(57)【要約】【課題】高速移動時においてもステージの位置精度を向上する。【解決手段】パターン描画装置１では、ステージ移動機構２が、定盤１１の定盤面１２に平行に伸びるとともにそれぞれの先端部がステージ３に接続される第１シャフト２１１および第２シャフト２２１、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１を進退させる第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２、並びに、第１シャフト進退機構２１２を回動するシャフト回動機構２３を備える。これにより、複数のリニアガイドや支持台が上下方向に積み重ねられたステージ移動機構に比べて、ステージ移動機構２の重心を低くすることができる。その結果、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。【選択図】図１
2012048219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ移動装置であって、
ステージ支持部と、
前記ステージ支持部が有する平面であるステージ支持面上に配置されるステージと、
それぞれの先端部が前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記ステージに接続されるとともに前記ステージ支持面に平行に伸びる第１シャフトおよび第２シャフトと、
前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記第１シャフトを支持するとともに、前記第１シャフトを長手方向に進退することにより前記第１シャフトの支持位置から前記ステージまでの前記第１シャフトの長さを変更する第１シャフト進退機構と、
前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記第２シャフトを支持するとともに、前記第２シャフトを長手方向に進退することにより前記第２シャフトの支持位置から前記ステージまでの前記第２シャフトの長さを変更する第２シャフト進退機構と、
前記ステージ支持面に垂直な軸を中心とする前記ステージの向きを決定する向き決定機構と、
前記ステージの位置および向きを指示するステージ位置指示値に基づいて、前記第１シャフトの前記支持位置から前記ステージまでの前記第１シャフトの長さ、および、前記第２シャフトの前記支持位置から前記ステージまでの前記第２シャフトの長さを求め、前記第１シャフト進退機構、前記第２シャフト進退機構および前記向き決定機構を制御する移動制御部と、
を備えることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステージ移動装置であって、
前記ステージが、
ステージ本体と、
前記ステージ本体に固定されるとともに前記第１シャフトの先端部が接続される第１軸と、
前記第１軸から離間して前記ステージ本体に固定されるとともに前記第２シャフトの先端部が接続される第２軸と、
を備え、
前記向き決定機構が、前記第１シャフト進退機構を回動するシャフト回動機構であり、
前記移動制御部が、前記ステージ位置指示値に基づいて前記第１シャフトの向きをさらに求めることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトの前記先端部が、前記第１軸が挿入される第１ボールジョイントに接続され、
前記第２シャフトの前記先端部が、前記第２軸が挿入される第２ボールジョイントに接続され、
前記第１ボールジョイントが、
前記第１軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、
前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第１シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、
前記内球部と前記第１軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第１軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第１ガス供給部と、
を備え、
前記第２ボールジョイントが、
前記第２軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、
前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第２シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、
前記内球部と前記第２軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第２軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第２ガス供給部と、
を備えることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項４】
請求項１に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトの先端部と前記第２シャフトの先端部とが前記ステージの同一の軸に接続され、
前記向き決定機構が、前記軸を中心として前記ステージを回動するステージ回動機構であることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、
前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトに平行に伸びるとともに前記第１シャフトの両端部が固定される第１リニアロッドと、
前記第２シャフトに平行に伸びるとともに前記第２シャフトの両端部が固定される第２リニアロッドと、
をさらに備え、
前記第１リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第１シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第１底面部を備え、
前記第２リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第２シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第２底面部を備えることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項７】
請求項６に記載のステージ移動装置であって、
前記第１リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第１リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第１リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第１リニアロッド浮上部と、
前記第２リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第２リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第２リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第２リニアロッド浮上部と、
をさらに備えることを特徴とするステージ移動機構。
【請求項８】
請求項６または７に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、
前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであり、
前記第１シャフト進退機構が、
前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第１シャフトが伸びる方向への前記第１リニアロッドの移動をガイドする第１ガイド部と、
前記第１ガイド部に固定されて前記第１シャフトが挿入される第１コイルと、
を備え、
前記第１シャフトが略円筒状であり、前記第１シャフトの内部に第１マグネットが設けられ、
前記第２シャフト進退機構が、
前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第２シャフトが伸びる方向への前記第２リニアロッドの移動をガイドする第２ガイド部と、
前記第２ガイド部に固定されて前記第２シャフトが挿入される第２コイルと、
を備え、
前記第２シャフトが略円筒状であり、前記第２シャフトの内部に第２マグネットが設けられることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項９】
請求項１に記載のステージ移動装置であって、
前記向き決定機構が、
先端部が前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記ステージに接続されるとともに前記ステージ支持面に平行に伸びる第３シャフトと、
前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記第３シャフトを支持するとともに、前記第３シャフトを長手方向に進退することにより前記第３シャフトの支持位置から前記ステージまでの前記第３シャフトの長さを変更する第３シャフト進退機構と、
を備え、
前記ステージが、
前記第１シャフトの先端部が接続される第１軸と、
前記第１軸から離間して配置されるとともに前記第２シャフトの先端部が接続される第２軸と、
前記第３シャフトの先端部が接続される第３軸と、
を備え、
前記移動制御部が、前記ステージ位置指示値に基づいて前記第３シャフトの前記支持位置から前記ステージまでの前記第３シャフトの長さをさらに求めることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトの前記先端部が、前記第１軸が挿入される第１ボールジョイントに接続され、
前記第２シャフトの前記先端部が、前記第２軸が挿入される第２ボールジョイントに接続され、
前記第３シャフトの前記先端部が、前記第３軸が挿入される第３ボールジョイントに接続され、
前記第１ボールジョイントが、
前記第１軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、
前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第１シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、
前記内球部と前記第１軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第１軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第１ガス供給部と、
を備え、
前記第２ボールジョイントが、
前記第２軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、
前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第２シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、
前記内球部と前記第２軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第２軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第２ガス供給部と、
を備え、
前記第３ボールジョイントが、
前記第３軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、
前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第３シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、
前記内球部と前記第３軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第３軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第３ガス供給部と、
を備えることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、
前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであり、
前記第３シャフトおよび前記第３シャフト進退機構が第３シャフトモータであることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１２】
請求項９または１０に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトに平行に伸びるとともに前記第１シャフトの両端部が固定される第１リニアロッドと、
前記第２シャフトに平行に伸びるとともに前記第２シャフトの両端部が固定される第２リニアロッドと、
前記第３シャフトに平行に伸びるとともに前記第３シャフトの両端部が固定される第３リニアロッドと、
をさらに備え、
前記第１リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第１シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第１底面部を備え、
前記第２リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第２シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第２底面部を備え、
前記第３リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第３シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第３底面部を備えることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のステージ移動装置であって、
前記第１リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第１リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第１リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第１リニアロッド浮上部と、
前記第２リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第２リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第２リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第２リニアロッド浮上部と、
前記第３リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第３リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第３リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第３リニアロッド浮上部と、
をさらに備えることを特徴とするステージ移動機構。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のステージ移動装置であって、
前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、
前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであり、
前記第３シャフトおよび前記第３シャフト進退機構が第３シャフトモータであり、
前記第１シャフト進退機構が、
前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第１シャフトが伸びる方向への前記第１リニアロッドの移動をガイドする第１ガイド部と、
前記第１ガイド部に固定されて前記第１シャフトが挿入される第１コイルと、
を備え、
前記第１シャフトが略円筒状であり、前記第１シャフトの内部に第１マグネットが設けられ、
前記第２シャフト進退機構が、
前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第２シャフトが伸びる方向への前記第２リニアロッドの移動をガイドする第２ガイド部と、
前記第２ガイド部に固定されて前記第２シャフトが挿入される第２コイルと、
を備え、
前記第２シャフトが略円筒状であり、前記第２シャフトの内部に第２マグネットが設けられ、
前記第３シャフト進退機構が、
前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第３シャフトが伸びる方向への前記第３リニアロッドの移動をガイドする第３ガイド部と、
前記第３ガイド部に固定されて前記第３シャフトが挿入される第３コイルと、
を備え、
前記第３シャフトが略円筒状であり、前記第３シャフトの内部に第３マグネットが設けられることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載のステージ移動装置であって、
前記ステージの下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記ステージの下面に向けてガスを噴出することにより前記ステージを前記ステージ支持面から浮上させるステージ浮上部をさらに備えることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載のステージ移動装置であって、
前記ステージ支持部上に配置されて内部に前記ステージを収容するとともに前記ステージの移動範囲を覆うチャンバをさらに備え、
前記チャンバが、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトが挿入される２つの開口を有することを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載のステージ移動装置であって、
前記ステージの位置および向きを測定するステージ位置測定部をさらに備え、
前記移動制御部が、前記ステージ位置指示値および前記ステージ位置測定部からの出力に基づいて前記第１シャフト進退機構、前記第２シャフト進退機構および前記向き決定機構を制御することを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のステージ移動装置であって、
前記ステージ位置測定部が、
前記ステージの側面に配置された反射部と、
前記ステージ支持部に固定されて前記反射部に向けて光を出射し、前記反射部からの反射光を受光して前記反射部までの距離を求める測長部と、
を備え、
前記反射部が、前記ステージの側面に対する鏡面加工またはミラーコーティングにより形成されることを特徴とするステージ移動装置。
【請求項１９】
請求項２または３に記載のステージ移動装置であって、
前記移動制御部において、前記第１シャフト進退機構に対する制御ゲインが、前記第１シャフトの重心の移動量に反比例し、前記第２シャフト進退機構に対する制御ゲインが、前記第２シャフトの重心の移動量に反比例し、前記シャフト回動機構に対する制御ゲインが、前記第１シャフトの長さに反比例することを特徴とするステージ移動装置。
【請求項２０】
基板上に放射線を照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、
請求項１ないし１９のいずれかに記載のステージ移動装置と、
前記ステージ移動装置の前記ステージに保持される基板に向けて放射線を照射する照射部と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ移動装置、および、ステージ移動装置を備えるパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置等のガラス基板（以下、単に「基板」という。）に光を照射してパターンを描画する装置では、基板を保持するステージを水平面内にて回転し、また、主走査方向、および、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する移動機構が設けられる。移動機構は、例えば、ステージの下側に配置された回転用モータ、回転用モータを下側から支持する支持台、支持台の下側に配置されたリニアガイドに沿って支持台を副走査方向に移動するリニアモータ、リニアモータを下側から支持する他の支持台、および、当該支持台の下側に配置されたリニアガイドに沿って当該支持台を主走査方向に移動する他のリニアモータを備える。
【０００３】
一方、特許文献１ないし３では、ベース上から斜め上方へと伸びる複数の伸縮アームによりステージを支持し、各伸縮アームの長さを調整することによりステージを水平方向および上下方向に微小距離だけ移動したり、ステージの傾きを微調整するパラレルリンク機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８０８６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−５８１７１号公報
【特許文献３】特開２０００−９８２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の複数のリニアガイドや支持台が上下方向に積み重ねられた移動機構では、ステージを含む移動構造の重心が高くなる。このため、ステージを高速で移動しようとするとピッチングが生じてしまい、ステージの移動の高速化に限界がある。また、移動構造が複雑で部品点数が多くなるため、装置の製造コストが増大してしまうとともに、各部品の振動によりステージの移動制御における位置精度の向上に限界がある。さらに、ステージの移動を制御する際の制御ゲインは、各部品の共振を励起しないように、各部品の共振周波数を避けて決定する必要があるため、充分な制御ゲインを確保することができない場合もある。その上、ステージの下側に位置するリニアモータからの発熱により、基板やステージ、あるいは、その他の構造が熱膨張する可能性があり、描画精度の向上に限界がある。
【０００６】
一方、特許文献１ないし３のようなパラレルリンク構造は、ステージの微小距離の移動には適しているが、基板に対してパターンを描画する装置等のように、ステージを比較的高速にて長い距離だけ移動することが求められる場合には適していない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高速移動時においてもステージの位置精度を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ステージ移動装置であって、ステージ支持部と、前記ステージ支持部が有する平面であるステージ支持面上に配置されるステージと、それぞれの先端部が前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記ステージに接続されるとともに前記ステージ支持面に平行に伸びる第１シャフトおよび第２シャフトと、前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記第１シャフトを支持するとともに、前記第１シャフトを長手方向に進退することにより前記第１シャフトの支持位置から前記ステージまでの前記第１シャフトの長さを変更する第１シャフト進退機構と、前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記第２シャフトを支持するとともに、前記第２シャフトを長手方向に進退することにより前記第２シャフトの支持位置から前記ステージまでの前記第２シャフトの長さを変更する第２シャフト進退機構と、前記ステージ支持面に垂直な軸を中心とする前記ステージの向きを決定する向き決定機構と、前記ステージの位置および向きを指示するステージ位置指示値に基づいて、前記第１シャフトの前記支持位置から前記ステージまでの前記第１シャフトの長さ、および、前記第２シャフトの前記支持位置から前記ステージまでの前記第２シャフトの長さを求め、前記第１シャフト進退機構、前記第２シャフト進退機構および前記向き決定機構を制御する移動制御部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステージ移動装置であって、前記ステージが、ステージ本体と、前記ステージ本体に固定されるとともに前記第１シャフトの先端部が接続される第１軸と、前記第１軸から離間して前記ステージ本体に固定されるとともに前記第２シャフトの先端部が接続される第２軸とを備え、前記向き決定機構が、前記第１シャフト進退機構を回動するシャフト回動機構であり、前記移動制御部が、前記ステージ位置指示値に基づいて前記第１シャフトの向きをさらに求める。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトの前記先端部が、前記第１軸が挿入される第１ボールジョイントに接続され、前記第２シャフトの前記先端部が、前記第２軸が挿入される第２ボールジョイントに接続され、前記第１ボールジョイントが、前記第１軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第１シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、前記内球部と前記第１軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第１軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第１ガス供給部とを備え、前記第２ボールジョイントが、前記第２軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第２シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、前記内球部と前記第２軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第２軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第２ガス供給部とを備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトの先端部と前記第２シャフトの先端部とが前記ステージの同一の軸に接続され、前記向き決定機構が、前記軸を中心として前記ステージを回動するステージ回動機構である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトに平行に伸びるとともに前記第１シャフトの両端部が固定される第１リニアロッドと、前記第２シャフトに平行に伸びるとともに前記第２シャフトの両端部が固定される第２リニアロッドとをさらに備え、前記第１リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第１シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第１底面部を備え、前記第２リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第２シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第２底面部を備える。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のステージ移動装置であって、前記第１リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第１リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第１リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第１リニアロッド浮上部と、前記第２リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第２リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第２リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第２リニアロッド浮上部とをさらに備える。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであり、前記第１シャフト進退機構が、前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第１シャフトが伸びる方向への前記第１リニアロッドの移動をガイドする第１ガイド部と、前記第１ガイド部に固定されて前記第１シャフトが挿入される第１コイルとを備え、前記第１シャフトが略円筒状であり、前記第１シャフトの内部に第１マグネットが設けられ、前記第２シャフト進退機構が、前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第２シャフトが伸びる方向への前記第２リニアロッドの移動をガイドする第２ガイド部と、前記第２ガイド部に固定されて前記第２シャフトが挿入される第２コイルとを備え、前記第２シャフトが略円筒状であり、前記第２シャフトの内部に第２マグネットが設けられる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のステージ移動装置であって、前記向き決定機構が、先端部が前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記ステージに接続されるとともに前記ステージ支持面に平行に伸びる第３シャフトと、前記ステージ支持面に垂直な軸を中心として回動可能に前記第３シャフトを支持するとともに、前記第３シャフトを長手方向に進退することにより前記第３シャフトの支持位置から前記ステージまでの前記第３シャフトの長さを変更する第３シャフト進退機構とを備え、前記ステージが、前記第１シャフトの先端部が接続される第１軸と、前記第１軸から離間して配置されるとともに前記第２シャフトの先端部が接続される第２軸と、前記第３シャフトの先端部が接続される第３軸とを備え、前記移動制御部が、前記ステージ位置指示値に基づいて前記第３シャフトの前記支持位置から前記ステージまでの前記第３シャフトの長さをさらに求める。