JP2724787B2

JP2724787B2 - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2724787B2
Application number: JP4296519A
Authority: JP
Inventors: 俊洋山崎; 浩之関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPH06124126A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置のＸＹ
ステージの位置決めなどに適用される位置決め装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来例に係る位置決め装置を示す
ブロック図であり、図３はそのような位置決め装置が適
用されるＸＹステージの外観を示す斜視図である。従
来、半導体露光装置の図３に示すようなＸＹステージの
位置決め装置は、図２に示すように、位置決めされるＸ
またはＹステージである移動体１０、移動体１０を移動
させるためのモータ６、モータ６の動力が伝えられるボ
ールネジ８、モータ６の動力をボールネジ８に伝えるカ
ップリング７、移動体１０に固定されボールネジ８の回
転運動を直線運動に変換するナット９、モータ６の回転
速度に比例した電圧である回転速度信号Ｖを出力するタ
コ・ジェネレータ５、移動体１０上部に固定されたミラ
ー１１、ミラー１１を用いて移動体１０の現在位置を測
り移動体１０の現在位置信号Ｐを出力するレーザ測長器
１２、移動体１０の位置決め位置を指示する位置指令信
号Ｄ１と移動体１０の現在位置信号Ｐが入力され速度指
令信号Ｄ２を出力する位置アンプ２、速度指令信号Ｄ２
とタコ・ジェネレータ５が出力する回転速度信号Ｖが入
力され電流指令Ｄ３を出力する速度アンプ３、モータ電
流検出用抵抗１３、および、電流指令Ｄ３とモータ電流
検出用抵抗１３の両端の電圧である電流信号Ｉとが入力
されモータ電流Ｍをモータ６に出力する電流アンプ４に
よって構成されている。位置アンプ２および速度アンプ
３の制御ゲインは装置の立上げ時に要求された位置決め
時間および位置決め精度を満たすように設定される。

【０００３】また、従来、縮小露光装置などに用いられ
るＸＹステージなどの移動体の位置決め装置において
は、所定時間以内に目標位置への位置決めが完了しない
場合はその場でエラーを出し、縮小露光装置全体の動作
を停止するようにしている。その後、縮小露光装置を動
作可能にするためには、位置決め装置が目標位置への位
置決めを完了しない原因を除去してから、リセットスイ
ッチを押すことにより位置決め装置を初期位置駆動し、
縮小露光装置の動作を再度可能としている。

【０００４】図７は、従来例に係る他の半導体露光装置
のＸＹステージの外形を示す斜視図である。同図におい
て、７１はＸステージ、７２はＹステージ、７３はヨー
ガイド、７４はエアパッド、７５はＸステージ駆動用リ
ニアモータ、７６はＹステージ駆動用リニアモータ、７
７は計測ミラー、７８はＹステージ位置計測用ミラー
面、７９はＸステージ位置計測用ミラー面、８０はＸス
テージ位置計測用レーザー光、８１はＹステージ位置計
測用レーザ光である。ＸＹステージ７１，７２は静圧エ
アパッドを用いたリニアモータによるダイレクトドライ
ブステージである。Ｙステージ位置計測用ミラー面７８
にレーザ干渉計のＹステージ位置計測用レーザ光８１を
当てＹステージ７２の位置を計測して、Ｙステージ７２
を目標位置に位置決めする。Ｘステージ位置計測用ミラ
ー面７９にレーザ干渉計のＸステージ位置計測用レーザ
光８０を当てＸステージ７１の位置を計測して、Ｘステ
ージ７１を目標位置に位置決めする。Ｘステージ駆動用
リニアモータ７５とＹステージ駆動用リニアモータ７６
から発生する熱は、ＸＹステージの周囲に空調設備を設
置して半導体製造装置の外に排気する構成になってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、図
２に示すような従来の位置決め装置では、位置決め装置
を長期間駆動すると、摩擦接触部の油膜が経時変化し、
位置決め機構のメカ特性が変化してしまう。その結果、
要求される位置決め時間、位置決め精度を満足できなく
なる。そしてこれを避けるために、摩擦接触部の油膜状
態を装置の初期状態と同じにするために、摩擦接触部を
クリーニングして、新しい油を加えるという定期的なメ
ンテナンスが必要であるという欠点がある。

【０００６】一方、特に高精度の位置決めを必要とする
縮小露光装置のＸＹステージなどの移動体の位置決め装
置においては、目標位置に位置決めが完了しない原因を
特定することが難しく、原因究明までの時間が長くかか
り、装置の稼働率をひどく低下させることが多い。ま
た、所定時間以内に目標位置に位置決めが完了しないと
いうエラーの発生頻度が少ない場合などは、エラー原因
を究明するためにそのエラーを再現させようとしてもな
かなか再現しないので、原因究明までの時間が長くかか
り、装置の稼働率をひどく低下させることが多い。

【０００７】さらに前記図７の従来例では、位置決め装
置を長期間連続して駆動すると、ＸＹステージ周囲に設
置した空調設備ではリニアモータから発生した熱をすべ
て除去することができなくなり、ＸＹステージ周辺部で
その熱が対流し、その結果、レーザ干渉計のレーザ光周
囲の温度の上昇によりレーザ波長が変化して、ＸＹステ
ージの位置計測値に誤差が生じてしまう。したがって、
装置の稼働率が低下する。

【０００８】本発明の目的はこのような従来技術の問題
点に鑑み、位置決め装置において、装置の稼働率を向上
させることにある。より具体的には、第１に、摩擦接触
部のメンテナンス回数を減少させることにある。第２
に、エラーの原因を速やかに究明できるようにすること
にある。第３に、リニアモータからの発熱によるＸＹス
テージの位置計測誤差の発生を防止することにある。

【０００９】前記目的を達成するため第１の発明によれ
ば、移動体と、前記移動体を移動させるためのモータ
と、前記移動体の現在位置を計測する位置計測器と、前
記モータの動作速度を検出する速度検出器と、前記移動
体の位置決め目標位置を指令する位置指令信号と前記位
置計測器によって計測されている前記移動体の現在位置
信号に基づいて速度指令信号を出力する位置アンプを有
する位置制御系と、前記位置アンプから出力される速度
指令信号と前記速度検出器によって検出されている前記
モータの動作速度信号に基づいて前記モータに供給され
るモータ電流を制御するための電流指令を出力する速度
アンプを有する速度制御系と、前記位置制御系の制御特
性測定テストのための位置指令信号と前記速度制御系の
制御特性測定テストのための速度指令信号を生成するテ
スト信号生成手段と、前記位置アンプに入力される位置
指令信号を外部からのものと前記テスト信号生成手段か
らのものとで切換える第１スイッチ手段と、前記速度ア
ンプに入力される速度指令信号を前記位置アンプからの
ものと前記テスト信号生成手段からのものとで切換える
第２スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段を前記位置
アンプに入力される位置指令信号が前記テスト信号生成
手段からのものとなるように切換え、前記第２スイッチ
手段を前記速度アンプに入力される速度指令信号が前記
位置アンプからのものとなるように切換えて前記位置制
御系の制御特性測定テストを行なう際、前記テスト信号
生成手段からの位置指令信号と前記位置計測器によって
計測されている前記移動体の現在位置信号に基づいて前
記位置制御系の制御特性を測定し、前記第２スイッチ手
段を前記速度アンプに入力される速度指令信号が前記テ
スト信号生成手段からのものとなるように切換えて前記
速度制御系の制御特性測定テストを行なう際、前記テス
ト信号生成手段からの速度指令信号と前記位置計測器に
よって計測されている前記移動体の現在位置信号に基づ
いて前記速度制御系の制御特性を測定する制御特性測定
手段を有することを特徴とする。前記制御特性測定手段
は前記位置制御系の制御特性の測定結果に基づいて前記
位置アンプの制御ゲインを調整すると共に、前記速度制
御系の制御特性の測定結果に基づいて前記速度アンプの
制御ゲインを調整するゲイン調整手段を有するのが好ま
しい。

【００１０】また、第２の発明は、移動体と、前記移動
体を移動させるためのモータと、前記移動体の現在位置
を計測する位置計測器と、前記移動体の位置決め目標位
置を指令する位置指令信号と前記位置計測器によって計
測されている前記移動体の現在位置信号に基づいて前記
モータの駆動を制御して前記移動体を目標位置に位置決
めする駆動制御手段と、前記駆動制御手段が前記移動体
の位置決め目標位置を指令する位置指令信号と前記位置
計測器によって計測されている前記移動体の現在位置信
号に基づいて前記モータの駆動を制御している際、所定
時間ごとに前記位置計測器によって計測されている前記
移動体の現在位置信号を記憶する第１記憶手段と、前記
駆動制御手段が前記移動体の位置決め目標位置を指令す
る位置指令信号と前記位置計測器によって計測されてい
る前記移動体の現在位置信号に基づいた前記モータの駆
動を終了した後に前記移動体が目標位置に位置決めされ
ていないと判定された際、前記第１記憶手段に記憶され
た前記移動体の現在位置信号を記憶する第２記憶手段を
有することを特徴とする。前記第２記憶手段は不揮発性
のメモリを有するのが好ましい。

【００１１】また、第３の発明では、移動体と、前記移
動体を移動させるためのリニアモータと、前記移動体上
に設けられたミラーと、前記ミラーでレーザ光を反射さ
せることにより前記移動体の現在位置を計測するレーザ
干渉式測長器と、前記移動体を目標位置に位置決めする
ように前記リニアモータの駆動を制御する駆動制御手段
と、前記リニアモータが発生する熱を含む対流が前記ミ
ラーと前記レーザ干渉式測長器の間を通過する前記レー
ザ光の光路に影響して前記レーザ干渉式測長器の計測値
に誤差を生じさせてしまうのを防止するために前記リニ
アモータを覆うカバーと、前記リニアモータが発生した
熱を前記カバーの内部から外部に強制的に排出する熱排
出手段を有することを特徴とする。前記熱排出手段は排
気用ファンを有するのが好ましい。

【００１２】

【作用】第１発明においては、所定のタイミングにおい
て、速度制御系への入力をテスト信号生成手段からの速
度指令信号に切り換え、その速度指令信号とそれに対す
る移動体の現在位置信号とに基き、速度指令信号に対す
る速度制御系のゲインや位相を測定し、一次共振の共振
値や共振周波数等の周波数特性を得ることができる。ま
た、速度制御系への入力を位置制御系からの速度指令信
号に切り換え、かつ位置制御系への入力をテスト信号生
成手段からの位置指令信号に切り換えて、その位置指令
信号とそれに対する移動体の現在位置信号とに基き、位
置指令信号に対する位置制御系のゲインや位相を測定
し、ゲイン余裕や位相余裕等の周波数特性を得ることが
できる。そして、得られたこれらの周波数特性が、装置
の初期のものになるように、各制御系のゲインを調整す
ることにより、装置初期の周波数特性が回復され、要求
される位置決め時間や位置決め精度が維持される。した
がって、摩擦接触部のメンテナンス回数も少なくて済む
ようになる。

【００１３】また、第２発明によれば、位置決め開始か
ら位置決め動作終了までにおける所定時間毎の移動体の
位置を記憶させるようにしたため、所定時間以内に目標
位置に位置決めが完了しないというエラーが発生した場
合は、記憶されている移動体の各時点での位置に基づ
き、容易にエラーの発生原因が究明される。、したがっ
て、エラーの原因究明時にエラーを再現させる必要が無
いため、エラーの発生頻度が少なくエラーの状態を再現
させることが難しい場合でも、速やかにエラー発生原因
が究明され必要な対処が行われて、装置の稼働率の向上
が図られる。

【００１４】また、第３発明によれば、カバーを設ける
ことにより、モータが発生する熱を含む対流がレーザ干
渉計の光路上に及ぶのを防止するようにしたため、レー
ザ光の光路周囲の温度上昇が防止され、それによりレー
ザ光の波長の変動が防止される。したがって、レーザ干
渉計の測定精度が長時間にわたって高精度に維持される
ため、常に高精度の位置決めが行われ、装置の稼働率低
下が防止される。さらに、カバー内部の空気をファンに
より装置外部に排気することにより、モータから発生し
た熱はファンによって排出されてその熱が位置決め装置
の周辺部に伝わるのが防止され、かつカバー外部の冷気
がカバー内部に引き寄せられモータが効率的に冷却され
る。

【００１５】本発明の他の作用・効果等については、以
下の実施例を通じてさらに詳述される。

【００１６】

【実施例】実施例１図１は本発明の第１の実施例に係る位置決め装置を示す
ブロック図である。同図において、図２と同一の符号を
付したものは、図２の場合と同様の構成要素を示す。

【００１７】図１において、２０は装置の特性を測定
し、希望どおりの特性になる様に制御ゲインを調整する
自動調整部であり、装置の特性を測定するためのテスト
信号Ｔを発生するテスト信号生成部２１、現在位置信号
Ｐとテスト信号Ｔが入力され装置の特性を測定するゲイ
ン・位相測定部２２、位置アンプ２および速度アンプ３
の制御ゲインを自動調整するための位置制御ゲイン設定
信号ＰＧおよび速度制御ゲイン設定信号ＶＧを出力する
制御ゲイン調整部２３、および、ゲイン・位相測定部２
２による測定値を記憶させるメモリ２８を有する。

【００１８】２６は位置アンプ２に入力する信号を、位
置指令Ｄ１にするか、テスト信号生成部２１の出力Ｔに
するかを選択する位置スイッチ、２７は速度アンプ３に
入力する信号を、速度指令Ｄ２にするか、テスト信号生
成部２１の出力Ｔにするかを選択する速度スイッチであ
る。

【００１９】この構成において、位置決め装置が運転さ
れる場合は、位置スイッチ２６はａ側にし、速度スイッ
チ２７はｃ側にして、それぞれ位置指令Ｄ１および速度
指令Ｄ２を入力とする。

【００２０】そして、装置が、要求された位置決め時間
・精度を満たさなくなったら、自動調整部２０を用いて
制御ゲインの補正を行う。まず速度スイッチ２７をｄ側
に切り換えて、テスト信号生成部２１の出力Ｔを速度ア
ンプ３に入力する。この後、テスト信号生成部２１で
は、速度制御系の周波数特性の特長（メカの一次共振）
がわかる周波数範囲ｆ_min 〜ｆ_max について、まず、低
い周波数ｆ_min の正弦波をｍ周期発生させ、次に、周波
数ｆ₁ ＝ｆ_min ＋△ｆの正弦波をｍ周期発生させ、以下
同様に周波数ｆ_i ＝ｆ_i-1 ＋△ｆ（ｉ＝２，３，…）の
正弦波を周波数がｆ_max になるまで△ｆ間隔で発生させ
る。このテスト信号がテスト信号生成部２１から出力さ
れている間、ゲイン・位相測定部２２では、移動体１０
の現在位置信号Ｐをある一定時間△ｔで、サンプリング
データＤＡＴＡ［ｊ］（ｊ＝１，２，３，…）としてサ
ンプリングし、（ＤＡＴＡ［ｊ＋１］−ＤＡＴＡ
［ｊ］）／△ｔを計算して移動体の速度Ｖ［ｉ＋１］を
推定する。また、テスト信号生成部２１から入力される
テスト信号の１周期ごとに、速度制御系のゲインと位相
を求めて周波数ｆ_i （ｉ＝１，２，３，…）でのｍ周期
分のゲインと位相の平均を求める。このような方法で、
周波数ｆ_min からｆ_max までのゲインと位相の値より速
度制御系の周波数特性を得る。その結果が、初期状態の
周波数特性、すなわちメモリ２８に予め記憶させてある
装置立上げ時のメカの一次共振の共振値や共振周波数に
近くなるように、制御ゲイン調整部２３で速度制御ゲイ
ンを種々変えてみる。

【００２１】同様に、速度スイッチ２７をｃ側に戻し位
置スイッチ２６をｂ側にしてテスト信号生成部２１の出
力を位置アンプ２に入力する。この場合、テスト信号生
成部２１では、位置制御系の周波数特性の特長（ゲイン
余有、位相余有）が測定される。すなわち、上述と同様
に、周波数範囲ｆ_min 〜ｆ_max において、まず低い周波
数ｆ_min の正弦波をｍ周期発生させ、次に周波数ｆ₁ ＝
ｆ_min ＋△ｆの正弦波をｍ周期発生させ、以下同様に周
波数ｆ_i ＝ｆ_i-1 ＋△ｆ（ｉ＝２，３，…）の正弦波を
周波数ｆ_max になるまで間隔△ｆで発生させる。テスト
信号生成部２１からこのようなテスト信号が出力されて
いる間、ゲイン・位相測定部２２には移動体１０の現在
位置信号Ｐが入力され、ゲイン・位相測定部２２はテス
ト信号生成部２１から入力されるテスト信号１周期ごと
に位置制御系のゲインと位相を求め、周波数ｆ_i （ｉ＝
２，３，…）でのｍ周期分のゲインと位相の平均を求め
る。このような方法で周波数ｆ_min からｆ_max までのゲ
インと位相の値より位置制御系の周波数特性を得る。そ
の結果が、初期状態の周波数特性、すなわち装置立上げ
時に予めメモリ２８に記憶させておいたゲイン余裕およ
び位置余裕に近くなるように、制御ゲイン調整部２３で
位置制御ゲインを種々変えてみる。

【００２２】制御ゲインを調整するには、例えば制御ゲ
インが１個の場合は、現在設定されている制御ゲインｌ
₀ に対し、２つの制御ゲインｌ₁ ＝ｌ₀ ＋△ｌ，ｌ₂ ＝
ｌ₀−△ｌで制御系の特性を調べて、ｌ₀ の場合が最も
装置立上げ時の周波数特性に近ければｌ₀ を最適制御ゲ
インとして設定する。もし、ｌ₁ の場合が最も装置立上
げ時の周波数特性に近ければｌ₀ ＝ｌ₁ とし、もう一度
上記２つの制御ゲインで制御系の特性を調べる。その結
果、もしｌ₂ の場合が最も走査立上げ時の周波数特性に
近ければｌ₀ ＝ｌ₂ とし、もう一度上記２つの制御ゲイ
ンで制御系の特性を調べる。このような操作を繰り返し
て、最適制御ゲインに設定する。

【００２３】このように本実施例によれば、制御ゲイン
を最適に調整するばかりでなく、速度制御系の周波数特
性のメカ共振周波数に注目して、メカの故障、例えばネ
ジのゆるみなどを推定することが可能となる。

【００２４】なお、本実施例において、位置決め装置が
運転されている時に、常に位置指令Ｄ１と移動体１０の
現在信号Ｐとの偏差を自動調整部２０に入力し、その偏
差がある基準値を越えた場合、摩擦接触部の油膜状態が
大きく変化したと見なし、運転を一次中止し、制御ゲイ
ンの調整をするようにすることもできる。これによれ
ば、位置決め装置が要求される位置決め時間や位置決め
精度を満たさなくなる以前にそれを予測して、制御ゲイ
ンを調整することが可能となる。

【００２５】実施例２図４は、本発明の第２の実施例に係るＸＹステージ位置
決め制御装置のブロック図である。同図において、４１
はＸＹステージ、４２はその駆動用モータであり、ＸＹ
ステージ４１とモータ４２は、例えばボールネジによっ
てカップリングされている。４３はモータ４２を駆動す
るドライバ、４４はＸＹステージの位置を計測する位置
計測装置、４５はＸＹステージの制御を司るサーボプロ
セッサ、４６はサーボプロセッサに一定間隔のタイミン
グ信号を与えるタイマ、４７は毎回の位置決め中のＸＹ
ステージ４１の位置の変化を記憶させておくメモリ、４
８は位置決め開始後所定の時間を経過してもＸＹステー
ジ４１を目標停止位置に停止できない時にＸＹステージ
４１の位置の変化を記憶させておくメモリ、４９はサー
ボプロセッサ４５に目標位置信号を与えるシステムプロ
セッサである。

【００２６】図５はこの装置においてＸＹステージ４１
を位置決めする際の手順を示すフローチャートである。
このフローチャートに従って、位置決め手順を説明す
る。位置決めを開始すると、まず、システムプロセッサ
４９からサーボプロセッサ４５に目標位置指令信号が与
えられ（ステップ１００）、これに応じてサーボプロセ
ッサ４５は、ポインタｎを０にクリアし、タイマ割込み
を許可する（ステップ１０１）。次に、サーボプロセッ
サ４５は位置計測装置４４で読んだ現在位置に基き、シ
ステムプロセッサ４９から与えられた目標位置指令信号
が示す位置にＸＹステージ４１を駆動させる信号をドラ
イバ４３に出力する（ステップ１０２）。そして、サー
ボプロセッサ４５は現在位置と目標位置指令信号とから
ＸＹステージ４１の位置決め完了を判定する（ステップ
１０３）。

【００２７】ステップ１０２からステップ１０３の間、
ステップ１０１で許可したタイマ割込みが一定時間ごと
に発生し、その都度、ステップ２００〜２０４のタイマ
割込みルーチンが実行される。タイマ割込みルーチンへ
移行すると、まずサーボプロセッサ４５は位置計測装置
４４を介して現在位置を読み（ステップ２０１）、これ
をメモリ４７の中のＭＥＭ_a(n)に書き込む（ステップ２
０２）。次にポインタｎをカウントアップし（ステップ
２０３）、メインルーチンに戻る（ステップ２０４）。
つまりこのタイマ割込みルーチンの中では、一定時間ご
とのＸＹステージ４１の位置の変化をメモリ４７に次々
に書き込んでいる。

【００２８】ステップ１０３の位置決め完了判定を抜け
ると、サーボプロセッサ４５はタイマ割込みを禁止する
（ステップ１０４）。そして、位置決め完了判定がエラ
ーでない時つまり、ＸＹステージ４１を目標位置に正し
く停止できた時は、システムプロセッサ４９に位置決め
ＯＫの旨の信号を返し（ステップ１０６）、位置決め動
作を終了する。しかし位置決め完了判定がエラーの時、
つまり、位置決め開始後所定の時間を経過してもＸＹス
テージ４１が目標停止位置に停止できない時には、メモ
リ４７のデータＭＥＭ_a を、すべてメモリ４８にＭＥＭ
_b としてコピーする（ステップ１０７）。そして、シス
テムプロセッサ４９に位置決めＮＧ（エラー）の返事を
返し（ステップ１０８）、位置決め動作を終了する。

【００２９】このように本実施例によれば、位置決め完
了判定がエラーの時に、そのときのＸＹステージ４１の
位置の変化がメモリ４８に残されるので、後に、メモリ
４８の内容を読み出すことによって、所定時間以内に目
標位置に位置決めが完了しないというエラーの発生原因
を容易に究明することができる。

【００３０】なお、メモリ４８をＮＶＲＡＭやＥＥＰＲ
ＯＭなどの不揮発性メモリにすることにより、所定時間
以内に目標位置に位置決めが完了しないエラーが発生し
た後装置の電源を落としても、メモリ４８の内容は消え
ることがないので、エラーの発生原因をより究明しやす
くすることができる。

【００３１】また、メモリに移動体の位置の変化だけで
なく、目標位置、以前の位置、位置決め時間等の情報を
記憶させておくことにより、所定時間以内に目標位置に
位置決めが完了しないエラーの発生原因をさらに究明し
やすくすることができる。

【００３２】実施例３図６は本発明の第３の実施例に係る位置決め装置の駆動
部分を示す斜視図である。同図において、７１から８１
までで示す各要素は図７の場合と共通である。図６にお
いて、６２はＹステージ駆動用リニアモータ７６から発
生する熱が位置決め装置周辺に伝わらない様にモータを
覆うカバー、６３はカバー６２の内部の空気を吸い込む
ためのチューブ、６４は熱排気用ファンである。

【００３３】カバー６２は、Ｙステージ駆動用リニアモ
ータ７６が動いても接触しないようにＹステージ駆動用
リニアモータ７６を覆うかたちで位置決め装置に取り付
け、位置決め装置が連続して駆動している場合に、熱排
気用ファン６４を回転させてＹステージ駆動用リニアモ
ータ７６から発生した熱をチューブ６３を通して吸い込
み、半導体露光装置の外に熱を排気する。また、それと
同時に半導体露光装置の内部にある空調設備から出る冷
気をＹステージ駆動用リニアモータ７６の各コイルの隙
間等からカバー６２内部に取り入れ、Ｙステージ駆動用
リニアモータ７６のコイルを冷却する。

【００３４】同様にして、Ｘステージ駆動用リニアモー
タ７５が動いても接触しない様に、Ｘステージ駆動用リ
ニアモータ７５を覆うかたちでカバーを位置決め装置に
取り付け、Ｘステージ駆動用リニアモータ７５から発生
した熱を半導体露光装置の外に排気する。そして、同時
にＸステージ駆動用リニアモータ７５のコイルを冷却す
る。

【００３５】このように、本実施例によれば、Ｘステー
ジ駆動用リニアモータ７５及びＹステージ駆動用リニア
モータ７６から発生する熱を半導体露光装置の外に排気
し、空調されている半導体露光装置内部の冷気をカバー
６２の内部に強制的に吸い込むことによって、Ｘステー
ジ駆動用リニアモータ７５及びＹステージ駆動用リニア
モータ７６のコイルを冷却することができるばかりでな
く、カバーが可動部を覆うので、サービスマンがＹステ
ージ駆動用リニアモータ７６に手などを挾まれるなどの
危険性をなくすことができる。

【００３６】なお、カバー６２の内側に温度計を設置
し、カバー６２の内部の温度を常に測定して、その温度
が高くなると熱排気用ファン６４の回転数を高くして排
気量を多くし、常にカバー６２の内部の温度を一定にす
ることによって、Ｘステージ駆動用リニアモータ７５及
びＹステージ駆動用リニアモータ７６の特性を常に一定
にすることが可能となる。これにより、常に安定した位
置決め特性を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本第１発明によれ
ば、各制御系の特性の経時変化を測定するようにしたた
め、その結果に基き制御ゲインの補正を行うことができ
る。したがって、要求された位置決め時間および位置決
め精度を満たさなくなる程、摩擦接触部の油膜状態が変
化していても、制御ゲインの自動調整を行うことによ
り、制御系の特性を初期状態に近づけることができ、要
求された位置決め時間および位置決め精度を回復・維持
することができる。また、サービスマンが行うグリスア
ップ等の摩擦接触部の油膜状態を初期状態に維持・回復
するための定期的なメンテナンスの回数を減少させ、メ
ンテナンスコストを下げ、高い装置稼働率を維持するこ
とができる。

【００３８】また、第２発明によれば、所定時間以内に
目標位置に位置決めが完了しないというエラーの発生原
因を、記憶されている移動体の位置に基づき、容易に究
明することができる。そして、エラーの原因を究明する
時間を短縮することができ、装置の稼働率を向上させる
ことができる。また、エラー発生時には記憶した移動体
位置を第２メモリに記憶させておくことにより、エラー
発生後に装置を再度運転しても、エラーが再度発生する
までは第２メモリの内容を保持することができる。この
ため、エラーの発生頻度が少ない場合などは、第２メモ
リの内容を読み出すまでの間も装置を運転させておくこ
とができるので、装置の稼働率をさらに向上させること
ができる。

【００３９】さらに、第３発明によれば、ステージの位
置を計測するレーザ干渉計のレーザ光が、リニアモータ
から発生する熱の影響を受けなくなるので、精度の高い
そして安定性の良い位置計測を行なうことができる。こ
れにより、位置決め装置の位置決め精度が高くなり安定
する。よって、高い装置可動率を維持することができ
る。また、リニアモータ周辺部のメカパーツへの熱伝導
を防ぐことができ、メカパーツの変形及び計測用ミラー
の変形による位置決め性能の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る位置決め装置を
示すブロック図である。

【図２】従来例に係る位置決め装置を示すブロック図
である。

【図３】図１や２の位置決め装置が適用される半導体
露光装置のＸＹステージの外観を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係るＸＹステージ位
置決め制御装置のブロック図である。

【図５】図４の装置においてＸＹステージを位置決め
する際の手順を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第３の実施例に係る位置決め装置の
駆動部分を示す斜視図である。

【図７】従来例に係る他の半導体露光装置のＸＹステ
ージの外形を示す斜視図である。

【符号の説明】

２：位置アンプ、３：速度アンプ、４：電流アンプ、
５：タコジェネレータ、６：モータ、７：カップリン
グ、８：ボールネジ、９：ナット、１０：移動体、１
１：ミラー、１２：レーザ測定器、１３：モータ電流検
出用抵抗、Ｄ２：速度指令、Ｄ３：電流指令、Ｍ：モー
タ電流、Ｉ：電流信号、Ｖ：回転速度信号、Ｐ：現在位
置信号、２０：自動調整部、２１：テスト信号生成部、
２２：ゲイン・位相測定部、２３：制御ゲイン調整部、
ＰＧ：位置制御ゲイン設定信号、ＶＧ：速度制御ゲイン
設定信号、２６：位置スイッチ、２７：速度スイッチ、
２８，４７，４８：メモリ、４１：ＸＹステージ、４
２：モータ、４３：ドライバ、４４：位置計測装置、４
５：サーボプロセッサ、４６：タイマ、４９：システム
プロセッサ、６２：カバー、６３：チューブ、６４：熱
排気用ファン、７１：Ｘステージ、７２：Ｙステージ、
７３：ヨーガイド、７４：エアパッド、７５：Ｘステー
ジ駆動用リニアモータ、７６：Ｙステージ駆動用リニア
モータ、７７：計測ミラー、７８：Ｙステージ位置計測
用ミラー面、７９：Ｘステージ位置計測用ミラー面、８
０：Ｘステージ位置計測用レーザ光、８１：Ｙステージ
位置計測用レーザ光。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体と、前記移動体を移動させるため
のモータと、前記移動体の現在位置を計測する位置計測
器と、前記モータの動作速度を検出する速度検出器と、
前記移動体の位置決め目標位置を指令する位置指令信号
と前記位置計測器によって計測されている前記移動体の
現在位置信号に基づいて速度指令信号を出力する位置ア
ンプを有する位置制御系と、前記位置アンプから出力さ
れる速度指令信号と前記速度検出器によって検出されて
いる前記モータの動作速度信号に基づいて前記モータに
供給されるモータ電流を制御するための電流指令を出力
する速度アンプを有する速度制御系と、前記位置制御系
の制御特性測定テストのための位置指令信号と前記速度
制御系の制御特性測定テストのための速度指令信号を生
成するテスト信号生成手段と、前記位置アンプに入力さ
れる位置指令信号を外部からのものと前記テスト信号生
成手段からのものとで切換える第１スイッチ手段と、前
記速度アンプに入力される速度指令信号を前記位置アン
プからのものと前記テスト信号生成手段からのものとで
切換える第２スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段を
前記位置アンプに入力される位置指令信号が前記テスト
信号生成手段からのものとなるように切換え、前記第２
スイッチ手段を前記速度アンプに入力される速度指令信
号が前記位置アンプからのものとなるように切換えて前
記位置制御系の制御特性測定テストを行なう際、前記テ
スト信号生成手段からの位置指令信号と前記位置計測器
によって計測されている前記移動体の現在位置信号に基
づいて前記位置制御系の制御特性を測定し、前記第２ス
イッチ手段を前記速度アンプに入力される速度指令信号
が前記テスト信号生成手段からのものとなるように切換
えて前記速度制御系の制御特性測定テストを行なう際、
前記テスト信号生成手段からの速度指令信号と前記位置
計測器によって計測されている前記移動体の現在位置信
号に基づいて前記速度制御系の制御特性を測定する制御
特性測定手段を有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】前記制御特性測定手段は前記位置制御系
の制御特性の測定結果に基づいて前記位置アンプの制御
ゲインを調整すると共に、前記速度制御系の制御特性の
測定結果に基づいて前記速度アンプの制御ゲインを調整
するゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項１
の位置決め装置。
【請求項３】移動体と、前記移動体を移動させるため
のモータと、前記移動体の現在位置を計測する位置計測
器と、前記移動体の位置決め目標位置を指令する位置指
令信号と前記位置計測器によって計測されている前記移
動体の現在位置信号に基づいて前記モータの駆動を制御
して前記移動体を目標位置に位置決めする駆動制御手段
と、前記駆動制御手段が前記移動体の位置決め目標位置
を指令する位置指令信号と前記位置計測器によって計測
されている前記移動体の現在位置信号に基づいて前記モ
ータの駆動を制御している際、所定時間ごとに前記位置
計測器によって計測されている前記移動体の現在位置信
号を記憶する第１記憶手段と、前記駆動制御手段が前記
移動体の位置決め目標位置を指令する位置指令信号と前
記位置計測器によって計測されている前記移動体の現在
位置信号に基づいた前記モータの駆動を終了した後に前
記移動体が目標位置に位置決めされていないと判定され
た際、前記第１記憶手段に記憶された前記移動体の現在
位置信号を記憶する第２記憶手段を有することを特徴と
する位置決め装置。
【請求項４】前記第２記憶手段は不揮発性のメモリを
有することを特徴とする請求項３の位置決め装置。
【請求項５】移動体と、前記移動体を移動させるため
のリニアモータと、前記移動体上に設けられたミラー
と、前記ミラーでレーザ光を反射させることにより前記
移動体の現在位置を計測するレーザ干渉式測長器と、前
記移動体を目標位置に位置決めするように前記リニアモ
ータの駆動を制御する駆動制御手段と、前記リニアモー
タが発生する熱を含む対流が前記ミラーと前記レーザ干
渉式測長器の間を通過する前記レーザ光の光路に影響し
て前記レーザ干渉式測長器の計測値に誤差を生じさせて
しまうのを防止するために前記リニアモータを覆うカバ
ーと、前記リニアモータが発生した熱を前記カバーの内
部から外部に強制的に排出する熱排出手段を有すること
を特徴とする位置決め装置。
【請求項６】前記熱排出手段は排気用ファンを有する
ことを特徴とする請求項５の位置決め装置。