JP2919646B2 - 位置決め判定方法と該判定方法による位置決め制御装置 - Google Patents

位置決め判定方法と該判定方法による位置決め制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動体の位置決め装置に
関し、特に、XYステージ等の高速かつ高精度な位置決
めが必要とされる移動体の位置決め制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、縮小投影露光装置用XYステージ
等の高速かつ高精度な位置決めが必要とされる位置決め
制御装置は、移動体の移動を行う工程から次の工程に移
るときには、移動体の移動が完了したことを確認する必
要がある。
【0003】移動体の移動を確認する判定方法として
は、移動体が移動した後の位置を計測し、該計測位置と
予め定められた目標位置との差が所定の判定基準値以内
に所定の時間入り続ければ位置決め完了とみなす位置決
め判定方法(第1の判定方法)がとられていた。位置決
め制御装置ではこのような判定方法による位置決め完了
が確認された後に次の工程に移っていた。
【0004】このような位置決め制御装置においては、
残留振動の周波数に係らずに振動振幅のみを位置決めの
完了確認手段としていたため、次のような欠点があっ
た。
【0005】縮小投影露光装置のXYステージなどは高
速かつ高精度な位置決めが必要とされ、位置の計測精度
が極めて高いものであるため、移動体(XYステージ)
自身の振動のみならず、外部のアクチュエータ(パルス
モータ等)の振動までも検出してしまう。これらの外部
振動は、その周波数が高いものであり、ある程度までの
振幅のものならば縮小投影露光装置の焼付け性能に影響
をおよぼすことはない。
【0006】上述したような計測位置と目標位置との差
が所定の判定基準値以内に所定の時間入ることにより位
置決め判定を行うのでは、どんな周波数の振動でも振幅
が一定値以下とならないと位置決めが完了したことにな
らず、縮小投影露光装置の焼付け性能に影響をおよぼす
ことのない高周波振動であっても位置決めが完了しない
ので、ロスタイムが大きくなり、装置のスループットを
上げるために好ましくない。
【0007】図5は第1の判定方法によるXYステージ
移動終了後の位置決めの様子を示す図である。
【0008】図5において、横軸には時間tがとられ、
縦軸にはXYステージの目標位置との差がとられてい
る。図3に示される位置決め波形には、外乱として高い
周波数の振動がのっているが、この振動は縮小投影露光
装置の焼付け性能に影響をおよぼさないものとする。し
かしながら第1の判定方法では、XYステージの計測位
置と目標位置の差が判定基準±Tに入らないため、焼付
け可能な状態であるにもかかわらず、位置決め完了とな
らない。
【0009】上記のような不具合を防ぐための位置決め
判定方法として、移動体の計測位置と目標位置の差を平
均し、その平均値を所定の判定条件と比較をすることに
より、装置性能に影響を与えないような高周波振動を無
視して位置決めの完了を判定する方法(第2の判定方
法)がある。
【0010】第2の判定方法は、縮小投影露光装置の焼
付け性能に影響をおよぼさないような高周波振動を無視
して、装置のスループットを上げようとしたものである
が、平均値のみを判定条件としているため、ある周波数
以上の振動はどんなに振幅が大きくても無視されてしま
い位置決め完了となってしまう。このため、縮小投影露
光装置の焼付け性能に影響をおよぼすような振幅の大き
い外部振動がある場合にも縮小投影露光が行われてしま
い、露光パターンに解像不良などが生じてしまい、精度
が悪化してしまう。
【0011】図6は第2の判定方法によるXYステージ
移動終了後の位置決めの様子を示す図である。
【0012】外乱として振幅の大きな高周波振動がのっ
ているが、第2の判定方法に従って図6の波形を一定時
間ごとに平均したものを図7に示す。この様にどんなに
振幅が大きくても第2の判定方法の判定条件を通ってし
まい、装置の精度不良を引きおこす。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の位置決
め判定方法のうち、計測位置と目標位置との差が所定の
判定基準値以内に所定の時間入ることにより位置決め判
定を行う第1の判定方法においては、装置に影響をおよ
ぼすことのない高周波振動であっても位置決めが完了し
ないので、ロスタイムが大きくなり、装置のスループッ
トが低いという問題点がある。
【0014】移動体の計測位置と目標位置の差を平均
し、その平均値を所定の判定条件と比較をすることによ
り、装置性能に影響を与えないような高周波振動を無視
して位置決めの完了を判定する第2の判定方法において
は、装置性能に影響をおよぼすような振幅の大きい外部
振動がある場合にも位置決めの完了が判定されてしま
い、装置の精度が劣化してしまうという問題点がある。
【0015】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、装置の精度を
