JPS6388494A - 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、位置決め装置に［２Ｊシ、特に半導体の露光
装置等において要請される超精密な位置決め装置に好適
に適用し得る位置決め装置に関するものである。

６六來−の祐砧テ 半導体の露光−ｉ置において、半導体ウニ／Ｎを精密位
置決めするためのＸ−Ｙテーブルとして、第５図に示す
ように、圧電素子アクチュエータを用いたものが知られ
ている。第５図において、５１はベースであって、その
上に粗動テーブル５２が配設され、その上に微動テーブ
ル５３が位置調整可能に配設されている。前記ベース５
１にＸ方向に形成されｒ−Ｘ　７７’イドレール５４１
こ沿って移動自在な十字型Ｘ方向移動体５５が粗動テー
ブル５２の下部に配設されており、この十字型Ｘ方向移
動体５５は、ＤＣサーボそ一夕５６にで＠Ｊ転駆ａされ
るネノ紬５７とこれに螺合するナンド５８からなるＸ方
向駆動装置５９に連結棒６０を介して連結されている。

この十字型Ｘ方向移動体５５（こ、Ｙ方向に沿って形成
されたＹ〃イドレール６１に沿って前記粗動テーブル５
２が移動ｒ１在に案内されている。この粗動テーブル５
２のＹ方向の一側端には一対のガイドローラ６２が配設
され、これらがイドローラ６２．６２開にＸ方向に移動
可能に挟持されたガイド片６３の両均が、ＤＣサーボモ
ータ６４にて回転駆動されるネジ軸６５とナツト６６か
らなるＹ方向駆動ｖ装置６７に一対の連結棒６８を介し
て連結されている。

この粗動テーブル５２の上には、前記微動テーブル５３
が弾性支持棒６９にて微動可能に支持されている。そし
て、３つの圧電素子アクチェエータ７０が、その内の１
つ７０ａはＸ方向に沿い、残りの２つ７０ｂ、７０ｃは
互いに間隔を設けてＹ方向に並列するように粗動テーブ
ル５２と微動テーブル５３の間に介装され、かつ各圧電
素子アクチュエータ７０の一端は粗動テーブル５２に固
定され、他端は微動テーブル５３に固定されている。

こうして、Ｘ方向駆動装置５９とＹ方向駆ｔ！！ｈ装置
６７にてＸ−Ｙ方向に粗動テーブル５２の大体の位置決
めをした後、Ｘ方向の圧電素子アクチュエータ７０ａを
作動させることにより微動テーブル５３をＸ方向に位置
決めし、Ｙ方向の２つの圧電素子アクチュエータ７０ｂ
、７０ｃを作動させることによりＹ方向に位置決めし、
また３つの圧電素子アクチュエータ７０ａ、７０ｂ、７
０ｃを作動させることにより微動テーブル５３の回転姿
勢の位置決めをするように成されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記構成の位置決め装置では、圧電素子
７クチユエータ７０の作動量が直接微動テーブル５３の
移動量となって現れるので、最小動作分解能が１０ａｍ
（ナノメータ）程度でそれ以上に精度を高めることがで
きないという開運がある。また、圧電素子アクチュエー
タ７０は引張力に弱いので、取扱いに注意を要するとい
う問題もある。さらに、複数の圧電素子７クチユエータ
７０を直交状態で配置した場合に、一方の圧電素子７ク
チユエータ７０を作動させたときにこれと直交する圧電
素子アクチュエータ７０の横方向剛性によって１６　Ｍ
を受は易いという問題もある。

本発明は上記従来の問題点を解消し、位置決め精度をさ
らに高めることがでさるとともに、作動方向の剛性が高
くなって取扱いが容易となり、さらに作動方向と直交す
る方向の剛性は小さく他の方向の作動に与える影響が少
なくて済む位置決め装置の提供を目的とする６ 問題、αを解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、基板上に位置調整可
能に支持された可動部材の位置決め装置であって、互い
に接近離間移動可能な一対の等長の平行リンクを有する
亀甲型６節リンク＋ｆｆｉ　＋、Ｗの前記一対の平行リ
ンクに、圧電素子アクチュエータの両出力端を連結し、
この亀甲型６節すンク磯（１の前記平行リンクに接しな
いヒンジの一方を前記基板に固定するとともに池方な前
記可動部材に固定したことを特徴とする。

昨月 本発明は上記構成を有するので、圧電素子アクチュエー
タの作動によって亀甲型６節リンク（１枯の一対の平行
リンクが接近まだは離間動作し、それに伴って亀甲型６
節すンク磯（）かが変形して一対の平行リンクに接しな
い両端ヒンノ間の距離が変化し、基板に対して可ｉ１３
部材が移動する。従って、亀甲型６Ｂリンク様構の平行
リンク間の距離に比して両端ヒンジ間の距離を大さく設
定すれば、圧電素子アクチュエータの作動精度に対して
可動部材の移動精度を高めることができる。また、作動
方向に対する剛性は、圧電素子アクチュエータで拘束さ
れた亀甲型６節すンク機構の変形に対する剛性で規定さ
れるので、圧電素子７クチユエータ自体の剛性に比して
大きくなる。また、作動方向に直交する方向の剛性は亀
甲型６節リンク代構のために小さく、その方向の作動に
与える１５　ｐ、２は小さくなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照しなが
ら説明する。

第１図において、１はベースであって、そのにに四隅部
のスラスト空気軸受２にて移動自在に支持された粗動テ
ーブル３が配設されている。また、このネ■動テーブル
３の上には、その四隅部の板バネＪ［にて支持された微
動テーブル５が配設されている。

前記ベース１上には、Ｘ方向に沿うＸ７７′イドレ−ル
６が配設されるとともに、このＸガイドレール６に沿っ
て移動可能な十字型Ｘ方向移動体７が粗動テーブル３の
下に配設されている。この十字型Ｘ方向移動体７のＸ方
向の両ｉ部には、前記Ｘ〃ガイドール６に沿って移動案
内される空気軸受８が配設され、かつその一端部に配設
されたボールナットクに、前記Ｘｆｆイドレール６の一
端部に配設されたＤＣサーボモータ１０にて回覧駆動さ
れるボールネジ紬１１が螺合されている。

前記十字型Ｘ方向移動体７にはＹ方向に沿うＸガイドレ
ール１２が配設され、このＸガイドレール１２に沿って
移動案内される′Ｊｉ！気軸受１３が前記粗動テーブル
３の下面に配設されている。また、このＸガイドレール
１２の側部にこれと平行にＤＣサーボモータ１４にて回
転駆動されるボールネジ紬１５が配設され、前記粗動テ
ーブル３の下面に配設されたポールナツト１６が螺合さ
れてνする。

なお、前記十字型Ｘ方向移動体７もスラスト空気軸受１
７にて前記ベース１上を移動自在に支持されている。

前記粗動テーブル３上には、後述の如く圧電素子アクチ
ェエータと亀甲型６節すンクｂ１構を胆み合わせた３つ
の微動装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃが配設されている。

これら微動装置の内、第１と第２の微動装置２０ａ、２
０ｂはその作動方向がＸ方向に沿うとともに互いに間隔
を設けて配設され、ｒ５３の微動ｖｃ置２０ｃはその動
作方向がＹ方向に沿うように配設されており、各微動装
置２０ａ、２０ｂ、２０ｃの一端は）［！！！ＩＪテー
ブル３に固定され、池端は微動テーブル５に固定されて
いる。

前記微動装（ｆｉ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは同一の構成
であり、大にｔｌｒＪ２図及び第３図に凸づいて１つの
微動￥Ｃ置２０について説明する。２１は圧電素子アク
チュエータであり、印加電圧に応じて伸縮する。この圧
電素子アクチュエータ２１は保持ブラケット２２を介し
て６つのリンクを備えた亀甲型５　ｊｊ’！！リンク磯
構２３における一対の平行リンク２４．２４間に装着さ
れている。前記亀甲型６節リンクｅ′３．ｌｔＬ？３は
、前記一対の平行リンク２４の両側にそれぞれ弾性ヒン
ジ２５を介して４つの傾斜状態のリンク２６が連設され
、かつそれらの両端部に弾性ヒンジ２７を介して取付片
２８ｍ、２８ｂが連設されている。一方の取付片２８ａ
は粗動テーブル３に、他方の取付片２８ｂは微動テーブ
ル５にそれぞれスペーサ２９ａ、２９ｂを介してボルト
固定されている。

以上の構成において、ＤＣサーボモータ１０または１４
を作動させることによって！Ｉｔ　！テーブル３をＸガ
イドレール６又はＸガイドレール１２を案内としてＸ方
向又はＹ方向に移動させて大体の位置合わせを行う。そ
の際、ボールネジ紬１１．１５とボールナラ）９，１６
の組み合わせで、例えば１μｍ程度の精度で位置決めす
ることができる。

次に、各微動装置２０ａ　、２０＋３．２０ｃの圧電素
子アクチュエータ２１を作動させて微動テーブル３を移
動させ、より高↑１１度の位置合わせを行う。Ｘ方向の
位置合わせには、微動装置２０ａ、２０ｂを同時に１ヤ
動させ、Ｙ方向の位置合わせには微動装置２０ｃを作動
させ、さらに微動テーブル３の回転姿勢の位置合わせに
は３つの微動装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃを計ヰで求め
られる所定量作動させる。

前記圧電素子７クチユエータ２１としては、市販のもの
で例えばストロ−フカｆｌＯμｎ、分解能が１ｏｎｏ＋
のらのがある。この圧電素子アクチュエータ２１を用い
、亀甲型６ｆｆｌｉリンクｔｆｉ６Ｍによって縮小率を
５分の１以下にすると、２ｎａ＋以下の精度の高い位置
合わせが可能となるのである。

尚、前記亀甲型６ｆｆｌｉリンク磯構２３による縮小率
を第４図により説明する。第４図では亀甲型６節すンク
磯構２３の作動量に′８管しない平行リンク２４等は省
略し、傾斜状態のリンク２６のみを線図で表しである。

ここで、亀甲型６節すンク機構２３における圧電素子ア
クチュエータの作動方向の実効距離をＡ、平行リンクを
除いた亀甲型６節リンク（１構２３の両端間の実効距離
をＬとしたとき、亀甲型６ｉｉリンク磯構２３による縮
小率は、ＬとＡの量小変化の比から ｄＬ／ｄＡ＝　−）＼／Ｌ て゛与えられる。従って、例えばり、が４０ｍｍ、Ａが
８■の亀甲型６　ｆｆＩＪ＋７ンク機構と、分解能が１
０ｎ輪の圧電素子アクチュエータとを組み合わせると、
縮小率が５分の１で、２旧ｎの高精度の位置決めが可能
となるのである。

本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば上記実施例では微動テーブルをＸ、Ｙの２方向と
回＠姿努の３軸の位置合わせが可能な位置。

決め装置に適用したものを例示したが、一方向の位置合
わせだけにも適用し得ることは言うまでもない。また、
粗動テーブル上の微動テーブルの位置合わせに限らず、
一般に各種基板上における可動部材の高精度の位置合わ
せに適用することかできる。

発明の効果 本発明の位置決め装置によれば、以上のように圧電素子
アクチュエータの作動によって、亀甲型６節リンク機構
が変形してその平行リンクに接しない両端ヒンジ間の距
離が変化し、その結果基板に対して可動部材が移動する
ようにしているので、亀甲型６　ＷＪ！７ンク槻溝の平
行リンク間の距離に比して両端ヒンジ間の距離を大きく
設定することによって圧電素子アクチュエータの作動精
度に対して可動部材の移動精度を高めることができ、高
精度の位置決めが可能となる６また、作動方向に対する
剛性は、圧電素子アクチェエータで拘束された亀甲型６
節すンク磯ｈ１の変形に対する剛性で規定されるので、
圧電素子アクチュエータ自体の剛性に比して大きくなり
、取扱いが容易となる。さらに、作動方向に直交する方
向の剛性は亀甲型６節リンク機構のために小さくなり、
その方向の作動に与える彩管も小さくて済む等、大なる
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

ｔｔＳ１図は本発明の一実施例の分Ｍ斜視図、第２図は
同実施例の微動装置の平面図、第３図は同微動装置の取
付状態の部分断面正面図、第４図は作用説明図、＠５図
は従来例の一部破断糸十視図である。 ３・・・・・・・・・粗動テーブル（基板）５・・・・
・・・・・微動テーブル（可動部材）２０・・・・・・
・・・微動装置 ２１・・・・・・・・・圧電素子７クチユエータ２３・
・・・・・・・・亀甲型６節すンク磯−構２４・・・・
・・・・・平行リンク。 代理人〈品弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 第　４　口 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に位置調整可能に支持された可動部材の位置決め
   装置であって、互いに接近離間移動可能な一対の等長の
   平行リンクを有する亀甲型６節リンク機構の前記一対の
   平行リンクに、圧電素子アクチュエータの両出力端を連
   結し、この亀甲型６節リンク機構の前記平行リンクに接
   しないヒンジの一方を前記基板に固定するとともに他方
   を前記可動部材に固定したことを特徴とする位置決め装
   置。