JPH08323568A

JPH08323568A - ステージ装置

Info

Publication number: JPH08323568A
Application number: JP15681795A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sakamoto; 英昭坂本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ステージの後方向加速時の許容加速度を向上
させる。【構成】Ｙステージ１４のＶ字ガイド近傍部分と対応
するＸステージ１６の部分に磁石３８をが設けられてい
る。これによれば、（Ａ）に示されるように、Ｙステー
ジ１４が後方向に加速度を受ける場合、図示の如く軸４
２ａを中心にＸステージ１６を反時計回りに回転させよ
うとする回転付勢力（図示省略）が生じ、Ｘステージ１
６が飛び上がろうとするが、回転軸４２ａと磁石３８と
の距離Ｌ1を腕の長さとする磁石３８の磁力による時計
回りのモーメントＭ1 がＸステージ１６の飛び上がりを
抑制する抑制力として働く。このため、結果的にＹステ
ージ１６の許容加速度をより大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステージ装置に係り、
更に詳しくは、相互に直交する２軸方向にそれぞれ移動
可能な第１ステージと第２ステージとを備え、第２ステ
ージが第１ステージ上をフラットガイドとＶ字ガイドに
沿って移動する構造のステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造装置等の分野で
は、Ｖ字ガイドとフラットガイドを備えたＶ−Ｆ型案内
面を使用した積み重ねタイプのＸＹステージ装置が使用
されている。図１１には、従来のこの種のＸＹステージ
装置の一例が示されている。図１１（Ａ）は平面図、図
１１（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図である。

【０００３】これらの図において、Ｙステージ５０は、
ベース５２上にＹ方向（図１１（Ａ）における上下方
向）にそれぞれ延設されたフラットガイド５４とＶ字ガ
イド５６に沿ってロータリーモータ５８及び送りねじ６
０によって駆動されるようになっている。同様に、Ｘス
テージ６２は、Ｙステージ５０上にＸ方向（図１１
（Ａ）における左右方向）にそれぞれ延設されたフラッ
トガイド６４とＶ字ガイド６６に沿ってロータリーモー
タ６８及び送りねじ７０によって駆動されるようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、この種のＸＹス
テージ装置のステージ移動速度の高速化に対する要求は
ますます厳しいものがある。この高速化は具体的にはス
テージ駆動の加速度の向上という形で実現される。

【０００５】しかるに、上記従来例のＸＹステージ装置
の如く、送りねじを用いてステージを駆動する場合、送
りねじの軸に直交する方向（ラジアル方向）の剛性をあ
まり強くすると、ガイド部と送りねじの平行度を現実的
に零にすることは不可能なことから、送りねじを駆動す
るロータリーモータにかかる負荷が大きくなり過ぎる。
このような理由により、送りねじの剛性は適当な値に設
定されている。このため、図１２（Ａ）に示されるよう
に、Ｙステージ５０に後方向（同図における右方向）の
大きな加速度が加わった場合、Ｙステージ５０上に載置
されたＸステージ６２には慣性力により軸７２ａを中心
に矢印Ａの向きに回転させようとする回転付勢力（回転
モーメント）が発生し、Ｙステージ５０にある限界加速
度を超える大きな加速度が加わると、Ｘステージ６２の
いわゆる飛び上がりが発生する。同様に、図１２（Ｂ）
に示されるように、Ｙステージ５０に前方向（同図にお
ける左方向）の加速度が加わると、Ｘステージ６２には
軸７２ｂを中心に矢印Ｂの向きに回転させようとする回
転付勢力（回転モーメント）が発生し、ある限界加速度
を超える大きな加速度が加わると、Ｘステージ６２の飛
び上がりが発生する。

【０００６】かかるＸステージ６２の飛び上がり現象が
発生すると、Ｘステージ６２の位置をモニタしている図
示しないステージ位置計測センサ（通常はレーザ干渉計
により構成される）等に読み取りエラーが発生し、最悪
の場合には、位置の検出が不可能になって、ステージ位
置計測センサをリセットしなければならなくなったり、
フラットガイド５４表面、Ｖ字ガイド５６表面あるいは
これらに対向するＸステージ下端面の突出部表面、又は
フラットガイド５４、Ｖガイド５６とＸステージ６２と
の間に介装された図示しない点動体（通常はニードルロ
ーラが用いられる）の表面に圧痕等の傷を生ぜしめ、こ
れらの部分の耐久性やステージの移動精度に著しく悪影
響を与えるおそれがあり、Ｘステージの飛び上がり現象
は、全く望ましくない現象であると言える。

