JPH01220701A - 液圧式移動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、走査形電子顕微鏡の試料移動台を始め、走
査形トンネル顕微鏡の粗動機構、半導体産業におけるデ
バイス加工用移動機構などに利用する液圧式移動ａｍに
、関する。

（従来の技術） 従来、前記のような装置において、試料或いは被加工物
を移動さぼる為の機構には、ネジ、歯車、レバー、リン
ク等を利用した機械的な移動機構が知られている。これ
らの移動機構において、移動部材（試料台）は、前記ネ
ジと螺合させた螺孔やボール、軸受、更には平滑面など
の機械的軸受構造又は油や空気などの流体で無接触に浮
上させる流体軸受構造で移動可能に支持されていた。

（発明が解決しようとする課題） 従来の移動機構は、前記のように機械的な機構であった
ので、マイクロメータの精度限界である０、１ミクロン
以下の精度での移動が難しいと共に、機構上バックラッ
シが避けられないので、高精度の移動ができない問題点
があった。

又、移動部材を機械的軸受構造で支持したものでは、移
動に伴って摩擦や摩耗があるので、ＴＩＵ滑剤が使用で
きない高真空中では、摺接部分にかじりや焼付が起り易
い問題点があった。

流体軸受構造を用いたものは、流体の蒸気圧が高い為、
真空中での使用ができなかった。

真空中での使用に耐えられる移動機構として、ベローズ
を介して駆動軸を真空中に導入し、大気側に駆動軸の操
作機構を設けた構造のものがあるが、真空中に導入する
駆動軸の剛性が低く、耐荷重が低い問題点があった。

（課題を解決する為の手段） この発明の液圧式移ｅｎｍは、一端を固定側に固定した
ばねの他端に移動基体が支持されており、かつ該Ｓ動基
体に一端を取付けた大断面液体シリンダーの他端が固定
側に固定されていると共に、前記大断面液体シリンダー
が液体移送パイプを介して小断面液体シリンダーと連通
していることを特徴としたものである。

前記移動基体は、１〜３個とするもので、必要とする移
動範囲に応じて適宜選定する。

移！ＦＦｌ基体を複数とした場合、一方の移動基体に対
して他方の移動基体は固定側として構成される。

又、小断面液体シリンダーは１１１！ａでもよいが、断
面積の異なる複数（通常２個）の小断面液体シリンダー
としても良い。

（作　用） この発明の液圧式移動機構によれば、小断面液体シリン
ダーの容積を変化させて、大断面液体シリンダーへ液体
を供給又は排出することによって、大断面液体シリンダ
ーの容積を変化させ、この変化を移動基体へ移動力とし
て伝えることができる。

この場合、大断面液体シリンダーの容積変化Ｊ３よび移
動基体の移動Ｍは、大断面液体シリンダーと小断面液体
シリンダーの断面積の比に従うので、小断面液体シリン
ダーの容積変化を（断面積×０゜１ミクロン）の精度で
変化させるとすると、移動基体ではその１０〜１００分
の１の精度、即ら０゜０１〜０．００１ミクロンの精度
で移動させることが可能となる。

又、移動基体はばねで支持させているので、バックラッ
シは無く、移動の精度を向上することができる。

移動基体を複数個とすると、Ｘ−Ｙ方向又はＸ−Ｙ−Ｚ
方向での移動を得ることができる。

更に小断面液体シリンダーを断面積の異なる複数の小断
面液体シリンダーとすると、断面積の大きい方の小断面
液体シリンダーで移動基体を粗動させ、次いで断面積の
小さい方の小断面液体シリンダーで移動基体を微動させ
ることができる。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は、−軸方向で移動基体１を移動させ
るようにした実施例で、移動基体１は固定側（図示して
いない）に設置した１字状のブラケット２で横架したビ
ーム３０両端部に夫々片持状に取付けた板ばね４．４で
略水平に支持されている。移動基体１の中間部−側には
腕片５が形成してあり、該腕片５の垂下片５ａと固定側
に設置した逆Ｔ字状のブラケット６が対向させてあり、
該対向部に金属ベローズでなる大断面液体シリンダー７
が取付けられている。大断面液体シリンダー７の内側は
、ブラケット６へ貫通させた液体移送パイプ８と連通し
ている。一方、液体移送パイプ８の他端側は外部へ導か
れており、第３図に図示したように、基板９上に下端を
固定して設層した金属ベローズでなる小断面液体シリン
ダー１０の内側と連通させである。前記小断面液体シリ
ンダー１０の上端側は連結杆１１付の蓋板１２で塞がれ
ており、連結杆１１には、接手１３を介してマイクロメ
ータ１４の突出杆１５が連結されている。尚、前記マイ
クロメータ１４は基板９上に設けたスタンド１６上に設
置されている。又、前記大断面液体シリンダー７、小断
面液体シリンダー１０および液体移送パイプ８内には水
銀が充填されている。

上記の実施例において、マイクロメータ１４を操作して
突出杆１５を矢示１７のように移動させると、これに従
って小断面液体シリンダー１０も伸縮して、その容積を
変化させて大断面液体シリンダー７へ水銀を供給したり
、又は排出する。この結果、大断面液体シリンダー７も
小断面液体シリンダー１０の伸縮に追従して伸縮し、移
動基体１を矢示１８のように移動させる。

今、大断面液体シ１ノンダー７の実効断面積と小ｌＩｉ
ｒｍ液体シリンダー１０の実効断面積の比を１０：１と
し、突出杆１５を０．１ミクロン、第３図において下方
に突出させたとすると、移動基体１は同図において−Ｌ
方に０．０１ミクロン移動さぼることができる。

移動基体１の移動は、板ばね４．４の変形を伴い、鎖板
ばね４．４が復帰しようとする付勢力が移１７１１体１
に作用して、いわゆるバックラッシを無くすることがで
きることから、移動基体１を精度良く微動させることが
できる。

第４図は、前記小断面液体シリンダー１０に並設して断
面積の異なる小断面液体シリンダー１０ａを設けた実施
例である。大断面液体シリンダー７に連通させた液体移
送パイプ８は途中で分岐して、小断面液体シリンダー１
０８の内側にも連通させである。

小断面液体シリンダー１０ａの実効断面積を小断面液体
シリンダー１０のそれの更に１７１０とすると、この小
断面液体シリンダー１０ａ側のマイクロメータ１４ａの
突出杆１５ａを０．１ミクロン突出させたとすると、移
ＷＪ襲体１は０．００１ミクロン移動することになる。

−然して２個並設した小断面液体シリンダー１０．１０
ａのうち一方の小断面液体シリンダー１０側を粗動用と
し、他方の小断面液体シリンダー１０ａ側を微動用とす
ることができる。

次に、第５図および第６図に示した実施例は、３個の移
動基体を夫々互いに直角の方向で移動可能に設置したも
のである。

図中２０はフランジであり、該７ランジ２０の上側に移
動基体および大断面液体シリンダー側が設置され、下側
に小断面液体シリンダー側が設置されている。

７ランジ２０の上部には支持体２１を介して定’！２２
が設置され、該定ｆｆ＆２２の周囲には支社２３．２３
が立設されており、大断面および小断面液体シリンダー
間を連結する液体移送パイプ２４．２４は、夫々支柱２
３および定盤２２間に支持され、かつ両部材間でコイル
状２４ａとすることにより、操作側即ち小断面液体シリ
ンダー側から侵入する外乱をコイル状部分２４ａで吸収
できるようにしである。

前記定盤２２上には大断面液体シリンダー２５が縦に設
置してあり、該大断面液体シリンダー２５に連結した移
動基体２６上に大断面液体シリンダー２７および移動基
体２８が搭載され、移ｅ基体２８に大断面液体シリンダ
ー２９および移動基体３０が搭載されて、該移動基体３
０にステージプレート（試料台）３１が取付けられてい
る。前記移動基体２６上に搭載した２つの移動基体２８
．３０および大断面液体シリンダー２７．２９は、前記
実施例と同様の構成で、移動基体２６と平行な面内で、
互いに直交する方向で移動するようになっている。従っ
て、移動基体２６はＺ方向、移動基体２８はＹ方向、移
ｖＪ基体３０はＸ方向の移動を受持つようになっている
。

各大断面液体シリンダー２５．２７．２９に連通させた
液体移送パイプ２４．２４は、フランジ２０の下側に、
Ｘ、Ｙ、Ｚの各方内毎に設置した、断面積の異なる２つ
の小断面液体シリンダー３２．３２ａ、−・・に連結さ
れている。

上記の実施例によれば、各移動基体２６．２８．３０を
夫々小断面液体シリンダー３２．３２ａ、・・・で粗動
および微動させることができ、ステージプレート３１を
Ｘ、Ｙ、Ｚの方向で移動させることができる。

（発明の効果） 以上に説明したようにこの発明によれば、機械的な機構
では得られなかった微小な移動を精度良く実現できる効
果がある。

移動基体を複数個として互いに直角の方向で移動するよ
うに構成することによって、平面的或いは立体的な移動
ができる効果がある。

又、小断面液体シリンダーを断面積の異なる複数の小断
面液体シリンダーとすることによって、粗動および微動
を分担させることができ操作性を向上できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の一部を破切した斜視図、第
２図は同じ〈実施例の一部平面図、第３図は同じ〈実施
例の系統図、第４図はこの発明の他の実施例の系統図、
第５図はこの発明の更に他の実施例の一部を破切した正
面図、第６図は同じく更に他の実施例の要部拡大平面図
である。 １．２６．２８．３０・・・移動基体 ４・・・板はね ７．２５．２７．２９・・・大断面液体シリンダー８．
２４・・・液体移送パイプ １０．１０ａ、３２．３２ａ ・・・小Ｉｉ向液体シリンダー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一端を固定側に固定したばねの他端に移動基体支持
   されており、かつ該移動基体に一端を取付けた大断面液
   体シリンダーの他端が固定側に固定されていると共に、
   前記大断面液体シリンダーが液体移送パイプを介して小
   断面液体シリンダーと連通していることを特徴とした液
   圧式移動機構 ２　移動基体が複数個設置され、互いに略直角の方向で
   移動自在に支持されている請求項１記載の液圧式移動機
   構 ３　小断面液体シリンダーは、断面積の異なる複数の小
   断面液体シリンダーとした請求項１又は２記載の液圧式
   移動機構