JP6437884B2 - Planar moving device - Google Patents
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Description
本発明は、平面移動装置に関する。 The present invention relates to a planar moving device.
現在、テーブルの側方にピエゾ素子を配置し、これらピエゾ素子の駆動力により水平方向(X方向及びY方向)におけるテーブルの位置を微調整する技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。 Currently, a technique has been proposed in which piezo elements are arranged on the sides of a table and the position of the table in the horizontal direction (X direction and Y direction) is finely adjusted by the driving force of these piezo elements (for example, Patent Documents 1 to 3). 3).
しかし、特許文献1〜3に記載されたような従来の技術においては、X方向及びY方向に沿って各々複数個のピエゾ素子を配置し、かつ、それらピエゾ素子を相互に同期させる必要があるため、ピエゾ素子の組付けや制御が複雑となり、製作コストが嵩むという問題があった。また、かかる技術を採用すると、ピエゾ素子をテーブルの側方に配置することから、占有スペースが大きくなるという問題もある。 However, in the conventional techniques as described in Patent Documents 1 to 3, it is necessary to arrange a plurality of piezo elements along the X direction and the Y direction and to synchronize the piezo elements with each other. For this reason, the assembly and control of the piezo element are complicated, and there is a problem that the manufacturing cost increases. In addition, when such a technique is employed, the piezo element is disposed on the side of the table, and thus there is a problem that the occupied space becomes large.
これらの問題を解決するために、近年においては、平面視矩形枠状の基部と、この基部の内側に配置された移動部と、を備え、ピエゾ素子の駆動力により移動部が基部に対して水平移動するように構成されたピエゾステージが提案され、実用化されている。かかるピエゾステージは比較的小型で安価なものであるが、鉛直方向における耐荷重がきわめて小さく、積載可能な対象物の重量が大きく制約されてしまうという問題がある。 In order to solve these problems, in recent years, a base portion having a rectangular frame shape in plan view and a moving portion arranged inside the base portion are provided, and the moving portion is moved relative to the base portion by the driving force of the piezoelectric element. Piezo stages configured to move horizontally have been proposed and put into practical use. Although such a piezo stage is relatively small and inexpensive, there is a problem that the load capacity in the vertical direction is extremely small and the weight of the loadable object is greatly restricted.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、水平方向においてピエゾ素子による対象物の高精度な位置合わせを実現させることができ、かつ、鉛直方向において高い耐荷重性能を有する平面移動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can achieve a highly accurate alignment of an object by a piezo element in the horizontal direction and has a high load resistance in the vertical direction. The purpose is to provide.
前記目的を達成するため、本発明に係る平面移動装置は、第一テーブルと、第一テーブルの上方に配置された基部及び移動部を有し移動部はピエゾ素子の駆動力により基部に対して水平移動するように構成されるピエゾステージと、ピエゾステージの上方に配置された第二テーブルと、第一テーブルと第二テーブルとを連結するとともに第一テーブルに対する第二テーブルの水平移動を許容するように構成される連結部材と、ピエゾステージのピエゾ素子の駆動力を第二テーブルに伝達して第二テーブルをピエゾステージの移動部に連動させる駆動力伝達手段と、を備え、ピエゾステージの上面と第二テーブルの下面との間に間隙が形成されているものである。 In order to achieve the above object, a planar moving device according to the present invention includes a first table, a base portion and a moving portion disposed above the first table, and the moving portion is moved relative to the base portion by the driving force of the piezo element. A piezo stage configured to move horizontally, a second table disposed above the piezo stage, the first table and the second table are coupled, and the second table is allowed to move horizontally with respect to the first table. And a driving force transmission means for transmitting the driving force of the piezo element of the piezo stage to the second table and interlocking the second table with the moving part of the piezo stage. And a gap between the lower surface of the second table.
かかる構成を採用すると、ピエゾステージの下方に配置された第一テーブルとピエゾステージの上方に配置された第二テーブルとが連結部材で連結されており、ピエゾステージの上面と第二テーブルの下面との間に間隙が形成されているため、第二テーブルに載置された対象物による鉛直荷重を連結部材で受けることができ、鉛直荷重が直接的にピエゾステージに作用することを防ぐことができる。一方、連結部材は、第一テーブルに対する第二テーブルの水平移動を許容するように構成されており、駆動力伝達手段によりピエゾステージのピエゾ素子の駆動力を第二テーブルに伝達して、第二テーブルをピエゾステージの移動部に連動させることができるため、水平方向においてはピエゾ素子による対象物の高精度な位置合わせを実現させることができる。 When such a configuration is adopted, the first table arranged below the piezo stage and the second table arranged above the piezo stage are connected by a connecting member, and the upper surface of the piezo stage and the lower surface of the second table are Since a gap is formed between them, a vertical load due to an object placed on the second table can be received by the connecting member, and the vertical load can be prevented from directly acting on the piezo stage. . On the other hand, the connecting member is configured to allow horizontal movement of the second table with respect to the first table, and transmits the driving force of the piezo element of the piezo stage to the second table by the driving force transmitting means. Since the table can be interlocked with the moving part of the piezo stage, it is possible to achieve highly accurate alignment of the object by the piezo element in the horizontal direction.
本発明に係る平面移動装置において、基部の上面と移動部の上面とが略面一になるように構成されたピエゾステージを採用することができる。かかる場合において、ピエゾステージの移動部の上面に固定されかつ第二テーブルの下方に配置された板状部材と、第二テーブルの下面に固定されかつ板状部材の側面に係止するように構成された係止部材と、を有する駆動力伝達手段を採用し、板状部材の上面と第二テーブルの下面との間に間隙を形成することができる。 In the planar moving device according to the present invention, a piezo stage configured such that the upper surface of the base portion and the upper surface of the moving portion are substantially flush with each other can be employed. In such a case, the plate-like member fixed to the upper surface of the moving part of the piezo stage and disposed below the second table, and fixed to the lower surface of the second table and locked to the side surface of the plate-like member. The driving force transmission means having the locking member formed can be employed, and a gap can be formed between the upper surface of the plate-like member and the lower surface of the second table.
かかる構成を採用すると、駆動力伝達手段の板状部材及び係止部材を介してピエゾ素子の駆動力を第二テーブルに伝達して、第二テーブルをピエゾステージの移動部に連動させることができる。この際、板状部材の上面と、板状部材の上方に配置された第二テーブルの下面と、の間に間隙が形成されているため、第二テーブルに載置された対象物による鉛直荷重が板状部材を介してピエゾステージに作用することを防ぐことができる。 By adopting such a configuration, the driving force of the piezo element can be transmitted to the second table via the plate-like member and the locking member of the driving force transmitting means, and the second table can be interlocked with the moving part of the piezo stage. . At this time, since a gap is formed between the upper surface of the plate-like member and the lower surface of the second table arranged above the plate-like member, the vertical load by the object placed on the second table Can be prevented from acting on the piezo stage via the plate-like member.
本発明に係る平面移動装置において、鉛直方向に延在するように立設された柱状部材を連結部材として採用することができる。 In the planar moving device according to the present invention, a columnar member standing upright so as to extend in the vertical direction can be employed as the connecting member.
かかる構成を採用すると、連結部材は、鉛直方向に延在するように立設された柱状部材であるため、鉛直方向においては荷重を充分に受けることができ、水平方向においてはピエゾ素子の駆動力により容易に撓むことができるものとなる。 When such a configuration is adopted, the connecting member is a columnar member that is erected so as to extend in the vertical direction, so that it can sufficiently receive a load in the vertical direction and a driving force of the piezo element in the horizontal direction. Therefore, it can be easily bent.
本発明に係る平面移動装置において、柱状部材を、軸方向中央部の断面形状が円形又は四角形以上の多角形とすることができる。 In the planar moving device according to the present invention, the columnar member may be a polygon whose cross-sectional shape in the central portion in the axial direction is a circle or a quadrangle or more.
かかる構成を採用すると、材料の切削加工により柱状部材(連結部材)を製作することができる。特に、断面形状が四角形(又はそれ以上の多角形)の柱状部材は、比較的高精度で切削加工を行うことができるため好ましい。また、真円度が高精度に実現できれば、断面円形の柱状部材(円柱)が最適である。 When such a configuration is employed, a columnar member (connecting member) can be manufactured by cutting a material. In particular, a columnar member having a square (or more polygonal) cross-sectional shape is preferable because it can be cut with relatively high accuracy. If the roundness can be realized with high accuracy, a columnar member (column) having a circular cross section is optimal.
本発明に係る平面移動装置において、球状部材を連結部材として採用することができる。 In the planar moving device according to the present invention, a spherical member can be employed as the connecting member.
かかる構成を採用すると、球状部材(連結部材)の転がりを利用して、ピエゾ素子の動作に容易に追従することができる。また、球状部材を連結部材として採用すると、第一テーブルや第二テーブルに対するボルト締結等が不要となるため、微小な捩れ等を気にすることなく容易に組み付けることが可能となるという利点がある。 When such a configuration is adopted, it is possible to easily follow the operation of the piezo element by utilizing the rolling of the spherical member (connecting member). Further, when a spherical member is adopted as the connecting member, there is an advantage that it is possible to easily assemble without worrying about a minute twist or the like because bolt fastening to the first table or the second table is unnecessary. .
本発明に係る平面移動装置において、連結部材を、銅合金で構成することができる。 In the planar moving device according to the present invention, the connecting member can be made of a copper alloy.
かかる構成を採用すると、連結部材が、バネ材に好適な比較的高い強度を有する銅合金(ベリリウム銅やリン青銅)で構成されているため、常時作用する鉛直荷重や繰り返しの撓みにも耐えることができる。 By adopting such a configuration, the connecting member is made of a copper alloy (beryllium copper or phosphor bronze) having a relatively high strength suitable for a spring material, so that it can withstand vertical loads that are always applied and repeated bending. Can do.
本発明に係る平面移動装置において、連結部材を、制振合金で構成することができる。 In the planar moving device according to the present invention, the connecting member can be made of a damping alloy.
かかる構成を採用すると、連結部材が制振合金で構成されているため、振動を効果的に低減させることができ、ステージ移動開始から停止までの時間を大幅に短縮することができる。 When such a configuration is adopted, since the connecting member is made of a damping alloy, vibration can be effectively reduced, and the time from the start to the stop of the stage can be greatly shortened.
本発明によれば、水平方向においてピエゾ素子による対象物の高精度な位置合わせを実現させることができ、かつ、鉛直方向において高い耐荷重性能を有する平面移動装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the plane moving apparatus which can implement | achieve the highly accurate position alignment of the target object by a piezo element in a horizontal direction, and has high load bearing performance in a perpendicular direction.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is a suitable application example to the last, Comprising: The application range of this invention is not limited to this.
まず、図1を用いて、本発明の実施形態に係る平面移動装置1の構成について説明する。 First, the configuration of the planar moving device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る平面移動装置1は、図1に示すように、ボトムテーブル10と、ボトムテーブル10の上方に配置されたピエゾステージ20と、ピエゾステージ20の上方に配置されたトップテーブル30と、ボトムテーブル10とトップテーブル30とを連結する連結部材40と、ピエゾステージ20のピエゾ素子の駆動力をトップテーブル30に伝達する駆動力伝達手段50と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the planar moving device 1 according to the present embodiment includes a bottom table 10, a piezo stage 20 disposed above the bottom table 10, and a top table 30 disposed above the piezo stage 20. A connecting member 40 that connects the bottom table 10 and the top table 30 and a driving force transmission means 50 that transmits the driving force of the piezo elements of the piezo stage 20 to the top table 30 are provided.
ボトムテーブル10は、本発明における第一テーブルに相当するものであり、所定の場所に配置される。ボトムテーブル10は、他の構成(ピエゾステージ20や連結部材40等)をその上に取り付けることができる構成であればよく、所定厚さを有する板状体等を採用することができる。ボトムテーブル10の材料としては、金属材料や合成樹脂材料等を採用することができる。 The bottom table 10 corresponds to the first table in the present invention, and is arranged at a predetermined location. The bottom table 10 only needs to be configured so that other configurations (such as the piezo stage 20 and the connecting member 40) can be mounted thereon, and a plate-like body having a predetermined thickness can be employed. As a material of the bottom table 10, a metal material, a synthetic resin material, or the like can be employed.
ピエゾステージ20は、ボトムテーブル10の上方に配置された基部21と、ピエゾ素子の駆動力により基部21に対して水平移動するように構成された移動部22と、を有しており、基部21の上面と移動部22の上面とが略面一になるように構成されている。本実施形態においては、ボルト等の固定手段を用いて、基部21がボトムテーブル10に固定されている。このため、基部21及びボトムテーブル10に対して移動部22が水平移動するようになっている。 The piezo stage 20 includes a base 21 disposed above the bottom table 10 and a moving unit 22 configured to move horizontally with respect to the base 21 by the driving force of the piezo element. And the upper surface of the moving part 22 are substantially flush with each other. In the present embodiment, the base 21 is fixed to the bottom table 10 using a fixing means such as a bolt. For this reason, the moving part 22 moves horizontally with respect to the base part 21 and the bottom table 10.
ピエゾステージ20の平面形状は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、平面視矩形枠状の基部21と、この基部21の内側に配置された一回り小さい平面視矩形枠状の移動部22と、を採用している。ピエゾステージ20の一辺の長さや高さは、対象物の大きさ等によって適宜設定することができる。ピエゾステージ20としては、例えばピーアイ・ジャパン株式会社の製品(商品名P−542.2CD等)を採用することができる。 The planar shape of the piezo stage 20 is not particularly limited. However, in the present embodiment, the planar portion 21 having a rectangular frame shape in plan view, and the rectangular shape having a rectangular shape that is slightly smaller than the base portion 21 disposed inside the base portion 21. The moving unit 22 is employed. The length and height of one side of the piezo stage 20 can be appropriately set depending on the size of the object. As the piezo stage 20, for example, a product (trade name P-542.2CD, etc.) of PI Japan Co., Ltd. can be employed.
トップテーブル30は、本発明における第二テーブルに相当するものであり、連結部材40を介してボトムテーブル10に連結された状態で、ピエゾステージ20の上方に配置される。トップテーブル30としては、ボトムテーブル10と同様に所定厚さを有する板状体等を採用することができ、その材料としては金属材料や合成樹脂材料等を採用することができる。本実施形態では、平面視において、トップテーブル30の面積及び形状をボトムテーブル10の面積及び形状と一致させている。 The top table 30 corresponds to the second table in the present invention, and is arranged above the piezo stage 20 in a state of being connected to the bottom table 10 via the connecting member 40. As the top table 30, a plate-like body having a predetermined thickness can be adopted as in the case of the bottom table 10, and a metal material, a synthetic resin material, or the like can be adopted as the material. In the present embodiment, the area and shape of the top table 30 are matched with the area and shape of the bottom table 10 in plan view.
連結部材40は、ボトムテーブル10とトップテーブル30とを連結するとともに、ボトムテーブル10に対するトップテーブル30の水平移動を許容するように構成される部材である。本実施形態における連結部材40は、図1に示すように、鉛直方向に延在するように立設された柱状部材である。また、本実施形態においては、連結部材40を銅合金(ベリリウム銅やリン青銅)で構成している。銅合金は、バネ材に好適な比較的高い強度を有するものであるため、常時作用する鉛直荷重や繰り返しの撓みにも耐えることができる。 The connecting member 40 is a member configured to connect the bottom table 10 and the top table 30 and to allow the horizontal movement of the top table 30 with respect to the bottom table 10. As shown in FIG. 1, the connecting member 40 in the present embodiment is a columnar member erected so as to extend in the vertical direction. In the present embodiment, the connecting member 40 is made of a copper alloy (beryllium copper or phosphor bronze). Since the copper alloy has a relatively high strength suitable for a spring material, it can withstand a normal vertical load and repeated bending.
連結部材(柱状部材)40は、軸方向中央部の断面形状を円形又は四角形以上の多角形とすることができる。このようにすると、材料の切削加工により連結部材(柱状部材)40を製作することができる。特に、断面形状が四角形(又はそれ以上の多角形)の柱状部材は、比較的高精度で切削加工を行うことができるため好ましい。また、真円度が高精度に実現できれば、断面円形の柱状部材(円柱)が最適である。 The connecting member (columnar member) 40 can have a cross-sectional shape in the central portion in the axial direction that is a circle or a polygon that is equal to or greater than a square. In this way, the connecting member (columnar member) 40 can be manufactured by cutting the material. In particular, a columnar member having a square (or more polygonal) cross-sectional shape is preferable because it can be cut with relatively high accuracy. If the roundness can be realized with high accuracy, a columnar member (column) having a circular cross section is optimal.
