WO2018070151A1 - ステージ装置 - Google Patents

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WO2018070151A1
WO2018070151A1 PCT/JP2017/032368 JP2017032368W WO2018070151A1 WO 2018070151 A1 WO2018070151 A1 WO 2018070151A1 JP 2017032368 W JP2017032368 W JP 2017032368W WO 2018070151 A1 WO2018070151 A1 WO 2018070151A1
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axis
guide
slider
axis guide
posture maintaining
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French (fr)
Inventor
達矢 吉田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings

Definitions

  • the present invention relates to a stage apparatus.
  • a stage apparatus for positioning an object in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction is known.
  • a stage apparatus called a stack type in which there is one guide in each of the X-axis direction and the Y-axis direction has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the stack type stage apparatus includes a first slider, a first guide for guiding the movement of the first slider in the first direction, a second slider for supporting the first guide, and a second slider in the second direction.
  • a second guide for guiding the movement is provided.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a stage apparatus capable of suppressing the occurrence of galling that the slider contacts the guide.
  • a stage apparatus includes a first slider, a first guide that guides the movement of the first slider in the first direction, and a second slider that supports the first guide.
  • a second guide for guiding the movement of the second slider in the second direction, and at least one posture maintaining member for applying a posture control force for maintaining the posture of the first guide to the first guide.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2. It is sectional drawing which shows one of the attitude
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stage apparatus 100 according to an embodiment.
  • the X-axis guide 12 (described later) extends in the X-axis direction
  • the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis guide 16 (described later) extends in the Y direction.
  • An XYZ orthogonal coordinate system is defined in which the axial direction and the direction orthogonal to both are the Z-axis direction.
  • the stage apparatus 100 is called a stack type XY stage, and positions an object in the X-axis direction (first direction) and the Y-axis direction (second direction orthogonal to the first direction).
  • the stage apparatus 100 includes a base frame 10, an X-axis guide 12, an X-axis slider 14, a Y-axis guide 16, a Y-axis slider 18, a table 20, two side guides 22, and two posture maintaining members. 26 and a control unit 30 (not shown in FIG. 1).
  • a base frame 10 an X-axis guide 12, an X-axis slider 14, a Y-axis guide 16, a Y-axis slider 18, a table 20, two side guides 22, and two posture maintaining members. 26 and a control unit 30 (not shown in FIG. 1).
  • the side where the X-axis guide 12 is provided with respect to the Y-axis guide 16 in the Z-axis direction will be described as the upper side.
  • the Y-axis guide 16 is a long member and is supported by the base frame 10.
  • the Y-axis slider 18 is guided by the Y-axis guide 16 and moves in the Y-axis direction.
  • the X-axis guide 12 is a long member similar to the Y-axis guide 16 and is supported by the Y-axis slider 18. Therefore, the X-axis guide 12 and thus the X-axis slider 14 move in the Y-axis direction as the Y-axis slider 18 moves in the Y-axis direction.
  • the X-axis slider 14 is guided by the X-axis guide 12 and moves in the X-axis direction.
  • the table 20 is fixed to the X-axis slider 14.
  • a processing object such as a semiconductor wafer is placed on the table 20.
  • the table 20 can be moved in the XY direction so that the object can be positioned in the XY direction.
  • FIG. 2 shows a cross section of the X-axis guide 12 and the X-axis slider 14 cut along a plane orthogonal to the X-axis direction. Note that the configuration of the X-axis guide 12 and the X-axis slider 14 will be described as a representative, but the same description applies to the Y-axis guide 16 and the Y-axis slider 18.
  • the X-axis guide 12 includes a bottom wall 32, a first side wall 34, and a second side wall 36.
  • the bottom wall 32 is a flat plate-like member that is long in the X-axis direction, and is provided so that two main surfaces face the Z-axis direction.
  • the first side wall 34 is a standing wall that is long in the X-axis direction, and is erected at one end in the Y-axis direction of the upper surface (ie, one main surface) of the bottom wall 32.
  • the second side wall 36 is a standing wall that is long in the X-axis direction, and is erected on the other end in the Y-axis direction of the upper surface of the bottom wall 32 so as to face the first side wall 34 in the Y-axis direction.
  • the first side wall 34 and the second side wall 36 respectively have a first extension part 34a and a second extension part 36a that extend toward each other. Accordingly, the first side wall 34 and the second side wall 36 have an L-shaped cross-sectional shape.
  • the X-axis slider 14 is a rectangular parallelepiped member, and is housed inside the X-axis guide 12, that is, between the first side wall 34, the second side wall 36, and the bottom wall 32.
  • One or a plurality of air pads 40 are formed on each surface of the X-axis slider 14 facing the X-axis guide 12, that is, the bottom surface 14a, the first side surface 14b, the second side surface 14c, and the top surface 14d.
  • the air pad 40 ejects a high-pressure gas supplied from an air supply system (not shown), and forms a high-pressure gas layer between the air pad 40 and the X-axis guide 12.
  • an air supply system not shown
  • An air servo chamber 48 for driving the X-axis guide 12 is formed on the first side surface 14b facing the first side wall 34 and the second side surface 14c facing the second side wall 36. That is, in the present embodiment, two air servo chambers 48 are formed in the X-axis slider 14. Thereby, the rotation of the X-axis slider 14 around the Z-axis can be controlled.
  • Exhaust grooves 42, 44, 46 for differential exhaust are formed on each surface of the X-axis slider 14 so as to surround the air pad 40.
  • the exhaust groove 42 is open to the atmosphere.
  • the exhaust groove 42 may be connected to an exhaust pump (not shown).
  • the exhaust grooves 44 and 46 are respectively connected to an exhaust pump (not shown) for setting the pressure in the exhaust groove to a low vacuum pressure level and a medium vacuum pressure level, and the air pad 40 and the air servo chamber of the X-axis slider 14.
  • the compressed gas supplied from 48 to the internal space is exhausted to the outside.
  • the stage apparatus 100 can be used even in a vacuum environment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • the stage apparatus 100 further includes a partition wall 56.
  • the gap between the X-axis guide 12 and the X-axis slider 14 and the gap between the partition wall 56 and the air servo chamber 48 are exaggerated. In practice, for example, these gaps are on the order of several microns.
  • the partition wall 56 is fixed to the X-axis guide 12 and divides the air servo chamber 48 of the X-axis slider 14 into two air servo chambers 48A and 48B in the X-axis direction.
  • the two air servo chambers 48A and 48B are connected to air supply systems 50A and 50B for allowing compressed gas to enter and exit, respectively.
  • Air supply systems 50A and 50B include servo valves 52A and 52B and compressed gas supply sources 54A and 54B, respectively.
  • the X-axis slider 14 When the compressed gas is supplied to the air pad 40, the X-axis slider 14 slightly floats with respect to the X-axis guide 12 as described above. In this state, for example, when compressed gas is supplied to the air servo chamber 48A and the compressed gas is discharged from the air servo chamber 48B, the partition wall 56 acts as a piston and the X-axis slider 14 moves to the left in the drawing. In this way, the X-axis slider 14 can be moved to an arbitrary position with respect to the X-axis guide 12 by controlling the opening degree of the servo valves 52A and 52B.
  • the two side guides 22 are long members.
  • the two side guides are supported by the base frame 10 so that their longitudinal directions coincide with the Y-axis direction and the Y-axis guide 16 is positioned between them in the X-axis direction.
  • the planar surface is applied to the sliding surface 22 a that is the upper surface of the side guide 22.
  • the sliding surfaces 22a of the two side guides 22 are formed to have the same height, that is, to overlap each other when viewed from the X-axis direction.
  • the two sliding surfaces 22a are formed to be parallel to the Y-axis guide 16 (more specifically, for example, the upper surface of the bottom wall 32 of the Y-axis guide 16) when viewed from the X-axis direction. .
  • the two posture maintaining members 26 are fixed to the lower surface of the X-axis guide 12 (that is, the lower surface of the bottom wall 32) 12a.
  • the two attitude maintaining members 26 are located on opposite sides of the supported portion of the X-axis guide 12 supported by the Y-axis slider 18 and above the sliding surface 22 a of the side guide 22. It is fixed to the lower surface 12 a of the X-axis guide 12.
  • the two posture maintaining members 26 are fixed to both ends in the X-axis direction of the lower surface 12 a of the X-axis guide 12.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing one of the posture maintaining members 26 and the periphery thereof.
  • FIG. 4 shows a cross section cut along a plane orthogonal to the Y-axis direction.
  • the other posture maintaining member 26 is similarly configured.
  • the posture maintaining member 26 includes an air pad 70 in the present embodiment, and jets high-pressure gas supplied from an air supply system (not shown) to the sliding surface 22a. Due to the repulsive force, an upward force is applied to the posture maintaining member 26 and thus the X-axis guide 12.
  • differential posture exhaust grooves 72, 74, and 76 are formed in the posture maintaining member 26 so as to surround the air pad 70.
  • the exhaust grooves 72, 74, and 76 are configured similarly to the exhaust grooves 42, 44, and 46, respectively.
  • the stage apparatus 100 can be used even in a vacuum environment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the function and configuration of the control unit 30.
  • Each block shown here can be realized by hardware such as a computer CPU (central processing unit) or a device such as a computer, and software can be realized by a computer program or the like.
  • the functional block realized by those cooperation is drawn. Therefore, it is understood by those skilled in the art who have touched this specification that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.
  • the control unit 30 includes a flying control unit 62 that controls the flow rate of the compressed gas ejected from the air pad 40 to float the X-axis slider 14 and the Y-axis slider 18, and an air servo that moves the X-axis slider 14 and the Y-axis slider 18.
  • a movement control unit 64 that controls the flow rate of the compressed gas supplied to the chamber 48 and a posture maintenance control unit 66 that controls the flow rate of the gas ejected from the air pad 70 of the posture maintaining member 26 in order to maintain the posture of the X-axis guide 12. And including.
  • a flying control unit 62 that controls the flow rate of the compressed gas ejected from the air pad 40 to float the X-axis slider 14 and the Y-axis slider 18, and an air servo that moves the X-axis slider 14 and the Y-axis slider 18.
  • a movement control unit 64 that controls the flow rate of the compressed gas supplied to the chamber 48 and a posture maintenance control unit 66 that controls the flow rate of
  • the attitude maintenance control unit 66 may use another way of saying that the upward force can obtain a sufficiently high floating rigidity against a load variation that would occur in the X-axis guide 12 due to the movement of the X-axis slider 14. Then, the flow rate of the gas ejected from the air pad 70 of the posture maintaining member 26 is controlled so that the sinking of the X-axis guide 12 due to the load fluctuation can be suppressed or prevented.
  • the two attitude maintaining members 26 are fixed to the lower surface 12a of the X-axis guide 12, and gas is ejected from the attitude maintaining member 26 to the sliding surface 22a.
  • an upward force is applied to the posture maintaining member 26 and thus the X-axis guide 12.
  • the X-axis slider 14 moves in the X-axis direction along the X-axis guide 12
  • a load change occurs in the X-axis guide 12
  • the X-axis guide 12 tilts around the Y-axis direction to support the X-axis guide 12.
  • a moment around the Y-axis guide 16 may be generated in the Y-axis slider 18 that performs this operation.
  • galling may occur where the Y-axis slider 18 contacts the Y-axis guide 16.
  • the two posture maintaining members 26 prevent the X-axis guide 12 from sinking due to upward force on the X-axis guide 12, for example, load variation occurring in the X-axis guide 12. The upward force that can be done works.
  • the slider includes the exhaust grooves 42, 44, 46 for exhausting the compressed gas supplied from the air pad 40 and the air servo chamber 48 to the outside.
  • the posture maintaining member 26 includes exhaust grooves 72, 74, and 76 for exhausting compressed gas supplied from the air pad 70 to the outside.
  • stage device has been described above.
  • This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component, and such modifications are also within the scope of the present invention. Also, combinations of the embodiments are possible.
  • the posture maintenance control unit 66 ejects the air pads 70 of the two posture maintenance control units 66 according to the speed at which the X-axis guide 12 moves, that is, according to the magnitude of the load fluctuation generated in the X-axis slider 14.
  • the gas flow rate may be adjusted.
  • the stage apparatus 100 may include only one posture maintaining member 26.
  • the posture maintaining member 26 is naturally fixed only to one side of the supported portion of the X-axis guide 12.
  • the flow rate of the gas ejected by the posture maintaining member 26 is increased, and the opposite is true.
  • the flow rate of the gas ejected by the posture maintaining member 26 may be reduced or the gas ejection may be stopped.
  • the stage apparatus 100 may include three or more posture maintaining members 26. In this case, even if all the posture maintaining members 26 are fixed to only one side of the supported portion of the X-axis guide 12, a part of the posture maintaining member 26 is fixed to one side of the supported portion of the X-axis guide 12. The rest may be fixed to the other side of the supported part.
  • the posture maintaining member 26 has been described as including the air pad 70 that ejects gas, but is not limited thereto.
  • the posture maintaining member 26 may be an air pad that sucks gas.
  • the load fluctuation that will occur in the X-axis guide 12 due to the movement of the X-axis slider 14 and the floating rigidity of the air pad of the posture maintaining member 26 on the side opposite to the side on which the X-axis slider 14 has moved. Is controlled so that the posture maintaining member 26 and hence the downward force acting on the X-axis guide 12 are substantially equal to each other. In other words, the suction amount sucked by the posture maintaining member 26 is controlled so that the sinking of the X-axis guide 12 due to the load fluctuation can be suppressed or prevented.
  • the posture maintaining member 26 may be an air pad that can perform gas ejection and gas suction simultaneously.
  • the posture maintaining member 26 may have a gas ejection portion at the center thereof and a gas suction portion around it. In this case, the sinking of the X-axis guide 12 due to load fluctuation is suppressed or prevented by controlling the floating rigidity of the posture maintaining member 26 by controlling the amount of gas sucked and ejected by the posture maintaining member 26.
  • the posture maintaining member 26 may be fixed to the upper surface of the side guide 22. In this case, the posture maintaining member 26 may be spread over the entire range of the upper surface of the side guide 22 in the Y-axis direction.
  • the posture maintaining member 26 can apply a force (that is, posture control force) for maintaining the posture of the X-axis guide 12 to the X-axis guide 12 without contacting the base frame 10 (side guide 22) or the X-axis guide 12. Anything is acceptable. Therefore, for example, the posture maintaining member 26 may be capable of applying magnetic force or electromagnetic force as posture control force.
  • the present invention can be used for a stage apparatus.

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Abstract

ステージ装置（１００）は、Ｘ軸スライダ（１４）と、Ｘ軸スライダ（１４）のＸ軸方向の移動を案内するＸ軸ガイド（１２）と、Ｘ軸ガイド（１２）を支持するＹ軸スライダ（１８）と、Ｙ軸スライダ（１８）のＹ軸方向の移動を案内するＹ軸ガイド（１６）と、Ｘ軸ガイド（１２）の姿勢を維持するための姿勢制御力をＸ軸ガイド（１２）に付与する少なくとも１つの姿勢維持部材（２６）と、を備える。

Description

ステージ装置
　本発明は、ステージ装置に関する。
　対象物を第１方向と、第１方向に直交する第２方向に位置決めするためのステージ装置が知られている。従来では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のガイドがいずれも１つずつであるスタックタイプと呼ばれるステージ装置が提案されている（例えば特許文献１）。このスタックタイプのステージ装置は一般に、第１スライダと、第１スライダの第１方向の移動を案内する第１ガイドと、第１ガイドを支持する第２スライダと、第２スライダの第２方向の移動を案内する第２ガイドと、を備える。
特開平５－５７５５８号公報
　特許文献１に記載されるようなスタックタイプのステージ装置では、第１スライダが移動すると、第１ガイドに荷重変動が生じて第１ガイドが第２方向周りに傾き、第１ガイドを支持する第２スライダに第２ガイド周りのモーメントが生じうる。これにより、第２スライダが第２ガイドと接触するかじりが生じうる。
　本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、スライダがガイドに接触するかじりが生じるのを抑止できるステージ装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様のステージ装置は、第１スライダと、第１スライダの第１方向の移動を案内する第１ガイドと、第１ガイドを支持する第２スライダと、第２スライダの第２方向の移動を案内する第２ガイドと、第１ガイドの姿勢を維持するための姿勢制御力を第１ガイドに付与する少なくとも１つの姿勢維持部材と、を備える。
　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、スライダがガイドに接触するかじりが生じるのを抑止できる。
実施の形態に係るステージ装置を示す斜視図である。 図１のＸ軸ガイドおよびＸ軸スライダの断面を示す図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 姿勢維持部材のひとつとその周辺を示す断面図である。 制御部の機能および構成を示すブロック図である。
　以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
　図１は、実施の形態に係るステージ装置１００を示す斜視図である。説明の便宜上、図示のように、Ｘ軸ガイド１２（後述）が延在方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する方向であってＹ軸ガイド１６（後述）が延在方向する方向をＹ軸方向、両者に直交する方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を定める。ステージ装置１００は、スタックタイプのＸＹステージと称され、対象物をＸ軸方向（第１方向）、Ｙ軸方向（第１方向に直交する第２方向）に位置決めする。
　ステージ装置１００は、ベースフレーム１０と、Ｘ軸ガイド１２と、Ｘ軸スライダ１４と、Ｙ軸ガイド１６と、Ｙ軸スライダ１８と、テーブル２０と、２つのサイドガイド２２と、２つの姿勢維持部材２６と、制御部３０（図１では不図示）と、を備える。
　以降、Ｚ軸方向においてＹ軸ガイド１６に対してＸ軸ガイド１２が設けられる側を上側として説明する。
　Ｙ軸ガイド１６は、長尺状の部材であり、ベースフレーム１０に支持される。Ｙ軸スライダ１８は、Ｙ軸ガイド１６に案内されてＹ軸方向に移動する。Ｘ軸ガイド１２は、Ｙ軸ガイド１６と同様に長尺状の部材であり、Ｙ軸スライダ１８に支持される。したがって、Ｘ軸ガイド１２ひいてはＸ軸スライダ１４は、Ｙ軸スライダ１８のＹ軸方向の移動に伴ってＹ軸方向に移動する。Ｘ軸スライダ１４は、Ｘ軸ガイド１２に案内されてＸ軸方向に移動する。
　テーブル２０は、Ｘ軸スライダ１４に固定される。テーブル２０には、例えば、半導体ウェハなどの加工対象物等が載せられる。Ｙ軸スライダ１８をＹ軸方向に移動させ、Ｘ軸スライダ１４をＸ軸方向に移動させることにより、テーブル２０をＸＹ方向に移動させて対象物をＸＹ方向に位置決めできる。
　図２は、Ｘ軸方向に直交する平面で切断したＸ軸ガイド１２およびＸ軸スライダ１４の断面を示す。なお、代表してＸ軸ガイド１２およびＸ軸スライダ１４の構成を説明するが、Ｙ軸ガイド１６およびＹ軸スライダ１８についても同様の説明が当てはまる。
　Ｘ軸ガイド１２は、底壁３２と、第１側壁３４と、第２側壁３６と、を含む。底壁３２は、Ｘ軸方向に長い平板状の部材であり、２つの主面がＺ軸方向を向くよう設けられる。第１側壁３４は、Ｘ軸方向に長い立壁であり、底壁３２の上面（すなわち一方の主面）のＹ軸方向における一端に立設する。第２側壁３６は、第１側壁３４と同様、Ｘ軸方向に長い立壁であり、第１側壁３４とＹ軸方向で対向するように底壁３２の上面のＹ軸方向における他端に立設する。第１側壁３４、第２側壁３６はそれぞれ、互いに向かって延び出す第１延出部３４ａ、第２延出部３６ａを有する。したがって、第１側壁３４および第２側壁３６は、Ｌ字形の断面形状を有する。
