JPH041512B2 - - Google Patents

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JPH041512B2
JPH041512B2 JP57072422A JP7242282A JPH041512B2 JP H041512 B2 JPH041512 B2 JP H041512B2 JP 57072422 A JP57072422 A JP 57072422A JP 7242282 A JP7242282 A JP 7242282A JP H041512 B2 JPH041512 B2 JP H041512B2
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JP
Japan
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fine movement
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movement mechanism
moving
movable members
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JP57072422A
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English (en)
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JPS58190079A (ja
Inventor
Kazuyoshi Sugihara
Tooru Tojo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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 Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP57072422A priority Critical patent/JPS58190079A/ja
Priority to US06/429,230 priority patent/US4455501A/en
Publication of JPS58190079A publication Critical patent/JPS58190079A/ja
Publication of JPH041512B2 publication Critical patent/JPH041512B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、物体位置の回転および直進を高精度
に行わせる微動機構に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、半導体ウエーハやマスク基板等の試料に
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、縮小投影型転写装置およびX線転写装
置等が開発されているが、この種の装置ではサブ
ミクロン単位の精度を保持するために、微小変位
を駆動する微動機構が必要である。また、上記装
置に限らず測定機器で精密な測定を行う分野等に
おいても、高精度を有する微動機構が必要であ
る。
微動機構としては、一軸方向に移動させるもの
や回転運動を行わせるもの等があるが、回転運動
を行わせる従来の回転微動機構にあつては次のよ
うな問題があつた。すなわち、ストロークが長い
ものでは微動駆動が困難であり、微動駆動が可能
なものはストロークを長くできない等の問題があ
つた。また、微動機構として回転および直進運動
の両方を行えるものが要望されているが、このよ
うな機構で微動駆動が可能で、かつ長いストロー
クがとれるものは未だ報告されていない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、同一駆動源を用いて回転およ
び直進の微動運動を行うことができ、かつそのス
トロークを十分長くし得る微動機構を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、圧電効果(印加電圧に応じて
伸縮する機能)を有する部材に適当な電圧を印加
し、該部材を伸び縮みさせることにより微動運動
を行わせるようにしたものである。
すなわち本発明は、基台上に少なくとも3個の
移動部材を移動自在に載置すると共に、印加電圧
に応じて伸縮する駆動部材の伸縮方向両端に上記
各移動部材をそれぞれ取着して該移動部材の隣接
するもの同士を接続し、上記各移動部材をそれぞ
れ基台上に固定する固定部材を設けさらに上記移
動部材を連結する弾性部材を設けて、上記駆動部
材の伸縮作用および固定部材の固定作用によつて
移動部材を回転及び直進運動せしめるようにした
ものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、複数(移動部材の個数と同
数)の駆動部材による各伸縮作用と、複数の固定
部材による各固定作用とを適当に組み合わせるこ
とによつて、同一駆動源による移動部材の回転運
動および直進運動が可能となる。そして、従来機
構のように微動を行わせるとストロークが極めて
小さくなると云う欠点がなく、微動で十分長いス
トロークがとれ、原理的には無限の回転と直進と
が可能である。このため、阻動用および微動用の
機構が不要となる。また、駆動源として圧電素子
からなる駆動部材で移動部材を直接駆動している
ため、例えば印加電圧1〔V〕で0.005〔μm〕と
云う超微動を確実に行うことができる。さらに、
圧電効果を有する部材は、印加電圧の大きさによ
つて異なるが数100〔Kg〕〜数〔t〕の力を発生す
ることが可能であり、大きなトルクを発生する微
動機構を提供することができる。
また、本発明はその構成が極めて簡単で故障す
る部品等も用いてないので、計測器類や各種半導
体装置内に組み込んで使用しても十分信頼性のあ
るものである。さらに、電子ビームやイオンビー
ム等の荷電粒子を用いた装置では磁界の変動によ
つて荷電粒子が影響を受けるが、本発明では全て
の構成材料を非磁性材で形成することができ、こ
の点から荷電粒子を用いる装置に極めて有用性が
高い。又、本発明では移動部材間を弾性部材によ
り連結しているから、移動部材と駆動部材間の衝
撃が緩和できるので、微動機構の機械的強度がす
ぐれ設計が容易になる。
〔発明の実施例〕
第1図a〜cはそれぞれ本発明の一実施例に係
わる微動機構の基本構造を示すもので第1図aは
平面図、第1図bは同図aの矢視A−A断面図、
第1図cは同図aの矢視B−B断面図である。図
中1,2,3,4はそれぞれ矩形板状の移動部材
であり、これらの移動部材1,〜,4は導電性の
基台5上に全体として正方形をなすよう離間して
載置されている。移動部材1,〜,4の隣接する
もの同士は駆動部材6,7,8,9によりそれぞ
れ接続されている。すなわち、移動部材1,2間
には駆動部材6が、移動部材2,3間には駆動部
材7が、移動部材3,4間には駆動部材8が、そ
して移動部材4,1間には駆動部材9が設けられ
ている。駆動部材6,〜,9はそれぞれ印加電圧
に応じて伸縮する圧電素子、例えばチタン酸ジル
コン酸鉛からなるもので、その伸縮方向(図中に
示す矢印方向)両端に前記移動部材1,〜,4が
それぞれ取着固定されている。なお、この固定は
接着、ねじ止め或いは圧入等のいずれであつても
よい。また、駆動部材6にはスイツチ10aを介
して可変電圧電源11aが接続され、同様に駆動
部材7にはスイツチ10bを介して電源11b
が、駆動部材8にはスイツチ10cを介して電源
11cが、駆動部材9にはスイツチ10dを介し
て電源11dが接続されるものとなつている。
一方、前記移動部材1の下部には電極12aお
よび絶縁層12b,12cからなる静電チヤツク
(固定部材)12が設けられており、同様に移動
部材2,〜,4の下部には静電チヤツク13,1
4,15がそれぞれ設けられている。そして、こ
れらの移動部材1,〜,4、例えば移動部材1は
上記電極12aと上記基台5との間にスイツチ1
6aを介して電源17aを接続することにより、
基台5上に吸着固定されるものとなつている。な
お、図中13a,〜,15aは電極、13b,
〜,15b,13c,〜15cは絶縁層、16
b,〜,16dはスイツチ、17b,〜,17d
は電源をそれぞれ示している。
このように構成された本実施例機構の作用を説
明する。
まず、回転運動をさせるには、静電チヤツク1
4,15により移動部材3,4を基台5上に固定
したのち、第2図aに示す如く駆動部材7を伸長
させると共に駆動部材9を縮長させる。これによ
り、駆動部材1,2が矢印P方向に微小回転す
る。次に、静電チヤツク12,13により移動部
材1,2を基台5上に固定したのち上記静電チヤ
ツク14,15による移動部材3,4の固定を解
除する。この状態で第2図bに示す如く駆動部材
7を縮長させると共に、駆動部材9を伸長させる
と、移動部材3,4が矢印P方向に微小回転す
る。以上の操作を繰り返すことによつて、移動部
材1,〜,4は矢印P方向に回転せしめられるこ
とになる。
直進運動をさせるには、静電チヤツク13,1
4により移動部材2,3を基台5上に固定したの
ち、第3図aに示す如く駆動部材6,8を共に伸
長させる。これにより、移動部材1,4は矢印Q
方向に微小移動(直進移動)する。次に、静電チ
ヤツク12,15により移動部材1,4を基台5
上に固定したのち、上記静電チヤツク13,14
による移動部材2,3の固定を解除する。この状
態で第3図bに示す如く駆動部材6,8を共に縮
長させると、移動部材2,3が矢印Q方向に微小
移動する。以上の操作を繰り返すことによつて移
動部材1,〜,4は矢印Q方向に直進せしめられ
ることになる。
かくして本実施例によれば、移動部材1,〜,
4を回転或いは直進運動させることができ、さら
に回転および直進運動を同時に行わせることも可
能である。また、移動部材1,〜,4の運動方向
は駆動部材6,〜,9の各伸縮作用と静電チヤツ
ク12,〜,15の各固定作用とを適当に選択す
ることによつて、自由に設定することができる。
第4図は第1図aの基本構造に弾性部材を付加
した様子を示す平面図である。なお、第1図aと
同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。第4図では先に説明した基本構成に
加えて、前記移動部材1,〜,4を材料の弾性変
形を利用した弾性ヒンジでつなげるようにしてあ
る。このような構成であれば先に説明した効果を
奏するのは勿論、駆動部材6,〜,9や静電チヤ
ツク12,〜,15による駆動時および固定時等
における衝撃を緩和することができると云う効果
を奏する。
なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではない。前記実施例では移動部材および駆
動部材をそれぞれ4個用いた場合を説明したが、
これらは3個以上の数であれば適宜変更すること
ができる。例えば3個とした場合、第5図に示す
如く移動部材31,32,33および駆動部材3
4,35,36を用い、回転させるには駆動部材
34,35の伸縮を交互に行い、また直進させる
には駆動部材34,35の伸縮を同時に行うよう
にすればよい。さらに、この場合移動部材31,
〜,33と駆動部材34,〜,36との間に設け
た弾性ヒンジ37により各部材間で発生する歪を
緩衝させることが可能となる。
また、前記移動部材の形状や寸法等は、仕様に
応じて適宜定めればよい。さらに、前記固定部材
に必ずしも静電チヤツクに限るものではなく、電
磁チヤツクその他のものであつてもよい。また、
前記駆動部材の伸縮作用および固定部材の固定作
用を組み合わせた移動部材の駆動方法は、所望と
する運動やその方向等の条件に応じて適宜変更す
ればよい。さらに、駆動部材に印加する電圧は、
所望とする運動速度や移動量等の条件に応じて適
宜定めればよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜cはそれぞれ本発明の一実施例に係
わる微動機構の基本構造を示すもので第1図aは
平面図、第1図bは同図aの矢視A−A断面図、
第1図cは同図aの矢視B−B断面図、第2図
a,bおよび第3図a,bはそれぞれ上記実施例
の作用を説明するための模式図、第4図は弾性ヒ
ンジを設けた場合の要部構成を示す平面図、第5
図は変形例を示す平面図である。 1,〜,4,31,〜,33……移動部材、5
……基台、6,〜,9,34,〜,36……駆動
部材、10a,〜,10d,16a,〜,16d
……スイツチ、11a,〜,11d,17a,
〜,17d……電源、12,〜,15……静電チ
ヤツク(固定部材)、12a,〜,14a……電
極、12b,〜,14b,12d,〜,14d…
…絶縁層、21,37……弾性ヒンジ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基台上に移動自在に載置された少なくとも3
    個の移動部材と、印加電圧に応じて伸縮する圧電
    素子からなりその伸縮方向両端に上記各移動部材
    を取着され該移動部材の隣接するもの同志を接続
    する駆動部材と、上記各移動部材をそれぞれ前記
    基台上に選択的に固定する固定部材と、上記移動
    部材間を連結する弾性部材とを具備し、前記駆動
    部材の伸縮作用および固定部材の固定作用により
    前記移動部材を回転および直進運動せしめること
    を特徴とする微動機構。 2 前記移動部材は、回転中心となるべき軸心に
    対し、放射状に配置されたものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の微動機構。 3 前記固定部材は、前記各移動部材の表面層に
    電極および誘電層からなる静電チヤツクをそれぞ
    れ形成してなるものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の微動機構。 4 前記弾性部材は、材料の弾性を利用した弾性
    ヒンジであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の微動機構。 5 前記基台および各部材を非磁性材料で形成す
    ると共に、前記伸縮作用を有する圧電素子として
    チタン酸ジルコン酸鉛を用い、かつその他の構成
    材料としてベリリウム銅、アルミニウム或いはチ
    タンを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の微動機構。
JP57072422A 1982-02-09 1982-04-28 微動機構 Granted JPS58190079A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57072422A JPS58190079A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 微動機構
US06/429,230 US4455501A (en) 1982-02-09 1982-09-30 Precision rotation mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57072422A JPS58190079A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 微動機構

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58190079A JPS58190079A (ja) 1983-11-05
JPH041512B2 true JPH041512B2 (ja) 1992-01-13

Family

ID=13488829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57072422A Granted JPS58190079A (ja) 1982-02-09 1982-04-28 微動機構

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH063788B2 (ja) * 1983-12-30 1994-01-12 株式会社島津製作所 微動回転駆動装置
JPS6182433A (ja) * 1984-09-29 1986-04-26 Toshiba Corp 微動機構

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JPS58190079A (ja) 1983-11-05

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