JPH08111Y2 - 微動ステージ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、精密加工機等に用いられる微動ステージに
関するものである。

〈従来の技術〉 高精密加工においてはワークの位置決めを高速、高精
度に行うことが要求される。この要求を満足するため
に、微動ステージ装置が開発されている。この微動ステ
ージ装置は、固定部とステージをステージの４隅に配置
したヒンジ部によって水平方向に連結し、これらヒンジ
部によってＸ−Ｙ方向に案内される微動ステージを圧電
アクチュエータで駆動する構造である。

〈考案が解決しようとする課題〉 上記の従来装置では、Ｘ−Ｙ方向（水平方向）の自由
度を持たせるために、各ヒンジ部は鉛直方向に切り欠い
た複数の円弧切欠きヒンジバネを設ける必要があり、こ
れによって微動ステージは垂直方向の剛性が低下し、軽
量ワークには対応できるが重量ワークでは対応が困難で
ある。

本考案は、水平方向に切り欠いたヒンジバネを用いて
ステージの垂直方向の剛性を高めた微動ステージ装置を
提供することを目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本考案装置の特徴とする構
成は、ベースプレート上の左右２位置に、板状のフロー
チング部材を互いに平行に立設し、各フローチング部材
を板厚方向に切り欠くことによって前後２位置に鉛直方
向に設けられた柱状のヒンジ部と、これらヒンジ部の下
端、上端に一体連結された固定部と可動部とに区分し、
前記柱状のヒンジ部に板厚方向に切り欠いたヒンジバネ
を形成し、前記可動部上に前記ベースプレートと平行に
対面するステージを支持させ、前記一対のフローチング
部材の固定部と可動部との間に前記ヒンジバネによって
ステージをフローチング部材の板厚と直交する水平方向
に変位させるべくこの変位方向に向けて圧電アクチュエ
ータを設けたものである。

〈作用〉 上記の構成により、ステージはベースプレート上で左
右一対のフローチング部材によって箱型形状でＸ、Ｙ、
Ｑ（平面内での回転方向）方向に自由度を有して支持さ
れ、垂直方向（Ｚ）の負荷はフローチング部材の板厚と
直交する板幅方向に受けるため、垂直方向は高剛性を保
持する。

〈実施例〉 以下本考案の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図乃至第３図は本考案の第１実施例を示し、１はベース
プレート、２はステージである。このステージ２はベー
スプレート１上の左右２位置に設置された一対のフロー
チング部材３によって支持されている。

前記フローチング部材３は板状ワークを板厚方向に切
り欠くことによって鉛直方向に設けられた柱状のヒンジ
部5a、5bと、一対のヒンジ部5a、5b間で水平方向に設け
られたヒンジ部5cと、ヒンジ部5a、5bの下端、上端に一
体連結された固定部3aと可動部3bとを設けた構成であ
り、各ヒンジ部5a、5bには円弧状の切欠きをフローチン
グ部材３の板厚方向に形成したヒンジバネ４が形成され
ている。ヒンジ部5cには円弧状の切欠き、すなわちヒン
ジバネ８、７がフローチング部材３の板厚方向並びに鉛
直方向に形成されている。このフローチング部材３の前
記固定部3aをベースプレート１上に固定し、前記可動部
3b上にステージ２が支持固定される。

そして、前記固定部3aとヒンジ部5cとの間にステージ
２を変位させる方向、すなわち、この第１実施例では第
２図で示すＸ方向に向けて圧電アクチュエータ６を配置
する。前記ヒンジバネ８、７によってステージ１の上下
動並びに水平面内での旋回を許容できる。

９はステージ２の中央下部に配置したヒンジバネ部材
である。これは、中央ブロック10と左右ブロック11との
間にヒンジ部11a、11bを形成し、このヒンジ部11a、11b
の下側とベースプレート１とに隙間Ｇを有して左右ブロ
ック11をベースプレート１上に固定し、中央ブロック10
はステージ２の下面を支持した構造である。各ヒンジ部
11a、11bには円弧状の切欠き、すなわちヒンジバネ12に
よってステージ２の水平面内での旋回を許容できる。

13は前記フローチング部材３の固定部3aの一端に固設
された基準板であり、14はステージ２上の一端に前記基
準板13に対向して設置したギャップセンサである。

上記構成においては、ステージ２はベースプレート１
と左右一対のフローチング部材３とによって箱型形状で
支持され、左右一対のフローチング部材３に形成されて
いる都合４個所に柱状に形成されているヒンジバネ４に
より第２図のＸ方向に微動変位を可能にしたヒンジ部5
a、5bである。従って、左右一対のフローチング部材３
に設けられている圧電アクチュエータ６を同時に等量作
動することによりステージ２はＸ方向に微動される。

また、何れか一方の圧電アクチュエータ６を作動する
と第２図のＱ方向に回転微動し、Ｘ方向とＱ方向の２軸
の微動が得られ得るのである。

ところで、ステージ２の上にワークあるいは半導体露
光装置用ステッパーの利用による半導体ウエハー等を積
載したときの垂直方向Ｚの荷重は左右一対のフローチン
グ部材３が強剛性で受け止める。すなわち、左右一対の
フローチング部材３に形成されている都合４個所に柱状
に形成されているヒンジ部5a、5bはＸ方向に微動変位を
可能にしたものであり、前記ヒンジバネ４は板厚方向に
延びており、前記垂直方向Ｚの荷重は板厚直交する板幅
方向の前記柱状の軸線方向でに受けるため垂直方向Ｚは
強剛性を保持している。また、ステージ２の中央下部の
ヒンジバネ部材９を設置した場合は、ステージ２の中央
部における垂直方向Ｚの受け止め、殊更ステージ２の垂
直方向の剛性並びにステージ２のＹ方向の剛性を向上す
るものである。

第４図乃至第６図は前記第１実施例の設計変更の第２
実施例である。このものは、第５図で示すように、ステ
ージ２をＸ、Ｑ、方向に加えてＹ方向の３軸の微動を可
能にしたものである。

そのために、前記左右一対のフローチング部材３に形
成されている都合４個所に柱状に形成されているヒンジ
部5a、5bは、Ｘ方向に可撓可能なヒンジバネ４とＹ方向
に可撓可能なヒンジバネ4aとを柱状の軸線に交互に形成
し、前記ステージ２の中央下部に設置しているヒンジバ
ネ部材９をＹ方向に向けて圧電アクチュエータ23に置換
した構造である。すなわち、ベースプレート１に下方ブ
ロック21を突出し、ステージ２の下面に上方ブロック22
を突出して両ブロック21、22間に圧電アクチュエータ23
を配置したものである。

この場合、ステージ２のＸ、Ｑ方向の２軸の微動は、
前記第１実施例と同様にフローチング部材３に配置され
ている圧電アクチュエータ６の駆動によって作動され、
Ｙ方向の微動は前記中央の圧電アクチュエータ23の駆動
で作動される。また、ステージ２の垂直方向Ｚの荷重は
前記第１実施例と同じように一対のフローチング部材３
の都合４個所に柱状に形成されているヒンジ部5a、5bで
受け止める。

〈考案の効果〉 以上のように本考案は、ベースプレート上の左右２位
置に、板状のフローチング部材を互いに平行に立設し、
各フローチング部材を板厚方向に切り欠くことによって
前後２位置に鉛直方向に設けられた柱状のヒンジ部と、
これらヒンジ部の下端、上端に一体連結された固定部と
可動部とに区分し、前記柱状のヒンジ部に板厚方向に切
り欠いたヒンジバネを形成し、前記可動部上に前記ベー
スプレートと平行に対面するステージを支持させ、前記
一対のフローチング部材の固定部と可動部との間に前記
ヒンジバネによってステージをフローチング部材の板厚
と直交する水平方向に変位させるべくこの変位方向に向
けて圧電アクチュエータを設けた構成であるから、Ｘ、
Ｑ方向の２軸あるいはＸ、Ｙ、Ｑ方向の３軸方向に圧電
アクチュエータで適切な微動制御が行われ、かつ垂直方
向に充分な剛性が確保でき分解能、応答性に優れた重量
物を搭載可能な微動ステージが得られる。

また、板状のワークを切り欠くことにより、一体的に
連結されたヒンジ部、可動部、固定部が構成されるた
め、ベースプレート並びにステージの取付けが容易にな
る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本考案装置の第１実施例であり、第
１図は正面図、第２図は第１図のII-II矢視図、第３図
は第１図のIII-III線断面図、第４図乃至第６図は本考
案装置の第２実施例であり、第４図は正面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ矢視図、第６図は第４図VI-VI線断面図
である。 １……ベースプレート、２……ステージ、３……フロー
チング部材、3a……固定部、3b……可動部、４、4a、…
…ヒンジバネ、5a、5b、5c……ヒンジ部、６、23……圧
電アクチュエータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースプレート上の左右２位置に、板状の
   フローチング部材を互いに平行に立設し、各フローチン
   グ部材を板厚方向に切り欠くことによって前後２位置に
   鉛直方向に設けられた柱状のヒンジ部と、これらヒンジ
   部の下端、上端に一体連結された固定部と可動部とに区
   分し、前記柱状のヒンジ部に板厚方向に切り欠いたヒン
   ジバネを形成し、前記可動部上に前記ベースプレートと
   平行に対面するステージを支持させ、前記一対のフロー
   チング部材の固定部と可動部との間に前記ヒンジバネに
   よってステージをフローチング部材の板厚と直交する水
   平方向に変位させるべくこの変位方向に向けて圧電アク
   チュエータを設けたことを特徴とする微動ステージ装
   置。