精密微動位置決め装置およびそれを備えた微動位置決めステージ、露光装置、検査装置
【課題】弾性体で可動ステージの重量を支持し、アクチュエータで可動ステージを駆動する精密微動位置決め装置において、装置を小型にし多自由度化する。
【解決手段】固定ベースと、固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、固定子と一定の空隙を介して対向し、固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、固定ベースと可動ベースとの相対的な変位を検知する変位センサが収納され、固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、弾性支持機構の上端と電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定された可動ベースと、を備えた精密微動位置決め装置とした。
【解決手段】固定ベースと、固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、固定子と一定の空隙を介して対向し、固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、固定ベースと可動ベースとの相対的な変位を検知する変位センサが収納され、固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、弾性支持機構の上端と電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定された可動ベースと、を備えた精密微動位置決め装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体および液晶の製造装置において、特に露光装置や検査装置、でマスクや基板を精密に位置決めする装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の精密微動位置決め装置として特許文献１および特許文献２に記載の装置を説明する。
図１０および図１１は特許文献１の装置を説明する図である。ステージベース２１はその中央に可動ステージ２２を設置できるよう凹形状になっており、可動ステージ２２はステージベース２１の凹部の内壁に支持部材３０で少なくともＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能に支持されている。ステージベース２１にはアクチュエータ４の一端が固定され、アクチュエータ４の他端は可動ステージ２２に当接している。このようなアクチュエータ４は可動ステージ２２のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に平行に少なくとも１個ずつ設けられている
このように構成される精密位置決め装置においてアクチュエータ４に電圧を印加して伸縮させると、ステージベース２１に対して可動ステージ２２は支持部材３０を変形させながら移動する。
図１２は特許文献２の装置を説明する図である。圧電素子３１の上下に下板３２と上板３３が取り付けられており、下板３２と上板３３の間には、圧電素子３１を包囲・密封するベローズ１０がある。この装置において電極３４に電圧を印加すると、圧電素子３１が伸縮するが、この際、下板３２・上板３３およびベローズ１０により圧電素子３１が外気雰囲気と遮断された状態で推力を発生するものである。
【特許文献１】特開昭６２−２６６４９０号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開昭６１−２８４３５０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１で説明した精密位置決め装置は、可動ステージ２２の横側面のみを支持部材３０で支持しており、可動ステージ２２の下側にはアクチュエータ４しか配置されておらず、可動ステージ２２の全重量をアクチュエータ４で支持しているため、可動ステージ２２を駆動する推力に加えて可動ステージ２２の重量を支持する推力がアクチュエータ４に必要になりアクチュエータ４が大型になるという問題があった。また、特許文献１には可動ステージ２２の位置を検出するセンサの記述が無いが、実際の精密微動位置決め装置には前記センサが必要であるため、特許文献１の場合には装置内にさらに前記センサを配置するスペースが必要になり、装置が大型化するという問題がある。
一方前記特許文献２は、もともと圧電素子３１を外気と遮断することを目的としたものであるが、下板３２・上板３３およびベローズ１０を組み合わせたものを支持部材と見なすと、ベローズ１０内部にアクチュエータとしての圧電素子３１を配置したことから、精密位置決め装置を小型にできるという効果もある。しかし特許文献２の構成においてベローズ１０は圧電素子３１の推力発生方向のみに伸縮するだけで、推力発生方向と直交する方向および推力発生方向と直交する軸まわりに回転する方向には変形できないため、精密微動位置決め装置としては自由度が制限されるという問題がある。
そこで、本発明は小型で多自由度を有する精密微動位置決め装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定された可動ベースと、を備えた精密微動位置決め装置とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記電磁アクチュエータが、マグネットを貼り付けたヨークが対向するように前記固定ベースに立設された一対の固定子と、コイルベースの両面にコイルを貼り付けた可動子とからなり、前記コイルベースの両面のそれぞれのコイルが、前記ヨークの前記マグネットとそれぞれ前記空隙を介して対向するように構成された請求項１記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填される請求項１記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記下端を封止するフランジに、前記ベローズの内部に貫通する作動流体用貫通穴が施され、前記作動流体用貫通穴に接続された継手を介して前記作動流体が供給される請求項３記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記作動流体が、空気又は窒素又は不活性ガスのいずれかである請求項３記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものである請求項３記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に設けられたＯリングと、を備え、前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入される請求項６記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記シャフトの位置調整ネジ部にロックナットが設けられ、前記ロックナットによって前記シャフトが前記上端を封止するフランジに対して固定される請求項７記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられている請求項７記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項１０に記載の発明は、ステージベースと、前記ステージベースに対して目的の位置又は姿勢に変更される可動ステージと、前記可動ステージを駆動する複数のアクチュエータと、を備える微動位置決めステージにおいて、前記複数のアクチュエータのうち少なくとも前記可動ステージをＺ軸方向に駆動可能なＺ軸アクチュエータが、前記ステージベースに固定される固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定されるとともに、前記可動ステージを支持する可動ベースと、からなる微動位置決めステージとするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記Ｚ軸アクチュエータが３台設けられた請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記可動ベースが、上下に段差を有する板状のベースであって、前記段差の下段の下面に前記弾性支持機構の上端が固定され、前記段差の上段の下面に前記可動子の上端が固定され、前記段差の下段の上面で前記可動ステージが支持された請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１３に記載の発明は、前記複数のアクチュエータのうち前記可動ステージをＸ軸方向に駆動可能なＸ軸アクチュエータ及びＹ軸方向に駆動可能なＹ軸アクチュエータが電磁アクチュエータであって、前記電磁アクチュエータの固定子が前記ステージベースに固定され、前記電磁アクチュエータの可動子が前記固定子との間に空隙を介して前記可動ステージに固定され、前記Ｘ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータは前記弾性支持機構を有しない請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１４に記載の発明は、前記電磁アクチュエータの前記可動子と前記固定子との位置が逆になっている請求項１０または１３記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１５に記載の発明は、前記可動ステージが矩形の板状であって、前記３台のＺ軸アクチュエータのうち１台が前記可動ステージの一辺を支持し、残りの２台が前記一辺と対向する一辺を支持し、前記Ｘ軸アクチュエータが前記２台のＺ軸アクチュエータの中間に１台設けられて前記可動ステージを駆動し、前記Ｙ軸アクチュエータが前記Ｚ軸及びＹ軸アクチュエータが設けられていない辺のいずれか一辺に２台設けられて前記可動ステージを駆動する請求項１３記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１６に記載の発明は、前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填される請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１７に記載の発明は、前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものである請求項１６記載の精密微動位置決めステージとするものである。
