(57)【要約】【課題】プラテン上を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージにおいて、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダの接触・衝突を防止できるようにする。【解決手段】プラテン上の平面を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージであって、スライダに、他物体が前記平面上の所定の基準距離内に存在していることを検出する超音波センサが配置され、超音波センサが、基準距離内に他物体が存在していることを検出すると、超音波センサが配置されているスライダの移動を停止させる制御部を備える。【選択図】図２
2010281672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラテン上の平面を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージであって、
前記スライダに、他物体が前記平面上の所定の基準距離内に存在していることを検出する超音波センサが配置されていることを特徴とするＸＹステージ。
【請求項２】
請求項１に記載のＸＹステージであって、
前記超音波センサが、前記基準距離内に他物体が存在していることを検出すると、前記超音波センサが配置されているスライダの移動を停止させる制御部を備えていることを特徴とするＸＹステージ。
【請求項３】
請求項２に記載のＸＹステージであって、
前記制御部は、前記スライダの移動を停止させる制御を、前記スライダの位置制御とは独立して行なうことを特徴とするＸＹステージ。
【請求項４】
請求項１に記載のＸＹステージであって、
前記プラテン上において複数のスライダが位置制御され、
前記他物体は、他のスライダあるいは前記プラテンに備えられた壁であることを特徴とするＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラテン上を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージに係り、特に、スライダの接触・衝突防止のための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等の位置決めに用いられるＸＹステージは、位置決め対象物が載せられたスライダをプラテン上で２次元移動させて位置を制御する。一般に、スライダの位置検出にはレーザ干渉計が用いられ、レーザ干渉計の測定結果に基づいて精密なフィードバック制御による位置決めが行なわれている。また、ＸＹステージでは、作業効率向上等の観点から、１つのプラテン上で複数のスライダの位置決め制御を行なうものもある。
【０００３】
レーザ干渉計は、光路差により発生する干渉縞を捉えることで基準位置からの変位を検出する計器であり、絶対位置検出を行なわない。このため、位置決め制御に際しては、スライダを所定の原点に復帰させてから動作を開始する。その後、レーザ干渉計により原点からの相対位置を検出することで、スライダの位置を演算する。
【０００４】
したがって、スライダを初期状態から原点位置に復帰させるまでは、レーザ干渉計でスライダの位置を把握することはできない。また、位置決め制御中においても偶発的にレーザ干渉計のレーザが遮られたり、誤動作が生じる等の異常状態が発生する場合もある。このような状況において、何らかの対策が施されていないと、スライダ同士が接触・衝突したり、スライダがプラテンに備えられた壁に接触・衝突することが起こり得る。
【０００５】
従来、スライダの接触・衝突を防止するため、レーザ干渉計とは別に、反射型センサが用いられている。図５は、反射型センサが備えられたプラテンとスライダとを模式的に示す図である。本図の例では、プラテン５１０上のＸＹ平面を、スライダＡ５２０ａとスライダＢ５２０ｂの２台のスライダが移動するようになっている。
【０００６】
プラテン５１０のＸ方向の壁には、反射型センサ５３０ａ、反射型センサ５３０ｂ、反射型センサ５３０ｃ、反射型センサ５３０ｄが配置され、Ｙ方向の壁には、反射型センサ５４０ａ、反射型センサ５４０ｂ、反射型センサ５４０ｃ、反射型センサ５４０ｄが配置されている。反射型センサが配置された反対側の壁は光を反射する加工がされており、各反射型センサは自身が射出する赤外光等の反射光の受光有無を検出することで、図中の各反射型センサに対応した一点鎖線上にスライダ５２０が存在するかどうかを判断することができるようになっている。
【０００７】
これらの反射型センサ５３０により、スライダ５２０の精密な位置は把握することができないものの、いずれかのスライダ５２０が壁に接近したことや、スライダ５２０同士が接近したことを検知することができる。
【０００８】
そして、このようなスライダの接触・衝突のおそれが生じた場合にスライダの移動を停止させる制御を、レーザ干渉計による位置決め制御とは独立して行なうことにより、スライダの接触・衝突を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２０３９７９号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、反射型センサは、自身が射出した赤外光等を対面の壁で反射させて受光するため、光軸調整に高い精度が要求される。このため、組立時やメンテナンス時等に多くの工数を要するという問題がある。特に大型のＸＹステージでは、この問題は顕著である。
【００１１】
そこで、本発明は、プラテン上を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージにおいて、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダの接触・衝突を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明によれば、プラテン上の平面を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージであって、前記スライダに、他物体が前記平面上の所定の基準距離内に存在していることを検出する超音波センサが配置されていることを特徴とするＸＹステージが提供される。
【００１３】
本発明では、他物体が前記平面上の所定の基準距離内に存在していることを検出する超音波センサを用いることによって、反射型センサを用いることなく、他物体との近接を検出することができる。これにより、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダの接触・衝突を防止できるようになる。
【００１４】
より具体的には、前記超音波センサが、前記基準距離内に他物体が存在していることを検出すると、前記超音波センサが配置されているスライダの移動を停止させる制御部を備えることにより、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダの接触・衝突を防止できるようになる。
【００１５】
このとき、前記制御部は、前記スライダの移動を停止させる制御を、前記スライダの位置制御とは独立して行なうようにする。また、前記プラテン上において複数のスライダが位置制御され、前記他物体は、他のスライダあるいは前記プラテンに備えられた壁とするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プラテン上を２次元移動するスライダの位置を制御するＸＹステージにおいて、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダの接触・衝突を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るＸＹステージの構成を示すブロック図である。
【図２】超音波センサが備えられたスライダとプラテンとを模式的に示す図である。
【図３】超音波センサが、他物体の存在を検出した様子を示す図である。
【図４】超音波センサの指向性と配置位置の例を示す図である。
【図５】反射型センサが備えられたプラテンとスライダとを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＸＹステージの構成を示すブロック図である。本図に示すように、ＸＹステージ１０は、機構部１００と制御部２００とを備えて構成される。
【００１９】
機構部１００は、ＸＹステージ１０の本体部分であり、プラテン１１０、スライドユニット１２０、駆動機構１３０、レーザ干渉計１４０、原点センサ１５０を備えている。スライドユニット１２０は、位置決め対象物を載せて、プラテン１１０上のＸＹ平面を移動するユニットであり、本実施形態では２台用いられているものとする。
【００２０】
本実施形態では、スライドユニット１２０は、スライダ１２１と、スライダ１２１に搭載される超音波センサ１２２を含んでいる。スライダ１２１に搭載された超音波センサ１２２により、スライダ１２１周辺の所定の基準距離内の他物体を検出することができるようになる。そして、スライダ１２１周辺の基準距離内に他物体を検出した場合にスライダ１２１を停止させるようにすることで、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダ１２１の接触・衝突を防止することができるようになる。
【００２１】
駆動機構１３０は、スライダ１２１を２次元移動させるための機構である。本実施形態では駆動方式は限定されず、リニアモータ方式、回転モータ方式等種々の駆動方式を用いることができる。また、駆動機構１３０は、プラテン１１０側に設けるようにしてもよいし、スライドユニット１２０側に設けるようにしてもよい。
【００２２】
レーザ干渉計１４０は、スライダ１２１の位置検出を行なう。レーザ干渉計１４０は絶対位置検出を行なわないため、機構部１００は、スライダ１２１の基準位置を定める原点センサ１５０を備えている。原点センサ１５０は、光学センサを用いたり、ガイド部材等を用いることができる。
【００２３】
制御部２００は、ＣＰＵ、メモリ、操作受付部等を備えた情報処理装置を用いて構成することができ、位置算出部２１０、移動制御部２２０、衝突防止処理部２３０を備えている。
【００２４】
位置算出部２１０は、レーザ干渉計１４０の検出結果に基づいて、スライダ１２１の位置を算出する。すなわち、原点復帰後のスライダ１２１について原点を基準とした移動量をレーザ干渉計１４０によって計測することで、スライダ１２１の位置を演算する。
【００２５】
移動制御部２２０は、位置算出部２１０が算出したスライダ１２１の位置と目標位置とに基づくフィードバック制御による位置決め処理を行なう。また、スライダ１２１の原点復帰のための移動制御も行なう。
【００２６】
衝突防止処理部２３０は、スライダ１２１に備えられた超音波センサ１２２の検出結果に基づいて、スライダ１２１の接触・衝突を防止する。具体的には、スライダ１２１周辺の所定の基準距離内に他物体が検出されるとスライダ１２１を停止させる。ここで、他物体は、他のスライダ１２１、プラテン１１０に備えられた壁等とすることができる。衝突防止処理部２３０の接触・防止処理は、レーザ干渉計１４０の検出結果に基づくスライダ１２１の位置算出や移動制御部２２０の位置決め制御とは独立して行なうようにする。
【００２７】
図２は、超音波センサ１２２が備えられたスライダ１２１とプラテン１１０とを模式的に示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は正面図を示している。本図に示すようにプラテン１１０上で、スライダＡ１２１ａとスライダＢ１２１ｂとがそれぞれ独立に位置決め制御される。また、プラテン１１０の４辺には、超音波を反射するための壁が形成されている。なお、制御対象となるスライダ１２１は、２台に限られない。
【００２８】
本図の例では、それぞれのスライダ１２１は、超音波センサ１２２を各角に２個ずつ合計８個搭載し、プラテン１１０上の平面の８方向の基準距離内に他物体が存在していることを検出できるようになっている。すなわち、スライダ１２１の各辺についてムラなく他物体の存在を検出できるようになっている。
【００２９】
ここで、超音波センサ１２２は、送波器と受波器とがセットになったセンサであり、送波器により超音波を対象物に向け発信し、その反射波を受波器で受信することにより、他物体の有無や他物体までの距離を検出する。具体的には、超音波の発信から受信までに要した時間と音速との関係を演算することでセンサから他物体までの距離を算出する。本実施形態では、図３に示すように、所定の基準距離内に他物体が存在するか否かを判定できれば足りる。本図の例は、超音波センサ１２２が、他物体３００の存在を検出した様子を示している。
【００３０】
なお、基準距離は、スライダ１２１同士が接近移動している場合に、互いに検出後、衝突することなく停止できる距離を少なくとも確保しておくようにする。ただし、他物体との距離の時間的変化を算出し、他物体との相対速度に応じて基準距離を変化させるようにしてもよい。あるいは、自身の速度と他物体との相対速度から、他物体が他のスライダ１２１であるか壁であるかを判断して、停止制御を異ならせるようにしてもよい。すなわち、他物体が他のスライダ１２１の場合には、停止判断の基準距離を長くし、他物体が壁の場合には、停止判断の基準距離を短くすることができる。
【００３１】
また、距離測定精度の高い超音波センサ１２２を用いた場合には、超音波センサ１２２の測定結果に基づいてスライダ１２１の絶対位置を検出することができる。この場合は、超音波センサ１２２の測定結果を用いて、接触・衝突防止制御に加え、スライダ１２１の位置決め制御を行なうようにしてもよい。
【００３２】
図２に示した例では、それぞれのスライダ１２１に、超音波センサ１２２を各角に２個ずつ合計８個搭載して他物体の存在を検出するようにしていた。しかしながら、超音波センサ１２２の指向性の広さによっては、超音波センサ１２２の数を減らすようにしてもよい。
【００３３】
例えば、図４（ａ）は、指向性の広い４つの超音波センサをスライダの４辺に配置して４方向を検出対象とし、図４（ｂ）は、指向性の広い４つの超音波センサをスライダの４角に配置して４方向を検出対象としている例である。さらに、図４（ｃ）は、指向性のさらに広い２つの超音波センサをスライダの中央付近に配置して２方向を検出対象とし、図４（ｄ）は、指向性の極めて広い１つの超音波センサをスライダの中央に配置して周辺全体検出対象としている例である。いずれの場合も、超音波センサを用いて、基準距離内の他物体の存在を検出することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、超音波センサ１２２を用いて基準距離内の他物体の存在を検出するようにしているため、プラテン１１０上を２次元移動するスライダ１２１の位置を制御するＸＹステージ１０において、光軸調整に高い精度が要求される反射型センサを用いることなく、スライダの接触・衝突を防止できるようになる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…ＸＹステージ
１００…機構部
１１０…プラテン
１２０…スライドユニット
１２１…スライダ
１２２…超音波センサ
１３０…駆動機構
１４０…レーザ干渉計
１５０…原点センサ
２００…制御部
２１０…位置算出部
２２０…移動制御部
２３０…衝突防止処理部
３００…他物体
５１０…プラテン
５２０…スライダ
５３０…反射型センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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