JPH05335199A

JPH05335199A - 微細位置決め装置

Info

Publication number: JPH05335199A
Application number: JP14162192A
Authority: JP
Inventors: Takashi Morimoto; 高史森本; Kiyoshi Nagasawa; 潔長澤; Takeshi Murayama; 健村山
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-17
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JP3255707B2

Abstract

(57)【要約】【目的】慣性力等の外力が作用した場合にテーブルに
発生する振動を低減することができる微細位置決め装置
を提供すること。【構成】並進変位を発生させる平行たわみ梁変位機構
９Ｆ_xa〜１０Ｆ_ybや回転変位を発生させる放射たわみ梁
変位機構１５θ_za，１５θ_zbを備え、上部にテーブル２
を取り付けた微細位置決め装置において、振動の発生原
因となる特定方向（ｚ軸方向）の荷重に対して高い剛性
を有するとともに変位を発生させる方向にその変位を妨
げないように自由に変形し得る複数のヒンジ１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ，１８ｄを、テーブル２とベース１７との
間に、テーブル２の取り付け部１６よりも外側の部位で
連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等の
０．０１μｍオーダの位置決めを必要とする装置に使用
される微細位置決め装置に係り、特に大ストロークで高
速・高精度な位置決め装置に使用するのに好適な微細位
置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、サブμｍのオーダの変位調節の可
能な装置が各種技術分野で要望されている。その典型的
な例がＤＲＡＭ等の半導体製造工程で使用されているス
テツパ（縮小投影露光装置）用の位置決め装置である。
このステツパ用の位置決め装置においては、数百ｍｍの
ストローク内の全領域を百分の数μｍ程度の精度で高速
に位置決めする技術が要求され、特に半導体素子の高集
積化に伴つて装置の位置決め精度の向上への要求も高ま
つている。このような大ストロークで高速・高精度な位
置決め装置は、前記の半導体製造装置に限らず、走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）等の原子レベルの観察を行う
装置でも必要である。

【０００３】その大ストロークで高速・高精度な位置決
め装置を実現する一つの手段としては、電磁モータをア
クチユエータとしたＸＹステージである粗動ステージと
圧電素子をアクチユエータとした微細位置決め装置とを
組み合わせた装置である粗微動併用ステージがある。電
磁モータをアクチユエータとしたＸＹステージでは、数
百ｍｍのストロークを確保するのが容易であるととも
に、数百ｍｍ／ｓの高速移動も可能であるが、反面、位
置決め精度については動力伝達機構やテーブルの案内面
等の加工精度に限界があることから、０．０１μｍの精
度を達成するのはきわめて困難である。一方、圧電素子
をアクチユエータとした微細位置決め装置では、圧電素
子の変位分解能を利用するため、０．０１μｍ以上の位
置決め精度を達成できるが、反面、ストロークは、数十
μｍが限界である。前記の粗微動併用ステージは、この
ような性能を有するＸＹステージと微細位置決め装置と
を組み合わせることにより、その性能を相互に補完する
ようにして両者の長所を発揮できるようにし、大ストロ
ークで高速・高精度な位置決め装置を実現できるように
したものである。

【０００４】この粗微動併用ステージの例から明らかな
ように、０．０１μｍオーダ以上の位置決め精度を達成
できる高精度な位置決め装置を実現するためには、微細
位置決め装置を使用することが必要不可欠である。この
ような微細位置決め装置としては、例えば特開昭６３−
１３７３０６号公報に示されているような機構が用いら
れていた。以下、この微細位置決め装置を図に基づいて
説明する。

【０００５】図６は、粗微動併用ステージに用いられて
いた従来の微細位置決め装置の分解斜視図である。この
図で、ｘ，ｙ，ｚは直交座標軸を示す。図示の微細位置
決め装置は、１つの平面内の直線的変位であるｘ軸、ｙ
軸方向の並進変位と、同平面に直交する軸であるｚ軸ま
わりの回転変位とを行うことができる。Ｂ₁はｘ軸、ｙ
軸方向の並進変位を発生させる機構を有する第１のブロ
ツク、Ｂ₂はｚ軸まわりの回転変位を発生させる機構を
有する第２のブロツク、２はこれらの変位が伝達されて
変位するテーブルであり、試料のセツト等のために用い
られる。微細位置決め装置は、大別するとこれらのもの
により構成されている。

