(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸方向とＺ軸回りθ方向とにテーブルを駆動するステージ装置であって、
Ｚ軸方向を軸線方向として配置され、この軸線回りに回転可能な第１の回転体と、
前記第１の回転体上に配置され、前記軸線回りに回転可能な第２の回転体と、
前記第１及び第２の回転体のそれぞれを前記軸線回りに回転駆動する駆動手段と、を備え、
前記第１及び第２の回転体は、Ｚ軸方向に傾斜しながら前記軸線回りに延在する螺旋状傾斜面を介して互いに接触していることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、ベースに設けられていることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第１の回転体は、大径部と前記大径部上に設けられた小径部とを有する軸体であり、
前記第２の回転体は、前記軸体と同軸な環状を呈し、前記小径部に摺動可能に嵌挿されていると共に、前記螺旋状傾斜面を介して前記大径部に接触していることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１の回転体に設けられ、前記テーブルの移動をガイドするガイド手段を備え、
前記ガイド手段は、前記第１の回転体に対し、前記θ方向に係合し且つ前記Ｚ軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項５】
前記第１の回転体の前記螺旋状傾斜面と前記第２の回転体の前記螺旋状傾斜面との間には、ボール又はローラが介在されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置
【請求項６】
前記テーブルをＺ軸方向に支持するように設けられたスラストベアリングをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、電磁アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項８】
前記電磁アクチュエータの固定子は、上方に開口するように構成されていることを特徴とする請求項７記載のステージ装置。
【請求項９】
前記電磁アクチュエータの前記固定子は、リング状を呈していることを特徴とする請求項８記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｚ軸方向とＺ軸回りθ方向とにテーブルを駆動するステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｚ軸方向と、Ｚ軸回りθ方向（以下、単に「θ方向」という）と、にテーブルを駆動するステージ装置が開発されている。このようなステージ装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたステージ装置は、ベース（Ｘ−Ｙテーブル）に支持されたθ軸テーブルと、θ軸テーブルに支持されたＺ軸テーブルと、を備えており、ベースに設けられたθ軸ボイスコイルモータによってθ軸テーブルがθ方向に駆動されると共に、θ軸テーブルに設けられたＺ軸ボイスコイルモータによってＺ軸テーブルがＺ軸方向に駆動される。
【特許文献１】特開２００３−２８９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したようなステージ装置では、Ｚ軸機構の全てがθ軸テーブルの負荷となることから、θ軸モータに余計な負荷がかかる。この負荷は、テーブルの位置決め制御の制御性に悪影響を及ぼしてしまう。そのため、例えば外乱が加わった際、テーブルの整定時間が長くなる場合があり、テーブルの位置決め制御の制御性が低下するおそれがある。また、近年のステージ装置においては、より大きな荷重をテーブルに負荷できるものが望まれている。
【０００４】
そこで、本発明は、Ｚ軸方向とＺ軸回りθ方向とにテーブルを駆動する場合において、より大きな荷重をテーブルに負荷することができ、且つテーブルの位置決め制御の制御性を高めることが可能なステージ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るステージ装置は、Ｚ軸方向とＺ軸回りθ方向とにテーブルを駆動するステージ装置であって、Ｚ軸方向を軸線方向として配置され、この軸線回りに回転可能な第１の回転体と、第１の回転体上に配置され、軸線回りに回転可能な第２の回転体と、第１及び第２の回転体のそれぞれを軸線回りに回転駆動する駆動手段と、を備え、第１及び第２の回転体は、Ｚ軸方向に傾斜しながら軸線回りに螺旋状に延在する螺旋状傾斜面を介して互いに接触していることを特徴とする。
