JPH0679254B2 - 多軸位置決め装置 - Google Patents
多軸位置決め装置Info
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- JPH0679254B2 JPH0679254B2 JP31421789A JP31421789A JPH0679254B2 JP H0679254 B2 JPH0679254 B2 JP H0679254B2 JP 31421789 A JP31421789 A JP 31421789A JP 31421789 A JP31421789 A JP 31421789A JP H0679254 B2 JPH0679254 B2 JP H0679254B2
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- displacement
- axis
- movement mechanism
- stage
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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、半導体製造装置等の微細な位置
調整を必要とする装置に使用される多軸位置決め装置に
関する。
調整を必要とする装置に使用される多軸位置決め装置に
関する。
［従来の技術］ レーザ加工等の超精密加工や半導体製造装置等において
は、μｍオーダ以下の微細な位置決めや位置合わせが必
要であると同時に、それらの前段におけるmmオーダの比
較的大きな移動も要求される。このような条件を満たす
ものとして、粗動ステージ上に微動機構を載置した多軸
位置決め機構が提案されている。これを図により説明す
る。
は、μｍオーダ以下の微細な位置決めや位置合わせが必
要であると同時に、それらの前段におけるmmオーダの比
較的大きな移動も要求される。このような条件を満たす
ものとして、粗動ステージ上に微動機構を載置した多軸
位置決め機構が提案されている。これを図により説明す
る。
第６図は従来の多軸位置決め装置の側面図である。図
で、X,Y,Zは座標軸を示す。１は大きな移動量を担当す
る粗動ステージ、２はＸ軸移動機構1XおよびＹ軸移動機
構1Yにより駆動されるプレート、３はプレート２上に載
置された微動機構である。微動機構３は微細変位を担当
し、X,Y,Z軸方向の並進変位およびX,Y,Z軸まわりの回転
変位を発生する。このような微動機構３は例えば特開昭
61−209846号公報等により提示されていて公知である。
４は微動機構３に固定されたテーブルであり、位置決め
の対象となる物体が載置される。５はテーブル４の隣接
する２つの辺に固定されたＬ型ミラーである。以上の構
成において、粗動ステージ１、テーブル４およびＬ型ミ
ラー５については図を用いてさらに詳述する。７はテー
ブル４の変位検出信号を入力しこれに応じて粗動ステー
ジ１や微動機構３の制御信号を出力する制御装置、８は
粗動ステージ１の駆動を制御するステージコントロー
ラ、９は微動機構３の駆動を制御する微動コントローラ
である。
で、X,Y,Zは座標軸を示す。１は大きな移動量を担当す
る粗動ステージ、２はＸ軸移動機構1XおよびＹ軸移動機
構1Yにより駆動されるプレート、３はプレート２上に載
置された微動機構である。微動機構３は微細変位を担当
し、X,Y,Z軸方向の並進変位およびX,Y,Z軸まわりの回転
変位を発生する。このような微動機構３は例えば特開昭
61−209846号公報等により提示されていて公知である。
４は微動機構３に固定されたテーブルであり、位置決め
の対象となる物体が載置される。５はテーブル４の隣接
する２つの辺に固定されたＬ型ミラーである。以上の構
成において、粗動ステージ１、テーブル４およびＬ型ミ
ラー５については図を用いてさらに詳述する。７はテー
ブル４の変位検出信号を入力しこれに応じて粗動ステー
ジ１や微動機構３の制御信号を出力する制御装置、８は
粗動ステージ１の駆動を制御するステージコントロー
ラ、９は微動機構３の駆動を制御する微動コントローラ
である。
第７図は第６図に示す多軸位置決め装置の平面図であ
る。図で、４はテーブル、5X,5YはそれぞれＬ型ミラー
５の各辺のミラーを示す。10Xはミラー5Xと対向して設
置されテーブル４のＸ軸方向の変位を検出するレーザ変
位計、10Yはミラー5Yと対向して設置されテーブル４の
Ｙ軸方向の変位を検出するレーザ変位計である。各レー
ザ変位計10X,10Yは検出した変位をそれに相当する電気
信号に変換して出力する。11はレーザ変位計10X,10Yの
出力信号を増幅する増幅器であり、増幅された信号は制
御装置７に出力される。なお、破線で示される13はX,Y,
Z軸まわりの回転変位を検出しこれに相当する電気信号
を出力する検出器、14は増幅器を示すが、これらについ
ては後述する。
る。図で、４はテーブル、5X,5YはそれぞれＬ型ミラー
５の各辺のミラーを示す。10Xはミラー5Xと対向して設
置されテーブル４のＸ軸方向の変位を検出するレーザ変
位計、10Yはミラー5Yと対向して設置されテーブル４の
Ｙ軸方向の変位を検出するレーザ変位計である。各レー
ザ変位計10X,10Yは検出した変位をそれに相当する電気
信号に変換して出力する。11はレーザ変位計10X,10Yの
出力信号を増幅する増幅器であり、増幅された信号は制
御装置７に出力される。なお、破線で示される13はX,Y,
Z軸まわりの回転変位を検出しこれに相当する電気信号
を出力する検出器、14は増幅器を示すが、これらについ
ては後述する。
第８図は第６図に示す粗動ステージの斜視図である。図
で、16Xはベース、17Xは移動プレート、18Xは移動プレ
ート17Xに取付けられたねじ部（図には現れていない）
と係合するボールねじ、19Xはボールねじ18Xを回転駆動
させるモータ、20Xは移動プレート17Xを案内する案内面
を示す。これらによりＸ軸移動機構1Xが構成される。同
じく、Ｙ軸移動機構1Yは、移動プレート17X上に固定さ
れたベース16Y、移動プレート17Y（第６図に示すプレー
ト２に相当する）、ボールねじ18Y、モータ19Y、案内面
20Yにより構成される。移動プレート17Y上に微動機構３
が載置固定されることになる。
で、16Xはベース、17Xは移動プレート、18Xは移動プレ
ート17Xに取付けられたねじ部（図には現れていない）
と係合するボールねじ、19Xはボールねじ18Xを回転駆動
させるモータ、20Xは移動プレート17Xを案内する案内面
を示す。これらによりＸ軸移動機構1Xが構成される。同
じく、Ｙ軸移動機構1Yは、移動プレート17X上に固定さ
れたベース16Y、移動プレート17Y（第６図に示すプレー
ト２に相当する）、ボールねじ18Y、モータ19Y、案内面
20Yにより構成される。移動プレート17Y上に微動機構３
が載置固定されることになる。
上記第６図〜第８図に示す従来の多軸位置決め装置にお
いて、制御装置７の指令により、ステージコントローラ
８がモータ19Xを駆動すると、ボールねじ18Xが回転し移
動プレート17Xが案内面20Xに案内されてＸ軸方向へ移動
し、これによりテーブル４もＸ軸方向に同ストロークだ
け移動する。同様に、モーク19Yの駆動によりテーブル
４はＹ軸方向に同ストロークだけ移動する。又、制御装
置７の指令により微動コントローラ９が微動機構３を駆
動すると、テーブル４はこれに応じて変位する。Ｘ軸方
向の移動量や変位量はレーザ変位計10Xで検出され、Ｙ
軸方向の移動量や変位量はレーザ変位計10Yで検出さ
れ、制御装置７によりフイードバツク制御が行なわれ
る。なお、微動機構３のＺ軸方向の並進変位およびX,Y,
Z軸まわりの回転変位の大きさは微動機構３の各軸毎に
設けられた変位検出器（ひずみゲージを用いたブリツジ
回路）により検出され、これにより制御装置７のフイー
ドバツク制御が行なわれる。通常、粗動ステージ１は数
百mm〜数μのストローク範囲を担当し、微動機構３は数
十μｍ〜1/100μｍのストローク範囲を担当する。
いて、制御装置７の指令により、ステージコントローラ
８がモータ19Xを駆動すると、ボールねじ18Xが回転し移
動プレート17Xが案内面20Xに案内されてＸ軸方向へ移動
し、これによりテーブル４もＸ軸方向に同ストロークだ
け移動する。同様に、モーク19Yの駆動によりテーブル
４はＹ軸方向に同ストロークだけ移動する。又、制御装
置７の指令により微動コントローラ９が微動機構３を駆
動すると、テーブル４はこれに応じて変位する。Ｘ軸方
向の移動量や変位量はレーザ変位計10Xで検出され、Ｙ
軸方向の移動量や変位量はレーザ変位計10Yで検出さ
れ、制御装置７によりフイードバツク制御が行なわれ
る。なお、微動機構３のＺ軸方向の並進変位およびX,Y,
Z軸まわりの回転変位の大きさは微動機構３の各軸毎に
設けられた変位検出器（ひずみゲージを用いたブリツジ
回路）により検出され、これにより制御装置７のフイー
ドバツク制御が行なわれる。通常、粗動ステージ１は数
