JP2000009867A - ステージ移動装置 - Google Patents
ステージ移動装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、コンパクトな構成で広範囲、高分解
能の移動を行う。 【解決手段】固定板１上に直動アクチュエータ５−１〜
５−６を備えた６本のリンク２−１〜２−６を介して粗
動台１０を設けたパラレルリンク機構の粗動台１０に、
微動台１１及びこの微動台１１を微動させるための微動
装置１２を有する微動移動機構１３を嵌め込んで一体化
する。
能の移動を行う。 【解決手段】固定板１上に直動アクチュエータ５−１〜
５−６を備えた６本のリンク２−１〜２−６を介して粗
動台１０を設けたパラレルリンク機構の粗動台１０に、
微動台１１及びこの微動台１１を微動させるための微動
装置１２を有する微動移動機構１３を嵌め込んで一体化
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば走査型顕微
鏡、光学顕微鏡、半導体製造装置やその検査装置の微動
粗動ステージに適用されるステージ移動装置に関する。
鏡、光学顕微鏡、半導体製造装置やその検査装置の微動
粗動ステージに適用されるステージ移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、走査型顕微鏡や半導体製造検査装
置に用いられるステージの分野では、ナノメータオーダ
からミリメータオーダまでの移動範囲でかつナノメータ
オーダの分解能を持つ移動機構が要求されている。
置に用いられるステージの分野では、ナノメータオーダ
からミリメータオーダまでの移動範囲でかつナノメータ
オーダの分解能を持つ移動機構が要求されている。
【０００３】このような移動機構のうち微動機構には、
弾性ばねステージを用いる場合がある。この弾性ばねス
テージに用いられる弾性ばねステージは、一般に摺動部
を持たないのでガタや摩擦、摩耗の影響を受けずに高分
解能で動作が可能である。
弾性ばねステージを用いる場合がある。この弾性ばねス
テージに用いられる弾性ばねステージは、一般に摺動部
を持たないのでガタや摩擦、摩耗の影響を受けずに高分
解能で動作が可能である。
【０００４】他のステージとしては、例えば特開平９−
３１８８８３号公報に記載されているように、Ｚ方向を
棒状弾性ばねで支持され、ＸＹ平面内で移動可能となっ
ているものがある。このステージは、そのＸＹ方向にそ
れぞれ１本の変位素子がステージに対して僅かだけ変位
させた状態で配置されている。このステージの動作は、
ＸＹ軸方向にそれぞれ配置された各変位素子に変位信号
を与えることで各変位素子を伸縮させ、ステージをＸＹ
平面内又はＸＹＺ空間で移動させ、所望の位置に位置決
めしている。
３１８８８３号公報に記載されているように、Ｚ方向を
棒状弾性ばねで支持され、ＸＹ平面内で移動可能となっ
ているものがある。このステージは、そのＸＹ方向にそ
れぞれ１本の変位素子がステージに対して僅かだけ変位
させた状態で配置されている。このステージの動作は、
ＸＹ軸方向にそれぞれ配置された各変位素子に変位信号
を与えることで各変位素子を伸縮させ、ステージをＸＹ
平面内又はＸＹＺ空間で移動させ、所望の位置に位置決
めしている。
【０００５】一方、図７に示すようにパラレルリンク機
構を用いたステージがある。このパラレルリンク機構
は、固定板１上に少なくとも３つのリンク、例えば６本
のリンク２−１〜２−６を設け、これらリンク２−１〜
２−６の上端にそれぞれボールジョイント３−１〜３−
６を介して可動台４を設けたものとなっている。各リン
ク２−１〜２−６は、それぞれ直動アクチュエータ５−
１〜５−６が備えられ、これら直動アクチュエータ５−
１〜５−６の伸縮動作により各リンク長が変化するもの
となっている。従って、これらリンク２−１〜２−６の
各リンク長と速度とを協調して制御することにより、可
動台４は、並進３自由度、回転３自由度の計６自由度の
相対運動を行う。
構を用いたステージがある。このパラレルリンク機構
は、固定板１上に少なくとも３つのリンク、例えば６本
のリンク２−１〜２−６を設け、これらリンク２−１〜
２−６の上端にそれぞれボールジョイント３−１〜３−
６を介して可動台４を設けたものとなっている。各リン
ク２−１〜２−６は、それぞれ直動アクチュエータ５−
１〜５−６が備えられ、これら直動アクチュエータ５−
１〜５−６の伸縮動作により各リンク長が変化するもの
となっている。従って、これらリンク２−１〜２−６の
各リンク長と速度とを協調して制御することにより、可
動台４は、並進３自由度、回転３自由度の計６自由度の
相対運動を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記弾
性ばねステージでは、ステージを高分解能で移動するこ
とが可能であるが、その移動量は精々数百μｍであり、
広範囲に亘る移動は困難である。
性ばねステージでは、ステージを高分解能で移動するこ
とが可能であるが、その移動量は精々数百μｍであり、
広範囲に亘る移動は困難である。
【０００７】一方、パラレルリンク機構を用いたステー
ジでは、可動台４の移動量は大きくて広範囲に亘り移動
できるが、例えばボールジョイント３−１〜３−６にガ
タがあるために、そのボールジョイント３−１〜３−６
の精度や部材の歪みから本来あるべきでない方向の誤
差、例えばピッチ、ロール、ヨーの誤差が問題となる。
そこで本発明は、コンパクトな構成で広範囲、高分解能
の移動ができるステージ移動装置を提供することを目的
とする。
ジでは、可動台４の移動量は大きくて広範囲に亘り移動
できるが、例えばボールジョイント３−１〜３−６にガ
タがあるために、そのボールジョイント３−１〜３−６
の精度や部材の歪みから本来あるべきでない方向の誤
差、例えばピッチ、ロール、ヨーの誤差が問題となる。
そこで本発明は、コンパクトな構成で広範囲、高分解能
の移動ができるステージ移動装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、固定
部材に対してアクチュエータを備えた少なくとも３つの
リンクを介して可動部材を設けたステージ移動装置にお
いて、可動部材に対して微動移動機構を一体化して設け
たステージ移動装置である。
部材に対してアクチュエータを備えた少なくとも３つの
リンクを介して可動部材を設けたステージ移動装置にお
いて、可動部材に対して微動移動機構を一体化して設け
たステージ移動装置である。
【０００９】請求項２によれば、請求項１記載のステー
ジ移動装置において、微動移動機構は、少なくとも可動
部材に対してアーム及び弾性体を介して支持された微動
部材と、この微動部材を所定方向に微動させる複数の圧
電アクチュエータとを有する。
ジ移動装置において、微動移動機構は、少なくとも可動
部材に対してアーム及び弾性体を介して支持された微動
部材と、この微動部材を所定方向に微動させる複数の圧
電アクチュエータとを有する。
【００１０】請求項３によれば、請求項１記載のステー
ジ移動装置において、微動移動機構は、微動部材と、円
筒状本体の外周に複数の圧電素子が配置され、これら圧
電素子の伸縮により微動部材を所定方向に微動させる。
ジ移動装置において、微動移動機構は、微動部材と、円
筒状本体の外周に複数の圧電素子が配置され、これら圧
電素子の伸縮により微動部材を所定方向に微動させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。なお、図７と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略す
る。図１はパラレルリンク機構を用いたステージ移動装
置の構成図である。
形態について図面を参照して説明する。なお、図７と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略す
る。図１はパラレルリンク機構を用いたステージ移動装
置の構成図である。
【００１２】固定板１上には、それぞれ直動アクチュエ
ータ５−１〜５−６を備えた６本のリンク２−１〜２−
６が設けられ、これらリンク２−１〜２−６の上端にそ
れぞれボールジョイント３−１〜３−６を介して粗動台
（可動台）１０が設けられている。なお、各リンク２−
１〜２−６には、それぞれこれらリンク２−１〜２−６
の変位を検出するセンサが備えられている。
ータ５−１〜５−６を備えた６本のリンク２−１〜２−
６が設けられ、これらリンク２−１〜２−６の上端にそ
れぞれボールジョイント３−１〜３−６を介して粗動台
（可動台）１０が設けられている。なお、各リンク２−
１〜２−６には、それぞれこれらリンク２−１〜２−６
の変位を検出するセンサが備えられている。
【００１３】粗動台１０には、微動部材としての微動台
１１と、この微動台１１を所定方向に微動させるための
微動装置１２とを有する微動移動機構１３が嵌め込めら
れて一体化され、パラレルリンク機構の粗動台１０と微
動台１１とが同一平面上に配置されている。
１１と、この微動台１１を所定方向に微動させるための
微動装置１２とを有する微動移動機構１３が嵌め込めら
れて一体化され、パラレルリンク機構の粗動台１０と微
動台１１とが同一平面上に配置されている。
【００１４】図２(a)(b)はかかる微動移動機構１３の構
成図であって、同図(a) は平面図、同図(b) は断面図で
ある。粗動台１０には、Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチ
ュエータ２０、２１とＹ方向微動駆動用の圧電アクチュ
エータ２２、２３とが固定されている。又、粗動台１０
には、微動台１１が各屈曲ばね２４〜２７を介し、各ア
ーム２８〜３１により支持されている。これらアーム２
８〜３１は、各ヒンジ３２〜３５により粗動台１０と接
続されている。そして、これらヒンジ３２〜３５の近傍
には、各ピン３６〜３９が圧入されている。しかるに上
記Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２０、２１は
各ピン３８、３９を押圧するように粗動台１０に固定さ
れ、かつ上記Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２
２、２３は各ピン３６、３７を押圧するように粗動台１
０に固定されている。
成図であって、同図(a) は平面図、同図(b) は断面図で
ある。粗動台１０には、Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチ
ュエータ２０、２１とＹ方向微動駆動用の圧電アクチュ
エータ２２、２３とが固定されている。又、粗動台１０
には、微動台１１が各屈曲ばね２４〜２７を介し、各ア
ーム２８〜３１により支持されている。これらアーム２
８〜３１は、各ヒンジ３２〜３５により粗動台１０と接
続されている。そして、これらヒンジ３２〜３５の近傍
には、各ピン３６〜３９が圧入されている。しかるに上
記Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２０、２１は
各ピン３８、３９を押圧するように粗動台１０に固定さ
れ、かつ上記Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２
２、２３は各ピン３６、３７を押圧するように粗動台１
０に固定されている。
【００１５】従って、微動台１１をＸ方向に移動駆動す
る場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２
０、２１に同一電圧を印加し、かつ微動台１１をＹ方向
に移動駆動する場合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電アク
チュエータ２２、２３に同一電圧を印加するものとな
る。このとき、各アーム２８〜３１は、それぞれ各ヒン
ジ３２〜３５を中心に回動動作する。
る場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２
０、２１に同一電圧を印加し、かつ微動台１１をＹ方向
に移動駆動する場合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電アク
チュエータ２２、２３に同一電圧を印加するものとな
る。このとき、各アーム２８〜３１は、それぞれ各ヒン
ジ３２〜３５を中心に回動動作する。
【００１６】ここで、各アーム２８〜３１の各屈曲ばね
２４〜２７との接続位置における変位は、各圧電アクチ
ュエータ２０〜２３の押圧位置が各ヒンジ３２〜３５に
近いので、各圧電アクチュエータ２０〜２３の変位がて
この原理により拡大され、これら圧電アクチュエータ２
０〜２３の変位よりも大きくなる。
２４〜２７との接続位置における変位は、各圧電アクチ
ュエータ２０〜２３の押圧位置が各ヒンジ３２〜３５に
近いので、各圧電アクチュエータ２０〜２３の変位がて
この原理により拡大され、これら圧電アクチュエータ２
０〜２３の変位よりも大きくなる。
【００１７】上記各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエ
ータ２０、２１による変位端には、それぞれ屈曲ばね２
６、２７が接続されるとともに、上記各Ｙ方向微動駆動
用の圧電アクチュエータ２２、２３の変位端には、それ
ぞれ屈曲ばね２４、２５が接続されている。
ータ２０、２１による変位端には、それぞれ屈曲ばね２
６、２７が接続されるとともに、上記各Ｙ方向微動駆動
用の圧電アクチュエータ２２、２３の変位端には、それ
ぞれ屈曲ばね２４、２５が接続されている。
【００１８】従って、例えば微動台１１をＸ方向に移動
駆動した場合、各屈曲ばね２４、２５は圧縮・引っ張り
力を受けるとともに、各屈曲ばね２６、２７は曲げの力
を受ける。このように圧縮・引っ張り力を受けた際の各
屈曲ばね２４、２５の変位と曲げの力を受けた各屈曲ば
ね２６、２７の変位とでは、曲げの力による変位の方が
大きいので、微動台１１はＸ方向に変位する。
駆動した場合、各屈曲ばね２４、２５は圧縮・引っ張り
力を受けるとともに、各屈曲ばね２６、２７は曲げの力
を受ける。このように圧縮・引っ張り力を受けた際の各
屈曲ばね２４、２５の変位と曲げの力を受けた各屈曲ば
ね２６、２７の変位とでは、曲げの力による変位の方が
大きいので、微動台１１はＸ方向に変位する。
【００１９】又、微動台１１をＹ方向に移動駆動した場
合、各屈曲ばね２４、２５は曲げ力を受けるとともに、
各屈曲ばね２６、２７は圧縮・引っ張り力を受け、微動
台１１はＹ方向に変位する。
合、各屈曲ばね２４、２５は曲げ力を受けるとともに、
各屈曲ばね２６、２７は圧縮・引っ張り力を受け、微動
台１１はＹ方向に変位する。
【００２０】一方、微動台１１の下面には、一部中抜き
された中抜き部４０を有する肉薄の各薄板状ばね４１〜
４４が配置されている。これら薄板状ばね４１〜４４
は、中抜き部４０を構成するように棒状ばねで屈曲して
形成されている。又、これら薄板状ばね４１〜４４は、
それぞれ微動台１１をＸ方向及びＹ方向に移動した際に
作用する曲げ力に対する剛性が小さく、かつ微動台１１
をＺ方向に移動した際に作用する圧縮力及び引っ張り力
に対する剛性が大きくなっている。又、これら薄板状ば
ね４１〜４４は、それぞれその一端が微動台１１に接続
され、他端が後述するＺ方向微動駆動用の圧電アクチュ
エータ４５〜４８を介して粗動台１０に接続されてい
る。これにより、微動台１１は、各薄板状ばね４１〜４
４を介して粗動台１０に弾性的に支持されている。な
お、各薄板状ばね４１〜４４の下端部４９は、他の部位
に固定されることなくフリーな状態となっており、１枚
の連結部材５０を介して互いに連結されている。
された中抜き部４０を有する肉薄の各薄板状ばね４１〜
４４が配置されている。これら薄板状ばね４１〜４４
は、中抜き部４０を構成するように棒状ばねで屈曲して
形成されている。又、これら薄板状ばね４１〜４４は、
それぞれ微動台１１をＸ方向及びＹ方向に移動した際に
作用する曲げ力に対する剛性が小さく、かつ微動台１１
をＺ方向に移動した際に作用する圧縮力及び引っ張り力
に対する剛性が大きくなっている。又、これら薄板状ば
ね４１〜４４は、それぞれその一端が微動台１１に接続
され、他端が後述するＺ方向微動駆動用の圧電アクチュ
エータ４５〜４８を介して粗動台１０に接続されてい
る。これにより、微動台１１は、各薄板状ばね４１〜４
４を介して粗動台１０に弾性的に支持されている。な
お、各薄板状ばね４１〜４４の下端部４９は、他の部位
に固定されることなくフリーな状態となっており、１枚
の連結部材５０を介して互いに連結されている。
【００２１】各Ｚ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ
４５〜４８は、それぞれ微動台１１の四隅近傍の粗動台
１０に固定され、各薄板状ばね４１〜４４の他端をＺ方
向に押圧することができるようになっている。
４５〜４８は、それぞれ微動台１１の四隅近傍の粗動台
１０に固定され、各薄板状ばね４１〜４４の他端をＺ方
向に押圧することができるようになっている。
【００２２】従って、各Ｚ方向微動駆動用の圧電アクチ
ュエータ４５〜４８を伸張させて各薄板状ばね４１〜４
４の他端に押圧力を加えると、これら薄板状ばね４１〜
４４にはＺ方向の圧縮力及び引っ張り力が作用するが、
これら圧縮力及び引っ張り力に対する各薄板状ばね４１
〜４４の剛性が大きいので、各薄板状ばね４１〜４４
は、それぞれ弾性変形することなく各Ｚ方向微動駆動用
の圧電アクチュエータ４５〜４８の伸張運動をそのまま
微動台１１に伝達するものとなる。
ュエータ４５〜４８を伸張させて各薄板状ばね４１〜４
４の他端に押圧力を加えると、これら薄板状ばね４１〜
４４にはＺ方向の圧縮力及び引っ張り力が作用するが、
これら圧縮力及び引っ張り力に対する各薄板状ばね４１
〜４４の剛性が大きいので、各薄板状ばね４１〜４４
は、それぞれ弾性変形することなく各Ｚ方向微動駆動用
の圧電アクチュエータ４５〜４８の伸張運動をそのまま
微動台１１に伝達するものとなる。
【００２３】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各直動アクチュエータ５−１〜５−６を
伸縮動作させると、各リンク２−１〜２−６の各リンク
長が変化する。従って、これらリンク２−１〜２−６の
各リンク長と速度とを協調して制御することにより、粗
動台１０は、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向へ並進３自由度、ＸＹＺ軸
回りの回転３自由度の計６自由度の相対運動を行う。
いて説明する。各直動アクチュエータ５−１〜５−６を
伸縮動作させると、各リンク２−１〜２−６の各リンク
長が変化する。従って、これらリンク２−１〜２−６の
各リンク長と速度とを協調して制御することにより、粗
動台１０は、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向へ並進３自由度、ＸＹＺ軸
回りの回転３自由度の計６自由度の相対運動を行う。
【００２４】これと共に、微動台１１をＸ方向に移動駆
動する場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエー
タ２０、２１に同一電圧を印加する。この電圧印加によ
り各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２０、２１
が伸縮すると、各屈曲ばね２４、２５には圧縮・引っ張
り力が加わるとともに、各屈曲ばね２６、２７には曲げ
の力が加わる。このとき圧縮・引っ張り力が加わった際
の各屈曲ばね２４、２５の変位と曲げの力が加わった各
屈曲ばね２６、２７の変位とでは、曲げの力による変位
の方が大きいので、微動台１１はＸ方向に変位する。
動する場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエー
タ２０、２１に同一電圧を印加する。この電圧印加によ
り各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２０、２１
が伸縮すると、各屈曲ばね２４、２５には圧縮・引っ張
り力が加わるとともに、各屈曲ばね２６、２７には曲げ
の力が加わる。このとき圧縮・引っ張り力が加わった際
の各屈曲ばね２４、２５の変位と曲げの力が加わった各
屈曲ばね２６、２７の変位とでは、曲げの力による変位
の方が大きいので、微動台１１はＸ方向に変位する。
【００２５】又、微動台１１をＹ方向に移動駆動する場
合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２２、
２３に同一電圧を印加する。この電圧印加により各Ｙ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ２２、２３が伸縮す
ると、各屈曲ばね２４、２５には曲げ力が加わるととも
に、各屈曲ばね２６、２７には圧縮・引っ張り力が加わ
り、微動台１１はＹ方向に変位する。
合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ２２、
２３に同一電圧を印加する。この電圧印加により各Ｙ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ２２、２３が伸縮す
ると、各屈曲ばね２４、２５には曲げ力が加わるととも
に、各屈曲ばね２６、２７には圧縮・引っ張り力が加わ
り、微動台１１はＹ方向に変位する。
【００２６】さらに、微動台１１をＺ方向に移動駆動す
る場合は、各Ｚ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ４
５〜４８に電圧を加えて、これらＺ方向微動駆動用の圧
電アクチュエータ４５〜４８を伸張させる。これらＺ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ４５〜４８の伸張運
動は、そのまま微動台１１に伝達され、微動台１１はＺ
方向に移動する。
る場合は、各Ｚ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ４
５〜４８に電圧を加えて、これらＺ方向微動駆動用の圧
電アクチュエータ４５〜４８を伸張させる。これらＺ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ４５〜４８の伸張運
動は、そのまま微動台１１に伝達され、微動台１１はＺ
方向に移動する。
【００２７】従って、大きな移動範囲での粗動移動に
は、各直動アクチュエータ５−１〜５−６の伸縮動作に
よる粗動台１０の並進３自由度、回転３自由度の相対運
動が行われ、極めて狭い範囲での微動移動には、各Ｘ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ２０、２１、各Ｙ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ２２、２３及び各Ｚ
方向微動駆動用の圧電アクチュエータ４５〜４８の伸縮
動作による微動台１１の微動移動が行われる。
は、各直動アクチュエータ５−１〜５−６の伸縮動作に
よる粗動台１０の並進３自由度、回転３自由度の相対運
動が行われ、極めて狭い範囲での微動移動には、各Ｘ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ２０、２１、各Ｙ方
向微動駆動用の圧電アクチュエータ２２、２３及び各Ｚ
方向微動駆動用の圧電アクチュエータ４５〜４８の伸縮
動作による微動台１１の微動移動が行われる。
【００２８】このように上記第１の実施の形態によれ
ば、固定板１上に直動アクチュエータ５−１〜５−６を
備えた６本のリンク２−１〜２−６を介して粗動台１０
を設けたパラレルリンク機構の粗動台１０に、微動台１
１及びこの微動台１１を微動させるための微動装置１２
を有する微動移動機構１３を嵌め込んで一体化したの
で、構造をコンパトクにでき、しかも微動台１１の移動
範囲を広範囲で長ストロークにできるとともに微動によ
り高分解能の移動ができる。又、ステージの高さが積み
重ねた構造に比べて低く、かつ粗動機構の運動能力が並
進だけでなく、ＸＹＺ軸回りの回転もできるので、例え
ば走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）や走査型レーザ顕微
鏡（ＬＳＭ）のサンプルを粗動機構を用いて傾けて、微
動移動機構１３でＸＹ走査させる用途に有効である。
又、微動移動機構１３は、微動台１１の駆動時に摺動部
を持たず、他軸方向への干渉が無くＸＹＺ方向に高分解
能で動作できる。
ば、固定板１上に直動アクチュエータ５−１〜５−６を
備えた６本のリンク２−１〜２−６を介して粗動台１０
を設けたパラレルリンク機構の粗動台１０に、微動台１
１及びこの微動台１１を微動させるための微動装置１２
を有する微動移動機構１３を嵌め込んで一体化したの
で、構造をコンパトクにでき、しかも微動台１１の移動
範囲を広範囲で長ストロークにできるとともに微動によ
り高分解能の移動ができる。又、ステージの高さが積み
重ねた構造に比べて低く、かつ粗動機構の運動能力が並
進だけでなく、ＸＹＺ軸回りの回転もできるので、例え
ば走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）や走査型レーザ顕微
鏡（ＬＳＭ）のサンプルを粗動機構を用いて傾けて、微
動移動機構１３でＸＹ走査させる用途に有効である。
又、微動移動機構１３は、微動台１１の駆動時に摺動部
を持たず、他軸方向への干渉が無くＸＹＺ方向に高分解
能で動作できる。
【００２９】なお、この第１の実施の形態は、図３に示
すように微動移動機構を微動台１１及び圧電体型チュー
ブスキャナ６０により構成してもよい。この圧電体型チ
ューブスキャナ６０は、例えば図４に示すように弾性体
から成る円筒状本体６１の外周に複数の圧電素子、例え
ば４つの圧電素子６２〜６５を配設したもので、その一
端側に微動台１１を設けたものとなっている。従って、
各圧電素子６２〜６５に印加する電圧値を制御すること
によって各圧電素子６２〜６５の伸縮量を変化させれ
ば、微動台１１はＸＹ平面内で移動する。 (2) 以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。
すように微動移動機構を微動台１１及び圧電体型チュー
ブスキャナ６０により構成してもよい。この圧電体型チ
ューブスキャナ６０は、例えば図４に示すように弾性体
から成る円筒状本体６１の外周に複数の圧電素子、例え
ば４つの圧電素子６２〜６５を配設したもので、その一
端側に微動台１１を設けたものとなっている。従って、
各圧電素子６２〜６５に印加する電圧値を制御すること
によって各圧電素子６２〜６５の伸縮量を変化させれ
ば、微動台１１はＸＹ平面内で移動する。 (2) 以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。
【００３０】図５はパラレルリンク機構を用いたステー
ジ移動装置の構成図である。円板状の固定部材７０上に
は、その円周方向に沿って複数の直動アクチュエータ、
例えば６つの直動アクチュエータ７１−１〜７１−６が
設けられている。これら直動アクチュエータ７１−１〜
７１−６は、それぞれ固定部材７０面に対して角度αを
形成して固定部材７０上に固定されており、各直動アク
チュエータスライダ７２−１〜７２−６を備えている。
ジ移動装置の構成図である。円板状の固定部材７０上に
は、その円周方向に沿って複数の直動アクチュエータ、
例えば６つの直動アクチュエータ７１−１〜７１−６が
設けられている。これら直動アクチュエータ７１−１〜
７１−６は、それぞれ固定部材７０面に対して角度αを
形成して固定部材７０上に固定されており、各直動アク
チュエータスライダ７２−１〜７２−６を備えている。
【００３１】これら直動アクチュエータスライダ７２−
１〜７２−６の端部には、それぞれボールジョイント７
３−１〜７３−６が設けられ、これらボールジョイント
７３−１〜７３−６に各固定長リンク７４−１〜７４−
６及びボールジョイント３−１〜３−６を介して粗動台
１０が連結されている。なお、各固定長リンク７４−１
〜７４−６は、長さが一定に形成されている。
１〜７２−６の端部には、それぞれボールジョイント７
３−１〜７３−６が設けられ、これらボールジョイント
７３−１〜７３−６に各固定長リンク７４−１〜７４−
６及びボールジョイント３−１〜３−６を介して粗動台
１０が連結されている。なお、各固定長リンク７４−１
〜７４−６は、長さが一定に形成されている。
【００３２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各直動アクチュエータ７１−１〜７１−
６を伸縮動作させると、その各直動アクチュエータスラ
イダ７２−１〜７２−６の各スライディング量が変化
し、これらスライディング量が各固定長リンク７４−１
〜７４−６及びボールジョイント３−１〜３−６を介し
て粗動台１０に伝達される。従って、各直動アクチュエ
ータスライダ７２−１〜７２−６の各スライディング量
と速度とを協調して制御することにより、粗動台１０
は、並進３自由度、回転３自由度の計６自由度の相対運
動を行う。
いて説明する。各直動アクチュエータ７１−１〜７１−
６を伸縮動作させると、その各直動アクチュエータスラ
イダ７２−１〜７２−６の各スライディング量が変化
し、これらスライディング量が各固定長リンク７４−１
〜７４−６及びボールジョイント３−１〜３−６を介し
て粗動台１０に伝達される。従って、各直動アクチュエ
ータスライダ７２−１〜７２−６の各スライディング量
と速度とを協調して制御することにより、粗動台１０
は、並進３自由度、回転３自由度の計６自由度の相対運
動を行う。
【００３３】これと共に、微動台１１をＸ方向に移動駆
動する場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエー
タ２０、２１に同一電圧を印加することにより、微動台
１１はＸ方向に変位する。微動台１１をＹ方向に移動駆
動する場合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエー
タ２２、２３に同一電圧を印加することにより、微動台
１１はＹ方向に変位する。さらに、微動台１１をＺ方向
に移動駆動する場合は、各Ｚ方向微動駆動用の圧電アク
チュエータ４５〜４８に電圧を加えることにより、微動
台１１はＺ方向に移動する。
動する場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエー
タ２０、２１に同一電圧を印加することにより、微動台
１１はＸ方向に変位する。微動台１１をＹ方向に移動駆
動する場合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエー
タ２２、２３に同一電圧を印加することにより、微動台
１１はＹ方向に変位する。さらに、微動台１１をＺ方向
に移動駆動する場合は、各Ｚ方向微動駆動用の圧電アク
チュエータ４５〜４８に電圧を加えることにより、微動
台１１はＺ方向に移動する。
【００３４】このように上記第２の実施の形態によれ
ば、上記第１の実施の形態と同様に、構造をコンパトク
にでき、しかも微動台１１の移動範囲を広範囲で長スト
ロークにできるとともに微動により高分解能の移動がで
きる。又、ステージの高さが積み重ねた構造に比べて低
く、かつ粗動機構の運動能力が並進だけでなく、ＸＹＺ
軸回りの回転もできるので、例えば走査型プローブ顕微
鏡や走査型レーザ顕微鏡のサンプルを粗動機構を用いて
傾けて、微動移動機構１３でＸＹ走査させる用途に有効
である。又、微動移動機構１３は、微動台１１の駆動時
に摺動部を持たず、他軸方向への干渉が無くＸＹＺ方向
に高分解能で動作できる。 (3) 以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。
ば、上記第１の実施の形態と同様に、構造をコンパトク
にでき、しかも微動台１１の移動範囲を広範囲で長スト
ロークにできるとともに微動により高分解能の移動がで
きる。又、ステージの高さが積み重ねた構造に比べて低
く、かつ粗動機構の運動能力が並進だけでなく、ＸＹＺ
軸回りの回転もできるので、例えば走査型プローブ顕微
鏡や走査型レーザ顕微鏡のサンプルを粗動機構を用いて
傾けて、微動移動機構１３でＸＹ走査させる用途に有効
である。又、微動移動機構１３は、微動台１１の駆動時
に摺動部を持たず、他軸方向への干渉が無くＸＹＺ方向
に高分解能で動作できる。 (3) 以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。
【００３５】図６はパラレルリンク機構を用いたステー
ジ移動装置の構成図である。円板状の固定板７５上に
は、その円周方向に沿って複数の回転アクチュエータ、
例えば６つの回転アクチュエータ７６−１〜７６−６が
設けられている。なお、これら回転アクチュエータ７６
−１〜７６−６には、これら回転アクチュエータ７６−
１〜７６−６の回転角度を検出するセンサが設けられて
いる。
ジ移動装置の構成図である。円板状の固定板７５上に
は、その円周方向に沿って複数の回転アクチュエータ、
例えば６つの回転アクチュエータ７６−１〜７６−６が
設けられている。なお、これら回転アクチュエータ７６
−１〜７６−６には、これら回転アクチュエータ７６−
１〜７６−６の回転角度を検出するセンサが設けられて
いる。
【００３６】これら回転アクチュエータ７６−１〜７６
−６には、それぞれ各ボールジョイント７７−１〜７７
−６により連結された各第１リンク７８−１〜７８−６
及び各第２リンク７９−１〜７９−６が設けられてい
る。そして、各第１リンク７８−１〜７８−６は、各ボ
ールジョイント３−１〜３−６を介して粗動台１０に連
結されている。
−６には、それぞれ各ボールジョイント７７−１〜７７
−６により連結された各第１リンク７８−１〜７８−６
及び各第２リンク７９−１〜７９−６が設けられてい
る。そして、各第１リンク７８−１〜７８−６は、各ボ
ールジョイント３−１〜３−６を介して粗動台１０に連
結されている。
【００３７】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各回転アクチュエータ７６−１〜７６−
６を回転動作させると、その各回転運動に応じて各第１
リンク７８−１〜７８−６及び各第２リンク７９−１〜
７９−６の各回転角度が変化し、これら回転角度の変化
が粗動台１０に伝達される。
いて説明する。各回転アクチュエータ７６−１〜７６−
６を回転動作させると、その各回転運動に応じて各第１
リンク７８−１〜７８−６及び各第２リンク７９−１〜
７９−６の各回転角度が変化し、これら回転角度の変化
が粗動台１０に伝達される。
【００３８】従って、各回転アクチュエータスライダ７
６−１〜７６−６の各回転角度と速度とを協調して制御
することにより、粗動台１０は、並進３自由度、回転３
自由度の計６自由度の相対運動を行う。
６−１〜７６−６の各回転角度と速度とを協調して制御
することにより、粗動台１０は、並進３自由度、回転３
自由度の計６自由度の相対運動を行う。
【００３９】これと共に上記同様に、微動台１１をＸ方
向に移動駆動する場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電ア
クチュエータ２０、２１に同一電圧を印加することによ
り、微動台１１はＸ方向に変位する。微動台１１をＹ方
向に移動駆動する場合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電ア
クチュエータ２２、２３に同一電圧を印加することによ
り、微動台１１はＹ方向に変位する。さらに、微動台１
１をＺ方向に移動駆動する場合は、各Ｚ方向微動駆動用
の圧電アクチュエータ４５〜４８に電圧を加えることに
より、微動台１１はＺ方向に移動する。
向に移動駆動する場合は、各Ｘ方向微動駆動用の圧電ア
クチュエータ２０、２１に同一電圧を印加することによ
り、微動台１１はＸ方向に変位する。微動台１１をＹ方
向に移動駆動する場合は、各Ｙ方向微動駆動用の圧電ア
クチュエータ２２、２３に同一電圧を印加することによ
り、微動台１１はＹ方向に変位する。さらに、微動台１
１をＺ方向に移動駆動する場合は、各Ｚ方向微動駆動用
の圧電アクチュエータ４５〜４８に電圧を加えることに
より、微動台１１はＺ方向に移動する。
【００４０】このように上記第３の実施の形態によれ
ば、上記第１の実施の形態と同様に、構造をコンパトク
にでき、しかも微動台１１の移動範囲を広範囲で長スト
ロークにできるとともに微動により高分解能の移動がで
きる。又、ステージの高さが積み重ねた構造に比べて低
く、かつ粗動機構の運動能力が並進だけでなく、ＸＹＺ
軸回りの回転もできるので、例えば走査型プローブ顕微
鏡や走査型レーザ顕微鏡のサンプルを粗動機構を用いて
傾けて、微動移動機構１３でＸＹ走査させる用途に有効
である。又、微動移動機構１３は、微動台１１の駆動時
に摺動部を持たず、他軸方向への干渉が無くＸＹＺ方向
に高分解能で動作できる。
ば、上記第１の実施の形態と同様に、構造をコンパトク
にでき、しかも微動台１１の移動範囲を広範囲で長スト
ロークにできるとともに微動により高分解能の移動がで
きる。又、ステージの高さが積み重ねた構造に比べて低
く、かつ粗動機構の運動能力が並進だけでなく、ＸＹＺ
軸回りの回転もできるので、例えば走査型プローブ顕微
鏡や走査型レーザ顕微鏡のサンプルを粗動機構を用いて
傾けて、微動移動機構１３でＸＹ走査させる用途に有効
である。又、微動移動機構１３は、微動台１１の駆動時
に摺動部を持たず、他軸方向への干渉が無くＸＹＺ方向
に高分解能で動作できる。
【００４１】なお、本発明は、上記第１乃至第３の実施
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。例えば、上記第２及び第３の実施の形態は、微動移
動機構を上記図３に示すように微動台１１及び圧電体型
チューブスキャナ６０により構成してもよい。
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。例えば、上記第２及び第３の実施の形態は、微動移
動機構を上記図３に示すように微動台１１及び圧電体型
チューブスキャナ６０により構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１乃
至３によれば、コンパクトな構成で広範囲、高分解能の
移動ができるステージ移動装置を提供できる。
至３によれば、コンパクトな構成で広範囲、高分解能の
移動ができるステージ移動装置を提供できる。
【図１】本発明に係わるステージ移動装置の第１の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図２】同装置における微動移動機構の構成図。
【図３】同装置の変形例を示す構成図。
【図４】同変形例に用いる圧電体型チューブスキャナの
構成例を示す図。
構成例を示す図。
【図５】本発明に係わるステージ移動装置の第２の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図６】本発明に係わるステージ移動装置の第３の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図７】従来のパラレルリンク機構を用いたステージの
構成図。
構成図。
１：固定板、 ２−１〜２−６：リンク、 ３−１〜３−６：ボールジョイント、 ５−１〜５−６：直動アクチュエータ、 １０：粗動台、 １１：微動台、 １２：微動装置、 １３：微動移動機構、 ２０，２１：Ｘ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ、 ２２，２３：Ｙ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ、 ４５〜４８：Ｚ方向微動駆動用の圧電アクチュエータ、 ６０：圧電体型チューブスキャナ、 ７０：固定部材、 ７１−１〜７１−６：直動アクチュエータ、 ７２−１〜７２−６：直動アクチュエータスライダ、 ７４−１〜７４−６：固定長リンク、 ７５：固定板、 ７６−１〜７６−６：回転アクチュエータ、 ７７−１〜７７−６：ボールジョイント、 ７８−１〜７８−６：第１リンク、 ７９−１〜７９−６：第２リンク。
Claims (3)
- 【請求項１】 固定部材に対してアクチュエータを備え
た少なくとも３つのリンクを介して可動部材を設けたス
テージ移動装置において、 前記可動部材に対して微動移動機構を一体化して設けた
ことを特徴とするステージ移動装置。 - 【請求項２】 前記微動移動機構は、少なくとも前記可
動部材に対してアーム及び弾性体を介して支持された微
動部材と、この微動部材を所定方向に微動させる複数の
圧電アクチュエータとを有することを特徴とする請求項
１記載のステージ移動装置。 - 【請求項３】 前記微動移動機構は、微動部材と、円筒
状本体の外周に複数の圧電素子が配置され、これら圧電
素子の伸縮により前記微動部材を所定方向に微動させる
圧電体型チューブスキャナとを有することを特徴とする
請求項１記載のステージ移動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10174840A JP2000009867A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | ステージ移動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10174840A JP2000009867A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | ステージ移動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009867A true JP2000009867A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=15985583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10174840A Withdrawn JP2000009867A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | ステージ移動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009867A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003091970A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Shin-Etsu Engineering Co., Ltd. | Dispositif de collage pour substrat de panneau plat |
| JP2009092552A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Jtekt Corp | 調整ステージ及び調整ステージ装置 |
| KR101081456B1 (ko) | 2009-06-08 | 2011-11-08 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 압전소자를 이용한 나노스테이지 |
| KR20160015065A (ko) * | 2014-07-30 | 2016-02-12 | 한국과학기술원 | 압전형 스텝 모터 |
| CN111326208A (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-23 | 北航（天津武清）智能制造研究院有限公司 | 柔性移动装置 |
| WO2021235763A1 (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-25 | 한양대학교 산학협력단 | 이동체의 변위 측정 장치 |
| CN114871948A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-09 | 四川省川磨岷机联合数控机器股份有限公司 | 一种基于微动变曲线砂轮修整器 |
-
1998
- 1998-06-22 JP JP10174840A patent/JP2000009867A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003091970A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Shin-Etsu Engineering Co., Ltd. | Dispositif de collage pour substrat de panneau plat |
| JP2009092552A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Jtekt Corp | 調整ステージ及び調整ステージ装置 |
| KR101081456B1 (ko) | 2009-06-08 | 2011-11-08 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 압전소자를 이용한 나노스테이지 |
| KR20160015065A (ko) * | 2014-07-30 | 2016-02-12 | 한국과학기술원 | 압전형 스텝 모터 |
| KR101648805B1 (ko) | 2014-07-30 | 2016-08-17 | 한국과학기술원 | 압전형 스텝 모터 |
| CN111326208A (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-23 | 北航（天津武清）智能制造研究院有限公司 | 柔性移动装置 |
| CN111326208B (zh) * | 2018-12-13 | 2022-06-24 | 北航（天津武清）智能制造研究院有限公司 | 柔性移动装置 |
| WO2021235763A1 (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-25 | 한양대학교 산학협력단 | 이동체의 변위 측정 장치 |
| KR20210144234A (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 한양대학교 산학협력단 | 이동체의 변위 측정 장치 |
| KR102382454B1 (ko) * | 2020-05-22 | 2022-04-04 | 한양대학교 산학협력단 | 이동체의 변위 측정 장치 |
| CN114871948A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-09 | 四川省川磨岷机联合数控机器股份有限公司 | 一种基于微动变曲线砂轮修整器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |