(57)【要約】 【課題】    可動部分が軽量で動特性の優れたＸＹステージを提供すること。微振動に対する剛性が高いＸＹステージを提供すること。【解決手段】一対の各Ｘ軸転がりガイドレール３ａ，３ｂ上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持され且つ上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒであって、前記Ｘ軸転がりガイドレールにより移動可能に支持され且つＹ軸転がりガイドレール６ａ，６ｂを移動可能に支持するＸ軸移動ブロックと、Ｙ軸転がりガイドレールに固定された可動プレート７と、ベース２とＸ軸移動ブロックとの間に伸縮可能に設けられたＸ軸エアシリンダ１１，１２，１６，１７と、可動プレートとＸ軸移動ブロックとの間に伸縮可能に設けられたＹ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７とを有するＸＹステージ。【選択図】  図１
2005268136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ05）を備えたことを特徴とするＸＹステージ、
（Ａ01）前後方向に設定したＸ軸に沿って延びる平行な一対のＸ軸転がりガイドレールを支持するベース、
（Ａ02）前記一対の各Ｘ軸転がりガイドレール上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持され且つ上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロックであって、前記Ｘ軸転がりガイドレールにより移動可能に支持される下部被支持部と、前記Ｘ軸と直交する左右方向に設定したＹ軸の方向に延びる一対のＹ軸転がりガイドレールを移動可能に支持する上部支持部とを有するＸ軸移動ブロック、
（Ａ03）前記一対のＹ軸転がりガイドレールに固定され前記Ｙ軸転がりガイドレールと一体的に移動する可動プレート、
（Ａ04）前記ベースと前記Ｘ軸移動ブロックとの間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記Ｘ軸移動ブロックをＸ軸方向に移動させるＸ軸エアシリンダ、
（Ａ05）前記可動プレートと前記Ｘ軸移動ブロックとの間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記可動プレートをＹ軸方向に移動させるＹ軸エアシリンダ。
【請求項２】
下記の構成要件（Ａ01′）〜（Ａ03′），（Ａ04），（Ａ05）を備えたことを特徴とするＸＹステージ、
（Ａ01′）前後方向に設定したＸ軸に沿って延びる平行な一対のＸ軸循環型転がりガイドレールを支持するベース、
（Ａ02′）前記一対の各Ｘ軸循環型転がりガイドレール上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持され且つ上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロックであって、前記Ｘ軸循環型転がりガイドレールにより移動可能に支持される下部被支持部と、前記Ｘ軸と直交する左右方向に設定したＹ軸の方向に延びる一対のＹ軸循環型転がりガイドレールを移動可能に支持する上部支持部とを有するＸ軸移動ブロック、
（Ａ03′）前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレールに固定され前記Ｙ軸循環型転がりガイドレールと一体的に移動する可動プレート、
（Ａ04）前記ベースと前記Ｘ軸移動ブロックとの間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記Ｘ軸移動ブロックをＸ軸方向に移動させるＸ軸エアシリンダ、
（Ａ05）前記可動プレートと前記Ｘ軸移動ブロックとの間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記可動プレートをＹ軸方向に移動させるＹ軸エアシリンダ。
【請求項３】
下記の構成要件（Ａ06）を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のＸＹステージ、
（Ａ06）シリンダと前記シリンダのロッド貫通孔を貫通するピストンロッドとを有し、前記ロッド貫通孔内周面およびピストンロッド外周面間の間隙に多段の差動排気孔を設けた前記Ｘ軸エアシリンダおよびＹ軸エアシリンダ。
【請求項４】
下記の構成要件（Ａ07）を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載のＸＹステージ、
（Ａ07）前記Ｘ軸に沿う一方側に向かう方向を＋Ｘ方向とし、他方側に向かう方向を−Ｘ方向とした場合に、前記Ｘ軸移動ブロックのＸ軸方向の移動時に前記Ｘ軸移動ブロックを常時＋Ｘ方向に移動させる力を発生する＋Ｘ軸エアシリンダと常時−Ｘ方向に移動させる力を発生する−Ｘ軸エアシリンダとを有する前記Ｘ軸エアシリンダ。
【請求項５】
下記の構成要件（Ａ08）を備えたことを特徴とする請求項２記載のＸＹステージ、
（Ａ08）前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレールの中間にＸ軸線を設定した場合に、前記Ｘ軸線に関して対称に配置された一対の＋Ｘ軸エアシリンダと一対の−Ｘ軸エアシリンダとの合計４本のエアシリンダを有する前記Ｘ軸エアシリンダ。
【請求項６】
下記の構成要件（Ａ09）を備えたことを特徴とする請求項２または５記載のＸＹステージ、
（Ａ09）前記Ｙ軸に沿う一方側に向かう方向を＋Ｙ方向とし、他方側に向かう方向を−Ｙ方向とした場合に、前記可動プレートのＹ軸方向の移動時に前記可動プレートを常時＋Ｙ方向に移動させる力を発生する＋Ｙ軸エアシリンダと前記可動プレートを常時−Ｙ方向に移動させる力を発生する−Ｙ軸エアシリンダとを有する前記Ｙ軸エアシリンダ。
【請求項７】
下記の構成要件（Ａ010）を備えたことを特徴とする請求項６記載のＸＹステージ、
（Ａ010）前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレールの中間にＹ軸線を設定した場合に、前記Ｙ軸線に関して対称に配置された一対の＋Ｙ軸用エアシリンダと一対の−Ｙ軸用エアシリンダとの合計４本のエアシリンダを有する前記Ｙ軸用エアシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡や電子ビーム描画装置等の試料ステージのように高精度の位置決めを行う必要があるＸＹステージに関する。
本発明は特に、真空環境、非磁性、非発熱、対振動性が要求される試料ステージに好適に適用される。また、本発明は２軸ステージや傾斜台上に配置される試料ステージとして使用可能であり、特に、可動部の質量が小さく軽量化され優れた動特性が必要とされる汎用ステージとして有効に利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム露光装置用のＸＹステージとしては、特許文献１（特開２００２−１１０５２３号公報）記載の技術が従来公知である。
この特許文献１に記載されたＸＹステージは、平行な一対のＸ軸ガイド軸１１，１１および前記Ｘ軸ガイド軸に沿って移動可能なスライダ１２，１２を有するＸアクチュエータ１０と、平行な一対のＹ軸ガイド軸２１，２１および前記Ｙ軸ガイド軸に沿って移動可能なスライダ２２，２２を有するＹアクチュエータ２０とを備えている。各アクチュエータ１０，２０は、ガイド軸１１，１２の周囲とスライダとの間に圧力室を形成すると共に、前記圧力室を軸方向に関して２つのシリンダ室に区画する隔壁をスライダまたはガイド軸の一方に設け、２つに区画されたシリンダ室にそれぞれ、ガイド軸内に設けられた供給／排出通路を通して圧縮空気を出入り可能に構成し、一方のガイド軸２１，２１を他方のガイド軸１１，１１のスライダ１２，１２に連結することにより、一方のスライダ２２，２２に連結した前記ステージ３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能にしている。
この特許文献１の例では、ステージを静圧空気軸受で支持し、かつ、その静圧空気軸受自身がエアシリンダの機能を持っており、電子ビームを使用する装置に要求される性能（非発熱、非磁性、低い摺動抵抗等の高精度位置決め性）を有している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１０５２３号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（前記特許文献１記載の技術の問題点）
前記特許文献１記載の技術で使用している静圧空気軸受は、エアギャップが数μｍあり、振動の抑制を行うことが困難であると言われている。また、静圧空気軸受は一般に高い加工精度を必要とするため高価である。
