JP2002126964A

JP2002126964A - 位置決めステージの制御装置

Info

Publication number: JP2002126964A
Application number: JP2000322040A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hattori; 誠服部; Masamichi Tomita; 正道富田; Yuji Hosoda; 祐司細田; Ken Fujii; 憲藤井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷の変動等の外乱が発生した場合でも制御
系が振動的になることなく安定に動作が可能な位置決め
ステージの制御装置を提供する。【解決手段】位置決めステージの制御装置は、位置フ
ィードバックループ、速度フィードバックループを持つ
サーボ制御系に、サーボモータの電流を検出する電流検
出部９と、電流検出部９で検出した電流、または後で述
べる高域通過フィルタ１２で処理した電流を所定の増幅
率で増幅して電流減算器１０に出力する増幅装置１３
と、電流検出部９で検出した電流の低周波成分をカット
する高域通過フィルタ１２とを備えた構成とし、さら
に、電流検出部９で検出した電流信号を高域通過フィル
タ１２と増幅装置１３を介して電流減算器１０に出力す
るか、高域通過フィルタ１２を介さずに増幅装置１３の
みを介して電流減算器１０に出力するかを切り換えるた
めの切り換え器１４を備えた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータをアク
チュエータとして用いた位置決めステージの制御に係
り、特に、半導体の製造装置や検査装置等の、半導体ウ
エハを載せて高速移動、停止を繰り返すものであって高
精度位置決めが必要な位置決めステージの制御に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高精度位置決め用のモータ制御装
置、制御方法については、様々なものが考案されてお
り、モータの応答性を上げるために電流フィードバック
を行う方法が広く知られていた。また、電流フィードバ
ックを行って応答性を向上させ、さらに、制御系の安定
も確保する方法がいくつか提案されていた。例えば、特
開平５−８３９７１号公報に示すような、電流指令値と
電流フィードバック値との偏差にゲインを乗じた値が予
め設定した値を超えないようにリミッタにより制限する
ことでモータの起動時の発振を防止する方法がある。ま
た、特開平８−６６０７５号公報には、電流指令値に、
電流フィードバック値から算出した電流フィードバック
値の遅れ分を加算し、その値から電流フィードバック値
を差し引いた値を電流偏差としてモータを駆動すること
で、振動の発生を抑制する方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術で述べ
た方法には以下に示すような問題があった。すなわち、（１）特開平５−８３９７１号公報の技術の場合は、電
流偏差値が一定値以上になると出力がリミッタにより制
限されるため、過大な入力によるモータの起動時の振動
は防げるが、負荷変動等の外乱により系が振動的になる
ことに対する抑制という点では、あまり効果がない。（２）特開平８−６６０７５号公報の技術では、制御系
を構成した場合の電流検出の遅れ、またはモータをコイ
ルとした場合の電流の１次遅れ分を加算して補正するも
のなので、電流の応答は向上するが、負荷変動等の外乱
には振動的になってしまう。

【０００４】本発明の目的は、前記問題点に鑑み、負荷
の変動等の外乱が発生した場合でも制御系が振動的にな
ることなく安定に動作が可能な高速、高精度位置決めス
テージの制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者等は、位置決めス
テージが振動しているときは、その振動に起因して位置
決めステージを駆動する電動モータの電流の変動が生ず
ることに着目し、位置決めステージを駆動する電動モー
タの電流の変動分のうちの高周波成分を電流指令値にフ
ィードバックすることにより、制御系が外乱により振動
的になるのを防ぐことに成功した。

【０００６】すなわち、前記課題を解決するために本発
明の位置決めステージの制御装置は、位置決めステージ
を駆動する電動モータの電流値を検出、出力する電流検
出手段と、前記電動モータに対する電流指令値を出力す
る電流指令値出力手段と、前記電流指令値と前記電流検
出手段で検出された実測電流値の偏差を算出する電流減
算手段と、を備え、該偏差を用いて前記電動モータの電
流を制御するように構成された位置決めステージの制御
装置において、前記電流検出手段の出力から低周波成分
を除去する高域通過フィルタ手段を備え、該高域通過フ
ィルタ手段の出力が前記実測電流値として前記電流減算
手段に入力されるよう構成されていることを特徴とす
る。

【０００７】高域通過フィルタ手段の折点周波数は、位
置決めステージを所要動作速度範囲で動作させた場合の
電流変動周波数の最低値より低い周波数となるように設
定されていることが望ましい。

【０００８】また、前記電流検出手段の出力を高域通過
フィルタ手段をバイパスして電流減算手段に導く回路
と、前記電流検出手段の出力を高域通過フィルタ手段に
導くか、前記回路を経て電流減算手段に導くかを切り換
える切り換え手段を設けてもよい。この場合、前記切り
換え手段は、位置決めステージの動作モードが、位置決
めステージの振動を避けたい動作モードのとき前記電流
検出手段の出力を高域通過フィルタ手段に導き、位置決
めステージの振動を避けなくてもよい動作モードのとき
前記電流検出手段の出力を高域通過フィルタ手段をバイ
パスして電流減算手段に導くように切り換えられるよう
構成されていることが望ましい。

【０００９】上述のような位置決めステージの制御装置
は、例えば、描画対象物が載置され、電動モータで移動
される位置決めステージと、この位置決めステージの位
置を制御する制御装置と、前記描画対象物に電子線を照
射して描画する電子銃と、を含んでなる電子線描画装置
や、検査対象の半導体ウェハが載置され、電動モータで
移動される位置決めステージと、前記位置決めステージ
の位置を制御する制御装置と、を含んでなる半導体検査
装置において、位置決めステージの位置を制御する制御
装置として用いることが効果的である。

【００１０】上記課題はさらに、位置決めステージを駆
動してその位置を移動させるサーボモータと、マニュア
ル動作時のオペレータの指示、又は上位の制御装置から
のステージ制御信号により前記位置決めステージの動作
モードを設定し、さらにその動作モードで位置決めステ
ージが動作するための位置決め指令値と速度の上限値を
生成する位置決め制御装置と、前記位置決め制御装置か
らの位置決め指令値と前記サーボモータに具備したセン
サで検出した位置情報の偏差を算出する位置減算器と、
前記位置減算器の出力と前記位置決め制御装置から出力
される速度の上限値に基づいて位置決めステージの動作
時の速度指令値を生成する速度指令値生成部と、前記速
度指令値生成部からの速度指令値と前記サーボモータに
具備したセンサで検出した位置決めステージの速度情報
の偏差を算出する速度減算器と、前記速度減算器の出力
に基づいてサ―ボモータの許容電流以下でサーボモータ
を動作させるための電流指令値を生成する電流指令値生
成部と、前記サーボモータに流れる電流の値を検出し、
電流信号として出力する電流検出部と、前記電流検出部
から出力される電流信号の低周波成分を除去する高域通
過フィルタと、高域通過フィルタを通過して低周波成分
を除去された電流信号を所定の大きさに増幅する増幅器
と、前記電流指令値生成部の出力と前記増幅器の出力の
偏差を算出する電流減算器と、前記電流減算器の出力に
基づいてサーボモータに流す電流を制御する電力変換部
と、を具備してなり、前記高域通過フィルタ手段の折点
周波数は、位置決めステージを所要動作速度範囲で動作
させた場合の電流変動周波数の最低値より低い周波数と
なるように設定されている位置決めステージの制御装置
によっても達成される。

【００１１】位置決めステージの制御装置をこのように
構成し、特に位置決めステージの振動を抑制して動作さ
せたい場合には、ステージ動作時のサーボモータに流れ
る電流を検出して高域通過フィルタと増幅装置を介して
フィードバックすることで、負荷変動等による電流の変
動が抑制され、その結果位置決めステージの振動が抑制
されて安定に動作させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態である
位置決めステージの制御装置を図１を参照して説明す
る。図１は本実施の形態の構成を示すブロック図であ
る。

【００１３】図１に示す位置決めステージの制御装置
は、位置決め制御装置１と、位置決め制御装置１に接続
された位置減算器５と、位置減算器５に接続された速度
指令値生成部６と、速度指令値生成部６に接続された速
度減算器７と、速度減算器７に接続された電流指令値出
力手段である電流指令値生成部８と、電流指令値生成部
８に接続された電流減算手段である電流減算器１０と、
電流減算器１０に接続された電力変換部１１と、電力変
換部１１に接続された直流のサーボモータ３と、サーボ
モータ３に結合された位置決めステージ２と、サーボモ
ータ３に接続された電流検出手段である電流検出部９
と、サーボモータ３に具備した位置センサ４と、電流検
出部９に接続された切り換え手段である切り換え器１４
と、切り換え器１４に接続された高域通過フィルタ手段
である高域通過フィルタ１２及び増幅装置１３と、を含
んでいる。

【００１４】位置決め制御装置１は、マニュアル動作時
のオペレータの指示、又は上位の制御装置からのステー
ジ制御信号により前記位置決めステージの動作モードを
設定し、さらにその動作モードで位置決めステージが動
作するための位置決め指令値と速度の上限値を生成す
る。そして位置決め指令値を位置減算器５に出力すると
ともに、速度の上限値の情報を速度指令値生成部６に出
力する。

【００１５】サーボモータ３は、位置決めステージ２を
移動させるアクチュエータとして動作する。

【００１６】位置センサ４は、位置決めステージの位置
情報を検出して位置減算器５に出力する。この位置情報
を微分して得られる速度情報が速度減算器７に入力され
るようになっている。

【００１７】位置減算器５は、位置決め制御装置１から
出力される位置決め指令値から、サーボモータ３に具備
した位置センサ４で検出した位置情報を減算して位置偏
差として出力する。

【００１８】速度指令値生成部６は、前記位置減算器５
の出力（位置偏差）と位置決め制御装置１から出力され
る速度の上限値の情報を入力として、サーボモータ３で
駆動される位置決めステージ２の動作時の速度指令値を
生成する。

【００１９】速度減算器７は、前記速度指令値生成部６
から出力される速度指令値から、サーボモータ３に具備
した前記位置センサ４で検出した位置決めステージの位
置情報を微分して得られる速度情報を減算し、速度偏差
として出力する。

【００２０】電流指令値生成部８は、前記速度減算器７
の出力（速度偏差）を入力として、サーボモータ３の許
容電流値以下でサーボモータ３を動作させるための電流
指令値を生成、出力する。

【００２１】電流検出部９は、サーボモータ３に流れる
電流を検出し、電流信号として切り換え器１４に出力す
る。

【００２２】切り換え器１４は、オペレータの指示また
は上位の制御装置から位置決め制御装置１を介して送ら
れる制御信号により、電流検出部９で検出した電流信号
を高域通過フィルタ１２と増幅装置１３を介して電流減
算器１０に出力するか、増幅装置１３のみを介して電流
減算器１０に出力するかを切り換える。高域通過フィル
タ１２は、電流検出部９で検出した電流の低周波成分を
カットする。増幅装置１３は、高域通過フィルタ１２に
よりフィルタ処理された電流信号または、高域通過フィ
ルタで処理されていない電流信号を所定の大きさに増幅
し、電流減算器１０に出力する。

【００２３】電流減算器１０は、前記電流指令値生成部
８の出力（電流指令値）から、電流検出部９で検出さ
れ、増幅装置１３で増幅されたサーボモータ３の電流信
号を減算して電力変換部１１に出力し、電力変換部１１
は、電流減算器１０の出力を入力として、サーボモータ
３に流す駆動電流を制御する。

【００２４】次に位置決めステージの制御装置の動作に
ついて説明する。位置決め制御装置１は、先に述べたよ
うに、マニュアル動作時はオペレータの指示で、そうで
ない場合は上位の制御装置からのステージ制御信号によ
り位置決めステージの動作モードを設定し、その動作モ
ードで位置決めステージ２が動作するための位置決め指
令値を位置減算器５に対して出力する。位置決め制御装
置１は、また、その動作モードで位置決めステージ２が
動作するときの速度の上限値を生成し、速度指令値生成
部６に出力する。

【００２５】位置減算器５は位置決め制御装置１からの
出力から位置決めステージ２を駆動するサーボモータ３
に具備した位置センサ４の位置情報を減算し、位置偏差
として速度指令値生成部６に出力する。速度指令値生成
部６は、位置減算器５の出力である位置偏差と位置決め
制御装置１から得た速度の上限値情報に基づいて速度指
令値を生成し、速度減算器７に出力する。速度減算器７
は、速度指令値生成部６の出力である速度指令値と位置
決めステージ２を駆動するサーボモータ３に具備した位
置センサ４の位置情報を微分した速度情報の偏差を算出
し、速度偏差として電流指令値生成部８に出力する。

【００２６】電流指令値生成部８は、速度減算器７の出
力である速度偏差を入力として電流指令値を生成し、電
流減算器１０に出力する。電流減算器１０は、電流指令
値生成部８の出力と切り換え器１４で選択された電流検
出部９で検出したサーボモータ３の電流値の偏差を算出
し、電力変換部１１に出力する。電力変換部１１は、電
流減算器１０の出力に比例した電流をサーボモータ３に
出力する。つまり、電力変換部１１は、電流指令値と電
流検出部９で検出された実際の電流値の偏差が正であれ
ば、偏差に比例した量だけサーボモータに流す電流を増
加させ、前記偏差が負であれば、偏差に比例した量だけ
サーボモータに流す電流を減少させる。

【００２７】なお、本実施の形態では、位置・速度・電
流の三つのフィードバックループが形成されている。位
置決めのため指令される位置（位置決め指令値）と位置
センサ４で検出される実際位置との差を検知し、その差
を零にするようにサーボモータを動かす（位置のフィー
ドバック）が、その際、指令された位置までの移動距離
が大きい時は高速で移動し、指令された位置に近づいた
ら移動速度を低下させ低速で移動するように、サーボモ
ータが駆動される。このように、移動距離に応じて移動
速度が設定されるから、指定された移動速度で移動する
ように速度のフィードバックループが設けられている。
速度のフィードバックに基づいてサーボモータへの電流
指令値が生成され、サーボモータの応答性を高めるため
に、電流のフィードバックループが設けられている。

【００２８】電流検出部９は、電流フィードバックのた
めに、サーボモータ３に流れる電流を検出し、切り換え
器１４に出力する。

【００２９】切り換え器１４は、位置決めステージの動
作モードに応じて位置決め制御装置１から出力される制
御信号より切り換えられる。すなわち、振動を抑制した
い動作モードの場合には電流検出部で検出した電流信号
を高域通過フィルタ１２、増幅装置１３を介して電流減
算器１０に出力するよう切り換えられ、振動抑制を考慮
しなくてよい動作モードの場合は、電流検出部で検出し
た電流信号を増幅装置１３のみを介して電流減算器１０
に出力するよう切り換えられる。ここでいう振動を抑制
したい動作モードは、例えば電子線描画装置における連
続描画動作のように、半導体ウェハを移動させながら電
子線で半導体ウェハに描画する動作モードや、ステップ
アンドリピート動作、アライメントマーク検出動作など
の動作モードである。

【００３０】高域通過フィルタ１２は、切り換え器１４
を介して入力される電流信号の低周波成分を除去し、増
幅装置１３で所定の増幅率により増幅し、電流減算器１
０に出力する。高域通過フィルタ１２の折点周波数は、
予め位置決めステージを実際に使用する場合の条件で動
作させ、そのときのサーボモータ３の電流を測定し、そ
の電流信号の周波数成分の主なもののうち一番低い周波
数が通過するように決定する。実際に位置決めステージ
が動作したときに、例えば位置決めステージの固有振動
数で電流信号が振動する等予めわかっている場合は、そ
の固有振動数の周波数が通過するように高域通過フィル
タ１２の折点周波数を決定する。

【００３１】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、電流検出部で検出した電流信号を高域通過フィルタ
１２、増幅装置１３を介して電流減算器１０にフィード
バックすることで、電流波形の振動を抑制することがで
き、その結果電流波形を振動させる原因となった負荷変
動等の外乱の影響を抑制することができる。

【００３２】次に、本発明の第２の実施の形態について
図２を用いて説明する。図２は本実施の形態である位置
決めステージの制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【００３３】本実施の形態は、パソコン１５とパソコン
１５上で動作するソフトウェアによって位置決め制御装
置１、位置減算器５、速度指令値生成部６、速度減算器
７、電流指令値生成部８、電流減算器１０、高域通過フ
ィルタ１２、増幅装置１３、切り換え器１４の機能を実
現し、電流検出部９の出力や、位置センサ４の出力は、
インターフェース１６を介してパソコンに取り込む構成
としたものである。

【００３４】本実施例によれば、位置フィードバックル
ープ、速度フィードバックループ、電流検出部の電流信
号のフィルタ処理等を全てパソコン１５内の演算で実現
することが出来るため、例えば速度指令値生成部６のゲ
イン変更や高域通過フィルタ１２の折点周波数の変更等
がパソコン１５内のプログラム変更や定数の変更で容易
に変更可能となるため、制御対象の位置決めステージの
変更等に容易に対応可能となる。

【００３５】次に、本発明の第３の実施の形態について
図３を用いて説明する。図３に示す第３の実施の形態が
図２に示す実施の形態と異なるのは、位置センサとして
サーボモータ３に結合したエンコーダ４aを用い、速度
情報を得るのに位置センサ出力を微分するのではなく、
サーボモータ３に結合したタコジェネレータ４bを用い
て速度情報を得るようにした点である。他の構成は前記
第２の実施の形態と同じであるので説明を省略する。タ
コジェネレータ４bから出力される速度情報は、インタ
ーフェース１６を介してパソコンに取り込まれる。

【００３６】本実施の形態によっても、前記第２の実施
の形態と同様の効果が得られる。なお、エンコーダ４a
とタコジェネレータ４bの組み合わせに代えてエンコー
ダとＦ／Ｖコンバータの組み合わせ等様々考えられる
が、どの構成でも同様の効果が得られる。

【００３７】次に、本発明の第４の実施の形態である位
置決めステージの制御装置を半導体製造装置の一つであ
る電子線描画装置に適用した場合について図４を用いて
説明する。図４に示す第４の実施の形態である電子線描
画装置は、電子線描画装置本体と、電子線描画装置本体
に接続された制御系と、全体の制御を統括する統括制御
装置１７と、統括制御装置１７と前記制御系を接続する
インタフェース１８と、を含んで構成されている。

【００３８】電子線描画装置本体は、内部を真空にする
ことが可能な試料室２８と、試料室２８内部に配置され
てウエハ１９が搭載される位置決めステージ２と、位置
決めステージ２にウエハ１９を搭載するローダ３０と、
ウエハ１９上に回路パターンを描画するための電子銃２
０と、電子銃２０から照射される電子線を集めるレンズ
２２と、レンズにより集められた電子線の方向を変える
偏向器２４と、ウエハ上のアライメントマークからの反
射を測定する反射電子検出器２６と、を含んで構成され
ている。

【００３９】制御系は、電子銃２０のための高圧電源２
１と、レンズ２２を制御するレンズ制御系２３と、偏向
器２４を制御する偏向制御系２５と、反射電子検出器２
６の出力信号を処理する信号処理系２７と、試料室２８
内を真空にするためのポンプ等の制御を行う排気制御系
２９と、位置決めステージにウエハを搭載するローダ３
０を制御するローダ制御系３１と、位置決めステージ２
の位置を制御するステージ制御系３２と、統括制御装置
１７の回路パターンデータ及び信号処理系２７の信号に
基づいてレンズ制御系２３、偏向制御系２５、ステージ
制御系３２の制御データを作成するデータ制御系３３
と、で構成されている。ステージ制御系３２は、前記図
１に示す構成としてある。

【００４０】また、図４には示していないが、電子線描
画装置は、マイクロメートル単位以下の精度を要求され
るため、位置決めステージの位置センサとして位置決め
ステージの位置をナノメートル単位で測定可能なレーザ
干渉計が用いられている。

【００４１】電子線描画装置に用いられる位置決めステ
ージの動作には、アライメントマーク検出動作、ステッ
プアンドリピート動作、連続描画動作等がある。

【００４２】アライメントマーク検出動作は、位置決め
ステージ２の上にウエハ１９を搭載した後で、ウエハ１
９上に予め設けられた複数のアライメントマーク近傍に
電子線を照射し、その反射電子を検出することでアライ
メントマーク位置を精度良く検出し、回路パターンの描
画データを補正するために行う動作である。この動作時
には、位置決めステージは移動、停止を繰り返す。

【００４３】ステップアンドリピート動作は、電子線描
画装置の描画領域を変更し、描画する動作である。通
常、電子線描画装置は、高速に電子線を偏向しながら描
画するため、広い領域を一度に描画することができず、
非常に狭い領域を描画し、その領域の描画終了時には位
置決めステージを動作させ、描画領域を変更してから次
の描画を行う操作を繰り返す。この動作のときにも位置
決めステージは移動、停止を繰り返し、停止している時
に描画を行う。

【００４４】このような移動停止を繰り返す位置決めス
テージの動作時には、装置の性能向上のために、ステー
ジ振動が無いスムーズな移動開始動作、振動の無い停止
が要求される。

【００４５】本実施の形態によれば、アライメントマー
ク検出動作や描画位置までの移動、停止、停止後の描画
を繰り返すステップアンドリピート動作でも、サーボモ
ータの電流信号を高域通過フィルタを介してフィードバ
ックすることで動作開始、停止時の振動を防止すること
ができ、さらに、振動なく速やかに停止可能なため停止
してから描画までの無駄時間を削減することが可能とな
り、スループットの向上が可能となる。

【００４６】連続描画動作は、ステップアンドリピート
動作における描画領域更新のための移動無駄時間を削減
するために、位置決めステージを移動させながら描画を
行う動作である。位置決めステージの移動速度は、描画
密度により変更し、スループットの向上を図っている。
このような連続描画動作時には、外乱等による予測でき
ない位置決めステージの速度変動が描画性能に影響を及
ぼす。

【００４７】本実施の形態によれば、連続描画動作する
時にサーボモータ３の電流検出部９から出力される電流
信号を高域通過フィルタを介してフィードバックするこ
とで、モータ電流の変動を抑制することができる。その
結果、位置決めステージの外乱による速度変動を抑制し
て安定に動作させることが可能となり、描画精度が向上
する。

【００４８】次に、本発明の第５の実施の形態を図５を
参照して説明する。本実施の形態は、本発明に係る位置
決めステージの制御装置を半導体検査装置の一つである
半導体検査ＳＥＭ装置に適用した例である。図５は、本
実施の形態である半導体検査ＳＥＭ装置の要部構成を示
すブロック図である。

【００４９】図示の半導体検査ＳＥＭ装置は、半導体検
査ＳＥＭ装置本体と、検査装置のマンマシンインタフェ
ースと検査装置全体の管理を行うシステム制御装置３４
と、半導体検査ＳＥＭ装置本体各部の制御を行なう制御
系と、を含んで構成されている。

【００５０】半導体検査ＳＥＭ装置本体は、ウエハ１９
が搭載される位置決めステージ２と、ウエハ１９に電子
ビームを照射する電子銃３５と、照射される電子ビーム
を偏向させる偏向器３７と、ウェハに照射された電子ビ
ームからの２次電子を取り込み、２次電子量を濃淡デジ
タル情報に変換し、画像処理系４０へ送る検出器３９
と、を含んで構成されている。

【００５１】制御系は、各種電源やコイルの電流の制御
を行い、電子銃３５を介して電子ビームの制御を行う電
子光学系３６と、電子ビームを偏向し、ウエハ上でスキ
ャニングするよう偏向器３７を制御する偏向制御系３８
と、検出器３９の信号を処理し、ウェハ１９上に繰り返
し形成された同パターン画像間の比較検査によってウェ
ハ上に形成された欠陥と欠陥位置等の検出を行う画像処
理系４０と、電子ビームスキャン中は一定速度で位置決
めステージ２を移動するようサーボモータ３を制御する
ステージ制御系４１と、により構成されている。上記各
制御系は、システム制御装置３４に接続され、統括的に
制御される。ステージ制御系４１は前記図１に示す構成
としてある。

【００５２】半導体検査ＳＥＭ装置の検査動作では、位
置決めステージは、一定速度で動作する。このとき、検
査対象領域に電子線を当てて検出器３９、画像処理系に
より画像を取得し、欠陥を検出する。一定速度で動作す
る必要がある場合に、外乱等により速度変動が生じると
検査精度の悪化につながる。本実施の形態では、一定速
度での検査動作時には、サーボモータ３の電流信号を高
域通過フィルタを介してフィードバックすることで外乱
による速度変動を抑制することが出来、検査精度の低下
を防止することができる。

【００５３】以上説明したように、上記各実施の形態に
よれば、位置決めステージ２のサーボモータ３の電流信
号を高域通過フィルタを介してフィードバックすること
で、モータ電流の変動を抑制することが出来、ステージ
動作開始時や停止時の振動の抑制、ステージ動作中の外
乱による速度変動の低減を実現することが可能となり、
スループットの向上や描画精度向上の効果がある。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、位置決めステージに負
荷変動等の外乱が生じた場合でも、位置決めステージを
駆動する電動モータの電流値を示す電流信号を高域通過
フィルタを介してフィードバックすることで、前記電動
モータの電流変動を抑制することができ、その結果位置
決めステージを振動が少なく安定に動作させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である位置決めステ
ージの制御装置の要部構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態である位置決めステ
ージの制御装置の要部構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態である位置決めステ
ージの制御装置の要部構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態である電子線描画装
置の制御系統の概略構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態である半導体検査Ｓ
ＥＭ装置の要部構成を示すブロック図である。

【符号の説明】１位置決め制御装置２位置決めステージ３サーボモータ４位置センサ４a エンコーダ４b タコジェネレータ５位置減算器６速度指令値生成部７速度減算器８電流指令値生成部９電流検出部１０電流減算器１１電力変換部１２高域通過フィルタ１３増幅装置１４切り換え器１５パソコン１６インタフェース１７統括制御装置１８インタフェース１９ウェハ２０電子銃２１高圧電源２２レンズ２３レンズ制御系２４偏向器２５偏向制御系２６反射電子検出器２７信号処理系２８試料室２９排気制御系３０ローダ３１ローダ制御系３２ステージ制御系３３データ制御系３４システム制御装置３５電子銃３６電子光学系３７偏向器３８偏向制御系３９検出器４０画像処理系４１ステージ制御系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｋ５Ｈ５５０Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ５４１Ｃ５４１Ｌ (72)発明者細田祐司茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者藤井憲茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内Ｆターム(参考） 2H097 CA16 LA10 4M106 AA01 BA02 CA38 DB05 DJ03 DJ07 5F031 CA02 HA55 JA45 KA06 KA10 LA07 5F046 CC01 CC20 DA08 DB05 5F056 CB24 EA14 5H550 AA18 AA20 BB05 BB10 DD04 DD08 EE08 GG01 GG03 GG05 GG10 HB07 JJ03 JJ15 JJ17 JJ23 JJ26 KK06 KK08 LL03 LL06 LL12 LL35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置決めステージを駆動する電動モータ
の電流値を検出、出力する電流検出手段と、前記電動モ
ータに対する電流指令値を出力する電流指令値出力手段
と、前記電流指令値と前記電流検出手段で検出された実
測電流値の偏差を算出する電流減算手段と、を備え、該
偏差を用いて前記電動モータの電流を制御するように構
成された位置決めステージの制御装置において、前記電
流検出手段の出力から低周波成分を除去する高域通過フ
ィルタ手段を備え、該高域通過フィルタ手段の出力が前
記実測電流値として前記電流減算手段に入力されるよう
構成されていることを特徴とした位置決めステージの制
御装置。
【請求項２】請求項１記載の位置決めステージの制御
装置において、高域通過フィルタ手段の折点周波数は、
位置決めステージを所要動作速度範囲で動作させた場合
の電流変動周波数の最低値より低い周波数となるように
設定されていることを特徴とする位置決めステージの制
御装置。
【請求項３】請求項１または２記載の位置決めステー
ジの制御装置において、前記電流検出手段の出力を高域
通過フィルタ手段をバイパスして電流減算手段に導く回
路と、前記電流検出手段の出力を高域通過フィルタ手段
に導くか、前記回路を経て電流減算手段に導くかを切り
換える切り換え手段が設けられていることを特徴とする
位置決めステージの制御装置。
【請求項４】請求項３記載の位置決めステージの制御
装置において、前記切り換え手段は、位置決めステージ
の動作モードが、位置決めステージの振動を避けたい動
作モードのとき前記電流検出手段の出力を高域通過フィ
ルタ手段に導き、位置決めステージの振動を避けなくて
もよい動作モードのとき前記電流検出手段の出力を高域
通過フィルタ手段をバイパスして電流減算手段に導くよ
うに切り換えられるよう構成されていることを特徴とす
る位置決めステージの制御装置。
【請求項５】描画対象物が載置され、電動モータで移
動される位置決めステージと、この位置決めステージの
位置を制御する制御装置と、前記描画対象物に電子線を
照射して描画する電子銃と、を含んでなる電子線描画装
置において、前記制御装置は、前記請求項４記載の位置
決めステージの制御装置であることを特徴とした電子線
描画装置。
【請求項６】検査対象の半導体ウェハが載置され、電
動モータで移動される位置決めステージと、前記位置決
めステージの位置を制御する制御装置と、を含んでなる
半導体検査装置において、前記制御装置は、前記請求項
４記載の位置決めステージの制御装置であることを特徴
とした半導体検査装置。
【請求項７】位置決めステージを駆動してその位置を
移動させるサーボモータと、マニュアル動作時のオペレ
ータの指示、又は上位の制御装置からのステージ制御信
号により前記位置決めステージの動作モードを設定し、
さらにその動作モードで位置決めステージが動作するた
めの位置決め指令値と速度の上限値を生成する位置決め
制御装置と、前記位置決め制御装置からの位置決め指令
値と前記サーボモータに具備したセンサで検出した位置
情報の偏差を算出する位置減算器と、前記位置減算器の
出力と前記位置決め制御装置から出力される速度の上限
値に基づいて位置決めステージの動作時の速度指令値を
生成する速度指令値生成部と、前記速度指令値生成部か
らの速度指令値と前記サーボモータに具備したセンサで
検出した位置決めステージの速度情報の偏差を算出する
速度減算器と、前記速度減算器の出力に基づいてサ―ボ
モータの許容電流以下でサーボモータを動作させるため
の電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記サー
ボモータに流れる電流の値を検出し、電流信号として出
力する電流検出部と、前記電流検出部から出力される電
流信号の低周波成分を除去する高域通過フィルタと、高
域通過フィルタを通過して低周波成分を除去された電流
信号を所定の大きさに増幅する増幅器と、前記電流指令
値生成部の出力と前記増幅器の出力の偏差を算出する電
流減算器と、前記電流減算器の出力に基づいてサーボモ
ータに流す電流を制御する電力変換部と、を具備してな
り、前記高域通過フィルタ手段の折点周波数は、位置決
めステージを所要動作速度範囲で動作させた場合の電流
変動周波数の最低値より低い周波数となるように設定さ
れていることを特徴とする位置決めステージの制御装
置。