JP2793887B2 - 微動ステージ - Google Patents
微動ステージInfo
- Publication number
- JP2793887B2 JP2793887B2 JP15275190A JP15275190A JP2793887B2 JP 2793887 B2 JP2793887 B2 JP 2793887B2 JP 15275190 A JP15275190 A JP 15275190A JP 15275190 A JP15275190 A JP 15275190A JP 2793887 B2 JP2793887 B2 JP 2793887B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- leaf spring
- movement
- parallel
- fine movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，光学機器や半導体製造検査装置，各種の検
査装の高精度位置決装置の機構に関するものである。
査装の高精度位置決装置の機構に関するものである。
本発明はストローク0.5mm〜3mm程度で，真直度0.1μ
ｍ程度，位置決分解能0.025μｍ〜0.05μｍの精度の微
動ステージを，小形で安価に提供するため，ステージ部
を上中下の三層とし，上，下層のベースを平行板バネで
連結して上下移動の真直度精度を確保し，くさび状の中
層ベースを直線案内機構によって上下層ベースと連結
し，中層ベースの出入の移動量を上層ベースの上下動に
1/10程度に縮少して伝えるようにしたものである。
ｍ程度，位置決分解能0.025μｍ〜0.05μｍの精度の微
動ステージを，小形で安価に提供するため，ステージ部
を上中下の三層とし，上，下層のベースを平行板バネで
連結して上下移動の真直度精度を確保し，くさび状の中
層ベースを直線案内機構によって上下層ベースと連結
し，中層ベースの出入の移動量を上層ベースの上下動に
1/10程度に縮少して伝えるようにしたものである。
従来は高精度な位置決ステージは上下方向の駆動に圧
電素子を用いたものがある。
電素子を用いたものがある。
すなわちステージの上方３スミまたはそれ以上に圧電
素子を配置し，その伸縮をそのままステージの移動量と
するものや，変位拡大機構によって数倍の移動量を得る
もの等がある。
素子を配置し，その伸縮をそのままステージの移動量と
するものや，変位拡大機構によって数倍の移動量を得る
もの等がある。
前述の従来技術においては，高精度ではあっても上下
方向の移動量が数十μｍ程度であり，例えば，段差が百
μｍ程度の被検体を顕微鏡で焦点合わせしながら高精度
にXY寸法を測定したい場合には使用できないという欠点
があった。
方向の移動量が数十μｍ程度であり，例えば，段差が百
μｍ程度の被検体を顕微鏡で焦点合わせしながら高精度
にXY寸法を測定したい場合には使用できないという欠点
があった。
本発明はこの欠点を解決するため，上下方向の移動量
が２〜３ミリ程度と比較的大きくしかも高精度の位置決
めステージを提供することを目的とする。
が２〜３ミリ程度と比較的大きくしかも高精度の位置決
めステージを提供することを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するため，くさび形の中層
ベースを直動ガイドで案内して，互いに板バネで連結さ
れた上層ベースと下層ベースの間に出し入れすることに
より上層ベースを上下方向に移動させるようにしたもの
で，大ストロークと高精度移動との両立をさせるように
したものである。
ベースを直動ガイドで案内して，互いに板バネで連結さ
れた上層ベースと下層ベースの間に出し入れすることに
より上層ベースを上下方向に移動させるようにしたもの
で，大ストロークと高精度移動との両立をさせるように
したものである。
本発明作用について説明すると，上下方向の移動量に
ついては，くさび状の中層ベースの出入を，くさび状部
の傾斜角によって縮少して移動の分解能を向上させ，上
下方向の移動の案内については，くさび面に取付けた直
線案内機構と，上，下層ベースを連結する板バネ機構に
よって移動の真直精度を確保するものである。
ついては，くさび状の中層ベースの出入を，くさび状部
の傾斜角によって縮少して移動の分解能を向上させ，上
下方向の移動の案内については，くさび面に取付けた直
線案内機構と，上，下層ベースを連結する板バネ機構に
よって移動の真直精度を確保するものである。
以下本発明の一実施例を第１図と第２図により説明す
る。第１図は本発明装置の縦断面図，第２図は第１図の
AA′断面図である。
る。第１図は本発明装置の縦断面図，第２図は第１図の
AA′断面図である。
ステージ部は被検体（図示せず）をのせる上ベース1,
平面形状が枠形で側面形状がくさび形をした中ベース2,
下ベース３の三層より成っており上ベース１と中ベース
２はＺ方向と直角な方向Ｙに対し26.7゜の傾斜面を対向
させるように配置され，この両傾斜面はクロスローラガ
イド４によって結合されている。
平面形状が枠形で側面形状がくさび形をした中ベース2,
下ベース３の三層より成っており上ベース１と中ベース
２はＺ方向と直角な方向Ｙに対し26.7゜の傾斜面を対向
させるように配置され，この両傾斜面はクロスローラガ
イド４によって結合されている。
また，中ベース２と下ベース３は,Y方向と平行な面を
有し両面はクロスローラガイド４′によって結合されて
いる。
有し両面はクロスローラガイド４′によって結合されて
いる。
中ベース２には中央に窓部25があり，窓部25を貫通し
て上ベース１と下ベース３が板バネ機構によって連結さ
れている。すなわち短形状の板バネ５及び６は同寸法の
板バネカラー11,12と板バネ押え13,16により互いに結合
されている。この２板の板バネ5,6はバネ支持ブロック
7,8と板バネ押え9,10によってそれぞれその中央部を上
ベース１と下ベース３のＹ方向と平行をなす対向面に取
付けられている。
て上ベース１と下ベース３が板バネ機構によって連結さ
れている。すなわち短形状の板バネ５及び６は同寸法の
板バネカラー11,12と板バネ押え13,16により互いに結合
されている。この２板の板バネ5,6はバネ支持ブロック
7,8と板バネ押え9,10によってそれぞれその中央部を上
ベース１と下ベース３のＹ方向と平行をなす対向面に取
付けられている。
下ベース３には金具17によりモータ18が取付けられて
おり，その軸はカップリング19によりサポートユニット
20に保持されたボールネジ21に結合されている。ボール
ネジ21のネジ部にはナット22がはまり，ナットホルダ23
を介して中ベース２に固定されている。
おり，その軸はカップリング19によりサポートユニット
20に保持されたボールネジ21に結合されている。ボール
ネジ21のネジ部にはナット22がはまり，ナットホルダ23
を介して中ベース２に固定されている。
以下この動作について説明する。
モータ18によってボールネジ21が回転するとナット22
を介して中ベース２をＹ方向に移動させる。中ベース２
がＹ方向に移動しても，中ベース２と6.7゜の斜面でク
ロスローラガイド４に結合されている上ベース１は,X方
向にはクロスローラガイド４及びクロスローラガイド
４′に規制されて動かない。このとき板バネ5,6は板バ
ネ支持ブロック7,8と板バネ保持カラー15,16の間でＺ方
向にたわみ，このたわみによる分だけ板バネ保持カラー
15,16が中心方向に向ってわずかに互いに接近するが,Y
方向に関しては板バネ5,6の，板バネ支持ブロック7,8と
板バネカラー15,16とで短形に区切られた部分がＺ方向
から見て平行四辺形に変形しない限り板バネ支持ブロッ
ク７と８が互いにＹ方向変位を起こさない。そしてこの
Ｙ方向の変位を起こそうとする力は，中ベース２の出入
によるクロスローラガイド４の摩擦力によって発生する
が，非常に小さく，これに対して板バネ5,6の平行四辺
形への変形座屈への抵抗力は，短形形状をＹ方向に大き
くすることと，板厚を適切に選ぶことで非常に大きくで
き，実質的にＹ方向変位を０にできる。
を介して中ベース２をＹ方向に移動させる。中ベース２
がＹ方向に移動しても，中ベース２と6.7゜の斜面でク
ロスローラガイド４に結合されている上ベース１は,X方
向にはクロスローラガイド４及びクロスローラガイド
４′に規制されて動かない。このとき板バネ5,6は板バ
ネ支持ブロック7,8と板バネ保持カラー15,16の間でＺ方
向にたわみ，このたわみによる分だけ板バネ保持カラー
15,16が中心方向に向ってわずかに互いに接近するが,Y
方向に関しては板バネ5,6の，板バネ支持ブロック7,8と
板バネカラー15,16とで短形に区切られた部分がＺ方向
から見て平行四辺形に変形しない限り板バネ支持ブロッ
ク７と８が互いにＹ方向変位を起こさない。そしてこの
Ｙ方向の変位を起こそうとする力は，中ベース２の出入
によるクロスローラガイド４の摩擦力によって発生する
が，非常に小さく，これに対して板バネ5,6の平行四辺
形への変形座屈への抵抗力は，短形形状をＹ方向に大き
くすることと，板厚を適切に選ぶことで非常に大きくで
き，実質的にＹ方向変位を０にできる。
このように板バネ5,6は，上ベース１と下ベース３と
をＹ方向の変位させないでＺ方向には板バネを曲げるだ
けの弱い抵抗力を持って相対変位させる。
をＹ方向の変位させないでＺ方向には板バネを曲げるだ
けの弱い抵抗力を持って相対変位させる。
今中ベース２の傾斜面の角度が6.7゜であり，モータ1
8の１ステップ角が0.18゜ボールネジ21のリードが0.5mm
ストロークが25mmであるから，モータ18の１ステップ角
に対して上ベース１の移動量は0.025μｍとなりストロ
ークは2.5mmとなる。
8の１ステップ角が0.18゜ボールネジ21のリードが0.5mm
ストロークが25mmであるから，モータ18の１ステップ角
に対して上ベース１の移動量は0.025μｍとなりストロ
ークは2.5mmとなる。
この時のＺ方向の移動の真直度は,0.4mm×50mm×62mm
の板バネを使用して0.1μm/2.5mmが得られた。
の板バネを使用して0.1μm/2.5mmが得られた。
以上述べたように本発明によれば上下ベースの間に出
入するくさび状の中ベースと，上下ベースを結合する板
バネを主要構成要素とするのみで，比較的大ストローク
で高精度高分解能な移動が得られるため，安価な小形
な，高精度，高分解能で比較的大ストロークの微動テー
ブルが実現できる。
入するくさび状の中ベースと，上下ベースを結合する板
バネを主要構成要素とするのみで，比較的大ストローク
で高精度高分解能な移動が得られるため，安価な小形
な，高精度，高分解能で比較的大ストロークの微動テー
ブルが実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図，第２図は第
１図のAA′断面である。 1:ベース,2:中ベース,3:下ベース,4:直線案内ガイド,5,
6:板バネ,7,8:バネ支持ブロック,11,12:板バネカラー,
9,10,13〜16:板バネ押え,18:モータ,21:ボールネジ。
１図のAA′断面である。 1:ベース,2:中ベース,3:下ベース,4:直線案内ガイド,5,
6:板バネ,7,8:バネ支持ブロック,11,12:板バネカラー,
9,10,13〜16:板バネ押え,18:モータ,21:ボールネジ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臣永 完 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株 式会社小金井工場内 (56)参考文献 特開 昭52−145057（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−73117（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−29236（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−97288（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−173092（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G12B 5/00
Claims (1)
- 【請求項１】微動方向とほぼ直角な方向に上中下の三層
のベースを持ち，このうちの中層ベースは上層または下
層のいずれか一方のベースに対し前記微動方向と直角な
第１の方向にのみ移動の自由度を持って直線案内され，
かつ残された他方の下層または上層ベースと前記中層ベ
ースとの間は，前記第１の方向と同一平面内でかつ傾斜
を有する第２の方向にのみ移動の自由度を持って直線案
内されるくさび状案内機構を有し，かつ前記中層ベース
に窓を有し，該窓をはさむ上層ベースと下層ベースの両
対向面に，両端を結合され中央部に該両端結合部と平行
な取付用凸座面を有する平行板バネを，前記第１の方向
と該平行板バネの両端結合部の方向がほぼ平行となるよ
うに取付けて，前記上層ベースと下層ベースとを該平行
板バネで連結し，かつ下層ベースまたは上層ベースと中
層ベースとの間に前記第１の方向に移動させる送り機構
を設けたことを特徴とする微動ステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15275190A JP2793887B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 微動ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15275190A JP2793887B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 微動ステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450693A JPH0450693A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2793887B2 true JP2793887B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=15547371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15275190A Expired - Lifetime JP2793887B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 微動ステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2793887B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110806222A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-18 | 山东大学 | 一种双极板电容传感器微调安装设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4642488B2 (ja) * | 2005-01-24 | 2011-03-02 | 京セラ株式会社 | ゲートバルブ |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP15275190A patent/JP2793887B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110806222A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-18 | 山东大学 | 一种双极板电容传感器微调安装设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450693A (ja) | 1992-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
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