劣化させることなくスループットを向上することのでき
る位置決め判定方法を実現することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の位置決め判定方
法は、移動体の移動を目標位置設定器に設定された目標
位置と位置計測手段を用いて計測される前記移動体の現
在位置の差に基づいて制御している際に前記目標位置と
前記現在位置の差をサンプリング手段で所定期間S 1
間サンプリングし、前記所定期間S 1 の間にサンプリン
グされた前記目標位置と前記現在位置の差の平均値の絶
対値|a|が判定基準値T 1 より小さいか否かを平均値
判定手段で判定し、前記所定期間S の間にサンプリン
グされた前記目標位置と前記現在位置の差の最大値の絶
対値|b|が判定基準値T 2 より小さいか否かを最大値
判定手段で判定し、前記平均値判定手段で前記絶対値|
a|が前記判定基準値T 1 より小さいと判定され且つ前
記最大値判定手段で前記絶対値|b|が前記判定基準値
2 より小さいと判定された前記所定期間S 1 の回数nが
判定値Nに等しくなった時に位置決め判定手段が前記移
動体の位置決め完了を判定することを特徴とする
【0017】本発明の位置決め制御装置は、移動体の移
動を目標位置設定器に設定された目標位置と位置計測手
段を用いて計測される前記移動体の現在位置の差に基づ
いて制御している際に前記目標位置と前記現在位置の差
を所定期間S 1 の間サンプリングするサンプリング手段
と、前記所定期間S 1 の間にサンプリングされた前記目
標位置と前記現在位置の差の平均値の絶対値|a|が判
定基準値T 1 より小さいか否かを判定する平均値判定手
段と、前記所定期間S 1 の間にサンプリングされた前記
目標位置と前記現在位置の差の最大値の絶対値|b|が
判定基準値T 2 より小さいか否かを判定する最大値判定
手段と、前記平均値判定手段で前記絶対値|a|が前記
判定基準値T 1 より小さいと判定され旦つ前記最大値判
定手段で前記絶対値|b|が前記判定基準値T 2 より小
さいと判定された前記所定期間S 1 の回数nが判定値N
に等しくなった時に前記移動体の位置決め完了を判定す
る位置決め判定手段を有することを特徴とする
【0018】この場合、装置性能に影響を及ばさない振
動の周波数をf 1 以上とする時、前記所定期間S 1 は1/
1 に略等しいこととしてもよい。また、前記移動体の
代表的な振動周波数をf 2 とする時、前記判定値Nは1
/2・f 2 ・S 1 に略等しいこととしてもよい。 さらに、
装置性能に影響を及ばさない振動の振幅をK以下とする
時、前記判定基準値T 2 はK/2に等しいこととしても
よい。
【0019】
【作用】所定期間内における移動体の位置と目標位置と
の差の平均値および最大値がそれぞれに対して予め定め
られた基準値以下である状態が一定期間続いたときに移
動体の目標位置への移動が完了とみなされる。
【0020】上記の所定期間の長さによって決定される
周波数の外乱は、平均化されて基準値と比較されるので
無視されて移動が完了したと判定される。このとき所定
期間内の最大値が基準値と比較されるので、装置性能に
影響を与えるような振幅の振動がある場合には移動が完
了したと判定されることはない。
【0021】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0022】図1は本発明の一実施例に係るXYステー
ジ位置決め装置の制御回路のブロック図である。
【0023】XYステージ101は駆動用のモータ10
2によって駆動されるものであり、XYステージ101
とモータ102とは例えばボールネジでカップリングさ
れている。モータ102はドライバ103の出力によっ
て回転する。またモータ102にはその回転数を計測す
るタコジェネレータ104が付加されており、タコジェ
ネレータ104の出力はスピード制御用としてドライバ
103にフィードバックされている。XYステージ10
1の位置は測長器105の出力信号を入力し、該測長器
105とともに位置計測手段を構成する現在位置カウン
タ106にて計測される。測長器105としてはレーザ
ー干渉計によるものを用いた。現在位置カウンタ106
による計測値はメインバス108を介して制御手段であ
るCPU107に送られ、CPU107はこれによりX
Yステージ101の位置を認識する。
【0024】目標位置設定器109はXYステージ10
1が移動すべき目標位置をラッチするものであり、CP
U107が不図示の外部入力器への入力にしたがってX
Yステージ101の移動目標位置を設定する。差分器1
10は現在位置カウンタ106と目標位置設定値109
の差分を出力するものである。この差出力は位置サーボ
制御用のフィードバック信号として位置サーボアンプ1
11に入力される。位置サーボアンプ111の出力はド
ライバ103に入力され、これによりXYステージ10
1が位置サーボ制御で駆動される。CPU107が出力
する位置決め完了信号112は、CPU107が現在位
置カウンタ106の値と移動目標位置とからXYステー
ジ101の位置決めが完了と判定したときに出力するも
ので、この位置決め完了信号を受けて外部回路(不図
示)はXYステージ101の移動が完了したことを認識
する。
【0025】CPU107による位置決め完了の判定方
法は、所定期間内における移動体の計測位置と目標位置
との差の平均値および最大値のそれぞれが所定の値以下
である状態が一定期間続くかを確認することにより行う
ものである。
【0026】図2は、CPU107によるXYステージ
101の位置決め完了を判定する方法を示すフローチャ
ートである。
【0027】XYステージ101N移動が開始される
と、CPU107は内蔵するカウンタの値nをクリアす
る(ステップS200)。次に、一定期間S1の間、X
Yステージ101の現在位置と目標位置の差をサンプリ
ングし、平均した値をaを求める(ステップS20
1)。続いて、ステップS201で平均値を求めた一定
期間S1の区間において、サンプリングした現在位置と
目標位置の差のうち、最も絶対値の大きな値bを求める
(ステップS202)。
【0028】次に、平均値aの絶対値が判定基準値T1
以下であるかを確認し(ステップS203)、判定基準
値T1以上であれば位置決め判定開始時のステップS2
00にもどる。平均値aの絶対値が判定基準値T1以下
であれば、続いて差の最大値bの絶対値が判定基準値T
2以下であるかを確認し(ステップS204)、判定基
準値T2以上であれば位置決め判定開始時のステップS
200にもどる。平均値aの絶対値が判定基準値T1
下であり、差の最大値bの絶対値が判定基準値T2以下
である場合には、内蔵するカウンタの値nを1カウント
アップする(ステップS205)。
【0029】次に、内蔵するカウンタの値nが予め定め
られた判定値Nに等しいものであるかを確認する(ステ
ップS206)。このことを確認することにより、移動
体の計測位置と目標位置との差の平均値および最大値の
それぞれが所定の値以下である状態が一定期間続いてい
るかが確認される。内蔵するカウンタの値nが予め定め
られた判定値Nに等しくなければ、移動体の計測位置と
目標位置との差の平均値aを求めるステップS201に
もどり、nがNと等しくなるまで上記の各ステップS2
01〜S205をくりかえす。n=Nとなったときに位
置決め完了と判定し、終了する。
【0030】ただし、以上のフローチャートにおいて、
装置性能に影響をおよぼさない振動の周波数をf1
上、振幅をK以下とし、XYステージの代表的な振動周
波数をf2としたとき、S1,N,T2は以下の条件を満
足するように設定するものとする。
【0031】
【数1】 図3は移動終了後の大きな振幅の外乱振動がのったXY
ステージ101の代表的な位置決めの判定様子を示す図
である。
【0032】図中、横軸に時間、縦軸にXYステージの
目標位置と差がとられ、図6に示した波形を時間S1
とに平均した値aと、S1区間の差の最大値bとが示さ
れている。また、波形の下にはカウンタnの値が示され
ている。判定値N=4とする。
【0033】この位置決め波形には外乱として高い周波
数f1の振動がのっている。この周波数の振動は振幅K
以下のものであれば縮小投影露光装置の焼付け性能に影
響をおよぼさないものである。図3に示すようにカウン
タnの値は|a|<T1かつ|b|<T2のときにカウン
トアップされ、判定値4に等しくなると位置決め完了と
なる。
【0034】このように本実施例によれば、S1,N,
2を〜のように設定することにより、高い周波数
1の外乱振動が装置の性能に影響をおよぼすような振
幅K以上の振動のときはこれを検出して位置決め完了と
せず、高い周波数f1の外乱振動が装置の性能に影響を
およぼさない振幅K以下の振動のときにはこれを無視し
てXYステージの代表的な振動周波数f2をとらえるこ
とが可能である。
【0035】図4は本発明の他の実施例に係るXYステ
ージ位置決め装置の制御回路のブロック図である。
【0036】本実施例は、図1に示した実施例に目標位
置設定器109の出力を受け、メインバス108を介し
てCPU107と結ばれる平均値計算器413および最
大値ホールド器414とを付設したものである。この他
の構成は図1に示したものと同様であるため、図1と同
じ番号を付して説明は省略する。
【0037】本実施例において、現在位置と目標位置の
差の平均値は平均値計算器413により平均される。ま
た、現在位置と目標位置の差の一定区間内の最大値は最
大値ホールド器414によりホールドされる。CPU1
07は、これらによって求められた平均値と最大値をも
とにして、図2のフローチャートにより、位置決め完了
の判定を行う。上記のように、平均値を計算することや
ピークホールドを行うことを平均値計算器413および
最大値ホールド器414によって行うことで、CPU1
07の負荷を減らすことができ、複数の軸を同時に制御
することや高速なサンプリングを行うことができる。
【0038】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【0039】請求項1に記載の方法においては、装置性
能に影響を与えないような振幅の高周波振動は無視し、
装置性能に影響のある大きな振幅の高周波振動がある場
合には移動体の完了と判定しないため、装置の精度に悪
影響を与えることなく、装置全体のスループットを向上
することができる効果がある。
【0040】請求項2に記載のものにおいては、上記の
効果を有する位置決め制御装置を実現することができる
効果がある。
【0041】請求項3に記載のものにおいては、上記の
効果に加えて動作が高速化された位置決め制御装置を実
現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るXYステージ位置決め
装置の制御回路のブロック図である。
【図2】本発明のの判定方法を説明するための図であ
り、図1中のCPU107によるXYステージ101の
位置決め完了を判定する方法を示すフローチャートであ
る。
【図3】本発明のの判定方法を説明するための図であ
り、移動終了後の大きな振幅の外乱振動がのったXYス
テージ101の代表的な位置決めの判定様子を示す図で
ある。
【図4】本発明の他の実施例に係るXYステージ位置決
め装置の制御回路のブロック図である。
【図5】従来の判定方法を説明するための図である。
【図6】従来の判定方法を説明するための図である。
【図7】従来の判定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
101 XYステージ 102 モータ 103 ドライバ 104 タコジェネレータ 105 測長器 106 現在位置カウンタ 107 CPU 108 メインバス 109 目標位置設定器 110 差分器 111 位置サーボアンプ 112 位置決め検出信号 413 平均値計算器 414 最大値ホールド器 S200〜S206 ステップ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体の移動を目標位置設定器に設定さ
    れた目標位置と位置計測手段を用いて計測される前記移
    動体の現在位置の差に基づいて制御している際に前記目
    標位置と前記現在位置の差をサンプリング手段で所定期
    間S 1 の間サンプリングし、前記所定期間S 1 の間にサン
    プリングされた前記目標位置と前記現在位置の差の平均
    値の絶対値|a|が判定基準値T 1 より小さいか否かを
    平均値判定手段で判定し、前記所定期間S の間にサン
    プリングされた前記目標位置と前記現在位置の差の最大
    値の絶対値|b|が判定基準値T 2 より小さいか否かを
    最大値判定手段で判定し、前記平均値判定手段で前記絶
    対値|a|が前記判定基準値T 1 より小さいと判定され
    且つ前記最大値判定手段で前記絶対値|b|が前記判定
    基準値T 2 より小さいと判定された前記所定期間S 1 の回
    数nが判定値Nに等しくなった時に位置決め判定手段が
    前記移動体の位置決め完了を判定することを特徴とする
    位置決め判定方法。
  2. 【請求項2】 移動体の移動を目標位置設定器に設定さ
    れた目標位置と位置計測手段を用いて計測される前記移
    動体の現在位置の差に基づいて制御している際に前記目
    標位置と前記現在位置の差を所定期間S 1 の間サンプリ
    ングするサンプリング手段と、前記所定期間S 1 の間に
    サンプリングされた前記目標位置と前記現在位置の差の
    平均値の絶対値|a|が判定基準値T 1 より小さいか否
    かを判定する平均値判定手段と、前記所定期間S 1 の間
    にサンプリングされた前記目標位置と前記現在位置の差
    の最大値の絶対値|b|が判定基準値T 2 より小さいか
    否かを判定する最大値判定手段と、前記平均値判定手段
    で前記絶対値|a|が前記判定基準値T 1 より小さいと
    判定され旦つ前記最大値判定手段で前記絶対値|b|が
    前記判定基準値T 2 より小さいと判定された前記所定期
    間S 1 の回数nが判定値Nに等しくなった時に前記移動
    体の位置決め完了を判定する位置決め判定手段を有する
    ことを特徴とする位置決め制御装置。
  3. 【請求項3】 装置性能に影響を及ばさない振動の周波
    数をf 1 以上とする時、前記所定期間S 1 は1/f 1 に略
    等しいことを特徴とする請求項2の位置決め制御装置。
  4. 【請求項4】 前記移動体の代表的な振動周波数をf 2
    とする時、前記判定 値Nは1/2・f 2 ・S 1 に略等しい
    ことを特徴とする請求項3の位置決め制御装置。
  5. 【請求項5】 装置性能に影響を及ばさない振動の振幅
    をK以下とする時、前記判定基準値T 2 はK/2に等し
    いことを特徴とする請求項4の位置決め制御装置。
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