(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ移動ステージを、くさび機構を介して上下移動させると共に、前記Ｚ移動ステージをばね部材で支承して前記くさび機構に作用する負荷荷重を軽減するようにしたＺ移動ステージ機構において、
前記ばね部材を、前記くさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つようにしたことを特徴とするＺ移動ステージ機構。
【請求項２】
支持台と、
この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、
このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在された第１のくさび機構を有し、該第１のくさび機構のくさびの水平移動動作に伴って前記Ｚ移動ステージを上下移動させるステージ移動手段と、
前記Ｚ移動ステージの下面を支承し前記第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減するばね部材と、
このばね部材の下面と前記支持台の間、かつ前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした状態に設けられ、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つ第２のくさび機構と、
を具備してなることを特徴とするＺ移動ステージ機構。
【請求項３】
支持台と、
この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、
このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在された第１のくさび機構を有し、該第１のくさび機構のくさびの水平移動動作に伴って前記Ｚ移動ステージを上下移動させるステージ移動手段と、
前記Ｚ移動ステージの下面を支承し前記第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減する圧縮コイルばねと、
この圧縮コイルばねの下面と前記支持台の間、かつ前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とすると共にくさびとの接触部にベアリングを配した状態に設けられ、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つ第２のくさび機構と、
を具備してなることを特徴とするＺ移動ステージ機構。
【請求項４】
Ｚ移動ステージを、駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させるようにしたＺ移動ステージ機構において、
前記くさびの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動を相殺する負荷調整機構を設けたことを特徴とするＺ移動ステージ機構。
【請求項５】
支持台と、
この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、
このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在された第１のくさび機構を有し、該第１のくさび機構の駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って前記Ｚ移動ステージを上下移動させるステージ移動手段と、
前記支持台もしくは前記くさびと一体に移動するくさび駆動体の一方、かつ移動方向に角度を持つ状態に設けられた傾斜ガイド面を有するガイド部材、及び該ガイド部材が設けられていない他方の部材側に前記傾斜ガイド面に常時圧接する状態に設けられ、前記くさびの水平移動に伴って前記傾斜ガイド面との距離が変わる弾性押圧部材を有し、前記駆動手段の負荷変動を相殺する負荷調整機構と、を具備してなることを特徴とするＺ移動ステージ機構。
【請求項６】
支持台と、
この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、
このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在されたくさび機構と、
このくさび機構のくさびと一体のくさび駆動体に設けられた雌ねじ部材、この雌ねじ部材に螺合するボールねじ、及び該ボールねじを回転駆動させるモータを有し、前記モータの駆動によって前記くさびを水平移動させることにより前記Ｚ移動ステージを上下移動させるくさび移動機構と、
前記支持台もしくは前記くさび駆動体の一方に設けられ、かつ、前記Ｚ移動ステージのくさびの負荷方向と逆になるような傾斜ガイド面を有するガイド部材と、このガイド部材が設けられていない他方の部材側、かつ前記傾斜ガイド面に常時接触するよう圧縮ばねにより付勢されたローラを有し、前記くさびの水平移動に伴う前記くさび移動機構の負荷変動を相殺する負荷調整機構と、
を具備してなることを特徴とするＺ移動ステージ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子ビーム描画装置、マスク検査装置等に適用されるＺ移動ステージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、電子ビーム描画装置等においては、基板などの試料（被処理材）を、Ｘ、Ｙ、Ｚの各移動ステージを有するステージ装置の前記Ｚ移動ステージ上に位置決め固定し、試料をＸＹ方向（水平方向）に移動させ、かつ、試料面の凹凸や非平行分を補償すべく、Ｚ移動ステージをＺ移動（上下移動）させて常に描画点が一定高さになるよう制御しながら、試料に対する描画等の処理を行うようになっている。
【０００３】
一方、近時、電子ビーム描画装置等において、取扱う基板などの試料の厚さや、大きさが多様化しており、このため、Ｚ移動ステージのＺ方向変化量は数ｍｍとなり、かつ大型基板対応のためＺ移動ステージの荷重も大きく増加している。
【０００４】
このため、これに対応すべく、Ｚ移動ステージの移動手段として従来のピエゾ素子に変えて、図９に示すように、くさび機構を利用したものが実用化されている。
【０００５】
すなわち、支持台としてのＹ移動ステージａと、この上面側に設けられたＺ移動ステージｂとの間に、くさびｃとこのくさびｃを受けるＬＭガイドｄ，ｅからなるくさび機構ｆ…を配設し、前記くさびｃを図示しない超音波モータ等の駆動源を介して図中、右方向（実線矢印方向）に移動させることにより、Ｚ移動ステージｂを下方向に移動させ、左方向（破線矢印方向）に移動させることにより、Ｚ移動ステージｂを上方向に移動させるものである。そして、Ｚ移動ステージｂ上にホルダｈを介して位置決め固定された基板等の試料ｊに対する描画点が常に一定高さになるよう制御するようになっている。
【０００６】
一方、電子ビーム描画装置は、ビームの位置変動の原因となる磁性体を移動ステージに使用することができず、くさび機構ｆのくさびｃを受けるＬＭガイドｄ，ｅ等は、非磁性の材質で構成され、通常の鋼材等のＬＭガイドの１／４程度で負荷能力が小さい。このため、負荷能力を増すために、サイズの大きなものを使用する必要があり、くさび機構ｆが大きくなってしまう。また、くさびｃを駆動する超音波モータ等に負荷能力の大きなものを使用しなければならないという問題がある。
【０００７】
そこで、図示するように、Ｚ移動ステージｂをばね部材ｇで支承して前記くさび機構ｆに作用する負荷荷重を軽減することで、くさび機構ｆの小形化と、くさびｃを駆動する超音波モータ等の負荷を軽減する工夫がなされている。
【０００８】
しかし、従来は、単に、負荷能力を軽減するためＺ移動ステージｂとＹ移動ステージａの間にばね部材ｇを入れた構成であり、Ｚ移動ステージｂの高さ変動により前記ばね部材ｇのばね力が変化してしまう。これは、数ｍｍの変化に対応する負荷変動となり、負荷荷重の軽減機能が損なわれるばかりでなく、Ｚ移動ステージの変形が問題となる。
【０００９】
また、くさび機構への負荷荷重のＸＹ方向への分力による負荷変動が駆動手段に作用し、動作状態に影響を与えると共に駆動手段の寿命を短くするなどの問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のＺ移動ステージを、くさび機構を介して上下移動させると共に、前記Ｚ移動ステージをばね部材で支承して前記くさび機構に作用する負荷荷重を軽減するようにしたＺ移動ステージ機構においては、Ｚ移動ステージの高さ変動によりばね部材のばね力が変化してしまい、負荷荷重の軽減機能が損なわれるばかりでなく、Ｚ移動ステージの変形が問題となり、高精度の処理状態を安定して維持することができなくなる虞れがある。
【００１１】
また、くさび機構への負荷荷重のＸＹ方向への分力による負荷変動が駆動手段に作用し、動作状態に影響を与えると共に駆動手段の寿命を短くするなどの問題があった。
【００１２】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、Ｚ移動ステージを、くさび機構を介して上下移動させると共に、前記Ｚ移動ステージをばね部材で支承して前記くさび機構に作用する負荷荷重を軽減するようにしたＺ移動ステージ機構において、Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つことができ、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持できるようにしたＺ移動ステージ機構を提供することを目的とする。
【００１３】
また、負荷荷重のＸＹ方向への分力による負荷変動を相殺し、安定した動作状態が得られると共に駆動手段の寿命を延ばすことができるようにしたＺ移動ステージ機構を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、Ｚ移動ステージを、くさび機構を介して上下移動させると共に、前記Ｚ移動ステージをばね部材で支承して前記くさび機構に作用する負荷荷重を軽減するようにしたＺ移動ステージ機構において、前記ばね部材を、前記くさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つようにしたものである。
【００１５】
また、第２の手段として、支持台と、この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在された第１のくさび機構を有し、該第１のくさび機構のくさびの水平移動動作に伴って前記Ｚ移動ステージを上下移動させるステージ移動手段と、前記Ｚ移動ステージの下面を支承し前記第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減するばね部材と、このばね部材の下面と前記支持台の間、かつ前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした状態に設けられ、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つ第２のくさび機構とを具備してなる構成としたものである。
【００１６】
また、第３の手段として、支持台と、この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在された第１のくさび機構を有し、該第１のくさび機構のくさびの水平移動動作に伴って前記Ｚ移動ステージを上下移動させるステージ移動手段と、前記Ｚ移動ステージの下面を支承し前記第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減する圧縮コイルばねと、この圧縮コイルばねの下面と前記支持台の間、かつ前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とすると共にくさびとの接触部にベアリングを配した状態に設けられ、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つ第２のくさび機構とを具備してなる構成としたものである。
【００１７】
また、第４の手段として、Ｚ移動ステージを、駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させるようにしたＺ移動ステージ機構において、前記くさびの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動を相殺する負荷調整機構を設けたものである。
【００１８】
また、第５の手段として、支持台と、この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在された第１のくさび機構を有し、該第１のくさび機構の駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って前記Ｚ移動ステージを上下移動させるステージ移動手段と、前記支持台もしくは前記くさびと一体に移動するくさび駆動体の一方、かつ移動方向に角度を持つ状態に設けられた傾斜ガイド面を有するガイド部材、及び該ガイド部材が設けられていない他方の部材側に前記傾斜ガイド面に常時圧接する状態に設けられ、前記くさびの水平移動に伴って前記傾斜ガイド面との距離が変わる弾性押圧部材を有し、前記駆動手段の負荷変動を相殺する負荷調整機構とを具備してなる構成としたものである。
【００１９】
また、第６の手段として、支持台と、この支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージと、このＺ移動ステージと前記支持台との間に介在されたくさび機構と、このくさび機構のくさびと一体のくさび駆動体に設けられた雌ねじ部材、この雌ねじ部材に螺合するボールねじ、及び該ボールねじを回転駆動させるモータを有し、前記モータの駆動によって前記くさびを水平移動させることにより前記Ｚ移動ステージを上下移動させるくさび移動機構と、前記支持台もしくは前記くさび駆動体の一方に設けられ、かつ、前記Ｚ移動ステージのくさびの負荷方向と逆になるような傾斜ガイド面を有するガイド部材と、このガイド部材が設けられていない他方の部材側、かつ前記傾斜ガイド面に常時接触するよう圧縮ばねにより付勢されたローラを有し、前記くさびの水平移動に伴う前記くさび移動機構の負荷変動を相殺する負荷調整機構とを具備してなる構成としたものである。
【００２０】
上記第１の手段のＺ移動ステージ機構によれば、Ｚ移動ステージを支承してＺ移動ステージを上下移動させるくさび機構に作用する負荷荷重を軽減するばね部材を、前記くさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つようにしたから、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。
【００２１】
また、第２の手段のＺ移動ステージ機構によれば、支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージを支承してＺ移動ステージを上下移動させる第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減するばね部材を、前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つようにしたから、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。
【００２２】
また、第３の手段のＺ移動ステージ機構によれば、支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージを支承してＺ移動ステージを上下移動させる第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減する圧縮コイルばねを、前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とすると共にくさびとの接触部にベアリングを配した状態に設けられ第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記圧縮コイルばねのばね力を一定に保つようにしたから、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。また、くさびとの接触部にベアリングを配したことにより、摩擦抵抗を極力減らすことができ、Ｚ移動ステージの動きの妨げとなることがない。
【００２３】
また、第４の手段のＺ移動ステージ機構によれば、負荷調整機構を設け、Ｚ移動ステージを、駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させる際に、前記くさびの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動を相殺するようにしたから、安定した動作状態が得られると共に駆動手段の寿命を延ばすことができる。
【００２４】
また、第５の手段のＺ移動ステージ機構によれば、負荷調整機構を設け、Ｚ移動ステージを、駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させる際に、前記くさびの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動を相殺するようにしたから、安定した動作状態が得られると共に駆動手段の寿命を延ばすことができる。また、負荷調整機構を、支持台もしくはＺ移動ステージを上下移動させるくさび機構のくさびと一体に移動するくさび駆動体の一方、かつ移動方向に角度を持つ状態に設けられた傾斜ガイド面を有するガイド部材と、該ガイド部材が設けられていない他方の部材側に前記傾斜ガイド面に常時圧接する状態に設けられ、前記くさびの水平移動に伴って前記傾斜ガイド面との距離が変わる弾性押圧部材とを有した構成としたから、負荷調整機構を簡単かつ安価な構成で実現できる。
【００２５】
また、第６の手段のＺ移動ステージ機構によれば、負荷調整機構を設け、Ｚ移動ステージを、くさび移動機構によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させる際に、前記くさびの水平移動に伴う前記くさび移動機構のボールねじ及びモータの負荷変動を相殺するようにしたから、安定した動作状態が得られると共にボールねじ及びモータの寿命を延ばすことができる。また、負荷調整機構を、支持台もしくはくさび駆動体の一方に設けられ、かつ、Ｚ移動ステージのくさびの負荷方向と逆になるような傾斜ガイド面を有するガイド部材と、このガイド部材が設けられていない他方の部材側、かつ前記傾斜ガイド面に常時接触するよう圧縮ばねにより付勢されたローラとを有した構成としたから、負荷調整機構を簡単かつ安価な構成で実現できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図６を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
まず、図１ないし図３を参照して本発明のＺ移動ステージ機構の全体構成を説明する。
【００２７】
図中１は、図示しないＸ移動ステージ上に搭載された支持台としてのＹ移動ステージであり、このＹ移動ステージ１上には、Ｚ移動ステージ２が設けられている。
【００２８】
このＺ移動ステージ２は、その上面部に、試料保持部材であるホルダ３と位置測定用のレーザミラー４が搭載されている。
また、Ｚ移動ステージ２は、その下面両側縁部分が、図２及び図３に示すように、一端をＹ移動ステージ１上に固定した支持部材５に、また、他端をＺ移動ステージ２の下面に固定した支持部材６にそれぞれボルト７を介して固定した板ばね８，８を有する支持手段９，９を介して弾性的に支承され、上下動可能となっている。
【００２９】
また、Ｙ移動ステージ１とＺ移動ステージ２との間に、Ｚ移動ステージ２を上下移動（Ｚ移動）させるステージ移動手段としてのＺ駆動部１０が設けられている。
【００３０】
Ｚ駆動部１０は、図２に示すように、Ｚ移動ステージ２を３点支持する状態に配設された３つの第１のくさび機構１５…と、これら第１のくさび機構１５…の図において左側が傾斜下端となる３つのくさび１５ａ…を左右方向に移動させるくさび移動機構１６を有する。
【００３１】
くさび機構１５…は、それぞれ、図１に示すようにＹ移動ステージ１上に固定したＬＭガイド１５ｂと、Ｚ移動ステージ２の下面に固定されたＬＭガイド１５ｃと、これらＬＭガイド１５ｂ，１５ｃの間に介在された前記くさび１５ａとからなり、前記くさび１５ａ…は、水平状態に支持された板状のくさび駆動体２０の保持孔に嵌合保持され、一体化された状態となっている。
【００３２】
また、くさび移動機構１６は、図２に示すように、前記くさび駆動体２０の図において左側部位、かつ、幅方向中央部に装着された雌ねじ部材２１、この雌ねじ部材２１に螺合するボールねじ２２、及び該ボールねじ２２を回転駆動させる駆動源としての超音波モータ２３を有した構成となっている。
【００３３】
前記雌ねじ部材２１は、図２、図４及び図５に示すように、雌ねじ部材取付け部材２４を介してくさび駆動体２０に取り付けられている。また、雌ねじ部材２１に螺合するボールねじ２２は、Ｙ移動ステージ１上に固定したベアリングホルダ２５によって保持されたベアリング２６によって回転自在に軸支されていると共に、その一端部はカップリング２７を介して前記超音波モータ２３の駆動軸２３ａと連結されている。また、超音波モータ２３は、ベアリングホルダ２５に連結されたケーシング２８に取り付けられている。
【００３４】
しかして、前記超音波モータ２３を駆動源としてボールねじ２２を正方向（図２の実線矢印Ａ方向）に回転させることにより、くさび１５ａ…が組み込まれた板状のくさび駆動体２０が、図２において右方向（図１，図２の実線矢印Ｂ方向）に移動し、また、超音波モータ２３を駆動源としてボールねじ２２を逆方向（図２の破線矢印Ｃ方向）に回転させることにより、くさび１５ａ…が組み込まれた板状のくさび駆動体２０が、図１，図２において左方向（図１，図２の破線矢印Ｄ方向）に移動するようになっている。
【００３５】
そして、このくさび駆動体２０の実線矢印Ｂ方向の動き、すなわち、ＬＭガイド１５ｂ，１５ｃ間へのくさび１５ａ…の割込み量が少なくなる動きにより、Ｚ移動ステージ２が下方向（図１の実線矢印Ｅ方向）に移動し、また、くさび駆動体２０の破線矢印Ｄ方向の動き、すなわち、ＬＭガイド１５ｂ，１５ｃ間へのくさび１５ａ…の割込み量が多くなる動きにより、Ｚ移動ステージ２が上方向（図１の破線矢印Ｆ方向）に移動するようになっている。
【００３６】
このように、Ｚ移動ステージ２を上下動させることにより、ホルダ３を介して位置決め固定された基板等の試料３０に対する描画点が常に一定高さになるよう制御することになる。
【００３７】
また、前記Ｚ移動ステージ２の下面には、図１、図２及び図４に示すように、前記Ｚ移動ステージ２の下面を３点支持状態で支承する３つのばね部材としての圧縮コイルばね３５…が配設されており、これら圧縮コイルばね３５…の押上力によって前記第１のくさび機構１５…に作用する負荷荷重を軽減するようになっている。
【００３８】
さらに、この圧縮コイルばね３５…の下面と前記支持台としてのＹ移動ステージ１の間には、それぞれ、前記第１のくさび機構１５…に作用する負荷荷重が常に一定の負荷荷重となるようにするための第２のくさび機構３６…が配置されている。
【００３９】
第２のくさび機構３６…は、図１及び図４に示すように、前記第１のくさび機構１５のくさび１５ａと同一の傾斜方向を有するくさび３６ａ…を前記くさび駆動体２０に組み付けた構成となっている。また、くさび３６ａとの接触部にベアリング３７，３８を配した構成となっている。
【００４０】
また、ベアリング３８は圧縮コイルばね３５のばね受け部材を兼用するベアリングホルダ３９により回転自在に保持されている。
しかして、図６に示すように、超音波モータ２３を駆動源としたくさび移動機構１６により、くさび駆動体２０が、右方向（実線矢印Ｂ方向）に移動すると、くさび１５ａ…の作用により、前述したように、Ｚ移動ステージ２が下方向（実線矢印Ｅ方向）に移動し、また、逆に左方向（破線矢印Ｄ方向）に移動することによりＺ移動ステージ２が上方向（破線矢印Ｆ方向）に移動し、試料３０に対する描画点が常に一定高さになるよう制御される。
【００４１】
また、このとき、Ｚ移動ステージ２を支承する圧縮コイルばね３５…は、その下面に配設されたくさび３６ａ…の作用により、下端側の支持位置の調整がなされ、Ｚ移動ステージ２の高さ位置が、低い位置Ｈ１  あるいは高い位置Ｈ２  に変動しても、Ｚ移動ステージ２を支承する圧縮コイルばね３５…の全長ｈが変化しない。
【００４２】
この圧縮コイルばね３５…の全長ｈが常に一定であることにより、常に、Ｚ移動ステージ２のばね力（押上力）を一定に保つことができ、その押上力によって前記第１のくさび機構１５…に作用する負荷荷重が常に一定の負荷荷重となる。
【００４３】
これにより、前記第１のくさび機構１５…に作用する負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共にＺ移動ステージ２の変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。
【００４４】
また、くさび３６ａとの接触部にベアリング３７，３８を配したことにより、摩擦抵抗を極力減らすことができ、Ｚ移動ステージ２の動きの妨げとなることがない。
【００４５】
なお、このとき、Ｙ移動ステージ１とＺ移動ステージ２のＸＹ方向の相対位置はＬＭガイド１５ｂ，１５ｃによる規制と、板ばね８，８による規制で相対位置ずれを防止する。また、Ｚ移動により板ばね８，８の回転分位置はずれるが、Ｚ移動ステージ２上の基板３０、レーザミラー４によってステージ位置制御を行っているので問題とならない。
【００４６】
また、この第１の実施の形態においては、第１のくさび機構１５…及びばね部材としての圧縮コイルばね３５…をそれぞれ３点支持する状態に３ヵ所ずつ設けて、下方からの６ヵ所で均等に受けることにより、Ｚ移動ステージ２の自重によるたわみを少なく抑えることができるものとなっている。
【００４７】
なお、ＬＭガイド１５ｂ，１５ｃはＺ方向位置、ＸＹ方向位置を規制することから３点で支持することが望ましい。また、圧縮コイルばね３５…は、Ｚ移動ステージ２のたわみをより少なくするためには更に多くの点で支持するようにしても良い。
【００４８】
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、この第２の実施形態は、前述の第１の実施形態に、くさび１５ａ，３６ａの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動、すなわち、ＸＹ方向の分力荷重を相殺する負荷調整機構４０…を付加した構成となっている。
【００４９】
なお、この第２の実施形態の説明において、前述の第１の実施形態と同一部分は同一の符号を付して重複した部分の説明を省略する。
負荷調整機構４０…は、図７及び図８に示すように、前記くさび駆動体２０の下面に取り付けられた前記Ｚ移動ステージ２のくさび機構１５の負荷方向と逆になるような傾斜ガイド面４２ａを有するガイド部材４２と、前記支持台としてのＹ移動ステージ１上に設けられ前記傾斜ガイド面４２ａに常時接触部材を圧接させる弾性押圧部材４３とで構成される。
【００５０】
弾性押圧部材４３は、Ｙ移動ステージ１に固定されたローラホルダ４３ａと、このローラホルダ４３ａによって突没自在に保持された接触部材としてのローラ４３ｂと、このローラ４３ｂを常時突出する方向に付勢し前記傾斜ガイド面４２ａに常時接触させる付勢部材である圧縮ばね４３ｃとを有した構成となっている。
【００５１】
図８に示すように、くさび機構１５によりＺ移動ステージ２のＺ方向負荷荷重は、矢印Ｊで示すＸＹ方向の分力荷重として減少した荷重になり、ボールねじ２２にスラスト力が加わり、また、これを駆動する超音波モータ２３に負荷として加わる。
【００５２】
また、この時の負荷は、Ｚ移動ステージ２を上昇させる時、すなわち、くさび駆動体２０の左方向（破線矢印Ｄ方向）に移動する時大きくなる。逆にＺ移動ステージ２を下降させる時、くさび駆動体２０の右方向（実線矢印Ｂ方向）に移動する時小さくなる。
【００５３】
しかし、この第２の実施形態によれば、前記Ｚ移動ステージ２のくさび機構１５の負荷方向と逆になるような傾斜ガイド面４２ａを有するガイド部材４２と、このガイド部材４２の前記傾斜ガイド面４２ａに圧縮ばね４３ｃの付勢力で圧接するローラ４３ｂを有する弾性押圧部材４３とからなる負荷調整機構４０…を設けて上記のような負荷変動を相殺することができる。
【００５４】
これにより、安定した動作状態が得られると共にボールねじ２２及び超音波モータ２３の寿命を延ばすことができる。
また、圧縮ばね４３ｃでボールねじ２２へのスラスト力を軽減することができる。ＸＹ方向のスペースは広く上記のように圧縮ばね４３ｃを配置することでばね定数を小さくしボールねじ２２にかかるスラスト力の変動も小さくすることができた。
【００５５】
なお、この第２の実施形態の説明において、くさび駆動体２０の下面に傾斜ガイド面４２ａを有するガイド部材４２を取り付け、Ｙ移動ステージ１上に弾性押圧部材４３を取り付けるものについて説明したが、くさび駆動体２０の下面に弾性押圧部材４３を、また、Ｙ移動ステージ１上に傾斜ガイド面４２ａを有するガイド部材４２を取り付けるようにしても良い。
その他、本発明は、本発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能なことは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば次のような効果を奏する。
請求項１記載のＺ移動ステージ機構によれば、Ｚ移動ステージを支承してＺ移動ステージを上下移動させるくさび機構に作用する負荷荷重を軽減するばね部材を、前記くさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つようにしたから、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。
【００５７】
また、請求項２記載のＺ移動ステージ機構によれば、支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージを支承してＺ移動ステージを上下移動させる第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減するばね部材を、前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とした第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記ばね部材のばね力を一定に保つようにしたから、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。
【００５８】
また、請求項３記載のＺ移動ステージ機構によれば、支持台上に上下動可能に支持されたＺ移動ステージを支承してＺ移動ステージを上下移動させる第１のくさび機構に作用する負荷荷重を軽減する圧縮コイルばねを、前記第１のくさび機構とくさびの傾斜方向を同一とすると共にくさびとの接触部にベアリングを配した状態に設けられ第２のくさび機構で支承し、前記Ｚ移動ステージの高さ変動にかかわらず前記圧縮コイルばねのばね力を一定に保つようにしたから、Ｚ移動ステージの負荷荷重の軽減状態が安定して得られると共に変形等を防止でき、高精度の処理状態を安定して維持することが可能となる。また、くさびとの接触部にベアリングを配したことにより、摩擦抵抗を極力減らすことができ、Ｚ移動ステージの動きの妨げとなることがない。
【００５９】
また、請求項４記載のＺ移動ステージ機構によれば、負荷調整機構を設け、Ｚ移動ステージを、駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させる際に、前記くさびの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動を相殺するようにしたから、安定した動作状態が得られると共に駆動手段の寿命を延ばすことができる。
【００６０】
また、請求項５記載のＺ移動ステージ機構によれば、負荷調整機構を設け、Ｚ移動ステージを、駆動手段によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させる際に、前記くさびの水平移動に伴う前記駆動手段の負荷変動を相殺するようにしたから、安定した動作状態が得られると共に駆動手段の寿命を延ばすことができる。また、負荷調整機構を、支持台もしくはＺ移動ステージを上下移動させるくさび機構のくさびと一体に移動するくさび駆動体の一方、かつ移動方向に角度を持つ状態に設けられた傾斜ガイド面を有するガイド部材と、該ガイド部材が設けられていない他方の部材側に前記傾斜ガイド面に常時圧接する状態に設けられ、前記くさびの水平移動に伴って前記傾斜ガイド面との距離が変わる弾性押圧部材とを有した構成としたから、負荷調整機構を簡単かつ安価な構成で実現できる。
【００６１】
また、請求項６記載のＺ移動ステージ機構によれば、負荷調整機構を設け、Ｚ移動ステージを、くさび移動機構によって水平移動するくさびの動きに伴って上下移動させる際に、前記くさびの水平移動に伴う前記くさび移動機構のボールねじ及びモータの負荷変動を相殺するようにしたから、安定した動作状態が得られると共にボールねじ及びモータの寿命を延ばすことができる。また、負荷調整機構を、支持台もしくはくさび駆動体の一方に設けられ、かつ、Ｚ移動ステージのくさびの負荷方向と逆になるような傾斜ガイド面を有するガイド部材と、このガイド部材が設けられていない他方の部材側、かつ前記傾斜ガイド面に常時接触するよう圧縮ばねにより付勢されたローラとを有した構成としたから、負荷調整機構を簡単かつ安価な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＺ移動ステージ機構の側断面図。
【図２】図１のＰ−Ｐ線に沿う断面平面図。
【図３】同じく第１の実施の形態のＺ移動ステージ機構の側面図。
【図４】図２のＲ−Ｒ線に沿う断面側面図。
【図５】図１のＱ−Ｑ線に沿う断面平面図。
【図６】同じく第１の実施の形態の作用を説明するための説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態のＺ移動ステージ機構の断面平面図。
【図８】同じく第２の実施の形態の作用を説明するための説明図。
【図９】従来例を示す側面図。
【符号の説明】
１…Ｙ移動ステージ（支持台）、２…Ｚ移動ステージ、３…ホルダ（試料保持部材）、８…板ばね、９…支持手段、１０…Ｚ駆動部（ステージ移動手段）、１５…第１のくさび機構、１５ａ…くさび、１５ｂ…ＬＭガイド、１５ｃ…ＬＭガイド、１６…くさび移動機構、２０…くさび駆動体、２１…雌ねじ部材、２２…ボールねじ、２３…超音波モータ（駆動源）、２３ａ…駆動軸、３０…試料、３５…圧縮コイルばね（ばね部材）、３６…第２のくさび機構、３６ａ…くさび、３７，３８…ベアリング、４０…負荷調整機構、４２ａ…傾斜ガイド面、４２…ガイド部材、４３…弾性押圧部材、４３ａ…ローラホルダ、４３ｂ…ローラ（接触部材）、４３ｃ…圧縮ばね（付勢部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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