JP4238402B2 - Length measuring device that eliminates errors due to attitude error of moving table - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも直角2方向に移動する移動台を有する測長装置において、移動台の基準位置について移動台の姿勢誤差に起因する誤差を除去した測長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
直角2方向に移動自在な移動台と該移動台の前記直角2方向における位置を検出する位置検出手段を有するステージ装置は、例えば顕微鏡や投影検査器の載物台部として用いられ、前記位置検出手段によって、顕微鏡や投影検査器の対物レンズで観察している位置、即ち観察位置の2次元座標値を求める。前記2次元座標値に基づいて、前記ステージ装置に載置された被検物の寸法が求められる。
【0003】
任意の観察位置の2次元座標値は、前記移動台が所定の位置にある時の観察位置を原点とし、前記直角2方向を座標軸方向とする座標における座標値として決定される。
さて、前記ステージ装置の移動台をヨーイング、ピッチング、ローリング等の姿勢誤差なく、完全に真直に移動させることは困難である。従って、前記被検物が観察される位置、即ち前記対物レンズの位置と前記位置検出手段との位置関係がアッベの条件を満足していないとき、換言すれば前記対物レンズと前記位置検出手段の検出方向とが移動台の測定すべき移動方向において一直線上にないときには、測長結果はアッベの1次誤差を含んだものとなる。
【0004】
特に、載物台の直角2方向のうちの一方向(以下、Y方向と言うことがある)への移動機構が他方向(以下、X方向と言うことがある)への移動機構上に設けられ、Y方向への移動機構全体がX方向に移動する構成のステージ装置においては、X方向における前記位置検出手段から前記対物レンズまでの距離が変化するので前記距離が大きくなる場合があることを排除できず、結果的に大きな誤差を生じ易い。
【0005】
前記アッベの1次誤差を除去するために、前記Y方向の位置を検出する位置検出手段をX方向に所定の距離隔てた2カ所に備え、前記2つの位置検出手段が夫々検出した値Y1、Y2と、その時の前記X方向における前記位置検出手段から前記対物レンズまでの距離とに基づく内挿又は外挿演算によって、前記観察位置に対する値を求める測長機が知られている(特公昭50−23304)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記アッベの1次誤差を除去した装置では、前記X方向の座標軸、即ちX軸を、移動台が所定の基準位置にあるときの前記2つの位置検出手段の検出値Y1、Y2に基づいて、前記2つの位置検出手段がY1、Y2を検出した前記位置検出手段の位置を結ぶ直線として決定している。この為、前記X軸を決定する時に移動台に姿勢誤差が発生していると、前記決定したX軸は本来のX軸に対して傾いたものとなり、直角度誤差を有する座標系が設定されてしまう。その結果、任意の観察位置を示す座標値もこの座標系の直角度誤差を含む値となるという問題があった。その詳細は、発明の実施の形態の説明の中で説明する。
【0007】
本発明の目的は、上記アッベの1次誤差を除去した装置における前記直角度誤差を排除した高精度な測長装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明装置は、少なくとも直角2方向に移動する移動台を有し、該移動台の第1方向における位置を求める第1及び第2の位置検出手段を前記第1方向と直角方向の第2方向の離れた位置に夫々備えると共に、前記移動台の前記第2方向における位置を求める第3の位置検出手段を更に備え、前記第1及び第2の位置検出手段の夫々の検出値と、前記第3の位置検出手段の検出値とに基づいて前記移動台の観察位置における前記第1方向の位置を求める演算手段を有する測長装置において、前記演算手段は、前記移動台を前記第1方向の位置検出の基準となる基準位置近傍で移動させた複数の位置で前記第1及び第2の位置検出手段が前記移動台の前記第1方向の位置を検出し、前記複数の位置のそれぞれの位置で前記第1の検出手段の検出値と前記第2の検出手段の検出値との差を求め、該差の平均値によって前記基準の補正をすることを特徴とする測長装置である。
【0009】
上記装置において、前記移動台が前記基準位置に達したときに基準位置信号を生成する基準位置信号生成手段を有し、前記基準位置信号により前記第1及び第2の位置検出手段をリセットすることができる。
上記装置において、前記補正は自身への電源がONされるのにともなって行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を説明するが、本発明の技術的範囲はこれによって限定されるものではない。
図1は、本発明の1実施の形態例としてのステージ装置を備えた測定装置の斜視図である。測定装置100は載置された図示しない被検物を水平面内で直角2方向に移動させるステージ装置10と、前記被検物を光学的に観察する観察部12とを備える。観察部12は、その光学系の光軸上に位置する被検物を観察する。ステージ装置10は観察中の被検物の前記光軸上の点、即ち測定点の位置を求める位置検出手段としてリニアエンコーダ及びカウンタを備え、該求めた位置に基づいて被検物の寸法が求められる。
【0011】
図2は前記ステージ装置10である。この図を用いてステージ装置10について詳説する。ステージ装置10の下板10Xは測定装置10の基台10A(図1も参照)に支持・案内され左右方向(X方向)に移動自在である。ステージ装置10の上板10Yは下板10Xに支持・案内され前後方向(Y方向)に移動自在である。従って上板10YはX、Y方向に移動自在である。
【0012】
下板10Xと基台10Aとの間には図示しないリニアエンコーダ(以下、リニアエンコーダXと言う)が設けられ、下板10Xの移動信号を検出し、該移動信号を受けたカウンタが下板10XのX方向の位置を表す座標値を求める。下板10Xと上板10Yとの間にはリニアエンコーダ22、24が設けられている。リニアエンコーダ22は上板10Yの左端面に、リニアエンコーダ24は右端面に、互いに距離W隔てて配置され、それぞれのリニアエンコーダ22、24は上板10Yの左右両端面の移動量を検出する。そして、リニアエンコーダ22、24から移動信号を受けたカウンタが上板のY方向の位置を表す座標値を求める。
【0013】
上板10Yは下板10Xと共にX方向にも移動するから、前記カウンタは上板10Yの2次元的位置を2次元座標値として検出する。この2次元座標値は前記測定点の2次元座標を示すものである。
なお、前記2次元座標値は、リニアエンコーダXの所定の位置、及びリニアエンコーダ22、24の一方の所定の位置にそれぞれ設けられた基準位置信号生成手段の位置を基準としている。
【0014】
前記カウンタは後述する処理部30に設けられている。前記カウンタの詳細については後述する。
図3は、リニアエンコーダX、リニアエンコーダ22、24の移動信号に基づいて前記測定点の位置を求める処理部30の構成の概要を示す図である。処理部30は前述したカウンタ21を有する。前記カウンタ21はリニアエンコーダXの信号Lxを受けるカウンタ21Aと、リニアエンコーダ22の信号Ly1を受けるカウンタ21Bと、リニアエンコーダ24の信号Ly2を受けるカウンタ21Cとで構成される。
【0015】
カウンタ21Aは、リニアエンコーダXの検出範囲の所定の位置、例えば左端に設けられた基準位置信号発生手段からの基準位置信号によってゼロリセットされ、その位置を基準とする測定点のX座標値を求める。
以上説明した内容は、従来のステージ装置も同様である。
さて、従来のステージ装置においては、カウンタ21B、21Cは、リニアエンコーダ22又は24の基準位置信号発生手段からの基準位置信号Refによって同時にゼロリセットされ、その位置を基準とする測定点のY座標値を求めていた。つまり、カウンタ21B、21Cが求める測定点のY座標値は、前記基準位置信号の生成位置を基準とする座標値であり、両者の値は本来的には常に一致するものである。
【0016】
しかし、リニアエンコーダ22と24とが検出する移動量は、上板10Yの移動に伴う姿勢誤差(ヨーイング)のためにわずかに異なる値となることがある。即ち、1つの測定点に対して2種類のY座標値Y1、Y2が求められる。
そこで、前記姿勢誤差の影響を除去したY座標値を求めるために、処理部30で前記特許公告公報に記載の技術である、以下の処理を行っていた。即ち、各カウンタ21A、21B、21Cが求めた座標値X、Y1、Y2をそれぞれ演算手段32に入力し、演算手段32で前記入力された座標値X、Y1、Y2に基づいて、
Y=Y1+X*(Y2−Y1)/W …式1
を演算して上板10Yの観察位置におけるY方向の位置を表す座標値を求めていた。
【0017】
図4は、式1による観察位置のY座標値の算出原理を説明する図である。同図においてRefA、RefBは基準位置信号Refが検出されたときのリニアエンコーダ22、24の検出位置(以下、リセット位置という)である。Obは観察装置12の観察位置である。その他の構成等は図2及び式1と符号を一致させて説明は省略する。そして、式1で求めたY座標値と前記X座標値とによって前記観察位置Obの2次元座標(X、Y)が表される。この2次元座標値はヨーイングに起因する誤差が除かれたものである。
【0018】