【０００６】第１のブロツクＢ₁について説明すると、
４は剛性の高い部材からなる中心剛体部、５ａ，５ｂは
中心剛体部４からｙ軸方向に互いに反対向きに張り出し
た張り出し部、６ａ，６ｂは中心剛体部４からｘ軸方向
に互いに反対向きに張り出した張り出し部である。張り
出し部５ａ，５ｂの端部下端には、当該張り出し部５
ａ，５ｂを図示していないベースに設置、固定するため
下方へ突出した固定部７ａ，７ｂがそれぞれ形成され、
張り出し部６ａ，６ｂの端部上端には、第２のブロツク
Ｂ₂に結合するための連結部８ａ，８ｂがそれぞれ形成
されている。これら張り出し部５ａ，５ｂ，６ａ，６
ｂ、固定部７ａ，７ｂ及び連結部８ａ，８ｂは、それぞ
れ中心剛体部４と同じ部材で構成され、一体に加工成形
される。

【０００７】９Ｆ_xa，９Ｆ_xbは、張り出し部５ａ，５ｂ
における中心剛体部４と固定部７ａ，７ｂとの間に所定
形状の貫通孔をあけ圧電素子を装着して構成された平行
たわみ梁変位機構であつて、互いに中心剛体部４に対し
て対称的に配置されており、両変位機構９Ｆ_xa，９Ｆ_xb
は、圧電素子を作動させることにより協動してｘ軸方向
の並進変位を発生する。１０Ｆ_ya，１０Ｆ_ybは、張り出
し部６ａ，６ｂにおける中心剛体部４と連結部８ａ，８
ｂとの間に構成、配置された平行たわみ梁変位機構であ
り、圧電素子を作動させることにより協動してｙ軸方向
の並進変位を発生する。これら平行たわみ梁変位機構９
Ｆ_xa，９Ｆ_xb，１０Ｆ_ya，１０Ｆ_ybの構造については、
図７に基づいて後に詳述する。

【０００８】次に、第２のブロツクＢ₂について説明す
ると、１１は剛性の高い部材からなる中心剛体部、１２
ａ，１２ｂは中心剛体部１１からｘ軸方向に互いに反対
向きに張り出した張り出し部であり、これらは、中心剛
体部１１と同じ部材で構成されて一体に加工成形され
る。張り出し部１２ａ，１２ｂの端部下端には、連結部
１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されて第１のブロツクＢ
₁の連結部８ａ，８ｂがこれらに結合されるようになつ
ており、中心剛体部１１には、テーブル２に結合するた
めの突出した連結部１４が形成されている。

【０００９】１５θ_za，１５θ_zbは、張り出し部１２
ａ，１２ｂにおける中心剛体部１１と連結部１３ａ，１
３ｂとの間に所定形状の貫通孔をあけ圧電素子を装着し
て構成された放射たわみ梁変位機構であり、互いに中心
剛体部１１に対して対称的に配置されており、両変位機
構１５θ_za，１５θ_zbは、圧電素子を作動させることに
より協動してｚ軸まわりの回転変位を発生する。これら
放射たわみ梁変位機構１５θ_za，１５θ_zbの構造につい
ては、図９に基づいて後に詳述する。

【００１０】テーブル２について説明すると、テーブル
２は、微細位置決め装置上に取り付けられ試料が載置さ
れる。テーブル２の下面には、連結部１６が形成されて
第２のブロツクＢ₂の連結部１４がこれに結合されるよ
うになつており、テーブル２を微細位置決め装置上に取
り付けることができる。テーブル２の上面には、その連
結部１６の外側位置にレーザ変位計測用のＬ型ミラー３
が搭載されており、粗微動併用ステージの変位計測に用
いられる。

【００１１】ここで、前述の平行たわみ梁変位機構及び
放射たわみ梁変位機構の構造をそれぞれ図７および図９
に基づいて説明する。図７および図８は、それぞれ作動
前、作動後の状態を表わす平行たわみ梁変位機構９
Ｆ_xa，９Ｆ_xb又は１０Ｆ_ya，１０Ｆ_ybの平面図である。

【００１２】各図において、３１ａ，３１ｂ，３１ｃは
剛体部、３４ａ₁，３４ａ₂は剛体部３１ｃ，３１ａ間に
互いに平行となるように連結された平行たわみ梁、３４
ｂ₁，３４ｂ₂は剛体部３１ｃ，３１ｂ間に互いに平行と
なるように連結された平行たわみ梁、３６ａ，３６ｂは
アクチユエータとしての圧電素子である。剛体部３１
ｃ，３１ａ間及び剛体部３１ｃ，３１ｂ間には、横転さ
せた略Ｓ字形状の貫通孔３２ａ及び同じく略逆Ｓ字形状
の貫通孔３２ｂが剛体部の左右両辺部近傍にわたりそれ
ぞれ形成されており、これらの貫通孔の形成により平行
たわみ梁３４ａ₁，３４ａ₂，３４ｂ₁，３４ｂ₂を形成す
るとともに、剛体部３１ａ，３１ｃからそれぞれ貫通孔
３２ａ側に突出した左右の突出部、及び剛体部３１ｂ，
３１ｃからそれぞれ貫通孔３２ｂ側に突出した左右の突
出部が形成されている。これら貫通孔３２ａ側に突出し
た左右の突出部間及び貫通孔３２ｂ側に突出した左右の
突出部間には、それぞれ圧電素子３６ａ，３６ｂが装着
されている。

【００１３】これらの圧電素子３６ａ，３６ｂに電圧を
印加していない図７の状態にある平行たわみ梁変位機構
において、その圧電素子３６ａ，３６ｂにそれぞれ所定
の電圧を印加すると、図８に示すように、これらの圧電
素子３６ａ，３６ｂがそれぞれ矢印ｆ方向の力を発生し
て平行たわみ梁３４ａ₁，３４ａ₂，３４ｂ₁，３４ｂ₂が
たわみ変形を起こし、その結果、剛体部３１ｃを図中右
方向に変位させることができる。また、圧電素子３６
ａ，３６ｂに印加した電圧を取り除くと、各平行たわみ
梁３４ａ₁，３４ａ₂，３４ｂ₁，３４ｂ₂は変形前の状態
に復帰し、平行たわみ梁変位機構は図７の状態となる。

【００１４】次いで、放射たわみ梁変位機構の構造を図
９に基づいて説明する。図９および図１０はそれぞれ作
動前、作動後の状態を表わす放射たわみ梁変位機構の平
面図である。図において、４１ａ，４１ｂ，４１ｃは剛
体部、４４ａ₁，４４ａ₂及び４４ｂ₁，４４ｂ₂はそれぞ
れ相隣接する剛体部４１ｃ，４１ａ間及び相隣接する剛
体部４１ｃ，４１ｂ間に連結され剛体部４１ｃの点Ｏを
通る一点鎖線Ｌ₁，Ｌ₂に沿つて放射状に延びている放射
たわみ梁、４６ａ，４６ｂはアクチユエータとしての圧
電素子である。剛体部４１ｃ，４１ａ間及び剛体部４１
ｃ，４１ｂ間には、共に略Ｓ字形状の貫通孔４２ａ，４
２ｂが剛体部の上下周縁部近傍にわたり形成されてお
り、これらの貫通孔４２ａ，４２ｂの形成により放射た
わみ梁４４ａ₁，４４ａ₂，４４ｂ₁，４４ｂ₂を形成する
とともに、剛体部４１ｃ，４１ａからそれぞれ貫通孔４
２ａ側に突出した上下の突出部及び剛体部４１ｂ，４１
ｃからそれぞれ貫通孔４２ｂ側に突出した上下の突出部
が形成されている。これら貫通孔４２ａ側に突出した上
下の突出部間及び貫通孔４２ｂ側に突出した上下の突出
部間には、それぞれ圧電素子４６ａ，４６ｂが装着され
ている。

【００１５】これらの圧電素子４６ａ，４６ｂに電圧を
印加していない図９の状態にある放射たわみ梁変位機構
において、その圧電素子４６ａ，４６ｂにそれぞれ所定
の電圧を印加すると、放射たわみ梁４４ａ₁，４４ａ₂，
４４ｂ₁，４４ｂ₂が図１０に示すようにたわみ変形を起
こす。その結果、これらの放射たわみ梁の剛体部４１ｃ
への各連結点は、一点鎖線Ｌ₁，Ｌ₂上からＬ’₁，Ｌ’₂
上の位置にずれることとなり、剛体部４１ｃを点Ｏを中
心として図中時計まわりに回転させることができる。ま
た、圧電素子４６ａ，４６ｂに印加した電圧を取り除く
と、放射たわみ梁４４ａ₁，４４ａ₂，４４ｂ₁，４４ｂ₂
は、変形前の状態に復帰し、放射たわみ梁変位機構は図
９の状態となる。

【００１６】次に、図６に示す微細位置決め装置の動作
について説明する。平行たわみ梁変位機構９Ｆ_xa，９Ｆ
_xbの各圧電素子に所定の電圧を印加すると、これらの機
構の各平行たわみ梁は図８に示すように変形し、中心剛
体部４が張り出し部５ａ，５ｂに対して相対的にｘ軸方
向へ並進変位する。この並進変位は、張り出し部６ａ，
６ｂを経て同部から連結部８ａ，８ｂ、連結部１３ａ，
１３ｂを介して張り出し部１２ａ，１２ｂへと伝達さ
れ、さらに、中心剛体部１１を経て同部から連結部１
４、連結部１６を介してテーブル２へと伝達され、テー
ブル２も同量だけｘ軸方向へ並進変位する。また、平行
たわみ梁変位機構１０Ｆ_ya，１０Ｆ_ybの各圧電素子に所
定の電圧を印加すると、同様にして、テーブル２はｙ軸
方向へ並進変位する。

【００１７】一方、放射たわみ梁変位機構１５θ_za，１
５θ_zbの各圧電素子に所定の電圧を印加すると、これら
の機構の各放射たわみ梁は図１０に示すように変形し、
中心剛体部１１が張り出し部１２ａ，１２ｂに対して相
対的にｚ軸まわりに時計方向に回転変位する。この回転
変位は、連結部１４、連結部１６を介してテーブル２に
伝達され、テーブル２も同量だけ時計方向に回転変位す
る。

【００１８】以上、動作の説明をするに当たつては、ｘ
軸方向、ｙ軸方向の各並進変位及びｚ軸まわりの回転変
位のそれぞれについて説明したが、平行たわみ梁変位機
構９Ｆ_xa，９Ｆ_xb、平行たわみ梁変位機構１０Ｆ_ya，１
０Ｆ_yb、放射たわみ梁変位機構１５θ_za，１５θ_zbの任
意のものに適宜の電圧を印加することにより、各種、各
量の変位が合成された多様な微小変位を発生させること
ができ、テーブル２を自在に微小変位させることができ
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上に例示
した微細位置決め装置を粗微動併用ステージの微動部と
して用いる場合、ブロツクＢ₁に設けられた固定部７
ａ，７ｂが当該微細位置決め装置のベースとしての粗動
ＸＹステージのテーブル上面に取り付けられ、そのテー
ブルの移動に伴つて微細位置決め装置全体も同様に移動
するため、粗動ＸＹステージの加速・減速による慣性力
が外力として微細位置決め装置に作用する。このよう
に、微細位置決め装置を粗動ＸＹステージにより移動さ
せる場合等、微細位置決め装置に外力が作用する場合に
は、特に微細位置決め装置のテーブルのうちその連結部
より外側の部分すなわち同装置のテーブルがテーブルの
連結部よりオーバーハングしている部分、さらにはその
オーバーハングしている部分に搭載される例えばＬ型ミ
ラー等の重量物により、そのテーブルの連結部にてこの
原理で大きなモーメントが作用する。そのため、微細位
置決め装置のテーブルには、Ｘ軸まわり又はＹ軸まわり
の回転振動が発生しやすい。また、そのテーブルの連結
部よりオーバーハングしている部分それ自体には、図６
からうかがい知ることができるように、板のたわみによ
る振動も発生しやすい。微細位置決め装置は、０．０１
μｍオーダの高精度の位置決めを達成するためのもので
あるから、これらの振動が発生すると、位置決め作業を
円滑に進めるのに支障を来たし、特に半導体製造装置等
の高速性を厳しく要求される装置にあつては、大きな問
題となる。

【００２０】本発明の目的は、従来技術における課題を
解決し、テーブルのたわみ変形を抑え、慣性力等外力が
作用したとき、テーブルに発生する振動を低減すること
ができる微細位置決め装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、１つの平面内の任意の一軸方向の並進
変位を発生させる変位機構、前記平面内によつて前記軸
と直交する軸方向の並進変位を発生させる変位機構、お
よび前記各軸のそれぞれと直交する軸まわりの回転変位
を発生させる変位機構のうちの少なくとも一つの変位機
構と、当該変位機構により変位せしめられるテーブルと
を備え、ベースに固定された微細位置決め装置におい
て、前記ベースと前記テーブルにおける取付け部より外
側の位置との間に、前記平面と直交する軸方向の荷重に
対して高い剛性を有するとともに変位を発生させる方向
に対してその変位を妨げないように自由に変形し得るヒ
ンジを複数連結したことを特徴とする。

【００２２】

【作用】微細位置決め装置に慣性力等の外力が作用し、
その外力に起因してテーブルが前記平面と垂直方向に変
位しようとしても、その変位は当該方向に高い剛性を有
するヒンジにより阻止され、テーブルの振動は低減され
る。また、ヒンジは、変位を発生させる方向に自由にた
わみ得て、微細位置決め装置の動作を妨げることはな
い。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００２４】図１は本発明の実施例に係る微細位置決め
装置の分解斜視図である。この図で、図６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。１７は
粗微動併用ステージにおける粗動ＸＹステージのテーブ
ルのような微細位置決め装置を搭載、固定するためのベ
ースである。１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄはヒンジ
である。ヒンジ１８ａは上端部及び下端部にそれぞれ連
結部１８ａ₁，１８ａ₂を有し、同様に他の各ヒンジ１８
ｂ，１８ｃ，１８ｄも連結部１８ｂ₁，１８ｂ₂、連結部
１８ｃ₁，１８ｃ₂、連結部１８ｄ₁，１８ｄ₂をそれぞれ
有する。これらの各ヒンジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１
８ｄは、それぞれ上端部の連結部１８ａ₁，１８ｂ₁，１
８ｃ₁，１８ｄ₁をテーブル２に連結し、下端部の連結部
１８ａ₂，１８ｂ₂，１８ｃ₂，１８ｄ₂をベース１７に連
結して、テーブル２とベース１７との間をｚ軸方向に連
結する。その連結は、テーブル２をブロツクＢ₂の中心
剛体部１１に連結する連結部１６、すなわちテーブル２
の取り付け部よりも外側の部位で行い、それゆえ、テー
ブル２は、その連結部１６からオーバーハングしている
部分がこれらの各ヒンジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８
ｄによりベース１７に連結されることになる。各ヒンジ
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、慣性力等の外力が
作用した際そのオーバーハングしている部分に発生する
振動を低減できるだけの高い剛性をｚ軸方向に有する
が、テーブル２を各変位機構９Ｆ_xa，９Ｆ_xb，１０
Ｆ_ya，１０Ｆ_yb，１５θ_za，１５θ_zbにより変位させる
方向に対しては自由に変形し得るようにされている。な
お、図１では、このようなヒンジを４本用いた例を示し
ているが、用いるヒンジの数は、これに限定されるもの
ではない。

【００２５】図２は図１に示すヒンジ１８ａの構造の具
体例を説明する説明図である。図で、左側の図は非変形
時の斜視図、中央はその断面図、右側の図は変形時の斜
視図である。なお、他のヒンジの構造も同じである。ま
た、図１に示すヒンジと同一部分には同一符号が付して
ある。１８ａ₀は円柱形の中心部１８ａ₃は連結部１８ａ
₁と中心部１８ａ₀とを結合する切り欠き部、１８ａ₄は
連結部１８ａ₂と中心部１８ａ₀とを結合する切り欠き部
である。一点鎖線Ａ₀は、連結部１８ａ₁，１８ａ₂、中
心部１８ａ₀の中心を通る軸を示すものであり、切り欠
き部１８ａ₃，１８ａ₄は、この軸Ａ₀を含むどの面で切
つても中央の図に示すように半円形断面となるような構
造をしている。各ヒンジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８
ｄは、このような構造の切り欠き部を有していることか
ら、右側の図に示すように各連結部１８ａ₁，１８ａ
₂に、軸Ａ₀に直交する方向で逆向きの力ｆが作用する
と、連結部１８ａ₁の中心軸Ａ₁と連結部１８ａ₂の中心
軸Ａ₂とがずれるようにたわむことができ、その力ｆの
方向に自由に変形し得る。切り欠き部１８ａ₁，１８ａ₂
は前記のとおり、軸Ａを含むどの面で切つても同じ断面
となる構造をしているから、軸Ａ₀と直交する方向の力
であればどのような方向の力が作用しても同様の結果を
得ることができ、ヒンジはその力の方向に自由に変形で
きる。また、切り欠き部がこのような構造のものであれ
ば、ヒンジは連結部１８ａ₁，１８ａ₂に軸Ａ₀まわりの
回転力が作用しても、その回転方向に自由に変形でき
る。なお、これらの変形は、微細位置決め装置の並進変
位や回転変位によりもたらされるものであるから、きわ
めて微細なものである。一方、そのヒンジは前述のよう
に、ｚ軸方向すなわち軸Ａ₀方向の荷重に対しては高い
剛性を有している。

【００２６】図３は図１に示すヒンジ１８ａの他の具体
例を説明する説明図であり、左側の図が斜視図、右側の
図が断面図である。図で、図２に示す部分と同一部分に
は同一符号が付してある。この具体例において、切り欠
き部１８０ａ₃，１８０ａ₄は中心軸を含むどの面で切つ
ても三角形断面となるような構造をしている。図３に示
すヒンジも図２に示すヒンジと同様、中心軸と直交する
方向及び中心軸まわりの回転方向に自由に変形でき、か
つ、中心軸方向の荷重に対しては高い剛性を有してい
る。

【００２７】なお、以上述べたヒンジの各連結部及び中
心部は、円柱形のものだけに限定される必要はなく、ま
た、各切り欠き部も図２および図３に示すような断面の
構造のものだけに限定されることはなく、要は、ヒンジ
がその軸方向に対して高い剛性を有し、微細位置決め装
置の変位機構により変位を発生させようとする方向に対
して自由に変形し得るように構成されていればよい。

【００２８】次に、図１に示す微細位置決め装置の動作
について説明する。同装置の平行たわみ梁機構及び放射
たわみ梁機構も、その作動については前述した従来例の
ものと同様であるので、説明を省略する。図１に示す微
細位置決め装置において、平行たわみ梁機構９Ｆ_xa，９
Ｆ_xbの圧電素子に任意の電圧を印加し、テーブル２をｘ
軸方向に並進変位させる場合、各ヒンジ１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ，１８ｄは、いずれも図２に示すようにたわ
んで変形し、テーブル２がｘ軸方向へ並進変位するのを
妨げることはない。同様に、テーブル２をｙ軸方向に並
進変位させる場合及びｚ軸まわりに回転変位させる場合
にも、各ヒンジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、変
位させる方向に自由に変形してその変位を妨げることは
ない。

【００２９】一方、各ヒンジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，
１８ｄは、ｚ軸方向の荷重に対して高い剛性を有してい
るので、テーブル２をｘ軸まわり及びｙ軸まわりに回転
させる方向の剛性も高くなり、微細位置決め装置に慣性
力等の外力が作用したとしても、テーブル２に発生する
ｘ軸まわりやｙ軸まわりの回転振動を抑制でき、同時
に、テーブル２がたわむことによる振動も抑制できる。

【００３０】このような本実施例の効果を、図４および
図５により説明する。図４は従来の微細位置決め装置を
用いた場合の位置偏差を示すグラフ、図５は本実施例の
微細位置決め装置を用いた場合の位置偏差を示すグラフ
であり、いずれも実験により得られた図である。各図と
も横軸に時間、縦軸に位置偏差がとつてあり、位置偏差
は時間０．１８秒経過後は１００００倍に拡大して描か
れている。

【００３１】図４に示す０秒〜０．１８秒の曲線は、テ
ーブル２上の所定点が減速開始後０．１８秒経過したと
き目標位置（位置偏差０）に達したことを示している。
しかし、０．１８秒後の縦軸のスケールを１００００倍
に拡大してみると、従来の微細位置決め装置では、振動
しながら目標位置に接近し、目標位置に到達後も当該振
動が継続して、０．４５秒経過しても目標位置に停止す
ることができないのは明らかである。

【００３２】これに対して本実施例の微細位置決め装置
ではヒンジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが設けられ
ているため、図５から明らかなように、上記図４に示す
ような従来の微細位置決め装置において発生する振動は
大幅に抑制され、ほぼ０．２７秒経過した時点で目標位
置に停止しており、この実験により本実施例の効果は明
らかである。

【００３３】なお、上記実施例の説明では、ｘ軸方向、
ｙ軸方向の並進変位及びｚ軸まわりの回転変位を行うこ
とができる３軸の微細位置決め装置について示したが、
本発明は、これに限定されるものではなく、要は、一平
面内の任意の一軸方向の並進変位を発生させる変位機構
と同平面内の他の軸方向の並進変位を発生させる変位機
構と同平面と直交する軸まわり回転変位を発生させる変
位機構のうち、少なくとも一つの変位機構を備えている
ものであればよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、微細位置決め装置のテ
ーブルとそのベースとの間を、振動の発生原因となる特
定方向の荷重に対して高い剛性を有するとともに変位を
発生させる方向には自由に変形し得る複数のヒンジによ
りテーブルの取り付け部よりも外側の部位で連結するよ
うにしたため、微細位置決め装置に慣性力等の外力が作
用しても、これらのヒンジの有する高い剛性によりこの
ような外力に起因する振動を低減することができ、微細
位置決め装置による位置決め作業を円滑に進めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る微細位置決め装置の分解
斜視図である。

【図２】図１に示すヒンジの具体例を示す図である。

【図３】図１に示すヒンジの他の具体例を示す図であ
る。

【図４】従来の微細位置決め装置の動作を示すグラフで
ある。

【図５】本実施例の微細位置決め装置の動作を示すグラ
フである。

【図６】従来の微細位置決め装置の分解斜視図である。

【図７】平行たわみ梁変位機構の平面図である。

【図８】平行たわみ梁変位機構の平面図である。

【図９】放射たわみ梁変位機構の平面図である。

【図１０】放射たわみ梁変位機構の平面図である。

【符号の説明】

２テーブル９Ｆ_xa，９Ｆ_xb，９Ｆ_ya，９Ｆ_yb 平行たわみ梁変位機
構１５θ_za，１５θ_zb 放射たわみ梁変位機構１７ベース１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄヒンジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの平面内の任意の一軸方向の並進変
位を発生させる変位機構、前記平面内において前記軸と
直交する軸方向の並進変位を発生させる変位機構、およ
び前記各軸のそれぞれと直交する軸まわりの回転変位を
発生させる変位機構のうちの少なくとも一つの変位機構
と、当該変位機構により変位せしめられるテーブルとを
備え、ベースに固定された微細位置決め装置において、
前記ベースと前記テーブルにおける取付け部より外側の
位置との間に、前記平面と直交する軸方向の荷重に対し
て高い剛性を有するとともに変位を発生させる方向に対
してその変位を妨げないように自由に変形し得るヒンジ
を複数連結したことを特徴とする微細位置決め装置。