百mm〜数μのストローク範囲を担当し、微動機構３は数
十μｍ〜1/100μｍのストローク範囲を担当する。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、第８図に示す粗動ステージにおいては、ボー
ルねじ18X,18Y、および案内面20X,20Yの加工の加工精度
に限度があること、さらに、ボールねじ18X,18Yには自
重によるたわみが存在することにより、粗動ステージ１
が駆動されたとき、移動プレート17X,17Y、ひいてはテ
ーブル４に極く僅かではあるが、Ｘ軸まわりの傾き（ロ
ーリング）、Ｙ軸まわりの傾き（ピツチング）、Ｚ軸ま
わりのブレ（ヨーイング）、Ｚ軸方向の変位が生じるの
を避けることはできない。そして、これら傾き、ブレ、
変位は、当然位置決め誤差となつて現れ、1/10μm,1/10
0μｍの超高精度の位置決めに支障を生じることにな
る。
ルねじ18X,18Y、および案内面20X,20Yの加工の加工精度
に限度があること、さらに、ボールねじ18X,18Yには自
重によるたわみが存在することにより、粗動ステージ１
が駆動されたとき、移動プレート17X,17Y、ひいてはテ
ーブル４に極く僅かではあるが、Ｘ軸まわりの傾き（ロ
ーリング）、Ｙ軸まわりの傾き（ピツチング）、Ｚ軸ま
わりのブレ（ヨーイング）、Ｚ軸方向の変位が生じるの
を避けることはできない。そして、これら傾き、ブレ、
変位は、当然位置決め誤差となつて現れ、1/10μm,1/10
0μｍの超高精度の位置決めに支障を生じることにな
る。
もつとも、これら傾き、ブレ、変位は、第７図に破線で
示す検出器13、例えば静電容量型変位検出器を用いて検
出することができ、この検出値に基づいてそれらを修正
する手段も考えられるが、これら静電容量型変位検出器
13は外部に固定されていて、テーブル４の長ストローク
の移動範囲をカバーすることはできず、したがつて、長
トロークの移動が行なわれる位置決め装置に適用するこ
とはできない。又、テーブル４の周辺および上部に設置
位置を必要とするので、位置決め装置の占有面積を大幅
に増大するという不都合も生じる。
示す検出器13、例えば静電容量型変位検出器を用いて検
出することができ、この検出値に基づいてそれらを修正
する手段も考えられるが、これら静電容量型変位検出器
13は外部に固定されていて、テーブル４の長ストローク
の移動範囲をカバーすることはできず、したがつて、長
トロークの移動が行なわれる位置決め装置に適用するこ
とはできない。又、テーブル４の周辺および上部に設置
位置を必要とするので、位置決め装置の占有面積を大幅
に増大するという不都合も生じる。
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
移動量の大きなステージで発生する誤差を外部の測定器
を用いることなく補正することができる多軸位置決め装
置を提供するにある。
移動量の大きなステージで発生する誤差を外部の測定器
を用いることなく補正することができる多軸位置決め装
置を提供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、第１の軸方向へ
移動する第１のステージおよびこの第１のステージと連
結され前記第１の軸方向に直交する方向に移動する第２
のステージで構成される粗動機構と、前記第２のステー
ジと連結され前記第１の軸方向、前記第２の軸方向およ
びこれら各軸方向に直交する第３の軸方向にそれぞれ並
進変位するとともに前記３つの軸方向の軸まわりに回転
変位する微動機構と、この微動機構上に備えられたテー
ブルとで構成される多軸位置決め装置において、前記テ
ーブル上の基準点の移動範囲内の多数の所定位置につい
て予め測定された変位誤差を各所定位置毎に記憶する記
憶装置と、前記粗動機構を用いた位置決め毎に前記記憶
装置に記憶された誤差データに基づいて前記微動機構を
駆動して誤差修正を行なう修正手段とを設けたことを特
徴とする。
移動する第１のステージおよびこの第１のステージと連
結され前記第１の軸方向に直交する方向に移動する第２
のステージで構成される粗動機構と、前記第２のステー
ジと連結され前記第１の軸方向、前記第２の軸方向およ
びこれら各軸方向に直交する第３の軸方向にそれぞれ並
進変位するとともに前記３つの軸方向の軸まわりに回転
変位する微動機構と、この微動機構上に備えられたテー
ブルとで構成される多軸位置決め装置において、前記テ
ーブル上の基準点の移動範囲内の多数の所定位置につい
て予め測定された変位誤差を各所定位置毎に記憶する記
憶装置と、前記粗動機構を用いた位置決め毎に前記記憶
装置に記憶された誤差データに基づいて前記微動機構を
駆動して誤差修正を行なう修正手段とを設けたことを特
徴とする。
［作用］ 第１のステージおよび第２のステージのうちの一方また
は両方を使用する位置決めが行なわれたとき、記憶装置
から当該位置決めされた位置における変位誤差がとり出
される。この変位誤差に基づいて微動機構が駆動され、
誤差が修正されて超高精度の位置決めがなされる。
は両方を使用する位置決めが行なわれたとき、記憶装置
から当該位置決めされた位置における変位誤差がとり出
される。この変位誤差に基づいて微動機構が駆動され、
誤差が修正されて超高精度の位置決めがなされる。
［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図は本発明の実施例に係る多軸位置決め装置の側面
図である。図で、第６図に示す部分と同一または等価な
部分には同一符号を付して説明を省略する。７′は第６
図に示す制御装置に相当する制御装置であるが、第６図
に示すものとはその制御態様を異にする。22はさきに述
べた粗動ステージ１を用いた移動により生じる変位誤差
を記憶する記憶装置である。この記憶装置22については
さらに後述する。30は微動機構を示し、X,Y軸方向の並
進変位を生じる変位機構31、変位機構31に取付けられる
プレート32、このプレート32の隣接する２辺に設けられ
たＬ型ミラー33、およびプレート32に取付けられＺ軸方
向の並進変位とX,Y,Z軸まわりの回転変位を発生する変
位機構34で構成されている。なお、Ｌ型ミラー33に対向
するレーザ変位計および増幅器の図示は省略されてい
る。
図である。図で、第６図に示す部分と同一または等価な
部分には同一符号を付して説明を省略する。７′は第６
図に示す制御装置に相当する制御装置であるが、第６図
に示すものとはその制御態様を異にする。22はさきに述
べた粗動ステージ１を用いた移動により生じる変位誤差
を記憶する記憶装置である。この記憶装置22については
さらに後述する。30は微動機構を示し、X,Y軸方向の並
進変位を生じる変位機構31、変位機構31に取付けられる
プレート32、このプレート32の隣接する２辺に設けられ
たＬ型ミラー33、およびプレート32に取付けられＺ軸方
向の並進変位とX,Y,Z軸まわりの回転変位を発生する変
位機構34で構成されている。なお、Ｌ型ミラー33に対向
するレーザ変位計および増幅器の図示は省略されてい
る。
第２図は第１図に示す微動機構の分解斜視図である。変
位機構31は中心剛体部ＣからX,Y軸方向に張出した４つ
の張出し部を有し、Ｘ軸方向の２つの張出し部はプレー
ト２に固定され、Ｙ軸方向の張出し部はリングＦに固定
されている。圧電素子P1,P2に電圧を印加してこれを駆
動することによりリングＦはＹ軸方向に、又、圧電素子
P3,P4に電圧を印加してこれを駆動することによりリン
グＦはＸ軸方向に変位する。Ｓはひずみゲージであり、
変位の大きさを検出する。プレート32は変位機構31のリ
ングＦに固定される。
位機構31は中心剛体部ＣからX,Y軸方向に張出した４つ
の張出し部を有し、Ｘ軸方向の２つの張出し部はプレー
ト２に固定され、Ｙ軸方向の張出し部はリングＦに固定
されている。圧電素子P1,P2に電圧を印加してこれを駆
動することによりリングＦはＹ軸方向に、又、圧電素子
P3,P4に電圧を印加してこれを駆動することによりリン
グＦはＸ軸方向に変位する。Ｓはひずみゲージであり、
変位の大きさを検出する。プレート32は変位機構31のリ
ングＦに固定される。
変位機構34は、Ｚ軸まわりの回転変位θＺを発生する変
位機構34aおよびＺ軸方向の並進変位とX,Y軸まわりの回
転変位θＸ，θＹを発生する変位機構34bで構成されて
いる。変位機構34aは中心剛体部ＣとリングＦとを複数
のたわみ梁で連結して構成され、中心剛体部Ｃとリング
Ｆとの間に装架された圧電素子Ｐに電圧を印加してこれ
を駆動することによりＺ軸まわりの回転変位θＺを発生
する。リングＦはプレート32に固定されている。又、た
わみ梁には図示されていないがひずみゲージＳが貼着さ
れている。
位機構34aおよびＺ軸方向の並進変位とX,Y軸まわりの回
転変位θＸ，θＹを発生する変位機構34bで構成されて
いる。変位機構34aは中心剛体部ＣとリングＦとを複数
のたわみ梁で連結して構成され、中心剛体部Ｃとリング
Ｆとの間に装架された圧電素子Ｐに電圧を印加してこれ
を駆動することによりＺ軸まわりの回転変位θＺを発生
する。リングＦはプレート32に固定されている。又、た
わみ梁には図示されていないがひずみゲージＳが貼着さ
れている。
変位機構34bは、２つの剛体部34b1,34b2およびこれら剛
体部34b1,34b2に等間隔で連結された３つの変位発生部3
4b3で構成されている。各変位発生部34b3の圧電素子Ｐ
に印加する電圧の大きさにより、剛体部34b1に、Ｚ軸方
向の並進変位、X,Y軸まわりの回転変位θＸ，θＹが発
生する。剛体部34b2は変位機構34aの中心剛体部Ｃに固
定され、又、剛体部34b1にはテーブル４が固定される。
このような微動機構は、例えば平成元年２月５日、株式
会社新技術コミユニケーシヨンズ発行「ＯプラスＥ」誌
２月号通巻111号、99頁〜106頁に詳細に記載されてい
る。
体部34b1,34b2に等間隔で連結された３つの変位発生部3
4b3で構成されている。各変位発生部34b3の圧電素子Ｐ
に印加する電圧の大きさにより、剛体部34b1に、Ｚ軸方
向の並進変位、X,Y軸まわりの回転変位θＸ，θＹが発
生する。剛体部34b2は変位機構34aの中心剛体部Ｃに固
定され、又、剛体部34b1にはテーブル４が固定される。
このような微動機構は、例えば平成元年２月５日、株式
会社新技術コミユニケーシヨンズ発行「ＯプラスＥ」誌
２月号通巻111号、99頁〜106頁に詳細に記載されてい
る。
ここで、第１図に示す記憶装置22について説明する。前
述のように、変位誤差（ローリング、ピツチング、ヨー
イング、Ｚ軸方向の誤差）が生じる原因は、粗動ステー
ジ１のボールねじ18X,18Yや案内面20X,20Yの加工精度、
ボールねじ18X,18Yの自重によるたわみにある。したが
って、変位誤差の大きさは位置によつて異なる値とな
る。本実施例では、移動範囲内における多数の位置を定
め、予めこれら各位置毎に変位誤差を測定してそのデー
タを記憶装置22に記憶させる。これを第３図を用いてさ
らに説明する。
述のように、変位誤差（ローリング、ピツチング、ヨー
イング、Ｚ軸方向の誤差）が生じる原因は、粗動ステー
ジ１のボールねじ18X,18Yや案内面20X,20Yの加工精度、
ボールねじ18X,18Yの自重によるたわみにある。したが
って、変位誤差の大きさは位置によつて異なる値とな
る。本実施例では、移動範囲内における多数の位置を定
め、予めこれら各位置毎に変位誤差を測定してそのデー
タを記憶装置22に記憶させる。これを第３図を用いてさ
らに説明する。
第３図はテーブル４上に定められた基準点の移動範囲内
における座標を示す図である。図では、横軸にＸ軸、縦
軸にＹ軸がとられ、12個所の移動位置のＸ−Ｙ座座標が
○印で示されている。X1〜X4,Y1〜Y4は等間隔のＸ座標
値およびＹ座標値を示す。本実施例では、第１図に示す
機構を用いて、予め基準点をこれらＸ−Ｙ座標の○印で
示される定められたすべての位置に移動させ、各位置に
おいて検出器（例えば、静電容量型検出器、オートコリ
メータ等）によりθＸ（主にローリング）、θＹ（主に
ビツチング）、θＺ（主にヨーイング）およびＺ軸方向
の変位誤差（ΔＺ）を測定し、これら測定した４つの値
をそれぞれの位置に対応させて記憶装置22に記憶してお
く。さらに、X,Y軸方向の誤差についても記憶される
が、この誤差については後述する。
における座標を示す図である。図では、横軸にＸ軸、縦
軸にＹ軸がとられ、12個所の移動位置のＸ−Ｙ座座標が
○印で示されている。X1〜X4,Y1〜Y4は等間隔のＸ座標
値およびＹ座標値を示す。本実施例では、第１図に示す
機構を用いて、予め基準点をこれらＸ−Ｙ座標の○印で
示される定められたすべての位置に移動させ、各位置に
おいて検出器（例えば、静電容量型検出器、オートコリ
メータ等）によりθＸ（主にローリング）、θＹ（主に
ビツチング）、θＺ（主にヨーイング）およびＺ軸方向
の変位誤差（ΔＺ）を測定し、これら測定した４つの値
をそれぞれの位置に対応させて記憶装置22に記憶してお
く。さらに、X,Y軸方向の誤差についても記憶される
が、この誤差については後述する。
次に、本実施例の動作を説明する。外部からの指令に応
じて制御装置７′はステージコントローラ８および微動
コントローラ９に信号を出力し、Ｘ−Ｙ位置決めを行な
う。次いで、制御装置７′はこの位置決めにおける基準
点の座標における変位誤差θＸ，θＹ，θＺ，ΔＺを記
憶装置22からとり出し、これら変位誤差に応じて微動コ
ントローラ９に信号を出力し、微動コントローラ９は変
位機構34a,34bの圧電素子Ｐの所要のものに所要の電圧
を印加する。これにより、変位誤差は修正されて正確な
位置決めを行なうことができる。また、基準点の座標が
記憶装置22に記憶されている座標以外の座標である場合
には、制御装置７′は、基準点の座標の両側にある記憶
されれている座標のデータをとり出し、直線近似を用い
た演算を行なうことにより当該基準点の座標の変位誤差
を算出し、この値を用いて上記修正を行なう。
じて制御装置７′はステージコントローラ８および微動
コントローラ９に信号を出力し、Ｘ−Ｙ位置決めを行な
う。次いで、制御装置７′はこの位置決めにおける基準
点の座標における変位誤差θＸ，θＹ，θＺ，ΔＺを記
憶装置22からとり出し、これら変位誤差に応じて微動コ
ントローラ９に信号を出力し、微動コントローラ９は変
位機構34a,34bの圧電素子Ｐの所要のものに所要の電圧
を印加する。これにより、変位誤差は修正されて正確な
位置決めを行なうことができる。また、基準点の座標が
記憶装置22に記憶されている座標以外の座標である場合
には、制御装置７′は、基準点の座標の両側にある記憶
されれている座標のデータをとり出し、直線近似を用い
た演算を行なうことにより当該基準点の座標の変位誤差
を算出し、この値を用いて上記修正を行なう。
ところで、上記変位誤差の修正において、誤差θＸ，θ
Ｙ，θＺを修正した場合、Ｘ軸方向やＹ軸方向に極めて
微小ではあるがずれを生じる場合がある。これを第４図
（ａ），（ｂ）および第５図（ａ），（ｂ）を参照して
説明する。各図で、2,4はそれぞれ第１図に示すプレー
トおよびテーブル、Ｏはテーブル４上にある微動機構30
の回転中心である。今、第４図に示すように、ある座標
において、プレート２上の点O1を中心にＸ軸まわりに破
線のように回転している変位誤差θＸが生じているもの
とする。なお、以下述べる変位誤差は理解を容易にする
ため極度に誇張して描いてあるが、実際には数十μrad
程度である。この場合、微動機構30により逆方向に値θ
Ｘの回転変位を発生させ、次いでＺ軸方向上方に値ΔZ1
だけ並進変位を発生させる（回転変位と並進変位の発生
は逆にしてもよいし同時でもよい）。しかし、これだけ
では、点Ｏは本来位置すべき個所からＹ軸方向に値Δy1
だけずれた個所に位置することになる。したがって、本
実施例では、このずれの値Δy1も測定して、値θＸ，Δ
Z1とともに記憶装置22に記憶しておき、変位誤差修正時
にこのずれの修正をも行なうようにする。
Ｙ，θＺを修正した場合、Ｘ軸方向やＹ軸方向に極めて
微小ではあるがずれを生じる場合がある。これを第４図
（ａ），（ｂ）および第５図（ａ），（ｂ）を参照して
説明する。各図で、2,4はそれぞれ第１図に示すプレー
トおよびテーブル、Ｏはテーブル４上にある微動機構30
の回転中心である。今、第４図に示すように、ある座標
において、プレート２上の点O1を中心にＸ軸まわりに破
線のように回転している変位誤差θＸが生じているもの
とする。なお、以下述べる変位誤差は理解を容易にする
ため極度に誇張して描いてあるが、実際には数十μrad
程度である。この場合、微動機構30により逆方向に値θ
Ｘの回転変位を発生させ、次いでＺ軸方向上方に値ΔZ1
だけ並進変位を発生させる（回転変位と並進変位の発生
は逆にしてもよいし同時でもよい）。しかし、これだけ
では、点Ｏは本来位置すべき個所からＹ軸方向に値Δy1
だけずれた個所に位置することになる。したがって、本
実施例では、このずれの値Δy1も測定して、値θＸ，Δ
Z1とともに記憶装置22に記憶しておき、変位誤差修正時
にこのずれの修正をも行なうようにする。
一方、他の座標においては、第４図（ｂ）に示すよう
に、点O2を中心にＸ軸まわりに破線のように回転してい
る変位誤差θＸが生じているものとする。この場合の変
位誤差の修正は、微動機構30により逆方向に値θＸの回
転変位を発生させた後、Ｚ軸方向において下方に値ΔＺ
だけ並進変位を発生させる。このような修正を行なつた
とき、点ＯはＸ軸方向に値Δy2だけずれる。したがつ
て、この値Δy2も記憶装置22に記憶され、変位誤差修正
時に使用される。以上、変位誤差θＸが発生している場
合のずれについて説明したが、変位誤差θＹが発生して
いるときのずれΔＸについても同様に記憶装置22に記憶
され変位誤差修正に使用される。
に、点O2を中心にＸ軸まわりに破線のように回転してい
る変位誤差θＸが生じているものとする。この場合の変
位誤差の修正は、微動機構30により逆方向に値θＸの回
転変位を発生させた後、Ｚ軸方向において下方に値ΔＺ
だけ並進変位を発生させる。このような修正を行なつた
とき、点ＯはＸ軸方向に値Δy2だけずれる。したがつ
て、この値Δy2も記憶装置22に記憶され、変位誤差修正
時に使用される。以上、変位誤差θＸが発生している場
合のずれについて説明したが、変位誤差θＹが発生して
いるときのずれΔＸについても同様に記憶装置22に記憶
され変位誤差修正に使用される。
第５図（ａ），（ｂ）は変位誤差θＺが発生している場
合のテーブル４の平面図で、第５図（ａ）は変位誤差θ
Ｚの回転中心が微動機構30の回転中心Ｏと一致している
場合を示す図であり、又、第５図（ｂ）は変位誤差θＺ
の回転中心O2が微動機構30の回転中心Ｏと異なる場合を
示す図である。第５図（ａ）に示す場合は単に変位誤差
θＺの修正のみでよいが、第５図（ｂ）に示す場合に
は、微動機構30により逆方向に回転変位θＺを発生した
だけではＸ軸方向およびＹ軸方向に、図に２つの点Ｏで
示すようにずれが生じるのは明らかである。したがつ
て、この場合も、ずれΔx,Δｙが記憶装置に記憶され、
変位誤差修正時に使用されることになる。
合のテーブル４の平面図で、第５図（ａ）は変位誤差θ
Ｚの回転中心が微動機構30の回転中心Ｏと一致している
場合を示す図であり、又、第５図（ｂ）は変位誤差θＺ
の回転中心O2が微動機構30の回転中心Ｏと異なる場合を
示す図である。第５図（ａ）に示す場合は単に変位誤差
θＺの修正のみでよいが、第５図（ｂ）に示す場合に
は、微動機構30により逆方向に回転変位θＺを発生した
だけではＸ軸方向およびＹ軸方向に、図に２つの点Ｏで
示すようにずれが生じるのは明らかである。したがつ
て、この場合も、ずれΔx,Δｙが記憶装置に記憶され、
変位誤差修正時に使用されることになる。
このように、本実施例では、予め各座標における変位誤
差およびそれに伴なうＸ軸およびＹ軸方向のずれの値を
記憶装置に記憶させ、記憶されたデータに基づいて微動
機構により位置の修正を行なうようにしたので、超高精
度の位置決めを行なうことができる。又、微動機構のＸ
−Ｙ並進変位機構にＬ型ミラーを結合するようにしたの
で、微動機構上部に取付けられるテーブルの重量と大き
さを小さくすることができ、テーブルの微動機構に対す
る悪影響を減少することができ、さらに、Ｌ型ミラーの
長さを長くしても微動機構には悪影響を与えないので、
長さを長くして粗動ステージのどのような長ストローク
にも対応せしめることができる。
差およびそれに伴なうＸ軸およびＹ軸方向のずれの値を
記憶装置に記憶させ、記憶されたデータに基づいて微動
機構により位置の修正を行なうようにしたので、超高精
度の位置決めを行なうことができる。又、微動機構のＸ
−Ｙ並進変位機構にＬ型ミラーを結合するようにしたの
で、微動機構上部に取付けられるテーブルの重量と大き
さを小さくすることができ、テーブルの微動機構に対す
る悪影響を減少することができ、さらに、Ｌ型ミラーの
長さを長くしても微動機構には悪影響を与えないので、
長さを長くして粗動ステージのどのような長ストローク
にも対応せしめることができる。
なお、上記実施例の説明では、変位誤差を修正したとき
のずれを記憶装置に記憶し、このずれの補正も行なう例
について説明したが、前述のように、このずれは極めて
微小な値であるので、無視しても差支えない場合がしば
しばあり、そのような場合には、当該ずれを記憶装置に
記憶させる必要はない。
のずれを記憶装置に記憶し、このずれの補正も行なう例
について説明したが、前述のように、このずれは極めて
微小な値であるので、無視しても差支えない場合がしば
しばあり、そのような場合には、当該ずれを記憶装置に
記憶させる必要はない。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明では、粗動ステージの移動に
よつて生じる変位誤差を、定められた多数の位置毎に予
め測定し、その測定された変位誤差を記憶装置に記憶
し、これに基づき微動機構により変位誤差を修正するよ
うにしたので、外部に測定装置を設けなくても変位誤差
を修正することができ、ひいては超高精度の位置決めを
行なうことができる。
よつて生じる変位誤差を、定められた多数の位置毎に予
め測定し、その測定された変位誤差を記憶装置に記憶
し、これに基づき微動機構により変位誤差を修正するよ
うにしたので、外部に測定装置を設けなくても変位誤差
を修正することができ、ひいては超高精度の位置決めを
行なうことができる。
第１図は本発明の実施例に係る多軸位置決め装置の側面
図、第２図は第１図に示す微動機構の分解斜視図、第３
図はＸ−Ｙ座標を示す図、第４図（ａ），（ｂ）は変位
誤差発生の説明図、第５図（ａ），（ｂ）はテーブルの
平面図、第６図および第７図はそれぞれ従来の多軸位置
決め装置の側面図および平面図、第８図は第６図に示す
粗動ステージの斜視図である。 １……粗動ステージ、４……テーブル、30……微動機
構、31,34……変位機構、32……プレート、33……Ｌ型
ミラー。
図、第２図は第１図に示す微動機構の分解斜視図、第３
図はＸ−Ｙ座標を示す図、第４図（ａ），（ｂ）は変位
誤差発生の説明図、第５図（ａ），（ｂ）はテーブルの
平面図、第６図および第７図はそれぞれ従来の多軸位置
決め装置の側面図および平面図、第８図は第６図に示す
粗動ステージの斜視図である。 １……粗動ステージ、４……テーブル、30……微動機
構、31,34……変位機構、32……プレート、33……Ｌ型
ミラー。
Claims (1)
- 【請求項１】第１の軸方向へ移動する第１のステージお
よびこの第１のステージと連結され前記第１の軸方向に
直交する方向に移動する第２のステージで構成される粗
動機構と、前記第２のステージと連結され前記第１の軸
方向、前記第２の軸方向およびこれら各軸方向に直交す
る第３の軸方向にそれぞれ並進変位するとともに前記３
つの軸方向の軸まわりに回転変位する微動機構と、この
微動機構上に備えられたテーブルとで構成される多軸位
置決め装置において、前記テーブル上の基準点の移動範
囲内の多数の所定位置について予め測定された変位誤差
を各所定位置毎に記憶する記憶装置と、前記粗動機構を
用いた位置決め毎に前記記憶装置に記憶された誤差デー
タに基づいて前記微動機構を駆動して誤差修正を行なう
修正手段とを設けたことを特徴とする多軸位置決め装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31421789A JPH0679254B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 多軸位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31421789A JPH0679254B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 多軸位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175507A JPH03175507A (ja) | 1991-07-30 |
| JPH0679254B2 true JPH0679254B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=18050696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31421789A Expired - Fee Related JPH0679254B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 多軸位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679254B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3987267B2 (ja) | 2000-05-12 | 2007-10-03 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線装置 |
| EP2003526A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-17 | Carl Zeiss SMT Limited | Method and device for controlling and monitoring a position of a holding element |
-
1989
- 1989-12-05 JP JP31421789A patent/JPH0679254B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03175507A (ja) | 1991-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |