JPH01269002A - ２次元変位検出装置 - Google Patents
２次元変位検出装置Info
- Publication number
- JPH01269002A JPH01269002A JP63099077A JP9907788A JPH01269002A JP H01269002 A JPH01269002 A JP H01269002A JP 63099077 A JP63099077 A JP 63099077A JP 9907788 A JP9907788 A JP 9907788A JP H01269002 A JPH01269002 A JP H01269002A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scale
- light
- dimensional
- detector
- displacement
- 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
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 4
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 4
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (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
°この発明は、投影検査機や測定顕微鏡あるいは工作機
械等で測定対象物あるいはワークの変位量、寸法等を２
次元的に捉える２次元変位検出装置に関する。
械等で測定対象物あるいはワークの変位量、寸法等を２
次元的に捉える２次元変位検出装置に関する。
例えば、上記のような測定顕微鏡では、測定対象物載置
用のＸ−Ｙテーブルを、同一平面内でＸ−Ｙ方向に２次
元的に変位させ、この変位量を２つの検出器により測定
することによって、測定対象物のＸ−Ｙ方向の寸法ある
いは座標を検出するものである。 従来のＸ−Ｙテーブルとしては、第５図に示されるよう
なものがある。 この従来のＸ、−Ｙテーブル１は、基台２と、該基台２
に対して、同一平面内でＸ−Ｙ方向に相対変位可能に取
付けられた、測定対象物３を載置するための載物台４と
、この載置台４の前記基台２に対するＸ−Ｙ方向の変位
量を検出するための変位検出装置５と、を備えている。 載物台４は、可動テーブル６上でガイド７ＹによりＹ方
向に移動可能に載置されると共に、駆動ダイヤル８Ｙに
よって回転される駆動ねじ９Ｙを回転することによって
Ｙ方向に進退されるようになっている。 前記可動テーブル６は、基台２上で、ガイド７Ｘにより
Ｘ方向郡動自在に載置されると共に、駆動ダイヤル８Ｘ
によって駆動される駆動ねじ９Ｘにより、Ｘ方向に進退
されるようになっている。 前記基台２には載物台４の上方に観察光学系１０が固定
されている。前記変位検出装置５は、前記観察光学系１
０の光軸１０Ａと測定対象物３との交点、即ち測定点３
Ａの座標値を特定するためのものであり、載物台４のＸ
軸方向の変位を検出するためのスケール５ｘ及びＸ軸検
出器１１Ｘと、Ｙ方向の変位を検出するためのスケール
５Ｙ及びＹ軸検出器１１Ｙとから構成されている。 前記スケール５Ｘは可動テーブル６の側面にＸ方向に配
置された、例えば光学格子からなり、又、スケール５Ｙ
は載物台４の側面にＹ方向に配置された光学格子から構
成されている。 前記Ｘ軸検出器１１Ｘ及びＹ軸検出器１１Ｙは、各々、
スケール５Ｘ及び５Ｙに対面して配置された、同じく光
学格子からなるインデックススケール及び該インデック
ススケールを光電変換し、光の明暗の繰返しに対応する
電気信号を出力する光電素子を含むものである。 これらＸ軸検出器１１Ｘ及びＹ軸検出器１１Ｙからの出
力信号は、カウンタ（図示省略）で積算計数され、それ
ぞれ、載物台４の、基台２に対するＸ方向及びＹ方向の
変位量として、前記測定点３Ａの座標値を検出すること
ができる。
用のＸ−Ｙテーブルを、同一平面内でＸ−Ｙ方向に２次
元的に変位させ、この変位量を２つの検出器により測定
することによって、測定対象物のＸ−Ｙ方向の寸法ある
いは座標を検出するものである。 従来のＸ−Ｙテーブルとしては、第５図に示されるよう
なものがある。 この従来のＸ、−Ｙテーブル１は、基台２と、該基台２
に対して、同一平面内でＸ−Ｙ方向に相対変位可能に取
付けられた、測定対象物３を載置するための載物台４と
、この載置台４の前記基台２に対するＸ−Ｙ方向の変位
量を検出するための変位検出装置５と、を備えている。 載物台４は、可動テーブル６上でガイド７ＹによりＹ方
向に移動可能に載置されると共に、駆動ダイヤル８Ｙに
よって回転される駆動ねじ９Ｙを回転することによって
Ｙ方向に進退されるようになっている。 前記可動テーブル６は、基台２上で、ガイド７Ｘにより
Ｘ方向郡動自在に載置されると共に、駆動ダイヤル８Ｘ
によって駆動される駆動ねじ９Ｘにより、Ｘ方向に進退
されるようになっている。 前記基台２には載物台４の上方に観察光学系１０が固定
されている。前記変位検出装置５は、前記観察光学系１
０の光軸１０Ａと測定対象物３との交点、即ち測定点３
Ａの座標値を特定するためのものであり、載物台４のＸ
軸方向の変位を検出するためのスケール５ｘ及びＸ軸検
出器１１Ｘと、Ｙ方向の変位を検出するためのスケール
５Ｙ及びＹ軸検出器１１Ｙとから構成されている。 前記スケール５Ｘは可動テーブル６の側面にＸ方向に配
置された、例えば光学格子からなり、又、スケール５Ｙ
は載物台４の側面にＹ方向に配置された光学格子から構
成されている。 前記Ｘ軸検出器１１Ｘ及びＹ軸検出器１１Ｙは、各々、
スケール５Ｘ及び５Ｙに対面して配置された、同じく光
学格子からなるインデックススケール及び該インデック
ススケールを光電変換し、光の明暗の繰返しに対応する
電気信号を出力する光電素子を含むものである。 これらＸ軸検出器１１Ｘ及びＹ軸検出器１１Ｙからの出
力信号は、カウンタ（図示省略）で積算計数され、それ
ぞれ、載物台４の、基台２に対するＸ方向及びＹ方向の
変位量として、前記測定点３Ａの座標値を検出すること
ができる。
上記のような従来のＸ−Ｙテーブル１における変位検出
装置５．は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向各々の１次元の変位
検出器、即ち２つの変位検出器を直交する方向に配設し
ているので、スケール５Ｘ、５Ｙを含む平面での形状が
大型化してしまうという問題点がある。 又、スケールや検出器を取付けるための機構が複雑とな
るという問題点もある。 更に、例えば基台２上のガイド７Ｘの真直度が悪いと、
載物台４をＸ軸方向に送る際に、該載物台４はＹ軸方向
にも若干の変位をするが、Ｙ軸方向のスケール５Ｙ及び
Ｙ軸検出器１１Ｙは共に可動テーブル６に載置されてい
るために、該Ｙ軸検出器１１Ｙの検出信号は変化せず、
測定点３Ａの座標値に誤差が生じる。即ち、ガイドの真
直度がそのまま測定誤差となるという問題点がある。
装置５．は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向各々の１次元の変位
検出器、即ち２つの変位検出器を直交する方向に配設し
ているので、スケール５Ｘ、５Ｙを含む平面での形状が
大型化してしまうという問題点がある。 又、スケールや検出器を取付けるための機構が複雑とな
るという問題点もある。 更に、例えば基台２上のガイド７Ｘの真直度が悪いと、
載物台４をＸ軸方向に送る際に、該載物台４はＹ軸方向
にも若干の変位をするが、Ｙ軸方向のスケール５Ｙ及び
Ｙ軸検出器１１Ｙは共に可動テーブル６に載置されてい
るために、該Ｙ軸検出器１１Ｙの検出信号は変化せず、
測定点３Ａの座標値に誤差が生じる。即ち、ガイドの真
直度がそのまま測定誤差となるという問題点がある。
この発明は、Ｘ−Ｙ面での形状を小型化でき、構造が簡
単であり、且つ、載物台を基台に対して変位させる機構
の送り精度が測定精度に現われることなく、測定精度の
向上を図ることができる２次元変位検出装置を提供する
ことを目的とする。
単であり、且つ、載物台を基台に対して変位させる機構
の送り精度が測定精度に現われることなく、測定精度の
向上を図ることができる２次元変位検出装置を提供する
ことを目的とする。
この発明は、相互に直交するＸ−Ｙ方向の目盛が形成さ
れ、相対的にＸ−Ｙ方向に移動する２つの部材の一方に
配設される２次元スケールと、前記目盛に対向して前記
他方の部材に設けられ、第１の光ビームを射出する第１
の光源及び第２の光ビームを射出する第２の光源と、前
記第１の光ビームの前記Ｘ方向の目盛による複数の回折
光の混合波を光電変換して前記第１の検出信号を得るＸ
方向変位検出器と、前記第２の光ビームの前記Ｙ方向の
目盛による複数の回折光の混合波を光電変換して前記第
２の検出信号を得るＹ方向変位検出器と、を含んで構成
することにより上記目的を達成するものである。 更に、前記２次元スケールを、ガラス基板に互いに直交
する縦縞状のパターンの金属膜を蒸着して形成するとよ
い。 更にス、前記２次元スケールを、重クロム酸ゼラチンに
２光束レーザの干渉縞を複数回露光した後現像すること
により形成されたボリュームタイプホログラムとするこ
とが好ましい。
れ、相対的にＸ−Ｙ方向に移動する２つの部材の一方に
配設される２次元スケールと、前記目盛に対向して前記
他方の部材に設けられ、第１の光ビームを射出する第１
の光源及び第２の光ビームを射出する第２の光源と、前
記第１の光ビームの前記Ｘ方向の目盛による複数の回折
光の混合波を光電変換して前記第１の検出信号を得るＸ
方向変位検出器と、前記第２の光ビームの前記Ｙ方向の
目盛による複数の回折光の混合波を光電変換して前記第
２の検出信号を得るＹ方向変位検出器と、を含んで構成
することにより上記目的を達成するものである。 更に、前記２次元スケールを、ガラス基板に互いに直交
する縦縞状のパターンの金属膜を蒸着して形成するとよ
い。 更にス、前記２次元スケールを、重クロム酸ゼラチンに
２光束レーザの干渉縞を複数回露光した後現像すること
により形成されたボリュームタイプホログラムとするこ
とが好ましい。
この発明において、平面状の２次元スケールのＸ−Ｙ方
向の目盛を読取ることによって、測定対象物等のＸ−Ｙ
方向の変位量を検出するので、検出器のＸ−Ｙ面での形
状を小型化し、且つ構造を簡単にし、更に、測定対象物
を載置するＸ−Ｙテーブル等のガイドの真直度を補正し
て、測定精度を増大させることができる。
向の目盛を読取ることによって、測定対象物等のＸ−Ｙ
方向の変位量を検出するので、検出器のＸ−Ｙ面での形
状を小型化し、且つ構造を簡単にし、更に、測定対象物
を載置するＸ−Ｙテーブル等のガイドの真直度を補正し
て、測定精度を増大させることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
この実施例は、Ｘ−Ｙテーブル２０に本発明の２次元変
位検出器２４を適用したものであり、第１図〜第３図に
示されるように、基台１２と、該基台１２に対して、同
一平面内でＸ−Ｙ方向に相対変位可能に取付けられた、
