JP2714502B2 - 移動ステージ装置 - Google Patents

移動ステージ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体焼付け装置およ
び工作機械などに適用される移動ステージ装置に関し、
特に、高速かつ高精度の位置決めを必要とする移動ステ
ージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、この種の移動ステージ装置の
従来例の一つを示す上面図であり、図１１は、図１０の
Ｅ−Ｅ線に沿う拡大断面図である。
【０００３】この移動ステージ装置は、床からの振動を
減衰させる剛性の低い定盤支持手段である２つのダンパ
６1，６2（図１１参照）によって支持された定盤１と、
定盤１上の図１０図示上端および下端にそれぞれ設けら
れた案内手段である２つの案内板３１1，３１2と、複数
個の流体静圧軸受（図１０および図１１には、流体静圧
軸受３２11，３２12，３２13，３２21，３２22，３２23
のみ図示。）を介して定盤１と各案内板３１1，３１2と
によって非接触に支持された可動ステージ２と、定盤１
上に設けられた、可動ステージ２に推力を与える駆動手
段であるリニアモータ４（図１１参照）とからなる。
【０００４】ここで、リニアモータ４は、可動ステージ
２の裏面（定盤１側の面）に固定された、矩形状の中空
部を有するヨーク４２と、可動ステージ２の移動方向
（図１０図示横方向）に一列に定盤１上に固定された、
ヨーク４２の中空部を貫通する駆動コイル４１群と、駆
動コイル４１群を挟んでヨーク４２の中空部に取付けら
れた一対の永久磁石４３1，４３2とから構成されてい
る。また、可動ステージ２は、リニアモータ４により推
力が与えられて各案内板３１1，３１2に沿って移動する
が、このときの可動ステージ２の移動量は、可動ステー
ジ２上に固定されたミラー５２とレーザ測長器５１とか
らなるレーザ測長系によって計測された可動ステージ２
の位置情報に基づいて制御される。さらに、各ダンパ６
1，６2は、定盤１と床との間に設けられており、床から
の振動を定盤１に伝えないように共振周波数が下げられ
て剛性が低くされており、定盤１に生じた振動を減衰さ
せる特性を有する。
【０００５】この移動ステージ装置では、可動ステージ
２の高速かつ高精度な位置決めを達成するため、図１２
に示すように、たとえば、停止状態から目標位置近傍ま
での大移動には高速度の移動が可能な速度制御を用い、
目標位置近傍での正確な位置決めには位置制御を用いる
という駆動方法が採られる。ここで、前記速度制御にお
いて高速な移動を達成するため、リニアモータ４を用い
るとともに図１２に示すように停止状態から急加速で速
度を立ち上げて目標位置直前で急減速することによっ
て、最高速度をできるだけ大きくしかつできるだけ長く
維持している。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述した従来の移動ステージ装置では、以下に示す問題が
あった。
【０００７】（１）可動ステージ２に推力を与える際の
反力を定盤１上のリニアモータ４の駆動コイル４１群が
受けるとともに、各ダンパ６1，６2の剛性が低いため
に、速度制御時の可動ステージ２の加減速を急にすれば
するほどその反力を受けて定盤１が大きく揺れてしま
う。このため、位置制御時には残留した定盤１の振動に
よって可動ステージ２が揺すられ、却って最終的な位置
決めに時間がかかる。
【０００８】（２）定盤１の振動によって定盤１の姿勢
が変化し、それにより可動ステージ２の姿勢も変化す
る。このため、加工機械などに適用した場合には、加工
精度の悪化を招き、また、半導体焼き付け装置に適用し
た場合には、ステージの傾きによって焼き付け光の焦点
がずれて解像度が悪化するなどの影響がある。
【０００９】（３）定盤１が一旦揺れてしまうと、その
振動を効果的に止める手段がなく、定盤１の振動の影響
がなくなるまで自然に振動が減衰するのを待つしかな
い。
【００１０】（４）大推力のリニアモータ４を用いて急
加減速を行うとリニアモータ４の発熱量が多くなり、こ
れによって可動ステージ２などが熱変形を起こす。この
ため、加工機械などに適用した場合には、可動ステージ
２の熱変形によりミラー５２と加工点との間の距離が変
化して、加工精度の悪化を招く。また、半導体焼き付け
装置に適用した場合には、ミラー５２と焼き付け位置と
の間の距離の変化によって、焼き付け精度が悪化する。
【００１１】（５）リニアモータ４の推力が定盤１を揺
するために使われてしまうので、エネルギーの無駄が生
じる。
【００１２】本発明は上記の各課題の少なくとも１つを
解決すべくなされたもので、その目的は、位置決めの高
速化および高精度化が図れるとともに、エネルギーの無
駄が生じない優れた移動ステージ装置を提供することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の移動ステージ装
置は、ダンパ手段を介して支持された定盤と、該定盤上
を移動する可動ステージと、該可動ステージに推力を与
えて直進移動させるためのリニアモータと、前記可動ス
テージを前記定盤の面に平行な所定方向に案内するため
の案内部材と、前記可動ステージを該案内部材に案内す
る第１の流体静圧軸受と、前記可動ステージを前記定盤
の面に対して支持案内する第２の流体静圧軸受とを備
え、前記リニアモータの固定部を前記定盤及び前記ダン
パ手段とは独立した支持手段で支持して、前記可動ステ
ージの移動方向に関する前記リニアモータの加減速の反
力を該支持手段で受けるようにしたものである。
【００１４】ここで、前記リニアモータが駆動コイルと
永久磁石とを備え、前記リニアモータの固定部は該駆動
コイルを有するものや、前記可動ステージに位置制御用
の推力を与えるため、前記リニアモータとは別に設けら
れた駆動手段を有するものや、前記移動方向に関する前
記可動ステージの位置を計測するレーザ干渉計を有し、
該レーザ干渉計のミラーが前記可動ステージ上に搭載さ
れているものであってもよい。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】本発明の移動ステージ装置は、可動ステージに
直進推力を与えるためのリニアモータの固定部が定盤お
よびダンパ手段とは独立した支持手段により支持され、
しかも、定盤と可動ステージとの間、および案内部材と
可動ステージとの間は流体静圧軸受で非接触に支持案内
されており、リニアモータの加減速の反力を支持手段で
受けるようにしている。従って、可動ステージは定盤か
らも床からも案内部材からも非接触で機械的に切り離さ
れた状態をなし、床からの高周波振動などが可動ステー
ジに伝達されることはなく、かつ、リニアモータの加減
速反力が定盤に伝達されることもないため、高精度かつ
高速な位置決めが可能となる。
【００１９】
【００２０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００２１】図１は、本発明の移動ステージ装置の第１
の実施例を示す上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線
に沿う拡大断面図である。
【００２２】この移動ステージ装置は、以下に示す点で
図１０に示した従来の移動ステージ装置と異なる。
【００２３】（１）可動ステージ２に直進推力を与える
リニアモータ４の他に、可動ステージ２の図１図示上方
に取付板７６を介して取り付けられた第２のリニアモー
タ７を有し、このリニアモータ４を別の駆動手段として
用いている。ここで、第２のリニアモータ７は、図２に
示すように、図示左側面が取付板７６に取付けられた、
矩形状の中空部を有する第２のヨーク７２と、可動ステ
ージ２の移動方向（図１図示横方向）に一列に設けられ
た、第２のヨーク７２の中空部を貫通する第２の駆動コ
イル７１群と、第２の駆動コイル７１群を挟んで第２の
ヨーク７２内に取付けられた一対の第２の永久磁石７３
1，７３2とから構成されている。
【００２４】（２）第２の駆動コイル７１群の図１図示
左端および右端は、支持板８1および支持板８2により床
上にそれぞれ支持されている。ここで、各支持板８1，
８2は定盤１およびダンパ６ 1 ，６ 2 とは独立したもので
あり、高い剛性をもつように第２の駆動コイル７１群を
床に直接支持している。
【００２５】この移動ステージ装置においては、リニア
モータ４と第２のリニアモータ７とは、レーザ測長器５
１と可動ステージ２上に搭載されたミラー５２とからな
るレーザ測長系によって計測された可動ステージ２の位
置情報に基づいて駆動される。ここで、リニアモータ４
の駆動コイル４１とヨーク４２とは非接触であるから、
駆動コイル４１に電流を供給する回路をオン／オフする
手段を設けておくことにより力の伝達および非伝達を切
替えることができる。第２のリニアモータ７についても
同様である。
【００２６】図３は、図１に示した移動ステージ装置の
駆動方法を説明する図である。
【００２７】この移動ステージ装置の駆動方法は、高速
度の移動が可能な速度制御を用いて停止位置から目標位
置近傍までの大移動を行ったのち、位置制御を用いて目
標位置近傍での正確な位置決めを行う点については、図
１２で説明した従来の移動ステージ装置の駆動方法と同
じであるが、次の点で異なる。
【００２８】（１）大推力を必要とする速度制御には、
第２のリニアモータ７のみを使用する。
【００２９】（２）大推力を必要としない位置制御に
は、リニアモータ４のみを使用する。
【００３０】すなわち、大推力を必要とする速度制御を
用いて可動ステージ２を移動させるときには、リニアモ
ータ４は使用せずに第２のリニアモータ７のみを使用し
て、図３左側に示す予め定めた速度指令曲線に従って目
標位置近傍まで可動ステージ２を移動する。このとき、
可動ステージ２は、図２に示す流体静圧軸受３２11，３
２21などの複数個の流体静圧軸受を介して定盤１に非接
触に支持されているとともに、図１に示す４つの流体静
圧軸受３２12，３２13，３２22，３２23を介して各案内
板３１1，３１2に非接触に支持されているため、可動ス
テージ２と定盤１および各案内板３１1，３１2との間に
は摩擦力などの力はほとんど働かない。また、リニアモ
ータ４の駆動コイル４１群とヨーク４２も非接触である
から、リニアモータ４を使用しなければ、可動ステージ
２と定盤１との間にはリニアモータ４を介して伝わる力
はほとんどない。したがって、定盤１とは別に設置され
た第２のリニアモータ７を使用して可動ステージ２を駆
動した場合には、定盤１は力学的に切離されており、従
来の駆動方法では生じた急加減速の反力による振動は起
こらない。また、このとき、第２のリニアモータ７の第
２の駆動コイル７１群は各支持板８1，８2により高剛性
で支持されているため、急加減速の反力による振動は小
さく、エネルギーの無駄が少ない。
【００３１】可動ステージ２が目標位置近傍に移動して
ほぼ停止したところで、速度制御を終了するため第２の
リニアモータ７を停止させる。このとき、第２のリニア
モータ７の第２の駆動コイル７１群と第２のヨーク７２
とは力学的に切離されるため、第２の駆動コイル７１は
速度制御時の加減速の反力を受けて小さく振動するとと
もに、各支持板８1，８2が高剛性のため床からの振動が
伝わってくる。しかし、これ以後の位置決め時に、定盤
１と可動ステージ２とに第２の駆動コイル７１の振動の
影響が及ぶことはない。また、定盤１上のリニアモータ
４を用いて位置制御を行えば、従来の加減速による振動
の影響を受けずに、高速かつ高精度の位置決めを行うこ
とができる。位置決め時に発生する加減速は、速度制御
による移動時に発生するものに比べ非常に小さいため、
位置決め時の加減速による反力の影響はほとんどない。
【００３２】以上のことから、この駆動方法は以下に示
す利点がある。
【００３３】（１）定盤１の振動がほとんど発生しない
ため、従来の駆動方法で生じていた定盤１の姿勢変化に
よる加工精度や焼き付け精度の悪化が起こらない。
【００３４】（２）大推力を必要とする急加減速は、定
盤１外に設置された第２のリニアモータ７を使用して行
うため、位置決めに用いる定盤１上のリニアモータ４は
大きな推力を必要としない。このため、リニアモータ４
が発生する熱量は、従来の駆動方法の場合に比べて非常
に小さくなる。また、大量の熱を発生する第２のリニア
モータ７は定盤１や可動ステージ２から離れて支持され
ているため、定盤１や可動ステージ２が受ける熱量は従
来の駆動方法の場合より少なくなるため、熱変形による
加工精度や焼き付け精度の悪化を防ぐことができる。
【００３５】（３）何らかの原因で定盤１が振動してし
まった場合には、リニアモータ４と第２のリニアモータ
７とを同時に使用することにより、各支持板８1，８2を
基準として定盤１の振動を止めることができる。このと
きの駆動手法としては、リニアモータ４と第２のリニア
モータ７とに同時にサーボロックを掛けて、各支持板８
1，８2に対して可動ステージ２をサーボロックによって
固定してしまう手法、あるいは、一方のリニアモータを
サーボロックによって固定し、他方のリニアモータに制
振制御を掛ける手法がある。
【００３６】図４は、本発明の移動ステージ装置の第２
の実施例を示す上面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線
に沿う拡大断面図である。
【００３７】この移動ステージ装置は、以下に示す点で
図１に示した移動ステージ装置と異なる。
【００３８】（１）案内手段として、第１の実施例の各
案内板３１1，３１2の代わりに、定盤１の図４図示上下
端付近にそれぞれ設けられた２つの摺動案内溝８３1，
８３2を有する。
【００３９】（２）第１の実施例の第２のリニアモータ
７の代わりに、同図図示左方に設けられた２つのプーリ
８４1，８４2および同図図示右方に設けられた２つのプ
ーリ８４3，８４4と、各プーリ８４1〜８４4に張設され
たワイヤ８５と、同図図示左下側のプーリ８４2 を回転
駆動するモータ８１とを有する。ここで、ワイヤ８５
は、図５に示すように、コの字形状の断面を有する可動
ステージ２の内側壁とヨーク４２の両側との間に形成さ
れた２つの空間部をそれぞれ通るように設けられてお
り、可動ステージ２の内側壁とヨーク４２の側壁との間
に設けられたクランパ８６でワイヤ８５を挟むことによ
り可動ステージ２に推力が伝達される。
【００４０】（３）支持手段として、第１の実施例の各
支持板８1，８2の代わりに、４つの支持ダンパ８８1〜
８８4を有する。ここで、図４図示左下側のプーリ８４2
を除く各プーリ８４1，８４3，８４4およびモータ８１
は、各支持ダンパ８８1〜８８ 4により床上に支持されて
いる。また、各支持ダンパ８８1〜８８4は、駆動の反力
には剛性が高く、その他の方向には床からの振動を伝え
ないように、床に対して垂直にそれぞれ設けられてい
る。
【００４１】この移動ステージ装置の駆動方法は、以下
のようにして行われる。
【００４２】（１）大推力を必要とする速度制御には、
モータ８１のみ使用する。
【００４３】（２）大推力を必要としない位置制御に
は、リニアモータ４のみ使用する。
【００４４】すなわち、大推力を必要とする速度制御に
より可動ステージ２を移動させるときには、リニアモー
タ４は使用せずにモータ８１のみを使用して、予め定め
た速度指令曲線に従って目標位置近傍まで可動ステージ
２を移動する。このとき、可動ステージ２は摺動方向の
摩擦が非常に小さい各摺動案内溝８３1，８３2を介して
定盤１に支持されているため、可動ステージ２の加減速
による反力や振動は定盤１にはほとんど伝わらない。そ
の後、クランパ８６を離してワイヤ８５と可動ステージ
２を切離すことにより、加減速の反力によるワイヤ８
５，各プーリ８４ 1〜８４4およびモータ８１の振動が可
動ステージ２や定盤１に伝わることを防止することがで
きる。その後の位置決め時には、図１に示した移動ステ
ージ装置と同様に、定盤１上に設置されたリニアモータ
４を用いることにより、定盤１を振動させることなく高
速高精度の位置決めが可能となる。
【００４５】また、何らかの原因で定盤１が振動してし
まった場合には、クランパ８６によってワイヤ８５を挟
んだ状態で、モータ８１とリニアモータ４とを同時に使
用することにより、定盤１の振動を効果的に止めること
ができる。
【００４６】図６は、本発明の移動ステージ装置の第３
の実施例を示す上面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ線
に沿う拡大断面図である。
【００４７】この移動ステージ装置は、図１に示した第
１の実施例の移動ステージ装置の可動ステージ２が図６
図示ＸＹ平面上を自由に移動できるようにしたもの（い
わゆる、ＸＹステージ）である。すなわち、この移動ス
テージ装置では、可動ステージ２は、Ｘ軸方向リニアモ
ータ４X （不図示）および一組の第２のＸ軸方向リニア
モータ７X1，７X2によりＸ軸方向に移動され、また、Ｙ
軸方向リニアモータ４ Y （不図示）および一組の第２の
Ｙ軸方向リニアモータ７Y1，７Y2によりＹ軸方向に移動
される。
【００４８】ここで、可動ステージ２の内部には、図７
図示上下で互いに交差する矩形状の中空部を有する２つ
のヨーク（Ｘ軸方向ヨーク４２X とＹ軸方向ヨーク４２
Y ）が設けられており、図示上側のＸ軸方向ヨーク４２
X はＸ軸方向リニアモータ４ X のヨークとして機能し、
また、図示下側のＹ軸方向ヨーク４２Y はＹ軸方向リニ
アモータ４Y のヨークとして機能する。したがって、Ｘ
軸方向リニアモータ４ X は、Ｘ軸方向ヨーク４２X と、
Ｘ軸方向に一列に固定された、Ｘ軸方向ヨーク４２X の
前記中空を貫通するＸ軸方向駆動コイル４１X 群と、Ｘ
軸方向駆動コイル４１X 群を挟んで対向するようＸ軸方
向ヨーク４２X に取付られた一対のＸ軸方向永久磁石４
３X1，４３X2とからなる。
【００４９】Ｘ軸方向駆動コイル４１X 群は、図６に示
すように、Ｘ軸方向駆動コイル４１ X 群のＸ軸方向の両
端側にそれぞれ各足９６X1，９６X2を有し、各足９
６X1，９６X2は、定盤１上のＸ軸方向の両端部にそれぞ
れ固定された平行な一組のＹ軸方向案内板３１Y1，３１
Y2および定盤１に後述する流体静圧軸受を介して支持さ
れている。すなわち、図示左側の足９６X1とＹ軸方向案
内板３１Y1との間には２つの流体静圧軸受３２11，３２
12が設けられており、図示右側の足９６X2とＹ軸方向案
内板３１Y2との間には２つの流体静圧軸受３２13，３２
14が設けられている。また、図７に示すように、図示左
側の足９６X1と定盤１との間には、２つの流体静圧軸受
３２31，３２32（流体静圧軸受３２32は不図示）が設け
られており、図示右側の足９６X2と定盤１との間には、
２つの流体静圧軸受３２33，３２34（流体静圧軸受３２
34は不図示）が設けられている。さらに、図示していな
いが、Ｘ軸方向駆動コイル４１X群とＸ軸方向ヨーク４
２X との左右の間にも、２つ流体静圧軸受がそれぞれ設
けられている。
【００５０】Ｙ軸方向リニアモータ４Y は、Ｙ軸方向ヨ
ーク４２Y と、Ｙ軸方向に一列に設けられた、Ｙ軸方向
ヨーク４２Y の中空部を貫通するＹ軸方向駆動コイル４
１Y群と、Ｙ軸方向駆動コイル４１Y 群を挟んで対向す
るようＹ軸方向ヨーク４２Yに取付けられた一対のＹ軸
方向永久磁石４３Y1，４３Y2とからなる。ここで、Ｙ軸
方向駆動コイル４１Y 群は、図６に示すように、Ｙ軸方
向駆動コイル４１Y 群のＹ軸方向の両端側にそれぞれ各
足９６Y1，９６Y2を有し、各足９６Y1，９６Y2は、定盤
１上のＹ軸方向の両端部にそれぞれ固定された平行な一
組のＸ軸方向案内板３１X1，３１X2および定盤１に後述
する流体静圧軸受を介して支持されている。すなわち、
同図図示上側の足９６Y1とＸ方向案内板３１X1との間に
は２つの流体静圧軸受３２21，３２22が設けられてお
り、図示右側の足９６X2とＸ軸方向案内板３１X2との間
には２つの流体静圧軸受３２23，３２24が設けられてい
る。また、図示していないが、同図図示上側の足９６X1
と定盤１との間および図示下側の足９６X2と定盤１との
間には、それぞれ流体静圧軸受が２つずつ設けられてい
る。さらに、Ｙ軸方向駆動コイル４１Y 群とＹ軸方向ヨ
ーク４２Y との図７図示左右の間にも、２つの流体静圧
軸受３２51，３２52がそれぞれ設けられている。
【００５１】各第２のＸ軸方向リニアモータ７X1，７X2
は、図１に示した第１の実施例の第２のリニアモータ７
と同様の構造を有し、各ヨークがＹ軸方向駆動コイル４
１Y群の両端にそれぞれ取付られている。図６図示上側
の第２のＸ軸方向リニアモータ７X1の図示左端は支持板
８X11 により支持され、図示右端は支持板８X12 により
支持されている。また、図示下側の第２のＸ軸方向リニ
アモータ７X2の図示左端は支持板８X21 により支持さ
れ、図示右端は支持板８X22 により支持されている。
【００５２】各第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1，７Y2
は、図１に示した第１の実施例の第２のリニアモータ７
と同様の構造を有し、各ヨークがＸ軸方向駆動コイル４
１X群の両端にそれぞれ取付られている。図６図示左側
の第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1はの図示上端は支持
板８Y11 により支持され、図示下端は支持板８Y12 によ
り支持されている。また、図示右側の第２のＹ軸方向リ
ニアモータ７Y2の図示上端は支持板８Y21 により支持さ
れ、図示下端は支持板８Y22 により支持されている。
【００５３】この移動ステージ装置の駆動方法は、以下
のようにして行われる。
【００５４】（１）大推力を必要とする速度制御には、
一組の第２のＸ軸方向リニアモータ７X1，７X2と一組の
第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1，７Y2とを使用する。
【００５５】（２）大推力を必要としない位置制御に
は、Ｘ軸方向リニアモータ４X とＹ軸方向リニアモータ
４Y とを使用する。
【００５６】すなわち、大推力を必要とする速度制御に
より可動ステージ２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動さ
せるときには、Ｘ軸方向リニアモータ４XとＹ軸方向リ
ニアモータ４Y とは使用せずに、一組の第２のＸ軸方向
リニアモータ７X1，７X2と一組の第２のＹ軸方向リニア
モータ７Y1，７Y2とを使用して、予め定めた速度指令曲
線に従って目標位置近傍まで可動ステージ２を移動す
る。その後の位置決め時には、Ｘ軸方向リニアモータ４
X とＹ軸方向リニアモータ４Y とを使用することによ
り、定盤１を振動させることなく高速高精度の位置決め
が可能となる。
【００５７】また、何らかの原因で定盤１が振動してし
まった場合には、Ｘ軸方向リニアモータ４X とＹ軸方向
リニアモータ４Y と一組の第２のＸ軸方向リニアモータ
７X1，７X2と一組の第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1，
７Y2とを同時に使用することにより、定盤１の振動を止
めることができる。
【００５８】なお、この移動ステージ装置においては、
Ｘ軸方向リニアモータ４X と一組の第２のＸ軸方向リニ
アモータ７X1，７X2とは、Ｘ軸方向レーザ測長器５１X
とＸ軸方向ミラー５２X とからなるＸ軸方向レーザ測長
系によって計測された可動ステージ２のＸ軸方向の位置
情報に基づいて駆動される。また、Ｙ軸方向リニアモー
タ４Y と一組の第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1，７Y2
とは、Ｙ軸方向レーザ測長器５１Y とＹ軸方向ミラー５
２YとからなるＹ軸方向レーザ測長系によって計測され
た可動ステージ２のＹ軸方向の位置情報に基づいて駆動
される。
【００５９】図８は、本発明の移動ステージ装置の第４
の実施例を示す上面図であり、図９は、図１のＤ−Ｄ線
に沿う拡大断面図である。
【００６０】この移動ステージ装置は、以下に示す点
で、図６に示した移動ステージ装置と異なる。
【００６１】（１）図６に示したＸ軸方向駆動コイル４
１X およびＹ軸方向駆動コイル４１ Y の代わりに、Ｘ軸
方向梁１０１X およびＹ軸方向梁１０１Y がそれぞれ設
けられている。
【００６２】（２）Ｙ軸方向梁１０１Y の図８図示上下
端にそれぞれ一つずつ取付けられた一組のＸ軸方向リニ
アモータ４X1，４X2と、Ｘ軸方向梁１０１X の図示左右
端にそれぞれ一つずつ取付けられた一組のＹ軸方向リニ
アモータ４Y1，４Y2とを有する。図８には詳しく示して
いないが、各Ｘ軸方向リニアモータ４X1，４X2は、Ｘ軸
方向駆動コイルの図示左端および右端と定盤１との間に
各支持板がそれぞれ設けられることにより、定盤１にそ
れぞれ支持されている。各Ｙ軸方向リニアモータ４Y1，
４Y2についても同様である。
【００６３】この移動ステージ装置の駆動方法は、以下
のようにして行われる。
【００６４】（１）大推力を必要とする速度制御には、
一組の第２のＸ軸方向リニアモータ７X1，７X2と一組の
第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1，７Y2とを使用する。
【００６５】（２）大推力を必要としない位置制御に
は、一組のＸ軸方向リニアモータ４X1，X2と一組のＹ軸
方向リニアモータ４Y1，４Y2とを使用する。
【００６６】すなわち、大推力を必要とする速度制御に
より可動ステージ２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動さ
せるときには、一組のＸ軸方向リニアモータ４X1，X2と
一組のＹ軸方向リニアモータ４Y1，４Y2とは使用せず、
一組の第２のＸ軸方向リニアモータ７X1，７X2と一組の
第２のＹ軸方向リニアモータ７Y1，７Y2とを使用して、
予め定めた速度指令曲線に従って目標位置近傍まで可動
ステージ２を移動する。その後の位置決め時には、一組
のＸ軸方向リニアモータ４X1，X2と一組のＹ軸方向リニ
アモータ４Y1，４Y2とを用いることにより、定盤１を振
動させることなく高速高精度の位置決めが可能となる。
【００６７】また、何らかの原因で定盤１が振動してし
まった場合には、一組のＸ軸方向リニアモータ４X1，X2
と一組のＹ軸方向リニアモータ４Y1，４Y2と一組の第２
のＸ軸方向リニアモータ７X1，７X2と一組の第２のＹ軸
方向リニアモータ７Y1，７Y2とを同時に使用することに
より、定盤１の振動を止めることができる。
【００６８】なお、この移動ステージ装置においては、
一組のＸ軸方向リニアモータ４X1， X2と一組の第２のＸ
軸方向リニアモータ７X1，７X2とは、Ｘ軸方向レーザ測
長器５１X とＸ軸方向ミラー５２X とからなるＸ軸方向
レーザ測長系によって計測された可動ステージ２のＸ軸
方向の位置情報に基づいて駆動される。また、一組のＹ
軸方向リニアモータ４Y1，４Y2と一組の第２のＹ軸方向
リニアモータ７Y1，７ Y2とは、Ｙ軸方向レーザ測長器５
１Y とＹ軸方向ミラー５２Y とからなるＹ軸方向レーザ
測長系によって計測された可動ステージ２のＹ軸方向の
位置情報に基づいて駆動される。
【００６９】以上説明においては、可動ステージは床と
平行な面内を移動するものであったが、たとえば、シン
クロトロン放射光を光源とするＸ線露光装置（特開平２
−１００３１１号公報）に用いられている、可動ステー
ジが床と垂直な面内を移動するものであってもよい。
【００７０】以上説明した各実施例によれば次の効果が
ある。
【００７１】可動ステージに直進推力を与える駆動手段
を、定盤と独立した支持手段により支持することによ
り、大推力を必要とする速度制御を前記駆動手段を用い
て行えるため、可動ステージの加減速を急にしてもその
反力を前記支持手段で受けることができるので、位置決
めの高速化および高精度化を図れる。しかも、大推力に
よる反力を受ける前記支持手段を高剛性とすることによ
り、該支持手段は前記反力によってほとんど揺れないた
め、エネルギーの無駄をなくすことができる。また、大
推力を必要としない位置決め制御には、定盤上に設けら
れた別の駆動手段のみを用いて可動ステージに推力を与
えることにより、定盤を振動させることなく高速高精度
の位置決めが可能となる。何らかの原因で可動ステージ
が振動したときには、駆動手段と別の駆動手段との両方
を用いて可動ステージに推力を与えることにより、可動
ステージの振動を効果的に止めることができる。
【００７２】
【発明の効果】本発明の移動ステージ装置は、可動ステ
ージに直進推力を与えるリニアモータの固定部を、定盤
およびダンパ手段とは独立した支持手段によって支持
し、さらに、定盤と可動ステージとの間、および案内部
材と可動ステージとの間を流体静圧軸受によって支持案
内し、かつ、リニアモータの加減速反力を支持部材で受
けるようにすることで、可動ステージの位置決めの高速
化および高精度化が図れるとともに、エネルギーの無駄
が生じない優れた移動ステージ装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動ステージ装置の第１の実施例を示
す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図１に示した移動ステージ装置の駆動方法を説
明する図である。
【図４】本発明の移動ステージ装置の第２の実施例を示
す上面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図６】本発明の移動ステージ装置の第３の実施例を示
す上面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。
【図８】本発明の移動ステージ装置の第４の実施例を示
す上面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う拡大断面図である。
【図１０】この種の移動ステージ装置の従来例の一つを
示す上面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ線に沿う拡大断面図である。
【図１２】図１０に示した移動ステージ装置の駆動方法
を説明する図である。
【符号の説明】
１ 定盤 ２ 可動ステージ ４ リニアモータ ６1，６2 ダンパ ７ 第２のリニアモータ ７X1，７X2 第２のＸ軸方向リニアモータ ７Y1，７Y2 第２のＹ軸方向リニアモータ ８1，８2，８X11，８X12，８X21，８X22，８Y11，
８Y12，８Y21，８Y22 支持板３１1，３１2 案内板 ３１X1，３１X2 Ｘ軸方向案内板 ３１Y1，３１Y2 Ｙ軸方向案内板 ３２11〜３２13，３２21〜３２23，３２31，３２33，３
２41，３２42，３２51，３２52 流体静圧軸受 ４１ 駆動コイル ４１X Ｘ軸方向駆動コイル ４１Y Ｙ軸方向駆動コイル ４２ ヨーク ４２X Ｘ軸方向ヨーク ４２Y Ｙ軸方向ヨーク ４３1，４３2，４３X1，４３X2，４３Y1，４３Y2 永
久磁石 ５１ レーザ測長器 ５１X Ｘ軸方向レーザ測長器 ５１Y Ｙ軸方向レーザ測長器 ５２ ミラー ５２X Ｘ軸方向ミラー ５２Y Ｙ軸方向ミラー ７１ 第２の駆動コイル ７２ 第２のヨーク ７３1，７３2 第２の永久磁石 ８１ モータ ８３1，８３2 摺動案内溝 ８４1〜８４4 プーリ ８５ ワイヤ ８６ クランパ ８８1〜８８4 支持ダンパ ９６X1，９６X2，９６Y1，９６Y2 足 １０１X Ｘ軸方向梁 １０１Y Ｙ軸方向梁

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダンパ手段を介して支持された定盤と、
    該定盤上を移動する可動ステージと、該可動ステージに
    推力を与えて直進移動させるためのリニアモータと、前
    記可動ステージを前記定盤の面に平行な所定方向に案内
    するための案内部材と、前記可動ステージを該案内部材
    に案内する第１の流体静圧軸受と、前記可動ステージを
    前記定盤の面に対して支持案内する第２の流体静圧軸受
    とを備え、前記リニアモータの固定部を前記定盤及び前
    記ダンパ手段とは独立した支持手段で支持して、前記可
    動ステージの移動方向に関する前記リニアモータの加減
    速の反力を該支持手段で受けるようにしたことを特徴と
    する移動ステージ装置。
  2. 【請求項２】 前記リニアモータは駆動コイルと永久磁
    石とを備え、前記リニアモータの固定部は該駆動コイル
    を有する請求項１記載の移動ステージ装置。
  3. 【請求項３】 前記可動ステージに位置制御用の推力を
    与えるため、前記リニアモータとは別に設けられた駆動
    手段を有する請求項１記載の移動ステージ装置。
  4. 【請求項４】 前記移動方向に関する前記可動ステージ
    の位置を計測するレーザ干渉計を有し、該レーザ干渉計
    のミラーが前記可動ステージ上に搭載されている請求項
    １記載の移動ステージ装置。
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