JPS63226710A - 微細位置決め装置 - Google Patents
微細位置決め装置Info
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- JPS63226710A JPS63226710A JP6008887A JP6008887A JPS63226710A JP S63226710 A JPS63226710 A JP S63226710A JP 6008887 A JP6008887 A JP 6008887A JP 6008887 A JP6008887 A JP 6008887A JP S63226710 A JPS63226710 A JP S63226710A
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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、電子顕微鏡等の微細な変位
調節を必要とする装置に使用される微細位置決め装置の
うち、回転変位を行なう微細位置決め装置に関する。
調節を必要とする装置に使用される微細位置決め装置の
うち、回転変位を行なう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
太き（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
太き（寄与するものである。
ところで、上記微細位置決めを行なう微細位置決め装置
は、固定部と、位置決めの対象となる物体が載置される
微動テーブルとを備え、両者間に設けられたアクチュエ
ータを駆動して微動テーブルを所望の量だけ変位させる
構成となっている。
は、固定部と、位置決めの対象となる物体が載置される
微動テーブルとを備え、両者間に設けられたアクチュエ
ータを駆動して微動テーブルを所望の量だけ変位させる
構成となっている。
このような微動テーブルの変位においては、直線的な変
位（並進変位）のみならず回転変位が要求される場合が
ある。
位（並進変位）のみならず回転変位が要求される場合が
ある。
従来、上記回転変位を行なう微細位置決め装置として、
微動テーブルをばね性を有する３本以上の支持線により
固定部に支持した構成のものが提案されていた。これを
図により説明する。第３図（ａ）、 （ｂ）は従来の微
細位置決め装置の平面図および側面図である。図で、１
は固定部であり、上方に突出子る突出部１ａを有する。
微動テーブルをばね性を有する３本以上の支持線により
固定部に支持した構成のものが提案されていた。これを
図により説明する。第３図（ａ）、 （ｂ）は従来の微
細位置決め装置の平面図および側面図である。図で、１
は固定部であり、上方に突出子る突出部１ａを有する。
２は円形の微動テーブルであり、円周上に２つの切欠き
部２ａ、２ｂが形成されている。３ａ、３ｂ、３ｃはば
ね性を有する３本の支持線であり、固定部１と微動テー
ブル２とに連結され、微動テーブル２を固定部１に支持
している。４ａ、４ｂは積層形の圧電アクチュエータで
あり、微動テーブル２の切欠き部２ａ、２ｂに固定され
ている。
部２ａ、２ｂが形成されている。３ａ、３ｂ、３ｃはば
ね性を有する３本の支持線であり、固定部１と微動テー
ブル２とに連結され、微動テーブル２を固定部１に支持
している。４ａ、４ｂは積層形の圧電アクチュエータで
あり、微動テーブル２の切欠き部２ａ、２ｂに固定され
ている。
上記微細位置決め装置において、圧電アクチュエータ４
ａが伸長し、圧電アクチュエータ４ｂが同量だけ縮むよ
うに電圧を印加すると、微動テーブル２は支持線３ａ、
３ｂ、３ｃのばね性により第３図（ａ）で時計方向に微
小回転する。又、圧電アクチュエータ４ａ、４ｂの伸長
と縮みの関係を逆にすると微動テーブル２は反時計方向
に微小回転する。このように究めて簡単な構造により微
動テーブル２に回転変位を発生させることができる。
ａが伸長し、圧電アクチュエータ４ｂが同量だけ縮むよ
うに電圧を印加すると、微動テーブル２は支持線３ａ、
３ｂ、３ｃのばね性により第３図（ａ）で時計方向に微
小回転する。又、圧電アクチュエータ４ａ、４ｂの伸長
と縮みの関係を逆にすると微動テーブル２は反時計方向
に微小回転する。このように究めて簡単な構造により微
動テーブル２に回転変位を発生させることができる。
ところで、上記従来の微細位置決め装置における微動テ
ーブル２の回転変位は、その構造から明らかなように定
まった回転中心をもたない。したかって、微動テーブル
２上に載置された変位対象物体をある軸まわりに回転変
位させることが要求されたとき、回転中心軸の存在位置
が不明確なため要求されたとおりの正確な回転変位を行
なうことができず、又、正確な回転変位角を得ることも
できないという問題があった。
ーブル２の回転変位は、その構造から明らかなように定
まった回転中心をもたない。したかって、微動テーブル
２上に載置された変位対象物体をある軸まわりに回転変
位させることが要求されたとき、回転中心軸の存在位置
が不明確なため要求されたとおりの正確な回転変位を行
なうことができず、又、正確な回転変位角を得ることも
できないという問題があった。
なお、回転中心軸を有する微細位置決め装置も種々提案
されているが、いずれも第３図（ａ）、 Ｃｂ＞に示す
微細位置決め装置に比較して皇かに構造が複雑であり、
又は回転軸に摺動やガタを生じる構造であって満足すべ
きものではない。
されているが、いずれも第３図（ａ）、 Ｃｂ＞に示す
微細位置決め装置に比較して皇かに構造が複雑であり、
又は回転軸に摺動やガタを生じる構造であって満足すべ
きものではない。
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、上記従来技術の問題点を解決し、摺動や
ガタを生じさせることなく回転中心をもつことができ、
しかも構造簡素な微細位置決め装置を提供するにある。
、その目的は、上記従来技術の問題点を解決し、摺動や
ガタを生じさせることなく回転中心をもつことができ、
しかも構造簡素な微細位置決め装置を提供するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、固定部材と回転
部材とに圧電アクチュエータを係合するとともに、固定
部材と回転部材とを捩り部材により連結し、この連結は
、捩り部材の捩り中心軸を回転部材に定められた回転中
心軸に一致させる連結であることを特徴とする。
部材とに圧電アクチュエータを係合するとともに、固定
部材と回転部材とを捩り部材により連結し、この連結は
、捩り部材の捩り中心軸を回転部材に定められた回転中
心軸に一致させる連結であることを特徴とする。
圧電アクチュエータに電圧を印加すると、これに応じて
圧電アクチュエータが伸長しくまたは縮み）、回転部材
に力が作用する。これにより、瑛り部材にその捩り中心
軸まわりのモーメントが発生し、捩り部材は捩り中心軸
まわりに回転する。
圧電アクチュエータが伸長しくまたは縮み）、回転部材
に力が作用する。これにより、瑛り部材にその捩り中心
軸まわりのモーメントが発生し、捩り部材は捩り中心軸
まわりに回転する。
したがって、回転部材はその回転中心軸まわりに回転す
る。
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（ａ）、 （ｂ）は本発明の実施例に係る微細位
置決め装置の平面図および側面図である。図で、第３図
（ａ）、 （ｂｌに示す部分と同−又は等価な部分には
同一符号が付しである。固定部ｌの円周部分に突出部１
ａが設けられ、また円柱状の微動テーブル２の円周部分
に前記突出部１ａと対向して垂下部２ｃが設けられてい
る。積層形の圧電アクチュエータ４が、突出部１ａと垂
下部２Ｃとの間に固定されている。５は固定部１と微動
テーブル２とに連結された円柱ヒンジであり、この円柱
ヒンジ５により微動テーブル２が固定部１に支持される
。
置決め装置の平面図および側面図である。図で、第３図
（ａ）、 （ｂｌに示す部分と同−又は等価な部分には
同一符号が付しである。固定部ｌの円周部分に突出部１
ａが設けられ、また円柱状の微動テーブル２の円周部分
に前記突出部１ａと対向して垂下部２ｃが設けられてい
る。積層形の圧電アクチュエータ４が、突出部１ａと垂
下部２Ｃとの間に固定されている。５は固定部１と微動
テーブル２とに連結された円柱ヒンジであり、この円柱
ヒンジ５により微動テーブル２が固定部１に支持される
。
ここで、円柱ヒンジ５の構成を第２図により説明する。
第２図は円柱ヒンジの斜視図である。図で、５は円柱ヒ
ンジを示す。円柱ヒンジ５は高い剛性を有する円柱部材
より成り、そのほぼ中央円周部分に、断面Ｕ字状（又は
Ｕ字状）の切欠き部５ｂを形成することにより構成され
る。５ａ＋、５３ｚは切欠き部５ｂの両側の剛体部、５
Ｃは切欠き部５ｂにより形成された極小径部である。５
Ａは極小径部５Ｃおよび剛体部５ａ＋＋５３ｚの中心を
通る捩り中心軸を示す この円柱ヒンジ５の剛体部５３ｚを固定し、剛体部５ａ
＋に軸５Ａまわりのモーメントを作用させると、極小径
部５Ｃが捩れることにより剛体部５ａ＋ は軸５Ａを中
心として回動する。しかし、軸Ａ方向に作用する荷重に
対しては高い剛性を示す。
ンジを示す。円柱ヒンジ５は高い剛性を有する円柱部材
より成り、そのほぼ中央円周部分に、断面Ｕ字状（又は
Ｕ字状）の切欠き部５ｂを形成することにより構成され
る。５ａ＋、５３ｚは切欠き部５ｂの両側の剛体部、５
Ｃは切欠き部５ｂにより形成された極小径部である。５
Ａは極小径部５Ｃおよび剛体部５ａ＋＋５３ｚの中心を
通る捩り中心軸を示す この円柱ヒンジ５の剛体部５３ｚを固定し、剛体部５ａ
＋に軸５Ａまわりのモーメントを作用させると、極小径
部５Ｃが捩れることにより剛体部５ａ＋ は軸５Ａを中
心として回動する。しかし、軸Ａ方向に作用する荷重に
対しては高い剛性を示す。
本実施例では、このような円柱ヒンジ５の剛体部５ａ＋
、５３ｚをそれぞれ固定部１および微動テーブル２に固
定するものであり、円柱ヒンジ５が軸５Ａ方向の荷重に
高い剛性を有することから、微動テーブル２は円柱ヒン
ジ５により固定部ｌに確実に支持されることになる０円
柱ヒンジ５を微動テーブル２に連結するに際し、第１図
（ｂｌに示す微動テーブル２に定められた回転中心軸２
Ａと円柱ヒンジ５の捩り中心軸５Ａとが一致せしめられ
る。さらに、圧電アクチュエータ４が駆動されたとき、
その力が作用する垂下部２Ｃ上の点（圧電アクチュエー
タ４が固定されている個所）は、円柱ヒンジ５の極小径
部５Ｃを通り、軸２Ａ、５Ａに垂直な面（図で２点鎖線
により示されている）内に存在するように設計されてい
る。
、５３ｚをそれぞれ固定部１および微動テーブル２に固
定するものであり、円柱ヒンジ５が軸５Ａ方向の荷重に
高い剛性を有することから、微動テーブル２は円柱ヒン
ジ５により固定部ｌに確実に支持されることになる０円
柱ヒンジ５を微動テーブル２に連結するに際し、第１図
（ｂｌに示す微動テーブル２に定められた回転中心軸２
Ａと円柱ヒンジ５の捩り中心軸５Ａとが一致せしめられ
る。さらに、圧電アクチュエータ４が駆動されたとき、
その力が作用する垂下部２Ｃ上の点（圧電アクチュエー
タ４が固定されている個所）は、円柱ヒンジ５の極小径
部５Ｃを通り、軸２Ａ、５Ａに垂直な面（図で２点鎖線
により示されている）内に存在するように設計されてい
る。
次に、本実施例の動作を説明する。圧電アクチュエータ
４に電圧を印加して伸長せしめると、微動テーブル２に
は接線方向の力成分が作用し、これにより微動テーブル
２に連結された円柱ヒンジ５に軸５Ａまわりの反時計方
向のモーメントが発生する。このため、極小径部５Ｃは
軸５Ａを中心に涙れ、したがって微動テーブル２は軸２
Ａを中心に、圧電アクチュエータ４に印加された電圧に
応じた角度だけ反時計方向に回動する。このとき、圧電
アクチュエータ４の垂下部２Ｃ上の固定個所は上述の位
置にあるので、軸５Ａに垂直な方向の力成分が存在して
も円柱ヒンジ５の極小径部５Ｃしかたわむことはない。
４に電圧を印加して伸長せしめると、微動テーブル２に
は接線方向の力成分が作用し、これにより微動テーブル
２に連結された円柱ヒンジ５に軸５Ａまわりの反時計方
向のモーメントが発生する。このため、極小径部５Ｃは
軸５Ａを中心に涙れ、したがって微動テーブル２は軸２
Ａを中心に、圧電アクチュエータ４に印加された電圧に
応じた角度だけ反時計方向に回動する。このとき、圧電
アクチュエータ４の垂下部２Ｃ上の固定個所は上述の位
置にあるので、軸５Ａに垂直な方向の力成分が存在して
も円柱ヒンジ５の極小径部５Ｃしかたわむことはない。
圧電アクチュエータ４を縮めると、円柱ヒンジ５は逆方
向に捩れ、微動テーブル２は時計方向に回動する。
向に捩れ、微動テーブル２は時計方向に回動する。
このように、本実施例では、固定部と微動テーブルを円
柱ヒンジで連結し、円柱ヒンジの捩り中心軸と微動テー
ブルの回転中心軸とが一敗するようにしたので、円柱ヒ
ンジにより微動テーブルの回転中心軸が確立され、正確
な角度で所望の回転変位を発生させることができ、ひい
ては変位制御が容易となる。又、円柱ヒンジであるので
構造は極めて簡素であり、さらに摺動部はなく、かつ、
ガタを生じるおそれもないので、これらによる精度低下
の悪影響は全（ない、又、圧電アクチュエータを固定部
に設けられた突出部と微動テーブルに設けられた垂下部
との間に固定し、この固定個所が円柱ヒンジの中心を通
りその捩り中心軸に垂直な面内にあるようにしたので、
円柱ヒンジにたわみを生じることはなく、正確な回転変
位を得ることができる。
柱ヒンジで連結し、円柱ヒンジの捩り中心軸と微動テー
ブルの回転中心軸とが一敗するようにしたので、円柱ヒ
ンジにより微動テーブルの回転中心軸が確立され、正確
な角度で所望の回転変位を発生させることができ、ひい
ては変位制御が容易となる。又、円柱ヒンジであるので
構造は極めて簡素であり、さらに摺動部はなく、かつ、
ガタを生じるおそれもないので、これらによる精度低下
の悪影響は全（ない、又、圧電アクチュエータを固定部
に設けられた突出部と微動テーブルに設けられた垂下部
との間に固定し、この固定個所が円柱ヒンジの中心を通
りその捩り中心軸に垂直な面内にあるようにしたので、
円柱ヒンジにたわみを生じることはなく、正確な回転変
位を得ることができる。
なお、上記実施例の説明では、アクチュエータとして積
層径の圧電アクチュエータを例示して説明したが、これ
に限ることはなく、他の種々のアクチュエータを用いる
ことができる。又、円柱ヒンジの極小径部を適切に設計
すれば、たわみに対する剛性を大きくすることができ、
その場合、アクチュエータの設置位置は自由に選択する
ことができる。さらに、アクチュエータと微動テーブル
とは固定される必要はなく、端に当接するだけでもよい
。
層径の圧電アクチュエータを例示して説明したが、これ
に限ることはなく、他の種々のアクチュエータを用いる
ことができる。又、円柱ヒンジの極小径部を適切に設計
すれば、たわみに対する剛性を大きくすることができ、
その場合、アクチュエータの設置位置は自由に選択する
ことができる。さらに、アクチュエータと微動テーブル
とは固定される必要はなく、端に当接するだけでもよい
。
以上述べたように、本発明では、固定部材と回転部材と
を捩り部材で連結し、回転部材の回転中心軸と捩り部材
の捩り中心軸とが一致するようにしたので、回転部材の
回転中心が定まり、正確な角度で所望の回転変位を発生
させることができ、ひいては変位制御も容易となる。又
、摺動部やガタの発生がないので、高精度の変位が可能
である。
を捩り部材で連結し、回転部材の回転中心軸と捩り部材
の捩り中心軸とが一致するようにしたので、回転部材の
回転中心が定まり、正確な角度で所望の回転変位を発生
させることができ、ひいては変位制御も容易となる。又
、摺動部やガタの発生がないので、高精度の変位が可能
である。
さらに、構造は極めて簡素であるので、安価かつ容易に
製造することができる。
製造することができる。
第１図（ａｌ、 （ｂ）は本発明の実施例に係る微細位
置決め装置の平面図および側面図、第２図は第１図に示
す円柱ヒンジの斜視図、第３図（ａ）、 （ｂ）は従来
の微細位置決め装置の平面図および側面図である。 １・・・固定部、２・・・微動テーブル、４・・・・・
・圧電アクチュエータ、５・・・円柱ヒンジ、５Ｃ・・
・極小径部。 第１図 （ａ） （ｂ） ５・・円荘ヒソク ５ｃ・・・右シ小餐１予
置決め装置の平面図および側面図、第２図は第１図に示
す円柱ヒンジの斜視図、第３図（ａ）、 （ｂ）は従来
の微細位置決め装置の平面図および側面図である。 １・・・固定部、２・・・微動テーブル、４・・・・・
・圧電アクチュエータ、５・・・円柱ヒンジ、５Ｃ・・
・極小径部。 第１図 （ａ） （ｂ） ５・・円荘ヒソク ５ｃ・・・右シ小餐１予
Claims (4)
- （１）固定部材と、この固定部材に対して回転する回転
部材と、一端が前記固定部材に固定され他端が前記回転
部材に係合されたアクチュエータとを備え、このアクチ
ュエータの駆動により前記回転部材に回転変位を発生さ
せる微細位置決め装置において、前記固定部材と前記回
転部材とを、前記回転部材の回転中心軸と一致する捩り
中心軸を有する捩り部材により連結したことを特徴とす
る微細位置決め装置。 - （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記捩り部
材は、円柱ヒンジであ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（３）項において、前記圧電ア
クチュエータは、前記捩り部材の捩り部中心を通り前記
捩り中心軸と直交する平面内に設けられていることを特
徴とする微細位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008887A JPH083755B2 (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 微細位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008887A JPH083755B2 (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 微細位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63226710A true JPS63226710A (ja) | 1988-09-21 |
| JPH083755B2 JPH083755B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=13131984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6008887A Expired - Lifetime JPH083755B2 (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 微細位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083755B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039900A (en) * | 1989-02-15 | 1991-08-13 | Kabushiki Kaisha Okuma Tekkosho | Braking device for a rotary motor including a compression spring and piezoelectric element |
-
1987
- 1987-03-17 JP JP6008887A patent/JPH083755B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039900A (en) * | 1989-02-15 | 1991-08-13 | Kabushiki Kaisha Okuma Tekkosho | Braking device for a rotary motor including a compression spring and piezoelectric element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH083755B2 (ja) | 1996-01-17 |
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