JP2010016066A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇降機構と位置決め機構の一つの機構で構成し、駆動機構を小型化して、真空室内に昇降機構と位置決め機構と共に駆動モータを設け、シール機構を不要とする。
【解決手段】真空室内で基板を検査する基板検査装置において、真空室は、基板を支持するＺステージと、ＺステージをＺ軸方向に昇降するステージ昇降機構と、Ｚステージ上に載置される基板を検査する検査機構とを備える。ステージ昇降機構は、水平方向位置に対してＺ軸方向の接触位置を異にする接触面を有する昇降カムと、昇降カムの接触面と回転しながら接触する昇降ローラと、昇降ローラ又は昇降カムを水平方向に移動させる駆動機構と備え、駆動機構の駆動によって昇降ローラ又は昇降カムを相対的に水平方向に移動させ、この水平方向の移動により昇降ローラ又は昇降カムを相対的にＺ軸方向に移動させ、このＺ軸方向の移動によってＺステージを昇降させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスブレイなどに使われる基板を検査する基板検査装置に関し、特に、真空室内において基板を支持するＺステージのＺ軸方向高さを位置決めするステージ昇降機構に関する。

液晶基板や薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）は、ガラス基板等の基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリックス状に配置されてなるＴＦＴアレイと、この薄膜トランジスタに駆動信号を供給する信号電極とを備え、薄膜トランジスタは走査信号電極端子，映像信号電極端子からの信号により駆動される。

基板に形成されるＴＦＴアレイや液晶基板を検査する装置としてＴＦＴアレイ検査装置や液晶基板検査装置等の基板検査装置が知られている。基板検査装置は、走査信号電極端子，映像信号電極端子と電気的に接続する検査用プローバと検査回路を備える。検査回路は、検査用プローバを通して液晶基板に所定の電圧を印加し、このときの液晶基板の駆動状態を検出することによってゲート−ソース間の短絡、点欠陥、断線等を調べる。

液晶基板の駆動状態の検出は、例えば、電子ビーム等の荷電粒子ビームを液晶基板に照射し、液晶基板から放出される二次電子を検出することによって行う。液晶基板から放出される二次電子は液晶基板の電圧に応じて変化するため、二次電子を検出することによって検査信号に応じて変化する電圧を検出し、これによって液晶基板の欠陥等を検出する。この基板検査は、真空室内に基板を導入し、真空状態において行われる。

真空室内において、基板はステージ上に載置された状態で検査を行う。この検査の際、基板をＺ軸方向に移動し、Ｚ軸方向の所定位置で位置決めする場合がある。例えば、大気側からロードロック室や基板搬送室の真空室内に基板を導入した後、検査室に基板を搬入する際に、ステージ上の基板を真空室室内で昇降させる場合がある。また、基板と検査機構との間の距離を調整する必要から、基板の検査部位や基板の厚さ等に応じて、ステージ上の基板を真空室室内で昇降させる場合がある。

真空室内に駆動機構を組み込む際、真空室の内容量に制約がある場合には、真空室外部の大気側に駆動モータを設置し、トルク伝達手段によって真空室内にトルクを伝達する構成とし、大気側と真空室との間のトルク伝達は、磁気シール等のシール機構が用いられる。

従来の基板検査装置は、真空室内において、基板をＺ軸方向に移動させる昇降機構と、Ｚ軸方向の所定位置で位置決めする位置決め機構の二つの機構を設けている。

図７は従来の説明するための図である。図７において、基板検査装置は、真空室１２０内にＸＹステージ１０４とＺステージ１０５を備えると共に、Ｚステージ１０５をＺ軸方向に昇降させる昇降機構１１０と、Ｚステージ１０５のＺ軸方向の位置を位置決めする位置決め機構１０３を備える。

昇降機構１１０は、Ｚステージ１０５の下端に当接して支持することで、Ｚステージ１０５を昇降させる。

位置決め機構１０３は、高さ調整用部材１０３ａと第１の高さ位置決め部材１０３ｂと第２の高さ位置決め部材１０３ｃとをＸＹステージ１０４上に重ねて設け、第１の高さ位置決め部材１０３ｂの高さと第２の高さ位置決め部材１０３ｃの高さを異ならせ、Ｚステージ１０５を何れの高さ位置決め部材上に載置するかによって、Ｚステージ１０５のＺ軸方向の位置決めを行っている。

位置決め機構１０３によって位置決めを行う際には、昇降機構１１０によるＺステージの昇降動作と、ＸＹステージ１０４による第１の高さ位置決め部材１０３ｂ又は第２の高さ位置決め部材１０３ｃの選択動作との組み合わせによって行う。

図７は昇降機構と位置決め機構の動作の一例を示している。位置決め機構１０３の第２の高さ位置決め部材１０３ｃ上にＺステージ１０５を載置した状態において（図７（ａ））、昇降機構１１０を上昇させてＺステージ１０５を持ち上げて第２の高さ位置決め部材１０３ｃから分離する（図７（ｂ））。ＸＹステージ１０４を駆動して位置決め機構１０３の水平方向に移動した後（図７（ｃ））、昇降機構１１０を下降させてＺステージ１０５を下げて第１の高さ位置決め部材１０３ｂに載置する（図７（ｄ））。さらに、Ｚステージ１０５を下げた後（図７（ｅ））、ＸＹステージ１０４を駆動する（図７（ｆ））。

従来構成の基板検査装置では、真空室の内容量の制約から、駆動モータを真空室外に設置し、磁気シール等のシール機構を介して真空室内にトルクを伝達する構成が必要であるため、シール機構が必要となるという問題がある。

また、従来構成では、真空室内において、基板をＺ軸方向に移動させる昇降機構と、Ｚ軸方向の所定位置で位置決めする位置決め機構をそれぞれ独立して備える必要があり、機構が複雑となるという問題があり、真空室の内容量によっては、昇降機構と位置決め機構の二つの機構を設けることは困難となるおそれも生じる。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、昇降機構と位置決め機構を一つの機構で構成することを目的とする。

また、駆動機構を小型化して、真空室内に昇降機構と位置決め機構と共に駆動モータを設け、シール機構を不要とすることを目的とする。

本発明は、昇降機能および位置決め機能を有するカム機構を用いてステージ昇降機構を構成する。これによって、昇降機構と位置決め機構の一つの機構で構成する。昇降機構と機構の一つの機構で構成することによって駆動機構の小型化が可能となり、真空室内に昇降機構と位置決め機構と共に駆動モータを設けることができ、シール機構を不要とすることができる。

本発明の基板検査装置は、真空室内で基板を検査する基板検査装置において、真空室は、基板を支持するＺステージと、当該ＺステージをＺ軸方向に昇降するステージ昇降機構と、Ｚステージ上に載置される基板を検査する検査機構とを備える。

本発明のステージ昇降機構は、水平方向位置に対してＺ軸方向の接触位置を異にする接触面を有する昇降カムと、昇降カムの接触面と回転しながら接触する昇降ローラと、昇降ローラ又は昇降カムを水平方向に移動させる駆動機構と備え、駆動機構の駆動によって昇降ローラ又は昇降カムを相対的に水平方向に移動させ、この水平方向の移動により昇降ローラ又は昇降カムを相対的にＺ軸方向に移動させ、このＺ軸方向の移動によってＺステージを昇降させる。

昇降カムの一形態は、その接触面を階段状とする構成であり、水平方向位置に対してＺ軸方向の高さを異にする複数の段部と、この段部間を繋ぐ傾斜部とを備える。昇降カムと昇降ローラとの接触において、昇降ローラ又は昇降カムを相対的に水平方向に移動させ、昇降ローラを昇降カムの接触面の何れかの段部に接触させる。

この水平方向の移動において、昇降ローラ又は昇降カムは、昇降ローラが接触する昇降カムの段部のＺ軸方向の高さで定まる位置に昇降する。Ｚステージは、この昇降ローラ又は昇降カムの昇降に応じて昇降する。したがって、昇降ローラを昇降カムの何れかの段部に保持することによって、ＺステージのＺ軸方向の位置決めをその段部のＺ軸方向の高さに位置決めすることができる。位置決めしたＺ軸方向の高さの保持は、昇降ローラを昇降カムの段部への保持によって行うことができる。

昇降ローラ又は昇降カムの昇降動作は、昇降ローラ又は昇降カムを相対的に水平方向に移動することで行うことができ、一方、昇降ローラ又は昇降カムの位置決め動作は、昇降ローラ又は昇降カムを水平方向の所定位置で固定することで行うことができる。したがって、昇降動作および位置決め動作は、一つのステージ昇降機構によって行うことができる。

昇降カムの他の形態は、その接触面を傾斜部とする構成であり、傾斜部は水平方向位置に対して接触位置のＺ軸方向の高さが直線状又は曲線状に変化する。昇降カムと昇降ローラとの接触において、昇降ローラ又は昇降カムを相対的に水平方向に移動させ、昇降ローラを昇降カムの接触面の傾斜部に接触させる。

この水平方向の移動において、昇降ローラ又は昇降カムは、昇降ローラが接触する昇降カムの傾斜部のＺ軸方向の高さで定まる位置に昇降する。Ｚステージは、この昇降ローラ又は昇降カムの昇降に応じて昇降する。したがって、昇降ローラを昇降カムの傾斜部に保持することによって、ＺステージのＺ軸方向の位置決めをその傾斜部のＺ軸方向の高さに位置決めすることができる。位置決めしたＺ軸方向の高さの保持は、昇降ローラを昇降カムの傾斜部への保持によって行うことができる。

昇降ローラ又は昇降カムの昇降動作は、昇降ローラ又は昇降カムを相対的に水平方向に移動することで行うことができ、一方、昇降ローラ又は昇降カムの位置決め動作は、昇降ローラ又は昇降カムを水平方向の所定位置で固定することで行うことができる。したがって、昇降動作および位置決め動作は、一つのステージ昇降機構によって行うことができる。

傾斜部のＺ軸方向の位置が直線状に変化する場合には、水平方向の移動に対してＺ軸方向の位置を直線的に変化させることができる。また、傾斜部のＺ軸方向の位置が曲線状に変化する場合には、水平方向の移動に対してＺ軸方向の位置を曲線形状に応じて任意の変化させることができる。

また、昇降カム又は昇降ローラとＺステージとの固定において、一つの形態では、Ｚステージの下面に昇降カムを固定し、真空室側に昇降ローラおよび駆動機構を固定し、駆動機構によって昇降ローラを水平方向に移動し、この昇降ローラの水平方向の移動によって昇降カムをＺ軸方向に昇降させることによって、ＺステージをＺ軸方向に昇降させる。

また、他方の形態では、Ｚステージの下面に昇降ローラを回転自在に固定し、真空室側に昇降カムおよび駆動機構を固定し、駆動機構によって昇降カムを水平方向に移動し、この昇降カムの水平方向の移動によって昇降ローラをＺ軸方向に昇降させることによって、ＺステージをＺ軸方向に昇降させる。

本発明の基板検査装置は、Ｚステージおよびステージ昇降機構をＸＹステージ上に設置する構成とする。この構成とすることによって、ＸＹステージの位置に係わらずステージ昇降機構を駆動させることができる。

本発明によれば、昇降機構と位置決め機構の一つの機構で構成することができる。

本発明によれば、駆動機構を小型化して、真空室内に昇降機構と位置決め機構と共に駆動モータを設け、シール機構を不要とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の基板検査装置の概略構成を説明するための図である。

図１において、基板検査装置１は、真空室２内において基板２０を検査する装置であり、基板２０を検査する検査機構（図１には示していない）、真空室２内を真空排気する排気機構（図１には示していない）、真空室２と大気側あるいは隣接するチャンバとの間を開閉するゲート（図１には示していない）等を備える。

例えば、真空室２は、大気側から真空側との間で基板を導出入するロードロック室、ロードロック室と検査室（メインチャンバ）との間に設けられる搬送室等に適用することができる。

真空室２は、ベース３上に、水平方向に移動するＸＹステージ４を備え、ＸＹステージ４上にステージ昇降機構１０とＺステージ５を備える。Ｚステージ５は、ステージ昇降機構１０によってＸＹステージ４に対して昇降自在としている。Ｚステージ５上には、基板２０が載置されて支持される。

ステージ昇降機構１０は、Ｚステージ５をＺ軸方向に昇降させると共に、Ｚステージ５をＺ軸方向の所定位置に位置決めする。ステージ昇降機構１０は、水平方向位置に対してＺ軸方向の接触位置を異にする接触面を有する昇降カム１１と、昇降カム１１の接触面と回転しながら接触する昇降ローラ１２と、昇降ローラ１２（又は昇降カム１１）を水平方向に移動させる駆動機構と備える。この駆動機構は、駆動モータ１４と駆動軸１３により構成することができる。

図１に示す昇降カム１１は、Ｚ軸方向の位置を異にする複数の段部と、これら段部を繋ぐ傾斜部とにより構成される。この段部および傾斜部は、昇降ローラ１２と接触する接触面を構成する。昇降ローラ１２の回転に伴って、昇降ローラ１２が昇降カム１１の接触面１１ａと接触すると、昇降カム１１は、接触面１１ａのＺ軸方向の位置（高さ）に応じて、Ｚ軸方向の位置（高さ）が変化する。

