(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向とＹ軸方向にレーザ光線を照射し、その照射した反射光の干渉により位置決めをしながら動くと共に、原点復帰用スリット板のスリットを利用して原点復帰動作をするＸ／Ｙステージに対して前記レーザ光線の波長を測定するＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法であって、
前記原点復帰用スリット板には、平行且つ同一スリット幅の少なくとも２個のスリットを設け、該２個のスリットのそれぞれが同一検出素子により位置決めした原点位置からのレーザ光線の反射光の干渉差からレーザ光線の波長を測定することを特徴とするＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法。
【請求項２】
前記２個のスリットは、一方のスリットが前記Ｘ／ＹステージのＹ軸方向の原点位置を決定するＹスリットで、他方のスリットが波長校正用Ｃスリットである請求項１に記載のＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法。
【請求項３】
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って一定ピッチの歯が形成されている格子プラテンと、該格子プラテン上を浮揚すると共にレーザ光線の反射光の干渉を利用して位置決めしながら磁気吸引力でＸ軸方向及びＹ軸方向に動くことができるスライダ部と、該スライダ部に設けられ平行且つ同一スリット幅の少なくとも２個のスリットにより原点位置を検出する手段と、該２個のスリットのそれぞれが同一検出素子により検出した原点位置における前記レーザ光線の反射光の干渉差からレーザ光線の波長を測定する手段とからなるＸ／Ｙステージ。
【請求項４】
前記２個のスリットは、前記スライダ部を前記格子プラテンの所定位置に復帰する時に使用する原点復帰用スリット板に設けたことを特徴とする請求項３に記載のＸ／Ｙステージ。
【請求項５】
前記原点復帰用スリット板のスリットは、Ｙ軸方向に直列に分離した２個のＸ１スリット及びＸ２スリットと、該Ｘ１スリット及びＸ２スリットと直交する方向に設けたＹスリットと、該Ｙスリットと平行且つ同一スリット幅に形成した波長校正用Ｃスリットとからなることを特徴とする請求項４に記載のＸ／Ｙステージ。
【請求項６】
前記原点復帰用スリット板に設けたスリットの位置関係は、前記Ｘ１スリットの外側位置であって且つ直交する方向に前記Ｙスリットを設け、前記Ｘ２スリットの外側位置であって且つ直交する方向に波長校正用Ｃスリットを設けたことを特徴とする請求項５に記載のＸ／Ｙステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ／Ｙステージのレーザ光線測定方法及びＸ／Ｙステージに関するものであり、詳しくは格子プラテン上をレーザ光線の反射光の干渉に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向に動くスライダ部におけるレーザ光線の波長自動計測手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における原点復帰動作を行うＸ／Ｙステージは、図６に示すように、一定ピッチの磁性体である鉄板からなる歯１１を格子状に形成した格子プラテン部１０と、この格子プラテン部１０上をＸ軸方向及びＹ軸方向に浮揚して動くことができるスライダ部２０と、Ｘ軸側端部に設けたレーザ光線を反射するミラーからなるＸ軸ミラー部３０と、Ｙ軸側端部に設けたレーザ光線を反射するミラーからなるＹ軸ミラー部３１と、スライダ部２０をＸ軸及びＹ軸方向に駆動制御するサーボドライバ（モータ駆動装置）４０とから構成されている。
【０００３】
スライダ部２０は、図示しない、浮揚する浮揚手段と、磁気吸引力でＸ軸／Ｙ軸方向に動かすコア及びコイルとからロータを形成し、このロータと格子プラテン部１０側のステータとでリニアモータを構成する。その上部には、図示しないＸ軸ミラー部３０にレーザ光線１２、１３を照射してその反射光の干渉によりＸ軸方向の位置を検出するＸ１軸レーザ干渉計２１及びＸ２軸レーザ干渉計２２と、Ｙ軸ミラー部３１にレーザ光線１４を照射してその反射光の干渉によりＹ軸方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計２３とから構成されている。Ｘ１軸レーザ干渉計２１とＸ２軸レーザ干渉計２２は所定間隔を持って平行に配設されており、スライダ部２０のヨーイングを制御する構成となっている。
【０００４】
このような構成において、スライダ部２０は格子プラテン部１０上を磁気吸引力により動くことができ、スライダ部２０に接続されているサーボドライバ（モータ駆動装置）４０はスライダ部２０上のＸ１軸及びＸ２軸レーザ干渉計２１、２２、Ｙ軸レーザ干渉計２３の位置信号を用いて位置決め制御を行う。即ち、スライダ部２０に固定されたＸ１軸及びＸ２軸レーザ干渉計２１、２２によりＸ軸方向位置とスライダ部２０の回転角θを制御し、Ｙ軸レーザ干渉計２３によりＹ軸方向の位置を検出する。又、スライダ部２０の原点復帰はＸ軸端部とＹ軸端部との交点にスライダ部２０のコーナ部分を突き当てるようにして位置決めして原点復帰させる。
【０００５】
ところが、このようなＸ軸端部とＹ軸端部とのコーナ部分で原点復帰の位置決めする手法においては、コーナ部分につき当てることでＸ軸及びＹ軸方向の位置決めが行われることに加えてθ回転軸方向に対しても簡単に原点復帰動作を行うことができる。反面、ダストが発生しＸ１軸及びＸ２軸レーザ干渉計２１、２２、Ｙ軸レーザ干渉計２３への悪影響及び正確な位置決めをするのにも限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ光線の反射光の干渉により位置決めしながら動くＸ／Ｙステージでは、経年変化によりレーザ光線の波長λが変化してしまう場合には、位置検出誤差が生じる。しかも、位置検出誤差が増加してもユーザがその不具合を見つけるまではわからないという問題がある。
【０００７】
このため、位置決め精度を維持するためには、定期的にレーザ光線の波長を測定してサーボドライバに設定し直す作業が必要になる。測定は波長測定器で行うことができるが、これはスライダ部に対しては高価なものになってしまい、通常のユーザは持ち合わせていないため、不具合の原因がわからず復旧までに多大の日時が費やされるという問題がある。
【０００８】
従って、レーザ光線の反射光の干渉により位置決めしながら動くスライダ部において、経年変化によるレーザ光線の劣化現象を検出するための簡単な手法に解決しなければならない課題を有する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法及びＸ／Ｙステージは次のような構成にすることである。
（１）Ｘ軸方向とＹ軸方向にレーザ光線を照射し、その照射した反射光の干渉により位置決めをしながら動くと共に、原点復帰用スリット板のスリットを利用して原点復帰動作をするＸ／Ｙステージに対して前記レーザ光線の波長を測定するＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法であって、
前記原点復帰用スリット板には、平行且つ同一スリット幅の少なくとも２個のスリットを設け、該２個のスリットのそれぞれが同一検出素子により位置決めした原点位置からのレーザ光線の反射光の干渉差からレーザ光線の波長を測定することを特徴とするＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法。
（２）前記２個のスリットは、一方のスリットが前記Ｘ／ＹステージのＹ軸方向の原点位置を決定するＹスリットで、他方のスリットが波長校正用Ｃスリットである（１）に記載のＸ／Ｙステージのレーザ光線測定方法。
（３）Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って一定ピッチの歯が形成されている格子プラテンと、該格子プラテン上を浮揚すると共にレーザ光線の反射光の干渉を利用して位置決めしながら磁気吸引力でＸ軸方向及びＹ軸方向に動くことができるスライダ部と、該スライダ部に設けられ平行且つ同一スリット幅の少なくとも２個のスリットにより原点位置を検出する手段と、該２個のスリットのそれぞれが同一検出素子により検出した原点位置における前記レーザ光線の反射光の干渉差からレーザ光線の波長を測定する手段とからなるＸ／Ｙステージ。
（４）前記２個のスリットは、前記スライダ部を前記格子プラテンの所定位置に復帰する時に使用する原点復帰用スリット板に設けたことを特徴とする（３）に記載のＸ／Ｙステージ。
（５）前記原点復帰用スリット板のスリットは、Ｙ軸方向に直列に分離した２個のＸ１スリット及びＸ２スリットと、該Ｘ１スリット及びＸ２スリットと直交する方向に設けたＹスリットと、該Ｙスリットと平行且つ同一スリット幅に形成した波長校正用Ｃスリットとからなることを特徴とする（４）に記載のＸ／Ｙステージ。
（６）前記原点復帰用スリット板に設けたスリットの位置関係は、前記Ｘ１スリットの外側位置であって且つ直交する方向に前記Ｙスリットを設け、前記Ｘ２スリットの外側位置であって且つ直交する方向に波長校正用Ｃスリットを設けたことを特徴とする（５）に記載のＸ／Ｙステージ。
【００１０】
このように、スライダ部が原点位置に復帰する際に、少なくとも２つの原点位置決めをしてその時のレーザ光線の反射光の干渉差からレーザ光線の波長を測定するようにしたことにより、原点復帰動作をする毎にそのレーザ光線の波長を測定することが可能で、スライダ部の位置決め精度を高精度に維持することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本願発明に係るＸ／Ｙステージの実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明に係るＸ／Ｙステージは、図１に示すように、一定ピッチの磁性体である鉄板からなる歯１１を格子状に形成した格子プラテン部１０と、この格子プラテン部１０上をＸ軸方向及びＹ軸方向に動くことができるスライダ部２０と、Ｘ軸側端部に設けたレーザ光線１２、１３を反射するミラーからなるＸ軸ミラー部３０と、Ｙ軸側端部に設けたレーザ光線１４を反射するミラーからなるＹ軸ミラー部３１と、Ｘ軸端部側の所定位置に設けた原点センサ部５０と、スライダ部２０をＸ軸及びＹ軸方向に駆動制御するサーボドライバ（モータ駆動装置）４０とから構成されている。
【００１３】
スライダ部２０は、図示しない、空気式軸受け機構により浮揚する浮揚手段と、磁気吸引力でＸ軸／Ｙ軸方向に動かすコア及びコイルとからなるロータと、原点復帰用スリット板６０の温度を検出するスリット用温度センサ７０とから構成されている。その上部には、Ｘ軸ミラー部３０にレーザ光線１２、１３を照射してその反射光の干渉によりＸ軸方向の位置を検出するＸ１軸レーザ干渉計２１及びＸ２軸レーザ干渉計２２と、Ｙ軸ミラー部３１にレーザ光線１４を照射してその反射光の干渉によりＹ軸方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計２３と、スライダ部２０のＸ軸方向に設けた原点復帰用スリット板６０とから構成されている。このＸ１軸レーザ干渉計２１とＸ２軸レーザ干渉計２２は所定間隔を持って配列され、スライダ部２０のヨーイングを制御する構成となっている。
【００１４】
原点復帰用スリット板６０は、ガラススリットで形成され、Ｙ軸方向の直線上に直列に分離した二本のスリットからなるＸ１スリット６１及びＸ２スリット６２と、このＸ１スリット６１の外側位置に直交する位置関係のＹスリット６３と、Ｘ２スリット６２の外側位置に直交する位置関係で設けた波長校正用Ｃスリット６４とから構成されている。この波長校正用Ｃスリット６４は、Ｙスリット６３と平行且つ同一スリット幅に形成されている。このＹスリット６３と波長校正用Ｃスリット６４により原点位置を検出する手段を形成する。
【００１５】
原点センサ部５０は、図２に示すように、所定間隔を持って配設した２個の検出素子５１、５２からなるＹ軸用検出素子５３と、このＹ軸用検出素子５３に直交する方向に配設した２個の検出素子５４、５５からなるＸ軸用検出素子５６とから構成されている。
【００１６】
このような構成において、スライダ部２０は格子プラテン部１０上を磁気吸引力により動くことができ、スライダ部２０に接続されているサーボドライバ４０はスライダ部２０上のＸ１軸及びＸ２軸レーザ干渉計２１、２２、Ｙ軸レーザ干渉計２３の位置信号を用いて位置決め制御を行う。即ち、スライダ部２０に固定されたＸ１軸及びＸ２軸レーザ干渉計２１、２２からのレーザ光線１２、１３の反射光の干渉により得られたＸ軸方向位置とスライダ部２０の回転角θを制御し、Ｙ軸レーザ干渉計２３からのレーザ光線１４の反射光の干渉により得られたＹ軸方向の位置を検出する。又、スライダ部２０のＸ軸方向に設けた原点復帰用スリット板６０を格子プラテン部１０のＸ軸端部に設けた原点センサ部５０につき合わせることで、Ｘ／Ｙ／θの原点復帰動作を行う。
【００１７】
原点復帰動作は、先ず、図３に示すように、Ｙスリット６３が原点センサ部５０のＹ軸用検出素子５３のあるＹ原点位置に達すると、図５に示すように、Ｙ原点信号のオン／オフが切り替わる構成になっている。これにより、サーボドライバ４０は、Ｙスリット６３がＹ原点位置と一致するＹ軸位置にスライダ部２０を位置決めすることができる。この時のＹ軸レーザ干渉計２３からのレーザ光線１４の反射光の干渉により得られたＹ検出位置をＹｏとする。次に、図４に示すように、スライダ部２０をＸ軸ミラー部３０に平行に動かしてＣスリット６４がＹ原点位置と一致するよう位置決めする。この時のＹ軸レーザ干渉計２３からのレーザ光線１４の反射光の干渉により得られたＹ検出位置をＹｃとする。この時のレーザ光線のレーザ波長λｎは次式で求めることができる。
λｎ＝Ｋ・Ｌｃ／（Ｙｃ−Ｙｏ）・・・・・（３）
ここでは、Ｋは設計により決まる定数、ＬｃはＹスリットとＣスリット間距離で製造時に測定され、サーボドライバ４０に設定されているものである。この式（３）が２個のスリット（Ｙスリット６３とＣスリット６４）のそれぞれが同一検出素子（原点センサ部５０のＹ軸用検出素子５３）により検出した原点位置におけるレーザ光線１４の反射光の干渉からレーザ光線１４の波長を測定する手段である。
【００１８】
このようにして、Ｙ軸方向にスライダ部２０を動かすことにより、Ｙスリット６３とＣスリット６４による位置決め検出を同じ原点センサ部５０を用いて行い、その距離関係Ｙｏ、Ｙｃを算出する。そして、上記（３）式に基づいて、そのレーザ波長λｎを算出するようにすれば、原点復帰動作を行う毎にレーザ光線の劣化現象を測定することができるのである。このような構成において、レーザ光線の波長を測定するようにすれば、レーザ光線の検出を安価に実現できると共にレーザ光線に経年変化が生じても高い位置決め精度を維持できるのである。又、レーザ光線の波長の大きな変化を伴う、いわゆるレーザ干渉計の故障等の場合には、その状態を早期に検出してユーザに警告を発したりすることが可能になる。更に、気温、気圧の変化が緩慢な環境においては、適当な時間間隔で波長の自動補正を行うことで屈折率補正を行う必要がなくなる。つまり、気温、気圧センサが不要となり、原価低減となる。
【００１９】
ここで原点復帰用スリット板６０は温度によって僅かに伸縮する。その伸縮長さは、スリット温度センサの検出温度で補正でき、加味することができる。例えば、温度誤差ΔＴ＝±１°Ｃ、Ｌｃ＝１５０ｍｍ、原点復帰用スリット板６０の線膨張率を０．５×１０-6とすると、Ｌｃに含まれる誤差は、
０．１５（ｍ）×０．５×１０-6×１＝０．０７５×１０-6
である。
【００２０】
又、原点センサ部５０の原点信号の再現精度を±０．１μｍとすると、（Ｙｃ−Ｙｏ）に生じる位置誤差は±０．２μｍである。これは、Ｙｃの誤差が＋０．１μｍでＹｏの誤差が−０．１μｍのときは（Ｙｃ−Ｙｏ）の誤差は＋０．２μｍになり、Ｙｃの誤差が−０．１μｍでＹｏの誤差が＋０．１μｍのときは（Ｙｃ−Ｙｏ）の誤差は−０．２μｍになるためである。従って、レーザ波長λｎの検出精度は、おおよそ、
（０．０７５×１０−６＋０．２×１０−６）／０．１５
＝１．８×１０−６
＝１．８ｐｐｍ
であり、Ｙ軸ミラー部３１とＹ軸レーザ干渉計２３の距離が１ｍの時に発生する位置検出誤差は、
１ｍ×１．８ｐｐｍ
＝１ｍ×１．８×１０−８
＝１．８μｍ
より約２μｍに収まる。
【００２１】
このようにして、実施例においてＣスリット６４とＹスリット６３の位置関係が同じで且つこのＹスリット６３との距離を出来る限り長くするようにすると、Ｙスリット６３の検出精度と波長校正用Ｃスリット６４の検出精度との誤差を測定すればレーザ干渉計のレーザ光線の劣化現象を早期に検出する事が可能になるのである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＸ／Ｙステージは、原点復帰する際の２個のスリットを利用してスライダ部の異なった位置からのレーザ光線の反射光の干渉差によりレーザ光線の波長を測定するようにしたため、レーザ光線の経年変化が生じてもその劣化現象を早期に検出して、スライダの高い位置決め精度を維持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るＸ／Ｙステージにおける原点復帰手段を設けた格子プラテン部上を動くスライダ部の動きを示した略示的な平面図である。
【図２】原点センサ部の構成例を示した図である。
【図３】同原点復帰手段のＹスリットの原点位置復帰を略示的に示した平面図である。
【図４】同原点復帰手段の波長校正用Ｃスリットの原点位置復帰を略示的に示した平面図である。
【図５】同原点復帰手段のＹスリットと波長校正用Ｃスリットとの誤差を信号で示した波形図である。
【図６】従来技術におけるＸ軸とＹ軸とのコーナ部分にスライダ部をつき当てて原点復帰動作を行う様子を示した説明図である。
【符号の説明】
１０      格子プラテン部
１１      歯
１２      レーザ光線
１３      レーザ光線
１４      レーザ光線
２０      スライダ部
２１      Ｘ１軸レーザ干渉計
２２      Ｘ２軸レーザ干渉計
２３      Ｙ軸レーザ干渉計
３０      Ｘ軸ミラー部
３１      Ｙ軸ミラー部
４０      サーボドライバ
５０      原点センサ部
５１      検出素子
５２      検出素子
５３      Ｙ軸用検出素子
５４      検出素子
５５      検出素子
５６      Ｘ軸用検出素子
５７      レーザ光線
５８      照射光発生部
６０      原点復帰用スリット板
６１      Ｘ１スリット
６２      Ｘ２スリット
６３      Ｙスリット
６４      Ｃスリット
７０      スリット用温度センサ
【図１】
0003541382.tif 000002
【図２】
0003541382.tif 000003
【図３】
0003541382.tif 000004
【図４】
0003541382.tif 000005
【図５】
0003541382.tif 000006
【図６】
0003541382.tif 000007