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JP3202308B2 - Composite positioning device - Google Patents

Composite positioning device

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JP3202308B2
JP3202308B2 JP07007092A JP7007092A JP3202308B2 JP 3202308 B2 JP3202308 B2 JP 3202308B2 JP 07007092 A JP07007092 A JP 07007092A JP 7007092 A JP7007092 A JP 7007092A JP 3202308 B2 JP3202308 B2 JP 3202308B2
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JP
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stage
surface plate
driving
controller
speed
Prior art date
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伸二 涌井
幹夫 佐藤
克己 浅田
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Canon Inc
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Publication date
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Priority to DE69322983T priority patent/DE69322983T2/en
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は除振装置に支持された定
盤に搭載されるステージの高速高精度位置決め装置に関
し、特にステージ自身が駆動されたときの定盤に及ぼす
反力を相殺し合うように構成した複合位置決め装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed and high-precision positioning device for a stage mounted on a surface plate supported by a vibration isolator, and more particularly to a reaction force applied to the surface plate when the stage itself is driven. The present invention relates to a composite positioning device configured to fit.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビームを応用した電子顕微鏡やステ
ッパ等のLSI製造装置では、除振装置上に位置決め装
置を搭載した構成が採用されている。通常、位置決め装
置としては水平の2軸方向に駆動されるXYステージが
一般的である。このような除振装置は空気バネ、コイル
バネ、防振ゴム等の振動吸収手段により振動を減衰させ
る機能を持っている。しかし、受動的除振装置において
は、床から伝達する振動はある程度減衰できても、それ
に搭載される位置決め装置自身が発生する振動は有効に
減衰できないという問題がある。つまり、位置決め装置
自身の高速移動によって生じる反力は除振装置を揺らせ
ることになり、この振動は位置決め装置の高速高精度位
置決めを阻害する外乱となっている。
2. Description of the Related Art In an LSI manufacturing apparatus such as an electron microscope or a stepper to which an electron beam is applied, a configuration in which a positioning device is mounted on a vibration isolator is adopted. Usually, an XY stage driven in two horizontal axes is generally used as a positioning device. Such an anti-vibration device has a function of attenuating the vibration by a vibration absorbing means such as an air spring, a coil spring, and an anti-vibration rubber. However, in the passive vibration isolator, there is a problem that even if the vibration transmitted from the floor can be attenuated to some extent, the vibration generated by the positioning device mounted thereon cannot be effectively attenuated. That is, the reaction force generated by the high-speed movement of the positioning device itself shakes the vibration isolator, and this vibration is a disturbance that hinders the high-speed and high-precision positioning of the positioning device.

【0003】例えば、図4は除振装置を備えた定盤上に
搭載された位置決め装置(ステージ)をステップ駆動し
たときの位置制御系における偏差信号である。同図のよ
うに、波形の初期の段階では位置制御系の固有周波数の
過渡振動が生じている。しかし、これは比較的速く減衰
しており、その後の波形には定盤の固有周波数の振動が
長く重畳している。したがって、位置整定時間を長引か
せる結果として著しく生産性を損なっていた。
For example, FIG. 4 shows a deviation signal in a position control system when a positioning device (stage) mounted on a surface plate provided with a vibration isolator is step-driven. As shown in the figure, a transient vibration of the natural frequency of the position control system occurs at an early stage of the waveform. However, it decayed relatively quickly, and the subsequent waveform has a long superimposition of the vibration of the natural frequency of the surface plate. Therefore, productivity was significantly impaired as a result of prolonging the position settling time.

【0004】この現象を、定盤上にステージが搭載され
た場合の力学モデルを使って定式化すると以下のように
なる。
[0004] This phenomenon is formulated as follows using a dynamic model when a stage is mounted on a surface plate.

【0005】図5は定盤2に搭載されたステージ1のX
あるいはY水平1軸方向の力学モデルである。図示した
ように、定盤2とステージ1とを含めた2自由度の力学
モデルになっている。ここで、運動方程式は図示の記号
を使って以下の数式で書き表される。
FIG. 5 shows the X of the stage 1 mounted on the surface plate 2.
Alternatively, it is a dynamic model in one horizontal Y-axis direction. As shown, the dynamic model has two degrees of freedom including the surface plate 2 and the stage 1. Here, the equation of motion is represented by the following equation using the symbols shown.

【0006】[0006]

【数1】 ただし、各記号の意味は次のとおりである。(Equation 1) However, the meaning of each symbol is as follows.

【0007】m1:ステージ質量〔kg〕、m2:定盤質
量〔kg〕、b1: ステージの粘性摩擦係数〔Ns/
m〕、b2:定盤の粘性摩擦係数〔Ns/m〕、k1:ス
テ ージのバネ定数〔N/m〕、k2:定盤のバネ定数
〔N/m〕、x1:ステージ 変位〔m〕、x2:定盤変
位〔m〕、f1:駆動力〔N〕。
M 1 : Stage mass [kg], m 2 : Surface plate mass [kg], b 1 : Viscous friction coefficient of stage [Ns /
m], b 2 : viscous friction coefficient of the surface plate [Ns / m], k 1 : spring constant of the stage [N / m], k 2 : spring constant of the surface plate [N / m], x 1 : Stage displacement [m], x 2 : surface plate displacement [m], f 1 : driving force [N].

【0008】上式に基づいて、これをブロック表現する
と図6の破線で囲った部分3となる。すなわち、3は制
御対象を示す。破線以外の部分は位置制御系のブロック
である。同図において、4は位置検出変換手段、5は位
置制御系の特性改善用の補償器、6は電力増幅器、7は
アクチュエータである。ただし、位置検出変換手段4に
は、位置検出器としての例えばレーザ干渉計と偏差カウ
ンタが含まれるものとする。
When this is expressed in a block based on the above equation, a portion 3 surrounded by a broken line in FIG. 6 is obtained. That is, 3 indicates a control target. Parts other than the broken lines are blocks of the position control system. In the figure, reference numeral 4 denotes a position detecting and converting means, 5 a compensator for improving the characteristics of a position control system, 6 a power amplifier, and 7 an actuator. However, it is assumed that the position detection conversion means 4 includes, for example, a laser interferometer and a deviation counter as position detectors.

【0009】以下、同図の動作説明をする。まず、位置
(x1−x2)を検出し目標位置x0との偏差であるx0
(x1−x2)に対して位置検出変換手段4の位置ゲイン
pが乗ぜられる。さらに、位置制御系の特性改善用補
償器5を通って電力増 幅器6を駆動する。最後に、位
置決め装置を駆動するアクチュエータ7の推力定数kt
による変換を経て駆動力f1を発生させるように構成さ
れている。
The operation of FIG. 1 will be described below. First, x 0 is the deviation between the detected position (x 1 -x 2) the target position x 0 -
(X 1 −x 2 ) is multiplied by the position gain k p of the position detecting and converting means 4. Further, the power amplifier 6 is driven through the compensator 5 for improving the characteristics of the position control system. Finally, the thrust constant k t of the actuator 7 that drives the positioning device
Through the transformation it is configured to generate a driving force f 1 by.

【0010】ここで、位置のフイードバック検出が(x
1−x2)である理由は、例えば位置検出手段であるレー
ザ干渉計が通常の場合は定盤2に設置されるからであ
る。また、図示の場合、位置制御系の特性改善用の補償
器はPID補償器となっており、P:比例動作、I:積
分動作、D:微分動作、を意味する。さらに、図示の記
号の意味と次元は以下のとおりである。
Here, the feedback of the position is detected by (x
The reason for 1− x 2 ) is that, for example, a laser interferometer, which is a position detecting means, is usually installed on the surface plate 2 in a normal case. In the case shown in the figure, the compensator for improving the characteristics of the position control system is a PID compensator, which means P: proportional operation, I: integral operation, and D: differential operation. Further, the meanings and dimensions of the illustrated symbols are as follows.

【0011】Kp:位置ゲイン〔V/m〕、Fx:P動作
ゲイン〔V/V〕、Fi:I動作ゲイン〔V/Vse
c〕、Fv:D動作ゲイン〔Vsec/V〕、Ki:ドラ
イバのゲイン〔A/V〕、Td:ドライバの時定数〔s
ec〕、Kt:推力定数〔N/A〕、s:ラプラス演算
子〔rad/sec〕。
K p : position gain [V / m], F x : P operation gain [V / V], F i : I operation gain [V / Vse
c], F v: D operation gain [Vsec / V], K i: Driver Gain [A / V], T d: When the driver constant [s
ec], K t : Thrust constant [N / A], s: Laplace operator [rad / sec].

【0012】従来、ステージ1の駆動による反力が位置
(x1−x2)に及ぼす影響を抑圧する方法として、定盤
2の加速度信号を検出してステージ1を駆動する電力増
幅器6の入力部へフィードバックする方法が知られてい
た。例えば、文献、精密工学会誌「空気浮上式高速XY
ステージの試作(JSPE−52−10、’86−10
−1713)」には、定盤加速度を検出して制御系にフ
ィードバックする構成が開示されている。
Conventionally, as a method of suppressing the influence of the reaction force due to the driving of the stage 1 on the position (x 1 -x 2 ), an input of a power amplifier 6 for driving the stage 1 by detecting an acceleration signal of the base 2 is provided. A method of feeding back to the department was known. For example, in the literature, the Journal of Precision Engineering, "Air-floating high-speed XY
Stage prototype (JSPE-52-10, '86 -10)
-1713) ”discloses a configuration in which a surface plate acceleration is detected and fed back to a control system.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では以下のような問題点があった。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0014】第1に床の振動をステージ上に伝達させな
いようにするためには、除振装置は柔らかくしなければ
ならない。このようにすると、床振動の影響を軽減する
ことができる。しかしながらこのような柔らかい構成で
は除振装置上に搭載したステージ自身が発生する振動は
有効に減衰できない。反対に定盤を硬くすれば、ステー
ジの駆動反力があっても剛な定盤は動かなくなる。しか
しながら、この場合床振動は直接的に伝達してくるた
め、床振動に対する除振性能は犠牲になる。つまり、除
振と制振は互いにトレードオフの関係にある。従来、除
振と制振のバランスは、ステージが搭載された定盤の設
置場所ごとにとられる必要があった。したがって、調整
作業は繁雑であり、装置の立ち上げ期間を著しく長引か
せるという問題があった。
First, in order to prevent the vibration of the floor from being transmitted to the stage, the vibration isolator must be soft. By doing so, the effect of floor vibration can be reduced. However, with such a soft configuration, the vibration generated by the stage mounted on the vibration isolator cannot be effectively attenuated. Conversely, if the surface plate is made hard, the rigid surface plate will not move even if there is a driving reaction force of the stage. However, in this case, since the floor vibration is transmitted directly, the vibration isolation performance against the floor vibration is sacrificed. That is, vibration isolation and vibration suppression have a trade-off relationship with each other. Conventionally, a balance between vibration isolation and vibration suppression has to be taken for each installation location of a surface plate on which a stage is mounted. Therefore, the adjustment work is complicated, and there is a problem that the start-up period of the apparatus is significantly prolonged.

【0015】第2に、上述のトレードオフを制御的手段
によって回避する方法として、除振装置の加速度信号を
検出してステージのドライバ入力端にフィードバックす
る定盤加速度フィードバック法が知られている(精密工
学会誌「空気浮上式高速XYステージの試作(JSPE
−52−10、’86−10−1713)」)。しかし
ながら定盤加速度信号の検出には、例えば低周波数で高
検出感度を有するサーボ式加速度センサを使用しなけれ
ばならない。このサーボ式加速度センサは高価であり、
また些細な機械的ショックにより破壊する。また、この
ような加速度センサの設置とその最適調整は非常に面倒
なものであった。
Secondly, as a method of avoiding the above-mentioned trade-off by control means, there is known a surface plate acceleration feedback method of detecting an acceleration signal of an anti-vibration device and feeding it back to a driver input terminal of a stage. Journal of the Japan Society of Precision Engineering, “Prototype of an Air Levitated High Speed XY Stage (JSPE
-52-10, '86 -10-1713) "). However, for detecting the surface plate acceleration signal, for example, a servo type acceleration sensor having high detection sensitivity at a low frequency must be used. This servo acceleration sensor is expensive,
Also destroyed by a small mechanical shock. Also, the installation of such an acceleration sensor and the optimal adjustment thereof have been very troublesome.

【0016】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、高価で壊れ易くまた検出設定調整が面
倒なサーボ式加速度センサを用いることなく、簡単な構
成で装置自身が発生する振動の制振作用を達成し、これ
により床からの振動の除振作用を最大限に発揮可能とす
る複合位置決め装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and does not use a servo-type acceleration sensor that is expensive, fragile, and has troublesome detection setting adjustment. It is an object of the present invention to provide a composite positioning device that achieves the vibration damping action of the above, thereby maximizing the vibration damping action of vibration from the floor.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明では除振装置に支持された定盤上に
少なくともステージ2台を搭載し、しかも定盤に対する
反力を互いに打ち消し合うように同期的にそのステージ
が駆動されることを特徴とした複合位置決め装置を提供
する。すなわち、従来の位置決め装置では、ステージの
駆動力がそのまま反力として除振装置に支持された定盤
に印加されていたのであるが、除振装置に支持された定
盤と、定盤に搭載される少なくとも2台以上の位置決め
装置と、各位置決め装置のステージを駆動する速度位置
制御装置と、各ステージの駆動において加速・減速開始
時刻及び加速・減速時間と駆動力との積である力積とを
一致させ、かつ両者の力積の符号が互いに逆であるよう
な同期運転を行わせる同期制御器とを備えた複合位置決
め装置の構成として、ステージ駆動の反力を互いに打ち
消し合わせている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, at least two stages are mounted on a platen supported by a vibration isolator, and the reaction forces against the platen are mutually canceled. Thus, the composite positioning apparatus is characterized in that the stage is driven synchronously. In other words, in the conventional positioning device, the driving force of the stage was directly applied as a reaction force to the surface plate supported by the vibration isolator, but the stage was supported by the vibration isolator and mounted on the surface plate. At least two or more positioning devices, a speed / position control device that drives stages of each positioning device, and an impulse that is a product of acceleration / deceleration start time and acceleration / deceleration time and driving force in driving each stage. And a synchronizing controller for performing a synchronous operation in which the signs of the impulse of the two are opposite to each other, the reaction force of the stage drive is canceled each other.

【0018】上記作用を力学モデルに基づき数式を使っ
て説明する。いま、定盤に搭載されたステージの力学モ
デルを図2のようにする。図示のように、定盤2に搭載
されるステージは1aと1bの2台である。この運動方
程式は以下の数式のようになる。
The above operation will be described using mathematical formulas based on a dynamic model. Now, the dynamic model of the stage mounted on the surface plate is as shown in FIG. As shown in the figure, two stages 1a and 1b are mounted on the surface plate 2. This equation of motion is as follows.

【0019】[0019]

【数2】 したがって、上式のブロック図は図3となる。ここで、
ステージ1aと1bの駆動に原因した定盤2に対する全
反力は(2C)式右辺に示すようにそれぞれの反力がマ
イナス符号で加算されたものである。これが強制力とし
て定盤に作用し、定盤が動かされていたわけである。し
かし、以下の数式(3)
(Equation 2) Therefore, the block diagram of the above equation is shown in FIG. here,
The total reaction force on the surface plate 2 caused by the driving of the stages 1a and 1b is obtained by adding the respective reaction forces with a minus sign as shown in the right side of the equation (2C). This acted on the surface plate as a forcing force, and the surface plate was being moved. However, the following equation (3)

【0020】[0020]

【数3】 f1a =−f1b ・・・(3) の関係を満たすように駆動されれば、(2c)式の右辺
はゼロになる。つまり、定盤を駆動する強制力は存在し
なくなる。(3)式の条件とは、すなわち、ステージ1
aと1bが互いに逆方向に駆動されることを意味する。
(3) If driven so as to satisfy the relationship of f 1a = −f 1b (3), the right side of the expression (2c) becomes zero. That is, there is no force for driving the surface plate. The condition of equation (3) is, that is, stage 1
a and 1b are driven in opposite directions.

【0021】[0021]

【実施例】図1は本発明の実施例に係る複合位置決め装
置の構成図である。同図において、8aは位置決めされ
るステージであり、この上にはミラー9aが搭載されレ
ーザ干渉計10aによって位置計測がなされる。そし
て、タコジェネレータ14a付のDCモータ11aの回
転運動がボールネジ12aに伝達し、ナット13aを介
して運動変換されてステージ8aを直線方向に位置決め
駆動する。
FIG. 1 is a block diagram of a composite positioning apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 8a denotes a stage to be positioned, on which a mirror 9a is mounted, and the position is measured by a laser interferometer 10a. Then, the rotational movement of the DC motor 11a with the tacho generator 14a is transmitted to the ball screw 12a, and the movement is converted via the nut 13a to drive the stage 8a in a linear direction.

【0022】したがって、DCモータ11a、タコジェ
ネレータ14a、ボールネジ12a、ナット13a、ス
テージ8aからなる運動機構はステージ定盤15aに搭
載される位置決め装置を構成している。さらにこの位置
決め装置は床振動を遮断するための除振装置17に支持
された本体の定盤16に搭載される。
Accordingly, the movement mechanism including the DC motor 11a, the tach generator 14a, the ball screw 12a, the nut 13a, and the stage 8a constitutes a positioning device mounted on the stage base 15a. Further, the positioning device is mounted on a surface plate 16 of a main body supported by a vibration isolator 17 for blocking floor vibration.

【0023】次にステージ8aを駆動する制御装置の説
明を行う。まず、18aはレーザ干渉計10aと目標値
との偏差で動作するディジタルアナログコンバータ(以
下、DACと略記)である。この出力は位置制御器19
aとアンプ20aの両方に印加されている。そして、速
度モードで運転されているときにはアンプ20aの出力
が、また位置モードで運転される場合には位置制御器1
9aの出力が電子スイッチ25aによって各々選択さ
れ、電子スイッチ25a以降に接続された速度制御器2
1aと電流制御器22aを順次励振していく。すなわ
ち、DAC18a、位置制御器19a、アンプ20a、
電子スイッチ25a、速度制御器21a、電流制御器2
2aによって速度位置制御装置23aを構成している。
Next, a control device for driving the stage 8a will be described. First, reference numeral 18a denotes a digital-to-analog converter (hereinafter abbreviated as DAC) that operates with a deviation between the laser interferometer 10a and a target value. This output is output to the position controller 19
a and the amplifier 20a. The output of the amplifier 20a is output when operating in the speed mode, and the position controller 1 is output when operating in the position mode.
9a is selected by the electronic switch 25a, and the speed controller 2 connected after the electronic switch 25a is selected.
1a and the current controller 22a are sequentially excited. That is, the DAC 18a, the position controller 19a, the amplifier 20a,
Electronic switch 25a, speed controller 21a, current controller 2
2a constitutes the speed position control device 23a.

【0024】なお、図1に示すように、符号bを付けた
番号の意味は符号aの説明と同様である。
Note that, as shown in FIG. 1, the meaning of the reference numeral b is the same as the description of the reference numeral a.

【0025】上述の構成において、ステージ8aの駆動
を行う速度位置制御装置23aとステージ8bの駆動を
行う速度位置制御装置23bとは共に同期制御器24に
よって管理されている。ここでは、ステージ8aと8b
を互いに逆方向に運転するような同期駆動の管理がなさ
れる。具体的に言うと、ステージ8aと8bは共にスト
ロークの大部分は速度モードで運転され、目標位置近傍
に入ると位置モードへ切換えられて最終的に目標位置に
位置決めされる。この動作モードの中で速度モードは加
速−等速−減速の3区間から成り、ステージ駆動の反力
が発生する区間は主に加速と減速区間である。したがっ
て、加速・減速の開始時刻を一致させてステージ8aと
8bを駆動し、かつ加速・減速の持続時間と電流制御器
22a、22bが発生する駆動力との積である力積の絶
対値を一致させ、かつ互いの力積の符号が逆であるよう
な同期運転が同期制御器24の機能となっている。
In the above-described configuration, the synchronous controller 24 manages both the speed position controller 23a for driving the stage 8a and the speed position controller 23b for driving the stage 8b. Here, the stages 8a and 8b
Are controlled in such a manner that the motors are driven in opposite directions. Specifically, the stages 8a and 8b are both operated in the speed mode for most of the stroke, and are switched to the position mode when entering the vicinity of the target position, and are finally positioned at the target position. Among these operation modes, the speed mode includes three sections of acceleration-constant speed-deceleration, and the section in which the reaction force of the stage drive is generated is mainly the acceleration and deceleration section. Therefore, the stages 8a and 8b are driven with the start time of acceleration / deceleration being matched, and the absolute value of the impulse which is the product of the duration of acceleration / deceleration and the driving force generated by the current controllers 22a and 22b is calculated. The function of the synchronous controller 24 is to make the synchronous operation such that they coincide with each other and the signs of the impulse are opposite to each other.

【0026】上記実施例では、ほぼ特性が揃った2台の
位置決め装置を定盤16の上に搭載し、これらを同期制
御器24の管理下で駆動している。すなわち、ステージ
8a、8bの質量、DCモータ11a、11bの機種、
ボールネジ12a、12b及びナット13a、13bで
構成される運動機構の粘性摩擦、静止摩擦、バネ定数、
駆動ピッチはほぼ等しい位置決め装置である。
In the above embodiment, two positioning devices having substantially the same characteristics are mounted on the surface plate 16, and these are driven under the control of the synchronous controller 24. That is, the masses of the stages 8a and 8b, the models of the DC motors 11a and 11b,
Viscous friction, static friction, spring constant of a motion mechanism composed of ball screws 12a, 12b and nuts 13a, 13b,
The driving device is a positioning device having almost the same driving pitch.

【0027】しかし、(3)式に示したように、ステー
ジ駆動によって生じる反力が互いに相殺し合うことによ
って定盤16を揺らせないようにすれば他の構成でもよ
い。即ち必ずしも特性がほぼ揃った位置決め装置である
必要はない。ステージ8aと8bの質量が異なる位置決
め装置であってもかまわない。要は加速・減速の開始時
刻を一致させて2台のステージを駆動しかつ加速・減速
時の力積の絶対値を一致させ、かつ互いの力積の符号が
逆であるような同期運転がなされればよい。
However, as shown in the equation (3), another configuration may be adopted as long as the reaction force generated by the stage drive cancels each other and the base plate 16 is not shaken. That is, it is not always necessary that the positioning device has almost uniform characteristics. The positioning devices having different masses of the stages 8a and 8b may be used. In short, synchronous operation is performed in which the start times of acceleration and deceleration are matched to drive the two stages, the absolute values of the impulse during acceleration and deceleration are matched, and the signs of the impulse are opposite to each other. It just has to be done.

【0028】さらに、図1に示した2台の位置決め装置
では、両者ともにDCモータ11a、11b、タコジェ
ネレータ14a、14b、ボールネジ12a、12b、
ナット13a、13b、ステージ8a、8bから成る運
動機構を有していたが、これに限定されないことは言う
までもない。例えば、1台の位置決め装置がボールネジ
とナットを運動変換機構に持つ位置決め装置であり、他
方の位置決め装置がリニアモータをアクチュエータとし
た運動変換機構を持たない位置決め装置であってもかま
わない。
Further, in the two positioning devices shown in FIG. 1, both of the DC motors 11a and 11b, the tachogenerators 14a and 14b, the ball screws 12a and 12b,
Although the exercise mechanism includes the nuts 13a and 13b and the stages 8a and 8b, it is needless to say that the present invention is not limited to this. For example, one positioning device may be a positioning device having a ball screw and a nut in a motion conversion mechanism, and the other positioning device may be a positioning device having no motion conversion mechanism using a linear motor as an actuator.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では定盤上
に少なくとも2台のステージを搭載し、それらの駆動反
力が互いに打ち消し合うように同期的に運転する複合位
置決め装置を提供している。したがって、定盤を揺らせ
ないという効果がある。すなわち、定盤機構の振動はも
はや励振されないので、ステージの位置決め波形上にそ
の振動が重畳しないことにより位置決め時間を短縮でき
るという効果がある。また、2台のステージが同一の定
盤上に搭載されるので、生産性が向上する。しかも、定
盤に搭載されたステージを1ユニットとする装置を複数
台並べる必要がないので装置の占有床面積は少なくて済
む。さらに、従来、ステージに搭載する物体のハンドリ
ングの為の搬送装置は1台毎に必要だったのであるが、
少なくとも2台のステージが搭載された複合位置決め装
置に対して1台の搬送装置を設置すればよいので、コス
トの低減が図られかつ設置面積の増大を招くことはな
い。
As described above, the present invention provides a composite positioning apparatus having at least two stages mounted on a surface plate and operating synchronously so that their driving reaction forces cancel each other. I have. Therefore, there is an effect that the platen is not shaken. That is, since the vibration of the surface plate mechanism is no longer excited, there is an effect that the positioning time can be shortened by not superimposing the vibration on the positioning waveform of the stage. Further, since the two stages are mounted on the same surface plate, productivity is improved. In addition, since it is not necessary to arrange a plurality of devices each having a stage mounted on the surface plate as one unit, the floor space occupied by the devices can be reduced. In addition, conventionally, a transport device for handling objects mounted on the stage was required for each unit,
Since one transfer device may be installed for the composite positioning device on which at least two stages are mounted, the cost is reduced and the installation area is not increased.

【0030】さらに、従来の位置決め装置では除振と制
振がトレードオフの関係にあったため、両者のバランス
をとる必要があった。すなわち、除振性能と制振性能は
どちらも最適には設定することができなかった。しか
し、本発明によれば、ステージ駆動に原因する制振の問
題は考慮する必要が無くなったため、除振性能のみを考
えて定盤を設計すればよい。従って、従来のように、除
振性能をある程度犠牲にする事態は回避され、除振性能
のみ追求した高性能除振装置と成し得る。
Further, in the conventional positioning apparatus, since there is a trade-off relationship between vibration isolation and vibration suppression, it is necessary to balance the two. That is, neither the anti-vibration performance nor the vibration suppression performance could be set optimally. However, according to the present invention, it is no longer necessary to consider the problem of vibration suppression due to the stage drive, and therefore, the surface plate may be designed only in consideration of the vibration isolation performance. Therefore, unlike the conventional case, a situation in which the vibration isolation performance is sacrificed to some extent is avoided, and a high-performance vibration isolation device pursuing only the vibration isolation performance can be achieved.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る複合位置決め装置の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a composite positioning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 定盤に搭載された2台のステージの水平1軸
方向の力学モデル図である。
FIG. 2 is a mechanical model diagram of two stages mounted on a surface plate in one horizontal axis direction.

【図3】 定盤に搭載された2台のステージの水平I軸
方向のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram in a horizontal I-axis direction of two stages mounted on a surface plate.

【図4】 定盤に搭載されたステージのステップ応答波
形図である。
FIG. 4 is a step response waveform diagram of a stage mounted on a surface plate.

【図5】 定盤に搭載されたステージの水平1軸方向の
力学モデル図である。
FIG. 5 is a mechanical model diagram of a stage mounted on a surface plate in one horizontal axis direction.

【図6】 定盤に搭載されたステージに対するI制御系
の制御ブロック図である。
FIG. 6 is a control block diagram of an I control system for a stage mounted on a surface plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;ステージ、2;定盤、3;制御対象、4;位置検
出変換手段、5;補償器、6;電力増幅器、7;アクチ
ュエータ、8a、8b;ステージ、9a、9b;ミラ
ー、10a、10b;レーザ干渉計、11a、11b;
DCモータ、12a、12b;ボールねじ、13a、1
3b;ナット、14a、14b;タコジェネータ、15
a、15b;ステージ定盤、16;定盤、17;除振装
置、18a、18b;ディジタルアナログコンバータ、
19a、19b;位置制御器、20a、20b;アン
プ、21a、21b;速度制御器、22a、22b;電
流制御器、23a、23b;速度位置制御装置、24;
同期制御器、25a、25b;電子スイッチ。
Reference Signs List 1; Stage 2, Surface plate 3, Control target 4, Position detection conversion means 5, Compensator 6, Power amplifier 7, Actuator, 8a, 8b, Stage, 9a, 9b, Mirror, 10a, 10b A laser interferometer, 11a, 11b;
DC motors, 12a, 12b; ball screws, 13a, 1
3b; nut, 14a, 14b; tachogenator, 15
a, 15b; stage surface plate, 16; surface plate, 17; anti-vibration device, 18a, 18b; digital / analog converter,
19a, 19b; position controller, 20a, 20b; amplifier, 21a, 21b; speed controller, 22a, 22b; current controller, 23a, 23b; speed position controller, 24;
Synchronous controller, 25a, 25b; electronic switch.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−108185(JP,A) 特開 平5−82579(JP,A) 実開 昭62−6555(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 H01L 21/68 Continuation of the front page (56) References JP-A-62-108185 (JP, A) JP-A-5-82579 (JP, A) JP-A-62-26555 (JP, U) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 H01L 21/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 除振手段に支持された定盤と、該定盤上
に搭載された各々独立して駆動制御可能な複数台のステ
ージと、各ステージを駆動して速度および位置を制御す
る速度位置制御装置と、各ステージを駆動する際加速減
速の開始時を一致させかつ加速減速時間と駆動力との積
である力積の和がゼロとなるように各ステージを同期運
転させる同期制御手段を備えたことを特徴とする複合位
置決め装置。
1. A surface plate supported by a vibration isolating means, a plurality of stages mounted on the surface plate, each of which can be independently driven and controlled, and a speed and a position controlled by driving each stage. Synchronous control for synchronizing the speed position control device and each stage so that the sum of the impulse, which is the product of the acceleration / deceleration time and the driving force, becomes equal to the start of acceleration / deceleration when driving each stage. A composite positioning device comprising means.
【請求項2】 前記ステージを2台搭載し、前記同期制
御手段は、各ステージを駆動する際加速減速の開始時お
よび加速減速時間と駆動との積である力積を一致させ、
かつ両者の力積の符号が互いに逆となるように各ステー
ジを同期運転させることを特徴とする請求項1の複合位
置決め装置。
2. The apparatus according to claim 2, wherein the two stages are mounted, and the synchronous control unit matches the impulse, which is the product of the start of acceleration / deceleration and the acceleration / deceleration time, with the driving when driving each stage.
2. The composite positioning apparatus according to claim 1, wherein each stage is operated synchronously so that the signs of the impulse of the two are opposite to each other.
【請求項3】 各ステージの位置を計測するレーザ干渉
計を備え、該レーザ干渉計出力と目標値との偏差で動作
するDAコンバータを備え、該DAコンバータの出力側
は電子スイッチにより選択的に切換え可能な位置制御器
およびアンプに接続され、該位置制御器およびアンプの
出力側はステージ駆動用DCモータのタコジェネレータ
の出力とともに加減算器を介して速度制御器に接続さ
れ、該速度制御器はさらに電流制御器に接続され、前記
DAコンバータと、位置制御器とアンプと、電子スイッ
チと、速度制御器と、電流制御器とにより、前記速度位
置制御装置を構成したことを特徴とする請求項1の複合
位置決め装置。
3. A laser interferometer for measuring the position of each stage, and a D / A converter operating with a deviation between the output of the laser interferometer and a target value, wherein the output side of the D / A converter is selectively switched by an electronic switch. An output side of the position controller and the amplifier is connected to a speed controller via an adder / subtractor together with an output of a tacho generator of a stage driving DC motor, and the speed controller is connected to a switchable position controller and an amplifier. The speed position control device is further connected to a current controller, and comprises the DA converter, a position controller, an amplifier, an electronic switch, a speed controller, and a current controller. 1. Composite positioning device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4078683B2 (en) * 1996-11-28 2008-04-23 株式会社ニコン Projection exposure apparatus, projection exposure method, and scanning exposure method
US6459088B1 (en) * 1998-01-16 2002-10-01 Canon Kabushiki Kaisha Drive stage and scanning probe microscope and information recording/reproducing apparatus using the same
JP5773761B2 (en) * 2010-12-17 2015-09-02 キヤノン株式会社 Lithographic system and article manufacturing method using the same
JP5871627B2 (en) * 2011-03-04 2016-03-01 キヤノン株式会社 Imprint system and imprint method
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JP5918965B2 (en) 2011-10-25 2016-05-18 キヤノン株式会社 Processing machine system and processing machine arrangement method
JP6423839B2 (en) * 2016-09-26 2018-11-14 ファナック株式会社 Drive device having mechanical vibration suppression function and system having mechanical vibration suppression function

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