JPH01246036A - 微動ステージ装置 - Google Patents
微動ステージ装置Info
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- JPH01246036A JPH01246036A JP7282988A JP7282988A JPH01246036A JP H01246036 A JPH01246036 A JP H01246036A JP 7282988 A JP7282988 A JP 7282988A JP 7282988 A JP7282988 A JP 7282988A JP H01246036 A JPH01246036 A JP H01246036A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 abstract 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/60—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/62—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides
- B23Q1/621—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair
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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。
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、精密加工機、半導体製造装置などに適用さ
れる微動ステージ装置に関連し、殊にこの発明は、ステ
ージを直交する２軸方向へ微動させて位置決めするため
の微動ステージ装置に関する。
れる微動ステージ装置に関連し、殊にこの発明は、ステ
ージを直交する２軸方向へ微動させて位置決めするため
の微動ステージ装置に関する。
〈従来の技術〉
従来この種微動ステージ装置として、ステージを一方の
軸方向へ微動させるための機構と、他方の軸方向へ微動
させるための機構とを上下２段に積み重ねた構造のもの
が存在する。ところがこの２段構造のものは、各軸の微
動機構が独立するため、各軸の運動精度が良いが、装置
全体が大型化するという欠点がある。
軸方向へ微動させるための機構と、他方の軸方向へ微動
させるための機構とを上下２段に積み重ねた構造のもの
が存在する。ところがこの２段構造のものは、各軸の微
動機構が独立するため、各軸の運動精度が良いが、装置
全体が大型化するという欠点がある。
そこで近年、この種装置の小型化をはかるため、各軸の
微動機構を同一平面上に位置させた１段構造の微動ステ
ージ装置が提案された。
微動機構を同一平面上に位置させた１段構造の微動ステ
ージ装置が提案された。
第４図は、この種微動ステージ装置の概念を示すもので
あって、ベース部２１の内側にステージ２２が移動自由
に配備されている。このステージ２２は、その４隅が送
り案内機構２３にて案内支持されており、ステージ２２
とベース部２１との間には、圧電素子などより成るＸ軸
方向駆動用の駆動部（以下、「第１駆動部」という）２
４ａとＹ軸方向駆動用の駆動部（以下、「第２駆動部」
という）２４ｂとが設けられている。
あって、ベース部２１の内側にステージ２２が移動自由
に配備されている。このステージ２２は、その４隅が送
り案内機構２３にて案内支持されており、ステージ２２
とベース部２１との間には、圧電素子などより成るＸ軸
方向駆動用の駆動部（以下、「第１駆動部」という）２
４ａとＹ軸方向駆動用の駆動部（以下、「第２駆動部」
という）２４ｂとが設けられている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら上記構成の微動ステージ装置の場合、各駆
動部２４ａ、２４ｂにおける駆動点２５ａ、２５ｂが拘
束点となるため、一方の駆動部（例えば第２駆動部２４
ｂ）を駆動すると、ステージ２２は図中、矢印θで示す
方向に回動して回転干渉を生じるという欠点がある。こ
の欠点を除くには、回転干渉補正用の駆動部を別途設け
るなどの工夫が必要であり、このため駆動系の制御がき
わめて複雑なものとなる。
動部２４ａ、２４ｂにおける駆動点２５ａ、２５ｂが拘
束点となるため、一方の駆動部（例えば第２駆動部２４
ｂ）を駆動すると、ステージ２２は図中、矢印θで示す
方向に回動して回転干渉を生じるという欠点がある。こ
の欠点を除くには、回転干渉補正用の駆動部を別途設け
るなどの工夫が必要であり、このため駆動系の制御がき
わめて複雑なものとなる。
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、各軸
の駆動部に回転干渉の発生を防止する手段を施すことに
より、回転干渉補正用の駆動部を必要としない小型かつ
高精度の微動ステージ装置を提供することを目的とする
。
の駆動部に回転干渉の発生を防止する手段を施すことに
より、回転干渉補正用の駆動部を必要としない小型かつ
高精度の微動ステージ装置を提供することを目的とする
。
〈問題点を解決するための手段〉
上記目的を達成するため、この発明では、ステージを直
交する２軸方向へ微動させて位置決めするための微動ス
テージ装置において、前記ステージを直交する２軸方向
へそれぞれ変位させる第１．第２の駆動部を設け、各駆
動部には、ステージを変位させる軸方向には高い剛性を
有しかつ他の直交する軸方向には低い剛性を有する弾性
体を配備することにした。
交する２軸方向へ微動させて位置決めするための微動ス
テージ装置において、前記ステージを直交する２軸方向
へそれぞれ変位させる第１．第２の駆動部を設け、各駆
動部には、ステージを変位させる軸方向には高い剛性を
有しかつ他の直交する軸方向には低い剛性を有する弾性
体を配備することにした。
〈作用〉
一方の駆動部を駆動させると、その駆動部の弾性体はス
テージを変位させる軸方向に高い剛性をするから、駆動
部の変位がそのままステージに伝わってステージは微動
する。これに対し他方の駆動部の弾性体は、前記の変位
方向に対しては低い剛性を有して弾性変形するから、そ
の駆動点はステージの拘束点とならない。このためステ
ージは回転運動せず、回転干渉は生じない。
テージを変位させる軸方向に高い剛性をするから、駆動
部の変位がそのままステージに伝わってステージは微動
する。これに対し他方の駆動部の弾性体は、前記の変位
方向に対しては低い剛性を有して弾性変形するから、そ
の駆動点はステージの拘束点とならない。このためステ
ージは回転運動せず、回転干渉は生じない。
〈実施例〉
第１図は、この発明の一実施例にかかる微動ステージ装
置を示すもので、ベース１上に、平面形状が矩形状のス
テージ２が移動自由に配備されている。このステージ２
は上面をワーク支持面３となし、このワーク支持面３上
にＬ型ミラー４が配備しである。このＬ型ミラー４には
レーザ測長器（図示せず）からのレーザ光が照射され、
これによりステージ２の位置が計測されて微小位置決め
が実行される。
置を示すもので、ベース１上に、平面形状が矩形状のス
テージ２が移動自由に配備されている。このステージ２
は上面をワーク支持面３となし、このワーク支持面３上
にＬ型ミラー４が配備しである。このＬ型ミラー４には
レーザ測長器（図示せず）からのレーザ光が照射され、
これによりステージ２の位置が計測されて微小位置決め
が実行される。
このステージ２は、その下面の４隅位置を転勤自由な支
持球５で支持されている。これら支持球５は、上下（Ｚ
軸）方向に高い剛性を有するため、重量の大きなワーク
を支持し得ると共に、ステージ２の移動方向には自由度
が大きいため、ステージ２が微動することの妨げにはな
らない。
持球５で支持されている。これら支持球５は、上下（Ｚ
軸）方向に高い剛性を有するため、重量の大きなワーク
を支持し得ると共に、ステージ２の移動方向には自由度
が大きいため、ステージ２が微動することの妨げにはな
らない。
ステージ２の４隅位置には、ベース１との間に送り案内
機構６がそれぞれ配備され、ステージ２をこの送り案内
機構６によりＸ軸、Ｙ軸の各軸方向に案内支持している
。これら送り案内機構６は、直交する２軸方向に自由度
を有する平行ばね構造を構成するものであって、第３図
のモデルに示す如く、ステージ２に対しＸ軸方向の自由
度を与えるための板ばね６ｂと、Ｙ軸方向の自由度を与
えるための板ばね６ａとを具備している。この実施例の
場合、各送り案内機構６として円弧状の切欠き７を有す
るヒンジばねが用いてあり、これにより前記の平行ばね
構造を実現している。
機構６がそれぞれ配備され、ステージ２をこの送り案内
機構６によりＸ軸、Ｙ軸の各軸方向に案内支持している
。これら送り案内機構６は、直交する２軸方向に自由度
を有する平行ばね構造を構成するものであって、第３図
のモデルに示す如く、ステージ２に対しＸ軸方向の自由
度を与えるための板ばね６ｂと、Ｙ軸方向の自由度を与
えるための板ばね６ａとを具備している。この実施例の
場合、各送り案内機構６として円弧状の切欠き７を有す
るヒンジばねが用いてあり、これにより前記の平行ばね
構造を実現している。
ステージ２の直交する２辺中央部には、対向するベース
１との間に、ステージ２をＸ軸方向へ変位させる第１駆
動部８ａと、ステージ２をＹ軸方向へ変位させる第２駆
動部８ｂとが設けられている。第１．第２の各駆動部８
ａ、８ｂは、圧電素子９ａ、９ｂを駆動源としているが
、これに限らず、他のアクチュエータを用いてもよい。
１との間に、ステージ２をＸ軸方向へ変位させる第１駆
動部８ａと、ステージ２をＹ軸方向へ変位させる第２駆
動部８ｂとが設けられている。第１．第２の各駆動部８
ａ、８ｂは、圧電素子９ａ、９ｂを駆動源としているが
、これに限らず、他のアクチュエータを用いてもよい。
各駆動部８ａ、８ｂにおいて、圧電素子９ａ、９ｂはそ
の基端部がベース１に固定され、先端部は弾性体１０ａ
、１０ｂを介してステージ２に連繋されている。
の基端部がベース１に固定され、先端部は弾性体１０ａ
、１０ｂを介してステージ２に連繋されている。
これら弾性体１０ａ、１０ｂは、ステージ２を変位させ
る軸方向には高い剛性を有しかつ他の直交する軸方向に
は低い剛性を有するものである。従って第１駆動部８ａ
における弾性体１０ａはＸ軸方向に高い剛性を有しかつ
Ｙ軸方向に低い剛性を有するのに対し、第２駆動部８ｂ
における弾性体１０ｂはＹ軸方向に高い剛性を有しかつ
Ｘ軸方向に低い剛性を有している。
る軸方向には高い剛性を有しかつ他の直交する軸方向に
は低い剛性を有するものである。従って第１駆動部８ａ
における弾性体１０ａはＸ軸方向に高い剛性を有しかつ
Ｙ軸方向に低い剛性を有するのに対し、第２駆動部８ｂ
における弾性体１０ｂはＹ軸方向に高い剛性を有しかつ
Ｘ軸方向に低い剛性を有している。
この実施例では、各弾性体１０ａ、１０ｂとして、第２
図に示す如く、対向する基板１１．１２の両端部間に板
ばね１３，１４を平行配備した構造のものが用いである
。また図示例の場合、弾性体１０ａ、１０ｂは圧電素子
９ａ、９ｂとステージ２との間に設けであるが、これを
圧電素子９ａ、９ｂとベース１との間に設けてもよい。
図に示す如く、対向する基板１１．１２の両端部間に板
ばね１３，１４を平行配備した構造のものが用いである
。また図示例の場合、弾性体１０ａ、１０ｂは圧電素子
９ａ、９ｂとステージ２との間に設けであるが、これを
圧電素子９ａ、９ｂとベース１との間に設けてもよい。
またこの弾性体１０ａ、１０ｂを構成する仮ばね１３，
１４は、その形状、大きさ９個数などは問わない。なお
図中、弾性体１０ａ。
１４は、その形状、大きさ９個数などは問わない。なお
図中、弾性体１０ａ。
１０ｂとステージ２との間に位置する球体１５は、駆動
力の作用する駆動点を構成するものである。
力の作用する駆動点を構成するものである。
つぎに上記構成の微動ステージ装置の動作を説明する。
いま仮に第２駆動部８ｂの圧電素子９ｂを駆動させると
、この圧電素子９ｂとステージ２との間に位置するの弾
性体１０ｂはステージ２を変位させる軸方向（Ｙ軸方向
）に高い剛性を有しているから、前記圧電素子９ｂの変
位がそのままステージ２に伝わってステージ２は微動す
る。
、この圧電素子９ｂとステージ２との間に位置するの弾
性体１０ｂはステージ２を変位させる軸方向（Ｙ軸方向
）に高い剛性を有しているから、前記圧電素子９ｂの変
位がそのままステージ２に伝わってステージ２は微動す
る。
一方第１駆動部８ａでは、弾性体１０ａは前記のＹ軸方
向に対し低い剛性を有して板ばね１３．１４ が弾性
変形することになるから、この第１駆動部８ａの駆動点
はステージ２の拘束点とならない。従ってこの駆動点を
中心としてステージ２は回転運動せず、回転干渉の発生
が防止され、ステージ２のＹ軸方向への平行微動が実現
される。
向に対し低い剛性を有して板ばね１３．１４ が弾性
変形することになるから、この第１駆動部８ａの駆動点
はステージ２の拘束点とならない。従ってこの駆動点を
中心としてステージ２は回転運動せず、回転干渉の発生
が防止され、ステージ２のＹ軸方向への平行微動が実現
される。
第１駆動部８ａを駆動した場合も上記と同様であり、第
１駆動部８ａの弾性体１０ａはＸ軸方向に高い剛性を有
するのに対し、第２駆動部８ｂの弾性体１０ｂはこのＸ
軸方向に低い剛性を有するから、回転干渉の発注が防止
され、ステージ２のＸ方向への平行微動が実現される。
１駆動部８ａの弾性体１０ａはＸ軸方向に高い剛性を有
するのに対し、第２駆動部８ｂの弾性体１０ｂはこのＸ
軸方向に低い剛性を有するから、回転干渉の発注が防止
され、ステージ２のＸ方向への平行微動が実現される。
実験によれば、上記の弾性体１０ａ、１０ｂが用いられ
ていない従来例では回転干渉が２秒程度あったのに対し
、上記の弾性体１０ａ。
ていない従来例では回転干渉が２秒程度あったのに対し
、上記の弾性体１０ａ。
ｆｏｂを用いたこの発明の装置例では回転干渉を０．５
秒以下に減少できる。
秒以下に減少できる。
〈発明の効果〉
この発明は上記の如く、ステージを直交する２軸方向へ
それぞれ変位させる第１．第２の駆動部に、ステージを
変位させる軸方向には高い剛性を有しかつ他の直交する
軸方向には低い剛性を有する弾性体を配備するようにし
たから、駆動点はステージの拘束点とならずにステージ
の回転干渉を防止でき、高精度の微動ステージ装置を得
ることができる。また回転干渉を防止するのに回転干渉
補正用の駆動部などが不要であるから、駆動系の制御を
簡易化でき、また１段のステージ構造であるから、装置
の小型化が実現されるなど、発明目的を達成した顕著な
効果を奏する。
それぞれ変位させる第１．第２の駆動部に、ステージを
変位させる軸方向には高い剛性を有しかつ他の直交する
軸方向には低い剛性を有する弾性体を配備するようにし
たから、駆動点はステージの拘束点とならずにステージ
の回転干渉を防止でき、高精度の微動ステージ装置を得
ることができる。また回転干渉を防止するのに回転干渉
補正用の駆動部などが不要であるから、駆動系の制御を
簡易化でき、また１段のステージ構造であるから、装置
の小型化が実現されるなど、発明目的を達成した顕著な
効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例にかかる微動ステージ装置
の一部を破断した斜面図、第２図は駆動部を拡大して示
す断面図、第３図は送り案内機構のモデルを示す説明図
、第４図は従来の微動ステージ装置の概念を示す説明図
である。 ２−、゛ステージ ８ａ・・・・第１駆動部８ｂ・
・・、第２駆動部 １０ａ、１０ｂ・・・・弾性体
の一部を破断した斜面図、第２図は駆動部を拡大して示
す断面図、第３図は送り案内機構のモデルを示す説明図
、第４図は従来の微動ステージ装置の概念を示す説明図
である。 ２−、゛ステージ ８ａ・・・・第１駆動部８ｂ・
・・、第２駆動部 １０ａ、１０ｂ・・・・弾性体
Claims (1)
- ステージを直交する２軸方向へ微動させて位置決めする
ための微動ステージ装置において、前記ステージを直交
する２軸方向へそれぞれ変位させる第１、第２の駆動部
を備え、各駆動部には、ステージを変位させる軸方向に
は高い剛性を有しかつ他の直交する軸方向には低い剛性
を有する弾性体が配備されて成る微動ステージ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282988A JPH01246036A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 微動ステージ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282988A JPH01246036A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 微動ステージ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246036A true JPH01246036A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13500695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7282988A Pending JPH01246036A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 微動ステージ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01246036A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0419033A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 微小位置決め装置 |
| WO2008092504A1 (de) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Kocher Ag, Orpund | Verfahren zur positionierung und/oder befestigung von zu bearbeitenden werkstücken und entsprechende vorrichtung |
| WO2011093553A1 (ko) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | 아주대학교산학협력단 | 평면 3자유도 스테이지 |
| CN102825490A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-12-19 | 广东工业大学 | 一种基于柔性铰链放大机构的频率可调快速伺服进刀装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61159349A (ja) * | 1985-12-06 | 1986-07-19 | Hitachi Ltd | 微小変位移動装置 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP7282988A patent/JPH01246036A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61159349A (ja) * | 1985-12-06 | 1986-07-19 | Hitachi Ltd | 微小変位移動装置 |
Cited By (7)
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| JPH0419033A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 微小位置決め装置 |
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| JP2012527033A (ja) * | 2010-01-29 | 2012-11-01 | アジュ ユニバーシティ インダストリー−アカデミック コーポレーション ファウンデーション | 平面３自由度ステージ |
| US9069109B2 (en) | 2010-01-29 | 2015-06-30 | Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation | Planar 3-DOF stage |
| CN102825490A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-12-19 | 广东工业大学 | 一种基于柔性铰链放大机构的频率可调快速伺服进刀装置 |
| CN102825490B (zh) * | 2012-07-19 | 2015-04-22 | 广东工业大学 | 一种基于柔性铰链放大机构的频率可调快速伺服进刀装置 |
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