１３によってＹ軸方向に駆動される。このＹ軸リニアモータ１３は、Ｘ軸方向に延在するＹ軸移動子１４と、Ｙ軸方向に延在するＹ軸レール１５とを備えて構成されている。このＹ軸レール１５は、Ｙ軸方向から見て略コの字状の形状を有しており、その内壁の上下面が対向している。Ｙ軸レール１５の内壁の上下面には複数の永久磁石が並設されている。Ｙ軸移動子１４は、Ｙ軸スライダ１６からＸ軸の外側方向へ延びるようにＹ軸スライダ１６に固定されており、Ｙ軸レール１５の内壁の上下面に設けられた永久磁石の間に挿入されている。Ｙ軸移動子１４は、複数のコイルをＹ軸方向に連結して構成されている。このＹ軸移動子１４のコイルに通電を行うと、Ｙ軸レール１５の永久磁石が発生する磁界によってＹ軸移動子１４のコイルがＹ軸方向の推力を受ける。この結果、Ｙ軸ステージ１２は、Ｙ軸移動子１４が固定されたＹ軸スライダ１６を介してＹ軸方向の推力を受けてＹ軸方向に駆動される。

次に、図４を参照してＸ軸ステージ２１の構成を説明する。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。Ｘ軸ステージ２１は、四角筒形状をなし、Ｙ軸ステージ１２を周囲から囲むようにして設けられ、Ｘ軸方向に移動可能に設けられている。Ｘ軸ステージ２１の内部には、Ｘ軸方向にＹ軸ステージ１２が挿通しており、Ｘ軸ステージ２１はＹ軸ステージ１２にガイドされてＸ軸方向に移動する。この、Ｘ軸ステージ２１の四隅からはその下方に支柱２５が延びており、各支柱２５の下端にはそれぞれ前述したエアパッド２６が設けられている。エアパッド２６は空気圧によって定盤１１に対して静圧浮上している。

また、Ｘ軸ステージ２１は、Ｘ軸ステージ２１を挿通しているＸ軸リニアモータ（第２駆動手段）２２によって駆動される。Ｘ軸リニアモータ２２は、Ｘ軸移動子２３と、Ｘ軸方向に延在するＸ軸レール２４とを備えて構成されている。Ｘ軸移動子２３はＸ軸ステージ２１の上面の内壁に固定されている。Ｘ軸レール２４は、Ｘ軸方向に直交する平面で切断した断面形状が略コの字形状となっており、その内壁の上下面が対向している。Ｘ軸レール２４の内壁の上下面には複数の永久磁石が並設されている。Ｘ軸移動子２３は、Ｘ軸ステージ２１の内壁の下面に固定されており、Ｘ軸レール２４の内壁の上下面に設けられた永久磁石の間に挿入されている。Ｘ軸移動子２３は、複数のコイルをＸ軸方向に連結して構成されている。このＸ軸移動子２３のコイルに通電を行うと、Ｘ軸レール２４の永久磁石が発生する磁界によってＸ軸移動子２３のコイルがＸ軸方向の推力を受ける。この結果、Ｘ軸ステージ２１は、Ｘ軸移動子２３を介してＸ軸方向の推力を受けてＸ軸方向に駆動される。なお、Ｙ軸リニアモータ１３およびＸ軸リニアモータ２２は、Ｘ軸ステージ２１を水平方向に駆動する水平駆動手段として機能する。

また、Ｘ軸ステージ２１の上面にはピボット軸２７が立設されている。ピボット軸２７は、θテーブル３１を軸支するための軸である。ピボット軸２７の上端には回転軸受３４が設けられており、回転軸受３４は、Ｘ軸ステージ２１の上方に設けられるθテーブル３１を軸支する。この回転軸受３４は、例えばクロスローラベアリングを有して構成されている。回転軸受３４の内周にはピボット軸２７の上端が挿入され、また、回転軸受３４は、θテーブル３１の下面に設けられた凹部に収容されている。

θテーブル３１は、ピボット軸２７を回転中心として回転するテーブルである。その下面の四隅からはそれぞれ支柱３３が下に延びており、その下端には前述したエアパッド３２が設けられている。エアパッド３２は、空気圧によって定盤１１に対して浮上し、また、定盤１１に対して滑走可能とされている。なお、これらのエアパッド３２および支柱３３と、先に説明したＸ軸ステージ２１の支柱２５およびエアパッド２６とが、本発明の支持手段として機能する。

θテーブル３１は、一組のθ方向リニアモータ（回転駆動手段）３５，３５によってピボット軸２７を回転中心として回転駆動される。θ方向リニアモータ３５は、θ方向移動子３６とθ方向レール３７を備えて構成されている。θ方向レール３７は、Ｙ軸方向に延び、Ｘ軸ステージ２１の上面に固定されている。θ方向移動子３６は、θテーブル３１の下面に固定されている。θ方向レール３７は、Ｘ軸ステージ２１の上面に対して直立する２面を有して構成されており、その２面の間にθ方向移動子３６が挿入されている。θ方向移動子３６は、θ方向レール３７の対向する２面の間をＹ軸方向に移動し、これによりθテーブル３１がピボット軸２７の周りに回転駆動される。

また、θテーブル３１の下部には一対のリニアセンサ（センサ）３８，３８が設けられている。この一対のリニアセンサ３８，３８は、θテーブル３１の回転中心を間に挟んだ対称な位置に各々設けられている。また、一対のリニアセンサ３８，３８は、それらを結ぶ直線がＸ軸方向およびＹ軸方向のいずれに対しても交差するように配置されている。

リニアセンサ３８は、センサ移動子３９とセンサ固定子４０から構成される。センサ移動子３９は、θテーブル３１の下面に固定され、Ｘ軸ステージ２１に対してピボット軸２７を中心に回転可能とされている。センサ固定子４０は、Ｘ軸ステージ２１の上面に固定されている。そして、リニアセンサ３８は、センサ移動子３９のセンサ固定子４０に対する相対的な移動量を検出することにより、θテーブル３１の移動量を検出する。具体的な測定方式としては、例えば光電式、電磁誘導式などの公知の手法を用いることができる。

次に、ステージ装置１の備える制御手段（不図示）がθテーブル３１の回転位置をどのように制御するかについて説明する。ここでは、リニアセンサ３８が、平面視においてθテーブル３１が時計回りに回転した場合に正の値を検出するものとして説明を行う。

例として、θテーブル３１を時計回りに１００ミリ度だけ回転させる制御を行う場合を考える。このとき、Ｘ軸ステージ２１が定盤１１の上を移動したことによるθテーブル３１の変形がなければ、一対のリニアセンサ３８，３８の検出値はいずれも、目標値通りの＋１００ミリ度となる。しかし、Ｘ軸ステージ２１が定盤１１の上を移動したことによるθテーブル３１の変形があれば、一対のリニアセンサ３８，３８の検出値はいずれも、＋１００ミリ度とならずに、誤差を含んだ値となる。

ここで、一対のリニアセンサ３８，３８をθテーブル３１の回転中心を間に挟んだ対称な位置に設けているため、この誤差は、プラスマイナス符号が異なり絶対値が等しい値となる。例えば、Ｘ軸ステージ２１の移動により生じるθテーブル３１の変形の影響が１０ミリ度分の回転に相当する場合、一方のリニアセンサ３８の検出値は＋１１０ミリ度、もう一方のリニアセンサ３８の検出値は＋９０ミリ度となる。したがって、これらの値を加算して２で除算することにより、真のθテーブルの移動量である＋１００ミリ度を算出することができる。これにより、θテーブル３１が、目標通りに１００ミリ度だけ回転されていると判定し、この正確な移動量に基づいてθテーブルの制御が行われる。

なお、以上の説明では、リニアセンサ３８が、平面視においてθテーブル３１が時計回りに回転した場合に正の値を検出するものとして説明を行ったが、θテーブルが変形してある方向に並進移動した場合に正の値を検出するような場合についてもほぼ同様の制御が可能である。すなわち、Ｘ軸ステージ２１が定盤１１の上を移動したことによるθテーブル３１の変形があれば、一対のリニアセンサ３８，３８の検出値には、絶対値が等しく、また、同じプラスマイナス符号を有する誤差が含まれることとなる。この場合には一対のリニアセンサ３８，３８の検出値を減算して２で除算することにより、真のθテーブルの移動量を算出することができる。

