JP4451374B2 - Stage equipment - Google Patents

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Description

本発明はステージ装置に係り、特にステージの移動状態を計測してステージまたは横架部の何れかのヨー角度制御を行なうよう構成されたステージ装置に関する。   The present invention relates to a stage apparatus, and more particularly to a stage apparatus configured to measure a moving state of a stage and control a yaw angle of either a stage or a horizontal portion.

例えば、液晶モニタに用いられるガラス基板の表面処理を行う工程では、ガラス基板をステージ上の吸着盤に吸着させた状態でステージを一定速度でY方向に移動させながらステージ上を横架するガントリ部(横架部材)に装着された加工ユニットにより所定の加工を施すように構成されたステージ装置を用いて作業が進められている。この種のステージ装置では、ガラス基板の大型化に対応することが要望されている。そのため、ガラス基板が載置される吸着盤をガラス基板の大きさに応じた寸法に拡大すると共に、吸着盤を移動させるステージ及びステージを駆動するリニアモータ(駆動手段)及びステージの位置を測定するリニアスケールも移動方向に延長させることになる。   For example, in the process of surface treatment of a glass substrate used in a liquid crystal monitor, a gantry unit that is horizontally mounted on the stage while moving the stage in the Y direction at a constant speed while the glass substrate is adsorbed to an adsorption board on the stage Work is being carried out using a stage device configured to perform predetermined processing by a processing unit mounted on (horizontal member). In this type of stage apparatus, it is desired to cope with an increase in the size of the glass substrate. Therefore, the suction plate on which the glass substrate is placed is enlarged to a size corresponding to the size of the glass substrate, and the stage for moving the suction plate, the linear motor (driving means) for driving the stage, and the position of the stage are measured. The linear scale is also extended in the moving direction.

一方、ステージを移動させる際には、X軸、Y軸、Z軸の各軸回りの揺動をできるだけ抑制するようにリニアモータの制御を行う。そして、各軸回りの揺動を検出する検出手段としては、一対のレーザ干渉計によりステージまでの距離を測定し、2点の距離差からステージの傾きを検出するようにしている。このレーザ干渉計は、固定側に配置されレーザ光を発光するレーザ発光部と、可動側に設けられたミラーと、ミラーから反射した光を受光する受光部とから構成されており、ミラーから反射して光の波長の変化から距離を精密に測定するものである。   On the other hand, when the stage is moved, the linear motor is controlled so as to suppress the swing around each of the X, Y, and Z axes as much as possible. As a detecting means for detecting the swing around each axis, the distance to the stage is measured by a pair of laser interferometers, and the tilt of the stage is detected from the difference between the two points. This laser interferometer is composed of a laser emitting section that is arranged on the fixed side and emits laser light, a mirror provided on the movable side, and a light receiving section that receives light reflected from the mirror, and is reflected from the mirror. Thus, the distance is accurately measured from the change in the wavelength of light.

ここで、ステージをガラス基板の大型化に伴ってX方向及びY方向に拡大すると、レーザ干渉計のミラーを移動距離に応じて延長することになる。しかしながら、ミラーの平面度に精密さが要求されるため、その平面度を維持したままミラーの長さを延長するにも限界がある。そのため、ステージの側面に複数のミラーを上下にずらした位置に交互に配置すると共に、複数のレーザ発光部を設け、ステージ移動位置に合わせてレーザ光を照射するミラーの高さ位置に合わせてレーザ発光部を切り替えるように構成したものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特許3282233号公報
Here, if the stage is enlarged in the X direction and the Y direction as the glass substrate becomes larger, the mirror of the laser interferometer is extended according to the moving distance. However, since the flatness of the mirror is required to be precise, there is a limit to extending the length of the mirror while maintaining the flatness. Therefore, a plurality of mirrors are alternately arranged on the side surface of the stage at positions shifted up and down, and a plurality of laser light emitting units are provided, and the laser is adjusted to the height position of the mirror that irradiates the laser light according to the stage moving position. What was comprised so that a light emission part might be switched is developed (for example, refer patent document 1).
Japanese Patent No. 3282233

しかしながら、上記特許文献1に記載された装置では、ステージの移動に合わせてミラーの高さ位置に対応したレーザ発光部に切り替えるように制御するため、構成が複雑になるばかりか、レーザ干渉計の切り替え制御が難しいといった問題がある。   However, in the apparatus described in Patent Document 1, since the control is performed so as to switch to the laser light emitting unit corresponding to the height position of the mirror in accordance with the movement of the stage, not only the configuration becomes complicated, but also the laser interferometer There is a problem that switching control is difficult.

そこで、本発明は上記事情を鑑みステージの大型化に対応する計測手段を簡単な構成で実現できるように構成されたステージ装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a stage apparatus configured to realize a measuring unit corresponding to an increase in the size of a stage with a simple configuration.

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。   In order to solve the above problems, the present invention has the following means.

請求項1記載の発明は、ステージと、該ステージの上方を横架された横架部と、前記ステージまたは横架部の何れかを移動させる駆動手段と、前記横架部材と前記ステージとの相対位置を計測する計測手段と、該計測手段により計測された値に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを有するステージ装置において、前記計測手段は、前記横架部または前記ステージの何れか一方に設けられたレーザ発光手段と、前記横架部または前記ステージの何れか他方に設けられ前記レーザ発光手段からのレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度分布の変化に応じた検出信号を出力する光検出手段と、を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 includes a stage, a horizontal part that is horizontally installed above the stage, a driving unit that moves either the stage or the horizontal part, the horizontal member, and the stage. In a stage apparatus having a measuring means for measuring a relative position and a control means for controlling the driving means based on a value measured by the measuring means, the measuring means is either the horizontal section or the stage. A laser emission means provided on one side and a laser beam received from the laser emission means provided on either the horizontal portion or the stage, and a detection signal corresponding to a change in intensity distribution of the received laser light And a light detection means for outputting.

請求項2記載の発明は、前記光検出手段が、受光面が4分割された第1乃至第4の受光部を有する受光素子と、前記第1乃至第4の受光部から出力された検出信号を比較して光強度分布から光軸の直交する方向への位置を検出する光軸位置検出手段とを有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the light detecting means includes a light receiving element having first to fourth light receiving portions in which a light receiving surface is divided into four, and a detection signal output from the first to fourth light receiving portions. And an optical axis position detecting means for detecting a position in the direction perpendicular to the optical axis from the light intensity distribution.

請求項3記載の発明は、前記制御手段が、前記レーザ発光手段からのレーザ光が光軸と直交する方向にずれた場合に前記レーザ光を前記受光素子の中心で受光するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the driving means is configured so that the control means receives the laser light at the center of the light receiving element when the laser light from the laser light emitting means is shifted in a direction perpendicular to the optical axis. It is characterized by controlling.

請求項4記載の発明は、前記光軸位置検出手段が、前記レーザ発光手段からのレーザ光の光軸が前記受光素子の中心に一致したとき前記ステージが基準位置にあることを検出することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the optical axis position detecting unit detects that the stage is at a reference position when the optical axis of the laser beam from the laser emitting unit coincides with the center of the light receiving element. Features.

請求項5記載の発明は、前記駆動手段が、前記ステージまたは横架部の何れかを両側から一方向に駆動するように一対設けられ、前記制御手段が、前記光軸位置検出手段により検出された光軸のずれに応じて前記一対の駆動手段の駆動制御を個別に行なって前記ステージまたは横架部の何れかのヨーレイト制御を行なうことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, a pair of the driving means is provided so as to drive either the stage or the horizontal portion in one direction from both sides, and the control means is detected by the optical axis position detecting means. The drive control of the pair of drive means is individually performed according to the deviation of the optical axis, and the yaw rate control of either the stage or the horizontal portion is performed.

請求項6記載の発明は、前記ステージと前記横架部材との相対的距離を計測する移動方向計測手段を有し、前記制御手段が、前記移動方向計測手段による計測位置に応じて前記レーザ発光手段からのレーザ光が前記受光素子の中心で受光されるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a moving direction measuring means for measuring a relative distance between the stage and the horizontal member, and the control means emits the laser light according to a measurement position by the moving direction measuring means. The driving means is controlled so that the laser beam from the means is received at the center of the light receiving element.

本発明によれば、計測手段が横架部またはステージの何れか一方に設けられたレーザ発光手段と、横架部またはステージの何れか他方に設けられレーザ発光手段からのレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度分布の変化に応じた検出信号を出力する光検出手段と、を備えたため、ミラーが不要になるので、横架部またはステージの移動距離が延長されても容易に対応することができると共に、構成の簡略化を図ることもできる。   According to the present invention, the measuring means receives laser light from the laser emitting means provided on either the horizontal part or the stage, and the laser light from the laser emitting means provided on either the horizontal part or the stage, And a light detection means for outputting a detection signal corresponding to a change in the intensity distribution of the received laser light, so that a mirror is unnecessary, so that even if the moving distance of the horizontal portion or the stage is extended, it can be easily handled. In addition, the configuration can be simplified.

また、光検出手段が、受光面が4分割された第1乃至第4の受光部を有する受光素子と、第1乃至第4の受光部から出力された検出信号を比較して光強度分布から光軸の直交する方向への位置を検出する光軸位置検出手段とを有するため、ステージと横架部材との相対移動に伴うX軸、Y軸、Z軸の各軸回りの揺動による位置ずれを正確に測定することが可能になる。   In addition, the light detection means compares the detection signal output from the first to fourth light receiving parts with the light receiving element having the first to fourth light receiving parts in which the light receiving surface is divided into four, and from the light intensity distribution. Since it has an optical axis position detecting means for detecting the position of the optical axis in the orthogonal direction, the position by swinging around each of the X, Y, and Z axes accompanying relative movement of the stage and the horizontal member It becomes possible to accurately measure the deviation.

また、制御手段が、レーザ発光手段からのレーザ光が光軸と直交する方向にずれた場合にレーザ光を受光素子の中心で受光するように駆動手段を制御することにより、ステージの位置決めを高精度に行なえると共に、ステージが各軸回りに揺動することを抑制してステージの水平移動をより安定的に行なうことが可能になる。   Further, the control means controls the driving means so as to receive the laser light at the center of the light receiving element when the laser light from the laser light emitting means is shifted in the direction perpendicular to the optical axis, thereby increasing the positioning of the stage. In addition to the accuracy, the stage can be prevented from swinging around each axis and the stage can be moved more stably.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明によるステージ装置の実施例1を示す斜視図である。図2は実施例1のステージ装置の側面図である。図1及び図2に示されるように、ステージ装置10は、Yステージ12をY方向にのみ移動させる構成であり、Yステージ12の上方を横架するガントリ部14には加工ユニットまたは検査ユニット(共に図示せず)が搭載されている。Yステージ12は、左右両側に一対のY軸リニアモータ(駆動手段)16によりY方向の推力を得て一定速度で移動する。また、Yステージ12の下方には、石定盤18が架台20により支持されており、Yステージ12は下面に設けられた静圧パッド(図示せず)により石定盤18に対して空気層を介して浮上し、低摩擦で移動することができる。   FIG. 1 is a perspective view showing Embodiment 1 of the stage apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a side view of the stage apparatus according to the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the stage apparatus 10 is configured to move the Y stage 12 only in the Y direction, and a processing unit or an inspection unit ( Both are not shown). The Y stage 12 obtains thrust in the Y direction by a pair of Y-axis linear motors (drive means) 16 on both the left and right sides and moves at a constant speed. In addition, a stone surface plate 18 is supported below the Y stage 12 by a gantry 20, and the Y stage 12 has an air layer with respect to the stone surface plate 18 by a static pressure pad (not shown) provided on the lower surface. And can move with low friction.

また、Yステージ12は、石定盤18上に突出するガイドレール24の側面に対向する静圧パッド(図示せず)を有すると共に、石定盤18との間にはY方向移動距離を測定するYリニアスケール28が設けられている。   The Y stage 12 has a static pressure pad (not shown) facing the side surface of the guide rail 24 protruding on the stone surface plate 18 and measures the Y-direction moving distance between the Y stage 12 and the stone surface plate 18. A Y linear scale 28 is provided.

Yステージ12の上面には、基板29を吸着するための吸着盤30が固定され、さらにY方向のYステージ12の前端中央には、光検出器(光検出手段)32が取り付けられている。また、ガントリ部14の中間位置にはレーザ光を光検出器32に照射するレーザ発光器(レーザ発光手段)34が取り付けられている。光検出器32とレーザ発光器34とは、Y軸に対する位置ずれを計測する計測手段を構成しており、互いに同一高さに設けられ、且つYステージ12が基準位置にあるときレーザ発光器34から出射されるレーザ光の光軸がYステージ12の移動方向(Y方向)と一致するように設けられている。   An adsorption board 30 for adsorbing the substrate 29 is fixed to the upper surface of the Y stage 12, and a photodetector (light detection means) 32 is attached to the center of the front end of the Y stage 12 in the Y direction. A laser emitter (laser emitting means) 34 for irradiating the photodetector 32 with laser light is attached at an intermediate position of the gantry section 14. The light detector 32 and the laser emitter 34 constitute a measuring means for measuring a positional deviation with respect to the Y axis, are provided at the same height, and the laser emitter 34 when the Y stage 12 is at the reference position. The optical axis of the laser beam emitted from the Y stage 12 is provided so as to coincide with the moving direction (Y direction) of the Y stage 12.

制御部36は、予め設定されて制御側に基づいて一対のリニアモータ16を駆動制御しており、Yステージ12がY方向へ一定の速度で移動するように一対のリニアモータ16を並進させるように制御する。また、本実施例では、Yステージ12がA点(基点)にあるときは、光検出器32の中心とレーザ発光器34のY方向光軸との相対位置が一致するように調整されている。そして、制御部36は、Yステージ12がA点(基点)からB点へ移動する過程で光検出器32の中心とレーザ発光器34のY方向光軸との相対位置がずれないようにYステージ12を移動させるように制御する。   The control unit 36 drives and controls the pair of linear motors 16 based on the control side set in advance, and translates the pair of linear motors 16 so that the Y stage 12 moves at a constant speed in the Y direction. To control. In this embodiment, when the Y stage 12 is at point A (base point), the relative position between the center of the photodetector 32 and the optical axis in the Y direction of the laser emitter 34 is adjusted. . The control unit 36 then adjusts the Y position so that the relative position between the center of the photodetector 32 and the optical axis of the laser emitter 34 does not shift during the process of moving the Y stage 12 from point A (base point) to point B. The stage 12 is controlled to move.

図3は光検出器32を拡大して示す図である。図3に示されるように、光検出器32は、レーザ光を受光する受光素子40を有しており、受光素子40は受光されたレーザ光の光軸位置を検出する光軸位置検出部42に接続されている。受光素子40は、例えば、受光面が4分割された第1乃至第4の受光部40a〜40dを有するCCDイメージセンサに代表される平面形状の素子からなる。本実施例においては、光検出器32の中心とレーザ発光器34のY方向光軸との相対位置が一致したときは、受光素子40の光強度分布Iが受光部40a〜40dのどの領域でも均等となるように設定されている。そして、光軸位置検出部42は、第1乃至第4の受光部40a〜40dから出力された検出信号を比較して光強度分布から光軸の直交する方向への位置ずれ量を検出する。   FIG. 3 is an enlarged view showing the photodetector 32. As shown in FIG. 3, the photodetector 32 includes a light receiving element 40 that receives laser light, and the light receiving element 40 detects an optical axis position of the received laser light. It is connected to the. The light receiving element 40 is composed of, for example, a planar element typified by a CCD image sensor having first to fourth light receiving portions 40a to 40d each having a light receiving surface divided into four. In this embodiment, when the relative position between the center of the photodetector 32 and the Y direction optical axis of the laser emitter 34 coincides, the light intensity distribution I of the light receiving element 40 is in any region of the light receiving portions 40a to 40d. It is set to be equal. Then, the optical axis position detection unit 42 compares the detection signals output from the first to fourth light receiving units 40a to 40d, and detects a positional deviation amount in the direction perpendicular to the optical axis from the light intensity distribution.

尚、光検出器32としては、受光素子40の代わりにミラーを設ける構成とし、ミラーから反射したレーザ光を別の場所(例えば、基台20に支持された支持部等)に設置された受光素子に導くようにしても良い。   The photodetector 32 has a configuration in which a mirror is provided instead of the light receiving element 40, and the laser beam reflected from the mirror is received at another location (for example, a support portion supported by the base 20). It may be guided to the element.

また、光軸位置検出部42は、比較器44から得られたピーク値の差を制御部36に出力しており、光検出器32の中心とレーザ発光器34のY方向光軸との相対位置が一致するとYステージ12が基準位置にあることを検出する。そして、制御部36では、光強度分布のピーク値が一致するように一対のリニアモータ16に供給する駆動電圧を制御する。従って、レーザ干渉計を用いてYステージ12の位置決めを行なう場合には、基板の大型化に応じてミラーの全長を延長する必要があるが、本発明のように光検出器32とレーザ発光器34との相対位置によってYステージ12の位置ずれを正確に検出できるので、平面度が要求されるミラーが不要になり、構成の簡略化を図れる。   The optical axis position detector 42 outputs the difference between the peak values obtained from the comparator 44 to the controller 36, and the relative position between the center of the photodetector 32 and the Y direction optical axis of the laser emitter 34. When the positions match, it is detected that the Y stage 12 is at the reference position. Then, the control unit 36 controls the drive voltage supplied to the pair of linear motors 16 so that the peak values of the light intensity distribution match. Therefore, when positioning the Y stage 12 using a laser interferometer, it is necessary to extend the total length of the mirror in accordance with the increase in the size of the substrate. However, as in the present invention, the photodetector 32 and the laser emitter are used. Since the positional deviation of the Y stage 12 can be accurately detected by the relative position to the position 34, a mirror requiring flatness is not required, and the configuration can be simplified.

図4は光軸位置検出部42の構成を示すブロック図である。図4に示されるように、光軸位置検出部42は、受光素子40の受光部40a〜40dから得られた光強度分布のピーク値を検出するピーク位置検出部43と、ピーク位置検出部43から得られたピーク値を比較する比較器44と、リニアスケール28により側定されたY方向位置(基点からの移動距離)に対応させて比較器44による比較結果を記憶するメモリ(記憶手段)46と、を有する。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the optical axis position detection unit 42. As shown in FIG. 4, the optical axis position detection unit 42 includes a peak position detection unit 43 that detects a peak value of the light intensity distribution obtained from the light receiving units 40 a to 40 d of the light receiving element 40, and a peak position detection unit 43. The comparator 44 for comparing the peak values obtained from the above and a memory for storing the comparison result by the comparator 44 corresponding to the Y-direction position (movement distance from the base point) determined by the linear scale 28 (storage means) 46.

