KR101680784B1 - 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지 - Google Patents

유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지 Download PDF

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Abstract

유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지가 개시된다. 중공형 3축 평면운동 스테이지는 시편이 위치되는 시편장착부와 결합하는 최종단, 최종단을 중심으로 바람개비 형상을 이루며 결합되어 평면운동을 하는 구동부 및 내부에 구동부를 포함하고, 최종단과 결합되어 스테이지의 본체를 형성하는 베이스를 포함한다.

Description

유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지{3 axes in-plane motion hollow stage using flexure mechanism}
본 발명은 운동 스테이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초정밀 생산장비 또는 정밀 측정장치에 사용되는 다양한 형태의 시편 이송장치 중 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지에 관한 것이다.
최근 반도체 제조공정이나, 원자현미경(AFM/STM)과 같은 정밀 측정장치 및 대면적 나노리소그래피(nano lithography) 등의 분야에 있어서, 수백 ㎛이상의 구동범위를 가지면서 ㎚수준의 위치결정 정밀도 및 ㎚미만의 평면운동(in-plane motion)의 구현이 가능한 대구동 나노위치결정기구에 대한 수요가 증가하고 있다. 여기서, AFM(Atomic Force Microscope)은 시편 또는 AFM 팁을 정밀하게 이동하여 위치시키는 것이 중요하고, 특히 축의 움직임에 대하여 간섭없이 독립적이어야 하는 조건이 요구된다.
이러한 조건을 만족하기 위해, 종래에는 피에조 현상(Piezoelectricity)과 유연 힌지(flexure mechanism) 메커니즘을 이용하여 초정밀 위치결정기구를 제작하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 즉, 피에조 현상은 ㎚미만의 분해능을 가지고 있고, 열발산이 없으며, 빠른 응답속도를 가지고 큰 힘을 낼 수 있다는 장점이 있으며, 또한 유연 힌지 메커니즘은 마모에 강하고, 연속적인 가이드 모션(guide motion)을 가지며, 움직임을 증폭하기 위한 압상 레버(force lever) 등의 다양한 기구를 적용하기 용이한 장점이 있다.
따라서, 이러한 특징으로 인해 종래 AFM이나 SEM(Scanning Electron Microscope) 등과 같은 정밀측정장치는 시편의 이송을 위해 피에조 현상과 유연기구 메커니즘을 이용한 스테이지가 사용되고 있다.
예를 들면, AFM에 있어서, X, Y, Z의 각 방향을 스캔하기 위해 초정밀도의 운동을 생성하는 스테이지가 요구되며, 이러한 스테이지로서, 일반적으로 압력을 가하면 압력에 비례하는 양전하, 음전하가 나타나는 압전현상을 역으로 이용한 압전 소자를 사용하여 구현된 운동 스테이지가 사용되고 있다.
여기서, 종래의 압전 소자를 이용한 운동 스테이지의 원리는, 소자의 양단에 전압을 가하면 소자가 변형하여 신장이 일어나고, 신장된 방향에 수직한 방향은 수축이 일어나게 되므로, 이러한 변위를 이용하여 스테이지를 구동한다.
압전소자는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 운동범위를 가지므로, 이보다 큰 범위에서 구동하기 위해서는 운동량의 증폭이 필요하다는 문제가 있으며, 이를 위해, 종래에는 일반적으로 레버구조의 유연기구가 사용되었다. 즉, 종래에 레버구조의 유연기구는, 유연 힌지구조에 레버가 부착되는 구성을 가지고, 레버에서 유연 힌지구조의 회전 중심으로부터 가까운 지점에 변위를 주면 상대적으로 먼 지점에 증폭된 원주방향의 변위가 생성되는 것을 이용한 것이다.
그러나 이러한 레버구조의 유연기구는 변위를 증폭해줄 수 있으나 생성되는 운동이 원주방향이므로 순수 직선운동은 불가능하게 된다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 브릿지 타입(bridge type)의 증폭 메커니즘을 이용하였다. 브릿지 타입 증폭 메커니즘은 티탄산 지르콘산 연(PZT)가 양쪽으로 신장되는 모션이 증폭되어 위아래로 움직이는 모션으로 변환된다.
또한, AFM이나 SEM 등과 같은 초정밀 생산장비 및 정밀 측정장치에 있어서 정밀도나 공정속도 및 측정속도를 증가시키기 위해서는, 스테이지가 중공형 소형의 사이즈에 큰 구동범위를 가지는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
한국등록특허공보 제10-1301034호는 초정밀 스테이지의 구동을 위해 이동플레이트 주위에 다수의 압전소자를 구동기로 사용하여 압전소자에서 발생하는 추력들의 차분력에 의해 이동플레이트를 구동시켜 이동플레이트에 마찰력이 작용한다 하더라도 그 힘을 이겨내고 위치결정을 할 수 있도록, 밀 때와 당길 때의 강성이 크고 동일한 차분력에 의한 3축 평면운동용 압전구동 스테이지에 관한 것이다.
한국등록특허공보 제10-0497729호는 X, Y, Z 스테이지로서 상호 커플링이 없이 변위가능한 구조를 채택하고, 정확한 직선운동을 수행하도록 대칭형 증폭구조 및 유연복합힌지 구조를 갖는 유연기구 메커니즘을 이용한 3축 직선운동 스테이지에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 X, Y, θz 평면운동을 하여 시편의 위치를 정확하고, 정밀하게 이송하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 중공형 타입에 소형 사이즈를 가지고, 무게중심이 낮으며 큰 구동범위를 가지는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해,
본 발명은 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지는,
시편이 위치되는 시편장착부와 결합하는 최종단, 상기 최종단을 중심으로 바람개비 형상을 이루며 결합되어 평면운동을 하는 구동부 및 내부에 상기 구동부를 포함하고, 상기 최종단과 결합되어 스테이지의 본체를 형성하는 베이스를 포함한다.
상기 베이스의 상부와 결합되어 스테이지 본체를 보호하는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동부는, 상기 베이스의 일측면에 배치되는 제1 구동부, 상기 제1 구동부와 직교하는 축상에 배치되는 제2 구동부, 상기 제1 구동부와 상기 최종단의 중심점을 기준으로 점 대칭하여 배치되는 제3 구동부 및 상기 제2 구동부와 상기 최종단의 중심점을 기준으로 점 대칭하여 배치되는 제4 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동부는, 압전소자를 포함하는 증폭 메커니즘(amplification mechanisms) 및 상기 증폭 메커니즘과 최종단이 연결되는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 증폭 메커니즘은, 복수의 브리지 구조(bridge structure)로 형성되고, 상기 형성된 복수의 브리지 구조 중 하나를 PZT 액츄에이터(piezoelectric actuator)로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 증폭 메커니즘은, 상기 복수의 브리지 구조 중 나머지를 복수의 힌지로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 힌지는, 서로간에 기 설정된 갭(gap)을 가지고 형성되어 평면운동 방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스는, 센서가 구비되는 센서고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서는, 상기 최종단의 중심부분의 X축, Y축, θz축의 변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지에 의하면, X, Y, θz 평면운동을 하여 시편의 위치를 정확하고, 정밀하게 이송할 수 있다.
또한 중공형 타입에 소형 사이즈를 가지고, 무게중심이 낮으며 큰 구동범위를 가지므로 초정밀 생산장비 및 정밀 측정장치의 정밀도, 공정속도 및 측정속도를 증가시켜 생산력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 3축 평면운동 스테이지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1의 중공형 3축 평면운동 스테이지 중 케이스가 제거된 모습을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 중공형 3축 평면운동 스테이지 중 센서고정부와 시편 고정부가 제거된 모습을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 2의 중공형 3축 평면운동 스테이지 중 센서고정부와 시편 고정부가 제거된 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 3축 평면운동 스테이지의 구동부와 최종단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 3축 평면운동 스테이지의 구동부에서 증폭이 이루어지는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 6의 구동부 중 일부를 확대하여 보다 상세하게 설명하기 위한 예시도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 3축 평면운동 스테이지을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 중공형 3축 평면운동 스테이지 중 케이스가 제거된 모습을 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 도 2의 중공형 3축 평면운동 스테이지 중 센서고정부와 시편 고정부가 제거된 모습을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 도 2의 중공형 3축 평면운동 스테이지 중 센서고정부와 시편 고정부가 제거된 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 중공형 3축 평면운동 스테이지(1)는 X, Y, θz 평면운동을 하여 시편의 위치를 정확하고, 정밀하게 이송한다. 상기 θz는 XY평면 상에서 회전하는 모션을 의미하기 때문에, X, Y, θz은 모두 한 평면상에서 운동을 할 수 있다. 중공형 3축 평면운동 스테이지(1)는 중공형 타입에 소형 사이즈를 가지고, 무게중심이 낮으며 큰 구동범위를 가지므로 초정밀 생산장비 및 정밀 측정장치의 정밀도, 공정속도 및 측정속도를 증가시켜 생산력을 높일 수 있다. 중공형 3축 평면운동 스테이지(1)은 시편장착부(110), 최종단(120), 베이스(130), 케이스(140), 구동부 및 센서고정부를 포함한다.
시편장착부(110)는 상부에 시편을 위치시키는 장착부이다. 시편장착부(110)는 시편을 움직이지 않고, 고정시킬 수 있다. 시편장착부(110)의 하부는 최종단(120)과 결합한다.
최종단(120)은 스테이지의 중앙에 배치되고, 상부에는 시편장착부(110)와 결합된다. 최종단(120)는 구동부와도 결합되어 구동부의 평면운동에 따라 이송된다. 따라서, 최종단(120)의 상부에 결합된 시편장착부(110)도 같이 이송된다. 최종단(120)는 각 모서리에 단차가 형성되어 구동부와의 결합을 용이하게 할 수 있다.
베이스(130)는 내부에는 구동부를 포함하고, 최종단(120)과 결합되어 스테이지의 본체를 형성한다. 베이스(130)는 센서(미도시)가 구비되는 센서고정부를 포함한다. 여기서, 베이스(130)는 일측면의 일부가 관통되어 센서고정부가 통과할 수 있게 형성될 수 있다.
상기 센서는 커패시턴스 센서(capacitance sensor)일 수 있다. 커패시턴스 센서는 3개의 센서 위치에 따른 최종단(120)의 변위를 측정한다. 즉, 커패시턴스 센서는 최종단(120) 중심부분의 X축, Y축, θz축의 변위를 각각 측정하여 검출할 수 있다.
센서고정부는 제1 센서고정부(250), 제2 센서고정부(260) 및 제3 센서고정부(270)를 포함한다. 여기서, 제1 센서고정부(250)에 구비된 센서 또는 제2 센서고정부(260)에 구비된 센서는 X축에 대한 변위를 측정하고, 제3 센서고정부(270)에 구비된 센서는 Y축에 대한 변위를 측정한다. 특히, 제1 센서고정부(250)에 구비된 센서 및 제2 센서고정부(260)에 구비된 센서가 동시에 변위를 측정하면 θz축에 대한 변위도 측정할 수 있다.
케이스(140)는 베이스(130)의 상부와 결합되어 스테이지의 본체를 보호한다. 즉, 케이스(140)는 베이스(130)의 내부에 포함된 구동부도 보호할 수 있다.
구동부는 최종단(120)을 중심으로 바람개비 형상을 이루며 결합되어 평면운동을 한다. 구동부는 제1 구동부(210), 제2 구동부(220), 제3 구동부(230) 및 제4 구동부(240)를 포함한다.
제1 구동부(210)는 베이스(130)의 일측면에 배치되고, 제2 구동부(220)는 제1 구동부(210)와 직교하는 축상에 배치되며, 제3 구동부(230)는 제1 구동부(210)와 상기 최종단의 중심점을 기준으로 점 대칭하여 배치되고, 제4 구동부(240)는 제2 구동부(220)와 상기 최종단의 중심점을 기준으로 점 대칭하여 배치된다.
제1 내지 제4 구동부(210, 220, 230, 240)는 최종단(120)의 각 모서리에 형성된 단차를 통하여 결합을 한다. 이를 통해, 제1 내지 제4 구동부(210, 220, 230, 240)는 용이하게 최종단(120)과 결합을 하고, 최종단(120)으로 발생되는 힘을 전달할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제4 구동부(210, 220, 230, 240)의 일측은 베이스(130)에 고정된다. 따라서, 구동부는 일측이 고정된 상태에서 압전소자(미도시)의 변형에 따라 미는 힘 및 당기는 힘 중 적어도 하나를 최종단(120)에 제공할 수 있다. 이로 인해, 최종단(120)는 X축, Y축, θz축으로 평면운동을 할 수 있다.
특히, 상기 압전소자는 탈부착이 가능하여 압전소자가 이상이 발생시, 교체를 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 3축 평면운동 스테이지의 구동부와 최종단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 구동부는 증폭 메커니즘(amplification mechanisms)과 판스프링을 포함한다.
증폭 메커니즘은 압전소자(미도시)를 포함한다. 상기 압전소자는 PZT 액츄에이터(piezoelectric actuator)일 수 있다. 증폭 메커니즘은 적어도 하나의 증폭 구조물을 포함한다. 증폭 메커니즘은 제1 증폭 메커니즘(512), 제2 증폭 메커니즘(522), 제3 증폭 메커니즘(532) 및 제4 증폭 메커니즘(542)를 포함한다.
제1 내지 제4 증폭 메커니즘(512, 522, 532, 542)은 상기 증폭 구조물이 복수의 브리지 구조(bridge structure)로 형성되고, 형성된 복수의 브리지 구조 중 하나를 압전소자로 연결하여 형성하며, 나머지를 힌지로 연결하여 형성한다. 따라서, 제1 내지 제4 증폭 메커니즘(512, 522, 532, 542)은 압전소자의 구동에 따라 평면운동의 방향과 크기가 정해진다.
판스프링은 증폭 메커니즘과 최종단(120)을 연결한다. 판스프링은 제1 판스프링(514), 제2 판스프링(524), 제3 판스프링(534) 및 제4 판스프링(544)를 포함한다.
제1 판스프링(514)은 제1 증폭 메커니즘(512)을 최종단(120)의 제1 단차(A)에 배치된다. 제1 판스프링(514)은 제1 증폭 메커니즘(512)에서 발생되는 힘을 최종단(120)에 전달을 한다.
제2 판스프링(524)은 제2 증폭 메커니즘(522)을 최종단(120)의 제2 단차(B)에 배치된다. 제2 판스프링(524)은 제2 증폭 메커니즘(522)에서 발생되는 힘을 최종단(120)에 전달을 한다.
제3 판스프링(534)은 제3 증폭 메커니즘(532)을 최종단(120)의 제3 단차(C)에 배치된다. 제3 판스프링(534)은 제3 증폭 메커니즘(532)에서 발생되는 힘을 최종단(120)에 전달을 한다.
제4 판스프링(544)은 제4 증폭 메커니즘(542)을 최종단(120)의 제4 단차(D)에 배치된다. 제4 판스프링(544)은 제4 증폭 메커니즘(542)에서 발생되는 힘을 최종단(120)에 전달을 한다.
보다 상세하게는, 제1 구동부(210)는 제1 증폭 메커니즘(512)의 제1 내지 제3 증폭 구조물(a, b, c) 중 제2 증폭 구조물(b)에 제1 판스프링(514)를 형성하여 최종단(120)의 제1 단차(A)와 결합한다. 또한 제1 구동부(210)는 제1 및 제2 압전소자 지지물(c, d) 사이에 압전소자를 구비하여 전압이 가해지면 상기 압전소자가 신장되며 발생되는 힘을 제1 내지 제3 증폭 구조물(a, b, c)로 전달하고, 전달된 힘을 제1 판스프링(514)으로 다시 전달하여 최종적으로 최종단(120)에 전달이 되게 한다.
여기서, 상기 제1 구동부(210)의 구성은 제2 내지 제4 구동부(220, 230, 240)의 구성과 동일함으로, 그 구동도 동일하다. 따라서, 제2 내지 제4 구동부(220, 230, 240)의 구동에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 3축 평면운동 스테이지의 구동부에서 증폭이 이루어지는 원리를 설명하기 위한 예시도이다. 도 6(a)는 구동부가 미는 힘을 발생하는 원리를 설명하는 예시도이고, 도 6(b)는 구동부가 당기는 힘을 발생하는 원리를 설명하는 예시도이다.
도 6을 참조하면, 구동부는 증폭 메커니즘의 구성에 따라 미는 힘(640)과 당기는 힘(670)을 조절할 수 있다. 상기 증폭 메커니즘은 복수의 브리지 구조(bridge structure)로 형성된다. 특히, 복수의 브리지 구조 중 하나는 압전소자, 즉, PZT 액츄에이터로 연결하여 증폭 메커니즘을 형성된다. 나머지는 복수의 힌지로 연결하여 증폭 메커니즘을 형성된다.
상기 힌지는 실린더, 리프 스프링(leaf spring), 프리즘 빔(prismatic beam), 원형 노치(circular notched) 등의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예로, 구동부 중 제1 구동부(210) 및 제2 구동부(220)는 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 압전소자(610)의 증폭시 최종단(120)을 밀어주고, 제3 구동부(230) 및 제4 구동부(240)는 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 압전소자(610)의 증폭시 최종단(120)을 당겨 줄 수 있다. 즉, 구동부는 서로 점 대칭하는 제1 구동부(210)와 제3 구동부(230), 제2 구동부(220)와 제4 구동부(240)가 서로 다른 힘을 발생할 수 있도록 힌지의 형성위치를 조절해 줄 수 있다.
예를 들면, 제1 증폭 메커니즘(512)의 제1 힌지(620)는 제2 힌지(630)보다 높은 위치에 형성되어 각 힌지의 중심을 연결하면 점선과 같이 아래방향으로 기울어지게 된다. 이는 압전소자(610)에 전압이 인가되어 팽창하는 경우, 미는 힘(640)을 제1 판스프링(514)에 전달하여 최종단(120)에도 상기 미는 힘을 전달할 수 있다.
또한 상기 전압의 인가가 멈추는 경우, 압전소자(610)의 팽창이 멈추게 됨으로써, 제1 판스프링(514)이 원상태로 돌아오게 된다. 따라서, 최종단(120)의 위치가 처음 상태의 위치로 돌아갈 수 있다.
제3 증폭 메커니즘(532)의 제3 힌지(650)는 제4 힌지(660)보다 낮은 위치에 형성되어 각 힌지의 중심을 연결하면 점선과 같이 윗방향으로 기울어지게 된다. 이는 압전소자(610)가 증폭하여 팽창하는 경우, 당기는 힘(670)을 제3 판스프링(534)에 전달하여 최종단(120)에도 상기 당기는 힘을 전달할 수 있다.
또한 상기 전압의 인가가 멈추는 경우, 압전소자(610)의 팽창이 멈추게 됨으로써, 제3 판스프링(534)이 원상태로 돌아오게 된다. 따라서, 최종단(120)의 위치가 처음 상태의 위치로 돌아갈 수 있다.
도 7은 도 6의 구동부 중 일부를 확대하여 보다 상세하게 설명하기 위한 예시도이다. 도 7(a)는 도 6(a)의 구동부 중 일부를 확대한 예시도이고, 도 7(b)는 도 6(b)의 구동부 중 일부를 확대한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 힌지는 서로간에 기 설정된 갭(gap)을 가지고 형성되어 평면운동 방향을 조절할 수 있다. 여기서, 갭의 크기에 따라 평면운동의 힘의 크기를 조절할 수 있으므로 외부환경에 따라 그 환경에 맞게 변경할 수 있다.
제1 힌지(620)는 제2 힌지(630)를 기 설정된 갭보다 낮게 형성할 수 있다. 이러한 배치는 압전소자가 전압에 의해 팽창되면 중간부분이 화살표처럼 당겨지는데 이 때, 아랫부분은 고정되어 위쪽만 위로 움직이는 형태이다.
제3 힌지(650)는 제4 힌지(660)를 기 설정된 갭보다 높게 형성할 수 있다. 이러한 배치는 압전소자가 전압에 의해 팽창되면 중간부분이 화살표처럼 당겨지는데 이 때, 아랫부분은 고정되어 위쪽만 아래로 움직이는 형태이다.
여기서, 힌지는 다른 물체와 접착등에 의해 고정되는 것이 아니라 가공으로 힌지부분만을 남기고 잘라내는 것으로 전체가 하나의 증폭 메커니즘이라고 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 중공형 3축 평면운동 스테이지
110: 시편장착부
120: 최종단
130: 베이스
140: 케이스
210: 제1 구동부
220: 제2 구동부
230: 제3 구동부
240: 제4 구동부
250: 제1 센서고정부
260: 제2 센서고정부
270: 제3 센서고정부
512: 제1 증폭 메커니즘
514: 제1 판스프링
522: 제2 증폭 메커니즘
524: 제2 판스프링
532: 제3 증폭 메커니즘
534: 제3 판스프링
542: 제4 증폭 메커니즘
544: 제4 판스프링
610: 압전소자
620: 제1 힌지
630: 제2 힌지
640: 미는 힘
650: 제3 힌지
660: 제4 힌지
670: 당기는 힘

Claims (10)

  1. 시편이 위치되는 시편장착부와 결합하는 최종단;
    상기 최종단을 중심으로 바람개비 형상을 이루며 결합되어 평면운동을 하는 구동부; 및
    내부에 상기 구동부를 포함하고, 상기 최종단과 결합되어 스테이지의 본체를 형성하는 베이스를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 베이스의 일측면에 배치되는 제1 구동부;
    상기 제1 구동부와 직교하는 축상에 배치되는 제2 구동부;
    상기 제1 구동부와 상기 최종단의 중심점을 기준으로 점 대칭하여 배치되는 제3 구동부; 및
    상기 제2 구동부와 상기 최종단의 중심점을 기준으로 점 대칭하여 배치되는 제4 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는,
    압전소자의 둘레로 브리지 구조를 형성하는 증폭 메커니즘(amplification mechanisms); 및 상기 증폭 메커니즘과 최종단이 연결되는 판스프링을 포함하고,
    상기 판스프링은,
    상기 최종단의 모서리 외곽에 형성된 단차에 배치되어 상기 구동부의 힘을 상기 최종단에 전달함에 따라, 점 대칭된 상기 구동부의 동작시 상기 최종단이 x축, y축 또는 x-y 평면상의 회전 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스의 상부와 결합되어 스테이지 본체를 보호하는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 증폭 메커니즘은,
    복수의 브리지 구조(bridge structure)로 형성되고, 상기 형성된 복수의 브리지 구조 중 하나를 PZT 액츄에이터(piezoelectric actuator)로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 증폭 메커니즘은,
    상기 복수의 브리지 구조 중 나머지를 복수의 힌지로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 힌지는,
    서로간에 기 설정된 갭(gap)을 가지고 형성되어 평면운동 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스는,
    센서가 구비되는 센서고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 최종단의 중심부분의 X축, Y축, θz축의 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지.
  10. 제 1항, 제 2항, 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 유연기구 메커니즘을 이용한 중공형 3축 평면운동 스테이지를 이용하여 구성되는 측정장치.
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