JPH03132082A - 多軸マニピュレーター - Google Patents
多軸マニピュレーターInfo
- Publication number
- JPH03132082A JPH03132082A JP1268939A JP26893989A JPH03132082A JP H03132082 A JPH03132082 A JP H03132082A JP 1268939 A JP1268939 A JP 1268939A JP 26893989 A JP26893989 A JP 26893989A JP H03132082 A JPH03132082 A JP H03132082A
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- JP
- Japan
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- manipulator
- piezoelectric element
- axis
- voltage
- sample
- Prior art date
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- Pending
Links
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Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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
本発明は微細な部品等を扱うのに適した多軸マニピュレ
ーターに関する。 ［従来の技術］ 従来技術は第３３回応用物理学関係連合講演会講演予稿
集、第３６頁（１９８６年４月）講演番号２ａ−ＺＨ−
５において述べられている。積層型圧電素子の変位量は
数μｍと小さいため、並行ばね機構を用いて増幅しく１
２μｍＸ１２μｍ）、駆動距離の比較的大きい二次元（
ｘ、ｙ）アクチュエーターを構成している。 ［発明が解決しようとする課題１ 上記の従来技術によれば、多軸で比較的駆動距離の大き
いマニピュレーターが実現できる。しかし、並行ばね機
構を利用するため部品点数が多くなり、体積が増加して
重量が重くなり、コスト高となる欠点があった。また、
積層型圧電素子は駆動トルクが高く、比較的重量のある
物でも運搬できるが、運搬したい試料が半導体チップ等
の微小軽量デバイスである場合、大きな能動トルクは必
要無く、デバイス保護の観点からも駆動トルクは適当に
小さい方が望ましい。 本発明の課題は、微小軽量デバイスを安全に運搬する多
軸マニピュレーターを簡易な構成で安価に実現すること
にある。
ーターに関する。 ［従来の技術］ 従来技術は第３３回応用物理学関係連合講演会講演予稿
集、第３６頁（１９８６年４月）講演番号２ａ−ＺＨ−
５において述べられている。積層型圧電素子の変位量は
数μｍと小さいため、並行ばね機構を用いて増幅しく１
２μｍＸ１２μｍ）、駆動距離の比較的大きい二次元（
ｘ、ｙ）アクチュエーターを構成している。 ［発明が解決しようとする課題１ 上記の従来技術によれば、多軸で比較的駆動距離の大き
いマニピュレーターが実現できる。しかし、並行ばね機
構を利用するため部品点数が多くなり、体積が増加して
重量が重くなり、コスト高となる欠点があった。また、
積層型圧電素子は駆動トルクが高く、比較的重量のある
物でも運搬できるが、運搬したい試料が半導体チップ等
の微小軽量デバイスである場合、大きな能動トルクは必
要無く、デバイス保護の観点からも駆動トルクは適当に
小さい方が望ましい。 本発明の課題は、微小軽量デバイスを安全に運搬する多
軸マニピュレーターを簡易な構成で安価に実現すること
にある。
バイモルフ型圧電素子を多段に連結して多軸マニピュレ
ーターを構成することにより、微小、軽量なデバイスを
安全かつ位置決め精度よく運搬することができる。 ［実施例１ 以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 第１図は本発明の実施例の装置構成図である。 バイモルフ型圧電素子１ａ、ｌｂ、ｌｃを９０’ずつ曲
げて接続し、Ｘ、ｙ、ｚの３軸の駆動を可能とした。マ
ニピュレーター先端には試料３が実装される。圧電素子
はジルコン酸チタン酸釦（ＰＺＴ）系の材料を用いたも
ので、圧電体寸法が１０ｍｍＸ ３０ｍｍ、素子の厚み
は０．５ｍｍである。 中間電極と外壁との間に±３０ｖ印加すると約±５００
μｍの変位が得られる。本実施例では、各圧電素子１ａ
、ｌｂ、ｌｃに電源２ａ、２ｂ。 ２ｃを直接接続した。 バイモルフ型圧電素子はたわみ運動するため、各素子の
先端部は一軸の変位とはならない。つまり、電源２ａの
出力電圧Ｖａを変えることで、試料３はｙ軸とｙ軸の２
軸変化する。このような構成でも、試料を顕微鏡等でｉ
察しながら電源を操作することにより、マニピュレータ
ーとして十分実用になる。各軸単独に操作したい場合は
、直交座標系の移動データー信号から各圧電素子の駆動
電圧を発生する補正回路を用いればよい。この補正回路
を実現する手法として、演算によるものと対応表による
ものとがある。 次に、上記実施例のマニピュレーターを集束イオンビー
ム（ＦＩＢ）装置に搭載し、微細部品の運搬を行なった
実施例について述べる。 第４図は実施例で用いたＦＩＢ装置の基本構成図である
。液体金属イオン源１００から放出したイオンビームは
コンデンサーレンズ１０１と対物レンズ１０６により試
料上に集束する。レンズ間には、アパーチャー１０２．
アライナ−・スティグマ１０３．プランカー１０４．デ
フレクタ１０５が配されている。ガス源１１０から発生
したガスはガスノズル１０８によりＦＩＢ照射部近傍に
導かれる。ＦＩＢ照射により試料から発生した二次電子
は、二次電子検出器１０７により検出され、偏向制御と
同期させることによりコンピュータのＣＲＴ上にＳＩＭ
像として表示される。 ３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）マニピュレータ１０９はこの装置の
最も特徴的な部分であり移植したいデバイスを試料の所
望場所に運搬する役割を果たす。 ビーム偏向、信号検出、マニピュレーター、ステージ、
ガス等の制御はシステム・バスを介しコンピューターに
より制御される。 第２図は３軸マニピユレーターに搭載した試料（シリコ
ン４膵）をＦＩＢ４照射によるスパッタリング現象を利
用して、微細部品５の切り抜き加工を行なう様子を示し
たものである。微細歯車５ａとキャップ５ｂはアーム６
を介して試料母材３に保持しておく。第３図は第２図に
示す手法で製作した微細部品５を組立加工する手順を示
したものである。以下工程を順に説明する。 （ａ）ステージを移動しシャフト６５をＦＩＢの光軸付
近に移動する。また、歯車５ａをシャフト７にはめる。 歯車５ａはアーム６を介し試料３に保持されており、３
軸マニピユレーター１０９により任意方向への移動が可
能である。 （ｂ）ＦＩＢ４をアーム６に照射して切断する。 歯車５ａは試料３からフリーとなる。 （ｃ）マニピュレーターを駆動し、キャップ５ｂをシャ
フト７にはめる。 （ｄ）ＦＩＢ４をアーム６に照射して切断する。 キャップ５ｂは試料３からフリーとなる。 （ｄ）ガス雰囲気中（Ｗ （Ｃｏ）ｓ）でキャップ最上
部にＦＩＢ４を照射し堆積膜を形成し、シャフト７とキ
ャップ５ｂを機械的に接続する。 （ｆ）以上の工程によりシャフトを軸として回転する微
細な歯車機構が実現できる。 本実施例のように、本発明のマニピュレーターを用いる
と、微細部品の運搬及び組立がソフトに行なえる。また
、マニピュレーターが小型軽量となるため、真空チャン
バー等への装着が容易であり、低価格の圧電素子を組み
合わせる簡易な構成であるため複雑な制御を低コストで
実現できる。 【発明の効果］ 本発明によれば、微細部品をソフトに運搬できる多軸マ
ニピユレーション・システムを小型、軽量、低価格で実
現できる効果がある。
ーターを構成することにより、微小、軽量なデバイスを
安全かつ位置決め精度よく運搬することができる。 ［実施例１ 以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 第１図は本発明の実施例の装置構成図である。 バイモルフ型圧電素子１ａ、ｌｂ、ｌｃを９０’ずつ曲
げて接続し、Ｘ、ｙ、ｚの３軸の駆動を可能とした。マ
ニピュレーター先端には試料３が実装される。圧電素子
はジルコン酸チタン酸釦（ＰＺＴ）系の材料を用いたも
ので、圧電体寸法が１０ｍｍＸ ３０ｍｍ、素子の厚み
は０．５ｍｍである。 中間電極と外壁との間に±３０ｖ印加すると約±５００
μｍの変位が得られる。本実施例では、各圧電素子１ａ
、ｌｂ、ｌｃに電源２ａ、２ｂ。 ２ｃを直接接続した。 バイモルフ型圧電素子はたわみ運動するため、各素子の
先端部は一軸の変位とはならない。つまり、電源２ａの
出力電圧Ｖａを変えることで、試料３はｙ軸とｙ軸の２
軸変化する。このような構成でも、試料を顕微鏡等でｉ
察しながら電源を操作することにより、マニピュレータ
ーとして十分実用になる。各軸単独に操作したい場合は
、直交座標系の移動データー信号から各圧電素子の駆動
電圧を発生する補正回路を用いればよい。この補正回路
を実現する手法として、演算によるものと対応表による
ものとがある。 次に、上記実施例のマニピュレーターを集束イオンビー
ム（ＦＩＢ）装置に搭載し、微細部品の運搬を行なった
実施例について述べる。 第４図は実施例で用いたＦＩＢ装置の基本構成図である
。液体金属イオン源１００から放出したイオンビームは
コンデンサーレンズ１０１と対物レンズ１０６により試
料上に集束する。レンズ間には、アパーチャー１０２．
アライナ−・スティグマ１０３．プランカー１０４．デ
フレクタ１０５が配されている。ガス源１１０から発生
したガスはガスノズル１０８によりＦＩＢ照射部近傍に
導かれる。ＦＩＢ照射により試料から発生した二次電子
は、二次電子検出器１０７により検出され、偏向制御と
同期させることによりコンピュータのＣＲＴ上にＳＩＭ
像として表示される。 ３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）マニピュレータ１０９はこの装置の
最も特徴的な部分であり移植したいデバイスを試料の所
望場所に運搬する役割を果たす。 ビーム偏向、信号検出、マニピュレーター、ステージ、
ガス等の制御はシステム・バスを介しコンピューターに
より制御される。 第２図は３軸マニピユレーターに搭載した試料（シリコ
ン４膵）をＦＩＢ４照射によるスパッタリング現象を利
用して、微細部品５の切り抜き加工を行なう様子を示し
たものである。微細歯車５ａとキャップ５ｂはアーム６
を介して試料母材３に保持しておく。第３図は第２図に
示す手法で製作した微細部品５を組立加工する手順を示
したものである。以下工程を順に説明する。 （ａ）ステージを移動しシャフト６５をＦＩＢの光軸付
近に移動する。また、歯車５ａをシャフト７にはめる。 歯車５ａはアーム６を介し試料３に保持されており、３
軸マニピユレーター１０９により任意方向への移動が可
能である。 （ｂ）ＦＩＢ４をアーム６に照射して切断する。 歯車５ａは試料３からフリーとなる。 （ｃ）マニピュレーターを駆動し、キャップ５ｂをシャ
フト７にはめる。 （ｄ）ＦＩＢ４をアーム６に照射して切断する。 キャップ５ｂは試料３からフリーとなる。 （ｄ）ガス雰囲気中（Ｗ （Ｃｏ）ｓ）でキャップ最上
部にＦＩＢ４を照射し堆積膜を形成し、シャフト７とキ
ャップ５ｂを機械的に接続する。 （ｆ）以上の工程によりシャフトを軸として回転する微
細な歯車機構が実現できる。 本実施例のように、本発明のマニピュレーターを用いる
と、微細部品の運搬及び組立がソフトに行なえる。また
、マニピュレーターが小型軽量となるため、真空チャン
バー等への装着が容易であり、低価格の圧電素子を組み
合わせる簡易な構成であるため複雑な制御を低コストで
実現できる。 【発明の効果］ 本発明によれば、微細部品をソフトに運搬できる多軸マ
ニピユレーション・システムを小型、軽量、低価格で実
現できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例のマニピュレーターの要部を
示す斜視図、第２図は微細部品の製造工程を示す斜視図
、第３図は微細歯車機構の組立手順を示す説明図、第４
図は本発明の一実施例で用いた集束イオンビーム・シス
テムの装置構成を示す要部斜視図である。 １・・バイモルフ型圧電素子、２・・・電源、３・・・
試料、４・・・ＦＩＢ、５・・微細部品、６・・・アー
ム、７・・・シャフト、８・・・ガス、９・・・堆積膜
、１０９・・・３軸マニピュレーター ノ 図 γ 図 （Ｃ） ７ ンセフト Ｂ ７７ス ９ １朕 第 図
示す斜視図、第２図は微細部品の製造工程を示す斜視図
、第３図は微細歯車機構の組立手順を示す説明図、第４
図は本発明の一実施例で用いた集束イオンビーム・シス
テムの装置構成を示す要部斜視図である。 １・・バイモルフ型圧電素子、２・・・電源、３・・・
試料、４・・・ＦＩＢ、５・・微細部品、６・・・アー
ム、７・・・シャフト、８・・・ガス、９・・・堆積膜
、１０９・・・３軸マニピュレーター ノ 図 γ 図 （Ｃ） ７ ンセフト Ｂ ７７ス ９ １朕 第 図
Claims (2)
- １．バイモルフ型圧電素子を連結して構成した多軸マニ
ピュレーター。 - ２．直交座標系で設定した入力信号から、補正回路によ
り各圧電素子に供給する電圧を作成し、各軸の入力信号
とマニピュレーターの変位量が比例関係となるようにし
た特許請求項１記載のマニピュレーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1268939A JPH03132082A (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 多軸マニピュレーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1268939A JPH03132082A (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 多軸マニピュレーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03132082A true JPH03132082A (ja) | 1991-06-05 |
Family
ID=17465381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1268939A Pending JPH03132082A (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 多軸マニピュレーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03132082A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06343277A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-12-13 | Discovision Assoc | 静電動作型ピックアップ |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1268939A patent/JPH03132082A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06343277A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-12-13 | Discovision Assoc | 静電動作型ピックアップ |
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