ＸＹステージ
【課題】 スライダ部のピッチング及びローリングを抑制する機能を具備したＸＹステージを実現する。
【解決手段】 Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を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Ｘ方向ピッチング角を検出する第１のＺ軸センサと、
前記スライダ部のＹ方向ローリング角を検出する第２のＺ軸センサと、
前記第１及び第２のＺ軸センサの測定値に基づき、前記Ｘ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させる直交電流生成手段と、
を備える。
【解決手段】 Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を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Ｘ方向ピッチング角を検出する第１のＺ軸センサと、
前記スライダ部のＹ方向ローリング角を検出する第２のＺ軸センサと、
前記第１及び第２のＺ軸センサの測定値に基づき、前記Ｘ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させる直交電流生成手段と、
を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローバ、ハンドラ、ステッパ等に用いられ、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を２次元方向に位置制御し、対象物の２次元位置決めをするＸＹステージに関する。
【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部を有するＸＹステージの構造及びスライダ部のヨーイング抑制技術については、次の特許文献１及び２に詳細に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６５９７０
【特許文献２】特開２００１−１２５６４８
【０００４】
図８は、特許文献１に開示されている従来構造のＸＹステージの基本構成を示す斜視図である。１０は水平に固定配置された格子プラテンであり、Ｘ方向及びＹ方向に沿って一定ピッチで歯が形成されている。図では簡略のため一部の歯だけを示している。格子プラテンは磁性体の平坦面に格子状に溝を切ることによって形成される。
【０００５】
２０は、格子プラテン上面をＸ方向及びＹ方向にスライドして位置決め制御されるスライダ部であり、この上部にワーク及び位置決めの対象となるターゲット（図示せず）が搭載される。浮揚手段２１は、格子プラテン１０に対向する裏面にノズルが設けられていて圧縮空気を噴射させることでスライダ２０を格子プラテン１０上に浮揚させる。
【０００６】
３１及び３２はスライダ部２０の上部にＸ方向に所定距離を持って固定配置された第１のＸ軸センサ及び第２のＸ軸センサである。３３は同様にスライダ部２０の上部に固定配置されたＹ軸センサである。
【０００７】
１１は、格子プラテン１０のＸ軸の一端部にＸ軸に直交して固定配置された所定高さを有するＸ軸ミラーであり、第１のＸ軸センサ３１及び第２のＸ軸センサ３２と対向する。１２は、格子プラテン１０のＹ軸の一端部にＹ軸に直交して固定配置された所定高さを有するＹ軸ミラーであり、Ｙ軸センサ３３と対向する。
【０００８】
第１のＸ軸センサ３１、第２のＸ軸センサ３２及びＹ軸センサ３３は光学的な距離測定装置であり、レーザ光をＸ軸ミラー１１及びＹ軸ミラー１２に照射し反射光を受光し干渉を利用して移動距離を測定することでスライダ部２０のＸ方向及びＹ方向の位置を測定する。ＰＸ１及びＰＸ２は第１のＸ軸センサ３１及び第２のＸ軸センサ３２によるＸ軸方向距離測定値、ＰＹはＹ軸センサ３３によるＹ方向距離測定値である。
【０００９】
ＸＹサーボドライバ４は、座標変換手段４１，第１Ｘ軸ドライバ４２，第２Ｘ軸ドライバ４３，Ｙ軸ドライバ４４よりなる。座標変換手段４１は、測定値ＰＸ１，ＰＸ２及びＰＹを入力し第１Ｘ軸ドライバ４２に測定座標Ｘを、第２Ｘ軸ドライバ４３にヨーイング回転角（Ｚ軸の回転角）θを、Ｙ軸ドライバ４４に測定座標Ｙを出力する。
【００１０】
第１Ｘ軸ドライバ４２は、測定座標Ｘと上位装置から与えられる目標位置信号ＳＸの偏差を演算してスライダ２０に搭載された平面モータで実現されるＸ１モータに駆動電流ＭＸ１を出力する。
【００１１】
第２Ｘ軸ドライバ４３は、ヨーイング回転角θと設定値０°との偏差を演算してスライダ２０に搭載されたＸ２モータに駆動電流ＭＸ２を出力する。Ｙ軸ドライバ４４は、測定座標Ｙと上位装置から与えられる目標位置信号ＳＹとの偏差を演算してスライダ２０に搭載されたＹ１モータ及びＹ２モータに共通の駆動電流ＭＹを出力する。
【００１２】
図９はＸＹサーボドライバ４を構成する各要素の具体的構成及びスライダ２０に搭載されるＸ１，Ｘ２モータ、Ｙ１，Ｙ２モータの配置を説明する機能ブロック図である。座標変換手段４１の演算内容は、測定値ＰＸ１及びＰＸ２の加算演算で測定座標Ｘを出力する。測定値ＰＹはそのまま測定座標Ｙとして出力する。測定値ＰＸ１及びＰＸ２の減算値より所定の関数演算でＺ軸回転角即ちヨーイング角θを算出して出力する。
【００１３】
第１Ｘ軸ドライバ４２は、目標位置信号ＳＸと測定座標Ｘとの偏差を入力するＸ位置速度制御手段４２１と、その推力指令ＦＸ１を受けてスライダ部２０のＸ１モータ５１に駆動電流ＭＸ１を出力するＸ１電流制御手段４２２よりなる。
【００１４】
第２Ｘ軸ドライバ４３は、ヨーイング角θと設定値０°との偏差を入力するθ位置速度制御手段とその推力指令ＦＸ２を受けてスライダ部２０のＸ２モータ５２に駆動電流ＭＸ２を出力するＸ２電流制御手段４３２よりなる。
【００１５】
Ｙ軸ドライバ４４は、目標位置信号ＳＹと測定座標Ｙとの偏差を入力するＹ位置速度制御手段４４１とその推力指令ＦＹを受けてスライダ部２０のＹ１モータ６１及びＹ２モータ６２に共通の駆動電流ＭＹを出力するＹ電流制御手段４４２よりなる。
【００１６】
Ｘ位置速度制御手段４２１の出力は、θ位置速度制御手段４３１の出力に加算されて推力指令ＦＸ２としてＸ２電流制御手段４３２に入力される。θ位置速度制御手段４３１の出力は、Ｘ位置速度制御手段４２１の出力に減算され推力指令ＦＸ１としてＸ１電流制御手段４２２に入力される。
【００１７】
スライダ部２０に搭載されるＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２モータは、中心点Ｑに対してＸ１，Ｘ２モータ及びＹ１，Ｙ２モータが互いに対角となるように配置されており、Ｘ１モータ及びＸ２モータについては異なる駆動電流を受けるとＱ点を中心にＺ軸の周りに回転力を発生し、これがＸ軸のヨーイング抑制の操作力となる。
【００１８】
Ｘ１モータ,Ｘ２モータ, Ｙ１モータ,Ｙ２モータの詳細構造、位置制御サーボ系の構成、ヨーイング抑制の手法等については、特許文献１及び２に詳細に開示されているので説明を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１０は、格子プラテン１０上を浮揚して移動するスライダ部２０のピッチング及びローリング現象を説明するイメージ図である。点線の矢印で示すＸ方向のゆれＰがピッチングであり、直交する一点鎖線の矢印で示すＹ方向のゆれＲがローリングである。
【００２０】
スライダ部２０に搭載されるターゲットが極めて高い位置決め精度を要求する場合には、浮揚して移動するスライダ部２０のピッチング及びローリングを抑制する必要がある。特許文献１及び２記載の技術では、スライダ部のＺ軸方向の回転であるヨーイングは抑制可能であるが、ピッチング及びローリングについては対応できない。
【００２１】
従って本発明が解決しようとする課題は、スライダ部のピッチング及びローリングを抑制する機能を具備したＸＹステージを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を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Ｘ方向ピッチング角を検出する第１のＺ軸センサと、
前記スライダ部のＹ方向ローリング角を検出する第２のＺ軸センサと、
前記第１及び第２のＺ軸センサの測定値に基づき、前記Ｘ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させる直交電流生成手段と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【００２３】
（２）前記第１のＺ軸センサは、前記スライダ部のＸ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成され、前記第２のＺ軸センサは、前記スライダ部のＹ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成されることを特徴とする（１）記載のＸＹステージ。
【００２４】
（３）前記第１のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＸ方向距離に基づきピッチング角を検出すると共に、前記第２のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＹ方向距離に基づきローリング角を検出することを特徴とする（１）又は（２）記載のＸＹステージ。
【００２５】
（４）前記第１のＺ軸センサにより測定したピッチング角に基づいて前記Ｘ軸モータへの直交電流を制御するピッチング角サーボ手段と、前記第２のＺ軸センサにより測定したローリング角に基づいて前記Ｙ軸モータへの直交電流を制御するローリング角サーボ手段と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。
【００２６】
（５）前記第１のＺ軸センサ及び前記第２のＺ軸センサにより測定したスライダ部のＺ方向位置に基づいて前記Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへの直交電流を制御し、スライダ部のＺ軸方向位置を制御する位置サーボ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。
【００２７】
（６）前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部とこれに対向する格子プラテン間の静電容量に基づいて距離測定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。
【００２８】
（７）前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部より前記格子プラテンにレーザ光を照射しその散乱光の角度を測定し、測定した散乱光の角度を用いて距離測定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。
【発明の効果】
【００２９】
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）スライダ部が移動しているときも、停止しているときも、ピッチング及びローリングを抑制する機能を具備したＸＹステージを実現できる。
【００３０】
（２）ピッチング及びローリング制御に加えて、スライダ部のＺ軸方向の位置を一定にする制御機能を具備せしめることで、３次元空間の位置精度を更に向上させたＸＹステージを実現できる。
【００３１】
（３）ピッチング, ローリング,Ｚ軸方向位置制御の各サーボ手段を独立させることにより、相互干渉のないピッチング, ローリング抑制が可能である。
【００３２】
（４）ピッチング, ローリング,位置制御の操作手段として特別なハードウェアを用いていないので、スライダ部を軽量化することが可能となり、システムの小型軽量化とコストダウンに貢献することができ、応用装置の小型化を行うことができる。
【００３３】
更に、ｎｍオーダーの微小制御を行うために、微小姿勢制御手段をスライダ部上に搭載して使用する場合も微小姿勢制御手段の可動を狭くできることから微小姿勢制御手段を小型化でき、装置の小型化と精度の向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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８及び図９で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
【００３５】
図１において、図１（Ａ）は、格子プラテン１０とスライダ部２０の平面図、（Ｂ）はＸ軸方向の側面図である。スライダ部２０は、圧縮空気の噴射により格子プラテン１０の上面に微小空隙を持って浮揚している。浮揚手段自体はこの空隙を一定に制御する機能を持たないために、スライダ部の移動に伴い図１０で説明したピッチング及びローリングが発生する。
【００３６】
Ｚ１１センサ１０１及びＺ１２センサ１０２は、スライダ部２０のＸ軸方向の両端部に取り付けられた距離計であり、スライダ部のＸ軸方向のピッチング角を検出する第１のＺ軸センサを形成する。
【００３７】
同様に、Ｚ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４はスライダ部２０のＹ軸方向の両端部に取り付けられた距離計であり、スライダ部のＹ軸方向のローリング角を検出する第２のＺ軸センサを形成する。
【００３８】
図１（Ｂ）に示すように、Ｚ１１センサ１０１及びＺ１２センサ１０２は、センサ位置におけるスライダ部２０と格子プラテン１０間の距離ｄ１及びｄ２を測定する。図示されていないが、同様にＺ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４は、センサ位置におけるスライダ部２０と格子プラテン１０間の距離ｄ３及びｄ４を測定する。
【００３９】
Ｚ１１センサ１０１とＺ１２センサ１０２間の距離及びＺ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４間の距離は、同一距離Ｌとされている。Ｚ１１センサ１０１とＺ１２センサ１０２の距離測定値ｄ１及びｄ２とスライダ部のＸ方向距離Ｌに基づいてピッチング角を検出する。同様に、Ｚ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４の測定値ｄ３及びｄ４とスライダ部のＹ方向距離Ｌに基づいてスライダ部のＹ方向のローリング角を検出する。
【００４０】
ピッチング角ｐｚ及びローリング角ｒｚは、角度が小さい場合には次式で近似計算される。
ｐｚ＝（ｄ１−ｄ２）／Ｌ （１）
ｒｚ＝（ｄ３−ｄ４）／Ｌ （２）
【００４１】
更に、４個の距離計の測定値ｄ１乃至ｄ４に基づいてスライダ部２０と格子プラテン１０間のＺ方向平均距離ｈｚが次式で計算される。
ｈｚ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４ （３）
【００４２】
本発明は、これら第１のＺ軸センサ及び第１のＺ軸センサにより検出されたピッチング角ｐｚ及びローリング角ｒｚ並びにＺ軸方向平均距離ｈｚの測定値に基づき、スライダ部に搭載されたＸ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させることにより、図１（Ｂ）に示すように、スライダ部２０と格子プラテン１０間に吸引力を発生させ、空隙の距離ｄ１乃至ｄ４を個別に制御する構成を特徴とするものである。
【００４３】
図２はＸ軸モータ及びＹ軸モータへ供給される励磁電流の位相を説明する特性図である。従来の使用形態では、最も推力を発生する機械角９０°に位相が設定されているが、本発明ではこの励磁電流の位相に直交する機械角０°（モータの歯とプラテンの歯の位置が一致している位置）の推力を発生しない電流（直交電流）を重畳する点を特徴とする。
【００４４】
モータの吸引力はバイアスマグネットの磁束と電流による磁束の和で決まるため、直交電流により吸引力を制御できる。又、空気浮揚手段を使用している平面モータの浮上量は吸引力と空気の反発力のバランスで決まるため、吸引力（∝直交電流）により浮上量を制御することができる。
【００４５】
図３は、この原理を利用して対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に異なる直交電流を供給することにより、スライダ２０をピッチング（又はローリング）制御するイメージ図である。
【００４６】
図４は、同様にこの原理を利用して対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に同位相で同一値の直交電流を供給することにより、スライダ２０をＺ軸方向に位置制御するイメージ図である。
【００４７】
図５は、図９及び図１で示した標準的なモータコア配置を示す平面図である。この様なモータコア配置の場合は、以下の組み合わせで直交電流を流して姿勢制御を行う。
（１）ピッチング方向制御：Ｘ１モータ，Ｙ２モータとＹ１モータ，Ｘ２モータで逆位相の直交電流を流す。
（２）ローリング方向制御：Ｘ１モータ，Ｙ１モータとＹ２モータ，Ｘ２モータで逆位相の直交電流を流す。
（３）Ｚ軸方向位置制御：全モータに同位相で同一値の直交電流を流す。
【００４８】
図６は、スライダに搭載されるモータコア配置として領域を９分割し、中心領域を除いた８領域にＸ１乃至Ｘ４モータ及びＹ１乃至Ｙ４モータを配置した平面図を示す。このように、８軸の電流供給部を持たせることで移動方向により主に推力を発生させるコアと、主に吸引力を発生させるコアを分離して制御を容易にすることができる。
【００４９】
移動方向時に推力を発生していないＸモータコアで制御する場合には、
（１）ピッチング方向制御：Ｘ１，Ｘ２とＸ３，Ｘ４で逆相の直交電流を流す。
（２）ローリング方向制御：Ｘ１，Ｘ３とＸ２，Ｘ４で逆相の直交電流を流す。
（３）Z軸方向位置制御：Ｘ１〜Ｘ４で同相の直交電流を流す。
【００５０】
図７は、ピッチング角サーボ手段, ローリング角サーボ手段, Ｚ軸方向位置サーボ手段の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。１０５はＸ１ドライバ、１０６はＸ２ドライバ、１０７はＹ１ドライバ、１０８はＹ２ドライバであり、夫々推力指令ＦＸ１，ＦＸ２及び推力指令ＦＹ１，ＦＹ２を入力し、Ｘ１モータ５１，Ｘ２モータ５２及びＹ１モータ６１，Ｙ２モータ６２に３相の励磁電流ＭＸ１，ＭＸ２及びＭＹ１，ＭＹ２を出力する。
【００５１】
１０９はＸ１直交電流生成手段、１１０はＸ２直交電流生成手段、１１１はＹ１直交電流生成手段、１１２はＹ２直交電流生成手段であり、それぞれ生成された直交電流ＩＸ１，ＩＸ２及びＩＹ１，ＩＹ２をＸ１ドライバ１０５，Ｘ２ドライバ１０６及びＹ１ドライバ１０７，Ｙ２ドライバ１０８に出力する。これら直交電流ＩＸ１，ＩＸ２及びＩＹ１，ＩＹ２は、３相の励磁電流ＭＸ１，ＭＸ２及びＭＹ１，ＭＹ２に重畳される。
【００５２】
Ｚ１１センサ１０１の測定値ｄ１とＺ１２センサ１０２の測定値ｄ２は、減算器１１３で差が計算され、１／Ｌ演算部１１４により前記（１）式のピッチング角ｐｚが算出される。
【００５３】
Ｚ２１センサ１０３の測定値ｄ３とＺ２２センサ１０４の測定値ｄ４は、減算器１１５で差が計算され、１／Ｌ演算部１１６により前記（２）式のローリング角ｒｚが算出される。
【００５４】
Ｚ１１センサ乃至Ｚ２２センサの側定値ｄ１乃至ｄ４は、加算器１１７で加算され、１／４演算部１１８により前記（３）式のＺ軸方向の平均位置ｈｚが算出される。
【００５５】
ピッチング角サーボ手段の構成を説明する。減算器１１９は、ピッチング角測定値ｐｚとピッチング角指令部１２０の設定値ｐｓ（０°）の偏差を、ピッチング角を制御する誤差増幅器１２１に与える。誤差増幅器１２１の出力ｖｐは、加算器１２８及び加算器１２９を介してＸ１直交電流生成手段１０９及びＹ２直交電流生成手段１１２に与えられる。
【００５６】
誤差増幅器１２１の逆相出力−ｖｐは、加算器１３０及び加算器１３１を介してＸ２直交電流生成手段１１０及びＹ１直交電流生成手段１１１に与えられる。このようなサーボ系により、Ｘ１モータ，Ｙ２モータ及びＸ２モータ，Ｙ１モータが逆相に回転操作され、ピッチング角ｐｚがゼロとなるように制御される。
【００５７】
ローリング角サーボ手段の構成を説明する。減算器１２２は、ローリング角測定値ｒｚとローリング角指令部１２３の設定値ｒｓ（０°）の偏差を、ローリング角を制御する誤差増幅器１２４に与える。誤差増幅器１２４の出力ｖｒは、加算器１２８及び加算器１３１を介してＸ１直交電流生成手段１０９及びＹ１直交電流生成手段１１１に与えられる。
【００５８】
誤差増幅器１２４の逆相出力−ｖｒは、加算器１３０及び加算器１２９を介してＸ２直交電流生成手段１１０及びＹ２直交電流生成手段１１２に与えられる。このようなサーボ系により、Ｘ１モータ，Ｙ１モータ及びＸ２モータ，Ｙ２モータが逆相に回転操作され、ローリング角ｒｚがゼロとなるように制御される。
【００５９】
Ｚ方向位置サーボ手段の構成を説明する。減算器１２５は、Ｚ軸方向平均位置測定値ｈｚと位置指令部１２６の設定値ｈｓの偏差を、ｚ軸方向位置を制御する誤差増幅器１２７に与える。誤差増幅器１２７の出力ｖｈは、加算器１２８乃至１３１に共通に与えられ、Ｘ１モータ，Ｙ１モータ及びＸ２モータ，Ｙ２モータを同相に操作し、スライダ部２０と格子プラテン１０間の距離が設定値ｈｓとなるように制御する。
【００６０】
このように、ピッチング角サーボ手段及びローリング角サーボ手段に加えて、スライダ部の位置（Ｚ軸方向の距離）を一定にするＺ軸方向位置サーボ手段を設けることで、ピッチング角及びローリング角の抑制精度を向上させることができる。
【００６１】
更に本発明では、ピッチング角サーボ手段、ローリング角サーボ手段、Ｚ軸方向位置サーボ手段が独立したサーボ系を構成しており、各制御系が互いに他の制御系の物理量に影響を与える相互干渉を回避することができる。
【００６２】
第１及び第２のＺ軸センサは距離計で実現されるが、具体的にはセンサと格子プラテン間の静電容量を測定する手法や、プラテン面にレーザ光を当て散乱光の角度を測定する手法がある。この場合、予めプラテン面の平面度を測定し補正テーブル化しておき、センサ位置により散乱光角度を補正して測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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】Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへ供給される励磁電流の位相を説明する特性図である。
【図３】対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に異なる直交電流を供給することにより、スライダをピッチング（又はローリング）制御するイメージ図である。
【図４】対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に同相の交電流を供給することにより、スライダをＺ軸方向に位置制御するイメージ図である。
【図５】標準的なＸモータ及びＹモータコア配置を示す平面図である。
【図６】モータコア配置として領域を９分割し中心領域を除いた８領域にＸ１乃至Ｘ４モータ、Ｙ１乃至Ｙ４モータを配置した平面図である。
【図７】ピッチング角サーボ手段, ローリング角サーボ手段, Ｚ軸方向位置サーボ手段の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】特許文献１に開示されている従来構造のＸＹステージの基本構成を示す斜視図である。
【図９】ＸＹサーボドライバを構成する各要素の具体的構成及びスライダに搭載されるモータの配置を説明する機能ブロック図である。
【図１０】格子プラテン上を浮揚して移動するスライダ部のピッチング及びローリング現象を説明するイメージ図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 格子プラテン
２０ スライダ部
５１ Ｘ１モータ
５２ Ｘ２モータ
６１ Ｙ１モータ
６２ Ｙ２モータ
１０１ Ｚ１１センサ
１０２ Ｚ１２センサ
１０３ Ｚ２１センサ
１０４ Ｚ２２センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローバ、ハンドラ、ステッパ等に用いられ、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を２次元方向に位置制御し、対象物の２次元位置決めをするＸＹステージに関する。
【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部を有するＸＹステージの構造及びスライダ部のヨーイング抑制技術については、次の特許文献１及び２に詳細に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６５９７０
【特許文献２】特開２００１−１２５６４８
【０００４】
図８は、特許文献１に開示されている従来構造のＸＹステージの基本構成を示す斜視図である。１０は水平に固定配置された格子プラテンであり、Ｘ方向及びＹ方向に沿って一定ピッチで歯が形成されている。図では簡略のため一部の歯だけを示している。格子プラテンは磁性体の平坦面に格子状に溝を切ることによって形成される。
【０００５】
２０は、格子プラテン上面をＸ方向及びＹ方向にスライドして位置決め制御されるスライダ部であり、この上部にワーク及び位置決めの対象となるターゲット（図示せず）が搭載される。浮揚手段２１は、格子プラテン１０に対向する裏面にノズルが設けられていて圧縮空気を噴射させることでスライダ２０を格子プラテン１０上に浮揚させる。
【０００６】
３１及び３２はスライダ部２０の上部にＸ方向に所定距離を持って固定配置された第１のＸ軸センサ及び第２のＸ軸センサである。３３は同様にスライダ部２０の上部に固定配置されたＹ軸センサである。
【０００７】
１１は、格子プラテン１０のＸ軸の一端部にＸ軸に直交して固定配置された所定高さを有するＸ軸ミラーであり、第１のＸ軸センサ３１及び第２のＸ軸センサ３２と対向する。１２は、格子プラテン１０のＹ軸の一端部にＹ軸に直交して固定配置された所定高さを有するＹ軸ミラーであり、Ｙ軸センサ３３と対向する。
【０００８】
第１のＸ軸センサ３１、第２のＸ軸センサ３２及びＹ軸センサ３３は光学的な距離測定装置であり、レーザ光をＸ軸ミラー１１及びＹ軸ミラー１２に照射し反射光を受光し干渉を利用して移動距離を測定することでスライダ部２０のＸ方向及びＹ方向の位置を測定する。ＰＸ１及びＰＸ２は第１のＸ軸センサ３１及び第２のＸ軸センサ３２によるＸ軸方向距離測定値、ＰＹはＹ軸センサ３３によるＹ方向距離測定値である。
【０００９】
ＸＹサーボドライバ４は、座標変換手段４１，第１Ｘ軸ドライバ４２，第２Ｘ軸ドライバ４３，Ｙ軸ドライバ４４よりなる。座標変換手段４１は、測定値ＰＸ１，ＰＸ２及びＰＹを入力し第１Ｘ軸ドライバ４２に測定座標Ｘを、第２Ｘ軸ドライバ４３にヨーイング回転角（Ｚ軸の回転角）θを、Ｙ軸ドライバ４４に測定座標Ｙを出力する。
【００１０】
第１Ｘ軸ドライバ４２は、測定座標Ｘと上位装置から与えられる目標位置信号ＳＸの偏差を演算してスライダ２０に搭載された平面モータで実現されるＸ１モータに駆動電流ＭＸ１を出力する。
【００１１】
第２Ｘ軸ドライバ４３は、ヨーイング回転角θと設定値０°との偏差を演算してスライダ２０に搭載されたＸ２モータに駆動電流ＭＸ２を出力する。Ｙ軸ドライバ４４は、測定座標Ｙと上位装置から与えられる目標位置信号ＳＹとの偏差を演算してスライダ２０に搭載されたＹ１モータ及びＹ２モータに共通の駆動電流ＭＹを出力する。
【００１２】
図９はＸＹサーボドライバ４を構成する各要素の具体的構成及びスライダ２０に搭載されるＸ１，Ｘ２モータ、Ｙ１，Ｙ２モータの配置を説明する機能ブロック図である。座標変換手段４１の演算内容は、測定値ＰＸ１及びＰＸ２の加算演算で測定座標Ｘを出力する。測定値ＰＹはそのまま測定座標Ｙとして出力する。測定値ＰＸ１及びＰＸ２の減算値より所定の関数演算でＺ軸回転角即ちヨーイング角θを算出して出力する。
【００１３】
第１Ｘ軸ドライバ４２は、目標位置信号ＳＸと測定座標Ｘとの偏差を入力するＸ位置速度制御手段４２１と、その推力指令ＦＸ１を受けてスライダ部２０のＸ１モータ５１に駆動電流ＭＸ１を出力するＸ１電流制御手段４２２よりなる。
【００１４】
第２Ｘ軸ドライバ４３は、ヨーイング角θと設定値０°との偏差を入力するθ位置速度制御手段とその推力指令ＦＸ２を受けてスライダ部２０のＸ２モータ５２に駆動電流ＭＸ２を出力するＸ２電流制御手段４３２よりなる。
【００１５】
Ｙ軸ドライバ４４は、目標位置信号ＳＹと測定座標Ｙとの偏差を入力するＹ位置速度制御手段４４１とその推力指令ＦＹを受けてスライダ部２０のＹ１モータ６１及びＹ２モータ６２に共通の駆動電流ＭＹを出力するＹ電流制御手段４４２よりなる。
【００１６】
Ｘ位置速度制御手段４２１の出力は、θ位置速度制御手段４３１の出力に加算されて推力指令ＦＸ２としてＸ２電流制御手段４３２に入力される。θ位置速度制御手段４３１の出力は、Ｘ位置速度制御手段４２１の出力に減算され推力指令ＦＸ１としてＸ１電流制御手段４２２に入力される。
【００１７】
スライダ部２０に搭載されるＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２モータは、中心点Ｑに対してＸ１，Ｘ２モータ及びＹ１，Ｙ２モータが互いに対角となるように配置されており、Ｘ１モータ及びＸ２モータについては異なる駆動電流を受けるとＱ点を中心にＺ軸の周りに回転力を発生し、これがＸ軸のヨーイング抑制の操作力となる。
【００１８】
Ｘ１モータ,Ｘ２モータ, Ｙ１モータ,Ｙ２モータの詳細構造、位置制御サーボ系の構成、ヨーイング抑制の手法等については、特許文献１及び２に詳細に開示されているので説明を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１０は、格子プラテン１０上を浮揚して移動するスライダ部２０のピッチング及びローリング現象を説明するイメージ図である。点線の矢印で示すＸ方向のゆれＰがピッチングであり、直交する一点鎖線の矢印で示すＹ方向のゆれＲがローリングである。
【００２０】
スライダ部２０に搭載されるターゲットが極めて高い位置決め精度を要求する場合には、浮揚して移動するスライダ部２０のピッチング及びローリングを抑制する必要がある。特許文献１及び２記載の技術では、スライダ部のＺ軸方向の回転であるヨーイングは抑制可能であるが、ピッチング及びローリングについては対応できない。
【００２１】
従って本発明が解決しようとする課題は、スライダ部のピッチング及びローリングを抑制する機能を具備したＸＹステージを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を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Ｘ方向ピッチング角を検出する第１のＺ軸センサと、
前記スライダ部のＹ方向ローリング角を検出する第２のＺ軸センサと、
前記第１及び第２のＺ軸センサの測定値に基づき、前記Ｘ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させる直交電流生成手段と、
を備えることを特徴とするＸＹステージ。
【００２３】
（２）前記第１のＺ軸センサは、前記スライダ部のＸ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成され、前記第２のＺ軸センサは、前記スライダ部のＹ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成されることを特徴とする（１）記載のＸＹステージ。
【００２４】
（３）前記第１のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＸ方向距離に基づきピッチング角を検出すると共に、前記第２のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＹ方向距離に基づきローリング角を検出することを特徴とする（１）又は（２）記載のＸＹステージ。
【００２５】
（４）前記第１のＺ軸センサにより測定したピッチング角に基づいて前記Ｘ軸モータへの直交電流を制御するピッチング角サーボ手段と、前記第２のＺ軸センサにより測定したローリング角に基づいて前記Ｙ軸モータへの直交電流を制御するローリング角サーボ手段と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。
【００２６】
（５）前記第１のＺ軸センサ及び前記第２のＺ軸センサにより測定したスライダ部のＺ方向位置に基づいて前記Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへの直交電流を制御し、スライダ部のＺ軸方向位置を制御する位置サーボ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。
【００２７】
（６）前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部とこれに対向する格子プラテン間の静電容量に基づいて距離測定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。
【００２８】
（７）前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部より前記格子プラテンにレーザ光を照射しその散乱光の角度を測定し、測定した散乱光の角度を用いて距離測定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。
【発明の効果】
【００２９】
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）スライダ部が移動しているときも、停止しているときも、ピッチング及びローリングを抑制する機能を具備したＸＹステージを実現できる。
【００３０】
（２）ピッチング及びローリング制御に加えて、スライダ部のＺ軸方向の位置を一定にする制御機能を具備せしめることで、３次元空間の位置精度を更に向上させたＸＹステージを実現できる。
【００３１】
（３）ピッチング, ローリング,Ｚ軸方向位置制御の各サーボ手段を独立させることにより、相互干渉のないピッチング, ローリング抑制が可能である。
【００３２】
（４）ピッチング, ローリング,位置制御の操作手段として特別なハードウェアを用いていないので、スライダ部を軽量化することが可能となり、システムの小型軽量化とコストダウンに貢献することができ、応用装置の小型化を行うことができる。
【００３３】
更に、ｎｍオーダーの微小制御を行うために、微小姿勢制御手段をスライダ部上に搭載して使用する場合も微小姿勢制御手段の可動を狭くできることから微小姿勢制御手段を小型化でき、装置の小型化と精度の向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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８及び図９で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
【００３５】
図１において、図１（Ａ）は、格子プラテン１０とスライダ部２０の平面図、（Ｂ）はＸ軸方向の側面図である。スライダ部２０は、圧縮空気の噴射により格子プラテン１０の上面に微小空隙を持って浮揚している。浮揚手段自体はこの空隙を一定に制御する機能を持たないために、スライダ部の移動に伴い図１０で説明したピッチング及びローリングが発生する。
【００３６】
Ｚ１１センサ１０１及びＺ１２センサ１０２は、スライダ部２０のＸ軸方向の両端部に取り付けられた距離計であり、スライダ部のＸ軸方向のピッチング角を検出する第１のＺ軸センサを形成する。
【００３７】
同様に、Ｚ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４はスライダ部２０のＹ軸方向の両端部に取り付けられた距離計であり、スライダ部のＹ軸方向のローリング角を検出する第２のＺ軸センサを形成する。
【００３８】
図１（Ｂ）に示すように、Ｚ１１センサ１０１及びＺ１２センサ１０２は、センサ位置におけるスライダ部２０と格子プラテン１０間の距離ｄ１及びｄ２を測定する。図示されていないが、同様にＺ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４は、センサ位置におけるスライダ部２０と格子プラテン１０間の距離ｄ３及びｄ４を測定する。
【００３９】
Ｚ１１センサ１０１とＺ１２センサ１０２間の距離及びＺ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４間の距離は、同一距離Ｌとされている。Ｚ１１センサ１０１とＺ１２センサ１０２の距離測定値ｄ１及びｄ２とスライダ部のＸ方向距離Ｌに基づいてピッチング角を検出する。同様に、Ｚ２１センサ１０３及びＺ２２センサ１０４の測定値ｄ３及びｄ４とスライダ部のＹ方向距離Ｌに基づいてスライダ部のＹ方向のローリング角を検出する。
【００４０】
ピッチング角ｐｚ及びローリング角ｒｚは、角度が小さい場合には次式で近似計算される。
ｐｚ＝（ｄ１−ｄ２）／Ｌ （１）
ｒｚ＝（ｄ３−ｄ４）／Ｌ （２）
【００４１】
更に、４個の距離計の測定値ｄ１乃至ｄ４に基づいてスライダ部２０と格子プラテン１０間のＺ方向平均距離ｈｚが次式で計算される。
ｈｚ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４ （３）
【００４２】
本発明は、これら第１のＺ軸センサ及び第１のＺ軸センサにより検出されたピッチング角ｐｚ及びローリング角ｒｚ並びにＺ軸方向平均距離ｈｚの測定値に基づき、スライダ部に搭載されたＸ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させることにより、図１（Ｂ）に示すように、スライダ部２０と格子プラテン１０間に吸引力を発生させ、空隙の距離ｄ１乃至ｄ４を個別に制御する構成を特徴とするものである。
【００４３】
図２はＸ軸モータ及びＹ軸モータへ供給される励磁電流の位相を説明する特性図である。従来の使用形態では、最も推力を発生する機械角９０°に位相が設定されているが、本発明ではこの励磁電流の位相に直交する機械角０°（モータの歯とプラテンの歯の位置が一致している位置）の推力を発生しない電流（直交電流）を重畳する点を特徴とする。
【００４４】
モータの吸引力はバイアスマグネットの磁束と電流による磁束の和で決まるため、直交電流により吸引力を制御できる。又、空気浮揚手段を使用している平面モータの浮上量は吸引力と空気の反発力のバランスで決まるため、吸引力（∝直交電流）により浮上量を制御することができる。
【００４５】
図３は、この原理を利用して対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に異なる直交電流を供給することにより、スライダ２０をピッチング（又はローリング）制御するイメージ図である。
【００４６】
図４は、同様にこの原理を利用して対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に同位相で同一値の直交電流を供給することにより、スライダ２０をＺ軸方向に位置制御するイメージ図である。
【００４７】
図５は、図９及び図１で示した標準的なモータコア配置を示す平面図である。この様なモータコア配置の場合は、以下の組み合わせで直交電流を流して姿勢制御を行う。
（１）ピッチング方向制御：Ｘ１モータ，Ｙ２モータとＹ１モータ，Ｘ２モータで逆位相の直交電流を流す。
（２）ローリング方向制御：Ｘ１モータ，Ｙ１モータとＹ２モータ，Ｘ２モータで逆位相の直交電流を流す。
（３）Ｚ軸方向位置制御：全モータに同位相で同一値の直交電流を流す。
【００４８】
図６は、スライダに搭載されるモータコア配置として領域を９分割し、中心領域を除いた８領域にＸ１乃至Ｘ４モータ及びＹ１乃至Ｙ４モータを配置した平面図を示す。このように、８軸の電流供給部を持たせることで移動方向により主に推力を発生させるコアと、主に吸引力を発生させるコアを分離して制御を容易にすることができる。
【００４９】
移動方向時に推力を発生していないＸモータコアで制御する場合には、
（１）ピッチング方向制御：Ｘ１，Ｘ２とＸ３，Ｘ４で逆相の直交電流を流す。
（２）ローリング方向制御：Ｘ１，Ｘ３とＸ２，Ｘ４で逆相の直交電流を流す。
（３）Z軸方向位置制御：Ｘ１〜Ｘ４で同相の直交電流を流す。
【００５０】
図７は、ピッチング角サーボ手段, ローリング角サーボ手段, Ｚ軸方向位置サーボ手段の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。１０５はＸ１ドライバ、１０６はＸ２ドライバ、１０７はＹ１ドライバ、１０８はＹ２ドライバであり、夫々推力指令ＦＸ１，ＦＸ２及び推力指令ＦＹ１，ＦＹ２を入力し、Ｘ１モータ５１，Ｘ２モータ５２及びＹ１モータ６１，Ｙ２モータ６２に３相の励磁電流ＭＸ１，ＭＸ２及びＭＹ１，ＭＹ２を出力する。
【００５１】
１０９はＸ１直交電流生成手段、１１０はＸ２直交電流生成手段、１１１はＹ１直交電流生成手段、１１２はＹ２直交電流生成手段であり、それぞれ生成された直交電流ＩＸ１，ＩＸ２及びＩＹ１，ＩＹ２をＸ１ドライバ１０５，Ｘ２ドライバ１０６及びＹ１ドライバ１０７，Ｙ２ドライバ１０８に出力する。これら直交電流ＩＸ１，ＩＸ２及びＩＹ１，ＩＹ２は、３相の励磁電流ＭＸ１，ＭＸ２及びＭＹ１，ＭＹ２に重畳される。
【００５２】
Ｚ１１センサ１０１の測定値ｄ１とＺ１２センサ１０２の測定値ｄ２は、減算器１１３で差が計算され、１／Ｌ演算部１１４により前記（１）式のピッチング角ｐｚが算出される。
【００５３】
Ｚ２１センサ１０３の測定値ｄ３とＺ２２センサ１０４の測定値ｄ４は、減算器１１５で差が計算され、１／Ｌ演算部１１６により前記（２）式のローリング角ｒｚが算出される。
【００５４】
Ｚ１１センサ乃至Ｚ２２センサの側定値ｄ１乃至ｄ４は、加算器１１７で加算され、１／４演算部１１８により前記（３）式のＺ軸方向の平均位置ｈｚが算出される。
【００５５】
ピッチング角サーボ手段の構成を説明する。減算器１１９は、ピッチング角測定値ｐｚとピッチング角指令部１２０の設定値ｐｓ（０°）の偏差を、ピッチング角を制御する誤差増幅器１２１に与える。誤差増幅器１２１の出力ｖｐは、加算器１２８及び加算器１２９を介してＸ１直交電流生成手段１０９及びＹ２直交電流生成手段１１２に与えられる。
【００５６】
誤差増幅器１２１の逆相出力−ｖｐは、加算器１３０及び加算器１３１を介してＸ２直交電流生成手段１１０及びＹ１直交電流生成手段１１１に与えられる。このようなサーボ系により、Ｘ１モータ，Ｙ２モータ及びＸ２モータ，Ｙ１モータが逆相に回転操作され、ピッチング角ｐｚがゼロとなるように制御される。
【００５７】
ローリング角サーボ手段の構成を説明する。減算器１２２は、ローリング角測定値ｒｚとローリング角指令部１２３の設定値ｒｓ（０°）の偏差を、ローリング角を制御する誤差増幅器１２４に与える。誤差増幅器１２４の出力ｖｒは、加算器１２８及び加算器１３１を介してＸ１直交電流生成手段１０９及びＹ１直交電流生成手段１１１に与えられる。
【００５８】
誤差増幅器１２４の逆相出力−ｖｒは、加算器１３０及び加算器１２９を介してＸ２直交電流生成手段１１０及びＹ２直交電流生成手段１１２に与えられる。このようなサーボ系により、Ｘ１モータ，Ｙ１モータ及びＸ２モータ，Ｙ２モータが逆相に回転操作され、ローリング角ｒｚがゼロとなるように制御される。
【００５９】
Ｚ方向位置サーボ手段の構成を説明する。減算器１２５は、Ｚ軸方向平均位置測定値ｈｚと位置指令部１２６の設定値ｈｓの偏差を、ｚ軸方向位置を制御する誤差増幅器１２７に与える。誤差増幅器１２７の出力ｖｈは、加算器１２８乃至１３１に共通に与えられ、Ｘ１モータ，Ｙ１モータ及びＸ２モータ，Ｙ２モータを同相に操作し、スライダ部２０と格子プラテン１０間の距離が設定値ｈｓとなるように制御する。
【００６０】
このように、ピッチング角サーボ手段及びローリング角サーボ手段に加えて、スライダ部の位置（Ｚ軸方向の距離）を一定にするＺ軸方向位置サーボ手段を設けることで、ピッチング角及びローリング角の抑制精度を向上させることができる。
【００６１】
更に本発明では、ピッチング角サーボ手段、ローリング角サーボ手段、Ｚ軸方向位置サーボ手段が独立したサーボ系を構成しており、各制御系が互いに他の制御系の物理量に影響を与える相互干渉を回避することができる。
【００６２】
第１及び第２のＺ軸センサは距離計で実現されるが、具体的にはセンサと格子プラテン間の静電容量を測定する手法や、プラテン面にレーザ光を当て散乱光の角度を測定する手法がある。この場合、予めプラテン面の平面度を測定し補正テーブル化しておき、センサ位置により散乱光角度を補正して測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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】Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへ供給される励磁電流の位相を説明する特性図である。
【図３】対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に異なる直交電流を供給することにより、スライダをピッチング（又はローリング）制御するイメージ図である。
【図４】対角配置されたＸ１モータ及びＸ２モータ（又はＹ１モータ及びＹ２モータ）に同相の交電流を供給することにより、スライダをＺ軸方向に位置制御するイメージ図である。
【図５】標準的なＸモータ及びＹモータコア配置を示す平面図である。
【図６】モータコア配置として領域を９分割し中心領域を除いた８領域にＸ１乃至Ｘ４モータ、Ｙ１乃至Ｙ４モータを配置した平面図である。
【図７】ピッチング角サーボ手段, ローリング角サーボ手段, Ｚ軸方向位置サーボ手段の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】特許文献１に開示されている従来構造のＸＹステージの基本構成を示す斜視図である。
【図９】ＸＹサーボドライバを構成する各要素の具体的構成及びスライダに搭載されるモータの配置を説明する機能ブロック図である。
【図１０】格子プラテン上を浮揚して移動するスライダ部のピッチング及びローリング現象を説明するイメージ図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 格子プラテン
２０ スライダ部
５１ Ｘ１モータ
５２ Ｘ２モータ
６１ Ｙ１モータ
６２ Ｙ２モータ
１０１ Ｚ１１センサ
１０２ Ｚ１２センサ
１０３ Ｚ２１センサ
１０４ Ｚ２２センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を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Ｘ方向ピッチング角を検出する第１のＺ軸センサと、
前記スライダ部のＹ方向ローリング角を検出する第２のＺ軸センサと、
前記第１及び第２のＺ軸センサの測定値に基づき、前記Ｘ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させる直交電流生成手段と、
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Ｚ軸センサは、前記スライダ部のＸ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成され、前記第２のＺ軸センサは、前記スライダ部のＹ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成されることを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ。
【請求項３】
前記第１のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＸ方向距離に基づきピッチング角を検出すると共に、前記第２のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＹ方向距離に基づきローリング角を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記第１のＺ軸センサにより測定したピッチング角に基づいて前記Ｘ軸モータへの直交電流を制御するピッチング角サーボ手段と、前記第２のＺ軸センサにより測定したローリング角に基づいて前記Ｙ軸モータへの直交電流を制御するローリング角サーボ手段と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】
前記第１のＺ軸センサ及び前記第２のＺ軸センサにより測定したスライダ部のＺ方向位置に基づいて前記Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへの直交電流を制御し、スライダ部のＺ軸方向位置を制御する位置サーボ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】
前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部とこれに対向する格子プラテン間の静電容量に基づいて距離測定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】
前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部より前記格子プラテンにレーザ光を照射しその散乱光の角度を測定し、測定した散乱光の角度を用いて距離測定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１】
Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによりスライダ部を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Ｘ方向ピッチング角を検出する第１のＺ軸センサと、
前記スライダ部のＹ方向ローリング角を検出する第２のＺ軸センサと、
前記第１及び第２のＺ軸センサの測定値に基づき、前記Ｘ軸モータ又はＹ軸モータの少なくともいずれかの励磁電流にこれと位相が直交する電流を重畳させる直交電流生成手段と、
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Ｚ軸センサは、前記スライダ部のＸ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成され、前記第２のＺ軸センサは、前記スライダ部のＹ軸方向の両端部に取り付けられた距離計で構成されることを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ。
【請求項３】
前記第１のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＸ方向距離に基づきピッチング角を検出すると共に、前記第２のＺ軸センサの測定値と前記スライダ部のＹ方向距離に基づきローリング角を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記第１のＺ軸センサにより測定したピッチング角に基づいて前記Ｘ軸モータへの直交電流を制御するピッチング角サーボ手段と、前記第２のＺ軸センサにより測定したローリング角に基づいて前記Ｙ軸モータへの直交電流を制御するローリング角サーボ手段と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】
前記第１のＺ軸センサ及び前記第２のＺ軸センサにより測定したスライダ部のＺ方向位置に基づいて前記Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへの直交電流を制御し、スライダ部のＺ軸方向位置を制御する位置サーボ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】
前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部とこれに対向する格子プラテン間の静電容量に基づいて距離測定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】
前記第１の及び第２のＺ軸センサは、前記スライダ部より前記格子プラテンにレーザ光を照射しその散乱光の角度を測定し、測定した散乱光の角度を用いて距離測定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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−８４２２７（Ｐ２００６−８４２２７Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６７１３８（Ｐ２００４−２６７１３８）
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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