JP2004264201A - Position detection device and position detection module - Google Patents

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JP2004264201A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide both fast movement and positioning with high resolution. <P>SOLUTION: A positioning device 200 comprises 1X-th detector 105 to 4X-th detector 108 which detect either movement or rotation of a workpiece 22 at each prescribed distance and output signals, a first X detector array 116 that connects first X detector 105 to fourth X detector 108 together so that, in the distance detected with one of the X detectors, first X detector different from the X detector outputs signals at constant intervals, first X counter 109 to fourth X counter 112 for counting frequency at which the signal is outputted from each X detector, a main controller 33 in which a specified information required for specifying a position of the workpiece 22 is stored, and a comparator 123 which compares the frequency at which each X detector outputs signals to the specific information, for specifying the position of the workpiece 22. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の位置を検出する位置検出装置および位置検出モジュールに関し、特にウェハ、ガラス基板などの被加工物に対してレーザを所望の位置に高精度に照射して加工する半導体製造装置、液晶基板製造装置などで使用される位置検出装置および位置検出モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の位置決め装置は、正確に位置決め制御を行なうために、リニアスケールの出力パルスをカウンタで検出し、その結果を元に位置決め制御ならびに速度制御が行なっている。
【０００３】
また、被加工物にレーザ照射するためには、予め定められているレーザ集光位置といわれる照射位置にレーザ照射する必要がある。そのため、従来の位置決め装置は、カウンタを用いて基板ステージなどに付けられているリニアスケールの出力パルスをカウントする。照射位置に対する被加工物の位置をカウント値として検出するためである。出力パルスをカウントすると、カウント値を加工位置を示す目標値と比較する。ステージの移動によって、カウント値と目標値とが一致したことを検出すると、レーザを照射する指令を出し、レーザ加工を実施する。さらに装置のスループットを向上させるため、ステージの移動中に加工位置が到来したことを検出して、レーザ加工を実施する。
【０００４】
特開２００２−４９４２５公報（特許文献１）は、被加工物の位置決めに関する技術を開示する。この公報に記載されたステージ制御方法は、移動可能なステージを制御対象とし、ステージの直進方向の移動量を検出する複数の検出器と、ステージを駆動する駆動機構と、検出器の出力に基づいて、駆動機構を制御する制御装置とを使用するステージ制御方法であって、複数の検出器の少なくとも１つを用いずに、他の検出器の出力を使用してステージの直進方向の制御を行なうためのゲインを記憶するゲイン記憶ステップを含む。この方法によると、複数の検出器のうちいずれかが異常な状態となった場合も、工具や被加工物を破損することなく、他の検出器を用いて被加工物が安全な場所に移動するまでステージを制御し続けることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−４９４２５公報（第６、８−１１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の公報に記載された方法は、加工速度の高速化と加工精度の両立とが考慮されていないという問題がある。たとえば、最近は１メートルを超えるような基板に対して数十ナノメートル精度のレーザ加工を行なうことが必要とされている。これに対応するためには、ステージの移動ストローク量をカバーするように位置検出を行い、かつレーザ加工精度が保たれるような高分解能で位置検出を行なう必要がある。
【０００７】
このような位置検出を行なうためには、高分解能の検出器が必要であるが、一般に用いられているエンコーダあるいはリニアスケールにおいて、現状を上回る分解能の実現は困難になっている。
【０００８】
レーザ測長によって位置検出を行なうことも考えられるが、光路を確保するためのスペースが必要なことや、一般に高価格であることや、温度、気圧の変化など周囲環境によって検出値が変動してしまうことなどの問題がある。高分解能の検出器が得られたとしても、位置検出カウンタにおけるカウント速度の限界があるため、ステージの移動速度は高速化できないという問題もある。
【０００９】
通常、検出器からは位置変化量を表わすパルスが出力される。また、位置変化の方向を表わすため、そのパルスとは電気角が９０度ずれたパルスも同時に出力される。ちなみにこの２つのパルスはＡ／Ｂ相パルスと呼ばれている。位置検出カウンタには、この２つの出力パルスが入力され、パルスをカウントする動作が実行される。現在、市販されているＡ／Ｂ相パルスカウンタは、１０メガヘルツ程度までのパルス周波数入力に対応できる。したがって、分解能１０ナノメートルでのステージ移動速度は、１００ミリメートル／秒までと制限されてしまう。しかしながら近年、加工時間の短縮化の要求が高まっており、これにつれてステージの移動速度の高速化が必要となってきている。たとえば１０ナノメートル分解能で３００ミリメートル／秒のステージ速度を必要とする場合がある。この場合、入力パルスの周波数は３０メガヘルツとなってしまい、Ａ／Ｂ相パルスカウンタでカウントすることができない。
【００１０】
現状の検出器を用いた位置決め装置においてステージ速度を高速化するためには、カウント分解能を落とす必要がある。たとえば、現在市販されている位置カウンタのカウント可能周期は、１０ＭＰＰＳ（Ｍｉｌｌｉｏｎ Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）程度が最高レベルである。ステージの限界速度が「０．２５」ｍ／秒の場合、１つのステージ移動軸に対して１つの検出器しか有していない従来の位置決め装置がカウントできる１カウントあたりのステージ移動量は０．２５ｍ／秒÷１０Ｍ＝「０．０２５」μｍである。ステージの限界速度が「１」ｍ／秒の場合、１カウントあたりのステージ移動量は０．１ｍ／秒÷１０Ｍ＝「０．１」μｍとなり、カウント分解能が落ちてしまう。当然ながらステージの限界速度はレーザ加工処理のスループットに影響するので、なるべく高速化することが望ましい。一方、高精度な位置決め制御あるいはレーザ加工を実現するためには、高い分解能で位置を検出する必要がある。高速化と高分解能とを両立させることは困難なので、たとえばステージの移動中に高精度なレーザ加工を行なうといったことは困難である。
【００１１】
レーザ照射を行なわない位置決め装置においても、同様の問題が原因となり、両者を両立させた高速かつ高分解能の位置決めが実現できていない。高速移動を実現するためには位置検出分解能を落とす必要があり、高分解能の位置決めを行なうためにはステージ移動速度を落とす必要がある。
【００１２】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高速移動と、高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置および位置検出モジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る位置検出装置は、対象物の移動および回転のいずれかを、予め定められた距離ごとに検出し、信号を出力するための複数の出力手段と、出力手段の１により検出される距離の間に、その１の出力手段とは異なる出力手段が等間隔で信号を出力するように、複数の出力手段を連結するための連結手段と、各複数の出力手段から信号が出力された回数を、それぞれ計数するための計数手段と、対象物の位置を特定するために必要な特定情報を記憶するための記憶手段と、各出力手段が信号を出力した回数と特定情報とを対比して、対象物の位置を特定するための特定手段とを含む。
【００１４】
第１の発明によると、連結手段は、複数の出力手段を、それらの１が信号を出力する間に、それらのいずれかが等間隔で信号を出力するように連結する。この場合の等間隔とは、誤差の範囲内で等間隔であることをいう。これにより、複数の出力手段が信号を出力したことに基づき、個々の出力手段の分解能を上回る微細な移動や回転を検出することができる。移動に際して対象物が高速な移動を行ない、出力手段が多数の信号を出力しても、個々の計数手段が計数しなければならない信号数は、１組の出力手段および計数手段により移動を検出する場合に比べ少なくなる。個々の計数手段が計数しなければならない信号数が少なくなるので、１の計数手段では処理できない多量の信号を処理することができる。多量の信号を処理することができるので、特定手段は対象物が高速で移動しても、各出力手段が信号を出力した回数と特定情報とを対比することにより、その位置を高い分解能で特定することができる。その結果、高速移動と高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置を提供することができる。
【００１５】
第２の発明に係る位置検出装置は、第１の発明の構成に加えて、連結手段は、１の出力手段とは異なる出力手段が信号を出力する間隔が等間隔となるように、複数の出力手段の間の距離を一定に保持するための手段を含む。
【００１６】
第２の発明によると、連結手段が複数の出力手段の間の距離を一定に保持する。これにより、出力手段同士の距離の変動による、信号を出力する間隔の精度の低下はなくなる。その結果、高精度かつ高分解能の位置決めと高速移動とを両立して対象物を移動させる位置検出装置を提供することができる。
【００１７】
第３の発明に係る位置検出装置は、第２の発明の構成に加えて、連結手段は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれかからなる構造材を含む。
【００１８】
第３の発明によると、連結手段は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれかからなる構造材を含むので、それらの樹脂自身が硬化することにより出力手段の間の距離を容易に一定に保持することができる。これにより、出力手段を、その形状などに依存することなく固定できる。その結果、出力手段をより簡単に取付けることができ、出力手段の形状などに対する自由度が高く、かつ高分解能の位置決めと高速移動とを両立して対象物を移動させる位置検出装置を提供することができる。
【００１９】
第４の発明に係る位置検出装置は、第１から第３のいずれかの発明の構成に加えて、特定手段は、複数の出力手段のうち、予め定められた出力手段の１が信号を出力した後に１の出力手段とは異なる出力手段のいずれかが信号を出力した回数と特定情報とを対比して、位置を特定するための手段を含む。
【００２０】
第４の発明によると、特定手段は、複数の出力手段のうち、たとえばユーザに指定されるなどして予め定められた出力手段の１とは異なる、出力手段のいずれかが信号を出力した回数と、特定情報とを対比して、対象物の位置を特定する。この回数は、予め定められた出力手段の１が信号を出力した後にその出力手段とは異なる出力手段のいずれかが信号を出力した回数である。出力手段が信号を検出する距離は一定なので、出力手段のうち、予め定められた出力手段が信号を出力した後、その出力手段とは異なる出力手段のいずれかが信号を出力した回数によって、対象物の位置を特定することができる。これにより、予め定められた出力手段の信号を計数する計数手段には多くの信号数を数える必要が生じるが、他の計数手段にはその必要が生じない。他の計数手段には多くの信号数を数える必要が生じないので、簡単な構成にすることができる。その結果、より簡単な構成で、高分解能の位置決めと高速移動とを両立して対象物を移動させる位置検出装置を提供することができる。
【００２１】
第５の発明に係る位置検出装置は、第１から第４のいずれかの発明の構成に加えて、位置検出装置は、予め定められた情報に基づいて、出力手段のいずれかを選択するための選択手段をさらに含む。特定手段は、選択された出力手段が信号を出力した回数と特定情報とを対比して、位置を特定するための手段を含む。
【００２２】
第５の発明によると、選択手段は、たとえば対象物の移動先といった予め定められた情報と特定情報とを対比して、計数手段のいずれかを選択する。これにより、特定手段は必要な信号のみに基づいて対象物の位置を特定するので、動作のロスやトラブルの発生を未然に防ぎつつ対象物の位置を特定することができる。その結果、より少ないロスで、より正確に高速移動と高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置を提供することができる。
【００２３】
第６の発明に係る位置検出装置は、第５の発明の構成に加えて、特定情報は、対象物の移動先を表わす情報を含む。記憶手段は、移動先を表わす情報を記憶するための手段に加え、出力手段によって検出できる対象物の位置を表わす情報を記憶するための手段を含む。選択手段は、移動先を表わす情報および出力手段によって検出できる対象物の位置を表わす情報に基づいて、移動先に最も近い位置で信号を出力する出力手段を選択するための手段を含む。
【００２４】
第６の発明によると、選択手段は、対象物の移動先を表わす情報および出力手段によって検出できる位置を表わす情報に基づいて、対象物の移動先に最も近い位置で検出をする出力手段を選択する。これにより、実際には対象物の移動の制御に寄与しない計数手段の情報を処理する必要がなくなる。その結果、さらに少ないロスで、正確に高速移動と高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置を提供することができる。
【００２５】
第７の発明に係る位置検出装置は、第６の発明の構成に加えて、出力手段によって検出できる対象物の位置を表わす情報は、出力手段によって検出できる対象物の位置の実測値を表わす情報を含む。
【００２６】
第７の発明によると、選択手段は、対象物の移動先を表わす情報および出力手段によって検出できる位置の実測値を表わす情報に基づいて、対象物の移動先に最も近い位置で検出をする出力手段を選択する。これにより、対象物の移動先の位置精度はさらに向上する。その結果、高速移動と、さらに高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置を提供することができる。
【００２７】
第８の発明に係る位置検出装置は、第５の発明の構成に加えて、位置検出装置は、出力手段および計数手段のいずれかの動作が正常か否かを調査するための調査手段をさらに含む。選択手段は、調査手段が調査した結果に基づいて、正常な計数手段によって計数される、正常な出力手段を選択するための手段を含む。
【００２８】
第８の発明によると、選択手段は、調査手段が調査した結果に基づいて、正常に動作している出力手段および計数手段を選択する。これにより、正常な検出に基づいて移動先を特定することができる。その結果、出力手段のトラブルに巻きこまれず、高速移動と、高分解能の位置決めとを両立する信頼性が高い位置検出装置を提供することができる。
【００２９】
第９の発明に係る位置検出装置は、第５の発明の構成に加えて、選択手段は、必要な分解能に応じて予め定められた条件が満足されたことに基づいて、予め定められた出力手段のみを選択する手段を含む。
【００３０】
第９の発明によると、選択手段は、たとえば対象物が加工を受けている状態にあることといった、必要な分解能に応じて予め定められた条件が満足されたことに基づき、予め定められた出力手段のみを選択する。これにより、特に高い分解能で位置決めをする必要がない場合、不必要な出力手段の信号は処理されない。特定手段は、その処理による動作のロスを省くことができる。その結果、より高速な移動と、高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置を提供することができる。
【００３１】
第１０の発明に係る位置検出装置は、第５から第９のいずれかの発明の構成に加えて、位置決め装置は、選択手段に選択された出力手段とは異なるすべての出力手段の動作を停止させるための停止手段をさらに含む。
【００３２】
第１０の発明によると、停止手段は、選択手段に選択されなかったすべての出力手段を停止させる。これにより、選択されなかった出力手段が信号を出力することにより周囲の回路などに誤動作が生じるのを防ぐことができる。その結果、高分解能の位置決めと高速移動とを両立し、かつ誤動作の発生が少ない位置検出装置を提供することができる。
【００３３】
第１１の発明に係る位置検出モジュールは、信号が出力された回数を計数するための複数の計数手段と、対象物の位置を特定するために必要な特定情報を記憶するための記憶手段と、複数の計数手段が計数した結果と特定情報とを対比して、対象物の位置を特定するための特定手段とを含む位置検出装置に用いられる位置検出モジュールである。対象物の移動および回転のいずれかを、予め定められた距離ごとに検出し、計数手段によって計数される信号をそれぞれ出力するための複数の出力手段と、出力手段の１における距離の間に、その１とは異なる出力手段のいずれかが等間隔で前記信号を出力するように、複数の出力手段を連結するための連結手段とを含む。
【００３４】
第１１の発明によると、複数の出力手段のいずれかは、出力手段の１が信号を出力する間に、それぞれ等間隔で信号を出力するように連結される。この場合の同じ距離とは、誤差の範囲内で同じ距離であることをいう。これにより、複数の出力手段が信号を出力したことに基づき、個々の出力手段の分解能を上回る微細な移動や回転を検出することができる。その結果、個々の出力手段を上回る高分解能で移動や回転を検出する位置検出モジュールを提供することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３６】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る位置決め装置２００は、装置外部からの外乱振動を除去する除震台２７と、除震台２７に固定され、被加工物２２を載置する基板ＸＹステージ２１と、第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２と、基板ＸＹステージ２１を駆動するリニアモータ（図示せず）と、リニアモータを通じて基板ＸＹステージ２１の移動速度および位置を制御する基板制御部８１と、各種のコントロール信号を出力するとともに、位置情報など各種の情報が入力され、記憶されるメインコントローラ３３とを含む。
【００３７】
メインコントローラ３３には、被加工物２２を所望位置に位置決めするための動作指令がシーケンス的に設定されている。メインコントローラ３３は、設定された動作モードにしたがい、基板制御部８１に対して適切な指令を出力し、基板ＸＹステージ２１の移動を実施する。
【００３８】
基板ＸＹステージ２１は、Ｘ軸方向に移動制御可能な基板Ｘステージ１００と、Ｙ軸方向に移動制御可能な基板Ｙステージ１０１とを含む。基板Ｘステージ１００および基板Ｙステージ１０１は図示しない吸着盤を装備する。
【００３９】
基板Ｘステージ１００は、基板Ｘリニアスケール１０４とＸ検出器アレイ１１６とを含む。基板Ｙステージ１０１もリニアスケールと検出器アレイとを（いずれも図示せず）含む。
【００４０】
Ｘ検出器アレイ１１６は、第１Ｘ検出器１０５〜第４Ｘ検出器１０８を含む。これらの検出器は、検出器デバイスの作製時に、同一基板上に複数の検出器を作製することにより、一体的に成型されている。一体的に成型されることにより、各検出器の取付け位相の誤差を小さくすることができるので、別々に取付ける場合に比べて取付け作業および取付け位置の微調整に係る時間を削減することができる。
【００４１】
第１Ｘ検出器１０５〜第４Ｘ検出器１０８は、それぞれ第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２に接続されている。第１Ｘ検出器１０５〜第４Ｘ検出器１０８は、出力パルスを第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２に出力する。第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２は、それぞれ出力パルスをカウントし、そのカウント値で現在位置を把握し、出力パルスの周期で移動速度を検出する。第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２のカウント値は、アライメント時に使用される基準位置などを原点として、プラス方向へ移動した場合には増加し、マイナス方向へ移動した場合には減少する。このカウント値に基づいて被加工物２２の絶対位置を表わすことができる。なおアライメントとは、被加工物２２を基板ＸＹステージ２１に載置したときに実施される位置決めをいう。カウント値のプラス方向およびマイナス方向は、装置の設計時に取り決める。
【００４２】
図２を参照して、第１Ｘ検出器１０５〜第４Ｘ検出器１０８の出力パルス波形に基づき、これらのＸ検出器アレイ１１６への取付けについて説明する。通常、基板Ｘステージ１００または基板Ｙステージ１０１に搭載されている検出器の出力は、ステージの移動方向が確認できるよう、図２のＡ／Ｂ相波形のように９０度位相をずらして出力されている。各カウンタは、各検出器から出力パルスの立ち上がりあるいは立ち下がりエッジが入力されるごとにカウントアップ（あるいはカウントダウン）する。今後の説明では、カウント値が更新される間隔をカウント周期「３６０」度として説明する。
【００４３】
本実施の形態では、第２Ｘ検出器１０６〜第４Ｘ検出器１０８は、第１Ｘ検出器１０５の取付け位置に対してそれぞれ一定の間隔で出力パルスを発生するように取付けられる。本実施の形態の場合、検出器の個数が４個なので、カウント周期で３６０度÷４＝「９０」度の間隔をあけて各検出器が取付けられる。Ａ相またはＢ相の出力パルスの立ち上がりエッジあるいは立ち下がりエッジが発生する周期を３６０度とする周期で考えれば３６０度÷４÷２＝「４５」度の間隔でそれぞれの位置カウンタ、第２Ｘカウンタ１１０〜第４Ｘカウンタ１１２は出力パルスをカウントする。第１Ｘカウンタ１０９のカウント間隔がステージ距離に換算して「０．１」μｍの場合、第１Ｘカウンタ１０９がカウントを更新する位置と第２Ｘカウンタ１１０がカウントを更新する位置との差は「０．０２５」μｍとなる。同様に第３Ｘカウンタ１１１がカウントを更新する位置との差は「０．０５」μｍ、第４Ｘカウンタ１１２がカウントを更新する位置との差は「０．０７５」μｍとなる。このように各検出器をずらして取付け、４個の位置カウンタを使用することで位置検出分解能を４倍とすることができる。図１の構成において、この４個の位置カウンタの値を使用し、基板制御部８１において、各位置カウンタのカウント値を検出していくことで、分解能の高い位置検出ができ、高分解能の位置決め制御が実現できる。さらに４個の検出器の出力パルスを使用して速度制御に使用すれば、精度の高い速度制御が実現できる。
【００４４】
このような構成により、本実施の形態に係る位置検出装置すなわちＸ検出器アレイ１１６は、分解能の低い検出器を使用して、高精度な位置決め制御あるいはレーザ加工を実現することができる。分解能の低い検出器を使用しているので、ステージ移動速度を高速化することができる。この点についてさらに具体的に説明する。たとえば図２において、第１Ｘカウンタ１０９のカウント値の更新位置を基準（原点）として、次の更新位置までの移動量を「０．１」μｍ、その次を「０．２」μｍとする。この場合、第２Ｘカウンタ１１０のカウント値の更新位置は原点から「０．０２５」μｍ、「０．１２５」μｍ、「０．２２５」μｍ・・・となる。第３Ｘカウンタ１１１のカウント値の更新位置は原点から「０．０５」μｍ、「０．１５」μｍ、「０．２５」μｍ・・・となる。第４Ｘカウンタ１１２のカウント値の更新位置は原点から「０．０７５」μｍ、「０．１７５」μｍ、「０．２７５」μｍ・・・となる。つまり、各位置カウンタを見てみると「０．１」μｍごとのカウント更新、カウント分解能であるが、それぞれ位置カウンタは「０．０２５」μｍずれてカウントする。第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２から適切に位置カウンタを選択し、その位置カウンタのカウント値を利用することで、「０．０２５」μｍピッチという高精度な位置検出が可能になる。
【００４５】
図３を参照して、本実施の形態に係る位置決め装置を使用するレーザ照射装置３００の構成を説明する。本実施の形態に係るレーザ照射装置３００は、位置決め装置２００の構成に加え、搭載台２３と、支柱３６と、マスクステージ制御部２９と、焦点制御部３０と、レーザ光源３１と、照射制御部３２と、ミラー３４とを含む。基板制御部８１に代えて、基板制御部８１と同様にして基板ＸＹステージ２１の位置および移動速度を制御する基板ステージ制御部２８を含む。
【００４６】
照射制御部３２は、レーザ照射のＯＮ／ＯＦＦを制御し、第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２などがカウントしたカウント値が入力されている。これらのカウント値は、被加工物２２上の加工位置であるレーザ照射位置データとして使用される。
【００４７】
レーザ光源３１は、レーザ光ＥＬを照射する。メインコントローラ３３は、各種のコントロール信号を出力し、かつ被加工物２２移動先を表わす位置情報など各種の情報が入力される。ミラー３４は、レーザ光ＥＬの光路を作る。支柱３６は、搭載台２３を除震台２７に固定する。
【００４８】
搭載台２３は、焦点調整装置２４と、マスクＸＹステージ２５と、マスク２６とを含む。焦点調整装置２４は、レーザ光ＥＬの焦点距離をＺ軸方向に制御し、それとともに、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動を規制し、かつ集光レンズ（図示せず）による集光を行なう。マスクＸＹステージ２５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動を制御する。マスク２６は、マスクＸＹステージ２５の上に載置され、ミラー３４からレーザ光ＥＬの照射を受けている。マスク２６には、レーザ照射パターンであるマスクパターン６１が形成されている。
【００４９】
基板ステージ制御部２８は、基板ＸＹステージ２１の移動速度および位置を制御する。基板Ｘステージ１００を例にとれば、第１Ｘカウンタ１０９を介して第１Ｘ検出器１０５の出力が接続されており、そのカウント値で位置を把握するとともに出力パルスの周期を計測して移動速度を検出する。位置および移動速度を検出すると、基板ステージ制御部２８はリニアモータ（図示せず）を用いて位置および移動速度を制御する。
【００５０】
マスクＸＹステージ２５は、マスクＸステージ１０２と、マスクＹステージ１０３とを含み、マスクステージ制御部２９によって移動速度および位置が制御される。マスクステージ制御部２９は、図示しないリニアモータを用いて、基板ステージ制御部２８と同様にマスクＸＹステージ２５を制御する。
【００５１】
マスクＸＹステージ２５を移動すると、被加工物２２上におけるマスク２６のレーザ照射パターンの集光位置ＬＳが移動する。この移動は、基板ＸＹステージ２１あるいは被加工物２２に対する相対的な移動と考えることができる。被加工物２２上において、集光位置ＬＳの移動量は、実際のマスクＸＹステージ２５の移動量に集光倍率を乗じた値となる。レーザ照射パターンが集光され、被加工物２２に投影されるからである。ただしマスク２６のレーザ照射パターンのうち、レーザ光ＥＬの照射面の外にある部分は被加工物２２に投影されない。移動に関してこの点に注意する必要がある。
【００５２】
なお、各ステージには図示しない吸着盤などが装備されており、吸着盤上に被加工物２２あるいはマスク２６が固定される。
【００５３】
焦点調整装置２４は、変位センサと、たとえば圧電素子などのアクチュエータとを（いずれも図示せず）含む。焦点制御部３０は、変位センサの出力信号パルスを、焦点距離を検出するための信号と見なして、アクチュエータを制御する。
【００５４】
図４を参照して、照射制御部３２は、演算器１２１と、セレクタ１２２と、比較器１２３とを含む。
【００５５】
演算器１２１はマイコンなどを使用する。演算器１２１は、レーザ照射を行なう際に駆動させるステージの選択信号を受信すると、制御するステージを選択し、どの位置カウンタを使用するか選択し、かつ比較器１２３に対し加工位置データを比較値として出力する。
【００５６】
セレクタ１２２は現在のカウント値などの情報などを演算器１２１に出力し、演算器１２１が選択した位置カウンタのカウント値を比較器１２３に出力する。
【００５７】
比較器１２３は、演算器１２１から出力された比較値とセレクタ１２２から出力されたカウント値とを比較し、カウント値と比較値とが一致したとき、たとえばハイレベルになるなど予め決められた一致信号を出力する。ステージの選択信号は、メインコントローラ３３からレーザ照射に関する指令などのデータ列ＤＲに含まれる。選択されるステージは、基板Ｘステージ１００、基板Ｙステージ１０１、マスクＸステージ１０２およびマスクＹステージ１０３のいずれかである。位置カウンタの選択については後述する。加工位置データとは選択されたステージについてレーザ照射を行わせるカウント値をいう。
【００５８】
図５を参照して、メインコントローラ３３で実行されるプログラムは、基板ＸＹステージ２１のうち基板Ｘステージ１００の移動に合わせてレーザ照射する場合に関し、以下のような制御構造を有する。
【００５９】
ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、メインコントローラ３３は、基板ステージ制御部２８に基板Ｘのリニアモータを所定量移動させる指令を出力する。Ｓ１０２にて、メインコントローラ３３は、焦点制御部３０にレーザ光ＥＬの焦点を合わせるべく変位センサの出力の目標値を出力するので、焦点制御部３０は、被加工物２２の厚みの変動に合わせて焦点調整装置２４を制御する。
【００６０】
Ｓ１０４にて、メインコントローラ３３は、照射制御部３２にレーザ加工位置を示すデータ列を出力する。演算器１２１はデータ列を処理し、比較器１２３に対してレーザ照射位置を示す比較値を出力する。演算器１２１は、レーザ照射を行なうステージを選択し、位置カウンタを選択し、セレクタ１２２に対して通知する。
【００６１】
Ｓ１０６にて、基板ステージ制御部２８は、リニアモータの移動開始指令を出力し、基板ＸＹステージ２１の移動を行なう。Ｓ１０８にて、演算器１２１に選択された検出器は出力パルスを出力する。演算器１２１に選択された位置カウンタは出力パルスをカウントし、カウント値を更新する。
【００６２】
Ｓ１１０にて、基板ステージ制御部２８は、このカウント値にしたがい、ステージの位置決めおよび速度制御を実行する。残る位置カウンタも検出器からの出力パルスをカウントする。
【００６３】
Ｓ１１２にて、比較器１２３は被加工物２２の位置が、集光位置ＬＳと一致する位置まで移動したか、すなわちセレクタ１２２から出力された位置カウンタのカウント値と比較値とが等しいか否かを判断する。等しいと判断した場合には（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４へと移される。もしそうでないと（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１０８へと戻される。
【００６４】
Ｓ１１４にて、比較器１２３は一致信号をレーザ光源３１に出力する。Ｓ１１６にて、レーザ光源３１は被加工物２２上の加工位置にレーザ光ＥＬを照射する。Ｓ１１８にて、メインコントローラ３３は、演算器１２１が選択したステージの移動軸上に加工位置が存在しないか否か判断する。加工位置が存在しないと判断した場合には（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１２０へと移される。
【００６５】
Ｓ１２０にて、演算器１２１はデータ列を処理し、比較器１２３に対して次の加工位置、すなわちレーザ照射位置を示す比較値を出力する。演算器１２１は、次のレーザ照射位置の検出に使用する位置カウンタを選択し、セレクタ１２２に対して通知する。処理はＳ１０８へと移される。
【００６６】
このようにして、Ｓ１０８〜Ｓ１１８およびＳ１２０の処理が繰り返されることにより、ステージの移動軸上にある全ての加工位置に対してレーザ照射が実施される。
【００６７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ照射装置３００の動作について説明する。
【００６８】
