JPH0766270A - Stage control equipment - Google Patents
Stage control equipmentInfo
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- JPH0766270A JPH0766270A JP23226193A JP23226193A JPH0766270A JP H0766270 A JPH0766270 A JP H0766270A JP 23226193 A JP23226193 A JP 23226193A JP 23226193 A JP23226193 A JP 23226193A JP H0766270 A JPH0766270 A JP H0766270A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置におい
て半導体ウエハの位置決めに使用されるＸＹステージ等
の駆動制御を行うステージ制御装置に関し、ステージの
移動に伴う反力を制振し、かつ床からの振動を除振する
ようにしたものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage control device for driving and controlling an XY stage or the like used for positioning a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus, which suppresses a reaction force caused by the movement of the stage, and a floor. It relates to the one that is designed to eliminate the vibration from.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子ビームを応用した電子顕微鏡
やステッパなどのＬＳＩ製造装置は、除振装置上に大ス
トローク移動用のＸＹステージを搭載した装置構成を有
する。そのＸＹステージの上にはさらに短ストロークで
微細な位置決めを実行させるための微動ステージなどを
搭載することが普通であり、位置決め機構は除振装置と
ＸＹステージと微動ステージとを備える。この微動ステ
ージは大ストローク移動用のＸＹステージにとっては負
荷となり、且つ微動ステージの位置決め動作における反
力などは外乱要因となることに注意する必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, an LSI manufacturing apparatus such as an electron microscope or a stepper to which an electron beam is applied has a device configuration in which an XY stage for moving a large stroke is mounted on a vibration isolation device. It is common to mount a fine movement stage or the like on the XY stage for executing fine positioning with a shorter stroke, and the positioning mechanism includes a vibration isolation device, an XY stage, and a fine movement stage. It should be noted that this fine movement stage is a load on an XY stage for moving a large stroke, and a reaction force in the positioning operation of the fine movement stage becomes a disturbance factor.
【０００３】図２は前述の位置決め機構の一例を示す。
図２において、１ａと１ｂはそれぞれ大ストローク移動
用のＸステージとＹステージ（以下、ＸＹステージ１と
称する）、２はＸステージ１ａの上の搭載され半導体ウ
エハ３を微細に位置決めするための微動ステージであ
る。これらのＸＹステージ１と微動ステージ２は定盤４
に設置され、且つこれらは図示していない除振装置に搭
載されている。ここで、Ｘステージ１ａとＹステージ１
ｂはともに多極リニア直流モータによって駆動される。
図２において５Ｒと５ＬはＹステージ１ｂと剛に接続さ
れ永久磁石を有する多極リニア直流モータの移動子、６
Ｒと６Ｌは多極リニア直流モータのコイル列である。Ｘ
ステージ１ａについても、Ｙステージと同様な移動子と
コイル列を各１個有するが陽には図示していない。FIG. 2 shows an example of the above-mentioned positioning mechanism.
In FIG. 2, 1a and 1b are an X stage and a Y stage (hereinafter referred to as XY stage 1) for moving a large stroke, and 2 is a fine movement for finely positioning the semiconductor wafer 3 mounted on the X stage 1a. It's a stage. These XY stage 1 and fine movement stage 2 are surface plates 4
, And these are mounted on a vibration isolation device (not shown). Here, the X stage 1a and the Y stage 1
Both b are driven by a multi-pole linear DC motor.
In FIG. 2, 5R and 5L are movers of a multi-pole linear DC motor rigidly connected to the Y stage 1b and having a permanent magnet, 6
R and 6L are coil arrays of a multi-pole linear DC motor. X
The stage 1a also has a mover and a coil array similar to those of the Y stage, but they are not shown in the figure.
【０００４】さて、除振装置には床振動がＸＹステージ
１及び微動ステージ２へ伝播しないようにする除振機能
と、ＸＹステージ１の高速移動あるいは除振装置上に搭
載され図示しない機器の運動が除振装置全体の揺れを惹
起しないようにするという制振機能とを併せ持つことが
要請される。しかしながら、ＸＹステージ１と微動ステ
ージ２などを含む合計質量は大きく、これを高速移動さ
せた場合、除振装置単独で高速移動に原因した揺れを吸
収することは困難である。そこで、大ストローク移動用
のＸＹステージ１自身の高速移動によって生じる、除振
装置の除振台の揺れが位置決め時間や位置決め精度に及
ぼす影響を除去するために、精密工学会誌『空気浮上式
高速ＸＹステージの試作（ＪＳＰＥ−５２−１０，’８
６−１０−１７１３）』には、定盤加速度を検出しそれ
をＸＹステージの駆動アンプ前段に帰還する技術（以
下、定盤加速度フィードバックと呼ぶ）が開示されてい
る。これは加速度フィードバックによる外乱のゼローイ
ングと等価であることが理論的に証明できる。外乱のゼ
ローイングとは、外乱の印加に対してその影響が被制御
量に伝達しないようにすることを意味する。上述の位置
決め機構において、ＸＹステージ１の高速移動は除振台
の揺れを惹起するが、ゼローイングとはこの揺れが微動
ステージ２とＸＹステージ１の位置決め時間や位置決め
精度に影響を及ぼさないようにすることである。簡単な
力学モデルと制御ブロックとを用い、定盤加速度フィー
ドバックの効果を数式を使って次に示す。The vibration isolator has a vibration isolation function for preventing floor vibration from propagating to the XY stage 1 and the fine movement stage 2, and a high-speed movement of the XY stage 1 or movement of a device (not shown) mounted on the vibration isolator. Is required to have a vibration damping function of preventing the vibration of the entire vibration isolator. However, the total mass including the XY stage 1 and the fine movement stage 2 is large, and when this is moved at high speed, it is difficult for the vibration isolation device alone to absorb the sway caused by the high speed movement. Therefore, in order to eliminate the influence of the vibration of the vibration isolation table of the vibration isolation device on the positioning time and the positioning accuracy, which is caused by the high speed movement of the XY stage 1 for moving a large stroke, in order to eliminate the influence on the positioning time and the positioning accuracy, the Japan Society for Precision Engineering, "Air-levitation high speed XY Prototype of stage (JSPE-52-10, '8
6-10-1713) ”discloses a technique of detecting a platen acceleration and feeding it back to a stage before a drive amplifier of an XY stage (hereinafter referred to as platen acceleration feedback). It can be theoretically proved that this is equivalent to the zeroing of the disturbance due to acceleration feedback. Disturbance zeroing means preventing the influence of disturbance from being transmitted to the controlled variable. In the above-mentioned positioning mechanism, high-speed movement of the XY stage 1 causes shaking of the vibration isolation table, but zeroing means that this shaking does not affect the positioning time and positioning accuracy of the fine movement stage 2 and the XY stage 1. That is. Using a simple mechanical model and a control block, the effect of surface plate acceleration feedback is shown below using mathematical expressions.
