KR100269547B1

KR100269547B1 - 미세 위치 결정 장치용 틸팅 포지셔너

Info

Publication number: KR100269547B1
Application number: KR1019970003731A
Authority: KR
Inventors: 조셉 에드워드 그리피스; 라파엘 나탄 클라이만
Original assignee: 엘리 바이스; 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 2000-11-01
Also published as: EP0790480A1; DE69713820T2; EP0790480B1; US5627371A; KR970062738A; JP3369892B2; JPH09251319A; DE69713820D1

Abstract

본 발명은 예측 가능한 방식으로 제어 가능하게 경사지는 기다란 강성 부재를 구비하는 주사 탐침 현미경 포지셔너에 관한 것이다. 강성 부재의 한 단부는그 대향 단부가 차동 운동의 확대인 측방향 변위를 함께하도록 그 종축의 대향측상에서 차동 운동을 한다. 구성 재료 및 크기를 신중하게 선택함으로써, 고유 열보상이 얻어질 수 있다.

Description

미세 위치 결정 장치용 틸팅 포지셔너

본 발명은 관측중의 샘플의 표면에 대하여 탐침 첨단의 위치를 제어하기 위해 미세 위치결정 장치에 사용하는 미세운동 트랜스듀서 포지셔너에 관한 것이며, 특히 포지셔너가 경사져도 아베(Abbe) 오프셋 오차를 제거할 수 있는 개선된 포지셔너에 관한 것이다.

분할 압전세라믹 튜브는 일반적으로 주사 탐침 현미경과 프로필로미터(profilometer)와 같은 미세 위치결정 장치에서 탐침 첨단 운동을 발생하기 위한 액츄에이터로서 사용된다. 이와 같은 액츄에이터는 단순성, 넓은 범위, 소형 및 강성의 이점을 가진다. 이들 액츄에이터에 대한 문제점은 측정이 곤란한 운동을 초래하는 튜브 단부의 예측 불가능한 경사이다. 치수 도량학에서는 아베 오프셋 오차로서 알려진 이러한 문제점은 예를 들면 문헌 “주사 탐침 현미경을 갖춘 치수 도량학”(“Dimensional Metrology with Scanning Probe Microscopes”, J. Appl. Phys., 볼륨 74. No. 9. 1993. 11. 1. 페이지 83~109)에 기재되어 있다. 엘링스(Elings) 등에 허여된 1994년 4월 26일자 미국 특허 제5,306,919호는 S자형으로 압전 튜브를 만곡시킴으로써 원하지 않은 경사 문제에 대한 해답을 제안하고 있다. 이 제안된 해답은 만곡이 예상치 못한 경사를 초래하기 때문에 전적으로 만족할만 한 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 우선적인 목적은 아베 오프셋 오차가 제거되도록 예측불가능한 경사를 제거하는 미세 위치결정 장치용 포지셔너를 제공하는 것이다.

또한, 넓은 범위를 달성하기 위해 액츄에이터 이동을 확대하며, 열적으로 보상되며, 2차원 및 3차원 운동을 위해 사용될 수 있으며, 단순 구성을 갖춘 포지셔너를 제공하는 것이 또한 적합하다. 따라서 본 발명의 다른 목적은 상기 모든 특성을 가지는 포지셔너를 제공하는 것이다.

상기 및 다른 목적은 본 발명의 원리에 따라 한 쌍의 요소 사이에서 1차원 수평 이동을 제어하기 위해 미세 위치결정 장치용 포지셔너를 제공함으로써 얻어진다. 포지셔너는 제1자유 단부와 제2피봇 단부를 가진 강성의 기다란 부재를 포함한다. 제1자유 단부는 제1요소에 견고하게 연결된다. 최소한 1쌍의 액츄에이터는 기다란 부재의 피봇 단부에 피봇식으로 연결된다. 적합한 액츄에이터의 일례는 미세운동 트랜스듀서이다. 중심 커플링은 쌍중 하나의 커플링이 쌍중 다른 커플링으로부터 기다란 부재의 종축의 대향 측면상에 있도록 기다란 부재에 고정된다. 각각의 액츄에이터 중 하나의 단부는 강성의 중간 지지 부재를 경유하여 각각의 중심 커플링에 고정된다. 각각의 액츄에이터의 다른 단부는 강성의 고정 기부(즉, 제2요소)에 고정된다. 액츄에이터의 각각의 쌍은 기다란 부재의 피봇 단부를 피봇시킴으로써 제1요소를 이동시키기 위해 일제히 제어된다. 제어 수단은 차동 운동을 일으키는 액츄에이터를 여기하기 위해 제공된다. 적합한 실시예에 있어서, 각각의 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터의 이동은 기다란 부재가 경사지지 않은 위치에 있을 때 기다란 부재의 종축에 평행인 방향에 있다. 따라서, 기다란 부재는 제어된 방식으로 경사지게 된다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 중심 커플링은 기다란 부재의 피봇 단부 및, 강성의 중간 지지 부재를 경유하여 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터 중 하나에 고정된 피봇볼이다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 포지셔너는 2차원 수평 이동을 위해 배치되며, 하나 이상의 추가의 중간 지지 부재와, 하나 이상의 추가의 중심 커플링 및, 하나 이상의 추가의 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터를 구비한다. 한 쌍의 추가의 강성의 중간 지지 부재와, 추가의 한 쌍의 중심 커플링 및, 추가의 한 쌍의 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터가 본 실시예에 제공되는 것이 유리하다. 이들 추가의 쌍은 기다란 부재의 종축에서 제3 및, 제4중심 커플링을 지나는 제2라인을 수직으로 가로지르는 제1 및 제2중심 커플링을 지나는 제1라인을 갖는 제1쌍과 유사하게 배치된다. 따라서, 기다란 부재는 자유 단부가 직교축 좌표계에서 2차원 수평 운동을 하도록 경사지게 할 수 있다.

하기에는 다른 도면 내의 유사한 요소를 동일한 도면 부호로 나타낸 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명을 참조하여 본 발명을 더욱 명백히 설명하겠다.

제1도는 액츄에이터 운동을 확대시키는 레버 원리를 이용하여 경사 운동을 설명한 도면.

제2도는 두 개의 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터를 사용하고 경사에 의한 1차원 수평 운동을 위해 배치된 본 발명에 따라 구성된 절첩된 포지셔너의 측면도.

제3도는 네 개의 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터를 사용하고 경사에 의한 2차원 수평 운동을 위해 배치된 제2도의 절첩된 포지셔너의 개략 평면도.

제4도는 제2도에 도시된 것과 유사한 절첩된 포지셔너의 측면도.

제5도 및 제6도는 제2도 내지 제4도에 도시된 볼에 다른 피봇을 도시한 도면.

제7도는 경사에 의한 수평 운동중 탐침 첨단의 수직 운동의 기하학을 이해하는데 유용한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

18 : 탐침 첨단 20 : 기부

24 : 중앙 종축 26,28 : 지지 부재

30,32 : 피봇 수단 34,36 : 피봇축

38,40,44,46 : 액츄에이터 52,54 : 피봇볼

본 발명을 상세히 설명하기 전에, 상세한 설명은 주사 탐침 현미경에 관한 것이지만 이것은 용어를 한정하고자 하는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 주사 탐침 현미경은 단지 본 발명에 적합한 환경인 미세 위치결정 장치의 예시적인 형태이며, 다른 이와 같은 장치는 프로필로미터가 있다. 또한, 상세한 설명은 특히 압전형 재료에 관한 것이지만, 다른 재료, 예를 들면 전기왜곡 및 자기왜곡 재료가 또한 미세운동 트랜스듀서로서 사용될 수 있다.

본원에 사용된 독창성이 있는 설계는 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터의 비교적 짧은 운동 범위를 확대시키기 위해 모멘트 암의 경사를 이용한다. 제1도는 이와 같은 경사를 나타낸다. 제1도에 도시된 바와 같이, 길이 L의 강성의 기다란 부재(10)는 자유 단부(12)와 제2단부(14)를 가진다. 제2단부(14)는 전체 길이 2d인 크로스부재(16)의 중심에 고정된다. 본 발명에 따르면, 한 쌍의 대향하는 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터(제1도에는 도시하지 않음)는 크로스부재(16)의 중심으로부터 등간격으로 설치된다. 액츄에이터 중 하나는 크로스부재(16)의 단부를 미세 거리 δz만큼 하향으로 이동시키며, 다른 액츄에이터는 크로스부재(16)의 단부를 동일한 거리 δz만큼 상향으로 이동시킨다. 이러한 차동 운동은 기다란 부재(10)의 수직 운동을 최소화한다. 크로스부재(16) 단부의 수직 방향 변위 δz는 다음 관계식에 의해 기다란 부재(10)의 자유 단부(12)의 측방향 운동 zx로 확대된다 :

(δx / δz) = (L / d)

이는 용이하게 10의 계수 이상으로 될 수 있다. 제2크로스부재는 2차원 운동을 발생시키는 지면(紙面)의 내외로 자유 단부(12)의 측방향 운동을 행하기 위해 액츄에이터의 제2세트와 함께 크로스부재(16)에 수직으로 설치될 수 있다.

제2도는 1차원 포지셔너를 제공하기 위해 제1도에 도시된 원리를 이용하는 본 발명의 물리적 도구를 도시한다. 따라서, 제2도는 한 쌍의 요소 사이에서 1차원 수평 운동을 제어하기 위해 절첩된 포지셔너를 도시한다. 주사 탐침 현미경의 예시적인 환경에서, 제1요소는 탐침 첨단(18)이다. 제2요소는 기부(20)이다. 관측하의 샘플(도시하지 않음)은 샘플이 탐침 첨단(18)에 대향되어 근접 배치되도록 허용하는 지지 부재(도시하지 않음)를 경유하여 기부(20)에 부착된다. 탐침 첨단(18)은 이들 사이의 상대 수평 운동을 방지하기 위해 강성의 기다란 부재(22)의 제1자유 단부에 견고하게 고정된다. 도시된 바와 같이, 기다란 부재(22)는 강성 재료, 예를 들면 석영 등의 원통형 튜브이다. 다른 강성 재료가 사용될 수 있지만, 석영은 낮은 열팽창 계수를 가지는 장점이 있다. 튜브(22)는 대향 단부 사이에서 연장되는 중앙 종축(24)을 가지며 탐침 첨단(18)은 이 축을 따라 배치된다. 포지셔너는 또한 제1 및 제2의 강성의 중간 지지 부재(26, 28)를 구비한다. 각각의 지지 부재(26, 28)는 각각의 피봇 수단(30, 32)에 의해 탐침 첨단(18)에 대향되는 튜브(22)의 제2피봇 단부에 연결된다. 예시적으로, 각각의 피봇 수단(30, 32)은 에폭시 또는 몇 개의 다른 적합한 접착제에 의해 각 지지 부재(26, 28) 및 튜브(22)에 고정된 고체 루비구(ruby sphere)이다. 이 실시예에 있어서, 에폭시의 가요성은 강성 튜브(22)를 구(30, 32)상에서 피봇가능하게 한다. 볼(30, 32)은 종축(24)의 대향측상에 배치되며 종축(24)에 수직인 각각의 평행 피봇축(34, 36)(제3도) 주위를 지지 부재(26, 28)중 각각의 하나에 대하여 튜브(22)를 피봇 운동시키는 기능을 한다. 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터(38, 40)는 기부(20)와 지지 부재(26, 28)중 각각의 하나 사이에 각각 연결되며, 각각의 피봇축(34, 36)에 수직인 선을 따라, 기부(20)와 각각의 지지 부재(26, 28) 사이에서 상대 운동할 수 있도록 제어 가능하다. 제2도에 도시된 절첩된 설계에 있어서, 기다란 부재(22)와 액츄에이터(38, 40)는 모두 지지 부재(26, 28)의 동일 측면상에서 연장된다.

예시적으로, 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터(38, 40)는 내측 전극(39)과 외측 전극(41)을 갖춘 중공 압전세라믹 실린더이다. 제1극성의 전압이 전극을 가로질러 인가될 때, 액츄에이터의 길이는 증가한다. 반대 극성의 전압이 전극을 가로질러 인가될 때, 액츄에이터의 길이는 감소한다. 적합하게는, 액츄에이터(38, 40)는 동일하며, 프로그램된 컴퓨터를 구비하는 콘트롤러(42)는 액츄에이터(38, 40)의 전극에 접속되며 이들 전극에 전압을 인가하여 액츄에이터(38, 40)중 하나는 길이가 증가되며 액츄에이터(38, 40)중 나머지는 길이가 감소되도록 한다. 이 차동 운동은 제1도에 관하여 상술한 바와 같이 튜브(22)를 경사지게 한다.

제3도는 탐침 첨단(18)의 2차원 운동을 실행하도록 제2도에 나타낸 장치에 두 개 이상의 액츄에이터를 추가하여 나타낸 것이다. 따라서, 액츄에이터(38, 40)는 X축을 따른 운동을 제어한다. 각각의 중간 지지 부재(48, 50)와 각각의 피봇축(56, 58)을 가진 각각의 피봇볼(52, 54)과 함께 동일한 액츄에이터(44, 46)가 대칭으로 그리고 수직으로 배치된다. 액츄에이터(44, 46)는 콘트롤러(42)에 연결되며(제2도), 수평 운동의 원하는 Y축 성분을 달성하기 위하여 이들의 에너지를 제어한다. 제1 및 제2피봇볼(30, 32)은 탐침 첨단(18)의 X축 운동에 평행한 선을 따라 위치되며, 동일하게 제3 및 제4피봇볼(52, 54)은 탐침 첨단(18)의 Y축 운동에 평행한 선을 따라 위치된다. 각각의 피봇볼 쌍을 연결하는 이들 선과 X축 및 Y축은 튜브(22)의 중앙 종축(24)에서 교차된다. 도시된 바와 같이, 피봇볼(30, 32, 52, 54)은 종축(24)으로부터 등거리이므로 종축(24)에 중심을 갖는 사각형의 각 모서리에 위치되는 것과 같이 생각될 수 있다. 그러나, 대향하는 액츄에이터의 각 쌍내에서, 축(24)으로부터 액츄에이터의 거리는 같고, 쌍으로부터 쌍까지의 거리는 같을 필요는 없다.

적합하게는, 각 액츄에이터(38, 40, 44, 46)의 운동은 튜브(22)가 경사지지 않은 위치에 있을 때 종축(24)에 평행인 방향에 있다. 상술한 네 개의 액츄에이터 실시예에 추가하여, 또한 탐침 첨단(18)의 2차원 운동이 세 개의 액츄에이터를 사용하여 행해질 수 있도록 도모될 수 있다. 세 개의 액츄에이터 실시예에 있어서, 액츄에이터는 튜브(22)의 종축 주위에 3각형으로 배치된다.

그 넓은 영역 외에, 상기 포지셔너는 2개 이상의 다른 중요한 이점을 가진다. 첫 번째 이점은 그것이 아베 오프셋으로부터 야기되는 오차를 감소시키는 것에 있다. 아베 오프셋은 주사 탐침 현미경의 용량형 센서와 같은 포지션 센서가 탐침 첨단의 평면에 배치되지 않을 때 발생된다. 주사 헤드의 제어되지 않은 경사는 포지션 센서에 의해 검출되지 않을 수도 있는 탐침 첨단의 운동을 일으킬 수 있다. 본 발명의 장치의 이점은 경사가 매우 양호하게 제어되고 예측 가능하며, 따라서 측정 위치에 대해 임의의 필요한 보정을 용이하게 행할 수 있는 것에 있다. 두 번째 이점은 본 발명의 포지셔너의 절첩된 설계 및 대칭은 열팽창으로부터 야기되는 오차를 감소시킨다(즉, 고유하게 열적으로 보상된다)는 것이다. 열적 보상은 제2도에 도시되어 있다. 시스템은 주위 온도가 변하기 때문에 탐침 첨단(18)의 위치가 기부(20)에 대해 일정하게 유지되도록 구성 부품의 열팽창 특성의 이점을 취하여 설계될 수 있다. 이것은 두 개의 열팽창 계수 E₁과 E₂의 비에 반비례하는 2개의 길이 L₁와 L₂의 비를 가지도록 배열함으로써 달성될 수 있고, 이들은 대부분 상이한 길이를 만들기 때문에, 여기서 첨자 1은 튜브(22)와 관련되며 첨자 2는 액츄에이터(38, 40, 44, 46)(동일함)중 하나와 관련된다. 이로써 :

(L₁/ L₂) = (E₂/ E₁)

따라서, 온도가 변화되면, 두 개의 길이 L₁와 L₂는 동일 양만큼 변한다.

제2도에 도시된 절첩된 설계는 소형 및 열적 보상의 이점을 가지지만, 이들 이점을 필요로 하지 않는 경우에 응용해도 된다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 개념은 또한 절첩되지 않은 설계에 응용할 수 있다.

또한, 고체 루비구가 예시적인 피봇으로서 기재되었으나, 다른 피봇을 사용할 수 있다. 따라서, 제5도는 이들 좁은 범위에서 만곡되는 통상의 가요성 물체(64, 66)를 사용할 수 있는 것을 나타내고, 제6도는 강성 와이어(68, 70)를 또한 사용할 수 있는 것을 나타낸다.

제7도는 경사가 일어날 때의 탐침 첨단의 수직 운동을 도시하고 있다. 따라서, 튜브(22)가 각도 α에서 경사질 때, 경사에 의해 발생된 탐침 수직 변위는 L₁(1-cosα)와 같다. 주사 탐침 현미경에서의 통상 치수 및 운동에 있어서, 전체 수직 변위는 10nm 정도이다. 이는 몇가지 방법으로 보상될 수 있다. 제2도를 참조하면, 미세 팽창 액츄에이터(60)는 이러한 운동을 저지하기 위해 튜브(22)에 부가될 수 있다. 선택적으로, 주요 Z축 액츄에이터(62)가 운동을 저지하기 위해 제어될 수 있다. 또한, 경사 액츄에이터(38, 40, 44, 46)는 수직 운동을 저지하도록 구동될 수 있다.

따라서, 아베 오프셋 오차를 제거하는 미세 위치결정 장치용의 개선된 틸팅 포지셔너가 개시되어 있다. 본 발명의 개념을 예시적인 실시예로서 설명하였으나, 이 기술 분야에서 숙련된 사람은 다른 실시예 및 변형예가 있을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이며 본 발명은 다음의 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이다.

Claims

한 쌍의 요소 사이의 1차원 수평 운동을 제어하기 위한 미세 위치결정 장치용 포지셔너에 있어서, 제1자유 단부와 제2피봇 단부를 가지며, 상기 요소 사이의 상대 수평 운동을 방지하기 위해 상기 자유 단부에서 상기 요소 중 첫 번째에 연결되며, 상기 자유 단부로부터 상기 피봇 단부로 연장되는 종축을 가진 기다란 부재와, 한 쌍의 강성의 중간 지지 부재와, 상기 기다란 부재의 피봇 단부를 상기 지지 부재중 첫 번째에 피봇식으로 연결하기 위해 상기 종축의 제1측면상에 위치되는 제1중심 커플링과, 상기 기다란 부재의 피봇 단부를 상기 지지 부재중 두 번째에 피봇식으로 연결하기 위해 상기 제1중심 커플링으로부터 상기 종축을 가로지르는 제2중심 커플링과, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 제1지지 부재에 연결된 제1단부와 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 요소의 두 번째에 연결된 대향 단부를 가지며, 상기 기다란 부재가 경사지도록 상기 제1지지 부재와 상기 제2요소 사이에서 상대 운동시키기 위해 제어 가능한 제1미세운동 트랜스듀서 액츄에이터와, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 제2지지 부재에 연결된 제1단부와 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 요소의 두 번째에 연결된 대향 단부를 가지며, 상기 기다란 부재가 경사지도록 상기 제2지지 부재와 상기 제2요소 사이에서 상대 운동시키기 위해 제어 가능한 제2미세운동 트랜스듀서 액츄에이터 및, 상기 제1 및 제2지지 부재의 차동 운동을 발생시키기 위해 상기 제1 및 제2액츄에이터를 선택적으로 여기하는 제어 수단을 포함하며, 상기 기다란 부재는 경사 라인을 따라 기다란 부재의 자유 단부를 이동시키기 위해 제어된 방식으로 경사지는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 경사로 인한 상기 기다란 부재의 수직 운동이 보상되도록, 상기 기다란 부재에 연결되며 상기 기다란 부재의 종축을 따라 상기 제1 및 제2지지 부재에 대한 상기 제1요소의 운동을 선택적으로 발생시키기 위해 상기 제어 수단에 의해 여기 가능한 제3미세운동 트랜스듀서 액츄에이터를 또한 포함하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 상기 기다란 부재는 상기 액츄에이터와 같이 상기 지지 부재의 동일 측면상에서 연장되도록 상기 지지 부재에 연결되는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제3항에 있어서, 온도 보상이 이루어질 수 있도록, 상기 제1 및 제2액츄에이터는 동일 열팽창 계수 및 동일 길이를 가지며, 각각의 액츄에이터에 대한 기다란 부재의 길이의 비는 각각의 액츄에이터의 열팽창 계수에 대한 기다란 부재의 열팽창 계수의 비에 반비례하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 각각의 상기 제1 및 제2중심 커플링은 상기 기다란 부재의 제2피봇 단부 및 상기 지지 부재중 각각의 하나에 고정된 각각의 피봇볼을 포함하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제5항에 있어서, 각각의 상기 피봇 볼은 고체 루비구인 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 상기 중심 커플링은 상기 경사 라인에 평행한 이동축을 따라 위치되는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 2차원 수평 운동을 위해 배치되며, 제3 및 제4강성의 중간 지지 부재와, 상기 기다란 부재의 피봇 단부를 상기 제3지지 부재에 피봇식으로 연결하는 제3중심 커플링과, 상기 기다란 부재의 피봇 단부를 상기 제4지지 부재에 연결하기 위해 상기 제3중심 커플링으로부터 상기 종축을 가로지르는 제4중심 커플링과, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 제3지지 부재에 연결된 제1단부와, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 제2요소에 연결된 대향 단부를 가지며, 상기 기다란 부재를 경사지게 하기 위해 상기 제3지지 부재와 상기 제2요소 사이에서 상대 운동시키기 위해 제어 가능한 제3미세운동 트랜스듀서 액츄에이터 및, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 제4지지 부재에 연결된 제1단부와, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 제2요소에 연결된 대향 단부를 가지며, 상기 기다란 부재를 경사지게 하기 위해 상기 제4지지 부재와 상기 제2요소 사이에서 상대 운동시키기 위해 제어 가능한 제4미세운동 트랜스듀서 액츄에이터를 또한 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 제3 및 제4지지 부재의 차동 운동을 발생시키기 위해 상기 제3 및 제4액츄에이터를 선택적으로 여기시키는 미세 위치결정 장치용 포지셔너.
제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2중심 커플링을 지나는 제1라인은 상기 종축에서 상기 제3 및 제4중심 커플링을 지나는 제2라인을 수직으로 가로지르며, 상기 기다란 부재는, 기다란 부재의 자유 단부가 상기 제1라인에 평행한 제1좌표축과 상기 제2라인에 평행한 제2좌표축을 가진 직교축 좌표계내에서 2차원 운동을 하며, 상기 제1 및 제2액츄에이터는 상기 제1좌표축에 평행한 운동을 제어하며 상기 제3 및 제4액츄에이터는 상기 제2좌표축에 평행한 운동을 제어하도록 경사지는 미세 위치결정 장치용 포지셔너.
제8항에 있어서, 상기 기다란 부재의 종축을 따라 상기 지지 부재에 대하여 상기 제1요소를 선택적으로 이동시키기 위해 상기 제어 수단에 의해 여기 가능하며 상기 기다란 부재에 연결되는 제5미세운동 트랜스듀서 액츄에이터를 또한 포함하는 미세 위치결정 장치용 포지셔너.
제8항에 있어서, 상기 기다란 부재는 상기 액츄에이터와 같이 상기 지지 부재의 동일 측면상에서 연장되도록 상기 지지 부재에 연결되는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제11항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4액츄에이터는 동일한 열팽창 계수와 동일 길이를 가지며, 각각의 액츄에이터의 길이에 대한 기다란 부재의 길이의 비는 각각의 액츄에이터의 열팽창 계수에 대한 기다란 부재의 열팽창 계수의 비에 반비례하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제8항에 있어서, 각각의 상기 제1, 제2, 제3 및 제4중심 커플링은 상기 기다란 부재의 피봇 단부 및, 상기 지지 부재중 각각의 하나에 고정된 각각의 피봇볼을 포함하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제13항에 있어서, 각각의 상기 피봇볼은 고체 루비구인 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제9항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4중심 커플링은 상기 기다란 부재의 종축에 중심을 갖는 사각형의 각각의 모서리에 위치되는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 상기 강성의 기다란 부재는 강성 재료의 원통형 튜브를 포함하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제16항에 있어서, 상기 강성의 기다란 부재는 석영 튜브를 포함하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 각각의 상기 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터는 내부 전극과 외부 전극을 가지는 각각의 중공 압전세라믹 실린더를 포함하는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제1항에 있어서, 상기 각각의 액츄에이터의 운동은 상기 기다란 부재가 경사지지 않은 위치에 있을 때 상기 기다란 부재의 종축에 평행한 방향에 있는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
제8항에 있어서, 상기 각각의 액츄에이터의 운동은 상기 기다란 부재가 경사지지 않은 위치에 있을 때 상기 기다란 부재의 종축에 평행한 방향에 있는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.
한 쌍의 요소 사이의 2차원 수평 운동을 제어하기 위한 미세 위치결정 장치용 포지셔너에 있어서, 제1자유 단부와 제2피봇 단부를 가지며, 상기 요소 사이의 상대 수평 운동을 방지하기 위하여 상기 자유 단부에서 상기 요소 중 첫 번째에 연결되며, 상기 자유 단부로부터 상기 피봇 단부로 연장되는 종축을 갖는 강성의 기다란 부재와, 세 개의 강성의 중간 지지 부재와, 상기 기다란 부재의 피봇 단부를 각각 상기 지지 부재 중 하나에 피봇식으로 연결하며, 상기 종축 주위에 삼각형으로 배치되는 세 개의 중심 커플링과, 상기 지지 부재 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 각각의 상기 지지 부재 중 하나에 연결된 제1단부와 상기 요소 사이의 상대 운동을 방지하기 위해 상기 요소 중 두 번째에 연결된 대향 단부를 가지며, 상기 기다란 부재를 경사지게 하기 위해 상기 지지 부재 중 각각의 하나와 상기 제2요소 사이에서 상대 운동을 시킬 수 있도록 제어 가능한 세 개의 평행한 미세운동 트랜스듀서 액츄에이터 및, 상기 지지 부재가 차동 운동을 일으키도록 상기 액츄에이터를 선택적으로 여기하기 위한 제어 수단을 포함하며, 상기 기다란 부재의 자유 단부를 이동시키기 위해 상기 기다란 부재는 제어된 방식으로 경사지는 미세 위치 결정 장치용 포지셔너.