(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
ステージをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージを移動させるＹ方向移動機構と
を備えたステージ装置であって、
Ｙ方向移動機構は、平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイドにまたがったＸ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向ガイドの両端にはＹ方向スライダを設けられて、各Ｙ方向スライダは各Ｙ方向ガイドに案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイドに載っており、
ステージは、Ｘ方向ガイドに案内されることが可能な状態でＸ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構において、少なくとも一方のＹ方向スライダはヒンジを介してＸ方向ガイドに連結されており、
少なくとも一方のＹ方向スライダは、Ｘ方向の変位が許容される状態でＹ方向ガイドに載っているか、又は少なくとも一方のＹ方向スライダとＸ方向ガイドとの間にＸ方向変位吸収部材が設けられており、
ヒンジは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向へのＸ方向ガイドの移動に抗する状態で弾性を作用させる弾性ヒンジであって、当該垂直な軸の回りの一方の向きに弾性力を作用させる一方の弾性体と、一方の向きとは逆向きの他方の向きに弾性力を作用させる他方の弾性体とを備えた弾性ヒンジであることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記Ｘ方向への変位が許容されるＹ方向スライダが載っているＹ方向ガイドは、Ｘ方向への変位を許容しつつ平坦面で当該Ｙ方向スライダをガイドする平ガイドであることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
ステージと、
ステージをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージを移動させるＹ方向移動機構と
を備えたステージ装置であって、
Ｙ方向移動機構は、平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイドにまたがったＸ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向ガイドの両端にはＹ方向スライダを設けられて、各Ｙ方向スライダは各Ｙ方向ガイドに案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイドに載っており、
ステージは、Ｘ方向ガイドに案内されることが可能な状態でＸ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構において、少なくとも一方のＹ方向スライダはヒンジを介してＸ方向ガイドに連結されており、
少なくとも一方のＹ方向スライダは、Ｘ方向の変位が許容される状態でＹ方向ガイドに載っており、
Ｘ方向の変位が許容されるＹ方向スライダが載っているＹ方向ガイドは、Ｘ方向の変位を許容しつつ平坦面で当該Ｙ方向スライダをガイドする平ガイドであることを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
前記Ｘ方向変位吸収部材は、蛇腹であることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。
【請求項５】
ステージと、
ステージをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージを移動させるＹ方向移動機構と
を備えたステージ装置であって、
Ｙ方向移動機構は、平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイドにまたがったＸ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向ガイドの両端にはＹ方向スライダを設けられて、各Ｙ方向スライダは各Ｙ方向ガイドに案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイドに載っており、
ステージは、Ｘ方向ガイドに案内されることが可能な状態でＸ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構において、少なくとも一方のＹ方向スライダはヒンジを介してＸ方向ガイドに連結されており、
少なくとも一方のＹ方向スライダは、Ｘ方向の変位が許容される状態でＹ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構は、一方のＹ方向スライダをＹ方向に移動させる駆動源としてシャフトモーターを備えており、このシャフトモーターは、シャフト状磁石と、シャフト状磁石を挿通させたモータースライダとを有しており、シャフト状磁石とモータースライダとの間にはクリアランスが存在しており、
このクリアランスは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向にＸ方向ガイドが移動するのを可能にするクリアランスであることを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
前記Ｘ方向移動機構は、前記Ｘ方向ガイドにガイドされるＸ方向スライダを備えており、前記ステージはＸ方向スライダに搭載されており、
前記Ｘ方向移動機構及び前記Ｙ方向移動機構は、定盤の上に搭載されており、
Ｘ方向スライダは、空気噴射又は磁気の作用により定盤に対して浮上する浮上体を備えていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のステージ装置。
【請求項７】
前記Ｘ方向におけるステージの位置を検出するＸ方向位置センサと、前記Ｙ方向におけるステージの位置を検出するＹ方向位置センサと、Ｘ方向位置センサからの出力に従ってＸ方向移動機構をフィードバック制御するとともにＹ方向位置センサからの出力に従ってＹ方向移動機構をフィードバック制御するコントローラとが設けられており、
Ｘ方向位置センサ及びＹ方向位置センサのうちの少なくとも一方の位置センサは、ステージに取り付けられた反射鏡にレーザー光を照射してその反射光を捉えることでステージの位置を検出するレーザー干渉計であり、
コントローラは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向にＸ方向ガイドが移動するようＹ方向移動機構をフィードバック制御するものであり、
反射鏡は、Ｘ方向又はＹ方向に長いものであって、コントローラは、当該長い方向における反射鏡の湾曲形状を記憶した記憶部を有しており、反射鏡の湾曲形状に従って補正した制御信号によりθ方向の移動のフィードバック制御を行うものであることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のステージ装置。
【請求項８】
