JPS6395383A - 微小位置決め装置 - Google Patents

微小位置決め装置

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JPS6395383A
JPS6395383A JP61240861A JP24086186A JPS6395383A JP S6395383 A JPS6395383 A JP S6395383A JP 61240861 A JP61240861 A JP 61240861A JP 24086186 A JP24086186 A JP 24086186A JP S6395383 A JPS6395383 A JP S6395383A
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JP
Japan
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movement mechanism
piezoelectric element
movable
voltage
coarse movement
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Pending
Application number
JP61240861A
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English (en)
Inventor
博史 後藤
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
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Publication of JPS6395383A publication Critical patent/JPS6395383A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、例えば半導体製造装置、高精度加工機、精
密測定器等に適用する微小位置決め装置に関する。
〈従来の技術〉 従来の微小位置決め装置としては第7図に示すものがあ
る。この装置は、鉛直支柱4の上端に、2枚の弾性ばね
を重合した平行ばね5の中央ボス部51を取付け、平行
板ばね5の外周部には、等角位置に、平行ばねの下方に
水平に突出したアーマチャと称する金属板6を配設し、
鉛直支柱4には、各アーマチャの上下にそれぞれアーマ
チャギャップを介して電磁アクチュエータ7.7aを配
設してなり、各電磁アクチュエータを制御して平行ばね
5の弾性変形量を可変調整し、平行ばね上に配設したワ
ークテーブル8の微小位置決めを行っている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、ワークテーブル8を定位置に静止させてその
状態を保持する場合、電磁アクチュエータ7.7aには
電流を流し続けているため、励磁コイルから高熱が発熱
して周辺部材に熱膨張を生じ、位置決め精度の劣化を引
き起こすという問題があった。
そこで、この発明は微小位置決めのアクチュエータとし
て、発熱の無い圧電素子を用いることにより、上記の問
題を解消し、高速且つ高精度位置決めを実現し得る新規
な微小位置決め装置を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するだめの、この発明の詳細な説明す
ると、この発明の微小位置決め装置は、電圧印加によっ
て伸縮する圧電素子を具えてステップ状に上昇または下
降する粗動機構と、粗動機構の可動体に配設され、電圧
印加により伸縮する圧電素子を具え、それぞれ粗動機構
と同方向に微動する複数の微動機構と、各微動機構の可
動部に支持されたワークテーブルとから構成してなるも
のである。
く作用〉 ワークテーブルの位置決めに際し、粗動機構の圧電素子
に電圧を印加することにより、可動体はステップ状に上
昇、または下降する。可動体には微動機構を介してワー
クテーブルが支持されているため、テーブルは所定の粗
動位置に変位し、定位する。次いで、微動機構の圧電素
子に電圧を印加するとき、ワークテーブルは圧電素子の
伸縮に応じて上昇または下降し、微小変位および位置決
めが達成される。かかる粗動機構、微動機構の作動時、
圧電素子は発熱せず、以て、周辺部材の熱膨張等による
位置決め精度の劣化問題を解消できる。また、複数の微
動機構を同時または個々に制御することにより、ワーク
テーブルは水平乃至傾斜する。
〈実施例〉 図面はこの発明の一実施例にかかる微小位置決め装置を
示す。
微小位置決め装置は、電圧印加によって伸縮する圧電素
子13. 17 a、  17 bを具えてステップ状
に上昇または下降する粗動機構1と、粗動機構1の可動
体1bに配設され、電圧印加によって伸縮する圧電素子
25を具え、それぞれ粗動機構1と同方向に微動する複
数の微動機構2と、各微動機構2の可動部に支持された
ワークテーブル3とから構成される。
前記粗動機構1は、ベース11上に縦設固定される支持
体1aと、この支持体1aに支持せられ、尺取虫の移動
と同様にステップ状に移動する可動体1bとからなる。
上記支持体1aは、ベース11上に固定部材12、この
固定部材12の上面へ、電圧印加によって伸縮するピエ
ゾ素子等の積層型圧電素子13、この圧電素子13の上
面に可動部材14を一体に結合してなり、前記圧電素子
13が所定の電圧印加によって積層方向に伸長し、可動
部材14を上昇変位させる。
可動体1bは、前記支持体1aに嵌挿した微動筒体15
に対し、支持体1aの固定部材12および可動部材14
に対応し且つこれを押圧する一対の加圧レバー16a、
16bを配備し、各レバー16a、16bには、それぞ
れ電圧印加によって伸縮する積層型圧電素子17a。
17bを連繋してなり、支持体1aの圧電素子13、可
動体1bの両圧電素子17a、17bに対する印加電圧
を順次切換えることにより、両前圧レバー16a、16
bが固定部材12、可動部材14を圧電素子13の伸縮
に合わせて交互に閲み、以て、可動体1bは支持体1a
に対し、尺取虫と同様な動作でステップ状に上昇または
下降する。
上記可動体1bには、筒体上部にプレート18が水平に
取付けられ、このプレート上面に微動機構2が配設され
る。
微動機構2は、粗動機構1の軸中心に対し120度等角
位置に配設されており、各々、可動体1bのプレート1
8に固定する取付壁21、この取付壁21の両端部に対
向して設けられそれぞれ対称位置に弾性ひんじ部22を
有す伸縮壁23、両伸縮壁23の上端間に可動壁24を
一体に形成したホルダー20と、取付壁21の上面に下
部を支持して縦設された積層型圧電素子25と、この圧
電素子25の上面と可動壁24との間に介装され圧電素
子25の伸縮動作を可動壁24に伝える球体等の伝動部
材26とからなるものである。
尚、前記粗動機構1、微動機構2の形状および微動機構
の数、配置等は、位置決め装置の用途、ワークの形状、
大きさ等に応じ本発明の技術範囲内において変更する。
また、図示例では、上下方向に微動位置決めする一例を
示したが、水平方向或いは斜め方向の位置決めに適用す
ることも勿論可能である。
更に図示例の粗動機構1では、可動体1bに一対の加圧
レバーを設け、このレバーを圧電素子17a、17bに
て駆動させることにより支持体1aの固定部材12、可
動部材14を把持または解放する構成としたが、これに
限らず、第3図の如く、可動部材14および固定部材1
2の両側に対向してそれぞれ一対の積層型圧電素子17
a、17a、17b、17bを配備し、直接把持、解放
する構成をなす等、選択実施する。
次に、微小位置決め装置の動作について説明する。
ワークテーブル3の静止状態では、粗動機構lにおける
可動体1bの両電圧素子17a。
17bに電圧を印加する。このとき、両圧電素子17a
、17bは互いに伸長してレバー16a。
16bを押圧し、対応する固定部材12、可動部材14
を押圧固定し7、テーブル3の静止状態を保持する。
次に、テーブル3を上昇させ位置決めする場合、固定部
材12に対応した圧電素子17aの印加電圧を下げて固
定部材12を解放した後、その状態において、支持体1
aの圧電素子13に電圧を印加して伸長させる。このと
き、テーブル3を含む可動部材14は圧電素子13の伸
長により上方へ変位する。次に固定部材12に対応した
圧電素子17aに電圧を加えて固定部材12を把持固定
した後、可動側圧電素子17bの電圧を下げて可動部材
14を解放し、この状態において支持体1aの圧電素子
13の印加電圧を下げることにより、圧電素子13が縮
小して可動部材14を下方へ変位させ、再び圧電素子1
7bに電圧を印加して可動部材14を把持し、圧電素子
17aの印加電圧を下げて固定部材12を解放した後、
支持体1aの圧電素子13に電圧を印加して伸長させる
動作を繰返すことにより、可動体1bは支持体1aの圧
電素子I3の変位量を1ステツプとして尺取虫の動作の
如く粗動変位する。
粗動機構1により長ストローク変位の後、各微動機構2
の圧電素子25に電圧を印加し、この印加電圧を制御す
ることによって、圧電素子25はμm単位で変位し、ワ
ークテーブル3の微小変位、および位置決めを実現する
。かかる位置決め時、各圧電素子13.17a、17b
25は発熱がなく、以て、周辺部材の熱膨張による問題
を解消し、高速且つ高精度な位置決めを実現する。
尚、圧電素子の変位1113は10μm前後であって、
微小位置決め装置として要求される変位量の例えば10
0μmに達しないため、粗動機構1によってステップ状
に所定の変位を得、ステップ間の微小変位を微動機構2
によって達成する。
第6図において、粗動機構1のステップ変位量d以下の
微動の場合、微動機構2のみで変位を行い、ステップ変
位idを越える場合、例えは、長ストロークの変位量H
(3a+s)が要求された時、粗動機構1で3ステツプ
(3d)微動させ、微動機構2で残り、のSを微動する
ことにより、高速且つ高精度な微小位置決めを実現する
〈発明の効果〉 上記の如く、電圧印加によって伸縮する圧電素子を具え
てステップ状に上昇または下降する粗動機構と、粗動機
構の可動部上に配設され、電圧印加により伸縮する圧電
素子を具え、それぞれ粗動機構と同方向に微動する複数
の微動機構と、各微動機構の可動体に支持されたワーク
テーブルにて微小位置決め装置を構成したから、粗動機
構により長ストローク変位させた後、微動機構により微
小変位させることにより、高速且つ高精度な位置決めを
実現し得る。
また、圧電素子は発熱しないため、周辺の部材に対する
熱による悪影響がなく、位置決め精度の劣化がない。し
かも、圧電素子は小型、軽量であるから、装置全体の小
型、軽量化を実現し得、且つ電磁アクチュエータの如く
、外部磁界の影響を受けないため磁場の存在する場所と
錐も使用可能となる。また逆に、磁場を発生しないため
、磁場を避ける例えば電子線露光等に好適する等、優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にかかる微小位置決め装置
の斜視図、第2図は平面図、第3図はこの発明の詳細な
説明するための縦断面図、第4図は粗動機構の分解斜視
図、第5図は微動機構の正面図、第6図は変位動作を説
明する概念図、第7図は従来例を示す図である。 1・・・・粗動機構    12・・・・固定部材13
・・・・圧電素子    14・・・・可動部材17a
、 17b・・・・圧電素子 2・・・・微動機構    25・・・・圧電素子3・
・・・ワークテーブル 特許 出 願人  立石電機株式会社 J →、5)¥1 開糾え購艷伸2 ? 骨と; +B  、 t4i動1¥ e aestam
a、+a、4 動

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電圧印加によって伸縮する圧電素子を具えてステ
    ップ状に上昇または下降する粗動機構と、粗動機構の可
    動体に配設され、電圧印加により伸縮する圧電素子を具
    え、それぞれ粗動機構と同方向に微動する複数の微動機
    構と、各微動機構の可動部に支持されたワークテーブル
    とから成るを特徴とする微小位置決め装置。
  2. (2)粗動機構が、電圧印加によって伸縮する圧電素子
    の両端に固定部材、可動部材を一体に連設しベース上に
    支持した支持体と、この支持体を囲む微動筒体に支持せ
    られ、電圧印加によって伸縮する圧電素子を有し固定部
    材および可動部材を把持、解放する把持部材を具えた可
    動体とから構成されている特許請求の範囲第1項記載の
    微小位置決め装置。
  3. (3)微動機構が、粗動機構の可動体に固定する取付壁
    、この取付壁上の両端部に対向して設けられそれぞれ弾
    性ひんじ部を有す伸縮壁、両伸縮壁の上端間に可動壁を
    一体に形成したホルダーと、該ホルダーの取付壁と可動
    壁との間に設けられた圧電素子とから構成されている特
    許請求の範囲第1項記載の微小位置決め装置。
  4. (4)微動機構が、粗動機構の軸中心に対し120度等
    角位置に配設されている特許請求の範囲第1項記載の微
    小位置決め装置。
JP61240861A 1986-10-09 1986-10-09 微小位置決め装置 Pending JPS6395383A (ja)

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