JPH10197802A

JPH10197802A - ステ−ジ

Info

Publication number: JPH10197802A
Application number: JP9013180A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Aoki; 保夫青木; Koji Ono; 浩司小野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】測定精度が高くかつ簡単な構造でコストも抑
えることのできるステージを提供する。【解決手段】このステージは、第１の板部材１の平面
に形成された第１の平行ガイド２，３と、第２の板部材
７の平面で、第１の平行ガイド２，３に対向して形成さ
れた第２の平行ガイド８，９と、第１の平行ガイド２，
３と、第２の平行ガイド８，９とに案内される第１の案
内部材１０，１０’と、第１の板部材１の平面に対し、
所定角度傾けて形成された第１のガイド５と、第１の板
部材１に設けられ第１のガイド５に対してほぼ平行に設
けられた第２のガイド６と、第１のガイド５と第２のガ
イド６との間に位置し、第２の板部材７に設けられたブ
ロック部１１と、ブロック部１１に支持され、第１のガ
イド５に案内される第２の案内部材１６〜１９と、第２
のガイド６に対向するようにブロック部１１に支持さ
れ、第２のガイド６に案内される第３の案内部材２０
と、第３の案内部材２０が第２のガイド６を押圧しかつ
第２の案内部材１６〜１９が第１のガイド５を押圧する
押圧部材２２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、寸法測定等のため
の測定器・投影器等の機器においてＸＹ方向に移動する
ことができるＸＹステージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸＹステージについて図５により
説明する。図５は、従来のＸＹステージの側面図であ
る。このＸＹステージは、下板５１及び上板５２から構
成される。下板５１はその上面の一方の側部にＶ形状の
溝５３を有し、他の側部においてＶ形状溝５３の延びる
方向に平行な平面状ガイド５４を有する。上板５２は、
その下面の一方の側部に下板５１のＶ形状溝５３に入り
込むことができるＶ形状の凸部５５を有し、他の側部に
下板５１の平面状ガイド５４に対応して平面状ガイド５
６を有する。Ｖ形状の溝５３とＶ形状の凸部５５とによ
り溝状ガイドを構成し、平面状ガイド５４と平面状ガイ
ド５６とにより平面ガイドを構成している。

【０００３】下板５１のＶ形状溝５３の傾斜面と上板５
２のＶ形状凸部５５の傾斜面との間、及び平面状ガイド
５４と平面状ガイド５６との間にはそれぞれニードルベ
アリング５７が配置されている。上板５２は、下板５１
に対して、溝状ガイド５３、５５と平面ガイド５４、５
６とにより、板材に関し横方向及び上下方向にその動き
が制限されながら、ニードルベアリング５７を介して移
動させられる。

【０００４】上述のように、図５に示す従来のＸＹステ
ージでは、上板５２についての板材横方向の変位は溝状
ガイド５３、５５の両斜面により規制され、上下方向の
変位は溝状ガイド５３、５５の両斜面及び平面ガイド５
４、５６により規制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５の従来の
ステージにおいて、板材横方向の変位の規制に関する溝
状ガイド５３、５５について下板５１のＶ形状溝５３と
上板５２のＶ形状凸部５５とを互いに精度よく適合する
ように形成するのは困難であった。また、板材上下方向
の変位の規制に関するガイドについて溝状ガイド５３、
５５の両斜面と平面ガイド５４、５６の両平面部との平
行度を精度よく合わせるのは困難であった。このため、
板材横方向の変位及び板材上下方向の変位の規制が精度
よく行われないことがあるため、ステージの移動精度が
悪くなることがあった。

【０００６】また、下板５１のＶ形状溝５３と上板５２
のＶ形状凸部５５の各形状は、平面形状に比べ加工が難
しく、溝状ガイドの平面度が悪くなりやすかった。この
ため、ステージを測定機器に用いる場合、ステージの指
示精度が悪くなってしまいやすい。

【０００７】また、ステージを図５の上板と下板との間
に中板を設けた３枚構造とし、例えば、下板と中板とに
よりＸ軸方向の送りを行い、中板と上板とによりＹ軸方
向の送りを行う場合、ステージのＸ軸とＹ軸の直角度
は、中板の上面と下面に設けたＶ形状溝とＶ形状凸部の
直角度により決定されるため、このＶ形状溝とＶ形状凸
部との直角度を精度よく加工することは困難であり、こ
のＸ軸とＹ軸との直角度の精度が悪くなりやすかった。

【０００８】以上のような精度の悪化は、ステージの測
定精度の悪化につながり、これを避けるべく精度よく加
工しようとすると、コスト高になってしまう。

【０００９】本発明の目的は、かかる従来のステージの
問題点を解決すべくなされたものであり、測定精度が高
くかつ簡単な構造でコストも抑えることのできるステー
ジを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１における発明は、第１の板部材と、前記第
１の板部材に対して相対的に移動する第２の板部材とを
備えるステージにおいて、前記第１の板部材の平面に形
成された第１の平行ガイドと、前記第２の板部材の平面
で、前記第１の平行ガイドに対向して形成された第２の
平行ガイドと、前記第１の平行ガイドと、前記第２の平
行ガイドとに案内される第１の案内部材と、前記第１の
板部材の前記平面に対し、所定角度傾けて形成された第
１のガイドと、前記第１の板部材に設けられ前記第１の
ガイドに対してほぼ平行に設けられた第２のガイドと、
前記第１のガイドと前記第２のガイドとの間に位置し、
前記第２の板部材に設けられたブロック部と、前記ブロ
ック部に支持され、前記第１のガイドに案内される第２
の案内部材と、前記第２のガイドに対向するように前記
ブロック部に支持され、前記第２のガイドに案内される
第３の案内部材と、前記第３の案内部材が前記第２のガ
イドを押圧しかつ前記第２の案内部材が前記第１のガイ
ドを押圧する押圧部材とを具備する。

【００１１】請求項２において、前記押圧部材がばね部
材を具備する場合、前記ばね部材が前記第３の案内部材
と前記ブロック部との間に介在するように構成できる。

【００１２】請求項３において、前記第２のガイドに前
記押圧部材を兼ねさせ、前記第２のガイドが前記第３の
案内部材を押圧する方向にばね性を有するように構成で
きる。請求項４において、前記第３の案内部材が複数
のボールを備えるように構成できる。

【００１３】なお、ステージを３枚板構造とした場合、
第１の板部材と第２の板部材との間に第３の板部材を配
置し、上述の第１のガイド及び第２のガイドを第３の板
部材に設けることができる。

【００１４】請求項１に記載の発明では、板厚方向の変
位を規制する板厚方向ガイド機構は、第１の板部材と第
２の板部材との平面により構成され、板厚方向に対して
垂直である横方向の変位を規制するガイド機構は、第１
の板部材に形成された第１ガイドとこの第１のガイドと
略平行の第２ガイドとにより構成される。

【００１５】第１の板部材の平面と第２の板部材の平面
との間には第１の案内部材が設けられる。第１の板部材
に形成された第１のガイドに案内される第２の案内部材
と、第１のガイドにほぼ平行の第２のガイドに案内され
る第３の案内部材とが、押圧部材により、それぞれ第１
のガイドと第２のガイドとに対して押圧された状態とな
る。この状態で第２の案内部材は第１のガイドに押しつ
けられ、第２の板部材が移動しブロック部が移動する
と、第１の板部材の第１のガイドはブロック部に支持さ
れた第２の案内部材から押圧されているため、第２の板
部材の横方向の移動は、第２のガイドによらず第１のガ
イドに倣う。このため、第２の板部材は、第２のガイド
の影響を受けずに横方向に規制されながら第１の板部材
に対して移動できる。一方、板部材の板厚方向に関して
第１の板部材と第２の板部材とは、これらの平面におい
て板厚方向ガイドにより板厚方向の変位が規制されるた
め、板部材の横方向の移動と独立して板部材の板厚方向
の移動が制御される。しかも、板厚方向ガイドは、一対
設けられるので、板厚方向の移動は、第１のガイドと第
２のガイドとによる板部材の横方向の変位を規制するガ
イド機構に影響を全く与えない。

【００１６】以上のように、横方向ガイド機構は、第１
のガイドを精度よく構成するだけで精度よく構成でき、
また、板厚方向ガイド機構及び横方向ガイド機構は、互
いに独立して構成できるので、互いの直角度等の調整は
不要であり、加工が従来のものよりも容易となる。この
ように加工が簡単であるにも関わらず、精度が高く低コ
ストのステージを得ることができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明では、押圧部材
をばね部材又はばね性のある部材から構成する場合、第
１のガイドに案内される第２の案内部材と、第２のガイ
ドに案内され、ばね部材又はばね性部材を介して支持さ
れている第３の案内部材とによって、ばね部材又はばね
性部材による所定の負荷容量の押圧力でそれぞれ第１及
び第２のガイドに各案内部材が接して力のつりあいを成
しているので、第２の板部材は第１の板部材に対して第
２のガイドによらず第１ガイドに倣って移動する。

【００１８】なお、ステージが３枚構成のＸＹステージ
である場合、Ｘ方向とＹ方向の直角度は第３の板部材に
支持された第１のガイド側の第２の案内部材の内の一方
の位置を調整によって変えることによって簡単に精度を
良くすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明による第１
の実施の形態のＸＹステージを説明するための図であ
る。図１は本実施の形態のステージの側面図であり、図
２は、図１のＡＡ線方向に切断してガイドの要部を示す
平面図である。

【００２０】図１に示すように、第１の部材である下板
１の上面左右２ヶ所には、上下方向ガイド、即ち、板厚
方向ガイドとして平行度良く平面に加工された一対のガ
イド２、ガイド３が設けられている。図１の左右方向の
変位を規制するための第１のガイド５が下板１の片側側
面４に平面度良く形成されている。この第１のガイド５
は、一対のガイド２，３の平面に対して所定角度（ここ
では９０°）傾けて形成される。

【００２１】第２のガイド６は略Ｌ字状に構成されてお
り、片側側面４からこの側面４に対して直交する方向に
延長部６’が延び、第２のガイド６が延長部６’の端か
ら垂直に延び、第１のガイド５と略平行となり第１のガ
イド５と対向している。

【００２２】第２の部材である上板７の下面左右２ヶ所
には下板１のガイド２、ガイド３に対面する位置に上下
方向ガイド（板厚方向ガイド）８、９が平行度良く平面
に加工されている。ガイド２とガイド８との間、及びガ
イド３とガイド９との間には、第１の案内部材としてニ
ードルベアリングがそれぞれ配置されている。このニー
ドルベアリングは、図２に示すように複数の針状コロ１
０とこれらの針状コロ１０を保持するリテーナ１０’と
から構成されている。ニードルベアリングの複数の針状
コロ１０が下板１と上板７との間に上板７の自重によっ
て挟み込まれる。

【００２３】図１に示すように、上板７の下面の一端部
には第１のガイド５と第２のガイド６との間に入り込む
ようにブロック部１１が固定されている。図２に示すよ
うに、ブロック部１１の第１のガイド５と対面する側に
は、第１のガイド５に沿ったガイド方向（図２の矢印Ｂ
方向）にブロック部１１の中心からほぼ等しく離れた２
つの位置にピボット１２、１３がそれぞれ形成されてい
る。

【００２４】ブロック部１１のピボット１２、１３に
は、ローラ受け１４、１５が設けられている。各ローラ
受け１４、１５には円錐状のくぼみ１４ａ，１５ａが設
けられ、これらに対向するブロック部１１にも同様のく
ぼみ１４ｂ、１５ｂが設けられ、これらのくぼみ１４
ａ，１４ｂとの間、及びくぼみ１５ａ，１５ｂとの間に
上述のピボット１２，１３が配置されて回動自在に支持
されている。このため、各ローラ受け１４，１５はピボ
ット１２，１３を中心にそれぞれ揺動することができ
る。

【００２５】各ローラ受け１４，１５には、第２の案内
部材として、それぞれ２つずつのローラ１６、１７と１
８、１９がそれぞれ下板１の側面４の第１のガイド５に
対向するように回転自在に支持されている。

【００２６】ブロック部１１の第２のガイド６に対面す
る側には、第３の案内部材として、ローラ２０がローラ
受け２１に回転自在に支持されている。ローラ受け２１
とブロック部１１との間にはばね部材２２が圧縮状態に
挟み込まれている。

【００２７】以上の構成において、ローラ２０はガイド
６に対してばね部材２２のばね圧縮力により予圧がかか
った状態で接している。その結果、ばね部材２２の圧縮
力により、ブロック部１１が第２のガイド６から離れる
方向に押され、ピボット１２，１３，及びローラ受け１
４，１５を介してローラ１６、１７とローラ１８、１９
とからなる一対のローラが互いに平衡して第１のガイド
５に押圧された状態で接している。

【００２８】この状態で下板１に対して上板７を図２の
矢印Ｂに示すガイド方向に駆動手段（図示省略）により
相対移動させると、板厚方向の変位はガイド２、３とガ
イド８、９との一対の板厚方向ガイドにより制限され、
下板１と上板７との間に挟まれた複数の針状コロ１０の
ころがりにより、上板７は軽い駆動力でピッチングの運
動精度のよい移動をすることができる。

【００２９】一方、横方向の変位は第１のガイド５と第
２のガイド６とにより制限され、上板７と一体のブロッ
ク部１１を介してそれぞれの間に挟まれたローラ１６、
１７、１８、１９とローラ２０とのころがりにより低い
摩擦力により軽い駆動力で移動することができる。この
とき、ブロック部１１と第１のガイド５との間の剛性は
ブロック部１１と第２のガイド６との間の剛性よりも少
なくとも１０倍以上である。そのため第１のガイド５と
第２のガイド６との間の平行度が悪くても、上板７はつ
りあい状態のときの予圧である負荷容量をほとんど変化
させることなく、ほぼガイド５に倣って運動することに
なり、上板７の移動はガイド６の影響を受けにくい。

【００３０】また、ローラ１６、１７とローラ１８、１
９はそれぞれ回転可能なピボット１２，１３で受けられ
ているので、第１のガイド５は板厚方向ガイド２、３と
直角でなくても各ローラ１６，１７，１８，１９が第１
のガイド５に正対することができる。よって、第１のガ
イド５を板厚方向ガイド２，３に対して直角度に関して
精度よく形成する必要がないので、ヨーイング（偏揺
れ）の運動精度が高いステージを簡単に低コストで実現
することができる。

【００３１】さらに、３枚の板部材から構成するＸＹス
テージの場合、Ｘ軸とＹ軸の直角度が必要になるが、上
板と下板との間の中板にブロック部１１を取り付け、こ
のブロック部１１に支持された一対のローラ受け１４、
１５のどちらか一方を調整ねじ２３で押し引きすること
により、Ｘ、Ｙ軸の直角度を容易に調整することが可能
となる。この調整ねじ２３は、図２に示すように、例え
ばローラ受け１５に対向する位置にブロック部１１に設
けることができる。

【００３２】以上の説明では第２のガイド６に対面する
側のローラ２０が１つの構成であったが、ローラは２個
でもかまわない。この場合、直角度の調整はガイド６側
のローラの片方を押し引きすることにより可能である。
また、ローラ受け２１とブロック部１１の間のばね材２
２として、皿ばねを使用したが、コイルばねでも板ばね
でもかまわない。このときのばね圧縮力は上板７にかか
る外力に抗するものであり、ローラ１６、１７、１８、
１９、２０のころがり摩擦が大きくなりすぎないように
選ぶのがよい。

【００３３】次に、図３により第２の実施の形態を説明
する。図３は、図１及び図２に示した第１の実施の形態
のステージとほぼ同様の構成のステージの要部を示す平
面図であり、同一部分には同一の符号を付し、その説明
は省略する。

【００３４】図３の実施の形態では、第２のガイド２５
がばね性を持つ材料で形成されている。第２のガイド２
５に接するローラ２０を支持するローラ受け２１はばね
材で支持する必要がなく、ブロック部１１とローラ受け
２１との間には、ピボット３０が設けられている。この
ピボット３０は、ブロック部１１に設けられたくぼみ３
０ａとローラ受け２１に設けられたくぼみ３０ｂとの間
に配置されて回動自在に支持されている。

【００３５】この第２の実施の形態によれば、ばね性を
有する第２のガイド２５がローラ２０を図３の矢印Ｃ方
向に押し、ローラ受け２１，ピボット３０，ピボット１
２，１３及びローラ受け１４，１５を介して各ローラ１
６〜１９が第１のガイド５に押し付けられることによ
り、図１及び図２の第１の実施の形態と同様の作用効果
が得られる。

【００３６】図４により第３の実施の形態を説明する。
図４は、図３に示した第２の実施の形態のステージとほ
ぼ同様の構成のステージの要部を示す平面図であり、同
一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００３７】図４に示す第３の実施の形態によれば、ば
ね性を有する第２のガイド２５とブロック部１１との間
に、ローラ２０の代わりに複数のボール２６が転動自在
に設けられている。複数のボール２６は、保持板部材２
６’に回転自在に保持された状態で、ばね性を持つ第２
のガイド２５によりブロック部１１の面１１ａに対して
図４の矢印Ｃ方向に押圧されている。その結果、図３の
実施の形態と同様に、各ローラ１６〜１９が第１のガイ
ド５に押し付けられることにより、図１及び図２の第１
の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

【００３８】なお、各実施の形態では、第１のガイドを
下板１の側面４に形成したが、本発明はこれに限らず、
例えば、下板１の中央部に溝を形成し、その溝の側面に
第１のガイドを形成してもよい。また、ローラやニード
ルベアリングの代わりにエアベアリングを用いてもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、横方向
ガイドは、第１のガイドを精度よく構成するだけで精度
よく構成でき、また、板厚方向ガイド及び横方向ガイド
は、互いに独立して構成できるので、互いの直角度等の
調整は不要であり、加工が従来のものよりも容易とな
る。このように加工が簡単であるにも関わらず、測定精
度が高くかつ簡単な構造で低コストのステージを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態にかかるステージの側
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視の平面図である。

【図３】本発明による第２の実施の形態のステージにお
ける要部を示す平面図であり、図２に相当する図であ
る。

【図４】本発明による第３の実施の形態のステージにお
ける要部を示す平面図であり、図２に相当する図であ
る。

【図５】従来技術によるステージの側面図である。

【符号の説明】

１下板（第１の板部材）２，３ガイド（第１の平行ガイド）８，９ガイド（第２の平行ガイド）２，８，３，９板厚方向ガイド７上板（第２の板部材）４下板の側面５第１のガイド６第２のガイド１０ニードルベアリングの針状コロ（第
１の案内部材）１０’ ニードルベアリングのリテーナ（第
１の案内部材）１１ブロック部１２，１３ピボット１４，１５ローラ受け１６、１７、１８、１９ローラ（第２の案内部材）２０ローラ（第３の案内部材）２２ばね部材（押圧部材）２５ばね性を有する第２のガイド２６ボール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の板部材と、前記第１の板部材に対
して相対的に移動する第２の板部材とを備えるステージ
において、前記第１の板部材の平面に形成された第１の平行ガイド
と、前記第２の板部材の平面で、前記第１の平行ガイドに対
向して形成された第２の平行ガイドと、前記第１の平行ガイドと、前記第２の平行ガイドとに案
内される第１の案内部材と、前記第１の板部材の前記平面に対し、所定角度傾けて形
成された第１のガイドと、前記第１の板部材に設けられ前記第１のガイドに対して
ほぼ平行に設けられた第２のガイドと、前記第１のガイドと前記第２のガイドとの間に位置し、
前記第２の板部材に設けられたブロック部と、前記ブロック部に支持され、前記第１のガイドに案内さ
れる第２の案内部材と、前記第２のガイドに対向するように前記ブロック部に支
持され、前記第２のガイドに案内される第３の案内部材
と、前記第３の案内部材が前記第２のガイドを押圧しかつ前
記第２の案内部材が前記第１のガイドを押圧する押圧部
材と、を具備するステージ。
【請求項２】前記押圧部材がばね部材を具備し、前記
ばね部材が前記第３の案内部材と前記ブロック部との間
に介在する請求項１記載のステージ。
【請求項３】前記第２のガイドが前記押圧部材を兼
ね、前記第３の案内部材を押圧する方向にばね性を有す
る請求項１に記載のステージ。
【請求項４】前記第３の案内部材が複数のボールを備
える請求項１、２又は３に記載のステージ。