(57)【要約】【課題】回転方向のアライメントずれを、容易に、且つ、定量的、高精度に評価する。【解決手段】スケール１０と検出ヘッド２０の相対変位を検出するための光電式エンコーダにおいて、基準となる格子（２６、１２）に対して、プラス及びマイナスの角度オフセットθofを持った検査用格子（４２ａ、４２ｂ）を設け、該検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれを検出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールと検出ヘッドの相対変位を検出するための光電式エンコーダにおいて、
基準となる格子に対して、プラス及びマイナスの角度オフセットを持った検査用格子を設け、
該検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれを検出できるようにされていることを特徴とする光電式エンコーダのアライメント角度検査装置。
【請求項２】
前記基準格子が、検出基板に形成された第１格子であり、該第１格子と受光素子の角度ずれを検出するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダのアライメント角度検査装置。
【請求項３】
前記基準格子が、スケール格子であり、スケールと検出ヘッドの角度ずれを検出するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダのアライメント角度検査装置。
【請求項４】
前記検査用格子が、受光素子アレイであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光電式エンコーダのアライメント角度検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のアライメント角度検査装置を備えたことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項６】
請求項２又は４に記載のアライメント角度検査装置の出力により受光素子チップの検出基板への実装角度が制御されることを特徴とするチップ実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールと検出ヘッドの相対位置を検出するための光電式エンコーダのアライメント角度検査装置に係り、特に、受光素子と検出基板の回転方向アライメント評価や、スケールと検出ヘッドの回転方向アライメント評価に用いるのに好適な、光電式エンコーダのアライメント角度検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スケール１０と検出ヘッド２０の相対変位を検出するための光電式エンコーダのうち、図１に示すような３格子の反射型エンコーダ構成では、光源２２で発生され、ＣＯＧ（Ｃhip  Ｏn  Ｇlass）基板等の検出基板２４上の第１格子２６、及び、スケール１０上の第２格子（スケール格子とも称する）１２の作用を受けた光を受光するための、第３格子２９が一体的に形成された受光素子アレイ（ＰＤＡ）チップ２８を検出基板２４に実装している。又、図２に示す如く、第１格子２６は、検出基板２４上のパターンとして形成されている。従って、第１格子２６とＰＤＡチップ２８の相対位置は、実装の位置精度に応じて、図３に示す如くＸ、Ｙ、θがずれる。
【０００３】
ＰＤＡチップ２８と第１格子２６の相対角度がずれた場合は、図３に示したようにＰＤＡチップ２８の端では信号量が低下又は他相の信号が入ることによって、直流成分が増加し、精度が劣化する。スケール目盛ピッチが微細になる程、位置ずれの影響は大きく、例えば明縞と暗縞が共に４μｍの４／４μｍスケールでは、モアレ方向（θ）に０．２°の回転誤差が生じると、長さ１ｍｍ当たり約３．５μｍの傾斜が生じ、特性上無視できない位置ずれが発生する。従って、格子の位置合わせは非常に重要である。
【０００４】
一方、光電式エンコーダではないが、特許文献１や２には、くし歯状マークを用いた露光用マスクの位置合わせ技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２６２９０１号公報
【特許文献２】特開平４−７８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光電式エンコーダの回転方向アライメント評価に適したものではなかった。
【０００７】
なおＸ、Ｙ方向のずれは、図４に示すパッド部３０の重なり度合で評価することもできるが、回転方向を定量的に判断するためには、複数点のずれ量を測定しなければならない。
【０００８】
更に、図４のように、検出基板２４とＰＤＡチップ２８の間には半田バンプ３２があり、数十μｍ離れているため、高倍率の顕微鏡では両方に同時にピントを合わせることが難しく、逆に低倍率では読み取りの分解能が悪く、調整量を決めるための正確な位置誤差を求めることが難しいという問題点も有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、回転方向のアライメントずれを、容易に、且つ、定量的、高精度に評価できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、スケールと検出ヘッドの相対変位を検出するための光電式エンコーダにおいて、基準となる格子に対して、プラス及びマイナスの角度オフセットを持った検査用格子を設け、該検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれを検出できるようにされていることを特徴とする光電式エンコーダのアライメント角度検査装置により、前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、前記基準格子を、検出基板に形成された第１格子として、該第１格子と受光素子の角度ずれを検出するようにしたものである。
【００１２】
又、前記基準格子を、スケール格子として、スケールと検出ヘッドの角度ずれを検出するようにしたものである。
【００１３】
又、前記検査用格子を、受光素子アレイとしたものである。
【００１４】
本発明は、又、前記のアライメント角度検査装置を備えたことを特徴とする光電式エンコーダを提供するものである。
【００１５】
又、前記のアライメント角度検査装置の出力により、受光素子チップの検出基板への実装角度が制御されるチップ実装装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれ量が分かるので、高精度で定量的な測定が容易に可能となる。
【００１７】