駆動力伝達手段50は、ピエゾステージ20のピエゾ素子の駆動力をトップテーブル30に伝達して、トップテーブル30をピエゾステージ20の移動部22に連動させるものである。本実施形態における駆動力伝達手段50は、ピエゾ駆動伝達プレート51と、ストッパ52と、を有している。 The driving force transmission means 50 transmits the driving force of the piezo elements of the piezo stage 20 to the top table 30 and interlocks the top table 30 with the moving part 22 of the piezo stage 20. The driving force transmission means 50 in this embodiment has a piezo drive transmission plate 51 and a stopper 52.
ピエゾ駆動伝達プレート51は、本発明における板状部材に相当するものであり、ピエゾステージ20の移動部22の上面に(ボルト等の固定手段を介して)固定され、かつ、トップテーブル30の下方に配置されており、トップテーブル30の下方においてピエゾステージ20の移動部22と連動するように構成されている。ピエゾ駆動伝達プレート51は、金属材料や合成樹脂材料で構成することができる。本実施形態においては、ピエゾステージ20の移動部22の平面形状に対応するように、平面視矩形状のピエゾ駆動伝達プレート51を採用しており、その面積は、ピエゾステージ20の移動部22の面積(移動部22に中空部がある場合は中空部の面積も含む)よりも若干小さくなるように設定されている。 The piezo drive transmission plate 51 corresponds to a plate-like member in the present invention, and is fixed to the upper surface of the moving part 22 of the piezo stage 20 (via a fixing means such as a bolt) and below the top table 30. And is configured to be interlocked with the moving unit 22 of the piezo stage 20 below the top table 30. The piezo drive transmission plate 51 can be made of a metal material or a synthetic resin material. In the present embodiment, a piezo drive transmission plate 51 having a rectangular shape in plan view is employed so as to correspond to the planar shape of the moving part 22 of the piezo stage 20, and the area thereof is the same as that of the moving part 22 of the piezo stage 20. It is set to be slightly smaller than the area (including the area of the hollow part when the moving part 22 has a hollow part).
ストッパ52は、本発明における係止部材に相当するものであり、トップテーブル30の下面に(ボルト等の固定手段を介して)固定され、かつ、ピエゾ駆動伝達プレート51の側面に係止するように構成されている。本実施形態においては、図1に示すように、ピエゾ駆動伝達プレート51の対向する一組の側面を一対のストッパ52で挟み込み、一対のストッパ52の一方に設けられた締結ボルト53を締めることにより、ストッパ52をピエゾ伝達プレート51の側面に係止させている。 The stopper 52 corresponds to the locking member in the present invention, is fixed to the lower surface of the top table 30 (via a fixing means such as a bolt), and is locked to the side surface of the piezo drive transmission plate 51. It is configured. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a pair of opposing side surfaces of the piezo drive transmission plate 51 is sandwiched between a pair of stoppers 52, and a fastening bolt 53 provided on one of the pair of stoppers 52 is tightened. The stopper 52 is engaged with the side surface of the piezo transmission plate 51.
ピエゾ駆動伝達プレート51の上面とトップテーブル30の下面との間には、図1に示すように、間隙Gが形成されている。このため、トップテーブル30に載置された対象物O(図1)による鉛直荷重がピエゾ伝達プレート51を介してピエゾステージ20に作用することを防ぐことができる。 As shown in FIG. 1, a gap G is formed between the upper surface of the piezo drive transmission plate 51 and the lower surface of the top table 30. For this reason, it is possible to prevent a vertical load from the object O (FIG. 1) placed on the top table 30 from acting on the piezo stage 20 via the piezo transmission plate 51.
次に、本発明の実施形態に係る平面移動装置1の動作(位置調整機能)について説明する。 Next, the operation (position adjustment function) of the planar moving device 1 according to the embodiment of the present invention will be described.
本実施形態に係る平面移動装置1を用いて対象物Oの位置調整を行う場合には、まず、図1に示すようにトップテーブル30の上面に対象物Oを載置する。次いで、図示していないコントローラでピエゾ素子を駆動することにより、ピエゾステージ20の移動部22を所定方向(例えば図2において矢印で示す方向)に移動させる。すると、駆動力伝達手段50により、ピエゾ素子の駆動力がトップテーブル30に伝達され、トップテーブル30がピエゾステージ20の移動部22に連動する。この際、連結部材40は、図2に示すように撓むことにより、トップテーブル30の水平方向の移動を許容する。この結果、トップテーブル30の上面に載置された対象物Oの位置調整が実現される。 When the position of the object O is adjusted using the planar moving device 1 according to the present embodiment, first, the object O is placed on the upper surface of the top table 30 as shown in FIG. Next, by driving the piezo element with a controller (not shown), the moving unit 22 of the piezo stage 20 is moved in a predetermined direction (for example, a direction indicated by an arrow in FIG. 2). Then, the driving force transmitting means 50 transmits the driving force of the piezo element to the top table 30, and the top table 30 is interlocked with the moving part 22 of the piezo stage 20. At this time, the connecting member 40 bends as shown in FIG. 2 to allow the top table 30 to move in the horizontal direction. As a result, the position adjustment of the object O placed on the top surface of the top table 30 is realized.
以上説明した実施形態に係る平面移動装置1においては、ピエゾステージ20の下方に配置されたボトムテーブル10とピエゾステージ20の上方に配置されたトップテーブル30とが連結部材40で連結されており、ピエゾステージ20の上面に固定されたピエゾ駆動伝達プレート51の上面と、トップテーブル30の下面と、の間に間隙Gが形成されているため、トップテーブル30に載置された対象物Oによる鉛直荷重を連結部材40で受けることができ、鉛直荷重が直接的にピエゾステージ20に作用することを防ぐことができる。一方、連結部材40は、ボトムテーブル10に対するトップテーブル30の水平移動を許容するように構成されており、駆動力伝達手段50によりピエゾステージ20のピエゾ素子の駆動力をトップテーブル30に伝達して、トップテーブル30をピエゾステージ20の移動部22に連動させることができるため、水平方向においてはピエゾ素子による対象物Oの高精度な位置合わせ(例えば、±5nm程度の位置決め精度)を実現させることができる。 In the planar moving device 1 according to the embodiment described above, the bottom table 10 disposed below the piezo stage 20 and the top table 30 disposed above the piezo stage 20 are coupled by the coupling member 40. Since a gap G is formed between the upper surface of the piezo drive transmission plate 51 fixed to the upper surface of the piezo stage 20 and the lower surface of the top table 30, the vertical movement by the object O placed on the top table 30 is performed. A load can be received by the connecting member 40, and a vertical load can be prevented from acting directly on the piezo stage 20. On the other hand, the connecting member 40 is configured to allow horizontal movement of the top table 30 with respect to the bottom table 10, and the driving force transmitting means 50 transmits the driving force of the piezo elements of the piezo stage 20 to the top table 30. Since the top table 30 can be interlocked with the moving part 22 of the piezo stage 20, it is possible to achieve high-precision alignment (for example, positioning accuracy of about ± 5 nm) of the object O by the piezo element in the horizontal direction. Can do.
また、以上説明した実施形態に係る平面移動装置1においては、駆動力伝達手段50のピエゾ駆動伝達プレート51及びストッパ52を介してピエゾ素子の駆動力をトップテーブル30に伝達して、トップテーブル30をピエゾステージ20の移動部22に連動させることができる。この際、ピエゾ駆動伝達プレート51の上面と、ピエゾ駆動伝達プレート51の上方に配置されたトップテーブル30の下面と、の間に間隙Gが形成されているため、トップテーブル30に載置された対象物Oによる鉛直荷重がピエゾ駆動伝達プレート51を介してピエゾステージ20に作用することを防ぐことができる。 Further, in the planar moving device 1 according to the embodiment described above, the driving force of the piezo element is transmitted to the top table 30 via the piezo drive transmitting plate 51 and the stopper 52 of the driving force transmitting means 50, and the top table 30. Can be linked to the moving part 22 of the piezo stage 20. At this time, since the gap G is formed between the upper surface of the piezo drive transmission plate 51 and the lower surface of the top table 30 disposed above the piezo drive transmission plate 51, the gap is placed on the top table 30. It is possible to prevent the vertical load due to the object O from acting on the piezo stage 20 via the piezo drive transmission plate 51.
また、以上説明した実施形態に係る平面移動装置1においては、連結部材40として、鉛直方向に延在するように立設された柱状部材を採用している。このため、連結部材40は、鉛直方向においては荷重を充分に受けることができ、水平方向においてはピエゾ素子の駆動力により容易に撓むことができるものとなる。 Moreover, in the plane movement apparatus 1 which concerns on embodiment described above, the columnar member erected so that it may extend in the perpendicular direction is employ | adopted as the connection member 40. FIG. For this reason, the connecting member 40 can sufficiently receive a load in the vertical direction and can be easily bent by the driving force of the piezo element in the horizontal direction.
なお、以上の実施形態においては、連結部材40として柱状部材(円柱や角柱)を採用した例を示したが、連結部材として球状部材を採用することもできる。このようにすると、球状部材の転がりを利用して、ピエゾ素子の動作に容易に追従することができる。また、球状部材を連結部材として採用すると、ボトムテーブル10やトップテーブル30に対するボルト締結等が不要となるため、微小な捩れ等を気にすることなく容易に組み付けることが可能となるという利点がある。 In the above-described embodiment, an example in which a columnar member (a cylinder or a prism) is employed as the connecting member 40 is shown, but a spherical member may be employed as the connecting member. In this way, it is possible to easily follow the operation of the piezo element by utilizing the rolling of the spherical member. Further, when a spherical member is adopted as the connecting member, there is an advantage that it is possible to easily assemble without worrying about a minute twist or the like because bolt fastening to the bottom table 10 or the top table 30 is unnecessary. .
また、以上の実施形態においては、連結部材40を銅合金(ベリリウム銅やリン青銅)で構成した例を示したが、大同特殊鋼株式会社の製品(商品名スターサイレントD2052)やリックス株式会社の製品(商品名WAVLES1、WAVLES2)等の制振合金で連結部材を構成することもできる。このように連結部材を制振合金で構成すると、振動を効果的に低減させることができる。振動要因のひとつとしては、連結部材40とピエゾステージ20の共振が挙げられるが、上記のような制振合金は、外部から加わる力を金属組織内で運動エネルギとして消費することにより振動を低減させるものであり、かかる特性により、一般的に振動低減への対応で考えられるような構造体の高剛性化を施す必要がなくなり、連結部材40の撓み能力を損なうことなく低振動化を図ることが可能となる。実施例として、大同特殊鋼社製の制振合金(商品名スターサイレントD2052)を使用して、ベリリウム銅製の連結部材と同等の剛性を有する連絡部材を構成したところ、ベリリウム銅製の連結部材と比較すると振動継続時間が約1/2に短縮された。 Moreover, although the example which comprised the connection member 40 with the copper alloy (beryllium copper and phosphor bronze) was shown in the above embodiment, the product (brand name Star Silent D2052) of Daido Special Steel Co., Ltd. The connecting member may be made of a vibration damping alloy such as a product (trade names WAVLES1, WAVLES2). Thus, if a connection member is comprised with a damping alloy, a vibration can be reduced effectively. As one of the vibration factors, the resonance of the connecting member 40 and the piezo stage 20 can be mentioned. The vibration damping alloy as described above reduces vibration by consuming externally applied force as kinetic energy in the metal structure. With this characteristic, it is not necessary to increase the rigidity of the structure as generally considered in response to vibration reduction, and it is possible to reduce vibration without impairing the bending ability of the connecting member 40. It becomes possible. As an example, a connecting member having the same rigidity as a connecting member made of beryllium copper using a damping alloy (trade name Star Silent D2052) made by Daido Steel Co., Ltd. was compared with a connecting member made of beryllium copper. Then, the vibration duration time was reduced to about ½.
また、以上の実施形態においては、ピエゾ駆動伝達プレート51及びストッパ52から駆動伝達手段50を構成し、ピエゾ駆動伝達プレート51の上面とトップテーブル30の下面との間に間隙Gを形成した例を示したが、駆動伝達手段の構成はこれに限られるものではなく、ピエゾ素子の駆動力をトップテーブル30に伝達してトップテーブル30をピエゾステージ20の移動部22に連動させることができるような構成であればいかなる構成を採用してもよい。但し、どのような構成を採用する場合においても、駆動伝達手段を構成する部材とトップテーブル30との間に間隙を形成して、鉛直荷重が直接的にピエゾステージ20に作用することを防ぐようにする。 In the above embodiment, the drive transmission means 50 is configured by the piezo drive transmission plate 51 and the stopper 52, and the gap G is formed between the upper surface of the piezo drive transmission plate 51 and the lower surface of the top table 30. Although shown, the configuration of the drive transmission means is not limited to this, and the driving force of the piezo element can be transmitted to the top table 30 so that the top table 30 can be interlocked with the moving part 22 of the piezo stage 20. Any configuration may be adopted as long as it is a configuration. In any case, however, a gap is formed between the member constituting the drive transmission means and the top table 30 to prevent the vertical load from directly acting on the piezo stage 20. To.
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and those in which those skilled in the art appropriately modify the design are included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. . In other words, each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Moreover, each element with which the said embodiment is provided can be combined as much as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
本発明に係る平面移動装置は、例えば、走査電子顕微鏡観察用の微動XYステージや半導体露光装置用の微動XYステージとして好適に使用することができる。 The planar moving device according to the present invention can be suitably used, for example, as a fine movement XY stage for scanning electron microscope observation or a fine movement XY stage for a semiconductor exposure apparatus.
1…平面移動装置
10…ボトムテーブル(第一テーブル)
20…ピエゾステージ
21…基部
22…移動部
30…トップテーブル(第二テーブル)
40…連結部材
50…駆動力伝達手段
51…ピエゾ駆動伝達プレート(板状部材)
52…ストッパ(係止部材)
G…間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Planar movement apparatus 10 ... Bottom table (1st table)
20 ... Piezo stage 21 ... Base 22 ... Moving part 30 ... Top table (second table)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Connection member 50 ... Drive force transmission means 51 ... Piezo drive transmission plate (plate-shaped member)
52. Stopper (locking member)
G ... Gap
Claims (7)
前記第一テーブルの上方に配置された基部及び移動部を有し、前記移動部は、ピエゾ素子の駆動力により前記基部に対して水平移動するように構成されるピエゾステージと、
前記ピエゾステージの上方に配置された第二テーブルと、
前記第一テーブルと前記第二テーブルとを連結するとともに、前記第一テーブルに対する前記第二テーブルの水平移動を許容するように構成される連結部材と、
前記ピエゾステージの前記ピエゾ素子の駆動力を前記第二テーブルに伝達して、前記第二テーブルを前記ピエゾステージの前記移動部に連動させる駆動力伝達手段と、を備え、
前記ピエゾステージの上面と前記第二テーブルの下面との間に、間隙が形成されている、
平面移動装置。 The first table,
A piezo stage configured to move horizontally with respect to the base by a driving force of a piezo element; and a base and a moving part disposed above the first table;
A second table disposed above the piezo stage;
A connecting member configured to connect the first table and the second table and to allow horizontal movement of the second table relative to the first table;
Driving force transmitting means for transmitting the driving force of the piezo element of the piezo stage to the second table and interlocking the second table with the moving part of the piezo stage;
A gap is formed between the upper surface of the piezo stage and the lower surface of the second table.
Planar moving device.
前記駆動力伝達手段は、前記ピエゾステージの前記移動部の上面に固定されかつ前記第二テーブルの下方に配置された板状部材と、前記第二テーブルの下面に固定されかつ前記板状部材の側面に係止するように構成された係止部材と、を有し、
前記板状部材の上面と前記第二テーブルの下面との間に、間隙が形成されている、請求項1に記載の平面移動装置。 The piezo stage is configured such that the upper surface of the base and the upper surface of the moving unit are substantially flush with each other.
The driving force transmission means is fixed to the upper surface of the moving part of the piezo stage and disposed below the second table, and fixed to the lower surface of the second table and A locking member configured to lock to the side surface,
The planar moving device according to claim 1, wherein a gap is formed between an upper surface of the plate-like member and a lower surface of the second table.
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