JPH117319A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージ固定時、駆動部からの振動等の原因
によりステージが微小変位するのを防止し、高い精度の
位置決めを可能とすること。 【解決手段】 ステージ１、中間ステージ２はぞれぞれ
第１移動案内５−１，５−２，５−３、第２移動案内６
−１，６−２，６−３によりステージ基台３上でそれぞ
れ移動できるように取り付けられている。ステージ１を
位置決めするには、まず、第１固定手段７に負圧を供給
して、ステージ１と中間ステージ２を吸着固定する。次
に、駆動部４−１，４−２，４−３により中間ステージ
２を移動させることにより、ステージ１を移動させ、ス
テージ１の位置決めを行う。所定の位置決め終了後、第
２固定手段８に負圧を供給して、ステージ１をステージ
基台３に吸着固定したのち、第１固定手段７による吸着
固定を解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高精度の位置決めス
テージに関するものであり、さらに詳細には、移動ステ
ージを所定の位置に位置決めした後、駆動部からの振動
等の原因によりステージの位置がずれるのを防止するた
め、一時的に移動ステージをステージ基台に固定する手
段を備えたステージ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体、プリント基板、液晶画面の生産
のために露光装置が使用される。上記露光装置において
は、マスクとワークに記されたアライメントマークを用
いて露光前に両者の位置合わせを行うが、露光精度を良
くするためにはアライメントの高精度化が必要である。
このため、ワーク／マスクを保持して位置決めをする移
動ステージについても、０．１μｍ程度の高い位置決め
精度が要求されるようになっている。移動ステージの位
置決め精度が低くなる要因の一つに、移動ステージを駆
動部によって位置決めして停止させた際、駆動部を通し
て外部から加わる振動、駆動部の制御系の不安定、駆動
部のボールネジ等の機械的要素の熱膨張等により、移動
ステージの位置がずれることが上げられる。

【０００３】上記問題を解決するため、この種のステー
ジ装置には、通常、移動ステージを位置決めしたのち、
移動ステージを、ステージ基台（移動ステージが取り付
けられている基台）に対して固定する手段が設けられて
いる。図９は上記固定手段を備えた従来のステージ装置
の一例を示す図であり、同図（ａ）はステージ装置の上
面図、同図（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面、同図
（ｃ）は（ｂ）の点線で囲んだ部分の拡大図である。同
図において、１００は移動ステージ（以下、ステージと
いう）であり、ステージ１００は、ステージ基台１０１
上に移動案内１０３を介して移動可能に取り付けられて
おり、駆動部１０２によりＸＹθ方向（Ｘはステージ面
に平行な方向、Ｙはステージ面に平行でＸに直交する方
向、θはＸＹ平面に直交する軸の回りの回転）に移動す
る。

【０００４】１０４は固定手段であり、同図（ｂ）
（ｃ）に示すように、板ばね１０４ｂを介してステージ
基台１０１に取り付けられた吸着部材１０４ａを備えて
おり、吸着部材１０４ａはステージ１００の裏面に設け
られた被吸着部材１００ａに対向し、僅かに離間してい
る。また、吸着部材１０４ａには凹部１０４ｃが設けら
れ、凹部１０４ｃは貫通孔１０４ｄ、管路１０４ｅを介
して真空排気手段に連通している。同図において、駆動
部１０２により移動ステージ１００を位置決めしたの
ち、真空排気手段により管路１０４ｅ、貫通孔１０４ｄ
を介して吸着部材１０４ａの凹部１０４ｃを負圧にす
る。これにより、板ばね１０４ｂにより取り付けられた
吸着部材１０４ａは板ばね１０４ｂを変形させながら上
方に移動し、ステージ１００の裏面の被吸着部材１００
ａに吸着する。その結果、ステージ１００は移動しない
ように固定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のステー
ジ装置は、ステージ１００を位置決め後、ステージ１０
０を固定することができるが、ステージ１００が駆動部
１０２に直結しているため次のように欠点を有してい
る。 （１）ステージ装置の外部から加わる振動が、駆動部１
０２の機素を介して、直結しているステージ１００に伝
達する。振動に強さによっては、ステージ１００を固定
保持するために大きな吸着力を必要とする。

【０００６】（２）位置決めの精度が高精度なステージ
装置であればある程、駆動部１０２の駆動伝達機構には
小ピッチのボールねじや、大きな縮小比率のてこ機構等
が設けられ、これらにより微細な移動を実現している。
通常、このような位置決めステージ装置の駆動には、フ
ィードバック制御したサーボモータが使用される。この
ため、サーボモータが停止状態でも常に±１パルス分だ
け振動している。この±１パルス分の振動が、駆動部１
０２を介して大きな力としてステージ１００に伝達す
る。そのほか、制御系の電気回路自体やセンサの不安定
性、制御系への外乱（例えば電磁波、熱等）によりサー
ボモータが微小振動する場合もあり、これらにより微小
振動がステージ１００に伝達する。さらに、駆動部１０
２を構成する機素の温度変化に伴う熱膨張が、直接、ま
たは間接的にステージ１００を大きな力で動かすことに
なる。これらを考慮すると、ステージを固定保持するた
めには極めて大きな吸着力を必要とする。

【０００７】（３）上記（１）（２）のように、従来の
ステージ装置においては、駆動部１０２の機素等を介し
て外部等から大きな力が加わるため、ステージ１００を
固定するための吸着力を大きくする必要があるが、吸着
面を理想平面とし、リーク量を皆無とした状態で真空度
を高めたとしても、吸着力は１ｋｇｆ／cm² が限度であ
る。したがって、吸着面積を大きくすることになり、ス
テージの平面積が大幅に大きくなり装置自体も大型化
し、コストが高くなる。 （４）上記（３）のようにステージ１００を固定するた
めの吸着力を大きくした場合、駆動部１０２の機素が大
きな反力を受け、破損に結びつくことも考えられる。 本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的とするところは、ステー
ジを固定しているとき外部からの力がステージに伝わら
ないようにすることにより、振動等によるステージの微
小変位を防止し、高い精度の位置決めを可能としたステ
ージ装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を本発明におい
ては次のようにして解決する。 （１）ステージ基台と、ステージ基台上に配置され、ス
テージ基台面に対して平行な平面内を移動可能に案内さ
れた中間ステージと、中間ステージ上に配置され、中間
ステージ面に対して平行な平面内を、移動可能に案内さ
れたステージとを備えたステージ装置において、上記ス
テージを中間ステージに直接固定する第１固定手段と、
上記ステージをステージ基台に直接固定する第２固定手
段とを設ける。 （２）上記（１）において、中間ステージを多段に構成
し、上記ステージをステージ基台上に設けられた移動案
内により案内し、上記第１固定手段により、ステージと
最上段の中間ステージとを直接固定するように構成す
る。

【０００９】（３）上記（１）（２）において、上記第
１、第２固定手段を、真空排気手段に連通した管路と、
該管路を負圧にすることにより近接する部材を吸着する
吸着部材と、該吸着部材に近接して配置された被吸着部
材から構成し、上記第１固定手段の吸着部材もしくは被
吸着部材の一方をステージもしくは中間ステージの一方
に直接取り付け、他方を板ばねを介して上記ステージも
しくは中間ステージの他方に取り付ける。また、上記第
２固定手段の吸着部材もしくは被吸着部材の一方をステ
ージもしくはステージ基台の一方に直接取り付け、他方
を板ばねを介して上記ステージもしくはステージ基台の
他方に取り付ける。そして、上記第１、第２固定手段の
吸着部材の吸着面と被吸着部材の被吸着面を、上記ステ
ージおよび中間ステージの移動方向に平行な平面上に配
置し、上記板ばねを、上記吸着部材により被吸着部材が
吸着され両者が接近するとき、被吸着部材が上記平面に
対して垂直方向にのみ平行移動し、上記平面内では変位
しないように上記被吸着部材に対して上記平面内で回転
対称に取り付ける。ここで、板ばねを回転対称に取り付
けるとは、板ばねを被吸着部材の中心を回転軸として２
π／ｎ（ｎ：２以上の整数）回転してもまったく同じ状
態に取り付けられることである。

【００１０】（４）上記（１）（２）（３）において、
上記中間ステージを駆動する駆動手段と、上記駆動手段
と、上記第１、第２固定手段を制御する制御手段を設
け、上記第１固定手段により上記ステージを中間ステー
ジに固定したのち、上記駆動手段により中間ステージと
ともにステージを移動させてステージの位置決めを行
い、上記位置決め終了後、上記第２固定手段によりステ
ージをステージ基台に固定して、上記第１固定手段によ
る固定を解除する。

【００１１】本発明の請求項１〜４の発明においては、
上記（１）〜（４）のように、ステージを中間ステージ
に直接固定する第１固定手段と、上記ステージをステー
ジ基台に直接固定する第２固定手段とを設けたので、第
１固定手段によりステージと中間ステージを固定して、
中間ステージとステージを移動させて位置決めを行った
のち、第１固定手段の固定を解除して、上記第２固定手
段によりステージをステージ基台を固定することができ
る。

【００１２】すなわち、位置決め後、ステージを中間ス
テージから切り離して、直接ステージ基台に固定するこ
とができるので、中間ステージを駆動する駆動部を通し
て中間ステージに加わる外部からの振動、駆動部のモー
タの振動あるいは駆動部を構成する機素の温度変化によ
る熱膨張等の影響をステージが受けることがない。この
ため、ステージを大きな力で固定する必要がなく、ステ
ージを常に安定して位置ずれなく固定することができ、
位置決め精度の向上を図ることができる。また、第１固
定手段と第２固定手段を、請求項３の発明のように、い
ずれか一方が板ばねを介して取り付けられた吸着部材と
被吸着部材から構成することにより、比較的簡単な機構
を使用して、ステージと中間ステージおよびステージと
ステージ基台を、位置ずれを起こすことなく固定するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について説
明する。 （１）実施例１ 図１は本発明の第１の実施例のステージ装置の構成を示
す図であり、図１（ａ）は本実施例のステージ装置を上
面から見た図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図
である。図１（ａ）（ｂ）において、１はステージ、２
は中間ステージ、３はステージ基台であり、ステージ基
台３上に第１移動案内５−１，５−２，５−３が設けら
れ、第１移動案内５−１，５−２，５−３を介して中間
ステージ２が移動可能に取り付けられている。中間ステ
ージ２は駆動部４−１，４−２，４−３によりＸＹθ方
向（Ｘはステージ面に平行な方向、Ｙはステージ面に平
行でＸに直交する方向、θはＸＹ平面に直交する軸の回
りの回転）に駆動される。

【００１４】また、第２移動案内６−１，６−２，６−
３がステージ基台３上に立設されており、第２移動案内
６−１，６−２，６−３は中間ステージ２に設けられた
開口部２ａ（３か所）を貫通して、中間ステージ２の上
方に突出しており、第２移動案内６上にステージ１が移
動可能に取り付けられている。また、中間ステージ２が
移動可能なように、開口部２ａの内径は第２移動案内６
−１，６−２，６−３の外径より大きく形成されてい
る。すなわち、ステージ１、中間ステージ２はぞれぞれ
第１移動案内５−１，５−２，５−３、第２移動案内６
−１，６−２，６−３によりステージ基台３上でそれぞ
れ独立して移動できるように取り付けられている。

【００１５】７は第１固定手段であり、第１固定手段７
はステージ１と中間ステージ２の間に設けられており、
第１固定手段７によりステージ１と中間ステージ２が相
互に移動しないように固定することができる。８は第２
固定手段であり、第２固定手段８はステージ基台３の間
に設けられており、第２固定手段８により、ステージ基
台３に対してステージ１が移動しないように固定するこ
とができる。なお、中間ステージ２が移動できるよう
に、中間ステージ２には開口部２ｂが設けられており、
第２固定手段８は開口部２ｂを貫通してステージ基台３
上に立設されており、開口部２ｂの内径は、第２固定手
段８の外径より大きく形成されている。

【００１６】図２は上記第１、第２固定手段の構成を示
す図であり、同図（ａ）は図１（ｂ）の点線で囲んだＣ
部分を拡大した図、同図（ｂ）は図１（ｂ）において、
Ｂ−Ｂ方向からステージ１の裏面を見た図、同図（ｃ）
は固定手段のその他の実施例を示している。第１固定手
段７は、図２（ａ）に示すように、中間ステージ２に取
り付けられた吸着部材７ａと、ステージ１の裏面側に２
枚の板ばね７ｅを介して対称に取り付けられた被吸着部
材７ｄから構成されており、吸着部材７ａと被吸着部材
７ｄは僅かに離間させておく。また、吸着部材７ａの吸
着面と被吸着部材７ｄの被吸着面はステージ１の移動面
と平行になるように配置されている。吸着部材７ａの吸
着面には吸着口７ｃが形成され、吸着口７ｃは管路７ｂ
を介して図示しない真空排気手段に連通している。ま
た、被吸着部材７ｄはステージ１の裏面に設けられた凹
部１ａに上記したように２枚の板ばね７ｅを介して取り
付けられている。板ばね７ｅの取り付け部分上には抑え
板７ｆが設けられ、板ばね７ｅは抑え板７ｆとともにね
じ等でステージ１および被吸着部材７ｄに固定されてい
る。

【００１７】２枚の板ばね７ｅは同一形状、同一材質で
あり、被吸着部材７ｄが吸着されるとき、被吸着部材７
ｄがステージ１の移動面に対して垂直方向にのみ平行移
動し、水平方向には変位しないように回転対称に取り付
けられ、位置ずれを起こすことなく、ステージ１と中間
ステージ２を固定することができる。吸着部材７ａ、被
吸着部材７ｄの材質としては、相互の摩擦係数が大きい
ものを使用するのが望ましく、例えば、吸着部材７ａ、
被吸着部材７ｄとしてステンレスを使用することができ
る。なお、図２（ａ）（ｂ）では２枚の板ばね７ｅによ
り被吸着部材７ｄを取り付ける場合を示したが、１枚の
板ばねを用い、１枚の板ばねの両端をステージ１の裏面
に設けられた凹部１ａの両側に取り付け、上記板ばねの
中央部に被吸着部材７ｄを取り付けてもよい。この場
合、板ばねとして作用する部分は２箇所であるので、機
能的には２枚の板ばねと同等である。また、図２（ｃ）
に示すように、被吸着部材７ｄの被吸着面と板ばね７ｅ
の面が略同一平面になるように取り付けてもよい。この
ような構成にすることにより、吸着時、仮に被吸着部材
７ｄが傾いたとしても、図２（ａ）に示す被吸着面と板
ばね７ｅの面が同一面でない場合に比べ、ステージ１の
位置ずれ量を小さくすることができる。第２固定手段８
も、吸着部材８ａがステージ基台３に取り付けられてい
る点を除き、第１固定手段７と同一の構成である。そし
て、図２（ｂ）に示すように、第１固定手段７、第２固
定手段８の被吸着部材７ｄ，８ｄは、ステージ１の裏面
に設けられた凹部１ａ，１ａ’に板ばね７ｅ，８ｅを介
してそれぞれ取り付けられている。

【００１８】同図において、例えば、第１固定手段７に
より中間ステージ２とステージ１を固定する場合には、
図示しない真空排気手段により管路７ｂを介して吸着部
材７ａの吸着口７ｃを負圧にする。これにより、板ばね
７ｅによりステージ１の裏面に取り付けられた被吸着部
材７ｄは板ばね７ｅを変形させながら下方に移動し、吸
着部材７ａに吸着される。その結果、ステージ１と中間
ステージ２は相互に移動しないように固定される。第２
固定手段８により、ステージ１をステージ基台３に固定
する場合にも、上記と同様に行われる。

【００１９】図３は本実施例のステージ装置の制御系の
構成例を示す図である。同図において、１０は本実施例
のステージ装置であり、第１固定手段７の管路７ｂは管
路１５ａ、開閉弁１４ａを介して真空排気手段であるポ
ンプ１２に接続され、管路１５ａから分岐した管路１５
ｂにリーク弁１３ａが接続されている。また、第２固定
手段８の管路８ｂは管路１６ａ、開閉弁１４ｂを介して
上記ポンプ１２に接続され、管路１６ａから分岐した管
路１６ｂにリーク弁１３ｂが接続されている。１１は制
御装置であり、制御装置１１の出力により駆動部４−
１，４−２，４−３が駆動され、また、上記リーク弁１
３ａ，１３ｂ、開閉弁１４ａ，１４ｂが制御される。

【００２０】次に、図３を参照しながら本実施例のステ
ージ装置の位置決め動作について説明する。 (a) 制御装置１１によりリーク弁１３ａ閉じるととも
に、開閉弁１４ａを開き、第１固定手段７に負圧を供給
して、ステージ１と中間ステージ２を吸着固定する。 (b) ステージ１が第２固定手段によりステージ基台３に
吸着固定されている場合には、開閉弁１４ｂを閉じると
ともにリーク弁１３ｂを開いて、吸着を解除し、制御装
置１１により駆動部４−１，４−２，４−３を駆動し
て、中間ステージ２を平面移動させる。ステージ１は中
間ステージ２に吸着固定されているので、ステージ１は
中間ステージ２とともに移動する。 上記のように中間ステージ２を移動させてステージ１を
移動させ、ステージ１の位置決めを行う。

【００２１】(c) 所定の位置決め終了後、制御装置１１
により、リーク弁１３ｂを閉じるとともに、開閉弁１４
ｂを開き、第２固定手段８に負圧を供給して、ステージ
１をステージ基台３に吸着固定する。 (d) 開閉弁１４ａを閉じるとともにリーク弁１３ａを開
いて、第１固定手段７による吸着・固定を解除する。

【００２２】以上のように本実施例においては、中間ス
テージ２と、中間ステージ２とステージ１を吸着固定す
る第１固定手段７と、ステージ１をステージ基台３に固
定する第２固定手段８を設け、第１固定手段７により中
間ステージ２とステージ１を吸着固定して、中間ステー
ジ２を駆動手段４−１，４−２，４−３により駆動して
ステージ１の位置決めをしたのち、第２固定手段８によ
りステージ１をステージ基台３に固定し、第１固定手段
７による中間ステージ２とステージ１の吸着固定を解除
するようにしたので、駆動部４を通して中間ステージ２
に加わる外部からの振動、駆動部４のモータの振動、駆
動部４−１，４−２，４−３を構成する機素の温度変化
による熱膨張等の影響をステージ１が受けることがな
い。このため、ステージ１を大きな吸着力で固定する必
要がなく、ステージ１を常に安定して位置ずれなく固定
することができる。

【００２３】（２）実施例２ 露光装置等に使用されるマスクを保持するステージにお
いては、ステージの中央部にマスクを介して露光光を透
過させるための窓部が設けられている。本実施例は上記
窓部を有するステージに適用するに好適な実施例を示し
ている。図４、図５は本実施例のステージ装置の構成を
示す図であり、図４は上面から見た図、図５（ｂ）は図
４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｂ）はＢ−Ｂ断面図で
ある。

【００２４】図４、図５において、１はステージ、２は
中間ステージ、３はステージ基台であり、ステージ１、
中間ステージ２、ステージ基台３の中央には、露光光を
透過させるための窓部１ｗ，２ｗ，３ｗが設けられ、ス
テージ１の裏面側に真空吸着手段等のマスク保持手段が
設けられている。ステージ基台３上には、第１移動案内
５−１，５−２，５−３が設けられ、第１移動案内５−
１，５−２，５−３を介して中間ステージ２が移動可能
に取り付けられており、中間ステージ２は駆動部４−
１，４−２，４−３によりＸＹθ方向に駆動される。

【００２５】また、第２移動案内６−１，６−２，６−
３がステージ基台３上に立設されており、第２移動案内
６−１，６−２，６−３は中間ステージ２に設けられた
開口部２ａ（３か所）を貫通して、中間ステージ２の上
方に突出しており、第２移動案内６上にステージ１が移
動可能に取り付けられている。また、中間ステージ２が
移動可能なように、開口部２ａの内径は第２移動案内６
の外径より大きく形成されている。すなわち、第１の実
施例と同様、ステージ１、中間ステージ２はぞれぞれ第
１移動案内５、第２移動案内６によりステージ基台３上
でそれぞれ独立して移動できるように取り付けられてい
る。

【００２６】７−１，７−２，７−３は第１固定手段で
あり、第１固定手段７−１，７−２，７−３はステージ
１と中間ステージ２の間に設けられており、第１固定手
段７−１，７−２，７−３によりステージ１と中間ステ
ージ２が相互に移動しないように固定することができ
る。８−１，８−２，８−３は第２固定手段であり、第
２固定手段８−１，８−２，８−３はステージ１とステ
ージ基台３の間に設けられており、第２固定手段８によ
り、ステージ基台３に対してステージ１が移動しないよ
うに固定することができる。なお、中間ステージ２が移
動できるように、中間ステージ２には開口部２ｂが設け
られており、第２固定手段８は開口部２ｂを貫通してス
テージ基台３上に立設されており、開口部２ｂの内径
は、第２固定手段８の外径より大きく形成されている。

【００２７】本実施例の第１固定手段７−１，７−２，
７−３、第２固定手段８−１，８−２，８−３はそれぞ
れ前記した第１の実施例の第１、第２固定手段と同一の
構成を備え、前記したように真空排気手段より第１、第
２固定手段７−１，７−２，７−３、８−１，８−２，
８−３に負圧を供給することにより、ステージ１と中間
ステージ２、ステージ１とステージ基台３を吸着固定す
ることができる。

【００２８】本実施例のステージ装置の位置決め動作
は、前記した第１の実施例と同様に次のように行われ
る。 (a) 第１固定手段７−１，７−２，７−３に負圧を供給
して、ステージ１と中間ステージ２を吸着固定する。 (b) ステージ１が第２固定手段８−１，８−２，８−３
によりステージ基台３に吸着固定されている場合には、
その吸着を解除し、駆動部４−１，４−２，４−３によ
り中間ステージ２を平面移動させることにより、ステー
ジ１を移動させ、ステージ１の位置決めを行う。 (c) 所定の位置決め終了後、第２固定手段８−１，８−
２，８−３に負圧を供給して、ステージ１をステージ基
台３に吸着固定したのち、第１固定手段７−１，７−
２，７−３による吸着固定を解除する。

【００２９】以上のように本実施例においては、露光光
を透過させる窓部を有するステージ装置において、第１
固定手段７−１，７−２，７−３、第２固定手段８−
１，８−２，８−３を窓部の周辺部に配置し、第１固定
手段７−１，７−２，７−３により中間ステージ２とス
テージ１を吸着固定して、中間ステージ２を駆動手段４
により駆動してステージ１の位置決めをしたのち、第２
固定手段８−１，８−２，８−３によりステージ１をス
テージ基台３に固定し、第１固定手段７−１，７−２，
７−３による中間ステージ２とステージ１の吸着固定を
解除するようにしたので、第１の実施例と同様、駆動部
４−１，４−２，４−３を通して中間ステージ２に加わ
る外部からの振動、駆動部４−１，４−２，４−３のモ
ータの振動、駆動部４を構成する機素の温度変化による
熱膨張等の影響をステージ１が受けることがない。この
ため、ステージ１を大きな吸着力で固定する必要がな
く、ステージ１を常に安定して位置ずれなく固定するこ
とができる。また、第１固定手段７−１，７−２，７−
３、第２固定手段８−１，８−２，８−３を複数設けて
いるので、ステージ１を回転させるような大きなモーメ
ントの力が働いた場合でも、確実にステージを固定する
ことができる。

【００３０】（３）実施例３ 本実施例は、ＸＹ方向に移動するステージの上に、回転
ステージが設置された多段構成のステージ装置に本発明
を適用した実施例を示している。図６、図７は本実施例
のステージ装置の構成を示す図であり、図６は上面から
見た図、図７（ａ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図、図７
（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。図６、図７において、１
はステージ、２’は中間回転ステージ、２は中間ステー
ジ、３はステージ基台であり、ステージ基台３上には、
第１移動案内５−１，５−２，５−３が設けられ、第１
移動案内５−１，５−２，５−３を介して中間ステージ
２が移動可能に取り付けられており、中間ステージ２は
ステージ基台３に取り付けられた駆動部４−１，４−２
によりＸＹ方向に駆動される。

【００３１】また、中間ステージ２には、回転案内９−
１，９−２，９−３が設けられており、回転案内９−
１，９−２，９−３により中間回転ステージ２’が回転
可能に支持されている。中間回転ステージ２’は、中間
ステージ２に取り付けられた駆動部４−３により回転駆
動される。さらに、第２移動案内６−１，６−２，６−
３がステージ基台３上に立設されており、第２移動案内
６−１，６−２，６−３は中間ステージ２、中間回転ス
テージ２’に設けられた開口部２ａ，２ａ’（３か所）
を貫通して、中間回転ステージ２’の上方に突出し、第
２移動案内６−１，６−２，６−３上にステージ１が移
動可能に取り付けられている。また、中間ステージ２、
中間回転ステージ２’が移動可能なように、開口部２
ａ，２ａ’の内径は第２移動案内６−１，６−２，６−
３の外径より大きく形成されている。

【００３２】すなわち、ステージ１と中間ステージ２は
ステージ基台３上でそれぞれ独立して移動でき、また、
中間回転ステージ２’は中間ステージ２上で回転できる
ように構成されており、駆動部４−１，４−２を駆動す
ることにより、中間ステージ２とともに中間回転ステー
ジ２’をＸＹ方向に移動させることができ、駆動部４−
３を駆動することにより、中間回転ステージ２’を中間
ステージ２に対して回転させることができる。

【００３３】７は第１固定手段であり、第１固定手段７
はステージ１と中間回転ステージ２’の間に設けられて
おり、第１固定手段７によりステージ１と中間回転ステ
ージ２’が相互に移動しないように固定することができ
る。８は第２固定手段であり、第２固定手段８はステー
ジ１とステージ基台３の間に設けられており、第２固定
手段８により、ステージ基台３に対してステージ１が移
動しないように固定することができる。なお、中間ステ
ージ２、中間回転ステージ２’が移動できるように、中
間ステージ２、中間回転ステージ２’には開口部２ｂ，
２ｂ’が設けられており、第２固定手段８は開口部２
ｂ，２ｂ’を貫通してステージ基台３上に立設されてお
り、開口部２ｂ，２ｂ’の内径は、第２固定手段８の外
径より大きく形成されている。本実施例の第１固定手段
７、第２固定手段８はそれぞれ前記した第１の実施例の
第１、第２固定手段と同一の構成を備え、前記したよう
に真空排気手段より第１、第２固定手段７、８に負圧を
供給することにより、ステージ１と中間回転ステージ
２’、ステージ１とステージ基台３を吸着固定すること
ができる。

【００３４】本実施例のステージ装置の位置決め動作
は、次のように行われる。 (a) 第１固定手段７に負圧を供給して、ステージ１と中
間回転ステージ２’を吸着固定する。 (b) ステージ１が第２固定手段８によりステージ基台３
に吸着固定されている場合には、その吸着を解除し、駆
動部４−１，４−２により中間ステージ２、中間回転ス
テージ２’を平面移動させることにより、ステージ１を
移動させ、ステージ１のＸＹ方向の位置決めを行う。 (c) 駆動部４−３を駆動して、中間回転ステージ２’を
所定量回転させることにより、ステージ１を回転させス
テージ１のθ方向の位置決めを行う。 (d) 所定の位置決め終了後、第２固定手段８に負圧を供
給して、ステージ１をステージ基台３に吸着固定したの
ち、第１固定手段７による吸着固定を解除する。

【００３５】以上のように、本実施例においては、ステ
ージ基台３上に移動可能に取り付けられた中間ステージ
２と、中間ステージ２上で回転する中間回転ステージ２
ａ’と、中間回転ステージ２ａ’上に配置されステージ
基台３に対して移動可能に構成されたステージ１を設
け、第１固定手段７により中間回転ステージ２’とステ
ージ１とを吸着固定できるようにするとともに、ステー
ジ基台３と最終段のステージ１との間に第２固定手段８
を設け、第２固定手段８によりステージ１をステージ基
台３に吸着固定できるようにしたので、回転ステージが
設置された多段構成のステージ装置において、外部から
加わる振動、駆動部４−１，４−２，４−３のモータの
振動、温度変化による熱膨張等の影響を受けることな
く、ステージ１を常に安定して位置ずれなく固定するこ
とが可能となる。また、ステージを大きな力で吸着する
必要もない。

【００３６】（４）実施例４ 本実施例は、ステージ１と中間ステージ２を同一平面上
に配置することにより、上下方向をコンパクトに構成し
たステージ装置の実施例を示している。図８は本実施例
のステージ装置の構成を示す図であり、図８（ａ）は上
面から見た図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図
である。図８において、１はステージ、２は中間ステー
ジ、３はステージ基台であり、ステージ基台３上には、
第１移動案内５−１，５−２，５−３が設けられ、第１
移動案内５−１，５−２，５−３を介して中間ステージ
２が移動可能に取り付けられており、中間ステージ２は
ステージ基台３に取り付けられた駆動部４−１，４−
２，４−３によりＸＹθ方向に駆動される。中間ステー
ジ２には開口部２ｃが設けられており、開口部２ｃ内
に、ステージ１が配置され、ステージ１は、第２移動案
内６−１，６−２，６−３によりステージ基台３上に移
動可能に取り付けられている。また、ステージ１が移動
可能なように、開口部２ｃはステージ１より大きく形成
されている。このため、ステージ１と中間ステージ２は
ステージ基台３上でそれぞれ独立して移動することがで
きる。

【００３７】また、ステージ１には固定手段取付部材２
０ａ，２０ｂが取り付けられ、固定手段取付部材２０
ａ，２０ｂと中間ステージ２の間に第１固定手段７−
１，７−２が設けられており、第１固定手段７−１，７
−２によりステージ１と中間ステージ２が相互に移動し
ないように固定することができる。さらに、ステージ１
とステージ基台３の間には、第２固定手段８が設けられ
ており、第２固定手段８により、ステージ基台３に対し
てステージ１が移動しないように固定することができ
る。本実施例の第１固定手段７−１，７−２、第２固定
手段８はそれぞれ前記した第１の実施例の第１、第２固
定手段と同一の構成を備え、前記したように真空排気手
段より第１、第２固定手段７、８に負圧を供給すること
により、ステージ１と中間ステージ２、ステージ１とス
テージ基台３を吸着固定することができる。

【００３８】本実施例のステージ装置の位置決め動作
は、前記第１の実施例と同じであり、次のように行われ
る。 (a) 第１固定手段７−１，７−２に負圧を供給して、ス
テージ１と中間ステージ２を吸着固定する。 (b) ステージ１が第２固定手段８によりステージ基台３
に吸着固定されている場合には、その吸着を解除し、駆
動部４−１，４−２，４−３により中間ステージ２をＸ
Ｙθ方向に移動させることにより、ステージ１を移動さ
せ、ステージ１の位置決めを行う。 (c) 所定の位置決め終了後、第２固定手段８に負圧を供
給して、ステージ１をステージ基台３に吸着固定したの
ち、第１固定手段７−１，７−２による吸着固定を解除
する。

【００３９】以上のように、本実施例においては、ステ
ージ１を中間ステージ２に設けた開口部２ｄ内に配置
し、ステージ１に取り付けた固定手段取付部材２０ａ，
２０ｂと中間ステージ２の間に第１固定手段７−１，７
−２を設けるとともに、ステージ１とステージ基台３の
間に第２固定手段を設けたので、第１の実施例と同様、
ステージ１を常に安定して位置ずれなく固定することが
でき、また、ステージ装置の上下方向をコンパクトに構
成することができる。

【００４０】（５）その他の実施例 上記実施例を次のように変形することもできる。 上記実施例１〜４では、ステージ側に被吸着部材を
設け、また、中間ステージ、ステージ基台、中間回転ス
テージ側に吸着部材を設けたが、中間ステージ、ステー
ジ基台、中間回転ステージ側に被吸着部材を設け、ステ
ージ側に吸着部材を設けた構造にしても同様の効果を得
ることができる。 上記実施例１〜４では、板ばねを介して被吸着部材
を取り付けているが、被吸着部材をステージに固定し、
板ばねを介して吸着部材を取り付けても同様の効果を得
ることができる。 上記実施例１〜４では、第１、第２固定手段とし
て、負圧により吸着する吸着部材と被吸着部材を用いて
いるが、第１、第２固定手段としては、真空吸着に限ら
ず、例えば、磁気や静電気による固定手段を用いてもよ
い。 上記実施例１〜４では、第１、第２移動案内として
ボールによる移動案内を用いているが、移動案内として
は、例えば空圧、油圧、磁気等を利用したものを用いる
ことができる。

【００４１】 上記実施例１〜４では、被吸着部材を
２枚の板ばねにより取り付ける場合を示したが、板ばね
は上記実施例に限定されるものではなく、被吸着部材が
吸着されるとき、被吸着部材がステージの移動面に対し
て垂直方向にのみ平行移動し、水平方向には変位しない
ように取り付けられていればよい。例えば、板ばねを被
吸着部材（もしくは吸着部材）の中心に対して点対称、
または中心を通る直線に対して線対称に配置したり、被
吸着部材を円形に形成し、円環状、円板状の板ばねを使
用してもよい。 上記説明では、ステージ装置を露光装置に適用する
場合について説明したが、本発明のステージ装置は上記
露光装置以外に、加工機械、測定機器、各種顕微鏡等に
も適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ステージ基台と、ステージ基台上に配置され、ステ
ージ基台面に対して移動可能に支持された中間ステージ
と、中間ステージ上に配置され、中間ステージ面に対し
て平行な面上を、移動可能に支持されたステージとを備
えたステージ装置において、上記ステージを中間ステー
ジに直接固定する第１固定手段と、上記ステージをステ
ージ基台に直接固定する第２固定手段とを設けたので、
位置決め後、ステージを中間ステージから切り離して、
直接ステージ基台に固定することができ、中間ステージ
を駆動する駆動部を通して中間ステージに加わる振動、
駆動部の制御系の不安定、駆動部のボールネジ等の機械
要素の熱膨張等の影響をステージが受けることがない。

【００４３】このため、ステージを大きな力で固定する
必要がなく、ステージを常に安定して位置ずれなく固定
することができ、位置決め精度の向上を図ることができ
る。また、第１固定手段と第２固定手段を、吸着部材と
被吸着部材から構成し、いずれか一方を上記吸着部材に
より被吸着部材が吸着され両者が接近するとき、移動接
近する部材がステージ移動面に対して垂直方向にのみ平
行移動し、水平方向には変位しないように、回転対称に
取り付けられる板ばねと接続することにより、比較的簡
単な機構を使用して位置ずれを起こすことなく、ステー
ジと中間ステージおよびステージとステージ基台を固定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のステージ装置の構成を
示す図である。

【図２】図１における第１、第２固定手段の構成を示す
図である。

【図３】第１の実施例のステージ装置の制御系の構成例
を示す図である。

【図４】第２の実施例のステージ装置の構成を示す図で
ある。

【図５】第２の実施例のステージ装置の構成を示す図で
ある。

【図６】第３の実施例のステージ装置の構成を示す図で
ある。

【図７】第３の実施例のステージ装置の構成を示す図で
ある。

【図８】第４の実施例のステージ装置の構成を示す図で
ある。

【図９】従来例のステージ装置を示す図である。

【符号の説明】

１ ステージ １ａ，１ａ’ 凹部 １ｗ，２ｗ，３ｗ 窓部 ２’ 中間回転ステージ ２ 中間ステージ ２ａ，２ａ’，２ｂ 開口部 ２ｂ，２ｂ’，２ｃ 開口部 ３ ステージ基台 ４，４−１〜４−３ 駆動部 ５，５−１〜５−３ 第１移動案内 ６，６−１〜６−３ 第２移動案内 ７，７−１〜７−３ 第１固定手段 ７ａ，８ａ 吸着部材 ７ｅ，８ｅ 板ばね ７ｄ，８ｄ 被吸着部材 ７ｃ 吸着口 ７ｂ，８ｂ 管路 ７ｆ，８ｆ 抑え板 ８，８−１〜８−３ 第２固定手段 １１ 制御装置 １２ ポンプ １３ａ，１３ｂ リーク弁 １４ａ，１４ｂ 開閉弁 １５ａ，１５ｂ 管路 １６ａ，１６ｂ，１７ａ 管路 ２０ａ，２０ｂ 固定手段取付部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ基台と、 上記ステージ基台上に配置され、ステージ基台面に対し
   て平行な平面内を移動可能に案内された中間ステージ
   と、 上記中間ステージ上に配置され、中間ステージ面に対し
   て平行な平面内を、移動可能に案内されたステージとを
   備えたステージ装置であって、 上記ステージを中間ステージに直接固定する第１固定手
   段と、 上記ステージをステージ基台に直接固定する第２固定手
   段とを設けたことを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 上記中間ステージが多段に構成されてお
   り、上記ステージはステージ基台上に設けられた移動案
   内により案内され、上記第１固定手段は、ステージと最
   上段の中間ステージとを直接固定するものであることを
   特徴とする請求項１のステージ装置。
3. 【請求項３】 上記第１、第２固定手段は、真空排気手
   段に連通した管路と、該管路を負圧にすることにより近
   接する部材を吸着する吸着部材と、該吸着部材に近接し
   て配置された被吸着部材から構成され、 上記第１固定手段の吸着部材もしくは被吸着部材の一方
   がステージもしくは中間ステージの一方に直接取り付け
   られ、他方が板ばねを介して上記ステージもしくは中間
   ステージの他方に取り付けられており、 上記第２固定手段の吸着部材もしくは被吸着部材の一方
   がステージもしくはステージ基台の一方に直接取り付け
   られ、他方が板ばねを介して上記ステージもしくはステ
   ージ基台の他方に取り付けられており、 上記第１、第２固定手段の吸着部材の吸着面と被吸着部
   材の被吸着面は、上記ステージおよび中間ステージの移
   動方向に平行な平面上にあり、 上記板ばねは、上記吸着部材により被吸着部材が吸着さ
   れ両者が接近するとき、被吸着部材が上記平面に対して
   垂直方向にのみ平行移動し、上記平面内では変位しない
   ように、上記被吸着部材に対して上記平面内で回転対称
   に取り付けられていることを特徴とする請求項１または
   請求項２のステージ装置。
4. 【請求項４】 上記中間ステージを駆動する駆動手段
   と、 上記駆動手段と、上記第１、第２固定手段を制御する制
   御手段を備えており、 上記制御手段は、上記第１固定手段により上記ステージ
   を中間ステージに固定したのち、上記駆動手段により中
   間ステージとともにステージを移動させてステージの位
   置決めを行い、 上記位置決め終了後、上記第２固定手段によりステージ
   をステージ基台に固定して、上記第１固定手段による固
   定を解除することを特徴とする請求項１，２または請求
   項３のステージ装置。