【０００７】ところで、Ｘステージの重心点と、Ｖ字ガ
イド、フラットガイドの配置の関係からＸステージの飛
び上がり現象が生じない限界の加速度（以下、適宜「許
容加速度」という）は、Ｙステージに作用する加速度の
向き、即ち、前方向加速と後方向加速の場合で大きく異
なってくる。発明者等は、本発明に係るＸＹステージ装
置との比較のため、従来と同様のＸＹステージ装置の試
作品を製作し、これを用いて実験を行なった結果、後方
向加速時（図１２（Ａ）の場合）での許容加速度は約６
ｍ／ｓｅｃ²、前方向加速時（図１２（Ｂ）の場合）で
の許容加速度は約１０ｍ／ｓｅｃ²であった。

【０００８】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、許容加速度、特に上記後方向加速時の
許容加速度を向上させることができるステージ装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定の第１方向に移動可能な第１ステージと、当該第１
ステージ上を前記第１方向に直交する第２方向に移動可
能な第２ステージとを備え、前記第２ステージが前記第
１ステージ上に所定間隔で前記第２方向に延設されたフ
ラットガイドとＶ字ガイドとに沿って移動する構造のス
テージ装置において、前記第１ステージの移動方向に応
じてその位置が定まる前記第２方向の所定の軸回りの前
記第２ステージの回転付勢力を抑制する抑制手段が、前
記両ステージ相互間に設けられていることを特徴とす
る。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のス
テージ装置において、前記抑制手段は、前記第１ステー
ジの前記Ｖ字ガイド近傍部分と前記第２ステージの対応
する部分とを相互に引き付ける磁力を発生する磁石を含
むことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載のス
テージ装置において、前記磁石が電磁石であることを特
徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は請求項１又は２に記
載のステージ装置において、前記抑制手段は、前記フラ
ットガイド寄りの斜面の傾斜角が４５度以下に設定され
た前記Ｖ字ガイドを含むことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明によれば、第１ステージに
後方向加速度、前方向加速度がそれぞれ作用した場合
に、それぞれの加速度の向きに応じてその位置が定まる
第２方向の所定の軸回りに第１ステージを飛び上がりが
生じる方向に回転させようとする回転付勢力が生じる
が、この回転付勢力が抑制手段によって抑制される。こ
のため、抑制手段による抑制力が働かない場合に比べ
て、許容加速度を大きくすることができる。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、例えば、図
４に示されるように、抑制手段は、第１ステージ（１
４）のＶ字ガイド近傍部分と第２ステージ（１６）の対
応する部分とを相互に引き付ける磁力を発生する磁石３
８を含んでいる。これによれば、図４（Ａ）に示される
ように、第１ステージ（１４）が後方向に加速度を受け
る場合、図示の如く軸４２ａを中心に第２ステージ（１
６）を反時計回りに回転させようとする回転付勢力（図
示省略）が生じ、この回転付勢力は加速度が大きくなる
に伴って大きくなり、第２ステージ（１６）が飛び上が
ろうとするが、回転軸４２ａと磁石３８との距離Ｌ1 を
腕の長さとする磁石３８の磁力による時計回りのモーメ
ントＭ1 が第２ステージ（１６）の飛び上がりを抑制す
る抑制力として働く。このため、結果的に許容加速度を
大きくすることができる。一方、図４（Ｂ）に示される
ように、第１ステージ（１４）が前方向に加速度を受け
る場合、図示の如く軸４２ｂを中心に第２ステージ（１
６）を時計回りに回転させようとする回転付勢力（図示
省略）が生じ、回転軸４２ｂと磁石３８との距離Ｌ2を
腕の長さとする時計回りのモーメントＭ2 はこの回転付
勢力を増加する方向に作用する。しかしながら。この場
合のモーメントＭ2 の腕の長さは非常に短いので、モー
メントＭ2 もモーメントＭ1 に比べて格段小さなものと
なる。即ち、この場合、磁石３８の磁力により発生する
モーメントＭ2 は許容加速度を減じる方向に働くことに
なるがその減少量は極めて小さなものとなる。

【００１５】従って、第１ステージの後方向加速時の許
容加速度を大きく増加させることができると共に、前方
向加速時に必然的に発生する許容加速度の減少も小さく
抑さえることができる。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、請求項２に
記載のステージ装置において、前記磁石が電磁石である
ことを特徴とする。これによれば、引張力（磁力）の発
生を自由に制御することが可能になる。従って、引張力
が実際に必要とされる第１ステージの後方向加速時にの
み磁力を発生させ、それ以外の時には磁力を発生させな
いという制御が可能になると共に、Ｖ字ガイド側のみで
なくフラットガイド側にも電磁石を配置し、第１ステー
ジの後方向加速時にはＶ字ガイド側の電磁石のみ磁力を
発生させ、第１ステージの前方向加速時にはフラットガ
イド側の電磁石のみ磁力を発生させれるようにすれば、
第１ステージの後方向許容加速度と共に、前方向許容加
速度をも大きくすることが可能になる。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、例えば、図
８に示されるように、抑制手段は、フラットガイド２８
寄りの斜面の傾斜角が４５度以下に設定されたＶ字ガイ
ド２６を含む。これによれば、傾斜角が４５度の場合
（頂角θが９０°の場合）より、第１ステージ（１４）
の後方加速時に生じる第２ステージ（１６）を上方に跳
ね挙げようとする力、即ち回転付勢力は小さくなり、第
２ステージ１６の飛び上がりが生じ難くなる。

【００１８】

【実施例】

《第１実施例》以下、本発明の第１実施例を図１ないし
図５に基づいて説明する。図１には、第１実施例に係る
ステージ装置としてのＸＹステージ装置１０の平面図が
示され、図２には、図１の右側面図が示されている。

【００１９】ＸＹステージ装置１０は、ベース１２と、
このベース１２上を図１におけるＹ方向（所定の第１方
向）に移動可能な第１ステージとしてのＹステージ１４
と、当該Ｙステージ１４上をＹ方向に直交するＸ方向
（第２方向）に移動可能な第２ステージとしてのＸステ
ージ１６とを備えている。

【００２０】これを更に詳述すると、ベース１２上のＸ
方向の両端部近傍には、Ｙステージ１４をＹ方向に案内
するＶ−Ｆ型案内面を構成するフラットガイド１８とＶ
字ガイド２０とがＹ方向に沿ってそれぞれ延設されてい
る。また、ベース１２のＹ方向の一端には、Ｙ駆動用モ
ータ２２が取り付けられており、このＹ駆動用モータ２
２に送りねじ２４の一端が図示しないカップリング等の
連結素子を介して連結されている。送りねじ２４の他端
は、Ｙステージ１４に連結されている。送りねじ２４と
しては、本実施例ではボールねじが使用されており、こ
のボールねじに図示しないボールを介して螺合するナッ
ト（図示省略）がＹステージ１４に一体的に取り付けら
れている。Ｙステージ１４は、フラットガイド１８とＶ
字ガイド２０に沿ってＹ駆動用モータ２２と送りねじ２
４とによって駆動されるようになっている。

【００２１】Ｙステージ１４上のＹ方向両端部近傍に
は、Ｘステージ１６をＸ方向に案内するＶ−Ｆ型案内面
を構成するＶ字ガイド２６とフラットガイド２８がＸ方
向に沿ってそれぞれ延設されている。また、Ｙステージ
１４のＸ方向の一端には、Ｘ駆動用モータ３０が取り付
けられており、このＸ駆動用モータ３０に送りねじ３２
の一端が図示しないカップリング等の連結素子を介して
連結されている。送りねじ３２の他端は、Ｘステージ１
６に連結されている。送りねじ３２としては、本実施例
ではボールねじが使用されており、このボールねじに図
示しないボールを介して螺合するナット３４がＸステー
ジ１６に一体的に取り付けられている（図２参照）。Ｘ
ステージ１６は、Ｖ字ガイド２６とフラットガイド２８
に沿ってＸ駆動用モータ３０と送りねじ３２とによって
移動させられるようになっている。

【００２２】なお、送りねじ２４、３２として、いわゆ
るすべりねじを使用しても良いが、かかる場合には、グ
リス等の潤滑剤を用いて当該送りねじの動作を円滑にす
る必要がある。

【００２３】Ｘステージ１６のＶ−Ｆ型案内面について
更に詳述すると、図３に示されるように、Ｙステージ１
４上には、フラットガイド２８が同図の左側、Ｖ字ガイ
ド２６が同図の右側に紙面直交方向に沿ってそれぞれ延
設されている。これらのガイド２６、２８の中央部にＸ
ステージ駆動用の送りねじ３２が紙面直交方向に延設さ
れている。

【００２４】フラットガイド２８は、Ｙステージ１４の
上面に形成された所定幅の帯状凸部から成り、その上面
が文字通り平面状とされている。このフラットガイド２
８に対向するＸステージ１６下面の部分には、フラット
ガイド２６に対向して下方に突出された帯状凸部１６Ａ
が形成され、この帯状凸部１６Ａの下面は平面状とされ
ている。Ｖ字ガイド２６は、Ｙステージ１４の上面が所
定幅で特定の角度（通常は加工上の容易性から９０度）
で加工されたＶ字状凹溝から形成され、このＶ字ガイド
２６に対向するＸステージ１６下面の部分にはＶ字ガイ
ド２６に対応するＶ字状凸部１６Ｂが形成されている。
また、フラットガイド２８と帯状凸部１６Ａとの間、及
びＶ字状凸部１６ＢとＶ字ガイド２６との間には、図３
に示されるように、転動体としてのニードルローラ３６
Ａ、３６Ｂ及び３６Ｃがそれぞれ介装されている。これ
らのニードルローラ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃとしては、
Ｘステージ１６とＹステージ１４との間に所定のクリア
ランス（間隙）を生じさせると共に両ステージ１６、１
４を相互に平行な状態にすることができる直径のものが
使用されている。ニードルローラ３６Ａ、３６Ｂ、３６
Ｃは、Ｘステージ１６駆動時の摩擦抵抗を軽減させ、ま
た、ガイド２８、２６及びこれらに対向する帯状凸部１
６Ａ、Ｖ字状凸部１６Ｂ（案内面）の耐久性を増大させ
ることを目的として使用されている。なお、Ｙステージ
１４のＶ−Ｆ型案内面もこれと同様にして構成されてい
る。

【００２５】更に、本第１実施例では、Ｘステージ１６
のＶ字状凸部１６Ｂの外側の部分に抑制手段を構成する
永久磁石３８が図３における紙面直交方向（Ｘ方向に）
沿って埋め込まれた状態で取付けられている。ここで、
Ｙステージ１４としては、磁性体である鋳鉄性のものが
使用されており、永久磁石３８の磁力ＦによってＸステ
ージ１６がＹステージ１４の磁石３８に対向するＹステ
ージ上面側に引き付けられている。なお、Ｙステージ１
４として、セラミックス製のステージ等を使用する場合
には、Ｙステージの上面に磁性体の板を貼着し、永久磁
石３８と磁性体とによって抑制手段を構成すればよい。

