JPS62192685A - Position controller - Google Patents
Position controllerInfo
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- JPS62192685A JPS62192685A JP61033986A JP3398686A JPS62192685A JP S62192685 A JPS62192685 A JP S62192685A JP 61033986 A JP61033986 A JP 61033986A JP 3398686 A JP3398686 A JP 3398686A JP S62192685 A JPS62192685 A JP S62192685A
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の分野]
本発明は、位置制御装置に関17、特に半導体露光装置
等において、回路パターンをウェハに焼付ける際にウェ
ハ等を載置するアライメント用ステージの位置決めを行
なうための装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a position control device, and in particular to positioning of an alignment stage on which a wafer, etc. is placed when printing a circuit pattern on the wafer in a semiconductor exposure device or the like. The present invention relates to a device for carrying out.
[発明の背景]
従来、半導体露光装置等におけるウェハステージの微小
位置決め装置においては、第6図に示すように、運動方
向をガイドされたステージ1の一端にマイクロステップ
駆動されるロッド2を押しあて、バネ3等によって予荷
重をかけて往復運動を可能とする構成が用いられていた
。そして、ロッド2を駆動するための2組のロッドクラ
ンプ用圧電素子4.5および8,9と、ロッド2をステ
ージ1の運動方向に駆動するための駆動用圧電素子6,
7とが用いられていた。このような各圧電素子によるマ
イクロステップ駆動は、例えは圧電素子8.9を伸長さ
せてロッド2をクランプした状態で圧電素子6,7を伸
縮させ圧τ素子6.7が伸縮している状態でクランプ用
圧電素子4.5を伸長させてロッド2をクランプする。[Background of the Invention] Conventionally, in a micro-positioning device for a wafer stage in a semiconductor exposure apparatus, etc., as shown in FIG. , a configuration in which a preload is applied by a spring 3 or the like to enable reciprocating motion has been used. Two sets of rod clamping piezoelectric elements 4.5 and 8, 9 for driving the rod 2, and a driving piezoelectric element 6 for driving the rod 2 in the movement direction of the stage 1.
7 was used. Such microstep driving by each piezoelectric element can be performed, for example, in a state in which the piezoelectric element 8.9 is extended and the rod 2 is clamped, the piezoelectric elements 6 and 7 are expanded and contracted, and the pressure τ element 6.7 is expanded and contracted. The clamping piezoelectric element 4.5 is extended to clamp the rod 2.
この状態で、圧電素子8,9によるクランプを解除しか
つ駆動用圧電素子6,7を前とは逆に縮めまたは伸長さ
せることによりロッド2がいずれかの方向に駆動される
。その後再び圧電素子8.9によってロッド2をクラン
プしかつ圧電素子4.5によるクランプを解除して前述
と同様の動作を繰り返すことにより、ロッド2は微小距
雛づつ変位し、ステージ1も同様に変位する。このよう
にして、所望の回数たけマイクロステップ駆動を行なう
ことによりステージ1の位置決めが行なわれる。In this state, the rod 2 is driven in either direction by releasing the clamp by the piezoelectric elements 8 and 9 and contracting or expanding the drive piezoelectric elements 6 and 7 in the opposite direction. Thereafter, the rod 2 is again clamped by the piezoelectric element 8.9 and the clamp by the piezoelectric element 4.5 is released, and the same operation as described above is repeated, whereby the rod 2 is displaced by a minute distance, and the stage 1 is similarly displaced. Displace. In this way, the stage 1 is positioned by performing microstep driving a desired number of times.
しかしながら、前述の従来形においては、バネ3による
予荷重を大きくすると、1駆動ステップ当りの移動量が
変化したりあるいはクランプ部が滑ったりするため予荷
重を犬きくすることが不可能であった。このため、ステ
ージおよびロッドを含めた可動部分の駆動方向の固有周
波数が下がり高速にマイクロステップ駆動を行なうこと
ができないという不都合が生じていた。However, in the conventional type described above, if the preload by the spring 3 is increased, the amount of movement per drive step changes or the clamp part slips, so it is impossible to increase the preload too much. . For this reason, the natural frequency of the movable parts including the stage and the rod in the driving direction decreases, resulting in the inconvenience that high-speed microstep driving cannot be performed.
さらに、従来形の駆動方法では、1駆動ステップ当りの
移動量は一定であり、したがって位置決めの分解能を上
げるためには1ステツプ当たりの移動量を小さくする必
要があり、分解能を上げると送り速度が低下するという
不都合があった。Furthermore, in conventional drive methods, the amount of movement per one drive step is constant, so in order to increase the resolution of positioning, it is necessary to reduce the amount of movement per one step, and increasing the resolution increases the feed rate. There was an inconvenience that it decreased.
[発明の目的コ
本発明は、前述の従来形における問題点に鑑み、位置制
御装置において、簡単な構成により高速かつ高精度の位
置決めを可能にするとともに、位置決め後にステージ本
体を強固にクランプし駆動方向の剛性が高くなるように
して外部振動等の外乱による位置変動等の悪影響を除去
することを目的とする。[Object of the Invention] In view of the problems with the conventional type described above, the present invention enables high-speed and high-precision positioning with a simple configuration in a position control device, and also firmly clamps and drives the stage body after positioning. The purpose is to increase the rigidity in the direction and eliminate the adverse effects such as positional fluctuations due to disturbances such as external vibrations.
[発明の概要コ
上述の目的を達成するため、本発明においては、可動ス
テージを駆動させる駆動用アクチュエータの他にクラン
プ用アクチュエータを使用するが、このクランプ用アク
チュエータはステージ大体あるいはステージ本体と機械
的に固定された部分をクランプするよう構成される。こ
れにより、高速かつ高精度の位置法めが可能になる。[Summary of the Invention] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention uses a clamping actuator in addition to a driving actuator that drives the movable stage, and this clamping actuator is mechanically connected to the stage itself or the stage body. configured to clamp a portion secured to the. This enables high-speed and highly accurate positioning.
[実施例の説明] 以下、図面により本発明の詳細な説明する。[Explanation of Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第1図は、本発明の1実施例に係わる位置制御装置の概
略を示す。同図の装置は、半導体ウェハ等が載置される
ステージ11.該ステージ11の運動を定めるガイド1
2a、 12b、ベース13、片端がステージ11に固
定されたステージ駆動用圧電素子14、圧電素子14の
他端に接続された被クランプ部材15、ステージ駆動用
圧電素子14の片端をクランプするクランパ16a1ク
ランパ16aの駆動用圧電素子16bを具備している。FIG. 1 schematically shows a position control device according to an embodiment of the present invention. The apparatus shown in the figure includes a stage 11.on which a semiconductor wafer, etc. is placed. Guide 1 that determines the movement of the stage 11
2a, 12b, a base 13, a stage driving piezoelectric element 14 whose one end is fixed to the stage 11, a clamped member 15 connected to the other end of the piezoelectric element 14, a clamper 16a1 that clamps one end of the stage driving piezoelectric element 14. A piezoelectric element 16b for driving the clamper 16a is provided.
さらに、第1図の装置は本発明にしたがい、ステージl
l自体をクランプするクランパ17aおよびクランパ1
7aの駆動用圧電素子17bを備えている。なお、第1
図の実施例においては、ステージ11をクランプするク
ランパ17aおよびその圧電素子17bが2組設けられ
ている。Furthermore, the apparatus of FIG.
Clamper 17a and clamper 1 that clamp l itself
The driving piezoelectric element 17b of 7a is provided. In addition, the first
In the illustrated embodiment, two sets of clampers 17a for clamping the stage 11 and their piezoelectric elements 17b are provided.
第2図は、回転型のステージに応用した本発明の他の実
施例に係わる位置制御装置を示す。同図の装置は、回転
型のステージ21、ステージ21の回転運動をガイドす
るベアリング22、ベース23、片端がステージ21に
固定されたステージ駆動用圧電素子24、圧電素子24
の他端に接続された被クランプ部材25、圧電素子24
の片端をクランプするクランパ26a1クランパ26a
の駆動用圧電素子26b。FIG. 2 shows a position control device according to another embodiment of the present invention applied to a rotary stage. The device shown in the figure includes a rotating stage 21, a bearing 22 that guides the rotational movement of the stage 21, a base 23, a piezoelectric element 24 for driving the stage whose one end is fixed to the stage 21, and a piezoelectric element 24.
Clamped member 25 and piezoelectric element 24 connected to the other end
A clamper 26a1 clamps one end of the clamper 26a.
driving piezoelectric element 26b.
そしてステージ21をクランプするクランパ27aと該
クランパ27aの駆動用圧電素子27bとを有している
。なお、クランパ27aと圧電素子27bとはそれぞれ
ステージ21の周りに3組設けられている。It has a clamper 27a for clamping the stage 21 and a piezoelectric element 27b for driving the clamper 27a. Note that three sets of clampers 27a and piezoelectric elements 27b are each provided around the stage 21.
また、参照数字28はベース23からつき出しベアリン
グ22の内輪に固定されたシャフトである。Further, reference numeral 28 is a shaft that projects from the base 23 and is fixed to the inner ring of the bearing 22.
次に、第3図を参照して上述の各実施例の装置の動作を
説明する。第3図(a)に示すように、第1図または第
2図における圧電素子iab、2abに例えば高レベル
の電圧を印加してそれぞれクランパ16a、26aを動
作させ、ステージ駆動用圧電素子14.24の片端を固
定する。この状態で、ステージ駆動用圧電素子14.2
4に電圧を印加すると各圧電素子は例えば長さLだけ伸
長し各ステージ11゜21を変位させる。次に、ステー
ジクランプ用の圧電素子17b、 27bを動作させて
各ステージN、 21を固定した後圧電素子16b、2
6bの印加電圧を除去する。このような動作を繰り返す
ことにより各ステージ11.21は圧電素子14.24
の伸びM flずっマイクロステップ駆動されることに
なる。Next, the operation of the apparatus of each of the above embodiments will be explained with reference to FIG. As shown in FIG. 3(a), for example, a high level voltage is applied to the piezoelectric elements iab, 2ab in FIG. 1 or 2 to operate the clampers 16a, 26a, respectively, and the piezoelectric elements 14. Fix one end of 24. In this state, the stage driving piezoelectric element 14.2
When a voltage is applied to 4, each piezoelectric element expands by a length L, for example, and displaces each stage 11.degree. 21. Next, the piezoelectric elements 17b and 27b for stage clamping are operated to fix each stage N and 21, and then the piezoelectric elements 16b and 2
6b is removed. By repeating such operations, each stage 11.21 becomes a piezoelectric element 14.24.
The extension of M fl will be microstep driven.
また、この場合第3図(b) に示すようにステージ駆
動用圧電素子14.24に印加する電圧を調整し、該印
加電圧に応じて伸び量1′を調節することにより前述の
単位穆動量p以下の微調整が可能となる。In this case, as shown in FIG. 3(b), by adjusting the voltage applied to the stage driving piezoelectric element 14.24 and adjusting the elongation amount 1' according to the applied voltage, the unit transverse movement amount described above can be adjusted. Fine adjustment below p is possible.
第4図は、第3図(a)に示すマイクロステップ駆動と
、第3図(b)に示す圧電素子の伸縮量制御駆動とを組
み合わせることにより高速かつ高精度な位置決めを行な
う場合の制御手順を示す。すなわち、第4図に示すよう
に、まず、目標位置情報を参照し、現在の位置と目標位
置との差が圧電素子の伸び量lより短いか否かを判定す
る。もし、目標位置と現在位置との距離差が伸び量λよ
りも大きい場合にはマイクロステップ駆動を行なう。FIG. 4 shows a control procedure for high-speed and highly accurate positioning by combining the microstep drive shown in FIG. 3(a) and the expansion/contraction control drive of the piezoelectric element shown in FIG. 3(b). shows. That is, as shown in FIG. 4, first, target position information is referred to and it is determined whether the difference between the current position and the target position is shorter than the amount of expansion l of the piezoelectric element. If the distance difference between the target position and the current position is larger than the extension amount λ, microstep driving is performed.
もし、この距離差が伸び量りより短い場合には該距離差
に応じた電圧を圧電素子に印加して目標位置に到達させ
る。この場合、圧電素子に印加する電圧は、例えば徐々
に上昇させステージが目標位置に達したことを検出して
該電圧の上昇を停止する。If this distance difference is shorter than the amount of extension, a voltage corresponding to the distance difference is applied to the piezoelectric element to reach the target position. In this case, the voltage applied to the piezoelectric element is gradually increased, for example, and when it is detected that the stage has reached the target position, the voltage increase is stopped.
第4図に示すような位置制御を行なうためには、例えば
第5図に示すような位置制御システムが用いられる。同
図のシステムは、第1図に示す装置にさらにステージ1
1の位置を検出するセンサ51、増幅器52、コントロ
ーラ53、ドライバ54および電源55を追加したもの
である。第5図のシステムにおいては、センサ51とコ
ントローラ53等を含むフィードバック系を構成するこ
とにより、第4図に示すような制御が行なわれる。この
場合、コントローラ53は、センサ51の出力に応じて
ステージ11の目標位置と現在位置との差が圧電素子1
4の最大単位伸び量よりも大きいか小さいかを判定し、
前述のようにマイクロステップ駆動か伸縮量制御駆動か
を判定し、各制御方式に応じた信号をドライバ54に供
給する。In order to perform position control as shown in FIG. 4, a position control system as shown in FIG. 5, for example, is used. The system shown in the figure further includes a stage 1 in addition to the apparatus shown in Fig. 1.
A sensor 51 for detecting the position of point 1, an amplifier 52, a controller 53, a driver 54, and a power source 55 are added. In the system shown in FIG. 5, control as shown in FIG. 4 is performed by configuring a feedback system including a sensor 51, a controller 53, and the like. In this case, the controller 53 determines whether the difference between the target position and the current position of the stage 11 is determined by the piezoelectric element 1 according to the output of the sensor 51.
Determine whether it is larger or smaller than the maximum unit elongation amount in 4.
As described above, it is determined whether the drive is microstep drive or expansion/contraction amount control drive, and a signal corresponding to each control method is supplied to the driver 54.
[発明の効果]
以上のように、本発明によれば、ステージを直接的にク
ランプするクランパを設けることにより、予荷重をかけ
る必要がなくかつ駆動方向の剛性が高い位置制御装置が
得られる。また、高速駆動が可能なマイクロステップ駆
動と微小位置決めが可能な圧電素子伸縮駆動とを併用す
ることにより、高速かつ高精度の位置決めを行なうこと
が可能となる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by providing a clamper that directly clamps the stage, a position control device that does not require preloading and has high rigidity in the driving direction can be obtained. In addition, by using both microstep drive capable of high-speed drive and piezoelectric element expansion/contraction drive capable of minute positioning, it becomes possible to perform high-speed and highly accurate positioning.
第1図および第2図はそれぞれ本発明の実施例に係わる
位置制御装置を示す斜視図、第3図(a)および(b)
は本発明に係わる位置制御装置の動作を説明するための
波形図、第4図は第1図または第2図の装置を用いた位
置制御システムの動作原理を示すフローチャート、第5
図は第4図の動作を行なうための位置制御システムの具
体的構成を示す概略的ブロック回路図、そして第6図は
従来形の位置制御装置を示す説明図である。
1 、11.21:ステージ、
2:ロッド、
3;バネ、
4.5.・・・・・・、9.圧電素子、12a、 !
2b ニガイド、
13.23:ベース、
14、16b、 17b、 24.26b、 27b
:圧電素子、15a、 17a、 26a、 27a
:クランパ、15.25:被クランプ部材、
22:ベアリング、
28:シャフト。
特許出願人 キャノン株式会社
代理人 弁理士 伊 東 辰 雄
代理人 弁理士 伊 東 哲 也
+7b 15
第5図
第6図1 and 2 are perspective views showing a position control device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) and 3(b) respectively.
4 is a waveform diagram for explaining the operation of the position control device according to the present invention, FIG. 4 is a flowchart showing the operating principle of the position control system using the device of FIG. 1 or 2, and FIG.
This figure is a schematic block circuit diagram showing a specific configuration of a position control system for performing the operation shown in FIG. 4, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional position control device. 1, 11.21: Stage, 2: Rod, 3; Spring, 4.5.・・・・・・・・・9. Piezoelectric element, 12a, !
2b guide, 13.23: base, 14, 16b, 17b, 24.26b, 27b
: Piezoelectric element, 15a, 17a, 26a, 27a
: Clamper, 15.25: Clamped member, 22: Bearing, 28: Shaft. Patent Applicant Canon Co., Ltd. Agent Patent Attorney Tatsuo Ito Agent Patent Attorney Tetsuya Ito +7b 15 Figure 5 Figure 6
Claims (1)
える駆動用アクチュエータと、少なくとも該駆動用アク
チュエータによる該可動ステージの位置決め後に該可動
ステージを固定する単数または複数のクランパとを具備
することを特徴とする位置制御装置。 2、前記駆動用アクチュエータとして圧電素子を用い、
該圧電素子の片端は前記可動ステージに固定され、他端
は別に設けたクランパにより固定および開放が選択可能
である特許請求の範囲第1項に記載の装置。[Claims] 1. A movable stage, a driving actuator that mechanically displaces the movable stage, and one or more clampers that fix the movable stage at least after the movable stage is positioned by the driving actuator. A position control device comprising: 2. Using a piezoelectric element as the drive actuator,
2. The apparatus according to claim 1, wherein one end of the piezoelectric element is fixed to the movable stage, and the other end can be selectively fixed or released by a separately provided clamper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61033986A JPS62192685A (en) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | Position controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61033986A JPS62192685A (en) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | Position controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62192685A true JPS62192685A (en) | 1987-08-24 |
Family
ID=12401798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61033986A Pending JPS62192685A (en) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | Position controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62192685A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0265939A (en) * | 1988-08-31 | 1990-03-06 | Kyocera Corp | Driving device for sliding body of static pressure fluid bearing |
-
1986
- 1986-02-20 JP JP61033986A patent/JPS62192685A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0265939A (en) * | 1988-08-31 | 1990-03-06 | Kyocera Corp | Driving device for sliding body of static pressure fluid bearing |
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