JPH07253304A - 多軸位置決めユニットおよびこれにおける測長方法 - Google Patents
多軸位置決めユニットおよびこれにおける測長方法Info
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- JPH07253304A JPH07253304A JP6043868A JP4386894A JPH07253304A JP H07253304 A JPH07253304 A JP H07253304A JP 6043868 A JP6043868 A JP 6043868A JP 4386894 A JP4386894 A JP 4386894A JP H07253304 A JPH07253304 A JP H07253304A
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- length measurement
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型の移動鏡を用いて大型のワークの全範囲に
わたり高精度に測定することができる多軸位置決めユニ
ットを提供する。 【構成】各々独立にX軸方向の測長を行なう複数本の測
長光5a〜5dをほぼ平行に、かつステージ9がY軸方
向に移動しても常に測長光の少なくとも1本が移動鏡8
aに照射されているように配置する。同時に、Y軸方向
のステージ移動を測定する少なくとも1本の測長光6a
を設け、この測長値と前記複数の測長光の位置とを照合
することにより、移動鏡8aに照射している測長光がど
の測長光かを認識する。この認識された測長光による測
長値によりX軸方向のステージ位置が求められる。ステ
ージ9がY軸方向に移動した場合、移動前に測長してい
た測長光による測長値を、移動鏡8aの移動につれてこ
の測長光と同時に移動鏡8aを照射するようになった測
長光の測長値の初期値として受け渡す。
わたり高精度に測定することができる多軸位置決めユニ
ットを提供する。 【構成】各々独立にX軸方向の測長を行なう複数本の測
長光5a〜5dをほぼ平行に、かつステージ9がY軸方
向に移動しても常に測長光の少なくとも1本が移動鏡8
aに照射されているように配置する。同時に、Y軸方向
のステージ移動を測定する少なくとも1本の測長光6a
を設け、この測長値と前記複数の測長光の位置とを照合
することにより、移動鏡8aに照射している測長光がど
の測長光かを認識する。この認識された測長光による測
長値によりX軸方向のステージ位置が求められる。ステ
ージ9がY軸方向に移動した場合、移動前に測長してい
た測長光による測長値を、移動鏡8aの移動につれてこ
の測長光と同時に移動鏡8aを照射するようになった測
長光の測長値の初期値として受け渡す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体露光装置や3次元
座標測定装置などに応用され、特に高精度で広範囲に測
定を行なう多軸位置決めユニットに関するものである。
座標測定装置などに応用され、特に高精度で広範囲に測
定を行なう多軸位置決めユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、半導体露光装置や3次元座標測
定機などで用いられる従来の高精度位置決めユニットの
構成例を示している。測長用のレーザ光源1から射出さ
れる測長光を反射するための、X−Y移動ステージ9の
移動と共に移動する反射鏡(以下、移動鏡と称する)が
2つ、その反射面8a,8bがそれぞれX軸、Y軸と直
角になるようにX−Y移動ステージ9に固定されてい
る。この2つの移動鏡の反射面を座標系の基準平面とし
て、レーザ干渉測長装置により移動ステージ9の各座標
方向の移動量の測定を行なっている。本図のようにX軸
の測長に2本(5a、5b)の測長光を配した場合に
は、ステージ9の移動量に加えてその傾きの測定も行な
うことができる。したがって、もし移動鏡の反射面に凹
凸が存在した場合、実際のステージ9の移動量とレーザ
干渉測長装置によるステージ9の移動量の測定値とに誤
差が生じるため、移動鏡の反射面の平面度は、ステージ
9の位置決め精度を決める非常に重要な要因である。そ
のため位置決め精度をよくするには、移動鏡の反射面の
平面度を必要となるステージの位置決め精度より良くし
ておくか、あるいはあらかじめ移動鏡の反射面の形状を
測定し、そのデータによりステージ位置の測定値の補正
をするという方法を取っている。
定機などで用いられる従来の高精度位置決めユニットの
構成例を示している。測長用のレーザ光源1から射出さ
れる測長光を反射するための、X−Y移動ステージ9の
移動と共に移動する反射鏡(以下、移動鏡と称する)が
2つ、その反射面8a,8bがそれぞれX軸、Y軸と直
角になるようにX−Y移動ステージ9に固定されてい
る。この2つの移動鏡の反射面を座標系の基準平面とし
て、レーザ干渉測長装置により移動ステージ9の各座標
方向の移動量の測定を行なっている。本図のようにX軸
の測長に2本(5a、5b)の測長光を配した場合に
は、ステージ9の移動量に加えてその傾きの測定も行な
うことができる。したがって、もし移動鏡の反射面に凹
凸が存在した場合、実際のステージ9の移動量とレーザ
干渉測長装置によるステージ9の移動量の測定値とに誤
差が生じるため、移動鏡の反射面の平面度は、ステージ
9の位置決め精度を決める非常に重要な要因である。そ
のため位置決め精度をよくするには、移動鏡の反射面の
平面度を必要となるステージの位置決め精度より良くし
ておくか、あるいはあらかじめ移動鏡の反射面の形状を
測定し、そのデータによりステージ位置の測定値の補正
をするという方法を取っている。
【0003】また、従来のこのような位置決めユニット
の構成においては、移動ステージ9がXあるいはY方向
に移動しても移動鏡が常にレーザ干渉測長装置からの測
長光を反射し続けるように、移動鏡の寸法はX−Y移動
ステージ9の各軸方向の可動範囲以上の大きさが必要と
なる。すなわち、大型のワークを位置決めユニットの移
動ステージ9に乗せて広い範囲でステージ9の位置決め
をするためには、ワークの大きさ以上の大きさの移動鏡
が必要となる。
の構成においては、移動ステージ9がXあるいはY方向
に移動しても移動鏡が常にレーザ干渉測長装置からの測
長光を反射し続けるように、移動鏡の寸法はX−Y移動
ステージ9の各軸方向の可動範囲以上の大きさが必要と
なる。すなわち、大型のワークを位置決めユニットの移
動ステージ9に乗せて広い範囲でステージ9の位置決め
をするためには、ワークの大きさ以上の大きさの移動鏡
が必要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような理由から、
短波長用光学素子の加工や計測等の用途で、より大型の
ワークを載せたステージをより高精度に位置決めする必
要が高まるにつれ、従来の位置決めユニットの構成では
高精度の形状精度を持つ大型の移動鏡が必要となる。
短波長用光学素子の加工や計測等の用途で、より大型の
ワークを載せたステージをより高精度に位置決めする必
要が高まるにつれ、従来の位置決めユニットの構成では
高精度の形状精度を持つ大型の移動鏡が必要となる。
【0005】しかし、ワークが大型化するにつれ、大型
の移動鏡を必要とすること、その大型の移動鏡全体を必
要な精度で加工または測定すること、さらに振動や撓み
を避けて必要な形状精度で保持することが困難になる。
の移動鏡を必要とすること、その大型の移動鏡全体を必
要な精度で加工または測定すること、さらに振動や撓み
を避けて必要な形状精度で保持することが困難になる。
【0006】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであり、その目的は、小型の移動鏡を用い
て大型のワークの全範囲にわたり高精度に測定すること
ができる多軸位置決めユニットを提供することにある。
なされたものであり、その目的は、小型の移動鏡を用い
て大型のワークの全範囲にわたり高精度に測定すること
ができる多軸位置決めユニットを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による多軸位置決めユニットは、少なくとも
第1軸方向および該第1軸方向に略直角な第2軸方向に
移動する移動ステージと、略平行な複数本の測長光を有
し、前記第1軸方向における前記移動ステージの位置の
測定を行なう第1のレーザ干渉測長装置と、前記移動ス
テージに固定され、前記第1のレーザ干渉測長装置の複
数本の測長光のうち、前記移動ステージの前記第2軸方
向の移動に伴って、順次異なる少なくとも1本の測長光
を受ける第1の移動鏡と、少なくとも1本の測長光を有
し、前記第2軸方向における前記移動ステージの位置の
測定を行なう第2のレーザ干渉測長装置と、前記移動ス
テージに固定され、前記第2のレーザ干渉測長装置の少
なくとも1本の測長光を常時受ける第2の移動鏡と、該
第2のレーザ干渉測長装置の測長値に基づいて、現在前
記第1の移動鏡が前記第1のレーザ干渉測長装置のいず
れの測長光を受けているかを判定し、当該測長光により
前記第1のレーザ干渉測長装置の測長結果を得る演算手
段とを備えたものである。
に、本発明による多軸位置決めユニットは、少なくとも
第1軸方向および該第1軸方向に略直角な第2軸方向に
移動する移動ステージと、略平行な複数本の測長光を有
し、前記第1軸方向における前記移動ステージの位置の
測定を行なう第1のレーザ干渉測長装置と、前記移動ス
テージに固定され、前記第1のレーザ干渉測長装置の複
数本の測長光のうち、前記移動ステージの前記第2軸方
向の移動に伴って、順次異なる少なくとも1本の測長光
を受ける第1の移動鏡と、少なくとも1本の測長光を有
し、前記第2軸方向における前記移動ステージの位置の
測定を行なう第2のレーザ干渉測長装置と、前記移動ス
テージに固定され、前記第2のレーザ干渉測長装置の少
なくとも1本の測長光を常時受ける第2の移動鏡と、該
第2のレーザ干渉測長装置の測長値に基づいて、現在前
記第1の移動鏡が前記第1のレーザ干渉測長装置のいず
れの測長光を受けているかを判定し、当該測長光により
前記第1のレーザ干渉測長装置の測長結果を得る演算手
段とを備えたものである。
【0008】この多軸位置決めユニットにおいて、前記
第1のレーザ干渉測長装置の複数の測長光は、そのうち
隣接する少なくとも2本が前記移動ステージの特定位置
において前記第1の移動鏡を同時に照射するよう配置さ
れ、前記演算手段は、前記移動ステージの特定位置にお
いて、前記第1のレーザ干渉測長装置の隣接する2本の
測長光を同時に受けたとき、先に受けていた測長光によ
る測長値により新たに受けた測長光による測長値の初期
値を定めることが好ましい。
第1のレーザ干渉測長装置の複数の測長光は、そのうち
隣接する少なくとも2本が前記移動ステージの特定位置
において前記第1の移動鏡を同時に照射するよう配置さ
れ、前記演算手段は、前記移動ステージの特定位置にお
いて、前記第1のレーザ干渉測長装置の隣接する2本の
測長光を同時に受けたとき、先に受けていた測長光によ
る測長値により新たに受けた測長光による測長値の初期
値を定めることが好ましい。
【0009】
【作用】前述の問題を解決するための本発明の原理を説
明する。
明する。
【0010】各々独立に第1軸(X軸)方向の測長を行
なうレーザ干渉測長装置からの複数本の測長光をほぼ平
行に、かつ移動ステージが第2軸(Y軸)方向に移動し
ても常に測長光の少なくとも1本が第1の移動鏡に照射
されているように配置する。さらに、第2軸方向のステ
ージ移動を測定する少なくとも1本の測長光を設け、こ
の測長値とあらかじめ得ておいた前記複数の測長光の光
線の位置とを照合することにより、第1の移動鏡に照射
している測長光がどの測長光かを認識する。この認識さ
れた測長光による測長値により第1軸方向の測長値が得
られる。
なうレーザ干渉測長装置からの複数本の測長光をほぼ平
行に、かつ移動ステージが第2軸(Y軸)方向に移動し
ても常に測長光の少なくとも1本が第1の移動鏡に照射
されているように配置する。さらに、第2軸方向のステ
ージ移動を測定する少なくとも1本の測長光を設け、こ
の測長値とあらかじめ得ておいた前記複数の測長光の光
線の位置とを照合することにより、第1の移動鏡に照射
している測長光がどの測長光かを認識する。この認識さ
れた測長光による測長値により第1軸方向の測長値が得
られる。
【0011】移動ステージが第2軸方向に移動した場
合、移動前に移動鏡位置を測長していた測長光による測
長値を、第1の移動鏡の移動につれてこの測長光と同時
に第1の移動鏡を照射するようになった測長光の測長値
の初期値として受け渡す。移動鏡の移動にしたがってこ
の手順を繰り返すことにより、第2軸方向に第1の移動
鏡がその寸法以上に移動しても第1軸方向のステージ位
置の測定値を連続して得ることが可能となる。
合、移動前に移動鏡位置を測長していた測長光による測
長値を、第1の移動鏡の移動につれてこの測長光と同時
に第1の移動鏡を照射するようになった測長光の測長値
の初期値として受け渡す。移動鏡の移動にしたがってこ
の手順を繰り返すことにより、第2軸方向に第1の移動
鏡がその寸法以上に移動しても第1軸方向のステージ位
置の測定値を連続して得ることが可能となる。
【0012】これにより、小型の移動鏡を用いても、大
型のワークの全範囲にわたり、測定を行なうことができ
る。
型のワークの全範囲にわたり、測定を行なうことができ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の多軸位置決めユニットの実施
例について、図面により詳細に説明する。
例について、図面により詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明によるY軸方向に広い移動
範囲を持つ位置決めユニットの実施例である。本装置
は、レーザ干渉測長装置、移動鏡8a,8b、X−Y移
動ステージ9、および演算装置10により構成されてい
る。レーザ干渉測長装置は、X−Y移動ステージ9のX
軸方向位置を測長するためのX軸レーザ干渉測長装置
と、Y軸方向位置を測長するためのY軸レーザ干渉測長
装置とからなる。X軸レーザ干渉測長装置は、レーザ光
源1a、ビームスプリッタ2a〜2d、検出器3a〜3
d、干渉計ユニット4a〜4dからなる。Y軸レーザ干
渉測長装置は、レーザ光源1b、検出器3i、干渉計ユ
ニット4iからなる。演算装置10は、両軸レーザ干渉
測長装置に共用される。
範囲を持つ位置決めユニットの実施例である。本装置
は、レーザ干渉測長装置、移動鏡8a,8b、X−Y移
動ステージ9、および演算装置10により構成されてい
る。レーザ干渉測長装置は、X−Y移動ステージ9のX
軸方向位置を測長するためのX軸レーザ干渉測長装置
と、Y軸方向位置を測長するためのY軸レーザ干渉測長
装置とからなる。X軸レーザ干渉測長装置は、レーザ光
源1a、ビームスプリッタ2a〜2d、検出器3a〜3
d、干渉計ユニット4a〜4dからなる。Y軸レーザ干
渉測長装置は、レーザ光源1b、検出器3i、干渉計ユ
ニット4iからなる。演算装置10は、両軸レーザ干渉
測長装置に共用される。
【0015】図9に、演算装置10の構成例を示す。演
算装置10は、一般的な電子計算機、もしくはパーソナ
ルコンピュータにより構成することができる。すなわ
ち、その主要構成要素として、図示のように、検出器3
(3a〜3d、3iを総称)から検出結果を受ける入出
力制御装置91と、これらのデータおよび処理プログラ
ムを格納するメモリ92と、この処理プログラムを実行
してデータの処理を行なう中央処理装置(CPU)93
と、この処理結果を表示画面に表示する表示装置94と
を備える。
算装置10は、一般的な電子計算機、もしくはパーソナ
ルコンピュータにより構成することができる。すなわ
ち、その主要構成要素として、図示のように、検出器3
(3a〜3d、3iを総称)から検出結果を受ける入出
力制御装置91と、これらのデータおよび処理プログラ
ムを格納するメモリ92と、この処理プログラムを実行
してデータの処理を行なう中央処理装置(CPU)93
と、この処理結果を表示画面に表示する表示装置94と
を備える。
【0016】図1に戻り、X軸レーザ干渉測長装置にお
いて、レーザ光源1aより射出されたレーザ光はビーム
スプリッタ2a、2b、2c、2dにより干渉計ユニッ
ト4a、4b、4c、4dに分配される。それぞれのレ
ーザ光は、干渉計ユニット(図示しないビームスプリッ
タと固定鏡とからなる)4a、4b、4c、4d内のビ
ームスプリッタで2分割され内部の固定鏡に向かう光線
と、X−Y移動ステージ9に固定された移動鏡8aに向
かう光線に分けられる。X軸レーザ干渉測長装置の各構
成要素は、その測長光5a〜5dがほぼ平行に射出さ
れ、かつX−Y移動ステージ9がY軸方向に移動しても
常に測長光5a〜5dの少なくとも1つが移動鏡8aに
照射されているように配置される。図示の状態では、移
動鏡8aで反射した測長光は、再び干渉計ユニット4
a、4bに入り、干渉計ユニット4a,4bで各々内の
固定鏡からの光線と干渉し、検出器3a、3bに入射し
て干渉計ユニット3a,3bと移動鏡8aとの間隔を測
長する。
いて、レーザ光源1aより射出されたレーザ光はビーム
スプリッタ2a、2b、2c、2dにより干渉計ユニッ
ト4a、4b、4c、4dに分配される。それぞれのレ
