JPH05234865A - 複合位置決め装置 - Google Patents
複合位置決め装置Info
- Publication number
- JPH05234865A JPH05234865A JP4070070A JP7007092A JPH05234865A JP H05234865 A JPH05234865 A JP H05234865A JP 4070070 A JP4070070 A JP 4070070A JP 7007092 A JP7007092 A JP 7007092A JP H05234865 A JPH05234865 A JP H05234865A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- surface plate
- controller
- speed
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
- G03F7/70725—Stages control
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構成で装置自身が発生する振動の制振
作用を達成し、これにより床からの振動の除振作用を最
大限に発揮可能とする複合位置決め装置を提供する。 【構成】 除振手段に支持された定盤１６と、該定盤上
に搭載された各々独立して駆動制御可能な複数台のステ
ージ８と、各ステージを駆動して速度および位置を制御
する速度位置制御装置２３と、各ステージを駆動する際
加速減速の開始時を一致させかつ加速減速時間と駆動力
との積である力積の和がゼロとなるように各ステージを
同期運転させる同期制御手段２４を備える。
作用を達成し、これにより床からの振動の除振作用を最
大限に発揮可能とする複合位置決め装置を提供する。 【構成】 除振手段に支持された定盤１６と、該定盤上
に搭載された各々独立して駆動制御可能な複数台のステ
ージ８と、各ステージを駆動して速度および位置を制御
する速度位置制御装置２３と、各ステージを駆動する際
加速減速の開始時を一致させかつ加速減速時間と駆動力
との積である力積の和がゼロとなるように各ステージを
同期運転させる同期制御手段２４を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は除振装置に支持された定
盤に搭載されるステージの高速高精度位置決め装置に関
し、特にステージ自身が駆動されたときの定盤に及ぼす
反力を相殺し合うように構成した複合位置決め装置に関
するものである。
盤に搭載されるステージの高速高精度位置決め装置に関
し、特にステージ自身が駆動されたときの定盤に及ぼす
反力を相殺し合うように構成した複合位置決め装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子ビームを応用した電子顕微鏡やステ
ッパ等のＬＳＩ製造装置では、除振装置上に位置決め装
置を搭載した構成が採用されている。通常、位置決め装
置としては水平の２軸方向に駆動されるＸＹステージが
一般的である。このような除振装置は空気バネ、コイル
バネ、防振ゴム等の振動吸収手段により振動を減衰させ
る機能を持っている。しかし、受動的除振装置において
は、床から伝達する振動はある程度減衰できても、それ
に搭載される位置決め装置自身が発生する振動は有効に
減衰できないという問題がある。つまり、位置決め装置
自身の高速移動によって生じる反力は除振装置を揺らせ
ることになり、この振動は位置決め装置の高速高精度位
置決めを阻害する外乱となっている。
ッパ等のＬＳＩ製造装置では、除振装置上に位置決め装
置を搭載した構成が採用されている。通常、位置決め装
置としては水平の２軸方向に駆動されるＸＹステージが
一般的である。このような除振装置は空気バネ、コイル
バネ、防振ゴム等の振動吸収手段により振動を減衰させ
る機能を持っている。しかし、受動的除振装置において
は、床から伝達する振動はある程度減衰できても、それ
に搭載される位置決め装置自身が発生する振動は有効に
減衰できないという問題がある。つまり、位置決め装置
自身の高速移動によって生じる反力は除振装置を揺らせ
ることになり、この振動は位置決め装置の高速高精度位
置決めを阻害する外乱となっている。
【０００３】例えば、図４は除振装置を備えた定盤上に
搭載された位置決め装置（ステージ）をステップ駆動し
たときの位置制御系における偏差信号である。同図のよ
うに、波形の初期の段階では位置制御系の固有周波数の
過渡振動が生じている。しかし、これは比較的速く減衰
しており、その後の波形には定盤の固有周波数の振動が
長く重畳している。したがって、位置整定時間を長引か
せる結果として著しく生産性を損なっていた。
搭載された位置決め装置（ステージ）をステップ駆動し
たときの位置制御系における偏差信号である。同図のよ
うに、波形の初期の段階では位置制御系の固有周波数の
過渡振動が生じている。しかし、これは比較的速く減衰
しており、その後の波形には定盤の固有周波数の振動が
長く重畳している。したがって、位置整定時間を長引か
せる結果として著しく生産性を損なっていた。
【０００４】この現象を、定盤上にステージが搭載され
た場合の力学モデルを使って定式化すると以下のように
なる。
た場合の力学モデルを使って定式化すると以下のように
なる。
【０００５】図５は定盤２に搭載されたステージ１のＸ
あるいはＹ水平１軸方向の力学モデルである。図示した
ように、定盤２とステージ１とを含めた２自由度の力学
モデルになっている。ここで、運動方程式は図示の記号
を使って以下の数式で書き表される。
あるいはＹ水平１軸方向の力学モデルである。図示した
ように、定盤２とステージ１とを含めた２自由度の力学
モデルになっている。ここで、運動方程式は図示の記号
を使って以下の数式で書き表される。
【０００６】
【数１】 ただし、各記号の意味は次のとおりである。
【０００７】ｍ1：ステージ質量〔ｋｇ〕、ｍ2：定盤質
量〔ｋｇ〕、ｂ1: ステージの粘性摩擦係数〔Ｎｓ／
ｍ〕、ｂ2：定盤の粘性摩擦係数〔Ｎｓ／ｍ〕、ｋ1：ス
テ ージのバネ定数〔Ｎ／ｍ〕、ｋ2：定盤のバネ定数
〔Ｎ／ｍ〕、ｘ1：ステージ 変位〔ｍ〕、ｘ2：定盤変
位〔ｍ〕、ｆ1：駆動力〔Ｎ〕。
量〔ｋｇ〕、ｂ1: ステージの粘性摩擦係数〔Ｎｓ／
ｍ〕、ｂ2：定盤の粘性摩擦係数〔Ｎｓ／ｍ〕、ｋ1：ス
テ ージのバネ定数〔Ｎ／ｍ〕、ｋ2：定盤のバネ定数
〔Ｎ／ｍ〕、ｘ1：ステージ 変位〔ｍ〕、ｘ2：定盤変
位〔ｍ〕、ｆ1：駆動力〔Ｎ〕。
【０００８】上式に基づいて、これをブロック表現する
と図６の破線で囲った部分３となる。すなわち、３は制
御対象を示す。破線以外の部分は位置制御系のブロック
である。同図において、４は位置検出変換手段、５は位
置制御系の特性改善用の補償器、６は電力増幅器、７は
アクチュエータである。ただし、位置検出変換手段４に
は、位置検出器としての例えばレーザ干渉計と偏差カウ
ンタが含まれるものとする。
と図６の破線で囲った部分３となる。すなわち、３は制
御対象を示す。破線以外の部分は位置制御系のブロック
である。同図において、４は位置検出変換手段、５は位
置制御系の特性改善用の補償器、６は電力増幅器、７は
アクチュエータである。ただし、位置検出変換手段４に
は、位置検出器としての例えばレーザ干渉計と偏差カウ
ンタが含まれるものとする。
【０００９】以下、同図の動作説明をする。まず、位置
（ｘ1−ｘ2）を検出し目標位置ｘ0との偏差であるｘ0−
（ｘ1−ｘ2）に対して位置検出変換手段４の位置ゲイン
ｋpが乗ぜられる。さらに、位置制御系の特性改善用補
償器５を通って電力増 幅器６を駆動する。最後に、位
置決め装置を駆動するアクチュエータ７の推力定数ｋt
による変換を経て駆動力ｆ1を発生させるように構成さ
れている。
（ｘ1−ｘ2）を検出し目標位置ｘ0との偏差であるｘ0−
（ｘ1−ｘ2）に対して位置検出変換手段４の位置ゲイン
ｋpが乗ぜられる。さらに、位置制御系の特性改善用補
償器５を通って電力増 幅器６を駆動する。最後に、位
置決め装置を駆動するアクチュエータ７の推力定数ｋt
による変換を経て駆動力ｆ1を発生させるように構成さ
れている。
【００１０】ここで、位置のフイードバック検出が（ｘ
1−ｘ2）である理由は、例えば位置検出手段であるレー
ザ干渉計が通常の場合は定盤２に設置されるからであ
る。また、図示の場合、位置制御系の特性改善用の補償
器はＰＩＤ補償器となっており、Ｐ：比例動作、Ｉ：積
分動作、Ｄ：微分動作、を意味する。さらに、図示の記
号の意味と次元は以下のとおりである。
1−ｘ2）である理由は、例えば位置検出手段であるレー
ザ干渉計が通常の場合は定盤２に設置されるからであ
る。また、図示の場合、位置制御系の特性改善用の補償
器はＰＩＤ補償器となっており、Ｐ：比例動作、Ｉ：積
分動作、Ｄ：微分動作、を意味する。さらに、図示の記
号の意味と次元は以下のとおりである。
【００１１】Ｋp：位置ゲイン〔Ｖ／ｍ〕、Ｆx：Ｐ動作
ゲイン〔Ｖ／Ｖ〕、Ｆi：Ｉ動作ゲイン〔Ｖ／Ｖｓｅ
ｃ〕、Ｆv：Ｄ動作ゲイン〔Ｖｓｅｃ／Ｖ〕、Ｋi：ドラ
イバのゲイン〔Ａ／Ｖ〕、Ｔd：ドライバの時定数〔ｓ
ｅｃ〕、Ｋt：推力定数〔Ｎ／Ａ〕、ｓ：ラプラス演算
子〔ｒａｄ／ｓｅｃ〕。
ゲイン〔Ｖ／Ｖ〕、Ｆi：Ｉ動作ゲイン〔Ｖ／Ｖｓｅ
ｃ〕、Ｆv：Ｄ動作ゲイン〔Ｖｓｅｃ／Ｖ〕、Ｋi：ドラ
イバのゲイン〔Ａ／Ｖ〕、Ｔd：ドライバの時定数〔ｓ
ｅｃ〕、Ｋt：推力定数〔Ｎ／Ａ〕、ｓ：ラプラス演算
子〔ｒａｄ／ｓｅｃ〕。
【００１２】従来、ステージ１の駆動による反力が位置
（ｘ1−ｘ2）に及ぼす影響を抑圧する方法として、定盤
２の加速度信号を検出してステージ１を駆動する電力増
幅器６の入力部へフィードバックする方法が知られてい
た。例えば、文献、精密工学会誌「空気浮上式高速ＸＹ
ステージの試作（ＪＳＰＥ−５２−１０、’８６−１０
−１７１３）」には、定盤加速度を検出して制御系にフ
ィードバックする構成が開示されている。
（ｘ1−ｘ2）に及ぼす影響を抑圧する方法として、定盤
２の加速度信号を検出してステージ１を駆動する電力増
幅器６の入力部へフィードバックする方法が知られてい
た。例えば、文献、精密工学会誌「空気浮上式高速ＸＹ
ステージの試作（ＪＳＰＥ−５２−１０、’８６−１０
−１７１３）」には、定盤加速度を検出して制御系にフ
ィードバックする構成が開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では以下のような問題点があった。
従来例では以下のような問題点があった。
【００１４】第１に床の振動をステージ上に伝達させな
いようにするためには、除振装置は柔らかくしなければ
ならない。このようにすると、床振動の影響を軽減する
ことができる。しかしながらこのような柔らかい構成で
は除振装置上に搭載したステージ自身が発生する振動は
有効に減衰できない。反対に定盤を硬くすれば、ステー
ジの駆動反力があっても剛な定盤は動かなくなる。しか
しながら、この場合床振動は直接的に伝達してくるた
め、床振動に対する除振性能は犠牲になる。つまり、除
振と制振は互いにトレードオフの関係にある。従来、除
振と制振のバランスは、ステージが搭載された定盤の設
置場所ごとにとられる必要があった。したがって、調整
作業は繁雑であり、装置の立ち上げ期間を著しく長引か
せるという問題があった。
いようにするためには、除振装置は柔らかくしなければ
ならない。このようにすると、床振動の影響を軽減する
ことができる。しかしながらこのような柔らかい構成で
は除振装置上に搭載したステージ自身が発生する振動は
有効に減衰できない。反対に定盤を硬くすれば、ステー
ジの駆動反力があっても剛な定盤は動かなくなる。しか
しながら、この場合床振動は直接的に伝達してくるた
め、床振動に対する除振性能は犠牲になる。つまり、除
振と制振は互いにトレードオフの関係にある。従来、除
振と制振のバランスは、ステージが搭載された定盤の設
置場所ごとにとられる必要があった。したがって、調整
作業は繁雑であり、装置の立ち上げ期間を著しく長引か
せるという問題があった。
【００１５】第２に、上述のトレードオフを制御的手段
によって回避する方法として、除振装置の加速度信号を
検出してステージのドライバ入力端にフィードバックす
る定盤加速度フィードバック法が知られている（精密工
学会誌「空気浮上式高速ＸＹステージの試作（ＪＳＰＥ
−５２−１０、’８６−１０−１７１３）」）。しかし
ながら定盤加速度信号の検出には、例えば低周波数で高
検出感度を有するサーボ式加速度センサを使用しなけれ
ばならない。このサーボ式加速度センサは高価であり、
また些細な機械的ショックにより破壊する。また、この
ような加速度センサの設置とその最適調整は非常に面倒
なものであった。
によって回避する方法として、除振装置の加速度信号を
検出してステージのドライバ入力端にフィードバックす
る定盤加速度フィードバック法が知られている（精密工
学会誌「空気浮上式高速ＸＹステージの試作（ＪＳＰＥ
−５２−１０、’８６−１０−１７１３）」）。しかし
ながら定盤加速度信号の検出には、例えば低周波数で高
検出感度を有するサーボ式加速度センサを使用しなけれ
ばならない。このサーボ式加速度センサは高価であり、
また些細な機械的ショックにより破壊する。また、この
ような加速度センサの設置とその最適調整は非常に面倒
なものであった。
【００１６】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、高価で壊れ易くまた検出設定調整が面
倒なサーボ式加速度センサを用いることなく、簡単な構
成で装置自身が発生する振動の制振作用を達成し、これ
により床からの振動の除振作用を最大限に発揮可能とす
る複合位置決め装置の提供を目的とする。
たものであって、高価で壊れ易くまた検出設定調整が面
倒なサーボ式加速度センサを用いることなく、簡単な構
成で装置自身が発生する振動の制振作用を達成し、これ
により床からの振動の除振作用を最大限に発揮可能とす
る複合位置決め装置の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明では除振装置に支持された定盤上に
少なくともステージ２台を搭載し、しかも定盤に対する
反力を互いに打ち消し合うように同期的にそのステージ
が駆動されることを特徴とした複合位置決め装置を提供
する。すなわち、従来の位置決め装置では、ステージの
駆動力がそのまま反力として除振装置に支持された定盤
に印加されていたのであるが、除振装置に支持された定
盤と、定盤に搭載される少なくとも２台以上の位置決め
装置と、各位置決め装置のステージを駆動する速度位置
制御装置と、各ステージの駆動において加速・減速開始
時刻及び加速・減速時間と駆動力との積である力積とを
一致させ、かつ両者の力積の符号が互いに逆であるよう
な同期運転を行わせる同期制御器とを備えた複合位置決
め装置の構成として、ステージ駆動の反力を互いに打ち
消し合わせている。
成するため、本発明では除振装置に支持された定盤上に
少なくともステージ２台を搭載し、しかも定盤に対する
反力を互いに打ち消し合うように同期的にそのステージ
が駆動されることを特徴とした複合位置決め装置を提供
する。すなわち、従来の位置決め装置では、ステージの
駆動力がそのまま反力として除振装置に支持された定盤
に印加されていたのであるが、除振装置に支持された定
盤と、定盤に搭載される少なくとも２台以上の位置決め
装置と、各位置決め装置のステージを駆動する速度位置
制御装置と、各ステージの駆動において加速・減速開始
時刻及び加速・減速時間と駆動力との積である力積とを
一致させ、かつ両者の力積の符号が互いに逆であるよう
な同期運転を行わせる同期制御器とを備えた複合位置決
め装置の構成として、ステージ駆動の反力を互いに打ち
消し合わせている。
【００１８】上記作用を力学モデルに基づき数式を使っ
て説明する。いま、定盤に搭載されたステージの力学モ
デルを図２のようにする。図示のように、定盤２に搭載
されるステージは１ａと１ｂの２台である。この運動方
程式は以下の数式のようになる。
て説明する。いま、定盤に搭載されたステージの力学モ
デルを図２のようにする。図示のように、定盤２に搭載
されるステージは１ａと１ｂの２台である。この運動方
程式は以下の数式のようになる。
【００１９】
【数２】 したがって、上式のブロック図は図３となる。ここで、
ステージ１ａと１ｂの駆動に原因した定盤２に対する全
反力は（２Ｃ）式右辺に示すようにそれぞれの反力がマ
イナス符号で加算されたものである。これが強制力とし
て定盤に作用し、定盤が動かされていたわけである。し
かし、以下の数式（３）
ステージ１ａと１ｂの駆動に原因した定盤２に対する全
反力は（２Ｃ）式右辺に示すようにそれぞれの反力がマ
イナス符号で加算されたものである。これが強制力とし
て定盤に作用し、定盤が動かされていたわけである。し
かし、以下の数式（３）
【００２０】
【数３】 ｆ1a ＝−ｆ1b ・・・（３） の関係を満たすように駆動されれば、（２ｃ）式の右辺
はゼロになる。つまり、定盤を駆動する強制力は存在し
なくなる。（３）式の条件とは、すなわち、ステージ１
ａと１ｂが互いに逆方向に駆動されることを意味する。
はゼロになる。つまり、定盤を駆動する強制力は存在し
なくなる。（３）式の条件とは、すなわち、ステージ１
ａと１ｂが互いに逆方向に駆動されることを意味する。
【００２１】
【実施例】図１は本発明の実施例に係る複合位置決め装
置の構成図である。同図において、８ａは位置決めされ
るステージであり、この上にはミラー９ａが搭載されレ
ーザ干渉計１０ａによって位置計測がなされる。そし
て、タコジェネレータ１４ａ付のＤＣモータ１１ａの回
転運動がボールネジ１２ａに伝達し、ナット１３ａを介
して運動変換されてステージ８ａを直線方向に位置決め
駆動する。
置の構成図である。同図において、８ａは位置決めされ
るステージであり、この上にはミラー９ａが搭載されレ
ーザ干渉計１０ａによって位置計測がなされる。そし
て、タコジェネレータ１４ａ付のＤＣモータ１１ａの回
転運動がボールネジ１２ａに伝達し、ナット１３ａを介
して運動変換されてステージ８ａを直線方向に位置決め
駆動する。
【００２２】したがって、ＤＣモータ１１ａ、タコジェ
ネレータ１４ａ、ボールネジ１２ａ、ナット１３ａ、ス
テージ８ａからなる運動機構はステージ定盤１５ａに搭
載される位置決め装置を構成している。さらにこの位置
決め装置は床振動を遮断するための除振装置１７に支持
された本体の定盤１６に搭載される。
ネレータ１４ａ、ボールネジ１２ａ、ナット１３ａ、ス
テージ８ａからなる運動機構はステージ定盤１５ａに搭
載される位置決め装置を構成している。さらにこの位置
決め装置は床振動を遮断するための除振装置１７に支持
された本体の定盤１６に搭載される。
【００２３】次にステージ８ａを駆動する制御装置の説
明を行う。まず、１８ａはレーザ干渉計１０ａと目標値
との偏差で動作するディジタルアナログコンバータ（以
下、ＤＡＣと略記）である。この出力は位置制御器１９
ａとアンプ２０ａの両方に印加されている。そして、速
度モードで運転されているときにはアンプ２０ａの出力
が、また位置モードで運転される場合には位置制御器１
９ａの出力が電子スイッチ２５ａによって各々選択さ
れ、電子スイッチ２５ａ以降に接続された速度制御器２
１ａと電流制御器２２ａを順次励振していく。すなわ
ち、ＤＡＣ１８ａ、位置制御器１９ａ、アンプ２０ａ、
電子スイッチ２５ａ、速度制御器２１ａ、電流制御器２
２ａによって速度位置制御装置２３ａを構成している。
明を行う。まず、１８ａはレーザ干渉計１０ａと目標値
との偏差で動作するディジタルアナログコンバータ（以
下、ＤＡＣと略記）である。この出力は位置制御器１９
ａとアンプ２０ａの両方に印加されている。そして、速
度モードで運転されているときにはアンプ２０ａの出力
が、また位置モードで運転される場合には位置制御器１
９ａの出力が電子スイッチ２５ａによって各々選択さ
れ、電子スイッチ２５ａ以降に接続された速度制御器２
１ａと電流制御器２２ａを順次励振していく。すなわ
ち、ＤＡＣ１８ａ、位置制御器１９ａ、アンプ２０ａ、
電子スイッチ２５ａ、速度制御器２１ａ、電流制御器２
２ａによって速度位置制御装置２３ａを構成している。
【００２４】なお、図１に示すように、符号ｂを付けた
番号の意味は符号ａの説明と同様である。
番号の意味は符号ａの説明と同様である。
【００２５】上述の構成において、ステージ８ａの駆動
を行う速度位置制御装置２３ａとステージ８ｂの駆動を
行う速度位置制御装置２３ｂとは共に同期制御器２４に
よって管理されている。ここでは、ステージ８ａと８ｂ
を互いに逆方向に運転するような同期駆動の管理がなさ
れる。具体的に言うと、ステージ８ａと８ｂは共にスト
ロークの大部分は速度モードで運転され、目標位置近傍
に入ると位置モードへ切換えられて最終的に目標位置に
位置決めされる。この動作モードの中で速度モードは加
速−等速−減速の３区間から成り、ステージ駆動の反力
が発生する区間は主に加速と減速区間である。したがっ
て、加速・減速の開始時刻を一致させてステージ８ａと
８ｂを駆動し、かつ加速・減速の持続時間と電流制御器
２２ａ、２２ｂが発生する駆動力との積である力積の絶
対値を一致させ、かつ互いの力積の符号が逆であるよう
な同期運転が同期制御器２４の機能となっている。
を行う速度位置制御装置２３ａとステージ８ｂの駆動を
行う速度位置制御装置２３ｂとは共に同期制御器２４に
よって管理されている。ここでは、ステージ８ａと８ｂ
を互いに逆方向に運転するような同期駆動の管理がなさ
れる。具体的に言うと、ステージ８ａと８ｂは共にスト
ロークの大部分は速度モードで運転され、目標位置近傍
に入ると位置モードへ切換えられて最終的に目標位置に
位置決めされる。この動作モードの中で速度モードは加
速−等速−減速の３区間から成り、ステージ駆動の反力
が発生する区間は主に加速と減速区間である。したがっ
て、加速・減速の開始時刻を一致させてステージ８ａと
８ｂを駆動し、かつ加速・減速の持続時間と電流制御器
２２ａ、２２ｂが発生する駆動力との積である力積の絶
対値を一致させ、かつ互いの力積の符号が逆であるよう
な同期運転が同期制御器２４の機能となっている。
【００２６】上記実施例では、ほぼ特性が揃った２台の
位置決め装置を定盤１６の上に搭載し、これらを同期制
御器２４の管理下で駆動している。すなわち、ステージ
８ａ、８ｂの質量、ＤＣモータ１１ａ、１１ｂの機種、
ボールネジ１２ａ、１２ｂ及びナット１３ａ、１３ｂで
構成される運動機構の粘性摩擦、静止摩擦、バネ定数、
駆動ピッチはほぼ等しい位置決め装置である。
位置決め装置を定盤１６の上に搭載し、これらを同期制
御器２４の管理下で駆動している。すなわち、ステージ
８ａ、８ｂの質量、ＤＣモータ１１ａ、１１ｂの機種、
ボールネジ１２ａ、１２ｂ及びナット１３ａ、１３ｂで
構成される運動機構の粘性摩擦、静止摩擦、バネ定数、
駆動ピッチはほぼ等しい位置決め装置である。
【００２７】しかし、（３）式に示したように、ステー
ジ駆動によって生じる反力が互いに相殺し合うことによ
って定盤１６を揺らせないようにすれば他の構成でもよ
い。即ち必ずしも特性がほぼ揃った位置決め装置である
必要はない。ステージ８ａと８ｂの質量が異なる位置決
め装置であってもかまわない。要は加速・減速の開始時
刻を一致させて２台のステージを駆動しかつ加速・減速
時の力積の絶対値を一致させ、かつ互いの力積の符号が
逆であるような同期運転がなされればよい。
ジ駆動によって生じる反力が互いに相殺し合うことによ
って定盤１６を揺らせないようにすれば他の構成でもよ
い。即ち必ずしも特性がほぼ揃った位置決め装置である
必要はない。ステージ８ａと８ｂの質量が異なる位置決
め装置であってもかまわない。要は加速・減速の開始時
刻を一致させて２台のステージを駆動しかつ加速・減速
時の力積の絶対値を一致させ、かつ互いの力積の符号が
逆であるような同期運転がなされればよい。
【００２８】さらに、図１に示した２台の位置決め装置
では、両者ともにＤＣモータ１１ａ、１１ｂ、タコジェ
ネレータ１４ａ、１４ｂ、ボールネジ１２ａ、１２ｂ、
ナット１３ａ、１３ｂ、ステージ８ａ、８ｂから成る運
動機構を有していたが、これに限定されないことは言う
までもない。例えば、１台の位置決め装置がボールネジ
とナットを運動変換機構に持つ位置決め装置であり、他
方の位置決め装置がリニアモータをアクチュエータとし
た運動変換機構を持たない位置決め装置であってもかま
わない。
では、両者ともにＤＣモータ１１ａ、１１ｂ、タコジェ
ネレータ１４ａ、１４ｂ、ボールネジ１２ａ、１２ｂ、
ナット１３ａ、１３ｂ、ステージ８ａ、８ｂから成る運
動機構を有していたが、これに限定されないことは言う
までもない。例えば、１台の位置決め装置がボールネジ
とナットを運動変換機構に持つ位置決め装置であり、他
方の位置決め装置がリニアモータをアクチュエータとし
た運動変換機構を持たない位置決め装置であってもかま
わない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では定盤上
に少なくとも２台のステージを搭載し、それらの駆動反
力が互いに打ち消し合うように同期的に運転する複合位
置決め装置を提供している。したがって、定盤を揺らせ
ないという効果がある。すなわち、定盤機構の振動はも
はや励振されないので、ステージの位置決め波形上にそ
の振動が重畳しないことにより位置決め時間を短縮でき
るという効果がある。また、２台のステージが同一の定
盤上に搭載されるので、生産性が向上する。しかも、定
盤に搭載されたステージを１ユニットとする装置を複数
台並べる必要がないので装置の占有床面積は少なくて済
む。さらに、従来、ステージに搭載する物体のハンドリ
ングの為の搬送装置は１台毎に必要だったのであるが、
少なくとも２台のステージが搭載された複合位置決め装
置に対して１台の搬送装置を設置すればよいので、コス
トの低減が図られかつ設置面積の増大を招くことはな
い。
に少なくとも２台のステージを搭載し、それらの駆動反
力が互いに打ち消し合うように同期的に運転する複合位
置決め装置を提供している。したがって、定盤を揺らせ
ないという効果がある。すなわち、定盤機構の振動はも
はや励振されないので、ステージの位置決め波形上にそ
の振動が重畳しないことにより位置決め時間を短縮でき
るという効果がある。また、２台のステージが同一の定
盤上に搭載されるので、生産性が向上する。しかも、定
盤に搭載されたステージを１ユニットとする装置を複数
台並べる必要がないので装置の占有床面積は少なくて済
む。さらに、従来、ステージに搭載する物体のハンドリ
ングの為の搬送装置は１台毎に必要だったのであるが、
少なくとも２台のステージが搭載された複合位置決め装
置に対して１台の搬送装置を設置すればよいので、コス
トの低減が図られかつ設置面積の増大を招くことはな
い。
【００３０】さらに、従来の位置決め装置では除振と制
振がトレードオフの関係にあったため、両者のバランス
をとる必要があった。すなわち、除振性能と制振性能は
どちらも最適には設定することができなかった。しか
し、本発明によれば、ステージ駆動に原因する制振の問
題は考慮する必要が無くなったため、除振性能のみを考
えて定盤を設計すればよい。従って、従来のように、除
振性能をある程度犠牲にする事態は回避され、除振性能
のみ追求した高性能除振装置と成し得る。
振がトレードオフの関係にあったため、両者のバランス
をとる必要があった。すなわち、除振性能と制振性能は
どちらも最適には設定することができなかった。しか
し、本発明によれば、ステージ駆動に原因する制振の問
題は考慮する必要が無くなったため、除振性能のみを考
えて定盤を設計すればよい。従って、従来のように、除
振性能をある程度犠牲にする事態は回避され、除振性能
のみ追求した高性能除振装置と成し得る。
【図１】 本発明の一実施例に係る複合位置決め装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】 定盤に搭載された２台のステージの水平１軸
方向の力学モデル図である。
方向の力学モデル図である。
【図３】 定盤に搭載された２台のステージの水平Ｉ軸
方向のブロック図である。
方向のブロック図である。
【図４】 定盤に搭載されたステージのステップ応答波
形図である。
形図である。
【図５】 定盤に搭載されたステージの水平１軸方向の
力学モデル図である。
力学モデル図である。
【図６】 定盤に搭載されたステージに対するＩ制御系
の制御ブロック図である。
の制御ブロック図である。
１；ステージ、２；定盤、３；制御対象、４；位置検
出変換手段、５；補償器、６；電力増幅器、７；アクチ
ュエータ、８ａ、８ｂ；ステージ、９ａ、９ｂ；ミラ
ー、１０ａ、１０ｂ；レーザ干渉計、１１ａ、１１ｂ；
ＤＣモータ、１２ａ、１２ｂ；ボールねじ、１３ａ、１
３ｂ；ナット、１４ａ、１４ｂ；タコジェネータ、１５
ａ、１５ｂ；ステージ定盤、１６；定盤、１７；除振装
置、１８ａ、１８ｂ；ディジタルアナログコンバータ、
１９ａ、１９ｂ；位置制御器、２０ａ、２０ｂ；アン
プ、２１ａ、２１ｂ；速度制御器、２２ａ、２２ｂ；電
流制御器、２３ａ、２３ｂ；速度位置制御装置、２４；
同期制御器、２５ａ、２５ｂ；電子スイッチ。
出変換手段、５；補償器、６；電力増幅器、７；アクチ
ュエータ、８ａ、８ｂ；ステージ、９ａ、９ｂ；ミラ
ー、１０ａ、１０ｂ；レーザ干渉計、１１ａ、１１ｂ；
ＤＣモータ、１２ａ、１２ｂ；ボールねじ、１３ａ、１
３ｂ；ナット、１４ａ、１４ｂ；タコジェネータ、１５
ａ、１５ｂ；ステージ定盤、１６；定盤、１７；除振装
置、１８ａ、１８ｂ；ディジタルアナログコンバータ、
１９ａ、１９ｂ；位置制御器、２０ａ、２０ｂ；アン
プ、２１ａ、２１ｂ；速度制御器、２２ａ、２２ｂ；電
流制御器、２３ａ、２３ｂ；速度位置制御装置、２４；
同期制御器、２５ａ、２５ｂ；電子スイッチ。
Claims (3)
- 【請求項１】 除振手段に支持された定盤と、該定盤上
に搭載された各々独立して駆動制御可能な複数台のステ
ージと、各ステージを駆動して速度および位置を制御す
る速度位置制御装置と、各ステージを駆動する際加速減
速の開始時を一致させかつ加速減速時間と駆動力との積
である力積の和がゼロとなるように各ステージを同期運
転させる同期制御手段を備えたことを特徴とする複合位
置決め装置。 - 【請求項２】 前記ステージを２台搭載し、前記同期制
御手段は、各ステージを駆動する際加速減速の開始時お
よび加速減速時間と駆動との積である力積を一致させ、
かつ両者の力積の符号が互いに逆となるように各ステー
ジを同期運転させることを特徴とする請求項１の複合位
置決め装置。 - 【請求項３】 各ステージの位置を計測するレーザ干渉
計を備え、該レーザ干渉計出力と目標値との偏差で動作
するＤＡコンバータを備え、該ＤＡコンバータの出力側
は電子スイッチにより選択的に切換え可能な位置制御器
およびアンプに接続され、該位置制御器およびアンプの
出力側はステージ駆動用ＤＣモータのタコジェネレータ
の出力とともに加減算器を介して速度制御器に接続さ
れ、該速度制御器はさらに電流制御器に接続され、前記
ＤＡコンバータと、位置制御器とアンプと、電子スイッ
チと、速度制御器と、電流制御器とにより、前記速度位
置制御装置を構成したことを特徴とする請求項１の複合
位置決め装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07007092A JP3202308B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 複合位置決め装置 |
| EP93301204A EP0557100B1 (en) | 1992-02-21 | 1993-02-18 | Stage driving system |
| US08/019,579 US5504407A (en) | 1992-02-21 | 1993-02-18 | Stage driving system |
| DE69322983T DE69322983T2 (de) | 1992-02-21 | 1993-02-18 | System zum Steuern von Trägerplatten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07007092A JP3202308B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 複合位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234865A true JPH05234865A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3202308B2 JP3202308B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=13420917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07007092A Expired - Fee Related JP3202308B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 複合位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3202308B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10163100A (ja) * | 1996-11-28 | 1998-06-19 | Nikon Corp | 投影露光装置及び投影露光方法並びに走査露光方法 |
| JP2008175823A (ja) * | 1998-07-16 | 2008-07-31 | Canon Inc | 駆動ステージ、走査型プローブ顕微鏡、情報記録再生装置、加工装置 |
| JP2012142542A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-26 | Canon Inc | リソグラフィーシステム、及びそれを用いた物品の製造方法 |
| JP2012199514A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-10-18 | Canon Inc | インプリントシステム、およびインプリント方法 |
| US9132458B2 (en) | 2011-10-25 | 2015-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Processing machine system and method of positioning processing machines |
| US9329505B2 (en) | 2011-09-05 | 2016-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Lithography system and manufacturing method of commodities |
| JP2018057067A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | ファナック株式会社 | 機械振動抑制機能を備えた駆動装置、及び機械振動抑制機能を備えたシステム |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP07007092A patent/JP3202308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10163100A (ja) * | 1996-11-28 | 1998-06-19 | Nikon Corp | 投影露光装置及び投影露光方法並びに走査露光方法 |
| JP2008175823A (ja) * | 1998-07-16 | 2008-07-31 | Canon Inc | 駆動ステージ、走査型プローブ顕微鏡、情報記録再生装置、加工装置 |
| JP4498423B2 (ja) * | 1998-07-16 | 2010-07-07 | キヤノン株式会社 | 駆動ステージ、走査型プローブ顕微鏡、情報記録再生装置、加工装置 |
| JP2010164577A (ja) * | 1998-07-16 | 2010-07-29 | Canon Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP4614398B2 (ja) * | 1998-07-16 | 2011-01-19 | キヤノン株式会社 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2012142542A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-26 | Canon Inc | リソグラフィーシステム、及びそれを用いた物品の製造方法 |
| JP2012199514A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-10-18 | Canon Inc | インプリントシステム、およびインプリント方法 |
| US9329505B2 (en) | 2011-09-05 | 2016-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Lithography system and manufacturing method of commodities |
| US9132458B2 (en) | 2011-10-25 | 2015-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Processing machine system and method of positioning processing machines |
| JP2018057067A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | ファナック株式会社 | 機械振動抑制機能を備えた駆動装置、及び機械振動抑制機能を備えたシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3202308B2 (ja) | 2001-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0557100B1 (en) | Stage driving system | |
| US5750945A (en) | Active elevator hitch | |
| US5432422A (en) | Method and apparatus for controlling the positioning and reducing vibration in a machine tool system | |
| US5121898A (en) | Method of controlling positions and vibrations and active vibration control apparatus therefor | |
| JPH10259851A (ja) | 能動除振装置 | |
| JP3754229B2 (ja) | 可変磁気抵抗リニアモータにおける振動の低減制御方法およびその装置 | |
| JP2001271868A (ja) | 除振装置 | |
| JPH05234865A (ja) | 複合位置決め装置 | |
| JP2002242983A (ja) | 能動的除振装置 | |
| JPS63180401A (ja) | アクテイブ防振機能を有する切削工具 | |
| JPH06120105A (ja) | 位置決め装置及びこれに用いられるピエゾアクチュエータ駆動装置 | |
| JP2913064B2 (ja) | 能動制振台 | |
| JPH07110714A (ja) | 複数モータによる位置、速度、トルク制御方法 | |
| KR100659479B1 (ko) | 스테이지 장치용 반력 처리 시스템 | |
| JP2003195945A (ja) | 直動アクチュエータ | |
| JP2000136844A (ja) | 変位発生形アクチュエータ能動振動絶縁装置 | |
| JPH0888167A (ja) | 可動体の位置決め制御装置及び定盤の姿勢制御装置及びそれらを使用した半導体露光装置 | |
| Hayashida et al. | A friction compensation in twin drive system | |
| JPH1082448A (ja) | 除振装置 | |
| JPH03125048A (ja) | 振動緩衝型ステージ装置 | |
| JP4324376B2 (ja) | アクティブマスダンパ | |
| JPH06262583A (ja) | マニピュレータ用振動防止装置 | |
| JP4137131B2 (ja) | 制振装置 | |
| JP2005195064A (ja) | 機械テーブル除振装置及び除振方法 | |
| JP3715037B2 (ja) | 水平二方向可動装置の駆動制御方法及び駆動制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080622 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090622 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090622 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110622 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |