JPH11148984A - Xy stage - Google Patents

Xy stage

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JPH11148984A
JPH11148984A JP31525397A JP31525397A JPH11148984A JP H11148984 A JPH11148984 A JP H11148984A JP 31525397 A JP31525397 A JP 31525397A JP 31525397 A JP31525397 A JP 31525397A JP H11148984 A JPH11148984 A JP H11148984A
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moving
moving table
link
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and lightweight XY stage that can move a mobile table at high speed. SOLUTION: In an XY stage, a mobile table 3 is supported to the surface of a base 4 via an air bearing. The XY stage has voice coil motors 1 and 2 for moving the mobile table 3 in X and Y directions, respectively. A link mechanism is mounted at the end part of the mobile table 3, where the mechanism is constituted of first links 5a and 5b, a connection member 16, and second links 15a and 15b. The mobile table 3 is retained by the link mechanism, so that the surface of the mobile table 3 can be moved in parallel in a plane being in parallel with the surface of the base 4. The mobile table 3 moves in parallel in a direction being in parallel with the surface of the base 4 by the driving of the voice coil motors 1 and 2 and the movement of the link mechanism.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、2次元位置決め装
置としてのXYステージに関する。
The present invention relates to an XY stage as a two-dimensional positioning device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のXYステージでは、ベースの表面
に空気軸受けを介して移動ステージが支持されており、
移動ステージを移動させるための駆動手段としてボイス
コイルモータが用いられている。このようなXYステー
ジでは、ボイスコイルモータによりベースの表面で移動
ステージを移動させる際に、XYステージの各部での機
械的な接触が少なく、クリーン性およびメンテナスレス
性が高い。また、動作がスムーズで非線型要素が極めて
小さく、制御性能が高い。
2. Description of the Related Art In a conventional XY stage, a moving stage is supported on the surface of a base via an air bearing.
A voice coil motor is used as driving means for moving the moving stage. In such an XY stage, when the moving stage is moved on the surface of the base by the voice coil motor, there is little mechanical contact at each part of the XY stage, and the cleanness and the maintenance-lessness are high. In addition, the operation is smooth, the nonlinear elements are extremely small, and the control performance is high.

【0003】図5は、従来のXYステージを示す斜視図
である。図5に示される従来のXYステージでは、ベー
ス61の上面に1次元ベアリング70を介して下軸テー
ブル71が支持されている。また、ベース61には、下
軸テーブル71を移動させる第1の駆動手段としてのボ
イスコイルモータ72と、下軸テーブル71の位置を測
定するリニアエンコーダ73とが取り付けられている。
下軸テーブル71の上面には、1次元ベアリング74を
介して上軸テーブル75が支持されている。この上軸テ
ーブル75を移動させる第2の駆動手段としてのボイス
コイルモータ76と、上軸テーブル75の位置を測定す
るリニアエンコーダ77とが下軸テーブル71に取り付
けられている。さらに、リニアエンコーダ73および7
7によって得られた情報を基にボイスコイルモータ72
および76を駆動する制御手段(不図示)がXYステー
ジに備えられている。
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional XY stage. In the conventional XY stage shown in FIG. 5, a lower shaft table 71 is supported on a top surface of a base 61 via a one-dimensional bearing 70. The base 61 is provided with a voice coil motor 72 as first driving means for moving the lower shaft table 71 and a linear encoder 73 for measuring the position of the lower shaft table 71.
On the upper surface of the lower shaft table 71, an upper shaft table 75 is supported via a one-dimensional bearing 74. A voice coil motor 76 as second driving means for moving the upper shaft table 75 and a linear encoder 77 for measuring the position of the upper shaft table 75 are attached to the lower shaft table 71. Further, the linear encoders 73 and 7
7 based on the information obtained by the voice coil motor 72.
A control means (not shown) for driving the XY stage is provided on the XY stage.

【0004】図5に基づいて上述した従来のXYステー
ジでは、下軸テーブル71がボイスコイルモータ72に
よって移動されると共に1次元ベアリング70によって
案内されることで、ベース61の上面に対して平行なX
軸方向に下軸テーブル71が移動する。また、上軸テー
ブル75は、ボイスコイルモータ76によって移動され
ると共に1次元ベアリング74によって案内されること
で、ベース61の上面に対して平行、かつ、X軸方向に
垂直なY軸方向に下軸テーブル71が移動する。また、
このような従来の2次元位置決めテーブルとしてのXY
ステージでは、与えられた2次元移動目標座標(下軸方
向および上軸方向)に対して、下軸方向にはボイスコイ
ルモータ72を、上軸方向にはボイスコイルモータ76
をリニアエンコーダ73および77の情報に基づいて制
御手段が独立にフィードバック制御することによって、
XYステージの動作が行われる。
In the conventional XY stage described above with reference to FIG. 5, the lower shaft table 71 is moved by the voice coil motor 72 and guided by the one-dimensional bearing 70 so as to be parallel to the upper surface of the base 61. X
The lower shaft table 71 moves in the axial direction. The upper axis table 75 is moved by the voice coil motor 76 and guided by the one-dimensional bearing 74, so that the upper axis table 75 is parallel to the upper surface of the base 61 and lowers in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction. The axis table 71 moves. Also,
XY as such a conventional two-dimensional positioning table
On the stage, the voice coil motor 72 is provided in the lower axis direction and the voice coil motor 76 is provided in the upper axis direction with respect to the given two-dimensional movement target coordinates (the lower axis direction and the upper axis direction).
Is independently feedback-controlled by the control means based on the information of the linear encoders 73 and 77,
The operation of the XY stage is performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 図5
に示した従来のXYステージでは、下軸テーブル71の
上面に上軸テーブル75が重ねられているため、特に、
下軸であるX軸での可動重量が大きくなり、下軸テーブ
ル75をX軸方向に高速で移動させるために、大きなボ
イスコイルモータが必要になる。また、ベースの上面に
空気軸受けを介して、X軸方向に移動する下軸テーブル
が支持され、そのテーブルの上面に空気軸受けを介し
て、Y軸方向に移動する上軸テーブルが支持されている
場合でも、同様に、下軸テーブルを高速で移動させるた
めに大きなボイスコイルモータが必要となるという問題
点がある。
However, FIG.
In the conventional XY stage shown in (1), the upper axis table 75 is superimposed on the upper surface of the lower axis table 71.
The movable weight on the X axis, which is the lower axis, increases, and a large voice coil motor is required to move the lower axis table 75 at high speed in the X axis direction. In addition, a lower shaft table moving in the X-axis direction is supported on the upper surface of the base via an air bearing, and an upper shaft table moving in the Y-axis direction is supported on the upper surface of the table via the air bearing. Even in this case, similarly, there is a problem that a large voice coil motor is required to move the lower shaft table at high speed.

【0006】本発明の目的は、移動テーブルを高速で移
動させることができ、小型化、軽量化されたXYステー
ジを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an XY stage which can move a moving table at a high speed, and is reduced in size and weight.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のXYステージは、ベースと、移動テーブル
と、該移動テーブルの表面が前記ベースの表面と平行と
なるように前記移動テーブルを平行移動可能に保持する
リンク機構と、前記移動テーブルを前記ベースの表面と
平行な一方向に移動させるための第1の駆動手段と、前
記一方向と直交し、前記ベースの表面と平行な方向に前
記移動テーブルを移動させるための第2の駆動手段とを
有するXYステージ。
An XY stage according to the present invention for achieving the above object comprises a base, a moving table, and the moving table so that the surface of the moving table is parallel to the surface of the base. A link mechanism for holding the table so as to be movable in parallel, a first driving unit for moving the moving table in one direction parallel to the surface of the base, and a direction orthogonal to the one direction and parallel to the surface of the base. And a second driving means for moving the moving table.

【0008】上記の発明では、移動テーブルが、第1ま
たは第2の駆動手段、あるいは、第1および第2の駆動
手段の駆動と、リンク機構の働きとによって、ベースの
表面と平行な平面内でベースの表面が平行移動するの
で、従来のXYステージのように2つの移動テーブルを
重ねる必要がなく、XYステージを小型化、軽量化する
ことができる。また、XYステージの可動部を構成する
移動テーブルが1つでよく、2つ必要ないので、可動部
のイナーシャを小さくすることができ、小さな第1およ
び第2の駆動手段で移動ステージの所望の推力を確保す
ることができる。なお、前記リンク機構が、互いに平行
に配置されると共に一端が前記移動テーブルに前記ベー
スの表面と平行な平面内で回転可能に支持された2つの
第1リンクと、前記2つの第1リンクのそれぞれの他端
に一端が前記ベースの表面と平行な平面内で回転可能に
支持されて連結されると共に互いに平行に配置され、他
端が前記ベースの表面と平行な平面内で回転可能に支持
された2つの第2リンクと、前記2つの第1リンクのう
ち一方の第1リンクおよび、該一方の第1リンクに支持
された一方の第2リンクの連結部に一方の端部が、他方
の第1リンクおよび他方の第2リンクの連結部に他方の
端部が、前記ベースの表面と平行な平面内で回転可能に
支持された連結部材とで構成されていることが好まし
い。
[0008] In the above invention, the movable table is moved in a plane parallel to the surface of the base by the first or second driving means or the driving of the first and second driving means and the function of the link mechanism. Since the surface of the base moves in parallel, there is no need to overlap two moving tables unlike the conventional XY stage, and the XY stage can be reduced in size and weight. In addition, since only one moving table is required for the movable part of the XY stage, and two moving tables are not required, the inertia of the movable part can be reduced, and the desired movement of the movable stage can be achieved by the small first and second driving means. Thrust can be secured. In addition, the link mechanisms are arranged in parallel with each other, and one end of each of the two first links is rotatably supported on the moving table in a plane parallel to the surface of the base. One end of each of the other ends is rotatably supported and connected in a plane parallel to the surface of the base and is arranged parallel to each other, and the other end is rotatably supported in a plane parallel to the surface of the base. One end of the two second links, one of the two first links, and one end of the connecting portion of the one second link supported by the one first link, It is preferable that the other end of the connecting portion of the first link and the other second link is constituted by a connecting member rotatably supported in a plane parallel to the surface of the base.

【0009】上記のように、リンク機構が構成されるこ
とで、移動テーブルの表面がベースの表面と平行な平面
内で平行移動可能となるように、移動テーブルがリンク
機構によって保持される。
As described above, the link mechanism holds the moving table by the link mechanism so that the surface of the moving table can be translated in a plane parallel to the surface of the base.

【0010】また、前記第1および第2の駆動手段とし
て、前記移動テーブルに固定されたコイルと、前記ベー
スに固定され、前記コイルに磁界の影響を及ぼす磁石を
備えたヨーク部とで構成されるボイスコイルモータが用
いられていることが好ましい。
The first and second driving means include a coil fixed to the moving table and a yoke fixed to the base and provided with a magnet that exerts a magnetic field on the coil. Preferably, a voice coil motor is used.

【0011】上記のように、第1および第2の駆動手段
としてボイスコイルモータが用いられることにより、ボ
イスコイルモータにおける可動部と固定部との機械的な
接触が少ないため、XYステージのクリーン性およびメ
ンテナンスレス性が向上する。また、XYステージの動
作がスムーズになると共に、その動作の非線型要素が小
さくなり、XYステージの制御性能が高くなる。
As described above, since the voice coil motor is used as the first and second driving means, there is little mechanical contact between the movable part and the fixed part in the voice coil motor, so that the cleanness of the XY stage is improved. Also, maintenance-free performance is improved. Further, the operation of the XY stage becomes smoother, the nonlinear element of the operation becomes smaller, and the control performance of the XY stage becomes higher.

【0012】さらに、前記ボイスコイルモータのコイル
は、前記移動テーブルの表面に対して平行に巻かれたも
のであることが好ましい。
Further, it is preferable that a coil of the voice coil motor is wound in parallel with a surface of the moving table.

【0013】上記のように、ボイスコイルモータのコイ
ルが移動テーブルの表面に対して平行に巻かれることに
より、そのコイルの、移動テーブルの表面に対して垂直
な方向の厚みを抑えることができ、ボイスコイルモータ
の、移動テーブルの表面に対して垂直な方向の厚みを小
さくすることができる。
As described above, since the coil of the voice coil motor is wound in parallel with the surface of the moving table, the thickness of the coil in the direction perpendicular to the surface of the moving table can be suppressed. The thickness of the voice coil motor in the direction perpendicular to the surface of the moving table can be reduced.

【0014】さらに、前記移動テーブルが平面静圧軸受
けにより前記ベースの表面に支持されていることが好ま
しい。
Further, it is preferable that the moving table is supported on a surface of the base by a flat hydrostatic bearing.

【0015】上記のように、ベースの表面に平面静圧軸
受けにより移動テーブルが支持されることにより、ベー
スと移動テーブルとの機械的な接触が少なくなり、XY
ステージのクリーン性およびメンテナンスレス性が向上
する。また、XYステージの動作がスムーズになると共
に、その動作の非線型要素が小さくなり、XYステージ
の制御性能が高くなる。
As described above, since the moving table is supported on the surface of the base by the flat hydrostatic bearing, mechanical contact between the base and the moving table is reduced.
The cleanliness and maintenance-free performance of the stage are improved. Further, the operation of the XY stage becomes smoother, the nonlinear element of the operation becomes smaller, and the control performance of the XY stage becomes higher.

【0016】さらに、上記のように構成されてなるXY
ステージを動作させるために、前記ベースの表面に設け
られ、前記第1の駆動手段による前記移動ステージの移
動方向と直交する方向に目盛を有する第1のリニアスケ
ールと、前記移動ステージに取り付けられ、前記第1の
リニアスケールの目盛を読み取る第1の読み取りヘッド
と、前記ベースの表面に設けられ、前記第2の駆動手段
による前記移動ステージの移動方向と直交する方向に目
盛を有する第2のリニアスケールと、前記移動ステージ
に取り付けられ、前記第2のリニアスケールの目盛を読
み取る第2の読み取りヘッドと、前記第1および第2の
読み取りヘッドにより得られた情報を基に前記第1およ
び第2の駆動手段を制御する制御手段をさらに有するこ
とが好ましい。
Further, the XY constructed as described above
A first linear scale provided on a surface of the base and having a scale in a direction orthogonal to a moving direction of the moving stage by the first driving unit, for operating the stage, and attached to the moving stage; A first read head for reading the scale of the first linear scale; and a second linear head provided on the surface of the base and having a scale in a direction orthogonal to a moving direction of the moving stage by the second driving means. A scale, a second reading head attached to the moving stage and reading the scale of the second linear scale, and the first and second reading heads based on information obtained by the first and second reading heads. It is preferable to further include control means for controlling the driving means.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施形態のXYステージを示す斜視図である。本実
施形態のXYステージでは、図1に示すように、ベース
4の表面に静圧軸受けとしての空気軸受けを介して移動
テーブル3が支持されており、移動テーブル3はその空
気軸受けによってベース4の表面と平行な任意の方向に
移動可能となっている。ベース4と移動テーブル3との
間の空気軸受けは、数十μm以下の空気の層によって構
成されている。また、XYステージには、ベース4の表
面と平行なX軸方向に移動テーブル3を移動させるため
の第1の駆動手段であるボイスコイルモータ1と、X軸
方向と直交し、ベース4の表面と平行なY軸方向に移動
テーブル3を移動させるための第2の駆動手段であるボ
イスコイルモータ2とが備えられている。
FIG. 1 is a perspective view showing an XY stage according to a first embodiment of the present invention. In the XY stage of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the moving table 3 is supported on the surface of the base 4 via an air bearing as a static pressure bearing, and the moving table 3 is attached to the base 4 by the air bearing. It can be moved in any direction parallel to the surface. The air bearing between the base 4 and the moving table 3 is constituted by a layer of air of several tens μm or less. The XY stage has a voice coil motor 1 as first driving means for moving the moving table 3 in the X-axis direction parallel to the surface of the base 4 and the surface of the base 4 orthogonal to the X-axis direction. And a voice coil motor 2 which is a second driving means for moving the moving table 3 in the Y-axis direction parallel to the above.

【0019】ボイスコイルモータ1は、移動テーブル3
の側部に固定されたコイル17aと、ベース4の側部に
固定され、コイル17aに磁界の影響を及ぼす永久磁石
を備えたヨーク部18aとで構成されている。ボイスコ
イルモータ2は、移動テーブル3の、コイル17aが固
定された側部と直交する側部に固定されたコイル17b
と、ベース4の、ヨーク部18aが固定された側部と直
交する側部に固定され、コイル17bに磁界の影響を及
ぼす永久磁石を備えたヨーク部18bとで構成されてい
る。コイル17aおよび17bは、移動テーブル3の表
面に対して垂直に巻かれたものである。
The voice coil motor 1 includes a moving table 3
And a yoke portion 18a fixed to a side portion of the base 4 and provided with a permanent magnet that exerts a magnetic field on the coil 17a. The voice coil motor 2 includes a coil 17b fixed to a side of the moving table 3 orthogonal to a side to which the coil 17a is fixed.
And a yoke portion 18b fixed to a side portion of the base 4 orthogonal to the side portion to which the yoke portion 18a is fixed, and having a permanent magnet that exerts a magnetic field on the coil 17b. The coils 17 a and 17 b are wound perpendicular to the surface of the moving table 3.

【0020】移動テーブル3の、ボイスコイルモータ1
側と反対側の端部には、移動テーブル3の表面がベース
4の表面と平行となるように移動テーブル3を保持する
リンク機構が取り付けられている。このリンク機構の構
成としては、移動テーブル3の端部に、互いに平行に配
置された第1リンク5aおよび5bのそれぞれの一端
が、移動テーブル3の表面と平行な平面内で回転可能に
支持されている。第1リンク5aの一端は支点9を回転
中心とし、第1リンク5bの一端は支点8を回転中心と
している。第1リンク5aの他端には第2リンク15a
の一端が、支点11を回転中心として移動テーブル3の
表面と平行な平面内で回転可能に支持され、第1リンク
5aと第2リンク15aとが連結されている。第1リン
ク5bの他端には第2リンク15bの一端が、支点10
を回転中心として移動テーブル3の表面と平行な平面内
で回転可能に支持され、第1リンク5bと第2リンク1
5bとが連結している。
The voice coil motor 1 of the moving table 3
A link mechanism for holding the moving table 3 is attached to the end opposite to the side such that the surface of the moving table 3 is parallel to the surface of the base 4. As a configuration of the link mechanism, one end of each of the first links 5a and 5b arranged in parallel with each other is rotatably supported on an end of the moving table 3 in a plane parallel to the surface of the moving table 3. ing. One end of the first link 5a has a fulcrum 9 as a center of rotation, and one end of the first link 5b has a fulcrum 8 as a center of rotation. A second link 15a is provided at the other end of the first link 5a.
Is rotatably supported on a plane parallel to the surface of the moving table 3 about the fulcrum 11, and the first link 5a and the second link 15a are connected. One end of the second link 15b is connected to the other end of the first link 5b,
The first link 5b and the second link 1 are rotatably supported on a plane parallel to the surface of the moving table 3 with the center as a rotation center.
5b are connected.

【0021】さらに、第1リンク5aと第2リンク15
aとの連結部には連結部材16の一方の端部が、第1リ
ンク5bと第2リンク15bとの連結部には連結部材1
6の他方の端部が、移動テーブル3の表面と平行な平面
内で回転可能に支持されている。第2リンク15aおよ
び15bは互いに平行に配置されていて、第2リンク1
5aおよび15bのそれぞれの他端は、不図示の固定部
材に、移動テーブル3の表面と平行な平面内で回転可能
に支持されている。第2リンク15aの他端は支点13
を回転中心とし、第2リンク15bの他端は支点12を
回転中心としている。このようなリンク機構によって、
移動テーブル3の表面がベース4の表面と平行な平面内
で平行移動可能となるように移動テーブル3が保持され
ている。上記のリンク機構のそれぞれの連結部分では回
転軸受けが用いられている。
Further, the first link 5a and the second link 15
a at one end of the connecting member 16 and at the connecting portion of the first link 5b and the second link 15b to the connecting member 1.
The other end of 6 is rotatably supported in a plane parallel to the surface of the moving table 3. The second links 15a and 15b are arranged parallel to each other, and the second link 1
The other end of each of 5a and 15b is rotatably supported by a fixed member (not shown) in a plane parallel to the surface of the moving table 3. The other end of the second link 15a is a fulcrum 13.
Is the center of rotation, and the other end of the second link 15b has the fulcrum 12 as the center of rotation. With such a link mechanism,
The moving table 3 is held so that the surface of the moving table 3 can be translated in a plane parallel to the surface of the base 4. A rotation bearing is used at each connection portion of the above link mechanisms.

【0022】また、ベース4の表面には、ボイスコイル
モータ1による移動テーブル3の移動方向であるX軸方
向と垂直な方向に目盛を有する第1のリニアスケールと
してのリニアスケール6と、ボイスコイルモータ2によ
る移動テーブル3の移動方向であるY軸方向と垂直な方
向に目盛を有する第2のリニアスケールとしてのリニア
スケール7とが設けられている。一方、移動テーブル3
には、リニアスケール6の目盛を読み取る第1の読み取
りヘッド(不図示)と、リニアスケール7の目盛を読み
取る第2の読み取りヘッド(不図示)とが取り付けられ
ている。さらに、このようなXYステージには、第1お
よび第2の読み取りヘッドにより得られた情報を基にボ
イスコイルモータ1および2を制御する制御手段が備え
られている。
On the surface of the base 4, a linear scale 6 as a first linear scale having a scale in a direction perpendicular to the X-axis direction which is the moving direction of the moving table 3 by the voice coil motor 1, and a voice coil A linear scale 7 is provided as a second linear scale having a scale in a direction perpendicular to the Y-axis direction which is the moving direction of the moving table 3 by the motor 2. On the other hand, moving table 3
, A first read head (not shown) for reading the scale of the linear scale 6 and a second read head (not shown) for reading the scale of the linear scale 7 are attached. Further, such an XY stage is provided with control means for controlling the voice coil motors 1 and 2 based on information obtained by the first and second reading heads.

【0023】図2は、図1に示したボイスコイルモータ
1のA−A’線断面図である。図1および図2に示すよ
うに、ヨーク部18aは、水平な方向に突出する鉄芯2
1を有している。また、ヨーク部18aには、鉄芯21
の上面と対向する永久磁石19と、鉄芯21の下面と対
向する永久磁石20とが取り付けられている。その鉄芯
21がコイル17a内に挿入されている。コイル17a
の内部の水平方向の幅W2は、鉄芯21の幅W1にY軸方
向のストロークを足した値よりも大きく設計されてい
る。ボイスコイルモータ2でも、ヨーク部18bはヨー
ク部18aと同様な構成をしており、コイル17bの内
部の水平方向の幅は、コイル17b内に挿入される鉄芯
の幅にX軸方向のストロークを足した値よりも大きく設
計されている。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA 'of the voice coil motor 1 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the yoke portion 18a is
One. The yoke portion 18a has an iron core 21.
And a permanent magnet 20 facing the lower surface of the iron core 21 are attached. The iron core 21 is inserted into the coil 17a. Coil 17a
The width W 2 of the internal horizontal is designed larger than the value obtained by adding the stroke of the Y-axis direction to the width W 1 of the iron core 21. Also in the voice coil motor 2, the yoke portion 18b has the same configuration as the yoke portion 18a, and the horizontal width inside the coil 17b is equal to the width of the iron core inserted into the coil 17b in the X-axis direction. Is designed to be larger than the sum of

【0024】次に、本実施形態のXYステージの動作に
ついて説明する。移動テーブル3をX軸方向に移動させ
る場合、ボイスコイルモータ1を駆動する。この時、リ
ニアスケール6の目盛を第1の読み取りヘッドが読み取
ることによって移動テーブル3のX軸方向の移動量を検
出し、そのX軸方向の移動量の情報を基に制御手段がボ
イスコイルモータ1を制御する。また、移動テーブル3
をY軸方向に移動させる場合、ボイスコイルモータ2を
駆動する。この時、リニアスケール7の目盛を第2の読
み取りヘッドが読み取ることによって移動テーブル3の
Y軸方向の移動量を検出し、そのY軸方向の移動量の情
報を基に制御手段がボイスコイルモータ2を制御する。
Next, the operation of the XY stage of this embodiment will be described. When moving the moving table 3 in the X-axis direction, the voice coil motor 1 is driven. At this time, the first read head reads the scale of the linear scale 6 to detect the amount of movement of the moving table 3 in the X-axis direction. Based on the information on the amount of movement in the X-axis direction, the control means controls the voice coil motor. Control 1 In addition, moving table 3
Is moved in the Y-axis direction, the voice coil motor 2 is driven. At this time, the scale of the linear scale 7 is read by the second reading head to detect the amount of movement of the moving table 3 in the Y-axis direction. Based on the information on the amount of movement in the Y-axis direction, the control means controls the voice coil motor. 2 is controlled.

【0025】図2において、コイル17aに、矢印Cに
示される方向にコイル電流が流れる場合、コイル17a
が受ける推力の向きは、図1に示される矢印Bの向きと
なり、その推力によって移動テーブル3がX軸方向に移
動される。ここで、ボイスコイルモータ1を駆動し、か
つ、移動テーブル3がY軸方向に移動しないようにボイ
スコイルモータ2を制御すると、リンク機構の働きによ
って移動テーブル3がX軸方向のみに移動する。それと
は逆に、ボイスコイルモータ2を駆動し、かつ、移動テ
ーブル3がX軸方向に移動しないようにボイスコイルモ
ータ1を制御すると、リンク機構の働きによって移動テ
ーブル3がY軸方向のみに移動し、X軸方向には移動し
ない。このように、移動テーブル3がXまたはY軸方向
のみに移動する際、リンク機構の働きで移動テーブル3
が回転して傾くことがない。これにより、移動テーブル
3を、XおよびY軸方向のそれぞれに独立して移動させ
ることができる。
In FIG. 2, when a coil current flows through the coil 17a in the direction indicated by the arrow C, the coil 17a
The direction of the thrust received is the direction of arrow B shown in FIG. 1, and the moving table 3 is moved in the X-axis direction by the thrust. Here, when the voice coil motor 1 is driven and the voice coil motor 2 is controlled so that the moving table 3 does not move in the Y-axis direction, the moving table 3 moves only in the X-axis direction by the function of the link mechanism. Conversely, when the voice coil motor 2 is driven and the voice coil motor 1 is controlled so that the moving table 3 does not move in the X-axis direction, the moving table 3 moves only in the Y-axis direction by the function of the link mechanism. However, it does not move in the X-axis direction. As described above, when the moving table 3 moves only in the X or Y-axis direction, the movement of the moving table 3
But does not rotate and tilt. Thereby, the moving table 3 can be moved independently in each of the X and Y axis directions.

【0026】上述したように本実施形態のXYテーブル
では、用いられる移動テーブルが1つであり、従来のも
ののように、2つの移動テーブルを重畳する構成ではな
いので、XYテーブルの厚み方向の寸法を小さくするこ
とができる。また、可動部が移動テーブル3、コイル1
7aおよび17bのみで構成されているので、従来のX
Yテーブルにおける2つの移動テーブルが含まれる可動
部と比較して、可動部のイナーシャを大幅に小さくする
ことができ、小さなボイスコイルモータで所望の推力を
確保することができる。その結果、小型、軽量で、高速
な位置決めが可能なXYステージを実現することができ
る。さらに、移動テーブル3に取り付けられたリンク機
構の連結部分では、耐久性に優れる回転軸受けが用いら
れているため、XYテーブルの耐久性は高い。
As described above, in the XY table of the present embodiment, only one moving table is used, and the two moving tables are not superimposed as in the conventional XY table. Can be reduced. Further, the movable part is the moving table 3, the coil 1
7a and 17b, the conventional X
Inertia of the movable portion can be significantly reduced as compared with the movable portion including two moving tables in the Y table, and a desired thrust can be secured with a small voice coil motor. As a result, an XY stage that is small, lightweight, and capable of high-speed positioning can be realized. Furthermore, since the rotation part having excellent durability is used in the connecting portion of the link mechanism attached to the moving table 3, the durability of the XY table is high.

【0027】(第2の実施の形態)図3は、本発明の第
2の実施形態のXYステージを示す斜視図である。本実
施形態のXYステージでは、第1の実施形態のものと比
較して、ボイスコイルモータの構成が大きく異なってい
る。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a perspective view showing an XY stage according to a second embodiment of the present invention. The configuration of the voice coil motor of the XY stage of this embodiment is significantly different from that of the first embodiment.

【0028】本実施形態のXYステージでは、図3に示
すように、ベース34の表面に静圧軸受けとしての空気
軸受けを介して移動テーブル33が支持されており、移
動テーブル33はその空気軸受けによってベース34の
表面と平行な任意の方向に移動可能となっている。ベー
ス34と移動テーブル33との間の空気軸受けは、数十
μm以下の空気の層によって構成されている。また、こ
のXYステージには、ベース34の表面と平行なX軸方
向に移動テーブル33を移動させるための第1の駆動手
段であるボイスコイルモータ31と、X軸方向と直交
し、ベース34の表面と平行なY軸方向に移動テーブル
33を移動させるための第2の駆動手段であるボイスコ
イルモータ32とが備えられている。
In the XY stage of this embodiment, as shown in FIG. 3, a moving table 33 is supported on the surface of a base 34 via an air bearing as a static pressure bearing, and the moving table 33 is supported by the air bearing. It can be moved in any direction parallel to the surface of the base 34. The air bearing between the base 34 and the moving table 33 is constituted by a layer of air of several tens μm or less. The XY stage also includes a voice coil motor 31 as first driving means for moving the moving table 33 in the X-axis direction parallel to the surface of the base 34, and a voice coil motor 31 orthogonal to the X-axis direction. A voice coil motor 32, which is a second driving means for moving the moving table 33 in the Y-axis direction parallel to the surface, is provided.

【0029】ボイスコイルモータ31は、移動テーブル
33の側部に固定されたコイル(不図示)と、そのコイ
ルに磁界の影響を及ぼす永久磁石を備え、ベース34の
表面に固定されたヨーク部48aとで構成されている。
ボイスコイルモータ32は、移動テーブル33の、ボイ
スコイルモータ31側の側部と直交する側部に固定され
たコイル47bと、ベース34の表面に固定され、コイ
ル47bに磁界の影響を及ぼす永久磁石を備えたヨーク
部48bとで構成されている。ボイスコイルモータ31
を構成するコイル、およびコイル47bは、移動テーブ
ル33の表面に対して平行に巻かれたものである。
The voice coil motor 31 includes a coil (not shown) fixed to the side of the moving table 33 and a permanent magnet which exerts a magnetic field on the coil, and a yoke 48 a fixed to the surface of the base 34. It is composed of
The voice coil motor 32 includes a coil 47b fixed to a side of the moving table 33 perpendicular to the side of the voice coil motor 31 and a permanent magnet fixed to the surface of the base 34 and exerting a magnetic field on the coil 47b. And a yoke portion 48b provided with Voice coil motor 31
, And the coil 47b are wound in parallel with the surface of the moving table 33.

【0030】移動テーブル33の、ボイスコイルモータ
31側と反対側の端部には、第1の実施形態で用いられ
たリンク機構と同様なものが取り付けられている。その
リンク機構の構成としては、移動テーブル33の端部
に、互いに平行に配置された第1リンク35aおよび3
5bのそれぞれの一端が、移動テーブル33の表面と平
行な平面内で回転可能に支持されている。第1リンク3
5aの一端は支点39を回転中心とし、第1リンク35
bの一端は支点38を回転中心としている。第1リンク
35aの他端には、第2リンク45aの一端が、支点4
1を回転中心として移動テーブル33の表面と平行な平
面内で回転可能に支持され、第1リンク35aと第2リ
ンク45aとが連結されている。第1リンク35bの他
端には、第2リンク45bの一端が、支点40を回転中
心として移動テーブル33の表面と平行な平面内で回転
可能に支持され、第1リンク35bと第2リンク45b
とが連結している。
The same end as the link mechanism used in the first embodiment is attached to the end of the moving table 33 opposite to the voice coil motor 31 side. As a configuration of the link mechanism, first links 35 a and 3
One end of each of 5b is rotatably supported in a plane parallel to the surface of the moving table 33. First link 3
One end of 5a has a fulcrum 39 as a center of rotation, and the first link 35
One end of b has a fulcrum 38 as a center of rotation. At the other end of the first link 35a, one end of the second link 45a is
The first link 35a and the second link 45a are rotatably supported on a plane parallel to the surface of the moving table 33 around 1 as a center of rotation. At the other end of the first link 35b, one end of a second link 45b is rotatably supported in a plane parallel to the surface of the moving table 33 about the fulcrum 40 as a center of rotation, and the first link 35b and the second link 45b are supported.
And are connected.

【0031】さらに、第1リンク35aと第2リンク4
5aとの連結部には、連結部材46の一方の端部が、第
1リンク35bと第2リンク45bとの連結部には連結
部材46の他方の端部が、移動テーブル33の表面と平
行な平面内で回転可能に支持されている。第2リンク4
5aおよび45bは互いに平行に配置されていて、第2
リンク45aおよび45bのそれぞれの他端は、不図示
の固定部材に、移動テーブル33の表面と平行な平面内
で回転可能に支持されている。第2リンク45aの他端
は支点43を回転中心とし、第2リンク45bの他端は
支点42を回転中心としている。このようなリンク機構
によって、移動テーブル33の表面がベース34の表面
と平行な平面内で平行移動可能となるように移動テーブ
ル33が保持されている。上記のリンク機構のそれぞれ
の連結部分では回転軸受けが用いられている。
Further, the first link 35a and the second link 4
One end of the connecting member 46 is connected to the connecting portion 5a, and the other end of the connecting member 46 is connected to the connecting portion between the first link 35b and the second link 45b. It is rotatably supported in a simple plane. Second link 4
5a and 45b are arranged parallel to each other and the second
The other ends of the links 45a and 45b are rotatably supported by a fixing member (not shown) in a plane parallel to the surface of the moving table 33. The other end of the second link 45a has the fulcrum 43 as the center of rotation, and the other end of the second link 45b has the fulcrum 42 as the center of rotation. The moving table 33 is held by such a link mechanism so that the surface of the moving table 33 can be translated in a plane parallel to the surface of the base 34. A rotation bearing is used at each connection portion of the above link mechanisms.

【0032】また、ベース34の表面には、ボイスコイ
ルモータ31による移動テーブル33の移動方向である
X軸方向と垂直な方向に目盛を有する第1のリニアスケ
ールとしてのリニアスケール36と、ボイスコイルモー
タ32による移動テーブル33の移動方向であるY軸方
向と垂直な方向に目盛を有する第2のリニアスケールと
してのリニアスケール37とが設けられている。一方、
移動テーブル33には、リニアスケール36の目盛を読
み取る第1の読み取りヘッド(不図示)と、リニアスケ
ール37の目盛を読み取る第2の読み取りヘッド(不図
示)とが取り付けられている。さらに、このようなXY
ステージには、第1および第2の読み取りヘッドにより
得られた情報を基にボイスコイルモータ31および32
を制御する制御手段が備えられている。
On the surface of the base 34, a linear scale 36 as a first linear scale having a scale in a direction perpendicular to the X-axis direction which is the moving direction of the moving table 33 by the voice coil motor 31, and a voice coil A linear scale 37 is provided as a second linear scale having a scale in a direction perpendicular to the Y-axis direction which is the moving direction of the moving table 33 by the motor 32. on the other hand,
A first reading head (not shown) for reading the scale of the linear scale 36 and a second reading head (not shown) for reading the scale of the linear scale 37 are attached to the moving table 33. Furthermore, such XY
The stage includes voice coil motors 31 and 32 based on information obtained by the first and second read heads.
Is provided.

【0033】図4は、図3に示したボイスコイルモータ
32の断面図である。この図4では、ボイスコイルモー
タ32をY軸方向で断面にしている。図4に示すよう
に、ヨーク部48bの内部の上面には、磁石49aおよ
び49bが、この順番で移動テーブル33側から順に並
ぶように取り付けられている。ヨーク部48bの内部の
底面には、磁石50aおよび50bが、この順番で移動
テーブル33側から順に並ぶように取り付けられてい
る。このようなヨーク部48bの内部にコイル47bが
挿入されている。コイル47bに、図4に示されるよう
にコイル電流を流すことによって、矢印Eに示される方
向に移動テーブル33に推力が働く。
FIG. 4 is a sectional view of the voice coil motor 32 shown in FIG. In FIG. 4, the voice coil motor 32 is sectioned in the Y-axis direction. As shown in FIG. 4, magnets 49a and 49b are mounted on the upper surface inside the yoke portion 48b so as to be arranged in this order from the moving table 33 side. Magnets 50a and 50b are attached to the bottom surface inside the yoke portion 48b so as to be arranged in this order from the moving table 33 side. The coil 47b is inserted inside such a yoke portion 48b. By applying a coil current to the coil 47b as shown in FIG. 4, a thrust acts on the moving table 33 in the direction shown by the arrow E.

【0034】本実施形態のXYステージの動作は第1の
実施形態と同様であるので、その説明を省略する。本実
施形態のXYステージでは第1の実施形態のものと同様
に、用いられる移動テーブルが1つであり、従来のもの
のように、2つの移動テーブルを重畳する構成ではない
ので、XYテーブルの厚み方向の寸法を小さくすると共
に可動部のイナーシャを小さくすることができる。従っ
て、第1の実施形態で説明したのと同様な効果が得られ
る。
The operation of the XY stage according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As in the first embodiment, the XY stage according to the present embodiment uses one moving table and does not have a configuration in which two moving tables are superimposed as in the conventional case. The dimension in the direction can be reduced, and the inertia of the movable portion can be reduced. Therefore, effects similar to those described in the first embodiment can be obtained.

【0035】その上、本実施形態のXYステージでは、
ボイスコイルモータ31および32を構成するそれぞれ
のコイルが移動テーブル33の表面に対して平行に巻か
れているので、第1の実施形態のように、コイルが移動
テーブルの表面に対して平行に巻かれる場合と比較し
て、それぞれのコイルの、移動テーブル33の表面に対
して垂直な方向の厚みを小さくすることができる。これ
により、ボイスコイルモータ31および32の、移動テ
ーブル33の表面に対して垂直な方向の厚みを小さくす
ることで、薄型化されたXYステージを実現することが
できる。
In addition, in the XY stage of this embodiment,
Since the respective coils constituting the voice coil motors 31 and 32 are wound in parallel with the surface of the moving table 33, the coils are wound in parallel with the surface of the moving table as in the first embodiment. The thickness of each coil in the direction perpendicular to the surface of the moving table 33 can be reduced as compared with the case where the coil is moved. Thus, the thickness of the voice coil motors 31 and 32 in the direction perpendicular to the surface of the moving table 33 is reduced, so that a thin XY stage can be realized.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、リンク機
構によって、移動テーブルの表面がベースの表面と平行
になるように移動テーブルが平行移動可能に保持される
ので、移動テーブルが、第1または第2の駆動手段、あ
るいは、第1および第2の駆動手段の駆動と、リンク機
構の働きとによって、ベースの表面と平行な平面内で移
動テーブルの表面が平行移動する。従って、従来のXY
ステージのように2つの移動テーブルを重ねる必要がな
く、XYステージを小型化、軽量化することができると
いう効果がある。また、XYステージの可動部を構成す
る移動テーブルが1つでよく、2つ必要ないので、可動
部のイナーシャを小さくすることができ、小さな第1お
よび第2の駆動手段で移動ステージの所望の推力を確保
することができる。これにより、小型で軽量な、かつ、
高速な位置決めが可能なXYステージを実現できるとい
う効果がある。
As described above, according to the present invention, the moving table is held by the link mechanism so that the surface of the moving table can be moved in parallel so that the surface of the moving table is parallel to the surface of the base. Alternatively, the surface of the moving table is translated in a plane parallel to the surface of the base by the driving of the second driving means or the driving of the first and second driving means and the function of the link mechanism. Therefore, the conventional XY
There is no need to overlap two moving tables like a stage, and there is an effect that the XY stage can be reduced in size and weight. In addition, since only one moving table is required for the movable part of the XY stage, and two moving tables are not required, the inertia of the movable part can be reduced, and the desired movement of the movable stage can be achieved by the small first and second driving means. Thrust can be secured. This makes it small, lightweight and
There is an effect that an XY stage capable of high-speed positioning can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施形態のXYステージを示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an XY stage according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したボイスコイルモータのA−A’線
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of the voice coil motor shown in FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施形態のXYステージを示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an XY stage according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示したボイスコイルモータの断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of the voice coil motor shown in FIG. 3;

【図5】従来の技術によるXYステージを示す斜視図で
ある。
FIG. 5 is a perspective view showing an XY stage according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、31、32 ボイスコイルモータ 3、33 移動テーブル 4、34 ベース 5a、5b、35a、35b 第1リンク 6、7、36、37 リニアスケール 8、9、10、11、12、13、38、39、40、
41、42、43支点 15a、15b、45a、45b 第2リンク 16、46 連結部材 17a、17b、47b コイル 18a、18b、48a、48b ヨーク部 19、20、49a、49b、50a、50b 磁石 21 鉄芯
1, 2, 31, 32 Voice coil motor 3, 33 Moving table 4, 34 Base 5a, 5b, 35a, 35b First link 6, 7, 36, 37 Linear scale 8, 9, 10, 11, 12, 13, 38, 39, 40,
41, 42, 43 fulcrum 15a, 15b, 45a, 45b Second link 16, 46 Connecting member 17a, 17b, 47b Coil 18a, 18b, 48a, 48b Yoke 19, 20, 49a, 49b, 50a, 50b Magnet 21 Iron core

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ベースと、移動テーブルと、該移動テー
ブルの表面が前記ベースの表面と平行となるように前記
移動テーブルを平行移動可能に保持するリンク機構と、
前記移動テーブルを前記ベースの表面と平行な一方向に
移動させるための第1の駆動手段と、前記一方向と直交
し、前記ベースの表面と平行な方向に前記移動テーブル
を移動させるための第2の駆動手段とを有するXYステ
ージ。
1. A base, a moving table, and a link mechanism for holding the moving table so as to be able to move in parallel so that the surface of the moving table is parallel to the surface of the base.
First driving means for moving the moving table in one direction parallel to the surface of the base, and first driving means for moving the moving table in a direction orthogonal to the one direction and parallel to the surface of the base. An XY stage having two driving units.
【請求項2】 前記リンク機構が、 互いに平行に配置されると共に一端が前記移動テーブル
に前記ベースの表面と平行な平面内で回転可能に支持さ
れた2つの第1リンクと、 前記2つの第1リンクのそれぞれの他端に一端が前記ベ
ースの表面と平行な平面内で回転可能に支持されて連結
されると共に互いに平行に配置され、他端が前記ベース
の表面と平行な平面内で回転可能に支持された2つの第
2リンクと、 前記2つの第1リンクのうち一方の第1リンクおよび、
該一方の第1リンクに支持された一方の第2リンクの連
結部に一方の端部が、他方の第1リンクおよび他方の第
2リンクの連結部に他方の端部が、前記ベースの表面と
平行な平面内で回転可能に支持された連結部材とで構成
されている請求項1に記載のXYステージ。
2. The two link mechanisms, wherein the link mechanisms are arranged in parallel with each other and one end of which is rotatably supported on the moving table in a plane parallel to the surface of the base; One end of each link is rotatably supported and connected in a plane parallel to the surface of the base, and is arranged parallel to each other, and the other end rotates in a plane parallel to the surface of the base. Two second links operably supported; a first link of one of the two first links;
One end of the connecting portion of the one second link supported by the one first link and the other end of the connecting portion of the other first link and the other link of the second link are connected to the surface of the base. 2. The XY stage according to claim 1, wherein the XY stage comprises a connecting member rotatably supported in a plane parallel to the XY stage.
【請求項3】 前記第1および第2の駆動手段として、
前記移動テーブルに固定されたコイルと、前記ベースに
固定され、前記コイルに磁界の影響を及ぼす磁石を備え
たヨーク部とで構成されるボイスコイルモータが用いら
れている請求項1または2に記載のXYステージ。
3. As the first and second driving means,
The voice coil motor according to claim 1, wherein a voice coil motor including a coil fixed to the moving table and a yoke fixed to the base and having a magnet that exerts a magnetic field on the coil is used. XY stage.
【請求項4】 前記ボイスコイルモータのコイルは、前
記移動テーブルの表面に対して平行に巻かれたものであ
る請求項3に記載のXYステージ。
4. The XY stage according to claim 3, wherein the coil of the voice coil motor is wound in parallel with the surface of the moving table.
【請求項5】 前記移動テーブルが平面静圧軸受けによ
り前記ベースの表面に支持されている請求項1〜4のい
ずれか1項に記載のXYステージ。
5. The XY stage according to claim 1, wherein the moving table is supported on a surface of the base by a flat hydrostatic bearing.
【請求項6】 前記ベースの表面に設けられ、前記第1
の駆動手段による前記移動ステージの移動方向と直交す
る方向に目盛を有する第1のリニアスケールと、前記移
動ステージに取り付けられ、前記第1のリニアスケール
の目盛を読み取る第1の読み取りヘッドと、前記ベース
の表面に設けられ、前記第2の駆動手段による前記移動
ステージの移動方向と直交する方向に目盛を有する第2
のリニアスケールと、前記移動ステージに取り付けら
れ、前記第2のリニアスケールの目盛を読み取る第2の
読み取りヘッドと、前記第1および第2の読み取りヘッ
ドにより得られた情報を基に前記第1および第2の駆動
手段を制御する制御手段をさらに有する請求項1〜5の
いずれか1項に記載のXYステージ。
6. The method according to claim 1, wherein the first base is provided on a surface of the base, and
A first linear scale having a scale in a direction orthogonal to the moving direction of the moving stage by the driving means, a first read head attached to the moving stage and reading the scale of the first linear scale; A second scale provided on a surface of the base and having a scale in a direction orthogonal to a moving direction of the moving stage by the second driving unit;
A second read head attached to the moving stage and reading the scale of the second linear scale; and a first and a second read head based on information obtained by the first and second read heads. The XY stage according to any one of claims 1 to 5, further comprising control means for controlling the second driving means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7654207B1 (en) 1999-09-10 2010-02-02 Nec Corporation XY stage

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