JPS59171809A - 位置決め機構 - Google Patents

位置決め機構

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JPS59171809A
JPS59171809A JP4441683A JP4441683A JPS59171809A JP S59171809 A JPS59171809 A JP S59171809A JP 4441683 A JP4441683 A JP 4441683A JP 4441683 A JP4441683 A JP 4441683A JP S59171809 A JPS59171809 A JP S59171809A
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JP
Japan
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sample
adapter
positioning
positioning mechanism
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP4441683A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Nakadai
勉 中台
Tsunemi Fukushima
福島 常美
Kazuya Tsukada
塚田 一也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki
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Publication of JPS59171809A publication Critical patent/JPS59171809A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608Height gauges

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (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】 〔発明の利用分野〕 本発明は位置決め機構に関し、特に薄板状の試料を基準
方向に対して所定角度の傾きを有する如く位置決めする
位置決め機構に関する。
〔従来技術〕
例えば、平板状試料表面の平面度を高精度(誤差0.0
1μm程度)K測定するための平面度測定装置において
は、試料面を、予め基準方向に設定し、かつ、そのXY
Z位置も基準位置に合わせる必要がある。
このうちで最も問題となるのは、測定対象面を差遣方向
に設定することであり、従来は次のような機構が用いら
れていた。
第1図は、従来、平面を光軸に対して垂直に位置決めす
るためのバネ・バランス方式の垂直度調整機構の概要を
示すものであり、(a)は一部を破断して示す斜視図、
(b)は要部を示す側面図である。
この機構は、鋼球1′により1点支持されるとともに、
周囲をスプリング2′により数個所接続したテーブル3
′上に試料ケを載置し、上記鋼球1′の位置をXYテー
ブル5′により移動させることにより、支持点とスプリ
ング2′の張力とのバランスによりテーブル3′面の傾
きを修正するものである。
しかしながら、この機構では、上記傾き修正動作(あお
り)の回動中心が一定でないため垂直度調整により上下
位置も変化するという問題、テーブルの固定力が弱く外
部振動、テーブル上で試料を移動させた場合の重心位置
変動の影響を受は易く、安定性に欠ける等の問題があっ
た。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の位置決め機構における上述の如き
問題を解消し、安定した位置決め操作が可能な位置決め
機構を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、試料台上に載置された平板状の試料を
基準方向に対して所定角度の傾きを有する如(位置決め
する機構において、前記試料台を、互いに直交する2本
の軸をそれぞれ中心として回動自在に支承するとともに
、前記試料面上に前記基準方向から照射したレーザビー
ムの、該試料面での正反射光方向を検出することにより
、該試料面の傾きを検出する手段と、該検出手段の出力
に基づいて前記試料台の傾きを調整する手段とを設けた
点にある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
以下の説明は、本発明の一実施例である試料台傾き調整
機構に、XY方向位置合わせ機構およびZ方向位置合わ
せ機構を組合わせた、試料の総合的位置決め機構を例に
挙げて行う。
なお本明細書において、XY方向とは試料表面を含む平
面内に定義される互いに直交する方向を、また、Z方向
とは上記平面に垂直の方向を言う。
本実施例の位置決め機構の概要を以下に述べる。
(1)小さな試料(例えば、数n角)を複数個直線状に
並べて、アダプター(1種のパレット)に装填し、この
アダプタ一単位での取扱いと、細部での個々の試料対応
の取扱いとを行う。
(2) X Y方向の位置合わせは、予め位置精度を確
保した直線状ガイドブロックに、前記アダプターを押し
当てて、その位置を固定する方法により行い、個々の試
料の位置合わせおよびアダプターの搬入・搬出は共通の
押込みロッドにより行う。
(3)Z方向の位置合わせは、レーザビームおよびポジ
ションセンサを用いて検出した基準値からのズレ量をパ
ルスモータに送るパルス数に変換してボールネジ、テー
パスライド等を介して調整する。
(4)傾き調整は、レーザビームおよびポジションセン
サを用いて検出した基準値からのズレをパルスモータに
送るパルス数に変換して、ボールネジ、スライドガイド
等を介して、2方向から調整する。
以下、各項について詳細に説明する。
(1)ロード・アンロードおよびXY方向位置決め機構 第2図(a)は試料を複数個まとめてセットするための
アダプターの詳細を示すものである。試料1はアダプタ
ー2上で、板バネ2−1.ピン2−2および直線ブロッ
ク2−3により、個々にそのX。
Y方向位置が固定される。すなわち、X方向位置は直線
ブロック2−3に当接することにより等ピッチに、また
、Y方向位置はピン2−2により基準線イに規制され、
この状態は板バネ2−1により保持される。破線で示し
たピン2−4は、アダプター2の裏側に設けられている
ものであり、これについては後に述べる。
第2図(b)は上述の如く試料を保持したアダプター2
を測定テーブル9上にロード・アンロードする機構の要
部を示すものである。測定テーブル9の右側方に置かれ
たアダプター2は1、直線送り機構(以下、単に「送り
機構」という)4により、測定テーブル9上に送られる
。上記送り機構4は、パルスモータ4−1.ラックとビ
ニオン4−2゜送りガイド4−3.試料送りロッド4−
4および送り位置検出スイッチ群4−5から構成されて
いる。本送り機構手は、送り位置検出スイッチ群4−5
の出力に基づき、アダプター2を所定のピッチで移動・
停止させる機能を有する。そして、各試料1が測定テー
ブル9の中心位置にある状態で、必要な測定動作を行い
、これが終了したら、次の試料を測定テーブル9の中心
位置に送るものである。これを繰返しすべての試料の測
定が終了した場合には、更に送り機構4を動作させて、
アダプター2を測定テーブル9の左側方に設けられてい
るアダプター搬出用ベルト5の位置に送る。搬出用ベル
ト5はモークロにより駆動され、アダプター2を搬出す
る。これらの制御はマイクロコンピュータ搭載の制御装
置8により行われる。
次に、測定テーブル9上におけるアダプター2のX、 
 Y方向位置合わせについて説明する。第2図(C)は
、測定テーブル9上におけるアダプター2のX、Y方向
位置合わせの詳細を示す図である。
アダプター2には試料1の配列ピッチごとに前記ピン2
−4が設けられている。測定テーブル9上にはアダプタ
ーX、 Y方向位置合わせ機構3が設けられている。該
位置合わせ機構3は、3−IAを支点として回動可能で
ストッパ3−9方向にスプリング3−4で付勢されてい
る押さえレバー3−2.3−IBを支点として回動可能
でストッパ3−〇方向にスプリング3−5で付勢されて
いるラチェット3−3.基準スライド面3−8および板
バネ3−7から構成されている。
前記送り機構4により図の右方から送り込まれたアダプ
ター2は、上記ラチェツ)3−3.押さえレバ〜3−2
をそれぞれスプリング3−5 、3−4に抗して移動さ
せ、図の位置で停止する。ここで送り機構を若干後退さ
せると、押さえレバー3−2はスプリング3−4により
ピン2−4を図の右方向に押し、かつ、ラチェット3−
3はストッパ3−6で抑止されるので、アダプター2は
ラチェット3−3により規制された位置に停止し、X方
向の予め規定された基準位置に合わせられる。
また、Y方向については、アダプター2を板バネ3−7
により基準スライド面3−8に押圧することにより定位
置が得られる。なお、X方向に前記等ピツチの送りを行
い、上と同様に停止させることにより、アダプター2上
の各試料1の位置について、X、  Y方向の位置合わ
せを±lOμm程度の精度で行うことができる。測定テ
ーブル上に上記位置合わせ機構3が設けられているため
、前記送り機構4の試料送りロンド4−4の停止精度は
±0,5朋程度で充分である。
(2)傾き設定機構 第3図(a)は試料表面に照射されるレーザビームに対
して試料表面をこれに正確に垂直に設定する例を示す斜
視図である。測定テーブル9は前記アダプター2を搭載
する内テーブル9−1と外テープ#l9−3とから構成
され、内テープA/9−1は軸9−2を介して外テーブ
ル9−3に係合されており、外テーブル9−3は軸9−
4を介して固定支持部7に係合されている。従って、内
テーブル9−1は軸9−2.9−4のそれぞれを中心に
回動可能である。また、上記軸9−2.9−4は内テー
ブル9−1上(正確にはその上のアダプター2上)の試
料1表面を含む平面内に設けられており、かつ、互いに
直交している。なお、上記軸9−2.9−4の方向はX
、  Y方向と適当な角度(例えば45°)を有する方
向で良い。
上記軸9−2.9−4の延長上の交点01をテーブルセ
ンターとし、試料1(第3図(a)では省略されている
か、前述の如\、アダプター2に搭載されている)をこ
こに位置決めする。上記叉点oIから真下側に剛性の高
いアーム9−5を伸ばし、その先端に鋼球9−t3を数
句げる。該鋼球9−6は、フc+ツク10−1.l0−
2を移動させることにより、それぞれ、X方向およびY
方向に移動可能である。
なお、9−7.9−8はスプリングであり、上述の如く
構成することにより、測定テーブル9面を全方向にあお
ることが可能になる。
上記ブロック10−1.10−2は以下に示す精密X、
Y送り機構10により駆動される。該送り機構10の詳
細を第3図(b)に示した。第3図(b)は、X、 Y
送り機構10のX方向送り部分のみを示しているが、Y
方向送り部分も全く同様の構成である。パルスモータ1
0−3に直結したボールネジ10−手の回転により、該
ボールネジ10−4上のボールナラ)105はZ方向に
移動する。この移動は、スライドガイドがら成るテーバ
摺動面1o−6を介することによってブロック1o−1
をX方向に移動させるように変俣される。またテーバ摺
動画10−6がZ軸となす角をAとすると、ブロック1
0−1の送り減速化はtan Aに比例することになる
なお、本実流側においては、送りの際のガタを最小限に
するため、各摺動面10−6.10−7.10−8゜1
0−9にすべてスライドガイドを用いている。
次に、レーザビームに対する垂直度の誤差検出およびフ
ィードバックについて説明する。第3図(b)において
、入射レーザビーム21は試料1衣面で正反射し、ビー
ムスプリッタ11を通って2欠元ポジション七ンサ12
に受光される。上記ポジションセンサ12は、試料表面
が入射元軸に正確に垂直な場合に、その正反射光がポジ
ションセンサ12の中心位置で受光されるように、予め
位置調整されている。試料10表面が正規位置から角度
θだけ傾いた場合、正反射ビームは入射ビームに対して
角度2θの傾きを持つこととなり、前記ポジションセン
サ12面上でS・2θ(Sは試料1表面とポジションセ
ンサ12迄の光路長)の変位を生ずる。このポジション
センサ12上での受光位置を増幅器13.アナログ演算
器14で算出し、これを前記マイクロコンピュータ搭載
の制御装置8に入力して前記変位量をパルスモータ−0
−3のパルス数として出力し、前記ブロック10−1を
駆動してあおり修正を行う。
ここで、前記ボールネジ10−4の駆動量(ボールナラ
) Ic)−5の移動量)を2.鋼球アーム長をlとす
れば、前記試料1の傾き角θは θキ土tan A と表わされる。従って、2およびAを小さく、かつ、l
を大きく設定すれば微細な傾き調整が可能となる。
なお、前述の如く、上記動作はY方向の移動についても
全く同様である。
(3)Z方向位置決め機構 測定光学系からの試料面高さは常に一定に保つ必要があ
るが、厚さの異なる試料を測足する場合、あるいは傾き
調整を行ったことにより高さが変動した場合には、測足
テーブル全体の高さを修正する必要を生ずる。第4図に
その実施例を示した。
言うまでもなく、以下の動作は傾き修正を行った後に行
うものである。
第4図は試料1°の表面の高さを検出し、これの基準位
置からのズレをパルスモータのパルス数トしてフィード
バックし修正を行うものである。レーザ発振器16’に
より斜め上方から試料10表面中心点に照射したレーザ
ビーム17の試料面での正反射光を一次元ポジションセ
ンサ18で受光し、その受光位置信号出力を増幅器19
.アナログ演算器20を通して前記制御装置8に入力す
る。制御装置8は高さの修正量に対応する分だけパルス
モータ15−1を駆動し、高さ調整機構15をその分上
下させる。該高さ調整機構15は第3図(b)の精密X
、Y送り機構の片方と全く同様の(裂溝である。
上記XY方向位置決め機構、1頃き設廻機構およびZ方
向位置決め機構を備えた本実施例の位置決め機構によれ
ば、例えば、XYZ位置合わせ精度±1μm1面傾き精
度士ゲ以下の精密位置合わせを自動操作により行うこと
ができた。
なお、本発明は上記実施例に限られるべきものではない
ことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、殆んどが車中で入手
可能な通常の精度の部分を用いて、きわめて高精度の位
置決めが可能な位置決め機構を実現できるという顕著な
効果を奏するものである。
また本発明の位置決め機構はマイクロコンピュータを用
いて簡単に制御可能であり、自動化がきわめて容易であ
るという利点をも有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は従来の位置決め機構の一例を示す一部破
断斜視図、同(b)はその狭部を示す側面図、第2図〜
第4図は本発明の一実施例を示すもので、第2図(a)
はアダプターを示す平面図、同(b)はアダプター送り
機構を示す平面図、同(C)はXY方向位置決め機構を
示す平面図、第3図(a)は傾き設矩機構を示す斜視図
、同(b)はその詳細を示す側面図、第4図はZ方向位
置決め機構を示す側面図である。 1:試料、2ニアダブター、3:XY方向位置合わせ機
構、4:送り機構、5:搬出ベルト、8:制御装置、9
:測ボテープル、lo:XY梢密送り機構、11:ビー
ムスプリッタ、12.18:ポジションセンサ、14.
20:アナログ演算器。 第   1   図 3′ 第   2   図 49− 第 2 図(c) 4・ 第   3   図 (b) 上−m=・\

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)試料台上に載置された平板状の試料を基準方向に
    対して所定角度の傾きを有する如く位置決めする機構に
    おいて、前記試料台を、互いに直交する2本の軸をそれ
    ぞれ中心として回動自在に支承するとともに、前記試料
    面上に前記基準方向から照射したレーザビームの、該試
    料面での正反射光方向を検出することにより、該試料面
    の傾きを検出する手段と、該検出手段の出力に基づいて
    前記試料台の傾きを調整する手段とを設けたことを特徴
    とする位置決め機構。
  2. (2)前記所定角度が90°であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の位置決め機構。
JP4441683A 1983-03-18 1983-03-18 位置決め機構 Pending JPS59171809A (ja)

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JP4441683A JPS59171809A (ja) 1983-03-18 1983-03-18 位置決め機構

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JP4441683A JPS59171809A (ja) 1983-03-18 1983-03-18 位置決め機構

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KR101104052B1 (ko) 2009-08-18 2012-01-06 한국항공우주산업 주식회사 항공기 날개 자동 접합 시스템

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