以上のように構成されるステージ装置１によれば、θテーブル３１の移動量を、θテーブル３１の回転中心を間に挟む対称な位置に各々設けられた一対のリニアセンサ３８により検出し、各リニアセンサ３８によって検出した移動量を加算または減算した値を用いてθ方向リニアモータ３５を制御することによりθテーブル３１の位置を制御する。このとき、リニアセンサ３８各々が、θテーブル３１が平面視において時計回りの回転をした場合に正の値を検出する場合には、ステージの移動により生じるθテーブル３１の変形に起因したリニアセンサ３８各々の検出値は、絶対値が等しく、また、一方が正の値で、他方が負の値となる。そのため、リニアセンサ３８各々が検出した移動量を加算することにより、Ｘ軸ステージ２１の移動によるθテーブル３１の変形の影響をキャンセルすることができ、その結果、θテーブル３１の移動量を正確に検出でき、正確なθテーブル３１の移動量に基づいてθテーブル３１の位置を制御することができる。また、センサ各々が、θテーブル３１がＸ軸ステージ２１に対してある方向に並進移動した場合に正の値を検出する場合には、Ｘ軸ステージ２１の移動により生じるθテーブル３１の変形に起因したリニアセンサ３８各々の検出値は、絶対値が等しく、また、同じプラスマイナス符号を有する。そのため、リニアセンサ３８各々が検出した移動量を減算することにより、Ｘ軸ステージ２１の移動によるθテーブル３１の変形の影響をキャンセルすることができ、その結果、θテーブル３１の移動量を正確に検出でき、正確なθテーブル３１の移動量に基づいてθテーブル３１の位置を制御することができる。このようにして、リニアセンサ３８の検出する値のプラスマイナス符号がいずれの場合でも、θテーブル３１の回転位置を正確に制御することができる。

また、一対のリニアセンサ３８，３８が、それらを結ぶ直線がＸ軸方向およびＹ軸方向のいずれに対しても交差するように配置されているため、Ｘ軸ステージ２１がＸ軸方向およびＹ軸方向のいずれに移動した場合でも、Ｘ軸ステージ２１の移動により生じるθテーブル３１の変形に起因した一対のリニアセンサ３８の検出値が変化する。このため、一対のリニアセンサ３８によって、各リニアセンサ３８の検出値の誤差を打ち消すことができ、θテーブル３１の回転位置をより正確に制御することができる。

また、回転軸受３４がクロスローラベアリングを有するため、半径方向、軸方向等の荷重を受けても円滑に回転できる。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、第２実施形態に係るステージ装置２について説明する。図５は、ステージ装置２のθテーブル３１とＸ軸ステージ２１の連結部を模式的に示す図であり、図４と同様に、ＹＺ平面に平行な面で切断した断面を示している。

ステージ装置２がステージ装置１と異なるのは、θテーブル３１の支持構成である。このステージ装置２においては、Ｘ軸ステージ２１の上面に軸受台２１ａが設けられており、軸受台２１ａの上面に凹部が設けられ、その凹部に回転軸受３４が収容されている。この回転軸受３４の内周には軸体５１が回転自在に支持されている。そして、軸体５１は、板バネ（第１拘束手段）５２を介してθテーブル３１に接続されている。

具体的には、板バネ５２は、水平面に平行に設けられ、平面視において円環状とされている。板バネ５２の内周側は、例えばボルトなどで軸体５１に固定されている。また、板バネ５２の外周側は、例えばボルトなどで円環状のブロック体５５に固定され、このブロック体５５がθテーブル３１の下面を押圧するようになっている。したがって、板バネ５２は、θテーブル３１に対するＸ軸ステージ２１の鉛直方向の運動を許容しながら、θテーブル３１の鉛直軸周りの回転を拘束する。

以上のように構成されるステージ装置２によれば、第１実施形態に係るステージ装置１の効果に加えて、Ｘ軸ステージ２１が水平方向に移動した際にＸ軸ステージ２１に鉛直方向の振動が生じた場合のθテーブル３１に対する鉛直方向の振動を緩衝しつつ、板バネ５２によってθテーブル３１の回転を拘束することで、θテーブル３１の回転位置をより正確に制御することができる。

（第３実施形態）
次に、図６を参照して、第３実施形態に係るステージ装置３について説明する。図６は、ステージ装置３のθテーブル３１とＸ軸ステージ２１の連結部を模式的に示す図であり、図５に対応する図である。

ステージ装置３がステージ装置２と異なるのは、シリンダ５３とシリンダ５３内に設けられるピストン、およびピストンに連結される押圧パッド５４を備える点である。なお、このシリンダ５３とピストン、および押圧パッド５４が第２拘束手段を構成している。

シリンダ５３は、Ｘ軸ステージ２１の外周側に複数立設されている。シリンダ５３内にはピストンが設けられており、そのピストンには押圧パッド５４が連結されている。そして、押圧パッド５４は、θテーブル３１の下面に対向している。

シリンダ５３において、例えば油圧や空気圧によってピストンが押し出されることにより、ピストンに連結される押圧パッド５４はθテーブル３１の下面に対して上方へ押圧する。これにより、押圧パッド５４の上面とθテーブル３１の下面の間に摩擦力が働き、θテーブル３１の回転が、板バネ５２による拘束よりも強く拘束される。

以上のように構成されるステージ装置３によっても、ステージ装置２による場合に加えて、さらに、シリンダ５３および押圧パッド５４によってθテーブル３１の回転をさらに強く拘束することができるため、θテーブル３１の回転位置をさらに正確に制御することができる。

（第４実施形態）
次に、図７を参照して、第４実施形態に係るステージ装置４について説明する。図７は、ステージ装置４のθテーブル３１とＸ軸ステージ２１の連結部を模式的に示す図であり、図５に対応する図である。

ステージ装置４がステージ装置３と異なる点は、シリンダ５３とシリンダ５３内に設けられるピストン、およびピストンに連結される押圧パッド５４の位置が、板バネ５２を押圧するように設けられている点である。

以上のように構成されるステージ装置４によれば、シリンダ５３および押圧パッド５４が板バネ５２を押圧することによりθテーブル３１の回転を拘束するため、板バネ５２がθテーブル３１に対するＸ軸ステージ２１の鉛直方向の運動を緩衝しつつ、この板バネ５２を介してθテーブル３１をシリンダ５３および押圧パッド５４により拘束することができ、θテーブル３１の回転位置を正確に制御することができる。

（第５実施形態）
次に、図８を参照して、第５実施形態に係るステージ装置５について説明する。図８は、ステージ装置５の回転駆動手段を模式的に示す図である。

ステージ装置５がステージ装置１と異なる点は、θテーブル３１をピボット軸２７の周囲に回転駆動する機構である。すなわち、ステージ装置１においては、θ方向リニアモータ３５がθテーブル３１を回転駆動する回転駆動手段であったが、ステージ装置５においては、モータ６４とボールねじ６１が、θテーブル３１を回転駆動する回転駆動手段となる。以下、詳細に説明する。

ボールねじ６１は、Ｘ軸ステージ２１とθテーブル３１との間に配置されている。ボールねじ６１は、Ｙ軸方向に延在するネジ軸６２と、ネジ軸６２に螺合してネジ軸６２に沿って前後動可能なナット部６３とにより構成されている。ネジ軸６２は、モータ６４の回転軸に接続されている。また、モータ６４は、Ｘ軸ステージ２１に立設されたモータ支持壁６５によって支持されている。

ナット部６３は、ネジ軸６２に接続されたモータ６４が回転することにより、ネジ軸６２に沿って前後動する。また、ナット部６３にはローラ６７が連結されている。このローラ６７は、Ｘ軸周りに回転可能とされている。また、θテーブル３１の下面には、ローラ受け部（一部）６６が、ローラ６７に対応する位置に垂下するように設けられている。したがって、ローラ６７がローラ受け部６６と接する状態においては、θテーブル３１がＸ軸ステージ２１に対して相対的に鉛直方向に運動することがあっても、ローラ６７が回転することにより、ローラ受け部６６とローラ６７の間の鉛直方向の運動は許容される。このため、ローラ６７とボールねじ６１を介して接続されるＸ軸ステージ２１と、ローラ受け部６６が設けられたθテーブル３１との間の鉛直方向の運動が許容される。

一方、Ｘ軸ステージ２１の上面にはステージ側バネ取付け面６９が立設されており、θテーブル３１の下面にはθテーブル側バネ取付け面６８が垂下されている。そして、θテーブル側バネ取付け面６８とステージ側バネ取付け面６９の間には引張バネ（バネ）７０が設けられており、引張バネ７０の一端がθテーブル側バネ取付け面６８に固定され、引張バネ７０の他端がステージ側バネ取付け面６９に固定されている。

次に、以上のように構成されるステージ装置５において、θテーブル３１の回転位置をどのように駆動するかを説明する。

まず、θテーブル３１を平面視で反時計回り（図示Ｙ軸正方向）に回転する場合、モータ６４を回転させてナット部６３をＹ軸正方向に移動させる。これにより、ナット部６３に連結されたローラ６７がローラ受け部６６を押し、ローラ受け部６６を介してθテーブル３１を平面視で反時計回りに回転する。このとき、ローラ６７が回転することにより、θテーブル３１に対してＸ軸ステージ２１が鉛直方向に移動できる。

また、θテーブル３１を平面視で時計回り（図示Ｙ軸負方向）に回転する場合、モータ６４を逆転させてナット部６３をＹ軸負方向に移動させる。このとき、引張バネ７０に引張力が働き、θテーブル側バネ取付け面６８とステージ側バネ取付け面６９とを近づける力が発生する。引張バネ７０は、この引張力により、ローラ受け部６６をローラ６７に押し付けるように付勢し、引張バネ７０の引張力と、ローラ６７とローラ受け部６６の間に働く力が釣り合った位置でθテーブル３１は静止する。このとき、ローラ６７が回転することにより、θテーブル３１に対してＸ軸ステージ２１が鉛直方向に移動できる。したがって、ステージ装置５によっても、ステージ装置１による場合と同様にθテーブル３１の位置を正確に制御できる。

なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、第１〜第４実施形態に係るステージ装置１〜４において、θテーブル３１の駆動手段として、θ方向リニアモータ３５に代えて、第５実施形態で説明したボールねじ６１を用いてもよい。

１，２，３，４，５…ステージ装置、１３…Ｙ軸リニアモータ（水平駆動手段、第１駆動手段）、２１…Ｘ軸ステージ（ステージ）、２２…Ｘ軸リニアモータ（水平駆動手段、第２駆動手段）、２５…支柱（支持手段）、２６…エアパッド（支持手段）、３２…エアパッド（支持手段）、３３…支柱（支持手段）、３４…回転軸受、３５…θ軸リニアモータ（回転駆動手段）、３８…リニアセンサ（センサ）、５２…板バネ（第１拘束手段）、５３…シリンダ（第２拘束手段）、５４…押圧パッド（第２拘束手段）、６１…ボールねじ、６３…ナット部、６６…ローラ受け部（一部）、６７…ローラ、７０…引張バネ。

Claims (7)

1. 水平方向に移動可能なステージと、
   前記ステージと共に移動し前記ステージ上で回転可能なθテーブルと、
   前記ステージに対して前記θテーブルを回転可能に支持する回転軸受と、
   前記θテーブルを回転駆動する回転駆動手段と、
   前記ステージを水平方向に駆動する水平駆動手段と、
   前記θテーブルの回転中心を間に挟む対称な位置に各々設けられ、前記θテーブルの移動量を検出する一対のセンサと、
   前記各センサが検出した移動量を加算または減算した値を用いて前記回転駆動手段を制御することにより前記θテーブルの位置を制御する制御手段と、
   を備えるステージ装置。
2. 前記水平駆動手段は、前記ステージを第１の方向に駆動する第１駆動手段と、前記ステージを前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動する第２駆動手段とを有し、
   前記一対のセンサは、前記一対のセンサを結ぶ直線が前記第１の方向および前記第２の方向のいずれに対しても交差するように配置されている、請求項１に記載のステージ装置。
3. 定盤と、前記ステージおよび前記θテーブルを前記定盤上に支持する支持手段とを備え、
   前記回転軸受は、クロスローラベアリングを有する、請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 前記θテーブルの前記ステージに対する鉛直方向の運動を許容しながら前記θテーブルの回転を拘束する第１拘束手段を備える、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θテーブルの回転を前記第１拘束手段よりも強く拘束する第２拘束手段を備える、請求項４に記載のステージ装置。
6. 前記第２拘束手段は、前記第１拘束手段を押圧することにより、前記θテーブルの回転を拘束する、請求項５に記載のステージ装置。
7. 前記回転駆動手段は、
   モータと、
   前記モータにより駆動されるボールねじと、
   前記ボールねじのナット部に取り付けられ、前記θテーブルの一部に接触し、前記θテーブルを水平方向に回転させるように押すローラと、
   前記ステージと前記θテーブルとを接続し、前記一部を前記ローラに押し付けるように付勢するバネと、を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のステージ装置。

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