請求項１８に記載の発明は、前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に施されたＯリングと、を備え、前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入される請求項１７記載の精密微動位置決めステージとするものである。
請求項１９に記載の発明は、前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられ、かつ前記可動ステージの前記シャフトの位置に対応する箇所にも貫通穴が設けられている請求項１８記載の精密微動位置決めステージとするものである。
請求項２０に記載の発明は、前記可動ステージの前記ステージベースに対するＹ軸方向の変位を計測するＹ軸変位センサが前記２台のＹ軸アクチュエータの中間位置に設けられ、前記可動ステージの前記ステージベースに対するＸ軸方向の変位を計測するＸ軸変位センサが前記Ｘ軸アクチュエータを挟むように２台設けられている請求項１５記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２１に記載の発明は、前記Ｘ軸変位センサとＹ軸変位センサが、静電容量式又は渦電流式又はレーザ干渉計のいずれかである請求項２０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２２に記載の発明は、前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分が、前記可動ベースに設けられた球面形状を有するピンと、前記可動ステージに設けられ、前記球面を内包するような球面形状の凹部を有する部材と、から構成される請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２３に記載の発明は、前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分に、金属丸棒の一部の直径が細くされた棒状の部材を設け、前記棒状の部材の下端が前記可動ベースに接続され、上端が前記可動ステージに接続された請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２４に記載の発明は、請求項１０記載の微動位置決めステージを備えた半導体製造又は液晶製造の露光装置とするものである。
請求項２５に記載の発明は、請求項１０記載の微動位置決めステージを備えた半導体製造又は液晶製造の検査装置とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１及び２に記載の発明によれば、変位センサを弾性支持機構の内部に設け、弾性支持機構とアクチュエータとを共通の固定ベース上に設けたので、精密微動位置決め装置を小さく構成することができる。また、固定子と可動子との間に空隙を有する電磁アクチュエータと、可動子側を３次元的に弾性支持する弾性支持機構とによって、多自由度の精密微動位置決め装置にできる。
請求項３に記載の発明によれば、作動流体の圧力によってベローズを任意の位置に調節でき、弾性支持機構によって可動ベースを確実に支持するので電磁アクチュエータを小型にすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、固定側となる下端のフランジに作動流体供給口が設けられるので、供給口が可動しないので継ぎ手から流体が漏れる恐れを軽減できる。
請求項５に記載の発明によれば、一般的な流体によって弾性支持機構を調節できる。
請求項６に記載の発明によれば、一般的な変位センサによってセンサ部を構成できる。
請求項７に記載の発明によれば、弾性支持機構の内部にあるにもかかわらず、センサ部の調整を行うことができ、かつ弾性支持機構の気密も保持できる。
請求項８に記載の発明によれば、センサ部の調整後にシャフトを固定することができる。
請求項９に記載の発明によれば、可動ベースの上からもセンサ部の調整ができる。
請求項１０に記載の発明によれば、可動ステージの重量は弾性支持機構により支持されるので、アクチュエータは可動ステージに加速度を発生し得るだけの推力を発生すればよく、またベローズ内部に変位センサを内蔵したので、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１１に記載の発明によれば、ステージにアクチュエータの推力発生方向と直交する方向に外力を加えれば弾性支持機構のベローズが撓むので６自由度を有する微動位置決めステージが構成できる。
請求項１２に記載の発明によれば、Ｚ軸アクチュエータの可動ベースが段差になっていて、その下段で可動ステージに潜り込んでこれを支持するので、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１３に記載の発明によれば、Ｘ軸、Ｙ軸方向に可動ステージを駆動する電磁アクチュエータも、その可動子と固定子との間に空隙があるものなので、可動ステージは電磁アクチュエータの推力発生方向と直交する方向に移動することができ、可動ステージは６自由度を有しながら電磁アクチュエータによって位置・姿勢が制御できる。
請求項１５に記載の発明によれば、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１６に記載の発明によれば、作動流体の圧力によってベローズを任意の位置に調節でき、弾性支持機構によって可動ステージを確実に支持するので電磁アクチュエータを小型にすることができ、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１７に記載の発明によれば、一般的な変位センサによってセンサ部を構成できる。
請求項１８に記載の発明によれば、弾性支持機構の内部にあるにもかかわらず、センサ部の調整を行うことができ、かつ弾性支持機構の気密も保持できる。
請求項１９に記載の発明によれば、可動ステージの上からもセンサ部の調整ができる。
請求項２０に記載の発明によれば、可動ステージの６自由度の姿勢を算出することができ、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項２１に記載の発明によれば、一般的な変位センサによってセンサ部を構成できる。
請求項２２及び２３に記載の発明によれば、弾性支持機構のベローズが撓んで可動ベースが傾いても、球面支持部または撓み支持部の作用により可動ステージを水平に保つことができる。
請求項２４及び２５に記載の発明によれば、コンパクトな半導体製造又は液晶製造の露光装置又は検査装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１および図２は、それぞれ本発明の精密微動位置決め装置の正面図および側面図である。精密微動位置決め装置は、概ね、固定ベース１の上にアクチュエータ４の固定子５と弾性支持機構３が取り付けられ、これらを固定ベース１とで狭持するように可動ベース２がアクチュエータ４と弾性支持機構３との上部に設けられている。
可動ベース２は、上下に段差のある板状のベースであって、その下段の下面が、後述する弾性支持機構３の上固定フランジ９に締結され支持されている。また、可動ベース２の上段の下面にはアクチュエータ４の可動子６の一端が固定されていて、可動子６は可動ベース２の下面から下垂するようになっている。アクチュエータ４の固定子５は、複数のマグネット５ｂが一方の面に貼り付けられた板状のヨーク５ａが２枚あって、これらがマグネット５ｂが貼り付けられた面側で対向するよう構成されている。一方、可動子６は板状のコイルベース６ａの両面にコイル６ｂを貼り付けた構造で、空隙m７を介して、コイル６ｂが固定子５のマグネット５ｂと対向するように配置されている。
【０００８】
図３は、上記で説明した弾性支持機構３の拡大断面図である。弾性支持機構３は、ベローズ１０の下側と上側にそれぞれ、下固定フランジ８と上固定フランジ９が取り付けられている。下固定フランジ８と上固定フランジ９の間にベローズ１０があり、ベローズ１０は内部の作動流体が外部に漏れないよう、全周溶接で下固定フランジ８および上固定フランジ９と固定されている。ベローズ１０の内部において、下固定フランジ８の上には変位センサ１１が固定されている。一方、上固定フランジ９の中心には穴が設けられており、その穴の上部はネジ加工が施され、その穴の下部の内周面にはＯリング溝加工が施されている。この穴にはシャフト１３が挿入されており、シャフト１３の上部は位置調整ネジ１３ａが加工され、上固定フランジ９の穴のネジ部と係合している。シャフト１３の上端にはロックナット１４が挿入されていて、これにより上固定フランジ９に対してシャフト１３を固定している。シャフト１３の位置調整ネジ１３ａの下部は一様断面の円柱形になっており、上固定フランジ９の穴にはめあい勘合され案内部１３ｂを構成するとともに、上固定フランジ９の穴下部のＯリング溝に挿入されたＯリング１５に挿入されている。シャフト１３の下端には変位センサ検出体１２が取り付けられ、変位センサ検出体１２は、変位センサ１１と空隙s１７を介して対向している。前記変位センサ１１は静電容量式や渦電流式のように、空隙を介した検出体との距離を検出する方式のものである。前記下固定フランジ８の側面には継手１６が取り付けられており、継手１６とベローズ１０の内部とが連通するように穴が形成されている。そして、図示しない配管を継手１６に接続することでベローズ１０内部に作動流体を導入することができる。ここで作動流体としては、空気、窒素や不活性ガスが適当である。
【０００９】
以上のような精密微動位置決め装置において、弾性支持機構３のベローズ１０内部に作動流体を導入するとベローズ１０が伸びて可動ベース２を上方に押し上げる。ここで、図示しない圧力調整器で作動流体の圧力を調整すると可動ベース２の位置を調整することができる。このようにして可動ベース２は弾性支持機構３によりその重量を支持される。
作動流体によって可動ベース２を任意の位置に調整した時に、変位センサ１１と変位センサ検出体１２との距離が変位センサ１１の検出範囲をはずれるなど適正でない場合には、変位センサ検出体１２の位置を調整する必要がある。この場合は、シャフト１３を回転させ、位置調整ネジ１３ａにより変位センサ検出体１２の上下位置を調整する。なお、シャフト１３の位置に対応する箇所に、可動ベース２には貫通穴が設けてあり、この貫通穴からシャフト１３にアクセスできるようになっていて、ここでシャフト１３を回転できるようになっている。この際、案内部１３ｂの作用により変位センサ１１と変位センサ検出体１２を平行に保つことができる。またＯリング１５がシャフト１３に勘合しているのでベローズ１０内部の気密を保つことができ、作動流体が流出するのを防ぐ。
次に、アクチュエータ４のコイル６ｂに通電すると可動子６を上下方向に動作させる力が発生する。弾性支持機構３は可動ベース２を支持するとともに、作動流体の圧縮性とベローズ１０の弾性により、上下方向に変位することもできるので、アクチュエータ４の推力により可動ベース２を上下動させることが可能になる。この時、可動ベース２の重量は弾性支持機構３により支持されているので、アクチュエータ４は可動ベース２が加速度を発生し得る推力のみ発生すれば良い。よって弾性支持機構３が無く可動ベース２の重量もアクチュエータ４の推力で支持する従来の場合と比較してアクチュエータ４を小型にすることができる。また、変位センサ１１の情報を、図示しない精密微動位置決め装置のコントローラにフィードバックすることにより可動ベース２の位置および速度を制御することができる。
【実施例２】
【００１０】
図６および図７は本発明の精密微動位置決め装置を複数台組み合わせて、微動位置決めステージを構成した例である。図６はその上面図、図７はその正面図である。このステージの用途としては、半導体や液晶の製造装置において露光装置や検査装置のレチクルやマスクを精密に微動位置決めするためのものである。
図において、微動位置決めステージは、Ｘ軸２７、Ｙ軸２８およびＺ軸２９の各方向へ並進する自由度と、前記３軸の軸まわりに回転する自由度との合計６自由度を有するものである。板状のステージベース２１の上に、第１実施例で説明した精密微動位置決め装置３台を、その推力発生方向をＺ軸２９方向と一致するよう配置している。そして、３台の精密微動位置決め装置のそれぞれの可動ベースに搭載されているのが板状の可動ステージ２２である。３台の精密微動位置決め装置は、図６のように上から見て矩形の可動ステージ２２の周辺において、一辺の略中央に１台の精密微動位置決め装置が配置され、これに対向する辺に２台の精密微動位置決め装置が配置されている。以下、説明の便宜上、一辺に１台配置されている精密微動位置決め装置を第１の精密微動位置決め装置４０、これと対向する２台の精密微動位置決め装置をそれぞれ第２、第３の精密微動位置決め装置４１、４２とする。
【００１１】
ここで、精密微動位置決め装置と可動ステージ２２との接触部分について説明する。３台の精密微動位置決め装置の可動ステージとの接触部分は同一構成のため、１台の精密微動位置決め装置で説明する。
図４が精密微動位置決め装置と可動ステージとの接触部分を示す側面図である。図４が示す接触部は、精密微動位置決め装置の可動ベース２の上に球面支持部１８を固定し、球面支持部１８の上側に台座２０を取り付けたものである。そして台座２０の上面に可動ステージ２２の下面が固定されている。球面支持部１８は上方に突出する棒の先端が球面状に加工されている。一方これと接触する台座２０の下面も、球面支持部１８の先端を包むように球面状に凹加工されている。
接触部分をこのような構成にすると台座２０は球面支持部１８の作用により可動ベース２に対して回転自在に動くことができる。
【００１２】
以上のように微動位置決めステージは、図４で示す接触部を介して、３台の精密微動位置決め装置の球面支持部１８の台座２０のそれぞれの上に可動ステージ２２が固定されている。
また、可動ステージ２２の側面には、可動ステージ２２をＸ軸２７方向に駆動することができるＸ軸アクチュエータ２３が１台と、Ｙ軸２８方向に駆動することができるＹ軸アクチュエータ２４が２台取り付けられている。Ｘ軸アクチュエータ２３は上記で説明した第２、第３の精密微動位置決め装置が取り付けられている辺であって、これら２台の間に位置するよう配置されている。また、Ｙ軸アクチュエータ２４は、Ｘ軸アクチュエータ２３及び精密微動位置決め装置らが配置されていない辺に２台配置されている。このように配置すれば、上記で説明した６軸駆動を実現できると共に、微動位置決めステージ全体の構成が小さくできる。
ここで、Ｘ軸アクチュエータ２３とＹ軸アクチュエータ２４の構成は、第１実施例で説明したアクチュエータ４と同様な電磁アクチュエータを有するものであって、固定子と可動子との間に空隙ｍを有するものである。ただし、Ｘ軸、Ｙ軸アクチュエータには弾性支持機構３のように可動ステージ２２を弾性的に支持する部分は特に必要が無い。これは、Ｚ軸アクチュエータとして機能する３台の精密微動位置決め装置の弾性支持機構３らが可動ステージ２２を重力方向に支持するとともに、ＸＹＺの各方向に弾性的に支持しているからである。
なお、Ｘ、Ｙ軸アクチュエータ及びＺ軸方向から可動ステージ２２を支持する精密微動位置決め装置らのアクチュエータ４は、当然ながら可動子と固定子の位置関係が逆になってもよい。
また、可動ステージ２２の側面には、Ｘ軸２７方向の変位を計測するＸ軸変位センサ２５が２台と、Ｙ軸２８方向の変位を計測するＹ軸変位センサ２６が１台取り付けられている。Ｘ軸変位センサ２５はＸ軸アクチュエータ２３を狭むように配置されている。Ｙ軸変位センサ２６は２台のＹ軸アクチュエータ２４に挟まれるよう、辺の中央付近に配置されている。ここで、Ｘ軸変位センサ２５とＹ軸変位センサ２６の種類としては静電容量式、渦電流式、レーザ干渉計などが適用できる。
また、図７で示すように、上記で説明したシャフト１３を調節するための可動ベース２の穴に対応した穴が可動ステージ２２にも設けられている。
【００１３】
以上で構成される微動位置決めステージは、第１実施例での説明と同様に、弾性支持機構３のベローズ１０に作動流体を導入しその圧力を調整することで、３台の弾性支持機構３により可動ステージ２２が任意の位置および姿勢で支持される。この状態で弾性支持機構３内部の変位センサ１１と変位センサ検出体１２の位置が適正でない場合は、シャフト１３を、上記穴を介して回転させて調整する。
次に３台の精密微動位置決め装置に内蔵される３台のアクチュエータ４を、同じ方向に同じ変位量だけ駆動すると可動ステージ２２をＺ軸２９の並進方向に移動・位置決めすることができる。
また、例えば、第１の精密微動位置決め装置４０の可動ベースを下方に、第２及び第３の精密微動位置決め装置の可動ベースを上方に、それぞれ駆動させると、可動ステージ２２をＹ軸２８まわりに回転させることができる。図８は可動ステージ２２がＹ軸２８まわりに回転した状態を示す図である。このようにベローズ１０はその軸線方向すなわちＺ軸２９方向に伸縮するだけではなく、ベローズの軸線と直交する軸まわりに撓むことができるので、３台の微動位置決め装置の移動量を調整することにより可動ステージ２２をＸ軸２７およびＹ軸２８まわりの回転方向に位置決めをすることもできる。この場合の可動ステージ２２の回転角度は３台の変位センサ１１の計測値と変位センサ１１相互の距離とから算出することができる。
同様にして、Ｘ軸アクチュエータ２３およびＹ軸アクチュエータ２４の推力により可動ステージ２２を、Ｘ軸２７およびＹ軸２８方向へ動作させることと、Ｚ軸２９まわりに回転させることが可能になる。
図９はＸ軸アクチュエータ２３によって可動ステージ２２をＸ軸２７方向に移動させた状態を示す図である。Ｘ軸アクチュエータ２３の推力により可動ステージ２２がＸ軸２７方向に移動するとベローズ１０がＸ軸２７方向に撓んでしまい、可動ステージ２２の高さが変化したり傾いたりするが、アクチュエータ４を動作させＺ軸２９方向の位置を制御することにより、球面支持部１８で可動ステージ２２が回転自在に支持されているので、その位置を一定にかつ水平に保つことができる。
【００１４】
ここで、本実施例においてアクチュエータ４の固定子と可動子との間に空隙があることの効果を説明する。以上に説明したとおりに、可動ステージ２２が、ある軸方向に移動した場合、移動方向に直交する他の２軸方向に動作させるアクチュエータの可動子を、その推力方向と直交する方向に移動させてしまう。しかし、本実施例で示す３台の精密微動位置決め装置、Ｘ軸アクチュエータ２３およびＹ軸アクチュエータ２４はともにその可動子と固定子との間に空隙ｍを有するので可動子と固定子が干渉して動作を制限するという問題を回避できる。本実施例の微動位置決めステージが使用される半導体や液晶用露光装置のレチクルやマスクを精密に微動位置決めする装置における必要な移動ストロークは、一般的には数十μm以下であるため、アクチュエータの動作特性が変化するおそれも無い。
【００１５】
さらに、図４で説明した接触部の他の例を図５にて説明する。
図５は図４と同様、精密微動位置決め装置と可動ステージとの接触部分を示す側面図である。図５が示す接触部は、精密微動位置決め装置の可動ベース２の上に、撓み支持部１９を固定し、撓み支持部１９の上側に台座２０を取り付けたものである。そして台座２０の上面に可動ステージ２２の下面が固定されている。撓み支持部１９は、金属丸棒の一部の直径を細くしたものであって、その細くした部分が撓み、また捩れやすいように形成したものである。
このような構成にすると台座２０は撓み支持部１９が変形することにより可動ベース２に対して回転自在に動くことができる。上記微動位置決めステージの実施例では図４で説明した接触部を使って微動位置決めステージを構成した例を説明したが、図５で説明した接触部を使っても同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の精密微動位置決め装置の正面図
【図２】本発明の精密微動位置決め装置の側面図
【図３】図１の弾性支持機構の拡大断面図
【図４】精密微動位置決め装置と可動テーブルとの接触部を示す側面図
【図５】精密微動位置決め装置と可動テーブルとの接触部の他の例を示す側面図
【図６】本発明の精密微動位置決め装置を使った微動位置決めステージの上面図
【図７】図６の側面図
【図８】図６の微動位置決めステージの可動ステージがＹ軸まわりに回転した状態を示す側面図の一部
【図９】図６の微動位置決めステージの可動ステージがＸ軸方向に移動した状態を示す側面図
【図１０】従来例としての特許文献１の装置を示す上面図
【図１１】従来例としての特許文献１の装置を示す側断面図
【図１２】従来例としての特許文献２の装置を示す側断面図
【符号の説明】
【００１７】
１ 固定ベース
２ 可動ベース
３ 弾性支持機構
４ アクチュエータ
５ 固定子
５ａ ヨーク
５ｂ マグネット
６ 可動子
６ａ コイルベース
６ｂ コイル
７ 空隙ｍ
８ 下固定フランジ
９ 上固定フランジ
１０ ベローズ
１１ 変位センサ
１２ 変位センサ検出体
１３ シャフト
１３ａ 位置調整ネジ
１３ｂ 案内部
１４ ロックナット
１５ Ｏリング
１６ 継手
１７ 空隙ｓ
１８ 球面支持部
１９ 撓み支持部
２０ 台座
２１ ステージベース
２２ 可動ステージ
２３ Ｘ軸アクチュエータ
２４ Ｙ軸アクチュエータ
２５ Ｘ軸変位センサ
２６ Ｙ軸変位センサ
２７ Ｘ軸
２８ Ｙ軸
２９ Ｚ軸
３０ 支持部材（弾性体）
３１ 圧電素子
３２ 下板
３３ 上板
３４ 電極
４０ 第１の精密微動位置決め装置
４１ 第２の精密微動位置決め装置
４２ 第３の精密微動位置決め装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体および液晶の製造装置において、特に露光装置や検査装置、でマスクや基板を精密に位置決めする装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の精密微動位置決め装置として特許文献１および特許文献２に記載の装置を説明する。
図１０および図１１は特許文献１の装置を説明する図である。ステージベース２１はその中央に可動ステージ２２を設置できるよう凹形状になっており、可動ステージ２２はステージベース２１の凹部の内壁に支持部材３０で少なくともＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動可能に支持されている。ステージベース２１にはアクチュエータ４の一端が固定され、アクチュエータ４の他端は可動ステージ２２に当接している。このようなアクチュエータ４は可動ステージ２２のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に平行に少なくとも１個ずつ設けられている
このように構成される精密位置決め装置においてアクチュエータ４に電圧を印加して伸縮させると、ステージベース２１に対して可動ステージ２２は支持部材３０を変形させながら移動する。
図１２は特許文献２の装置を説明する図である。圧電素子３１の上下に下板３２と上板３３が取り付けられており、下板３２と上板３３の間には、圧電素子３１を包囲・密封するベローズ１０がある。この装置において電極３４に電圧を印加すると、圧電素子３１が伸縮するが、この際、下板３２・上板３３およびベローズ１０により圧電素子３１が外気雰囲気と遮断された状態で推力を発生するものである。
【特許文献１】特開昭６２−２６６４９０号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開昭６１−２８４３５０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１で説明した精密位置決め装置は、可動ステージ２２の横側面のみを支持部材３０で支持しており、可動ステージ２２の下側にはアクチュエータ４しか配置されておらず、可動ステージ２２の全重量をアクチュエータ４で支持しているため、可動ステージ２２を駆動する推力に加えて可動ステージ２２の重量を支持する推力がアクチュエータ４に必要になりアクチュエータ４が大型になるという問題があった。また、特許文献１には可動ステージ２２の位置を検出するセンサの記述が無いが、実際の精密微動位置決め装置には前記センサが必要であるため、特許文献１の場合には装置内にさらに前記センサを配置するスペースが必要になり、装置が大型化するという問題がある。
一方前記特許文献２は、もともと圧電素子３１を外気と遮断することを目的としたものであるが、下板３２・上板３３およびベローズ１０を組み合わせたものを支持部材と見なすと、ベローズ１０内部にアクチュエータとしての圧電素子３１を配置したことから、精密位置決め装置を小型にできるという効果もある。しかし特許文献２の構成においてベローズ１０は圧電素子３１の推力発生方向のみに伸縮するだけで、推力発生方向と直交する方向および推力発生方向と直交する軸まわりに回転する方向には変形できないため、精密微動位置決め装置としては自由度が制限されるという問題がある。
そこで、本発明は小型で多自由度を有する精密微動位置決め装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定された可動ベースと、を備えた精密微動位置決め装置とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記電磁アクチュエータが、マグネットを貼り付けたヨークが対向するように前記固定ベースに立設された一対の固定子と、コイルベースの両面にコイルを貼り付けた可動子とからなり、前記コイルベースの両面のそれぞれのコイルが、前記ヨークの前記マグネットとそれぞれ前記空隙を介して対向するように構成された請求項１記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填される請求項１記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記下端を封止するフランジに、前記ベローズの内部に貫通する作動流体用貫通穴が施され、前記作動流体用貫通穴に接続された継手を介して前記作動流体が供給される請求項３記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記作動流体が、空気又は窒素又は不活性ガスのいずれかである請求項３記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものである請求項３記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に設けられたＯリングと、を備え、前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入される請求項６記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記シャフトの位置調整ネジ部にロックナットが設けられ、前記ロックナットによって前記シャフトが前記上端を封止するフランジに対して固定される請求項７記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられている請求項７記載の精密微動位置決め装置とするものである。
請求項１０に記載の発明は、ステージベースと、前記ステージベースに対して目的の位置又は姿勢に変更される可動ステージと、前記可動ステージを駆動する複数のアクチュエータと、を備える微動位置決めステージにおいて、前記複数のアクチュエータのうち少なくとも前記可動ステージをＺ軸方向に駆動可能なＺ軸アクチュエータが、前記ステージベースに固定される固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定されるとともに、前記可動ステージを支持する可動ベースと、からなる微動位置決めステージとするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記Ｚ軸アクチュエータが３台設けられた請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記可動ベースが、上下に段差を有する板状のベースであって、前記段差の下段の下面に前記弾性支持機構の上端が固定され、前記段差の上段の下面に前記可動子の上端が固定され、前記段差の下段の上面で前記可動ステージが支持された請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１３に記載の発明は、前記複数のアクチュエータのうち前記可動ステージをＸ軸方向に駆動可能なＸ軸アクチュエータ及びＹ軸方向に駆動可能なＹ軸アクチュエータが電磁アクチュエータであって、前記電磁アクチュエータの固定子が前記ステージベースに固定され、前記電磁アクチュエータの可動子が前記固定子との間に空隙を介して前記可動ステージに固定され、前記Ｘ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータは前記弾性支持機構を有しない請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１４に記載の発明は、前記電磁アクチュエータの前記可動子と前記固定子との位置が逆になっている請求項１０または１３記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１５に記載の発明は、前記可動ステージが矩形の板状であって、前記３台のＺ軸アクチュエータのうち１台が前記可動ステージの一辺を支持し、残りの２台が前記一辺と対向する一辺を支持し、前記Ｘ軸アクチュエータが前記２台のＺ軸アクチュエータの中間に１台設けられて前記可動ステージを駆動し、前記Ｙ軸アクチュエータが前記Ｚ軸及びＹ軸アクチュエータが設けられていない辺のいずれか一辺に２台設けられて前記可動ステージを駆動する請求項１３記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１６に記載の発明は、前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填される請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項１７に記載の発明は、前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものである請求項１６記載の精密微動位置決めステージとするものである。
請求項１８に記載の発明は、前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に施されたＯリングと、を備え、前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入される請求項１７記載の精密微動位置決めステージとするものである。
請求項１９に記載の発明は、前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられ、かつ前記可動ステージの前記シャフトの位置に対応する箇所にも貫通穴が設けられている請求項１８記載の精密微動位置決めステージとするものである。
請求項２０に記載の発明は、前記可動ステージの前記ステージベースに対するＹ軸方向の変位を計測するＹ軸変位センサが前記２台のＹ軸アクチュエータの中間位置に設けられ、前記可動ステージの前記ステージベースに対するＸ軸方向の変位を計測するＸ軸変位センサが前記Ｘ軸アクチュエータを挟むように２台設けられている請求項１５記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２１に記載の発明は、前記Ｘ軸変位センサとＹ軸変位センサが、静電容量式又は渦電流式又はレーザ干渉計のいずれかである請求項２０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２２に記載の発明は、前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分が、前記可動ベースに設けられた球面形状を有するピンと、前記可動ステージに設けられ、前記球面を内包するような球面形状の凹部を有する部材と、から構成される請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２３に記載の発明は、前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分に、金属丸棒の一部の直径が細くされた棒状の部材を設け、前記棒状の部材の下端が前記可動ベースに接続され、上端が前記可動ステージに接続された請求項１０記載の微動位置決めステージとするものである。
請求項２４に記載の発明は、請求項１０記載の微動位置決めステージを備えた半導体製造又は液晶製造の露光装置とするものである。
請求項２５に記載の発明は、請求項１０記載の微動位置決めステージを備えた半導体製造又は液晶製造の検査装置とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１及び２に記載の発明によれば、変位センサを弾性支持機構の内部に設け、弾性支持機構とアクチュエータとを共通の固定ベース上に設けたので、精密微動位置決め装置を小さく構成することができる。また、固定子と可動子との間に空隙を有する電磁アクチュエータと、可動子側を３次元的に弾性支持する弾性支持機構とによって、多自由度の精密微動位置決め装置にできる。
請求項３に記載の発明によれば、作動流体の圧力によってベローズを任意の位置に調節でき、弾性支持機構によって可動ベースを確実に支持するので電磁アクチュエータを小型にすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、固定側となる下端のフランジに作動流体供給口が設けられるので、供給口が可動しないので継ぎ手から流体が漏れる恐れを軽減できる。
請求項５に記載の発明によれば、一般的な流体によって弾性支持機構を調節できる。
請求項６に記載の発明によれば、一般的な変位センサによってセンサ部を構成できる。
請求項７に記載の発明によれば、弾性支持機構の内部にあるにもかかわらず、センサ部の調整を行うことができ、かつ弾性支持機構の気密も保持できる。
請求項８に記載の発明によれば、センサ部の調整後にシャフトを固定することができる。
請求項９に記載の発明によれば、可動ベースの上からもセンサ部の調整ができる。
請求項１０に記載の発明によれば、可動ステージの重量は弾性支持機構により支持されるので、アクチュエータは可動ステージに加速度を発生し得るだけの推力を発生すればよく、またベローズ内部に変位センサを内蔵したので、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１１に記載の発明によれば、ステージにアクチュエータの推力発生方向と直交する方向に外力を加えれば弾性支持機構のベローズが撓むので６自由度を有する微動位置決めステージが構成できる。
請求項１２に記載の発明によれば、Ｚ軸アクチュエータの可動ベースが段差になっていて、その下段で可動ステージに潜り込んでこれを支持するので、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１３に記載の発明によれば、Ｘ軸、Ｙ軸方向に可動ステージを駆動する電磁アクチュエータも、その可動子と固定子との間に空隙があるものなので、可動ステージは電磁アクチュエータの推力発生方向と直交する方向に移動することができ、可動ステージは６自由度を有しながら電磁アクチュエータによって位置・姿勢が制御できる。
請求項１５に記載の発明によれば、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１６に記載の発明によれば、作動流体の圧力によってベローズを任意の位置に調節でき、弾性支持機構によって可動ステージを確実に支持するので電磁アクチュエータを小型にすることができ、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項１７に記載の発明によれば、一般的な変位センサによってセンサ部を構成できる。
請求項１８に記載の発明によれば、弾性支持機構の内部にあるにもかかわらず、センサ部の調整を行うことができ、かつ弾性支持機構の気密も保持できる。
請求項１９に記載の発明によれば、可動ステージの上からもセンサ部の調整ができる。
請求項２０に記載の発明によれば、可動ステージの６自由度の姿勢を算出することができ、コンパクトな微動位置決めステージが構成できる。
請求項２１に記載の発明によれば、一般的な変位センサによってセンサ部を構成できる。
請求項２２及び２３に記載の発明によれば、弾性支持機構のベローズが撓んで可動ベースが傾いても、球面支持部または撓み支持部の作用により可動ステージを水平に保つことができる。
請求項２４及び２５に記載の発明によれば、コンパクトな半導体製造又は液晶製造の露光装置又は検査装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１および図２は、それぞれ本発明の精密微動位置決め装置の正面図および側面図である。精密微動位置決め装置は、概ね、固定ベース１の上にアクチュエータ４の固定子５と弾性支持機構３が取り付けられ、これらを固定ベース１とで狭持するように可動ベース２がアクチュエータ４と弾性支持機構３との上部に設けられている。
可動ベース２は、上下に段差のある板状のベースであって、その下段の下面が、後述する弾性支持機構３の上固定フランジ９に締結され支持されている。また、可動ベース２の上段の下面にはアクチュエータ４の可動子６の一端が固定されていて、可動子６は可動ベース２の下面から下垂するようになっている。アクチュエータ４の固定子５は、複数のマグネット５ｂが一方の面に貼り付けられた板状のヨーク５ａが２枚あって、これらがマグネット５ｂが貼り付けられた面側で対向するよう構成されている。一方、可動子６は板状のコイルベース６ａの両面にコイル６ｂを貼り付けた構造で、空隙m７を介して、コイル６ｂが固定子５のマグネット５ｂと対向するように配置されている。
【０００８】
図３は、上記で説明した弾性支持機構３の拡大断面図である。弾性支持機構３は、ベローズ１０の下側と上側にそれぞれ、下固定フランジ８と上固定フランジ９が取り付けられている。下固定フランジ８と上固定フランジ９の間にベローズ１０があり、ベローズ１０は内部の作動流体が外部に漏れないよう、全周溶接で下固定フランジ８および上固定フランジ９と固定されている。ベローズ１０の内部において、下固定フランジ８の上には変位センサ１１が固定されている。一方、上固定フランジ９の中心には穴が設けられており、その穴の上部はネジ加工が施され、その穴の下部の内周面にはＯリング溝加工が施されている。この穴にはシャフト１３が挿入されており、シャフト１３の上部は位置調整ネジ１３ａが加工され、上固定フランジ９の穴のネジ部と係合している。シャフト１３の上端にはロックナット１４が挿入されていて、これにより上固定フランジ９に対してシャフト１３を固定している。シャフト１３の位置調整ネジ１３ａの下部は一様断面の円柱形になっており、上固定フランジ９の穴にはめあい勘合され案内部１３ｂを構成するとともに、上固定フランジ９の穴下部のＯリング溝に挿入されたＯリング１５に挿入されている。シャフト１３の下端には変位センサ検出体１２が取り付けられ、変位センサ検出体１２は、変位センサ１１と空隙s１７を介して対向している。前記変位センサ１１は静電容量式や渦電流式のように、空隙を介した検出体との距離を検出する方式のものである。前記下固定フランジ８の側面には継手１６が取り付けられており、継手１６とベローズ１０の内部とが連通するように穴が形成されている。そして、図示しない配管を継手１６に接続することでベローズ１０内部に作動流体を導入することができる。ここで作動流体としては、空気、窒素や不活性ガスが適当である。
【０００９】
以上のような精密微動位置決め装置において、弾性支持機構３のベローズ１０内部に作動流体を導入するとベローズ１０が伸びて可動ベース２を上方に押し上げる。ここで、図示しない圧力調整器で作動流体の圧力を調整すると可動ベース２の位置を調整することができる。このようにして可動ベース２は弾性支持機構３によりその重量を支持される。
作動流体によって可動ベース２を任意の位置に調整した時に、変位センサ１１と変位センサ検出体１２との距離が変位センサ１１の検出範囲をはずれるなど適正でない場合には、変位センサ検出体１２の位置を調整する必要がある。この場合は、シャフト１３を回転させ、位置調整ネジ１３ａにより変位センサ検出体１２の上下位置を調整する。なお、シャフト１３の位置に対応する箇所に、可動ベース２には貫通穴が設けてあり、この貫通穴からシャフト１３にアクセスできるようになっていて、ここでシャフト１３を回転できるようになっている。この際、案内部１３ｂの作用により変位センサ１１と変位センサ検出体１２を平行に保つことができる。またＯリング１５がシャフト１３に勘合しているのでベローズ１０内部の気密を保つことができ、作動流体が流出するのを防ぐ。
次に、アクチュエータ４のコイル６ｂに通電すると可動子６を上下方向に動作させる力が発生する。弾性支持機構３は可動ベース２を支持するとともに、作動流体の圧縮性とベローズ１０の弾性により、上下方向に変位することもできるので、アクチュエータ４の推力により可動ベース２を上下動させることが可能になる。この時、可動ベース２の重量は弾性支持機構３により支持されているので、アクチュエータ４は可動ベース２が加速度を発生し得る推力のみ発生すれば良い。よって弾性支持機構３が無く可動ベース２の重量もアクチュエータ４の推力で支持する従来の場合と比較してアクチュエータ４を小型にすることができる。また、変位センサ１１の情報を、図示しない精密微動位置決め装置のコントローラにフィードバックすることにより可動ベース２の位置および速度を制御することができる。
【実施例２】
【００１０】
図６および図７は本発明の精密微動位置決め装置を複数台組み合わせて、微動位置決めステージを構成した例である。図６はその上面図、図７はその正面図である。このステージの用途としては、半導体や液晶の製造装置において露光装置や検査装置のレチクルやマスクを精密に微動位置決めするためのものである。
図において、微動位置決めステージは、Ｘ軸２７、Ｙ軸２８およびＺ軸２９の各方向へ並進する自由度と、前記３軸の軸まわりに回転する自由度との合計６自由度を有するものである。板状のステージベース２１の上に、第１実施例で説明した精密微動位置決め装置３台を、その推力発生方向をＺ軸２９方向と一致するよう配置している。そして、３台の精密微動位置決め装置のそれぞれの可動ベースに搭載されているのが板状の可動ステージ２２である。３台の精密微動位置決め装置は、図６のように上から見て矩形の可動ステージ２２の周辺において、一辺の略中央に１台の精密微動位置決め装置が配置され、これに対向する辺に２台の精密微動位置決め装置が配置されている。以下、説明の便宜上、一辺に１台配置されている精密微動位置決め装置を第１の精密微動位置決め装置４０、これと対向する２台の精密微動位置決め装置をそれぞれ第２、第３の精密微動位置決め装置４１、４２とする。
【００１１】
ここで、精密微動位置決め装置と可動ステージ２２との接触部分について説明する。３台の精密微動位置決め装置の可動ステージとの接触部分は同一構成のため、１台の精密微動位置決め装置で説明する。
図４が精密微動位置決め装置と可動ステージとの接触部分を示す側面図である。図４が示す接触部は、精密微動位置決め装置の可動ベース２の上に球面支持部１８を固定し、球面支持部１８の上側に台座２０を取り付けたものである。そして台座２０の上面に可動ステージ２２の下面が固定されている。球面支持部１８は上方に突出する棒の先端が球面状に加工されている。一方これと接触する台座２０の下面も、球面支持部１８の先端を包むように球面状に凹加工されている。
接触部分をこのような構成にすると台座２０は球面支持部１８の作用により可動ベース２に対して回転自在に動くことができる。
【００１２】
以上のように微動位置決めステージは、図４で示す接触部を介して、３台の精密微動位置決め装置の球面支持部１８の台座２０のそれぞれの上に可動ステージ２２が固定されている。
また、可動ステージ２２の側面には、可動ステージ２２をＸ軸２７方向に駆動することができるＸ軸アクチュエータ２３が１台と、Ｙ軸２８方向に駆動することができるＹ軸アクチュエータ２４が２台取り付けられている。Ｘ軸アクチュエータ２３は上記で説明した第２、第３の精密微動位置決め装置が取り付けられている辺であって、これら２台の間に位置するよう配置されている。また、Ｙ軸アクチュエータ２４は、Ｘ軸アクチュエータ２３及び精密微動位置決め装置らが配置されていない辺に２台配置されている。このように配置すれば、上記で説明した６軸駆動を実現できると共に、微動位置決めステージ全体の構成が小さくできる。
ここで、Ｘ軸アクチュエータ２３とＹ軸アクチュエータ２４の構成は、第１実施例で説明したアクチュエータ４と同様な電磁アクチュエータを有するものであって、固定子と可動子との間に空隙ｍを有するものである。ただし、Ｘ軸、Ｙ軸アクチュエータには弾性支持機構３のように可動ステージ２２を弾性的に支持する部分は特に必要が無い。これは、Ｚ軸アクチュエータとして機能する３台の精密微動位置決め装置の弾性支持機構３らが可動ステージ２２を重力方向に支持するとともに、ＸＹＺの各方向に弾性的に支持しているからである。
なお、Ｘ、Ｙ軸アクチュエータ及びＺ軸方向から可動ステージ２２を支持する精密微動位置決め装置らのアクチュエータ４は、当然ながら可動子と固定子の位置関係が逆になってもよい。
また、可動ステージ２２の側面には、Ｘ軸２７方向の変位を計測するＸ軸変位センサ２５が２台と、Ｙ軸２８方向の変位を計測するＹ軸変位センサ２６が１台取り付けられている。Ｘ軸変位センサ２５はＸ軸アクチュエータ２３を狭むように配置されている。Ｙ軸変位センサ２６は２台のＹ軸アクチュエータ２４に挟まれるよう、辺の中央付近に配置されている。ここで、Ｘ軸変位センサ２５とＹ軸変位センサ２６の種類としては静電容量式、渦電流式、レーザ干渉計などが適用できる。
また、図７で示すように、上記で説明したシャフト１３を調節するための可動ベース２の穴に対応した穴が可動ステージ２２にも設けられている。
【００１３】
以上で構成される微動位置決めステージは、第１実施例での説明と同様に、弾性支持機構３のベローズ１０に作動流体を導入しその圧力を調整することで、３台の弾性支持機構３により可動ステージ２２が任意の位置および姿勢で支持される。この状態で弾性支持機構３内部の変位センサ１１と変位センサ検出体１２の位置が適正でない場合は、シャフト１３を、上記穴を介して回転させて調整する。
次に３台の精密微動位置決め装置に内蔵される３台のアクチュエータ４を、同じ方向に同じ変位量だけ駆動すると可動ステージ２２をＺ軸２９の並進方向に移動・位置決めすることができる。
また、例えば、第１の精密微動位置決め装置４０の可動ベースを下方に、第２及び第３の精密微動位置決め装置の可動ベースを上方に、それぞれ駆動させると、可動ステージ２２をＹ軸２８まわりに回転させることができる。図８は可動ステージ２２がＹ軸２８まわりに回転した状態を示す図である。このようにベローズ１０はその軸線方向すなわちＺ軸２９方向に伸縮するだけではなく、ベローズの軸線と直交する軸まわりに撓むことができるので、３台の微動位置決め装置の移動量を調整することにより可動ステージ２２をＸ軸２７およびＹ軸２８まわりの回転方向に位置決めをすることもできる。この場合の可動ステージ２２の回転角度は３台の変位センサ１１の計測値と変位センサ１１相互の距離とから算出することができる。
同様にして、Ｘ軸アクチュエータ２３およびＹ軸アクチュエータ２４の推力により可動ステージ２２を、Ｘ軸２７およびＹ軸２８方向へ動作させることと、Ｚ軸２９まわりに回転させることが可能になる。
図９はＸ軸アクチュエータ２３によって可動ステージ２２をＸ軸２７方向に移動させた状態を示す図である。Ｘ軸アクチュエータ２３の推力により可動ステージ２２がＸ軸２７方向に移動するとベローズ１０がＸ軸２７方向に撓んでしまい、可動ステージ２２の高さが変化したり傾いたりするが、アクチュエータ４を動作させＺ軸２９方向の位置を制御することにより、球面支持部１８で可動ステージ２２が回転自在に支持されているので、その位置を一定にかつ水平に保つことができる。
【００１４】
ここで、本実施例においてアクチュエータ４の固定子と可動子との間に空隙があることの効果を説明する。以上に説明したとおりに、可動ステージ２２が、ある軸方向に移動した場合、移動方向に直交する他の２軸方向に動作させるアクチュエータの可動子を、その推力方向と直交する方向に移動させてしまう。しかし、本実施例で示す３台の精密微動位置決め装置、Ｘ軸アクチュエータ２３およびＹ軸アクチュエータ２４はともにその可動子と固定子との間に空隙ｍを有するので可動子と固定子が干渉して動作を制限するという問題を回避できる。本実施例の微動位置決めステージが使用される半導体や液晶用露光装置のレチクルやマスクを精密に微動位置決めする装置における必要な移動ストロークは、一般的には数十μm以下であるため、アクチュエータの動作特性が変化するおそれも無い。
【００１５】
さらに、図４で説明した接触部の他の例を図５にて説明する。
図５は図４と同様、精密微動位置決め装置と可動ステージとの接触部分を示す側面図である。図５が示す接触部は、精密微動位置決め装置の可動ベース２の上に、撓み支持部１９を固定し、撓み支持部１９の上側に台座２０を取り付けたものである。そして台座２０の上面に可動ステージ２２の下面が固定されている。撓み支持部１９は、金属丸棒の一部の直径を細くしたものであって、その細くした部分が撓み、また捩れやすいように形成したものである。
このような構成にすると台座２０は撓み支持部１９が変形することにより可動ベース２に対して回転自在に動くことができる。上記微動位置決めステージの実施例では図４で説明した接触部を使って微動位置決めステージを構成した例を説明したが、図５で説明した接触部を使っても同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の精密微動位置決め装置の正面図
【図２】本発明の精密微動位置決め装置の側面図
【図３】図１の弾性支持機構の拡大断面図
【図４】精密微動位置決め装置と可動テーブルとの接触部を示す側面図
【図５】精密微動位置決め装置と可動テーブルとの接触部の他の例を示す側面図
【図６】本発明の精密微動位置決め装置を使った微動位置決めステージの上面図
【図７】図６の側面図
【図８】図６の微動位置決めステージの可動ステージがＹ軸まわりに回転した状態を示す側面図の一部
【図９】図６の微動位置決めステージの可動ステージがＸ軸方向に移動した状態を示す側面図
【図１０】従来例としての特許文献１の装置を示す上面図
【図１１】従来例としての特許文献１の装置を示す側断面図
【図１２】従来例としての特許文献２の装置を示す側断面図
【符号の説明】
【００１７】
１ 固定ベース
２ 可動ベース
３ 弾性支持機構
４ アクチュエータ
５ 固定子
５ａ ヨーク
５ｂ マグネット
６ 可動子
６ａ コイルベース
６ｂ コイル
７ 空隙ｍ
８ 下固定フランジ
９ 上固定フランジ
１０ ベローズ
１１ 変位センサ
１２ 変位センサ検出体
１３ シャフト
１３ａ 位置調整ネジ
１３ｂ 案内部
１４ ロックナット
１５ Ｏリング
１６ 継手
１７ 空隙ｓ
１８ 球面支持部
１９ 撓み支持部
２０ 台座
２１ ステージベース
２２ 可動ステージ
２３ Ｘ軸アクチュエータ
２４ Ｙ軸アクチュエータ
２５ Ｘ軸変位センサ
２６ Ｙ軸変位センサ
２７ Ｘ軸
２８ Ｙ軸
２９ Ｚ軸
３０ 支持部材（弾性体）
３１ 圧電素子
３２ 下板
３３ 上板
３４ 電極
４０ 第１の精密微動位置決め装置
４１ 第２の精密微動位置決め装置
４２ 第３の精密微動位置決め装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定された可動ベースと、を備えたことを特徴とする精密微動位置決め装置。
【請求項２】
前記電磁アクチュエータが、マグネットを貼り付けたヨークが対向するように前記固定ベースに立設された一対の固定子と、コイルベースの両面にコイルを貼り付けた可動子とからなり、前記コイルベースの両面のそれぞれのコイルが、前記ヨークの前記マグネットとそれぞれ前記空隙を介して対向するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の精密微動位置決め装置。
【請求項３】
前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填されることを特徴とする請求項１記載の精密微動位置決め装置。
【請求項４】
前記下端を封止するフランジに、前記ベローズの内部に貫通する作動流体用貫通穴が施され、前記作動流体用貫通穴に接続された継手を介して前記作動流体が供給されることを特徴とする請求項３記載の精密微動位置決め装置。
【請求項５】
前記作動流体が、空気又は窒素又は不活性ガスのいずれかであることを特徴とする請求項３記載の精密微動位置決め装置。
【請求項６】
前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものであることを特徴とする請求項３記載の精密微動位置決め装置。
【請求項７】
前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に設けられたＯリングと、を備え、
前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入されることを特徴とする請求項６記載の精密微動位置決め装置。
【請求項８】
前記シャフトの位置調整ネジ部にロックナットが設けられ、前記ロックナットによって前記シャフトが前記上端を封止するフランジに対して固定されることを特徴とする請求項７記載の精密微動位置決め装置。
【請求項９】
前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項７記載の精密微動位置決め装置。
【請求項１０】
ステージベースと、前記ステージベースに対して目的の位置又は姿勢に変更される可動ステージと、前記可動ステージを駆動する複数のアクチュエータと、を備える微動位置決めステージにおいて、
前記複数のアクチュエータのうち少なくとも前記可動ステージをＺ軸方向に駆動可能なＺ軸アクチュエータが、前記ステージベースに固定される固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定されるとともに、前記可動ステージを支持する可動ベースと、からなることを特徴とする微動位置決めステージ。
【請求項１１】
前記Ｚ軸アクチュエータが３台設けられたことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１２】
前記可動ベースが、上下に段差を有する板状のベースであって、前記段差の下段の下面に前記弾性支持機構の上端が固定され、前記段差の上段の下面に前記可動子の上端が固定され、前記段差の下段の上面で前記可動ステージが支持されたことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１３】
前記複数のアクチュエータのうち前記可動ステージをＸ軸方向に駆動可能なＸ軸アクチュエータ及びＹ軸方向に駆動可能なＹ軸アクチュエータが電磁アクチュエータであって、前記電磁アクチュエータの固定子が前記ステージベースに固定され、前記電磁アクチュエータの可動子が前記固定子との間に空隙を介して前記可動ステージに固定され、前記Ｘ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータは前記弾性支持機構を有しないことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１４】
前記電磁アクチュエータの前記可動子と前記固定子との位置が逆になっていることを特徴とする請求項１０または１３記載の微動位置決めステージ。
【請求項１５】
前記可動ステージが矩形の板状であって、前記３台のＺ軸アクチュエータのうち１台が前記可動ステージの一辺を支持し、残りの２台が前記一辺と対向する一辺を支持し、前記Ｘ軸アクチュエータが前記２台のＺ軸アクチュエータの中間に１台設けられて前記可動ステージを駆動し、前記Ｙ軸アクチュエータが前記Ｚ軸及びＹ軸アクチュエータが設けられていない辺のいずれか一辺に２台設けられて前記可動ステージを駆動することを特徴とする請求項１３記載の微動位置決めステージ。
【請求項１６】
前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填されることを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１７】
前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものであることを特徴とする請求項１６記載の精密微動位置決めステージ。
【請求項１８】
前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に施されたＯリングと、を備え、
前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入されることを特徴とする請求項１７記載の精密微動位置決めステージ。
【請求項１９】
前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられ、かつ前記可動ステージの前記シャフトの位置に対応する箇所にも貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１８記載の精密微動位置決めステージ。
【請求項２０】
前記可動ステージの前記ステージベースに対するＹ軸方向の変位を計測するＹ軸変位センサが前記２台のＹ軸アクチュエータの中間位置に設けられ、前記可動ステージの前記ステージベースに対するＸ軸方向の変位を計測するＸ軸変位センサが前記Ｘ軸アクチュエータを挟むように２台設けられていることを特徴とする請求項１５記載の微動位置決めステージ。
【請求項２１】
前記Ｘ軸変位センサとＹ軸変位センサが、静電容量式又は渦電流式又はレーザ干渉計のいずれかであることを特徴とする請求項２０記載の微動位置決めステージ。
【請求項２２】
前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分が、前記可動ベースに設けられた球面形状を有するピンと、前記可動ステージに設けられ、前記球面を内包するような球面形状の凹部を有する部材と、から構成されることを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項２３】
前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分に、金属丸棒の一部の直径が細くされた棒状の部材を設け、前記棒状の部材の下端が前記可動ベースに接続され、上端が前記可動ステージに接続されたことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項２４】
請求項１０記載の微動位置決めステージを備えたことを特徴とする半導体製造又は液晶製造の露光装置。
【請求項２５】
請求項１０記載の微動位置決めステージを備えたことを特徴とする半導体製造又は液晶製造の検査装置。
【請求項１】
固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定された可動ベースと、を備えたことを特徴とする精密微動位置決め装置。
【請求項２】
前記電磁アクチュエータが、マグネットを貼り付けたヨークが対向するように前記固定ベースに立設された一対の固定子と、コイルベースの両面にコイルを貼り付けた可動子とからなり、前記コイルベースの両面のそれぞれのコイルが、前記ヨークの前記マグネットとそれぞれ前記空隙を介して対向するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の精密微動位置決め装置。
【請求項３】
前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填されることを特徴とする請求項１記載の精密微動位置決め装置。
【請求項４】
前記下端を封止するフランジに、前記ベローズの内部に貫通する作動流体用貫通穴が施され、前記作動流体用貫通穴に接続された継手を介して前記作動流体が供給されることを特徴とする請求項３記載の精密微動位置決め装置。
【請求項５】
前記作動流体が、空気又は窒素又は不活性ガスのいずれかであることを特徴とする請求項３記載の精密微動位置決め装置。
【請求項６】
前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものであることを特徴とする請求項３記載の精密微動位置決め装置。
【請求項７】
前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に設けられたＯリングと、を備え、
前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入されることを特徴とする請求項６記載の精密微動位置決め装置。
【請求項８】
前記シャフトの位置調整ネジ部にロックナットが設けられ、前記ロックナットによって前記シャフトが前記上端を封止するフランジに対して固定されることを特徴とする請求項７記載の精密微動位置決め装置。
【請求項９】
前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項７記載の精密微動位置決め装置。
【請求項１０】
ステージベースと、前記ステージベースに対して目的の位置又は姿勢に変更される可動ステージと、前記可動ステージを駆動する複数のアクチュエータと、を備える微動位置決めステージにおいて、
前記複数のアクチュエータのうち少なくとも前記可動ステージをＺ軸方向に駆動可能なＺ軸アクチュエータが、前記ステージベースに固定される固定ベースと、前記固定ベースの上に取り付けられた電磁アクチュエータの固定子と、前記固定子と一定の空隙を介して対向し、前記固定子に対して上下に移動可能な電磁アクチュエータの可動子と、前記固定子と前記可動子との相対的な変位を検知する変位センサが収納され、前記固定ベースの上に下端が取り付けられた弾性支持機構と、前記弾性支持機構の上端と前記電磁アクチュエータの可動子の上端とが固定されるとともに、前記可動ステージを支持する可動ベースと、からなることを特徴とする微動位置決めステージ。
【請求項１１】
前記Ｚ軸アクチュエータが３台設けられたことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１２】
前記可動ベースが、上下に段差を有する板状のベースであって、前記段差の下段の下面に前記弾性支持機構の上端が固定され、前記段差の上段の下面に前記可動子の上端が固定され、前記段差の下段の上面で前記可動ステージが支持されたことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１３】
前記複数のアクチュエータのうち前記可動ステージをＸ軸方向に駆動可能なＸ軸アクチュエータ及びＹ軸方向に駆動可能なＹ軸アクチュエータが電磁アクチュエータであって、前記電磁アクチュエータの固定子が前記ステージベースに固定され、前記電磁アクチュエータの可動子が前記固定子との間に空隙を介して前記可動ステージに固定され、前記Ｘ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータは前記弾性支持機構を有しないことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１４】
前記電磁アクチュエータの前記可動子と前記固定子との位置が逆になっていることを特徴とする請求項１０または１３記載の微動位置決めステージ。
【請求項１５】
前記可動ステージが矩形の板状であって、前記３台のＺ軸アクチュエータのうち１台が前記可動ステージの一辺を支持し、残りの２台が前記一辺と対向する一辺を支持し、前記Ｘ軸アクチュエータが前記２台のＺ軸アクチュエータの中間に１台設けられて前記可動ステージを駆動し、前記Ｙ軸アクチュエータが前記Ｚ軸及びＹ軸アクチュエータが設けられていない辺のいずれか一辺に２台設けられて前記可動ステージを駆動することを特徴とする請求項１３記載の微動位置決めステージ。
【請求項１６】
前記弾性支持機構が、円筒状のベローズと、前記ベローズの上端及び下端を封止するフランジと、からなり、前記ベローズの内部に所定の圧力の作動流体が充填されることを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項１７】
前記変位センサは、前記下端を封止するフランジの上に設置されたセンサ部と、前記センサ部に空隙Ｓを介して対向する変位センサ検出体とからなり、前記センサ部が、静電容量式又は渦電流式のものであることを特徴とする請求項１６記載の精密微動位置決めステージ。
【請求項１８】
前記上端を封止するフランジは、前記ベローズの内部に貫通する穴を有し、前記穴は、前記穴の内周上部に施されたネジ部と、前記穴の内周下部に施されたＯリングと、を備え、
前記変位センサ検出体を下端に有するとともに、前記ネジ部と係合する位置調整ネジ部を上端に備えるシャフトが、前記穴に挿入されることを特徴とする請求項１７記載の精密微動位置決めステージ。
【請求項１９】
前記可動ベースの前記シャフトの位置に対応する箇所に貫通穴が設けられ、かつ前記可動ステージの前記シャフトの位置に対応する箇所にも貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１８記載の精密微動位置決めステージ。
【請求項２０】
前記可動ステージの前記ステージベースに対するＹ軸方向の変位を計測するＹ軸変位センサが前記２台のＹ軸アクチュエータの中間位置に設けられ、前記可動ステージの前記ステージベースに対するＸ軸方向の変位を計測するＸ軸変位センサが前記Ｘ軸アクチュエータを挟むように２台設けられていることを特徴とする請求項１５記載の微動位置決めステージ。
【請求項２１】
前記Ｘ軸変位センサとＹ軸変位センサが、静電容量式又は渦電流式又はレーザ干渉計のいずれかであることを特徴とする請求項２０記載の微動位置決めステージ。
【請求項２２】
前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分が、前記可動ベースに設けられた球面形状を有するピンと、前記可動ステージに設けられ、前記球面を内包するような球面形状の凹部を有する部材と、から構成されることを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項２３】
前記可動ベースと前記可動ステージとが接触する部分に、金属丸棒の一部の直径が細くされた棒状の部材を設け、前記棒状の部材の下端が前記可動ベースに接続され、上端が前記可動ステージに接続されたことを特徴とする請求項１０記載の微動位置決めステージ。
【請求項２４】
請求項１０記載の微動位置決めステージを備えたことを特徴とする半導体製造又は液晶製造の露光装置。
【請求項２５】
請求項１０記載の微動位置決めステージを備えたことを特徴とする半導体製造又は液晶製造の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−７６５２１（Ｐ２００９−７６５２１Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４１７５９（Ｐ２００７−２４１７５９）
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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