JPS60225005A - レ−ザ−光を利用した位置決め装置の補正方式 - Google Patents

レ−ザ−光を利用した位置決め装置の補正方式

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JPS60225005A
JPS60225005A JP59082451A JP8245184A JPS60225005A JP S60225005 A JPS60225005 A JP S60225005A JP 59082451 A JP59082451 A JP 59082451A JP 8245184 A JP8245184 A JP 8245184A JP S60225005 A JPS60225005 A JP S60225005A
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JP
Japan
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correction
positioning
positioning device
closed loop
laser
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JP59082451A
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English (en)
Inventor
Kazunari Imahashi
今橋 一成
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0014Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光波干渉を利用した寸法測定装置を位置決めの
基準としている高精度の位置決め装置において、ン■定
光が通過する9気の気圧及び温度による影響を除去する
方式に関するものである。
レーザー光の光波干渉を利用した長さ1列定装慨は極め
て高m度で高安定なものとして今日では1ミクロン以下
の位置決め精度を要求される位置決め装置に多用されて
いる。しかし、位置決め装置が空気中で動作する場合に
は測定光も空気中を走行するため、空気の圧力、OA度
、濤度等の変動によって光の速度が影響を受け、これが
原因となって測定値が変動する。特に位置決め精度にお
いて、0.1ミクロン以下の精度を確保しようとすると
、気圧変動や塩度変動を補正する何等かの手段が必要と
なる。
従来、温度や気圧を補正する手段として、気圧変動に対
しては気圧計を設置して、ここから得られる数値によフ
て位置決めの数値を補正し、温度に対しては±0.1度
位の精度を有する恒温槽の中に装置全体を設置する方法
がとられている。
しかし、一般に使用される気圧計は応答速度が非常に遅
く、又、レーザー干l1I11ffの精度を補正するた
めに必要な気圧データーを得ることのできる気圧針は相
当に高価である。又、このような気圧計では、例えば音
波による気圧変動の如く極めて高速の気圧変動は補正す
ることができない。
一方、温度を±0.1度以内に保−)だ恒温槽の中に装
置全体を入れることは装置の操作上極めてや9かいなご
とである。そして、気圧計と同様このような恒温槽も高
速で変化するm度変動に対しては対応することができず
、側にこの種の恒温槽は非常に高価である。
本発明はここに示した多くの問題のほとんど大部分を取
り除いた、レーザー干IvIffのMfE方式に関する
ものである。
本発明の特徴は、光波干渉手段を有する寸法測定機能が
含まれた位置決め装置において、第一の寸法測定手段が
位置決め用閉ループサーボ系に組み込まれ、第二の寸法
測定−111段がこの位置決め装置の固定部に設けられ
ている位置決め装置にある。
マうに、光波干渉を利用した第一の寸法測定装置が位置
決め用の閉ループサーボ系の一部に組み込まれた位置決
め装置において、位置決め装置の補正を行なうことを目
的とした第二の光波干渉を利用した寸法測定装置を固定
部に設置した位置決め装置にある。
即ち、本発明の集画は位置決めを行なうためのレーザー
干渉針の他に補正用の第二のレーザー干渉針を位置決め
装置のベース上に設置し、ここで得られるデータを位置
決め!!置の聞ループサーボ系の一部に組み込むことに
より、温度や気圧の変動の補正をリアルタイムに行なお
うとするものである。以下、図面により本発明になる位
置決め装置の補正方式について説明を行なう。
i1図は本発明に係る位置決め鈍磨の概略を示す平面図
であり、第2図は位置決めを行なうための制御系の一部
を示すブロック図である。第1図に示す例は平面上のx
Yeに関する位置決めを行永うために必要とされる測定
系のみを示したものである0m1図において位置決め装
置全体を保持するメインペース1は、通常このような高
精度の位置決めを行なう装置なので御影石等で作られる
ことが多い。
xYステージ2は、メインベース1の上を矢印3゜4で
示す方向に移動して正確に位置決めされる。
レーザー干渉針のための反lNa120は、レーザー光
22.23124を反射する。又、@1図のブロック1
6す17.18.19はレーザー光の干ef?であり、
XYステージ2の位置は、干渉計17+18+19と反
射鏡20との間の相対位置で!ff簡される。
即ち、xYステージ2の矢印3で示す方向の位置はル−
ザー光の光路長24でバされ、矢印4でボす方向の位置
はレーザー光の光路長22又は光路長23で示される。
なお、この図ではXYステージ2を移動させるための駆
動機構やガイドに関しては図示されていない。
レーザー干渉針16.17+18+19から出てくる干
渉光のレシーバ−12+13+14+15で干渉光が電
気信号に変えられる。又、レーザー光を発する光#5や
、反lv鋺や半透鏡6,718*9+10111はレー
ザー光の光路を曲げたり分配するのに使用されている。
レーザー光の千#tt16及び反射[25は、本補正方
式をmaするために必要とされる第二のレーザー干渉針
である。
即ち、との第二のレーザー干渉針は干渉1ff16と反
射#I25との間を走る光26の光路長を常に測定して
いる。又、干渉1716と反射112f$はメインペー
ス1にしっかりと固定されている。干渉計16の出力を
f8気信号に変えるためにレシーバ−15が用いられる
第2図は第1図に示すx丁ステージ2をX方向(矢印3
で示す方向)に移動位置決めするための制御部を示すブ
ロック図である0図中、目標位置を指示するための制御
部30は、通常、制御用コンピュータである。制御部3
0が発する目標位置データ62は、ディジタルアナログ
変換器(以下、略してDACと呼ぶ)51によりアナロ
グ電圧に奏換され加算器34に入る(ここで加算器34
゜35.39はアナログ電圧用のものである。)。
第1図のX!ステージは電力増ml器31で駆動される
モーター32によって(181図の矢印で示す3の方向
) X方向に移動させることができる。
速度検出器33はモーターの1i2I啄速度を知るため
のものである。信号は反転器36で反転され、アブテネ
ータ−37によりて減衰される。
信号56は増又は減が第1図のXマスデージ2のX方向
の移動をtr側しているレーザー干渉針から得られる。
そして、カウンター44が信号56を受けとってこれを
計数している。j[Iち、カウンター44は常に!+!
1図のXYステージ2のX方向の位置を示している。X
方向の位置を示す信号45はDAC42でアナログ電圧
に変換されて加算器39に与えられる。加算f139を
出た位置を示す電圧は、反転器38を経て加算器34に
与えられる。即ち、ここまでに説明した部分は、レーザ
ー干渉計から得られる位置信号が制御5li30のボす
目標位置信号に等しくなるようにXYステージが、奉−
ター32で駆動される閉ループサーボ系で、とイれらの
動作説明は省略する。
第2図において本発明に係る部分の構成について説明を
行なう、第1図の光路26をttmbているレーザー干
渉計から得られる増又は減の信号67をカウンター46
が受け取りで計数している。
スイッチ60によってカウンター49はプリセットされ
る。数値は標準状態で光路26が示す長さである。xY
ステージの現在位置カウンター44は、Xを保持する。
光路26の現在値lはカウンター46を保持する。光路
26の標準値カウンター49はLを保持する。
先ず標準状態におけるXYステージの現在位置をX、光
路26の長さをLとする。更に現在のXYステージの位
置をX、光路26の長さをlとすると、 であるから、補正量をΔXとすると 4g=x+ΔX・・・ (2) 即ち、ここで得られるΔx@14在位値Xに加えれば標
準値Xが得られることがわかる。閉ループ回路の補正装
置46.49.47,4J]、43゜41.40やディ
ジタルの減算f147で(1) 。
(2)、(3)のような演算をリアルタイムで行なう。
入力は68(即ちj)、54(IllちL)である。以
上のことから減算器の出力55は、(3)式の中の(L
−j)を与える。
ここで得られた(L−j)の値は、DAC48)によっ
てアナログ信号に変えられ、掛算器48に入る。
ディジタルの入力信号58とアナログの入力信号59の
槓を出力する掛算器43は容易に入手可能である。掛算
器43のアナログ入力は(L−1)であり、ディジタル
入力はXであるから出力61は(L−7)lxを与える
。アッテネータ−41で1/Lの減衰を与えることによ
り41の出力62は (L−1) ・ x/L となり、反転H40を経た出力60は 麺、(L−7)・x/L ・となる、即ちこれは補正すべき値ΔXである。
加算点39には補正量ΔXが常に与えられているため、
例えば9気の温度が急激に変化した時、カウンター44
が保持する真の値も急徽に変動する。しかし、カウンタ
ー46が保持するlの値も同様に変動するため、出力信
号Xの値63が変動した分は、補正値60で補正され、
結果としてxYステージ2の現在位置は不動となる。
このようなリアルタイムの補正は、電子ビームやレーザ
ー光等を利用して微細なパターンを直列データで#lI
D1lする装置において特に必要とされる。
即ち、このようなリアルタイムの補正を行なわない場合
、瞬間的な気圧変動等が起りだ場合、その時描いていた
パターンが歪む現象が起り、これは超LSIの微細パタ
ーン等の捕圓において極めて有害なことである。
以上、本発明に係る位置決めの補正方式につぃI#説明
したが、このような補正方式が極めて葡効なのは、次の
ような理由による。即ち、1)メインベース2は御影石
で作られた極めて安定したものであるため、光路26の
長さは短期的には非常に安定している。
2)補正用の光路26と測定用の光路22.23゜24
等は同一の!2気中に置かれているため、気圧変動、温
度変動、温度変動等は同時に影情を受ける。
3)補正用のレーザー干渉計と開窓用のレーザー干渉計
は同一のレーザー光源を利用してシするため光源の影響
を受けない。
4)補正用のレーザー千1llffと測定用のレーザー
千渉酊の測定の時定数は同じである。
【図面の簡単な説明】
M1図は、本発明に係るレーザー光を使用した位置決め
装置の補正2F式を実現する一例のメカニズム部分を上
部より鳥だ因であり、M2図は、第1図に示す装置を制
御するための制御部の一部をボすブロック図である。 なお図において、1・・メインベースI 2・・XYλ
テージ、3.4・・移動方向、 5・・レーザー光源+
 6.7.8.9.10.11・・反射鏡及び半透#1
. 12.13,14.15・・レシーバ−+ 16,
17118,19・・千渉計。 20.25・・反射鏡、 21122,23I2412
6・・レーザー光、 30・・制御l1部、 31・・
電力増幅器、 32・・モーター、 33・・速度検出
器、34,35.39・・加算器、 36,38140
・・インバーター1 87.41・・アッテネータ−1
42・・DA変換器、 48・・掛算器!44.46.
49・・カウンター、45・・信号。 47・・ディジタル減算器+ 48+51・・DAC+
50・・スイッチ、62・・目標位置データ。 15B・・入力(j)、+54・・入力(1,) +6
6・・減IIl&g出力、+56−・△X信号、57・
・Δl信号、 58・・ディジタルの入力信号。 59・・アナログの入力信号、60・・補正値。 61.62+68・・出力信号である。 第 1 図 第 2 N

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光波干渉手段を有する寸法闇定fi能が含まれた位置決
    め装置において、第一の寸法測定手段が位置決め用閉ル
    ープサーボ系に組み込まれ、第二の寸法測定手段が前f
    fd位置決め!!媚の固定部に設け6れていることを特
    徴とする位置決め装置。
JP59082451A 1984-04-24 1984-04-24 レ−ザ−光を利用した位置決め装置の補正方式 Pending JPS60225005A (ja)

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