JPH056307U - 光学式測長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、一つの光源でレーザ測長とエッジ検
出とを実現でき、装置の構成を簡略化できる光学式測長
装置を提供することを主な目的とする。 【構成】本考案は、所定方向へ移動するステージ３１，
３２に設けられた反射面３８，３９に測長光を照射し、
その反射光を受光してステージ３１，３２の移動量を検
出する測長手段４４と、ステージ３２上に配置された試
料Ｓに対してその下方よりエッジ検出光を照射し、その
透過光を受光して試料Ｓのエッジを検出するエッジ検出
手段４６とを備えた光学式測長装置において、測長手段
４４とエッジ検出手段４６との光源を共用する構成であ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ステージの移動量を検出するレーザ測長機と、ステージ上に配され た試料のエッジを検出するエッジセンサとを備えた光学式測長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体製造装置や検査装置等の分野では、ステージ上に載置された試料のエッ ジを検出するエッジセンサと、ステージの移動量を検出するレーザ測長機とを組 合わせて極めて高い位置決め精度を実現した光学式測長装置が知られている。 図５にはレーザ測長機を使用したＸＹステージの構成例が示されている。

【０００３】 ＸＹステージは、ベース１上にＸステージ２がＸ方向へ移動可能に設けられ、 さらにＸステージ２上にＹステージ３がＹ方向へ移動可能に設けられて構成され ている。

【０００４】 Ｙステージ３のＸ方向及びＹ方向のそれぞれの外側面に、Ｘミラー４及びＹミ ラー５が設けられ、Ｘミラー４及びＹミラー５に対して、ステージ外部よりプレ ーンミラー干渉計６，７がそれぞれ対向配置されている。プレーンミラー干渉計 ６，７には、ステージ外に設置されたレーザ光源８から供給されるレーザ光がハ ーフミラー９で分岐されてそれぞれ入射する。各プレーンミラー干渉計６，７は 、それぞれ対向するＸミラー４，Ｙミラー５に、レーザ光源８からのレーザ光を それぞれ照射し、その反射光をそれぞれ受光して各干渉計６，７毎に設けられた 検出器１１，１２で、生成される干渉光を検出してＸ方向，Ｙ方向の移動量をそ れぞれ測定している。 図６にはエッジセンサの光学系の構成が示されている。

【０００５】 この光学系は、ビーム径の細い平行光であるエッジセンサ光を、上方に照射さ せ、開口部３ａには透光板に載せた試料Ｓを配置する。一方、開口部３ａの上方 には同一光路上に対物レンズ１３，結像レンズ１４，ピンホール１５，フォトデ ィテクタ１６が配置される。

【０００６】 Ｘ，Ｙステージ２，３をスライドさせて、試料ＳをＸ方向またはＹ方向へ移動 させると、試料Ｓのエッジがエッジセンサの光軸を通過する時に、フォトディテ クタ２０の出力が大きく変化するので、その変化点を検出することによって試料 Ｓのエッジを光軸上に高精度に位置決めできる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したレーザ測長機とエッジセンサとを備えた光学式測長装 置は、レーザ測長機のレーザ光源８とエッジ検出光とをそれぞれ独立に備えた構 成となっているため、光源を２つ必要とし装置が複雑化すると共に、高価格にな るという問題があった。

【０００８】 本考案は以上のような実情に鑑みてなされたもので、レーザ測長機とエッジセ ンサの光源部を一つにでき、装置の構成を簡単にできる光学式測長装置を提供す ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、所定方向へ移動するステージに設けられ た反射面に測長光を照射し、その反射光を受光して前記ステージの移動量を検出 する測長手段と、前記ステージ上に配置された試料に対してその下方よりエッジ 検出光を照射し、その透過光を受光して前記試料のエッジを検出するエッジ検出 手段と、を備えた光学式測長装置において、前記測長手段と前記エッジ検出手段 の光源を共用する構成とした。

【００１０】 また、上記目的を達成するために、前記測長手段を、ステージを保持するベー スに固定されると共に前記ステージ内に形成された空間に配置し、前記反射面と して前記空間の側面を用いる構成とした。

【００１１】

【作用】

以上の手段が講じられた本考案によれば、測長手段とエッジ検出手段の光源が 一つの光源を共用するので、従来は２つ必要であった光源のうち一方の光源が削 減され、構成が簡略化される。

【００１２】 また、測長手段がステージを保持するベースに固定されると共にステージ内に 形成された空間に配置されるので、測長光が温度変化等によって受ける影響が低 減され、安定した測定環境が実現される。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の一実施例について説明する。

【００１４】 図１及び図２には本考案の一実施例に係る光学式測長装置の構成が示されてい る。本実施例は、ベース３０上にＶアンドフラット案内によってＸ方向へガイド されるＸステージ３１が設けられ、さらにＸステージ３１上にＶアンドフラット 案内によってＸ方向と直交するＹ方向へガイドされるＹステージ３２が設けられ ている。ベース３０にはモータ３３が取付けられ、モータ３３の回転軸に設けら れたピニオン３４と、Ｘステージ３１側に取付けられたラック３５とにより、Ｘ ステージがＸ方向へ移動するようになっている。また、Ｘステージ３１にはモー タ３６が固定され、モータ３６の回転軸に設けられたピニオンと、Ｙステージ３ ２側に取付けられたラックとより、ＹステージがＹ方向へ移動するようになって いる。

【００１５】 Ｘステージ３１は、中央部にＸステージ３１のストロークに応じた直径の開口 部３７が形成されている。Ｙステージ３２は、断面がコ字状をなして内部に空間 を形成している。この空間の一側面を形成し上記Ｘ方向と直交する側面には反射 面となるＸミラー３８が設けられ、同様にＹ方向と直交する側面にはＹミラー３ ９が設けられている。さらに、他の一側面にはエアセンサ４１が設けられている 。また、Ｘステージ３１の上面には、開口部４２が形成されていて、この開口部 ４２を覆うようにして透光板４３が載置されている。 一方、測長手段となるレーザ干渉計４４が、ベース３０に固定された支持部材 ４５に保持されてＸステージ３１の上記空間内に配置されている。

【００１６】 Ｙステージ３２の上方には、レーザ干渉計４４に対向して、エッジセンサ４６ が配置されている。エッジセンサ４６は、レーザ干渉計４４と共用する光源から のエッジ検出光が入射する対物レンズ１３，結像レンズ１４，ピンホール１５， フォトディテクタ１６等からなる。

【００１７】 レーザ干渉計４４は、光源部５１と、Ｘ軸及びＹ軸用のそれぞれの干渉部５２ ａ，５２ｂと、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動量を検出する干渉縞検出部５３ａ， ５３ｂとから構成されている。

【００１８】 光源部５１は、レーザ光源５４から出力されたレーザ光がハーフミラー５５で 分岐され、透過光はＹ軸用の測長光として干渉部５２ｂに入射し、反射光はハー フミラー５６でエッジ検出光とＸ軸用の測長光とに分岐される。エッジ検出光は 、Ｙステージ３２上の透光板４３に載置された試料に照射され、その透過光は対 物レンズ１６に入射する。また、Ｘ軸用の測長光はミラー５７で反射されて干渉 部５２ａに入射する。 干渉部５２ａの構成を図４に示す。

【００１９】 光源部５１からの測長光は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６１に入射する。 ＰＢＳ６１は光源部５１から見て反射側となる端面が、λ／４板６２を介してＸ ミラー３８に対向し、また透過側となる端面がλ／４板６３を介して固定の参照 ミラー６４に対向している。さらに、残りの端面にコーナーキューブ６５が対向 配置されている。すなわち、光源部５１からの測長光をＸミラー３８で反射させ ると共に参照ミラー６４で反射させて、両反射光を合成して干渉光として干渉縞 検出部５３ａへ入射するものである。 干渉部５２ｂも、Ｙミラー３９に対して同様に構成されている。

【００２０】 干渉縞検出部５３ａ，５３ｂは、各干渉部５２ａ，５２ｂで合成された測長光 と参照光との干渉光を検出して、Ｘ方向及びＹ方向の移動量を検出するものであ る。

【００２１】 以上のように構成された本実施例では、レーザ光源５４から出力されたレーザ 光は、Ｘ方向，Ｙ方向それぞれの測長光と、エッジ検出光とに分岐され、測長光 は干渉部５２ａ，５２ｂによってＸミラー３８，Ｙミラー３９に照射され、エッ ジ検出光は試料Ｓに照射される。

【００２２】 モータ３３，３６を駆動制御して、Ｘステージ３１及びＹステージ３２をＸ方 向，Ｙ方向へ移動させることにより、Ｙステージ３２上の試料Ｓの位置が移動す る。試料Ｓのエッジがエッジ検出光の光軸を横切る時に、フォトディテクタ２０ の出力が大きく変化するので、エッジセンサ４６ではこの出力変化を検出するこ とによって試料Ｓのエッジを検出する。

【００２３】 一方、Ｘステージ３１及びＹステージ３２の移動量はレーザ干渉計４４によっ て検出される。例えば、Ｘステージ３１の移動に伴ってＸミラー３８が移動し、 その移動距離に応じて、ＰＢＳ６１の反射面からＸミラー３８間での光路長が変 化する。Ｘミラー３８の移動距離に応じて光路長が変化した測長光と、光路長が 変化しない参照光との干渉光を、干渉縞検出部５３ａで検出することにより、Ｘ ミラー３８の移動距離を検出できる。

【００２４】 よって、エッジセンサ４６によって試料Ｓのエッジを検出して、試料Ｓを正確 に位置決めした後、そのエッジからの移動距離をレーザ干渉計４４で正確に測定 することができる。 なお、レーザ光は空気の屈折率に敏感に反応して変化するため、エアセンサ４ １の出力によって、屈折率補正を行うことにより測定精度が向上する。

【００２５】 この様に本実施例によれば、光源部５１のレーザ光源５４を、レーザ干渉計４ ４とエッジセンサ４６とで共用し、ハーフミラー５５，５６，ミラー５７で測長 光とエッジ検出光に分岐するようにしたので、一つの光源でステージの移動量検 出と、試料のエッジ検出とを行うことができ、光源を一つ削減できることから装 置の構成を簡素化できる。

【００２６】 また、レーザ干渉計４４をステージ内部に配置して、ステージ内の空間の側面 に設けたミラー３８，３９に対して測長光を照射するようにしたので、レーザ干 渉計をステージの外部に構成する場合に比べてコンパクト化でき、しかも空気の 対流や温度変化が外部に比べて少ない安定した環境を実現できることから測定精 度を向上させることができる。

【００２７】

【考案の効果】

以上詳記したように本考案によれば、一つの光源でレーザ測長とエッジ検出と を実現でき、装置の構成を簡略化できる光学式測長装置を提供できる。

【００２８】 また、本考案によれば、装置をコンパクト化でき、しかも空気の対流や温度変 化の影響を受けずらい安定した環境を実現できて測定精度を向上できる光学式測 長装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る光学式測長装置の斜視
図。

【図２】図１に示す光学式測長装置のＡ−Ａ線矢示断面
図。

【図３】一実施例に係る光学式測長装置のレーザ干渉計
部分の構成を示す図。

【図４】上記レーザ干渉計の干渉部及び干渉縞検出部を
示す図。

【図５】従来より在る光学式測長装置の斜視図。

【図６】従来より在るエッジセンサの構成図。

【符号の説明】

３０…ベース、３１…Ｘステージ、３２…Ｙステージ、
３８…Ｘミラー、３９…Ｙミラー、４３…透光板、４４
…レーザ干渉計、４６…エッジセンサ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向へ移動するステージに設けられ
   た反射面に測長光を照射し、その反射光を受光して前記
   ステージの移動量を検出する測長手段と、前記ステージ
   上に配置された試料に対してその下方よりエッジ検出光
   を照射し、その透過光を受光して前記試料のエッジを検
   出するエッジ検出手段と、を備えた光学式測長装置にお
   いて、 前記測長手段と前記エッジ検出手段は、前記測長光と前
   記エッジ検出光の光源を共用することを特徴とする光学
   式測長装置。
2. 【請求項２】 前記測長手段は、前記ステージを保持す
   るベースに固定されると共に前記ステージ内に形成され
   た空間に配置され、前記反射面として前記空間の側面を
   用いることを特徴とする請求項１記載の光学式測長装
   置。