なお、各カウンタ21A、21B、21Cは、ステージ装置の電源がONされたときに同時にゼロリセットされるので、前記基準位置信号に基づくゼロリセットをしない場合であっても上記と同様となる。
しかしながら、前述のように、式1の処理によってもまだ除去できない姿勢誤差に起因する誤差が存在する。即ち、式1からわかるように、カウンタ21B、21Cの値Y1、Y2が等しい位置を結んだ直線上においては、Xの値に関わらず前記式1で求めたYの値は一定である。換言すれば前記直線はX軸に平行な直線であり、前記Yの値が「0」の直線、即ちリセット位置RefA、RefBを結んだ直線はX軸である。そして、基準位置信号Refが入力されたとき、ヨーイングが発生していなければ前記直線は下板10Xの移動方向と平行である。
【0019】
ところが、上板10Yは基準位置信号Refが入力される位置においてもヨーイングをもって移動する。これが前記式1によっても除去しきれない誤差の原因である。図5は基準位置信号Refが入力される位置においてヨーイングが発生したときのリニアエンコーダ22、24の検出位置を説明する図である。
同図において、基準位置信号Refが入力されたとき、角Δのヨーイングが発生すると、前記基準位置信号Refによるリニアエンコーダ24のリセット位置RefBはRefB’となる。その結果、基準位置信号Refによるリニアエンコーダ22、24のリセット位置RefAとRefB’とを結ぶ直線L1は、ヨーイングが発生していない場合のリセット位置RefAとRefBとを結ぶ直線L2に対して角Δをなす。つまり、基準位置信号Refが入力されたとき角Δのヨーイングが発生すると、X軸の方向が左右の移動方向に対して角Δだけ傾き、直角度誤差Δを有する2次元座標系が設定されてしまう。その結果、図5に示したように、X座標値がxである任意点の座標値(X、Y)のY座標値Yは (Δ*x)の誤差を含むものとなる。
【0020】
以下、本発明において、この誤差を除去するために式1の処理に加えて行う処理の詳細を説明する。なお、本発明においては、リニアエンコーダ22または24からの基準位置信号Refは図3に示したように処理部30の演算手段32に入力される。
前記上板10Yのヨーイングは、その発生状況の観察からヨーイング誤差=0を中心としてほぼ正規分布することが知られている。そこで、基準信号Refの生成位置の付近の所定の範囲におけるリニアエンコーダ22、24のそれぞれ複数の検出値y11〜y1n(カウンタ21Bの値)、y21〜y2n(カウンタ21Cの値)の差y1n−y2nの平均値yを求め、カウンタ21Cの値に−yを加算する。即ち、(現在の値−y)にプリセットする。これによって基準位置信号Refが生成された位置におけるカウンタ21Bの値とカウンタ21Cの値とが平均的に一致する。なお、yの期待値は0である。
【0021】
なお、前記−yの加算に際し、基準位置信号Refが生成された位置におけるカウンタ21Bおよびカウンタ21Cの値が0になるようにプリセットすることが好ましい。その結果、カウンタ21Bが「0」となる位置と21Cが「0」となる位置とを結ぶ直線、即ちX軸は図5のRefAとRefBとを結ぶ直線となる。yの期待値は0であるから前記直線(X軸)は左右の移動方向と平行になると期待される。
【0022】
したがって、これ以降、前記プリセット値を含むカウンタ21B、21Cの値を式1の演算に用いれば、求めた測定点のY座標値は前記座標系の直角度誤差も除去された値となる。
前記プリセットに用いられる、前記検出値の差の平均値yを求める処理は第1の処理と第2の処理とからなり、演算手段32によって行われる。
【0023】
前記第1の処理において、演算手段32は、リニアエンコーダ22または24の基準位置検出手段が設けられた側のリニアエンコーダに対応するカウンタの値が所定量変化する毎にカウンタ21B及び21Cの値y1、y2を読み込んで両者の差y1−y2を求め、該差の値を最新の値から過去の所定の数量、n個を記憶する。演算手段32はカウンタ21B、21Cから最新の差の値を求めると、最も古い記憶値を放棄し、最新の値を記憶に加える。前記第1の処理は、ステージ装置の電源がONされ、カウンタ21A〜21Cが夫々ゼロリセットされたときに開始される。
【0024】
前記第2の処理は、外部からの割り込み信号によって起動され、該割り込み信号以降に記憶した前記差y1−y2の数、mを計数し、m=n/2となったときに、記憶しているn個の差y1−y2の平均値yを求め、該平均値yを出力する。nが奇数の時、mの端数は切り捨て又は切り上げとする。
演算処理手段32は、更に、第3の処理として前記座標系の直角度誤差に起因する誤差を除去するための処理、即ち前記プリセット及び測定点における姿勢誤差に起因する誤差を除去するための処理を行う。図6は、演算手段32による第3処理の手順を説明するフローチャートである。
【0025】
