JP3377153B2 - Xyステージの制御方法および装置 - Google Patents
Xyステージの制御方法および装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
する区間を目標軌跡に持つようなXYステージ、例えば
走査型半導体露光投影装置のXYステージの制御に有効
な走査目標軌跡生成装置に関するものである。
テージが一般によく用いられる。半導体露光投影装置で
は、ウエハ上の露光位置を所望の位置に動かすために、
ウエハステージとしてXYステージが利用される。一定
速度で走査を行なう走査型半導体露光投影装置の場合に
は、露光区間においてレチクルステージとウエハステー
ジを高精度に同期させる制御が必要である。また、露光
量を一定に保つ必要があるために、いずれのステージも
一定速度で走査することが重要である。
XYステージを加速して、露光区間に達する前にあらか
じめ定められた整定条件が満たされ、露光区間中も整定
条件を維持しなければならない。この整定条件は、露光
量のコントラストなどの諸条件から決定される。条件の
例としては、XYステージが速度制御によって動作して
いる場合には、目標速度とXYステージの速度の偏差が
一定時間ある許容範囲内にあることが、挙げられる。
は、XY座標値によって変化するため、過渡応答も変化
して加速整定時間がウエハ上の各露光位置によってばら
ついてしまう。加速整定時間の最大値に合わせて目標軌
跡を決めると、ウエハ全体を走査するのに時間がかかっ
てしまい、スループットに悪影響を及ぼす。そこでこの
特性変化を補償するために、XY座標系をインデックス
とするゲインテーブルを用い、XYステージの場所に応
じてゲインを変える方法がよく用いられる。あるいは適
応制御を適用して制御特性の変化を吸収するような手法
も用いられる。
テーブルを用いたとしても制御特性の変化を完全に吸収
することは不可能であり、XYステージが整定条件を満
たすまでの時間である整定時間のばらつきは除去しきれ
ない。この問題は適応制御によってある程度は補償でき
るが、制御系が複雑になるという欠点がある。
鑑み、簡単な構成で整定時間のばらつきによる問題を解
決し、効率的なXYステージの制御が行なえるようにす
ることにある。
本発明では、1つの走査区間が加速、整定待ち、および
定速走行の各区間を含む複数の走査区間を有し、前記整
定待ち区間における整定時間を各走査区間で所定の値と
した目標軌跡に基づいて位置または速度目標値を生成
し、この目標値に従ってXYステージを駆動するXYス
テージ制御方法または装置において、前記目標軌跡を、
テーブルに記憶した各走査区間毎の整定時間に基づいて
修正することを特徴とする。
間に対応するテーブルの整定時間が前記所定の整定時間
より大きい場合は、それらの差の時間にXYステージが
移動する距離の分だけ1つ前の走査区間の最終目標位置
をその走査区間の開始位置から遠ざけ、前記ある走査区
間に対応するテーブルの整定時間が前記一定の整定時間
より小さい場合は、それらの差の時間にXYステージが
移動する距離の分だけ1つ前の走査区間の最終目標位置
をその走査区間の開始位置に近づけることにより行うこ
とができる。
査区間に対応するテーブルの整定時間が前記所定の整定
時間より大きい場合は、それらの差の時間にXYステー
ジが移動する距離の分だけその走査区間の開始位置をそ
の走査区間の最終目標位置から遠ざけ、その走査区間に
対応するテーブルの整定時間が前記所定の整定時間より
小さい場合は、それらの差の時間にXYステージが移動
する距離の分だけその走査区間の開始位置をその走査区
間の最終目標位置に近づけることにより行うこともでき
る。
時間、XYステージの位置または速度と位置または速度
目標値との誤差が所定の値よりも小さいという条件を満
たすまでに要する時間である。あるいは、所定の時間、
XYステージの位置または速度と位置または速度目標値
との誤差の移動平均値が所定の値よりも小さいという条
件を満たすまでに要する時間である。
Yステージを駆動した場合の整定時間を計測し、これを
対応する前記テーブルの整定時間と比較した結果に応じ
てXYステージを緊急停止するようにしてもよい。
時間を走査駆動時に計測し、この値を代入することによ
って前記テーブルの走査区間毎の整定時間を修正するの
が好ましい。
定時間を走査駆動時に計測し、この値に所定の値を加え
たものを代入することによって行なうことができる。あ
るいは、前記各計測値が対応する前記テーブルの各整定
時間を含む所定の範囲を越えた値である場合にその値を
代入することによって行うことができる。さらには、各
走査区間ごとの整定時間を走査駆動時に所定回数計測し
てその平均値を求め、この平均値に応じて前記テーブル
の走査区間毎の整定時間を修正するようにしてもよい。
に応じた値を含む開区間を指し示すインデックスのテー
ブルを有するものであってもよい。この場合、各走査区
間ごとの整定時間を走査駆動時に計測し、この値に所定
の値を加えた加算値が、対応する前記開区間の上限の値
よりも大きい場合、あるいは対応する前記開区間の下限
の値よりも小さい場合に、その加算値を含む開区間を指
し示すインデックスを代入することにより前記テーブル
を修正することができる。
走査型半導体製造装置におけるXYステージ制御装置の
ブロック図である。同図において、3はデータ等の格納
を行なうメモリ、1はメモリ3に格納されたXYステー
ジの2次元平面上の目標軌跡、2はメモリ3に格納され
た走査区間毎のあらかじめ測定された整定時間を走査順
に並べた整定時間テーブル、22は目標軌跡1およびテ
ーブル2に基づいてXYステージの走査区間の走査開始
位置を算出する走査開始位置生成手段、5はXステージ
の現在時刻での目標位置を生成するX軸位置目標値生成
手段、6はYステージの現在時刻での目標位置を生成す
るY軸位置目標値生成手段、7はX軸位置偏差とY軸位
置偏差から整定判定を行なう整定判定手段、11はX軸
コントローラ、12はY軸コントローラ、13はX軸ド
ライバ、14はY軸ドライバ、15はX軸アクチュエー
タ、16はY軸アクチュエータ、17は駆動対象である
Xステージ、18は駆動対象であるYステージ、19は
Xステージ17とYステージ18とから構成されるXY
ステージ、20はXステージ17の位置を検出する手段
であるX軸レーザ干渉計、21はYステージ18の位置
を検出する手段であるY軸レーザ干渉計である。
装置の動作について説明する。
20によって検出され、この位置とX軸位置目標値生成
手段5の生成したX軸位置目標値との偏差がX軸コント
ローラ11へ入力される。X軸コントローラ11は制御
演算を行ない、演算結果をX軸ドライバ13へ出力す
る。X軸ドライバ13はデジタル/アナログ変換を行な
い、さらに電流増幅を行なってX軸アクチュエータ15
を駆動し、X軸アクチュエータ15と機械的に接続され
ているXステージ17を駆動する。
ージ18の位置がY軸レーザ干渉計21によって検出さ
れ、この位置とY軸位置目標値生成手段6の生成したY
軸位置目標値との偏差がY軸コントローラ12へ入力さ
れる。Y軸コントローラ12は制御演算を行ない、演算
結果をY軸ドライバ14へ出力する。Y軸ドライバ14
はデジタル/アナログ変換を行ない、さらに電流増幅を
行なってY軸アクチュエータ16を駆動し、Y軸アクチ
ュエータ16と機械的に接続されているYステージ18
を駆動する。結果として、XYステージ19を所望の位
置に制御することができる。
格納されている目標加速度、目標速度および目標位置
と、走査開始位置生成手段22の算出したX軸走査開始
位置とから数1式に従って現在時刻におけるX軸位置目
標値を計算する。
る目標加速度、目標速度および目標位置と、走査開始位
置生成手段22の算出したY軸走査開始位置とから数2
式に従って現在時刻におけるY軸位置目標値を計算す
る。
度パターンの目標位置を示したものである。図2には目
標位置パターンの速度成分と加速度成分を同時に示して
いる。
間で同じ値Ts であるとしてあらかじめ生成してメモリ
3に格納したものである。図3は、目標軌跡1を2次元
平面上にプロットしたものの一部を示している。図中、
Sn はn番目の走査区間の走査開始位置、En はn番目
の走査終了位置を示す。走査区間は加速、整定待ち、露
光、空走および減速の各要素で構成される。露光中、X
Yステージ19は一定速度を維持するように制御が行な
われる。整定時間テーブル2は、すべての走査区間につ
いてXYステージ19の整定時間tn (n=1〜N,N
は走査区間の総数)をあらかじめ計測した結果をメモリ
3に格納したものである。
て目標軌跡の修正を行なう。
速度である。
から、tn >Ts の場合は、数3式の右辺第2項は正と
なり、新たな走査開始位置Sn は負方向すなわち走査終
了位置から遠ざける方向に修正され、tn <Ts の場合
は、数3式の右辺第2項は負となり、新たな走査開始位
置Sn は正方向すなわち走査終了位置に近づく方向に修
正される。負方向に走査する場合は、Vs <0であるか
ら、tn >Ts の場合は、数3式の右辺第2項は負とな
り、新たな走査開始位置Sn は正方向すなわち走査終了
位置から遠ざける方向に修正され、tn <Ts の場合
は、数3式の右辺第2項は正となり、新たな走査開始位
置Sn は負方向すなわち走査終了位置に近づく方向に修
正される。図4は、右方向を正として、正方向への走査
で、かつ、tn >Ts の場合の目標軌跡の修正を2次元
平面上で例示したものである。
値生成手段5、Y軸位置目標値生成手段6、X軸コント
ローラ11、Y軸コントローラ12および整定判定手段
7は、図示しないCPUのアルゴリズムとして実現して
いる。
格納された実際の整定時間とあらかじめ定めた整定時間
が一致しない場合には、その分加速開始位置をずらすこ
とによって、XYステージ19が完全に整定した状態で
露光を行なうことができ、ウエハ全面スキャンに必要な
時間を短縮することができる。
を用いているが、図5のように、露光が終わった時点で
スキャン方向に垂直な方向への移動を開始するような目
標軌跡を使用しても構わない。
が、加速・定速・減速開始部分で速度制御系を構成し
て、減速終了部分で位置制御系に切り替えるような構成
であってもよい。この場合には、目標速度とXYステー
ジ19の速度の偏差が一定時間ある許容範囲内にある、
という整定判定条件を用いる。
2の値に比べてあらかじめ定めた許容範囲を越えて大き
いかあるいは小さい場合には、何らかの異常が起こった
ものと判断してXYステージ19を緊急停止するような
制御方法を用いることもできる。
施形態に係る走査型半導体製造装置におけるXYステー
ジ制御装置のブロック図である。この装置は、図1のも
のに対し、整定判定手段7の出力に基づいて整定時間を
求める整定時間計測手段8、この整定時間を求める際に
使用するタイマ9、整定時間計測手段8が計測する整定
時間に基づいてテーブル2の値を修正するテーブル修正
手段をさらに備える。目標軌跡修正手段4は図1のもの
の走査開始位置生成手段22と同じ機能を有する。その
他の構成は図1のものと同じである。
段10によって計算された整定時間tn の値を格納す
る。そしてこの値を参照し、実施形態1の場合と同様に
して、目標値軌跡修正手段4は数4式に従って走査開始
位置Sn の修正を行い、修正したX軸位置目標値および
Y軸位置目標値をX軸位置目標値生成手段5およびY軸
位置目標値生成手段6へ出力する。なお、数4式は、安
全係数σを有していない点のみ、数3式と異なる。
う。すなわち、整定判定手段7は、X軸位置制御偏差と
Y軸位置制御偏差との両方が所定時間、所定範囲内に収
まっているかどうかを監視して整定判定を行ない、その
判定結果を整定時間計測手段8に伝達する。整定時間計
測手段8は、加速終了時にタイマ9を“0”にセット
し、整定判定手段7によってXYステージ19が整定し
たと判定されるまでの時間を計測する。テーブル修正手
段10は、n番目の走査区間について(n=1〜N,N
は走査区間の総数)、整定時間計測手段8によって計測
された整定時間を用い、過去M回(Mは所定の自然数)
の整定時間計測値の平均値Tanに所定の値Tt を加えた
値Tenとテーブル2の要素Tbnとの大小比較を行ない、
Ten>TbnあるいはTen<Tbn−Tr (Tr は所定のし
きい値)ならばTenをテーブル2の値tn に代入するこ
とによってテーブルの値を修正する。
X軸位置目標値生成手段5、Y軸位置目標値生成手段
6、整定判定手段7、整定時間計測手段8、タイマ9、
テーブル修正手段10、X軸位置コントローラ11およ
びY軸位置コントローラ12は図示しないCPUのアル
ゴリズムとして実現している。
様にウエハ全面スキャンに必要な時間を短縮することが
できることに加え、XYステージ19などの制御特性が
変化し整定時間が変動しても、それに応じた目標軌跡の
修正が行なわれるため、露光区間では必ずXYステージ
19を整定させることができ、露光の失敗を防止するこ
とができる。
2に時間値を格納する代わりに、開区間を指し示すイン
デックスを格納する。この場合、開区間は、整定時間の
取り得る値の範囲を覆うことができるようにあらかじめ
定める。そして、計測した整定時間の値にしきい値を加
算した結果が現在のインデックスの指す開区間の下限よ
りも小さい場合には、加算結果を含む開区間の中で現在
の開区間の下限の次に小さな下限を持つ開区間を指すイ
ンデックスをテーブル2に格納する。加算結果が現在の
インデックスの指す開区間の上限よりも大きな場合に
は、加算結果を含む開区間の中で現在の開区間の上限の
次に大きな上限を持つ開区間を指すインデックスをテー
ブル2に格納する。それ以外の場合には、テーブル2の
内容の更新を行なわない。加算結果が現在のインデック
スの指す開区間の上限よりも大きな場合のインデックス
の更新の様子を図7に示す。本実施形態では、目標軌跡
修正手段4はtn としてインデックスの指す開区間の上
限の値を使用して走査開始位置Sn の修正をし、これを
すべての走査区間に対して行なう。これによって、整定
時間の細かい変動があっても目標軌跡の修正は行なわれ
ないので、計算量が実施形態1や2の場合よりも少なく
て済むという利点がある。
あらかじめ一定の整定時間を仮定して生成した走査目標
軌跡を実際の整定時間テーブルの値を用いて修正するよ
うにしたため、複雑なコントローラを構成することなく
簡単なアルゴリズムの追加によって、走査に必要な時間
を短縮化するとともに、走査区間でXYステージが完全
に整定した状態にすることができる。
した走査目標軌跡に対して、走査を行なうごとに整定時
間を計測し、あらかじめ仮定した整定時間とのずれを、
走査目標軌跡を修正して吸収するので、制御特性の変化
に対応することができる。また、走査目標軌跡の自動調
整も可能になる。
製造装置におけるXYステージ制御装置のブロック図で
ある。
成する台形状速度パターンの目標位置を示す図である。
ージのXY平面上で示す図である。
る図である。
ステージのXY平面上で示す図である。
製造装置におけるXYステージ制御装置のブロック図で
ある。
の上限よりも大きな場合のインデックスの更新の様子を
示す図である。
4:目標軌跡修正手段、5:X軸位置目標値生成手段、
6:Y軸位置目標値生成手段、7:整定判定手段、8:
整定時間計測手段、9:タイマ、10:テーブル修正手
段、11:X軸位置コントローラ、12:Y軸位置コン
トローラ、13:X軸ドライバ、14:Y軸ドライバ、
15:X軸アクチュエータ、16:Y軸アクチュエー
タ、17:Xステージ、18:Yステージ、19:XY
ステージ、20:X軸レーザ干渉計、21:Y軸レーザ
干渉計、22:走査開始位置生成手段。
Claims (13)
- 【請求項1】 1つの走査区間が加速、整定待ち、およ
び定速走行の各区間を含む複数の走査区間を有し、前記
整定待ち区間における整定時間を各走査区間で所定の値
とした目標軌跡に基づいて位置または速度目標値を生成
し、この目標値に従ってXYステージを駆動するXYス
テージ制御方法において、前記目標軌跡を、テーブルに
記憶した各走査区間毎の整定時間に基づいて修正するこ
とを特徴とするXYステージ制御方法。 - 【請求項2】 前記目標軌跡の修正は、ある走査区間に
対応するテーブルの整定時間が前記所定の整定時間より
大きい場合は、それらの差の時間にXYステージが移動
する距離の分だけ1つ前の走査区間の最終目標位置をそ
の走査区間の開始位置から遠ざけ、前記ある走査区間に
対応するテーブルの整定時間が前記所定の整定時間より
小さい場合は、それらの差の時間にXYステージが移動
する距離の分だけ1つ前の走査区間の最終目標位置をそ
の走査区間の開始位置に近づけることにより行うことを
特徴とする請求項1記載のXYステージ制御方法。 - 【請求項3】 前記目標軌跡の修正は、ある走査区間に
対応するテーブルの整定時間が前記所定の整定時間より
大きい場合は、それらの差の時間にXYステージが移動
する距離の分だけその走査区間の開始位置をその走査区
間の最終目標位置から遠ざけ、その走査区間に対応する
テーブルの整定時間が前記所定の整定時間より小さい場
合は、それらの差の時間にXYステージが移動する距離
の分だけその走査区間の開始位置をその走査区間の最終
目標位置に近づけることにより行うことを特徴とする請
求項1記載のXYステージ制御方法。 - 【請求項4】 前記整定時間は、所定の時間、XYステ
ージの位置または速度と位置または速度目標値との誤差
が所定の値よりも小さいという条件を満たすまでに要す
る時間であることを特徴とする請求項1〜3記載のXY
ステージ制御方法。 - 【請求項5】 前記整定時間は、所定の時間、XYステ
ージの位置または速度と位置または速度目標値との誤差
の移動平均値が所定の値よりも小さいという条件を満た
すまでに要する時間であることを特徴とする請求項1〜
3記載のXYステージ制御方法。 - 【請求項6】 前記修正した目標軌跡に基づいてXYス
テージを駆動した場合の整定時間を計測し、これを対応
する前記テーブルの整定時間と比較した結果に応じてX
Yステージを緊急停止することを特徴とする請求項1〜
5記載のXYステージ制御方法。 - 【請求項7】 各走査区間ごとの整定時間を走査駆動時
に計測し、この値を代入することによって前記テーブル
の走査区間毎の整定時間を修正することを特徴とする請
求項1〜6記載のXYステージ制御方法。 - 【請求項8】 各走査区間ごとの整定時間を走査駆動時
に計測し、この値に所定の値を加えたものを代入するこ
とによって前記テーブルの走査区間毎の整定時間を修正
することを特徴とする請求項1〜6記載のXYステージ
制御方法。 - 【請求項9】 各走査区間ごとの整定時間を走査駆動時
に計測し、この各値が対応する前記テーブルの各整定時
間を含む所定の範囲を越えた値である場合にその値を代
入することによって対応する前記テーブルの整定時間を
修正することを特徴とする請求項1〜6記載のXYステ
ージ制御方法。 - 【請求項10】 各走査区間ごとの整定時間を走査駆動
時に所定回数計測してその平均値を求め、この平均値に
応じて前記テーブルの走査区間毎の整定時間を修正する
ことを特徴とする請求項1〜6記載のXYステージ制御
方法。 - 【請求項11】 前記テーブルは、各走査区間毎の整定
時間に応じた値を含む開区間を指し示すインデックスの
テーブルを有し、各走査区間ごとの整定時間を走査駆動
時に計測し、この値に所定の値を加えた加算値が、対応
する前記開区間の上限の値よりも大きい場合、あるいは
対応する前記開区間の下限の値よりも小さい場合に、そ
の加算値を含む開区間を指し示すインデックスを代入す
ることにより前記テーブルを修正することを特徴とする
請求項1記載のXYステージ制御方法。 - 【請求項12】 1つの走査区間が加速、整定待ち、お
よび定速走行の各区間を含む複数の走査区間を有し、前
記整定待ち区間における整定時間を各走査区間で所定の
値とした目標軌跡に基づいて位置または速度目標値を生
成し、この目標値に従ってXYステージを駆動するXY
ステージ制御装置において、前記目標軌跡を、テーブル
に記憶した各走査区間毎の整定時間に基づいて修正する
手段を有することを特徴とするXYステージ制御装置。 - 【請求項13】 各走査区間ごとの整定時間を走査駆動
時に計測する手段と、この値に基づいて前記テーブルの
走査区間毎の整定時間を修正する手段とを備えることを
特徴とする請求項12記載のXYステージ制御装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP02490596A JP3377153B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Xyステージの制御方法および装置 |
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US09/353,059 US6160612A (en) | 1996-01-05 | 1999-07-13 | Scanning type exposure apparatus, position control apparatus, and method therefor |
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Family Applications (1)
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1996
- 1996-01-19 JP JP02490596A patent/JP3377153B2/ja not_active Expired - Fee Related
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