JPH0262608A - アライメント装置 - Google Patents
アライメント装置Info
- Publication number
- JPH0262608A JPH0262608A JP21446188A JP21446188A JPH0262608A JP H0262608 A JPH0262608 A JP H0262608A JP 21446188 A JP21446188 A JP 21446188A JP 21446188 A JP21446188 A JP 21446188A JP H0262608 A JPH0262608 A JP H0262608A
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- Japan
- Prior art keywords
- rotation
- supported
- axis
- linear
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、物体の位置及び姿勢を制御するアライメント
装置に関する。
装置に関する。
〈従来の技術〉
従来、回転機構によって物体の位置及び姿勢を制御する
アライメント装置として、回転ステージやゴニオステー
ジ（例えば、中央精機型ＰＳ−θ−９０、ＰＳ−Ｇ−１
２０）等が用いられていた。
アライメント装置として、回転ステージやゴニオステー
ジ（例えば、中央精機型ＰＳ−θ−９０、ＰＳ−Ｇ−１
２０）等が用いられていた。
これらの回転ステージ及びゴニオステージは、いずれも
パルスモータを駆動源とし、ウオームギアやはすば歯車
などの伝達機構を介してテーブルを回転駆動する。回転
ステージは、アライメントの対象とする物体を保持する
テーブルの下側にウオームギアやはすば歯車等を含む駆
動機構が配置された構造である。ゴニオステージでは、
回転中心から対象物体の保持機構を支持するアームの取
付部の長さが固定された構造である。
パルスモータを駆動源とし、ウオームギアやはすば歯車
などの伝達機構を介してテーブルを回転駆動する。回転
ステージは、アライメントの対象とする物体を保持する
テーブルの下側にウオームギアやはすば歯車等を含む駆
動機構が配置された構造である。ゴニオステージでは、
回転中心から対象物体の保持機構を支持するアームの取
付部の長さが固定された構造である。
〈発明が解決しようとする課題〉
上記回転ステージ及びゴニオステージにおいては、分解
能がパルスモータの制御分解能及び駆動伝達機構の減速
比等によって固定され、しかも、分解能そのものが０．
３６程度と極めて低いという問題があった。
能がパルスモータの制御分解能及び駆動伝達機構の減速
比等によって固定され、しかも、分解能そのものが０．
３６程度と極めて低いという問題があった。
また、対象物体の回転中心が回転ステージまたはゴニオ
ステージの回転中心と一致しない場合、回転ステージま
たはゴニオステージの回転に応じて対象物体の位置補正
が必要となるが、この位置補正においては、回転ステー
ジあるいはゴニオステージを移動させるためのＸ−Ｙス
テージのＸ軸とＹ軸方向の各々の単位移動量以下の誤差
の累積を考慮した浮動小数点を用いた三角関数演算を必
要とする。このため、演算処理に時間がかかり、しかも
、単位移動量以下の誤差が生じるという欠点があった。
ステージの回転中心と一致しない場合、回転ステージま
たはゴニオステージの回転に応じて対象物体の位置補正
が必要となるが、この位置補正においては、回転ステー
ジあるいはゴニオステージを移動させるためのＸ−Ｙス
テージのＸ軸とＹ軸方向の各々の単位移動量以下の誤差
の累積を考慮した浮動小数点を用いた三角関数演算を必
要とする。このため、演算処理に時間がかかり、しかも
、単位移動量以下の誤差が生じるという欠点があった。
また、上記回転ステージにおいては、アライメント制御
される対象物体の回転中心をテーブルの回転中心に一致
させて使用する場合が多く、この場合、上述のようにテ
ーブルの下側を回転機構が占有しているので、アライメ
ント制御のための光学系や電気系をテーブルの上側また
は下側に配置するためのスペースが取りにくいという問
題があった。
される対象物体の回転中心をテーブルの回転中心に一致
させて使用する場合が多く、この場合、上述のようにテ
ーブルの下側を回転機構が占有しているので、アライメ
ント制御のための光学系や電気系をテーブルの上側また
は下側に配置するためのスペースが取りにくいという問
題があった。
さらに、上記ゴニオステージにおいては、回転中心から
対象物体の保持機構を支持するアームの取付部の長さが
固定された構造であるため、対象物体の周辺に支持アー
ム以上に大きな領域を必要とする場合、スペースが取り
にくいという問題があった。
対象物体の保持機構を支持するアームの取付部の長さが
固定された構造であるため、対象物体の周辺に支持アー
ム以上に大きな領域を必要とする場合、スペースが取り
にくいという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、回転機構と直進運動機構とを組み合わせることに
より、高精度の位置及び姿勢制御を可能にしたアライメ
ント装置を提供することである。
的は、回転機構と直進運動機構とを組み合わせることに
より、高精度の位置及び姿勢制御を可能にしたアライメ
ント装置を提供することである。
〈課題を解決するための手段〉
上記目的を達成するために、本発明によるアライメント
装置においては、中間位置を支点として回転自在であり
一方の自由端に対象物体を保持する回転機構と、回転機
構の他方の自由端に作用する第１の直進運動手段と、回
転機構を回転自在に支持し第１の直進運動手段を移動自
在に支持する第２の直進運動手段と、第２の直進運動手
段を移動自在に支持し第２の直進運動手段の移動方向と
直交する方向へ移動自在である第３の直進運動手段とを
備える。
装置においては、中間位置を支点として回転自在であり
一方の自由端に対象物体を保持する回転機構と、回転機
構の他方の自由端に作用する第１の直進運動手段と、回
転機構を回転自在に支持し第１の直進運動手段を移動自
在に支持する第２の直進運動手段と、第２の直進運動手
段を移動自在に支持し第２の直進運動手段の移動方向と
直交する方向へ移動自在である第３の直進運動手段とを
備える。
〈作用〉
本発明に係るアライメント装置は、回転機構の一方の自
由端の回転中心から一定距離の部位を第１の直進運動手
段の直進運動によって位置決めすることにより、回転機
構の他方の自由端に保持された対象物体の回転方向の姿
勢制御を行なう。さらに、第２及び第３の直進運動手段
の駆動により、対象物体の位置補正を行なう。姿勢制御
においては、回転機構の第１の直進運動手段による作用
点と回転中心との距離を大きくすることにより、制御分
解能を極めて高（することができる。また、回転機構の
回転中心と第１の直進運動手段による作用点及び対象物
体との相互位置を所定の関係が満足されるように定める
ことによって、姿勢制御の制御範囲が小さい場合には、
Ｘ軸、Ｙ軸の各方向に単位移動量以下の誤差及びその累
積を極めて小さくできるとともに、三角関数演算を不要
とする。
由端の回転中心から一定距離の部位を第１の直進運動手
段の直進運動によって位置決めすることにより、回転機
構の他方の自由端に保持された対象物体の回転方向の姿
勢制御を行なう。さらに、第２及び第３の直進運動手段
の駆動により、対象物体の位置補正を行なう。姿勢制御
においては、回転機構の第１の直進運動手段による作用
点と回転中心との距離を大きくすることにより、制御分
解能を極めて高（することができる。また、回転機構の
回転中心と第１の直進運動手段による作用点及び対象物
体との相互位置を所定の関係が満足されるように定める
ことによって、姿勢制御の制御範囲が小さい場合には、
Ｘ軸、Ｙ軸の各方向に単位移動量以下の誤差及びその累
積を極めて小さくできるとともに、三角関数演算を不要
とする。
〈実施例〉
第１図は本実施例のアライメント装置の基本的な構成を
示している。図において、１は対象物体、２は回転機構
、３は保持機構、４．８．９は直進機構、５はボール、
６はバネ、７は回転軸、１０はモニタ部、１１は操作部
、１２は操作信号、１３は制御部、１４．１４’、１４
“は制御信号である。
示している。図において、１は対象物体、２は回転機構
、３は保持機構、４．８．９は直進機構、５はボール、
６はバネ、７は回転軸、１０はモニタ部、１１は操作部
、１２は操作信号、１３は制御部、１４．１４’、１４
“は制御信号である。
対象物体１は、回転機構２の一方の自由端に取り付けら
れた保持機構３によって支持される。回転機構２は、そ
の中間位置の回転中心が回転軸７を介して直進機構８上
に回転自在に支持される。
れた保持機構３によって支持される。回転機構２は、そ
の中間位置の回転中心が回転軸７を介して直進機構８上
に回転自在に支持される。
この回転機構２は、対象物体１を保持するアーム２ａと
回転力が作用するアーム２ｂとが回転軸７の両側に延在
し、アーム２ａ、２ｂは回転軸７を中心として互いに４
５度もしくは１３５度の角度をもつ。
回転力が作用するアーム２ｂとが回転軸７の両側に延在
し、アーム２ａ、２ｂは回転軸７を中心として互いに４
５度もしくは１３５度の角度をもつ。
直進機構４は、直進機構８上に図中上下方向に移動自在
に支持される。この直進機構４にはボール５が固設され
、このボール５は回転機構２のアーム２ｂと接触し、直
進機構４とアーム２ｂの端部とをつなぐバネ６によって
アーム２ｂがボール５と接触が外れないように付勢され
る。直進機構４が上方へ移動すると、回転機構２は反時
計廻り方向へ回転し、直進機構４が下方へ移動すると、
回転機構２は時計廻り方向へ回転する。直進機構８は、
Ｙ軸方向に移動自在に直進機構９上に支持されている。
に支持される。この直進機構４にはボール５が固設され
、このボール５は回転機構２のアーム２ｂと接触し、直
進機構４とアーム２ｂの端部とをつなぐバネ６によって
アーム２ｂがボール５と接触が外れないように付勢され
る。直進機構４が上方へ移動すると、回転機構２は反時
計廻り方向へ回転し、直進機構４が下方へ移動すると、
回転機構２は時計廻り方向へ回転する。直進機構８は、
Ｙ軸方向に移動自在に直進機構９上に支持されている。
直進機構９は、Ｘ軸方向に移動自在に図示しない支持部
材に支持されている。
材に支持されている。
モニタ部１０は、対象物体１の位置及び姿勢の情報を表
示する。操作部１１は、操作者がモニタ部１０を観察し
ながら位置及び姿勢制御のための各種の指令情報を入力
するためのものである。制御部１３は、操作部１１から
の操作信号１２にしたがって、直進機構４，８．９を各
々制御する制御信号１４．１４’、１’４“を出力する
。
示する。操作部１１は、操作者がモニタ部１０を観察し
ながら位置及び姿勢制御のための各種の指令情報を入力
するためのものである。制御部１３は、操作部１１から
の操作信号１２にしたがって、直進機構４，８．９を各
々制御する制御信号１４．１４’、１’４“を出力する
。
このアライメント装置は、直進機構４の移動によって回
転機構２を回転駆動し、直進機構８．９の移動によって
Ｘ軸、Ｙ軸方向の位置補正を行なう。
転機構２を回転駆動し、直進機構８．９の移動によって
Ｘ軸、Ｙ軸方向の位置補正を行なう。
以下、第２図を参照してこのアライメント装置の動作原
理を説明する。いま、３つの直進機構４゜８．９の制御
分割能をｄとし、対象物体１の回転中心をＡ、回転機構
２の回転中心をＢ、点Ｂを通り直進機構４の移動方向に
垂直な線上に回転機構２とボール５との接点りから降ろ
した垂線の足をＣとする。
理を説明する。いま、３つの直進機構４゜８．９の制御
分割能をｄとし、対象物体１の回転中心をＡ、回転機構
２の回転中心をＢ、点Ｂを通り直進機構４の移動方向に
垂直な線上に回転機構２とボール５との接点りから降ろ
した垂線の足をＣとする。
点Ｂ、Ｃ間の距離をＲとすると、対象物体１の姿勢制御
分解能すなわち回転機構２の制御分解能ｄθは、次式に
よって計算される。
分解能すなわち回転機構２の制御分解能ｄθは、次式に
よって計算される。
ｄθ・Ｒ＝ ｄ （１）−例とし
て、回転機構２の距離Ｒが１６０龍、直進機構４として
制御分解能ｄが０．００１ｍｍである一般的なパルスス
テージを用いた場合、回転機構２の制御分解能ｄθは０
．０００３６（度）となる。これは、従来の回転ステー
ジやゴニオステージにおける姿勢制御分解能の１０００
倍となる。この姿勢制御分解能ｄは、距離Ｒを太き（す
ることによって、さらに大きくすることができる。
て、回転機構２の距離Ｒが１６０龍、直進機構４として
制御分解能ｄが０．００１ｍｍである一般的なパルスス
テージを用いた場合、回転機構２の制御分解能ｄθは０
．０００３６（度）となる。これは、従来の回転ステー
ジやゴニオステージにおける姿勢制御分解能の１０００
倍となる。この姿勢制御分解能ｄは、距離Ｒを太き（す
ることによって、さらに大きくすることができる。
回転機構２の反時計廻り方向を正の方向とすると、直進
機構４がｎパルス分上方へ移動した場合、回転機構２の
回転角度θは、次式で与えられる。
機構４がｎパルス分上方へ移動した場合、回転機構２の
回転角度θは、次式で与えられる。
Ｒ−ｔａｎθ＝ ｎ −ｄ （２）さ
らに、点Ａ、 Ｂ間の距離をＬ１点Ａ、 Ｂを通る方向
とＸ軸とのなす角度をαとすると、対象物体１の回転中
心Ａのｘ、 ｙ方向の移動量ｍｘ、 ｍｙは次式で与
えられる。
らに、点Ａ、 Ｂ間の距離をＬ１点Ａ、 Ｂを通る方向
とＸ軸とのなす角度をαとすると、対象物体１の回転中
心Ａのｘ、 ｙ方向の移動量ｍｘ、 ｍｙは次式で与
えられる。
ｍ ｘ ＝ Ｌ −（ｃｏｓα−ｃｏｓ（α＋θ））
＋３１ｍ ｙ ＝ Ｌ・（ｓｉｎα−５ｉｎ（α
＋θ）） （４）ここで、姿勢制御角度が十分率
さい場合、すなわちθが十分率さい場合、式（２）、（
３）、（４）は以下の式に近似できる。
＋３１ｍ ｙ ＝ Ｌ・（ｓｉｎα−５ｉｎ（α
＋θ）） （４）ここで、姿勢制御角度が十分率
さい場合、すなわちθが十分率さい場合、式（２）、（
３）、（４）は以下の式に近似できる。
Ｒ・θ＝ｎ−ｄ 即ち θ＝ ｎ −ｄ ／ Ｒ（２）
’ｍｘ＝Ｌ−ｓｉｎα−θ （３
）２ｍ ｙ ＝ −Ｌ ・ｃｏｓｔＸ−θ
（４）２式（３１’ 、（４１’は弐（２）′に
より次式のようになる。
’ｍｘ＝Ｌ−ｓｉｎα−θ （３
）２ｍ ｙ ＝ −Ｌ ・ｃｏｓｔＸ−θ
（４）２式（３１’ 、（４１’は弐（２）′に
より次式のようになる。
ｍｘ＝Ｌ−ｓｉｎα−ｎ−ｄ／Ｒ（３）“ｍｙ＝−Ｌ、
−ｃｏｓｃｔ−ｎ−ｄ／Ｒ（４）“ここで、 Ｌ／ Ｒ＝ 、／Ｔ （５）
α＝±４５（度）、±１３５（度）（６）とすると、 Ｌ−ｓｉｎα／Ｒ＝±１ Ｌ−ｃｏｓα／Ｒ＝±１ であるので、ｍｘ、ｍｙは常に直進機構の制御分解能ｄ
の整数倍となる。したがって、弐（５）、（６）を満足
するような回転機構２を用いることによって、ｘ、ｙ方
向の各々の単位移動量以下の誤差の累積を考慮する必要
がなく、加減算のみの簡単な計算により姿勢制御が可能
となる。
−ｃｏｓｃｔ−ｎ−ｄ／Ｒ（４）“ここで、 Ｌ／ Ｒ＝ 、／Ｔ （５）
α＝±４５（度）、±１３５（度）（６）とすると、 Ｌ−ｓｉｎα／Ｒ＝±１ Ｌ−ｃｏｓα／Ｒ＝±１ であるので、ｍｘ、ｍｙは常に直進機構の制御分解能ｄ
の整数倍となる。したがって、弐（５）、（６）を満足
するような回転機構２を用いることによって、ｘ、ｙ方
向の各々の単位移動量以下の誤差の累積を考慮する必要
がなく、加減算のみの簡単な計算により姿勢制御が可能
となる。
いま、α＝４５（度）、ｘ、 ｙ、 θの各軸方向
にそれぞれ距離ｎｘ−ｄ、、ｎｙ−ｄ、ｎ ｔ−ｄθの
相対的な移動量制御を行なう場合、Ｘ軸すなわち直進機
構９にｎｘ−ｎｔパルス、Ｘ軸すなわち直進機構８にｎ
ｙ＋ｎｔパルス、θ軸すなわち直進機構４にｎｔパルス
の制御パルスをそれぞれ入力すればよい。
にそれぞれ距離ｎｘ−ｄ、、ｎｙ−ｄ、ｎ ｔ−ｄθの
相対的な移動量制御を行なう場合、Ｘ軸すなわち直進機
構９にｎｘ−ｎｔパルス、Ｘ軸すなわち直進機構８にｎ
ｙ＋ｎｔパルス、θ軸すなわち直進機構４にｎｔパルス
の制御パルスをそれぞれ入力すればよい。
本実施例のアライメント装置においては、弐（５）を満
足するように回転機構２のアーム２ａ、 ２ｂの長さ
を設定する限り、点Ａ、Ｂ間の距離すなわち対象物体１
の回転中心と回転機構２の回転中心との間の距離を任意
に長く設定することができる。
足するように回転機構２のアーム２ａ、 ２ｂの長さ
を設定する限り、点Ａ、Ｂ間の距離すなわち対象物体１
の回転中心と回転機構２の回転中心との間の距離を任意
に長く設定することができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明においては、回転機構の距
離Ｒを大きくすることによって、位置及び姿勢制御のた
めの極めて高い制御分解能を容易に得ることができる。
離Ｒを大きくすることによって、位置及び姿勢制御のた
めの極めて高い制御分解能を容易に得ることができる。
また、回転機構の距離Ｒ１Ｌ及び角度αを所定の関係を
満足するように設定することにより、単位移動量以下の
誤差及びその累積を極めて小さくでき、さらに、演算に
時間のかかる三角関数演算を不要とし、処理の高速化が
達成できる。さらに、対象物体の回転中心と回転機構の
回転中心との間の距離を長くとることにより、アライメ
ント制御のための光学系や電気系を対象物体に近接した
位置に配設するためのスペースが容易に確保できる。
満足するように設定することにより、単位移動量以下の
誤差及びその累積を極めて小さくでき、さらに、演算に
時間のかかる三角関数演算を不要とし、処理の高速化が
達成できる。さらに、対象物体の回転中心と回転機構の
回転中心との間の距離を長くとることにより、アライメ
ント制御のための光学系や電気系を対象物体に近接した
位置に配設するためのスペースが容易に確保できる。
第１図は本発明実施例の基本構成を示す図、第２図は本
発明実施例の動作原理を説明する図である。 １・・・対象物体 ２・・・回転機構 ３・・・保持機構 ４．８．９・・・直進機構 ５・・・ポール ６・・・バネ ７・・・回転軸
発明実施例の動作原理を説明する図である。 １・・・対象物体 ２・・・回転機構 ３・・・保持機構 ４．８．９・・・直進機構 ５・・・ポール ６・・・バネ ７・・・回転軸
Claims (1)
- 中間位置を支点として回転自在であり一方の自由端に対
象物体を保持する回転機構と、上記回転機構の他方の自
由端に作用する第１の直進運動手段と、上記回転機構を
回転自在に支持し上記第１の直進運動手段を移動自在に
支持する第２の直進運動手段と、上記第２の直進運動手
段を移動自在に支持し第２の直進運動手段の移動方向と
直交する方向へ移動自在である第３の直進運動手段とを
備えたことを特徴とするアライメント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21446188A JPH0262608A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | アライメント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21446188A JPH0262608A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | アライメント装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262608A true JPH0262608A (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=16656121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21446188A Pending JPH0262608A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | アライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0262608A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002098624A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Horiba Ltd | 散乱式粒子径分布測定装置 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21446188A patent/JPH0262608A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002098624A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Horiba Ltd | 散乱式粒子径分布測定装置 |
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