JPS61155801A - 複合形半導体位置検出素子 - Google Patents
複合形半導体位置検出素子Info
- Publication number
- JPS61155801A JPS61155801A JP59275958A JP27595884A JPS61155801A JP S61155801 A JPS61155801 A JP S61155801A JP 59275958 A JP59275958 A JP 59275958A JP 27595884 A JP27595884 A JP 27595884A JP S61155801 A JPS61155801 A JP S61155801A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- length
- psd
- resistance layer
- calculates
- semiconductor position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野〕
本発明は、とくに高精度位置測定を可能とする複合形半
導体装置検出素子に関するものである。
導体装置検出素子に関するものである。
（発明の技術的背景とその問題点）
移動物体などの位置を高精度に測定するために半導体装
置検出素子（以下、ＰＳＤという）が多く用いられてい
る。第４図は従来用いられているＰＳＤの概念図である
。このＰＳＤは、基本的にはホトダイオードと同様のＰ
Ｎ接合型受光器であって、平板状のシリコン基板４２の
一面にｎ”ｆｆ１４１を形成し、このｎ” ｆｆ１４１
の中央に図示していない共通電極を橋成し、シリコン基
板４２の他面にＰ型の均一な抵抗Ｗ！Ｊ４３を形成し、
抵抗層４３の両端にそれぞれ電流出力電極を設けた構造
が一般的である。このようなＰＳＤを用いた位置検出器
の位置分解能は、ＰＳＤの長さと測定系のノイズに比例
し、ＰＳＤの光電流すなわち入射光エネルギーに逆比例
する。
置検出素子（以下、ＰＳＤという）が多く用いられてい
る。第４図は従来用いられているＰＳＤの概念図である
。このＰＳＤは、基本的にはホトダイオードと同様のＰ
Ｎ接合型受光器であって、平板状のシリコン基板４２の
一面にｎ”ｆｆ１４１を形成し、このｎ” ｆｆ１４１
の中央に図示していない共通電極を橋成し、シリコン基
板４２の他面にＰ型の均一な抵抗Ｗ！Ｊ４３を形成し、
抵抗層４３の両端にそれぞれ電流出力電極を設けた構造
が一般的である。このようなＰＳＤを用いた位置検出器
の位置分解能は、ＰＳＤの長さと測定系のノイズに比例
し、ＰＳＤの光電流すなわち入射光エネルギーに逆比例
する。
位Ｗ測定値すなわち測定値Ｐは、第５図に示すようにＰ
ＳＤ５０の長さ方向に見た光ｆＩ（ＬＥＤ）５１からの
入射光の入射位置に応じて変化する両出力ｍｅｔカラ＋
７）７ｒｉＲｉ 、 ｉ ト、ＰＳＤ５０の全測
長距１１１Ｋに基づき次式から求められる。
ＳＤ５０の長さ方向に見た光ｆＩ（ＬＥＤ）５１からの
入射光の入射位置に応じて変化する両出力ｍｅｔカラ＋
７）７ｒｉＲｉ 、 ｉ ト、ＰＳＤ５０の全測
長距１１１Ｋに基づき次式から求められる。
一般にこの演算はディジタル的に行われ、その演算精度
は′Ｒ流ｉ 、ｉ２の値をＡ−Ｄ変換するときのディ
ジタル値のビット長に比例して良くなる。実際上は、Ｐ
ＳＤ自身の受けるノイズや電流信号を電圧信号に変換す
るときの発生ノイズにより１２ビツト長が実用範囲の限
界とされている。
は′Ｒ流ｉ 、ｉ２の値をＡ−Ｄ変換するときのディ
ジタル値のビット長に比例して良くなる。実際上は、Ｐ
ＳＤ自身の受けるノイズや電流信号を電圧信号に変換す
るときの発生ノイズにより１２ビツト長が実用範囲の限
界とされている。
以上要するに一つのＰＳＤを用いて広範囲かつ高精度に
測長するのには自ずから限界があるということである。
測長するのには自ずから限界があるということである。
Ｃ発明の目的）
したがって本発明の目的は、より高範囲かつ高精度に測
長し得るＰＳＤを提供することにある。
長し得るＰＳＤを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、長さの異なる複数
のＰＳＤを共通のパッケージ内に並設封入したことを特
徴とするものである。
のＰＳＤを共通のパッケージ内に並設封入したことを特
徴とするものである。
第１図は本発明の第１の実施例をパッケージを省略して
示すものである。平板状のシリコン早板１２の一面にｎ
４層１１を形成し、他面には長さの異なる２個のＰ型紙
抗層１３１，１３２を並設している。このデバイスは一
つのパッケージの中に封入される。このデバイスの光源
には両紙抗層１３１．１３２をその長さ方向に直角な方
向にまたがって同時にカバーできるような細長い光源１
５が用いられ、両紙抗層１３１．１３２を同時に駆動で
きる構造とする。長さの長い抵抗層１３１の長さで決ま
る全測長範囲１−７の内、長さの短い抵抗層１３２は部
分的に８精度に測長できるようにできるだけ短い長ｔＬ
２にする。というのは、素子の出カフＩｉ流は抵抗層の
長さに逆比例するため、短い抵抗層のもの程Ｓ／Ｎ比が