【０００５】図３は除振台７に搭載されたＸＹステージ
１の水平１軸方向のみの力学モデルを示す。但し、力学
モデルのうえで除振台７は定盤４と等価である。また、
図３のＸＹステージ１には微動ステージを図示していな
いが簡単のためこれはＸＹステージ１に含めて考えるこ
とにする。さて、図示の記号を使った運動方程式は数１
式で示される。FIG. 3 shows a dynamic model of the XY stage 1 mounted on the vibration isolation table 7 in only one horizontal axis. However, the vibration isolation table 7 is equivalent to the surface plate 4 in terms of the dynamic model. Also,
Although a fine movement stage is not shown in the XY stage 1 of FIG. 3, it is considered to be included in the XY stage 1 for simplicity. Now, the equation of motion using the symbols shown is
It is shown by the formula.
【０００６】[0006]
【数１】 ただし、各記号の意味は次の通りである。[Equation 1] However, the meaning of each symbol is as follows.
【０００７】ｍ1 ：ＸＹステージの質量［ｋｇ］、ｍ
2 ：定盤質量［ｋｇ］、 ｂ1 ：ＸＹ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 ：ＸＹステージのバネ定数［Ｎ／ｍ］、 ｋ2 ：定盤のバネ定数［Ｎ／ｍ］、 ｘ1 ：ＸＹステージの変位［ｍ］、ｘ2 ：定盤の変位
［ｍ］、 ｆ：駆動力［Ｎ］、ｆext ：外乱［Ｎ］ 図３に示す定盤を含めたＸＹステージのモデルに対する
位置決めの制御ループは図４のように構成される。図４
において、８は位置検出変換手段、９は位置制御系の特
性改善用の補償器、１０は電力増幅器、１１は多極リニ
ア直流モータをアクチュエータとしたときの推力定数で
あり、１２は後で説明する定盤加速度フィードバック回
路である。ここで、位置検出変換手段８には、位置検出
器としての例えばレーザ干渉器と偏差カウンタが含まれ
る。また、破線で囲んだ領域１３は数１式の表現であ
り、定盤を含めたＸＹステージのモデルすなわち制御対
象である。M 1 : mass of XY stage [kg], m
2 : surface plate mass [kg], b 1 : viscous friction coefficient [Ns / m] of XY stage, b 2 : viscous friction coefficient [Ns / m] of surface plate, k 1 : spring constant of XY stage [N / m], k 2 : spring constant [N / m] of surface plate, x 1 : displacement of XY stage [m], x 2 : displacement of surface plate [m], f: driving force [N], f ext : Disturbance [N] A positioning control loop for the XY stage model including the surface plate shown in FIG. 3 is configured as shown in FIG. Figure 4
In the above, 8 is position detection conversion means, 9 is a compensator for improving the characteristics of the position control system, 10 is a power amplifier, 11 is a thrust constant when a multi-pole linear DC motor is used as an actuator, and 12 is described later. This is a platen acceleration feedback circuit. Here, the position detection conversion means 8 includes, for example, a laser interferometer as a position detector and a deviation counter. A region 13 surrounded by a broken line is an expression of Formula 1 and is a model of the XY stage including the surface plate, that is, a control target.
【０００８】次に、図４を参照して動作を説明をする。
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８の位置ゲインＫP が乗ぜられ、さらに位置制御系
の特性改善を図る補償器９を通って電力増幅器１０を励
磁する。すると、アクチュエータの推力定数Ｋtによる
変換を通して駆動力ｆを発生しＸＹステージ１を位置決
め駆動する。Next, the operation will be described with reference to FIG.
First, the position (x 1 -x 2 ) is detected, and the deviation from the target position x 0 , x 0- (x 1 -x 2 ) is multiplied by the position gain K P of the position detection conversion means 8, Further, the power amplifier 10 is excited through the compensator 9 for improving the characteristic of the position control system. Then, the driving force f is generated through the conversion by the thrust constant K t of the actuator to drive the XY stage 1 for positioning.
【０００９】なお、位置のフィードバック検出が（ｘ1
−ｘ2 ）となる理由は、位置検出変換手段８のレーザ干
渉計が通常の場合は除振台７に設置されるからである。
また、図４の場合、位置制御系の制御特性改善用の補償
器９はＰＩＤ補償器であり、周知のようにＰは比例動
作、Ｉは積分動作、Ｄは微分動作、を意味する。なお、
図４で使用している記号の意味と次元を次に示す。The position feedback detection is (x 1
The reason why it becomes −x 2 ) is that the laser interferometer of the position detection conversion means 8 is normally installed on the vibration isolation table 7.
Further, in the case of FIG. 4, the compensator 9 for improving the control characteristic of the position control system is a PID compensator, and as is well known, P means a proportional operation, I means an integral operation, and D means a derivative operation. In addition,
The meanings and dimensions of the symbols used in FIG. 4 are shown below.
【００１０】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／Ｖｓ］、ＦV ：Ｄ動作ゲイン
［Ｖｓ／Ｖ］、 Ｋi ：電力増幅器のゲイン［Ａ／Ｖ］、Ｔd ：電力増幅
器の時定数［ｓ］、 Ｋt ：推力定数［Ｎ／Ａ］、 Ａ：定盤加速度フィードバック回路のゲイン［Ｖ／ｍ／
ｓ2 ］ Ｔa ：定盤加速度フィードバック回路の時定数［ｓ］ さて、図４を参照して、外乱ｆext から位置（ｘ1 −ｘ
2 ）までの応答を、定盤加速度フィードバック回路１２
のゲインがＡ＝０とＡ≠０の場合とで比較すると、Ａ＝
０で定盤加速度フィードバック回路１２が無い場合に
は、数２式となる。K P : position gain [V / m], F x : P operation gain [V / V], F i : I operation gain [V / Vs], F V : D operation gain [Vs / V], K i : gain of power amplifier [A / V], T d : time constant of power amplifier [s], K t : thrust constant [N / A], A: gain of platen acceleration feedback circuit [V / m /
s 2 ] T a : time constant of the platen acceleration feedback circuit [s] Now, referring to FIG. 4, from the disturbance f ext to the position (x 1 −x
The response up to 2 ) is calculated by the platen acceleration feedback circuit 12
Comparing the gains of A = 0 and A ≠ 0, A =
When the value is 0 and the platen acceleration feedback circuit 12 is not provided, the formula 2 is obtained.
【００１１】[0011]
【数２】 [Equation 2]
【００１２】一方、Ａ≠０で定盤加速度フィードバック
回路１２を挿入した場合には数３式となる。On the other hand, when A ≠ 0 and the surface plate acceleration feedback circuit 12 is inserted, the equation 3 is obtained.
【００１３】[0013]
【数３】 [Equation 3]
【００１４】数３式において、外乱ｆext からの応答を
考える。外乱ｆext から位置（ｘ1−ｘ2 ）までの伝達
関数の分子多項式は数４式で示される。In equation 3, consider the response from the disturbance f ext . The numerator polynomial of the transfer function from the disturbance f ext to the position (x 1 −x 2 ) is represented by the equation (4).
【００１５】[0015]
【数４】 [Equation 4]
【００１６】したがって、定盤加速度フィードバック回
路１２のゲインＡを数５式のように設定すれば、外乱ｆ
ext からの応答を低周波数でかなり低減させることが可
能となる。Therefore, if the gain A of the platen acceleration feedback circuit 12 is set as in the equation 5, the disturbance f
It is possible to significantly reduce the response from ext at low frequencies.
【００１７】[0017]
【数５】 [Equation 5]
【００１８】整理すると、Ａ＝０で定盤加速度フィード
バックが無い場合とそのフィードバックゲインを数５式
の意味で最適設定した場合とで、外乱ｆext から位置
（ｘ1−ｘ2 ）までの伝達関数を比較すると数６式と数
７式のようになる。In summary , the transmission from the disturbance f ext to the position (x 1 -x 2 ) when A = 0 and there is no platen acceleration feedback and when the feedback gain is optimally set within the meaning of the equation (5). When the functions are compared, they are as shown in Expression 6 and Expression 7.
【００１９】[0019]
【数６】定盤加速度フィードバックが無い場合（Ａ＝
０） [Equation 6] When there is no platen acceleration feedback (A =
0)
【００２０】[0020]
【数７】定盤加速度フィードバックのゲインを数５式の
意味で最適設定した場合 [Equation 7] When the gain of the surface plate acceleration feedback is optimally set within the meaning of Equation 5
【００２１】数６式及び数７式の分子多項式をみると、
数６式の次数は数７式のそれよりも一次低いことが了解
される。また、数値解析及び周波数応答の実測結果よ
り、定盤加速度フィードバック回路の有無で位置制御系
の特性方程式の主要な根がほとんど変化しないことがわ
かっている。すなわち、数６式と式数７式の分母多項式
の主要な根はほぼ同一である。したがって、数６式と式
数７式の分子多項式の次数を比較して、定盤加速度フィ
ードバック回路１２のゲインを数５式の意味で最適設定
することにより、低周波数の応答は定盤加速度フィード
バック回路１２が無い場合に比較してより抑圧できる。
すなわち、定盤加速度フィードバック回路１２は外乱に
対するゼローイングの効果を有する。Looking at the numerator polynomials of equations (6) and (7),
It is understood that the order of the equation (6) is lower than that of the equation (7) by one order. Also, from the results of numerical analysis and measurement of frequency response, it is known that the main roots of the characteristic equation of the position control system hardly change with and without the platen acceleration feedback circuit. That is, the main roots of the denominator polynomials of Equation 6 and Equation 7 are almost the same. Therefore, by comparing the orders of the numerator polynomials of Formula 6 and Formula 7 and optimally setting the gain of the platen acceleration feedback circuit 12 in the sense of Formula 5, the low-frequency response is the platen acceleration feedback. It can be suppressed more than when the circuit 12 is not provided.
That is, the surface plate acceleration feedback circuit 12 has the effect of zeroing against disturbance.
【００２２】さて、外乱の入力に対するゼローイングを
実現する制御手法として、前述した定盤加速度フィード
バック以外に外乱オブザーバを制御ループに組み込むこ
とが知られている。図５は外乱オブザーバの一般的な説
明図である。図５（ａ）においてｕは入力、ｄは外乱、
ｘは制御対象１４の出力をそれぞれ表す。図５（ｂ）は
外乱オブザーバの原理的な構成であり、制御対象に対す
る入力ｕと制御対象１４状態量の１つである出力ｘを計
測して外乱オブザーバ１５に導き、制御対象１４の入力
側に加えられている外乱ｄをｄ′として推定するように
なっている。より具体的には、図６に示すように制御対
象の出力ｘを制御対象Ｇ（ｓ）の逆システムＧn -1
（ｓ）に導き、この出力から制御対象に加えられた入力
ｕを差し引くことによって外乱ｄの推定値ｄ′を得てい
る。勿論、逆システムＧn -1 （ｓ）の伝達関数の実現に
当たってはプロパーとなるように適切なフィルタリング
が施される。但し、Ｇn （ｓ）は制御対象Ｇ（ｓ）の公
称モデルを表す。As a control method for realizing zeroing with respect to disturbance input, it is known to incorporate a disturbance observer in the control loop in addition to the platen acceleration feedback described above. FIG. 5 is a general explanatory view of a disturbance observer. In FIG. 5A, u is an input, d is a disturbance,
x represents the output of the controlled object 14, respectively. FIG. 5B is a principle configuration of the disturbance observer. The input u of the control target and the output x, which is one of the state quantities of the control target 14, are measured and guided to the disturbance observer 15, and the input side of the control target 14 is measured. The disturbance d added to is estimated as d '. More specifically, as shown in FIG. 6, the output x of the controlled object is set to the inverse system G n −1 of the controlled object G (s).
The estimated value d ′ of the disturbance d is obtained by subtracting the input u added to the controlled object from this output in (s). Of course, in realizing the transfer function of the inverse system G n -1 (s), appropriate filtering is performed so as to be proper. However, G n (s) represents the nominal model of the controlled object G (s).
【００２３】[0023]
【発明が解決しようとする課題】さて、図５（ａ）のよ
うに、制御対象１４の入力側に印加される外乱ｄに対し
ては、図５（ｂ）の如き外乱オブザーバ１５を構成して
外乱の推定値ｄ′を取得し、この推定値ｄ′を真の外乱
ｄを打ち消すようにフィードバックすることによって外
乱ｄが制御性能に及ぼす影響を無くすことができる。し
かしながら、図５（ｃ）に示すように、制御対象１４の
入力側の外乱ｄのみならず出力側にも外乱ｘd が存在
し、かつ制御対象の出力ｘと外乱ｘd との加算値である
ｘs しか入力ｕとともに観測できない場合においては、
どのようになるのであろうか。このとき、図５（ｃ）の
ような外乱オブザーバを構成すると、観測値ｘs が含ま
れているので、推定値ｄ′には大きな誤差が入り込む。
したがって、図５（ｃ）の構成による外乱推定オブザー
バの出力をフィードバックしたときには、力性の外乱ｄ
のキャンセルが十分行えないのである。Now, as shown in FIG. 5 (a), the disturbance observer 15 shown in FIG. 5 (b) is provided for the disturbance d applied to the input side of the controlled object 14. The estimated value d ′ of the disturbance is obtained by the feedback, and the estimated value d ′ is fed back so as to cancel the true disturbance d, whereby the influence of the disturbance d on the control performance can be eliminated. However, as shown in FIG. 5C, not only the disturbance d on the input side of the controlled object 14 but also the disturbance x d exists on the output side, and the sum of the output x of the controlled object and the disturbance x d If only some x s can be observed with the input u,
What will happen? At this time, if the disturbance observer as shown in FIG. 5C is configured, since the observed value x s is included, a large error is introduced into the estimated value d ′.
Therefore, when the output of the disturbance estimation observer having the configuration of FIG.
Can't be canceled sufficiently.
【００２４】これをＸＹステージの位置決めに照らして
説明すれば、ＸＹステージ１と微動ステージ２、及びそ
れらを搭載し図示していない除振装置とから成る図２の
ような位置決め機構に対して外乱オブザーバの実現を図
る場合、ＸＹステージ１のアクチュエータである多極リ
ニア直流モータへの入力信号と、レーザ干渉計を使った
位置検出変換手段８の出力によるステージ位置信号の２
つを外乱オブザーバへの入力とすることになる。先にも
述べたように、位置検出変換手段８の信号中には、ＸＹ
ステージ１自身の真の位置信号に加えてＸＹステージ１
上に搭載した微動ステージ２が動作することに原因した
外乱成分も含まれる。したがって、多極リニア直流モー
タへの入力信号と、レーザ干渉計の計測値とが取得で
き、かつＸＹステージ１の正確な逆システムが得られた
としても、ＸＹステージ１への力性の外乱を精度良く推
定することはできない。すなわち、図５（ｃ）の如き構
成になってしまうのである。従って、外乱の推定値をフ
ィードバックして閉ループと成した場合には、微動ステ
ージ２自身の微小な振動が外乱オブザーバを通ったフィ
ードバックによってＸＹステージ１を駆動するのでこれ
を無意味に振動させるという問題を惹起している。This will be described in the light of the positioning of the XY stage. Disturbances will occur with respect to the positioning mechanism as shown in FIG. 2, which is composed of the XY stage 1, the fine movement stage 2, and a vibration isolation device (not shown) for mounting them. In order to realize an observer, the input signal to the multi-pole linear DC motor which is the actuator of the XY stage 1 and the stage position signal by the output of the position detection conversion means 8 using a laser interferometer are used.
One will be the input to the disturbance observer. As described above, XY is included in the signal of the position detection conversion means 8.
XY stage 1 in addition to the true position signal of stage 1 itself
A disturbance component caused by the operation of the fine movement stage 2 mounted on the top is also included. Therefore, even if the input signal to the multi-pole linear DC motor and the measurement value of the laser interferometer can be obtained and an accurate inverse system of the XY stage 1 can be obtained, the disturbance of the force to the XY stage 1 can be prevented. It cannot be estimated accurately. That is, the structure as shown in FIG. Therefore, when the estimated value of the disturbance is fed back to form a closed loop, the minute vibration of the fine movement stage 2 itself drives the XY stage 1 by the feedback passing through the disturbance observer, so that it vibrates insignificantly. Has caused.
【００２５】実験によれば、図５（ｃ）のタイプの外乱
オブザーバを採用したとき、位置決め時間の性能指標は
従来の定盤加速度フィードバックを採用した場合と同等
であるが、位置決め精度の指標は定盤フィードバック投
入時に比べて劣化することが確認されている。According to the experiment, when the disturbance observer of the type shown in FIG. 5 (c) is adopted, the performance index of the positioning time is equivalent to that of the conventional platen acceleration feedback, but the index of the positioning accuracy is It has been confirmed that it deteriorates compared to when the surface plate feedback is turned on.
【００２６】一方、従来の定盤加速度フィードバックも
産業応用上、次のような問題点が指摘されている。すな
わち、定盤加速度フィードバックの実現に当たって使
用される高感度の加速度センサ、例えばサーボ式の加速
度センサは高価である、サーボ式加速度センサは機械
的衝撃に対して脆弱であるため、装置の搬入搬出、ある
いは加速度センサ自身の取付けや取外し作業においては
慎重な対処が求められ煩雑の極みである、等の問題であ
る。On the other hand, the conventional surface plate acceleration feedback has been pointed out as the following problems in industrial application. That is, a high-sensitivity acceleration sensor used for realizing the surface plate acceleration feedback, for example, a servo-type acceleration sensor is expensive.Since the servo-type acceleration sensor is vulnerable to mechanical shock, loading and unloading of the device, Alternatively, the mounting and removal work of the acceleration sensor itself requires a careful treatment, which is a complication.
【００２７】そこでこのような定盤加速度フィードバッ
クの欠点を克服するために、センサレスの外乱オブザー
バを採用したいのであるが、図５（ｃ）の如き単純な構
成では定盤加速度フィードバックに代替する性能を得る
ことが困難である。Therefore, in order to overcome such a drawback of the platen acceleration feedback, it is desired to employ a sensorless disturbance observer. However, with a simple configuration as shown in FIG. Hard to get.
【００２８】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、ステージ制御装置において、より精度の高
い外乱オブザーバを実現することにある。An object of the present invention is to realize a more accurate disturbance observer in a stage control device in view of the above problems of the prior art.
【００２９】[0029]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明のステージ制御装置は、除振手段が設けられた除
振台と、この除振台上に搭載され、かつ自身は微小位置
決め用の微動ステージを搭載して、与えられた目標位置
へ位置決めされる大ストローク移動用のＸＹステージ
と、このＸＹステージを駆動させるリニア直流モータ
と、前記ＸＹステージの位置を検出し前記目標位置との
偏差信号に変換する位置検出変換手段と、この偏差信号
に基づき、適当な補償が加えられた指令電圧を前記リニ
ア直流モータに出力する手段と、前記リニア直流モータ
のコイルに生じる逆起電力を検出する手段と、前記指令
電圧と前記逆起電力とに基づいて外乱量を検出する外乱
オブザーバ手段と、この外乱量を打ち消すように前記指
令電圧に対してフィードバックする手段とを具備するこ
とを特徴とする。In order to achieve this object, a stage control device of the present invention is provided with an anti-vibration table provided with anti-vibration means, and is mounted on the anti-vibration table, and is itself for minute positioning. Of the XY stage for moving a large stroke, which is mounted at a given target position, the linear DC motor for driving the XY stage, and the target position by detecting the position of the XY stage. Position detection conversion means for converting into a deviation signal, means for outputting a command voltage to which the appropriate compensation is applied to the linear DC motor based on the deviation signal, and detection of back electromotive force generated in the coil of the linear DC motor. Means, a disturbance observer means for detecting a disturbance amount based on the command voltage and the counter electromotive force, and a command for the command voltage so as to cancel the disturbance amount. Characterized by comprising a means for back.