　Ｘ軸スライダ１４は、直方体状の部材であり、Ｘ軸ガイド１２の内側、すなわち第１側壁３４と第２側壁３６と底壁３２との間に収納される。Ｘ軸ガイド１２に対向するＸ軸スライダ１４の各面、すなわち底面１４ａ、第１側面１４ｂ、第２側面１４ｃ、上面１４ｄには、１つまたは複数のエアパッド４０が形成されている。エアパッド４０は、図示しない給気系から供給される高圧の気体を噴出し、Ｘ軸ガイド１２との間に高圧の気体層を形成する。これにより、Ｘ軸スライダ１４は微少な隙間を保ってＸ軸ガイド１２から浮上する。
　第１側壁３４と対向する第１側面１４ｂ、第２側壁３６と対向する第２側面１４ｃには、Ｘ軸ガイド１２を駆動するためのエアサーボ室４８が形成されている。すなわち、本実施の形態では、Ｘ軸スライダ１４には２つのエアサーボ室４８が形成されている。これにより、Ｘ軸スライダ１４のＺ軸周りの回転を制御することができる。
　Ｘ軸スライダ１４の各面には、エアパッド４０を取り囲むように差動排気用の排気溝４２、４４、４６が形成されている。排気溝４２は大気解放されている。なお、排気溝４２は、排気ポンプ（図示せず）に接続されてもよい。排気溝４４、４６はそれぞれ、排気溝内の圧力を低真空圧力レベル、中真空圧力レベルにするための排気ポンプ（図示せず）に接続されており、Ｘ軸スライダ１４のエアパッド４０およびエアサーボ室４８から内部空間に供給された圧縮気体を外部に排気する。このように、圧縮気体がＸ軸ガイド１２とＸ軸スライダ１４との隙間から漏れ出さないようにすることで、ステージ装置１００を真空環境下でも使用可能にすることができる。なお、ステージ装置１００を大気圧環境下で使用する場合には、このような排気溝４２、４４、４６を設ける必要はない。
　図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。図３を参照して、Ｘ軸スライダ１４がＸ軸ガイド１２に対して移動する原理を説明する。なお、代表してＸ軸スライダ１４がＸ軸ガイド１２に対して移動する原理を説明するが、Ｙ軸スライダ１８がＹ軸ガイド１６に対して移動する原理についても同様の説明が当てはまる。ステージ装置１００は、隔壁５６をさらに備える。
　図３ではＸ軸ガイド１２とＸ軸スライダ１４との隙間や隔壁５６とエアサーボ室４８との隙間を誇張して描いている。実際は例えば、これらの隙間は数ミクロン程度である。隔壁５６は、Ｘ軸ガイド１２に固定され、Ｘ軸スライダ１４のエアサーボ室４８をＸ軸方向に関して２つのエアサーボ室４８Ａ、４８Ｂに区画する。２つのエアサーボ室４８Ａ、４８Ｂには、圧縮気体を出入り可能にするための給気系５０Ａ、５０Ｂがそれぞれ接続されている。給気系５０Ａ、５０Ｂは、サーボ弁５２Ａ、５２Ｂと、圧縮気体供給源５４Ａ、５４Ｂと、をそれぞれ含む。
　エアパッド４０に圧縮気体を供給すると、上述のようにＸ軸スライダ１４がＸ軸ガイド１２に対してわずかに浮上する。この状態で、例えばエアサーボ室４８Ａに圧縮気体を供給するとともに、エアサーボ室４８Ｂから圧縮気体を排出すると、隔壁５６がピストンとして作用して、Ｘ軸スライダ１４が図中の左方向に移動する。このようにして、サーボ弁５２Ａ、５２Ｂの開度を制御することによって、Ｘ軸スライダ１４をＸ軸ガイド１２に対して任意の位置に移動させることができる。
　図１に戻り、２つのサイドガイド２２は長尺状の部材である。２つのサイドガイドは、それらの長手方向がＹ軸方向と一致し、かつ、Ｘ軸方向におけるそれらの間にＹ軸ガイド１６が位置するようベースフレーム１０に支持される。
　サイドガイド２２の上面である滑走面２２ａには、平面加工が施される。２つのサイドガイド２２の滑走面２２ａは、互いに同じ高さとなるように、すなわちＸ軸方向から見たときに互いに重なるように形成される。また、２つの滑走面２２ａは、Ｘ軸方向から見たときに、Ｙ軸ガイド１６（より具体的には、例えばＹ軸ガイド１６の底壁３２の上面）と平行となるように形成される。
　２つの姿勢維持部材２６は、Ｘ軸ガイド１２の下面（すなわち底壁３２の下面）１２ａに固定される。２つの姿勢維持部材２６は特に、Ｙ軸スライダ１８に支持されるＸ軸ガイド１２の被支持部分に対して互いに反対側に位置し、かつ、サイドガイド２２の滑走面２２ａの上方に位置するようＸ軸ガイド１２の下面１２ａに固定される。図１では、２つの姿勢維持部材２６はそれぞれ、Ｘ軸ガイド１２の下面１２ａのＸ軸方向における両端に固定されている。
