(57)【要約】【課題】  バーミラーが大きく撓んでいる場合には、それを検出して、異常として操作者に通知することで、異常時の早期発見と異常個所（バーミラー）の特定を実現する。【解決手段】  プラテン上をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置制御されるスライダと、前記スライダ又は前記プラテンの一辺近傍に配置されたバーミラーと、このバーミラーに光を当てて距離を計測するレーザ干渉計と、前記スライダの原点を検出する原点センサとを具備するＸＹステージにおいて、  前記スライダを前記一辺と平行をなす方向に移動制御したときの、前記原点センサの距離測定値の変化量を検出する変化検出手段と、  前記変化量が所定の閾値を超えたときに警報を発生する警報手段と、を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラテン上をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置制御されるスライダと、前記スライダ又は前記プラテンの一辺近傍に配置されたバーミラーと、このバーミラーに光を当てて距離を計測するレーザ干渉計と、前記スライダの原点を検出する原点センサとを具備するＸＹステージにおいて、
前記スライダを前記一辺と平行をなす方向に移動制御したときの、前記原点センサの距離測定値の変化量を検出する変化検出手段と、
前記変化量が所定の閾値を超えたときに警報を発生する警報手段と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【請求項２】
前記原点センサが２台並列配置されている場合、前記変化量検出手段は夫々の原点センサの距離測定値の変化量を検出し、前記警報手段は２個の変化量の少なくともいずれか一つが所定の閾値を超えたときに警報を発生する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】
前記バーミラーは、前記スライダの隣り合う２辺に沿って配置され、前記レーザ干渉計及び原点センサは、前記プラテンの隣り合う２辺の近傍に沿って配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記バーミラーは、前記プラテンの隣り合う２辺の近傍に沿って配置され、前記レーザ干渉計及び原点センサは、前記スライダの隣り合う２辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項１または２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、プラテン上をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置制御されるスライダと、前記スライダ又は前記プラテンの一辺近傍に配置されたバーミラーと、このバーミラーに光を当てて距離を計測するレーザ干渉計と、前記スライダの原点を検出する原点センサとを具備するＸＹステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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並びにスライダの回転抑制制御については、特許文献１に詳細に開示されている。
【０００３】
プラテン上でのスライダの位置を、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レーザ干渉計と、スライダに搭載されてこのレーザ干渉計の照射ビームを反射するＹ軸バーミラー及びＸ軸バーミラー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。
【０００４】
図５は、スライダに搭載されたＸ軸バーミラー及びＹ軸バーミラーを有する従来のＸＹステージの構成例を示す機能ブロック図である。プラテン１０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２０は、Ｙ軸方向の一辺に固定されたＸ軸バーミラー２１と、隣り合うＸ軸方向の一辺に固定されたＹ軸バーミラー２２を有する。
【０００５】
Ｘ軸バーミラー２１と対峙するプラテン１０の一辺近傍には、レーザ干渉計３０が固定配置され、Ｘ軸バーミラー２１にレーザ光を照射して反射光との干渉でスライダ２０のＸ軸方向距離を測定する。
【０００６】
Ｙ軸バーミラー２２と対峙するプラテン１０の一辺近傍には、所定距離を隔ててスライダ２０のＹ軸方向距離を測定する２個のレーザ干渉計４１及び４２が固定配置されている。２個のレーザ干渉計４１，４２の距離測定値基づいてスライダ２０のＺ軸方向の回転角θが計測される。
【０００７】
レーザ干渉計３０及び干渉計４１，４２はＸ軸バーミラー２１及びＹ軸バーミラー２２との距離の変化をリアルタイムに測定し、サーボ制御系に位置フィードバックしている。スライダ２０のθ方向変位は、レーザ干渉計４１，４２の計測値の差分より算出している。
【０００８】
レーザ干渉計３０に併設して原点センサ５０が固定配置され、スライダ２０のＸ軸方向の原点位置を計測する。レーザ干渉計４１，４２に併設して原点センサ６１，６２が固定配置され、スライダ２０のＹ軸方向の原点位置を計測する。これら原点センサは、スライダ２０の位置サーボ制御の前に、ステップモータモードで初期位置に移動するための位置センサである。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−６５９７０号公報
【特許文献２】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】
【００１０】
Ｙ軸バーミラー２２が撓んでいると、スライダ２０がＺ軸回りにθ方向に回転する。その撓みが非常に大きい場合は、スライダ２０がθ方向に大きく回転して、レーザ干渉計４１，４２への戻り光が減少し、レーザ干渉計による位置計測ができなくなり、サーボ制御ができなくなり、生産途中で装置が異常停止する。更に２次被害として、装置自体の損傷を招く場合すらありえる。これらは、ユーザにとっては大きな損失となるので、撓みが許容範囲内にあるかをチェックする必要がある。
【００１１】
バーミラーの撓みを計測する手法としては、高精度の距離測定ができるオートコリメータ７０を用いる方法がある。スライダ２０をＸ，Ｙ，θ軸サーボ制御を行っている状態で、Ｙ方向（矢印Ｐ）に動かし、その間のオートコリメータ７０の測定値変化を観測する。Ｙ軸バーミラー２２が撓んでいなければ、測定値変化はない。
【００１２】
バーミラーは高価な上、サイズが大きいので、オートコリメータと共に装置に組み込んでの使用には不適である。工場出荷時の検査だけであれば、この手法も採用できるが、出荷後の実稼動時にバーミラー撓み変化を監視することはできない。
【００１３】
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、実稼動状態でバーミラーの撓みを推定し警報できる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】
【００１４】
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）プラテン上をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置制御されるスライダと、前記スライダ又は前記プラテンの一辺近傍に配置されたバーミラーと、このバーミラーに光を当てて距離を計測するレーザ干渉計と、前記スライダの原点を検出する原点センサとを具備するＸＹステージにおいて、
前記スライダを前記一辺と平行をなす方向に移動制御したときの、前記原点センサの距離測定値の変化量を検出する変化検出手段と、
前記変化量が所定の閾値を超えたときに警報を発生する警報手段と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【００１５】
（２）前記原点センサが２台並列配置されている場合、前記変化量検出手段は夫々の原点センサの距離測定値の変化量を検出し、前記警報手段は２個の変化量の少なくともいずれか一つが所定の閾値を超えたときに警報を発生することを特徴とする（１）に記載のＸＹステージ。
【００１６】
（３）前記バーミラーは、前記スライダの隣り合う２辺に沿って配置され、前記レーザ干渉計及び原点センサは、前記プラテンの隣り合う２辺の近傍に沿って配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のＸＹステージ。
【００１７】
（４）前記バーミラーは、前記プラテンの隣り合う２辺の近傍に沿って配置され、前記レーザ干渉計及び原点センサは、前記スライダの隣り合う２辺に沿って配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のＸＹステージ。
【発明の効果】
【００１８】
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）ＸＹステージが標準的に備えている、高精度の距離測定機能を持つ原点センサの資源を利用することで、高価なオートコリメータ等のハード的な費用増加がなく、安価に実現できる。かつ稼動状態でバーミラーの撓みを検出し、許容範囲を超えた異常に対してユーザに警報することができる。
【００１９】
（２）原点復帰時に続いて、バーミラーの撓み異常検出を自動的に実行すれば、バーミラーが大きく撓んでいる場合は、ユーザが生産運転に入る前に異常が分かり、ユーザの損失を低減できる。また、２次被害による装置損傷を未然に防ぐことができる。
【００２０】
（３）原点復帰時の実施できない場合でも、定期的にバーミラー撓み異常検出をおこなうことで、バーミラー異常の早期発見に対する効果が期待できる。
【００２１】
（４）原点復帰用に搭載されている原点センサを用いるので、稼動状態でバーミラーの撓みを検出し、許容範囲を超えた異常に対してユーザに警報することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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機能ブロック図である。図５で説明した従来のＸＹ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。
【００２３】
ＸＹステージは、スライダ２０の原点復帰のために原点センサ５０及び６１，６２を搭載している。本発明の特徴は、この原点センサをバーミラーとの絶対距離を測定するセンサとして利用する構成にある。スライダ２０をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させ、原点センサの距離測定値の変化量からバーミラーの撓みを推定する。
【００２４】
電源投入時に、原点センサ５０及び６１，６２によりスライダ２０を初期位置に位置決めする原点復帰動作を実行する。原点復帰動作後は、スライダ２０は、Ｘ，Ｙ，θ軸サーボ制御された状態でプラテン１０上を動くことができる。サーボ制御状態に移れば、原点センサ５０及び６１，６２は位置制御には関与しない。
【００２５】
スライダ２０がサーボ制御された状態で、原点センサ５０及び６１，６２は、常にバーミラーとの絶対距離を測定することができる。この測定値の変化を監視し、変化量が所定値を超えたときにバーミラーの撓み異常として操作者に通知することで、異常時の早期発見と異常個所（バーミラー）の特定を実現する。
【００２６】
バーミラー監視手段１００において、距離測定手段１０１は、Ｘ軸方向に所定距離を移動するスライダ２０と原点センサ６１間の距離測定値の変化を記録保持する。最大変化検出手段１０２は、距離測定手段１０１の保持データの最大値と最小値の差で与えられる最大変化値ΔＭを算出し、比較手段１０３に渡す。
【００２７】
比較手段１０３は、最大変化値ΔＭと設定される所定の閾値Ｓとを比較し、ΔＭの絶対値が閾値Ｓを超えているときに警報信号ＡＬを出力する。警報手段１０４は、警報信号ＡＬを入力し、音声若しくは適当な表示手段により操作者にバーミラーの異常を通知する。
【００２８】
バーミラーの撓み異常検出は次の手順で行なう。
スライダを位置（Ａ）(原点復帰位置)でサーボオンし、θ＝０に位置決めする。のときの原点センサ６１の距離測定値を距離測定手段１０１で記録保持する。
【００２９】
（２）スライダをＹ軸、θ軸一定でＸ軸方向（矢印Ｐ）に微小量ずつ動かし、位置（Ｂ）で停止させる。この間の原点センサ６１の測定値を距離測定手段１０１で記録保持する。
【００３０】
（３）距離測定手段１０１で記録保持した測定値の最大値と最小値の差ΔＭを算出し、ΔＭの絶対値が所定の閾値Ｓを超えている場合は、Ｙ軸バーミラー２２が許容範囲を超えて撓んでいると判断して異常とする。
【００３１】
図２は、バーミラーの撓み形状と原点センサの距離測定値の関係を示す特性図である。
図２（イ）は、バーミラーの撓み形状を示す。バーミラーは長さ方向の中点でスライダ２０に固定され、両端部は熱膨張を吸収するために緩く結合させるので、撓みの形状は中点対称のＶ字形状となる。
【００３２】
従ってスライダ２０を（Ａ）位置から（Ｂ）位置にＸ軸のマイナス方向に移動させた時の原点センサ６１の距離測定値変化は、図２（ロ）に示すＶ字特性となる。この測定値は、サーボ制御状態での距離測定値であり、バーミラー２２の物理的な撓み量の絶対値ではない。
【００３３】
図３は、本発明を適用したＸＹステージの他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態の特徴は、２個の原点センサ６１及び６２を用いてバーミラー２０の撓みを監視する構成にある。
【００３４】
バーミラー監視手段１００において、距離測定手段１０１ａは、Ｘ軸方向に所定距離を移動するスライダ２０と原点センサ６１間の距離測定値の変化を記録保持する。距離測定手段１０１ｂは、Ｘ軸方向に所定距離を移動するスライダ２０と原点センサ６２間の距離測定値の変化を記録保持する。
【００３５】
最大変化検出手段１０２ａは、距離測定手段１０１ａの保持データの最大値と最小値の差で与えられる最大変化値ΔＭ１を算出し、比較手段１０５に渡す。最大変化検出手段１０２ｂは、距離測定手段１０１ｂの保持データの最大値と最小値の差で与えられる最大変化値ΔＭ２を算出し、比較手段１０５に渡す。
【００３６】
比較手段１０５は、最大変化値ΔＭ１とΔＭ２のうち変化量の大の最大変化値と所定の閾値Ｓとを比較し、この最大変化値の絶対値が閾値Ｓを超えているときに警報信号ＡＬを出力する。警報手段１０４は、警報信号ＡＬを入力し、音声若しくは適当な表示手段により操作者にバーミラーの異常を通知する。
【００３７】
図４は、２個の原点センサ６１及び６２によるバーミラー２０の撓み測定結果を示す特性図である。図４（イ）は原点センサ６１の測定結果、図４（ロ）は原点センサ６２の測定結果である。
【００３８】
撓みのＶ字特性の最下点を挟んで原点センサ６１及び６２が配置されていた場合には、スライダ２０を（Ａ）位置から（Ｂ）位置に移動させたときの原点センサ６１及び６２の距離測定特性は逆特性となるが、変化量の絶対値を用いるので、問題はない。
【００３９】
以上説明した実施形態では、原点センサ６１，６２によりＹ軸バーミラー２２の撓みを監視する構成を説明したが、同様な手法により原点センサ５０を用いてＸ軸バーミラー２１の撓みを監視する構成を追加することができる。
【００４０】
なお、本実施例では、距離測定値の変化量の最大値を検出して比較する構成となっているが、これに限らず、距離測定値の変化量の少なくともいずれか一つが閾値を超えたときに警報を発生する構成としてもよい。
【００４１】
更に、実施形態では、プラテン１０のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って夫々固定配置されたレーザ干渉計と、スライダに搭載されてこのレーザ干渉計の照射ビームを反射するＹ軸バーミラー及びＸ軸バーミラーとを用いて検出するＸＹステージを示したが、スライダ２０側にレーザ干渉計を搭載し、プラテン１０のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿ってレーザ干渉計の照射ビームを反射するＹ軸バーミラー及びＸ軸バーミラーを固定配置するＸＹステージの構成であっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を適用したＸＹステージの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】バーミラーの撓み形状と原点センサの距離測定値の関係を示す特性図である。
【図３】本発明を適用したＸＹステージの他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図４】２個の原点センサによるバーミラーの撓み測定結果を示す特性図である。
【図５】従来のＸＹステージの構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  プラテン
２０  スライダ
２１  Ｘ軸バーミラー
２２  Ｙ軸バーミラー
３０  レーザ干渉計
４１，４２  レーザ干渉計
５０  原点センサ
６１，６２  原点センサ
１００  バーミラー監視手段
１０１  距離測定手段
１０２  最大変化検出手段
１０３  比較手段
１０４  警報手段
【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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