(57)【要約】【課題】  バーミラーのサイズに制限を受けることなく、複数のスライダ部を同一プラテン上の任意位置に位置制御できるＸＹステージを実現する。【解決手段】  四辺形のプラテン上で四辺形のスライダ部を２次元方向に位置制御するＸＹステージにおいて、  前記スライダ部の四辺の少なくとも三辺に設けられたバーミラーと、  前記プラテンの四辺の少なくとも二辺に沿って固定配置され、前記バーミラーに照射したレーザビームの反射光を受光する複数個のレーザ干渉計と、を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
四辺形のプラテン上で四辺形のスライダ部を２次元方向に位置制御するＸＹステージにおいて、
前記スライダ部の四辺の少なくとも三辺に設けられたバーミラーと、
前記プラテンの四辺の少なくとも二辺に沿って固定配置され、前記バーミラーに照射したレーザビームの反射光を受光する複数個のレーザ干渉計と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【請求項２】
前記レーザ干渉計の光軸が前記バーミラーより外れる前に、他のレーザ干渉計の光軸が前記バーミラーに入るように前記複数個のレーザ干渉計が配置されてい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】
前記レーザ干渉計の光軸は、前記スライダ部の移動と共にその一辺のバーミラーにその１軸が、他辺のバーミラーにその２軸が常に当たるように、前記複数のレーザ干渉計が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記スライダ部の移動と共に、スライダ部の位置情報に基づいて前記レーザ干渉計を切り換える切換手段を備え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ＸＹステージ。
【請求項５】
前記レーザ干渉計の切り換えを実行する前に、切り換え先のレーザ干渉計の差分積分値の初期値及び位置変換行列を算出する、前処理演算手段を備え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ＸＹステージ。
【請求項６】
前記レーザ干渉計は、位相信号によりリアルタイムに前記スライダ部の位置検出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ＸＹステージ。
【請求項７】
前記複数のレーザ干渉計は、同期して前記スライダ部の位置検出を実行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＸＹステージ。
【請求項８】
前記スライダ部は、前記プラテン上で複数個が夫々独立して２次元方向に位置制御されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四辺形のプラテン上で四辺形のスライダ部を２次元方向に位置制御するＸＹステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラテン上で２次元方向に位置制御されるスライダ部の位置を、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ステージは、特許文献１に開示されている。
【０００３】
図４は、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。１は四辺形のプラテン、２は、このプラテン上で２次元方向に位置制御される四辺形のスライダ部である。図４（Ａ）はスライダ部２がプラテン１の右上端部に位置制御された状態、図４（Ｂ）はスライダ部２がプラテン１の左下端部に位置制御された状態を示す。
【０００４】
２ａ及び２ｂは、スライダ部２のＹ軸方向及びＸ軸方向で隣り合う２辺に搭載されたバーミラーである。３は、バーミラー２ａと対峙するプラテン１のＹ軸方向の１辺１ａ側に固定配置されたレーザ干渉計である。４及び５は、バーミラー２ｂと対峙するプラテン１のＸ軸方向の１辺１ｂ側に固定配置された一対のレーザ干渉計である。
【０００５】
レーザ干渉計３は、Ｙ軸方向のバーミラー２ａに対してＸ軸方向にレーザビームＢｘを照射し、その反射ビームを入力してスライダ部１のＸ軸方向の位置（基準点からの距離）を測定する。
【０００６】
レーザ干渉計４及び５は、Ｘ軸方向のバーミラー２ｂに対して所定距離を隔ててＹ軸方向にレーザビームＢｙ１，Ｂｙ２を照射し、その反射ビームを入力してスライダ部１のＹ軸方向の位置（基準点からの距離）及びＺ軸回転角を測定する。Ｚ軸回転角の測定原理については特許文献２に詳細が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−９９５２号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２０００−６５９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザ干渉計を用いたスライダ部の位置制御では、バーミラーからの反射ビームをＸ軸（又はＹ軸）方向で１本、Ｙ軸（又はＸ軸）方向で２本をレーザ干渉計に入力する必要があり、図４（Ａ）及び（Ｂ）でスライダ部１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。
