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JPH09239628A - Self-weight bearing device - Google Patents

Self-weight bearing device

Info

Publication number
JPH09239628A
JPH09239628A JP7312196A JP7312196A JPH09239628A JP H09239628 A JPH09239628 A JP H09239628A JP 7312196 A JP7312196 A JP 7312196A JP 7312196 A JP7312196 A JP 7312196A JP H09239628 A JPH09239628 A JP H09239628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
self
supporting device
gravity
driven body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7312196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohito Ito
博仁 伊藤
Kotaro Tsui
浩太郎 堆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP7312196A priority Critical patent/JPH09239628A/en
Publication of JPH09239628A publication Critical patent/JPH09239628A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compensate the displacement to the behavior of the base of the on board article against the base with highly accurate following ability by feeding back the value obtained by multiplying the detected acceleration signal by conversion factor to a control means together with the deviated value. SOLUTION: This device has a servo system wherein the value detected by a Z axis detection means 105 is fed back to a linear motor controller 25, and a gate stage follows to the Z displacement of the XY movable stage corresponding to the Z displacement of a base. In addition, the value obtained by multiplying the acceleration signal of the XY movable stage in the Z direction, which is detected by an accelerometer 101, by a conversion factor 102 by means of a multiplier 103 is fed back to the linear motor controller 25. The following ability of the servo system in a limited servo gain can be improved by feeding back the acceleration of the base.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
XYステージや精密工作機械、精密測定器等を含む機械
構造体の自重を支持する自重支持装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-weight supporting device for supporting the self-weight of a mechanical structure including an XY stage of a semiconductor manufacturing apparatus, a precision machine tool, a precision measuring instrument and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、従来の自重支持装置を付加した
あおりステージを示している。同図において、1はあお
りステージであり、ウエハ3を搭載するためあおりステ
ージ1の上面2は極めて高い面精度が要求される。20
0はベース、6はXY可動ステージであり、ベース20
0に対してXY方向に動くことができる。XY可動ステ
ージ6はベース200に対して、例えば静圧軸受と与圧
磁石の組み合わせ(図示せず)によって剛にガイドさ
れ、ベースのZ方向変位に対して、ほぼ完全にならうこ
とができる。4は円筒状の案内面を有し、あおりステー
ジ1を水平方向のみに規制するガイドであり、例えば多
孔質静圧軸受を用いることによって、Z方向、傾斜方
向、およびZ軸回転方向の運動を許容している。5(5
a,5b)は自重支持装置であり、105(105a,
105b)は自重支持装置1近傍におけるあおりステー
ジ1のXY可動ステージ6に対するZ方向相対変位を検
出するZ検出手段であり、例えば静電容量センサを用い
ることによって高精度にZ方向相対変位を計測すること
ができる。3個のZ検出手段105で得られた検出値に
基づき、3個の自重支持装置5(Z検出手段および自重
支持装置それぞれの残りの1個は図示せず)の駆動によ
って、あおりステージ1をXY可動ステージ6に対して
重力方向であるZ方向に変位あるいは傾きを高速に自動
制御できる。また、上記構成によって、あおりステージ
1は、XY可動ステージ6とともにXY方向に動くこと
ができる。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a tilt stage to which a conventional self-weight supporting device is added. In the figure, reference numeral 1 denotes a tilting stage, and an upper surface 2 of the tilting stage 1 is required to have extremely high surface accuracy for mounting a wafer 3. 20
0 is the base, 6 is the XY movable stage, and the base 20
It can move in the XY directions with respect to 0. The XY movable stage 6 is rigidly guided with respect to the base 200 by, for example, a combination of a hydrostatic bearing and a pressurizing magnet (not shown), and can be almost completely aligned with the displacement of the base in the Z direction. Reference numeral 4 denotes a guide that has a cylindrical guide surface and restricts the tilt stage 1 only in the horizontal direction. For example, by using a porous hydrostatic bearing, movement in the Z direction, the tilt direction, and the Z axis rotation direction can be performed. Tolerate. 5 (5
a, 5b) is a weight supporting device, and 105 (105a,
Reference numeral 105b) is a Z detecting means for detecting the relative displacement of the tilt stage 1 in the Z direction with respect to the XY movable stage 6 in the vicinity of the weight supporting device 1. For example, by using a capacitance sensor, the Z relative displacement is highly accurately measured. be able to. Based on the detection values obtained by the three Z detection means 105, the tilt stage 1 is driven by driving the three self-weight supporting devices 5 (the remaining one of each of the Z detecting means and the self-weight supporting device is not shown). The displacement or inclination of the XY movable stage 6 in the Z direction, which is the direction of gravity, can be automatically controlled at high speed. Further, with the above configuration, the tilt stage 1 can move in the XY directions together with the XY movable stage 6.

【0003】図2は、図6における自重支持装置5aの
拡大図である。自重支持装置はリニアモータ部300お
よび自重支持部400より構成されている。リニアモー
タ部300は、永久磁石8、コイル9、非磁性体のコイ
ルホールダ10、磁性体のヨーク7、およびヨークホー
ルダ11より構成されている。コイルホールダ10に
は、コイル9から発生する熱を回収するために、コイル
9を覆うように冷却管12が設けられており、冷媒を外
部より流すことが可能となっている。永久磁石8の磁界
の方向とコイル9に流れる電流の方向はローレンツ力が
Z方向に働くような関係になっている。
FIG. 2 is an enlarged view of the weight supporting device 5a shown in FIG. The self-weight supporting device includes a linear motor unit 300 and a self-weight supporting unit 400. The linear motor unit 300 includes a permanent magnet 8, a coil 9, a non-magnetic coil holder 10, a magnetic yoke 7, and a yoke holder 11. The coil holder 10 is provided with a cooling pipe 12 so as to cover the coil 9 in order to recover the heat generated from the coil 9, and the refrigerant can be made to flow from the outside. The direction of the magnetic field of the permanent magnet 8 and the direction of the current flowing through the coil 9 are such that the Lorentz force acts in the Z direction.

【0004】自重支持部400は、シリンダ13、ピス
トン15、そしてローリングシール14より構成されて
いる。シリンダ13とピストン15間の空気室16はロ
ーリングシール14で完全シールされている。ピストン
15はコイルホールダ金具10に固定されている。シリ
ンダ13はヨークホールダ11に固定されている。この
ような構成によって、リニアモータ部300で発生する
力とシリンダ13で発生する力はZ方向の同軸上に働
き、ヨークホールダ11を介してあおりステージ1を駆
動する。空気室16内の空気の圧縮性による剛性は非常
に弱く、あおりステージ1のイナーシャによって決まる
固有振動数は低い。
The self-weight supporting portion 400 comprises a cylinder 13, a piston 15 and a rolling seal 14. An air chamber 16 between the cylinder 13 and the piston 15 is completely sealed by a rolling seal 14. The piston 15 is fixed to the coil holder fitting 10. The cylinder 13 is fixed to the yoke holder 11. With such a configuration, the force generated by the linear motor unit 300 and the force generated by the cylinder 13 act coaxially in the Z direction, and drive the tilt stage 1 via the yoke holder 11. The rigidity due to the compressibility of the air in the air chamber 16 is very weak, and the natural frequency determined by the inertia of the tilt stage 1 is low.

【0005】次に自重支持装置の駆動系を説明する。図
7において、19は空気供給源である。17は空気供給
口、18は空気排出口である。20は空気圧を制御する
ためのサーボバルブである。21は絞りであり、2次側
は大気開放となっている。24はサーボバルブ20に指
令を与える圧力コントローラである。22はシリンダ圧
を測定するための圧力計である。圧力コントローラ24
は圧力計22の信号23をフィードバック信号とし、シ
リンダ内圧力一定の制御系を実現している。25はリニ
アモータを駆動するための、電流アンプを含むリニアモ
ータコントローラである。リニアモータコントローラ
に、Z検出手段105の検出値Zがフィードバックされ
ており、あおりステージをベースのZ変位に相当するX
Y可動ステージのZ変位に対して追従させるサーボ系に
なっている。追従性を高めるには、(1)Zのサーボゲ
インは高いほど望ましい。(2)自重支持部の剛性は高
いほど望ましい。しかしサーボゲインは有限である。ま
た、自重支持部の剛性を高めすぎると制御性をそこなう
おそれがある。以上によって上記サーボ系の追従性は限
定される。
Next, the drive system of the self-weight supporting device will be described. In FIG. 7, 19 is an air supply source. Reference numeral 17 is an air supply port, and 18 is an air discharge port. Reference numeral 20 is a servo valve for controlling the air pressure. Reference numeral 21 is a diaphragm, and the secondary side is open to the atmosphere. Reference numeral 24 is a pressure controller that gives a command to the servo valve 20. Reference numeral 22 is a pressure gauge for measuring the cylinder pressure. Pressure controller 24
Uses the signal 23 of the pressure gauge 22 as a feedback signal to realize a control system in which the cylinder pressure is constant. A linear motor controller 25 includes a current amplifier for driving the linear motor. The detection value Z of the Z detection means 105 is fed back to the linear motor controller, and X corresponding to the Z displacement of the tilt stage is the base.
It is a servo system that follows the Z displacement of the Y movable stage. In order to improve the followability, (1) the higher the Z servo gain is, the more desirable. (2) The higher the rigidity of the weight supporting portion, the more desirable. However, the servo gain is finite. Further, if the rigidity of the self-weight supporting portion is increased too much, the controllability may be impaired. Due to the above, the followability of the servo system is limited.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、例え
ばXYステージを水平方向にステップ動作する時、以下
のような問題が生じる。XYステージがステップ動作さ
せるための駆動力の反力がベースにかかる。それによっ
てベースは大きく変位し、Z方向にも他成分として変位
が生じる。前述したように、ベースZ方向変位に対する
サーボ系の追従性は限界があり、ベースZ変位の大きさ
もしくは周波数に対する追従できない量(ずれ)は、許
容できないほどになる場合がある。
In the above-mentioned conventional example, for example, when the XY stage is stepwise moved in the horizontal direction, the following problems occur. The reaction force of the driving force for stepping the XY stage is applied to the base. As a result, the base is largely displaced, and displacement is also generated in the Z direction as another component. As described above, the tracking capability of the servo system with respect to the displacement in the base Z direction is limited, and the amount (deviation) that cannot follow the magnitude or frequency of the base Z displacement may be unacceptable.

【0007】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、ベースに対して、極めて高い追
従性を可能とする自重支持装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the problems in the above-mentioned conventional example, and an object thereof is to provide a self-weight supporting device capable of extremely high followability with respect to a base.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の自重支持装置は、被駆動体をベース(基
盤)より重力方向に移動する駆動手段、被駆動体の自重
を支持する支持手段、駆動手段近傍におけるベースに対
する被駆動体の重力方向変位を検出する検出手段、およ
び検出手段で検出された値に基づき被駆動体の重力方向
の位置を制御する制御手段を備えている自重支持装置に
おいて、ベースの重力方向の加速度信号を検出し、前記
加速度信号に、変換係数を乗算した値を前記制御手段に
フィードバックすることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the self-weight supporting device of the present invention supports the driving means for moving the driven body in the direction of gravity from the base (base) and the self-weight of the driven body. Self-weight including a support means, a detection means for detecting displacement of the driven body in the gravity direction with respect to the base in the vicinity of the drive means, and a control means for controlling the position of the driven body in the gravity direction based on the value detected by the detection means. In the supporting device, an acceleration signal in the gravity direction of the base is detected, and a value obtained by multiplying the acceleration signal by a conversion coefficient is fed back to the control means.

【0009】また、被駆動体を搭載しベースに対して水
平方向に移動可能なようにベースに保持された水平可動
体、前記水平可動体に対して水平方向の自由度を規制し
他の自由度に対して移動可能なように前記被駆動体を保
持する軸受、前記水平可動体より重力方向に移動する駆
動手段、前記被駆動体の自重を支持する前記支持手段、
および駆動手段近傍における水平可動体に対する被駆動
体の重力方向変位を検出する検出手段を複数組備え、前
記検出手段で検出された値に基づき被駆動体の重力方向
の位置もしくは傾きを制御する制御手段を備えた自重支
持装置において、前記水平可動体上の複数の点における
重力方向の加速度信号を検出し、前記変換係数を乗算し
た値を前記制御手段にフィードバックする構成としても
よい。
Further, a horizontal movable body having a driven body mounted thereon and held by the base so as to be movable in the horizontal direction with respect to the base, and the degree of freedom in the horizontal direction with respect to the horizontal movable body are restricted, and other freedom is provided. A bearing that holds the driven body so that the driven body can move with respect to each other, drive means that moves in the gravity direction from the horizontal movable body, and support means that supports the weight of the driven body.
And control for controlling the position or inclination of the driven body in the direction of gravity based on the value detected by the detection means, the detection means detecting a displacement of the driven body in the direction of gravity with respect to the horizontal movable body in the vicinity of the driving means. In the self-weight supporting device including means, acceleration signals in the gravity direction at a plurality of points on the horizontal movable body may be detected, and a value obtained by multiplying the conversion coefficient may be fed back to the control means.

【0010】さらに、被駆動体を搭載しベースに対し
て、水平方向に移動可能なようにベースに保持された水
平可動体、前記水平可動体に対して、水平方向の自由度
を規制し他の自由度に対して移動可能なように前記被駆
動体を保持する軸受、前記水平可動体より重力方向に移
動する駆動手段、前記被駆動体の自重を支持する前記支
持手段、および駆動手段近傍における水平可動体に対す
る被駆動体の重力方向変位を検出する検出手段を複数組
備え、検出手段で検出された値に基づき被駆動体の重力
方向の位置もしくは傾きを制御する制御手段を備えた自
重支持装置において、前記ベース上の複数の点における
重力方向の加速度信号を検出し、前記変換係数を乗算し
た値を前記制御手段にフィードバックし、かつ変換係数
は水平可動体の前記ベース上における水平方向の位置に
依存して可変であるような構成としてもよい。
Further, the driven body is mounted and the horizontally movable body is held by the base so as to be movable in the horizontal direction with respect to the base, and the degree of freedom in the horizontal direction of the horizontally movable body is restricted. Bearing for holding the driven body so as to be movable with respect to the degree of freedom, driving means for moving in the gravity direction from the horizontal movable body, the supporting means for supporting the weight of the driven body, and the vicinity of the driving means. A plurality of sets of detection means for detecting displacement of the driven body in the direction of gravity with respect to the horizontal movable body, and a self-weight including control means for controlling the position or inclination of the driven body in the direction of gravity based on the value detected by the detection means. In the supporting device, acceleration signals in the gravity direction at a plurality of points on the base are detected, a value obtained by multiplying the conversion coefficient is fed back to the control means, and the conversion coefficient is the horizontal movable body. It may be such a variable configuration depending on the horizontal position on the over scan.

【0011】[0011]

【作用】上記構成によって、例えばXYステージを水平
方向にステップ動作した時のベースの大きなZ方向挙動
変動に対して、従来に比べ、極めて高い追従性を可能と
する。また、ベース上における水平可動体の水平方向に
位置に関わらず、適正な効果を得ることができる。
With the above structure, it is possible to achieve extremely high followability with respect to large Z-direction movement fluctuations of the base when the XY stage is stepwise moved horizontally, for example. Moreover, an appropriate effect can be obtained regardless of the position of the horizontally movable body on the base in the horizontal direction.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)図1は、本発明の自重支持装置を付加
したあおりステージを示している。1はあおりステージ
であり、ウエハ3を搭載するためあおりステージ1の上
面2は極めて高い面精度が要求される。200はベー
ス、6はXY可動ステージであり、XY可動ステージ6
はベース200に対してXY方向に動くことができる。
XY可動ステージ6はベース200に対して、例えば静
圧軸受と与圧磁石の組み合わせ(図示せず)によって剛
にガイドされ、ベースのZ方向変位に対して、ほぼ完全
に倣うことができる。4は円筒状の案内面を有し、あお
りステージ1を水平方向のみに規制するガイドであり、
例えば多孔質静圧軸受を用いることによって、Z方向、
傾斜方向、およびZ軸回転方向の運動を許容している。
5(5a,5b)は自重支持装置である。105(10
5a,105b)は自重支持装置5近傍におけるあおり
ステージ1のXY可動ステージ6に対するZ方向相対変
位を検出するZ検出手段であり、例えば静電容量センサ
を用いることによって高精度にZ方向相対変位を計測す
ることができる。3個のZ検出手段105で得られた検
出値に基づき、3個の自重支持装置5(Z検出手段およ
び自重支持装置それぞれの残りの1個は図示せず)の駆
動によって、あおりステージ1をXY可動ステージ6に
対して重力方向であるZ方向、あるいは傾きを高速に自
動制御できる。また、上記構成によって、あおりステー
ジ1は、XY可動ステージ6とともにXY方向に動くこ
とができる。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a tilt stage to which a weight supporting device of the present invention is added. Reference numeral 1 denotes a tilting stage, and an upper surface 2 of the tilting stage 1 is required to have extremely high surface accuracy for mounting the wafer 3. Reference numeral 200 denotes a base, 6 denotes an XY movable stage, and the XY movable stage 6
Can move in the XY directions with respect to the base 200.
The XY movable stage 6 is rigidly guided with respect to the base 200 by, for example, a combination of a hydrostatic bearing and a pressurizing magnet (not shown), and can almost completely follow the displacement of the base in the Z direction. 4 is a guide that has a cylindrical guide surface and that restricts the tilt stage 1 only in the horizontal direction,
For example, by using a porous hydrostatic bearing,
The movement in the tilt direction and the Z-axis rotation direction is allowed.
Reference numeral 5 (5a, 5b) is a weight supporting device. 105 (10
5a and 105b) are Z detecting means for detecting the relative displacement of the tilt stage 1 in the Z direction with respect to the XY movable stage 6 in the vicinity of the weight supporting device 5. For example, by using a capacitance sensor, the relative displacement in the Z direction can be detected with high accuracy. It can be measured. Based on the detection values obtained by the three Z detection means 105, the tilt stage 1 is driven by driving the three self-weight supporting devices 5 (the remaining one of each of the Z detection means and the self-weight supporting device is not shown). The Z direction, which is the direction of gravity, or the tilt of the XY movable stage 6 can be automatically controlled at high speed. Further, with the above configuration, the tilt stage 1 can move in the XY directions together with the XY movable stage 6.

【0013】また、100(100a,100b)は加
速度計であり、XY可動ステージ6の3個の自重支持装
置5の近傍にそれぞれ計3個固定されており、XY可動
ステージ6のZ方向(重力方向)の加速度を検出してい
る。前述したように、XY可動ステージ6のZ方向変位
はベース200のZ方向変位に一致するため、ベースの
加速度を検出していることと等価である。
Further, 100 (100a, 100b) is an accelerometer, and a total of three accelerometers are fixed near the three weight supporting devices 5 of the XY movable stage 6, respectively. Direction) is being detected. As described above, since the Z-direction displacement of the XY movable stage 6 matches the Z-direction displacement of the base 200, it is equivalent to detecting the acceleration of the base.

【0014】図2は、図1における自重支持装置5の拡
大図である。自重支持装置5はリニアモータ部300お
よび自重支持部400より構成されている。リニアモー
タ部300は、永久磁石8、コイル9、非磁性体のコイ
ルホールダ10、磁性体のヨーク7、およびヨークホー
ルダ11より構成されている。コイルホールダ10に
は、コイル9から発生する熱を回収するために、コイル
9を覆うように冷却管12が設けられており、冷媒を外
部より流すことが可能となっている。永久磁石8の磁界
の方向とコイル9に流れる電流の方向はローレンツ力が
Z方向に働くような関係になっている。
FIG. 2 is an enlarged view of the weight supporting device 5 in FIG. The self-weight supporting device 5 includes a linear motor unit 300 and a self-weight supporting unit 400. The linear motor unit 300 includes a permanent magnet 8, a coil 9, a non-magnetic coil holder 10, a magnetic yoke 7, and a yoke holder 11. The coil holder 10 is provided with a cooling pipe 12 so as to cover the coil 9 in order to recover the heat generated from the coil 9, and the refrigerant can be made to flow from the outside. The direction of the magnetic field of the permanent magnet 8 and the direction of the current flowing through the coil 9 are such that the Lorentz force acts in the Z direction.

【0015】自重支持部400は、シリンダ13、ピス
トン15、そしてローリングシール14より構成されて
いる。シリンダ13とピストン15間の空気室16はロ
ーリングシール14で完全シールされている。ピストン
15はリニアモータ部300のコイルホールダ金具10
に固定されている。シリンダ13はリニアモータ部30
0のヨークホールダ11に固定されている。このような
構成によって、リニアモータ部300で発生する力とシ
リンダ13で発生する力はZ方向の同軸上に働き、ヨー
クホールダ11を介してあおりステージ1を駆動する。
空気室内の空気の圧縮性による剛性は非常に弱く、あお
りステージ1のイナーシャとの組み合わせによって決ま
る固有振動数は低い。
The self-weight supporting portion 400 comprises a cylinder 13, a piston 15 and a rolling seal 14. An air chamber 16 between the cylinder 13 and the piston 15 is completely sealed by a rolling seal 14. The piston 15 is the coil holder fitting 10 of the linear motor unit 300.
It is fixed to. The cylinder 13 is a linear motor unit 30.
It is fixed to the yoke holder 11 of 0. With such a configuration, the force generated by the linear motor unit 300 and the force generated by the cylinder 13 act coaxially in the Z direction, and drive the tilt stage 1 via the yoke holder 11.
The rigidity due to the compressibility of the air in the air chamber is very weak, and the natural frequency determined by the combination of the tilt stage 1 with the inertia is low.

【0016】次に自重支持装置の駆動系を説明する。図
3において、19は空気供給源である。17は空気供給
口、18は空気排出口である。20は空気圧を制御する
ためのサーボバルブである。21は絞りであり、2次側
は大気開放となっている。24はサーボバルブに指令を
与える圧力コントローラである。22はシリンダ圧を測
定するための圧力計である。圧力コントローラ24は圧
力計22の信号23をフィードバック信号とし、シリン
ダ内圧力一定の制御系を実現している。25はリニアモ
ータを駆動するための、電流アンプを含むリニアモータ
コントローラである。リニアモータコントローラ25
に、Z検出手段105の検出値Zがフィードバックされ
ており、あおりステージ1をベース200のZ変位に相
当するXY可動ステージ6のZ変位に対して追従させる
サーボ系になっている。追従性を高めるには、(1)Z
方向のサーボゲインは高いほど望ましい。(2)自重支
持部400の剛性は高いほど望ましい。しかしサーボゲ
インは有限であり、自重支持部の剛性は、前述したよう
に非常に低いため、上記サーボ系の追従性は限定され
る。
Next, the drive system of the self-weight supporting device will be described. In FIG. 3, 19 is an air supply source. Reference numeral 17 is an air supply port, and 18 is an air discharge port. Reference numeral 20 is a servo valve for controlling the air pressure. Reference numeral 21 is a diaphragm, and the secondary side is open to the atmosphere. Reference numeral 24 is a pressure controller that gives a command to the servo valve. Reference numeral 22 is a pressure gauge for measuring the cylinder pressure. The pressure controller 24 uses the signal 23 of the pressure gauge 22 as a feedback signal to realize a control system in which the pressure in the cylinder is constant. A linear motor controller 25 includes a current amplifier for driving the linear motor. Linear motor controller 25
The detection value Z of the Z detection means 105 is fed back to the servo system to make the tilt stage 1 follow the Z displacement of the XY movable stage 6 corresponding to the Z displacement of the base 200. To improve tracking, (1) Z
The higher the servo gain in the direction, the better. (2) The higher the rigidity of the self-weight supporting portion 400, the more desirable. However, the servo gain is finite, and the rigidity of the self-weight supporting portion is extremely low as described above, so the followability of the servo system is limited.

【0017】図3において、101は加速度信号であ
り、102は変換係数、103は乗算器である。加速度
計で検出されたXY可動ステージのZ方向加速度信号に
変換係数を乗算した値をリニアモータコントローラ25
にフィードバックしている。上記の構成において、有限
のサーボゲインにおけるサーボ系の追従性は、ベース2
00の加速度をフィードバックすることによって、向上
させることができる。
In FIG. 3, 101 is an acceleration signal, 102 is a conversion coefficient, and 103 is a multiplier. A value obtained by multiplying the Z direction acceleration signal of the XY movable stage detected by the accelerometer by the conversion coefficient is used by the linear motor controller 25.
Feedback. In the above configuration, the followability of the servo system with a finite servo gain is based on the base 2
It can be improved by feeding back the acceleration of 00.

【0018】またXY可動ステージがベース200上を
水平方向に移動する際、ベース挙動がXY可動ステージ
に与える影響を図4を使って説明する。XY可動ステー
ジがベース中央近傍にいる時のあおりステージを201
C、XY可動ステージを206Cで表す。またXY可動
ステージがベース端部にいる時のあおりステージを20
1L、XY可動ステージを206Lで表している。XY
可動ステージが水平方向にステップ動作することによっ
て、ベース200は静止状態である図4(a)から例え
ば図4(b)に挙げたような挙動をとる。それに対し
て、あおりステージ201C、201LはZサーボ系が
なければ図4(b)の破線の位置にいる。それをZサー
ボ系によって、ベース挙動に追従させなければいけない
(図中実線)。しかし水平方向へのステップによるベー
ス挙動は再現するにも関わらず、XY可動ステージの水
平方向位置によってあおりステージのZ変位への影響度
は異なる。例えば、XY可動ステージがベース中央近傍
にいる場合、あおりステージ201Cは傾き(θ)の影
響はあるものの重力並進方向への影響はほとんどない。
一方、XY可動ステージがベース端部にいる場合、あお
りステージ201Lは傾き(θ)に加えて重力並進方向
(ZL)にも影響がある。
The influence of the base behavior on the XY movable stage when the XY movable stage moves horizontally on the base 200 will be described with reference to FIG. The tilt stage 201 when the XY movable stage is near the center of the base
The C, XY movable stage is represented by 206C. In addition, the tilt stage when the XY movable stage is at the end of the base is 20
The 1L, XY movable stage is represented by 206L. XY
The step movement of the movable stage in the horizontal direction causes the base 200 to behave in the stationary state as shown in, for example, FIG. 4B. On the other hand, if the Z servo system is not provided, the tilt stages 201C and 201L are located at the position indicated by the broken line in FIG. 4B. It must be made to follow the base behavior by the Z servo system (solid line in the figure). However, although the base behavior due to the step in the horizontal direction is reproduced, the degree of influence on the Z displacement of the tilt stage differs depending on the horizontal position of the XY movable stage. For example, when the XY movable stage is in the vicinity of the center of the base, the tilt stage 201C has an influence of the inclination (θ), but has almost no influence on the gravitational translation direction.
On the other hand, when the XY movable stage is located at the end of the base, the tilt stage 201L has an influence on the gravity translation direction (ZL) in addition to the inclination (θ).

【0019】しかし、本実施例によれば、可動体である
XY可動ステージに加速度計を固定しているため、XY
可動ステージの水平方向の位置によって、ベース挙動の
あおりステージのZ方向変位への影響が異なることを考
慮しなくてもよい。結果的に変換係数は定数で構わな
い。
However, according to this embodiment, since the accelerometer is fixed to the XY movable stage which is a movable body, XY
It is not necessary to consider that the influence of the base behavior on the displacement of the tilting stage in the Z direction differs depending on the horizontal position of the movable stage. As a result, the conversion coefficient may be a constant.

【0020】(第2の実施例)上記第1の実施例におい
ては、加速度計100はXY可動ステージ6に固定した
が、図5に示すようにベース200に固定しても構わな
い。ベースの加速度を検出することによってより正確な
追従性が得られる。ただし、前述したようにXY可動ス
テージの水平方向位置によってあおりステージのZ方向
への影響度は異なり、ベースに加速度計を固定すること
によって、その影響度を考慮する必要性が生じる。この
場合には、変換係数をXY可動ステージの位置の関数に
してもよい。簡単な例では、3個の変換係数をそれぞれ
XY可動ステージの位置に関する1次関数にしてもよ
い。それによって、第1の実施例と同じ効果が得られ
る。
(Second Embodiment) Although the accelerometer 100 is fixed to the XY movable stage 6 in the first embodiment, it may be fixed to the base 200 as shown in FIG. More accurate followability can be obtained by detecting the acceleration of the base. However, as described above, the influence degree of the tilt stage in the Z direction differs depending on the horizontal position of the XY movable stage, and it becomes necessary to consider the influence degree by fixing the accelerometer to the base. In this case, the conversion coefficient may be a function of the position of the XY movable stage. In a simple example, each of the three conversion coefficients may be a linear function related to the position of the XY movable stage. Thereby, the same effect as the first embodiment can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えばXYステージを水平方向にステップ動作した時の
ベースの大きなZ方向挙動変動に対して、従来に比べ、
極めて高い追従性を可能とする。また、ベース上におけ
る水平可動体の水平方向の位置に関わらず、適正な効果
を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
For example, in comparison with the conventional method, when the XY stage is stepwise moved in the horizontal direction against a large variation in the Z-direction behavior of the base,
Enables extremely high tracking performance. Moreover, an appropriate effect can be obtained regardless of the horizontal position of the horizontally movable body on the base.

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

【図1】 本発明の第1の実施例に係る自重支持装置を
装着したあおりステージを示す図である。
FIG. 1 is a view showing a tilt stage equipped with a weight supporting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1、図6における自重支持装置の拡大図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged view of the weight supporting device in FIGS. 1 and 6.

【図3】 本発明の自重支持装置の駆動系を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a drive system of a weight supporting device of the present invention.

【図4】 あおりステージをZ方向に駆動した時の、本
発明の自重支持装置の動作上の特徴を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing operational characteristics of the self-weight supporting device of the present invention when the tilt stage is driven in the Z direction.

【図5】 本発明の自重支持装置の第2の実施例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the self-weight supporting device of the present invention.

【図6】 従来の自重支持装置を装着したあおりステー
ジを示す図である。
FIG. 6 is a view showing a tilt stage equipped with a conventional self-weight supporting device.

【図7】 従来の自重支持装置の駆動系を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a drive system of a conventional self-weight supporting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,201C,201L:あおりステージ、2:あおり
ステージ上面、3:ウエハ、4:水平ガイド、5a,5
b:自重支持装置、6,206C,206L:XY可動
ステージ、7:ヨーク、8:永久磁石、9:コイル、1
0:コイルホールダ、11:ヨークホールダ、12:冷
却管、13:シリンダ、14:ローリングシール、1
5:ピストン、16:空気室、17:空気供給口、1
8:空気排気口、19:空気供給源、20:サーボバル
ブ、21:絞り、22:圧力計、23:圧力信号ライ
ン、24:圧力コントローラ、25:リニアモータコン
トローラ、100a,100b:加速度計、101:加
速度信号、102:変換係数、103:乗算器、105
a,105b:Z検出手段、200:ベース、300:
リニアモータ部、400:自重支持部。
1, 201C, 201L: tilting stage, 2: tilting stage upper surface, 3: wafer, 4: horizontal guide, 5a, 5
b: self-weight support device, 6,206C, 206L: XY movable stage, 7: yoke, 8: permanent magnet, 9: coil, 1
0: coil holder, 11: yoke holder, 12: cooling pipe, 13: cylinder, 14: rolling seal, 1
5: piston, 16: air chamber, 17: air supply port, 1
8: air exhaust port, 19: air supply source, 20: servo valve, 21: throttle, 22: pressure gauge, 23: pressure signal line, 24: pressure controller, 25: linear motor controller, 100a, 100b: accelerometer, 101: acceleration signal, 102: conversion coefficient, 103: multiplier, 105
a, 105b: Z detecting means, 200: base, 300:
Linear motor part, 400: own weight support part.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被駆動体を基盤より重力方向に移動する
駆動手段、被駆動体の自重を支持する支持手段、駆動手
段近傍における基盤に対する被駆動体の重力方向変位を
検出する検出手段、および該検出手段で検出された変位
の値に基づき被駆動体の重力方向の位置を制御する制御
手段を備えている自重支持装置において、基盤の重力方
向の加速度信号を検出する手段を設け、検出された加速
度信号に変換係数を乗算した値を前記変位の値とともに
前記制御手段にフィードバックすることを特徴とする自
重支持装置。
1. A drive means for moving a driven body in the direction of gravity from a base, a support means for supporting the weight of the driven body, a detection means for detecting displacement of the driven body with respect to the base in the direction of gravity, and In the self-weight supporting device having a control means for controlling the position of the driven body in the gravity direction based on the displacement value detected by the detection means, means for detecting an acceleration signal of the base in the gravity direction is provided and detected. A self-weight supporting device, wherein a value obtained by multiplying the acceleration signal by a conversion coefficient is fed back to the control means together with the displacement value.
【請求項2】 被駆動体を搭載し基盤に対して水平方向
に移動可能なように基盤に保持された水平可動体、該水
平可動体に対して水平方向の自由度を規制し他の自由度
に対して移動可能なように前記被駆動体を保持する軸
受、前記水平可動体より重力方向に移動する駆動手段、
前記被駆動体の自重を支持する支持手段、前記駆動手段
近傍における前記水平可動体に対する前記被駆動体の重
力方向変位を検出する複数組の検出手段、および該検出
手段で検出された変位の値に基づき前記被駆動体の重力
方向の位置もしくは傾きを制御する制御手段を備えた自
重支持装置において、前記水平可動体上の複数の点にお
ける重力方向の加速度信号を検出する手段を設け、検出
された加速度信号に所定の変換係数を乗算した値を前記
変位の値とともに前記制御手段にフィードバックするこ
とを特徴とする自重支持装置。
2. A horizontal movable body having a driven body mounted thereon and held by the base so as to be movable in the horizontal direction with respect to the base, and a degree of freedom in the horizontal direction of the horizontal movable body is restricted, and other freedom is provided. A bearing for holding the driven body so as to be movable with respect to a degree, a drive means for moving in the gravity direction from the horizontal movable body,
Support means for supporting the weight of the driven body, a plurality of sets of detection means for detecting displacement of the driven body in the direction of gravity with respect to the horizontal movable body in the vicinity of the drive means, and displacement values detected by the detection means. In the self-weight supporting device having a control means for controlling the position or inclination of the driven body in the direction of gravity based on the above, means for detecting acceleration signals in the direction of gravity at a plurality of points on the horizontal movable body are provided and detected. A self-weight supporting device, wherein a value obtained by multiplying the acceleration signal by a predetermined conversion coefficient is fed back to the control means together with the displacement value.
【請求項3】 被駆動体を搭載し基盤に対して水平方向
に移動可能なように基盤に保持された水平可動体、該水
平可動体に対して水平方向の自由度を規制し他の自由度
に対して移動可能なように前記被駆動体を保持する軸
受、前記水平可動体より重力方向に移動する駆動手段、
前記被駆動体の自重を支持する支持手段、前記駆動手段
近傍における前記水平可動体に対する前記被駆動体の重
力方向変位を検出する複数組の検出手段、および該検出
手段で検出された変位の値に基づき前記被駆動体の重力
方向の位置もしくは傾きを制御する制御手段を備えた自
重支持装置において、前記基盤上の複数の点における重
力方向の加速度信号を検出する手段を設け、検出された
加速度信号に所定の変換係数を乗算した値を前記変位の
値とともに前記制御手段にフィードバックし、かつ変換
係数は水平可動体の前記基盤上における水平方向の位置
の関数であることを特徴とする自重支持装置。
3. A horizontal movable body having a driven body mounted thereon and held by the base so as to be movable in the horizontal direction with respect to the base, and a freedom degree in the horizontal direction with respect to the horizontal movable body is restricted, and other freedom is provided. A bearing for holding the driven body so as to be movable with respect to a degree, a drive means for moving in the gravity direction from the horizontal movable body,
Support means for supporting the weight of the driven body, a plurality of sets of detection means for detecting displacement of the driven body in the direction of gravity with respect to the horizontal movable body in the vicinity of the drive means, and displacement values detected by the detection means. In a gravity supporting device having a control means for controlling the position or inclination of the driven body in the direction of gravity based on the above, means for detecting acceleration signals in the direction of gravity at a plurality of points on the base are provided, and the detected acceleration A value obtained by multiplying a signal by a predetermined conversion coefficient is fed back to the control means together with the displacement value, and the conversion coefficient is a function of a horizontal position of the horizontal movable body on the base plate. apparatus.
【請求項4】 前記駆動手段の発生する力と、前記支持
手段の発生する力が同軸上に働くことを特徴とする請求
項2または3記載の自重支持装置。
4. The self-weight supporting device according to claim 2, wherein the force generated by the drive means and the force generated by the support means work coaxially.
【請求項5】 前記軸受が多孔質静圧軸受であることを
特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の自重支持装
置。
5. The self-weight supporting device according to claim 2, wherein the bearing is a porous hydrostatic bearing.
【請求項6】 前記被駆動体は、前記水平可動体上に配
置された円筒状の案内面を有する固定ガイドにより、該
固定ガイドの半径方向に流体潤滑膜を介して支持される
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の自重
支持装置。
6. The driven body is supported by a fixed guide having a cylindrical guide surface arranged on the horizontal movable body in the radial direction of the fixed guide via a fluid lubrication film. The weight supporting device according to any one of claims 2 to 4.
【請求項7】 前記駆動手段がリニアモータであり、前
記支持手段がエアシリンダであることを特徴とする請求
項1〜4記載の自重支持装置。
7. The self-weight supporting device according to claim 1, wherein the driving means is a linear motor, and the supporting means is an air cylinder.
【請求項8】 前記リニアモータは永久磁石、コイル、
およびコイルを保持する部材より構成されており、前記
コイルを保持する部材もしくは前記コイルの表面の少な
くともどちらか一方に冷媒を流す管路を設けていること
を特徴とする請求項7記載の自重支持装置。
8. The linear motor comprises a permanent magnet, a coil,
8. The self-weight support according to claim 7, further comprising: a member for holding the coil, and a pipe line for flowing a refrigerant on at least one of the member for holding the coil and the surface of the coil. apparatus.
【請求項9】 前記エアシリンダはシリンダ、ピスト
ン、およびシールより構成されており、前記シールがロ
ーリングシールであることを特徴とする請求項7記載の
自重支持装置。
9. The self-weight supporting device according to claim 7, wherein the air cylinder includes a cylinder, a piston, and a seal, and the seal is a rolling seal.
【請求項10】 前記エアシリンダ内の圧力を調整する
調整装置を備えたことを特徴とする請求項7記載の自重
支持装置。
10. The self-weight supporting device according to claim 7, further comprising an adjusting device for adjusting the pressure in the air cylinder.
【請求項11】 前記調整装置は、前記エアシリンダ内
の圧力をフィードバック信号にしたことを特徴とする請
求項10記載の自重支持装置。
11. The self-weight supporting device according to claim 10, wherein the adjusting device uses the pressure in the air cylinder as a feedback signal.
【請求項12】 前記調整装置は、リニアモータの電流
信号をフィードバック信号にしたことを特徴とする請求
項10記載の自重支持装置。
12. The weight supporting device according to claim 10, wherein the adjusting device uses a current signal of the linear motor as a feedback signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311459A (en) * 2003-04-01 2004-11-04 Nikon Corp Stage equipment and aligner
WO2010078120A3 (en) * 2008-12-31 2010-10-07 Electro Scientific Industries, Inc. Monolithic stage positioning system and method
KR101404070B1 (en) * 2013-02-15 2014-06-27 한국산업기술대학교산학협력단 Vertical type liner stage apparatus

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