JPS62214412A - 微細位置決め装置 - 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〕 本発明は、半導体製造装置、電子顕微鏡等のμｍオーダ
ーの調節を必要とする装置に使用される微細位置決め装
置に関する。

〔従来の技術〕

近年、各種技術分野においては、μｍのオーダーの微細
な変位調節が可能である装置が要望されている。その典
型的な例がＬＳＩ（大規模集積回路）、超ＬＳＩの製造
工程において使用されるマスクアライナ、電子線描画装
置等の半導体製造装置である。これらの装置においては
、μｍオーダーの微細な位置決めが必要であり、位置決
めの精度が向上するにしたがってその集積度も増大し、
高性能の製品を製造することができる。このような微細
な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕微鏡をは
じめとする各種の高倍率光学装置等においても必要であ
り、その精度向上により、バイオテクノロジ、宇宙開発
等の先端技術においてもそれらの発展に大きく寄与する
ものである。

従来、このような微細位置決め装置は、例えば「機械設
計」誌、第２７巻第１号（１９８３年１月号）の第３２
頁乃至第３６頁に示されるような種々の型のものが提案
されている。これらのうち、特に面倒な変位縮小機構が
不要であり、かつ、構成が簡単である点で、平行ばねと
微動アクチュエータを用いた型の微細位置決め装置が優
れていると考えられるので、以下、これを第４図に基づ
いて説明する。

第４図は従来の微細位置決め装置の側面図である。図で
、１は支持台、２ａ、２ｂは支持台１上に互いに平行に
固定された板状の平行ばね、３は平行ばね２ａ、２ｂ上
に固定された剛性の高い微動テーブルである。４は支持
台１と微動テーブル３との間に装架された微動アクチュ
エータである。

この微動アクチュエータ４には、圧電素子、電磁ソレノ
イド等が用いられ、これを励起することにより、微動テ
ーブル３に図中に示す座標軸のＸ軸方向の力が加えられ
る。

ここで、平行ばね２ａ、２ｂはその構造上、Ｘ軸方向の
剛性は低く、これに対してＺ軸方向、ｙ軸方向（紙面に
垂直な方向）の剛性が高いので、微動アクチュエータが
励起されると、微動テーブル３はほぼＸ軸方向にのみ変
位し、他方向の変位はほとんど発生しない。

第５図は前述の参考文献に開示された例から容易に考え
られる従来の他の微細位置決め装置の斜視図である。図
で、６は支持台、７ａ、７ｂは支持台６上に互いに固定
された板状の平行ばね、８は平行ばね７ａ、７ｂに固定
された剛性の高い中間テーブル、９ａ、９ｂは平行ばね
７ａ、７ｂと直交する方向において互いに平行に中間テ
ーブル８に固定された板状の平行ばね、１０は平行ばね
９ａ、９ｂ上に固定された剛性の高い微動テーブルであ
る。座標軸を図中に示すように定めると、平行ばね７ａ
、７ｂはＸ軸方向に沿って配置され、平行ばね９ａ、９
ｂはｙ軸方向に沿って配置されている。この構造は、基
本的には第４図に示す１軸（Ｘ軸方向の変位を生じる）
の場合の構造を２段に積層した構造である。矢印Ｆ、は
微動テーブル１０に加えられるＸ軸方向の力、矢印Ｆ、
は中間テーブル８に加えられるｙ軸方向の力を示し、力
ＦＸ、Ｆ、を加えることができる図示されていない微動
アクチュエータが支持台６と微動テーブル１０、支持台
６とテーブル８との間にそれぞれ設けられる。

微動テーブル１０に力ＦＸが加えられると、平行ばね９
ａ、９ｂが変形し、一方、平行ばね７ａ。

７ｂはＸ軸方向の力Ｆ８に対しては高い剛性を有するの
で、微動テーブル１０はほぼＸ軸方向にのみ変位する。

また、中間テーブル８に力Ｆ、が加えられると、平行ば
ね７ａ、７ｂが変形し、微動テーブル１０は平行ばね９
ａ、９ｂを介してほぼｙ軸方向にのみ変位する。さらに
、両方の力ＦＸ。

Ｆ、が同時に加えられると、各平行ばね７ａ、　７ｂ。

９ａ、９ｂは同時に変形し、微動テーブル１０はこれに
応じて２次元的に変位する。

このように、第５図に示す装置は、第４図に示す装置が
１軸方向のみの位置決め装置であるのに対して２軸方向
の位置決めを行なうことができる。

以上述べた第４図および第５図に示す装置は、微動テー
ブル１０を定められた軸方向に直線的に変位させる装置
である。これに対して、微動テーブルをある軸のまわり
に微小回転変位させる微細位置決め装置が日本特許出願
公告公報、昭５７−５０４３３号に示されている。この
微細位置決め装置を第６図により説明する。

第６図は微小回転変位を行う従来の微細位置決め装置の
一部破断斜視図である。図で、１）は円柱状の中央固定
部、１）　ａ、　　１　ｌ　ｂ、　　１）　ｃは中央固
定部１）の周面にその長手方向に等間隔に形成された縦
溝である。１２は中央固定部１）を中心として可回動に
設けられたリング状のステージ、１２ａ＋　〜１２ａｚ
、１２ｂ＋　〜１２ｂ：＋　、１２ｃ＋〜１２Ｃｚはそ
れぞれ縦溝１）　ａ、　　１　ｌ　ｂ、　　１）　ｃに
対向してステージ１２に固定されたＵ字状金具である。

１３は各縦溝１）ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃと各Ｕ字状金具１
２ａ＋〜１２Ｃ１との間に装架されたバイモルフ形圧電
素子、１３Ａはバイモルフ形圧電素子１３のＵ字状金具
と係合する部分に固定された突起である。中央固定部１
）、ステージ１２）各Ｕ字状金具１２ａ＋〜１２Ｃｓは
いずれも剛体である。ここで、上記バイモルフ形圧電素
子１３を第７図により面単に説明する。

第７図はバイモルフ形圧電素子の斜視図である。

図で、１３ａ、１３ｂは圧電素子、１３ｃは圧電素子１
３ａ、１３ｂの中間に設けられた共通電極である。圧電
素子１３ａ、１３ｂは共通電極１３ｃを挟着した状態で
互いに密着されている。１３ｄ。

１３ｅはそれぞれ圧電素子１３ａ、１３ｂに固着された
表面電極である。この状態において、表面電極１３ｄと
共通電極１３ｃとの間に圧電素子１３ａを縮ませる極性
の電圧を印加し、同時に、表面電極１３ｅと共通電極１
３ｃとの間に圧電素子１３ｂを伸ばす極性の電圧を印加
すると、各圧電素子１３ａ、１３ｂが矢印の方向に伸縮
することにより、バイモルフ形圧電素子１３全体は図の
ように変形する。このようなバイモルフ形圧電素子１３
により、圧電素子単体に比べて大きな変位量を得ること
ができる。

このようなバイモルフ形圧電素子１３は、第６図に示す
装置において、一端が縦溝１）ａ　、　ｌｌｂ　。

１）ｃに固定され、他端は自由端となって各対応するＵ
字状金具に突起１３Ａを介して接触している。今、各バ
イモルフ形圧電素子１３に適宜の電圧を印加し、第７図
に示す変形を生じさせると、ステージ１２はその変形に
応じて中央固定部１）を中心として回動変位する。そこ
で、ステージ１２上に微動テーブルを載置固定しておけ
ば、微動テーブルの微小回転変位を得ることができる。

上記従来の装置は、Ｕ字状金具とバイモルフ形圧電素子
１３とにより両者を係合状態に保持し、これにより、バ
イモルフ形圧電素子１３の自然変形のままでの装架を許
し、かつ、バイモルフ形圧電素子１３をステージ１２に
固定した場合に生じる変位の拘束（干渉）を防止してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、まず、第４図および第５図に示す従来の微細
位置決め装置は次のような問題点を有している。即ち、
力Ｆ８を発生する微動アクチュエータは、微動テーブル
１０と支持台６との間に剛に連結されている。そこで、
今、中間テーブル８と支持台６との間に剛に連結された
図示されない微動アクチュエータにより、中間テーブル
８に力Ｆ、を加えると、微動テーブル１０はｙ軸方向に
変位する。この変位は、微動テーブル１０に連結されて
いる微動アクチュエータに力Ｆやとは直交方向の力を作
用させることになり、結局、微動アクチュエータ間に干
渉が発生する。この結果、位置決め装置の精度および耐
久性に悪影響を生じるという問題がある。

