WO2005040945A1

WO2005040945A1 - ステージ装置

Info

Publication number: WO2005040945A1
Application number: PCT/JP2004/015276
Authority: WO
Inventors: Taturoh Katoh; Kazuharu Uchimi; Hiroshi Murayama; Hidehiko Mashimo
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2005-05-06
Also published as: US7743998B2; CN1871562A; US20070158401A1; JP4443891B2; TW200526351A; KR20060097043A; JP2005128783A; TWI327942B; CN1871562B

Description

明細書

ステージ装置

技術分野

[0001] 本発明はステージ装置に関する。本発明は、特に、 2つの移動体をそれぞれ一軸方向に移動可能とする 2つの駆動源と、 2つの移動体の少なくとも一方をガイドするガイド部材と、 2つの移動体の間に架け渡されて 2つの移動体と共に移動するビームとを含むステージ装置に適して、る。

背景技術

[0002] この種のステージ装置の一例を図 1 (a)、図 1 (b)を参照して説明する。図 1 (a)、図 1 (b)において、定盤 1上に 2本のガイドレール 2及び 3が所定の間隔をおいて互いに平行に配設されている。ガイドレール 2及び 3は図 1 (a)に示す Y軸方向に延びている。ガイドレール 2及び 3にはそれぞれ移動体 4及び 5が配置されている。ここで、ガイドレール 2及び移動体 4について説明すると、図 1 (b)に示すように、移動体 4には静圧軸受パッド 12が備えられている。静圧軸受パッド 12はガイドレール 2と移動体 4との間に介在している。移動体 4にはまた、静圧軸受パッド 13が備えられている。静圧軸受パッド 13は定盤 1と移動体 4との間に介在している。これにより、移動体 4はガイドレール 2に沿って Y軸方向に移動可能である。

[0003] 同様に、移動体 5にも静圧軸受パッド 12及び 13が備えられている。移動体 5はガイドレール 3に沿って Y軸方向に移動可能である。

[0004] 移動体 4と移動体 5との間にビーム 6が架け渡されている。ビーム 6は図 1 (a)に示す X軸方向に延びている。ビーム 6は、その一端が移動体 4とリジッドに固定され、他端は板パネ構造 8によって移動体 5と連結されている。移動体 4とビーム 6の一端との固定は、例えば、ネジを用いて行われる。これにより、ビーム 6は移動体 4、 5と共に Y軸方向に移動可能である。

[0005] ビーム 6には移動体（可動部） 14が配置されている。移動体 14はビーム 6をガイドとして X軸方向に移動可能である。定盤 1と移動体 14との間には静圧軸受パッド 14a 一 14cが配置されている。静圧軸受パッド 14a— 14cは、移動体 14に取り付けられている。これにより、移動体 14は静圧軸受パッド 14a— 14cによって定盤 1に対して Z軸方向にガイドされて X軸方向に移動可能である。

[0006] なお、図 1 (a)では、移動体 4はその一部を除去した状態で示し、移動体 14はその上部を除去した状態で示して、る。

[0007] ビーム 6の中央部の下面には静圧軸受パッド 15が取り付けられている。静圧軸受ノッド 15は定盤 1とビーム 6との間に介在している。これにより、ビーム 6は静圧軸受ノッド 15によって支えられている。つまり、静圧軸受パッド 15は、移動体 14の移動を妨げることなぐ X軸方向及び Y軸方向の全ストロークに亘つてビーム 6と共に移動しつつビーム 6の自重を支え、ビーム 6と移動体 5の締結部等に無理な負荷をかけないようにビーム 6を支持している。このようなステージ装置は、例えば特開 2000— 3566 93号公報（以下、文献 1と呼ぶ）に開示されている。

[0008] ところで、移動体 4、 5、 14の駆動源としては、通常、リニアモータが用いられて!/、る。例えば、ガイドレール 2とビーム 6との間、ガイドレール 3とビーム 6との間に、それぞれ移動体 4、 5が可動部となるようにリニアモータが構成される。また、ビーム 6と移動体 14との間に移動体 14が可動部となるようにリニアモータが構成される。

[0009] リニアモータとして可動コイル型のものを用いる場合、例えば、ガイドレール 2とビーム 6との間に構成されるリニアモータについて説明すると以下のようになる。ガイドレール 2に沿って定間隔で複数の永久磁石が配列される。これら複数の永久磁石にギヤップをおいて異磁極が対向し合うように複数の永久磁石が配列される。そして、ギヤップには移動体 4に連結された可動コイルが移動体 4と共に移動可能に配置される。

[0010] このようなステージ装置では、上記の構成の他に、移動体 4、 5、 14の位置制御のために、各リニアモータにはリニアスケールとリニアセンサとの組み合わせによる位置センサが備えられる。そして、移動体 4、 5用のリニアモータに対しては同期制御が行われる。このようなステージ装置は、例えば特開 2000-155186号公報（以下、文献 2と呼ぶ）に開示されている。

[0011] このようなステージ装置では、移動体 14上に、被加工部材等を載せるためのテーブルが搭載され、被加工部材を高精度で位置決めするような駆動制御が実行される [0012] ところで、このようなステージ装置においては、被加工部材を高精度で位置決めするためにビーム 6をガイドレール 2、 3に直交させる必要がある。これは、被加工部材の位置決め指定を定盤 1上の X座標、 Y座標を用いて行うからである。これまでのステージ装置においては、ビーム 6がある基準位置（基準座標）、例えばガイド 2、 3の一方の端部寄りに設定されている原点位置にある時の機械精度にならった直交度を基準としている。以後、移動体 4、 5に位置ずれが生じた場合には、移動体 4、 5を個別に位置制御することで、上記の機械精度にならった直交度を所定範囲内に維持するようにしている。

[0013] し力しながら、この種のステージ装置は、連続運転を行うとリニアモータの発熱作用により各部材、特にビーム 6とその周辺の部材が変形することがある。その結果、ガイドレール 2、 3に対するビーム 6の直交度が上記所定範囲力外れてしまうことがある。つまり、これまでのステージ装置では、連続運転するとステージ装置における各部材に発熱に起因した温度上昇が発生する。これによつてビーム 6の直交度が変化すると、ガイドレール 2、 3に対するビーム 6の直交度を所定範囲内に維持できず、高精度の位置決めができなくなるという問題があった。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] そこで、本発明の課題は、連続運転を行った場合でもガイドレールに対するビームの直交度を設定された所定範囲内に維持できる機能を備えたステージ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明によるステージ装置は、定盤と、 2つの移動体をそれぞれ定盤上において一軸方向に移動させるための 2つの駆動源と、 2つの移動体の少なくとも一方を一軸方向にガイドするためのガイド部材と、 2つの移動体の間にガイド部材に直交するように架け渡されて 2つの移動体と共に移動するビームとを含む。

[0016] 本発明の態様によれば、ステージ装置は更に、 2つの移動体のそれぞれの位置を検出するための 2つの位置センサと、 2つの移動体のそれぞれの原点位置を規定するための 2つの原点センサと、 2つの位置センサ、 2つの原点センサからの検出信号を受け、 2つの駆動源を制御して 2つの移動体の位置制御を行うための制御装置とを備える。制御装置は、 2つの駆動源を個別に制御してビームを一軸方向と鉛直なョー回転軸に関して回転させるョー軸回転制御機能を有する。制御装置はまた、ステージ装置の起動時に、ョー軸回転制御機能に基づいて、ガイド部材に対するビームの直交度が変化した場合においてもビームがガイド部材に対して所定範囲内の直交度を維持する制御を実行する。

[0017] 本発明の好ましい態様によるステージ装置においては、制御装置はョー軸回転制御機能を実行するためのョー軸回転制御プログラムを内蔵した記憶装置を有する。記憶装置は、ョー軸回転制御プログラムの初期値データを目標値として記憶してヽる。目標値は、ステージ装置が停止した状態で計測されたビームの直交度に基づいて制御装置により決定され、かつビームを所定範囲内の直交度にするために必要な修正値 Ay 1である。

[0018] ョー軸回転制御プログラムは、ステージ装置の起動時にビームの直交度が変化した状態で 2つの移動体を 2つの原点センサで検出される位置まで駆動し、その時に 2 つの位置センサで得られた 2つの座標データの差 Ay3を算出するステップと、修正値 Δ y 1と差 Δ y3とを用いて（ Δ y 1— Δ y3)分だけビームをョ一回転軸に関して回転させるステップとを実行するためのものである。

[0019] 制御装置は、ステージ装置がありのままの状態に置かれている状態で移動体を 2つの原点センサで検出される位置まで移動させた時に 2つの位置センサで得られた 2 つの座標データの差 AyOを算出して算出した差 AyOを記憶装置に記憶する。制御装置はまた、算出した差 Δ yOに基づ、て修正値 Δ ylを決定する。

[0020] 本発明によるステージ装置は、 2つの移動体をそれぞれ一軸方向にガイドするために互いに平行に一軸方向に延びる 2つのガイド部材を備え、ビームは、一端が 2つの移動体の一方に固定され、他端が 2つの移動体の他方に板パネ構造を介して連結されていることが好ましい。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1(a)]図 1 (a)は、従来のステージ装置の一例を説明するための平面図である。

[図 1(b)]図 1 (b)は、従来のステージ装置の一例を説明するための正面図である。 [図 2(a)]図 2 (a)は、本発明によるステージ装置を説明するための平面図である。

[図 2(b)]図 2 (b)は、本発明によるステージ装置を説明するための正面図である。

[図 3]図 3は、本発明によるステージ装置の制御系の一例を説明するための図である

[図 4]図 4は、本発明において実行される、ビームとガイドレールの直交度を合わせるための作業を説明するための図である。

[図 5]図 5は、本発明においてステージ装置の連続運転後、メカリセットを行う際に実行される作業を説明するための図である。

[図 6]図 6は、本発明において図 5の作業に続いて実行される作業を説明するための図である。

[図 7]図 7は、本発明にお、て使用される原点センサに光学式センサを用いた場合の直交度の精度について説明するための図である。

[図 8]図 8は、本発明にお、て使用される原点センサに磁気式センサを用いた場合の直交度の精度について説明するための図である。

発明を実施するための最良の形態

[0022] 図 2 (a)、図 2 (b)—図 8を参照して、本発明によるステージ装置の好ましい実施例について説明する。

[0023] 本発明の要旨は、ステージ装置を連続運転した後、再度、起動した時でも、ガイドレールに対するビームの直交度を設定された所定範囲内に維持できるようにした点にある。従って、本発明は、定盤と、 2つの移動体をそれぞれ一軸方向に移動可能とする 2つの駆動源と、 2つの移動体の少なくとも一方をガイドするガイド部材と、 2つの移動体の間に架け渡されて 2つの移動体と共に移動するビームとを含むステージ装置に適用可能である。勿論、本発明は、 2つの移動体がそれぞれ互いに平行に一軸方向に延びる 2つのガイド部材で案内される構成のステージ装置にも適用可能である。つまり、本発明は、文献 1に開示された図 1 (a) ,図 1 (b)で説明したようなステージ装置や、文献 2に開示されたステージ装置にも適用され得る。なお、本発明において直交度に関して問題となるビームの変形というのは、定盤の上面に対して平行な面内での変形量である。 [0024] このため、以下では、下記の点を前提条件として説明を行う。

[0025] 図 2 (a) ,図 2 (b)は、本発明の実施例によるステージ装置を示す。本ステージ装置は、後述される制御装置、原点センサを除いて、図 1 (a) ,図 1 (b)で説明したステージ装置と同様の構成を持つ。それゆえ、図 1 (a) ,図 1 (b)に示された構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、ステージ装置の構成について簡単に説明する。

[0026] 図 2 (a)、図 2 (b)において、定盤 1上に 2本のガイドレール 2及び 3が所定の間隔をおヽて互いに平行に配設されて、る。ガイドレール 2及び 3は Y軸方向に延びて、る。ガイドレール 2及び 3にはそれぞれ移動体 4及び 5が配置されてヽる。

[0027] ガイドレール 2及び移動体 4について説明すると、移動体 4には静圧軸受パッド 12 が備えられている。静圧軸受パッド 12はガイドレール 2と移動体 4との間に介在している。移動体 4にはまた、静圧軸受パッド 13が備えられている。静圧軸受パッド 13は定盤 1と移動体 4との間に介在している。これにより、移動体 4はガイドレール 2に沿って Y軸方向に移動可能である。

[0028] 同様に、移動体 5にも静圧軸受パッド 12及び 13が備えられている。移動体 5はガイドレール 3に沿って Y軸方向に移動可能である。

[0029] 移動体 4と移動体 5との間にビーム 6が架け渡されている。ビーム 6は X軸方向に延びている。ビーム 6は、その一端が移動体 4とリジッドに固定され、他端は板パネ構造 8によって移動体 5と連結されている。移動体 4の一端とビーム 6との固定は、例えば、ネジを用いて行われる。これにより、ビーム 6は移動体 4、 5と共に Y軸方向に移動可能である。

[0030] ビーム 6には移動体（可動部） 14が配置されている。移動体 14はビーム 6をガイドとして X軸方向に移動可能である。定盤 1と移動体 14との間には静圧軸受パッド 14a 一 14cが配置されている。静圧軸受パッド 14a— 14cは、移動体 14に取り付けられている。これにより、移動体 14は X軸方向に移動可能である。

[0031] ビーム 6の中央部の下面には静圧軸受パッド 15が取り付けられている。静圧軸受ノッド 15は定盤 1とビーム 6との間に介在している。これにより、ビーム 6は静圧軸受ノッド 15によって支えられている。

[0032] 移動体 4、 5、 14の駆動源としては、リニアモータが用いられる。例えば、ガイドレール 2とビーム 6との間、ガイドレール 3とビーム 6との間に、それぞれ移動体 4、 5が可動部となるようにリニアモータが構成される。また、ビーム 6と移動体 14との間に移動体 1 4が可動部となるようにリニアモータが構成される。

[0033] 移動体 4、 5、 14の位置制御のために、各リニアモータにはリニアスケールとリニアセンサとの組み合わせによる位置センサが備えられる。各リニアモータは後述する制御装置により個別に制御可能にされている。

[0034] このステージ装置は、移動体 14上に、被加工部材等を載せるためのテーブルが搭載され、被加工部材を高精度で位置決めするような駆動制御が実行される。

[0035] 図 3に示すように、制御装置 20には移動体 4側の位置センサ 21及び移動体 5側の位置センサ 22から位置検出値を示す位置検出信号がフィードバックされる。位置センサ 21及び 22は、例えば前述したようにリニアスケールとリニアセンサとの組み合わせによるものが使用される。制御装置 20には、移動体 4側のリニアモータを駆動するための Y1ドライブ 23と、移動体 5側のリニアモータを駆動するための Y2ドライブ 24とが接続されている。制御装置 20は、位置センサ 21、 22からの位置検出値をフィードノック値として用い、位置指令値との間の偏差に基づいて Y1ドライブ 23、 Y2ドライブ 24を制御して移動体 4、 5の位置制御を行う。

[0036] 特に、図 2 (a) ,図 2 (b)に示された移動体 4、 5を個別に位置制御可能であるということは、制御装置 20はビーム 6のョー軸回転制御が可能であることを意味する。ョー軸回転制御というのは、ビーム 6をその中心軸に関して微小角度だけ回転可能とするための制御である。また、ビーム 6の中心軸というのは、 X軸あるいは定盤 1の上面に鉛直な Z軸方向の中心軸を意味する。以下ではこの中心軸をョ一中心軸、これを中心とする回転をョー軸回転と呼ぶ。 2つのリニアモータにおける 2つのリニアスケール間の距離は、全長にわたって一定であるものとする。

[0037] なお、図 3は、説明を簡単にするために、本発明によるステージ装置の制御系の基本構成を示しているにすぎない。本発明によるステージ装置の制御系は、図 3のものに制限されるものではない。また、図 3には示していないが、制御装置 20には、移動体 14側の位置センサ（図示せず)からの位置検出信号もフィードバックされる。制御装置 20は、移動体 14用の指令値と移動体 14側の位置センサ力もの位置検出値との間の偏差に基づいて移動体 14用のドライブ（図示せず)を制御して移動体 14の位置制御を行う。

[0038] 以下では、移動体 4側のリニアモータを Y1リニアモータ、そこに設けられているリニァスケールを Y1スケール、移動体 5側のリニアモータを Y2リニアモータ、そこに設けられて、るリニアスケールを Y2スケールと呼ぶ。

[0039] 図 2 (a) ,図 2 (b)において、ガイドレール 2、 3の一端側寄りの定盤 1上にはそれぞれ、移動体 4、 5の原点位置を設定、検出するための原点センサ OSl、 OS2が設けられる。原点センサ OSl、 OS2による検出信号も制御装置 20に入力され、ビーム 6 (移動体 4、 5)は原点センサ OSl、 OS2による検出位置で停止するようにされる。原点センサ OSl、 OS2は、移動体 4、 5の一部がそこに到達したことを検出するものであり、後述されるように光学式、磁気式等のセンサが用いられる。後で明らかになるように、磁気式センサは、光学式センサに比べてより高い検出精度が得られる。光学式センサを用いる場合、原点センサ OSl、 OS2における光路を遮断するための遮断部材 S Sl、 SS2が移動体 4、 5のそれぞれに設けられる。磁気式センサの場合、被検出部材を磁気的に検出することを除けば、配置関係は同じと考えて良い。つまり、 SS1、 S S 2として被検出部材が設置される。

[0040] 前述した本発明の要旨である、直交度を維持するための制御動作について図 4一図 6を参照して説明する。

[0041] 図 4は、本発明が適用されたステージ装置を出荷する前に行われる、直交度を合わせるための作業を説明するための図である。つまり、ステージ装置の出荷前に、初期状態のデータを収得するための作業が実行される。勿論、この作業はステージ装置に備えられた制御装置 20を使用して実行される。

[0042] 図 4において、 Y1リニアモータ側の移動体 4の位置が Y1スケールで検出され、 Y2 リニアモータ側の移動体 5の位置が Y2スケールで検出される。この場合、ビーム 6はそのョー中心軸の位置が Y軸並進座標で表される。 Y軸並進座標の値は Y1スケールによる座標データ ylと Y2スケールによる座標データ y2との平均値 (yl +y2) /2 である。

[0043] (1)組立て精度が確保されてヽる状態でのデータ収得これは、直交度が合っている状態、すなわち直角原器を用いてガイドレール 2、 3に対してビーム 6を機械的に直交させた状態で実行される。

[0044] 1-a.準備

ステージ装置がありのままの状態（ビーム 6をガイドレール 2、 3に対して機械的に直交させる前の状態）の精度で Y1リニアモータ、 Y2リニアモータを起動させ、ビーム 6 ( 移動体 4、 5)が原点センサ OSl、 OS2で検出される位置に到達した時の Y1スケール、 Y2スケールの原点の座標データ ylO、 y20を収得する。続いて、これらの座標データ ylO、 y20の差 AyO (=ylO— y20)が制御装置 20で計算され、パラメータ AyO として制御装置 20内の記憶装置 20— 1に保存される。このパラメータ AyOは、原点センサ OSl、 OS2の設置誤差を含む。設置誤差というのは、原点センサ OSl、 OS2を結ぶ線分が必ずしもガイドレール 2、 3に直交していないことによる誤差成分である。従って、この準備作業では、原点位置の幾何学的位置データが収得されることを意味する。

[0045] 1 b .パラメータ Δ yOの修正

直角原器を用いて直交度を計測する。計測された直交度に応じて AyOに対してカロ減すべき値を求め、パラメータ AyOの値を修正する。そして、修正した値を修正パラメータ Ay 1として決定する。修正パラメータ Aylは、以降で説明される（3)項において直交度を合わせ込む際の基準値（目標値)となる。この時、直交度は直角原器と計測精度の誤差を考慮して、 [ (直角原器と計測精度の誤差） ±0. 2度]の精度範囲に入るようにされている。ここで、直交度の精度評価は、 Y1スケールと Y2スケール間の距離が一定であるので、角度で行うものとする。上記パラメータ Aylは、以後、初期値データとして使用される。

[0046] 以降の作業はステージ装置の設置現場で実際の使用状態で行われ、以下に説明するョー軸回転制御動作は制御装置 20により実行される。このために、制御装置 20 の記憶装置 20— 1には、ョー軸回転制御動作用のプログラムがあら力じめ格納されている。

[0047] (2)メカリセット時のデータ収得

ステージ装置の連続運転後、メカ-カルリセット（起動）を行う際、図 5に示すように、発熱等に起因して直交度が変化した状態で仮に制御を立ち上げる。前述同様、 Y1 リニアモータ、 Y2リニアモータを起動させ、ビーム 6 (移動体 4、 5)が原点センサ OS 1 、 OS2で検出される位置に到達した時の Y1スケール、 Y2スケールの原点の座標データ yl3、 y23を収得する。そして、これらの座標データ y 13、 y23の差 Ay3 (=yl3 -y23)が制御装置 20で計算される。

[0048] (3)ョー軸回転制御による直交度の合わせ込み

ョー軸回転制御により直交度を合わせ込むために必要な基準値（目標値）は、上記 (1)項の 1-bで決定された修正パラメータ Ay 1である。

[0049] つまり、図 6を参照して、差（Ayl— Ay3)は、直交度が合っている状態からの回転方向（ョー軸回転方向）のずれであるので、差（Ayl—Ay3)の値分だけョー軸を中心にビーム 6を回転させる。勿論、回転方向は直交度のずれを修正する方向である。なお、本実施例では、ョー軸回転制御における回転角度の許容限界値を 11秒としている。これは、ビーム 6を 11秒だけ回転させる時、必要な推力がリニアモータの定格推力の 10%となることを想定した値である。

[0050] (4)確認作業

再度、上記（2)の工程を実行し、メカ-カルリセット（起動）後の原点の差 Ay4を求める。続いて、差 Ay4の基準値（目標値)からのずれ（Ayl— Ay4)の値が許容値（ ±0. 5秒）以下であることを確認する。つまり、 ( Δγ1-Δγ4)≤0±0. 5秒であることを確認する。これが確認されれば、ビーム 6は所定範囲内の直交度に合わせ込まれたことを意味する。なお、 Ay4=yl4-y24である。また、 yl4、 y24はそれぞれ、ビーム 6 (移動体 4、 5)が原点センサ OSl、 OS2で検出される位置に到達した時の Y1 スケール、 Y2スケールの原点の座標データである。

[0051] 万一、（Ayl— Ay4)の値が許容値（±0. 5秒)を上回る場合には、上記（3)、（4) の工程を繰り返す。

[0052] 本実施例では特に、ステージ装置駆動用の電源をオフにするとビーム 6が自動的に所定位置 (例えば、ガイドレール 2、 3の中央部）に戻るようにされている。所定位置は既知の値であり、上記メカリセット時には、ビーム 6が所定位置力原点センサ OS 1 、 OS2で検出される位置まで戻る原点サーチ動作が開始される。そして、原点センサ OSl、OS2で検出される位置力所定距離手前の位置まではビーム 6を高速で移動させ、以後、原点センサ OSl、 OS2で検出される位置に到達するまで微速で移動させるようにしている。これにより、原点センサ OSl、 OS2への到達精度を高め、 Y1スケール、 Y2スケール力も得られる座標データの精度を高めるようにして、る。

[0053] 次に、原点センサ OSl、 OS2に光学式センサ、及びこれより高精度の磁気式センサを用いた場合の直交度の精度について比較説明を行う。

[0054] 原点センサが 2つ設置される場合、ョー原点の精度、つまりビーム 6の直交度の精度は、原点センサの測定精度及び 2つの原点センサを結ぶ線分がガイド部材に直交してヽな、ことによる相対位置のばらつきにより決定される。

[0055] 図 7を参照して、光学式センサを使用した場合について説明する。光学式センサの繰り返し位置再現性を士 1 μ mとし、光学式センサ動作後のリニアスケールによる読取り時間遅れに起因するビーム 6の変位量を ± 1 mとする。この場合、ョー原点精度は合計 ± 3 mのばらつきを持つこととなる。 ± 3 mのばらつきは、ビーム 6の延在長を 1080mmとすると、角度に変換した場合 tan— ¹ (3 μ m/ 1080mm)となり、約 ±0. 57秒となる。これは、上記した所定範囲内の直交度 ±0. 5秒をわずかに上回るものの、ほぼ満足し得る値である。

[0056] 図 8を参照して、磁気式センサを用いた場合にっ、て説明する。磁気式センサの繰り返し位置再現性を ±0. 1 μ mとし、磁気式センサ動作後のリニアスケールによる読取り時間遅れに起因するビーム 6の変位量を ± 1 mとする。この場合、ョー原点精度は合計 ± 1. 2 /z mのばらつきを持つこととなる。 ± 1. 2 /z mのばらつきは、ビーム 6 の延在長を 1080mmとすると、角度に変換した場合 tan— ¹ (1. 2 /z mZl080mm)となり、約 ±0. 23秒となる。これは、上記した所定範囲内の直交度 ±0. 5秒を大きく下回っている。

[0057] 次に、定盤 1上の温度が変化した場合にョー原点の精度に与える影響について説明する。光学式センサについて言えば、温度が 25°Cから 55°Cに変化した場合、つまり 30°Cの温度上昇により検出位置が 20 m変化するものが提供されている。この場合、 0. 67 mZ Cである。し力しながら、 2つの光学式センサの温度変化が同じである場合、上記の変化は無視できる。仮に、 2つの光学式センサの温度変化に 1°Cの差があった場合には、 tan— ^O. 67 mZl080mm)となり、約 ±0. 12秒となる。

[0058] 一方、磁気式センサについて言えば、温度ドリフトに対して 0. 1 μ mZ Cのものが提供されている。仮に、このような磁気式センサを用いた場合には、 tan— ^O. 1 m /1080mm)となり、約 ±0. 02禾少となる。

[0059] なお、図 2 (a) , (b)では、原点センサ OSl、 OS2と遮断部材あるいは被検出部材 S Sl、 SS2とを、ガイド部材 2、 3の内側面よりやや離れた位置に設置するようにしている。しかし、これらの設置位置は、ガイド部材 2、 3の外側にあることが望ましい。これは、遮断部材あるいは被検出部材 SS1、 SS2の設置箇所力ビーム 6の先端までの距離が大きい方が角度に対する分解能、言い換えればビーム 6の変形量に関する分解能が高くなるからである。

[0060] 本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。上記実施例によるステージ装置では、ビーム 6で連結された 2つの移動体 4、 5がそれぞれ一軸方向に延びる 2つのガイド部材 2、 3で案内され、ビーム 6には別の移動体 14が設置される。しかし、本発明は、別の移動体 14を持たず、ビームで連結された 2つの移動体がそれぞれ一軸方向に延びる 2つのガイド部材で案内される構成のステージ装置にも適用可能である。この場合、被加工部材を搭載するためのテーブルはビーム 6に組み合わされる。本発明はまた、定盤上において 2つの移動体をそれぞれ一軸方向にスライド可能とする 2つの駆動源を備え、 2つの移動体の一方のみを一軸方向に延びるガイド部材で案内する構成のステージ装置にも適用可能である。勿論、 2つの移動体の間にはガイド部材に直交するようにビームが架け渡されて 2つの移動体と共に移動可能にされる。

[0061] 本発明によるステージ装置においては、連続運転に起因して、例えば温度上昇によるビーム等の変形が生じたとしても、ガイド部材に対するビームの直交度を常に所定範囲内に維持することができる。これにより、ビーム上のテーブルに搭載された被加工部材を高精度で位置決めすることができる。

産業上の利用可能性

[0062] 本発明によるステージ装置は、被加工部材を搭載したテーブルを少なくとも X軸及ひ Ύ軸方向、場合によっては更に Z軸方向にも駆動可能としたステージ装置全般に適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 定盤と、 2つの移動体をそれぞれ前記定盤上において一軸方向に移動させるための 2つの駆動源と、前記 2つの移動体の少なくとも一方を前記一軸方向にガイドするためのガイド部材と、前記 2つの移動体の間に前記ガイド部材に直交するように架け渡されて前記 2つの移動体と共に移動するビームとを含むステージ装置において、前記 2つの移動体のそれぞれの位置を検出するための 2つの位置センサと、前記 2つの移動体のそれぞれの原点位置を規定するための 2つの原点センサと、前記 2つの位置センサ、前記 2つの原点センサからの検出信号を受け、前記 2つの駆動源を制御して前記 2つの移動体の位置制御を行うための制御装置とを備え、前記制御装置は、前記 2つの駆動源を個別に制御して前記ビームを前記一軸方向と鉛直なョ一回転軸に関して回転させるョー軸回転制御機能を有し、前記制御装置は、該ステージ装置の起動時に、前記ョー軸回転制御機能に基づいて、前記ガイド部材に対する前記ビームの直交度が変化した場合においても前記ビームが前記ガイド部材に対して所定範囲内の直交度を維持する制御を実行することを特徴とするステージ装置。

[2] 請求項 1に記載のステージ装置にぉ、て、前記制御装置は前記ョー軸回転制御機能を実行するためのョー軸回転制御プログラムを内蔵した記憶装置を有し、前記記憶装置は、前記ョー軸回転制御プログラムの初期値データを目標値として記憶しており、前記目標値は、前記ステージ装置が停止した状態で計測された前記ビームの直交度に基づ、て前記制御装置により決定され、前記ビームを前記所定範囲内の直交度にするために必要な修正値 Aylであることを特徴とするステージ装置

[3] 請求項 2に記載のステージ装置において、

前記ョー軸回転制御プログラムは、

該ステージ装置の起動時に前記ビームの直交度が変化した状態で前記 2つの移動体を前記 2つの原点センサで検出される位置まで駆動し、その時に前記 2つの位置センサで得られた 2つの座標データの差 Δ y3を算出するステップと、

前記修正値 Δ y 1と前記差 Δ y3とを用いて（ Δ y 1— Δ y3)分だけ前記ビームを前記ョ一回転軸に関して回転させるステップとを実行するためのものであることを特徴とするステージ装置。

[4] 請求項 3に記載のステージ装置において、

前記制御装置は、該ステージ装置がありのままの状態に置かれて!/、る状態で前記移動体を前記 2つの原点センサで検出される位置まで移動させた時に前記 2つの位置センサで得られた 2つの座標データの差 _{Δ γ0}を算出して算出した差 _{Δ γ0}を前記記憶装置に記憶し、前記制御装置はまた、前記算出した差 AyOに基づいて前記修正値 Ay 1を決定することを特徴とするステージ装置。

[5] 請求項 1一 4のいずれかに記載のステージ装置において、

前記原点センサとして光学式センサ又は磁気式センサを用いることを特徴とするステージ装置。

[6] 請求項 5に記載のステージ装置において、

前記 2つの移動体をそれぞれ前記一軸方向にガイドするために互いに平行に前記一軸方向に延びる 2つのガイド部材を備え、

前記ビームは、一端が前記 2つの移動体の一方に固定され、他端が前記 2つの移動体の他方に板パネ構造を介して連結されていることを特徴とするステージ装置。