JPH05158546A - 位置決めステージの速度制御信号発生装置 - Google Patents

位置決めステージの速度制御信号発生装置

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Publication number
JPH05158546A
JPH05158546A JP3327172A JP32717291A JPH05158546A JP H05158546 A JPH05158546 A JP H05158546A JP 3327172 A JP3327172 A JP 3327172A JP 32717291 A JP32717291 A JP 32717291A JP H05158546 A JPH05158546 A JP H05158546A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
speed sensor
speed
positioning stage
switching
Prior art date
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Pending
Application number
JP3327172A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Mitsumoto
豊 光本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3327172A priority Critical patent/JPH05158546A/ja
Publication of JPH05158546A publication Critical patent/JPH05158546A/ja
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決めステージの高精度な位置決めを集束
性よく短時間で行えるようにする。 【構成】 位置決めステージの速度を検出する、低速の
分解能の高い低速センサ1と、高速の分解能の高い高速
センサ2と、これらセンサ1、2からの出力値が一致す
る値となるようにそれぞれに定数を乗ずる乗算手段3、
4と、高速センサの出力値が所定のしきい値よりも高い
かどうかで、低速センサと高速センサとを切り換え使用
して位置決めステージの速度制御信号を得る切り換え手
段5、6とを備え、前記使用センサ1、2の切り換え時
点およびどのセンサからどのセンサに切り換わったかを
検出する検出手段6と、低速センサ1と高速センサ2と
の切り換え時点での乗算処理後の各現在値に差がないと
きはそのまま、差があるときは、特定の時間の間で使用
を終える側のセンサに係る現在値から使用を開始する側
のセンサに係る現在値まで漸次変化させて速度制御信号
を出力する制御手段9とを設けたことを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば移動しながら所
定の位置にて各種作業を受け、あるいは各種作業を行う
ために、所定の位置にて高精度に位置決めされるような
位置決めステージの速度制御信号発生装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】この種の位置決めステージは、例えば1
つのウエハの複数位置に同一の回路パターンを順次に露
光するのに、ウエハを各露光位置にステップ移動させて
高精度に位置決めする装置として用いられている。
【0003】近時要求されている高生産性の上から、位
置決めステージは各ステップ位置間では高速にて移動さ
れる必要がある。しかし各ステップ位置では数十nmと
云う高い精度の位置決めが必要である。
【0004】これを満足するのに、位置決めステージの
移動速度を検出してこれをフィードバックしながら、あ
るステップ位置から次のステップ位置への移動は最初高
速にて行ない、所定の位置からは次のステップ位置での
位置決めのために減速して低速化していき、次のステッ
プ位置にて高精度に位置決めされるようにする。
【0005】そしてこのような速度制御を伴った位置制
御は、位置センサによる位置決めステージの位置情報を
も併用して行われる。
【0006】ところで上記のような位置決めステージの
高速域を検出するには、高速域に適した分解能を持つ高
速センサが必要となる。しかしこの高速センサは分解能
が一般的に低いものであり、これによって位置決めステ
ージの低速域を検出することはできない。
【0007】したがって、高速専用のセンサと低速専用
のセンサとを併用し、フィードバックされたステージの
速度に応じたものを切り換え使用して位置決めステージ
の速度制御のための信号を発生させるようにしている。
【0008】これを行う従来の装置は、図3に示すよう
に、位置決めステージの速度を検出する、低速の分解能
の高い低速センサaと、高速の分解能の高い高速センサ
bと、これらセンサa、bからの出力値を一致する値と
なるようにそれぞれに定数を乗ずる乗算回路c、dと、
高速センサbの乗算処理前の出力値が所定のしきい値よ
りも高いかどうかで、切り換えスイッチfを操作し、低
速センサaと高速センサbとを切り換え使用して位置決
めステージの速度制御信号を得る制御回路eとを備えて
いる。
【0009】これにより、位置決めステージの低速移動
は低速センサaにて、また高速移動は高速センサbに
て、それぞれ検出して速度情報をフィードバックする。
制御回路eのセンサa、bを切り換え使用するしきい値
は、低速センサaが検出できる速度範囲のほぼ上限に相
当する高速センサbの検出値である。これはステージの
速度を常時監視できるようにするためである。
【0010】乗算回路c、dが乗算処理するための定数
は、各速度センサa、bの分解能の逆数の比になってお
り、各速度センサからの切り換え時における出力値を計
算上一致した値に補正する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
装置では、位置決め精度のみが問題とされるときには有
効であるが、位置決め時間が問題となるときには、これ
を満足するような集束性を得ることはできない。
【0012】これを具体的に説明すると、速度センサ
a、bを切り換え使用する場合の切り換え時(図4の時
点tS )に、各速度センサa、bの使用を終える側の乗
算処理後の値と、使用を開始される側の乗算処理後の値
とにときとして差Sが生じ、速度制御信号としての全体
の出力が図4のグラフの出力特性線にて示すように不連
続となる。
【0013】このような速度制御信号の出力の不連続
は、位置決めステージの移動に振動を与えることにな
り、この振動を抑えながら位置決めステージの位置決め
を行わなければならなくなる。このため位置決めステー
ジの速度制御に時間が掛かる。
【0014】この出力の不連続は、速度センサa、bの
分解能の違いが原因している。速度センサa、bの分解
能の比から乗算回路c、dの定数を決定し、計算上セン
サ切り換え時の出力値を一致した値に補正できる筈であ
るが、高速センサの分解能が低速センサの分解能よりも
小さいため実際には切り換え時の補正出力値が一致しな
くなる。
【0015】そこで本発明は、このような低速センサと
高速センサとの切り換え時に、それぞれの乗算処理後の
補正値に差があっても、これによる速度制御信号として
の出力が不連続にならない制御を行うことにより、前記
従来のような問題を解消することができる位置決めステ
ージの速度制御信号発生装置を提供することを課題とす
るものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を達成するため、位置決めステージの速度を検出す
る、低速の分解能の高い低速センサと、高速の分解能の
高い高速センサと、これらセンサからの出力値が一致す
る値となるようにそれぞれに定数を乗ずる乗算手段と、
高速センサの出力値が所定のしきい値よりも高いかどう
かで、低速センサと高速センサとを切り換え使用して位
置決めステージの速度制御信号を得る切り換え手段とを
備えた位置決めステージの速度制御信号発生装置におい
て、前記使用センサの切り換え時点およびどのセンサか
らどのセンサに切り換わったかを検出する検出手段と、
低速センサと高速センサとの切り換え時点での乗算処理
後の各現在値に差がないときはそのまま、差があるとき
は、特定の時間の間で使用を終える側のセンサに係る現
在値から使用を開始する側のセンサに係る現在値まで漸
次変化させて速度制御信号を出力する制御手段とを設け
たことを特徴とするものである。
【0017】
【作用】本発明の上記構成によれば、低速センサおよび
高速センサのそれぞれはともに位置決めステージの移動
速度を検出しており、この検出される位置決めステージ
の速度を切り換え手段にフィードバックしながら、前記
両センサの内の位置決めステージの速度に応じた方を高
速センサの出力が所定のしきい値より大きいかどうかに
基づいて切り換え使用されて、位置決めステージの低速
および高速のどの移動の場合にも的確にその速度が検出
され、それぞれの出力値は乗算手段によって互いに一致
する値となるよう定数にて乗算処理される従来通りの処
理に加え、前記各センサの切り換え時点とどのセンサか
らどのセンサに切り換わったかが検出手段により検出さ
れ、制御手段はこの検出情報を基に、センサ切り換え時
点での各センサからの乗算処理後の各現在値に差がある
かどうかを判別し、双方の現在値に差がある場合に、前
記切り換えによって特定の時間の間で使用を終えるセン
サに係る現在値から使用を開始するセンサに係る現在値
まで漸次変化させて速度制御信号を出力するので、前記
差によりセンサ切り換え時点での速度制御信号の出力が
不連続になるのを回避することができる。
【0018】
【実施例】以下図1〜図3に示す本発明の一実施例とし
ての位置決めステージ速度制御信号発生装置について説
明する。
【0019】本実施例の装置は図1に示すように、従来
同様、位置決めステージの速度を検出する、低速の分解
能の高い低速センサ1と、高速の分解能の高い高速セン
サ2と、これらセンサ1、2からの出力値が一致する値
となるようにそれぞれに定数を乗じて補正する乗算回路
3、4と、高速センサ2の出力値が所定のしきい値より
も高いかどうかで、切り換えスイッチ5を操作し、低速
センサ1と高速センサ2とを切り換え使用して位置決め
ステージの位置制御信号を得る制御回路6とを備えてい
る。
【0020】しかし本実施例での制御回路6は従来の場
合と異なり、前記切り換え制御のほか、その切り換え時
点および、どのセンサからどのセンサに切り換わったか
の情報を出力する。制御回路6のセンサ1、2を切り換
え使用するしきい値は、低速センサ1が検出できる速度
範囲のほぼ上限に相当する高速センサ2の検出値であ
る。これは位置決めステージの速度を常時監視できるよ
うにするためである。
【0021】乗算回路3、4が乗算処理するための定数
は、各速度センサ1、2の分解能の逆数の比になってお
り、計算上速度センサ1、2の切り換え時の出力値が一
致する値になるように補正する。
【0022】これを数式で示せば、
【0023】
【数1】
【0024】ここで U :補正後の出力値 Vl :低速センサ1の出力値 Vh :高速センサ2の出力値 Vs :制御回路6のしきい値 Vls :低速センサ1の分解能 Vhs :高速センサ2の分解能 Kl :乗算器3の定数(低速センサのゲイン) K :乗算器4の定数(高速センサのゲイン) しかし補正後の出力値Uは速度センサ1、2の分解能の
