JP2780817B2

JP2780817B2 - 精密ステージ装置

Info

Publication number: JP2780817B2
Application number: JP1225057A
Authority: JP
Inventors: 一博伊藤; 佐藤　　文昭; 良幸富田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JPH0386434A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、対象物を載置して移動させるステージ装置
に関し、特に圧電素子を用いて対象物を微小量精度高く
駆動する精密ステージ装置に関する。

次世代超LSIの露光装置用精密ステージの位置決め精
度は、現在の0.1μｍオーダを大きく越えて0.05μｍ以
下のレベルになることが要求される。このため、圧電素
子等の精密アクチュエータを用いた精密ステージの開発
が望まれる。

［従来の技術］従来のステッパ型露光装置のXYステージには、主とし
て、DCモータとボールネジを組み合わせたものが用いら
れてきた。その位置決め精度は約0.1μｍのオーダであ
った。このDCモータとボールネジを組み合わせた方式に
より、0.01μｍあるいはそれ以下の位置決め精度を確保
することは極めて困難であると考えられる。

高精度の位置決めを可能にするアクチュエータとし
て、圧電素子を用いたものが提案されている。しかしな
がら、あるものは自由度が低く、構造が大きくなり、ま
たあるものは応答性が低い。

［発明が解決しようとする課題］以上説明したように、従来のステージ装置はその精度
が不十分であり、さらに、全体の構成が大きなものとな
りがちであった。

本発明の目的は、構造がコンパクトで高精度の位置決
めを行うことができる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］本発明によれば、XYZ直交座標系を仮定した時、固定
支持系に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸回
りの回転（θＸ）方向、Ｙ軸回りの回転（θＹ）方向、
及びＺ軸回りの回転（θＺ）方向に精密に対象物を微小
量移動させることのできる精密ステージ装置であって、
固定支持系と、固定支持系に対してXY方向に間隔をおい
て配置された第1Xステージと、固定支持系と第1Xステー
ジとをＹ方向に結合し、Ｘ方向に可撓性を有する複数の
Ｘ弾性ヒンジと、固定支持系と第1Xステージとに結合
し、Ｘ方向に伸縮して第1XステージをＸ方向に駆動する
Ｘ圧電アクチュエータと、第1XステージからＺ方向に移
動した位置で第1Xステージに固定支持された第2Xステー
ジと、第2XステージからXY方向に間隔をおいて配置され
たＹステージと、第2XステージとＹステージとをＸ方向
に結合し、Ｙ方向に可撓性を有する複数のＹ弾性ヒンジ
と、第2XステージとＹステージとに結合し、Ｙ方向に伸
縮してＹステージをＹ方向に駆動するＹ圧電アクチュエ
ータと、XY面内の１点を中心とした環状空隙によってＹ
ステージから半径方向に間隔をおいて配置されたθＺス
テージと、ＹステージとθＺステージとを半径方向に結
合し、円周方向に可撓性を有する複数のθＺ弾性ヒンジ
と、中心に対して点対称な位置で、ＹステージとθＺス
テージとに結合し、円周方向に伸縮してθＺステージを
円周方向に駆動する複数のθＺ圧電アクチュエータと、
θＺステージからＺ方向に間隔をおいて配置されたＺス
テージと、θＺステージに保持され、Ｚ方向に伸縮して
ＺステージをＺ方向に駆動するための３つ以上のＺ圧電
アクチュエータであって、各Ｚ圧電アクチュエータが、
θＺステージに対してＺ方向に案内されるように弾性的
に支持された圧電素子を有し、該圧電素子の一端が、ウ
ェッジ構造体によりθＺステージに対するＺ方向位置を
調節される３つ以上のＺ圧電アクチュエータと、Ｚ圧電
アクチュエータの各々とＺステージとを結合し、Ｚ方向
に剛性が高く、XY面内方向に弾性を有する３つ以上のXY
弾性ヒンジとを有する精密ステージ装置が提供される。