高くとれるからである。また、位置分解能は素子の長さ
に比例的に変化する。たとえば、現在市販されているＰ
ＳＤについてみると、抵抗３１１３１の有効受光長を３
４ａｍ＋とじたとき、その分解能は７μｎ程度、抵抗Ｊ
１１３２の有効受光長を３ｊｗｌｌとしたとき、その分
解能は、０．２μｎ程度であり、本発明に従い両者を使
用した場合、全測長範囲し、は。
示すものである。平板状のシリコン早板１２の一面にｎ
４層１１を形成し、他面には長さの異なる２個のＰ型紙
抗層１３１，１３２を並設している。このデバイスは一
つのパッケージの中に封入される。このデバイスの光源
には両紙抗層１３１．１３２をその長さ方向に直角な方
向にまたがって同時にカバーできるような細長い光源１
５が用いられ、両紙抗層１３１．１３２を同時に駆動で
きる構造とする。長さの長い抵抗層１３１の長さで決ま
る全測長範囲１−７の内、長さの短い抵抗層１３２は部
分的に８精度に測長できるようにできるだけ短い長ｔＬ
２にする。というのは、素子の出カフＩｉ流は抵抗層の
長さに逆比例するため、短い抵抗層のもの程Ｓ／Ｎ比が
高くとれるからである。また、位置分解能は素子の長さ
に比例的に変化する。たとえば、現在市販されているＰ
ＳＤについてみると、抵抗３１１３１の有効受光長を３
４ａｍ＋とじたとき、その分解能は７μｎ程度、抵抗Ｊ
１１３２の有効受光長を３ｊｗｌｌとしたとき、その分
解能は、０．２μｎ程度であり、本発明に従い両者を使
用した場合、全測長範囲し、は。
０．０２％の精度で測長でき、同時に高精度測長域Ｌ２
は０．００６６％の高精度で測長可能となる。実際には
出力信号をバイナリ１２ビツト長のＡ−Ｄ変換器を介し
てディジタル的に処理して測長データを得るが、その場
合はＬ 、Ｌ とも全測長値の０．０２５％の精度
となる。すなわち、Ｌ は８．５μｎ、Ｌ２は０．７５
μｍの分解能で測長可能となる。
は０．００６６％の高精度で測長可能となる。実際には
出力信号をバイナリ１２ビツト長のＡ−Ｄ変換器を介し
てディジタル的に処理して測長データを得るが、その場
合はＬ 、Ｌ とも全測長値の０．０２５％の精度
となる。すなわち、Ｌ は８．５μｎ、Ｌ２は０．７５
μｍの分解能で測長可能となる。
第２図は抵抗層の他の配置例を示すものである。
この実施例においては、シリコン基板１２上に艮い抵抗
層１３１と、短い２つの抵抗１１２１．２２とを形成し
たものである。抵抗層２１．２２は抵抗層１３１から等
距離に並置され、しかも抵抗層２１．２２は長さ方向に
離れている。この場合は抵抗層１３１によって全測長範
囲し、が決定され、抵抗１２１．２２によって高精度測
長範囲しｆが決定される。これ以外にも種々の配置構成
は可能である。
層１３１と、短い２つの抵抗１１２１．２２とを形成し
たものである。抵抗層２１．２２は抵抗層１３１から等
距離に並置され、しかも抵抗層２１．２２は長さ方向に
離れている。この場合は抵抗層１３１によって全測長範
囲し、が決定され、抵抗１２１．２２によって高精度測
長範囲しｆが決定される。これ以外にも種々の配置構成
は可能である。
第３図は第１図の２抵抗層型ＰＳＤの信号処理回路の一
構成例を示すものである。ます全測長範囲用の抵抗１１
３１１（第１図の抵抗層１３１に相当）に入射された光
は、その入射位置に応じた形でＴｊｉ流ｉ 、ｉ に変
換される。この７４流１１゜１２はｉ−Ｖ変換器３２１
．３２２でそれぞれ電圧信号に変換され、両者の和Ｚ＋
１２＝Σｉが加１１５３３１で演算され、両者の差！１
！２ ＝Δｉが減算器３３２で演算される。次に除
算器３５１によりΔｉ／Σｉ （ｉｌ−ｉ２ ）／
（ｉ１＋１２）を求め、この比、すなわち全測長距離の
重心値をＡ−Ｄ変換器３６１によりディジタル値に変換
し、それを入出力ボートＣＰＩＯ）３７１を介して中央
処理装置（ＣＰＬＩ）３８で読み取れるようにする。Ｃ
ＰＵ３８では全測長距離と、この比から絶対値を演算す
る。加算器３３１で得られた電流の和信号Σｉは比較器
３４１によりレベルチェックされ、ＰＳＤが測長範囲内
にあることを示すステータス信号として出力される。こ
のステータス信号もＰＩ０３７１を介してＣＰｔＪ３８
で読み取られるようにする。
構成例を示すものである。ます全測長範囲用の抵抗１１
３１１（第１図の抵抗層１３１に相当）に入射された光
は、その入射位置に応じた形でＴｊｉ流ｉ 、ｉ に変
換される。この７４流１１゜１２はｉ−Ｖ変換器３２１
．３２２でそれぞれ電圧信号に変換され、両者の和Ｚ＋
１２＝Σｉが加１１５３３１で演算され、両者の差！１
！２ ＝Δｉが減算器３３２で演算される。次に除
算器３５１によりΔｉ／Σｉ （ｉｌ−ｉ２ ）／
（ｉ１＋１２）を求め、この比、すなわち全測長距離の
重心値をＡ−Ｄ変換器３６１によりディジタル値に変換
し、それを入出力ボートＣＰＩＯ）３７１を介して中央
処理装置（ＣＰＬＩ）３８で読み取れるようにする。Ｃ
ＰＵ３８では全測長距離と、この比から絶対値を演算す
る。加算器３３１で得られた電流の和信号Σｉは比較器
３４１によりレベルチェックされ、ＰＳＤが測長範囲内
にあることを示すステータス信号として出力される。こ
のステータス信号もＰＩ０３７１を介してＣＰｔＪ３８
で読み取られるようにする。
高精度測長範囲用の抵抗層３１２（第１図の抵抗層１３
２に相当）に入射された光によって生じた一対のＴｉ流
も上記と全く同様にしてｔ −Ｖ変換器３２３．３２４
によって電圧信号に変換され、以下、加算器３３３、減
算器３３４、除算器３５２、Ａ−Ｄ変ｙｋ器３６２、比
較器３４２によって得られたデータがＰＩＯ３７２を介
してＣＰＵ３Ｂに読み取られる。
２に相当）に入射された光によって生じた一対のＴｉ流
も上記と全く同様にしてｔ −Ｖ変換器３２３．３２４
によって電圧信号に変換され、以下、加算器３３３、減
算器３３４、除算器３５２、Ａ−Ｄ変ｙｋ器３６２、比
較器３４２によって得られたデータがＰＩＯ３７２を介
してＣＰＵ３Ｂに読み取られる。
比較器３４１，３４２で得られたステータス信号をＣＰ
ｔＪ３Ｂでチェックすることにより、抵抗層３１１で代
表される第１のＰＳＤ要素で広範囲を一般の精度で測長
し、また、同時に、抵抗１３１２で代表される第２０Ｐ
ＳＤ要素で特定範囲をさらに高精度で測長することが可
能となる。
ｔＪ３Ｂでチェックすることにより、抵抗層３１１で代
表される第１のＰＳＤ要素で広範囲を一般の精度で測長
し、また、同時に、抵抗１３１２で代表される第２０Ｐ
ＳＤ要素で特定範囲をさらに高精度で測長することが可
能となる。
以上述べた実施例においては共通のシリコン基板上に長
さの異なる複数の抵抗層を形成する構造のＰＳＤについ
て述べたが、本発明は独立に構成された長さの胃なる複
数のＰＳＤ要素、すなわちそれぞれ別個のシリコン基板
上に抵抗層を形成してなる長さの異なる別々のＰＳＤ要
素を機械的に共通のパッケージ内に並置封入したもので
も同等の効果を達成することができる。
さの異なる複数の抵抗層を形成する構造のＰＳＤについ
て述べたが、本発明は独立に構成された長さの胃なる複
数のＰＳＤ要素、すなわちそれぞれ別個のシリコン基板
上に抵抗層を形成してなる長さの異なる別々のＰＳＤ要
素を機械的に共通のパッケージ内に並置封入したもので
も同等の効果を達成することができる。
を子ビームを利用した転写装置などにおいては、マスク
に対しウェハーの基準位置を正確に合わせる必要がある
。このようなウェハーを載せたテーブルを′Ｂｙ４ｒ！
Ｌに駆動し、位置制御をする微動装置などのフィードバ
ック信号源として上述の本発明のＰＳＤはとくに好適に
応用できる。その他、本発明のＰＳＤＬｔ電子ビーム描
画装置、電子ビームテスター等の電子ビーム応用機器や
ＩＣテスターなどの微動駆動を要するｌＩＩｍに応用す
ることができる。
に対しウェハーの基準位置を正確に合わせる必要がある
。このようなウェハーを載せたテーブルを′Ｂｙ４ｒ！
Ｌに駆動し、位置制御をする微動装置などのフィードバ
ック信号源として上述の本発明のＰＳＤはとくに好適に
応用できる。その他、本発明のＰＳＤＬｔ電子ビーム描
画装置、電子ビームテスター等の電子ビーム応用機器や
ＩＣテスターなどの微動駆動を要するｌＩＩｍに応用す
ることができる。
以上述べたように本発明のＰＳＤは広範囲に精度よく測
長できると同時に部分的にさらに高精度のＩｌ艮を可能
とするものであり、微動駆動ｆ！ｓＩＭの駆動制御系の
フィードバック信号として利用することにより高効率、
高精度の位置出し制御を実現することができる。
長できると同時に部分的にさらに高精度のＩｌ艮を可能
とするものであり、微動駆動ｆ！ｓＩＭの駆動制御系の
フィードバック信号として利用することにより高効率、
高精度の位置出し制御を実現することができる。
第１図、第２図は本発明の異なる実施例を示す内部平面
図、第３図は本発明の複合型半導体装置検出素子の出力
信号を処理する回路の一構成例を示すブロック図、第４
図は公知の半導体装置検出素子の内部構成を示す平面図
、第５図は公知の半導体装置検出素子の位置と電流出力
の関係を示す特性説明図である。 １１・・・ｎ＋層、１２・・・シリコン基板、１３１゜
１３２．２１．２２・・・抵抗層。
図、第３図は本発明の複合型半導体装置検出素子の出力
信号を処理する回路の一構成例を示すブロック図、第４
図は公知の半導体装置検出素子の内部構成を示す平面図
、第５図は公知の半導体装置検出素子の位置と電流出力
の関係を示す特性説明図である。 １１・・・ｎ＋層、１２・・・シリコン基板、１３１゜
１３２．２１．２２・・・抵抗層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、長さの異なる複数の半導体位置検出要素を共通のパ
ッケージ内に並設封入したことを特徴とする複合形半導
体位置検出素子。 ２、前記半導体位置検出要素として、共通のシリコン基
板上に長さの異なる複数の抵抗層が形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合形半導体
位置検出素子。 ３、前記半導体位置検出要素として、長さの異なる独立
構成の複数の半導体位置検出素子が用いられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合形半導体
装置検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59275958A JPS61155801A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 複合形半導体位置検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59275958A JPS61155801A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 複合形半導体位置検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155801A true JPS61155801A (ja) | 1986-07-15 |
Family
ID=17562791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59275958A Pending JPS61155801A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 複合形半導体位置検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61155801A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63167211A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 | Olympus Optical Co Ltd | 距離検出装置 |
| JPS6425006A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | Rikagaku Kenkyusho | Optical method for detecting distance |
| JPH049609A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-14 | Canon Inc | 受光装置 |
| US5229806A (en) * | 1991-05-28 | 1993-07-20 | Chinon Kabushiki Kaisha | Multi-point range finding device |
| US7907499B2 (en) | 2006-07-26 | 2011-03-15 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Optical element, optical element manufacturing method and optical pickup device |
| CN112444199A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 广东博智林机器人有限公司 | 基于双psd的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59275958A patent/JPS61155801A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63167211A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 | Olympus Optical Co Ltd | 距離検出装置 |
| JPS6425006A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | Rikagaku Kenkyusho | Optical method for detecting distance |
| JPH049609A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-14 | Canon Inc | 受光装置 |
| US5229806A (en) * | 1991-05-28 | 1993-07-20 | Chinon Kabushiki Kaisha | Multi-point range finding device |
| US7907499B2 (en) | 2006-07-26 | 2011-03-15 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Optical element, optical element manufacturing method and optical pickup device |
| CN112444199A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 广东博智林机器人有限公司 | 基于双psd的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法 |
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