JPH0427481B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0427481B2 JPH0427481B2 JP16916481A JP16916481A JPH0427481B2 JP H0427481 B2 JPH0427481 B2 JP H0427481B2 JP 16916481 A JP16916481 A JP 16916481A JP 16916481 A JP16916481 A JP 16916481A JP H0427481 B2 JPH0427481 B2 JP H0427481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- light
- edge position
- conversion element
- electrode
- 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.)
- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/028—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエツジ位置検出装置に関し、工業計測
において比較的広範囲に板状体の周縁位置を光学
的に検出する際に用いて有用なものである。
において比較的広範囲に板状体の周縁位置を光学
的に検出する際に用いて有用なものである。
半導体の製造工程においてウエハを製造装置間
で移送する際には、ウエハ周辺上にある切欠部で
あるオリエンテーシヨンフラツトを同一角度に整
列させ、所定の位置に位置決めを行なう際にその
周縁の形状を検出するエツジ位置検出装置が必要
となつてくる。第１図は従来技術に係るこの種の
エツジ位置検出装置を示す原理図である。同図に
おいて、１は電荷結合素子イメージセンサ（以下
CCDイメージセンサと略称する）、２はCCDイメ
ージセンサ駆動回路で、クロツクを発振させ
CCDイメージセンサ１内のレジスタ及びフオト
トランスフアゲートを制御してこのCCDイメー
ジセンサ１を駆動する。３は読み取り処理回路、
４は計数回路、５は光源である。
で移送する際には、ウエハ周辺上にある切欠部で
あるオリエンテーシヨンフラツトを同一角度に整
列させ、所定の位置に位置決めを行なう際にその
周縁の形状を検出するエツジ位置検出装置が必要
となつてくる。第１図は従来技術に係るこの種の
エツジ位置検出装置を示す原理図である。同図に
おいて、１は電荷結合素子イメージセンサ（以下
CCDイメージセンサと略称する）、２はCCDイメ
ージセンサ駆動回路で、クロツクを発振させ
CCDイメージセンサ１内のレジスタ及びフオト
トランスフアゲートを制御してこのCCDイメー
ジセンサ１を駆動する。３は読み取り処理回路、
４は計数回路、５は光源である。
かかるエツジ位置検出装置では板状体６の周縁
位置ｘは、第２図ａに示すシフトパルスからの同
図ｂに示すCCDイメージセンサ１の出力波形の
立上りまでのカウント数Ｎとして知ることができ
る。即ち、計数回路４でカウントされたＮより周
縁位置ｘを求めている。
位置ｘは、第２図ａに示すシフトパルスからの同
図ｂに示すCCDイメージセンサ１の出力波形の
立上りまでのカウント数Ｎとして知ることができ
る。即ち、計数回路４でカウントされたＮより周
縁位置ｘを求めている。
ところがかかるエツジ位置検出装置では、
CCDイメージセンサ１を駆動させるためにクロ
ツク発振回路、タイミングコントローラ等の複雑
な周辺回路が必要となるばかりでなく、CCDイ
メージセンサ１は多数の小さな光電変換素子から
構成されているので、分解能は前記光電変換素子
の大きさに依存し、特に広範囲で高分解能を得る
には構造及び製造が複雑となり価格が高騰すると
いう欠点もある。
CCDイメージセンサ１を駆動させるためにクロ
ツク発振回路、タイミングコントローラ等の複雑
な周辺回路が必要となるばかりでなく、CCDイ
メージセンサ１は多数の小さな光電変換素子から
構成されているので、分解能は前記光電変換素子
の大きさに依存し、特に広範囲で高分解能を得る
には構造及び製造が複雑となり価格が高騰すると
いう欠点もある。
また、PN接合型の光電流変換素子の一端に電
極を設けた例が特開昭54−11761号公報に示され
ている。
極を設けた例が特開昭54−11761号公報に示され
ている。
この方法は広範囲ではあるが、あとで述べるよ
うに位置の２乗の影響等の非線形性が出力に出て
来てしまい、出力を換算する必要があつた。
うに位置の２乗の影響等の非線形性が出力に出て
来てしまい、出力を換算する必要があつた。
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み、比較的
広い範囲で経済的に且つ簡単な周辺回路により板
状体の周辺位置を検出し得るエツジ位置検出装置
を提供することを目的とする。かかる目的を達成
する本発明は、位置検出素子としてその両端に信
号取り出し用の電極を設けた光電流変換素子を用
い両電極に発生する電流の和を出力する点をその
技術思想の基礎とするものである。
広い範囲で経済的に且つ簡単な周辺回路により板
状体の周辺位置を検出し得るエツジ位置検出装置
を提供することを目的とする。かかる目的を達成
する本発明は、位置検出素子としてその両端に信
号取り出し用の電極を設けた光電流変換素子を用
い両電極に発生する電流の和を出力する点をその
技術思想の基礎とするものである。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。なお従来技術と同一部分には同一番号を付
し重複する説明は省略する。第３図に示すよう
に、バイアス電源９によりバイアスされている
PN接合型の光電流変換素子７の光入射面の両端
には電流取り出し用の電極ａ，ｂが配設してあ
り、両電極ａ，ｂに発生する電流の和を出力信号
ｅとして送出するようになつている。この出力信
号ｅは電流測定部である電流増幅回路８で増幅さ
れ出力電圧e0として送出される。このとき電流増
幅回路８は最も簡単にはオペアンプ１個で構成し
得る。光源５は前記光電流変換素子７の上方に占
位しこの光電流変換素子７の光入射面に照度が均
一な光を照射する。このとき板状体６は光電流変
換素子７と光源５との間に占位せしめられる。
する。なお従来技術と同一部分には同一番号を付
し重複する説明は省略する。第３図に示すよう
に、バイアス電源９によりバイアスされている
PN接合型の光電流変換素子７の光入射面の両端
には電流取り出し用の電極ａ，ｂが配設してあ
り、両電極ａ，ｂに発生する電流の和を出力信号
ｅとして送出するようになつている。この出力信
号ｅは電流測定部である電流増幅回路８で増幅さ
れ出力電圧e0として送出される。このとき電流増
幅回路８は最も簡単にはオペアンプ１個で構成し
得る。光源５は前記光電流変換素子７の上方に占
位しこの光電流変換素子７の光入射面に照度が均
一な光を照射する。このとき板状体６は光電流変
換素子７と光源５との間に占位せしめられる。
かかるエツジ位置検出装置では出力電圧e0は、
第４図に示すように、板状体６の周縁の位置ｘに
比例する。したがつて出力電圧e0を測定すること
により周縁位置ｘを求めることができる。このと
き出力電圧e0が周縁位置ｘに比例する理由は次の
通りである。即ち、第５図に示すように、光電流
変換素子７上の周縁位置ｘの微少長さdxに入射し
た光により発生し、電極側へ流れ出す単位面積当
りに生ずる光起電流をＩとすると電極より取り出
される出力電流dI0は次のように表される。
第４図に示すように、板状体６の周縁の位置ｘに
比例する。したがつて出力電圧e0を測定すること
により周縁位置ｘを求めることができる。このと
き出力電圧e0が周縁位置ｘに比例する理由は次の
通りである。即ち、第５図に示すように、光電流
変換素子７上の周縁位置ｘの微少長さdxに入射し
た光により発生し、電極側へ流れ出す単位面積当
りに生ずる光起電流をＩとすると電極より取り出
される出力電流dI0は次のように表される。
dI0＝Idx …(1)
したがつて、単位面積当りに生じる光起電流Ｉ
が周縁位置ｘによらず一定ならば、両電極ａ，ｂ
の出力電流の和dI0を受光している部分である電
極ａから周縁位置ｘまで積分した出力電流I0は、 I0＝Ｉ・ｘ …(2) となり、周縁位置ｘに比例する電流となる。
が周縁位置ｘによらず一定ならば、両電極ａ，ｂ
の出力電流の和dI0を受光している部分である電
極ａから周縁位置ｘまで積分した出力電流I0は、 I0＝Ｉ・ｘ …(2) となり、周縁位置ｘに比例する電流となる。
ところで、PN接合型の光電流変換素子はそれ
自体ダイオードであり、かつPN接合部へ光の入
射効率を良くするために光入射面を薄く形成して
いるため表面抵抗が高くなつている。そのため、
入射光により発生した電流Iiが電極ａおよび電極
ｂまでの表面抵抗を通つて流れだす前記光起電流
Ｉとダイオードによつて短絡して流れる電流Idに
分配されて流れだし、前記光起電流Ｉのみが光電
流変換素子の外へ出てくると考えられる。
自体ダイオードであり、かつPN接合部へ光の入
射効率を良くするために光入射面を薄く形成して
いるため表面抵抗が高くなつている。そのため、
入射光により発生した電流Iiが電極ａおよび電極
ｂまでの表面抵抗を通つて流れだす前記光起電流
Ｉとダイオードによつて短絡して流れる電流Idに
分配されて流れだし、前記光起電流Ｉのみが光電
流変換素子の外へ出てくると考えられる。
したがつて、周縁位置ｘの微少長さdxに入射し
た光により発生する電流Iiは一定であつても、前
記光起電流Ｉは電極ａ，ｂまでの表面抵抗の大き
さとダイオードによる等価抵抗の大きさによつて
変化してしまう。
た光により発生する電流Iiは一定であつても、前
記光起電流Ｉは電極ａ，ｂまでの表面抵抗の大き
さとダイオードによる等価抵抗の大きさによつて
変化してしまう。
そこで、第５図の電極ａからのみ出力電流Iaを
取り出す場合には次のようになる。
取り出す場合には次のようになる。
電極ａ近傍のみが光を受ける時には表面抵抗が
小さく光入射により発生した電流Iiのほとんどが
光起電流Ｉとなり、これが電極ａより出力電流Ia
として出てくる。ところが、受光面が電極ｂ側に
広がるにしたがつて、広がつた受光面部分は電極
ａまでの距離が長くなり表面抵抗が大きくなる。
このように広がつた受光面部分においては、電極
ａまでの表面抵抗が大きいだけ光入射により発生
した電流Iiの一部がダイオードによる等価抵抗に
流れる電流Idとなり、前記電流Iiのうち電極ａに
向う光起電流Ｉとなるものが減少する。したがつ
て、電極ａのみから出力電流Iaを取り出す場合に
は、受光面が電極ａから電極ｂに向つて広くなる
と、受光面が広がることによる周縁位置ｘに比例
して増加する成分と、広がつた受光面部分の光起
電流Ｉが電極ａまでの距離によつて減少すること
による周縁位置ｘの２乗に比例して減少する成分
とを持つた出力電流Iaが得られることになる。
小さく光入射により発生した電流Iiのほとんどが
光起電流Ｉとなり、これが電極ａより出力電流Ia
として出てくる。ところが、受光面が電極ｂ側に
広がるにしたがつて、広がつた受光面部分は電極
ａまでの距離が長くなり表面抵抗が大きくなる。
このように広がつた受光面部分においては、電極
ａまでの表面抵抗が大きいだけ光入射により発生
した電流Iiの一部がダイオードによる等価抵抗に
流れる電流Idとなり、前記電流Iiのうち電極ａに
向う光起電流Ｉとなるものが減少する。したがつ
て、電極ａのみから出力電流Iaを取り出す場合に
は、受光面が電極ａから電極ｂに向つて広くなる
と、受光面が広がることによる周縁位置ｘに比例
して増加する成分と、広がつた受光面部分の光起
電流Ｉが電極ａまでの距離によつて減少すること
による周縁位置ｘの２乗に比例して減少する成分
とを持つた出力電流Iaが得られることになる。
また、第５図の電極ｂからのみ出力電流Ibを取
り出す場合も同様に考えられ、受光面が電極ａか
ら電極ｂに向つて広くなると、受光面が広がるこ
とによる周縁位置ｘに比例して増加する成分と、
広がつた受光面部分の光起電流Ｉが電極ｂまでの
距離によつて増加することによる周縁位置ｘの２
乗に比例して増加する成分とを持つた出力電流Ib
が得られる。
り出す場合も同様に考えられ、受光面が電極ａか
ら電極ｂに向つて広くなると、受光面が広がるこ
とによる周縁位置ｘに比例して増加する成分と、
広がつた受光面部分の光起電流Ｉが電極ｂまでの
距離によつて増加することによる周縁位置ｘの２
乗に比例して増加する成分とを持つた出力電流Ib
が得られる。
一方、第５図の両電極ａ，ｂからの出力を加え
て出力電流I0として取り出す場合には次のように
なると考えられる。電極ａに近い受光面部分では
光起電流Ｉのうちの大部分が表面抵抗の小さい電
極の側に流れ出し、一部が表面抵抗の大きい電極
ｂ側に流れ出す。反対に電極ｂに近い受光面部分
では光起電流Ｉのうちの大部分が表面抵抗の小さ
い電極ｂ側に流れ出し、一部が表面抵抗の大きい
電極ａ側に流れ出す。また、受光面の中央部では
光起電流Ｉは表面抵抗のほぼ等しい電極ａ側、電
極ｂ側に両方にほぼ等しい電極ａ側、電極ｂ側の
両方にほぼ同じ量が流れ出すことになる。したが
つて、両電極ａ，ｂからの出力を加えて出力電流
I0を取り出すと、一方の電極からのみ出力電流を
取り出す場合と比較して表面抵抗の大きい部分が
減少し、また電極ａ，ｂ間で発生する光起電流Ｉ
の大きさ変動が小さくかつ対称となるので、周縁
位置ｘの２乗に比例する成分がなくなり、出力電
流I0と周縁位置ｘとの非線形が少なくなる。
て出力電流I0として取り出す場合には次のように
なると考えられる。電極ａに近い受光面部分では
光起電流Ｉのうちの大部分が表面抵抗の小さい電
極の側に流れ出し、一部が表面抵抗の大きい電極
ｂ側に流れ出す。反対に電極ｂに近い受光面部分
では光起電流Ｉのうちの大部分が表面抵抗の小さ
い電極ｂ側に流れ出し、一部が表面抵抗の大きい
電極ａ側に流れ出す。また、受光面の中央部では
光起電流Ｉは表面抵抗のほぼ等しい電極ａ側、電
極ｂ側に両方にほぼ等しい電極ａ側、電極ｂ側の
両方にほぼ同じ量が流れ出すことになる。したが
つて、両電極ａ，ｂからの出力を加えて出力電流
I0を取り出すと、一方の電極からのみ出力電流を
取り出す場合と比較して表面抵抗の大きい部分が
減少し、また電極ａ，ｂ間で発生する光起電流Ｉ
の大きさ変動が小さくかつ対称となるので、周縁
位置ｘの２乗に比例する成分がなくなり、出力電
流I0と周縁位置ｘとの非線形が少なくなる。
以上、実施例とともに具体的に説明したよう
に、本発明によれば両端に２つの電流取り出し用
の電極のあるPN接合型の光電流変換素子を用い
ることにより、簡単な周辺回路で、低価格で広範
囲に亘り板状体の周縁位置を高精度に検出するこ
とができる。また、光電流変換素子上に不感帯が
なく、連続した位置信号が得られるので、微積分
信号も容易に取り出せる。
に、本発明によれば両端に２つの電流取り出し用
の電極のあるPN接合型の光電流変換素子を用い
ることにより、簡単な周辺回路で、低価格で広範
囲に亘り板状体の周縁位置を高精度に検出するこ
とができる。また、光電流変換素子上に不感帯が
なく、連続した位置信号が得られるので、微積分
信号も容易に取り出せる。
第１図は従来技術に係るエツジ位置検出装置を
示す原理図、第２図ａ，ｂはその検出方法を説明
するための信号の波形図、第３図は本発明の実施
例を示す基本構成図、第４図は本発明の実施例に
用いるPN接合型の光電流変換素子の出力例を示
す特性図、第５図は上記実施例の出力が線形とな
ることを説明するための原理図である。 図面中、５は光源、６は板状体、７は光電変換
素子である。
示す原理図、第２図ａ，ｂはその検出方法を説明
するための信号の波形図、第３図は本発明の実施
例を示す基本構成図、第４図は本発明の実施例に
用いるPN接合型の光電流変換素子の出力例を示
す特性図、第５図は上記実施例の出力が線形とな
ることを説明するための原理図である。 図面中、５は光源、６は板状体、７は光電変換
素子である。
Claims (1)
- １ エツジ位置を検出する方向に長辺を持つ矩形
形状で、かつ表面内部抵抗が均一な光入射面を持
つPN接合型の光電流変換素子と、前記光電流変
換素子の光入射面の前記エツジ位置を検出する方
向の両端に設けられた２つの電流取り出し用の電
極と、前記光電流変換素子の光入射面に対し反対
側の面に加えるバイアス電源と、前記２つの電流
取り出し用の電極より発生する電流の和を出力信
号とする電流測定部と、前記光電流変換素子の光
入射面上方で位置検出すべき板状体を挟み込む位
置を占めるとともに前記光電流変換素子の光入射
面に照度が均一な光を照射する光源とを有するこ
とを特徴とするエツジ位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16916481A JPS5870106A (ja) | 1981-10-22 | 1981-10-22 | エツジ位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16916481A JPS5870106A (ja) | 1981-10-22 | 1981-10-22 | エツジ位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5870106A JPS5870106A (ja) | 1983-04-26 |
| JPH0427481B2 true JPH0427481B2 (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=15881449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16916481A Granted JPS5870106A (ja) | 1981-10-22 | 1981-10-22 | エツジ位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5870106A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03210421A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 位置検出装置 |
-
1981
- 1981-10-22 JP JP16916481A patent/JPS5870106A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5870106A (ja) | 1983-04-26 |
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