駆動機構の駆動によって昇降ローラ１２（又は昇降カム１１）を相対的に水平方向に移動させ、この水平方向の移動により昇降ローラ１２（又は昇降カム１１）を相対的にＺ軸方向に移動させ、Ｚ軸方向の移動によってＺステージ５を昇降させる。図１に示す構成は、駆動モータ１４によって駆動軸１３を回転させ、この駆動軸１３の回転によって昇降ローラ１２を水平方向に移動させる構成例を示している。駆動モータ１４および駆動軸１３はＸＹステージ４上に固定されているため、駆動軸１３の回転によって昇降ローラ１２のみが水平方向に移動する。

昇降ローラ１２には、昇降カム１１の接触面１１ａが接触しており、昇降ローラ１２が水平方向に移動すると共に、昇降カム１１の接触面１１ａの接触位置が位置する。接触面１１ａは、水平方向の位置によってＺ軸方向の位置（高さ）が異なるため、昇降ローラ１２が接触する昇降カム１１の接触位置によって、昇降カム１１のＺ軸方向の高さが変化する。昇降カム１１上には、Ｚステージ５が設けられているため、昇降カム１１のＺ軸方向の高さが変化することによって、Ｚステージ５を昇降させ、Ｚステージ５の高さを変更することができる。

以下、図２〜図４を用いて、本発明のステージ昇降機構の昇降動作および位置決め動作について説明する。図２〜図４は、昇降カムがＺ軸方向に３段の異なる高さを有する構成例を示している。

図２はＺステージの下降動作例を示している。図２（ａ）および図４（ａ）は３段の昇降カム１１の接触面１１ａの中段に昇降ローラ１２が接触している状態を示し、図２（ｂ）および図４（ｂ）は３段の昇降カム１１の接触面１１ａの上段に昇降ローラ１２が接触している状態を示している。

接触面１１ａの中段から上段への接触位置の移動は、駆動モータ１４による駆動軸１３の回転によって昇降ローラ１２を図２（ｂ）および図４（ｂ）中の横方向に示す矢印方向に移動させることで行う。昇降ローラ１２が接触する昇降カム１１の接触面１１ａの位置を変えることで、昇降カム１１およびこの昇降カム１１上に載置されるＺステージ５は下降する。

図３はＺステージの上昇動作例を示している。図３（ａ）は、図２（ａ）と同様に、３段の昇降カム１１の接触面１１ａの中段に昇降ローラ１２が接触している状態を示している。図３（ｂ）および図４（ｃ）は３段の昇降カム１１の接触面１１ａの下段に昇降ローラ１２が接触している状態を示している。

接触面１１ａの中段から下段への接触位置の移動は、駆動モータ１４による駆動軸１３の回転によって昇降ローラ１２を図３（ｂ）および図４（ｃ）中の横方向に示す矢印方向に移動させることで行う。この昇降ローラ１２の水平方向の移動は、図２（ｂ）および図４（ｃ）の移動方向と逆方向である。昇降ローラ１２が接触する昇降カム１１の接触面１１ａの位置を変えることで、昇降カム１１およびこの昇降カム１１上に載置されるＺステージ５は上昇する。

次に、本発明のステージ昇降機構の別の構成例を図５，図６を用いて説明する。

図５に示す構成例は、昇降カムの形状を別の形状とするものである。図１〜図４で示した昇降カムは段部を備える構成であるのに対して、図５に示す昇降カムは傾斜部のＺ軸方向の高さが直線状又は曲線状に変化する構成である。

昇降カム１１が備える接触面１１ｂは、水平方向位置に対してＺ軸方向の高さが直線状又は曲線状に変化する傾斜部を備える。

この傾斜部は、前記した構成例と同様に、昇降ローラ１２と接触し、その接触位置での昇降カム１１のＺ軸方向の高さによってＺステージ５のＸＹステージ４からの高さを定めることができる。

傾斜部はＺ軸方向の高さが直線状又は曲線状に変化しているため、昇降ローラ１２の水平方向の位置に応じて直線的あるいは曲線的にＺ軸方向の高さを変化させることができる。

図６に示す構成例は、昇降カムと昇降ローラを入れ替えた構成である。図１〜図５で示した構成では、昇降カム１１をＺステージ５の下面に固定し、昇降ローラ１２をＸＹステージ４に対して水平方向に移動する構成である。これに対して、図６に示す構成は、昇降ローラ１２をＺステージ５の下面に回転自在に固定し、昇降カム１１をＸＹステージ４に対して水平方向に移動する構成とする。

駆動モータ１４によって駆動軸１３を回転させることにより、昇降カム１１は水平方向に移動する。この昇降カム１１の水平方向の移動によって、昇降カム１１と接触する昇降ローラ１２は、昇降カム１１の接触部のＺ軸方向の高さに応じて昇降する。

前記した各構成例は、昇降ローラあるいは昇降カムの水平方向の移動方向に対して、２つのステージ昇降機構１０を設け、この２つのステージ昇降機構１０によるＺ軸方向の高さを同じ高さとすることで、Ｚステージの水平方向の傾きを同一としたまま昇降させている。図１〜図５では、Ｚステージは水平状態を保持したまま昇降させている。

本発明のステージ昇降機構１０は、昇降ローラあるいは昇降カムの水平方向の移動方向に対して、２つのステージ昇降機構１０によるＺ軸方向の高さを異ならせることで、Ｚステージの水平方向の傾きを変化させながら昇降させることもできる。

また、本発明のステージ昇降機構１０は、昇降ローラあるいは昇降カムの水平方向の移動方向に対して、１つのステージ昇降機構１０を設けることで、Ｚステージの水平方向の傾きを変化させながら昇降させることもできる。

本発明のステージ昇降機構は、ＴＦＴアレイ検査装置や液晶基板検査装置等の真空室を備える基板検査装置に適用することができる。

本発明の基板検査装置の概略構成を説明するための図である。 本発明のステージ昇降機構の昇降動作および位置決め動作について説明するための図である。 本発明のステージ昇降機構の昇降動作および位置決め動作について説明するための図である。 本発明のステージ昇降機構の昇降動作および位置決め動作について説明するための図である。 本発明のステージ昇降機構の昇降カムの別の構成例を説明するための図である。 本発明のステージ昇降機構において昇降カムと昇降ローラを入れ替えた構成を説明するための図である。 従来のステージ昇降の昇降機構と位置決め機構の動作の一例を示す図である。

符号の説明

１…基板検査装置、２…真空室、３…ベース、４…ＸＹステージ、５…Ｚステージ、１０…ステージ昇降機構、１１…昇降カム、１１ａ…接触面、１１ｂ… 接触面、１２…昇降ローラ、１３…駆動軸、１４…駆動モータ、２０…基板、１０３…ステージ昇降機構、１０３ａ…高さ調整用部材、１０３ｂ…第１の高さ位置決め部材、１０３ｃ…第２の高さ位置決め部材、１０４…ＸＹステージ、１０５…Ｚステージ、１１０…昇降機構、１２０…真空室。

Claims (6)

1. 真空室内で基板を検査する基板検査装置において、
   前記真空室は、基板を支持するＺステージと、当該ＺステージをＺ軸方向に昇降するステージ昇降機構と、Ｚステージ上に載置される基板を検査する検査機構とを備え、
   前記ステージ昇降機構は、
   水平方向位置に対してＺ軸方向の接触位置を異にする接触面を有する昇降カムと、
   前記昇降カムの接触面と回転しながら接触する昇降ローラと、
   前記昇降ローラ又は前記昇降カムを水平方向に移動させる駆動機構と備え、
   前記駆動機構の駆動によって前記昇降ローラ又は前記昇降カムを相対的に水平方向に移動させ、当該水平方向の移動により前記昇降ローラ又は前記昇降カムを相対的にＺ軸方向に移動させ、当該Ｚ軸方向の移動によってＺステージを昇降させることを特徴とする基板検査装置。
2. 前記昇降カムの接触面は、水平方向位置に対してＺ軸方向の高さを異にする複数の段部と、当該段部間を繋ぐ傾斜部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記昇降カムの接触面は、水平方向位置に対してＺ軸方向の異なる高さが直線状又は曲線状に変化する傾斜部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板検査装置。
4. 前記Ｚステージの下面に前記昇降カムを固定し、
   前記真空室側に昇降ローラおよび前記駆動機構を固定し、
   前記駆動機構は前記昇降ローラを水平方向に移動し、当該昇降ローラの水平方向の移動によって前記昇降カムをＺ軸方向に昇降させることにより、前記ＺステージをＺ軸方向に昇降させることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一つに記載の基板検査装置。
5. 前記Ｚステージの下面に前記昇降ローラを回転自在に固定し、
   前記真空室側に昇降カムおよび前記駆動機構を固定し、
   前記駆動機構は前記昇降カムを水平方向に移動し、当該昇降カムの水平方向の移動によって前記昇降ローラをＺ軸方向に昇降させることにより、前記ＺステージをＺ軸方向に昇降させることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一つに記載の基板検査装置。
6. 前記Ｚステージおよび前記ステージ昇降機構をＸＹステージ上に設置することを特徴とする、請求項１から５の何れか一つに記載の基板検査装置。