JP2001225241A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粗動ステージと微動ステージの相対位置を粗
動ステージのストローク範囲すべてにおいて、数ｎｍの
誤差で高精度且つ自動的に位置決めすることのできるス
テージ装置を提供すること。 【解決手段】 ステージ駆動機構により移動可能な粗動
ステージ１と、粗動ステージ上において該粗動ステージ
の移動方向と同方向に移動可能であって十分に小さいス
トローク範囲で移動可能な位置微調整機構を持つ微動ス
テージ２とを備える。制御装置は、あらかじめ定められ
た粗動アルゴリズムによりステージ駆動機構を制御して
粗動ステージを、微動ステージが目標値に対して位置微
調整機構により位置調整可能な範囲内におさまるように
粗動位置決め制御を行い、該粗動位置決め制御終了の
後、あらかじめ定められた微動アルゴリズムにより位置
微調整機構に対して微動ステージを目標位置に位置決め
するように微動位置決め制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステージ装置に関
し、特にｎｍ（ナノメータ）レベルの位置決め精度で位
置決めを行うことのできるステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、光ファイバにレーザ光を照射して
グレーティング加工を行うことにより温度無依存型長周
期ファイバグレーティングと呼ばれる光ファイバを提供
することが提案されている。簡単に説明すると、光ファ
イバのグレーティングを形成する領域の被覆を除去し、
紫外線領域の波長を持つレーザ光を一定時間照射し、こ
れを１〜数（μｍ）の間隔、すなわちグレーティング周
期の間隔で行うことにより、グレーティングを形成す
る。

【０００３】このようなグレーティング加工を行うため
の加工装置は、光ファイバを可動ステージに搭載したホ
ルダで保持し、レーザ照射部は固定として、可動ステー
ジでホルダを微小距離、すなわち上記の間隔分だけ間欠
的に移動させながらレーザ照射を行うようにしている。

【０００４】しかしながら、上記のような加工装置で
は、加工範囲は移動方向に関して言えばせいぜい１０
（ｃｍ）程度である。これに対し、実際には１（ｍ）程
度の加工範囲が要求されており、このような加工範囲を
連続的に行う加工装置は提供されていなかった。

【０００５】これに対し、本出願人は、光ファイバに対
するグレーティング加工を、１（ｍ）以上の比較的長い
範囲にわたって行うことのできる光ファイバ加工装置を
提案した（特願平１１−８４６６６号）。

【０００６】図４〜図７を参照して、上記提案による光
ファイバ加工装置について説明する。図４において、こ
の光ファイバ加工装置は、光ファイバ１１を固定するフ
ァイバ・ワーク１２を搭載し、一軸方向（図４の左右方
向）に関して加工範囲長Ｌ１のストロークを持つ加工ス
テージ１０と、所定間隔の透過域を多数持つ所定長のマ
スクを搭載し、加工ステージ１０の上方において前記一
軸方向に移動可能であって位置微調整機構を持つマスク
ステージ２０と、マスクステージ２０と共に前記一軸方
向に移動可能であって加工用レーザ光をマスクに対して
スキャンさせるための可動ミラー３１を搭載しているミ
ラーステージ３０とを備えている。ここでは、加工範囲
長Ｌ１は、約１（ｍ）を想定している。また、マスク
は、移動方向に関して１０（ｃｍ）程度の長さを持つも
のが使用される。

【０００７】加工ステージ１０、マスクステージ２０、
ミラーステージ３０は、図示しない石定盤に搭載され、
この石定盤は除振台上に設置される。石定盤にはまた、
ファイバ・ワーク１２の端面とマスクの端面の相対位置
からこれらの間の距離を精密に測定する測定装置４０が
搭載される。石定盤には更に、紫外線の波長域を持つ加
工用レーザ光を発生するためのレーザ光源５１が搭載さ
れており、このレーザ光源５１からの加工用レーザ光は
反射ミラー５２、５３を経由して可動ミラー３１に導か
れる。可動ミラー３１に入射した加工用レーザ光は、下
向きに向きを変える。

【０００８】マスクステージ２０は、図５に示すような
マスクホルダ２１を有する。マスクホルダ２１は、マス
クの長さと同程度の前記一軸方向に長い開口２１ａを有
する。可動ミラー３１で下向きにされた加工用レーザ光
は、可動ミラー３１と一体的に移動可能な可動ミラー３
２により水平方向に向きを変えられる。水平方向に向き
を変えた加工用レーザ光は開口２１ａを通してその反対
側に保持されたマスク２２に照射される。マスク２２
は、板ばね２３によりマスクホルダ２１に保持されてい
る。

【０００９】マスク２２には、回折格子が用いられる。
この回折格子は、構造的に長さ方向に所定間隔をおいて
加工用レーザ光の透過域を多数持つものと等価である。
図５におけるマスク２２の左側に光ファイバ１１が配置
され、加工用レーザ光は光ファイバ１１の被覆剥離部に
側方から照射される。しかも、可動ミラー３１、３２
は、マスク２２の長さ分だけ前記一軸方向に可動であ
り、光ファイバ１１を固定した状態で可動ミラー３１、
３２を移動させることにより、加工用レーザ光をマスク
２２を通して光ファイバ１１に対して所定間隔でスキャ
ンさせることができる。

【００１０】加工ステージ１０、マスクステージ２０、
ミラーステージ３０はそれぞれ、駆動系を有し、これら
の駆動系及び測定装置４０は、図示しない制御系により
制御される。特に、加工ステージ１０は、μｍ（ミクロ
ンメータ）レベルの粗位置調整機能を持つものが使用さ
れ、マスクステージ２０には、ｎｍ（ナノメータ）レベ
ルの精密位置調整機能を持つものが使用される。このた
めに、マスクステージ２０の精密位置決めに使用される
測定装置４０も、ｎｍレベルの測定機能を持つものが使
用される。

【００１１】測定装置４０は、光の干渉を利用して距離
測定を行うものであり、レーザ干渉計光源４１、反射ミ
ラー４２、ビームスプリッタ４３、反射ミラー４４、デ
ィファレンシャルインターフェロメータ４５、及び波長
トラッカ４６を含む。この種の測定装置４０は、周知で
あるが、図７を参照して簡単に説明する。レーザ干渉計
光源４１からのレーザ光は、ビームスプリッタ４３で２
分岐され、その一方はディファレンシャルインターフェ
ロメータ４５に入射する。ディファレンシャルインター
フェロメータ４５からは、ファイバ・ワーク１２の端面
とマスク２２の端面に向けてレーザ光が照射される。フ
ァイバ・ワーク１２の端面とマスク２２の端面にはそれ
ぞれ、反射ミラーが設置されている。その結果、反射ミ
ラーで反射されたレーザ光がディファレンシャルインタ
ーフェロメータ４５に戻り、そこからファイバ・ワーク
１２の端面とマスク２２の端面間の距離に応じて変化す
る干渉縞成分を含む光信号が出力される。この光信号は
光ファイバ４７を経由してレシーバＲ１に入射して電気
信号に変換され、制御部４８に出力される。レシーバＲ
１からの電気信号は、ファイバ・ワーク１２の端面とマ
スク２２の端面間の距離（すなわち粗動ステージに対す
る微動ステージの相対位置）に対応する信号となる。

【００１２】なお、波長トラッカ４６は、ビームスプリ
ッタ４３で２分岐されたうちの他方のレーザ光を受け
る。この波長トラッカ４６は、周囲温度の変化に起因す
る空気の反射率の変化を追跡して、環境変化を光学的に
補正するためのものである。言い換えれば、波長トラッ
カ４６は、周囲温度の変化に起因する距離測定誤差を補
正するためのものである。波長トラッカ４６からの光信
号は、光ファイバ４９によりレシーバＲ２に入射して電
気信号に変換される。レシーバＲ２からの電気信号は、
距離の補正値を示しており、制御部４８は、この補正値
に基づいてレシーバＲ１からの距離を表す信号を補正し
て前に述べた制御装置に計測信号を出力する。このよう
な、測定装置４０は、前記一軸方向に関してｎｍレベル
の測定機能を持つものが提供されている。

【００１３】図６において、マスクステージ２０は、ピ
エゾアクチュエータによる精密位置決め機構２５により
前記一軸方向に関して精密位置決めされる。このような
精密位置決め機構２５もｎｍレベルの精密位置調整機能
を持つものが提供されている。

【００１４】グレーティング加工については、上記提案
による明細書に説明されているのでここでは説明は省略
する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の光フ
ァイバ加工装置においては、マスクステージ２０をｎｍ
レベルで位置決めすることを要求されるため、以下のよ
うな課題を解決することが要求される。

【００１６】（１）加工ステージ１０（以下、これを粗
動ステージと呼ぶ）とマスクステージ２０（以下、これ
を微動ステージと呼ぶ）をフィードバックサーボ制御系
で位置決めしたとき、その相対位置決め精度は、センサ
分解能の低い粗動ステージの位置決め精度（数μｍ程
度）に依存してしまう。

【００１７】（２）また、粗動ステージのフィードバッ
クサーボ制御系をオープンとし、粗動ステージを機械的
にロックするブレーキ機構等で機械的に粗動ステージを
固定しても、固定時及びフィードバック制御系のオープ
ン時、粗動ステージがずれてしまうことがあり、微動ス
テージのストローク範囲（μｍレベル）を越えてしまう
ことがある。このことにより、最終的な相対目標位置決
めが出来なくなる可能性が高い。

【００１８】（３）更に、位置決めが出来たとしても数
十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の微小域の弾性変動等により、数
十分というような長時間にわたる加工の間、粗動ステー
ジを完全に停止させることが難しい。この結果、微動ス
テージが目標位置からずれていってしまう。

【００１９】そこで、本発明の課題は、互いに平行に並
ぶ粗動ステージと微動ステージの相対位置を粗動ステー
ジのストローク範囲すべてにおいて、数ｎｍの誤差で高
精度且つ自動的に位置決めすることのできるステージ装
置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明によるステージ装
置は、ステージ駆動機構により第１のストローク範囲を
移動可能な粗動ステージと、前記粗動ステージと平行に
並んで該粗動ステージの移動方向と同方向に移動可能で
あって前記第１のストローク範囲Ｌ１に比べて小さい第
２のストローク範囲で移動可能な位置微調整機構を持つ
微動ステージと、前記粗動ステージの移動量を計測する
ための第１の分解能を持つ第１の計測装置と、前記粗動
ステージに対する前記微動ステージの相対位置を精密に
計測するために前記第１の分解能に比べて精密な第２の
分解能を持つ第２の計測装置と、前記ステージ駆動機構
に対し、前記第１の計測装置からの計測結果と前記第２
の計測装置からの計測結果をフィードバックして前記粗
動ステージを目標位置に粗動位置決め制御を行うための
第１のフィードバック制御系と、前記位置微調整機構に
対し、前記第２の計測装置からの計測結果をフィードバ
ックして前記微動ステージを目標位置に微動位置決め制
御を行うための第２のフィードバック制御系とを含み、
前記第１のフィードバック制御系は、あらかじめ定めら
れた粗動アルゴリズムにより前記ステージ駆動機構を制
御して前記粗動ステージを、前記微動ステージが目標値
に対して前記位置微調整機構により位置調整可能な範囲
内におさまるように粗動位置決め制御を行い、該粗動位
置決め制御終了の後、前記第２のフィードバック制御系
は、あらかじめ定められた微動アルゴリズムにより前記
位置微調整機構に対して前記微動ステージを目標位置に
位置決めするように微動位置決め制御を行うことを特徴
とする。

【００２１】なお、前記第１の計測装置は、リニアスケ
ールを利用することができると共にμｍレベルの計測機
能を有し、前記第２の計測装置はレーザ干渉を利用した
計測装置を利用することができてｎｍレベルの計測機能
を持つ。

【００２２】また、前記ステージ駆動機構はリニアモー
タ駆動機構で実現でき、前記位置微調整機構はピエゾア
クチュエータを使用した駆動機構で実現できる。

【００２３】更に、前記粗動ステージの可動部を機械的
に固定するためのブレーキ機構を備えることにより、前
記粗動アルゴリズムは、前記粗動ステージを前記目標位
置に位置決めすべく前記粗動ステージを移動させた後、
前記第２の計測装置により得られた計測結果に対する前
記第１の計測装置により得られた計測結果の第１のずれ
量を算出してこの第１のずれ量を補正するように前記粗
動ステージを移動させる第１のステップと、前記第１の
ステップの後、前記ブレーキ機構をオンとすると共に、
前記第１のフィードバック制御系はオープンとし、該第
１のフィードバック制御系のオープンに起因する前記粗
動ステージの第２のずれ量を算出する第２のステップ
と、前記第２のステップの後、前記ブレーキ機構をオフ
とし、該ブレーキ機構のオフに起因する第３のずれ量を
算出する第３のステップと、前記第３のステップの後、
前記第１のフィードバック制御系をロックして前記第
２、第３のずれ量を補正するように前記粗動ステージを
移動させる第４のステップと、前記第４のステップの
後、前記ブレーキ機構をオンとすると共に、前記第１の
フィードバック制御系をオープンとする第５のステップ
を実行する。

【００２４】前記第１のステップにおいて前記第１のず
れ量があらかじめ定められた値±Ｅ１より大きい時のみ
前記第２のステップ以降が実行されるようにすれば良
い。

【００２５】また、前記第２のステップにおいて前記第
２のずれ量が所定値±Ｅ２以内にある時には前記粗動位
置決め制御を終了するようにしても良い。

【００２６】前記微動アルゴリズムは、前記粗動位置決
め制御終了の後、前記第２の計測装置からの計測結果と
前記目標値との間のずれ量に基づいて前記位置微調整機
構を制御するものであり、前記第２の計測装置の計測結
果を、所定の周期でサンプリングしてずれ量を常に把握
し、ずれ量に応じて前記微動ステージを自動的に追随動
作させる制御を行うものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照して、本発明に
よるステージ装置の実施の形態について説明する。図１
において、本ステージ装置は、リニアモータを使用した
ステージ駆動機構（図示省略）により第１のストローク
範囲（１ｍ程度）を移動可能な粗動ステージ１と、粗動
ステージ１の上方において平行に並んで粗動ステージ１
の移動方向と同方向に移動可能であって第１のストロー
ク範囲に比べて非常に小さい第２のストローク範囲（数
μｍ程度）で移動可能なピエゾアクチュエータによる位
置微調整機構（図示省略）を持つ微動ステージ２とを備
えている。

【００２８】ステージ装置はまた、粗動ステージ１の移
動量を計測するための第１の分解能（０．数μｍ程度）
を持つ第１の計測装置３と、粗動ステージ１と微動ステ
ージ２の相対位置を精密に計測するために第１の分解能
に比べて十分に小さい第２の分解能（０．数ｎｍ程度）
を持つ第２の計測装置４とを有する。

【００２９】ステージ装置は更に、制御系として、第１
の計測装置３、第２の計測装置４からの計測結果をフィ
ードバックしてステージ駆動機構を制御することによ
り、粗動ステージ１の粗動位置決め制御を行うためのフ
ィードバックサーボ制御系（第１のフィードバック制御
系）５と、目標値と第２の計測装置４からの計測結果に
応じて位置微調整機構を制御することにより、微動ステ
ージ２の微動位置決め制御を行うためのフィードバック
制御系（第２のフィードバック制御系）６（図２参照）
とを備えている。

【００３０】各制御系は、目標値等の数値を設定するた
めの設定部を備えている。本形態では更に、粗動ステー
ジ１を機械的に固定するためのブレーキ機構（簡略化し
て参照番号７で示している）を備えている。このブレー
キ機構７は、ディスクブレーキのように、エアシリンダ
駆動による２枚の板ばねにより粗動ステージ１の可動部
を両側から挟みつけることにより粗動ステージ１を機械
的に固定するものであり、例えば特願平１１−２６４８
７８号にて提案されているものがある。

【００３１】なお、粗動ステージ１は図４を参照して説
明した加工ステージ１０に、微動ステージ２はマスクス
テージ２０に、第２の計測装置４は計測装置４０にそれ
ぞれ対応する。一方、第１の計測装置３は、ここでは周
知のリニアスケールで実現される。

【００３２】フィードバックサーボ制御系５は、図示し
ない制御装置の制御のもとに後述するあらかじめ定めら
れた粗動アルゴリズムによりステージ駆動機構を制御し
て粗動ステージ１を、微動ステージ２が位置微調整機構
により位置調整可能な範囲内におさまるように粗動位置
決め制御を行う。フィードバック制御系６も、図示しな
い制御装置の制御のもとに粗動位置決め制御終了の後、
後述するあらかじめ定められた微動アルゴリズムにより
位置微調整機構に対して微動ステージ２を常に目標位置
に位置決めするように微動位置決め制御を行う。粗動ア
ルゴリズム、微動アルゴリズムは、いずれも制御装置に
内蔵された記憶装置に記憶されている。

【００３３】粗動アルゴリズムというのは、第２の計測
装置４で測長した相対位置に対する粗動ステージ１の測
長値、すなわち第１の計測装置３による測長値のずれ
量、フィードバックサーボ制御系５のオープン時のずれ
量及びブレーキ機構オフ時のずれ量を考慮し、最終的に
微動ステージ２の可動範囲（微動ステージ２のほぼ中央
位置）内に、粗動ステージ１を自動的に位置決めするソ
フトウェアアルゴリズムである。

【００３４】一方、微動アルゴリズムというのは、ブレ
ーキ機構で固定された粗動ステージ１が微小域の弾性変
動等で長時間かけてずれていった場合でもこれに合わせ
て、自動的に微動ステージ２を追随して動作させるソフ
トウェアアルゴリズムのことである。微動アルゴリズム
が必要である理由は、ブレーキ機構により粗動ステージ
１を機械的に固定していても、この状態が数十分という
長時間続くと、粗動ステージ１の構成部材の弾性変動に
よりずれが生じてしまうからである。

【００３５】粗動ステージ１の粗位置決め制御は、後述
する粗動アルゴリズムを用い、以下に示すずれ量を測長
し、ずれ量を考慮した目標位置を学習することで自動的
に目標位置に粗位置決めする。こうすることで、次の微
動位置決め制御の前準備として、粗動ステージ１の微小
域での弾性変動等をカバー出来る微動ステージ２の動作
範囲（微動ステージ２のストロークの中央位置付近）に
簡単に粗位置決めすることが出来る。

【００３６】ずれ量の種類は以下の通りである。

【００３７】Ａ．第２の計測装置４で計測された相対位
置に対する粗動ステージ１の第１の計測装置３による測
長値のずれ量 Ｂ．粗動ステージ１のフィードバックサーボ制御系５の
オープン時のずれ量 Ｃ．粗動ステージ１のブレーキ機構オフ時のずれ量

【００３８】微動アルゴリズムに基づく微動ステージ２
による粗動ステージ１との高精度な相対位置決めは、粗
動ステージ１のブレーキ機構による固定時の微小域での
非常にゆっくり変動するずれ量を、追随誤差が大きくな
らない程度の周期でサンプリングし、微動ステージ２を
自動的に追随動作させることで、粗動ステージ１と微動
ステージ２間の相対位置誤差を数ｎｍ以内に抑えること
が出来る。

【００３９】次に、図３を参照して粗動アルゴリズムに
ついて説明する。なお、粗動アルゴリズムが実行される
間、微動ステージ２には固定位置指令が与えられ、微動
ステージ２はそのストロークの中央位置に固定された状
態にある。

【００４０】最初に、設定部により粗動ステージ１の目
標値が与えられる。続いて、粗動アルゴリズムにより以
下の動作が実行される。以下の動作は、制御装置の制御
下で行われる。

【００４１】（１）粗動ステージ１に対するブレーキ機
構のブレーキをオフとする。 （２）フィードバックサーボ制御系５をロックする。 （３）目標値から粗動ステージ１の初期移動量を算出す
る。 （４）粗動ステージ１を初期粗動動作させる。 （５）粗動ステージ１の第２の計測装置４による測長値
に対する第１の計測装置３による測長値のずれ量（第１
のずれ量）を減算器５−１により算出する。 （６）粗動ステージ１をずれ量分だけこれを補正する方
向に移動させる。なお、この移動はずれ量が±２μｍ
（あらかじめ定められた値Ｅ１）以上の時のみ行われ、
ずれ量が目標値に対して±２μｍより小さければ以降の
動作は実行されない。

【００４２】以上の（１）〜（６）は、図３に示された
（１）〜（６）に対応しており、まとめて第１のステッ
プと呼ばれる。

【００４３】（７）粗動ステージ１に対するブレーキ機
構のブレーキをオンとする。 （８）フィードバックサーボ制御系５をオープンにす
る。 （９）第２の計測装置４の計測結果からフィードバック
サーボ制御系５オープン時のずれ量ΔＸ（第２のずれ
量）を算出する。なお、この時のずれ量ΔＸが目標値に
対して±３μｍ（所定値Ｅ２）以内の時には、粗動位置
決め制御は終了する。

【００４４】以上の（７）〜（９）は、図３に示された
（７）〜（９）に対応しており、まとめて第２のステッ
プと呼ばれる。

【００４５】（１０）粗動ステージ１に対するブレーキ
機構のブレーキをオフとする。 （１１）上記のブレーキ機構オフ時のずれ量ΔＹ（第３
のずれ量）を算出する。

【００４６】以上の（１０）、（１１）は、図３に示さ
れた（１０）、（１１）に対応しており、まとめて第３
のステップと呼ばれる。

【００４７】（１２）フィードバックサーボ制御系５を
ロックする。 （１３）上記の（９）、（１１）で算出されたずれ量を
考慮し、これを補正する方向に粗動ステージ１を移動さ
せる。なお、この場合の補正量は、ΔＸ＋ΔＹではな
く、２ΔＸ＋ΔＹとする。これは、この補正動作の後、
後述するようにフィードバックサーボ制御系５がもう１
回オープンにされるからであり、この時のずれ量をΔＸ
と見なし、これをあらかじめ考慮した補正を行うためで
ある。

【００４８】以上の（１２）、（１３）は、図３に示さ
れた（１２）、（１３）に対応しており、まとめて第４
のステップと呼ばれる。

【００４９】（１４）粗動ステージ１に対するブレーキ
機構のブレーキをオンとする。 （１５）フィードバック制御系５をオープンにする。

【００５０】以上の（１４）、（１５）は、図３に示さ
れた（１４）、（１５）に対応しており、まとめて第５
のステップと呼ばれる。

【００５１】以上のようにして、粗動ステージ１が粗動
位置決めされる。以降は、粗動ステージ１はブレーキ機
構７により機械的に固定状態におかれる。

【００５２】図２を参照して、上記の粗動位置決めの
後、制御装置はフィードバック制御系６に対して微動ア
ルゴリズムにより、微動ステージ２を移動させて粗動ス
テージ１に対して精密位置決めする。すなわち、減算器
６−１により第２の計測装置４の計測結果と目標値との
差を微動ステージ２のずれ量として算出し、これを補正
するように微動ステージ２を移動させる。続いて、制御
装置は、第２の計測装置４の計測結果を、追随誤差が大
きくならない程度の周期でサンプリングしてずれ量を常
に把握し、ずれ量に応じて微動ステージ２を自動的に追
随動作させることで、粗動ステージ１と微動ステージ２
間の相対位置誤差を数ｎｍ以内に抑える。なお、図１、
図２における目標値は同じ値である。

【００５３】本発明は、図４〜図７を参照して説明した
ファイバグレーティング加工用のステージ装置の他、同
方向に移動可能に配置された２つのステージにおいて、
数ｎｍレベルの高精度な相対位置決め精度を必要とする
ステージ装置全般に適用され得る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
ステージ装置によれば、粗動ステージと微動ステージの
相対位置を粗動ステージのストローク範囲すべてにおい
て、数ｎｍの誤差で高精度且つ自動的に位置決めするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における粗動ステージのフィードバック
制御系の構成を示した図である。

【図２】本発明における微動ステージのフィードバック
制御系の構成を示した図である。

【図３】図１の構成で実行される粗動アルゴリズムを説
明するための図である。

【図４】本発明が適用される光ファイバ加工装置の正面
図である。

【図５】図４におけるマスクステージの主要部の構成を
図４の矢印Ａ方向から見た断面図である。

【図６】図４におけるマスクステージの精密位置決め機
構まわりを図４の矢印Ａ方向から見た側面図である。

【図７】図４における第２の計測装置の構成を示した図
である。

【符号の説明】

１ 粗動ステージ ２ 微動ステージ ３ 第１の計測装置 ４ 第２の計測装置 ５ フィードバックサーボ制御系 ６ フィードバック制御系 ７ ブレーキ機構 １０ 加工ステージ １１ 光ファイバ １２ ファイバ・ワーク ２０ マスクステージ ２１ マスクホルダ ２２ マスク ２５ 精密位置決め機構 ３０ ミラーステージ ３１、３２ 可動ミラー ４０ 測定装置 ５１ レーザ光源 ５２、５３ 反射ミラー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ駆動機構により第１のストロー
   ク範囲を移動可能な粗動ステージと、 前記粗動ステージと平行に並んで該粗動ステージの移動
   方向と同方向に移動可能であって前記第１のストローク
   範囲Ｌ１に比べて小さい第２のストローク範囲で移動可
   能な位置微調整機構を持つ微動ステージと、 前記粗動ステージの移動量を計測するための第１の分解
   能を持つ第１の計測装置と、 前記粗動ステージに対する前記微動ステージの相対位置
   を精密に計測するために前記第１の分解能に比べて精密
   な第２の分解能を持つ第２の計測装置と、 前記ステージ駆動機構に対し、前記第１の計測装置から
   の計測結果と前記第２の計測装置からの計測結果をフィ
   ードバックして前記粗動ステージを目標位置に粗動位置
   決め制御を行うための第１のフィードバック制御系と、 前記位置微調整機構に対し、前記第２の計測装置からの
   計測結果をフィードバックして前記微動ステージを目標
   位置に微動位置決め制御を行うための第２のフィードバ
   ック制御系とを含み、 前記第１のフィードバック制御系は、あらかじめ定めら
   れた粗動アルゴリズムにより前記ステージ駆動機構を制
   御して前記粗動ステージを、前記微動ステージが目標値
   に対して前記位置微調整機構により位置調整可能な範囲
   内におさまるように粗動位置決め制御を行い、 該粗動位置決め制御終了の後、前記第２のフィードバッ
   ク制御系は、あらかじめ定められた微動アルゴリズムに
   より前記位置微調整機構に対して前記微動ステージを目
   標位置に位置決めするように微動位置決め制御を行うこ
   とを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のステージ装置において、
   前記第１の計測装置はリニアスケールであってμｍレベ
   ルの計測機能を有し、前記第２の計測装置はレーザ干渉
   を利用した計測装置であってｎｍレベルの計測機能を持
   つことを特徴とするステージ装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のステージ装置において、
   前記ステージ駆動機構はリニアモータ駆動機構であり、
   前記位置微調整機構はピエゾアクチュエータを使用した
   駆動機構であることを特徴とするステージ装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のステージ装置において、 更に、前記粗動ステージの可動部を機械的に固定するた
   めのブレーキ機構を備え、 前記粗動アルゴリズムは、 前記粗動ステージを前記目標位置に位置決めすべく前記
   粗動ステージを移動させた後、前記第２の計測装置によ
   り得られた計測結果に対する前記第１の計測装置により
   得られた計測結果の第１のずれ量を算出してこの第１の
   ずれ量を補正するように前記粗動ステージを移動させる
   第１のステップと、 前記第１のステップの後、前記ブレーキ機構をオンとす
   ると共に、前記第１のフィードバック制御系はオープン
   とし、該第１のフィードバック制御系のオープンに起因
   する前記粗動ステージの第２のずれ量を算出する第２の
   ステップと、 前記第２のステップの後、前記ブレーキ機構をオフと
   し、該ブレーキ機構のオフに起因する第３のずれ量を算
   出する第３のステップと、 前記第３のステップの後、前記第１のフィードバック制
   御系をロックして前記第２、第３のずれ量を補正するよ
   うに前記粗動ステージを移動させる第４のステップと、 前記第４のステップの後、前記ブレーキ機構をオンとす
   ると共に、前記第１のフィードバック制御系をオープン
   とする第５のステップを実行するものであることを特徴
   とするステージ装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のステージ装置において、
   前記第１のステップにおいて前記第１のずれ量があらか
   じめ定められた値±Ｅ１より大きい時のみ前記第２のス
   テップ以降が実行されることを特徴とするステージ装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のステージ装置において、
   前記第２のステップにおいて前記第２のずれ量が所定値
   ±Ｅ２以内にある時前記粗動位置決め制御を終了するこ
   とを特徴とするステージ装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のステージ装置において、
   前記微動アルゴリズムは、前記粗動位置決め制御終了の
   後、前記第２の計測装置からの計測結果と前記目標値と
   の間のずれ量に基づいて前記位置微調整機構を制御する
   ものであることを特徴とするステージ装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のステージ装置において、
   前記微動アルゴリズムは、前記第２の計測装置の計測結
   果を、所定の周期でサンプリングしてずれ量を常に把握
   し、ずれ量に応じて前記微動ステージを自動的に追随動
   作させる制御を行うものであることを特徴とするステー
   ジ装置。