JP2011187057A5

JP2011187057A5 -

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Publication number: JP2011187057A5
Application number: JP2011047010A
Authority: JP
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2031-03-03

Description

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。

日本国特許庁公開特許（特開平１１−３５１８５７号）公報

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により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、これら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ズ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。

空気噴出ポート４６には、図示省略の圧縮空気源より第１のプレッシャレギュレータによって第１の圧力Ｐ１に調圧された圧縮空気が供給される。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。

空気噴出ポート５２には、図示省略の圧縮空気源より第２のプレッシャレギュレータによって第２の圧力Ｐ２に調圧された圧縮空気が供給される。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。

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２００、後側リニアスケール２０２が設けられている。

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２００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２００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２００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２０２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２０２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。

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２００、後側リニアスケール２０２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。

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。