ーザ光は、干渉計ユニット(図示しないビームスプリッ
タと固定鏡とからなる)4a、4b、4c、4d内のビ
ームスプリッタで2分割され内部の固定鏡に向かう光線
と、X−Y移動ステージ9に固定された移動鏡8aに向
かう光線に分けられる。X軸レーザ干渉測長装置の各構
成要素は、その測長光5a〜5dがほぼ平行に射出さ
れ、かつX−Y移動ステージ9がY軸方向に移動しても
常に測長光5a〜5dの少なくとも1つが移動鏡8aに
照射されているように配置される。図示の状態では、移
動鏡8aで反射した測長光は、再び干渉計ユニット4
a、4bに入り、干渉計ユニット4a,4bで各々内の
固定鏡からの光線と干渉し、検出器3a、3bに入射し
て干渉計ユニット3a,3bと移動鏡8aとの間隔を測
長する。
【0017】Y軸レーザ干渉測長装置においても、レー
ザ光源1bより出た光線(測長光6a)も同様にして干
渉計4iとX−Y移動ステージ9に固定された移動鏡8
bの間隔を測定する。このY軸方向のステージ9の位置
情報は、X軸測長のどの測長光が移動鏡8aに照射され
ているかを検知するためにも利用される。すなわち、こ
のY軸測長値とあらかじめ得ておいた測長光5a〜5d
の光線の位置とを照合し、移動鏡8aに照射している測
長光がいずれの測長光かを識別する。
ザ光源1bより出た光線(測長光6a)も同様にして干
渉計4iとX−Y移動ステージ9に固定された移動鏡8
bの間隔を測定する。このY軸方向のステージ9の位置
情報は、X軸測長のどの測長光が移動鏡8aに照射され
ているかを検知するためにも利用される。すなわち、こ
のY軸測長値とあらかじめ得ておいた測長光5a〜5d
の光線の位置とを照合し、移動鏡8aに照射している測
長光がいずれの測長光かを識別する。
【0018】図1に示した状態において、ステージ9が
Y軸方向に移動した場合、移動前に移動鏡位置を測長し
ていた測長光5aの測長値を、移動鏡8aの移動につれ
て測長光5aと同時に移動鏡8aを照射するようになっ
た測長光5bの測長値として受け渡す。測長値を「受け
渡す」ことが必要となる理由は次のとおりである。すな
わち、この種の測長装置は、ステージのある位置から他
の位置への相対的な移動量を測定するものであり、この
例のように、突如、移動鏡8aを照射するようになった
測長光5bのみによってはその時点のステージ位置は知
りえないからである。移動鏡8aの移動にしたがってこ
の手順を繰り返すことにより、Y軸方向に移動鏡8aが
その寸法以上に移動してもX軸方向のステージ位置の測
定値を連続して得ることが可能となる。
Y軸方向に移動した場合、移動前に移動鏡位置を測長し
ていた測長光5aの測長値を、移動鏡8aの移動につれ
て測長光5aと同時に移動鏡8aを照射するようになっ
た測長光5bの測長値として受け渡す。測長値を「受け
渡す」ことが必要となる理由は次のとおりである。すな
わち、この種の測長装置は、ステージのある位置から他
の位置への相対的な移動量を測定するものであり、この
例のように、突如、移動鏡8aを照射するようになった
測長光5bのみによってはその時点のステージ位置は知
りえないからである。移動鏡8aの移動にしたがってこ
の手順を繰り返すことにより、Y軸方向に移動鏡8aが
その寸法以上に移動してもX軸方向のステージ位置の測
定値を連続して得ることが可能となる。
【0019】これらの測長値を演算装置10に取り込
み、前項で述べた方法によりステージの位置を得る。
み、前項で述べた方法によりステージの位置を得る。
【0020】図7のフローチャートにより、図1の装置
のステージ位置の測定の手順を説明する。
のステージ位置の測定の手順を説明する。
【0021】まず、ステージ9を予め定めた初期位置に
移動させ、各測長光の測長値をリセット(初期化)する
(71)。この初期位置からの、X、Y、両軸方向の移
動量が測長装置により求まる。以下のステップ72から
78は周期的に実行される。ステップ72においてステ
ージを移動させる。このステージ移動は、自動、手動の
いずれで行なってもよい。Y軸方向のステージ位置を検
出する測長光6aにより、ステージY座標値を算出する
(73)。次いで、この得られたステージY座標値に基
づいて、測長光5a〜5dのどの測長光が移動鏡8aに
当たっているかを認識する。この認識は、移動鏡8aの
移動鏡8bに対する位置および大きさ、各測長光5a〜
5dのY軸方向位置が予め分かっていることから、容易
に行なえる。移動鏡8aに測長光が1本のみ当たってい
る場合(75、No)、当たっているビームの測長値を
ステージのX座標値として(76)、ステップ72に戻
る。
移動させ、各測長光の測長値をリセット(初期化)する
(71)。この初期位置からの、X、Y、両軸方向の移
動量が測長装置により求まる。以下のステップ72から
78は周期的に実行される。ステップ72においてステ
ージを移動させる。このステージ移動は、自動、手動の
いずれで行なってもよい。Y軸方向のステージ位置を検
出する測長光6aにより、ステージY座標値を算出する
(73)。次いで、この得られたステージY座標値に基
づいて、測長光5a〜5dのどの測長光が移動鏡8aに
当たっているかを認識する。この認識は、移動鏡8aの
移動鏡8bに対する位置および大きさ、各測長光5a〜
5dのY軸方向位置が予め分かっていることから、容易
に行なえる。移動鏡8aに測長光が1本のみ当たってい
る場合(75、No)、当たっているビームの測長値を
ステージのX座標値として(76)、ステップ72に戻
る。
【0022】ステップ75において、測長光が同時に2
本当たっていると判断された場合、ステージの移動によ
り新たに移動鏡8aに当たった測長光の測長値を、同時
に移動鏡8aに当たっているもう一方の測長光の測長値
を用いてリセットする(77)。すなわち、先に移動鏡
8aに当たっている測長光の測長値を新たに移動鏡8a
に当たるようになった測長光の測長値として受け渡す。
同時に、この測長値をX座標値とする(78)。続い
て、ステップ72に戻る。新たに移動鏡8aに当たるよ
うになった測長光による測長値は、受け渡された測長値
を基準にして、ステージの移動に伴い増減する。
本当たっていると判断された場合、ステージの移動によ
り新たに移動鏡8aに当たった測長光の測長値を、同時
に移動鏡8aに当たっているもう一方の測長光の測長値
を用いてリセットする(77)。すなわち、先に移動鏡
8aに当たっている測長光の測長値を新たに移動鏡8a
に当たるようになった測長光の測長値として受け渡す。
同時に、この測長値をX座標値とする(78)。続い
て、ステップ72に戻る。新たに移動鏡8aに当たるよ
うになった測長光による測長値は、受け渡された測長値
を基準にして、ステージの移動に伴い増減する。
【0023】図1の装置は、所望の既知の位置にステー
ジを移動させる目的にも、あるいは任意の未知の位置に
あるステージの位置を検出する目的にも利用できる。後
述する他の実施例においても、同じである。
ジを移動させる目的にも、あるいは任意の未知の位置に
あるステージの位置を検出する目的にも利用できる。後
述する他の実施例においても、同じである。
【0024】図2は、移動鏡8aに常に2本以上の測長
光が当たるように測長光5a〜5dを配置することによ
り、X−Y移動ステージ9のZ軸まわりの回転(傾き
量)も把握出来るようにした構成の、本発明の他の実施
例である。ステージ9は、Z軸周りの回転を行なえるよ
うにはなっていないが、ステージ9の微小な傾きやがた
つきが存在しうる。より高精度な測長を行なうには、こ
のような微小なZ軸周りの回転をも検出することが好ま
しい。
光が当たるように測長光5a〜5dを配置することによ
り、X−Y移動ステージ9のZ軸まわりの回転(傾き
量)も把握出来るようにした構成の、本発明の他の実施
例である。ステージ9は、Z軸周りの回転を行なえるよ
うにはなっていないが、ステージ9の微小な傾きやがた
つきが存在しうる。より高精度な測長を行なうには、こ
のような微小なZ軸周りの回転をも検出することが好ま
しい。
【0025】図2の例で、X−Y移動ステージ9がレー
ザ光源b側に近い側から遠い側へ向けてY方向に移動し
て行く場合を考える。最初、測長光5aと5bとが同時
に移動鏡8aを照射している。ステージ9が移動するに
つれ、測長光5cが測長光5a、5bと同時に移動鏡8
aを照射しはじめる。このとき、測長光5aおよび5b
の測長値と、あらかじめ得ておいた測長光5aと5bの
間隔長さ、測長光5bと5cの間隔長さとによって、測
長光5cの測長値を外挿によって決定する。この外挿処
理において、移動鏡8aは小型なので、その反射面はリ
ニアな傾きを有するとみなす。X−Y移動ステージ9の
Y軸方向への移動に伴いこの手順を繰り返すことによ
り、X−Y移動ステージ9の座標値とともにZ軸まわり
の回転量も把握することが可能となる。
ザ光源b側に近い側から遠い側へ向けてY方向に移動し
て行く場合を考える。最初、測長光5aと5bとが同時
に移動鏡8aを照射している。ステージ9が移動するに
つれ、測長光5cが測長光5a、5bと同時に移動鏡8
aを照射しはじめる。このとき、測長光5aおよび5b
の測長値と、あらかじめ得ておいた測長光5aと5bの
間隔長さ、測長光5bと5cの間隔長さとによって、測
長光5cの測長値を外挿によって決定する。この外挿処
理において、移動鏡8aは小型なので、その反射面はリ
ニアな傾きを有するとみなす。X−Y移動ステージ9の
Y軸方向への移動に伴いこの手順を繰り返すことによ
り、X−Y移動ステージ9の座標値とともにZ軸まわり
の回転量も把握することが可能となる。
【0026】図8のフローチャートにより、図2の実施
例におけるステージ位置の測定手順を説明する。
例におけるステージ位置の測定手順を説明する。
【0027】まず、ステージ9を予め定めた初期位置に
移動させ、各測長光の測長値をリセットする(81)。
そこで、ステージを移動させる(82)。Y軸方向のス
テージ位置を検出する測長光6aにより、ステージY座
標値を算出する(83)。次いで、この得られたステー
ジY座標値に基づいて、測長光5a〜5hのどの測長光
が移動鏡8aに当たっているかを認識する。この認識
は、移動鏡8aの移動鏡8bに対する位置および大き
さ、各測長光5a〜5hのY軸方向位置が予め分かって
いることから、容易に行なえる。移動鏡8aに測長光が
2本のみ当たっている場合(85、No)、当たってい
る2本のビームの測長値からステージのX座標値および
傾き量を求めて(86)、ステップ82に戻る。ステッ
プ86において、X座標値は、2本のビームのうち予め
定めた方(例えばレーザ光源1aから遠い方)の測長値
を求める。この代わりに、両者の平均値を用いてもよ
い。
移動させ、各測長光の測長値をリセットする(81)。
そこで、ステージを移動させる(82)。Y軸方向のス
テージ位置を検出する測長光6aにより、ステージY座
標値を算出する(83)。次いで、この得られたステー
ジY座標値に基づいて、測長光5a〜5hのどの測長光
が移動鏡8aに当たっているかを認識する。この認識
は、移動鏡8aの移動鏡8bに対する位置および大き
さ、各測長光5a〜5hのY軸方向位置が予め分かって
いることから、容易に行なえる。移動鏡8aに測長光が
2本のみ当たっている場合(85、No)、当たってい
る2本のビームの測長値からステージのX座標値および
傾き量を求めて(86)、ステップ82に戻る。ステッ
プ86において、X座標値は、2本のビームのうち予め
定めた方(例えばレーザ光源1aから遠い方)の測長値
を求める。この代わりに、両者の平均値を用いてもよ
い。
【0028】ステップ85において、測長光が同時に3
本同時に当たっていると判断された場合、先に移動鏡8
aに同時に当たっている2本の測長光の測長値を用いて
3本目の測長光の測長値を外挿により計算し、ステージ
の移動により新たに移動鏡8aに当たった測長光の測長
値を、その計算値でリセットする(87)。すなわち、
先に移動鏡8aに当たっている測長光により得られた測
長値を新たに移動鏡8aに当たるようになった測長光の
測長値として受け渡す。同時に、移動鏡8aに当たって
いる3本の測長光の測長値のうちの予め定めた2つを用
いて、ステージのX座標値および傾き量を求める(8
8)。この場合のX座標値も、ステップ86と同様にし
て求める。続いて、ステップ82に戻る。新たに移動鏡
8aに当たるようになった測長光による測長値は、受け
渡された測長値を基準にして、ステージの移動に伴い増
減する。
本同時に当たっていると判断された場合、先に移動鏡8
aに同時に当たっている2本の測長光の測長値を用いて
3本目の測長光の測長値を外挿により計算し、ステージ
の移動により新たに移動鏡8aに当たった測長光の測長
値を、その計算値でリセットする(87)。すなわち、
先に移動鏡8aに当たっている測長光により得られた測
長値を新たに移動鏡8aに当たるようになった測長光の
測長値として受け渡す。同時に、移動鏡8aに当たって
いる3本の測長光の測長値のうちの予め定めた2つを用
いて、ステージのX座標値および傾き量を求める(8
8)。この場合のX座標値も、ステップ86と同様にし
て求める。続いて、ステップ82に戻る。新たに移動鏡
8aに当たるようになった測長光による測長値は、受け
渡された測長値を基準にして、ステージの移動に伴い増
減する。
【0029】図3は、X、Y軸両方向に広い移動範囲を
持ち、Z軸まわりの回転量も把握できるX−Y移動ステ
ージの測長光と移動鏡の配置の本発明の第3の実施例の
平面図である。この実施例では、移動鏡8aに対して測
長光5a〜5cのうち同時に少なくとも1本の測長光が
当たり、移動鏡8bに対して測長光6a〜6eのうち同
時に少なくとも2本の測長光があたる例を示す。測長光
6a〜6eのうち、現在、どの測長光が移動鏡8bに当
たっているかは、その時点のX軸方向ステージ位置によ
って判定でき、測長光5a〜5cのうち、現在、どの測
長光が移動鏡8aに当たっているかは、その時点のY軸
方向ステージ位置によって判定できる。この場合、X、
Y両軸において、測長値の受け渡しが行なわれる。
持ち、Z軸まわりの回転量も把握できるX−Y移動ステ
ージの測長光と移動鏡の配置の本発明の第3の実施例の
平面図である。この実施例では、移動鏡8aに対して測
長光5a〜5cのうち同時に少なくとも1本の測長光が
当たり、移動鏡8bに対して測長光6a〜6eのうち同
時に少なくとも2本の測長光があたる例を示す。測長光
6a〜6eのうち、現在、どの測長光が移動鏡8bに当
たっているかは、その時点のX軸方向ステージ位置によ
って判定でき、測長光5a〜5cのうち、現在、どの測
長光が移動鏡8aに当たっているかは、その時点のY軸
方向ステージ位置によって判定できる。この場合、X、
Y両軸において、測長値の受け渡しが行なわれる。
【0030】図4、図5は、X、Y、Z軸方向の広い移
動範囲と3軸まわりの回転量を把握可能な本発明の第4
の実施例に係る位置決めユニットの移動鏡と測長光の配
置の模式図の斜視図と平面図である。
動範囲と3軸まわりの回転量を把握可能な本発明の第4
の実施例に係る位置決めユニットの移動鏡と測長光の配
置の模式図の斜視図と平面図である。
【0031】この場合、X−Y移動ステージのX、Y軸
まわりの回転を把握するためにZ軸方向測長用の移動鏡
8cには、常に3つ以上の測長光(移動鏡8c上の照射
点が一直線上にない3つ以上の測長光)が照射されてい
るように測長光7a〜7oを配置している。測長光7a
〜7oのうち、移動鏡8cに対して、現在どの測長光が
当たっているかは、その時点のXおよびY軸方向ステー
ジ位置によって決まる。測長光7a〜7oについても、
上記実施例と同様の測長値の受け渡しが行なわれる。本
実施例では、XおよびY軸を中心とした移動鏡8cの傾
き量も求めることができる。
まわりの回転を把握するためにZ軸方向測長用の移動鏡
8cには、常に3つ以上の測長光(移動鏡8c上の照射
点が一直線上にない3つ以上の測長光)が照射されてい
るように測長光7a〜7oを配置している。測長光7a
〜7oのうち、移動鏡8cに対して、現在どの測長光が
当たっているかは、その時点のXおよびY軸方向ステー
ジ位置によって決まる。測長光7a〜7oについても、
上記実施例と同様の測長値の受け渡しが行なわれる。本
実施例では、XおよびY軸を中心とした移動鏡8cの傾
き量も求めることができる。
【0032】
【発明の効果】レーザ干渉測長装置を利用した2次元以
上の位置決めユニットにおいて、本発明によれば、各軸
の移動鏡の大きさは測定座標軸に平行に配置された測長
光間隔以上であればよく、ワークの寸法によらない。こ
のため大型のワークに対して従来のように大きな移動鏡
を用意する必要がなく、より高精度に加工しやすく保持
中の変形も少ない小型の移動鏡を用いることができる。
その結果、大型のワークも全範囲にわたり高精度に測定
することが可能になる。さらにまた移動鏡を小型にした
ことにより移動ステージの質量を軽減でき移動ステージ
の位置決め制御をより容易にすることができる。
上の位置決めユニットにおいて、本発明によれば、各軸
の移動鏡の大きさは測定座標軸に平行に配置された測長
光間隔以上であればよく、ワークの寸法によらない。こ
のため大型のワークに対して従来のように大きな移動鏡
を用意する必要がなく、より高精度に加工しやすく保持
中の変形も少ない小型の移動鏡を用いることができる。
その結果、大型のワークも全範囲にわたり高精度に測定
することが可能になる。さらにまた移動鏡を小型にした
ことにより移動ステージの質量を軽減でき移動ステージ
の位置決め制御をより容易にすることができる。
