JPH0419033A - 微小位置決め装置 - Google Patents

微小位置決め装置

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JPH0419033A
JPH0419033A JP12012290A JP12012290A JPH0419033A JP H0419033 A JPH0419033 A JP H0419033A JP 12012290 A JP12012290 A JP 12012290A JP 12012290 A JP12012290 A JP 12012290A JP H0419033 A JPH0419033 A JP H0419033A
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JP
Japan
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axis
actuator
driven body
micro
center line
Prior art date
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Pending
Application number
JP12012290A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Okazaki
祐一 岡崎
Shin Asano
伸 浅野
Takayuki Goto
崇之 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体電子デバイスや光デバノスなどの作製に
用いられる露光装置や描画装置、あるいは加工装置に用
いられる微小変位工具台などの微小位置決め装置に関す
る。
〈従来の技術〉 第4図に従来の微小位置決め装置を示す。
同図に示すように、被駆動体1は枠体2内で案内機構に
よってX−Y軸平面内に移動自在に支持されている。即
ち、被駆動体1は弾性変形体3によってX軸方向及びY
軸方向に移動自在に支持され、且つX軸アクチュエータ
4及びY軸アクチュエータ5によってX軸方向及びY軸
方向に付勢することができるようになっている。
弾性変形体3は被駆動体1の案内要素として構成され、
ヒンジばねあるいは板ばねなどを用いている。X軸アク
チュエータ4及びY軸アクチュエータ5は駆動源に微小
変位が得られ、高いスラスト方向の発生力を有する圧電
素子あるいはDCサーボモータなどを有している。これ
によって被駆動体1は枠体2内てX−Y軸平面内に滑ら
かに駆動することができるようになっている。
更に、被駆動体1の近傍にはこの被駆動体1のX軸方向
及びY軸方向の位置を検出するX軸変位センサ6及びX
軸変位センサ7が配置されている。X軸変位センサ6及
びX軸変位センサ7はレーザ干渉計あるいは静電容量型
変位計等の高精度の分解機能を有し、このX軸変位セン
サ6及びX軸変位センサ7:ま制姉回9Bに接続されて
いる。また、この制目回路8に(よX軸アクチュエータ
4及び)′軸アクチュエータ5が接続されてL)る。こ
のように上述した位置決め装置はクローズドルーフ方式
を採用している。
而して、被駆動体1はX軸アクチニエータ4及びY軸ア
クチュエータ5によって駆動される。このとき、X軸変
位センサ6及びX軸変位センサ7が被駆動体1の位置を
検出してこの位置信号をflj11訂回1718に入力
し、X軸アクチュエータ4及びY軸アクチュエータ5に
フィードバックすることで位置制智がなされろ。
〈発明が解決しようとするi!題〉 微小位置決め装置の作製時にその加工組立誤差によって
案内要素を構成する弾性変形体3に弾性率の断差が発生
したり、被駆動体1の重心位置がずれたりすることがあ
る。
この場合、上述した従来に位置決め装置にあって(ま、
X軸アク:t−ユエータ4及びY軸アク千ユユータ5が
被駆動体1の軸線方向に対して各−つづつ配電されてい
るので、このX献アクチュエータ4及びY軸アク千ユニ
ータ5のf動軸上の重心が一致しない。また、1動軸上
に重心が一致していても弾性変形体3によるV駆動体1
の支持力が各弾性変形体3ことに異なってアレバランス
が生じ、被駆動体1を直線運動に対して回転させろトル
クが発生してしまい、例えば、10μmの直線運動に対
して1 sec程度の干渉量が生じてしまう。
また、上述し7た従来の位置決め装置にあっては、X社
変位センサ6及びX軸変位センサ7が被駆動体1の軸線
方向に対して各−つづつ配置されているので、上述回転
干渉量を的確に検出することができず、この回転干渉量
を計測するためにオートコリメータ等の検出センサを微
小位置決め装置の外部に配置しなければならず、その取
付が面倒であった。
このように従来の位置決め装置にあっては、被駆動体]
の加工組立誤差によって生しる回転干渉量を的確に検出
した補正することができず、そねによって位置決め精度
が低下してしまうという問題点があった。
本発明はこのような問題点を解決するものであって、被
駆動体の干渉量を低減して位置決め精度の向上を図った
微小位置決め装置を提供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するための本発明の微小位置決め装置
は、被駆動体が枠体内でX−Y軸平面内に位置決めされ
ろ微小位置決め装置において、前記被駆動体を前記枠体
に対してX−Y軸平面内て移動自在に支持する弾性変形
体と前記被駆動体をX軸方向及びY軸方向に付勢するX
軸アクチュエータ及びY軸アクチュエータとを有し、前
記X軸アクチュエータとY軸アクチュエータのいずれか
一方が前記被駆動体の移動軸線方向の中心線を挾んで両
側に一対配設されたことを特徴とするものである。
また、本発明の微小位置決め装置は、被駆動体が枠体内
てX−Y軸平面内に位W法めされる微小位置決め装置に
おいて、前記被駆動体を前記枠体に対してX−Y軸平面
内て移動自在に支持する弾性変形体と前記被駆動体をX
軸方向及びY軸方向に付勢するX軸アクチュエータ及び
Y軸アクチュエータと被駆動体のX軸方向及びY軸方向
の位置を検出するX軸変位計及びY軸変位計とを有し、
前記X軸アクチュエータとY軸アクチュエータのいずれ
か一方が前記被駆動体の移動軸線方向の中心線を挾んで
両側に一対配設されると共に前記X軸変位計及びY軸変
位計のいずれか一方一対並設されたことを特徴とするも
のである。
更に、上述の各微小位置決め装置において、被駆動体と
X軸アクチュエータ及び該被駆動体とY軸アクチュエー
タとの間に該被駆動体を支持する弾性変形体よりも剛性
の低い第2弾性変形体が介挿されたことを特徴とするも
のである。
〈作   用〉 被駆動体をX軸方向及びY軸方向に付勢するX軸アクチ
ニエータ及びY軸アクチュエータのいずれか一方が被駆
動体の移動軸線方向の中心線を狭んて両側に一対配設さ
れたことで、一対のアクチュエータを駆動して被駆動体
の直線運動が的確となる。
また、被駆動体をX軸方向及びY軸方向に付勢するX軸
アクチュエータ及びY軸アクチュエータのいずれか一方
が前記被駆動体の移動軸線方向の中心線を挾んで両側に
一対配設されると共にX軸変位計及びY軸変位計のいず
れか一方が一対配設さねたことて、被駆動体の回転干渉
量が一対の変位計によって検出されて補正される。
更に、被駆動体とX軸アクチュエータ、Y軸アクチュエ
ータとの間に剛性の低い第2弾性変形体が介挿されたこ
とで、各アクチュエータの駅動軸に対して直交する方向
の拘束が緩和される。
〈実 施 例〉 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
第1図及び第2図に本発明の一実施例に係ろ微小位置決
め装置を示す。
第1図及び第2図に示すように、被駆動体としてのテー
ブル11は枠体としてのフレーム12内で案内機構とし
ての弾性変形体13によってX軸方向及びY軸方向に移
動自在に支持され、且つX軸アクチュエータ14及びY
軸アクチュエータ15.16によってX軸方向及びY軸
方向に付勢することができるようになっている。
本実施例で1コ弾性変形体131よテーブル11の四隅
にそれぞれ平行をなして取付けられてし)る。また、X
軸アクチュエータ14がテーブノニ1〕のX軸方向の1
動中心線上に取付けられている。一方、Y軸アクチュエ
ータ15゜16がテーブル11のY軸平行の駆動中心線
こ対して対称でその駅動軸が平行になるように取付けら
れている。
なお、弾性変形体13はピンJばねあるい1ま板ばねな
どで、また、χ細アノ・ヂュエータ14及びY軸アクチ
ュエータ]5.+6は圧電素子あるいはDC号−ボモー
タなどて構成されている。。
テーブル11の近傍に(まこのテーブル11のX軸方向
及び)′軸方向の位置を検出するX軸変位センサ17,
18及び軸変位センサ19が配置されている。
本実施例では一方のX軸変位センサ17がテーブル11
のX軸方向の駆動中心線上に配置されると共に他方のX
軸変位センサ18がこのX軸変位センサ17とX軸に対
して所定の距離だけ平行に離間した位置に配置されてい
る。そして、Y軸変位センサ19がテーブル11のY軸
方向の駆動中心線上に配置されている。
なお、各変位センサ17,18,19はレーザ干渉計あ
るいは静電容量変位計等の高精度の分解機能を有してい
る。
また、X軸アクチュエータ14及びYIIliアクチュ
エータ15.16にはセラミックス製のボール21を介
して予圧を調整するための調整ねじ22がそれぞれ設け
られている。更に、テーブル11とX軸アクチュエータ
14及びY軸アクチュエータ15.16との間にはセラ
ミックス製のボール23及び第2弾性変形体24が介挿
されている。この第2弾性変形体24はテーブル11を
支持する弾性変形体】3よりも剛性が低く設定されてお
9、各アクチュエータ15,16.17の駆動軸方向に
対して直交する方向の拘束を緩和することができるよう
になっている。なお、セラミックス製の各ボール21.
23はそれぞれの結合部に設けられた四角錘座に落し込
むことで位置決めされる。
本実施例の微小位置決め装置には制御回路31が設けら
れている。制御回路31には角変位センサ17,18,
19が接続されると共に各アクチュエータ14,15.
16が接続され、各変位セン号17,18.19からテ
ーブル11の位置データ信号がこの制御回路31に入力
され、各アクチュエータ14゜15.16にフィードバ
ックすることでクローズトループをなしている。
而して、テーブル1)をX軸方向に変位させるにはX軸
アクチュエータ14を駆動することで行い、Y軸方向に
変位させるには一対のY軸アクチュエータ15,16を
同時に駆動することで行ねねる。そして、テーブル11
の直線運動に対してはその位置を各軸線上に配置された
X軸変位センサ17及びY軸変位センサ19が検出して
この位r佃号を制御回路31に出力し、X軸ア々チュエ
ータ14及びY軸アクチュエータ15.16にフィード
パ・・・hすることて位置制砂がなされる。
このとき、テープノド】コにX−Y平面内て回転連動が
与えられて、直線運動に対して回転干渉量が佳しること
がと、7.c この干渉量は一対のX転変位セシ淋17
.18による位置検出坦と指伶位を信号の差(相対位置
偏差)及び各X軸変位上:/す1.7.i、8の離間距
離から検出することができる。そして、この回転干渉量
をフッ−ドパ、7 )信号として制御回路31に送信す
る。制置回路31はテーブルのe線変位tle維持しな
がら回転干渉量を補正するために必要なY雑ア々チュエ
ータ15゜16の駆動距離を演算し、この演算結果を各
’l’ Itアク千ユエータ15.16に送イ言するこ
とてこれを駆動し回転子fS−JiLが補正される。
この回転干渉の補正にあたり、本実施例において:まX
乾ア/7#−ユニーク]4に5μmごとに位置指令信号
を送り、このときに発生するX−Y平面内における回転
干渉量を求めてみた。
第3図にX軸アクチュエータの駆動ストロークに対する
回転干渉量を表すグラフを示す。
同図に示すように、X軸アクチュエータ14の駆動スト
ロークが25μmのときのテーブル]1の回転干渉lf
:ま0.1secQ下となった、従来は10μmの駆動
ストロークに対して2sec程度の回転干渉量が牛して
いたところから、回転干渉量が]15以下に低減された
。また、Y軸方向でも同様にテーブル1】の回転干渉量
が低減された。
また、テーブル11の駆動時にこのテーブル11とX軸
アクチュ二−タ14及びY軸アクチュエータ15.16
との間に弾性変形体13よりも剛性の低い第2弾性変形
体24が介挿されているので、各アクチュエータ14゜
15.16の駆動軸に対して直交する方向の拘束を緩和
することができろ。
なお、上述の実施例において、テーブル11をY軸方向
に駆動するアクチュエータ15゜16を一対設けたが、
X軸方向のアクチュエータを一対設けてもよい。また、
XN変位セレサ17,18を一対設けたが、Y軸変位セ
ンサ】9を一対設けてもよいものである。
〈発明の効果〉 す上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明の微
小位置決め装置によれば、被駆動体をX−YM平面内で
移動自在に支持する弾性変形体と被駆動体を付勢するX
軸アクチュエータ及びY軸アクチュエータとを有し、い
ずれか一方のアクチュエータが被駆動体の移動軸線方向
の中心線を挾んで両側【こ一対配設されたので、この一
対のアクチュエータを駆動することで被駆動体の直線運
動の精度を向上させることができる。
また、被駆動体をx−Y軸平面内で移動自在に支持する
弾性変形体と被駆動体を付勢するX軸アクチュエータ及
びY軸アクチュエータと被駆動体の位置を検出するX軸
変位計及びY軸変位計とを有し、いずれか一方のアクチ
ュエータが被駆動体の移動軸線方向の中心線を挾んで両
側に一対配設されると共にいずれか一方の変位計が一対
配設されたので、被駆動体の直線運動に対する回転干渉
量が一対の変位計によって検出されることてこの回転干
渉量を的確に補正することができる。
その結果、被駆動体の回転干渉量を低減して位置決め精
度の向上を図ることができる。
更に、その微小位置決め装置において、被駆動体とX軸
及びY軸アクチユニークとの間に弾性変形体よりも剛性
の低い第2弾性変形体が介挿されたので、各アクチュエ
ータの駆動軸に対して直交する方向の拘束を緩和するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る微小位置決め装置の概
念図、第2図はその微小位置決め装置の平面図、第3図
はアクチュエータの駆動ストロークに対する回転干渉量
を表すグラフ、第4図は従来の微小位置決め装置の概念
図である。 図  面  中、 Illまテーブル(被駆動体) 12:まフレーム(枠体) 13は弾性変形体、 14はX軸アクチュエータ、 15.16ζよY軸アクチュエータ、 17.18はX軸変位センサ(Xiti変位計)19:
よY軸変位センサ(Y軸変位計)24 +、を第2弾性
変形体、 31は制齢回路である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被駆動体が枠体内でX−Y軸平面内に位置決めさ
    れる微小位置決め装置において、前記被駆動体を前記枠
    体に対してX−Y軸平面内で移動自在に支持する弾性変
    形体と前記被駆動体をX軸方向及びY軸方向に付勢する
    X軸アクチュエータ及びY軸アクチュエータとを有し、
    前記X軸アクチュエータとY軸アクチュエータのいずれ
    か一方が前記被駆動体の移動軸線方向の中心線を挾んで
    両側に一対配設されたことを特徴とする微小位置決め装
    置。
  2. (2)被駆動体が枠体内てX−Y軸平面内に位置決めさ
    れる微小位置決め装置において、前記被駆動体を前記枠
    体に対してX−Y軸平面内で移動自在に支持する弾性変
    形体と前記被駆動体をX軸方向及びY軸方向に付勢する
    X軸アクチュエータ及びY軸アクチュエータと被駆動体
    のX軸方向及びY軸方向の位置を検出するX軸変位計及
    びY軸変位計とを有し、前記X軸アクチュエータとY軸
    アクチュエータのいずれか一方が前記被駆動体の移動軸
    線方向の中心線を挾んで両側に一対配設されると共に前
    記X軸変位計及びY軸変位計のいずれか一方が一対並設
    されたことを特徴とする微小位置決め装置。
  3. (3)請求項(1)あるいは請求項(2)記載の微小位
    置決め装置において、被駆動体とX軸アクチュエータ及
    び該被駆動体とY軸アクチュエータとの間に該被駆動体
    を支持する弾性変形体よりも剛性の低い第2弾性変位体
    が介挿されたことを特徴とする微小位置決め装置。
JP12012290A 1990-05-11 1990-05-11 微小位置決め装置 Pending JPH0419033A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972135A (ja) * 1982-10-18 1984-04-24 Hitachi Ltd 超精密xy移動装置
JPS6458442A (en) * 1987-08-31 1989-03-06 Toshiba Corp Correction of yawing of xy-stage
JPH01246036A (ja) * 1988-03-25 1989-10-02 Omron Tateisi Electron Co 微動ステージ装置

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