【０００６】
このステージ装置によれば、駆動手段によって第１及び第２の回転体を軸線回りに互いに相対回転させた場合、第１及び第２の回転体が螺旋状傾斜面を介して互いに接触しているため、第２の回転体に対して第１の回転体がくさびのように作用することになり、第２の回転体がＺ軸方向にせり上げられ、若しくは戻される。よって、例えば第２の回転体でテーブルをＺ軸方向に支持することで、テーブルをＺ軸方向に並進駆動することができる。つまり、螺旋状傾斜面によって回転体のθ方向の回転運動がＺ軸方向の並進運動に変換され、テーブルがＺ軸方向に並進移動されることになる。また、駆動手段によって第１及び第２の回転体を軸線回りに同期回転させた場合、上記のくさびの作用が働かずに第１及び第２の回転体が一緒に回転することになる。よって、例えば第１及び第２の回転体の少なくとも一方をテーブルとθ方向に係合させることで、テーブルをθ方向に回転駆動することができる。ここで、本発明のステージ装置では、上記のように、第１及び第２の回転体が螺旋状傾斜面を介して互いに接触され、この螺旋状傾斜面によって回転運動を並進運動に変換している。そのため、かかる変換に、例えばボールネジ等を用いた場合に比べ、接触面積を増大させることができ、テーブルの支持剛性を高めることが可能となる。その結果、より大きな荷重をテーブルに負荷することができると共に、外乱が加わった際の整定時間を短縮化することができ、テーブルの位置決め制御の制御性を高めることが可能となる。
【０００７】
ここで、駆動手段は、ベースに設けられていることが好ましい。このように、駆動手段をベースに設けることで、駆動手段に余計な負荷をかけずに、ベースから第１及び第２の回転体に駆動力を直接伝えることができる。よって、テーブルの位置決め制御の制御性を一層高めることが可能となる。
【０００８】
また、上記作用効果を好適に奏する構成としては、第１の回転体は、大径部と大径部上に設けられた小径部とを有する軸体であり、第２の回転体は、軸体と同軸な環状を呈し、小径部に摺動可能に嵌挿されていると共に、螺旋状傾斜面を介して大径部に接触している構成が挙げられる。
【０００９】
また、第１の回転体に設けられ、テーブルの移動をガイドするガイド手段を備え、ガイド手段は、第１の回転体に対し、θ方向に係合し且つＺ軸方向に移動可能に構成されていることが好ましい。この場合、第２の回転体を第１の回転体に対して回転したとき（第１の回転体を回転しないとき）、ガイド手段を、回転させずにＺ軸方向に移動させ、テーブルのＺ軸方向の並進移動を、当該テーブルを回転させずにガイドすることができる。
【００１０】
また、第１の回転体の螺旋状傾斜面と第２の回転体の螺旋状傾斜面との間には、ボール又はローラが介在されていることが好ましい。この場合、テーブルを滑らかに駆動することができる。
【００１１】
また、テーブルをＺ軸方向に支持するように設けられたスラストベアリングをさらに備えることが好ましい。これにより、テーブルを滑らかに駆動することができる。
【００１２】
また、駆動手段は、電磁アクチュエータであることが好ましい。この場合、印加する電流を制御することで、第１及び第２の回転体の駆動力を直接制御することができる。よって、テーブルの位置決め制御の制御性を一層高めることが可能となる。
【００１３】
このとき、電磁アクチュエータの固定子は、上方に開口するように構成されていることが好ましい。これにより、上述した第２の回転体のせり上げの際、電磁アクチュエータの可動子と固定子とを互いに接触させずに、第２の回転体をＺ軸方向に駆動させることができる。
【００１４】
また、電磁アクチュエータの固定子は、リング状を呈していることが好ましい。この場合、ステージ装置の低背化を図りつつ第１及び第２の回転体を駆動する駆動力を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ｚ軸方向とＺ軸回りθ方向とにテーブルを駆動する場合において、より大きな荷重をテーブルに負荷することができ、且つテーブルの位置決め制御の制御性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、「上」、「下」の語は、Ｚ軸方向（鉛直方向）における上方、下方に対応したものである。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係るステージ装置を示す概略分解図、図２は図１のステージ装置を示す概略断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のステージ装置１は、例えば、半導体ウェハの検査用若しくは製造用装置、又は工作機械に用いられるものである。ステージ装置１は、定盤２上をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なベース３上に設けられており、駆動対象物を載置するためのテーブル４をＺ軸方向とＺ軸回りの回転方向であるθ方向とに駆動する。このステージ装置１は、回転軸（第１の回転体）５、回転リング（第２の回転体）６、電磁アクチュエータ（駆動手段）７及びガイドプレート（ガイド手段）９を備えている。
【００１８】
図３は図１のステージ装置における回転軸を示す斜視図、図４は図１のステージ装置における回転軸を示す平面図である。図３に示すように、回転軸５は、Ｚ軸方向を軸線Ｇ方向として配置された軸体であって、本体部（大径部）１０を有している。本体部１０は、軸線Ｇ方向視において円形状を呈している。本体部１０の下側の端部には、回転軸５をベース３に回転可能に取り付けるためのものとして、径方向外側に開口する環状凹部１１が設けられている。
【００１９】
この本体部１０の上面の外縁部１０ａは、Ｚ軸方向に傾斜しながら軸線Ｇ回りに螺旋状に延在するようなスパイラル面（螺旋状傾斜面）Ｓ１となっている。スパイラル面Ｓ１は、具体的には、Ｚ軸方向に一定勾配で傾斜する帯状の傾斜面が、軸線Ｇ回りに螺旋状に１周するように延在され、そして、この傾斜面の一端と他端とが段差１２を介して連続されて構成されている。
【００２０】
このスパイラル面Ｓ１は、回転運動を並進（直線）運動に変換（いわゆる逆変換）するためのものであり、ここでは、回転軸５と回転リング６との相対回転運動を、回転リング６のＺ軸方向に沿う並進運動に変換させる（詳しくは後述）。なお、スパイラル面の傾斜角度は、逆変換効率を低下させる目的で水平方向に対し４５°以下とし、テーブル４に加わる荷重に対して位置保持性能を高めている。
【００２１】
一方、本体部１０の上面において外縁部１０ａの内側には、本体部１０と同軸な略円柱形状を呈する嵌合部（小径部）１４が設けられている。嵌合部１４は、回転リング６に摺動可能に嵌挿されるものである。この嵌合部１４の上面における中央部には、本体部１０と同軸な略円柱形状を呈するガイド部１５が設けられている。ガイド部１５は、テーブル４の移動をガイドするためのものである。このガイド部１５の外周面１５ａには、Ｚ軸方向に延在する溝１６が複数設けられている。ここでの溝１６は、図４に示すように、外周面１５ａにおける周方向の四等配位置に延在している。なお、この溝１６は、かかる構成に限定されず、複数設けられていればよい。
【００２２】
そして、この回転軸５は、図２に示すように、ボールベアリング等のベアリング１７の内輪が環状凹部１１に嵌合されている。このベアリング１７の外輪にあっては、ベース３のＺ軸方向に延在する貫通孔１８に嵌合され、貫通孔１８の内周面の凸部１９と環状の板形状を呈するリングプレート２０とでＺ軸方向に挟持されて、ベース３に固定されている。これにより、回転軸５は、ベース３に対し軸線Ｇ回りに回転可能に支持される。
【００２３】
図５は、図１のステージ装置における回転リングを示す斜視図である。図１及び図５に示すように、回転リング６は、環状のリング体であって、その内径が回転軸５の嵌合部１４の外径と略等しくなっている。この回転リング６の下面６ａは、上記スパイラル面Ｓ１に対応するようなスパイラル面Ｓ２となっている。すなわち、スパイラル面Ｓ２にあっても、Ｚ軸方向に一定勾配で傾斜する帯状の傾斜面が、軸線Ｇ回りに螺旋状に１周するように延在され、傾斜面の一端と他端とが段差１２を介して連続されて構成されている。
【００２４】
そして、この回転リング６においては、図２に示すように、回転軸５の嵌合部１４に摺動可能に（インロー構造で）嵌挿されており、ベース３及び回転軸５に対して軸線Ｇ回りに回転可能となっている。これと共に、回転リング６は、そのスパイラル面Ｓ２が、回転軸５のスパイラル面Ｓ１に当接されている。つまり、回転リング６は回転軸５上に配置され、回転軸５及び回転リング６はスパイラル面Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を介して互いに接触している。
【００２５】
図１に戻り、電磁アクチュエータ７は、回転軸５と回転リング６とのそれぞれをθ方向の回転駆動するものであり、具体的には、回転軸５と回転リング６とが軸線Ｇ回りに互いに相対回転且つ同期回転するように、回転軸５及び回転リング６を駆動する。この電磁アクチュエータ７は、回転軸５に取り付けられた電磁アクチュエータ７ａと、回転リング６に取り付けられた電磁アクチュエータ７ｂと、の一対で構成されている。これらの電磁アクチュエータ７は、ベース３の同一平面上に配置されている。電磁アクチュエータ７ａ，７ｂは、互いに同様な構造を有しており、これらの電磁アクチュエータ７ａ，７ｂとして、例えばボイスコイルモータが用いられている。
【００２６】
電磁アクチュエータ７ａは、回転軸５に推力を与えるものであり、例えば永久磁石からなる磁石部４１を含む固定子２２と、例えばコイルからなるコイル部４２を含む可動子２３と、を有している。
【００２７】
固定子２２は、上方に開口する開口部２４が形成されるように断面コの字状を呈している。また、図６に示すように、上方視において開口部２４が円弧状に延在するように、外形が円弧状を呈している。また、図２に示すように、固定子２２は、ベース３の上面に固定されている。ここでは、固定子２２は、回転軸５に近接させるべく、ベース３に設けられたリングプレート２０の上面に固定されている。可動子２３は、そのコイル部４２が固定子２２の開口部２４に非接触で上方から進入するように、回転軸５の本体部１０の外周面１０ｂに取り付けられている。
【００２８】
電磁アクチュエータ７ｂは、回転リング６に推力を与えるものであり、例えば永久磁石からなる磁石部４３を含む固定子２７と、例えばコイルからなるコイル部４４を含む可動子２８と、を有している。
【００２９】
固定子２７は、上方に開口する開口部２９が形成されるように断面コの字状を呈し、上方視において開口部２９が円弧状に延在するように、外形が円弧状を呈している。また、固定子２７は、ベース３の上面に固定されている。ここでは、固定子２７は、回転リング６に近接させるべく、ベース３に設けられたリングプレート２０の上面に固定されている。可動子２８は、そのコイル部４４が固定子２７の開口部２９に非接触で進入するように、回転リング６の外周面６ｂに取り付けられている。
【００３０】
なお、本実施形態の電磁アクチュエータ７ａ，７ｂは、固定子２２，２７が磁石部４１，４３を含み、可動子２３，２８がコイル部４２，４４を含んでいるが、固定子がコイル部を含み、可動子が磁石部を含んでいてもよい。また、例えば、回転軸５及び回転リング６が回転する角度範囲が小さい場合等においては、上方視において開口部２４，２９が直線状に延在するように電磁アクチュエータ７ａ，７ｂを構成してもよい。
【００３１】
また、電磁アクチュエータ７ａ，７ｂには、制御装置３１が接続されている。制御装置３１は、電磁アクチュエータ７に印加する電流を制御するものである。電磁アクチュエータ７に印加する電流を制御することで、回転軸５、回転リング６に駆動トルクを直接伝えることができる。
【００３２】
ガイドプレート９は、図１に示すように、テーブル４の移動をガイドするものである。このガイドプレート９は、プレート部３２と、ボールスプライン部３３と、を有している。ボールスプライン部３３は、プレート部３２の下面の中央部に設けられた円筒壁３４と、円筒壁３４の内周面に自転可能に固定された複数のボール３５と、を含んで構成されている。
【００３３】
このガイドプレート９は、図２に示すように、そのプレート部３２の上面がテーブル４の下面に固定され、ボールスプライン部３３が回転軸５のガイド部１５に外挿されている。そして、ボールスプライン部３３の複数のボール３５が、ガイド部１５の外周面に接触されていると共に、この複数のボール３５のうちの一部が、溝１６に係合されている。つまり、ガイドプレート９は、回転軸５に設けられており、回転軸５に対してθ方向に係合し且つＺ軸方向に移動可能に構成されている。
【００３４】
このガイドプレート９の構造により、回転リング６が回転軸５に対して回転した際（回転軸５が回転しない場合）、ガイドプレート９を、回転リング６と同期回転させずにＺ軸方向に移動させることが可能となる。一方、回転軸５が回転した際、ガイドプレート９を回転リング６と同期回転させることが可能になる。
【００３５】
なお、ガイドプレート９は、図示しないセンサを有しており、このセンサによって、回転軸５と回転リング６の回転角度（位置）が検出されてフィードバック制御され、テーブル４のθ方向とＺ軸方向との位置決め制御がなされている。
【００３６】
また、ガイドプレート９のプレート部３２の下面と回転リング６の上面との間には、スラストベアリング２１が配設されている。スラストベアリング２１は、ガイドプレート９及びプレート４をＺ軸方向に支持する。つまり、ガイドプレート９及びテーブル４は、回転リング６に対し、Ｚ軸方向に係合し且つθ方向に回転可能に構成されている。
【００３７】
