JP2011187057A

JP2011187057A - 並列スライダ装置の制御装置および制御方法および測定装置

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Publication number: JP2011187057A
Application number: JP2011047010A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Naoi; 薫直居; Yoichi Ishizaki; 洋一石崎; Tatsuhito Iuchi; 達人井内; Masahiro Iwasaki; 雅宏岩崎
Original assignee: Kuroda Precision Industries Ltd
Current assignee: Kuroda Precision Industries Ltd
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: DE112010005365T5; US20130008042A1; US8819952B2; WO2011111101A1; TWI528126B; TW201202881A; KR101600135B1; KR20130016209A; JP5588897B2

Abstract

【課題】並列スライダ装置において、二つのスライダが相互に干渉することなくスムーズな動きをもって移動することを実現すること。
【解決手段】
前側リニアサーボモータ７２のための前側サーボコントローラ１１０と後側リニアサーボモータ８０のための後側サーボコントローラ１３０とに互いに同一の位置指令を与える一方で、前側リニアサーボモータ７２は比例要素と少なくとも積分要素と微分要素の何れか一方を含むＰＩ制御あるいはＰＤ制御あるいはＰＩＤ制御を行い、後側サーボコントローラ１３０は比例要素のみを含むＰ制御を行い、前側サーボコントローラ１１０と後側サーボコントローラ１３０とで制御ゲインを互いに相違させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、並列スライダ装置の制御装置および制御方法および測定装置に関し、更に詳細には、互い平行に配置された二本のガイドレールに各々移動可能に且つ互いに機械的に連結された二つのスライダが個別の駆動手段によって駆動される並列スライダ装置の制御装置および制御方法およびそれを用いられた測定装置に関する。

直径３００ｍｍのシリコンウェーハ等、大口径で薄い円盤（被測定物）の表裏面の平坦度および厚さむらを測定する測定装置として、被測定物を所定の平面に沿って、例えば垂直面に沿って支持する支持体と、前記支持体の前面側と背面側の両側に各々前記平面に沿って互いに平行に配置された直線状の第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に個別に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを個別に移動方向に駆動するリニアサーボモータ等による第１の駆動手段および第２の駆動手段とを有し、前記第１のスライダに前記被測定物の前面（表面）までの距離を測定する第１の測定手段（変位計）が取り付けられ、前記第２のスライダに前記被測定物の背面（裏面）までの距離を測定する第２の測定手段（変位計）が取り付けられたものが知られている（例えば、特許文献１）。

上述の構成による測定装置では、被測定物を支持する支持体の前面側と背面側の両側に各々独立してガイドレールおよびスライダを配置する必要があるが、ガイドレールの高さ位置を、変位計がシリコンウェーハ等の被測定物の表裏面を走査する高さ位置に近い位置に設定するすることができ、ガイドレールが支持体の下方に配置されているような場合に比して、ガイドレールと変位計との高さ方向の離間距離を短くすることができる。

このことにより、ガイドレールに対するスライダの移動軸線周りの変位に起因するローリング方向誤差が、ガイドレールと変位計との高さ方向の離間距離に比例して誤差が大きくなることが排除され、表裏面の独立した平坦度測定を高精度に行えるようになる。

日本国特許庁公開特許（特開平１１−３５１８６７号）公報

しかしながら、この場合には、支持体の前面側と背面側の両側に独立してガイドレールならびにスライダを配置していることから、それぞれのスライダを個別の駆動手段によって互いに同期させて駆動しなくてはならず、スライダの移動方向に送りむらによって変位計による被測定物の測定位置に表裏でずれを生じる虞がある。このことに起因して被測定物の厚さ測定に誤差を引き起すことが懸念される。

このことに対して、送りむらによる測定位置のずれを排除するために、２軸のスライダを互いに機械的に連結することが、本願出願人と同一の出願人によって考えられている。

この場合、機械的に連結された２軸のスライダ毎を個別に設けられたリニアサーボモータ等の駆動手段の駆動制御してスライダの位置制御を行う位置制御装置は、各スライダの駆動手段毎に用意され、二つの位置制御装置に同一の位置指令を与えて同期を取り、スライダ相互で位置ずれなどの誤差が生じないように考慮される。

しかし、一方で、これら二つのスライダは機械的に連結されているため、リニアサーボモータによって駆動制御される方向について機械的な結合による動きの制約があり、リニアサーボモータモータやスライダ自体の搭載重量を含む機械的特性が二つのスライダにおいては完全に一致することはないことも影響して、同一の位置指令を二つの位置制御装置に分配していても、位置指令に対するゲインの設定とこれによる動作は完全には一致せず、時には相互に干渉してスムーズな動きが実現できないことがある。

この発明が解決しようとする課題は、上述のような並列スライダ装置において、二つのスライダが相互に干渉することなくスムーズな動きをもって移動することを実現することである。

この発明による並列スライダ装置の制御装置は、互いに平行に配置された第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを互いに機械的に連結する連結手段と、前記第１のスライダおよび前記第２のスライダを各々個別に前記レール長手方向に駆動する第１の電動サーボアクチュエータおよび第２の電動サーボアクチュエータを有する並列スライダ装置の制御装置であって、前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動を制御する第１の位置制御装置と、前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動を制御する第２の位置制御装置とを有し、前記第１の位置制御装置と前記第２の位置制御装置には互いに同一の位置指令を与えられ、前記第１の位置制御装置は比例要素と少なくとも積分要素と微分要素の何れか一方を含むＰＩ制御あるいはＰＤ制御あるいはＰＩＤ制御を行い、前記第２の位置制御装置は比例要素のみを含むＰ制御を行い、前記第１の位置制御装置と前記第２の位置制御装置とで制御ゲインが互いに相違している。

この発明による並列スライダ装置の制御装置は、好ましい一つの実施形態として、前記第１の位置制御装置は位置ループと速度ループとを含むフィードバック補償式のものであり、前記第２の位置制御装置は位置ループのみを含むフィードバック補償式のもの、あるいは、前記第１の位置制御装置は位置ループと速度ループと加速度ループとを含むフィードバック補償式のものであり、前記第２の位置制御装置は位置ループと速度ループを含むフィードバック補償式のものである。

この発明による並列スライダ装置の制御装置は、好ましい一つの実施形態として、前記第１の位置制御装置の制御ゲインはシステム同定された適正値であり、前記第２の位置制御装置の制御ゲインはシステム同定された前記適正値より小さい値である。

この発明による並列スライダ装置の制御方法は、互いに平行に配置された第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを互いに機械的に連結する連結手段と、前記第１のスライダおよび前記第２のスライダを各々個別に前記レール長手方向に駆動する第１の電動サーボアクチュエータおよび第２の電動サーボアクチュエータを有する並列スライダ装置の制御方法であって、前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動制御を第１の位置制御装置によって行い、前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動制御を第２の位置制御装置によって行い、前記第１の位置制御装置と前記第２の位置制御装置には互いに同一の位置指令を与え、前記第１の位置制御装置は比例要素と少なくとも積分要素と微分要素の何れか一方を含むＰＩ制御あるいはＰＤ制御あるいはＰＩＤ制御を行い、前記第２の位置制御装置は前記第２の位置制御装置は比例要素のみを含むＰ制御を行い、前記第１の位置制御装置の制御ゲインと前記第２の位置制御装置の制御ゲインとを互いに異なった値に設定している。

この発明による並列スライダ装置の制御方法は、好ましい一つの実施形態として、前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動制御は前記第１の位置制御装置によって位置ループと速度ループとを含むフィードバック補償制御により行い、前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動制御は前記第２の位置制御装置によって位置ループのみを含むフィードバック補償制御により行う、あるいは、前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動制御は、前記第１の位置制御装置によって位置ループと速度ループと加速度ループとを含むフィードバック補償制御により行い、前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動制御は、前記第２の位置制御装置によって位置ループと速度ループとを含むフィードバック補償制御により行う。

この発明による並列スライダ装置の制御方法は、好ましい一つの実施形態として、前記第１の位置制御装置の制御ゲインはシステム同定された適正値であり、前記第２の位置制御装置の制御ゲインは、システム同定された前記適正値より小さい値である。

この発明による測定装置は、互いに平行に配置された第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを互いに機械的に連結する連結手段と、前記第１のスライダおよび前記第２のスライダを各々個別に前記レール長手方向に駆動する第１の電動サーボアクチュエータおよび第２の電動サーボアクチュエータと、前記第１のガイドレールと前記第２のガイドレールとの間に配置され、被測定物を支持する支持体と、前記第１のスライダに取り付けられ、前記被測定物の一方の面までの距離を測定する第１の測定手段と、前記第２のスライダに取り付けられ、前記被測定物の他方の面までの距離を測定する第２の測定手段と、上述の発明による並列スライダ装置の制御装置とを有する。

この発明による並列スライダ装置の制御装置によれば、前記第１の位置制御装置は比例要素と少なくとも積分要素と微分要素の何れか一方を含むＰＩ制御あるいはＰＤ制御あるいはＰＩＤ制御を行い、前記第２の位置制御装置は比例要素のみを含むＰ制御をおこなうことにより、第１の位置制御装置の制御ゲインが第２の位置制御装置の制御ゲインより高くなり、制御ゲインが高い側が主側、制御ゲインが低い側が従側になって従側のスライダの動きが主側のスライダの動きに追従するようになり、互いに干渉し合うことなくスムースな動きが実現される。この場合、高い側の制御ゲインはシステム同定された適正値で、低い側の制御ゲインは、システム同定された適正値より小さい値であればよい。

この発明による並列スライダ装置の制御装置を用いられたウェーハ平坦度測定装置の一つの実施形態を示す斜視図。本実施形態によるウェーハ平坦度測定装置の正面図。図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図。本実施形態による空気圧リニアガイド方式の並列スライダ装置の前後スライダ連結機構部分の斜視図。本実施形態に並列スライダ装置の制御装置および制御方法の実施に用いられる制御系を示すブロック図。

この発明に係る好適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の添付図面を参照した説明において用いられる前後、上下、左右の方向は、各添付図面に表記された方向とする。

図１、図２に示されているように、基台１０の水平な上面には支持体１２が配置されている。支持体１２は、被測定物である円盤状のシリコンウェーハＷを支持するものであり、基台１０上に固定装着されたドーム形状の固定台１４と、固定台１４に回転可能に取り付けられた円環回転体１６とを有する。

円環回転体１６は静圧式のエアベアリング（図示省略）によって前後方向に延在する水平な中心軸線周りに固定台１４より回転可能に支持されている。円環回転体１６の内周部には、先端にコロ１８を有する複数個の支持アーム２０が周方向に等間隔に設けられている。円環回転体１６は、コロ１８がシリコンウェーハＷの外周溝（図示省略）に係合する状態で、支持アーム２０によってシリコンウェーハＷを円環状空間内に垂直面に沿って支持する。なお、このシリコンウェーハＷの支持構造について、より詳細な説明が必要ならば、特許第４１３２５０３号公報を参照されたい。

図には示されていないが、支持体１２には、固定台１４をステータ部材、円環回転体１６をロータとするブラシレスＤＣモータが組み込まれている。このブラシレスＤＣモータは円環回転体１６を回転駆動する。

基台１０の上面には左右のエンドブラケット３０、３２が取り付けられている。左右のエンドブラケット３０、３２は、支持体１２の左右両側に配置され、上部に前側ガイドレール（第１のガイドレール）４０と後側ガイドレール（第２のガイドレール）４２の左右両端部を各々固定支持している。

換言すると、前側ガイドレール４０は、上下に迫り出し部（フランジ部）部４０Ａ、４０Ｂを有するＩ形横断面形状の直線レール（真直）であり（図３参照）、左右の端部を左右のエンドブラケット３０、３２の上部に固定連結され、左右のエンドブラケット３０、３２間に橋渡しされた状態で、支持体１２の前面側を左右方向に水平に延在している。

同様に、後側ガイドレール４２は、上下に迫り出し部４２Ａ、４２Ｂを有するＩ形横断面形状の直線レール（真直）であり、左右の端部を左右のエンドブラケット３０、３２の上部に固定連結され、左右のエンドブラケット３０、３２間に橋渡しされた状態で、支持体１２の背面側を左右方向に水平に延在している。

上述の前側ガイドレール４０と後側ガイドレール４２とは、同一高さ位置にあって互い平行に延在している。

また、前側ガイドレール４０と後側ガイドレール４２は、左右両端の上部を補強連結板３４、３６によって互い連結されている。

前側ガイドレール４０には前側スライダ（第１のスライダ）４４がレール長手方向である左右方向に移動可能に設けられている。前側スライダ４４は、４枚の矩形板材４４Ａ〜４４Ｄにより、前側ガイドレール４０の外周を取り囲む四角筒体に構成されている。

前側スライダ４４の矩形板材４４Ａ〜４４Ｄの各々の内面と、これに対向する前側ガイドレール４０の上側の迫り出し部４０Ａの上面及び前後両面と下側の迫り出し部４０Ｂの下底面及び前後両面との間には、各々、第１のエアギャップが設定され、前側スライダ４４の矩形板材４４Ａ〜４４Ｄには各々対向面に向けて開口した空気噴出ポート４６が形成されている（図３参照）。

空気噴出ポート４６には、圧縮空気源１００より第１のプレッシャレギュレータ１０２によって第１の圧力Ｐ１に調圧された圧縮空気が供給される（図５参照）。これにより、前側ガイドレール４０と前側スライダ４４との間に静圧軸受式の第１の空気圧リニアガイド４８が構成される。前側ガイドレール４０のレール長手方向に沿った前側スライダ４４の直線移動は、第１の空気圧リニアガイド４８によって前側ガイドレール４０に対して非接触状態で案内される。

同様に、後側ガイドレール４２には後側スライダ（第２のスライダ）５０がレール長手方向である左右方向に移動可能に設けられている。後側スライダ５０は、４枚の矩形板材５０Ａ〜５０Ｄにより、後側ガイドレール４２の外周を取り囲む四角筒体に構成されている。

後側スライダ５０の矩形板材５０Ａ〜５０Ｄの各々の内面と、これに対向する後側ガイドレール４２の上側の迫り出し部４２Ａの上面及び前後両面と下側の迫り出し部４２Ｂの下底面及び前後両面との間には、各々、第２のエアギャップが設定され、後側スライダ５０の矩形板材５０Ａ〜５０Ｄには各々対向面に向けて開口した空気噴出ポート５２が形成されている（図３参照）。

空気噴出ポート５２には、圧縮空気源１００より第２のプレッシャレギュレータ１０４によって第２の圧力Ｐ２に調圧された圧縮空気が供給される（図５参照）。これにより、後側ガイドレール４２と後側スライダ５０との間に静圧軸受式の第２の空気圧リニアガイド５４が構成される。後側ガイドレール４２のレール長手方向に沿った後側スライダ５０の直線移動は、第２の空気圧リニアガイド５４によって後側ガイドレール４２に対して非接触状態で案内される。

なお、図３では、第１、第２の空気圧リニアガイド４８、５４のエアギャップは、実際より大きく誇張して図示されている。

前側スライダ４４と後側スライダ５０の各々の下底部には連結用ベース部材５６、５８が固定装着されている。連結用ベース部材５６、５８の各々の左右両面には、連結丸棒６０、６２の前後両端部が締結ボルト６４、６６によって連結用ベース部材５６、５８に固定されたＶブロック６８、７０によって固定されている（図４参照）。これにより、前側スライダ４４と後側スライダ５０とが互いに同一の左右方向位置（走査方向位置）および同一の前後方向位置に機械的に剛固に連結される。

この場合、前側スライダ４４と後側スライダ５０との機械的な連結は、専ら連結丸棒６０、６２の曲げ剛性により決まる所要の剛性をもって行われることになる。この機械的な連結は、Ｖブロック６８、７０によって連結丸棒６０、６２を保持して連結丸棒６０、６２を連結用ベース部材５６、５８の各々の左右両面（平面）に押し付けることにより行われているので、高い左右方向位置精度をもって行われることになる。

前側スライダ４４上には前後方向に移動可能なテーブル８８を備えた微動テーブル装置９０が取り付けられている。テーブル８８には変位計９２が搭載されている。変位計９２は、静電容量式変位計等、非接触式のものであり、円環回転体１６に取り付けられた被測定物であるシリコンウェーハＷの中心を通る高さに配置され、シリコンウェーハＷの表面までの距離を測定する。

同様に、後側スライダ５０上には前後方向に移動可能なテーブル９４を備えた微動テーブル装置９６が取り付けられている。テーブル９４には変位計９８が搭載されている。変位計９８も、静電容量式変位計やレーザ式変位計等、非接触式のものであり、円環回転体１６に取り付けられた被測定物であるシリコンウェーハＷの中心を通る高さに配置され、シリコンウェーハＷの裏面までの距離を測定する。

シリコンウェーハＷの平坦度測定は、円環回転体１６によってシリコンウェーハＷを回転させた状態で、前側スライダ４４、後側スライダ５０の左右方向移動によって変位計９２、９８を、シリコンウェーハＷを直径方向に横切る方向に走査移動しながら変位計９２、９８によって変位計９２、９８の走査位置からシリコンウェーハＷの表面、裏面までの距離を測定することにより行われる。

基台１０の前側ガイドレール４０の前側位置には第１の電動サーボアクチュエータである前側リニアサーボモータ７２の固定子部材７４がブラケット７６によって固定装着されている。固定子部材７４は、左右方向に長く、前側ガイドレール４０と平行に延在している。前側スライダ４４には前側リニアサーボモータ７２の可動子部材７８が取り付けられている。これにより、前側スライダ４４は前側リニアサーボモータ７２によって左右方向に駆動される。

基台１０の後側ガイドレール４２の後側位置には第２の電動サーボアクチュエータである後側リニアサーボモータ８０の固定子部材８２がブラケット８４によって固定装着されている。固定子部材８２は、左右方向に長く、後側ガイドレール４２と平行に延在している。後側スライダ５０には後側リニアサーボモータ８０の可動子部材８６が取り付けられている。これにより、後側スライダ５０は後側リニアサーボモータ８０によって左右方向に駆動される。

前側ガイドレール４０と前側スライダ４４との間と、後側ガイドレール４２と後側スライダ５０との間には、各々、前側スライダ４４、後側スライダ５０の左右方向移動の実位置を検出する前側リニアスケール１００、後側リニアスケール１０２（図５参照）が設けられている。

次に、上述の構成による並列スライダ装置の制御装置の一つの実施形態を、図５を参照して説明する。

この制御装置は、前側リニアサーボモータ７２の駆動を制御する第１の位置制御装置である前側サーボコントローラ１００と、後側リニアサーボモータ８０の駆動を制御する第２の位置制御装置である後側サーボコントローラ１３０と、前側サーボコントローラ１００と後側サーボコントローラ１３０とで共通の位置指令発生器１４０を有する。

位置指令発生器１４０は、例えば、パルス列指令式のものであり、位置指令として、制御すべき前側スライダ４４、後側スライダ５０の移動速度に応じたパルス周波数をもって、制御すべき前側スライダ４４、後側スライダ５０の移動量に応じたパルス数のパルス信号を前側サーボコントローラ１００と後側サーボコントローラ１３０とに出力する。

前側サーボコントローラ１００は、位置偏差値に比例ゲインを設定した比例要素と位置偏差の積分値に積分ゲインを設定した積分要素とを含むＰＩ制御、或いは、位置偏差値に比例ゲインを設定した比例要素と位置偏差の微分値に微分ゲインを設定した積分要素とを含むＰＤ制御、あるいは比例要素と積分要素と微分要素を含むＰＩＤ制御を行うものである。

本実施形態では、前側サーボコントローラ１００は、位置ループと速度ループと加速度ループとをカスケード接続されたものであり、位置指令発生器１４０が発生する位置指令と前側リニアスケール１００により検出される前側スライダ４４の実位置との偏差（位置偏差）を算出する位置偏差演算部１１２と、位置偏差演算部１１２が出力する位置偏差に位置ループゲインを設定して速度指令を出力する位置ループゲイン設定部１１４と、位置ループゲイン設定部１１４が出力する速度指令と前側リニアスケール１００が出力する前側スライダ４４の実位置信号を微分して得られる前側スライダ４４の実速度との偏差（速度偏差）を算出する速度偏差演算部１１６と、速度偏差演算部１１６が出力する速度偏差に速度ループゲインを設定して加速度指令を出力する速度ループゲイン設定部１１８と、速度ループゲイン設定部１１８が出力する加速度指令と前側リニアスケール１００が出力する前側スライダ４４の実位置信号を２回微分して得られる前側スライダ４４の実加速度との偏差（加速度偏差）を算出する加速度偏差演算部１２０と、加速度偏差演算部１２０が出力する加速度偏差に加速度ループゲインを設定してパルス指令を前側リニアサーボモータ７２に出力する加速度ループゲイン設定部１２２とを有する。

後側サーボコントローラ１３０は、位置偏差値に比例ゲインを設定した比例要素のみを含むＰ制御を行う。

後側サーボコントローラ１３０は、位置ループと速度ループとをカスケード接続されたものであり、位置指令発生器１４０が発生する位置指令と後側リニアスケール１０２により検出される後側スライダ５０の実位置との偏差（位置偏差）を算出する位置偏差演算部１３２と、位置偏差演算部１３２が出力する位置偏差に位置ループゲインを設定して速度指令を出力する位置ループゲイン設定部１３４と、位置ループゲイン設定部１３４が出力する速度指令と後側リニアスケール１０２が出力する後側スライダ５０の実位置信号を微分して得られる後側スライダ５０の実速度との偏差（速度偏差）を算出する速度偏差演算部１３６と、速度偏差演算部１３６が出力する速度偏差に速度ループゲインを設定しててパルス指令を後側リニアサーボモータ８０に出力する速度ループゲイン設定部１３８とを有する。

前側スライダ４４と後側スライダ５０の移動位置は、連結丸棒６０、６２等による連結部の弾性変形がない限り、常に同一である。このため、前側サーボコントローラ１００と後側サーボコントローラ１３０には、共通の位置指令発生器１４０より互いに同一の位置指令が与えられる。

これにより、前側リニアサーボモータ７２、後側リニアサーボモータ８０による前側スライダ４４、後側スライダ５０の位置制御は、前側リニアスケール１００、後側リニアスケール１０２により検出される前側スライダ４４、後側スライダ５０の実位置をフィードバック補償情報としてフルクローズ方式で、互いに独立したフィードバック制御系によって、同一位置指令のもとに前側スライダ４４と後側スライダ５０の左右方向移動位置（走査位置）が同じなるように同期して行われる。

本実施形態の制御装置において、重要なことは、上述したように、前側サーボコントローラ１００は、位置ループと速度ループと加速度ループとを含むのに対して、後側サーボコントローラ１３０は、位置ループと速度ループのみであり、カスケード接続されるループ数が異なっている。

このことにより、結果的に、前側サーボコントローラ１００と後側サーボコントローラ１３０とで制御ゲインが互いに相違することになる。この場合、前側サーボコントローラ１００の制御ゲインは、後側サーボコントローラ１３０の制御ゲインより大きくなり、前側サーボコントローラ１００の制御ゲインがシステム同定された適正値（フィードバック補償制御における最適値）に設定され、後側サーボコントローラ１３０の制御ゲインがシステム同定された前記適正値より小さい値に設定されればよい。特に、加速度ループは、位置ループ、速度ループより、制御量が目標値に収束するように作用し、結果的にハイゲインな設定になる。

また、前側サーボコントローラ１００はＰＩ制御、ＰＤ制御を或いはＰＩＤ制御を行うのに対し、後側サーボコントローラ１３０はＰ制御を行うので、このことによっても、結果的に、前側サーボコントローラ１００の制御ゲインは、後側サーボコントローラ１３０の制御ゲインより大きくなる。

最終的には、上述のカスケード接続の相違による制御ゲイン差あるいは／およびＰＩＤ制御方式の相違による制御ゲイン差により、前側サーボコントローラ１００の制御ゲインがシステム同定された適正値に設定され、後側サーボコントローラ１３０の制御ゲインがシステム同定された前記適正値より小さい値に設定されればよい。

これにより、制御ゲインが高い前側サーボコントローラ１００が主側、制御ゲインが低い後側サーボコントローラ１０２が従側になって、従側である後側スライダ５０の動きが主側である前側スライダ４４の動きに追従するようになり、結果として、前側スライダ４４と後側スライダ５０の双方が、互いに干渉し合うことなく、滑らかな動きをもって移動することなる。

なお、上述した実施形態では、カスケード接続とＰＩＤ制御方式の双方が相違しているが、実際には、ゲイン同定の観点から、カスケード接続とＰＩＤ制御方式の何れか一方が相違していればよい。また、各ループのゲイン設定（時定数設定）によって、前側サーボコントローラ１００と後側サーボコントローラ１３０とで制御ゲインを相違させてもよい。

他の実施形態として、前側サーボコントローラ１００の加速度ループと、後側サーボコントローラ１３０の速度ループとが省略されてもよく、この場合も、前側サーボコントローラ１００の制御ゲインを後側サーボコントローラ１３０の制御ゲインより大きく設定することができる。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

Claims

互いに平行に配置された第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを互いに機械的に連結する連結手段と、前記第１のスライダおよび前記第２のスライダを各々個別に前記レール長手方向に駆動する第１の電動サーボアクチュエータおよび第２の電動サーボアクチュエータを有する並列スライダ装置の制御装置であって、
前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動を制御する第１の位置制御装置と、
前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動を制御する第２の位置制御装置とを有し、
前記第１の位置制御装置と前記第２の位置制御装置には互いに同一の位置指令を与えられ、前記第１の位置制御装置は比例要素と少なくとも積分要素と微分要素の何れか一方を含むＰＩ制御あるいはＰＤ制御あるいはＰＩＤ制御を行い、前記第２の位置制御装置は比例要素のみを含むＰ制御を行い、
前記第１の位置制御装置と前記第２の位置制御装置とで制御ゲインが互いに相違している並列スライダ装置の制御装置。
前記第１の位置制御装置は、位置ループと速度ループとを含むフィードバック補償式のものであり、
前記第２の位置制御装置は、位置ループのみを含むフィードバック補償式のものである請求項１に記載の並列スライダ装置の制御装置。
前記第１の位置制御装置は、位置ループと速度ループと加速度ループとを含むフィードバック補償式のものであり、
前記第２の位置制御装置は、位置ループと速度ループを含むフィードバック補償式のものである請求項１に記載の並列スライダ装置の制御装置。
前記第１の位置制御装置の制御ゲインはシステム同定された適正値であり、前記第２の位置制御装置の制御ゲインはシステム同定された前記適正値より小さい値である請求項１から３の何れか一項に記載の並列スライダ装置の制御装置。
互いに平行に配置された第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを互いに機械的に連結する連結手段と、前記第１のスライダおよび前記第２のスライダを各々個別に前記レール長手方向に駆動する第１の電動サーボアクチュエータおよび第２の電動サーボアクチュエータを有する並列スライダ装置の制御方法であって、
前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動制御を第１の位置制御装置によって行い、
前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動制御を第２の位置制御装置によって行い、
前記第１の位置制御装置と前記第２の位置制御装置には互いに同一の位置指令を与え、
前記第１の位置制御装置は比例要素と少なくとも積分要素と微分要素の何れか一方を含むＰＩ制御あるいはＰＤ制御あるいはＰＩＤ制御を行い、前記第２の位置制御装置は前記第２の位置制御装置は比例要素のみを含むＰ制御を行い、
前記第１の位置制御装置の制御ゲインと前記第２の位置制御装置の制御ゲインとを互いに異なった値に設定している並列スライダ装置の制御方法。
前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動制御は、前記第１の位置制御装置によって位置ループと速度ループとを含むフィードバック補償制御により行い、
前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動制御は、前記第２の位置制御装置によって位置ループのみを含むフィードバック補償制御により行う請求項５に記載の並列スライダ装置の制御方法。
前記第１の電動サーボアクチュエータの駆動制御は、前記第１の位置制御装置によって位置ループと速度ループと加速度ループとを含むフィードバック補償制御により行い、
前記第２の電動サーボアクチュエータの駆動制御は、前記第２の位置制御装置によって位置ループと速度ループとを含むフィードバック補償制御により行う請求項５に記載の並列スライダ装置の制御方法。
前記第１の位置制御装置の制御ゲインをシステム同定された適正値とし、前記第２の位置制御装置の制御ゲインをシステム同定された前記適正値より小さい値とする請求項５から７の何れか一項に記載の並列スライダ装置の制御方法。
互いに平行に配置された第１のガイドレールおよび第２のガイドレールと、
前記第１および第２のガイドレールの各々にレール長手方向に移動可能に設けられた第１のスライダおよび第２のスライダと、前記第１のスライダと前記第２のスライダとを互いに機械的に連結する連結手段と、
前記第１のスライダおよび前記第２のスライダを各々個別に前記レール長手方向に駆動する第１の電動サーボアクチュエータおよび第２の電動サーボアクチュエータと、
前記第１のガイドレールと前記第２のガイドレールとの間に配置され、被測定物を支持する支持体と、
前記第１のスライダに取り付けられ、前記被測定物の一方の面までの距離を測定する第１の測定手段と、
前記第２のスライダに取り付けられ、前記被測定物の他方の面までの距離を測定する第２の測定手段と、
請求項１から４の何れか一項に記載の並列スライダ装置の制御装置と、
を有する測定装置。