【００２６】次に、抑制手段としての永久磁石３８の作
用について図４を参照しつつ説明する。まず、最初に、
図４（Ａ）に示されるように、Ｙステージ１４が後方向
に加速度を受ける場合について説明する。Ｙステージ１
４が後方に移動すると、Ｘステージ１６のもとの位置に
留まろうとする性質（慣性）のため、Ｖ字状凸部１６Ｂ
によってニードルローラ３６Ｂを介してＶ字ガイド２６
の前側斜面が押され、当該斜面に垂直抗力が生ずる。Ｙ
ステージ１４に作用する加速度（即ち、Ｙステージ１４
に作用する推力）が小さい間は、Ｘステージ１６はその
自重によってＹステージに押し付けられた状態でＹステ
ージ１４と一体的に後方に移動する。しかしながら、Ｙ
ステージ１４に作用する加速度が大きくなると、前記Ｖ
字ガイド２６の前側斜面に生ずる垂直抗力が大きくな
り、この垂直抗力の鉛直方向分力がＸステージ１６をＹ
ステージ１４側へ押し付ける力（自重に起因する力）よ
り大きくなると、Ｘステージ１６には、図４（Ａ）に示
されるように、Ｙステージの前端近傍の軸（実際には、
この軸はフラットガイド２８の前端縁近傍に位置する）
４２ａ回りの回転付勢力（反時計回りの回転モーメン
ト）が生じ、飛び上がろうとするが、永久磁石３８の磁
力Ｆが腕の長さをＬ1 とする時計回りの回転モーメント
Ｍ1 ＝Ｆ×Ｌ1 として作用する。従って、永久磁石３８
の磁力Ｆによって生じる回転モーメントＭ1 がＸステー
ジ１６の飛び上がりを抑制することとなり、回転モーメ
ントＭ1 以上の回転付勢力が生じるような加速度までは
Ｘステージ１６には飛び上がりは発生しなくなり、これ
によって後向きの許容加速度を大きくすることが可能に
なる。この場合、腕の長さＬ1 は大きければ大きい程、
また、永久磁石３８の磁力Ｆが大きければ大きい程、飛
び上がり防止の効果は大きくなるが、磁力Ｆが大きすぎ
ると、Ｘステージ１６の移動が阻害されるようになるの
で、磁力Ｆはある程度以上に大きくすることは現実的で
ない。

【００２７】この一方、図４（Ｂ）に示されるように、
Ｙステージ１４に前向きの加速度が作用する場合には、
永久磁石３８の磁力は、Ｘステージ１６に作用するＹス
テージ１４の後端近傍の回転軸（この軸は、実際には、
ニードルローラ３６Ｃの上端部近傍に位置する）４２ｂ
回りの回転付勢力（時計方向の回転付勢力）を増加させ
る方向に働くことになるが、この場合の回転モーメント
Ｍ2 ＝Ｆ×Ｌ2 の腕の長さＬ2 は図４（Ｂ）に示される
ように非常に小さい。このため、永久磁石３８の磁力に
より、発生するモーメントＭ2 は許容加速度を減じる方
向に働くことになるがその減少量は極めて小さなものと
なる。

【００２８】即ち、本第１実施例によると、Ｙステージ
１４の後方向加速時の許容加速度を大きく増加させるこ
とができると共に、前方向加速時に必然的に発生する許
容加速度の減少を小さく抑さえることができる。

【００２９】発明者等の試作品による実験では、永久磁
石３８の対向面への引張力を８Ｋｇｆ程度とすることに
より、Ｙステージ後方向加速時の許容加速度を６ｍ／ｓ
ｅｃ²（従来例の場合）から１０ｍ／ｓｅｃ²程度まで
向上させることができた。

【００３０】以上のように本第１実施例によると、Ｙス
テージ１４の加減速時の加速度をより大きく設定して
も、Ｘステージ１６の飛び上がりは生じ難くなるので、
転動体としてのニードルローラ３６Ａ〜３６Ｃやフラッ
トガイド２８、Ｖ字ガイド２６、帯状凸部１６Ａ、Ｖ字
状凸部１６Ｂの表面（ガイド面）に傷を付けたりするこ
とがなく、ステージの耐久性に悪影響を与えるおそれが
少なくなる。また、例えば、Ｘステージ１６の位置をレ
ーザ干渉計等により検出する場合に、Ｘステージ１６の
飛び上がりによる干渉計の読み取りエラーが生じ難くな
るので、高精度なステージの位置制御を実現することが
できる。従って、永久磁石を付加するという低コストな
手段によって、従来に比べてより高速なＹステージ１４
の駆動が可能になる。

【００３１】さらに、副次的な効果として、Ｘステージ
１６の位置決め時間の短縮という効果もある。即ち、図
５に示されるように、Ｘステージ１６が矢印Ｃで示され
るように移動を始めると、電磁誘導効果により永久磁石
３８に対向するＹステージ１４の表面に渦電流４０が発
生し、この渦電流４０と磁力Ｆ（磁界）の作用により、
移動方向Ｃと逆向きの抵抗力Ｄが発生する。この抵抗力
ＤはＸステージ１６の移動速度に比例する、すなわち粘
性抵抗となる。この部分での粘性抵抗の発生は、Ｙステ
ージ１４に対してＸステージ１６を位置決めする時の発
生振動に対して大きな抑制効果を持つことになり、Ｘス
テージ１６をより短時間に位置決めできるようになる。

【００３２】《変形例》図６（Ａ）には、上記実施例の
変形例のＸＹステージ装置が示されている。この変形例
は、永久磁石３８が、Ｘステージ１６下面のＶ字状凸部
１６Ｂの内側に取付けられている点のみが、第１実施例
と異なる。このため、この変形例のＸＹステージ装置で
は、第１実施例と同等の性能（後方向加速時の許容加速
度）を得るための永久磁石３８の磁力Ｆは、第１実施例
の約１．５倍程度のものが必要となるが、永久磁石３８
の磁力ＦはＹステージ１４の前方向加速時には、Ｘステ
ージ１６に作用する回転付勢力を抑制する方向のモーメ
ントを生じさせるので、Ｙステージ１４の前方向加速時
の許容加速度をも幾分大きくすることができるという利
点がある。

【００３３】図６（Ｂ）には、その他の変形例として、
Ｘステージ１６下面のＶ字状凸部１６Ｂの内側、外側に
永久磁石３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ取付けられているも
のが示されている。このようにする場合には、Ｙステー
ジ１４の後方向加速時の許容加速度を一層大きく設定す
ることが可能となるが、永久磁石３８Ａ、３８Ｂの磁力
の合計があまり大きくなり過ぎると、Ｘステージ１６の
駆動時の抵抗が大きくなり過ぎてＸ駆動用モータ３０に
かかる負荷が大きくなるので、実際には、永久磁石３８
Ａ、３８Ｂの磁力の合計が適当な値になるように設定す
ることが望ましい。

【００３４】《第２実施例》次に、本発明の第２実施例
を図７に基づいて説明する。ここで、前述した第１実施
例と同一の構成部分については、同一の符号を付すとと
共にその説明を省略するものとする。

【００３５】図７に示される第２実施例のＸＹステージ
装置４４は、永久磁石３８に代えて抑制手段を構成する
電磁石４６が取付けられている点に特徴を有する。この
電磁石４６は、Ｙ駆動用モータ２２を制御するステージ
コントローラ４８の信号を受けてその磁力（引張力）が
制御されるようになっている。その他の部分の構成は前
述した第１実施例と同一である。

【００３６】この第２実施例のステージ装置４４による
と、前述した第１実施例と同様の効果を得られる他、引
張力（磁力）が実際に必要とされるＹステージ１４の後
方向加速時にのみ磁力を発生させ、それ以外の時には磁
力を発生させないという制御が可能になることから、外
部に設けられた磁気に敏感なセンサ等に対する影響を最
小限に抑さえることができる。実際、かかるセンサでの
計測が、ステージ加減速時には行われないことを考えれ
ば電磁石４６の利用による効果はかなり大きいものとい
える。なお、参考までに申し添えれば、上記第１実施例
での永久磁石３８の外部への漏れ磁束は数ガウス〜２０
ガウス程度であり地磁気とほぼ同等な量であり、本第２
実施例のステージ装置４４では、磁気に敏感なセンサ等
に対する影響をこのレベルより更に少なくできる。

【００３７】なお、電磁石４６を上記変形例のようにＶ
字状凸部１６Ｂの内側、又はＶ字状凸部１６Ｂの両側に
配置してもよいことは勿論である。また、抑制手段とし
て電磁石４６を使用する場合には、上記のように磁力の
発生をコントロールできるので、例えば、Ｖ字状凸部１
６Ｂ側のみでなく、帯状凸部１６Ａの近傍にも電磁石４
６を取り付けても良い。かかる場合には、Ｙステージ１
４の後方向加速時にはＶ字状凸部１６Ｂ近傍の電磁石４
６のみ磁力を発生させ、Ｙステージ１４の前方向加速時
には帯状凸部１６Ａ近傍の電磁石４６のみ磁力を発生さ
せれるようにすれば、Ｙステージ１４の後方向許容加速
度と共に、前方向許容加速度をも大きくすることが可能
になると利点がある。

【００３８】なお、上記第１、第２実施例では、磁石３
８又は電磁石４６をＸステージ１６側に取り付ける場合
を例示したが、Ｙステージ１４側に取り付けることも可
能である。

【００３９】《第３実施例》次に、本発明の第３実施例
を図８に基づいて説明する。図８（Ａ）に示される第３
実施例のステージ装置４９は、Ｖ字ガイド２６及びこれ
に対応するＶ字状凸部１６Ｂの頂角θが９０度より小さ
な角度に設定されている点に特徴を有する。その他の部
分の構成は第１実施例と同一である。

【００４０】一般に、斜面に作用する垂直抗力の鉛直方
向分力は、頂角θが大きい程大きくなる。即ち、図８
（Ｂ）において、斜面ａの傾斜角をα₁、斜面ｂの傾斜
角をα₂（α₁＜α₂）とし、同じ大きさの垂直抗力Ｎ
1 、Ｎ2 が両斜面ａ、ｂに発生しているものとすると、
これらの鉛直方向分力Ｍ1 、Ｍ2 の大きさを比較する
と、図より明かにＭ1 ＜Ｍ2 である。

【００４１】このことより、Ｖ字ガイド２６のフラット
ガイド２８寄りの斜面の傾斜角が４５度より小さけれ
ば、傾斜角が４５度の場合（頂角θが９０度の場合）よ
り、Ｙステージ１４の後方加速時に生じるＸステージ１
６を上方に跳ね挙げようとする力、即ち回転付勢力は小
さくなり、Ｘステージ１６の飛び上がりが生じ難くな
る。従って、後方許容加速度を大きくすることができ
る。

【００４２】解析計算によれば、頂角θ＝６０度に設定
すれば、後方向加速時の許容加速度を６ｍ／ｓｅｃ
²（頂角θ＝９０度の場合）から１０ｍ／ｓｅｃ²程度
に改善できる。

【００４３】《変形例》但し、Ｖ字ガイド２６の加工角
度（頂角θ）を９０度以外に設定することは加工上種々
の問題があり、基本的には９０度であることが望まし
い。その場合はθ＝９０度を維持したまま、図９に示さ
れる変形例のように、Ｖ字ガイド２６及びＶ字状凸部１
６Ｂを鉛直軸に対して傾けてもよい。このようにして
も、Ｖ字ガイド２６のフラットガイド２８寄りの斜面の
傾斜角が４５度より小さくなるので、上記第３実施例と
同様の効果が得られる。

【００４４】解析計算によれば１０度傾斜させることに
より、後方向加速時の許容加速度は６ｍ／ｓｅｃ²（傾
けない場合）から９ｍ／ｓｅｃ²程度に改善できる。

【００４５】なお、図８及び図９の例では、ニードルロ
ーラの径は、その加工角度に合わせて最適化する必要が
ある。また、図８又は図９の例のようにＶ字ガイド２６
のフラットガイド２８寄りの斜面の傾斜角を４５度より
小さくする場合に、併せて第１、第２実施例のような磁
石を使用し、これらによって抑制手段を構成してもよい
ことはいうまでもない。

【００４６】なお、上記第１ないし第３実施例では、ス
テージの駆動手段を送りねじ及びこれを駆動するモータ
（ロータリーモータ）により構成する場合について例示
したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ステ
ージの駆動手段をリニアモータ等により構成する場合に
も、本発明は同様の効果を発揮する。

【００４７】図１０には、Ｘステージ１６、Ｙステージ
１４の駆動手段がいわゆるムービングマグネット型のリ
ニアモータにより構成された例が示されている。図１０
（Ａ）において、Ｙステージ１４は、ベース１２のＸ方
向の両端にＹ方向に沿ってそれぞれ延設された固定子１
０２Ａ、１０２Ｂに沿ってＹステージ１４のＸ方向の両
端にそれぞれ設けられた可動子１０４Ａ、１０４Ｂが移
動することにより、Ｙ方向に駆動される。同様に、Ｘス
テージ１６は、Ｙステージ１４のＹ方向の両端にＸ方向
に沿ってそれぞれ延設された固定子１０６Ａ、１０６Ｂ
に沿ってＸステージ１６のＹ方向の両端にそれぞれ設け
られた可動子１０８Ａ、１０８Ｂが移動することによ
り、Ｘ方向に駆動される。図１０（Ｂ）は同図（Ａ）に
おけるＸステージ１６、Ｙステージ１４を概略的に示す
右側面図である。

【００４８】図１０の例のように、Ｘステージ１６、Ｙ
ステージ１４をリニアモータで駆動する場合であって
も、Ｘステージ１６下面のＶ字状凸部１６Ｂの内側、外
側に取り付けられた永久磁石３８Ａ、３８Ｂの作用によ
り、図６（Ｂ）の変形例の場合と同様の効果が得られ
る。

【００４９】その他の駆動手段としては、摩擦駆動、ベ
ルト駆動等を挙げることができる。また、Ｘステージと
Ｙステージとを別種類の駆動手段により駆動する場合で
あっても、本発明を適用することができ、上記各実施例
及び変形例と同等の効果を発揮する。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
許容加速度、特に第１ステージの後方向加速時の許容加
速度を向上させることができ、より高速なステージ駆動
が実現できるという従来にない優れた効果がある。

【００５１】特に、請求項２記載の発明によれば、上記
効果に加え、磁石の磁力が第２ステージの移動に際して
は、粘性抵抗として作用するので、第２ステージの位置
決め時間を短縮することができるという効果もある。

【００５２】また、請求項３記載の発明によれば、引張
力が実際に必要とされる第１ステージの後方向加速時に
のみ磁力を発生させ、それ以外の時には磁力を発生させ
ないという制御が可能になることから、外部に設けられ
た磁気に敏感なセンサ等に対する影響を最小限に抑さえ
ることができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るＸＹステージ装置を示す平面
図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】図２のＸステージ及びＹステージ部分を拡大し
て示す図である。

【図４】図１の装置の作用を説明するための図である。

【図５】図１の装置の付随的効果を説明するための図で
ある。

【図６】第１実施例の変形例を示す図である。

【図７】第２実施例に係るステージ装置の概略構成を示
す図である。

【図８】（Ａ）は第３実施例に係るステージ装置の概略
構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の装置の作用を説明する
ための図である。

【図９】第３実施例の変形例を示す図である。

【図１０】（Ａ）はＸステージ、Ｙステージの駆動手段
をリニアモータで構成したステージ装置の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるＸステージ、Ｙステージの概略
右側面図である。

【図１１】従来のＸＹステージ装置の構成を示す図であ
って、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図であ
る。

【図１２】発明が解決しようとする課題を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１０ＸＹステージ装置（ステージ装置）１４Ｙステージ（第１ステージ）１６Ｘステージ（第２ステージ）２６Ｖ字ガイド２８フラットガイド３８永久磁石（抑制手段）４４ＸＹステージ装置（ステージ装置）４６電磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の第１方向に移動可能な第１ステー
ジと、当該第１ステージ上を前記第１方向に直交する第
２方向に移動可能な第２ステージとを備え、前記第２ス
テージが前記第１ステージ上に所定間隔で前記第２方向
に延設されたフラットガイドとＶ字ガイドとに沿って移
動する構造のステージ装置において、前記第１ステージの移動方向に応じてその位置が定まる
前記第２方向の所定の軸回りの前記第２ステージの回転
付勢力を抑制する抑制手段が、前記両ステージ相互間に
設けられていることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】前記抑制手段は、前記第１ステージの前
記Ｖ字ガイド近傍部分と前記第２ステージの対応する部
分とを相互に引き付ける磁力を発生する磁石を含むこと
を特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】前記磁石が電磁石であることを特徴とす
る請求項２記載のステージ装置。
【請求項４】前記抑制手段は、前記フラットガイド寄
りの斜面の傾斜角が４５度以下に設定された前記Ｖ字ガ
イドを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のス
テージ装置。