JPS6132518A - 位置決め制御装置 - Google Patents

位置決め制御装置

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JPS6132518A
JPS6132518A JP15294884A JP15294884A JPS6132518A JP S6132518 A JPS6132518 A JP S6132518A JP 15294884 A JP15294884 A JP 15294884A JP 15294884 A JP15294884 A JP 15294884A JP S6132518 A JPS6132518 A JP S6132518A
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谷本 哲三
Tsutomu Tanaka
勉 田中
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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】 r発明の利用GWf1 本発明は、2分割受光素子全利用し、その出力差から計
算されるずれの許容値が一定となるよ・うに位置決めを
行なう位置決め装置に係り。
特忙自動焦点制御等に好適な位置決め制−装置に関する
〔発明の背量〕
、自動焦点等の位置決め技術において、2分割受光素子
がよく用いられる。2分割受光素子の受光面は一般にs
R1図のような形状をしており、全体の受光面、・1゛
は、それぞれの面積がほぼ同等となるように二つ1tL
および1hに分割されている。それぞれの受光素子1α
およびIAVcbいては受光する光量と出力は同じ関係
にあるので、第1図のように照度が均等である光3が、
受光素子1.、、a9.i hの境界Aで2等分される
ように光束となって入射されると、それぞれの出力2a
および2bには同レベルの信号(電圧あるいは電流)が
現われる。したがって、物体からの反射光あるいは透過
光を受け、受光素子1αと1hの出力21!と2bの出
力差が予め定められる範囲内にある物体の位置を位置決
めしようとする物体の位置であると定めておくと、位置
決め祉容易である。
第2図Fi、半導体露光装置において、2分割受光素子
全利用した自動焦点システムの一例である。光源5の光
からスリット6により光束3を形成し、そのスリット状
の光束6を結倫レンズ7と反射鏡8奢介し、ウェハ9上
に装置投影させ、この反射光聖典び反射鏡10.結倫レ
ンズ11%拡大レンズ12を介して2分割受光素子1の
受光面に納置させる。ここで、ウェハ9がパターン露光
光学系(例えば縮小投影露光装置の光学系)130合焦
点位置にあるとき光束3が第3図(−)に示すように2
分割受光素子1の中央に結倫するように設定しておくと
、ウェハ9が合焦点位置から下側に外れた場合は、光束
3は点線のような方向に進み、第3図(A)のように2
分割受光素子1の中央境界4からずれた位置に投影され
る。一方、第2図には図示されてい表いが、ウェハ9が
合焦点位置に対し上側に外れると。
光束3は、第3図(c)のように、下側にずれたときと
は逆の方向に、2分割受光素子1の中央境界4からずれ
て結便される。いま、2分割受光素子102分割された
個々の素子1Gおよび1bから得られる電気的出力をそ
れぞれr6およびFAとTると、合焦点Flip テh
’s =Vh (第3図(α))、合焦点位置忙対しウ
ェハ9が下方にずれているときはvl) >Va (第
5図(A) ) 、上方にずれていると診はFg > 
i’h (第5図(C))となる。このよう表関係を踏
まえ、制御系は第2図に示すように差動増幅器14と、
不感帯回路15と、ウェハ9搭載の2ステージ2DK連
結され危モータ19t−躯動する九めのサーボ増幅器1
6カら構成されている。
差動増幅器14は増幅度h’471持ちs2分割受光素
子1の出力の差分C’a−Vb)K増幅度&tt掛けた
信号Vex−k (Fg−Fb)!−小出力る。不感帯
回路15はモータ19に対し不感帯を与えるもので、例
えば自動焦点の目標精度である上限と下限にウェハ9を
設定し九とき、差動増幅器14の出力Vtに現われる出
力値會それぞれ入力端子17シよび18から設定するこ
とで動作する。イマ、不感帯回路15の出力t−F、と
すると、V、とウェハ9の上下位置に対する関係は第4
図(−)のようになる。
サーボ増幅器16は不感帯回路15の出力値VIt−受
け、これを速度情報としてモータf9に加え、2ステー
ジ20ヲ駆動してウェハ9t−合焦点位置に向かわせる
。合焦点位置に向かうKつれて不感帯回路15の出力V
、け小さくなってゆき、不感帯V、l、V、に達すると
モータl9Fi停止し、2ステージ20it安定状態と
なり、目標精度内にウェハ9け位置付けられる。
このように不感帯回路15は2ステージ20に安定性を
得るために設けられたものであるが、従来はこの不感帯
金固定としてい7?1.ため、光源5の劣化や位置決め
しようとする物体の反射率の違いによシ、不感帯と目標
精度の対応が夫々われ、精度に悪影*V与えるという欠
