JP5370580B2 - ステージ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ステージ装置に関し、特に、リニアモータにより試料を水平面内の所定方向に移動させるステージ装置に関する。
従来、リニアモータにより試料を水平面内の所定方向に移動させるステージ装置が知られている。このようなリニアモータにより試料を水平面内の所定方向に移動させるステージ装置は、たとえば、特開２００１−１０２２７９号公報に開示されている。
特開２００１−１０２２７９号公報には、レチクル（試料）を保持し、水平面内で微小駆動されるレチクル微動ステージ（可動テーブル）と、レチクル微動ステージの下方に配置されたレチクル粗動ステージとを備えたレチクルステージ（ステージ装置）が開示されている。このレチクル粗動ステージは、水平面内のＹ軸方向にレチクル微動ステージよりも大きい移動量で駆動される。また、特開２００１−１０２２７９号公報のレチクルステージでは、レチクル粗動ステージをＹ軸方向に駆動するための一対のリニアモータが設けられている。この一対のリニアモータは、レチクル粗動ステージを挟むようにレチクル粗動ステージの外側に配置されている。
特開２００１−１０２２７９号公報
しかしながら、特開２００１−１０２２７９号公報では、レチクル（試料）を水平面内のＹ軸方向に移動するためのリニアモータがレチクル粗動ステージを挟むようにレチクル粗動ステージの外側に配置されているので、レチクル粗動ステージの配置スペースの外側にリニアモータの配置スペースが必要になり、その分、レチクルステージ（ステージ装置）が大型化してしまうという不都合がある。このため、特開２００１−１０２２７９号公報では、ステージ装置（レチクルステージ）の小型化を図ることが困難であるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、小型化を図ることが可能な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および発明の効果
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるステージ装置は、試料を保持するための可動テーブルと、浮上ユニット可動子と浮上ユニット固定子とを含み、可動テーブルを少なくとも鉛直方向に動作させるための浮上ユニットと、可動テーブルの内側に配置されたリニアモータ可動子と可動テーブルの内側に配置されたリニアモータ固定子とを含み、可動テーブルを水平面内の第１水平方向に動作させるためのリニアモータとを備える。
この発明の一の局面によるステージ装置では、上記のように、可動テーブルを水平面内の第１水平方向に動作させるためのリニアモータを設けるとともに、そのリニアモータのリニアモータ可動子とリニアモータ固定子とを可動テーブルの内側に配置することによって、リニアモータ可動子およびリニアモータ固定子が可動テーブルの外側に配置される場合とは異なり、可動テーブルの配置スペースの外側にリニアモータの配置スペースを設ける必要がないので、その分、ステージ装置の水平方向の外形寸法を小さくすることができる。その結果、ステージ装置の小型化を図ることができる。
本発明の第１実施形態によるステージ装置を備える磁気浮上テーブル装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるステージ装置を備える磁気浮上テーブル装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるステージ装置の可動テーブルを示す斜視図である。 図２の３００−３００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態によるステージ装置の可動テーブルを示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるステージ装置を示す平面図である。 本発明の第２実施形態によるステージ装置の浮上補助機構の構成を説明するための概略図である。 本発明の第２実施形態によるステージ装置の浮上補助機構の動作を説明するための概略図である。 図８の４００−４００線に沿った断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるステージ装置１を備える磁気浮上テーブル装置１００の構造について説明する。
磁気浮上テーブル装置１００は、半導体基板に回路パターンを現像する露光装置に用いられるものである。また、磁気浮上テーブル装置１００は、図１および図２に示すように、ステージ装置１と、ステージ装置１を支持するステージ装置用除振台２と、レーザ干渉計用除振台３とを備えている。
ステージ装置１は、図１、図２および図４に示すように、可動テーブル１１と、可動テーブル１１のＸ方向およびＹ方向を取り囲むステージ固定部１２と、可動テーブル１１の上方（Ｚ１方向）に設けられた固定フレーム１３とを含んでいる。また、ステージ装置１は、図４に示すように、可動テーブル１１をＸ方向およびＺ方向に動作させる機能を有する磁気浮上ユニット１４と、可動テーブル１１をＹ方向に動作させる機能を有するリニアモータ１５とをさらに含んでいる。また、ステージ装置１は、ステージ装置用除振台２の上面上に配置されている。なお、ステージ固定部１２は、本発明の「固定子支持部材」の一例であり、磁気浮上ユニット１４は、本発明の「浮上ユニット」の一例である。
可動テーブル１１は、回路パターンを転写するためのマスク（フォトマスク）１６（図４参照）を下面に保持する機能を有している。また、可動テーブル１１は、後述するように、水平面内のＸ方向、水平面内のＸ方向に直交するＹ方向、鉛直方向（Ｚ方向）、Ｘ軸回り方向（θｘ）、Ｙ軸回り方向（θｙ）およびＺ軸回り方向（θｚ）の６方向に動作可能に構成されている。すなわち、可動テーブル１１は、６自由度で制御可能に構成されている。これにより、可動テーブル１１の下面に保持されるマスク１６を６自由度で移動させることが可能となる。なお、マスク１６は、本発明の「試料」の一例である。
また、可動テーブル１１は、図３および図４に示すように、Ｙ方向から見て、Ｘ方向に延びる水平仕切り部１１１と、水平仕切り部１１１のＸ方向の中央部で水平仕切り部１１１に直交する鉛直仕切り部１１２とを有している。また、水平仕切り部１１１のＸ方向の両端部には、一対の側壁部１１３が設けられている。また、一対の側壁部１１３の下部の外側表面には、それぞれ、Ｘ方向の外側に突出するフランジ部１１４が形成されている。また、水平仕切り部１１１、鉛直仕切り部１１２、側壁部１１３およびフランジ部１１４は、軽量で比剛性が高いセラミック部材からなり、互いに一体的に形成されている。また、水平仕切り部１１１、鉛直仕切り部１１２、側壁部１１３およびフランジ部１１４により、本発明の可動部メインフレームが構成されている。なお、フランジ部１１４は、本発明の「突出部」の一例である。
水平仕切り部１１１は、図３に示すように、水平に配置された平板形状を有している。また、水平仕切り部１１１は、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、鉛直仕切り部１１２は、鉛直に配置された平板形状を有している。また、鉛直仕切り部１１２は、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２は、図３および図４に示すように、Ｙ方向から見て、互いに中央部で直交するように配置されている。また、可動テーブル１１は、後述するように、水平仕切り部１１１と鉛直仕切り部１１２との交点部分に重心が位置するように構成されている。
一対の側壁部１１３は、図３および図４に示すように、鉛直に配置された平板形状を有し、鉛直仕切り部１１２に対して平行に配置されている。また、一対の側壁部１１３は、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、図３に示すように、側壁部１１３には、複数の開口部１１３ａが形成されている。これにより、側壁部１１３を軽量にして可動テーブル１１の軽量化を図ることができる。また、一対の側壁部１１３には、Ｘ方向から見て、Ｙ方向の両端部に、上部が外側斜め下方に傾斜する傾斜部１１３ｂが設けられている。
フランジ部１１４は、図３および図５に示すように、一対の側壁部１１３のそれぞれに２つずつ設けられている。すなわち、Ｘ１方向の側壁部１１３の外側表面（Ｘ１方向側の表面）に、Ｘ１方向側に突出する２つのフランジ部１１４が設けられ、Ｘ２方向の側壁部１１３の外側表面（Ｘ２方向側の表面）に、Ｘ２方向側に突出する２つのフランジ部１１４が設けられている。また、Ｘ１方向（Ｘ２方向）の２つのフランジ部１１４は、Ｘ１方向（Ｘ２方向）の側壁部１１３のＹ方向の両端部近傍に配置されている。また、４つのフランジ部１１４は、図４に示すように、側壁部１１３の下部に設けられている。具体的には、４つのフランジ部１１４の上面１１４ａ（Ｚ１方向の表面）は、水平に形成されており、鉛直方向（Ｚ方向）において、可動テーブル１１の重心が位置する水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２の交点部分と略同一の高さに配置されている。また、フランジ部１１４は、外側から根元部に向かって徐々に鉛直方向の高さが大きくなる形状を有している。つまり、フランジ部１１４の下面１１４ｂは、外側から根元部に向かって斜め下方に傾斜する傾斜面形状に形成されている。これにより、フランジ部１１４の付け根部近傍の断面剛性を高めることができるので、フランジ部１１４が鉛直方向に撓んでしまうのを抑制することができる。
また、図４に示すように、鉛直仕切り部１１２および一対の側壁部１１３の下側には、下側フレーム１１５が設けられ、鉛直仕切り部１１２および一対の側壁部１１３の上側には、上側フレーム１１６が設けられている。下側フレーム１１５は、鉛直仕切り部１１２および一対の側壁部１１３の下面（Ｚ２方向の表面）に当接するように図示しないボルトにより取り付けられている。また、上側フレーム１１６は、鉛直仕切り部１１２および一対の側壁部１１３の上面（Ｚ１方向の表面）に当接するように図示しないボルトにより取り付けられている。また、下側フレーム１１５および上側フレーム１１６は、セラミック部材により構成されている。また、下側フレーム１１５および上側フレーム１１６は、水平に配置された平板形状を有している。また、下側フレーム１１５および上側フレーム１１６は、Ｙ方向に延びるように形成されており、Ｙ方向において水平仕切り部１１１よりも短い長さを有している。また、下側フレーム１１５の下面（Ｚ２方向の表面）には、図４に示すように、平板形状のマスク１６が静電チャックにより保持されている。また、上側フレーム１１６の上面（Ｚ１方向の表面）には、図３〜図５に示すように、可動テーブル１１の重心位置が水平仕切り部１１１と鉛直仕切り部１１２との交点部分に位置するように微調整するための調整ウェイト１１６ａが取り付けられている。
また、下側フレーム１１５、上側フレーム１１６および一対の側壁部１１３により、水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２を枠状に取り囲む枠状部が構成されている。また、下側フレーム１１５、上側フレーム１１６および一対の側壁部１１３で取り囲まれた空間は、リニアモータ１５を配置するように構成されており、水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２により４つの格子状のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに分割されている。すなわち、可動テーブル１１の内部には、リニアモータ１５を配置するための４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄが形成されている。
ステージ固定部１２は、図１および図２に示すように、平面的に見て、可動テーブル１１の周囲を取り囲むように枠形状に形成されている。また、ステージ固定部１２は、図４に示すように、可動テーブル１１のＸ方向の両側に配置された側面部１２１と、側面部１２１の上側に配置された平坦な２つの上面部１２２と、可動テーブル１１のＹ１方向に配置された前面部１２３（図１および図２参照）と、可動テーブル１１のＹ２方向に配置された後面部１２４（図１および図２参照）とを有している。側面部１２１は、図１に示すように、鉛直に配置された平板形状を有し、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、２つの上面部１２２は、図１、図２および図４に示すように、水平に配置された平板形状を有し、Ｘ方向に所定の間隔を隔ててＹ方向に延びるように形成されている。また、２つの上面部１２２は、図４に示すように、可動テーブル１１のフランジ部１１４の上方において、平面的に見てフランジ部１１４に重なるように配置されている。また、前面部１２３および後面部１２４は、鉛直に配置された平板形状を有し、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、ステージ固定部１２は、可動テーブル１１が動作する際の反力の影響がステージ装置用除振台２に伝達するのを防止するためのカウンタマス機能を有している。
固定フレーム１３は、図１および図２に示すように、Ｙ１方向側から順に、第１固定フレーム１３１、第２固定フレーム１３２、第３固定フレーム１３３および第４固定フレーム１３４の４本のフレームを有している。また、各固定フレーム１３１〜１３４は、図４に示すように、可動テーブル１１を跨ぐように配置されている。具体的には、各固定フレーム１３１〜１３４は、可動テーブル１１のＸ方向の両側に配置された上面部１２２の上面（Ｚ１方向の表面）に固定的に取り付けられている。また、各固定フレーム１３１〜１３４は、鉛直に配置される平板形状を有するとともに、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、最もＹ１方向側に配置された第１固定フレーム１３１は、可動テーブル１１のＹ１方向の可動限界位置の近傍に配置されている。また、最もＹ２方向側に配置された第４固定フレーム１３４は、可動テーブル１１のＹ２方向の可動限界位置の近傍に配置されている。
磁気浮上ユニット１４は、浮上ユニット可動子１４１および浮上ユニット固定子１４２により構成されている。また、浮上ユニット可動子１４１は、図３および図５に示すように、４つのフランジ部１１４の上面１１４ａ上に設置されている。また、浮上ユニット可動子１４１は、複数の永久磁石により構成されている。また、浮上ユニット固定子１４２は、図４に示すように、可動テーブル１１の両側に配置された上面部１２２の下面（Ｚ２方向の表面）にＹ方向に延びるように取り付けられている。また、浮上ユニット固定子１４２は、図示しないＸ方向駆動用コイルおよびＺ方向駆動用コイルの２種類のコイルにより構成されている。これにより、磁気浮上ユニット１４は、Ｘ方向およびＺ方向の２軸の推力を発生させることが可能である。また、浮上ユニット可動子１４１は、鉛直方向（Ｚ方向）において、磁気浮上ユニット１４のＸ方向の推力の作用中心位置が可動テーブル１１の重心と同一の高さ位置になるように配置されている。また、磁気浮上ユニット１４は、平面的に見て（Ｚ方向から見て）、可動テーブル１１の重心を取り囲むように４つ配置されている。
また、磁気浮上ユニット１４は、各浮上ユニット可動子１４１のＸ方向の推力を制御することによって、可動テーブル１１をＸ方向およびＺ軸回り方向（θｚ）に動作させることが可能である。さらに、磁気浮上ユニット１４は、各浮上ユニット可動子１４１のＺ方向の推力を制御することによって、可動テーブル１１をＺ方向、Ｘ軸回り方向（θｘ）およびＹ軸回り方向（θｙ）に動作させることが可能である。なお、磁気浮上ユニット１４としては、特許文献ＷＯ２００９／１２８３２１Ａ１に記載された多自由度アクチュエータなどを用いることが可能である。
リニアモータユニット１５は、可動テーブル１１をＹ方向に動作させるために設けられている。また、リニアモータユニット１５は、図４に示すように、４つのリニアモータ１５１、１５２、１５３および１５４により構成されている。各リニアモータ１５１〜１５４は、上下（Ｚ方向）に２段、Ｘ方向に２列に配置され、可動テーブル１１の内部の格子状の４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに設けられている。
具体的には、図４に示すように、リニアモータ１５１は、４つの格子状のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄのうち、水平仕切り部１１１よりも上側（Ｚ１方向側）で鉛直仕切り部１１２よりもＸ１方向側のモータ設置空間１１ａに配置されている。また、リニアモータ１５２は、水平仕切り部１１１よりも上側（Ｚ１方向側）で鉛直仕切り部１１２よりもＸ２方向側のモータ設置空間１１ｂに配置されている。また、リニアモータ１５３は、水平仕切り部１１１よりも下側（Ｚ２方向側）で鉛直仕切り部１１２よりもＸ１方向側のモータ設置空間１１ｃに配置されている。また、リニアモータ１５４は、水平仕切り部１１１よりも下側（Ｚ２方向側）で鉛直仕切り部１１２よりもＸ２方向側のモータ設置空間１１ｄに配置されている。すなわち、リニアモータ１５１〜１５４は、水平仕切り部１１１と鉛直仕切り部１１２との交点部分に位置する可動テーブル１１の重心を取り囲むように配置されている。さらに、リニアモータ１５１〜１５４は、可動テーブル１１の重心を中心とする中心対称になるように配置されている。これにより、リニアモータ１５１〜１５４のＹ方向の推力の作用中心位置が、鉛直方向（Ｚ方向）において可動テーブル１１の重心と同一の高さ位置となっている。
次に、各リニアモータ１５１、１５２、１５３および１５４の具体的な構成について説明する。各リニアモータ１５１、１５２、１５３および１５４は、それぞれ、コイルからなるリニアモータ固定子１５１ａ、１５２ａ、１５３ａおよび１５４ａを有している。また、各リニアモータ１５１、１５２、１５３および１５４は、それぞれ、永久磁石からなる上側リニアモータ可動子１５１ｂ、１５２ｂ、１５３ｂおよび１５４ｂと、永久磁石からなる下側リニアモータ可動子１５１ｃ、１５２ｃ、１５３ｃおよび１５４ｃとをさらに有している。
なお、リニアモータ１５１、１５２、１５３および１５４は、それぞれ、本発明の「第１リニアモータ」、「第２リニアモータ」、「第３リニアモータ」および「第４リニアモータ」の一例である。また、リニアモータ固定子１５１ａ、１５２ａ、１５３ａおよび１５４ａは、それぞれ、本発明の「第１リニアモータ固定子」、「第２リニアモータ固定子」、「第３リニアモータ固定子」および「第４リニアモータ固定子」の一例である。また、上側リニアモータ可動子１５１ｂ、１５２ｂ、１５３ｂおよび１５４ｂは、それぞれ、本発明の「第５リニアモータ可動子」、「第６リニアモータ可動子」、「第３リニアモータ可動子」および「第４リニアモータ可動子」の一例である。また、下側リニアモータ可動子１５１ｃ、１５２ｃ、１５３ｃおよび１５４ｃは、それぞれ、本発明の「第１リニアモータ可動子」、「第２リニアモータ可動子」、「第７リニアモータ可動子」および「第８リニアモータ可動子」の一例である。
リニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａは、Ｙ方向に延びるように構成されている。また、各リニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａは、図４に示すように、各々が配置される格子状のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄの略中央部を通って可動テーブル１１を貫通するように配置されている。具体的には、図６に示すように、各リニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａは、Ｙ１方向の端部が可動テーブル１１の外側においてステージ固定部１２の前面部１２３により支持されるとともに、Ｙ２方向の端部が可動テーブル１１の外側においてステージ固定部１２の後面部１２４により支持されている。
上側リニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂおよび下側リニアモータ可動子１５１ｃ〜１５４ｃは、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、リニアモータ１５１の下側リニアモータ可動子１５１ｃおよびリニアモータ１５２の下側リニアモータ可動子１５２ｃは、それぞれ、リニアモータ固定子１５１ａおよび１５２ａの下面に対向するように水平仕切り部１１１の上面にヨーク１５５を介して設置されている。また、リニアモータ１５１の上側リニアモータ可動子１５１ｂおよびリニアモータ１５２の上側リニアモータ可動子１５２ｂは、それぞれ、リニアモータ固定子１５１ａおよび１５２ａの上面に対向するように上側フレーム１１６の下面にヨーク１５５を介して設置されている。
また、リニアモータ１５３および１５４は、リニアモータ１５１および１５２と同様の構成を有している。具体的には、リニアモータ１５３の上側リニアモータ可動子１５３ｂおよびリニアモータ１５４の上側リニアモータ可動子１５４ｂは、それぞれ、リニアモータ固定子１５３ａおよび１５４ａの上面に対向するように水平仕切り部１１１の下面にヨーク１５５を介して設置されている。また、リニアモータ１５３の下側リニアモータ可動子１５３ｃおよびリニアモータ１５４の下側リニアモータ可動子１５４ｃは、それぞれ、リニアモータ固定子１５３ａおよび１５４ａの下面に対向するように下側フレーム１１５の上面にヨーク１５５を介して設置されている。
また、第１実施形態では、可動テーブル１１の動作状態を複数のセンサおよびレーザ干渉計システム１８により検知可能に構成されている。次に、可動テーブル１１の動作状態を検知する複数のセンサおよびレーザ干渉計システム１８について説明する。
ステージ固定部１２のＸ２方向側の上面部１２２の上面上には、図４および図６に示すように、２つのＸ方向ギャップセンサ１７１ａが設けられている。Ｘ方向ギャップセンサ１７１ａは、小型の渦電流式センサである。また、図３〜図６に示すように、可動テーブル１１の上側フレーム１１６の上面上には、金属製のＸ方向ターゲット１７１ｂが取り付けられている。Ｘ方向ターゲット１７１ｂは、Ｌ字形状の断面を有し、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、Ｘ方向ターゲット１７１ｂは、上側フレーム１１６のＸ２方向側の縁部に沿って配置されている。また、Ｘ方向ターゲット１７１ｂは、水平部の下面が上側フレーム１１６の上面に当接するように取り付けられ、鉛直部のＸ２方向側の表面が２つのＸ方向ギャップセンサ１７１ａに対向するように構成されている。すなわち、Ｘ方向ターゲット１７１ｂの鉛直部のＸ２方向側の表面がＸ方向ギャップセンサ１７１ａによる検知の基準面となる。このＸ方向ギャップセンサ１７１ａおよびＸ方向ターゲット１７１ｂにより、可動テーブル１１のＸ方向の変位が検知される。
また、ステージ固定部１２のＸ１方向側の上面部１２２の上面上には、図４および図６に示すように、Ｙ方向センサヘッド１７２ａが設けられている。Ｙ方向センサヘッド１７２ａは、リニアスケール用である。また、図３〜図６に示すように、可動テーブル１１の上側フレーム１１６の上面上には、リニアスケールターゲット１７２ｂが取り付けられている。リニアスケールターゲット１７２ｂは、Ｌ字形状の断面を有し、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、リニアスケールターゲット１７２ｂは、Ｘ方向ターゲット１７１ｂよりも重量が大きくなっている。また、リニアスケールターゲット１７２ｂは、上側フレーム１１６のＸ１方向側の縁部に沿って配置されている。また、リニアスケールターゲット１７２ｂは、水平部の下面が上側フレーム１１６の上面に当接するように取り付けられ、鉛直部のＸ１方向側の表面がＹ方向センサヘッド１７２ａに対向するように構成されている。このＹ方向センサヘッド１７２ａおよびリニアスケールターゲット１７２ｂにより、可動テーブル１１のＹ方向の変位が検知される。
また、第２固定フレーム１３２のＹ２方向側の表面には、図４および図６に示すように、Ｚ方向ギャップセンサ１７３ａが設けられている。また、第３固定フレーム１３３のＹ１方向側の表面には、図６に示すように、２つのＺ方向ギャップセンサ１７３ａが設けられている。また、図３、図５および図６に示すように、可動テーブル１１の上側フレーム１１６の上面上には、２つのＺ方向ターゲット１７３ｂが取り付けられている。２つのＺ方向ターゲット１７３ｂは、Ｘ方向に所定の間隔を隔ててＹ方向に延びるように平行に配置されている。また、Ｚ方向ターゲット１７３ｂは、Ｚ方向ギャップセンサ１７３ａの下方に配置されている。すなわち、Ｚ方向ターゲット１７３ｂの上面がＺ方向ギャップセンサ１７３ａによる検知の基準面となる。このＺ方向ギャップセンサ１７３ａおよびＺ方向ターゲット１７３ｂにより、可動テーブル１１のＺ方向の変位が検知される。
また、図６に示すように、第１固定フレーム１３１のＹ２方向側の表面および第４固定フレーム１３４のＹ１方向側の表面には、リミットセンサ１７４ａが取り付けられている。第１固定フレーム１３１のリミットセンサ１７４ａは、可動テーブル１１のＹ１方向側の可動限界位置を検知するために設けられている。また、第４固定フレーム１３４のリミットセンサ１７４ａは、可動テーブル１１のＹ２方向側の可動限界位置を検知するために設けられている。また、リミットセンサ１７４ａは、レーザ透過式のセンサである。また、リミットセンサ１７４ａは、図４に示すように、Ｙ方向から見て、Ｕ字形状の断面を有し、Ｘ方向ターゲット１７１ｂの鉛直部を跨ぐ位置に配置されている。また、第１固定フレーム１３１（第４固定フレーム１３４）のリミットセンサ１７４ａは、可動テーブル１１がＹ１方向（Ｙ２方向）の可動限界位置に到達した場合に、Ｘ方向ターゲット１７１ｂの鉛直部がリミットセンサ１７４ａの内側に配置されてレーザ光が遮蔽されるように構成されている。これにより、可動テーブル１１がＹ方向の可動限界位置に到達したことを検知することが可能となる。また、Ｘ方向ギャップセンサ１７１ａのＸ方向ターゲット１７１ｂをレーザ光の遮蔽部材として用いることによって、リミットセンサ１７４ａの遮蔽部材を別途設ける必要がないので、部品点数が増加するのを抑制することができる。これにより、可動テーブル１１の重量が大きくなってしまうのを抑制することができる。