［作用］固定支持系と第1XステージとがＸ方向に可撓性を有す
るＸ弾性ヒンジによってＹ方向に結合されて第１段を構
成し、第1Xステージに第2Xステージが固定支持され、第
2XステージとＹステージとがＹ方向の可撓性を有するＹ
弾性ヒンジによってＸ方向に結合され、さらに、Ｙステ
ージとθＺステージが円周方向に可撓性を有するθＺ弾
性ヒンジによって結合されて第２段目を構成するので、
コンパクトで高精度なステージ装置が構成される。

各ステージは圧電アクチュエータによって駆動される
ので、駆動精度は高い。

弾性ヒンジが遊びなく２つの部材を結合するので、圧
電アクチュエータの駆動力を直接対象物に伝達すること
ができる。

また各部材間の支持が弾性ヒンジによって行われるの
で、摺動部分がなく発塵源が少い。

［実施例］第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の１実施例によるXYθ
Ｚステージを示す。第１図（Ａ）が概略構造の組立て図
であり、第１図（Ｂ）が１段目の平面図、第１図（Ｃ）
が２段目の平面図、第１図（Ｄ）が全体の側面図を示
す。

まず、第１図（Ａ）に示すように、固定支持系である
ベース１は、ほぼ矩形の形状を有し、１対のＸ辺および
１対のＹ辺を有する。ベース１から外側に一定幅の間隙
を介して、第1Xステージ2aが同一レベル上に配置されて
いる。ベース１のＸ辺と第1Xステージ2aのＸ辺との間は
２対の板バネからなる弾性ヒンジ7aによって結合されて
いる。弾性ヒンジ7aは、図中、Ｘ面内に配置された金属
板であり、ベース１と第1Xステージ2aとを複数対の位置
でＹ方向に結合する。ベース１の右辺と第1Xステージ2a
の右辺との間には圧電素子８が配置され、第1Xステージ
2aをＸ方向に駆動する。また、ベース１の左辺と第1Xス
テージ2aの左辺との間には、静電容量センサ９が配置さ
れており、ベース１と第1Xステージ2aとの間の距離を測
定する。すなわち、ベース１の周囲に配置された第1Xス
テージ2aの１対のＸ辺は、ベース１の１対のＸ辺と複数
対の弾性ヒンジ7aによって結合され、ベース１の１つの
Ｙ辺と第1Xステージの１つのＹ辺との間に配置されたＸ
圧電アクチュエータによってＸ方向に駆動されて、第1X
ステージ2aはＸ方向の弾性移動を行う。

第1Xステージ2aの上には第2Xステージ2bが配置され、
第1Xステージ2aに対して、たとえばステンレス製のボル
ト等によって固定支持される。第2Xステージ2bは、たと
えば１対のＸ辺と１対のＹ辺とを有する矩形環状の形状
を有し、中央に１対のＸ辺と１対のＹ辺とを有する矩形
の開口部を有する。この開口内にＹステージ３が配置さ
れる。Ｙステージ３と第3Xステージ2bとは、Ｙ面内に配
向された２対の板バネで構成される弾性ヒンジ7bによっ
て結合される。この弾性ヒンジ7bはＹ方向に可撓性を有
するので、Ｙステージ３は第2Xステージ2bに対してＹ方
向に弾性移動できる。Ｙステージ３の図中上方に示す辺
上には、圧電素子10が配置され、Ｙステージ３を第2Xス
テージ2bに対してＹ方向に駆動する。また、Ｙステージ
３の下方の辺には静電容量センサ11が配置され、Ｙステ
ージ３と第2Xステージ2bとの間隔を測定する。Ｙステー
ジ３には中央に円形の開口部が設けられており、その内
に半径方向の間隙を介してθＺステージ４が配置され
る。θＺステージは略円形の形状を有し、図示の場合、
対称的な４つの位置で半径方向に向いた弾性ヒンジ7cに
よってＹステージに支持されている。弾性ヒンジ7cは円
周方向に可撓性を有するので、θＺステージ４は円周方
向に弾性移動することができる。θＺステージ４の中心
対称な２つの位置には１対の受け部材が形成されてお
り、Ｙステージ３に固定された１対の圧電素子12a、12b
がこの受けを駆動する。このようにしてθＺステージは
円周方向に弾性移動を行うことができる。θＺステージ
４の上には対象物支持部材であるウェーハチャック６が
配置される。