　図４は、姿勢維持部材２６のひとつとその周辺を示す断面図である。図４では、Ｙ軸方向に直交する平面で切断した断面を示す。なお、もうひとつの姿勢維持部材２６についても同様に構成される。姿勢維持部材２６は、本実施の形態ではエアパッド７０を含み、図示しない給気系から供給される高圧の気体を滑走面２２ａに対して噴出する。その反発力により、姿勢維持部材２６ひいてはＸ軸ガイド１２には上向きの力が働く。また、姿勢維持部材２６には、Ｘ軸スライダ１４やＹ軸スライダ１８と同様に、エアパッド７０を取り囲むように差動排気用の排気溝７２、７４、７６が形成されている。排気溝７２、７４、７６はそれぞれ、排気溝４２、４４、４６と同様に構成される。このように、圧縮気体が姿勢維持部材２６とサイドガイド２２との隙間から漏れ出さないようにすることで、ステージ装置１００を真空環境下でも使用可能にすることができる。なお、ステージ装置１００を大気圧環境下で使用する場合には、このような排気溝を設ける必要はない。
　図５は、制御部３０の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
　制御部３０は、Ｘ軸スライダ１４、Ｙ軸スライダ１８を浮上させるべくエアパッド４０から噴出させる圧縮気体の流量を制御する浮上制御部６２と、Ｘ軸スライダ１４、Ｙ軸スライダ１８を移動させるべくエアサーボ室４８に供給する圧縮気体の流量を制御する移動制御部６４と、Ｘ軸ガイド１２の姿勢を維持するために姿勢維持部材２６のエアパッド７０から噴出する気体の流量を制御する姿勢維持制御部６６と、を含む。上述したように、姿勢維持部材２６が高圧の気体を滑走面２２ａに対して噴出することにより、姿勢維持部材２６ひいてはＸ軸ガイド１２には上向きの力が働く。姿勢維持制御部６６は例えば、この上向きの力により、Ｘ軸スライダ１４が移動することによりＸ軸ガイド１２に生じるであろう荷重変動に対して十分大きな浮上剛性を得られるように、別の言い方をすると荷重変動によるＸ軸ガイド１２の沈み込みを抑止または防止できるように、姿勢維持部材２６のエアパッド７０が噴出する気体の流量を制御する。
　以上説明した実施の形態に係るステージ装置１００によると、Ｘ軸ガイド１２の下面１２ａに２つの姿勢維持部材２６が固定され、姿勢維持部材２６から滑走面２２ａに対して気体が噴出される。これにより、姿勢維持部材２６ひいてはＸ軸ガイド１２には上向きの力が働く。ここで、Ｘ軸スライダ１４がＸ軸ガイド１２に沿ってＸ軸方向に移動すると、Ｘ軸ガイド１２に荷重変動が生じてＸ軸ガイド１２がＹ軸方向周りに傾き、Ｘ軸ガイド１２を支持するＹ軸スライダ１８にＹ軸ガイド１６周りのモーメントが生じうる。その結果、Ｙ軸スライダ１８がＹ軸ガイド１６と接触するかじりが生じうる。特に、本実施の形態ではＹ軸スライダ１８が気体の圧力で浮上しているため、Ｙ軸スライダ１８にＹ軸ガイド１６周りのモーメントが生じると、かじりが生じやすい。これに対し、本実施の形態では、上述のように２つの姿勢維持部材２６により、Ｘ軸ガイド１２に上向きの力、例えばＸ軸ガイド１２に生じる荷重変動によるＸ軸ガイド１２の沈み込みを抑止できるような上向きの力が働く。これにより、Ｘ軸スライダ１４が移動してもＸ軸スライダ１４がＹ軸方向周りに傾くのを抑えられ、Ｘ軸スライダ１４を支持するＹ軸スライダ１８にＹ軸ガイド１６周りのモーメントが生じるのが抑止され、その結果、Ｙ軸スライダ１８がＹ軸ガイド１６と接触するかじりが生じるのを抑止できる。また、Ｘ軸ガイド１２がＹ軸方向周りに傾くのが抑止されるため、テーブル２０の姿勢精度が向上する。
　また、実施の形態に係るステージ装置１００によると、スライダは、エアパッド４０およびエアサーボ室４８から供給された圧縮気体を外部に排気するための排気溝４２、４４、４６を含む。同様に、姿勢維持部材２６は、エアパッド７０から供給された圧縮気体を外部に排気するための排気溝７２、７４、７６を含む。このように圧縮気体が漏れ出さないようにすることで、ステージ装置１００を真空環境下で使用することが可能になる。
　以上、実施の形態に係るステージ装置について説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。
（変形例１）
　実施の形態では特に言及しなかったが、姿勢維持制御部６６は、Ｘ軸ガイド１２の被支持部分に対してＸ軸ガイド１２の一方側にＸ軸スライダ１４が移動した場合、その一方側の姿勢維持部材２６のエアパッド７０が噴出する気体の流量を増やしてもよく、その他方側の姿勢維持部材２６のエアパッド７０が噴出する気体の流量を減らすあるいは気体の噴出を止めてもよく、またはこれらを併用してもよい。Ｘ軸ガイド１２の被支持部分に対してＸ軸ガイド１２の他方側にＸ軸スライダ１４が移動した場合も同様である。また、姿勢維持制御部６６は、Ｘ軸ガイド１２が移動するスピードに応じて、すなわちＸ軸スライダ１４に生じる荷重変動の大きさに応じて、２つの姿勢維持制御部６６のエアパッド７０が噴出する気体の流量を調整してもよい。
（変形例２）
　実施の形態では、２つの姿勢維持部材２６がＸ軸ガイド１２の被支持部分に対して互いに反対側に位置するようにＸ軸ガイド１２に固定される場合について説明したがこれに限られない。
　ステージ装置１００が姿勢維持部材２６を１つだけ備えてもよい。この場合、姿勢維持部材２６は、当然、Ｘ軸ガイド１２の被支持部分の一方側にだけ固定される。この場合、Ｘ軸ガイド１２の被支持部分に対して姿勢維持部材２６が固定されている側にＸ軸スライダ１４が移動した場合、姿勢維持部材２６が噴出する気体の流量を増やし、それとは反対側にＸ軸スライダ１４が移動した場合、姿勢維持部材２６が噴出する気体の流量を減らすまたは気体の噴出を止めればよい。
　また、ステージ装置１００は、３つ以上の姿勢維持部材２６を備えていてもよい。この場合、すべての姿勢維持部材２６がＸ軸ガイド１２の被支持部分の一方側にだけ固定されても、姿勢維持部材２６の一部がＸ軸ガイド１２の被支持部分の一方側に固定され、残りが被支持部分の他方側に固定されてもよい。
（変形例３）
　実施の形態では、姿勢維持部材２６は、気体を噴出するエアパッド７０を含む場合について説明したが、これに限られない。
　例えば、姿勢維持部材２６は、気体を吸引するエアパッドであってもよい。この場合、例えば、Ｘ軸スライダ１４が移動することによりＸ軸ガイド１２に生じるであろう荷重変動と、Ｘ軸スライダ１４が移動してきた側とは反対側の姿勢維持部材２６のエアパッドの浮上剛性を制御することにより当該姿勢維持部材２６ひいてはＸ軸ガイド１２に働く下向きの力とが、実質的に同等になるよう当該姿勢維持部材２６が吸引する吸引量を制御する。別の言い方をすると、荷重変動によるＸ軸ガイド１２の沈み込みを抑止または防止できるように、姿勢維持部材２６が吸引する吸引量を制御する。
　また例えば、姿勢維持部材２６は、気体の噴出と、気体の吸引とを同時に行えるエアパッドであってもよい。例えば、姿勢維持部材２６は、その中央部分に気体の噴出部があって、その周囲に気体の吸引部があってもよい。この場合、姿勢維持部材２６による気体の吸引量と噴出量とを制御して姿勢維持部材２６の浮上剛性を制御することにより、荷重変動によるＸ軸ガイド１２の沈み込みを抑止または防止する。
（変形例４）
　実施の形態では、姿勢維持部材２６がＸ軸ガイド１２に固定される場合について説明したが、これに限られない。姿勢維持部材２６は、サイドガイド２２の上面に固定されてもよい。この場合、Ｙ軸方向においけるサイドガイド２２の上面の全範囲に、姿勢維持部材２６が敷き詰められてもよい。
（変形例５）
　実施の形態および上述の変形例では、姿勢維持部材２６がエアパッド７０を含む場合について説明したが、これに限られない。姿勢維持部材２６は、ベースフレーム１０（サイドガイド２２）またはＸ軸ガイド１２に非接触で、Ｘ軸ガイド１２にＸ軸ガイド１２の姿勢を維持するための力（すなわち姿勢制御力）を付与できるものであればよい。したがって、例えば姿勢維持部材２６は、姿勢制御力としての磁力や電磁力を付与できるものであってもよい。
　上述した実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。また、請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。
　１０　ベースフレーム、　１２　Ｘ軸ガイド、　１４　Ｘ軸スライダ、　１６　Ｙ軸ガイド、　１８　Ｙ軸スライダ、　２２　サイドガイド、　２２ａ　滑走面、　２６　姿勢維持部材、　３０　制御部、　４０　エアパッド、　７０　エアパッド、　１００　ステージ装置。
　本発明は、ステージ装置に利用できる。

Claims (5)

  1. 　第１スライダと、
    　前記第１スライダの第１方向の移動を案内する第１ガイドと、
    　前記第１ガイドを支持する第２スライダと、
    　前記第２スライダの第２方向の移動を案内する第２ガイドと、
    　前記第１ガイドの姿勢を維持するための姿勢制御力を前記第１ガイドに付与する少なくとも１つの姿勢維持部材と、を備えることを特徴とするステージ装置。
  2. 　当該ステージ装置は２つの姿勢維持部材を備え、
    　前記２つの姿勢維持部材は、前記第２スライダに支持される前記第１ガイドの被支持部分に対して互いに反対側に姿勢制御力を付与するよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
  3. 　姿勢維持部材は、圧縮気体を噴出するエアパッドを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
  4. 　前記姿勢維持部材は、第１ガイドに固定され、前記第２ガイドと実質的に平行に走る滑走面を滑走することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
  5. 　前記第１スライダが前記第１ガイドに案内されて移動することによって前記第１ガイドに生じる荷重の変動に応じて、姿勢維持部材による姿勢維持力を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のステージ装置。
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