(57)【要約】【課題】比較的少ない工数で大型のワークの表面を平坦に加工する平面加工装置を提供するとともに、加工されたワークを表面が平面になるように支持する方法を提供すること。【解決手段】ワークＷを、３ヶ所の高さが固定の固定式支持体１の真空吸着部上に載せて保持固定する。次に変位式支持体２のエアシリンダにエアを供給して上昇させワークＷの裏面に接触した時点で、変位式支持体２の高さ方向の位置を固定し、ワークＷを保持固定する。この状態で、加工ヘッド１０を移動させ、ワークＷの表面を研磨研削し平面に加工する。このようにして加工したワークを、例えば露光装置のワークステージとして用いる場合には、加工したときの固定式支持体１の配置と同じ位置関係になるように支持体を配置して、加工したときと同じ支持状態を再現させることにより、ワークの表面が平坦になるように設置する。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを平面に研磨研削する加工ヘッドと、平面に研磨研削されるワークが載置されて保持される支持体を設けた加工ステージとを備え、
上記加工ヘッドまたは上記加工ステージが平面内を移動して、加工ステージに保持されたワークの表面が、上記加工ヘッドにより平面に加工される平面加工装置において、
上記支持体は、
加工ステージ上に取り付けられた台座の上に回転軸受けを介して取り付けられ、ワークを裏面から保持する真空吸着部を有する高さが不変の固定式の支持体と、
任意の推力でシャフトを上下動させる手段と、上記シャフトの位置を設定位置に保持する保持手段と、上記シャフトの先端に回転軸受けを介して取り付けられ、ワークを裏面から保持する真空吸着部とから構成される高さが可変の変位式の支持体とからなり、
上記固定式の支持体と変位式の支持体の合計は４個以上であり、そのうちの少なくとも３個の支持体が三角形の頂点位置にあるように配置されている
ことを特徴とする平面加工装置。
【請求項２】
上記支持体のうち、固定式の支持体は３個以下である
ことを特徴とする請求項１の平面加工装置。
【請求項３】
上記支持体は、全てが変位式の支持体である
ことを特徴とする請求項１の平面加工装置。
【請求項４】
三角形の頂点位置になるように配置された少なくとも３個の支持体で、板状のワークを支持し、該支持体で支持された面の反対側の面を加工装置により平面状に加工し、
上記ワークを、平面ステージとして使用する際、
上記ワークを加工したときの上記支持体の配置と同一の配置になるように支持体を配置し、その上に上記加工されたワークを、平面状に加工した面が上側で、且つ、支持体による支持点が加工時と同じになるように載置する
ことを特徴とする平面ステージの支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面を研磨・研削等して平面状に加工するための平面加工装置及びこのようにして加工された平面板をステージとして使用する際の支持方法に関し、特に、大型のプリント基板や液晶基板が載置される露光装置の露光ステージ等に使用するのに好適な平面板の平面加工装置及びこのようにして加工された平面板の支持方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から被加工物（ワーク）の表面が平坦になるように加工する装置として、平面研削盤が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
平面研削盤は、通常、テーブルを備えており、該テーブル上にワーク載置して表面を研削加工するものであり、上記テーブル表面は平面に形成されていなければならない。
しかし、加工されるワークが大きいと、テーブルも大型化する。表面が平面の大型のテーブルを製作するのは難しく、またテーブルの重量も増加する。
そこで、露光装置のステージなどに使用される大型の平面板を製作する場合には、例えば、ワークを平坦なテーブル上に載せるのではなく、支持体によりワークを３点以上で平面状に支持して加工することが考えられる。
【０００３】
図１３にワークを３点以上の支持体で支持して加工する平面加工装置の概略構成を示す。なお、同図（ａ）はワーク表面に平行な方向から見た側面図である。
同図において、加工ヘッド１０には、ワークＷを平面に研磨研削する刃物が取り付けられる。加工装置のベースプレート１２上には、加工ステージ１３が設けられ、加工ステージ１３には加工するワークＷを保持固定する固定部材２０，３０が設けられている。
ワークＷは加工ステージ１３上に載置後、固定部材２０，３０により固定される。
【０００４】
固定部材２０，３０は、ワークＷの平面を決めるための３つの主固定部材２０（図１３では三角形で図示）と、主固定部材２０のみではワークＷを十分に固定できない場合、１または複数の補助固定部材３０（図１３ではＴ字形で図示）が設けられる。
主固定部材２０は、加工ステージ１３に対して高さ方向（図面上下方向）が固定されている。補助固定部材３０は、高さの調整が可能である。なお、図１３（ａ）及び以下の図１４では説明の便宜上、固定部材２０，３０が直線状に配置されているように示されているが、主固定部材２０は三角形の頂点位置に配置され、補助固定部材３０は例えば、主固定部材２０の間及びワークＷの周辺部に配置される。
加工ヘッド１０または加工ステージ１３の（少なくとも）いずれか一方には、移動機構１１が設けられ、加工ヘッド１０または加工ステージ１３、もしくは両方がＸＹ方向（図中左右方向と手前奥方向）に移動し、ワークＷの表面が加工ヘッド１０の刃物により研磨研削される。なお、図１３では加工ヘッド１０が移動する場合が示されている。
【０００５】
図１４に上記固定部材２０，３０の具体的な構成例を示す。（ａ）は補助固定部材３０、（ｂ）は主固定部材２０であり、（ｃ）は（ａ）（ｂ）の平面図である。
固定部材２０，３０は、加工するワークＷの高さ位置を設定するワーク支持部２１，３１、ワーク支持部２１，３１上のワークＷを、押さえつけて固定するワーク固定部２２，３２、ワーク固定部２２，３２の支点となる支点部２３，３３とから構成される。
ワーク固定部２２，３２は、加工ステージに直立したねじ２２ｂ，３２ｂに通されており、ナット２２ａ，３２ａを締めることにより、支点部２３，３３を支点にして、ワーク支持部２１，３１上のワークＷを押さえつける。
図１４（ｂ）に示す主固定部材２０は、ワーク支持部２１の高さが決まっており、この高さにより載置されるワークＷの平面が決まる。
同図（ａ）に示す補助固定部材３０のワーク支持部３１は、ねじ３１ａとナット３１ｂから構成され、高さを調整することができる。
【０００６】
図１５に、上記のような平面加工装置を用いた、加工の手順を示す。
図１５（ａ）に示すように例えば、上に凸のそりのあるワークＷを加工する場合、同図（ｂ）に示すように加工ステージ１３にワークＷを置く。
ワークＷは、加工ステージ１３に設けられた固定部材２０，３０のうち、まず３つの主固定部材２０のワーク支持部２１上に載せられ、ワーク固定部２２のナット２２ａを締め付けてワークＷを保持固定する。３つの主固定部材２０のワーク支持部２１の高さは、加工ヘッド１０または加工ステージ１３の移動平面に対して、平行な平面を形成するようにあらかじめ調節されている。
【０００７】
ワークＷが小さければ主固定部材２０のみによる固定で良いが、ワークＷが、１辺が１ｍを超すような大型のものである場合、主固定部材２０で３ヶ所を保持するだけでは、研磨研削中に、特にワークＷの周辺部において振動が生じ、高精度の加工ができない。
１辺が１ｍを超すような大型のワークの例としては、大型のプリント基板や液晶基板用の露光装置の露光ステージが上げられる。
そこで、図１５（ｃ）に示すように、ワークＷの主固定部材２０が保持している以外の部分を、補助固定部材３０により保持する。このとき、ワークＷから、そりや自重たわみによる波うちがなくなり、ワークＷの表面が全体として平面になるように、加工ステージ１３からの高さをダイヤルゲージ１００で測定しながら、補助支持部材３０のワーク支持部３１の高さを調整する。その後、ワーク固定部３２のナット３２ａを締め付けてワークＷを保持固定する。
ワークＷが平面になったら、図１３に示した加工ヘッド１０の刃物により、ワークＷの表面を研磨研削し、平面に加工する。
【０００８】
平面加工が終われば、ワークＷを固定手段２０，３０からはずす。しかし、このとき、ワークＷは、そりやたわみがなくなるように加えられていた力から解放されることになる。したがって、固定手段２０，３０から取り外されたワークＷは、図１５（ｄ）に示すように再びそってしまう。
そこで、ワークＷを上下ひっくり返し、再び加工ステージ１３に載せ、上記と同様の手順で、先ほどとは反対側の面を平面加工する。
加工後、固定手段２０，３０をはずす。ワークのそりがまだ生じる場合は、また、ワークをひっくり返し加工する。以下所望の平面度が得られるまでこの作業を繰り返す。
【特許文献１】特開平１１−５８２２７号公報
【特許文献２】特開平５−２３７７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
露光装置のワークステージは、例えば上述したような方法で加工されるが、高い露光精度を得るために、表面精度の要求が厳しく、例えば、２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさに対して１０μｍの平坦度が要求される。
最近は、露光する対象が、液晶パネルやプリント基板のような大きな物であり、露光装置のワークステージも大型化している。このようなワークステージにおいては、１０００ｍｍ×１０００ｍｍの大きさに対して２０〜５０μｍの平坦度が要求される。