第１図（Ｂ）は同一平面上に配置されたベースと第1X
ステージを含む第１段目のより詳細な平面図である。ベ
ース１、第1Xステージ2a、弾性ヒンジ7aは、たとえば１
枚のアルミニウム板から不要部を炭酸ガスレーザ切断装
置等によって切断除去することによって作成される。図
中、中央部に示される矩形部分が固定されるベース１で
ある。ベース１の１対のＸ辺上に板バネ状の弾性ヒンジ
7aが結合され、弾性ヒンジ7aの他端は第1Xステージ2aに
結合している。弾性ヒンジ7aはＸ面を有する板状でＸ方
向の力に対しては弾性変形をするが、その他の方向の力
に対しては高い剛性を有する。ベース１のＹ方向のほぼ
中央部分に切り欠きが設けられ、積層した圧電素子８を
含む構造を受入れるように構成されている。ベース１の
圧電素子８と対向する辺上には静電容量センサ９が設け
られており、ベース１と第1Xステージ2aとの間の距離を
モニタする。積層圧電素子８は予め予圧がかけられて遊
びを除去した状態に保持されている。弾性ヒンジ7aの力
を利用して予圧を印加するようにしてもよい。電圧を印
加することによって、圧電素子８がＸ方向の駆動力を発
生すると、第1Xステージ2aがその力を受け、弾性ヒンジ
7aが変形することによって、第1Xステージ2aはＸ方向に
変位する。

なお、ベース１の重量を低減するために、その中央部
を破線のように切り欠いてもよい。

第１図（Ｃ）は、第1Xステージに固定支持される第2X
ステージおよび同一平面上に配置されるＹステージ、θ
Ｚステージ、およびこれらの間の弾性ヒンジを含む第２
段目のより詳細な平面図である。これらの構成要素も、
たとえば、１枚のアルミニウム板の不要部をレーザで切
削除去することで作成することができる。図中、外側か
ら第2Xステージ2b、Ｙ弾性ヒンジ7b、Ｙステージ３、θ
Ｚ弾性ヒンジ7c、θＺステージ４が配置されている。第
2Xステージ2bはステンレス製ボルト等によって第1Xステ
ージ2aに固定支持される。

第１図（Ａ）においては、第1Xステージと第2Xステー
ジを引き離して図示したが、組立てた状態では、第１図
（Ｄ）の側面図に示すように、第1Xステージ2aと第2Xス
テージ2bとは近接配置して支持される。Ｙステージ３は
一定幅の間隙を介して第2Xステージ2b内の矩形開口の内
部に配置されている。Ｙステージの１対のＹ辺上には、
２対の弾性ヒンジ7bが配置されている。弾性ヒンジ7bは
Ｙ面を有する板状で、Ｙ方向に弾性変位するが、他の方
向に対しては高い剛性を有する板バネで形成されてい
る。Ｙステージ３の上のＸ辺中央部には、積層圧電素子
10が配置され、Ｙステージに対してＹ方向の駆動力を作
用させる。Ｙステージの下のＸ辺中央部に対向した静電
容量センサ11が配置され、Ｙステージと第2Xステージの
Ｙ方向距離をモニタする。Ｙステージ３はその中央部に
略円形の開口部を有し、その内部にθＺステージ４を配
置する。θＺステージ４はＹステージ３に対して４つの
弾性ヒンジ7cによって弾性支持される。４つの弾性ヒン
ジ7cは円周上90度の角度で配置されている。また、中心
に対して対称な２つの位置に１対の圧電素子12a、12bが
配置される。

