JPH0361302B2 - - Google Patents
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- JPH0361302B2 JPH0361302B2 JP57084099A JP8409982A JPH0361302B2 JP H0361302 B2 JPH0361302 B2 JP H0361302B2 JP 57084099 A JP57084099 A JP 57084099A JP 8409982 A JP8409982 A JP 8409982A JP H0361302 B2 JPH0361302 B2 JP H0361302B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- legs
- piezoelectric crystal
- support
- plate
- foot
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B1/00—Sensitive elements capable of producing movement or displacement for purposes not limited to measurement; Associated transmission mechanisms therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0095—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing combined linear and rotary motion, e.g. multi-direction positioners
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/023—Inchworm motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/101—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば顕微鏡の使用時及びデバイス
の製造時にナノメートル範囲の変位を可能にする
電気的移動支持台に関する。
の製造時にナノメートル範囲の変位を可能にする
電気的移動支持台に関する。
半導体技術の出現に伴なつて、電子部品の構造
は寸法が劇的に減少した。従つてマイクロメート
ルの領域の能動及び受動電子部品の製造を可能に
する新しい製造方法が開発されなければならなか
つた。明らかにこの傾向はより一層小さな構造を
めざしている。
は寸法が劇的に減少した。従つてマイクロメート
ルの領域の能動及び受動電子部品の製造を可能に
する新しい製造方法が開発されなければならなか
つた。明らかにこの傾向はより一層小さな構造を
めざしている。
構造が小さければ小さい程、それが形成される
材料の表面状態が重要になる。従つて製造工程の
実行前、最中及びその後に表面を観察する必要性
に関連して表面科学に対する興味が増大してい
る。視覚化が望まれる表面特徴はナノメートル範
囲にあり、電子ビーム顕微鏡の分解能を大きく下
回つている。この範囲の特徴を見る１つの既知の
方法は、走査トンネリング・マイクロスコピー
（scanning tunnelling microscopy）によるもの
である。この方法においては、点電極と調べるべ
き表面との間のギヤツプをトンネリングする電子
の流れが、ギヤツプを一定に保ち且つギヤツプを
制御するために必要なサーボの電流を測定する事
によつて、一定のレベルに維持される。
材料の表面状態が重要になる。従つて製造工程の
実行前、最中及びその後に表面を観察する必要性
に関連して表面科学に対する興味が増大してい
る。視覚化が望まれる表面特徴はナノメートル範
囲にあり、電子ビーム顕微鏡の分解能を大きく下
回つている。この範囲の特徴を見る１つの既知の
方法は、走査トンネリング・マイクロスコピー
（scanning tunnelling microscopy）によるもの
である。この方法においては、点電極と調べるべ
き表面との間のギヤツプをトンネリングする電子
の流れが、ギヤツプを一定に保ち且つギヤツプを
制御するために必要なサーボの電流を測定する事
によつて、一定のレベルに維持される。
デバイスの製造において、集積回路特にモノリ
シツク回路における抵抗、インダクタンス及びト
ランジスタ等の部品及び配線の寸法は久しくマイ
クロメートルのオーダーに入つている。これらの
デバイスの製造方法は例えば電子ビーム及びレー
ザ・ビーム処理を含むが、これらは、マスク並び
にチツプ及び基板をナノメートル範囲の許容誤差
で正確に位置付ける必要がある。
シツク回路における抵抗、インダクタンス及びト
ランジスタ等の部品及び配線の寸法は久しくマイ
クロメートルのオーダーに入つている。これらの
デバイスの製造方法は例えば電子ビーム及びレー
ザ・ビーム処理を含むが、これらは、マスク並び
にチツプ及び基板をナノメートル範囲の許容誤差
で正確に位置付ける必要がある。
これらの技術は全て再現性のある線型の変位が
0.1〜10nｍのステツプの整数倍の距離において２
つの直交する方向に行なわれる事を必要とする。
また多くの工程及び観察方法は超高真空中（又は
制御された圧力の気体雰囲気中）で、且つ数百℃
から殆んど０〓に及ぶ温度において行なわれなけ
ればならないので、さらに事情は複雑である。
0.1〜10nｍのステツプの整数倍の距離において２
つの直交する方向に行なわれる事を必要とする。
また多くの工程及び観察方法は超高真空中（又は
制御された圧力の気体雰囲気中）で、且つ数百℃
から殆んど０〓に及ぶ温度において行なわれなけ
ればならないので、さらに事情は複雑である。
先行技術（IBM Technical Disclosure
Belletin、Vol.22、No.７、p.2897、
December1979）において粗及び微調整機能を有
する圧電駆動機構が知られている。それによる
と、Ｈ字形の圧電結晶の脚を交互に留め結晶の中
央の棒を収縮もしくは伸長させる事によつてその
圧電結晶がスチールの内側で虫のような方式で動
く事ができる。ｘ及びｙ方向に動く事を可能にす
るためには当然２つのそのような装置が必要であ
ろう。
Belletin、Vol.22、No.７、p.2897、
December1979）において粗及び微調整機能を有
する圧電駆動機構が知られている。それによる
と、Ｈ字形の圧電結晶の脚を交互に留め結晶の中
央の棒を収縮もしくは伸長させる事によつてその
圧電結晶がスチールの内側で虫のような方式で動
く事ができる。ｘ及びｙ方向に動く事を可能にす
るためには当然２つのそのような装置が必要であ
ろう。
先行技術（IBM Technical Disclosure
Belletin、Vol.23、No.7B、pp.3369〜3370、
December1980）において、４本の圧電的に収縮
可能な脚上に載せられた内側テーブル及び圧電結
晶によつて上記テーブルに取り付けられ同様に４
本の収縮可能な脚を有する外側圧電フレームから
成る圧電移動支持台が知られている。
Belletin、Vol.23、No.7B、pp.3369〜3370、
December1980）において、４本の圧電的に収縮
可能な脚上に載せられた内側テーブル及び圧電結
晶によつて上記テーブルに取り付けられ同様に４
本の収縮可能な脚を有する外側圧電フレームから
成る圧電移動支持台が知られている。
これら両方の支持台に関する実験によれば、そ
の運動は所望の精度に関しては再現性がなく、ま
た充分に容易に操作できるには精巧すぎる制御が
必要である。また移動支持台が載つている表面の
粗さ又は汚染により、その脚の１つが表面との接
触を失ない、従つて支持台が傾く傾向を生じ、正
確な移動を妨げる可能性がある。
の運動は所望の精度に関しては再現性がなく、ま
た充分に容易に操作できるには精巧すぎる制御が
必要である。また移動支持台が載つている表面の
粗さ又は汚染により、その脚の１つが表面との接
触を失ない、従つて支持台が傾く傾向を生じ、正
確な移動を妨げる可能性がある。
本発明の目的は、先行技術の欠点を避け且つ新
しい次元の運動即ち回転運動を付加した移動支持
台を提案する事である。
しい次元の運動即ち回転運動を付加した移動支持
台を提案する事である。
本発明の実施例の詳細を図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は移動支持台１の概略的構造を示す。圧
電（piezo−eleetric）板２は、円形の圧電結晶３
（第２図）から成り、その上面には電極４を有し、
下面には電極５を有する。この型の圧電結晶組立
体は市販されている。圧電板２は３本の脚６によ
つて支持され、その上端は例えばねじによつて板
２に固定され、その下端は誘電体層７の上に載せ
られている。層７は脚６の下面上に被覆されてい
ても、又支持体がその上で動くベンチ８と脚６と
の間に自由に配置されていてもよい。もちろん誘
電体層７はベンチ８の表面上に被覆されていても
よい。
電（piezo−eleetric）板２は、円形の圧電結晶３
（第２図）から成り、その上面には電極４を有し、
下面には電極５を有する。この型の圧電結晶組立
体は市販されている。圧電板２は３本の脚６によ
つて支持され、その上端は例えばねじによつて板
２に固定され、その下端は誘電体層７の上に載せ
られている。層７は脚６の下面上に被覆されてい
ても、又支持体がその上で動くベンチ８と脚６と
の間に自由に配置されていてもよい。もちろん誘
電体層７はベンチ８の表面上に被覆されていても
よい。
圧電結晶３の上側電極４上には集電摺動子９が
載せられ、良好な実施例では電気的に接地されて
いる。下側電極５に接触する同様の摺動子１０は
電圧源に接続され、以下説明するように圧電結晶
３に付勢電圧を加えるように作用する。
載せられ、良好な実施例では電気的に接地されて
いる。下側電極５に接触する同様の摺動子１０は
電圧源に接続され、以下説明するように圧電結晶
３に付勢電圧を加えるように作用する。
脚６の１つの詳細は第３図に示されている。下
側電極５を移動支持台の残りの部分から絶縁する
ために、脚６の各々は絶縁部材１１を有する。部
材１１は表面伝導によるブレークダウンを防ぐた
めに、一体的に形成された絶縁円板１２を有して
も良い。絶縁部材１１はねじ１３（セラミツク製
でもよい）によつて板２に固定される。絶縁体の
下面１４はスチール・ボール１６の直径よりも少
し小さな直径の孔１５を有し、その中にボール１
６が部分的に入り込んでいる。
側電極５を移動支持台の残りの部分から絶縁する
ために、脚６の各々は絶縁部材１１を有する。部
材１１は表面伝導によるブレークダウンを防ぐた
めに、一体的に形成された絶縁円板１２を有して
も良い。絶縁部材１１はねじ１３（セラミツク製
でもよい）によつて板２に固定される。絶縁体の
下面１４はスチール・ボール１６の直径よりも少
し小さな直径の孔１５を有し、その中にボール１
６が部分的に入り込んでいる。
ボール１６は、金属の足１８に切削された対応
する孔１７の中にも入り込んでいる。この構成は
絶縁体１１の軸と足１８とがある程度相互に傾く
事を可能にする。これは、支持台が移動する表面
が何らかの汚染を有するか又は完全に平面的でな
い可能性があり、従つて誘電体層１９に生じるク
ランプ力が減少するおそれがあるという事実を考
慮すると、非常に有利である事が判明している。
する孔１７の中にも入り込んでいる。この構成は
絶縁体１１の軸と足１８とがある程度相互に傾く
事を可能にする。これは、支持台が移動する表面
が何らかの汚染を有するか又は完全に平面的でな
い可能性があり、従つて誘電体層１９に生じるク
ランプ力が減少するおそれがあるという事実を考
慮すると、非常に有利である事が判明している。
第３図に示す誘電体層１９は足１８の下面に被
覆されており、支持台１が移動すべきベンチ８の
表面から足１８を絶縁している。もちろん以前に
述べたようにベンチ８の表面を誘電体層１９で覆
う事によつても同じ絶縁効果が得られる。また、
足１８から伸び出した環状のヘリ２０（第４図）
によつて誘電体１９を足１８の下に保持しても良
い。
覆されており、支持台１が移動すべきベンチ８の
表面から足１８を絶縁している。もちろん以前に
述べたようにベンチ８の表面を誘電体層１９で覆
う事によつても同じ絶縁効果が得られる。また、
足１８から伸び出した環状のヘリ２０（第４図）
によつて誘電体１９を足１８の下に保持しても良
い。
足１８とベンチ８との間に誘電体を設ける目的
は支持台１の運動を制御するために足とベンチと
の間に選択的にクランプ作用を発生させる事を可
能にする事である。支持台にナノメートルのオー
ダーの移動を行なわせる事を意図しているので、
支持台が移動する時互いに摺動する表面が非常に
良く磨かれている事が重要である。良好な実施例
において誘電体１９はチタン酸ストロンチウム
SrTiO3から成る。この物質は高い誘電率を有す
る耐熱性化合物であつて、容易に磨く事ができ
る。要求がそれ程厳しくない場合は、誘電体は単
にポリエステル、ポリマー又はポリアミド膜でも
よい。
は支持台１の運動を制御するために足とベンチと
の間に選択的にクランプ作用を発生させる事を可
能にする事である。支持台にナノメートルのオー
ダーの移動を行なわせる事を意図しているので、
支持台が移動する時互いに摺動する表面が非常に
良く磨かれている事が重要である。良好な実施例
において誘電体１９はチタン酸ストロンチウム
SrTiO3から成る。この物質は高い誘電率を有す
る耐熱性化合物であつて、容易に磨く事ができ
る。要求がそれ程厳しくない場合は、誘電体は単
にポリエステル、ポリマー又はポリアミド膜でも
よい。
クランプ動作は、誘電体によつて隔てられた２
枚の平行電極間の電場による周知の静電引力によ
つて達成される。厚さが0.1mmで誘電率εrが５×
102のSrTiO3板を用い、電場強度Ｅが2.2×104V
cm-1であるような良好な実施例において、下記の
公式を用いると、 ｐ＝１／２ε0εr｜Ｅ｜2 単位面積当りに作用する力ｐ1N／cm2が得ら
れる。従つて足１８とベンチ８との間に電圧が加
えられなければならず、そのために足に端子２１
が取り付けられている。滑らかな動作のためには
dc電圧が勧められるが、クランプ動作はac電圧
を用いても得られる。
枚の平行電極間の電場による周知の静電引力によ
つて達成される。厚さが0.1mmで誘電率εrが５×
102のSrTiO3板を用い、電場強度Ｅが2.2×104V
cm-1であるような良好な実施例において、下記の
公式を用いると、 ｐ＝１／２ε0εr｜Ｅ｜2 単位面積当りに作用する力ｐ1N／cm2が得ら
れる。従つて足１８とベンチ８との間に電圧が加
えられなければならず、そのために足に端子２１
が取り付けられている。滑らかな動作のためには
dc電圧が勧められるが、クランプ動作はac電圧
を用いても得られる。
第５図を参照して、支持台１の直線的移動を説
明する。電圧が圧電結晶３に印加される時、結晶
に変形が生じ、そのために直径が収縮して厚さが
増加する。支持台１を移動させるために使われる
のは収縮の方であり、厚さの増加は非常に小さく
ここでは用いられない。
明する。電圧が圧電結晶３に印加される時、結晶
に変形が生じ、そのために直径が収縮して厚さが
増加する。支持台１を移動させるために使われる
のは収縮の方であり、厚さの増加は非常に小さく
ここでは用いられない。
時刻t0（第６図）において、第５図の足２２及
び２３が静電的にベンチ８にクランプされ足２４
が解放されていると仮定する。時刻t1において電
圧が板２に印加されると、圧電結晶の収縮は足２
４を、矢印２５で示されているように、足２２と
２３とを結ぶ直線に直交する方向に動かす。次に
時刻t2において足２４をクランプし、同時に足２
２及び２３を解放する。次に時刻t3において板２
にかかる電圧を除去すると足２２及び２３は各々
矢印２６及び２７の方向に動かされる。次に時刻
t4において足２４が解放され、足２２及び２３が
再びクランプされる。そして時刻t5において再び
板２に電圧が加えられ、収縮により足２４は矢印
２５の方向に移動する。以上同様。
び２３が静電的にベンチ８にクランプされ足２４
が解放されていると仮定する。時刻t1において電
圧が板２に印加されると、圧電結晶の収縮は足２
４を、矢印２５で示されているように、足２２と
２３とを結ぶ直線に直交する方向に動かす。次に
時刻t2において足２４をクランプし、同時に足２
２及び２３を解放する。次に時刻t3において板２
にかかる電圧を除去すると足２２及び２３は各々
矢印２６及び２７の方向に動かされる。次に時刻
t4において足２４が解放され、足２２及び２３が
再びクランプされる。そして時刻t5において再び
板２に電圧が加えられ、収縮により足２４は矢印
２５の方向に移動する。以上同様。
足２２と２３との間に起きる収縮はベンチ８に
関する支持台１のいかなる運動も生じさせ得な
い。というのはそれらの足はクランプされ、収縮
は足と絶縁部材との間のボール・ベアリングによ
つて吸収されるからである。
関する支持台１のいかなる運動も生じさせ得な
い。というのはそれらの足はクランプされ、収縮
は足と絶縁部材との間のボール・ベアリングによ
つて吸収されるからである。
もちろん支持台１は、足２２及び２４、又は２
３及び２４を適当にクランプする事によつて、矢
印２５の方向から120゜の角度をなす他の２つの方
向のいずれかに同様の方法で動かす事ができる。
３及び２４を適当にクランプする事によつて、矢
印２５の方向から120゜の角度をなす他の２つの方
向のいずれかに同様の方法で動かす事ができる。
第７図は支持台１が実行できる回転運動を（誇
張して）示す上面図、第８図は関連するタイミン
グ図である。足２２は常にベンチ８にクランプさ
れている。最初（t0）足２３及び２４は自由に動
く事ができる。板２の圧電結晶に電圧が加えられ
る（t1）と、板は収縮し足２３及び２４は矢印２
８及び２９に示すように足２２に向つて位置３０
及び３１へ動く。時刻t2に足２４はベンチ８にク
ランプされ、足２３だけが解放されている。時刻
t3において板２から付勢電圧が除かれる時、板は
再び膨張する。足２２及び２４がクランプされて
いるので、板２は初期の位置を取る事ができず、
膨張により足２３は矢印３２に従つて位置３３に
移る。
張して）示す上面図、第８図は関連するタイミン
グ図である。足２２は常にベンチ８にクランプさ
れている。最初（t0）足２３及び２４は自由に動
く事ができる。板２の圧電結晶に電圧が加えられ
る（t1）と、板は収縮し足２３及び２４は矢印２
８及び２９に示すように足２２に向つて位置３０
及び３１へ動く。時刻t2に足２４はベンチ８にク
ランプされ、足２３だけが解放されている。時刻
t3において板２から付勢電圧が除かれる時、板は
再び膨張する。足２２及び２４がクランプされて
いるので、板２は初期の位置を取る事ができず、
膨張により足２３は矢印３２に従つて位置３３に
移る。
足２４はこれまでクランプされていたので、板
２の膨張はこの足の位置に対して何の影響も与え
得ず、対応する脚が板２に固定されている点に生
じた変位はその脚のボール・ベアリングによつて
吸収される。時刻t4に足２４が解放されると、ボ
ールは足２４を矢印３４に沿つて位置３５に動か
そうとする。このサイクルの終了時に板２は足２
２の回りに微小な角γだけ回転している。これは
足と板２の中心Ｍとの間の初期の線と、足と中心
M′との間の線との間の角度である。
２の膨張はこの足の位置に対して何の影響も与え
得ず、対応する脚が板２に固定されている点に生
じた変位はその脚のボール・ベアリングによつて
吸収される。時刻t4に足２４が解放されると、ボ
ールは足２４を矢印３４に沿つて位置３５に動か
そうとする。このサイクルの終了時に板２は足２
２の回りに微小な角γだけ回転している。これは
足と板２の中心Ｍとの間の初期の線と、足と中心
M′との間の線との間の角度である。
次のサイクルは時刻t5に始まる。足２２が常に
クランプされ足２３及び２４が解放され板２が新
たに収縮するので、足２３及び２４は各々位置３
３及び３５から足２２に向つて矢印３６及び３７
に沿つて移動し、中間位置３８及び３９を取る。
時刻t6に足２４が位置３９にクランプされ、時刻
t7において板２から付勢電圧が除かれる。膨張に
より足２３は矢印４０に沿つて位置４１に移る。
時刻t8にクランプ電圧が除かれた後、足２４は矢
印４２に従つて位置４３に移動する。
クランプされ足２３及び２４が解放され板２が新
たに収縮するので、足２３及び２４は各々位置３
３及び３５から足２２に向つて矢印３６及び３７
に沿つて移動し、中間位置３８及び３９を取る。
時刻t6に足２４が位置３９にクランプされ、時刻
t7において板２から付勢電圧が除かれる。膨張に
より足２３は矢印４０に沿つて位置４１に移る。
時刻t8にクランプ電圧が除かれた後、足２４は矢
印４２に従つて位置４３に移動する。
第７図から明らかなように、板２の中心は円弧
４４に沿つてＭからM′を経てM″へ移動し、従つ
て足２３及び２４は初期の位置から共通の円４５
に沿つて各々位置４１及び４３へ移動する。
４４に沿つてＭからM′を経てM″へ移動し、従つ
て足２３及び２４は初期の位置から共通の円４５
に沿つて各々位置４１及び４３へ移動する。
関係する足のクランプ動作を適当に制御する事
によつて、他の２つの足２３及び２４のいずれの
回りでも板２に同様の回転移動を行なわせる事が
できる。
によつて、他の２つの足２３及び２４のいずれの
回りでも板２に同様の回転移動を行なわせる事が
できる。
デバイスが調査観察のために回転される事が重
要である場合、デバイスは明らかに板２の回転を
通じてクランプされ続ける足の上に置かれなけれ
ばならない。
要である場合、デバイスは明らかに板２の回転を
通じてクランプされ続ける足の上に置かれなけれ
ばならない。
ｘ−ｙ移動が意図される場合、調査されるべき
デバイスは、常にクランプされる足の反対側の板
２のヘリに置かなければならないであろう。とい
うのは非常に小さなステツプが関与している事を
考慮すると上記ヘリ領域の変位は良い近似で直線
的であるとみなされるからである。移動方向は上
記足から遠ざかる方向に対して直交する方向であ
る。
デバイスは、常にクランプされる足の反対側の板
２のヘリに置かなければならないであろう。とい
うのは非常に小さなステツプが関与している事を
考慮すると上記ヘリ領域の変位は良い近似で直線
的であるとみなされるからである。移動方向は上
記足から遠ざかる方向に対して直交する方向であ
る。
より長いｘ−ｙ移動が必要な場合、正確なｘ−
ｙ移動が得られるように位置合せして２つの支持
台１を積み重ねる事を考えても良い。
ｙ移動が得られるように位置合せして２つの支持
台１を積み重ねる事を考えても良い。
上記の説明は、圧電結晶の全表面を上部電極及
び下部電極が覆つた市敗の圧電板を用いる事を前
提にしている。そのような板は典型的には２〜５
cmの直径を有する。しかし電極の特別な設計によ
つて、所望の動きを行なわせるのに必要な制御パ
ルスのパターンをいくらか単純化する事、又は支
持台１の移動径路を具体的な応用の特別な必要に
適合させる事ができるであろう。
び下部電極が覆つた市敗の圧電板を用いる事を前
提にしている。そのような板は典型的には２〜５
cmの直径を有する。しかし電極の特別な設計によ
つて、所望の動きを行なわせるのに必要な制御パ
ルスのパターンをいくらか単純化する事、又は支
持台１の移動径路を具体的な応用の特別な必要に
適合させる事ができるであろう。
板２を支持している脚が剛体的即ち第３図に示
すような「蝶番」を持たない場合、支持台１が移
動する時に相互変位が起きる足６、誘導体７及び
ベンチ８の表面は絶対的に同一平面上に保持され
なければならない。上記の「蝶番」構造において
は、足の接触面が容易に誘電体又はベンチに適合
できる。従つて平坦で磨かれた接触面だけが必要
である。
すような「蝶番」を持たない場合、支持台１が移
動する時に相互変位が起きる足６、誘導体７及び
ベンチ８の表面は絶対的に同一平面上に保持され
なければならない。上記の「蝶番」構造において
は、足の接触面が容易に誘電体又はベンチに適合
できる。従つて平坦で磨かれた接触面だけが必要
である。
これまでの説明から、ここで提案した支持台は
先行技術を上回る多くの重要な利点を有する事が
明らかであろう。StTiO3が誘電体として用いら
れた時、その材料は支持台が超高真空中で（先行
するベース・アウト工程を伴なつて）及び極低温
から数百℃の温度で動作する事を可能にする。支
持台は僅かの電気接続を除けばいかなる外部駆動
機構からも機械的に分離されている。従つて防振
ベンチ上で動作するのに適している。圧電板２の
動作又は足のクランプ動作のいずれも認め得る程
度の迷電場を生ぜず、且つ磁場も関与しない。こ
の事は電子ビーム又はイオン・ビーム処理に関し
て支持台を用いる場合に重要である。
先行技術を上回る多くの重要な利点を有する事が
明らかであろう。StTiO3が誘電体として用いら
れた時、その材料は支持台が超高真空中で（先行
するベース・アウト工程を伴なつて）及び極低温
から数百℃の温度で動作する事を可能にする。支
持台は僅かの電気接続を除けばいかなる外部駆動
機構からも機械的に分離されている。従つて防振
ベンチ上で動作するのに適している。圧電板２の
動作又は足のクランプ動作のいずれも認め得る程
度の迷電場を生ぜず、且つ磁場も関与しない。こ
の事は電子ビーム又はイオン・ビーム処理に関し
て支持台を用いる場合に重要である。
第１図は、移動支持台の概略斜視図、第２図
は、圧電板の構造を示す図、第３図は、脚の詳細
を示す図、第４図は、脚の下部の代替的構造を示
す図、第５図は、支持台の直線的移動を説明する
図、第６図は、第５図の移動に関するタイミング
図、第７図は、支持台の回転移動を説明する図、
第８図は、第７図の回転移動に関するタイミング
図である。 １……支持台、２……圧電板、３……圧電結
晶、４，５……電極、６……脚、８……ベンチ、
７，１９……誘電体、１８……足。
は、圧電板の構造を示す図、第３図は、脚の詳細
を示す図、第４図は、脚の下部の代替的構造を示
す図、第５図は、支持台の直線的移動を説明する
図、第６図は、第５図の移動に関するタイミング
図、第７図は、支持台の回転移動を説明する図、
第８図は、第７図の回転移動に関するタイミング
図である。 １……支持台、２……圧電板、３……圧電結
晶、４，５……電極、６……脚、８……ベンチ、
７，１９……誘電体、１８……足。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電性の基板に対して物体を直線的及び回転
