JPS6391711A - 微細位置決め装置 - Google Patents
微細位置決め装置Info
- Publication number
- JPS6391711A JPS6391711A JP23628886A JP23628886A JPS6391711A JP S6391711 A JPS6391711 A JP S6391711A JP 23628886 A JP23628886 A JP 23628886A JP 23628886 A JP23628886 A JP 23628886A JP S6391711 A JPS6391711 A JP S6391711A
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- Japan
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- axis
- fine positioning
- actuator
- parallel springs
- force component
- Prior art date
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- Pending
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
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
- B23Q1/36—Springs
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、ある物体を所定方向に所定の微小量変位させ
るのに用いられる微細位置決め装置に関する。
るのに用いら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、μｍオーダーの微細な
変位が可能である装置が要望されている。
変位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。
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。以下従来の微
細位置決め装置を図により説明する。
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。以下従来の微
細位置決め装置を図により説明する。
第２図は従来の微細位置決め装置の側面図である。図で
、ｌは剛性の高い支持台、２ａ、２ｔ）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との間洗装加された
微動アクチュニ−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。
、ｌは剛性の高い支持台、２ａ、２ｔ）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との間洗装加された
微動アクチュニ−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Ｙ軸方向、Ｚ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Ｘ軸方向に微小量δ工
だけ変位する。この変位は図中破線により極端に拡大し
て示されている。
剛性は低く、これに対してＹ軸方向、Ｚ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Ｘ軸方向に微小量δ工
だけ変位する。この変位は図中破線により極端に拡大し
て示されている。
これにより、微動テーブル３に所要の物体を載置すると
、その物体の微細位置決めを行なうことができる。
、その物体の微細位置決めを行なうことができる。
ところで、上記の微細位置決め装置においては、平行ば
ね２ａ 、２ｂの変形に伴いＹ軸方向にも同時に変位を
生じることは明らかである。このＹ軸方向の変位が図中
にδｙで示されている。このようなＹ軸方向の変位δｙ
は、例えば、平行ばねの長さｌを１０ｍ１＋とすると、
Ｘ軸方向に１０μｍ変位させたとき（δ工＝１０μｍ）
、約０．１μｍとなる。従来の微細位置決めにおいては
、この程度のレベルの干渉変位δアは無視しても支障の
ない場合がほとんどであったが、近年における超ＬＳＩ
の製造工程等においては、０．０１μｍ級の精密な位置
決めが必要とされ、このような精密な位置決めにおいて
は、前記干渉変位δｙが微細位置決めに与える影響は無
視できなくなり、微細位置決めの誤差の原因となる。も
つとも、この干渉変位δｙは平行ばね２ａ。
ね２ａ 、２ｂの変形に伴いＹ軸方向にも同時に変位を
生じることは明らかである。このＹ軸方向の変位が図中
にδｙで示されている。このようなＹ軸方向の変位δｙ
は、例えば、平行ばねの長さｌを１０ｍ１＋とすると、
Ｘ軸方向に１０μｍ変位させたとき（δ工＝１０μｍ）
、約０．１μｍとなる。従来の微細位置決めにおいては
、この程度のレベルの干渉変位δアは無視しても支障の
ない場合がほとんどであったが、近年における超ＬＳＩ
の製造工程等においては、０．０１μｍ級の精密な位置
決めが必要とされ、このような精密な位置決めにおいて
は、前記干渉変位δｙが微細位置決めに与える影響は無
視できなくなり、微細位置決めの誤差の原因となる。も
つとも、この干渉変位δｙは平行ばね２ａ。
２ｂの長さを長くすることにより小さくすることができ
るが、平行ばね２ ａ ＊ ２ ｂの長さを長くするこ
とは微細位置決め装置の全体構造の大型化につながり容
認し難いことである。
るが、平行ばね２ ａ ＊ ２ ｂの長さを長くするこ
とは微細位置決め装置の全体構造の大型化につながり容
認し難いことである。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、平行
ばねの長さを長くすることなく干渉変位を大幅に低減す
ることができる微細位置決め装置を提供するにある。
ばねの長さを長くすることなく干渉変位を大幅に低減す
ることができる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、２つの剛体間を
互いに平行ばねで連結し、これら各平行ばねに対して曲
げ変形と伸び変形とを同時に生じさせるアクチュエータ
を設けたことを特徴とする。
互いに平行ばねで連結し、これら各平行ばねに対して曲
げ変形と伸び変形とを同時に生じさせるアクチュエータ
を設けたことを特徴とする。
アクチュエータを駆動すると、平行ばね自体にその長さ
方向に伸びが発生すると同時にその垂直方向に曲げ変形
を発生し、平行ばねの長さ方向の変位を大幅に低減する
ことができる。
方向に伸びが発生すると同時にその垂直方向に曲げ変形
を発生し、平行ばねの長さ方向の変位を大幅に低減する
ことができる。
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側面
図である。図で、２ａ、２ｂは第２図に示すものと同じ
平行ばね、５は第２図に示す支持台に相当する支持台で
ある。５ａは支持台５において平行ばね２ａ 、２ｂ間
に突出するアクチュエータ固定部、５ｂは斜面５Ｃを形
成するための突起部である。突起部５ｂの斜面５ＣはＸ
軸に対して所定の角度−（図では９０Ｏ−０９）に正確
に形成されている。
図である。図で、２ａ、２ｂは第２図に示すものと同じ
平行ばね、５は第２図に示す支持台に相当する支持台で
ある。５ａは支持台５において平行ばね２ａ 、２ｂ間
に突出するアクチュエータ固定部、５ｂは斜面５Ｃを形
成するための突起部である。突起部５ｂの斜面５ＣはＸ
軸に対して所定の角度−（図では９０Ｏ−０９）に正確
に形成されている。
ｃｔ十拵りＭＩ♀子烏名子−プル屋蛇；や六膏勧テーブ
ルである。６ａは微動テーブル６に形成された三角形状
の切込部であり、この切込部６ａにより斜面６ｂ、６ｃ
が形成される。斜面６ｂはＸ軸に対してほぼ角度θ１を
有し、斜面６ＣはＸ軸に対して角度θ２を有する。斜面
６Ｃは支持台５の斜面５ｃに平行関係をもって対向して
いる。７はアクチュエータであり、斜面５ｃ、６ｃ間に
装架される。アクチュエータ７の駆動軸はＸ軸に対し゛
て角度θ１だけ傾斜している。
ルである。６ａは微動テーブル６に形成された三角形状
の切込部であり、この切込部６ａにより斜面６ｂ、６ｃ
が形成される。斜面６ｂはＸ軸に対してほぼ角度θ１を
有し、斜面６ＣはＸ軸に対して角度θ２を有する。斜面
６Ｃは支持台５の斜面５ｃに平行関係をもって対向して
いる。７はアクチュエータであり、斜面５ｃ、６ｃ間に
装架される。アクチュエータ７の駆動軸はＸ軸に対し゛
て角度θ１だけ傾斜している。
次に、本実施例の動作を説明する。アクチュエータ７を
励起すると、斜面６Ｃにおけるアクチュエータ駆動軸線
上の点Ｐには、Ｘ軸に対して角度θ、方向に力Ｆが作用
する。この力ＦＫより、Ｘ軸方向に力成分Ｆｘが、又、
Ｙ軸方向にカ成分Ｐ′アが一発生する。力成分Ｆｙによ
り平行ばね２ａ、２ｂ自体には微小な伸びが生じ、同時
に力成分Ｆｘにより平行ばね２ａ、２１）には第２図に
示すような変形が生じる。力成分Ｆｙによる平行ばね２
ａ、２ｂの伸び変形により、Ｙ軸方向の変位δアは大幅
に縮小されろ。
励起すると、斜面６Ｃにおけるアクチュエータ駆動軸線
上の点Ｐには、Ｘ軸に対して角度θ、方向に力Ｆが作用
する。この力ＦＫより、Ｘ軸方向に力成分Ｆｘが、又、
Ｙ軸方向にカ成分Ｐ′アが一発生する。力成分Ｆｙによ
り平行ばね２ａ、２ｂ自体には微小な伸びが生じ、同時
に力成分Ｆｘにより平行ばね２ａ、２１）には第２図に
示すような変形が生じる。力成分Ｆｙによる平行ばね２
ａ、２ｂの伸び変形により、Ｙ軸方向の変位δアは大幅
に縮小されろ。
ここで、平行ばね２ａ、２ｂの厚さをｔ％幅をＢ１その
ヤング率をＥとすると、当該平行ばね２ａ。
ヤング率をＥとすると、当該平行ばね２ａ。
２ｂの伸び変形量δｙ′は次式で表わされる。
今、角度θ、が４５°であり、平行ばね２ａ 、 ２ｂ
がＢ＝ １ ０ｘ１ ｔ＝ １．５ｍ、 Ｅ＝２１０
００ｋｇ／ｄの数値を有するものであるとき、力成分Ｆ
Ｘ＝ ７ ｋｇを発生するような力Ｆを作用させたとき
、伸び変形量δｙ′は（１）式にしたがって、０．１３
μｍとなる。
がＢ＝ １ ０ｘ１ ｔ＝ １．５ｍ、 Ｅ＝２１０
００ｋｇ／ｄの数値を有するものであるとき、力成分Ｆ
Ｘ＝ ７ ｋｇを発生するような力Ｆを作用させたとき
、伸び変形量δｙ′は（１）式にしたがって、０．１３
μｍとなる。
一方、力Ｆｘ＝７′Ｋｇを単独に発生させた場合におけ
るこの微細位置決め装置のＹ軸方向の変位Ｊｙは有限要
素法を用いた解析によると、−０，０９μｍである。し
たがって、この微細位置決め装置において、力成分Ｆｘ
＝７に＆となるように力Ｆが加えられた場合、Ｙ軸方向
の変位量は０．０４ μｆｆ１（０，１３ａｍ −０，
０９μｍ）となり、単独に力Ｆｘが加えられた場合に比
較し、干渉変位δｙを、その影響が無視できるレベルに
大きく低減することができる。
るこの微細位置決め装置のＹ軸方向の変位Ｊｙは有限要
素法を用いた解析によると、−０，０９μｍである。し
たがって、この微細位置決め装置において、力成分Ｆｘ
＝７に＆となるように力Ｆが加えられた場合、Ｙ軸方向
の変位量は０．０４ μｆｆ１（０，１３ａｍ −０，
０９μｍ）となり、単独に力Ｆｘが加えられた場合に比
較し、干渉変位δｙを、その影響が無視できるレベルに
大きく低減することができる。
なお、角度θ、は各種染件に応じて任意に選択すること
かできるのは当然であり、又、カ成分ＦｘＯ値と角度θ
、によっては、干渉変位が０となる場合もある。
かできるのは当然であり、又、カ成分ＦｘＯ値と角度θ
、によっては、干渉変位が０となる場合もある。
以上述べたように、本発明では、アクチュエータにより
平行ばねに伸び変形と曲げ変形を同時に与えるようにし
たので、干渉変位を大幅に低減し、又は０とすることが
でさ、ひいては微細位置決めにおける誤差の発生を防止
することができる。
平行ばねに伸び変形と曲げ変形を同時に与えるようにし
たので、干渉変位を大幅に低減し、又は０とすることが
でさ、ひいては微細位置決めにおける誤差の発生を防止
することができる。
第１図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の側面
図、第２図は従来の微細位置決め装置の側面図である。
図、第２図は従来の微細位置決め装置の側面図である。
Claims (2)
- （１）２つの剛体と、これら剛体間を連結するとともに
互いに平行な平行ばねとを備えた微細位置決め装置にお
いて、前記各平行ばねに曲げ変形と伸び変形を同時に生
じさせるアクチュエータを設け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、前記アクチュエ
ータは、前記各平行ばねの中間で前記各剛体に対して所
定の角度で配置さ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 |
|---|---|---|---|
| JP23628886A JPS6391711A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 微細位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23628886A JPS6391711A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 微細位置決め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6391711A true JPS6391711A (ja) | 1988-04-22 |
Family
ID=16998568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23628886A Pending JPS6391711A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 微細位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6391711A (ja) |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP23628886A patent/JPS6391711A/ja active Pending
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