(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振台上にステージを載置したステージ装置において、
前記ステージを加減速駆動する駆動手段と、
前記ステージの目標移動量を規定せずに加減速の開始信号を入力情報として入力する入力手段と、
前記入力手段へ入力された加速開始の情報に基づいて前記駆動手段に加速信号を出力するとともに、前記入力手段へ減速開始の情報が入力された後でかつ前記加速信号を出力してからｎ×Ｔ秒（ただし、ｎは自然数、Ｔは除振台の固有揺動振動周期［秒］）後に、前記加速信号と同波形で方向が逆になる減速信号を出力する制御手段と
を具備したことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記入力手段は、ジョイスティックまたはボタンスイッチからなることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
除振台上にステージを載置したステージ装置において、
前記ステージを加減速駆動する駆動手段と、
前記ステージの目標移動速度を入力情報として入力する入力手段と、
前記入力手段への入力内容に基づいて前記駆動手段に第１の加速信号を出力するとともに、該第１の加速信号を出力してから（ｎ−０．５）×Ｔ秒（ただし、ｎは自然数、Ｔは除振台の固有揺動振動周期［秒］）後に、前記第１の加速信号と同波形で方向が同じ第２の加速信号を出力する制御手段と
を具備したことを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
制御手段は、前記除振台の固有揺動振動周期Ｔに相当する変数Ｔｃを外部より変更可能にし、該変数Ｔｃを前記固有揺動振動周期Ｔとみなして前記駆動装置を制御す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ステージ装置。
【請求項５】
前記除振台の揺動振動を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出された振動振幅に応じて前記変数Ｔｃを調整することを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除振台上で使用されるステージ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイで代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板の欠陥検査には、被検体であるガラス基板をＸＹ方向の２軸に移動可能なステージに載置し、このステージを移動させながら基板表面を顕微鏡などのにより拡大して欠陥の観察を行なうものがある。
【０００３】
図８は、このような欠陥検査に用いられるステージ装置の一例を示すもので、支持台１上に空気バネ３ａと定盤３ｂを有する除振台３を配設し、この除振台３上に直交するＸＹ方向の２軸に移動可能なステージ４を搭載し、このステージ４上にガラス基板などの被検体５を載置している。また、除振台３には、アーム状のフレーム６により顕微鏡７をステージ４上の被検体５の上方に位置するように支持し、ステージ４をＸＹ方向に移動させることにより、顕微鏡７による被検体５上の位置を変えながら、被検体５表面を拡大して観察できるようにしている。
【０００４】
この場合、ステージ４は、制御装置８により制御されるサーボモータなどの加減速装置９によりボールネジ１０を介してＸＹ方向の２軸に移動されるようになっている。ここで、加減速装置９としてサーボモータを用いる場合は、入力装置１１より目標移動量、目標速度を制御装置８に入力することで、制御装置８より目標移動量、目標速度にかかる制御信号が加減速装置９に入力され、ステージ４が移動される。
【０００５】
なお、ステージ４を全自動制御するものでは、入力装置１１に代わってコンピュータなどの予めステージ４の動きがプログラミングされた装置が用いられる。また、装置使用者が顕微鏡７の観察画像を見ながらジョイスティックやボタンなどの入力装置を用いて手動により制御する場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなステージ装置によると、加減速装置９によりステージ４を移動する際の、加減速の反力により除振台３が揺動するという問題があった。つまり、ステージ４は、支持台１上に除振台３を介して支持され、床からの振動をステージ４に伝えないようになっているが、除振台３は、定盤３ｂを空気バネ３ａにより弾性的に支持されているため、除振台３上でステージ４が加減速を繰り返すと、この加減速のたびに、その反力により空気バネ３ａにより弾性的に支持された定盤３ｂが揺動することになる。そして、この定盤３ｂの揺動が大きいと、定盤３ｂ上の顕微鏡７を支持するフレーム６に揺れが伝わり、顕微鏡観察像のぶれの原因になっていた。
【０００７】
そこで、従来、除振台の揺動の対策手段として、例えば特開平７−３０７２７９号公報に開示されるように、アクティブ除振台を用い、このような除振台の定盤をアクチュエータを用いて制御することで、揺動を抑制するようにしたものが考えられている。
【０００８】
しかし、このような手段では、定盤を制御するアクチュエータとその制御系が必要になるため、装置の構成が複雑になりコスト的にも高価なものになるという問題があった。
【０００９】
また、別の対策手段として、特開平８−１１１３７４号公報に開示されるように、ステージの加減速の反力が除振台に伝わらない形態をとるものも考えられている。この装置では、ステージの加減速駆動装置が取付けられたフレームが除振台とは別体で床に固定されており、これにより加減速時の反力がフレームのみに加わり除振台には加わらないようにして、加減速時の反力による除振台の揺動を防止するようにしている。
【００１０】
しかし、このような手段では、ステージの加減速駆動装置が必要になるなど、装置の構成が複雑で、コスト的にも高価なものになり、さらに装置の接地面積も大きくなるという問題があった。
【００１１】
さらに、別の対策手段として、特開平１０−１４４６０１号公報に開示されるように、予めシュミュレーションにより求めたステージの加減速の指令値を用いることにより、除振台の揺動を抑制するようにしたものも考えられている。
【００１２】
しかし、このような手段では、指令値が複雑で、除振台の揺動周期の数倍の時間を要するような長ストロークのステージの移動に対応していないなどの問題があった。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ステージ加減速の反力による除振台の揺動を効果的に抑制することができるステージ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、除振台上にステージを載置したステージ装置において、前記ステージを加減速駆動する駆動手段と、前記ステージの目標移動量を規定せずに加減速の開始信号を入力情報として入力する入力手段と、前記入力手段へ入力された加速開始の情報に基づいて前記駆動手段に加速信号を出力するとともに、前記入力手段へ減速開始の情報が入力された後でかつ前記加速信号を出力してからｎ×Ｔ秒（ただし、ｎは自然数、Ｔは除振台の固有揺動振動周期［秒］）後に、前記加速信号と同波形で方向が逆になる減速信号を出力する制御手段とを具備したことを特徴としている。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記入力手段は、ジョイスティックまたはボタンスイッチからなることを特徴ととしてる。
請求項３記載の発明は、除振台上にステージを載置したステージ装置において、前記ステージを加減速駆動する駆動手段と、前記ステージの目標移動速度を入力情報として入力する入力手段と、前記入力手段への入力内容に基づいて前記駆動手段に第１の加速信号を出力するとともに、該第１の加速信号を出力してから（ｎ−０．５）×Ｔ秒（ただし、ｎは自然数、Ｔは除振台の固有揺動振動周期［秒］）後に、前記第１の加速信号と同波形で方向が同じ第２の加速信号を出力する制御手段とを具備したことを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、制御手段は、前記除振台の固有揺動振動周期Ｔに相当する変数Ｔｃを外部より変更可能にし、該変数Ｔｃを前記固有揺動振動周期Ｔとみなして前記駆動装置を制御することを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記除振台の揺動振動を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出された振動振幅に応じて前記変数Ｔｃを調整することを特徴としている。
【００１７】
この結果、本発明によれば、入力手段よりステージの目標移動量を入力して移動させるときも、除振台の揺動を効果的に抑えることができる。
【００１８】
本発明によれば、入力手段よりステージの目標移動速度を入力して定速移動させるときも、除振台の揺動を効果的に抑えることができる。
【００１９】
本発明によれば、揺動台の固有揺動振動周期が未知の場合でも、外部から最適な状態に設定できるので、除振台の揺動を効果的に抑えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従い説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用されるステージ装置の概略構成を示すもので、図８と同一部分には、同符号を付している。
【００２２】
この場合、入力装置１１は、制御装置８にステージ４の目標移動量を入力情報として入力するもので、手動により目標移動量を入力するもの、あるいは予めプログラミングされたコンピュータなどが用いられる。
【００２３】
制御装置８は、特定のものに限定されるものではないが、例えば、加減速装置９をなすサーボモータのドライバ、このドライバを制御するコンピュータにより構成されている。また、制御装置８は、入力装置１１よりステージ４の目標移動量を入力されると、ステージ４の加速度の大きさを演算する。この場合、予め、任意の加速信号を出力し始めてからｎ×Ｔ秒後に、加速信号と同波形で方向が逆になる減速信号を出力した時のステージ４の移動量を計算または実測により調べておき（ここで、ｎは自然数、Ｔは除振台３の固有揺動振動周期［秒］）、このときの加速信号の大きさをＡ０、ステージ４の移動量をＤ０とすると、実際に、入力装置１１よりステージ４の目標移動量Ｄ１が入力されると、
Ａ１＝（Ｄ１／Ｄ０）×Ａ０…（１）
よりステージ４の加速信号Ａ１を求めるようになっている。
【００２４】
このような構成において、いま、入力装置１１よりステージ４の目標移動量Ｄ１が入力されると、制御装置８は、上述した（１）式よりステージ４の加速信号Ａ１を演算により求める。図２（Ａ’）は、この加速信号Ａ１を拡大して図示したものである。加速信号Ａ１は、図２（Ａ）に示すタイミングで加減速装置９に与えられ、ステージ４は、同図（Ｂ）に示すように加速され、同図（Ｃ）に示すように移動される。
【００２５】
ステージ４が加速信号Ａ１により加速を始めると、その反力により除振台３が同図（Ｄ）に示すように揺動を始め、同図（Ｅ）に示すように加速される。このときの除振台３の揺動は、固有の揺動振動周期Ｔである。
【００２６】
その後、同図（Ａ）に示す加速信号Ａ１を出力してからｎ×Ｔ秒後（ここでは、ｎ＝１であるＴ秒後）に制御装置８より加速信号Ａ１と同波形で方向が逆になる減速信号Ａ１’を出力する。すると、ステージ４は、減速を始めるが、このときの減速信号Ａ１’は、加速信号Ａ１と同波形で方向が逆なので、図２（Ｂ）に示すようにステージ４は、停止の方向に移行する。
【００２７】
一方、ステージ４の減速により、反力が除振台３に加えられるが、この反力が加えられるのは、同図（Ｆ）に示すように除振台３の運動量がステージ４の移動方向と逆向きの極大値Ａ２を取るときである。これにより、除振台３の運動量は、ステージ４の減速時の反力により効率的に相殺され、同図（Ｄ）に示すように揺動を抑制することができるようになる。
【００２８】
ちなみに、図３（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の考えを取り入れない場合の、ステージ４および除振台３の図２（Ａ）〜（Ｆ）示す図に対応するもので、特に、図２（Ｄ）と図３（Ｄ）を比較すると除振台３の揺動が大幅に抑制されていることが理解できる。
【００２９】
従って、このようにすれば、入力装置１１よりステージ４の目標移動量を入力情報として入力するのみで、この入力情報に基づいて制御装置８より加減速装置９に加速信号を出力するとともに、加速信号を出力してからｎ×Ｔ秒後に、加速信号と同波形で方向が逆になる減速信号を出力するようにしたので、除振台３の運動量は、ステージ４の減速時の反力により効率的に相殺されるようになり、除振台の揺動を効果的に抑えることができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明するが、ここでのステージ装置の概略構成は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００３１】
この場合、入力装置１１は、ジョイスティックやボタンによりステージ４を移動させる場合を想定している。例えば、ボタンの場合、ボタンを押すとステージ４が移動を始め、ボタンを離すとステージ４の移動が停止するような機能を持たせている。そして、このときのボタン操作が、制御装置８に加減速の開始信号として与えられるようになっている。また、制御装置８は、入力装置１１のボタンが押されると、入力信号を立ち上げるとともに、この信号の立上がりをトリガにして、除振台３の揺動振動周期Ｔのパルスを発生し、その後、入力装置１１のボタンが離されると、入力信号を立ち下げるようにしている。
【００３２】
このような構成において、まず、入力装置１１のボタンが押されると、制御装置８は、図４（Ａ）に示すように入力信号Ｂ１を立ち上げるとともに、この信号の立上がりをトリガにして、同図（Ｂ）に除振台３の揺動振動周期ＴのパルスＢ２を発生させ、同時に同図（Ｃ）に示すように加速信号Ｂ３を出力し、ステージ４の加速を開始させる。
【００３３】
この状態で、入力装置１１のボタンが離されると、同図（Ａ）に示すように入力信号Ｂ１が立ち下がる。すると、この入力信号Ｂ１が立ち下りの信号がトリガされてから最初にパルスＢ２が立ち上がるタイミングでトリガをかけて同図（Ｃ）に示す減速信号Ｂ４を出力する。
【００３４】
これにより、加速信号Ｂ３が出力されてからｎ×Ｔ秒後に減速信号Ｂ４を出力できるようになるが、この減速信号Ｂ３は、加速信号Ｂ３と同波形で方向が逆になっていて、同図（Ｆ）に示すように除振台３の運動量がステージ４の移動方向と逆向きの極大値Ｂ５を取るときに出力されるので、ステージ４の減速の反力は、効果的にステージ４の運動量を相殺するようになり、同図（Ｄ）に示すように除振台３の揺動は、破線で示した本発明の考えを取り入れない従来例に比べて、効果的に抑制することができる。
【００３５】
従って、このようにすれば、入力装置１１としてジョイスティックやボタンを用いて、ステージ４を移動させる場合も、ステージ４を移動させる際の除振台３の揺動を効果的に抑えることができる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を説明するが、ここでのステージ装置の概略構成は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００３７】
この場合、入力装置１１は、ステージ４の目標移動速度を入力情報として入力するもので、ステージ４を定速で移動する場合に用いられる。つまり、ステージ４を定速で長いストロークにわたって移動し、ステージ４上の被検体５を観察、測定する場合に用いられる。
【００３８】
このような構成において、入力装置１１によりステージ４の目標移動速度を制御装置８に入力すると、制御装置８は、ステージ４の加速信号の大きさを演算する。ここでの演算は、第１の実施の形態で説明したように、任意の加速波形で到達する速度を予め計算、実測により調べておき、その大きさを調整することで求めている。また、この場合のステージ４の目標移動速度は、図５（Ａ）に示すように同じ波形の加速信号により２回加速することで得られるようにしており、加速信号の大きさは、目標移動速度の半分の速度まで加速するのに必要な大きさとしている。
【００３９】
この状態から、制御装置８が目標速度の半分の速度まで加速する第１の加速信号Ｃ１を出力すると、同図（Ｂ）に示すようにステージ４は、目標移動速度の半分の速度まで加速される。制御装置８は、第１の加速信号Ｃ１を出力してから（０．５−ｎ）×Ｔ秒後に第１の加速信号Ｃ１と同じ波形の第２の加速信号Ｃ２を出力する。この第２の加速信号Ｃ２によりステージ４は、目標移動速度に到達する。
【００４０】
この場合、第１の加速信号Ｃ１によりステージ４を加速すると，同図（Ｃ）に示すように，その反力により除振台３が揺動を開始する。そして、第１の加速信号Ｃ１が出力されてから（ｎ−０．５）×Ｔ秒後（図５ではｎ＝１で０．５Ｔ秒後）に第２の加速信号Ｃ２が出力されるが、この第２の加速信号Ｃ２は、図５（Ｅ）に示すように除振台３の運動量がステージ４の移動方向と同方向の極大値Ｃ３をとるときに出力されるようになり、第２の加速信号Ｃ２による反力は，除振台３の運動量を相殺し、同図（Ｃ）に示すように除振台３の揺動は、破線で示した本発明の考えを取り入れない従来例に比べ、効果的に抑制することができる。
【００４１】
従って、このようにすれば，入力装置１１よりステージ４の目標移動速度を入力して定速移動させるときも、除振台３の揺動を効果的に抑えることができる。
【００４２】
（第４の実施の形態）
上述した第１乃至第３の実施の形態では、除振台３の揺動振動周期Ｔが既知の場合を説明したが、この第４の実施の形態では、揺動振動周期Ｔが未知の場合で、手動で調整することが可能なステージ装置を示している。
【００４３】
図６は、本発明の第４の実施の形態の概略構成を示すもので、図８と同一部分には、同符号を付している。
【００４４】
この場合、入力装置２１は、制御装置２２にステージ４の目標移動量を入力情報として入力するもので、手動で目標移動量を入力するものでも，あらかじめブログラミングされたコンピュータでも、目標移動量を制御装置に入力する機能を持つものであればかまわない。制御装置２２は、特定のものに限定されるものではないが、例えば、加減速装置９をなすサーボモータのドライバ、このドライバを制御するコンピュータを有している。また、制御装置２２は、除振台３の揺動振動周期Ｔに相当する変数Ｔｃを外部より変更可能にしている。
【００４５】
制御装置２２には、調整装置２３を接続している。この調整装置２３は、未知である除振台３の揺動振動周期Ｔに相当する制御装置２２の変数Ｔｃを手動により任意に変更するためのものである。また、顕微鏡７には、ＣＣＤカメラ２４を設けていて、顕微鏡７を介して取込んだ被検体の観察像をＣＣＤカメラ２４で撮像し、モニタ２５に表示するようにしている。
【００４６】
このような構成において、制御装置２２内の変数Ｔｃを除振台３の揺動振動周期Ｔとしてステージ４を駆動すると、ステージ４の駆動とともに除振台３が揺動振動し、これにより顕微鏡７もステージ４とともに加振され，鏡観察像を表示するモニタ２５上の観察像が振動する。
【００４７】
観察者は、モニタ２５の観察像の振動状態を見ながら、この振動が小さくなるように、調整装置２３により，制御装置２２内の変数Ｔｃの調整を行ない、最適な変数Ｔｃを設定し、この変数Ｔｃを除振台３の揺動振動周期Ｔとみなして上述した第１乃至第３の実施の形態で述べたと同様なステージ４の制御を行なう。
【００４８】
ここでは，観察像の振動をみながら制御装置２２内の変数Ｔｃを調整しているが，図示しない振動計を除振台３に設けて、その振動計の振動波形をみながら調整することも可能である．
従って、このようにすれば、除振台３の揺動振動周期Ｔが未知であっても、顕微鏡観察像の振動をみながら制御装置内の変数Ｔｃを調整することで、最適な変数Ｔｃを設定できるようになるので，除振台３の揺動を効果的に抑えることができる。
【００４９】
（第５の実施の形態）
第１乃至第３の実施の形態は、除振台３の揺動振動周期Ｔが既知の場合を説明し、第４の実施の形態では揺動振動周期Ｔが未知の場台で手動により入力するものについて述べたが、この第５の実施の形態では、除振台３の揺動振動周期Ｔが未知の場合に自動で揺動振動周期Ｔを調整できるようにしている。
【００５０】
図７は、本発明の第５の実施の形態の概略構成を示すもので、図６と同一部分には、同符号を付している。
【００５１】
この場合、入力装置２１は、制御装置２２にステージ４の目標移動量を入力情報として入力するもので、手動で目標移動量を入力するものでも，あらかじめブログラミングされたコンピュータでも、目標移動量を制御装置２２に入力する機能を持つものであればかまわない。
【００５２】
ステージ４を支持する除振台３には振動計３１を取付けている。この振動計３１は、除振台３の揺動振動を検出するものである。つまり、振動計３１は、除振台３の揺動振動を検出し，振動信号を制御装置２２に出力するようにしている。
【００５３】
制御装置２２は、特定のものに限定されるものではないが、例えば、加減速装置９をなすサーボモータのドライバ、このドライバを制御するコンピュータを有している。また、制御装置２２は、除振台３の揺動振動周期Ｔに相当する変数Ｔｃを外部より変更可能に構成されていて、振動計３１により検出された振動振幅に応じた信号により変数Ｔｃを調整可能になっている。
【００５４】
このような構成において、制御装置２２内の変数Ｔｃを除振台３の揺動振動周期Ｔとしてステージ４を駆動すると、ステージ４の駆動とともに除振台３が揺動振動し、この時の振動振幅が振動計３１により検出される。そして、振動計３１により検出された振動振幅に応じた信号が制御装置２２に取り込まれると、制御装置２２は変数Ｔｃを変えながら、さらに振動振幅を取り込み、振動振幅が最小となる変数Ｔｃを探し出し、この変数Ｔｃを除振台３の揺動振動周期Ｔとみなして上述した第１乃至第３の実施の形態で述べたと同様なステージ４の制御を行なう。
【００５５】
従って、このようにすれば、除振台３の揺動振動周期Ｔが未知であっても、振動計３１からの振動振幅に応じて制御装置内の変数Ｔｃを最適なものに調整することができるので、除振台３の揺動を効果的に抑えることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ステージ加減速の反力による除振台の揺動を効果的に抑制することができるステージ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の動作を説明するための図。
【図３】第１の実施の形態の動作を説明するための図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するための図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の概略構成を示す図。
【図８】従来のステージ装置の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…支持台
３…除振台
３ａ…空気バネ
３ｂ…定盤
４…ステージ
５…被検体
６…フレーム
７…顕微鏡
８…制御装置
９…加減速装置
１０…ボールネジ
１１…入力装置
２１…入力装置
２２…制御装置
２３…調整装置
２４…ＣＣＤカメラ
２５…モニタ
【図１】
0004144980.tif 000002
【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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【図８】
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