図5に示されるように、Yステージ12がA点(基点)からY方向に移動してB点(移動位置)に到るときにYステージ12がZ軸回りにθz方向に揺動した場合、B点での受光素子40の光強度分布IIが受光部40a〜40dの何れかに偏った場合には、A点での受光素子40の光強度分布Iに対して破線で示すようにずれることになる。この光強度分布IとIIとのピーク値の差δがX方向のずれとなり、このX方向のずれ量がYステージ12のヨー角θに対応している。すなわち、光強度分布IとIIとのピーク値の差δがゼロであれば、ヨー角θもゼロとなる。   As shown in FIG. 5, when the Y stage 12 swings in the θz direction around the Z axis when the Y stage 12 moves from the point A (base point) in the Y direction and reaches the point B (movement position). When the light intensity distribution II of the light receiving element 40 at the point B is biased to any one of the light receiving portions 40a to 40d, the light intensity distribution I of the light receiving element 40 at the point A shifts as shown by a broken line. It will be. The peak value difference δ between the light intensity distributions I and II is a deviation in the X direction, and the deviation amount in the X direction corresponds to the yaw angle θ of the Y stage 12. That is, if the peak value difference δ between the light intensity distributions I and II is zero, the yaw angle θ is also zero.

ここで、受光部40a〜40dでの光強度分布の検出パターンについて説明する。図6(A)はレーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心と一致した場合の光強度分布Iを示している。この検出パターンでは、受光部40a〜40dの受光量が均等であるので、各受光部40a〜40dの検出値を比較することで可動側となるYステージ12と固定側となるガントリ部14との相対変位はゼロとなる。   Here, a detection pattern of the light intensity distribution in the light receiving units 40a to 40d will be described. FIG. 6A shows a light intensity distribution I when the optical axis of the laser light emitted from the laser emitter 34 coincides with the center of the light receiving element 40. In this detection pattern, the amount of light received by the light receiving units 40a to 40d is equal, so that the detection values of the respective light receiving units 40a to 40d are compared with each other between the Y stage 12 on the movable side and the gantry unit 14 on the fixed side. The relative displacement is zero.

図6(B)はレーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心よりX方向にずれた場合の光強度分布IIを示している。この検出パターンでは、光強度分布IIに傾きがないので、円形パターンのままX方向に平行移動していることが分る。この場合、受光素子40の左側に配置された受光部40a,40bの受光量が同じで、受光素子40の右側に配置された受光部40c,40dの受光量が共にゼロとなる。   FIG. 6B shows a light intensity distribution II when the optical axis of the laser light emitted from the laser emitter 34 is shifted in the X direction from the center of the light receiving element 40. In this detection pattern, since the light intensity distribution II has no inclination, it can be seen that the circular pattern is translated in the X direction. In this case, the light receiving amounts of the light receiving portions 40a and 40b disposed on the left side of the light receiving element 40 are the same, and the light receiving amounts of the light receiving portions 40c and 40d disposed on the right side of the light receiving element 40 are both zero.

図6(C)はレーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心よりZ方向にずれた場合の光強度分布IIIを示している。この検出パターンでは、光強度分布IIIに傾きがないので、円形パターンのままZ方向に平行移動していることが分る。この場合、受光素子40の上側に配置された受光部40a,40dの受光量が同じで、受光素子40の下側に配置された受光部40b,40cの受光量が共にゼロとなる。   FIG. 6C shows a light intensity distribution III when the optical axis of the laser light emitted from the laser emitter 34 is shifted in the Z direction from the center of the light receiving element 40. In this detection pattern, since the light intensity distribution III has no inclination, it can be seen that the circular pattern is translated in the Z direction. In this case, the light receiving amounts of the light receiving portions 40a and 40d arranged above the light receiving element 40 are the same, and the light receiving amounts of the light receiving portions 40b and 40c arranged below the light receiving element 40 are both zero.

図6(D)はレーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心よりXY平面でθz軸回りにずれた場合の光強度分布IVを示している。この検出パターンでは、X方向の楕円形パターンであるので、光強度分布IVに傾きがあり、Yステージ12がθz軸回り(ヨーイング)にずれていることが分る。この場合、受光素子40の受光部40aと40bとの受光量、受光部40cと40dとの受光量が同じであるが、受光素子40の対角方向に配置された受光部40a,40cの受光量の差と、受光部40b,40dの受光量の差から光強度分布IVの傾きを求めることができる。   FIG. 6D shows a light intensity distribution IV when the optical axis of the laser light emitted from the laser emitter 34 is shifted around the θz axis on the XY plane from the center of the light receiving element 40. Since this detection pattern is an elliptical pattern in the X direction, it can be seen that the light intensity distribution IV has an inclination and the Y stage 12 is shifted around the θz axis (yawing). In this case, the light receiving amounts of the light receiving portions 40a and 40b of the light receiving element 40 and the light receiving amounts of the light receiving portions 40c and 40d are the same, but the light receiving portions 40a and 40c disposed in the diagonal direction of the light receiving element 40 are received. The slope of the light intensity distribution IV can be obtained from the difference in amount and the difference in the amount of light received by the light receiving portions 40b and 40d.

図6(E)はレーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心よりZY平面でθX軸回りにずれた場合の光強度分布Vを示している。この検出パターンでは、X方向の楕円形パターンであるので、光強度分布Vに傾きがあり、Yステージ12がθX軸回り(ピッチング)にずれていることが分る。この場合、受光素子40の受光部40aと40dとの受光量、受光部40bと40cとの受光量が同じであるが、受光素子40の対角方向に配置された受光部40a,40cの受光量の差と、受光部40b,40dの受光量の差から光強度分布Vの傾きを求めることができる。   FIG. 6E shows a light intensity distribution V when the optical axis of the laser light emitted from the laser emitter 34 is shifted around the θX axis on the ZY plane from the center of the light receiving element 40. Since this detection pattern is an elliptical pattern in the X direction, it can be seen that the light intensity distribution V has an inclination and the Y stage 12 is displaced around the θX axis (pitching). In this case, the light receiving amounts of the light receiving portions 40a and 40d of the light receiving element 40 and the light receiving amounts of the light receiving portions 40b and 40c are the same, but the light receiving portions 40a and 40c arranged in the diagonal direction of the light receiving element 40 are received. The slope of the light intensity distribution V can be obtained from the difference in amount and the difference in the amount of light received by the light receiving portions 40b and 40d.

このように、受光部40a〜40dの受光量を比較することによりYステージ12がどの方向にずれているかを正確に検出することが可能になり、Yステージ12の位置決めを高精度に行なえる。さらに、4分割された受光部40a〜40dの受光量の比較結果を制御部36に供給することにより、制御部36では、受光部40a〜40dの受光量が均等になるように制御することでYステージ12のヨーイング動作を抑制することが可能になり、Yステージ12の移動をより安定的に行なうことが可能になる。   In this way, by comparing the amounts of light received by the light receiving units 40a to 40d, it is possible to accurately detect in which direction the Y stage 12 is displaced, and the Y stage 12 can be positioned with high accuracy. Furthermore, by supplying the comparison result of the received light amounts of the four light receiving units 40a to 40d to the control unit 36, the control unit 36 controls the received light amounts of the light receiving units 40a to 40d to be equal. The yawing operation of the Y stage 12 can be suppressed, and the Y stage 12 can be moved more stably.

また、Yステージ12がピッチング動作した場合には、例えば、ガントリ部14に設けられたZ軸アクチュエータ(図示せず)を駆動制御することによりピッチング動作によるYステージ12の揺動も抑制することができる。   Further, when the Y stage 12 performs a pitching operation, for example, driving of a Z-axis actuator (not shown) provided in the gantry unit 14 is controlled to suppress the swing of the Y stage 12 due to the pitching operation. it can.

図7は実施例2のステージ装置を示す斜視図である。図8は実施例2のステージ装置の平面図である。尚、図7及び図8は、実施例2のステージ装置を簡略化して図示しており、図7及び図8において、上記実施例1と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 7 is a perspective view showing a stage apparatus according to the second embodiment. FIG. 8 is a plan view of the stage apparatus according to the second embodiment. 7 and 8 show a simplified stage device of the second embodiment. In FIGS. 7 and 8, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be given. Omitted.

図7及び図8に示されるように、実施例2のステージ装置60は、Yステージ12の上面にXステージ62がX方向に移動可能に設けられている。光検出器32はXステージ62の前端中央に固定されている。レーザ発光器34は、ガントリ部14の中央に固定された加工ユニット取付部64の前面に取り付けられている。   As shown in FIGS. 7 and 8, in the stage apparatus 60 according to the second embodiment, an X stage 62 is provided on the upper surface of the Y stage 12 so as to be movable in the X direction. The photodetector 32 is fixed at the center of the front end of the X stage 62. The laser emitter 34 is attached to the front surface of the processing unit attachment portion 64 fixed to the center of the gantry portion 14.

また、ステージ装置60では、Yステージ12のY方向移動量を測定するYリニアスケール66と、Xステージ62をX方向に移動させるX軸リニアモータ68と、Xステージ62のX方向移動量を測定するXリニアスケール70と、Yステージ12の移動距離を測定する一対のY軸レーザ干渉計72とを有する。Y軸レーザ干渉計72は、レーザ光を照射するレーザ発光部74と、Yステージ12の周縁部に設けられたミラー76と、ミラー76からの反射光を受光する受光部(図示せず)とからなり、反射光の波長からYステージ12のY方向位置を検出する。そして、一対のY軸レーザ干渉計72により検出された距離差からZ軸回りのヨー角(θz方向角度)を求める。   In the stage device 60, the Y linear scale 66 for measuring the Y direction movement amount of the Y stage 12, the X axis linear motor 68 for moving the X stage 62 in the X direction, and the X direction movement amount of the X stage 62 are measured. An X linear scale 70 for measuring and a pair of Y axis laser interferometers 72 for measuring the moving distance of the Y stage 12. The Y-axis laser interferometer 72 includes a laser light emitting unit 74 that irradiates laser light, a mirror 76 provided at the peripheral edge of the Y stage 12, and a light receiving unit (not shown) that receives reflected light from the mirror 76. The position of the Y stage 12 in the Y direction is detected from the wavelength of the reflected light. Then, a yaw angle (θz direction angle) about the Z axis is determined from the distance difference detected by the pair of Y axis laser interferometers 72.

ステージ装置60では、レーザ発光器34から出射されたレーザ光が光検出器32により受光されることでXステージ62上の吸着盤30に吸着された基板29の基準位置を設定することができる。すなわち、光検出器32において、図6(A)に示されるように、レーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心と一致し、受光部40a〜40dの受光量が均等になる位置を基準位置として認識することができる。   In the stage device 60, the laser beam emitted from the laser emitter 34 is received by the photodetector 32, whereby the reference position of the substrate 29 adsorbed on the adsorption plate 30 on the X stage 62 can be set. That is, in the light detector 32, as shown in FIG. 6A, the optical axis of the laser light emitted from the laser light emitter 34 coincides with the center of the light receiving element 40, and the amount of light received by the light receiving portions 40a to 40d. Can be recognized as a reference position.

また、光検出器32において、図6(B)に示されるように、レーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心よりX方向にずれていることが検出された場合には、X軸リニアモータ68を駆動制御してXステージ62をX方向に移動させてレーザ光の光軸が受光素子40の中心と一致するようにX方向の位置決め制御を行なう。   Further, in the photodetector 32, as shown in FIG. 6B, it was detected that the optical axis of the laser beam emitted from the laser emitter 34 was shifted from the center of the light receiving element 40 in the X direction. In this case, the X-axis linear motor 68 is driven and controlled, and the X stage 62 is moved in the X direction to perform positioning control in the X direction so that the optical axis of the laser beam coincides with the center of the light receiving element 40.

さらに、ステージ装置60では、一対のY軸レーザ干渉計72によりYステージ12のヨー角を検出すると共に、レーザ発光器34と受光素子40によりXステージ62のヨー角を検出する。また、レーザ発光器34から出射されたレーザ光の光軸が受光素子40の中心と一致させることで、Xステージ62を基準位置に正確に位置決めすることができ、ステージアライメントを短時間で行なうことができる。従って、Xステージ62をX方向に移動させる際は、受光素子40の中心にレーザ光が照射された位置を基準位置として記憶し、この基準位置からの移動距離をXリニアスケール70により測定する。このように、基準位置をレーザ発光器34と受光素子40とからなる計測手段により位置決めできるので、基板交換後のアライメントを効率良く行なえる。   Further, in the stage device 60, the yaw angle of the Y stage 12 is detected by the pair of Y-axis laser interferometers 72, and the yaw angle of the X stage 62 is detected by the laser emitter 34 and the light receiving element 40. In addition, by aligning the optical axis of the laser beam emitted from the laser emitter 34 with the center of the light receiving element 40, the X stage 62 can be accurately positioned at the reference position, and stage alignment can be performed in a short time. Can do. Therefore, when the X stage 62 is moved in the X direction, the position where the center of the light receiving element 40 is irradiated with the laser beam is stored as a reference position, and the moving distance from the reference position is measured by the X linear scale 70. Thus, since the reference position can be positioned by the measuring means including the laser emitter 34 and the light receiving element 40, alignment after substrate replacement can be performed efficiently.

上記実施例では、固定側にレーザ発光器34を設け、可動側に受光素子40を設けた構成を一例として挙げたが、これに限らず、可動側にレーザ発光器34を設け、固定側に受光素子40を設けた構成としても良いのは勿論である。   In the above embodiment, the configuration in which the laser emitter 34 is provided on the fixed side and the light receiving element 40 is provided on the movable side is given as an example. However, the configuration is not limited thereto, and the laser emitter 34 is provided on the movable side. Of course, the light receiving element 40 may be provided.

また、上記実施例では、X,Yステージを移動させる構成を一例として挙げたが、これに限らず、例えば、Yステージを固定側とし、ガントリ部をY方向に移動させる構成のものにも本発明が適用できるのは勿論である。   In the above-described embodiment, the configuration in which the X and Y stages are moved is given as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to a configuration in which the Y stage is fixed and the gantry is moved in the Y direction. Of course, the invention can be applied.

本発明によるステージ装置の実施例1を示す斜視図である。It is a perspective view which shows Example 1 of the stage apparatus by this invention. 実施例1のステージ装置の側面図である。It is a side view of the stage apparatus of Example 1. 光検出器32を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the photodetector 32. FIG. 光軸位置検出部42の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of an optical axis position detection unit 42. FIG. Yステージの移動位置に応じた光強度分布のずれを示すグラフである。It is a graph which shows the shift | offset | difference of the light intensity distribution according to the movement position of Y stage. 受光部40a〜40dでの光強度分布の検出パターンを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the detection pattern of the light intensity distribution in the light-receiving parts 40a-40d. 実施例2のステージ装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the stage apparatus of Example 2. FIG. 実施例2のステージ装置の平面図である。It is a top view of the stage apparatus of Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

10,60 ステージ装置
14 ガントリ部
16 Y軸リニアモータ
32 光検出器
34 レーザ発光器
36 制御部
40a〜40d 受光部
40 受光素子
42 光軸位置検出部
43 ピーク位置検出部
44 比較器
62 Xステージ
64 加工ユニット取付部
68 X軸リニアモータ
70 Xリニアスケール
10, 60 Stage device 14 Gantry unit 16 Y-axis linear motor 32 Photo detector 34 Laser light emitter 36 Control units 40a to 40d Light receiving unit 40 Light receiving element 42 Optical axis position detecting unit 43 Peak position detecting unit 44 Comparator 62 X stage 64 Machining unit mounting part 68 X-axis linear motor 70 X linear scale

Claims (6)

ステージと、該ステージの上方を横架された横架部と、前記ステージまたは横架部の何れかを移動させる駆動手段と、前記横架部材と前記ステージとの相対位置を計測する計測手段と、該計測手段により計測された値に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを有するステージ装置において、
前記計測手段は、
前記横架部または前記ステージの何れか一方に設けられたレーザ発光手段と、
前記横架部または前記ステージの何れか他方に設けられ前記レーザ発光手段からのレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度分布の変化に応じた検出信号を出力する光検出手段と、
を備えたことを特徴とするステージ装置。
A stage, a horizontal part horizontally placed above the stage, a driving means for moving either the stage or the horizontal part, and a measuring means for measuring a relative position between the horizontal member and the stage; In a stage apparatus having a control means for controlling the drive means based on the value measured by the measurement means,
The measuring means includes
Laser light emitting means provided on either the horizontal part or the stage;
A light detection means that is provided on either the horizontal section or the stage and receives laser light from the laser light emission means, and outputs a detection signal according to a change in intensity distribution of the received laser light;
A stage apparatus comprising:
前記光検出手段は、
受光面が4分割された第1乃至第4の受光部を有する受光素子と、
前記第1乃至第4の受光部から出力された検出信号を比較して光強度分布から光軸の直交する方向への位置を検出する光軸位置検出手段とを有することを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。
The light detection means includes
A light receiving element having first to fourth light receiving portions in which the light receiving surface is divided into four;
The optical axis position detecting means for comparing the detection signals output from the first to fourth light receiving sections and detecting the position in the direction perpendicular to the optical axis from the light intensity distribution. The stage apparatus according to 1.
前記制御手段は、前記レーザ発光手段からのレーザ光が光軸と直交する方向にずれた場合に前記レーザ光を前記受光素子の中心で受光するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。   The control means controls the driving means to receive the laser light at the center of the light receiving element when the laser light from the laser light emitting means is shifted in a direction perpendicular to the optical axis. The stage apparatus according to claim 1. 前記光軸位置検出手段は、前記レーザ発光手段からのレーザ光の光軸が前記受光素子の中心に一致したとき前記ステージが基準位置にあることを検出することを特徴とする請求項2に記載のステージ装置。   3. The optical axis position detection unit detects that the stage is at a reference position when the optical axis of the laser beam from the laser emission unit coincides with the center of the light receiving element. Stage equipment. 前記駆動手段は、前記ステージまたは横架部の何れかを両側から一方向に駆動するように一対設けられ、
前記制御手段は、前記光軸位置検出手段により検出された光軸のずれに応じて前記一対の駆動手段の駆動制御を個別に行なって前記ステージまたは横架部の何れかのヨー角度制御を行なうことを特徴とする請求項4に記載のステージ装置。
A pair of the driving means is provided so as to drive either the stage or the horizontal part in one direction from both sides,
The control means individually performs drive control of the pair of drive means according to the deviation of the optical axis detected by the optical axis position detection means, and performs yaw angle control of either the stage or the horizontal portion. The stage apparatus according to claim 4, wherein:
前記ステージと前記横架部材との相対的距離を計測する移動方向計測手段を有し、
前記制御手段は、前記移動方向計測手段による計測位置に応じて前記レーザ発光手段からのレーザ光が前記受光素子の中心で受光されるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項3に記載のステージ装置。
A moving direction measuring means for measuring a relative distance between the stage and the horizontal member;
The control means controls the driving means so that laser light from the laser light emitting means is received at the center of the light receiving element according to a measurement position by the moving direction measuring means. The stage apparatus described in 1.
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