JPH0757457B2 - Moving table equipment - Google Patents

Moving table equipment

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JPH0757457B2
JPH0757457B2 JP2047324A JP4732490A JPH0757457B2 JP H0757457 B2 JPH0757457 B2 JP H0757457B2 JP 2047324 A JP2047324 A JP 2047324A JP 4732490 A JP4732490 A JP 4732490A JP H0757457 B2 JPH0757457 B2 JP H0757457B2
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JP
Japan
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feed screw
base
movement
moving
displacement element
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JP2047324A
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光平 堀
章 工藤
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ビデオディスクあるいは超LSI等の微細加工
装置の試料台として組込むのに好適であって、移動テー
ブルの送り位置精度が高い移動テーブル装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention is suitable for being incorporated as a sample stand of a microfabrication device such as a video disk or VLSI, and a feed position of a moving table. The present invention relates to a highly accurate moving table device.

(従来の技術) ビデオディスク、超LSI等の微細加工装置に組込まれる
移動テーブル装置では、一般に試料を載置したテーブル
を一方向に一定速度で移動させながら、あるいは定位置
に位置決めして試料に微細加工を施している。この場
合、上記テーブルの移動が長いストロークに亘って円滑
に、かつ高精度に行われなければ試料の加工精度に大幅
な劣化を招く問題がある。
(Prior Art) In a moving table device incorporated in a microfabrication device such as a video disk or VLSI, the table on which the sample is placed is generally moved in one direction at a constant speed or is positioned at a fixed position to be mounted on the sample. Has undergone fine processing. In this case, unless the table is moved smoothly over a long stroke and with high accuracy, there is a problem that the processing accuracy of the sample is significantly deteriorated.

しかしながら従来構造の移動テーブル装置にあっては、
以下に示す如き種々の問題があり、信頼性に乏しい。
However, in the moving table device having the conventional structure,
There are various problems as shown below and the reliability is poor.

例えば、従来からこのような目的に使用される移動テー
ブル装置として多くの場合第1図に示すように、回転制
御されたモータ1を歯車2,3によって減速し、送りネジ
5を回転させる。送りネジ5は軸受4によって軸方向に
支持されているのでナット6は軸方向に移動する。この
ナット6の動きを連結棒7によって移動テーブル8に連
結し、案内9によってベース10に対して支持されている
移動テーブル8を移動制御している。
For example, in many cases, as a moving table device conventionally used for such a purpose, as shown in FIG. 1, a rotation-controlled motor 1 is decelerated by gears 2 and 3, and a feed screw 5 is rotated. Since the feed screw 5 is axially supported by the bearing 4, the nut 6 moves in the axial direction. The movement of the nut 6 is connected to the moving table 8 by the connecting rod 7, and the guide 9 controls the movement of the moving table 8 supported by the base 10.

この場合、モータ1が精度良く回転制御されていたとし
ても、伝達部品である歯車2,3、軸受4、送りネジ5、
ナット6等の機械部品の加工と組立ての精度によって位
置決め誤差が発生するという欠点があった。更にこれら
部品の加工および組立ての精度には限度があり、摩耗等
による精度の劣化という点でも問題があった。そして、
このような駆動機構を移動テーブルと直接的に連結して
いたため、移動テーブルの動作が、駆動機構の精度の影
響を大きく受けて、0.1μm程度の精度が要求される微
細加工に大きな障害となっていた。
In this case, even if the motor 1 is controlled to rotate accurately, the gears 2 and 3, the bearing 4, the feed screw 5, which are transmission parts,
There is a drawback that a positioning error occurs due to the accuracy of processing and assembling the mechanical parts such as the nut 6. Further, there is a limit to the accuracy of processing and assembling these parts, and there is a problem in that the accuracy is deteriorated due to wear or the like. And
Since such a driving mechanism was directly connected to the moving table, the movement of the moving table is greatly affected by the accuracy of the driving mechanism, which is a major obstacle to fine processing requiring an accuracy of about 0.1 μm. Was there.

また一方、特開昭49−10181号公報に示されるように、
積層電歪体と電磁石装置とを用いた微動送り装置が提案
されている。これは、積層電歪体の伸縮と電磁石装置の
固定、開放を組合わせた間欠送り型の微動送り装置であ
る。
On the other hand, as shown in JP-A-49-10181,
A fine feed device using a laminated electrostrictive body and an electromagnet device has been proposed. This is an intermittent feed type fine motion feed device that combines expansion and contraction of a laminated electrostrictive body and fixing and opening of an electromagnet device.

この微動送り装置にあっては、間欠送り装置であるため
に長ストロークの粗動送りを行うためには時間がかか
る。したがって、高速位置決めは達成できないという問
題点が生じていた。
Since this fine movement feed device is an intermittent feed device, it takes time to perform coarse movement feed of a long stroke. Therefore, there has been a problem that high-speed positioning cannot be achieved.

また、上記に示した2例を組合わせて用いたとしても粗
動送りテーブル装置の上に微動送りテーブル装置が載置
される2段構成テーブルとなり、テーブル装置としての
高さが高くなり薄型化は達成されない。
Further, even if the two examples shown above are used in combination, the table is a two-stage structure table in which the fine feed table device is placed on the coarse feed table device, and the height of the table device is increased and the thickness is reduced. Is not achieved.

(発明が解決しようとする課題) このように、モータの回転を直線送りに変換するのに送
りねじやナット等の機械部品を用いた移動テーブル装置
にあっては、送り精度に限界があり微細加工に適さず、
また積層電歪体等を用いた微動送り装置にあっては、長
ストロークの送りができない、間欠送りとなって高速位
置決めが困難であるといった問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in a moving table device that uses mechanical parts such as a feed screw and a nut to convert the rotation of a motor into a linear feed, there is a limit in feed accuracy and Not suitable for processing,
Further, in the fine movement feeding device using the laminated electrostrictive body or the like, there are problems that long-stroke feeding cannot be performed and intermittent feeding causes difficulty in high-speed positioning.

本発明は上記事情を考慮してこれらの問題点を解決すべ
くなされたもので、その目的とするところは、テーブル
の移動位置精度が高く、且つ薄型化を達成できる微細加
工装置に組込むのに好適な実用性の高い移動テーブル装
置を提供することにある。
The present invention has been made to solve these problems in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to incorporate it in a microfabrication apparatus that has a high movement position accuracy of a table and can achieve a thin structure. It is to provide a suitable highly practical moving table device.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明の移動テーブル装置に
おいては、静止部たるベースと、このベース上に設けら
れた案内を介して該ベース面と平行な一軸方向に移動可
能に設けられた精密位置決めに供されるテーブルと、前
記ベース側に固定され前記テーブルを移動させるための
回転駆動力を発生するモータと、このモータにより回転
駆動され前記テーブルの移動方向と平行に配置された送
りねじと、この送りねじに噛合し該送りねじの回転にし
たがって上記送りねじの軸方向に沿って直線移動するナ
ットと、伸縮変位方向を前記テーブルの移動方向と一致
させてその一端側が前記ナット側にまたその他端側が前
記テーブル側にそれぞれ固定され、前記ナットの移動に
伴ない前記テーブルと一体的に移動可能な圧電効果を利
用した微動変位素子と、前記テーブルの移動中の位置を
検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号とこ
の検出信号に対応する前記テーブルの目標位置信号とを
比較し、この比較結果に基づいて、前記モータの駆動中
に前記微動変位素子を同時に駆動して前記テーブルの移
動中の位置誤差を小さくするように制御するための信号
を演算して前記微動変位素子を駆動制御する制御手段と
を具備し、装置全体の高さを、前記ベースの高さと前記
案内の高さと前記テーブルの高さの和の高さとしたこと
を特徴としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in a moving table device of the present invention, the base surface serving as a stationary part and a guide provided on the base are used to form the base surface. A table provided for precision positioning provided movably in one axis direction parallel to the above, a motor that is fixed to the base side and generates a rotational driving force for moving the table, and a motor that is rotationally driven by the motor. A feed screw arranged in parallel with the moving direction of the table, a nut that meshes with the feed screw and moves linearly along the axial direction of the feed screw according to the rotation of the feed screw, and an expansion / contraction displacement direction of the table. One end side is fixed to the nut side and the other end side is fixed to the table side, respectively, in line with the direction, and the one side is fixed to the table as the nut moves. A fine movement displacement element utilizing a piezoelectric effect that can be moved, a detection means for detecting the moving position of the table, a detection signal from the detection means, and a target position signal of the table corresponding to the detection signal. Based on the comparison result, a signal for controlling the fine movement displacement element to be driven at the same time while driving the motor to reduce the position error during the movement of the table is calculated, and the fine movement is calculated. A control means for driving and controlling the displacement element is provided, and the height of the entire device is a sum of the height of the base, the height of the guide, and the height of the table.

(作用) このように構成された本発明によれば、送りねじの送り
精度を圧電効果を利用した微動変位素子の高精度な送り
精度により補償して高精度な位置決めが達成できる。ま
たさらに、位置決めに供されるテーブルをベース上に設
けられた案内を介して支持し、しかもテーブルの上に微
動変位素子を配置することなく粗動機構と微動機構のハ
イブリッド移動機構を構成できるため、装置全体の高さ
は、ベースとその上に設けられた案内とこの案内を介し
て支持されたテーブルのそれぞれの高さの和の高さに抑
えることができるので、移動テーブル装置全体の高さを
低く抑え、薄型化を達成できる (実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
(Operation) According to the present invention having such a configuration, it is possible to achieve high-precision positioning by compensating the feed accuracy of the feed screw with the high-precision feed accuracy of the fine movement displacement element utilizing the piezoelectric effect. Furthermore, since a table used for positioning is supported via a guide provided on the base, and a hybrid movement mechanism of a coarse movement mechanism and a fine movement mechanism can be configured without disposing a fine movement displacement element on the table. Since the height of the entire device can be suppressed to the sum of the height of the base, the guide provided on the base, and the height of the table supported through this guide, the height of the entire moving table device can be reduced. The thickness can be suppressed to a low level and thinning can be achieved (Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図に本発明のテーブル装置の一実施例の概略構成を
示す。回転制御されたモータ11、歯車12、13、軸受14、
送りねじ15、ナット16、案内19は第1図に示した従来例
と同等である。
FIG. 2 shows a schematic configuration of an embodiment of the table device of the present invention. Rotation-controlled motor 11, gears 12, 13, bearing 14,
The feed screw 15, nut 16, and guide 19 are the same as those in the conventional example shown in FIG.

本発明の特徴的な構造は、連結棒17とベース20に対して
移動可能な移動テーブル18との間に圧電効果を利用した
微動変位素子21を直列的に介在配置させたことである。
より具体的には、ナット16に一端側が固定された連結棒
17の他端側に微動変位素子21の一端側が固定され、微動
変位素子21の他端側には移動テーブル18が固定されてい
る。
The characteristic structure of the present invention is that the fine displacement element 21 utilizing the piezoelectric effect is arranged in series between the connecting rod 17 and the movable table 18 movable with respect to the base 20.
More specifically, a connecting rod whose one end is fixed to the nut 16.
One end of a fine displacement element 21 is fixed to the other end of 17, and a movable table 18 is fixed to the other end of the fine displacement element 21.

このように構成することにより、モータ11の回転力は送
りねじ15、ナット16により直線駆動力に変換され、ナッ
ト16に取付けられた連結棒17を直線移動させ、この連結
棒17に取付けられた移動テーブル18を一方向に直線移動
させることができるが、移動テーブル18は、連結棒17と
移動テーブル18との間の直列的に介在配置された微動変
位素子21によっても駆動可能な構成となっている。
With this configuration, the rotational force of the motor 11 is converted into a linear driving force by the feed screw 15 and the nut 16, the connecting rod 17 attached to the nut 16 is linearly moved, and the connecting rod 17 is attached to the connecting rod 17. Although the moving table 18 can be linearly moved in one direction, the moving table 18 can be driven by a fine movement displacement element 21 arranged in series between the connecting rod 17 and the moving table 18. ing.

圧電効果を利用した微動変位素子21の内部構造は図では
省略しているが、積層されている内部の圧電素子が電気
的入力に応じて微小変位して、全体として伸縮動作する
ものである。
Although the internal structure of the fine movement displacement element 21 utilizing the piezoelectric effect is omitted in the figure, the laminated piezoelectric elements are slightly displaced in response to an electric input, and expand and contract as a whole.

一方、検出器22によって移動テーブル18の軸方向の位置
変化を検出し、制御器23によって位置の目標値と比較
し、検出値と目標値との差に基づく信号を電気的入力と
して微動変位素子21を駆動し移動テーブル18の動作を補
正制御するものであるつまり、移動テーブル18の移動中
に前記微動変位素子21を駆動して移動テーブル18の移動
位置の位置補正制御を行うものである。
On the other hand, the detector 22 detects the axial position change of the moving table 18, the controller 23 compares it with the target value of the position, and the signal based on the difference between the detected value and the target value is used as an electric input for the fine displacement element. 21 is driven to correct and control the operation of the moving table 18, that is, the fine movement displacement element 21 is driven while the moving table 18 is moving to perform position correction control of the moving position of the moving table 18.

このように構成された本実施例の移動テーブル装置によ
れば、機械部品で構成された駆動機構の送り精度は圧電
効果を利用した微動変位素子21による位置補正能力以内
であれば十分であるから、ロングストロークの駆動機構
が容易にでき、その全ストロークに亘って微動変位素子
21で微小位置補正が可能であるから0.1μm以下の送り
精度を補償する信頼性の高いロングストロークの高精度
な移動テーブル装置が提供できる。
According to the moving table device of the present embodiment configured in this way, the feed accuracy of the drive mechanism composed of mechanical parts is sufficient if it is within the position correction capability by the fine movement displacement element 21 utilizing the piezoelectric effect. A long stroke drive mechanism can be easily created, and a fine displacement element can be used over the entire stroke.
Since it is possible to perform minute position correction by 21, it is possible to provide a highly reliable long stroke highly accurate moving table device that compensates the feed accuracy of 0.1 μm or less.

なお、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではな
い。例えば駆動機構として、モータ11、歯車12、13、軸
受14、送りねじ15等の構成部品は図面に示した形状のも
のに限定されることなく他の形状でも同等な機能を有し
ていれば良く、また検出器等の計測系も種々変形して用
いることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as the drive mechanism, the components such as the motor 11, the gears 12, 13, the bearing 14, and the feed screw 15 are not limited to the shapes shown in the drawings, and other shapes having equivalent functions can be used. The measurement system such as a detector may be modified in various ways.

また、微動変位素子21の取付け構成は、上記説明では連
結棒17と移動テーブル18との間に配置して取付けること
を説明したが、第2図に具体的に示されるように移動テ
ーブル18に直接取付けずに、移動テーブル18から連結棒
に相当するような連結部材を突出させて間接的に移動テ
ーブルに取付けても良く、結局、微動変位素子の一端が
ナットに他端側がテーブルにそれぞれ固定される構成で
あれば良い。
Further, the mounting structure of the fine movement displacement element 21 has been described as being arranged between the connecting rod 17 and the moving table 18 in the above description, but as shown concretely in FIG. Instead of directly attaching, a connecting member corresponding to a connecting rod may be projected from the moving table 18 and indirectly attached to the moving table. In the end, one end of the fine displacement element is fixed to the nut and the other end is fixed to the table. Any configuration will do.

さらに、本発明の移動テーブル装置をビデオディスク、
超LSIの微細加工装置以外の機器に組込んで実施するこ
とも可能である。
Further, the moving table device of the present invention is a video disk,
It can also be implemented by incorporating it into equipment other than the microfabrication equipment for VLSI.

要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することが可能である。
In short, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、長ストロークに亘
ってテーブルの高精度で信頼性の高い移動制御が行え、
且つ装置の高さを低く抑えた薄型形状の実用性の高い移
動テーブル装置を提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described in detail above, according to the present invention, highly accurate and reliable movement control of a table can be performed over a long stroke,
In addition, it is possible to provide a highly practical moving table device having a thin shape and a low device height.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、従来の移動テーブル装置の一例を示す構成
図、第2図は、本発明の一実施例に係る移動テーブル装
置の構造を示す構成図である。 11……モータ、12……歯車、13……歯車、14……軸受、
15……送りねじ、16……ナット、17……連結棒、18……
移動テーブル、19……案内、20……ベース、21……微動
変位素子、22……検出器、23……制御器
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a conventional moving table device, and FIG. 2 is a block diagram showing the structure of a moving table device according to an embodiment of the present invention. 11 …… motor, 12 …… gear, 13 …… gear, 14 …… bearing,
15 …… Feed screw, 16 …… Nut, 17 …… Connecting rod, 18 ……
Moving table, 19 ... Guide, 20 ... Base, 21 ... Fine displacement element, 22 ... Detector, 23 ... Controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−87584(JP,A) 特開 昭49−101812(JP,A) 特開 昭51−146357(JP,A) 特公 昭47−7054(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-52-87584 (JP, A) JP-A-49-101812 (JP, A) JP-A-51-146357 (JP, A) JP-B 47- 7054 (JP, B1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】静止部たるベースと、 このベース上に設けられた案内を介して該ベース面と平
行な一軸方向に移動可能に設けられ精密位置決めに供さ
れるテーブルと、 前記ベース側に固定され前記テーブルを移動させるため
の回転駆動力を発生するモータと、 このモータにより回転駆動され前記テーブルの移動方向
と平行に配置された送りねじと、 この送りねじに噛合し該送りねじの回転にしたがって上
記送りねじの軸方向に沿って直線移動するナットと、 伸縮変位方向を前記テーブルの移動方向と一致させてそ
の一端側が前記ナット側にまたその他端側が前記テーブ
ル側にそれぞれ固定され、前記ナットの移動に伴ない前
記テーブルと一体的に移動可能な圧電効果を利用した微
動変位素子と、 前記テーブルと移動中の位置を検出する検出手段と、 この検出手段からの検出信号とこの検出信号に対応する
前記テーブルの目標位置信号とを比較し、この比較結果
に基づいて、前記モータの駆動中に前記微動変位素子を
同時に駆動して前記テーブルの移動中の位置誤差を小さ
くするように制御するための信号を演算して前記微動変
位素子を駆動制御する制御手段とを具備し、 装置全体の高さを、前記ベースの高さと前記案内の高さ
と前記テーブルの高さの和の高さとしたことを特徴とす
る移動テーブル装置。
1. A base which is a stationary part, a table which is provided for precision positioning by a guide provided on the base so as to be movable in one axial direction parallel to the base surface, and fixed to the base side. A motor that generates a rotational driving force for moving the table, a feed screw that is rotationally driven by the motor and that is arranged parallel to the moving direction of the table, and a feed screw that meshes with the feed screw to rotate the feed screw. Therefore, a nut that linearly moves along the axial direction of the feed screw, and the expansion / contraction displacement direction is made to coincide with the movement direction of the table, and one end side thereof is fixed to the nut side and the other end side thereof is fixed to the table side. A fine movement displacement element utilizing a piezoelectric effect, which is movable integrally with the table in accordance with movement of the table, and detection for detecting a position during movement with the table. And a detection signal from the detection means and a target position signal of the table corresponding to the detection signal, and based on the comparison result, the fine displacement element is simultaneously driven during driving of the motor. And a control means for driving and controlling the fine movement displacement element by calculating a signal for controlling the position error during movement of the table, wherein the height of the entire apparatus is the same as the height of the base. A moving table device characterized in that the height of the guide is the sum of the heights of the table.
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JPS5485678A (en) * 1977-12-20 1979-07-07 Canon Inc High accuracy alignment method for air bearing guide system xy stage

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