JP2025165596A - Movement control method, drawing method, estimation method, computer-readable program, and movement control device - Google Patents
Movement control method, drawing method, estimation method, computer-readable program, and movement control deviceInfo
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Abstract
【課題】対象物の主走査時における副走査方向の位置を適応的に制御する。
【解決手段】事前準備として、対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群611から、主走査位置と副走査位置との関係を示す近似式が求められ、各主走査位置について測定値群611が示す副走査位置と近似式が示す副走査位置との差を残差として、主走査位置等に基づいて残差を推定する残差推定器631が構築される。対象物の主走査時には、各時刻において、測定部22による主走査位置の測定値等を用いて残差推定器631により残差の推定値が取得される。測定部22による副走査位置の測定値および残差の推定値を用いてオンライン学習が行われ、近似式における係数の推定値が取得される。当該係数の推定値を適用した近似式を用いて副走査位置の近似値が求められる。残差の推定値と近似値とを用いて副走査位置の推定位置が取得され、対象物の副走査方向の位置が補正される。
【選択図】図4
The position of an object in the sub-scanning direction during main scanning is adaptively controlled.
[Solution] As a preliminary step, an approximation equation indicating the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position of the object is found from a group of measurement values 611 of the main scanning position and the sub-scanning position, and a residual estimator 631 is constructed that estimates the residual based on the main scanning position, etc., using the difference between the sub-scanning position indicated by the group of measurement values 611 and the sub-scanning position indicated by the approximation equation as the residual for each main scanning position. During main scanning of the object, an estimated residual value is obtained by the residual estimator 631 at each time using the measurement value of the main scanning position obtained by a measurement unit 22, etc. Online learning is performed using the measurement value of the sub-scanning position obtained by the measurement unit 22 and the estimated residual value, and estimated coefficients in the approximation equation are obtained. An approximate value of the sub-scanning position is found using the approximate equation to which the estimated coefficients are applied. An estimated sub-scanning position is obtained using the estimated residual value and the approximate value, and the position of the object in the sub-scanning direction is corrected.
[Selected Figure] Figure 4
Description
本発明は、移動機構を制御する技術、および、パラメータの値を推定する技術に関する。 The present invention relates to technology for controlling a moving mechanism and technology for estimating parameter values.
近年、ステージ等の移動制御において、フィードバック制御だけではなく、ニューラルネットワーク等の機械学習モデルを用いる制御装置が提案されている。しかしながら、機械学習モデルを用いる制御装置は、ある時点において最適化されたとしても、装置の移設や経年変化に伴って所望の制御性能が出なくなる場合がある。 In recent years, control devices that use not only feedback control but also machine learning models such as neural networks have been proposed for controlling the movement of stages and other devices. However, even if a control device that uses a machine learning model is optimized at a certain point in time, it may no longer achieve the desired control performance as the device is relocated or changes over time.
そこで、特許文献1では、ニューラルネットワークを用いた制御装置において、強化学習によってパラメータ値を再決定する手法が提案されている。当該手法では、制御対象の状態の変化による制御精度の低下が抑えられる。特許文献2の制御装置は、制御偏差に基づいて第1信号を発生させる第1補償器と、係数を調整可能な演算式に従って当該制御偏差を補正することによって補正信号を発生させる複数の調整部のうち、1つの調整部を用いて当該制御偏差を補正する補正器と、補正信号に基づいて、ニューラルネットワークにより第2信号を発生する第2補償器と、第1信号と第2信号とに基づいて制御信号を発生する演算器とを含む。当該複数の調整部の調整に要する時間は、ニューラルネットワークの再学習に要する時間よりも短いため、制御対象の状態変化や外乱環境に変化が生じても、適正な制御特性を短時間で調整することができる。 Patent Document 1 proposes a method for redetermining parameter values through reinforcement learning in a control device using a neural network. This method minimizes degradation of control accuracy due to changes in the state of the controlled object. The control device in Patent Document 2 includes: a first compensator that generates a first signal based on a control deviation; a compensator that corrects the control deviation using one of multiple adjustment units that generate a correction signal by correcting the control deviation according to an arithmetic expression with an adjustable coefficient; a second compensator that generates a second signal using a neural network based on the correction signal; and a calculator that generates a control signal based on the first and second signals. Because the time required to adjust the multiple adjustment units is shorter than the time required to re-learn the neural network, appropriate control characteristics can be adjusted in a short time even if changes occur in the state of the controlled object or in the external disturbance environment.
なお、特許文献3の露光装置では、ステージの主走査方向の位置に応じてステージの副走査方向の位置を補正するための補正量を示す真直補正テーブルが準備され、ステージを主走査方向に駆動する際に、当該真直補正テーブルに基づいて、ステージの副走査方向の位置が補正される。これにより、ステージを主走査方向に駆動する際の真直度を担保して、ステージに載置された基板の適切な位置に露光ヘッドから光を照射することが可能となる。 In the exposure apparatus of Patent Document 3, a straightness correction table is prepared that indicates the amount of correction for correcting the position of the stage in the sub-scanning direction according to the position of the stage in the main scanning direction, and when the stage is driven in the main scanning direction, the position of the stage in the sub-scanning direction is corrected based on this straightness correction table. This ensures straightness when driving the stage in the main scanning direction, making it possible to irradiate light from the exposure head to the appropriate position on the substrate placed on the stage.
ところで、特許文献3のように、対象物の主走査時における副走査方向の位置を補正テーブルを用いて補正する場合、装置の移設や経年変化といった状態変化が生じた際に、補正テーブルを再度取得する必要がある。ニューラルネットワークの強化学習を行う特許文献1の手法においても、必要な学習データ量を事前に見積もることは困難であり、実装置を稼働させて学習データを取得するには現実的ではない程度な量のデータが必要となる場合がある。また、特許文献2の手法では、複数の調整部に対して、予め想定される制御状態の変化に応じて最適なパラメータを決定しておく必要があるため、状態変化によっては制御精度の低下を抑制できない場合がある。したがって、対象物の主走査時における副走査方向の位置を適応的に制御することが可能な新規な手法が求められている。また、第1パラメータの値の変動に応じて変化する第2パラメータの値を適応的に推定する手法も求められている。 However, when using a correction table to correct the position of an object in the sub-scanning direction during a main scan, as in Patent Document 3, it is necessary to re-acquire the correction table when changes in the state occur, such as when the device is relocated or deteriorates over time. Even with the method of Patent Document 1, which uses reinforcement learning in a neural network, it is difficult to estimate the amount of training data required in advance, and operating the actual device to acquire training data may require an unrealistic amount of data. Furthermore, the method of Patent Document 2 requires determining optimal parameters for multiple adjustment units in accordance with anticipated changes in the control state, which may make it difficult to prevent a decrease in control accuracy depending on the state change. Therefore, there is a need for a new method that can adaptively control the position of an object in the sub-scanning direction during a main scan. There is also a need for a method that adaptively estimates the value of a second parameter that changes in accordance with fluctuations in the value of a first parameter.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、対象物の主走査時における副走査方向の位置を適応的に制御することを目的とし、第1パラメータの値の変動に応じて変化する第2パラメータの値を適応的に推定することも目的としている。 The present invention was developed in consideration of the above-mentioned problems, and aims to adaptively control the position of an object in the sub-scanning direction during main scanning, and also to adaptively estimate the value of a second parameter that changes in response to fluctuations in the value of a first parameter.
本発明の態様1は、互いに交差する主走査方向および副走査方向に対象物を移動する移動機構を制御する移動制御方法であって、a)前記対象物の前記主走査方向への移動時に測定部により取得される、前記対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群から、前記主走査位置と前記副走査位置との関係を示す近似式を求める工程と、b)各主走査位置について前記測定値群が示す副走査位置と前記近似式が示す副走査位置との差を残差として、少なくとも前記主走査位置に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する工程と、c)前記対象物を前記主走査方向に移動する工程と、d)前記c)工程に並行しつつ、所定間隔の各時刻において前記対象物の前記副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせて前記対象物の前記副走査方向の位置を補正する工程とを備え、前記d)工程が、d1)前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記主走査位置の測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する工程と、d2)前記各時刻において、前記測定部による前記副走査位置の測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する工程と、d3)前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記副走査位置の近似値を求める工程と、d4)前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記副走査位置の前記推定位置を取得する工程と、d5)前記各時刻に対して取得された前記副走査位置の前記推定位置と前記目標位置との差に基づいて前記対象物を前記副走査方向に移動する工程とを備える。 Aspect 1 of the present invention is a movement control method for controlling a movement mechanism that moves an object in mutually intersecting main scanning and sub-scanning directions, comprising: a) a step of determining an approximation equation indicating the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from a group of measurement values of the main scanning position and the sub-scanning position of the object acquired by a measurement unit while the object is moving in the main scanning direction; b) a step of constructing a residual estimator that estimates the residual based on at least the main scanning position, using the difference between the sub-scanning position indicated by the group of measurement values and the sub-scanning position indicated by the approximation equation for each main scanning position as a residual; c) a step of moving the object in the main scanning direction; and d) a step of acquiring an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time at a predetermined interval while performing step c), and correcting the position of the object in the sub-scanning direction to match a predetermined target position, wherein step d) comprises: d1) acquiring an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time d2) performing online learning at each time to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measurement value of the sub-scanning position by the measurement unit and the estimated value of the residual, and obtaining an estimate of the at least one coefficient; d3) using the approximation formula to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied to obtain an approximate value of the sub-scanning position at each time; d4) obtaining the estimated position of the sub-scanning position using the estimated value and approximate value of the residual at each time; and d5) moving the object in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated position of the sub-scanning position obtained for each time and the target position.
本発明の態様2は、態様1の移動制御方法であって、前記近似式が一次回帰式であり、前記少なくとも1つの係数が、前記一次回帰式の切片および/または傾きである。 Aspect 2 of the present invention is the movement control method of aspect 1, wherein the approximation equation is a linear regression equation, and the at least one coefficient is the intercept and/or slope of the linear regression equation.
本発明の態様3は、態様1(態様1または2であってもよい。)の移動制御方法であって、前記オンライン学習がカルマンフィルタにより行われる。 Aspect 3 of the present invention is the movement control method of aspect 1 (or aspect 1 or 2), in which the online learning is performed using a Kalman filter.
本発明の態様4は、態様1(態様1ないし3のいずれか1つであってもよい。)の移動制御方法であって、前記残差推定器が、前記移動機構に含まれる主走査モータのトルクおよび/または前記対象物の主走査速度と、前記主走査位置とを含む入力に対して、前記残差の前記推定値を出力する学習済みモデルである。 Aspect 4 of the present invention is a movement control method according to Aspect 1 (which may be any one of Aspects 1 to 3), in which the residual estimator is a trained model that outputs the estimated value of the residual in response to inputs including the torque of a main scanning motor included in the movement mechanism and/or the main scanning speed of the object, and the main scanning position.
本発明の態様5は、基板にパターンを描画する描画方法であって、態様1ないし4のいずれか1つの移動制御方法により前記対象物であるステージを前記主走査方向に移動する移動工程と、前記ステージの前記主走査方向への移動に同期して描画部を制御することにより、前記ステージ上に保持された基板に対してパターンを描画する描画工程とを備える。 Aspect 5 of the present invention is a drawing method for drawing a pattern on a substrate, comprising: a movement step of moving the stage, which is the object, in the main scanning direction using the movement control method of any one of aspects 1 to 4; and a drawing step of drawing a pattern on the substrate held on the stage by controlling a drawing unit in synchronization with the movement of the stage in the main scanning direction.
本発明の態様6は、態様5の描画方法であって、前記描画工程の完了後、他の基板に対して前記移動工程および前記描画工程が繰り返され、前記他の基板に対する前記移動工程において、前記移動制御方法における前記a)およびb)工程が省略され、前記d2)工程の前記オンライン学習における前記少なくとも1つの係数の初期値が、直前に描画が行われた基板に対する前記移動工程において取得された前記主走査位置と前記副走査位置との関係から求められる。 Aspect 6 of the present invention is a drawing method according to aspect 5, in which, after the drawing step is completed, the movement step and the drawing step are repeated for another substrate, and in the movement step for the other substrate, steps a) and b) of the movement control method are omitted, and the initial value of the at least one coefficient in the online learning of step d2) is determined from the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position obtained in the movement step for the substrate on which drawing was performed immediately before.