基板ＸＹステージ２１には被加工物２２が、またマスクＸＹステージ２５にはマスク２６がすでに搭載されており、被加工物２２およびマスク２６の各Ｘ軸、Ｙ軸、θ角などを微調整するアライメント作業は終了しているものとする。被加工物２２上の加工位置であるレーザ照射位置に対して、マスク２６のＸ軸およびＹ軸の位置と被加工物２２のＹ軸の位置とはすでに位置決めされており、基板Ｘステージ１００の移動軸上にレーザ加工位置が点在しているとする。これ以降の説明においても同様に、基板Ｘステージ１００の移動軸上にレーザ加工位置が存在しており、他のステージの位置決めは終了しているものとする。
【００６９】
メインコントローラ３３が指令などを出力すると、焦点制御部３０は焦点調整装置２４を制御し、演算器１２１は位置カウンタなどを選択し、比較器１２３に対して比較値を出力する（Ｓ１００〜Ｓ１０４）。ここではレーザ照射の際の位置決め制御に、第２Ｘ検出器１０６および第２Ｘカウンタ１１０が選択されたものとする。
【００７０】
レーザ照射の際の位置決め制御に、４組の検出器および位置カウンタのうち適切な検出器と位置カウンタとを選択する方法について説明する。高い分解能で位置を検出しようとする場合、目標位置あるいは目標とする加工位置に基づいて位置カウンタを選択する。たとえば、目標位置あるいは目標とするレーザ照射の位置が原点位置から「１００００．８２５」μｍ移動した場所である場合について考える。
【００７１】
演算器１２１は、前述したように第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２の更新位置の間に「０．０２５」μｍピッチの関係があることから、「０．０２５」μｍずれてカウントされる第２Ｘカウンタ１１０を選択する。
【００７２】
第２Ｘカウンタ１１０が出力するカウント値と、目標位置あるいは目標レーザ加工位置データを表わす比較値とを比較して、一致した時点で位置決めあるいはレーザ照射を実行する。レーザ照射の位置が「１００００．８１９」μｍの場合にも、取付けピッチが「０．０２５」μｍであることから、レーザ照射の誤差が一番小さくなる第２Ｘカウンタ１１０を選択して位置決め制御あるいはレーザ照射を実行する。
【００７３】
このように基板ステージ制御部２８あるいは照射制御部３２に各位置カウンタの取付けピッチを記憶させておき、目標データからどの位置カウンタを使用するかを決定することで正確なレーザ照射が実現できる。
【００７４】
位置カウンタを選択すると、基板ステージ制御部２８は、基板Ｘリニアモータの移動開始指令を出力し、基板ＸＹステージ２１の移動を行なう（Ｓ１０６）。移動すると、第２Ｘカウンタ１１０が第２Ｘ検出器１０６からの出力パルスをカウントする（Ｓ１１０）。
【００７５】
被加工物２２の位置が、集光位置ＬＳと一致する位置まで移動したと判断すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、レーザ光源３１は被加工物２２上の加工位置にレーザ光ＥＬを照射する（Ｓ１１６）。メインコントローラ３３が加工位置は存在しないと判断するまで（Ｓ１１８にてＮＯ）、引き続き次の加工位置の比較値を設定し、加工位置の検出に用いる位置カウンタを選択する（Ｓ１２０）。
【００７６】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、マスクＸＹステージの移動によってレーザ照射を実施する。各検出器および各位置カウンタは粗い分解能であっても、実質的に１／ｍ（ｍは検出器の個数。Ｂ相の動作を除外して考えると検出器の個数の２倍）の分解能でステージ位置を検出することができる。装置のスループット向上に貢献する処理をすることもできる。必要な信号のみに基づいて対象物の位置が特定されるので、動作のロスやトラブルの発生を未然に防ぎつつ対象物の位置を特定することもできる。検出器は、検出器デバイスの作製時に、同一基板上に複数の検出器を作製することにより、一体的に成型されているので、個々の検出器を個別に連結する場合に比べ、取付け作業や取付け位置の調整が容易になる。その結果、より簡単に取付けることができ、より少ないロスで、より正確にステージを高速に移動させ、かつ高精度に位置決めを行なうレーザ照射装置を提供することができる。
【００７７】
なお、基板Ｘステージ１００の検出器およびカウンタは４個に限らず、２個以上であればよい。そのうち、通常の速度・位置決め制御には複数の検出器および位置カウンタのうちの１組、たとえば第１Ｘ検出器１０５および第１Ｘカウンタ１０９のみを使用してもよい。ステージの移動中にレーザ照射することを考えた場合、ステージとしては移動をしていればよく、その際には位置検出分解能にこだわる必要がないためである。
【００７８】
また、Ｓ１１４において、レーザ照射は、加工位置でステージを停止させて行ってもよい。この場合も、第１の実施の形態同様の高分解能の位置決めを行なうことができる。
【００７９】
さらに、ＸＹステージに代えて、回転する回転部について同様の検出器などを設け、位置決めの制御を行なう装置であってもよい。
【００８０】
加えて、位置決め装置は、特に２軸に対応する必要はなく、位置決めできる機構であればかまわない。この場合も、第１の実施の形態同様の高分解能の位置決めを行なうことができる。
【００８１】
ちなみに、レーザ照射の際の位置決め制御には、第１の実施の形態と同様に、４組の検出器および位置カウンタのうちレーザ照射ごとに適切な検出器と位置カウンタとを選択し、使用してもよい。移動中に高分解能で位置を検出して高精度なレーザ照射を実行するためである。これにより、特に高い分解能で位置決めをする必要がない時は、不必要な出力手段の信号は処理されない。その分の動作のロスが省かれる。その結果、より高速な移動と、高分解能の位置決めとを両立する位置検出装置を提供することができる。
【００８２】
＜第１の実施の形態 変形例＞
Ｘ検出器アレイ１１６は、それぞれ別々に取付け、互いに固定し合う構造でもよいが、個々の検出器の間隔を調整したあとに熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などでモールドして一体成型してもよい。これにより、検出器間の間隔が変動して検出精度が低下することがなくなる上、出力手段の形状などに依存することなく固定できる。その結果、より簡単に取付けることができ、出力手段の形状などに対する自由度が高く、検出精度が高く、かつ高分解能の位置決めと高速移動とを両立して対象物を移動させる位置検出装置を提供することができる。
【００８３】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ照射装置ついて説明する。本実施の形態に係るレーザ照射装置の演算器１２１は、各検出器の取付け誤差を記憶した上で、目標とする位置に対して最も近い位置に位置決め制御あるいはレーザ加工が実施できる位置カウンタを選択する。取付けピッチを考慮して位置決め制御あるいはレーザ照射に使用する検出器および位置カウンタを選択することで、装置としての性能を有効に使用した位置決め制御あるいはレーザ加工が実現できる。
【００８４】
演算器１２１が記憶する値は、第１の実施の形態において説明した取付けピッチの規定値「０．０２５」μｍではなく、実際の取付け誤差を含む値である。本実施の形態においては、第１Ｘ検出器１０５を基準として、第２Ｘ検出器１０６の取付けピッチを「０．０３」μｍ、第３Ｘ検出器１０７の取付けピッチを「０．０６」μｍ、第４Ｘ検出器１０８の取付けピッチを「０．０７」μｍと記憶する。
【００８５】
検出器および位置カウンタの選択は、目標位置との差が最小となる検出器および位置カウンタを選択することにより行なう。一方Ｘ検出器アレイ１１６に第１Ｘ検出器１０５〜第４Ｘ検出器１０８を取付ける場合、多少の取付け誤差が発生してしまう恐れがある。より正確な位置決め制御あるいはレーザ加工を実行したい場合には、この取付け誤差を検出して精度を高めた位置決め制御あるいはレーザ加工を行なう必要がある。具体的に取付け誤差を検出するには、レーザ測長器などの測定器を用いて、実際のカウント値の更新タイミングでの測長データの値を計測する。あるいはステージを移動させたときの、各位置カウント出力の各エッジ間の時間を計測し、各時間の比を求めるなどして取付け誤差を求めてもよい。
【００８６】
なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同様である。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００８７】
図６を参照して、本実施の形態に係るレーザ照射装置で実行されるプログラムは、基板ＸＹステージ２１のうち基板Ｘステージ１００の移動に合わせてレーザ照射する場合に関し、以下のような制御構造を有する。なお、図６に示すフローチャートの中で、前述の図５に示した処理は同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００８８】
Ｓ１２２にて、メインコントローラ３３は、照射制御部３２にレーザ加工位置を示すデータ列を出力する。演算器１２１はデータ列を処理し、比較器１２３に対して第１の実施の形態に係る比較値に代え、各検出器の誤差を考慮した比較値を出力する。演算器１２１は、第１の実施の形態に係る選択に代え、レーザ照射を行なうステージを選択し、各検出器の誤差を考慮して位置カウンタを選択し、セレクタ１２２に対して通知する。
【００８９】
Ｓ１２３にて、メインコントローラ３３は、照射制御部３２に新たな加工位置を示すデータ列を出力する。演算器１２１はデータ列を処理し、比較器１２３に対して各検出器の誤差を考慮した比較値を出力する。演算器１２１は、各検出器の誤差を考慮して位置カウンタを選択し、セレクタ１２２に対して通知する。
【００９０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ照射装置の動作について説明する。
【００９１】
メインコントローラ３３が指令などを出力すると、演算器１２１は各検出器の誤差を考慮した上で位置カウンタなどを選択し、比較器１２３に対して比較値を出力する（Ｓ１００〜Ｓ１２２）。ここではレーザ照射の際の位置決め制御に、第２Ｘ検出器１０６および第２Ｘカウンタ１１０が選択されたものとする。
【００９２】
図７を参照して、演算器１２１が自身に記憶された、位置カウンタなどを選択し、比較器１２３に対して比較値を出力する方法について説明する。本実施の形態においては、検出器の取付け誤差により、出力パルスのピッチに誤差が発生していることとする。
【００９３】
出力パルスが正確な「０．０２５」μｍピッチではないため、次のように装置としての精度を最大限に生かせないという状況が生じる。一例として、「１００００．８３９」μｍの位置に位置決め制御あるいはレーザ加工を実施しようとする場合について説明する。
【００９４】
第１の実施の形態であれば所望する位置に最も近い位置（「１００００．８５０」μｍの位置）を検出する、第３Ｘカウンタ１１１が選択される。このときの実際の目標位置と実位置との差あるいは、目標位置と実際のレーザ照射位置との差は、１００００．８５０−１００００．８３９μｍ＝「０．０１１」μｍである。本実施の形態においては、取付け誤差が発生しているため、第２Ｘ検出器１０６は、第１Ｘ検出器１０５の出力パルスに対して「０．０３」μｍのピッチで出力パルスを検出する。
【００９５】
第３Ｘ検出器１０７は、第１Ｘ検出器１０５の出力パルスに対して「０．０６」μｍのピッチで出力パルスを検出する。第３Ｘカウンタ１１１を選択して位置決めを制御すると、「１００００．８６０」μｍの位置に位置決め制御あるいはレーザ照射されてしまうことになる。所望位置と実際位置とでは１００００．８６０−１００００．８３９＝「０．０２１」μｍの誤差が生じる。
【００９６】
第２Ｘカウンタ１１０を選択して位置決めを制御すると、「１００００．８３０」μｍ位置に位置決め制御あるいはレーザ照射することができる。所望する位置と実際の位置とでは１００００．８３０−１００００．８３９＝「０．００９」μｍの誤差である。第２Ｘカウンタ１１０を選択すれば、第３Ｘカウンタ１１１を選択するより精度よく位置決め制御あるいはレーザ照射を実行することができる。
【００９７】
位置カウンタを選択すると、Ｓ１０６〜Ｓ１１６の処理により、位置決め制御およびレーザ照射が行われる。レーザ照射が行われると、演算器１２１は各検出器の誤差を考慮した上で位置カウンタを選択し、比較器１２３に対して新たな加工位置についての比較値を出力する（Ｓ１２３）。
【００９８】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、各検出器の取付けが正確でなくても、対象物の移動先に最も近い位置で検出をするように誤差を考慮して検出器などの選択を行ない、比較値を設定する。これにより、実際には対象物の移動の制御に寄与しない検出器の情報を処理する必要がなくなる。その結果、さらに少ないロスで、目標とするレーザ加工位置に対して最も近い位置カウンタを的確に選択し、高精度なレーザ加工を実現するレーザ照射装置を提供することができる。
【００９９】
なお、演算器１２１に代えて、基板制御部８１において検出器の取付け誤差を考慮した処理を行なってもよい。これにより、演算器１２１で取付け誤差を考慮した処理を行なった場合と同様の効果を得ることができる。その結果、目標とするレーザ加工位置に対して最も近い位置カウンタを的確に選択し、高精度なレーザ加工を実現するレーザ照射装置を提供することができる。
【０１００】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係るレーザ照射装置について説明する。
【０１０１】
図８を参照して、本実施の形態に係る第１Ｘ検出器１０５〜第４Ｘ検出器１０８および第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２と、メインコントローラ３３との接続について説明する。メインコントローラ３３から各位置カウンタに対して、動作を開始／停止させる制御線および、カウントデータを読み込みかつ設定するデータバスを接続している。また各検出器に対して動作を開始／停止させる制御線を接続している。以上の構成により、本実施の形態に係るレーザ照射装置においては、各位置カウンタおよび各検出器の動作開始／停止が自由に設定できる。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【０１０２】
図９を参照して、メインコントローラ３３で実行されるプログラムは、基板ＸＹステージ２１のうち基板Ｘステージ１００の移動に合わせてレーザ照射する場合に関し、以下のような制御構造を有する。なお、図９に示すフローチャートの中で、前述の図５に示した処理は同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１０３】
Ｓ１３０にて、メインコントローラ３３は、選択された検出器および位置カウンタが停止している場合、動作開始するよう設定する。動作を再開する場合には、動作中の位置決め制御に使用している位置カウンタのカウント値を参照して、カウント値を設定することで、カウント値の正確な再現を行なう。また、選択された検出器および位置カウンタ以外の使用していない検出器および位置カウンタを動作停止するように設定する。
【０１０４】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ照射装置の動作について説明する。
【０１０５】
メインコントローラ３３は、選択された検出器および位置カウンタが停止されている場合、動作を開始するよう設定し、選択された検出器および位置カウンタ以外の使用していない検出器および位置カウンタの動作を停止するように設定し（Ｓ１３０）、基板ＸＹステージ２１の移動を行なう（Ｓ１０６）。これにより、不要な出力パルスあるいはカウント値の出力を抑制することができる。
【０１０６】
移動が終了すると、Ｓ１０８〜Ｓ１１８の処理を経て、次の加工位置の比較値を設定し、加工位置の検出に用いる位置カウンタを選択する（Ｓ１２０）。
【０１０７】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、使用していない検出器および位置カウンタの動作を停止する。通常、装置に取付けられている各検出器からの出力パルス線は、すべてを束ねて制御部に接続されている。当然ながら各線はシールドなどの処理が施されているが、他の出力パルスの影響を受ける恐れがある。出力パルスが他のパルスの影響を受けた場合、位置カウンタがカウント値を誤カウントする結果、メインコントローラ３３などが現在の基板の位置を誤認識してしまい、所望の場所への移動、レーザ加工が不可能となる不具合が発生する。メインコントローラ３３などはこの誤った位置への位置決め制御あるいはレーザ加工を検出することができないので、この不具合は致命的である。使用していない検出器および位置カウンタの動作を停止するのは、このような懸念を除去するためである。これにより、未使用の出力パルスあるいはカウンタ出力が、使用中の検出器および位置カウンタにノイズ重畳などの悪影響を及ぼすことがなくなる。その結果、装置の信頼性がより高いレーザ照射装置を提供することができる。
【０１０８】
なお、検出器などの動作の停止の設定および設定の変更は、照射制御部３２の演算器１２１でできるよう、設定・変更のためのデータバスを照射制御部３２に接続してもよい。演算器１２１により設定などを行なっても装置の信頼性がより高いレーザ照射装置を提供することができる。
【０１０９】
また、たとえば低い精度の位置決めでもかまわないときに、ステージ移動に使用している検出器および位置カウンタ以外の検出器などを動作停止に設定してもよい。被加工物２２の搬入あるいはアライメント時などレーザ照射を実施していないときも同様である。これにより、不要な出力パルスの発生およびそれによる誤カウントの発生を防止することができる。その結果、装置の信頼性が高いレーザ照射装置を提供することができる。
【０１１０】
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係るレーザ照射装置について説明する。本実施の形態においては、さらに装置の信頼性を高めるようにした。
【０１１１】
図１０を参照して、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、第１Ｘカウンタ１０９〜第４Ｘカウンタ１１２とメインコントローラ３３との間に、各位置カウンタのカウント値が正確か否かをチェックするカウント監視部３５を含む。
【０１１２】
カウント監視部３５は、チェックの結果不具合が見つかった位置カウンタのカウント値を修正、あるいは未使用にするなどの対応を行なう。カウント監視部３５は、各カウント値を取り込むラッチ部１５１と、取り込んだカウント値を比較するカウント比較部１５２とを含む。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【０１１３】
図１１を参照して、メインコントローラ３３で実行されるプログラムは、基板ＸＹステージ２１のうち基板Ｘステージ１００の移動に合わせてレーザ照射する場合に関し、以下のような制御構造を有する。なお、図１１に示すフローチャートの中で、前述の図５に示した処理は同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１１４】
Ｓ１４０にて、所定タイミングで各位置カウンタのカウント値をラッチ部１５１に取り込む。所定タイミングは第４Ｘカウンタ１１２のカウント値が更新されたタイミングとするのが処理として簡単であるが、それにかかわらず任意のタイミングでもよい。ステージの移動方向が逆になった場合には、第１Ｘカウンタ１０９のカウント更新タイミングで取り込みを行えばよい。
【０１１５】
Ｓ１４２にて、カウント比較部１５２は、取り込んだカウント値が同じ値か否かを判断する。すべてが同じ値と判断すれば（Ｓ１４２にてＹＥＳ）、カウント動作は正常に行われていると判断して、処理はＳ１１０へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４２にてＮＯ）、この検出器あるいは位置カウンタが誤検出あるいは誤カウントしていると判断して、処理はＳ１４４へと移される。
【０１１６】
Ｓ１４４にて、カウント比較部１５２は、カウント値の修正を行なう。したがって、誤カウントを修復することができる。Ｓ１４６にて、カウント比較部１５２は、たとえば３回といった、複数回にわたって誤カウントが検出されたか否かを判断する。複数回にわたって誤カウントが検出されたと判断した場合には（Ｓ１４６にてＹＥＳ）、処理はＳ１４８へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４６にてＮＯ）、処理はＳ１１０へと移される。
【０１１７】
Ｓ１４８にて、カウント比較部１５２は、誤検出あるいは誤カウントしている検出器または位置カウンタが、基板ステージ制御部２８の位置決め制御に使用しているものか否かを判断する。位置決め制御に使用しているものと判断した場合には（Ｓ１４８にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４８にてＮＯ）、処理はＳ１５２へと移される。
【０１１８】
Ｓ１５０にて、たとえば第１Ｘカウンタ１０９といった、位置決め制御に使用している検出器または位置カウンタに不具合が発生していることが検出された場合には、メインコントローラ３３は、基板ステージ制御部２８で使用する位置カウンタを他の位置カウンタに切り換え、被加工物２２を排出位置まで移動させる。
【０１１９】
Ｓ１５２にて、ラッチ部１５１は、断線など出力パルスに異常が発生しているものとして、異常が発生した位置カウンタの動作を停止させる。カウント比較部１５２は、メインコントローラ３３に情報を出力する。メインコントローラ３３はこの情報にしたがって、オペレータに不具合が発生していることを知らせる。複数のカウント値が異なっている場合にも同様にメインコントローラ３３に情報を出力する。
【０１２０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ照射装置の動作について説明する。
【０１２１】
［位置決め制御に使用している検出器などに異常が発生した場合］
所定タイミングで各位置カウンタのカウント値がラッチ部１５１に取り込まれると（Ｓ１４０）、カウント比較部１５２は、取り込んだカウント値が同じ値か否かを判断する（Ｓ１４２）。この場合同じ値ではないので（Ｓ１４２にてＮＯ）、この検出器あるいは位置カウンタが誤検出あるいは誤カウントしていると判断されることから、カウント比較部１５２は、カウント値の修正を行なう（Ｓ１４４）。
【０１２２】
カウント値の修正が行われると、カウント比較部１５２は、複数回に渡って誤カウントが検出されたか否かを判断する（Ｓ１４６）。この場合、複数回にわたり誤カウントが検出されたので（Ｓ１４６にてＹＥＳ）、カウント比較部１５２は、誤検出している検出器などが、基板ステージ制御部２８の位置決め制御に使用しているものか否かを判断する（Ｓ１４８）。この場合、位置決め制御に使用しているものなので（Ｓ１４８にてＹＥＳ）、メインコントローラ３３は、基板ステージ制御部２８で使用する位置カウンタを他に切り換え、被加工物２２を排出位置まで移動させる（Ｓ１５０）。
【０１２３】
［位置決め制御に使用しているものとは異なる検出器などに異常が発生した場合］
複数回に渡って誤カウントが検出されると（Ｓ１４６にてＹＥＳ）、カウント比較部１５２は、誤検出している検出器などが、基板ステージ制御部２８の位置決め制御に使用しているものか否かを判断する（Ｓ１４８）。この場合、位置決め制御に使用していないものと判断するので（Ｓ１４８にてＮＯ）、ラッチ部１５１は、断線など出力パルスに異常が発生しているものとして、異常が発生した位置カウンタの動作を停止させる。カウント比較部１５２は、メインコントローラ３３に情報を出力する（Ｓ１５２）。
【０１２４】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、カウント監視部３５を用いて誤カウント検出などを監視する。これにより、検出器の不具合、出力パルス線の断線、位置カウンタの誤カウントなどの不具合を検出し、位置カウント値を修正することができる。断線など修正が不可能な場合でもオペレータに不具合を知らせることができるので、誤動作を発生させたままレーザ加工を続行してしまい、被加工物に不必要なレーザ加工を実行してしまうことを回避することができる。その結果、信頼性の高い位置決め制御あるいはレーザ加工を実施するレーザ照射装置を提供することができる。
【０１２５】
＜第５の実施の形態＞
以下、本発明の第５の実施の形態に係るレーザ照射装置について説明する。
【０１２６】
各位置カウンタのビット数で表せる最大の整数にカウンタの分解能を乗じた距離、すなわちステージの絶対位置として検出できるストロークは、ステージの移動範囲全体をカバーしていることが望ましい。上記したようなカウント動作の不具合の検出や不具合発生時の位置カウンタの切り換えを容易に行えるからである。しかし、たとえばステージストロークが１メートル、各位置カウンタの分解能が「０．１」μｍの場合には、各位置カウンタは、１千万カウントさせる必要がある。このとき位置カウンタのビット数は２４ビット必要となる。第１の実施例のように４つの位置カウンタを設けていると、２４ビットカウンタが４個も必要となる。そのことで配線処理などが複雑になってしまうことも考えられる。本実施の形態に係るレーザ照射装置はこのようなビット数の増大化にも対応できるものである。
【０１２７】
図１２を参照して、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、ステージの全ストロークをカバーできる２４ビットの第１Ｘカウンタ１０９と、１ビットカウンタである第２Ｘ副カウンタ１１３、第３Ｘ副カウンタ１１４、第４Ｘ副カウンタ１１５とを含む。
【０１２８】
第２Ｘ副カウンタ１１３〜第４Ｘ副カウンタ１１５は第２Ｘ検出器１０６〜第４Ｘ検出器１０８のＡ／Ｂ相出力パルスの各エッジの到来を検出して、立ち上がりあるいは立ち下がりパルスを出力する。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【０１２９】
図１３を参照して、本実施の形態に係るレーザ照射装置で実行されるプログラムは、基板ＸＹステージ２１のうち基板Ｘステージ１００の移動に合わせてレーザ照射する場合に関し、以下のような制御構造を有する。なお、図１３に示すフローチャートの中で、前述の図５に示した処理は同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１３０】
Ｓ１６０にて、第１Ｘ検出器１０５および演算器１２１に選択された第２Ｘ検出器１０６〜第４Ｘ検出器１０８のいずれかは、出力パルスを出力する。第１Ｘカウンタ１０９および演算器１２１に選択された第２Ｘ副カウンタ１１３〜第４Ｘ副カウンタ１１５のいずれかは出力パルスをカウントし、カウント値を更新する。
【０１３１】
Ｓ１６２にて、基板ステージ制御部２８は、更新されたカウント値を観察し、それらの値にしたがい、ステージの位置決めおよび速度制御を実行する。
【０１３２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ照射装置の動作について説明する。
【０１３３】
「１００００．８２５」μｍの場所に位置決め制御あるいはレーザ照射を実施する場合について説明する。本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に各検出器の取付けピッチを「０．０２５」μｍと把握しておく。
【０１３４】
基板ＸＹステージ２１の移動を行なうと、第１Ｘ検出器１０５および演算器１２１に選択された第２Ｘ検出器１０６〜第４Ｘ検出器１０８のいずれかは、出力パルスを出力する。第１Ｘカウンタ１０９および演算器１２１に選択された第２Ｘ副カウンタ１１３〜第４Ｘ副カウンタ１１５のいずれかは出力パルスをカウントし、カウント値を更新する（Ｓ１６０）。本実施の形態においては、基板制御部８１あるいは照射制御部３２で、第１Ｘカウンタ１０９の値に対して「０．０２５」μｍピッチでカウント値を更新していく第２Ｘ副カウンタ１１３を選択する。
【０１３５】
カウンタを選択すると、基板ステージ制御部２８は、更新されたカウント値を観察し、それらの値にしたがい、ステージの位置決めおよび速度制御を実行する（Ｓ１６２）。すなわち、ステージの絶対位置をカウントしている第１Ｘカウンタ１０９のカウント値と、第２Ｘ副カウンタ１１３とを観察する。第１Ｘカウンタ１０９のカウント値が「１００００．８００」μｍとなると、その直後の第２Ｘ副カウンタ１１３のカウント更新タイミング、すなわちカウンタ出力の立ち上がりあるいは立ち下がりエッジを検出する。このタイミングで位置決め制御あるいはレーザ照射を実行するように制御を行なう。
【０１３６】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ照射装置は、フルストローク対応の位置カウンタと、フルストロークに対応しない位置カウンタとを同時に観察し、位置決め制御などに利用する。これにより、すべての位置カウンタをフルストローク対応とすることなく、高精度な位置決め制御あるいはレーザ照射を実現することができる。フルストローク対応としないので、位置カウンタ全体としてのビット数を削減することができ、配線の取り回しが容易になる。その結果、配線取り回しや設計が容易で、かつ信頼性の高い位置決め制御あるいはレーザ加工を実施するレーザ照射装置を提供することができる。
【０１３７】
＜第５の実施の形態 変形例＞
第２Ｘ副カウンタ１１３〜第４Ｘ副カウンタ１１５は、特に１ビットカウンタでなくても、検出器のＡ／Ｂ相パルスのエッジが検出できるものであればカウンタに限定されるものではない。さらに、本発明は特に１ビットカウンタに限定するものではなく、ステージのフルストローク時のカウントビット数より小さければ配線数を減らす効果がある。
【０１３８】
たとえばレーザ照射を基板Ｙステージ１０１あるいはマスクＸＹステージ２５の移動中に行なう場合には、これらのステージに複数の位置検出器および位置カウンタを取付け、同様の処理を行なう。これにより、高速かつ高精度な位置決め制御あるいはレーザ加工を実現することができる。
【０１３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る位置決め装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る検出器の出力パルス波形の関係を表わす図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ照射装置の構成を表わすブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ照射制御部の構成を表わすブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る位置決め処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る位置決め処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る検出器の取付け位置を説明するチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るレーザ照射装置の検出器などを表わすブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る位置決め処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るレーザ照射装置の検出器などを表わすブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る位置決め処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係るレーザ照射装置の検出器および位置カウンタを表わすブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る位置決め処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２１ 基板ＸＹステージ、２２ 被加工物、２３ 搭載台、２４ 焦点調整装置、２５ マスクＸＹステージ、２６ マスク、２７ 除震台、２８ 基板ステージ制御部、２９ マスクステージ制御部、３０ 焦点制御部、３１ レーザ光源、３２ 照射制御部、３３ メインコントローラ、３４ ミラー、３５ カウント監視部、３６ 支柱、６１ マスクパターン、８１ 基板制御部、１００ 基板Ｘステージ、１０１ 基板Ｙステージ、１０２ マスクＸステージ、１０３マスクＹステージ、１０４ 基板Ｘリニアスケール、１０５ 第１Ｘ検出器、１０６ 第２Ｘ検出器、１０７ 第３Ｘ検出器、１０８ 第４Ｘ検出器、１０９第１Ｘカウンタ、１１０ 第２Ｘカウンタ、１１１ 第３Ｘカウンタ、１１２第４Ｘカウンタ、１１３ 第２Ｘ副カウンタ、１１４ 第３Ｘ副カウンタ、１１５ 第４Ｘ副カウンタ、１１６ Ｘ検出器アレイ、１２１ 演算器、１２２ セレクタ、１２３ 比較器、１５１ ラッチ部、１５２ カウント比較部、２００ 位置決め装置、３００ レーザ照射装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection device and a position detection module for detecting a position of an object, and more particularly, to a semiconductor manufacturing apparatus for processing a workpiece such as a wafer or a glass substrate by irradiating a desired position with a laser with high precision. The present invention relates to a position detecting device and a position detecting module used in a liquid crystal substrate manufacturing apparatus and the like.
[0002]
[Prior art]
In order to accurately perform positioning control, a conventional positioning device detects an output pulse of a linear scale with a counter, and performs positioning control and speed control based on the result.
[0003]
In addition, in order to irradiate a laser beam to a workpiece, it is necessary to irradiate a laser to an irradiation position which is called a predetermined laser focusing position. Therefore, the conventional positioning apparatus uses a counter to count output pulses of a linear scale attached to a substrate stage or the like. This is because the position of the workpiece with respect to the irradiation position is detected as a count value. When the output pulse is counted, the count value is compared with a target value indicating a machining position. When it is detected that the count value matches the target value by moving the stage, a laser irradiation command is issued and laser processing is performed. In order to further improve the throughput of the apparatus, laser processing is performed by detecting that the processing position has arrived during the movement of the stage.
[0004]
Japanese Patent Laying-Open No. 2002-49425 (Patent Document 1) discloses a technique relating to positioning of a workpiece. The stage control method described in this publication uses a movable stage as an object to be controlled, a plurality of detectors for detecting an amount of movement of the stage in a straight traveling direction, a driving mechanism for driving the stage, and an output of the detector. And a control device for controlling the driving mechanism, the control method comprising: using at least one of the plurality of detectors, and using the output of another detector to control the stage in the straight direction. A gain storing step of storing a gain to be performed. According to this method, even if one of the plurality of detectors becomes abnormal, the workpiece can be moved to a safe place using another detector without damaging the tool or the workpiece. You can continue to control the stage until you do.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-49425 (pages 6, 8-11)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method described in the above-mentioned publication has a problem in that it is not considered to achieve both high processing speed and high processing accuracy. For example, recently, it is necessary to perform laser processing with accuracy of several tens of nanometers on a substrate exceeding 1 meter. To cope with this, it is necessary to perform position detection so as to cover the amount of movement stroke of the stage, and to perform position detection with high resolution so that laser processing accuracy is maintained.
[0007]
In order to perform such position detection, a high-resolution detector is required. However, it is difficult to achieve a resolution higher than the current state with a generally used encoder or linear scale.
[0008]
It is conceivable to perform position detection by laser measurement, but the detection value may fluctuate depending on the surrounding environment such as the necessity of space for securing the optical path, high cost, and changes in temperature and atmospheric pressure. There are problems such as getting lost. Even if a high-resolution detector is obtained, there is also a problem that the moving speed of the stage cannot be increased due to the limitation of the counting speed of the position detection counter.
[0009]
Normally, a pulse representing the amount of change in position is output from the detector. Further, in order to indicate the direction of the position change, a pulse having an electrical angle shifted by 90 degrees from the pulse is also output. Incidentally, these two pulses are called A / B phase pulses. The two output pulses are input to the position detection counter, and the operation of counting the pulses is performed. Currently, commercially available A / B phase pulse counters can handle pulse frequency inputs up to about 10 MHz. Therefore, the stage moving speed at a resolution of 10 nanometers is limited to 100 millimeters / second. However, in recent years, there has been an increasing demand for a reduction in processing time, and accordingly, it has become necessary to increase the moving speed of the stage. For example, a stage speed of 300 millimeters / second with 10 nanometer resolution may be required. In this case, the frequency of the input pulse is 30 MHz, and cannot be counted by the A / B phase pulse counter.
[0010]
In order to increase the stage speed in a positioning device using a current detector, it is necessary to lower the count resolution. For example, the highest countable cycle of currently available position counters is about 10 MPPS (Million Pulse Per Second). When the limit speed of the stage is “0.25” m / sec, the stage movement amount per count that can be counted by the conventional positioning device having only one detector for one stage movement axis is 0. 25 m / sec / 10 M = “0.025” μm. When the limit speed of the stage is “1” m / sec, the stage movement amount per count is 0.1 m / sec / 10 M = “0.1” μm, and the count resolution is reduced. Of course, the limit speed of the stage affects the throughput of the laser processing, so it is desirable to increase the speed as much as possible. On the other hand, in order to realize high-precision positioning control or laser processing, it is necessary to detect a position with high resolution. Since it is difficult to achieve both high speed and high resolution, it is difficult to perform high-precision laser processing while the stage is moving, for example.
[0011]
A similar problem is caused in a positioning device that does not perform laser irradiation, and high-speed and high-resolution positioning in which both are compatible cannot be realized. To realize high-speed movement, it is necessary to lower the position detection resolution, and to perform high-resolution positioning, it is necessary to reduce the stage moving speed.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a position detection device and a position detection module that achieve both high-speed movement and high-resolution positioning.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A position detecting device according to a first aspect of the present invention detects one of a movement and a rotation of an object at predetermined distances, and a plurality of output means for outputting a signal and one of the output means. A connecting means for connecting a plurality of output means and a signal output from each of the plurality of output means such that an output means different from the one output means outputs a signal at equal intervals during the distance to be output. Counting means for counting the number of times respectively, storage means for storing specific information necessary for specifying the position of the object, the number of times each output means has output a signal and the specific information In contrast, a specifying means for specifying the position of the object is included.
[0014]
According to the first aspect, the connection means connects the plurality of output means such that any one of them outputs a signal at equal intervals while one of the output means outputs a signal. The equal intervals in this case means equal intervals within a range of an error. This makes it possible to detect a fine movement or rotation exceeding the resolution of each output unit based on the output of the signals by the plurality of output units. Even if the object moves at a high speed during the movement and the output means outputs a large number of signals, the number of signals which must be counted by each counting means is detected by a set of the output means and the counting means. It is less than the case. Since the number of signals that must be counted by the individual counting means is reduced, a large number of signals that cannot be processed by one counting means can be processed. Since a large amount of signals can be processed, even if the object moves at high speed, the identifying means identifies the position with high resolution by comparing the number of times each output means outputs the signal with the specific information. can do. As a result, it is possible to provide a position detection device that achieves both high-speed movement and high-resolution positioning.
[0015]
In the position detecting device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the connecting means may include a plurality of output means different from the one output means such that a plurality of output means output signals at equal intervals. Means for keeping the distance between the output means constant.
[0016]
According to the second aspect, the connecting means keeps the distance between the plurality of output means constant. This eliminates a decrease in the accuracy of the signal output interval due to a change in the distance between the output units. As a result, it is possible to provide a position detection device that moves an object while achieving both high-precision and high-resolution positioning and high-speed movement.
[0017]
In the position detecting device according to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the connecting means includes a structural material made of either a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
[0018]
According to the third aspect, since the connecting means includes a structural material made of either a thermoplastic resin or a thermosetting resin, the distance between the output means can be easily made constant by curing the resin itself. Can be held. Thus, the output unit can be fixed without depending on the shape or the like. As a result, it is possible to provide a position detection device that can easily attach the output means, has a high degree of freedom with respect to the shape of the output means, and moves the target object while achieving both high-resolution positioning and high-speed movement. Can be.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to third aspects, the position detecting device is configured such that one of the plurality of output units outputs a signal. And a means for specifying the position by comparing the number of times a signal is output by any of the output means different from the one output means with the specific information.
[0020]
According to the fourth aspect, the specifying unit is configured to output the signal from any one of the plurality of output units, which is different from one of the predetermined output units, for example, specified by a user. And the specific information to identify the position of the object. This number of times is the number of times that one of the output means different from the output means has output the signal after one of the predetermined output means has output the signal. Since the distance at which the output means detects the signal is constant, the target is determined by the number of times that one of the output means different from the output means outputs the signal after the predetermined output means has output the signal. The position of an object can be specified. Thus, the counting means for counting the signal of the predetermined output means needs to count a large number of signals, but the other counting means does not need to count it. The other counting means does not need to count a large number of signals, so that a simple configuration can be achieved. As a result, it is possible to provide a position detection device that moves an object with a simpler configuration while achieving both high-resolution positioning and high-speed movement.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the position detecting device is configured to select any one of the output units based on predetermined information. And selecting means. The specifying means includes a means for specifying the position by comparing the number of times the selected output means has output the signal with the specific information.
[0022]
According to the fifth aspect, the selection means selects one of the counting means by comparing the predetermined information such as the destination of the object with the specific information. Accordingly, the specifying unit specifies the position of the target based on only the necessary signal, and thus can specify the position of the target while preventing loss of operation or occurrence of trouble. As a result, it is possible to provide a position detection device that achieves both high-speed movement and high-resolution positioning more accurately with less loss.
[0023]
In the position detecting device according to a sixth aspect, in addition to the configuration of the fifth aspect, the specific information includes information indicating a destination of the object. The storage means includes, in addition to the means for storing information indicating the destination, a means for storing information indicating the position of the object that can be detected by the output means. The selection unit includes a unit for selecting an output unit that outputs a signal at a position closest to the destination based on the information indicating the destination and the information indicating the position of the target that can be detected by the output unit.
[0024]
According to the sixth aspect, the selection unit selects the output unit that detects the position closest to the destination of the object based on the information indicating the destination of the object and the information indicating the position that can be detected by the output unit. I do. This eliminates the need to process the information of the counting means that does not actually contribute to the control of the movement of the object. As a result, it is possible to provide a position detecting device that can accurately achieve both high-speed movement and high-resolution positioning with less loss.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the sixth aspect, the information indicating the position of the object which can be detected by the output means is information indicating an actual measurement value of the position of the object which can be detected by the output means. including.
[0026]
According to the seventh aspect, the selection means detects the output at a position closest to the movement destination of the object based on the information indicating the movement destination of the object and the information indicating the actually measured value of the position detectable by the output means. Choose a means. Thereby, the position accuracy of the movement destination of the target object is further improved. As a result, it is possible to provide a position detection device that achieves both high-speed movement and higher-resolution positioning.
[0027]
According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, the position detecting device further includes an investigating unit for investigating whether one of the output unit and the counting unit operates normally. Including. The selecting means includes means for selecting a normal output means, which is counted by the normal counting means, based on a result checked by the checking means.
[0028]
According to the eighth aspect, the selection means selects a normally operating output means and a counting means based on the result of the investigation by the investigation means. Thus, the destination can be specified based on the normal detection. As a result, it is possible to provide a highly reliable position detection device that can achieve both high-speed movement and high-resolution positioning without being involved in a trouble of the output unit.
[0029]
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, in addition to the configuration of the fifth aspect, the selecting means outputs a predetermined output based on a predetermined condition being satisfied according to a required resolution. Including means for selecting only means.
[0030]
According to the ninth aspect, the selection unit is configured to output the predetermined output based on the satisfaction of a predetermined condition according to a required resolution, for example, that the object is being processed. Select only means. As a result, unnecessary signals of the output means are not processed, especially when it is not necessary to perform positioning at a high resolution. The specifying unit can save a loss of operation due to the processing. As a result, it is possible to provide a position detection device that achieves both high-speed movement and high-resolution positioning.
[0031]
According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any of the fifth to ninth aspects, the positioning device stops the operation of all output units different from the output unit selected by the selection unit. And stopping means for causing the stopping means.
[0032]
According to the tenth aspect, the stopping means stops all output means not selected by the selecting means. Thus, it is possible to prevent a malfunction from occurring in a peripheral circuit or the like due to a signal output from an unselected output unit. As a result, it is possible to provide a position detection device that achieves both high-resolution positioning and high-speed movement, and that causes less malfunction.
[0033]
A position detection module according to an eleventh aspect of the present invention includes: a plurality of counting units for counting the number of times a signal is output; a storage unit for storing identification information necessary for identifying a position of an object; A position detecting module used in a position detecting device including a specifying unit configured to specify a position of an object by comparing results counted by a plurality of counting units with specific information. Either the movement or rotation of the object is detected for each predetermined distance, and a plurality of output means for respectively outputting signals counted by the counting means, and between the distances at one of the output means, Connecting means for connecting a plurality of output means so that any of the output means different from the first one outputs the signal at equal intervals.
[0034]
According to the eleventh aspect, any one of the plurality of output means is connected so as to output the signal at an equal interval while the output means 1 outputs the signal. The same distance in this case means the same distance within the range of the error. This makes it possible to detect a fine movement or rotation exceeding the resolution of each output unit based on the output of the signals by the plurality of output units. As a result, it is possible to provide a position detection module that detects movement and rotation with higher resolution than individual output means.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0036]
<First embodiment>
Referring to FIG. 1, a positioning apparatus 200 according to the present embodiment includes a vibration isolation table 27 for removing disturbance vibration from outside the apparatus, and a substrate fixed to the vibration isolation table 27 and on which a workpiece 22 is placed. XY stage 21, first to fourth X counters 109 to 112, a linear motor (not shown) for driving substrate XY stage 21, and a substrate control unit for controlling the moving speed and position of substrate XY stage 21 through the linear motor. 81 and a main controller 33 which outputs various control signals and receives and stores various information such as position information.
[0037]
An operation command for positioning the workpiece 22 at a desired position is set in the main controller 33 in a sequence. The main controller 33 outputs an appropriate command to the substrate control unit 81 in accordance with the set operation mode, and moves the substrate XY stage 21.
[0038]
The substrate XY stage 21 includes a substrate X stage 100 whose movement can be controlled in the X-axis direction and a substrate Y stage 101 whose movement can be controlled in the Y-axis direction. The substrate X stage 100 and the substrate Y stage 101 are equipped with a suction plate (not shown).
[0039]
The substrate X stage 100 includes a substrate X linear scale 104 and an X detector array 116. The substrate Y stage 101 also includes a linear scale and a detector array (both not shown).
[0040]
The X detector array 116 includes first to fourth X detectors 105 to 108. These detectors are integrally molded by producing a plurality of detectors on the same substrate when producing a detector device. By integrally molding, the error of the mounting phase of each detector can be reduced, so that the time required for the mounting work and the fine adjustment of the mounting position can be reduced as compared with the case where the detectors are mounted separately.
[0041]
The first X detector 105 to the fourth X detector 108 are connected to the first X counter 109 to the fourth X counter 112, respectively. The first X detector 105 to the fourth X detector 108 output an output pulse to the first X counter 109 to the fourth X counter 112. Each of the first X counter 109 to the fourth X counter 112 counts an output pulse, grasps a current position based on the count value, and detects a moving speed in a cycle of the output pulse. The count values of the first X counter 109 to the fourth X counter 112 increase when moving in the plus direction and decrease when moving in the minus direction, with the reference position or the like used during alignment as the origin. The absolute position of the workpiece 22 can be represented based on the count value. The alignment refers to positioning performed when the workpiece 22 is placed on the substrate XY stage 21. The plus direction and the minus direction of the count value are determined when the device is designed.
[0042]
With reference to FIG. 2, the attachment of these to the X detector array 116 based on the output pulse waveforms of the first X detector 105 to the fourth X detector 108 will be described. Normally, the output of the detector mounted on the substrate X stage 100 or the substrate Y stage 101 is output with a phase shift of 90 degrees like the A / B phase waveform in FIG. 2 so that the moving direction of the stage can be confirmed. ing. Each counter counts up (or counts down) each time a rising or falling edge of an output pulse is input from each detector. In the following description, the interval at which the count value is updated will be described as the count cycle “360” degrees.
[0043]
In the present embodiment, the second X detector 106 to the fourth X detector 108 are attached so as to generate output pulses at regular intervals with respect to the attachment position of the first X detector 105. In the case of the present embodiment, since the number of detectors is four, the detectors are attached at intervals of 360 degrees / 4 = "90" degrees in the count cycle. Assuming that a cycle in which a rising edge or a falling edge of the output pulse of the A phase or the B phase occurs is 360 degrees, the position counter and the second X counter are provided at intervals of 360 degrees / 4 = 2 = 45 degrees. The 110th to fourth X counters 112 count output pulses. When the count interval of the first X counter 109 is “0.1” μm in terms of the stage distance, the difference between the position where the first X counter 109 updates the count and the position where the second X counter 110 updates the count is “0”. .025 ”μm. Similarly, the difference from the position where the third X counter 111 updates the count is “0.05” μm, and the difference from the position where the fourth X counter 112 updates the count is “0.075” μm. As described above, the position detection resolution can be quadrupled by mounting the detectors in a shifted manner and using four position counters. In the configuration of FIG. 1, by using the values of these four position counters and detecting the count value of each position counter in the board control unit 81, position detection with high resolution can be performed, and high-resolution positioning can be performed. Control can be realized. Furthermore, if the output pulses of the four detectors are used for speed control, highly accurate speed control can be realized.
[0044]
With such a configuration, the position detecting device according to the present embodiment, that is, the X detector array 116 can realize high-precision positioning control or laser processing using a detector with low resolution. Since a detector with low resolution is used, the stage movement speed can be increased. This will be described more specifically. For example, in FIG. 2, with the update position of the count value of the first X counter 109 as a reference (origin), the movement amount to the next update position is “0.1” μm, and the next is “0.2” μm. In this case, the update position of the count value of the second X counter 110 is “0.025” μm, “0.125” μm, “0.225” μm... From the origin. The update position of the count value of the third X counter 111 is “0.05” μm, “0.15” μm, “0.25” μm... From the origin. The update position of the count value of the fourth X counter 112 is “0.075” μm, “0.175” μm, “0.275” μm... From the origin. In other words, looking at each position counter, it is a count update and count resolution every "0.1" μm, but each position counter counts with a shift of "0.025" μm. By appropriately selecting a position counter from the first X counter 109 to the fourth X counter 112 and using the count value of the position counter, highly accurate position detection with a pitch of “0.025” μm becomes possible.
[0045]
Referring to FIG. 3, the configuration of laser irradiation device 300 using the positioning device according to the present embodiment will be described. The laser irradiation apparatus 300 according to the present embodiment includes, in addition to the configuration of the positioning apparatus 200, a mounting table 23, a support 36, a mask stage control unit 29, a focus control unit 30, a laser light source 31, an irradiation control unit 32 and a mirror 34. Instead of substrate control unit 81, a substrate stage control unit 28 that controls the position and moving speed of substrate XY stage 21 in the same manner as substrate control unit 81 is included.
[0046]
The irradiation control unit 32 controls ON / OFF of laser irradiation, and receives a count value counted by the first X counter 109 to the fourth X counter 112 and the like. These count values are used as laser irradiation position data which is a processing position on the workpiece 22.
[0047]
The laser light source 31 emits a laser beam EL. The main controller 33 outputs various control signals, and receives various information such as position information indicating the destination of the workpiece 22. The mirror 34 forms an optical path of the laser beam EL. The column 36 fixes the mounting table 23 to the vibration isolation table 27.
[0048]
The mounting table 23 includes a focus adjustment device 24, a mask XY stage 25, and a mask 26. The focus adjusting device 24 controls the focal length of the laser beam EL in the Z-axis direction, regulates the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction, and controls the focusing by a focusing lens (not shown). Do. The mask XY stage 25 controls movement in the X-axis direction and the Y-axis direction. The mask 26 is placed on the mask XY stage 25 and receives irradiation of the laser beam EL from the mirror 34. On the mask 26, a mask pattern 61 which is a laser irradiation pattern is formed.
[0049]
The substrate stage control unit 28 controls the moving speed and the position of the substrate XY stage 21. Taking the substrate X stage 100 as an example, the output of the first X detector 105 is connected via the first X counter 109, the position is grasped by the count value, and the period of the output pulse is measured to determine the moving speed. To detect. When detecting the position and the moving speed, the substrate stage control unit 28 controls the position and the moving speed by using a linear motor (not shown).
[0050]
The mask XY stage 25 includes a mask X stage 102 and a mask Y stage 103, and the moving speed and the position are controlled by the mask stage control unit 29. The mask stage control unit 29 controls the mask XY stage 25 using a linear motor (not shown) in the same manner as the substrate stage control unit 28.
[0051]
When the mask XY stage 25 is moved, the focal position LS of the laser irradiation pattern of the mask 26 on the workpiece 22 is moved. This movement can be considered as a relative movement with respect to the substrate XY stage 21 or the workpiece 22. On the workpiece 22, the amount of movement of the focusing position LS is a value obtained by multiplying the actual amount of movement of the mask XY stage 25 by the focusing magnification. This is because the laser irradiation pattern is condensed and projected on the workpiece 22. However, of the laser irradiation pattern of the mask 26, a portion outside the irradiation surface of the laser beam EL is not projected on the workpiece 22. You need to be aware of this when moving.
[0052]
Each stage is equipped with a suction disk or the like (not shown), and the workpiece 22 or the mask 26 is fixed on the suction disk.
[0053]
The focus adjustment device 24 includes a displacement sensor and an actuator such as a piezoelectric element (both not shown). The focus control unit 30 controls the actuator by regarding the output signal pulse of the displacement sensor as a signal for detecting the focal length.
[0054]
Referring to FIG. 4, irradiation control unit 32 includes a computing unit 121, a selector 122, and a comparator 123.
[0055]
The arithmetic unit 121 uses a microcomputer or the like. Upon receiving the selection signal of the stage to be driven when performing laser irradiation, the arithmetic unit 121 selects the stage to be controlled, selects which position counter to use, and sends the processing position data to the comparator 123 as a comparison value. Is output as
[0056]
The selector 122 outputs information such as the current count value to the arithmetic unit 121 and outputs the count value of the position counter selected by the arithmetic unit 121 to the comparator 123.
[0057]
The comparator 123 compares the comparison value output from the arithmetic unit 121 with the count value output from the selector 122, and when the count value and the comparison value match, a predetermined match such as a high level, for example. Output a signal. The stage selection signal is included in a data string DR such as a command regarding laser irradiation from the main controller 33. The selected stage is any one of the substrate X stage 100, the substrate Y stage 101, the mask X stage 102, and the mask Y stage 103. The selection of the position counter will be described later. The processing position data refers to a count value at which laser irradiation is performed on the selected stage.
[0058]
Referring to FIG. 5, the program executed by main controller 33 has the following control structure in the case where laser irradiation is performed in accordance with movement of substrate X stage 100 of substrate XY stage 21.
[0059]
In step 100 (hereinafter, step is abbreviated as S), the main controller 33 outputs a command to the substrate stage control unit 28 to move the linear motor of the substrate X by a predetermined amount. In S102, the main controller 33 outputs the target value of the output of the displacement sensor to focus the laser beam EL to the focus control unit 30, so that the focus control unit 30 adjusts the target value in accordance with the variation in the thickness of the workpiece 22. To control the focus adjustment device 24.
[0060]
In S104, main controller 33 outputs a data string indicating the laser processing position to irradiation control unit 32. The arithmetic unit 121 processes the data string and outputs a comparison value indicating the laser irradiation position to the comparator 123. The arithmetic unit 121 selects a stage for laser irradiation, selects a position counter, and notifies the selector 122.
[0061]
In S106, substrate stage control unit 28 outputs a linear motor movement start command to move substrate XY stage 21. In S108, the detector selected by operation unit 121 outputs an output pulse. The position counter selected by the arithmetic unit 121 counts the output pulses and updates the count value.
[0062]
In S110, substrate stage control unit 28 performs stage positioning and speed control according to the count value. The remaining position counter also counts output pulses from the detector.
[0063]
In S112, comparator 123 determines whether the position of workpiece 22 has moved to a position that matches light-collecting position LS, that is, whether the count value of the position counter output from selector 122 is equal to the comparison value. Judge. If it is determined that they are equal (YES in S112), the process proceeds to S114. If not (NO in S112), the process returns to S108.
[0064]
At S114, comparator 123 outputs a match signal to laser light source 31. In S116, the laser light source 31 irradiates the processing position on the workpiece 22 with the laser light EL. In S118, main controller 33 determines whether or not a processing position exists on the movement axis of the stage selected by computing unit 121. If it is determined that the processing position does not exist (YES in S118), the process ends. If not (NO in S118), the process proceeds to S120.
[0065]
In S120, arithmetic unit 121 processes the data string, and outputs a comparison value indicating the next processing position, that is, the laser irradiation position, to comparator 123. The arithmetic unit 121 selects a position counter to be used for detecting the next laser irradiation position, and notifies the selector 122 of the position counter. The process proceeds to S108.
[0066]
By repeating the processing of S108 to S118 and S120 in this manner, laser irradiation is performed on all processing positions on the movement axis of the stage.
[0067]
The operation of the laser irradiation apparatus 300 based on the above structure and flowchart will be described.
[0068]
The workpiece 22 is already mounted on the substrate XY stage 21 and the mask 26 is already mounted on the mask XY stage 25, and the X axis, Y axis, θ angle, etc. of the workpiece 22 and the mask 26 are finely adjusted. It is assumed that the alignment work has been completed. The X-axis and Y-axis positions of the mask 26 and the Y-axis position of the workpiece 22 are already positioned with respect to the laser irradiation position, which is the processing position on the workpiece 22, and the substrate X stage 100 It is assumed that laser processing positions are scattered on the moving axis. Similarly, in the following description, it is assumed that the laser processing position exists on the movement axis of the substrate X stage 100, and the positioning of the other stages has been completed.
[0069]
When the main controller 33 outputs a command or the like, the focus control unit 30 controls the focus adjustment device 24, the calculator 121 selects a position counter or the like, and outputs a comparison value to the comparator 123 (S100 to S104). . Here, it is assumed that the second X detector 106 and the second X counter 110 have been selected for positioning control during laser irradiation.
[0070]
A method of selecting an appropriate detector and position counter from the four sets of detectors and position counters for positioning control during laser irradiation will be described. When a position is to be detected with a high resolution, a position counter is selected based on a target position or a target processing position. For example, let us consider a case where the target position or the target position of laser irradiation is a position shifted by “10000.825” μm from the origin position.
[0071]
As described above, since the arithmetic unit 121 has a relationship of “0.025” μm pitch between the update positions of the first X counter 109 to the fourth X counter 112, the arithmetic unit 121 counts with a shift of “0.025” μm. Select the 2X counter 110.
[0072]
The count value output by the second X counter 110 is compared with a comparison value representing target position or target laser processing position data, and positioning or laser irradiation is executed at the time of coincidence. Even when the laser irradiation position is “10000.819” μm, since the mounting pitch is “0.025” μm, the second X counter 110 that minimizes the laser irradiation error is selected to perform positioning control or Execute laser irradiation.
[0073]
As described above, by storing the mounting pitch of each position counter in the substrate stage control unit 28 or the irradiation control unit 32 and determining which position counter to use from the target data, accurate laser irradiation can be realized.
[0074]
When the position counter is selected, the substrate stage control unit 28 outputs a movement start command for the substrate X linear motor to move the substrate XY stage 21 (S106). When moved, the second X counter 110 counts output pulses from the second X detector 106 (S110).
[0075]
If it is determined that the position of the workpiece 22 has moved to a position that coincides with the focusing position LS (YES in S112), the laser light source 31 irradiates the processing position on the workpiece 22 with the laser beam EL (S116). ). Until the main controller 33 determines that the machining position does not exist (NO in S118), the comparison value of the next machining position is continuously set, and a position counter used for detecting the machining position is selected (S120).
[0076]
As described above, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment performs laser irradiation by moving the mask XY stage. Even though each detector and each position counter have a coarse resolution, the resolution is substantially 1 / m (m is the number of detectors, twice as many as the number of detectors when excluding the operation of the B phase). The stage position can be detected. Processing that contributes to an improvement in the throughput of the device can also be performed. Since the position of the object is specified based only on the necessary signal, the position of the object can be specified while preventing loss of operation or occurrence of trouble. Detectors are integrally molded by producing a plurality of detectors on the same substrate when producing a detector device.Therefore, mounting work and mounting work are easier than when individual detectors are individually connected. Adjustment of the mounting position becomes easy. As a result, it is possible to provide a laser irradiation apparatus which can be mounted more easily, moves the stage more accurately at a higher speed with less loss, and performs positioning with high accuracy.
[0077]
Note that the number of detectors and counters of the substrate X stage 100 is not limited to four, and may be two or more. Of these, one set of a plurality of detectors and position counters, for example, only the first X detector 105 and the first X counter 109 may be used for normal speed / positioning control. When laser irradiation is considered during the movement of the stage, the stage only needs to be moving, and in that case, there is no need to stick to the position detection resolution.
[0078]
In S114, the laser irradiation may be performed with the stage stopped at the processing position. Also in this case, high-resolution positioning similar to that of the first embodiment can be performed.
[0079]
Further, instead of the XY stage, a similar device or the like may be provided for a rotating part that rotates, and a device that performs positioning control may be used.
[0080]
In addition, the positioning device does not need to correspond to two axes in particular, and may be any mechanism that can perform positioning. Also in this case, high-resolution positioning similar to that of the first embodiment can be performed.
[0081]
Incidentally, for the positioning control at the time of laser irradiation, as in the first embodiment, an appropriate detector and position counter are selected from four sets of detectors and position counters for each laser irradiation and used. You may. This is because the position is detected with high resolution during the movement and the laser irradiation with high accuracy is executed. As a result, unnecessary signals of the output means are not processed particularly when it is not necessary to perform positioning at a high resolution. The operation loss is saved accordingly. As a result, it is possible to provide a position detection device that achieves both high-speed movement and high-resolution positioning.
[0082]
<First Embodiment Modification>
The X detector arrays 116 may be separately attached and fixed to each other. Good. Accordingly, the detection accuracy does not decrease due to the change in the interval between the detectors, and the detector can be fixed without depending on the shape of the output unit. As a result, a position detection device that can be mounted more easily, has a high degree of freedom with respect to the shape of the output means, has a high detection accuracy, and moves an object while achieving both high-resolution positioning and high-speed movement is provided. can do.
[0083]
<Second embodiment>
Hereinafter, a laser irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The arithmetic unit 121 of the laser irradiation apparatus according to the present embodiment stores the mounting error of each detector and selects a position counter capable of performing positioning control or laser processing at a position closest to a target position. I do. By selecting a detector and a position counter used for positioning control or laser irradiation in consideration of the mounting pitch, positioning control or laser processing that effectively uses the performance of the apparatus can be realized.
[0084]
The value stored in the arithmetic unit 121 is not the specified value of the mounting pitch “0.025” μm described in the first embodiment, but a value including an actual mounting error. In the present embodiment, the mounting pitch of the second X detector 106 is “0.03” μm, the mounting pitch of the third X detector 107 is “0.06” μm, and the fourth X The mounting pitch of the detector 108 is stored as “0.07” μm.
[0085]
The selection of the detector and the position counter is performed by selecting the detector and the position counter that minimize the difference from the target position. On the other hand, when attaching the first X detector 105 to the fourth X detector 108 to the X detector array 116, there is a possibility that some attachment error may occur. In order to execute more accurate positioning control or laser processing, it is necessary to detect this mounting error and perform positioning control or laser processing with improved accuracy. To specifically detect the mounting error, the value of the length measurement data at the actual count value update timing is measured using a measuring device such as a laser length measuring device. Alternatively, the mounting error may be obtained by measuring the time between each edge of each position count output when the stage is moved, and calculating the ratio of each time.
[0086]
The rest of the hardware configuration is the same as in the first embodiment. The functions for them are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
[0087]
Referring to FIG. 6, a program executed by the laser irradiation apparatus according to the present embodiment relates to a case where laser irradiation is performed in accordance with movement of substrate X stage 100 of substrate XY stage 21, and a control structure as described below. Having. In the flowchart shown in FIG. 6, the processes shown in FIG. 5 described above have the same step numbers. The processing is the same. Therefore, a detailed description thereof will not be repeated here.
[0088]
In S122, main controller 33 outputs a data string indicating the laser processing position to irradiation control unit 32. The arithmetic unit 121 processes the data string, and outputs a comparison value in consideration of an error of each detector to the comparator 123 instead of the comparison value according to the first embodiment. The arithmetic unit 121 selects a stage for performing laser irradiation instead of the selection according to the first embodiment, selects a position counter in consideration of an error of each detector, and notifies the selector 122.
[0089]
In S123, main controller 33 outputs a data string indicating the new processing position to irradiation control unit 32. The arithmetic unit 121 processes the data string and outputs a comparison value to the comparator 123 in consideration of an error of each detector. The arithmetic unit 121 selects a position counter in consideration of an error of each detector and notifies the selector 122 of the position counter.
[0090]
The operation of the laser irradiation apparatus based on the above structure and flowchart will be described.
[0091]
When the main controller 33 outputs a command or the like, the arithmetic unit 121 selects a position counter or the like in consideration of an error of each detector, and outputs a comparison value to the comparator 123 (S100 to S122). Here, it is assumed that the second X detector 106 and the second X counter 110 have been selected for positioning control during laser irradiation.
[0092]
With reference to FIG. 7, a description will be given of a method in which the computing unit 121 selects a position counter or the like stored therein and outputs a comparison value to the comparator 123. In the present embodiment, it is assumed that an error occurs in the pitch of the output pulse due to a mounting error of the detector.
[0093]
Since the output pulse does not have an accurate “0.025” μm pitch, a situation arises in which the accuracy of the device cannot be maximized as follows. As an example, a case in which positioning control or laser processing is performed at a position of “10000.839” μm will be described.
[0094]
In the first embodiment, the third X counter 111 that detects the position closest to the desired position (the position of “10000.850” μm) is selected. At this time, the difference between the actual target position and the actual position or the difference between the target position and the actual laser irradiation position is 10000.850-10000.839 μm = “0.011” μm. In the present embodiment, since an attachment error has occurred, the second X detector 106 detects an output pulse at a pitch of “0.03” μm with respect to the output pulse of the first X detector 105.
[0095]
The third X detector 107 detects an output pulse at a pitch of “0.06” μm with respect to the output pulse of the first X detector 105. When the positioning is controlled by selecting the third X counter 111, the positioning control or laser irradiation is performed at the position of "10000.860" μm. An error of 10000.860-10000.839 = “0.021” μm occurs between the desired position and the actual position.
[0096]
When the positioning is controlled by selecting the second X counter 110, positioning control or laser irradiation can be performed at the “10000.830” μm position. There is an error of 10000.830-10000.839 = “0.009” μm between the desired position and the actual position. When the second X counter 110 is selected, positioning control or laser irradiation can be executed with higher accuracy than when the third X counter 111 is selected.
[0097]
When the position counter is selected, positioning control and laser irradiation are performed by the processing of S106 to S116. When laser irradiation is performed, the arithmetic unit 121 selects a position counter in consideration of an error of each detector, and outputs a comparison value for a new processing position to the comparator 123 (S123).
[0098]
As described above, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment performs detection in consideration of an error so as to perform detection at the position closest to the movement destination of the target object even if the mounting of each detector is not accurate. Select the container and set the comparison value. This eliminates the need to process detector information that does not actually contribute to the control of the movement of the object. As a result, it is possible to provide a laser irradiation apparatus that accurately selects a position counter closest to a target laser processing position with less loss and realizes high-precision laser processing.
[0099]
Note that, instead of the arithmetic unit 121, the board control unit 81 may perform processing in consideration of the mounting error of the detector. As a result, it is possible to obtain the same effect as in the case where the processing in consideration of the attachment error is performed in the arithmetic unit 121. As a result, it is possible to provide a laser irradiation apparatus that accurately selects a position counter closest to a target laser processing position and realizes high-precision laser processing.
[0100]
<Third embodiment>
Hereinafter, a laser irradiation apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0101]
Referring to FIG. 8, connection of first X detector 105 to fourth X detector 108, first X counter 109 to fourth X counter 112, and main controller 33 according to the present embodiment will be described. A control line for starting / stopping the operation and a data bus for reading and setting the count data are connected from the main controller 33 to each position counter. A control line for starting / stopping the operation is connected to each detector. With the above configuration, in the laser irradiation apparatus according to the present embodiment, the operation start / stop of each position counter and each detector can be set freely. The rest of the hardware configuration is the same as in the first embodiment. The functions for them are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
[0102]
Referring to FIG. 9, the program executed by main controller 33 has the following control structure in the case where laser irradiation is performed in accordance with movement of substrate X stage 100 of substrate XY stage 21. Note that, in the flowchart shown in FIG. 9, the processes shown in FIG. 5 described above have the same step numbers. The processing is the same. Therefore, a detailed description thereof will not be repeated here.
[0103]
In S130, main controller 33 sets to start operation when the selected detector and position counter are stopped. When the operation is restarted, the count value is set with reference to the count value of the position counter used for the positioning control during the operation, so that the count value is accurately reproduced. In addition, the detector and the position counter that are not used other than the selected detector and the position counter are set to stop operating.
[0104]
The operation of the laser irradiation apparatus based on the above structure and flowchart will be described.
[0105]
The main controller 33 sets the operation to start when the selected detector and position counter are stopped, and controls the operation of unused detectors and position counters other than the selected detector and position counter. It is set to stop (S130), and the substrate XY stage 21 is moved (S106). As a result, output of unnecessary output pulses or count values can be suppressed.
[0106]
When the movement is completed, a comparison value of the next processing position is set through the processing of S108 to S118, and a position counter used for detecting the processing position is selected (S120).
[0107]
As described above, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment stops the operation of the unused detector and the position counter. Normally, output pulse lines from each detector attached to the apparatus are all bundled and connected to the control unit. Naturally, each wire is subjected to processing such as shielding, but may be affected by other output pulses. When the output pulse is affected by another pulse, the position counter erroneously counts the count value. As a result, the main controller 33 or the like incorrectly recognizes the current position of the substrate, and moves to a desired position, laser processing, or the like. Malfunctions that make it impossible. This problem is fatal because the main controller 33 and the like cannot detect the positioning control to the wrong position or detect the laser processing. The operation of the unused detector and the position counter is stopped in order to eliminate such a concern. As a result, unused output pulses or counter outputs do not adversely affect the detector and the position counter in use, such as noise superposition. As a result, a laser irradiation device with higher device reliability can be provided.
[0108]
Note that a data bus for setting / change may be connected to the irradiation control unit 32 so that the operation of the detector and the like can be stopped and the setting can be changed by the computing unit 121 of the irradiation control unit 32. Even if setting is performed by the arithmetic unit 121, a laser irradiation apparatus with higher reliability of the apparatus can be provided.
[0109]
Further, for example, when low-accuracy positioning is acceptable, the detector used for moving the stage and the detector other than the position counter may be set to stop operation. The same applies when the laser irradiation is not performed, such as when the workpiece 22 is loaded or alignment is performed. As a result, it is possible to prevent generation of unnecessary output pulses and occurrence of erroneous counting. As a result, a laser irradiation device with high device reliability can be provided.
[0110]
<Fourth embodiment>
Hereinafter, a laser irradiation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the reliability of the device is further improved.
[0111]
Referring to FIG. 10, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment checks whether the count value of each position counter is accurate between first to fourth X counters 109 to 112 and main controller 33. A count monitoring unit 35 is included.
[0112]
The count monitoring unit 35 performs a countermeasure such as correcting the count value of the position counter in which a defect is found as a result of the check or making the count value unused. The count monitoring unit 35 includes a latch unit 151 that captures each count value and a count comparison unit 152 that compares the captured count values. The rest of the hardware configuration is the same as in the first embodiment. The functions for them are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
[0113]
Referring to FIG. 11, the program executed by main controller 33 has the following control structure in the case where laser irradiation is performed in accordance with movement of substrate X stage 100 of substrate XY stage 21. Note that in the flowchart shown in FIG. 11, the processes shown in FIG. 5 described above have the same step numbers. The processing is the same. Therefore, a detailed description thereof will not be repeated here.
[0114]
At S140, the count value of each position counter is taken into latch unit 151 at a predetermined timing. Although it is simple as a process to set the predetermined timing to a timing at which the count value of the fourth X counter 112 is updated, any timing may be used regardless of the processing. When the moving direction of the stage is reversed, it is sufficient to take in the data at the timing of updating the count of the first X counter 109.
[0115]
In S142, count comparing section 152 determines whether or not the acquired count values are the same. If all are determined to be the same value (YES in S142), it is determined that the counting operation is normally performed, and the process proceeds to S110. If not (NO in S142), it is determined that the detector or the position counter has erroneously detected or erroneously counted, and the process proceeds to S144.
[0116]
In S144, count comparing section 152 corrects the count value. Therefore, the erroneous count can be repaired. In S146, count comparing section 152 determines whether an erroneous count has been detected a plurality of times, for example, three times. If it is determined that an erroneous count has been detected a plurality of times (YES in S146), the process proceeds to S148. If not (NO in S146), the process proceeds to S110.
[0117]
In S148, count comparing section 152 determines whether the detector or position counter that has been erroneously detected or erroneously counted is used for positioning control of substrate stage control section 28 or not. If it is determined that it is used for positioning control (YES in S148), the process proceeds to S150. If not (NO in S148), the process proceeds to S152.
[0118]
In S150, when it is detected that the detector or the position counter used for the positioning control, such as the first X counter 109, has a defect, the main controller 33 controls the substrate stage controller 28 to The position counter to be used is switched to another position counter, and the workpiece 22 is moved to the discharge position.
[0119]
In step S152, the latch unit 151 determines that an abnormality has occurred in the output pulse such as a disconnection, and stops the operation of the position counter in which the abnormality has occurred. The count comparing section 152 outputs information to the main controller 33. The main controller 33 informs the operator that a problem has occurred according to this information. When a plurality of count values are different, information is output to the main controller 33 in the same manner.
[0120]
The operation of the laser irradiation apparatus based on the above structure and flowchart will be described.
[0121]
[When an error occurs in the detector used for positioning control]
When the count value of each position counter is captured by the latch unit 151 at a predetermined timing (S140), the count comparison unit 152 determines whether the captured count values are the same (S142). In this case, since the values are not the same (NO in S142), it is determined that the detector or the position counter has erroneously detected or erroneously counted, and therefore, the count comparing section 152 corrects the count value (S144). ).
[0122]
When the count value is corrected, the count comparing unit 152 determines whether an erroneous count has been detected a plurality of times (S146). In this case, since an erroneous count is detected a plurality of times (YES in S146), the count comparing unit 152 uses the detector or the like that has erroneously detected the position of the substrate stage control unit 28 for the positioning control. It is determined whether or not (S148). In this case, since it is used for positioning control (YES in S148), the main controller 33 switches the position counter used by the substrate stage control unit 28 to another, and moves the workpiece 22 to the discharge position ( S150).
[0123]
[When an error occurs in a detector different from the one used for positioning control]
If an erroneous count is detected a plurality of times (YES in S146), count comparing section 152 determines whether the erroneously detected detector or the like is used for positioning control of substrate stage control section 28. It is determined whether or not it is (S148). In this case, since it is determined that the output pulse is not used for the positioning control (NO in S148), the latch unit 151 determines that an abnormality has occurred in the output pulse such as a disconnection and performs the operation of the position counter in which the abnormality has occurred. Stop. The count comparing unit 152 outputs information to the main controller 33 (S152).
[0124]
As described above, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment uses the count monitoring unit 35 to monitor detection of an erroneous count. As a result, it is possible to detect a defect such as a defect of the detector, a disconnection of the output pulse line, an erroneous count of the position counter, and correct the position count value. The operator can be notified of a problem even if a correction such as a disconnection is not possible, so that laser processing is continued while causing a malfunction and unnecessary laser processing is not performed on the workpiece. can do. As a result, it is possible to provide a laser irradiation apparatus that performs highly reliable positioning control or laser processing.
[0125]
<Fifth embodiment>
Hereinafter, a laser irradiation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
[0126]
It is desirable that the distance obtained by multiplying the maximum integer represented by the number of bits of each position counter by the resolution of the counter, that is, the stroke that can be detected as the absolute position of the stage, covers the entire moving range of the stage. This is because it is possible to easily detect a malfunction of the counting operation as described above and switch the position counter when a malfunction occurs. However, for example, when the stage stroke is 1 meter and the resolution of each position counter is “0.1” μm, each position counter needs to count 10 million. At this time, the position counter needs 24 bits. If four position counters are provided as in the first embodiment, four 24-bit counters are required. This may complicate the wiring process and the like. The laser irradiation apparatus according to the present embodiment can cope with such an increase in the number of bits.
[0127]
Referring to FIG. 12, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment has a 24-bit first X counter 109 capable of covering the entire stroke of the stage, a second X sub-counter 113 as a 1-bit counter, and a third X sub-counter 114. , A fourth X sub-counter 115.
[0128]
The second X sub-counter 113 to the fourth X sub-counter 115 detect the arrival of each edge of the A / B phase output pulse of the second X detector 106 to the fourth X detector 108 and output a rising or falling pulse. The rest of the hardware configuration is the same as in the first embodiment. The functions for them are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
[0129]
Referring to FIG. 13, a program executed by the laser irradiation apparatus according to the present embodiment relates to a case where laser irradiation is performed in accordance with movement of substrate X stage 100 of substrate XY stage 21, and the following control structure is used. Having. Note that, in the flowchart shown in FIG. 13, the processes shown in FIG. 5 described above have the same step numbers. The processing is the same. Therefore, a detailed description thereof will not be repeated here.
[0130]
In S160, any of the second X detector 106 to the fourth X detector 108 selected by the first X detector 105 and the arithmetic unit 121 outputs an output pulse. One of the first X counter 109 and the second X sub-counter 113 to the fourth X sub-counter 115 selected by the arithmetic unit 121 counts the output pulse and updates the count value.
[0131]
In S162, substrate stage control unit 28 observes the updated count values, and performs stage positioning and speed control according to those values.
[0132]
The operation of the laser irradiation apparatus based on the above structure and flowchart will be described.
[0133]
A case where positioning control or laser irradiation is performed at a location of “10000.825” μm will be described. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the mounting pitch of each detector is grasped as “0.025” μm.
[0134]
When the substrate XY stage 21 is moved, any one of the second X detector 106 to the fourth X detector 108 selected by the first X detector 105 and the calculator 121 outputs an output pulse. One of the first X counter 109 and the second X sub-counter 113 to the fourth X sub-counter 115 selected by the arithmetic unit 121 counts the output pulse and updates the count value (S160). In the present embodiment, the substrate control unit 81 or the irradiation control unit 32 selects the second X sub-counter 113 that updates the count value at a pitch of “0.025” μm with respect to the value of the first X counter 109. .
[0135]
When the counter is selected, the substrate stage control unit 28 observes the updated count values, and executes the positioning and the speed control of the stage according to those values (S162). That is, the count value of the first X counter 109 that counts the absolute position of the stage and the second X counter 113 are observed. When the count value of the first X counter 109 becomes “10000.800” μm, the count update timing of the second X sub-counter 113 immediately after that, that is, the rising or falling edge of the counter output is detected. At this timing, control is performed to execute positioning control or laser irradiation.
[0136]
As described above, the laser irradiation apparatus according to the present embodiment simultaneously observes a position counter corresponding to a full stroke and a position counter not corresponding to a full stroke, and uses the position counter for positioning control and the like. Accordingly, highly accurate positioning control or laser irradiation can be realized without making all the position counters compatible with the full stroke. Since it does not correspond to a full stroke, the number of bits of the entire position counter can be reduced, and wiring can be easily arranged. As a result, it is possible to provide a laser irradiation apparatus that facilitates wiring management and design and performs highly reliable positioning control or laser processing.
[0137]
<Fifth Embodiment Modification>
The second X sub-counter 113 to the fourth X sub-counter 115 are not particularly limited to 1-bit counters as long as they can detect the edges of the A / B phase pulse of the detector. Further, the present invention is not particularly limited to the one-bit counter, and has an effect of reducing the number of wires if the number of count bits is smaller than the number of count bits at the time of a full stroke of the stage.
[0138]
For example, when laser irradiation is performed during movement of the substrate Y stage 101 or the mask XY stage 25, a plurality of position detectors and position counters are attached to these stages, and similar processing is performed. Thereby, high-speed and high-accuracy positioning control or laser processing can be realized.
[0139]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of a positioning device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between output pulse waveforms of a detector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a laser irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a laser irradiation control unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a control procedure of a positioning process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a control procedure of a positioning process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a chart illustrating a mounting position of a detector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a detector and the like of a laser irradiation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a control procedure of a positioning process according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a detector and the like of a laser irradiation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a control procedure of a positioning process according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a detector and a position counter of a laser irradiation device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a control procedure of a positioning process according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 21 substrate XY stage, 22 workpiece, 23 mounting table, 24 focus adjustment device, 25 mask XY stage, 26 mask, 27 anti-vibration table, 28 substrate stage control unit, 29 mask stage control unit, 30 focus control unit, 31 Laser light source, 32 irradiation control unit, 33 main controller, 34 mirror, 35 count monitoring unit, 36 support, 61 mask pattern, 81 substrate control unit, 100 substrate X stage, 101 substrate Y stage, 102 mask X stage, 103 mask Y Stage, 104 substrate X linear scale, 105 first X detector, 106 second X detector, 107 third X detector, 108 fourth X detector, 109 first X counter, 110 second X counter, 111 third X counter, 112 fourth X Counter, 113 2nd sub-counter, 114 3rd sub-counter , 115 The 4X sub counter, 116 X detector array, 121 calculator, 122 a selector, 123 a comparator, 151 a latch portion, 152 count comparison unit, 200 a positioning device, 300 a laser irradiation apparatus.

Claims (11)

対象物の移動および回転のいずれかを、予め定められた距離ごとに検出し、信号を出力するための複数の出力手段と、
前記出力手段の１により検出される前記距離の間に、前記１の出力手段とは異なる出力手段が等間隔で前記信号を出力するように、前記複数の出力手段を連結するための連結手段と、
各前記複数の出力手段から前記信号が出力された回数を、それぞれ計数するための計数手段と、
前記対象物の位置を特定するために必要な特定情報を記憶するための記憶手段と、
各前記出力手段が前記信号を出力した回数と前記特定情報とを対比して、前記対象物の位置を特定するための特定手段とを含む、位置検出装置。A plurality of output means for detecting any of the movement and rotation of the object for each predetermined distance and outputting a signal,
Connecting means for connecting the plurality of output means so that the output means different from the one output means outputs the signal at equal intervals during the distance detected by one of the output means; ,
Counting means for counting the number of times the signal is output from each of the plurality of output means,
Storage means for storing identification information necessary to identify the position of the object,
A position detecting device, comprising: specifying means for specifying the position of the object by comparing the number of times each of the output means has output the signal with the specific information. 前記連結手段は、前記１の出力手段とは異なる出力手段が前記信号を出力する間隔が等間隔となるように、前記複数の出力手段の間の距離を一定に保持するための手段を含む、請求項１に記載の位置検出装置。The connecting means includes means for maintaining a constant distance between the plurality of output means, such that intervals at which the output means different from the first output means output the signal are equally spaced, The position detecting device according to claim 1. 前記連結手段は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれかからなる構造材を含む、請求項２に記載の位置検出装置。The position detecting device according to claim 2, wherein the connecting unit includes a structural material made of one of a thermoplastic resin and a thermosetting resin. 前記特定手段は、前記複数の出力手段のうち、予め定められた前記出力手段の１が前記信号を出力した後に前記１の出力手段とは異なる前記出力手段のいずれかが前記信号を出力した回数と前記特定情報とを対比して、前記位置を特定するための手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置。The number of times that any one of the output units different from the one of the plurality of output units outputs the signal after the predetermined one of the plurality of output units outputs the signal. The position detecting device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: means for comparing the position information with the specifying information to specify the position. 前記位置検出装置は、予め定められた情報に基づいて、前記出力手段のいずれかを選択するための選択手段をさらに含み、
前記特定手段は、選択された前記出力手段が前記信号を出力した回数と前記特定情報とを対比して、前記位置を特定するための手段を含む、請求項１から４のいずれかに記載の位置検出装置。The position detection device further includes a selection unit for selecting one of the output units based on predetermined information,
5. The device according to claim 1, wherein the specifying unit includes a unit configured to compare the number of times the selected output unit outputs the signal and the specific information to specify the position. 6. Position detection device. 前記特定情報は、前記対象物の移動先を表わす情報を含み、
前記記憶手段は、前記移動先を表わす情報を記憶するための手段に加え、前記出力手段によって検出できる前記対象物の位置を表わす情報を記憶するための手段を含み、
前記選択手段は、前記移動先を表わす情報および前記出力手段によって検出できる前記対象物の位置を表わす情報に基づいて、前記移動先に最も近い位置で前記信号を出力する前記出力手段を選択するための手段を含む、請求項５に記載の位置検出装置。The specific information includes information indicating a destination of the object,
The storage unit includes a unit for storing information indicating the position of the object that can be detected by the output unit, in addition to a unit for storing information indicating the destination,
The selection unit selects the output unit that outputs the signal at a position closest to the destination based on information indicating the destination and information indicating a position of the object that can be detected by the output unit. The position detecting device according to claim 5, comprising: 前記出力手段によって検出できる前記対象物の位置を表わす情報は、前記出力手段によって検出できる前記対象物の位置の実測値を表わす情報を含む、請求項６に記載の位置検出装置。The position detecting device according to claim 6, wherein the information indicating the position of the object that can be detected by the output unit includes information indicating an actual measurement value of the position of the object that can be detected by the output unit. 前記位置検出装置は、前記出力手段および前記計数手段のいずれかの動作が正常か否かを調査するための調査手段をさらに含み、
前記選択手段は、前記調査手段が調査した結果に基づいて、正常な前記計数手段によって計数される、正常な前記出力手段を選択するための手段を含む、請求項５に記載の位置検出装置。The position detection device further includes an investigation unit for investigating whether or not any of the operations of the output unit and the counting unit is normal,
The position detecting device according to claim 5, wherein the selection unit includes a unit for selecting the normal output unit that is counted by the normal counting unit based on a result of the investigation by the inspection unit. 前記選択手段は、必要な分解能に応じて予め定められた条件が満足されたことに基づいて、予め定められた出力手段のみを選択する手段を含む、請求項５に記載の位置検出装置。6. The position detecting device according to claim 5, wherein said selecting means includes means for selecting only predetermined output means based on satisfaction of a predetermined condition according to a required resolution. 前記位置決め装置は、前記選択手段に選択された前記出力手段とは異なるすべての前記出力手段の動作を停止させるための停止手段をさらに含む、請求項５から９のいずれかに記載の位置検出装置。The position detecting device according to any one of claims 5 to 9, wherein the positioning device further includes a stop unit for stopping operations of all the output units different from the output unit selected by the selection unit. . 信号が出力された回数を計数するための複数の計数手段と、
対象物の位置を特定するために必要な特定情報を記憶するための記憶手段と、
前記複数の計数手段が計数した結果と前記特定情報とを対比して、前記対象物の位置を特定するための特定手段とを含む位置検出装置に用いられる位置検出モジュールであって、
前記対象物の移動および回転のいずれかを、予め定められた距離ごとに検出し、前記計数手段によって計数される信号をそれぞれ出力するための複数の出力手段と、
前記出力手段の１における前記距離の間に、前記１とは異なる出力手段のいずれかが等間隔で前記信号を出力するように、前記複数の出力手段を連結するための連結手段とを含む、位置検出モジュール。A plurality of counting means for counting the number of times the signal is output,
Storage means for storing identification information necessary to identify the position of the object,
A position detection module used in a position detection device including a result of counting by the plurality of counting means and the identification information, and identification means for identifying the position of the object,
A plurality of output means for detecting any of the movement and rotation of the object for each predetermined distance and outputting a signal counted by the counting means,
Connecting means for connecting the plurality of output means so that any of the output means different from the one outputs the signal at equal intervals during the distance in the one of the output means. Position detection module.
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