(57)【要約】【課題】  スライダをプラテン上に浮上させた状態でサーボモータモードとステップモータモードを切り換えることを可能とした平面位置決め装置を実現する。【解決手段】  Ｘ軸方向に推力を発生するＸ軸モータ及びＹ軸方向に推力を発生するＹ軸モータを夫々２個以上搭載したスライダと、前記各モータをサーボモータモード及びパルスモータモードに切り換えて制御可能な位置制御手段を有し、前記スライダをプラテン上に浮上させた状態でＸ軸方向及びＹ軸方向にスライドさせて位置制御する平面位置決め装置において、  前記位置制御手段に対してサーボモータモード及びパルスモータモードの切り換え指令を出力するモード切り換え手段を備え、  このモード切り換え手段は、少なくとも１個のＸ軸モータ及びＹ軸モータよりなる第１グループと、少なくとも１個のＸ軸モータ及びＹ軸モータよりなる第２グループ毎に、サーボモータモードまたはパルスモータモードとする前記切り換え指令を、前記位置制御手段に対して出力する。【選択図】                    図１
2008123161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向に推力を発生するＸ軸モータ及びＹ軸方向に推力を発生するＹ軸モータを夫々２個以上搭載したスライダと、前記各モータをサーボモータモード及びパルスモータモードに切り換えて制御可能な位置制御手段を有し、前記スライダをプラテン上に浮上させた状態でＸ軸方向及びＹ軸方向にスライドさせて位置制御する平面位置決め装置において、
前記位置制御手段に対してサーボモータモード及びパルスモータモードの切り換え指令を出力するモード切り換え手段を備え、
このモード切り換え手段は、少なくとも１個のＸ軸モータ及びＹ軸モータよりなる第１グループと、少なくとも１個のＸ軸モータ及びＹ軸モータよりなる第２グループ毎に、サーボモータモードまたはパルスモータモードとする前記切り換え指令を、前記位置制御手段に対して出力することを特徴とする平面位置決め装置。
【請求項２】
前記モード切り換え手段は、前記第１及び第２グループがパルスモータモード時に、前記第１グループをパルスモータモードからサーボモータモードに切り換え、切り換え操作終了後に、前記第２グループをパルスモータモードからサーボモータモードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の平面位置決め装置。
【請求項３】
前記モード切り換え手段は、前記第１及び第２グループがサーボモータモード時に、前記第１グループをサーボモータモードからパルスモータモードに切り換え、切り換え操作終了後に、前記第２グループをサーボモータモードからパルスモータモードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の平面位置決め装置。
【請求項４】
前記第１グループ及び前記第２グループに属するＸ軸モータ及びＹ軸モータは、前記スライダに対して対角状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平面位置決め装置。
【請求項５】
前記モード切り換え手段は、前記スライダが前記プラテン上に浮上している状態でモード切り換えを実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平面位置決め装置。
【請求項６】
前記モード切り換え手段は、前記スライダが前記プラテン上の初期位置においてモード切り換えを実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平面位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ軸方向に推力を発生するＸ軸モータ及びＹ軸方向に推力を発生するＹ軸モータを夫々２個以上搭載したスライダと、前記各モータをサーボモータモード及びパルスモータモードに切り換えて制御可能な位置制御手段を有し、前記スライダをプラテン上に浮上させた状態でＸ軸方向及びＹ軸方向にスライドさせて位置制御する平面位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラテンと、その上面をエアベアリングにより浮上してＸ軸方向及びＹ軸方向にスライドして位置制御されるスライダを有する平面位置決め装置（ＸＹステージ）の構造及びスライダ位置のフィードバック制御技術については、特許文献１に詳細な開示がある。
【０００３】
図３は、平面位置決め装置の一般的な構成例を示す平面図である。プラテンＡの隣り合うＸ軸方向及びＹ軸方向の縁に沿って固定配置された多軸のＹ軸レーザ干渉計Ｌｙ１，Ｌｙ２，Ｌｙ３，Ｌｙ４及びＸ軸レーザ干渉計Ｌｘ１，Ｌｘ２を切り換えてスライダＢの位置が検出される。
【０００４】
プラテンＡ上でのスライダＢの位置を、プラテンのＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って夫々固定配置された干渉計と、スライダに搭載されてこの干渉計の照射ビームを反射するＹ軸バーミラーＢｙ及びＸ軸バーミラーＢｘとを用いて検出する平面位置決め装置は、特許文献２に開示されている。
【０００５】
更に、プラテンＡの隣り合うＸ軸方向及びＹ軸方向の縁に沿って固定配置されたレーザ測長器Ｆｙ１及びＦｘ１，Ｆｘ２により、スライダＢを原点復帰させた初期状態における原点位置が測定される。
【０００６】
レーザ干渉計を位置検出器として用いる平面位置決め装置においては、原点復帰させた初期状態において、モータの歯位置とプラテンの歯位置の関係（機械角）は不明である。そこで、以下（１）〜（４）の手順で歯合わせ動作を行い、モータ歯位置とモータ励磁電流の位相（電気角）の同期をとる必要がある。
【０００７】
（１）モータを、通常の位置フィードバック制御を実行するサーボモータモードから、パルスモータに与えるパルス数によってパルスモータの回転位置を制御するパルスモータモードに切り換えて動作させ、一定の機械角（理想的には機械角＝０°）に移動する。図４は、パルスモータモード及びサーボモータモードにおけるモータの歯位置とプラテンの歯位置の関係（機械角）を示す側面図である。
【０００８】
図４（Ａ）は、パルスモータモードにおける歯位置の関係を示し、機械角＝０°であり、発生する推力は極小（ゼロ）となる。図４（Ｂ）は、サーボモータモードにおける歯位置の関係を示し、機械角＝９０°であり、発生する推力は極大となる。
【０００９】
図５は、パルスモータモードとサーボモータモードの切り換え動作を説明する機能ブロック図である。スライダＢには、Ｘ軸方向に推力を発生するＸ軸モータ及びＹ軸方向に推力を発生するＹ軸モータが複数個搭載されるが、図はその一系統を示す。
【００１０】
スライダＢに搭載されたモータ１のプラテンＡ上の位置が、位置検出手段２で検出される。Ｐｆは、Ｘ，Ｙ位置検出信号である。モータ１のコイルには、ドライバ３よりパルスモータモードまたはサーボモータモードの励磁電流Ｉが供給される。
【００１１】
上位装置５からの位置指令Ｐｉと位置検出信号Ｐｆの偏差が、位置制御手段４内の位置誤差増幅器４１で増幅され、サーボモータモードの電流振幅指令Ｖｓが出力され、乗算器４２で電流指令位相角θ°の正弦波Sinθ°で変調され、モード切り換えスイッチ４３のＳ端子（サーボモータモード）に導かれる。
【００１２】
上位装置５からのパルスモータモードの電流振幅指令Ｖｐは、乗算器４４に導かれ、電流位相角がサーボモータモードの電流振幅指令Ｖｓとは位相角が９０°シフトした正弦波（Sinθ＋90）で変調され、モード切り換えスイッチ４３の端子Ｐ（パルスモータモード）に導かれる。図のモード切り換えスイッチ４３は、パルスモータモード（端子Ｐ）に切り換えられた状態を示している。
【００１３】
（２）スライダＢをプラテンＡ上に浮上させるためのエアベアリングを形成しているエアの供給を切り、モータをプラテン上に固定（磁気吸着）させる。
【００１４】
（３）固定状態で、モータの電流指令位相角を９０°切り換える。即ち、電流振幅指令をパルスモータモードの電流振幅指令Ｖｐからサーボモータモードの電流振幅指令Ｖｓに切り換える。切り換え時にモータを固定するのは、電流切り換えの過度状態でモータが異常動作して大きく回転し、レーザ干渉計で位置検出不能になるのを防止するためである。
【００１５】
（４）次に、エアを供給してスライダを浮上させ、サーボモータモードの位置フィードバック制御に移行させる。
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−６５９７０号公報
【特許文献２】特開２００５−０９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従来の初期化の手法では、次のような問題がある。
（１）エアを切る必要があるので、初期化に時間がかかる。また、モータの制御装置がエアの切り換えを行なう仕組みが必要となる。
【００１８】
（２）クリーン環境で使用される場合、エアを切る必要があるため、プラテンとモータが接触し、コンタミ（環境汚染粒子）を発生させ、クリーン度悪化の要因となる。
【００１９】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、スライダをプラテン上に浮上させた状態でサーボモータモードとステップモータモードを切り換えることを可能とした平面位置決め装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）Ｘ軸方向に推力を発生するＸ軸モータ及びＹ軸方向に推力を発生するＹ軸モータを夫々２個以上搭載したスライダと、前記各モータをサーボモータモード及びパルスモータモードに切り換えて制御可能な位置制御手段を有し、前記スライダをプラテン上に浮上させた状態でＸ軸方向及びＹ軸方向にスライドさせて位置制御する平面位置決め装置において、
前記位置制御手段に対してサーボモータモード及びパルスモータモードの切り換え指令を出力するモード切り換え手段を備え、
このモード切り換え手段は、少なくとも１個のＸ軸モータ及びＹ軸モータよりなる第１グループと、少なくとも１個のＸ軸モータ及びＹ軸モータよりなる第２グループ毎に、サーボモータモードまたはパルスモータモードとする前記切り換え指令を、前記位置制御手段に対して出力することを特徴とする平面位置決め装置。
【００２１】
（２）前記モード切り換え手段は、前記第１及び第２グループがパルスモータモード時に、前記第１グループをパルスモータモードからサーボモータモードに切り換え、切り換え操作終了後に、前記第２グループをパルスモータモードからサーボモータモードに切り換えることを特徴とする（１）に記載の平面位置決め装置。
【００２２】
（３）前記モード切り換え手段は、前記第１及び第２グループがサーボモータモード時に、前記第１グループをサーボモータモードからパルスモータモードに切り換え、切り換え操作終了後に、前記第２グループをサーボモータモードからパルスモータモードに切り換えることを特徴とする（１）に記載の平面位置決め装置。
【００２３】
（４）前記第１グループ及び前記第２グループに属するＸ軸モータ及びＹ軸モータは、前記スライダに対して対角状に配置されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の平面位置決め装置。
【００２４】
（５）前記モード切り換え手段は、前記スライダが前記プラテン上に浮上している状態でモード切り換えを実行することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の平面位置決め装置。
【００２５】
（６）前記モード切り換え手段は、前記スライダが前記プラテン上の初期位置においてモード切り換えを実行することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の平面位置決め装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、次のような効果を期待することできる。
（１）エアを切る必要がないため、また、切り換えを行なう仕組みが不要となるため、初期化動作時間を短縮することができる。
【００２７】
（２）エアを切る必要がないため、プラテンとモータが接触せず、クリーン度悪化の要因となるコンタミの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した平面位置決め装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
スライダに搭載されたモータ１は、４個のモータコア構成をとり、スライダの中心に対して対角に配置された２個のＸ軸モータＸ−１，Ｘ−２及び同じくスライダの中心に対して対角に配置された２個のＹ軸モータＹ−１，Ｙ−２よりなる。
【００３０】
これら４個のモータＸ−１，Ｘ−２，Ｙ−１，Ｙ−２は、ドライバ手段３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄより出力される励磁電流Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２により励磁されて夫々推力を発生する。
【００３１】
ドライバ手段３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、位置制御手段４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのモード切り換えスイッチ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄを介して出力されるサーボモータモードまたはパルスモータモードの電流振幅指令Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄを入力して、励磁電流Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２をモータ１に出力する。
【００３２】
位置制御手段４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、上位装置５からＸ，Ｙ位置指令Ｐｉ及びＸ，Ｙパルス指令Ｖｐ並びに位置検出手段２からＸ，Ｙ位置検出信号Ｐｉを入力し、モード切り換えスイッチ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄを介してサーボモータモードまたはパルスモータモードの電流振幅指令Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄを出力する。
【００３３】
各位置制御手段４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの機能構成は、図５で説明した一系統の機能構成と同一である。
【００３４】
本発明の構成上の特徴は、位置制御手段４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに対して、サーボモータモード及びパルスモータモードの切り換え指令Ｇ１及びＧ２を出力するモード切り換え手段１００を備える点にある。
【００３５】
このモード切り換え手段１００は、上位装置５からのモード切り換え指令Ｍにより、Ｘ軸モータＸ−１及びＹ軸モータＹ−１よりなる第１グループの位置制御手段４３Ａ及び４３Ｃに対してサーボモータモードまたはパルスモータモードとする切り換え指令Ｇ１を出力する。
【００３６】
同様に、モード切り換え手段１００は、上位装置５からのモード切り換え指令Ｍにより、Ｘ軸モータＸ−２及びＹ軸モータＹ−２よりなる第２グループの位置制御手段４３Ｂ及び４３Ｄに対してサーボモータモードまたはパルスモータモードとする切り換え指令Ｇ２を出力する。
【００３７】
モード切り換え手段１００は、上位装置５からのモード切り換え指令Ｍにより、前記第１及び第２グループがパルスモータモード時に、前記第１グループをパルスモータモードからサーボモータモードに切り換える換え指令Ｇ１を出力する。この切り換え操作終了後に、前記第２グループをパルスモータモードからサーボモータモードに切り換える切り換え指令Ｇ２を出力する。
【００３８】
モード切り換え手段１００は、上位装置５からのモード切り換え指令Ｍにより、前記第１及び第２グループがサーボモータモード時に、前記第１グループをサーボモータモードからパルスモータモードに切り換える換え指令Ｇ１を出力する。この切り換え操作終了後に、前記第２グループをサーボモータモードからパルスモータモードに切り換える切り換え指令Ｇ２を出力する。
【００３９】
本発明の操作上の特徴は、モード切り換え手段１００による第１グループ及び第２グループのモード切り換え操作を、図３で説明した、スライダＢがプラテンＡ上の初期位置において、スライダＢがプラテンＡ上に浮上している状態、即ち着座させない状態で実行する点にある。
【００４０】
本発明によれば、モータ１をパルスモータモードからサーボモータモードに切り換える場合及びサーボモータモードからパルスモータモードに切り換える換える場合に、切り換え操作の途中に、パルスモータモードのグループとサーボモータモードのグループを同時に存在させることで、浮上状態での安定なモード切り換えを可能としている。
【００４１】
図１の実施形態では、簡単のためにモータ１が４個のモータコア構成で、Ｘ軸モータが２個、Ｙ軸モータが２個の場合に、Ｘ−１及びＹ−１を第１グループとし、Ｘ−２及びＹ−２を第２グループとしたが、安定な切り換え操作のためには、第１グループ及び第２グループに属するＸ軸モータ及びＹ軸モータは、スライダに対して対角状に配置されている構成が望ましい。
【００４２】
図２は、８個のモータコア構成をとるモータ１を搭載したスライダの平面図である。Ｙ軸方向の中心線Ｃを挟んだ下部において、Ｘ１−１及びＸ１−２が対向配置されている。上部において、Ｘ２−１及びＸ２−２が対向配置されている
【００４３】
中心線Ｃを挟んだ中央部において、Ｙ１−１及びＹ２−１が対向配置され、これらの背部に密着してＹ１−２及びＹ２−２が対向配置されている。
【００４４】
このような配置関係において、Ｘ１−１，Ｘ２−２，Ｙ１−１，Ｙ２−１の組み合わせを第１グループとし、Ｘ１−２，Ｘ２−１，Ｙ１−２，Ｙ２−２の組み合わせを第２グループとすることで、第１グループ及び前記第２グループに属するＸ軸モータ及びＹ軸モータを、スライダに対して対角状に配置させる構成が可能である。
【００４５】
モータ１が１６個以上のモータコア構成をとる場合も、同様な手法により、第１グループ及び前記第２グループに属するＸ軸モータ及びＹ軸モータを、スライダに対して対角状に配置させる構成が可能である。
【００４６】
実施形態では、スライダＢがプラテンＡ上の初期位置において、歯合わせを実行する場合のモード切り換えを説明したが、これに限定されるものではなく、スライダＢがプラテンＡ上の任意位置にある場合でも、必要に応じて上位装置からの指令によりモード切り換え操作を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を適用した平面位置決め装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】８個のモータコア構成をとるモータを搭載したスライダの平面図である。
【図３】平面位置決め装置の一般的な構成例を示す平面図である。
【図４】パルスモータモード及びサーボモータモードにおけるモータの歯位置とプラテンの歯位置の関係を示す側面図である。
【図５】パルスモータモードとサーボモータモードの切り換え動作を説明する機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  モータ
２  位置検出手段
３Ａ〜３Ｄ  ドライバ手段
４Ａ〜４Ｄ  位置制御手段
４３Ａ〜４３Ｄ  モード切り換えスイッチ
５  上位装置
１００  モード切り換え手段
【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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