円周上の対称的な２つの位置から力を働かせることに
より並進等の摩擦力を生じさせることなく、効率よく回
転力のみを生じさせている。

これらの圧電素子12a、12bはそれぞれ予圧を予めかけ
られた積層型のものであり、Ｙステージに固定され、θ
Ｚステージに対して円周方向の力を作用させる。また、
円周上の１点において、θＺステージとＹステージとが
対向する部分を設け、静電容量センサ13が配置されてい
る。１対の圧電素子12a,12bによってθＺステージをθ
Ｚ方向に弾性駆動した時、その回転角が静電容量センサ
13によってモニタされる。

θＺステージ上には、第１図（Ｄ）に示すように、ウ
ェーハチャック６が載置され、このウェーハチャック上
にウェーハ等が装着される。従って、ウェーハはＸ、
Ｙ、θＺ方向の移動が可能となる。

圧電素子は予圧を与えた状態で伸縮させて使用するの
が通常であるが、本実施例のステージ装置のように弾性
ヒンジ案内と合わせて用いる場合、弾性ヒンジのバネ力
で常に圧電素子に予圧を与えて使用することもできる。
予圧機構を別に構成しなくても圧電素子に予圧を与える
ことができ、構成をよりコンパクトにすることも可能で
ある。

Ｘ方向の圧電素子８、Ｙ方向の圧電素子10、θＺ方向
の圧電素子12a、12bをそれぞれ所望量電気信号によって
駆動することにより、ウェーハチャック上の対象物を
Ｘ、Ｙ、θＺの３自由度に関して任意に駆動することが
できる。

以上、Ｘ、Ｙ、θＺの３自由度で位置決めを行うXYθ
Ｚステージ装置を説明したが、さらに、Ｚ方向の運動等
も必要な場合がある。

第２図（Ａ）及び（Ｂ）にＸ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、
θＺの６自由度の移動を行うステージ装置を示す。第２
図（Ａ）は概略構造の組み立て図を示し、第２図（Ｂ）
は２段目の平面図を示す。

第２図（Ａ）において、最下段に示す１段目にはベー
ス１、第1Xステージ2aが配置され、その上の第２段面に
第2Xステージ2b、Ｙステージ３、θＺステージ４が配置
されることは、第１図（Ａ）〜（Ｄ）に示した実施例と
同様である。

本実施例の場合は、θＺステージに直接ウェーハチャ
ック６が装着されるのではなく、θＺステージ上にさら
に圧電アクチュエータを介してメインステージ５が配置
される。メインステージ５はθＺステージに対してＺ方
向、θＸ回転、θＹ回転の３自由度の運動を行う。

メインステージ５の１つのＸ方向辺と１つのＹ方向辺
上には、Ｌ型ミラー14が装着され、メインステージのＸ
方向位置、Ｙ方向位置をレーザ測距計によってモニタす
る。

第２図（Ｂ）に２段目の構成を示す。なお、第１段目
の構成は第１図（Ｂ）と同様である。第２図（Ｂ）にお
いて、θＺステージ４の３ケ所、たとえば中央部の３回
対称（正３角形の頂点）の位置にＺ方向の圧電アクチュ
エータ15a、15b、15cが配置される。これらの圧電アク
チュエータはＺ方向の駆動力を発生する。

