KR20220054588A - Stage position control device, and stage position control method - Google Patents
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Abstract
갠트리 기구에 있어서, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제한다. 갠트리 기구(100)에 있어서, 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 장치(1)로서, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 중심 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는 Y축 중심 추력 지령 출력부(30)와, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 Y축 차분 추력 지령 출력부(20)와, X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령(x)과, Y1축 위치 및 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령(Y1)을, 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2')을 출력하는 피드포워드부(11)와, 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치를 제어하는 추력 변환부(50)를 구비한다.In the gantry mechanism, motion of the stage in the yaw direction is suppressed. In the gantry mechanism 100 , as the stage position control device 1 for controlling the position of the stage, the Y-axis center that outputs a first Y-axis central thrust command that commands the central thrust of the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system The thrust command output unit 30, the Y-axis differential thrust command output unit 20 that outputs a first Y-axis differential thrust command that commands the differential thrust between the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system, and the X-axis position The first Y-axis differential thrust command (F2) feeds forward the X-axis position command (x) and the Y-axis center position command (Y1), which instructs the center positions of the Y1-axis position and the Y2-axis position, to The feed forward unit 11 that outputs the Y-axis differential thrust command F2' of 2, the first Y-axis central thrust command, and the second Y-axis differential thrust command to control the position of the stage A thrust conversion unit (50) is provided.
Description
본 발명은, 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 장치, 및 스테이지 위치 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stage position control apparatus for controlling the position of a stage, and a stage position control method.
종래, 서로 직교하는 2축으로 규정되는 평면에 있어서 스테이지를 이동시키는 갠트리 기구가 알려져 있다.Conventionally, a gantry mechanism for moving a stage in a plane defined by two axes orthogonal to each other is known.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제하는, 스테이지 위치의 제어 방법이 개시되어 있다.For example,
특허 문헌 1에 개시된 스테이지 위치의 제어 방법은, 스테이지의 위치를 검출하고, 검출한 스테이지의 위치의 정보를, 스테이지를 이동시키는 지령에 피드백하는 제어 방법이다. 이 때문에, 이 제어 방법에서는, 발생한 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제하도록 스테이지의 위치를 제어할 수 있다. 그러나, 스테이지의 요잉 방향의 운동이 발생하지 않은 시점에서, 스테이지의 요잉 방향의 운동의 발생 자체를 억제하는 것은 곤란하다.The stage position control method disclosed in
그래서, 본 개시는, 종래보다, 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제할 수 있는 스테이지 위치 제어 장치, 및 스테이지 위치 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Then, an object of this indication is to provide the stage position control apparatus which can suppress the motion in the yaw direction of a stage in a gantry mechanism compared with the prior art, and a stage position control method.
본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 제어 장치는, 서로 평행한 Y1축 및 Y2축과, Y1축 및 Y2축에 수직인 X축과, Y1축 상의 Y1축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치와 Y2축 상의 Y2축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치와 X축 상의 X축 구동계에 있어서의 구동 위치인 X축 위치에 의해 위치가 정해지는 스테이지를 갖는 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 장치로서, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 중심(重心) 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는 Y축 중심 추력 지령 출력부와, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 Y축 차분 추력 지령 출력부와, X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령과, Y1축 위치 및 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령을, 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 피드포워드부와, 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치를 제어하는 추력 변환부를 구비한다.A stage position control device according to an aspect of the present disclosure includes a Y1-axis and Y2-axis parallel to each other, an X-axis perpendicular to the Y1-axis and Y2-axis, and a Y1-axis position that is a driving position in a Y1-axis drive system on the Y1-axis. A position of a stage in a gantry mechanism having a stage positioned on the Y2-axis by a Y2-axis position that is a driving position in the Y2-axis drive system and an X-axis position that is a driving position in the X-axis driving system on the X-axis. A stage position control device for controlling A Y-axis differential thrust command output unit that outputs a first Y-axis differential thrust command that commands the differential thrust of the shaft drive system, an X-axis position command that instructs the X-axis position, and the center position of the Y1-axis position and Y2-axis position a feedforward unit that feeds forward the Y-axis center position command for commanding to the first Y-axis differential thrust command, and outputs a second Y-axis differential thrust command; a first Y-axis center thrust command; A thrust converter for controlling the position of the stage is provided by using the Y-axis differential thrust command of 2.
본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 제어 방법은, 서로 평행한 Y1축 및 Y2축과, Y1축 및 Y2축에 수직인 X축과, Y1축 상의 Y1축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치와 Y2축 상의 Y2축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치와 X축의 X축 구동계에 있어서의 구동 위치인 X축 위치에 의해 위치가 정해지는 스테이지를 갖는 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 방법으로서, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 중심 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령을 산출하고, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 산출하여, X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령과, Y1축 위치 및 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령을, 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 산출하고, 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치를 제어한다.A stage position control method according to an aspect of the present disclosure provides a Y1-axis and Y2-axis parallel to each other, an X-axis perpendicular to the Y1-axis and Y2-axis, and a Y1-axis position that is a driving position in a Y1-axis drive system on the Y1-axis. In a gantry mechanism having a stage whose position is determined by the Y2-axis position on the Y2-axis, which is the driving position in the Y2-axis drive system, and the X-axis position, which is the driving position of the X-axis in the X-axis drive system, the position of the stage is determined As a stage position control method to control, a first Y-axis central thrust command for instructing the central thrust of a Y1-axis drive system and a Y2-axis drive system is calculated, and a first Y command for differential thrust between the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system is calculated. Calculating the axial differential thrust command and feeding the X-axis position command to instruct the X-axis position and the Y-axis central position command to instruct the center positions of the Y1-axis position and Y2-axis position to the first Y-axis differential thrust command It forwards, calculates a second Y-axis differential thrust command, and controls the position of the stage using the first Y-axis center thrust command and the second Y-axis differential thrust command.
본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 제어 장치, 및 스테이지 위치 제어 방법에 의하면, 종래보다, 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제할 수 있다.According to the stage position control apparatus and the stage position control method which concern on one aspect of this indication, the motion in the yaw direction of a stage in a gantry mechanism can be suppressed compared with the prior art.
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 갠트리 기구의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은, 실시의 형태 1에 따른 이너셔 함수 산출부에 의해 산출되는 이너셔 함수의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 실시의 형태 1에 따른 이너셔 함수 산출 처리의 플로차트이다.
도 5는, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 처리의 플로차트이다.
도 6은, 실시의 형태 2에 따른 스테이지 위치 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the structure of the gantry mechanism which concerns on
Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the stage position control device according to the first embodiment.
3 is a schematic diagram showing an example of an inertia function calculated by the inertia function calculating unit according to the first embodiment.
4 is a flowchart of an inertia function calculation process according to the first embodiment.
5 is a flowchart of stage position control processing according to the first embodiment.
6 is a block diagram showing the configuration of the stage position control device according to the second embodiment.
(본 개시의 일 양태를 얻기에 이른 경위)(The process leading to obtaining an aspect of the present disclosure)
상술한 바와 같이, 특허 문헌 1에 개시된 스테이지 위치의 제어 방법에서는, 갠트리 기구에 있어서, 스테이지의 요잉 방향의 운동이 발생하지 않은 시점에서, 스테이지의 요잉 방향의 운동의 발생 자체를 억제하는 것은 곤란하다.As described above, in the method for controlling the stage position disclosed in
이 때문에, 발명자는, 갠트리 기구에 있어서, 스테이지의 요잉 방향의 운동이 발생하지 않은 시점에서, 스테이지의 요잉 방향의 운동의 발생 자체를 억제할 수 있도록 예의 검토, 실험을 행했다. 발명자는, 스테이지의 위치를 지령하는 위치 지령을, 스테이지를 이동시키는 추력 지령에 피드포워드하고, 미리, 추력 지령으로부터, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 발생시키는 성분을 저감해 둠으로써, 스테이지의 요잉 방향의 운동이 발생하지 않은 시점에서, 스테이지의 요잉 방향의 운동의 발생 자체를 억제할 수 있는 지견을 얻었다.For this reason, in the gantry mechanism, the inventor earnestly examined and experimented so that generation|occurrence|production itself of the motion in the yaw direction of a stage could be suppressed when the motion in the yaw direction of a stage did not generate|occur|produce. The inventor feeds forward the position command for instructing the position of the stage to the thrust command for moving the stage, and by reducing in advance the component that generates the motion in the yaw direction of the stage from the thrust command, the yaw direction of the stage At the point in time when the motion of the yaw did not occur, the knowledge that the generation of motion in the yaw direction of the stage itself could be suppressed was obtained.
발명자는, 이 지견에 의거하여, 추가로, 예의 검토, 실험을 행하여, 하기 본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 검출 장치, 및 스테이지 위치 검출 방법을 도출했다.Based on this knowledge, the inventor further earnestly examined and experimented, and derived|leads-out the stage position detection apparatus and stage position detection method which concern on one aspect of this indication below.
본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 제어 장치는, 서로 평행한 Y1축 및 Y2축과, Y1축 및 Y2축에 수직인 X축과, Y1축 상의 Y1축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치와 Y2축 상의 Y2축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치와 X축 상의 X축 구동계에 있어서의 구동 위치인 X축 위치에 의해 위치가 정해지는 스테이지를 갖는 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 장치로서, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 중심 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는 Y축 중심 추력 지령 출력부와, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 Y축 차분 추력 지령 출력부와, X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령과, Y1축 위치 및 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령을, 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 피드포워드부와, 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치를 제어하는 추력 변환부를 구비한다.A stage position control device according to an aspect of the present disclosure includes a Y1-axis and Y2-axis parallel to each other, an X-axis perpendicular to the Y1-axis and Y2-axis, and a Y1-axis position that is a driving position in a Y1-axis drive system on the Y1-axis. A position of a stage in a gantry mechanism having a stage positioned on the Y2-axis by a Y2-axis position that is a driving position in the Y2-axis drive system and an X-axis position that is a driving position in the X-axis driving system on the X-axis. A stage position control device for controlling A Y-axis differential thrust command output unit that outputs a first Y-axis differential thrust command that commands a differential thrust, an X-axis position command that commands an X-axis position, and a center position of the Y1-axis position and Y2-axis position A feed-forward unit that feeds forward the Y-axis central position command to the first Y-axis differential thrust command and outputs a second Y-axis differential thrust command, the first Y-axis central thrust command, and the second Y A thrust converting unit for controlling the position of the stage by using the axial differential thrust command is provided.
상기 구성의 스테이지 위치 제어 장치에 의하면, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 발생시키는 성분을 포함할 수 있는 제1의 Y축 차분 추력 지령에, 스테이지의 위치를 지령하는 X축 위치 지령과 Y축 중심 위치 지령을 피드포워드하여, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 발생시키는 성분이 저감된 제2의 Y축 차분 추력 지령을 생성할 수 있다. 생성한 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치를 제어한다. 따라서, 상기 구성의 스테이지 위치 제어 장치에 의하면, 종래보다, 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제할 수 있다.According to the stage position control device having the above configuration, an X-axis position command and a Y-axis center position for instructing the position of the stage to the first Y-axis differential thrust command that may include a component for generating motion in the yaw direction of the stage. By feedforwarding the command, it is possible to generate a second Y-axis differential thrust command with a reduced component causing motion in the yaw direction of the stage. The position of the stage is controlled using the generated second Y-axis differential thrust command. Therefore, according to the stage position control apparatus of the said structure, the motion in the yaw direction of the stage in a gantry mechanism can be suppressed compared with the prior art.
또, 피드포워드부는, Y1축 구동계의 이너셔 및 Y2축 구동계의 이너셔의 차분인 이너셔 차분과, X축 위치의 관계를 나타내는 이너셔 함수를 기억하고, X축 위치 지령에 의해 지령되는 X축 위치와 이너셔 함수로부터 이너셔 차분을 산출하고, 산출한 이너셔 차분과 Y축 중심 위치 지령으로부터, 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하는 피드포워드값을 산출한다고 해도 된다.In addition, the feed forward unit stores the inertia difference that is the difference between the inertia of the Y1-axis drive system and the inertia of the Y2-axis drive system, and the inertia function indicating the relationship between the X-axis position, and X commanded by the X-axis position command The inertia difference may be calculated from the axial position and the inertia function, and the feedforward value fed forward to the first Y-axis differential thrust command may be calculated from the calculated inertia difference and the Y-axis center position command.
또, Y축 중심 추력 지령 출력부는, Y축 중심 위치 지령에 의거하여 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력한다고 해도 된다.In addition, the Y-axis center thrust command output unit may output the first Y-axis center thrust command based on the Y-axis center position command.
또, Y1축 위치를 검출하는 Y1축 위치 검출부와, Y2축 위치를 검출하는 Y2축 위치 검출부를 추가로 구비하고, Y축 중심 추력 지령 출력부는, Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치와, Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치의 중심 위치를 나타내는 Y축 중심 위치를 피드백값으로서 받음으로써, 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하고, 제1의 Y축 차분 추력 지령 출력부는, 상기 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치와, 상기 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치의 차분 위치를 나타내는 Y축 차분 위치를 피드백값으로서 받음으로써, 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력한다고 해도 된다.Further, a Y1-axis position detection unit for detecting the Y1-axis position and a Y2-axis position detection unit for detecting the Y2-axis position are further provided, and the Y-axis central thrust command output unit includes: , by receiving as a feedback value the Y-axis central position indicating the central position of the Y2-axis position detected by the Y2-axis position detection unit, outputting a first Y-axis central thrust command, and the first Y-axis differential thrust command outputting unit , by receiving as a feedback value a Y-axis differential position indicating a differential position between the Y1-axis position detected by the Y1-axis position detection unit and the Y2-axis position detected by the Y2-axis position detection unit as a feedback value, the first Y-axis differential thrust It may be said that the command is output.
또, 추력 변환부는, 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령에 의거하여, Y1축 구동계의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, Y2축 구동계의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 산출하고, Y1축 구동계 추력 지령을 이용하여 Y1축 구동계를 구동하고, Y2축 구동계 추력 지령을 이용하여 Y2축 구동계를 구동함으로써, 스테이지의 위치를 제어한다고 해도 된다.In addition, the thrust converting unit commands a Y1-axis drive system thrust command for instructing a thrust of the Y1-axis drive system and a thrust of the Y2-axis drive system based on the first Y-axis central thrust command and the second Y-axis differential thrust command. The position of the stage may be controlled by calculating the Y2-axis drive system thrust command to be used, driving the Y1-axis drive system using the Y1-axis drive system thrust command, and driving the Y2-axis drive system using the Y2-axis drive system thrust command.
또, X축 위치를 검출하는 X축 위치 검출부와, X축 위치 검출부에 의해 검출된 X축 위치와, 차분 위치를, 제1의 Y축 중심 추력 지령에 피드백하여, 제2의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는 피드백부를 추가로 구비하고, 추력 변환부는, 제2의 Y축 중심 추력 지령을 이용함으로써, 스테이지의 위치를 제어한다고 해도 된다.Further, the X-axis position detection unit for detecting the X-axis position, the X-axis position detected by the X-axis position detection unit, and the difference position are fed back to the first Y-axis central thrust command, and the second Y-axis central thrust A feedback unit for outputting a command may be further provided, and the thrust converting unit may control the position of the stage by using the second Y-axis center thrust command.
또, 피드백부는, 이너셔 함수를 기억하고, X축 위치 검출부에 의해 검출된 X축 위치와 이너셔 함수로부터 이너셔 차분을 산출하고, 산출한 이너셔 차분과 차분 위치로부터 제1의 Y축 중심 추력 지령에 피드백하는 피드백값을 산출한다고 해도 된다.In addition, the feedback unit stores the inertia function, calculates the inertia difference from the X-axis position and the inertia function detected by the X-axis position detection unit, and from the calculated inertia difference and the difference position, the first Y-axis center The feedback value fed back to the thrust command may be calculated.
또, 추력 변환부는, 제2의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령에 의거하여, Y1축 구동계의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, Y2축 구동계의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 산출하고, Y1축 구동계 추력 지령을 이용하여 Y1축 구동계를 구동하고, Y2축 구동계 추력 지령을 이용하여 Y2축 구동계를 구동함으로써, 스테이지의 위치를 제어한다고 해도 된다.In addition, the thrust converting unit commands a Y1-axis drive system thrust command for instructing the thrust of the Y1-axis drive system and a thrust of the Y2-axis drive system based on the second Y-axis central thrust command and the second Y-axis differential thrust command. The position of the stage may be controlled by calculating the Y2-axis drive system thrust command to be used, driving the Y1-axis drive system using the Y1-axis drive system thrust command, and driving the Y2-axis drive system using the Y2-axis drive system thrust command.
또, Y1축 위치를 검출하는 Y1축 위치 검출부와, Y2축 위치를 검출하는 Y2축 위치 검출부와, Y1축 구동계의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, Y2축 구동계의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 출력하고, (a) 스테이지의 위치가 제1의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 출력한 Y1축 구동계 추력 지령 및 Y2축 구동계 추력 지령과, (b) 스테이지의 위치가 제1의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치 및 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치와, (c) 스테이지의 위치가 제2의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 출력한 Y1축 구동계 추력 지령 및 Y2축 구동계 추력 지령과, (d) 스테이지의 위치가 제2의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치 및 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치에 의거하여, 이너셔 함수를 산출하는 이너셔 함수 산출부를 추가로 구비한다고 해도 된다.In addition, a Y1-axis position detection unit for detecting the Y1-axis position, a Y2-axis position detection unit for detecting the Y2-axis position, a Y1-axis drive system thrust command that instructs the thrust of the Y1-axis drive system, and Y2 that commands a thrust of the Y2-axis drive system A shaft drive system thrust command is output, (a) the Y1-axis drive system thrust command and Y2-axis drive system thrust command output when the stage position is determined by the first X-axis position, and (b) the stage position is In the case determined by the first X-axis position, the Y1-axis position detected by the Y1-axis position detection unit and the Y2-axis position detected by the Y2-axis position detection unit, and (c) the position of the stage is the second X-axis The Y1-axis drive system thrust command and Y2-axis drive system thrust command output when determined by the position, and (d) detected by the Y1-axis position detection unit when the stage position is determined by the second X-axis position Based on the Y1-axis position and the Y2-axis position detected by the Y2-axis position detection part, you may further provide the inertia function calculation part which calculates an inertia function.