以上のように構成されたステージ装置１では、電磁アクチュエータ７に電流を印加し、当該電磁アクチュエータ７によって回転軸５と回転リング６とを軸線Ｇ回りに互いに相対回転させると、テーブル４がＺ軸方向に沿って並進駆動される。
【００３８】
すなわち、図７（ａ）に示すステージ装置１の状態において、電磁アクチュエータ７ａで回転軸５を軸線Ｇ回りに回転させると共に、電磁アクチュエータ７ｂで回転リング６を軸線Ｇ回りに回転しないように軸線Ｇ回りに保持させる。ここで、上述したように、回転軸５の本体部１０と回転リング６とがスパイラル面Ｓを介して互いに接触していることから、回転リング６に対して本体部１０がくさびのように作用する。そのため、回転リング６がＺ軸方向にせり上げられ、若しくは戻される。
【００３９】
そして、テーブル４がスラストベアリング２１を介して回転リング６でＺ軸方向に支持されていることから、図７（ｂ）に示すように、テーブル４にあっては、ガイドプレート９のボールスプライン部３３及び回転軸５のガイド部１５によって、Ｚ軸方向に案内されて移動する。つまり、スパイラル面Ｓによって、回転軸５及び回転リング６の相対回転運動がＺ軸方向の並進運動に変換されて、テーブル４がＺ軸方向に並進移動されることになる。
【００４０】
他方、ステージ装置１では、電磁アクチュエータ７によって回転軸５と回転リング６とを軸線Ｇ回りに同期回転させると、テーブル４が軸線Ｇ回りθ方向に回転駆動される。
【００４１】
すなわち、電磁アクチュエータ７ａ，７ｂで、回転軸５及び回転リング６を互いに同期するように軸線Ｇ回りに回転させる。これにより、上記のくさびの作用が働かずに回転軸５及び回転リング６が一緒に回転される。そして、前述のようにテーブル４が回転軸５に対してθ方向に同期回転可能なことから、当該テーブル４が、Ｚ軸方向に移動せずにθ方向に回転されることになる。
【００４２】
従って、本実施形態のステージ装置１によれば、テーブル４をＺ軸方向とθ方向とに駆動することができる。そして、上述したように、回転軸５及び回転リング６をスパイラル面Ｓで接触させて回転運動を並進運動に変換しているため、かかる変換に例えばボールネジ等を用いた場合に比べ、接触面積を増大させてテーブル４の支持剛性を高くできる（滑りを生じ難くすることができる）。よって、より大きな荷重をテーブル４に負荷することが可能となる。その結果、例えばステージ装置１を工作機械に用いる場合には、約３ｔの荷重がテーブル４に負荷されることがあるが、この場合でも、Ｚ軸方向とθ方向とにテーブル４を安定させて確実に駆動することができる。さらに、上記のようにテーブル４の支持剛性を高くできるため、外乱が加わった際の整定時間を短縮化することができ、テーブルの位置決め制御の制御性を高めることが可能となる。
【００４３】
また、上述したように、電磁アクチュエータ７（７ａ，７ｂ）がベース３に設けられていることから、電磁アクチュエータ７に余計な負荷をかけずに、回転軸５及び回転リング６に駆動トルクをベース３から直接伝えて、回転軸５及び回転リング６をベース３から直接駆動することができる。よって、テーブルの位置決め制御の制御性を一層高めることが可能となる。
【００４４】
また、ステージ装置１では、θ方向に回転するテーブルとＺ軸方向に移動するテーブルとのそれぞれを備えることが不要であることから、ステージ装置１を低背化して扁平構造にすることができ、ステージ装置１の重心位置を低くすることが可能となる。その結果、ベース３をＸ軸方向又はＹ軸方向に駆動する際に、テーブル４の揺れを抑制でき、且つテーブル４の制振性を高めることも可能となる。
【００４５】
また、ステージ装置１では、上述したように、回転軸５に設けられ、テーブル４の移動をガイドするガイドプレート９を備え、ガイドプレート９は、回転軸５に対し、θ方向に係合し且つＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、回転リング６を回転軸５に対して回転したとき（回転軸５を回転しないとき）、ガイドプレート９を、回転させずにＺ軸方向に移動させることができる。よって、テーブル４におけるＺ軸方向の並進移動を、当該テーブル４を回転させずにガイドすることが可能となる。
【００４６】
また、ステージ装置１では、上述したように、テーブル４がスラストベアリング２１を介して回転リング６でＺ軸方向に支持されている。つまり、ステージ装置１は、テーブル４をＺ軸方向に支持するように設けられたスラストベアリングを備えている。よって、テーブル４を滑らかに駆動することができる。
【００４７】
また、ステージ装置１では、電磁アクチュエータ７によって回転軸５及び回転リング６を駆動することから、電磁アクチュエータ７に印加する電流を制御することで、回転軸５及び回転リング６の駆動を制御することができる。その結果、テーブル４の位置決め制御の制御性を一層高めることが可能となる。
【００４８】
また、ステージ装置１では、上述したように、電磁アクチュエータ７ｂの固定子２７は、上方に開口するように形成されている。これにより、回転リング６は、電磁アクチュエータ７ｂの可動子２８（コイル部４４）が上方に移動するのを許容しつつ、せり上がることになる（図７（ｂ）参照）。すなわち、回転リング６のせり上げの際、可動子２８と固定子２７とを互いに接触させずに、回転リング６をＺ軸方向に駆動させることができる。ここで、ウォームギアやタイミングベルト等の駆動手段で回転軸５及び回転リング６を相対回転することも考えられるが、この場合には、回転リング６のせり上げに対応するのが困難である。よって、回転リング６のせり上げに電磁アクチュエータ７を好適に対応させるという上記効果は、特に有効なものである。
【００４９】
また、ステージ装置１では、上述したように、電磁アクチュエータ７ａが回転軸５に近接されており、また、電磁アクチュエータ７ｂが回転リング６に近接されている。これにより、駆動手段と被駆動部位とが離れているために生じる振動を抑制することができる。
【００５０】
ところで、従来のステージ装置では、テーブル４をエアガイド（静圧ガイド）等により非接触でガイドする場合があるが、この場合には、非接触のためにテーブル４が振動（いわゆる面振れ）してしまうことがある。この面振れは、半導体ウェハ等の薄いものをテーブル４に載置するときに、特に問題となる。また、このようにエアガイドを用いると、コストが高くなってしまう。この点、本実施形態のステージ装置１では、上述したように、テーブル４のガイドに関し、ボールスプライン部３３の複数のボール３５をガイド部１５の外周面に確実に接触させている。よって、面振れの発生を抑制することができ、また、ステージ装置１の低コスト化を実現することが可能となる。
【００５１】
また、ボールネジ等によって回転運動を並進運動に変換する場合には、意図しない力（外乱）がテーブル４に負荷されたときにでも、テーブル４が移動してしまうおそれがある。そこで、ステージ装置１では、上述したように、回転軸５及び回転リング６をスパイラル面Ｓを介して接触させ、このスパイラル面Ｓによって回転運動を並進運動に変換している。また、スパイラル面Ｓの傾斜が４５°以下となっている。よって、逆変換効率が低いものとなり、外乱に対しての回転軸５及び回転リング６の回転を防止することができ、外乱に対してテーブル４の姿勢を安定化することができる。なお、ステージ装置１の逆効率については、回転軸５及び回転リング６の材質（滑り摩擦係数）と、スパイラル面の傾斜角度と、を適宜に設定して所望に設定することができる。
【００５２】
ちなみに、本実施形態では、テーブル４をＺ軸方向に駆動させるべく回転軸５と回転リング６とを軸線Ｇ回りに互いに相対回転する際、回転軸５を軸線Ｇ回りに回転すると共に回転リング６を軸線Ｇ回りに回転しないように保持したが、これらを独立して自由に駆動してもよく、例えば、回転軸５を回転しないように保持すると共に回転リング６を軸線Ｇ回りに回転してもよい。本実施形態のように回転軸５を軸線Ｇ回りに回転させた場合、テーブル４が回転軸５に対してθ方向に同期回転可能なことから、テーブル４が軸線Ｇ回りに回転もする。また、回転軸５と回転リング６とのそれぞれを互いに反対方向になるように軸線Ｇ回りに回転させることで、これらを相対回転させてもよい。回転軸５と回転リング６とのそれぞれを、角速度が異なるように同じ方向に軸線Ｇ回りに回転させることで、これらを相対回転させてもよい。
【００５３】
さらに、このように回転軸５と回転リング６とを個別に駆動制御することが可能であるため、テーブル４をＺ軸方向とθ方向とに同時に駆動することが可能である。この際、図示しないセンサにより回転軸５、回転リング６の変位量、Ｚ軸方向への変位量を検出してフィードバック制御することで、テーブル４を精度よく位置決め制御することが可能である。
【００５４】
また、本実施形態は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動されるベース３上に設けられている。よって、ベース３をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動することで、テーブル４をＸ軸方向及びＹ軸方向にも駆動することができる。なお、ベース３は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の何れか一方に駆動されるものでもよく、駆動されないものでもよい。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、上記実施形態の電磁アクチュエータ７では、その固定子２２，２７が円弧状を呈しているが、リング状を呈していてもよい。図８は、図６の電磁アクチュエータの固定子の他の例を示す平面図である。図８に示すように、固定子５１は、上方視において、上方に開口する開口部５４がリング状に延在するようにリング状を呈している。この固定子５１は、電磁アクチュエータ７ａ，７ｂの双方の固定子として機能するものであり、複数の磁石部４１と，この磁石部４１と同数の磁石部４３と、を有している。なお、この場合の可動子２３，２８は、磁石部４１，４３に対応するような数や配置等の構成で設けられる。これにより、ステージ装置１を低背化しつつ電磁アクチュエータ７による駆動力を増大することができる。
【００５７】
また、上記実施形態では、回転軸５のスパイラル面Ｓ１と回転リング６のスパイラル面Ｓ２とを互いに接触させているが、例えば、図９（ａ）に示すように、スパイラル面Ｓ１，Ｓ２間にボール５２を介在させて配置し、回転軸５及び回転リング６を、ボール５２を介して互いに接触させてもよい。この場合、回転軸５と回転リング６とを軸線Ｇ回りに滑らかに相対回転させることができ、テーブル４を滑らかに駆動させることができる。また、回転軸５及び回転リング６を、ローラを介して互いに接触させてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、回転軸５及び回転リング６が、軸線Ｇ回りに螺旋状に１周するように延在するスパイラル面Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を介して接触しているが、複数に分割されたスパイラル面を介して接触してもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように、軸線Ｇ回りの周方向の一部に螺旋状に延在するスパイラル面Ｓｄが複数存在し、これらのスパイラル面Ｓｄが段差５３を介して連続していてもよい。上記実施形態のように軸線Ｇ回りに螺旋状に１周するスパイラル面Ｓでは、比較的狭いＺ軸方向ストローク範囲でテーブル４をＺ軸方向に並進駆動でき、複数に分割されたスパイラル面Ｓｄでは、比較的広いＺ軸方向ストローク範囲且つ扁平な機構で、テーブル４をＺ軸方向に並進駆動できる。このように、本発明では、スパイラル面を仕様に応じて適宜設定することができる。また、スパイラル面の斜面の勾配を調整することで、テーブル４の様々な駆動態様に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係るステージ装置を示す概略分解図である。
【図２】図１のステージ装置を示す概略断面図である。
【図３】図１のステージ装置における回転軸を示す斜視図である。
【図４】図１のステージ装置における回転軸を示す平面図である。
【図５】図１のステージ装置における回転リングを示す斜視図である。
【図６】図１のステージ装置における電磁アクチュエータの固定子を示す平面図である。
【図７】図１のステージ装置の動作を説明するための図である。
【図８】図６の電磁アクチュエータの他の例を示す平面図である。
【図９】図１のステージ装置の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…ステージ装置、３…ベース、４…テーブル、５…回転軸（第１の回転体）、６…回転リング（第２の回転体）、７，７ａ，７ｂ…電磁アクチュエータ（駆動手段）、９…ガイドプレート（ガイド手段）、１０…本体部（大径部）、１４…嵌合部（小径部）、２１…スラストベアリング、２２，２７，５１…固定子、Ｇ…軸線、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓｄ…スパイラル面（螺旋状傾斜面）。
【図１】
0004917050.tif 000002
【図２】
0004917050.tif 000003
【図３】
0004917050.tif 000004
【図４】
0004917050.tif 000005
【図５】
0004917050.tif 000006
【図６】
0004917050.tif 000007
【図７】
0004917050.tif 000008
【図８】
0004917050.tif 000009
【図９】
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