圧電アクチュエータの構造例を第３図に概略的に示
す。

第３図において、ベース構造体21は図中Ｙ方向の１対
の固定腕部21aと１対の柱部材21b、梁部材21cより構成
される。このベース構造体内にＺ方向に案内する２対の
弾性部材24aが接続されている。すなわち、固定腕部21
a、柱部材21b、梁部材21cによって１つの剛体としての
略Ｕ字形構造が構成される。ベース上にこのＵ字形構造
のいずれかの部分を固定する。積層圧電素子22はこのＵ
字形状のベース構造体の１対の柱部材21bの中間に配置
される。圧電素子22を中心として見た時、１対の柱部材
21bが対称的に配置されるのが好ましい。この積層圧電
素子には、歪みゲージ23が取り付けられており、積層圧
電素子22の変位をモニタする。圧電素子22と１対の柱部
材21bとの間は圧電素子22に関して対称の位置に配置さ
れた２対の板バネ部材24aを介して結合されている。図
示の構成においては、圧電素子22の上端が２対の板バネ
部材24aによって柱部材21bの上端に結合され、圧電素子
22の下端が１対の板バネ部材24bによって柱部材21bの下
方に結合されている。積層圧電素子22の下端は、また梁
部材21cとの間に間隙を有し、そこにウェッジ部材26が
挿入、結合されている。すなわち、ウェッジ部材26を図
中左側に駆動すると、ウェッジ部材の厚い部分が積層圧
電素子22と梁部材21cとの間に挿入され、積層圧電素子2
2により大きな予圧を与える。逆に、ウェッジ部材26を
図中右方向に駆動すると、圧電素子の下端と梁部材21c
との間の余裕が大となり、積層圧電素子22に与える予圧
は減少する。このウェッジ部材26は，たとえばネジ部材
28を回転させることによって駆動することができる。す
なわち、ネジ部材28を回転することによって、積層圧電
素子22に与える予圧を調整することができる。以上の構
成において、Ｕ字型の剛性部の中に積層圧電素子が予圧
を付与されて配置され、電圧駆動されることによりその
上端が変位する。積層圧電素子22の上端には、第２弾性
ヒンジ部25が結合されている。図示の構成においては、
積層圧電素子22の上端が板バネ部材24aを固定する中間
保持部29と結合され、この中間保持部29に第２弾性ヒン
ジ部25の下面が連結されている。第２弾性ヒンジ部25の
上面はメインステージ等の被駆動体27にたとえばアルミ
ナ入り接着剤で固着される。アルミナは接着剤に剛性を
付与する機能を果たす。

第２弾性ヒンジ部は積層圧電素子の移動方向（図中、
Ｚ方向）に沿って高い剛性を有し、このＺ方向と直交す
るXY平面内の力に対しては弱い弾性を示すものである。
図示の構成においては、断面形状が円柱の外周を円弧状
にけずり取られた球面ヒンジによって構成されている。

すなわち、球面ヒンジ部材25はその中央に向かうに従
って小さな径を有する。積層圧電素子22が伸びると、こ
の第２弾性ヒンジ部25がＺ方向に駆動され、第２弾性ヒ
ンジ部25の上端に固定された被駆動体27をＺ方向に駆動
する。被駆動体27に働く力にアンバランスがあって、そ
の面が傾く場合には被駆動体27から第２弾性ヒンジ部25
にXY平面内方向の力が作用するが、第２弾性ヒンジ部25
はXY面内方向には弱い弾性を有するので、容易にXY面内
方向の力に従って弾性変形する。従って、被駆動体27自
体に過大な歪み応力を発生させることがない。

圧電素子は一般にヒステリシスを有する。圧電素子22
には歪みゲージ23が貼り付けられ、圧電素子22の変位を
フィードバックする。積分補償によるフィードバック系
を形成して、閉ループを構成する。この構成の具体的１
例においては、開ループで約15％あったヒステリシス
が、閉ループによるフィードバックによって約0.1％程
度となった。