また、特許文献１記載のＸＹステージの構成では、Ｘ軸側のアクチュエータに対する可動部質量は、Ｙ軸側の静圧空気軸受の質量を含むことになるので、比較的大きく、重くなってしまう。このため、アクチュエータの発生力を大きくするなどの対応が必要である。
【０００５】
本発明は、前述の事情に鑑み下記（Ｏ01），（Ｏ02）の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）可動部分が軽量で動特性の優れたＸＹステージを提供すること。
（Ｏ02）微振動に対する剛性が高いＸＹステージを提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の説明において本発明の構成要素の後に付記したカッコ内の符号は、本発明の構成要素に対応する後述の実施例の構成要素の符号である。なお、本発明を後述の実施例の構成要素の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【０００７】
（第１発明）
前記課題を解決するために、第１発明のＸＹステージは下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ05）を備えたことを特徴とする、
（Ａ01）前後方向に設定したＸ軸に沿って延びる平行な一対のＸ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）を支持するベース（２）、
（Ａ02）前記一対の各Ｘ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持され且つ上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）であって、前記Ｘ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）により移動可能に支持される下部被支持部と、前記Ｘ軸と直交する左右方向に設定したＹ軸の方向に延びる一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）を移動可能に支持する上部支持部とを有するＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）、
（Ａ03）前記一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）に固定され前記Ｙ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と一体的に移動する可動プレート（７）、
（Ａ04）前記ベース（２）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）をＸ軸方向に移動させるＸ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７；１６′）、
（Ａ05）前記可動プレート（７）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記可動プレート（７）をＹ軸方向に移動させるＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）。
【０００８】
本明細書及び特許請求の範囲において、前記「転がりガイドレール」は、ガイドレールに対して相対移動可能な移動ブロックと前記ガイドレールとが相対移動する際に、転がり部材を介して相対移動するガイドレールを意味している。前記転がりガイドレールは例えば次のガイドレールを意味する。
（１）移動ブロックに装着されているローラにより移動可能に支持されたガイドレール。
（２）ガイドレールの長手方向に沿って形成された転動体（ボールや円柱等）収容溝と、前記ガイドレールに対して相対移動可能な移動ブロックに形成された転動体収容溝とが共通の転動体を収容した構造の前記ガイドレール。
（３）ボールスプラインや、ＬＭガイド等のように、ガイドレールの長手方向に沿って形成された転動体（ボールや円柱等）収容溝と、前記ガイドレールに対して相対移動可能な移動ブロックに形成された転動体循環溝とを転動体が循環する構造の前記ガイドレール。
【０００９】
（第１発明の作用）
前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ05）を備えた第１発明のＸＹステージでは、ベース（２）は、前後方向に設定したＸ軸の方向に延びる平行な一対のＸ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）を支持する。
上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、前記一対の各Ｘ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持される。
前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その下部被支持部が前記Ｘ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）に移動可能に支持される。また、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その上部支持部が、前記Ｘ軸と直交する左右方向に設定したＹ軸の方向に延びる一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）を移動可能に支持する。
前記一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）に固定された可動プレート（７）は、前記Ｙ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と一体的に移動する。
前記ベース（２）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられたＸ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７；１６′）は、伸縮した時に前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）をＸ軸方向に移動させる。前記可動プレート（７）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられたＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）は、伸縮した時に前記可動プレート（７）をＹ軸方向に移動させる。
【００１０】
また前記第１発明では、４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）と、前記４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）に支持された一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と、前記一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）に固定された可動プレート（７）と、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）および可動プレート（７）間に配置されたＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）とにより可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７；４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２６′）が構成されている。
前記４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）と、一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と、可動プレート（７）とにより構成される可動部分は構成が簡単で軽量であり、前記Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）は作動用アクチュエータとしては構成が簡単で軽量である。したがって、前記第１発明の前記４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）、一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）、可動プレート（７）およびＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）を有する可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７；４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２６′）を軽量にすることができる。前記可動部材が軽量になると可動部材の慣性が小さくなるので、可動部材の移動、停止を高速度で行うことが可能となり、また、停止時の位置決めを高精度で容易に行うことが可能となる。
また、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その下部被支持部が前記Ｘ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）に移動可能に支持されるので、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）とＸ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）との間にはガタがほとんどない。このため、Ｘ軸転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）に対するＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）のＸ軸方向の位置決めを高精度で行うことができる。
また、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その上部支持部が、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に延びる一対のＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）をＹ軸方向に移動可能に支持するので、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）の上部支持部とＹ軸転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）との間にはガタがない。このため、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）に対する可動プレート（７）のＹ軸方向の位置決めを高精度に行うことが可能である。
【００１１】
（第２発明）
前記課題を解決するために、第２発明のＸＹステージは下記の構成要件（Ａ01′）〜（Ａ03′），（Ａ04），（Ａ05）を備えたことを特徴とする、
（Ａ01′）前後方向に設定したＸ軸に沿って延びる平行な一対のＸ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）を支持するベース（２）、
（Ａ02′）前記一対の各Ｘ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持され且つ上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）であって、前記Ｘ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）により移動可能に支持される下部被支持部と、前記Ｘ軸と直交する左右方向に設定したＹ軸の方向に延びる一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）を移動可能に支持する上部支持部とを有するＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）、
（Ａ03′）前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）に固定され前記Ｙ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と一体的に移動する可動プレート（７）、
（Ａ04）前記ベース（２）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）をＸ軸方向に移動させるＸ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７；１６′）、
（Ａ05）前記可動プレート（７）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられ、伸縮した時に前記可動プレート（７）をＹ軸方向に移動させるＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）。
【００１２】
本明細書及び特許請求の範囲において、前記「循環型転がりガイドレール」は、ボールスプラインや、ＬＭガイド等のように、ガイドレールの長手方向に沿って形成された転動体（ボールや円柱等）収容溝と、前記ガイドレールに対して相対移動可能な移動ブロックに形成された転動体循環溝とを転動体が循環する構造のガイドレールを意味している。
【００１３】
（第２発明の作用）
前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ05）を備えた第２発明のＸＹステージでは、ベース（２）は、前後方向に設定したＸ軸の方向に延びる平行な一対のＸ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）を支持する。
上方から見て長方形の各頂点に対応する位置に配置された合計４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、前記一対の各Ｘ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）上にそれぞれ２個づつ移動可能に支持される。
前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その下部被支持部が前記Ｘ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）に移動可能に支持される。また、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その上部支持部が、前記Ｘ軸と直交する左右方向に設定したＹ軸の方向に延びる一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）を移動可能に支持する。
前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）に固定された可動プレート（７）は、前記Ｙ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と一体的に移動する。
前記ベース（２）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられたＸ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７；１６′）は、伸縮した時に前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）をＸ軸方向に移動させる。前記可動プレート（７）と前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）との間に伸縮可能に設けられたＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）は、伸縮した時に前記可動プレート（７）をＹ軸方向に移動させる。
【００１４】
また前記第２発明では、４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）と、前記４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）に支持された一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と、前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）に固定された可動プレート（７）と、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）および可動プレート（７）間に配置されたＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）とにより可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７；４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２６′）が構成されている。