【００３０】前記逆起電力検出手段は例えば、前記リニ
ア直流モータのコイルと同数の、コイルに生じる逆起電
力を検出する逆起電力検出回路と、各逆起電力検出回路
の出力を正転及び反転させて同時に出力する正転反転手
段と、与えられた移動方向判別信号に応じて前記正転反
転手段の各正転及び反転出力のいずれか一方を選択して
出力する逆起電力信号極性選択手段と、与えられたコイ
ル選択信号に応じて前記逆起電力信号極性選択手段の各
出力を選択的に出力する逆起電力信号コイル選択手段
と、与えられた駆動判別信号に応じて前記逆起電力信号
コイル選択手段の各出力をシャントするシャントスイッ
チ手段と、前記逆起電力信号コイル選択手段の各出力を
すべて加算する加算器とを備えている。The counter electromotive force detecting means detects, for example, the counter electromotive force detecting circuits for detecting the counter electromotive force generated in the coils in the same number as the coils of the linear DC motor, and outputs the output of each counter electromotive force detecting circuit in the normal direction. Forward reversal means for reversing and outputting at the same time, and counter electromotive force signal polarity selection for selecting and outputting either one of the normal rotation and the reverse output of the normal reversing means according to a given movement direction discrimination signal. Means, a counter electromotive force signal coil selecting means for selectively outputting each output of the counter electromotive force signal polarity selecting means in response to a given coil selection signal, and the counter electromotive force in response to a given drive discrimination signal. Shunt switch means for shunting the respective outputs of the power signal coil selecting means, and an adder for adding all the outputs of the counter electromotive force signal coil selecting means.
【００３１】[0031]
【作用】従来の定盤加速度フィードバックを使った外乱
ゼローイングによってＸＹステージの位置決め時間は確
実に短縮できるが、高価な加速度センサの使用はコスト
上昇を招き、且つ機械的衝撃に弱い加速度センサの使用
に当たっては最新の注意を払わねばならないという欠点
があった。そこで、外乱オブザーバのように加速度セン
サを使用しない、すなわちセンサレスの外乱ゼローイン
グ技術が望まれていたのである。しかしながら、図２の
ようにＸＹステージ１上に負荷となる微動ステージ２が
搭載されているような位置決め機構においては、制御対
象であるＸＹステージ１の入力側のみならず出力側にも
外乱が存在することになり、従来の方法に基づく外乱オ
ブザーバの構成を採用しても外乱の相殺を十分行うこと
が不可能であるのみならず、制御ループの安定性を損な
う結果も招来していたのである。The positioning time of the XY stage can be surely shortened by the disturbance zeroing using the conventional surface plate acceleration feedback, but the use of an expensive acceleration sensor leads to a cost increase and the use of an acceleration sensor which is weak against mechanical shock. Had the drawback of having to pay the utmost attention. Therefore, there is a demand for a sensorless disturbance zeroing technique that does not use an acceleration sensor unlike the disturbance observer. However, in the positioning mechanism in which the fine movement stage 2 as a load is mounted on the XY stage 1 as shown in FIG. 2, there is a disturbance not only on the input side but also on the output side of the XY stage 1 to be controlled. Even if the disturbance observer configuration based on the conventional method is adopted, it is not possible to cancel the disturbance sufficiently, and the stability of the control loop is impaired. .
【００３２】本発明では、定盤加速度フィードバックの
欠点を解消するためにセンサレスで外乱量を検出する外
乱オブザーバを採用するが、従来とは異なりＸＹステー
ジ１を駆動するリニア直流モータのコイル列から外乱オ
ブザーバへの１つの入力情報を取得するように構成して
いる。具体的には、ＸＹステージ駆動用のリニア直流モ
ータのコイル自身が駆動力を発生するアクチュエータで
あると同時に物理的な状態量のセンサとしての役割も持
たせられることに注目したものである。すなわち、リニ
ア直流モータでＸＹステージを駆動したとき、コイル列
には移動速度に比例した逆起電力が発生するが、これを
適切に信号処理するとリニア直流モータの駆動部位での
速度が検出できる。この速度信号にはＸＹステージ１の
上に搭載された微動ステージ２の動きに原因する成分は
混入していない、あるいは混入量は僅少とみなせる。故
に、逆起電力検出による速度と多極リニア直流モータへ
の指令電圧の二つを入力とする外乱オブザーバが構成で
き、その出力をフィードバックすることによりＸＹステ
ージ１の高速移動に原因した外乱を効果的にゼローイン
グされる。In the present invention, a disturbance observer for detecting a disturbance amount without a sensor is adopted in order to solve the drawback of the platen acceleration feedback. It is configured to acquire one input information to the observer. Specifically, it is noted that the coil itself of the linear DC motor for driving the XY stage is an actuator that generates a driving force and at the same time has a role as a sensor of a physical state quantity. That is, when the XY stage is driven by the linear DC motor, a counter electromotive force that is proportional to the moving speed is generated in the coil array, but if the signal is appropriately processed, the speed at the driving portion of the linear DC motor can be detected. It can be considered that the velocity signal does not contain a component caused by the movement of the fine movement stage 2 mounted on the XY stage 1 or the amount of the mixture is small. Therefore, a disturbance observer can be constructed which inputs two of the speed by the back electromotive force detection and the command voltage to the multi-pole linear DC motor, and by feeding back the output, the disturbance caused by the high speed movement of the XY stage 1 is effective. Zeroing.
【００３３】[0033]
【実施例】図１は本発明の一実施例に係るステージ制御
装置の構成を示すブロック図である。図１において、１
６は多極リニア直流モータの逆起電力から駆動力発生部
位の速度を検出する逆起電力検出手段である。図７は逆
起電力検出手段１６の構成を示すブロック図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a stage control device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1
Reference numeral 6 denotes a back electromotive force detecting means for detecting the speed of the driving force generating portion from the back electromotive force of the multipolar linear DC motor. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the back electromotive force detection means 16.
【００３４】まず、図７を参照して逆起電力検出手段１
６の構成と動作原理から説明する。図７において１７ａ
〜１７ｆは多極リニア直流モータの各コイルＣ１〜Ｃ６
で発生する逆起電力を推定する逆起電力検出回路であ
る。この回路構成については、文献『橋谷、岡田、永
井：センサレス能動制振の研究（動電アクチュエータに
よる速度推定と制御）、日本機械学会誌文集Ｃ、５８巻
５５４号、ｐｐ．２９１２−ｐｐ．２９１７』に詳しく
述べられているが、逆起電力検出の原理を簡単に説明す
る。図８はコイル１相を用いた場合の逆起電力検出の原
理を説明するための説明図である。この場合、数８式の
回路方程式が成立する。First, referring to FIG. 7, the back electromotive force detecting means 1
The configuration and the operating principle of 6 will be described. 17a in FIG.
17f are coils C1 to C6 of the multi-pole linear DC motor
It is a back electromotive force detection circuit that estimates the back electromotive force generated in. This circuit configuration is described in the literature “Hashidani, Okada, Nagai: Research on sensorless active vibration control (speed estimation and control by electrokinetic actuator), Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 58, No. 554, pp. 2912-pp. 2917 ”, the principle of the back electromotive force detection will be briefly described. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the principle of back electromotive force detection when the coil 1 phase is used. In this case, the circuit equation of Equation 8 holds.
【００３５】[0035]
【数８】 ただし、記号の意味は以下の通りである。[Equation 8] However, the meanings of the symbols are as follows.
【００３６】ｅ：コイル両端電圧［Ｖ］、ｅb ：逆起電
力［Ｖ］、 Ｒ：コイルの抵抗［Ω］、Ｌ：コイルのインダクタンス
［Ｈ］、 ｉ：コイルに流れる電流［Ａ］ ここで、コイルに流れる電流ｉを検出する抵抗ｒの両端
電圧ｅi はｅi ＝ｒｉとなる。したがって、数８式は数
９式のように変形できる。[0036] e: coil end voltage [V], e b: back electromotive force [V], R: resistance of the coil [Ω], L: inductance of the coil [H], i: current flowing through the coil [A] where Then, the voltage e i across the resistor r for detecting the current i flowing through the coil is e i = ri. Therefore, Equation 8 can be transformed into Equation 9.
【００３７】[0037]
【数９】 [Equation 9]
【００３８】ここで、逆起電力ｅb は移動物体の速度ｖ
に比例し、その比例係数をｋb とおけば、ｅb ＝ｋb ｖ
となる。したがって、速度ｖは次の数１０式の演算を施
すことによって求められる。Here, the counter electromotive force e b is the velocity v of the moving object.
And the proportional coefficient is k b , e b = k b v
Becomes Therefore, the speed v is obtained by performing the calculation of the following formula 10.
【００３９】[0039]
【数１０】 [Equation 10]
【００４０】すなわち、逆起電力検出回路１７ａ〜１７
ｆは、コイルＣ１〜Ｃ６それぞれに対して数１０式の演
算を実現するものとなる。但し、数１０式中にはｅi に
対する純粋な微分演算を含むが、実現に当たっては周波
数帯域を考慮して疑似微分すればよい。That is, the back electromotive force detection circuits 17a to 17 are
f implement | achieves the calculation of several 10 type | formula with respect to each coil C1-C6. However, although the equation 10 includes a pure differentiation operation with respect to e i, it may be pseudo differentiated in consideration of the frequency band when it is realized.
【００４１】さて、再び図７を参照して、逆起電力検出
回路１７ａ〜１７ｆは多極リニア直流モータのコイル数
だけ備えられ、それらの出力は正転反転手段１８に導か
れる。ここでは、逆起電力検出回路１７ａ〜１７ｆの直
流出力と反転出力とを取得する。さらに、正転反転手段
１８の出力は、多極リニア直流モータによって推進され
る物体の移動方向判別信号ＤＩＲによって直接出力と反
転出力のどちらか一方を選択する機能を持つ逆起電力信
号極性選択手段１９に導かれ、続いて各コイルごとの逆
起電力信号極性選択手段１９の出力はコイル選択信号Ｓ
１〜Ｓ６によって制御される逆起電力信号コイル選択手
段２０に導かれる。この出力信号は、多極リニア直流モ
ータによって正に推進力を発生しているコイルの逆起電
力であり、かつ移動方向に応じた極性を有する信号とな
っている。最後に、多極リニア直流モータのコイル毎の
逆起電力信号コイル選択手段２０の出力信号は、加算器
２１に導かれている。すなわち、コイル毎の逆起電力信
号コイル選択手段２０の出力はすべて加算されて多極リ
ニア直流モータとしての１つの速度信号となる。なお、
加算器２１に対する入力抵抗には駆動判別信号ＤＲＶに
よって制御されるシャントスイッチ手段２２が接続され
ているが、これは加算器２１に出力を出さないようにす
るためのものである。以上のように構成すると、多極リ
ニア直流モータのコイルＣ１〜Ｃ６から逆起電力信号、
すなわち速度が検出できる。Referring back to FIG. 7, the counter electromotive force detection circuits 17a to 17f are provided in the same number as the number of coils of the multi-pole linear DC motor, and their outputs are guided to the forward / reverse means 18. Here, the DC output and the inverted output of the back electromotive force detection circuits 17a to 17f are acquired. Further, the output of the normal rotation reversing means 18 is a counter electromotive force signal polarity selecting means having a function of selecting either the direct output or the reversal output according to the moving direction discrimination signal DIR of the object propelled by the multipolar linear DC motor. The output of the counter electromotive force signal polarity selection means 19 for each coil is led to the coil selection signal S.
1 to S6 and is guided to the counter electromotive force signal coil selecting means 20. This output signal is a counter electromotive force of the coil that positively generates the propulsive force by the multipolar linear DC motor, and has a polarity according to the moving direction. Finally, the output signal of the counter electromotive force signal coil selecting means 20 for each coil of the multi-pole linear DC motor is guided to the adder 21. That is, all outputs of the counter electromotive force signal coil selecting means 20 for each coil are added to form one speed signal as a multi-pole linear DC motor. In addition,
The shunt switch means 22 controlled by the drive discrimination signal DRV is connected to the input resistance to the adder 21, and this is for preventing the output from being output to the adder 21. With the above configuration, the back electromotive force signals are transmitted from the coils C1 to C6 of the multi-pole linear DC motor,
That is, the speed can be detected.
【００４２】図１に示すように、この逆起電力検出手段
１６の出力は、多極リニア直流モータの電力増幅器１０
への入力信号とともに、外乱オブザーバ１５に入力され
る。外乱オブザーバの構成は既知であり、例えば文献
『大西：メカトロニクスにおける新しいサーボ技術、電
気学会論文誌Ｄ、Ｖｏｌ．１０７、Ｎｏ．１、ｐｐ．８
３−ｐｐ．８６（１９８７）』に詳述されているので、
ここでは割愛する。外乱オブザーバ１５の出力は補償器
９の出力と加算され、電力増幅器１０へ入力される。As shown in FIG. 1, the output of the counter electromotive force detecting means 16 is the power amplifier 10 of the multi-pole linear DC motor.
It is input to the disturbance observer 15 together with the input signal to the disturbance observer 15. The structure of the disturbance observer is known, and for example, the document “Onishi: New Servo Technology in Mechatronics, The Institute of Electrical Engineers of Japan, D, Vol. 107, No. 1, pp. 8
3-pp. 86 (1987) ”,
I will omit it here. The output of the disturbance observer 15 is added to the output of the compensator 9 and input to the power amplifier 10.
【００４３】このように構成することにより、ＸＹステ
ージ１の高速移動によって除振台が揺らされ、これに原
因したＸＹステージ１の位置決め時間と位置決め精度の
劣化を抑圧することができる。しかも、センサレスの制
御によって、定盤加速度フィードバックを採用した場合
と同等の性能が得られる。With this structure, the vibration isolation table is oscillated by the high speed movement of the XY stage 1, and the deterioration of the positioning time and the positioning accuracy of the XY stage 1 caused by this can be suppressed. Moreover, the sensorless control provides the same performance as when the platen acceleration feedback is adopted.
【００４４】なお、本実施例では、ＸＹステージを駆動
する多極リニア直流モータの固定側に設けたコイルに発
生する逆起電力を検出してＸＹステージの駆動力発生部
位における速度を生成し、この速度信号を１つの入力信
号とする外乱オブザーバを構成した。この外乱オブザー
バの出力をフィードバックすることによってＸＹステー
ジに加わる外乱は効果的にゼローイングされる。しか
し、固定側に設けたコイル列の間に速度検出専用のコイ
ル列を別に埋め込み、これの出力を利用して外乱オブザ
ーバを構成してもよい。あるいは、永久磁石を有する可
動子側に速度検出用のコイルを設けて速度検出を行い、
この出力を１つの入力とする外乱オブザーバを構成して
もよい。In this embodiment, the counter electromotive force generated in the coil provided on the fixed side of the multi-pole linear DC motor for driving the XY stage is detected to generate the speed at the driving force generating portion of the XY stage. A disturbance observer having this velocity signal as one input signal was constructed. By feeding back the output of the disturbance observer, the disturbance applied to the XY stage is effectively zeroed. However, a disturbance observer may be configured by embedding a coil row dedicated for speed detection separately between the coil rows provided on the fixed side and using the output of the coil row. Alternatively, a speed detection coil is provided on the side of the mover having a permanent magnet to detect the speed,
A disturbance observer having this output as one input may be configured.
【００４５】また、ＸＹステージが多極リニア直流モー
タによって駆動される場合を示したが、単極のリニア直
流モータの場合でも、コイルから速度検出を行い、その
検出信号を利用した外乱オブザーバを構成できることは
言うまでもない。Further, the case where the XY stage is driven by a multi-pole linear DC motor is shown, but even in the case of a single-pole linear DC motor, the velocity is detected from the coil and a disturbance observer using the detection signal is constructed. It goes without saying that you can do it.
【００４６】さらに、図１の実施例ではアナログ演算回
路で制御系を構成しているが、このうちの一部もしくは
全部を電子計算機のようなディジタル演算装置で起き換
えてもよい。Further, in the embodiment of FIG. 1, the control system is constituted by the analog arithmetic circuit, but some or all of them may be replaced by a digital arithmetic device such as an electronic computer.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動力発生用のリニア直流モータのコイル自身から速度検
出を行い、この速度信号とリニア直流モータへの指令電
圧の双方を入力信号とした外乱オブザーバを備えるよう
にしたため、この外乱オブザーバにより、正にＸＹステ
ージの駆動力発生部位において相殺すべき外乱量を得、
これをフィードバックすることができる。すなわち、従
来のようにＸＹステージの位置決め用位置検出器である
レーザ干渉計の出力信号を外乱オブザーバの１つの入力
信号としていた場合には、ＸＹステージに搭載される微
動ステージの位置決めのための動きや不要な振動をもＸ
Ｙステージの高速移動に伴う外乱とともに検出してしま
うため、外乱オブザーバの出力をフィードバックして外
乱相殺を図ると微動ステージに起因した振動成分のフィ
ードバックによってＸＹステージが無意味に動かされて
しまい、結果としてＸＹステージの位置決め特性を向上
させることができなかった。しかし、本発明によれば微
動ステージに原因した振動は外乱オブザーバの出力に現
れない。つまり、微動ステージに原因する局所的な振動
とは無関係に、ＸＹステージ全体を励振する外乱そのも
のを推定し、これを相殺することが可能となる。したが
って、定盤加速度フィードバックと等価な制御性能を加
速度センサ無しで実現することが可能となり装置全体の
コストを低減できるという効果がある。As described above, according to the present invention, the speed is detected from the coil of the linear DC motor for generating the driving force, and both the speed signal and the command voltage to the linear DC motor are used as the input signals. Since the disturbance observer is provided, the disturbance observer exactly obtains the disturbance amount to be offset at the driving force generating portion of the XY stage,
This can be fed back. That is, when the output signal of the laser interferometer, which is a position detector for positioning the XY stage, is used as one input signal of the disturbance observer as in the conventional case, the movement for positioning the fine movement stage mounted on the XY stage is performed. And unnecessary vibration X
Since it is detected together with the disturbance due to the high-speed movement of the Y stage, if the output of the disturbance observer is fed back to cancel the disturbance, the XY stage is meaninglessly moved due to the feedback of the vibration component caused by the fine movement stage. As a result, the positioning characteristics of the XY stage could not be improved. However, according to the present invention, the vibration caused by the fine movement stage does not appear in the output of the disturbance observer. That is, it is possible to estimate and cancel the disturbance itself that excites the entire XY stage, regardless of the local vibration caused by the fine movement stage. Therefore, the control performance equivalent to the platen acceleration feedback can be realized without using the acceleration sensor, and the cost of the entire apparatus can be reduced.
【００４８】また、従来の定盤加速度フィードバックに
よれば加速度センサを取りつける物理的空間を確保せね
ばならないが、本発明によればセンサレスとなるので加
速度センサの取付け場所は不要となり、結果として装置
全体をコンパクトに設計できる利点も生じる。Further, according to the conventional platen acceleration feedback, a physical space for mounting the acceleration sensor must be secured, but according to the present invention, since the sensor is not required, the mounting location of the acceleration sensor is unnecessary, and as a result, the entire apparatus is installed. There is also an advantage that can be designed compactly.
【図１】 本発明の一実施例に係るステージ制御装置の
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a stage control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 位置決め機構の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a positioning mechanism.
【図３】 定盤に搭載されたＸＹステージ水平１軸方向
の力学モデルを示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a dynamic model of a horizontal 1-axis direction of an XY stage mounted on a surface plate.
【図４】 図３のモデルに対する位置制御系の制御ブロ
ック図である。FIG. 4 is a control block diagram of a position control system for the model of FIG.
【図５】 従来の外乱オブザーバの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional disturbance observer.
【図６】 従来の外乱オブザーバの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional disturbance observer.
【図７】 図１の装置における逆起電力検出手段のブロ
ック図である。7 is a block diagram of a back electromotive force detection means in the device of FIG.
【図８】 コイル１相を用いた逆起電力検出の原理説明
図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of the principle of back electromotive force detection using one phase of a coil.
１ａ：Ｘステージ、１ｂ：Ｙステージ、２：微動ステー
ジ，３：半導体ウエハ、４：定盤、５Ｒ，５Ｌ：移動
子、６Ｒ，６Ｌ：多極リニア直流モータのコイル列、
７：除振台、８：位置検出変換手段、９：補償器、１
０：電力増幅器、１１：推力定数、１２：定盤加速度フ
ィードバック回路、１３：定盤を含めたＸＹステージの
モデル、１４：制御対象、１５：外乱オブザーバ、１
６：逆起電力検出手段、１７ａ〜１７ｆ：逆起電力検出
回路、１８：正転反転手段、１９：逆起電力信号極性選
択手段、２０：逆起電力信号コイル選択手段、２１：加
算器、２２：シャントスイッチ手段、Ｓ１〜Ｓ６：コイ
ル選択信号、ＤＩＲ：移動方向判別信号、Ｃ１〜Ｃ６：
コイル、ＤＲＶ：駆動判別信号、ｒ１〜ｒ６：コイルＣ
１〜Ｃ６の電流検出抵抗。1a: X stage, 1b: Y stage, 2: fine movement stage, 3: semiconductor wafer, 4: surface plate, 5R, 5L: mover, 6R, 6L: coil array of multi-pole linear DC motor,
7: Vibration isolation table, 8: Position detection conversion means, 9: Compensator, 1
0: power amplifier, 11: thrust constant, 12: surface plate acceleration feedback circuit, 13: model of XY stage including surface plate, 14: controlled object, 15: disturbance observer, 1
6: back electromotive force detection means, 17a to 17f: back electromotive force detection circuit, 18: forward rotation inversion means, 19: back electromotive force signal polarity selection means, 20: back electromotive force signal coil selection means, 21: adder, 22: shunt switch means, S1 to S6: coil selection signal, DIR: moving direction determination signal, C1 to C6:
Coil, DRV: drive discrimination signal, r1 to r6: coil C
1 to C6 current detection resistors.
Claims (2)
振台上に搭載され、かつ自身は微小位置決め用の微動ス
テージを搭載して、与えられた目標位置へ位置決めされ
る大ストローク移動用のＸＹステージと、このＸＹステ
ージを駆動させるリニア直流モータと、前記ＸＹステー
ジの位置を検出し前記目標位置との偏差信号に変換する
位置検出変換手段と、この偏差信号に基づき、適当な補
償が加えられた指令電圧を前記リニア直流モータに出力
する手段と、前記リニア直流モータのコイルに生じる逆
起電力を検出する手段と、前記指令電圧と前記逆起電力
とに基づいて外乱量を検出する外乱オブザーバ手段と、
この外乱量を打ち消すように前記指令電圧に対してフィ
ードバックする手段とを具備することを特徴とするステ
ージ制御装置。1. An anti-vibration table provided with anti-vibration means, and a large-scale table mounted on the anti-vibration table and itself equipped with a fine-movement stage for fine positioning to position at a given target position. An XY stage for stroke movement, a linear DC motor for driving the XY stage, position detection conversion means for detecting the position of the XY stage and converting it into a deviation signal from the target position, and an appropriate deviation signal based on the deviation signal. Means for outputting to the linear DC motor a command voltage to which various compensations have been added, means for detecting a back electromotive force generated in the coil of the linear DC motor, and a disturbance amount based on the command voltage and the back electromotive force. A disturbance observer means for detecting
And a means for feeding back to the command voltage so as to cancel the disturbance amount.
る逆起電力を検出する逆起電力検出回路と、 各逆起電力検出回路の出力を正転及び反転させて同時に
出力する正転反転手段と、 与えられた移動方向判別信号に応じて前記正転反転手段
の各正転及び反転出力のいずれか一方を選択して出力す
る逆起電力信号極性選択手段と、 与えられたコイル選択信号に応じて前記逆起電力信号極
性選択手段の各出力を選択的に出力する逆起電力信号コ
イル選択手段と、 与えられた駆動判別信号に応じて前記逆起電力信号コイ
ル選択手段の各出力をシャントするシャントスイッチ手
段と、 前記逆起電力信号コイル選択手段の各出力をすべて加算
する加算器とを備えていることを特徴とする請求項１項
記載のステージ制御装置。2. The counter electromotive force detection means includes counter electromotive force detection circuits for detecting the counter electromotive force generated in the coils, the number of which is the same as that of the coils of the linear DC motor, and the output of each counter electromotive force detection circuit being forward-rotated. And a reverse rotation reversing means for reversing and outputting at the same time, and a counter electromotive force signal polarity for selecting and outputting either one of the normal rotation and the reverse output of the normal rotation reversing means according to a given movement direction discrimination signal. Selecting means, counter electromotive force signal coil selecting means for selectively outputting each output of the counter electromotive force signal polarity selecting means in response to a given coil selection signal, and the reverse electromotive force signal in response to a given drive discrimination signal The shunt switch means for shunting the respective outputs of the electromotive force signal coil selecting means, and the adder for adding all the respective outputs of the counter electromotive force signal coil selecting means. Ste Control device.
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| JP23226193A JP3210153B2 (en) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Stage control device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523361A (en) * | 2003-04-11 | 2006-10-12 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Servo system for a two-dimensional microelectromechanical system (MEMS) based scanner and method for using the servo system |
| WO2014010233A1 (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 株式会社ニコン | Drive system and drive method, and exposure device and exposure method |
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Cited By (4)
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