JP2008014905A - ステージシステム及びステージシステムの補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの左右の歪みを短時間で補正する。
【解決手段】互いに平行となるように離間配置し、移動体２の対向する面に配された一対のガイド軸２２，３２と、ガイド軸２２，３２のうち一方のガイド軸２２に設けられ移動体２の一側部２ａを一方のガイド軸２２に沿って移動させる第１の搬送機構２０と、ガイド軸２２，３２のうち他方のガイド軸３２に設けられ移動体２の他側部２ｂを他方のガイド軸３２に沿って移動させる第２の搬送機構３０と、移動体２の一側部２ａを一方のガイド軸２２に沿って基準位置まで移動させたとき、移動体２の他側部２ｂの所定位置からのずれ量を検出する検出部４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型の基板の欠陥等の検査を行うステージシステム及びこのステージシステムの補正方法に関する。

従来、２つの軸を設け、これらの軸に沿ってステージを移動させるステージ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このように、基板検査装置で用いるステージとしては、両側にサーボモータが配置され、両方のサーボモータが同時に駆動することにより、ステージを上下に移動するものがある。

この検査装置の場合、ガラスの裏面もしくは透過観察をするため、図６（ａ）に示すように、ステージ１００の中央部もしくは一部が空洞になっていることが多い。そして、サーボモータ１０１がサーボＯＦＦの状態では、サーボモータ１０１が位置制御を行わないため、ステージ１００の自重もくしは機械的なガタにより、図６（ｂ）に示すようにステージ１００が数ｍｍ程度歪む場合がある。この歪んだ状態で、サーボモータ１０１をサーボＯＮし、サーボモータ１０１を駆動させてステージ１００を移動すると、左右のサーボモータ１０１は全く同一の動作ができないため、図６（ｃ）に示すように、左側の方が右側よりも進むとサーボモータ１０１に通常よりも多くの負荷がかかり、過負荷エラーになってしまうこともある。

このような事態を回避するために、ステージ１００の歪みや機械的なガタでサーボモータ１０１が過負荷エラーにならないように、ステージ１００の左右の位置を補正することが有効である。ステージ１００の左右の位置を補正する一手段として、左右に位置検出としてフォトセンサ１０２を配置する方法が挙げられる。この方法では、ステージ１００に配置された遮光板１０３がフォトセンサ１０２を遮光するか遮光しないかで、ステージ１００の左右の歪みの有無を検出することができる。
特開２００２−３４３７０６号公報

しかしながら、上記従来技術では、フォトセンサのＯＮ／ＯＦＦで判断しているため、どれくらい歪んでいるかが分からず、補正に時間がかかる。また、位置検出センサで補正する場合は、センサ位置で補正量が決まるため、センサ位置の調整に時間がかかる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ステージの左右の歪みを短時間で補正するステージシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のステージシステムは、互いに平行となるように離間配置し、移動体の対向する面に配された一対のガイド軸と、前記ガイド軸のうち一方のガイド軸に設けられ前記移動体の一側部を前記一方のガイド軸に沿って移動させる第１の搬送機構と、前記ガイド軸のうち他方のガイド軸に設けられ前記移動体の他側部を前記他方のガイド軸に沿って移動させる第２の搬送機構と、前記移動体の一側部を前記一方のガイド軸に沿って基準位置まで移動させたとき、前記移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出する検出部とを備えることを特徴とする。

また、本発明のステージシステムは、前記移動体の一側部が基準位置まで移動したか否かを判別する判別手段を備えると共に、前記検出部が測長器からなることを特徴とする。

また、本発明のステージシステムは、前記検出部により検出されたずれ量に基づいて前記第１の搬送機構及び前記第２の搬送機構を制御する制御部を備え、前記第１の搬送機構または前記第２の搬送機構の一方のみを制御する選択手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のステージシステム。

また、本発明のステージシステムは、前記検出部が、光を照射する光照射部と、該光照射部に対向して設けられ前記光照射部より照射した光を受光する受光部と、前記移動体の他側部に設けられ前記光照射部より照射した光を遮蔽する遮光板とを備え、
前記受光部により受光される受光信号に基づいて前記移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステージシステム。

また、本発明のステージシステムは、前記受光部が、前記移動体の移動方向に配置されたラインセンサであることを特徴とする。

本発明のステージシステムを補正する方法は、上記を用いたステージシステムを補正する方法であって、前記ガイド軸のうち一方のガイド軸に設けられ前記移動体の一側部を前記第１の搬送機構により前記一方のガイド軸に沿って移動させるとともに、前記ガイド軸のうち他方のガイド軸に設けられ前記移動体の他側部を前記第２の搬送機構により前記他方のガイド軸に沿って移動させる工程と、前記移動体の一側部を前記一方のガイド軸に沿って基準位置まで移動させたとき、前記移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出する工程と、前記ずれ量に基づいて前記移動体の他側部の位置を補正する工程とを備えることを特徴とする。

本発明においては以下の効果を奏する。
本発明のステージシステムでは、検出部を備えることにより、基準位置に移動体の一側部が移動するだけで、移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出することができ位置補正が可能になる。したがって、この検出されたずれ量分だけ移動体の他側部を移動させれば良いため、簡易な操作で移動体の他側部の位置補正をすることができ、補正に要する時間を短縮することが可能になる。

また、本発明のステージシステムによれば、判別手段を設けることにより、基準位置を正確に認識することができるため、移動体の一側部が基準位置に位置するときの移動体の他側部の所定位置からのずれ量をより正確に求めることが可能になる。

また、本発明のステージシステムによれば、制御部を備えることにより、検出したずれ量分第１または第２の搬送機構の一方を駆動させることで、移動体の一側部または移動体の他側部の位置を正確に補正することができる。また、選択手段が第１の搬送機構側に設けられている場合、移動体の他側部を補正する際、選択手段により第１の搬送機構をＯＦＦ状態にすることにより、移動体の他側部のみを移動させることが可能になる。一方、制御手段が第２の搬送機構側に設けられている場合、移動体の一側部を補正する際、選択手段により第２の搬送機構をＯＦＦ状態にすることにより、移動体の他側部のみを移動させることが可能になる。

また、本発明のステージシステムによれば、受光部により受光される受光信号に基づいて移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出することにより移動体の他側部を補正することが可能になるため、光照射部及び受光部の配置の調整が簡易になる。

また、本発明のステージシステムによれば、受光部としてラインセンサを用いることにより、移動体の他側部のずれ量を簡易かつ正確に求めることが可能になる。

本発明のステージシステムの補正方法によれば、移動体の一側部が基準位置に位置するだけで、移動体の他側部のずれ量が検出されるため、短時間で移動体の他側部の位置を補正することができる。

次に、本発明の一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係るステージシステム１は、図１に示すように、ステージ（移動体）２に吸着された基板ＴをＡＢ方向に搬送可能な搬送機構１０と、この搬送機構１０に接続された制御部５０とを備えている。このステージシステム１には、例えば、ステージ２に対向する位置に配された検査装置（図示略）が設けられている。

搬送機構１０は、図１に示すように、基台３の略垂直方向に立設されステージ２の一端部２ａに配された第１のボールナット２１を有し、第１のボールナット２１をＡＢ方向に移動可能な第１の搬送機構２０と、ステージ２の他側部２ｂに配された第２のボールナット３１を有し、第２のボールナット３１をＡＢ方向に移動可能な第２の搬送機構３０とを備えている。この第１の搬送機構２０及び第２の搬送機構３０はステージ２を介して略平行に配されている。

さらに、第１，第２の搬送機構２０，３０は、ステージ２の移動方向（ＡＢ方向）を中心として回転可能に支持された第１，第２のボールネジ軸２２，３２とを備えている。また、第１，第２のボールナット２１，３１は、第１，第２のボールネジ軸（一対のガイド軸）２２，３２に螺合されている。また、第１，第２のボールネジ軸２２，３２の一端は、基台３に固定された第1，第２の軸受２３，３３を介して回転自在となっている。さらに、第１，第２のボールネジ軸２２，３２の一端側には、第１，第２のサーボモータ２４，３４が接続されている。

前記第１，第２のボールナット２１，３１は、内面に多数のボール（図示略）が設けられており、このボール（図示略）が、第１，第２のボールネジ軸２２，３２の軸方向の回転に伴い回転移動するため、ステージ３が第１，第２のボールナット２１，３１とともにＡＢ方向に移動可能となっている。

さらに、第２のボールナット３１側には、第２のボールナット３１の所定位置からのずれ量を検出する測長器（検出部）４０が設けられている。すなわち、本実施例では、ステージ２の他側部２ｂの所定位置からのずれ量の検出を第２のボールナット３１の所定位置からのずれ量を検出して求めている。
測長器４０は、図２に示すように、第２のボールナット３１の側面に設けられた遮光板４１に対して光を照射するレーザ（光照射部）４２と、この光照射部４２により照射された光を受光するラインセンサ（受光部）４３とを備えている。
レーザ４２は、ＡＢ方向にも延びる略直線状の照明光となっており、対向した位置に配されたラインセンサ４３に向かって照明光を照射するようになっている。また、遮光板４１は、第１のボールナット２１が後述する原点センサ２５により感知する位置にあるとき、レーザ４２から照射された光のうち一部を遮光する位置に配されている。

ラインセンサ４３は、レーザ４２の対面の第２のボールナット３１の移動方向に沿って配置されており、レーザ４２により照射された光のうち遮光板４１に遮光されていない光を受光するようになっている。このように、ラインセンサ４３は、１次元状に並べられた多数の受光部を有するＣＣＤ素子からなっており、ミクロンレベルの測長ができ、１０μｍ程度の測長が可能となっている。したがって、ステージ２の歪みは数ｍｍ程度であるため、このような測長器で十分である。さらに、ラインセンサ４３により受光した受光信号を測長データとして制御部５０に送られるようになっている。

また、第１の搬送機構２０側には、第１のボールナット２１が基準位置まで移動したか否かを判定する初期化用の原点センサ（判別手段）２５と、ステージ２が規定範囲外に移動することを防止するリミットセンサ２６とが設けられている。
原点センサ２５は、第１のボールナット２１を感知すると、制御部５０により第１，第２のサーボモータ２４，３４の駆動を停止するようになっている。
リミットセンサ２６は、ステージ２がＡＢ方向に移動した際、上下方向の限界位置に到達したことを検出するものである。したがって、リミットセンサ２６により検出されると、制御部５０により第１，第２のサーボモータ２４，３４の駆動を停止するようになっている。

制御部５０は、第１，第２のサーボモータ２４，３４のそれぞれの駆動を制御するモータドライバ５１，５２と、モータドライバ５１，５２を介して第１，第２のサーボモータ２４，３４に指令を与えるパルス発生器５３と、パルス発生器５３から発生した第１のサーボモータ２４に向かう指令パルスの入力のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ（選択手段）５４と、スイッチ５４の開閉制御及びラインセンサ４３から送られてきた測長データ（受光信号）に基づいてパルス発生器５３に位置指令を送る制御ＰＣ５５とを備えている。

制御ＰＣ５５は、ステージ２に設けられた水準センサ（図示略）に基づいて、第２のサーボモータ３４を回転させる指令を送るようになっている。また、ステージ２の平行度が最適であるときの、ラインセンサ４３により送られた測長データを最適値（所定位置）として記憶するようになっている。また、制御ＰＣ５５は、ラインセンサ４３により受光された測長データを受けて、この測長データと最適値とを比較し、これらに差がある場合、差分値を求めこの差分値だけ第２のボールネジ軸３２を回転させるように、パルス発生器５３及びモータドライバ５２に位置指令を送るようになっている。

次に、以上の構成からなる本実施形態のステージシステム１を用いて、ステージ２の補正を行う補正方法について図３に示すブロック図を用いて説明する。
まず、ステージ２を初期化（ステップＳ１）し、初期化終了位置で、ステージ２に設けられた水準センサ（図示略）に基づいて、第２のサーボモータ３４を回転させ、ステージ２の左右の歪みの少ない最適な位置する。すなわち、ステージ２の移動方向（ＡＢ方向）に直交する軸方向の第１のボールナット２１と第２のボールナット３１との位置が等しくなるときのラインセンサ４３の値を最適値として、制御ＰＣ５５にあらかじめ記憶させておく。

そして、初期化時に第１の搬送機構２０側に設けられている原点センサ２５により原点サーチを行う。このとき、制御ＰＣ５５により、第１，第２のサーボモータ２４，３４に同じ指令パルスを送り初期化する。原点サーチ終了後、レーザ４２により光が照射され、遮光板４１で照射された光の一部が遮蔽される。このとき、第２の搬送機構３０側に設けられたラインセンサ４３により、レーザ４２により照射された光のうち遮光板４１により遮光されていない光が受光される。そして、ラインセンサ４３により受光された受光信号が測長データとして制御Ｐ５５に送られる（ステップＳ２）。この場合において、制御ＰＣ５５は、検出された測長データと最適値とを比較し（ステップＳ３）、検出された測長データと最適値との差が許容範囲外であれば（ステップＳ４「ＹＥＳ」）、位置補正を行う。一方、検出された測長データと最適値との差が許容範囲内であれば（ステップＳ４「ＮＯ」）、位置補正は行われず通常の動作が続行される。

位置補正は、まず、制御ＰＣ５５からの指令でスイッチ５４をＯＦＦ状態にし、パルス発生器５３から発生した第１のサーボモータ２４に向かう指令パルスを遮断する（ステップＳ５）。次に、制御ＰＣ５５により測長データと最適値との差分を求め、この差分だけ指令パルスが第２のサーボモータ３４に送られる。そして、第２のサーボモータ３４により第２のボールネジ軸３２が回転し、第２のボールナット３１の位置が補正される（ステップＳ６）。このように、第２のボールナット３１の補正が終了したら、制御ＰＣ５５により、スイッチをＯＮ状態にし、第１，第２のサーボモータ２４，３４ともに駆動できるようにする（ステップＳ７）。

本実施形態に係るステージシステム１によれば、第２の搬送機構３０側に測長器４０を備えることにより、原点センサ２５に第１のボールナット２１を移動するだけで、第２のボールナット３１の所定位置からのずれ量を検出することができ位置補正が可能になる。したがって、簡易な操作で第２のボールナット３１の位置補正をすることができるため、補正に要する時間を短縮することが可能になる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、測長器４０に代えて、図４に示すように、レーザ測長器６０及び反射板６１を設けても良い。この構成の場合、レーザ測長器の電源は常にＯＮ状態にしておく必要がある。また、リニアスケールを用いて同様の測定を行うことも可能である。
また、図５に示すように、反射型変位センサ６２を用いても良い。この構成の場合、反射板６３を反射型変位センサ６２に対して斜めに取り付けて、三角測量の原理に基づいて高さｈと距離ｘとの関係をあらかじめ求めておく。この距離ｘの求め方としては、まず初期化を行う。そして、初期化終了後に反射型変位センサ６２により高さｈの測定を行う。次いで、この測定値を制御ＰＣ５５により取り込み、距離ｘを求める。この求められた距離ｘとあらかじめ求められた距離ｘとを比較し、差分すなわちずれ量だけ第２のサーボモータ３４を駆動させ第２のボールナット３１を移動させて、ステージ２の左右の位置補正を行う。

また、接触式の変位センサを用いることも可能である。この構成の場合、変位センサが接触する第２のボールナット３１の側面を傾斜させることにより、第２のボールナット３１の所定位置からのずれ量に応じて変位センサにより出力される電圧値が変化する。この変化した電圧値に基づいて第２のサーボモータ３４を駆動させることにより、ステージ２の左右の位置補正が可能になる。

また、原点センサ２５により感知する位置にあるとき、遮光板４１がレーザ４２から照射された光のうち一部を遮光する位置に配置したが、第１のボールナット２１が基準位置に位置するときの第２のボールナット３１の所定位置からのずれ量を検出可能な位置に測長器（検出部）４０を配置すれば良い。また、本実施形態では、第１のボールナット２１が原点センサ２５により感知する位置にあるときを基準位置としたが、これに限るものではなく、ある決められた位置（指定位置）を基準位置とし、この位置に移動したときに、第２のボールナット３１の位置を補正することも可能である。したがって、通常動作時のステージ２の左右の位置補正は、測長器４０の位置を変えることにより、任意の位置で補正できることになる。

また、スイッチ５４は、位置補正を行う際、第１のサーボモータ２４に向かう指令パルスの入力のＯＮ／ＯＦＦを制御し、第２のボールナット３１を移動させたが、これに代えて、第２のサーボモータ３４に向かう指令パルスの入力のＯＮ／ＯＦＦを制御し、第１のボールナット２１を移動させても良い。また、第２のサーボモータ３４のみを駆動する方法として、スイッチ５４を用いたが、これに代えて、サーボモータ２４に指令パルス阻止機能があれば、指令パルス阻止をＯＮ状態にしてサーボモータ２４を駆動しないようにしても良い。さらに、モータドライバ５１，５２に指令を与えるパルス発生器５３を共通に用いたが、別々にパルス発生器を設けそれぞれを単体に駆動させても良い。
また、第１，第２のサーボモータ２４，３４に代えて、リニアモータ等の駆動源を用いても良い。また、受光部としてラインセンサ４３を用いたが、これに限るものではなく、例えば受光素子であっても良く、この構成の場合、受光素子により受光した受光強度に基づいて位置補正を行えば良い。

本発明の一実施形態に係るステージシステムの全体を示す平面図である。 図１のステージシステムに用いられる検出器を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は図１のＸ−Ｘ線矢視における断面図である。 図１のステージシステムを用いてステージの左右の位置を補正する補正方法の流れを示すフローチャート図である。 図１の検出器の他の変形例を示す平面図である。 図１の検出器の他の変形例の（ａ）は全体図を示す平面図であり、（ｂ）は検出器の要部平面図である。 従来のステージ装置を示し、（ａ）はステージが歪んでいない状態の平面図であり、（ｂ）はサーボＯＦＦでのステージが歪んだ状態の平面図であり、（ｃ）はサーボエラーが発生した状態の平面図である。

符号の説明

２ ステージ（移動体）
２ａ ステージの一側部
２ｂ ステージの他側部
２０ 第１の搬送機構
２２，３２ 第１，第２のボールネジ軸（一対のガイド軸）
２５ 原点センサ（判別手段）
３０ 第２の搬送機構
４０ 測長器（検出器）
５０ 制御部
５４ スイッチ（選択手段）

Claims (6)

1. 互いに平行となるように離間配置し、移動体の対向する面に配された一対のガイド軸と、
   前記ガイド軸のうち一方のガイド軸に設けられ前記移動体の一側部を前記一方のガイド軸に沿って移動させる第１の搬送機構と、
   前記ガイド軸のうち他方のガイド軸に設けられ前記移動体の他側部を前記他方のガイド軸に沿って移動させる第２の搬送機構と、
   前記移動体の一側部を前記一方のガイド軸に沿って基準位置まで移動させたとき、前記移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出する検出部とを備えることを特徴とするステージシステム。
2. 前記移動体の一側部が基準位置まで移動したか否かを判別する判別手段を備えると共に、前記検出部が測長器からなることを特徴とする請求項１に記載のステージシステム。
3. 前記検出部により検出されたずれ量に基づいて前記第１の搬送機構及び前記第２の搬送機構を制御する制御部を備え、前記第１の搬送機構または前記第２の搬送機構の一方のみを制御する選択手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のステージシステム。
4. 前記検出部が、光を照射する光照射部と、該光照射部に対向して設けられ前記光照射部より照射した光を受光する受光部と、前記移動体の他側部に設けられ前記光照射部より照射した光を遮蔽する遮光板とを備え、
   前記受光部により受光される受光信号に基づいて前記移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステージシステム。
5. 前記受光部が、前記移動体の移動方向に配置されたラインセンサであることを特徴とする請求項４に記載のステージシステム。
6. 請求項１を用いたステージシステムを補正する方法であって、
   前記ガイド軸のうち一方のガイド軸に設けられ前記移動体の一側部を前記第１の搬送機構により前記一方のガイド軸に沿って移動させるとともに、前記ガイド軸のうち他方のガイド軸に設けられ前記移動体の他側部を前記第２の搬送機構により前記他方のガイド軸に沿って移動させる工程と、
   前記移動体の一側部を前記一方のガイド軸に沿って基準位置まで移動させたとき、前記移動体の他側部の所定位置からのずれ量を検出する工程と、
   前記ずれ量に基づいて前記移動体の他側部の位置を補正する工程とを備えることを特徴とするステージシステムの補正方法。
   
   
   
   
   
   
   

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