(57)【要約】      （修正有）【課題】ステージの直交度を測定するためのシステム及びこのシステムを使用してステージホームを位置決めするための方法を提供する。【解決手段】ステージの直交度を測定するシステムは、ステージのＸ軸の位置変位量を測定するための一対のガイド１１１、１１２内にそれぞれ取り付けられた第１／第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１１、２１２と、Ｙ軸の位置の変位量を測定するクロスビーム内に取り付けられたＹ軸ドライブフィードバック装置２１３と、第１／第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２１、２２２とを含む。システムは、第１／第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置と、Ｙ軸ドライブフィードバック装置と、第１／第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置とから受け取られたフィードバックに応じて、ステージの変位量を制御し、かつ、ステージの直交度の変化を検出するための制御装置２３０を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージの直交度を測定するためのシステムにおいて、当該システムは、
前記ステージのＸ軸の位置を変更するための変位量を測定して提供するための、前記ステージの両側にそれぞれ配置された一対のガイド内にそれぞれ取り付けられた第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置と第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置とを含み、
前記ステージのＹ軸の位置を変更するための変位量を測定して提供するための、前記ステージのクロスビーム内に取り付けられたＹ軸ドライブフィードバック装置を含み、
第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置と第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置とを含み、各Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置は、前記クロスビームの両端部内の、前記クロスビームが前記ステージの直交度を定めるそれぞれの軸の位置を測定して提供するための前記一対のガイドと交差する位置に取り付けられていて、
前記第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置と前記第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置と前記Ｙ軸ドライブフィードバック装置と前記第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置と前記第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置とから受け取られたフィードバックに応じて、前記ステージの変位量を制御し、且つ前記ステージの直交度の変化を検出するための制御装置を含む、当該ステージの直交度を測定するためのシステム。
【請求項２】
前記第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置及び前記第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置は、インクリメンタルエンコーダから構成される請求項１に記載のステージの直交度を測定するためのシステム。
【請求項３】
前記第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置及び前記第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置は、アブソリュートエンコーダから構成される請求項１に記載のステージの直交度を測定するためのシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ステージを最初に組み立てるときに測定された直交度と、前記ステージの操作中に測定された当該変更された直交度とに基づいて、前記ステージの直交度の変化をリアルタイムに検出する請求項１に記載のステージの直交度を測定するためのシステム。
【請求項５】
ステージの直交度を測定するためのインクリメンタルフィードバック装置とアブソリュートフィードバック装置とを含むシステムによってステージホームを位置決めするための方法において、
前記方法は、前記インクリメンタルフィードバック装置を使用することによって、前記ステージの両側のガイドの端部に設けられたリミットセンサまで前記ステージを移動させるステップと、前記アブソリュートフィードバック装置を使用することによって、前記ステージのホームセンサを装着された位置まで前記ステージを移動させるステップとを含む当該方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージの直交度を測定するためのシステムに関するものであり、このシステムを使用してステージホーム（ｓｔａｇｅ  ｈｏｍｅ；ステージのホーム場所）を位置決めするための方法に関する。本発明は、特に、このステージを駆動させるためのインクリメンタルフィードバック装置と、このステージの直交度を定めるそれぞれの軸の位置を測定するためのアブソリュートフィードバック装置とを用いて、このステージの直交度を定めるそれぞれの軸をリアルタイムに測定することによって、このステージの当該直交度を測定し、当該直交度の変化を検出するためのシステムに関する。本発明は、このシステムを使用することによって、ステージホームを迅速且つ正確に位置決めするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ステージの直交度を定める複数の要素から構成されているステージの構成を示す。
【０００３】
図１によれば、ガントリー（ｇａｎｔｒｙ；袴台）型ＸＹリニアステージは、移動軸の方向に互いに平行に配置された２つのリニアモータ１１，１２と、これらのリニアモータ１１，１２の位置をそれぞれ検出するための２つのリニアエンコーダ２１，２２と、これらのリニアモータ１１，１２をそれぞれ支持して案内するための２つのガイド３１，３２と、当該２つのリニアモータ１１，１２を機械式に接続するための１つのクロスビーム４０とを含む。この場合、両側に位置決めされたこれらのガイド３１，３２が、Ｘ軸を構成し、クロスビーム４０が、Ｙ軸を構成する。この場合、このＸ軸とこのＹ軸とが、互いに直角を形成しなければならない。
【０００４】
しかしながら、上記ガントリー型ＸＹリニアステージの操作中に、機械式締結部品の剛性に起因する問題又は外部の影響が、Ｘ軸とＹ軸との直交度において変化を引き起こし得る。当該変化は、このガントリー型ＸＹリニアステージを使用する製造工程又は装置の結果に著しい影響を及ぼす誤差になる。
【０００５】
従来の方法では、上記ステージの直交度における当該誤差の測定が、２つのレーザ干渉計を用いて１つの対角線の長さを測定することによって得られる２つの値同士間の差を計算することによって実施されていた。しかしながら、この方法は、多大な時間及びコストを費やし、作業員に依存する当該レーザ干渉計の設置誤差及び測定誤差を引き起こし得る。さらに、当該ステージの操作中にこの方法を使用することが困難である。
【０００６】
また、ステージホームを正確に且つ迅速に位置決めすることは、上記ステージを含む製造装置の位置を正確に制御し、且つ生産速度を向上させるための重要な要素である。
【０００７】
しかしながら、ステージホームを従来の方法で位置決めすると、ホームセンサ又はホーム指標が、当該位置決めの精度を低下させ得る。この場合には、ステージホームの移動速度が低下されなければならない。したがって、当該ステージホームを位置決めするための時間が増大するという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、上記ステージを含む製造装置の操作中に問題を検出するために、さらに上記ステージホームを迅速に且つ正確に位置決めするために、当該ステージの直交度をリアルタイムに測定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明の実施の形態は、ステージの直交度を測定するためのシステムを提供する。ステージの直交度を測定するための当該システムは、前記ステージのＸ軸の位置を変更するための変位量を測定して提供するための、前記ステージの両側にそれぞれ配置された一対のガイド内にそれぞれ取り付けられた第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置と第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置とを含む。当該システムは、前記ステージのＹ軸の位置を変更するための変位量を測定して提供するための、前記ステージのクロスビーム内に取り付けられたＹ軸ドライブフィードバック装置を含む。当該システムは、第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置と第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置とを含む。各Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置は、前記クロスビームの両端部内の、前記クロスビームが前記ステージの直交度を定めるそれぞれの軸の位置を測定して提供するための前記一対のガイドと交差する位置に取り付けられている。当該システムは、前記第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置と前記第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置と前記Ｙ軸ドライブフィードバック装置と前記第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置と前記第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置とから受け取られたフィードバックに応じて、前記ステージの変位量を制御し、且つ前記ステージの直交度の変化を検出するための制御装置を含む。
【００１０】
また、本発明の別の実施の形態は、ステージの直交度を測定するためのシステムによって前記ステージを位置決めするための方法を提供する。ステージホームを位置決めするための方法は、インクリメンタルフィードバック装置を使用することによって、前記ステージの両側のガイドの端部に設けられたリミットセンサまで前記ステージを移動させるステップと、アブソリュートフィードバック装置を使用することによって、前記ステージのホームセンサを装着された位置まで前記ステージを移動させるステップとを含む。
【００１１】
さらに、上記の課題を解決するための手段は、本発明の全ての特徴を詳細に表現していない。本発明の様々な特徴及び有利な効果は、以下の具体的な実施の形態を参照してより詳しく理解され得る。
【発明の効果】
【００１２】
ステージを駆動させるためのインクリメンタルフィードバック装置と、このステージの直交度を定めるそれぞれの軸の位置を測定するためのアブソリュートフィードバック装置とを用いて、このステージの直交度を定めるそれぞれの軸をリアルタイムに測定することによって、このステージの当該直交度を測定し、当該直交度の変化を検出するためのシステムが提供され、当該システムを使用することによって、ステージホームを位置決めするための方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ステージの直交度を定める複数の要素から構成されているステージの構成を示す。
【図２】本発明の実施の形態にしたがってステージの直交度を測定するためのシステムの構成を示す。
【図３】本発明の実施の形態にしたがってステージの直交度を測定するためのシステムの構成を示す。
【図４】インクリメンタルフィードバック装置によってステージホームを位置決めするための従来の方法を示す。
【図５】本発明の別の実施の形態による、インクリメンタルフィードバック装置とアブソリュートフィードバック装置とによってステージホームを位置決めするための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、当業者が本発明を容易に実施できるように、本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照してより具体的に説明する。しかしながら、本発明に関連する従来の機能及び構成の詳細な説明が、本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断している場合は、当該詳細な説明は省略されている。さらに、同じ符号が、当該添付図面の全体にわたって類似の機能を有する部品に対して使用される。
【００１５】
さらに、本明細書において１つの部品が別の部品に「接続」されているという表現は、当該両部品同士間での「直接の接続」と、その他の要素を介した当該両部品同士間の「間接の接続」との双方を意味する。また、表現「或る特定の構成要素を含む」は、あらゆる特記事項に関係なく、その他の要素をさらに含む可能性があることを意味する。
【００１６】
図２及び３は、本発明の実施の形態にしたがってステージの直交度を測定するためのシステムの構成を示す。この場合、図２は、最初に組み立てられた当該ステージの状態を示し、図３は、当該ステージの操作中に変化した直交度の状態を示す。
【００１７】
図２によれば、本発明の実施の形態によるステージの直交度を測定するためのシステムは、第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１１及び第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１２、Ｙ軸ドライブフィードバック装置２１３、第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２１及び第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２２並びに制御装置２３０を含む。
【００１８】
第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１１及び第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１２が、ステージのＸ軸の位置を変更するためのこのステージの両側に配置されたそれぞれのガイド１１１，１１２内に取り付けられている。Ｙ軸ドライブフィードバック装置２１３が、このステージのＹ軸の位置を変更するためのクロスビーム１２０内に取り付けられている。これらのフィードバック装置は、インクリメンタルエンコーダから構成されてもよい。
【００１９】
第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１１と第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１２とＹ軸ドライブフィードバック装置２１３とを構成する当該インクリメンタルエンコーダは、位置変化、すなわち初期位置からの総変位量だけを提供できるものの、現在の位置の絶対値を提供できない。したがって、当該インクリメンタルエンコーダからフィードバックを受け取る制御装置２３０又は増幅器（図示せず）が遮断されると、当該制御装置２３０又は増幅器が再起動されても、その現在の位置の値が入手され得ない。
【００２０】
第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２１と第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２２とがそれぞれ、クロスビーム１２０の両端部の位置に取り付けられている。ステージの直交度を定める当該それぞれの軸の位置を測定するため、このクロスビーム１２０が、当該両端部の位置でガイド１１１，１１２と交差する。これらのフィードバック装置は、アブソリュートエンコーダから構成できる。
【００２１】
第１Ｘ軸フィードバック装置２２１と第２Ｘ軸フィードバック装置２２２とを構成する当該アブソリュートエンコーダは、現在の位置の絶対値を提供できる。それ故に、当該アブソリュートエンコーダからフィードバックを受け取る制御装置２３０又は増幅器（図示せず）が遮断された後に再起動されても、その現在の位置の絶対値が入手され得る。
【００２２】
当該制御装置２３０は、第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１１及び第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１２とＹ軸ドライブフィードバック装置２１３と第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２１及び第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２２とから受信したフィードバックにしたがって、ステージの変位量を制御し、このステージの直交度の変化を検出する。当該制御装置は、計算し且つ制御するためのマイクロプロセッサから構成される。
【００２３】
電力が、ステージの操作中に遮断されても、当該制御装置２３０は、このステージの現在の位置の絶対値を提供できる。何故なら、当該制御装置２３０は、インクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダとの双方からフィードバックを受け取るからである。したがって、当該制御装置２３０は、図２に示されたような、このステージの組み立て時に最初に測定された直交度と、図３に示されたような、このステージの操作中に測定された変化した直交度とに基づいて、このステージの直交度の変化をリアルタイムに計算できる。
【００２４】
さらに、当該制御装置２３０は、上記システムの問題を診断し、監視し、分析するために当該直交度の変化を使用できるか、又は上記システムの問題を診断し、監視し、分析する目的のために当該直交度の変化を外部機器へ提供できる。
【００２５】
図４は、インクリメンタルフィードバック装置によってステージホームを位置決めするための従来の方法を示す。
【００２６】
図４によれば、ステージホームが、従来の技術にしたがってインクリメンタルフィードバック装置だけによって位置決めされる場合、（１）最初に、ステージが、このステージの両側のガイド１１１，１１２の１つの端部に設置されたリミットセンサ１４０まで移動され、（２）次いで、ホームセンサ１３０を発見するために逆方向に移動される。この場合には、このステージは、正確な位置決めのために低い速度で移動されなければならず、減速のためにこのホームセンサを検出した後に余分な距離まで移動されなければならない。（３）減速しながら停止した後に、このステージは、当該検出されたホームセンサまで再び移動されなければならない。したがって、精度の低下に加えて、長い時間がかかる。
【００２７】
図５は、本発明の別の実施の形態による、インクリメンタルフィードバック装置とアブソリュートフィードバック装置とによってステージホームを位置決めするための方法を示す。
【００２８】
図５によれば、ステージホームが、本発明の実施の形態にしたがってステージの直交度を測定するためのシステムによって位置決めされる場合、（１）最初に、ステージが、第１Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１１と第２Ｘ軸ドライブフィードバック装置２１２とによってリミットセンサ１４０まで移動される、（２）次いで、第１Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２１と第２Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置２２２とによってホームポジションへ迅速に移動される。したがって、当該ステージホームを位置決めする精度及び速度が改善される。その結果、上記システムの精度及び生産性が向上される。
【００２９】
本発明の実施の形態は、ステージの誤差を事前に発見し、当該誤差を補正するためのデータを供給するために、このステージの操作中のこのステージの直交度の変化をリアルタイムに正確に検出する。
【００３０】
さらに、ステージホームを位置決めする速度、精度及び安定性を向上させるため、当該ステージのホームポジションの絶対値が測定され得る。
【００３１】
また、より高いコストで且つより低い精度のアブソリュートフィードバック装置をより少なく使用するようにするため、インクリメンタルフィードバック装置とアブソリュートフィードバック装置との双方が使用される。その結果、生産コストが減少し、制御の精度が向上する。
【００３２】
本発明は、上記の実施の形態と添付図面とによって限定されてはならない。本発明の構成が、本発明の技術思想から離れることなしに置換、改造及び変更され得ることは、当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【００３３】
１１，１２  リニアモータ
２１，２２  リニアエンコーダ
３１，３２  ガイド
４０  クロスビーム
１１１，１１２  ガイド
１２０  クロスビーム
１３０  ホームセンサ
１４０  リミットセンサ
２００  ステージの直交度を測定するためのシステム
２１１，２１２  Ｘ軸ドライブフィードバック装置
２１３  Ｙ軸ドライブフィードバック装置
２２１，２２２  Ｘ軸アブソリュートフィードバック装置
２３０  制御装置
【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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