JPH08123553A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPH08123553A
JPH08123553A JP26505394A JP26505394A JPH08123553A JP H08123553 A JPH08123553 A JP H08123553A JP 26505394 A JP26505394 A JP 26505394A JP 26505394 A JP26505394 A JP 26505394A JP H08123553 A JPH08123553 A JP H08123553A
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JP
Japan
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control
moving body
movement
gain
positioning
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Withdrawn
Application number
JP26505394A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Makita
義範 牧田
Toshihiro Yamazaki
俊洋 山崎
Hiroyuki Sekiguchi
浩之 関口
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH08123553A publication Critical patent/JPH08123553A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決め精度や位置決め時間が初期設定状態
から外れたことを自動的に且つ正確に検出し、以降の制
御系の制御ゲインの調整を自動的に行うことを可能にす
る。 【構成】 外部からの移動指令信号Ｄ１に基づいて制御
系がステージ６の移動を制御している際のステージの移
動データを測定する測定手段７，８と、制御系が最適に
調整されている時のステージの移動データを基準移動デ
ータとして記憶する記憶手段１９と、制御系がステージ
の移動を制御している際に測定手段７，８により測定さ
れたステージの移動データと記憶手段１９に記憶されて
いる基準移動データを比較判定する判定手段１８を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位置決め装置、特には半
導体製造用露光装置のＸＹステージ等に適用される位置
決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５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及び図４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。
【０００３】ＸＹステージに適用される位置決め装置
は、図３及び図４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６と、移動体６を移動させる
ためのアクチェータとなるモータ５と、移動体６の上部
に固定されたミラーを用いて移動体６の現在位置を測り
移動体６の現在位置信号Ｐを出力するレーザー測長器や
リニアスケール等の位置計測器７を有している。
【０００４】また、図５に示すように、現在位置信号Ｐ
を入力し微分演算を行い現在速度信号Ｖを出力する微分
器８と、移動体６の目標位置を指示する位置指令信号Ｄ
１と移動体６の現在位置信号Ｐが入力され電流指令信号
Ｓ１を出力する位置アンプ３と、移動体６の目標位置を
指示する位置指令信号Ｄ１と移動体６の現在位置信号Ｐ
が入力され速度指令信号Ｄ２を演算し出力する速度指令
演算器１と、速度指令信号Ｄ２と微分器８が出力する速
度信号Ｖが入力され電流指令信号Ｓ２を出力する速度ア
ンプ２と、速度アンプ２が出力する電流指令信号Ｓ２と
位置アンプ３が出力する電流指令信号Ｓ１を選択しドラ
イバアンプ４に出力する制御モード選択スイッチ９と、
制御モード選択スイッチ９が選択した電流指令信号Ｓ１
またはＳ２を入力して電流増幅を行い、モータ５に電流
Ｉを出力するドライバアンプ４を有している。
【０００５】この従来例において、外部から目標位置指
令信号Ｄ１が指令されると、速度指令演算器１が現在位
置信号Ｐとの偏差である位置偏差を求め、位置偏差に応
じた速度指令信号Ｄ２を演算して速度アンプ３に出力す
る。制御モード選択スイッチ９は不図示のコントローラ
により先ず目標位置近傍まで速度アンプ２が出力する電
流指令信号Ｓ２を選択するａ側にされ、次に目標位置近
傍で位置アンプ３が出力する電流指令信号Ｓ１を選択す
るｂ側にされる。速度アンプ２及び位置アンプ３の制御
ゲインは装置の立ち上げ時に要求された位置決め時間及
び位置決め精度を満たすように設定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
位置決め装置には、特に摩擦接触により移動体６をガイ
ドする場合、装置を長期間駆動すると、摩擦接触部の油
膜が経時変化したり、摩擦接触面の摩耗により位置決め
機構のメカ特性が変化して、要求される位置決め精度や
位置決め時間を満足できなくなることがある。
【０００７】これを避けるため、従来の位置決め装置で
は装置を定期的に一旦停止させ、制御系の外部にオシロ
スコープ等の位置決め波形測定機とサーボアナライザ等
の制御特性測定器を接続し、制御系の制御特性を定期的
に測定する必要がある。従来の装置で位置決め精度や位
置決め時間を元の状態に戻すためには、例えば摩擦接触
部の油膜状態を装置の初期状態と同じにすることが必要
であり、斯かる制御特性の測定値に応じて摩擦接触部を
クリーニングし、新しい油を加えるというメンテナンス
が必要となる。
【０００８】また、従来の位置決め装置では、不意の故
障時にもオシロスコープやサーボアナライザ等の特別な
測定器を準備して装置に接続し測定することが必要とな
るため、装置を初期状態に戻すために時間及びコストを
浪費してしまうという問題もある。
【０００９】これらの問題を解消し、その位置決め精度
や位置決め時間を自動的に且つオシロスコープやサーボ
アナライザ等の特別な外部測定器を接続する必要なく所
望の値に維持可能な位置決め装置が、本件出願人により
特開平６−１２４１２６号公報（平成６年５月６日公
開）で提案されている。
【００１０】この公報で提案された位置決め装置は、制
御系に外部からの移動指令信号の代りにテスト的な移動
指令信号を入力する手段と、テスト的な移動指令信号が
制御系に入力されて移動体の移動が制御されている際の
制御系の制御特性を測定する手段と、測定された制御特
性に基づいて制御系の制御ゲインを調整する手段を位置
決め装置内に設け、制御系の制御ゲインを自動調整する
ことにより装置の位置決め性能を自動的に初期設定状態
に正確に戻すことを可能にしている。
【００１１】本発明は、本件出願人により先に提案され
た上述の装置を更に改良した位置決め装置の提供を目的
とするものであり、より具体的には、その位置決め精度
や位置決め時間が初期設定状態から外れたことを自動的
に且つ正確に検出し、以降の制御系の制御ゲインの調整
を自動的に行うことを可能にする位置決め装置を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の位置決め装置は、移動体を移動するための
アクチェータと、外部からの移動指令信号に基づいて前
記アクチェータによる前記移動体の移動を制御する制御
手段と、前記制御手段が前記移動体の移動を制御してい
る際の前記移動体の移動データを測定する測定手段と、
前記制御手段が最適に調整されている時の前記移動体の
移動データを基準移動データとして記憶する記憶手段
と、前記制御手段が前記移動体の移動を制御している際
に前記測定手段により測定された前記移動体の移動デー
タと前記記憶手段に記憶されている基準移動データを比
較判定する判定手段を有することを特徴としている。
【００１３】本発明において、前記判定手段は判定結果
が設定状態になった際に前記外部からの移動指令信号に
基づいた前記制御手段による前記移動体の移動制御を中
止させるものであったり、更に前記測定手段は前記制御
手段が前記移動体の移動を制御している際に一定時間で
前記移動体の速度と位置偏差を示すデータの少なくとも
一方を前記移動データとしてサンプリングするものであ
ったりしても良い。
【００１４】この場合、前記判定手段の判定結果が設定
状態になった際、前記記憶手段内に記憶された前記移動
体の速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプ
リングデータをグラフィック表示する表示手段を有した
り、前記記憶手段内に記憶された前記移動体の速度と位
置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリングデータ
を着脱可能な記録媒体に記録する記録手段を有したり、
また前記記憶手段内に記憶された前記移動体の速度と位
置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリングデータ
を外部に転送する通信手段を有するようにしても良い。
【００１５】また、本発明のおいて、前記アクチェータ
の制御ゲインを調整するゲイン調整手段を有し、前記ゲ
イン調整手段は前記外部からの移動指令信号に基づいた
前記移動体の移動制御が中止された後に前記制御ゲイン
を自動的に調整するようにしても良く、更に前記ゲイン
調整手段はテスト的な移動指令信号を前記制御手段に与
えるテスト信号生成部を有し、前記制御手段が前記テス
ト信号生成部からの移動指令信号に基づいて前記移動体
の移動を制御している際の前記制御手段の制御特性を測
定し、この測定結果に応じて前記制御ゲインを調整し、
更に前記測定手段は前記制御手段が前記移動体の移動を
制御している際に一定時間で前記移動体の速度と位置偏
差を示すデータの少なくとも一方を前記移動データとし
てサンプリングするようにしても良い。
【００１６】この場合には、前記判定手段の判定結果が
設定状態になった際、前記記憶手段内に記憶された前記
移動体の速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サ
ンプリングデータと、前記制御手段の制御特性と制御ゲ
インの少なくとも一方をグラフィック表示する表示手段
を有したり、前記記憶手段内に記憶された前記移動体の
速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリン
グデータと、前記制御手段の制御特性と制御ゲインを着
脱可能な記録媒体に記録する記録手段を有したり、前記
記憶手段内に記憶された前記移動体の速度と位置偏差の
少なくとも一方を示す前記サンプリングデータと、前記
制御手段の制御特性と制御ゲインを外部に転送する通信
手段を有するようにしても良い。
【００１７】また、本発明において、前記移動データは
前記移動体の位置決め時間と位置決め精度の少なくとも
一方に関するデータであったり、前記制御手段は先ず前
記アクチェータを介して前記移動体を速度重視で移動さ
せ、次に前記アクチェータを介して前記移動体を停止位
置精度重視で移動させるものであったり、前記記憶手段
は前記移動体の現在位置に応じた前記制御手段の制御ゲ
インを更に記憶し、前記制御手段が前記移動体の移動を
制御している際、前記制御手段は前記移動体の現在位置
に応じて前記記憶手段から記憶されている制御ゲインを
読み出して前記移動体の移動制御を行うものでも良い。
【００１８】
【作用】本発明の位置決め装置によれば、装置が運転状
態のままで装置の制御性能を移動体の駆動する全領域に
渡ってチェックすることが可能になる。
【００１９】特に、装置が故障の場合等に運転時にサン
プリングしたデータ（速度や位置偏差）と制御系の制御
特性の測定結果の少なくとも一つを表示手段に表示する
ようにすれば、該表示をサービスマンが検討することに
よって、エラーの発生原因を容易に究明することがで
き、エラーの発生原因を究明する時間及び故障の部分を
修理する時間を短縮することが出来る。また、サービス
マンがオシロスコープや伝達関数測定器等の測定器を接
続する手間及び時間も省くことが出来る。
【００２０】また、運転時にサンプリングしたデータ
（速度や位置偏差）、制御系の制御特性の測定結果や制
御ゲインの少なくとも一つを着脱可能な記録媒体に記録
手段により記録すれば、サービスマンがデータを持ち帰
り詳細な分析が可能となり、容易に究明できないエラー
の発生原因を突き止めることも可能となる。
【００２１】同様に運転時にサンプリングしたデータ
（速度や位置偏差）、制御系の制御特性の測定結果や制
御ゲインの少なくとも一つを外部に通信できるようにす
れば、装置の製造元での詳細な分析が可能となり、容易
に究明できないエラーの発生原因を早期に突き止めるこ
とが可能となる。
【００２２】更に、移動体の現在位置に応じた制御系の
制御ゲインを記憶する記憶手段を設け、運転時の移動体
の現在位置に応じて前記記憶した制御ゲインを用いた制
御を行うようにすれば、移動体の駆動領域の全域におい
て最高の位置決め精度と最短の位置決め時間性能を達成
することが可能になる。
【００２３】
【実施例】図１は本発明に係る位置決め装置の一実施例
を示すブロック図である。同図において、上述した図５
と同一の符号を付したものは図５の例と同一の構成要素
を示す。
【００２４】図１において、２０は装置の制御特性を測
定し、希望の特性になるように制御ゲインを調整する自
動調整部である。この自動調整部２０は、装置の制御特
性を測定するためのテスト信号ＴＤを発生するテスト信
号生成手段となるテスト信号生成部１１、現在位置信号
Ｐとテスト信号ＴＤが入力され装置の制御特性を測定す
る測定手段となるゲイン・位相測定部１０、ゲイン・位
相測定部１０による測定値を記憶する記憶手段となるメ
モリ１２、位置アンプ３及び速度アンプ２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及び
速度制御ゲイン設定信号ＶＧを出力するためのゲイン調
整手段となる制御ゲイン調整部１５、位置制御ゲイン設
定値及び速度制御ゲイン設定値を記憶するための記憶手
段となるメモリ１６、現在位置信号Ｐまたは現在速度信
号Ｖが入力され装置の制御状態を比較結果に基づいて判
定する比較判定手段となる制御状態判定部１８、一定時
間間隔△ｔでサンプリングした現在速度信号Ｖ及び現在
位置信号Ｐを記憶する記憶手段となるメモリ１９を有す
る。
【００２５】３０はＣＲＴまたはプロッタ等の表示手段
となるグラフィック表示装置で、メモリ１２内のゲイン
・位相測定データと、メモリ１９内のサンプリング速度
データ及びサンプリング位置データをグラフィック表示
する。３５はフロッピーディスクドライバ、光ディスク
ドライバ、ＩＣメモリカード等の着脱可能な記録媒体に
データを記録する記録手段となる記録装置、３６は電話
回線やイーサーネット回線等の通信回線に接続する通信
手段となる通信装置である。
【００２６】１４は位置アンプ３に入力する信号を外部
の指令制御器（不図示）からの位置指令信号Ｄ１にする
か、テスト信号生成部１１からの出力ＴＤにするかを選
択する位置スイッチ、１３は速度アンプ２に入力する信
号を速度指令演算器１からの速度指令信号Ｄ２にする
か、テスト信号生成部１１からの出力ＴＤにするかを選
択する速度スイッチである。１７はゲイン・位相測定部
１０に入力する信号及び制御状態判定部１８に入力する
信号を位置計測器７からの現在位置信号Ｐにするか、現
在位置信号Ｐを時間微分した微分器８からの現在速度信
号Ｖにするかを選択する調整モード選択スイッチであ
り、制御モード選択スイッチ９と同時に切り換えられ
る。
【００２７】この実施例において、位置決め装置が運転
される場合は、位置スイッチ１４はｅ側に、且つ速度ス
イッチ１３はｃ側にされ、目標位置指令となる目標位置
指令信号Ｄ１を位置アンプ３に、且つ速度指令となる速
度指令信号Ｄ２を速度アンプ２に入力とする。運転時の
動作は、従来例と同じく外部から目標位置指令Ｄ１が指
令されると、速度指令演算器１が現在位置信号Ｐとの偏
差である位置偏差を求め、位置偏差に応じた速度指令信
号Ｄ２を演算し速度アンプ２に出力する。制御モード選
択スイッチ９は、先ず移動体であるステージ６が目標位
置近傍に移動されるまで速度アンプ２が出力する電流指
令信号Ｓ２を選択するａ側にされ、次にステージ６が目
標位置近傍に位置した時に位置アンプ３が出力する電流
指令信号Ｓ１を選択するｂ側に切り換えられる。
【００２８】メモリ１９には、速度アンプ２と位置アン
プ３の制御ゲインが最適に調整されている装置立ち上げ
時、一定時間間隔△ｔでサンプリングした速度信号デー
タＶ〔i〕(i=1,2,3,・・・)及び位置信号データＰ〔j〕(j=
1,2,3,・・・)が記憶されている。制御状態判定部１８は、
外部から目標位置指令信号Ｄ１が指令され、速度指令信
号Ｄ２に基づいた速度アンプ２からの出力によりステー
ジ６の速度を制御している時は、一定時間間隔△ｔで微
分器８からの現在速度信号Ｖをサンプリングし、このサ
ンプリングデータをメモリ１９内の速度信号データＶ
〔i〕(i=1,2,3,・・・)と順次比較する。その差△Ｖ＝Ｖ−
Ｖ〔i〕 が予め設定されている速度許容値を越えると、
速度アンプ２の出力に基づいた速度制御系が制御不良で
あると判断する。
【００２９】同様に、ステージ６が目標位置近傍まで移
動されてスイツチ９がａ側からｂ側に切り換えられ、位
置指令信号Ｄ１に基づいてステージ６の位置を制御して
いる時は、一定時間間隔△ｔで現在位置信号Ｐをサンプ
リングし、このサンプリングデータをメモリ１９の位置
信号データＰ〔j〕(j=1,2,3,・・・)と順次比較し、その差
△Ｐ＝Ｐ−Ｐ〔i〕 が予め設定されている位置許容値を
越えると、位置アンプ３の出力に基づいた位置制御系が
制御不良であると判断する。
【００３０】そして、制御状態判定部１８が速度差△Ｖ
または位置差△Ｐが許容値を越えたと判定した際には、
装置が要求されている位置決め時間または位置決め精度
を満たさなくなったとして自動調整部２０による制御ゲ
インの補正を行う。
【００３１】先ず、速度スイッチ１３をｃ側からｄ側に
切り換えて、テスト信号生成部１１の出力ＴＤを速度ア
ンプ２に入力すると共に、制御モード選択スイッチ９を
ａ側に設定して、速度アンプ２の出力する電流指令信号
Ｓ２をドライバアンプ４に入力する。また、同時に調整
モード選択スイッチ１７をｈ側に設定して、微分器８の
出力する現在速度信号Ｖをゲイン・位相測定部１０に入
力する。
【００３２】この後、テスト信号生成部１１では速度制
御系の周波数特性の特徴（メカ機構の１次共振点等）が
わかる周波数範囲ｆmin 〜ｆmax について、先ず低い周
波数ｆmin の正弦波をｍ周期発生させ、次に周波数ｆ1
＝ｆmin ＋△ｆの正弦波をｍ周期発生させ、以下同様に
ｆi ＝ｆi-1 ＋△ｆ (i=1,2,3,・・・)の正弦波を周波数が
ｆmax 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１１から出力されている間、ゲイ
ン・位相測定部１０には移動体６の現在速度信号Ｖが入
力され、ゲイン・位相測定部１０はテスト信号生成部１
１から入力されるテスト信号の１周期毎に、速度アンプ
２を含む速度制御系のゲインと位相を求め、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。
【００３３】この様な方法で、周波数範囲ｆmin 〜ｆ
max 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、即ちメモリ１
２に予め記憶させてある装置立ち上げ時に測定した周波
数特性に近くなるように制御ゲイン調整部１５で速度制
御ゲインＶＧを種々変更する。
【００３４】また、位置アンプ３を含む位置制御系の周
波数特性の特徴（ゲイン余裕、位相余裕）を測定する際
には、位置スイッチ１４をｅ側からｆ側に切り換えて、
テスト信号生成部１１の出力ＴＤを位置アンプ３に入力
すると共に、制御モード選択スイッチ９をｂ側に設定し
て、位置アンプ３が出力する電流指令信号Ｓ１をドライ
バアンプ４に入力する。更に調整モード選択スイッチ１
７をｇ側に設定し、位置計測器７の出力する現在位置信
号Ｐをゲイン・位相測定部１０に入力する。この状態で
ゲイン・位相測定部１０では位置制御系の周波数特性の
特徴が測定されることになる。
【００３５】即ち、上述の場合と同様に周波数範囲ｆ
min 〜ｆmax について、先ず低い周波数ｆmin の正弦波
をｍ周期発生させ、次に周波数ｆ1 ＝ｆmin ＋△ｆの正
弦波をｍ周期発生させ、以下同様にｆi ＝ｆi-1 ＋△ｆ
(i=1,2,3,・・・)の正弦波を周波数がｆmax 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１１から出力されている間、ゲイン・位相測定部１０
には移動体となるステージ６の現在位置信号Ｐが入力さ
れ、ゲイン・位相測定部１０はテスト信号生成部１１か
ら入力されるテスト信号の１周期毎に、位置アンプ３を
含む位置制御系のゲインと位相を求め、周波数ｆi(i=1,
2,3,・・・)でのｍ周期分のゲインと位相の平均を求める。
【００３６】この様な方法で、周波数範囲ｆmin 〜ｆ
max 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、即ちメモリ
１２に予め記憶させてある装置立ち上げ時に測定した周
波数特性に近くなるように制御ゲイン調整部１５で位置
制御ゲインＰＧを種々変更する。
【００３７】制御ゲインを調整するには、例えば現在設
定されている制御ゲインＩ0 に対し２つの制御ゲインＩ
1 ＝Ｉ0 ＋△Ｉ，Ｉ2 ＝Ｉ0 −△Ｉで制御系の特性を調
べ、制御ゲインＩ0 の場合が最も装置立ち上げ時の周波
数特性に近ければＩ0 を最適ゲインとして設定する。制
御ゲインＩ1 の場合が最も装置立ち上げ時の周波数特性
に近ければＩ0 ＝Ｉ1 とした後に、再度上記２つの制御
ゲインで制御系の特性を調べる。制御ゲインＩ2 の場合
が最も装置立ち上げ時の周波数特性に近ければＩ0 ＝Ｉ
2 とし、再度上記の２つの制御ゲインで制御系の特性を
調べる。この様な操作を繰り返して、速度制御ゲインＶ
Ｇと位置制御ゲインＰＧを最適制御ゲインに設定する。
【００３８】なお、速度制御ゲインＶＧ及び位置制御ゲ
インＰＧは１つとは限らず、多数の時も同様な手法を用
いて調整する。また、各制御ゲインをステージ６の位置
に応じて設定するには、例えばステージ６の位置を一定
距離毎に領域分けしておき、メモリ１６内の位置制御ゲ
インＰＧと速度制御ゲインＶＧをステージ位置領域に対
するテーブルにしておき、一定時間間隔△ｔで現在位置
信号Ｐをサンプリングし、現在位置信号Ｐに対応する位
置制御ゲインＰＧと速度制御ゲインＶＧを制御ゲインメ
モリ１６から読み出し、位置アンプ３及び速度アンプ２
に設定することで実現できる。制御ゲインをステージ６
の位置に応じて調整するには、同様に一定距離の領域分
けした領域の中心位置にステージを移動し、上述の方法
で制御ゲインを最適に調整し、調整した制御ゲインをメ
モリ１６内に格納すれば良い。
【００３９】この様な本実施例によれば、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
のメカ機構共振周波数に注目して、メカ機構の故障、例
えばネジの弛みなどを推定することも可能になる。
【００４０】なお、本実施例においては、制御状態判定
部１８で判定する速度許容値及び位置許容値を複数持つ
ことにより、位置決め時間や位置決め精度の制御性能を
多少劣化させた状態でも継続して装置を運転できるワー
ニングの状態であるのか、装置をすぐに停止させ、故障
を修理する必要があるエラーの状態であるのかを判定で
きるようにしても良い。また、メモリ１９の記憶容量を
増やし、装置が運転時の現在速度及び現在位置を毎駆動
毎に記憶し、装置がエラー状態の時にメモリ１９に記憶
した速度データ及び位置偏差データをＣＲＴディスプレ
ー等の表示装置３０に表示することによって、エラーの
発生原因を容易に究明することができ、装置のダウンタ
イムを短縮することが可能になる。
【００４１】また、エラーの発生原因が容易に究明でき
ない場合は、メモリ１９内に記憶した速度データ及び位
置偏差データ、メモリ１２内に記憶した位置制御系及び
速度制御系の制御特性測定データ及びメモリ１６内の位
置制御系及び速度制御系の制御ゲインの少なくとも一つ
を記録装置３５内の着脱可能な記録媒体に記録し、持ち
帰り解析することもできる。同様に、上記データを通信
装置３６を通じて送信し、解析することも出来る。
【００４２】図２は本発明の位置決め装置の他の実施例
を示すブロック図である。同図において、図１と同一の
符号を付したものは、図１の例と同一の構成要素を示
す。
【００４３】この図において、３３はシーケンスコント
ロールを行う上位のコンピュータであるシステムプロセ
ッサ、３１はシステムプロセッサ３３の表示装置である
ＣＲＴ、３２はシステムプロセッサ３３の同じく表示装
置であるプロッター、３４は位置決め制御を行うＤＳＰ
等のサーボプロセッサである。
【００４４】この位置決め装置では、サーボプロセッサ
３４が図１の実施例の速度指令演算器１、速度アンプ
２、位置アンプ３、微分器８、制御モード選択スイッチ
９、ゲイン・位相測定部１０、テスト信号生成部１１、
速度スイッチ１３、位置スイッチ１４、制御ゲイン調整
部１５、及び調整モード選択スイッチ１７の機能を実行
する。
【００４５】即ち、上位のコンピュータであるシステム
プロセッサ３３から目標位置指令を受け取ると、サーボ
プロセッサ３４は速度指令演算を行い速度指令Ｄ2i(i＝
1,2,3,・・・)を生成し、一定時間間隔△ｔ毎に現在位置信
号Ｐi(i=1,2,3,・・・)をサンプリングし、現在速度信号Ｖ
i(i=1,2,3,・・・)をＶi= (Ｐi - Ｐi-1)/ △ｔ (i=1,2,3,
・・・)で求め、目標位置近傍まで速度指令Ｄ2iと現在速度
信号Ｖi から速度制御ゲインＶＧに応じて速度アンプ２
の速度制御演算を行い、演算結果Ｓ2iをドライブアンプ
４に出力する。そして目標位置近傍で目標位置指令Ｄ1
と現在位置信号Ｐi との偏差から位置制御ゲインＰＧに
応じて位置アンプ３の位置制御演算を行い、演算結果Ｓ
1iをドライバアンプ４に出力する。
【００４６】テスト信号出力Ｔi(i=1,2,3,・・・)はＴi ＝
ｓｉｎ（２πｆj △ｔ×ｉ）(i＝1,2,3,・・・)でｍ周期発
生させる。周波数ｆj はｆmin 〜ｆmax まで変更する。
制御ゲインの調整は図１と同様の方法を使用する。更に
付け加えると、テスト信号をｆmin 〜ｆmax まで連続に
変化させる一般にスイープｓｉｎと呼ばれる波形を使用
し、ゲイン・位相測定部１０に入力される位置または速
度計測信号とテスト信号をそれぞれＦＦＴ演算を行うこ
とにより短時間でゲイン・位相測定データを得ることを
可能にする。
【００４７】メモリ１２内のゲイン・位相特性測定デー
タとメモリ１９内のサンプリング速度・位置データの表
示は、このデータを上位のコンピュータに通信で転送
し、上位のコンピュータが上記データのグラフィック処
理を行い、ＣＲＴ３１やプロッター３２等のグラフィッ
ク表示装置に必要に応じて行う。通常、この種の位置決
め装置はグラフィック表示装置を持つ上位のコンピュー
タからコントロールされるのが一般的であるので、この
実施例の様に構成すれば位置決め表示装置に専用のグラ
フィック表示装置を持つ必要がなく、コストダウンを計
ることが可能となる。
【００４８】また、図１の実施例と同様にエラーの発生
原因が容易に究明できない場合は、メモリ１９内に記憶
した速度データ及び位置偏差データ、メモリ１２内に記
憶した位置制御系及び速度制御系の制御特性測定データ
及びメモリ１６内の位置制御系及び速度制御系の制御ゲ
インの少なくとも一つを記録装置３５内の着脱可能な記
録媒体に記録し、持ち帰り解析することもできる。同様
に、上記データを通信装置３６を通じて送信し、解析す
ることもできる。
【００４９】なお、上述した各実施例において、速度ア
ンプ２及び位置アンプ３の制御ゲインは比例ゲインのみ
とは限らず、微分ゲインや積分ゲイン等も含む場合もあ
りえる。また、上記のＰＩＤ制御の様な線形要素以外に
もクリップ、不感帯、ヒステリシス等の非線形要素を含
む場合もありえる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
速度制御系または／及び位置制御系の特性の経時変化を
装置の運転時に測定することができるので、制御系の制
御ゲインの補正をタイムリィーにまたは常時行うことが
出来る。従って、要求された位置決め時間や位置決め精
度を満たさなくなるほど装置の性能が低下したまま装置
を稼働させることがなく、常に最適な状態で装置を稼働
することができる。
【００５１】また、装置の性能が低下したことを検出し
た後、制御ゲインの自動調整を行うようになせば、制御
系の状態を自動的に初期状態に近付けることができ、要
求された位置決め時間及び位置決め精度を維持すること
ができる。特に、摩擦接触タイプのガイドを有する位置
決め装置の場合には、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もでき
る。更に、本発明によれば、装置の運転時にステージの
移動領域全域について制御系の特性を測定することが可
能となるので、装置の運転を長時間停止させて測定及び
調整する必要がなく、従って装置の稼働率を向上させる
ことが出来る。
【００５２】また、本発明において、装置が故障の場合
等に、運転時にサンプリングした速度及び位置偏差デー
タや制御系の特性の測定結果をの少なくとも一つを表示
すれば、その表示をサービスマンが検討することによっ
て、エラーの発生原因を容易に究明することができ、エ
ラーの発生原因を究明する時間及び故障の部分を修理す
る時間を短縮することができる。サービスマンがオシロ
スコープや伝達関数測定器等の測定器を接続する手間及
び時間も省くことが出来る。また、上記データを着脱可
能な記録媒体に記録し、持ち帰り解析可能なようにすれ
ば、サービスマンが容易に究明できないエラーの発生原
因を突き止めることも可能となる。同様に、上記データ
を通信装置を通じて送信し、解析可能なようにすれば、
サービスマンが容易に究明できないエラーの発生原因を
突き止めることも可能となる。
【００５３】更に、本発明において、運転時の移動体の
現在位置に応じて最適に調整した制御ゲインの利用を可
能にすれば、移動体の移動領域の全域において最高の位
置決め精度と最短の位置決め時間性能を達成することが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置決め装置の一実施例を示すブロッ
ク図。
【図２】本発明の位置決め装置の他の実施例を示すブロ
ック図。
【図３】本発明が適用可能な半導体製造用露光装置のＸ
Ｙステージの一例の外観を示す斜視図。
【図４】本発明が適用可能な半導体製造用露光装置のＸ
Ｙステージの他の例の外観を示す斜視図。
【図５】従来の位置決め装置の例を示すブロック図。
【符号の説明】
１ 速度指令演算器 ２ 速度アンプ ３ 位置アンプ ６ ステージ ７ 位置計測器 ８ 微分器 １０ ゲイン・位相測定部 １１ テスト信号生成部 １２ ゲイン・位相測定メモリ １５ 制御ゲイン調整部 １６ 制御ゲインメモリ １８ 制御状態判定部 １９ 速度・位置メモリ ２０ 自動調整部 ３０ 表示装置 ３３ システムプロセッサ ３４ サーボプロセッサ ３６ 通信装置 Ｄ１ 目標位置指令値 Ｄ２ 目標速度指令値 Ｐ 現在位置 Ｖ 現在速度 Ｓ１ 電流指令信号 Ｓ２ 電流指令信号 Ｉ モーター電流 Ｔ モータートルク ＴＤ テスト信号 ＰＧ 位置制御ゲイン調整信号 ＶＧ 速度制御ゲイン調整信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｆ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動体を移動するためのアクチェータ
    と、外部からの移動指令信号に基づいて前記アクチェー
    タによる前記移動体の移動を制御する制御手段と、前記
    制御手段が前記移動体の移動を制御している際の前記移
    動体の移動データを測定する測定手段と、前記制御手段
    が最適に調整されている時の前記移動体の移動データを
    基準移動データとして記憶する記憶手段と、前記制御手
    段が前記移動体の移動を制御している際に前記測定手段
    により測定された前記移動体の移動データと前記記憶手
    段に記憶されている基準移動データを比較判定する判定
    手段を有することを特徴とする位置決め装置。
  2. 【請求項２】 前記判定手段は判定結果が設定状態にな
    った際に前記外部からの移動指令信号に基づいた前記制
    御手段による前記移動体の移動制御を中止させることを
    特徴とする請求項１の位置決め装置。
  3. 【請求項３】 前記測定手段は前記制御手段が前記移動
    体の移動を制御している際に一定時間で前記移動体の速
    度と位置偏差を示すデータの少なくとも一方を前記移動
    データとしてサンプリングすることを特徴とする請求項
    ２の位置決め装置。
  4. 【請求項４】 前記判定手段の判定結果が設定状態にな
    った際、前記記憶手段内に記憶された前記移動体の速度
    と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリングデ
    ータをグラフィック表示する表示手段を有することを特
    徴とする請求項３の位置決め制御装置。
  5. 【請求項５】 前記記憶手段内に記憶された前記移動体
    の速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリ
    ングデータを着脱可能な記録媒体に記録する記録手段を
    有することを特徴とする請求項３の位置決め制御装置。
  6. 【請求項６】 前記記憶手段内に記憶された前記移動体
    の速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリ
    ングデータを外部に転送する通信手段を有することを特
    徴とする請求項３の位置決め制御装置。
  7. 【請求項７】 前記アクチェータの制御ゲインを調整す
    るゲイン調整手段を有し、前記ゲイン調整手段は前記外
    部からの移動指令信号に基づいた前記移動体の移動制御
    が中止された後に前記制御ゲインを自動的に調整するこ
    とを特徴とする請求項２の位置決め装置。
  8. 【請求項８】 前記ゲイン調整手段はテスト的な移動指
    令信号を前記制御手段に与えるテスト信号生成部を有
    し、前記制御手段が前記テスト信号生成部からの移動指
    令信号に基づいて前記移動体の移動を制御している際の
    前記制御手段の制御特性を測定し、この測定結果に応じ
    て前記制御ゲインを調整することを特徴とする請求項７
    の位置決め装置。
  9. 【請求項９】 前記測定手段は前記制御手段が前記移動
    体の移動を制御している際に一定時間で前記移動体の速
    度と位置偏差を示すデータの少なくとも一方を前記移動
    データとしてサンプリングすることを特徴とする請求項
    ８の位置決め装置。
  10. 【請求項１０】 前記判定手段の判定結果が設定状態に
    なった際、前記記憶手段内に記憶された前記移動体の速
    度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプリング
    データと、前記制御手段の制御特性と制御ゲインの少な
    くとも一方をグラフィック表示する表示手段を有するこ
    とを特徴とする請求項９の位置決め制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記記憶手段内に記憶された前記移動
    体の速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプ
    リングデータと、前記制御手段の制御特性と制御ゲイン
    を着脱可能な記録媒体に記録する記録手段を有すること
    を特徴とする請求項９の位置決め制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記記憶手段内に記憶された前記移動
    体の速度と位置偏差の少なくとも一方を示す前記サンプ
    リングデータと、前記制御手段の制御特性と制御ゲイン
    を外部に転送する通信手段を有することを特徴とする請
    求項９の位置決め制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記移動データは前記移動体の位置決
    め時間と位置決め精度の少なくとも一方に関するデータ
    であることを特徴とする請求項１の位置決め装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御手段は先ず前記アクチェータ
    を介して前記移動体を速度重視で移動させ、次に前記ア
    クチェータを介して前記移動体を停止位置精度重視で移
    動させることを特徴とする請求項１の位置決め装置。
  15. 【請求項１５】 前記記憶手段は前記移動体の現在位置
    に応じた前記制御手段の制御ゲインを更に記憶し、前記
    制御手段が前記移動体の移動を制御している際、前記制
    御手段は前記移動体の現在位置に応じて前記記憶手段か
    ら記憶されている制御ゲインを読み出して前記移動体の
    移動制御を行うことを特徴とする請求項１の位置決め制
    御装置。
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