このため、上記手順を７回ほど繰り返しているが、ワークの反転作業が大掛かりで大変であり、加工に時間がかかる。しかも、ワークの反転を繰り返しても、所望の平面精度が得られるかどうか分からないという問題もある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、ワークの反転を繰り返すことなく、比較的少ない工数で大型のワークの表面を精度よく平坦に加工する平面加工装置を提供するとともに、この平面加工装置で加工されたワークをその表面が平面になるように支持する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ワークの反転を繰り返すことなく、比較的少ない工数で大型のワークの表面を精度よく平坦に加工する手法を検討した結果、以下のようにしてすればよいことを見出した。
すなわち、板状のワークを平面に研磨研削する加工ヘッドと、平面に研磨研削されるワークが載置されて保持される支持体を設けた加工ステージとを備え、上記加工ヘッドまたは上記加工ステージが平面内を移動して、加工ステージに保持されたワークの表面が、上記加工ヘッドにより平面に加工される平面加工装置において、上記支持体を、高さが不変の固定式支持体と、設定位置に保持する手段を備えた高さが可変な変位式支持体とから構成し、合計が４個以上の上記固定式支持体あるいは変位式支持体のうち、３個の支持体を三角形の頂点位置になるように配置し、この３個の支持体の上にワークを載せて、該支持体によりワークを保持する。
また、他の支持体は変位式支持体とし、この変位式支持体によるワークの押し上げ力を調整して、変位式支持体がワークに力をかけずに接している状態、あるいは、ワークの自重による撓みをキャンセルする力でワークを押し上げる状態に設定し、この状態で変位式支持体の高さを保持し、各変位式支持体によりワークを保持させる。
そして、この状態で加工ヘッドにより、ワーク表面を平面に研磨研削する。なお、上記支持体のうち、固定式の支持体を３個以下としてもよいし、上記支持体の全てを変位式支持体としてもよい。
このようにして研磨研削されたワークは、上記加工装置から取り外したとき、前記したように加えられていた力から解放されることになり、その表面は必ずしも平坦にならないが、上記加工時における支持体による支持方法を再現できれば、その表面は平坦に保たれるはずである。
そこで、以上のようにして加工されたワークを平面ステージとして使用する場合は、上記ワークを加工したときの上記支持体の配置と同一の配置になるように支持体を配置し、その上に上記加工されたワークを、平面状に加工した面が上側で、且つ、支持体による支持点が加工時と同じになるように載置する。
なお、加工時に変位式支持体の押し上げ力を、ワークに力をかけずに接している状態とした場合は、平面ステージとして使用する際、上記変位式支持体と同じ位置に支持体を設ける必要はなく、それ以外の支持点で支持してもよい。
【００１１】
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）板状のワークを平面に研磨研削する加工ヘッドと、平面に研磨研削されるワークが載置されて保持される支持体を設けた加工ステージとを備え、上記加工ヘッドまたは上記加工ステージが平面内を移動して、加工ステージに保持されたワークの表面が、上記加工ヘッドにより平面に加工される平面加工装置において、上記支持体を、加工ステージ上に取り付けられた台座の上に回転軸受けを介して取り付けられ、ワークを裏面から保持する真空吸着部を有する高さが不変の固定式支持体と、任意の推力でシャフトを上下動させるエアシリンダ等の駆動手段と、上記シャフトに連結された板状体と、該板状体を固定保持することにより上記シャフトの位置を設定位置に保持する保持手段と、上記シャフトの先端に回転軸受けを介して取り付けられ、ワークを裏面から保持する真空吸着部とから構成される高さが可変の変位式支持体とから構成する。
そして、上記固定式の支持体と変位式の支持体の合計を４個以上とし、そのうちの少なくとも３個の支持体を、三角形の頂点位置になるように配置する。
（２）上記（１）において、上記支持体のうち、固定式の支持体を３個以下とする。
（３）上記（１）において、上記支持体は、全てを変位式の支持体とする。
（４）三角形の頂点位置になるように配置された少なくとも３個の支持体で、板状のワークを支持し、該支持体で支持された面の反対側の面を加工装置により平面状に加工し、上記ワークを、平面ステージとして使用する際、上記ワークを加工したときの上記支持体の配置と同一の配置になるように支持体を配置し、その上に上記加工されたワークを、平面状に加工した面が上側で、且つ、支持体による支持点が加工時と同じになるように載置する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）ワークが載置されて保持される支持体を、高さが不変の固定式支持体と、高さを設定位置に保持する手段を備えた高さが可変変位式の支持体とから構成し、ワークを４個以上の支持体で保持してワークの表面を平坦に加工しているので、ワークを加工したときの上記支持体の配置と同一の配置になるように支持体を配置し、その上に上記加工されたワークを載置することで、加工時の状態を再現することができ、ワーク表面が平坦になるように設置することができる。したがって、この状態で例えば露光装置のワークステージ等に用いることができる。
このため、従来例のようにワークを反転させることなく、少ない工数で、表面が平坦になるように設置できる平面板を製作することができる。
（２）変位式支持体を支持体として用い、ワークの自重たわみをキャンセルする推力でワークを押し上げることにより、３個の支持体を用いワークの荷重を３点で支える場合より、一つあたりの支持体に加わる荷重を小さくすることができる。
このため、重量の重い大きなワークに適用することが可能となる。
（３）支持体の全てを変位式の支持体とすることにより、変位式支持体と固定式支持体という２つの部材を準備する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の実施例の平面加工装置の構成を示す図であり、同図は側面から見た図である。
同図において加工ステージ１３上に、高さが固定の３個の固定式の支持体１（三角形で図示）と、高さが可変の複数の変位式の支持体２（Ｔ字形で図示）が設けられている。
なお、同図では、支持体１，２が直線状に並べられているように示されているが、後述するように、固定式の支持体１は三角形の頂点位置に配置され、変位式の支持体２は、例えば加工ステージ１３の周辺部や、支持体１の間に配置される。
加工ヘッド１０には、ワークを平面に研磨研削する刃物が取り付けられ、図示しないワークが上記支持体１，２の上に載置され保持される。
加工ヘッド１０または加工ステージ１３のいずれか一方には、移動機構１１が設けられ、加工ヘッド１０または加工ステージ１３、もしくは両方がＸＹ方向（図中左右方向と手前奥方向）に移動し、ワークの表面が加工ヘッド１０の刃物により研磨研削される。なお、図１では加工ヘッド１０が移動する場合が示されている。
【００１４】
図２に固定式の支持体１の構造を示す。
固定式の支持体１は、従来技術において示した主固定部材２０と同様に、加工ステージ１３に対して高さ方向が固定されている。
台座１ａの上に回転軸受け１ｂを介して、表面に真空吸着溝１ｄが形成された真空吸着部１ｃが取り付けられている。真空吸着部１ｄには真空配管１ｅが接続されている。
【００１５】
図３に変位式の支持体２の構造を示す。同図は断面図である。
従来技術の補助固定部材３０と同様に高さの調整が可能であるが、ねじ式ではなく、エアシリンダを使用する。
加工ステージ１３上にエアシリンダ２ａが設けられる。エアシリンダ２ａは、供給するエアの圧力を変化させることにより、シャフト２ｂが任意の推力で上下する。
エアシリンダ２ａのシャフト２ｂは中間台２ｃに接続されている。エアシリンダ２ａと中間台２ｃの間にはばね２ｇが設けられている。
中間台２ｃの両側には、固定ディスク２ｄ（例えば板ばね）が下方向に伸びて取り付けられ、固定ディスク２ｄの両側にはエアロック機構２ｆのパッド２ｅが設けられている。  エアロック機構２ｆにエアが供給されると、パッド２ｅは図中矢印方向に移動し、固定ディスク２ｄが挟み込まれ固定される。
中間台２ｃの上部には回転軸受け２ｈを介し、真空吸着部２ｉが設けられている。真空吸着部２ｉの構造は、固定式の支持体のものと同様であり、表面に真空吸着溝２ｊが形成され真空配管２ｋが接続されている。
【００１６】
図１に戻り、上記各変位式の支持体２のエアシリンダ２ａには、エア配管３が接続され、エア配管３は、ゲージ３ａ及びレギュレータ３ｂを介して圧力源に接続されている。そして、レギュレータ３ｂにより、各支持体２のエアシリンダ２ａに供給するエアの圧力を設定することにより、変位式の支持体２の真空吸着部２ｉはエアの圧力に応じた力で押し上げられる。
また、支持体１，２の真空吸着部１ｃ，２ｉには、真空配管１ｅ，２ｋを介して真空源が接続されているが、同図では図示していない。
【００１７】
次に図４、図５により、ワークを平面加工する本発明の第１の実施例の手順を説明する。図４は本実施例における支持体１，２の配置例を示す平面図、図５は側面図である。なお、図５では説明の都合上、支持体１，２が直線状に並べられているように示されているが、各支持体１，２は例えば図４に示すように配置されている。
本実施例では、図４に示すように、高さが等しい３個の固定式の支持体１を三角形の頂点位置になるように配置し、ワークの荷重を三個の固定式の支持体で支持し、変位式の支持体２はベースプレート１３（ワーク）の周辺部に配置し、加工時にワークが振動する（ビビリという）のを防止している。
【００１８】
（１）図５（ａ）に示すように、加工ステージ１３にワークＷを置く。ワークＷは、加工ステージ１３に設けられた３ヶ所の固定式の支持体１の真空吸着部１ｃ上に載せられ、保持固定される。固定式の支持体１の高さは、３個の固定式の支持体が形成する平面が、加工ヘッド１０が移動する平面と平行になるように、あらかじめ設定されている。このとき変位式支持体２は下げられており、ワークＷとは接触しない。ここまでは、基本的に従来技術の場合と同じである。
（２）図５（ｂ）に示すように、変位式支持体２のエアシリンダ２ａにエアを供給し、真空吸着部２ｉを上昇させる。そして、真空吸着部２ｉがワークＷの裏面に接触し、ワークを保持した時点で、エアロック機構２ｆを動作させて固定ディスク２ｄをパッド２ｅで挟み、変位式支持体２の高さ方向の位置を固定し、真空吸着部２ｉによりワークＷを保持する。
（３）変位式支持体２はワークＷに接している状態であり、ワークＷには押し上げる力が働いていない。すなわち、変位式支持体２はワークに接しているだけで、ワークＷに力は作用していない。
ワークＷを押し上げる力が働いているのは、固定式支持体１の部分だけである。
（４）この状態で、図５（ｃ）に示すように加工ヘッド１０を移動させ、ワークＷの表面を研磨研削し平面に加工する。変位式支持体２は、ワークＷを押し上げてはいないが、真空吸着部２ｉによりワークＷを保持し、パッド２ｅが固定ディスク２ｄを挟んでいるので、高さ方向が固定されている。したがって、加工時にワークＷが振動することはない。
以上でワークの平面加工は終了する。
【００１９】
次に、このようにして加工したワークを、光照射装置、例えば露光装置のワークステージとして用いる場合について、図６により説明する。ここでは、支持体としてエアパッドを有する支持体を用い、上記加工済みのワーク（平面板５０という）をエアにより浮上させて支持する場合について説明する。
図６（ａ）に示すように、露光装置のワークステージを載置するベースプレート１５上に、ワークＷ（平面板５０）の表面を加工したときの固定式支持体１の配置と同じ位置関係になるようにステージ用固定式支持体５を配置する。
すなわち、ベースプレート１５上に、加工時の固定式支持体１の配置と同一配置になるようにステージ用固定式の支持体５を配置し、表面を平坦に加工した平面板５０を、平面状に加工した面が上側で、支持体５による支持点が加工時と略同じ位置になるように載置する。
【００２０】
図６（ｂ）上記エアで浮上させるステージ用固定式支持体５の構成例を示す。
同図に示すように、台座５ａの上に回転軸受け５ｂを介して、エアパッド５ｃが取り付けられ、エア供給配管５ｅからエアを供給することにより、エアパッド５ｃのエア噴出口５ｄからエアが噴出し、上記加工された平面板５０を浮上させる。
なお、上記平面板５０の裏面側の上記固定式支持体５に対向する部分には、エアパッド５ｃから噴き出すエアが漏れるのを防ぐため表面が平坦な平面補償板５０ａを取り付ける。
上記のように平面板５０を固定式の支持体５の上に載置し、３個の固定式支持体５のエアパッド５ｃに所定の圧力のエアを供給することにより、平面板５０はエアパッド５ｃから１０μｍ程度浮上して支持される。
これにより、露光装置のベースプレート１５上では、加工機により上記平面板５０を平面に加工したときと同じ支持状態が再現されることになり、平面板５０の表面、すなわちステージの表面は平面になる。
なお、加工時には、固定式支持体１に加え変位式支持体２で支持したが、変位式支持体２はワークＷに接しているだけであり、ワークＷに押し上げる力が働いていないので、平面板５０をステージとして用いる場合には上記変位式支持体２で支持する必要はない。
本実施例によれば、従来のように、ワークをひっくり返して何度も平面加工を繰り返す必要がなく、１回の平面加工により平面ステージを製作することができ、加工工数を大幅に削減することができる。
【００２１】
次に、本発明に第２の実施例について説明する。
前記した第１の実施例では、３個の固定式支持体１でワークの荷重を支え、変位式支持体ではワークを押し上げないようにしたが、本実施例は３個の固定式支持体１でワークを支持するとともに、変位支持体２でワークの自重たわみをキャンセルする力でワークを押し上げ、より重いワークに対応できるようにしたものである。
図７は本実施例における支持体の配置例を示す平面図、図８は側面図である。
なお、図８では支持体１，２，２’が直線状に並べられているように示され、また、変位式支持体の数も図７とは相違するが図８は概念図であり、各支持体１，２，２’は例えば図７に示すように配置されている。
本実施例では、図７に示すように、高さが等しい３個の固定式の支持体１を三角形の頂点位置になるように配置するとともに、その間に変位式支持体２をワークの自重たわみを防止するために配置し、さらに、ベースプレート１３（ワーク）の周辺部に変位式の支持体２’を配置し、加工時にワークが振動する（ビビリという）のを防止している。なお、上記固定式支持体１と変位式支持体２の設置位置は、後述するようにシミュレーションにより求められる。
【００２２】
次に、図８を用いて、ワークを平面加工する本発明の第２の実施例の手順を説明する。（１）図８（ａ）に示すように、加工ステージ１３にワークＷを置く。ワークＷは、加工ステージ１３上に設けられた３個の固定式支持体１の真空吸着部１ｃ上に載せられ、保持固定される。このとき変位式支持体２，２’は下げられており、ワークＷとは接触しない。なお、上記固定式支持体１と変位式支持体２の配置は、以下で説明するシミュレーションにより求められる。
（２）図８（ｂ）に示すように、変位式支持体２のエアシリンダ２ａにエアを供給し、真空吸着部２ｉを上昇させる。真空吸着部２ｉはワークＷの裏面に接し、ワークＷを吸着保持する。この状態で変位式支持体２に、ワークＷに発生している自重によるたわみをキャンセルするだけの推力を加え、ワークＷを押し上げる。
ここで、「自重によるたわみをキャンセルするだけの推力」とは、実際には厳密な計算が必要であるが、次のように説明できる。
例えば６０ｋｇのワークを、３ヶ所の固定式支持体１と３ヶ所の変位式支持体２の合せて６ヶ所で支持する場合、理想的には、６０ｋｇ÷６＝１０ｋｇの１０ｋｇが「自重によるたわみをキャンセルするだけの推力」となる。
【００２３】
実際に「自重によるたわみをキャンセルするだけの推力」をワークに与える方法を以下に示す。
（ア）例えば、図９は、２４７０ｍｍ×２１７０ｍｍ×１０ｍｍで重さ約１４０ｋｇのワークを、６点で支持する場合の、各点にかかる重力のシミュレーションを行なっている図である。
同図は、コンピュータシミュレーションにより、上記平面板を６点で支持する場合に、最もたわみが少なくなる支持点の位置と、各支持点に加わる荷重と、平面板のたわみ量をを求めたものである。同図中に示される２４．７ｋｇ，２１．６ｋｇ，…は各支持点に加わる荷重、各支持点を取り囲むように示された線は、変位量が等しい点を結んだ等高線である。
このようにして、コンピュータのシミュレーションにより、あらかじめワークの大きさと重さおよび支持体の位置に基づいて、各支持体にかかる重力を計算する。ここで、上記計算に際しては、ワークのたわみ量が最も小さくなる支持点を探索し、その支持点にかかる重力を求める。
（イ）計算により得られた各支持体にかかる重力が、図９に示すように２４．７ｋｇ、２１．６ｋｇ、２４．７ｋｇ、２４．６ｋｇ、２１．６ｋｇ、２４．６ｋｇであったとする。
【００２４】
（ウ）上記シミュレーションにより求めた支持点の位置関係が再現されるように、加工ステージ１３上に支持体１，２を設ける。ここでは、３ヶ所を固定式支持体１で支持し、他の３ヶ所を変位式支持体２で支持する。
（エ）変位式支持体２のエアシリンダ２ａには、その変位式支持体２を設けた位置にかかる重力に相当する推力（保持力）が得られるように、エアを供給する。
エアシリンダは、供給するエア圧力に対して推力（保持力）は一義的に決まるので、対象となる変位式支持体２にかかる重力が２４．７ｋｇであれば、シリンダに２４．７ｋｇの推力（保持力）が得られる圧力をかけ、重力が２１．６ｋｇであれば、２１．６ｋｇの推力（保持力）が得られる圧力をかける。
エアの圧力は、図１に示した、各変位式支持体２に接続されたエア配管３に設けられたレギュレータ３ｂにより調節する。
変位式支持体２に、上記計算により求めた所定の推力をかけることにより、固定式支持体１にも計算値通りの重力がかかる。
【００２５】
（３）図８（ｂ）に戻り、変位式支持体２に、ワークＷの自重によるたわみをキャンセルする推力がワークＷにかかった状態で、エアロックを動作させて固定ディスクをパッドで挟み、変位式支持体の高さ方向の位置を固定する。固定式支持部材と変位式支持部材には、ワークの重さが均等にかかった状態になる。
なお、図７に示したように、本実施例では、上記変位式支持体２に加え、ワークＷの周辺部に、加工時のワークのびびりを防止するための変位式支持体２’が設けられている。  この変位式支持体２’については、上記と同様、自重たわみをキャンセルする推力を与えるようにしてもよいが、第１の実施例で説明したように、ワークに接しているだけでワークＷに力を作用させないようにするのがよい。すなわち、前記第１の実施例で説明したように、変位式支持体２のエアシリンダ２ａにエアを供給し、真空吸着部２ｉを上昇させ、真空吸着部２ｉがワークＷの裏面に接触し、ワークを保持した時点で、エアロック機構２ｆを動作させて固定ディスク２ｄをパッド２ｅで挟み、変位式支持体２の高さ方向の位置を固定し、真空吸着部２ｉによりワークＷを保持する。
【００２６】
（４）図８（ｃ）に示すように、この状態で、加工ヘッド１０を移動させ、ワークＷの表面を研磨研削し平面に加工する。変位式支持体２，２’は、真空吸着部２ｉによりワークＷを保持し、パッド２ｅが固定ディスク２ｄを挟んでいるので、高さ方向が固定されている。したがって、加工時にワークが振動することはない。
以上でワークの平面加工は終了する。
なお、上記ではワークＷを固定式支持体１の上に載せてから変位式支持体２を上昇させたが、ワークＷを載せる前に、変位式支持体２を上昇させておいてもよい。即ち、あらかじめ変位式支持体２にシミュレーションで求めた推力を得る圧力を供給して、シリンダを上昇させておき、その上にワークＷを載置する。
【００２７】
このようにして加工したワークを、光照射装置、例えば露光装置のワークステージとして用いる場合は、前記第１の実施例で説明したのと同様であり、ここでは、第１の実施例と同様、支持体としてエアパッドを有する支持体を用い、上記ワーク（平面板５０という）をエアにより浮上させて支持する場合について説明する。
図１０（ａ）に示すように、露光装置のワークステージを載置するベースプレート１５上に、平面板５０の表面を平坦に加工したときの固定式支持体１、変位式支持体２の配置と同じ位置関係になるようにステージ用固定式支持体５、ステージ用変位式支持体６を配置し、表面を平坦に加工した平面板５０を、平面状に加工した面が上側で、支持体５による支持点が加工時と略同じ位置になるように載置する。なお、ステージ用固定式支持体５は前記図６（ｂ）に示したものを使用する。
上記変位式支持体６は、前記図６（ｂ）に示した固定式支持体５と同様、図３に示した変位式支持体の真空吸着部２ｉをエアパッドに置き換えたものであり、その構成を図１０（ｂ）に示す。同図に示すように、変位式支持体６は、エアシリンダ６ａと、シャフト６ｂと、中間台６ｃと、ばね６ｇと、固定ディスク６ｄと、エアロック機構６ｆと、パッド６ｅと、回転軸受け６ｈと、エアパッド６ｉが設けられている。
そして、エアパッド６ｉのエア噴出孔６ｊからエアが噴出し、上記加工された平面板５０を浮上させる。
なお、前記固定式支持体５と同様、上記平面板５０の裏面側の上記変位式支持体６に対向する部分には、エアパッド５ｃから噴き出すエアが漏れるのを防ぐため表面が平坦な平面補償板５０ａが取り付けられる。
なお、ワークに接しているだけでワークＷに力を作用させないようにした変位式支持体２’は、ベースプレート１５上に設ける必要はない。
【００２８】
上記のように平面板５０をステージ用固定式支持体５及びステージ用変位式支持体６の上に載置し、変位式支持体６のエアパッド６ｉを上昇させ、加工機で加工したときと同じ圧力で、平面板５０を押し上げ、エアロック機構６ｆにより高さ方向を固定する。
なお、ワークを載せる前に、変位式支持体６に加工時と同じ推力を得る圧力を供給して、エアシリンダを上昇させておき、その上にワークを載置するようにしてもよい。
そして、３個の固定式支持体５及び３個の変位式支持体６のエアパッドに等しい圧力のエアを供給し、平面板５０はエアパッド５ｃから１０μｍ程度浮上させて支持する。
これにより、露光装置のベースプレート１５上では、加工機により上記平面板５０を平面に加工したときと同じ支持状態が再現されることになり、平面板５０の表面、すなわちステージの表面は平面になる。
【００２９】
以上のように本実施例によれば、第１の実施例と同様、従来のように、ワークをひっくり返して何度も平面加工を繰り返す必要がなく、１回の平面加工により平面ステージを製作することができ、加工工数を大幅に削減することができる。
また、固定式支持体でワークを支持するとともに、変位式支持体によりワークの自重をキャンセルする推力でワークを押し上げているので、一つあたりの支持体に加わる荷重を小さくすることができる。このため重量の重い大きなワークに適用することもできる。
【００３０】
上記第１、第２の実施例では、固定式支持体として図２の構造のものを例示したが、図３に示した変位式支持体を固定式支持体として使用し、全ての支持体を変位式支持体とすることもできる。
すなわち、固定式支持体は高さ方向が固定され、３点で平面を出すものであるが、図３に示した変位式支持体も、エアロック機構２ｆにより高さ方向を固定しておけば、固定式支持体と同じ働きをすることができる。
変位式支持体２を固定式支持体１として使用すれば、変位式支持体２と固定式支持体１という２つの部材を準備する必要がない。
次に、図１１により、支持体を全て変位式支持体にした場合の、ワークを平面加工する手順を説明する。なお、図１１では、変位式支持体が直線状に配置されるように示されているが、前記したように、各支持体２は例えば前記図７に示したように配置されている。  なお、以下では、変位式支持体２’は設けられておらず、固定式支持体１の設置位置に、固定式支持体１に替えて、変位式支持体２が設けられている場合について説明する。
【００３１】
（１）図１１（ａ）に示すように、加工ステージ１３にワークＷを置く。ワークＷは、エアシリンダ２ａが下がった状態の変位式支持体２の真空吸着部２ｉ上に載せられ、保持固定される。
加工ステージ上には、加工するワークが加工ヘッドの移動平面に対して平行な面を形成する３個のストッパ１６（図では２個のみ示す）が設けられている。
（２）図１１（ｂ）に示すように、変位式支持体２の各エアシリンダ２ａに、前記第２の実施例で示した、シミュレーションにより求めたワークの自重たわみをキャンセルする推力が得られる圧力で、エアを供給する。
ワークＷは各支持点の重力バランスが取れた状態で上昇して、上記のストッパ１６にわずかな押し上げ圧力で接触し、ワークＷは加工ヘッド１０の移動平面に対して平行になる。
この状態で、変位式支持体２のエアロック機構２ｆを動作させて固定ディスク２ｄをパッド２ｅで挟み、変位式支持体２の高さ方向の位置を固定する。各変位式支持部材２には、ワークＷの重さが均等にかかっている。
（３）図１１（ｃ）に示すように、ストッパ１６を退避させ、この状態で加工ヘッド１０を移動させ、ワークＷの表面を研磨研削し平面に加工する。変位式支持体２は、真空吸着部２ｉによりワークＷを保持し、パッド２ｅが固定ディスク２ｄを挟んでいるので、高さ方向が固定されている。したがって、加工時にワークが振動することはない。
以上でワークの平面加工は終了する。
【００３２】
このようにして加工したワークを、例えば露光装置のワークステージとして用いる場合には、図１２に示すように、露光装置のワークステージを載置するベースプレート１５上に、平面板５０の表面を平坦に加工したときの変位式支持体２の配置と同じ位置関係になるようにステージ用変位式支持体６（図１０（ｂ）参照）を配置する。ここでは、第１、２の実施例と同様、支持体としてエアパッドを有するステージ用変位式支持体６を用い、エアにより浮上させて支持する場合について説明する。この場合、平面板５０の裏面側には、前記したように平面補償板５０ａが取り付けられる。
上記変位式支持体６のエアシリンダ２ａが下がった状態で、表面を平坦に加工した平面板５０を、平面状に加工した面が上側で、支持体６による支持点が加工時と略同じ位置になるように変位式支持体６の真空吸着部上に載置し、保持固定する。
次に、変位式支持体６のエアシリンダ６ａに加工機で加工したときと同じ圧力をかけてシャフト６ｂを上昇させ、平面板５０を押し上げ、エアロック機構６ｆにより高さ方向を固定する。
なお、平面板５０を載せる前に、あらかじめ変位式支持体６に加工時と同じ推力を得る圧力を供給して、エアパットを上昇させておき、その上に平面板５０を載置するようにしてもよい。
本実施例においても、第１、第２の実施例と同様、従来のように、ワークをひっくり返して何度も平面加工を繰り返す必要がなく、１回の平面加工により平面ステージを製作することができ、加工工数を大幅に削減することができる。また、変位式支持体２と固定式支持体１という２つの部材を準備する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例の平面加工装置の構成を示す図である。
【図２】固定式支持体の構造を示す断面図である。
【図３】変位式支持体の構造を示す断面図である。
【図４】第１の実施例における支持体の配置例を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施例の加工手順を示す図である。
【図６】第１の実施例の手順で加工したワークをワークステージとして用いる場合の支持構造を示す図である。
【図７】第２の実施例における支持体の配置例を示す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施例の加工手順を示す図である。
【図９】各点にかかる重力のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施例の手順で加工したワークをワークステージとして用いる場合の支持構造を示す図である。
【図１１】支持体を全て変位式支持体にした場合の、ワークを平面加工する手順を説明する図である。
【図１２】図１１の手順で加工したワークをワークステージとして用いる場合の支持構造を示す図である。
【図１３】ワークを３点以上の支持体で支持して加工する平面加工装置の概略構成を示す図である。
【図１４】主固定部材、補助固定部材の具体的な構成例を示す図である。
【図１５】図１３の装置による加工手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      固定式支持体
２，２’変位式支持体
３      エア配管
５      ステージ用固定式支持体
６      ステージ用変位式支持体
１０    加工ヘッド
１１    移動機構
１２    ベースプレート（加工機）
１３    加工ステージ
１５    ベースプレート（ワークステージ）
１６    ストッパ
５０    平面板（平坦に加工されたワーク）
５０ａ  平面補償板
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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