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトの前記先端部が、前記第１軸が挿入される第１ボールジョイントに接続され、前記第２シャフトの前記先端部が、前記第２軸が挿入される第２ボールジョイントに接続され、前記第３シャフトの前記先端部が、前記第３軸が挿入される第３ボールジョイントに接続され、前記第１ボールジョイントが、前記第１軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第１シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、前記内球部と前記第１軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第１軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第１ガス供給部とを備え、前記第２ボールジョイントが、前記第２軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第２シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、前記内球部と前記第２軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第２軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第２ガス供給部とを備え、前記第３ボールジョイントが、前記第３軸が挿入される貫通孔を中心部に有する略球状の内球部と、前記内球部を覆う略球状の内面を有し、前記第３シャフトの前記先端部が接続される球保持部と、前記内球部と前記第３軸との間、および、前記球保持部と前記内球部との間にガスを供給することにより、前記内球部に前記第３軸を非接触にて支持させるとともに前記球保持部に前記内球部を非接触にて支持させる第３ガス供給部とを備える。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであり、前記第３シャフトおよび前記第３シャフト進退機構が第３シャフトモータである。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、請求項９または１０に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトに平行に伸びるとともに前記第１シャフトの両端部が固定される第１リニアロッドと、前記第２シャフトに平行に伸びるとともに前記第２シャフトの両端部が固定される第２リニアロッドと、前記第３シャフトに平行に伸びるとともに前記第３シャフトの両端部が固定される第３リニアロッドとをさらに備え、前記第１リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第１シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第１底面部を備え、前記第２リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第２シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第２底面部を備え、前記第３リニアロッドが、下面が前記ステージ支持面に平行であり、前記第３シャフトの下側を覆うとともに前記ステージ支持面上に支持される第３底面部を備える。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のステージ移動装置であって、前記第１リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第１リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第１リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第１リニアロッド浮上部と、前記第２リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第２リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第２リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第２リニアロッド浮上部と、前記第３リニアロッドの前記下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記第３リニアロッドの前記下面に向けてガスを噴出することにより、前記第３リニアロッドを前記ステージ支持面から浮上させて支持する第３リニアロッド浮上部とをさらに備える。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２または１３に記載のステージ移動装置であって、前記第１シャフトおよび前記第１シャフト進退機構が第１シャフトモータであり、前記第２シャフトおよび前記第２シャフト進退機構が第２シャフトモータであり、前記第３シャフトおよび前記第３シャフト進退機構が第３シャフトモータであり、前記第１シャフト進退機構が、前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第１シャフトが伸びる方向への前記第１リニアロッドの移動をガイドする第１ガイド部と、前記第１ガイド部に固定されて前記第１シャフトが挿入される第１コイルとを備え、前記第１シャフトが略円筒状であり、前記第１シャフトの内部に第１マグネットが設けられ、前記第２シャフト進退機構が、前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第２シャフトが伸びる方向への前記第２リニアロッドの移動をガイドする第２ガイド部と、前記第２ガイド部に固定されて前記第２シャフトが挿入される第２コイルとを備え、前記第２シャフトが略円筒状であり、前記第２シャフトの内部に第２マグネットが設けられ、前記第３シャフト進退機構が、前記ステージ支持部に回動可能に支持されるとともに前記第３シャフトが伸びる方向への前記第３リニアロッドの移動をガイドする第３ガイド部と、前記第３ガイド部に固定されて前記第３シャフトが挿入される第３コイルとを備え、前記第３シャフトが略円筒状であり、前記第３シャフトの内部に第３マグネットが設けられる。
【００２２】
請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし１４のいずれかに記載のステージ移動装置であって、前記ステージの下面から前記ステージ支持面に向けて、または、前記ステージ支持面から前記ステージの下面に向けてガスを噴出することにより前記ステージを前記ステージ支持面から浮上させるステージ浮上部をさらに備える。
【００２３】
請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１５のいずれかに記載のステージ移動装置であって、前記ステージ支持部上に配置されて内部に前記ステージを収容するとともに前記ステージの移動範囲を覆うチャンバをさらに備え、前記チャンバが、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトが挿入される２つの開口を有する。
【００２４】
請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし１６のいずれかに記載のステージ移動装置であって、前記ステージの位置および向きを測定するステージ位置測定部をさらに備え、前記移動制御部が、前記ステージ位置指示値および前記ステージ位置測定部からの出力に基づいて前記第１シャフト進退機構、前記第２シャフト進退機構および前記向き決定機構を制御する。
【００２５】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載のステージ移動装置であって、前記ステージ位置測定部が、前記ステージの側面に配置された反射部と、前記ステージ支持部に固定されて前記反射部に向けて光を出射し、前記反射部からの反射光を受光して前記反射部までの距離を求める測長部とを備え、前記反射部が、前記ステージの側面に対する鏡面加工またはミラーコーティングにより形成される。
【００２６】
請求項１９に記載の発明は、請求項２または３に記載のステージ移動装置であって、前記移動制御部において、前記第１シャフト進退機構に対する制御ゲインが、前記第１シャフトの重心の移動量に反比例し、前記第２シャフト進退機構に対する制御ゲインが、前記第２シャフトの重心の移動量に反比例し、前記シャフト回動機構に対する制御ゲインが、前記第１シャフトの長さに反比例する。
【００２７】
請求項２０に記載の発明は、基板上に放射線を照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、請求項１ないし１９のいずれかに記載のステージ移動装置と、前記ステージ移動装置の前記ステージに保持される基板に向けて放射線を照射する照射部とを備える。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、高速移動時においてもステージの位置精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。
【図２】パターン描画装置の側面図である。
【図３】ステージの平面図である。
【図４】ステージの断面図である。
【図５】ステージの断面図である。
【図６】ステージの底面図である。
【図７】第１シャフト進退機構近傍の断面図である。
【図８】第２シャフト進退機構近傍の断面図である。
【図９】ステージの側面図である。
【図１０】制御部のブロック図である。
【図１１．Ａ】ステージが移動する際の第１シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１１．Ｂ】ステージが移動する際の第２シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１１．Ｃ】ステージが移動する際の第１シャフトの傾きの変化を示す図である。
【図１２．Ａ】ステージが移動する際の第１シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１２．Ｂ】ステージが移動する際の第２シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１２．Ｃ】ステージが移動する際の第１シャフトの傾きの変化を示す図である。
【図１３．Ａ】ステージが移動する際の第１シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１３．Ｂ】ステージが移動する際の第２シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１３．Ｃ】ステージが移動する際の第１シャフトの傾きの変化を示す図である。
【図１４．Ａ】ステージが移動する際の第１シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１４．Ｂ】ステージが移動する際の第２シャフトの長さの変化を示す図である。
【図１４．Ｃ】ステージが移動する際の第１シャフトの傾きの変化を示す図である。
【図１５】ステージの移動制御の流れを示す図である。
【図１６】空間光変調器を拡大して示す図である。
【図１７．Ａ】光変調素子の断面を示す図である。
【図１７．Ｂ】光変調素子の断面を示す図である。
【図１８】第２の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。
【図１９】ステージの断面図である。
【図２０】第３の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。
【図２１】第４の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。
【図２２】第１シャフト、第１シャフト進退機構および第１リニアロッドの平面図である。
【図２３】第１シャフト、第１シャフト進退機構および第１リニアロッドの断面図である。
【図２４】第１シャフト、第１シャフト進退機構および第１リニアロッドの断面図である。
【図２５】第２シャフト、第２シャフト進退機構および第２リニアロッドの断面図である。
【図２６】第２シャフト、第２シャフト進退機構および第２リニアロッドの断面図である。
【図２７】第１リニアロッドの先端部近傍を拡大して示す側面図である。
【図２８】第１ボールジョイントの断面図である。
【図２９】第５の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。
【図３０】第６の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。
【図３１】他の第１ボールジョイントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す平面図であり、図２は、パターン描画装置１の側面図である。パターン描画装置１は、液晶表示装置用のガラス基板９（以下、単に「基板９」という。）上の感光材料に光を利用してパターンを描画する装置である。本実施の形態では、パターン描画装置１により、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）の回路パターンが基板９に描画される。
【００３１】
図１および図２に示すように、パターン描画装置１は、ステージ支持部である定盤１１、定盤１１が有する平面である定盤面１２（すなわち、ステージ支持面）上に配置されるステージ３、ステージ３を定盤面１２に沿って移動する移動機構２（以下、「ステージ移動機構２」という。）、ステージ３を跨ぐフレーム（図示省略）に取り付けられる光照射部５、定盤面１２上におけるステージ３の位置および向きを測定するステージ位置測定部６、および、これらの構成を制御する制御部７を備える。
【００３２】
パターン描画装置１は、定盤１１上に配置されるチャンバ４をさらに備え、チャンバ４の内部には、ステージ３、光照射部５およびステージ位置測定部６が収容される。チャンバ４は、定盤１１上におけるステージ３の移動範囲（図１において二点鎖線にて示す。）を覆い、チャンバ４の内部空間と外部との間の熱の移動を遮断、または、低減する。図１および図２では、図の理解を容易にするために、チャンバ４を太破線にて描き、チャンバ４の内部の構成を実線にて描く。本実施の形態では、チャンバ４はアルミニウム等の金属により形成される。パターン描画装置１では、基板９がステージ３により保持され、基板９の上面上に形成された感光材料の層に向けて、光照射部５により変調された光が照射される。
【００３３】
図３はステージ３の平面図であり、図４および図５はそれぞれ、ステージ３を図３中のＡ−ＡおよびＢ−Ｂの位置にて切断した断面図である。図３および図４に示すように、平面視において略矩形のステージ３の上面３１には多数の小さい吸着穴３１１が形成されており、図４に示す流路３１２を介して吸引が行われることにより、基板９（図１参照）の下面がステージ３に吸着される。また、図３に示すように、ステージ３の上面３１には複数のピン収容穴３１３が形成されており、各ピン収容穴３１３にはリフトピン３１４が収容される。ステージ３では、基板９の吸着が解除された状態で、図５に示す流路３１５を介して各ピン収容穴３１３に圧縮空気が供給されることにより、リフトピン３１４がステージ３の上面３１から突出して基板９をステージ３から離間させる。ピン収容穴３１３に供給される圧縮空気の温度は、チャンバ４（図１参照）の内部空間を適温に保つように調整されている。
【００３４】
図６は、ステージ３の底面図である。図６に示すようにステージ３の下面の４つの角部近傍にはステージ浮上部であるガス噴出部３５（いわゆる、エアパッド）が設けられ、ガス噴出部３５には、図示省略のフレキシブルチューブが接続される。図２に示すパターン描画装置１では、ガス噴出部３５から定盤１１の定盤面１２に向けてガス（本実施の形態では、圧縮空気）が噴出されることによりステージ３が定盤面１２から浮上し、ステージ３が定盤１１と非接触の状態にてステージ移動機構２により移動する。ガス噴出部３５に供給される圧縮空気の温度は、チャンバ４の内部空間を適温に保つように調整されている。
【００３５】
図１に示すように、ステージ移動機構２は、それぞれステージ３の（−Ｙ）側に配置される第１シャフトモータ２１、第２シャフトモータ２２、および、シャフト回動機構２３を備える。第１シャフトモータ２１は、図１および図２に示すように、定盤１１の定盤面１２に平行に伸びる第１シャフト２１１、および、第１シャフト２１１を支持するとともに第１シャフト２１１を長手方向（すなわち、第１シャフト２１１の伸びる方向）に進退する第１シャフト進退機構２１２（いわゆる、コイル部）を備える。図１に示す第２シャフトモータ２２は、第１シャフトモータ２１と同様に、定盤面１２に平行に伸びる第２シャフト２２１、および、第２シャフト２２１を支持するとともに第２シャフト２２１を長手方向に進退する第２シャフト進退機構２２２を備える。図１および図２に示すように、第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２はそれぞれチャンバ４の外側に配置される。第１シャフト２１１および第２シャフト２２１は、チャンバ４の（−Ｙ）側の側面に形成された２つの開口４１からチャンバ４内に挿入され、開口４１のエッジと第１シャフト２１１および第２シャフト２２１との間の間隙は、柔軟で容易に変形するベローズ４２により覆われる。これにより、チャンバ４の内部空間が密閉される。
【００３６】
図７は、第１シャフト進退機構２１２近傍の部位を第１シャフト２１１の長手方向に平行に切断した断面図である。図７に示すように、第１シャフトモータ２１の第１シャフト進退機構２１２の下側には、回転型サーボモータであるシャフト回動機構２３が配置される。シャフト回動機構２３は定盤１１に埋め込まれており、定盤面１２から垂直に突出する軸２１３には第１シャフト進退機構２１２が接続される。第１シャフト進退機構２１２は軸２１３と共に（すなわち、軸２１３を中心として）回動可能であり、シャフト回動機構２３により第１シャフト進退機構２１２が回動することにより第１シャフト２１１の向きが決定される。
【００３７】
図８は、第２シャフト進退機構２２２近傍の部位を第２シャフト２２１の長手方向に平行に切断した断面図である。図８に示すように、第２シャフト進退機構２２２の下側には定盤面１２に垂直な軸２２３が設けられ、軸２２３は、定盤面１２に形成された凹部１２５内のエアパッド１２６により支持される。エアパッド１２６には、定盤１１内に形成された流路（図示省略）を介して圧縮空気が供給されており、第２シャフト進退機構２２２は軸２２３を中心として回動可能である。
【００３８】
図９は、ステージ３を（−Ｘ）側から見た側面図である。図１および図９に示すように、ステージ３の（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部には略直方体状の凹部３２が設けられる。凹部３２は、ステージ３のＺ方向のおよそ中央部に位置し、ステージ３の（−Ｘ）側および（−Ｙ）側の側面に開口している。凹部３２内には、定盤面１２に垂直な第１軸３３１が設けられ、第１軸３３１の両端部は、ステージ本体３０のうち凹部３２の上側および下側を覆う部位に固定される。第１シャフト２１１の先端部は、第１軸３３１にエアベアリング等を介して回動可能に接続される。
【００３９】
図１に示すように、ステージ３の（＋Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部にも、上記と同様の凹部３２が形成されており、凹部３２内には、第２シャフト２２１の先端部がエアベアリング等を介して回動可能に接続される第２軸３３２が設けられてステージ本体３０に固定される。換言すれば、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の先端部はそれぞれ、定盤面１２に垂直な第１軸３３１および第２軸３３２を中心として回動可能にステージ３に接続される。第１軸３３１および第２軸３３２は、ステージ３のＸ方向を向く中心線上にて互いに離間して配置され、本実施の形態では、ステージ３の第１軸３３１と第２軸３３２との間のＸ方向の距離は３００ｍｍである。また、ステージ３のＸ方向およびＹ方向の長さは４００ｍｍであり、ステージ３のＸ方向およびＹ方向における移動範囲は７５０ｍｍである。第１シャフト進退機構２１２の軸２１３（図７参照）および第２シャフト進退機構２２２の軸２２３（図８参照）もＸ方向に離間して配置され、軸２１３と軸２２３との間のＸ方向の距離は９５０ｍｍである。
【００４０】
ステージ移動機構２では、第１シャフト進退機構２１２により第１シャフト２１１が長手方向に進退することにより、第１シャフト２１１の支持位置からステージ３までの（すなわち、第１シャフト進退機構２１２からステージ３までの）第１シャフト２１１の長さが変更される。また、第２シャフト進退機構２２２により第２シャフト２２１が長手方向に進退することにより、第２シャフト２２１の支持位置からステージ３までの第２シャフト２２１の長さが変更される。さらに、シャフト回動機構２３により第１シャフト２１１が軸２１３を中心として回動され、第２シャフト２２１も軸２２３を中心として回動する。その結果、ステージ３が所望の向きにて所望の位置へと移動する。ステージ３の位置とは、ステージ３の中心の水平面内における位置であり、ステージ３の向きとは、水平方向を向く所定の基準方向に対するステージ３の水平面内における傾きである。ステージ移動機構２では、シャフト回動機構２３が、定盤面１２に垂直な軸を中心とするステージ３の向きを決定する向き決定機構となっている。
【００４１】
図１０は、制御部７の機能を示すブロック図であり、図１０では、制御部７以外の構成も併せて描いている。制御部７は、ステージ移動機構２を制御する移動制御部７１、および、光照射部５を制御する照射制御部７２を備える。図１に示すパターン描画装置１では、ステージ３の位置および向きを指示するステージ位置指示値が移動制御部７１に入力され、当該ステージ位置指示値に基づいて、第１シャフト２１１の支持位置である第１シャフト進退機構２１２の位置からステージ３までの第１シャフト２１１の長さ（以下、単に「第１シャフト２１１の長さ」という。）、第２シャフト２２１の支持位置である第２シャフト進退機構２２２の位置からステージ３までの第２シャフト２２１の長さ（以下、単に「第２シャフト２２１の長さ」という。）、および、第１シャフト２１１の向きが移動制御部７１により求められる。具体的には、第１シャフト進退機構２１２の軸２１３とステージ３の第１軸３３１との間の直線距離、第２シャフト進退機構２２２の軸２２３とステージ３の第２軸３３２との間の直線距離、および、第１シャフト２１１の（＋Ｘ）方向に対する傾きが求められる。
【００４２】
そして、移動制御部７１により、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の長さ、並びに、第１シャフト２１１の向きに基づいて第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３が制御されることにより、ステージ３の位置および向きがステージ位置指示値に等しくなる。以下の説明では、第１シャフト進退機構２１２の軸２１３を座標原点（すなわち、（Ｘ，Ｙ）＝（０，０））とした際のステージ３の中心位置のＸ座標およびＹ座標をステージ３の位置といい、ステージ３の第１軸３３１と第２軸３３２とを結ぶ直線の（＋Ｘ）方向に対する傾きθをステージの向きという。
【００４３】
図１１．Ａないし図１１．Ｃはそれぞれ、ステージ３の中心位置のＹ座標および向きθをそれぞれ３００ｍｍおよび０°に維持した状態でステージ３をＸ方向に移動する場合の第１シャフト２１１の長さ、第２シャフト２２１の長さ、および、第１シャフト２１１の向き（すなわち、（＋Ｘ）方向に対する傾き）の変化を示す図である。図１２．Ａないし図１２．Ｃはそれぞれ、ステージ３の中心位置のＹ座標および向きθをそれぞれ６５０ｍｍおよび０°に維持した状態でステージ３をＸ方向に移動する場合の第１シャフト２１１の長さ、第２シャフト２２１の長さ、および、第１シャフト２１１の（＋Ｘ）方向に対する傾きの変化を示す図である。図１１．Ａないし図１１．Ｃ、並びに、図１２．Ａないし図１２．Ｃの横軸は、ステージ３の中心位置のＸ座標を示す。
【００４４】
図１３．Ａないし図１３．Ｃはそれぞれ、ステージ３の中心位置のＸ座標および向きθをそれぞれ３００ｍｍおよび０°に維持した状態でステージ３をＹ方向に移動する場合の第１シャフト２１１の長さ、第２シャフト２２１の長さ、および、第１シャフト２１１の（＋Ｘ）方向に対する傾きの変化を示す図である。図１４．Ａないし図１４．Ｃはそれぞれ、ステージ３の中心位置のＸ座標および向きθをそれぞれ６５０ｍｍおよび０°に維持した状態でステージ３をＹ方向に移動する場合の第１シャフト２１１の長さ、第２シャフト２２１の長さ、および、第１シャフト２１１の（＋Ｘ）方向に対する傾きの変化を示す図である。図１３．Ａないし図１３．Ｃ、並びに、図１４．Ａないし図１４．Ｃの横軸は、ステージ３の中心位置のＹ座標を示す。
【００４５】
パターン描画装置１では、図１１．Ａないし図１１．Ｃ、並びに、図１２．Ａないし図１２．Ｃに示すように第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３を制御することにより、ステージ３がＸ方向に平行に移動し、図１３．Ａないし図１３．Ｃ、並びに、図１４．Ａないし図１４．Ｃに示すように第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３を制御することにより、ステージ３がＹ方向に平行に移動する。
【００４６】
図１に示すように、ステージ位置測定部６は、定盤１１に固定される３つのレーザ測長器６１ａ〜６１ｃ、並びに、ステージ３の（−Ｘ）側の側面および（＋Ｙ）側の側面に配置された反射部６２ａ，６２ｂを備える。レーザ測長器６１ａはステージ３の（−Ｘ）側に配置され、レーザ測長器６１ｂ，６１ｃはステージ３の（＋Ｙ）側に配置される。反射部６２ａ，６２ｂは、ステージ３の側面に対する鏡面加工またはミラーコーティングにより形成される。なお、レーザ測長器６１ａ〜６１ｃはフレーム等を介して定盤１１に固定されるが、図２では、図の理解を容易にするために、当該フレーム等を省略してステージ位置測定部６のレーザ測長器６１ａ，６１ｂを描いている。
【００４７】
図１に示すステージ位置測定部６では、レーザ測長器６１ａから反射部６２ａに向けてＸ方向に平行にレーザ光が出射され、反射部６２ａからの反射光がレーザ測長器６１ａにより受光されてレーザ測長器６１ａから反射部６２ａまでの距離が求められる。また、レーザ測長器６１ｂ，６１ｃから反射部６２ｂに向けてＹ方向に平行にレーザ光が出射され、反射部６２ｂからの反射光がレーザ測長器６１ｂ，６１ｃにより受光されてレーザ測長器６１ｂ，６１ｃから反射部６２ｂまでのそれぞれの距離が求められ、さらに、これらの距離の差分からステージ３の向きが求められる。すなわち、レーザ測長器６１ａ〜６１ｃは、ステージ３までの距離およびステージ３の向きを求める測長部である。レーザ測長器６１ａ〜６１ｃからの出力は制御部７の移動制御部７１（図１０参照）に送られ、これらの出力に基づいてステージ３の位置および向きが算出される。
【００４８】
図１５は、ステージ３の移動制御の流れを示す図である。パターン描画装置１では、まず、ステージ３を移動すべき目標位置、および、目標位置におけるステージ３の向きを示すステージ位置指示値が移動制御部７１に入力される（ステップＳ１１）。続いて、ステージ位置指示値により指示されるステージ３の位置および向きを実現するための第１シャフト２１１の長さ、第２シャフト２２１の長さ、および、第１シャフト２１１の向きが求められる（ステップＳ１２）。
【００４９】
次に、ステージ位置測定部６により、ステージ３の現在位置および現在の向きが測定され（ステップＳ１３）、測定結果に基づいて、第１シャフト２１１の現在の長さ、第２シャフト２２１の現在の長さ、および、第１シャフト２１１の現在の向きが求められる（ステップＳ１４）。そして、第１シャフト２１１の長さ、第２シャフト２２１の長さ、および、第１シャフト２１１の向きのそれぞれについて、ステップＳ１２にて求められた目標値とステップＳ１４にて求められた現在値との差分が求められる（ステップＳ１５）。その後、移動制御部７１により、当該差分に基づいて（すなわち、ステージ位置指示値およびステージ位置測定部６からの出力に基づいて）第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３に対するフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）が行われ、ステージ３の移動が行われる（ステップＳ１６）。
【００５０】
ステップＳ１６では、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３のそれぞれに対する制御ゲインが可変とされる。第１シャフト進退機構２１２に対する制御ゲインは、第１シャフト２１１の支持位置からステージ３までの間の第１シャフト２１１の重心（すなわち、長手方向の中心）の移動量に反比例するように決定される。第１シャフト２１１の重心の移動量は、第１シャフト２１１の長さ、および、第１シャフト２１１の（＋Ｘ）方向に対する傾きから求められる（第２シャフト２２１においても同様）。第２シャフト進退機構２２２に対する制御ゲインは、第２シャフト２２１の支持位置からステージ３までの間の第２シャフト２２１の重心（すなわち、長手方向の中心）の移動量に反比例するように決定される。また、シャフト回動機構２３に対する制御ゲインは、第１シャフト２１１の支持位置からステージ３までの第１シャフト２１１の長さに反比例するように決定される。
【００５１】
移動制御部７１によるステージ移動機構２の制御では、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３のそれぞれに対する制御ゲインを一定とすることもできるが、制御ゲインを上述のように可変とすることにより、ステージ３の移動量と第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３のそれぞれの駆動量（すなわち、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の進退距離、および、第１シャフト２１１の回転角度）との比の変化を小さくすることができる。その結果、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３の振動や移動制御部７１による制御の不安定化を防止し、高速かつ高精度なステージの移動制御を実現することができる。
【００５２】
上述のステージ３の移動制御では、ステージ移動機構２の機械的振動を低減するために、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３の制御にデジタルノッチフィルタ等のフィルタが適用されてもよい。具体的には、ステップＳ１５とステップＳ１６との間において、第１シャフト２１１の現在の長さから第１シャフト２１１の引っ張り方向および曲げ方向のぞれぞれの共振周波数が求められ、第２シャフト２２１の現在の長さから、第２シャフト２２１の引っ張り方向および曲げ方向のそれぞれの共振周波数が求められる。これらの共振周波数は各シャフトの長さに反比例し、各シャフトの長さに対応する共振周波数は構造解析や実験等により予め取得される。
【００５３】
続いて、移動制御部７１から第１シャフト進退機構２１２に送られる駆動信号から、第１シャフト２１１の引っ張り方向の共振周波数に等しい周波数、および、その近傍の周波数帯の信号成分を減衰させるように、第１シャフト進退機構２１２に対する制御信号にデジタルノッチフィルタが適用される。また、移動制御部７１から第２シャフト進退機構２２２に送られる駆動信号から、第２シャフト２２１の引っ張り方向の共振周波数に等しい周波数、および、その近傍の周波数帯の信号成分を減衰させるように、第２シャフト進退機構２２２に対する制御信号にデジタルノッチフィルタが適用される。さらに、移動制御部７１からシャフト回動機構２３に送られる駆動信号から、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１のそれぞれの曲げ方向の共振周波数近傍の周波数帯を減衰させるように、シャフト回動機構２３に対する制御信号にデジタルノッチフィルタが適用される。その後、移動制御部７１により、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３に対するフィードバック制御が行われ、ステージ３の移動が行われる。なお、デジタルノッチフィルタの適用は、ステップＳ１４とステップＳ１５との間に行われてもよい。
【００５４】
次に、図１および図２に示す光照射部５について説明する。光照射部５は光学ヘッド５１を備え、光学ヘッド５１には、光源光学系、ＵＶ光源および光源駆動部が接続される。本実施の形態では、ＵＶ光源は固体レーザであり、制御部７の照射制御部７２（図１０参照）により光源駆動部が駆動されることにより、ＵＶ光源から波長３５５ｎｍの紫外光が出射され、光源光学系を介して光学ヘッド５１へと導かれる。
【００５５】
図２に示すように、光学ヘッド５１は、ＵＶ光源からの光を下方に向けて出射する出射部５５、出射部５５からの光を反射する光学系５５１、光学系５５１を介して照射された出射部５５からの光を変調しつつ反射する空間光変調器５６、および、空間光変調器５６からの変調された光を基板９の上面に設けられた感光材料上へと導く光学系５７を備える。
【００５６】
図１６は、空間光変調器５６を拡大して示す図である。図１６に示すように、空間光変調器５６は、出射部５５を介して照射されたＵＶ光源からの光を基板９の上面へと導く回折格子型の光変調素子５６１を備える。光変調素子５６１は半導体装置製造技術を利用して製造され、格子の深さを変更することができる回折格子となっている。光変調素子５６１には複数の可撓リボン５６１ａおよび固定リボン５６１ｂが交互に平行に配列形成され、複数の可撓リボン５６１ａは背後の基準面に対して個別に昇降移動可能とされ、複数の固定リボン５６１ｂは基準面に対して固定される。回折格子型の光変調素子としては、例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーチング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標）が知られている。
【００５７】
図１７．Ａおよび図１７．Ｂは、可撓リボン５６１ａおよび固定リボン５６１ｂに対して垂直な面における光変調素子５６１の断面を示す図である。図１７．Ａに示すように可撓リボン５６１ａおよび固定リボン５６１ｂが基準面５６１ｃに対して同じ高さに位置する（すなわち、可撓リボン５６１ａが撓まない）場合には、光変調素子５６１の表面は面一となり、入射光Ｌ１の反射光が０次光Ｌ２として導出される。一方、図１７．Ｂに示すように可撓リボン５６１ａが固定リボン５６１ｂよりも基準面５６１ｃ側に撓む場合には、可撓リボン５６１ａが回折格子の溝の底面となり、１次回折光Ｌ３（さらには、高次回折光）が光変調素子５６１から導出され、０次光Ｌ２は消滅する。このように、光変調素子５６１は回折格子を利用した光変調を行う。
【００５８】
光照射部５では、ＵＶ光源からの光が光源光学系により線状光（光束断面が線状の光）とされ、出射部５５（図２参照）を介して空間光変調器５６のライン状に配列された複数の可撓リボン５６１ａおよび固定リボン５６１ｂ上に照射される。光変調素子５６１では、隣接する各１本の可撓リボン５６１ａおよび固定リボン５６１ｂを１つのリボン対とすると、例えば、３つ以上のリボン対が描画されるパターンの１つの画素に対応する。光変調素子５６１では、照射制御部７２（図１０参照）からの信号に基づいてパターンの各画素に対応するリボン対の可撓リボン５６１ａがそれぞれ制御され、各画素に対応するリボン対が０次光（正反射光）を出射する状態と、非０次回折光（主として１次回折光（（＋１）次回折光および（−１）次回折光））を出射する状態との間で遷移可能とされる。光変調素子５６１から出射される０次光は光学系５７へと導かれ、１次回折光は光学系５７とは異なる方向へと導かれる。なお、迷光となることを防止するために１次回折光は図示を省略する遮光部により遮光される。
【００５９】
光変調素子５６１からの０次光は、光学系５７を介して基板９の上面へと導かれ、これにより、基板９の上面上においてＸ方向（すなわち、主走査方向に垂直な副走査方向）に並ぶ複数の照射位置のそれぞれに変調された光が照射される。すなわち、光変調素子５６１の各画素に対応するリボン対は０次光を出射する状態がＯＮ状態であり、１次回折光を出射する状態がＯＦＦ状態である。
【００６０】
光変調素子５６１では、図１７．Ａに示すように、可撓リボン５６１ａと固定リボン５６１ｂとの基準面５６１ｃからの高さを等しくすることにより、０次光が信号光として得られるが、可撓リボン５６１ａの高さを固定リボン５６１ｂの高さよりも僅かに低くすることにより信号光の光量を低下させることができ、この性質を利用して光変調素子５６１からの光量の調整を行うことができる。
【００６１】
図１および図２に示すパターン描画装置１においてパターンの描画が行われる際には、ステージ移動機構２により基板９がステージ３と共にＹ方向へと移動しつつ、光照射部５において光学ヘッド５１の空間光変調器５６の光変調素子５６１（図１６参照）が、描画されるべきパターンのデータに基づいて照射制御部７２により制御される（すなわち、各画素に対応するリボン対のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる）ことにより、基板９の上面上の感光材料に上記パターンが描画される。
【００６２】
以上に説明したように、パターン描画装置１では、ステージ移動機構２が、定盤１１の定盤面１２に平行に伸びるとともにそれぞれの先端部がステージ３に接続される第１シャフト２１１および第２シャフト２２１、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１を進退させる第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２、並びに、ステージ３の向きを決定する向き決定機構であるシャフト回動機構２３を備える。これにより、複数のリニアガイドや支持台が上下方向に積み重ねられたステージ移動機構（以下、「比較例のステージ移動機構」という。）に比べて、ステージ移動機構２の重心を低くすることができる。その結果、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度（すなわち、ステージ位置指示値に対する追随性）を向上することができる。
【００６３】
また、ステージ移動機構２では、比較例のステージ移動機構に比べて構成部品の個数および組立工数を削減することができるため、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージの移動制御における位置精度の低下を抑制することができる。ステージ３の移動制御における制御ゲインは、ステージ移動機構２の構成部品の共振周波数を避けて決定されることが好ましい。ステージ移動機構２では、上述の構成部品の個数削減により、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。
【００６４】
図２に示すように、パターン描画装置１では、発熱源となる第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２が、ステージ３の側方にステージ３から離間して配置されるため、発熱源である複数のリニアモータがステージの直下に配置される比較例のステージ移動機構に比べて、ステージ３や基板９、あるいは、その他の構成がこれらの発熱源からの熱により膨張してしまうことが抑制される。このように、ステージ３等に対する熱の影響を低減することにより、基板９に対するパターンの描画精度を向上することができる。
【００６５】
また、ステージ移動機構２では、ステージ３の向きを決定するシャフト回動機構２３も、ステージ３の側方にステージ３から離間して配置されるため、ステージ３等に対するシャフト回動機構２３からの熱の影響が低減され、パターンの描画精度がより向上する。さらに、ステージ３の移動範囲をチャンバ４により覆うとともに、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３がチャンバ４の外部に配置されることにより、ステージ３等に対する第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３からの熱の影響がより一層低減され、パターンの描画精度がさらに向上する。
【００６６】
第１シャフト２１１および第２シャフト２２１は、様々な構造のリニアモータや回転型サーボモータ、ピエゾアクチュエータ等により長手方向に進退されてもよいが、第１シャフト２１１および第１シャフト進退機構２１２として第１シャフトモータ２１が利用され、第２シャフト２２１および第２シャフト進退機構２２２として第２シャフトモータ２２が利用されることにより、ステージ移動機構２の構造が簡素化されることが好ましい。また、高推力のシャフトモータが利用されることにより、ステージ３の移動の高速化、および、ステージ３の移動範囲の大型化が実現される。さらに、ステージ３にガス噴出部３５が設けられてステージ３を定盤面１２から浮上させることにより、ステージ３と定盤面１２との摩擦によるステージ３の移動への影響を防止することができる。
【００６７】
パターン描画装置１では、ステージ位置指示値およびステージ位置測定部６から出力されるステージ３の現在の位置および向きに基づいて第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３が制御されることにより、ステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。ステージ位置測定部６では、レーザ測長器６１ａ〜６１ｃからのレーザ光を反射する反射部６２ａ，６２ｂが、ステージ３の側面に対する鏡面加工またはミラーコーティングにより形成されることにより、ステージ３が移動する際に反射部６２ａ，６２ｂが歪んだりずれることが防止される。その結果、ステージ３の現在位置を正確に測定することができ、ステージ３の移動制御における位置精度をより向上することができる。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。図１８は、第２の実施の形態に係るパターン描画装置１ａを示す平面図である。パターン描画装置１ａでは、図１および図２に示すパターン描画装置１のステージ移動機構２と異なる構造のステージ移動機構２ａが設けられる。その他の構成は、パターン描画装置１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。なお、図１８では、図を簡素化するために制御部７は図示していない（図２０においても同様）。
【００６９】
図１８に示すように、ステージ移動機構２ａは、第１の実施の形態と同様の構造を有する第１シャフトモータ２１および第２シャフトモータ２２を備え、第１シャフトモータ２１の第１シャフト進退機構２１２、および、第２シャフトモータ２２の第２シャフト進退機構２２２はそれぞれチャンバ４の外側に配置される。ステージ移動機構２ａでは、第１の実施の形態とは異なり、第１シャフト進退機構２１２の下側にシャフト回動機構２３は設けられず、第１シャフト進退機構２１２は、第２シャフト進退機構２２２（図８参照）と同様の構造により定盤１１上に回動可能に支持される。具体的には、第１シャフト進退機構２１２の下側に、定盤１１の定盤面１２に垂直な軸が設けられ、定盤面１２に形成された凹部内のエアパッドにより当該軸が回動可能に支持されることにより、第１シャフト進退機構２１２が当該軸を中心として回動可能となる。
【００７０】
図１９は、ステージ３の中心位置近傍の断面図ある。図１９に示すように、ステージ３の中心位置には上面側からＺ方向のおよそ中央まで凹部３４が形成されており、凹部３４内には回転型サーボモータであるステージ回動機構２４が収容されてステージ３に固定される。また、凹部３４の（−Ｚ）側には凹部３４と連続する凹部３６が設けられ、凹部３６は、ステージ３の（−Ｙ）側においてステージ３の全幅に亘って広がる。凹部３６は、ステージ３の（−Ｘ）側、（−Ｙ）側および（＋Ｘ）側の側面に開口している。
【００７１】
ステージ回動機構２４の軸２４１は定盤面１２（図１８参照）に垂直に下向きに伸びており、凹部３６内において軸２４１に円柱状の部材２４２が固定される。ステージ回動機構２４および部材２４２はステージ３の上面と下面との間に配置される。図１８に示すように、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１は、チャンバ４の（−Ｙ）側の側面に形成されてベローズ４２に覆われた２つの開口４１からチャンバ４内に挿入され、第１シャフト２１１の先端部および第２シャフト２２１の先端部は、図１９に示すように、ステージ回動機構２４の軸２４１に部材２４２を介して接続される。上述のように、ステージ回動機構２４はステージ３に固定されているため、第１シャフト２１１の先端部と第２シャフト２２１の先端部とは、ステージ３の同一の軸２４１に接続されるといえる。第１シャフト２１１の先端部は、ねじ等により部材２４２に固定されており、第２シャフト２２１の先端部はエアベアリング等を介して軸２４１に回動可能に接続される。
【００７２】
図１８に示すパターン描画装置１ａでは、移動制御部７１（図１０参照）において、ステージ位置指示値に含まれるステージ３の中心位置に基づいてステージ移動機構２ａの第１シャフト２１１および第２シャフト２２１のそれぞれの長さが求められ、ステージ位置指示値に含まれるステージ３の向きに基づいてステージ回動機構２４によるステージ３の回動角度が求められる。そして、移動制御部７１により第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２が駆動されて第１シャフト２１１および第２シャフト２２１が長手方向に進退することにより、ステージ３が所望の位置へと移動し、さらに、ステージ回動機構２４が部材２４２（図１９参照）に対して回動することにより、ステージ回動機構２４が固定されたステージ３が軸２４１（図１９参照）を中心として回動して所望の向きとなる。ステージ移動機構２ａでは、ステージ回動機構２４が、軸２４１を中心としてステージ３を回動して向きを決定する向き決定機構となっている。
【００７３】
パターン描画装置１ａでは、第１シャフトモータ２１、第２シャフトモータ２２およびステージ回動機構２４によりステージ３の位置および向きを変更することにより、第１の実施の形態と同様に、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。また、ステージ移動機構２ａの構成部品の個数を削減することにより、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージ３の移動制御における位置精度の低下を抑制することができ、さらに、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。
【００７４】
特に、パターン描画装置１ａでは、第１シャフト２１１の先端部と第２シャフト２２１の先端部とが同一の軸２４１に接続されるため、ステージ位置指示値により指示されるステージ３の位置を実現するために必要な第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の長さを容易に求めることができる。さらに、軸２４１がステージ３の中心位置に配置されることにより、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の長さをより容易に求めることができる。
【００７５】
パターン描画装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、発熱源となる第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２が、ステージ３の側方にステージ３から離間して配置されるため、ステージ３等に対する熱の影響が低減され、基板９に対するパターンの描画精度を向上することができる。また、第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２がチャンバ４の外部に配置されることにより、ステージ３等に対する熱の影響がより一層低減され、パターンの描画精度がさらに向上する。
【００７６】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。図２０は、第３の実施の形態に係るパターン描画装置１ｂを示す平面図である。パターン描画装置１ｂでは、図１および図２に示すパターン描画装置１のステージ移動機構２と異なる構造のステージ移動機構２ｂが設けられる。その他の構成は、パターン描画装置１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００７７】
図２０に示すように、ステージ移動機構２ｂは、第１の実施の形態と同様に第１シャフトモータ２１および第２シャフトモータ２２を備え、さらに、ステージ３の向きを決定する向き決定機構として、第１シャフトモータ２１および第２シャフトモータ２２と同様の構造を有する第３シャフトモータ２５を備える。ステージ３の（＋Ｙ）側に配置される第３シャフトモータ２５は、定盤１１の定盤面１２に平行に伸びる第３シャフト２５１、および、第３シャフト２５１を支持するとともに第３シャフト２５１を長手方向に進退する第３シャフト進退機構２５２を備える。
【００７８】
第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２は、第２の実施の形態と同様に定盤１１上に回動可能に支持され（図８参照）、第３シャフト進退機構２５２も、第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２と同様の構造により定盤１１上に回動可能に支持される。具体的には、第３シャフト進退機構２５２の下側に、定盤１１の定盤面１２に垂直な軸が設けられ、定盤面１２に形成された凹部内のエアパッドにより当該軸が回動可能に支持されることにより、第３シャフト進退機構２５２が当該軸を中心として回動可能となる。
【００７９】
ステージ３の側面には、第１の実施の形態と同様に、２つの凹部３２が形成さており、凹部３２内の第１軸３３１および第２軸３３２にはそれぞれ、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の先端部がエアベアリング等を介して回動可能に接続される。ステージ３の（＋Ｙ）側の側面には、他の凹部３７がさらに形成されており、凹部３７内には、定盤面１２に垂直な第３軸３３３が設けられる。第３軸３３３の両端部は、ステージ３の凹部３７の上側および下側を覆う部位に固定されており、第３軸３３３は、第１軸３３１と第２軸３３２とを通る平面（すなわち、ＸＺ平面に平行な平面）から（＋Ｙ）側に離間して配置される。
【００８０】
第３シャフト２５１は、チャンバ４の（＋Ｙ）側の側面に形成されてベローズ４２に覆われた開口４１からチャンバ４内に挿入され、第３シャフト２５１の先端部は、第３軸３３３にエアベアリング等を介して回動可能に接続される。換言すれば、第３シャフト２５１の先端部は、定盤面１２に垂直な第３軸３３３を中心として回動可能にステージ３に接続される。ステージ移動機構２ｂでは、第３シャフト進退機構２５２により第３シャフト２５１が長手方向に進退することにより、第３シャフト２５１の支持位置からステージ３までの（すなわち第３シャフト進退機構２５２からステージ３までの）第３シャフト２５１の長さが変更される。
【００８１】
パターン描画装置１ｂでは、移動制御部７１（図１０参照）により、ステージ位置指示値に基づいて第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１のそれぞれの長さが求められる。そして、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２および第３シャフト進退機構２５２が駆動されて第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１が長手方向に進退することにより、ステージ３が所望の位置において所望の向きとなる。
【００８２】
パターン描画装置１ｂでは、第１シャフトモータ２１、第２シャフトモータ２２および第３シャフト２５１によりステージ３の位置および向きを変更することにより、第１の実施の形態と同様に、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。また、ステージ移動機構２ｂの構成部品の個数を削減することにより、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージ３の移動制御における位置精度の低下を抑制することができ、さらに、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。
【００８３】
特に、パターン描画装置１ｂでは、向き決定機構として第１シャフトモータ２１および第２シャフトモータ２２と同様の構造を有する第３シャフトモータ２５を利用することにより（すなわち、ステージ移動機構２の複数の駆動部を同一の機構とすることにより）、ステージ移動機構２の構成を簡素化することができる。
【００８４】
パターン描画装置１ｂでは、発熱源となる第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２および第３シャフト進退機構２５２が、ステージ３の側方にステージ３から離間して配置されるため、ステージ３等に対する熱の影響が低減され、基板９に対するパターンの描画精度を向上することができる。また、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２および第３シャフト進退機構２５２がチャンバ４の外部に配置されることにより、ステージ３等に対する熱の影響がより一層低減され、パターンの描画精度がさらに向上する。
【００８５】
次に、本発明の第４の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。図２１は、第４の実施の形態に係るパターン描画装置１ｃを示す平面図である。パターン描画装置１ｃは、図１および図２に示すパターン描画装置１の各構成に加え、ステージ移動機構２ｃが、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５を備える。また、パターン描画装置１ｃでは、第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２に代えて、構造が異なる第１シャフト進退機構２１２ａおよび第２シャフト進退機構２２２ａが設けられる。さらに、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１は、第１ボールジョイント３８１および第２ボールジョイント３８２を介してステージ３の第１軸３３１および第２軸３３２に接続される。その他の構成は、パターン描画装置１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００８６】
図２２は、第１シャフト２１１、第１シャフト進退機構２１２ａおよび第１リニアロッド２１５を示す平面図であり、図２３および図２４は、これらの構成を図２２中のＣ−ＣおよびＤ−Ｄの位置にて切断した断面図である。図２２ないし図２４に示すように、第１リニアロッド２１５は、第１シャフト２１１に平行に伸びるとともに上部が開口した略直方体状の箱形の部材であり、セラミック等により形成される。
【００８７】
第１リニアロッド２１５は、第１シャフト２１１の下側を覆う第１底面部２１６、第１底面部２１６から上方に広がって第１シャフト２１１の長手方向に垂直な幅方向の両側を覆う一対の第１側壁部２１７、および、第１シャフト２１１の長手方向の両端部において第１底面部２１６から上方に広がるとともに第１シャフト２１１の両端部が固定される一対の第１シャフト固定部２１８を備える。図２４に示すように、第１シャフト２１１の両端部は、一対の第１シャフト固定部２１８に形成された貫通孔に挿入されて固定される。
【００８８】
第１リニアロッド２１５の第１底面部２１６の下面２１６１は、図２４に示すように、定盤１１の定盤面１２に平行である。第１リニアロッド２１５には、下面２１６１から定盤面１２に向けてガスを噴出する第１リニアロッド浮上部２１９が設けられる。第１リニアロッド浮上部２１９からガスが噴出されることにより、第１リニアロッド２１５が、定盤面１２から僅かに浮上した状態で定盤面１２上に支持される。
【００８９】
第１シャフト進退機構２１２ａは、図２３および図２４に示すように、断面が矩形の筒状である第１ガイド部２１２１、および、第１ガイド部２１２１の内側に固定された第１コイル２１２２を備える。第１ガイド部２１２１には、第１リニアロッド２１５および第１シャフト２１１が挿入され、第１コイル２１２２には、第１シャフト２１１が挿入される。第１シャフト２１１は、略円筒状の薄肉の部材であり、内部に第１マグネット２１１１が設けられる。ステージ移動機構２ｃでは、第１シャフト２１１および第１シャフト進退機構２１２ａにより第１シャフトモータ２１が構成され、第１シャフト２１１および第１リニアロッド２１５が、第１シャフト２１１が伸びる方向へと移動する。第１リニアロッド２１５の移動は、第１ガイド部２１２１によりガイドされる。第１ガイド部２１２１の内面からはガスが噴出されており、第１リニアロッド２１５は、第１ガイド部２１２１に非接触の状態でガイドされる。
【００９０】
定盤１１では、第１シャフト進退機構２１２ａの下方に第１凹部１３１が設けられており、第１ガイド部２１２１の下部が第１凹部１３１内に収容される。第１ガイド部２１２１の下側には、回転型サーボモータであるシャフト回動機構２３が接続される。シャフト回動機構２３は定盤１１に埋め込まれており、第１ガイド部２１２１は定盤１１に対して回動可能に支持される。シャフト回動機構２３により第１ガイド部２１２１が回動することにより、第１シャフト２１１および第１リニアロッド２１５の向きが決定される。
【００９１】
図２５および図２６は、第２シャフト２２１、第２シャフト進退機構２２２ａおよび第２リニアロッド２２５の断面図であり、図２３および図２４に対応する。第２リニアロッド２２５および第２シャフト進退機構２２２ａの構造は、第１リニアロッド２１５および第１シャフト進退機構２１２ａと同様である。
【００９２】
第２リニアロッド２２５は、第１リニアロッド２１５と同様に、第２シャフト２２１に平行に伸びるとともに第２シャフト２２１の両端部が固定される箱形の部材であり、セラミック等により形成される。第２リニアロッド２２５は、第２底面部２２６、一対の第２側面部２２７、および、一対の第２シャフト固定部２２８を備える。第２底面部２２６は、第２シャフト２２１の下側を覆い、第２底面部２２６の下面２２６１は、図２６に示すように、定盤１１の定盤面１２に平行である。第２リニアロッド２２５には、下面２１６１から定盤面１２に向けてガスを噴出する第２リニアロッド浮上部２２９が設けられる。第２リニアロッド浮上部２２９からガスが噴出されることにより、第２リニアロッド２２５が、定盤面１２から僅かに浮上した状態で定盤面１２上に支持される。
【００９３】
パターン描画装置１ｃでは、定盤面１２から第１リニアロッド２１５の下面２１６１（図２４参照）および第２リニアロッド２２５の下面２２６１に向けてガスを噴出することにより、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５を定盤面１２から浮上させて支持する第１リニアロッド浮上部および第２リニアロッド浮上部が設けられてもよい。
【００９４】
図２５および図２６に示すように、第２シャフト進退機構２２２ａは、第１シャフト進退機構２１２ａと同様に、断面が矩形の筒状である第２ガイド部２２２１、および、第２ガイド部２２２１の内側に固定された第２コイル２２２２を備える。第２ガイド部２２２１には、第２リニアロッド２２５および第２シャフト２２１が挿入され、第２コイル２２２２には、第２シャフト２２１が挿入される。第２シャフト２２１は、略円筒状の薄肉の部材であり、内部に第２マグネット２２１１が設けられる。ステージ移動機構２ｃでは、第２シャフト２２１および第２シャフト進退機構２２２ａにより第２シャフトモータ２２が構成され、第２シャフト２２１および第２リニアロッド２２５が、第２シャフト２２１が伸びる方向へと移動する。第２リニアロッド２２５の移動は、第２ガイド部２２２１によりガイドされる。第２ガイド部２２２１の内面からはガスが噴出されており、第２リニアロッド２２５は、第２ガイド部２２２１に非接触の状態でガイドされる。
【００９５】
定盤１１では、第２シャフト進退機構２２２ａの下方に第２凹部１３２が設けられており、第２ガイド部２２２１の下部が第２凹部１３２内に収容される。第２ガイド部２２２１の下側には、定盤面１２に垂直な軸２２３が設けられ、軸２２３は、第２凹部１３２の底面に形成された挿入穴１３５に挿入される。第２凹部１３２の底面、および、挿入穴１３５の内面からはガスが噴出されており、これにより、第２ガイド部２２２１および軸２２３が、定盤１１に非接触の状態にて回動可能に支持される。
【００９６】
図２７は、第１リニアロッド２１５の先端部近傍を拡大して示す側面図である。第１リニアロッド２１５の先端部では、一方の第１シャフト固定部２１８を貫通する第１シャフト２１１が、ステージ３の第１軸３３１が挿入される第１ボールジョイント３８１に直接的に接続される。なお、第１シャフト２１１の先端部は、第１リニアロッド２１５を介して間接的に第１ボールジョイント３８１に接続されてもよい。第１ボールジョイント３８１は、ステージ本体３０の凹部３２の上側および下側を覆う部位（すなわち、第１軸３３１の両端部が固定される部位）から離間している。
【００９７】
図２８は、第１ボールジョイント３８１の断面図である。図２８では、第１ボールジョイント３８１に挿入される第１軸３３１も併せて描いている。第１ボールジョイント３８１は、多孔質材料にて略球状に形成された内球部３８４、内球部３８４を覆う略球状の内面を有する球保持部３８５、および、球保持部３８５を貫通する配管３８６を介して内球部３８４にガスを供給する第１ガス供給部３８７を備える。内球部３８４は、第１軸３３１が挿入される貫通孔３８４１を中心部に有し、球保持部３８５は、貫通孔３８４１の上下に位置する２つの貫通孔３８５１を有する。貫通孔３８５１の直径は、第１軸３３１の直径、および、貫通孔３８４１の直径よりも大きい。本実施の形態では、貫通孔３８５１の直径は、第１軸３３１の直径よりも約２ｍｍ大きい。球保持部３８５には、第１シャフト２１１（図２７参照）の先端部が接続されるシャフト接続部３８５２が設けられる。第１ボールジョイント３８１では、第１ガス供給部３８７から内球部３８４にガスが供給され、内球部３８４の表面（すなわち、内球部３８４の外面、および、貫通孔３８４１の内面）からガスが噴出する。このように、内球部３８４と第１軸３３１との間、および、球保持部３８５と内球部３８４との間にガスを供給することにより、第１軸３３１が内球部３８４に非接触にて支持され、内球部３８４が球保持部３８５に非接触にて支持される。
【００９８】
図２１に示す第２シャフト２２１の先端部は、第１シャフト２１１の第１ボールジョイント３８１に対する接続と同様に、ステージ３の第２軸３３２が挿入される第２ボールジョイント３８２に直接的に接続される。第２ボールジョイント３８２は、第１ボールジョイント３８１と同様に、上下方向においてステージ本体３０から離間している。なお、第２シャフト２２１は、第２リニアロッド２２５を介して間接的に第２ボールジョイント３８２に接続されてもよい。
【００９９】
第２ボールジョイント３８２の構造は、第１ボールジョイント３８１と同様である。具体的には、第２ボールジョイント３８２は、第２軸３３２が挿入される貫通孔を中心部に有するとともに多孔質材料にて略球状に形成された内球部、内球部を覆う略球状の内面を有するとともに第２シャフト２２１の先端部が接続される球保持部、および、内球部と第２軸３３２との間、および、球保持部と内球部との間にガスを供給することにより、内球部に第２軸３３２を非接触にて支持させるとともに球保持部に内球部を非接触にて支持させる第２ガス供給部を備える。
【０１００】
ステージ移動機構２ｃによるステージ３の移動、および、パターン描画装置１ｃによるパターンの描画に係る動作は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【０１０１】
図２１に示すパターン描画装置１ｃでは、第１の実施の形態と同様に、第１シャフトモータ２１、第２シャフトモータ２２およびシャフト回動機構２３によりステージ３の位置および向きを変更することにより、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。また、ステージ移動機構２ｃの構成部品の個数を削減することにより、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージ３の移動制御における位置精度の低下を抑制することができ、さらに、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。
【０１０２】
パターン描画装置１ｃでは、上述のように、第１シャフト２１１の両端部が第１リニアロッド２１５に固定され、第１リニアロッド２１５の第１底面部２１６が定盤面１２上に支持される。また、第２シャフト２２１の両端部が第２リニアロッド２２５に固定され、第２リニアロッド２２５の第２底面部２２６が定盤面１２上に支持される。これにより、長い第１シャフト２１１および第２シャフト２２１が設けられる場合であっても、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１のたわみ等の変形を防止し、ステージ３の移動制御における位置精度をより向上することができる。
【０１０３】
さらに、第１リニアロッド浮上部２１９および第２リニアロッド浮上部２２９により、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５の下面２１６１，２２６１から定盤面１２に向けてガスを噴出することにより、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５が、定盤面１２から浮上した状態で支持される。これにより、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５と定盤面１２との摩擦によるステージ３の移動への影響を防止することができる。
【０１０４】
上述のように、パターン描画装置１ｃでは、第１シャフト２１１の先端部が、第１軸３３１が挿入される第１ボールジョイント３８１に接続され、第２シャフト２２１の先端部が、第２軸３３２が挿入される第２ボールジョイント３８２に接続される。第１ボールジョイント３８１および第２ボールジョイント３８２では、第１軸３３１および第２軸３３２が内球部３８４により非接触にて支持され、内球部３８４が球保持部３８５により非接触にて支持される。これにより、ステージ３が僅かに傾いて第１軸３３１および第２軸３３２が垂直方向から傾いた場合であっても、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１が、第１軸３３１および第２軸３３２により捻られることを防止することができる。
【０１０５】
また、第１ボールジョイント３８１および第２ボールジョイント３８２が、ステージ本体３０から離間して配置されることにより、ステージ３が僅かに上下方向に移動した場合であっても、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１が上下方向に移動することを防止することができる。このように、第１ボールジョイント３８１および第２ボールジョイント３８２により、ステージ３のピッチング、ヨーイングおよびヒービングを吸収することにより、ステージ移動機構２ｃによるステージ３の移動制御における位置精度をさらに向上することができる。
【０１０６】
次に、本発明の第５の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。図２９は、第５の実施の形態に係るパターン描画装置１ｄを示す平面図である。パターン描画装置１ｄは、図１８および図１９に示すパターン描画装置１ａの各構成に加え、ステージ移動機構２ｄが、図２２ないし図２６に示す第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５を備える。また、第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２に代えて、図２２ないし図２６に示す第１シャフト進退機構２１２ａおよび第２シャフト進退機構２２２ａが設けられる。ただし、第１シャフト進退機構２１２ａの第１ガイド部２１２１の下側にはシャフト回動機構２３は設けられず、第２ガイド部２２２１と同様に、定盤面１２に垂直な軸が設けられ、当該軸が第１凹部１３１（図２３参照）の底面に設けられた挿入穴に挿入される。当該挿入穴の内面、および、第１凹部１３１の底面からはガスが噴出されており、これにより、当該軸および第１ガイド部２１２１が、定盤１１に非接触の状態にて回動可能に支持される。その他の構成は、パターン描画装置１ａと同様であり、以下の説明において同符号を付す。また、ステージ移動機構２ｄによるステージ３の移動に係る動作は、第２の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【０１０７】
パターン描画装置１ｄでは、第２の実施の形態と同様に、第１シャフトモータ２１、第２シャフトモータ２２およびステージ回動機構２４によりステージ３の位置および向きを変更することにより、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。また、ステージ移動機構２ｄの構成部品の個数を削減することにより、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージ３の移動制御における位置精度の低下を抑制することができ、さらに、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。
【０１０８】
また、第１シャフト２１１の先端部と第２シャフト２２１の先端部とが、同一の軸２４１（図１９参照）に接続されるため、ステージ位置指示値により指示されるステージ３の位置を実現するために必要な第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の長さを容易に求めることができる。さらに、軸２４１がステージ３の中心位置に配置されることにより、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の長さをより容易に求めることができる。
【０１０９】
パターン描画装置１ｄでは、第４の実施の形態と同様に、第１シャフト２１１の両端部が第１リニアロッド２１５に固定され、第１リニアロッド２１５の第１底面部２１６（図２４参照）が定盤面１２上に支持される。また、第２シャフト２２１の両端部が第２リニアロッド２２５に固定され、第２リニアロッド２２５の第２底面部２２６（図２６参照）が定盤面１２上に支持される。これにより、長い第１シャフト２１１および第２シャフト２２１が設けられる場合であっても、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１のたわみ等の変形を防止し、ステージ３の移動制御における位置精度をより向上することができる。
【０１１０】
さらに、第１リニアロッド浮上部２１９および第２リニアロッド浮上部２２９（図２４および図２６参照）により、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５の下面２１６１，２２６１（図２４および図２６参照）から定盤面１２に向けてガスを噴出することにより、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５が、定盤面１２から浮上した状態で支持される。これにより、第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５と定盤面１２との摩擦によるステージ３の移動への影響を防止することができる。
【０１１１】
次に、本発明の第６の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。図３０は、第６の実施の形態に係るパターン描画装置１ｅを示す平面図である。パターン描画装置１ｅは、図２０に示すパターン描画装置１ｂの各構成に加え、ステージ移動機構２ｅが、第１リニアロッド２１５、第２リニアロッド２２５および第３リニアロッド２５５を備える。また、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２および第３シャフト進退機構２５２に代えて、第１シャフト進退機構２１２ａ、第２シャフト進退機構２２２ａおよび第３シャフト進退機構２５２ａが設けられる。その他の構成は、パターン描画装置１ｂとおよそ同様であり、以下の説明において同符号を付す。また、ステージ移動機構２ｅによるステージ３の移動に係る動作は、第３の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【０１１２】
第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１の先端部は、第１ボールジョイント３８１、第２ボールジョイント３８２および第３ボールジョイント３８３を介して第１軸３３１、第２軸３３２および第３軸３３３に接続される。第３リニアロッド２５５の構造は、図２２ないし図２６に示す第１リニアロッド２１５および第２リニアロッド２２５の構造と同様であり、第３ボールジョイント３８３の構造は、図２８に示す第１ボールジョイント３８１の構造と同様である。
【０１１３】
具体的には、第３リニアロッド２５５は、第３シャフト２５１に平行に伸びるとともに第３シャフト２５１の両端部が固定される箱形の部材であり、セラミック等により形成される。第３リニアロッド２５５は、第３シャフト２５１の下側を覆う第３底面部、一対の第３側壁部、および、一対の第３シャフト固定部を備える。第３底面部の下面は、定盤１１の定盤面１２に平行である。第３リニアロッド２５５には、下面から定盤面１２に向けてガスを噴出する第３リニアロッド浮上部が設けられる。第３リニアロッド浮上部からガスが噴出されることにより、第３リニアロッド２５５が、定盤面１２から浮上した状態で定盤面１２上に支持される。パターン描画装置１ｅでは、定盤面１２から第３リニアロッド２５５の下面に向けてガスを噴出することにより、第３リニアロッド２５５を定盤面１２から浮上させて支持する第３リニアロッド浮上部が設けられてもよい。
【０１１４】
また、第３ボールジョイント３８３は、第３軸３３３が挿入される貫通孔を中心部に有するとともに多孔質材料にて略球状に形成された内球部、内球部を覆う略球状の内面を有し、第３シャフト２５１の先端部が接続される球保持部、および、上記内球部と第３軸３３３との間、および、球保持部と内球部との間にガスを供給することにより、内球部に第３軸３３３を非接触にて支持させるとともに球保持部に内球部を非接触にて支持させる第３ガス供給部を備える。
【０１１５】
パターン描画装置１ｅでは、第１シャフト進退機構２１２ａの定盤１１に対する支持方法は、図２５および図２６に示す第２シャフト進退機構２２２ａと同様であり、第３シャフト進退機構２５２ａの構造および定盤１１に対する支持方法も、第２シャフト進退機構２２２ａと同様である。具体的には、第３シャフト進退機構２５２ａは、定盤１１に非接触にて回動可能に支持されるとともに第３シャフト２５１が伸びる方向への第３リニアロッド２５５の移動をガイドする第３ガイド部、および、第３ガイド部に固定されて第３シャフト２５１が挿入される第３コイルを備える。また、第３シャフト２５１は、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１と同様に略円筒状であり、第３シャフト２５１の内部に第３マグネットが設けられる。
【０１１６】
パターン描画装置１ｅでは、第３の実施の形態と同様に、第１シャフトモータ２１、第２シャフトモータ２２および第３シャフトモータ２５によりステージ３の位置および向きを変更することにより、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。また、ステージ移動機構２ｅの構成部品の個数を削減することにより、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージ３の移動制御における位置精度の低下を抑制することができ、さらに、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。その上、向き決定機構として第１シャフトモータ２１および第２シャフトモータ２２と同様の構造を有する第３シャフトモータ２５を利用することにより、ステージ移動機構２ｅの構成を簡素化することができる。
【０１１７】
パターン描画装置１ｅでは、第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１の両端部がそれぞれ、第１リニアロッド２１５、第２リニアロッド２２５および第３リニアロッド２５５に固定され、第１リニアロッド２１５の第１底面部２１６、第２リニアロッド２２５の第２底面部２２６、および、第３リニアロッド２５５の第３底面部が定盤面１２上に支持される。これにより、長い第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１が設けられる場合であっても、第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１のたわみ等の変形を防止し、ステージ３の移動制御における位置精度をより向上することができる。
【０１１８】
また、第１リニアロッド２１５、第２リニアロッド２２５および第３リニアロッド２５５が、定盤面１２から浮上した状態で支持されることにより、第１リニアロッド２１５、第２リニアロッド２２５および第３リニアロッド２５５と定盤面１２との摩擦によるステージ３の移動への影響を防止することができる。
【０１１９】
パターン描画装置１ｅでは、第１シャフト２１１の先端部が、第１軸３３１が挿入される第１ボールジョイント３８１に接続され、第２シャフト２２１の先端部が、第２軸３３２が挿入される第２ボールジョイント３８２に接続され、第３シャフト２５１の先端部が、第３軸３３３が挿入される第３ボールジョイント３８３に接続される。第１ボールジョイント３８１、第２ボールジョイント３８２および第３ボールジョイント３８３では、第１軸３３１、第２軸３３２および第３軸３３３が内球部により非接触にて支持され、内球部が球保持部により非接触にて支持される。また、第１ボールジョイント３８１、第２ボールジョイント３８２および第３ボールジョイント３８３が、ステージ本体３０から離間して配置される。このため、第１ボールジョイント３８１、第２ボールジョイント３８２および第３ボールジョイント３８３により、ステージ３のピッチング、ヨーイングおよびヒービングを吸収することができ、ステージ移動機構２ｅによるステージ３の移動制御における位置精度をさらに向上することができる。
【０１２０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【０１２１】
第１の実施の形態では、ステージ３がＸ方向またはＹ方向に平行に移動する場合について説明したが、上記実施の形態に係るパターン描画装置では、ステージ３はＸ方向およびＹ方向に対して斜めに移動してもよい。この場合も、第１シャフト進退機構２１２、第２シャフト進退機構２２２およびシャフト回動機構２３のそれぞれに対する制御ゲインが、第１の実施の形態と同様に可変とされることにより、高速かつ高精度なステージの移動制御を実現することができる。また、移動制御部７１によるステージ３の移動制御では、ＰＩＤ制御以外の様々な手法（例えば、比例制御や高次の微分値を使用した制御）によるフィードバック制御が行われてもよく、あるいは、フィードフォワード制御等が行われてもよい。
【０１２２】
パターン描画装置では、ステージ３のガス噴出部３５に代えて、定盤１１の定盤面１２からステージ３の下面に向けてガスを噴出することにより、ステージ３を定盤面１２から浮上させるガス噴出部が定盤１１に設けられてもよい。具体的には、定盤面１２に多数の微小な穴を形成し、定盤１１内部の流路を介してこれらの穴から圧縮空気を噴出することによりステージ３を浮上させる。この場合も、ステージ３と定盤面１２との摩擦によるステージ３の移動への影響を防止することができる。
【０１２３】
ステージ３と定盤面１２との摩擦を防止または低減するという観点からは、ガス噴出部が省略され、第１シャフトモータ２１および第２シャフトモータ２２により、ステージ３が定盤面１２の上方にて定盤面１２から離間した位置に機械的に支持されてもよい。また、ステージ３の下面と定盤面１２との間に、ボールベアリングが設けられたり、潤滑油が付与されてもよく、定盤面１２がテフロン（登録商標）等により被覆されてもよい。
【０１２４】
第２および第５の実施の形態に係るパターン描画装置では、ステージ回動機構２４に代えて、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ伸びる２つのガイドが、向き決定機構として設けられてもよい。これらのガイドはステージ３と共に移動し、ステージ３がガイドに沿って水平面内で回動することなく移動する。この場合、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１の先端部は、ステージ３に固定された同一の軸（好ましくは、ステージ３の中心位置に設けられる軸）にエアベアリング等を介して回動可能に接続される。このような構造を有するパターン描画装置では、２つのガイドは、ステージ３の回動を規制する回動規制部とも捉えられる。
【０１２５】
第３および第６の実施の形態に係るパターン描画装置では、第３シャフトモータ２５はステージ３の（−Ｙ）側に設けられてもよい。この場合、チャンバ４の（−Ｙ）側には、第１シャフト２１１、第２シャフト２２１および第３シャフト２５１がそれぞれ挿入される３つの開口が設けられるが、例えば、チャンバ４にＸ方向に長い１つの開口が設けられ、当該開口に３本のシャフトが挿入されてもよい。また、第３軸３３３は、必ずしも、第１軸３３１と第２軸３３２とを通る平面から離間して配置される必要はなく、当該平面内に設けられてよい。さらに、第３シャフト２５１の先端が第１軸３３１または第２軸３３２に回動可能に接続されてもよい。換言すれば、第３シャフト２５１が接続される第３軸３３３として、第１軸３３１または第２軸３３２が兼用される。
【０１２６】
第４ないし第６の実施の形態に係るパターン描画装置では、第１リニアロッド２１５、第２リニアロッド２２５および第３リニアロッド２５５は、必ずしも、定盤面１２から浮上した状態で定盤面１２に支持される必要はなく、定盤面１２に接触した状態で支持されてもよい。この場合、各リニアロッドと定盤面１２との摩擦を低減するために、各リニアロッドの底面部の下面や定盤面１２がテフロン（登録商標）やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等により被覆されることが好ましい。また、各リニアロッドでは、一対の側壁部は省略されてもよい。
【０１２７】
第１シャフト進退機構２１２ａでは、第１コイル２１２２を支持し、かつ、第１リニアロッド２１５をガイドすることができるのであれば、第１ガイド部２１２１は筒状以外の様々な形状とされてよい。また、第１ガイド部２１２１は、定盤面１２上に設けられた門型のフレーム等を利用して上下両方から支持されてもよい。第２シャフト進退機構２２２ａおよび第３シャフト進退機構２５２ａにおいても同様である。
【０１２８】
第１ボールジョイント３８１では、内球部３８４は必ずしも多孔質部材により形成される必要はない。例えば、図３１に示すように、第１ガス供給部３８７（図２８参照）から、球保持部３８５の複数の貫通孔３８５３を介して球保持部３８５と内球部３８４との間の間隙にガスが供給され、第１軸３３１内の流路３３１１を介して内球部３８４と第１軸３３１との間の間隙にガスが供給されてもよい。第２ボールジョイント３８２および第３ボールジョイント３８３においても同様である。
【０１２９】
上記実施の形態に係るパターン描画装置では、ステージ位置測定部６は、必ずしもレーザ測長器および反射部を備えるものである必要はなく、他の様々な変位計等が利用されてよい。光照射部５では、回折格子型の光変調素子を有する空間光変調器５６により基板９上に光が照射されるが、基板９に対する光の照射は他の様々な種類の光変調器により行われてもよい。また、パターン描画装置によるパターンの描画は、液晶表示装置用のガラス基板以外の様々な基板（例えば、半導体基板や太陽電池パネル用の基板、プリント配線基板）に対して行われてよい。さらに、パターン描画装置では、光ビーム以外の放射線、例えば、電子ビームやイオンビームが基板に照射されることにより、パターンの描画が行われてもよい。電子ビームにより描画が行われるパターン描画装置では、上述のチャンバ４として真空チャンバが用いられ、当該真空チャンバは、真空チャンバ内の空間が外部磁場の影響を受けないような材料により形成される。また、真空チャンバ内では、基板９は、例えば静電チャックによりステージ３に保持される。
【０１３０】
第１シャフト２１１では、その全長に亘って第１マグネット２１１１が設けられる必要はなく、例えば、第１シャフト２１１のうち第１コイル２１２２を通過する部位のみに第１マグネット２１１１が設けられてもよい。この場合、第１シャフト２１１のうち第１マグネット２１１１が設けられる部位よりもステージ３側の部位は、中実の棒状部材であってもよい。電子ビーム等による描画が行われるパターン描画装置では、当該中実の棒状部材を被磁性材とし、第１シャフト２１１の第１マグネット２１１１が設けられた部位がチャンバ４内に挿入されないように第１シャフトモータ２１を配置することにより、第１マグネット２１１１によるチャンバ４内の磁場変動を抑制または防止することができる。第２シャフト２２１および第３シャフト２５１においても同様である。
【０１３１】
上述のパターン描画装置の構成のうち少なくとも定盤１１、ステージ３、第１シャフト２１１および第２シャフト２２１、第１シャフト進退機構２１２および第２シャフト進退機構２２２、向き決定機構（すなわち、シャフト回動機構２３やステージ回動機構２４、第３シャフトモータ２５等）、並びに、移動制御部７１を備える装置は、パターン描画装置以外の様々な装置において、ステージ３を移動するステージ移動装置として利用されてよい。このようなステージ移動装置では、上記実施の形態と同様に、ステージ３の高速移動時においても、ステージ３のピッチングを防止してステージ３の移動制御における位置精度を向上することができる。また、ステージ移動装置の構成部品の個数を削減することにより、装置の製造コストを低減することができるとともに、構成部品の振動によるステージ３の移動制御における位置精度の低下を抑制することができ、さらに、制御ゲインの決定の自由度が向上するため、より適切な移動制御を行うことができる。
【０１３２】
上述のパターン描画装置では、定盤以外のステージ支持部が利用されてもよい。当該ステージ支持部では、ステージの移動範囲のみが平面（すなわち、ステージ支持面）であってもよい。あるいは、ステージ支持部上におけるステージおよびリニアガイドの移動範囲のみが平面であってもよい。
【０１３３】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１，１ａ〜１ｅ    パターン描画装置
３    ステージ
４    チャンバ
５    光照射部
６    ステージ位置測定部
９    基板
１１    定盤
１２    定盤面
２１    第１シャフトモータ
２２    第２シャフトモータ
２３    シャフト回動機構
２４    ステージ回動機構
２５    第３シャフトモータ
３５    ガス噴出部
４１    開口
６１ａ〜６１ｃ    レーザ測長器
６２ａ，６２ｂ    反射部
７１    移動制御部
２１１    第１シャフト
２１２，２１２ａ    第１シャフト進退機構
２１３，２２３，２４１    軸
２１５    第１リニアロッド
２１６    第１底面部
２１９    第１リニアロッド浮上部
２２１    第２シャフト
２２２，２２２ａ    第２シャフト進退機構
２２５    第２リニアロッド
２２６    第２底面部
２２９    第２リニアロッド浮上部
２５１    第３シャフト
２５２，２５２ａ    第３シャフト進退機構
２５５    第３リニアロッド
３３１    第１軸
３３２    第２軸
３３３    第３軸
３８１    第１ボールジョイント
３８２    第２ボールジョイント
３８３    第３ボールジョイント
３８４    内球部
３８５    球保持部
３８７    第１ガス供給部
２１１１    第１マグネット
２１２１    第１ガイド部
２１２２    第１コイル
２１６１，２２６１    下面
２２１１    第２マグネット
２２２１    第２ガイド部
２２２２    第２コイル
３８４１，３８５１    貫通孔
Ｓ１１〜Ｓ１６    ステップ
【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．Ａ】
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【図１１．Ｂ】
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【図１１．Ｃ】
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【図１２．Ａ】
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【図１２．Ｂ】
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【図１２．Ｃ】
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【図１３．Ａ】
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【図１３．Ｂ】
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【図１３．Ｃ】
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【図１４．Ａ】
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【図１４．Ｂ】
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【図１４．Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７．Ａ】
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【図１７．Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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