JPS63137307A - 微細位置決め装置 - Google Patents
微細位置決め装置Info
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- JPS63137307A JPS63137307A JP61283062A JP28306286A JPS63137307A JP S63137307 A JPS63137307 A JP S63137307A JP 61283062 A JP61283062 A JP 61283062A JP 28306286 A JP28306286 A JP 28306286A JP S63137307 A JPS63137307 A JP S63137307A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/20—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work before or after the tool acts upon the workpiece
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- B23Q15/24—Control or regulation of position of tool or workpiece of linear position
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
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- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
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。
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、電子顕微鏡等のサブμｍオ
ーダ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。
ーダ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。
近年、各種技術分野においては、サブ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、サブ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。
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、サブ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。
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。
ところで、上記位置決めにおいでは、１つの平面に沿っ
て任意の方向に移動させる並進変位と、１つの軸まわり
に回動させる回転変位とが考えられる。このうち、回転
変位を行う微細位置決め装置として、特公昭５７−５０
４３３号公報に示される装置が提案されていた。これを
図により説明する。
て任意の方向に移動させる並進変位と、１つの軸まわり
に回動させる回転変位とが考えられる。このうち、回転
変位を行う微細位置決め装置として、特公昭５７−５０
４３３号公報に示される装置が提案されていた。これを
図により説明する。
第３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０図で、１）は円柱状の中央固定
部、ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ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＋ 〜１２ａ３．１２ｂ＋ 〜１
２ｂｓ、１２ｃｌ〜ｌ２ｃ３はそれぞれ縦溝１）ａ、ｌ
ｌｂ。
一部破断斜視図である０図で、１）は円柱状の中央固定
部、ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ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＋ 〜１２ａ３．１２ｂ＋ 〜１
２ｂｓ、１２ｃｌ〜ｌ２ｃ３はそれぞれ縦溝１）ａ、ｌ
ｌｂ。
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。
である。１３は各縦溝１）ａ、ｌｌｂ。
１）ｃと各Ｕ字状金具１２ ａｔ 〜１２ Ｃ，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。中央固定部工１、ステージ１２、各Ｕ
字状金具１２ ａｔ 〜ｉ ２ Ｃ。
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。中央固定部工１、ステージ１２、各Ｕ
字状金具１２ ａｔ 〜ｉ ２ Ｃ。
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４図面の簡単な説明する。
素子１３を第４図面の簡単な説明する。
第４図はバイモルフ形圧電素子の斜視図である。
図で、１３１．１３ｂ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ｌ；する、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。
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ｌ；する、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１３ｃ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。
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１３ｃ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。
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３図に示す
装置において、一端が縦溝１）ａ、１）ｂ、ｌｌｃ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４図に示す変形
を生じさせるとζ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。
装置において、一端が縦溝１）ａ、１）ｂ、ｌｌｃ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４図に示す変形
を生じさせるとζ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とにより両者を保合状態に保持し、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。
１３とにより両者を保合状態に保持し、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。
ところで、第３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、当該装置の構成は、
構成自体が複雑であるばかりでなく、各バイモルフ形圧
電素子１３の先端位置に合わせて各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
かって、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。
ような問題点を有している。即ち、当該装置の構成は、
構成自体が複雑であるばかりでなく、各バイモルフ形圧
電素子１３の先端位置に合わせて各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
かって、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。
さらに、第３図に示す装置では、中央固定部１）に沿う
軸のまわりの回転変位は得られるものの、他の２軸まわ
りの回転変位を得ることはできない。そして、このよう
に３つの軸まわりの回転変位を得るためには第３図に示
す装置を３つ組合わせることが考えられるが、この組合
せを構成するのはほとんど不可能である。
軸のまわりの回転変位は得られるものの、他の２軸まわ
りの回転変位を得ることはできない。そして、このよう
に３つの軸まわりの回転変位を得るためには第３図に示
す装置を３つ組合わせることが考えられるが、この組合
せを構成するのはほとんど不可能である。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、極め
て簡単な構成で３つの軸まわりの回転変位を得ることが
できる微細位置決め装置を従供するにある。
て簡単な構成で３つの軸まわりの回転変位を得ることが
できる微細位置決め装置を従供するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、剛体の支持部材
上に対称的に、ある１つの軸まわりに回転変位を発生さ
せる放射たわみ梁変位機構を設けるとともに、同じ支持
部材上に対称的に、前記軸と直交する軸まわりに回転変
位を発生させる他の放射たわみ梁変位些横を設け、さら
に、前記放射たわみ梁変位機構の一方に、前記各軸と直
交する軸まわりに回転変位を発生させる放射たわみ梁変
位機構を設けたことを特徴とする。
上に対称的に、ある１つの軸まわりに回転変位を発生さ
せる放射たわみ梁変位機構を設けるとともに、同じ支持
部材上に対称的に、前記軸と直交する軸まわりに回転変
位を発生させる他の放射たわみ梁変位些横を設け、さら
に、前記放射たわみ梁変位機構の一方に、前記各軸と直
交する軸まわりに回転変位を発生させる放射たわみ梁変
位機構を設けたことを特徴とする。
一方の放射たわみ梁変位機構を駆動すると、この駆動に
よる回転変位は当該放射たわみ梁変位機構における支持
部材と反対側の剛体部に現れ、又、他方の放射たわみ梁
変位機構を駆動すると、この駆動による回転変位は支持
部材および前記一方の放射たわみ梁変位機構を介してそ
の前記剛体部に現れる。さらに、前記他方の放射たわみ
梁変位機構に連結された放射たわみ梁変位機構を駆動す
ると、この駆動による回転変位は前記他方の放射たわみ
梁変位機構、支持部材、および前記一方の放射たわみ梁
変位機構を介してその前記剛体部に現れる。
よる回転変位は当該放射たわみ梁変位機構における支持
部材と反対側の剛体部に現れ、又、他方の放射たわみ梁
変位機構を駆動すると、この駆動による回転変位は支持
部材および前記一方の放射たわみ梁変位機構を介してそ
の前記剛体部に現れる。さらに、前記他方の放射たわみ
梁変位機構に連結された放射たわみ梁変位機構を駆動す
ると、この駆動による回転変位は前記他方の放射たわみ
梁変位機構、支持部材、および前記一方の放射たわみ梁
変位機構を介してその前記剛体部に現れる。
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斜視
図である０図で、ｘ、ｙ、ｚは座標軸を示す、１５は剛
体部材で作られた方形のリングである− １６ Ｍｙ
−９１６Ｍｙｂはリング１５上に対称的に配置された放
射たわみ梁変位機構である。各放射たわみ梁変位機構１
６Ｍ、、、１６Ｍｙｂはｙ軸のまわりに回転変位を発生
せしめる。１６Ｍ、、、。
図である０図で、ｘ、ｙ、ｚは座標軸を示す、１５は剛
体部材で作られた方形のリングである− １６ Ｍｙ
−９１６Ｍｙｂはリング１５上に対称的に配置された放
射たわみ梁変位機構である。各放射たわみ梁変位機構１
６Ｍ、、、１６Ｍｙｂはｙ軸のまわりに回転変位を発生
せしめる。１６Ｍ、、、。
１６Ｍ、ｌｂはリング１５上に対称的に配置された放射
たわみ梁変位機構であり、それぞれＸ軸のまわりに回転
変位を発生せしめる。各放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、
、、１６Ｍｙｂ、１６Ｍ、、、１６Ｍ、ｂの構造につい
ては後述する。
たわみ梁変位機構であり、それぞれＸ軸のまわりに回転
変位を発生せしめる。各放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、
、、１６Ｍｙｂ、１６Ｍ、、、１６Ｍ、ｂの構造につい
ては後述する。
１７８．１７ｂはそれぞれ放射たわみ梁変位機構１６
Ｍ、、、 １６ Ｍ、、を構成する一方の剛体部（他
方の剛体部はリング１５）、１８ａ、１８ｂはそれぞれ
放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、、、１６Ｍ、ｂを構成す
る一方の剛体部（同じく他方の剛体部はリング１５）で
ある＃ １８ａ” 、１８ｂ” は端部１８ａ、１８ｂ
の上面に設けられた取付部である。
Ｍ、、、 １６ Ｍ、、を構成する一方の剛体部（他
方の剛体部はリング１５）、１８ａ、１８ｂはそれぞれ
放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、、、１６Ｍ、ｂを構成す
る一方の剛体部（同じく他方の剛体部はリング１５）で
ある＃ １８ａ” 、１８ｂ” は端部１８ａ、１８ｂ
の上面に設けられた取付部である。
２０は中心剛体部、２１ａは中心剛体部２０からｙ軸方
向に張出した張出し部、２１ｂは中心剛体部２０から張
出し部２１ａと反対向きに張出した張出し部である。張
出し部２１ａと放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、、の剛体
部１７ａ、および張出し部２１ｂと放射たわみ梁変位機
梼１６Ｍ、、の剛体部１７ｂとはそれぞれ連結されてい
る。
向に張出した張出し部、２１ｂは中心剛体部２０から張
出し部２１ａと反対向きに張出した張出し部である。張
出し部２１ａと放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、、の剛体
部１７ａ、および張出し部２１ｂと放射たわみ梁変位機
梼１６Ｍ、、の剛体部１７ｂとはそれぞれ連結されてい
る。
２１ Ｍｚ−、２１Ｍ、ｈはそれぞれ張出し部２１ａ。
２１ｂに構成された放射たわみ梁変位機構であり、互い
に中心剛体部２０に対して対称的に配置されている。こ
れら平行たわみ梁変位機構２１ Ｍ２．。
に中心剛体部２０に対して対称的に配置されている。こ
れら平行たわみ梁変位機構２１ Ｍ２．。
２１Ｍｚｂは共働して２軸まわりの回転変位を発生する
。これら放射たわみ梁変位機構２１ Ｍ２．。
。これら放射たわみ梁変位機構２１ Ｍ２．。
２１Ｍｚｂ−および前記放射たわみ梁変位機構１６Ｍｗ
−＝ １６ Ｍｘｂ、１６ Ｍｙ□１６Ｍ、ｂはそれぞ
れ所定個所に所定の貫通孔を形成することにより構成さ
れる。なお、放射たわみ梁変位機構２１Ｍ２□２１Ｍ−
ｂの構造についても後述する。
−＝ １６ Ｍｘｂ、１６ Ｍｙ□１６Ｍ、ｂはそれぞ
れ所定個所に所定の貫通孔を形成することにより構成さ
れる。なお、放射たわみ梁変位機構２１Ｍ２□２１Ｍ−
ｂの構造についても後述する。
リング１５、剛体部１７ ａ、 １７ ｂ、 １８
ａ。
ａ。
１８ｂ、それらの間に構成される各放射たわみ梁変位機
構、中心剛体部２０、張出し部２１ａ。
構、中心剛体部２０、張出し部２１ａ。
２１ｂは高い剛性を有する部材により一体に加工成形さ
れる。
れる。
２３は剛体部１８ａ、１８ｂの取付部１８ａ’。
１８ｂ’ に取付られる微動テーブルであり、この微動
テーブル２３上に微細位置決めされる対象物体が！！２
を固定される。微動テーブル２３と取付部１８ａ′、１
８ｂ’ との取付態様が２点鎖線で１個所のみ図示され
ている。なお、微動テーブル２３の形状は図示のような
長方形に限ることなく、例えばｙ軸方向の寸法をさらに
大きくしたほぼ正方形等、対象物体を載置固定し易い形
状とされる。
テーブル２３上に微細位置決めされる対象物体が！！２
を固定される。微動テーブル２３と取付部１８ａ′、１
８ｂ’ との取付態様が２点鎖線で１個所のみ図示され
ている。なお、微動テーブル２３の形状は図示のような
長方形に限ることなく、例えばｙ軸方向の寸法をさらに
大きくしたほぼ正方形等、対象物体を載置固定し易い形
状とされる。
２４は側体より成る取付台であり、この取付台２４は凹
部２４Ｃ１その両側の凸部２４ａ、２４ｂ、および凸部
下端から突出している取付部２４ｄ、２４ｅで構成され
ている。凹部２４Ｃには中心剛体部２０が嵌合固定され
る。この固定の態様が２点鎖線で１個所のみ図示されて
いる。取付部２４ｄ、２４ｅは固定部に固定される。中
心剛体部２０を凹部２４ｃに固定した状態において、取
付台２４の相当部分がリング１５で囲まれる空間内に入
ることになる。そして、放射たわみ梁変位機構１６ＭＸ
□ １６ ＭＸｂ、 １６ Ｍｙ□ １６Ｍ、ｂはリ
ング１５とともに張出し部２１ａ、２１ｂに吊下げられ
た状態となる。
部２４Ｃ１その両側の凸部２４ａ、２４ｂ、および凸部
下端から突出している取付部２４ｄ、２４ｅで構成され
ている。凹部２４Ｃには中心剛体部２０が嵌合固定され
る。この固定の態様が２点鎖線で１個所のみ図示されて
いる。取付部２４ｄ、２４ｅは固定部に固定される。中
心剛体部２０を凹部２４ｃに固定した状態において、取
付台２４の相当部分がリング１５で囲まれる空間内に入
ることになる。そして、放射たわみ梁変位機構１６ＭＸ
□ １６ ＭＸｂ、 １６ Ｍｙ□ １６Ｍ、ｂはリ
ング１５とともに張出し部２１ａ、２１ｂに吊下げられ
た状態となる。
なお、図中Ｓは各放射たわみ梁変位機構に設けられたス
トレンゲージを示す。
トレンゲージを示す。
ここで、放射たわみ梁変位機構の構造を図により説明す
る。第２図（ａ）、（ｂ）は放射だわみ梁変位機構の側
面図である。図で、２５ａ、２５ｂはそれぞれ、左右に
存在する剛体部である。２６゜２６゛はそれぞれ剛体部
２５ａ、２５ｂの間にこれらと一体に形成され、かつ定
点Ｏを中心として放射状に配置された平板状の放射たわ
み梁である。
る。第２図（ａ）、（ｂ）は放射だわみ梁変位機構の側
面図である。図で、２５ａ、２５ｂはそれぞれ、左右に
存在する剛体部である。２６゜２６゛はそれぞれ剛体部
２５ａ、２５ｂの間にこれらと一体に形成され、かつ定
点Ｏを中心として放射状に配置された平板状の放射たわ
み梁である。
２７は放射たわみ’ｆｆ１２６．２６’ と剛体部とを
一体形成するために生じた貫通孔である。２８ａは剛体
部２５ａから貫通孔２７に突出する突出部、２８ｂは剛
体部２５ｂから貫通孔２７に突出する突出部であり、こ
れら突出部２８ａ、２８ｂは互いに図の縦方向において
間隔を１有して重なっている。２９は突出部２８ａと突
出部２８ｂとの間に固定された圧電アクチュエータであ
る。圧電アクチュエータ２９は、点Ｏを中心として圧電
アクチュエータ２９を通る円を描いた場合、その円の接
線方向の力ｆ （点０に関するトルクに相当する）を発
生し各放射たわみ梁に曲げ変形を生ぜしめる。
一体形成するために生じた貫通孔である。２８ａは剛体
部２５ａから貫通孔２７に突出する突出部、２８ｂは剛
体部２５ｂから貫通孔２７に突出する突出部であり、こ
れら突出部２８ａ、２８ｂは互いに図の縦方向において
間隔を１有して重なっている。２９は突出部２８ａと突
出部２８ｂとの間に固定された圧電アクチュエータであ
る。圧電アクチュエータ２９は、点Ｏを中心として圧電
アクチュエータ２９を通る円を描いた場合、その円の接
線方向の力ｆ （点０に関するトルクに相当する）を発
生し各放射たわみ梁に曲げ変形を生ぜしめる。
これら力の大きさは、圧電アクチュエータ２９に印加さ
れる電圧によって制御される。３０は剛体部２５ａを支
持する剛体構造を示す、Ｓは放射たわみ梁の適所に貼着
されたストレンゲージであり、放射たわみ梁の変形量を
検出するために設けられている。
れる電圧によって制御される。３０は剛体部２５ａを支
持する剛体構造を示す、Ｓは放射たわみ梁の適所に貼着
されたストレンゲージであり、放射たわみ梁の変形量を
検出するために設けられている。
上記の構造において、剛体部２５ａ、２５ｂ、放射たわ
み梁２６．２６°、突出部２８ａ。
み梁２６．２６°、突出部２８ａ。
２８ｂ、圧電アクチュエータ２９により放射たわみ梁変
位機構３２が構成されている。点Ｏを通る紙面に垂直な
線を、この放射たわみ梁変位機横３２の位置と設置方向
を示す基準軸とする。
位機構３２が構成されている。点Ｏを通る紙面に垂直な
線を、この放射たわみ梁変位機横３２の位置と設置方向
を示す基準軸とする。
次に、上記放射たわみ梁変位機構の動作を第２図（ｂ）
を参照しながら説明する。第２図（ｂ）は第２図（ａ）
に示す放射だわみ梁変位機構３２の変形後の側面図であ
る。今、圧電アクチュエータ２９に電圧を印加して上記
接触線方向の力ｆを発生させる。そうすると、突出部２
８ｂは圧電アクチュエータ２９に発生した力により上記
接線に沿って上向きに押される。剛体部２５ｂは剛体部
２５ａに放射たわみ梁２６．２６“で連結された形とな
っているので、上記の力を受けた結果、放射たわみ梁２
６，２６°の剛体部２５ａに連結されている部分は点Ｏ
から放射状に延びる直線Ｌｔ。
を参照しながら説明する。第２図（ｂ）は第２図（ａ）
に示す放射だわみ梁変位機構３２の変形後の側面図であ
る。今、圧電アクチュエータ２９に電圧を印加して上記
接触線方向の力ｆを発生させる。そうすると、突出部２
８ｂは圧電アクチュエータ２９に発生した力により上記
接線に沿って上向きに押される。剛体部２５ｂは剛体部
２５ａに放射たわみ梁２６．２６“で連結された形とな
っているので、上記の力を受けた結果、放射たわみ梁２
６，２６°の剛体部２５ａに連結されている部分は点Ｏ
から放射状に延びる直線Ｌｔ。
Ｌｔにあるが、剛体部２５ｂに連結されている部分は、
上記直線り、、Ｌ、から僅かにずれた直線（この直線も
点Ｏから放射状に延びる直線である。）Ｌｔ ’ ＋
ｔ、ｚ゛上にずれる微小変位を生じる。このため、剛
体部２５ｂは図で時計方向に微小角度δだけ回動する。
上記直線り、、Ｌ、から僅かにずれた直線（この直線も
点Ｏから放射状に延びる直線である。）Ｌｔ ’ ＋
ｔ、ｚ゛上にずれる微小変位を生じる。このため、剛
体部２５ｂは図で時計方向に微小角度δだけ回動する。
この回転変位δの大きさは、放射たわみ梁２６．２６°
の曲げに対する剛性により定まるので、力Ｆを正確に制
御すれば、回転変位δもそれと同じ精度で制御できるこ
とになる。
の曲げに対する剛性により定まるので、力Ｆを正確に制
御すれば、回転変位δもそれと同じ精度で制御できるこ
とになる。
圧ｉ！アクチュエータ２９に印加されている電圧が除か
れると、各放射たわみ梁２６，２６’ は変形前の状態
に復帰し、放射たわみ梁変位機構３２は第２図（ａ）に
示す状態に戻り、回転変位δは０になる。上記動作にお
いて、ストレンゲージＳの検出値に基づいてフィードバ
ック制御を行えば、正確な回転変位を実施することがで
きる。
れると、各放射たわみ梁２６，２６’ は変形前の状態
に復帰し、放射たわみ梁変位機構３２は第２図（ａ）に
示す状態に戻り、回転変位δは０になる。上記動作にお
いて、ストレンゲージＳの検出値に基づいてフィードバ
ック制御を行えば、正確な回転変位を実施することがで
きる。
以上の放射たわみ梁変位機傷の説明から、第１図に示す
放射たわみ梁変位機構１６ Ｍ、、、 １６ Ｍ、ｂの
基準軸はｙ軸であり、放射たわみ梁変位機構１６ Ｍ、
、、 １６ Ｍ、ｂの基準軸はＸ軸であることが判る
。又、第１図に示すリング１５が剛体部２５ｂに対応し
、剛体部１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂが剛体部２５
ａに対応することも判る。さらに、第１図に示す放射た
わみ梁変位機構２１ ＭＺ、。
放射たわみ梁変位機構１６ Ｍ、、、 １６ Ｍ、ｂの
基準軸はｙ軸であり、放射たわみ梁変位機構１６ Ｍ、
、、 １６ Ｍ、ｂの基準軸はＸ軸であることが判る
。又、第１図に示すリング１５が剛体部２５ｂに対応し
、剛体部１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂが剛体部２５
ａに対応することも判る。さらに、第１図に示す放射た
わみ梁変位機構２１ ＭＺ、。
２１Ｍ−ｂは剛体部２５ａを共通とし、これを中心剛体
部２０として対称形の放射たわみ梁変位機構を構成する
ものであることが判る。この構成においては、第２図に
示す構造とは逆に、剛体部２５ｂ側が固定されることに
なる。
部２０として対称形の放射たわみ梁変位機構を構成する
ものであることが判る。この構成においては、第２図に
示す構造とは逆に、剛体部２５ｂ側が固定されることに
なる。
さらに又、第１図に示す各放射たわみ梁変位機構１６Ｍ
ｙ−、１６Ｍｙｂ、 １６Ｍ、ｌ−、１６Ｍ−ｂの基
準軸ｙ、ｘは、それらの放射たわみ梁２６．２６゜の放
射角度θを選定することにより、微動テーブル２３０表
面上を通るようにされている。
ｙ−、１６Ｍｙｂ、 １６Ｍ、ｌ−、１６Ｍ−ｂの基
準軸ｙ、ｘは、それらの放射たわみ梁２６．２６゜の放
射角度θを選定することにより、微動テーブル２３０表
面上を通るようにされている。
ここで、第１図に示す本実施例の動作を説明する。放射
たわみ梁１６ Ｍｙｍ、１６ Ｍｙｂの各圧電アクチュ
エータに電圧を印加すると、この電圧に応じて放射たわ
み梁が第２図（ｂ）に示すように変形する。この場合、
剛体部１７ａは中心剛体部２０、放射たわみ梁変位機構
２１ Ｍｚ−、２１Ｍｚｂを介して固定状態にあるので
、放射たわみ梁変位椴横１６Ｍ、□ １６Ｍｙｂはｙ軸
まわりに回転変位を発生し、これにより微動テーブル２
３はｙ軸まわりに回転変位する。
たわみ梁１６ Ｍｙｍ、１６ Ｍｙｂの各圧電アクチュ
エータに電圧を印加すると、この電圧に応じて放射たわ
み梁が第２図（ｂ）に示すように変形する。この場合、
剛体部１７ａは中心剛体部２０、放射たわみ梁変位機構
２１ Ｍｚ−、２１Ｍｚｂを介して固定状態にあるので
、放射たわみ梁変位椴横１６Ｍ、□ １６Ｍｙｂはｙ軸
まわりに回転変位を発生し、これにより微動テーブル２
３はｙ軸まわりに回転変位する。
又、放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、、、１６Ｍ、ｂの各
圧電アクチュエータに電圧を印加すると、この電圧に応
じて放射たわみ梁が変形してＸ軸まわりの回転変位を発
生する。この回転変位は、リング１５が放射たわみ梁変
位機構１６ Ｍ、、、 １６ Ｍ、ｂ。
圧電アクチュエータに電圧を印加すると、この電圧に応
じて放射たわみ梁が変形してＸ軸まわりの回転変位を発
生する。この回転変位は、リング１５が放射たわみ梁変
位機構１６ Ｍ、、、 １６ Ｍ、ｂ。
２１ Ｍｚ、、 ２１ Ｍ、ｂを介して固定状態にあ
るので、剛体部１８ａ、１８ｂに伝達され、微動テーブ
ル２３はＸ軸まわりに回転変位する。
るので、剛体部１８ａ、１８ｂに伝達され、微動テーブ
ル２３はＸ軸まわりに回転変位する。
又、放射たわみ梁変位機構２１ Ｍｚ−、２１Ｍ−ｂの
各圧電アクチュエータに電圧を印加すると、この電圧に
応じて放射たわみ梁が変形して２軸まわりの回転変位を
発生する。この回転変位は、剛体部１７ａ、１７ｂ放射
たわみ梁変位機構１６Ｍ、、。
各圧電アクチュエータに電圧を印加すると、この電圧に
応じて放射たわみ梁が変形して２軸まわりの回転変位を
発生する。この回転変位は、剛体部１７ａ、１７ｂ放射
たわみ梁変位機構１６Ｍ、、。
１６Ｍ、いリング１５、放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、
、、１６Ｍ、ｂ、剛体部１８ａ、１８ｂを介して微動テ
ーブル２３に伝達され、これにより微動テーブル２３は
２軸まわりに回転変位する。
、、１６Ｍ、ｂ、剛体部１８ａ、１８ｂを介して微動テ
ーブル２３に伝達され、これにより微動テーブル２３は
２軸まわりに回転変位する。
さらに、放射たわみ梁変位機構１６Ｍ、、、１６Ｍ□、
放射たわみ梁変位機構１６ Ｍ−、１６Ｍ−ｂおよび放
射たわみ梁変位機構２１ Ｍｚ−１２１Ｍｏｂのうちの
任意のものを選択しこれらを同時に駆動すると、微動テ
ーブル２３の回転変位はそれらの回転変位を合成した回
転変位となる。
放射たわみ梁変位機構１６ Ｍ−、１６Ｍ−ｂおよび放
射たわみ梁変位機構２１ Ｍｚ−１２１Ｍｏｂのうちの
任意のものを選択しこれらを同時に駆動すると、微動テ
ーブル２３の回転変位はそれらの回転変位を合成した回
転変位となる。
このように、本実施例では、１つのリング上にｙ軸まわ
りの回転変位を生じる２つの放射たわみ梁変位機構を対
称的に設けるとともに、上記リング上にｙ軸と直交する
Ｘ軸まわりの回転変位を生じる２つの放射たわみ梁変位
機構を対称的に設け、前者の剛体部に微動テーブルを固
定し、後者の剛体部にＸ軸、ｙ軸と直交する２軸まわり
の回転変位を生じる対称形の放射たわみ梁変位機構を固
定したので、簡単な構成で３軸まわりの回転変位を得る
ことができる。又、各放射たわみ梁変位機構の基準軸で
あるｙ軸、Ｘ軸が微動テーブル上にあるようにしたので
、回転変位の回転中心も微動テーブル上となり、正確な
回転変位を行うことができる。
りの回転変位を生じる２つの放射たわみ梁変位機構を対
称的に設けるとともに、上記リング上にｙ軸と直交する
Ｘ軸まわりの回転変位を生じる２つの放射たわみ梁変位
機構を対称的に設け、前者の剛体部に微動テーブルを固
定し、後者の剛体部にＸ軸、ｙ軸と直交する２軸まわり
の回転変位を生じる対称形の放射たわみ梁変位機構を固
定したので、簡単な構成で３軸まわりの回転変位を得る
ことができる。又、各放射たわみ梁変位機構の基準軸で
あるｙ軸、Ｘ軸が微動テーブル上にあるようにしたので
、回転変位の回転中心も微動テーブル上となり、正確な
回転変位を行うことができる。
なお、上記実施例の説明では、Ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の交点
が微動テーブルの表面に存在する例について説明したが
、これは必ずしも微動テーブルの表面に存在する必要は
なく、任意に選択することができる。
が微動テーブルの表面に存在する例について説明したが
、これは必ずしも微動テーブルの表面に存在する必要は
なく、任意に選択することができる。
以上述べたように、本発明では、剛体の支持部材上に１
つの軸まわりの回転変位を発生させる放射たわみ梁変位
機構と、当該軸と直交する軸まわりの回転変位を発生さ
せる放射たわみ梁変位機構とを設け、さらにそれらの一
方の剛体部に上記２つの軸と直交する軸まわりの回転変
位を発生させる放射たわみ梁変位機構を設けたので、簡
単かつ小形な構成で３つの軸まわりの回転変位を得るこ
とができる。
つの軸まわりの回転変位を発生させる放射たわみ梁変位
機構と、当該軸と直交する軸まわりの回転変位を発生さ
せる放射たわみ梁変位機構とを設け、さらにそれらの一
方の剛体部に上記２つの軸と直交する軸まわりの回転変
位を発生させる放射たわみ梁変位機構を設けたので、簡
単かつ小形な構成で３つの軸まわりの回転変位を得るこ
とができる。
第１図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の斜視
図、第２図（ａ） 、（ｂ）は第１図に示す放射たわみ
梁変位機構の側面図、第３図は従来の微細位置決め装置
の一部破断斜視図、第４図は第３図に示すバイモルフ形
圧電素子の斜視図である。 １５・・・・・・リング、１６Ｍ□、１６Ｍｙｂ、１６
Ｍ−ａ、 １６ Ｍ−ｂ、２１ Ｍｚｍ、 ２１
Ｍ−ｂ・・”放射たわみ梁変機構、１７ａ、１７ｂ、１
８ａ、１８ｂ・・・・・・剛体部、２０・・・・・・中
心剛体部、２３・・・・・・・・・微動テーブル、２４
・・・・・・・・・取付台。 第２図 第３図 第４図
図、第２図（ａ） 、（ｂ）は第１図に示す放射たわみ
梁変位機構の側面図、第３図は従来の微細位置決め装置
の一部破断斜視図、第４図は第３図に示すバイモルフ形
圧電素子の斜視図である。 １５・・・・・・リング、１６Ｍ□、１６Ｍｙｂ、１６
Ｍ−ａ、 １６ Ｍ−ｂ、２１ Ｍｚｍ、 ２１
Ｍ−ｂ・・”放射たわみ梁変機構、１７ａ、１７ｂ、１
８ａ、１８ｂ・・・・・・剛体部、２０・・・・・・中
心剛体部、２３・・・・・・・・・微動テーブル、２４
・・・・・・・・・取付台。 第２図 第３図 第４図
Claims (6)
- （１）剛体の支持部材と、この支持部材上に対称的に設
けられ第１の軸まわりに回転変位を発生させる放射たわ
み梁変位機構と、前記支持部材上に対称的に設けられ前
記第１の軸と直交する第２の軸まわりに回転変位を発生
させる放射たわみ梁変位機構と、前記放射たわみ梁変移
機構の一方に連結され前記第１の軸および前記第２の軸
のいずれにも直交する第３の軸まわりに回転変位を発生
させる放射たわみ梁変位機構とを備えていることを特徴
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。 - （３）特許請求の範囲第（２）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。 - （４）特許請求の範囲第（６）項において、前記第３の
軸まわりに回転変位を発生させる放射たわみ梁変位機構
は、中心剛体部の両側に対称的に設けられていることを
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、前記中心剛
体部は、固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、前記支持部
材は、リング形状に構成されていることを特徴とする微
細位置決め装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283062A JPH071449B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 微細位置決め装置 |
| EP87201701A EP0264147B1 (en) | 1986-09-09 | 1987-09-08 | Fine positioning device and displacement controller therefor |
| DE3788773T DE3788773T2 (de) | 1986-09-09 | 1987-09-08 | Vorrichtung zur Feinverstellung und Vorrichtung zum Steuern dieser Verstellungen. |
| US07/244,102 US5005298A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Displacement controller for fine positioning device |
| US07/244,169 US4920660A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Fine positioning device and displacement controller therefor |
| US07/244,168 US4888878A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Fine positioning device |
| US07/244,101 US4991309A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Fine positioning device and displacement controller therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283062A JPH071449B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 微細位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63137307A true JPS63137307A (ja) | 1988-06-09 |
| JPH071449B2 JPH071449B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17660709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283062A Expired - Lifetime JPH071449B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-11-29 | 微細位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071449B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786332A (en) * | 1969-03-19 | 1974-01-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Micro positioning apparatus |
| JPS5994103A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Nec Corp | 電気機械変換器の制御装置 |
| JPS5996880A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-04 | Nec Corp | 電気機械変換装置 |
| JPS6025284A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Hitachi Ltd | 位置決め装置 |
-
1986
- 1986-11-29 JP JP61283062A patent/JPH071449B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786332A (en) * | 1969-03-19 | 1974-01-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Micro positioning apparatus |
| JPS5994103A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Nec Corp | 電気機械変換器の制御装置 |
| JPS5996880A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-04 | Nec Corp | 電気機械変換装置 |
| JPS6025284A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Hitachi Ltd | 位置決め装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH071449B2 (ja) | 1995-01-11 |
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