JPH02205433A - 精密微少移動装置 - Google Patents

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、ウェハ欠陥検査装置またはＸ線露光装置等
に係わり、特に試料台の一部として用いるのに好適な精
密微少移動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば昭和６３年度精密工学会学術講演会論文
集ｐ９４３〜９４４に示された従来の精密微少移動装置
を示す平面囚、第４図は第３図の線■−■の断面図であ
る。図において、（１）は土台、（２）は試料台、（３
）はウェハ、（４）は試料台（２）の案内の板ばね、（
５）は土台（１）の一部で板はね（４）の固定部分、（
６）は試料台（２）を上下に押し上げるてこ、（７）は
文こ（６）の一部で試料台（２）に接触するビン、（８
）はてこ（６）の支点、（９）は土台（すの−部でてこ
（６）の支点（８）となるハウジング％（１０）はＸ軸
方向に移動するスライドテーブルＳ　　（Ｏ）はてこ（
６）を駆動する直進型モータでスライドテ−プル（１０
）に取付けられている。（１２）はスライドテーブル（
１０）の一部で【こ（６）をスライドテーブル（１０）
が移動することにより駆動する突起部、（１３）はスラ
イドテーブル（１０）を案内する直線案内機構％（１４
）はスライドテーブル（１０）を駆動するＤＣモータ、
（１５）はボールネジ、（１６）はボールネジ（１５）
の移動を減速してスライドテーブル（１０）に伝えるく
さび、（１７）はスライドテーブル（１０）の一部でく
さび（１６）との接触部、（１８）はくさび（１６）の
直線案内機構、（１９）はくさび（１６）の直線案内機
構（１８）の取付台％（２０）はスライドテーブル（１
０）を一方向に押し付けておくプランジャー　（２１）
はプランジャー（２０）の取付台である。

次に動作について説明する。試料台（２）をＺ軸方向に
のみ移動させる場合には、ＤＣモータ（１４）とボール
ネジ（１５）とにより直線案内機構（１８）に案内され
たくさび（１６）を駆動し、このくさび（１６）を介し
て直線案内機構（１３）に案内されたスライドテープ／
ｌ／（１０）を移動させてスライドテーブル（１０）に
取付けられている２個の直進型モータ（１１）と１個の
突起部（１２）とにより３個のてこ（６）を同時に駆動
して板ばね（４）により案内された試料台（２）を２軸
方向に押し上げる。またθＸ軸またはθｙ軸に駆動する
場合は、直進型モータ（１１）により２個のてこ（６）
を駆動して行う。

〔発明が解決りようとする課題〕

従来の精密微少移動装置は以上のように構成されている
ので、試料台（２）に２軸方向変位、θＸ軸変位、θｙ
軸変位を与えた場合に板ばね（４）が変形するが、板ば
ね（４）は平面状でありかつ一端は土台（１）の固定部
分（５）にもう一端は試料台（２）に取付けられ【いる
ため、板ばね（４）は複雑に変形して、さらにその時の
θχ軸θγ軸の回転中心がウェハ（３）の表面と一致し
ないため、ＸＹ二次元方向に干渉変位が生じるという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ＸＹ平面に対するあおり２軸すなわちθχ軸
とθγ軸の回転中心をウニ八表面と一致させるかあるい
は極力近づけることによＩＩＪＺ軸、θχ軸、およびθ
γ軸を駆動した場合に発生するＸＹ二次元方向の干渉変
位を極少にすることができる精密微少移動装置を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る精密微少移動装置は、高さ方向１軸とＸ
Ｙ平面に対するあおり２軸に移動する試料台と少なくと
も３個の直線上下案内機構との間に蝶番機構を設けると
ともに、この蝶番機構を所望のθχ軸とθγ軸の回転中
心を含む平面内に配置し、なおかつ前記所望のθＸ軸と
θγ軸の回転中心を中心に回転するように直線駆動機構
を駆動するものである。

〔作用〕

この発明における試料台と少なくとも３個の直線上下案
内機構との間に設けられた蝶番機構は、所望のθＸ軸と
θγ軸の回転中心を含む平面内に配置され【いる。この
ため、前記試料台をＺ軸、θＸ軸、θｙ軸方向に移動さ
せたとき、前記所望のθχ軸とθγ軸の回転中心を中心
に回転するように直線駆動機構を駆動することが可能で
ある。

また、この時前記試料台はＸＹ二次元方向への干渉変位
が極少となるようなＺ軸方向、θχ軸方向、θγ軸方向
の移動をする。

１〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を第１図、第２図多こついて
説明する。第１図は平面図、第２図は第１図の線■−■
の断面図であり、前記従来装置と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。図にふいて、（２２Ａ　）ｔ
　　（２２Ｂ　Ｌ（２２Ｃ）は土台（１）の上に直線上
下案内機構として取付けられた弾性体からなる平行リン
ク機構で、弾性変形部分（２２ｂ）、（２２ｃ）。

