JP2845595B2 - 描画装置用移動ステージ - Google Patents
描画装置用移動ステージInfo
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- JP2845595B2 JP2845595B2 JP24848990A JP24848990A JP2845595B2 JP 2845595 B2 JP2845595 B2 JP 2845595B2 JP 24848990 A JP24848990 A JP 24848990A JP 24848990 A JP24848990 A JP 24848990A JP 2845595 B2 JP2845595 B2 JP 2845595B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、描画装置用の移動ステージに関し、更に詳
しくは移動ステージの駆動方法に改良を施した描画装置
用移動ステージに関する。
しくは移動ステージの駆動方法に改良を施した描画装置
用移動ステージに関する。
（従来の技術） 電子ビーム描画装置や集束イオンビーム装置などの描
画装置は、予め記憶装置に描画パターンデータを記憶さ
せておき、移動ステージ上に載置された材料に所定のパ
ターンのビーム描画を行うようになっている。
画装置は、予め記憶装置に描画パターンデータを記憶さ
せておき、移動ステージ上に載置された材料に所定のパ
ターンのビーム描画を行うようになっている。
第４図は、電子ビーム描画装置の構成例を示す図であ
る。電子銃１から出射された電子ビームBiは、ブランキ
ング電極２によりオンオフ制御されながら、続く電子レ
ンズ3,4により集束され、偏向電極５により２次元方向
に偏向された後、材料（例えばウエハ）６上に照射され
る、ここで、材料６は２次元方向に移動可能な移動ステ
ージ７上に載置されている。８はその内部で材料６の交
換を行うための交換室、９はこれら構成要素を内部に含
む真空室である。
る。電子銃１から出射された電子ビームBiは、ブランキ
ング電極２によりオンオフ制御されながら、続く電子レ
ンズ3,4により集束され、偏向電極５により２次元方向
に偏向された後、材料（例えばウエハ）６上に照射され
る、ここで、材料６は２次元方向に移動可能な移動ステ
ージ７上に載置されている。８はその内部で材料６の交
換を行うための交換室、９はこれら構成要素を内部に含
む真空室である。
材料６上に電子ビーム描画を行うためのパターンデー
タは、外部記憶装置10に格納されている。CPU回路11
は、外部記憶装置10に格納されているパターンデータを
転送する制御やステージ移動量の算出などを行う。そし
て、ブランキング制御回路12,ビーム偏向制御回路13お
よびステージ移動制御回路14にそれぞれの制御信号が送
出される。ブランキング制御回路12は、ブランキング電
極２に印加する電圧を制御し、ビーム偏向制御回路13
は、偏向電極５に印加する電圧を制御し、ステージ移動
制御回路14は、移動ステージ７の移動を制御する。これ
により、材料６上の所定のパターンが描画される。
タは、外部記憶装置10に格納されている。CPU回路11
は、外部記憶装置10に格納されているパターンデータを
転送する制御やステージ移動量の算出などを行う。そし
て、ブランキング制御回路12,ビーム偏向制御回路13お
よびステージ移動制御回路14にそれぞれの制御信号が送
出される。ブランキング制御回路12は、ブランキング電
極２に印加する電圧を制御し、ビーム偏向制御回路13
は、偏向電極５に印加する電圧を制御し、ステージ移動
制御回路14は、移動ステージ７の移動を制御する。これ
により、材料６上の所定のパターンが描画される。
（発明が解決しようとする課題） このような電子ビーム描画装置の場合、移動ステージ
７の移動時間が描画のスループットに与える影響は大き
い。従って、移動ステージ７は短時間で移動することが
要求され、また、停止時に発生する振動も小さいことが
必要となる。
７の移動時間が描画のスループットに与える影響は大き
い。従って、移動ステージ７は短時間で移動することが
要求され、また、停止時に発生する振動も小さいことが
必要となる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、構成が簡単でかつ高速移動が可能で、停止の
振動もない描画装置用移動ステージを実現するにある。
の目的は、構成が簡単でかつ高速移動が可能で、停止の
振動もない描画装置用移動ステージを実現するにある。
（課題を解決するための手段） 請求項１の発明に基づく描画装置用移動ステージは、
その上に被描画材料を載置する移動ステージを駆動する
に際し、ステージ移動期間の後半ではPID制御を行い、
目的位置に接近したとき、PID制御からＰ制御，パルス
クリアに切り換えるように構成したことを特徴としてい
る。
その上に被描画材料を載置する移動ステージを駆動する
に際し、ステージ移動期間の後半ではPID制御を行い、
目的位置に接近したとき、PID制御からＰ制御，パルス
クリアに切り換えるように構成したことを特徴としてい
る。
請求項２の発明に基づく描画装置用移動ステージは、
その上に被描画材料を載置する移動ステージ駆動するに
際し、ステージ移動期間の前半ではフィードフォワード
制御を行い、ステージ移動期間の後半では滑らか制御と
PID制御を行い、目的位置に接近したとき、PID制御から
Ｐ制御に切り換えるように構成したことを特徴としてい
る。
その上に被描画材料を載置する移動ステージ駆動するに
際し、ステージ移動期間の前半ではフィードフォワード
制御を行い、ステージ移動期間の後半では滑らか制御と
PID制御を行い、目的位置に接近したとき、PID制御から
Ｐ制御に切り換えるように構成したことを特徴としてい
る。
（作用） 請求項１の発明においては、ステージ移動期間の後半
でPID制御を行い、目的位置に接近したとき、PID制御か
らＰ制御，パルスクリアに切り換える。
でPID制御を行い、目的位置に接近したとき、PID制御か
らＰ制御，パルスクリアに切り換える。
請求項２の発明においては、ステージ移動期間の前半
ではフィードフォワード制御を行い、ステージ移動期間
の後半では滑らか制御とPID制御を行い、目的位置に接
近したとき、PID制御からＰ制御に切り換える。
ではフィードフォワード制御を行い、ステージ移動期間
の後半では滑らか制御とPID制御を行い、目的位置に接
近したとき、PID制御からＰ制御に切り換える。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。
図において、20は駆動用のサーボモータ、21は該サーボ
モータ20により駆動される移動ステージである。図示さ
れていないが、移動ステージ21上には、電子ビーム描画
用の材料が載置される。22は移動ステージ21の位置情報
を受けて移動ステージ21の移動制御を行うための制御電
圧を発生する制御演算部である。制御演算部22として
は、例えば、マイクロコンピュータが用いられる。
る。第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。
図において、20は駆動用のサーボモータ、21は該サーボ
モータ20により駆動される移動ステージである。図示さ
れていないが、移動ステージ21上には、電子ビーム描画
用の材料が載置される。22は移動ステージ21の位置情報
を受けて移動ステージ21の移動制御を行うための制御電
圧を発生する制御演算部である。制御演算部22として
は、例えば、マイクロコンピュータが用いられる。
23は該制御演算部からの制御電圧Ｖを受けて、対応す
る周波数Ｆのパルスに変換するV/F変換器を含むモータ
駆動部である。該モータ駆動部23の出力パルスは、サー
ボモータ20に駆動パルスとして与えられる。24はサーボ
モータ20の回転軸に取り付けられ、該モータの回転数に
応じた信号を出力するパルスエンコーダで、その出力
は、制御演算部22に入力される。25は移動ステージ21の
位置を検出するレーザ測長システム、26は該レーザ測長
システム25の出力を受けて移動ステージ21の位置を示す
信号に変換する位置変換器である。そして、該位置変換
器26の出力は位置情報として制御演算部22に入ってい
る。このように構成された装置の動作を説明すれば、以
下の通りである。
る周波数Ｆのパルスに変換するV/F変換器を含むモータ
駆動部である。該モータ駆動部23の出力パルスは、サー
ボモータ20に駆動パルスとして与えられる。24はサーボ
モータ20の回転軸に取り付けられ、該モータの回転数に
応じた信号を出力するパルスエンコーダで、その出力
は、制御演算部22に入力される。25は移動ステージ21の
位置を検出するレーザ測長システム、26は該レーザ測長
システム25の出力を受けて移動ステージ21の位置を示す
信号に変換する位置変換器である。そして、該位置変換
器26の出力は位置情報として制御演算部22に入ってい
る。このように構成された装置の動作を説明すれば、以
下の通りである。
この実施例で、まず第１にフィードフォワード制御に
より移動ステージ21の高速移動を行い、次に滑らか制御
を行ってゆっくりステージを減速させ、停止に近付くと
PID（比例，積分，微分）制御を行い、更に、ステージ
停止間際にはPID制御からＰ制御に切り換え、停止時の
移動ステージ21の振動を防止している。以下、この４つ
の制御技術について第２図のステージ速度波形、およ
び、第３図のステージ制御量変化を示す図を参考にして
説明する。
より移動ステージ21の高速移動を行い、次に滑らか制御
を行ってゆっくりステージを減速させ、停止に近付くと
PID（比例，積分，微分）制御を行い、更に、ステージ
停止間際にはPID制御からＰ制御に切り換え、停止時の
移動ステージ21の振動を防止している。以下、この４つ
の制御技術について第２図のステージ速度波形、およ
び、第３図のステージ制御量変化を示す図を参考にして
説明する。
（１）フィードフォワード制御 フィードフォワード制御は、予め、移動ステージ21の
移動モードを予測して、最適な移動を行うようにするも
のである。制御演算部22の駆動入力に速度線図波形が入
ると、制御演算部22は駆動入力に応じた制御電圧Ｖを発
生してモータ駆動部23に与える。第２図は、この時、制
御演算部22に入力する駆動信号の速度線図である。ステ
ージの移動開始から時刻t1までの間は、通常の駆動のパ
ルスよりも多めにパルスを与え、速度波形の立ち上がり
を急峻にしている。従って、時間に対する速度の変化量
が大きくなり、移動ステージ21は希望の速度まで早目に
立ち上がることができる。
移動モードを予測して、最適な移動を行うようにするも
のである。制御演算部22の駆動入力に速度線図波形が入
ると、制御演算部22は駆動入力に応じた制御電圧Ｖを発
生してモータ駆動部23に与える。第２図は、この時、制
御演算部22に入力する駆動信号の速度線図である。ステ
ージの移動開始から時刻t1までの間は、通常の駆動のパ
ルスよりも多めにパルスを与え、速度波形の立ち上がり
を急峻にしている。従って、時間に対する速度の変化量
が大きくなり、移動ステージ21は希望の速度まで早目に
立ち上がることができる。
（２）滑らか制御 第２図の時刻t1からt2までの期間では、ステージは一
定速度で移動するが、時刻t2で停止のモードに入ると、
時刻t3までの間では、図に示すように駆動カーブが指数
関数的に滑らかにされている。このため、ステージが目
標位置に近付く段階では、徐々に速度が遅くされるの
で、急激な減速によるステージ停止時の振動の発生が防
止される。なお、この滑らか制御と上述したフィードフ
ォワード制御は、ステージの位置情報に基づくフィード
バック制御ではなく、予め定めた速度波形に基づくオー
プンループによる制御となっている。
定速度で移動するが、時刻t2で停止のモードに入ると、
時刻t3までの間では、図に示すように駆動カーブが指数
関数的に滑らかにされている。このため、ステージが目
標位置に近付く段階では、徐々に速度が遅くされるの
で、急激な減速によるステージ停止時の振動の発生が防
止される。なお、この滑らか制御と上述したフィードフ
ォワード制御は、ステージの位置情報に基づくフィード
バック制御ではなく、予め定めた速度波形に基づくオー
プンループによる制御となっている。
（３）PID制御 この制御は、移動ステージ21の速度が立ち下がり、滑
らか制御が終了し、ステージがある目標位置に接近した
時刻t3より行う制御である。方法としては、制御演算部
22がパルスエンコーダ24またはレーザ測長システム25か
ら移動ステージ21の位置情報を常時知りながら制御量を
計算し、サーボモータ20の駆動部にフィードバックする
ものである。つまりこの制御は、比例（Ｐ動作），積分
（Ｉ動作）および微分（Ｄ動作）を組み合わせたもの
で、PID制御と呼ばれている。このPID制御は、例えば石
油精製プラントなどに用いられ、プラントの安定を図る
技術として確立されている。従って、PID制御を用いる
と、ステージ停止時の振動を抑制することができる。演
算式は、移動ステージ21の現在位置をX1、目標位置をX0
として差分式で示すと差分値ΔXtは次式で表される。
らか制御が終了し、ステージがある目標位置に接近した
時刻t3より行う制御である。方法としては、制御演算部
22がパルスエンコーダ24またはレーザ測長システム25か
ら移動ステージ21の位置情報を常時知りながら制御量を
計算し、サーボモータ20の駆動部にフィードバックする
ものである。つまりこの制御は、比例（Ｐ動作），積分
（Ｉ動作）および微分（Ｄ動作）を組み合わせたもの
で、PID制御と呼ばれている。このPID制御は、例えば石
油精製プラントなどに用いられ、プラントの安定を図る
技術として確立されている。従って、PID制御を用いる
と、ステージ停止時の振動を抑制することができる。演
算式は、移動ステージ21の現在位置をX1、目標位置をX0
として差分式で示すと差分値ΔXtは次式で表される。
ΔXt＝X0−Xt …（１） （１）式を用いて制御演算部22から出力される制御量
ΔXcは、次式で表される。
ΔXcは、次式で表される。
ここでK;比例定数 KI;積分定数 KD;微分定数 α；微分ループ定数 制御演算部22から（２）式で与えられる制御量ΔXcで
補正した制御電圧Ｖをモータ駆動部23に与えてやること
により、第３図に示した制御量ΔXcの時間変化を示す図
から明らかなように、振動を極めて少なくして移動ステ
ージ21を停止に近い状態にすることができる。
補正した制御電圧Ｖをモータ駆動部23に与えてやること
により、第３図に示した制御量ΔXcの時間変化を示す図
から明らかなように、振動を極めて少なくして移動ステ
ージ21を停止に近い状態にすることができる。
（４）Ｐ制御およびパルスクリア 上記したPID制御によりステージを目的位置までに近
付けたら制御演算部21からモータ駆動部23への制御をＰ
（比例）制御に切り換える。すなわち、第３図に示すよ
うに、時刻t3からt4の期間はPID制御を行い、時刻t4の
後はＰ制御としてステージの自由振動を観測し、レーザ
測長システムからの情報によりステージが所定の停止位
置誤差内に入ったかを最終的に確認する。このＰ制御に
切り換える理由は、PID制御よりも素早く停止制御が終
了するからであり、所定の停止位置誤差内にステージが
入ったならば（時刻t5）、モータ駆動部に対してパルス
クリアを指示し、余分な溜まりパルスの影響でステージ
が不要な動きをすることを避けるようにしている。
付けたら制御演算部21からモータ駆動部23への制御をＰ
（比例）制御に切り換える。すなわち、第３図に示すよ
うに、時刻t3からt4の期間はPID制御を行い、時刻t4の
後はＰ制御としてステージの自由振動を観測し、レーザ
測長システムからの情報によりステージが所定の停止位
置誤差内に入ったかを最終的に確認する。このＰ制御に
切り換える理由は、PID制御よりも素早く停止制御が終
了するからであり、所定の停止位置誤差内にステージが
入ったならば（時刻t5）、モータ駆動部に対してパルス
クリアを指示し、余分な溜まりパルスの影響でステージ
が不要な動きをすることを避けるようにしている。
以上本発明を詳述したが、本発明は上述した実施例に
限定されない。例えば、電子ビーム描画装置を例に説明
したが、イオンビーム描画装置にも本発明を適用するこ
とができる。
限定されない。例えば、電子ビーム描画装置を例に説明
したが、イオンビーム描画装置にも本発明を適用するこ
とができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の第１の発明では、ステ
ージ移動期間の後半でPID制御を行い、目的位置に接近
したとき、PID制御からＰ制御，そしてパルスクリアに
切り換えるようにし、また、本発明の第２の発明では、
ステージ移動期間の前半ではフィードフォワード制御を
行い、ステージ移動期間の後半では滑らか制御とPID制
御を行い、目的位置に接近したとき、PID制御からＰ制
御に切り換えるようにしたので、簡単な構成でステージ
の高速移動が可能となり、またステージ停止時の動きに
余分な動きを生じにくくし、精度良く位置決めができる
描画装置用移動ステージを実現することができる。
ージ移動期間の後半でPID制御を行い、目的位置に接近
したとき、PID制御からＰ制御，そしてパルスクリアに
切り換えるようにし、また、本発明の第２の発明では、
ステージ移動期間の前半ではフィードフォワード制御を
行い、ステージ移動期間の後半では滑らか制御とPID制
御を行い、目的位置に接近したとき、PID制御からＰ制
御に切り換えるようにしたので、簡単な構成でステージ
の高速移動が可能となり、またステージ停止時の動きに
余分な動きを生じにくくし、精度良く位置決めができる
描画装置用移動ステージを実現することができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、 第２図は、ステージの速度線図を示す図、 第３図は制御量ΔXcの時間変化を示す図、 第４図は、電子ビーム描画装置の構成例を示す図であ
る。 20……サーボモータ、21……移動ステージ 22……制御演算部、23……モータ駆動部 24……パルスエンコーダ 25……レーザ測長システム 26……位置変換器
る。 20……サーボモータ、21……移動ステージ 22……制御演算部、23……モータ駆動部 24……パルスエンコーダ 25……レーザ測長システム 26……位置変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 H01L 21/68 G05B 7/00 - 7/04 G05B 11/00 - 11/60 G05D 3/00 - 3/20
Claims (2)
- 【請求項１】その上に被描画材料を載置する移動ステー
ジを駆動するに際し、ステージ移動期間の後半ではPID
制御を行い、目的位置に近接したとき、PID制御からＰ
制御，パルスクリアに切り換えるように構成したことを
特徴とする描画装置用移動ステージ。 - 【請求項２】その上に被描画材料を載置する移動ステー
ジを駆動するに際し、ステージ移動期間の前半ではフィ
ードフォワード制御を行い、ステージ移動期間の後半で
は滑らか制御とPID制御を行い、目的位置に接近したと
き、PID制御からＰ制御に切り換えるように構成したこ
とを特徴とする描画装置用移動ステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24848990A JP2845595B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 描画装置用移動ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24848990A JP2845595B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 描画装置用移動ステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127417A JPH04127417A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2845595B2 true JP2845595B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=17178926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24848990A Expired - Fee Related JP2845595B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 描画装置用移動ステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845595B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4566682B2 (ja) * | 2004-10-08 | 2010-10-20 | シーケーディ株式会社 | サーボモータ制御装置 |
| JP5588759B2 (ja) * | 2010-06-24 | 2014-09-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料ステージ及び試料ステージを備えた測定，検査，観察装置 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP24848990A patent/JP2845595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04127417A (ja) | 1992-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |