JP2010019742A - Straightness measurement method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定方向へ移動する支持体の真直度の測定技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the straightness of a support that moves in a predetermined direction.
従来より、半導体基板やガラス基板などにパターンを描画する描画装置では、基板が載置されたステージを移動して基板全体への描画が行われている。このような描画装置では、ステージを移動方向へと案内するガイドの加工精度などにより、ステージの移動軸からの僅かなずれ(移動方向に対しての直交する方向(横方向など)の移動誤差)が生じる。そのため、微細なパターンを描画する場合には、このような移動誤差が描画処理に与える影響を無視できないことが多い。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a drawing apparatus that draws a pattern on a semiconductor substrate or a glass substrate, drawing on the entire substrate is performed by moving a stage on which the substrate is placed. In such a drawing apparatus, a slight deviation from the moving axis of the stage (movement error in a direction orthogonal to the moving direction (lateral direction, etc.)) due to the processing accuracy of the guide for guiding the stage in the moving direction, etc. Occurs. Therefore, when drawing a fine pattern, the influence of such a movement error on the drawing process cannot often be ignored.
そこで、移動中のステージの上記移動誤差(真直度)を計測する技術がいくつか提案されている(特許文献1,2)。例えば、特許文献1では、ステージの移動方向に沿った側面に設けられたステージミラーに向けてレーザ測長器からレーザ光を照射し、ステージミラーからの反射光と元のレーザ光との干渉に基づいて、ステージの移動方向における位置やヨーイング角度を計測する技術が開示されている。
Thus, several techniques for measuring the movement error (straightness) of the moving stage have been proposed (
また、特許文献2では、ステージ側方に取り付けられたプレーンミラーをステージに対して相対的に回転させる調整機構が開示されている。これよれば、ステージを移動させたときに、プレーンミラーからの反射光を受光部にて確実に受光できる。
ところが、特許文献1および2では、ミラーの平面度の加工精度や、取り付け精度がステージの真直度の測定の上で重要となる。例えば、ミラーの平面度に問題があると、レーザ測長器での測定結果は、ステージの移動誤差にミラーの平面度の誤差が加味されるため、ステージの真直度を正確に測定することが困難となる。また、取付け精度が悪い場合にも、ステージの真直度を正確に測定することは困難である。
However, in
また、上記技術では、ステージの移動方向と直交する方向の変位量を直接的に測定するため、高額なレーザ測長器を準備する必要があり、測定コストがかかるといった問題もある。 Further, the above technique directly measures the amount of displacement in the direction perpendicular to the moving direction of the stage, so that it is necessary to prepare an expensive laser length measuring device, and there is a problem that the measurement cost is high.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、測定に必要なコストを抑えつつ、移動するステージの真直度を容易かつ正確に測定する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for easily and accurately measuring the straightness of a moving stage while suppressing the cost required for measurement.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、被処理体を支持する支持体を第1方向に沿って移動させたときの当該支持体の真直度を測定する真直度測定方法であって、測定基準物を前記支持体の第1位置にて固定する第1固定工程と、前記第1固定工程にて測定基準物が前記第1位置に固定された前記支持体を、前記第1方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第1方向と略直交する第2方向についての変位量を測定する第1測定工程と、前記第1位置から少なくとも前記第1方向に沿って所定長さ分ずれた前記支持体の第2位置に、前記測定基準物を固定する第2固定工程と、前記第2固定工程にて前記測定基準物が前記第2位置に固定された前記支持体を前記第1方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第2方向についての変位量を測定する第2測定工程と、前記第1測定工程および前記第2測定工程にて測定される前記測定基準物の変位量の差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第2方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第1方向に沿って移動させたときの前記支持体の第2方向についての変位量を算出する変位量算出工程とを含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る真直度測定方法であって、前記測定基準物は、前記第1固定工程および前記第2固定工程にて前記測定基準物を前記第1位置および第2位置に固定したときに、少なくとも前記第1方向に延びるパターンを含むことを特徴とする。
The invention of
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る真直度測定方法であって、前記第1測定工程および前記第2測定工程において、前記パターンの前記第2方向についての中心位置の変位量をそれぞれ測定することを特徴とする。
Further, the invention of
また、請求項4の発明は、被処理体を支持する支持体を第1方向に沿って移動させたときの当該支持体の真直度を測定する真直度測定装置であって、支持体を第1方向へ移動させる移動手段と、前記支持体に固定される測定基準物と、前記測定基準物が固定された前記支持体を前記第1方向へ移動させたときの、前記第1方向と略直交する第2方向についての前記測定基準物の変位量を測定する変位量測定手段と、前記測定基準物を、前記支持体の第1位置に固定する第1位置固定手段と、前記測定基準物を、前記支持体の前記第1位置から前記第1方向に沿って所定距離ずれた第2位置に固定する第2位置固定手段と、前記変位量測定手段によって、前記第1位置に固定した前記所定測定基準物の変位量を測定した結果と、前記第2位置に固定した前記測定基準物の変位量を測定した結果との差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第2方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第1方向に沿って移動させたときの前記支持体の第2方向についての変位量を算出する変位量算出手段とを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a straightness measuring apparatus for measuring the straightness of a support when the support that supports the object to be processed is moved along the first direction. A moving means for moving in one direction, a measurement reference object fixed to the support, and the first direction when the support to which the measurement reference is fixed is moved in the first direction. Displacement amount measuring means for measuring the displacement amount of the measurement reference object in a second direction perpendicular to the first position, first position fixing means for fixing the measurement reference object to the first position of the support, and the measurement reference object Is fixed at the first position by a second position fixing means for fixing the support body to a second position shifted from the first position by a predetermined distance along the first direction. The result of measuring the displacement of the predetermined measurement reference object and the second position By taking the difference from the measured displacement amount of the measurement reference object, the displacement amount of the measurement reference object itself in the second direction is offset, and the support is moved along the first direction. Displacement amount calculating means for calculating a displacement amount in the second direction of the support when moved is provided.
請求項1ないし4に記載の発明によれば、移動中のステージの真直度(移動誤差)を測定する際に、測定基準物を第1位置に固定した場合と第2位置に固定した場合とについて、移動する測定基準物の第2方向の位置の測定結果を取得し、これらの測定結果から、測定基準物自体の第2方向の変位量を相殺する。したがって、測手基準物の形状精度の要求を抑えることができるため、測定基準物の加工コストを抑えつつ、移動中のステージの真直度を容易かつ正確に測定できる。また、従来のように移動するステージの、移動方向と直交する第2方向についての変位量を直接的に測定する位置検出機構を使用しないため、測定に必要なコストを抑えることができる。 According to the first to fourth aspects of the invention, when measuring the straightness (movement error) of the moving stage, the measurement reference object is fixed at the first position and the second position is fixed. , The measurement result of the position of the moving measurement reference object in the second direction is acquired, and the displacement amount of the measurement reference object itself in the second direction is canceled from the measurement result. Accordingly, since it is possible to suppress the requirement for the shape accuracy of the measurement reference object, it is possible to easily and accurately measure the straightness of the moving stage while reducing the processing cost of the measurement reference object. In addition, since the position detecting mechanism that directly measures the amount of displacement of the moving stage in the second direction orthogonal to the moving direction is not used, the cost required for the measurement can be suppressed.
また、請求項2に記載の発明によれば、測定基準物のパターンがステージの移動方向に延びるように、測定基準物をステージに固定するため、ステージを移動させたときのパターンの位置を測定することによって、移動するステージの真直度を容易かつ正確に測定できる。 According to the second aspect of the present invention, the measurement reference object is fixed to the stage so that the pattern of the measurement reference object extends in the moving direction of the stage, so that the position of the pattern when the stage is moved is measured. By doing so, the straightness of the moving stage can be measured easily and accurately.
また、請求項3に記載の発明によれば、パターンの中心位置を測定するため、パターンの位置測定における測定誤差を小さくすることができる。
According to the invention described in
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<1. 実施の形態>
<1.1. 構成および機能>
図1は、本発明に係る実施の形態における測定装置100の概略を示す斜視図である。
<1. Embodiment>
<1.1. Configuration and Function>
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a
なお、図1において、図示および説明の都合上、Z軸方向が鉛直方向を表し、XY平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。 In FIG. 1, for the sake of illustration and explanation, the Z-axis direction is defined as the vertical direction and the XY plane is defined as the horizontal plane, but these are defined for convenience in order to grasp the positional relationship. The directions described below are not limited. The same applies to the following drawings.
[概略構成]
測定装置100は、ステージ1をY軸方向へ移動させたときの当該ステージ1のX軸方向についての真直度を測定するための装置であり、図1に示すように、パターン体2、ラインカメラ3、移動機構4、ステージ位置検出機構5、および制御部6を主に備える。このような測定装置100は、例えば、感光層が形成されたガラス基板などの被処理基板にパターンニングを行う露光装置や、ガラス基板などにレジスト液を塗布することにより、感光層を形成する塗布装置などに備え付けられる。
[Schematic configuration]
The
[ステージ1]
ステージ1は、測定装置100の被検査対象物である。ステージ1は、略直方体状の外形を有しており、その上面の略水平な領域には、露光装置や塗布装置などにおいて、被処理基板(被処理体)を支持する載置面10が形成されている。すなわち、ステージ1は、本実施の形態における支持体としての機能を有する。
[Stage 1]
載置面10には、(+Y)側に偏った位置に2つのピン挿入孔H1,H2がX軸方向に沿って設けられており、(+X)側に偏った位置に1つのピン挿入孔H3が設けられている。
The
なお、図示を省略するが、載置面10上面には、複数の吸着孔が分散して設けられている。これらの吸着孔は、配管を介して真空ポンプと連通接続されており、被処理基板を載置面10上に吸着保持するために設けられている。本実施の形態では、上記吸着孔は、移動中のステージ1の真直度を測定する際に、後述のパターン体2を載置面10に吸着させるために利用される。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, in the upper surface of the
図2は、T字型ピンP1をピン挿入孔H1に挿入した状態を示すステージ1の断面図である。また図3は、I字型ピンP2をピン挿入孔H1に挿入した状態を示すステージ1の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図2に示すように、T字型ピンP1は、径L1の円盤形状の頭部を有するとともに、頭部とは反対側に、ピン挿入孔H1〜H3の円状開口部の径と同程度の径L2の円柱形状の脚部を有する。また、図3に示すように、I字型ピンP2は、径L2の円柱形状の本体部を有する。 As shown in FIG. 2, the T-shaped pin P <b> 1 has a disk-shaped head with a diameter L <b> 1 and is approximately the same as the diameter of the circular opening of the pin insertion holes H <b> 1 to H <b> 3 on the opposite side to the head. Columnar leg portion having a diameter L2. Moreover, as shown in FIG. 3, the I-shaped pin P2 has a cylindrical main body having a diameter L2.
T字型ピンP1およびI字型ピンP2は、ピン挿入孔H1〜H3に挿入されることにより載置面10上の各位置に固定され、載置面10から上側へ突出した部分の外周部にてパターン体2と当接することにより、パターン体2の載置位置を位置決めする。なお、各ピンのピン挿入孔H1〜H3に挿入する部分の外周とピン挿入孔H1〜H3の内周とをボルト・ナット構造とし、これらを互いに螺合させることで各ピンを載置面10の各位置に固定してもよい。
The T-shaped pin P1 and the I-shaped pin P2 are fixed at respective positions on the mounting
図4は、パターン体2を第1位置POS1に配置した状態を示すステージ1の上面図である。また、図5は、パターン体2を第2位置POS2に配置した状態を示すステージ1の上面図である。
FIG. 4 is a top view of the
本実施の形態では、図4に示すように、ピン挿入孔H1〜H3のそれぞれに、T字型ピンP1を挿入するとともに、各ピンにパターン体2の端縁部を当接させて載置したときの当該パターン体2の載置位置を、第1位置POS1としている。また、図5に示すように、ピン挿入孔H1,H2にI字型ピンP2を挿入し、ピン挿入孔H3にT字型ピンP1を挿入するとともに、パターン体2を各ピンに当接させたときの当該パターン体2の位置を、第2位置POS2としている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the T-shaped pin P1 is inserted into each of the pin insertion holes H1 to H3, and the end of the
なお、T字型ピンP1およびI字型ピンP2の基板と当接する部分の外径は、それぞれ径L1および径L2であるため(図2,図3参照)、図5に示す第2位置POS2は、図4に示す第1位置から所定長さ(ズレ量L3(=(L1−L2)/2))分、(+Y)方向へ平行にずれた位置となっている。 Since the outer diameters of the portions of the T-shaped pin P1 and the I-shaped pin P2 that are in contact with the substrate are the diameter L1 and the diameter L2, respectively (see FIGS. 2 and 3), the second position POS2 shown in FIG. Is a position shifted in parallel to the (+ Y) direction by a predetermined length (deviation amount L3 (= (L1-L2) / 2)) from the first position shown in FIG.
このように、径L1,L2の異なるT字型ピンP1およびI字型ピンP2の挿入位置を適宜決定することで、載置面10上におけるパターン体2の載置位置を変更できる。なお、パターン体2についての位置決め機構は、上記各ピンを使用するものに限定されるものではなく、その他の方法で実現されてもよい。
Thus, the mounting position of the
[パターン体2]
再び図1に戻って、パターン体2は、角型の板状形状を有しており、ステージ1の平坦度を測定する際に、載置面10上の所定位置(第1位置POS1、第2位置POS2)に固定配置される。また、パターン体2の上面には、パターン体2が上記所定位置に配置されたときに、ステージ1の移動方向(Y軸方向)に沿って延びる略直線形状のパターン21を有している。パターン体2の材質については、特に制限されるものではないが、後述のラインカメラ3で撮像したときに、パターン体2のパターン21部分と非パターン21部分とが、画像処理上において識別可能な材質とされる。
[Pattern 2]
Returning to FIG. 1 again, the
なお、本実施の形態では、ステージ1をY軸方向に移動させつつ、パターン体2上のパターン21のX軸方向における変位量をラインカメラ3などにより測定することで、移動中のステージ1の真直度を測定する。したがって、本実施の形態では、パターン21のX軸方向変位量が直接の測定対象となっているものの、パターン21はパターン体2に対して固定された位置関係にあるため、上記測定は、パターン体2のX軸方向の変位量を測定することと実質的に等価である。すなわち、本実施の形態では、パターン体2が測定基準物となっている。
In the present embodiment, while the
[ラインカメラ3]
図6は、ラインカメラ3によるパターン21の撮像位置を説明するための図である。ラインカメラ3は、載置面10上の所定位置に固定されており(図1参照)、パターン体2上のパターン21を撮像する。図6に示すように、ラインカメラ3は、所定方向(ここでは、X軸方向)に沿って配設された複数の受光素子を有するラインセンサ31を備えている。
[Line camera 3]
FIG. 6 is a diagram for explaining the imaging position of the
なお、測定装置100では、被測定対象物であるステージ1を(+Y)方向へ移動させつつ、固定されたラインカメラ3によりパターン21を撮像する。したがって、図6に示す撮像位置(Y1)〜(Ym)は、本来は、ラインカメラ3の配置位置(定位置)である。しかし、図6では、説明の都合上、ステージ1から見たときの、パターン21とラインカメラ3の撮像位置との相対的な位置関係を示している。
In the measuring
本実施の形態では、ステージ1が(+Y)方向へ所定距離移動する毎に、ラインセンサ31が(+Y)方向へ移動するパターン21を撮像する。これをステージ1の座標系から見ると、図6に示すように、ステージ1上に複数の撮像地点((Y1)〜(Ym))が撮像間隔Dy毎に設定されていることになる。
In the present embodiment, every time the
ラインセンサ31が撮像したパターン21の撮像画像IDのデータは、後述の制御部6に送られる。当該撮像画像IDは、制御部6により加工されてパターン21の中心位置が算出される。そして、ステージ1が移動している間の、パターン21の中心位置のX軸方向の変位量に基づいて、移動中のステージ1のX軸方向の変位量(移動誤差)が算出される。
Data of the captured image ID of the
なお、パターン21は、略直線形状を有していると説明したが、図6に示すように、局所的には、加工誤差などにより、曲線となっている場合がある。したがって、移動するパターン21のX軸方向についての中心位置の変位量は、ステージ1の移動誤差にパターン21自身のX軸方向の変位量が加味された値となる。
Although the
ここで、パターン21自体の所定基準からの変位量とは、パターン21自体の各位置における中心位置の、Y軸に対する位置ズレ量である。すなわち、パターン21がY軸方向に沿ってまっすぐに延びる場合には、パターン21自体のX軸方向の変位量は、ゼロであるが、実際には、加工精度上の問題などにより、図6に示すように、事実上まっすぐな直線をパターン体2に形成することは困難である。
Here, the amount of displacement of the
しかし、詳細は後述するが、本実施の形態では、パターン21自体のX軸方向についての変位量を相殺しつつ、ステージ1の真直度が算出される。すなわち、測定装置100では、パターン21自体がまっすぐな直線でなく、一部で曲がっていたりしていても、移動中のステージ1のX軸方向の移動誤差(真直度)を正確に算出できる。
However, although details will be described later, in the present embodiment, the straightness of the
なお、本実施の形態では、ラインセンサ31は、複数ビットを用いたモノクロ多階調(例えば4ビット=16階調、8ビット=256階調)画像表現の撮像画像IDを取得するとして説明するが、カラー多階調表現の画像として取得する構成であってもよい。なお、カラー多階調表現の画像を取得する場合には、パターン21の中心位置の算出の際に、適宜モノクロ多階調化処理が実行される。
In the present embodiment, the
[移動機構4]
再び図1に戻って、移動機構4は、水平面内において、ステージ1をY軸方向へ移動させる機能を有する。移動機構4は、Y軸方向へ移動するY軸移動プレート41と、Y軸移動プレート41の下面に設けられるとともに、Y軸方向に沿って延設されたリニアモータ42と、Y軸移動プレート41の移動を規定するガイド機構43を備える。Y軸移動プレート41は、リニアモータ42の動作により、ガイド機構43に沿ってY軸方向へ移動する。
[Movement mechanism 4]
Returning to FIG. 1 again, the moving
ステージ1は、Y軸移動プレート41の上面に設けられるため、Y軸移動プレート41の移動に伴ってY軸方向に沿って移動する。本実施の形態における測定装置100は、このときのステージ1のX軸方向についての移動誤差(真直度)を測定する。
Since the
なお、移動機構4は、上述の構成に限られるものではなく、例えば、ボールネジとモータにより、ステージ1の移動機構が実現されてもよい。
The moving
[ステージ位置検出機構5]
再び図1に戻って、ステージ位置検出機構5は、レーザ測長器51と、ステージ1の(+Y)側の側面に設置されるコーナーキューブ52とを主に備える。レーザ測長器51は、図示しないレーザ光源、リニア干渉系およびレシーバを備え、被検出対象物であるステージ1の位置を検出(測長)する。
[Stage position detection mechanism 5]
Returning to FIG. 1 again, the stage
コーナーキューブ52は、それぞれレーザ測長器51から出射されたレーザ光を反射するミラーを3枚の平面の板を互いに直角となるように組み合わせたものである。コーナーキューブ52の内側に入射した光は、例えば、各ミラー面にて3回の反射を繰り返し、その結果、元来た方向へ戻る。
The
レーザ測長器51は、ステージ1の(+Y)側に配置され、光ビームを出射してリニア干渉系を介してコーナーキューブ52に入射させる。そして、その反射光がリニア干渉系にて元の光ビームと干渉してレシーバにより受光される。そのレシーバからの出力に基づいて、ステージ1のY軸方向についての位置が高精度に検出される。
The laser
なお、測定装置100では、ステージ位置検出機構5により、ステージ1の移動方向(Y軸方向)における位置を検出しているが、これに限られるものではなく、例えば、リニアモータ42にエンコーダを設けることにより、ステージ1の位置を検出してもよい。
In the
[制御部6]
図7は、制御部6と測定装置100の各構成との接続を示すブロック図である。制御部6は、主にCPU61、記憶部62、表示部63、入力部64を主に備え、ラインカメラ3、移動機構4、ステージ位置検出機構5とバス配線を介して有線的(または、無線的)に接続されている。
[Control unit 6]
FIG. 7 is a block diagram showing the connection between the
CPU61は、記憶部62内に格納されているプログラムを読み取りつつ実行することにより、記憶部62に記憶されている各種データについての演算を行う。このように、制御部6は、一般的なコンピュータとしての構成を有している。
The
中心位置算出部610、変化量算出部611および積算処理部612は、CPU61が記憶部62などに格納されたプログラムに従って動作することにより実現される機能ブロックである。
The center
図8は、撮像画像IDに基づいて、パターン21のX軸方向の中心位置を求める手順を説明するための図である。中心位置算出部610は、ラインセンサ31により取得される撮像画像IDの階調値の分布を解析し、微分処理することにより、所定の閾値を超える2つの極値点を抽出する。この2つの極値点の位置は、パターン21のX軸方向における画像上のエッジ部分に相当する。
FIG. 8 is a diagram for explaining a procedure for obtaining the center position of the
そして、中心位置算出部610は、抽出された2つの変曲点の中間点の位置(中心位置)を算出する。なお、画像処理により算出される中間点の位置は、画像データ上の(すなわち仮想的な)位置情報であるため、所定の演算処理により物理的なパターン21の位置情報に変換される。このように、中心位置算出部610は、各撮像地点にて撮像された撮像画像IDに基づいて、各位置におけるパターン21の物理的な中心位置を算出するため、パターン21の位置の測定結果についての測定誤差を小さくすることができる。
Then, the center
なお、詳細は後述するが、本実施の形態では、パターン体2を第1位置POS1に固定してステージ1を移動させたときの、パターン21の中心位置の測定結果D1と、パターン体2を第2位置POS2に固定してステージ1を移動させたときの、パターン21の中心位置の測定結果D2と、がそれぞれ取得され、記憶部62に格納される。
Although details will be described later, in the present embodiment, the measurement result D1 of the center position of the
変化量算出部611は、測定結果D1,D2に基づいて、(+Y)方向へ移動中のステージ1の各撮像地点間におけるX軸方向の位置の変化量を算出する。より具体的には、測定結果D1,D2について差分をとることにより、パターン21自体の所定基準からの変位量を相殺した差分結果D3を取得する。
The change
本実施の形態では、このパターン21自体のX軸方向の変位量を相殺することによって移動中のステージ1の真直度を測定するため、パターン21自体の形状精度の要求を抑えることができる。
In the present embodiment, since the straightness of the moving
積算処理部612は、変化量算出部611により算出された各撮像地点での変化量に基づく積算処理を行う。これにより取得される積算結果D4では、(+Y)方向へ移動するステージ1のX軸方向の移動誤差(所定基準位置からの変位量)情報が記述される。
The
このように、本実施の形態では、これら変化量算出部611および積算処理部612により、移動するステージ1の真直度が測定される。なお、これらの機能ブロックは、その機能の一部または全部を専用の回路が担うことによって、いわばハードウェア的に実現されてもよい。
Thus, in the present embodiment, the straightness of the moving
記憶部62は、主にROM、RAM、ハードディスクなどからなり、CPU61が読み取るプログラムや各種データを記憶する。なお、記憶部62は、記録媒体およびその読取装置を備えていてもよく、記録媒体に記録されたプログラムやデータをCPU61が読み取る構成としてもよい。各種データとしては、測定結果D1,D2、差分結果D3、積算結果D4などが該当する。
The
表示部63は、一般的なCRTモニタや液晶ディスプレイなどが該当し、オペレータに対して各種データを表示する。また、入力部64は、各種ボタンやキー、マウス、タッチパネル等から構成され、測定装置100に対して指示を入力するために、オペレータにより操作される。
The
以上が、本実施の形態における測定装置100の構成および機能についての説明である。次に、測定装置100を用いて、移動するステージ1の真直度測定方法について説明する。
The above is the description of the configuration and functions of the measuring
<1.2. ステージ1の真直度測定方法>
図9は、測定装置100を用いた(+Y)方向へ移動するステージ1の真直度測定方法のおおまかな流れ図である。まず、オペレータは、パターン体2を載置面10の所定位置(例えば、図4に示す第1位置POS1)に固定(吸着保持)して、ラインカメラ3および移動機構4の動作により、各撮像地点におけるパターン21のX軸方向の位置を測定する(ステップS1)。
<1.2.
FIG. 9 is a schematic flowchart of a method for measuring the straightness of the
図10は、測定動作についての詳細を示す流れ図である。まず、オペレータは、図5に示すように、ピン挿入孔H1〜H3のすべてにT字型ピンP1を設置し、パターン体2を各ピンに当接させて、パターン体2を第1位置に配置する。そして、パターン体2が載置された後、制御部6は、真空ポンプを動作させて、パターン体2を載置面10に吸着固定する(ステップS11)。
FIG. 10 is a flowchart showing details of the measurement operation. First, as shown in FIG. 5, the operator installs T-shaped pins P1 in all of the pin insertion holes H1 to H3, brings the
そして、制御部6は、移動機構4の動作により、ステージ1を所定の測定開始地点にまで移動させる。この測定開始地点は、ステージ1から見たときの、ステージ1上の撮像位置(Y1)(パターン21の(+X)側端部)にラインセンサ31が配置される位置である(図6参照)。この地点から、ステージ1を(+Y)方向へ移動させることにより、ラインカメラ3をステージ1に対して相対的に(−Y)方向へ移動させて、各撮像地点(Y1)〜(Ym)でのパターン21のX軸方向における中心位置を算出する(ステップS12)。
Then, the
また、特定の撮像地点へ到達したどうかは、ステージ位置検出機構5によるステージ1の位置検出結果に基づいて制御部6が判定する。当該特定の撮像地点に到達したと判定されたときの、ラインカメラ3が取得した撮像画像IDに基づいて、中心位置算出部610により算出されるパターン21の中心位置の位置情報が、当該特定の撮像地点におけるパターン21の位置の測定結果となる。
Further, the
ステップS12にて、全撮像地点における測定を終了すると、制御部6は、真空ポンプの動作を停止させて、パターン体2の吸着状態を解除する。そして、オペレータは、ピン挿入孔H1,H2に挿入されているT字型ピンP1を取り外して、I字型ピンP2を取り付け、パターン体2の端部を各ピンに当接させることにより、パターン体2を第2位置POS2に配置する。さらに、制御部6は、再び真空ポンプを動作することにより、パターン体2を載置面10にて吸着固定する(ステップS13)。
In step S12, when the measurement at all the imaging points is completed, the
吸着保持を完了すると、制御部6は、ステップS12と同様に、移動機構4とラインカメラ3を動作することにより、(+Y)方向へステージ1を移動させつつ、ステージ1上の撮像地点(Y1)〜(Ym)にてパターン21を撮像し、得られた撮像画像IDから、各撮像地点におけるパターン21の中心位置を測定する(ステップS14)。
When the suction holding is completed, the
なお、本実施の形態では、撮像間隔Dyを、パターン体2の第1位置POS1と第2位置POS2の間のズレ量L3(=(L1−L2)/2)に一致させている。
In the present embodiment, the imaging interval Dy is made to coincide with the shift amount L3 (= (L1−L2) / 2) between the first position POS1 and the second position POS2 of the
以上のステップS11〜ステップS14が、測定動作(ステップS1、図9)の詳細な流れである。なお、ステップS11,S12にて得られる測定結果D1およびステップS13,S14にて得られる測定結果D2は、それぞれ記憶部62に格納される。
The above steps S11 to S14 are a detailed flow of the measurement operation (step S1, FIG. 9). The measurement result D1 obtained in steps S11 and S12 and the measurement result D2 obtained in steps S13 and S14 are stored in the
なお、上記ステップS11,S12およびステップS13,S14、の実行順序はこれに限られるものではなく、例えば、ステップS13,S14を最初に実行するなど、適宜実行順序を変えてもよい。 Note that the execution order of steps S11 and S12 and steps S13 and S14 is not limited to this. For example, the execution order may be changed as appropriate, for example, steps S13 and S14 are executed first.
再び図9に戻って、測定動作を終了すると、制御部6は、測定結果D1,D2に基づいて、変化量算出部611により差分演算処理を行う(ステップS2)。これにより、ステージ1を(+Y)方向へ移動させたときの、各撮像地点間におけるステージ1のX軸方向についての移動誤差の変化量が算出される。また、差分演算処理を行った後に、積算処理部612は、差分結果D3について積算処理を行う(ステップS3)。これにより、載置面10の各撮像地点における高さ位置の変位量が算出される。なお、ステップS2,S3の詳細については、図11を参照しつつ説明する。
Returning to FIG. 9 again, when the measurement operation is completed, the
図11は、測定結果D1,D2に基づいた、積算結果D4の一例を示す図である。中心位置算出部610により算出されるパターン21の中心位置は、前述したように、移動中のステージ1のX軸方向における所定基準からの移動誤差(真直度)に、パターン21自体のY軸に対するX軸方向の中心位置の変位量が加味されたものである。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the integration result D4 based on the measurement results D1 and D2. As described above, the center position of the
そこで、以下においては、i番目の撮像地点(Yi)におけるステージ1のX軸方向についての移動誤差をA(i)とする。また、パターン体2を第1位置POS1に載置したときの、撮像地点(Yi)におけるパターン21自体の中心位置の変位量をB(i)として説明する。
Therefore, in the following, the movement error of the
図11に示すように、パターン体2を第1位置POS1に載置したときの、撮像地点(Yi)における測定結果D1は、上記設定により、A(i)+B(i)+αと表現される。一方、パターン体2を第2位置POS2に載置したときの、撮像地点(Yi)での測定結果D2は、パターン体2を第1位置POS1から(+Y)方向へ(L1−L2)/2(=撮像間隔Dy)分ずらしているため、A(i)+B(i+1)+αと表現される。なお、図11では記載を省略しているが、ここでの値αは、ステージ移動中のパターン21の中心位置算出時の基準のとり方によって変化する値であり、全撮像地点において共通する値である。
As shown in FIG. 11, the measurement result D1 at the imaging point (Yi) when the
変化量算出部611は、例えば撮像地点(Yi)における測定結果D1(=A(i)+B(i)+α)と,当該撮像地点(Yi)に隣接する撮像地点であって、撮像方向の一つ手前側(すなわち、ステージ1上の(+Y)方向)の撮像地点(Y(i-1))での測定結果D2(=A(i)+B(i-1)+α)との差分をとることにより、パターン21自体の中心位置の変位量B(i)および値αを相殺する。これにより、ステージ1の撮像地点(Y(i-1))と撮像地点(Yi)における移動誤差の変化量(=A(i)−A(i-1))が算出される。
The change
本実施の形態では、このような差分演算処理を行うことにより、隣接する各撮像地点間の、(+Y)方向に移動するステージ1のX軸方向の位置の変化量を算出する。そして同様の差分演算処理を、全撮像地点での測定結果D1,D2に基づいて行うことで、それぞれの撮像地点間における、移動するステージ1のX軸方向における位置の変化量が算出される。
In the present embodiment, by performing such difference calculation processing, the amount of change in the position in the X-axis direction of the
さらに、積算処理部612は、変化量算出部611により算出された差分値に基づいて積算(累積加算)することにより、各撮像地点におけるステージ1のX軸方向の変位量(移動誤差)を算出する。すなわち、撮像地点(Yi)における移動誤差については、撮像開始位置である撮像地点(Y1)から撮像地点(Yi)までの各撮像地点間における変化量(測定結果D1,D2の差分値)を積算することにより算出される。
Further, the
例えば、3番目の撮像地点(Y3)でのステージ1のX軸方向の移動誤差は、撮像地点(Y1)でのパターン21のX軸方向の中心位置(=A(1))を基準としたとき、1番目と2番目の撮像地点(Y1),(Y2)間でのステージ1の位置の変化量(=A(2)−A(1))と、2番目と3番目の撮像地点(Y2),(Y3)間でのステージ1の位置の変化量(=A(3)−A(2))との積算値(=A(3)−A(1))として算出される。このような積算処理を行うことにより、各撮像地点におけるステージ1のX軸方向についての変位量が算出される。
For example, the movement error in the X-axis direction of the
再び図11に戻って、積算処理を完了すると、積算処理部612は、積算結果D4を記憶部62に格納する。記憶部62に格納されたデータは、適宜加工され、例えば、Y軸方向に移動するステージ1のX軸方向に関する真直度の評価する場合や、特定の装置(例えば、露光装置など)において、移動中のステージ1の真直度に応じて処理位置(例えば、露光位置)を補正する場合などに利用される。
Returning to FIG. 11 again, when the integration process is completed, the
以上のように、本実施の形態では、Y軸方向に移動するステージ1のX軸方向の移動誤差を測定する際に、パターン21中心位置の測定結果D1と、パターン21をY軸方向にずらした状態での測定結果D2との差分をとることで、パターン21自体の各位置におけるX軸方向の変位量が相殺される。したがって、パターン21自体の形状の加工精度の要求を抑えることができるため、パターン体2の加工コストを抑えつつ、Y軸方向に移動するステージ1の真直度を容易かつ正確に測定できる。
As described above, in this embodiment, when measuring the movement error in the X-axis direction of the
また、本実施の形態では、ステージ1の移動方向と直交するX軸方向については、精密に検出するための位置検出機構(例えば、レーザ測長器とコーナーキューブなど)が不要であるため、測定コストを抑えることができる。
In the present embodiment, the X axis direction orthogonal to the moving direction of the
また、本実施の形態では、第1位置POS1と第2位置POS2と間のズレ方向を、ステージ1の移動方向と平行としている。また、第1位置POS1と第2位置POS2と間のズレ量L3(=(L1−L2)/2)と、撮像間隔Dyとをそれぞれ一致させている。これにより、測定結果D1と測定結果D2との間で、差分演算処理を行う際に、1対1の対応づけができるため、測定結果D1,D2を効率的に活用でき、測定に必要な時間を短縮できる。
In the present embodiment, the direction of deviation between the first position POS1 and the second position POS2 is parallel to the moving direction of the
<2. 変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<2. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
例えば、上記実施の形態では、ステージ1を(+Y)方向へ移動させて測定するものとしているが、ステージ1を(−Y)方向へ移動させつつ測定してもよい。この場合には、撮像地点(Ym)から測定を開始するようにすればよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、載置面10にパターン体2を載置したときのパターン21の形状を略直線としていたが、上述したように、パターン21自体の形状の変位量は、差分演算処理により相殺されるため、パターン21はどのような形状(曲線や折れ線を含む)であってもよい。ただし、真直度測定を効率的に行うために、パターン21の大きさは、ラインカメラ3(具体的には、ラインセンサ31)のX軸方向の撮像領域の範囲内に収まる形状であることが好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the shape of the
また、上記実施の形態では、各撮像地点でのパターン21のX軸方向における中心位置を測定しているが、例えば、パターン21の(+X)側または(−X)側のエッジ部分の位置を算出するように構成してもよく、あるいは、各エッジ間の任意の位置を算出するように構成してもよい。
In the above embodiment, the center position in the X-axis direction of the
また、上記実施の形態では、上面に直線形状のパターン21が形成されたパターン体2を用いて、当該パターン21の位置を測定するようにしているが、例えば、パターン体2そのものの位置を測定することで、移動するステージ1の真直度を測定してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the position of the said
また、上記実施の形態では、ラインカメラ3は、多値画像として撮像画像IDを取得すると説明したが、もちろんこれに限られるものではなく、2値画像として画像を取得する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、第1位置POS1および第2位置POS2のズレ量L3(=(L1−L2)/2)と、Y軸方向の撮像間隔Dyとを一致させているが、これに限られるものではない。ただし、測定を効率的に行うという観点から、ズレ量が撮像間隔Dyの自然数倍であることが望ましい。また、各撮像地点における撮像間隔Dyを一定とするものに限定されるものではないが、測定結果を効率的に活用するという観点から、本実施の形態のように、等間隔に設定されることが望ましい。 In the above-described embodiment, the shift amount L3 (= (L1−L2) / 2) between the first position POS1 and the second position POS2 and the imaging interval Dy in the Y-axis direction are matched. It is not limited. However, from the viewpoint of efficiently performing the measurement, it is desirable that the amount of deviation is a natural number times the imaging interval Dy. In addition, the imaging interval Dy at each imaging point is not limited to a fixed one, but from the viewpoint of efficiently using the measurement result, it should be set at regular intervals as in the present embodiment. Is desirable.
また、上記実施の形態では、ステージ1の移動方向に沿うように、パターン体2(パターン21)を第1位置POS1と第2方向との間でずらしていたが、ずらす方向はこれに限られるものではない。すなわち、第2位置POS2は、第1位置POS1に対して、少なくともステージ1の移動方向に沿ってずれておればよく、例えば、X軸方向にも所定長さ分ずれてもよい。この場合には、例えば、測定結果D2を取得する段階で、X軸方向についての所定長さ分を測定結果D2から除外したデータを生成するように、測定装置100を構成すればよい。
In the above embodiment, the pattern body 2 (pattern 21) is shifted between the first position POS1 and the second direction so as to follow the moving direction of the
また、上記実施の形態では、Y軸方向に移動するステージ1のX軸方向の真直度を測定する方法について説明したが、本発明は、Z軸方向の真直度を測定する場合にも有効である。この点について、図12を参照しつつ説明する。
In the above embodiment, the method for measuring the straightness in the X-axis direction of the
図12は、変形例に係る測定装置100aの概略を示す斜視図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、適宜同符号を付し、説明を省略する。この測定装置100aでは、パターン体2aが、ステージ1のX軸方向(ここでは、−X側)の側面に固定される。また、詳細は省略するが、測定装置100aは、パターン体2の固定位置を図1に示す位置から、さらにY軸方向に沿って撮像間隔Dy分ずらした位置に固定できるように構成される。
FIG. 12 is a perspective view showing an outline of a
また、ラインカメラ3aは、Z軸方向に延びるラインセンサ(図示せず)を備えており、ステージ1をY軸方向に移動させたときの、パターン体2a上のパターン21aを撮像する。
The line camera 3a is provided with a line sensor (not shown) extending in the Z-axis direction, and images the
ここで、この測定装置100aにより、ステージ1をY軸方向に移動させたときのステージ1のZ軸方向における移動誤差(真直度)の測定方法について説明する。
Here, a method for measuring the movement error (straightness) of the
まず、上記実施の形態と同様に、ステージ1をY軸方向に移動させたときのパターン21aのZ軸方向における中心位置の測定、および、パターン21aをステージ1に対してY軸方向に沿ってずらした状態で、ステージ1をY軸方向に移動させたときのパターン21aのZ軸方向における中心位置を測定する。これにより、2つの測定結果が取得される。
First, as in the above embodiment, the measurement of the center position of the
そして上記実施の形態と同様に、パターン21a自体のZ軸方向における変位量を相殺するように、上記2つの測定結果に基づいた差分演算処理を行う。さらに、これらの積算処理(差分の累積加算)を行うことにより、撮像地点毎に、Y軸方向に移動するステージ1のZ軸方向の所定基準からの変位量(移動誤差、Z軸方向の真直度)が算出される。
Similarly to the above embodiment, the difference calculation process based on the two measurement results is performed so as to cancel out the displacement amount in the Z-axis direction of the
この場合においても、上記実施の形態と同様に、パターン21aの形状にかかわらず、Y軸方向に移動するステージ1のZ軸方向の真直度を容易、かつ、正確に測定できる。以上が、移動中のステージ1のZ軸方向の真直度の測定方法の説明である。
Even in this case, the straightness in the Z-axis direction of the
なお、上記実施形態および変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。 In addition, each structure demonstrated by the said embodiment and modification can be suitably combined unless it mutually contradicts.
100,100a 測定装置
1 ステージ
2,2a パターン体
21,21a パターン
3,3a ラインカメラ
31 ラインセンサ
4 移動機構
5 ステージ位置検出機構
6 制御部
61 CPU
610 中心位置算出部
611 変化量算出部
612 積算処理部
D1,D2 測定結果
D3 差分結果
D4 積算結果
H1〜H3 ピン挿入孔
I1 撮像画像
L1,L2 径
L3 ズレ量
Ly 撮像間隔
P1 T字型ピン
P2 I字型ピン
POS1 第1位置
POS2 第2位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a
610 Center
Claims (4)
測定基準物を前記支持体の第1位置にて固定する第1固定工程と、
前記第1固定工程にて測定基準物が前記第1位置に固定された前記支持体を、前記第1方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第1方向と略直交する第2方向についての変位量を測定する第1測定工程と、
前記第1位置から少なくとも前記第1方向に沿って所定長さ分ずれた前記支持体の第2位置に、前記測定基準物を固定する第2固定工程と、
前記第2固定工程にて前記測定基準物が前記第2位置に固定された前記支持体を前記第1方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第2方向についての変位量を測定する第2測定工程と、
前記第1測定工程および前記第2測定工程にて測定される前記測定基準物の変位量の差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第2方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第1方向に沿って移動させたときの前記支持体の第2方向についての変位量を算出する変位量算出工程と、
を含むことを特徴とする真直度測定方法。 A straightness measurement method for measuring the straightness of the support when the support that supports the object to be processed is moved along the first direction,
A first fixing step of fixing a measurement reference object at a first position of the support;
A second reference that is substantially orthogonal to the first direction of the measurement reference object while moving the support on which the measurement reference object is fixed at the first position in the first fixing step along the first direction. A first measuring step for measuring a displacement amount in a direction;
A second fixing step of fixing the measurement reference object to a second position of the support that is shifted from the first position by a predetermined length along at least the first direction;
The displacement of the measurement reference object in the second direction is measured while moving the support body in which the measurement reference object is fixed at the second position in the second fixing step along the first direction. A second measuring step,
By taking the difference of the displacement amount of the measurement reference object measured in the first measurement step and the second measurement step, the displacement amount of the measurement reference object itself in the second direction is offset, and the support A displacement amount calculating step of calculating a displacement amount in the second direction of the support when the body is moved along the first direction;
A straightness measurement method comprising:
前記測定基準物は、
前記第1固定工程および前記第2固定工程にて前記測定基準物を前記第1位置および第2位置に固定したときに、少なくとも前記第1方向に延びるパターンを含むことを特徴とする真直度測定方法。 The straightness measurement method according to claim 1,
The measurement standard is
Straightness measurement comprising a pattern extending at least in the first direction when the measurement reference object is fixed at the first position and the second position in the first fixing step and the second fixing step. Method.
前記第1測定工程および前記第2測定工程において、前記パターンの前記第2方向についての中心位置の変位量をそれぞれ測定することを特徴とする真直度測定方法。 The straightness measurement method according to claim 2,
In the first measurement step and the second measurement step, the displacement amount of the center position in the second direction of the pattern is measured, respectively.
支持体を第1方向へ移動させる移動手段と、
前記支持体に固定される測定基準物と、
前記測定基準物が固定された前記支持体を前記第1方向へ移動させたときの、前記第1方向と略直交する第2方向についての前記測定基準物の変位量を測定する変位量測定手段と、
前記測定基準物を、前記支持体の第1位置に固定する第1位置固定手段と、
前記測定基準物を、前記支持体の前記第1位置から前記第1方向に沿って所定長さ分ずれた第2位置に固定する第2位置固定手段と、
前記変位量測定手段によって、前記第1位置に固定した前記所定測定基準物の変位量を測定した結果と、前記第2位置に固定した前記測定基準物の変位量を測定した結果との差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第2方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第1方向に沿って移動させたときの前記支持体の第2方向についての変位量を算出する変位量算出手段と、
を備えることを特徴とする真直度測定装置。 A straightness measuring device that measures the straightness of the support when the support that supports the object to be processed is moved along the first direction,
Moving means for moving the support in the first direction;
A measurement reference fixed to the support;
Displacement amount measuring means for measuring a displacement amount of the measurement reference object in a second direction substantially orthogonal to the first direction when the support to which the measurement reference object is fixed is moved in the first direction. When,
First position fixing means for fixing the measurement reference object to a first position of the support;
Second position fixing means for fixing the measurement reference object to a second position shifted by a predetermined length along the first direction from the first position of the support;
The difference between the measurement result of the displacement of the predetermined measurement reference object fixed at the first position and the measurement result of the displacement of the measurement reference object fixed at the second position by the displacement measurement means. The amount of displacement of the measurement reference object itself in the second direction is canceled out, and the amount of displacement of the support in the second direction when the support is moved along the first direction. A displacement amount calculating means for calculating;
A straightness measuring apparatus comprising:
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2015137994A (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 大日本印刷株式会社 | Straightness measuring device, straightness measuring method and program |
CN115112031A (en) * | 2022-07-14 | 2022-09-27 | 南通三责精密陶瓷有限公司 | Method and equipment for measuring outer diameter and straightness of pipe |
-
2008
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