JPH01246609A - 徴動機構 - Google Patents
徴動機構Info
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- JPH01246609A JPH01246609A JP7341188A JP7341188A JPH01246609A JP H01246609 A JPH01246609 A JP H01246609A JP 7341188 A JP7341188 A JP 7341188A JP 7341188 A JP7341188 A JP 7341188A JP H01246609 A JPH01246609 A JP H01246609A
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- JP
- Japan
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- rigid body
- displacement
- body part
- fine movement
- parts
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Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 56
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
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〕
本発明は、超精密加工、半導体製造装置、電子顕微鏡等
のサブμｍオーダーの調節を必要とする装置に使用され
る微動機構に関する。
のサブμｍオーダーの調節を必要とする装置に使用され
る微動機構に関する。
近年、各種技術分野においては、サブμｍのオーダの微
細な変位調節が可能である装置が要望されている。その
典型的な例がＬＳＩ（大規模集積回路）、超ＬＳＩの製
造工程において使用、されるマスクアライナ、電子線描
画装置等の半導体製造装置である。これらの装置におい
ては、サブμｍオーダーの微細な位置決めが必要であり
、位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度も
増大し、高性能の製品を製造することができる。このよ
うな微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕
微鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加工
装置等においても必要であり、その精度向上により、バ
イオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそれ
らの発展に大きく寄与するものである。以下、このよう
な微細な位置決めを行なう微動機構を図により説明する
。
細な変位調節が可能である装置が要望されている。その
典型的な例がＬＳＩ（大規模集積回路）、超ＬＳＩの製
造工程において使用、されるマスクアライナ、電子線描
画装置等の半導体製造装置である。これらの装置におい
ては、サブμｍオーダーの微細な位置決めが必要であり
、位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度も
増大し、高性能の製品を製造することができる。このよ
うな微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕
微鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加工
装置等においても必要であり、その精度向上により、バ
イオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそれ
らの発展に大きく寄与するものである。以下、このよう
な微細な位置決めを行なう微動機構を図により説明する
。
第５図は従来の微動機構の側面図である。図で、１は適
宜な手段で固定された剛体部、２は剛体部１と対向する
剛体部、３．４はそれぞれ剛体部１゜２をそれらの左右
端で連結する弾性を有する平板である。各平板３．４は
互いに平行な関係にある。
宜な手段で固定された剛体部、２は剛体部１と対向する
剛体部、３．４はそれぞれ剛体部１゜２をそれらの左右
端で連結する弾性を有する平板である。各平板３．４は
互いに平行な関係にある。
５は剛体部ｌから突出した突起、６は剛体部２から突出
した突起、７は突起５，６間に装着された圧電アクチュ
エータである。圧電アクチュエータ７は突起５，６に例
えば接着剤により固着される。
した突起、７は突起５，６間に装着された圧電アクチュ
エータである。圧電アクチュエータ７は突起５，６に例
えば接着剤により固着される。
８は平板４の所定個所に貼着されたひずみゲージである
。
。
圧電アクチュエータフに電圧を印加すると、圧電アクチ
ュエータ７が伸長して突起６を押圧する。
ュエータ７が伸長して突起６を押圧する。
これにより、平板３，４は破線のように変形し、剛体部
２は剛体部１に対して図で右方に長さＵだけ並進変位す
る。この変位量ｕは圧電アクチュエータフに印加される
電圧により、サブミクロンオーダで調節することができ
る。又、変位ｆｉｕはひずみゲージ８のひずみ量により
知ることができる。
２は剛体部１に対して図で右方に長さＵだけ並進変位す
る。この変位量ｕは圧電アクチュエータフに印加される
電圧により、サブミクロンオーダで調節することができ
る。又、変位ｆｉｕはひずみゲージ８のひずみ量により
知ることができる。