【００１０】
従って、スライダ部１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、スライダ部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、複数のスライダ部を広いプラテン上で交互に移動制御して複数工程を同一プラテン上で実行させる場合、移動範囲に著しい制約が生じてシステムの設計が困難である。
【００１１】
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、バーミラーのサイズに制限を受けることなく、複数のスライダ部を同一プラテン上の任意位置に位置制御できるＸＹステージを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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）四辺形のプラテン上で四辺形のスライダ部を２次元方向に位置制御するＸＹステージにおいて、
前記スライダ部の四辺の少なくとも三辺に設けられたバーミラーと、
前記プラテンの四辺の少なくとも二辺に沿って固定配置され、前記バーミラーに照射したレーザビームの反射光を受光する複数個のレーザ干渉計と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【００１３】
（２）前記レーザ干渉計の光軸が前記バーミラーより外れる前に、他のレーザ干渉計の光軸が前記バーミラーに入るように前記複数個のレーザ干渉計が配置されていることを特徴とする（１）に記載のＸＹステージ。
【００１４】
（３）前記レーザ干渉計の光軸は、前記スライダ部の移動と共にその一辺のバーミラーにその１軸が、他辺のバーミラーにその２軸が常に当たるように、前記複数のレーザ干渉計が配置されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のＸＹステージ。
【００１５】
（４）前記スライダ部の移動と共に、スライダ部の位置情報に基づいて前記レーザ干渉計を切り換える切換手段を備えることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のＸＹステージ。
【００１６】
（５）前記レーザ干渉計の切り換えを実行する前に、切り換え先のレーザ干渉計の差分積分値の初期値及び位置変換行列を算出する、前処理演算手段を備えることを特徴とする
（１）乃至（４）のいずれかに記載のＸＹステージ。
【００１７】
（６）前記レーザ干渉計は、位相信号によりリアルタイムに前記スライダ部の位置検出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ＸＹステージ。
【００１８】
（７）前記複数のレーザ干渉計は、同期して前記スライダ部の位置検出を実行することを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載のＸＹステージ。
【００１９】
（８）前記スライダ部は、前記プラテン上で複数個が夫々独立して２次元方向に位置制御されることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載のＸＹステージ。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）固定配置された複数のレーザ干渉計を、スライダ部の位置によりバンプレスに切換えることで、バーミラーのサイズに制限を受けることなくスライダ部をプラテン上の任意位置に移動させることができる。
【００２１】
（２）複数のスライダ部を同一プラテン上で位置制御することができ、交互動作や複数の工程を夫々のスライダ部で同時に実行することが可能となる。これにより、装置の稼動効率を大幅にアップすることができる。
【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。１００は、本発明が適用されたプラテンである。２０１及び２０２は、本発明が適用された２個のスライダ部であり、プラテン１００上で２次元方向に衝突しないように位置制御される。
【００２３】
スライダ部２０１及び２０２は３辺にバーミラーを搭載している。第１スライダ部２０１において、Ｙ軸方向のバーミラー２０１ａはプラテン１００のＹ軸方向の１辺１００ａに対峙している。Ｘ軸方向のバーミラー２０１ｂはプラテン１００のＸ軸方向の１辺１００ｂに対峙している。Ｘ軸方向のバーミラー２０１ｄはプラテン１００のＸ軸方向の１辺１００ｄに対峙している。
【００２４】
第２スライダ部２０２において、Ｙ軸方向のバーミラー２０２ｃはプラテン１００のＹ軸方向の１辺１００ｃに対峙している。Ｘ軸方向のバーミラー２０２ｂはプラテン１００のＸ軸方向の１辺１００ｂに対峙している。Ｘ軸方向のバーミラー２０２ｄはプラテン１００のＸ軸方向の１辺１００ｄに対峙している。
【００２５】
プラテン１００のＹ軸方向の１辺１００ａに沿って所定の間隔で複数のレーザ干渉計３０１，３０２，３０３，…が固定配置されている。これら干渉計から第１スライダ部２０１のバーミラー２０１ａに照射されるビームは、１つの干渉計のビーム光軸がバーミラー２０１ａを外れる前に他の干渉計のビーム光軸がバーミラー２０１ａに入るように配置されている。
【００２６】
同様に、プラテン１００のＹ軸方向の１辺１００ｃに沿って所定の間隔で複数のレーザ干渉計４０１，４０２，４０３，…が固定配置されている。これら干渉計より第２スライダ部２０２のバーミラー２０２ｃに照射されるビームは、１つの干渉計のビーム光軸がバーミラー２０２ｃを外れる前に他の干渉計のビーム光軸がバーミラー２０２ｃに入るように配置されている。
【００２７】
プラテン１００のＸ軸方向の１辺１００ｂに沿って所定の間隔で複数のレーザ干渉計５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６…が固定配置されている。これら複数のレーザ干渉計は、隣り合う一対が一組となって回転検出のために第１スライダ部２０１のバーミラー２０１ｂ及び第２スライダ部２０２のバーミラー２０２ｂに、夫々の組が２本のビームを照射している。
【００２８】
同様に、プラテン１００のＸ軸方向の１辺１００ｄに沿って所定の間隔で複数のレーザ干渉計６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６…が固定配置されている。これら複数のレーザ干渉計は、隣り合う一対が一組となって回転検出のために第１スライダ部２０１のバーミラー２０１ｄ及び第２スライダ部２０２のバーミラー２０２ｄに、夫々の組が２本のビームを照射している。
【００２９】
これら複数のレーザ干渉計から第１スライダ部２０１及び第１スライダ部２０２へのビーム光軸は、絶えず２軸以上のビーム光軸がバーミラーに当たり、かつ１つの干渉計のビーム光軸がバーミラーより外れる前に他の干渉計のビーム光軸がバーミラーに入るように配置されている。
【００３０】
７００はＸＹステージ制御装置であり、同期位置検出手段７０１、スライダ部位置制御手段７０２、切換え手段７０３、前処理演算手段７０４の機能を備える。同期位置検出手段７０１は、定周期で全てのレーザ干渉計により第１スライダ部２０１及び第１スライダ部２０２のＸ方向及びＹ方向２軸の位置測定を同期して実行し、測定データＰをスライダ部位置制御手段７０２に渡す。
【００３１】
本発明で使用される複数のレーザ干渉計としては、位相信号によりスライダ部の位置を計算する方式を採用することにより、全てのレーザ干渉計を同期させてリアルタイムに位置測定データを取得できる。位相信号を用いる計算方式の詳細は、特許文献１に開示されている。
【００３２】
切換え手段７０３は、スライダ部の位置情報に対応して使用するレーザ干渉計の情報を予め保持しており、同期位置検出手段７０１からの測定データＰを取得してレーザ干渉計の切換え指令Ｑをスライダ部位置制御手段７０２に渡す。
【００３３】
前処理演算手段７０４は、スライダ部の移動に伴ない、１つのレーザ干渉計から他のレーザ干渉計に切り換える過渡状態において、切換え前のレーザ干渉計の直前測定データを切換え先のレーザ干渉計の初期値とする、データのバンプレス切換えのための演算を事前に実行し、演算データＲをスライダ部位置制御手段７０２に渡す。
【００３４】
図２は、スライダ部２０１の移動に伴なうレーザ干渉計の切換えの手順を説明する模式図である。Ｙ軸に沿ってＷ方向に移動するスライダ部２０１の現在位置と回転の座標を（ｘ，ｙ，θｚ）で示す。３辺のバーミラーは省略されている。
【００３５】
Ｙ軸方向のレーザ干渉計３０１、３０２、３０３の基準点からのＹ軸距離をＹｘ０、Ｙｘ１，Ｙｘ２で示す。現在、スライダ部２０１バーミラーに当たっているレーザ干渉計３０１，３０２のＸ軸方向距離Ｘ０，Ｘ１の検出値を、ＩＸ０，ＩＸ１で示す。
【００３６】
スライダ部２０１の下方側のＸ軸方向のレーザ干渉計の一対５０１，５０２の中点から基準点までのＸ軸距離をＸｙ１で示す。レーザ干渉計の一対５０３，５０４の中点から基準点までのＸ軸距離をＸｙ０で示す。対となるレーザ干渉計間の距離をＤで示す。
【００３７】
現在、スライダ部２０１バーミラーに当たっているレーザ干渉計５０１，５０２のＹ軸方向距離Ｙ１−１，Ｙ１−２の検出値をＩＹ１−１，ＩＹ１−２で示す。レーザ干渉計５０３，５０４のＹ軸方向距離Ｙ０−１，Ｙ０−２の検出値をＩＹ０−１，ＩＹ０−２で示す。
【００３８】
スライダ部２０１の上方側のＸ軸方向のレーザ干渉計の一対６０１，６０２の中点から基準点までのＸ軸距離をＸｙ２で示す。レーザ干渉計の一対５０３，５０４の中点から基準点までのＸ軸距離をＸｙ３で示す。
【００３９】
現在、スライダ部２０１バーミラーに当たっているレーザ干渉計６０１，６０２のＹ軸方向距離Ｙ２−１，Ｙ２−２の検出値をＩＹ２−１，ＩＹ２−２で示す。レーザ干渉計６０３，６０４のＹ軸方向距離Ｙ３−１，Ｙ３−２の検出値をＩＹ３−１，ＩＹ３−２で示す。
【００４０】
スライダ部位置制御装置７０２では、レーザ干渉計６０１，６０２のＹ軸方向距離Ｙ２−１，Ｙ２−２は、レーザ干渉計５０１，５０２のＹ軸方向の仮想距離Ｙ２−１，仮想距離Ｙ２−２として処理する。
【００４１】
スライダ部２０１がＹ軸をプラス方向Ｗに移動中で、現在使用中のレーサ干渉計３０１を、次に隣り合うレーザ干渉計３０２に切換える場合の信号処理手順は以下のとおりとなる。
【００４２】
Ａ：切換前
（イ）光軸の位置検出処理：差分積算            
X0n=X0n-1+(IX0n-IX0n-1)                                        （１）
Y1-1n=Y1-1n-1+(IY1-1n-IY1-1n-1)                                （２）
Y1-2n=Y1-2n-1+(IY1-2n-IY1-2n-1)                                （３）
【００４３】
（ロ）座標演算：
[X,Y,θz]=[p01][X0,Y1-1,Y1-2]                                  （４）
【００４４】
（ハ）座標変換パラメータ演算：
[p01]=[f][X,Y,Xy1,Yx0,D]                                        （５）
【００４５】
（ニ）次の座標変換パラメータ予備演算
[p11]=[f][X,Y,Xy1,Yx1,D]                                        （６）
【００４６】
（ホ）次の光軸位置予備演算：切換に備えて差分積算処理の初期値を算出しておく
X1n=G(X,Y,θz,Yx1)                                              （７）
Y2-1n=G(X,Y,θz,Xy2-D/2)                                        （８）
Y2-2n=G(X,Y,θz,Xy2+D/2)                                        （９）
【００４７】
（へ）切り替え位置チェック：
切換位置ならレーザ干渉計３０２に切換える。
【００４８】
Ｂ：切替え後
（ト）光軸の位置検出処理：X1に切り替え
X1n+1=X1n+(IX1n+1-IX1n)                                      （１０）
Y1-1n+1=Y1-1n+(IY1-1n+1-IY1-1n)                              （１１）
Y1-2n+1=Y1-2n+(IY1-2n+1-IY1-2n)                              （１２）
【００４９】
（チ）座標演算
[X,Y,θz]=[p11][X1,Y1-1,Y1-2]                                （１３）
【００５０】
（リ）座標変換パラメータ演算
[p11]=[f][X,Y,Xy1,Yx1,D]                                      （１４）
【００５１】
（ヌ）次の座標変換パラメータ予備演算          
（ル）次の光軸位置予備演算
（オ）切り替え位置チェック
【００５２】
上記処理手順において、切換え前の（６）式のパラメータ予備演算値が、切換え後の
（１３）式の座標演算で使用され、切換え前の（７）式の差分積算初期値が、切換え後の（１０）式の位置算出で使用されることにより、レーザ干渉計の切換えに伴なう過渡状態におけるデータのバンプレス切換えが実現される。
【００５３】
本発明によれば、全レーザ干渉計の同期検出と位置検出のリアルタイム性により、スライダ部が高速でプラテン上を移動する時も切換えに伴なう外乱の発生がなく、データの連続性を保持することができる。
【００５４】
図３は、本発明の他の実施形態であり、４辺にバーミラーを搭載した４個のスライダ部をプラテン１上で位置制御するマルチスライダのシステム構成図である。
【００５５】
以上説明した実施形態から明らかなように、本発明の要件は、スライダ部の四辺の少なくとも三辺に設けられたバーミラーと、プラテンの四辺の少なくとも二辺に沿って固定配置され、前記バーミラーに照射したレーザビームの反射光を受光する複数個のレーザ干渉計を備える構成である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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】スライダ部の移動に伴なうレーザ干渉計の切換えの手順を説明する模式図である。
【図３】４辺にバーミラーを搭載した複数のスライダ部を有するマルチスライダのシステム構成図である。
【図４】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】
【００５７】
１００  プラテン
２０１  第１スライダ部
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ  バーミラー
２０２  第２スライダ部
２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ  バーミラー
３０１，３０２，３０３  レーザ干渉計
４０１，４０２，４０３  レーザ干渉計
５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６  レーザ干渉計
６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６  レーザ干渉計
７００  ＸＹステージ制御装置
７０１  同期位置検出手段
７０２  スライダ部位置制御手段
７０３  切換手段
７０４  前処理演算手段
【図１】
2007163418.tif 000003
【図２】
2007163418.tif 000004
【図３】
2007163418.tif 000005
【図４】
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