JP3403748B2 - 位置決め装置及びこれを用いたテーブル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定方向に変位可能な
可動部とそれを支持する固定部とから構成される可動装
置及びその製造方法、並びに、可動装置の可動部を所定
方向に駆動するための位置決め装置と、半導体装置の製
造に使用するマスクやレチクル等の検査装置、露光装
置、あるいは微小な位置決めを必要とする顕微鏡や各種
工作機械等に用いられるテーブル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、主に、半導体装置の製造に使
用するマスクやレチクルなどの検査装置、露光装置等に
用いられるテーブル装置の公知技術について説明する。

【０００３】ＬＳＩ等の半導体装置の製造は、一般的に
はマスクやレチクル等に描画されたパターンをシリコン
ウエハー等に転写して、エッチング等のプロセスを用い
てパターンを作成することにより行う。

【０００４】このとき使用するマスクやレチクル、ある
いはウエハー等の基板（以下単に「基板」という）は５
インチ、６インチ、７インチ等数種類の大きさがあり、
またその形状も円形や方形等がある。したがって、それ
ぞれの種類の基板の保持にはそれぞれ適した保持方法が
あり、すべての種類の基板に共通な保持部を実現するの
は困難である。

【０００５】そこで、露光装置等では対応する基板の形
状や大きさを限定して対応しているものが多い。これに
対して、基板の欠陥等を検査する装置では対象となる基
板が多品種少量であるため、検査装置の利用効率等を考
慮すると、対応する基板を限定することは生産性を低下
させることとなり好ましくない。したがって、検査装置
ではステージ上に複数種類の基板を共通に保持できるテ
ーブルを持つことが望ましい。

【０００６】しかし、共通のテーブルをステージ上に構
成しようとすると、その構造が複雑となり装置全体が大
形化してしまう。また、構造が複雑になると精度を維持
するのが容易でなくなるので精度維持のために大幅なコ
ストアップが必要になるといった問題点があった。

【０００７】そこで、複数種類の基板に対してそれぞれ
の形状に適した数種類のテーブルを準備し、基板の種類
が変わるごとに専用のテーブルと交換して基板種類の変
更に対応するといったことが行われるようになった。こ
れにより、ステージ上のテーブルを複雑化することなく
複数種類の基板に対応でき、基板の位置精度維持も容易
となった。

【０００８】一方、基板の検査装置等では、検査しよう
とする基板の検査面に光学系の焦点位置をほぼ合わせて
おくことが必要である。ただし、基板の検査装置等では
検査能力が高いために焦点深度が浅く、また、基板のた
わみや寸法精度等の関係から、常に合焦状態にしておく
には基板と光学系の距離を測定し、一定の距離となるよ
うに基板側あるいは光学系側を変位させるいわゆるオー
トフォーカスを行う必要がある。

【０００９】そこで、具体的には光学系である対物レン
ズ系全体を圧電素子等のアクチュエータを用いて駆動
し、基板の位置検出装置の出力あるいは光学系のフォー
カス信号に応じて光軸方向に変位させてオートフォーカ
スを行う方法と、光学系は固定しておいてテーブルが載
っているステージをやはり圧電素子等を利用して光軸方
向に変位させ、フォーカス信号に応じてオートフォーカ
スを行うという方法が考えられる。しかし、現状では機
構の複雑さ等から、複数の基板種類に対応する場合には
光学系の方でオートフォーカスを行うのが一般的であ
る。

【００１０】ところが近年、ＬＳＩの集積度が大幅に増
大するにともない基板上のパターンも微細化し、より一
層高い検査分解能が要求されるようになった。検査分解
能を向上させるには、光学系のレンズの開口数を大きく
することや使用する光の波長を短くすること等が考えら
れる。しかし、光の短波長化はガラスの材質等の面で問
題点が多く、一般的に開口数を大きくすることで分解能
向上を図ることが多い。ところが、開口数を大きくする
とさらに焦点深度が浅くなる。したがって、基板上のた
わみやステージの微小変位に敏感になり、オートフォー
カス機構の変位分解能、応答特性の向上が必要となる。
ところが、従来のように光学系の対物レンズ系全体を変
位させる場合には、可動部の重量が大きく応答特性の向
上は困難である。さらに、開口数が大きくなるとレンズ
重量が増大するので、なお一層応答特性の向上は望めな
い。

【００１１】そこで、基板側にオートフォーカスを可能
とするような微小変位機構を設ける必要がある。基板側
を変位させる場合は、テーブルを搭載しているステージ
に変位機構を組み込みテーブル全体を変位させることが
考えられる。しかし、これでもやはり可動部分の重量を
小さくすることは困難であり、オートフォーカス機構の
応答特性の向上は望めず、さらにステージが大形化して
しまうといった問題点がある。

【００１２】以上のような要請から、テーブル自体に微
小変位機構を設けた装置の提供が望まれる。

【００１３】なお、上記したような問題は、大きさある
いは形状等の異なる試料を所定方向に微小変位させるこ
とが必要な顕微鏡や各種工作機械等の分野でも同様にい
えることである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
複数種類の試料に対応するテーブル装置において、試料
側でオートフォーカス等の微小変位を行わせる場合に、
試料保持テーブルを搭載しているステージを変位させて
いたのでは、可動部分の重量を小さくすることはできな
いので、変位の応答特性を向上することは困難であり、
さらにステージ全体が大形化するといった問題点があっ
た。

【００１５】そこで、本発明では、微小変位時の可動重
量を小さくすることによりオートフォーカス等における
変位の応答特性を向上させることが可能であると同時
に、コンパクトな微小変位機構を有する可動装置及びそ
の製造方法、並びに、その可動装置を駆動するための位
置決め装置と、これらを用いたテーブル装置を提供する
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、以下に示すような手段を提供する。

【００１７】第１に、所定方向に変位可能な可動部と、
この可動部を弾性的に支持するため、この可動部の変位
方向と略一致する向きに対向して設けられる薄肉部より
なる支持機構と、この支持機構を介して前記可動部を支
持する固定部とから構成され、前記可動部、前記支持機
構及び前記固定部が単一部材から一体成形されているこ
とを特徴とする可動装置、及び前記可動部と前記固定部
とが対向する間隙に固体微細粒子を分散させたゲル状体
を充填し、硬化させてなるダンピング部材を有すること
を特徴とする上記可動装置。

【００１８】第２に、単一部材内に対向する薄肉部を形
成するように凹部を設ける薄肉部形成工程と、前記単一
部材を前記薄肉部が対向する向きと略一致する方向に変
位可能な可動部とこの可動部を前記薄肉部により弾性的
に支持する固定部とに分離させる分離工程とからなるこ
とを特徴とする上記可動装置の製造方法。

【００１９】第３に、試料を保持しつつ所定方向に変位
可能な試料保持部と、この試料保持部を弾性的に支持す
るため、この試料保持部の変位方向と略一致する向きに
対向して設けられる薄肉部よりなる支持機構と、この支
持機構を介して前記試料保持部を支持する固定部と、前
記試料保持部を所定方向に変位させるための駆動手段と
を有することを特徴とするテーブル装置、及び前記試料
保持部と前記試料保持部を支持する前記固定部とが対向
する間隙に固体微細粒子を分散させたゲル状体を充填
し、硬化させてなるダンピング部材を有することを特徴
とする上記テーブル装置。

【００２０】第４に、所定方向に変位可能な可動部材
と、この可動部材の変位方向に対して略垂直方向に変位
可能な少なくとも一対の変位発生部材と、この変位発生
部材の変位を前記可動部材に伝達する少なくとも一対の
てこ部材と、前記変位可能部材を保持するとともに、前
記可動部材及び前記てこ部材を一体に支持する固定部材
とから構成されることを特徴とする位置決め装置、及び
前記てこ部材は、前記変位発生手段の変位量を拡大もし
くは縮小して前記可動部材に伝達することを特徴とする
上記位置決め装置。

【００２１】第５に、試料を保持する試料保持部と、こ
の試料保持部を所定方向に変位可能に保持する可動部分
及びこの可動部分を、支持機構を介して弾性的に支持す
る固定部分とからなる可動手段と、この可動手段の前記
可動部分に上記位置決め装置の前記可動部材を接続し、
該可動手段の前記固定部分に該位置決め装置の前記固定
部材を接続してなることを特徴とするテーブル装置及び
試料を保持する試料保持部と、この試料保持部を所定方
向に変位可能に保持する可動部分及びこの可動部分を、
支持機構を介して弾性的に支持する固定部分とからなる
複数の可動手段と、この複数の可動手段のそれぞれにつ
いて、前記可動部分に上記位置決め装置の前記可動部材
を接続し、前記各固定部分に該位置決め装置の前記固定
部材を接続してなるテーブル装置であって、前記位置決
め装置の前記可動部材の変位量をそれぞれ独立に調節可
能な制御手段を有することを特徴とするテーブル装置。

【００２２】

【作用】本発明に係る可動装置によれば、所定方向に変
位可能な可動部と、この可動部を弾性的に支持する支持
機構と、この支持機構を介して前記可動部を支持する固
定部とが単一部材より一体成形されているので、機械的
締結による組み立てを必要とせず、可動部の微小変位を
高精度に維持することが容易な可動装置を構成すること
ができる。また、支持機構等の機械的締結部分に由来す
る機械系の共振点、ヒステリシス、がた等が非常に少な
いので、機械系の非線形性がほとんどなく、可動部の変
位の応答特性が向上する。

【００２３】また、本発明に係る可動装置を用いること
により、微小変位機構を有するテーブル装置を構成で
き、試料を含めた可動部の重量をステージに変位機構を
設ける場合よりも大幅に小さくできるので、試料の変位
の応答特性が格段に向上する。さらに、ステージに変位
機構を設けた場合よりも変位機構の大きさを小さくでき
るので、コンパクトなテーブル装置とすることができ
る。

【００２４】さらに、本願発明に係る可動装置におい
て、可動部と固定部とが対向する間隙に固体微細粒子を
分散させたゲル状体を充填し硬化させることにより、可
動部が変位する際にゲル状体が変形し、その中に含まれ
る固体微細粒子が互いに接触し摩擦することにより、可
動部の振動エネルギが減衰され、その結果、可動部の運
動に十分なダンピングが与えられる。固体の摩擦により
エネルギが吸収されるため摩擦時の速度が大きいほど吸
収されるエネルギ量が大きくなる。すなわち運動の周波
数が高いほどダンピングの効果が大きくなるので、変位
量が大きい低周波の運動に対してはダンピングの効果が
小さくなる。したがって全体のストローク減少を抑えな
がら高周波域にある機械的共振点のピークを大幅に低減
することができる。