本発明の態様7は、第1パラメータの値の変動に応じて変化する第2パラメータの値を推定する推定方法であって、a)前記第1パラメータの値の変動時に測定部により取得される、前記第1パラメータおよび前記第2パラメータの測定値群から、前記第1パラメータの値と前記第2パラメータの値との関係を示す近似式を求める工程と、b)前記第1パラメータの各値について前記測定値群が示す前記第2パラメータの値と前記近似式が示す前記第2パラメータの値との差を残差として、少なくとも前記第1パラメータの値に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する工程と、c)前記第1パラメータの値の変動に並行しつつ、所定間隔の各時刻において前記第2パラメータの推定値を取得する工程とを備え、前記c)工程が、c1)前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記第1パラメータの測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する工程と、c2)前記各時刻において、前記測定部による前記第2パラメータの測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する工程と、c3)前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記第2パラメータの近似値を求める工程と、c4)前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記第2パラメータの前記推定値を取得する工程とを備える。 Aspect 7 of the present invention is an estimation method for estimating the value of a second parameter that changes in response to fluctuations in the value of a first parameter, comprising: a) a step of determining an approximation equation indicating the relationship between the value of the first parameter and the value of the second parameter from a group of measured values of the first parameter and the second parameter acquired by a measurement unit when the value of the first parameter fluctuates; b) a step of constructing a residual estimator that estimates the residual based on at least the value of the first parameter, using the difference between the value of the second parameter indicated by the group of measured values and the value of the second parameter indicated by the approximation equation as the residual; and c) a step of acquiring an estimated value of the second parameter at each time point at a predetermined interval while the value of the first parameter fluctuates. The c) step includes: c1) at each time, using the residual estimator to obtain an estimate of the residual using at least the measurement value of the first parameter by the measurement unit; c2) at each time, using the measurement value of the second parameter by the measurement unit and the estimate of the residual, performing online learning to estimate at least one coefficient in the approximation formula and obtain an estimate of the at least one coefficient; c3) using the approximation formula to which the estimate of the at least one coefficient at each time is applied to find an approximate value of the second parameter at each time; and c4) using the estimate and approximate value of the residual at each time to obtain the estimate of the second parameter.
本発明の態様8は、互いに交差する主走査方向および副走査方向に対象物を移動する移動機構をコンピュータに制御させる、コンピュータ読み取り可能なプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、a)前記対象物の前記主走査方向への移動時に測定部により取得される、前記対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群から、前記主走査位置と前記副走査位置との関係を示す近似式を求める工程と、b)各主走査位置について前記測定値群が示す副走査位置と前記近似式が示す副走査位置との差を残差として、少なくとも前記主走査位置に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する工程と、c)前記対象物を前記主走査方向に移動する工程と、d)前記c)工程に並行しつつ、所定間隔の各時刻において前記対象物の前記副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせて前記対象物の前記副走査方向の位置を補正する工程とを実行させ、前記d)工程が、d1)前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記主走査位置の測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する工程と、d2)前記各時刻において、前記測定部による前記副走査位置の測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する工程と、d3)前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記副走査位置の近似値を求める工程と、d4)前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記副走査位置の前記推定位置を取得する工程と、d5)前記各時刻に対して取得された前記副走査位置の前記推定位置と前記目標位置との差に基づいて前記対象物を前記副走査方向に移動する工程とを備える。 Aspect 8 of the present invention is a computer-readable program that causes a computer to control a movement mechanism that moves an object in main scanning and sub-scanning directions that intersect with each other. Execution of the program by a computer includes the following steps: a) determining an approximation formula that indicates the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position of the object from a group of measurement values of the main scanning position and the sub-scanning position of the object acquired by a measurement unit while the object is moving in the main scanning direction; b) constructing a residual estimator that estimates the residual based on at least the main scanning position, using the difference between the sub-scanning position indicated by the group of measurement values and the sub-scanning position indicated by the approximation formula for each main scanning position as a residual; c) moving the object in the main scanning direction; and d) acquiring an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time point at a predetermined interval while performing step c), and correcting the position of the object in the sub-scanning direction to match a predetermined target position. and the d) step includes: d1) at each time, acquiring an estimated value of the residual by the residual estimator using at least the measurement value of the main scanning position by the measurement unit; d2) at each time, performing online learning to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measurement value of the sub-scanning position by the measurement unit and the estimated value of the residual, and acquiring an estimated value of the at least one coefficient; d3) using the approximation formula to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied to obtain an approximate value of the sub-scanning position at each time; d4) acquiring the estimated position of the sub-scanning position using the estimated value and approximate value of the residual at each time; and d5) moving the object in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated position of the sub-scanning position acquired for each time and the target position.
本発明の態様9は、互いに交差する主走査方向および副走査方向に対象物を移動する移動機構を制御する移動制御装置であって、前記対象物の前記主走査方向への移動時に測定部により取得される、前記対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群から、前記主走査位置と前記副走査位置との関係を示す近似式を求める近似式取得部と、各主走査位置について前記測定値群が示す副走査位置と前記近似式が示す副走査位置との差を残差として、少なくとも前記主走査位置に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する推定器構築部と、前記対象物を前記主走査方向に移動しつつ、所定間隔の各時刻において前記対象物の前記副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせて前記対象物の前記副走査方向の位置を補正する移動制御部とを備え、前記移動制御部が、前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記主走査位置の測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する残差取得部と、前記各時刻において、前記測定部による前記副走査位置の測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する係数取得部と、前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記副走査位置の近似値を求める近似値算出部と、前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記副走査位置の前記推定位置を取得する推定位置取得部と、前記各時刻に対して取得された前記副走査位置の前記推定位置と前記目標位置との差に基づいて前記対象物を前記副走査方向に移動する補正制御部とを備える。 A ninth aspect of the present invention is a movement control device that controls a movement mechanism that moves an object in mutually intersecting main scanning and sub-scanning directions, and includes: an approximation equation acquisition unit that determines an approximation equation indicating the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from a group of measurement values of the main scanning position and the sub-scanning position of the object acquired by a measurement unit when the object moves in the main scanning direction; an estimator construction unit that constructs a residual estimator that estimates the residual based on at least the main scanning position, using the difference between the sub-scanning position indicated by the group of measurement values and the sub-scanning position indicated by the approximation equation for each main scanning position as a residual; and a movement control unit that acquires an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time point at predetermined intervals while moving the object in the main scanning direction, and corrects the position of the object in the sub-scanning direction to match a predetermined target position, and the movement control unit acquires an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time point at least The system includes a residual acquisition unit that acquires an estimated value of the residual using the residual estimator based on the measurement value of the main scanning position obtained by the measurement unit; a coefficient acquisition unit that performs online learning to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measurement value of the sub-scanning position obtained by the measurement unit and the estimated value of the residual at each time, and acquires an estimated value of the at least one coefficient; an approximate value calculation unit that calculates an approximate value of the sub-scanning position at each time using the approximation formula to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied; an estimated position acquisition unit that acquires the estimated position of the sub-scanning position using the estimated value and approximate value of the residual at each time; and a correction control unit that moves the object in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated position of the sub-scanning position obtained for each time and the target position.
本発明の態様1ないし6、並びに、態様8および9では、対象物の主走査時における副走査方向の位置を適応的に制御することができる。本発明の態様7では、第2パラメータの値を適応的に推定することができる。 In aspects 1 to 6, as well as aspects 8 and 9 of the present invention, the position of the object in the sub-scanning direction during main scanning can be adaptively controlled. In aspect 7 of the present invention, the value of the second parameter can be adaptively estimated.
図1は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置1を示す正面図であり、図2は、描画装置1を示す側面図である。描画装置1は、感光材料が塗布された半導体基板等の基板9の主面に対して空間変調された光を照射し、当該主面にパターンを描画する直接描画装置(露光装置とも呼ばれる。)である。図1および図2では、互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を矢印にて示す。本実施の形態では、X方向およびY方向は略水平方向であり、Z方向は略鉛直方向であるが、X方向、Y方向およびZ方向は任意に変更されてよい。 Figure 1 is a front view of an imaging device 1 according to one embodiment of the present invention, and Figure 2 is a side view of the imaging device 1. The imaging device 1 is a direct imaging device (also called an exposure device) that irradiates spatially modulated light onto a main surface of a substrate 9, such as a semiconductor substrate coated with a photosensitive material, to image a pattern on the main surface. In Figures 1 and 2, the mutually orthogonal X, Y, and Z directions are indicated by arrows. In this embodiment, the X and Y directions are approximately horizontal, and the Z direction is approximately vertical, but the X, Y, and Z directions may be changed as desired.
描画装置1は、ベース10と、ステージ21と、移動機構3と、測定部22と、描画部4と、コンピュータ5とを備える。後述するように、コンピュータ5は、描画装置1の全体制御を担う。ベース10は、移動機構3および描画部4を支持する支持台であり、Y方向およびX方向に広がる平板状の外形を有する。ステージ21は、基板9を保持する平板状のプレートである。ステージ21は、平坦な上面を有する。基板9は、ステージ21の上面に、略水平な姿勢で載置される。ステージ21は、基板9を固定するチャックピンや、基板9を吸着する複数の吸着孔を有してもよい。 The drawing device 1 comprises a base 10, a stage 21, a movement mechanism 3, a measurement unit 22, a drawing unit 4, and a computer 5. As described below, the computer 5 is responsible for overall control of the drawing device 1. The base 10 is a support platform that supports the movement mechanism 3 and the drawing unit 4, and has a flat outer shape that extends in the Y and X directions. The stage 21 is a flat plate that holds the substrate 9. The stage 21 has a flat upper surface. The substrate 9 is placed on the upper surface of the stage 21 in a substantially horizontal position. The stage 21 may have chuck pins that secure the substrate 9 and multiple suction holes that hold the substrate 9 by suction.
移動機構3は、ステージ21を搬送する機構である。移動機構3は、ベース10に対してステージ21を、Y方向およびX方向に移動させる。後述するように、描画装置1における描画処理では、ステージ21がY方向に連続的に移動し、X方向に間欠的に移動するため、以下、Y方向を「主走査方向」といい、X方向を「副走査方向」という。図1および図2に示すように、移動機構3は、主走査プレート31と、副走査プレート32と、主走査機構33と、副走査機構34と、回転機構35とを備える。 The moving mechanism 3 is a mechanism for transporting the stage 21. The moving mechanism 3 moves the stage 21 in the Y and X directions relative to the base 10. As will be described later, during the drawing process in the drawing device 1, the stage 21 moves continuously in the Y direction and intermittently in the X direction. Therefore, hereinafter, the Y direction will be referred to as the "main scanning direction" and the X direction will be referred to as the "sub-scanning direction." As shown in Figures 1 and 2, the moving mechanism 3 includes a main scanning plate 31, a sub-scanning plate 32, a main scanning mechanism 33, a sub-scanning mechanism 34, and a rotation mechanism 35.
主走査機構33は、ステージ21を主走査方向に搬送するための機構である。主走査機構33は、ベース10に対して主走査プレート31を、主走査方向に移動させる。主走査機構33は、一対の主走査ガイド331と、主走査モータ332と、主走査回路333とを備える。一対の主走査ガイド331は、ベース10の上面において、副走査方向に間隔をあけて設けられる。各主走査ガイド331は、主走査方向に沿って直線状に延びる。主走査ガイド331には、例えばエアガイドが用いられ、主走査プレート31を、浮上させた状態で主走査方向に案内する。 The main scanning mechanism 33 is a mechanism for transporting the stage 21 in the main scanning direction. The main scanning mechanism 33 moves the main scanning plate 31 in the main scanning direction relative to the base 10. The main scanning mechanism 33 includes a pair of main scanning guides 331, a main scanning motor 332, and a main scanning circuit 333. The pair of main scanning guides 331 are provided on the upper surface of the base 10 with a gap between them in the sub-scanning direction. Each main scanning guide 331 extends linearly along the main scanning direction. The main scanning guides 331 may be, for example, air guides, which guide the main scanning plate 31 in the main scanning direction while levitating it.
主走査モータ332は、一対の主走査ガイド331の間に配置される。本実施の形態における主走査モータ332は、固定子332aと移動子332bとを有するリニアモータである。固定子332aは、ベース10の上面において、主走査方向に沿って設けられる。移動子332bは、主走査プレート31の下面に固定される。主走査モータ332では、固定子332aと移動子332bとの間に生じる磁気的な吸引力および反発力により、移動子332bが、固定子332aに沿って主走査方向に移動する。これにより、ベース10に対して主走査プレート31が、主走査方向に移動する。主走査回路333は、主走査モータ332に電気的に接続されており、主走査モータ332の駆動制御を行う。また、主走査回路333では、主走査モータ332のトルク、および、移動速度(以下、「主走査速度」という。)が取得され、コンピュータ5に出力される。なお、主走査機構33は、例えば、回転モータおよびボールねじ等によりステージ21を移動するものであってもよい(副走査機構34において同様)。 The main scanning motor 332 is disposed between a pair of main scanning guides 331. In this embodiment, the main scanning motor 332 is a linear motor having a stator 332a and a slider 332b. The stator 332a is provided on the upper surface of the base 10 along the main scanning direction. The slider 332b is fixed to the lower surface of the main scanning plate 31. In the main scanning motor 332, the slider 332b moves in the main scanning direction along the stator 332a due to magnetic attraction and repulsion generated between the stator 332a and slider 332b. This causes the main scanning plate 31 to move in the main scanning direction relative to the base 10. The main scanning circuit 333 is electrically connected to the main scanning motor 332 and controls the drive of the main scanning motor 332. The main scanning circuit 333 also acquires the torque and movement speed (hereinafter referred to as the "main scanning speed") of the main scanning motor 332 and outputs them to the computer 5. The main scanning mechanism 33 may also move the stage 21 using, for example, a rotary motor and a ball screw (the same applies to the sub-scanning mechanism 34).
副走査機構34は、ステージ21を副走査方向に搬送するための機構である。副走査機構34は、主走査プレート31に対して副走査プレート32を、副走査方向に移動させる。副走査機構34は、一対の副走査ガイド341と、副走査モータ342と、副走査回路343とを備える。一対の副走査ガイド341は、主走査プレート31の上面において、主走査方向に間隔をあけて設けられる。各副走査ガイド341は、副走査方向に沿って直線状に延びる。副走査ガイド341には、例えばボールガイドが用いられ、主走査プレート31に対して副走査プレート32を副走査方向に滑らかに案内する。 The sub-scanning mechanism 34 is a mechanism for transporting the stage 21 in the sub-scanning direction. The sub-scanning mechanism 34 moves the sub-scanning plate 32 in the sub-scanning direction relative to the main scanning plate 31. The sub-scanning mechanism 34 includes a pair of sub-scanning guides 341, a sub-scanning motor 342, and a sub-scanning circuit 343. The pair of sub-scanning guides 341 are provided on the upper surface of the main scanning plate 31 with a gap in the main scanning direction. Each sub-scanning guide 341 extends linearly in the sub-scanning direction. The sub-scanning guides 341 may be, for example, ball guides, and smoothly guide the sub-scanning plate 32 in the sub-scanning direction relative to the main scanning plate 31.
副走査モータ342は、一対の副走査ガイド341の間に配置される。本実施の形態における副走査モータ342は、固定子342aと移動子342bとを有するリニアモータである。固定子342aは、主走査プレート31の上面において、副走査方向に沿って設けられる。移動子342bは、副走査プレート32の下面に固定される。副走査モータ342では、固定子342aと移動子342bとの間に生じる磁気的な吸引力および反発力により、移動子342bが、固定子342aに沿って副走査方向に移動する。これにより、主走査プレート31に対して副走査プレート32が、副走査方向に移動する。副走査回路343は、副走査モータ342に電気的に接続されており、副走査モータ342の駆動制御を行う。また、副走査回路343では、副走査モータ342のトルクが取得され、コンピュータ5に出力される。 The sub-scanning motor 342 is disposed between a pair of sub-scanning guides 341. In this embodiment, the sub-scanning motor 342 is a linear motor having a stator 342a and a slider 342b. The stator 342a is provided on the upper surface of the main scanning plate 31 along the sub-scanning direction. The slider 342b is fixed to the lower surface of the sub-scanning plate 32. In the sub-scanning motor 342, the slider 342b moves in the sub-scanning direction along the stator 342a due to magnetic attraction and repulsion generated between the stator 342a and slider 342b. This causes the sub-scanning plate 32 to move in the sub-scanning direction relative to the main scanning plate 31. The sub-scanning circuit 343 is electrically connected to the sub-scanning motor 342 and controls the drive of the sub-scanning motor 342. The sub-scanning circuit 343 also acquires the torque of the sub-scanning motor 342 and outputs it to the computer 5.
回転機構35は、Z方向に延びる回転軸R1を中心とするステージ21の回転角度を調整するための機構である。回転機構35は、例えば、回転モータを有し、副走査プレート32に対してステージ21を、回転軸R1を中心として回転させる。回転機構35により、回転軸R1を中心とするステージ21の回転角度(ヨーイング角度)が調整可能である。 The rotation mechanism 35 is a mechanism for adjusting the rotation angle of the stage 21 around a rotation axis R1 extending in the Z direction. The rotation mechanism 35 has, for example, a rotation motor, and rotates the stage 21 around the rotation axis R1 relative to the sub-scanning plate 32. The rotation mechanism 35 can adjust the rotation angle (yawing angle) of the stage 21 around the rotation axis R1.
測定部22は、主走査測長器23と、副走査測長器24と、ミラー(プレーンミラー)251,252とを備える。図2に示すように、ミラー251は、主走査方向におけるステージ21の端縁部に固定される。主走査測長器23は、レーザ測長器であり、主走査方向においてミラー251に対向する位置に配置される。主走査測長器23は、ミラー251へ向けてレーザ光を出射するとともに、当該レーザ光のミラー251における反射光を受光する。主走査測長器23では、出射光と反射光との位相差に基づいて、ステージ21の主走査方向の位置(以下、単に「主走査位置」ともいう。)が測定され、コンピュータ5に出力される。図1では、主走査測長器23およびミラー251の図示を省略している。 The measuring unit 22 includes a main scanning length measuring device 23, a sub-scanning length measuring device 24, and mirrors (plane mirrors) 251 and 252. As shown in FIG. 2, the mirror 251 is fixed to the edge of the stage 21 in the main scanning direction. The main scanning length measuring device 23 is a laser length measuring device and is positioned opposite the mirror 251 in the main scanning direction. The main scanning length measuring device 23 emits laser light toward the mirror 251 and receives the laser light reflected by the mirror 251. The main scanning length measuring device 23 measures the position of the stage 21 in the main scanning direction (hereinafter simply referred to as the "main scanning position") based on the phase difference between the emitted light and the reflected light, and outputs the measured value to the computer 5. The main scanning length measuring device 23 and mirror 251 are not shown in FIG. 1.
図1に示すように、ミラー252は、副走査方向におけるステージ21の端縁部に固定される。副走査測長器24は、レーザ測長器であり、副走査方向においてミラー252に対向する位置に配置される。副走査測長器24は、ミラー252へ向けてレーザ光を出射するとともに、当該レーザ光のミラー252における反射光を受光する。副走査測長器24では、出射光と反射光との位相差に基づいて、ステージ21の副走査方向の位置(以下、単に「副走査位置」ともいう。)が測定され、コンピュータ5に出力される。図1および図2の例では、ミラー251,252は、ステージ21の側面に取り付けられるが、例えば、ステージ21の上面に直立して設けられてもよい。後述するように、ステージ21の移動制御では、主走査測長器23による主走査位置の測定値、および、副走査測長器24による副走査位置の測定値が用いられるが、描画装置1では、必要に応じて主走査エンコーダおよび副走査エンコーダが設けられてもよい。 As shown in Figure 1, mirror 252 is fixed to the edge of stage 21 in the sub-scanning direction. Sub-scanning length measuring device 24 is a laser length measuring device, and is positioned opposite mirror 252 in the sub-scanning direction. Sub-scanning length measuring device 24 emits laser light toward mirror 252 and receives the laser light reflected by mirror 252. Sub-scanning length measuring device 24 measures the position of stage 21 in the sub-scanning direction (hereinafter simply referred to as "sub-scanning position") based on the phase difference between the emitted light and the reflected light, and outputs the result to computer 5. In the examples shown in Figures 1 and 2, mirrors 251 and 252 are attached to the side of stage 21, but they may also be installed upright on the top surface of stage 21, for example. As will be described later, the movement of the stage 21 is controlled using the main scanning position measured by the main scanning length measuring device 23 and the sub-scanning position measured by the sub-scanning length measuring device 24, but the imaging device 1 may also be provided with a main scanning encoder and a sub-scanning encoder as needed.
図1および図2に示すように、描画部4は、ヘッド41と、照明光学系42と、レーザ発振器43とを備える。レーザ発振器43は、レーザ光を出射する。当該レーザ光は、照明光学系42を介してヘッド41へと導かれる。ヘッド41は、図示省略のフレームを介してベース10に固定されており、ステージ21上の基板9の上方に配置される。ヘッド41の内部には、空間光変調器が設けられる。空間光変調器は、例えば、回折格子型の光変調器であるGLV(Grating Light Valve)(登録商標)であり、空間光変調器により空間変調された光が、基板9の上面に照射される。これにより、基板9の上面の感光材料が露光される。空間光変調器は、GLV以外であってよく、例えば、複数のマイクロミラーが二次元に配列されたDMD(Digital Micromirror Device)等が用いられてもよい。 As shown in Figures 1 and 2, the drawing unit 4 includes a head 41, an illumination optical system 42, and a laser oscillator 43. The laser oscillator 43 emits laser light. The laser light is guided to the head 41 via the illumination optical system 42. The head 41 is fixed to the base 10 via a frame (not shown) and is positioned above the substrate 9 on the stage 21. A spatial light modulator is provided inside the head 41. The spatial light modulator is, for example, a GLV (Grating Light Valve) (registered trademark), which is a diffraction grating-type light modulator. Light spatially modulated by the spatial light modulator is irradiated onto the upper surface of the substrate 9. This exposes the photosensitive material on the upper surface of the substrate 9. The spatial light modulator may be a type other than a GLV, and may be, for example, a DMD (Digital Micromirror Device) in which multiple micromirrors are arranged two-dimensionally.
描画装置1における描画処理では、主走査機構33により基板9(およびステージ21)が主走査方向に連続的に移動する。これにより、描画部4からの光の照射位置が、基板9の上面にて主走査方向に相対的に移動する。また、上面における照射位置の移動に同期して、後述の制御部6により描画部4の空間光変調器が制御される。その結果、上面において主走査方向に延びる帯状領域に対して、描画部4によるパターンの描画が行われる。続いて、副走査機構34により基板9が副走査方向に所定の距離だけ移動する。その後、基板9が主走査方向に移動しつつ、描画部4の空間光変調器が制御され、他の帯状領域にパターンが描画される。このように、基板9の主走査方向への連続的な移動、および、副走査方向への間欠的な移動が繰り返されることにより、上面のおよそ全体に対してパターンが描画される。 During the drawing process in the drawing device 1, the main scanning mechanism 33 continuously moves the substrate 9 (and stage 21) in the main scanning direction. As a result, the irradiation position of light from the drawing unit 4 moves relatively in the main scanning direction on the top surface of the substrate 9. The control unit 6, described below, also controls the spatial light modulator of the drawing unit 4 in synchronization with the movement of the irradiation position on the top surface. As a result, the drawing unit 4 draws a pattern in a strip-shaped area extending in the main scanning direction on the top surface. Next, the sub-scanning mechanism 34 moves the substrate 9 a predetermined distance in the sub-scanning direction. Thereafter, while the substrate 9 continues to move in the main scanning direction, the spatial light modulator of the drawing unit 4 is controlled to draw a pattern in another strip-shaped area. In this way, by repeating the continuous movement of the substrate 9 in the main scanning direction and the intermittent movement in the sub-scanning direction, a pattern is drawn on almost the entire top surface.
図3はコンピュータ5の構成を示す図である。コンピュータ5は、CPU51と、ROM52と、RAM53と、記憶装置54と、ディスプレイ55と、入力部56と、読取装置57と、通信部58と、GPU59と、バス50とを含む一般的なコンピュータシステムの構成を有する。CPU51は、各種演算処理を行う。GPU59は、画像処理等に関する各種演算処理を行う。ROM52は、基本プログラムを記憶する。RAM53および記憶装置54は、各種情報を記憶する。ディスプレイ55は、画像等の各種情報の表示を行う。入力部56は、作業者からの入力を受け付けるキーボード56aおよびマウス56bを備える。読取装置57は、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体M1から情報の読み取りを行う。通信部58は、移動機構3および描画部4等との間で信号を送受信する。バス50は、CPU51、GPU59、ROM52、RAM53、記憶装置54、ディスプレイ55、入力部56、読取装置57および通信部58を接続する信号回路である。コンピュータ5において、タッチパネルが設けられ、当該タッチパネルにより入力部56およびディスプレイ55が実現されてもよい。 Figure 3 shows the configuration of computer 5. Computer 5 has the configuration of a typical computer system, including a CPU 51, ROM 52, RAM 53, storage device 54, display 55, input unit 56, reading device 57, communication unit 58, GPU 59, and bus 50. CPU 51 performs various arithmetic operations. GPU 59 performs various arithmetic operations related to image processing, etc. ROM 52 stores basic programs. RAM 53 and storage device 54 store various types of information. Display 55 displays various types of information, such as images. Input unit 56 includes a keyboard 56a and mouse 56b for accepting input from an operator. Reading device 57 reads information from a computer-readable recording medium M1, such as an optical disk, magnetic disk, magneto-optical disk, or memory card. Communication unit 58 transmits and receives signals between movement mechanism 3 and drawing unit 4, etc. The bus 50 is a signal circuit that connects the CPU 51, GPU 59, ROM 52, RAM 53, storage device 54, display 55, input unit 56, reading device 57, and communication unit 58. The computer 5 may be provided with a touch panel, which may implement the input unit 56 and display 55.
コンピュータ5では、事前に読取装置57を介して記録媒体M1からプログラム540が読み出されて記憶装置54に記憶されている。プログラム540はネットワークを介して記憶装置54に記憶されてもよい。CPU51およびGPU59は、プログラム540に従ってRAM53や記憶装置54を利用しつつ演算処理を実行する。CPU51およびGPU59は、コンピュータ5において演算部として機能する。CPU51およびGPU59以外に演算部として機能する他の構成が採用されてもよい。 In computer 5, program 540 is read in advance from recording medium M1 via reader 57 and stored in storage device 54. Program 540 may also be stored in storage device 54 via a network. CPU 51 and GPU 59 execute arithmetic processing using RAM 53 and storage device 54 in accordance with program 540. CPU 51 and GPU 59 function as arithmetic units in computer 5. Other components that function as arithmetic units may also be employed in addition to CPU 51 and GPU 59.
図4は、コンピュータ5が実現する機能構成を示すブロック図である。描画装置1では、コンピュータ5がプログラム540に従って演算処理等を実行することにより、制御部6が実現される。すなわち、コンピュータ5のCPU51、GPU59、ROM52、RAM53、記憶装置54等が、制御部6を実現する。制御部6の全部または一部は専用の電気回路により実現されてもよく、各機能が個別のプログラムにより実現されてもよい。また、複数のコンピュータにより制御部6が実現されてもよい。図4では、移動機構3、描画部4および測定部22もブロックにて示している。 Figure 4 is a block diagram showing the functional configuration realized by the computer 5. In the drawing device 1, the control unit 6 is realized by the computer 5 executing arithmetic processing and the like in accordance with the program 540. That is, the CPU 51, GPU 59, ROM 52, RAM 53, storage device 54, etc. of the computer 5 realize the control unit 6. All or part of the control unit 6 may be realized by a dedicated electrical circuit, or each function may be realized by an individual program. The control unit 6 may also be realized by multiple computers. In Figure 4, the movement mechanism 3, drawing unit 4, and measurement unit 22 are also shown as blocks.
制御部6は、ステージ制御部60と、描画制御部69とを備える。描画制御部69は、描画部4を制御する。ステージ制御部60は、記憶部61と、近似式取得部62と、推定器構築部63と、移動制御部66とを備える。記憶部61は、ステージ21の主走査方向への移動時に測定部22により取得される、ステージ21の主走査位置および副走査位置の測定値群611を記憶する。近似式取得部62は、測定値群611から、主走査位置と副走査位置との関係を示す近似式を求める。推定器構築部63は、測定値群611が示す副走査位置と近似式が示す副走査位置との差である残差を推定する残差推定器631を構築する。 The control unit 6 includes a stage control unit 60 and a drawing control unit 69. The drawing control unit 69 controls the drawing unit 4. The stage control unit 60 includes a memory unit 61, an approximate equation acquisition unit 62, an estimator construction unit 63, and a movement control unit 66. The memory unit 61 stores a set of measurement values 611 of the main scanning position and sub-scanning position of the stage 21 acquired by the measurement unit 22 when the stage 21 moves in the main scanning direction. The approximate equation acquisition unit 62 obtains an approximate equation indicating the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from the set of measurement values 611. The estimator construction unit 63 constructs a residual estimator 631 that estimates the residual, which is the difference between the sub-scanning position indicated by the set of measurement values 611 and the sub-scanning position indicated by the approximate equation.
移動制御部66は、残差取得部661と、係数取得部662と、近似値算出部663と、推定位置取得部664と、補正制御部665とを備える。残差取得部661は、残差推定器631を用いて残差の推定値を取得する。係数取得部662は、上記近似式における係数を推定するオンライン学習を行い、当該係数の推定値を取得する。近似値算出部663は、当該係数の推定値を適用した上記近似式を用いて副走査位置の近似値を求める。推定位置取得部664は、上記残差の推定値を当該近似値に加算することにより、副走査位置の推定位置を取得する。補正制御部665は、副走査位置の推定位置と所定の目標位置との差に基づいてステージ21を副走査方向に移動する。 The movement control unit 66 includes a residual acquisition unit 661, a coefficient acquisition unit 662, an approximate value calculation unit 663, an estimated position acquisition unit 664, and a correction control unit 665. The residual acquisition unit 661 acquires an estimated value of the residual using the residual estimator 631. The coefficient acquisition unit 662 performs online learning to estimate the coefficients in the approximate formula and acquires an estimated value of the coefficients. The approximate value calculation unit 663 calculates an approximate value of the sub-scanning position using the approximate formula to which the estimated value of the coefficients is applied. The estimated position acquisition unit 664 acquires an estimated position of the sub-scanning position by adding the estimated value of the residual to the approximate value. The correction control unit 665 moves the stage 21 in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated position of the sub-scanning position and a predetermined target position.
次に、描画装置1における描画処理の事前準備について図5を参照して説明する。描画処理前の事前準備では、まず、制御部6の制御により移動機構3が、副走査方向における複数の目標位置のうち1つの目標位置(以下、「対象位置」という。)にステージ21を配置する。既述のように、描画処理では、ステージ21の主走査方向への1回の連続移動(すなわち、1回の主走査)により、基板9上の1つの帯状領域にパターンが描画される。複数の目標位置は、複数の帯状領域の副走査方向の位置である。続いて、ステージ21が主走査方向に連続的に移動する。ステージ21は、描画処理における主走査方向の移動範囲の一端から他端まで移動する。ステージ21の主走査方向への移動に並行して、測定部22によりステージ21の主走査位置および副走査位置が測定される。以下の説明では、単に「主走査位置」という場合、測定部22による主走査位置の測定値を意味するものとする。「副走査位置」についても同様である。 Next, the preparations for the drawing process in the drawing device 1 will be described with reference to FIG. 5. In the preparations for the drawing process, the control unit 6 controls the movement mechanism 3 to position the stage 21 at one of multiple target positions in the sub-scanning direction (hereinafter referred to as the "target position"). As described above, in the drawing process, a pattern is drawn in one strip-shaped area on the substrate 9 by a single continuous movement of the stage 21 in the main scanning direction (i.e., a single main scan). The multiple target positions are the sub-scanning direction positions of the multiple strip-shaped areas. The stage 21 then moves continuously in the main scanning direction. The stage 21 moves from one end to the other of its range of movement in the main scanning direction during the drawing process. In parallel with the movement of the stage 21 in the main scanning direction, the measurement unit 22 measures the main scanning position and sub-scanning position of the stage 21. In the following description, the term "main scanning position" simply refers to the measurement value of the main scanning position obtained by the measurement unit 22. The same applies to the "sub-scanning position."
ステージ21の主走査方向への移動では、各主走査位置におけるステージ21の主走査速度および主走査モータ332のトルク(以下、単に「モータトルク」という。)も主走査機構33により測定される。本実施の形態では、対象位置にてステージ21が主走査方向に複数回往復しつつ、各主走査位置における副走査位置、主走査速度およびモータトルクが取得される。これらの測定値は、測定値群611として制御部6の記憶部61に記憶され、準備される(ステップS11)。なお、測定値群611を取得する際には、ステージ21上にダミー基板が載置されてもよい。 As the stage 21 moves in the main scanning direction, the main scanning speed of the stage 21 at each main scanning position and the torque of the main scanning motor 332 (hereinafter simply referred to as "motor torque") are also measured by the main scanning mechanism 33. In this embodiment, the sub-scanning position, main scanning speed, and motor torque at each main scanning position are obtained while the stage 21 moves back and forth multiple times in the main scanning direction at the target position. These measurement values are stored and prepared in the memory unit 61 of the control unit 6 as a measurement value group 611 (step S11). Note that a dummy substrate may be placed on the stage 21 when obtaining the measurement value group 611.
続いて、ステージ制御部60の近似式取得部62では、測定値群611に含まれる主走査位置を説明変数とし、副走査位置を目的変数として、単回帰分析が行われる。これにより、主走査位置と副走査位置との関係を示す一次回帰式が近似式として求められる(ステップS12)。図6は、対象位置にて主走査方向に移動するステージ21の主走査位置に対する副走査位置の変化、および、近似式の線を示す図である。図6では、主走査位置に対する副走査位置の変化を線L11にて示し、近似式を線L12にて示す。既述のように、上記近似式(以下、図6中の線L12と同様に符号L12を付す。)は一次回帰式であり、近似式取得部62では、近似式L12の傾きおよび切片(主走査位置が0であるときの近似式の値)が求められる。以下の説明では、近似式L12の傾きおよび切片をそれぞれ「トレンド成分」および「オフセット成分」ともいう。 Next, the approximate equation acquisition unit 62 of the stage control unit 60 performs a simple regression analysis using the main scanning position included in the measurement value set 611 as the explanatory variable and the sub-scanning position as the target variable. This results in a linear regression equation indicating the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position (step S12). Figure 6 shows the change in the sub-scanning position relative to the main scanning position of the stage 21 moving in the main scanning direction at the target position, and the line of the approximate equation. In Figure 6, line L11 indicates the change in the sub-scanning position relative to the main scanning position, and line L12 indicates the approximate equation. As mentioned above, the approximate equation (hereinafter, denoted by the symbol L12, like line L12 in Figure 6) is a linear regression equation, and the approximate equation acquisition unit 62 determines the slope and intercept of the approximate equation L12 (the value of the approximate equation when the main scanning position is 0). In the following description, the slope and intercept of the approximate equation L12 are also referred to as the "trend component" and "offset component," respectively.
近似式L12が求められると、推定器構築部63では、各主走査位置について測定値群611が示す副走査位置と近似式L12が示す副走査位置との差である残差が求められる。図7は、主走査位置に対する残差の変化を示す図である。そして、主走査位置、ステージ21の主走査速度およびモータトルクを説明変数とし、残差を目的変数として機械学習が行われ、残差推定器631が構築(作成)される(ステップS13)。 Once approximate expression L12 is determined, the estimator construction unit 63 determines the residual, which is the difference between the sub-scanning position indicated by the measurement value group 611 and the sub-scanning position indicated by approximate expression L12, for each main scanning position. Figure 7 shows how the residual changes with respect to the main scanning position. Machine learning is then performed using the main scanning position, main scanning speed of the stage 21, and motor torque as explanatory variables, and the residual as the objective variable, to construct (create) a residual estimator 631 (step S13).
残差推定器631は、主走査位置、主走査速度およびモータトルクを含む入力に対して、残差の推定値を出力する学習済みモデルである。残差推定器631の構築では、モデルが含むパラメータの値や、モデルの構造が決定される。本実施の形態では、残差推定器631として、例えば、入力層の変数が3個であり、中間層が2個であり、それぞれの変数が32個であり、出力層の変数が1個であるニューラルネットワークが用いられる。ニューラルネットワークの構造(入力層の変数の個数、中間層の層数、各中間層の変数の個数等)は適宜変更されてよい。説明変数として、ステージ21に設けた加速度センサの出力や、副走査モータ342のトルク等が用いられてもよい。ニューラルネットワーク以外の教師あり機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。なお、残差推定器631では、入力層の各変数の値は、例えば、平均値で除して得た値を標準偏差で割ることにより、1のオーダとなるように規格化(標準化)される。 The residual estimator 631 is a trained model that outputs residual estimates for inputs including the main scanning position, main scanning speed, and motor torque. When constructing the residual estimator 631, the parameter values included in the model and the model structure are determined. In this embodiment, the residual estimator 631 is a neural network with, for example, three input layer variables, two intermediate layers, each with 32 variables, and one output layer variable. The neural network structure (the number of input layer variables, the number of intermediate layers, the number of variables in each intermediate layer, etc.) may be modified as appropriate. The output of an acceleration sensor provided on the stage 21, the torque of the sub-scanning motor 342, etc. may also be used as explanatory variables. Supervised machine learning algorithms other than neural networks may also be used. In the residual estimator 631, the values of each input layer variable are normalized (standardized) to the order of 1, for example, by dividing the value obtained by dividing by the average value by the standard deviation.
上記近似式L12の取得(ステップS12)、および、残差推定器631の構築(ステップS13)により、主走査位置に対する副走査位置の変化は、線形成分である近似式L12と、カーブ成分である残差とに分割される、すなわち、実質的にトレンド成分、オフセット成分およびカーブ成分に分割される。以上により、図5に示す描画処理前の事前準備が完了する。実際には、対象位置以外の各目標位置についても、同様の動作により、近似式L12の取得、および、残差推定器631の構築が行われる。上記ステップS11~S13は、例えば、描画装置1の設置時等に行われる動作であり、通常の基板9に対する描画処理では、省略されてもよい。 By obtaining the approximate equation L12 (step S12) and constructing the residual estimator 631 (step S13), the change in the sub-scanning position relative to the main-scanning position is separated into the linear component, approximate equation L12, and the residual, which is a curve component. In other words, it is essentially separated into a trend component, an offset component, and a curve component. This completes the pre-preparation before the drawing process shown in Figure 5. In practice, similar operations are performed to obtain the approximate equation L12 and construct the residual estimator 631 for each target position other than the target position. Steps S11 to S13 are operations that are performed, for example, when installing the drawing device 1, and may be omitted in drawing processes for normal boards 9.
次に、描画装置1における描画処理について図8を参照して説明する。描画装置1における描画処理では、まず、ステージ21上に基板9が載置される。続いて、移動制御部66の制御により、ステージ21が副走査方向における1つの目標位置(以下、事前準備と同様に「対象位置」という。)に配置された後、主走査方向への連続的な移動が開始される(ステップS21)。本実施の形態では、ステージ21は一定の速度にて移動する。移動制御部66では、ステージ21の主走査方向への移動に並行して、副走査位置の補正制御が行われる(ステップS22)。副走査位置の補正制御では、ステージ21の主走査における各時刻において、ステージ21の副走査位置の推定位置が取得され、対象位置に合わせてステージ21の副走査方向の位置が補正される。副走査位置の補正制御については後述する。 Next, the drawing process in the drawing device 1 will be described with reference to FIG. 8. In the drawing process in the drawing device 1, first, the substrate 9 is placed on the stage 21. Next, under the control of the movement control unit 66, the stage 21 is positioned at a target position in the sub-scanning direction (hereinafter referred to as the "target position", as in the advance preparation), and then continuous movement in the main scanning direction begins (step S21). In this embodiment, the stage 21 moves at a constant speed. The movement control unit 66 performs sub-scanning position correction control in parallel with the movement of the stage 21 in the main scanning direction (step S22). In the sub-scanning position correction control, an estimated sub-scanning position of the stage 21 is obtained at each time in the main scanning of the stage 21, and the position of the stage 21 in the sub-scanning direction is corrected to match the target position. The sub-scanning position correction control will be described later.
また、ステージ21の主走査方向への移動に同期して、描画制御部69により描画データに基づいて描画部4が制御される(ステップS23)。これにより、ステージ21上に保持された基板9の主面に対してパターンが描画される。基板9に対するパターンの描画は、副走査位置の補正制御に並行して行われる。ステージ21の主走査方向への移動により、描画部4の照射位置が、基板9上のパターン描画領域(パターンを描画すべき領域である。)の主走査方向における一端から他端まで移動すると、ステージ21の主走査方向への移動が停止される(ステップS24)。これにより、対象位置における基板9に対するパターンの描画、すなわち、1つの帯状領域へのパターンの描画が完了する。実際には、対象位置以外の各目標位置についても、上記ステップS21~S24が繰り返される。このようにして、パターン描画領域の全体にパターンが描画される。 Furthermore, in synchronization with the movement of the stage 21 in the main scanning direction, the drawing control unit 69 controls the drawing unit 4 based on the drawing data (step S23). As a result, a pattern is drawn on the main surface of the substrate 9 held on the stage 21. Drawing of the pattern on the substrate 9 is performed in parallel with the correction control of the sub-scanning position. When the irradiation position of the drawing unit 4 moves from one end of the main scanning direction to the other end of the pattern drawing area (the area where the pattern is to be drawn) on the substrate 9 as a result of the movement of the stage 21 in the main scanning direction, the movement of the stage 21 in the main scanning direction is stopped (step S24). This completes drawing of the pattern on the substrate 9 at the target position, i.e., drawing of the pattern in one strip-shaped area. In practice, the above steps S21 to S24 are repeated for each target position other than the target position. In this way, the pattern is drawn over the entire pattern drawing area.
次に、副走査位置の補正制御について図9を参照して説明する。副走査位置の補正制御では、ステージ21の主走査時の所定間隔の各時刻において、ステージ21の副走査位置の推定位置が取得され、ステージ21の副走査方向の位置が補正される。具体的に、ステージ21の主走査における一の時刻(以下、「注目時刻」という。)に注目すると、まず、注目時刻における主走査位置、主走査速度およびモータトルクの測定値が残差取得部661に入力される。既述のように、主走査位置は測定部22により測定され、主走査速度およびモータトルクは主走査機構33により測定される。残差取得部661では、主走査位置、主走査速度およびモータトルクの測定値を残差推定器631に入力することにより、注目時刻における残差の推定値が取得される(ステップS221)。 Next, sub-scanning position correction control will be described with reference to FIG. 9. In sub-scanning position correction control, an estimated sub-scanning position of the stage 21 is obtained at each time interval during the main scan of the stage 21, and the position of the stage 21 in the sub-scanning direction is corrected. Specifically, when a time during the main scan of the stage 21 (hereinafter referred to as the "target time") is taken into consideration, the measured values of the main scanning position, main scanning speed, and motor torque at the target time are first input to the residual acquisition unit 661. As described above, the main scanning position is measured by the measurement unit 22, and the main scanning speed and motor torque are measured by the main scanning mechanism 33. The residual acquisition unit 661 inputs the measured values of the main scanning position, main scanning speed, and motor torque to the residual estimator 631, thereby obtaining an estimated residual value at the target time (step S221).
また、係数取得部662では、ステージ21の主走査の間、近似式のオフセット成分(切片)を推定するオンライン学習が行われる。本実施の形態では、数1の状態空間モデルが用いられ、カルマンフィルタによりオフセット成分が推定される。 In addition, the coefficient acquisition unit 662 performs online learning to estimate the offset component (intercept) of the approximation equation during the main scan of the stage 21. In this embodiment, the state space model of Equation 1 is used, and the offset component is estimated using a Kalman filter.
数1において、v(t)およびw(t)はホワイトノイズであり、y(t)は時刻tにおける測定部22による副走査位置の測定値から、時刻tにおける残差の推定値を引いた値である。offset(t)およびtrend(t)は、時刻tにおけるオフセット成分およびトレンド成分である。ここでは、トレンド成分は、上記ステップS12における単回帰分析で得られた傾き(固定値)が用いられる。laserY(t)は、時刻tにおける測定部22による主走査位置の測定値である。係数取得部662では、測定部22による主走査位置および副走査位置の測定値、並びに、残差の推定値を用いて、カルマンフィルタにより各時刻における近似式のオフセット成分が順次推定される。したがって、注目時刻において、近似式のオフセット成分の推定値が取得される(ステップS222)。カルマンフィルタでは、測定値のノイズの影響を低減しつつ、オフセット成分の推定値が取得可能である。本処理例では、副走査位置の補正制御が開始される主走査位置が原点(Y=0)とされており、オンライン学習におけるオフセット成分の初期値は、上記ステップS12にて取得された近似式の切片である。 In Equation 1, v(t) and w(t) are white noise, and y(t) is the value obtained by subtracting the estimated residual at time t from the measured value of the sub-scanning position by the measurement unit 22 at time t. offset(t) and trend(t) are the offset and trend components at time t. Here, the trend component uses the slope (fixed value) obtained by the simple regression analysis in step S12 above. laserY(t) is the measured value of the main scanning position by the measurement unit 22 at time t. The coefficient acquisition unit 662 sequentially estimates the offset component of the approximation formula at each time using the measured values of the main scanning position and sub-scanning position by the measurement unit 22 and the estimated residual value using a Kalman filter. Therefore, an estimated value of the offset component of the approximation formula is obtained at the time of interest (step S222). The Kalman filter can obtain an estimated value of the offset component while reducing the influence of noise in the measurement values. In this processing example, the main scanning position where correction control of the sub-scanning position begins is set to the origin (Y = 0), and the initial value of the offset component in online learning is the intercept of the approximation equation obtained in step S12 above.
続いて、近似値算出部663では、近似式における切片が、注目時刻におけるオフセット成分の推定値に変更される。当該近似式において、注目時刻の主走査位置の測定値に対して得られる副走査位置の値が、注目時刻における副走査位置の近似値として求められる(ステップS223)。このように、近似値算出部663では、注目時刻におけるオフセット成分の推定値を適用した近似式を用いて副走査位置の近似値が求められる。なお、トレンド成分は、上記ステップS12における単回帰分析で得られた傾き(固定値)である。 Next, the approximate value calculation unit 663 changes the intercept in the approximate equation to the estimated value of the offset component at the time of interest. In this approximate equation, the value of the sub-scanning position obtained for the measured value of the main scanning position at the time of interest is calculated as the approximate value of the sub-scanning position at the time of interest (step S223). In this way, the approximate value calculation unit 663 calculates the approximate value of the sub-scanning position using the approximate equation to which the estimated value of the offset component at the time of interest is applied. Note that the trend component is the slope (fixed value) obtained by the simple regression analysis in step S12 above.
推定位置取得部664では、残差取得部661により取得された注目時刻に対する残差の推定値が、近似値算出部663により算出された注目時刻における副走査位置の近似値に加算される。これにより、ステージ21の副走査位置の推定位置が取得される(ステップS224)。補正制御部665は、注目時刻に対して取得された副走査位置の推定位置と対象位置との差に基づいてステージ21を副走査方向に移動する(ステップS225)。例えば、ステージ21の副走査位置の推定位置が対象位置よりも(+X)側に位置する場合には、当該差の距離だけステージ21が(-X)側に移動される。ステージ21の副走査位置の推定位置が対象位置よりも(-X)側に位置する場合には、当該差の距離だけステージ21が(+X)側に移動される。これにより、副走査方向においてステージ21がおよそ対象位置に配置される。 The estimated position acquisition unit 664 adds the estimated residual value for the time of interest acquired by the residual acquisition unit 661 to the approximate value of the sub-scanning position at the time of interest calculated by the approximate value calculation unit 663. This acquires the estimated sub-scanning position of the stage 21 (step S224). The correction control unit 665 moves the stage 21 in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated sub-scanning position acquired for the time of interest and the target position (step S225). For example, if the estimated sub-scanning position of the stage 21 is located on the +X side of the target position, the stage 21 is moved to the -X side by the distance of the difference. If the estimated sub-scanning position of the stage 21 is located on the -X side of the target position, the stage 21 is moved to the +X side by the distance of the difference. This positions the stage 21 at approximately the target position in the sub-scanning direction.
実際には、描画部4の照射位置が、基板9上のパターン描画領域の主走査方向における一端から他端に移動するまで、上記ステップS221~S225の動作が、一定間隔の各時刻において繰り返される(ステップS226)。描画部4の照射位置がパターン描画領域の他端に到達すると、対象位置に対する副走査位置の補正制御が終了する(ステップS226)。既述のように、対象位置以外の各目標位置についても、上記と同様の副走査位置の補正制御を行いつつパターンが描画される。なお、ステップS221~S225の動作が行われる間隔は、制御周期の数倍等、任意に決定されてよい。また、1回の主走査においてステージ21の移動速度が変動する場合等に、当該間隔が変動してもよい。 In practice, the operations of steps S221 to S225 are repeated at regular intervals until the irradiation position of the drawing unit 4 moves from one end of the pattern drawing area on the substrate 9 in the main scanning direction to the other (step S226). When the irradiation position of the drawing unit 4 reaches the other end of the pattern drawing area, correction control of the sub-scanning position for the target position ends (step S226). As described above, patterns are drawn for each target position other than the target position while performing the same sub-scanning position correction control as above. The interval at which the operations of steps S221 to S225 are performed may be determined arbitrarily, such as several times the control cycle. Furthermore, this interval may vary if, for example, the movement speed of the stage 21 fluctuates during one main scanning pass.
一の基板9に対する描画処理の完了後、次の基板9に対して描画処理を行う際には、図5のステップS11~S13は省略され、図8のステップS21~S24が、当該次の基板9における各目標位置に対して行われる。このとき、当該一の基板9に対する描画処理では、各目標位置での描画時において、測定部22によりステージ21の主走査位置および副走査位置の測定値群が取得される。上記ステップS12と同様に、近似式取得部62では、主走査位置を説明変数とし、副走査位置を目的変数として、単回帰分析が行われ、主走査位置と副走査位置との関係を示す近似式が求められる。そして、当該次の基板9の描画処理では、当該一の基板9の描画処理において取得された近似式のオフセット成分が、オフセット成分の初期値として用いられる。後述するように、トレンド成分についてもオンライン学習を行う場合には、当該一の基板9の描画処理において取得された近似式のトレンド成分が、当該次の基板9の描画処理におけるトレンド成分の初期値として用いられてよい。 When performing drawing processing on the next substrate 9 after completing the drawing processing on one substrate 9, steps S11 to S13 in FIG. 5 are omitted, and steps S21 to S24 in FIG. 8 are performed for each target position on the next substrate 9. At this time, during drawing processing on the first substrate 9, the measurement unit 22 acquires a set of measurement values for the main scanning position and sub-scanning position of the stage 21 during drawing at each target position. As in step S12 above, the approximate equation acquisition unit 62 performs simple regression analysis using the main scanning position as the explanatory variable and the sub-scanning position as the target variable to obtain an approximate equation that shows the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position. Then, during drawing processing on the next substrate 9, the offset component of the approximate equation acquired during the drawing processing on the first substrate 9 is used as the initial value of the offset component. As described below, if online learning is also performed on the trend component, the trend component of the approximate equation acquired during the drawing processing on the first substrate 9 may be used as the initial value of the trend component in the drawing processing on the next substrate 9.
さらに、一の基板9の描画処理から次の基板9の描画処理までにある程度の時間が経過している場合には(例えば、毎日の最初の基板9の描画処理では)、描画処理前の確認作業として、ステージ21を主走査し、測定部22によりステージ21の主走査位置および副走査位置の測定値群を取得することが好ましい。この場合、当該測定値群から主走査位置と副走査位置との関係を示す近似式が求められ、当該近似式のオフセット成分が、当該次の基板9の描画処理におけるオフセット成分の初期値として用いられる。 Furthermore, if a certain amount of time has passed between the drawing process on one substrate 9 and the drawing process on the next substrate 9 (for example, the drawing process on the first substrate 9 each day), it is preferable to perform a main scan of the stage 21 and obtain a set of measurements of the main scanning position and sub-scanning position of the stage 21 using the measurement unit 22 as a confirmation step before the drawing process. In this case, an approximation formula showing the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position is found from the set of measurements, and the offset component of the approximation formula is used as the initial value of the offset component in the drawing process on the next substrate 9.
ところで、移動機構3の状態は、温度、湿度等の影響により経時変化する。図10は、移動機構3の状態変化を説明するための図である。図10では、移動機構3の状態が図5の事前準備の際の状態から変化した後、ステージ21の主走査時の各主走査位置における測定部22による副走査位置の測定値から残差の推定値(カーブ成分)を引いた値の変化を線L31にて示す。また、事前準備にて得られた近似式を線L32にて示す。既述のように、事前準備にて得られた近似式(以下、図10中の線L32と同様に符号L32を付す。)は、主走査位置と副走査位置との関係における線形成分である。測定部22による副走査位置の測定値から残差の推定値を引いた値の変化を示す線L31は、上記線形成分に対応する成分と捉えることが可能である。図10の線L31と近似式L32とを比較すると、移動機構3の状態変化により、トレンド成分(傾き)も僅かに変化しているが、オフセット成分(切片)が大幅に変化していることが判る。 The state of the moving mechanism 3 changes over time due to factors such as temperature and humidity. Figure 10 is a diagram illustrating the change in state of the moving mechanism 3. In Figure 10, line L31 shows the change in the value obtained by subtracting the estimated residual value (curve component) from the measured value of the sub-scanning position by the measurement unit 22 at each main scanning position during main scanning of the stage 21 after the state of the moving mechanism 3 changes from the state during preparatory work shown in Figure 5. Line L32 also shows the approximate equation obtained during preparatory work. As mentioned above, the approximate equation obtained during preparatory work (hereinafter, denoted by the symbol L32, like line L32 in Figure 10) is a linear component in the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position. Line L31, which shows the change in the value obtained by subtracting the estimated residual value from the measured value of the sub-scanning position by the measurement unit 22, can be considered a component corresponding to the linear component. Comparing line L31 in Figure 10 with approximation L32, it can be seen that the trend component (slope) changes slightly due to changes in the state of the movement mechanism 3, but the offset component (intercept) changes significantly.
図11は、副走査位置の補正制御の精度を説明するための図である。図11では、移動機構3の状態が図5の事前準備の際の状態から変化した後、図9の副走査位置の補正制御を行う際に、ステップS222のオンライン学習を省略し、かつ、事前準備にて得られた近似式をそのまま用いた場合に、主走査時の各時刻における測定部22による副走査位置の測定値と目標位置との差(以下、「誤差」という。)の変化を線L41にて示す。また、ステップS222のオンライン学習を行った場合における当該誤差の変化を線L42にて示す。図11から、オンライン学習を行うことにより、オフセット成分が再学習され、オンライン学習を省略する場合に比べて、誤差が小さくなることが判る。このように、副走査位置の補正制御では、オンライン学習を行うことにより、移動機構3の状態変化に適応可能となり、副走査方向の位置の制御を精度よく行う(すなわち、制御性能を向上する)ことが可能となる。 Figure 11 is a diagram illustrating the accuracy of correction control of the sub-scanning position. In Figure 11, line L41 shows the change in the difference (hereinafter referred to as "error") between the measured value of the sub-scanning position by the measurement unit 22 at each time during main scanning and the target position when performing correction control of the sub-scanning position of Figure 9 after the state of the moving mechanism 3 changes from the state during the preliminary preparation of Figure 5, omitting online learning in step S222 and using the approximate equation obtained in the preliminary preparation as is. Line L42 also shows the change in the error when online learning in step S222 is performed. Figure 11 shows that performing online learning re-learns the offset component, resulting in a smaller error than when online learning is omitted. Thus, performing online learning in correction control of the sub-scanning position enables adaptation to changes in the state of the moving mechanism 3, enabling accurate control of the position in the sub-scanning direction (i.e., improved control performance).
上記処理例では、移動機構3の状態変化に関して、オフセット成分が経時変化する成分であり、カーブ成分およびトレンド成分が経時変化しない成分であるものとして、オフセット成分のみオンライン学習を行っているが、オフセット成分およびトレンド成分の双方が経時変化する成分として扱われ、オンライン学習が行われてもよい。この場合、ステップS222では、数2を用いたオンライン学習(カルマンフィルタ)によりオフセット成分およびトレンド成分の推定値が取得され、ステップS223では、オフセット成分およびトレンド成分の推定値を適用した近似式を用いて副走査位置の近似値が求められる。 In the above processing example, with regard to changes in the state of the moving mechanism 3, the offset component is assumed to be a component that changes over time, while the curve component and trend component are components that do not change over time, and online learning is performed only on the offset component. However, both the offset component and trend component may also be treated as components that change over time and online learning may be performed. In this case, in step S222, estimated values of the offset component and trend component are obtained by online learning (Kalman filter) using Equation 2, and in step S223, an approximate value of the sub-scanning position is obtained using an approximation formula that applies the estimated values of the offset component and trend component.
移動機構3の構造等によっては、トレンド成分のみが経時変化する成分として扱われてもよい。このように、ステージ制御部60では、近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習が行われる。副走査位置の補正制御では、2次以上の回帰式が近似式として用いられてもよい。この場合も、ステップS222では、近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習が行われる。 Depending on the structure of the movement mechanism 3, only the trend component may be treated as the component that changes over time. In this way, the stage control unit 60 performs online learning to estimate at least one coefficient in the approximation formula. In the correction control of the sub-scanning position, a regression formula of second order or higher may be used as the approximation formula. In this case, too, in step S222, online learning is performed to estimate at least one coefficient in the approximation formula.
以上に説明したように、ステージ21を移動する移動機構3を制御する移動制御方法は、事前準備として、ステージ21の主走査方向への移動時に測定部22により取得される、ステージ21の主走査位置および副走査位置の測定値群611から、主走査位置と副走査位置との関係を示す近似式を求める工程(ステップS12)と、各主走査位置について測定値群611が示す副走査位置と近似式が示す副走査位置との差を残差として、主走査位置等に基づいて残差を推定する残差推定器631を構築する工程(ステップS13)とを備える。また、移動制御方法は、パターンの描画時に、ステージ21を主走査方向に移動する工程(ステップS21)と、ステップS21に並行しつつ、所定間隔の各時刻においてステージ21の副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせてステージ21の副走査方向の位置を補正する工程(ステップS22)とを備える。 As described above, the movement control method for controlling the movement mechanism 3 that moves the stage 21 includes a preparatory step (step S12) of calculating an approximate equation indicating the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from a set of measured values 611 of the main scanning and sub-scanning positions of the stage 21 acquired by the measurement unit 22 as the stage 21 moves in the main scanning direction, and a step (step S13) of constructing a residual estimator 631 that estimates the residual based on the main scanning position, etc., using the difference between the sub-scanning position indicated by the set of measured values 611 and the sub-scanning position indicated by the approximate equation for each main scanning position as the residual. The movement control method also includes a step (step S21) of moving the stage 21 in the main scanning direction during pattern writing, and a step (step S22) of acquiring an estimated sub-scanning position of the stage 21 at predetermined intervals and correcting the position of the stage 21 in the sub-scanning direction to match a predetermined target position, while performing step S21.
ステップS22では、各時刻において、測定部22による主走査位置の測定値等を用いて残差推定器631により残差の推定値を取得する工程(ステップS221)と、当該時刻において、測定部22による副走査位置の測定値および残差の推定値を用いて、近似式における少なくとも1つの係数(上記では、オフセット成分および/またはトレンド成分)を推定するオンライン学習を行い、当該係数の推定値を取得する工程(ステップS222)とが行われる。続いて、当該時刻における当該係数の推定値を適用した近似式を用いて、当該時刻における副走査位置の近似値を求める工程(ステップS223)と、当該時刻における残差の推定値と近似値とを用いて、副走査位置の推定位置を取得する工程(ステップS224)と、当該時刻に対して取得された副走査位置の推定位置と目標位置との差に基づいてステージ21を副走査方向に移動する工程(ステップS225)とが行われる。 In step S22, at each time, the residual estimator 631 acquires an estimated residual value using the main scanning position measurement value obtained by the measurement unit 22 (step S221). At that time, the residual estimator 631 performs online learning to estimate at least one coefficient (the offset component and/or trend component in the above example) in the approximation formula using the sub-scanning position measurement value obtained by the measurement unit 22 and the residual estimate value obtained by the measurement unit 22, and acquires an estimated value of that coefficient (step S222). Next, the approximation formula to which the estimated coefficient value at that time is applied is used to obtain an approximate value of the sub-scanning position at that time (step S223). The estimated and approximate residual values at that time are used to acquire an estimated sub-scanning position (step S224). Finally, the stage 21 is moved in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated sub-scanning position acquired for that time and the target position (step S225).
ここで、副走査位置の推定位置を直接的に取得する学習済みモデルを構築する比較例を想定する。当該比較例では、装置の移設や経年変化等により移動機構3の状態が変化した場合、学習済みモデルを再学習する必要があるが、再学習には、膨大なデータが必要になるとともに長時間を要してしまう。これに対し、近似式の係数を推定するオンライン学習を行う上記手法では、膨大なデータを取得することなく、逐次的に(短時間で)再学習が可能である。また、カーブ成分については残差推定器631を用いた高度な推定が行われる。その結果、移動機構3の状態変化が生じた場合であっても、ステージ21の主走査時における副走査方向の位置を適応的に制御し、制御性能を向上することが可能となる。なお、上記移動制御は、フィードバック制御等と組み合わせて用いられてもよい。 Here, consider a comparative example in which a trained model is constructed that directly obtains an estimated sub-scanning position. In this comparative example, if the state of the moving mechanism 3 changes due to device relocation or aging, the trained model must be re-trained, but re-training requires a huge amount of data and takes a long time. In contrast, the above-mentioned method of online learning to estimate the coefficients of the approximation equation allows for sequential (short-term) re-training without acquiring a huge amount of data. Furthermore, advanced estimation of curve components is performed using the residual estimator 631. As a result, even if the state of the moving mechanism 3 changes, it is possible to adaptively control the position of the stage 21 in the sub-scanning direction during main scanning, thereby improving control performance. Note that the above-mentioned movement control may be used in combination with feedback control, etc.
好ましくは、ステップS12において求められる近似式が一次回帰式であり、ステップS222におけるオンライン学習において推定される当該係数が、当該一次回帰式の切片および/または傾きである。これにより、主走査位置と副走査位置との関係における線形成分が移動機構3の状態変化により変動する場合に、副走査方向の位置の制御性能をより確実に向上することができる。 Preferably, the approximation equation determined in step S12 is a linear regression equation, and the coefficient estimated in the online learning in step S222 is the intercept and/or slope of the linear regression equation. This makes it possible to more reliably improve the control performance of the position in the sub-scanning direction when the linear component in the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position fluctuates due to changes in the state of the movement mechanism 3.
描画方法は、上記移動制御方法によりステージ21を主走査方向に移動する移動工程と、ステージ21の主走査方向への移動に同期して描画部4を制御することにより、ステージ21上に保持された基板9に対してパターンを描画する描画工程とを備える。既述のように、移動工程では、ステージ21の主走査時における副走査方向の位置精度が向上するため、基板9上にパターンを精度よく描画することができる。 The drawing method includes a movement step in which the stage 21 is moved in the main scanning direction using the movement control method described above, and a drawing step in which a pattern is drawn on the substrate 9 held on the stage 21 by controlling the drawing unit 4 in synchronization with the movement of the stage 21 in the main scanning direction. As described above, the movement step improves the positional accuracy of the stage 21 in the sub-scanning direction during main scanning, allowing the pattern to be drawn accurately on the substrate 9.
好ましくは、一の基板9に対する上記描画工程の完了後、他の基板9に対して移動工程および描画工程が繰り返される場合に、当該他の基板9に対する移動工程において、上記移動制御方法におけるステップS12,S13(事前準備)が省略される。また、ステップS222のオンライン学習における当該係数の初期値が、直前に描画が行われた基板9に対する移動工程において取得された主走査位置と副走査位置との関係から求められる。これにより、当該他の基板9に対する移動工程において、近似式の係数を精度よく推定することが可能となる。 Preferably, when the movement process and drawing process are repeated for another substrate 9 after the drawing process for one substrate 9 is completed, steps S12 and S13 (preparation) in the movement control method are omitted in the movement process for the other substrate 9. Furthermore, the initial value of the coefficient in the online learning in step S222 is determined from the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position acquired in the movement process for the substrate 9 on which drawing was performed immediately before. This makes it possible to accurately estimate the coefficient of the approximation formula in the movement process for the other substrate 9.
上記移動制御のステップS222におけるオンライン学習は、カルマンフィルタ以外により行うことも可能である。例えば、拡張カルマンフィルタ、アンセンテッド(Unscented:無香料)カルマンフィルタ、アンサンブルカルマンフィルタ、パーティクル(粒子)フィルタ等が利用可能である。一方、これらのフィルタでは、汎用性は高くなるが、計算量が多くなってしまう。したがって、少ない計算量にて係数の推定値を取得するという観点では、オンライン学習がカルマンフィルタにより行われることが好ましい。 The online learning in step S222 of the above movement control can also be performed using a method other than a Kalman filter. For example, an extended Kalman filter, an unscented Kalman filter, an ensemble Kalman filter, a particle filter, etc. can be used. While these filters offer greater versatility, they also require a greater amount of calculation. Therefore, from the perspective of obtaining coefficient estimates with a minimal amount of calculation, it is preferable to perform online learning using a Kalman filter.
移動制御装置であるステージ制御部60は、上記移動制御方法を実行するものであり、上記近似式を求める近似式取得部62と、上記残差推定器631を構築する推定器構築部63と、ステージ21を主走査方向に移動しつつ、ステージの副走査方向の位置を補正する移動制御部66とを備える。移動制御部66が、ステージ21の主走査時の各時刻において残差推定器631により残差の推定値を取得する残差取得部661と、当該時刻においてオンライン学習を行い、近似式の係数の推定値を取得する係数取得部662と、当該時刻における係数の推定値を適用した近似式を用いて、副走査位置の近似値を求める近似値算出部663と、当該時刻における残差の推定値と近似値とを用いて、副走査位置の推定位置を取得する推定位置取得部664と、副走査位置の推定位置と目標位置との差に基づいてステージ21を副走査方向に移動する補正制御部665とを備える。これにより、ステージ21の主走査時における副走査方向の位置を適応的に制御することができる。 The stage control unit 60, which is a movement control device, executes the movement control method and includes an approximate equation acquisition unit 62 that calculates the approximate equation, an estimator construction unit 63 that constructs the residual estimator 631, and a movement control unit 66 that corrects the position of the stage in the sub-scanning direction while moving the stage 21 in the main scanning direction. The movement control unit 66 includes a residual acquisition unit 661 that acquires an estimated residual value using the residual estimator 631 at each time during main scanning of the stage 21, a coefficient acquisition unit 662 that performs online learning at that time and acquires estimated values of the coefficients of the approximate equation, an approximate value calculation unit 663 that calculates an approximate value of the sub-scanning position using the approximate equation to which the estimated coefficient value at that time is applied, an estimated position acquisition unit 664 that acquires an estimated sub-scanning position using the estimated and approximate residual value at that time, and a correction control unit 665 that moves the stage 21 in the sub-scanning direction based on the difference between the estimated sub-scanning position and the target position. This enables adaptive control of the position of the stage 21 in the sub-scanning direction during main scanning.
上記移動制御方法、描画方法および移動制御装置では様々な変形が可能である。 Various variations are possible with the above movement control method, drawing method, and movement control device.
上記実施の形態では、主走査位置、主走査モータ332のトルクおよびステージ21の主走査速度を入力とする残差推定器631が構築されるが、モータトルクまたは主走査速度の一方が省略されてもよい。すなわち、残差推定器631は、移動機構3に含まれる主走査モータ332のトルクおよび/またはステージ21の主走査速度と、ステージ21の主走査位置とを含む入力に対して、残差の推定値を出力する学習済みモデルであればよい。 In the above embodiment, a residual estimator 631 is constructed that receives inputs of the main scanning position, the torque of the main scanning motor 332, and the main scanning speed of the stage 21, but one of the motor torque and the main scanning speed may be omitted. In other words, the residual estimator 631 may be a trained model that outputs an estimated residual value for inputs that include the torque of the main scanning motor 332 included in the movement mechanism 3 and/or the main scanning speed of the stage 21, and the main scanning position of the stage 21.
移動制御方法において求められる制御性能によっては、残差推定器631が、例えば、テーブルまたは関数等から残差の推定値を出力するものであってもよい。当該テーブルまたは関数等では、ステージ21の主走査位置のみに基づいて残差の推定値が特定されてもよい。このように、残差推定器631は、少なくとも主走査位置に基づいて残差を推定するものであってよく、この場合、ステップS221では、少なくとも測定部22による主走査位置の測定値を用いて残差推定器631により残差の推定値が取得される。一方、残差を精度よく推定するには、残差推定器631は、上記学習済みモデルであることが好ましい。 Depending on the control performance required in the movement control method, the residual estimator 631 may output an estimated value of the residual from, for example, a table or function. The table or function may specify an estimated value of the residual based solely on the main scanning position of the stage 21. In this way, the residual estimator 631 may estimate the residual based on at least the main scanning position. In this case, in step S221, the residual estimator 631 obtains an estimated value of the residual using at least the measured value of the main scanning position by the measurement unit 22. On the other hand, to accurately estimate the residual, it is preferable that the residual estimator 631 be the above-mentioned trained model.
測定部22では、ステージ21の主走査位置および副走査位置がレーザ測長器以外により測定されてもよい。 In the measurement unit 22, the main scanning position and sub-scanning position of the stage 21 may be measured by means other than a laser length measuring device.
移動機構3における主走査方向および副走査方向は互いに交差していればよく、移動機構3の設計によっては、主走査方向および副走査方向が鋭角に交差してもよい。 The main scanning direction and sub-scanning direction in the movement mechanism 3 need only intersect with each other, and depending on the design of the movement mechanism 3, the main scanning direction and sub-scanning direction may intersect at an acute angle.
描画部4は、電子線等を基板9に照射するものであってもよい。 The drawing unit 4 may be configured to irradiate the substrate 9 with an electron beam or the like.
ステージ21上に保持される基板9は、半導体基板以外の基板(例えば、ガラス基板やプリント配線基板等)であってもよい。移動機構3が移動する対象物は、ステージ21以外であってよく、例えば、描画装置1において描画部4が主走査方向に移動する場合には、当該描画部4が対象物であってもよい。上記移動制御方法は、描画装置1以外の装置に用いられてもよい。 The substrate 9 held on the stage 21 may be a substrate other than a semiconductor substrate (for example, a glass substrate or a printed wiring board). The object moved by the movement mechanism 3 may be something other than the stage 21. For example, if the drawing unit 4 in the drawing device 1 moves in the main scanning direction, the drawing unit 4 may be the object. The movement control method described above may also be used in devices other than the drawing device 1.
上記移動制御方法では、ステージ21の主走査位置の変動に応じて変化する副走査位置の推定値が取得されるが、主走査位置および副走査位置をそれぞれ第1パラメータおよび第2パラメータと呼ぶと、上記手法は、第1パラメータの値の変動に応じて変化する第2パラメータの値を推定する推定方法として捉えることが可能である。当該推定方法は、第1パラメータの値の変動時に測定部22により取得される、第1パラメータおよび第2パラメータの測定値群611から、第1パラメータの値と第2パラメータの値との関係を示す近似式を求める工程(ステップS12)と、第1パラメータの各値について測定値群611が示す第2パラメータの値と近似式が示す第2パラメータの値との差を残差として、少なくとも第1パラメータの値に基づいて残差を推定する残差推定器631を構築する工程(ステップS13)と、第1パラメータの値の変動に並行しつつ、所定間隔の各時刻において第2パラメータの推定値を取得する工程(ステップS22)とを備える。 The above movement control method obtains an estimated value of the sub-scanning position, which changes in response to fluctuations in the main-scanning position of the stage 21. If the main-scanning position and sub-scanning position are referred to as the first parameter and the second parameter, respectively, then the above technique can be understood as an estimation method for estimating the value of the second parameter, which changes in response to fluctuations in the value of the first parameter. This estimation method includes the steps of: determining an approximate equation indicating the relationship between the value of the first parameter and the value of the second parameter from a set of measured values 611 of the first parameter and the second parameter obtained by the measurement unit 22 when the value of the first parameter fluctuates (step S12); constructing a residual estimator 631 that estimates the residual based on at least the value of the first parameter, using the difference between the value of the second parameter indicated by the set of measured values 611 and the value of the second parameter indicated by the approximate equation for each value of the first parameter as the residual (step S13); and obtaining an estimated value of the second parameter at each time at a predetermined interval while the value of the first parameter fluctuates (step S22).
第2パラメータの推定値の取得では、各時刻において、少なくとも測定部22による第1パラメータの測定値を用いて残差推定器631により残差の推定値を取得する工程(ステップS221)と、当該時刻において、測定部22による第2パラメータの測定値および残差の推定値を用いて、近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、当該係数の推定値を取得する工程(ステップS222)とが行われる。続いて、当該時刻における当該係数の推定値を適用した近似式を用いて、当該時刻における第2パラメータの近似値を求める工程(ステップS223)と、当該時刻における残差の推定値と近似値とを用いて、第2パラメータの推定値を取得する工程(ステップS224)とが行われる。これにより、第2パラメータの値を適応的に推定することができる。上記推定方法は、移動制御以外の様々な制御に利用可能である。例えば、流体の流量制御において、バルブの開度を第1パラメータとし、流体の流量を第2パラメータとして、上記推定方法が用いられてもよい。上記推定方法は、制御以外の用途に用いられてもよい。 The acquisition of the estimated value of the second parameter involves, at each time, a step (step S221) of acquiring an estimated value of the residual using the residual estimator 631 using at least the measured value of the first parameter by the measurement unit 22, and a step (step S222) of performing online learning to estimate at least one coefficient in an approximate equation using the measured value of the second parameter by the measurement unit 22 and the estimated value of the residual at that time, thereby acquiring an estimated value of that coefficient. Next, a step (step S223) of calculating an approximate value of the second parameter at that time using the approximate equation to which the estimated value of the coefficient at that time is applied, and a step (step S224) of acquiring an estimated value of the second parameter using the estimated value and approximate value of the residual at that time are performed. This allows the value of the second parameter to be adaptively estimated. The above estimation method can be used for various control purposes other than movement control. For example, in fluid flow control, the above estimation method may be used with the valve opening as the first parameter and the fluid flow rate as the second parameter. The above estimation method may also be used for purposes other than control.
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The configurations in the above embodiments and variations may be combined as appropriate as long as they are not mutually inconsistent.
3 移動機構
4 描画部
5 コンピュータ
9 基板
21 ステージ
22 測定部
60 ステージ制御部
62 近似式取得部
63 推定器構築部
66 移動制御部
332 主走査モータ
540 プログラム
611 測定値群
631 残差推定器
661 残差取得部
662 係数取得部
663 近似値算出部
664 推定位置取得部
665 補正制御部
S11~S13,S21~S24,S221~S226 ステップ
3 Movement mechanism 4 Drawing unit 5 Computer 9 Board 21 Stage 22 Measurement unit 60 Stage control unit 62 Approximation formula acquisition unit 63 Estimator construction unit 66 Movement control unit 332 Main scanning motor 540 Program 611 Measurement value group 631 Residual estimator 661 Residual acquisition unit 662 Coefficient acquisition unit 663 Approximation value calculation unit 664 Estimated position acquisition unit 665 Correction control unit S11 to S13, S21 to S24, S221 to S226 Steps
Claims (9)
a)前記対象物の前記主走査方向への移動時に測定部により取得される、前記対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群から、前記主走査位置と前記副走査位置との関係を示す近似式を求める工程と、
b)各主走査位置について前記測定値群が示す副走査位置と前記近似式が示す副走査位置との差を残差として、少なくとも前記主走査位置に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する工程と、
c)前記対象物を前記主走査方向に移動する工程と、
d)前記c)工程に並行しつつ、所定間隔の各時刻において前記対象物の前記副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせて前記対象物の前記副走査方向の位置を補正する工程と、
を備え、
前記d)工程が、
d1)前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記主走査位置の測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する工程と、
d2)前記各時刻において、前記測定部による前記副走査位置の測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する工程と、
d3)前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記副走査位置の近似値を求める工程と、
d4)前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記副走査位置の前記推定位置を取得する工程と、
d5)前記各時刻に対して取得された前記副走査位置の前記推定位置と前記目標位置との差に基づいて前記対象物を前記副走査方向に移動する工程と、
を備える移動制御方法。 A movement control method for controlling a movement mechanism that moves an object in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect with each other, comprising:
a) determining an approximation formula indicating a relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from a group of measurements of the main scanning position and the sub-scanning position of the object acquired by a measurement unit while the object is moving in the main scanning direction;
b) constructing a residual estimator that estimates a residual based on at least the main scanning position, the residual being the difference between the sub-scanning position indicated by the group of measurement values and the sub-scanning position indicated by the approximation formula;
c) moving the object in the main scanning direction;
d) acquiring an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time point at a predetermined interval while performing the c) step, and correcting the position of the object in the sub-scanning direction to match a predetermined target position;
Equipped with
The step d)
d1) at each time, acquiring an estimated value of the residual by the residual estimator using at least the measurement value of the main scanning position by the measurement unit;
d2) performing online learning at each time point to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measured value of the sub-scanning position by the measurement unit and the estimated value of the residual, and acquiring an estimated value of the at least one coefficient;
d3) calculating an approximate value of the sub-scanning position at each time by using the approximate expression to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied;
d4) obtaining the estimated position of the sub-scanning position using the estimated value and the approximate value of the residual at each time;
d5) moving the object in the sub-scanning direction based on a difference between the estimated position of the sub-scanning position acquired for each time and the target position;
A movement control method comprising:
前記近似式が一次回帰式であり、
前記少なくとも1つの係数が、前記一次回帰式の切片および/または傾きである移動制御方法。 The movement control method according to claim 1,
the approximation equation is a linear regression equation,
The movement control method, wherein the at least one coefficient is an intercept and/or a slope of the linear regression equation.
前記オンライン学習がカルマンフィルタにより行われる移動制御方法。 The movement control method according to claim 1,
A movement control method in which the online learning is performed by a Kalman filter.
前記残差推定器が、前記移動機構に含まれる主走査モータのトルクおよび/または前記対象物の主走査速度と、前記主走査位置とを含む入力に対して、前記残差の前記推定値を出力する学習済みモデルである移動制御方法。 The movement control method according to claim 1,
A movement control method, wherein the residual estimator is a trained model that outputs the estimated value of the residual in response to inputs including the torque of a main scanning motor included in the movement mechanism and/or the main scanning speed of the object, and the main scanning position.
請求項1ないし4のいずれか1つに記載の移動制御方法により前記対象物であるステージを前記主走査方向に移動する移動工程と、
前記ステージの前記主走査方向への移動に同期して描画部を制御することにより、前記ステージ上に保持された基板に対してパターンを描画する描画工程と、
を備える描画方法。 A method for drawing a pattern on a substrate, comprising:
a moving step of moving the stage, which is the object, in the main scanning direction by the movement control method according to any one of claims 1 to 4;
a drawing step of drawing a pattern on a substrate held on the stage by controlling a drawing unit in synchronization with movement of the stage in the main scanning direction;
A drawing method comprising:
前記描画工程の完了後、他の基板に対して前記移動工程および前記描画工程が繰り返され、
前記他の基板に対する前記移動工程において、前記移動制御方法における前記a)およびb)工程が省略され、前記d2)工程の前記オンライン学習における前記少なくとも1つの係数の初期値が、直前に描画が行われた基板に対する前記移動工程において取得された前記主走査位置と前記副走査位置との関係から求められる描画方法。 6. The drawing method according to claim 5,
After the drawing step is completed, the moving step and the drawing step are repeated for another substrate;
A drawing method in which, in the movement process for the other substrate, the a) and b) steps in the movement control method are omitted, and the initial value of the at least one coefficient in the online learning of the d2) step is determined from the relationship between the main scanning position and the sub-scanning position obtained in the movement process for the substrate on which drawing was performed immediately before.
a)前記第1パラメータの値の変動時に測定部により取得される、前記第1パラメータおよび前記第2パラメータの測定値群から、前記第1パラメータの値と前記第2パラメータの値との関係を示す近似式を求める工程と、
b)前記第1パラメータの各値について前記測定値群が示す前記第2パラメータの値と前記近似式が示す前記第2パラメータの値との差を残差として、少なくとも前記第1パラメータの値に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する工程と、
c)前記第1パラメータの値の変動に並行しつつ、所定間隔の各時刻において前記第2パラメータの推定値を取得する工程と、
を備え、
前記c)工程が、
c1)前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記第1パラメータの測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する工程と、
c2)前記各時刻において、前記測定部による前記第2パラメータの測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する工程と、
c3)前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記第2パラメータの近似値を求める工程と、
c4)前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記第2パラメータの前記推定値を取得する工程と、
を備える推定方法。 An estimation method for estimating a value of a second parameter that changes in response to a variation in a value of a first parameter, comprising:
a) determining an approximation formula indicating a relationship between a value of the first parameter and a value of the second parameter from a group of measured values of the first parameter and the second parameter acquired by a measurement unit when the value of the first parameter fluctuates;
b) constructing a residual estimator that estimates a residual based on at least the value of the first parameter, the residual being a difference between the value of the second parameter indicated by the group of measured values and the value of the second parameter indicated by the approximate expression;
c) obtaining an estimate of the second parameter at each time point at a predetermined interval while the value of the first parameter is varying;
Equipped with
The step c) is
c1) at each time instant, acquiring an estimate of the residual by the residual estimator using at least the measurement value of the first parameter by the measurement unit;
c2) performing online learning at each time point to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measurement value of the second parameter by the measurement unit and the estimated value of the residual, and obtaining an estimated value of the at least one coefficient;
c3) calculating an approximate value of the second parameter at each time using the approximate formula to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied;
c4) obtaining the estimated value of the second parameter using the estimated value and the approximated value of the residual at each time;
An estimation method comprising:
a)前記対象物の前記主走査方向への移動時に測定部により取得される、前記対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群から、前記主走査位置と前記副走査位置との関係を示す近似式を求める工程と、
b)各主走査位置について前記測定値群が示す副走査位置と前記近似式が示す副走査位置との差を残差として、少なくとも前記主走査位置に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する工程と、
c)前記対象物を前記主走査方向に移動する工程と、
d)前記c)工程に並行しつつ、所定間隔の各時刻において前記対象物の前記副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせて前記対象物の前記副走査方向の位置を補正する工程と、
を実行させ、
前記d)工程が、
d1)前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記主走査位置の測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する工程と、
d2)前記各時刻において、前記測定部による前記副走査位置の測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する工程と、
d3)前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記副走査位置の近似値を求める工程と、
d4)前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記副走査位置の前記推定位置を取得する工程と、
d5)前記各時刻に対して取得された前記副走査位置の前記推定位置と前記目標位置との差に基づいて前記対象物を前記副走査方向に移動する工程と、
を備えるコンピュータ読み取り可能なプログラム。 A computer-readable program that causes a computer to control a movement mechanism that moves an object in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect with each other, wherein the execution of the program by a computer includes causing the computer to:
a) determining an approximation formula indicating a relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from a group of measurements of the main scanning position and the sub-scanning position of the object acquired by a measurement unit while the object is moving in the main scanning direction;
b) constructing a residual estimator that estimates a residual based on at least the main scanning position, the residual being the difference between the sub-scanning position indicated by the group of measurement values and the sub-scanning position indicated by the approximation formula;
c) moving the object in the main scanning direction;
d) acquiring an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time point at a predetermined interval while performing the c) step, and correcting the position of the object in the sub-scanning direction to match a predetermined target position;
Execute
The step d)
d1) at each time, acquiring an estimated value of the residual by the residual estimator using at least the measurement value of the main scanning position by the measurement unit;
d2) performing online learning at each time to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measured value of the sub-scanning position by the measurement unit and the estimated value of the residual, and acquiring an estimated value of the at least one coefficient;
d3) calculating an approximate value of the sub-scanning position at each time by using the approximate expression to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied;
d4) obtaining the estimated position of the sub-scanning position using the estimated value and the approximate value of the residual at each time;
d5) moving the object in the sub-scanning direction based on a difference between the estimated position of the sub-scanning position acquired for each time and the target position;
A computer readable program comprising:
前記対象物の前記主走査方向への移動時に測定部により取得される、前記対象物の主走査位置および副走査位置の測定値群から、前記主走査位置と前記副走査位置との関係を示す近似式を求める近似式取得部と、
各主走査位置について前記測定値群が示す副走査位置と前記近似式が示す副走査位置との差を残差として、少なくとも前記主走査位置に基づいて前記残差を推定する残差推定器を構築する推定器構築部と、
前記対象物を前記主走査方向に移動しつつ、所定間隔の各時刻において前記対象物の前記副走査位置の推定位置を取得し、所定の目標位置に合わせて前記対象物の前記副走査方向の位置を補正する移動制御部と、
を備え、
前記移動制御部が、
前記各時刻において、少なくとも前記測定部による前記主走査位置の測定値を用いて前記残差推定器により前記残差の推定値を取得する残差取得部と、
前記各時刻において、前記測定部による前記副走査位置の測定値および前記残差の前記推定値を用いて、前記近似式における少なくとも1つの係数を推定するオンライン学習を行い、前記少なくとも1つの係数の推定値を取得する係数取得部と、
前記各時刻における前記少なくとも1つの係数の前記推定値を適用した前記近似式を用いて、前記各時刻における前記副走査位置の近似値を求める近似値算出部と、
前記各時刻における前記残差の前記推定値と前記近似値とを用いて、前記副走査位置の前記推定位置を取得する推定位置取得部と、
前記各時刻に対して取得された前記副走査位置の前記推定位置と前記目標位置との差に基づいて前記対象物を前記副走査方向に移動する補正制御部と、
を備える移動制御装置。 A movement control device that controls a movement mechanism that moves an object in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect with each other,
an approximate equation acquisition unit that obtains an approximate equation indicating a relationship between the main scanning position and the sub-scanning position from a group of measurement values of the main scanning position and the sub-scanning position of the object acquired by a measurement unit when the object moves in the main scanning direction;
an estimator constructing unit that constructs a residual estimator that estimates a residual based on at least the main scanning position, using a difference between the sub-scanning position indicated by the measurement value group and the sub-scanning position indicated by the approximation formula as a residual for each main scanning position;
a movement control unit that acquires an estimated position of the sub-scanning position of the object at each time point at a predetermined interval while moving the object in the main scanning direction, and corrects the position of the object in the sub-scanning direction to match a predetermined target position;
Equipped with
The movement control unit
a residual error acquisition unit that acquires an estimated value of the residual error by the residual error estimator using at least the measurement value of the main scanning position obtained by the measurement unit at each time;
a coefficient acquisition unit that performs online learning to estimate at least one coefficient in the approximation formula using the measurement value of the sub-scanning position by the measurement unit and the estimated value of the residual at each time, and acquires an estimated value of the at least one coefficient;
an approximate value calculation unit that calculates an approximate value of the sub-scanning position at each time by using the approximate expression to which the estimated value of the at least one coefficient at each time is applied;
an estimated position acquisition unit that acquires the estimated position of the sub-scanning position using the estimated value and the approximate value of the residual at each time;
a correction control unit that moves the object in the sub-scanning direction based on a difference between the estimated position of the sub-scanning position acquired for each time and the target position;
A movement control device comprising:
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2024069741A JP2025165596A (en) | 2024-04-23 | 2024-04-23 | Movement control method, drawing method, estimation method, computer-readable program, and movement control device |
| PCT/JP2025/013247 WO2025225291A1 (en) | 2024-04-23 | 2025-03-31 | Movement control method, drawing method, estimation method, computer-readable program, and movement control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024069741A JP2025165596A (en) | 2024-04-23 | 2024-04-23 | Movement control method, drawing method, estimation method, computer-readable program, and movement control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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- 2024-04-23 JP JP2024069741A patent/JP2025165596A/en active Pending
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2025
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| WO2025225291A1 (en) | 2025-10-30 |
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