このような微細な位置決めを行なう微動機構およびその
動作の詳細は特開昭６１−２０９８４６号公報に提示さ
れている。
動作の詳細は特開昭６１−２０９８４６号公報に提示さ
れている。
第６図は上記微動機構の制御装置のブロック図である。
図で、７は第５図に示す圧電アクチュエータを示す。９
は増幅器、１０は変位変換器、１１は一減算器である。
は増幅器、１０は変位変換器、１１は一減算器である。
変位変換器１０は第５図に示すひずみゲージ８を含んで
構成され、第５図に示すように平板３，４が変形したと
きのひずみゲージ８の抵抗値の変化を変位量Ｕに相当す
る信号に変換する機能を備えている。
構成され、第５図に示すように平板３，４が変形したと
きのひずみゲージ８の抵抗値の変化を変位量Ｕに相当す
る信号に変換する機能を備えている。
今、目標変位−ｕＱに対応する信号が入力されると、こ
の信号は増幅器９で増幅され、圧電素子７に電圧が印加
される。これにより、微動機構は第５図に示すように並
進変位Ｕを生じ、変位変換器１０からは変位量Ｕに相当
する信号が出力される。
の信号は増幅器９で増幅され、圧電素子７に電圧が印加
される。これにより、微動機構は第５図に示すように並
進変位Ｕを生じ、変位変換器１０からは変位量Ｕに相当
する信号が出力される。
この信号は減算器１１に入力され目標変位ｕｏの“信号
との偏差が演算される。このようなフィードバック制御
を行なうことにより、微動機構の変位を目標変位ｕ０と
することができる。
との偏差が演算される。このようなフィードバック制御
を行なうことにより、微動機構の変位を目標変位ｕ０と
することができる。
上記従来の微動機構はそのフィードバック制御によりそ
の変位を目標変位ｕ０とすることができるが、実際には
、変位変換器１０に電気的ノイズが侵入することが多く
、このノイズにより変位量Ｕは目標変位ｕ０に一致する
ことが困難となり、最終的な変位が安定せず剛体部２に
ふらつきが生じるという問題があった。又、上記ノイズ
によるふらつき以外にも、変位変換器１０の変位分解能
以下の微振動や、外力（外乱）による振動等が存在し、
変位Ｕを目標変位ｕ０に安定して一致させることはでき
なかった。
の変位を目標変位ｕ０とすることができるが、実際には
、変位変換器１０に電気的ノイズが侵入することが多く
、このノイズにより変位量Ｕは目標変位ｕ０に一致する
ことが困難となり、最終的な変位が安定せず剛体部２に
ふらつきが生じるという問題があった。又、上記ノイズ
によるふらつき以外にも、変位変換器１０の変位分解能
以下の微振動や、外力（外乱）による振動等が存在し、
変位Ｕを目標変位ｕ０に安定して一致させることはでき
なかった。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、変位を
目標変位に静止させることができる微動機構を提供する
にある。
目標変位に静止させることができる微動機構を提供する
にある。
上記の目的を達成するため、本発明は、第１の剛体部と
、第２の剛体部と、これら各剛体部を連結する複数のた
わみ部材と、前記各剛体部を相対的に変位させるアクチ
ュエータとを備えた微動機構において、前記各剛体部の
相対的変位を拘束する拘束手段を設けたことを特徴とす
る。
、第２の剛体部と、これら各剛体部を連結する複数のた
わみ部材と、前記各剛体部を相対的に変位させるアクチ
ュエータとを備えた微動機構において、前記各剛体部の
相対的変位を拘束する拘束手段を設けたことを特徴とす
る。
アクチュエータを励起すると、たわみ部材が変形して第
１の剛体部と第２の剛体部との間に相対的変位を生じる
。この変位はフィードバック制御により最終的に目標変
位と実質的に一致する変位となる。この状態で拘束手段
を作動させると、第１の剛体部と第２の剛体部はその相
対的変位を拘束されて当該状態で静止し、拘束手段を解
除するまではその静止の状態が保持される。
１の剛体部と第２の剛体部との間に相対的変位を生じる
。この変位はフィードバック制御により最終的に目標変
位と実質的に一致する変位となる。この状態で拘束手段
を作動させると、第１の剛体部と第２の剛体部はその相
対的変位を拘束されて当該状態で静止し、拘束手段を解
除するまではその静止の状態が保持される。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の第１の実施例に係る
微動機構の側面図である。各図で、第５図に示す部分と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。１３は
剛体部ｌの突起５に一端が固定されたクランプ用圧電素
子であり、その他端は間隙ｄを経て剛体部２と対向して
いる。本実施例は、このクランプ用圧電素子１３を備え
た点で従来の微動機構と異なり、他の構成は従来の微動
機構と同じである。
微動機構の側面図である。各図で、第５図に示す部分と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。１３は
剛体部ｌの突起５に一端が固定されたクランプ用圧電素
子であり、その他端は間隙ｄを経て剛体部２と対向して
いる。本実施例は、このクランプ用圧電素子１３を備え
た点で従来の微動機構と異なり、他の構成は従来の微動
機構と同じである。
次に、本実施例の動作を説明する。第１図（ａ）に示す
状態において、圧電アクチュエータフに所要の電圧が印
加されると、微動機構は第１図（ｂ）に示すように距離
Ｕだけ並進変位する。この変位量Ｕがフィードバック制
御により目標変位と実質的に同一となったとき、圧電素
子１３に所定の電圧が印加される。これにより、圧電素
子１３は図で上方に伸長し、剛体部２の対向面に当接し
てこれを押圧する。したがって、剛体部２は圧電素子１
３によりその動きを拘束されることになり、前述した種
々の原因により剛体部２が目標変位ｕ０の前後で振動し
ようとしてもこの振動は阻止され、安定した静止状態が
維持される。
状態において、圧電アクチュエータフに所要の電圧が印
加されると、微動機構は第１図（ｂ）に示すように距離
Ｕだけ並進変位する。この変位量Ｕがフィードバック制
御により目標変位と実質的に同一となったとき、圧電素
子１３に所定の電圧が印加される。これにより、圧電素
子１３は図で上方に伸長し、剛体部２の対向面に当接し
てこれを押圧する。したがって、剛体部２は圧電素子１
３によりその動きを拘束されることになり、前述した種
々の原因により剛体部２が目標変位ｕ０の前後で振動し
ようとしてもこの振動は阻止され、安定した静止状態が
維持される。
変位状態を第１図（ａ）に示す元の状態に復帰させる場
合には、圧電素子１３に印加されている電圧を除くと、
圧電素子１３は収縮し、剛体部２との間に再び間隙ｄが
発生して前記拘束が解除される。
合には、圧電素子１３に印加されている電圧を除くと、
圧電素子１３は収縮し、剛体部２との間に再び間隙ｄが
発生して前記拘束が解除される。
この状態で圧電アクチュエータフの電圧を除くと、剛体
部２はたわみ梁３，４の復帰力により何等支障なく第１
図（ａｌに示す状態に復帰する。
部２はたわみ梁３，４の復帰力により何等支障なく第１
図（ａｌに示す状態に復帰する。
このように、本実施例では、剛体部２の動きを拘束する
圧電素子を剛体部ｌに固定し、微動機構の変位状態にお
いて当該圧電素子により剛体部２を拘束するようにした
ので、簡単な機構で微動機構を目標変位に静止させるこ
とができる。
圧電素子を剛体部ｌに固定し、微動機構の変位状態にお
いて当該圧電素子により剛体部２を拘束するようにした
ので、簡単な機構で微動機構を目標変位に静止させるこ
とができる。
第２図（ａｌ、 （ｂ）は本発明の第２の実施例に係る
微動機構の側面図である。図で、第１図（ａ）、 （ｂ
）に示す部分と同−又は等価な部分には同一符号を付し
て説明を省略する。本実施例は、第１図（ａ）に示す単
体の微動機構を対称的に連結して構成した対称型の微動
機構である。両方の微動機構にはそれぞれ圧電素子１３
が設けられている。各圧電アクチュエータ７を励起する
と、中央に位置する剛体部２が第２図（ｂ）に示すよう
に並進変位する。この変位量が距離Ｕで示されている。
微動機構の側面図である。図で、第１図（ａ）、 （ｂ
）に示す部分と同−又は等価な部分には同一符号を付し
て説明を省略する。本実施例は、第１図（ａ）に示す単
体の微動機構を対称的に連結して構成した対称型の微動
機構である。両方の微動機構にはそれぞれ圧電素子１３
が設けられている。各圧電アクチュエータ７を励起する
と、中央に位置する剛体部２が第２図（ｂ）に示すよう
に並進変位する。この変位量が距離Ｕで示されている。
変位ｉ１ｕが実質的に目標変位ｕ０となったとき、各圧
電素子１３に電圧を印加すると、これら圧電素子１３は
伸長して第２図（ｂｌに示すように剛体部２を拘束し、
これを静止させる。本実施例も第１の実施例と同じ効果
を奏する。
電素子１３に電圧を印加すると、これら圧電素子１３は
伸長して第２図（ｂｌに示すように剛体部２を拘束し、
これを静止させる。本実施例も第１の実施例と同じ効果
を奏する。
第３図は本発明の第３の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、第１図（ａ）、 （ｂ）に示す部分と同
−又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略する
。３’、４’は第１図（ａ）、 （ｂ）に示すたわみ部
材３，４に対応するたわみ部材であるが、たわみ部材３
．４が互いに平行に設けられているのに対して、たわみ
部材３’、４’は、所定点０に関して放射状に設けられ
ている。たわみ部材３′４′以外の構成は第１図（ａｌ
に示す微動機構と同じである。このような微動機構につ
いては、さきに挙げた公開公報に詳述されている。
である。図で、第１図（ａ）、 （ｂ）に示す部分と同
−又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略する
。３’、４’は第１図（ａ）、 （ｂ）に示すたわみ部
材３，４に対応するたわみ部材であるが、たわみ部材３
．４が互いに平行に設けられているのに対して、たわみ
部材３’、４’は、所定点０に関して放射状に設けられ
ている。たわみ部材３′４′以外の構成は第１図（ａｌ
に示す微動機構と同じである。このような微動機構につ
いては、さきに挙げた公開公報に詳述されている。
圧電アクチュエータ７を励起すると、たわみ部材３’、
４’が変形して剛体部２は所定点Ｏを中心に矢印Ａ方向
に回転変位する。そして、この回転変位が目標回転変位
と実質的に一致したとき圧電素子１３に所定の電圧を印
加すると、圧電素子１３が伸長して剛体部２を拘束しこ
れを静止させる。
４’が変形して剛体部２は所定点Ｏを中心に矢印Ａ方向
に回転変位する。そして、この回転変位が目標回転変位
と実質的に一致したとき圧電素子１３に所定の電圧を印
加すると、圧電素子１３が伸長して剛体部２を拘束しこ
れを静止させる。
本実施例も、並進変位と回転変位の違いはあるが、第１
の実施例と同じ効果を奏する。
の実施例と同じ効果を奏する。
第４図は本発明の第４の実施例に係る微動機構の側面図
である。図で、第３図に示す部分と同−部分又は等価な
部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は
、第３図に示す単体の微動機構を対称的に連結して構成
した対称型の微動機構であり、両方の微動機構にそれぞ
れ圧電素子１３が設けられている。各圧電アクチュエー
タ７を励起すると、中央の剛体部２が点Ｏを中心に矢印
Ａ方向に回転変位する。この回転変位量が実質的に目標
回転変位に一致したとき、各圧電素子１３に所定電圧を
印加すると、これら圧電素子１３は剛体部２を拘束し、
これを静止させる。本実施例も第１の実施例と同じ効果
を奏する。
である。図で、第３図に示す部分と同−部分又は等価な
部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は
、第３図に示す単体の微動機構を対称的に連結して構成
した対称型の微動機構であり、両方の微動機構にそれぞ
れ圧電素子１３が設けられている。各圧電アクチュエー
タ７を励起すると、中央の剛体部２が点Ｏを中心に矢印
Ａ方向に回転変位する。この回転変位量が実質的に目標
回転変位に一致したとき、各圧電素子１３に所定電圧を
印加すると、これら圧電素子１３は剛体部２を拘束し、
これを静止させる。本実施例も第１の実施例と同じ効果
を奏する。
以上述べたように、本発明では、第１の剛体部と第２の
剛体部との相対的変位が目標変位に実質的に一致したと
き、拘束手段により両者間の動きを拘束するようにした
ので、変位を目標変位に確実に静止させておくことがで
きる。
剛体部との相対的変位が目標変位に実質的に一致したと
き、拘束手段により両者間の動きを拘束するようにした
ので、変位を目標変位に確実に静止させておくことがで
きる。
第１図（ａ）、 （ｂ）、第２図（ａｌ、 （ｂ）、第
３図および第４図はそれぞれ本発明の第１、第２）第３
、第４の実施例に係る微動機構の側面図、第５図は従来
の微動機構の側面図、第６図は微動機構の制御装置のブ
ロック図である。 １．２・・・・・・剛体部、３，４．３’、４’・・・
・・・たわみ部材、５，６・・・・・・突起、７・・・
・・・圧電アクチュエータ、８・・・・・・ひずみゲー
ジ、１３・・・・・・圧電素子。 第１図 （Ｑ） （ｂ） 第２図 （ｂ） 第３図 第４図 第５図 第６図
３図および第４図はそれぞれ本発明の第１、第２）第３
、第４の実施例に係る微動機構の側面図、第５図は従来
の微動機構の側面図、第６図は微動機構の制御装置のブ
ロック図である。 １．２・・・・・・剛体部、３，４．３’、４’・・・
・・・たわみ部材、５，６・・・・・・突起、７・・・
・・・圧電アクチュエータ、８・・・・・・ひずみゲー
ジ、１３・・・・・・圧電素子。 第１図 （Ｑ） （ｂ） 第２図 （ｂ） 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (2)
- （１）第１の剛体部と、第２の剛体部と、前記第１の剛
体部および前記第２の剛体部を連結する複数のたわみ部
材と、前記第１の剛体部および前記第２の剛体部を相対
的に変位させるアクチュエータとを備えた微動機構にお
いて、前記第１の剛体部および前記第２の剛体部の相対
的変位を拘束する拘束手段を設けたことを特徴とする微
動機構。 - （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記拘束手
段は、前記第１の剛体部に対向して前記第２の剛体部に
固定された圧電素子であることを特徴とする微動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7341188A JPH01246609A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 徴動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7341188A JPH01246609A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 徴動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246609A true JPH01246609A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13517428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7341188A Pending JPH01246609A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 徴動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01246609A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1920876A1 (de) * | 2006-11-11 | 2008-05-14 | Thielenhaus Technologies GmbH | Träger für eine Werkzeugspindel |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP7341188A patent/JPH01246609A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1920876A1 (de) * | 2006-11-11 | 2008-05-14 | Thielenhaus Technologies GmbH | Träger für eine Werkzeugspindel |
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