ステージ装置の電源がONされ、第1の処理が開始されると演算手段32は、リニアエンコーダからの基準位置信号Refが既に検出済みであるか否かを判断し(S11)、検出済みであればS21以降の測定点における姿勢誤差に起因する誤差を除去するための処理に進む。未検出であればS12に進み、基準位置信号Refの検出を待つ(S12)。
【0026】
ステージ装置の電源ON直後は基準位置信号Refは未検出であるから、まずはS12に進む。そして、基準位置信号Refが検出されたならばS13に進む。S13では、基準位置信号Refが検出されたときのカウンタ21B、21Cの値y1ref、y2refを記憶し、S14に進む。S14では、第2の処理に対して平均値の算出及び出力を行わせる割り込み信号を出力し、第2の処理から出力される前記平均値yを受け取る。そしてS15に進む。
【0027】
S15では、現在のカウンタ21B、カウンタ21Cの値y1、y2を夫々y1−y1ref、y2−y2ref−yにプリセットしてS11に戻る。S15の処理によって、姿勢誤差が発生していない状態で基準位置信号Refが生成されたときの、リニアエンコーダ22及び24の検出位置RefA、RefBに対応するカウンタ21B、21Cの値は共に0となる。
【0028】
S15から戻ったS11では、基準位置信号Refは検出済みであるからS21に進み、カウンタ21AからXを、カウンタ21B、21CからY1、Y2を読み込む(S21)。読み込んだY1、Y2は前記プリセット値を含む値である。そして、これらの値を前記式1に適用して、観察位置におけるY座標値を算出する(S22)。そして、2次元座標値(X、Y)を、例えば座標表示部や外部の装置に出力し(S23)、S21に戻る。
【0029】
上記処理中に求めた差の平均yを記憶しておき、次回以降のステージ装置使用開始時にはこの値を用いることができる。第1、第2の処理をステージ装置を初めて使用する時だけとすることができるので、日常の装置の立ち上げ時間が短縮される。
次に、前記検出値の差の平均yを求める処理に用いる差(y1−y2)の数についてt−検定を用いて検討する。基準位置信号Refが検出されたときのリニアエンコーダ22、24それぞれの検出位置の差(y1−y2)を求めることをn回実行した時のn個の差(y1−y2)の平均値Dは、Δ=0の時を基準とすると、式2である。
【0030】
D =Σ(y1−y2)k/n …式2
但し、kはn個の差(y1−y2)の夫々を識別する添え字で、1〜n。
ここで、n個の差(y1−y2)のバラツキの巾が2σで1μm(σは前記バラツキの標準偏差)、要求される基準位置の再現性を0.01μmとすると、前記平均値Dの分布はt−分布となり、そのバラツキの標準偏差σ(D)は式3である。
【0031】
σ(D)=σ/√n=0.5/√n …式3
t−分布の95%信頼値tは式4である。
±t=t0.05・σ(D)=t0.05・σ/√n …式4
t0.05の値は95%信頼値を与えるt分布表の値で、nが無限大の時1.96である。そこで、t0.05=2とし、tを前記要求される基準位置の再現性から0.01μmとして平均化に用いるデータの数nを求める。
【0032】
0.01=2・0.5/√n …式5
n=10,000 …式6
即ち、基準位置信号Refによって検出されるリニアエンコーダ22、24それぞれの位置の差(y1−y2)が、その近傍における上板10Y移動時のヨーイングによって2σ=1μmのバラツキがあっても、本発明の演算部32によって前記検出位置の近傍10,000点の値を平均化することによって0.01μmの再現性を得ることができる。その結果、前記ヨーイングのためにX座標軸が傾いて設定され、求める2次元座標値に直角度誤差に起因する誤差が生ずることを防止することができる。
【0033】
リニアエンコーダ22、24が、共に基準位置信号発生手段を有する場合、先に検出された基準位置信号Ref1によって前記説明した処理を行い、後に検出された基準位置信号Ref2は無効とする。
上記説明の基準位置信号Refの位置は、ステージ装置の電源がONにされたときの位置に代えても良い。この場合は、基準位置信号の位置を再現することができないので、ステージ装置の使用時毎に演算手段32の第1の処理、第2の処理を行う必要がある。
【0034】
なお、本発明は測長装置に限定されるものではなく、対象物を載置して直角2方向に移動すると共に、該2方向への移動量を検出する移動台を有する装置全般、例えば所定の1カ所で切削等の各種加工を行う加工装置や所定の1カ所でマーキングを行うマーキング装置にも適用することができる。
【0035】
【発明の効果】
アッベの1次誤差を除去した装置において、更に基準位置近傍の複数の位置で2つの位置検出手段の測定値の差を求め、差の平均値で測定基準のヨーング誤差を補正して、高精度な測長装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、位置実施の形態例としたのステージ装置を備える測定装置の斜視図。
【図2】図1の装置のステージ装置の斜視図。
【図3】処理部の構成の概要を示す図。
【図4】処理部の演算手段による演算の原理を説明する図。
【図5】直角度誤差発生の様子を説明する図。
【図6】演算手段による演算の手順の流れ図。
【符号の説明】
10……………ステージ装置
10X…………下板
10Y…………上板
21A〜C……カウンタ
22、24……リニアエンコーダ
32……………演算手段
33……………記憶手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a length measuring device having a moving table that moves in at least two directions perpendicular to each other, in which an error due to a posture error of the moving table is removed from a reference position of the moving table.
[0002]
[Prior art]
A stage apparatus having a movable table movable in two perpendicular directions and a position detecting means for detecting the position of the movable table in the two perpendicular directions is used as, for example, a stage for a microscope or a projection inspector. By the means, the position observed with the objective lens of the microscope or projection inspection instrument, that is, the two-dimensional coordinate value of the observation position is obtained. Based on the two-dimensional coordinate value, the dimension of the test object placed on the stage device is obtained.
[0003]
A two-dimensional coordinate value of an arbitrary observation position is determined as a coordinate value in a coordinate having the observation position when the moving table is at a predetermined position as an origin and the two perpendicular directions as coordinate axis directions.
Now, it is difficult to move the moving table of the stage apparatus completely straight without any posture errors such as yawing, pitching, and rolling. Therefore, when the position at which the object is observed, that is, the positional relationship between the position of the objective lens and the position detection means does not satisfy the Abbe condition, in other words, the position of the objective lens and the position detection means. When the detection direction is not on a straight line in the movement direction to be measured by the moving table, the length measurement result includes an Abbe primary error.
[0004]
In particular, a moving mechanism for moving in one direction (hereinafter sometimes referred to as the Y direction) out of two perpendicular directions of the mounting table is provided on a moving mechanism for moving in the other direction (hereinafter sometimes referred to as the X direction). In the stage apparatus configured so that the entire moving mechanism in the Y direction moves in the X direction, the distance from the position detecting unit to the objective lens in the X direction may change, so that the distance may increase. As a result, a large error is likely to occur.
[0005]
In order to remove the Abbe primary error, position detection means for detecting the position in the Y direction are provided at two positions separated by a predetermined distance in the X direction, and the values Y1 detected by the two position detection means, A length measuring machine that obtains a value for the observation position by interpolation or extrapolation based on Y2 and the distance from the position detecting means to the objective lens in the X direction at that time is known (Japanese Patent Publication No. 50). -23304).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the apparatus in which the Abbe primary error is removed, the coordinate axis in the X direction, that is, the X axis, is based on the detection values Y1 and Y2 of the two position detection means when the moving base is at a predetermined reference position. The two position detection means are determined as straight lines connecting the positions of the position detection means that have detected Y1 and Y2. For this reason, if an attitude error has occurred in the moving table when determining the X axis, the determined X axis is inclined with respect to the original X axis, and a coordinate system having a squareness error is set. End up. As a result, there is a problem that the coordinate value indicating an arbitrary observation position also becomes a value including the squareness error of this coordinate system. Details thereof will be described in the description of the embodiment of the invention.
[0007]
An object of the present invention is to provide a high-precision length measuring device that eliminates the squareness error in the device that removes the Abbe primary error.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus of the present invention that achieves the above object has a moving table that moves in at least two directions at right angles, and first and second position detecting means for determining the position of the moving table in the first direction are perpendicular to the first direction. Each of the first and second position detecting means includes a third position detecting means for obtaining a position of the movable base in the second direction, and a third position detecting means for obtaining the position of the movable table in the second direction. In the length measuring device having a calculating means for obtaining the position in the first direction at the observation position of the moving table based on the value and the detection value of the third position detecting means, the calculating means includes the moving table The first and second position detection means detect the position of the moving base in the first direction at a plurality of positions moved in the vicinity of a reference position that is a reference for position detection in the first direction, and the plurality of positions At each position of the position Obtains a difference between the detected value of the detection value and the second detection means detecting means, a length measuring device, characterized in that the correction of the reference by the average value of the difference.
[0009]
In the above apparatus, the apparatus has a reference position signal generating means for generating a reference position signal when the moving table reaches the reference position, and the first and second position detecting means are reset by the reference position signal. Can do.
In the above apparatus, the correction can be performed as the power supply to itself is turned on.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a perspective view of a measuring apparatus provided with a stage apparatus as one embodiment of the present invention. The
[0011]
FIG. 2 shows the
[0012]
A non-illustrated linear encoder (hereinafter referred to as linear encoder X) is provided between the
[0013]
Since the upper plate 10Y moves in the X direction together with the
The two-dimensional coordinate values are based on the predetermined position of the linear encoder X and the position of the reference position signal generating means provided at one of the predetermined positions of the
[0014]
The counter is provided in the
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of the configuration of the
[0015]
The
The contents described above are the same for the conventional stage apparatus.
In the conventional stage apparatus, the counters 21B and 21C are simultaneously reset to zero by the reference position signal Ref from the reference position signal generating means of the
[0016]
However, the amount of movement detected by the
Therefore, in order to obtain the Y coordinate value from which the influence of the posture error has been removed, the following processing, which is the technique described in the patent publication, is performed by the
Y = Y1 + X * (Y2−Y1) / W Equation 1
To obtain a coordinate value representing the position in the Y direction at the observation position of the upper plate 10Y.
[0017]
FIG. 4 is a diagram for explaining the calculation principle of the Y coordinate value of the observation position according to Equation 1. In the figure, RefA and RefB are detection positions (hereinafter referred to as reset positions) of the
[0018]
Note that the
However, as described above, there is an error due to an attitude error that cannot be removed even by the processing of Expression 1. That is, as can be seen from Equation 1, on the straight line connecting the positions where the values Y1 and Y2 of the counters 21B and 21C are equal, the Y value obtained by Equation 1 is constant regardless of the X value. In other words, the straight line is a straight line parallel to the X axis, and the straight line connecting the reset positions RefA and RefB is the X axis. When the reference position signal Ref is input, if the yawing has not occurred, the straight line is parallel to the moving direction of the
[0019]
However, the upper plate 10Y moves with yawing even at a position where the reference position signal Ref is input. This is the cause of the error that cannot be removed even by the equation 1. FIG. 5 is a diagram illustrating the detection positions of the
In the figure, when the yaw of the angle Δ occurs when the reference position signal Ref is input, the reset position RefB of the
[0020]
Hereinafter, in the present invention, details of processing performed in addition to the processing of Expression 1 in order to remove this error will be described. In the present invention, the reference position signal Ref from the
It is known that the yawing of the upper plate 10Y has a substantially normal distribution centering on yawing error = 0 from the observation of the occurrence state. Therefore, the difference y1n−y2n between the detection values y11 to y1n (value of the counter 21B) and y21 to y2n (value of the counter 21C) of the
[0021]
In addition, when adding -y, it is preferable to preset so that the values of the counter 21B and the counter 21C at the position where the reference position signal Ref is generated become zero. As a result, the straight line connecting the position where the counter 21B is “0” and the position where 21C is “0”, that is, the X axis is a straight line connecting RefA and RefB in FIG. Since the expected value of y is 0, the straight line (X axis) is expected to be parallel to the left and right movement directions.
[0022]
Therefore, if the values of the counters 21B and 21C including the preset value are used for the calculation of Expression 1, the Y coordinate value of the obtained measurement point is a value from which the squareness error of the coordinate system is also removed.
The process for obtaining the average value y of the detected value differences used for the preset includes a first process and a second process, and is performed by the calculation means 32.
[0023]
In the first process, the calculation means 32 calculates the value y1 of the counters 21B and 21C every time the value of the counter corresponding to the linear encoder on the side where the reference position detection means of the
[0024]
The second process is started by an external interrupt signal, counts the number of the difference y1-y2 stored after the interrupt signal, m, and stores it when m = n / 2. An average value y of the n differences y1−y2 is obtained, and the average value y is output. When n is an odd number, the fraction of m is rounded down or rounded up.
The arithmetic processing means 32 further performs a process for removing an error caused by the squareness error of the coordinate system as a third process, that is, a process for removing an error caused by an attitude error at the preset and measurement points. I do. FIG. 6 is a flowchart for explaining the procedure of the third process by the computing means 32.
[0025]
When the power of the stage apparatus is turned on and the first process is started, the calculation means 32 determines whether or not the reference position signal Ref from the linear encoder has already been detected (S11). For example, the process proceeds to a process for removing an error caused by an attitude error at a measurement point after S21. If not detected, the process proceeds to S12 and waits for detection of the reference position signal Ref (S12).
[0026]
Since the reference position signal Ref has not been detected immediately after the stage apparatus is turned on, the process proceeds to S12. If the reference position signal Ref is detected, the process proceeds to S13. In S13, the values y1ref and y2ref of the counters 21B and 21C when the reference position signal Ref is detected are stored, and the process proceeds to S14. In S14, an interrupt signal that causes the second process to calculate and output an average value is output, and the average value y output from the second process is received. Then, the process proceeds to S15.
[0027]
In S15, the values y1 and y2 of the current counter 21B and counter 21C are preset to y1-y1ref and y2-y2ref-y, respectively, and the process returns to S11. The values of the counters 21B and 21C corresponding to the detection positions RefA and RefB of the
[0028]
In S11 after returning from S15, since the reference position signal Ref has been detected, the process proceeds to S21, and X is read from the
[0029]
The average y of the differences obtained during the above process is stored, and this value can be used when the stage apparatus starts to be used next time. Since the first and second processes can be performed only when the stage apparatus is used for the first time, the startup time of the daily apparatus is shortened.
Next, the number of differences (y1−y2) used in the process of obtaining the average y of the detected value differences is examined using a t-test. An average value D of n differences (y1−y2) when n times of obtaining a difference (y1−y2) between the detected positions of the
[0030]
D = Σ (y1-y2) k / n Equation 2
However, k is a subscript for identifying each of the n differences (y1-y2), 1 to n.
Here, when the width of the variation of n differences (y1−y2) is 2σ and 1 μm (σ is the standard deviation of the variation), and the reproducibility of the required reference position is 0.01 μm, the average value D The distribution is a t-distribution, and the standard deviation σ (D) of the variation is Equation 3.
[0031]
σ (D) = σ / √n = 0.5 / √n Equation 3
The 95% confidence value t of the t-distribution is
± t = t0.05 · σ (D) = t0.05 · σ / √n Equation 4
The value of t0.05 is a value in the t distribution table giving a 95% confidence value, and is 1.96 when n is infinite. Therefore, t0.05 = 2 and t is 0.01 μm from the reproducibility of the required reference position, and the number n of data used for averaging is obtained.
[0032]
0.01 = 2 · 0.5 / √n Equation 5
n = 10,000 Equation 6
That is, even if the difference (y1−y2) between the positions of the
[0033]
When the
The position of the reference position signal Ref described above may be replaced with the position when the power of the stage apparatus is turned on. In this case, since the position of the reference position signal cannot be reproduced, it is necessary to perform the first process and the second process of the calculation means 32 every time the stage apparatus is used.
[0034]
Note that the present invention is not limited to a length measuring device, and is a general device having a moving base for placing an object to move in two directions at right angles and detecting the amount of movement in the two directions, for example, predetermined The present invention can also be applied to a processing apparatus that performs various processing such as cutting at one place and a marking apparatus that performs marking at a predetermined place.
[0035]
【The invention's effect】
In a device that removes Abbe's primary error, the difference between the measurement values of the two position detection means is obtained at a plurality of positions near the reference position, and the measurement reference yaw error is corrected by the average value of the differences, thereby achieving high accuracy. A length measuring device is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a measuring apparatus including a stage apparatus according to a position embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a stage device of the apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a configuration of a processing unit.
FIG. 4 is a view for explaining the principle of calculation by calculation means of a processing unit.
FIG. 5 is a diagram for explaining how a squareness error occurs.
FIG. 6 is a flowchart of a calculation procedure performed by a calculation unit.
[Explanation of symbols]
10 .........
Claims (3)
前記演算手段は、前記移動台を前記第1方向の位置検出の基準となる基準位置近傍で移動させた複数の位置で前記第1及び第2の位置検出手段が前記移動台の前記第1方向の位置を検出し、前記複数の位置のそれぞれの位置で前記第1の検出手段の検出値と前記第2の検出手段の検出値との差を求め、該差の平均値によって前記基準の補正をすること特徴とする測長装置。 At least it has a moving base which moves perpendicular two directions, a second direction away position of the first and second position wherein the detecting means a first direction perpendicular to the direction determining the position in the first direction of the moving base And a third position detecting means for obtaining a position of the movable table in the second direction, and a detection value of each of the first and second position detecting means and the third position detecting means. In the length measuring device having a calculating means for obtaining the position in the first direction at the observation position of the moving table based on the detected value of
The calculating means is configured to move the moving base in the vicinity of a reference position that is a reference for position detection in the first direction, and the first and second position detecting means are configured to move the moving base in the first direction of the moving base. And detecting the difference between the detection value of the first detection means and the detection value of the second detection means at each of the plurality of positions, and correcting the reference based on an average value of the differences A length measuring device characterized by
前記移動台が前記基準位置に達したときに基準位置信号を生成する基準位置信号生成手段を有し、前記基準位置信号により前記第1及び第2の位置検出手段をリセットすることを特徴とする測長装置。 In claim 1,
Reference position signal generation means for generating a reference position signal when the movable table reaches the reference position, and the first and second position detection means are reset by the reference position signal. Measuring device.
前記補正は自身への電源がONされるのにともなって行われることを特徴とする測長装置。 In claim 1 or claim 2,
The length measuring device is characterized in that the correction is performed as the power to the device is turned on.
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