KR20020065369A

KR20020065369A - 위치측정장치

Info

Publication number: KR20020065369A
Application number: KR1020020006228A
Authority: KR
Inventors: 도미나가다모츠; 히로가와사토시
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2002-08-13
Also published as: US6647632B2; TW528881B; US20020104231A1

Abstract

반도체 웨이퍼상의 박막 자기헤드 등, 디바이스의 배열의 진직도를 정밀도 좋고도 재현성 좋게 측정하는 위치측정장치는, 베이스상에 피측정물을 얹어 놓는 피측정물 유지부와, X 스테이지와, X 스테이지를 타고 넘어 배치된 도어형의 서브베이스와 도어형 서브베이스에 배치된 Y 스테이지와, Z축방향으로 이동 가능한 텔레비전현미경(검출기), X 스테이지 및 Y 스테이지를 각각 안내구동하는 볼 순환형 리니어 가이드와 모터를 구비하고, 또한 유지부가 X축방향 및 Y축방향으로 이동할 때의 진직오차를 고정밀도로 검출하기 위하여 유지부의 측면에 설치한 X축, Y축 진직 바에 근접 대향하여 삼각측량방식 레이저변위계를 설치한다.

Description

위치측정장치{POSITION MEASURING APPARATUS}

본 발명은 예를 들면 액정기판이나 액정표시소자 등의 제조공정에 있어서 그표면에 형성되는 패턴 및 그것을 위한 반도체 웨이퍼상에 형성된 박막 자기헤드 등 전자디바이스 등의 정밀패턴의 배열을 정밀도 좋게 측정하는 위치측정장치에 관한 것이다.

박막 자기헤드는 다수의 자기헤드를 반도체 웨이퍼상에 박막공정에 의해 형성한 후, 이 반도체 웨이퍼상에 형성한 다수의 헤드를 개별로 잘라 내어 각각의 자기헤드로 가공한다. 그 때문에 웨이퍼상에 베이킹한 헤드의 배열의 진직(眞直) 정밀도가 나쁘면 웨이퍼상에 형성된 하나하나의 자기헤드의 자극형상이나 치수가 불균일해져 버려 얻어지는 자기헤드의 특성이 일정하지 않게 되어 버린다. 그 때문에 반도체 웨이퍼상에 형성되는 다수의 헤드의 배열(이하 헤드열이라 함)의 진직도를 높은 정밀도로 측정하는 것이 요구되고 있다.

종래, 이와 같은 배열의 진직을 측정하기 위한 장치로서는, 직동(直動) 정압 공기베어링으로 안내하는 X 스테이지에 반도체 웨이퍼를, 그 위의 피측정부의 배열방향을 X 스테이지의 이동방향과 일치하도록 탑재 고정하고, 이것을 텔레비전현미경으로 측정하면서, 상기 X 스테이지에서 측정피치별로 웨이퍼를 이동시켜 배열의 진직도를 정밀도 좋게 측정하는 것이 있었다.

이 방법은, 상기 직동 정압 공기베어링의 진직안내 정밀도를 기준으로 하여 배열의 진직을 정밀도 좋게 측정하나, 그러나 X 스테이지를 구동하는 볼나사나 리니어모터 등의 공기베어링부에서의 공기의 진동의 영향을 피하는 것이 어렵고, 그 때문에 0.02㎛ 이내의 측정 재현성을 얻는 것은 곤란하였다.

또 다른 방법으로서는, 예를 들면 반도체분야에 있어서 노광장치로서 사용되는 첨부하는 도 5에 나타내는 장치와 같이 그 위에 웨이퍼(46)를 탑재한 X-Y 스테이지(41)에 X-Y축과 평행하는 직교 평면거울(42)을 설치하여 이 스테이지(41)의 축및 Y축의 이동을 상기 직교 평면거울(42)과 그 사이의 변위를 측정하는 레이저 간섭계 (43, 44)로 측정하는 방법도 있었다.

그러나 상기한 종래의 방법에서는 직교 평면거울(42)을 기준으로 하여 웨이퍼 (46)상의 피측정부(즉 형성된 전자디바이스)의 배열의 진직도를 측정하고 있으나, 그러나 이 웨이퍼상의 모든 측정영역에 걸쳐 배열의 진직도를 측정하기 위해서는 상기 X-Y 스테이지(41) 및 직교 평면거울(42)을 모든 측정영역에서 위치 결정할 필요가 있다. 그 때문에 상기 직교 평면거울(42)과 레이저 간섭계(43, 44)의 사이를 상기 모든 측정영역을 커버하는 이상의 거리로 설정하지 않으면 안된다. 예를 들면 측정영역이 200mmφ인 경우, 상기 평면거울(42)과 레이저 간섭계(43, 44)의 사이는 적어도 200mm 이상 떨어지게 된다. 이 때 온도가 0.5℃ 변화하면 그 사이에 있어서의 공기의 굴절율의 변화에 의하여 200mm ×0.5℃ ×1.0^-6/℃ = 1 ×10^-4mm = 0.1㎛ 변화되어 버려 이것이 그대로 측정오차가 되어 버린다는 문제점이 지적되고 있었다.

한편, 상기한 박막 자기헤드와 같은 전자디바이스의 배열의 진직도를 측정하는 경우, 그 측정오차는 O.O1㎛ 이내로 할 필요가 있고, 그것을 위해서는 측정시의 온도차만이라도 0.05℃ 이내로 유지할 필요가 있다. 또 상기 종래기술의 측정장치에서는 온도차 이외에 기압의 변동에 대해서도 이것을 작게 억제하여 다른 기계적인 열팽창에 대해서도 작게 억제할 필요가 있어 이것을 경제적으로 실현하는 것은 실제로는 곤란하였다.

또 예를 들면 액정기판이나 액정표시소자의 제조공정 등에서는 그 표면에 형성되는 마스크 등의 정밀패턴의 치수를 측정할 필요가 있다. 종래, 이와 같은 정밀 패턴을 측정하기 위한 장치로서는, 일반적으로 피측정물인 기판을 X-Y 스테이지상에서 이동하면서 그 표면의 정밀패턴을 텔레비전현미경 등으로 촬상하여 측정하는 것은 이미 알려져 있다.

그런데 이와 같은 액정기판이나 액정표시소자를 이용한 표시장치는, 최근 그 대형화나 고정밀화가 강하게 요구되고 있고, 이 요구에 따라 이들 액정기판이나 액정표시소자상의 정밀패턴의 치수측정을 행하는 2차원 측정장치에도 이들 대형화한 기판이나 소자의 표면상에 고정밀화하여 형성된 정밀패턴을 더욱 정확하게 측정하는 것이 요구되고 있다. 구체적으로는 최근에는 수백 밀리미터 내지 수천 밀리미터(수 100mm 내지 수천mm)의 범위에 걸쳐 0.1㎛ 이하의 측정 재현성(측정 정밀도)이 요구되게 되고 있다.

종래, 이와 같은 측정에는 예를 들면 첨부하는 도 6에 나타내는 바와 같은 2차원 측정장치가 사용되고 있었다. 즉 도면에도 나타내는 바와 같이 베이스(1)상에 피측정물을 위치결정하는 X 스테이지(2)와, 이 X 스테이지(2)에 걸쳐 설치한 도어형의 프레임(21)상에 Y 스테이지(22)를 설치하고, 이 Y 스테이지(22)에는 Z 스테이지(27)를 조립하고, 다시 이 Z 스테이지상에 텔레비전현미경(29)을 탑재한다. 그리고 이들 X 스테이지(2), Y 스테이지(22), Z 스테이지(27)를 이동하면서 검출장치인 텔레비전현미경(29)을 피측정물인 상기 기판상에서 위치결정을 행한다. 또한 이들 X 스테이지(2) 및 Y 스테이지(22)의 이동량은, 레이저간섭계(8a, 8b, 38)와 평면거울(7a, 7b, 37)에 의하여 높은 정밀도로 측정한다. 이에 의하여 상기 텔레비전현미경(29) 및 도시 생략한 화상처리장치에 의하여 측정한 현미경시야내의 피측정점위치와, 상기 레이저간섭계(8a, 8b, 38)에 의해 측정한 X 스테이지(2) 및 Y 스테이지(22)의 이동량으로부터 상기 피측정물상에서의 피측정점의 2차원 치수(X 방향 및 Y 방향의 위치)를 측정한다.

그런데 상기 종래기술이 되는 2차원 측정장치 및 그 방법에서는, 예를 들면 치수의 측정에 있어서의 측정재현 오차에 의해 스테이지의 X-Y축방향에서의 이동시의 진직오차가 가산되는 구조이다. 즉 예를 들면 스테이지를 X축방향으로 이동할 때, 스테이지의 이동에 따르는 진동이나 롤링 등의 영향에 의해 Y축(진행방향으로 수직한 방향)에 변동이 생기고, 이것이 오차의 원인이 된다. 따라서 이 X-Y축방향에서의 이동의 진직 재현성을 최대한으로 높일 필요가 있고, 종래에는 예를 들면 이 X-Y축방향에서의 스테이지의 안내에는 정압 공기베어링(53a, 53b, 63) 및 구동 리니어모터(54, 64)의 조합이 사용되고 있었다.

그러나 이들 기술에 의하면, 측정재현 정밀도는 0.1㎛ 내지 0.2㎛정도가 되기 때문에 이에 의하여 얻어지는 진직 안내 재현성은 0.2㎛정도로 되어 있었다. 그러나 상기한 바와 같이 피측정물의 대형화에 따라 수 1OOmm 내지 1OOOmm의 이동량을 가지는 정압 공기베어링은 그 큰 치수에 걸쳐 높은 정밀도의 가공이 필요하게 되기 때문에 매우 고가의 것이 된다. 아울러 리니어모터도 역시 고가이고, 나아가서는 그 발열량도 크고, 그 때문에 높은 측정재현 정밀도, 진직 안내 재현성이 요구되는 장치에 열변위에 의한 큰 측정오차를 초래하게 되어 바람직하지 않았다.

또 그외의 2차원 측정장치 및 방법으로서는, 첨부하는 도 7에 나타내는 바와 같이, 텔레비전현미경(29)을 Z 방향으로 위치결정하고, 이어서 피측정물(101)을 X-Y 스테이지(102)(도면에서는 도시 생략하나, 상기와 마찬가지로 X 스테이지와 Y 스테이지를 겹친 구조)상에서 X-Y 방향으로 위치결정하는 것이 이미 알려져 있다. 또한 이 X-Y 스테이지(102)의 피측정물의 바깥쪽(측면)에는 X-Y축과 평행한 반사면을 가지는 평면거울(107a, 107b)이 설치되어 있고, 역시 레이저간섭계(108a, 108b)에 의하여 X-Y축 방향의 이동량을 높은 정밀도로 측정하는 것이다.

또한 이 장치 및 방법에서는, 상기 레이저간섭계(108a, 108b)로부터 평면거울 (107a, 107b)을 향하여 출사하는 레이저광선의 교차점이 상기 텔레비전현미경(29)의 광축이 일치하도록 설정하여 두고, 또한 피측정면(피측정물의 상면)과 거의 동일한 Z 위치에 설정함으로써, 원리적으로는 X-Y축방향에서의 이동시, 진직도의 재현 오차를 레이저간섭계로 검출할 수 있는 것이다. 구체적으로는 예를 들면 X-Y 스테이지(102)가 X 방향으로 이동하는 경우는, 이 X축에 평행한 평면거울(107b)의 변위를 레이저간섭계(108b)로 측정하면, X축에서의 이동의 진직도(즉, Y축방향에서의 변위)를 측정하는 것이 가능해진다.

그런데, 상기한 종래기술이 되는 2차원 측정장치 및 방법에 있어서도, 레이저간섭계를 이용함으로써, 스테이지 이동시의 진직도를 측정하는 것은 가능하나, 그러나 이하와 같은 문제점이 지적된다.

즉, X-Y방향으로 이동하는 위치결정 스테이지(102)에 걸쳐져 Z 스테이지 (109)가 배치되고, 또한 레이저간섭계(108a, 108b)가 상기 X-Y 스테이지(102)의 끝부에 배치되는 구조이므로, 이들을 설치하는 베이스(110)의 치수가 커진다. 그 때문에 X-Y 스테이지(102)의 이동에 따라 그 스테이지중량에 의한 부하 중심점이 이동하여 상기 베이스(110)가 왜곡되고, 그에 따라 베이스상에 설치된 레이저간섭계 (108a, 108b)와 평면거울(107a, 107b) 사이의 거리나 위치관계가 변동되어 각 스테이지의 이동거리를 정확하고도 높은 정밀도로 측정하는 것이 곤란하게 되는 문제가 있었다.

또한 상기 구성에서는, 레이저간섭계(108a, 108b)와 평면거울(107a, 107b) 사이의 거리는, 피측정물의 치수(예를 들면 수 100mm 내지 1000mm)보다 커지기 때문에 각 스테이지의 이동거리의 측정이 온도나 기압 등, 환경의 영향을 받기 쉬워 측정오차가 커져 버린다는 문제점도 있었다. 즉 예를 들면 평면거울과 레이저간섭계 사이를 200mm 정도의 거리를 두고 배치하여 온도가 0.5℃ 변화된 경우, 공기의 굴절율의 변화에 따라 측정거리는 2OOmm ×0.5℃ ×10^-6℃ = 1 ×1O^-4mm = 0.1㎛만큼 변화되어 이것이 그대로 측정오차가 되어 버린다. 그 때문에 이것으로는 반드시 충분한 측정재현 정밀도나 진직 안내 재현성을 얻을 수는 없었다.

즉, 상기한 바와 같이 피측정물의 대형화 및 그 패턴의 고정밀화에 따라, 수 1OOmm 내지 1OOOmm의 범위에 걸쳐 0.1㎛ 정도 이하의 측정 재현성이 요구되나, 그러나 상기한 종래기술에서는 X-Y축방향의 이동에 있어서의 진직 재현 오차가 그대로 측정오차가 되고, 또 스테이지의 구동시스템으로부터의 발열도 크기 때문에 상기한 초정밀 측정에는 적합하지 않으며, 또한 그 가격도 매우 고가의 것이 된다

따라서 본 발명은 상기한 종래기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 따라서 본 발명의 제 1 목적은, 특히 0.O1㎛ 정도의 정밀도의 배열의 측정재현성을 경제적으로 실현하는 것이 가능한 2차원 측정장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 제 2 목적은, 상기한 바와 같은 고가의 안내 구동계 시스템을 사용하지 않고 X-Y스테이지를 이동할 때의 진직 재현 오차를 대폭 저감하여 충분한 측정재현성을 얻는 것이 가능하고, 또한 대형화에 대해서는 장치를 저렴하게 구성하는 것이 가능한 2차원 측정장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 2차원 측정장치의 구조를 나타내는 일부 회로를 포함하는 사시도,

도 2는 도 1의 2차원 측정장치에 있어서의 헤드 열의 배열 정밀도의 측정동작의 상세를 나타내는 플로우차트,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예의 2차원 측정장치의 구성을 설명하기 위한 사시도,

도 4는 도 3의 본 발명의 2차원 측정장치에 있어서의 이동량(치수)의 측정동작을 설명하기 위한 플로우차트,

도 5는 종래기술의 2차원 측정장치의 일례를 나타내는 도,

도 6은 종래기술의 2차원 측정장치의 다른 예를 나타내는 도,

도 7은 종래기술의 일례로서, 반도체분야에 있어서 노광장치로서 사용되는 장치를 나타내는 상면도이다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하도록, 본 발명의 제 1 형태에 의하면, 베이스와, 상기 베이스상에 배치되어 그 상면에 피측정물을 얹어 놓는 피측정물 유지부와, 상기 피측정물 유지부를 X축방향으로 이동 가능한 X 스테이지와, 이 X 스테이지를 X축방향으로 안내구동하는 X축 안내 구동수단과, 상기 X 스테이지의 위쪽에 설치된 화상검출수단을 구비하고, 상기 화상검출수단에 의해 검출된 화상신호로부터 상기 피측정물의 배열 정밀도를 측정하는 2차원 측정장치에 있어서, 상기 피측정물 유지부의 X축방향의 측면에 근접 대향하여 상기 X 스테이지의 X축방향의 직진이동시에 X 스테이지의 옆쪽 변위, 즉 X 스테이지의 Y축방향 이동의 진직변동을 검출하는 수단을 설치하고, 또한 상기 화상검출수단에 의해 검출된 화상신호와 상기진직변동 검출수단으로 측정한 진직변동에 의거하여 상기 피측정물의 배열의 진직도를 정밀도좋게 측정하는 2차원 측정장치가 제공된다.

또 상기 본 발명의 2차원 측정장치의 구체적 형태에 의하면, 다시 상기 베이스상에는 상기 X 스테이지를 타고 넘어 그것과 직교하는 방향으로 이동 가능한 Y 스테이지를 설치함과 동시에, 상기 화상검출수단을 상기 Y 스테이지상에 설치하여도 좋다. 이에 의하면 상기 피측정물을 다시 상기 X 스테이지와 직교하는 Y축방향으로 이동하면서 X축방향의 배열을 정밀도 좋게 측정하는 것이 가능해진다.

또 본 발명의 다른 구체적 형태에 의하면, 상기 진직변동 검출수단을 상기 피측정물 유지부의 X축방향의 측면에 설치된 평면거울과, 상기 평면거울의 반사면에 근접 대향하여 설치된 레이저간섭계로 구성함으로써 0.001㎛ 정도의 높은 측정 정밀도를 달성하는 것이 가능해진다.

아울러, 본 발명의 또 다른 구체적 형태에 의하면, 상기 X 스테이지와 상기 피측정물 유지부 사이에 다시 상기 피측정물을 회전 가능한 θ회전 스테이지를 설치함으로써, 장치에 의한 배열정밀도 측정시에 있어서의 상기 피측정물의 경사를 자동적으로 보정하여, X축방향으로 평행하게 하는 것이 가능하게 되어 높은 정밀도로 배열측정을 가능하게 한다.

그리고, 본 발명의 제 1 형태에 의하면, 상기 X축 안내 구동수단을 비교적 저렴하게 입수 가능한 볼나사 또는/및 모터에 의해 구성하여도 충분히 높은 측정 정밀도로 피측정물의 배열을 정밀도 좋게 측정하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 2 형태에 의하면, 표면에 피측정물을 얹어 놓는 피측정물 유지부와, 베이스상에 배치되어 상기 피측정물 유지부를 2차원 평면의 X축방향으로 이동하는 X 스테이지와, 상기 베이스상에 배치되어 상기 X축과 수직한 Y축방향으로 연장되어 배치된 서브베이스와, 상기 서브베이스 위를 상기 2차원 평면의 Y축방향으로 이동하는 Y 스테이지와, 상기 Y 스테이지에 설치되어 상기 2차원 평면과 수직인 Z축방향으로 이동 가능한 화상검출수단과, 상기 X 스테이지를 상기 X축방향으로 안내구동하는 X축 안내 구동수단과, 상기 Y 스테이지를 상기 Y축방향으로 안내구동하는 Y축 안내 구동수단을 구비하고, 상기 화상검출수단에 의해 검출한 화상신호로부터 상기 피측정물의 2차원 치수를 측정하는 2차원 측정장치에 있어서, 다시 상기 피측정물 유지부의 X축방향 이동시의 Y축 방향에 있어서의 진직오차를 검출하는 수단을 상기 피측정물 유지부의 X축방향의 측면에 근접 대향하여 설치하고, 또한 상기 피측정물 유지부의 Y축방향 이동시의 X축방향에 있어서의 진직오차를 검출하는 수단을 상기 피측정물 유지부의 Y축방향의 측면에 근접 대향하여 설치한 2차원 측정장치가 제공된다.

상기 본 발명의 2차원 측정장치의 구체적 형태에 의하면, 상기 진직오차 검출수단은, 각 스테이지의 진직오차를 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능해지고, 상기 X축 안내 구동수단과 상기 Y축 안내 구동수단을 각각 비교적 저렴하게 구성하는 것이 가능한 전동모터와 볼순환형 리니어가이드로 구성하여도 소망의 측정 재현성(측정 정밀도)를 얻을 수 있다. 또 상기 진직오차 검출수단은, 각각 삼각측량방식의 레이저변위계, 또는 레이저간섭계에 의해 구성하는 것이 바람직하다.

또 상기 진직오차 검출수단은, 각각 상기 피측정물 유지부의 X축방향 및 Y축방향측으로부터 수 mm 내지 수십mm의 거리로 대향 배치하는 것이 바람직하고, 또한 상기 X축 안내 구동수단과 상기 Y축 안내 구동수단은, 각각 수백mm 내지 천mm의 범위에서 상기 피측정물 유지부를 X-Y축방향으로 이동 가능하게 함으로써, 최근 그 대형화나 높은 정밀화가 강하게 요구되고 있는 액정기판이나 액정표시소자상의 패턴치수측정에 대응할 수 있다.

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다. 먼저 도 1에는 본 발명에 의한 실시형태가 되는 2차원 측정장치가 표시되어 있고, 이 장치는 구체적으로는 박막 자기헤드와 같은 반도체 웨이퍼상에 형성된 전자 디바이스의 배열의 진직도를 정밀도 좋게 측정하는 배열정밀도 측정장치이다.

도면에도 나타내는 바와 같이, 베이스(기대)(1)상에는 직동 공기베어링(3)에 의하여 안내됨과 동시에, 볼나사(5)에 의해 X축방향으로 구동되는 정사각형상의 X 스테이지(6)가 배치되어 있다. 또한 이 구동기구로서는 비교적 저렴한 볼나사(5)에 역시 비교적 소형이고 저렴한 전동모터(4)를 결합하고, 이에 의하여 자동적으로 X축방향으로 구동하는 것도 가능하고, 이에 의하면 장치를 비교적 저렴하게 구성하는 것이 가능하게 된다. 또 이 X 스테이지(6)상에는 또한 판형상의 미동 Z 스테이지 (6a)가 설치되어 있다. 또한 이 미동 Z 스테이지(6a)는 자동 초점맞춤에 있어서 피측정물인 반도체 웨이퍼(46)를 수십㎛ 범위로 상하방향(Z축방향)으로 이동시키기 위한 것으로, 예를 들면 압전소자에 의해 도면의 Z축방향으로 구동된다.

이 미동 Z 스테이지(6a)상에는 원반형상의 θ스테이지(6b)가 설치되고, 그 위에는 다시 피측정물인 웨이퍼(46)를 유지하는 소위, 웨이퍼유지부(6c)가 설치되어 있다. 또한 이 θ스테이지(6b)는 웨이퍼(46)상에 형성된 복수의 자기헤드(46a)의 배열방향을 상기 X 스테이지(6)의 이동방향(X축방향)과 일치시키기 위하여 도면의 X-Y 평면내에서 회전시키기 위한 것이다.

또 미동 Z 스테이지(6a)에는 구체적으로는 도면의 우측에서 X축방향으로 연장된 하나의 면인 끝면에는 상기 X 스테이지(6)의 이동방향으로 평행한 반사면을 가지는 각주(角柱)형상의 평면거울(13)이 설치되어 있다. 또 도면으로부터도 분명한 바와 같이 이 평면거울(13)의 반사면에 대향한 근접위치에, 레이저간섭계(14)가 배치되어 있다. 또한 이 평면거울(13)과 레이저간섭계(14) 사이의 거리(D)는, 예를 들면 그 반사면으로부터 2mm 또는 그 이하로 설정되어 상기 베이스(1)상에 고정되어 있다. 즉, 2mm ≥D > 0이다. 또 이 평면거울(13)은 상기 미동 Z 스테이지(6a)의 끝면에 있어서 상기 X 스테이지(6)의 이동거리에 대응하는 범위에 걸쳐 설치되어 있다.

종래 방식에서는, 레이저간섭계는 스테이지의 이동거리를 정확하게 계측하기 위하여 스테이지의 이동방향과 동일방향으로 배치하여 레이저광을 조사하고 있었기 때문에 스테이지의 이동거리보다도 짧은 거리로 스테이지와 레이저간섭계를 배치할 수 없었다. 그러나 본 발명에서는 레이저간섭계는 스테이지의 이동의 진직도를 측정하는 것이므로 스테이지의 이동방향에 대하여 직각인 방향(레이저의 조사방향)으로 배치할 수 있다. 그 때문에 레이저간섭계와 스테이지 사이의 거리는, 스테이지의 최대 이동거리보다도 짧게 할 수 있다. 특히 정밀도를 요구하는 것에 대해서는 가능한 한 근접하여 배치하는 것이 좋다.

상기한 실시형태에서는 상기 베이스(1)상에는 다시 상기 X 스테이지(6)를 타고 넘어 도어형상(또는 「ㄷ」자형상)의 서브베이스(21)가 고정되어 있고, 이 서브베이스(21)상에는 상기 X 스테이지(6)와 직교하여 Y 스테이지(22)가 설치되어 있다. 또한 이 Y 스테이지(22)는 볼나사(25)에 의해 도면의 Y축방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한 이 구동기구로서는 비교적 저렴한 볼나사에 다시 역시 비교적 소형이고 저렴한 전동모터(45)를 결합하고, 이에 의하여 자동적으로 Y축방향으로 구동하는 것도 가능하고, 이에 의하면 장치를 비교적 저렴하게 구성하는 것이 가능하게 된다. 또이 구성으로부터 분명한 바와 같이 X 스테이지(6)와 Y 스테이지(22)는 독립하여 구동할 수 있게 되어 있다.

이 Y 스테이지(22)상에는 다시 Z 조동(粗動) 스테이지(27)가 설치되고, 또한 이 Z 조동 스테이지(27)상에는 텔레비전현미경(29)이 설치되어 있다. 또한 이 텔레비전현미경(29)에 의하여 얻어진 영상신호는 도면의 화상처리장치(17)에 접속되고, 다시 예를 들면 컴퓨터장치(18)에 접속되어 있다. 또 도면으로부터도 분명한 바와 같이 이 컴퓨터장치(18)에는 상기 레이저간섭계(14)에 의하여 측정되는 평면거울 (13)의 위치데이터도 입력되어 있다.

계속해서, 상기에 그 구성을 상세하게 설명한 본 발명의 배열정밀도 측정장치의 동작에 대하여 이하에 첨부하는 도 2의 플로우를 참조하면서 설명한다.

먼저, 도시 생략한 로봇아암 등에 의하여 피측정물인 그 표면에 다수의 자기헤드를 형성한 반도체 웨이퍼(46)를 상기 장치의 웨이퍼 유지부(6c)상에 탑재하여 고정한다(단계 S1).

다음에, 상기 컴퓨터장치(18)로부터의 지령에 의거하여 도시 생략한 제어부의 작용에 의하여 X 스테이지(6) 및 Y 스테이지(22)를 구동한다. 이에 의하여 상기 웨이퍼(46)상에 형성된 헤드열(46a)의 한쪽 끝의 자기헤드가 텔레비전현미경(29)의 시야내에 위치하도록 위치 결정한다(단계 S2). 그 후 이 텔레비전현미경(29)으로 얻어진 화상의 콘트라스트를 화상처리부(17)에서 추출하여 이 콘트라스트가 최선이 되도록 미동 Z 스테이지(6a)의 작용에 의하여 상기 웨이퍼(46)를 상하방향(Z축방향)으로 이동하여 샤프한 화상을 얻는다(단계 S3). 이와 같이 하여 상기 화상처리부 (17)는 그 시야내의 자기헤드의 위치를 추출하고, 그 추출한 위치를 컴퓨터장치 (18)에 보내어 그 위치를 기억하여 둔다(단계 S4).

이어서, X 스테이지(6)를 구동하여 상기 웨이퍼(46)상에 형성된 헤드열(46a)의 다른쪽 끝의 자기헤드가 텔레비전현미경(29)의 시야내가 되도록 위치결정하고(단계 S5), 상기와 동일한 과정을 거쳐 그 자기헤드의 위치를 추출하고, 컴퓨터장치 (18)에 보내어 기억한다(단계 S6). 이에 의하여 컴퓨터장치(18)는 상기 웨이퍼 (46)상에 형성된 헤드열(46a)의 양쪽 끝(즉, 그 한쪽 끝과 다른쪽 끝)의 위치로부터 그 헤드열(46a)의 X 스테이지의 방향(X축 방향)에 대한 기울기를 산출한다(단계 S7). 그리고 이 산출결과에 의거하여 컴퓨터장치(18)는 도시 생략한 제어부에 지령함으로써 상기 장치의 θ스테이지(6b)를 제어 구동하고, 이에 의하여 상기 웨이퍼 (46)상의 헤드열 (46a) X 스테이지의 이동방향(X축방향)으로 평행이 되도록 위치 결정한다(단계 S8).

다음에 X 스테이지(6)를 구동함으로써, 상기 웨이퍼(46)상의 헤드열(46a)의각 자기헤드가 차례로 상기 텔레비전현미경(29)의 시야내가 되도록 위치 결정한다 (단계 S9). 이 때 상기 레이저간섭계(14)에 의하여 측정되는 평면거울(13)의 위치와, 상기 텔레비전현미경(29) 및 화상처리부(17)에서 측정된 자기헤드의 위치로부터 상기 평면거울(13)을 기준으로 한 자기헤드의 배열상태(배열 정밀도)를 상기 컴퓨터장치(18)에 의해 산출한다(단계 S10).

즉, 상기한 구성에 의하면, 상기 X 스테이지(6)를 X축방향으로 구동할 때에 생기는 악영향, 즉 X 스테이지(6)를 구동하는 볼나사나 리니어모터 등의 구동기구 (4)에 의한 진직안내에 대한 영향이나, 직동 공기베어링(3)부에서의 공기의 진동에의한 영향에 의한 오차가, 상기 레이저간섭계(14)에 의하여 측정되는 상기 평면거울 (13) 사이의 위치변동으로서 측정된다. 그리고 이 측정한 위치변동분을 상기 텔레비전현미경(29) 및 화상처리부(17)에서 측정된 자기헤드의 위치를 보정함으로써 정확한 자기헤드의 위치를 산출할 수 있다. 즉 상기 평면거울(13)을 기준으로 하여 자기헤드의 배열 정밀도를 아주 정밀도 높게 측정하는 것이 가능해진다.

이 때, 상기 레이저간섭계(14)에 의하여 측정되는 레이저간섭계(14)와 평면거울(13) 사이의 거리(D)는, 상기한 바와 같이 매우 가까운 거리에 배치되어 있다. 구체적으로는 2mm 또는 그것 이하의 거리로 설정되어 있다. 그 때문에 온도차에 의 한 그 사이의 굴절율 변화에 기인하는 측정오차는, 예를 들면 그 온도차가 0.5℃인 경우에는 2mm ×O.5℃ ×1O^-6℃ = 1.0 ×10^-6mm = 0.001㎛가 된다. 즉, 목적으로 하는 측정재현 오차인 O.O1㎛에 대하여 10분의 1(1/10)이 되어 충분한 측정 정밀도를 달성하는 것이 가능함을 알 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 배열정밀도 측정장치에 의하면, 그 위치결정 스테이지기구를 X축, Y축으로 독립된 구조로 하고 있고, 또한 피측정물을 위치결정하는 X축의 진직도를 X 스테이지(6)의 이동방향으로 평행하게 배치된 평면거울과, 이것에 근접하여 배치된 레이저간섭계로 측정한다는 구조로 함으로써, 매우 높은 정밀도 측정을 실현하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한 피측정물인 웨이퍼 (46)상의 헤드열(46a), 즉 각 자기헤드를 촬상하는 상기 텔레비전현미경에 대해서는 그 분해능을 높게 하여 더욱 높은 치수 재현성이 얻어지도록, 예를 들면 그 조명광의 파장이 200nm 내지 400nm의 단파장의 텔레비전현미경을 사용하는 것이 바람직하다. 또 상기 Y 스테이지 및 Z 스테이지는 상기 텔레비전현미경을 중심으로 하여 Y축방향에 대하여 대칭이 되도록 배치함으로써, 그 열변형을 최소한으로 억제하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 실시형태에 있어서는, 그 피측정물로서 웨이퍼상의 헤드열의 자기헤드에 대하여 그 배열 정밀도의 측정에 대하여 상세하게 설명하였으나, 그러나 본 발명은 이것에만 한정하지 않고, 이외에도 높은 진직도의 측정이 필요한 각종 측정에 사용하여도 유효하다는 것은 물론이다. 또 상기한 실시형태에 있어서는 상기 X 스테이지와 함께 이동하는 평면거울의 위치를 측정하는 레이저간섭계를, 예를 들면 정전용량식의 센서를 사용하는 것도 가능하다. 또 상기한 평면거울도 상기한 실시형태에서는 미동 Z 스테이지(6a)의 측면에 설치되어 있으나, 그 설치위치는 상기 X 스테이지와 평행으로 이동하는 부위이면 좋고, 예를 들면 X 스테이지의 측면에 설치하여도 좋다.

아울러, 상기한 실시형태에 있어서는, 피측정물인 웨이퍼상의 복수열의 자기헤드에 대하여 그 배열정밀도를 측정하기 위하여(즉, 텔레비전현미경의 Y축 방향으로의 이동도 가능하게 하기 위하여) 상기 베이스상에는 다시 X 스테이지를 타고 넘어 도어형상(또는 「ㄷ」자 형)의 서브베이스를 고정하고, 이 서브베이스상에 Y 스테이지를 설치하고 있다. 그러나 예를 들면 X 스테이지만을 이동하여 피측정물의 배열정밀도(진직도)를 측정하는 것에 있어서는 이와 같은 Y 스테이지를 설치할 필요가 없음은 물론이다.

다음에 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 첨부하는 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예의 2차원 측정장치의 사시도로서, 이 도면에 있어서 참조부호 1은 본 장치의 기대가 되는 베이스를 나타내고 있고, 6은 X 스테이지를 나타내고 있다. 또 이 베이스(1) 상에는, 상기 X 스테이지(6)를 타고 넘도록 도어형(「ㄷ」자형)의 서브베이스(21)가 설치되고, 이 서브베이스상에 Y 스테이지 (22)가 설치되어 있다.

한편, 상기한 도어형의 서브베이스(21)에는 역시 볼순환형 리니어가이드 (23a, 23b), Y축 모터(24) 등이 설치되어 있고, 이들 볼순환형 리니어가이드로 안내되면서 상기 Y 스테이지(22)는 Y축 모터(24)에 결합된 볼나사(25)에 의해 구동되어 Y축 방향으로 이동한다. 또한 이 Y 스테이지(22)는 상기 X 스테이지(6)와 직교하도록 배치되어 있다.

이 도어형의 서브베이스(21)에는 다시 Z 스테이지베이스(26)가 설치되어 있다. 또한 이 Z 스테이지베이스(26)에는 Z 스테이지(27)가 그 X축방향 및 Y축방향으로 직교하도록 배치되어 있다. 그리고 이 Z 스테이지(27)에는 검출기 설치 테이블 (28)이 배치되어 있고, 피측정물의 표면을 검출하는 검출기인 텔레비전현미경(29)이 이 검출기 설치 테이블(28)에 설치되어 있다.

또 이 베이스(1)에는 볼순환형 리니어가이드(3a, 3b), X축 모터(4), 이 X축 모터에 결합된 볼나사(5)가 설치되고, 이에 의하여 상기 X 스테이지(6)는 볼순환형 리니어가이드(3a, 3b)로 안내되면서 X축 모터(4)에 결합된 볼나사(5)에 의해 X축 방향으로 구동된다. 즉, 본 실시예의 형태에서는 상기한 바와 같이 대형화에 따라 매우 고가의 것이 되어 버리는 정압 공기베어링이나 역시 고가의 리니어모터를 대신하여 비교적 저렴하게 구성할 수 있는 기구, 예를 들면 전동모터와 볼순환형 리니어 가이드를 채용하는 것이 가능하게 된다.

한편, 상기 X 스테이지(6)의 상면에는 피측정물 유지부(6c)가 설치되어 있다. 즉, 이 피측정물 유지부(6c)의 상면에는 피측정물인 액정기판이나 액정소자가 탑재되어 고정된다. 또 도면에도 나타내는 바와 같이 상기 피측정물 유지부(6c)의 Y축방향 끝면(측면)에는 피측정면과 거의 동일한 높이위치에 원형의 반사거울(7a, 7b)이 설치되어 있다. 또한 이들 반사거울(7a, 7b)에 대향하는 상기 베이스(1)상의 위치에는 X축 레이저간섭계(8a, 8b) 및 레이저관(9)(레이저발진기)가 설치되어 있고, 이 레이저관(9)으로부터 출사된 레이저광은 빔스프리터(10), 미러(11a, 11b)(하프미러를 포함함)를 거쳐 상기 X축 레이저간섭계(8a, 8b)에 입사된다. 이들 레이저광은 이들 X축 레이저간섭계(8a, 8b)를 통하여 상기 반사거울(7a, 7b)에 입사하여 반사하고 다시 상기 X축 레이저간섭계(8a, 8b)에 들어가 그곳에서 레이저광의 간섭을 이용하여 상기 X 스테이지(6)의 X축 방향에 있어서의 이동량이 측정된다.

상기 피측정물 유지부(6c)의 X축 방향끝면(측면)에는 피측정면과 거의 동일한 높이위치에, X축과 평행한 평면(12)을 가지는 가로로 긴 형상의 반사거울인 X축 진직 바(13)가 설치되어 있다. 그리고 이 X축 진직 바(13)에 근접 대향하여 예를 들면 삼각측량방식의 레이저변위계(14)가 설치되어 있고, 이에 의하여 상기 X축과 평행한 평면(12), 환언하면 상기 X 스테이지(6)의 Y축방향에 있어서의 변위량을 계측할 수 있다. 즉 이에 의하면 상기 X 스테이지(6)를 비교적 저렴한 구동 안내기구를 이용하여 X축방향으로 이동하는 경우에 발생하는 진직오차, 특히 X 스테이지(6)를 X축방향으로 이동할 때의 Y축방향에서의 변위(변동)를 높은 정밀도로 계측할 수 있게 된다.

또한 상기 Z 스테이지 베이스(26)에는 검출기인 텔레비전현미경(29)에도 피측정면에 가까운 위치에 원형의 반사거울(37)이 설치되어 있고, 한편 상기 베이스(1)상에 있어서의 상기 반사거울(37)에 대향한 위치에는 레이저광이 Y축에 평행하게 출입사하는 것이 가능한 높이위치에, Y축 레이저간섭계(38)가 설치되어 있다. 구체적으로는 이 Y축 레이저간섭계(38)는 상기한 삼각측량방식의 레이저변위계(14)의 상부에 배치되어 있다. 이에 의하면 상기 레이저관(9)으로부터 사출하여 빔스프리터 (10)에서 분리된 레이저광은, 미러(31a, 31b)를 거쳐 Y축 레이저간섭계(38)에 입사된다. 그 후 이 레이저광은 상기 반사거울(37)상에 입사되어 반사되고, 다시 상기 Y축 레이저간섭계(38)에 들어가 그곳에서 레이저광의 간섭을 이용하여 Y축방향의 이동량을 측정한다. 또한 엄밀하게는 상기 X 스테이지(6)는 Y축방향으로는 이동하지않으나, 여기서는 텔레비전현미경(29)이 상기 도어형의 서브베이스(21)의 Z 스테이지(27)상에서 Y축방향으로 이동함으로써, 상기 X 스테이지(6)의 Y축방향에 있어서의 상대적인 변위량을 측정하게 된다.

또한 상기 도어형의 서브베이스(21)의 하면에는 역시 상기 피측정면에 가까운 높이위치에 Y축에 평행한 평면(42)을 가지는 가로로 긴 형상의 반사거울인 Y축 진직바(43)가 배치되어 있다. 한편 이 Y축에 평행한 평면(42)에 근접, 또한 대향하여 도면에 파선으로 나타내는 레이저변위계(44)(삼각측량방식)가 설치되어 있다. 이에 의하여 상기 Y축과 평행한 평면(42), 환언하면 상기 Y 스테이지(22)에서의 X축 방향에 있어서의[보다 구체적으로는 상기 Y축과 평행한 평면(42)과 상기 검출기 설치 테이블(28) 사이의] 변위량을 계측할 수 있다. 즉, 이에 의하면 상기 Y 스테이지(22)를 비교적 저렴한 구동 안내기구[구체적으로는 볼순환형 리니어가이드(23a, 23b)나 Y축 모터(24) 등]을 이용하여 Y축방향으로 이동하는 경우에 있어서의 진직오차를 계측할 수 있게 된다.

또한 상기한 X축방향 및 Y축방향의 이동동작은, 도시 생략한 제어장치로부터의 지령에 의거하여 상기 X축 모터(4) 및 Y축 모터(24)를 회전구동한다. 이에 의하여 그 상면에 피측정물인 액정기판이나 액정표시소자를 탑재 고정한 피측정물 유지부(6c) 및 Z 스테이지(27)를 이동시켜 그 피측정부분(기판상의 정밀패턴 등)을텔레비전현미경(29)의 시야내에 위치 결정하게 된다.

다음에 역시 도시 생략한 포커스제어장치로부터의 지령에 의하여 상기 검출기 설치 테이블(28)을 Z축 방향으로 위치결정한다. 그 때의 Z축방향의 이동량은 피측정물인 유리기판 등의 두께의 불균일(소위 두께가 일정하지 않음)이나 휘어짐에 기인하는 수백 ㎛ 정도이고, 이는 예를 들면 일본국 특원평10-186211호(특개2000-19415호 공보)에 나타내는 바와 같이 탄성안내에 의하여 진직안내의 재현 정밀도가 0.01㎛ 정도의 미동 Z 스테이지를 사용하여 구성하고 있다.

이와 같이 하여 텔레비전현미경(29)의 시야내에 있어서 위치결정하여 초점을 맞춘상태에서 얻어진 화상을 도시 생략한 화상처리장치 및 컴퓨터에 의하여 처리하여 화면내의 피측정점의 위치나 미세한 패턴의 치수 등을 산출하게 된다. 그리고 이 때 상기 X, Y 스테이지의 X-Y축방향의 이동에 따라 행하여지는 이동량(치수)의 측정에 대해서는 이하와 같이 하여 행하여진다.

첨부한 도 4의 플로우차트에 나타내는 바와 같이 먼저 상기한 레이저간섭계 (8a, 8b)에서 검출한 X 스테이지(6)의 X축방향의 이동량(예를 들면 X축상에서의 2점사이의 거리)와, 상기 레이저간섭계(38)에서 검출한 Y 스테이지(22)의 Y축의 위치로부터 그 Y축상의 위치에서의 상기 텔레비전현미경(29)의 X축방향에 있어서의 이동량(치수측정)을 컴퓨터에 의하여 산출한다(단계 S11). 이 때 X 스테이지(6)의 X축방향의 이동에 따라 진동이나 롤링 등의 영향에 의하여 수 ㎛ 정도, Y축방향에서의 어긋남(진직오차)이 생긴다. 그러나 이 Y축방향에서의 진직오차는 상기 레이저변위계(14)에 의해 검출되고 있고, 그곳에서 이 검출한 오차(어긋남)량을 상기 컴퓨터에 송부한다(단계 S12). 이에 의하여 컴퓨터는 상기 오차(어긋남)량을 보정하여 X 스테이지(6)의 X축방향의 이동량을 산출한다(단계 S13).

다음에 Y 스테이지(22)의 Y축방향에서의 이동량(치수측정)은, 상기 Y축 레이저간섭계(38)에 의해 검출되는 Y축방향의 이동량으로서 컴퓨터에 의해 산출한다(단계 S14). 이 때 Y 스테이지(22)의 Y축방향의 이동에 따라 역시 진동이나 롤링 등의 영향에 의하여 수 ㎛ 정도, X축방향에서의 어긋남(진직오차)이 생긴다. 그러나 이 X축방향에서의 진직오차는 상기 레이저변위계(44)에 의해 검출되고 있고, 그곳에서 이 검출한 오차(어긋남)량을 상기 컴퓨터에 송부하고 있다(단계 S15). 이에 의하여 컴퓨터는 상기 오차(어긋남)량을 보정하여 Y 스테이지(22)의 Y축방향의 이동량을 산출한다(단계 S16).

또한 상기한 실시형태가 되는 측정장치에서 사용된 레이저변위계는, 소위 삼각측량방식의 변위계로서, 온도변화가 0.1℃ 이내의 서멀챔버내에서는 0.05㎛ 이내의 측정재현 정밀도를 가지고 있다. 그 때문에 상기한 바와 같이 하여 산출된 X 스테이지와 Y 스테이지의 이동량과, 앞서 산출한 상기 텔레비전현미경(29)의 시야내에있어서의 측정점의 위치에 의거하면, 피측정물인 상기 기판상에 형성된 정밀패턴의 치수를 컴퓨터에 의해 0.1㎛ 이내의 재현 정밀도로 측정하는 것이 가능해진다.

여기서 상기한 실시형태가 되는 측정장치에서는 서로 근접, 또한 대향하여 배치된 레이저변위계(14)와 X축 진직 바(13) 사이의 거리 및 레이저변위계(44)와 Y축 진직 바(43) 사이의 거리는 8mm 이었다. 이 거리는 예를 들면 상기 도 7에 의하여 나타낸 종래의 측정장치에 있어서의 레이저간섭계(108a)와 평면거울(107a) 사이의 거리, 레이저간섭계(108b)와 평면거울(107b) 사이의 거리(1200mm 정도)와 비교하여 1/100 이하, 크게 잡아도 1/10 이하로 되어 있고, 이에 의하여 온도차에 의한 측정거리의 오차에 대한 영향을 1/10 이하로 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한 상기한 거리는 8mm에 한정하지 않고 구해지는 오차 허용도에 의하여 수십 mm 이내의 범위에서 적절하게 설정하는 것이 가능하다. 특히 정밀도가 요구되는 경우는, 수 mm 이내로 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상기 실시형태가 되는 측정장치에 의하면, 장치의 X-Y 스테이지를 이동할 때에 생기는 진직 재현 오차를 매우 높은 정밀도로 보정할 수 있으므로, 상기한 종래기술에서 설명한 정압 공기베어링과 같은 고가의 안내 구동시스템을 사용하지 않고 저가의 볼순환형 리니어가이드나 모터를 사용하여도 2차원(X-Y축방향)에 있어서의 높은 정밀도의 측정이 가능하게 된다.

