超精密ステージの速度制御系の検討

摘要

著者らはウォーキング型ピエゾモータを用いた超精密ステージを開発している．ウォーキング型ピエゾモータは精密な位置決めを実現しながらも長ストロークの移動が可能なアクチュエータである．超精密ステージを観察や加工の分野に使用する場合，精密な位置決めに加え，一定速度で移動することができる等速性が求められる．例えば，半導体の微細パターンを高倍率で観察する際に，観察画像を一定速度で動かすためには極低速で一定速度で移動させることが必要になる．このとき速度変動が発生すると観察対象の見落としや見にくいといった問題が発生する．そこで本研究では速度変動を抑制し高い等速性を実現する超精密ステージを開発することを目的とする．従来，速度変動を抑える方法としては，例えば，ステージに取り付けた位置検出器から得られた位置情報からオブザーバーを用いて速度を求め，それを用いてフィードバック制御を行う方法が行われている．しかしながら，極低速移動時には位置検出器の分解能の問題から出力されるパルスがまばらになり，状態推定オブザーバーでは正しい速度推定ができない恐れがある．これに対して，著者らは位置情報のみを用いた速度制御系を構築し，実機によりその有効性を確認したので報告する．