【００２５】また、固体微細粒子を分散させたゲル状体
を充填し硬化させた可動装置を用いて構成されたテーブ
ル装置においては、可動部の位置を閉ル−プで制御する
ときも、共振周波数のピ−クが小さいため制御系に入れ
る積分器の時定数を小さくできるので、高い周波数域で
のゲインを低下が小さい。したがって、オ−トフォ−カ
ス等における変位の応答周波数を高くすることができ
る。

【００２６】一方、本願発明に係る位置決め装置によれ
ば、変位発生手段の変位方向と、可動部材の所定変位方
向が異なるので、大変位を実現するために変位発生手段
の長さを長くする場合でも、位置決め装置の所定変位方
向の寸法が大きくなくことがない。したがって、可動部
材の所定変位方向について、コンパクトな位置決め装置
とすることができる。

【００２７】また、変位発生手段及びてこ部材を少なく
とも一対設けることにより、変位発生手段の変位力を可
動部材に伝達する際に、変位発生手段の変位量を拡大も
しくは縮小することが可能となるとともに、プッシュ・
プル駆動を行うことができる。これにより、変位の応答
性を向上させることができると同時に、変位の非線形性
を改善することができる。

【００２８】さらに、本発明に係る位置決め装置用いる
ことにより、高速応答が可能で、変位の非線形性が改善
されたテーブル装置を構成することができる。また、複
数の位置決め装置を用いるテーブル装置においては、各
々の位置決め装置の可動部の変位量を独立に変化させる
ような制御方法をとることにより、テーブル装置の変位
部分の所定方向変位だけでなく、その姿勢についても制
御することができる。

【００２９】

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しつつ
詳細に説明する。

【００３０】図１は、本発明に係る可動装置並びにテー
ブル装置を、例えばＬＳＩ等の半導体装置を製造する際
に使用するマスクやレチクル等の基板を検査する光学機
器に応用した場合の実施例の概略を示す分解斜視図であ
る。

【００３１】本実施例は、基板５を光学系１０の光軸９
の方向１７（Ｚ方向）に変位可能に保持する基板保持部
３と、この基板保持部３を変位可能となるように弾性的
に支持するために設けられる支持機構１１と、この支持
機構１１を介して前記基板保持部３を支持する固定部１
５とからなる可動装置２に、前記基板保持部３をＺ方向
に変位させるための位置決め装置４ａ，４ｂを接続して
なるテーブル装置が真空チャック６を介して着脱交換自
在な状態でステージ１上に搭載されている。ここで、ス
テージ１には、テーブル装置を搭載しつつ、光学系１０
の光軸９に垂直な方向１８（Ｘ方向）及び方向１９（Ｙ
方向）に２次元的に移動可能なように、図示しない案内
及び駆動系が構成されており、基板５の検査面をくまな
く検査することができるようになっている。また、光学
系１０として透過型のものを用いる場合には、ステージ
１に中穴７を設ける。なお、テーブル装置とステージ１
との接続には、真空チャック６の他、機械式クランプ機
構、電磁石等を用いてもよい。また、位置検出装置とし
ては、光学的なフォーカスセンサ１３ａ，１３ｂの他、
静電容量式のギャップセンサ等を用いてもよい。

【００３２】基板５のＺ方向の位置決めは、基板５に対
する光学系１０のフォーカス状態を観察してその位置を
検出する光学的なフォーカスセンサ１３ａ，１３ｂの信
号をもとに制御装置５１を介して位置決め装置４ａ，４
ｂの駆動制御することにより行われる。即ち、フォーカ
スセンサ１３ａ，１３ｂにより基板５の観察面位置を検
出し、その出力信号５２を基に光学系１０の焦点位置に
基板５の観察面を略一致させるような駆動指令値を制御
装置５１で算出し、位置決め装置４ａ，４ｂのアクチュ
エータ１２ａ，１２ｂを導線５３ａ，５３ｂを介して駆
動して、可動装置２の基板保持部３をＺ方向に変位させ
る。ここで、基板保持部３を変位させる位置決め装置４
ａ，４ｂが可動装置２の両側面に取り付けられている。
この位置決め装置４ａ，４ｂのアクチュエータ１２ａ，
１２ｂは、可動装置２の可動部である基板保持部３に接
続されている。したがって、この２つのアクチュエータ
１２ａ，１２ｂが制御装置５１の駆動指令にそれぞれ同
期して変位することにより、基板保持部３上に保持され
た基板５が光軸９に対してほぼ垂直な状態を保ってＺ方
向に変位する。

【００３３】上述した可動装置２は、複数種類の基板５
に対応できるように、それぞれの基板５に専用のものを
複数種類用意しておき、検査する基板５の種類を変更す
る場合には、この可動装置２を適切なものに交換するよ
うにしても良い。

【００３４】以上の説明は、光学機器として主に基板の
検査装置等を例に上げて行ったが、顕微鏡、露光装置、
描画装置等においても同様である。また、ここでは光学
系として、ガラスレンズ等を用いた一般的な光学系を前
提としているが、電子レンズ等を用いた電子光学系につ
いても適用が可能である。さらに結像を必要としないＸ
線光学系についても同様に適用が可能である。これらの
ことは、以下の説明についても同様であり、本発明のテ
ーブル装置は、その光学系の種類による制限を受けるも
のではないことを明記しておく。

【００３５】図２は、図１に示した本発明にかかる可動
装置の詳細を示した斜視図である。ここで、図２は、可
動装置２がステージ１に固定された状態を示している。
基板５は真空チャック等の複数の基板固定装置１６で基
板保持部３（斜線部分）に固定されている。基板保持部
３は支持機構１１により、可動装置２の固定部１５に弾
性的に支持されている。固定部１５はステージ１に設け
られた図示していない接続部においてステージ１上に固
定されている。支持機構１１は基板保持部３が姿勢を変
化させずに特定方向１７に変位するような平行リンク構
造になっている。このような構造にすることにより、基
板５がステージ１に対して方向１７に変位して、図示し
ていない光学系の焦点深度内に基板５の観察面を保持す
ることができるようになっている。ここで、可動装置２
の固定部１５、基板保持部３及び支持機構１１は単一部
材から一体成形されている。

【００３６】支持機構１１は、可動装置２の側面に凹部
２０を設けることによりリンク２１、２２、弾性ヒンジ
２３、２４、２５、２６よりなる平行リンク機構で構成
されている。この平行リンク機構は機械的締結手段を用
いることなしに、基板保持部３及び固定部１５に接続さ
れているので、機械的締結手段に由来するがた、ヒステ
リシスが発生しない。また可動装置２等が単一部材で構
成されているので組み立ての必要がない。したがって、
製作時の精度が低下することなく維持されるので、可動
装置２等の製作精度及び位置決め精度を容易に高く保つ
ことができる。

【００３７】図３は、図１に示した本発明に係る可動装
置の支持機構の変形例の詳細を示した斜視図である。こ
の支持機構３０は、薄板状の板ばね３１、３２よりなる
平行板ばね機構となっている。この場合も、支持機構３
０は基板保持部３及び可動装置の固定部１５と一体構造
となっている。その他の構造、動作、特徴等は先に説明
した図２に示した可動装置と同様である。

【００３８】図４は、図２及び図３に示した可動装置を
示す平面図である。ここでは、この可動装置２の製造方
法について説明する。まず、基板５を搭載するための中
穴１４をワイヤカット放電加工により加工する。なお、
本実施例では、基板５は方形を前提としているが、円形
の場合でも基板保持部３の中穴１４を円形にすれば容易
に対応できる。また、試料が基板状のものでなく、基板
保持部３上に載置されるだけでよいものの場合には、特
に中穴１４を設ける必要はなく、基板保持部３を試料保
持台として用いれば良い。次に、平行リンク機構や板ば
ね機構等の支持機構４１を構成する薄肉部を形成するた
め、図２及び図３に示すような凹部２０，３３を切削加
工により加工する。最後に、基板保持部３と固定部１５
とを分離する溝４５をワイヤカット放電加工により加工
することにより前記可動装置２が製作される。以上のよ
うな方法により、基板保持部３と支持機構４１と固定部
１５とからなる可動装置２が、単一部材から一体成形さ
れる。

【００３９】図５は、図１に示した本発明に係るテーブ
ル装置の詳細を示した分解斜視図である。位置決め装置
４ａは、その両端付近にある接続部８３ａと可動装置２
の一方の固定部１５の側面８２ａとを接続することによ
り可動装置２に取付けられる。もう一方の位置決め装置
４ｂも同様に可動装置２の固定部１５の位置決め装置４
ａとは反対の側面８２ｂと位置決め装置４ｂの接続部８
３ｂとを接続することにより取付けられる。

【００４０】位置決め装置４ａ、４ｂはそれぞれ中央部
にアクチュエータ１２ａ、１２ｂが設けられている。な
お、このアクチュエータ１２ａ、１２ｂの詳細は後述す
る。ここで、位置決め装置４ａのアクチュエータ１２ａ
は基板保持部３の一方の側面８１ａに接続されている。
同様に、位置決め装置４ｂのアクチュエータ１２ｂは基
板保持部３のもう一方の側面８１ｂに接続されている。
このような構成とすることにより、位置決め装置４ａ，
４ｂが可動装置２の側面に取り付けられるので、可動装
置２の高さが増加することがなくコンパクトなテーブル
装置を提供することができるとともに、基板保持部３の
駆動特性をそれぞれの可動装置２ごとに調整できる。し
たがって、それぞれの可動装置２の基板保持部３の駆動
特性を同様に調整しておけば、可動装置２を交換した場
合にも共通の駆動方法で駆動できる。これにより、駆動
回路や制御装置等は共通として導線のみを切り替えるこ
とにより容易に異なる種類の可動装置２を制御できる。

