(57)【要約】【課題】  連続配置された２個のプラテン夫々に適正な補正信号を切り替えて出力すると共に、プラテン接続部近傍の補正信号を適正値に計算して出力可能なＸＹステージを実現する。【解決手段】  互いに一辺を接して同一面に連続配置された第１のプラテン及び第２のプラテンと、  これらプラテン上でＸ軸モータ及びＹ軸モータへ供給する交流信号によりＸ軸方向又はＹ軸方向に移動制御されるスライダと、  前記スライダが前記第１のプラテン上にあるときに前記交流信号の転流位相角に基づいて算出される第１の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第１のリップル抑制手段と、  前記スライダが前記第２のプラテン上にあるときに前記交流信号の転流位相角に基づいて算出される第２の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第２のリップル抑制手段と、を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに一辺を接して同一面に連続配置された第１のプラテン及び第２のプラテンと、
これらプラテン上でＸ軸モータ及びＹ軸モータへ供給する交流信号によりＸ軸方向又はＹ軸方向に移動制御されるスライダと、
前記スライダが前記第１のプラテン上にあるときに前記交流信号の転流位相角に基づいて算出される第１の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第１のリップル抑制手段と、
前記スライダが前記第２のプラテン上にあるときに前記交流信号の転流位相角に基づいて算出される第２の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第２のリップル抑制手段と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【請求項２】
前記第１のプラテンと第２のプラテンの接触辺より互いのプラテン側の所定距離を、前記第１の補正信号と前記第２の補正信号の切り替えエリアとしたことを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ。
【請求項３】
前記スライダが前記切り替えエリアにあるときに、前記スライダの位置に対応して前記第１の補正信号と前記第２の補正信号間を所定の変化率で変化する第３の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第３のリップル抑制手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記第１の補正信号と前記第２の補正信号間を直線補間して前記第３の補正信号を算出する直線補間演算手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のＸＹステージ。
【請求項５】
前記スライダの位置に基づいて、前記第１の補正信号、前記第２の補正信号、前記第３の補正信号を選択する値切り替え手段を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへ供給する交流信号によりスライダをＸ軸方向又はＹ軸方向に移動制御し、交流信号の転流位相角に基づいて算出される外乱推力補正信号により、スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する手段を搭載すると共に、一辺を接して同一面に連続配置された２個のプラテン間をスライダが移動する形態のＸＹステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
格子プラテンと、その上面を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ＸＹステージの構造及びＺ軸まわりの回転を抑制する技術については、特許文献１に詳細に開示されている。コギング推力によるリップル抑制技術については特許文献２に、推力リップルの抑制技術については特許文献３に開示されている。
【０００３】
図６は、特許文献２に従来技術として開示されているＸＹステージの位置制御系をＸ軸について示した機能ブロック図である。Ｘ軸位置に対応した交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、スライダに発生するコギング推力に起因するリップルを抑制するリップル抑制手段を備えている。
【０００４】
スライダ１は、対角に配置されたＸ軸モータ１１及び１２並びにＹ軸モータ１３及び１４を有する。Ｙ軸モータ１３及び１４は直列接続されてもっぱらＹ軸の移動制御が行われるが、Ｘ軸モータ１１及び１２は個別に操作され、Ｘ軸の移動制御とＺ軸まわりの回転（ヨーイング）を抑制する制御を行う。
【０００５】
位置センサ２は、格子プラテン上のスライダ１のＸ位置，Ｙ位置，Ｚ軸回転角度θを検出する。位置センサの具体的な構成については、光の干渉を用いたセンサの例が前記特許文献（１）に詳細が開示されているので内容説明を省略する。
【０００６】
速度変換器３は、Ｘ軸の位置検出値Ｐｆｘの信号成分よりスライダ１の速度を演算し、速度検出値Ｖｆｘを算出する。この速度変換器についても前記特許文献（１）に詳細が開示されており、内容説明を省略する。
【０００７】
位置制御部４は、位置指令値Ｐｓｘと位置検出値Ｐｆｘの偏差を演算処理して速度指令値Ｖｓｘを出力する。速度制御部５は、速度指令値Ｖｓｘと速度検出値Ｖｆｘの偏差ｅｖｘを演算処理して推力指令値Ｆｄｘを出力する。
【０００８】
推力発生部６は、推力指令値Ｆｄｘとこの指令値に加算手段７で加算される後述のリップル抑制手段８からのコギング補正信号Ｆｅｘを入力し、スライダ１のＸ軸モータに交流電流を供給し、Ｘ軸方向の推力Ｆｘを発生させる。この推力発生部についても前記特許文献１に詳細が開示されているので、内容説明を省略する。
【０００９】
スライダ１に設けられたＸ軸モータ及びＹ軸モータは、磁性体で形成される格子プラテンの溝に対向する複数のコアに交流電流を供給して格子プラテンとの間に推力を発生させる、いわゆるハイブリッド型面モータが応答性やコスト面で有利であり採用される場合が多い。
【００１０】
ハイブリッド型面モータの欠点として、モータに供給される交流電流の転流周期に同期して発生するコギング推力Ｆｒｘによりスライダ１の位置制御にリップルが重畳する問題があり、位置制御の精度を低下させる要因の一つとなっている。
【００１１】
点線のブロック８はリップル抑制手段であり、コギング推力と同一振幅で逆位相のコギング補正信号Ｆｅｘを算出し、加算手段７で推力指令値Ｆｄｘに加算することでコギング推力Ｆｒｘの発生を抑制する。
【００１２】
リップル抑制手段８において、８１は転流位相検出手段であり、Ｘ軸については、位置検出値Ｐｆｘより得られる位置Ｙ及びＹ軸モータのコアピッチＰより、転流位相角φは割り算の余りを演算するｍｏｄ関数により、
φ＝ｍｏｄ（Ｘ，Ｐ）
で算出される。
【００１３】
１次正弦波発生手段８２は、転流位相角φを入力してｓｉｎ（φ）を生成する。２次正弦波発生手段８３は、転流位相角φを入力してｓｉｎ（２φ）を生成する。必要に応じて３次，４次…ｎ次正弦波発生手段を設けることが可能である。
【００１４】
パラメータ保持手段８４は、１次正弦波演算のための転流位相角φに加算するパラメータ値Ａ１を保持する。同じくパラメータ保持手段８５は、２次正弦波演算のための転流位相角φに加算するパラメータＡ２を保持する。
るいる。
【００１５】
パラメータ保持手段８６は、１次正弦波発生手段８２の出力に乗算するパラメータ値Ｋ１を保持する。同じくパラメータ保持手段８７は、２次正弦波発生手段８３の出力に乗算するパラメータ値Ｋ２を保持する。
【００１６】
これらパラメータ値Ａ１，Ａ２、Ｋ１，Ｋ２は、コギング周波数に対応した最適値が予め解析されてテーブル手段や近似関数の形態で各パラメータ保持手段に保持されており、コギング周波数に応じて読み出される。
【００１７】
加算手段８８は、パラメータ値Ｋ１，Ｋ２が乗算された１次正弦波発生手段８２の出力及び２次正弦波発生手段８３の出力を加算し、コギングによるリップル抑制のためのコギング補正信号Ｆｅｘを生成して速度制御部５の推力指令値Ｆｄｘに加算する。コギング補正信号Ｆｅｘは、コギング推力に起因する発生するリップルと同一振幅で逆位相の信号である。
【００１８】
以上、Ｘ軸の位置制御系及びリップル抑制手段について説明したが、Ｙ軸及びＺ軸まわり（θ軸）の回転抑制制御も同様な位置制御系が構築され、各軸にコギング推力を補正するリップル抑制手段を備えている。
【００１９】
図７は、コギング抑制手段を備えたＸＹステージにおいて、一辺を接して同一面に連続配置された２個のプラテン１０，２０間をスライダ１が移動する形態のＸＹステージの平面図である。四辺形の第１のプラテン１０及び第２のプラテン２０が、互いのＹ軸方向の一辺Ｌ，Ｌ´で接し同一面に連続配置されている。
【００２０】
第１のプラテン１０上のスライダ１は、第２のプラテン２０上でスライダ１´で示すように、これらプラテン間をＸ方向及びＹ方向に移動制御される。
【００２１】
【特許文献１】特開２０００−６５９７０
【特許文献２】特開２００５−３２７１９５
【特許文献３】特開２００６−１８７１５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
連続配置された２個のプラテン間をスライダが移動する形態のＸＹステージでは、次のような問題がある。
【００２３】
（１）プラテンのつなぎ目や製作精度により、プラテン毎にコギングリップルや推力リップルの位相がずれる。このため、プラテン１０のパラメータ値とプラテン２０のパラメータ値は一致しない。
【００２４】
（２）従って、従来と同一手法で解析した同一パラメータ値を用いてコギング補正を実行しようとする場合には、不適正なパラメータ値による補正信号を使用することになり、リップル抑制効果が低下してしまう。
【００２５】
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、連続配置された２個のプラテン夫々に適正な補正信号を切り替えて出力すると共に、プラテン接続部近傍の補正信号を適正値に計算して出力可能なＸＹステージの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
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）互いに一辺を接して同一面に連続配置された第１のプラテン及び第２のプラテンと、
これらプラテン上でＸ軸モータ及びＹ軸モータへ供給する交流信号によりＸ軸方向又はＹ軸方向に移動制御されるスライダと、
前記スライダが前記第１のプラテン上にあるときに前記交流信号の転流位相角に基づいて算出される第１の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第１のリップル抑制手段と、
前記スライダが前記第２のプラテン上にあるときに前記交流信号の転流位相角に基づいて算出される第２の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第２のリップル抑制手段と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【００２７】
（２）前記第１のプラテンと第２のプラテンの接触辺より互いのプラテン側の所定距離を、前記第１の補正信号と前記第２の補正信号の切り替えエリアとしたことを特徴とする（１）に記載のＸＹステージ。
【００２８】
（３）前記スライダが前記切り替えエリアにあるときに、前記スライダの位置に対応して前記第１の補正信号と前記第２の補正信号間を所定の変化率で変化する第３の補正信号により前記スライダに発生するコギング推力に起因するリップル又は推力リップルを抑制する第３のリップル抑制手段を備えることを特徴とする（２）に記載のＸＹステージ。
【００２９】
（４）前記第１の補正信号と前記第２の補正信号間を直線補間して前記第３の補正信号を算出する直線補間演算手段を備えることを特徴とする（３）に記載のＸＹステージ。
【００３０】
（５）前記スライダの位置に基づいて、前記第１の補正信号、前記第２の補正信号、前記第３の補正信号を選択する値切り替え手段を備えることを特徴とする（３）又は（４）に記載のＸＹステージ。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）連続配置された２個のプラテン夫々において、適正な解析されたパラメータ値に基づくリップル補正信号を切り替えて使用することができる。
【００３２】
（２）プラテン接続部近傍のリップル補正信号を、各プラテンの適正なパラメータ値より補間演算したパラメータに基づいて適正なリップル補正値に計算して出力することで、プラテン接続部近傍でのリップル抑制効果を低下させることなくスライダを移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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ＸＹステージの一実施形態を示す平面図である。図７で説明した従来ステージと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本発明の特徴は、第１のプラテン１０と第２のプラテン２０の接触辺Ｌ，Ｌ´より互いのプラテン側のＸ軸方向への所定距離ｄの領域を切り替えエリアＲ３とし、この切り替えエリア以外の第１のプラテン１０の領域を第１エリアＲ１、この切り替えエリア以外の第２のプラテン２０の領域を第２エリアＲ２としている。
【００３５】
第１エリアＲ１では、スライダ１と第１のプラテン１０で解析される第１のパラメータ値に基づく補正信号Ｆｅｘ１による第１のリップル抑制手段による補正を実行する。同様に、第２エリアＲ２では、スライダ１と第２のプラテン２０で解析される第２のパラメータ値に基づく補正信号Ｆｅｘ２による第２のリップル抑制手段による補正を実行する。
【００３６】
切り替えエリアＲ３では、前記第１のパラメータ値と前記第２のパラメータ値を直線補間したパラメータ値をスライダの位置により読み出したパラメータ値に基づく補正信号Ｆｅｘ３による第３のリップル抑制手段による補正を実行する。
【００３７】
図２は、本発明を適用したＸＹステージにおけるコギング補正の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１でコギング補正処理がスタートすると、ステップＳ２でスライダ１が現在いるエリアがチェックされる。
【００３８】
スライダ１が第１エリアＲ１にいるときは、ステップＳ３でコギング補正信号Ｆｅｘ１による補正処理を実行してステップＳ４で処理を終了する。スライダ１が第２エリアＲ２にいるときは、ステップＳ５でコギング補正信号Ｆｅｘ２による補正処理を実行してステップＳ４で処理を終了する。
【００３９】
スライダ１が切り替えエリアＲ３にいるときは、ステップＳ６で前記第１のパラメータ値と前記第２のパラメータ値を直線補間したパラメータ値をスライダの位置により読み出したパラメータ値に基づく補正信号Ｆｅｘ３による補正処理を実行してステップＳ４で処理を終了する。
【００４０】
図３は、本発明を適用したＸＹステージのＸ軸座標に対応するコギング補正用のパラメータ値の推移を示す特性図である。簡単のため第１エリアＲ１で解析されるパラメータ値をＣ１、第２エリアＲ２で解析されるパラメータ値をＣ２で示せば、切り替えエリアＲ３では、Ｃ１とＣ２を直線補間した関数よりスライダ位置Ｘのパラメータ値Ｃ３を算出し、これにより補正信号Ｆｅｘ３を算出する。
【００４１】
第１エリアＲ１と切り替えエリアＲ３の境界のＸ座標をＸ１、第１エリアＲ２と切り替えエリアＲ３の境界のＸ座標をＸ２としたとき、切り替えエリアＲ３内での位置Ｘのパラメータ値Ｃ３は、
C3=(C1-C2)・X/(X1-X2)+(C2・X1-C1・X2)/(X1-X2)
で計算される。
【００４２】
図４は、発明を適用したＸＹステージにおける位置制御系の実施形態をＸ軸について示した機能ブロック図である。破線のブロックで示すパラメータ切り替え手段１００が、本発明の構成上の特徴部を示す。
【００４３】
このブロック１００において、パラメータＡ１１保持手段１０１及びパラメータＡ１２保持手段１０２は、図６で示したパラメータＡ１保持手段８４と同一機能を備える。Ａ１１保持手段１０１は、第１エリアＲ１のプラテン１０で解析されたパラメータ値Ａ１１を保持する。Ａ１２保持手段１０２は、第２エリアＲ２のプラテン２０で解析されたパラメータ値Ａ１２を保持する。
【００４４】
直線補間演算手段１０３は、Ａ１１保持手段１０１より取得されるパラメータ値Ａ１１とＡ１２保持手段１０２より取得されるパラメータ値Ａ１２を直線補間演算し、スライダ１の位置検出値Ｐｆｘに応じたパラメータ値Ａ１３を出力する。
【００４５】
切り替え手段１０４は、位置検出値Ｐｆｘに応じて切り替えスイッチＳＷ１を操作し、パラメータ値Ａ１１、パラメータ値Ａ１３、パラメータ値Ａ１２を選択的に切り替えて転流位相角φへの加算値としてリップル抑制手段８に出力する。
【００４６】
パラメータＡ２１保持手段１０５及びパラメータＡ２２保持手段１０６は、図６で示したパラメータＡ２保持手段８５と同一機能を備える。Ａ２１保持手段１０５は、第１エリアＲ１のプラテン１０で解析されたパラメータ値Ａ２１を保持する。Ａ２２保持手段１０６は、第２エリアＲ２のプラテン２０で解析されたパラメータ値Ａ２２を保持する。
【００４７】
直線補間演算手段１０７は、Ａ２１保持手段１０５より取得されるパラメータ値Ａ２１とＡ２２保持手段１０６より取得されるパラメータ値Ａ２２を直線補間演算し、スライダ１の位置検出値Ｐｆｘに応じたパラメータ値Ａ２３を出力する。
【００４８】
切り替え手段１０８は、位置検出値Ｐｆｘに応じて切り替えスイッチＳＷ２を操作し、パラメータ値Ａ２１、パラメータ値Ａ２３、パラメータ値Ａ２２を選択的に切り替えて転流位相角φへの加算値としてリップル抑制手段８に出力する。
【００４９】
パラメータＫ１１保持手段１０９及びパラメータＫ１２保持手段１１０は、図６で示したパラメータＫ１保持手段８６と同一機能を備える。Ｋ１１保持手段１０９は、第１エリアＲ１のプラテン１０で解析されたパラメータ値Ｋ１１を保持する。Ｋ１２保持手段１１０は、第２エリアＲ２のプラテン２０で解析されたパラメータ値Ｋ１２を保持する。
【００５０】
直線補間演算手段１１１は、Ｋ１１保持手段１０９より取得されるパラメータ値Ｋ１１とＫ１２保持手段１１０より取得されるパラメータ値Ｋ１２を直線補間演算し、スライダ１の位置検出値Ｐｆｘに応じたパラメータ値Ｋ１３を出力する。
【００５１】
切り替え手段１１２は、位置検出値Ｐｆｘに応じて切り替えスイッチＳＷ３を操作し、パラメータ値Ｋ１１、パラメータ値Ｋ１３、パラメータ値Ｋ１２を選択的に切り替えて１次正弦波ｓｉｎ（φ）への乗算値としてリップル抑制手段８に出力する。
【００５２】
パラメータＫ２１保持手段１１３及びパラメータＫ２２保持手段１１４は、図６で示したパラメータＫ２保持手段８７と同一機能を備える。Ｋ２１保持手段１１３は、第１エリアＲ１のプラテン１０で解析されたパラメータ値Ｋ２１を保持する。Ｋ１２保持手段１１４は、第２エリアＲ２のプラテン２０で解析されたパラメータ値Ｋ２２を保持する。
【００５３】
直線補間演算手段１１５は、Ｋ２１保持手段１１３より取得されるパラメータ値Ｋ２１とＫ２２保持手段１１４より取得されるパラメータ値Ｋ２２を直線補間演算し、スライダ１の位置検出値Ｐｆｘに応じたパラメータ値Ｋ２３を出力する。
【００５４】
切り替え手段１１６は、位置検出値Ｐｆｘに応じて切り替えスイッチＳＷ４を操作し、パラメータ値Ｋ２１、パラメータ値Ｋ２３、パラメータ値Ｋ２２を選択的に切り替えて２次正弦波ｓｉｎ（２φ）への乗算値としてリップル抑制手段８に出力する。
【００５５】
リップル抑制手段８に与えられるパラメータ値は、切り替えスイッチＳＷ１乃至ＳＷ４によりスライダ１の位置に応じて最適なパラメータ値が出力されるので、加算手段８８の補正信号出力は、スライダ１の位置に応じて最適な補正信号Ｆｅｘ１、Ｆｅｘ３，Ｆｅｘ２となる。
【００５６】
図５は、本発明を適用したＸＹステージの他の実施形態をＸ軸について示した機能ブロックであり、特許文献３で開示されている推力リップル抑制手段に本発明の手法を適用した要部構成を示している。
【００５７】
４個の乗算器９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂに対して、スライダの位置検出値に応じて夫々パラメータ値Ｐ１１，Ｐ１３，Ｐ１２、Ｐ２１，Ｐ２３，Ｐ２２、Ｐ３１，Ｐ３３，Ｐ３２、Ｐ４１，Ｐ４３，Ｐ４２を、切り替えて出力する構成は、図４と同一機能であるので同一符号で示し、詳細説明を省略する。
【００５８】
推力リップル抑制手段に与えられるパラメータ値は、切り替えスイッチＳＷ１乃至ＳＷ４によりスライダ１の位置に応じて最適なパラメータ値が出力されるので、乗算手段９６の補正信号出力は、スライダ１の位置に応じて最適な補正信号Ｆｃｘ１、Ｆｃｘ３，Ｆｃｘ２となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を適用したＸＹステージの一実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明を適用したＸＹステージにおけるコギング補正の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明を適用したＸＹステージのＸ軸座標に対応するコギング補正用のパラメータ値の推移を示す特性図である。
【図４】本発明を適用したＸＹステージにおける位置制御系の実施形態をＸ軸について示した機能ブロック図である。
【図５】本発明を適用したＸＹステージの他の実施形態をＸ軸について示した機能ブロック図である。
【図６】従来のＸＹステージの位置制御系をＸ軸について示した機能ブロック図である。
【図７】一辺を接して同一面に連続配置された２個のプラテン間をスライダが移動する形態のＸＹステージの平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  スライダ
１０  第１のプラテン
２０  第２のプラテン
３０  第１のリップル抑制手段
４０  第２のリップル抑制手段
５０  第３のリップル抑制手段
【図１】
2008197936.tif 000003
【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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