(57)【要約】【課題】ステージを目標位置に高精度かつ高速に移動し、停止することが可能なステージ位置決め装置を提供する。【解決手段】移動開始位置においてステージ位置検出装置によりステージの現在位置と目標位置から目標移動量Ｒ１を算出し、目標移動量と実移動量の関係を表す移動量誤差情報に基づき、前記ステージの実移動量Ｙ１が前記目標移動量Ｒ１に一致するような補正目標移動量Ｒ２を算出する。前記補正目標移動量Ｒ２で前記ステージを駆動することで、前記ステージをＲ１だけ移動させることにより、高精度かつ高速な位置決めを行う。【選択図】図１
2008299710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方向に移動できるステージと、
前記ステージを駆動するステージ駆動手段と、
前記ステージの位置を検出する位置検出手段と、
目標位置指令と前記位置検出手段が検出する前記ステージの位置とに基づき前記ステージの移動位置を制御するステージ位置制御手段を備えたステージ位置決め装置において、
前記目標位置指令と前記位置検出手段により検出される前記ステージの移動位置とに基づき前記ステージの移動量誤差を算出する移動量誤差情報取得手段と、
前記移動量誤差に基づき、目標とする目標位置指令を補正目標位置指令に補正して前記ステージ駆動手段に出力する目標位置指令補正手段を備えたことを特徴とするステージ位置決め装置。
【請求項２】
少なくとも一方向に移動できるステージと、
前記ステージを駆動するステージ駆動手段と、
前記ステージの位置を検出する位置検出手段と、
目標位置指令と前記ステージの位置とに基づき前記ステージの位置を制御するステージ位置制御手段と、
前記ステージ位置制御手段に対して前記目標位置指令を出力する上位制御手段を備えたステージ位置決め装置において、
前記ステージ位置制御手段は、
前記ステージの加速度、最高速度、移動距離の移動条件のもとで前記ステージを移動させ、前記目標位置指令と前記位置検出手段により検出される前記ステージの位置とに基づき前記ステージの移動量誤差を算出する移動量誤差情報取得手段と、
前記移動量誤差を前記移動条件毎に検索可能な形式で格納する移動量誤差情報記憶手段と、
前記移動条件と前記移動量誤差とに基づき前記目標位置指令を補正して補正目標位置指令を算出し、前記補正目標位置指令を前記ステージ駆動手段に出力する目標位置指令補正手段を備え、
前記上位制御手段は、
上記移動条件と上記目標位置指令とを操作者が設定入力する手段と、
上記移動量誤差と上記補正目標位置指令を操作者に対して表示出力する手段と、
前記ステージ位置制御手段の中の前記移動量誤差情報取得手段と前記目標位置指令補正手段とのいずれかを操作者が選択し有効とするモード切り替え手段を備えることを特徴とするステージ位置決め装置。
【請求項３】
請求項２記載のステージ位置決め装置において、
前記移動量誤差は、全移動区間を加速区間、等速区間、減速区間の３つの区間に分割して保存する３つのテーブルを有し、
前記加速区間に対応した第１のテーブルは、前記加速区間の加速度と最高速度の移動条件に対応した前記ステージの実移動量を記憶する機能を有し、
前記等速区間に対応した第２のテーブルは、前記等速区間の速度と移動距離の移動条件に対応した前記ステージの実移動量を記憶する機能を有し、
前記減速区間に対応した第３のテーブルは、前記減速区間の加速度と最高速度の移動条件に対応した前記ステージの実移動量を記憶する機能を有し、
前記目標位置指令補正手段は、
前記移動条件により、前記加速区間での前記ステージの移動量Ｙａを前記第１のテーブルの記憶に基づき算出する機能と、
前記減速区間での前記ステージの移動量Ｙｃを前記第３のテーブルの記憶に基づき算出する機能と、
目標とする目標移動量から前記移動量ＹａおよびＹｃを減算することで前記等速区間での必要移動量Ｙｂを算出する機能と、
前記等速区間で移動量Ｙｂだけ前記ステージが移動するための目標移動量Ｒｂを前記第２のテーブルの記憶に基づき算出し、前記全移動区間での前記補正目標位置指令を算出する機能を有する、
ことを特徴とするステージ位置決め装置。
【請求項４】
請求項２記載のステージ位置決め装置において、
前記目標位置指令補正手段に対して位置指令補正の指示を促す前記上位制御手段は、
前記移動量誤差の構成を決定する移動条件となるパラメータを選択する手段と、
前記パラメータの変更範囲および刻み幅を設定入力する手段と、
前記移動量誤差情報取得手段に移動量誤差情報取得処理の再実行を促す告知を出す時期を設定する手段と、
前記移動量誤差情報取得処理の再実行を促す告知を行う手段と、
前記移動量誤差情報記憶手段に記憶された前記移動量誤差と前記移動量誤差情報取得手段で新たに取得した前記移動量誤差とを比較表示し、両者の相違点を強調して表示する手段を備える、
ことを特徴とするステージ位置決め装置。
【請求項５】
請求項４記載のステージ位置決め装置において、
前記移動量誤差情報取得処理の再実行を促す条件は、次のいずれか、あるいは両方を満たすことを特徴とするステージ位置決め装置。
１．操作者が設定した期間が経過すること。
２．前記補正目標位置指令により前記ステージを移動させた時の前記ステージの位置と    前記目標位置指令との差が、操作者が設定した閾値を超えること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージなどの移動体を目標位置に高精度に、かつ高速に移動し、停止させることが可能なステージ位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、顕微鏡などを用いて半導体の欠陥を検出するレビューと呼ばれる半導体検査プロセスがある。
【０００３】
この半導体検査プロセスにおいては、半導体ウェハがステージに固定され、ステージはマウント内のＸ−Ｙ平面をボールネジによって移動し、マウント上に固定されたカラム中に設置された顕微鏡によりウェハの画像が取得される。
【０００４】
この際、前記ステージの位置決めに誤差が生じると、顕微鏡による観察位置にずれが生じる。このため、ステージを高精度に位置決めすることが可能な位置決め装置が要求される。
【０００５】
また、前記ステージの位置決め時間は、装置全体のスループットに大きく影響するため、スループットの向上にはこの位置決め時間の短縮が重要な課題となる。
【０００６】
また、このような位置決め装置で位置決めを行う場合、前記ステージの移動量が、指定した移動量と一致しないという、いわゆるロストモーションと呼ばれる現象が発生する。
【０００７】
このようなロストモーションは、サーボモータなどを用いたフィードバック制御系では軽減することができるが、本装置では、パルスモータを用いたオープンループ制御を行っているため、フィードバック制御とは異なる位置決め方法が必要となる。
【０００８】
以下に示す特許文献１には、移動体の位置と目標位置との差分Ｌに基づく移動体の移動量が基準値未満になったときに、移動体を基準移動量未満の移動量で目標位置方向に移動させ、移動体の位置が目標位置に対して許容範囲以内となったときに移動体を停止させる位置決め方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２６６９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１に示された位置決め方法は、前記目標位置に対して精度良く前記移動体を停止させるものであるが、移動体の位置と目標位置の差分Ｌを常時計算するため、高速な計算機が必要となる。
【００１１】
計算機の性能を高めることは、装置の複雑化やコスト増加に直結する。同時に、前記差分Ｌを常時計算することは、位置決め時間の短縮の観点から、これは最良の方法とは言えない。
【００１２】
また、前記特許文献１に示された制御方法は、ＰＩＤ制御器のゲインパラメータの綿密な調整が必要であり、これには多くの労力を要する。
【００１３】
一旦、制御パラメータが決定されると、装置操作者がパラメータを変更することは困難である。これは、経年変化などによる装置特性の変化に対応しにくい。
【００１４】
また、一般にステージを動作させると、操作者が指定した目標移動量とステージの移動量が一致しない、いわゆるロストモーションと呼ばれる現象が発生する。
【００１５】
ロストモーションの原因は、摩擦などの非線形要因が大きく起因していると考えられる。しかし、これは機体ごとの機差により変化すると共に、経年変化により、移動特性が変化することが知られている。
【００１６】
ロストモーションによるステージ移動量の変動は、位置決め精度および位置決め時間の劣化に繋がるため、ロストモーションを考慮したステージ位置決め装置が必要である。
【００１７】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、ステージなどの移動体の位置決めを精度良くかつ高速に行うことができる位置決め装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、少なくとも一方向に移動できるステージと、前記ステージを駆動するステージ駆動手段と、前記ステージの位置を検出する位置検出手段と、目標位置指令と前記位置検出手段が検出する前記ステージの位置とに基づき前記ステージの移動位置を制御するステージ位置制御手段を備えたステージ位置決め装置において、前記目標位置指令と前記位置検出手段により検出される前記ステージの移動位置とに基づき前記ステージの移動量誤差を算出する移動量誤差情報取得手段と、前記移動量誤差に基づき、新たな目標位置指令を補正目標位置指令に補正して前記ステージ駆動手段に出力する目標位置指令補正手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ステージなどの移動体の位置決めを精度良くかつ高速に行うことができる位置決め装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例について、実施例を示す図面を引用して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施例である位置決め装置の構成を示す説明図、図２は、図１に示すステージ位置決め装置を用いた検査装置全体の説明図、図３は、図２に示す検査装置内部にあるＸ−Ｙステージの斜視図である。
【００２２】
図２において、マウント２０１の内部にＸ方向に自由なガイドレール２０４を介してＸステージ２０２が設置されている。前記Ｘステージ２０２は、ボールネジ２１０を介して、パルスモータ２０６でＸ方向に駆動される。
【００２３】
前記Ｘステージ２０２上には、Ｙ方向に自由なガイドレール２０５を介してＹステージ２０３が設置されている。前記Ｙステージ２０４は、ボールネジを介して、パルスモータ２０７でＹ方向に駆動される。
【００２４】
パルスモータ２０７、パルスモータ２０６は、ステージ２０２、ステージ２０３を移動する駆動源であるので、ステージ駆動手段と称する。
【００２５】
前記マウント２０１中央上部には、カラム２１１が結合され、前記カラム２１１内部には顕微鏡２１２が設置されている。
【００２６】
図３に示すように、Ｘ方向ボールネジ３０５とＹ方向ボールネジ３０６は直交している。Ｘステージ３０１の位置はレーザー測長計３０７で測定され、Ｙステージ３０２の位置はレーザー測長計３０８で測定される。
【００２７】
前記Ｙステージ３０２の上には、半導体ウェハ３０９が搭載されている。前記パルスモータ３０３、３０４を駆動することで、前記Ｙステージ３０２をＸ−Ｙ平面内の任意の位置へ移動させ、前記半導体ウェハ３０９の検査および搬送を行う。
【００２８】
図１において、パルスモータ１１０の駆動は、コントローラ１０１に対して上位コントローラ１０２から目標位置指令を入力し、ドライバ１０３の台形速度波形生成処理１０７で前記上位コントローラ１０２から入力される移動パラメータを利用して速度波形を生成した後、駆動パルス生成処理１０８で駆動パルスを生成し、前記パルスモータ１１０に入力することで行う。
【００２９】
上位コントローラ１０２は、ステージの運転に関する各種の状況を表示する表示手段を備えている。
【００３０】
コントローラ１０１はステージの位置を制御するので、ステージ位置制御手段と称する。上位コントローラ１０２は、コントローラ１０１（ステージ位置制御手段）に対して位置指令補正の指示を促すので、上位制御手段と称する。
【００３１】
ステージ１１１の位置はレーザー測長計１１２により計測し、前記コントローラ１０１に入力される。ステージ１１１は、ボールネジ１１３を介してパルスモータ１１０により駆動され、移動する。
【００３２】
レーザー測長計３０８、レーザー測長計１１２は、移動するステージ３０１、ステージ１１１を測定するので、位置検出手段と称する。
【００３３】
上位コントローラ１０２は、前記目標位置、前記移動パラメータ、モード切替信号を前記コントローラ１０１に出力する。また、前記上位コントローラ１０２は、前記コントローラ１０１から移動量誤差情報１０５および補正目標位置指令を受け取り、操作画面に表示する。
【００３４】
前記コントローラ１０１では、２つの内部スイッチｓｗ１およびｓｗ２によって制御処理を切り替える。前記スイッチｓｗ１およびｓｗ２の切り替えは、前記上位コントローラ１０２から前記コントローラ１０１に入力される前記モード切替信号により行う。
【００３５】
前記スイッチｓｗ１およびｓｗ２をそれぞれａ、ａ’に接続すると移動量誤差情報取得処理、前記スイッチｓｗ１およびｓｗ２をそれぞれｂ、ｂ’に接続すると通常運転を実行する。
【００３６】
コントローラ１０１（ステージ位置制御手段）は、移動量誤差情報取得処理１０６を行う移動量誤差情報取得手段を備えている。
【００３７】
また、コントローラ１０１（ステージ位置制御手段）は、補正目標位置指令をステージ駆動手段に出力する目標位置指令補正手段を有する。
【００３８】
更にコントローラ１０１（ステージ位置制御手段）は、移動量誤差を移動条件毎に検索可能な形式でメモリに格納する移動量誤差情報記憶手段を有する。
【００３９】
上位コントローラ１０２（上位制御手段）は、コントローラ１０１（ステージ位置制御手段）のスイッチｓｗ１およびｓｗ２をａ、ａ’側に接続したり、ｂ、ｂ’に接続したりする操作指示のモード切り替え手段を備える。
【００４０】
モード切り替え手段は、操作者が移動量誤差情報取得手段と目標位置指令補正手段とを選択して何れかを有効になるように設定操作する。
【００４１】
図７は、本実施例で用いた台形速度パターンの一例の説明図である。
【００４２】
図８は、図７に示される速度パターンで前記ステージを運転したときの、前記ステージ位置応答の一例の説明図である。
【００４３】
図７および図８において、前記ステージは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで加速し、時刻Ｔ３まで一定速度で移動し、その後時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで減速した後停止する。
【００４４】
図１において、ある目標移動量が前記台形速度波形生成処理１０７に入力されると、前記台形速度波形生成処理１０７では、上位コントローラ１０２から受け取った移動パラメータを用いて、図５に示すような台形速度パターンを生成する。
【００４５】
この時、前記ステージ１１１の実移動距離は、ロストモーションの影響により、前記目標移動量と一致せず、誤差Ｅを生じる。
【００４６】
このようなロストモーションは、サーボモータなどを用いたフィードバック制御系では軽減することができるが、本装置では、パルスモータを用いたオープンループ制御を行っているため、フィードバック制御とは異なる位置決め方法が必要となる。
【００４７】
前記誤差Ｅは、主に前記台形速度パターンを形成する移動パラメータにより決まる。前記移動パラメータには、加速レート（加速区間での加速度）、減速レート（減速区間での加速度の絶対値）、移動距離、最高速度などがある。
【００４８】
しかし、これらの移動パラメータを引数として、実移動量を出力するような移動量誤差情報１０５を補正テーブルとして作成する場合、そのデータ量は、移動パラメータの種類が増えると著しく増加する。また、この移動量誤差情報１０５の取得動作にも多くの時間を要する。
【００４９】
これらの理由から移動量誤差情報１０５を１つのテーブルとして構成するのは効率的ではない。
【００５０】
一方、前記台形速度パターンを加速区間Ａ、等速区間Ｂ、減速区間Ｃに分けると、前記目標移動量と前記実移動量の誤差Ｅは、前記区間Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの誤差Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの和となる。
【００５１】
前記移動パラメータのうち、前記誤差Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃに影響を与えるものは、表１のように分類できる。
【００５２】
【表１】
2008299710.tif 000003
【００５３】
表１より、各区間において、影響する移動パラメータは異なることがわかる。よって、それぞれの区間に分けて補正テーブルを構成すれば、引数となる移動パラメータが少なくて済むので効率的である。
【００５４】
本実施例では、移動量誤差情報１０５は、前記区間Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれに対しての補正テーブルＡ、Ｂ、Ｃとして構成する。
【００５５】
図９〜図１１は、前記移動量誤差情報１０５として本実施例で用いた補正テーブルＡ、Ｂ、Ｃの説明図である。
【００５６】
図９において、補正テーブルＡは、行方向に加速レート、列方向に最高速度をとるテーブルとなっている。それぞれのセルは、対応する加速レートで最高速度まで加速した場合の、区間Ａにおける前記ステージの実移動量である。
【００５７】
ここでは、前記ステージのロストモーションによる誤差を含んだ実移動量の移動量誤差情報１０５と称する。
【００５８】
例えば、加速レート２ｍｍ／ｓ＾２で６０ｍｍ／ｓまで加速した場合、前記ステージは０．８６ｍｍ進むことを表す。理想的な移動量は、加速レートと最高速度より、０．９ｍｍであるので、この場合、−０．０４ｍｍが前記誤差Ｅａとなる。
【００５９】
図１１において、補正テーブルＣは、行方向に減速レート、列方向に最高速度をとるテーブルとなっている。それぞれのセルは、対応する減速レートで最高速度まで減速した場合の、区間Ｃにおける前記ステージの実移動量である。
【００６０】
例えば、減速レート２ｍｍ／ｓ＾２で６０ｍｍ／ｓから減速した場合、前記ステージは０．９４ｍｍ進むことを表す。理想的な移動量は、減速レートと最高速度より、０．９ｍｍであるので、この場合、０．０４ｍｍが前記誤差Ｅｃとなる。
【００６１】
図１０において、補正テーブルＢは、行方向に目標移動距離、列方向に移動速度をとるテーブルとなっている。それぞれのセルは、対応する移動速度で目標移動距離だけ移動させようとした場合の、区間Ｂにおける前記ステージの実移動距離である。
【００６２】
例えば、移動速度６０ｍｍ／ｓで目標移動量を３０ｍｍとした場合、前記ステージは２９．２ｍｍ進むことを表す。この場合、前記誤差Ｅｂは−０．８ｍｍとなる。
【００６３】
この場合、加速・減速レートを２ｍｍ／ｓ＾２、最高速度を６０ｍｍ／ｓ、目標移動量を３１．８ｍｍとして前記ステージを駆動すると、実移動距離が３１ｍｍであり、−０．８ｍｍの誤差が生じると推定できる。
【００６４】
前記移動量誤差情報取得処理１０６では、時刻Ｔ１、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間および時刻Ｔ５において、前記ステージ位置を取得し、同時にモータへの出力パルス数をカウントする。
【００６５】
時刻Ｔ５は、時刻Ｔ４からΔＴ後の時刻である。Ｔ５での位置および出力パルスを取得する理由は、時刻Ｔ４まで減速した場合、前記ステージは時刻Ｔ４ではまだ停止していないことが考えられるからである。
【００６６】
図５は、本実施例における移動量誤差情報取得処理のフローチャートである。
【００６７】
前記上位コントローラ１０２から移動量誤差情報取得処理モードへの切替信号を受けると、処理５０１で前記移動量誤差情報取得処理の設定を行う。
【００６８】
図１３は、移動量誤差情報取得処理の設定画面の説明図である。
【００６９】
操作者は、まずパラメータ選択部分１３０１で、補正テーブルを構成するパラメータが入力手段を用いて選択ないし、設定入力される。ここでは、移動距離、等速区間の速度、加速レート、減速レートを選択し、それぞれの変更範囲および刻み幅を決定した。
【００７０】
この他に、モータの回転方向による特性の違い、位置ステージ位置による特性の違い、Ｘ軸駆動時のＹ軸の位置やその逆によりロストモーション量が変化する場合は、これらを選択する必要がある。
【００７１】
再取得告知設定部分１３０２では、前記補正テーブルの再取得を促す告知を行うタイミングを設定手段を用いて設定する。一定時期１３０３を選択した場合は、前回の補正テーブル取得から設定期間経過した場合に告知する。
【００７２】
許容誤差１３０４を指定した場合は、推定実移動量と前記ステージの実移動量の差が設定値以上になった場合に告知する。告知なし１３０５を選択した場合は、再取得を促す告知を行わない。
【００７３】
寄与率係数Ｋ入力部分１３０６では、操作者は、取得テーブルの寄与度を規定する寄与率係数Ｋ（後述にて説明）を入力する。保存確認部分１３０７は、取得テーブルの保存確認の有無を決める。
【００７４】
前記保存確認部分が選択された場合、前記移動量誤差情報取得処理により取得されたテーブルを用いて前記メモリに保持しているテーブルを更新保存する際に、前記取得テーブルとメモリ保持テーブルとを比較し、操作者に保存の確認を行う。
【００７５】
以上の設定を終えた後、操作者がテーブル取得実行部分１３０８を押すと、処理５０２に移行する。
【００７６】
処理５０２では、前記処理５０１で設定されたパラメータから、補正テーブル取得に必要な移動パラメータを選択する。
【００７７】
処理５０４では、前記ステージの現在位置を前記レーザー測長計１１２で測定し、目標位置との差を取ることで、目標移動量を算出する。
【００７８】
処理５０５では、前記測長計１１２で前記ステージの位置を取得し、前記メモリに記憶する。これは、図８における前記時刻Ｔ１での前記ステージの位置である。
【００７９】
処理５０６では、前記移動パラメータから図７に示すような台形波形を生成する。処理５０７で加速区間が終了したかどうかを判別し、加速区間が終了していない場合は加速区間が終了するまでループを続け、加速区間が終了した場合は処理５０８に移る。
【００８０】
処理５０８では、等速区間が終了したかどうかを判別し、等速区間が終了していない場合は処理５０９に移り、等速区間が終了した場合は処理５１０に移る。
【００８１】
処理５０９では、前記測長計１１２で前記ステージの位置および現在時刻までの出力パルスを取得し、前記メモリに記憶した後処理５０８に戻る。
【００８２】
この処理５０９で取得した前記ステージ位置および出力パルス数は、前記時刻Ｔ２〜Ｔ３までの位置情報および出力パルス数である。
【００８３】
処理５１０では、台形波形のパルス出力が完了したかどうかを判別し、出力が完了していない場合は出力が完了するまでループを続け、出力が完了した場合は、処理５１１に移る。
【００８４】
処理５１１では、前記ステージの移動が完了するまで、時間ΔＴだけ待つ。処理５１２では、前記測長計１１２で前記ステージの位置および出力パルス数を取得し、前記メモリに記憶する。
【００８５】
この処理５１２で取得した前記ステージの位置および出力パルス数は、前記時刻Ｔ５での前記ステージ位置および出力パルス数であり、前記ステージの移動終了後の位置および出力パルス数である。
【００８６】
処理５１３では、メモリに記憶された前記ステージ位置および出力パルス数を用いて前記補正テーブルの一部を生成する。
【００８７】
処理５１３について、前記処理５０５、５０９、５１２で取得した前記ステージ位置は、ステージの実移動量であり、前記出力パルス数に１パルスあたりの前記テーブルの移動量を掛けた値は、前記ステージの理想的な移動量である。
【００８８】
時刻Ｔ１と時刻Ｔ２に取得した前記実移動量の差を取れば、前記区間Ａにおける前記ステージの実移動量がわかる。これは、前記補正テーブルＡの１つのセルとなる。
【００８９】
同様に、時刻Ｔ３と時刻Ｔ５での前記ステージ位置の差を取れば、前記区間Ｃでの実移動量がわかる。これは、前記補正テーブルＣの１つのセルとなる。
【００９０】
時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの前記位置情報および出力パルス数により、前記区間Ｂにおける理想的な移動量、すなわち目標移動量と実移動量の対応がわかる。これは、前記補正テーブルＢの１つの列に対応する。
【００９１】
処理５１４では、前記補正テーブルの全てのセルが埋まったかどうかを判別し、テーブルが完成していない場合は処理５０１に戻り、様々な駆動パターンについて行い、前記補正テーブルＡ〜Ｃを埋めていく。
【００９２】
前記処理５１４で、テーブルが完成した場合は処理５１５に移る。
【００９３】
処理５１５では、前記移動量誤差情報取得処理の設定において、保存確認を行うかどうかの設定を確認する。保存確認を行う場合は、処理５１６に移り、保存確認を行わない場合は、処理５１７に移る。
【００９４】
処理５１６では、前記メモリに保存された前記補正テーブル、新たに処理５１４で完成した補正テーブルおよびその変化率を操作者に提示する。
【００９５】
操作者に対して更新保存を行うかどうかを確認し、更新保存を行う場合は処理５１７に移り、更新保存を行わない場合は処理を終了する。
【００９６】
図１４は、前記移動量誤差情報取得処理を行う際の保存確認画面の説明図である。
【００９７】
前記移動量誤差情報取得処理中、選択されたパラメータにより複数の補正テーブルが生成される。
【００９８】
保持テーブル表示部分１４０１には、前記メモリ内に保持された現在の補正テーブルが表示される。取得テーブル表示部分１４０２には、新たに取得された補正テーブルが表示される。
【００９９】
前記２つの補正テーブルの各々のセルを比較し、前記保持テーブルに対する前記取得テーブルの変化率を算出する。前記変化率により前記取得テーブル１４０２のセルを色分けして表示する。
【０１００】
凡例１４０３は、前記取得テーブル１４０２のセルの表示色と変化率の関係を示す。
【０１０１】
このような表示を行うことにより従来のテーブルとの差異が明確となるので、操作者が更新保存を行うかどうかの判断の基準となる。
【０１０２】
操作者は、前記取得テーブル１４０２を見て、前記保持テーブルの更新保存を行う場合は、ボタン１４０４を押し、更新保存を行わない場合は、ボタン１４０５を押す。
【０１０３】
処理５１７では、以上により得られた補正テーブルＡ〜Ｃと前記メモリに保存されている過去の補正テーブルとにより平均化を行う。
【０１０４】
一般に、前記補正テーブルは、測定により大幅に変化するものではない場合が多い。それ故、ある程度の平均化処理を行うことが望ましい。
【０１０５】
一方、経年変化による移動特性を考慮した場合、一定回数以上過去の補正テーブルを平均化処理への寄与率が低くなることが望ましい。
【０１０６】
よって、前記補正テーブルのそれぞれの値を、寄与率係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を用いて、
Ｘ＝Ｋ×Ｘ１＋（１−Ｋ）×Ｘ０    ・・・  （数式１）
と決める。
【０１０７】
ここで、Ｘは前記メモリに保存する新たな補正テーブルの値、Ｘ１は新しく測定によって得られた補正テーブルの値、Ｘ０は前記メモリに保存されていたこれまでの補正テーブルの値である。
【０１０８】
これにより、現在の補正テーブルの値に対する過去の補正テーブルの値の寄与率は、指数関数的に減少する。
【０１０９】
Ｋを大きくすれば、新たに取得した補正テーブルの値の寄与率が大きくなり変動に敏感になり、Ｋを小さくすれば、過去の補正テーブルの値の寄与率が大きくなり安定的になる。
【０１１０】
処理５１７により得られた新たな補正テーブルを前記メモリに保存された補正テーブルに上書きし、移動量誤差情報修正処理１０６を終了する。
【０１１１】
前記移動量誤差情報取得動作は、ステージ機体ごとの機差や経年変化によるロストモーション量の変化にも対応できるように、操作者が指定した任意の時点で再取得し、更新することができることとする。
【０１１２】
例えば、ステージ装置起動時の初期動作に含めることで継続的に最新の移動量誤差情報を保持することができる。
【０１１３】
また、前述のように位置決め誤差が設定した閾値よりも大きくなった場合に操作者に告知し、前記移動量誤差情報取得動作を促すことにより、位置決め精度の劣化を防止することができる。
【０１１４】
前記ステージを通常運転させる場合、前記移動パラメータは、必ずしも前記補正テーブルにある値とは限らない。特に目標移動距離は前記補正テーブルＢに値があることはほぼなく、必ず補間を行うことで推定を行わなければならない。
【０１１５】
本実施例において、前記補正テーブルの補間は、演算時間を軽減するために演算処理の少ない１次補間とした。
【０１１６】
なお、２次補間、スプライン補間など他の形式で精度良く補間する構成としても良い。
【０１１７】
前記補正テーブルにより、目標移動量Ｒ１を入力した場合の実移動量Ｙ１が推定できる。
【０１１８】
即ち、前記目標移動量Ｒ１を加速区間Ａ、等速区間Ｂ、減速区間Ｃに分割し、前記区間Ａ、Ｂ、Ｃでの目標移動量Ｒａ１、Ｒｂ１、Ｒｃ１に分割し、それぞれ前記補正テーブルを参照することで推定実移動量Ｙａ１、Ｙｂ１、Ｙｃ１を算出し、それらの和を取ることで実移動量Ｙ１は推定される。
【０１１９】
更に説明を加える。
【０１２０】
移動量誤差は、全移動区間を加速区間、等速区間、減速区間の３つの区間に分割して３つのテーブルに保存される。
【０１２１】
そして、加速区間に対応した第１のテーブルは、加速区間の加速度と最高速度の移動条件に対応したステージの実移動量を記憶する機能を有する。
【０１２２】
等速区間に対応した第２のテーブルは、等速区間の速度と移動距離の移動条件に対応したステージの実移動量を記憶する機能を有する。
【０１２３】
減速区間に対応した第３のテーブルは、前記減速区間の加速度と最高速度の移動条件に対応した前記ステージの実移動量を記憶する機能を有する。
【０１２４】
しかし、実際の駆動にあたっては、前記の推定とは逆に、前記ステージの実移動量Ｙ１が前記目標移動量Ｒ１となるように補正目標移動量Ｒ２を決定しなければならない。
【０１２５】
そこで、以下のように、移動パラメータから区間Ａおよび区間Ｃでの実移動量Ｒａ２、Ｒｃ２を推定し、それより区間Ｂでの必要な移動量Ｙｂ２を決定し、目標移動量Ｙｂ２だけ実移動する補正目標移動量Ｒｂ２を決定する、という手順を踏む。
【０１２６】
すなわち、目標位置指令補正処理１０９をする目標位置指令補正手段は、移動条件により、加速区間でのステージの移動量Ｙａを第１のテーブルの記憶に基づき算出する機能と、減速区間での前記ステージの移動量Ｙｃを前記第３のテーブルの記憶に基づき算出する機能を有する。
【０１２７】
さらに目標位置指令補正手段は、目標移動量から移動量ＹａおよびＹｃを減算することで等速区間での必要移動量Ｙｂを算出する機能と、等速区間で移動量Ｙｂだけステージが移動するための目標移動量Ｒｂを第２のテーブルの記憶に基づき算出し、全移動区間での前記補正目標位置指令を算出する機能を有する。
【０１２８】
図４は、本実施例における通常運転時の処理を示すフローチャートである。
【０１２９】
処理４０１で前記上位コントローラ１０２から目標位置指令が入力される。処理４０４では、前記ステージの現在位置を前記レーザー測長計１１２で測定し、目標位置との差を取ることで、目標移動量を算出する。
【０１３０】
処理４０５では、補正テーブルを用いて前記目標移動量を補正し、補正目標移動量を算出する。
【０１３１】
図６は、目標移動量補正処理４０４の処理手順を示すブロック図、図１２は、前記目標移動量補正処理４０４における計算手順を模式的に表す図である。
【０１３２】
図１２について、いま、ステージの実移動量Ｙ１がＲ１と一致するような理想的な目標移動量Ｒ２があると仮定する（このＲ２を求めることが目的となる）。このとき、移動量以外の移動パラメータ既知である。
【０１３３】
全移動量Ｒ１のうち、前記区間Ａ、Ｂ、Ｃでのそれぞれの移動量をＹａ１、Ｙｂ１、Ｙｃ１とする。ここでは、全移動量Ｒ１は既知であるが、それぞれの移動量Ｙａ１、Ｙｂ１、Ｙｃ１は未知である。
【０１３４】
前記区間Ａおよび区間Ｃでの目標移動量は、すなわち、前記区間それぞれでの理論的な移動量であり、前記移動パラメータのみで決定される。この区間Ａおよび区間Ｃでの前記目標移動量をＲａ２、Ｒｃ２とする。
【０１３５】
また、前記補正テーブルＡによれば前記区間Ａでの実移動量Ｙａ１は、移動パラメータにより推定できる。同様に前記区間Ｃでの実移動量Ｙｃ１は前記補正テーブルＣにより推定できる。この前記区間Ａおよび区間Ｃでの推定実移動量をＹａ２、Ｙｃ２とする。
【０１３６】
図６において、処理６０２、６０４は、前記移動パラメータ６０１、前記補正テーブルＡ６０３、前記補正テーブルＣ６０５から、前記推定実移動量Ｒａ２、Ｒｃ２を求めている。
【０１３７】
理想的な実移動量Ｙ２（＝Ｒ１）は、前記区間Ａから区間Ｃまでの移動量の総和であるから、前記区間Ｂでの実移動量Ｙｂ２は次式で表される。
【０１３８】
Ｙｂ２＝Ｒ１−（Ｙａ２＋Ｙｃ２）        ・・・  （数式２）
図６において、処理６１０、処理６１１では、前記目標移動量６０６を用いて、前記実移動量Ｙｂ２を求めている。
【０１３９】
前記区間Ｂにおいて、前記ステージが実移動量Ｙｂ２だけ移動するような補正目標移動量Ｒｂ２を補間により求める。第１ステップで前記目標移動量Ｒｂ２が前記補正テーブルＢにおいて適用される最高速度の列でどの２つのセルの間に存在するかを検出する。前記目標移動量Ｙａ２が実移動量ｙ１とｙ２の間にあり、前記実移動量ｙ１とｙ２に対応する目標移動量がｒ１とｒ２であったとする。第２のステップで、前述のように前記補正テーブルＢの補間を１次補間とした場合、Ｒａ２は以下のように求まる。
【０１４０】
Ｒｂ２＝ｒ１＋（ｒ２−ｒ１）×（Ｙｂ２−ｙ１）／（ｙ２−ｙ１）
・・・  （数式３）
図６において、処理６０７では、前記補正テーブルＢ６０８を用いて、前記ｙ１、ｙ２、ｒ１、ｒ２を算出する。処理６０９では、前記数式３を用いて前記補正目標移動量Ｒｂ２を求めている。
【０１４１】
前記Ｒａ２、Ｒｂ２、Ｒｃ２を用いて、前記ステージの実移動量がＲ１となるような理想的な目標移動量Ｒ２が次式で求まる。
【０１４２】
Ｒ２＝Ｒａ２＋Ｒｂ２＋Ｒｃ２        ・・・  （数式４）
図６において、処理６１２では、前記数式４を用いて前記目標移動量Ｒ２を求め、出力する。
【０１４３】
図４において、処理４０６では、前記目標移動量補正処理４０５から出力される前記補正目標移動量と前記移動パラメータから、図７に示すような台形波形を生成する。処理４０７でパルス出力が完了するまで前記ステージを移動させる。
【０１４４】
前記処理４０７において、パルス出力を完了すれば、前記ステージを所望の目標位置に位置決めすることができる。
【０１４５】
図１５は、本実施例で用いた前記上位コントローラ１０２に表示される、目標移動量補正処理の計算結果の確認画面の図である。
【０１４６】
操作者は、入力項目１５０１に前記目標移動量補正に必要な移動パラメータを入力手段等を用いて入力する。操作者が、計算実行スイッチ１５０２を押下すると、計算結果表示部分１５０３に補正目標移動量および推定実移動量が表示される。
【０１４７】
また、詳細結果表示部分１５０４には、前記区間Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれについての補正目標移動量、ロストモーション量、推定実移動量が表示される。この画面を用いることで前記ステージを手動操作する際の補正目標移動量およびロストモーション量の確認が可能となる。
【０１４８】
本実施例において、前記移動量誤差情報はテーブル形式をとることとしたが、第２の方法として、目標移動量と前記ステージの実移動量の関係を近似曲線で表しても良い。この場合、近似曲線の次数を決定し、前記近似曲線の各係数を最小２乗法などによって求める。
【０１４９】
上記実施例で述べた本発明の特徴点を以下にまとめて述べる。
【０１５０】
本発明の位置決め装置は、移動開始位置においてステージ位置検出装置によりステージの現在位置と目標位置との差分Ｌを測定し、その差分から目標移動量Ｒ１を算出する。前記目標移動量Ｒ１を正確に移動させることにより、高精度かつ高速な位置決めを行う。
【０１５１】
前記位置決め装置において、前記ステージに対して前記目標移動量Ｒ１を入力した場合、ロストモーションにより前記高速移動区間のステージの実移動量Ｙ１は前記目標移動量Ｒ１に一致しない。そこで、前記ステージの移動量Ｙ１が前記目標移動量Ｒ１に一致するような補正目標移動量Ｒ２を再設定する。
【０１５２】
前記補正目標移動量Ｒ２を設定する際には、前記目標移動量Ｒ１と前記ステージの実移動量Ｙ１の差をあらかじめ知る必要がある。
【０１５３】
そのために、目標移動量と実移動量の対応情報を移動量誤差情報としてコントローラ内部のメモリに保持し、前記移動量誤差情報を参照することで、前記ステージの移動量Ｙ１を前記目標移動量Ｒ１に一致するように前記補正目標移動量Ｒ２を計算する。
【０１５４】
前記移動量誤差情報は、前記ステージが動くことで機体ごとに自動取得される。また、経年変化に対応するために、操作者が指定する任意の時点で再取得できることとする。さらに、一定の条件を満たした場合、再取得を行う。
【０１５５】
これにより、次のような作用効果が達成される。
【０１５６】
ステージを移動させる際の移動量を予め予測し、目標移動量Ｒ１を補正した補正目標移動量Ｒ２をモータに入力することで、ステージの実移動量Ｙ１を前記目標移動量Ｒ１に一致させるものであり、これにより高速かつ高精度な位置決を実現する。
【０１５７】
前記ステージの移動量の予測は、目標移動量とステージの実移動量との移動量誤差情報をコントローラ内のメモリに記憶し、それを参照することで行う。
【０１５８】
前記移動量誤差情報は、まず、前記ステージが稼動範囲内を自動で移動しながら、前記ステージの位置検出センサの信号を取得し、前記移動量誤差情報を生成して前記メモリに保存することとする。
【０１５９】
さらに、機体ごとの機差や経年変化によるロストモーション量の変化にも対応できるように、任意の時点で再取得し、更新することができることとする。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の実施例に係るもので、ステージ位置決め装置の構成を示す説明図。
【図２】本発明の実施例に係るもので、図１に示すステージ位置決め装置を用いた検査装置全体の説明図。
【図３】本発明の実施例に係るもので、図２に示す検査装置内部にあるＸ−Ｙステージの斜視図。
【図４】本発明の実施例に係るもので、通常運転時の処理のフローチャート。
【０１６１】
【図５】本発明の実施例に係るもので、移動量誤差情報取得処理のフローチャートである。
【図６】本発明の実施例に係るもので、目標移動量補正処理の処理手順を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例に係るもので、図１に示す台形速度指令生成部が出力する速度と時間の説明図。
【図８】本発明の実施例に係るもので、図７に示す速度を前記ステージに入力した場合の位置応答の一例の説明図。
【図９】本発明の実施例に係るもので、移動量誤差情報テーブルＡの一例の説明図。
【図１０】本発明の実施例に係るもので、移動量誤差情報テーブルＢの一例の説明図。
【図１１】本発明の実施例に係るもので、移動量誤差情報テーブルＣの一例の説明図。
【図１２】本発明の実施例に係るもので、図１に示す目標位置補正処理の説明図。
【図１３】本発明の実施例に係るもので、移動量誤差情報取得処理の設定画面の説明図。
【図１４】本発明の実施例に係るもので、移動量誤差情報取得処理を行う際の保存確認画面の説明図。
【図１５】本発明の実施例に係るもので、目標移動量補正処理のオペレーション画面の説明図。
【符号の説明】
【０１６２】
１０１…コントローラ、１０２…上位コントローラ、１０３…ドライバ、１０５…移動量誤差情報、１０６…移動量誤差情報取得処理、１０７…台形波形生成処理、１０８…駆動パルス生成処理、１０９…位置指令補正処理、１１０…パルスモータ、１１１…移動ステージ、１１２…レーザー測長計、１１３…ボールネジ、２０１…マウント、２０２、３０１…Ｘステージ、２０３、３０２…Ｙステージ、２０４…Ｘ方向ガイドレール、２０５…Ｙ方向ガイドレール、２０６、３０３…Ｘ方向パルスモータ、２０７、３０４…Ｙ方向パルスモータ、２０８、３０７…Ｘ方向レーザー測長計、２０９、３０８…Ｙ方向レーザー測長計、２１０、３０５…Ｘ方向ボールネジ、２１１…カラム、２１２…顕微鏡、３０６…Ｙ方向ボールネジ、３０９…半導体ウェハ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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