【図1】本発明の第1実施例の説明図
【図2】本発明の第2実施例の説明図
【図3】本発明の第3実施例の説明図
【図4】本発明の第4実施例の説明図
【図5】本発明の第4実施例の説明図
【図6】従来の位置決めユニットの構成図
【図7】図1の実施例のステージ位置の測定手順を示す
フローチャート
フローチャート
【図8】図2の実施例のステージ位置の測定手順を示す
フローチャート
フローチャート
【図9】各実施例における演算装置の構成例を示すブロ
ック図
ック図
1,1a,1b:レーザ光源 2a,2b,2c,2d:ビームスプリッタ 3a,3b,3c,3d,3i:検出器 4a,4b,4c,4d,4i:固定鏡およびビームスプリ
ッタからなる干渉計ユニット 5a,5b,5c,5d:X軸方向測長用測長光 6a,6b,6c,6d,6e:Y軸方向測長用測長光 7a〜7o:Z軸方向測長用測長光 8a,8b,8c:移動鏡 9:X−Y移動ステージ 10:演算装置
ッタからなる干渉計ユニット 5a,5b,5c,5d:X軸方向測長用測長光 6a,6b,6c,6d,6e:Y軸方向測長用測長光 7a〜7o:Z軸方向測長用測長光 8a,8b,8c:移動鏡 9:X−Y移動ステージ 10:演算装置
Claims (6)
- 【請求項1】少なくとも第1軸方向および該第1軸方向
に略直角な第2軸方向に移動する移動ステージと、 略平行な複数本の測長光を有し、前記第1軸方向におけ
る前記移動ステージの位置の測定を行なう第1のレーザ
干渉測長装置と、 前記移動ステージに固定され、前記第1のレーザ干渉測
長装置の複数本の測長光のうち、前記移動ステージの前
記第2軸方向の移動に伴って、順次異なる少なくとも1
本の測長光を受ける第1の移動鏡と、 少なくとも1本の測長光を有し、前記第2軸方向におけ
る前記移動ステージの位置の測定を行なう第2のレーザ
干渉測長装置と、 前記移動ステージに固定され、前記第2のレーザ干渉測
長装置の少なくとも1本の測長光を常時受ける第2の移
動鏡と、 該第2のレーザ干渉測長装置の測長値に基づいて、現在
前記第1の移動鏡が前記第1のレーザ干渉測長装置のい
ずれの測長光を受けているかを判定し、当該測長光によ
り前記第1のレーザ干渉測長装置の測長結果を得る演算
手段と、 を備えたことを特徴とする多軸位置決めユニット。 - 【請求項2】前記第1のレーザ干渉測長装置の複数の測
長光は、そのうち隣接する少なくとも2本が前記移動ス
テージの特定位置において前記第1の移動鏡を同時に照
射するよう配置され、前記演算手段は、前記移動ステー
ジの特定位置において、前記第1のレーザ干渉測長装置
の隣接する2本の測長光を同時に受けたとき、先に受け
ていた測長光による測長値により新たに受けた測長光に
よる測長値の初期値を定めることを特徴とする請求項1
記載の多軸位置決めユニット。 - 【請求項3】前記第1の移動鏡の前記第2軸方向の寸法
は、前記移動ステージの前記第2軸方向の可動距離より
短いことを特徴とする請求項1または2記載の多軸位置
決めユニット。 - 【請求項4】前記第1のレーザ干渉測長装置の複数の測
長光として少なくとも3本の測長光を有し、そのうち隣
接する少なくとも2本が前記移動ステージの位置に関わ
らず常時前記第1の移動鏡を同時に照射するよう配置さ
れ、 前記演算手段は、前記第1の移動鏡に常時照射される2
本の測長光による測長値に基づいて前記移動ステージの
傾き量を求めるとともに、前記移動ステージの特定位置
において、前記第1の移動鏡が前記第1のレーザ干渉測
長装置の隣接する3本の測長光を同時に受けたとき、先
に受けていた2本の測長光による測長値により新たに受
けた測長光による測長値の初期値を定めることを特徴と
する請求項1、2または3記載の多軸位置決めユニッ
ト。 - 【請求項5】少なくとも第1軸方向および該第1軸方向
に略直角な第2軸方向に移動し、第1軸および第2軸方
向の測長光をそれぞれ反射する第1および第2の移動鏡
を有する移動ステージと、それぞれ前記第1軸方向およ
び第2軸方向の前記移動ステージの位置を測定する第1
および第2のレーザ干渉測長装置とを備えた多軸位置決
めユニットにおける測長方法であって、 前記第1軸方向に沿った移動ステージ位置の測定を各々
独立に行なうよう略平行に2本以上の測長光を配置し、
その際、前記移動ステージの移動範囲内のいかなる位置
においても常に前記2本以上の測長光のいずれか少なく
とも1本が前記移動鏡の反射面を照射するようにし、 前記第2軸方向に沿った移動ステージ位置の測定を行な
うよう前記少なくとも1本の測長光を配置し、その際、
前記移動ステージの移動範囲内のいかなる位置において
も常に前記少なくとも1本の測長光が前記移動鏡の反射
面を照射するようにし、 測長開始時に、前記移動ステージの位置を初期位置に移
動させるとともに、前記第1軸および第2軸方向の測長
値を初期化し、 前記移動ステージの移動に伴い、前記第2軸方向の測長
値を求め、 該求められた前記第2軸方向の測長値に基づいて、前記
略平行な2本以上の測長光のうちいずれの測長光が前記
移動鏡に照射されているかを検知し、 該検知された測長光により前記第1軸方向の測長値を求
め、 前記求められた各方向の測長値により前記移動ステージ
の位置を求めることを特徴とする多軸位置決めユニット
における位置決め方法。 - 【請求項6】前記移動ステージの前記第2軸方向の移動
に伴い、前記略平行に配置された2本以上の測長光のう
ち複数の測長光が同時に前記移動鏡に照射されたとき、
前記第1の移動鏡に先に照射されていた測長光による測
長値を、前記第1の移動鏡に新たに照射された測長光に
よる測長値の初期値として受け渡すことを特徴とする請
求項5記載の多軸位置決めユニットにおける位置決め方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6043868A JPH07253304A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 多軸位置決めユニットおよびこれにおける測長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6043868A JPH07253304A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 多軸位置決めユニットおよびこれにおける測長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07253304A true JPH07253304A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12675684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6043868A Withdrawn JPH07253304A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 多軸位置決めユニットおよびこれにおける測長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07253304A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6495847B1 (en) | 1998-12-24 | 2002-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Stage control apparatus and exposure apparatus |
| JP2003534541A (ja) * | 2000-05-19 | 2003-11-18 | ザイゴ コーポレイション | インサイチュミラー特徴付け |
| US6897963B1 (en) | 1997-12-18 | 2005-05-24 | Nikon Corporation | Stage device and exposure apparatus |
| JP2005522683A (ja) * | 2002-04-09 | 2005-07-28 | ザイゴ コーポレイション | ステージ・ミラーのマッピングのための方法および装置 |
| JP2005331542A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co Ltd | 露光装置、露光方法、及び基板製造方法 |
| WO2008108423A1 (ja) | 2007-03-08 | 2008-09-12 | Nikon Corporation | 位置計測モジュール、位置計測装置、ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法 |
| DE102011111372A1 (de) * | 2011-08-29 | 2012-10-04 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Messvorrichtung, Positioniervorrichtung und Metrologiesystem |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP6043868A patent/JPH07253304A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6897963B1 (en) | 1997-12-18 | 2005-05-24 | Nikon Corporation | Stage device and exposure apparatus |
| US6495847B1 (en) | 1998-12-24 | 2002-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Stage control apparatus and exposure apparatus |
| JP2003534541A (ja) * | 2000-05-19 | 2003-11-18 | ザイゴ コーポレイション | インサイチュミラー特徴付け |
| JP4824248B2 (ja) * | 2000-05-19 | 2011-11-30 | ザイゴ コーポレイション | インサイチュミラー特徴付け |
| JP2005522683A (ja) * | 2002-04-09 | 2005-07-28 | ザイゴ コーポレイション | ステージ・ミラーのマッピングのための方法および装置 |
| JP2005331542A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co Ltd | 露光装置、露光方法、及び基板製造方法 |
| WO2008108423A1 (ja) | 2007-03-08 | 2008-09-12 | Nikon Corporation | 位置計測モジュール、位置計測装置、ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法 |
| DE102011111372A1 (de) * | 2011-08-29 | 2012-10-04 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Messvorrichtung, Positioniervorrichtung und Metrologiesystem |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |