(57)【要約】【課題】スライダを広範囲で移動できるとともに、精度よく位置決めできる位置制御装置を提供する。【解決手段】複数のレーザ干渉計３ａ〜３ｑは、スライダ２の移動方向に沿って配置される。選択部８１は、スライダ２の位置に応じて、複数のレーザ干渉計３ａ〜３ｑの中から使用すべきレーザ干渉計を選択する。位置計測部８２は、選択部８１により選択されたレーザ干渉計の計測結果を用いてスライダ２の現在位置を計測する。制御部８３は、位置計測部８２で計測されたスライダ２の現在位置に基づいてスライダ２の位置制御を実行する。【選択図】図１
2008275434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ干渉計の計測結果に基づいてスライダの位置制御を実行する位置制御装置において、
スライダの移動方向に沿って配置された複数のレーザ干渉計と、
前記スライダの位置に応じて、前記複数のレーザ干渉計の中から使用すべきレーザ干渉計を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたレーザ干渉計の計測結果を用いて前記スライダの現在位置を計測する位置計測手段と、
前記位置計測手段で計測された前記スライダの現在位置に基づいて前記スライダの位置制御を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
レーザ干渉計の計測結果に基づいてスライダの位置制御を実行する位置制御装置において、
スライダの位置を計測する複数のレーザ干渉計と、
レーザ光源から射出されたレーザ光を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された個々のレーザ光を、対応する個々の前記レーザ干渉計に向けて導く光ファイバーと、
を備えることを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
前記スライダの位置に応じて、前記複数のレーザ干渉計の中から使用すべきレーザ干渉計を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ干渉計の計測結果に基づいてスライダの位置制御を実行する位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラテン上で２次元方向に位置制御されるスライダの位置を、固定配置されたレーザ干渉計とこのレーザ干渉計の照射ビームを反射するスライダ部に搭載されたバーミラーを用いて検出するＸＹステージが、特許文献１に開示されている。このＸＹステージでは、検出されたスライダの位置情報に基づいて、スライダの位置制御を行っている。
【特許文献１】特開２００５−９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、レーザ干渉計を用いたスライダの位置制御では、バーミラーからの反射ビームをＸ軸方向およびＹ軸方向でレーザ干渉計に入力する必要があり、スライダ部がプラテンの両極端部に移動した場合でもこの条件を満足する必要がある。
【０００４】
従って、スライダは、搭載するバーミラーからの反射ビームが外れる直前位置までが移動制御の限界であり、スライダの動作範囲はバーミラーのサイズにより制限を受ける。このために、スライダを広範囲で移動させたい場合、バーミラーのサイズを大きくする必要があるとともに、スライダの移動空間の確保のためスペース効率が低下し、装置全体が極端に大型化する。また、バーミラーの変形に起因する位置制御の精度が低下することも問題となる。
【０００５】
本発明の目的は、スライダを広範囲で移動できるとともに、精度よく位置決めできる位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の位置制御装置は、レーザ干渉計の計測結果に基づいてスライダの位置制御を実行する位置制御装置において、スライダの移動方向に沿って配置された複数のレーザ干渉計と、前記スライダの位置に応じて、前記複数のレーザ干渉計の中から使用すべきレーザ干渉計を選択する選択手段と、前記選択手段により選択されたレーザ干渉計の計測結果を用いて前記スライダの現在位置を計測する位置計測手段と、前記位置計測手段で計測された前記スライダの現在位置に基づいて前記スライダの位置制御を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする。
この位置制御装置によれば、スライダの移動方向に沿って複数のレーザ干渉計を配置するとともに、スライダの位置に応じて、上記複数のレーザ干渉計の中から使用すべきレーザ干渉計を選択するので、スライダを広範囲で移動できるとともに、精度よく位置決めできる。
【０００７】
本発明の位置制御装置は、レーザ干渉計の計測結果に基づいてスライダの位置制御を実行する位置制御装置において、スライダの位置を計測する複数のレーザ干渉計と、レーザ光源から射出されたレーザ光を分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐された個々のレーザ光を、対応する個々の前記レーザ干渉計に向けて導く光ファイバーと、を備えることを特徴とする。
この位置制御装置によれば、分岐手段により分岐された個々のレーザ光を、対応する個々のレーザ干渉計に向けて光ファイバーにより導くので、レーザ光の分配や中継のための光路に起因する光学精度の低下などを回避できる。
【０００８】
前記スライダの位置に応じて、前記複数のレーザ干渉計の中から使用すべきレーザ干渉計を選択する選択手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の位置制御装置によれば、スライダの移動方向に沿って複数のレーザ干渉計を配置するとともに、スライダの位置に応じて、上記複数のレーザ干渉計の中から使用すべきレーザ干渉計を選択するので、スライダを広範囲で移動できるとともに、精度よく位置決めできる。
【００１０】
本発明の位置制御装置によれば、分岐手段により分岐された個々のレーザ光を、対応する個々のレーザ干渉計に向けて光ファイバーにより導くので、レーザ光の分配や中継のための光路に起因する光学精度の低下などを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１〜図３を参照して、本発明による位置制御装置の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の位置制御装置の構成を示す平面図、図２は、本実施形態の位置制御装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の位置制御装置は、装置本体１のプラテン１１上に載置されＸＹ平面内を駆動されるスライダ２と、プラテン１１の周囲に取り付けられ、スライダ２の位置を計測するための複数のレーザ干渉計３ａ〜３ｑと、を備える。
【００１４】
本実施形態の位置制御装置では、レーザ干渉計３ａ〜３ｑにおいて位相信号を用いてスライダ２の位置を計測する。なお、位相信号を用いる位置の算出方法は周知（例えば、特開２００５−９９５２号公報参照）であるため、その詳細説明は省略する。
【００１５】
図１に示すように、レーザ干渉計３ａ〜３ｄの光軸はＸ方向に向けられ、スライダ２の側面に設けられたミラー２１からの反射光を受光することで、スライダ２のＸ方向の位置を計測する。レーザ干渉計３ｅ〜３ｈの光軸は−Ｙ方向に向けられ、スライダ２の側面に設けられたミラー２２からの反射光を受光することで、スライダ２のＹ方向の位置を計測する。レーザ干渉計３ｉ〜３ｍの光軸は−Ｘ方向に向けられ、スライダ２の側面に設けられたミラー２３からの反射光を受光することで、スライダ２のＸ方向の位置を計測する。レーザ干渉計３ｎ〜３ｑの光軸はＹ方向に向けられ、スライダ２の側面に設けられたミラー２４からの反射光を受光することで、スライダ２のＹ方向の位置を計測する。
【００１６】
図１に示すように、レーザ光源５から射出されたレーザ光は、光ファイバー５１を介して分岐手段としての分岐ユニット６に導かれる。分岐ユニット６は、レーザ光源５からのレーザ光を光量等分して光ファイバー群７を構成する個々の光ファイバーに分岐し、個々の光ファイバーにより導かれたレーザ光が個々のレーザ干渉計３ａ〜３ｑに与えられる。個々のレーザ干渉計３ａ〜３ｑは、それぞれの光軸に沿ってレーザ光を照射し、スライダ２からの反射光を受光する。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態の位置制御装置は、レーザ干渉計３ａ〜３ｑの計測結果に基づいてスライダ２の位置（現在のスライダ２の位置）を計測する位置計測手段としての位置計測部８２と、位置計測部８２におけるスライダ２の位置の計測結果に基づいて、使用するレーザ干渉計３ａ〜３ｑを選択する選択手段としての選択部８１と、位置計測部８２におけるスライダ２の位置の計測結果に基づいて、駆動装置８４を制御する制御手段としての制御部８３と、を備える。駆動装置８４は、制御部８３からの指令に基づいてプラテン１１上のスライダ２をＸＹ平面内で駆動する。このように、スライダ２のＸＹ平面内の位置がフィードバック制御される。
【００１８】
図１に示すように、並行して配置されたレーザ干渉計３ａ〜３ｄの間隔は、スライダ２のミラー２１の幅よりも小さくされており、スライダ２の位置にかかわらず、レーザ干渉計３ａ〜３ｄのうち少なくとも１つのレーザ干渉計はミラー２１に対向する。同様に、レーザ干渉計３ｅ〜３ｈのうち少なくとも１つのレーザ干渉計はミラー２２に、レーザ干渉計３ｉ〜３ｍのうち少なくとも１つのレーザ干渉計はミラー２３に、レーザ干渉計３ｎ〜３ｑのうち少なくとも１つのレーザ干渉計はミラー２４に、それぞれ対向する。
【００１９】
選択部８１は、位置計測部８２で計測されるスライダ２の位置に応じて、スライダ２のミラーに現在対向しているレーザ干渉計を選択し、位置計測部８２では選択されたレーザ干渉計の計測結果を用いてスライダ２の位置を計測する。これにより、スライダ２の位置にかかわらず、位置計測部８２においてスライダ２の位置を計測することが可能となる。
【００２０】
図３は、選択部８１の動作を示す図である。図３に示すように、選択部８１では、位置計測部８２で計測されるスライダ２のＹ座標（例えば、スライダ２の中心のＹ座標）に応じて、例えば、レーザ干渉計３ａ〜３ｄのいずれかを選択する。この例では、ＹｍｉｎからＹｍａｘに向けてＹ方向に移動するスライダ２のＹ座標がＹ１以下の間は、選択部８１はレーザ干渉計３ａを選択し、スライダ２のＹ座標がＹ１に到達すると、レーザ干渉計３ｂを選択する。図３に示すように、スライダ２のＹ座標に応じて、選択されるレーザ干渉計３ａ〜３ｄが順次切り替えられる。スライダ２を−Ｙ方向に駆動する場合には、逆の順序でレーザ干渉計３ａ〜３ｄが順次選択される。
【００２１】
同様に、選択部８１では、位置計測部８２で計測されるスライダ２のＸ座標（例えば、スライダ２の中心のＸ座標）に応じて、例えば、レーザ干渉計３ｅ〜３ｈのいずれかを選択する。この例では、ＸｍｉｎからＸｍａｘに向けてＸ方向に移動するスライダ２のＸ座標がＸ１以下の間は、選択部８１はレーザ干渉計３ｅを選択し、スライダ２のＸ座標がＸ１に到達すると、レーザ干渉計３ｆを選択する。図３に示すように、スライダ２のＸ座標に応じて、選択されるレーザ干渉計３ｅ〜３ｈが順次切り替えられる。スライダ２を−Ｘ方向に駆動する場合には、逆の順序でレーザ干渉計３ｅ〜３ｈが順次選択される。
【００２２】
レーザ干渉計が切り替えられる場合、切り替え時の計測結果が引き継がれる。例えば、レーザ干渉計３ａからレーザ干渉計３ｂに切り替えられた場合、レーザ干渉計３ａを使用し位置計測部８２で計測されていたスライダ２のＹ座標が、レーザ干渉計３ｂを使用して計測される同時のスライダ２のＹ座標に置換される。また、例えば、レーザ干渉計３ｅからレーザ干渉計３ｆに切り替えられた場合、レーザ干渉計３ｅを使用し位置計測部８２で計測されていたスライダ２のＸ座標が、レーザ干渉計３ｆを使用して計測される同時のスライダ２のＸ座標に置換される。このため、レーザ干渉計の切り替えに際して、スライダ２の計測位置の継続性が確保される。
【００２３】
以上のように、本実施形態の位置制御装置によれば、スライダの移動方向に沿って複数のレーザ干渉計を配置し、スライダの位置に応じて使用すべきレーザ干渉計を選択するようにしたので、レーザ干渉計の台数に応じてスライダに広い移動範囲を与えることができる。また、レーザ光を反射させるミラーを小型化できるので、大型のミラーの歪みに起因する位置精度の低下を防止できる。また、ミラー、すなわちスライダを小型化できるため、装置の外周サイズに対するスライダの実質的な移動範囲を拡大でき、スペース効率が向上する。
【００２４】
また、本実施形態の位置制御装置によれば、レーザ光源５からのレーザ光を、光ファイバーを用いて干渉計に導いているので、レーザ光源５から干渉計までの光路で意図しないレーザ光遮断を防止できる。また、光ファイバーという閉じた空間でレーザ光が伝送されるため、光路に物体が入ることによるレーザ光の周囲への拡散もなく、安全性が確保される。
【００２５】
また、本実施形態の位置制御装置によれば、光ファイバーをレーザ光の伝送路としているため、反射ミラーや分光素子などの光学部品を組み合わせて空中にレーザ光の光路を構成する場合と異なり、光学部品の位置精度の影響を受けない。例えば、光学部品が設置されるステージが大型になると、ステージの変形などによりレーザ干渉計の測長光の光軸がずれる場合がある。しかし、本実施形態の位置制御装置では、光ファイバーをレーザ光の伝送路としているため、このような問題を解消できる。また、光ファイバーをレーザ光の伝送路としているため、空気の流れによるレーザ光の揺らぎなどの外乱に起因する精度の低下を防止できる。
【００２６】
また、本実施形態の位置制御装置によれば、レーザ光源５からのレーザ光を分岐し、光ファイバーを用いて並行して干渉計にレーザ光を与えているため、光学部品を組み合わせて空中にレーザ光の光路を構成する場合と異なり、レーザ光の上流から下流に沿って、順次、各レーザ干渉計にレーザ光を分配する必要がない。このため、レーザ干渉計ごとに独立した調整が可能となるので、上流での光軸調整により連鎖的に下流での光軸調整を余儀なくされるような煩雑な作業が不要となる。基本的に、装置設置後の調整が不要となる。また、レーザ光の下流にいくに従い、レーザ光量が低下することを考慮する必要もない。また、空中に光路を形成する場合には、レーザ光の分配部分に異なる密度分布の媒体が関与する場合には、レーザ光の揺らぎが発生しやすいが、光ファイバーの使用によりそのような外乱を抑制できる。さらに、レーザ光の分岐により、各レーザ干渉計に与えられるレーザ光量が低下するため、レーザ安全のクラス分類をより安全側にシフトさせることができる。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の位置制御装置では、スライダ２の位置を光軸の異なる複数のレーザ干渉計により同時に計測可能としている。例えば、レーザ干渉計３ａ〜３ｄと、レーザ干渉計３ｉ〜３ｍとが互に対向して設けられ、いずれもスライダ２のＹ方向の位置を計測できる。このため、スライダ２の位置に応じて、適宜、レーザ干渉計を選択できる。例えば、レーザ干渉計３ａ〜３ｄおよびレーザ干渉計３ｉ〜３ｍのうち、スライダがより接近したレーザ干渉計を使用することで、レーザ光の有効距離を越えてスライダ２の位置制御が可能となる。この場合、対向するレーザ干渉計の間での切り替えに際しても、スライダ２の計測位置を引き継ぐことで、計測位置の継続性を確保できる。
【００２８】
また、スライダ２の位置を光軸の異なる複数のレーザ干渉計により選択的に計測可能とすることで、図１に示すように、２台のスライダ２，２を同時に位置制御することが可能となる。例えば、一方のスライダ２がレーザ干渉計の光軸にかかり、そのレーザ光が他のスライダ２に届かず、当該他のスライダ２の位置計測に使用できない状況でも、反対側のレーザ干渉計を用いて当該他のスライダ２の位置計測を行うことができる。例えば、図１においてレーザ干渉計３ｐに代えてレーザ干渉計３ｆを用いることができる。このように、レーザ光の遮断に起因するスライダ２の位置計測の盲点をなくすことにより、複数のスライダについて同時に位置制御を実行できる。レーザ干渉計の配置に応じて、３台以上のスライダの位置制御を同時に行うこともできる。
【００２９】
上記実施形態では、光ファイバーを用いてレーザ光の光路を構成しているが、レーザ光を中継あるいは分配する光学素子を用いて空中にレーザ光の光路を形成し、レーザ光を各レーザ干渉計に分配してもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、平面内でスライダの位置（２次元パラメータ）を制御する例を示したが、本発明は、１次元あるいは３次元以上のパラメータによる位置制御にも適用できる。スライダの回転角度（例えば、Ｚ軸周りの角度）をパラメータとして位置制御することもできる。
【００３１】
上記実施形態では、スライダ２の位置を制御部８３によりフィードバック制御するためのスライダ２の位置情報と、レーザ干渉計を選択するためのスライダ２の位置情報とを共通化している。すなわち、位置計測部８２における計測結果を両者の位置情報として兼用している。しかし、本発明の位置制御装置において、レーザ干渉計を選択するためのスライダ２の位置情報として、スライダ２の位置をフィードバック制御するためのスライダ２の位置情報とは別の情報を使用してもよい。例えば、選択部８１で選択されていないレーザ干渉計の計測結果に基づいて、選択部８１で選択されるレーザ干渉計を決定してもよい。また、レーザ干渉計３ａ〜３ｑとは別の手段によりスライダ２の位置を検出し、この位置検出情報に基づいてレーザ干渉計を選択してもよい。
【００３２】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、レーザ干渉計の計測結果に基づいてスライダの位置制御を実行する位置制御装置に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態の位置制御装置の構成を示す平面図。
【図２】本実施形態の位置制御装置における制御系の構成を示すブロック図。
【図３】選択部の動作を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
３ａ〜３ｑ  レーザ干渉計
５      レーザ光源
６      分岐ユニット（分岐手段）
７      光ファイバー群（光ファイバー）
８１    選択部（選択手段）
８２    位置計測部（位置計測手段）
８３    制御部（制御手段）
【図１】
2008275434.tif 000003
【図２】
2008275434.tif 000004
【図３】
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