(57)【要約】【課題】  補正マップのメモリ容量の増加や補正処理時間を増加することなく、補正マップを使用した複数の位置補正処理を行うことがきる精密ステージ制御システムを提供する。【解決手段】  上位コントローラ１１と、ステージ１４と、ステージ制御装置１０と、電流アンプ／アクチュエータ１３と、位置検出器１２とで構成され、ステージ１４の基準軸の位置に応じた補正量を、ステージ１４の補正軸に加える位置補正機能を複数有した精密ステージ制御システムにおいて、上位コントローラ１１に位置補正情報を設定記憶する複数の補正マップ１２１，１２２と、複数の補正マップ１２１，１２２を一つの合成補正マップ１２３に合成する補正マップ合成処理部１１２と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システム全体の制御を司る上位コントローラと、制御対象物を搭載するステージと、前記上位コントローラからの指令を受けて前記ステージを位置決め制御するための電流指令を出力するステージ制御装置と、該ステージ制御装置からの電流指令に基づいて前記ステージを駆動する電流アンプ／アクチュエータと、前記ステージの移動位置を検出する位置検出器とで構成され、前記ステージの基準軸の位置に応じた補正量を、前記ステージの補正軸位置指令に加える位置補正機能を複数有した精密ステージ制御システムにおいて、
前記上位コントローラに位置補正情報を設定記憶する複数の補正マップと、該複数の補正マップを一つの合成補正マップに合成する補正マップ合成処理部と、を備えたことを特徴とする精密ステージ制御システム。
【請求項２】
前記上位コントローラは、前記合成補正マップを前記ステージ制御装置に、ＬＡＮ（Local Area Network）やシリアル通信等の通信手段により転送することを特徴とする請求項１に記載の精密ステージ制御システム。
【請求項３】
前記ステージ制御装置は、ＬＡＮ（Local Area Network）やシリアル通信等の通信手段により前記上位コントローラから転送された前記合成補正マップを記憶し、該記憶された合成補正マップに設定された位置補正情報に従い、前記ステージの前記基準軸の位置に応じた補正量を補正軸位置指令に加算する補正量作成処理部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の精密ステージ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージの基準軸の位置に応じた補正量を補正軸に行う位置補正機能を複数有した精密ステージ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械や半導体製造装置など高精度な位置決め制御が必要とされる精密ステージの制御システムにおいて、その精度を向上させるために各種の補正処理が行われている。
図６は工作機械においてステージのたわみ等の位置誤差の補正を示す図である。横軸に基準軸の位置、縦軸に補正軸の位置及び補正量が示されている。基準軸が移動するとステージのたわみにより、LＮ１のように補正軸の位置が変化してしまう。そこで同図のＬＮ２に示す補正量を補正軸に加えることで、上記の位置誤差を低下させる。これらの補正情報は、補正間隔毎の補正点における補正量を、補正マップとして予め制御装置に設定記憶しておき、加工時にその補正を行うようにしたものである。
また、露光装置における露光マスクの位置ずれ量の補正処理を、露光マスクと補正用マスクを用いて位置ずれ量をあらかじめ計測し、その補正量を補正テーブルとして制御装置に設定記憶しておき、露光時にその補正を行う（例えば、特許文献１）。
上記補正処理はいずれも、基準軸が移動すると、その基準軸の位置と補正マップ等の補正情報から補正量を求め、その補正量を補正軸の位置指令に加算して補正を行っている。しかしこのような補正処理を複数行う場合、例えば上記ステージのたわみ補正と露光マスクの位置ずれ補正を同時に行う場合において、それぞれの補正処理はお互いに独立して処理が行われている。
【０００３】
図５に複数の補正処理を行う従来の精密ステージ制御システムの構成例を示す。本システムは、制御システム全体の制御を司る上位コントローラ１１と、制御対象物を搭載するステージ１４と、上位コントローラ１１からの指令を受けてステージ１４を位置決め制御するための電流指令を出力するステージ制御装置１０と、ステージ制御装置１０からの電流指令に基づいてステージ１４を駆動する電流アンプ／アクチュエータ１３と、ステージ１４の移動位置を検出する位置検出器１２とで構成されている。
ステージ制御装置１０はモーション処理部１０１と、サーボ制御処理部１０２と、補正マップ１，１２１と補正マップ２，１２２の複数の補正マップと、補正量１作成処理部１３１と補正量２作成処理部１３２の複数の補正量作成処理部を有する。
オペレータより移動等の動作指令を受けると、上位コントローラ１１のＨＭＩ（Human Machine Interface）処理部１１１を介して、目標位置や移動速度などの情報を持つ移動要求が、モーション処理部１０１へ伝えられる。モーション処理部１０１は移動要求に従って、あらかじめ決められた制御周期毎にステージ１４を目標位置へ移動させる位置指令を生成する。このとき、補正量１作成処理部１３１と補正量２作成処理部１３２は基準軸位置指令と補正マップより補正量１と補正量２を生成する。生成された補正量は補正軸の位置指令に加算されてサーボ制御処理部１０２に指令される。このようにして、複数の補正マップを使用した位置補正処理が行われる。
【特許文献１】特開平１０−１２５４４（第１０頁、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような補正マップを使用した位置補正処理は、補正の精度を上げようとすると補正点数を増やす必要があり、補正点数は数千点にも及ぶ場合もある。この時の補正マップの容量は数十Ｍバイトにも及ぶものとなる。また、補正量を生成する補正量作成処理は制御周期毎に実行する必要があるが、補正データの不連続性によるショックを低減するために、補正点間の補正データの生成にスプライン曲線などの自由曲線を使用する場合は、その処理時間も補正点数と共に増加してくる。
このような状況の中、従来の精密ステージ制御システムにおいて、複数の補正処理を同時に行う場合には、同時に行う補正処理の数に比例して、補正マップの容量及び、制御周期毎に行う補正量作成処理の処理時間が増加することとなり、メモリ増設によるコストアップ、制御周期を長くすることによる制御性能の低下という問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、補正マップのメモリ容量の増加や補正処理時間を増加することなく、補正マップを使用した複数の位置補正処理を行うことがきる精密ステージ制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、制御システム全体の制御を司る上位コントローラと、制御対象物を搭載するステージと、前記上位コントローラからの指令を受けて前記ステージを位置決め制御するための電流指令を出力するステージ制御装置と、該ステージ制御装置からの電流指令に基づいて前記ステージを駆動する電流アンプ／アクチュエータと、前記ステージの移動位置を検出する位置検出器とで構成され、前記ステージの基準軸の位置に応じた補正量を、前記ステージの補正軸に加える位置補正機能を複数有した精密ステージ制御システムにおいて、前記上位コントローラに位置補正情報を設定記憶する複数の補正マップと、該複数の補正マップを一つの合成補正マップに合成する補正マップ合成処理部と、を備えたものである。
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の精密ステージ制御システムにおいて、前記上位コントローラは、前記合成補正マップを前記ステージ制御装置に、ＬＡＮ（Local Area Network）やシリアル通信等の通信手段により転送することができるものである。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の精密ステージ制御システムにおいて、前記ステージ制御装置は、ＬＡＮ（Local Area Network）やシリアル通信等の通信手段により前記上位コントローラから転送された前記合成補正マップを記憶し、該記憶された合成補正マップに設定された位置補正情報に従い、前記ステージの前記基準軸の位置に応じた補正量を前記補正軸に行う補正量作成処理部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、複数の補正マップを使用した位置補正処理を行う場合でも、ステージ制御装置で保持する補正マップが１つで良いので、使用メモリの増加は無く、メモリの増設によるコストアップは発生しない。
ここで本発明によると、上位コントローラにおいては、複数の補正マップと合成補正マップを保持することになるが、通常上位コントローラにはパソコンが使用されており、パソコンのＨＤＤを記憶媒体として使用することができるので、数十Ｍバイト程度のメモリ容量の増加は問題とならない。
また、ステージ制御装置で制御周期毎に行う補正量作成処理も１つの補正量作成処理を実行すれば良いので、処理時間も増加することなく、制御性能の低下は発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明における精密ステージ制御システムの構成を示す図である。全体構成は従来例の図５と同じであり、上位コントローラ１１と、ステージ１４と、ステージ制御装置１０と、電流アンプ／アクチュエータ１３と、位置検出器１２とで構成されている。
上位コントローラ１１はＨＭＩ処理部１１１と、補正マップ合成処理部１１２と、補正マップ１，１２１と補正マップ２，１２２の複数の補正マップと、合成補正マップ１，１２３とで構成されている。上位コントローラ１１とステージ制御装置１０はＬＡＮ（Local Area Network）やシリアル通信等の図示していない通信手段で接続されており、ＨＭＩ処理部１１１からステージ制御装置１０のモーション処理部１０１へモーション指令を送信し、また、補正マップ合成処理部１１２は補正マップ１，１２１と補正マップ２，１２２を合成して合成補正マップ１，１２３を生成し、その合成補正マップ１，１２３をステージ制御装置１０へ送信する。ステージ制御装置１０は受信したデータを合成補正マップ２，１２４に記憶する。
本実施例では補正マップを２つとしたが、３つ以上の補正マップを使用しても同様の処理が行える。
補正マップ合成処理部１１２は、図示していない入力手段により補正マップ１，１２１あるいは補正マップ２，１２２が設定もしくは更新された時に補正マップ１，１２１と補正マップ２，１２２より合成補正マップ１，１２３を生成する。
【０００９】
図２は２つの補正マップ１及び２と、２つの補正マップ１，２より生成された合成補正マップ１の補正点を示す。補正マップ１の補正点をＰ１ｎとする。ここでは簡単化のため、ｎは１から６としているが、実際には要求精度に応じて細分化されている。このときの補正間隔はＬ１である。補正マップ２の補正点をＰ２ｎとする（ｎは１から５）。このときの補正間隔はＬ２である。合成補正マップ１の補正点をＰ４ｎとする（ｎは１から６）。
【００１０】
図３は本発明の上位コントローラにおける補正マップの合成処理方法を示すフローチャートである。以下、図２及び図３に基づいて説明する。
ステップ１：複数の補正マップの中で、最も小さい補正間隔を持つ補正マップを基準補正マップとする。本例では補正マップ１の補正間隔Ｌ１の方が、補正マップ２の補正間隔Ｌ２よりも小さいので、補正マップ１を基準補正マップとする（図２を参照）。
ステップ２：基準補正マップ（補正マップ１）の各補正点における基準軸の位置に対応するその他の補正マップ（ここでは、補正マップ２）の補正点を計算する。本例の場合、基準補正マップの補正点Ｐ１２における基準軸位置Ｘ２に対応する補正マップ２の補正点は、Ｐ３２となる。Ｐ３２の算出は、基準軸位置Ｘ２を挟んで最も近い補正マップ２の補正点であるＰ２１とＰ２２とを結ぶ直線上の、Ｘ２の位置となる。基準補正マップの補正点Ｐ１１における基準軸位置Ｘ１に対応する補正マップ２の補正点は、補正マップ２に予め存在する補正点Ｐ２１と同一となる。
ステップ３：基準補正マップの補正点と、上記のステップ２で算出されたその他の補正マップ（補正マップ２）の補正点より、合成補正マップの補正点を算出する。本例の場合は、基準補正マップの補正点Ｐ１２の補正量ｄＹ１２と、ステップ２で算出された補正点Ｐ３２の補正量ｄＹ３２を加算した補正量ｄＹ４２である補正点Ｐ４２が合成補正マップ１の補正点となる。
【００１１】
上記補正マップ処理で作成された合成補正マップ１は図示していないＬＡＮ等の通信手段を使用してステージ制御装置１０に送られて合成補正マップ２として保存される。
上位コントローラ１１のＨＭＩ処理部１１１を介して、オペレータからの移動等の動作指令が受けつけられると、目標位置や移動速度などの情報を持つ移動要求が、モーション処理部１０１へ伝えられる。モーション処理部１０１は移動要求に従って、あらかじめ決められた制御周期毎にステージ１４を目標位置へ移動させる位置指令を生成する。生成された位置指令はサーボ制御処理部１０２に渡される。サーボ制御処理部１０２は、あらかじめ決められた制御周期毎に、指令された位置へステージ１４を移動させる電流指令を生成して、電流アンプ／アクチュエータ１３に指令を行う。
モーション処理部１０１にて生成された位置指令には、基準軸位置指令と補正軸位置指令がある。補正軸の位置指令もモーション処理部１０１で生成されてサーボ制御処理部１０２へ指令されるが、このとき補正量作成処理部１３０は基準軸位置指令と合成補正マップ２，１２４より補正量を作成する。作成された補正量は補正軸位置指令に加算されてサーボ制御処理部１０２に指令される。
【００１２】
図４は基準軸位置指令と補正量の関係を示す図である。基準軸位置指令がＸであった場合、Ｘを挟んで最も近い基準軸位置の補正点を２点求める。この場合はＰ４２とＰ４３となる。次にＰ４２とＰ４３を結ぶ直線とＸの交点より補正量ｄＹが求められる。
以上の処理を制御周期毎に繰り返しマップ補正処理を行う。
このように本発明は、複数の補正を行う場合も１つの合成補正マップを使用して補正を行うので、メモリ容量の増加や補正処理時間を増加させることなく補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の精密ステージ制御システムの構成を示す図
【図２】本発明の２つの補正マップより生成される合成補正マップの補正点を示す図
【図３】本発明の補正マップ合成処理の処理フローチャート
【図４】本発明の基準軸位置指令と補正量の関係を示す図
【図５】従来の精密ステージ制御システムの構成を示す図
【図６】従来の工作機械におけるステージたわみ補正を示す図
【符号の説明】
【００１４】
１０  ステージ制御装置
１１  上位コントローラ
１２  位置検出器
１３  電流アンプ／アクチュエータ
１４  ステージ
１０１  モーション処理部
１０２  サーボ制御処理部
１１１  ＨＭＩ処理部
１１２  補正マップ合成処理部
１２１  補正マップ１
１２２  補正マップ２
１２３  合成補正マップ１
１２４  合成補正マップ２
１３０  補正量作成処理部
１３１  補正量１作成処理部
１３２  補正量２作成処理部
【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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【図６】
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