前記４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）と、一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）と、可動プレート（７）とにより構成される可動部分は構成が簡単で軽量であり、前記Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）は作動用アクチュエータとしては構成が簡単で軽量である。したがって、前記第２発明の前記４個のＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）、一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）、可動プレート（７）およびＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）を有する可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７；４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２６′）を軽量にすることができる。前記可動部材が軽量になると可動部材の慣性が小さくなるので、可動部材の移動、停止を高速度で行うことが可能となり、また、停止時の位置決めを高精度で容易に行うことが可能となる。
また、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その下部被支持部が前記Ｘ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）に移動可能に支持されるので、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）とＸ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）との間にはガタがほとんどない。このため、Ｘ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）に対するＸ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）のＸ軸方向の位置決めを高精度で行うことができる。
また、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）は、その上部支持部が、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に延びる一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）をＹ軸方向に移動可能に支持するので、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）の上部支持部とＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）との間にはガタがない。このため、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）に対する可動プレート（７）のＹ軸方向の位置決めを高精度に行うことが可能である。
【００１５】
（本発明の形態１）
本発明の形態１のＸＹステージは、前記第１発明または第２発明において、下記の構成要件（Ａ06）を備えたことを特徴とする。
（Ａ06）シリンダ（１１ａ，１２ａ，１６ａ，１７ａ；１６ａ′；２１ａ，２２ａ，２６ａ，２７ａ；２６ａ′）と前記シリンダ（１１ａ，１２ａ，１６ａ，１７ａ；１６ａ′；２１ａ，２２ａ，２６ａ，２７ａ；２６ａ′）のロッド貫通孔（１１ｆ）を貫通するピストンロッド（１１ｂ，１２ｂ，１６ｂ，１７ｂ；１６ｂ′；２１ｂ，２２ｂ，２６ｂ，２７ｂ；２６ｂ′）とを有し、前記ロッド貫通孔（１１ｆ）内周面およびピストンロッド（１１ｂ，１２ｂ，１６ｂ，１７ｂ；１６ｂ′；２１ｂ，２２ｂ，２６ｂ，２７ｂ；２６ｂ′）外周面間の間隙に多段の差動排気孔（１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ）を設けた前記Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７；１６′）およびＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）。
（本発明の形態１の作用）
前記構成要件（Ａ06）を備えた本発明の形態１のＸＹステージでは、前記Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７；１６′）およびＹ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）は、シリンダ（１１ａ，１２ａ，１６ａ，１７ａ；１６ａ′；２１ａ，２２ａ，２６ａ，２７ａ；２６ａ′）と前記シリンダのロッド貫通孔（１１ｆ）を貫通するピストンロッド（１１ｂ，１２ｂ，１６ｂ，１７ｂ；１６ｂ′；２１ｂ，２２ｂ，２６ｂ，２７ｂ；２６ｂ′）とを有し、前記ロッド貫通孔（１１ｆ）内周面およびピストンロッド外周面間の間隙に多段の差動排気孔（１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ）を設けている。前記ロッド貫通孔（１１ｆ）内周面およびピストンロッド外周面間の間隙に多段の差動排気孔（１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ）を設けることにより、前記ロッド貫通孔（１１ｆ）内周面およびピストンロッド外周面間にＯリング等の摩擦接触部材を配置せずに、エアシリンダ作動用のエアの漏れを防止することが可能となる。また、摩擦接触部材を使用する必要がないので、出力の小さなエアシリンダにより可動部材を移動させることが可能となる。このため、Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）を小型化できるので、Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）を含む前記可動部材の重量をさらに軽量化することができる。
【００１６】
（本発明の形態２）
本発明の形態２のＸＹステージは、前記第１発明もしくは第２発明または本発明の形態１において下記の構成要件（Ａ07）を備えたことを特徴とする。
（Ａ07）前記Ｘ軸に沿う一方側に向かう方向を＋Ｘ方向とし、他方側に向かう方向を−Ｘ方向とした場合に、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）のＸ軸方向の移動時に前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）を常時＋Ｘ方向に移動させる力を発生する＋Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２）と常時−Ｘ方向に移動させる力を発生する−Ｘ軸エアシリンダ（１６，１７）とを有する前記Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７）。
（本発明の形態２の作用）
前記構成要件（Ａ07）を備えた本発明の形態２のＸＹステージでは、前記Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７）を構成する＋Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２）は、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）のＸ軸方向の移動時に前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）を常時＋Ｘ方向に移動させる力を発生する。また、−Ｘ軸エアシリンダ（１６，１７）は、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）を常時−Ｘ方向に移動させる力を発生する。
したがって、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）はＸ軸方向の移動時に、−Ｘ方向および＋Ｘ方向の両方向に押圧されながら移動する。このため本発明の形態２のＸＹステージは、ギヤを使用した移動装置のバックラッシュに相当するものがないので、Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）の位置決めを高精度に行うことができる。
【００１７】
（本発明の形態３）
本発明の形態３のＸＹステージは、前記第２発明において構成要件（Ａ08）を備えたことを特徴とする。
（Ａ08）前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）の中間にＸ軸線を設定した場合に、前記Ｘ軸線に関して対称に配置された一対の＋Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２）と一対の−Ｘ軸エアシリンダ（１６，１７）との合計４本のエアシリンダを有する前記Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２，１６，１７）。
（本発明の形態３の作用）
前記構成要件（Ａ08）を備えた本発明の形態３のＸＹステージでは、前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレール（３ａ，３ｂ）の中間にＸ軸線を設定した場合に、一対の＋Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２）は前記Ｘ軸線に関して対称に配置され、また、一対の−Ｘ軸エアシリンダ（１６，１７）も前記Ｘ軸線に関して対称に配置される。このため、一対の＋Ｘ軸エアシリンダ（１１，１２）と一対の−Ｘ軸エアシリンダ（１６，１７）とは、前記Ｘ軸移動ブロック（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ）に回転モーメントを作用させずに、Ｘ軸方向に移動させる力のみを作用させることができる。
【００１８】
（本発明の形態４）
本発明の形態４のＸＹステージは、前記第２発明または本発明の形態３において下記の構成要件（Ａ09）を備えたことを特徴とする。
（Ａ09）前記Ｙ軸に沿う一方側に向かう方向を＋Ｙ方向とし、他方側に向かう方向を−Ｙ方向とした場合に、前記可動プレート（７）のＹ軸方向の移動時に前記可動プレート（７）を常時＋Ｙ方向に移動させる力を発生する＋Ｙ軸エアシリンダ（２６，２７）と前記可動プレート（７）を常時−Ｙ方向に移動させる力を発生する−Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２）とを有する前記Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７）。
（本発明の形態４の作用）
前記構成要件（Ａ09）を備えた本発明の形態４のＸＹステージでは、前記Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７；２６′）の＋Ｙ軸エアシリンダ（２６，２７）は、前記可動プレート（７）のＹ軸方向の移動時に前記可動プレート（７）を常時＋Ｙ方向に移動させる力を発生し、−Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２）は、前記可動プレート（７）を常時−Ｙ方向に移動させる力を発生する。したがって、前記可動プレート（７）は、−Ｙ方向および＋Ｙ方向の両方向に押圧されながら移動する。このため本発明の形態４のＸＹステージは、ギヤを使用した移動装置のバックラッシュに相当するものがないので、可動プレート（７）の位置決めを高精度に行うことができる。
【００１９】
（本発明の形態５）
本発明の形態５のＸＹステージは、前記本発明の形態４において下記の構成要件（Ａ010）を備えたことを特徴とする。
（Ａ010）前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）の中間にＹ軸線を設定した場合に、前記Ｙ軸線に関して対称に配置された一対の＋Ｙ軸エアシリンダ（２６，２７）と一対の−Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２）との合計４本のエアシリンダを有する前記Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２，２６，２７）。
（本発明の形態５の作用）
前記構成要件（Ａ010）を備えた本発明の形態５のＸＹステージでは、前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール（６ａ，６ｂ）の中間にＹ軸線を設定した場合に、一対の＋Ｙ軸エアシリンダ（２６，２７）は前記Ｙ軸線に関して対称に配置され、また、一対の−Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２）も前記Ｙ軸線に関して対称に配置される。このため、一対の＋Ｙ軸エアシリンダ（２６，２７）と一対の−Ｙ軸エアシリンダ（２１，２２）とは、前記可動プレート（７）に回転モーメントのような余分な力をあまり作用させずに、Ｘ軸方向に移動させる力のみを作用させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
前記本発明は次の作用効果（Ｅ01），（Ｅ02）を奏することができる。
（Ｅ01）可動部分が軽量で動特性の優れたＸＹステージを提供することができる。
（Ｅ02）微振動に対する剛性が高いＸＹステージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に図面を参照しながら、本発明のＸＹステージの実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
（実施例１）
図１は本発明のＸＹステージの実施例１の説明図で、図１Ａは平面図、図１Ｂは前記図１Ａの矢印ＩＢから見た図、図１Ｃは前記図１Ａの矢印ＩＣから見た図である。
【００２２】
図１において、ＸＹステージ１は、ベース２を有している。ベース２は、Ｘ軸方向に延びる平行な一対のＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂを支持している。Ｘ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂはセラミック製である。前記一対の各Ｘ軸循環型転がりガイドレール３ａおよび３ｂ上には、それぞれ２個のＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒおよび５ｆ，５ｒが移動可能に支持されている。前記合計４個のＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒおよび５ｆ，５ｒは、図１Ａ（上方から見た図）において、長方形の各頂点に対応する位置に配置されている。
前記各Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒおよび５ｆ，５ｒの下部にはＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂに移動可能に支持される下部被支持部が設けられ、上部には、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に延びる一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂを移動可能に支持する上部支持部が設けられている。前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ａに固定された可動プレート７は、前記Ｙ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ａと一体的に移動する。Ｙ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂおよび可動プレート７はセラミック製である。
【００２３】
図１Ａにおいて、前記ベース２の後部（−Ｘ部）の左右両端部には＋Ｘ軸エアシリンダ（伸長時にＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒを＋Ｘ軸方向（前方）に移動させるエアシリンダ）１１および１２が配置されている。＋Ｘ軸エアシリンダ１１および１２は、前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂの中間にＸ軸線を設定した場合に、前記Ｘ軸線に関して対称に配置されている。
前記＋Ｘ軸エアシリンダ１１は、シリンダ１１ａおよびピストンロッド１１ｂを有している。ピストンロッド１１ｂの先端部は前方（＋Ｘ方向）に突出している。前記シリンダ１１ａはベース２に固定され、ピストンロッド１１ｂの先端部は連結ブラケット１３を介してＸ軸移動ブロック４ｆに連結されている。
また、前記＋Ｘ軸エアシリンダ１２は、前記＋Ｘ軸エアシリンダ１１と同様に構成されており、シリンダ１２ａおよびピストンロッド１２ｂを有している。ピストンロッド１２ｂの先端部は前方（＋Ｘ方向）に突出している。前記シリンダ１２ａはベース２に固定され、ピストンロッド１２ｂの先端部は連結ブラケット１４を介してＸ軸移動ブロック５ｆに連結されている。
ピストンロッド１１ｂ，１２ｂの先端（前端）がＸ軸移動ブロック４ｆ，５ｆの連結ブラケット１３，１４に連結されているので、前記＋Ｘ軸エアシリンダ１１，１２が前後方向に伸長した場合、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒが前方（＋Ｘ軸方向）に移動する。
【００２４】
図１Ａにおいて、前記ベース２の前部（＋Ｘ部）には前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂの間に左右一対の−Ｘ軸エアシリンダ（伸長時にＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒを−Ｘ軸方向（前方）に移動させるエアシリンダ）１６および１７が配置されている。−Ｘ軸エアシリンダ１６および１７は、前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂの中間にＸ軸線を設定した場合に、前記Ｘ軸線に関して対称に配置されている。
前記−Ｘ軸エアシリンダ１６は、シリンダ１６ａおよびピストンロッド１６ｂを有している。ピストンロッド１６ｂの先端部は後方（−Ｘ方向）に突出している。前記シリンダ１６ａはベース２に固定され、ピストンロッド１６ｂの先端部は連結ブラケット１８を介してＸ軸移動ブロック４ｒ，５ｒに連結されている。
また、前記−Ｘ軸エアシリンダ１７は、前記−Ｘ軸エアシリンダ１６と同様に構成されており、シリンダ１７ａおよびピストンロッド１７ｂを有している。ピストンロッド１７ｂの先端部は後方（−Ｘ方向）に突出している。前記シリンダ１７ａはベース２に固定され、ピストンロッド１７ｂの先端部は連結ブラケット１８を介してＸ軸移動ブロック４ｒ，５ｒに連結されている。
ピストンロッド１６ｂ，１７ｂの先端（後端）がＸ軸移動ブロック４ｒ，５ｒの連結ブラケット１８に連結されているので、前記−Ｘ軸エアシリンダ１６，１７が前後方向に伸長した場合、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒが後方（−Ｘ軸方向）に移動する。
【００２５】
図１Ａにおいて、前記可動プレート７の下面の左側部分（−Ｙ側部分）の前後両端部には−Ｙ軸エアシリンダ（伸長時に可動プレート７を−Ｙ軸方向（左方）に移動させるエアシリンダ）２１および２２が固定されている。−Ｙ軸エアシリンダ２１および２２は、前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂの中間にＹ軸線を設定した場合に、前記Ｙ軸線に関して対称に配置されている。
前記−Ｙ軸エアシリンダ２１は、シリンダ２１ａおよびピストンロッド２１ｂを有している。ピストンロッド２１ｂの先端部は右方（＋Ｙ方向）に突出している。前記シリンダ２１ａは可動プレート７下面に固定され、ピストンロッド２１ｂの先端部は連結ブラケット２３を介してＸ軸移動ブロック５ｆに連結されている。
また、前記−Ｙ軸エアシリンダ２２は、前記−Ｙ軸エアシリンダ２１と同様に構成されており、シリンダ２２ａおよびピストンロッド２２ｂを有している。ピストンロッド２２ｂの先端部は右方（＋Ｙ方向）に突出している。前記シリンダ２２ａは可動プレート７下面に固定され、ピストンロッド２２ｂの先端部は連結ブラケット２４を介してＸ軸移動ブロック５ｒに連結されている。
ピストンロッド２１ｂ，２２ｂの先端（右端）がＸ軸移動ブロック５ｆ，５ｒの連結ブラケット２８に連結されているので、前記−Ｙ軸エアシリンダ２１，２２が左右方向に伸長した場合、可動プレート７が左方（−Ｙ軸方向）に移動する。
【００２６】
図１Ａにおいて、前記可動プレート７の右側部分（＋Ｙ部）には前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂの間に前後一対の＋Ｙ軸エアシリンダ（伸長時に可動プレート７を＋Ｙ軸方向（右方）に移動させるエアシリンダ）２６および２７が配置されている。＋Ｙ軸エアシリンダ２６および２７は、前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂの中間にＹ軸線を設定した場合に、前記Ｙ軸線に関して対称に配置されている。
前記＋Ｙ軸エアシリンダ２６は、シリンダ２６ａおよびピストンロッド２６ｂを有している。ピストンロッド２６ｂの先端部は左方（−Ｙ方向）に突出している。前記シリンダ２６ａは可動プレート７の下面に固定され、ピストンロッド２６ｂの先端部は連結ブラケット２８を介してＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒに連結されている。
また、前記＋Ｙ軸エアシリンダ２７は、前記＋Ｙ軸エアシリンダ２６と同様に構成されており、シリンダ２７ａおよびピストンロッド２７ｂを有している。ピストンロッド２７ｂの先端部は左方（−Ｙ方向）に突出している。前記シリンダ２７ａは可動プレート７に固定され、ピストンロッド２７ｂの先端部は連結ブラケット２８を介してＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒに連結されている。
ピストンロッド２６ｂ，２７ｂの先端（左端）がＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒを連結する連結ブラケット２８に連結されているので、前記＋Ｙ軸エアシリンダ２６，２７が左右方向に伸長した場合、可動プレート７が右方（＋Ｙ軸方向）に移動する。
【００２７】
前記ベース２には上面のほぼ中央部に前後方向（Ｘ軸方向）に延びるＸ軸方向位置検出用のスケール３１（図１Ａ、図１Ｃ参照）が固定されており、前記Ｘ軸移動ブロック４ｒ，５ｒに連結された連結ブラケット１８にはリニアエンコーダヘッド３２（図１Ａ、図１Ｃ参照）が設けられている。前記Ｘ軸移動ブロック４ｒ，５ｒがＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂに沿ってＸ軸方向に移動すると、前記Ｘ軸移動ブロック４ｒ，５ｒに連結された連結ブラケット１８および前記リニアエンコーダヘッド３２がＸ軸方向に移動する。前記リニアエンコーダヘッド３２のスケール読み取り信号により、前記Ｘ軸移動ブロック４ｒ，５ｒおよび可動プレート７のＸ軸方向の位置を検出することができる。
【００２８】
前記可動プレート７の下面のほぼ中央部には左右方向（Ｙ軸方向）に延びるＹ軸方向位置検出用のスケール３３（図１Ａ、図１Ｂ参照）が固定されており、前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒに連結された連結ブラケット２８には、リニアエンコーダヘッド３４（図１Ａ、図１Ｂ参照）が設けられている。前記可動プレート７がＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂと共にＹ軸方向に移動すると、前記可動プレート７に固定されたＹ軸方向位置検出用のスケール３３（図１Ａ、図１Ｂ参照）もＹ軸方向に移動する。このときの可動プレート７およびスケール３３の移動距離および位置は、前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒの連結ブラケット２８に固定支持された前記リニアエンコーダヘッド３４のスケール読み取り信号により、検出することができる。
【００２９】
図２は、図１に示すエアシリンダの構造の説明図であり、図２Ａは正面断面図、図２Ｂはエアシリンダの下面図で前記図２Ａの矢印IIＢ−IIＢ線から見た図、図２Ｃは前記図２Ａの矢印IIＣから見た図である。
前記図１に示す＋Ｘ軸エアシリンダ（エアシリンダ）１１，１２、−Ｘ軸エアシリンダ（エアシリンダ）１６，１７、−Ｙ軸エアシリンダ（エアシリンダ）２１，２２）、＋Ｙ軸エアシリンダ（エアシリンダ）２６，２７はいずれも、図２に示すような構成を備えている。
図２は、＋Ｘ軸エアシリンダ１１がベース２上に固定されている状態を示しており、
ベース２には吸気ポート２ａ、差動排気ポート２ｂ，２ｃ，２ｄが形成されている。１段目の差動排気ポート２ｂはシリンダ１１ａ内のエア供給圧を大気圧に開放するポートである。２段目の差動排気ポート２ｃは低真空排気ポート、３段目の差動排気ポート２ｄは高真空排気ポートである。前記吸気ポート２ａはシリンダ１１内のエア室内に連通するポートであり、前記差動排気ポート２ｂ〜２ｄは前記シリンダ１１ａのシリンダヘッドに形成されたロッド貫通孔１１ｆ（後述）に連通するポートである。
前記吸気ポート２ａおよび差動排気ポート２ｂ，２ｃ，２ｄはベース２内部に形成された複数のエア通路２ｅ（図２ｃ）および図示しない柔軟なホース等を介して気体供給源、大気、真空源等に接続されている。
【００３０】
＋Ｘ軸エアシリンダ１１はシリンダ１１ａとピストンロッド１１ｂと、前記ピストンロッド１１ｂの内端に連結されたピストン１１ｃと、吸気ポート１１ｄおよび１１ｅとを有している。
また、シリンダ１１ａのヘッド部分には前記ピストンロッド１１ｂが貫通するロッド貫通孔１１ｆが形成されている。ロッド貫通孔１１ｆの内径は、ピストンロッド１１ｂの外径よりもわずかに大きく形成されており、ロッド貫通孔１１ｆとピストンロッド１１ｂとの間には小さな隙間が形成されている。そして、ロッド貫通孔１１ｆとピストンロッド１１ｂとの間にはＯリングのような摩擦抵抗を発生する部材は設けられていない。
このため、ピストンロッド１１ｂはその移動時に大きな抵抗を受けることが無いので、小型のものを使用することができる。また、＋Ｘ軸エアシリンダ１１には、前記ベース２の差動排気ポート２ｂ，２ｃ，２ｄと前記ロッド貫通孔１１ｆとを連通させるためのシリンダ側の差動排気ポート１１ｇ，１１ｈ，１１ｉが形成されている。ベース２と＋Ｘ軸エアシリンダ１１とは、前記差動排気ポート１１ｇ〜１１ｉの外端と差動排気ポート２ｂ，２ｃ，２ｄの外端とが直接接続された状態で、複数の連結ネジＮにより連結されている。差動排気ポート１１ｇ，１１ｈ，１１ｉの開口部の周囲にはシールリングが配置されており、差動排気ポート１１ｇ，１１ｈ，１１ｉと差動排気ポート２ｂ，２ｃ，２ｄとの接続部を気密にシールしている。
前記＋Ｘ軸エアシリンダ１１は、前記差動排気ポート２ｂ〜２ｄ，１１ｇ〜１１ｉにより高真空雰囲気中で使用可能になっている。
【００３１】
他の前記＋Ｘ軸エアシリンダ１２および−Ｘ軸エアシリンダ１６，１７も、前記＋Ｘ軸エアシリンダ１１と同様に構成されている。
また、前記−Ｙ軸エアシリンダ２１，２２および前記＋Ｙ軸エアシリンダ２６，２７も前記＋Ｘ軸エアシリンダ１１と同様に構成されている。前記−Ｙ軸エアシリンダ２１，２２および前記＋Ｙ軸エアシリンダ２６，２７は、可動プレート７に固定されており、前記可動プレート７も前記ベース２の吸気ポート２ａ，差動排気ポート２ｂ〜２ｄと同様の図示しない吸気ポートおよび差動排気ポートが形成されている。
【００３２】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた本発明の実施例１のＸＹステージでは、ベース２上に、Ｘ軸方向（前後方向）に延びる平行な一対のＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂ上には、それぞれ２個づつ、合計４個のＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒがＸ軸方向に移動可能に支持される。
前記＋Ｘ軸エアシリンダ（Ｘ軸エアシリンダ）１１，１２は、前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒのＸ軸方向の移動時に前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，５ｆを常時前方（＋Ｘ方向）に押圧する。また、−Ｘ軸エアシリンダ（−Ｘ軸エアシリンダ）１６，１７は、前記Ｘ軸移動ブロック４ｒ，５ｒを常時後方（−Ｘ方向）に押圧する。
【００３３】
したがって、前記Ｘ軸移動ブロックはＸ軸方向の移動時に、−Ｘ方向および＋Ｘ方向の両方向に押圧されながら移動する。このため、実施例１のＸＹステージは、ギヤを使用した移動装置のバックラッシュに相当するものがないので、Ｘ軸移動ブロックおよび可動プレート７のＸ軸方向の位置決めを高精度に行うことができる。
また、＋Ｘ軸エアシリンダ１１，１２、−Ｘ軸エアシリンダ１６，１７を構成するエアシリンダは、発熱量が小さいので、前記Ｘ軸方向位置検出用のスケール３１（図１Ａ、図１Ｃ参照）およびＹ軸方向位置検出用のスケール３３（図１Ａ、図１Ｂ参照）の熱膨張による寸法変化が小さい。このため、位置決め精度を向上させることができる。
【００３４】
前記４個のＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒと、前記４個のＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒに支持された一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂと、前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂに固定された可動プレート７と、前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒおよび可動プレート７間に配置されたＹ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７とにより可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７）が構成されている。
前記一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂと、可動プレート７とは、セラミック製であり、構成が簡単で軽量である。また、前記Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７は作動用アクチュエータとしては構成が簡単で軽量である。したがって、前記可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７）を軽量に構成することができる。
【００３５】
前記ロッド貫通孔１１ｆ内周面およびピストンロッド１１ｂ外周面間の間隙に多段の差動排気孔１１ｇ〜１１ｉを設けることにより、前記ロッド貫通孔１１ｆ内周面およびピストンロッド１１ｂ外周面間にＯリング等の摩擦接触部材を配置せずに、エアシリンダ作動用のエアの漏れを防止することが可能となる。また、摩擦接触部材を使用する必要がないので、出力の小さな小型のエアシリンダにより可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７）を移動させることが可能となる。このため、Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７を小型化できるので、Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７を含む前記可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７）の重量をさらに軽量化することができる。
【００３６】
前記一対の＋Ｘ軸エアシリンダ１１，１２は、前記一対のＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂの中間に設定したＸ軸線に関して対称に配置されている。また、一対の−Ｘ軸エアシリンダ１６，１７も前記Ｘ軸線に関して対称に配置される。このため、前記一対の＋Ｘ軸エアシリンダ１１，１２と一対の−Ｘ軸エアシリンダ１６，１７とは、前記可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７）に回転モーメントを作用させずに、Ｘ軸方向に移動させる力のみを作用させることができる。
また、前記可動部材が軽量であると可動部材の慣性が小さくなるので、可動部材の移動、停止を高速度で行うことが可能となり、また、停止時の位置決めを高精度で容易に行うことが可能となる。
【００３７】
また、前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒは、その下部被支持部が前記Ｘ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂに移動可能に支持されるので、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒとＸ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂとの間にはガタがほとんどない。このため、Ｘ軸循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂに対するＸ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒの位置決めを高精度で行うことができる。
また、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒは、その上部支持部が、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に延びる一対のＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂをＹ軸方向に移動可能に支持するので、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒの上部支持部とＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂとの間にはガタがほとんどない。このため、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒに対するＹ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂおよび可動プレート７の位置決めを高精度に行うことが可能である。
前記Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒと前記循環型転がりガイドレール３ａ，３ｂ、６ａ，６ｂとを使用したＸＹステージは、微振動領域における転がり要素の弾性変形により（非線形バネ性により）ガイド方向に対しても剛性を有する（ガタがない）ので、前記従来技術の静圧空気軸受けを使用する場合に比較して、微振動領域におけるステージ剛性が高くなる。
【００３８】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の試料ステージ（前記実施例１のＸＹステージを備えた試料ステージ）の説明図で、図３Ａは要部平面図、図３Ｂは要部側面図で前記図３Ａの矢印IIIＢから見た図である。
図４は同実施例２の試料ステージの要部拡大図で、前記図３ＢのIＶ−IＶ線から見た図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
図３、図４において、試料ステージＵは、前記図１、図２で説明したＸＹステージ１を有しており、外壁４１により形成される真空試料室Ａ内部に配置されている。試料ステージＵのＸＹステージ１のベース２の前後両端（Ｘ軸方向の両端）には、回転プレート４２，４２が連結されている。前記回転プレート４２，４２は、外壁４１に回転可能に支持された傾斜軸４３，４３に連結されている。
【００３９】
前記ベース２の下面にはロッド連結ブラケット４６が固定されている。前記ロッド連結ブラケット４６には連結ロッド４７の内端部が軸４８により回転可能に連結されている。前記連結ロッド４７の外端部は軸４９によりスライドブロック５１に回転可能に連結されている。
スライドブロック５１は、前記外壁４１の内面に固定されたガイド５２に沿ってＹ軸方向（左右方向）に移動可能に支持されている。前記スライドブロック５１にはスクリューシャフト５３が螺合して貫通するネジ孔が形成されている。スクリューシャフト５３は外壁４１を貫通して真空試料室Ａの外部に突出しており、その突出部はモータユニット５４の回転出力軸５４ａに連結されている。
したがって、前記モータユニット５４の回転出力軸５４ａが回転すると前記スクリューシャフト５３が回転する。スクリューシャフト５３が回転すると、前記スライドブロック５１がＹ軸方向に移動する。スライドブロック５１が移動すると連結ロッド４７がロッド連結ブラケット４６を押したり、引いたりすることになる。このとき、前記ＸＹステージ１は、前記傾斜軸４３，４３と共に傾斜する。
【００４０】
（実施例２の作用）
前記実施例２では、図３Ａ、図４から分かるように、ＸＹステージ１が傾斜軸４３回りに傾斜すると、前記−Ｙ軸エアシリンダ２１，２２および前記＋Ｙ軸エアシリンダ２６，２７も傾斜する。このとき、各Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７には、前記Ｙ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂおよび可動プレート７に作用する重力による荷重が加わる。この場合、前記重力による各Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７に加わる荷重をキャンセルするためには、各Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７の、ピストンにより分割された下側の圧力室の圧力を上昇させればよい。すなわち、前記下側の圧力室の圧力を調節することにより、前記ＸＹステージ１の傾斜時の重力により生じる各Ｙ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７の荷重変化を補償することができる。
前記荷重変化は、コントローラ（図示せず）により自動的に補償することができる。なお、Ｙ軸エアシリンダの発生力に余裕を持たせておくと、サーボバルブの飽和現象によるサーボ性能の悪化を避けることかできる。
【００４１】
（実施例３）
図５は本発明のＸＹステージの実施例３の説明図で、図５Ａは平面図、図５Ｂは前記図５Ａの矢印ＶＢから見た図、図５Ｃは前記図５Ａの矢印ＶＣから見た図である。
なお、この実施例３の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例３は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
前記図１に示す前記実施例１では、Ｘ軸エアシリンダとして、合計４本のＸ軸エアシリンダ１１，１２，１６，１７を使用していたが、実施例３の図５では１個のＸ軸エアシリンダ１６′のみを使用している。また、前記図１に示す前記実施例１では、Ｙ軸エアシリンダとして、合計４本のＹ軸エアシリンダ２１，２２，２６，２７を使用していたが、実施例３の図５では１個のＹ軸エアシリンダ２６′のみを使用している。
この実施例３では、Ｘ軸移動ブロック４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ、Ｙ軸循環型転がりガイドレール６ａ，６ｂ、可動プレート７、およびＹ軸エアシリンダ２６′により可動部材（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２６′）が構成されている。
【００４２】
また、前記実施例１の図１では、前記Ｘ軸方向位置検出用のスケール３１およびリニアエンコーダヘッド３２（図１Ａ、図１Ｃ参照）と、Ｙ軸方向位置検出用のスケール３３および前記リニアエンコーダヘッド３４（図１Ａ、図１Ｂ参照）とが設けられていたのに対し、本実施例３の図５では、Ｘ軸方向位置検出用のスケール３１′およびリニアエンコーダヘッド３２′（図５Ａ、図５Ｃ参照）と、Ｙ軸方向位置検出用のスケール３３′および前記リニアエンコーダヘッド３４′（図５Ａ、図５Ｂ参照）が設けられている。
この実施例３は、Ｘ軸エアシリンダ１６′およびＹ軸エアシリンダ２６′が１個づつ使用されているので、部品数が少なくなるので、製作コストが低下する。また、ＸＹステージ１の可動部分の重量をより軽量化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
（Ｈ01）使用するエアシリンダの数を増加させるとエアシリンダ１個当たりの発生力が小さくても良いので、１個当たりのエアシリンダの大きさを小さくすることができる。したがって、多くのエアシリンダを使用することによりＸＹステージの高さを低くすることができる。また、高さの低い偏平型のエアシリンダを使用することにより、ＸＹステージの高さをより低くすることができる。
（Ｈ02）位置検出センサとして、リニアエンコーダの代わりに、レーザ干渉計等の他の位置検出センサを使用可能である。
（Ｈ03）本発明は、ガイドレールと前記ガイドレールに対して相対移動可能な移動部材とが転がり部材（ボール、円柱等）を介して接触する種々の構造の前記ガイドレールを使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は本発明のＸＹステージの実施例１の説明図で、図１Ａは平面図、図１Ｂは前記図１Ａの矢印ＩＢから見た図、図１Ｃは前記図１Ａの矢印ＩＣから見た図である。
【図２】図２は、図１に示すエアシリンダの構造の説明図であり、図２Ａは正面断面図、図２Ｂはエアシリンダの下面図で前記図２Ａの矢印IIＢ−IIＢ線から見た図、図２Ｃは前記図２Ａの矢印IIＣから見た図である。
【図３】図３は本発明の実施例２の試料ステージ（前記実施例１のＸＹステージを備えた試料ステージ）の説明図で、図３Ａは要部平面図、図３Ｂは要部側面図で前記図３Ａの矢印IIIＢから見た図である。
【図４】図４は同実施例２の試料ステージの要部拡大図で、前記図３ＢのIＶ−IＶ線から見た図である。
【図５】図５は本発明のＸＹステージの実施例３の説明図で、図５Ａは平面図、図５Ｂは前記図５Ａの矢印ＶＢから見た図、図５Ｃは前記図５Ａの矢印ＶＣから見た図である。
【符号の説明】
【００４５】
２…ベース、
３ａ，３ｂ…Ｘ軸循環型転がりガイドレール、
４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ…Ｘ軸移動ブロック、
６ａ，６ｂ…Ｙ軸循環型転がりガイドレール、
７…可動プレート、
１１ｆ…ロッド貫通孔、
１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ…差動排気孔、
１１，１２，１６，１７；１６′…Ｘ軸エアシリンダ、
１１，１２…＋Ｘ軸エアシリンダ、
１６，１７…−Ｘ軸エアシリンダ、
２１，２２，２６，２７；２６′…Ｙ軸エアシリンダ、
２１，２２…−Ｙ軸エアシリンダ、
２６，２７…＋Ｙ軸エアシリンダ、
（４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２１，２２，２６，２７；４ｆ，４ｒ，５ｆ，５ｒ，６ａ，６ｂ，７，２６′）…可動部材
（１１ａ，１２ａ，１６ａ，１７ａ；１６ａ′；２１ａ，２２ａ，２６ａ，２７ａ；２６ａ′）…シリンダ、
（１１ｂ，１２ｂ，１６ｂ，１７ｂ；１６ｂ′；２１ｂ，２２ｂ，２６ｂ，２７ｂ；２６ｂ′）…ピストンロッド、
【図１】
2005268136.tif 000003
【図２】
2005268136.tif 000004
【図３】
2005268136.tif 000005
【図４】
2005268136.tif 000006
【図５】
2005268136.tif 000007