【００４１】次に、位置決め装置の動作について説明す
る。なお、簡単のため装置の各部を示す符号の添字は省
略するものとする。位置決め装置４のアクチュエータ１
２は図示していない制御装置により導線８５、８６を介
して駆動され、位置決め装置４の接続部８３に対して方
向１７に変位する。この時、アクチュエータ１２は基板
保持部３に接続され、接続部８３は可動装置２の固定部
１５に接続されているので、結局基板保持部３は可動装
置２の固定部１５に対して方向１７に変位する。ここで
アクチュエータ１２ａ、１２ｂの変位を同期させること
により、基板５を搭載した基板保持部３を、姿勢を変化
させることなく、方向１７に変位させることができる。

【００４２】図６は、図５に示したテーブル装置の位置
決め装置のアクチュエータの詳細を示した図である。位
置決め装置の中間部分に可動部９３が一体成形され、板
ばね９７によって位置決め装置の固定部９２に接続され
ている。同時に、圧電素子９１の一端が可動部９３に、
もう一端が位置決め装置の固定部９２に接続されてい
る。ここで圧電素子９１を導線９５、９６を介して駆動
することにより、可動部９３が固定部９２に対して方向
９９に変位する。可動部９３は接続部９８によって図示
していない基板保持部に接続されている。このアクチュ
エータは機械的締結手段を用いることなく一体成形され
ているので動作にがた、ヒステリシスがほとんど生じず
高精度な変位が可能である。

【００４３】なお、この例では、積層型圧電素子を用い
ることを前提としているが、変位量が満足できればバル
クの圧電素子を用いても良い。また、圧電素子のかわり
に磁歪素子等の他の固体変形素子を用いても良い。この
ことは、以下の説明でも同様である。

【００４４】図７は、他の位置決め装置を設けたテーブ
ル装置を示す斜視図である。図７に示した可動装置２
は、図３に示した可動装置２の一部を薄肉化したものに
基板保持部３を駆動する位置決め装置５０ａ，５０ｂを
取り付けた構成になっている。なお、可動装置２の一部
を薄肉化しているのは、位置決め装置５０ａ及び５０ｂ
を取り付けたことによる可動装置２の厚さが増加するの
を避けるためである。このような構成において、位置決
め装置５０ａ，５０ｂを同期して駆動することにより、
基板保持部３の姿勢を変化させることなく方向１７に変
位させることができる。その他の特徴については図５に
示した可動装置と同様である。

【００４５】図８は、図７に示したテーブル装置の位置
決め装置の詳細を示した図である。位置決め装置６０に
は圧電素子６１が用いられており、この圧電素子６１は
導線６５，６６に電圧を加えることにより長手方向に伸
縮する。この圧電素子６１の一端を可動装置２の固定部
１５に接続された固定部６２に接続し、もう一端を可動
てこ部６４に接続する。可動てこ部６４は弾性ヒンジ６
３を支点として動作し、基板保持部３に接続された接続
部６７を変位させて基板保持部３を方向６９に駆動す
る。このようなてこ機構を用いることにより、圧電素子
６１の変位量が少ない場合にも、所望の変位量を確保す
るように変位を拡大して伝達することができる。

【００４６】また、この位置決め装置６０は機械的締結
手段を用いず単一部材により構成されているため、動作
にがたやヒステリシスが発生することがない高精度な変
位が可能である。

【００４７】図９は、図７に示したテーブル装置の位置
決め装置の異なる例の詳細を示した図である。この位置
決め装置７０では圧電素子７１の変位方向と基板保持部
３の変位方向７９が同一となるような構造となってい
る。また、このような構成では位置決め装置７０を可動
装置２の固定部１５に埋め込むことが容易であるので、
駆動手段７０の取り付けによる厚さの増加を少なくする
ことができる。この駆動手段７０の動作、特徴について
はここで記した事項以外は図８に示した位置決め装置と
ほぼ同様である。

【００４８】図１０は、位置決め装置をステージ上に設
けたテーブル装置を示す斜視図である。

【００４９】可動装置２は、単体でステージ１に設けら
れた接続部である真空チャック６によりステージ１上に
固定される。可動装置２の基板保持部３の側面に変位伝
達部１０２ａ、１０２ｂが取付けられており、ステージ
１上にはこの変位伝達部１０２ａ、１０２ｂに接続可能
な位置に位置決め装置１０１ａ、１０１ｂが設けられて
いる。変位伝達部１０２ａ、１０２ｂは、可動装置２が
ステージ１上にセットされる際に位置決め装置１０１
ａ、１０１ｂの図示していない支持部に接触し、位置決
め装置の変位を基板保持部３に伝達する。ここで、位置
決め装置１０１ａ、１０１ｂを同期させて方向１０９に
駆動することにより、基板保持部３を、姿勢を変化させ
ることなく、方向１０９に変位させることができる。

【００５０】図１１は、図１０に示した位置決め装置の
詳細を示す図である。位置決め装置１１０（斜線部以外
の構造体）は固定部１１１がステージ１に接続されてい
る。また、圧電素子１１３の一端は固定部１１１に接続
されており、もう一方が可動てこ部１１４に接続されて
いる。可動てこ部１１４の先端には支持部１１５が設け
られており、可動装置２がステージ１に接続される際に
基板保持部３の側面に設けられた変位伝達部１１２をク
ランプする。なお基板保持部の変位伝達部１１２は１１
８のような経路でセットされる。可動てこ部１１４は圧
電素子１１３を導線１１７、１１８を介して駆動するこ
とにより、弾性ヒンジ１１６を支点として動作し、圧電
素子１１３の変位を拡大して可動てこ部１１４の支持部
１１５を方向１１９に変位させる。そして変位伝達部１
１２を介して基板保持部３を方向１１９に変位させる。

【００５１】図１２は、非接触方式の位置決め装置で駆
動されるテーブル装置を示す斜視図である。可動装置２
は位置決め装置を有しない状態でステージ１に設けられ
た接続部である真空チャック６によってステージ１上に
固定される。ステージ１には磁極面が基板保持部３の底
面に対向するような位置に電磁石１２１ａ、１２１ｂ設
置されている。この時、基板保持部３を強磁性体で製作
しておけば電磁石１２１ａ、１２１ｂの励磁電流を変化
させることにより、基板保持部３を非接触に駆動でき
る。こうすると可動部分に接触する部分がないので発塵
がほとんどなく、がたの少ない動作が可能となる。

【００５２】図１３は、図１２に示したテーブル装置の
位置決め装置の詳細を示す図である。ステージ１には磁
極面１３３が基板保持部３の底面１３２に対向するよう
に継鉄１３１、巻線１３５よりなる電磁石が埋め込まれ
ている。可動装置の基板保持部３はセットされた状態で
底面１３２と磁極面１３３との間に空隙１３４が存在す
るようになっており、板ばね１３６によって支持されて
いる。ここで引きだし線１３７、１３８に通電し、巻線
１３５を励磁することにより、基板保持部３と継鉄１３
１に磁束１３０が形成され、基板保持部３の底面１３２
と磁極面１３３の間に磁気吸引力が生じる。そして板ば
ね１３７によるバイアス力と電磁石の吸引力が釣り合う
位置まで基板保持部３が方向１２９に変位する。したが
って、励磁電流を変化させることにより基板保持部３の
変位量を制御することができる。

【００５３】以上、本発明に係る可動装置及びその製造
方法とこれを応用したテーブル装置について説明した。

【００５４】次に、本発明に係るテーブル装置の位置決
め装置について、さらに詳細に検討する。

【００５５】本発明に係るテーブル装置においては、図
６で説明したような圧電素子と板ばね等の弾性支持機構
を利用したアクチュエータを有する位置決め装置を主に
採用している。しかし、圧電素子は変位特性が非線形で
あること、発生できる力の方向が単一であるため常に圧
電素子自体に予圧が必要であること等の問題がある。ま
た、可動部である基板保持部の変位量は、圧電素子の長
さによって制限されるので、比較的大きな変位量を必要
とする際には、圧電素子の長手方向の寸法を大きくしな
ければならず、装置が大型化するおそれもある。そこ
で、本発明では、さらに改良を加え、高速応答性並びに
変位の線形性を向上させることができ、変位量の増大も
可能で、さらに装置の小型化に適したコンパクトな位置
決め装置を提供する。

【００５６】図１４は本発明の位置決め装置の第１の実
施例を示す平面図である。

【００５７】この位置決め装置１４１では、板状の固定
部１４２にワイヤカット放電加工などによって、溝部１
４０ａ，１４０ｂを加工することにより、可動部１４
３、一組のてこ部１４４ａ，１４４ｂ、及び一組の圧電
素子部（図１において圧電素子１４５ａ、１４５ｂが配
置されている部分）を形成している。

【００５８】２つのてこ部１４４ａ，１４４ｂは、それ
ぞれ弾性ヒンジ１４７ａ，１４７ｂによって固定部１４
２に接続されている。また、てこ部１４４ａ，１４４ｂ
のそれぞれ一端（力点）には、弾性ヒンジ１４６ａ，１
４６ｂを介して圧電素子接続部１４９ａ，１４９ｂが形
成されている。なお、この圧電素子接続部１４９ａ，１
４９ｂは、動作時に圧電素子１４５ａ，１４５ｂにせん
断力や曲げモーメントを加えないために設けられている
ものであり、たとえば圧電素子１４５ａ，１４５ｂの先
端に球面を設け、その球面とてこ部を接触させて、てこ
部を駆動する構成でも同様の効果を得ることができる。

【００５９】一方、てこ部１４４ａ，１４４ｂは、それ
ぞれ他方の一端（作用点）がやはり弾性ヒンジ１４８
ａ，１４８ｂを介して可動部１４３に接続されており、
この可動部１４３は図示していない被駆動体（例えば基
板保持部）に接続され、その被駆動体の位置決めを行
う。

【００６０】また、てこ部１４４ａ，１４４ｂは、支点
である弾性ヒンジ１４７ａ，１４７ｂの部分で９０゜折
曲がったＬ字型構造になっている。これにより、圧電素
子１４５ａ，１４５ｂの変位方向を９０゜変換させてい
る。なお、図１４では、てこ部１４４ａ，１４４ｂがＬ
字型となっているが、機能的に同じならば、このてこ部
の形状は任意としてよい。

【００６１】圧電素子１４５ａ，１４５ｂは積層型の圧
電素子（電歪素子）を前提としているが、バルクの圧電
素子、あるいは磁歪素子など他の固体変形素子でも同様
の効果が得られる。

【００６２】次に、この位置決め装置の動作を模式図を
用いて詳細に説明する。図１５は、図１４に示した位置
決め装置の機構を模式的に表した図である。なお、図中
で、図１４に示した部分と同一機能を有する部分に関し
ては同一番号付すことにより重複説明を省略することと
する。図１６は、図１５に示した模式図で微小な変位が
生じた場合の各部材の変位を拡大して示した図である。

【００６３】図１５中で、１４６ａ，１４６ｂ，１４７
ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂはそれぞれ弾性ヒン
ジを用いた回転軸受を表しており、この部分で紙面に垂
直な軸まわりに回転が自在となっている。

【００６４】圧電素子１４５ａの変位（方向１５２）
は、弾性ヒンジ１４６ａを介しててこ部１４４ａに伝達
される。この場合、弾性ヒンジ１４６ａがてこ部１４４
ａの力点となる。てこ部１４４ａは弾性ヒンジ１４７ａ
を介して固定部１４２に接続され、この弾性ヒンジ１４
７ａがてこ部１４４ａの支点となる。てこ部１４４ａは
弾性ヒンジ１４８ａを介して可動部１４３に接続されて
おり、この弾性ヒンジ１４８ａが作用点となり、可動部
１４３を方向１５３に変位させる。

【００６５】ここで、てこ部１４４ａの変位拡大率は、
てこ部の力点−支点間の距離ｌ１、作用点−支点間の距
離ｌ２を用いてｌ２／ｌ１で表され、ｌ２を変化させる
ことにより位置決め装置１４１の方向１５３の寸法を変
化させることなく可動部１４３の２１方向の最大変位量
を変化させることができる。つまり、ｌ１、ｌ２を適切
に選択することにより、使用する圧電素子１４５ａの長
さが固定の場合でも、位置決め装置１４１の可動部１４
３の所定変位方向の寸法を大きくすることなく圧電素子
１４５ａの最大変位量を上回る変位量を可動部１４３に
発生させることができるので、非常にコンパクトな位置
決め装置を実現することができる。

【００６６】もう一方の圧電素子１４５ｂは、圧電素子
１４５ａに対して可動部１４３の中心１５１に関して点
対称な位置に設置されている。この圧電素子１４５ｂに
接続されるてこ部１４４ｂも、てこ部１４４ａに対して
可動部１４３の中心１５１に関して点対称な位置に形成
され、可動部１４３のてこ部１４４ａとの接続部である
弾性ヒンジ１４８ａと、可動部の中心１５１に関して点
対称な位置にある弾性ヒンジ１４８ｂで可動部１４３と
接続されている。このような構成にすることにより可動
部１４３に加わる駆動力が必ず可動部１４３の中心１５
１を通るので、可動部１４３に回転モーメントが作用し
て可動部１４３の回転を最小限にとどめることができ
る。

【００６７】一組の圧電素子１４５ａ，１４５ｂは図１
５に示した初期状態では、共に最大変位量の半分程度の
変位をするように電圧を印加されており、互いに押し合
うような状態にある。

【００６８】次に、実際の動作を図１６を用いて説明す
る。ここでは、可動部１４３が方向１６２に変位する場
合を説明する。

【００６９】まず、圧電素子１４５ｂが方向１６１に一
定量伸びる。これは、図２に示した初期状態から印加電
圧を上げることにより行われる。この変位が弾性ヒンジ
１４６ｂを介して、てこ部１４４ｂに伝達される。これ
により、てこ部１４４ｂは弾性ヒンジ１４７ｂを支点と
して回転し、弾性ヒンジ１４８ｂの位置が圧電素子１４
５ｂの変位量のてこ比（ｌ２／ｌ１）倍だけ方向１６２
に変位し、可動部１４３を方向１６２に変位させる。こ
れと同時に圧電素子１４５ａが圧電素子１４５ｂの伸び
とほぼ同量だけ縮む。これは、図２に示した初期状態か
ら印加電圧を下げることにより行われる。これにより、
弾性ヒンジ１４６ａが方向１６０に変位してこ部１４４
ａに変位が伝達される。そして、てこ部１４４ａが弾性
ヒンジ１４７ａを支点として回転し、弾性ヒンジ１４８
ａが方向１６２に圧電素子１４５ａの変位量のてこ比
（ｌ２／ｌ１）倍だけ変位し、可動部１４３の変位が圧
電素子１４５ｂによる変位とほぼ同じとなるように変位
する。

【００７０】このように駆動することにより、可動部１
４３が方向１６２に変位する場合には、圧電素子１４５
ｂが伸びて駆動力を発生し、可動部１４３が方向１６２
とは逆の方向に変位するときは、圧電素子１４５ａが伸
びて駆動力を発生するというプッシュ・プル駆動とな
り、可動部１４３の変位周波数が高い場合でも追従不可
能となることがなく、同時に一組の圧電素子が互いの変
位の非線形性をある程度打ち消すので可動部１４３の変
位特性の非線形性が改善される。

【００７１】以上の実施例においては、圧電素子１４５
ａ，１４５ｂは直接固定部１４２に固定しているが、圧
電素子１４５ａ，１４５ｂに圧縮力を加えて予圧を掛け
た状態で駆動するために、予圧調整手段を固定部１４２
と圧電素子１４５ａ，１４５ｂの間に設けた構成でもよ
い。このとき各々の予圧調整手段を独立に調整可能とす
ることにより、初期状態の可動部３の位置を微調整する
こともできる。なお予圧調整手段としては、ここでは図
示しないが、偏心軸を用いて圧電素子と固定部の間隔を
調整するもの、押しネジを用いて圧電素子と固定部の間
隔を調整するものなどが考えられる。

【００７２】図１７は、図１４に示した位置決め装置に
おいて、可動部の変位が最大に近い場合の各部材の変位
の様子を示した模式図である。

【００７３】この状態では、てこ部１４４ａ，１４４ｂ
の回転量が大きいので、可動部１４３との接続部である
弾性ヒンジ１４８ａ，１４８ｂの方向１５２の変位が無
視できない程度の大きさになり、可動部１４３に回転方
向１７０の変位が生じてしまう。これをなるべく防ぐた
め、図１８に示した本発明の位置決め装置の第２の実施
例では、可動部１４３を平行板ばね１８０ａ，１８０
ｂ，１８１ａ，１８１ｂで支持することにより、可動部
１４３の回転を最小限に押さえている。なお、この板ば
ね１８０ａ，１８０ｂ，１８１ａ，１８１ｂは、その他
の部材と同様に固定部１４２に溝部を構成することによ
り容易に形成することができる。また、図１８に示した
位置決め装置１４１の動作は、図１４に示した第１の実
施例と全く同様である。

【００７４】図１９は、本発明の位置決め装置の第３の
実施例を示した分解斜視図である。

【００７５】この位置決め装置は、図１４に示した位置
決め装置１４１を２つ接続して構成した位置決め装置で
ある。先に説明したように、図１４に示した位置決め装
置では、大きな変位を行った場合、可動部１４３の回転
変位が無視できない程度になる。そこで、もう一つの同
じ構造の位置決め装置１９１を用い、各々の位置決め装
置の可動部１４３，１９３の回転変位の方向が逆となる
ように、２つの位置決め装置１４１，１９１を接続して
いる。

【００７６】位置決め装置１９１は、位置決め装置１４
１と全く同じ構造であるが、位置決め装置１４１をちょ
うど裏返した状態に設定されている。ここで、固定部１
４２と固定部１９２を接続し、可動部１４３と可動部１
９３を接続し、この可動部１４３，１９３が同方向に同
量変位させることにより、可動部１４３，１９３が所定
変位方向に変位する。

【００７７】ここで、この位置決め装置が方向１９９に
大変位する時、位置決め装置１４１の可動部１４３は方
向１９７に回転変位するが、同時に位置決め装置１９１
の可動部１９３は方向１９８に回転変位する。したがっ
て、可動部１４３と可動部１９３の回転変位が互いに相
殺され、接続後の可動部の回転変位はほとんど生じなく
なる。

【００７８】なお、図１９では、位置決め装置１９１に
も圧電素子１９５ａ，１９５ｂが組み込まれているが、
可動部の回転変位を相殺する目的を重視するなら、圧電
素子１４５ａ，１４５ｂを組み込まず、てこ部１４４
ａ，１４４ｂと可動部１４３のみでも同様の効果を得る
ことができる。

【００７９】以降では、これまで説明してきた本発明に
係る位置決め装置を用いたテーブル装置について説明す
る。ここで説明するテーブル装置は、ＬＳＩなどの半導
体装置の製造、検査などに用いられる装置のオートフォ
ーカステーブルなどに主に用いられるものである。

【００８０】図２０は、本発明に係る位置決め装置を用
いたテーブル装置の第１の実施例を示す分解斜視図であ
る。このテーブル装置は位置決め装置１４１、可動装置
２０１、及び試料台２０５より構成される。可動装置２
０１には、弾性ヒンジを用いた平行リンク機構２０４
ａ，２０４ｂが一体形成されており、これらを介して固
定部分２０２ａ，２０２ｂと変位部分２０３とが接続さ
れている。固定部２０２ａ，２０２ｂは図示していない
ベース部分に固定され、変位部分２０３は平行リンク機
構２０４ａ，２０４ｂにガイドされ、ベース部分に対し
て方向２０９に平行移動自在となっている。試料台２０
５は変位部分２０３に固定され、図示していない試料を
方向２０９に変位させる。

【００８１】位置決め装置１４１は、先に説明した図１
４に示す位置決め装置を応用したものである。この位置
決め装置１４１は、その固定部１４２を可動装置２０１
の固定部２０２ａ、２０２ｂの側面にに固定し、可動部
１４３を可動装置２０１の変位部分２０３に固定してい
る。なお、図中で、図１４に示した位置決め装置の各部
と同一部分に関しては、同一番号を付すことにより重複
説明を省略する。

【００８２】このような構成にすることにより、位置決
め装置１４１の可動部１４３の変位が可動装置２０１の
変位部分２０３に伝達され、試料台２０５が方向２０９
に高精度・高速応答可能でかつ線形性良く変位可能とな
る。また位置決め装置１４１が可動装置２０１の側面に
固定され、かつ位置決め装置１４１が所定変位方向２０
９について非常にコンパクトであるので、テーブル装置
の所定変位方向２０９の寸法が小さくコンパクトなテー
ブル装置の構築が可能となる。したがって、このテーブ
ル装置をオートフォーカス機構などのテーブル装置とし
て用いることにより、非常にコンパクトでかつ高精度・
高速応答可能なオートフォーカス機構の構築が可能とな
る。

【００８３】図２１は、本発明に係る位置決め装置を用
いたテーブル装置の第２の実施例を示す分解斜視図であ
る。

【００８４】このテーブル装置は、図２０に示した第１
の実施例のテーブル装置を２つ組み合わせた構成にした
ものである。

【００８５】可動装置２１０，２１１は、図１９に示し
た可動装置２０１と同じ構造であり、それぞれの固定部
２１２ａ，２１２ｂ，２１５ａ，２１５ｂが図示してい
ないステージ上に固定されており、その側面に位置決め
装置１４１がそれぞれ固定されている。それぞれの位置
決め装置１４１は、各部材が他方の位置決め装置と全く
同じ状態となるように設定されている。そして、可動装
置２１０の変位部分２１３と可動装置２１１の変位部分
２１８に試料台２１９及び位置決め装置の可動部分１４
３が固定されている。

【００８６】このような構成によれば、２つの位置決め
装置１４１の可動部１４３の変位量を同一とすることに
より、試料台２１９を方向２０９に移動させることがで
きる。

【００８７】このようなテーブル装置では、図２０に示
したテーブル装置に比べ、試料台２１９の姿勢を一定に
保つのが容易であり、より面積の大きな試料を高精度に
変位させることができる。そのほかの効果及び動作につ
いては、図２０に示したテーブル装置と全く同様であ
る。

【００８８】図２２は、本発明に係る位置決め装置を用
いたテーブル装置の第３の実施例を示す分解斜視図であ
る。

【００８９】このテーブル装置は、図２０に示した第１
の実施例のテーブル装置を３つ組み合わせた構成にした
ものである。

【００９０】可動装置２２１，２２６及び２３１は、図
２０に示した可動装置２０１と同じ構造であり、それぞ
れの固定部２２２ａ，２２２ｂ，２２７ａ，２２７ｂ，
２３２ａ，２３２ｂが図示していないステージ上に固定
されており、その各側面に位置決め装置１４１がそれぞ
れ固定されている。そして、可動装置２２１の変位部分
２２３、可動装置２２６の変位部分２２８、及び可動装
置２３１の変位部分２３３に試料台１６０及び各位置決
め装置１４１の可動部１４３が固定されている。

【００９１】このような構成において、３つの位置決め
装置１４１の可動部１４３の変位量を同一とすることに
より、試料台２２０を方向２０９に移動させることがで
きる。

【００９２】このようなテーブル装置では、図２０や図
２１に示したテーブル装置に比べ、試料台を３点で支持
しているので、試料台の姿勢を一定に保つのがより一層
容易であり、かつ安定に支持することができる。したが
って、より面積の大きな試料を高精度に変位させること
ができる。そのほかの効果及び動作については、図２０
に示したテーブル装置と全く同様である。

【００９３】図２３は、上記した本発明に係る可動装置
と、本発明に係る位置決め装置を適用したテーブル装置
の実施例を示す分解斜視図である。

【００９４】可動装置２の固定部１５ａの側面に２つの
位置決め装置１４１を固定し、各位置決め装置１４１の
可動部分１４３を可動装置２の変位部分である基板保持
部３の側面に固定している。

【００９５】本発明による可動装置２を用いることによ
り、テーブル装置の部品点数が減少すると共に、組み立
て必要とする機械的部分がないため可動装置の精度管理
が容易で、さらに部材の締結などによる剛性の低下、ヒ
ステリシスの発生などを防ぐことができる。また、可動
装置が一体構造となっていることから、テーブル装置の
ステージ上での着脱が容易に行える。その他の効果及び
動作については、図２０に示したテーブル装置と同様で
ある。

【００９６】図２４は、図２３で示したテーブル装置の
変形例を示す分解斜視図である。

【００９７】このテーブル装置では、可動装置２は図２
３に示したテーブル装置のものと全く同じ構造である
が、位置決め装置１４１、２４１の取付け状態が異なっ
ている。

【００９８】位置決め装置１４１と位置決め装置２４１
は基本的な構造は全く同じであるが、圧電素子１４５
ａ，１４５ｂ及び２４５ａ，２４５ｂ、てこ部１４４
ａ，１４４ｂ及び２４４ａ，２４４ｂと、可動部１４
３，２４３との取付け状態が２つの位置決め装置１４１
及び２４１で異なっている。簡単に言えば、位置決め装
置１４１を裏返して取付けるように配置したものが位置
決め装置２４１である。この場合でも、テーブル装置の
動作は図２３に示したテーブル装置とほぼ同様であり、
２つの位置決め装置１４１，２４１の可動部１４３，２
４３を同じ方向に同量だけ変位するように４つの圧電素
子１４５ａ，１４５ｂ，２４５ａ，２４５ｂに電圧を加
えれば良い。

【００９９】このような構成にすることにより、図１９
に示した位置決め装置の説明の中で述べたように、可動
部に発生するわずかな回転運動を、２つの位置決め装置
の可動部１４３，２４３の回転運動方向を方向２４８と
方向２４９とし、互いに反対方向とすることで相殺し、
変位部分である基板保持部３の回転変位を最小限とする
ことができる。

【０１００】以上説明した、本発明に係る位置決め装置
を用いたテーブル装置の実施例においては、図１４に示
した位置決め装置を用いているが、図１８あるいは図１
９に示した位置決め装置を用いても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

【０１０１】次に、これまで説明した位置決め装置及び
テーブル装置の制御方法を、主として図２４に示したテ
ーブル装置について説明する。

【０１０２】図２５は、本発明のテーブル装置の制御系
の構成を示すブロック図である。

【０１０３】図２５中で破線で示した部分１４１，２４
１が図２４に示したテーブル装置の２つの位置決め装置
１４１，２４１を示している。圧電素子についても同様
に、図９中の同一番号の圧電素子に対応している。

【０１０４】この制御装置では、変位指令２５０がまず
プッシュ・プル信号発生手段２５１に入力される。プッ
シュ・プル信号発生手段２５１では入力信号２５４と同
相の電圧指令２５５と入力信号２５４とは逆相の電圧指
令２５６を発生する。この２つの電圧指令２５５，２５
６はそれぞれ電圧増幅手段２５２に入力され、各々独立
に電圧が増幅される。このとき、初期状態において圧電
素子の最大変位の半分程度の変位を発生させておくため
に、バイアス発生手段２５３によって、電圧増幅手段２
５２の入力２５５，２５６に同程度のバイアス電圧２５
９を加えておく。そして、バイアス電圧２５９を加えた
上で、増幅された圧電素子駆動電圧２５７，２５８を出
力し、２組の圧電素子１４５ａ，１４５ｂ及び２４５
ａ，２４５ｂを駆動する。この場合、２つの位置決め装
置１４１，２４１で圧電素子の変位量はほぼ同じとな
り、テーブル装置の試料台が平行移動する。なお、バイ
アス発生手段２５３を電圧増幅手段２５２の内部に含ん
だ構成でも全く同様な効果が得られる。

【０１０５】図２６は、本発明のテーブル装置の異なる
制御系の構成を示すブロック図である。

【０１０６】この制御系では、２つの位置決め装置１４
１，２４１の可動部の変位量は、それぞれ異なる値を取
ることができる。この場合、テーブル装置の試料台の所
定変位方向の位置決めだけでなく、試料台の特定方向の
傾きも制御することができる。

【０１０７】この制御系の指令入力として、所定方向変
位量（平行移動量）２５４、試料台の傾き情報２６１が
指令配分決定手段２６０に入力される。指令配分決定手
段２６０では所定方向変位量２５４と傾き情報２６１を
もとに、２つの位置決め装置１，９１の変位量の配分を
決定し、各々の位置決め装置の変位指令２６２ａ，２６
２ｂをプッシュ・プル信号発生手段２５１ａ，２５１ｂ
に出力する。これ以降は、図２５に示した制御系の場合
と同様である。

【０１０８】なお、ここでは、図２４に示したような２
つの位置決め装置を用いたテーブル装置を前提としてい
るが、図２２に示したような３つの位置決め装置を用い
たテーブル装置でも、同様に制御系を構成すれば、試料
台の所定変位方向だけでなく、２軸まわりの傾きも制御
できる。

【０１０９】以上、本発明に係る位置決め装置及びこれ
を用いたテーブル装置について説明した。

【０１１０】次に、本発明に係るテーブル装置において
生じる振動の問題を解決するための手段について説明す
る。

【０１１１】例えば、図２に示した本発明に係る可動装
置２を用いたテーブル装置においては、基板保持部３と
固定部分１５は弾性ヒンジなどの弾性体でのみ接続され
ているので、この系は単純なバネ−マス系となり基板保
持部３の動きに減衰を与える要素はほとんどない。した
がって、この基板保持部３を駆動したときの周波数応答
は図２７に示した実線２７０のように大きなピ−ク２７
１が生じる。このピ−ク２７１は基板保持部３の質量と
変位機構１１のばね定数によって定まる共振周波数を示
しており、この大きさが減衰の程度を表している。この
様な減衰の少ない系では共振周波数のピ−ク２７１が非
常に大きくなり、基板保持部３の動きに共振周波数の振
動が生じ易くなる。また基板位置検出手段を用いて基板
５の位置を検出し、その情報をもとに基板保持部３の駆
動量を調節する閉ル−プ制御を行った場合には、系が発
振して不安定になりやすい。したがって、安定に駆動す
るには時定数の大きな積分器を制御系に入れて図２８の
実線２８０のような特性にして、ピ−ク２８１のゲイン
を下げることが行われる。ところが、この様な特性で
は、かなり低い周波数からゲインが低下するため系の応
答性が大幅に損なわれてしまうおそれがある。これを避
けるために各種の制御補償要素を制御系に入れるなどの
対策もとられているが、その効果には限界があると同時
に最適な制御系を設計するのは容易なことではない。そ
こで、機械系の構造を工夫することにより共振点のピー
クを小さくする改良を行う。

【０１１２】図２９は、図２に示した本発明に係る可動
装置の主な振動モードを示した模式図である。この図で
は、基板保持部３に相当する可動部２９０が固定部２９
１とＺ方向２９５のみに伸縮することができ、ほぼ同じ
バネ定数を有するバネ２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃ，
２９２ｄによって支持されている。このバネ２９２ａ，
２９２ｂ，２９２ｃ，２９２ｄが図２の可動装置２の支
持機構１１に相当する。

【０１１３】ここで、バネ２９２ａ，２９２ｂ，２９２
ｃ，２９２ｄはＺ方向２９５のみに伸縮できるので、可
動部２９０は所定変位方向であるＺ方向２９５以外の方
向に並進運動することはできない。ただし、Ｘ軸２９
３、Ｙ軸２９４まわりに回転運動することは可能であ
る。この可動部２９０を駆動した時に生ずる振動モード
は、おもに図２９に示した３つのモードである。この中
でもっとも振動の振幅が大きくなるのは図２９（ａ）に
示したモードである。このモードは４つのバネ２９２
ａ，２９２ｂ，２９２ｃ，２９２ｄが全て同一方向にほ
ぼ同量だけ変位し、可動部２９０がＺ方向２９５に並進
運動するモードである。図２９（ｂ）は４つのバネのう
ち２９２ａ，２９２ｄの２つのバネがほぼ同量変位し、
残りのバネ２９２ｂ，２９２ｃがやはり同量変位するこ
とによりＸ軸２９３まわりに回転運動するモードであ
る。図２９（ｃ）は４つのバネのうち２９２ａ，２９２
ｂが同量変位し、２９２ｃ，２９２ｄがやはり同量変位
してＹ軸２９４まわりに回転運動するモードである。

【０１１４】可動部２９０が変位する時はこれらの３つ
のモードが重ね合わされた振動が生じる。この時、図２
９（ｂ）、図２９（ｃ）の振動モードの振幅は図２９
（ａ）のモードよりも小さいことが多いが、この振動に
より可動部２９０の一部にＺ方向２９５以外の変位が生
じる部分が生ずるのでこの可動部２９０に被検査対象を
載せて検査などを行う場合に誤差が生じてしまうおそれ
がある。したがって、所定変位方向の振動のみでなく、
その他の回転振動についても何らかの方法で減少させる
ことが必要となる。この対策としては可動部の所定変位
方向のダンピングを増加させ、それによって同時に回転
方向の振動も低減することが考えられるが、ダンピング
を与える部分によっては回転方向の振動低減効果があま
り得られず、いたずらに可動部の所定変位方向のストロ
ークを減少させてしまうといった問題もある。

【０１１５】図３０は、本発明に係る可動装置に改良を
加えた実施例を示す平面図である。ここで、基板保持部
３と固定部１５との間隙４５には、固体微細粒子を分散
させたゲル状体３００が流し込まれ、硬化されている。
この固体微細粒子を分散させたゲル状体３００を流し込
む範囲は特に限定はしないが、振動抑制効果を考える
と、基板保持部３と固定部１５の相対変位量が大きい溝
部分に充填することが好ましい。ただし、例えば、図中
のＹ軸２９４に平行な基板保持部３の対象軸に関して、
充填範囲が非対称になっていると、ダンピング量のバラ
ンスが崩れるので、基板保持部３の運動が純粋な並進運
動からはずれてＹ軸２９４まわり回転運動成分が生じる
ことがある。その場合には、基板保持部３上に部分的に
Ｙ軸２９４方向の変位を生じる部分ができて基板保持部
３の運動精度が低下する。したがって、充填範囲は基板
保持部３のＹ軸２９４に平行な方向の対象軸に関して対
称に存在することが望ましい。

【０１１６】また、充填する量は、振動を抑制する度合
いと、全体の変位量の減少量を考慮して定める。なぜな
らこの固体微細粒子を分散させたゲル状体３００は、低
周波数域における減衰能力は低いとはいうものの、低周
波数域においても全体の変位量が若干減少する。したが
って、全体の変位量を仕様値内に管理したうえで、固体
微細粒子を分散させたゲル状体３００を充填していく。
さらに、図３０の場合のように複数の場所に充填する場
合には、基本的には各々の場所に充填する量をほぼ一致
させる。これにより、それぞれの場所でのダンピング量
が一致し、基板保持部３の変位に図中のＸ軸２９３まわ
りの回転運動が発生するのを防ぐことができる。ただ
し、支持機構１１の弾性ヒンジ部の特性にばらつきがあ
り、固体微細粒子を分散させたゲル状体３００を充填し
ない状態で基板保持部３の運動精度に誤差が生じている
場合には充填量を変化させることにより、この運動精度
の誤差を修正することもできる。

【０１１７】図３１は図３０に示した可動装置のＡ−Ａ
断面を示した断面図である。この図は固体微細粒子を分
散させたゲル状体３００が基板保持部３と固定部１５の
間隙に充填されている様子を詳細に示したものである。
ここでは、可動装置２の固定部１５はステ−ジ１上に固
定されている。基板保持部３は図示していない変位機構
によりＺ方向３１０に変位する。このとき固定部１５と
基板保持部３との間隙に固微細粒子のゲル状体３００が
充填されており、両者に密着している。これにより、基
板保持部３が変位したときに、固体微細粒子を分散させ
たゲル状体３００が全体的に変形し、その際のエネルギ
損失により、その制振周波数域にある振動成分が減衰さ
れる。したがって、共振周波数が制振周波数域にあれば
そのピ−クを小さくすることができる。

【０１１８】なお、ここでは基板保持部３の所定変位方
向（Ｚ方向３１０）の運動のダンピング増加効果につい
ておもに説明しているが、この固体微細粒子を分散させ
たゲル状体のエネルギ吸収効果は変位方向によらず全体
の変形により得られる。このため基板保持部３の所定変
位方向以外の微少振動を減衰させる効果も同時に発生し
ているので、基板保持部３がＺ方向３１０に変位すると
きに発生する振動のＺ方向３１０以外の成分についても
若干ではあるがその振幅が低減され、基板保持部３の運
動精度向上に役立つ。

【０１１９】次に、エネルギ損失の原理を図面を用いて
説明する。図３２は固体微細粒子を分散させたゲル状体
の内部構造を模式的に示した図である。固体微細粒子を
分散させたゲル状体３００は粘度の低い媒質３２０の中
に微細な固体粒子３２１がゲル状に含まれた状態のもの
である。図では、固体粒子の存在密度を小さく表してい
るが、実際には粒子の大きさが非常に小さく、存在密度
も非常に高い。一般的には、ゲル状体の体積の約８０％
以上が固体微細粒子で占められている。このような構成
にすることにより、固体微細粒子を分散させたゲル状体
３００が変形した際に、含まれている固体微細粒子３２
１が各々接触したまま移動し粒子表面で摩擦が生じる。
そのため運動エネルギが摩擦により熱エネルギなどに変
換されて減少し、ダンピング効果が生ずる。したがっ
て、ダンピング効果に寄与するのはおもに固体微細粒子
３２１であり媒質３２０の粘性体自体のダンピング効果
はわずかである。

【０１２０】ここで、媒質３２０としては、流動性があ
り、硬化後にもある程度粘性があるものが用いられる。
また、充填後の密着性を考慮して接着性があることが好
ましい。ただし硬化後の粘度あるいは硬度が大きいとス
トロークの減少が大きくなるので、硬化後も粘度あるい
は硬度が低い方が好ましい。具体的な材料としてはおも
にシリコンゴムやウレタンゴムなどが用いられるが、こ
れらと同様の特性を持つ材料であれば他の材料でも利用
可能である。

【０１２１】一方、固体微細粒子３２１としては固体
で、ゲル状体にすることができる程度に粒径小さいもの
なら特に種類は問わない。実際にはセラミックや樹脂の
粉体などがおもに用いられる。

【０１２２】この他、固体微細粒子３２１として鉄系金
属強磁性体の粉体を用いることも考えられる。この場
合、外部から磁界を加えることにより微細粒子同士の接
触の度合いを変化させることができるのでダンピング量
を変化させることができる。また、固体微細粒子３２１
としてイオン交換樹脂、媒質３２０として絶縁性の高い
油脂を用い、このゲル状体に電界を印可し、ウインズロ
効果によりゲル状体の粘度を変化させ、ダンピング量を
調節するということも考えられる。

【０１２３】次に、この固体微細粒子を分散させたゲル
状体３００によるダンピング増加の効果について説明す
る。

【０１２４】上記した図２７に示した本発明に係る可動
装置２の基板保持部３を開ル−プ駆動した場合の周波数
特性を示した図について再説する。実線２７０は何も充
填しない場合の特性であり、共振周波数のところで大き
なピ−ク２７１を生じている。これに対して、まず、シ
リコンゴムなどの粘弾性材料を基板保持部３と固定部１
５との間隙４５に充填すると、破線２７２に示したよう
な特性となる。この特性では、全域にわたりゲインが低
下し、かつ、共振周波数が若干高くなっている。即ち、
シリコンゴムなどのような粘弾性体では、その弾性によ
り等価的にバネ定数が増加した状態となっており、低周
波域においてもゲインが減少し、全体のストロークも大
幅に減少している。一方、本発明により固体微細粒子を
分散させたゲル状体３００を間隙４５に充填すれば、図
２７の一点鎖線２７４で示したようなゲイン特性とな
る。この特性では低周波数域ではゲインの減少が少なく
高周波数域においてはゲインが大幅に減少し、シリコン
ゴムなどの粘性体を充填した場合に比べてダンピングの
効果も大幅に大きくなっている。したがって、全体のス
トローク減少を抑えながら非常に大きなダンピング効果
が得られる。なお、同時に共振点２７５の周波数が大幅
に高くなっているが、この場合は、バネ定数の増加によ
るものではないので、定常状態におけるゲインの低下は
小さくなっている。

【０１２５】さらに、上記した図２８に示した本発明に
係る可動装置２の基板保持部３を積分要素を用いて開ル
−プ駆動した場合の周波数特性を示した図について再説
する。図２７の実線２７０のような周波数特性を持つ可
動部を閉ル−プ制御する場合、補償要素を用いずに駆動
すると発振してしまうので、時定数の大きな積分器を用
いて高周波数域のゲインを低下させることにより、図２
８の実線２８０の様な特性にして駆動しなければならな
い。この場合、大きな共振周波数のピ−ク２８１がある
と、図に示すように、かなり低い周波数からゲインが低
下してしまうので、基板保持部３の応答周波数が低下し
て高速応答性が著しく悪化するが、本発明により、ピ−
クのゲインが大幅に小さくなるとともに、周波数も高く
なる（ピーク２８３）。したがって積分器の時定数を大
幅に小さくできるので、図中の破線２８２のようにかな
り高い周波数までゲインを保つことができるようにな
る。したがって、基板保持部３の応答周波数が高まり、
高速応答が可能となる。

【０１２６】次に、上記した振動防止手段を他の可動装
置を有するテーブル装置に応用した際の実施例について
説明する。

【０１２７】図３３は、本発明に係る振動防止手段を用
いたテーブル装置の実施例を示した斜視図である。この
テーブル装置３３０はステージ３３１の上面に２つの可
動装置３３２が固定され、この２つの可動装置３３２の
可動部３３３に基板保持部３３４が接続されている。

【０１２８】またステージ３３１上には基板保持部３３
４の側面に相対する面を有する２個の接続部材３３５が
基板保持部３３４の両側面と一定の間隙を保つように固
定され、その基板保持部３３４に相対する面と接続部材
３３５の側面との間に、固体微細粒子を分散させたゲル
状体３００を充填している。

【０１２９】本実施例におけるダンピング作用及びその
効果は上記した実施例の場合と同様であるが、固体微細
粒子を分散させたゲル状体３００の充填方法が異なる。

【０１３０】図３０に示した本発明に係る可動装置２で
は、組立終了時には、間隙４５はすでに設定されてお
り、組立後に流動性の高い固体微細粒子を分散させたゲ
ル状体３００を流し込み硬化させる方法がとられるが、
充填する間隙４５が小さい場合には、充填が容易でなか
ったり、充填した状態が均一にならないことがある。

【０１３１】これに対して、図３３に示したテーブル装
置３３０では、ステージ３３１上に可動装置３３２を固
定し、さらに基板保持部３３４を可動装置３３２の可動
部３３３に接続した後、基板保持部３３４の両側面に相
対する面に、固体微細粒子を分散させたゲル状体３００
を塗布した接続部材３３５を、ステージ３３１上に設置
し、基板保持部３３４の両側面との間に固体微細粒子を
分散させたゲル状体３００が充填された状態で所定の間
隙を保つように位置決めして固定する。

【０１３２】こうすることにより、固体微細粒子を分散
させたゲル状体３００の充填が容易となり、充填状態の
均一化も容易となる。また、接続部材３３５は取り外し
が可能であるので、充填状態の修正も容易である。

【０１３３】次に、接続部３３５と基板保持部３３４と
の間隙の調整について説明する。

【０１３４】固体微細粒子を分散させたゲル状体３００
の硬化前は所定間隙を設定するため、充填した状態で接
続部材３３５を変位させて間隙の調整を行うが、硬化後
においても間隙の調整を行うことは可能である。固体微
細粒子を分散させたゲル状体３００は硬化後もある程度
の粘性を有しているので、硬化後でも接続部材３３５の
位置を若干変更することができる。

【０１３５】固体微細粒子を分散させたゲル状体３００
のダンピング効果は間隙の大きさに影響され、間隙が小
さくなるとダンピング効果が高まり、間隙を大きくする
とダンピング効果が減少する。したがって、接続部材３
３５をステージ３３１に対して変位自在としておくこと
により、硬化後の固体微細粒子を分散させたゲル状体３
００のダンピング効果を調整することができる。つま
り、このような構成によれば、テーブル装置３３０の基
板保持部３３４のダンピング効果を組立終了後に、充填
量を変更することなく調整することが可能となる。

【０１３６】図３４は、本発明に係る振動防止手段を施
したテーブル装置の他の実施例を示す斜視図である。

【０１３７】このテーブル装置３４０ではステージ３４
１上に３つの可動装置３４２が固定され、その各々に可
動部３４３が設けられている。そして、これらの可動部
３４３に試料保持台３４４が接続されている。また、ス
テージ３４１上には３つの接続部材３４５が各可動装置
３４２の試料保持台３４４の側面に相対するように設置
されている。各々の接続部材３４５と試料保持台３４４
の側面の間隙には固体微細粒子を分散させたゲル状体３
００が充填されている。

【０１３８】なお、このテーブル装置３４０において
も、固体微細粒子を分散させたゲル状体３００の充填方
法、調整方法、ダンピングの作用及びその効果は上記し
た実施例で説明したものと同様である。

【０１３９】ただし、このテーブル装置３４０では試料
保持台３４４が３つの可動装置３４２で支持されている
ので、図中のＺ軸３４８方向の並進運動、Ｘ軸３４６ま
わりの回転運動、Ｙ軸３４７まわりの回転運動の３自由
度を制御可能なテーブル装置となっている。つまり、各
可動装置３３２に図示しない位置決め装置を取り付ける
ことにより、先に図２２において説明した３自由度を制
御できるテーブル装置とすることができる。

【０１４０】この場合、３つの接続部材３４５と試料保
持台３４４の間隙に固体微細粒子を分散させたゲル状体
３００を充填することにより、Ｚ軸３４８方向の並進運
動のダンピングを増加させられるだけでなく、Ｘ軸３４
６まわりの回転運動、Ｙ軸３４７まわりの回転運動のダ
ンピングも同時に増加させられるので、並進運動だけで
なく、回転運動についても安定で高精度な運動が可能な
テーブル装置とすることができる。

【０１４１】以下では固体微細粒子を分散させたゲル状
体の充填場所について、図３０に示した本発明に係る可
動装置を用いたテーブル装置の実施例を用いて説明す
る。なお、以下の効果は図３３に示した実施例について
も同様に当てはまり、さらに図３４に示した実施例で
も、振動モードに若干の変更はあるものの、ほぼ同様の
ことがいえる。

【０１４２】図３５は本発明に係る可動装置を用いたテ
ーブル装置の実施例を示した平面図である。ここで、固
体微細粒子を分散させたゲル状体３５０は基板保持部３
と固定部１５とが相対する間隙４５のうち４カ所に分割
して充填されている。この場所は基板保持部３の所定変
位方向（紙面に垂直な方向）の振動モード以外で最大の
振動振幅を有する振動モードの最大振幅部分３５１の近
傍となっている。この場合、所定変位方向の振動モード
以外の振動モードとしてはＸ軸２９３まわりの回転振
動、Ｙ軸２９４まわりの回転振動が主なものである。そ
の振動振幅は基板保持部３の形状、支持機構１１の位置
などにより変化するので一概には決めることができない
が、図３５に示した可動装置２の場合には基板保持部３
の四隅部分がどちらの回転振動モードの場合にも最大振
幅部分となる。したがってこの近傍の間隙に固体微細粒
子を分散させたゲル状体３５０を充填することにより、
Ｘ軸２９３まわりの回転振動あるいはＹ軸２９４まわり
の回転振動が生じた時には、固体微細粒子を分散させた
ゲル状体３５０の変形量が他の部分に固体微細粒子を分
散させたゲル状体３５０を充填する場合に比べ大きくな
るので、固体微細粒子を分散させたゲル状体３５０のダ
ンピングがより効果的に回転振動低減を図ることができ
る。つまり、固体微細粒子を分散させたゲル状体３５０
の充填総量が同一でも、他の場所に充填した場合に比
べ、回転振動効果を大きくすることができる。

【０１４３】なお、充填する固体微細粒子を分散させた
ゲル状体３５０の量は、基板保持部３の所定変位方向の
ダンピング量とストローク減少量を考慮して適切な値と
する。この時、固体微細粒子を分散させたゲル状体３５
０が充填されていない状態での回転振動の様子をあらか
じめ把握した上で、基板保持部３の運動精度が最も良好
になるように４箇所の充填量を調整することにより、基
板保持部３が所定変位方向に運動したときに回転運動成
分が生じて基板保持部３の運動精度が低下するのを防止
することができる。

【０１４４】以上、本発明に係るテーブル装置において
生じる振動の問題を解決するための手段について説明し
た。

【０１４５】次に、図２に示した本発明に係る可動装置
を有するテーブル装置において、基板５を固定する真空
チャック１６への真空の供給方法について検討する。従
来の様に基板保持部が可動でない時には固定部内部に真
空を通す穴を設けて真空チャックまで導くことにより、
テーブル装置の外部に真空系の配管を露出させることな
く真空を真空チャックまで導くことができたが、図２に
示した様な可動装置２を有するテーブル装置では基板保
持部３と固定部１５が分離されているので、固定部１５
より基板保持部３へ真空を伝達するのに、基板保持部３
の内部に設けた穴を用いるのは容易ではない。そこで、
図３６に示す様に可動装置２の外部に柔軟な配管３６０
を設置して、その一方を固定部１５に固定し、もう一方
を基板保持部３に固定して基板保持部３内の真空チャッ
ク１６に至る真空用穴に接続し、真空チャック１６まで
真空を導くといった方法が考えられる。こうすることに
より基板保持部３の真空系と固定部１５の真空系が柔軟
な配管で接続されるので、基板保持部３の動作が損なわ
れることなく真空を基板保持部３に導くことができる。
ただし、この場合には、図３６より明らかなように、柔
軟な配管９０及びその配管固定部３６１、３６２を可動
装置２の外部に設置することが必要になり、可動装置２
の高さが大きくなり、テーブル装置のコンパクト性が損
なわれる。とりわけ、このテーブル装置が基板検査装置
のテーブル装置として用いられる場合には、このテーブ
ル装置の上部には光学系が近接して存在する。また、そ
の光学系とテーブル装置の間隙を利用して、検査対象の
基板などを搬入するといった作業もあるのでテーブル装
置の高さはなるべく低い方が好ましい。

【０１４６】高さを抑える方法としては、固定部１５及
び基板保持部３に外部から加工を施して、真空用の柔軟
な配管、配管固定部を埋め込むことが考えられるが、こ
の場合には外部から大幅に固定部１５及び基板保持部３
を削り込む必要があり、固定部１５及び基板保持部３の
剛性が大幅に低下し、検査精度に悪影響を及ぼすといっ
た問題点がある。また、高さ方向の増加を抑えるため、
可動装置２の側面を利用して、同様の配管、配管固定部
を設置するという方法も考えられるが、図５に示した様
に、この側面には、基板保持部３を変位させるための位
置決め装置が取り付けられるので、この面に真空系の配
管を配置することは容易でない。さらに側面を利用した
場合、基板保持部３に真空を接続した後に真空チャック
１６まで導く穴を加工するのが困難となるといった問題
がある。

【０１４７】そこで、以下に、基板を固定するための真
空チャックに真空を供給するための手段について説明す
る。

【０１４８】図３７は、図３０に示した本発明の可動装
置についての実施例を示す平面図である。まず、基板保
持部３に真空を真空チャック１６に導く穴部３７０を加
工する。この加工は基板保持部３の側面方向から穴加工
した後にその穴の一端（図中の斜線部３７１）を塞ぐこ
とによってなされる。真空チャック１６は基板保持部３
の底面に取り付けられており、その内部には先に示した
基板保持部３の穴部３７０に接続される穴部３７２が形
成されており、チャック面には、開口部３７３が設けら
れている。この真空チャック１６に基板５を載せ、真空
チャック１６の開口部３７３より吸引することにより基
板５を基板保持部３に固定する。固定部１５には側面か
ら開けられた真空用の穴部３７４が開けられているが、
この穴部３７４は加工時に基板保持部３まで間隙４５を
貫通して開けられ、先に加工してあった基板保持部の穴
部３７０と接続される。その後、この穴部３７４にちょ
うどはめあうような棒状体を挿入して、基板保持部３の
穴部３４０まで差し込む。その後、棒状体の近傍の間隙
４５に、図３０に示したような固体微細粒子を分散させ
たゲル状体を流し込み、硬化させて、接続部３７５を形
成する。その際、棒状体により、固体微細粒子を分散さ
せたゲル状体が穴部３７４に流れ込み、穴部３７４が塞
がれることを防ぐとともに、接続部３７５に穴部３７６
を確実に確保できるようにしている。また、こうするこ
とにより、間隙４５に固体微細粒子を分散させたゲル状
体を流し込む際に、基板保持部３が変位して基板保持部
３の初期位置が狂うことを防止することもできる。そし
て、接続部３７５が硬化した後に棒状体を引き抜き、固
定部１５の穴部３７４と基板保持部の穴部３７０を接続
する。固定部１５の穴部３７４の外部に面した一端には
真空系接続部３７７が設けられており、ステージ１上に
設けられた真空系接続手段３７８により真空源に接続さ
れている。したがって、真空源を動作させることによ
り、基板保持部３の真空チャック１６の開口部２７まで
真空が導かれる。

【０１４９】図３８は、図３７に示した可動装置のＡ−
Ａ断面を示す断面図である。この断面は基板保持部３と
固定部１５との間隙４５の様子を示したもので、固体微
細粒子を分散させたゲル状体からなる接続部３７５が構
成されており、その内部に固定部１５の穴部３７４と基
板保持部３の穴部３７０を接続する穴部３７６が形成さ
れている。

【０１５０】図３９は、図３６に示した可動装置のＢ−
Ｂ断面を示す断面図である。固定部１５はステージ１上
に固定され、基板保持部３は接続部３７５によって固定
部１５に変位可能な状態で接続されている。固定部１５
の穴部３７４は接続部３７５の穴部３７６を介して基板
保持部３の穴部３７０につながっており、真空チャック
１６内部の穴部３７２を通して開口部３７３まで真空を
伝えられるようになっている。なお、真空源にはステー
ジ１上の真空系接続手段３７８と真空系接続部３７７に
よって接続されている。

【０１５１】図４０は、図３６に示した可動装置の変形
例を示した平面図である。この場合、基板保持部３に供
給される真空系は１系統のみである。したがって固定部
１５の穴部３７４も１つだけで、基板保持部３における
真空の供給は、基板保持部３の内部の穴部３７０と外部
の配管４００によって行う。このとき配管４００は可動
装置の外部に設置されるが、基板保持部３の端部付近で
あるのでコンパクト性を損なうことは少ない。これによ
り、真空系接続部３７７及び真空系接続手段３７８を１
箇所のみに設ければ良く、真空系装置を簡略化すること
が可能となる。

【０１５２】以上、本発明に係る可動装置を有するテー
ブル装置において、基板を固定する真空チャックへの真
空の供給方法について説明した。

【０１５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微小変位時の可動重量を小さくするとによりオートフォ
ーカス等における変位の応答特性を向上させることが可
能であると同時に、コンパクトな微小変位機構を実現で
きる可動装置及びその製造方法並びに位置決め装置と、
これらを用いたテーブル装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す分解斜視図。

【図２】図１に示した本発明の可動装置の詳細を示した
斜視図。

【図３】図１に示した本発明の可動装置の変形例を示し
た斜視図。

【図４】図２及び図３に示した可動装置を示した平面
図。

【図５】図１に示した本発明の可動装置の位置決め装置
の詳細を示す斜視図。

【図６】図５に示した可動装置の位置決め装置の詳細を
示した図。

【図７】位置決め装置を設けた可動装置を示す斜視図。

【図８】図７に示した位置決め装置の詳細を示した図。

【図９】図７に示した位置決め装置の変形例の詳細を示
した図。

【図１０】位置決め装置をステージ上に設けた可動装置
を示す斜視図。

【図１１】図１０に示した位置決め装置の詳細を示す
図。

【図１２】非接触式の位置決め装置で駆動される可動装
置を示す斜視図。

【図１３】図１２に示した位置決め装置の詳細を示す
図。

【図１４】本発明の位置決め装置の第１の実施例を示す
平面図。

【図１５】図１４に示した位置決め装置の機構を模式的
に表した図。

【図１６】図１５に示した模式図で微小な変位が生じた
場合の各部材の変位を拡大して示した図。

【図１７】図１４に示した位置決め装置において、可動
部の変位が最大に近い場合の各部材の変位の様子を示し
た模式図。

【図１８】本発明の位置決め装置の第２の実施例を示す
平面図。

【図１９】本発明の位置決め装置の第３の実施例を示し
た分解斜視図

【図２０】本発明に係る位置決め装置を用いたテーブル
装置の第１の実施例を示す分解斜視図。

【図２１】本発明に係る位置決め装置を用いたテーブル
装置の第２の実施例を示す分解斜視図。

【図２２】本発明に係る位置決め装置を用いたテーブル
装置の第３の実施例を示す分解斜視図。

【図２３】本発明に係る可動装置と、本発明に係る位置
決め装置を適用したテーブル装置の実施例を示す分解斜
視図。

【図２４】図２３で示したテーブル装置の変形例を示す
分解斜視図。

【図２５】本発明のテーブル装置の制御系の構成を示す
ブロック図。

【図２６】本発明のテーブル装置の異なる制御系の構成
を示すブロック図

【図２７】本発明に係る可動装置の基板保持部を開ル−
プ駆動した場合の周波数特性を示した図。

【図２８】本発明に係る可動装置の基板保持部を積分要
素を用いて開ル−プ駆動した場合の周波数特性を示した
図。

【図２９】本発明に係る可動装置の主な振動モードを示
した模式図。

【図３０】本発明に係る可動装置に改良を加えた実施例
を示す平面図。

【図３１】図３０に示した可動装置のＡ−Ａ断面を示し
た断面図。

【図３２】固体微細粒子を分散させたゲル状体の内部構
造を模式的に示した図

【図３３】本発明に係る振動防止手段を用いたテーブル
装置の実施例を示した斜視図。

【図３４】本発明に係る振動防止手段を施したテーブル
装置の他の実施例を示す斜視図。

【図３５】本発明に係る可動装置を用いたテーブル装置
の実施例を示した平面図。

【図３６】本発明の可動装置についての実施例を示す斜
視図。

【図３７】本発明の可動装置についての実施例を示す平
面図。

【図３８】図３７に示した可動装置のＡ−Ａ断面を示す
断面図。

【図３９】図３６に示した可動装置のＢ−Ｂ断面を示す
断面図。

【図４０】図３６に示した可動装置の変形例を示した平
面図

【符号の説明】

１ ステージ ２ 可動装置 ３ 基板保持部 ４ａ，４ｂ 位置決め装置 ５ 基板 １０ 光学系 １１ 支持機構 １２ａ，１２ｂ アクチュエータ １３ａ，１３ｂ 位置検出装置 １５ 固定部 １６ 真空チャック ３００，３５０ 固体微細粒子を分散させたゲル状体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G12B 5/00 H01L 21/027 H01L 21/68

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定方向に変位可能な可動部材と、この可
   動部材の変位方向に対して略垂直方向に変位を発生させ
   る少なくとも一対の圧電素子と、この圧電素子で発生し
   た変位を前記可動部材に伝達する少なくとも一対のてこ
   部材と、前記一対の圧電素子を保持するとともに、前記
   可動部材及び前記てこ部材を一体に支持する固定部材と
   から構成されることを特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】前記てこ部材は、前記圧電素子の変位量を
   拡大もしくは縮小して前記可動部材に伝達することを特
   徴とする請求項１記載の位置決め装置。
3. 【請求項３】試料を保持する試料保持部と、この試料保
   持部を所定方向に変位可能に保持する可動部分及びこの
   可動部分を、支持機構を介して弾性的に支持する固定部
   分とからなる可動手段と、この可動手段の前記可動部分
   に請求項１記載の位置決め装置の前記可動部材を接続
   し、該可動手段の前記固定部分に該位置決め装置の前記
   固定部材を接続してなることを特徴とするテーブル装
   置。
4. 【請求項４】試料を保持する試料保持部と、この試料保
   持部を所定方向に変位可能に保持する可動部分及びこの
   可動部分を支持機構を介して弾性的に支持する固定部分
   とからなる複数の可動手段と、この複数の可動手段のそ
   れぞれについて、前記可動部分に請求項１記載の位置決
   め装置の前記可動部材を接続し、前記各固定部分に該位
   置決め装置の前記固定部材を接続してなるテーブル装置
   であって、前記位置決め装置の前記可動部材の変位量を
   それぞれ独立に調節可能な制御手段を有することを特徴
   とするテーブル装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、前記試料保持部の傾き情
   報及び所定方向変位量が入力され、前記傾き情報及び前
   記所定方向変位量をもとに、前記複数の可動手段のそれ
   ぞれに接続された可動部材の変位量の配分を決定し、前
   記可動部材に変位指令を出力する指令配分決定手段を備
   えることを特徴とする請求項４記載のテーブル装置。