また、図１〜図３に示すように、レーザ干渉計システム１８は、レーザ照射装置１８１と、レーザ干渉計１８２と、ＸＺ方向反射ミラー１８３（図３参照）と、Ｙ方向反射ミラー１８４（図３参照）とにより構成されている。また、レーザ干渉計システム１８は、上記のＸ方向ギャップセンサ１７１ａ、Ｙ方向センサヘッド１７２ａおよびＺ方向ギャップセンサ１７３ａによる変位の検知精度よりも高い精度で可動テーブル１１の変位を検知することが可能である。このため、第１実施形態では、可動テーブル１１を露光開始位置まで移動させる際には、Ｘ方向ギャップセンサ１７１ａ、Ｙ方向センサヘッド１７２ａおよびＺ方向ギャップセンサ１７３ａにより可動テーブル１１の変位を検知し、露光中においては、レーザ干渉計システム１８により可動テーブル１１の変位を検知するように構成されている。また、レーザ干渉計システム１８は、可動テーブル１１のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の変位を検知することが可能に構成されている。
レーザ照射装置１８１は、図１の２点鎖線で示すような経路を進むレーザ光を出射する機能を有している。また、レーザ干渉計１８２は、Ｘ方向干渉計１８２ａ、Ｙ方向干渉計１８２ｂおよびＺ方向干渉計１８２ｃを含んでいる。Ｘ方向干渉計１８２ａは、図１の２点鎖線で示したように、Ｘ１方向に向かってレーザ光を照射することにより、可動テーブル１１に取り付けられたＸＺ方向反射ミラー１８３（図３および図４参照）のＸ２方向側の表面にレーザ光を照射してＸ方向の変位を検知するように構成されている。また、Ｙ方向干渉計１８２ｂは、図１の２点鎖線で示したように、Ｙ２方向に向かってレーザ光を照射することにより、可動テーブル１１に取り付けられたＹ方向反射ミラー１８４（図３および図４参照）のＹ１方向側の表面にレーザ光を照射してＹ方向の変位を検知するように構成されている。また、Ｚ方向干渉計１８２ｃは、図１の２点鎖線で示したように、Ｘ１方向に向かってレーザ光を照射することにより、図示しないレーザ光をＺ１方向へ反射するミラーを介して可動テーブル１１に取り付けられたＸＺ方向反射ミラー１８３（図３および図４参照）のＺ２方向側の表面にレーザ光を照射してＺ方向の変位を検知するように構成されている。また、レーザ干渉計１８２（１８２ａ〜１８２ｃ）は、図１に示すように、ステージ装置１の外側から可動テーブル１１にレーザ光を照射するように構成されている。レーザ照射装置１８１およびレーザ干渉計１８２は、ステージ装置１を支持するステージ装置用除振台２とは別個に設けられたレーザ干渉計用除振台３に設置されている。すなわち、レーザ照射装置１８１およびレーザ干渉計１８２（１８２ａ〜１８２ｃ）には、ステージ装置１から振動が伝達されないように構成されている。これにより、より高精度の変位測定が可能となる。
また、ＸＺ方向反射ミラー１８３は、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、ＸＺ方向反射ミラー１８３は、図３〜図５に示すように、可動テーブル１１のＸ２方向側の側壁部１１３の外側に設けられている。また、ＸＺ方向反射ミラー１８３は、水平仕切り部１１１の鉛直方向（Ｚ方向）の中心高さよりも低い位置に配置されている。これに対して、第１実施形態では、上記のとおり、Ｘ方向ターゲット１７１ｂよりも重量が大きいリニアスケールターゲット１７２ｂをＸ１方向側に配置するとともに、Ｘ方向ターゲット１７１ｂおよびリニアスケールターゲット１７２ｂを水平仕切り部１１１よりも高い位置に配置している。これにより、Ｘ方向およびＺ方向の重量バランスが一方に極端に偏ってしまうのを抑制することができるので、可動テーブル１１の重心位置を水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２の交点部分に配置させ易くなる。
また、Ｙ方向反射ミラー１８４は、図３〜図６に示すように、可動テーブル１１の水平仕切り部１１１のＹ１方向の端部に取り付けられている。また、Ｙ方向反射ミラー１８４は、水平仕切り部１１１のＸ方向の中央部に配置されている。すなわち、Ｙ方向反射ミラー１８４は、Ｙ方向から見て、水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２の交点部分に位置する可動テーブル１１の重心に重なる位置に配置されている。
また、ステージ装置１には、図４に示すように、可動テーブル１１のＸ方向およびＺ方向の動作範囲を制限するためのストッパ機能部１９が設けられている。具体的には、ストッパ機能部１９は、可動テーブル１１に取り付けられるストッパ可動子１９１と、ステージ固定部１２に取り付けられるストッパ固定子１９２とにより構成されている。ストッパ可動子１９１は、図３〜図５に示すように、可動テーブル１１の４つのフランジ部１１４に設けられている。このストッパ可動子１９１は、Ｙ１方向（Ｙ２方向）のフランジ部１１４のＹ１方向側（Ｙ２方向側）の端部において、Ｘ方向の外側に突出するように取り付けられている。すなわち、４つのストッパ可動子１９１は、可動テーブル１１の四隅において、Ｘ方向の外側に突出するように設けられている。より詳細には、４つのストッパ可動子１９１は、Ｘ方向およびＹ方向において、４つのリニアモータ１５１〜１５４のリニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂ（１５１ｃ〜１５４ｃ）よりも外側で、かつ、４つの磁気浮上ユニット１４の浮上ユニット可動子１４１よりも外側に配置されている。なお、ストッパ機能部１９は、本発明の「ストッパ部」の一例である。
また、ストッパ固定子１９２は、図４に示すように、ステージ固定部１２の一対の側面部１２１の内側表面に２つずつ取り付けられている。また、４つのストッパ固定子１９２は、４つのストッパ可動子１９１に対応する位置に配置されている。また、各ストッパ固定子１９２は、Ｙ方向から見てＵ字形状の断面を有し、所定距離を隔てて対応するストッパ可動子１９１を外側から取り囲むように構成されている。また、ストッパ可動子１９１とストッパ固定子１９２との間の距離は、磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５の可動子と固定子とが接触する前にストッパ可動子１９１とストッパ固定子１９２とが先に接触する距離に設定されている。なお、第１実施形態では、上記のように、４つのストッパ可動子１９１が、磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５の可動子よりも外側に配置されているので、可動テーブル１１が６自由度動作する際に、４つのストッパ可動子１９１の変位量（移動距離）が磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５の可動子の変位量（移動距離）以上となる。このため、ストッパ可動子１９１とストッパ固定子１９２との間の距離を、容易に、磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５の可動子と固定子とが接触する前にストッパ可動子１９１とストッパ固定子１９２とが先に接触する距離に設定することが可能である。また、各ストッパ固定子１９２は、Ｙ方向に延びるように形成されており、可動テーブル１１のＹ方向への移動に対応可能に構成されている。
ステージ装置用除振台２は、図１および図２に示すように、ステージ装置１を支持するために設けられている。また、ステージ装置用除振台２は、平面的に見て、矩形形状を有し、四隅に脚部を備えている。また、ステージ装置用除振台２は、ステージ装置１に対して外部から振動を伝達させない機能を有するとともに、ステージ装置１から外部に振動を伝達させない機能を有している。
レーザ干渉計用除振台３は、図１および図２に示すように、レーザ干渉計システム１８のレーザ照射装置１８１およびレーザ干渉計１８２（１８２ａ〜１８２ｃ）を支持するために設けられている。また、レーザ干渉計用除振台３は、平面的に見てＵ字形状を有し、ステージ装置用除振台２のＹ１方向側を取り囲むように配置されている。また、レーザ干渉計用除振台３は、ステージ装置用除振台２から所定間隔を隔てて配置されている。また、レーザ干渉計用除振台３は、レーザ照射装置１８１およびレーザ干渉計１８２（１８２ａ〜１８２ｃ）に対して外部から振動を伝達させない機能を有するとともに、レーザ照射装置１８１およびレーザ干渉計１８２（１８２ａ〜１８２ｃ）から外部に振動を伝達させない機能を有している。
次に、第１実施形態によるステージ装置１の可動テーブル１１の動作について説明する。
ステージ装置１の起動時において、可動テーブル１１は、四隅に配置されたストッパ可動子１９１の下面がストッパ固定子１９２の内側面上に当接して、ストッパ固定子１９２に載置された状態にある。この状態から、磁気浮上ユニット１４を駆動して、可動範囲内の所定の浮上原点位置まで可動テーブル１１を磁気浮上させる。その後、４つのリニアモータ１５１〜１５４を駆動して、露光の走査方向であるＹ方向に可動テーブル１１を動作させる。この際、４つのフランジ部１１４における磁気浮上ユニット１４の推力を制御して、可動テーブル１１を所定の姿勢になるように動作させる。すなわち、リニアモータ１５１〜１５４および磁気浮上ユニット１４を制御して、可動テーブル１１をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回り方向（θｘ）、Ｙ軸回り方向（θｙ）およびＺ軸回り方向（θｚ）の６方向に動作させる。また、４つのリニアモータ１５１〜１５４の推力を制御して、可動テーブル１１をＺ軸回り方向（θｚ）に動作させることも可能である。このように、第１実施形態では、可動テーブル１１を６自由度で動作させることができる。
第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１をＹ方向に動作させるためのリニアモータユニット１５を設けるとともに、そのリニアモータユニット１５のリニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂ（１５１ｃ〜１５４ｃ）とリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａとを可動テーブル１１の内側に配置することによって、リニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂ（１５１ｃ〜１５４ｃ）およびリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａが可動テーブル１１の外側に配置される場合とは異なり、可動テーブル１１の配置スペースの外側にリニアモータユニット１５の配置スペースを設ける必要がないので、その分、ステージ装置１の水平方向の外形寸法を小さくすることができる。その結果、ステージ装置１の小型化を図ることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の内部にモータ設置空間１１ａ〜１１ｄを設けるとともに、リニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂ（１５１ｃ〜１５４ｃ）とリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａとを、可動テーブル１１の内部のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄにＹ方向に延びるように配置することによって、可動テーブル１１の内部のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄにより、容易に、リニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂ（１５１ｃ〜１５４ｃ）とリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａとを可動テーブル１１の内側に配置することができるので、容易に、ステージ装置１の小型化を図ることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の重心を通り水平方向に延びる水平仕切り部１１１と可動テーブル１１の重心を通り鉛直方向に延びる鉛直仕切り部１１２とを設け、水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２により可動テーブル１１の内部を４つの格子状のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに分割するとともに、４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに、それぞれ、可動テーブル１１の重心を取り囲むようにリニアモータ１５１〜１５４を配置する。これにより、４つのリニアモータ１５１〜１５４が配置される４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄの中心位置に可動テーブル１１の重心が位置するので、４つのリニアモータ１５１〜１５４の推力の合力（作用中心）を容易に可動テーブル１１の重心近傍に作用させることができ、その結果、容易に可動テーブル１１の動作精度を向上させることができる。また、水平仕切り部１１１および鉛直仕切り部１１２を設けることによって、４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄが設けられる分、可動テーブル１１を軽量化することができるので、可動テーブル１１の小型化および軽量化を図りながら、可動テーブル１１の動作精度を向上させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに、それぞれ、可動テーブル１１の重心を取り囲むとともに、可動テーブル１１の重心を中心とする中心対称になるようにリニアモータ１５１〜１５４を配置することによって、容易に、複数のリニアモータ１５１〜１５４による推力の合力（作用中心）を可動テーブル１１の重心近傍に作用させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の水平仕切り部１１１の上面に鉛直仕切り部１１２を挟むように下側リニアモータ可動子１５１ｃおよび１５２ｃを設け、可動テーブル１１の水平仕切り部１１１の下面に鉛直仕切り部１１２を挟むように上側リニアモータ可動子１５３ｂおよび１５４ｂを設ける。また、下側リニアモータ可動子１５１ｃおよび１５２ｃに対してそれぞれ鉛直方向に対向するようにリニアモータ固定子１５１ａおよび１５２ａを配置し、上側リニアモータ可動子１５３ｂおよび１５４ｂに対してそれぞれ鉛直方向に対向するようにリニアモータ固定子１５３ａおよび１５４ａを配置する。これにより、水平仕切り部１１１と鉛直仕切り部１１２とにより可動テーブル１１の重心を中心として分割された４つのモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに、容易に、可動テーブル１１の重心を中心とする中心対称になるように４つのリニアモータ１５１〜１５４を配置することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、上側フレーム１１６の内部下表面に鉛直仕切り部１１２を挟むように、かつ、リニアモータ固定子１５１ａおよび１５２ａに対してそれぞれ鉛直方向に対向するように上側リニアモータ可動子１５１ａおよび１５２ａを設ける。また、下側フレーム１１５の内部上表面に鉛直仕切り部１１２を挟むように、かつ、リニアモータ固定子１５３ａおよび１５４ａに対してそれぞれ鉛直方向に対向するように下側リニアモータ可動子１５３ｃおよび１５４ｃを設ける。これにより、１つのリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａに対して２つのリニアモータ可動子を配置することができるので、１つのリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａに対して１つのリニアモータ可動子だけを設ける場合に比べて推力をより高めることができる。その結果、可動テーブル１１の重心を中心として分割された４つの格子状のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄに配置される４つのリニアモータ１５１〜１５４の推力の合力（作用中心）を可動テーブル１１の重心近傍に作用させながら、可動テーブル１１のＹ方向への推力をより高めることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、下側フレーム１１５および上側フレーム１１６を、Ｙ方向において水平仕切り部１１１よりも短い長さを有するように形成することによって、下側フレーム１１５および上側フレーム１１６の軽量化を図ることができるので、その分、可動テーブル１１全体の軽量化を図ることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の外側においてリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａを支持するステージ固定部１２を設けることによって、ステージ固定部１２によりリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａを安定して支持することができるので、安定して支持されたリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａに沿って可動テーブル１１を精度よくＹ方向に動作させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、水平仕切り部１１１、鉛直仕切り部１１２、側壁部１１３およびフランジ部１１４により構成される可動部メインフレームを、セラミック部材により一体的に形成することによって、比剛性が高いセラミック部材により可動部メインフレームが形成されるので、可動テーブル１１全体の比剛性を高めることができる。これにより、磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５の推力により可動テーブル１１が変形するのを抑制することができるので、可動テーブル１１を精度よく動作させることができる。また、軽量なセラミック部材を用いることによって、可動テーブル１１全体を軽量にしてより小さい推力で可動テーブル１１を動作可能にすることができる。これにより、磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５の小型化を図ることができるので、ステージ装置１の小型化をより図ることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、磁気浮上式の磁気浮上ユニット１４を設けることによって、エアギャップが非常に小さいエアベアリングを用いる場合に比べて、浮上ユニット可動子１４１と浮上ユニット固定子１４２との間のエアギャップ（間隔）を大きくすることができる。これにより、可動テーブル１１を高速および高加速で動作させた場合に浮上ユニット可動子１４１と浮上ユニット固定子１４２との間の間隔の大きさが変動したとしても、浮上ユニット可動子１４１と浮上ユニット固定子１４２とが接触することを回避できるので、可動テーブル１１を高速で動作させることができる。また、エアベアリングを用いる場合とは異なり、エアを供給するための装置や配管設備などを設ける必要がないので、これによっても、ステージ装置１の小型化をより図ることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、磁気浮上ユニット１４を、平面的に見て可動テーブル１１の重心を取り囲むように４つ配置することによって、４つの磁気浮上ユニット１４の推力の合力（作用中心）を容易に可動テーブル１１の重心近傍に作用させることができるので、容易に可動テーブル１１の動作精度を向上させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、磁気浮上ユニット１４を、可動テーブル１１の外側に突出するように設けられたフランジ部１１４に取り付けることによって、リニアモータユニット１５が配置される可動テーブル１１のモータ設置空間１１ａ〜１１ｄの外側に容易に磁気浮上ユニット１４を配置することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、フランジ部１１４を、先端から根元に向かって徐々に鉛直方向の高さが大きくなるように形成することによって、フランジ部１１４の付け根部近傍の断面剛性を高めることができるので、フランジ部１１４が鉛直方向に撓んでしまうのを抑制することができる。その結果、フランジ部１１４に取り付けられた磁気浮上ユニット１４によって、可動テーブル１１をより安定的にＺ方向に動作させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、磁気浮上ユニット１４を、鉛直方向（Ｚ方向）の駆動に加えて、Ｙ方向と直交する水平面内のＸ方向の駆動が可能なように構成することによって、磁気浮上ユニット１４により、可動テーブル１１をＸ方向およびＺ方向の両方に動作させることができるので、Ｚ方向に動作させるための駆動ユニットとＸ方向に動作させるための駆動ユニットとを別個に設ける必要がない。これにより、ステージ装置１の小型化を図りながら、リニアモータユニット１５と磁気浮上ユニット１４とにより、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回り方向（θｘ）、Ｙ軸回り方向（θｙ）およびＺ軸回り方向（θｚ）の６自由度の駆動が可能となる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の重心位置とリニアモータユニット１５のＹ方向の推力の作用中心位置と磁気浮上ユニット１４のＸ方向の推力の作用中心位置とを、鉛直方向において、同一の高さ位置にすることによって、リニアモータユニット１５のＹ方向の推力によりＸ方向の軸回りのモーメントが発生するのを抑制するとともに、磁気浮上ユニット１４のＸ方向の推力によりＹ方向の軸回りのモーメントが発生するのを抑制することができる。これにより、可動テーブル１１の姿勢を維持するために磁気浮上ユニット１４の鉛直方向（Ｚ方向）の推力を制御する必要がないので、磁気浮上ユニット１４に対して複雑な制御を行う必要がない。その結果、容易に、可動テーブル１１を安定してＸ方向およびＹ方向に動作させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の重心位置を微調整するための調整ウェイト１１６ａを設けるとともに、調整ウェイト１１６ａを、可動テーブル１１の重心位置と、リニアモータユニット１５のＹ方向の推力の作用中心位置と、磁気浮上ユニット１４のＸ方向の推力の作用中心位置とが、鉛直方向において、同一の高さ位置になるように微調整可能なように構成する。これにより、調整ウェイト１１６ａを用いて、可動テーブル１１の重心位置とリニアモータユニット１５のＹ方向の推力の作用中心位置と磁気浮上ユニット１４のＸ方向の推力の作用中心位置とを、同一の高さ位置になるように精度よく微調整することができるので、リニアモータユニット１５のＹ方向の推力によりＸ方向の軸回りのモーメントが発生するのをより抑制するとともに、磁気浮上ユニット１４のＸ方向の推力によりＹ方向の軸回りのモーメントが発生するのをより抑制することができる。その結果、可動テーブル１１をより安定してＸ方向およびＹ方向に動作させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の動作範囲を制限するストッパ機能部１９を設けることによって、ストッパ機能部１９により、浮上ユニット可動子１４１と浮上ユニット固定子１４２との接触およびリニアモータ可動子１５１ｂ〜１５４ｂ（１５１ｃ〜１５４ｃ）とリニアモータ固定子１５１ａ〜１５４ａとの接触を抑制することができるので、磁気浮上ユニット１４およびリニアモータユニット１５が破損するのを抑制することができる。
（第２実施形態）
次に、図７〜図９を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ステージ装置１ａの起動時において、図７に示す浮上補助機構２００により、可動範囲外から可動範囲内の所定の浮上原点位置近傍まで可動テーブル１１を移動させる構成について説明する。なお、この第２実施形態の可動テーブル１１の構成は、上記第１実施形態と同じである。
第２実施形態によるステージ装置１ａは、図７に示すように、可動テーブル１１を可動範囲外から可動範囲内の所定の浮上原点位置近傍に移動させるための浮上補助機構２００を備えている。浮上補助機構２００は、浮上原点補助部材２０１と、一対の上側リニアアクチュエータ２０２と、一対の下側リニアアクチュエータ２０３と、上側バー２０４および下側バー２０５とを含んでいる。
浮上原点補助部材２０１は、可動テーブル１１の上面上に設けられている。この浮上原点補助部材２０１は、Ｙ方向から見て、下側バー２０５を挟み込む逆Ｕ字形状の断面（図９参照）を有し、両下端部（逆Ｕ字形状の２つの下端部）が可動テーブル１１の上側フレーム１１６の上面上に当接するように設置されている。また、浮上原点補助部材２０１は、上側フレーム１１６の中央部近傍に設置されている。
一対の上側リニアアクチュエータ２０２は、ステージ固定部１２の前面部１２３の内側表面（Ｙ２方向側の表面）および後面部１２４の内側表面（Ｙ１方向側の表面）に取り付けられている。また、一対の上側リニアアクチュエータ２０２は、ステージ固定部１２の前面部１２３の上端部近傍および後面部１２４の上端部近傍に設置されている。また、上側リニアアクチュエータ２０２の下部には、Ｚ方向に駆動可能な出力軸２０２ａが設けられている。また、２つの出力軸２０２ａの下端部には、Ｙ方向に延びる上側バー２０４が取り付けられている。また、上側バー２０４は、浮上原点補助部材２０１の上方に配置されている。
一対の下側リニアアクチュエータ２０３は、ステージ固定部１２の前面部１２３の外側表面（Ｙ１方向側の表面）および後面部１２４の外側表面（Ｙ２方向側の表面）に取り付けられている。また、一対の下側リニアアクチュエータ２０３は、上側リニアアクチュエータ２０２よりも下側（Ｚ２方向側）に配置されている。また、下側リニアアクチュエータ２０３の下部には、Ｚ方向に駆動可能な出力軸２０３ａが設けられている。また、２つの出力軸２０３ａの下端部には、Ｙ方向に延びる下側バー２０５が取り付けられている。また、下側バー２０５は、浮上原点補助部材２０１の逆Ｕ字形状部の内側を貫通するように設けられている。
次に、図４および図７〜図９を参照して、浮上補助機構２００を用いて、可動テーブル１１を可動範囲内の所定の浮上原点位置近傍まで移動させる動作について説明する。
可動テーブル１１は、ステージ装置１ａの起動時において、ストッパ固定子１９２（図４参照）に載置された状態にある。この状態では、上側バー２０４および下側バー２０５は、図７に示すように、浮上原点補助部材２０１から離間している。そして、一対の上側リニアアクチュエータ２０２を駆動することによって、図８および図９に示すように、上側バー２０４を下方に動作させて上側バー２０４を浮上原点補助部材２０１の上面に当接させる。次に、一対の下側リニアアクチュエータ２０３を駆動することによって、下側バー２０５を上方に動作させて下側バー２０５を浮上原点補助部材２０１の逆Ｕ字形状部の内側上端面に当接させる。この際、上側リニアアクチュエータ２０２よりも下側リニアアクチュエータ２０３の出力を大きくして、可動テーブル１１を上方に持ち上げる。そして、予め設定している所定の浮上原点位置近傍まで可動テーブル１１を移動させる。
その後、磁気浮上ユニット１４を駆動するとともに、上側リニアアクチュエータ２０２および下側リニアアクチュエータ２０３を駆動して浮上原点補助部材２０１から上側バー２０４および下側バー２０５を離間させる。これにより、図７の状態に戻り、磁気浮上ユニット１４による推力によって、所定の浮上原点位置近傍に位置する可動テーブル１１を、容易に、所定の浮上原点位置まで動作させることができる。また、浮上原点補助部材２０１から離間させた上側バー２０４および下側バー２０５を、可動テーブル１１が可動範囲内で移動する際に浮上原点補助部材２０１に接触しない位置まで移動させる。
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
第２実施形態では、上記のように、可動テーブル１１の可動範囲内に設定された浮上原点位置近傍に可動テーブル１１を浮上させる浮上補助機構２００を設けることによって、磁気浮上ユニット１４を用いることなく、浮上補助機構２００により、可動テーブル１１を可動範囲外から可動範囲内（浮上原点位置近傍）に浮上させることができるので、磁気浮上ユニット１４を可動範囲内の駆動のみに使用することができる。これにより、磁気浮上ユニット１４により可動テーブル１１の可動範囲外から可動範囲内に浮上させる場合と異なり、磁気浮上ユニット１４の駆動距離を大きくする必要がないので、磁気浮上ユニット１４で発生する推力を大きくする必要がない。その結果、磁気浮上ユニット１４の小型化を図ることができる。また、ステージ装置１ａに異常が発生して磁気浮上ユニット１４の浮上ユニット可動子１４１と浮上ユニット固定子１４２とが異常吸引された場合でも、上側リニアアクチュエータ２０２により上側バー２０４を下方（Ｚ２方向）に移動させて浮上原点補助部材２０１の上面を下方に押圧することによって、可動テーブル１１をストッパ固定子１９２（図４参照）に載置させることができる。すなわち、手動ではなく浮上補助機構２００の動作によって可動テーブル１１を初期位置に戻すことができる。
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１および第２実施形態では、ステージ装置を露光装置に用いられる磁気浮上テーブル装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ステージ装置を露光装置以外の用途に用いられる装置に適用してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の試料としてのマスクを保持するように可動テーブルを構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、マスク以外の試料を保持するように可動テーブルを構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、４つのリニアモータ１５１〜１５４を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つのリニアモータだけを設ける構成であってもよいし、４つ以外の複数のリニアモータを設ける構成であってもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、リニアモータ可動子を永久磁石により構成し、リニアモータ固定子をコイルにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、リニアモータ固定子を永久磁石により構成し、リニアモータ可動子をコイルにより構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、４つの浮上ユニット可動子を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの浮上ユニット可動子だけを設ける構成であってもよいし、４つ以外の複数の浮上ユニット可動子を設ける構成であってもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、浮上ユニット可動子を永久磁石により構成し、浮上ユニット固定子をコイルにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、浮上ユニット固定子を永久磁石により構成し、浮上ユニット可動子をコイルにより構成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の浮上ユニットの一例として、可動テーブルをＸ方向およびＺ方向の両方に動作させることが可能な磁気浮上ユニットを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、可動テーブルをＺ方向だけに動作させることが可能な浮上ユニットであってもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、可動テーブルの内部にモータ設置空間を設けて、リニアモータをモータ設置空間に配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、リニアモータが平面的に見て可動テーブルの内側に配置されていればよく、可動テーブルの内部に配置する必要はない。
また、上記第１および第２実施形態では、モータ設置空間を水平仕切り部および鉛直仕切り部により４つの空間に分割する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、モータ設置空間を分割しなくてもよいし、モータ設置空間を４つ以外の複数の空間に分割してもよい。この際、分割数に応じたリニアモータを設置する構成であってもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の枠状部としての下側フレーム１１５、上側フレーム１１６および一対の側壁部１１３により構成される矩形形状のモータ設置空間を水平仕切り部および鉛直仕切り部により上下２段、Ｘ方向に２列の４つの空間に分割する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、矩形形状のモータ設置空間の対角を結ぶように２枚の仕切り部を設けて、モータ設置空間を４つの空間に分割してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、１つのリニアモータ固定子に対して２つのリニアモータ可動子を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つのリニアモータ固定子に対して１つのリニアモータ可動子を設ける構成であってもよいし、１つのリニアモータ固定子に対して３つ以上のリニアモータ可動子を設ける構成であってもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、ストッパ部の一例として、Ｘ方向およびＺ方向の動作範囲を制限するストッパ機能部１９を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ方向の動作範囲を制限するストッパ部と、Ｚ方向の動作範囲を制限するストッパ部とを別個に設けてもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、上側フレームおよび下側フレームの両方が、水平仕切り部よりも短い長さを有している構成を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上側フレームおよび下側フレームのうち少なくともいずれか一方だけが、水平仕切り部よりも短い長さを有していればよい。

Claims (20)

  1. 試料を保持するための可動テーブルと、
    浮上ユニット可動子と浮上ユニット固定子とを含み、前記可動テーブルを少なくとも鉛直方向に動作させるための浮上ユニットと、
    前記可動テーブルの内側に配置されたリニアモータ可動子と前記可動テーブルの内側に配置されたリニアモータ固定子とを含み、前記可動テーブルを水平面内の第１水平方向に動作させるためのリニアモータとを備える、ステージ装置。
  2. 前記可動テーブルの内部には、モータ設置空間が設けられており、
    前記リニアモータ可動子と前記リニアモータ固定子とは、前記可動テーブルの内部の前記モータ設置空間に前記第１水平方向に延び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. 前記リニアモータ可動子と前記リニアモータ固定子とを含む前記リニアモータは、前記可動テーブルの内部のモータ設置空間に、前記可動テーブルの重心を取り囲むように複数配置されている、請求項２に記載のステージ装置。
  4. 前記可動テーブルは、前記可動テーブルの重心を通り水平方向に延びる水平仕切り部と、前記可動テーブルの重心を通り鉛直方向に延びる鉛直仕切り部とを含み、
    前記可動テーブルのモータ設置空間は、前記水平仕切り部および前記鉛直仕切り部により、４つの空間に分割されており、
    前記４つの空間には、それぞれ、前記リニアモータ可動子および前記リニアモータ固定子を含む前記リニアモータが、前記可動テーブルの重心を取り囲むように配置されている、請求項３に記載のステージ装置。
  5. 前記４つの空間には、それぞれ、前記リニアモータ可動子および前記リニアモータ固定子を含む前記リニアモータが、前記可動テーブルの重心を取り囲むとともに、前記可動テーブルの重心を中心とする中心対称になるように配置されている、請求項４に記載のステージ装置。
  6. 前記リニアモータ可動子は、前記可動テーブルの前記水平仕切り部の上面に前記鉛直仕切り部を挟むように設置された第１リニアモータ可動子および第２リニアモータ可動子と、前記可動テーブルの水平仕切り部の下面に前記鉛直仕切り部を挟むように設置された第３リニアモータ可動子および第４リニアモータ可動子とを含み、
    前記リニアモータ固定子は、前記第１リニアモータ可動子および前記第２リニアモータ可動子に対してそれぞれ鉛直方向に対向するように配置された第１リニアモータ固定子および第２リニアモータ固定子と、前記第３リニアモータ可動子および前記第４リニアモータ可動子に対してそれぞれ鉛直方向に対向するように配置された第３リニアモータ固定子および第４リニアモータ固定子とを含む、請求項４に記載のステージ装置。
  7. 前記可動テーブルは、前記水平仕切り部の外縁部および前記鉛直仕切り部の外縁部を取り囲むように設けられた枠状部をさらに含み、
    前記枠状部により取り囲まれる空間が、前記モータ設置空間を構成するとともに、前記水平仕切り部および前記鉛直仕切り部により４つの格子状の空間に分割されており、
    前記リニアモータ可動子は、前記枠状部の内部下表面に前記鉛直仕切り部を挟むように設置され、かつ、前記第１リニアモータ固定子および前記第２リニアモータ固定子に対してそれぞれ鉛直方向に対向するように配置された第５リニアモータ可動子および第６リニアモータ可動子と、前記枠状部の内部上表面に前記鉛直仕切り部を挟むように設置され、かつ、前記第３リニアモータ固定子および前記第４リニアモータ固定子に対してそれぞれ鉛直方向に対向するように配置された第７リニアモータ可動子および第８リニアモータ可動子とをさらに含み、
    前記第１リニアモータ固定子、前記第１リニアモータ可動子および前記第５リニアモータ可動子により、第１リニアモータが構成され、前記第２リニアモータ固定子、前記第２リニアモータ可動子および前記第６リニアモータ可動子により、第２リニアモータが構成され、前記第３リニアモータ固定子、前記第３リニアモータ可動子および第７リニアモータ可動子により第３リニアモータが構成され、前記第４リニアモータ固定子、前記第４リニアモータ可動子および第８リニアモータ可動子により第４リニアモータが構成されている、請求項６に記載のステージ装置。
  8. 前記可動テーブルは、前記水平仕切り部の外縁部および前記鉛直仕切り部の外縁部を取り囲むように設けられた枠状部をさらに含み、
    前記枠状部は、前記水平仕切り部に対して平行でかつ上側に位置する上側フレームと、前記水平仕切り部に対して平行でかつ下側に位置する下側フレームとを含み、
    前記上側フレームおよび前記下側フレームのうち少なくともいずれかは、前記第１水平方向において、前記水平仕切り部よりも短い長さを有する、請求項４に記載のステージ装置。
  9. 前記リニアモータ固定子は、前記可動テーブルを貫通して前記可動テーブルの外側まで前記第１水平方向に延びるように配置され、
    前記可動テーブルの外側において前記リニアモータ固定子を支持する固定子支持部材をさらに備える、請求項１に記載のステージ装置。
  10. 前記可動テーブルは、前記リニアモータを設置するためのモータ設置空間を構成する第１部分と前記浮上ユニットを配置するための第２部分とを有する可動部メインフレームを含み、
    前記可動部メインフレームの前記第１部分と前記第２部分とは、一体的に形成されている、請求項１に記載のステージ装置。
  11. 前記可動部メインフレームの前記第１部分と前記第２部分とは、セラミック部材により一体的に形成されている、請求項１０に記載のステージ装置。
  12. 前記浮上ユニットは、磁気浮上式であり、前記可動テーブルの外側に配置されている、請求項１に記載のステージ装置。
  13. 前記浮上ユニット可動子と前記浮上ユニット固定子とを含む前記浮上ユニットは、平面的に見て前記可動テーブルの重心を取り囲むように複数配置されている、請求項１２に記載のステージ装置。
  14. 前記浮上ユニットは、前記可動テーブルの外側に突出するように設けられた突出部に取り付けられている、請求項１２に記載のステージ装置。
  15. 前記突出部は、先端から根元に向かって徐々に鉛直方向の高さが大きくなるように形成されている、請求項１４に記載のステージ装置。
  16. 前記浮上ユニットは、鉛直方向の駆動に加えて、前記第１水平方向と直交する水平面内の第２水平方向の駆動が可能なように構成されている、請求項１に記載のステージ装置。
  17. 前記可動テーブルの重心位置と、前記リニアモータの前記第１水平方向の推力の作用中心位置と、前記浮上ユニットの前記第２水平方向の推力の作用中心位置とが、鉛直方向において、同一の高さ位置である、請求項１６に記載のステージ装置。
  18. 前記可動テーブルの重心位置を微調整するための調整ウェイトをさらに備え、
    前記調整ウェイトは、前記可動テーブルの重心位置と、前記リニアモータの第１水平方向の推力の作用中心位置と、前記浮上ユニットの第２水平方向の推力の作用中心位置とが、鉛直方向において、同一の高さ位置になるように微調整可能なように構成されている、請求項１７に記載のステージ装置。
  19. 前記ステージ装置の起動時に、前記可動テーブルの可動範囲内に設定された浮上原点位置近傍に前記可動テーブルを浮上させる浮上補助機構をさらに備える、請求項１に記載のステージ装置。
  20. 前記可動テーブルの動作範囲を制限するストッパ部をさらに備える、請求項１に記載のステージ装置。
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