JPH0370365B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウエーフアを光学装置の焦点面内に
自動的に位置決めするための装置に関する。

ある種の集積回路型式においては、マスク上の
回路パターン構成が半導体ウエーフアに転写さ
れ、この際、光反応フオトレジスト材でコーテイ
ングされたウエーフア上に回路パターンを投写す
るため光源又は他の放射源が用いられる。この光
線は適当な光学装置を通して転写される。この光
学装置においては、それが有している多くの機能
のうちでもとりわけ、回路パターン線がウエーフ
ア上に良好な輪郭をもつて投写されるように光線
をマスク上に焦点合わせする機能が重要視され
る。ウエーフア上に高分解能イメージを得るため
には、投写光学装置の焦点面にウエーフアが正確
に位置決めされることが重要である。このため、
写真平版投写装置に関連した問題としては、露光
済みのウエーフアは順に未露光ウエーフアに置換
され、未露光ウエーフアは露光されるべきウエー
フアとして光学投写装置の焦点面に正確に位置決
めされるようにする必要がある。ウエーフアマウ
ント、投写光学系及び光源が固定している装置に
おいてもこの問題は存在し、その理由はウエーフ
アが平坦でなく、あるいはその厚さも一定ではな
く、しかも焦点面からのわずかのずれでさえ望ま
しくない結果を生ずることによる。

写真平版投写装置に関連した他の問題は、シリ
コンウエーフアにおける構造変化によつて発生す
る。この変化は回路素子を作るために用いられる
拡散、酸化及び配向成長（エピタキシヤル）工程
によるものである。こうして、標準的なシリコー
ンウエーフアは多くの起伏を持つた不完全な平坦
面を有している。完全に平坦な面からの、このよ
うな偏差（ずれ）もまた、このような面上に投写
される回路パターンの分解能を低下させる。

従つて、ウエーフアを投写装置の焦点面に位置
決めし、さらにウエーフアの面を平坦化すること
が必要である。

ウエーフアを焦点合わせし、平坦化するため
に、空気圧作動器及び複数のセンサーを配置する
ことができる。このための１つの方法は、例えば
各作動器をウエーフアを保持するためのフレキシ
ブルな圧盤に結合させ、センサーを各作動器に対
向して設けることである。１つの作動器が他の作
動器に与える影響は比較的小さいので、各作動器
及びそれに対向するセンサーを、当該のウエーフ
アのポイントを最善焦点まで駆動する独立した制
御装置として動作させることができる。しかし、
必要な動作量が大きく、しかも作動器の反応速度
に１つの作動器と次の作動器との間で明らかな差
がある場合には、焦点合わせ処理中にかなりのウ
エーフアの曲がりが結果として生じてしまう。さ
らにまた、焦点合わせ及び平坦化という複合され
た要求を満足させるためには、各作動器が十分な
作動範囲と堅さとを持つことが必要である。

本発明の課題は、自動的にウエーフアを写真平
版投写装置の焦点面内に位置決めし、さらに自動
的にウエーフアを平坦にするための装置であつ
て、しかも、上述の問題が回避でき、さらにウエ
ーフアの露光や置き替えの際の部分的な移動によ
る誤差が生じず、一層正確な焦点合わせ及び平坦
化を可能とする装置を提供することである。

この課題の解決のため、本発明によればウエー
フアを光学装置の焦点面内に自動的に位置決めす
るための装置において、ウエーフアを保持するた
めの圧盤装置（プラテン）と、ウエーフアの位置
及び平坦さを表わす出力信号を発生するセンサ装
置を有し、該センサ装置はウエーフア表面の位置
合わせ（アラインタント）のための基準として用
いられる基準面の位置を検出するための少なくと
も１つの変位ゲージと、 ウエーフアないし光学的平坦面の位置を検出す
る少なくとも１つの別の変位ゲージとを有し、 更に、第１距離装置と第２距離装置とを有する
変位ゲージ電子回路が設けられており前記第１距
離装置は上記の少なくとも１つの変位ゲージと上
記の基準面との間の距離を測定し 前記第２距離装置は上記の少なくとも１つの別
の変位ゲージと上記ウエーフアないし光学的平坦
面との間の距離測定するものであり、 更に、前記変位ゲージ電子回路から受取つたそ
れの出力に基づいて、当該のウエーフアと前記基
準面との距離を算出する計算装置が設けられてお
り、前記計算装置は適正な焦点面（位置）（ない
し露光装置の所定の焦点面位置）と適正な平坦面
（位置）（ないしウエーフアの理想状態若しくは実
質的に理想状態のときの所定の平坦面位置）とを
表わすデータを記憶する記憶手段を有していて、
当該の位置定めの装置に夫々の当該の情報を供給
するものであり、 更に前記計算装置は前記記憶手段に接続されて
いる比較手段を有していて上記の記憶された適正
焦点面（位置）からのウエーフア（表面位置）の
ずれを表わす第１の出力信号と、上記の記憶され
た適正平坦面（位置）からのウエーフア表面（位
置）のずれを表わす第２の出力信号を発生するも
のであり、 更に、上記の適正焦点面（位置）からのウエー
フア（表面位置）のずれに基づいて適正焦点合わ
せ状態（適正焦点面位置）に制御するための第１
作動装置、及び上記の適正平坦面（位置）からの
ウエーフア表面（位置）のずれに基づいて適正平
坦状態（適正平坦面位置）に制御するための第２
作動装置が設けられており、 前記第１作動装置は、前記圧盤装置及び前記比
較手段に作用結合されていて、前記複数の第１信
号が所定値よりも低下するまで前記圧盤装置を移
動させるものであり、 前記第２作動装置は、前記圧盤装置及び前記比
較手段に作用結合されていて、前記複数の第２信
号が所定値よりも低下するまでウエーフアを選択
されたポイントにおいて曲げるものである（すな
わち比較手段を有する計算装置からの当該の第１
出力信号を受取り前記圧盤の位置を制御する第１
作動装置と、上記計算装置からの当該の第２出力
信号を受取り前記ウエーフアを所定の平坦面位置
に来るまで上記ウエーフアを曲げ制御する第２作
動装置とが設けられている）。

以上の本発明の構成により下記の効果ないし利
点が得られる。焦点合わせ及び平坦化の作動器は
分離され、従つて焦点合わせ動作と平坦化動作は
別個のものとすることができ、これによつて、焦
点合わせ動作と平坦化動作を共通の作動器で行う
場合に生じる前述の問題を回避し、極めて効果的
な焦点合わせ及び平坦化を実現することが可能と
なり、更に請求範囲に特定したように、当該変位
ゲージとウエーフアとの距離を測定し、当該変位
ゲージと基準面との距離を測定し、これらの２つ
の測定値から算出されるウエーフアと基準面との
距離をウエーフアの位置決めに用いることによつ
て、誤差を生じることなくウエーフアの置き替え
や露光のために変位ゲージを測定位置から移動
し、再び設置することができる。すなわち、変位
ゲージを測定位置へ再設置することによつて物理
的な位置誤差が生じたとしても、算出されるウエ
ーフアと基準面との距離は変わらないままであつ
て、測定誤差のない一層正確なウエーフアの焦点
合わせ及び平坦化が可能となるのである。

本発明では、実質的に投写装置の焦点面内に設
けられた圧盤（プラテン）が用いられる。この圧
盤は焦点面に関して移動可能なものであり、また
その所定範囲にわたつて曲げ又は歪めることがで
きるようにフレキシブルであつて、その上に正確
に載せられたウエーフアが同様に焦点面に対して
移動可能であり、圧盤が曲げ又は歪められる範囲
のあらゆるポイントにおいて曲げられたり歪めら
れるようになつている。

位置（ポジシヨン）センサーは、それの範囲に
わたる複数のポイントにおいてウエーフアの位置
を測定し、各測定値は投写装置の焦点面を全体と
して表現する蓄積データと比較される。コンピユ
ータは検知された位置情報と蓄積情報とを用いて
誤差信号を発生し、圧盤の位置決めをするために
圧盤に取り付けられた複数の作動器に供給する。
これはウエーフアが投写装置の焦点面内に位置す
るまで継続される。

同様に、複数のセンサーはウエーフア表面の位
置を判定し、さらに各測定値は平坦面を表現する
蓄積データと比較される。コンピユータは誤差信
号を圧盤に結合された複数の作動器に供給する。
これら作動器は種々ポイントにおいて圧盤を歪ま
せ、これは測定された位置が蓄積された位置と整
合し、さらにウエーフアの表面が蓄積された平坦
面と整合するまで継続される。

第１図は本発明による自動焦点合わせ装置の概
略図である。

参照番号10はチヤツクアセンブリであつて、こ
れは第２図に詳しく示される。このチヤツクアセ
ンブリ１０は、公知の技術方法によつてマスクか
らの回路パターンが投写されるウエーフアをその
上に正確に保持するための装置を含む圧盤１１を
有している。この装置については後にさらに詳し
く説明される。さらにチヤツクアセンブリはガラ
スの基準平坦器に置換可能であつて、この平坦器
の１つの平面は焦点面を規定するものである。第
２図を参照してさらに明らかにされるように、圧
盤１１は１体として移動可能であり、この結果圧
盤上に固定されているウエーフアも投写プリンタ
の焦点面に関して１体として移動可能となる。

圧盤１１はその表面の複数ポイントにおいて曲
げられたり撓まされ得、これによつて、取り付け
られたウエーフアは既知基準に関して平坦とされ
る。

空気圧作動器１２，１３および１４は第２図か
ら明らかな手法で取り付けられていて圧盤１１お
よび圧盤上に保持されるウエーフアを基準面１５
に対して相対的位置関係で整合的に作動し得る。
バルブマニホールド１６は、電気的に動作させら
れる複数のバルブを有し、これらバルブは空気圧
源１７に接続されている。バルブマニホールドは
空気圧作動器１２，１３および１４のそれぞれに
接続された出力を有している。空気圧作動器１
２，１３および１４はコンピユータ１８によつて
複数のバルブマニホールドを介して制御される。
具体的な実施例においては、コンピユータ１８に
はインテル社の8085マイクロコンピユータが組み
込まれている。複数の超音波変位ゲージが１集合
体となつてチヤツクアセンブリ１０の知覚に配置
され、基準面１５を配慮しながら、光学的な平坦
ウエーフア又は取付台と圧盤１１の距離の測定に
使用される。３つの変位ゲージ１９，２０および
２１は基準面１５の位置を規定し、一方３つのゲ
ージ２２，２３および２４はウエーフア又は光学
平坦面の位置を常時規定するために用いられる。

本発明では、第２図に示す概念を用いて、焦点
合わせ及び平坦化の作動器が分離され、従つて、
焦点合わせ動作及び平坦化動作が分離されて別個
のものとなる。

また平坦化化特徴を除去し、焦点合わせ動作と
２軸チルト能力を有する３つの作動器上に載せら
れた堅い圧盤を用いることが可能である。焦点合
わせおよびチルトのための適切な信号を供給する
ため、最低３つのセンサーが要求されるが、ウエ
ーフア表面全体にわたつて適宜増減して設けられ
た複数のサンプルを有する複数センサーの１集合
を用いることが望ましい。複数サンプルの１集合
の場合は、RMS条件を基本とした理想的に焦点
位置となる最善のウエーフア位置を得ることがで
きる。

積極的なウエーフア平坦化を意図しない場合の
本発明の実用的実施例においては、７つの変位ゲ
ージがウエーフア位置を感知するため用いられ、
また３つの圧盤作動器が７つのウエーフア位置セ
ンサーと理想焦点面位置との間がRMS条件に適
合するよう調節される。

第５図は焦点面においてRMS位置に最良に適
合したウエーフアを示す図である。当然、ウエー
フア表面における起伏又は不完全さは説明のため
の大きく誇張して描かれている。RMS最善適合
は、ウエーフアの表面に存在する起伏を配慮した
上での、焦点面内におけるウエーフアに関して公
知の手法による最善適合を与えるものである。

３つのゲージ１９，２０および２１は、投写装
置の焦点面内におけるウエーフア上の３ポイント
の自動配置のためにコンピユータ１８に変位デー
タを供給するのに十分である。もしウエーフアが
平坦でなければ、焦点面内においてウエーフアが
RMS最善適合となるような、さらに理想的なウ
エーフア位置を得るために、付加ゲージを使用す
ることもできる。本発明の望ましい実施例におい
ては、７つのゲージがウエーフア上の等間隔ポイ
ントを監視し、基準面１５上に並べられた３つの
ゲージ２２，２３および２４と同様に７つの変位
ゲージによつて供給されたデータを用いて、コン
ピユータ１８によつて計算される。

コンピユータ１８はマイクロコンピユータであ
り、これはフアームウエアとして自動RMS最善
適合焦点合わせのための算法を蓄積している。広
く開示されているように、第１図を参照して説明
される装置は、次の方法によつて機能する。ガラ
ス又は他の型式の基準平坦面が圧盤１１と交換さ
れる。平坦面の表面、後にはシリコンウエーフア
の表面が、説明された複数の超音波ゲージの集合
によつて感知されて、コンピユータ１８にデイジ
タル出力を供給する。コンピユータ１８はガラス
平坦面から得られた読取り値とウエーフアから得
られた読取り値とを比較して、必要な修正値を計
算する。次にコンピユータはバルブマニホールド
１６（後に詳しく説明される）に含まれる複数の
バルブに制御信号を供給する。これらの複数のバ
ルブは圧盤１１の作動のために設けられた空気圧
作動器１２，１３および１４に対して空気を送り
込みおよび／又は空気を解放させる働きをなす。
これら作動器はウエーフアが基準光学平坦面位置
に重なるまで位置決め動作を継続する。コンピユ
ータは１集合のゲージの読取り値の数値を平均
し、また空気の乱流や電気的雑音などによるラン
ダム誤差をむらのないものとするため平均値を計
算する。基準表面１５は、コンピユータ１８で行
なわれる減算処理において総ての測定値に関して
参照される基準面を規定する。このように、複数
のゲージは実際にゲージとウエーフアの距離およ
びゲージと基準面の距離とを感知し、このデータ
はウエーフアから基準面までの距離に変換され
る。これらの蓄積されたデータは、ゲージ集合自
体の位置に関しては不変のものであつて、ウエー
フアの交換の際に伴う１定限度内におけるゲージ
集合の所定位置からの移動を許容するものであ
る。焦点合わせ動作は、数ステツプの間に誤差が
減少するような繰り返し処理である。各ステツプ
の後、ウエーフア位置は再び感知されて、他の修
正が行なわれる。誤差が所定の限度、例えば１ミ
クロン、以下となるまで、この動作が継続され
る。測定誤差の１ミクロン当りに加えられる修正
の量は、各収束ステツプの以前に、総変換時間が
最少となるように変化させられる。このことは、
動作期間中に閉ループ装置の利得を調節すること
とと同等である。第２図は第１図のチヤツクアセ
ンブリ１０を示す図であり、ここにおいて、チヤ
ツクアセンブリは独立した焦点合わせおよび平坦
化能力を有している。チヤツクアセンブリは堅い
裏板２６に固定されたフレキシブルな圧盤１１を
有し、裏板と圧盤とは圧盤の外周に近い個々のポ
イントで固定され、また他の数ポイントにおいて
は３つの作動器が間接点に取り付けられている。
直接的な取り付けポイントの２つ、２６ａおよび
２６ｂは第２図に示されている。圧盤１１は、裏
板２６が３つの焦点作動器１２，１３および１４
によつて動作させられる時、裏板の移動に追従す
る。第１図を参照して説明されたように、本発明
の自動焦点合わせ機能のために３つのベローズ
（ふいご）型作動器が設けられており、第２図に
おいては焦点合わせ作動器のうちの２つ、１２お
よび１３のみが示されている。この作動器１２お
よび１３は裏板２６に関して固定されて示され、
その作動エレメント１２ａおよび１３ａは裏板２
６に結合されて、作動器がコンピユータ１８から
の信号によつて作動する時、裏板２６は作動エレ
メントによつて移動される。

ウエーフアを平坦化する作動器は第２図に示さ
れるように裏板２６と圧盤１１との間に設けられ
る。

本発明の自動焦点合わせ装置の実施例例におい
ては、１０の変位ゲージと３つの空気圧作動器が
用いられる。本発明の自動焦点合わせおよび平坦
化装置の実施例では、２２の変位ゲージと１９の
空気圧作動器を使用する。ここで、これらの数値
は絶対的なものではなく、焦点合わせおよび平坦
化は、これよりも多い又は少いゲージ配列および
空気圧作動器によつても実施できるものであるこ
とを指摘しておく。しかし、これら装置の数量は
結果の正確さに関連して選択、使用されるもので
ある。これらの数量は能力対コストのかね合いを
配慮し、許容できるコストにおいて適切な結果を
得ることができるように選択される。

可撓性を有し、折り曲げできる程度に十分薄い
圧盤１１は爪やすり型のものであつて、多数の突
起１１ａを有し、突起個々は圧盤１１の外周を形
成する平坦面１１ｂと共に同一平面上に広がるよ
う整形されている。圧盤１１の範囲内には、多く
の刻み目１１ｃがあり、これらは真空源装置（示
されていない）によつて複数の開口部１１ｄに真
空（負圧）が印加された時、ウエーフア２７が圧
盤１１の上部位置にしつかりと保持されるような
方法で、他の刻み目と連結されている。

複数の空気圧作動器のうち、２８，２９および
３０の３つのみが図示されているが、これらは裏
板２６に固定されている。作動器２８，２９およ
び３０の作動アーム２８ａ，２９ａおよび３０ａ
は例えば電子ビーム溶接などにより圧盤１１に固
定され、圧盤１１は適切な材料、例えば適当に可
撓であつて折り曲げ可能な薄い金属など、によつ
て作られる。これら空気圧作動器は圧盤１１を歪
ませまた折り曲げるために用いられ、この結果真
空によつてフレキシブルな圧盤に密着しているウ
エーフアの表面が、後に述べる方法により、既知
の基準表面と１致することとなる。

空気圧作動器の総ては、バルブ装置を経て空気
源に接続されている。バルブ装置についてはこれ
までに説明されていないが、これらはコンピユー
タ１８からの信号によつて作動され、作動結合ア
ーム２６ｂ，２６ａ，２８ａ，２９ａおよび３０
ａが圧盤を投写プリンタの焦点面内に移動させ、
既知平坦面に合致させる。

第３図は、ゲージ電子回路の配置を表わしたも
のである。このゲージ電子回路はCW（無変調連
続波）信号を送信し、遅延したエコーを受けて遅
延分をコンピユータにおいて処理しまた蓄積でき
るデイジタル形式に変換する。ゲージ電子回路
は、基本的には位相検出器であつて、距離を測定
するために送信波と受信波の間の位相差を測定す
るものである。送信機と受信機の間の波長の数に
より引き起こされる不明確さは、機械的な分離が
波長の小部分となるよう制御されるため、結果的
に起り得ない。

ゲージ電子回路は送信多重器３１を有してい
る。この送信多重器３１には、その入力に送信周
波数f_tが供給され、これは望ましい実施例にあつ
ては450キロヘルツ（ＫHz）のサイン波である。
送信多重器３１は複数の出力端を有し、そのいず
れもが超音波変位ゲージの送信部分３３に接続さ
れることができ、この接続はチヤンネル選択によ
つて行なわれる。

描写の目的から、ただ１つの変位ゲージ３２が
詳細に示されているが、自動焦点合わせの実施例
に実際に用いられた変位ゲージの数は10であつ
て、即ち７つがウエーフアに、３つが基準面に用
いられるものである。変位ゲージ３２の送信部分
３３は送信周波数f_tを音響波に変換する。音響波
は空気中を伝達されて、それが反射されるターゲ
ツト、即ちウエーフア２７又は基準面１５に衝突
して反射され、超音波変位ゲージ３２の受信部分
３４によつて受信される。受信部分３４において
音響波は電気的なサイン波に戻るように変換され
て多重器３５を経てミキサー３６に供給される。
多重器３５は複数の変位ゲージから１つの入力を
選択する。適当なゲージは電気的に選択される。
多重器３５によつて選択された信号はミキサー３
６に加えられ、ミキサーはさらにその入力の１つ
に440KHzの周波数f_pを受けている。ミキサー３
６はヘテロダイン変換器として機能し、これによ
つてサイン波入力は10KHz出力に低下変換され、
この出力は増幅器３７の入力として加えられる。
送信周波数f_tはまた周波数f_pと共にミキサー３８
に加えられて10KHzに低下変換された出力サイン
波が得られる。ミキサー３８のこの出力は増幅器
３９に加えられる。増幅器３７および３９の各出
力はそれぞれ、バンドパスフイルター４０および
４１に入力として加えられ、各フイルターにおい
ては信号から雑音が消去される。フイルター４０
および４１からの出力はそれぞれコンパレータ４
２および４３に入力として加えられる。コンパレ
ータ４２および４３からの出力はそれぞれワンシ
ヨツトマルチバイブレータ４４および４５に入力
として加えられる。コンパレータ４２および４３
は、加えられたサイン波入力を方形波に変換する
機能および基本的にクリツパとしての機能を有し
ている。

ワンシヨツトマルチバイブレータ４４および４
５の出力はフリツプフロツプ４６のリセツトおよ
びセツト入力に接続される。フリツプフロツプ４
６のセツト側出力はアンドゲート４７に入力とし
て加えられる。アンドゲート４７はカウンター４
８に接続され、このカウンターはフリツプフロツ
プ４６がセツト状態にあつてアンドゲート４７に
ハイを供給している時間だけ周波数f_cで表わされ
るビツトの数をカウントする。このようにして、
送信波と受信波の正のゼロクロス（立ち上り）の
間に、フリツプフロツプ４６はセツトおよびリセ
ツトされ、これによりカウンター４８へ変位ゲー
ジ３２とウエーフア２７又は光学的平坦面との間
の距離を表わす２進数を記録する。この処理は数
回繰り返され、平均計数値が得られた後、コンピ
ユータメモリ内に平均値が蓄積される。前に述べ
たように、３つの変位ゲージ２２，２３および２
４は基準面を規定する基準リングに関して配置さ
れ、総ての測定値は基準面に関しての値をとる必
要から、コンピユータ内において減算処理が行な
われる。こうして、ゲージが実際にはゲージとウ
エーフア、およびゲージと基準台の距離を測定し
ているのではあるが、データはウエーフアから基
準面までの距離に変換される。これらデータはゲ
ージ集合自体の位置に関りなく１定のものであつ
て、ある限度内の位置誤差を判つてゲージがその
位置から取り除かれて置き換えられることを許容
するものである。

公知の多重技術を用いることによつて、基準面
又はウエーフアからの各々独立した変位ゲージの
距離に関する情報は、順次測定されてコンピユー
タ内に適宜蓄積される。

水晶発振器および周波数デバイダ４９によつて
供給される周波数の種類は、周波数出力f_t，f_pお
よびf_cである。前に述べたように周波数f_tおよび
f_pは450KHzおよび440KHzであつて、これらはヘ
テロダインミキサー３６および３８によつて10K
Hz出力を生じ、この出力はフイルターされクリツ
プされてワンシヨツトマルチバイブレータ４４お
よび４５の入力として供給され、マルチバイブレ
ータはフリツプフロツプ４６に関するセツトおよ
びリセツトパルスを発生し、フリツプフロツプは
時間々隔を規定する。他の観点から言えば、この
時間々隔はフリツプフロツプがターンオンしてい
る時間の長さを、周波数f_cを計数することによつ
て測定される位相差である。周波数f_cは時間々隔
に関する正確な測定値が得られる程度に十分に大
きければ、いかなる値でも良い。

これまでに説明された方法によつて、自動焦点
合わせに必要な基準情報がコンピユータメモリの
中に蓄積される。この蓄積された情報は次に、変
位ゲージによつて測定された実際のウエーフア位
置と蓄積された基準情報とを比較するのに用いら
れ、この結果、誤差信号が複数の空気圧作動器に
個別に供給されて、ウエーフアは自動的に投与装
置の焦点面に位置決めされる。

焦点面内でのウエーフアの自動焦点合わせのた
めに、３つの空気圧作動器１２，１３および１４
が用いられ、これらはコンピユータ１８からの信
号によつて制御されるバルブにより作動し、ウエ
ーフア２７が焦点面内においてRMS最善適合位
置となるまで裏板２６との相互動作として圧盤１
１を持ち上げ、降下させ、および／または傾ける
動作を行う。

前に述べたように、第３図を参照して説明され
た変位ゲージ電子回路は送信および受信された音
響波の間の位相差による時間々隔を測定するイン
ターバルタイマーである。このことから、ゲージ
電子回路を位相メーターと考えることも可能であ
る。

不明確な読取り結果となることを防止するた
め、送信される音響的サイン波の周波数は測定範
囲と矛盾しない波長のものでなくては、ならな
い。実際には、450KHzの周波数は約400ミクロン
の不明確さのない範囲が得られる。この範囲外で
は位相測定値は360゜を越え、付加的回路が使用さ
れない限り、くり返しとなる。

また、変位ゲージの送信トランスジユーサとし
ては小さな直径又は開口部を有するものの使用が
望ましいことを指摘しておく。即ち、それは送信
波長に関して空気中において２波長程度のオーダ
ーであり、送信ビームの回折誘導放散が引き起こ
されるためである。回折誘導は、測定範囲が変化
するに従つて受信トランスジユーサを横方向に移
動させたような効果を生じさせてビームを妨げ、
またウエーフア又はガラス平坦面の表面の角度傾
斜誤差を誘発させるものである。

もし、送信トランスジユーサの直径又は開口が
大きければ、送信ビーム又はリターンビーム（反
射ビーム）は狭く、リターンビームは受信トラン
スジユーサを移動させた効果を生じて、ターゲツ
トの正確な位置を知ることができない。

このように、小さなトランスジユーサ開口によ
る広いビーム幅は近接又は遠方にあつても受信ト
ランスジユーサを照射することができ、トランス
ジユーサ不整列に関する許容度を大きくさせる。

第４図は本発明の自動焦点合わせ装置のための
空気圧作動装置を描いたものである。第４図は自
動焦点合わせ装置に用いられる３つの空気圧作動
器を示しているが、本発明の自動平坦化部分にお
いては、16個又はそれを越える数の独立した空気
圧作動器が用いられる。第４図に描かれた空気圧
作動装置は、自動焦点合わせ装置に関して説明さ
れるが、本発明の自動平坦化装置に用いられる空
気圧作動装置は、これよりも多くの空気圧作動器
を使用するという点を除いては、同様な方法で機
能するものであることを、承知しておいて頂きた
い。

第４図の空気圧作動装置は３個のベローズ（ふ
いご）型作動器１２，１３および１４を有し、こ
れらは第２図において理解されるように、裏板２
６を移動させることによつて圧盤１１を位置決め
し、その結果としてウエーフア２７を焦点面に移
動させることができるように、配置される。

この空気圧作動器１２，１３および１４は、そ
れぞれバルブ５０および５１，５２および５３、
ならびに５４および５５を経由して空気源１７に
接続されている。

実用的な実施例においては、空気源１７は大気
圧に対して標準的には50PSIの圧力を有する空気
を供給する。空気圧作動器１２，１３および１４
は市販されている型式のもので、例えばミネソタ
州シヤーロンのメタルベローズ社又はニユーヨー
ク州フアーミングデールのキネモテイブ社で市販
している型式のものである。空気圧作動器１２，
１３および１４のそれぞれは気槽を有し、その容
量は所定の空気入力による各々の動作量を規定す
る。即ち、気槽が大きければ空気圧作動器のベロ
ーズによる移動量は少ない。バルブ５１から５５
はコンピユータ１８の信号により、例えば、ソレ
ノイド（示されていない）等の手段をもつて制御
される。バルブ５０，５２および５４は速動性の
ものであつて、望ましい実施例においては１ミリ
秒の応答時間を有するものが用いられる。第４図
に示す位置においては、各作動器１２，１３およ
び１４の気槽は１定値を維持している。これらの
動作位置にあつては、図に示す位置とは反対に、
空気源１７が作動器１２，１３および１４に接続
されるか又は空気圧作動器１２，１３および１４
の気槽がダンプ５１ａ，５３ａおよび５５ａを経
由して大気に接続されるかの、いずれかである。
バルブ５１，５３および５５は空気源１７に接続
されて示されているが、反対位置となつた時に
は、ダンプ５１ａ，５３ａおよび５５ａに接続さ
れる。

バルブ５１，５３および５５は、バルブ５０，
５２および５４に比して動作が遅く、例えば５ミ
リ秒の応答時間を有するものである。バルブ５
１，５３および５５は、比較的遅い動作であるた
め前もつてセツトされ、速動バルブ５０，５２お
よび５４がセツトされる以前に、これらの作動は
完了している。

コンピユータ１８は、実際の測定された距離を
蓄積された基準値と比較することによつて、蓄積
された算法を用いて、空気圧作動器１２，１３お
よび１４のいずれが押し出されまた引込まれるべ
きか、さらに作動時間の長さをも判断する。ウエ
ーフアが位置している時は常に、ゲージは蓄積さ
れた基準値と比較するために次々に他の新しい測
定値を作り出す。この処理は、誤差が所定の容認
できる範囲内に収るまで数回繰り返される。

７個の変位ゲージを使用して、焦点面内におけ
るウエーフア２７が前に述べたRMS最適適合と
なるような適合は、コンピユータメモリ内に蓄積
された算法を用いて行なわれる。この算法によ
り、ウエーフアの望ましい移動方向に依存して各
２方向バルブを圧力源又は排気口に接続するよう
バルブが操作される。次に、望ましい修正量に比
例した時間だけ各２方向バルブが開かれる。前に
述べたように、本発明の自動平坦化装置は、第４
図のそれと類似の空気圧作動装置を用い、さらに
ウエーフアを折り曲げおよび整形するための付加
的な作動器が準備される。望ましい実施例におい
ては22個の変位ゲージが１９の空気圧作動器と共
に用いられる。これら変位ゲージはウエーフアの
異るポイントにおいて測定を行い、これらの測定
値はは誤差信号を得るため、平坦面を表わす前も
つて測定された蓄積データと比較される。第２図
は３個の空気圧作動器２８，２９および３０が描
かれており、これらは裏板２６に固定されまた、
圧盤１１に固定された延長部２８ａ，２９ａおよ
び３０ａを有している。測定された値と蓄積され
ている値の比較によつて発生される誤差信号に依
存して、空気圧作動器２８，２９および３０なら
びに図示されていないが結合状態にある多くの作
動器により圧盤１１は撓まされたり曲げられたり
して結局はウエーフア２７の測定された平坦さが
所定の目標値にもたらされ得る。

このように、本発明の自動焦点合わせおよび自
動平坦化装置のための算法を用いることによつ
て、ウエーフアの焦点面内におけるRMS最適適
合が行なわれ、またウエーフアの自動平坦化が行
なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動焦点合わせ部分を単純化
した形状で１部絵画的に、又１部ブロツク図とし
て表わした図であり、第２図は自動焦点合わせお
よび自動平坦化のための両方の作動器を含む本発
明のチヤツクアセンブリの部分断面図として示さ
れた側面図であり、第３図は本発明のゲージ電子
回路を示すブロツク図であり、第４図は本発明の
空気圧装置部分を示すブロツク図であり、第５図
は投写装置焦点面内におけるウエーフアのRMS
適合を示す図である。 １０……チヤツクアセンブリ、１１……圧盤、
１２，１３，１４……空気圧作動器、１５……基
準面、１６……バルブマニホールド、１７……空
気圧源、１８……コンピユータ、１９〜２４……
変位ゲージ、２６……裏板、２７……ウエーフ
ア、２８，２９，３０……空気圧作動器、３１…
送信多重器、３２……変位ゲージ、３３……送信
部分、３４……受信部分、３５……受信多重器、
３６，３８……ミキサー、３７，３９……増幅
器、４０，４１……バンドパスフイルタ、４２，
４３……コンパレータ、４４，４５……ワンシヨ
ツトマルチバイブレータ、４６……フリツプフロ
ツプ、４７……アンドゲート、４８……カウンタ
ー、４９……水晶発振器および周波数デバイダ、
５０〜５５……バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウエーフアを光学装置の焦点面内に自動的に
   位置決めするための装置において、 ウエーフアを保持するための圧盤装置（プラテ
   ン）１１と、ウエーフアの位置及び平坦さを表わ
   す出力信号を発生するセンサ装置を有し、該セン
   サ装置はウエーフア表面の位置合わせ（アライン
   タント）のための基準として用いられる基準面１
   ５の位置を検出するための少なくとも１つの変位
   ゲージ１９〜２１と、 当該ウエーフアないし光学的平坦面の位置を検
   出する少なくとも１つの別の変位ゲージ２２〜２
   ４とを有し、 更に、第１距離装置と第２距離装置とを有する
   変位ゲージ電子回路２５が設けられており前記第
   １距離装置は上記の少なくとも１つの変位ゲージ
   １９〜２１と上記の基準面１５との間の距離を測
   定し 前記第２距離装置は上記の少なくとも１つの別
   の変位ゲージ２２〜２４と上記ウエーフアないし
   光学的平坦面との間の距離測定するものであり、 更に、前記変位ゲージ電子回路２５から受取つ
   たそれの出力に基づいて、当該のウエーフアと前
   記基準面１５との距離を算出する計算装置１８が
   設けられており、前記計算装置は適正な焦点面
   （位置）と適正な平坦面（位置）とを表わすデー
   タを記憶する記憶手段を有していて、当該の位置
   定めの装置に夫々の当該の情報を供給するもので
   あり、 更に前記計算装置は前記記憶手段に接続されて
   いる比較手段を有していて上記の記憶された適正
   焦点面（位置）からのウエーフア（表面位置）の
   ずれを表わす第１の出力信号と、上記の記憶され
   た適正平坦面（位置）からのウエーフア表面（位
   置）のずれを表わす第２の出力信号を発生するも
   のであり、 更に、上記の適正焦点面（位置）からのウエー
   フア（表面位置）のずれに基づいて適正焦点合わ
   せ状態（適正焦点面位置）に制御するための第１
   作動装置１２，１３、及び上記の適正平坦面（位
   置）からのウエーフア表面（位置）のずれに基づ
   いて適正平坦状態（適正平坦面位置）に制御する
   ための第２作動装置２８〜３２が設けられてお
   り、 前記第１作動装置１２，１３は、前記圧盤装置
   及び前記比較手段に作用結合されていて、前記複
   数の第１信号が所定値よりも低下するまで前記圧
   盤装置を移動させるものであり、 前記第２作動装置は、前記圧盤装置及び前記比
   較手段に作用結合されていて、前記複数の第２信
   号が所定値よりも低下するまでウエーフアを選択
   されたポイントにおいて曲げるものであることを
   特徴とするウエーフア自動位置決め装置。