본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 제어 방법은, 서로 평행한 Y1축 및 Y2축과, Y1축 및 Y2축에 수직인 X축과, Y1축 상의 Y1축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치와 Y2축 상의 Y2축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치와 X축의 X축 구동계에 있어서의 구동 위치인 X축 위치에 의해 위치가 정해지는 스테이지를 갖는 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 방법으로서, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 중심 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령을 산출하고, Y1축 구동계와 Y2축 구동계의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 산출하여, X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령과, Y1축 위치 및 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령을, 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 산출하고, 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치를 제어한다.A stage position control method according to an aspect of the present disclosure provides a Y1-axis and Y2-axis parallel to each other, an X-axis perpendicular to the Y1-axis and Y2-axis, and a Y1-axis position that is a driving position in a Y1-axis drive system on the Y1-axis. In a gantry mechanism having a stage whose position is determined by the Y2-axis position on the Y2-axis, which is the driving position in the Y2-axis drive system, and the X-axis position, which is the driving position of the X-axis in the X-axis drive system, the position of the stage is determined As a stage position control method to control, a first Y-axis central thrust command for instructing the central thrust of a Y1-axis drive system and a Y2-axis drive system is calculated, and a first Y command for differential thrust between the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system is calculated. Calculating the axial differential thrust command and feeding the X-axis position command to instruct the X-axis position and the Y-axis central position command to instruct the center positions of the Y1-axis position and Y2-axis position to the first Y-axis differential thrust command It forwards, calculates a second Y-axis differential thrust command, and controls the position of the stage using the first Y-axis center thrust command and the second Y-axis differential thrust command.
상기 구성의 스테이지 위치 제어 방법에 의하면, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 발생시키는 성분을 포함하고 있을 가능성이 있는 제1의 Y축 차분 추력 지령에, 스테이지의 위치를 지령하는 X축 위치 지령과 Y축 중심 위치 지령을 피드포워드하여, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 발생시키는 성분이 저감된 제2의 Y축 차분 추력 지령을 생성할 수 있다. 생성된 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 스테이지의 위치가 제어된다. 따라서, 상기 구성의 스테이지 위치 제어 방법에 의하면, 종래보다, 갠트리 기구에 있어서의, 스테이지의 요잉 방향의 운동을 억제할 수 있다.According to the stage position control method having the above configuration, the first Y-axis differential thrust command that may contain a component that generates motion in the yaw direction of the stage, the X-axis position command and the Y-axis for commanding the position of the stage By feeding forward the center position command, it is possible to generate a second Y-axis differential thrust command with a reduced component causing motion in the yaw direction of the stage. The position of the stage is controlled using the generated second Y-axis differential thrust command. Therefore, according to the stage position control method of the said structure, the motion in the yaw direction of the stage in a gantry mechanism can be suppressed compared with the prior art.
이하, 본 개시의 일 양태에 따른 스테이지 위치 제어 장치의 구체예에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시의 형태는, 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시의 형태로 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태 등은, 일례이며, 본 개시를 한정하는 주지는 아니다. 또, 이하의 실시의 형태에 있어서의 구성 요소 중, 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the specific example of the stage position control apparatus which concerns on an aspect of this indication is demonstrated, referring drawings. In addition, all embodiment described below shows a generic or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection forms, etc. shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present disclosure. In addition, among the components in the following embodiment, the components which are not described in the independent claim which show the highest concept are demonstrated as arbitrary components.
또한, 각 도면은 모식도이며, 반드시 엄밀하게 도시된 것은 아니다. 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있으며, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화되는 경우가 있다.In addition, each drawing is a schematic diagram, and is not necessarily shown strictly. In each drawing, the same reference numerals are attached to substantially the same components, and overlapping descriptions may be omitted or simplified.
이하의 실시의 형태에서 설명에 이용되는 도면에 있어서는 좌표계가 나타내어지는 경우가 있다. 좌표계에 있어서의 z방향은, 종이면에 수직인 방향이다. x방향 및 y방향은, z방향에 수직인 평면에 있어서 서로 직교하는 방향이다.In the drawings used for explanation in the following embodiments, the coordinate system may be shown. The z-direction in the coordinate system is a direction perpendicular to the paper plane. The x-direction and the y-direction are directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the z-direction.
(실시의 형태 1)(Embodiment 1)
이하, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 이 스테이지 위치 제어 장치는, 갠트리 기구의 스테이지의 위치를 제어하는 장치이다.Hereinafter, the stage position control apparatus which concerns on
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 갠트리 기구(100)의 구성을 나타내는 모식도이다. 갠트리 기구(100)는, 스테이지 위치 제어 장치가 위치 제어의 대상으로 하는 스테이지를 갖는다.1 : is a schematic diagram which shows the structure of the
도 1에 나타내는 바와 같이, 갠트리 기구(100)는, Y1축(110)과, Y2축(120)과, X축(130)과, 스테이지(140)와, 제1의 X축 지지부(135)와, 제2의 X축 지지부(136)와, Y1축 구동계(111)와, Y2축 구동계(121)와, X축 구동계(131)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1 , the
Y1축(110) 및 Y2축(120)은, 각각, 도 1에 나타내는 y방향으로 연장되는 축이다. 즉, Y1축(110) 및 Y2축(120)은, 서로 평행한 축이다. Y1축(110) 및 Y2축(120)은, 예를 들면, 도 1에 나타내는 y방향으로 연장되는 금속제의 사각 기둥에 의해 실현된다.The
X축(130)은, 도 1에 나타내는 x방향으로 연장되는 축이다. 즉, X축(130)은, Y1축(110) 및 Y2축(120)에 수직인 축이다. X축(130)은, 예를 들면, 도 1에 나타내는 x방향으로 연장되는 금속제의 사각 기둥에 의해 실현된다.The
제1의 X축 지지부(135)는, X축(130)의 한쪽의 단부에 있어서 X축(130)을 지지하는 지지 부재이다. 제1의 X축 지지부(135)는, 예를 들면, 금속에 의해 실현된다.The first
제2의 X축 지지부(136)는, X축(130)의 다른 쪽의 단부에 있어서 X축(130)을 지지하는 지지 부재이다. 제2의 X축 지지부(136)는, 예를 들면, 금속에 의해 실현된다.The second
Y1축 구동계(111)는, Y1축(110) 상에 배치되고, 제1의 X축 지지부(135)를, 도 1에 나타내는 y방향으로 직진 가능하게 구동하는 구동계이다. Y1축 구동계(111)는, 예를 들면, 도 1에 나타내는 y방향을 따라 이동 가능한 리니어 모터에 의해 실현된다. 또는, Y1축 구동계(111)는, 예를 들면, 회전형 모터와, 도 1에 나타내는 y방향을 따라 연장되는 폴 나사에 의해 실현된다.The Y1-
Y2축 구동계(121)는, Y2축(120) 상에 배치되고, 제2의 X축 지지부(136)를, 도 1에 나타내는 y방향으로 직진 가능하게 구동하는 구동계이다. Y2축 구동계(121)는, 예를 들면, 도 1에 나타내는 y방향을 따라 이동 가능한 리니어 모터에 의해 실현된다. 또는, Y2축 구동계(121)는, 예를 들면, 회전형 모터와, 도 1에 나타내는 y방향을 따라 연장되는 폴 나사에 의해 실현된다.The Y2-
스테이지(140)는, 평판이다. 스테이지(140)는, 예를 들면, 금속판에 의해 실현된다.The
X축 구동계(131)는, X축(130) 상에 배치되고, 스테이지(140)를, 도 1에 나타내는 x방향으로 직선 가능하게 구동하는 구동계이다. X축 구동계(131)는, 예를 들면, 도 1에 나타내는 x방향을 따라 이동 가능한 리니어 모터에 의해 실현된다. 또는, X축 구동계(131)는, 예를 들면, 회전형 모터와, 도 1에 나타내는 x방향을 따라 연장되는 폴 나사에 의해 실현된다.The
Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)는, 제1의 X축 지지부(135)와 제2의 X축 지지부(136)를 병진(竝進) 구동함으로써, X축(130)을, 도 1에 나타내는 y방향으로 슬라이드 가능하게 구동한다. 또, 상술한 바와 같이, X축 구동계(131)는, 스테이지를, 도 1에 나타내는 x방향으로 직진 가능하게 구동한다. 이들에 의해, 갠트리 기구(100)는, 도 1에 나타내는 x방향과 y방향으로 규정되는 평면에 있어서, 스테이지(140)를, Y1축 구동계(111)에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치와, Y2축 구동계(121)에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치와, X축 구동계(131)에 있어서의 구동 위치인 X축 위치에 의해 정해지는 위치로 이동시킬 수 있다.The Y1-
갠트리 기구(100)에 있어서, X축(130) 상에 있어서의 스테이지(140)의 위치에 따라, Y1축 구동계(111)의 이너셔 및 Y2축 구동계(121)의 이너셔는 변화한다. 이 때문에, X축(130)에 있어서의 스테이지(140)의 위치가, 제1의 X축 위치인 경우와 제2의 X축 위치인 경우에서, Y1축 구동계(111)에 같은 추력을 부여했다고 해도, Y1축 구동계(111)에 의한 제1의 X축 지지부(135)의 구동 속도는 서로 상이하게 된다. 마찬가지로, X축(130)에 있어서의 스테이지(140)의 위치가, 제1의 X축 위치인 경우와 제2의 X축 위치인 경우에서, Y2축 구동계(121)에 같은 추력을 부여했다고 해도, Y2축 구동계(121)에 의한 제2의 X축 지지부(136)의 구동 속도는 서로 상이하게 된다.In the
갠트리 기구(100)에 있어서, Y1축 구동계(111)에 의한 제1의 X축 지지부(135)의 구동 속도와, Y2축 구동계(121)에 의한 제2의 X축 지지부(136)의 구동 속도가 서로 상이한 경우에는, 스테이지(140)에, 도 1에 나타내는 z방향 둘레의 회전 방향인 요잉 방향의 운동이 발생한다. 이 요잉 방향의 운동을 억제하기 위해서는, Y1축 구동계(111)에 의한 제1의 X축 지지부(135)의 구동 속도와, Y2축 구동계(121)에 의한 제2의 X축 지지부(136)의 구동 속도의 차를 억제할 필요가 있다.In the
도 2는, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 장치(1)의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 도 2에는, 스테이지 위치 제어 장치(1)의 구성 요소 전부를 도시하고 있는 것은 아니다. 도 2에는, 스테이지 위치 제어 장치(1)의 구성 요소 중, Y1축 구동계(111)를 구동하는 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령을 출력하기 위한 구성 요소, 및, Y2축 구동계(121)를 구동하는 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 출력하기 위한 구성 요소를 도시하고 있다. 한편, 도 2에는, 스테이지 위치 제어 장치(1)의 구성 요소 중, X축 구동계(131)를 구동하는 추력을 지령하는 X축 구동계 추력 지령을 출력하기 위한 구성 요소를 도시하지 않았다. 그러나, 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 도 2에 도시하지 않은, X축 구동계(131)를 구동하는 추력을 지령하는 X축 구동계 추력 지령을 출력하기 위한 구성 요소를 포함하여 구성된다.Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the stage
도 2에 나타내는 바와 같이, 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 피드포워드부(10)와, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)와, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)와, Y1축 위치 검출부(41)와, Y2축 위치 검출부(42)와, X축 위치 검출부(43)와, 추력 변환부(50)와, 이너셔 함수 산출부(60)와, 위치 변환부(70)와, X축 위치 지령 취득부(81)와, Y축 중심 위치 지령 취득부(82)와, 위상 지연 보상부(83)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2 , the stage
Y1축 위치 검출부(41)는, Y1축 구동계(111)에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치를 검출한다. Y1축 위치 검출부(41)는, 예를 들면, Y1축 구동계(111)의 리니어 모터 또는 회전형 모터에 설치된 인코더에 의해 실현된다. 이하에서는, Y1축 위치를 y1로 칭한다. Y1축 위치의 시간에 의한 일계 미분을The Y1-axis
로 칭한다. Y1축 위치의 시간에 의한 이계 미분을is called The second-order derivative by time of the Y1 axis position
로 칭한다.is called
Y2축 위치 검출부(42)는, Y2축 구동계(121)에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치를 검출한다. Y2축 위치 검출부(42)는, 예를 들면, Y2축 구동계(121)의 리니어 모터 또는 회전형 모터에 설치된 인코더에 의해 실현된다. 이하에서는, Y2축 위치를 y2로 칭한다. Y2축 위치의 시간에 의한 일계 미분을The Y2-axis
로 칭한다. Y2축 위치의 시간에 의한 이계 미분을is called The second-order differentiation by time of the Y2-axis position
로 칭한다.is called
X축 위치 검출부(43)는, X축 구동계(131)에 있어서의 구동 위치인 X축 위치를 검출한다. X축 위치 검출부(43)는, 예를 들면, X축 구동계(131)의 리니어 모터 또는 회전형 모터에 설치된 인코더에 의해 실현된다. 이하에서는, X축 위치를 x로 칭한다.The X-axis
X축 위치 지령 취득부(81)는, X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령을 취득한다. X축 위치 지령은, 예를 들면, 지령하는 X축 위치와 시간의 관계를 나타내는 함수이어도 되고, 지령하는 X축 위치와 시간을 대응지은 대응표이어도 된다.The X-axis position
Y축 중심 위치 지령 취득부(82)는, Y1축 위치와 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령을 취득한다. 본 명세서에 있어서는, Y1축 위치와 Y2축 위치의 합을 Y축 중심 위치라고 한다. 이하에서는, Y축 중심 위치를 Y1로 칭한다. Y1과 y1 및 y2의 관계는, Y1=y1+y2라는 식으로 표시된다. Y축 중심 위치 지령은, 예를 들면, 지령하는 Y축 중심 위치와 시간의 관계를 나타내는 함수이어도 되고, 지령하는 Y축 중심 위치와 시간을 대응지은 대응표이어도 된다.The Y-axis central position
위치 변환부(70)는, Y1축 위치 검출부(41)에 의해 검출된 Y1축 위치와, Y2축 위치 검출부(42)에 의해 검출된 Y2축 위치로부터, Y1축 위치와 Y2축 위치의 합을 나타내는 Y축 중심 위치와, Y1축 위치와 Y2축 위치의 차분을 나타내는 Y축 차분 위치를 산출한다. 본 명세서에 있어서는, Y1축 위치와 Y2축 위치의 차분을 Y축 차분 위치라고 한다. 이하에서는, Y축 차분 위치를 Y2로 칭한다. Y2와 y1 및 y2의 관계는, Y2=y1-y2라는 식으로 표시된다.The
위상 지연 보상부(83)는, 후술의 Y축 중심 추력 지령 출력부(30)에 있어서, 후술의 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 중심 위치를 피드백시킬 때의, Y축 중심 위치 지령 취득부(82)에 의해 지령되는 Y축 중심 위치와, 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 중심 위치의 위상차를 보상한다.The
Y축 중심 추력 지령 출력부(30)는, Y1축 구동계(111)와, Y2축 구동계(121)의 중심 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)을 산출하여 출력한다. 본 명세서에 있어서는, Y1축 구동계 추력과 Y2축 구동계 추력의 합을 Y축 중심 추력이라고 한다. 이하에서는, Y축 중심 추력 지령을 F1로 칭한다. Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령을 f1로 칭한다. Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 f2로 칭한다.The Y-axis central thrust
Y축 중심 추력 지령 출력부(30)는, 위상 지연 보상부(83)에 의해 위상차가 보상된 Y축 중심 위치 지령에 대해, 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 중심 위치를 피드백값으로서 받음으로써 피드백 처리를 행하여, 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)을 출력한다.The Y-axis central thrust
이하, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)가 행하는 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)의 출력에 대해, 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the output of the 1st Y-axis center thrust command F1 performed by the Y-axis center thrust
도 2에 나타내는 바와 같이, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)는, 위치 피드백부(31)와, 속도 피드백부(32)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2 , the Y-axis center thrust
위치 피드백부(31)는, 위상 지연 보상부(83)에 의해 위상차가 보상된 Y축 중심 위치 지령에 대해, 위치 변환부에 의해 산출된 Y축 중심 위치를 피드백하여 PID(Proportional Integral Differential) 처리를 행하여, Y1축 구동계(111)와, Y2축 구동계(121)의 중심 속도를 지령하는 Y축 중심 속도 지령을 출력한다. 본 명세서에 있어서는, Y1축 구동계 속도와 Y2축 구동계 속도의 합을 Y축 중심 속도라고 한다. 이하에서는, Y축 중심 속도 지령을 V1로 칭한다.The
속도 피드백부(32)는, 위치 피드백부(31)에 의해 출력된 Y축 중심 속도 지령(V1)에 대해, 위치 변환부에 의해 산출된 Y축 중심 위치의 시간에 의한 일계 미분The
를 피드백하고 PID 처리를 행하여, 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)을 출력한다.is fed back, PID processing is performed, and the first Y-axis center thrust command F1 is output.
Y축 차분 추력 지령 출력부(20)는, Y1축 구동계(111)와, Y2축 구동계(121)의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 산출하여 출력한다. 본 명세서에 있어서는, Y1축 구동계 추력(f1)과 Y2축 구동계 추력(f2)의 차분을 Y축 차분 추력이라고 한다. 이하에서는, 제1의 Y축 차분 추력 지령을 F2로 칭한다.The Y-axis differential thrust
상술한 바와 같이, 갠트리 기구(100)에 있어서, Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)는, 제1의 X축 지지부(135)와 제2의 X축 지지부(136)를 병진 구동함으로써, X축(130)을, 도 1에 나타내는 y방향으로 슬라이드 가능하게 구동한다. 이 때문에, Y1축 위치와 Y2축 위치의 차분 위치를 지령하는 Y축 차분 위치 지령은, 어느 시간에 있어서도 0이 된다. 따라서, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)는, 어느 시간에 있어서도 0이 되는 Y축 차분 위치 지령에 대해, 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 차분 위치를 피드백값으로서 받음으로써 피드백 처리를 행하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2)을 출력한다.As described above, in the
이하, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)가 행하는 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2)의 출력에 대해, 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the output of the 2nd Y-axis differential thrust command F2 performed by the Y-axis differential thrust
도 2에 나타내는 바와 같이, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)는, 위치 피드백부(21)와, 속도 피드백부(22)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2 , the Y-axis differential thrust
위치 피드백부(21)는, 어느 시간에 있어서도 0이 되는 Y축 차분 위치 지령에 대해, 위치 변환부에 의해 산출된 Y축 차분 위치를 피드백하고 PID 처리를 행하여, Y1축 구동계(111)와, Y2축 구동계(121)의 차분 속도를 지령하는 Y축 차분 속도 지령을 출력한다. 본 명세서에 있어서는, Y1축 구동계 속도와 Y2축 구동계 속도의 차분을 Y축 차분 속도라고 한다. 이하에서는, Y축 차분 속도 지령을 V2로 칭한다.The
속도 피드백부(22)는, 위치 피드백부(21)에 의해 출력된 Y축 차분 속도 지령(V2)에 대해, 위치 변환부에 의해 산출된 Y축 차분 위치의 시간에 의한 일계 미분The
를 피드백하고 PID 처리를 행하여, 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)을 출력한다.is fed back, PID processing is performed, and the first Y-axis differential thrust command F2 is output.
이너셔 함수 산출부(60)는, Y1축 구동계(111)의 이너셔 및 Y2축 구동계(121)의 이너셔의 차분인 이너셔 차분과, X축 위치의 관계를 나타내는 이너셔 함수를 산출한다. 이하에서는, Y1축 구동계(111)의 이너셔를 m1로 칭한다. Y2축 구동계(121)의 이너셔를 m2로 칭한다.The inertia
도 3은, 실시의 형태 1에 따른 이너셔 함수 산출부(60)에 의해 산출되는 이너셔 함수의 일례를 나타내는 모식도이다.3 : is a schematic diagram which shows an example of the inertia function calculated by the inertia
도 3에 나타내는 바와 같이, 이너셔 함수는, 이너셔 차분(m1-m2)과 X축 위치(x)의 관계를 나타내는 함수이다. 여기에서는, 이너셔 함수는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이너셔 차분(m1-m2)이 X축 위치(x)의 일차식으로 표시되는 함수라고 한다. 그러나, 이너셔 함수는, 이너셔 차분(m1-m2)과 X축 위치(x)의 관계를 나타내는 함수이면, 반드시, 이너셔 차분(m1-m2)이 X축 위치(x)의 일차식으로 표시되는 함수에 한정될 필요는 없다. 예를 들면, 이너셔 차분(m1-m2)이 X축 위치(x)의 일차식 이외의 식으로 표시되는 함수이어도 된다.As shown in FIG. 3, the inertia function is a function which shows the relationship between the inertia difference (m1-m2) and the X-axis position (x). Here, it is assumed that the inertia function is a function in which the inertia difference (m1-m2) is expressed by a linear expression of the X-axis position (x), as shown in FIG. 3 . However, if the inertia function is a function representing the relationship between the inertia difference (m1-m2) and the X-axis position (x), the inertia difference (m1-m2) is necessarily the linear expression of the X-axis position (x). There is no need to be limited to the function being displayed. For example, the inertia difference (m1-m2) may be a function expressed by an expression other than the linear expression of the X-axis position (x).
이너셔 함수 산출부(60)는, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령(f1)과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령(f2)과, X축 구동계(131)의 추력을 지령하는 X축 추력 지령(fx)을 출력한다. 이너셔 함수 산출부(60)는, Y1축 위치 검출부(41)에 의해 검출된 Y1축 위치(y1)와, Y2축 위치 검출부(42)에 의해 검출된 Y2축 위치(y2)와, X축 위치 검출부(43)에 의해 검출된 X축 위치(x)를 취득한다. 이너셔 함수 산출부(60)는, 출력한 Y1축 구동계 추력 지령(f1)과, 출력한 Y2축 구동계 추력 지령(f2)과, 취득한 Y1축 위치(y1)와, 취득한 Y2축 위치(y2)와, 취득한 X축 위치(x)에 의거하여, 이너셔 함수를 산출한다.The inertia
이하, 이너셔 함수 산출부(60)가 행하는 이너셔 함수의 산출에 대해, 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the calculation of the inertia function performed by the inertia
도 4는, 실시의 형태 1에 따른 이너셔 함수 산출 처리의 플로차트이다. 이너셔 함수 산출 처리는, 이너셔 함수 산출부(60)가, 이너셔 함수를 산출하기 위해 행하는 처리의 일례이다.4 is a flowchart of an inertia function calculation process according to the first embodiment. The inertia function calculation processing is an example of processing performed by the inertia
이너셔 함수 산출 처리가 개시되면, 이너셔 함수 산출부(60)는, 갠트리 기구(100)에 X축 추력 지령(fx)을 출력하고, 제1의 X축 위치에 스테이지(140)를 이동시킨다(단계 S100). 이 때, 이너셔 함수 산출부(60)는, X축 위치 검출부(43)로부터 X축 위치(x)를 취득하고, 스테이지(140)의 X축 위치를 확인하면서, 제1의 X축 위치에 스테이지(140)를 이동시킨다.When the inertia function calculation processing is started, the inertia
제1의 X축 위치에 스테이지(140)를 이동시키면, 이너셔 함수 산출부(60)는, 갠트리 기구(100)에, 서로 동기(同期)한, Y1축 구동계 추력 지령(f1)과 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 출력하고, Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)를 가진(加振)시킨다(단계 S110).When the
Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)를 가진시키면, 이너셔 함수 산출부(60)는, Y1축 위치 검출부(41)와 Y2축 위치 검출부(42)로부터, 각각, Y축 위치(y1)와 Y축 위치(y2)를 취득한다(단계 S120).When the Y1-
Y1축 위치(y1)와 Y2축 위치(y2)를 취득하면, 이너셔 함수 산출부(60)는, 출력한 Y1축 구동계 추력 지령(f1) 및 Y2축 구동계 추력 지령(f2)과, 취득한 Y1축 위치(y1) 및 Y2축 위치(y2)로부터, Y1축 구동계(111)의 이너셔(m1)와 Y2축 구동계(121)의 이너셔(m2)를 산출한다. 즉, 이너셔 함수 산출부(60)는, 제1의 X축 위치에 스테이지(140)가 있는 경우에 있어서의, Y1축 구동계(111)의 이너셔(m1)와 Y2축 구동계(121)의 이너셔(m2)를 산출한다(단계 S130).When the Y1-axis position (y1) and the Y2-axis position (y2) are acquired, the inertia
다음에, 이너셔 함수 산출부(60)는, 갠트리 기구(100)에 X축 추력 지령(fx)을 출력하고, 제2의 X축 위치에 스테이지(140)를 이동시킨다(단계 S140). 이 때, 이너셔 함수 산출부(60)는, X축 위치 검출부(43)로부터 X축 위치(x)를 취득하고, 스테이지(140)의 X축 위치를 확인하면서, 제2의 X축 위치에 스테이지(140)를 이동시킨다.Next, the inertia
제2의 X축 위치에 스테이지(140)를 이동시키면, 이너셔 함수 산출부(60)는, 갠트리 기구(100)에, 서로 동기한, Y1축 구동계 추력 지령(f1)과 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 출력하고, Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)를 가진시킨다(단계 S150).When the
Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)를 가진시키면, 이너셔 함수 산출부(60)는, Y1축 위치 검출부(41)와 Y2축 위치 검출부(42)로부터, 각각, Y축 위치(y1)와 Y축 위치(y2)를 취득한다(단계 S160).When the Y1-
Y1축 위치(y1)와 Y2축 위치(y2)를 취득하면, 이너셔 함수 산출부(60)는, 출력한 Y1축 구동계 추력 지령(f1) 및 Y2축 구동계 추력 지령(f2)과, 취득한 Y1축 위치(y1) 및 Y2축 위치(y2)로부터, Y1축 구동계(111)의 이너셔(m1)와 Y2축 구동계(121)의 이너셔(m2)를 산출한다. 즉, 이너셔 함수 산출부(60)는, 제2의 X축 위치에 스테이지(140)가 있는 경우에 있어서의, Y1축 구동계(111)의 이너셔(m1)와 Y2축 구동계(121)의 이너셔(m2)를 산출한다(단계 S170).When the Y1-axis position (y1) and the Y2-axis position (y2) are acquired, the inertia
다음에, 이너셔 함수 산출부(60)는, 단계 S130의 처리에 있어서 산출한, 제1의 X축 위치에 스테이지(140)가 있는 경우에 있어서의, Y1축 구동계(111)의 이너셔(m1) 및 Y2축 구동계(121)의 이너셔(m2)와, 단계 S170의 처리에 있어서 산출한, 제2의 X축 위치에 스테이지(140)가 있는 경우에 있어서의, Y1축 구동계(111)의 이너셔(m1) 및 Y2축 구동계(121)의 이너셔(m2)에 의거하여, 이너셔 함수(180)를 산출한다(단계 S180).Next, the inertia
단계 S180의 처리가 종료하면, 이너셔 함수 산출부(60)는, 그 이너셔 함수 산출 처리를 종료한다.When the processing of step S180 is finished, the inertia
상술한 바와 같이, 이너셔 함수 산출부(60)는, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 출력하고, 이하의 (a)~(d)에 의거하여, 이너셔 함수를 산출한다. (a) 스테이지(140)의 위치가 제1의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 출력한 Y1축 구동계 추력 지령 및 Y2축 구동계 추력 지령. (b) 스테이지(140)의 위치가 제1의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 Y1축 위치 검출부(41)에 의해 검출된 Y1축 위치 및 Y2축 위치 검출부(42)에 의해 검출된 Y2축 위치. (c) 스테이지(140)의 위치가 제2의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 출력한 Y1축 구동계 추력 지령 및 Y2축 구동계 추력 지령. (d) 스테이지(140)의 위치가 제2의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 Y1축 위치 검출부(41)에 의해 검출된 Y1축 위치 및 Y2축 위치 검출부(42)에 의해 검출된 Y2축 위치.As described above, the inertia
피드포워드부(10)는, X축 위치 지령 취득부(81)에 의해 취득된 X축 위치 지령과, Y축 중심 위치 지령 취득부(82)에 의해 취득된 Y축 중심 위치 지령을, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)로부터 출력된 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 출력한다. 이하에서는, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 F2´로 칭한다.The
이하, 피드포워드부(10)가 행하는 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)의 출력에 대해, 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the output of the 2nd Y-axis differential thrust command F2' performed by the feed forward
도 2에 나타내는 바와 같이, 피드포워드부(10)는, 이너셔 함수 기억부(11)와, 산출부(12)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2 , the feed forward
이너셔 함수 기억부(11)는, 이너셔 함수 산출부(60)에 의해 산출된 이너셔 함수를 기억한다.The inertia
산출부(12)는, X축 위치 지령 취득부(81)에 의해 취득된 X축 위치 지령에 의해 지령되는 X축 위치와, 이너셔 함수 기억부(11)에 기억되는 이너셔 함수로부터 이너셔 차분을 산출한다. 산출부(12)는, 산출한 이너셔 차분과, Y축 중심 위치 지령 취득부(82)에 의해 취득된 Y축 중심 위치 지령으로부터, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)에 의해 출력된 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하는 피드포워드값을 산출한다. 보다 구체적으로는, 산출부(12)는, X축 위치 지령에 의해 지령되는 X축 위치(x)를 이너셔 함수에 대입하여 이너셔 차분(m1-m2)을 산출한다. 산출부(12)는, 산출한 이너셔 차분(m1-m2)에, Y축 중심 위치 지령의 시간에 의한 이계 미분The
를 곱함으로써, 피드포워드값By multiplying by
를 산출한다.to calculate
피드포워드부(10)는, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)로부터 출력된 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)으로부터, 산출한 피드포워드값The
를 뺌으로써, 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)을 산출하여 출력한다.By subtracting , the second Y-axis differential thrust command F2' is calculated and output.
추력 변환부(50)는, 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)과, 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)을 이용하여, 스테이지(140)의 위치를 제어한다. 보다 구체적으로는, 추력 변환부(50)는, 피드포워드부(10)에 의해 출력되는 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)과, Y축 중심 추력 지령 출력부에 의해 출력되는 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)에 의거하여, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령(f1)과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 산출한다. 추력 변환부(50)는, 산출한, Y1축 구동계 추력 지령(f1)과 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을, 갠트리 기구(100)에 출력한다. 추력 변환부(50)는, Y1축 구동계 추력 지령(f1)을 이용하여 Y1축 구동계(111)를 구동하고, Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 이용하여 Y2축 구동계(121)를 구동함으로써, 스테이지(140)의 위치를 제어한다.The
상기 구성의 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 갠트리 기구(100)에 있어서의 스테이지(140)의 위치를 제어한다.The stage
이하, 스테이지 위치 제어 장치(1)가 행하는 스테이지(140)의 위치의 제어에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, control of the position of the
도 5는, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 처리의 플로차트이다. 스테이지 위치 제어 처리는, 스테이지 위치 제어 장치(1)가, 스테이지(140)의 위치를 제어하기 위해 행하는 처리의 일례이다.5 is a flowchart of stage position control processing according to the first embodiment. The stage position control processing is an example of processing performed by the stage
스테이지 위치 제어 처리가 개시되면, Y1축 위치 검출부(41)는, Y1축 구동계(111)에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치를 검출하고, Y2축 위치 검출부(42)는, Y2축 구동계(121)에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치를 검출한다(단계 S200).When the stage position control process is started, the Y1-axis
Y1축 위치와 Y2축 위치가 검출되면, 위치 변환부(70)는, Y1축 위치와 Y2축 위치로부터, Y축 중심 위치와 Y축 차분 위치를 산출한다(단계 S210).When the Y1-axis position and the Y2-axis position are detected, the
Y축 중심 위치와 Y축 차분 위치가 산출되면, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)는, Y축 중심 위치를 피드백하여 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력한다(단계 S220). Y축 차분 추력 지령 출력부(20)는, Y축 차분 위치를 피드백하여, 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력한다(단계 S230).When the Y-axis central position and the Y-axis differential position are calculated, the Y-axis central thrust
제1의 Y축 차분 추력 지령이 출력되면, 피드포워드부(10)는, X축 위치 지령 취득부(81)에 의해 취득된 X축 위치 지령과, Y축 중심 위치 지령 취득부(82)에 의해 취득된 Y축 중심 위치 지령을, 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 출력한다(단계 S240).When the first Y-axis differential thrust command is output, the feed forward
제2의 Y축 차분 추력 지령이 출력되면, 추력 변환부(50)는, 제2의 Y축 차분 추력 지령과 제1의 Y축 중심 추력 지령에 의거하여, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 산출한다(단계 S250). 산출된, Y1축 구동계 추력 지령과 Y2축 구동계 추력 지령을, 갠트리 기구(100)에 출력하여(단계 S260), 스테이지(140)의 위치를 제어한다.When the second Y-axis differential thrust command is output, the
단계 S260의 처리가 종료하면, 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 다시 단계 S200의 처리로 진행된다. 이렇게 하여, 단계 S200의 처리~단계 S260의 처리로 이루어지는 루프 처리를 반복한다.When the process of step S260 ends, the stage
이하, 스테이지 위치 제어 장치(1)에 의한 스테이지(140)의 위치 제어에 대해 고찰한다.Hereinafter, the position control of the
변환 행렬 J를,transformation matrix J,
로 하면, Y축 중심 위치(Y1)의 시간에 의한 일계 미분인 Y축 중심 속도, 및 Y축 차분 위치(Y2)의 시간에 의한 일계 미분인 Y축 차분 속도와, Y1축 위치(y1)의 시간에 의한 일계 미분인 Y1축 속도, 및 Y2축 위치(y2)의 시간에 의한 일계 미분인 Y2축 속도의 변환식은, 다음의 (식 1)로 표시된다.If , the Y-axis central velocity, which is the first-order differential of the Y-axis central position (Y1) by time, and the Y-axis differential velocity, which is the first-order derivative by the time of the Y-axis differential position (Y2), and the Y1-axis position (y1) are The conversion equation of the Y1-axis speed, which is the first-order derivative by time, and the Y2-axis speed, which is the first-order derivative, by time of the Y2-axis position (y2) is expressed by the following (Equation 1).
제1의 Y축 중심 추력 지령(F1), 및 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)과, Y1축 구동계 추력 지령(f1), 및 Y2축 구동계 추력 지령(f2)의 변환식은 다음의 (식 2)로 표시된다.The conversion formula of the first Y-axis center thrust command (F1) and the first Y-axis differential thrust command (F2), the Y1-axis drive system thrust command (f1), and the Y2-axis drive system thrust command (f2) is: It is expressed by Equation 2).
Y1축 구동계(111)와 Y2축 구동계(121)의 운동 방정식은, 다음의 (식 3)으로 표시된다.The equations of motion of the Y1-
이 운동 방정식에 대해, 변환 행렬 J를 이용하여 좌표 변환하면, 좌표 변환 후의 운동 방정식은, 다음의 (식 4)로 표시된다.When this motion equation is coordinate-transformed using the transformation matrix J, the motion equation after the coordinate transformation is expressed by the following (Equation 4).
이 변환 후의 운동 방정식을 전개한 전개식 1, 전개식 2는, 각각, 다음의 (식 5), (식 6)으로 표시된다.The
전개식 1, 전개식 2에 있어서, m1과 m2가 서로 상이한 경우에는, 각각, 간섭항 1In the
, 간섭항 2,
가 제거되지 않고 남는다.is not removed and remains
전개식 1로부터 간섭항 1이 제거되지 않는 경우, 및, 전개식 2로부터 간섭항 2가 제거되지 않는 경우에는, Y1축 구동계(111)에 의한 제1의 X축 지지부(135)의 구동 속도와, Y2축 구동계(121)에 의한 제2의 X축 지지부(136)의 구동 속도의 차를 억제할 수 없다. 즉, 스테이지(140)에 요잉 방향의 운동이 발생해 버린다.When the
또한, 전개식 2로부터 간섭항 2를 제거하면, 간섭항 1은, 자연히 0에 수렴한다. 이 때문에, 전개식 2로부터 간섭항 2를 제거함으로써, 스테이지(140)의 요잉 방향의 운동을 억제할 수 있다.Also, if the
스테이지 위치 제어 장치(1)에 있어서, 피드포워드부(10)는, X축 위치 지령 취득부(81)에 의해 취득된 X축 위치 지령과, Y축 중심 위치 지령 취득부(82)에 의해 취득된 Y축 중심 위치 지령으로부터, 피드포워드값으로서 간섭항 2In the stage
를 산출한다. 피드포워드부(10)는, Y축 차분 추력 지령 출력부(20)로부터 출력된 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)으로부터, 산출한 피드포워드값인 간섭항 2를 뺌으로써, 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)을 산출하여 출력한다. 이 때문에, 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)으로부터는, 간섭항 2의 성분이 제거된다.to calculate The
추력 변환부(50)는, 간섭항 2의 성분이 제거된 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)과 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)에 의거하여, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령(f1)과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 산출하여, 갠트리 기구(100)에 출력한다.
따라서, 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 스테이지(140)의 요잉 방향의 운동이 발생하지 않은 시점에서, 스테이지(140)의 요잉 방향의 운동의 발생 자체를 억제할 수 있다.Accordingly, the stage
(실시의 형태 2)(Embodiment 2)
이하, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 장치(1)의 일부가 변경되어 구성되는 실시의 형태 2에 따른 스테이지 위치 제어 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a stage position control device according to a second embodiment in which a part of the stage
스테이지 위치 제어 장치는, 제1의 Y축 차분 추력 지령(F2)으로부터 간섭항 2의 성분을 제거하는 것에 더하여, 추가로, 적극적으로 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)으로부터 간섭항 1의 성분을 제거한다.In addition to removing the component of the
도 6은, 실시의 형태 2에 따른 스테이지 위치 제어 장치(1a)의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 도 6에는, 도 1의 경우와 동일하게, 스테이지 위치 제어 장치(1a)의 구성 요소 전부를 도시하고 있는 것은 아니다. 이하에서는, 스테이지 위치 제어 장치(1a)에 대해, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 장치(1)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 같은 부호를 할당하여 그 상세한 설명을 생략하고, 스테이지 위치 제어 장치(1)와의 차이점을 중심으로 설명한다.6 is a block diagram showing the configuration of the stage position control device 1a according to the second embodiment. However, FIG. 6 does not show all the components of the stage position control apparatus 1a similarly to the case of FIG. In the following, with respect to the stage position control device 1a, the same components as those of the stage
도 6에 나타내는 바와 같이, 스테이지 위치 제어 장치(1a)는, 실시의 형태 1에 따른 스테이지 위치 제어 장치(1)로부터, 피드백부(90)가 추가되고, 추력 변환부(50)가 추력 변환부(50a)로 변경되어 구성된다.As shown in FIG. 6 , in the stage position control device 1a , a
피드백부(90)는, X축 위치 검출부(43)에 의해 검출된 X축 위치와, 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 차분 위치를, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)로부터 출력된 제1의 Y축 중심 추력 지령에 피드백하여, 제2의 Y축 중심 추력 지령을 출력한다. 이하에서는, 제2의 Y축 중심 추력 지령을 F1´로 칭한다.The
이하, 피드백부(90)가 행하는 제2의 Y축 중심 추력 지령(F1´)의 출력에 대해, 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the output of the 2nd Y-axis center thrust command F1' performed by the
도 6에 나타내는 바와 같이, 피드백부(90)는, 이너셔 함수 기억부(11)와, 산출부(92)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 6 , the
산출부(92)는, X축 위치 검출부(43)에 의해 검출된 X축 위치와, 이너셔 함수 기억부(11)에 기억되는 이너셔 함수로부터 이너셔 차분을 산출한다. 산출부(92)는, 산출한 이너셔 차분과, 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 차분 위치로부터, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)에 의해 출력된 제1의 Y축 중심 추력 지령에 피드백하는 피드백값을 산출한다. 보다 구체적으로는, 산출부(92)는, X축 위치 검출부에 의해 검출된 X축 위치(x)를 이너셔 함수에 대입하여 이너셔 차분(m1-m2)을 산출하고, 산출한 이너셔 차분(m1-m2)에, Y축 차분 위치의 시간에 의한 이계 미분The
를 곱함으로써, 피드백값By multiplying by
를 산출한다.to calculate
피드백부(90)는, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)로부터 출력된 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)으로부터, 산출한 피드백값The
를 뺌으로써, 제2의 Y축 중심 추력 지령(F1´)을 산출하여 출력한다.By subtracting , the second Y-axis center thrust command F1' is calculated and output.
추력 변환부(50a)는, 피드포워드부(10)에 의해 출력되는 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)과, 피드백부(90)에 의해 출력되는 제2의 Y축 중심 추력 지령(F1´)에 의거하여, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령(f1)과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 산출한다. 추력 변환부(50a)는, 산출한, Y1축 구동계 추력 지령(f1)과 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을, 갠트리 기구(100)에 출력하고, Y1축 구동계 추력 지령(f1)을 이용하여 Y1축 구동계(111)를 구동하고, Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 이용하여 Y2축 구동계(121)를 구동함으로써, 스테이지(140)의 위치를 제어한다.The
이하, 상기 구성의 스테이지 위치 제어 장치(1a)에 의한 스테이지(140)의 위치 제어에 대해 고찰한다.Hereinafter, the position control of the
스테이지 위치 제어 장치(1a)에 있어서, 피드백부(90)는, X축 위치 검출부(43)에 의해 검출된 X축 위치와, 위치 변환부(70)에 의해 산출된 Y축 차분 위치로부터, 피드백값으로서 간섭항 1In the stage position control device 1a , the
를 산출한다. 피드백부(90)는, Y축 중심 추력 지령 출력부(30)로부터 출력된 제1의 Y축 중심 추력 지령(F1)으로부터, 산출한 피드백값인 간섭항 1을 뺌으로써, 제2의 Y축 중심 추력 지령(F1´)을 산출하여 출력한다. 이 때문에, 제2의 Y축 중심 추력 지령(F1´)으로부터는, 간섭항 2의 성분이 제거된다.to calculate The
추력 변환부(50a)는, 간섭항 2의 성분이 제거된 제2의 Y축 차분 추력 지령(F2´)과, 간섭항 1의 성분이 제거된 제2의 Y축 중심 추력 지령(F1´)에 의거하여, Y1축 구동계(111)의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령(f1)과, Y2축 구동계(121)의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령(f2)을 산출하여, 갠트리 기구(100)에 출력한다.The
따라서, 스테이지 위치 제어 장치(1a)는, 스테이지(140)의 요잉 방향의 운동이 발생하지 않은 시점에서, 스테이지(140)의 요잉 방향의 운동의 발생 자체를 억제할 수 있다.Accordingly, the stage position control device 1a can suppress the generation of the motion in the yaw direction of the
(보충)(supplement)
이상과 같이, 본 개시에 의한 기술의 예시로서, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에 대해 설명했다. 그러나, 본 개시에 의한 기술은, 이들에 한정되지 않으며, 본 개시의 취지를 벗어나지 않는 한, 적절히, 변경, 치환, 부가, 생략 등을 행한 실시의 형태 또는 변형예에도 적용 가능하다.As mentioned above,
예를 들면, 실시의 형태 1에 있어서, 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 이너셔 함수를 산출하는 이너셔 함수 산출부(60)를 구비하고, 이너셔 함수 기억부(11)는, 이너셔 함수 산출부에 의해 산출된 이너셔 함수를 기억하는 구성이라고 하여 설명했다. 그러나, 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 이너셔 함수를 이용할 수 있으면, 반드시, 이너셔 함수를 산출할 필요는 없다. 스테이지 위치 제어 장치(1)는, 예를 들면, 이너셔 함수 산출부(60)를 구비하지 않고, 이너셔 함수 기억부(11)가, 외부 장치에 의해 산출된 이너셔 함수를, 외부 장치로부터 취득하여 기억하는 구성이어도 된다.For example, in
본 개시에 따른 광 검출기는, 스테이지의 위치를 제어하는 장치 등에 널리 이용 가능하다.The photodetector according to the present disclosure can be widely used in an apparatus for controlling the position of a stage and the like.
1, 1a: 스테이지 위치 제어 장치
10: 피드포워드부
11: 이너셔 함수 기억부
12, 92: 산출부
20: Y축 차분 추력 지령 출력부
21, 31: 위치 피드백부
22, 32: 속도 피드백부
30: Y축 중심 추력 지령 출력부
41: Y1축 위치 검출부
42: Y2축 위치 검출부
43: X축 위치 검출부
50, 50a: 추력 변환부
60: 이너셔 함수 산출부
70: 위치 변환부
81: X축 위치 지령 취득부
82: Y축 중심 위치 지령 취득부
83: 위상 지연 보상부
90: 피드백부
100: 갠트리 기구
110: Y1축
111: Y1축 구동계
120: Y2축
121: Y2축 구동계
130: X축
131: X축 구동계
135: 제1의 X축 지지부
136: 제2의 X축 지지부
140: 스테이지1, 1a: stage position control device 10: feed forward unit
11: inertia
20: Y-axis differential thrust
22, 32: speed feedback unit 30: Y-axis center thrust command output unit
41: Y1-axis position detection unit 42: Y2-axis position detection unit
43: X-axis
60: inertia function calculation unit 70: position conversion unit
81: X-axis position command acquisition unit 82: Y-axis center position command acquisition unit
83: phase delay compensator 90: feedback unit
100: gantry mechanism 110: Y1 axis
111: Y1-axis drive system 120: Y2-axis
121: Y2-axis drivetrain 130: X-axis
131: X-axis drive system 135: first X-axis support part
136: second X-axis support 140: stage
Claims (10)
상기 Y1축 및 상기 Y2축에 수직인 X축과,
상기 Y1축 상의 Y1축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y1축 위치와 상기 Y2축 상의 Y2축 구동계에 있어서의 구동 위치인 Y2축 위치와 상기 X축 상의 X축 구동계에 있어서의 구동 위치인 X축 위치에 의해 위치가 정해지는 스테이지
를 갖는 갠트리 기구에 있어서의, 상기 스테이지의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 장치로서,
상기 Y1축 구동계와 상기 Y2축 구동계의 중심(重心) 추력을 지령하는 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는 Y축 중심 추력 지령 출력부와,
상기 Y1축 구동계와 상기 Y2축 구동계의 차분 추력을 지령하는 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 Y축 차분 추력 지령 출력부와,
상기 X축 위치를 지령하는 X축 위치 지령과, 상기 Y1축 위치 및 상기 Y2축 위치의 중심 위치를 지령하는 Y축 중심 위치 지령을, 상기 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하여, 제2의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는 피드포워드부와,
상기 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 상기 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 상기 스테이지의 위치를 제어하는 추력 변환부를 구비하는, 스테이지 위치 제어 장치.Y1 axis and Y2 axis parallel to each other;
an X axis perpendicular to the Y1 axis and the Y2 axis;
On the Y1-axis, the Y1-axis position, which is the driving position in the Y1-axis drive system, the Y2-axis position, which is the driving position in the Y2-axis drive system, on the Y2-axis, and the X-axis position, which is the driving position in the X-axis drive system, on the X-axis stage positioned by
A stage position control device for controlling the position of the stage in a gantry mechanism having
a Y-axis central thrust command output unit for outputting a first Y-axis central thrust command for instructing a central thrust of the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system;
a Y-axis differential thrust command output unit for outputting a first Y-axis differential thrust command for instructing the differential thrust between the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system;
The X-axis position command for instructing the X-axis position and the Y-axis central position command for instructing the center positions of the Y1-axis position and the Y2-axis position are fed forward to the first Y-axis differential thrust command, a feedforward unit for outputting a Y-axis differential thrust command of 2;
and a thrust converter configured to control the position of the stage by using the first Y-axis central thrust command and the second Y-axis differential thrust command.
상기 피드포워드부는,
상기 Y1축 구동계의 이너셔 및 상기 Y2축 구동계의 이너셔의 차분인 이너셔 차분과, 상기 X축 위치의 관계를 나타내는 이너셔 함수를 기억하고,
상기 X축 위치 지령에 의해 지령되는 X축 위치와 상기 이너셔 함수로부터 상기 이너셔 차분을 산출하고, 산출한 이너셔 차분과 상기 Y축 중심 위치 지령으로부터, 상기 제1의 Y축 차분 추력 지령에 피드포워드하는 피드포워드값을 산출하는, 스테이지 위치 제어 장치.The method according to claim 1,
The feed forward unit,
storing an inertia difference, which is a difference between the inertia of the Y1-axis drive system and the inertia of the Y2-axis drive system, and an inertia function representing the relationship between the X-axis position,
The inertia difference is calculated from the X-axis position commanded by the X-axis position command and the inertia function, and from the calculated inertia difference and the Y-axis center position command, to the first Y-axis differential thrust command A stage position control device that calculates a feedforward value to be fed forward.
상기 Y축 중심 추력 지령 출력부는, 상기 Y축 중심 위치 지령에 의거하여 상기 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는, 스테이지 위치 제어 장치.3. The method according to claim 2,
The Y-axis center thrust command output unit outputs the first Y-axis center thrust command based on the Y-axis center position command.
상기 Y1축 위치를 검출하는 Y1축 위치 검출부와,
상기 Y2축 위치를 검출하는 Y2축 위치 검출부를 추가로 구비하고,
상기 Y축 중심 추력 지령 출력부는, 상기 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치와, 상기 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치의 중심 위치를 나타내는 Y축 중심 위치를 피드백값으로서 받음으로써, 상기 제1의 Y축 중심 추력 지령을 출력하고,
상기 제1의 Y축 차분 추력 지령 출력부는, 상기 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치와, 상기 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치의 차분 위치를 나타내는 Y축 차분 위치를 피드백값으로서 받음으로써, 상기 제1의 Y축 차분 추력 지령을 출력하는, 스테이지 위치 제어 장치.4. The method according to claim 3,
a Y1-axis position detection unit for detecting the Y1-axis position;
Further comprising a Y2-axis position detection unit for detecting the Y2-axis position,
The Y-axis central thrust command output unit receives, as a feedback value, the Y1-axis position detected by the Y1-axis position detection unit and the Y-axis central position indicating the central position of the Y2-axis position detected by the Y2-axis position detection unit. , output the first Y-axis center thrust command,
The first Y-axis differential thrust command output unit returns a Y-axis differential position indicating a differential position between the Y1-axis position detected by the Y1-axis position detection unit and the Y2-axis position detected by the Y2-axis position detection unit as a feedback value. and outputting the first Y-axis differential thrust command by receiving it as .
상기 추력 변환부는, 상기 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 상기 제2의 Y축 차분 추력 지령에 의거하여, 상기 Y1축 구동계의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, 상기 Y2축 구동계의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 산출하고, 상기 Y1축 구동계 추력 지령을 이용하여 상기 Y1축 구동계를 구동하고, 상기 Y2축 구동계 추력 지령을 이용하여 상기 Y2축 구동계를 구동함으로써, 상기 스테이지의 위치를 제어하는, 스테이지 위치 제어 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The thrust converting unit includes: a Y1-axis drive system thrust command for instructing a thrust of the Y1-axis drive system based on the first Y-axis central thrust command and the second Y-axis differential thrust command; By calculating a Y2-axis drive system thrust command that commands a thrust, driving the Y1-axis drive system using the Y1-axis drive system thrust command, and driving the Y2-axis drive system using the Y2-axis drive system thrust command, the stage A stage position control device that controls the position.
상기 X축 위치를 검출하는 X축 위치 검출부와,
상기 X축 위치 검출부에 의해 검출된 X축 위치와, 상기 차분 위치를, 상기 제1의 Y축 중심 추력 지령에 피드백하여, 제2의 Y축 중심 추력 지령을 출력하는 피드백부를 추가로 구비하고,
상기 추력 변환부는, 상기 제2의 Y축 중심 추력 지령을 이용함으로써, 상기 스테이지의 위치를 제어하는, 스테이지 위치 제어 장치.5. The method according to claim 4,
an X-axis position detection unit for detecting the X-axis position;
The X-axis position detected by the X-axis position detection unit and the differential position are fed back to the first Y-axis central thrust command, and a feedback unit for outputting a second Y-axis central thrust command is further provided;
The stage position control device, wherein the thrust converting unit controls the position of the stage by using the second Y-axis center thrust command.
상기 피드백부는, 상기 이너셔 함수를 기억하고, 상기 X축 위치 검출부에 의해 검출된 X축 위치와 상기 이너셔 함수로부터 상기 이너셔 차분을 산출하고, 산출한 이너셔 차분과 상기 차분 위치로부터 상기 제1의 Y축 중심 추력 지령에 피드백하는 피드백값을 산출하는, 스테이지 위치 제어 장치.7. The method of claim 6,
The feedback unit stores the inertia function, calculates the inertia difference from the X-axis position detected by the X-axis position detection unit and the inertia function, and calculates the inertia difference from the calculated inertia difference and the difference position. A stage position control device that calculates a feedback value fed back to a 1 Y-axis center thrust command.
상기 추력 변환부는, 상기 제2의 Y축 중심 추력 지령과, 상기 제2의 Y축 차분 추력 지령에 의거하여, 상기 Y1축 구동계의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, 상기 Y2축 구동계의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 산출하고, 상기 Y1축 구동계 추력 지령을 이용하여 상기 Y1축 구동계를 구동하고, 상기 Y2축 구동계 추력 지령을 이용하여 상기 Y2축 구동계를 구동함으로써, 상기 스테이지의 위치를 제어하는, 스테이지 위치 제어 장치.8. The method of claim 7,
The thrust converting unit includes: a Y1-axis drive system thrust command for instructing a thrust of the Y1-axis drive system based on the second Y-axis central thrust command and the second Y-axis differential thrust command; By calculating a Y2-axis drive system thrust command that commands a thrust, driving the Y1-axis drive system using the Y1-axis drive system thrust command, and driving the Y2-axis drive system using the Y2-axis drive system thrust command, the stage A stage position control device that controls the position.
상기 Y1축 위치를 검출하는 Y1축 위치 검출부와, 상기 Y2축 위치를 검출하는 Y2축 위치 검출부와,
상기 Y1축 구동계의 추력을 지령하는 Y1축 구동계 추력 지령과, 상기 Y2축 구동계의 추력을 지령하는 Y2축 구동계 추력 지령을 출력하고, (a) 상기 스테이지의 위치가 제1의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 출력한 상기 Y1축 구동계 추력 지령 및 상기 Y2축 구동계 추력 지령과, (b) 상기 스테이지의 위치가 상기 제1의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 상기 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치 및 상기 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치와, (c) 상기 스테이지의 위치가 제2의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 출력한 상기 Y1축 구동계 추력 지령 및 상기 Y2축 구동계 추력 지령과, (d) 상기 스테이지의 위치가 상기 제2의 X축 위치에 의해 정해지는 경우에 있어서 상기 Y1축 위치 검출부에 의해 검출된 Y1축 위치 및 상기 Y2축 위치 검출부에 의해 검출된 Y2축 위치에 의거하여, 상기 이너셔 함수를 산출하는 이너셔 함수 산출부를 추가로 구비하는, 스테이지 위치 제어 장치.3. The method according to claim 2,
a Y1-axis position detection unit for detecting the Y1-axis position; a Y2-axis position detection unit for detecting the Y2-axis position;
A Y1-axis drive system thrust command that commands the thrust of the Y1-axis drive system and a Y2-axis drive system thrust command that instructs the thrust of the Y2-axis drive system are output, (a) the position of the stage is determined by the first X-axis position The Y1-axis drive system thrust command and the Y2-axis drive system thrust command output in the case determined, and (b) when the stage position is determined by the first X-axis position (c) the Y1-axis drive system thrust command output when the position of the stage is determined by the second X-axis position and the Y1-axis position detected by the Y1-axis position detected by the Y2-axis position detection unit and the Y2-axis drive system thrust command and (d) the Y1-axis position detected by the Y1-axis position detection unit and the Y2-axis position detection unit when the stage position is determined by the second X-axis position The stage position control device further comprising an inertia function calculation unit that calculates the inertia function based on the Y2-axis position detected by the .
상기 제1의 Y축 중심 추력 지령과, 상기 제2의 Y축 차분 추력 지령을 이용하여, 상기 스테이지의 위치를 제어하는, 스테이지 위치 제어 방법.In the Y1 axis and Y2 axis parallel to each other, the X axis perpendicular to the Y1 axis and the Y2 axis, the Y1 axis position which is the driving position in the Y1 axis drive system on the Y1 axis, and the Y2 axis drive system on the Y2 axis A stage position control method for controlling the position of the stage in a gantry mechanism having a stage whose position is determined by a Y2-axis position, which is a driving position of , First Y-axis differential thrust for calculating a first Y-axis central thrust command that instructs the central thrust of the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system, and instructing the differential thrust between the Y1-axis drive system and the Y2-axis drive system The X-axis position command for calculating a command and commanding the X-axis position and the Y-axis center position command for instructing the center positions of the Y1-axis position and the Y2-axis position are applied to the first Y-axis differential thrust command. Feed-forward to calculate a second Y-axis differential thrust command,
and controlling the position of the stage by using the first Y-axis central thrust command and the second Y-axis differential thrust command.
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