違いによってときとして差が生じ、これが原因で集束性
が悪く位置決めステージに振動を与え、これを抑えなが
ら位置決めするのでは時間が掛かる。
【0025】このため本実施例では、各乗算器3、4か
らの補正後の各出力値をスムージング回路7に入力して
処理する。
【0026】スムージング回路7はセンサ1、2の切り
換え時点と、どのセンサからどのセンサに切り換わった
かの情報を制御回路6から得て、まずこの時点での高速
センサ2側の乗算器4の出力値と低速センサ1の側の乗
算器3の出力値との差を取る。
【0027】そしてこの差を予め設定した回数で割り、
その値を切り換え前の速度センサの出力値に加えたもの
をスムージング回路7の出力値とする。
【0028】次にΔt時間後の切り換え後使用する速度
センサ側の乗算器の出力との差を取る。そしてその差を
回数n−1で割り、スムージング回路7の前回の出力値
に足し込みこれを2回目の出力値とする。
【0029】k・Δt時間後、切り換え時点での乗算器
の出力値と与えられるk・Δt時間後の切り換え後使用
する速度センサ側の乗算器の出力値との差を取る。
【0030】そしてその差を回数n−kで割り、スムー
ジング回路7の前回の出力値に足し込み、これをk回目
の出力値とする。
【0031】以上の動作をn回繰り返す。
【0032】これを数式にて示せば以下の通りである。
【0033】
【数2】
【0034】このようにすると、n・Δt時間の間に変
化する位置決めステージの速度にも対応でき、図2に示
すように速度センサ切り換え時点からk・Δt時間を経
て乗算器の出力値がスムーズに切り換わる。
【0035】したがって従来のように、切り換え時点に
各乗算器3、4からの補正後の出力値が不連続になるよ
うなことはなく、集束性のよい短時間での位置決めがで
きる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、低速センサおよび高速
センサのそれぞれはともに位置決めステージの移動速度
を検出しており、この検出される位置決めステージの速
度を切り換え手段にフィードバックしながら、前記両セ
ンサの内の位置決めステージの速度に応じた方を高速セ
ンサの出力が所定のしきい値より大きいかどうかに基づ
いて切り換え使用されて、位置決めステージの低速およ
び高速のどの移動の場合にも的確にその速度が検出さ
れ、それぞれの出力値は乗算手段によって互いに一致す
る値となるよう定数にて乗算処理される従来通りの処理
に加え、前記各センサの切り換え時点とどのセンサから
どのセンサに切り換わったかが検出手段により検出さ
れ、制御手段はこの検出情報を基に、センサ切り換え時
点での各センサからの乗算処理後の各現在値に差がある
かどうかを判別し、双方の現在値に差がある場合に、前
記切り換えによって特定の時間の間で使用を終えるセン
サに係る現在値から使用を開始するセンサに係る現在値
まで漸次変化させて速度制御信号を出力するので、前記
差によりセンサ切り換え時点での速度制御信号の出力が
不連続になるのを回避することができ、これによって位
置決めステージの高精度な位置決めを、集束性よく短時
間にて達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された一実施例としての位置決め
ステージの速度制御信号発生装置を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の装置により得られる出力値の特性を示す
グラフである。
【図3】従来の位置決めステージの速度制御信号発生装
置を示すブロック図である。
【図4】従来の装置での出力値の特性を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 低速センサ 2 高速センサ 3、4 乗算回路 5 切り換えスイッチ 6 制御回路 7 スムージング回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/12 305 E 9179−3H G12B 5/00 T 6843−2F H01L 21/027

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位置決めステージの速度を検出する、低
    速の分解能の高い低速センサと、高速の分解能の高い高
    速センサと、これらセンサからの出力値が一致する値と
    なるようにそれぞれに定数を乗ずる乗算手段と、高速セ
    ンサの出力値が所定のしきい値よりも高いかどうかで、
    低速センサと高速センサとを切り換え使用して位置決め
    ステージの速度制御信号を得る切り換え手段とを備えた
    位置決めステージの速度制御信号発生装置において、 前記使用センサの切り換え時点およびどのセンサからど
    のセンサに切り換わったかを検出する検出手段と、低速
    センサと高速センサとの切り換え時点での乗算処理後の
    各現在値に差がないときはそのまま、差があるときは、
    特定の時間の間で使用を終える側のセンサに係る現在値
    から使用を開始する側のセンサに係る現在値まで漸次変
    化させて速度制御信号を出力する制御手段とを設けたこ
    とを特徴とする位置決めステージの速度制御信号発生装
    置。
JP3327172A 1991-12-11 1991-12-11 位置決めステージの速度制御信号発生装置 Pending JPH05158546A (ja)

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