点があった。
すなわち光源5の照度が高くなった多物体の反射率が高
くなったシすると、第4図<b>に示すよA  If 
  MW 省d M Am j Jta、If JL 
 k ’  τ−宜v!−V、f固定とすると(斜線部
)、実際の到達精度は目標精度よル狭tl、位置決めが
厳しく表る。
1方、逆に光源5の照度が低くな−)たり、物体の反射
率が低くな−)九シすると、#I4図(e) K’示す
ように%特性直線が低勾配と々り、固定の不感帯’tt
−VuC斜線部)に対しては、実際の到達精度は目標の
精度に較べ低く設定され1位置決め精度が甘くなる。
〔嚢明の目的〕
本発明は、上記の従来技術の欠点をなくし、光源の照度
の変動や反射率の変化に影響を受けない安定性の高い位
置決め制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために1本発明による位置決め制御
装置は、物体よシの反射光あるいは透過光yt2分割受
光素子で受光し、その素子間の出力差がある一定の値を
示す定位置に上記物体を位置づける位置合せ装置におい
て、さらに。
ト配*子藺の出力善のトP−9信の祈停f、η鳳精度に
合致する不感帯を設定する不感帯入力手段と、上記2分
割受光素子の出力和を求める加算手段と、この加算手段
の出力を記憶する記憶手段と、#記憶手段に記憶された
上記加算出力で現在の加算出力を除算する除算手段と、
この除算手段の出力を上記不感帯に乗じてこの結果を新
たに不感帯とする乗算手段と、この新たな不感帯を含む
上記素子間の出力差を速度情報とする電動機を具備する
ことを要旨とする。すなわち、本発明は、2分割受光素
子に投影される光束の全体の光量よ多光源の照度率ある
いけ反射出の変化率を定量的に導き出し、この変化率1
既に設定されている不感帯の上限と下限にフィードバッ
クし、常に適正な不感帯を形成することにより安定した
位置決め制御?得ようとするものである。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の実施例を第5図および第6図に従って説
明する。第5図はステージの駆動に山流モータ全利用す
る例、#!6図はパルス拳モータを利用する例であり、
第6図においては第5図に較べ必要となる構成要素の置
換えのみが示されている。第5図および第6図とも、記
述上物体からの反射光全検出する方式としておシ、光束
を2分割受光素子に結僚する光学系は第2図に示したも
のと同等であり1本例では省略しである。
まず、第5図に従って、第1の実施例を説明する。第5
図にbuて、3は光学系で形成される光束で、物体21
で反射し、2分割受光素子1に投影される。22は2分
割受光素子1の個々の素子1α、IAから出力される電
気信号2a。
2bを加算する加算器、23は加算器22の出力を本発
明の動作の初期に記憶する記憶回路、24Fi加算器2
2から得られる和信号を記憶回路23に記憶してbる和
信号で除算する除算器、25.26は本発明動作開始時
に設定された不感帯の上限17および下限18ヲ除算器
24の出力で乗算し、乗算出力を新次に不感帯回路15
のそれぞれ上限および下限にする乗算回路、14および
16はそれぞれ差動増幅器シよひサーボ増幅器、19は
2ステージ20奢駆動する直流モータである。
本発明による位置決め制御装置はつぎのように動作する
。物体21の目標位置において、光束3が個々の受光素
子1a、IAKよ)等分割されるように、光学系あるい
は2分割受光素子1を設定してかく。このように設定す
ると、物体21の位置の変化に対する2分割受光素子出
力1a、1hの変化は、先に述べた第3図の説明通りで
ある。まず最初の物体21において、目標精度の上限と
下限の位置に物体21t−位置付け、それぞれの場合に
得られる差動増幅器14からの出力を読みとシ、これよ
り小さめの電圧’u * ’tt を基準の不感帯幅と
してそれぞれ乗算器25 、26に端子17.18から
設定する。仁の準備作業が終了すると、セット信号27
を与え、加算器22で得られている2分割受光素子1の
出力の和(Va + F’b)會記憶回路25に記憶す
る。加算器22の出力C’a+Vb)は2分割受光素子
1に入射される光束3全体の照度(光量)を示すもので
あるから、同一物体21であれば、光源の照度に変化が
ない限υ、かつ光束3が2分割受光素子1の受光面をは
み出さない限り、一定である。従って2ステージ20の
動作範囲内で光束3が2分割受光素子1をほみ出さ壜い
構造としておけば、上記セット信号27によ〕記憶回路
23に記憶された加算出力(’a + Vb )は、は
ぼ同時に設定した不感帯幅P’、E −V、と相対する
基準電圧となる。いまこの基準電圧をF、七する。基準
不感帯1’d−V、および基準電圧Vrヲ求めたときの
物体21において、位置決め開始信号28でサーボ・オ
ンしたときを考えると、光源に照度変動がない限シ加算
器22から出力される出力値は、記憶回路23に記憶さ
れている基準電圧F、と同値であるから、除算器24に
よる除算結果I/i1とな91乗算器25および26で
基準不感帯FuおよびF、<[乗算して得られる結果は
そのまt実際の不感帯値r、およびVdとなって不感帯
回路15に入力される。この不感帯は、特定の物体21
に対し設定された不感帯へのものであり、物体21の上
下位置と不感帯回路15の出力V、は第4図<−)のよ
うな特性を形成する。以後の動作は第2図による従来例
と同様で%直流モータ19は不感帯回路15からの指令
1受け、2ステージ20″を駆動し、物体21會不感帯
Vd、V、に入るまで目標位置に向かわせる。
一方、光源の照度変化あるいは物体による光の反射高の
変化を考えると、これらは光束3の照度を全体的に変化
させることにほかなら々い。
いま、上記の原因が重なり合って光束3に照度の変化が
あると、2分割受光素子1に入射される光束の面積は不
変で、かつ電気出力は照度に比例するから、常に演算を
実行している除算器24の出力からは基準照度Vrに対
する現時点の照度(Va + Vb)の変化率R= (
’a + Vb ) / ’r ’に得ることができる
。除算器24で求められた照度の変化率Rは、次に乗算
器25および26に入力され。
乗算器25および26は既に求めておいた基準不感帯値
ruおよびVdに対し、それキれRV、LおよびRVd
々る演算を施し、この演算結果全実際の不感帯値として
不感帯回路15に入力する。この動作は。
照度変化によシ生ずる目標精度と不感帯の不−In照度
の変化車分だけ不感帯全加減して補正することにほかな
らない。すなわち、第4図(α)を基準の不感帯値r、
およびVdと基準の照度情報’rvi−求めたときの物
体の位置に対する不感帯回路15の出力V5の特性とす
ると、2分割受光素子1の出力和(va +Vb )か
ら照度の変化率R(っま9直線の勾配の変化率)を求め
、この変化率を基準の不感検値V、およびVdに乗じる
ことにより、目標精度と特性直線が交わる截置に不感帯
を補正し、目標精度に合致した不感帯を得る。
このことを第4図(blおよび(c)k用いて説明する
と、高い照度に対しては基準不感帯j’d−V、Lを広
げて目標精度と特性直線が交わる。新たな不感帯V9〜
rpヲ形成し、低い照度に対しては基準不感帯r、1.
r@Lを狭めて目標精度と合致する。新たな不感帯VA
−F、i形成する。
なお、第5図において、記憶回路23はアナログ値を記
憶するものであるから、短時間の記憶ならばサンプル中
ホール1回路でよく、長時間の記憶なら、入力管プレタ
ル変換するA/D変換器と変換デジタル値t−Sらにア
ナログ変換する1)/A 変換器で構成すればよい。ま
た、直流モータ19とサーボ増幅器16の部分を第6図
のような構成要素に置き換えても氷見−による動作は成
立する。すなわち、V/F変換器29は不感帯回路15
の出力V、に比例する周波数のクロックゼパルスを作p
出し、極性判定回路30は不感帯回路15の出力V、の
極性を検知1てZステージ20の移−すべき方向を出力
する。反転回路5l−IANDグー) 52 、3−3
は、極性判定回路30よυの指示を受け、例えばi号V
、が正極性のとき、 ANDゲニト32?I−オープン
、 ANDゲー〜ト33ヲクローズとして1.勤ゲート
i2からV/F変換器19の出力をステッピング・モー
タ34の逆回転入力に入力して一′2ステニジ20ヲ目
標位置に向わせる。徊号V5が負極性にあるときは上記
動作とh逆で、 A)II)ゲート33をオープンとし
、ステッピング・モニタ3゛4の正回転入力にV/F変
換器29の出力パルスを導いて。
2ステージ20す前とは逆方向に目−位置に向わせる。
物体21が不感帯域に到達すると極性判定回路30はV
z = Oi−検出し、ANDゲート32および33ヲ
クローズとして、ステッピング・モータ34全停止させ
る。さらに、本発明の実施例は物体から反射光を検出し
、物体を定位置に位置決めする方法を論じているが5部
品挿入機のように基板のホールの位置を透過光で検出す
る装置にも本発明が適用できることは言うまでもない。
以上のように本発明によれば、目標精度に対し安定した
位置決め制御が実現できる。
〔発明の効果〕
以上述べた通シ、本発明によれば、光源の照虐の変動あ
るいは位置決めしようとする物体の光の反射車の変化に
応じ、目標精度に合致し九不感帯が常に形成されるので
、安定性の高い位置決め制御装置を集−することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は2分割受光素子と入射光の位置関係1示す図、
第2図は従来の2分割受光素子を用いる位置決め装置の
構成を示すブロック図、′第3図(α)〜(C)は物体
の位置の変化により生ずる2分割受光素子と入射光の関
係図、第4図(α)〜(C)は物体の位置に対する不感
@を含む2分割受光素子の差動出力の特性図、第5図は
本発明の一実施の態様による位置決め制御装置の構成を
示すブロック図、第6図は他の一つの実施の態様による
位置決め装置のうち、第5図に対′し変わる構成要素の
みを示すブロック図である。 1・・・2分割受光素子  14・・・差動増幅器15
・・・不感帯回路    16・・・サーボ増幅器17
・・・不感帯上限の基準値 18・・・不感帯下限の基準値

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 物体よりの反射光あるいは透過光を2分割受光素子で受
    光し、その素子間の出力差がある一定の値を示す定位置
    に上記物体を位置づける位置合せ装置において、さらに
    、上記素子間の出力差の上記一定値の近傍に必要精度に
    合致する不感帯を設定する不感帯入力手段と、上記2分
    割受光素子の出力和を求める加算手段と、この加算手段
    の出力を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された
    上記加算出力で現在の加算出力を除算する除算手段と、
    この除算手段の出力を上記不感帯に乗じてこの結果を新
    たに不感帯とする乗算手段と、この新たな不感帯を含む
    上記素子間の出力差を速度情報とする電動機を具備する
    ことを特徴とする位置決め制御装置。
JP15294884A 1984-07-25 1984-07-25 位置決め制御装置 Granted JPS6132518A (ja)

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JP15294884A JPS6132518A (ja) 1984-07-25 1984-07-25 位置決め制御装置

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JP15294884A JPS6132518A (ja) 1984-07-25 1984-07-25 位置決め制御装置

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JPS6132518A true JPS6132518A (ja) 1986-02-15
JPH0574212B2 JPH0574212B2 (ja) 1993-10-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02115991U (ja) * 1989-03-07 1990-09-17
CN100462875C (zh) * 2006-04-14 2009-02-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 具有间隙特性传动机构的控制系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02115991U (ja) * 1989-03-07 1990-09-17
CN100462875C (zh) * 2006-04-14 2009-02-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 具有间隙特性传动机构的控制系统

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