JPS62207993A - Ｘｙステ−ジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、例えば半導体製造装置、顕微鏡その他の精
密測定器、高精密加工機等に通用する微動ステージ装置
、所謂ＸＹステージに関する。

〈従来の技術〉 従来の微動ステージ装置としては、第３図に°示す如く
、ＤＣサーボモータ４１Ｘ、４１ＹによりＸ軸およびＹ
軸方向に駆動する粗動テーブル４上へ、圧電素子を駆動
アクチュエータ５１Ｘ、５１Ｙとして微動するステージ
５を搭載したもの、或いは第４図に示す如く、リニアモ
ータ６１Ｘ、６１Ｙにより可動するｘＹ可動ガイドの６
Ｘ、６Ｙの交叉部に自在ステージ７を備え、可動ガイド
６Ｘ、６Ｙに平行板ばね構造の微動機構６２を配備した
ものがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前記第３図に示した従来例は、粗動テーブル４上に微動
ステージ５が配備されるため、それぞれの移動軸、即ち
Ｘ軸、Ｙ軸の直交２軸を−致させて組立てることが困難
であり、この取付けのずれによってステージ５の位置決
め特性に悪影響を生じる。しかも、テーブル４、ステー
ジ５が積重ね構造のため、装置全体が嵩高となり、装置
の小型化のネックをなしている。また、ＤＣモータ４Ｌ
Ｘ、４１Ｙにより駆動されるステージ４．５の質量が重
くなり、高速動作に不利を生じる。

第４図の従来例は、ＸＹ可動ガイド６Ｘ、６Ｙの交叉部
に自在ステージ７を配備しているため、前述例の嵩高の
問題はないが、ステージ７の位置決めは、微動機構６２
をベース８に吸着固定し、この状態において、リニアモ
ータ６１Ｘに推力を与えて吸着機構６２に組込まれた平
行板ばねを撓ませ、この板ばねの撓みによりステージ７
を位置決めしている。従って、この位置決め固定の間、
リニアモータ６１Ｘは駆動状態にあるため、コイルの発
熱により周辺部材が熱膨張し、位置決め精度を劣化させ
るという問題がある。

この発明は上記の諸問題に鑑み、ステージを自在に案内
支持する縦横可動ガイドに微動機構を組込むことにより
、従来の問題点を一挙に解決し、構成の簡易化、装置の
小型化、位置決め精度を向上し得る新規なＸＹステージ
を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 この発明は前記の問題点を解決するものであ、って、以
下にその内容を実施例に対応する第１図および第２図に
基づいて説明する。

縦横交叉したＸ軸可動ガイド２ＸおよびＹ軸可動ガイド
２Ｙと、両可動ガイドの交叉部に空気軸受を介して配備
した自在ステージ３とからなるＸＹステージにおいて、
両可動ガイド２Ｘ。

２Ｙは、一対の真直ガイド２１を平行させ自在ステージ
３の両側面を軸承すると共に、各真直ガイド間は、電圧
印加によって伸長または縮小する連結部材２２により連
結したものである。

上記の手段により、この発明ではステージ３はＸＹ可動
ガイド２Ｘ、２Ｙの交叉部の変位に応じて粗動する。ス
テージを微動させる場合、粗動位置決めの後、微動に応
じて所定可動ガイド２Ｘ、２Ｙの連結部材２２に電圧を
印加するとき、可動ガイド２Ｘ、２Ｙを構成した平行す
る真直ガイド２１の一方が平行を保ち幅方向に変位する
。平行な真直ガイド２１はステージ３の空気軸受の案内
面を構成しており、従って、ステージ３は真直ガイド２
１の変位に応じて微動するものである。

〈実施例〉 以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する。

本発明のＸＹステージは、上面に平坦な摺動面１１を形
成した定盤１の周辺に互いに平行したＸ軸ベースガイド
１２Ｘ、Ｙ軸ベースガイド１２Ｙを配設している。対向
するベースガイド間には、縦横交叉し且つ各々一端をリ
ニアモータ１３Ｘ、１３Ｙの移動子に連繋したＸ軸可動
ガイド２ＸおよびＹ軸可動ガイド２Ｙが摺動自在に支持
されており、両可動ガイド２Ｘ、２Ｙの交叉部に空気軸
受を介して自在ステージ３を配備している。

前記両可動ガイド２Ｘ、２Ｙは、一対の真直ガイド２１
．２１をステージ３に応じて適当間隔に平行させ、対向
する内面をステージ３の空気軸受（図示せず）の案内面
としてこれを軸承すると共に、両端部を本発明の特徴を
なす連結部材２２にて連結している。

上記連結部材ｚ２は、主体をなす連結体２３の両端部を
それぞれ伸縮部材２４を介して対応する真直ガイド２１
に一体に連結したもので、各伸縮部材２４は、連結体２
３と真直ガイド２１とを連結した可変ホルダ２５中へ、
電圧印加によって連結方向に伸長或いは縮小するピエゾ
素子等の圧電素子２６を積層配備してなる。

前記連結体２３には、ベースガイド１２Ｘ。

１２Ｙまたは定盤摺動面１１に吸着固定するロック機構
２７を取付けている 自在ステージ３は、−辺の幅が前記真直ガイド２１の間
隔ｌより数μｍ乃至数十μｍ短い角筒体に形成して、Ｘ
Ｙ可動ガイド２Ｘ、２Ｙの交叉部における両真直ガイド
２１間に支持されており、このステージ３に↓よ、定盤
１と対向する下面および各真直ガイド２１と対向する側
面に圧力空気源に連通した噴出孔を設けて空気軸受を構
成している。また自在ステージ３の上面にはワークステ
ージ３１およびＬ型ミラー３２を取付けている。

然して、ステージを位置決めする場合、予めＸＹ可動ガ
イド２Ｘ、２Ｙを作動して粗動、停止の後、ロック機構
２７を作動して可動ガイド２Ｘ、２Ｙを吸着固定する０
次いで、伸縮部材２４に所定の電圧を印加することによ
り圧電素子２６が伸長し、真直ガイド２１．２１の間隔
ｌを変化させる。真直ガイド２１の間隔！は、所期状態
においてｌであるから圧電素子２６の動作により、！＋
Δｌとなり、真直ガイド２１と自在ステージ３間の軸受
隙間がΔｌ拡大する。

今、第１図において、Ａ部とＦ部に設けた圧電素子２６
に電圧を印加したとすると、軸受隙間にアンバランスが
生じ、ステージ３はバランスする方向、つまり図中矢印
ａの方向にΔｌ／２変位する。

従って、圧電素子２６に対する印加電圧を可変調整し、
Δｌの値を任意に制御することにより、ステージ３を任
意に変位させることができる。圧電素子２６の分解能は
、印加電圧の細分化により数ｎｍも可能であり、以てス
テージ３を数ｎｒｍの分解能で微動させることが可能と
なる。

図中Ｂ部とＥ部或いは０部とＨ部またはＤ部とＧ部の圧
電素子を同様に作動することにより、ステージはＸ軸お
よびＹ軸方向に微動する。

また、Ａ部とＥ部、Ｂ部とＦ部、０部とＧ部、Ｄ部とＨ
部の圧電素子を作動することにより、ステージを微動回
動することができる。尚、実施例では、連結体２３と真
直ガイド２１との間に圧電素子２６を介装したが、真直
ガイドの間隔を可変し得る構成であれば、これに限定さ
れることはなく、また、圧電素子およびホルダの形状、
個数は任意に設定することは勿論である。

〈発明の効果〉 本発明は上記の如く、縦横交叉したＸＹ可動ガイド２Ｘ
、２Ｙの交叉部に空気軸受を介して自在ステージ３を配
備したＸＹステージにおいて、両可動ガイド２Ｘ、２Ｙ
は、一対の真直ガイド２１を平行させて自在ステージ３
を軸承すると共に、各真直ガイド２１間には、電圧印加
によって伸長または縮小し、ガイド２Ｌ、２１間隔を拡
縮する連結部材にて連結したから、この発明は、従来の
粗動テーブル上へ微動ステージを搭載した装置に比較し
て構成が一段と簡単且つ特に小型、軽量化を実現できる
。

しかも、ステージ３の微動を圧電素子２６の伸縮動作に
より行うから、従来の可動ガイドを止め、リニアモータ
に推力を加えて行う装置に比べ、コイルの発熱による諸
問題を一挙に解消できる。また本発明は、可動ガイド２
Ｘ、２Ｙを平行する真直ガイド２１にて構成し、両真直
ガイド２１をステージ３の軸受案内面としてこの軸受隙
間を可変調整してステージ３を微動させるから、微動調
整が高速となり、且つ高精度が得られる等、実用上の効
果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すＸＹステージの平面図
、第２図は微動機構の拡大図、第３図および第４図は従
来例の斜面図である。 ２Ｘ、２Ｙ・・・・可動ガイド ２１・・・・真直ガイド　　２２・・・・連結部材２３
・・・・連結体　　　　２４・・・・伸縮部材２５・・
・・ホルダ　　　　２６・・・・圧電素子３・・・・ス
テージ 特許出願人　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　　鈴　木　由　充　゛−＋ｔｒｎｍ胡
、−尖施縁・１をホ特句２／３ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）縦横交叉したＸ軸可動ガイドおよびＹ軸可動ガイ
   ドと、両可動ガイドの交叉部に空気軸受を介して配備し
   た自在ステージとからなるステージ装置において、両可
   動ガイドは、一対の真直ガイドを平行させ自在ステージ
   の両側面を軸承すると共に、各真直ガイド間を伸縮可能
   な連結部材にして連結して成るを特徴とするＸＹステー
   ジ。
2. （２）連結部材は、主体をなす連結体および連結体の両
   端と真直ガイドを連結する伸縮部材とから構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のＸＹステージ。
3. （３）伸縮部材は、電圧印加によって伸縮する圧電素子
   である特許請求の範囲第２項記載のＸＹステージ。