（２２ａは図示省略する）を有している。（２３ａ）。

（２３ｂ）、（２３ｃ）は平行リンク機構（２２Ａ）〜
（２２Ｃ）と試料台（２）との間に設けた弾性体からな
る蝶番機構である。この蝶番機構（２３ａ）〜（２３ｃ
）は試料台（２）の所望のθχ軸とθγ軸との回転中心
を含む平面内に、その中立軸がθχ軸とθγ軸との回転
中心を中心とする円の法線方向と一致するように配置す
る。（２４畠Ｌ（ｚｔｂ）ｔ（２４ｃ）は第１の圧電素
子アクチュエータ、（２５ｂ）、（２５０）、（２５ａ
は図示省略する）は第２の圧電素子アクチエエータｓ　
（２６ａ）。

（２６ｂ）、（２６ｃ）は第３の圧電素子アクチュエー
タ、（２７ｍ　）＊　　（２７ｂ　Ｌ　　（２７ｃ）は
第１〜第３の圧電素子アクチエエータ（２４ｍ）〜（２
６ｃ）の両端部に取付ける弾性変形支持端子で、第１〜
第３の圧電素子アクチュエータ（２４ｍ）〜（２６ｃ）
の傾き変位を吸収する・（２８ｍ）、（２８ｂ）、（２
８ｃ）は平行リンク機構（２２Ａ）〜（２２Ｇ）の一端
に取付けられた圧電素子アクチュエータ摩擦板、　（２
９ａ）。

（２９ｂ）、（２９０）は第１〜第３の圧電素子アクチ
ュエータ（２４ｍ）〜（２６ｃ）のハウジング、（３０
ｍ）、（３０ｂ）、（３０ｃ）はハウジング（２９ｍ）
〜（２９ｃ）に形成された第１の接触部で、第１の圧電
素子アクチュエータ（２４ｍ）〜（２４ｃ）に電圧を印
加して伸ばした時に圧電素子７クチユエータ摩擦板（２
８ａ）〜（２８ｃ）に接触する６（３１ｂ）＠（３１ｃ
）、（３１ｍは図示省略する）はハウジング（２９ｇ）
〜（２９ｃ）に形成された第２の接触部で、第２の圧電
素子アクチュエータ（２５ｍ）〜（２５ｃ）に電圧を印
加して伸ばした時に圧電素子アクチュエータ摩擦板（２
８ａ）〜（２８ｃ）に接触する。　（３２ａ）、（３２
ｂ）。

（３２ｃ）はハウジング（２９ｍ）　〜（２９ｃ）に形
成された弾性ヒンジ部で、第３の圧電素子アクチュエー
タ（２６７ｋ）〜（２６Ｃ）に電圧を印加して伸ばした
時に曲がる。

次に動作について説明する。上記の構成におい【、平行
リンク機構（２２Ｂ）の一端を上方向に移動させる場合
について説明する。平行リンク機構（２２Ｂ）は、移動
させない場合は第２の圧電素子アクチュエータ（２５ｂ
）に電圧を印加して伸ばして第２の接触部（３１ｂ）と
圧電素子アクチュエータ摩擦板（２８ｂ）との摩擦によ
り固定しておく。まず第１の圧電素子アクチュエータ（
２４ｂ）に電圧を印加して伸ばして第１の接触部（３０
ｂ）と圧電素子アクチュエータ摩擦板（２８ｂ）との摩
擦で平行リンク機構（２２Ｂ）を固定する。次に第２の
圧電素子アクチュエータ（２５ｂ）に電圧を印加するの
をやめて縮める。そして、第３の圧電素子アクチュエー
タ（２６ｂ）に電圧を印加して伸ばすことにより弾性ヒ
ンジ部（３２ｂ）が変形して第１の接触部（３０ｂ）と
第１の圧電素子アクチュエータ（２４ｂ）と共に摩擦に
より固定されている圧電素子アクチュエータ摩擦板（２
８ｂ）と平行リンク機構（２２Ｂ）の一端が上方向に移
動する。次に第２の圧電素子アクチュエータ（２５ｂ）
に電圧を印加して伸ばして第２の接触部（３１ｂ）と圧
電素子アクチュエータ摩擦板（２８ｂ）との摩擦で平行
リンク機構（２２Ｂ）を固定する。次に第１の圧電素子
アクチュエータ（２４ｂ）に電圧を印加するのをやめて
縮める。上記の動作を繰り返すことにより平行リンク機
構（２２Ｂ）の一端を上方向へ尺取虫方式で移動させる
ことができる。下方向へ平行リンク機構（２２Ｂ）の一
端を移動させる場合には、前記した上方向へ尺取虫方式
で移動させる動作の逆゛の動作を行えばよい。平行リン
ク機構（２２Ｂ）の一端が上方向あるいは下方向に移動
する移動量は第３の圧電素子７クチエエータ（２６ｂ）
に印加する電圧により制御することが可能である。以上
、平行リンク機構（２２Ｂ）の一端を上下方向に移動さ
せる場合について説明したが、平行リンク機構（２２Ｃ
）と平行リンク機構（２２Ａ）との一端を上下方向に移
動させる場合に、ついても前記した平行リンク機構（２
２Ｂ）の場合と全く同様である。

試料台（２）を２軸方向に移動させる場合には、３個の
平行リンク機構（２２Ａ）〜（２２Ｇ）を同方向に同量
移動させることで蝶番機構（２３ｍ）〜（２３ｃ）が同
方向に同量移動するので試料台（２）が２軸方向に移動
する。また試料台（２）をθＸ軸方向に移動させる場合
には、平行リンク機構（２２Ａ）を上方向または下方向
に移動させて平行リンク機構（２２Ｂ）を平行リンク機
構（２２Ａ）と逆方向に移動させることにより平行リン
ク機構（２２Ｃ）が移動しないことで、蝶番機構（２３
ａ）が上方向または下方向に移動して、蝶番機構（２３
ｂ）が蝶番機構（２３ｍ）と逆方向に移動して蝶番機構
（２３ｃ）が移動しない。移動する量は、蝶番機構（２
３ａ）。

（２３ｂ）と所望のθχ軸の回転中心とのＸ軸方向の距
離に比例した量である。さらに試料台（２）をθγ軸方
向に移動させる場合は、２個の平行リンク機構（２２Ａ
）、（２２Ｂ）を同方向に移動させて平行リンク機構（
２２Ｃ）を平行リンク機構（２２Ａ）、（２２Ｂ）と逆
方向に移動させることにより、蝶番機構（２３ａ）、（
２３ｂ）が同方向に移動して、蝶番機構（２３ｃ）が蝶
番機構（２３Ｊｌ）、（２３ｂ）と逆方向に移動する。

移動する量は、蝶番機構（２３ｍ）。

（２３ｂ）と所望のθｙ軸の回転中心とのＹ軸方向の距
離に比例した量である。

以上、試料台（２）を２軸方向、θＸ軸方向、θγ軸方
向の３自由度に独立に移動する場合について述べたが２
自由度あるいは３自由度を同時に移動することは当然可
能である。

上記実施例において、蝶番機構（２３ａ）〜（２３ｃ）
は弾性体の板ばねで構成しているが、試料台（２）が２
軸方向、ｏＸ軸方向、θγ軸方向に移動すると、この弾
性体の板ばねは曲げとねじりと圧縮を受けて変形する。

しかし、２軸方向、θＸ軸方向、θγ軸方向の移動量が
微少の範囲（例えばＺ軸方向は数十μｍ〜数百μ溝、θ
χＸ軸方向θγ軸方向は数秒〜数分）ではその変形量は
極めて少ないので、Ｚ軸方向、θＸ軸方向、θγ軸方向
の移動に伴うＸＹ二次元方向への干渉変位は極めて少な
い。

また、上記実施例では直線上下案内機構として弾性体か
らなる平行リンク機構（２２Ａ）〜（２２Ｃ）を示した
が、クロスローラガイドや他の直線案内機構であっても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。

さらに、上記実施例では直線駆動機構として圧電素子ア
クチュエータを用いた尺取虫機構の場合について説明し
たが、モータとマイクロメータヘッドで構成した直線駆
動機構や他の直線駆動機構であってもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば高さ方向１軸とＸＹ平
面に対するあおり方向２軸を駆動した場合にＸＹ二次元
方向への干渉変位が極少にすることができるため精度の
高い位置決めが行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による精密微少移動装置を
示す平面図、第２図は第１図の線■−■の断面図、第３
図は従来の精密微少移動装置を示す平面図、第４図は第
３図の線■−■の断面図である。 図において、（１１は土台、（２）は試料台、（２２Ａ
）〜（２２Ｃ）は直線上下案内機構、（２３ｍ）〜（２
３ｃ）は蝶番機構、（２４ｍ）〜（２４ｃ）。 （２５烏）〜（２５ｃ）、（２６ｍ）〜（２６ｃ）は直
線駆動機構を示す。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　弁理士　　大　　岩　　増　　雄書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高さ方向１軸とＸＹ平面に対するあおり２軸を駆
   動する試料台を少なくとも３箇所で支持し、この支持点
   を上下させることによりｚ、θｘ、θｙの３自由度に移
   動可能とする装置において、基準となる土台に設けた少
   なくとも３個の直線上下案内機構と、この直線上下案内
   機構と前記試料台との間に設けた蝶番機構と、前記土台
   と前記試料台との間かあるいは前記土台と前記直線上下
   案内機構との間に設けた少なくとも３個の直線駆動機構
   とからなり、前記蝶番機構を所望のθｘ、θｙ各軸の回
   転中心を含む水平面に配置するとともに、前記直線駆動
   機構を前記所望のθｘ、θｙ各軸回りに回転するように
   駆動することによりｚ、θｘ、θｙの３自由度を駆動し
   たときに発生するＸＹ二次元方向への干渉変位を原理的
   に極少としたことを特徴とする精密微少移動装置。