JP4782710B2

JP4782710B2 - ステージ装置

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Publication number: JP4782710B2
Application number: JP2007040653A
Authority: JP
Inventors: 康夫南; 一弥日置
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: JP2007266585A

Description

本発明は、θテーブルの回動動作をより安定的かつ精密に行なえるように構成されたステージ装置に関する。

例えば、ステージ装置では、Ｙ方向に移動するＹステージと、Ｘ方向に移動するＸステージとを有し、Ｙステージが定盤上に固定された一対のＹ方向ガイドレールに沿って移動方向をガイドされ、ＸステージがＹステージに搭載されたＸ方向ガイドレールに沿って移動方向をガイドされる（例えば、特許文献１参照）。

また、半導体ウエハの移動に用いられるステージ装置では、Ｙステージの両端に設けられたスライダがリニアモータによりＹ方向に並進駆動され、かつＸステージ上にはウエハが載置されるθテーブルがθｚ方向に回動可能に支持されている。

この種のステージ装置では、対象物としてのウエハが搬送されてθテーブルに保持されると、ウエハの位置を高精度に位置決めするため、θテーブルをＺ軸回りのθｚ方向に回動動作させてウエハの位置を調整する位置決め制御を行なうように構成されている。
特開２００４−３１７４８５号公報

上記従来のステージ装置では、θテーブルを回動可能に支持する支持部において、θテーブルの荷重をすべてＸテーブルで受けているため、例えば、ガイドレールの歪みによりＹステージが回転した場合、摩擦力によりθテーブルも回転してしまい、θテーブルの回動位置を安定的かつ精密に制御することが難しいという問題があった。

そこで、本発明は、上述のような課題を解決したステージ装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面のステージ装置は、定盤上を移動するステージと、当該ステージと共に移動可能かつ当該ステージ上で回動可能なθテーブルとを有するステージ装置において、前記ステージと前記θテーブルとの間で垂直に起立するピボット軸と、前記ステージに対して前記θテーブルが回動可能となるように、前記ピボット軸と前記θテーブルとの間、又は、前記ステージと前記ピボット軸との間を軸支する軸受と、前記θテーブルを下面側から回転駆動するθリニアモータとを含む。

本発明の他の局面のステージ装置は、定盤上を移動するステージと、当該ステージと共に移動可能かつ当該ステージ上で回動可能なθテーブルとを有するステージ装置において、前記ステージの上面から垂直に起立するピボット軸と、前記ピボット軸と前記θテーブルとの間を軸支する軸受と、前記θテーブルを下面側から前記ステージに対して回転駆動するθリニアモータとを含む。

また、前記定盤又は前記ステージとの間で前記θテーブルを支持する支持手段をさらに備えてもよい。

また、前記支持手段は、前記θテーブルの下面から垂直に延在する複数の支柱と、前記複数の支柱の各々の下端に配設され、前記定盤上又は前記ステージ上を静圧浮上する複数のエアパッドとを含んでもよい。

また、前記支持手段は、前記定盤又は前記ステージから垂直上方に延在する複数の支柱と、該支柱の上端に配設され、前記θステージを静圧浮上させる複数のエアパッドとを含んでもよい。

また、前記軸受は、クロスローラベアリングで構成されてもよい。

また、前記θリニアモータの固定子は前記ステージ上に配設され、前記θリニアモータの可動子は前記θテーブルの下面に配設されてもよい。

また、前記ステージは、前記定盤上で当該ステージの上面を相直交する２軸方向に平行移動可能なＸＹステージであり、前記ＸＹステージは、Ｙ方向に移動するＹステージと、前記Ｙステージの上に搭載され、Ｘ方向に移動するＸステージとを含み、前記θ方向リニアモータの固定子は、前記Ｘステージの上に搭載されてもよい。

本発明によれば、軸受によりθテーブルを低負荷で回動させることができ、かつθリニアモータが非接触でθテーブルを下面側から駆動させることができるので、ステージの誤差がθテーブルに影響することを最小限に抑えることができるという特有の効果を奏する。

以下、本発明のステージ装置を適用した実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のステージ装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態１のステージ装置を示す正面図である。図３は、実施の形態１のステージ装置を示す平面図である。

図１乃至図３に示されるように、ステージ装置１０Ａは、例えば、半導体ウエハの製造工程に用いられる露光装置に組み込まれており、定盤２０と、定盤２０の平面上を移動するステージ３０と、ステージ３０上に搭載され、ワーク（図示せず）が載置されるθテーブル４０と、ステージ３０をＹ方向に移動させる一対のＹリニアモータ５０とを有する。

ステージ３０は、定盤２０の平面上に突出し、移動方向（Ｙ方向）に延在する一対のＹ方向ガイドレール２８に沿って平行移動する一対のスライダ３２と、定盤２０の平面上を空気圧により静圧浮上して移動する複数のエアパッド（「エアベアリング」とも呼ばれる）３４とを有する。なお、スライダ３２は、Ｙ方向ガイドレール２８の左右側面及び上面に対向するように逆Ｕ字状に形成されており、各対向面には空気圧により非接触となるエアパッド（図示せず）が設けられている。そのため、スライダ３２は、Ｙ方向ガイドレール２８に対して空気圧により静圧浮上して非接触でＹ方向に移動することができる。

ステージ３０は、Ｙ方向に移動するＹステージ３６と、Ｙ方向と直交するＸ方向に移動するＸステージ３８とを有する。Ｙステージ３６は、一対のＹ方向ガイドレール２８間に横架されており、その両端にはスライダ３２が結合されたＨ字状に形成されている。また、Ｘステージ３８は、スライダ３２間に設けられ、下面に複数のエアパッド３４が設けられている。そして、Ｘステージ３８は、上記Ｙステージ３６と共にＹ方向に移動し、かつＹステージ３６に沿ってＸ方向に移動するように設けられている。

θテーブル４０は、上方からみると四角形状に形成されており、その上面４２がワーク載置面（半導体用の露光装置の場合には、ウエハ載置面）となる。また、上面４２には、θテーブル４０のＹ方向位置を検出するレーザ干渉計（図示せず）からのレーザ光を反射するミラー４４が設けられている。

一対のＹリニアモータ５０は、定盤２０の左右外側に並設されており、Ｙ方向に延在形成されたマグネットヨーク（固定子）５２と、スライダ３２の外側面よりＸ方向に延在するコイルユニット（可動子）５４とから構成されている。マグネットヨーク５２は、正面からみるとコ字状に形成されており、内壁の上下面に複数の永久磁石が並設されている。また、マグネットヨーク５２は、支持部材５６によりスライダ３２が移動する高さ位置に支持されている。

そして、コイルユニット５４は、複数のコイルがＹ方向に連結されており、マグネットヨーク５２の磁石間に側方から挿入されている。そのため、コイルユニット５４は、コイルに通電されると、永久磁石に対する磁束を形成して、永久磁石に対するＹ方向の推力を得ることができる。また、コイルユニット５４は、スライダ３２の側面に結合されている。そのため、コイルユニット５４が得たＹ方向推力は、スライダ３２に付与され、Ｙステージ３６を駆動する。

さらに、ステージ装置１０Ａでは、θテーブル４０の下面から垂直に（すなわちθテーブル４０の下面から垂直下向きに）延在する４本の支柱６０と、各支柱６０の下端に設けられ、定盤２０の平面上を空気圧により静圧浮上して移動する複数のエアパッド（「エアベアリング」とも呼ばれる）７０とを備える構成になっている。そのため、支柱６０及びエアパッド７０は、θテーブル４０を直接支持しながら定盤２０上を移動することができる。よって、θテーブル４０は、Ｘステージ３８よりも大きい面積を有するにも拘わらず、Ｘステージ３８の輪郭よりも外側に配置された４本の支柱６０及び４個のエアパッド７０により定盤２０の上面を空気圧により静圧浮上して移動することができると共に、上面４２の平面精度（水平精度）を維持したままステージ３０と共に移動することができる。

また、θテーブル４０は、４本の支柱６０及び４個のエアパッド７０により四隅が支持されているので、回動する際にピボット軸８０を支点として揺動することを防止でき、上面４２の水平精度を維持することができる。

また、ステージ３０は、Ｘステージ３８の下面に配置された４個のエアパッド３４により定盤２０の各上面を空気圧により静圧浮上して移動するように支持されている。そのため、Ｘステージ３８とθテーブル４０とが互いに干渉せずに移動することができ、θテーブル４０は上面４２の平面精度を維持した状態のままＸステージ３８と共に一体に移動することができる。さらに、エアパッド３４、７０は、空気圧により定盤２０の平面に対して静圧浮上するため、非接触で移動することができ、Ｘステージ３８及びθテーブル４０を移動させる際の摩擦が極めて小さくなっており、その分移動時の推力も小さくて済む。

図４は、ステージ３０及びθテーブル４０の側断面を示す図である。図４に示されるように、Ｘステージ３８の上面からはピボット軸８０が垂直に起立している。このピボット軸８０は、図示しないネジによってＸステージ３８にネジ止めされることによって固定されている。

このピボット軸８０の上端には、軸受８２が取り付けられており、この軸受８２によって、θテーブル４０とピボット軸８０とが軸支され、θテーブル４０がθｚ方向に回動可能にされている。なお、θテーブル４０が回動可能な角度は、例えば、１／３６００度である。

この軸受８２は、その外輪がθテーブル４０の下面中央に設けられた凹部４０ａに嵌合するように設けられ、内輪はピボット軸８０の上端外周に嵌合されている。

また、軸受８２は、例えば、９０°のＶ溝の転動面に円筒ころがりスペーサがリテーナを介して交互に直交配列されたクロスローラベアリングよりなるため、ラジアル荷重（半径方向荷重）、アキシアル荷重（軸方向荷重）、モーメント荷重（ピッチング・ローリング・ヨーイングによる荷重）などのあらゆる方向の荷重を受けても円滑な回転を可能にする構成となっている。

従って、θテーブル４０は、ピボット軸８０と軸受８２とから構成されたピボット軸受構造により安定した状態に支持されている。また、軸受８２は、θテーブル４０の下面中心に設けられており、ピボット軸８０の軸心がθテーブル４０の回転中心と一致する。そして、ステージ３０を駆動するＹリニアモータ５０及び後述するＸリニアモータの推力は、ピボット軸８０及び軸受８２を介してθテーブル４０にも伝達される。

なお、以上では、ピボット軸８０の上端が軸受８２によりθテーブル４０と軸支される形態について説明したが、軸受８２の取り付け部位はこのような部位に限定されるものではない。例えば、ピボット軸８０をθテーブル４０の下面中心にネジ止め等により固着するとともに、軸受８２をＸステージ３８の上面側に設け、ピボット軸８０の下端とＸステージ３８とを軸受８２で軸支することにより、Ｘステージ３８に対してθテーブル４０を回動可能にしてもよい。

さらに、Ｘステージ３８とθテーブル４０との間には、θテーブル４０をθｚ方向に回動させる一対のθリニアモータ８４が設けられている。このθリニアモータ８４は、ピボット軸８０の近傍に配置され、Ｘステージ３８の上面に固定されたマグネットヨーク（固定子）８６と、θテーブル４０の下面に固定されコイルユニット（可動子）８８とから構成されている。マグネットヨーク８６は断面形状が逆Ｕ字状に形成されており、その対向する内面には永久磁石が取り付けられている。そして、コイルユニット８８は、マグネットヨーク８６の永久磁石間に非接触で挿入されている。

また、一対のθリニアモータ８４は、平行に設けられ、かつ上方からみるとピボット軸８０を中心に対称となる位置に設けられている。そのため、一対のθリニアモータ８４は、コイルユニット８８に通電することによりピボット軸８０を中心とする偶力を発生させてθテーブル４０を下面側からθｚ方向に回動させる。

その際、θテーブル４０は、ピボット軸８０の近傍に配置された一対のθリニアモータ８４からの推力によりピボット軸８０の軸回り（θｚ方向）に回動するため、軸受８２により低摩擦、低振動で回動することができる。また、θリニアモータ８４は非接触構造の駆動手段であるので、θテーブル４０を回動させる際に伝達経路による駆動力の損失や変動による影響を受けずにθテーブル４０を回動させることが可能になり、θテーブル４０の回動動作を安定的かつ精密に制御することができる。

従って、ステージ装置１０Ａでは、θテーブル４０を軸受８２により低負荷で回動させることができ、かつθリニアモータ８４が非接触でθテーブル４０を下面側から駆動させることができるので、ステージ３０の誤差がθテーブル４０に影響することを最小限に抑えることができる。

さらに、θテーブル４０は、前述した支柱６０の下端に設けられたエアパッド７０により定盤２０上を空気圧により静圧浮上して移動するように支持されているため、一対のθリニアモータ８４からの回転力が印加されると、軸受８２の回転抵抗のみが負荷となる低摩擦状態でθｚ方向に回動することができる。なお、θリニアモータ８４は、θテーブル４０の回動角度に応じてマグネットヨーク８６とコイルユニット８８とのθｚ方向の相対位置が変化するため、最大回動角度に応じた隙間がマグネットヨーク８６とコイルユニット８８との間に形成されており、マグネットヨーク８６とコイルユニット８８とが干渉しないように構成されている。

Ｘステージ３８の内部には、Ｙステージ３６が挿通される空間１２０が形成されており、この空間１２０には、Ｘステージ３８をＸ方向に駆動するＸリニアモータ１２４が設けられている。Ｙステージ３６は、両端にスライダ３２が設けられ、ガイド２８に沿ってガイドされて移動するため、Ｘステージ３８の内壁と非接触で移動する。

また、Ｙステージ３６は、Ｘステージ３８の内壁に対向するエアパッド１２２を支持する垂直部３６ａと、Ｘリニアモータ１２４が取り付けられた平面部３６ｂとを有する。エアパッド１２２は、空間１２０のＹ方向の内壁に空気圧を介して対向するため、Ｘステージ３８をＸ方向に移動させる際には、空間１２０の内壁がエアパッド１２２に非接触で移動することができる。また、Ｙステージ３６をＹ方向に移動させるときは、エアパッド１２２からの空気圧を介して空間１２０のＹ方向内壁を移動方向に押圧されてＸステージ３８をＹ方向に移動させるように構成されている。

Ｘリニアモータ１２４は、Ｘ方向に延在形成されたマグネットヨーク（固定子）１２６と、コイルユニット（可動子）１２８とから構成されている。マグネットヨーク１２６は、側面からみるとコ字状に形成されており、内壁の上下面に複数の永久磁石が並設されている。また、マグネットヨーク１２６は、Ｙステージ３６の平面部３６ｂに固定されており、コイルユニット１２８は、Ｘステージ３８の内壁に固定されたブラケット１３０に支持されている。

そして、コイルユニット１２８は、複数のコイルがＸ方向に配設されており、マグネットヨーク１２６の磁石間に前方から挿入されている。そのため、コイルユニット１２８は、コイルに通電されると、磁束を形成して、永久磁石に対するＸ方向の推力を得ることができる。また、コイルユニット１２８は、ブラケット１３０を介してＸステージ３８に結合されているため、コイルユニット１２８が得たＸ方向推力は、Ｘステージ３８に付与される。

従って、Ｘステージ３８は、Ｘリニアモータ１２４からの推力によりＸ方向に駆動される。そして、Ｘステージ３８上に搭載されたθテーブル４０は、Ｘリニアモータ１２４のＸ方向推力がピボット軸８０及び軸受８２を介して伝達されるため、Ｘステージ３８と共にＸ方向に移動する。

また、θテーブル４０を支持する支柱６０には、高さ調整を行なえるレベリング機構６２が設けられている。このレべリング機構６２は、４本の支柱６０の各々に設けられており、θテーブル４０の水平精度を維持するように個別に高さ調整が行なわれる。

また、Ｘステージ３８がＸ方向及びＹ方向に移動する際は、Ｘステージ３８上にピボット軸８０及び軸受８２を介して支持されたθテーブル４０もＸ方向及びＹ方向に移動し、かつ支柱６０の下端に設けられたエアパッド７０が定盤２０上を空気圧により静圧浮上して移動してθテーブル４０の水平精度を維持する。

従って、ステージ装置１０Ａでは、θテーブル４０をピボット軸８０の軸心を中心にθｚ方向に回動させるため、Ｘステージ３８のＸ方向及びＹ方向の移動位置に誤差が生じた場合でも、θテーブル４０の回動位置によって誤差が増大することが防止される。そのため、ステージ３０をＹ方向に移動した後にθテーブル４０をθｚ方向に回動させる場合でも、θテーブル４０の上面４２に設けられたミラー４４がレーザ干渉計からのレーザ光の照射位置からずれことが無く、レーザ干渉計により位置検出精度が低下することが防止される。また、ステージ装置１０Ａでは、例えば、露光装置に用いた場合に光学系に対するワーク（ウエハなど）位置がθテーブル４０の回動位置によってずれることが防止される。

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２のステージ装置を示す正面図である。図６は、実施の形態２のステージ装置の側断面を示す図である。なお、図５及び図６において、実施の形態１と同一の要素には同一符号を付してその説明を省略する。

図５及び図６に示されるように、実施の形態２のステージ装置１０Ｂは、θテーブル４０の下面から垂下方向に延在する４本の支柱６０と、各支柱６０の下端に設けられ、Ｘステージ３８上を空気圧により静圧浮上して移動する複数のエアパッド７０とを備える。そのため、支柱６０及びエアパッド７０は、θテーブル４０を直接支持しながらＸステージ３８上を移動することができる。よって、θテーブル４０は、４本の支柱６０及び４個のエアパッド７０によりＸステージ３８の上面を空気圧により静圧浮上して移動することができると共に、上面４２の平面精度（水平精度）を維持したままステージ３０と共に移動することができる。

本実施の形態のステージ装置によれば、支柱６０の全長（高さ方向の長さ）を短くできるので、Ｘステージ３８を移動させる際のθテーブル４０の安定性を高めることができる。

［変形例］
図７は、本実施の形態の変形例のステージ装置を示す正面図である。この変形例のステージ装置は、図５に示すステージ装置とは支柱６０とエアパッド７０の位置関係が上下逆である。具体的には、４本の支柱６０は、Ｘステージ３８に固着され、このＸステージ３８の上面から垂直に起立している。また、エアパッド７０は、各支柱６０の上端にそれぞれ配設され、θテーブル４０を静圧浮上させる。このように、支柱６０をＸステージ３８側に取り付け、その上端に配設されるエアパッド７０でθテーブル４０を静圧浮上させる構成でも、図５及び図６に示すステージ装置と同様に、θテーブル４０が回動する際に、ピボット軸８０を支点として揺動することを防止でき、その上面４２の水平精度を維持することができる。

［実施の形態３］
図８は実施の形態３のステージ装置を示す正面図である。図９は実施の形態３のステージ装置の側断面を示す図である。なお、図８及び図９において、上記実施の形態１，２と同一の要素には同一符号を付してその説明を省略する。

図８に示されるように、本実施の形態のステージ装置１０Ｃは、前述した実施の形態１と同様に、定盤２０より左右側方に離間した位置に一対のＹリニアモータ５０が設けられている。Ｙリニアモータ５０は、スライダ３２の側面から水平方向に延在するように取り付けられたコイルユニット５４が、側方からマグネットヨーク５２の磁石間に挿入されている。また、マグネットヨーク５２は、支持部材５６によりスライダ３２の側面に対向する高さ位置に支持されている。

従って、ステージ装置１０Ｂでは、Ｙリニアモータ５０の反力が支持部材５６を介して床面に伝播される。そのため、Ｙリニアモータ５０の反力がＹステージ３６及びＸステージ３８に伝わらないように構成されており、その分ステージ３０の位置制御の誤差が生じることが防止され、ステージ３０の回動位置を安定的かつ精密に制御することができる。

さらに、ステージ装置１０Ｃでは、前述した実施の形態１と同様に、各支柱６０の下端に設けられた複数のエアパッド７０がＸステージ３８上を静圧浮上して移動する構成になっている。そのため、支柱６０及びエアパッド７０は、θテーブル４０を支持しながらＸステージ３８上を移動することで、θテーブル４０の平面精度（水平精度）を維持したままステージ３０と共に移動する。

また、一対のθリニアモータ８４は、前述した実施の形態１と同様に、θテーブル４０の下方に設けられている。そして、θリニアモータ８４を構成するマグネットヨーク８６は、Ｘステージ３８上に起立した支持部９０に支持されている。また、コイルユニット８８は、Ｘステージ３８の下面から下方に突出している。なお、θリニアモータ８４は、後述するスライダ３２の側方に離間した床面上に起立するように設けられており、θリニアモータ８４がスライダ３２を移動させる際の振動の影響を受けないように構成されている。

また、一対のθリニアモータ８４は、上方からみるとピボット軸８０を中心に対称となる位置に平行に設けられているため、コイルユニット８８に通電することによりピボット軸８０を中心とする偶力を発生させてθテーブル４０を側面からθｚ方向に回動させる。

図８に示されるように、ステージ装置１０Ｃでは、前述した実施の形態１と同様に、各支柱６０の下端に設けられた複数のエアパッド７０がＸステージ３８上を静圧浮上して移動する構成になっている。そのため、支柱６０及びエアパッド７０は、θテーブル４０を直接支持しながらＸステージ３８上を移動することで、θテーブル４０の平面精度（水平精度）を維持したままステージ３０と共に移動する。

図８に示されるように、θテーブル４０とＸステージ３８との間には、高さ調整機構２００が設けられている。この高さ調整機構２００は、ピボット軸８０を有する支持プレート２１０と、支持プレート２１０の高さ位置を調整する一対のレベリングユニット２２０とを有する。

支持プレート２１０は、上面中央にピボット軸８０が一体的に起立しており、さらに、上面四隅にはθテーブル４０の下面に対向するエアパッド２１２が設けられている。そのため、θテーブル４０は、一対のθリニアモータ７４からの回転力(偶力)が印加されると、ピボット軸８０の軸心を回転中心としてθｚ方向に安定的に回動することができる。

前述したようにθリニアモータ８４は、垂直に設けられているので、マグネットヨーク８６に対してコイルユニット８８がＹ方向及び上方（Ｚ方向）に相対移動可能に設けられている。そのため、高さ調整機構２００によりθテーブル４０を昇降させる際は、θリニアモータ８４のマグネットヨーク８６とコイルユニット８８とが干渉せず、θリニアモータ８４がθテーブル４０の昇降動作を妨げないように設けられている。

図９に示されるように、レベリングユニット２２０は、エアパッド７０に支持された下部ブロック２３０と、支持プレート２１０の下面に吊下された上部ブロック２４０と、下部ブロック２３０と上部ブロック２４０との間に設けられたアクチュエータ２５０とから構成されている。下部ブロック２３０は、Ｙ方向に延在する向きで設けられており、下面にＸステージ３８上を静圧浮上して移動する複数のエアパッド７０が配置されている。

さらに、下部ブロック２３０の上部には、一対の傾斜部２３２と、凹部２３４とが設けられている。一対の傾斜部２３２は、それぞれ水平面に対して同一方向、かつ同一角度の傾斜面を有しており、図９においては左側が低く、右側が高くなるような傾斜方向に形成されている。

また、上部ブロック２４０の上部には、支持プレート２１０の下面に対して低摩擦で摺動する摺動部材２６０が設けられている。この摺動部材２６０は、高剛性で耐摩耗性が高く、低摩擦な部材であればよく、例えば、ステンレス鋼や表面にテフロン（登録商標）加工を施した硬度の高い金属で構成される。さらに、上部ブロック２４０の下部には、一対の傾斜部２４２と、凹部２４４とが設けられている。一対の傾斜部２４２は、それぞれ水平面に対して同一方向、かつ同一角度の傾斜面を有しており、かつ上記傾斜部２３２と平行となる傾斜方向に傾斜している。

また、上部ブロック２４０の各傾斜部２４２の内部には、上下方向（Ｚ方向）に貫通する貫通孔２４６が形成されており、この各貫通孔２４６の内部には傾斜部２３２より上方に起立した支柱２７０がそれぞれ挿通されている。そして、支柱２７０は、横断面形状が長方形（図中Ｚ軸方向に対する断面形状がＸ軸方向よりもＹ軸方向に長い長方形）に形成され、かつその上端は、支持プレート２１０の下面に対向しているが離間している。また、各貫通孔２４６は、その開口形状がＸ軸方向に短く、Ｙ軸方向に長い長方形状に形成されており、この貫通孔２４６に挿通される支柱２７０が貫通孔２４６に対してＹ軸方向にのみ相対移動可能に構成されている。ここで、支柱２７０は下部ブロック２３０に接続されており、一方、貫通孔２４６は上部ブロック２４０に形成されている。上部ブロック２４０は下部ブロック２３０に対してＹ軸方向に移動可能にされるため、実際には、支柱２７０に対して貫通孔２４６がＹ軸方向に移動することになる。この移動原理については後述する。

凹部２３４と凹部２４４との間に配置されたアクチュエータ２５０は、例えば、ボールネジ機構をモータで駆動することによりＹ方向の駆動力を発生させるように構成された駆動手段などからなり、左端ステー２５２が上部ブロック２４０に結合され、右端ステー２５４が下部ブロック２３０に結合されている。

さらに、傾斜部２３２と傾斜部２４２との間には、摺動抵抗を軽減する低摩擦部材２８０が介在している。この低摩擦部材２８０は、摺動部材２６０と同一材質で構成されてもよく、高剛性で耐摩耗性が高く、低摩擦な部材であればよく、例えば、ステンレス鋼や表面にテフロン（登録商標）加工を施した硬度の高い金属で構成される。

例えば、アクチュエータ２５０の駆動力が左端ステー２５２と右端ステー２５４とを互いに近接する方向に作用した場合には、上部ブロック２４０の傾斜部２４２が下部ブロック２３０の傾斜部２３２に対して右方に移動する。そのため、上部ブロック２４０は、下部ブロック２３０に対して傾斜部２３２,２４２の傾斜角度に応じて上昇し、支持プレート２１０及びθテーブル４０を上昇させる。

また、アクチュエータ２５０の駆動力が左端ステー２５２と右端ステー２５４とを互いに離間する方向に作用した場合には、上部ブロック２４０の傾斜部２４２が下部ブロック２３０の傾斜部２３２に対して左方に移動する。そのため、上部ブロック２４０は、下部ブロック２３０に対して傾斜部２３２,２４２の傾斜角度に応じて降下し、支持プレート２１０及びθテーブル４０を降下させる。

従って、ステージ装置１０Ｃでは、一対のθリニアモータ８４からの回転力(偶力)によりθテーブル４０をθｚ方向に回動させると共に、高さ調整機構２００のアクチュエータ２５０の駆動方向によってθテーブル４０を上昇又は降下させて高さ位置を調整することができる。

上記実施の形態では、ピボット軸８０の上端外周を軸受８２で軸承することによりθテーブル４０を回動可能に支持する構成を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、ピボット軸８０の上端の形状を円錐形状や半球形状に形成し、これらの先端形状に応じた軸受を設けてもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態のステージ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

本発明のステージ装置は、液晶パネルや半導体素子等の製造工程に利用可能である。

実施の形態１のステージ装置を示す斜視図である。実施の形態１のステージ装置を示す正面図である。実施の形態１のステージ装置を示す平面図である。実施の形態１のステージ装置のステージ及びθテーブルを側方から見た側断面を示す図である。実施の形態２のステージ装置を示す正面図である。実施の形態２のステージ装置の側断面を示す図である。実施の形態２の変形例のステージ装置を示す正面図である。実施の形態３のステージ装置を示す正面図である。実施の形態３のステージ装置を側方から見た側断面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃステージ装置
２０定盤
２８Ｙ方向ガイドレール
３０ステージ
３２スライダ
３４、７０エアパッド
３６Ｙステージ
３８Ｘステージ
４０ θテーブル
５０Ｙリニアモータ
６０支柱
８０ピボット軸
８２軸受
８４ θリニアモータ
８６マグネットヨーク
８８コイルユニット
１２２Ｘガイドレール
１２４Ｘリニアモータ

Claims

定盤上を移動するステージと、当該ステージと共に移動可能かつ当該ステージ上で回動可能な四角形状のθテーブルとを有するステージ装置において、
前記ステージと前記θテーブルとの間で垂直に起立するピボット軸と、
前記ステージに対して前記θテーブルが回動可能となるように、前記ピボット軸と前記θテーブルとの間、又は、前記ステージと前記ピボット軸との間を軸支する軸受と、
前記θテーブルを下面側から回転駆動するθリニアモータと、
前記θテーブルの下面と前記定盤又は前記ステージとの間に垂直に延在する四本の支柱であり、前記θテーブルの四隅の各々を支持して前記ピボット軸を支点とした前記θテーブルの揺動を防止し前記θテーブルの水平精度を維持する四本の支柱と、
前記四本の支柱の各々の端部に配設されるエアパッドと、
を含むステージ装置。
定盤上を移動するステージと、当該ステージと共に移動可能かつ当該ステージ上で回動可能な四角形状のθテーブルとを有するステージ装置において、
前記ステージの上面から垂直に起立するピボット軸と、
前記ピボット軸と前記θテーブルとの間を軸支する軸受と、
前記θテーブルを下面側から前記ステージに対して回転駆動するθリニアモータと、
前記θテーブルの下面と前記定盤又は前記ステージとの間に垂直に延在する四本の支柱であり、前記θテーブルの四隅の各々を支持して前記ピボット軸を支点とした前記θテーブルの揺動を防止し前記θテーブルの水平精度を維持する四本の支柱と、
前記四本の支柱の各々の端部に配設されるエアパッドと、
を含むステージ装置。
前記四本の支柱は、前記θテーブルの下面から垂直に延在し、
前記エアパッドは、前記四本の支柱の各々の下端に配設され、前記定盤上又は前記ステージ上を静圧浮上する、
請求項１又は２に記載のステージ装置。
前記四本の支柱は、前記定盤又は前記ステージから垂直上方に延在し、
前記エアパッドは、前記四本の支柱の各々の上端に配設され、前記θステージを静圧浮上させる、
請求項１又は２に記載のステージ装置。
前記軸受は、クロスローラベアリングで構成される、請求項１乃至４のいずれかの項に記載のステージ装置。
前記θリニアモータの固定子は前記ステージ上に配設され、
前記θリニアモータの可動子は前記θテーブルの下面に配設される、請求項１乃至５のいずれかの項に記載のステージ装置。
前記ステージは、前記定盤上で当該ステージの上面を相直交する２軸方向に平行移動可能なＸＹステージであり、
前記ＸＹステージは、
Ｙ方向に移動するＹステージと、
前記Ｙステージの上に搭載され、Ｘ方向に移動するＸステージと、
を含み、前記θリニアモータの固定子は、前記Ｘステージの上に搭載される、請求項６に記載のステージ装置。