WO2025134501A1 - 駆動装置、位置決め装置、処理装置、デバイス製造方法 - Google Patents

駆動装置、位置決め装置、処理装置、デバイス製造方法 Download PDF

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WO2025134501A1
WO2025134501A1 PCT/JP2024/036638 JP2024036638W WO2025134501A1 WO 2025134501 A1 WO2025134501 A1 WO 2025134501A1 JP 2024036638 W JP2024036638 W JP 2024036638W WO 2025134501 A1 WO2025134501 A1 WO 2025134501A1
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WO
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drive shaft
axis direction
slider
section
coil
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2024/036638
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English (en)
French (fr)
Inventor
達矢 吉田
直人 室井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • This disclosure relates to a drive device, etc.
  • Patent Document 1 discloses a drive unit or actuator for use in a vacuum environment, which includes a slider that is driven in a predetermined direction of movement by gas pressure in an air servo chamber, and a guide that extends in that direction of movement to guide the slider.
  • the slider floats off the guide and moves smoothly thanks to an air bearing formed by compressed air supplied between the outer periphery of the slider and the inner periphery of the guide through an air pad.
  • This disclosure has been made in light of these circumstances, and aims to provide a drive device etc. that can achieve both smoothness and responsiveness when driving a driven body.
  • a driving device includes a first drive shaft that magnetically drives a driven body in a first direction, a second drive shaft that magnetically drives the driven body and the first drive shaft together in a second direction intersecting the first direction, the second drive shaft supporting the first drive shaft from below in a third direction intersecting the first and second directions, a first gas flotation portion that levitates the driven body from the first drive shaft by gas, and a second gas flotation portion that levitates the first drive shaft from the second drive shaft by gas.
  • high responsiveness during driving can be achieved by the first drive shaft and the second drive shaft, which magnetically drive the driven body and the first drive shaft, and high smoothness during driving can be achieved by the first gas flotation portion and the second gas flotation portion, which levitate the driven body and the first drive shaft by gas.
  • Another aspect of the present disclosure is a positioning device. This device positions a driven body using the above-mentioned driving device.
  • Another aspect of the present disclosure is a processing device. This device performs a predetermined process on the driven body that has been positioned by the above-mentioned positioning device.
  • Another aspect of the present disclosure is a device manufacturing method. This method manufactures a device through processing by the processing apparatus described above.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a typical stage device. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1. This is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. A partially enlarged view of the first magnet portion. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic view of a gas floating portion.
  • one component in the embodiment may be realized by a combination of multiple components that are actually separate, or multiple components in the embodiment may be realized by one component that is actually integrated.
  • multiple embodiments and variations may be disclosed in parallel, but any components of each embodiment and/or each variation may be combined in any manner as long as they do not inhibit each other's functions.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic diagram of a stage device 1 as a driving device or positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
  • a three-dimensional coordinate system or an XYZ coordinate system is set, which is formed by mutually orthogonal X-axis, Y-axis, and Z-axis.
  • the X-axis direction is a first direction in which the first driving axis 100 described later drives the stage 2 or table as a driven body.
  • the Y-axis direction is a second direction in which the second driving axis 200 described later drives the stage 2 and the first driving axis 100 together.
  • the Z-axis direction is a third direction as a normal direction of the driving plane or XY plane formed by the X-axis and Y-axis.
  • the XY plane is preferably a horizontal plane, and in this case, the Z-axis direction is a vertical direction.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis do not have to be orthogonal to each other, and only need to at least intersect each other. In other words, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions only need to be different from each other.
  • FIG. 2 is an A-A cross-sectional view (ZX plane view) of FIG. 1.
  • Figure 3 is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 1 (YZ plane view).
  • the stage device 1 comprises a first drive shaft 100 that magnetically drives the stage 2 in the X-axis direction, and a second drive shaft 200 that magnetically drives the stage 2 and the first drive shaft 100 together in the Y-axis direction.
  • a pair (i.e., two) of substantially identical second drive shafts 200 are provided so as to overlap both ends of the first drive shaft 100 extending in the X-axis direction when viewed in the Z-axis direction or from above.
  • the two second drive shafts 200 will not be distinguished and will be described together.
  • the support part 160 prevents the integrated structure including the X-guide 110 and the Y-slider 150 from shifting in the X-axis direction by being supported by the end face of the opening 211 in the Y-guide 210. Furthermore, the load in the Z-axis direction of the X-guide 110 may be supported by a ball (no symbol) or the like provided between the bottom surface of the X-guide 110 and the top surface of the second linear motor 220, as shown in FIG. 3.
  • the one first drive shaft 100 and the two second drive shafts 200 form an approximately H-shape when viewed in the Z-axis direction or from above.
  • the second drive shaft 200 is fixedly installed via a plurality of fixed legs 31 on the surface of a base plate or base 3 having an XY plane or a horizontal surface.
  • the two second drive shafts 200 are arranged approximately parallel to each other at different X-axis positions separated by a distance approximately equal to the length of the first drive shaft 100 in the X-axis direction.
  • a connecting plate 250 for connecting these two second drive shafts 200 in the X-axis direction is provided on the front (-Y side surface) and back (+Y side surface), respectively.
  • the two second drive shafts 200 and the two connecting plates 250 form an approximately rectangular or square shape when viewed in the Z-axis direction or from above. As shown in FIG. 2, one first drive shaft 100 is in a non-contact state away from the surface of the base 3 (and the two second drive shafts 200) in the Z-axis direction so that it can move in the Y-axis direction above the base 3 (and the two second drive shafts 200) through the two second drive shafts 200.
  • the stage 2 constituting the driven body constitutes a mounting section on which any object (not shown) is placed.
  • the "front surface” in this embodiment refers to the surface on the +Z side (top surface in FIG. 1)
  • the “back surface” in this embodiment refers to the surface on the -Z side (bottom surface in FIG. 1).
  • Any object or workpiece such as a semiconductor wafer may be placed on the front surface of the stage 2.
  • the stage device 1 constitutes a positioning device that positions the object placed on the stage 2 as the driven body, and further constitutes a part of a processing device that performs any processing on the object positioned by the positioning device. Examples of processing devices include semiconductor manufacturing devices such as exposure devices, ion implantation devices, heat treatment devices, ashing devices, sputtering devices, dicing devices, inspection devices, and cleaning devices, and FPD (Flat Panel Display) manufacturing devices.
  • the first drive shaft 100 which drives the stage 2 as the driven body in the X-axis direction, is equipped with an X-guide 110 as a first guide that extends in the X-axis direction.
  • the X-guide 110 constitutes the main body of the first drive shaft 100.
  • the X-guide 110 is formed in the shape of a hollow box or rectangular parallelepiped with a rectangular opening 111 formed on the surface that extends over almost the entire length in the X-axis direction.
  • an X-slider 21 is provided in the X-guide 110 in a substantially rectangular parallelepiped space, for example, as a first slider that can move or slide in the X-axis direction while being guided by the inner circumferential surface of the X-guide 110.
  • the rectangular YZ cross section formed by the inner circumferential surface of the X-guide 110 and the rectangular YZ cross section formed by the outer circumferential surface of the X-slider 21 are substantially equal (strictly speaking, the latter is slightly smaller).
  • floating gas such as compressed air is supplied between the inner circumferential surface of the X-guide 110 that constitutes the first drive shaft 100 and the outer circumferential surface of the X-slider 21 that constitutes the driven body, so that the X-slider 21 floats from the X-guide 110 and can move smoothly without substantially contacting it.
  • the surface (+Z side surface) of the X-slider 21 is connected to the back surface (-Z side surface) of the stage 2, and together they form a driven body.
  • one or more columnar connecting parts 22 shown in FIG. 2 penetrate the opening 111 shown in FIG. 3 in the Z-axis direction to connect the back surface of the stage 2 and the surface of the X-slider 21 (a first magnet part 140 may be interposed as described later).
  • the stage 2 connected by the connecting section 22 is also driven integrally in the X-axis direction.
  • the connecting section 22 also moves in the X-axis direction, but since it passes through an opening 111 formed on the surface of the X-guide 110 over almost the entire length in the X-axis direction, it does not interfere with the movement of the driven body (stage 2 and X-slider 21) in the X-axis direction.
  • a first linear motor 120 is configured between the driven body and the first drive shaft 100.
  • one first linear motor 120 is provided on the back side (-Z side) of the stage 2 as the driven body.
  • the first linear motor 120 is provided on the front side (+Z side) of the X-slider 21 (and the X-guide 110 as the main body of the first drive shaft 100) that can move integrally with the stage 2.
  • the first linear motor 120 on the back side of the stage 2, it is possible to reduce the adverse effects that the magnetism leaking from the first linear motor 120 may have on the processing of semiconductor wafers and the like on the stage 2 (for example, the irradiation of electron beams that are easily affected by magnetism).
  • a linear motor comprises a coil section made up of multiple coils that generate a magnetic field when an external current is passed through them, and a magnet section made up of multiple magnets that interact with the magnetic field generated by the coil section.
  • the first linear motor 120 according to this embodiment also comprises a first coil section 130 as the coil section, and a first magnet section 140 as the magnet section.
  • the first coil section 130 is provided on the first drive shaft 100, and the first magnet section 140 is provided on the X-slider 21.
  • the first coil section 130 is fixed on the surface of the X-guide 110, which is the main body of the first drive shaft 100, by a fixture 133 having an inverted L-shaped cross section.
  • the first magnet section 140 is fixed to the back side of the stage 2 and the front side of the X-slider 21 via a connecting section 22 that connects the stage 2 and the X-slider 21.
  • the first magnet section 140 and the connecting section 22 are not in contact with the surface of the X-guide 110, and further the connecting section 22 is not in contact with the inner circumferential surface of the opening 111 of the X-guide 110. Therefore, the first magnet section 140 and the connecting section 22 can move in the X-axis direction together with the X-slider 21 without substantially contacting the X-guide 110.
  • the first linear motor 120 is provided between the upper stage 2 and the lower X-slider 21.
  • the first coil section 130 constituting the fixed section is disposed at an intermediate position in the Z-axis direction where it does not come into contact with the X-slider 21 and stage 2 constituting the movable section, and therefore does not impede movement of the movable section in the X-axis direction.
  • the first linear motor 120 driving point
  • the movable section can be driven stably while suppressing undesirable pitching rotation, etc.