또한 상기에 설명한 실시형태가 되는 2차원 측정장치에서는, X-Y축방향에서의 스테이지 이동의 진직오차(진직도)를 측정, 검출하여 보정하기 위하여 상기한 삼각측량방식의 레이저변위계를 사용하는 것으로서 설명을 행하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 예를 들면 상기에 있어서 X-Y축방향의 스테이지의 이동량을 측정검출하기 위하여 이용한 소형의 레이저간섭계나 정전용량형의 변위계 등, 높은 정밀도의 비교측정이 가능한 변위계를 사용하는 것도 가능하다.

이상의 상세한 설명으로부터도 분명한 바와 같이 본 발명의 2차원 측정장치에 의하면, 비교적 저렴하게 구성 가능하고, 또한 피측정물의 배열상태를 높은 정밀도로 측정 가능하며, 특히 O.O1㎛ 정도의 배열 정밀도, 나아가서는 0.001㎛ 정도의 배열 정밀도를 경제적으로 실현하는 것이 가능하게 된다는 매우 뛰어난 효과를 발휘하는 것이다.

또한 본 발명에 의하면, 고가의 안내 구동시스템을 사용하지 않고, X-Y 스테이지를 이동할 때의 진직재현 오차를 대폭 저감하여 충분한 측정 재현성을 얻는 것이 가능하고, 또한 대형화에 대해서도 장치를 저렴하게 구성하는 것이 가능한 2차원 측정장치를 제공할 수 있다는 뛰어난 효과를 발휘한다.

Claims

베이스와;

상기 베이스상에 배치되어 그 상면에 피측정물을 얹어 놓는 피측정물 유지부와;

상기 피측정물 유지부를 X축방향으로 이동 가능한 제 1 스테이지와;

상기 제 1 스테이지를 상기 제 1 축방향으로 안내 구동하는 제 1 축안내 구동수단과;

상기 제 1 스테이지의 위쪽에 설치된 화상검출수단을 구비하고,

상기 화상검출수단에 의해 검출한 화상신호로부터 상기 피측정물의 위치를 측정하는 위치측정장치에 있어서,

상기 피측정물 유지부의 제 1 축방향의 측면에 상기 제 1 스테이지의 제 1 축방향의 이동시의 상기 제 1 스테이지의 진직변동을 검출하는 수단을 설치하고,

또한 상기 화상검출수단에 의해 검출한 화상신호를 상기 진직변동 검출수단으로부터 얻어지는 신호로 보정하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 위치측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 베이스상에 상기 제 1 스테이지를 타고 넘어 그것과 직교하는 방향으로 이동 가능한 제 2 스테이지를 설치함과 동시에, 상기 화상검출수단을 상기 제 2 스테이지상에 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 진직변동 검출수단은, 상기 피측정물 유지부의 상기 제 1 축방향의 측면에 설치된 평면거울과, 상기 평면거울의 반사면에 근접 대향하여 설치된 레이저간섭계로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 3항에 있어서,

상기 레이저간섭계와 상기 평면거울 사이의 거리는, 상기 제 1 스테이지의 최대 이동거리보다도 짧게 한 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 4항에 있어서,

상기 레이저간섭계와 상기 평면거울 사이의 거리를 수 mm 이내로 설정한 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 스테이지와 상기 피측정물 유지부 사이에는 상기 피측정물을 회전 가능한 회전 스테이지를 더욱 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 스테이지를 상기 제 1 축방향으로 안내 구동하는 제 1 축안내 구동수단은 볼나사 또는/및 리니어모터로 구성되는 구동기구로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
표면에 피측정물을 얹어 놓는 피측정물 유지부와;

베이스상에 배치되어 상기 피측정물 유지부를 제 1 축방향으로 이동하는 제 1 스테이지와;

상기 베이스상에 배치되어 상기 제 1 축에 수직한 제 2 축방향으로 연장되어 배치된 서브베이스와;

상기 서브베이스상을 상기 제 2 축방향으로 이동하는 제 2 스테이지와;

상기 제 2 스테이지에 설치되어 제 1 스테이지에 수직한 제 3 축방향으로 이동 가능한 화상검출수단과;

상기 제 1 스테이지를 상기 제 1 축방향으로 안내구동하는 제 1 축안내 구동수단과;

상기 제 2 스테이지를 상기 제 2 축방향으로 안내구동하는 제 2 축안내 구동수단을 구비하고,

상기 화상검출수단에 의해 검출한 화상신호로부터 상기 피측정물의 위치를 측정하는 위치측정장치에 있어서,

상기 피측정물 유지부의 제 1 축방향 이동시의 제 2 축방향에 있어서의 제 1 진직오차를 검출하는 수단을 상기 피측정물 유지부의 제 1 축방향의 측면에 근접하여 설치하고,

또한 상기 피측정물 유지부의 제 2 축방향 이동시의 제 1 축방향에 있어서의 제 2 진직오차를 검출하는 수단을 상기 피측정물 유지부의 제 2 축방향의 측면에 근접하여 설치한 상기 화상검출수단에 의해 검출한 화상신호를 상기 제 1과 제 2 진직오차검출로부터 얻어지는 신호로 보정하는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 8항에 있어서,

상기 제 1 진직오차 검출수단과 상기 피측정물 유지부의 제 1 축방향의 측면 사이의 거리 및 상기 제 2 진직오차 검출수단의 상기 피측정물 유지부의 제 2 축방향의 측면 사이의 거리를 각각 제 1 스테이지의 제 1 축방향의 최대 거리 및 제 2 스테이지의 제 2 축방향의 최대 이동거리보다도 짧게 한 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 9항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 진직오차 검출수단과, 상기 피측정물 유지부의 제 1 및 제 2 축방향의 측면의 각각의 사이의 거리를 수 mm 이내로 설정한 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 8항에 있어서,

상기 제 1 축안내 구동수단과 상기 제 2 축안내 구동수단을 각각 전동모터와볼순환형 리니어가이드로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 8항에 있어서,

상기 진직오차 검출수단을 각각 삼각측량방식의 레이저변위계, 또는 레이저간섭계에 의해 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치측정장치.
제 2항에 있어서,

상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지는 각각 수백 mm 내지 천 mm의 범위로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 위치측정장치.