JPS6110971A

JPS6110971A - 微動装置

Info

Publication number: JPS6110971A
Application number: JP59130539A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Tanaka; 田中　国義
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1986-01-18
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: US4585969A; DE3577495D1; JPH0614789B2; EP0166499A2; EP0166499A3; EP0166499B1

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】（発明の技１ｆｊ分野〕本発明は、物体Ｉｆｌ置を高精度、かつ高速に移動させ
（りるようにした微動装置に関づる。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、半導体ウェハーやマスク基板等の試Ｈに微細パタ
ーンを形成するものとして、電子ビーム描画装置、縮小
投映型転写装置およびＸ線転写装置等が開光されている
が、この種の装置ではザブミクロン単情の精度を保持す
るために１歓小に駆動する微動装置が必要となる。また
１、ト記装置に限らず測定機器で精密な測定を行なう分
野等においても、高精度を有する微動装置が必要である
。

微動装置どしては、種々のものが提案されているが、中
でも圧電素子の伸縮を利用し、しかも大きな回転ストロ
ークを得ることができるものどじて、第５図に示すよう
な微動装置が提案されている。

この装置（ｊ、図示しない基台上に回転自在に支持され
た可動体上を次のように構成したものである。すなわち
、円板状部材２には、その中心部を残して三方する形に
外周部から中心部に向かう２つの切欠部３，４が設けら
れている。これによって、円板状部材２は、等刷上に第
１の移動部材５と第２の移動部材６とをヒンジ７で一体
的に連結した構造どなづている。切欠部３には、印加電
圧に応、答して伸縮する圧電素子８が挿着されている。

第１および第２の移動部材５，６には、それぞれ各移動
部材５．６を前記基台に選択的に固定する静電チャック
を構成する電（々９，１０が固定されている。

このような微動装置において、第２の移動部材６を固定
、第１の移動部材５を開放にし、かつ圧電素子８に電圧
を印加すると、第５図（ａ）から同図（ｂ）に示すよう
に、圧電素子８が伸長することによってヒンジ７が歪み
、第１の移動部材５が図中矢印の向きに移動する。次に
、この状態で第１の移動部材５を固定、第２の移動部材
６を開放状態にし、圧電素子８の印加電圧を減少させる
と、今度は、圧電素子８が収縮してヒンジ７の歪みが解
消されるので、第２の移動部（オ６が図中矢印の向きに
移動する。このように、移動部材５゜６が、交互に微動
することによって、第１くまたは第２）の移動部材５（
または６）に固定された図示しない移動テーブルを、微
動回転さゼることかできる。

ところが、このような微動装置にあっては、次のような
問題があった。

すなわち、可動体１を高速で回転動作させるためには、
圧電素子８に印加する電圧の大きくするか、または印加
の繰返し周期を短くすることが必要である。しかしなが
ら、圧電素子は容量性負荷であるため、電圧印加の周波
数を増加させると、圧電素子８を含む負荷回路のインピ
ーダンスは低下する。したがって、これに対応させて高
電圧増幅器の出力インピーダンスも下げなければならな
い。しかしながら、一般に、高電圧で高周波数の交流信
号を安定して増幅し、低インピーダンスで出力する回路
をｉりることは、応答性等の点から極めて困ｔＵである
。

また、」二記の装置では、例えば第１の移動部材５に回
転テーブルを取イ」げた場合、第２の移動部材６が回転
している間は、回転デープルは停止していることになる
。このため、回転デープルの回転は必然的に間欠的とな
り、ステップ移動で回転調整を行なう場合、回転テーブ
ルの休止状態の存在によって、調整がしずらいという問
題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされたものであり
、その目的どづるところは、圧電素子への印加電圧、繰
返し周波数を何等変えることなしに移動速度を向上させ
ることができ、しかも連続動作による移動効率の向上化
が図れる微動装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、たとえば前述したような微動＋ｉｍの２つの
移動部材が交互に移動することに着目してなされたもの
である。すなわち、本発明は、上記微動は椙を２つ儀え
、第１の微動機構のいずれか一方の移動部材に第２の微
動ｆｍ　ｆＭの固定体を固定するとと６もＩＪ、前記第
２の微動（幾措の一方の移動部材てあ）て、上記固定体
を固定した第１の微動闇構の移動部乎号が静止している
間に移動する移動部材に移動テーブルを固定したもので
ある。

（発明の効果）本発明にＪ−れば、第゛１の移動ｉ構によって第２の移
動機構全体を駆動づ−るようにしているので、第２の移
動Ｎ構に固定された移動テーブルも第１の移動（幾構に
よって移動する。この場合、第１の移動機構による第２
の移動は構全ｆ本の駆動は間欠的である。しかしながら
、第２の移８閤横全１本が静止している間、移動テーブ
ルは第２の移動移動機構によって駆動される。したがっ
て、移動テーブルは静止することかなく、連続的に移動
することになる。

このように、本発明によれば、移動テーブルが静止する
時間がなくなるので、移動効率の向上化が図れ、同一距
離を移動するのに要する時間を従来の半分にすることか
できる。したがって、この場合に（Ｊ、圧電素子の印加
電圧や繰返し周波数を変えることなしに移動速度を従来
の２倍に向上させることができる。

また、移動テーブルを連続移動させることができるので
、従来に較べて調整作業の容易化を図ることかできる。

（発明の実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図乃至第４図は、本発明を回転微動装置に適用した
例を示すものである。

この微動装置は、第１図に示すように、基台１１上に第
１の微動１幾構１２と第２の微動（浅溝１３とを縦続的
に接続して構成されたものである。

第１の微動は構１２と第２の微動門構１３とは、全く同
一の構造となっている。つまり、微動機構１２〈１３）
は、円板状の固定体１４（１５）と、この固定体１４　
（１５）の上面に回転支持機構１Ｇ（１７）を介して回
転自在に支持された円板状の可動体用（硯）と、この可
動体用（筬）に支柱２０（２１）を介して固定された円
板状の移動テーブル２２’（２３＞とで（構成されてい
る。

回転支持；；■（Ｍ１２（１３）は、たとえばヘアリン
グ、またはビボツＩ〜ピン等からなるものであり、固定
体１４（１５）と可動体用（胆）との間の軸方向位買を
規定する。

可動体用（２）は、次のように構成されている。

すなわち、第１図および第２図に示すように、可動板２
４（２５）は、円板状部材の中心部を残して三方する形
に外周部から中心部に向かう２つの切欠部２７．２８を
設（プ、これによって、等両面に第１の移動部材３１（
３２）と第２の移動部材３３（３４＞とをヒンジ３５（
３Ｇ）で一体向に連結した構造となっている。可動（反
２４（２５）の一方の切欠部２７には、印加電圧に応答
して伸縮する圧電素子３７（３８）が、その伸縮方向を
可動板２４（２５）の径方向とは直交する向ぎに挿着さ
れている。そして、第１および第２の移動部材３１　（
３２＞　、　３３　（３４）には、固定体１４（１５）
と共働してそれぞれ各移動部材３１（３２）、３３（３
４）を固定体１４（１５）に選択的に固定する固定機構
、たどえぽ静電チャックを構成する電極３９゜４０（４
１，４２）が固定されている。これら電極３９゜４０（
４１，４２）は、それぞれ絶縁層４３によって被覆され
ている。

移動テーブル２２は、支柱２０を介して第２の移動部材
３３に固定され、また移動テーブル２３は、支柱２１を
介して第２の移動部材３４に固定されている。

第１の微！１Ｉｔｆ１．構１２の移動テーブル２２の上
面には、第２の微動機構１３が載置されている。そして
、第１の微動（浅溝１２の移動テーブル２２と第２の微
動機（Ｍ２Ｓの固定体１５とは、両微動機構１２．１３
の回転中心軸か一致づるように図示しない手段で固定さ
れている。

このように構成された回転微動装置は、次のように動作
する。

すなわら、第１の微動機構１２の圧電素子３７には、第
３図中Ａに示すような三角波状電圧が印加される。この
三角波Ａは、図示しないパルス発生器からの基準パルス
をカウントして１りだ階段状波形となっている。また、
第１の微動（浅溝１２の電極３９には、上記三角波Δの
１　、／’　２の周期の矩形波Ｂか印加される。さらに
同微動ぼ構１２の電極４０に（，１、上記矩形波Ｂに対
して１８０°位相のずれた矩形波Ｃが印加される。

一方、第２の微動（幾ｔｆ！４１３の圧電素子３８には
、上記二角波Δと同様に生成され三角波△とは１８０′
位相のずれた三角波状電圧りが印加される。また、第２
の微動門構１３の電極４１には、上記三角波りの１、・
′２の周期の矩形波Ｅが印加される。さらに同微動（幾
構１３の電極４２には、上記矩形波Ｅにス＝ｊ　して１
８０°位相のづ′れた矩形波Ｆが印加される。

いま、第３図におけるｔｏからｔｌに至る過程では、第
１の微動は構１２の第１の移動部材３１が固定、第２の
移動部材３３が開放て、かつ圧電素子３７か徐々に伸長
するため、第２の移動部材３３（よ、第４図中矢印の向
きに回転する。第２の移動部材３３には第２の微動機構
１３が固定されているので、これによって第２の微動確
構１３も回転する。したかつて、移動テーブル２３も回
転する。一方、この期間は、第２の微動機ｌ？１ｉ１３
の第１の移動部材３２が開敢、第２の移動部材３４が固
定で、かつ圧電素子３８は、徐々に収縮するので、第１
の移動部ｔＪ３２は、第４図（ａ）に示すように、矢印
の向きに回転で−る。しかし、移動テーブル２３は、第
２の移動部材に固定されているので、この場合には、第
２の移動機溝１３による駆動はなされない。

次に１：１から＋２に至る期間では、第１の微動刷構１
２の第１の移動部材３１が開放、第２の移動部材３３が
固定で、かつ圧電素子３７が徐々に収縮するので、第１
の移動部材が同図（ｂ）に示すように、矢印の向きに回
転する。一方、第２の微動機構１３の第１の移動部材３
２が固定、第２の移動部材３４が開放で、かつ圧電素子
３８が徐々に伸長するｌ（め、第２の移動部材３４が図
中矢印の向きに移動する。

したがって、この場合には、第２の移動機構１３によっ
てのみ、移動テーブル２３が駆動される。

以下、第４図（ｃ）、（ｄ）に示すように上記と同様の
動作を繰返づ“ことによって、移動テーブル２３は、連
続的に回転駆動されることになる。

このように本実施例によれば、移動テーブル２３を連続
動作させることによって、圧電素子３７．３８への印加
電圧、繰返し周波数等を何等変えることなしに、移動テ
ーブル２３を従来の２　（Ｂの速度て移動させることか
可能となる。

なお、本光明ｔよ、上）ホし１、：実施例に限定される
ものではない。たとえは、各微動機構は、ぞねぞれ２つ
の圧電素子を漏え、これらを交互に伸縮させて回転駆動
させるしの−Ｃあっても良い。また、本発明は、特に回
転運動づる微動装置に限られず、１ことえｉまＸ−Ｙ軸
に直線運動づ“る微１ｊ　ｔＦｆ構にも適用可能である
。要するに、本光明は、その要しを逸脱しない範囲で種
々変更して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃〒第４図は本発明の一実加例に係る微動装置を
示づ図で、第１図は縦断面図、第２図は同装置を第１図
のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た図、第３図は
動作を説明するための波形図、第４図は動作を説明する
ための模式的作動図、第５図は従来の黴＠装置を説明す
るための図である。ｑ　、　４８．１９−・可動体、５．３１．３２・・・
第１の移動部材、６．３３．３４・・・第２の移動部材
、＋３．３７．３８・・・圧電素子、９．１０．３’ｌ
〜４２・・・電極、１１・・基台、１２・・・第１の微
動は横、１３・・・第２の微動別溝、１４゜１５・・・
固定体、２２．２３・・・移動テーブル。第１図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

　固定体と、この固定体に移動自在に支持され第１およ
び第２の移動部材および印加電圧に応じて伸縮する圧電
素子を備えるとともに上記圧電素子の伸縮方向の両端に
上記第１および第２の移動部材がそれぞれ取着された可
動体と、この可動体の上記２つの移動部材を上記固定体
に交互に固定する固定手段とを備え、前記圧電素子が最
も伸長した時および同収縮した時に前記固定手段により
固定する前記移動部材を切換えて前記第１および第２の
移動部材を交互に移動せしめる微動機構を２つ備え、第
１の前記微動機構のいずれか一方の移動部材に第２の前
記微動機構の固定体を固定するとともに、前記第２の微
動機構の一方の移動部材であって前記固定体を固定した
前記第１の微動機構の移動部材が静止している間に移動
する移動部材に移動テーブルを固定してなることを特徴
とする微動装置。