  • the first magnet section 140 is driven in the X-axis direction together with the X-slider 21 by magnetic interaction with the first coil section 130. Because the first magnet section 140 moves in this manner, the first linear motor 120 is a so-called moving magnet type linear motor.
  • the first coil section 130 which generates heat due to the current flowing therethrough, is isolated from the driven body formed by the stage 2 and the X-slider 21, so that heat transfer to the stage 2 and/or the workpiece such as a semiconductor wafer can be effectively suppressed. This is particularly preferable when the workpiece such as a semiconductor wafer is susceptible to the effects of heat.
  • the first coil section 130 is stationary in the X-axis direction (it moves in the Y-axis direction by the second drive shaft 200), current can be easily supplied to the first coil section 130.
  • the first linear motor 120 may be configured as a so-called moving coil type.
  • the first coil section 130 is provided integrally with the stage 2 and the X-slider 21, and the first magnet section 140 is provided on the first drive shaft 100 (e.g., the X-guide 110).
  • the first magnet section 140 is stationary in the X-axis direction (it moves in the Y-axis direction by the second drive shaft 200), there is an advantage that there is little fluctuation in magnetism leaking outside the first linear motor 120. This is particularly preferable when the processing of semiconductor wafers and the like on stage 2 is susceptible to the effects of magnetism.
  • the first coil section 130 constituting the fixed section is preferably substantially rectangular in shape when viewed in the Z-axis direction or from above, with an X axis of symmetry in the X-axis direction and a Y axis of symmetry in the Y-axis direction substantially the same as those of the rectangular X-guide 110.
  • the center of gravity or centre of the first coil section 130 when viewed in the Z-axis direction substantially coincides with the center of gravity or centre of the X-guide 110.
  • the centre or middle in the Y-axis direction of the first coil section 130 substantially coincides with the centre or middle in the Y-axis direction of the stage 2 and/or X-slider 21 as the driven body.
  • a single first coil section 130 or first linear motor 120 arranged symmetrically with respect to the driven body can stably drive the driven body in the X-axis direction while effectively suppressing undesirable rotation such as yawing (rotation around the Z-axis).
  • the first coil section 130 includes a holder 131 fixedly attached to a fixture 133, and a coil 132 held by the holder 131.
  • the coil 132 is, for example, a general three-phase coil. Specifically, a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil (not shown) are periodically arranged along the X-axis direction, which is the driving direction. Currents (for example, U-phase current, V-phase current, and W-phase current) flowing through the coils 132 of each phase may be supplied via the holder 131.
  • the coils 132 are provided so as to protrude from the holder 131 on the +Y side toward the -Y side.
  • Such coils 132 or a group of coils as a whole are formed in a flat plate shape with the Z-axis direction as the normal direction.
  • the holder 131 is fixed onto the surface of the X-guide 110 via the fixture 133 described above.
  • the first magnet section 140 comprises a roughly rectangular parallelepiped housing 141 and magnets 142 arranged on the inner circumferential surface of the housing 141.
  • the housing 141 is made of, for example, a magnetic shielding material or a soft magnetic material such as carbon steel or permalloy.
  • a long opening 143 is formed on the +Y side of the housing 141, extending in the X-axis direction over almost its entire length (the -Y side of the housing 141 is closed by a magnetic shielding material or the like).
  • a flat coil 132 is inserted into the roughly rectangular parallelepiped space inside the housing 141 formed by this opening 143, which is provided so as to protrude from the holder 131 of the first coil section 130 toward the -Y side.
  • magnets 142 such as permanent magnets whose magnetic poles are periodically changed are arranged along the X-axis direction on the inner circumferential surface of the housing 141, which is the top and/or bottom surface of the space.
  • the coil 132 or coil group in the first coil section 130 and the magnet 142 or magnet group in the first magnet section 140 face each other in the Z-axis direction. Then, the coil 132, which functions as an electromagnet when a three-phase alternating current or the like is passed through it, interacts magnetically with the magnet 142, generating a thrust that drives the magnet 142 as a movable section in the X-axis direction.
  • the coil 132 which functions as an electromagnet when a three-phase alternating current or the like is passed through it, interacts magnetically with the magnet 142, generating a thrust that drives the magnet 142 as a movable section in the X-axis direction.
  • the inverted U-shaped housing 141 is driven in the X-axis direction along the flat coil 132 with the flat coil 132 sandwiched between it from the left (the coil 132 is included in the space inside the housing 141).
  • the X-slider 21 as a driven body to which the housing 141 of the first magnet section 140 is fixed is also driven in the X-axis direction integrally with the first magnet section 140 while being guided by the X-guide 110.
  • the coil 132 through which current flows is arranged to protrude from the holder 131 toward the -Y side, and the first magnet section 140 or magnet 142 that interacts with the magnetic field generated by the coil 132 is arranged to cover the coil 132 from the -Y side.
  • the housing 141 of the first magnet section 140 is open on the right side in FIG. 3 (opening 143) and on the front and back sides (not shown), so there is a possibility that magnetic fields may leak from the magnet 142 and/or coil 132. Since magnetic fields leaking from the openings 143 etc. may adversely affect the processing of semiconductor wafers etc. on the stage 2, in this embodiment, a magnetic shielding section is provided to shield the magnetic fields from the stage 2.
  • the magnetic shielding section may include, for example, a flat first magnetic shielding section 144 (not shown in any figures other than FIG. 3) provided between the lower first linear motor 120 or the first coil section 130 and the upper stage 2.
  • the first magnetic shielding section 144 shields the stage 2 from magnetism leaking from the first linear motor 120.
  • the first magnetic shielding section 144 is made of a magnetic shielding material such as permalloy. It is preferable that the first magnetic shielding section 144 covers the entire first linear motor 120 or the first coil section 130 when viewed in the Z-axis direction or from above.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the first magnet section 140.
  • the magnetic shielding section may include a second magnetic shielding section 145 that magnetically shields at least the edge of the opening 143 (the upper and/or lower edge in FIG. 4) into which the coil 132 (not shown) is inserted.
  • the second magnetic shielding section 145 is made of a magnetic shielding material such as permalloy.
  • the second magnetic shielding section 145 may cover the front and/or back surface of the housing 141 continuously from the edge of the opening 143.
  • the pair of second drive shafts 200 which drive the stage 2 and X-slider 21 as driven bodies and the first drive shaft 100 together in the Y-axis direction, are provided with a pair of Y guides 210 as second guides extending in the Y-axis direction.
  • the Y guides 210 form the main body of the second drive shaft 200.
  • the pair of Y guides 210 are formed in a box or rectangular shape together with the connecting plates 250 on the front and back faces described above.
  • the pair of Y guides 210 provided at both ends in the X-axis direction support the pair of Y sliders 150 described below substantially without contact on three faces: the front face, the end faces (the outer side faces in the X-axis direction), and the bottom face.
  • a Y slider 150 is provided as a second slider that can move or slide in the Y-axis direction while being guided by the inner circumferential surface of the Y guide 210.
  • the ZX cross-sectional shape formed by the inner circumferential surface of the Y guide 210 and the ZX cross-sectional shape formed by the outer circumferential surface of the Y slider 150 are approximately equal (strictly speaking, the latter is slightly smaller).
  • floating gas such as compressed air is supplied between the inner circumferential surface of the Y guide 210 constituting the second drive shaft 200 and the outer circumferential surface of the Y slider 150 constituting the driven object, so that the Y slider 150 floats from the Y guide 210 and can move smoothly without substantially contacting it.
  • a pair of Y sliders 150 provided at both ends in the X-axis direction are connected to each other by one or more connecting parts 151 extending in the X-axis direction and can move in the Y-axis direction as a unit. Therefore, the pair of second drive shafts 200 that drive the pair of Y sliders 150 in the Y-axis direction essentially function as a single second drive shaft 200.
  • a rectangular opening 211 is formed on the surface, extending over almost the entire length in the Y-axis direction.
  • the bottom of the X guide 110 which is the main body of the first drive shaft 100
  • the Y slider 150 housed inside the Y guide 210, which is the main body of the second drive shaft 200. Therefore, the first drive shaft 100 and the stage 2 can move in the Y-axis direction integrally with the Y slider 150.
  • the second linear motor 220 which will be described later and which drives these drive objects in the Y-axis direction, is also arranged within the opening 211.
  • the support part 160 also moves in the Y-axis direction, but since it passes through an opening 211 formed on the surface between both Y guides 210 over almost the entire length in the Y-axis direction, it does not interfere with the movement of the driven object (the first drive shaft 100 and the Y slider 150) in the Y-axis direction.
  • the Y slider 150 which is connected below the X guide 110 via the support portion 160, may be interpreted as part of the first drive shaft 100.
  • the entire first drive shaft 100 which is configured integrally with the Y slider 150, and the stage 2 and X slider 21 as the driven body are also driven integrally in the Y axis direction.
  • the object to be driven by the second drive shaft 200 includes the entire first drive shaft 100, of which the Y slider 150 is a part, and the driven body configured by the stage 2 and X slider 21.
  • the stage 2 as the driven body can move in the Y axis direction integrally with the Y slider 150 while being guided by the Y guide 210.
  • a second linear motor 220 is configured between the driven object and the second driving shaft 200.
  • one second linear motor 220 is provided at the X axis direction position (e.g., the midpoint) between the pair of Y guides 210, extending in the Y axis direction approximately parallel to each of the Y guides 210.
  • the second linear motor 220 is provided on the front side (+Z side) of the Y slider 150 (and the Y guide 210 as the main body of the second driving shaft 200) that can move integrally with the first driving shaft 100 and the stage 2.
  • the second linear motor 220 on the back side of the stage 2, it is possible to reduce the adverse effect that the magnetism leaking from the second linear motor 220 may have on the processing of semiconductor wafers and the like on the stage 2 (e.g., irradiation of electron beams that are easily affected by magnetism).
  • the second linear motor 220 includes a second coil portion 230 as a coil portion and a second magnet portion 240 as a magnet portion.
  • a second coil portion 230 as a coil portion
  • a second magnet portion 240 as a magnet portion.
  • one of the second coil portion 230 and the second magnet portion 240 is provided on the Y-slider 150, and the other is provided on the second drive shaft 200.
  • the second coil section 230 is provided adjacent to the second drive shaft 200, and the second magnet section 240 is provided on the Y-slider 150.
  • the second coil section 230 may be fixedly installed on the base 3 on which the second drive shaft 200 is installed, via installation stands 235 provided at both ends in the Y-axis direction. Since the base 3 and the second drive shaft 200 are fixed to each other, even if the second coil section 230 is provided on either of them, it should be interpreted as being substantially provided on the second drive shaft 200.
  • the second coil section 230 (particularly, the coil 232 described later) is not in contact with the X guide 110 above, nor with the Y guide 210 (and the Y slider 150) below and to the side, and the second magnet section 240 (particularly, the housing 241 described later) is movable in the Y-axis direction through the gap between them. In this way, the second coil section 230 is provided at a position away from the Y guide 210, which is the main body of the second drive shaft 200, in the X-axis direction.
  • the second magnet section 240 may be fixedly attached to the connecting section 151 that connects a pair of Y sliders 150.
  • the second magnet section 240 may also be fixedly attached to the back surface of the X guide 110. Since the connecting section 151, the X guide 110, the Y slider 150, etc. are fixed to each other, regardless of which of them the second magnet section 240 is provided on, it should be interpreted as being substantially provided on the Y slider 150.
  • the second linear motor 220 is provided between the upper X-guide 110 and the lower Y-slider 150.
  • the second coil section 230 constituting the fixed section is disposed at an intermediate position in the Z-axis direction that does not come into contact with the Y-slider 150 and first drive shaft 100 constituting the movable section, and therefore does not impede movement of the movable section in the Y-axis direction.
  • the second linear motor 220 driving point
  • the movable section can be driven stably while suppressing undesirable pitching rotation, etc.
  • the second coil section 230 constituting the fixed section is preferably substantially rectangular in shape when viewed in the Z-axis direction or from above, with an X axis of symmetry in the X-axis direction and a Y axis of symmetry in the Y-axis direction substantially the same as the rectangular region formed by the pair of Y guides 210 and the pair of connecting plates 250.
  • the center of gravity or center of the second coil section 230 when viewed in the Z-axis direction substantially coincides with the center of gravity or center of the rectangular region.
  • the center or middle in the X-axis direction of the second coil section 230 substantially coincides with the center or middle in the X-axis direction of the X guide 110 and/or the pair of Y sliders 150 as the driven object.
  • the driven object can be stably driven in the Y-axis direction while effectively suppressing undesirable rotation such as yawing (rotation around the Z-axis).
  • the second coil section 230 includes a holder 231 that is installed on the base 3 via a mounting stand 235, and a coil 232 that is held by the holder 231.
  • the coil 232 is, for example, a general three-phase coil. Specifically, a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil (not shown) are periodically arranged along the Y-axis direction, which is the driving direction. Currents (for example, U-phase current, V-phase current, and W-phase current) that are passed through the coils 232 of each phase may be supplied through the holder 231. As shown in FIG.
  • the coil 232 is provided so as to protrude from the holder 231 on the -X side toward the +X side. It is preferable that such a coil 232 or a group of coils is formed as a whole in a flat plate shape with the Z-axis direction as the normal direction. Also, as shown in FIG. 1, the entire second coil section 230 and/or the coil 232 extend along the Y-axis direction approximately parallel to the pair of Y guides 210.
  • the housing 241 is made of, for example, a magnetic shielding material such as carbon steel or permalloy, or a soft magnetic material.
  • a long opening 243 is formed on the -X side of the housing 241, extending in the Y-axis direction over almost its entire length (the +X side of the housing 241 is closed by a magnetic shielding material or the like).
  • a flat coil 232 is inserted into the approximately rectangular parallelepiped space inside the housing 241 formed by this opening 243, protruding from the holder 231 of the second coil section 230 toward the +X side.
  • magnets 142 such as permanent magnets whose magnetic poles are periodically changed are arranged along the Y-axis direction on the inner peripheral surface of the housing 241, which is the top and/or bottom surface of the space (see FIG. 3).
  • the coil 232 or coil group in the second coil section 230 and the magnet 242 or magnet group in the second magnet section 240 face each other in the Z-axis direction.
  • the coil 232 which functions as an electromagnet when a three-phase alternating current or the like is passed through it, magnetically interacts with the magnet 242, generating a thrust that drives the magnet 242 as a movable section in the Y-axis direction.
  • the U-shaped housing 241 is driven in the Y-axis direction along the flat coil 232 in a state in which the flat coil 232 is sandwiched from the right side (a state in which the coil 232 is included in the space within the housing 241).
  • the Y-slider 150 as a driven object to which the housing 241 of the second magnet section 240 is fixed is also driven in the Y-axis direction integrally with the second magnet section 240 while being guided by the Y guide 210.
  • the coil 232 through which current flows is arranged to protrude from the holder 231 toward the +X side, and the second magnet section 240 or magnet 242 that interacts with the magnetic field generated by the coil 232 is arranged to cover the coil 232 from the +X side.
  • the second linear motor 220 which moves the second magnet section 240 as described above, is a so-called moving magnet type linear motor.
  • the second coil section 230 which generates heat due to the current flowing therethrough, is isolated from the driving target integrated with the stage 2 or the Y slider 150 (furthermore, in the example of this embodiment, the second coil section 230 is also thermally isolated from the second drive shaft 200 via the installation table 235 and the base 3), so that heat transfer to the stage 2 and/or the workpiece such as a semiconductor wafer can be effectively suppressed. This is particularly preferable when the workpiece such as a semiconductor wafer is susceptible to the effects of heat.
  • the second coil section 230 since the second coil section 230 is stationary, current can be easily supplied to the second coil section 230.
  • the length of the second coil section 230 in the Y-axis direction is longer than the length of the second magnet section 240 in the Y-axis direction.
  • the length of the second coil section 230 in the Y-axis direction is preferably a length that can cover the range of motion of the Y slider 150 in the Y-axis direction.
  • the length of the second magnet section 240 in the Y-axis direction is preferably equal to or shorter than the length of the Y slider 150 and/or the stage 2 in the Y-axis direction.
  • the relatively short second magnet section 240 can move in the Y-axis direction integrally with the Y slider 150 as the driven object, within the installation range of the relatively long second coil section 230.
  • the second linear motor 220 may be configured as a moving coil type.
  • the second coil section 230 is provided on the Y slider 150, and the second magnet section 240 is provided on the second drive shaft 200 (e.g., base 3) (not shown).
  • the second magnet section 240 is stationary, there is an advantage that there is little fluctuation in magnetism leaking outside the second linear motor 220. This is particularly preferable when the processing of semiconductor wafers or the like on the stage 2 is susceptible to magnetic influences.
  • the length of the second coil section 230 in the Y-axis direction is shorter than the length of the second magnet section 240 in the Y-axis direction.
  • the length of the second coil section 230 in the Y-axis direction is equal to or shorter than the length of the Y slider 150 and/or the stage 2 in the Y-axis direction.
  • the length of the second magnet section 240 in the Y-axis direction is a length that can cover the range of motion of the Y slider 150 in the Y-axis direction.
  • the relatively short second coil section 230 can move in the Y-axis direction integrally with the Y slider 150 as the driven object, within the installation range of the relatively long second magnet section 240.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the stage device 1 in the ZX plane including the connecting portion 151 of the Y slider 150.
  • the stage 2 the first linear motor 120, the second linear motor 220, etc. are omitted from the illustration.
  • the Y guide 210 is a box-shaped member with an opening in the center of the top surface in the X-axis direction.
  • the Y guide 210 includes a bottom 23 on the -Z side, side walls 24 on the -X and +X sides, and an upper part 28 on the +Z side.
  • the bottom 23 is a rectangular plate member when viewed in the Z-axis direction or from above.
  • the side walls 24 are long walls in the Y-axis direction erected on the +Z side from both ends of the bottom 23 in the X-axis direction (the left end and right end in FIG. 5).
  • the left and right side walls 24 face each other in the X-axis direction.
  • the upper portion 28 is a plate member that is long in the Y-axis direction when viewed in the Z-axis direction or from above.
  • the upper portion 28 is provided so as to extend from the upper end of the left side wall 24 in FIG. 5 to the +X side, and is provided so as to extend from the upper end of the right side wall 24 in FIG. 5 to the -X side.
  • the right end of the left upper portion 28 and the left end of the right upper portion 28 form the aforementioned opening 211.
  • Each of the roughly rectangular parallelepiped Y sliders 150 has a roughly rectangular ZX cross section.
  • the left Y slider 150 in FIG. 5 has the entire outer surface 66b (the left side surface in FIG. 5) facing the side wall 24, the outer portion 66c of the front surface (excluding the inner portion 66d where the support portion 160 is provided) facing the upper portion 28, and the entire back surface 66a facing the bottom portion 23.
  • the right Y slider 150 in FIG. 5 has the entire outer surface 66b (the right side surface in FIG. 5) facing the side wall 24, the outer portion 66c of the front surface (excluding the inner portion 66d where the support portion 160 is provided) facing the upper portion 28, and the entire back surface 66a facing the bottom portion 23.
  • Air pads 36, 38, 40 are formed as hydrostatic bearings between the inner circumferential surface of the Y guide 210 and the outer circumferential surface of the Y slider 150 so that the Y slider 150 can move smoothly in the Y-axis direction along the Y guide 210.
  • a back surface air pad 36 is provided on the back surface 66a of the Y slider 150 facing the bottom 23
  • a side surface air pad 38 is provided on the outer surface 66b facing the side wall 24
  • a front surface air pad 40 is provided on the front surface 66c facing the top 28.
  • the air pads 36, 38, 40 are formed by constantly supplying a floating gas (second floating gas) such as compressed air supplied from an air supply system (not shown) between the inner circumferential surface of the Y guide 210 and the outer circumferential surface of the Y slider 150.
  • a floating gas such as compressed air supplied from an air supply system (not shown) between the inner circumferential surface of the Y guide 210 and the outer circumferential surface of the Y slider 150.
  • the Y slider 150 which is lifted from the Y guide 210 by the air pads 36, 38, 40, can move smoothly without substantially contacting the Y guide 210.
  • the air pads 36, 38, 40 form a second gas lifting section that uses gas to lift the Y slider 150, which is part of the first drive shaft 100, from the Y guide 210, which is the main body of the second drive shaft 200.
  • the air pads 36, 38, 40 may be provided on the inner surface of the Y guide 210 that faces the Y slider 150, instead of the outer surface of the Y slider 150.
  • Exhaust grooves 54, 56, 58 for differential exhaust are formed on the outer circumferential surface of the Y slider 150 so as to surround the air pads 36, 38, 40.
  • the exhaust grooves 54, 56, 58 are arranged so that the pressure decreases successively from the outside to the inside or center, i.e., the degree of vacuum increases successively.
  • exhaust groove 54 is at atmospheric pressure
  • exhaust groove 56 is at a low vacuum
  • exhaust groove 58 is at a medium vacuum.
  • the exhaust grooves 54, 56, 58, which have different pressures or degrees of vacuum are realized by multiple exhaust pipes (not shown) arranged inside the Y guide 210, which is the main body of the second drive shaft 200.
  • exhaust groove 54 is at atmospheric pressure when an exhaust pipe that communicates with the atmosphere or air at atmospheric pressure is opened in a position opposite exhaust groove 54
  • exhaust groove 54 is at atmospheric pressure when an exhaust pipe connected to a low vacuum pump (not shown) is opened in a position opposite exhaust groove 56
  • exhaust groove 56 is at a low vacuum
  • exhaust groove 58 is at a medium vacuum when an exhaust pipe connected to a medium vacuum pump (not shown) is opened in a position opposite exhaust groove 58.
  • exhaust grooves 54, 56, 58 allow the floating gas in the air pads 36, 38, 40 to be sequentially exhausted outside the vacuum chamber through atmospheric pressure (exhaust groove 54), low vacuum (exhaust groove 56), and medium vacuum (exhaust groove 58). This effectively prevents the floating gas in the air pads 36, 38, 40 from leaking into the vacuum chamber.
  • the stage device 1 according to this embodiment can be used in a vacuum environment such as a vacuum chamber.
  • vacuum refers to a state of a space filled with gas at a pressure lower than normal atmospheric pressure.
  • Vacuums are classified into low vacuum (100 kPa to 100 Pa), medium vacuum (100 Pa to 0.1 Pa), high vacuum (0.1 Pa to 10 -5 Pa), ultra-high vacuum (10 -5 Pa or less) and the like according to pressure ranges.
  • the stage device 1 according to this embodiment may be used in any of the above vacuum environments or in a non-vacuum environment.
  • the stage device 1 according to this embodiment is particularly suitable for use in a low-pressure vacuum environment where high cleanliness is required.
  • air pads 36, 38, and 40 are shown that constitute a second gas floating portion that uses gas to float the Y slider 150, which is part of the first drive shaft 100, from the Y guide 210, which is the main body of the second drive shaft 200.
  • air pads that constitute a first gas floating portion that uses gas to float the X slider 21, which is part of the driven body, from the X guide 110, which is the main body of the first drive shaft 100 may be provided.
  • high responsiveness during driving can be achieved by the first driving shaft 100 and the second driving shaft 200, which drive the driven body such as the X-slider 21 and the first driving shaft 100 using magnetism (first linear motor 120 and second linear motor 220), and high smoothness during driving can be achieved by the first gas floating part and the second gas floating part, which levitate the driven body such as the X-slider 21 and the first driving shaft 100 using gas.
  • the first gas floating part and the second gas floating part are equipped with an exhaust mechanism for the levitated gas
  • the stage device 1 according to this embodiment can be used in a vacuum environment such as inside a vacuum chamber.
  • each device and method described in the embodiments can be realized by hardware resources or software resources, or by the cooperation of hardware and software resources.
  • a processor, ROM, RAM, and various integrated circuits can be used as hardware resources.
  • an operating system, an application, and other programs can be used as software resources.
  • This disclosure relates to a drive device, etc.
  • 1 stage device 2 stage, 21 X slider, 100 first drive shaft, 110 X guide, 120 first linear motor, 130 first coil section, 140 first magnet section, 144 first magnetic shield section, 145 second magnetic shield section, 150 Y slider, 200 second drive shaft, 210 Y guide, 220 second linear motor, 230 second coil section, 240 second magnet section.

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Abstract

ステージ装置１は、磁気によってステージ２をＸ軸方向に駆動する第１駆動軸１００と、磁気によってステージ２および第１駆動軸１００を一体的にＸ軸方向と交差するＹ軸方向に駆動する第２駆動軸２００であって、第１駆動軸１００をＸ軸方向およびＹ軸方向と交差するＺ軸方向における下方から支持する第２駆動軸２００と、気体によってＸスライダ２１をＸガイド１１０から浮上させる第１気体浮上部１０と、気体によってＹスライダ１５０をＹガイド２１０から浮上させる第２気体浮上部２０と、を備える。

Description

駆動装置、位置決め装置、処理装置、デバイス製造方法
　本開示は、駆動装置等に関する。
　特許文献１には、真空環境で使用される駆動装置またはアクチュエータとして、エアサーボ室内の気体圧によって所定の移動方向に沿って駆動されるスライダと、当該移動方向に延在してスライダを案内するガイドを備えるものが開示されている。エアパッドを通じてスライダの外周とガイドの内周の間に供給される圧縮空気が形成するエアベアリングによって、スライダはガイドから浮上して円滑に移動できる。
特許第６８９３１７０号公報
　特許文献１のような気体圧アクチュエータでは、エアサーボ室内の気体圧をスライダの推力に変換するという原理に基づく物理的な制約から、スライダを駆動する際における応答性または速応性を高めづらいという課題がある。
　本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、被駆動体を駆動する際における円滑性と応答性を両立できる駆動装置等を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の駆動装置は、磁気によって被駆動体を第１方向に駆動する第１駆動軸と、磁気によって被駆動体および第１駆動軸を一体的に第１方向と交差する第２方向に駆動する第２駆動軸であって、第１駆動軸を第１方向および第２方向と交差する第３方向における下方から支持する第２駆動軸と、気体によって被駆動体を第１駆動軸から浮上させる第１気体浮上部と、気体によって第１駆動軸を第２駆動軸から浮上させる第２気体浮上部と、を備える。
　本態様によれば、磁気によって被駆動体および第１駆動軸を駆動する第１駆動軸および第２駆動軸によって駆動時の高い応答性を実現でき、気体によって被駆動体および第１駆動軸を浮上させる第１気体浮上部および第２気体浮上部によって駆動時の高い円滑性を実現できる。
　本開示の別の態様は、位置決め装置である。この装置は、上記の駆動装置によって被駆動体を位置決めする。
　本開示の更に別の態様は、処理装置である。この装置は、上記の位置決め装置によって位置決めされた被駆動体に対して所定の処理を施す。
　本開示の更に別の態様は、デバイス製造方法である。この方法は、上記の処理装置による処理を通じてデバイスを製造する。
　なお、以上の構成要素の任意の組合せや、これらの表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム等に変換したものも、本開示に包含される。
　本開示によれば、被駆動体を駆動する際における円滑性と応答性を両立できる。
ステージ装置を模式的に示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。 第１磁石部の部分拡大図である。 気体浮上部を模式的に示す断面図である。
　以下では、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態（以下では、実施形態とも表される）について詳細に記述する。記述および／または図面においては、同一または同等の構成要素、部材、処理等に同一の符号を付して重複する記述を省略する。図示される各部の縮尺や形状は、記述の簡易化のために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施形態は例示であり、本開示の範囲を何ら限定するものではない。実施形態において提示される全ての特徴やそれらの組合せは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。実施形態は、便宜的に、それを実現する機能毎および／または機能群毎の構成要素に分解されて提示される。但し、実施形態における一つの構成要素が、実際には別体としての複数の構成要素の組合せによって実現されてもよいし、実施形態における複数の構成要素が、実際には一体としての一つの構成要素によって実現されてもよい。また、複数の実施形態や変形例が並列的に開示されうるが、各実施形態および／または各変形例の任意の構成要素は、互いの機能を阻害しない限り任意の態様で組み合わされてもよい。
　図１は、本開示の実施形態に係る駆動装置または位置決め装置としてのステージ装置１を模式的に示す斜視図である。本実施形態では、便宜的に、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸によって形成される三次元座標系またはＸＹＺ座標系が設定される。Ｘ軸方向は、後述される第１駆動軸１００が被駆動体としてのステージ２またはテーブルを駆動する第１方向である。Ｙ軸方向は、後述される第２駆動軸２００がステージ２および第１駆動軸１００を一体的に駆動する第２方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸およびＹ軸によって形成される駆動平面またはＸＹ平面の法線方向としての第３方向である。ＸＹ平面は水平面であるのが好ましく、この場合のＺ軸方向は鉛直方向である。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交していなくてもよく、少なくとも互いに交差していればよい。換言すれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、互いに異なっていればよい。図２は、図１のＡ－Ａ断面図（ＺＸ平面図）である。図３は、図１のＢ－Ｂ断面図（ＹＺ平面図）である。
　ステージ装置１は、磁気によってステージ２をＸ軸方向に駆動する第１駆動軸１００と、磁気によってステージ２および第１駆動軸１００を一体的にＹ軸方向に駆動する第２駆動軸２００を備える。本実施形態の例では、Ｚ軸方向視または上面視において、Ｘ軸方向に延びる第１駆動軸１００の両端部に重なるように、一対（すなわち、二つ）の実質的に同じ第２駆動軸２００が設けられる。以下では、特に断らない限り、二つの第２駆動軸２００が区別されずに、まとめて説明される。
　第２駆動軸２００は、第１駆動軸１００をＺ軸方向における下方から支持する。すなわち、上方の第１駆動軸１００および下方の第２駆動軸２００は、上下方向または鉛直方向であるＺ軸方向に積み重ねられたスタック構造をなす。具体的には、図２に示されるように、第１駆動軸１００の本体であるＸガイド１１０（後述）の底部が、第２駆動軸２００の本体であるＹガイド２１０（後述）の内部に収容されているＹスライダ１５０（後述）の頂部に、支持部１６０を介して連結されている。支持部１６０は、Ｘガイド１１０およびＹスライダ１５０を含む一体的な構造体が、Ｙガイド２１０における開口２１１の端面によって支持されることでＸ軸方向にずれることを防止する。また、Ｘガイド１１０のＺ軸方向の荷重は、図３に示されるように、Ｘガイド１１０の底面と第２リニアモータ２２０の頂面の間に設けられる玉（符号なし）等によって受けられてもよい。
　一つの第１駆動軸１００および二つの第２駆動軸２００は、Ｚ軸方向視または上面視で略Ｈ形をなす。図２および図３に示されるように、第２駆動軸２００は、ＸＹ平面または水平面の表面を有する定盤またはベース３の当該表面上に複数の固定脚３１を介して固定的に設置される。図２に示されるように、二つの第２駆動軸２００は、第１駆動軸１００のＸ軸方向における長さと同程度の距離だけ離れた異なるＸ軸方向位置に互いに略平行に配置される。図１に示されるように、これらの二つの第２駆動軸２００をＸ軸方向に連結するための連結板２５０が、正面（－Ｙ側の面）および背面（＋Ｙ側の面）にそれぞれ設けられる。二つの第２駆動軸２００および二枚の連結板２５０は、Ｚ軸方向視または上面視で略矩形または略正方形をなす。図２に示されるように、一つの第１駆動軸１００は、二つの第２駆動軸２００を通じてベース３（および、二つの第２駆動軸２００）の上方でＹ軸方向に移動できるように、ベース３（および、二つの第２駆動軸２００）の表面からＺ軸方向に離れた非接触状態になっている。
　被駆動体を構成するステージ２は、表面に任意の物（不図示）が載置される載置部を構成する。ここで、本実施形態における「表面」は、＋Ｚ側の面（図１における上面）を表し、本実施形態における「裏面」は、－Ｚ側の面（図１における下面）を表す。ステージ２の表面には、半導体ウエハ等の任意の被処理物またはワークが載置されてもよい。この場合のステージ装置１は、被駆動体としてのステージ２に載置された被処理物を位置決めする位置決め装置を構成し、更に当該位置決め装置によって位置決めされた被処理物に対して任意の処理を施す処理装置の一部を構成する。処理装置としては、露光装置、イオン注入装置、熱処理装置、アッシング装置、スパッタリング装置、ダイシング装置、検査装置、洗浄装置等の半導体製造装置やFPD（Flat Panel Display）製造装置が例示される。
　被駆動体としてのステージ２をＸ軸方向に駆動する第１駆動軸１００は、Ｘ軸方向に延びる第１ガイドとしてのＸガイド１１０を備える。Ｘガイド１１０は、第１駆動軸１００の本体を構成する。本実施形態の例におけるＸガイド１１０は、Ｘ軸方向の略全長に亘って延びる矩形状の開口１１１が表面に形成された中空の箱状または直方体状に形成されている。
　図３に示されるように、Ｘガイド１１０内の例えば略直方体状の空間には、当該Ｘガイド１１０の内周面に案内されながらＸ軸方向に移動可能またはスライド可能な第１スライダとしてのＸスライダ２１が設けられる。図３の例では、Ｘガイド１１０の内周面が形成する矩形状のＹＺ断面と、Ｘスライダ２１の外周面が形成する矩形状のＹＺ断面が略等しい（厳密には、後者の方が僅かに小さい）。後述されるように、第１駆動軸１００を構成するＸガイド１１０の内周面と、被駆動体を構成するＸスライダ２１の外周面の間には、圧縮空気等の浮上気体が供給されているため、当該Ｘスライダ２１は当該Ｘガイド１１０から浮上して実質的に非接触で円滑に移動できる。
　Ｘスライダ２１の表面（＋Ｚ側の面）は、ステージ２の裏面（－Ｚ側の面）と連結されており、一体的に被駆動体を構成する。具体的には、図２に示される一または複数の柱状の連結部２２が、図３に示される開口１１１をＺ軸方向に貫通して、ステージ２の裏面とＸスライダ２１の表面を連結している（後述されるように、第１磁石部１４０が介在してもよい）。連結部２２によって相互に連結された被駆動体としてのステージ２およびＸスライダ２１と、後述されるように当該被駆動体に固定された第１磁石部１４０は、Ｘ軸方向に一体的に移動可能な可動部を構成する。
　後述されるように、Ｘスライダ２１が第１磁石部１４０（および、第１コイル部１３０）によってＸガイド１１０に案内されながらＸ軸方向に駆動されると、連結部２２によって連結されたステージ２も一体的にＸ軸方向に駆動される。この際、連結部２２もＸ軸方向に移動するが、Ｘガイド１１０の表面にＸ軸方向における略全長に亘って形成されている開口１１１を通るため、被駆動体（ステージ２およびＸスライダ２１）のＸ軸方向の移動を妨げない。
　ステージ２およびＸスライダ２１によって構成される被駆動体をＸ軸方向に沿って駆動するために、当該被駆動体と第１駆動軸１００の間に第１リニアモータ１２０が構成される。本実施形態では、一つの第１リニアモータ１２０が、被駆動体としてのステージ２の裏面側（－Ｚ側）に設けられる。図３に示されるように、第１リニアモータ１２０は、ステージ２と一体的に移動可能なＸスライダ２１（および、第１駆動軸１００の本体としてのＸガイド１１０）の表面側（＋Ｚ側）に設けられている。このように、第１リニアモータ１２０をステージ２の裏面側に設けることで、当該第１リニアモータ１２０から漏れた磁気がステージ２上での半導体ウエハ等の処理（例えば、磁気の影響を受けやすい電子ビームの照射）に及ぼしうる悪影響を低減できる。
　一般的に、リニアモータは、外部から電流が流されて磁界を発生させる複数のコイルによって構成されるコイル部と、当該コイル部が発生させる磁界と作用する複数の磁石によって構成される磁石部を備える。本実施形態に係る第１リニアモータ１２０も、コイル部としての第１コイル部１３０と、磁石部としての第１磁石部１４０を備える。被駆動体としてのＸスライダ２１（および、ステージ２）をＸ軸方向に沿って駆動する第１リニアモータ１２０を構成するためには、第１コイル部１３０および第１磁石部１４０の一方をＸスライダ２１に設け、他方を第１駆動軸１００に設ければよい。
　第１リニアモータ１２０においては、第１コイル部１３０が第１駆動軸１００に設けられ、第１磁石部１４０がＸスライダ２１に設けられるのが好ましい。図３に示されるように、第１コイル部１３０は、逆Ｌ字状の断面を有する固定具１３３によって、第１駆動軸１００の本体であるＸガイド１１０の表面上に固定される。第１磁石部１４０は、ステージ２およびＸスライダ２１を連結する連結部２２を介して、ステージ２の裏面側およびＸスライダ２１の表面側に固定される。第１磁石部１４０および連結部２２はＸガイド１１０の表面と接触しておらず、更に連結部２２はＸガイド１１０の開口１１１における内周面にも接触していない。このため、第１磁石部１４０および連結部２２は、Ｘガイド１１０と実質的に非接触でＸスライダ２１と一体的にＸ軸方向に移動可能である。
　図２および図３に示されるように、第１リニアモータ１２０は、上方のステージ２と下方のＸスライダ２１の間に設けられる。固定部を構成する第１コイル部１３０は、可動部を構成するＸスライダ２１およびステージ２と接触しない、中間のＺ軸方向位置に配置されているため、当該可動部のＸ軸方向の移動を妨げない。更に、Ｘスライダ２１およびステージ２によって構成される可動部全体の重心に近いＺ軸方向位置に第１リニアモータ１２０（駆動点）を配置できるため、当該可動部の望ましくないピッチング回転等を抑制しながら安定的に駆動できる。
　第１磁石部１４０は、第１コイル部１３０との間の磁気的な相互作用によって、Ｘスライダ２１と一体的にＸ軸方向に駆動される。このように第１磁石部１４０が移動するため、第１リニアモータ１２０はいわゆるムービングマグネット型のリニアモータである。この場合、流される電流によって発熱する第１コイル部１３０が、ステージ２およびＸスライダ２１によって構成される被駆動体から隔離されるため、ステージ２および／または半導体ウエハ等の被処理物への伝熱を効果的に抑制できる。このことは、半導体ウエハ等の被処理物が熱の影響を受けやすい場合に特に好ましい。また、第１コイル部１３０がＸ軸方向には静止しているため（第２駆動軸２００によってＹ軸方向には動く）、当該第１コイル部１３０に容易に電流を供給できる。
　このようなムービングマグネット型の第１リニアモータ１２０において、第１コイル部１３０のＸ軸方向における長さは、第１磁石部１４０のＸ軸方向における長さより長い。例えば、第１コイル部１３０のＸ軸方向における長さは、Ｘスライダ２１のＸ軸方向における可動域をカバーできる長さであるのが好ましい。また、第１磁石部１４０のＸ軸方向における長さは、Ｘスライダ２１および／またはステージ２のＸ軸方向における長さ以下であるのが好ましい。後述されるように、比較的短い第１磁石部１４０は、比較的長い第１コイル部１３０の設置範囲内で、被駆動体としてのＸスライダ２１およびステージ２と一体的にＸ軸方向に移動可能である。
　一方、ステージ２上での半導体ウエハ等の処理が熱の影響を受けにくい場合には、第１リニアモータ１２０をいわゆるムービングコイル型として構成してもよい。具体的には、第１コイル部１３０がステージ２およびＸスライダ２１と一体的に設けられ、第１磁石部１４０が第１駆動軸１００（例えば、Ｘガイド１１０）に設けられる。この場合、第１磁石部１４０はＸ軸方向には静止しているため（第２駆動軸２００によってＹ軸方向には動く）、第１リニアモータ１２０外に漏れる磁気の変動が少ないという利点がある。このことは、ステージ２上での半導体ウエハ等の処理が磁気の影響を受けやすい場合に特に好ましい。
　このようなムービングコイル型の第１リニアモータ１２０において、第１コイル部１３０のＸ軸方向における長さは、第１磁石部１４０のＸ軸方向における長さより短い。例えば、第１コイル部１３０のＸ軸方向における長さは、Ｘスライダ２１および／またはステージ２のＸ軸方向における長さ以下であるのが好ましい。また、第１磁石部１４０のＸ軸方向における長さは、Ｘスライダ２１のＸ軸方向における可動域をカバーできる長さであるのが好ましい。比較的短い第１コイル部１３０は、比較的長い第１磁石部１４０の設置範囲内で、被駆動体としてのＸスライダ２１およびステージ２と一体的にＸ軸方向に移動可能である。
　図１に示されるように、固定部を構成する第１コイル部１３０は、Ｚ軸方向視または上面視において、矩形状のＸガイド１１０と実質的に同じＸ軸方向のＸ対称軸とＹ軸方向のＹ対称軸を有する略矩形状であるのが好ましい。この場合、Ｚ軸方向視における第１コイル部１３０の重心または中心は、Ｘガイド１１０の重心または中心と実質的に一致する。また、図３に示されるように、第１コイル部１３０のＹ軸方向における中心または中央は、被駆動体としてのステージ２および／またはＸスライダ２１のＹ軸方向における中心または中央と実質的に一致する。
　このように被駆動体に対して対称的に配置された一つの第１コイル部１３０または第１リニアモータ１２０によって、ヨーイング（Ｚ軸周りの回転）等の望ましくない回転を効果的に抑制しながら当該被駆動体を安定的にＸ軸方向に駆動できる。
　図３に示されるように、第１コイル部１３０は、固定具１３３に固定的に取り付けられるホルダ１３１と、当該ホルダ１３１によって保持されるコイル１３２を備える。詳細な図示は省略されるが、コイル１３２は、例えば、一般的な三相コイルである。具体的には、不図示のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルが、駆動方向であるＸ軸方向に沿って周期的に配置されている。各相のコイル１３２に流される電流（例えば、Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流）は、ホルダ１３１を介して供給されてもよい。コイル１３２は、＋Ｙ側のホルダ１３１から－Ｙ側に向かって突出するように設けられる。このようなコイル１３２またはコイル群は、全体として、Ｚ軸方向を法線方向とする平板状に形成されるのが好ましい。ホルダ１３１は、前述の固定具１３３を介してＸガイド１１０の表面上に固定される。
　第１磁石部１４０は、略直方体状の筐体１４１と、当該筐体１４１の内周面に配列される磁石１４２を備える。筐体１４１は、例えば、炭素鋼やパーマロイ等の磁気遮蔽材料または軟磁性材料によって構成される。筐体１４１の＋Ｙ側の側面には、その略全長に亘ってＸ軸方向に延びる長尺の開口１４３が形成されている（筐体１４１の－Ｙ側の側面は、磁気遮蔽材料等によって閉塞されている）。この開口１４３によって形成される筐体１４１内の略直方体状の空間には、第１コイル部１３０のホルダ１３１から－Ｙ側に向かって突出するように設けられる平板状のコイル１３２が挿入される。また、当該空間の頂面および／または底面である筐体１４１の内周面には、周期的に磁極が変えられた永久磁石等の磁石１４２がＸ軸方向に沿って配列されている。
　このように、筐体１４１内の略直方体状の空間において、第１コイル部１３０におけるコイル１３２またはコイル群と、第１磁石部１４０における磁石１４２または磁石群がＺ軸方向に対向する。そして、三相交流等が流されて電磁石として機能するコイル１３２が磁石１４２と磁気的に相互作用することで、可動部としての磁石１４２をＸ軸方向に駆動する推力が生まれる。図３のＸ軸方向視において逆コ字状の筐体１４１は、平板状のコイル１３２を左方から挟み込んだ状態（筐体１４１内の空間にコイル１３２が含まれる状態）で、当該平板状のコイル１３２に沿ってＸ軸方向に駆動される。第１磁石部１４０の筐体１４１が固定される被駆動体としてのＸスライダ２１も、Ｘガイド１１０によって案内されながら当該第１磁石部１４０と一体的にＸ軸方向に駆動される。
　以上のように、本実施形態では、電流が流されるコイル１３２がホルダ１３１から－Ｙ側に向かって突出するように設けられ、当該コイル１３２が発生させる磁界と作用する第１磁石部１４０または磁石１４２が－Ｙ側から当該コイル１３２を覆うように設けられる。
　本実施形態に係る第１リニアモータ１２０では、第１磁石部１４０の筐体１４１が図３における右側の側面（開口１４３）と、不図示の正面および背面において開口しているため、磁石１４２および／またはコイル１３２からの磁気が漏れる可能性がある。開口１４３等から漏れた磁気は、ステージ２上での半導体ウエハ等の処理に悪影響を及ぼしうるため、本実施形態では磁気をステージ２から遮蔽するための磁気遮蔽部が設けられる。
　図３に示されるように、磁気遮蔽部は、下方の第１リニアモータ１２０または第１コイル部１３０と、上方のステージ２の間に設けられる例えば平板状の第１磁気遮蔽部１４４（図３以外の図では不図示）を備えてもよい。第１磁気遮蔽部１４４は、第１リニアモータ１２０から漏れた磁気を、ステージ２から遮蔽する。第１磁気遮蔽部１４４は、例えば、パーマロイ等の磁気遮蔽材料によって構成される。第１磁気遮蔽部１４４は、Ｚ軸方向視または上面視において、第１リニアモータ１２０または第１コイル部１３０の全体を覆うのが好ましい。
　図４は、第１磁石部１４０の部分拡大図である。磁気遮蔽部は、少なくとも不図示のコイル１３２が挿入される開口１４３の縁部（図４における上方および／または下方の縁部）を磁気的に遮蔽する第２磁気遮蔽部１４５を備えてもよい。第２磁気遮蔽部１４５は、例えば、パーマロイ等の磁気遮蔽材料によって構成される。第２磁気遮蔽部１４５は、開口１４３の縁部から連続的に筐体１４１の表面および／または裏面を覆ってもよい。
　被駆動体としてのステージ２およびＸスライダ２１と第１駆動軸１００を一体的にＹ軸方向に駆動する一対の第２駆動軸２００は、Ｙ軸方向に延びる一対の第２ガイドとしてのＹガイド２１０を備える。Ｙガイド２１０は、第２駆動軸２００の本体を構成する。本実施形態の例における一対のＹガイド２１０は、前述の正面および背面における連結板２５０と共に、箱状または直方体状に形成されている。Ｘ軸方向における両端部に設けられる一対のＹガイド２１０は、表面、端面（Ｘ軸方向における外側の側面）、底面の三つの面において、後述される一対のＹスライダ１５０を実質的に非接触で支持する。
　図２に示されるように、Ｙガイド２１０によって三面から囲まれる空間には、当該Ｙガイド２１０の内周面に案内されながらＹ軸方向に移動可能またはスライド可能な第２スライダとしてのＹスライダ１５０が設けられる。図２の例では、Ｙガイド２１０の内周面が形成するＺＸ断面形状と、Ｙスライダ１５０の外周面が形成するＺＸ断面形状が略等しい（厳密には、後者の方が僅かに小さい）。後述されるように、第２駆動軸２００を構成するＹガイド２１０の内周面と、駆動対象を構成するＹスライダ１５０の外周面の間には、圧縮空気等の浮上気体が供給されているため、当該Ｙスライダ１５０は当該Ｙガイド２１０から浮上して実質的に非接触で円滑に移動できる。図１に示されるように、Ｘ軸方向における両端部に設けられる一対のＹスライダ１５０は、Ｘ軸方向に延びる一または複数の連結部１５１によって互いに連結されており、一体的にＹ軸方向に移動可能である。このため、一対のＹスライダ１５０をＹ軸方向に駆動する一対の第２駆動軸２００は、実質的に一つの第２駆動軸２００として機能する。
　Ｘ軸方向における両端部に設けられる両Ｙガイド２１０より内側のＸ軸方向領域には、Ｙ軸方向の略全長に亘って延びる矩形状の開口２１１が表面に形成されている。図２に示されるように、この開口２１１を通じて、第１駆動軸１００の本体であるＸガイド１１０の底部が、第２駆動軸２００の本体であるＹガイド２１０の内部に収容されているＹスライダ１５０の頂部に、支持部１６０を介して連結されている。このため、第１駆動軸１００およびステージ２は、Ｙスライダ１５０と一体的にＹ軸方向に移動可能である。また、これらの駆動対象をＹ軸方向に駆動する後述される第２リニアモータ２２０も、開口２１１内に配置される。
　後述されるように、Ｙスライダ１５０が第２リニアモータ２２０によってＹガイド２１０に案内されながらＹ軸方向に駆動されると、支持部１６０によって連結された第１駆動軸１００やステージ２も一体的にＹ軸方向に駆動される。この際、支持部１６０もＹ軸方向に移動するが、両Ｙガイド２１０間の表面にＹ軸方向における略全長に亘って形成されている開口２１１を通るため、駆動対象（第１駆動軸１００やＹスライダ１５０）のＹ軸方向の移動を妨げない。
　支持部１６０を介してＸガイド１１０の下方において連結されているＹスライダ１５０は、第１駆動軸１００の一部であると解釈されてもよい。一対の第２駆動軸２００が一対のＹスライダ１５０をＹ軸方向に駆動すると、当該Ｙスライダ１５０と一体的に構成されている第１駆動軸１００の全体と、被駆動体としてのステージ２およびＸスライダ２１も、一体的にＹ軸方向に駆動される。このように、第２駆動軸２００による駆動対象は、Ｙスライダ１５０を一部とする第１駆動軸１００の全体と、ステージ２およびＸスライダ２１によって構成される被駆動体を含む。すなわち、被駆動体としてのステージ２は、Ｙスライダ１５０と一体的に、Ｙガイド２１０に案内されながら、Ｙ軸方向に移動可能である。
　ステージ２およびＹスライダ１５０を含む駆動対象をＹ軸方向に沿って駆動するために、当該駆動対象と第２駆動軸２００の間に第２リニアモータ２２０が構成される。本実施形態では、一対のＹガイド２１０の中間のＸ軸方向位置（例えば、中点）において、当該各Ｙガイド２１０と略平行にＹ軸方向に延びる一つの第２リニアモータ２２０が設けられる。図２に示されるように、第２リニアモータ２２０は、第１駆動軸１００およびステージ２と一体的に移動可能なＹスライダ１５０（および、第２駆動軸２００の本体としてのＹガイド２１０）の表面側（＋Ｚ側）に設けられている。このように、第２リニアモータ２２０をステージ２の裏面側に設けることで、当該第２リニアモータ２２０から漏れた磁気がステージ２上での半導体ウエハ等の処理（例えば、磁気の影響を受けやすい電子ビームの照射）に及ぼしうる悪影響を低減できる。
　第２リニアモータ２２０は、コイル部としての第２コイル部２３０と、磁石部としての第２磁石部２４０を備える。駆動対象としてのＹスライダ１５０をＹ軸方向に沿って駆動する第２リニアモータ２２０を構成するためには、第２コイル部２３０および第２磁石部２４０の一方をＹスライダ１５０に設け、他方を第２駆動軸２００に設ければよい。
　第２リニアモータ２２０においては、第２コイル部２３０が第２駆動軸２００に併設され、第２磁石部２４０がＹスライダ１５０に設けられるのが好ましい。
　図３に示されるように、第２コイル部２３０は、Ｙ軸方向における両端部に設けられる設置台２３５を介して、第２駆動軸２００が設置されるベース３上に固定的に設置されてもよい。ベース３および第２駆動軸２００は互いに固定されているため、それらのいずれに第２コイル部２３０が設けられたとしても、実質的には第２駆動軸２００に設けられたものと解釈されるべきである。第２コイル部２３０（特に、後述されるコイル２３２）は、上方におけるＸガイド１１０にも、下方および側方におけるＹガイド２１０（および、Ｙスライダ１５０）にも接触しておらず、それらの隙間を第２磁石部２４０（特に、後述される筐体２４１）がＹ軸方向に移動可能になっている。このように、第２コイル部２３０は、第２駆動軸２００の本体としてのＹガイド２１０からＸ軸方向に離れた位置に設けられる。
　図２に示されるように、第２磁石部２４０は、一対のＹスライダ１５０を連結する連結部１５１に固定的に取り付けられてもよい。また、第２磁石部２４０は、Ｘガイド１１０の裏面に固定的に取り付けられてもよい。連結部１５１、Ｘガイド１１０、Ｙスライダ１５０等は互いに固定されているため、それらのいずれに第２磁石部２４０が設けられたとしても、実質的にはＹスライダ１５０に設けられたものと解釈されるべきである。
　図２および図３に示されるように、第２リニアモータ２２０は、上方のＸガイド１１０と下方のＹスライダ１５０の間に設けられる。固定部を構成する第２コイル部２３０は、可動部を構成するＹスライダ１５０および第１駆動軸１００と接触しない、中間のＺ軸方向位置に配置されているため、当該可動部のＹ軸方向の移動を妨げない。更に、Ｙスライダ１５０や第１駆動軸１００によって構成される可動部全体の重心に近いＺ軸方向位置に第２リニアモータ２２０（駆動点）を配置できるため、当該可動部の望ましくないピッチング回転等を抑制しながら安定的に駆動できる。
　図１に示されるように、固定部を構成する第２コイル部２３０は、Ｚ軸方向視または上面視において、一対のＹガイド２１０および一対の連結板２５０によって形成される矩形状領域と実質的に同じＸ軸方向のＸ対称軸とＹ軸方向のＹ対称軸を有する略矩形状であるのが好ましい。この場合、Ｚ軸方向視における第２コイル部２３０の重心または中心は、前記矩形状領域の重心または中心と実質的に一致する。また、図２に示されるように、第２コイル部２３０のＸ軸方向における中心または中央は、駆動対象としてのＸガイド１１０および／または一対のＹスライダ１５０のＸ軸方向における中心または中央と実質的に一致する。
　このように駆動対象に対して対称的に配置された一つの第２コイル部２３０または第２リニアモータ２２０によって、ヨーイング（Ｚ軸周りの回転）等の望ましくない回転を効果的に抑制しながら当該駆動対象を安定的にＹ軸方向に駆動できる。
　図３に示されるように、第２コイル部２３０は、設置台２３５を介してベース３上に設置されるホルダ２３１と、当該ホルダ２３１によって保持されるコイル２３２を備える。詳細な図示は省略されるが、コイル２３２は、例えば、一般的な三相コイルである。具体的には、不図示のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルが、駆動方向であるＹ軸方向に沿って周期的に配置されている。各相のコイル２３２に流される電流（例えば、Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流）は、ホルダ２３１を介して供給されてもよい。図２に示されるように、コイル２３２は、－Ｘ側のホルダ２３１から＋Ｘ側に向かって突出するように設けられる。このようなコイル２３２またはコイル群は、全体として、Ｚ軸方向を法線方向とする平板状に形成されるのが好ましい。また、図１に示されるように、第２コイル部２３０の全体および／またはコイル２３２は、一対のＹガイド２１０と略平行にＹ軸方向に沿って延びている。
　図２に示されるように、第２磁石部２４０は、略直方体状の筐体２４１と、当該筐体２４１の内周面に配列される磁石２４２を備える。筐体２４１は、駆動対象としてのＹスライダ１５０の連結部１５１の表面に固定的に取り付けられる。このため、第２磁石部２４０は、Ｙスライダ１５０と一体的にＹ軸方向に移動可能である。
　筐体２４１は、例えば、炭素鋼やパーマロイ等の磁気遮蔽材料または軟磁性材料によって構成される。筐体２４１の－Ｘ側の側面には、その略全長に亘ってＹ軸方向に延びる長尺の開口２４３が形成されている（筐体２４１の＋Ｘ側の側面は、磁気遮蔽材料等によって閉塞されている）。この開口２４３によって形成される筐体２４１内の略直方体状の空間には、第２コイル部２３０のホルダ２３１から＋Ｘ側に向かって突出するように設けられる平板状のコイル２３２が挿入される。また、当該空間の頂面および／または底面である筐体２４１の内周面には、周期的に磁極が変えられた永久磁石等の磁石１４２がＹ軸方向に沿って配列されている（図３参照）。
　このように、筐体２４１内の略直方体状の空間において、第２コイル部２３０におけるコイル２３２またはコイル群と、第２磁石部２４０における磁石２４２または磁石群がＺ軸方向に対向する。そして、三相交流等が流されて電磁石として機能するコイル２３２が磁石２４２と磁気的に相互作用することで、可動部としての磁石２４２をＹ軸方向に駆動する推力が生まれる。図２のＹ軸方向視においてコ字状の筐体２４１は、平板状のコイル２３２を右方から挟み込んだ状態（筐体２４１内の空間にコイル２３２が含まれる状態）で、当該平板状のコイル２３２に沿ってＹ軸方向に駆動される。第２磁石部２４０の筐体２４１が固定される駆動対象としてのＹスライダ１５０も、Ｙガイド２１０によって案内されながら当該第２磁石部２４０と一体的にＹ軸方向に駆動される。
　以上のように、本実施形態では、電流が流されるコイル２３２がホルダ２３１から＋Ｘ側に向かって突出するように設けられ、当該コイル２３２が発生させる磁界と作用する第２磁石部２４０または磁石２４２が＋Ｘ側から当該コイル２３２を覆うように設けられる。
　以上のような第２磁石部２４０が移動する第２リニアモータ２２０はいわゆるムービングマグネット型のリニアモータである。この場合、流される電流によって発熱する第２コイル部２３０が、ステージ２と一体の駆動対象またはＹスライダ１５０から隔離されるため（更に、本実施形態の例では、第２コイル部２３０が、設置台２３５およびベース３を介して第２駆動軸２００からも熱的に隔離されている）、ステージ２および／または半導体ウエハ等の被処理物への伝熱を効果的に抑制できる。このことは、半導体ウエハ等の被処理物が熱の影響を受けやすい場合に特に好ましい。また、第２コイル部２３０が静止しているため、当該第２コイル部２３０に容易に電流を供給できる。
　このようなムービングマグネット型の第２リニアモータ２２０において、第２コイル部２３０のＹ軸方向における長さは、第２磁石部２４０のＹ軸方向における長さより長い。例えば、第２コイル部２３０のＹ軸方向における長さは、Ｙスライダ１５０のＹ軸方向における可動域をカバーできる長さであるのが好ましい。また、第２磁石部２４０のＹ軸方向における長さは、Ｙスライダ１５０および／またはステージ２のＹ軸方向における長さ以下であるのが好ましい。比較的短い第２磁石部２４０は、比較的長い第２コイル部２３０の設置範囲内で、駆動対象としてのＹスライダ１５０と一体的にＹ軸方向に移動可能である。
　一方、第２リニアモータ２２０は、ムービングコイル型として構成されてもよい。具体的には、第２コイル部２３０がＹスライダ１５０に設けられ、第２磁石部２４０が第２駆動軸２００（例えば、ベース３）に設けられる（不図示）。この場合、第２磁石部２４０は静止しているため、第２リニアモータ２２０外に漏れる磁気の変動が少ないという利点がある。このことは、ステージ２上での半導体ウエハ等の処理が磁気の影響を受けやすい場合に特に好ましい。
　このようなムービングコイル型の第２リニアモータ２２０において、第２コイル部２３０のＹ軸方向における長さは、第２磁石部２４０のＹ軸方向における長さより短い。例えば、第２コイル部２３０のＹ軸方向における長さは、Ｙスライダ１５０および／またはステージ２のＹ軸方向における長さ以下であるのが好ましい。また、第２磁石部２４０のＹ軸方向における長さは、Ｙスライダ１５０のＹ軸方向における可動域をカバーできる長さであるのが好ましい。比較的短い第２コイル部２３０は、比較的長い第２磁石部２４０の設置範囲内で、駆動対象としてのＹスライダ１５０と一体的にＹ軸方向に移動可能である。
　続いて、第１駆動軸１００によるＸ軸方向駆動および第２駆動軸２００によるＹ軸方向駆動を円滑化するための気体浮上部について説明する。
　図５は、Ｙスライダ１５０の連結部１５１を含むＺＸ平面によるステージ装置１の断面図である。本図では、ステージ２、第１リニアモータ１２０、第２リニアモータ２２０等の図示が省略されている。
　Ｙガイド２１０は、上面のＸ軸方向中央が開口した箱状の部材である。Ｙガイド２１０は、－Ｚ側における底部２３と、－Ｘ側および＋Ｘ側における側壁２４と、＋Ｚ側における上部２８を含む。
　底部２３は、Ｚ軸方向視または上面視において矩形状の板部材である。側壁２４は、底部２３のＸ軸方向における両端部（図５における左端部および右端部）から＋Ｚ側に立設されるＹ軸方向に長尺の壁である。左右の側壁２４は、Ｘ軸方向において対向する。
　上部２８は、Ｚ軸方向視または上面視においてＹ軸方向に長尺の板部材である。上部２８は、図５における左側の側壁２４の上端部から＋Ｘ側に延びるように設けられ、図５における右側の側壁２４の上端部から－Ｘ側に延びるように設けられる。左側の上部２８の右端および右側の上部２８の左端が、前述の開口２１１を構成する。
　略直方体状の各Ｙスライダ１５０は、略矩形状のＺＸ断面を有する。図５における左側のＹスライダ１５０は、外側面６６ｂ（図５における左側の側面）の全体が側壁２４と対向し、表面の外側部分６６ｃ（支持部１６０が設けられている内側部分６６ｄを除く部分）が上部２８と対向し、裏面６６ａの全体が底部２３と対向している。図５における右側のＹスライダ１５０は、外側面６６ｂ（図５における右側の側面）の全体が側壁２４と対向し、表面の外側部分６６ｃ（支持部１６０が設けられている内側部分６６ｄを除く部分）が上部２８と対向し、裏面６６ａの全体が底部２３と対向している。
　Ｙスライダ１５０がＹガイド２１０に沿ってＹ軸方向に円滑に移動できるように、Ｙガイド２１０の内周面とＹスライダ１５０の外周面の間に静圧軸受としてのエアパッド３６、３８、４０が形成される。具体的には、底部２３と対向するＹスライダ１５０の裏面６６ａに裏面エアパッド３６が設けられ、側壁２４と対向する外側面６６ｂに側面エアパッド３８が設けられ、上部２８と対向する表面６６ｃに表面エアパッド４０が設けられる。エアパッド３６、３８、４０は、不図示の給気系から供給される圧縮空気等の浮上気体（第２浮上気体）が、Ｙガイド２１０の内周面とＹスライダ１５０の外周面の間に常に供給されることで形成される。
　エアパッド３６、３８、４０によってＹガイド２１０から浮上したＹスライダ１５０は、実質的にＹガイド２１０と非接触で円滑に移動できる。このように、エアパッド３６、３８、４０は、気体によって第１駆動軸１００の一部であるＹスライダ１５０を第２駆動軸２００の本体であるＹガイド２１０から浮上させる第２気体浮上部を構成する。なお、エアパッド３６、３８、４０は、Ｙスライダ１５０の外周面の代わりに、当該Ｙスライダ１５０と対向するＹガイド２１０の内周面に設けられてもよい。
　Ｙスライダ１５０の外周面には、エアパッド３６、３８、４０を囲むように差動排気用の排気溝５４、５６、５８が形成されている。排気溝５４、５６、５８は、外側から内側または中央に向かって、圧力が順次低くなるように、すなわち、真空度が順次高くなるように設けられる。例えば、排気溝５４は大気圧とされ、排気溝５６は低真空とされ、排気溝５８は中真空とされる。このように圧力または真空度が異なる排気溝５４、５６、５８は、第２駆動軸２００の本体であるＹガイド２１０の内部に設けられる不図示の複数の排気管によって実現される。具体的には、大気または大気圧の空気と連通する排気管を排気溝５４と対向する位置で開口させることで排気溝５４が大気圧となり、不図示の低真空ポンプ等と接続される排気管を排気溝５６と対向する位置で開口させることで排気溝５６が低真空となり、不図示の中真空ポンプ等と接続される排気管を排気溝５８と対向する位置で開口させることで排気溝５８が中真空となる。
　以上のような複数の排気溝５４、５６、５８によって、エアパッド３６、３８、４０内の浮上気体が、大気圧（排気溝５４）、低真空（排気溝５６）、中真空（排気溝５８）を通じて、真空チャンバ外に順次排気される。このため、エアパッド３６、３８、４０内の浮上気体が真空チャンバ内に漏れ出すことが効果的に防止される。
　このように、本実施形態に係るステージ装置１は、真空チャンバ内等の真空環境で使用可能である。ここで、真空とは通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態を表す。真空は圧力領域によって、低真空（100kPa～100Pa）、中真空（100Pa～0.1Pa）、高真空（0.1Pa～10-5Pa）、超高真空（10-5Pa以下）等のように区分される。本実施形態に係るステージ装置１は、以上のいずれの区分の真空環境下で使用されてもよいし、非真空環境下で使用されてもよい。本実施形態に係るステージ装置１は、高い清浄度が求められる低い圧力の真空環境下での使用に特に好適である。
　図５では、気体によって第１駆動軸１００の一部であるＹスライダ１５０を第２駆動軸２００の本体であるＹガイド２１０から浮上させる第２気体浮上部を構成するエアパッド３６、３８、４０が示されたが、同様に、気体によって被駆動体の一部であるＸスライダ２１を第１駆動軸１００の本体であるＸガイド１１０から浮上させる第１気体浮上部を構成するエアパッドが設けられてもよい。
　例えば、図１に示されるように、箱状のＸガイド１１０の内周面と、その内部に収容されている直方体状のＸスライダ２１の外周面の間に、エアパッド３６、３８、４０と同様のエアパッド群が設けられるのが好ましい。また、Ｘスライダ２１の外周面には、排気溝５４、５６、５８と同様の差動排気用の排気溝群がエアパッド群を囲むように形成されるのが好ましい。このような複数の排気溝によって、エアパッド内の浮上気体（第１浮上気体）が、大気圧、低真空、中真空を通じて、真空チャンバ外に順次排気される。このため、エアパッド内の浮上気体が真空チャンバ内に漏れ出すことが効果的に防止される。
　以上のような本実施形態によれば、磁気（第１リニアモータ１２０および第２リニアモータ２２０）によってＸスライダ２１等の被駆動体および第１駆動軸１００を駆動する第１駆動軸１００および第２駆動軸２００によって駆動時の高い応答性を実現でき、気体によってＸスライダ２１等の被駆動体および第１駆動軸１００を浮上させる第１気体浮上部および第２気体浮上部によって駆動時の高い円滑性を実現できる。第１気体浮上部および第２気体浮上部が浮上気体の排気機構を備えるため、本実施形態に係るステージ装置１は真空チャンバ内等の真空環境で使用可能である。
　以上、本開示を実施形態に基づいて説明した。例示としての実施形態における各構成要素や各処理の組合せには様々な変形例が可能であり、そのような変形例が本開示の範囲に含まれることは当業者にとって自明である。
　なお、実施形態で説明した各装置や各方法の構成、作用、機能は、ハードウェア資源またはソフトウェア資源によって、あるいは、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働によって実現できる。ハードウェア資源としては、例えば、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種の集積回路を利用できる。ソフトウェア資源としては、例えば、オペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。
　本開示は、駆動装置等に関する。
　１　ステージ装置、２　ステージ、２１　Ｘスライダ、１００　第１駆動軸、１１０　Ｘガイド、１２０　第１リニアモータ、１３０　第１コイル部、１４０　第１磁石部、１４４　第１磁気遮蔽部、１４５　第２磁気遮蔽部、１５０　Ｙスライダ、２００　第２駆動軸、２１０　Ｙガイド、２２０　第２リニアモータ、２３０　第２コイル部、２４０　第２磁石部。

Claims (16)

  1. 　磁気によって被駆動体を第１方向に駆動する第１駆動軸と、
    　磁気によって前記被駆動体および前記第１駆動軸を一体的に前記第１方向と交差する第２方向に駆動する第２駆動軸であって、前記第１駆動軸を前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向における下方から支持する第２駆動軸と、
    　気体によって前記被駆動体を前記第１駆動軸から浮上させる第１気体浮上部と、
    　気体によって前記第１駆動軸を前記第２駆動軸から浮上させる第２気体浮上部と、
    　を備える駆動装置。
  2. 　前記被駆動体および前記第１駆動軸によって、当該被駆動体を当該第１駆動軸に沿って駆動する第１リニアモータが構成され、
    　前記第１駆動軸および前記第２駆動軸によって、当該第１駆動軸を当該第２駆動軸に沿って駆動する第２リニアモータが構成される、
    　請求項１に記載の駆動装置。
  3. 　前記被駆動体は、表面に物が載置される載置部と、当該載置部と裏面側において連結される第１スライダを備え、
    　前記第１リニアモータは、前記載置部と前記第１スライダの間に設けられる、
    　請求項２に記載の駆動装置。
  4. 　前記第１リニアモータにおいて、電流が流される第１コイル部が前記第２方向に向かって突出するように前記第１駆動軸に設けられ、前記第１コイル部が発生させる磁界と作用する第１磁石部が前記第２方向から当該第１コイル部を覆うように前記第１スライダに設けられる、請求項３に記載の駆動装置。
  5. 　前記第１コイル部の前記第１方向における長さは、前記第１磁石部の前記第１方向における長さより長い、請求項４に記載の駆動装置。
  6. 　前記第１磁石部は、少なくとも前記第１コイル部が挿入される開口の縁部を磁気的に遮蔽する磁気遮蔽部を備える、請求項５に記載の駆動装置。
  7. 　前記第１磁石部は、少なくとも前記載置部がある表面側を磁気的に遮蔽する磁気遮蔽部を備える、請求項５に記載の駆動装置。
  8. 　前記載置部と前記第１磁石部の間に、磁気を遮蔽する磁気遮蔽部が設けられる、請求項５に記載の駆動装置。
  9. 　前記第１駆動軸は、前記第１スライダの前記第１方向の駆動を案内する第１ガイドと、当該第１ガイドと下方において連結される第２スライダを備え、
    　前記第２リニアモータは、前記第１ガイドと前記第２スライダの間に設けられる、
    　請求項３から８のいずれかに記載の駆動装置。
  10. 　前記第２リニアモータにおいて、電流が流される第２コイル部が前記第１方向に向かって突出するように前記第２駆動軸に設けられ、前記第２コイル部が発生させる磁界と作用する第２磁石部が前記第１方向から当該第２コイル部を覆うように前記第２スライダに設けられる、請求項９に記載の駆動装置。
  11. 　前記第２コイル部の前記第２方向における長さは、前記第２磁石部の前記第２方向における長さより長い、請求項１０に記載の駆動装置。
  12. 　前記第２コイル部は、前記第２駆動軸の本体から前記第１方向に離れた位置に設けられる、請求項１１に記載の駆動装置。
  13. 　真空環境で使用される請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置。
  14. 　請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置によって前記被駆動体を位置決めする位置決め装置。
  15. 　請求項１４に記載の位置決め装置によって位置決めされた前記被駆動体に対して所定の処理を施す処理装置。
  16. 　請求項１５に記載の処理装置による前記処理を通じてデバイスを製造するデバイス製造方法。
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WO2022211023A1 (ja) * 2021-04-01 2022-10-06 住友重機械工業株式会社 ステージ装置、露光装置、検査装置およびデバイス製造方法

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