さらに、第６図に示す従来の回転微細位置決め装置は次
のような問題点を有している。即ち、当わせて各Ｕ字状
金具の取付位置を定めなければならず、その製造に極め
て多くの手間と時間を要する。しかも、バイモルフ形圧
電素子１３とＵ字状金具との保合は、緩やかな保合は許
されず、したがって、バイモルフ形圧電素子１３が変形
したときのＵ字状金具との摺動抵抗も大きく、依然とし
て大きな干渉が存在する。

第４図、第５図および第６図に示した従来の微細位置決
め装置は、それぞれの前述のような欠点を有するが、さ
らに、次のような根本的な欠点を有する。即ち、第４図
および第５図に示す微細位置決め装置については、１次
元および２次元の位置決めができるのみであり、ｚ軸方
向の変位や、Ｘ軸、ｙ軸、２軸まわりの回転変位を与え
ることはできず、又、第６図に示す微細位置決め装置に
ついては、Ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の変位と他の２軸まわ
りの回転変位を与えることはできない。そして、これら
従来の微細位置決め装置からは、第５図および第６図に
示す装置を組合わせてＸ軸、ｙ軸方向の変位と２軸まわ
りの回転変位を与える３軸の微細位置決め装置を想定し
得るのみであり、これらから４軸以上の微細位置決め装
置を構成するのは極めて困難である。さらに、これら従
来装置を何らかの手段で組合わせたとしても、軸数が増
加するにしたがって前記干渉の現象が顕著になるのを避
けることはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、従来技術の問題点を解決し、簡単な構造
で、かつ、何等の干渉をも生じることなくＸ軸、ｙ軸、
Ｚ軸方向の変位、およびＸ軸、ｙ軸、２軸まわりの回転
変位を行なうことができ、しかも、回転変位の回転中・
Ｑ＼の位置を自由に選定することができる微細位置決め
装置を提供するにある。

〔問題点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、互いに直交する
３つの軸のうちの２つの軸に沿って２組の張出し部を備
え、一方の組の張出し部に第１および第２の平行たわみ
梁変位機構を、又、他方の組の張出し部に第３の平行た
わみ梁変位機構および第１の放射たわみ梁変位機構を設
けた第１の変位構造と、上記２つの軸まわりの回転変位
を発生する第２および第３の放射たわみ梁変位機構およ
び微動テーブルを設けた第２の変位構造とで構成されて
いることを特徴とする。

〔作用〕

第１、第２および第３の平行たわみ梁変位機構により、
微動テーブルをＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸方向に任意に変位させ
、又、第１、第ユおよび第３の放射たわみ梁変位機構に
より、微動テーブルをＸ軸、ｙ軸、２軸まわりに任意に
回転変位させる。

〔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微細位置決め装置の分解
斜視図である。今、座標軸ｘ、ｙ、ｚを図示のように定
める。２１ａ、２１ｂはＺ軸を中心にｙ軸方向に対称に
張出した張出し部である。

又、２２ａ、２２ｂはＺ軸を中心にＸ軸方向に対称に張
出した張出し部である。２３Ｆ、は張出し部２１ａ、２
１ｂに対称に構成された平行たわみ梁変位機構である。

この平行たわみ梁変位機構２３Ｆ、は、側部においてｙ
軸方向に延びる互いに平行な平板状の平行たわみ梁２３
ａ、２３ｂ、およびこれら平行たわみ梁２３ａ、２３ｂ
に曲げ変形を生じさせる圧電アクチュエータ２３ｃで構
成されている。平行たわみ梁２３ａ、２３ｂはＸ軸方向
の力に対しては容易に変形するが、他の方向の力および
各軸まわりのモーメントに対しては大きな剛性を有する
。圧電アクチュエータ２３ｃは圧電素子と複数積層した
積層形のものが用いられる。後述する各圧電アクチュエ
ータも同様の構造である。２３ｄは中・（４箋側から突
出する突出部、２３ｅは外側から突出する突出部であり
、圧電アクチュエータ２′３Ｃがこれら各突出部２３ｄ
　、　２３ｅ間に装架される。平行たわみ梁２３ａ、２
３ｂは、張出し部２１ａを構成する剛体のブロックに２
軸方向の貫通孔２３ｆをあけることにより形成される。

この場合、この貫通孔２３ｆは突出部２３ｄ。

２３ｅを形成するため、はぼＳ字状に形成される。

圧電アクチュエータ２３ｃは貫通孔２３ｆ内に収納され
た状態で装架されることになる。なお、張出し部２１ｂ
の平行たわみ梁変位ａｔ２３Ｆヨにおける各部分の符号
の添付は省略する。以下、対称構造のものについては同
様に一方の構造の符号の添付を省略する。なお又、平行
たわみ梁２３ａの根本部分にはストレンゲージが貼着さ
れているが、その図示は省略されている。以下に述べる
各平行たわみ梁変位機構および放射たわみ梁変位機構に
おけるたわみ梁に貼付されたストレンゲージについても
同じく図示が省略されている。

２４Ｆ２は張出し部２１ａ、２１ｂに対称に構成された
平行たわみ梁変位機構であり、上下においてｙ軸方向に
延びる互いに平行な平板状の平行たわみ梁２４ａ、２４
ｂ、およびこれら平行たわみ梁２４ａ、２４ｂに曲げ変
形を生じさせる圧電アクチュエータ２４ｃで構成されて
いる。平行たわみ梁２４ａ、２４ｂはｚ軸方向の力に対
しては容易に変形するが、他の方向の力および各軸まわ
りのモーメントに対しては大きな剛性を有する。

平行たわみ梁２４ａ、２４ｂを形成する貫通孔や圧電ア
クチュエータ２４ｃを装架する突出部の構造は平行たわ
み梁変位機構２３Ｆ、における構造と同じである。

２５Ｆ、は張出し部２２ａ、２２ｂに対称に構成された
平行たわみ梁変位機構であり、側部においてＸ軸方向に
延びる互いに平行な平板状の平行たわみ梁２５ａ、２．
５ｂおよびこれら平行たわみ梁２５ａ、２５ｂに曲げ変
形を生じさせる圧電アクチュエータ２５ｃで構成されて
いる。平行たわみ梁２５ａ、２５ｂはｙ軸方向の力に対
しては容易に変形するが、他の方向の力および各軸まわ
りのモーメントに対しては大きな剛性を有する。貫通孔
や突出部の構造は平行たわみ梁変位機構２３Ｆｘにおけ
る構造と同じである。

２６Ｍ２は張出し部２２ａ、２２ｂに対称に構成された
放射たわみ梁変位機構である。この放射たわみ梁変位機
構２６Ｍ、は、側部において、ｚ軸に対し角度αで放射
状に延びる平板状の放射たわみ梁２６ａ、２６ｂ、およ
びこれら放射たわみ梁２６ａ、２６ｂに曲げ変形を生じ
させる圧電アクチュエータ２６ｃで構成されている。放
射たわみ梁２６ａ、２６ｂはＺ軸まわりのモーメントに
対しては容易に変形するが、他の軸まわりのモーメント
および各軸方向の力に対しては大きな剛性を有する。貫
通孔や突出部の構造は平行たわみ梁変位機構２３　Ｆ、
における構造に準じる。

２７　ａ、　　２７　ｂは図示されていない剛体構造に
対する固定部、２８ａ、２８ｂは後述する他の変位構造
に対する連結部である。２９は各張出し部２１　ａ、　
　２　ｌ　ｂ、　　２２　ａ、　　２２　ｂ、各平行た
わみ梁変位機構２３Ｆ、、２４Ｆ、、２５Ｆ、　、およ
び放射たわみ梁変位ａ＃２ｓＭ、で構成される第１の変
位構造を示す。固定部２７ａ、２７ｂおよび連結部２８
ａ、２８ｂをも含め、第１の変位構造２９は１つの剛体
ブロックを十文字状に形成し、これに所定の貫通孔を加
工成形し、圧電アクチュエータを装架することにより製
造される。

次に、この第１の変位構造２９と連結される第２の変位
構造３１の構成について説明する。この第２の変位構造
３１についても第１の変位構造２９において定めた座標
軸と同÷のＸ軸、ｙ軸およびｚ軸を想定す・る。図で、
３２は位置決め対象となるワークを載置する微動テーブ
ルである。３３Ｍ、。

３４Ｍ、はそれぞれ放射たわみ梁変位機構、３５゜３６
は剛体部、３７ａ、３７ｂは第１の変位構造２９との連
結を行なう連結部である。

放射たわみ梁変位機構３３Ｍ、は、剛体部３５と微動テ
ーブル３２との間において放射状に延びる平板状の放射
たわみ梁３３ａ、３３ｂ、およびこれら放射たわみ梁３
３ａ、３３ｂ％に曲げ変形を生じさせる圧電アクチュエ
ータ３３ｃで構成されている。放射たわみ梁３３ａ、３
３ｂはＸ軸に対して角度βをもって互いに放射状に延び
ており、Ｘ軸まわりのモーメントに対しては容易に変形
するが他の軸まわりのモーメントおよび各軸方向の力に
対しては大きな剛性を有する。放射たわみ梁３３ａ、３
３ｂを形成するための貫通孔、および圧電アクチュエー
タ３３ｃを装架する突出部の構造は平行たわみ梁変位機
構２３Ｆ、における構造に準じる。

放射たわみ梁変位機構３４Ｍ、は、剛体部３５゜３６間
において放射状に延びる平板状の放射たわみ梁３４ａ、
３４ｂ、およびこれら放射たわみ梁３４ａ、３４ｂに曲
げ変形を生じさせる圧電アクチュエータ３４ｃで構成さ
れている。放射たわみ梁３４ａ、３４ｂはｙ軸に対して
角度γをもって互いに放射状に延びており、ｙ軸まわり
のモーメントに対しては容易に変形するが他の軸まわり
のモーメントおよび各軸方向の力に対しては大きな剛性
と有する。放射たわみ梁３４ａ、３４ｂを形成するため
の貫通孔、および圧電アクチュエータ３４Ｃを装架する
突出部の構造は平行たわみ梁変位機構２３Ｆ、における
構造に準じる。

このように、第２の変位構造３１は、微動テーブル３２
）放射たわみ梁変位機構３２Ｍ、、３４Ｍ、、および剛
体部３５．３６で構成されており、連結部３７ａ、３７
ｂを含め、１つの剛体ブロックを加工成形し、圧電アク
チュエータ３３ｃ、３４ｃを装架することにより製造さ
れる。連結部３７ａ。

３７ｂをそれぞれ第１の変位構造２９の連結部２８ａ、
２８ｂと結合することにより微細位置決め装置が構成さ
れる。

ここで、本実施例の動作を説明する。今、平行たわみ梁
変位機構２３Ｆ、のみをとり出した構造の平面図を第２
図（ａｌ、　（ｂｌに示す。各図で、第１図に示す部分
と同一部分には同一符号が付しである。

Ｓは平行たわみ梁の根本の部分に貼着されたストレンゲ
ージを示す。第２図（ａ）は圧電アクチュエータ２３ｃ
に所定の！＠氏が印加されていない状態を示す。この状
態から圧電アクチュエータ２３ｃに所定の電圧、が印加
されると、圧電アクチュエータ２３ｃはＸ軸方向に伸長
して力ｆを発生する。この力は突出部２３ｅが固定部２
７ａ、２７ｂを介して図示しない剛体構造に固定されて
いるところから、突出部２３ｄを押し上げるように作用
する。

即ち、張出部２１２．２１ｂの中心を通るＸ軸方向の軸
ｋに沿って力ｆが上向きに作用した状態と同様の状態に
なる。この方ｆの作用により、平行たわみ梁２３ａ、２
３ｂには第２図（ｂ）に示すような曲げ変形が生じる。

この曲げ変形により、張出し部２１ａ、２１ｂの中央部
分は第２図（ａ）に示す位置から微小距離εだけ変位す
る。この変位量εは平行たわみ梁２３ａ、２３ｂの剛性
や圧電アクチュエータの特性により定まり、圧電アクチ
ュエータの印加電圧に比例する。

さて、第１図に示す装置においてこのような平行たわみ
梁変位機構２３Ｆ、の圧電アクチュエータ２３ｃに所定
の電圧が印加されると、上述のようにＸ軸方向の力が発
生する。しかしながら、このＸ軸方向の力は他の平行た
わみ梁変位機構２４　Ｆ　、。

２５Ｆ、の平行たわみ梁、および各放射たわみ梁変位機
構２６Ｍ、、３３Ｍ、、３４Ｍ、の放射たわみ梁を変形
することはない。したがって、圧電アクチュエータ２３
ｃに所定の電圧が印加され、張出し部２１ａ、２１ｂの
中央部分が微小距離εだけ変位すると、微動テーブル３
２も、張出し部２２ａ。

２２ｂ、連結部２８　ａ、　　２８　ｂ、　　３７　ａ
、　　３７　ｂ。

剛体部３６、放射たわみ梁変位機構３４Ｍ、、剛体部３
５、放射たわみ梁変位機構３３Ｍ８を介してＸ軸方向に
同量変位する０次いで、圧電アクチュエータ２３ｃの上
記所定の電圧を除去すると、力ｆは消滅し、平行たわみ
梁２３ａ、２３ｂの変形は除かれて第２図（ａ）に示す
状態に戻る。したがって、微動テーブル３２も原位置に
復帰する。

全く同様に、平行たわみ梁変位機構２４Ｆ、の圧電アク
チュエータ２４ｃに所定の電圧を印加すると、微動テー
ブル３２はｚ軸方向に変位し、又、平行たわみ梁２５Ｆ
、の圧電アクチュエータ２５ｃに所定の電圧を印加する
と、微動テーブル３２はｙ軸方向に変位する。、−％の
ような変位動作中、各圧電アクチュエータは変位部分と
共に変位するので、変位に対して何等の干渉をも生じな
い。

次に、放射たわみ梁変位機構２６Ｍ２のみをとり出した
構造の平面図を第３図（ａ）、　（ｂ）に示す。各図で
、第１図に示す部分と同一部分には同一符号が付しであ
る。Ｓは放射たわみ梁の根本の部分に貼着されたストレ
ンゲージを示す。第３図（ａ）は圧電アクチュエータ２
６ｃに所定の電圧が印加されていない状態を示す。この
状態から圧電アクチュエータ２６ｃに所定の電圧が印加
されると、一方の圧電アクチュエータ２６ｃは２軸を中
心とする円の接線方向上向きに、又、他方の圧電アクチ
ュエータ２６ｃは同円の接線方向下向きに力を発生する
。このため、張出し部２２ａ、２２ｂの中央部分には、
２軸まわりにモメントが作用し、放射たわみ梁２６ａ、
２６ｂには第３図中）に示すような曲げ変形が生じる。

この曲げ変形により、張出し部２２ａ、２２ｂの中央部
分は微小角度δだけ回転変位する。この変位量δは放射
たわみ梁２６ａ。

２６ｂの剛性や圧電アクチュエータ２６ｃの特性により
定まり、圧電アクチュ土−夕２６ｃの印加電圧に比例す
る。

このような放射たわみ梁変位機構２６Ｍ２を備えた第１
図に示す装置において、圧電素子２６ｃにより生じる２
軸まわりのモーメントは、他の平行たわみ梁変位機構２
３Ｆ、、２４Ｆ、、２５Ｆ、の平行たわみ梁、および放
射たわみ梁変位機構３３Ｍ、。

３４Ｍ、の放射たわみ梁を変形することはない。

したがって、圧電アクチュエータ２６ｃに所定の電圧が
印加され、張出し部２２ａ、２２ｂの中央部分が微小角
度δだけ回動変位すると、張出し部２２ａ、２２ｂ、連
結部２８ａ、２８ｂ、３７ａ。

３７ｂ、剛体部３６、放射たわみ梁変位機構３４Ｍ。

剛体部３５、放射たわみ梁変位機構３３Ｍ、を介して微
動テーブル３２も２軸まわりに同方向に同量変位する。

圧電アクチュエータ２６ｃに印加した上記所定電圧を除
去すると、放射たわみ梁変位機構２６Ｍ、、ｍ動テーブ
ル３２は原状態に復帰する。

同じく、放射たわみ梁変位機構３３Ｍ、の圧電アクチュ
エータ３３ｃに所定の電圧を印加すると、微動テーブル
３２はＸ軸まわりに回転変位し、又、放射たわみ梁変位
機構３４Ｍ、の圧電アクチュエータ３４ｃに所定の電圧
を印加すると、微動テーブル３２はｙ軸まわりに回転変
位する。これらの回転変位動作は他の放射たわみ梁変位
機構および平行たわみ梁変位機構とは独立して行なわれ
、他の構造による何等の干渉をも生じることはない。

なお、放射たわみ梁変位機構３３Ｍ、、３４Ｍ、の構造
は、放射たわみ梁変位機構２６Ｍ、が２つの単体構造を
対称に配置したものであるのに対して、単体構造となっ
ているが、その回転変位動作は、放射たわみ梁変位機構
２６Ｍ８の説明から充分に理解し得るものと考えるので
その説明は省略する。

次に、第２図（ａｌ、　（ｂｌおよび第３図（ａ）、　
（ｂｌに示すストレンゲージＳについて説明する。スト
レンゲージはそのひずみ量に応じて自身の抵抗値を変化
する。したがって、ストレンゲージＳを所定のたわみ梁
の根本の部分に貼着しておけば、そのたわみ梁の変形に
より、その変形に応じてストレンゲージＳにひずみを生
じ抵抗値が変化する。そこで、各ストレンゲージＳの抵
抗値の変化を適宜の手段（例えばブリッジ回路）により
電気信号としてとり出すようにしておけば、たわみ梁の
変形の量、ひいてはその平行たわみ梁変位機構又は放射
たわみ梁変位機構による変位量を検出することができる
。このようなストレンゲージＳを用いた検出手段を第１
図に示す装置に適用すれば、微動テーブル３２の変位を
検出することができ、その検出値に基づくフィードバッ
ク制御を実施することにより、高精度の変位を行なうこ
とができる。

以上、第１図に示す本実施例について説明した。

そして、本実施例はこのような構成により、従来装置又
はこれらから構成される装置のように変位が３軸以内に
限定されることはなく、任意の変位を行なうことができ
、又、各変位構造は１つの剛体ブロックを加工成形して
構成されるので製造が変位の精度を向上せしめることも
できる。しかし、本実施例の効果はこれに留まるもので
はなく、さこの点についての変位を考えると、各軸方向
の変位については何等問題を生じない。しかしながら、
各軸まわりの回転変位においては、その回転変位の回転
中心の位置に大きく影響を受け、仮に各軸まわりの回転
の中心がそれぞれ異なった位置にあったり、又、それら
の中心と微動テーブル上の前記点との間に間隔が存在す
ると、正確な回転変位を得るには複雑な演算制御を余儀
なくされることは明らかである。このような欠点を避け
るには、微細位置決め装置の回転変位の中心と、変位対
象物体の回転中心とを一致させる必要がある。そして、
変位対象物体は相応の厚みを有することから、その回転
中心は微動テーブル表面から上方に離れた位置にあるの
が通常である。

本実施例では、微動テーブルに接近して２つの放射たわ
み梁変位機構を設け、それぞれの放射たわみ梁の放射方
向を微動テーブルの表面に向けるようにしたので、それ
ら放射たわみ梁の放射角度を選定することにより、回転
変位の回転中心を微動テーブルの表面近辺の変位対象物
体の回転中心の点（３軸が直交する点Ｐ）に設定するこ
とができる。

なお、上記本実施例の説明において、第１の変位構造と
第２の変位構造とは別体に構成し、連結部により両者を
連結する例について説明したが、これに限ることはなく
、両者を１つの剛体ブロックから加工成形して構成する
こともできる。又、ストレンゲージは必ずしも設ける必
要はない。

〔発明の効果〕

み梁変位機構を設け、他方の変位機構に２つの放射たわ
み梁変位機構と微動テーブルを設けたので、何等の干渉
なくＸ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の変位およびＸ軸、ｙ軸、２
軸まわりの回転変位を得ることができ、又、その製造も
容易である。さらに、回転変位の回転中心の位置を自由
に選定することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置はそれ
ぞれ従来の微細位置決め装置の側面図および斜視図、第
７図は第６図に示すバイモルフ形圧電素子の斜視図であ
る。 ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ−−−−−・張出し部
、２３Ｆｘ、２４Ｆ、、２５Ｆ、・・・・・・平行たわ
み梁変位機構、２６Ｍ、、３３Ｍ、、３４Ｍ、・・・・
・・放射たわみ梁変位機構、２９・・・・・・第１の変
位構造、３１・・・・・・第２の変位構造、３２・・・
・・・微動テーブル、３５゜３６・・・・・・剛体部。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１の軸を中心にこの第１の軸に垂直にかつ互い
   に垂直に突出する２組の張出し部と、これらの一方の組
   の張出し部に対称に設けられ前記第１の軸方向の変位を
   発生させる第１の平行たわみ梁変位機構と、前記一方の
   組の張出し部に対称に設けられ他方の組の張出し部に沿
   う方向の変位を発生させる第２の平行たわみ梁変位機構
   と、前記他方の組の張出し部に対称に設けられ前記一方
   の組の張出し部に沿う方向の変位を発生させる第３の平
   行たわみ梁変位機構と、前記他方の組の張出し部に対称
   に設けられ前記第１の軸まわりに回転変位を発生させる
   第１の放射たわみ梁変位機構とを備えた第１の変位構造
   、および、微動テーブルと、前記一方の組の張出し部に
   沿いかつ前記第１の軸上の所定点で交叉する第２の軸ま
   わりに回転変位を発生させる第２の放射たわみ梁変位機
   構と、前記第１の軸と前記第２の軸とに直交する第３の
   軸まわりに回転変位を発生させる第３の放射たわみ梁変
   位機構とを備えた第２の変位構造で構成されることを特
   徴とする微細位置決め装置 （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記各平行
   たわみ梁変位機構は、それぞれの変位発生方向の力によ
   り曲げ変形を生じる互いに平行な複数のたわみ梁と、こ
   れらたわみ梁に前記力を作用させるアクチュエータとに
   より構成されていることを特徴とする微細位置決め装置 （３）特許請求の範囲第（１）項において、前記各放射
   たわみ梁変位機構は、それぞれの回転変位発生軸まわり
   のモーメントにより曲げ変形を生じ、前記第１の軸上の
   定められた点に関して互いに放射状に延びる複数のたわ
   み梁と、これらたわみ梁に前記モーメントを作用させる
   アクチュエータとにより構成されていることを特徴とす
   る微細位置決め装置 （４）特許請求の範囲第（２）項又は第（３）項におい
   て、前記アクチュエータは圧電アクチュエータであるこ
   とを特徴とする微細位置決め装置 （５）特許請求の範囲第（１）項において、前記所定点
   は、前記第２の放射たわみ梁変位機構の各たわみ梁のう
   ちの外側２つのたわみ梁の角度により決定されることを
   特徴とする微細位置決め装置（６）特許請求の範囲第（
   １）項において、前記第１の変位構造および前記第２の
   変位構造は、それぞれ１つの剛体ブロックから加工成形
   されることを特徴とする微細位置決め装置 （７）特許請求の範囲第（１）項において、前記第１の
   変位構造および前記第２の変位構造は、それぞれ互いを
   連結する連結手段を備えていることを特徴とする微細位
   置決め装置