JP6343549B2 - ガントリー型xyリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステム、ステージ装置並びにこのステージ装置を備えるシステム - Google Patents

ガントリー型xyリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステム、ステージ装置並びにこのステージ装置を備えるシステム Download PDF

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Description

本発明は、ガントリー(gantry;袴台)型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステム、ステージ装置並びにこのステージ装置を製造、測定及び検査する設備に関し、特に、測定された直線性誤差、ヨー誤差及び熱的変形誤差に対するリアルタイム補償を制御するために、ガントリー型XYリニアモーションステージの移動に起因する当該直線性誤差及び当該ヨー(yaw;偏揺れ角)誤差並びに当該熱的変形誤差を測定する、ガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムに関する。
一般にH型ガントリーステージとして知られたガントリー型XYリニアモーションステージが、高い静的精度と動的精度とを要する高速走査(スキャニング)の分野で使用され得る。
当該ガントリー型XYリニアモーションステージでは、直線性に起因する動的変形誤差、ヨー誤差、及び熱膨張に起因する熱的変形誤差が、当該ガントリー型XYリニアモーションステージの位置の測定に影響を及ぼす。その結果、その精度が低下し、その製品の品質が低下する。
当該問題を解決するため、様々な技術が提唱されたが、リアルタイムの補償は検討されていない。
本発明の課題は、動的変形誤差と熱的変形誤差とに対するリアルタイム補正を実行するように、ガントリー型XYリニアモーションステージにおける当該動的変形誤差と熱的変形誤差とを正確に測定するための技術を提供することにある。
この課題を解決するため、本発明の実施の形態は、ガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムを提供する。当該システムは:
1つのX軸方向移動ガントリービームのX軸方向の移動のフィードバックを提供するように、このX軸方向移動ガントリービームの位置を測定するために、前記ガントリー型XYリニアモーションステージの両側にそれぞれ設置された2つのリニアエッジビームの各々に配置された1つの第1の2次元位置測定装置を含み、
1つのY軸方向移動スライダのY軸方向の移動のフィードバックを提供するように、前記X軸方向移動ガントリービーム上を移動する前記Y軸方向移動スライダの位置を測定するために、1つの第2の2次元位置測定装置を含み、
前記X軸方向移動ガントリービームの熱膨張を測定するために、熱基準値として提供された熱基準点を含み、及び
前記第1の2次元位置測定装置と前記第2の2次元位置測定装置とから受信したデータに基づいて動的変形誤差と熱的変形誤差とを測定することによって前記ガントリー型XYリニアモーションステージの誤差移動を制御するために、1つの補償制御装置を含む。
上記システムは、本発明の全ての特徴を示さない。本発明の様々な特徴並びに本発明の利点及び効果が、以下に記載された特別な実施の形態に関してより明確に理解され得る。
測定された直線性誤差、ヨー誤差及び熱的変形誤差に対するリアルタイム補償を制御するために、ガントリー型XYリニアモーションステージの移動に起因する当該直線性誤差及び当該ヨー誤差並びに当該熱的変形誤差を測定する、ガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムが提供され、当該システムを使用するステージ装置が提供され、当該ステージ装置を製造し、測定し、検査するための設備が提供される。
本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムの図である。 本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムの正面図である。 本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステム内に設けられた2次元位置測定装置の構造を示すための図である。 本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムのY軸方向移動スライダの詳細な構造を示すための図である。 本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムによる直線性誤差補償アルゴリズムを示すためのブロック図である。 本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムによるヨー誤差補償アルゴリズムである。
以下に、当業者が、本発明を容易に実施できるように、本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳しく説明する。しかしながら、この本発明の好適な実施の形態の詳細な説明では、従来の部分の機能又は機構は、本発明の要旨の不必要な混乱を避けるために当該詳細な説明から省略されている。さらに、同様な機能及び操作を有する部分は、同じ符号によって付記されている。
また、この明細書の全体にわたって、或る部分が別の部分に接続されているという表現は、「直接に接続」だけを意味するのではなくて、「別の要素を介して間接に接続」も意味する。「或る部品を含む」の表現は、記載されていないその他の部分を含み得ることを意味する。図1は、本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムの図である。図2は、本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムの正面図である。
図1及び2によれば、ガントリー型XYリニアモーションステージ100は、基台110と、この基台110の上部の両側にそれぞれ設置された2つのリニアエッジビーム121,122とを含む。これらのリニアエッジビーム121,122は、X軸方向とY軸方向とに移動する機構を支持するために複数の縦方向(上下垂直方向)空気軸受131と複数の横方向(水平方向)空気軸受132とを支持する。本発明の実施の形態にしたがって動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムが、このガントリー型XYリニアモーションステージ100上に取り付けられている。この場合には、これらの縦方向空気軸受131とこれらの横方向空気軸受132との位置が、制御帯域を改善するための費用(コスト)関数と、当該システムの固有振動数を改善するための機械設計の観点との双方に基づいて決定され得る。
X軸方向の移動が、X軸方向移動ガントリービーム140によって実施される。このX軸方向移動ガントリービーム140は、複数の縦方向空気軸受131と複数の横方向空気軸受132とによって支持された2つの移動キャリッジ151,152によって保持されている。また、当該2つの移動キャリッジ151,152は、2つの駆動モータ161,162によって駆動される。この場合には、2つのリニアエッジビーム121及び122のうちの一方のリニアエッジビーム(以下、「マスターシャフト」という)が、他方のリニアエッジビーム(以下、「スレーブシャフト」という)より高い剛性を有する。換言すれば、このマスターシャフトの移動キャリッジ151が、縦方向空気ばね131と横方向空気ばね132とによって硬く取り付けられている。
Y軸方向の移動が、X軸方向移動ガントリービーム140に沿って移動するY軸方向移動スライダ170によって実施される。また、このY軸方向移動スライダ170は、2つの駆動モータ181,182によってY軸方向に駆動される。
ガントリー型XYリニアモーションステージ100上に取り付けられている、動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムは、X軸方向フィードバックを提供するための2次元位置測定装置210、Y軸方向フィードバックを提供するための2次元位置測定装置220、熱固定点230、及び補償制御装置を含む(図5及び6参照)。
当該X軸方向フィードバックを提供するための2次元位置測定装置210は、X軸方向の移動を測定するために2つのリニアエッジビーム121,122の各々に対して設けられていて、且つ2つの2次元エンコーダスケール211、1つの移動方向エンコーダヘッド212、1つの垂直方向エンコーダヘッド213、及び1つのエンコーダ取付台214を含む。
当該2次元エンコーダスケール211は、X軸方向の移動を測定するために基台110上のX軸方向移動ガントリービーム140の両端部に取り付けられていて、図3に関して以下で説明されているように、移動方向と垂直方向との双方の測定を実施するために2次元格子を含む。
移動方向エンコーダヘッド212と垂直方向エンコーダヘッド213とがそれぞれ、当該2次元エンコーダスケール211の2次元格子に対する移動方向と垂直方向との変位を測定するために設けられている。
当該エンコーダ取付台214は、移動方向エンコーダヘッド212と垂直方向エンコーダヘッド213とをX軸方向移動ガントリービーム140上に取り付けるために設けられている。
当該Y軸方向フィードバックを提供するための2次元位置測定装置220は、Y軸方向移動スライダ170のY軸方向の移動を測定するために設けられていて、且つ1つの2次元エンコーダスケール221、1つの移動方向エンコーダヘッド222、1つの垂直方向エンコーダヘッド223、及びヨー誤差を測定するための追加の1つの垂直方向エンコーダヘッド224を含む。
当該2次元エンコーダスケール221は、Y軸方向の移動を測定するためにX軸方向移動ガントリービーム140の両端部の各々に取り付けられていて、図3に関して以下で説明されているように、移動方向と垂直方向との双方の測定を実施するために2次元格子を含む。
移動方向エンコーダヘッド222と垂直方向エンコーダヘッド223とがそれぞれ、当該2次元エンコーダスケール221の2次元格子に対する移動方向と垂直方向との変位を測定するために設けられている。
また、追加の1つの垂直方向エンコーダヘッド224が、Y軸方向の移動中のヨーを測定するために設けられている。垂直エンコーダヘッド224を使用することによってヨーを測定する特別な方法が、図4に関して以下に説明されている。また、測定されたヨー誤差が、駆動モータ161,162を含む2つのサーボシャフトと2つの移動方向エンコーダヘッド212とを使用することによって補償され得る。
熱固定点230が、X軸方向移動ガントリービーム140の熱膨張に対する熱基準値として、Y軸方向フィードバック用の2次元位置測定装置220内に含まれる2次元エンコーダスケール221の一方の端部で、且つX軸方向フィードバック用の2次元位置測定装置210内に含まれる垂直方向エンコーダヘッド213の真上に一定に位置決めされて設けられている。したがって、熱偏差が、当該2次元エンコーダスケール221の一方の端部だけで垂直方向エンコーダヘッド213によって容易に測定される。さらに、当該2次元エンコーダスケール221は、ゼロデュア(登録商標)のような低いCTE(熱膨張率)を有する材料から製造され得る。その結果、高い精度が、処理領域にわたる大きな熱変化の下でも維持される。
X軸方向フィードバック用の2次元位置測定装置210の垂直方向エンコーダヘッド213によって測定された値が、駆動モータ181,182と移動方向エンコーダヘッド222とを含む2つのサーボシャフトによって駆動されるY軸方向移動スライダ170に対してX軸方向に作用して発生する動的直線性誤差と、温度変化に応じて発生する熱偏差誤差との双方を補償するための信号をリアルタイムで提供するために使用される。
図3は、本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステム内に設けられた2次元位置測定装置の構造を示す。
図3に示すように、2次元エンコーダスケール211は、移動方向と垂直方向との双方の測定を実施するための2次元格子を含む。また、この2次元エンコーダスケール211内では、移動方向エンコーダヘッド212が、当該移動方向を測定する格子部上に配置されていて、垂直方向エンコーダヘッド213が、当該垂直方向を測定する格子部上に配置されている。
当該移動方向エンコーダヘッド212及び当該垂直方向エンコーダヘッド213は、当該移動方向及び当該垂直方向に応じて精度と直線度とを測定して、その結果をフィードバック用の補償制御装置に提供する。
図4は、本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステム内のY軸方向移動スライダの構造を詳細に示す。
図4によれば、2つの2次元エンコーダスケール221−1,221−2が、X軸方向移動ガントリービーム140の両側に取り付けられ得る。
一方の2次元エンコーダスケール221−1は、移動方向エンコーダヘッド222−1、垂直方向エンコーダヘッド223−1及び追加の垂直方向エンコーダヘッド224を含む一方で、他方の2次元エンコーダスケール221−2は、移動方向エンコーダヘッド222−2、垂直方向エンコーダヘッド223−2を含む。
この場合には、当該Y軸方向移動スライダのヨー誤差が、垂直方向エンコーダヘッド223−1と追加の垂直方向エンコーダヘッド224との間の相対距離に基づいて測定され得る。
図5は、本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムによる直線性誤差補償アルゴリズムを示す。
図5によれば、動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムの制御装置240が、X軸方向のマスターシャフトの移動方向エンコーダヘッドから信号を受信することによってステージマッピング241を実行し、ステップ242においてその結果を、X軸方向のマスターシャフトの垂直方向エンコーダヘッドから受信した信号(すなわち、測定された直線性誤差)に加算する。
次いで、ステップ242の出力信号が、ステップ243を通じてフィルター処理され、直線性誤差に対する基準信号として、Y軸方向のマスターシャフトとスレーブシャフトとの制御ループを更新する。この場合には、高周波ノイズ成分を除去するため、ステップ242からの出力信号のフィルター処理が、低域通過フィルターを使用することによって実行される。その結果、低周波の直線性誤差信号が生成される。また、フィルターパラメータが、動的補償プロセス中に、移動スライダの反作用力、ステージの動的応答及びこの移動スライダの制御帯域を考慮して最適化され得る。
それぞれのPID(比例・積分・微分)制御装置246,248を通じてY軸方向のマスターシャフト用の駆動モータとY軸方向のスレーブシャフト用の駆動モータとに送信されるそれぞれの制御信号を生成するため、当該Y軸方向のマスターシャフトとスレーブシャフトとの制御ループが、目標位置信号244と直線性誤差に対する基準信号とを加算することによって得られた値から、ステップ245において当該Y軸方向のマスターシャフトの移動方向エンコーダヘッドから受信した信号と、ステップ247において当該Y軸方向のスレーブシャフトの移動方向エンコーダヘッドから受信した信号とを減算する。
当該直線性誤差補償アルゴリズムは、図5に関して説明されているものの、熱的変形誤差も、当該直線性誤差補償アルゴリズムと同じ方法で実行され得る。
図6は、本発明の実施の形態にしたがってガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムによるヨー誤差補償アルゴリズムを示す。
図6によれば、動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムの制御装置250が、ステップ251においてY軸方向のマスターシャフトの垂直方向エンコーダヘッドから受信した信号と追加の垂直方向エンコーダヘッドから受信した信号との間の差を計算する。
次いで、その結果として生成された信号が、ステップ252を通じてフィルター処理される。この場合には、移動スライダの移動に起因する高周波ノイズ成分を排除するため、当該出力信号のフィルター処理が、低域通過フィルターを使用することによって実行される。また、フィルターパラメータが、希望した走査移動中と動的補償プロセス中とに、ガントリービームの反作用力、ステージの動的応答及びこのガントリービームの制御帯域を考慮して最適化され得る。
その後に、当該フィルター処理された結果が、ステップ253において係数le/(2・lc)を使用して乗算される。この場合には、lcは、Y軸方向のマスターシャフトの垂直方向エンコーダヘッドと追加の垂直方向エンコーダヘッドとの間の距離であり、leは、X軸方向のマスターシャフトの垂直方向エンコーダヘッドとスレーブシャフトの垂直エンコーダヘッドとの間の距離である(図2参照)。
次いで、ステップ253の出力信号が、X軸方向のマスターシャフトとスレーブシャフトとの制御ループをヨー誤差に対する基準信号として更新する。
その後に、それぞれのPID(比例・積分・微分)制御装置256,259を通じてX軸方向のマスターシャフト用の駆動モータとX軸方向のスレーブシャフト用の駆動モータとに送信されるそれぞれの制御信号を生成するため、当該X軸方向のマスターシャフトとスレーブシャフトとの制御ループが、当該ヨー誤差に対する基準信号を、ステップ254において目標位置信号に加算し、ステップ257においてこの目標位置信号から減算することによって(又はステップ257において目標位置信号に加算し、ステップ254においてこの目標位置信号から減算することによって)それぞれ得られた値から、ステップ255において当該X軸方向のマスターシャフトの移動方向エンコーダヘッドから受信した信号と、ステップ258において当該X軸方向のスレーブシャフトの移動方向エンコーダヘッドから受信した信号とを減算する。
動的変形誤差と熱的変形誤差とを補償するための上記システムを使用するガントリー型XYリニアモーションステージは、半導体、LCD、LED、OLED,AMOLED、PCB,太陽電池、CNT、セラミック材料、化学材料、繊維材料、生体材料等の製造、測定又は検査用の全ての装置で使用され得る。この場合には、これらの製造、測定又は検査用の装置は、当業者に周知であり、それ故にこれらの詳細な説明は省略する。
本発明は、上記の説明及び添付図面によって限定されない。当業者は、本発明の技術概念から離れることなしに、構成要素を置換、修正及び変更できる。
100 ガントリー型(単一平面)XYリニアモーションステージ
110 基台
121、122 リニアエッジビーム
131 縦方向(上下垂直方向)空気軸受
132 横方向(水平方向)空気軸受
140 X軸方向移動ガントリービーム
151,152 移動キャリッジ
161、162 駆動モータ
170 Y軸方向移動スライダ
181、182 駆動モータ
210 X軸方向フィードバック用の2次元位置測定装置
211 2次元エンコーダスケール
212 移動方向エンコーダヘッド
213 垂直方向エンコーダヘッド
214 エンコーダ取付台
220 Y軸方向フィードバック用の2次元位置測定装置
221 2次元エンコーダスケール
222 移動方向エンコーダヘッド
223,224 垂直方向エンコーダヘッド
230 熱固定点

Claims (11)

  1. ガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムにおいて、当該システムは、
    1つのX軸方向に移動可能なガントリービームのX軸方向の移動のフィードバックを提供するように、X軸方向に移動可能な前記ガントリービームの位置を測定するように適合された前記ガントリー型XYリニアモーションステージの両側にそれぞれ設置された2つのリニアエッジビームの各々に1つずつ配置された2つの第1の2次元位置測定装置を含み、
    1つのY軸方向に移動可能なスライダのY軸方向の移動のフィードバックを提供するように、X軸方向に移動可能な前記ガントリービーム上を移動可能であるY軸方向に移動可能な前記スライダの位置を測定するように適合された1つの第2の2次元位置測定装置を含み、
    X軸方向に移動可能な前記ガントリービームの熱膨張を測定するために、熱基準値として提供された熱基準点を含み、及び
    前記第1の2次元位置測定装置と前記第2の2次元位置測定装置とから受信したデータに基づく動的変形誤差と熱的変形誤差との測定にしたがって前記ガントリー型XYリニアモーションステージの誤差移動をリアルタイムに制御するように適合された1つの補償制御装置を含む、前記ガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムにおいて、
    前記第1の2次元位置測定装置は、
    移動方向と垂直方向との双方で測定するように適合された2次元格子を含むX軸方向に移動可能な前記ガントリービームの両端部の各々の下の基台上に1つずつ取り付けられた2つの第1の2次元エンコーダスケールを含み、
    移動方向の変位を測定するように適合された前記第1の2次元エンコーダスケールの移動方向を測定する格子部上に配置された1つの第1の移動方向エンコーダヘッドを含み、 垂直方向の変位を測定するように適合された前記第1の2次元エンコーダスケールの垂直方向を測定する格子部上に配置された1つの第1の垂直方向エンコーダヘッドを含み、及び
    前記移動方向エンコーダヘッドと前記垂直方向エンコーダヘッドとをX軸方向に移動可能な前記ガントリービーム上に取り付けるように適合された1つのエンコーダ取付台を含むこと、
    前記第2の2次元位置測定装置は、
    前記移動方向と前記垂直方向との双方で測定するように適合された2次元格子を有するX軸方向に移動可能な前記ガントリービームの両側の各々にY軸移動方向に1つずつ取り付けられた2つの第2の2次元エンコーダスケールを含み、
    移動方向の変位を測定するように適合された前記第2の2次元エンコーダスケールの移動方向を測定する格子部上に配置された1つの第2の移動方向エンコーダヘッドを含み、及び
    前記第2の2次元エンコーダスケールの垂直方向を測定する格子部上に配置された1つの第2の垂直方向エンコーダヘッドを含むこと、及び
    前記補償制御装置は、ステージマッピングが、前記第1の移動方向エンコーダヘッドから信号を受信することによって実行され、その結果が、前記第1の垂直方向エンコーダヘッドから受信した信号、すなわち測定された直線性誤差に加算され、当該加算された信号が、フィルター処理され、当該フィルター処理された信号が、前記直線性誤差に対する基準信号としてY軸方向の制御ループを更新するように適合されている当該システム。
  2. 低周波の直線性誤差信号だけを生成するように、高周波ノイズ成分を除去するように適合された請求項に記載のシステム。
  3. 前記第2の2次元位置測定装置は、前記第2の垂直方向エンコーダヘッドから離間された第3の垂直方向エンコーダヘッドをさらに含み、前記第3の垂直方向エンコーダヘッドは、前記第2の2次元エンコーダスケールの垂直方向を測定する格子部上に配置されていて、垂直方向の変位を測定するように適合されている請求項に記載のシステム。
  4. Y軸方向に移動可能な前記スライダのヨー誤差は、X軸方向に移動可能な前記ガントリービームの片側上にY軸移動方向に取り付けられた前記第2の2次元エンコーダスケール上に配置された前記第2の垂直方向エンコーダヘッドと前記第3の垂直方向エンコーダヘッドとの間の相対距離に基づいて測定される請求項に記載のシステム。
  5. 前記補償制御装置は、前記第2の垂直方向エンコーダヘッドから受信した信号と前記第3の垂直方向エンコーダヘッドから受信した信号との間の差が計算され、その結果として生成された信号が、フィルター処理され、当該フィルター処理された結果が、係数le/(2・lc)を使用することによって乗算され、当該乗算された信号が、ヨー誤差に対する基準信号としてX軸方向の制御ループを更新するように適合されていて、
    前記第2の垂直方向エンコーダヘッドと前記第3の垂直方向エンコーダヘッドとが、前記X軸方向に移動可能なガントリービームの片側上にY軸移動方向に取り付けられた前記第2の2次元エンコーダスケール上に配置されていて、
    前記lcは、X軸方向に移動可能な前記ガントリービームの片側上にY軸移動方向に取り付けられた前記第2の2次元エンコーダスケール上に配置された前記第2の垂直方向エンコーダヘッドと前記第3の垂直方向エンコーダヘッドとの間の距離を示し、
    前記leは、X軸方向に移動可能な前記ガントリービームの両端部の下の前記基台上にそれぞれ取り付けられた前記第1の2次元エンコーダスケール上にそれぞれ配置された前記第1の垂直方向エンコーダヘッド同士の間の距離を示す請求項に記載のシステム。
  6. 低周波のヨー誤差信号だけを生成するように、高周波ノイズ成分を除去するための低域通過フィルターをさらに含む請求項に記載のシステム。
  7. 請求項1に記載のガントリー型XYリニアモーションステージの動的変形誤差と熱的変形誤差とをリアルタイムで補償するためのシステムを含むステージ装置。
  8. 前記ステージ装置は、半導体、LCD、LED、OLED,AMOLED、PCB、太陽電池、CNT、セラミック材料、化学材料、繊維材料、及び/又は生体材料を製造、測定及び/又は検査するための装置として配置されている請求項に記載のステージ装置。
  9. 半導体、LCD、LED、OLED、AMOLED、PCB、太陽電池、CNT、セラミック材料、化学材料、繊維材料、及び/又は生体材料を製造するように適合された請求項に記載のステージ装置を備えるシステム。
  10. 半導体、LCD、LED、OLED、AMOLED、PCB、太陽電池、CNT、セラミック材料、化学材料、繊維材料、及び/又は生体材料を測定するように適合された請求項に記載のステージ装置を備えるシステム。
  11. 半導体、LCD、LED、OLED、AMOLED、PCB、太陽電池、CNT、セラミック材料、化学材料、繊維材料、及び/又は生体材料を検査するように適合された請求項に記載のステージ装置を備えるシステム。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084147A1 (ja) * 2014-11-26 2016-06-02 株式会社東京精密 ウェーハの検査方法
WO2017057577A1 (ja) 2015-09-30 2017-04-06 株式会社ニコン 露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、デバイス製造方法、及び露光方法
WO2017057583A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社ニコン 露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、デバイス製造方法、及び露光方法
WO2017057465A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社ニコン 移動体装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法、並びに計測方法
CN106933098B (zh) * 2017-02-24 2019-10-01 上海理工大学 平板型机械结构热变形补偿系统设计方法
CN106951597B (zh) * 2017-02-24 2020-03-20 上海理工大学 基于碳纤维材料热收缩性的电主轴热变形补偿设计方法
US10508932B2 (en) * 2017-04-10 2019-12-17 Calnetix Technologies, Llc Measuring the position of an object using eddy-currents
JP7096009B2 (ja) * 2018-02-21 2022-07-05 株式会社ミツトヨ 位置検出エンコーダ及び位置検出エンコーダの製造方法
CN109000702A (zh) * 2018-05-16 2018-12-14 苏州汇川技术有限公司 编码器校正系统及方法
CN108838627B (zh) * 2018-07-05 2020-04-28 大连理工大学 一种用于直观检测立式铣床热误差变化的样件加工方法
CN108919746B (zh) * 2018-07-05 2020-08-14 大连理工大学 一种转摆台的热误差测试与分析方法
CN111750774B (zh) * 2019-03-29 2021-09-24 上海微电子装备(集团)股份有限公司 光学测量装置及方法
CN112113509B (zh) * 2019-06-20 2022-06-17 上海微电子装备(集团)股份有限公司 龙门式测量装置及龙门式测量方法
JP2022024542A (ja) * 2020-07-28 2022-02-09 芝浦機械株式会社 加工機、加工システム及び被加工物の製造方法
KR102500439B1 (ko) * 2020-12-30 2023-02-17 알에스오토메이션주식회사 정밀도가 향상된 갠트리 로봇
CN116214918A (zh) * 2023-01-05 2023-06-06 南京航空航天大学 一种大尺寸连续纤维高温3d打印机热床变形容忍结构

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134371A1 (de) * 1991-10-17 1993-04-22 Zeiss Carl Fa Verfahren zur messung der effektiven momentanposition eines von einem schlitten getragenen tastelementes bzw. werkzeugs
JP3312297B2 (ja) * 1999-07-02 2002-08-05 住友重機械工業株式会社 ステージ位置制御装置
US6949733B2 (en) * 2003-03-10 2005-09-27 Asm Technology Singapore Pte Ltd Determination of a movable gantry position including a dual measurement module
JP2008059016A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Yaskawa Electric Corp 位置決め制御装置および位置決め制御方法
DE102006044358A1 (de) * 2006-09-20 2008-04-03 Etel S.A. Positioniereinrichtung in Portalbauweise
JP2008117968A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Tokyo Seimitsu Co Ltd プローバ
JP5071131B2 (ja) * 2008-01-31 2012-11-14 東京エレクトロン株式会社 プローブ装置
DE102008010284A1 (de) * 2008-02-21 2009-08-27 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh XY-Tisch mit einer Messanordnung zur Positionsbestimmung
US7752003B2 (en) * 2008-06-27 2010-07-06 Hexagon Metrology, Inc. Hysteresis compensation in a coordinate measurement machine
TWM364561U (en) * 2008-09-02 2009-09-11 Prec Machinery Res & Dev Ct Thermal deformation compensating device for processing device
EP2270425A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-05 Leica Geosystems AG Coordinate measuring machine (CMM) and method of compensating errors in a CMM
KR101144958B1 (ko) * 2009-09-14 2012-05-11 순환엔지니어링 주식회사 갠트리 구조형 스테이지의 직각도 오차 측정 방법 및 오차 보상 원점복귀 방법
KR101139292B1 (ko) * 2010-06-18 2012-04-26 순환엔지니어링 주식회사 엔코더 피드백 및 에러 맵핑과 에어 압력 조절을 이용한 에러 보상 시스템
US20120045855A1 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Beck Markus E Position-sensitive metrology system
KR101689802B1 (ko) * 2010-10-26 2016-12-27 삼성전자 주식회사 겐트리 장치

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