第３図に示した、圧電アクチェエータによれば、圧電
素子には所望の予圧が印加され、電気信号に従って所望
の圧電変位を発生する。積層圧電素子22の変位はＺ方向
の変位のみを許容する第１弾性ヒンジ部24aによって案
内されてＺ方向の変位として第２弾性ヒンジ部25に伝え
られる。第２弾性ヒンジ部はＺ方向に対しては高い剛性
を有するので、積層圧電素子22から伝えられたＺ方向変
位を被駆動体27に伝達する。逆に、被駆動体27から伝わ
るＺ方向以外の変位に対しては、第２弾性ヒンジ部25が
変位を生ずることによってその力を吸収する。

第４図は、第３図に示した圧電アクチュエータを３個
使用してθＺステージ上にメインステージを保持する構
成をより詳細に示す斜視図である。

図中、メインステージ５はその上に半導体ウェーハを
載置するウェーハチャック６を有し、端部にＸ、Y2方向
の位置モニタ用Ｌ型ミラー14を有する。Ｌ型ミラー14に
は図示しないレーザよりのレーザ光が入射され、干渉に
よってXY面内の位置をモニタする。メインステージ５は
結合部材28a,28b,28cによって第３図に示した構成を持
つ３個の圧電アクチュエータ30a、30b、30cの球面ヒン
ジ25a,25b,25cに固定されている。圧電アクチュエータ
のベース構造体はθＺステージ４に固定されている。圧
電アクチュエータ30a、30b、30cはそれぞれ積層圧電素
子22a、22b、22cによって駆動されて、Ｚ方向の駆動力
を発揮する。このＺ方向の駆動力は球面ヒンジ部材で示
される第２弾性ヒンジ部25a、25b、25cを介して結合部
材28a、28b、28cに伝えられ、メインステージ５を駆動
する。結合部材28a,28b,28cは、たとえば、アルミナ粉
末を充填した接着剤である。もちろんネジ等の機械的結
合部材を用いることもできる。

３つの積層圧電部材22a、22b、22cを同一量駆動した
場合には、メインステージ５はＺ方向に並進運動をす
る。３つの積層圧電素子22a、22b、22cの駆動量を変え
ると、Ｚ方向の並進、Ｘ軸回りの回転θＸ、ｙ軸回りの
回転θＹの組み合わせを起すことができる。

３つの圧電アクチュエータ30a、30b、30cの作用点
は、好ましくは正三角形の頂点に選ぶ。作用点が正三角
形になるように選ぶことにより、３つの圧電アクチュエ
ータはそれぞれが均等のものとなる。

３つの圧電アクチュエータ22a、22b、22cの駆動量が
異なる場合には、厳密にはメインステージ５の面の傾き
が変化し、その傾きに応じた力が各圧電アクチュエータ
にかかる。ここで、第２弾性ヒンジ部25a、25b、25cが
それぞれＺ方向に垂直なXY平面内においては、弾性を有
するので、このような力は第２弾性ヒンジ部25が変形す
ることによって吸収される。

このように、３つ以上の圧電アクチュエータによって
メインステージ装置を支持することにより、Ｚ方向、θ
Ｘ回転、θＹ回転の３自由度における駆動が高精度に行
える。

第２図（Ａ）に示すステージ装置は、この様に下の２
段構成で３自由度を提供し、３段目のメインステージ段
で３自由度を提供し、全体として６自由度を提供する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、同一平面上に
２つ以上の部材を配置し、互いに弾性ヒンジによって結
合し、２段構成とすることによってコンパクトな構成
で、精密な駆動を行うことができる３自由度のステージ
装置が提供される。

また、軸方向に高い剛性を有し、それと直交する方向
に弾性変形をすることができる弾性ヒンジを備えた３つ
以上の圧電アクチュエータによってメインステージをθ
Ｚステージ上に支持することによって、メインステージ
をさらにＺ、θＸ、θＹの３自由度に駆動することがで
きる。すなわち、全体で６自由度のステージ装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の１実施例によるXYθＺ
ステージ装置を示し、第１図（Ａ）は概略構造の組み立
て図、第１図（Ｂ）は１段目の平面図、第１図（Ｃ）は
２段目の平面図、第１図（Ｄ）は全体の側面図、第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施例によるXY
ZθＸθＹθZ6自由度ステージ装置を示し、第２図
（Ａ）は概略構成の組み立て図、第２図（Ｂ）は２段目の平面図、第２図（Ｃ）は断面
図、第３図は圧電アクチュエータの概略斜視図、第４図は第３図の圧電アクチュエータによってメインス
テージをＺステージ上に支持した構造の概略斜視図であ
る。図において、１……ベース、 2a、2b……Ｘステージ３……Ｙステージ４……θＺステージ５……メインステージ６……ウェーハチャック 7a〜7d……弾性ヒンジ８……圧電素子９……静電容量センサ 10……圧電素子 11……静電容量センサ 12……圧電素子 13……静電容量センサ 14……Ｌ型ミラー 15a〜15c……Ｚ軸圧電ユニット 16……圧電素子 21……ベース構造体 22……積層圧電素子 23……歪みゲージ 24,25……弾性ヒンジ 26……ウェッジ部材 27……被駆動体 28……ネジ部材 30……圧電アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−68691（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−105336（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−107996（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3786332（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 1/00 - 1/76 H01L 21/68 G12B 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】XYZ直交座標系を仮定した時、固定支持系
に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸回りの回
転（θＸ）方向、Ｙ軸回りの回転（θＹ）方向、及びＺ
軸回りの回転（θＺ）方向に精密に対象物を微小量移動
させることのできる精密ステージ装置であって、固定支持系と、固定支持系に対してXY方向に間隔をおいて配置された第
1Xステージと、固定支持系と第1XステージとをＹ方向に結合し、Ｘ方向
に可撓性を有する複数のＸ弾性ヒンジと、固定支持系と第1Xステージとに結合し、Ｘ方向に伸縮し
て第1XステージをＸ方向に駆動するＸ圧電アクチュエー
タと、第1XステージからＺ方向に移動した位置で第1Xステージ
に固定支持された第2Xステージと、第2XステージからXY方向に間隔をおいて配置されたＹス
テージと、第2XステージとＹステージとをＸ方向に結合し、Ｙ方向
に可撓性を有する複数のＹ弾性ヒンジと、第2XステージとＹステージとに結合し、Ｙ方向に伸縮し
てＹステージをＹ方向に駆動するＹ圧電アクチュエータ
と、 XY面内の１点を中心とした環状空隙によってＹステージ
から半径方向に間隔をおいて配置されたθＺステージ
と、ＹステージとθＺステージとを半径方向に結合し、円周
方向に可撓性を有する複数のθＺ弾性ヒンジと、中心に対して点対称な位置で、ＹステージとθＺステー
ジとに結合し、円周方向に伸縮してθＺステージを円周
方向に駆動する複数のθＺ圧電アクチュエータと、 θＺステージからＺ方向に間隔をおいて配置されたＺス
テージと、 θＺステージに保持され、Ｚ方向に伸縮してＺステージ
をＺ方向に駆動するための３つ以上のＺ圧電アクチュエ
ータであって、各Ｚ圧電アクチュエータが、θＺステー
ジに対してＺ方向に案内されるように弾性的に支持され
た圧電素子を有し、該圧電素子の一端が、ウェッジ構造
体によりθＺステージに対するＺ方向位置を調節される
３つ以上のＺ圧電アクチュエータと、Ｚ圧電アクチュエータの各々とＺステージとを結合し、
Ｚ方向に剛性が高く、XY面内方向に弾性を有する３つ以
上のXY弾性ヒンジとを有する精密ステージ装置。
【請求項２】前記固定支持系と第1XステージとＸ弾性ヒ
ンジ、及び第2XステージとθＺステージとＹ弾性ヒンジ
がそれぞれ一体の金属板から不要部を切り抜くことによ
って形成された請求項１に記載の精密ステージ装置。