WO2006088098A1 - Ｘｙステージ - Google Patents

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WO2006088098A1
WO2006088098A1 PCT/JP2006/302743 JP2006302743W WO2006088098A1 WO 2006088098 A1 WO2006088098 A1 WO 2006088098A1 JP 2006302743 W JP2006302743 W JP 2006302743W WO 2006088098 A1 WO2006088098 A1 WO 2006088098A1
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slider
unit
axis
motor
current
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PCT/JP2006/302743
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mitsuhiro Nikaido
Yutaka Koizumi
Fumio Kaiho
Original Assignee
Yokogawa Electric Corporation
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Publication date
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Priority to EP06713884A priority patent/EP1852763A4/en
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70758—Drive means, e.g. actuators, motors for long- or short-stroke modules or fine or coarse driving
    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49276—Floating, air, magnetic suspension xy table, sawyer motor, xenetics

Definitions

  • the present invention relates to an XY stage that controls the position of a slider portion on a lattice platen in a two-dimensional direction.
  • the XY stage is widely used in semiconductor manufacturing, semiconductor inspection equipment, assembly equipment, printing equipment, and so on.
  • JP 2002-116239 A is cited as a related art.
  • JP 2000-65970 A is cited as a related art.
  • FIG. 20 is a plan view showing a configuration of an XY stage having a plurality of slider portions disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-116239.
  • the technology disclosed therein is a device inspection apparatus with improved tact.
  • [0007] 1 is a lattice platen.
  • 2 is the slider part at the (A) position
  • 3 is the slider part at the (B) position.
  • the position of the upper surface of the grating platen 1 is controlled in the two-dimensional direction (X, Y).
  • Reference numeral 4 denotes a device to be inspected mounted on the slider portion 2
  • reference numeral 5 denotes a device to be inspected mounted on the slider portion 3.
  • 6 is a control unit
  • 7 and 8 are a camera and an inspection unit operated by the control unit.
  • the device 4 transferred to the position (B) is subjected to an inspection by positioning the device based on the amount of deviation obtained by alignment.
  • (A) The device 5 transferred to the position is replaced with a new device and the alignment is executed.
  • the slider part 2 and the slider part 3 are alternately switched to the position (A) where alignment is performed and the position (B) where inspection is performed. Repeat the process of aligning the next device to be inspected in the slider section.
  • the control unit 6 performs control so that the moving path of the slider unit 2 and the moving path of the slider unit 3 are different paths that do not intersect each other.
  • FIG. 21 is a functional block diagram illustrating a two-dimensional position control system for the slider unit 2.
  • Teeth are formed at a constant pitch along the X and Y directions on the grid platen 1 fixedly arranged horizontally. In the figure, only a part of the teeth is shown for simplicity.
  • the lattice platen is formed by cutting grooves in a lattice shape on the flat surface of the magnetic material.
  • Reference numeral 2 denotes a slider portion that is positioned and controlled by sliding the upper surface of the lattice platen in the X direction and the Y direction, and a workpiece and a device to be positioned are mounted on the upper portion.
  • the levitation unit 21 is provided with a nozzle on the back surface facing the lattice platen 1 and causes the lidar 2 to float on the lattice platen 1 by injecting compressed air.
  • Reference numeral 31 denotes an X-axis sensor fixedly disposed on the upper portion of the slider portion 2.
  • 32 is a Y-axis sensor fixedly arranged on the upper part of the slider section 2.
  • Reference numeral 11 denotes an X-axis mirror having a predetermined height that is fixedly disposed at one end of the X-axis of the grating platen 1 so as to be orthogonal to the X-axis, and faces the X-axis sensor 31.
  • Reference numeral 12 denotes a Y-axis mirror having a predetermined height fixedly disposed at one end of the Y-axis of the grating platen 1 perpendicular to the Y-axis, and faces the Y-axis sensor 32.
  • the X-axis sensor 31 and the Y-axis sensor 32 are optical distance measuring devices, which irradiate laser light to the X-axis mirror 11 and Y-axis mirror 12, receive reflected light, and use interference to determine the movement distance. Measure the position of slider part 2 in the X and Y directions. PX is the measured distance in the X-axis direction by the X-axis sensor 31, and PY is the measured distance in the Y-direction by the Y-axis sensor 33.
  • the principle of distance measurement using an interferometer is disclosed in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-65970.
  • the block 40 is an XY servo driver, and includes an X-axis driver 41 and a Y-axis driver 42.
  • the X-axis driver 41 calculates the deviation between the measurement coordinate PX and the target position signal SX given from the host device, and controls the control current MX to the X motor (not shown) realized by the surface motor mounted on the slider 2. Is output.
  • the Y-axis driver 42 calculates the deviation between the measurement coordinate PY and the target position signal SY given from the host device, and outputs the control current MY to the Y motor mounted on the slider 2.
  • the principle of two-dimensional position control using an X motor and a Y motor is also disclosed in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-65970.
  • the speed detection value will fluctuate, resulting in disturbance of the motor thrust due to cogging thrust, thrust ripple, etc.
  • the gain is increased, oscillation occurs when the signal delay in the loop is large, or when there is mechanical resonance in the motor, which restricts the gain, which becomes an obstacle to improving positioning accuracy.
  • An object of the present invention is to provide a plurality of sliders including a correction unit corresponding to an obstacle factor of positioning accuracy improvement due to a loop gain in the keying, pitching and rolling, cogging, speed control, and dead time generation circuit. This is to realize an XY stage with a part.
  • the present invention provides an XY stage that controls the position of the slider portion on the lattice platen in a two-dimensional direction.
  • a plurality of slider portions that are independently position controlled, each of the plurality of slider portions including a position control portion that controls the position of the slider portion in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a Z-axis of the slider portion around the Z-axis;
  • a ⁇ stage having a bowing correction unit that corrects the keying is provided.
  • each of the plurality of slider portions includes a rolling Z pitching correction portion that corrects a change in the Z-axis direction of the slider portion.
  • each of the plurality of slider portions includes a sensor portion that detects a change in the Z-axis direction of the slider portion, and a change in the Z-axis direction based on a detection value obtained by the sensor portion.
  • the coil part which suppresses is provided.
  • each of the plurality of slider portions includes a sensor portion that detects a change in the Z-axis direction, and the slider portion is moved to the X based on a detection value obtained by the sensor portion.
  • X-axis motor that moves in the axial direction and the slider section moves in the Y-axis direction.
  • a correction current with a phase that is orthogonal to the phase angle is applied.
  • each of the plurality of slider portions moves the slider portion in the X-axis direction according to the speed of the slider portion, and moves the X-axis motor and the slider portion to the Y-axis.
  • a ripple suppression unit is provided that suppresses ripple caused by cogging thrust generated in the slider unit by a cogging correction signal calculated from the commutation phase angle of each control current supplied to the Y-axis motor.
  • the XY stage includes at least one of the commutation phase angle and the cogging correction signal.
  • a constant setting unit is provided for changing the constant of the marker.
  • the X-axis cogging correction signal is added to the Y-axis cogging correction signal
  • the Y-axis cogging correction signal is added to the X-axis cogging correction signal.
  • the X-axis cogging correction signal and the Y-axis cogging correction signal are added to the Z-axis cogging correction signal.
  • each of the plurality of slider parts feeds back an acceleration based on a speed feedback control part that feedback-controls the speed based on the moving speed of the slider part and a moving speed of the slider part.
  • An acceleration feedback control unit is provided.
  • the acceleration command value of the slider unit output from the speed feedback control unit is provided to the acceleration feedback control unit as a feedforward signal.
  • each of the plurality of slider portions supplies an X-axis motor that moves the slider portion in the X-axis direction and a Y-axis motor that moves the slider portion in the Y-axis direction.
  • a dead time correction unit that superimposes a correction current whose phase is orthogonal to each control current.
  • the correction current value is manually set according to the characteristics of the dead time generation circuit.
  • each of the plurality of slider portions is mounted with a device that performs alignment in the semiconductor manufacturing apparatus and a device that performs exposure in the semiconductor manufacturing apparatus, and is position-controlled.
  • the XY stage there are the following effects, and it is possible to achieve the positioning accuracy required when the XY stage is used in the exposure process of the semiconductor manufacturing apparatus.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an XY stage to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view of an XY stage showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a two-dimensional position control system showing the slider unit 101 as a representative.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a specific configuration of each element constituting the XY servo driver and an arrangement of XI, ⁇ 2 motor, Yl, ⁇ 2 motor mounted on the slider unit.
  • FIG. 5 is a functional block diagram for explaining another embodiment of the two-dimensional position control system showing the slider unit 101 as a representative.
  • FIG. 6 is an image diagram for explaining the pitching and rolling phenomenon of the slider portion that floats and moves on the lattice platen.
  • ( ⁇ ) is a plan view of the lattice platen and the slider portion, and ( ⁇ ) is a side view in the X-axis direction.
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing a specific configuration example of the pitching angle servo unit, rolling angle servo unit, and position servo unit.
  • ( ⁇ ) is a plan view of the lattice platen and the slider portion, and ( ⁇ ) is a side view in the X-axis direction.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram for explaining the phase of the control motor supplied to the shaft motor and the shaft motor.
  • FIG. 11 Pitching (or rolling) control of the slider is performed by supplying different orthogonal currents to the diagonally arranged XI motor and ⁇ 2 motor (or Y1 motor and ⁇ 2 motor).
  • FIG. 12 An image of controlling the position of the slider in the Z-axis direction by supplying orthogonal currents of the same value in the same phase to the XI motor and X2 motor (or Y1 motor and Y2 motor) arranged diagonally. is there.
  • FIG. 13 is a plan view showing a standard motor arrangement.
  • FIG. 14 is a plan view in which the area of the motor mounted on the slider is divided into nine parts, and the XI to X4 motors and Y1 to Y4 motors are arranged in eight areas excluding the central area.
  • FIG. 15 is a functional block diagram showing a specific configuration example of a pitching angle servo unit, a rolling angle servo unit, and a Z-axis direction position servo unit.
  • FIG. 16 is a functional block diagram showing an X-axis position control servo system of a slider unit having a ripple suppression unit.
  • FIG. 17 is a functional block diagram showing an embodiment in which a cogging correction signal for each axis is added to a cogging correction signal for another axis.
  • FIG. 18 is a functional block diagram showing a position control servo system equipped with an acceleration feedback control unit for an XI motor.
  • FIG. 19 is a functional block diagram showing a position control servo system provided with a dead time correction unit for an XI motor.
  • FIG. 20 is a plan view showing a configuration of an XY stage having a plurality of slider portions disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-116239.
  • FIG. 21 is a functional block diagram illustrating a two-dimensional position control system for a slider section.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an XY stage to which the present invention is applied.
  • 100 is a lattice platen.
  • 101 is a slider portion at position (A)
  • 102 is a slider portion at position (B)
  • 103 is a slider portion at position (C)
  • the upper surface of the grating platen 100 is controlled in the two-dimensional direction (X, Y).
  • 104 is a device holder formed on the slider portion 101
  • 105 is a device holder formed on the slider portion 102
  • 106 is a device holder formed on the slider portion 103, and these device holders are subject to inspection.
  • Devices 107, 107 'and 107 are installed.
  • Reference numerals 1, 113, and 114 are the bowing correction sections provided in the slider sections 101, 102, and 103, respectively.
  • the slider portion 101 at the position (A) is in a state in which the slider portion at the position (C) where the loading and unloading steps are executed and the exposure step is completed is moved.
  • the exposed device is unloaded, and a new exposure target device 107 is loaded.
  • the alignment measurement of the device 107 ′ loaded in the previous exposure cycle is being performed by the camera 108, and (C) the position slider section In 103, the exposure of the device 107, which has been loaded in the previous exposure cycle and finished the alignment measurement, is executed.
  • the device In the exposure, the device is irradiated with a slit beam from the laser light source 109 via the photomask 110 and the lens system 111. Exposure to each chip of the device is a force that is executed by controlling the relative movement of the photomask 110 and the slider 103. The positional accuracy of the movement control of both is well balanced and highly accurate. Is an essential requirement.
  • the slider portion 103 at the (C) position moves to (A) along the path indicated by the arrow P1, and transitions to an unloading and loading process, and the slider at the (A) position.
  • the part 101 moves to the position (B) along the path indicated by the arrow P2 and transitions to the alignment process, and the slider part 102 located at the position (B) moves to the position (C) along the path indicated by the arrow P3 and transitions to the exposure process. Below this rotation repeat.
  • FIG. 2 is a perspective view of an XY stage showing another embodiment of the present invention.
  • the feature point compared with FIG. 1 is that the slider portion 102 at the ( ⁇ ) position executes the loader / unloader process and the alignment process at the same position.
  • Such a two-slider configuration facilitates cable connection (not shown) to each slider and design of the interferometer, and contributes to system cost reduction.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a two-dimensional position control system showing the slider unit 101 as a representative. The difference from the two-dimensional position control system described with reference to FIG. 21 is that it is provided with a bowing correction unit that performs correction for rotation 0 around the axis.
  • a bowing correction unit that performs correction for rotation 0 around the axis.
  • the configuration of the levitation unit 115 formed on the lattice platen 100 and the slider unit 101 is the same as the configuration of the lattice platen 1 and the levitation unit 15 of FIG.
  • the characteristic part of the present invention will be described.
  • Reference numerals 116 and 117 denote a first X-axis sensor and a second X-axis sensor that are fixedly arranged on the upper portion of the slider unit 101 with a predetermined distance in the X direction.
  • 118 is a saddle shaft sensor fixedly disposed on the upper portion of the slider portion 101.
  • Reference numeral 119 denotes an X-axis mirror having a predetermined height fixedly disposed at one end of the X-axis of the grating platen 100 perpendicular to the X-axis.
  • the first X-axis sensor 116 and the second X-axis Opposite to sensor 117.
  • Reference numeral 120 denotes a saddle-axis mirror having a predetermined height that is fixedly arranged at one end of the saddle axis of the grating platen 100 and orthogonal to the saddle axis, and faces the saddle-axis sensor 118.
  • the first X-axis sensor 116, the second X-axis sensor 117, and the saddle axis sensor 118 are optical distance measuring devices, and irradiate the X-axis mirror 119 and the saddle axis mirror 120 with laser light to reflect light.
  • the position of the slider unit 101 in the X direction and the heel direction is measured by measuring the moving distance using the interference.
  • PX1 and ⁇ 2 are X-axis direction distance measurement values by the first X-axis sensor 116 and the second X-axis sensor 117, and ⁇ is the ⁇ -direction distance measurement value by the ⁇ -axis sensor 118.
  • the block 121 is a saddle servo driver, which includes a coordinate conversion unit 122, an IX axis driver 123, a second saddle driver 124, and a saddle driver 125.
  • the coordinate converter 122 inputs the measurement values PX1, ⁇ ⁇ 2 and ⁇ , and inputs the measurement coordinates X to the IX axis driver 123 and the second AXIS driver 124.
  • Rotation angle (Z-axis rotation angle) ⁇ and measurement coordinate Y are output to Y-axis driver 125
  • the IX axis driver 123 calculates the deviation between the measurement coordinate X and the target position signal SX given from the host device, and outputs the control current MX1 to the XI motor realized by the surface motor mounted on the slider unit 101. To do.
  • the second X-axis driver 124 calculates a deviation between the winging rotation angle ⁇ and the set value 0 °, and outputs a control current MX2 to the X2 motor mounted on the slider unit 101.
  • the Y-axis driver 125 calculates a deviation between the measurement coordinate Y and the target position signal SY given by the host device force, and outputs a control current MY common to the Y1 motor and Y2 motor mounted on the slider unit 101.
  • FIG. 4 is a functional block diagram for explaining the specific configuration of each element constituting the XY servo driver 121 and the arrangement of the XI, X2 motor, Yl, Y2 motor mounted on the slider unit 101.
  • the calculation content of the coordinate conversion unit 122 is to output the measurement coordinate X by the addition calculation of the measurement values PX1 and PX2 from the position detection unit 126.
  • the measurement value PY is output as measurement coordinate Y as it is.
  • the IX axis driver 123 inputs the deviation between the target position signal SX and the measurement coordinate X.
  • the X position speed control unit 123a receives the thrust command FX1 and controls the XI motor 127 of the slider unit 101 to control current MX1.
  • XI current control unit 123b that outputs
  • the second X-axis driver 124 inputs a deviation between the tilting angle ⁇ and the set value 0 °.
  • the ⁇ position speed control unit 124a and its thrust command FX2 are received and the X2 motor 128 of the slider unit 101 is controlled to the current MX2.
  • X2 current control section 124b that outputs
  • the Y-axis driver 125 inputs the deviation between the target position signal SY and the measurement coordinate Y, receives the Y position speed control unit 125a and its thrust command FY, and sends it to the Y1 motor 129 and Y2 motor 130 of the slider unit 101. It consists of a Y current control unit 125b that outputs a common control current MY.
  • the output of the X position speed control unit 123a is added to the output of the 0 position speed control unit 124a and input to the X2 current control unit 124b as a thrust command FX2.
  • the output of the ⁇ position speed control unit 124a is subtracted from the output of the X position speed control unit 123a to obtain the XI current control as the thrust command FX1. It is input to the control part 123b.
  • the XI, X2, Yl, and Y2 motors mounted on the slider unit 101 are arranged so that the XI, X2 motor and the Yl, Y2 motors are diagonal to each other with respect to the center point Q. as well as
  • FIG. 5 is a functional block diagram illustrating another embodiment of the two-dimensional position control system showing the slider unit 101 as a representative. The difference in configuration from Fig. 3 is that the IX axis sensor 116, No.
  • the second axis sensor 117 and the anchor axis sensor 118 are fixedly arranged, and the X axis mirror 119 and the anchor axis mirror 120 are formed on the slider portion 101 side.
  • the following effect can be expected by the configuration in which the sensor of the interferometer is not mounted on the slider unit 101.
  • FIG. 6 is an image diagram for explaining the pitching and rolling phenomenon of the slider portion 101 that floats and moves on the lattice platen 100.
  • the wrinkle X in the X direction indicated by the dotted arrow is pitching
  • the wobble R in the ⁇ direction indicated by the dashed dotted arrow R is rolling.
  • FIG. 7A is a plan view of the grating platen 100 and the slider portion 101
  • FIG. 7B is a side view in the X-axis direction (Y-axis direction sensor not shown).
  • the slider portion 101 is levitated with a small gap on the upper surface of the lattice platen 100 by jetting compressed air. Since the levitation unit itself does not have a function of controlling the gap to be constant, the pitching and rolling described with reference to FIG. 6 occur as the slider unit 101 moves.
  • Z1 sensor 301 and Z2 sensor 302 are distance meters attached to both ends of slider unit 101 in the X-axis direction, and the first Z-axis detects the pitching angle of the slider unit in the X-axis direction.
  • the Z3 sensor 303 and the Z4 sensor 304 are distance meters attached to both ends of the slider unit 101 in the Y-axis direction, and the second Z-axis sensor that detects the rolling angle of the slider unit in the Y-axis direction is provided.
  • the Z1 sensor 301 and the Z2 sensor 302 measure distances dl and d2 between the slider unit 101 and the grating platen 100 at the sensor position.
  • the Z3 sensor 303 and the Z4 sensor 304 measure the distances d3 and d4 between the slider portion 101 and the grating platen 100 at the sensor position.
  • the distance between the Z1 sensor 301 and the Z2 sensor 302 and the distance between the Z3 sensor 303 and the Z4 sensor 304 are the same distance L.
  • the pitching angle is detected based on the distance measurement values dl and d2 of the Z1 sensor 301 and Z2 sensor 302 and the distance L in the X direction of the slider.
  • the Y-direction rolling angle of the slider portion is detected.
  • the Z-direction average distance hz between the slider unit 102 and the grating platen 100 is calculated by the following equation.
  • the Zl coil 305 and the Z2 coil 306 are provided close to the Zl sensor 301 and the Z2 sensor 302, respectively, and form a first Z-axis coil.
  • the Z3 coil 307 and the Z4 coil 308 are provided close to the Z3 sensor 303 and the Z4 sensor 304, respectively, and form a second Z-axis coil.
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing a specific configuration example of the pitching angle servo unit, rolling angle servo unit, and position servo unit.
  • Reference numerals 309 to 122 denote current amplifiers which supply excitation currents il to i4 for servo control to the Z1 coil 305 to Z4 coil 308, respectively.
  • the difference between the measured value dl of the Z1 sensor 301 and the measured value d2 of the Z2 sensor 302 is calculated by the subtractor 313, and the pitching angle pz of the above equation (1) is calculated by the 1ZL calculation unit 314.
  • the difference between the measured value d3 of the Z3 sensor 3 03 and the measured value d4 of the Z4 sensor 304 is calculated by the subtractor 315, and the rolling angle rz of the above equation (2) is calculated by the lZL calculator 116.
  • the side constant values dl to d4 of the Zl sensor to the Z4 sensor are added by the adder 317, and the position hz of the equation (3) is calculated by the 1Z4 calculation unit 318.
  • the subtractor 319 calculates the pitching angle measured value pz and the setting value ps (0 °
  • the subtractor 322 gives the difference between the rolling angle measurement value rz and the setting value rs (0 °) of the rolling angle command unit 323 to the error amplifier 324.
  • the subtractor 325 gives the difference between the position measurement value hz and the set value hs of the position command unit 326 to the error amplifier 327.
  • the output vp of the error amplifier 321 for controlling the pitching angle is supplied to the current amplifiers 309 and 310 via the adder 328 and the subtractor 329, and the excitation currents il and i2 of the Z1 coil 305 and the Z2 coil 306 are converted. Operate reversibly and control the pitching angle pz to be zero.
  • the output vr of the error amplifier 324 that controls the rolling angle is provided to the current amplifiers 311 and 312 via the adder 330 and the subtractor 331, and the excitation current i3 of the Z3 coil 307 and Z4 coil 308 is supplied. And i4 are operated reversibly and the rolling angle rz is controlled to be zero.
  • the output vh of the error amplifier 327 for controlling the position of the slider is supplied to the current amplifiers 309 to 312 via the adders 328 and 330 and the subtractors 329 and 3131, and the Z1 coil to Z4 coil.
  • the distance hz between the slider 101 and the grating platen 100 is controlled to the set value hs.
  • the control current of the X-axis motor or Y-axis motor mounted on the slider is based on the measured pitching angle pz, mouth ring angle rz, and Z-axis direction average distance hz.
  • a correction current whose phase is orthogonal to each other, an attractive force is generated between the slider unit 101 and the grating platen 100, and the gap distances dl to d4 are individually controlled.
  • FIG. 9A is a plan view of the grating platen 100 and the slider portion 101
  • FIG. 9B is a side view in the X-axis direction (Y-axis direction sensor not shown).
  • the slider portion 101 is levitated with a small gap on the upper surface of the lattice platen 100 by jetting compressed air. Since the levitation unit itself does not have a function of controlling the gap to a certain degree, the pitching and rolling described with reference to FIG. 6 occurs with the movement of the slider unit.
  • Z11 sensor 401 and Z12 sensor 402 are distance meters attached to both ends of slider portion 101 in the X-axis direction, and the first Z-axis sensor detects the pitching angle of the slider portion in the X-axis direction.
  • the Z21 sensor 403 and the Z22 sensor 404 are distance meters attached to both ends in the Y-axis direction of the slider unit 101, and are second Z-axis sensors that detect the rolling angle of the slider unit in the Y-axis direction.
  • the Z11 sensor 401 and the Z12 sensor 402 measure distances dl and d2 between the slider unit 101 and the grating platen 100 at the sensor position.
  • the Z21 sensor 403 and the Z22 sensor 404 measure the distances d3 and d4 between the slider portion 101 and the grating platen 100 at the sensor position.
  • the principle of distance measurement is the same as that of the embodiment of FIGS. 7 (A) and 7 (B).
  • FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating the phase of the control current supplied to the X-axis motor and the Y-axis motor.
  • the phase is set at a mechanical angle of 90 ° that generates the most thrust.
  • a current orthogonal current
  • a thrust is generated without generating a thrust with a mechanical angle of 0 ° (position where the positions of the teeth of the motor and the platen coincide with each other) orthogonal to the phase of the control current. It is characterized by overlapping points.
  • the attraction force of the motor is determined by the sum of the magnetic flux of the bias magnet and the current, the attraction force can be controlled by the orthogonal current.
  • the flying height of a flat motor using an air levitation unit is determined by the balance between the suction force and the repulsive force of air, the flying height can be controlled by the suction force orthogonal current).
  • FIG. 11 shows that the slider unit 101 is pitched by supplying different orthogonal currents to the XI motor and X2 motor (or Y1 motor and Y2 motor) arranged diagonally using this principle. (Or rolling).
  • FIG. 12 is a graph showing the same phase and the same value of quadrature current supplied to XI motor and X2 motor (or Y1 motor and Y2 motor) arranged diagonally using this principle.
  • FIG. 6 is an image diagram for controlling the position of a rider unit 101 in the Z-axis direction.
  • FIG. 13 is a plan view showing a standard motor arrangement.
  • posture control is performed by passing orthogonal current in the following combinations.
  • FIG. 14 shows a plan view in which the area of the motor mounted on the slider is divided into nine parts, and XI to X4 motors and Y1 to Y4 motors are arranged in eight areas excluding the central area.
  • 131 and 132 are an X3 motor and an X4 motor.
  • 133 and 134 are Y3 motor and Y4 motor. In this way, by providing an eight-axis current supply unit, it is possible to separate the motor that mainly generates thrust in the moving direction and the motor that mainly generates suction force, thereby facilitating control.
  • FIG. 15 is a functional block diagram illustrating a specific configuration example of the pitching angle servo unit, the rolling angle servo unit, and the Z-axis direction position servo unit.
  • 405 is XI dry driver
  • 406 is X2 driver
  • 407 is Y1 dry driver
  • 408 is Y2 driver
  • thrust command FX1, FX2 and thrust command FY1, FY2 are input respectively
  • Y2 motor 130 outputs three-phase control currents MX1, MX2 and MY1, MY2.
  • 409 is an XI quadrature current generator
  • 410 is an X2 quadrature current generator
  • 411 is a Y1 quadrature current generator
  • 412 is a Y2 quadrature current generator
  • the generated quadrature currents 1X1, 1X2 and IY1, IY2 Are output to XI driver 405, X2 driver 406 and Y1 driver 407, Y2 dryer 408.
  • These orthogonal currents 1X1, 1X2 and IY1, IY2 are superimposed on the three-phase control currents MX1, MX2, and MY1, MY2.
  • the difference between the measured value dl of the Z11 sensor 401 and the measured value d2 of the Z12 sensor 402 is calculated by a subtractor 413, and the pitching angle pz of the equation (1) is calculated by a 1ZL calculation unit 414.
  • the difference between the measured value d3 of the Z21 sensor 403 and the measured value d4 of the Z22 sensor 404 is calculated by the subtractor 415, and the rolling angle rz of the above equation (2) is calculated by the 1ZL calculation unit 416.
  • the configuration of the pitching angle servo section will be described.
  • the subtractor 419 gives a deviation between the pitching angle measurement value pz and the setting value ps (0 °) of the pitching angle command unit 420 as an error amplifier 421 for controlling the pitching angle.
  • the output vp of the error amplifier 421 is provided to the XI quadrature current generator 409 and the Y2 quadrature current generator 412 via the adder 428 and the adder 429.
  • the reverse phase output vp of the error amplifier 421 is supplied to the X2 quadrature current generator 410 and the Y1 quadrature current generator 411 via the adder 430 and the adder 431.
  • the XI motor, Y2 motor, X2 motor, and Y1 motor are rotated in the opposite phase, and the pitching angle pz is controlled to be zero.
  • the configuration of the rolling angle servo section will be described.
  • the subtractor 422 calculates the difference between the rolling angle measurement value and the setting value rs (0 °) of the rolling angle command section 423, and increases the error for controlling the rolling angle. Give 424 bowls.
  • the output vr of the error amplifier 424 is given to the XI quadrature current generator 409 and the Y1 quadrature current generator 411 via the adder 428 and the adder 431.
  • the antiphase output vr of the error amplifier 424 is supplied to the X2 quadrature current generator 410 and the Y2 quadrature current generator 412 via the adder 430 and the adder 429.
  • the XI motor, Y1 motor, X2 motor, and Y2 motor are rotated in the opposite phase and controlled so that the rolling angle rz becomes zero.
  • the configuration of the Z-direction position servo unit will be described.
  • the subtractor 425 gives a deviation between the Z-axis direction average position measurement value hz and the set value hs of the position command unit 426 to the error amplifier 427 that controls the z-axis direction position.
  • the output vh of the error amplifier 427 is given to the adders 428 to 431 in common, and the XI motor, Y1 motor, X2 motor, and Y2 motor are operated in phase, and the distance between the slider 101 and the platen platen 100 is the set value. Control to be hs.
  • the pitching angle servo unit that keeps the slider position (distance in the Z-axis direction) constant in addition to the pitching angle servo unit and rolling angle servo unit, the pitching angle servo unit In addition, the rolling angle suppression accuracy can be improved.
  • FIG. 16 ripple suppression caused by cogging thrust
  • FIG. 16 is a functional block diagram showing an X-axis position control servo system of the slider unit 101 including the ripple suppression unit 600.
  • Reference numeral 501 denotes a speed converter, which calculates the speed detection value Vfx by calculating the speed of the slider section 101 from the X-axis position detection value Pfx signal component obtained from the position detection section 126 of the slider section 101. To do. Details of this speed converter are also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-65970, and the description thereof is omitted.
  • Reference numeral 502 denotes a position control unit, which calculates the deviation between the position command value Psx and the position detection value Pfx and outputs a speed command value Vsx.
  • Reference numeral 503 denotes a speed control unit that calculates the deviation evx between the speed command value Vsx and the speed detection value Vfx and outputs a thrust command value Fdx.
  • Reference numeral 504 denotes a thrust generation unit, which inputs a thrust command value Fdx and a cogging correction signal Fex from a ripple suppression unit 600 (to be described later) added to the command value by an addition unit 505. And the AC control current is supplied to the X2 motor 128, and the thrust Fx in the X-axis direction is generated.
  • This thrust generator is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-65970. Therefore, explanation of the contents is omitted.
  • the X motor and Y motor provided in the slider unit 101 supply an AC control current to a plurality of cores opposed to the grooves of the lattice platen formed of a magnetic material to generate thrust between the lattice platens.
  • the so-called hybrid type surface motor is often used because it is advantageous in terms of responsiveness and cost.
  • the dotted line block 600 is the ripple suppression unit of the present invention, which calculates the cogging correction signal Fex having the same amplitude and the opposite phase as the cogging thrust, and adding it to the thrust command value Fdx by the adding unit 505, thereby cogging thrust Frx. Suppresses the occurrence of
  • reference numeral 601 denotes a commutation phase detection unit.
  • the commutation phase angle ⁇ is determined by the mod function that calculates the remainder of division from the position X obtained from the position detection value Pfx and the core pitch P of the X-axis motor for the X-axis.
  • Reference numeral 602 denotes a primary sine wave generator, which generates sin ( ⁇ ) by inputting the commutation phase angle ⁇ .
  • Reference numeral 60 3 denotes a secondary sine wave generator that generates sin (2 ⁇ ) by inputting the commutation phase angle ⁇ .
  • a 3rd order, 4th order ⁇ ⁇ -th order sine wave generator can be provided as required.
  • Reference numeral 604 denotes a constant setting unit which inputs the speed detection value Vfx of the speed converter 501 and sets the constants al, a2 and kl, k2 by calculating the optimum values corresponding to the speed Vfx.
  • the calculation may be a function calculation based on an appropriate algorithm, but a general configuration is such that constants are read from a table that associates the speed detection values divided at an appropriate resolution with the optimum constants.
  • Reference numeral 506 denotes an acceleration sensor attached to the slider unit 101.
  • Reference numeral 507 denotes a thrust conversion unit. Based on the detection value of the acceleration sensor 506, the thrust estimation value including the cogging thrust acting on the slider unit 101. Calculate the fax. The thrust estimation value Fax and the thrust instruction value Fdx of the speed control unit 503 are subtracted to calculate a difference dx.
  • 605 is a constant correction unit for the primary sine wave, and the difference dx and the primary sine wave generation unit 602 Input the output and compare the amplitude and phase of both. Based on the amplitude error and phase error, generate a signal kp 1 that modifies the constant a 1 and a signal kg 1 that modifies the constant k 1, and a 1 And k 1 ⁇ .
  • 606 is a constant correction unit for the secondary sine wave, and inputs the difference dx and the output of the secondary sine wave generation unit 603, compares the amplitude and phase of both, and based on the amplitude error and phase error.
  • a signal kp2 for correcting the constant a2 and a signal kg2 for correcting the constant k2 are generated and added to a2 and k2, respectively.
  • Reference numeral 607 denotes a constant generation parameter correction unit which inputs correction signals kpl, kgl and kp2, kg2 of the constant correction units 605 and 606, corrects the constant generation parameters in the constant setting unit 604, Modify the constants al, a2 and kl, k2.
  • Reference numeral 608 denotes an adder that adds the output of the primary sine wave generator 602 and the output of the secondary sine wave generator 603 that have been subjected to constant correction processing, and has the same amplitude and opposite phase as the cogging thrust.
  • the cogging correction signal Fex is calculated and added to the thrust command value Fdx by the adder 505 to suppress the generation of the cogging thrust Frx.
  • the estimated thrust Fax acting on the slider 101 is fed back, and the constant set value is corrected by obtaining the amplitude error and phase error of the sine wave generator for each order from the difference dx with the thrust command value Fdx.
  • the cogging correction effect can be enhanced by feedback control.
  • the constant generation parameter of the constant setting unit 604 can be corrected by referring to the difference between the correction signals kpl, kgl and kp2, kg2 after the feedback control and the set constants al, a2 and kl, k2.
  • the constant setting unit 604 can be tuned with high accuracy by the learning effect.
  • the force described in the embodiment in which the ripple suppression unit 600 is applied to the X-axis is provided with the same ripple suppression unit for each of the Y-axis and the ⁇ -axis so that the ripple caused by the cogging thrust of each axis can be reduced. It can be effectively suppressed.
  • FIG. 17 is a functional block diagram showing an embodiment in which the cogging correction signal for each axis is added to the cogging correction signal for the other axis.
  • Chain line area A is the X-axis control system
  • B is the Y-axis control system
  • This is a ⁇ -axis control system
  • thrusts Fx and Fy and torque ⁇ are applied to the slider 101 from each control system.
  • the cogging thrust Frxx of the own axis and the cogging thrust Fryx due to the interference of the Y axis act on the thrust Fx of the X axis.
  • the cogging thrust Fryy of the own axis and the cogging thrust Frxy due to the interference of the X axis act on the thrust Fy of the Y axis.
  • cogging thrusts Trx ⁇ and Try ⁇ due to interference between the X axis and the Y axis act on the torque ⁇ ⁇ of the ⁇ axis.
  • the position detection unit 126 includes the X-axis position detection value Pfx, the Y-axis position detection value Pfy,
  • ⁇ axis position Pf ⁇ is output and given to each axis control system.
  • 502A, 502B, and 502C are position control units for each axis control system, which calculate the speed by calculating the deviation between the position command values Psx, Psy, Ps ⁇ of each axis and the position detection values Pfx, Pfy, Pf ⁇ of each axis.
  • Command values Vsx, Vsy, Vs ⁇ are output.
  • the speed detection values Vfx, Vfy, Vf ⁇ of the speed converters 501A, 501B, 501C of each axis and the deviations evx, evy, ev ⁇ of the speed command values Vsx, Vsy, Vs ⁇ of each axis are Calculated by the axis speed control units 503A, 503B, and 503C, the X and Y axis thrust command values Fdx and Fdy and the ⁇ axis torque command value Td 0 are output.
  • the thrust command values of these axes are added to the X, Y thrust generators 504A, 504B, and 504A, 504B and 505C by adding the cogging correction signal from the ripple suppression unit of each axis. And input to the 0-axis torque generator 504C, converted into thrust Fx, Fy and torque ⁇ , and applied to the slider 101.
  • the dotted block 700 is an X-axis ripple suppression unit, its own commutation phase detector 701, a correction value generator 702 for its own cogging thrust, and a cogging thrust due to interference from the Y-axis.
  • the correction value generator 703 includes constant holding units 704 and 705 for these correction value generators.
  • the dotted block 800 is a ripple suppression unit for the Y axis, commutation phase detection unit 801 for the own axis, a correction value generator 802 for the cogging thrust for the own axis, and for cogging thrust due to interference from the X axis.
  • the correction value generator 803 includes constant holding units 804 and 805 for these correction value generators.
  • the dotted block 900 is a 0-axis ripple suppression unit, a correction value generator 901 for cogging thrust due to interference from the X-axis, and compensation for cogging thrust due to interference from the Y-axis force.
  • a positive value generator 902 and constant holding units 903 and 904 for these correction value generators are included.
  • the commutation phase outputs ⁇ X of the X-axis commutation phase detector 701 are output to the self-axis correction value generator 702, the Y-axis correction value generator 803, and the ⁇ -axis correction value. Also output to generator 901.
  • each commutation phase output of the Y-axis commutation phase detector 801 is output to the own-axis correction value generator 802, and the X-axis correction value generator 703 and the ⁇ -axis correction value are generated. Also output to the device 902.
  • the cogging correction values Fex and Fey of the X-axis correction value generators 702 and 703 are added and added to the thrust command value Fdx by the adder 505A.
  • the cogging correction values Fey and Fex of the Y-axis correction value generators 802 and 803 are added and added to the thrust command value Fdy by the adding unit 505B.
  • the cogging correction values Te ⁇ x and Te ⁇ y of the correction value generators 901 and 902 for the ⁇ axis are added and added to the torque command value Td ⁇ by the adding unit 505C.
  • FIG. 18 is a functional block diagram showing a position control servo system including an acceleration feedback control unit for an XI motor.
  • the position control unit 502 outputs a control signal for feedback control of the XI motor 127 to the command position based on the deviation between the position command value and the position detection value of the position detection unit 126.
  • the speed converter 501 converts the position detection signal of the position detection unit 126 into a speed detection value.
  • the speed control unit 503 outputs a control signal for feedback control of the moving speed of the XI motor 127 based on the deviation between the speed command value from the position control unit 502 and the speed detection value from the speed change 501. To do.
  • the thrust generation unit 504 drives the XI motor 127 based on the control signal from the speed control unit 503.
  • the thrust generator 504 includes a PWM circuit that generates a pulse width modulation signal (PWM signal) for operating the control current of the motor coil, a bridge-type inverter circuit that drives the motor based on the PWM signal, and the like. It is provided.
  • the position control loop and the speed control loop are coupled to reduce the influence of the motor thrust disturbance without changing the characteristics of the speed control loop.
  • An acceleration control loop is provided.
  • the acceleration sensor 506 detects the acceleration of the XI motor 127.
  • the acceleration control unit 508 feedback-controls the movement acceleration of the XI motor 127 based on the deviation between the acceleration command value from the speed control unit 503 and the detected acceleration value from the acceleration sensor 506.
  • the control output of the acceleration control unit 508 is given to the thrust generation unit 504.
  • a signal path is provided in which the acceleration command value output from the speed control unit 503 bypasses the acceleration control unit 508, and the bypassed acceleration command value is output as a feedforward signal to the output of the acceleration control unit 508. Is added. Thereby, the acceleration is feedforward controlled.
  • FIG. 19 is a functional block diagram showing a position control servo system provided with a dead time correction unit for an XI motor.
  • Reference numeral 509 denotes an integration counter that integrates the target position signal SX given by the Norse number from the host device 510 and converts it into a digital target position signal Pi.
  • Reference numeral 511 denotes a period detection unit which inputs the position detection signal PX1 of the position detection unit 126 and calculates its period.
  • 512 is a position converter
  • 501 is a speed converter, which acquires the periodic signal from the period detector 511 and converts it into a position signal Pf and a speed signal Vf. Since this operating principle is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-65970, the description thereof is omitted here.
  • Reference numeral 502 denotes a position control unit that calculates a deviation between the target position signal Pi and the position signal Pf and outputs a speed command signal Vi.
  • 503 is a speed control unit that calculates the deviation between the speed command signal Vi and the speed signal Vf and outputs a thrust command F.
  • Reference numeral 513 denotes a phase difference detection unit that detects a phase difference between the position detection signal PX1 and the scan cycle fo and outputs the phase difference to the commutation control unit 514.
  • the commutation controller 514 output sinco t and sin (co t + 120 °) signals and the thrust command F are multiplied by multipliers 515 and 516, respectively, and F sin co t and F sin (co t + 120 °) are output. To do.
  • Deviations between the multiplier outputs and the detection signals of current detection units 519 and 520 are input to current control unit 521.
  • the current control unit 521 calculates the deviation, outputs pulse width modulated (PWM) switching signals S1 and S2, and controls the opening and closing of the three-phase switching circuit 523 that forms the inverter via the dead time generation circuit 522.
  • PWM pulse width modulated
  • the control current is supplied to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the XI motor 127 that is realized with a three-phase surface motor.
  • Current detection unit 519 detects a voltage drop of current detection resistor Ru connected in series to the U-phase coil, and feeds back current control unit 521 as a feedback.
  • the current detection unit 520 detects a voltage drop of the current detection resistor Rv connected in series with the V-phase coil and feeds it back to the current control unit 521. W phase coil! Don't give feedback!
  • the dead time generation circuit 522 adds a dead time of a predetermined time to the switching timing of switching signals so that the switching signals S1 and S2 are not turned on at the same time. Prevents 523 high current burnout.
  • the dead time generation circuit 522 is a necessary element for preventing large current burnout of the switching circuit.
  • current distortion and response delay are generated when a minute current is output to the motor.
  • a minute amplitude is generated and the control characteristics of the motor are deteriorated.
  • a dotted line block 1000 is a dead time correction unit introduced by the present invention.
  • Reference numeral 1001 denotes an orthogonal current setting unit, which outputs an orthogonal current command H that determines a correction current to be superimposed. This value can be manually set arbitrarily by the operator according to the characteristics of the dead time generation circuit 522.
  • Reference numerals 1002 and 1003 denote multipliers, which multiply the signals sincot and sin (cot + 120 °) output of the commutation control unit 514 by the orthogonal current command H to obtain Hsincot and Hsin (cot + 120 °). Output.
  • the output Hsincot of the multiplier 1002 is multiplied by 1Z2 with the calculator 1004, and the output Hsin (cot + 120 °) of the multiplier 10 03 is calculated by the force calculator 1006 to calculate Hsin (cot — 90 °) Generate a signal. This is superposed on the deviation signal on the Fsin cot side by an adder 517 provided on the input side of the current control unit 521.
  • Hsin (cot + 120 °) of multiplier 1003 a signal obtained by multiplying the output Hsin (cot + 120 °) of multiplier 1003 by 1Z2 times with calculator 1004 and the output Hsincot of multiplier 1002 are added in reverse phase by adder 1007. From this, Hsin (cot + 120 °-90 °) signal is generated. This is superimposed on the deviation signal of Fsin (cot + 120 ° M-law) by an adder 518 provided on the input side of the current control unit 521.
  • various correction units have been described in which the effect of improving the position control accuracy becomes remarkable when an XY stage having a plurality of slider units is applied to a semiconductor manufacturing apparatus.
  • the object of application of the present invention is not limited to semiconductor manufacturing apparatuses, but can be applied universally to XY stages that require high accuracy, such as inspection apparatuses and preparation apparatuses.

Abstract

　格子プラテン上のスライダ部の位置を２次元方向に制御するＸＹステージは、独立に位置制御される複数のスライダ部を有する。複数のスライダ部の夫々は、スライダ部の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に制御する位置制御部と、スライダ部のＺ軸まわりのヨーイングを補正するヨーイング補正部を備える。

Description

明 細 書
XYステージ
技術分野
[0001] 本発明は、格子プラテン上のスライダ部の位置を 2次元方向に制御する XYステー ジに関する。 XYステージは、半導体製造、半導体検査装置、組み立て装置、印刷 装置等に幅広く利用されている。
背景技術
[0002] 複数のスライダ部を有する XYステージは特開 2002— 116239号公報に記載され ている。
[0003] 特開 2002— 116239号公報は関連技術として引用される。
[0004] 格子プラテンと、その上面を X軸方向及び Y軸方向にスライドして位置制御されるス ライダ部を有する XYステージの構造及びスライダ部のョーイング抑制技術について は、特開 2000— 65970号公報に記載されている。
[0005] 特開 2000— 65970号公報は関連技術として引用される。
[0006] 図 20は、特開 2002— 116239号公報に開示されている複数のスライダ部を有する XYステージの構成を示す平面図である。これに開示された技術は、タクトを向上させ たデバイス検査装置である。
[0007] 1は格子プラテンである。 2は (A)位置のスライダ部， 3は（B)位置のスライダ部であ り、格子プラテン 1の上面を 2次元方向（X, Y)に位置制御される。 4は、スライダ部 2 に搭載された検査対象のデバイス、 5は、スライダ部 3に搭載された検査対象のデバ イスである。 6は制御部、 7及び 8は制御部で操作されるカメラ及び検査部である。
[0008] (A)位置のスライダ部 2に搭載された検査対象となるデバイス 4の位置をカメラ 7で 画像計測し、デバイスの配置状態のずれを求めるァライメントを行う。同時に (B)位置 のスライダ部 3に搭載されたデバイス 5に検査部 8のプローブ 9を接触させて検査を実 行する。
[0009] 検査が終了すると、（A)位置でのァライメント後のデバイス 4を搭載しているスライダ 部 2を、検査を行う（B)位置へ移送 (矢印 P1)すると同時に、検査後のデバイス 5を搭 載しているスライダ部 3をァライメントを行う（A)位置に移送 (矢印 P2)する。
[0010] (B)位置に移送されたデバイス 4は、ァライメントで求めたずれ量に基づいてデバイ スを位置決めしてカゝら検査が実行される。（A)位置に移送されたデバイス 5は新たな デバイスと交換されてァライメントが実行される。
[0011] このように、ァライメントを行う（A)位置と検査を行う（B)位置にスライダ部 2とスライダ 部 3を交互入れ替え、一方のスライダ部でデバイスの検査をしている間に他方のスラ イダ部で次の検査対象デバイスのァライメントを行う工程を繰り返す。制御部 6は、ス ライダ部 2の移動経路と、スライダ部 3の移動経路が互いに交差しない別経路になる ように制御する。
[0012] 図 21は、スライダ部 2の 2次元位置制御システムを説明する機能ブロック図である。
水平に固定配置された格子プラテン 1には、 X方向及び Y方向に沿って一定ピッチ で歯が形成されている。図では簡略のため一部の歯だけを示している。格子プラテン は磁性体の平坦面に格子状に溝を切ることによって形成される。
[0013] 2は、格子プラテン上面を X方向及び Y方向にスライドして位置決め制御されるスラ イダ部であり、この上部にワーク及び位置決めの対象となるデバイスが搭載される。 浮揚部 21は、格子プラテン 1に対向する裏面にノズルが設けられて 、て圧縮空気を 噴射させることでライダ 2を格子プラテン 1上に浮揚させる。
[0014] 31はスライダ部 2の上部に固定配置された X軸センサである。 32は同様にスライダ 部 2の上部に固定配置された Y軸センサである。 11は、格子プラテン 1の X軸の一端 部に X軸に直交して固定配置された所定高さを有する X軸ミラーであり、 X軸センサ 3 1と対向する。 12は、格子プラテン 1の Y軸の一端部に Y軸に直交して固定配置され た所定高さを有する Y軸ミラーであり、 Y軸センサ 32と対向する。
[0015] X軸センサ 31及び Y軸センサ 32は光学的な距離測定装置であり、レーザ光を X軸 ミラー 11及び Y軸ミラー 12に照射し反射光を受光し干渉を利用して移動距離を測定 することでスライダ部 2の X方向及び Y方向の位置を測定する。 PXは X軸センサ 31に よる X軸方向距離測定値、 PYは Y軸センサ 33による Y方向距離測定値である。干渉 計による距離測定の原理については特開 2000— 65970号公報に詳細に開示され ている。 [0016] ブロック 40は XYサーボドライバであり、 X軸ドライバ 41及び Y軸ドライバ 42よりなる 。 X軸ドライバ 41は、測定座標 PXと上位装置から与えられる目標位置信号 SXの偏 差を演算してスライダ 2に搭載された面モータで実現される Xモータ（図示せず）に制 御電流 MXを出力する。 Y軸ドライバ 42は、測定座標 PYと上位装置カゝら与えられる 目標位置信号 SYとの偏差を演算してスライダ 2に搭載された Yモータに制御電流 M Yを出力する。 Xモータ及び Yモータによる 2次元位置制御の原理についても特開 20 00— 65970号公報に詳細に開示されている。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 複数のスライダ部を有する XYステージを用いた半導体製造装置では、露光工程で フォトマスクの精密移動制御とデバイスを搭載したスライダの精密位置制御が必要で あり、スライダは高精度の位置決め精度を要求される。このような XYスライダでは、次 のような問題点があった。
(1)スライダ部を 2次元位置制御する際に、 Z軸まわりの回転 (ョーイング）が発生し、 これが位置決め精度向上の障害要因となる。
[0018] (2)スライダ部を 2次元位置制御する際に、スライダ部の Z軸方向の変化 (スライダ部 と格子プラテン間の距離変動）、即ちローリング又はピッチングが発生し、これが位置 決め精度向上の障害要因となる。
[0019] (3)ハイブリッド型の面モータの弱点として、モータに供給される交流制御電流の転 流周期に同期して発生するコギング推力によりスライダの位置制御にリップルが重畳 する問題があり、これが位置決め精度向上の障害要因となる。
[0020] (4)スライダ部を 2次元位置制御する制御ループに速度制御ループを持たせた場合
、ループゲインが小さいと速度検出値に変動が生じ、コギングによる推力、推力リップ ル等が要因となるモータ推力の外乱となる。ゲインを上げるとループにおける信号遅 延が大きい場合や、モータに機械系共振が存在すると発振するため、ゲインに制約 が生じ、これが位置決め精度向上の障害要因となる。
[0021] (5)面モータに対する制御電流を、スイッチング回路を介して供給する場合に設けら れるデッドタイム発生回路による不感帯により、微小電流時に電流歪や応答遅れが あり、微小振幅を発生してモータの制御特性が悪化する。これが位置決め精度向上 の障害要因となる。
[0022] 本発明の目的は、ョーイング、ピッチング及びローリング、コギング、速度制御にお けるループゲイン、デッドタイム発生回路に起因する位置決め精度向上の障害要因 に対応した補正部を備えた、複数のスライダ部を有する XYステージを実現すること にある。
課題を解決するための手段
[0023] 本発明は、格子プラテン上のスライダ部の位置を 2次元方向に制御する XYステー ジにおいて、
独立に位置制御される複数のスライダ部を有し、前記複数のスライダ部の夫々は、 スライダ部の位置を X軸方向及び Y軸方向に制御する位置制御部と、スライダ部の Z 軸まわりのョーイングを補正するョーイング補正部を備える χγステージを提供する。
[0024] 上記 XYステージは、前記複数のスライダ部の夫々は、スライダ部の Z軸方向の変 化を補正するローリング Zピッチング補正部を備える。
[0025] 上記 XYステージでは、前記複数のスライダ部の夫々は、スライダ部の Z軸方向の 変化を検出するセンサ部と、このセンサ部によって得られた検出値に基づいて前記 Z 軸方向の変化を抑制するコイル部を備える。
[0026] 上記 XYステージでは、前記複数のスライダ部の夫々は、前記 Z軸方向の変化を検 出するセンサ部と、このセンサ部によって得られた検出値に基づいて、前記スライダ 部を前記 X軸方向に移動する X軸モータ及び前記スライダ部を前記 Y軸方向に移動 する Y軸モータに供給される各制御電流に対してその位相角と直交する位相の補正 電流を付与する、直交電流付与部を備える。
[0027] 上記 XYステージでは、前記複数のスライダ部の夫々は、前記スライダ部の速度に 応じて前記スライダ部を前記 X軸方向に移動する X軸モータ及び前記スライダ部を前 記 Y軸に移動する Y軸モータに供給される各制御電流の転流位相角より計算される コギング補正信号により、前記スライダ部に発生するコギング推力に起因するリップル を抑制する、リップル抑制部を備える。
[0028] 上記 XYステージは、前記転流位相角又は前記コギング補正信号の少なくとも ヽず れカゝの定数を変更する、定数設定部を備える。
[0029] 上記 XYステージでは、前記 X軸のコギング補正信号を前記 Y軸のコギング補正信 号に加算し、前記 Y軸のコギング補正信号を前記 X軸のコギング補正信号に加算す る。
[0030] 上記 XYステージでは、前記 X軸のコギング補正信号及び前記 Y軸のコギング補正 信号を、前記 Z軸のコギング補正信号に加算する。
[0031] 上記 XYステージでは、前記複数のスライダ部の夫々は、前記スライダ部の移動速 度に基づいて速度をフィードバック制御する速度フィードバック制御部及び前記スラ イダ部の移動速度に基づいて加速度をフィードバック制御する加速度フィードバック 制御部を備える。
[0032] 上記 XYステージでは、前記速度フィードバック制御部が出力する前記スライダ部 の加速度指令値を前記加速度フィードバック制御部にフィードフォワード信号として 与える。
[0033] 上記 XYステージでは、前記複数のスライダ部の夫々は、前記スライダ部を前記 X 軸方向に移動する X軸モータ及び前記スライダ部を前記 Y軸方向に移動する Y軸モ ータに供給する各制御電流に対して位相が直交する補正電流を重畳させる、デッド タイム補正部を備える。
[0034] 上記 XYステージでは、前記補正電流の値は、デッドタイム発生回路の特性に応じ て手動設定される。
[0035] 上記 XYステージでは、前記複数のスライダ部の夫々は、半導体製造装置でァライ メントを行うデバイス及び半導体製造装置で露光を行うデバイスを搭載し、位置制御 される。
発明の効果
[0036] 上記 XYステージによれば次のような効果があり、当該 XYステージを半導体製造装 置の露光工程に使用した場合に要求される位置決め精度を実現することができる。 (1)スライダ部を 2次元位置制御する際に、 Z軸まわりの回転 (ョーイング）による位置 決め誤差が抑制され、位置決め精度向上に貢献できる。
[0037] (2)スライダ部の Z軸方向の変化 (スライダ部と格子プラテン間の距離変動）、即ち口 一リング又はピッチングが抑制され、位置決め精度向上に貢献できる。
[0038] (3)面モータに供給される交流制御電流の転流周期に同期して発生するコギング推 力により発生する位置制御のリップルが抑制され、位置決め精度向上に貢献できる。
[0039] (4)加速度制御ループの採用により、速度制御ループの特性を変えることなぐコギ ングによる推力、推力リップル等が要因となるモータ推力の外乱が抑制され、位置決 め精度向上に貢献できる。
[0040] (5)デッドタイム発生回路による不感帯が補正され、微小電流時の電流歪や応答遅 れに起因するよるモータの制御特性の悪ィ匕が抑制され、位置決め精度向上に貢献 できる。
図面の簡単な説明
[0041] [図 1]本発明を適用した XYステージの一実施形態を示す斜視図である。
[図 2]本発明の他の実施形態を示す XYステージの斜視図である。
[図 3]スライダ部 101を代表して示した 2次元位置制御システムを説明する機能ブロッ ク図である。
[図 4]XYサーボドライバを構成する各要素の具体的構成及びスライダ部に搭載され る XI, Χ2モータ、 Yl, Υ2モータの配置を説明する機能ブロック図である。
[図 5]スライダ部 101を代表して示した 2次元位置制御システムの他の実施形態を説 明する機能ブロック図である。
[図 6]格子プラテン上を浮揚して移動するスライダ部のピッチング及びローリング現象 を説明するイメージ図である。
[図 7] (Α)は、格子プラテンとスライダ部の平面図、（Β)は X軸方向の側面図である。
[図 8]ピッチング角サーボ部，ローリング角サーボ部，位置サーボ部の具体的な構成 例を示す機能ブロック図である。
[図 9] (Α)は、格子プラテンとスライダ部の平面図、（Β)は X軸方向の側面図である。
[図 10]Χ軸モータ及び Υ軸モータへ供給される制御電流の位相を説明する特性図で ある。
[図 11]対角配置された XIモータ及び Χ2モータ（又は Y1モータ及び Υ2モータ）に異 なる直交電流を供給することにより、スライダ部をピッチング (又はローリング)制御す るイメージ図である。
[図 12]対角配置された XIモータ及び X2モータ（又は Y1モータ及び Y2モータ）に同 位相で同一値の直交電流を供給することにより、スライダ部を Z軸方向に位置制御す るイメージ図である。
[図 13]標準的なモータの配置を示す平面図である。
[図 14]スライダに搭載されるモータ配置として領域を 9分割し、中心領域を除いた 8領 域に XI乃至 X4モータ及び Y1乃至 Y4モータを配置した平面図である。
[図 15]ピッチング角サーボ部，ローリング角サーボ部， Z軸方向位置サーボ部の具体 的な構成例を示す機能ブロック図である。
[図 16]リップル抑制部を備えるスライダ部の X軸位置制御サーボ系を示す機能ブロッ ク図である。
[図 17]他の軸のコギング補正信号に各軸のコギング補正信号を加算した実施形態を 示す機能ブロック図である。
[図 18]加速度フィードバック制御部を備えた位置制御サーボ系を XIモータについて 示した機能ブロック図である。
[図 19]デッドタイム補正部を設けた位置制御サーボ系を XIモータについて示した機 能ブロック図である。
[図 20]特開 2002— 116239号公報に開示されている複数のスライダ部を有する XY ステージの構成を示す平面図である。
[図 21]スライダ部の 2次元位置制御システムを説明する機能ブロック図である。
符号の説明
100 格子プラテン
101、 102 103スライダ部
104、 105、 106 デバイスホルダ
107、 107 107〃 デバイス
108 カメラ
109 レーザ光源
110 フォトマスク 111 レンズ系
112、 113、 114 ョーイング補正部
発明を実施するための最良の形態
[0043] 以下、本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。図 1は本発明を適用した X Yステージの一実施形態を示す斜視図である。図 1において、 100は格子プラテンで ある。 101は (A)位置のスライダ部、 102は（B)位置のスライダ部、 103は（C)位置の スライダ部であり、格子プラテン 100の上面を 2次元方向（X, Y)に位置制御される。
[0044] 104はスライダ部 101に形成されたデバイスホルダ、 105はスライダ部 102に形成さ れたデバイスホルダ、 106はスライダ部 103に形成されたデバイスホルダであり、これ らデバイスホルダには検査対象のデバイス 107、 107'、 107グ が搭載されている。 1 12, 113, 114は、夫々スライダ部 101, 102, 103が備えるョーイング補正部である
[0045] (A)位置のスライダ部 101は、ロード'アンロード工程を実行し、露光工程を終了し た（C)位置のスライダ部が移動した状態である。ここで露光済みのデバイスがアン口 ードされ、新たな露光対象デバイス 107がロードされる。
[0046] このとき、同時進行で（B)位置のスライダ部 102では、前の露光サイクルでロードさ れたデバイス 107'のァライメント測定がカメラ 108で実行されており、（C)位置スライ ダ部 103では、その前の露光サイクルでロードされ、ァライメント測定が終了したデバ イス 107〃 の露光が実行されている。
[0047] 露光は、レーザ光源 109からのスリット状ビームをフォトマスク 110及びレンズ系 11 1を介してデバイスに照射する。デバイスの各チップに対する露光は、フォトマスク 11 0とスライダ部 103を相対的に移動制御して実行される力 両者の移動制御の位置 精度がバランスよく高精度であることが高集積密度の半導体製造には必須要件とな る。
[0048] (C)位置での露光が終了すれば、（C)位置のスライダ部 103は矢印 P1の経路で（ A)に移動しアンロードとロード工程に遷移し、（A)位置のスライダ部 101は矢印 P2 の経路で (B)位置に移動しァライメント工程に遷移し、（B)位置のスライダ部 102は 矢印 P3の経路で (C)位置に移動し露光工程に遷移する。以下、このローテーション を繰り返す。
[0049] 図 2は、本発明の他の実施形態を示す XYステージの斜視図である。図 1に比較し た特徴点は、（Β)位置のスライダ部 102がローダ'アンローダ工程とァライメント工程 を同じ位置で実行する点にある。このような 2スライダ部構成により、各スライダ部への ケーブル接続（図示せず)の取り回しや干渉計の設計が容易となり、システムのコスト 低減にも貢献する。
[0050] 図 3は、スライダ部 101を代表して示した 2次元位置制御システムを説明する機能 ブロック図である。図 21で説明した 2次元位置制御システムとの相違は、 Ζ軸まわりの 回転 0に対する補正を行うョーイング補正部を備える点にある。以下、ョーイング補 正部の機能構成を説明する。
[0051] 格子プラテン 100及びスライダ部 101に形成された浮揚部 115の構成は、図 21の 格子プラテン 1及び浮揚部 15の構成と同一である。以下、本発明の特徴部につき説 明する。
[0052] 116及び 117は、スライダ部 101の上部に X方向に所定距離を持って固定配置さ れた第 1の X軸センサ及び第 2の X軸センサである。 118は同様にスライダ部 101の 上部に固定配置された Υ軸センサである。
[0053] 119は、格子プラテン 100の X軸の一端部に X軸に直交して固定配置された所定 高さを有する X軸ミラーであり、第 1の X軸センサ 116及び第 2の X軸センサ 117と対 向する。 120は、格子プラテン 100の Υ軸の一端部に Υ軸に直交して固定配置され た所定高さを有する Υ軸ミラーであり、 Υ軸センサ 118と対向する。
[0054] 第 1の X軸センサ 116、第 2の X軸センサ 117及び Υ軸センサ 118は光学的な距離 測定装置であり、レーザ光を X軸ミラー 119及び Υ軸ミラー 120に照射し反射光を受 光し干渉を利用して移動距離を測定することでスライダ部 101の X方向及び Υ方向の 位置を測定する。 PX1及び ΡΧ2は第 1の X軸センサ 116及び第 2の X軸センサ 117 による X軸方向距離測定値、 ΡΥは Υ軸センサ 118〖こよる Υ方向距離測定値である。
[0055] ブロック 121は ΧΥサーボドライバであり、座標変換部 122,第 IX軸ドライバ 123, 第 2Χ軸ドライバ 124, Υ軸ドライバ 125よりなる。座標変換部 122は、測定値 PX1, Ρ Χ2及び ΡΥを入力し第 IX軸ドライバ 123に測定座標 Xを、第 2Χ軸ドライバ 124にョ 一イング回転角（Z軸の回転角） Θを、 Y軸ドライバ 125に測定座標 Yを夫々出力する
[0056] 第 IX軸ドライバ 123は、測定座標 Xと上位装置から与えられる目標位置信号 SXの 偏差を演算してスライダ部 101に搭載された面モータで実現される XIモータに制御 電流 MX1を出力する。
[0057] 第 2X軸ドライバ 124は、ョーイング回転角 Θと設定値 0° との偏差を演算してスライ ダ部 101に搭載された X2モータに制御電流 MX2を出力する。 Y軸ドライバ 125は、 測定座標 Yと上位装置力 与えられる目標位置信号 SYとの偏差を演算してスライダ 部 101に搭載された Y1モータ及び Y2モータに共通の制御電流 MYを出力する。
[0058] 図 4は、 XYサーボドライバ 121を構成する各要素の具体的構成及びスライダ部 10 1に搭載される XI, X2モータ、 Yl, Y2モータの配置を説明する機能ブロック図であ る。
[0059] 座標変換部 122の演算内容は、位置検出部 126からの測定値 PX1及び PX2の加 算演算で測定座標 Xを出力する。測定値 PYはそのまま測定座標 Yとして出力する。 測定値 PX1及び PX2の減算値より所定の関数演算で Z軸回転角即ちョーイング角 Θを算出して出力する。
[0060] 第 IX軸ドライバ 123は、目標位置信号 SXと測定座標 Xとの偏差を入力する X位置 速度制御部 123aと、その推力指令 FX1を受けてスライダ部 101の XIモータ 127に 制御電流 MX1を出力する XI電流制御部 123bよりなる。
[0061] 第 2X軸ドライバ 124は、ョーイング角 Θと設定値 0° との偏差を入力する Θ位置速 度制御部 124aとその推力指令 FX2を受けてスライダ部 101の X2モータ 128に制御 電流 MX2を出力する X2電流制御部 124bよりなる。
[0062] Y軸ドライバ 125は、目標位置信号 SYと測定座標 Yとの偏差を入力する Y位置速 度制御部 125aとその推力指令 FYを受けてスライダ部 101の Y1モータ 129及び Y2 モータ 130に共通の制御電流 MYを出力する Y電流制御部 125bよりなる。
[0063] X位置速度制御部 123aの出力は、 0位置速度制御部 124aの出力に加算されて 推力指令 FX2として X2電流制御部 124bに入力される。 Θ位置速度制御部 124aの 出力は、 X位置速度制御部 123aの出力に減算され推力指令 FX1として XI電流制 御部 123bに入力される。
[0064] スライダ部 101に搭載される XI, X2, Yl, Y2モータは、中心点 Qに対して XI, X2 モータ及び Yl, Y2モータが互いに対角となるように配置されており、 XIモータ及び
X2モータについては異なる制御電流を受けると Q点を中心に Z軸の周りに回転力を 発生し、これが X軸のョーイング抑制の操作力となる。
[0065] スライダ部 101に搭載される XIモータ, X2モータ， Y1モータ ,Y2モータの詳細構造
、位置制御サーボ系の構成等は、特開 2000— 65970号公報に詳細に開示されて いるので説明を省略する。
[0066] 図 5は、スライダ部 101を代表して示した 2次元位置制御システムの他の実施形態 を説明する機能ブロック図である。図 3との構成上の相違は、第 IX軸センサ 116,第
2Χ軸センサ 117, Υ軸センサ 118を固定配置し、 X軸ミラー 119及び Υ軸ミラー 120 をスライダ部 101側に形成した点にある。
[0067] このように、干渉計のセンサをスライダ部 101に搭載しない構成により、次のような効 果を期待できる。
(1)Χ軸センサ 2台及び Υ軸センサ 1台はスライダ部より分離され固定配置されるので 、その電子部品による発熱がスライダ部の上に取り付けられるワーク及びワーク上に 搭載されるデバイスに影響を与えることが回避される。これにより、露光工程のように ワークが更に精度の高いデバイスの位置決め作業をしている場合等では温度補償を 不用とし、スライダ部上の構成がシンプルとなり、コストダウンに貢献できる。
[0068] (2) 3台のセンサが外部に固定配置されるので、 ΧΥステージで必要としていたスライ ダ部への電源ケーブル、信号ケーブルの可動的な取り回しが不用となり、ケーブル 処理のコストダウンに貢献できる。
[0069] 次に、本発明に適用されるピッチング及びローリング補正につき説明する。図 6は、 格子プラテン 100上を浮揚して移動するスライダ部 101のピッチング及びローリング 現象を説明するイメージ図である。点線の矢印で示す X方向のゆれ Ρがピッチングで あり、直交する一点鎖線の矢印で示す Υ方向のゆれ Rがローリングである。
[0070] スライダ部 101に搭載されるデバイス力 露光工程等の極めて高い位置決め精度 を要求する場合には、浮揚して移動するスライダ部 101のピッチング及びローリング を抑制する補正が必須となる。特開 2000— 65970号公報記載の技術では、スライ ダ部の Z軸方向の回転であるョーイングは抑制可能である力 ピッチング及びローリ 、ては対応できな!/、。
[0071] 図 7 (A)は、格子プラテン 100とスライダ部 101の平面図、図 7 (B)は X軸方向の側 面図 (Y軸方向センサは図示せず)である。スライダ部 101は、圧縮空気の噴射により 格子プラテン 100の上面に微小空隙を持って浮揚している。浮揚部自身はこの空隙 を一定に制御する機能を持たな 、ために、スライダ部 101の移動に伴 、図 6で説明 したピッチング及びローリングが発生する。
[0072] Z1センサ 301及び Z2センサ 302は、スライダ部 101の X軸方向の両端部に取り付 けられた距離計であり、スライダ部の X軸方向のピッチング角を検出する第 1の Z軸セ ンサを形成する。同様に、 Z3センサ 303及び Z4センサ 304は、スライダ部 101の Y 軸方向の両端部に取り付けられた距離計であり、スライダ部の Y軸方向のローリング 角を検出する第 2の Z軸センサを形成する。
[0073] 図 7 (B)に示すように、 Z1センサ 301及び Z2センサ 302は、センサ位置におけるス ライダ部 101と格子プラテン 100間の距離 dl及び d2を測定する。図示されていない 1S 同様に Z3センサ 303及び Z4センサ 304は、センサ位置におけるスライダ部 101 と格子プラテン 100間の距離 d3及び d4を測定する。
[0074] Z1センサ 301と Z2センサ 302間の距離及び Z3センサ 303及び Z4センサ 304間の 距離は、同一距離 Lとされている。 Z1センサ 301と Z2センサ 302の距離測定値 dl及 び d2とスライダ部の X方向距離 Lに基づいてピッチング角を検出する。同様に、 Z3セ ンサ 303及び Z4センサ 304の測定値 d3及び d4とスライダ部の Y方向距離 Lに基づ いてスライダ部の Y方向のローリング角を検出する。
[0075] ピッチング角 pz及びローリング角 rzは、次式で近似計算される。
pz= (dl -d2) /L (1)
rz= (d3-d4) /L (2)
[0076] 更に、 4個の距離計の測定値 dl乃至 d4に基づいてスライダ部 102と格子プラテン 1 00間の Z方向平均距離 hzが次式で計算される。
hz= (dl + d2 + d3 + d4) /4 (3) [0077] Zlコイル 305及び Z2コイル 306は、 Zlセンサ 301及び Z2センサ 302に夫々近接 して設けられ、第 1の Z軸コイルを形成する。同様に、 Z3コイル 307及び Z4コイル 30 8は、 Z3センサ 303及び Z4センサ 304に夫々近接して設けられ、第 2の Z軸コイルを 形成する。これらコイルに励磁電流を流すことにより、図 7 (B)に示すように、スライダ 部 101と格子プラテン 100間に吸引力が発生し、空隙の距離 dl乃至 d4を個別に制 御することができる。
[0078] 図 8は、ピッチング角サーボ部，ローリング角サーボ部，位置サーボ部の具体的な 構成例を示す機能ブロック図である。 309乃至 122は電流増幅器であり、夫々 Z1コ ィル 305乃至 Z4コイル 308にサーボ制御のための励磁電流 il乃至 i4を供給する。
[0079] Z1センサ 301の測定値 dlと Z2センサ 302の測定値 d2は、減算器 313で差が計算 され、 1ZL演算部 314により前記（1)式のピッチング角 pzが算出される。 Z3センサ 3 03の測定値 d3と Z4センサ 304の測定値 d4は、減算器 315で差が計算され、 lZL 演算部 116により前記（2)式のローリング角 rzが算出される。 Zlセンサ乃至 Z4セン サの側定値 dl乃至 d4は、加算器 317で加算され、 1Z4演算部 318により前記（3) 式の位置 hzが算出される。
[0080] 減算器 319は、ピッチング角測定値 pzとピッチング角指令部 320の設定値 ps (0°
)の差を誤差増幅器 321に与える。減算器 322は、ローリング角測定値 rzとローリング 角指令部 323の設定値 rs (0° )の差を誤差増幅器 324に与える。減算器 325は、位 置測定値 hzと位置指令部 326の設定値 hsの差を誤差増幅器 327に与える。
[0081] ピッチング角を制御する誤差増幅器 321の出力 vpは、加算器 328及び減算器 329 を介して電流増幅器 309及び 310に与えられ、 Z1コイル 305及び Z2コイル 306の励 磁電流 il及び i2を可逆的に操作し、ピッチング角 pzがゼロとなるように制御する。
[0082] 同様に、ローリング角を制御する誤差増幅器 324の出力 vrは、加算器 330及び減 算器 331を介して電流増幅器 311及び 312に与えられ、 Z3コイル 307及び Z4コイル 308の励磁電流 i3及び i4を可逆的に操作し、ローリング角 rzがゼロとなるように制御 する。
[0083] スライダの位置を制御する誤差増幅器 327の出力 vhは、加算器 328, 330及び減 算器 329, 3131を介して電流増幅器 309乃至 312に与えられ、 Z1コイル乃至 Z4コィ ルの励磁電流 il乃至 i4を操作し、スライダ部 101と格子プラテン 100間の距離 hzが 設定値 hsとなるように制御する。
[0084] このように、ピッチング角サーボ部及びローリング角サーボ部にカ卩えて、スライダ部 の位置 (Z軸方向の距離 hz)を一定にする位置サーボ部を設けることで、ピッチング 角及びローリング角の抑制精度を向上させることができる。
[0085] 次に、ピッチング角及びローリング角の抑制制御の他の実施形態を図 9 (A)乃至図 15に基づいて説明する。この実施形態の特徴は、検出されたピッチング角 pz及び口 一リング角 rz並びに Z軸方向平均距離 hzの測定値に基づき、スライダ部に搭載され た X軸モータ又は Y軸モータの制御電流にこれと位相が直交する補正電流を重畳さ せることにより、スライダ部 101と格子プラテン 100間引力を発生させ、空隙の距離 dl 乃至 d4を個別に制御する点にある。
[0086] 図 9 (A)は、格子プラテン 100とスライダ部 101の平面図、図 9 (B)は X軸方向の側 面図 (Y軸方向センサは図示せず)である。スライダ部 101は、圧縮空気の噴射により 格子プラテン 100の上面に微小空隙を持って浮揚している。浮揚部自身はこの空隙 を一定に制御する機能を持たな 、ために、スライダ部の移動に伴い図 6で説明したピ ツチング及びローリングが発生する。
[0087] Z11センサ 401及び Z12センサ 402は、スライダ部 101の X軸方向の両端部に取り 付けられた距離計であり、スライダ部の X軸方向のピッチング角を検出する第 1の Z軸 センサを形成する。同様に、 Z21センサ 403及び Z22センサ 404は、スライダ部 101 の Y軸方向の両端部に取り付けられた距離計であり、スライダ部の Y軸方向のローリ ング角を検出する第 2の Z軸センサを形成する。
[0088] 図 9 (B)に示すよう〖こ、 Z11センサ 401及び Z12センサ 402は、センサ位置におけ るスライダ部 101と格子プラテン 100間の距離 dl及び d2を測定する。図示されてい ないが、同様に Z21センサ 403及び Z22センサ 404は、センサ位置におけるスライダ 部 101と格子プラテン 100間の距離 d3及び d4を測定する。距離測定の原理は、図 7 (A)及び図 7 (B)の実施形態と同一である。
[0089] 図 10は、 X軸モータ及び Y軸モータへ供給される制御電流の位相を説明する特性 図である。従来の使用形態では、最も推力を発生する機械角 90° に位相が設定さ れているが、本発明ではこの制御電流の位相に直交する機械角 0° (モータの歯と プラテンの歯の位置が一致して 、る位置）の推力を発生しな 、電流（直交電流）を重 畳する点を特徴とする。
[0090] モータの吸引力はバイアスマグネットの磁束と電流による磁束の和で決まるため、 直交電流により吸引力を制御できる。又、空気浮揚部を使用している平面モータの 浮上量は吸引力と空気の反発力のバランスで決まるため、吸引力 直交電流）によ り浮上量を制御することができる。
[0091] 図 11は、この原理を利用して対角配置された XIモータ及び X2モータ（又は Y1モ ータ及び Y2モータ）に異なる直交電流を供給することにより、スライダ部 101をピッチ ング (又はローリング)制御するイメージ図である。
[0092] 図 12は、同様にこの原理を利用して対角配置された XIモータ及び X2モータ（又 は Y1モータ及び Y2モータ）に同位相で同一値の直交電流を供給することにより、ス ライダ部 101を Z軸方向に位置制御するイメージ図である。
[0093] 図 13は、標準的なモータの配置を示す平面図である。この様なモータ配置の場合 は、以下の組み合わせで直交電流を流して姿勢制御を行う。
(1)ピッチング方向制御： XIモータ， Y2モータと Y1モータ， X2モータで逆位相の直 交電流を流す。
(2)ローリング方向制御： XIモータ， Y1モータと Y2モータ， X2モータで逆位相の直 交電流を流す。
(3) Z軸方向位置制御：全モータに同位相で同一値の直交電流を流す。
[0094] 図 14は、スライダに搭載されるモータ配置として領域を 9分割し、中心領域を除い た 8領域に XI乃至 X4モータ及び Y1乃至 Y4モータを配置した平面図を示す。 131 及び 132は、 X3モータ及び X4モータである。 133及び 134は、 Y3モータ及び Y4モ ータである。このように、 8軸の電流供給部を持たせることで移動方向により主に推力 を発生させるモータと、主に吸引力を発生させるモータを分離して制御を容易にする ことができる。
[0095] 移動方向時に推力を発生していない Xモータで制御する場合には、
(1)ピッチング方向制御: XI, X2と X3, X4で逆相の直交電流を流す。 (2)ローリング方向制御: XI, X3と X2, X4で逆相の直交電流を流す。
(3) Z軸方向位置制御 ：X1〜X4で同相の直交電流を流す。
[0096] 図 15は、ピッチング角サーボ部，ローリング角サーボ部， Z軸方向位置サーボ部の 具体的な構成例を示す機能ブロック図である。 405は XIドライノく 406は X2ドライバ 、 407は Y1ドライノく、 408は Y2ドライバであり、夫々推力指令 FX1, FX2及び推力 指令 FY1, FY2を入力し、 XIモータ 127, X2モータ 128及び Y1モータ 129, Y2モ ータ 130に 3相の制御電流 MX1, MX2及び MY1, MY2を出力する。
[0097] 409は XI直交電流生成部、 410は X2直交電流生成部、 411は Y1直交電流生成 部、 412は Y2直交電流生成部であり、夫々生成された直交電流 1X1, 1X2及び IY1 , IY2を XIドライバ 405, X2ドライバ 406及び Y1ドライバ 407, Y2ドライノく 408に出 力する。これら直交電流 1X1, 1X2及び IY1, IY2は、 3相の制御電流 MX1, MX2及 び MY1, MY2に重畳される。
[0098] Z11センサ 401の測定値 dlと Z12センサ 402の測定値 d2は、減算器 413で差が 計算され、 1ZL演算部 414により前記（1)式のピッチング角 pzが算出される。
[0099] Z21センサ 403の測定値 d3と Z22センサ 404の測定値 d4は、減算器 415で差が 計算され、 1ZL演算部 416により前記（2)式のローリング角 rzが算出される。
[0100] Z11センサ乃至 Z22センサの側定値 dl乃至 d4は、加算器 417でカ卩算され、 1Z4 演算部 418により前記（3)式の Z軸方向の平均位置 hzが算出される。
[0101] ピッチング角サーボ部の構成を説明する。減算器 419は、ピッチング角測定値 pzと ピッチング角指令部 420の設定値 ps (0° )の偏差を、ピッチング角を制御する誤差 増幅器 421〖こ与える。誤差増幅器 421の出力 vpは、加算器 428及び加算器 429を 介して XI直交電流生成部 409及び Y2直交電流生成部 412に与えられる。
[0102] 誤差増幅器 421の逆相出力— vpは、加算器 430及び加算器 431を介して X2直交 電流生成部 410及び Y1直交電流生成部 411に与えられる。このようなサーボ系によ り、 XIモータ， Y2モータ及び X2モータ， Y1モータが逆相に回転操作され、ピッチン グ角 pzがゼロとなるように制御される。
[0103] ローリング角サーボ部の構成を説明する。減算器 422は、ローリング角測定値 と ローリング角指令部 423の設定値 rs (0° )の偏差を、ローリング角を制御する誤差増 幅器 424〖こ与える。誤差増幅器 424の出力 vrは、加算器 428及び加算器 431を介し て XI直交電流生成部 409及び Y1直交電流生成部 411に与えられる。
[0104] 誤差増幅器 424の逆相出力— vrは、加算器 430及び加算器 429を介して X2直交 電流生成部 410及び Y2直交電流生成部 412に与えられる。このようなサーボ系によ り、 XIモータ， Y1モータ及び X2モータ， Y2モータが逆相に回転操作され、ローリン グ角 rzがゼロとなるように制御される。
[0105] Z方向位置サーボ部の構成を説明する。減算器 425は、 Z軸方向平均位置測定値 hzと位置指令部 426の設定値 hsの偏差を、 z軸方向位置を制御する誤差増幅器 42 7に与える。誤差増幅器 427の出力 vhは、加算器 428乃至 431に共通に与えられ、 XIモータ， Y1モータ及び X2モータ， Y2モータを同相に操作し、スライダ部 101と格 子プラテン 100間の距離が設定値 hsとなるように制御する。
[0106] このように、ピッチング角サーボ部及びローリング角サーボ部にカ卩えて、スライダ部 の位置 (Z軸方向の距離)を一定にする Z軸方向位置サーボ部を設けることで、ピッチ ング角及びローリング角の抑制精度を向上させることができる
[0107] 次に、コギング推力に起因するリップル抑制につき図 16及び図 17により説明する。
図 16は、リップル抑制部 600を備えるスライダ部 101の X軸位置制御サーボ系を示 す機能ブロック図である。
[0108] 501は速度変換器であり、スライダ部 101の位置検出部 126より得られる X軸の位 置検出値 Pfxの信号成分よりスライダ部 101の速度を演算し、速度検出値 Vfxを算 出する。この速度変換器についても特開 2000— 65970号公報に詳細が開示されて おり、内容説明を省略する。
[0109] 502は位置制御部であり、位置指令値 Psxと位置検出値 Pfxの偏差を演算処理し て速度指令値 Vsxを出力する。 503は速度制御部であり、速度指令値 Vsxと速度検 出値 Vfxの偏差 evxを演算処理して推力指令値 Fdxを出力する。
[0110] 504は推力発生部であり、推力指令値 Fdxとこの指令値に加算部 505で加算され る後述のリップル抑制部 600からのコギング補正信号 Fexを入力し、スライダ部 101 の XIモータ 127及び X2モータ 128に交流制御電流を供給し、 X軸方向の推力 Fxを 発生させる。この推力発生部についても特開 2000— 65970号公報に詳細が開示さ れているので、内容説明を省略する。
[0111] スライダ部 101に設けられた Xモータ及び Yモータは、磁性体で形成される格子プ ラテンの溝に対向する複数のコアに交流制御電流を供給して格子プラテンとの間に 推力を発生させる、いわゆるハイブリッド型面モータが応答性やコスト面で有利であり 採用される場合が多い。
[0112] ハイブリッド型面モータの弱点として、モータに供給される交流制御電流の転流周 期に同期して発生するコギング推力 Frxによりスライダ部 101の位置制御にリップル が重畳する問題があり、位置制御の精度を低下させる要因の一つとなっている。
[0113] 点線のブロック 600は本発明のリップル抑制部であり、コギング推力と同一振幅で 逆位相のコギング補正信号 Fexを算出し、加算部 505で推力指令値 Fdxに加算する ことでコギング推力 Frxの発生を抑制する。
[0114] リップル抑制部 600において、 601は転流位相検出部である。転流位相角 φは、 X 軸については位置検出値 Pfxより得られる位置 X及び X軸モータのコアピッチ Pより、 割り算の余りを演算する mod関数により、
φ =mod (X, P)
で算出される。
[0115] 602は 1次正弦波発生部であり、転流位相角 φを入力して sin( φ )を生成する。 60 3は 2次正弦波発生部であり、転流位相角 φを入力して sin (2 φ )を生成する。必要 に応じて 3次， 4次 · · ·η次正弦波発生部を設けることが可能である。
[0116] 604は定数設定部であり、速度変換器 501の速度検出値 Vfxを入力して定数 al, a2及び kl, k2を速度 Vfxに対応した最適値を演算して設定する。演算は適当なァ ルゴリズムによる関数演算でもよいが、適当な分解能で分割した速度検出値と最適 定数を対応させたテーブルより定数を読み出す構成が一般的である。
[0117] 506はスライダ部 101に取り付けられた加速度センサ、 507は推力変換部であり、 加速度センサ 506の検出値に基づ 、てスライダ部 101に働 ヽて 、るコギング推力を 含む推力推定値 Faxを算出する。この推力推定値 Faxと速度制御部 503の推力指 令値 Fdxは減算されて、差分 dxが算出される。
[0118] 605は 1次正弦波に関する定数修正部であり、差分 dxと 1次正弦波発生部 602の 出力を入力し両者の振幅と位相を比較し、振幅誤差及び位相誤差に基づ!ヽて定数 a 1を修正する信号 kp 1及び定数 k 1を修正する信号 kg 1を生成し、夫々 a 1及び k 1〖こ 加算する。
[0119] 同様に、 606は 2次正弦波に関する定数修正部であり、差分 dxと 2次正弦波発生 部 603の出力を入力し両者の振幅と位相を比較し、振幅誤差及び位相誤差に基づ V、て定数 a2を修正する信号 kp2及び定数 k2を修正する信号 kg2を生成し、夫々 a2 及び k2に加算する。
[0120] 607は定数発生用パラメータ修正部であり、定数修正部 605及び 606の修正信号 kpl, kgl及び kp2, kg2を入力し、定数設定部 604における定数生成用のパラメ一 タを修正し、定数 al, a2及び kl , k2を修正する。
[0121] 608は加算部であり、定数の修正処理が実行された 1次正弦波発生部 602の出力 と 2次正弦波発生部 603の出力を加算し、コギング推力と同一振幅で逆位相のコギ ング補正信号 Fexを算出し、加算部 505で推力指令値 Fdxに加算することでコギン グ推力 Frxの発生を抑制する。
[0122] このように、スライダ部 101に働く推定推力 Faxをフィードバックし、推力指令値 Fdx との差分 dxにより次数毎に正弦波発生部の振幅誤差、位相誤差を求めて定数設定 値を修正するフィードバック制御により、コギング補正効果を高めることができる。
[0123] 更に、フィードバック制御後の修正信号 kpl, kgl及び kp2, kg2と設定定数 al, a2 及び kl, k2の差を参照して定数設定部 604の定数生成用のパラメータを修正するこ とで、学習効果により精度の高 、定数設定部 604にチューニングすることができる。
[0124] 以上、 X軸にリップル抑制部 600を適用した実施形態を説明した力 Y軸及び Θ軸 の各軸についても同様なリップル抑制部を備えることで、各軸のコギング推力によるリ ップルを効果的に抑制することができる。
[0125] しかしながら、面モータを用いた XYステージでは、他の軸からの干渉があり、各軸 に働くコギング推力は他の軸にも干渉するので、各軸毎の独立したリップル抑制部で はコギング補正が完全ではな 、。
[0126] 図 17は、他の軸のコギング補正信号に各軸のコギング補正信号を加算した実施形 態を示す機能ブロック図である。鎖線の領域 Aは X軸制御系、 Bは Y軸制御系、 ま Θ軸制御系であり、各制御系よりスライダ部 101に対して推力 Fx、 Fy及びトルク Τ Θ が作用している。
[0127] X軸の推力 Fxには、自軸のコギング推力 Frxx及び Y軸の干渉によるコギング推力 Fryxが作用している。同様に、 Y軸の推力 Fyには、自軸のコギング推力 Fryy及び X 軸の干渉によるコギング推力 Frxyが作用している。更に、 Θ軸のトルク Τ Θには、 X 軸及び Y軸の干渉によるコギング推力 Trx Θ及び Try Θが作用している。
[0128] 位置検出部 126は、スライダ部 101の X軸位置検出値 Pfx、 Y軸位置検出値 Pfy、
Θ軸位置 Pf Θを出力して各軸制御系に与えている。 502A, 502B, 502Cは、各軸 制御系の位置制御部であり、各軸の位置指令値 Psx, Psy, Ps Θと各軸の位置検出 値 Pfx, Pfy, Pf Θの偏差を演算して速度指令値 Vsx, Vsy, Vs Θを出力する。
[0129] 各軸の速度変換器 501A, 501B, 501Cの速度検出値 Vfx, Vfy, Vf Θと、前記 各軸の速度指令値 Vsx, Vsy, Vs Θの偏差 evx, evy, ev Θは、各軸の速度制御部 503A, 503B, 503Cで演算され、 X, Y軸の推力指令値 Fdx, Fdy及び Θ軸のトル ク指令値 Td 0を出力する。
[0130] これら各軸の推力指令値は、各軸の加算部 505A, 505B, 505Cで各軸のリップ ル抑制部からのコギング補正信号が加算されて X, Yの推力発生部 504A, 504B及 び 0軸のトルク発生部 504Cに入力され、推力 Fx, Fy及びトルク Τ Θに変換されてス ライダ部 101に作用する。
[0131] 点線のブロック 700は、 X軸のリップル抑制部であり、自軸の転流位相検出部 701、 自軸のコギング推力に対する補正値発生器 702、 Y軸からの干渉によるコギング推 力に対する補正値発生器 703、これら補正値発生器に対する定数保持部 704, 705 により構成されている。
[0132] 点線のブロック 800は、 Y軸のリップル抑制部であり、自軸の転流位相検出部 801、 自軸のコギング推力に対する補正値発生器 802、 X軸からの干渉によるコギング推 力に対する補正値発生器 803、これら補正値発生器に対する定数保持部 804, 805 により構成されている。
[0133] 点線のブロック 900は、 0軸のリップル抑制部であり、 X軸からの干渉によるコギン グ推力に対する補正値発生器 901、 Y軸力 の干渉によるコギング推力に対する補 正値発生器 902、これら補正値発生器に対する定数保持部 903, 904により構成さ れている。
[0134] X軸の転流位相検出部 701の転流位相各出力 φ Xは、自軸の補正値発生器 702 に出力されると共に、 Y軸の補正値発生器 803及び Θ軸の補正値発生器 901にも出 力される。同様に、 Y軸の転流位相検出部 801の転流位相各出力 は、自軸の補 正値発生器 802に出力されると共に、 X軸の補正値発生器 703及び Θ軸の補正値 発生器 902にも出力される。
[0135] X軸の補正値発生器 702及び 703のコギング補正値 Fex及び Feyは加算されて加 算部 505Aで推力指令値 Fdxに加算される。同様に、 Y軸の補正値発生器 802及び 803のコギング補正値 Fey及び Fexは加算されて加算部 505Bで推力指令値 Fdyに 加算される。同様に、 Θ軸の補正値発生器 901及び 902のコギング補正値 Te θ x及 び Te Θ yは加算されて加算部 505Cでトルク指令値 Td Θに加算される。
[0136] 図 18は、加速度フィードバック制御部を備えた位置制御サーボ系を XIモータにつ いて示した機能ブロック図である。位置制御部 502は、位置指令値と位置検出部 12 6の位置検出値の偏差をもとに XIモータ 127を指令位置にフィードバック制御するた めの制御信号を出力する。速度変換器 501は位置検出部 126の位置検出信号を速 度検出値に変換する。
[0137] 速度制御部 503は、位置制御部 502からの速度指令値と速度変 501からの速 度検出値の偏差をもとに XIモータ 127の移動速度をフィードバック制御するための 制御信号を出力する。
[0138] 推力発生部 504は、速度制御部 503からの制御信号をもとに XIモータ 127を駆動 する。推力発生部 504には、モータコイルの制御電流を操作するためのパルス幅変 調信号 (PWM信号)を生成する PWM回路、 PWM信号をもとにモータを駆動するブ リッジ形のインバータ回路等が設けられて 、る。
[0139] スライダ部を 2次元位置制御する制御ループに速度制御ループを持たせた場合に は、ループゲインが小さいと速度検出値に変動が生じ、コギングによる推力、推力リツ プル等が要因となるモータ推力の外乱となる。ゲインを上げるとループにおける信号 遅延が大きい場合や、モータに機械系共振が存在すると発振するため、ゲインに制 約が生じ、これが位置決め精度向上の障害要因となる。
[0140] 本発明では、この問題点を解決するために、速度制御ループの特性を変えることな くモータ推力の外乱による影響を低減するために、位置制御ループ及び速度制御ル ープにカ卩えて加速度制御ループが設けられている。
[0141] 加速度センサ 506は、 XIモータ 127の加速度を検出する。加速度制御部 508は、 速度制御部 503からの加速度指令値と加速度センサ 506からの加速度検出値との 偏差をもとに XIモータ 127の移動加速度をフィードバック制御する。加速度制御部 5 08の制御出力が推力発生部 504に与えられる。
[0142] 更に、速度制御部 503が出力する加速度指令値が、加速度制御部 508をバイパス する信号経路が設けられており、バイパスした加速度指令値はフィードフォワード信 号として加速度制御部 508の出力に加算される。これにより、加速度がフィードフォヮ ード制御される。
[0143] このとき、加速度を加速度検出値に変換するときのゲイン (加速度定数)を調整する ことで、外乱推力の影響を低減し、速度制御ループの特性は加速度制御ループの 影響を受けないように設定できる。これによつて、速度制御ループの特性を変えること なぐコギングによる推力、推力リップル等が要因となるモータの推力の外乱による影 響を低減できる。
[0144] 図 19は、デッドタイム補正部を設けた位置制御サーボ系を XIモータについて示し た機能ブロック図である。 509は積算カウンタであり、上位装置 510からノルス数で 与えられる目標位置信号 SXを積算し、ディジタルの目標位置信号 Piに変換する。
[0145] 511は周期検出部であり、位置検出部 126の位置検出信号 PX1を入力してその周 期を算出する。 512は位置変換部、 501は速度変換器であり、周期検出部 511から の周期信号を取得して位置信号 Pf及び速度信号 Vfに変換する。この動作原理につ いては特開 2000— 65970号公報に詳細に開示されているので、ここではその説明 を省略する。
[0146] 502は位置制御部であり、目標位置信号 Piと位置信号 Pfの偏差を演算して速度指 令信号 Viを出力する。 503は速度制御部であり、速度指令信号 Viと速度信号 Vfの 偏差を演算して推力指令 Fを出力する。 [0147] 513は位相差検出部であり、位置検出信号 PX1とスキャン周期 foとの位相差を検 出して転流制御部 514に出力する。この転流制御部 514の出力 sinco t及び sin( co t + 120° )の信号と推力指令 Fは夫々乗算器 515及び 516で乗算され、 Fsin co t及 び Fsin ( co t+ 120° )を出力する。
[0148] これら乗算器出力と電流検出部 519及び 520の検出信号との偏差が電流制御部 5 21に入力される。電流制御部 521は、偏差を演算しパルス幅変調（PWM)されたス イッチング信号 S1及び S2を出力し、デッドタイム発生回路 522を介してインバータを 形成する 3相スイッチング回路 523を開閉制御し、 3相の面モータで実現される XIモ ータ 127の U相， V相， W相コイルに制御電流を供給する。
[0149] 電流検出部 519は、 U相コイルに直列接続された電流検出抵抗 Ruの電圧降下を 検出して電流制御部 521フィードバックする。同様に電流検出部 520は、 V相コイル に直列接続された電流検出抵抗 Rvの電圧降下を検出して電流制御部 521にフィー ドバックする。 W相コイルにつ!、てはフィードバックを行わな!/、。
[0150] 転流制御による 3相の面モータに対する PWM電流制御の詳細に関しては、特開 2 000— 65970号公報に開示されているので、ここでは詳細説明を省略する。
[0151] ここで、デッドタイム発生回路 522は、スイッチング信号 S1及び S2が同時にオンと ならな 、ようにスイッチング信号の切り替わりのタイミングに所定時間のデッドタイムを 付加し、同時オンによる 3相スイッチング回路 523の大電流焼損を防止する。
[0152] デッドタイム発生回路 522は、スイッチング回路の大電流焼損を防止するための必 要要素であるが、デッドタイムによる不感帯の影響により、モータに対する微小な電 流出力時に電流歪や応答の遅れがあり、微小振幅を発生してモータの制御特性を 悪化させる問題点がある。
[0153] スライダの位置制御の精度要求がさほど厳しくない場合には、この特性悪ィ匕は問題 とならないが、スライダ上に更に高精度の位置決め装置を搭載する露光工程のような 超高精度の位置決め装置では、微小振幅が位置決めの要求精度の障害要因となる
[0154] 点線のブロック 1000は本発明により導入されるデッドタイム補正部である。 1001は 直交電流設定部であり、重畳すべき補正電流を決める直交電流指令 Hを出力する。 この値は、デッドタイム発生回路 522の特性に応じてオペレータが任意に手動設定 することができる。
[0155] 1002及び 1003は乗算器であり、転流制御部 514の出力 sincot及び sin( cot+ 12 0° )の信号と直交電流指令 Hとを乗算して Hsincot及び Hsin(cot+120° )を出力 する。
[0156] 乗算器 1002の出力 Hsincotを演算器 1004で 1Z2倍演算した信号と、乗算器 10 03の出力 Hsin(cot+120° )とを力卩算部 1006でカ卩算することにより、 Hsin(cot— 9 0° )信号を生成せしめる。これを電流制御部 521の入力側に設けた加算器 517によ り、 Fsin cot側の偏差信号に重畳させる。
[0157] 同様に、乗算器 1003の出力 Hsin(cot+120° )を演算器 1004で 1Z2倍演算し た信号と、乗算器 1002の出力 Hsincotとを加算部 1007により逆相で加算することに より、 Hsin(cot+120° — 90° )信号を生成せしめる。これを電流制御部 521の入 力側に設けた加算器 518により、 Fsin(cot+120° M則の偏差信号に重畳させる。
[0158] このようなデッドタイム補正部の導入により、デッドタイムの影響による微小振幅を有 効に回避することができる。重畳させる補正電流値は、デッドタイム発生回路の特性 に応じて手動設定することができるので、制御精度を最適にするためのチューニング 作業が容易である。
[0159] 以上説明した実施形態では、複数のスライダ部を有する XYステージを半導体製造 装置に適用したときに位置制御精度の向上効果が顕著となる各種の補正部ににつ いて説明した。しかしながら、本発明の適用対象は半導体製造装置に限定されるも のではなぐ検査装置、 み立て装置等の高精度を要求される XYステージに汎用 的に適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 格子プラテン上のスライダ部の位置を 2次元方向に制御する XYステージにお ヽて 独立に位置制御される複数のスライダ部を有し、
前記複数のスライダ部の夫々は、
スライダ部の位置を X軸方向及び Υ軸方向に制御する位置制御部と、
スライダ部の Ζ軸まわりのョーイングを補正するョーイング補正部を備えることを特徴 とする ΧΥステージ。
[2] 前記複数のスライダ部の夫々は、
スライダ部の Ζ軸方向の変化を補正するローリング Ζピッチング補正部を備えること を特徴とする請求項 1に記載の ΧΥステージ。
[3] 前記複数のスライダ部の夫々は、
スライダ部の Ζ軸方向の変化を検出するセンサ部と、
このセンサ部によって得られた検出値に基づ 、て前記 Ζ軸方向の変化を抑制する コイル部を備えたことを特徴とする請求項 2に記載の ΧΥステージ。
[4] 前記複数のスライダ部の夫々は、
前記 Ζ軸方向の変化を検出するセンサ部と、
このセンサ部によって得られた検出値に基づ 、て、前記スライダ部を前記 X軸方向 に移動する X軸モータ及び前記スライダ部を前記 Υ軸方向に移動する Υ軸モータに 供給される各制御電流に対してその位相角と直交する位相の補正電流を付与する、 直交電流付与部を備えることを特徴とする請求項 2に記載の ΧΥステージ。
[5] 前記複数のスライダ部の夫々は、
前記スライダ部の速度に応じて前記スライダ部を前記 X軸方向に移動する X軸モー タ及び前記スライダ部を前記 Υ軸方向に移動する Υ軸モータに供給される各制御電 流の転流位相角より計算されるコギング補正信号により、前記スライダ部に発生する コギング推力に起因するリップルを抑制する、リップル抑制部を備えることを特徴とす る請求項 1に記載の ΧΥステージ。
[6] 前記転流位相角又は前記コギング補正信号の少なくともいずれかの定数を変更す る、定数設定部を設けたことを特徴とする請求項 5に記載の XYステージ。
[7] 前記 X軸のコギング補正信号を前記 Υ軸のコギング補正信号に加算し、前記 Υ軸の コギング補正信号を前記 X軸のコギング補正信号に加算することを特徴とする請求項
5に記載の ΧΥステージ。
[8] 前記 X軸のコギング補正信号及び前記 Υ軸のコギング補正信号を、前記 Ζ軸のコギ ング補正信号に加算することを特徴とする請求項 5に記載の ΧΥステージ。
[9] 前記複数のスライダ部の夫々は、
前記スライダ部の移動速度に基づいて速度をフィードバック制御する速度フィード ノ ック制御部及び前記スライダ部の移動速度に基づいて加速度をフィードバック制 御する加速度フィードバック制御部を備えることを特徴とする請求項 1に記載の ΧΥス テージ。
[10] 前記速度フィードバック制御部が出力する前記スライダ部の加速度指令値を前記 加速度フィードバック制御部にフィードフォワード信号として与えることを特徴とする請 求項 9に記載の ΧΥステージ。
[11] 前記複数のスライダ部の夫々は、
前記スライダ部を前記 X軸方向に移動する X軸モータ及び前記スライダ部を前記 Υ 軸方向に移動する Υ軸モータに供給する各制御電流に対して位相が直交する補正 電流を重畳させる、デッドタイム補正部を備えることを特徴とする請求項 1に記載の X Υステージ。
[12] 前記補正電流の値は、デッドタイム発生回路の特性に応じて手動設定されることを 特徴とする請求項 11に記載の ΧΥステージ。
[13] 前記複数のスライダ部の夫々は、半導体製造装置でァライメントを行うデバイス及 び半導体製造装置で露光を行うデバイスを搭載し、位置制御されることを特徴とする 請求項 1に記載の ΧΥステージ。
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