前記Ｘ方向におけるステージの位置を検出するＸ方向位置センサと、前記Ｙ方向におけるステージの位置を検出するＹ方向位置センサと、Ｘ方向位置センサからの出力に従ってＸ方向移動機構をフィードバック制御するとともにＹ方向位置センサからの出力に従ってＹ方向移動機構をフィードバック制御するコントローラとが設けられており、
Ｘ方向位置センサ及びＹ方向位置センサは、ステージに取り付けられた反射鏡にレーザー光を照射してその反射光を捉えることでステージの位置を検出するレーザー干渉計であり、
コントローラは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向にＸ方向ガイドが移動するようＹ方向移動機構をフィードバック制御するものであって、θ方向への移動によって生じる各レーザー干渉計の計測点のシフトを補正しつつＸ方向移動機構及びＹ方向移動機構のフィードバック制御を行うものであることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、物品が配置されるステージを備えたステージ装置に関するものであり、ステージの移動機構を備えたステージ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物品をステージ上に配置することは、物品に対して各種処理を施したり、物品を検査したりする際にしばしば行われる。この際、物品の位置を適宜変更しながら処理を施したり、又は検査したりするため、ステージを移動させる機構を備えた装置（ステージ装置）が使われることも多い。
例えば、各種電子部品の製造の際には、微細回路をウエハ上に形成するため、フォトリソグラフィ工程において露光装置が使用される。露光装置は、ウエハが配置されるステージを有するステージ装置を備えており、ステージ上のウエハに対して回路パターンの光を照射してウエハを露光する。この種のステージ装置における移動機構は、少なくともＸＹ方向（互いに直交する二つの方向）にステージを移動させる機構となっている。
【０００３】
図１３は、従来のステージ装置について概略的に示した斜視図である。上記のようなＸＹ方向の移動機構を備えたステージ装置は、スタック型とＨ型とに大別される。
スタック型は、図１３（１）に示すように、Ｙ方向移動機構３上にＸ方向移動機構２が搭載され（スタックされ）、Ｘ方向移動機構２の上にステージ１が搭載された構造となっている。Ｘ方向移動機構２はＸ方向ベース盤２０１を有しており、この上にＸ方向への移動のための機構部分が固定されている。
Ｙ方向移動機構３はＸ方向ベース盤２０１をＹ方向に移動させることでＸ方向移動機構２全体をＹ方向に移動させる機構となっている。Ｘ方向移動機構２が動作すると、その上のステージ１がＸ方向に移動し、Ｙ方向移動機構３が動作すると、Ｘ方向移動機構２とステージ３とが一体にＹ方向に移動するようになっている。尚、本明細書において、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」は、便宜上であって、逆であっても良いことは言うまでもない。
【０００４】
スタック型に対してＨ型は、図１３（２）に示すように、平行してＹ方向に延びる二本のＹ方向ガイド３１，３２にまたがるようにして一本のＸ方向ガイド２１が設けられている。Ｘ方向ガイド２１のＸ方向の両端には不図示のＹ方向スライダが取り付けられており、各Ｙ方向スライダはＹ方向ガイド３１，３２に案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイド３１，３２に載っている。そして、Ｘ方向ガイド２１に案内されることが可能な状態でステージ１がＸ方向ガイド２１に載っている。図１３（２）において、不図示のＹ方向駆動源が動作すると、Ｘ方向ガイド２１がＹ方向ガイド３１，３２上でＹ方向に移動する。そして、不図示のＸ方向駆動源が動作すると、Ｘ方向ガイド２１上でステージ１がＸ方向に移動する。
【０００５】
上記二つのタイプのステージ装置を比較すると、移動量の制御や移動後の位置の制御の点では、スタック型に比べてＨ型の方が優れている。スタック型は、Ｘ方向、Ｙ方向の各機構を単純に積層した構造であるため、必然的に重心が高くなる。この場合の重心とは、移動の対象物であるステージ１の重心である。スタック型の場合、Ｘ方向移動機構２とＹ方向移動機構３との締結箇所の剛性が十分に確保できないため、ステージ１の位置決め精度を十分に高くすることが難しい。また、重心が高いということは、Ｙ方向移動機構３の駆動源から見た場合、対象物の重心が離れた場所に位置しているということであり、比較的大きなモーメントが発生する。このため、移動に際しての加速、減速の際に動作が不安定になり易く、移動停止後に振動が残留するといった問題が生じ易い。
【０００６】
また、スタック型の場合、重心が高いことに起因して、いわゆるアッベ誤差の問題も顕在化し易い。アッベ誤差とは、駆動源とステージ１の重心とが離れていることから、移動時にステージにおいてピッチング、ローリング、ヨーイングといった揺動が生じることで発生する誤差である。
Ｈ型の場合、スタック型に比べると、締結箇所が少なく低重心であることから、上記各問題は小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３８７７６０号公報
【特許文献２】特開２０１４−６１６２号公報
【特許文献３】特許第４７４０６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したステージ装置において、ＸＹ方向に加え、θ方向にステージを移動させることが必要になる場合がある。θ方向の移動とは、ＸＹ方向が属する平面に対して垂直な軸の回りにステージを回転させる動作である。例えば上述した露光装置の例でいうと、ステージ上に配置したウエハを露光光学系に対して所定の姿勢とするため、ステージをθ方向移動させることが必要になる場合がある。
【０００９】
従来のステージ装置においてθ方向移動機構を搭載する場合には、図１３（１）のスタック型については、Ｘ方向移動機構２とステージ１との間にθ方向ベース盤を設け、θ方向ベース盤上にモータを含む回転機構をθ方向移動機構として設け、θ方向移動機構の上にステージ１を搭載する。図１３（２）に示すＨ型については、Ｘ方向ガイド２１に案内されることが可能な状態でＸ方向ガイド２１にθ方向ベース盤を取り付け、θ方向ベース盤上にθ方向移動機構を設け、その上にステージ１を搭載する。
【００１０】
しかしながら、上記のようにθ方向移動機構を追加すると、その分だけ重心が高くなるから、上記問題がより深刻となる。Ｈ型の場合、スタック型に比べて深刻化の度合いは小さいものの、高重心化によるモーメント発生やアッベ誤差の問題は避けることができない。
本願の発明は、このような課題を解決するために為されたものであり、高重心化を招かずにθ方向移動機構が追加された構造のステージ装置を提供し、θ方向の姿勢調節が可能であって且つ高い精度でステージの位置制御を行うことができるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、この出願の請求項１記載の発明は、
ステージと、
ステージをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージを移動させるＹ方向移動機構と
を備えたステージ装置であって、
Ｙ方向移動機構は、平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイドにまたがったＸ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向ガイドの両端にはＹ方向スライダを設けられて、各Ｙ方向スライダは各Ｙ方向ガイドに案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイドに載っており、
ステージは、Ｘ方向ガイドに案内されることが可能な状態でＸ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構において、少なくとも一方のＹ方向スライダはヒンジを介してＸ方向ガイドに連結されており、
少なくとも一方のＹ方向スライダは、Ｘ方向の変位が許容される状態でＹ方向ガイドに載っているか、又は少なくとも一方のＹ方向スライダとＸ方向ガイドとの間にＸ方向変位吸収部材が設けられており、
ヒンジは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向へのＸ方向ガイドの移動に抗する状態で弾性を作用させる弾性ヒンジであって、当該垂直な軸の回りの一方の向きに弾性力を作用させる一方の弾性体と、一方の向きとは逆向きの他方の向きに弾性力を作用させる他方の弾性体とを備えた弾性ヒンジであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記Ｘ方向への変位が許容されるＹ方向スライダが載っているＹ方向ガイドは、Ｘ方向への変位を許容しつつ平坦面で当該Ｙ方向スライダをガイドする平ガイドであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、ステージと、
ステージをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージを移動させるＹ方向移動機構と
を備えたステージ装置であって、
Ｙ方向移動機構は、平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイドにまたがったＸ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向ガイドの両端にはＹ方向スライダを設けられて、各Ｙ方向スライダは各Ｙ方向ガイドに案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイドに載っており、
ステージは、Ｘ方向ガイドに案内されることが可能な状態でＸ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構において、少なくとも一方のＹ方向スライダはヒンジを介してＸ方向ガイドに連結されており、
少なくとも一方のＹ方向スライダは、Ｘ方向の変位が許容される状態でＹ方向ガイドに載っており、
Ｘ方向の変位が許容されるＹ方向スライダが載っているＹ方向ガイドは、Ｘ方向の変位を許容しつつ平坦面で当該Ｙ方向スライダをガイドする平ガイドであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記Ｘ方向変位吸収部材は、蛇腹であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、ステージと、
ステージをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージを移動させるＹ方向移動機構と
を備えたステージ装置であって、
Ｙ方向移動機構は、平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイドにまたがったＸ方向ガイドを備えており、
Ｘ方向ガイドの両端にはＹ方向スライダを設けられて、各Ｙ方向スライダは各Ｙ方向ガイドに案内されることが可能な状態で各Ｙ方向ガイドに載っており、
ステージは、Ｘ方向ガイドに案内されることが可能な状態でＸ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構において、少なくとも一方のＹ方向スライダはヒンジを介してＸ方向ガイドに連結されており、
少なくとも一方のＹ方向スライダは、Ｘ方向の変位が許容される状態でＹ方向ガイドに載っており、
Ｙ方向移動機構は、一方のＹ方向スライダをＹ方向に移動させる駆動源としてシャフトモーターを備えており、このシャフトモーターは、シャフト状磁石と、シャフト状磁石を挿通させたモータースライダとを有しており、シャフト状磁石とモータースライダとの間にはクリアランスが存在しており、
このクリアランスは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向にＸ方向ガイドが移動するのを可能にするクリアランスであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記Ｘ方向移動機構は、前記Ｘ方向ガイドにガイドされるＸ方向スライダを備えており、前記ステージはＸ方向スライダに搭載されており、
前記Ｘ方向移動機構及び前記Ｙ方向移動機構は、定盤の上に搭載されており、
Ｘ方向スライダは、空気噴射又は磁気の作用により定盤に対して浮上する浮上体を備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記Ｘ方向におけるステージの位置を検出するＸ方向位置センサと、前記Ｙ方向におけるステージの位置を検出するＹ方向位置センサと、Ｘ方向位置センサからの出力に従ってＸ方向移動機構をフィードバック制御するとともにＹ方向位置センサからの出力に従ってＹ方向移動機構をフィードバック制御するコントローラとが設けられており、
Ｘ方向位置センサ及びＹ方向位置センサのうちの少なくとも一方の位置センサは、ステージに取り付けられた反射鏡にレーザー光を照射してその反射光を捉えることでステージの位置を検出するレーザー干渉計であり、
コントローラは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向にＸ方向ガイドが移動するようＹ方向移動機構をフィードバック制御するものであり、
反射鏡は、Ｘ方向又はＹ方向に長いものであって、コントローラは、当該長い方向における反射鏡の湾曲形状を記憶した記憶部を有しており、反射鏡の湾曲形状に従って補正した制御信号によりθ方向の移動のフィードバック制御を行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至７いずれかの構成において、前記Ｘ方向におけるステージの位置を検出するＸ方向位置センサと、前記Ｙ方向におけるステージの位置を検出するＹ方向位置センサと、Ｘ方向位置センサからの出力に従ってＸ方向移動機構をフィードバック制御するとともにＹ方向位置センサからの出力に従ってＹ方向移動機構をフィードバック制御するコントローラとが設けられており、
Ｘ方向位置センサ及びＹ方向位置センサは、ステージに取り付けられた反射鏡にレーザー光を照射してその反射光を捉えることでステージの位置を検出するレーザー干渉計であり、
コントローラは、Ｘ方向及びＹ方向が属する面に対して垂直な軸の回りの回転方向であるθ方向にＸ方向ガイドが移動するようＹ方向移動機構をフィードバック制御するものであって、θ方向への移動によって生じる各レーザー干渉計の計測点のシフトを補正しつつＸ方向移動機構及びＹ方向移動機構のフィードバック制御を行うものであるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１２】
以下に説明する通り、この出願の各請求項記載の発明によれば、一対のＹ方向スライダの一方を他方に対して相対的に移動させることでＸ方向ガイドをθ方向に移動させることができる。このため、θ方向移動のための特別な機構をＸ方向スライダとステージとの間に介在させる必要はなく、θ方向移動を可能にしつつもステージの重心は低く抑えられる。従って、高重心化によるモーメント発生やアッベ誤差の問題とは無縁であり、θ方向の姿勢調節が可能であって且つ高い精度でステージの位置制御を行うことができるステージ装置が提供される。
また、請求項１記載の発明によれば、上記効果に加え、ヒンジとして弾性ヒンジが使用されているので、ガタが生じにくく、位置制御の精度をより高くできる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、Ｘ方向スライダ及びＸ方向スラ
イダ上の部材による大きな荷重がＸ方向ガイドにかかるのが防止されるので、Ｘ方向ガイドの撓みの問題が生じない。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、反射鏡の湾曲が補正された状態でステージの位置のフィードバック制御が行われるので、より高い精度で位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一の実施形態のステージ装置の斜視概略図である。
【図２】第一の実施形態のステージ装置の正面断面概略図である。
【図３】第一の実施形態のステージ装置の平面概略図である。
【図４】第一の実施形態のステージ装置のＹ方向での断面概略図である。
【図５】第一の実施形態のステージ装置におけるヒンジ８１の斜視概略図である。
【図６】θ方向移動における角度の制御について示した概略図である。
【図７】反射鏡の面精度の問題を示した概略図である。
【図８】反射鏡の湾曲を予め調べる好適な方法について示した概略図である。
【図９】予め調べられた反射鏡の湾曲形状に従ってＹ方向の位置制御データが補正される様子を示した概略図である。
【図１０】θ方向移動に伴うＸＹ方向の位置ずれの自動補正について示した概念図である。
【図１１】第二の実施形態のステージ装置のＸ方向での断面概略図である。
【図１２】第二の実施形態のステージ装置の平面概略図である。
【図１３】従来のステージ装置について概略的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、この出願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１から図３は、第一の実施形態のステージ装置の概略図であり、図１は斜視概略図、図２は正面断面概略図、図３は平面概略図である。図１から図３に示す実施形態のステージ移動装置は、ステージ１と、ステージ１をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２と、Ｘ方向に対して垂直なＹ方向にステージ１を移動させるＹ方向移動機構３とを備えている。
図１及び図３に示すように、この実施形態のステージ装置は基本的にはＨ型であり、Ｙ方向移動機構３は平行してＹ方向に延びる一対のＹ方向ガイド３１，３２を備え、Ｘ方向移動機構２は、Ｘ方向に延びるとともに一対のＹ方向ガイド３１，３２にまたがったＸ方向ガイド２１を備えている。ステージ装置において、各移動機構２，３は定盤４に搭載されている。
【００１５】
まず、Ｙ方向移動機構３について説明する。図２に示すように、一対のＹ方向ガイドのうちの一方３１はＶガイドとなっており、他方のＹ方向ガイド３２は平ガイドとなっている。より具体的には、図２の紙面上右側のＹ方向ガイド（以下、第一Ｙ方向ガイドという）３１は、Ｙ方向に延びる長尺な棒状の部材である。図２に示すように、第一Ｙ方向ガイド３１は、上面の断面形状が逆Ｖ字状となっている。断面形状は、長さ方向のどの位置でも同じであり、逆Ｖ字の頂点はＹ方向に沿って直線状に連なっている。
【００１６】
そして、第一Ｙ方向ガイド３１の上には、第一Ｙ方向スライダ３３が載っている。第一Ｙ方向スライダ３３は、Ｙ方向に長い棒状の部材である。第一Ｙ方向スライダ３３の下面は、図２に示すように断面Ｖ字状の溝となっている。逆Ｖ溝の断面形状は、第一Ｙ方向ガイド３１の逆Ｖ字状の断面形状に適合しており、第一Ｙ方向ガイド３１の上面が第一Ｙ方向スライダ３３の下面に嵌り込んだ状態となっている。
【００１７】
一方、図２の紙面上左側のＹ方向ガイド（以下、第二Ｙ方向ガイドという）３２は、第一Ｙ方向ガイド３１とは異なり、上面が平坦面となっている角棒状の部材である。第二Ｙ方向ガイド３２は、Ｙ方向に延びるととともに平坦な上面が水平な姿勢となるよう精度良く配置されている。
第二Ｙ方向ガイド３２には、第二Ｙ方向スライダ３４が載っている。第二Ｙ方向スライダ３４は、下面が平坦面となっている角棒状の部材であり、同様にＹ方向に延びた姿勢で配置されている。第二Ｙ方向スライダ３４の平坦な下面は水平な姿勢となっており、第二Ｙ方向ガイド３２の上面に接触している。
【００１８】
第一Ｙ方向スライダ３３の内側には、第一Ｙ方向駆動源３５が配置されている。第一Ｙ方向スライダ３３と第一Ｙ方向駆動源３５とは、第一Ｙ方向連結板３７によって連結されている。同様に、第二Ｙ方向スライダ３４の内側には、第二Ｙ方向駆動源３６が配置されている。第二Ｙ方向スライダ３４と第二Ｙ方向駆動源３６とは、第二Ｙ方向連結板３８によって連結されている。
各Ｙ方向駆動源３５，３６には、この実施形態では、円筒シャフト状の磁石により直線駆動を行うシャフトモーターが使用されている。シャフトモーターである各Ｙ方向駆動源３５，３６は、シャフト状磁石３５１，３６１と、コイルを内蔵したモータースライダ３５２，３６２とから構成されている。
【００１９】
Ｙ方向移動機構３は、各Ｙ方向駆動源３５，３６を同期して動作させる（即ち、同じ向きに同じ距離だけ動作させる）。この結果、各連結板３７，３８によって保持されている各Ｙ方向スライダ３３，３４がＹ方向に移動する。この際、第一Ｙ方向スライダ３３は、Ｖ嵌合をしながら第一Ｙ方向ガイド３１に案内される。第二Ｙ方向スライダ３４は、平坦面同士の接触をしながら第二Ｙ方向ガイド３２に案内される。
【００２０】
次に、Ｘ方向移動機構２について説明する。図４は、第一の実施形態のステージ装置のＹ方向での断面概略図である。Ｘ方向ガイド２１は、Ｘ方向に延びる長尺な部材である。図１及び図４から解るように、この実施形態では、Ｘ方向ガイド２１は、開口部を上方に向けた断面コ状の部材となっており、底板部２１１と両側の側板部２１２とからなっている。
Ｘ方向ガイド２１の一端は第一Ｙ方向連結板３７に連結されており、他端は第二Ｙ方向連結板３８に固定されている。従って、上記のように各Ｙ方向駆動源３５，３６が動作すると、Ｘ方向ガイド２１も一体にＹ方向に移動する。
【００２１】
図４に示すように、Ｘ方向ガイド２１内には、Ｘ方向駆動源２２が設けられている。Ｘ方向駆動源２２についてもシャフトモーターが採用されており、シャフト状磁石２２１とモータースライダ２２２とを備えている。図１に示すように、Ｘ方向駆動源２２のシャフト状磁石２２１は、Ｘ方向に延び、底板部２１１に固定されたリテーナ２２３によって両端が保持されている。
Ｘ方向移動機構２は、Ｘ方向スライダ２３を備えており、Ｘ方向スライダ２３は、図４に示すようにＸ方向駆動源２２のモータースライダ２２２に固定されている。そして、Ｘ方向スライダ２３の上面にステージ１が固定されている。従って、Ｘ方向駆動源２２が動作すると、モータースライダ２２２とともにＸ方向スライダ２３及びステージ１が一体にＸ方向に移動する。
【００２２】
Ｘ方向スライダ２３は、水平な姿勢の平面視長方形の板状の部材である。図４に示すように、Ｘ方向スライダ２３の下面には、一対の係合板２３１が固定されている。係合板２３１は、Ｘ方向に長い帯板状の部材であり、幅方向を垂直な姿勢にしてＸ方向スライダ２３に固定されている。
一対の係合板２３１が向かい合う側を内側、反対側を外側とすると、一対の係合板２３１の外側面の距離は、Ｘ方向ガイド２１の両側板部２１２の内側面の離間距離よりも僅かに小さいものとなっている。従って、一方の側の係合板２３１は、一方の側の側板部２１２に対して僅かなクリアランスで接近しているか又は接触しており、他方の側の係合板２３１は他方の側の側板部２１２に僅かなクリアランスで接近しているか又は接触している。Ｘ方向スライダ２３は、上記のようにＸ方向駆動源２２が動作した際、各係合板２３１を介してＸ方向ガイド２１によって案内される。
【００２３】
このようなＸ方向スライダ２３は、Ｘ方向ガイド２１に対する荷重を小さくするため、浮上機構５を備えている。Ｘ方向スライダ２３は、下側に脚部２３２を備えている。浮上機構５は、各脚部２３２の下端に設けられたエア浮上体５１と、各エア浮上体５１に圧縮空気を供給する不図示の圧縮空気供給系とから構成されている。各エア浮上体５１は、内部が空洞になっていて下面に空気孔が多数形成されている。圧縮空気供給系は、エア浮上体５１内に圧縮空気を供給し、空気孔から放出させることで各エア浮上体５１を定盤４から浮上させる。このため、Ｘ方向スライダ２３及びＸ方向スライダ２３の上に搭載された部材の大きな荷重がＸ方向ガイド２１にかかるのが防止される。Ｘ方向ガイド２１に大きな荷重がかかると、Ｘ方向ガイド２１が撓む問題があるが、この実施形態ではこのような問題はない。
尚、各エア浮上体５１が浮上した状態において、Ｘ方向スライダ２３は、不図示の軸受（転がり軸受又はリニア軸受）を介して接触している。また、エア浮上機構ではなく、磁気浮上機構が採用されることもあり得る。磁気浮上の場合、浮上体内に磁石を設け、定盤内に磁石を埋設し、お互いの磁極を異なるものとした構成が採用される。
【００２４】
図３に示すように、実施形態のステージ装置は、コントローラ６を備えている。コントローラ６は、各駆動源２２，３５，３６に制御信号を送り、動作量を指示する。より具体的には、各駆動源２２，３５，３６におけるモータースライダ２２２，３５２，３６２に信号を送り、モーターシャフト２２１，３５１，３６１に沿って移動する際の向きと移動量を指示するようになっている。
【００２５】
また、移動後のステージ１の位置を監視するため、実施形態のステージ装置は位置センサを備えている。位置センサとしては、レーザー干渉計７１，７２，７３が使用されている。図１に示すように、ステージ１には、二つの反射板７４，７５が設けられている。一方はＸ方向に沿っており、他方はＹ方向に沿っている。Ｙ方向に沿った反射板７４はＸ方向の位置を計測するためのものであり（以下、Ｘ方向反射板という）、Ｘ方向に沿った反射板７５はＹ方向の距離を計測するためのものである（以下、Ｙ方向反射板という）。そして、Ｙ方向反射板７５に対しては二つのレーザー干渉計７２，７３が並設されており、Ｘ方向反射板７４に対しては一つのレーザー干渉計７１が設けられている。各レーザー干渉計７１〜７３の出力線は、コントローラ６に接続されている。
【００２６】
コントローラ６及び各レーザー干渉計７１〜７３は、ステージ１の位置のフィードバック制御系を構成している。即ち、コントローラ６は、上記のように制御信号を各駆動源２２，３５，３６に送ってステージ１を移動させた際、各レーザー干渉計７１〜７３の出力信号に従ってステージ１が正しい位置に位置しているか判断し、正しい位置に位置していなければその差分を算出して差分をゼロにする制御信号を各駆動源２２，３５，３６に送るよう構成されている。
尚、Ｙ方向については、二つのレーザー干渉計７２，７３の出力の平均値に基づいてＹ方向の位置が特定される。また、二つのレーザー干渉計７２，７３からの出力は、θ方向のステージ１の位置（ステージ１の姿勢）を検出するのに使用される。この点については後述する。
【００２７】
このような第一の実施形態のステージ装置は、ステージ１のθ方向移動を可能にした構造を備えている。以下、この点について説明する。
図１から図３に示すように、Ｘ方向ガイド２１は、一端においてヒンジ８１を介して第一Ｙ方向ガイド３１に連結されている。ヒンジ８１は、ＸＹ平面に垂直な軸の回りにＸ方向ガイド２１が回転することを可能にするものである。図５は、第一の実施形態のステージ装置におけるヒンジ８１の斜視概略図である。
【００２８】
このヒンジ８１は、第一第二の二枚のプレート８１１，８１２で構成されている。図５中の（１）は、二枚のプレート８１１，８１２を組み合わせてヒンジ８１を構成した状態を示し、（２）はヒンジ８１を分解して構造を解り易く図示した状態を示す。
図５（２）に示すように、各プレート８１１，８１２は、角部を面取りした横長のほぼ長方形状である。ヒンジ８１が取り付けられた際、各プレート８１１，８１２はＹ方向に沿った姿勢となる。第一プレート８１１は、第一Ｙ方向スライダ３３の側に位置しており、第二プレート８１２は、Ｘ方向ガイド２１の側に位置している。
【００２９】
第一プレート８１１には、二つの方形の開口８１３，８１４がけられている。一方の開口８１３は、第一プレート８１１の中心に対してＹ方向の一方側に寄った位置の上側に形成され、他方の開口８１４は、Ｙ方向の他方側の下側に形成されている。
第二プレート８１２には、第一のプレート８１１の二つの開口８１３，８１４にそれぞれ嵌り込む位置に板バネ８１５，８１６が取り付けられている。一方の板バネ８１５は上側に位置し（以下、上板バネ）、他方の板バネ８１６は下側に位置する（以下、下板バネ）。
【００３０】
上板バネ８１５は、Ｙ方向の他方側で端部が固定されて一方側に向けて延びるとともに第一プレート８１１に近づく向きに斜めに延びている。下板バネ８１６はＹ方向の一方側で端部が固定されて他方側に延びるとともに第一プレート８１１に近づく向きに斜めに延びている。即ち、図５（２）に示すように、上下の板バネ８１５，８１６が平面視で斜めに交差するように延びている。そして、各板バネ８１５，８１６の先端は、第一プレート８１１の開口８１３，８１４にそれぞれ嵌り込んでいる。このような連結構造により二枚のプレート８１１，８１２が連結されている。
【００３１】
上記説明から解るように、姿勢が固定された第一プレート８１１に対して、第二プレート８１２は、姿勢変化が可能である。即ち、各板バネ８１５，８１６は、第一プレート８１１の開口８１３に嵌り込んだ状態を維持しつつ、弾性を作用させて第二プレート８１２を第一プレート８１１から遠ざけたり、弾性に反して押し込まれることで第二プレート８１２を第一プレート８１１に近づけたりすることが可能である。このため、図５（１）に矢印Ｒ１で示すように、第二プレート８１２は、一方の側の縁が第一プレート８１１に近づく向きに回転することが可能であり、また逆に、矢印Ｒ２で示すように他方の側の縁が第二プレート８１２に近づく向きに回転することが可能である。この回転の軸Ａは、ＸＹ平面に対して垂直である。
【００３２】
図２に示すように、第一プレート８１１は第一背板８１７により第一Ｙ方向連結板３７に固定され、第二プレート８１２は第二背板８１８によりＸ方向ガイド２１に固定されている。Ｘ方向ガイド２１は、他端で第二Ｙ方向スライダ３４に連結されている。従って、第一Ｙ方向駆動源３５が動作しない状態で第二Ｙ方向駆動源３６が動作すると、図３に矢印Ｒで示すようにＸ方向ガイド２１がヒンジ８１を支点として回転する。この回転は、ヒンジ８１を構成する各板バネ８１５，８１６の弾性が作用する範囲内であるから、それほど大きな角度ではない。この角度（図３にθで示す）は、例えば、±１００μラジアン程度とされる。
尚、上記ヒンジ８１は弾性ヒンジの一種であるが、ヒンジ８１を構成する各板バネ８１５，８１６は、がたつきを無くしたり回転位置の精度を高めたりする必要性からある程度剛性の高いものが使用される。第二Ｙ方向駆動源３６は、この剛性に抗して各板バネ８１５，８１６を変形させる。
【００３３】
また、第二Ｙ方向駆動源３６は、この実施形態ではシャフトモーターであり、そのモータースライダ３６２は第二Ｙ方向連結板３８で第二Ｙ方向スライダ３４に連結されているが、シャフトモーターは、非接触の直線駆動源であり、シャフト状磁石とモータースライダとの間にはクリアランスが存在している。この実施形態ではシャフト状磁石３６１は両端が固定されているため、モータースライダ３６２は、このクリアランスの範囲内で第二Ｙ方向連結板３８及び第二Ｙ方向スライダ３４と一体にθ方向移動する。
【００３４】
上記のようなθ方向移動における移動角度は、各Ｙ方向駆動源３５，３６の動作量により制御される。この点について、図６を使用して説明する。図６は、θ方向移動における角度の制御について示した概略図である。
上記説明では、第一Ｙ方向スライダ３３が静止した状態で第二Ｙ方向スライダ３４が移動することでθ移動されると説明したが、回転にかかわらずほぼ移動しない点がＸ方向スライダ２１の中央の位置になるようにするためと、短いＹ方向移動で大きなθ方向移動にするため、第一Ｙ方向スライダ３３と第二Ｙ方向スライダ３４とを互いに逆向きに移動することでθ移動が行われる。図６には、この様子が概念的に示されている。
【００３５】
図６において、第一Ｙ方向ガイド３１が直線Ｙ１で示され、第二Ｙ方向ガイド３２が直線Ｙ２で示されている。回転中心（ヒンジ８１の中心）はＸ軸上に位置しており、Ｘ軸（Ｃを通りＸ方向に延びる直線）がＹ１と交わる点をＰとする。この場合、点Ｐと回転中心Ｃとの距離Ｌは、回転するＸ方向ガイド２１の長さにほぼ相当している。
θ方向移動を行う際、上記のように第一Ｙ方向駆動源３５と第二Ｙ方向駆動源３６はＹ方向の互いに逆向きの移動が行われるよう駆動する。図６の紙面上の上側を＋とし、下側を−とすると、例えば第一Ｙ方向駆動源３５は−方向に駆動し、第二Ｙ方向駆動源３６は＋方向に駆動する。
【００３６】
説明を簡単にするため二つのＹ方向駆動源３５，３６による移動距離は同じδであるとし（＋δ，−δ）、回転角度がそれぞれθｄとすると、δとθｄの関係は以下の式１で表される。
【数１】
0006662089.tif 000002
従って、コントローラ６は、所望のθｄとなるようにδを計算し、−δの移動距離の信号を第一Ｙ方向駆動源３５に送り、＋δの移動距離の信号を第二Ｙ方向駆動源３６に送る。これにより、θｄの回転が達成される。逆方向のθ移動の場合、正負の符号を逆にした信号が送られることはいうまでもない。
【００３７】
上述したように、実施形態におけるθ方向の移動の量は、数百μラジアン程度の小さいものである。この程度の小さい角度の移動であっても、θ方向に移動できることは大きな意味を持つ。例えば、ワークＷがロボットによりステージ１に載置される場合、当該ロボットが高性能のロボットであるものの、数百μラジアン程度のθ方向の配置誤差が生じてしまうとする。この場合、ワークＷに設けられたマークを検出してこのθ方向の誤差を計測し、この誤差を補償するよう上記θ方向の移動を行わせることができる。
【００３８】
また、機構精度上の問題から、Ｘ方向又はＹ方向に移動した際、本来生じてはならないθ方向移動が生じてしまう場合、これを補正する目的でもθ方向移動は行われ得る。このような直線移動に伴うθ方向移動はヨーイング(Yawing)と呼ばれるが、ヨーイングの発生は、図１に示す二つのレーザー干渉計の出力差（光路差）を監視することで検出することができる。従って、ヨーイングが検出された際、それとは逆向きの同じ角度のθ方向移動を行わせることでヨーイングを補正し、ステージ１を常に正しいθ方向の姿勢に保つことができる。
【００３９】
上記のように、実施形態のステージ装置は、一対のＹ方向スライダ３３，３４をＹ方向に互いに逆向きに移動させることでＸ方向ガイド２１をθ方向移動させ、それによってＸ方向スライダ２３及びステージ１を一体にθ方向移動させるものである。このため、θ方向移動のための特別な機構をＸ方向スライダ２３とステージ１との間に介在させる必要はなく、θ方向移動を可能にしつつもステージ１の重心は低く抑えられる。従って、低重心であるＨ型のメリットが阻害されることはなく、高重心化によるモーメント発生やアッベ誤差の問題とは無縁である。このため、θ方向の姿勢調節が可能であって且つ高い精度でステージ１の位置制御を行うことができるステージ装置が提供される。尚、θ方向移動の際、Ｘ方向ガイドに対してＸ方向スライダが係合していた方が望ましい場合もあり、この場合には、θ方向移動の際には浮上機構５の動作は停止される。
【００４０】
また、上記のようなθ方向移動は、レーザー干渉計とともに用いられる反射板の面精度を補償する目的でも好適に行われ得る。以下、この点について説明する。
上述したように、各反射鏡７４，７５は、レーザー干渉計７１〜７３からのレーザー光を反射させて戻すことで距離の計測を可能にするものである。ステージ１は、Ｘ方向及びＹ方向に移動するので、各反射鏡７４，７５は長尺なものであり、それぞれＸ方向及びＹ方向に沿って配置される。この場合、例えばＹ方向反射鏡７５の反射面は、Ｘ方向に沿って平坦な面を形成している必要があるが、加工精度上の問題から平坦性を確保することが難しく、サブミクロンレベルの微細な位置決めを行う際には問題となり得る。図７は、この反射鏡の面精度の問題を示した概略図である。
【００４１】
図７に示すように、反射鏡７５がレーザー干渉計７２に対して例えば凹状に湾曲して形成されているとする（図７は、理解のため誇張して描かれている）。この場合、Ｘ方向又はＹ方向にステージ１が移動して停止した際、Ｙ方向についてステージ１が正しい位置に位置しているにもかかわらず、反射鏡７５が湾曲しているため、レーザー干渉計７２は本来の距離Ｌよりも短い距離Ｌ’を計測してしまう。このため、コントローラ６は、Ｙ方向について誤った位置に位置していると判断し、差分のΔＬを解消するよう−ΔＬだけステージ１をＹ方向に移動させる制御信号を発してしまう。この結果、正しい位置に位置していたステージ１が−ΔＬだけ変位してしまう。
【００４２】
この問題を防止するには、予め反射鏡７５の湾曲を調べておき、そのデータを利用して補正をかけるようにすれば良い。図８は、反射鏡の湾曲を予め調べる好適な方法について示した概略図である。
前述したように、実施形態のステージ装置は、Ｘ方向に二つのレーザー干渉計７２，７３が並設されている。この構造は、Ｘ方向に沿って配置された反射鏡（Ｙ方向反射鏡）７５の反射面の湾曲を調べるのに好適となっている。
【００４３】
Ｙ方向反射鏡７５を図１に示すようにステージ１に取り付けた後、図８（１）に示すようにステージ１をＸ方向に逐次移動させる。この際、二つのレーザー干渉計７２，７３の出力の差分を算出する。反射鏡７５が湾曲していなければ差分はゼロになる。一方、湾曲していれば、差分はゼロにならずΔｄが発生する。Δｄは、図８（２）に示すように、二つのレーザー干渉計７２，７３の光軸間における反射面の傾き角θｔを示しており、光軸間の距離をＧとすると、θｔ＝ｔａｎ−（Δｄ／Ｇ）となる。従って、例えば光軸間の中点Ｍについてθｔの値を取得し、θｔの値を各中点Ｍについてプロットしていけば、図７に示すような反射面の湾曲形状（プロファイル）が得られることになる。
【００４４】
上記のようにステージ１を光軸間距離Ｇのストロークでステージ１を逐次移動させながら、各計測点での傾き角θｔが取得される。取得されたθｔは、Ｙ方向の位置のデータとともにコントローラ６内のメモリ等の記憶部に記憶される。例えば、逐次移動の数がｎ番目に計測された傾き角θｔは、ｎ番目の位置（Ｙｎ）からｎ＋１番目の位置（Ｙｎ＋１）の間での傾き角として記憶される。つまり、光軸間距離Ｇ毎の傾き角θｔのデータとして記憶される。
このように記憶された各点のθｔのデータは、Ｙ方向の位置制御データの補正用に使用される。図９に、この点が示されている。図９は、予め調べられた反射鏡の湾曲形状に従ってＹ方向の位置制御データが補正される様子を示した概略図である。
【００４５】
ワークをある位置に位置決めさせるため、ステージ１がＸ方向に移動してある位置で停止するとする。図９（１）に示すように、この停止位置は、ある点ＱがＹ方向干渉計７２の光軸上に位置する位置であるとする。そして、この点Ｑは、補正用のデータにおいてＹｎとＹｎ＋１の間に位置し、そこでの傾き角がθｔであるとする。
この場合、点Ｑでステージ１が停止するようＸ方向の移動距離の信号がコントローラ６からＸ方向駆動源２２に送られるが、これとともに、θ方向にθｔだけ移動するよう第一Ｙ方向駆動源３５及び第二Ｙ方向駆動源３６に制御信号が送られる。つまり、Ｘ方向移動が行われた際、Ｙ方向反射鏡７５の面精度補正用のＹ方向移動信号が併せて各Ｙ方向駆動源３５，３６に送られる。この結果、図９（２）に示すようにθｔの角度でθ移動が行われ、面精度低下（湾曲）が補正された状態でＹ方向の位置検出が行われてフィードバック制御される。コントローラ６は、Ｘ方向移動後のステージ１の位置に従って記憶部から上記θｔの値を読み出し、θｔとなるように＋δ、−δの制御信号を送る。従って、Ｘ方向のどの位置で停止した場合でも面精度低下が補正され、Ｙ方向の位置検出を誤ってしまうことがなく高い精度でステージ１はＹ方向に位置決めされる。
【００４６】
尚、このようなθ方向移動を行う際、レーザー干渉計７２による計測点が回転中心からずれているので、θ方向移動によって本来の位置からシフトしてしまう。しかしながら、このシフトは、各レーザー干渉計７２，７３によるフィードバック制御によって自動的に補正される。この点について、図１０を参照して説明する。図１０は、θ方向移動に伴うＸＹ方向の位置ずれの自動補正について示した概念図である。
【００４７】
図１０は、図６と同様の図であるが、レーザー干渉計７１〜７３による計測点を観念する。例えば、Ｙ方向用の二つのレーザー干渉計７２，７３のうちの一方７２がＹ方向の位置検出に使用されるとし、このレーザー干渉計７２の光軸とＸ方向レーザー干渉計７１の光軸とが交わる点をαとする。αは、ステージ１において各レーザー干渉計７１，７２によって位置が計測されている点である（以下、計測点という）。説明を簡単にするため、点αは、回転中心Ｃを通りＸ方向に延びる線上にあるとし、回転中心Ｃまでの距離をＸａとする。
前述したように、第一Ｙ方向スライダ３３と第二Ｙ方向スライダ３４は、互いに逆向きに｜δ｜だけ移動する。従って、回転中心Ｃはヒンジ８１であるものの、Ｘ方向ガイド２１のある点は、回転にかかわらず殆ど変位しない。この点は、Ｘ方向ガイド２１のほぼ中央である。図１０（１）に示すように、ステージ１上の計測点αは、この点にない場合、θ方向移動に伴って位置がずれる。この位置ずれの量をΔＸ、ΔＹとし、不動点がＸ方向ガイド２１の中央であるとすると、ΔＸ、ΔＹは、以下の式２で表される。
【数２】
0006662089.tif 000003
【００４８】
θ方向移動に伴うこのような計測点αのずれは、レーザー干渉計７１，７２によって検出される。従って、上記のようにコントローラ６によってフィードバック制御がされる実施形態の構成では、上記ずれは自動的に補正される。即ち、図１０（２）に示すように、Ｘ方向又はＹ方向に移動して所定位置で停止した後、ステージ１が上記のようにθ方向移動した際、Ｘ方向用のレーザー干渉計７１では、−ΔＸだけ位置ずれがしたと判断されるから、＋ΔＸだけ移動するようコントローラ６はＸ方向駆動源２２に制御信号を出力する。また、Ｙ方向用のレーザー干渉計７２では−ΔＹだけ位置ずれしたと判断されるから、＋ΔＹだけ移動するようコントローラ６は各Ｙ方向駆動源３５，３６に制御信号を出力する。この結果、Ｘ方向ガイド２１は図１０（２）中に矢印で示すように回転角度を維持した状態で斜めにシフトし、点αは当初の正しい位置に戻される。
【００４９】
つまり、Ｘ方向に移動した際、Ｘ方向移動後のＸ方向位置に応じてθｔの回転が行われて反射鏡７５の面精度低下を補償しつつ計測点αのシフトを補正するためにＸ方向及びＹ方向の移動が行われることになる。即ち、Ｙ方向の移動量については、＋δ、−δの各移動を各Ｙ方向駆動源３５，３６に指示しつつ、計測される−ΔＹのシフトをフィードバック補正すべく＋ΔＹの移動が加重的に指示される。つまり、上記の例では、第一Ｙ方向駆動源３５には−δ＋ΔＹが指示され、第二Ｙ方向駆動源３６には＋δ＋ΔＹが指示される。この結果、計測点αが反射鏡７５の面精度によらずＹ方向で正しい位置に位置決めされる。
【００５０】
上記の例はフィードバック制御が行われることを前提にしたが、オープンループの制御を行う系であっても回転に伴うシフトの補正可能である。即ち、回転中心Ｃの位置は固定であり、従って点Ｐとの距離Ｌは定数である。また、ＸαはＸ方向移動後の計測点αと回転中心との距離であるから、これもＸ方向の移動距離の制御信号によって定まる。θｄの回転のために±δの移動を行った場合にどの程度のΔＸ及びΔＹが生じるかは上記式１及び式２によって求まるから、ある計測点αにステージ１が位置した際に±δの移動を各Ｙ方向駆動源３５，３６に指示するとともにオープンループの制御量としてΔＸ及びΔＹも併せて指示すれば良い。
いずれにしても、実施形態のステージ装置は、一対のＹ方向スライダ３３，３４をＹ方向に互いに逆向きに移動させることでθ方向移動を行うので、高重心化を招くことなく上記反射鏡７５の面精度低下の問題が解消される。
【００５１】
図２には、実施形態のステージ装置の使用例が併せて示されている。この例は、ステージ装置が露光装置に搭載されて使用される例となっている。露光装置は、露光装置は、露光光学系９と、実施形態のステージ装置とを備えている。ステージ装置は、露光光学系９により所定のパターンの光が照射されている位置にワークＷを位置決めする機能を担っている。
【００５２】
露光光学系９の詳細は省略するが、マスクを介して投影露光を行うタイプの装置の場合、光源、光源からの光が照射される位置に配置されたマスク、マスクの像をステージ１上のワーク（不図示）に結像する結像レンズ等を含んでいる。また、実施形態のステージ装置は、二つのレーザー光束をワークＷ上で干渉させて露光する二光束レーザー干渉露光装置にも好適に使用することができる。二光束レーザー干渉露光装置における露光光学系の構成は、特許第４５１４３１７号公報や特開２０１５−１７０７８０号公報に開示されている。
【００５３】
次に、第二の実施形態のステージ装置について説明する。図１１及び図１２は、第二の実施形態のステージ装置の概略図であり、図１１はＸ方向での断面概略図、図１２は平面概略図である。
第二の実施形態のステージ装置は、一対のＹ方向ガイド３１，３２の構造が第一の実施形態と異なっている。即ち、図１１に示すように、一対のＹ方向ガイド３１，３２は、双方ともＶガイドの構造となっている。各Ｙ方向ガイド３１，３２は、第一の実施形態の第一Ｙ方向ガイド３１と同様、上側に凸の断面逆Ｖ字状の表面形状となっている。そして、各Ｙ方向スライダ３３，３４の下面は、断面Ｖ字状の溝となっており、各Ｙ方向ガイド３１，３２の上面が各方向スライダ３３，３４の下面に嵌り込んだ状態となっている。
【００５４】
このような第二の実施形態のステージ装置も、第一の実施形態と同様、Ｘ方向ガイド２１は一端においてヒンジ８１を介して第一Ｙ方向ガイド３１に連結されている。そして、θ方向移動を可能にするため、Ｘ方向ガイド２１の他端は、Ｘ方向変位吸収部材８２を介して第二Ｙ方向ガイド３２に連結されている。
Ｘ方向変位吸収部材８２としては、この実施形態では蛇腹（ベローズ）が使用されている。蛇腹は、ある程度剛性のあるゴム材で形成されたものであることが好ましい。
【００５５】
第二の実施形態においても、第一Ｙ方向駆動源３５と第二Ｙ方向駆動源３６を互いに逆向きに駆動することで所定角度のθ方向移動が行われる。この際、いずれのＹ方向ガイド３１，３２もＶガイドであるのでＸ方向には本質的に変位できないが、蛇腹であるＸ方向吸収変位部材８２が伸縮をしてＸ方向ガイド２１のＸ方向の変位を吸収する。ここでの伸縮とは、蛇腹のＹ方向の例えば＋側の部位では伸び、−側の部位では収縮するということである。
【００５６】
この実施形態においても、ステージ装置は、一対のＹ方向スライダ３３，３４をＹ方向に互いに逆向きに移動させることでステージ１のθ方向移動を行うので、ステージ１は高重心化せず、重心は低く抑えられる。従って、低重心であるＨ型のメリットが阻害されることはなく、高重心化によるモーメント発生やアッベ誤差の問題とは無縁である。このため、ステージ１のθ方向の姿勢調節が可能であるとともに高い精度の位置制御が可能なステージ装置が提供される。
【００５７】
この実施形態では、両側のＹ方向ガイド３１，３２ともＶガイドを採用しているので、第一の実施形態に比べると、Ｘ方向の位置制御の信頼性が高いという効果がある。即ち、第一の実施形態では第二Ｙ方向ガイド３２は平ガイドであるので、Ｙ方向移動時のＸ方向の変位に対する規制は一方の側のみということになる。第二の実施形態では、両側でＸ方向の変位に対して規制をしているので、直線移動に対するガイドの信頼性はその分だけ高くなる。
【００５８】
尚、Ｘ方向変位吸収部材８２としては、蛇腹の他、適宜の弾性を有する円筒状の弾性体でも良く、円筒状の弾性体の内部に流体を充填した構造のものが採用されることもある。また、一対のコイルスプリングをＸ方向変位吸収部材８２として採用しても良く、この場合は、各コイルスプリングの軸がＸ方向に向くようにし、Ｘ軸（Ｘ方向ガイド２１の中央を通りＸ方向に延びる線）から互いに等距離の位置に配置する。
【００５９】
上記各実施形態において、図５に示すヒンジ８１を用いることは必須条件ではなく、他の構造のヒンジが使用されることもある。例えば、ピボット構造即ちすり鉢状の凹部に対して円錐状の突起が嵌り込んだ構造が採用されることもあり得る。但し、前述したような弾性ヒンジ８１を使用すると、弾性の作用によりＸ方向ガイド２１の一端が第一Ｙ方向スライダ３３に押しつけられた状態となるので、ガタが生じにくく、位置制御の精度がより高くできるので好適である。
図４に示すヒンジ８１の構造においても、板バネ８１５、８１６は弾性体の一例であり、コイルスプリングのような他の一対の弾性体を使用した構造が採用されることもある。
【００６０】
また、θ方向移動は反射鏡の面精度補償の目的で行われ得ると説明したが、反射鏡の面精度はＸ方向反射鏡７４についても悪い場合があり得るので、Ｘ方向反射鏡７４の面精度を補償するためにθ移動が行われることがあり得る。この場合、Ｙ方向に沿って二つのレーザー干渉計が並設され、同じように予めＸ方向反射鏡７４の反射面の湾曲形状が調べられ、記憶部に記憶される。そして、Ｙ方向に移動した際、Ｙ方向の位置に応じて補正量が選択され、θ移動によって面精度補償が行われる。尚、この場合、Ｘ方向反射鏡７４を回転させる必要があるので、Ｘ方向反射鏡７４が設けられたのとは反対側（図１の例では、第二Ｙ方向ガイド３２とＸ方向ガイド２１との間）にヒンジが設けられる。
【００６１】
尚、各駆動源２２，３５，３６としては、前述したシャフトモーター以外の駆動源が使用されることもあり得る。例えば、フラットタイプのリニアモーターアクチュエーターについても非接触駆動であるので、採用することができる。但し、リニアガイドについては附属のものではなく、上述したような平ガイドが適宜採用される。
また、Ｖガイドが採用される場合、図２等に示されているような上に凸のガイドではなく、ガイドの方が断面Ｖ字状であり、スライダが下に凸の断面Ｖ字状のものであっても良い。さらに、水平方向に凸及び凹である断面Ｖ字構造のガイド−スライダの組合せが採用されることもある。
尚、ステージ装置の用途としては、前述した露光装置以外にもあり得る。例えば、ウエハを貼り合わせて積層構造を得る貼り合わせ装置についても、高精度の位置決めが必要とされるので好適に使用することができる。
【００６２】
また、上記各実施形態において、尚、θ方向の移動は、一対のＹ方向スライダ３３，３４を互いに逆向きに等距離に移動させたが、この構成は、Ｘ方向ガイド２１上の位置がほぼ変化しない点がＸ方向ガイド２１の中央になるようにして演算を簡単にするためである。θ方向の移動について、必ずしもこのようにする必要はなく、一対のＹ方向スライダについて逆向きではあるが等距離ではない移動をさせたり、一方のＹ方向スライダを静止させておいて他方のＹ方向スライダを移動させたりすることで、θ方向移動を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  ステージ
２  Ｘ方向移動機構
２１  Ｘ方向ガイド
２２  Ｘ方向駆動源
３  Ｙ方向移動機構
３１  第一Ｙ方向ガイド
３２  第二Ｙ方向ガイド
３３  第一Ｙ方向スライダ
３４  第二Ｙ方向スライダ
３５  第一Ｙ方向駆動源
３６  第二Ｙ方向駆動源
３７  第一Ｙ方向連結板
３８  第二Ｙ方向連結板
４  定盤
５  浮上機構
６  コントローラ
７１〜７３  レーザー干渉計
７４，７５  反射鏡
８１  ヒンジ
８２  Ｘ方向変位吸収部材
９  露光光学系
【図１】
0006662089.tif 000004
【図２】
0006662089.tif 000005
【図３】
0006662089.tif 000006
【図４】
0006662089.tif 000007
【図５】
0006662089.tif 000008
【図６】
0006662089.tif 000009
【図７】
0006662089.tif 000010
【図８】
0006662089.tif 000011
【図９】
0006662089.tif 000012
【図１０】
0006662089.tif 000013
【図１１】
0006662089.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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