測定対象物１４を載置するための載物台１６と、この載
物台１６の前記基台１２に対するＸ−Ｙ方向の変位量を
検出するための変位検出装置１８と、を有してなるＸ−
Ｙテーブル２０において、前記変位検出装置１８を、前
記載物台１６における測定対象物載置面１６Ａの裏面側
に固定された、相互に直交するＸ−Ｙ方向の目盛が形成
された２次元スケール２２と、前記基台１２に固定され
ると共に、前記２次元スケール２２の目盛を読取り、前
記２次元スケール２゛２の前記基台１２に対する、Ｘ方
向の変位により変化する第１の検出信号及びＹ方向の変
位により変化する第２の検出信号を各々生成する２次元
変位検出器２４と、を含んで構成したものである。 第１図及び第２図の符号３５はａ察光学系を示す。 前記２次元スケール２２は、第３図（載物台１６を裏側
から見た斜視図）に示されるように、ガラス基板２２Ａ
に互いに直交するピッチＰの縦縞状のパターンの金属膜
を蒸着して形成したものであり、載物台１６の裏面に、
測定対象物載置面１６Ａと平行に、即ちＸ−Ｙ面内に、
接着されている。 前記Ｘ−Ｙテーブル２０は、前記第５図に示される従来
のＸ−Ｙテーブル１と同様に、基台１２と載物台１６の
間に可動テーブル２６を備え、載物台１６はガイド２８
Ｙに沿って、可動テーブル２６上をＹ方向に騒動できる
ようにされ、又、可動テーブル２６は基台１２上を、ガ
イド２８Ｘに沿って、Ｘ方向に変位できるようにされて
いる。 又、これら載物台１６及び可動テーブル２６の駆動は、
従来と同様に、駆動ねじ３０Ｘ、３０Ｙ及びこれを回転
させるための駆動ダイヤル３２Ｘ、３２ＹによってＸ及
びＹ方向に移動されるようになっている。 図の符号３３Ｘは駆動ねじ３０Ｘと螺合すると共に、可
動テーブル２６に固定された連結部材、３３Ｙは駆動ね
じ３０Ｙと螺合すると共に、載物台１６に固定された連
結部材をそれぞれ示す。 又、符号３５は観察光学系、３５Ａは観察光学系３５の
光軸、１４Ａは光軸３５Ａと測定対象物１４との交点、
即ち測定点をそれぞれ示す。 前記２次元変位検出器２４は、前記２次元スケール２２
に向けて、第１の光ビーム３４Ｘを射出する第１の光源
３６Ｘ及び第２の光ビーム３４Ｍを射出する第２の光源
３６Ｙと、前記第１の光ビーム３４Ｘの前記Ｘ方向の目
盛による複数の回折光の混合波を光電変換して前記第１
の検出信号を得るＸ方向変位検出器３８Ｘと、前記第２
の光ビーム３４Ｙの前記Ｙ方向の目盛による複数の回折
光の混合波を光電変換して前記第２の検出信号を得石Ｙ
方内変位検出器３８Ｙと、を備えて構成されている。 前記第１の光源３６Ｘ及び第２の光源３６Ｙは、それぞ
れレーザダイオード３７Ｘ、３７Ｙと、コリメータレン
ズ３９Ｘ、３９Ｙを備えて構成されている。 前記Ｘ方向変位検出器３８Ｘは、前記第１の光源３６Ｘ
から射出された第１の光ビーム３４Ｘを２次元スケール
２２方向に照射させると共に、該照射した第１の光ビー
ム３４Ｘが２次元スケール２２の目盛を回折格子とし回
折光となって反射した反射光を第１の光ビーム３４Ｘの
側方に反射する第１のハーフミラ−４０Ｘと、この第１
のハーフミラ−４０Ｘの側方への反射光の光軸上に配置
された第２のハーフミラ−４２Ｘ、１／４波長板４４Ｘ
、検光子４６Ｘ及び受光素子４８Ｘと、前記第２のハー
フミラ−４２Ｘにより側方に反射された光線の光軸上に
配置された検光子５０Ｘ及び受光素子５２Ｘと、前記第
１の光ビーム３４Ｘによる、２次元スケール２２の目盛
によって生じた回折光のうち、＜１．Ｏ）次光Ｘ１の光
軸上に配置された偏光子５４Ｘ及びミラー５６Ｘと、（
−１，０）次光Ｘ２の光軸上に配置された偏光子５８Ｘ
及びミラー６０Ｘと、を含んで構成されている。前記偏
光子５４Ｘと５８Ｘは、偏光方向が９０゛異なるように
されている。 前記受光素子４８Ｘ及び５２Ｘは、例えばフォトダイオ
ードからなり、受光した光を電気信号に変換して、プリ
アンプ６２Ｘに出力するようにされている。 プリアンプ６２Ｘの出力側にはカウンタ６４Ｘが接続さ
れ、このカウンタ６４Ｘの出力信号はＸ軸表示器６６Ｘ
に表示されるようになっている。 なお、Ｙ方向変位検出器３８Ｙは、第２の光ビーム３４
Ｙによる２次元スクール２２の目盛によって生じた回折
光のうち（０，１）次光Ｙｌの光軸上に配置された偏光
子５４Ｙ及びミラー５６Ｙと、（０、−１）次光Ｙ２の
光軸上に配設された偏光子５８Ｙ及びミラー６０Ｙとを
含んで構成されている点以外は、前記Ｘ方向変位検出器
３８Ｘと同様の構成であるので、Ｘ方向変位検出器３８
Ｘにおけると同一部材には、図において符号ＸをＹに置
換え表示することによって説明を省略するものとする。 次に、上記実施例の作用を説明する。 ２次元変位検出器２４における第１の光源３６Ｘから射
出された第１の光ビーム３４Ｘは第１のハーフミラ−４
０Ｘを透過して、２次元スクール２２に至り、その目盛
を回折格子として回折光となって反射される。 ここで、２次元スケール２２のＸ−Ｙ目盛は、Ｘ、Ｙの
両方向に周期性を有するので、前記回折光はＸ方向に１
次、Ｙ方向にｎ次（ｎ 、 ｎは整数）のとき、（ｉ
、 ｎ ）次光と表現できる。 第１の光ビーム３４Ｘによって２次元スクール２２のＸ
目盛で生じた（１、Ｏ）次光Ｘ１と（−１，０）次光Ｘ
２とは、ミラー５６Ｘ及び６０Ｘによりそれぞれ反射さ
れて、第１の光ビーム３４Ｘと同一光軸上に戻され、混
合ビームとなって第１のハーフミラ−４０Ｘで、第２の
ハーフミラ−４２Ｘ方向に反射される。 この混合ビームはその１／２が第２のハーフミラ−４２
Ｘを透過して前記１／４波長板４４Ｘ、検光子４６Ｘを
通り受光素子４８Ｘに到達する。 又、第２のハーフミラ−４２Ｘで反射された１／２の混
合ビームは検光子５０Ｘを通り受光素子５２Ｘに到達す
る。 ここで、前記（１，０）次光Ｘ１と（−１，０）次光Ｘ
２の混合ビームは、偏光子５４Ｘと５８Ｘの偏光方向が
９０″興なるため、干渉信号ではなく、第２のハーフミ
ラ−４２Ｘで分離された後に、一方の混合ビームは、検
光子５０Ｘによって干渉した成分が受光素子５２Ｘ及び
プリアンプ６２Ｘを経て周期信号ａ１となり、又、他方
の混合ビームは１／４波長板４４Ｘと検光子４６Ｘとに
よって干渉した成分が、受光素子４８Ｘ及びプリアンプ
６２Ｘを経て周期信号ｂ１となる。 これら２相の９０°位相の興なる周期信号ａ１、ｂｌは
、カウンタ６０Ｘに入力されて演算され、計数値はＸ軸
表示器６６Ｘに表示される。このＸ軸表示器６６Ｘに表
示された計数値は、第１の光ビーム３４Ｘの光軸を横切
った、２次元スケールにおけるＸ軸の１１Ｍ状の光学格
子の数にほかならない。 同様に、Ｙ軸方向についても、第２の光ビーム３４Ｙを
横切った縦縞状の光学格子の数をＹ軸表示器６６Ｍに表
示することができる。 従って、Ｘ軸表示器６６Ｘ及びＹ軸表示器６６Ｙは２次
元スケール２２のＸ−Ｙ方向の変位量を表示することに
なる。 この実施例における変位検出装置１８においては、ガイ
ド２８Ｘ、２８Ｙの真直度が悪くても、２次元スケール
２２の目盛が真直であれば、これらガイド２８Ｘ、２９
Ｙの畝りは測定値にそのまま反映されるので、これを補
正してより高精度の測定を行うことができる。 ここで、２次元スケール２２は、飲物台１６の測定対象
物載置面１６Ａの裏側に、該測定対象物載置面１６Ａと
平行に配置されている。 従って、第１図及び第２図に示される測定点１４Ａは前
記第１及び第２の光ビーム３４Ｘ、３４Ｙによる２次元
スケール２２の照射点に近接していることになる。 前記測定対象物１４の被測長部分は前記測定点１４Ａを
含む線分であり、前記２次元スケール２２におけるＸ方
向及びＹ方向の目盛に対して、載物台１６の厚さを除い
て略同−直線上にあると考えられる。 従って、前述のアツベの原理の条件が略充足されること
になり、１次誤差が少なく、従来より高精度の座標特定
が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる
。 又、本発明においてその平行度が充分である場合は、基
台部に２次元スケールを設け、載物台の背面に検出器を
設けてもよい。 なお、上記実施例は、２次元スケールとしてガラス基板
２２Ａに目盛をクロム蒸着して形成したものであるが、
本発明は、これに限定されるものでなく、いわゆるホロ
グラムをそのまま利用するようにしてもよい。 即ち、ガラス基板等に、重クロム酸ゼラチン等を塗布し
、ここに、例えば２光束の平行なレーザビームを重ねて
干渉縞を生成し、この干渉縞を前記重クロム酸ゼラチン
等に９０°回転して２回露光し、これを現像してボリュ
ームタイプのホログラムを作成するようにしてもよい。 又、上記実施例は、２次元変位検出装置を、観察光学系
の真下の位置でＸ−Ｙテーブルにおける載物台の裏面に
配置したものであるが、本発明はこれに限定されるもの
でなく、例えば、第４図に示されるように、観察光学系
１３５から離間した位置で、Ｘ−Ｙテーブル１２０にお
ける載物台１工６上に、２次元スケール１２２を水平に
配置し、２次元変位検出器１２４を、該２次元スケール
１２２の上方に位置し、Ｘ−Ｙ表示器１６６に測定値を
表示するようにしてもよい、第４図の符号１０２はＸ−
Ｙテーブル１２０における基台を示す。 本発明はこのような構成に限るものでなく、２次元方向
に相対移動する２つの部材の移動量を計測する場合、そ
の一方の部材に２次元スケールを、他方の部材の対向す
る面に変位検出器を取付ける場合にも適用されるもので
ある。
位検出器２４を適用したものであり、第１図〜第３図に
示されるように、基台１２と、該基台１２に対して、同
一平面内でＸ−Ｙ方向に相対変位可能に取付けられた、
測定対象物１４を載置するための載物台１６と、この載
物台１６の前記基台１２に対するＸ−Ｙ方向の変位量を
検出するための変位検出装置１８と、を有してなるＸ−
Ｙテーブル２０において、前記変位検出装置１８を、前
記載物台１６における測定対象物載置面１６Ａの裏面側
に固定された、相互に直交するＸ−Ｙ方向の目盛が形成
された２次元スケール２２と、前記基台１２に固定され
ると共に、前記２次元スケール２２の目盛を読取り、前
記２次元スケール２゛２の前記基台１２に対する、Ｘ方
向の変位により変化する第１の検出信号及びＹ方向の変
位により変化する第２の検出信号を各々生成する２次元
変位検出器２４と、を含んで構成したものである。 第１図及び第２図の符号３５はａ察光学系を示す。 前記２次元スケール２２は、第３図（載物台１６を裏側
から見た斜視図）に示されるように、ガラス基板２２Ａ
に互いに直交するピッチＰの縦縞状のパターンの金属膜
を蒸着して形成したものであり、載物台１６の裏面に、
測定対象物載置面１６Ａと平行に、即ちＸ−Ｙ面内に、
接着されている。 前記Ｘ−Ｙテーブル２０は、前記第５図に示される従来
のＸ−Ｙテーブル１と同様に、基台１２と載物台１６の
間に可動テーブル２６を備え、載物台１６はガイド２８
Ｙに沿って、可動テーブル２６上をＹ方向に騒動できる
ようにされ、又、可動テーブル２６は基台１２上を、ガ
イド２８Ｘに沿って、Ｘ方向に変位できるようにされて
いる。 又、これら載物台１６及び可動テーブル２６の駆動は、
従来と同様に、駆動ねじ３０Ｘ、３０Ｙ及びこれを回転
させるための駆動ダイヤル３２Ｘ、３２ＹによってＸ及
びＹ方向に移動されるようになっている。 図の符号３３Ｘは駆動ねじ３０Ｘと螺合すると共に、可
動テーブル２６に固定された連結部材、３３Ｙは駆動ね
じ３０Ｙと螺合すると共に、載物台１６に固定された連
結部材をそれぞれ示す。 又、符号３５は観察光学系、３５Ａは観察光学系３５の
光軸、１４Ａは光軸３５Ａと測定対象物１４との交点、
即ち測定点をそれぞれ示す。 前記２次元変位検出器２４は、前記２次元スケール２２
に向けて、第１の光ビーム３４Ｘを射出する第１の光源
３６Ｘ及び第２の光ビーム３４Ｍを射出する第２の光源
３６Ｙと、前記第１の光ビーム３４Ｘの前記Ｘ方向の目
盛による複数の回折光の混合波を光電変換して前記第１
の検出信号を得るＸ方向変位検出器３８Ｘと、前記第２
の光ビーム３４Ｙの前記Ｙ方向の目盛による複数の回折
光の混合波を光電変換して前記第２の検出信号を得石Ｙ
方内変位検出器３８Ｙと、を備えて構成されている。 前記第１の光源３６Ｘ及び第２の光源３６Ｙは、それぞ
れレーザダイオード３７Ｘ、３７Ｙと、コリメータレン
ズ３９Ｘ、３９Ｙを備えて構成されている。 前記Ｘ方向変位検出器３８Ｘは、前記第１の光源３６Ｘ
から射出された第１の光ビーム３４Ｘを２次元スケール
２２方向に照射させると共に、該照射した第１の光ビー
ム３４Ｘが２次元スケール２２の目盛を回折格子とし回
折光となって反射した反射光を第１の光ビーム３４Ｘの
側方に反射する第１のハーフミラ−４０Ｘと、この第１
のハーフミラ−４０Ｘの側方への反射光の光軸上に配置
された第２のハーフミラ−４２Ｘ、１／４波長板４４Ｘ
、検光子４６Ｘ及び受光素子４８Ｘと、前記第２のハー
フミラ−４２Ｘにより側方に反射された光線の光軸上に
配置された検光子５０Ｘ及び受光素子５２Ｘと、前記第
１の光ビーム３４Ｘによる、２次元スケール２２の目盛
によって生じた回折光のうち、＜１．Ｏ）次光Ｘ１の光
軸上に配置された偏光子５４Ｘ及びミラー５６Ｘと、（
−１，０）次光Ｘ２の光軸上に配置された偏光子５８Ｘ
及びミラー６０Ｘと、を含んで構成されている。前記偏
光子５４Ｘと５８Ｘは、偏光方向が９０゛異なるように
されている。 前記受光素子４８Ｘ及び５２Ｘは、例えばフォトダイオ
ードからなり、受光した光を電気信号に変換して、プリ
アンプ６２Ｘに出力するようにされている。 プリアンプ６２Ｘの出力側にはカウンタ６４Ｘが接続さ
れ、このカウンタ６４Ｘの出力信号はＸ軸表示器６６Ｘ
に表示されるようになっている。 なお、Ｙ方向変位検出器３８Ｙは、第２の光ビーム３４
Ｙによる２次元スクール２２の目盛によって生じた回折
光のうち（０，１）次光Ｙｌの光軸上に配置された偏光
子５４Ｙ及びミラー５６Ｙと、（０、−１）次光Ｙ２の
光軸上に配設された偏光子５８Ｙ及びミラー６０Ｙとを
含んで構成されている点以外は、前記Ｘ方向変位検出器
３８Ｘと同様の構成であるので、Ｘ方向変位検出器３８
Ｘにおけると同一部材には、図において符号ＸをＹに置
換え表示することによって説明を省略するものとする。 次に、上記実施例の作用を説明する。 ２次元変位検出器２４における第１の光源３６Ｘから射
出された第１の光ビーム３４Ｘは第１のハーフミラ−４
０Ｘを透過して、２次元スクール２２に至り、その目盛
を回折格子として回折光となって反射される。 ここで、２次元スケール２２のＸ−Ｙ目盛は、Ｘ、Ｙの
両方向に周期性を有するので、前記回折光はＸ方向に１
次、Ｙ方向にｎ次（ｎ 、 ｎは整数）のとき、（ｉ
、 ｎ ）次光と表現できる。 第１の光ビーム３４Ｘによって２次元スクール２２のＸ
目盛で生じた（１、Ｏ）次光Ｘ１と（−１，０）次光Ｘ
２とは、ミラー５６Ｘ及び６０Ｘによりそれぞれ反射さ
れて、第１の光ビーム３４Ｘと同一光軸上に戻され、混
合ビームとなって第１のハーフミラ−４０Ｘで、第２の
ハーフミラ−４２Ｘ方向に反射される。 この混合ビームはその１／２が第２のハーフミラ−４２
Ｘを透過して前記１／４波長板４４Ｘ、検光子４６Ｘを
通り受光素子４８Ｘに到達する。 又、第２のハーフミラ−４２Ｘで反射された１／２の混
合ビームは検光子５０Ｘを通り受光素子５２Ｘに到達す
る。 ここで、前記（１，０）次光Ｘ１と（−１，０）次光Ｘ
２の混合ビームは、偏光子５４Ｘと５８Ｘの偏光方向が
９０″興なるため、干渉信号ではなく、第２のハーフミ
ラ−４２Ｘで分離された後に、一方の混合ビームは、検
光子５０Ｘによって干渉した成分が受光素子５２Ｘ及び
プリアンプ６２Ｘを経て周期信号ａ１となり、又、他方
の混合ビームは１／４波長板４４Ｘと検光子４６Ｘとに
よって干渉した成分が、受光素子４８Ｘ及びプリアンプ
６２Ｘを経て周期信号ｂ１となる。 これら２相の９０°位相の興なる周期信号ａ１、ｂｌは
、カウンタ６０Ｘに入力されて演算され、計数値はＸ軸
表示器６６Ｘに表示される。このＸ軸表示器６６Ｘに表
示された計数値は、第１の光ビーム３４Ｘの光軸を横切
った、２次元スケールにおけるＸ軸の１１Ｍ状の光学格
子の数にほかならない。 同様に、Ｙ軸方向についても、第２の光ビーム３４Ｙを
横切った縦縞状の光学格子の数をＹ軸表示器６６Ｍに表
示することができる。 従って、Ｘ軸表示器６６Ｘ及びＹ軸表示器６６Ｙは２次
元スケール２２のＸ−Ｙ方向の変位量を表示することに
なる。 この実施例における変位検出装置１８においては、ガイ
ド２８Ｘ、２８Ｙの真直度が悪くても、２次元スケール
２２の目盛が真直であれば、これらガイド２８Ｘ、２９
Ｙの畝りは測定値にそのまま反映されるので、これを補
正してより高精度の測定を行うことができる。 ここで、２次元スケール２２は、飲物台１６の測定対象
物載置面１６Ａの裏側に、該測定対象物載置面１６Ａと
平行に配置されている。 従って、第１図及び第２図に示される測定点１４Ａは前
記第１及び第２の光ビーム３４Ｘ、３４Ｙによる２次元
スケール２２の照射点に近接していることになる。 前記測定対象物１４の被測長部分は前記測定点１４Ａを
含む線分であり、前記２次元スケール２２におけるＸ方
向及びＹ方向の目盛に対して、載物台１６の厚さを除い
て略同−直線上にあると考えられる。 従って、前述のアツベの原理の条件が略充足されること
になり、１次誤差が少なく、従来より高精度の座標特定
が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる
。 又、本発明においてその平行度が充分である場合は、基
台部に２次元スケールを設け、載物台の背面に検出器を
設けてもよい。 なお、上記実施例は、２次元スケールとしてガラス基板
２２Ａに目盛をクロム蒸着して形成したものであるが、
本発明は、これに限定されるものでなく、いわゆるホロ
グラムをそのまま利用するようにしてもよい。 即ち、ガラス基板等に、重クロム酸ゼラチン等を塗布し
、ここに、例えば２光束の平行なレーザビームを重ねて
干渉縞を生成し、この干渉縞を前記重クロム酸ゼラチン
等に９０°回転して２回露光し、これを現像してボリュ
ームタイプのホログラムを作成するようにしてもよい。 又、上記実施例は、２次元変位検出装置を、観察光学系
の真下の位置でＸ−Ｙテーブルにおける載物台の裏面に
配置したものであるが、本発明はこれに限定されるもの
でなく、例えば、第４図に示されるように、観察光学系
１３５から離間した位置で、Ｘ−Ｙテーブル１２０にお
ける載物台１工６上に、２次元スケール１２２を水平に
配置し、２次元変位検出器１２４を、該２次元スケール
１２２の上方に位置し、Ｘ−Ｙ表示器１６６に測定値を
表示するようにしてもよい、第４図の符号１０２はＸ−
Ｙテーブル１２０における基台を示す。 本発明はこのような構成に限るものでなく、２次元方向
に相対移動する２つの部材の移動量を計測する場合、そ
の一方の部材に２次元スケールを、他方の部材の対向す
る面に変位検出器を取付ける場合にも適用されるもので
ある。
本発明は、上記のように構成したので、２次元変位検出
装置におけるＸ−Ｙ面での形状を小型化し、且つ、構造
を簡略化することができると共に、測定対象物の送り機
構のうねり等を補正して測定精度を向上させることがで
きるという優れた効果を有する。
装置におけるＸ−Ｙ面での形状を小型化し、且つ、構造
を簡略化することができると共に、測定対象物の送り機
構のうねり等を補正して測定精度を向上させることがで
きるという優れた効果を有する。
第１図は本発明に係る２次元変位検出装置を適用したＸ
−Ｙテーブルの実施例を示す斜視図、第２図は第１図の
■−■線に沿う断面図、第３図は同実施例における２次
元スケール及び２次元変位検出器を、載物台の裏側から
見た、一部ブロック図を含む拡大斜視図、第４図は本発
明の他の実施例を示す暗示正面図、第５図は従来の変位
検出装置を備えたＸ−Ｙテーブルを示す斜視図である。 １８・・・変位検出器、 ２０・・・Ｘ−Ｙテーブル、 ２２・・・２次元スケール、 ２２Ａ・・・ガラス基板、 ２４・・・２次元変位検出器、 ２６・・・可動テーブル、 ３４Ｘ・・・第１の光ビーム、 ３４Ｙ・・・第２の光ビーム、 ３６Ｘ・・・第１の光源、 ３６Ｙ・・・第２の光源、 ３８Ｘ・・・Ｘ方向変位検出器、 ３８Ｙ・・・Ｙ方向変位検出器、 ４８Ｘ、５２Ｘ・・・受光素子。
−Ｙテーブルの実施例を示す斜視図、第２図は第１図の
■−■線に沿う断面図、第３図は同実施例における２次
元スケール及び２次元変位検出器を、載物台の裏側から
見た、一部ブロック図を含む拡大斜視図、第４図は本発
明の他の実施例を示す暗示正面図、第５図は従来の変位
検出装置を備えたＸ−Ｙテーブルを示す斜視図である。 １８・・・変位検出器、 ２０・・・Ｘ−Ｙテーブル、 ２２・・・２次元スケール、 ２２Ａ・・・ガラス基板、 ２４・・・２次元変位検出器、 ２６・・・可動テーブル、 ３４Ｘ・・・第１の光ビーム、 ３４Ｙ・・・第２の光ビーム、 ３６Ｘ・・・第１の光源、 ３６Ｙ・・・第２の光源、 ３８Ｘ・・・Ｘ方向変位検出器、 ３８Ｙ・・・Ｙ方向変位検出器、 ４８Ｘ、５２Ｘ・・・受光素子。
Claims (3)
- （１）相互に直交するＸ−Ｙ方向の目盛が形成され、相
対的にＸ−Ｙ方向に移動する２つの部材の一方に配設さ
れる２次元スケールと、前記目盛に対向して前記他方の
部材に設けられ、第１の光ビームを射出する第１の光源
及び第２の光ビームを射出する第２の光源と、前記第１
の光ビームの前記Ｘ方向の目盛による複数の回折光の混
合波を光電変換して前記第１の検出信号を得るＸ方向変
位検出器と、前記第２の光ビームの前記Ｙ方向の目盛に
よる複数の回折光の混合波を光電変換して前記第２の検
出信号を得るＹ方向変位検出器と、を有してなる２次元
変位検出装置。 - （２）前記２次元スケールは、ガラス基板に互いに直交
する縦縞状のパターンの金属膜を蒸着して形成されてな
る請求項１の２次元変位検出装置。 - （３）前記２次元スケールは、重クロム酸ゼラチンに２
光束レーザの干渉縞を複数回露光した後現像することに
より形成されたボリュームタイプホログラムとされた請
求項１の２次元変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099077A JPH01269002A (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ２次元変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099077A JPH01269002A (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ２次元変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01269002A true JPH01269002A (ja) | 1989-10-26 |
Family
ID=14237857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63099077A Pending JPH01269002A (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ２次元変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01269002A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06288722A (ja) * | 1993-01-28 | 1994-10-18 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 多座標測定装置 |
| WO1999066292A1 (fr) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Capteur de position absolue bidimensionnelle |
| JP2005024567A (ja) * | 2004-09-07 | 2005-01-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 位置測定装置 |
| JP2007218833A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sony Corp | 変位検出装置、偏光ビームスプリッタ及び回折格子 |
| JP2009156862A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-07-16 | Asml Netherlands Bv | 位置測定システムおよびリソグラフィ装置 |
| JP2012237644A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
| JP2021517960A (ja) * | 2018-02-27 | 2021-07-29 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | マークフィールドならびにポジションを特定する方法および装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58135405A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-12 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | 光電式変位検出装置 |
| JPS59174804A (ja) * | 1983-03-24 | 1984-10-03 | Dainippon Printing Co Ltd | 回折格子の作製方法 |
| JPS61259106A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-17 | Yokogawa Electric Corp | 半導体ウェハ位置検出方法 |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP63099077A patent/JPH01269002A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58135405A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-12 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | 光電式変位検出装置 |
| JPS59174804A (ja) * | 1983-03-24 | 1984-10-03 | Dainippon Printing Co Ltd | 回折格子の作製方法 |
| JPS61259106A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-17 | Yokogawa Electric Corp | 半導体ウェハ位置検出方法 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06288722A (ja) * | 1993-01-28 | 1994-10-18 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 多座標測定装置 |
| WO1999066292A1 (fr) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Capteur de position absolue bidimensionnelle |
| US6466011B1 (en) | 1998-06-19 | 2002-10-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Two-dimensional absolute position sensor |
| JP2005024567A (ja) * | 2004-09-07 | 2005-01-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 位置測定装置 |
| JP2007218833A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sony Corp | 変位検出装置、偏光ビームスプリッタ及び回折格子 |
| JP2009156862A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-07-16 | Asml Netherlands Bv | 位置測定システムおよびリソグラフィ装置 |
| US8319940B2 (en) | 2007-11-01 | 2012-11-27 | Asml Netherlands B.V. | Position measurement system and lithographic apparatus |
| JP2012237644A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
| US9097511B2 (en) | 2011-05-11 | 2015-08-04 | Dmg Mori Seiki Co., Ltd. | Displacement detecting device with a polarization change to a twice-diffracted beam |
| JP2021517960A (ja) * | 2018-02-27 | 2021-07-29 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | マークフィールドならびにポジションを特定する方法および装置 |
| JP2023011855A (ja) * | 2018-02-27 | 2023-01-24 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | マークフィールドならびにポジションを特定する方法および装置 |
| US11680792B2 (en) | 2018-02-27 | 2023-06-20 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Incoming runout measurement method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7383048B2 (ja) | 変位測定装置、変位測定方法およびフォトリソグラフィー装置 | |
| KR101876816B1 (ko) | 변위 검출 장치 | |
| JP3478567B2 (ja) | 回転情報検出装置 | |
| US7561280B2 (en) | Displacement measurement sensor head and system having measurement sub-beams comprising zeroth order and first order diffraction components | |
| US7738112B2 (en) | Displacement detection apparatus, polarization beam splitter, and diffraction grating | |
| US7061624B2 (en) | Grating interference type optical encoder | |
| CN113701640B (zh) | 一种三轴光栅尺 | |
| EP2082118B1 (en) | Interferometric optical position encoder employing spatial filtering of diffraction orders for improved accuracy | |
| JP4724496B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
| JP3173208B2 (ja) | 変位測定装置 | |
| JPH073344B2 (ja) | エンコ−ダ− | |
| JP3066923B2 (ja) | エンコーダ及びこれを有するシステム | |
| JPH05240613A (ja) | 変位測定装置及び方法 | |
| JP3977126B2 (ja) | 変位情報検出装置 | |
| JPH0718714B2 (ja) | エンコーダー | |
| JPH074993A (ja) | エンコーダ装置 | |
| JP2764373B2 (ja) | 多座標測定装置 | |
| CN102865835B (zh) | 游标狭缝式光电自准直仪 | |
| JP2011099869A (ja) | 光学式エンコーダ | |
| US5142146A (en) | High-accuracy position comparator using 2 dimensional grating | |
| JPH0273118A (ja) | ２次元変位検出装置 | |
| JP2003279383A (ja) | 光学式エンコーダ | |
| JPH01272041A (ja) | Ｘ−ｙテーブル | |
| JP3808192B2 (ja) | 移動量測定装置、及び移動量測定方法 | |
| JPS62204126A (ja) | エンコ−ダ− |