JPH0830744B2 - Guideless XY table - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、X,Y方向のガイドの無いガイドレスＸ−Ｙ
テーブルに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention is a guideless XY without guides in the X and Y directions.
Regarding the table.

（従来の技術） Ｘ−Ｙテーブルの構成は種々のものがあるが、いずれ
もステージベースに対してＸ方向にリニアな動作をする
Ｘステージと、Ｙ方向にリニアな動作をするＹステージ
とが設けられ、その結果として２次元に移動可能なＸ−
Ｙステージが得られるというものである。(Prior Art) There are various configurations of an XY table. In each case, an X stage that performs a linear operation in the X direction and a Y stage that performs a linear operation in the Y direction with respect to the stage base. X- that is provided and, as a result, can move in two dimensions
The Y stage is obtained.

従来構造の一例としては２次元駆動の駆動方向を２方
向に分け、Ｘ−Ｙステージ自体はその一方向にのみ駆動
可能とし、この一方向駆動系全体を他の方向に駆動する
ことにより、Ｘ−Ｙステージを間接的に２次元駆動する
ものがあった。したがっで、Ｘ−Ｙステージの回転は、
その構成上拘束された状態となっていた。As an example of the conventional structure, the driving direction of the two-dimensional driving is divided into two directions, and the XY stage itself can be driven only in that one direction. By driving the entire one-way driving system in the other direction, -Some have indirectly driven the Y stage in two dimensions. Therefore, the rotation of the XY stage is
It was in a restrained state due to its structure.

また、上記のように間接的な２次元駆動を行っていた
ので、このＸ−Ｙステージの位置検出は、従来より次の
ような方法が採用されている。すなわち、２組のリニア
エンコーダ等をもちいて、前記ＸステージとＹステージ
との位置をそれぞれ検出し、これをもってＸ−Ｙステー
ジの位置とするものである。なお、上記のような間接的
な２次元駆動は、Ｘステージ、Ｙステージ毎にリニアモ
ータ等を配置し、この各リニアモータの駆動を上記リニ
アエンコーダの出力によって制御することにより、Ｘ−
Ｙステージを位置決めしていた。そして、その結果とし
て得られる２次元に移動可能なＸ−Ｙステージが間接的
に２次元に位置決めされるというものであった。Further, since the indirect two-dimensional drive is performed as described above, the following method has been conventionally used for position detection of the XY stage. That is, the positions of the X stage and the Y stage are respectively detected by using two sets of linear encoders, and this is used as the position of the XY stage. Note that in the indirect two-dimensional drive as described above, a linear motor or the like is arranged for each of the X stage and the Y stage, and the drive of each linear motor is controlled by the output of the linear encoder to obtain the X-
The Y stage was positioned. The resulting two-dimensionally movable XY stage is indirectly two-dimensionally positioned.

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の技術では、たとえば上記Ｘ−Ｙステー
ジ及びＹ方向駆動系の全体をＸ方向駆動系によって駆動
することで、間接的に２次元駆動するものであるので、
Ｘ−Ｙステージをガイドによって支持することが不可欠
であり、万一Ｘ方向のガイドがずれている場合には、正
確な位置決めを実行することができなかった。(Problems to be Solved by the Invention) In the above-described conventional technique, for example, the entire X-Y stage and the Y-direction drive system are driven by the X-direction drive system to indirectly perform two-dimensional drive. Because there is
It is essential to support the XY stage with guides, and if the guides in the X direction are misaligned, accurate positioning could not be performed.

このように、従来の間接駆動方式ではガイドのずれが
Ｘ−Ｙステージの位置精度に大きく影響し、高精度なＸ
−Ｙ駆動を行うのに限界があった。As described above, in the conventional indirect drive method, the displacement of the guide has a great influence on the positional accuracy of the XY stage, and the high-accuracy X
-There was a limit to the Y drive.

また、このような間接駆動の場合には、駆動源の駆動
力が種々の部材を介してＸ−Ｙステージに伝達されるの
で、駆動源の加速動作，停止動作に対して、Ｘ−Ｙステ
ージの移動が追従せずに遅れが生じ、動特性が悪いとい
う問題があった。Further, in the case of such indirect driving, the driving force of the driving source is transmitted to the XY stage via various members, so that the XY stage is not affected by the acceleration operation and the stopping operation of the driving source. However, there is a problem in that the dynamic characteristics are poor because the movement of the robot does not follow.

また、位置精度に関しては、Ｘ−Ｙステージの位置検
出が正確に実行できれば上記間接駆動による弊害を低減
できるが、従来ではＸ−Ｙステージの位置検出を行う場
合に、２組のリニアエンコーダはＸステージとＹステー
ジとの位置をそれぞれ検出しているにすぎず、その後に
何等かのガイドを介して間接的に位置決めされるＸ−Ｙ
ステージの位置は、そのガイドのガタや不安定さなどの
悪影響によって、位置決め精度が悪化してしまってい
た。したがって、正確な位置決めを実行できず、位置精
度に自ずから限界があった。Regarding position accuracy, if the position detection of the XY stage can be accurately performed, the adverse effect of the indirect drive can be reduced. However, conventionally, when the position detection of the XY stage is performed, two sets of linear encoders are used. XY, which merely detects the positions of the stage and the Y stage, respectively, and is then indirectly positioned via some guide.
The positioning accuracy of the stage position has deteriorated due to adverse effects such as play and instability of the guide. Therefore, accurate positioning cannot be executed, and the position accuracy is naturally limited.

また、Ｘ−ＹステージのＸ軸とＹ軸との直交度は、リ
ニアエンコーダでは規定できず、Ｘ軸,Y軸を規定するそ
れぞれのガイドの直交度に依存するため、その精度にも
機械的な限界があった。Further, the orthogonality between the X-axis and the Y-axis of the XY stage cannot be specified by a linear encoder, and depends on the orthogonality of each guide that defines the X-axis and the Y-axis, so the accuracy is also mechanical. There was a limit.

従って、この直交度のずれからも位置決め精度が悪化
していた。Therefore, the positioning accuracy is deteriorated due to the deviation of the orthogonality.

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、従来の間接駆動よりも位置精度を向
上でき、Ｘ−ＹステージのX,Y方向のガイドによる位置
精度の影響を全く受けない高精度の直交度と高位置決め
精度とを有するガイドレスＸ−Ｙテーブルを提供するこ
とにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to improve the position accuracy as compared with the conventional indirect drive, and to reduce the influence of the position accuracy by the X, Y direction guide of the XY stage. An object of the present invention is to provide a guideless XY table having a highly accurate orthogonality and a high positioning accuracy that are not affected at all.

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、ステージベースに対してＺ方向の平面ガイ
ドによって支持されたＸ−Ｙステージと、 このＸ−ＹステージのX,Y方向位置及び回転量を検出
する検出部と、 ２次元駆動される上記Ｘ−Ｙステージ対して、それぞ
れ位置を変えて平面的に配置され、X,Y方向にそれぞれ
直接に駆動力を発生する第１の駆動部，第２の駆動部
と、 上記Ｘ−Ｙステージの回転駆動のために直接に駆動力
を発生する第３の駆動部とを有し、 Ｘ−ＹステージのX,Y方向のガイドを設けずにＸ−Ｙ
ステージをテーブル駆動することで、ガイドレスＸ−Ｙ
テーブルを構成している。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The present invention relates to an XY stage supported by a Z-direction plane guide with respect to a stage base, and the XY position of the XY stage. And a detection unit that detects the amount of rotation, and the first and second-dimensionally driven two-dimensionally driven XY stages that are arranged in a plane with different positions and that generate driving force directly in the X and Y directions. It has a driving unit, a second driving unit, and a third driving unit that directly generates a driving force for rotationally driving the XY stage, and guides the XY stage in the X and Y directions. XY without setting
Guideless XY by driving the stage to the table
Make up the table.

そして、上記のような第１〜第３の駆動部は、Ｘまた
はＹ方向の一方向にのみ力を発生し、それ以外の方向に
は拘束力を持たないリニアDCモータ，リニア誘導モータ
またはリニアパルスモータ等で構成することができる。The first to third drive units as described above generate a force only in one direction of the X or Y direction and do not have a restraining force in the other directions, ie, a linear DC motor, a linear induction motor or a linear drive motor. It can be configured with a pulse motor or the like.

位置検出方式として、例えばライン＆スペースのスリ
ットパターンを有するメインスケールと、このメインス
ケールと同様の形状で、かつ、各々1/4周期ずつ位相の
異なる４つのパターン領域を有するサブスケールとを有
し、相対移動する両スケールを透過した光を検出してエ
ンコーダ情報とする透過型光学式エンコーダあるいは反
射型光学式エンコーダを採用することができ、また、レ
ーザ測長機によりＸ−Ｙステージの位置を検出するもの
等でもよい。As a position detection method, for example, a main scale having a line & space slit pattern and a sub-scale having the same shape as the main scale and having four pattern regions each having a phase difference of 1/4 cycle are provided. , A transmissive optical encoder or a reflective optical encoder that detects the light transmitted through both scales that move relative to each other and uses it as encoder information can be adopted, and the position of the XY stage can be determined by a laser length measuring machine. What is detected may be used.

（作用） Ｘ−Ｙステージは、Ｚ方向のみ規制する平面ガイドに
よってのみガイドされ、X,Y方向にはガイドがなくまっ
たくフリーの状態である。(Operation) The XY stage is in a completely free state because it is guided only by the plane guide that regulates only the Z direction and there is no guide in the X and Y directions.

ここで、第1,第２の駆動部をそれぞれＸ方向,Y方向の
駆動部とし、第３の駆動部を、上記第２の駆動部とはＸ
方向に間隔をもって配置したＹ方向駆動部とした場合
の、X,Y方向の駆動作用を説明する。Here, the first and second drive units are drive units in the X and Y directions, respectively, and the third drive unit is the drive unit in the X direction.
The drive operation in the X and Y directions when the Y direction drive section is arranged with a space in the direction will be described.

まず、Ｙ方向に駆動する場合には第2,第３の駆動部を
同期させて駆動し、かつ、第１の駆動部に対してＸ方向
の位置が変位しないように前記検出部からサーボをかけ
て駆動する。First, in the case of driving in the Y direction, the second and third driving units are driven in synchronization with each other, and servo is performed from the detecting unit so that the position in the X direction is not displaced with respect to the first driving unit. Drive over.

このようにすれば、離れた位置に設定されている第2,
第３の駆動部を同期させて駆動することで、ガイドレス
のＸ−Ｙステージは回転せずにＹ方向にのみ高精度に駆
動されることになる。なお、この際Ｘ方向の移動を防止
するため、Ｘ方向の駆動部である第１の駆動部にＸ位置
が変位しないようにサーボをかければよい。If you do this, the second,
By synchronously driving the third drive unit, the guideless XY stage is driven with high precision only in the Y direction without rotating. At this time, in order to prevent the movement in the X direction, it suffices to apply a servo so that the X position is not displaced in the first driving unit which is the X direction driving unit.

そして、万一第2,第３の駆動部の同期駆動がずれ、Ｘ
−Ｙステージに回転が生じた場合には、即座に検出部に
よって回転量が検出されるので、第2,第３の駆動部の駆
動量の差分だけいずれか一方の駆動部を多く駆動するこ
とで、回転修正を実行することができる。Then, in the unlikely event that the synchronous drive of the second and third drive units deviates, X
-When the Y stage is rotated, the rotation amount is immediately detected by the detection unit. Therefore, drive one drive unit more by the difference between the drive amounts of the second and third drive units. Then, the rotation correction can be executed.

一方、Ｘ−ＹステージをＸ方向に駆動する場合には、
第１の駆動部をＸ方向に駆動すると共に、Ｙ方向の駆動
部である第2,第３の駆動部に対して、Ｙ方向に変位しな
いように前記検出部よりサーボをかける。この結果、離
れた位置に設定された第2,第３の駆動部にてＹ方向の移
動がないように制御しているので、Ｘ−ＹステージはＹ
方向にずれることなく、しかも回転することなく第１の
駆動部の駆動力にのみ基づきＹ方向に高精度に駆動する
ことができる。On the other hand, when driving the XY stage in the X direction,
The first drive unit is driven in the X direction, and the second and third drive units, which are Y direction drive units, are servo-controlled by the detection unit so as not to be displaced in the Y direction. As a result, since the second and third drive units set at the separated positions are controlled so as not to move in the Y direction, the XY stage moves in the Y direction.
It is possible to drive with high accuracy in the Y direction based on only the driving force of the first driving unit without shifting in the direction and without rotating.

ここで、Ｘ方向に２つの駆動部を設け、Ｙ方向に１つ
の駆動部を設けた場合も同様に実施できる。Here, the same can be applied to a case where two driving units are provided in the X direction and one driving unit is provided in the Y direction.

なお、上記のように少なくとも３つの駆動部を配置す
ることにより、ガイドレスのＸ−Ｙステージを回転させ
ることなく駆動することができ、例えば両軸方向の駆動
用として２個以上の駆動部を設けることでもよい。By disposing at least three driving units as described above, the guideless XY stage can be driven without rotating, and for example, two or more driving units for driving in both axial directions are provided. It may be provided.

さらに、本発明ではＸ−Ｙステージを直接的に２次元
駆動することができる。したがって、従来の間接駆動方
式に比べれば、駆動系からＸ−Ｙステージに至る系の中
に何等のガイドを必要としないので、Ｘ−Ｙステージの
位置精度は直接駆動系自体の位置決め精度と同一とな
り、従来のようにガイドのずれなどの機械的な位置ずれ
が生じないので、位置決め精度を向上することができ
る。Further, in the present invention, the XY stage can be directly driven in two dimensions. Therefore, as compared with the conventional indirect drive system, no guide is required in the system from the drive system to the XY stage, so the positional accuracy of the XY stage is the same as the positioning accuracy of the direct drive system itself. Therefore, unlike the conventional case, a mechanical displacement such as a displacement of the guide does not occur, so that the positioning accuracy can be improved.

また、直接駆動方式の採用により、駆動部の加速動
作，停止動作が何等のガイドを介せずに直接Ｘ−Ｙステ
ージに作用するので、駆動部に対するＸ−Ｙステージの
追従性が向上し、動特性を良好とすることができる。Further, by adopting the direct drive method, the acceleration operation and the stop operation of the drive unit directly act on the XY stage without any guide, so the followability of the XY stage to the drive unit is improved, The dynamic characteristics can be improved.

（実施例） 以下、本発明の一実施例について、図面を参照して具
体的に説明する。(Example) Hereinafter, one example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第１図に示すように、ステージベース１上には例えば
３つの平面軸受３を介してＸ−Ｙステージ２が設けられ
ている。この平面軸受３はＸ−Ｙステージ２をステージ
ベース１上でＺ方向にのみ支持するものである。したが
って、Ｘ−Ｙステージ２はステージベース１に対してＸ
−Ｙ平面上で何等の拘束がないガイドレスのＸ−Ｙステ
ージとなっており、X,Y方向のみでなくその回転方向に
も自由に移動可能となっている。As shown in FIG. 1, an XY stage 2 is provided on the stage base 1 via, for example, three plane bearings 3. The plane bearing 3 supports the XY stage 2 on the stage base 1 only in the Z direction. Therefore, the X-Y stage 2 is moved relative to the stage base 1 in X direction.
It is a guideless XY stage with no constraints on the -Y plane, and can move freely not only in the X and Y directions but also in its rotation direction.

まず、このＸ−Ｙステージ２の位置及び回転の検出を
光学式エンコーダによって行う場合の検出部300の一例
について説明する。First, an example of the detection unit 300 when detecting the position and rotation of the XY stage 2 by an optical encoder will be described.

第１図に示すように、上記検出部300は、前X,Y両方向
用のエンコーダパターンをガラス基板上に形成したメイ
ンスケール303と、Ｘ方向及びＹ方向の位置検出を行う
位置検出器305と、Ｘ−Ｙステージ２の回転を検出する
ために、前記位置検出器305から離れた位置でＹ方向の
位置を検出する回転検出器307とで構成されている。す
なわち、上記エンコーダによってＸ方向の位置（Ｘ）及
び２箇所でのＹ方向の位置（Y1,Y2）を検出することに
より、X,Y方向のそれぞれの位置及びY1,Y2の比較による
Ｘ−Ｙステージ２の回転とが検出できるようになってい
る。As shown in FIG. 1, the detection unit 300 includes a main scale 303 having encoder patterns for both front X and Y directions formed on a glass substrate, and a position detector 305 for position detection in the X and Y directions. , And a rotation detector 307 for detecting the position in the Y direction at a position distant from the position detector 305 in order to detect the rotation of the XY stage 2. That is, by detecting the position in the X direction (X) and the positions in the Y direction (Y1, Y2) at two locations by the encoder, the respective positions in the X, Y directions and XY by comparing Y1, Y2 are detected. The rotation of the stage 2 can be detected.

第２図は、上記エンコーダを透過型で構成した場合を
示しており、前記メインスケール303は、メインスケー
ル支持台323に支持され、Ｘ−Ｙステージ２の移動によ
ってこのＸ−Ｙステージ２に対して相対的に２次元に移
動可能となっている。FIG. 2 shows a case where the encoder is of a transmissive type, in which the main scale 303 is supported by a main scale support 323, and the XY stage 2 is moved with respect to the XY stage 2. It is relatively movable in two dimensions.

これに対し、Ｘ−Ｙステージ２上に設けられた位置検
出器305は、第２図に示すように光源329,ミラー328,コ
リメータレンズ327とから成る照明系と、エンコーダサ
ブスケール325と受光素子326とから成る受光系で構成さ
れ、両者の間にステージベース１上に固定された前記メ
インスケール303が挟まれる構成となっている。On the other hand, as shown in FIG. 2, the position detector 305 provided on the XY stage 2 includes an illumination system including a light source 329, a mirror 328, and a collimator lens 327, an encoder subscale 325, and a light receiving element. 326 and a light receiving system, and the main scale 303 fixed on the stage base 1 is sandwiched between them.

なお、図中330は光源329からの光線を示している。 In the figure, reference numeral 330 indicates a light beam from the light source 329.

また、回転検出器307も同様な構成となっている。 The rotation detector 307 also has the same configuration.

メインスケール303は、例えば第３図（ｂ）示すよう
に長方形のガラス板であり、全体を例えば光を反射する
Cr膜でコーティングした後、EB描画，エッチング等の工
程により331,332,333に示した領域に、第３図（ａ）の
ような透明パターンを形成したものである。なお、メイ
ンスケール303上の離れた２箇所に形成されているパタ
ーンは、それぞれ位置検出器305,回転検出器307用のパ
ターンであり、全く同一形状のものである。The main scale 303 is, for example, a rectangular glass plate as shown in FIG. 3B, and reflects the entire light, for example.
After coating with a Cr film, a transparent pattern as shown in FIG. 3 (a) is formed in the regions 331, 332, 333 by processes such as EB drawing and etching. The patterns formed on the main scale 303 at two positions apart from each other are patterns for the position detector 305 and the rotation detector 307, and have the same shape.

第３図（ａ）のパターン331は、１周期をＬ（例えば
Ｌ＝10μｍ）とし、光が透過する部分（以下ラインとも
称する）331aと透過しない部分（以下スペースとも称す
る）331bとの比がＸ方向から見てもＹ方向から見ても１
対１（すなわち、それぞれ同じ幅L/2の幅を持つライン
＆スペース）であるようなエンコーダパターン、すなわ
ち格子状パターンを２次元的に配列することで形成して
いる。これは、後述するように、Sin,Cosの信号を得る
ためのパターンである。一方、332,333のパターンはそ
れぞれＸ方向用、Ｙ方向用の原点信号用のパターンであ
り、前記格子状のパターンの周期Ｌと同じ長さの幅を持
つスリット（透明部分）を例えば第４図（図中の“1"は
透明部，“0"は反射部であり、例えば1bit＝10μｍとな
っている）のようにそれぞれＸ方向,Y方向に並べたもの
である。In the pattern 331 of FIG. 3A, one cycle is L (for example, L = 10 μm), and a ratio of a portion (hereinafter also referred to as a line) 331a that transmits light and a portion (hereinafter also referred to as a space) 331b that does not transmit light. 1 from both the X and Y directions
It is formed by two-dimensionally arranging an encoder pattern having a pair 1 (that is, a line and space having the same width L / 2), that is, a grid pattern. This is a pattern for obtaining Sin and Cos signals, as will be described later. On the other hand, the patterns 332 and 333 are patterns for the origin signals for the X direction and the Y direction, respectively, and slits (transparent portions) having the same length as the period L of the grid-like pattern are formed in, for example, FIG. In the figure, "1" is a transparent part, and "0" is a reflective part, which are arranged in the X direction and the Y direction, respectively, such as 1 bit = 10 μm.

これに対し、サブスケール325上には、第５図に示す
ようにＸ方向のSinX,CosXを得るためのパターン領域341
a,341b,341c,341dと、Ｘ方向の原点信号を得るためのパ
ターン領域342a,342bと、Ｙ方向のSinY,CosYを得るため
のパターン領域343a,343b,343c,343dと、Ｙ方向の原点
信号を得るためのパターン領域344a,344bとを有する。On the other hand, on the sub-scale 325, as shown in FIG. 5, a pattern area 341 for obtaining SinX and CosX in the X direction is obtained.
a, 341b, 341c, 341d, pattern areas 342a, 342b for obtaining origin signals in the X direction, pattern areas 343a, 343b, 343c, 343d for obtaining SinY, CosY in the Y direction, and origins in the Y direction And pattern areas 344a and 344b for obtaining signals.

前記パターン領域341a,341b,341c,341dは、第６図に
示すように、格子状パターン331と同じ周期Ｌでかつ光
を透過するスリット部と透過しないスリット部との比
（ライン＆スペース）が1:1のＹ方向に長いパターン
を、それぞれ1/4周期ずつ格子状パターン331に対して位
相をずらした４つのパターン領域である。As shown in FIG. 6, the pattern areas 341a, 341b, 341c, and 341d have the same period L as the lattice pattern 331 and the ratio (line & space) between the slit portion that transmits light and the slit portion that does not transmit light. There are four pattern areas in which a 1: 1 long pattern in the Y direction is shifted in phase by 1/4 cycle with respect to the grid pattern 331.

パターン領域342aは、前記メインスケール303の原点
パターン領域332と同一のパターン列をＸ方向に並べた
ものであり、パターン領域342bは全体が透明な領域であ
る。The pattern area 342a is the same pattern row as the origin pattern area 332 of the main scale 303 arranged in the X direction, and the pattern area 342b is an entirely transparent area.

前記パターン領域343a,343b,343c,343dは、前記パタ
ーン341a,341b,341c,341dと同様に、それぞれ1/4周期ず
つ格子状パターン331に対して位相をずらせた４つのパ
ータン領域を、その配列方向が前記パターン領域341a,3
41b,341c,341dと直交する方向に（Ｘ方向に長いパータ
ン）配列したものである。また、前記パータン344aは、
前記メインスケール303の原点パターン333と同一のパタ
ーン列をＹ方向に並べたものであり、パターン領域344b
は、全体が透明な領域である。Like the patterns 341a, 341b, 341c, 341d, the pattern regions 343a, 343b, 343c, 343d are arranged in an array of four pattern regions each having a phase shift of 1/4 period with respect to the grid pattern 331. Direction is the pattern area 341a, 3
It is arranged in a direction orthogonal to 41b, 341c, and 341d (a pattern that is long in the X direction). Further, the pattern 344a,
The same pattern row as the origin pattern 333 of the main scale 303 is arranged in the Y direction.
Is a totally transparent area.

受光素子326は、メインスケール303と前記サブスケー
ル325の12領域を通過してきた光の強度をそれぞれ検出
するために、12分割された受光領域をもち、光源329か
ら出て、レンズ327,メインスケール303,サブスケール32
5を通過してきた光の強度を検出する。The light-receiving element 326 has a light-receiving area divided into 12 in order to detect the intensity of light that has respectively passed through the 12 areas of the main scale 303 and the sub-scale 325. 303, subscale 32
Detect the intensity of light that has passed through 5.

このように構成された透過型光学式エンコーダは、以
下のように動作する。The transmissive optical encoder configured as described above operates as follows.

すなわち、メインスケール303に対して位置検出器305
が相対的に２次元移動した場合、そのＸ方向の移動成分
は、サブスケール325上の領域341a〜341dを通過してく
る光の強度の変化として現れ、Ｙ方向の移動成分はサブ
スケール325上の領域343a〜343dを通過してくる光の強
度の変化として現れる。すなわち、例えばＸ方向の例で
言えば、第６図においてサブスケール325上の領域341a
を通過してきた光の強度は、位置Ｘに対して−sinX＋α
（αは外乱）のごとく変化し、同様に341bの領域はcosX
＋α,341cはsinX＋α,341dは−cosX＋αのように変化す
る。That is, the position detector 305 with respect to the main scale 303
When the two-dimensional movement is relatively two-dimensional, the X-direction movement component appears as a change in the intensity of light passing through the regions 341a to 341d on the subscale 325, and the Y-direction movement component is on the subscale 325. Appears as a change in the intensity of light passing through the regions 343a to 343d. That is, for example, in the case of the X direction, the area 341a on the subscale 325 in FIG.
The intensity of the light passing through is −sinX + α with respect to the position X.
(Α is a disturbance), and similarly, the area of 341b is cosX.
+ Α, 341c changes like sinX + α, 341d changes like −cosX + α.

これらの各信号を２つずつ組にして、 （sinX＋α）−（−sinX＋α）＝2sinX （cosX＋α）−（−cosX＋α）＝2cosX のように演算することで、sinX,cosXの２波が得られ、
この信号からＸ−Ｙステージ２のＸ方向の位置をエンコ
ードすることができる。Two signals of sinX and cosX are obtained by pairing each of these signals and calculating as (sinX + α) − (− sinX + α) = 2sinX (cosX + α) − (− cosX + α) = 2cosX.
From this signal, the position of the XY stage 2 in the X direction can be encoded.

同様に、Ｙ方向の移動成分からはsinY,cosYの２波が
得られる。Similarly, two waves of sinY and cosY are obtained from the moving component in the Y direction.

また、回転検出器307も上記の位置検出器305と同様に
エンコード信号が得られるが、その中の例えばsinY,cos
Yの２波を用いて、この信号と前記位置検出器305から得
られるsinY,cosYの２波の信号とを比較することによ
り、Ｘ−Ｙステージ２の回転を検出することができる。Further, the rotation detector 307 can also obtain an encoded signal in the same manner as the position detector 305, but among them, for example, sinY, cos
The rotation of the XY stage 2 can be detected by comparing the signal with the two waves of sinY and cosY obtained from the position detector 305 using the two waves of Y.

すなわち、たとえばＸ−Ｙステージ２を２次元駆動し
た時、前記位置検出器305からのＹ方向エンコード信号
の変化量と、前記回転検出器307からのＹ方向のエンコ
ード信号の変化量とが違ってきたら、Ｘ−Ｙステージ２
が回転したことになるし、また逆に前記両信号の変化が
常に等しくなるように駆動すれば、Ｘ−Ｙステージ２を
回転することなく２次元に駆動することができる。That is, for example, when the XY stage 2 is two-dimensionally driven, the amount of change in the Y direction encode signal from the position detector 305 and the amount of change in the Y direction encode signal from the rotation detector 307 differ. Cod, XY stage 2
Is rotated, and conversely, if it is driven so that the changes of both signals are always equal, the XY stage 2 can be driven two-dimensionally without rotating.

次に原点信号であるが、これは例えばＸ方向では前記
メインスケール303のＸ方向用原点パターン332と、サブ
スケール325のＸ方向用原点パターン342a,342bとの重ね
合わせによって生ずる両スケールの透過量の変化特性を
利用したものであり、その原理は以下に示す通りであ
る。Next, regarding the origin signal, for example, in the X direction, this is the transmission amount of both scales generated by superimposing the origin pattern 332 for the X direction of the main scale 303 and the origin patterns 342a, 342b for the X direction of the subscale 325. Is used, and the principle is as follows.

すなわち、例えば全体的に光を反射する膜をコーティ
ングした基板上にＸ方向用原点パターンのようなパター
ンを形成した２つのスケールの位置が、パターン列の形
成方向に相対的に移動した場合、両スケールを透過して
くる光の光量は両スケールの位置関係によって第７図に
示すように変化する。すなわち、両スケールの透過光量
は、両スケールの原点パータンが重なり始めた時から少
しずつ増加してゆき、両者が重なった時に最大となり
（ピーク値を示す）、そこから再び減少していき、両者
の重なり部分がなくなった時にゼロとなるような、底辺
の幅がスリットパターン全体の幅の２倍である三角形状
を示す。That is, for example, when the positions of two scales having a pattern such as an X-direction origin pattern formed on a substrate coated with a film that reflects light as a whole move relative to each other in the pattern row forming direction, The amount of light transmitted through the scale changes as shown in FIG. 7 depending on the positional relationship between the scales. That is, the transmitted light amount of both scales gradually increases from the time when the origin patterns of both scales start to overlap, reaches the maximum when both of them overlap (showing a peak value), and then decreases again. 3 shows a triangular shape in which the width of the base is twice the width of the entire slit pattern so that it becomes zero when there is no overlapped part.

さらに、細かく見ると両スリットパターンがぴったり
重なった時の前後で据野の幅が前記ライン＆スペースの
約２周期であるような三角形状に光量のピークが現れ
る。これをあるスレッショルドレベルで２値化して、前
記スリット幅よりやや短いパルス信号（原点信号）とす
ることにより、この信号と前記sinX,cosXの両信号との
論理積によって、前記sinXの周期Ｌに対して1/8周期の
範囲内で原点を決めることができる。Further, when viewed in detail, peaks of light quantity appear in a triangular shape such that the width of the installation field is about 2 cycles of the line & space before and after both slit patterns are exactly overlapped. By binarizing this at a certain threshold level to form a pulse signal (origin signal) slightly shorter than the slit width, the period L of sinX becomes the period L by the logical product of this signal and both signals of sinX and cosX. On the other hand, the origin can be determined within the range of 1/8 cycle.

本例のエンコーダパターンによる原点出しは、電源投
入時にＸ−Ｙステージ２がどのような位置にあっても原
点信号とsin,cosの両信号とのみを参照して行うことが
できる。以下にその方法の一例を示す。ただし、電源投
入時にＸ−Ｙステージ２がＸ−Ｙ軸から傾いていると原
点出しが行えないので、原点出しを行う前にＸ−Ｙステ
ージ２の傾き補正を行う必要がある。この方法について
は後述する。Origin finding by the encoder pattern of this example can be performed by referring to only the origin signal and both sin and cos signals regardless of the position of the XY stage 2 when the power is turned on. An example of the method is shown below. However, if the XY stage 2 is tilted from the XY axis when the power is turned on, the origin cannot be set. Therefore, the tilt of the XY stage 2 must be corrected before the origin is set. This method will be described later.

ここでは、その後の原点出しについて示す。Ｘ方向の
原点出しについて説明すると、第３図（ａ）のようなメ
インスケール303に対して、第５図に示すサブスケール3
25が移動すると、サブスケール325上のＸ方向用原点パ
ターン領域342aと透明領域324bとを透過する光の光量の
信号は、それぞれ第８図における370,371のような出力
を示す。そして、信号370から信号371を引いたものが信
号372に示すものとなる。Here, the subsequent origin finding will be described. The origin finding in the X direction will be described. For the main scale 303 as shown in FIG. 3 (a), the subscale 3 shown in FIG.
When 25 is moved, the light amount signals of the light transmitted through the X-direction origin pattern area 342a and the transparent area 324b on the subscale 325 show outputs such as 370 and 371 in FIG. 8, respectively. The signal 370 minus the signal 371 becomes the signal 372.

この信号をあるスレショルドレベルで２値化し、０と
１のディジタル信号としてとらえる。This signal is binarized at a certain threshold level and captured as a digital signal of 0 and 1.

まず、電源投入時に前記原点信号が１であれば、該信
号が０になるまで、第８図における出力特性が右側に移
行するような方向にサブスケール325（すなわち、Ｘ−
Ｙステージ２）を移動し、そこから再び該信号が１にな
るまで左側に移動し、そこを仮の原点とする。この状態
では第８図におけるＡ点かＢ点か分からないので、次に
A,B間距離以上に右側に移動させて信号が０の状態から
再び１になるまで左側に移動させると、原点位置Ａに至
る。First, if the origin signal is 1 when the power is turned on, the subscale 325 (that is, X-
The Y stage 2) is moved, and from there, it is moved to the left again until the signal becomes 1, and that point is used as the temporary origin. In this state, it is not known whether it is point A or point B in FIG. 8, so next
When the signal is moved to the right more than the distance between A and B and then moved to the left until the signal becomes 0 again, the origin position A is reached.

次に、電源投入時に前記原点信号が０であれば、該信
号が１になるまで左側に動かし、そこを仮の原点とす
る。それ以降は前記と同様なシーケンスにより原点位置
Ａ点に至る。Next, if the origin signal is 0 when the power is turned on, the origin signal is moved to the left until the signal becomes 1, and the origin is used as the temporary origin. After that, the origin position A is reached by the same sequence as described above.

以上のような方法により、電源投入時にステージがど
のような位置であっても、メカリミット等に当てること
なく原点信号とsinX,cosXの両信号とのみを参照して原
点出しを行うことができる。With the above method, it is possible to find the origin regardless of the position of the stage when the power is turned on, by referring only to the origin signal and both sinX and cosX signals without hitting the mechanical limits. .

以上の原点出しは、Ｙ方向についても同様に実施する
ことができる。ただし、Ｙ方向では、位置検出器305と
回転検出器307の両方で原点出しを行い、その後Ｘ−Ｙ
ステージ２のＸ−Ｙ軸がエンコードパターンのＸ−Ｙ軸
に正確に合うように、後述する回転制御用DCモータ等で
微少回転調整を行うことが望ましい。The above origin finding can be similarly performed in the Y direction. However, in the Y direction, the origin is set by both the position detector 305 and the rotation detector 307, and then XY
It is desirable to perform fine rotation adjustment by a DC motor for rotation control or the like described later so that the XY axis of the stage 2 exactly matches the XY axis of the encode pattern.

この２次元エンコーダのX,Y軸の直交度は、メインス
ケール303上に形成される格子状パータン331の直交度に
依存するが、これはEB描画法等によりかなり高精度なも
のが得られるため、高い直交度を持つＸ−Ｙステージ２
を構成することができる。The orthogonality of the X and Y axes of this two-dimensional encoder depends on the orthogonality of the grid pattern 331 formed on the main scale 303. This is because the EB drawing method or the like can provide fairly high accuracy. , XY stage 2 with high orthogonality
Can be configured.

なお、上記例では透過型光学式エンコーダとして構成
した場合の例を説明したが、反射型光学式エンコーダや
その他の位置検出方法を採用することもできる。In addition, in the above example, an example in which the optical encoder is configured as a transmissive optical encoder has been described, but a reflective optical encoder or another position detecting method may be adopted.

次に、第９図を参照して、反射型光学式エンコーダを
採用した場合の一例を説明する。Next, with reference to FIG. 9, an example of the case where a reflective optical encoder is adopted will be described.

第９図において、位置検出器305は、光源329,コリメ
ータレンズ327,ビームスプリッタ324,サブスケール325
及び受光素子326とで構成されている。一方、メインス
ケール303は透過型の場合と同様にステージベース１上
に固定されるが、反射型の場合には検出器がメインスケ
ール303を挟み込む必要がないので、ステージベース１
上に直接取り付けることも可能である。なお、メインス
ケール303及びサブスケール325に形成されているエンコ
ーダパターンは、前記の透過型の場合と同様である。In FIG. 9, the position detector 305 includes a light source 329, a collimator lens 327, a beam splitter 324, and a subscale 325.
And a light receiving element 326. On the other hand, the main scale 303 is fixed on the stage base 1 as in the case of the transmissive type, but in the case of the reflective type, the detector does not need to sandwich the main scale 303, so the stage base 1
It is also possible to mount it directly on top. The encoder patterns formed on the main scale 303 and the sub-scale 325 are the same as those in the above-mentioned transmission type.

次に、作用について説明すると、光源329から出た光
は、コリメータレンズ327によって平行光束となり、ビ
ームスプリッタ324によって一部は反射され、サブスケ
ール325上に照射される。サブスケール325上の光が透過
しない部分（反射する部分，スペース）からの反射光
と、サブスケール325上の光が透過する部分（ライン）
を透過し、メインスケール303上の光が透過しない部分
（スペース）で反射した反射光とは、ビームスプリッタ
324によりその一部が透過して受光素子326に入射する。Next, the operation will be described. The light emitted from the light source 329 is converted into a parallel light flux by the collimator lens 327, a part of which is reflected by the beam splitter 324, and the subscale 325 is irradiated with the light. Reflected light from a portion of the sub-scale 325 where light does not pass (reflecting portion, space) and light passing through the sub-scale 325 (line)
The reflected light that is transmitted through the main scale 303 and is reflected by the part (space) where the light on the main scale 303 does not pass is the beam splitter.
A part of the light is transmitted by 324 and is incident on the light receiving element 326.

ここで、メインスケール303とサブスケール325とが相
対的に移動すると、受光素子326に入射する光の強度信
号は、前記の透過型の場合の例と同様な原理により、si
nX,cosXの如く変化し、エンコーダ信号が得られる。原
点信号についても同様である。また、回転検出器307も
同様に構成することができる。Here, when the main scale 303 and the sub-scale 325 move relative to each other, the intensity signal of the light incident on the light receiving element 326 is changed by the same principle as in the case of the transmissive type described above.
It changes like nX and cosX, and an encoder signal is obtained. The same applies to the origin signal. Further, the rotation detector 307 can be similarly configured.

このような反射型では、上記透過型にくらべてサブス
ケール325と受光素子326との距離が離れているため、si
nX,cosXの信号の歪みが多少大きくなるという欠点があ
るが、その反面、検出器がメインスケール303を挟み込
む構造ではないことから、長いストロークのものにも対
応しやすく、またメインテナンスがよいことなどが利点
となっている。In such a reflective type, the distance between the subscale 325 and the light receiving element 326 is larger than that in the transmissive type.
Although there is a drawback that the signal distortion of nX and cosX will be somewhat large, on the other hand, since the detector is not a structure that sandwiches the main scale 303, it is easy to support long strokes and has good maintenance. Is an advantage.

次に、Ｘ−Ｙステージ２の直接的な位置検出の変形例
について、第10図を参照して説明する。第10図は、レー
ザ測長機によってＸ−Ｙステージ２の位置検出を実行す
る一例を示すものである。Next, a modification of the direct position detection of the XY stage 2 will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an example of executing the position detection of the XY stage 2 by the laser length measuring machine.

同図において、81a,81b,81cそれぞれミラーであり、
レーザ光源80から出た光はビームスプリッタ82a,82bに
よりＸ方向の位置検出用の光（１系統）と、Ｙ方向の位
置検出用の光（２系統）とに分割される。以下、Ｘ方向
の位置検出について説明するが、Ｙ方向もまったく同様
にして実行される。In the figure, 81a, 81b, 81c are mirrors,
The light emitted from the laser light source 80 is split by the beam splitters 82a and 82b into light for position detection in the X direction (1 system) and light for position detection in the Y direction (2 systems). The position detection in the X direction will be described below, but the Y direction is performed in exactly the same manner.

ミラー81bによりＸ軸と平行な方向に屈曲された光
は、ビームスプリッタ83aによりＸ方向用参照ミラー84a
とＸ方向用反射ミラー85aの２方向に分割され、それぞ
れのミラーで反射されて再びビームスプリッタ83aに戻
り、両光の一部はＸ方向用光検出器86aに入射する。The light bent by the mirror 81b in the direction parallel to the X axis is reflected by the beam splitter 83a in the X direction reference mirror 84a.
And the X-direction reflection mirror 85a are split into two directions, reflected by the respective mirrors and returned to the beam splitter 83a again, and a part of both lights is incident on the X-direction photodetector 86a.

Ｘ方向用光検出器86aに入射する２本の光は、互いに
干渉し、Ｘ−Ｙステージ２がＸ方向に移動すると、レー
ザの波長λの周期で光の明暗が生じ、これからＸ−Ｙス
テージ２のＸ方向の移動量を測定することが出来る。The two lights incident on the X-direction photodetector 86a interfere with each other, and when the X-Y stage 2 moves in the X-direction, the light and darkness of the light occurs at the cycle of the wavelength λ of the laser. The amount of movement of 2 in the X direction can be measured.

同様にして、Ｙ方向の移動量も測定することが出来る
が、Ｙ方向の移動量と共に回転検出を行う必要があるの
ために、Ｘ方向にある距離だけ離れた２箇所で測定を行
っている。Similarly, the amount of movement in the Y direction can be measured, but since it is necessary to detect the rotation together with the amount of movement in the Y direction, the measurement is performed at two locations separated by a certain distance in the X direction. .

このように、Ｘ−Ｙステージ２の位置検出にレーザ測
長機を使用した場合には、Ｘ方向とＹ方向との直交度
は、Ｘ−Ｙステージ２を構成しているメカニカルなガイ
ドとは無関係に、Ｘ方向用反射ミラー85aと、Ｙ方向用
反射ミラー85bとの直交度によって決まる。したがっ
て、高精度を得るために、また、直交度が90゜からある
角度θだけずれている場合、レーザ測長機で測長される
ステージの移動量が実際の移動量にcosθを乗じた値と
なってしまうことによる位置検出精度の悪化を防ぐため
に、Ｘ方向用反射ミラー85aと、Ｙ方向用反射ミラー85b
とは、高直交度を有することが必要である。As described above, when the laser length measuring machine is used to detect the position of the XY stage 2, the orthogonality between the X direction and the Y direction is different from that of the mechanical guide forming the XY stage 2. Irrespectively, it is determined by the orthogonality between the X-direction reflection mirror 85a and the Y-direction reflection mirror 85b. Therefore, in order to obtain high accuracy, and when the orthogonality deviates from 90 ° by a certain angle θ, the amount of movement of the stage measured by the laser length measuring machine is the value obtained by multiplying the actual amount of movement by cosθ. In order to prevent the deterioration of the position detection accuracy due to the above, the X-direction reflection mirror 85a and the Y-direction reflection mirror 85b
Must have a high degree of orthogonality.

次に、このようなＸ−Ｙステージ２の駆動をリニアDC
モータにより行う一例を以下に説明する。Next, drive such an XY stage 2 with a linear DC
An example of using a motor will be described below.

すなわち、第１図に示すように、Ｘ−Ｙステージ２を
直接駆動するために、本実施例ではＸ方向駆動用として
１つ（本発明の第１の駆動部に相当する）、Ｙ方向駆動
用として２つ（本発明の第2,第３の駆動部に相当す
る）、計３つのリニアDCモータを配置している。すなわ
ち、リニアDCモータ４は、Ｘ−Ｙステージ２をＸ方向に
駆動するためのものであり、リニアDCモータ５はＹ方向
の駆動用モータであり、リニアDCモータ６は、上記リニ
アDCモータ５と同様にＹ方向に駆動力を発生するもので
あるが、上記リニアDCモータ５よりもある距離だけＸ方
向に離れた位置に配置され、本実施例では回転制御用モ
ータとして供するようになっている。That is, as shown in FIG. 1, in order to directly drive the XY stage 2, in the present embodiment, one for driving in the X direction (corresponding to the first driving unit of the present invention) and driving in the Y direction. Two linear DC motors (two corresponding to the second and third driving portions of the present invention) are arranged for use. That is, the linear DC motor 4 is for driving the XY stage 2 in the X direction, the linear DC motor 5 is a driving motor for the Y direction, and the linear DC motor 6 is the linear DC motor 5 described above. Similarly to the above, the driving force is generated in the Y direction, but the driving force is generated in the X direction by a certain distance from the linear DC motor 5, and in this embodiment, it is used as a rotation control motor. There is.

なお、各モータ4,5,6の力を発生する軸線は、前記位
置検出器305と回転検出器307上のそれぞれの方向の位置
検出を行う位置になるべく近くなるように配置すること
が望ましい。It is desirable that the axes of the motors 4, 5 and 6 that generate the force are arranged as close as possible to the positions on the position detector 305 and the rotation detector 307 for position detection in the respective directions.

そして、上記各リニアDCモータ4,5,6はいずれも同様
の構成を有し、第11図に示すようにＸ−Ｙステージ２に
取り付けられた１組の駆動用コイル22と、ステージベー
ス１上に取り付けられたリニアモータヨーク20及び永久
磁石21とから構成されている。永久磁石21とコイル22と
の関係は、第12図のようにＮ極,S極を向かい合わせた２
組の永久磁石21と軟鉄のヨーク20とにより矢印30のよう
な磁界を作り、その磁界中に駆動用コイル22を配置した
形となっていて、駆動用コイル22に電流を流すことによ
ってコイル22が矢印31の方向に力を発生する。Each of the linear DC motors 4, 5 and 6 has the same structure, and as shown in FIG. 11, a set of driving coils 22 attached to the XY stage 2 and the stage base 1 are used. It is composed of a linear motor yoke 20 and a permanent magnet 21 mounted on the top. The relationship between the permanent magnet 21 and the coil 22 is 2 with the N pole and S pole facing each other as shown in FIG.
A pair of permanent magnets 21 and a soft iron yoke 20 create a magnetic field as shown by arrow 30, and drive coil 22 is arranged in the magnetic field. Generates a force in the direction of arrow 31.

そして、隣りあった２つの永久磁石21,21を密着させ
て配置することにより、第14図に示すように磁束密度Ｂ
が一定に近い部分を長くとることができ、コイル22のス
トロークをこの範囲に規定すれば発生力のムラの少ない
リニアDCモータを実現できる。Then, by arranging the two adjacent permanent magnets 21, 21 in close contact with each other, as shown in FIG.
Can be made longer and the stroke of the coil 22 is defined in this range, so that a linear DC motor with less unevenness in generated force can be realized.

また、力の発生方向と垂直な方向（第13図における矢
印40の方向）には、第13図においてコイル22が永久磁石
21に対し相対的に41a,41bの距離だけ移動するまでは拘
束力を持たない。In addition, in the direction perpendicular to the direction of force generation (direction of arrow 40 in FIG. 13), coil 22 in FIG.
It has no binding force until it moves a distance of 41a, 41b relative to 21.

このようなリニアDCモータを、その駆動方向を直交さ
せ、かつ、第１図に示すように、Ｘ−Ｙステージ２の裏
面にその位置を変えて平面的に２組設けることにより、
Ｘ−Ｙステージ２をステージベース１から直接２次元に
駆動するための前記Ｘ方向用リニアDCモータ４と、Ｙ方
向用ニリアDCモータ５が構成できる。なお、回転制御用
モータ６は、上記Ｙ方向駆動用モータ５と同一機能を有
し、これよりもＸ方向に離れた位置に配置している点の
みが相違している。By providing two sets of such linear DC motors so that their driving directions are orthogonal to each other and the positions thereof are changed on the back surface of the XY stage 2 as shown in FIG.
The linear DC motor 4 for the X direction for directly driving the XY stage 2 in two dimensions from the stage base 1 and the niria DC motor 5 for the Y direction can be configured. The rotation control motor 6 has the same function as that of the Y-direction drive motor 5, and is different in that it is arranged at a position further away in the X direction than this.

ここで、Ｘ−Ｙステージ２のX,Y方向の駆動作用を説
明する。Here, the driving operation of the XY stage 2 in the X and Y directions will be described.

まず、Ｙ方向に駆動する場合にはＹ方向用リニアDCモ
ータ５と回転制御用リニアDCモータ６とを同期させて駆
動し、かつ、Ｘ方向用リニアDCモータ４に対してＸ方向
の位置が変位しないように前記位置検出部305からサー
ボをかけて駆動する。First, when driving in the Y direction, the Y direction linear DC motor 5 and the rotation control linear DC motor 6 are driven in synchronization, and the position in the X direction with respect to the X direction linear DC motor 4 is set. The position detecting unit 305 drives the servo so as not to displace it.

このようにすれば、Ｘ方向で離れた位置に設定されて
いるモータ5,6を同期させて駆動することで、ガイドレ
スのＸ−Ｙステージ２は回転せずかつＸ方向に移動する
ことなく、Ｙ方向にのみ高精度に駆動されることにな
る。In this way, by synchronously driving the motors 5 and 6 set at positions separated in the X direction, the guideless XY stage 2 does not rotate and does not move in the X direction. , Y direction only.

そして、万一モータ5,6の同期駆動がずれ、Ｘ−Ｙス
テージ２に回転が生じた場合には、即座に回転検出部30
7によって回転量が検出されるので、モータ5,6の駆動量
の差分だけいずれか一方のモータを多く駆動すること
で、回転修正を実行することができる。If the synchronous drive of the motors 5 and 6 is deviated and the XY stage 2 is rotated, the rotation detector 30 is immediately moved.
Since the rotation amount is detected by 7, the rotation correction can be executed by driving one of the motors more by the difference between the driving amounts of the motors 5 and 6.

一方、Ｘ−Ｙステージ２をＸ方向に駆動する場合に
は、Ｘ方向用リニアDCモータ４をＸ方向に駆動すると共
に、Ｙ方向の駆動部であるモータ5,6に対して、Ｙ方向
に変位しないように前記位置検出部305,回転検出部307
よりサーボをかける。この結果、Ｘ方向で離れた位置に
設定されたモータ5,6にてＹ方向の移動がないように制
御しているので、Ｘ−Ｙステージ２はＹ方向にずれるこ
となく、しかも回転することなくＸ方向用のモータ４の
駆動力にのみ基づきＸ方向に高精度に駆動することがで
きる。なお、上記各モータ4,5,6の制御の詳細について
は後述する。On the other hand, when the XY stage 2 is driven in the X direction, the linear DC motor 4 for the X direction is driven in the X direction, and the motors 5 and 6 which are the driving units in the Y direction move in the Y direction. The position detecting unit 305 and the rotation detecting unit 307 so as not to be displaced.
Apply more servo. As a result, since the motors 5 and 6 set at positions separated in the X direction are controlled so as not to move in the Y direction, the XY stage 2 can rotate without shifting in the Y direction. Instead, it can be driven in the X direction with high accuracy only based on the driving force of the motor 4 for the X direction. The details of the control of the motors 4, 5 and 6 will be described later.

次に、前述した原点出しを行う前に必ず必要となるＸ
−Ｙステージ２の傾きの補正方法の一例について説明す
る。Next, X that is absolutely necessary before performing the above-mentioned origin search.
An example of a method of correcting the inclination of the Y stage 2 will be described.

第15図（Ａ），（Ｂ）はリニアDCモータに傾き補正用
のコイルを追加して補正を行う場合の一例を示してい
る。すなわち、永久磁石21の作る磁束の中に駆動用コイ
ル22とは別に、セトリング用コイル51及び52を第15図
（Ａ），（Ｂ）のように形成する。そして、それぞれの
コイルに53,54に示した方向に電流を流すと、コイル51,
52は磁束30により力を受けて、ストローク中心位置すな
わち第15図のようにコイルと磁石との間にＹ方向の偏り
がなくなった状態で安定し、したがって、この状態でＸ
−Ｙステージ２が安定する（ただし、Ｘ方向にはストロ
ーク内でどこに動くか分からない）。FIGS. 15 (A) and 15 (B) show an example in which a coil for tilt correction is added to the linear DC motor to perform the correction. That is, settling coils 51 and 52 are formed in the magnetic flux created by the permanent magnet 21 separately from the driving coil 22 as shown in FIGS. 15 (A) and 15 (B). Then, when a current is applied to each coil in the directions indicated by 53 and 54, the coils 51,
52 receives a force from the magnetic flux 30, and is stabilized in the stroke center position, that is, in the state where there is no bias in the Y direction between the coil and the magnet as shown in FIG.
-Y stage 2 is stable (however, in the X direction, it is unknown where it moves within the stroke).

このように構成したリニアDCモータをＹ方向用リニア
DCモータ５と回転制御用リニアDCモータ６に採用し、両
者に上記のようなセトリング動作を行うことによりＸ−
Ｙステージ２の傾きが補正できる。The linear DC motor configured in this way can be used as a linear
The DC motor 5 and the linear DC motor 6 for rotation control are adopted, and X-
The tilt of the Y stage 2 can be corrected.

次に、駆動方法の他の例として、第16図（Ａ）（Ｂ）
に、リニア誘導モータ60により行う場合の一例を示す。Next, as another example of the driving method, FIGS. 16 (A) and (B)
An example of the case where the linear induction motor 60 is used is shown in FIG.

ステータ61をステージベース１上に設け、導体板64と
磁性体板65とで構成されるムーバ62をＸ−Ｙステージ２
上に設ける。A stator 61 is provided on the stage base 1, and a mover 62 composed of a conductor plate 64 and a magnetic plate 65 is attached to the XY stage 2.
Provide on top.

ステータ61は、溝加工された軟鉄ヨーク63の溝部にコ
イル66a,67a,68a,66b,67b,68bを第16図（Ａ），（Ｂ）
のように巻いて構成される。コイル66aと66b,67aと67b,
68aと68bは、それぞれ同相の電流を流すコイルであり、
これらにそれぞれ第17図の76,77,78に示したような120
゜だけ位相をずらした交流電流を流すことにより、ステ
ータ61とムーバ62との間に直接的に移動する進行磁界が
発生する。The stator 61 has coils 66a, 67a, 68a, 66b, 67b, 68b in the grooves of the grooved soft iron yoke 63, as shown in FIGS. 16 (A) and 16 (B).
It is composed by winding like. Coils 66a and 66b, 67a and 67b,
68a and 68b are coils for passing currents of the same phase,
These are 120 as shown in 76, 77 and 78 of Fig. 17, respectively.
By passing an alternating current whose phase is shifted by °, a traveling magnetic field that directly moves is generated between the stator 61 and the mover 62.

この進行磁界がムーバ62を構成する導体板64の中に渦
電流を誘導し、これと磁界との作用で矢印69に示す方向
に力を発生する。This traveling magnetic field induces an eddy current in the conductor plate 64 that constitutes the mover 62, and the action of this and the magnetic field generates a force in the direction indicated by the arrow 69.

なお、ムーバ62を構成する磁性体板65は、磁束の通り
道を成すものである。The magnetic plate 65 forming the mover 62 serves as a path for magnetic flux.

このようなリニア誘導モータ60においては、ムーバ側
は電気的にも磁気的にも極性を持たないので、第16図に
おいてムーバ62は磁界を発生する軟鉄ヨーク63の平面的
な面積よりも、Ｘ−Ｙステージ２のX,Yストローク分だ
けそれぞれの方向に大きい面積を持っているだけで、矢
印69の方向にそのストローク内で均一な力を発生し、か
つ、矢印70の方向には拘束力を待たない一方向用のリニ
ア誘導モータ60を実現できる。In such a linear induction motor 60, since the mover side has neither electrical nor magnetic polarity, the mover 62 in FIG. -By having a large area in each direction by the X and Y strokes of the Y stage 2, a uniform force is generated within that stroke in the direction of arrow 69, and a restraining force is generated in the direction of arrow 70. One-way linear induction motor 60 that does not wait can be realized.

このようなリニア誘導モータ60を、上記リニアDCモー
タと同様に３箇所に配置することで、２次元駆動用と回
転制御用のリニア誘導モータを構成することができる。By arranging such a linear induction motor 60 at three places like the above-mentioned linear DC motor, a linear induction motor for two-dimensional drive and rotation control can be constructed.

なお、リニア誘導モータは、第16図に示したような構
成のものの他、ムーバを導体板のみとしてコイルを挾み
込むような構成のものなど、種々の構成を採用し得る。The linear induction motor may employ various configurations such as the configuration shown in FIG. 16 and the configuration in which the coil is sandwiched with the mover only as the conductor plate.

また、リニア誘導モータを用いた場合にも、前記のよ
うに原点出しを行う前にＸ−Ｙステージ２の傾きの補正
を行う必要があるが、これには前記の例と同様に永久磁
石とセトリング用コイルを別に設けて補正する方法やそ
の他の種々の方法が適用される。Further, even when the linear induction motor is used, it is necessary to correct the inclination of the XY stage 2 before performing the origin search as described above. A method of separately providing a settling coil and correction, and various other methods are applied.

次に、上記実施例のＸ−Ｙステージの制御系の一例
を、第18図を参照して説明する。Next, an example of the control system of the XY stage of the above embodiment will be described with reference to FIG.

本例は第１図に示すＸ−Ｙステージ２を制御する場合
のものであり、第18図は１軸のみの制御系を示してい
る。This example is for controlling the XY stage 2 shown in FIG. 1, and FIG. 18 shows a control system for only one axis.

まず、Ｘ軸制御用の制御系について説明する。 First, a control system for X-axis control will be described.

本制御系は、エンコーダ信号処理部411,ディジタル制
御部412,アナログ制御部413,パワーアンプ部119により
構成されている。This control system includes an encoder signal processing unit 411, a digital control unit 412, an analog control unit 413, and a power amplifier unit 119.

本例のＸ−Ｙステージ２は、その位置検出器として90
゜位相の異なった２相の正弦波出力のリニアエンコーダ
を用いている。また、リニアDCモータは、パワーアンプ
部119の出力電流をコイル120の電流とし、そのコイル電
流に比例した推力を発生するものである。The XY stage 2 of this example uses 90 as its position detector.
Two linear encoders with sine wave outputs of different phases are used. Further, the linear DC motor uses the output current of the power amplifier unit 119 as the current of the coil 120 and generates a thrust force proportional to the coil current.

第18図において、リニアエンコーダ101の出力信号20
1,202は、エンコーダ信号処理部411に入力され、増幅器
102,103によって所要の振幅に増幅された後、８分割回
路105および位相シフト回路104に入力される。In FIG. 18, the output signal 20 of the linear encoder 101
1,202 is input to the encoder signal processing unit 411, and the amplifier
After being amplified to a required amplitude by 102 and 103, it is input to the 8-division circuit 105 and the phase shift circuit 104.

前記８分割回路105は、正弦波信号203（又は204）の1
/8周期毎に１クロック時間のパルスを発生する。８分割
回路105は、２つの出力205及び206を持っており、例え
ば正方向進行中には205に、負方向進行中には206にパル
スが出力される。The eight-division circuit 105 outputs one of the sine wave signals 203 (or 204).
/ Generates a pulse of 1 clock time every 8 cycles. The eight-division circuit 105 has two outputs 205 and 206. For example, a pulse is output to 205 when traveling in the positive direction and to 206 when traveling to the negative direction.

したがって、10μｍ当たり１周期の正弦波を発生する
リニアエンコーダ101を使用した場合、８分割回路105の
出力パルス間のＸ−Ｙステージ２の進行距離は1.25μｍ
であり、進行方向はパルスが出力される信号線によって
認識できる。すなわち、205にパルスが出力された場合
には、Ｘ−Ｙステージ２は正方向に1.25μｍ進み、206
にパルスが出力された場合には、負方向に1.25μｍ進ん
だことになる。Therefore, when the linear encoder 101 that generates a sine wave of one cycle per 10 μm is used, the traveling distance of the XY stage 2 between the output pulses of the 8-division circuit 105 is 1.25 μm.
The traveling direction can be recognized by the signal line from which the pulse is output. That is, when a pulse is output to 205, the XY stage 2 advances in the positive direction by 1.25 μm, and
If a pulse is output at 1, it means that it has advanced 1.25 μm in the negative direction.

なお、エンコーダ信号とパルスとの関係は第19図に示
す通りである。The relationship between the encoder signal and the pulse is as shown in FIG.

位相シフト回路104は、２相正弦波信号203,204と、CP
U121から出力される目標位置に関する位相信号207,208
とから、目標位置に負の勾配のゼロクロス点をもつ正弦
波信号209を合成する。The phase shift circuit 104 uses the two-phase sine wave signals 203 and 204 and CP
Phase signals 207 and 208 related to the target position output from U121
From, a sine wave signal 209 having a zero-cross point with a negative slope at the target position is synthesized.

目標位置を含むエンコーダ信号の1/8周期長及びその
前後の1/8周期長の範囲をアナログゾーンといい、アナ
ログ制御部413によって制御を行う。The range of the 1/8 cycle length of the encoder signal including the target position and the 1/8 cycle length before and after it is called an analog zone, and is controlled by the analog control unit 413.

また、アナログゾーン外の範囲をディジタルゾーンと
いい、ディジタル制御部412によって制御を行う。A range outside the analog zone is called a digital zone, and is controlled by the digital control unit 412.

ディジタル制御部412について説明すると、CPU121か
ら目標位置が指令されると、エンコーダ信号の1/8周期
長を単位とした位置の整数部が目標位置レジスタ109に
保持される。また、目標位置に負の勾配を持つ正弦波信
号209が位相シフト回路104から出力される。Explaining the digital control unit 412, when the target position is commanded from the CPU 121, the target position register 109 holds the integer part of the position in units of 1/8 cycle length of the encoder signal. Further, a sine wave signal 209 having a negative gradient at the target position is output from the phase shift circuit 104.

以下、具体例を持って説明すると、目標位置を例えば
ｘ＝1001μｍとし、１周期10μｍのリニアエンコーダ10
1を使用すると、その1/8周期は1.25μｍであり、1001μ
ｍを1.25μｍで割った商800がCPU121の出力信号210とし
て出力され、前記目標位置レジスタ109に保持される。
また、位相シフト回路から−sin（ｘ−１）２π/10なる
信号が上記正弦波信号209として出力される。これは、
ｘ＝1001μｍの位置に負の勾配のゼロクロス点をもつ正
弦波である。この場合には、ｘ＝998.75〜1002.5μｍの
3.75μｍの範囲がアナログゾーンであり、その外の範囲
がディジタルゾーンとなる。A specific example will be described below. The target position is, for example, x = 1,001 μm, and the linear encoder 10 having a period of 10 μm is used.
When 1 is used, its 1/8 period is 1.25 μm, and 1001 μ
The quotient 800 obtained by dividing m by 1.25 μm is output as the output signal 210 of the CPU 121 and held in the target position register 109.
Further, a signal of −sin (x−1) 2π / 10 is output from the phase shift circuit as the sine wave signal 209. this is,
It is a sine wave having a zero-cross point with a negative slope at the position of x = 1,001 μm. In this case, x = 998.75-1002.5 μm
The range of 3.75 μm is the analog zone, and the other range is the digital zone.

現在位置カウンタ107は、上記８分割回路105の出力信
号205及び206のパルスをカウントすることにより、Ｘ−
Ｙステージ２の現在位置を常に更新出力する。比較回路
108は、目標位置と現在位置との差を常に更新出力す
る。また、現在位置がアナログゾーンに入った場合、つ
まり比較回路108が−1,0,1のいずれかの場合に、制御切
り換えスイッチ122により制御をアナログ制御部413に切
り換える。The current position counter 107 counts the pulses of the output signals 205 and 206 of the eight division circuit 105 to obtain X-
The current position of the Y stage 2 is constantly updated and output. Comparison circuit
108 constantly updates and outputs the difference between the target position and the current position. Further, when the current position enters the analog zone, that is, when the comparison circuit 108 is any one of -1, 0, 1, the control changeover switch 122 switches the control to the analog control unit 413.

ROM111は、目標位置と現在位置との差に応じたＸ−Ｙ
ステージ２の目標速度が書き込まれる。そして、比較回
路108の出力に応じてこのROM111から目標速度を読み出
し、それをD/Aコンバータ112によりD/A変換し、電圧出
力とする。速度カウンタ106は、信号205又は206のパル
ス間のクロック数をカウントし、その逆数をとることに
よりディジタル速度を算出する。このディジタル速度信
号は、D/Aコンバータ110によりD/A変換され、電圧出力
となる。目標速度及びディジタル速度の電圧出力は、加
算器113に入力される。この加算器113の出力は、スイッ
チ122を通りパワーアンプ119により電圧−電流交換さ
れ、コイル120へのコイル電流212となり、Ｘ−Ｙステー
ジ２の駆動力を発生する。目標速度信号とディジタル速
度信号は、逆の特性を持ち、ディジタル速度が目標速度
に一致するようにコイル電流は制御される。ROM111 is XY according to the difference between the target position and the current position.
The target speed for stage 2 is written. Then, the target speed is read from the ROM 111 according to the output of the comparison circuit 108, and the target speed is D / A converted by the D / A converter 112 to be a voltage output. The speed counter 106 counts the number of clocks between the pulses of the signal 205 or 206 and calculates the digital speed by taking the reciprocal thereof. This digital speed signal is D / A converted by the D / A converter 110 and becomes a voltage output. The voltage outputs of the target speed and the digital speed are input to the adder 113. The output of the adder 113 passes through the switch 122 and undergoes voltage-current exchange by the power amplifier 119 to become the coil current 212 to the coil 120, and the driving force for the XY stage 2 is generated. The target speed signal and the digital speed signal have opposite characteristics, and the coil current is controlled so that the digital speed matches the target speed.

現在位置がアナログゾーン入ると、スイッチ122によ
り制御をアナログ制御部413に切り換える。When the current position enters the analog zone, the switch 122 switches the control to the analog control unit 413.

アナログ制御部413について説明すると、アナログ制
御は目標位置に負の勾配のゼロクロス点を持つ正弦波信
号209を利用し、そのゼロクロス点すなわち目標位置に
Ｘ−Ｙステージ２を整定させる。Explaining the analog control unit 413, the analog control uses a sine wave signal 209 having a zero-cross point having a negative slope at the target position, and sets the XY stage 2 at the zero-cross point, that is, the target position.

波形整形回路114は、信号209を非線形増幅回路を利用
してアナログゾーン内でリニアな波形211に整形する。
これによって目標位置からの変位をリニアな電圧として
検出することができる。比例増幅器115,微分増幅器116,
積分増幅器117は、上記のようなリニアな波形に対して
公知のPID制御を施すものである。加算器118は、その出
力がスイッチ122を通りパワーアンプ119によって電圧−
電流変換され、コイル120へのコイル電流となってＸ軸
の駆動力を発生するものである。The waveform shaping circuit 114 shapes the signal 209 into a linear waveform 211 in the analog zone by using a non-linear amplification circuit.
Thereby, the displacement from the target position can be detected as a linear voltage. Proportional amplifier 115, differential amplifier 116,
The integrating amplifier 117 performs known PID control on the above linear waveform. The output of the adder 118 passes through the switch 122 and is output by the power amplifier 119 to the voltage −
The current is converted into a coil current for the coil 120 to generate a driving force for the X axis.

これによって、Ｘ−Ｙステージ２を上記波形のゼロク
ロス点つまり目標位置に整定させる。As a result, the XY stage 2 is settled at the zero cross point of the waveform, that is, the target position.

以上Ｘ軸制御用の制御系を示したが、本例のＸ−Ｙス
テージ２では、Ｘ軸の他にＹ軸方向の制御のために、Ｙ
軸用モータと回転制御用モータ及びそれぞれの位置を検
出するエンコーダがあり、これもＸ軸と同様に制御する
必要がある。The control system for the X-axis control has been described above.
There are an axis motor, a rotation control motor, and an encoder that detects the position of each, and these must be controlled similarly to the X axis.

Ｙ軸制御用モータと回転制御用モータの制御系は基本
的には前記Ｘ軸制御用と同一であるが、以下に異なる点
のみを示す。The control systems of the Y-axis control motor and the rotation control motor are basically the same as those for the X-axis control, but only the different points are shown below.

すなわち、Ｘ−Ｙステージ２が正常に動作するために
は、Ｘ−Ｙステージ２の傾き（X,Y軸のいずれか）があ
る範囲内に収まっている必要があり、そのために回転制
御を行う構成となっている。したがって、Ｘ−Ｙステー
ジ２がイニシャライズ（原点出し）のシーケンスを行っ
た後、Ｙ軸用モータと回転制御用モータとは常に同期し
て駆動するように制御されなければならない。そのた
め、両軸の現在位置を示すカウンタ（第18図に示すカウ
ンタ107に相当する）の値の差を常に検出し、それがゼ
ロになるように制御する。That is, in order for the XY stage 2 to operate normally, the inclination of the XY stage 2 (either the X or Y axis) needs to be within a certain range, and therefore rotation control is performed. It is composed. Therefore, after the XY stage 2 performs the initialization (origin finding) sequence, the Y-axis motor and the rotation control motor must be controlled so as to always be driven in synchronization. Therefore, the difference between the values of the counters (corresponding to the counter 107 shown in FIG. 18) indicating the current positions of both axes is always detected, and the difference is controlled so as to be zero.

第20図にＹ軸と回転制御軸を同期をとりながら駆動す
るための回転制御系の一例を示す。FIG. 20 shows an example of a rotation control system for driving the Y axis and the rotation control axis in synchronization with each other.

同図に示すように、Ｙ軸駆動系の現在位置カウンタ50
1と、回転制御系の現在位置カウンタ502が設けられ、こ
の両カウンタ501,502のカウント値の差分を算出する減
算器505が設けられ、Ｙ軸及び回転制御軸のそれぞれの
現在位置の差からＸ−Ｙステージ２の回転を検出するよ
うになっている。また、減算器505の出力はD/Aコンバー
タ507に入力され、Ｘ−Ｙステージ２の回転量がアナロ
グ電圧に変換されるようになっていて、このアナログ電
圧は加算器510に出力される。As shown in the figure, the current position counter 50 of the Y-axis drive system
1 and a current position counter 502 of the rotation control system, and a subtractor 505 for calculating the difference between the count values of the counters 501 and 502. X- is calculated from the difference between the current positions of the Y axis and the rotation control axis. The rotation of the Y stage 2 is detected. The output of the subtractor 505 is input to the D / A converter 507 so that the rotation amount of the XY stage 2 is converted into an analog voltage, and this analog voltage is output to the adder 510.

また、前述したＸ軸と同様に、比較回路503,ROM506,D
/Aコンバータ508,速度カウンタ504,D/Aコンバータ509が
設けられ、前述したＸ軸制御系との相違点として、加算
器510に回転量のアナログ電圧が加わっている。Further, similarly to the X axis described above, the comparison circuit 503, ROM506, D
An / A converter 508, a speed counter 504, and a D / A converter 509 are provided, and the difference from the above-mentioned X-axis control system is that an analog voltage of the rotation amount is applied to the adder 510.

なお、ROM506にはＹ軸の目標速度と同一のパターンが
書き込まれており、Ｙ軸と回転制御軸を同期をとりなが
ら駆動することが可能となっている。また、第20図のブ
ロック図は回転制御系のディジタル制御部のみであり、
Ｙ軸の制御系はＸ軸のものと同一であり、また、回転制
御系の上記ブロック図に示した以外の構成は、Ｘ軸のも
のと同一である。The same pattern as the target speed of the Y axis is written in the ROM 506, and it is possible to drive the Y axis and the rotation control axis while synchronizing them. Further, the block diagram of FIG. 20 shows only the digital control section of the rotation control system,
The Y-axis control system is the same as that of the X-axis, and the configuration of the rotation control system other than that shown in the above block diagram is the same as that of the X-axis.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications can be made within the scope of the present invention.

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればＸ−Ｙステージ
のX,Y方向のガイドを要せずに高精度でX,Y方向への２次
元駆動を実行することができ、ガイドレスのＸ−Ｙステ
ージの位置精度は直接駆動系自体の位置決め精度と同一
となり、従来のようにガイドのずれなどの機械的な位置
ずれが生じないので、位置決め精度と直交度とを大幅に
向上することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to perform two-dimensional driving in the X and Y directions with high accuracy without the need of guiding the X and Y stages in the X and Y directions. , The position accuracy of the guideless XY stage is the same as the positioning accuracy of the direct drive system itself, and there is no mechanical misalignment such as the misalignment of the guide as in the past. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は、本発明の一実施例であるＸ−Ｙテーブルの平
面図、 第２図は、第１図に示すＸ−Ｙテーブルの検出器を透過
型光学式エンコーダで構成した一例を示す概略断面図、 第３図は、エンコーダメインスケール上のパターンの一
例を示す概略説明図、 第４図は、原点パターンを構成するスリット列の並べ方
の一例を示す概略説明図、 第５図は、メインスケールとサブスケールとの位置関係
を示す概略説明図、 第６図は、サブスケールのパターン配置の一例を示す概
略説明図、 第７図は、原点パターンのみによる原点信号の出力の一
例を示す特性図、 第８図は、エンコーダの原点信号出力を示す特性図、 第９図は、Ｘ−Ｙステージの検出器を反射型光学式エン
コーダとした場合の一例を示す概略断面図、 第10図は、Ｘ−Ｙステージの直接的な位置検出にレーザ
測長機を採用した場合の構成例を示す平面図、 第11図は、Ｘ−Ｙステージの駆動部をリニアDCモータで
構成した場合の断面図、 第12図，第13図は、リニアDCモータのコイルと磁石との
位置関係を説明するための平面図、 第14図は、第12図，第13図のように配置した場合の永久
磁石の磁束密度の分布を示す特性図、 第15図は、セトリングを行うためのセトリング用コイル
の構成を示す概略説明図、 第16図は、リニア誘導モータの構成の一例を示す概略説
明図、 第17図は、同上リニア誘導モータの各コイルへ流す電流
の関係を示す特性図、 第18図は、リニアDCモータ用いた場合のＸ−Ｙステージ
の一軸の制御系のブロック図、 第19図は、第17図の回路中のエンコーダ信号とパルスと
の関係を示す特性図、 第20図は、回転制御系のディジタル制御部の一例を示す
ブロック図である。 １……ステージベース、 ２……Ｘ−Ｙステージ、 ４……第１の駆動部、 ５……第２の駆動部、 ６……第３の駆動部、 60……リニア誘導モータ、 81〜86……レーザ測長機、 300……検出部、 303……メインスケール、 305……位置検出器、 307……回転検出器、 325……サブスケール、 326……受光素子、FIG. 1 is a plan view of an XY table which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example in which the detector of the XY table shown in FIG. 1 is constituted by a transmission type optical encoder. Schematic cross-sectional views, FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of a pattern on an encoder main scale, FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of how to arrange slit rows forming an origin pattern, and FIG. FIG. 6 is a schematic explanatory view showing the positional relationship between the main scale and the subscale, FIG. 6 is a schematic explanatory view showing an example of the pattern arrangement of the subscale, and FIG. 7 is an example of the output of the origin signal by only the origin pattern. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the origin signal output of the encoder. FIG. 9 is a schematic sectional view showing an example in which the detector of the XY stage is a reflection type optical encoder. Is directly on the XY stage FIG. 11 is a plan view showing a configuration example in which a laser length measuring machine is adopted for the automatic position detection, FIG. 11 is a sectional view in the case where the drive unit of the XY stage is constituted by a linear DC motor, FIG. 12, FIG. FIG. 13 is a plan view for explaining the positional relationship between the coil and the magnet of the linear DC motor, and FIG. 14 shows the distribution of the magnetic flux density of the permanent magnets when arranged as shown in FIGS. 12 and 13. FIG. 15 is a characteristic diagram showing FIG. 15, FIG. 15 is a schematic explanatory diagram showing a configuration of a settling coil for performing settling, FIG. 16 is a schematic explanatory diagram showing an example of a configuration of a linear induction motor, and FIG. Fig. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the currents flowing to the coils of the induction motor. Fig. 18 is a block diagram of a uniaxial control system of the XY stage when a linear DC motor is used. Fig. 19 is a circuit of Fig. 17. Fig. 20 is a characteristic diagram showing the relationship between the encoder signal and the pulse in the Is a block diagram showing an example of Ijitaru controller. 1 ... Stage base, 2 ... XY stage, 4 ... First drive section, 5 ... Second drive section, 6 ... Third drive section, 60 ... Linear induction motor, 81 ... 86: Laser length measuring machine, 300: Detection unit, 303: Main scale, 305: Position detector, 307: Rotation detector, 325: Sub scale, 326: Light receiving element,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ステージベースに対してＺ方向の平面ガイ
ドによって支持されたＸ−Ｙステージと、 このＸ−ＹステージのX,Y方向位置及び回転量を検出す
る検出部と、 ２次元駆動される上記Ｘ−Ｙステージ対して、それぞれ
位置を変えて平面的に配置され、X,Y方向にそれぞれ直
接に駆動力を発生する第１の駆動部，第２の駆動部と、 上記Ｘ−Ｙステージの回転駆動のために直接に駆動力を
発生する第３の駆動部とを有し、 Ｘ−ＹステージのX,Y方向のガイドを設けずにＸ−Ｙス
テージをテーブル駆動することを特徴とするガイドレス
Ｘ−Ｙテーブル。1. An XY stage supported by a plane guide in the Z direction with respect to a stage base, a detector for detecting the X and Y position and rotation amount of the XY stage, and two-dimensionally driven. A first drive unit and a second drive unit, which are arranged in a plane with their positions changed with respect to the XY stage, and each of which directly generates a driving force in the X and Y directions; A third drive unit that directly generates a driving force for rotationally driving the stage, and is characterized in that the XY stage is driven by a table without providing guides in the X and Y directions of the XY stage. Guideless XY table.