的に変位させるための移動支持台であつて、 単一の平板状の圧電結晶の両平行表面上にそれ
ぞれ電極を有し一方の上記表面上に上記物体を支
持する圧電結晶アセンブリと、 上記圧電結晶アセンブリの他方の上記表面にそ
れぞれ取り付けられ、上記圧電結晶アセンブリを
上記基板上に支持し、上記基板に誘電体を介して
接触する導体部分を有する少なくとも３本の支持
脚と、 上記圧電結晶アセンブリの上記電極の間、及び
上記支持脚の各々と上記基板との間に、選択され
たタイミングで電圧を印加することにより、上記
脚と上記基板との間にクランプ力を生じさせると
ともに上記圧電結晶アセンブリの大きさを変化さ
せて、クランプされていない上記脚を上記基板に
対して移動させる手段とを備え、 上記支持脚の各々は、上記圧電結晶アセンブリ
の大きさの変化と上記支持脚のクランプとにより
支持脚の上端と下端との間に生じる変位を一時的
に吸収するように構成されている移動支持台。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP81106229A EP0071666B1 (en) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | Electric travelling support |
| EP811062298 | 1981-08-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5828167A JPS5828167A (ja) | 1983-02-19 |
| JPH0361302B2 true JPH0361302B2 (ja) | 1991-09-19 |
Family
ID=8187853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57084099A Granted JPS5828167A (ja) | 1981-08-10 | 1982-05-20 | 移動支持台 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4422002A (ja) |
| EP (1) | EP0071666B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5828167A (ja) |
| DE (1) | DE3168777D1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60118072A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Toshiba Corp | 回転微動機構 |
| EP0160707B1 (en) * | 1984-05-03 | 1988-09-28 | International Business Machines Corporation | Piezoelectric stepping rotator |
| FR2562987A1 (fr) * | 1984-04-16 | 1985-10-18 | Moulene Daniel | Dispositif de positionnement fin d'une surface materielle |
| DE3572030D1 (en) * | 1985-03-07 | 1989-09-07 | Ibm | Scanning tunneling microscope |
| US4688885A (en) * | 1985-05-28 | 1987-08-25 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Lightwave component package |
| US4727278A (en) * | 1985-10-04 | 1988-02-23 | Micro Pulse Systems, Inc. | Piezoelectric multiaxis micropositioner |
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| WO2002069532A2 (en) | 2000-11-03 | 2002-09-06 | Herzel Laor | Piezoelectric optical cross connect switching |
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| GB2409930B (en) * | 2004-01-08 | 2007-02-21 | Melles Griot Ltd | Piezoelectric positioner |
| US7830066B2 (en) * | 2007-07-26 | 2010-11-09 | Freescale Semiconductor, Inc. | Micromechanical device with piezoelectric and electrostatic actuation and method therefor |
| RU2540283C2 (ru) * | 2010-05-26 | 2015-02-10 | Ростислав Владимирович Лапшин | Шагающий робот-нанопозиционер и способ управления его передвижением |
| RU2457608C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-07-27 | Владимир Михайлович Нелюбов | Способ реализации пошагового перемещения и устройство для его реализации (варианты) |
| RU2516258C1 (ru) * | 2012-09-21 | 2014-05-20 | Владимир Михайлович Нелюбов | Пьезоустройство пошагового перемещения |
| CN119953476B (zh) * | 2025-04-08 | 2025-07-11 | 吉林大学 | 一种基于压电晶片驱动的平面全向三足步进机器人 |
Family Cites Families (6)
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| JPS5112497B1 (ja) * | 1971-04-21 | 1976-04-20 | ||
| JPS5112497A (en) * | 1974-07-22 | 1976-01-31 | Kyoritsu Kk | Chensoono hanpatsubooshisoochi |
| DE2545743C3 (de) * | 1975-10-11 | 1978-06-01 | Gesellschaft Fuer Kernforschung Mbh, 7500 Karlsruhe | Stellglied |
| JPS5945172B2 (ja) * | 1977-03-16 | 1984-11-05 | 株式会社日立製作所 | 電歪駆動型試料移動装置 |
| US4195243A (en) * | 1978-11-06 | 1980-03-25 | Sperry Corporation | Piezoelectric wafer mover |
-
1981
- 1981-08-10 DE DE8181106229T patent/DE3168777D1/de not_active Expired
- 1981-08-10 EP EP81106229A patent/EP0071666B1/en not_active Expired
-
1982
- 1982-05-20 JP JP57084099A patent/JPS5828167A/ja active Granted
- 1982-08-09 US US06/406,653 patent/US4422002A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5828167A (ja) | 1983-02-19 |
| EP0071666A1 (en) | 1983-02-16 |
| DE3168777D1 (en) | 1985-03-21 |
| US4422002A (en) | 1983-12-20 |
| EP0071666B1 (en) | 1985-02-06 |
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