従って、従来、顕微鏡下で行なっていたＰＤＡチップと検出基板の位置ずれ検査作業を、電気信号のモニタのみで行なえ、組立精度を向上しつつ、組立工程の所要時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態は、本発明をＰＤＡチップ２８と検出基板２４の回転方向アライメント評価に適用したもので、図５に示す如く、基準となる格子である第１格子（検出基板２４上のスリットパターン）１６と、ＰＤＡチップ２８上に第３格子２９と一体的に形成された主信号検出用受光素子と、同じくＰＤＡチップ２８上に、前記第１格子１６に対して角度オフセット±θｏｆを持った２つの格子と受光部からなる検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂを持ち、この検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂは、第１格子１６の両側を延長した検査用第１格子の信号を検出し、第１格子１６とＰＤＡチップ２８の角度ずれに対応した信号を出力するようにされている。
【００２０】
本実施形態は、ＰＤＡチップ２８内に、第１格子２６に対してオフセット角度±θofを持たせた検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂを各１個配置し、この検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂと重なる位置にも、基準となる第１格子２６のパターンを配置したことを特徴とする。他の点については、従来と同じであるので詳細な説明は省略する。
【００２１】
これにより、回転ずれが無い場合は、左右の検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂの受光面積は同じであるが、回転ずれが生じた場合は、左右の受光面積の差が大きくなる。従って、検出基板２４の端子から、この検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂの出力を引き出せるようにしておき、所定の光量を当てて左右の検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂの出力差をモニタすれば、回転ずれ量が分かる。
【００２２】
ここで、オフセット角度θofは、受光面積＝（信号量）の変化が大きい８°以下、好ましくは５°以下とすることが望ましい。
【００２３】
図６に示す如く、回転量と格子間の重なりによって形成される光が透過可能な有効受光部面積を概念的に計算した結果を図７（Ａ）に示す。ＰＤオフセット角度を±θof、回転ずれ角度をθ、格子幅を共にＷ、重なり長さをＬ（＝Ｗ／sin（θof＋θ））、有効受光部面積をＳ（＝Ｌ×Ｗ＝Ｗ２／sinθ）とすると、１組の有効受光面積差は次式に示す如くとなる。
【００２４】
Ｓ１−Ｓ２＝Ｗ２／［１／sin（θof＋θ）＋１／sin（−θof−θ）］  …（１）
【００２５】
光信号量は有効受光部面積に比例するため、図７（Ｂ）に示す如く、角度ずれが大きくなると急激に信号量（｜Ｓ１−Ｓ２｜）の変化が大きくなる。
【００２６】
実際の測定は、図８に示す如く、ＰＤＡチップ２８を検出基板２４に実装した後、受光面側から照明光源５０及びコリメータレンズ５２により平行光を照射した状態で、ＰＤＡチップ２８の検出基板２４側の下面にある検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂの出力信号を、出力パッド５６及びプローブ５８等で評価回路６０に取出し計算処理させる。
【００２７】
具体的には、前記検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂの出力を評価回路６０のＩＶ（電流／電圧）変換アンプ（ＩＶＡ）６２ａ、６２ｂを介して入力し、差動アンプ６４でその差を演算して、予め取得しておいた図７（Ｂ）に示すようなデータに基づいて回転量演算部６６で回転量を演算し、その結果を出力する。このようにして、検出基板２４内の複数チップをモニタすれば、全体的な傾向が分かり、測定精度も上がる。
【００２８】
更に、チップ実装装置７２のオフセット制御が電気的に行なわれていれば、実装装置補正値計算部６８で補正値を演算し、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７０を介してチップ実装装置７２に回転量を転送することで、チップ実装装置７２の条件設定にフィードバックしたり、チップ実装装置７２に組込むことも可能である。
【００２９】
フィードバック手法やサンプリング手法等は、一般的な光学式重ね合わせ検査方法を応用できる。又、ＰＤＡ、第１格子のどちらにオフセット角θofを持たせても、同様の効果が得られる。
【００３０】
次に、図９を参照して、セパレート型光電式エンコーダのモアレチェックに適用した、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００３１】
本実施形態は、第１格子２６の代わりに、スケール格子１２（スケール１０）とＰＤＡチップ２８（検出ヘッド２０）の回転ずれを検出するようにしたもので、原理は第１実施形態とほぼ同様であり、検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂからの信号を計算する演算回路と回転量アラームを設ける。
【００３２】
更に、検出基板２４がガラス等の透明体で無い場合は、検査用ＰＤＡ４２ａ、４２ｂへの照明光が通る位置に、図９中に破線で示す如く、窓４４ａ、４４ｂを設ける。
【００３３】
本実施形態によれば、スケール格子１２（スケール１０）に対する検出ヘッド２０の回転ずれを検出でき、位置調整に利用できる。
【００３４】
なお、主信号受光素子内に検査用パターン（４２ａ、４２ｂ）を入れるだけでなく、検査用パターン及び受光素子を別のＩＣチップとしてもよい。
【００３５】
更に、受光素子アレイの代わりに、第３格子と別体の受光素子の組合せを用いても良い。
【００３６】
前記実施形態においては、本発明が３格子の反射型エンコーダに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、２格子型や透過型エンコーダにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の反射型エンコーダの一般的な構成を示す断面図
【図２】同じく検出基板を示す平面図
【図３】同じく回転方向アライメントずれの例を示す平面図
【図４】同じく検出基板上のＰＤＡチップを示す断面図
【図５】本発明の第１実施形態の構成を示す平面図
【図６】本発明の原理を説明するためのスリットの重なりを示す平面図
【図７】同じくオフセット角度と面積及び回転ずれの関係を示す線図
【図８】第１実施形態による測定例を示すブロック図
【図９】本発明の第２実施形態を示す平面図
【符号の説明】
【００３８】
１０…スケール
１２…スケール格子（第２格子）
２０…検出ヘッド
２２…光源
２４…検出基板
２６…第１格子
２８…受光素子アレイ（ＰＤＡ）チップ
４２ａ、４２ｂ…検査用ＰＤＡ
５８…プローブ
６０…評価回路
６６…回転量演算部
７２…チップ実装装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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