KR20050038375A - 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지 - Google Patents

판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지 Download PDF

Info

Publication number
KR20050038375A
KR20050038375A KR1020030073681A KR20030073681A KR20050038375A KR 20050038375 A KR20050038375 A KR 20050038375A KR 1020030073681 A KR1020030073681 A KR 1020030073681A KR 20030073681 A KR20030073681 A KR 20030073681A KR 20050038375 A KR20050038375 A KR 20050038375A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axis
stage
leaf spring
servo
motion
Prior art date
Application number
KR1020030073681A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100507840B1 (ko
Inventor
권대갑
강동우
유홍기
강성훈
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR10-2003-0073681A priority Critical patent/KR100507840B1/ko
Publication of KR20050038375A publication Critical patent/KR20050038375A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100507840B1 publication Critical patent/KR100507840B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/26—Stages; Adjusting means therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로스코프의 정밀 스캐닝 또는 파이버 정렬 등에 관련된 2축 운동을 위한 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이스의 내측으로 보조운동부와 판스프링을 대칭으로 배치하여 열적 특성과 안정적 운동을 보장하고 X 스테이지와 Y 스테이지를 같은 평면상에 구성하여 X , Y 방향외에 다른 방향의 기생운동을 방지하도록 하는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지는 케이스의 내측에 대향하여 설치되는 X축 보조운동부들과; X축 방향에 수직하도록 상기 X축 보조운동부에 대향하여 설치되는 복수의 제1판스프링들과; 상기 X축 방향으로 인접한 내측의 상기 제1판스프링들 사이에 설치되며 내측공간을 갖는 X축 주운동부와; 및 상기 X축 주운동부의 일측에 인접하고 상기 케이스에 일측이 고정되는 상기 제1판스프링에 설치되며 상기 X축 주운동부의 일측에 접촉하는 X축 구동기를 포함하는 X 스테이지; 및 상기 X 스테이지의 X축 주운동부의 내측공간에서 대향하여 설치되는 Y축 보조운동부들과; Y축 방향에 수직하도록 상기 Y축 보조운동부에 대향하여 설치되는 복수의 제2판스프링들과; 상기 Y축 방향으로 인접한 내측의 제2판스프링들 사이에 설치되는 Y축 주운동부와; 및 상기 Y축 주운동부의 일측에 인접하고 상기 X축 주운동부에 일측이 고정되는 상기 제2스프링에 설치되며 상기 Y축 주운동부의 일측에 접촉하는 Y축 구동기를 포함하는 Y 스테이지로 구성된다.

Description

판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ＸＹ 스테이지{DUAL SERVO XY STAGE USING LEAF SPRING GUIDE}
본 발명은 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 X축 방향 운동을 위한 X 스테이지와 Y축 방향 운동을 위한 Y 스테이지를 동일평면상에 형성하고 각각의 스테이지에 판스프링, 운동부, 보조운동부를 대칭으로 배치함으로써 의도된 운동방향 이외의 기생운동을 방지하여 안정적인 운동을 보장하고 우수한 열적 특성을 갖는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지에 관한 것이다.
현미경에서 사용되는 초정밀 스캐닝 스테이지는 대부분 힌지 형태의 유연기구 메커니즘과 PZT를 이용하고 있다. 그러나 일반적으로 PZT는 증폭구조를 사용하더라도 구동범위가 수십 ㎛ 이상을 넘어서기 어렵다. 따라서, 수 ㎜이상의 영역을 ㎚ 분해능으로 구동할 수 있는 스테이지는 단일서보로 구현하기 힘들므로 주로 이중서보를 사용하여 구현한다. 하지만 이들 스테이지들도 대부분 반도체 공정 등에서 적용될 수 있는 수백㎜ 구동범위의 대형 스테이지를 목적으로 하기 때문에, 수㎜정도를 움직이기에는 구조가 너무 커지고 복잡해지는 문제점이 있었다.
이러한 이중서보 스테이지로는 조동구동기로서 리니어 모터와 리니어 가이드 또는 공기베어링 가이드를 이용하고 미세구동기는 PZT와 유연기구 가이드를 이용하는 것이 일반적이다. 이 경우 2개의 구동기와 2개의 가이드 수단을 필요로 하여 구조가 복잡해지고 그 결과 이중서보 스테이지의 구현이 곤란해진다.
또한, 공기베어링 가이드를 이용하는 경우에는 운동방향 이외의 수직변위가 발생하기 때문에 이를 보정하기 위해 추가로 구동기를 설치해야 하고 이는 스테이지의 구조를 더욱 복잡하게 한다. 또한, 리니어 모터로부터 발생하는 열에 의해 스테이지의 구동의 정밀도가 저하되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 단일서보로 구동되는 초정밀 스테이지가 소개되고 있다.
도 8은 종래의 VCM을 이용한 단일서보 스테이지를 나타낸 분해사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 VCM(voice coil motor)을 이용한 단일서보 스테이지(80)는 축방향 운동과 Y축 방향 운동을 판스프링(83, 85)에 의해 안내되는 각각의 VCM(90)으로 구동하며 X축 운동은 VCM(90)의 코일의 운동을 추종하고, Y축 운동은 VCM(90)의 마그네트 요크 결합체의 운동을 추종하는 것으로서, X축 운동을 위한 X 스테이지(82)가 밑에 형성되고 그 위에 Y축 운동을 위한 시편대(91)가 장착된 Y 스테이지(84)가 적층하여 형성되는 구조이다.
이러한 종래의 VCM을 이용한 단일서보 스테이지는 단일서보로서 VCM을 채택함으로써 구조는 단순해졌지만 VCM의 코일에서 발생하는 열에 대한 문제점은 여전히 존재한다.
또한, 각 축방향 스테이지를 적층형으로 배치하였기 때문에 구동기의 질량중심이 한 평면상에 존재하지 않아 피치(pitch)와 롤(roll)모션이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조의 복잡성을 피하기 위해 가이드 메커니즘을 단일한 판스프링 가이드로 구현하고, 판스프링을 대칭으로 배치하여 열적 특성과 안정적 운동을 보장하고 각 축방향 스테이지를 동일 평면상에 형성하여 피치와 롤 모션의 발생을 방지하도록 하는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은 케이스의 내측에 대향하여 설치되는 X축 보조운동부들과; X축 방향에 수직하도록 상기 X축 보조운동부에 대향하여 설치되는 복수의 제1판스프링들과; 상기 X축 방향으로 인접한 내측의 상기 제1판스프링들 사이에 설치되며 내측공간을 갖는 X축 주운동부와; 및 상기 X축 주운동부의 일측에 인접하고 상기 케이스에 일측이 고정되는 상기 제1판스프링에 설치되며 상기 X축 주운동부의 일측에 접촉하는 X축 구동기를 포함하는 X 스테이지; 및 상기 X 스테이지의 X축 주운동부의 내측공간에서 대향하여 설치되는 Y축 보조운동부들과; Y축 방향에 수직하도록 상기 Y축 보조운동부에 대향하여 설치되는 복수의 제2판스프링들과; 상기 Y축 방향으로 인접한 내측의 제2판스프링들 사이에 설치되는 Y축 주운동부와; 및 상기 Y축 주운동부의 일측에 인접하고 상기 X축 주운동부에 일측이 고정되는 상기 제2판스프링에 설치되며 상기 Y축 주운동부의 일측에 접촉하는 Y축 구동기를 포함하는 Y 스테이지로 구성되는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 상기 X축 주운동부의 타측에는 상기 X축 주운동부와 접촉하는 제1예압스프링이 설치되고, 상기 Y축 주운동부의 타측에는 상기 Y축 주운동부와 접촉하는 제2예압스프링이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 제1 및 제2예압스프링의 강성은 상기 제1 및 제2판스프링의 강성의 1/10이하인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 X축 또는 Y축 구동기는 일측에 PZT가 결합된 DC모터 리니어 액츄에이터로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 PZT의 일단에는 상기 X축 또는 Y축 주운동부와 접촉하는 볼 커플링이 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지는 케이스(1)의 내측으로 X축 보조운동부(11), X축 주운동부(20)와 제1판스프링(16) 및 X축 구동기(40)를 포함하는 X 스테이지(10)가 설치되고, X축 주운동부(20)에 Y축 보조운동부(51), Y축 주운동부(57)와 제2판스프링(56) 및 Y축 구동기(70)를 포함하는 Y 스테이지(50)가 X 스테이지(10)와 90°를 이루면서 배치되고, 케이스(1)는 중앙이 관통된 커버(2)로 덮혀 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 구성하는 X 스테이지를 나타낸 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지를 구성하는 X 스테이지(10)는 사각의 내부공간을 갖는 케이스(1)의 내측에 2개의 X축 보조운동부(11)가 대칭으로 설치된다. X축 보조운동부(11)에는 4개의 제1판스프링(16)이 결합되고, 각각의 X축 보조운동부(11)에 결합된 제1판스프링(16)들은 상호 대칭을 이룬다.
내측에 위치하는 4개의 제1판스프링(16)들 사이에는 상부가 열려있고 내측공간(21)을 갖는 사각박스형의 X축 주운동부(20)가 설치된다. X축 주운동부(20)는 외측으로 제1판스프링(16)과 결합하기 위해 제1판스프링(16)들이 연장되는 부분에 외측돌출부(22)를 구비하고 내측면에 Y 스테이지(50)의 설치를 위한 내측돌출부(23)가 구비되며 내측돌출부(23)의 하나에는 관통공이 형성되고, 각 X축 주운동부(20)의 외측돌출부(22)에는 제1판스프링(16)의 단부가 맞물리도록 고정블록(30, 33)이 결합된다.
가장 좌측에 위치하는 제1판스프링(16)들의 단부는 2개의 고정블록(31, 32)들의 사이에 맞물려지고, 외측의 고정블록(32)은 케이스(1)에 고정되며, 내측의 고정블록(31)과 인접한 X축 주운동부(20)의 고정블록(30)의 사이에는 코일스프링인 제1예압스프링(37)이 설치된다. 직선운동의 방향을 기준으로 하는 제1예압스프링(37)의 강성은 제1판스프링(16)의 강성의 1/10이하인 것이 바람직하다.
가장 우측에 위치하는 제1판스프링(16)들의 단부는 역시 2개의 고정블록(34, 35)들의 사이에 맞물려지고, 외측의 고정블록(35)은 케이스(1)에 고정된다. 이 고정블록(34, 35)들은 중앙에 관통부(미도시)가 형성되고, 관통부에는 X축 구동기(40)가 관통되어 설치된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 구성하는 Y 스테이지를 나타낸 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지를 구성하는 Y 스테이지(50)는 X축 주운동부(20)의 내측공간에 2개의 Y축 보조운동부(51)가 설치된다. Y축 보조운동부(51)에는 4개의 제2판스프링(56)이 결합되고, 각각의 Y축 보조운동부(51)에 결합된 제2판스프링(56)들은 상호 대칭되게 배치된다.
내측에 위치하는 4개의 제2판스프링(56)들 사이에는 상부에 시편대 등의 장착을 위한 장착공(58)이 형성된 Y축 주운동부(57)가 설치된다. Y축 주운동부(57)의 외측면에는 제2판스프링(56)의 단부가 포개어지고 고정블록(60, 63)이 결합된다.
가장 위쪽에 위치하는 제2판스프링(56)들의 단부는 2개의 고정블록(61, 62)들의 사이에 맞물려지고, 이 중 상부의 고정블록(62)은 케이스(1)에 고정되며, 하부의 고정블록(61)과 인접한 Y축 주운동부(57)의 고정블록(60)의 사이에는 코일스프링인 제2예압스프링(67)이 설치된다.
가장 아래쪽에 위치하는 제2판스프링(56)들의 단부는 역시 2개의 고정블록(64, 65)들의 사이에 맞물려지고, 이 중 하부의 고정블록(65)은 케이스(1)에 고정된다. 이 고정블록들(64, 65)은 중앙에 관통부(미도시)가 형성되고, 관통부에는 Y축 구동기(70)가 관통되어 설치된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 판스프링의 결합구조를 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지의 판스프링(16)은 보조운동부(11)의 죔쇠(13)에 삽입되어 고정되며, 보조운동부(11)에서 노출되는 부분에 발생하는 응력집중을 완화하기 위해 죔쇠(13)의 모서리는 모따기처리가 되어 있다. 이러한 판스프링의 결합구조는 X 스테이지와 Y 스테이지에서 동일하다.
본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지에 사용되는 X축 구동기(40)와 Y축 구동기(70)는 동일한 구성이므로 이하에서는 X축 구동기(40)만을 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 구동기를 나타낸 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지에 사용되는 X축 구동기(40)는 고정블록의 관통부에 고정되는 구동기본체(41), 구동기본체(41)에 설치되고 회전운동을 직선운동으로 변환하는 DC모터 리니어 액츄에이터(42) 및 PZT(43)가 결합된 것이다. PZT(43)는 구동기본체에서 노출된 DC모터 리니어 액츄에이터(42)의 끝단에 부착되며, PZT(43)의 끝에는 X축 주운동부(20)에 설치된 고정블록과 접촉하는 볼 커플링(44)이 설치된다. DC모터 리니어 액츄에이터(42)는 수㎜정도의 직선운동을 PZT(43)는 수십㎛정도의 직선운동을 구동하게 된다.
이하에서는 상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 작용에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지는 X축 운동을 위한 X 스테이지(10)와 Y축 운동을 위한 Y 스테이지(50)가 동일평면상에서 결합된 것이고, 각각의 스테이지는 독립된 구동기를 갖기 때문에 하나의 축방향의 운동은 다른 축방향의 운동에 영향을 미치지 않는다. 다만 이중서보 XY 스테이지가 의도하는 최종적인 운동은 Y축 주운동부(57)에 의해 이루어진다.
Y 스테이지(50)가 X 스테이지(10)의 X축 주운동부(20)에 설치되기 때문에, Y축 주운동부(57)의 X축 운동은 Y 스테이지(50)가 설치된 X 스테이지(10)의 X축 주운동부(20)에 의해 이루어지고, Y축 주운동부(57)의 Y축 운동은 Y 스테이지(50)의 Y축 주운동부(57)에 의해 이루어진다.
각 스테이지가 판스프링 가이드가 개재된 축방향운동의 원리는 동일하며 구체적으로는 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 판스프링의 작동원리를 나타낸 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중서보 XY 스테이지의 각각의 스테이지는 8개의 판스프링(16a, 16b, 16c, 16d)과 2개의 보조운동부(11) 및 1개의 주운동부(20)로 구성된다.
예압스프링(37)은 이동이 가능한 주운동부(20)와 고정단에 해당하는 고정블록(31)의 사이에 설치되여 양자를 밀어내기 때문에, 주운동부(20)와 보조운동부(11)를 연결하는 판스프링(16b, 16c)은 주운동부(20)에 연결된 부분이 예압스프링(37)에서 멀어지는 방향인 왼쪽으로 변형하게 된다. 그리고 주운동부(20)와 보조운동부(11)를 연결하는 판스프링(16b, 16c)이 보조운동부(11)를 왼쪽으로 끌어당기게 되므로 보조운동부(11)와 고정블록(31, 34)을 연결하는 판스프링(16a, 16d)은 보조운동부(11)와 연결된 부분이 왼쪽으로 변형하게 된다. 따라서 예압스프링(37)이 설치된 경우의 주운동부(20)의 초기위치는 왼쪽으로 소정값만큼 이동하게 된다.
이는 일정한 변형량을 벗어나지 않으면서도 판스프링의 구동범위를 크게 확장하는 결과를 가져온다. 예를 들면, 주운동부의 초기위치가 "0"인 경우에는 "d"의 변위를 생성하기 위해서 판스프링을 "d"만큼 변형시켜야 하지만, 주운동부의 초기위치가 "-d/2"로 변경되어 있는 경우에는 "d"의 변위를 생성하기 위해 "d/2"만큼 변형하면 같은 변위량을 발생시키므로 판스프링에 주는 부담이 줄어들게 된다.
따라서 예압스프링을 설치하여 판스프링의 초기위치를 변경시켜줌으로써 판스프링의 전체 변형량을 감소시켜 스테이지 전체가 우수한 동특성과 응력특성을 얻게 된다.
그러나, 판스프링도 탄성변형을 하기 때문에 예압스프링의 강성이 판스프링의 강성과 비교하여 클 때에는 판스프링이 정확한 직선운동을 안내하지 못하게 되므로, 본 발명은 예압스프링의 강성을 판스프링의 강성의 1/10이하로 설정하여 정확한 직선운동을 생성하도록 하였다.
본 발명은 각 스테이지에 판스프링을 대칭으로 형성하였기 때문에, 판스프링에 수직방향은 판스프링의 강성이 작고 수평방향은 강성이 매우 크게 되어 의도하지 않은 방향으로의 기생운동이 거의 발생하지 않는다. 또한 열에 의한 변형이 있을 경우에도 열변형이 대칭구조에 의해 서로간 상쇄되므로 운동에 좋지 않은 영향을 미치는 것이 방지된다.
그러나, 방향에 따른 판스프링의 강성은 판스프링의 두께, 길이, 폭 등의 선정에 의해 변화될 수 있으므로 설계의 목적에 따라 적정한 값을 선택할 수 있다.
구동기와 고정블록이 기계적으로 고정되어 구동력을 전달하는 경우에는 상호간의 정렬에 어긋남이 있을 때에 의도하지 않은 방향의 운동을 유발할 수 있으므로, 본 발명에서는 정렬의 어긋남이 있어도 볼 커플링(44)을 통해 고정블록에 수직한 방향으로 구동력을 전달하므로 의도하지 않은 방향의 운동을 방지하게 된다.
판스프링이 삽입된 보조운동부의 죔쇠부분은 모따기처리가 되었기 때문에, 판스프링에 대한 응력집중 현상이 완화된다.
본 발명의 이중서보 XY 스테이지는 축방향 운동의 안내가 미끄럼 가이드가 아닌 판스프링을 이용한 가이드구조를 적용하였으므로, 마찰에 의한 발열 등의 문제점을 해결하였다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 나타내지 않았지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, DC 모터 리니어 액츄에이터에 변위를 감지하는 센서인 엔코더를 설치하고 운동부의 정확한 변위량은 리니어 스케일이나 레이져 인터페로미터 센서를 통해 측정하여 이중서보 귀환제어에 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 특정하지 않았으나, Y축 구동기(70)가 관통하는 케이스(1)에 형성된 구멍은 Y축 구동기(70)가 Y 스테이지(50)를 따라 X축 방향의 운동을 하는 것을 고려하여 약간 여유있게 형성되는 것이 당연하다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지에 따르면, 가이드 역할을 하는 판스프링과 보조운동부 및 주운동부가 대칭으로 배치되어 있기 때문에 열적 변형이 상쇄되는 등의 열적 특성이 우수하고, 판스프링이 일방향을 제외하고는 강성이 매우 크게 되어 거의 1자유도 운동을 생성하기 때문에 의도하지 않은 기생운동이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 이중서보 XY 스테이지는 X 스테이지와 Y 스테이지를 동일한 평면상에 형성하였기 때문에, 각각의 스테이지의 무게 중심이 동일한 평면상에 위치하게 되어 피치와 롤 모션이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
구동기는 볼 커플링을 통해서 주운동부의 고정블록에 접촉하므로 구동기와 고정블록의 정렬에 약간의 어긋남이 있어도 힘의 방향을 거의 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명인 이중서보 XY 스테이지는 미는 힘에 의한 구동을 하는 것이므로 판스프링을 끌어당겨서 변형시키지는 못하는데, 예압스프링을 사용하여 구동기의 방향으로 판스프링의 초기위치를 변경하였기 때문에, 판스프링의 변형량을 일정하게 하면서도 운동량을 2배로 할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 내부를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 구성하는 X 스테이지를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지를 구성하는 Y 스테이지를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 판스프링의 결합구조를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 구동기를 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지의 판스프링의 작동원리를 나타낸 개략도,
도 8은 종래의 VCM을 이용한 단일서보 스테이지를 나타낸 분해사시도이다.
* 주요 도면 부호의 설명 *
1: 케이스 2: 커버
10: X 스테이지 11: X축 보조운동부
16: 제1판스프링 20: X축 주운동부
37: 제1예압스프링 40: X축 구동기
50: Y 스테이지 51: Y축 보조운동부
56: 제2판스프링 57: Y축 주운동부
67: 제2예압스프링 70: Y축 구동기

Claims (5)

  1. 케이스(1)의 내측에 대향하여 설치되는 X축 보조운동부(11)들과; X축 방향에 수직하도록 상기 X축 보조운동부(11)에 대향하여 설치되는 복수의 제1판스프링(16)들과; 상기 X축 방향으로 인접한 내측의 상기 제1판스프링(16)들 사이에 설치되며 내측공간을 갖는 X축 주운동부(20)와; 및 상기 X축 주운동부(20)의 일측에 인접하고 상기 케이스(1)에 일측이 고정되는 상기 제1판스프링(16)에 설치되며 상기 X축 주운동부(20)의 일측에 접촉하는 X축 구동기(40)를 포함하는 X 스테이지(10); 및
    상기 X 스테이지(10)의 X축 주운동부(20)의 내측공간에서 대향하여 설치되는 Y축 보조운동부(51)들과; Y축 방향에 수직하도록 상기 Y축 보조운동부(51)에 대향하여 설치되는 복수의 제2판스프링(56)들과; 상기 Y축 방향으로 인접한 내측의 제2판스프링(56)들 사이에 설치되는 Y축 주운동부(57)와; 및 상기 Y축 주운동부(57)의 일측에 인접하고 상기 X축 주운동부(20)에 일측이 고정되는 상기 제2판스프링(56)에 설치되며 상기 Y축 주운동부(57)의 일측에 접촉하는 Y축 구동기(70)를 포함하는 Y 스테이지(50)로 구성되는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X축 주운동부(20)의 타측에는 상기 X축 주운동부(20)와 접촉하는 제1예압스프링(37)이 설치되고, 상기 Y축 주운동부(57)의 타측에는 상기 Y축 주운동부(57)와 접촉하는 제2예압스프링(67)이 설치되는 것을 특징으로 하는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2예압스프링(37, 67)의 강성은 상기 제1 및 제2판스프링(16, 56)의 강성의 1/10이하인 것을 특징으로 하는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 X축 또는 Y축 구동기(40, 70)는 일측에 PZT(43)가 결합된 DC모터 리니어 액츄에이터(42)로 구성되는 것을 특징으로 하는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 PZT(43)의 일단에는 상기 X축 또는 Y축 주운동부(20, 57)와 접촉하는 볼 커플링(44)이 설치되는 것을 특징으로 하는 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 XY 스테이지.
KR10-2003-0073681A 2003-10-22 2003-10-22 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지 KR100507840B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0073681A KR100507840B1 (ko) 2003-10-22 2003-10-22 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0073681A KR100507840B1 (ko) 2003-10-22 2003-10-22 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050038375A true KR20050038375A (ko) 2005-04-27
KR100507840B1 KR100507840B1 (ko) 2005-08-17

Family

ID=37240821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0073681A KR100507840B1 (ko) 2003-10-22 2003-10-22 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100507840B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101266285B1 (ko) * 2011-04-01 2013-05-23 경성오토비스 주식회사 직선이동장치 및 이를 포함하는 청소기

Also Published As

Publication number Publication date
KR100507840B1 (ko) 2005-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101281677B1 (ko) 상떨림 보정장치
US6467761B1 (en) Positioning stage
US7243571B2 (en) Ultra-precision positioning system
Yong et al. High speed single-and dual-stage vertical positioners
US10837492B2 (en) Axially compliant bearing for precision positioning
Polit et al. Design of high-bandwidth high-precision flexure-based nanopositioning modules
US6498892B1 (en) Positioning device especially for assembling optical components
US8638026B2 (en) Stage drive device
JP4231486B2 (ja) Ｘ−ｙステージ装置
KR100396021B1 (ko) 초정밀 이송장치
US7504794B2 (en) Planar motor
US20140055005A1 (en) Mechanical design of deformation compensated flexural pivots structured for linear nanopositioning stages
KR100507840B1 (ko) 판스프링 가이드를 이용한 이중서보 ｘｙ 스테이지
JP2002189091A (ja) Ｘ−ｙステージ装置
JP2002022867A (ja) Ｘ−ｙステージ装置
US8072120B2 (en) Multiple degrees of freedom motion system
JP4051881B2 (ja) 制動機構および電子顕微鏡用試料ステージ
JPH10186198A (ja) 平行・真直微動装置およびこれを用いたレンズ鏡筒の微小移動装置
US20030033703A1 (en) Positioning stage
NL1043656B1 (en) Cryogenic Single Axis Scanner
US7948715B2 (en) Head positioning assembly
EP1418455A1 (en) Vertical fine movement mechanism of microscope
KR100437263B1 (ko) 이중 ｈ구조를 이용한 장행정 6축 운동 스테이지
JP2002022868A (ja) Ｘ−ｙステージの可動テーブルの支持構造
US20120074813A1 (en) Ultrasonic motor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100802

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee