JP2021179592A - テンション計測装置とテンション計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触でペリクル膜のテンションを計測することができるテンション計測装置を提供すること。【解決手段】圧縮空気を所定の張力のかかったペリクル膜に噴射するエアーノズル２３１と、エアーノズル２３１を中心として同心円上にペリクル膜が張力を受けている方向と平行でエアーノズル２３１の中心を通る直線上に２つ設けられる超音波センサー２３２、超音波センサー２３４、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５と、エアーノズル２３１から噴射された圧縮空気によるペリクル膜のペリクル膜が張力を受けている方向に直交する方向への変位を超音波センサー２３２、超音波センサー２３４、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５により計測し、ペリクル膜にかかっている張力を計測する制御部２３７と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ペリクル膜などの張設された膜のテンションを計測するテンション計測装置に関する。

半導体素子、液晶表示素子などのデバイスを製造するためのフォトグラフィ工程では、マスクに形成された回路パターンの像を、露光装置の光学系を介して感光基板上のレジスト層に転写する。

マスクには、一般に、パターン領域への塵埃などの異物の付着を防止するために、パターン領域を囲んで配設されるペリクルフレームに、パターン領域を覆うようにペリクル膜を張設している。

特許文献１には、ペリクル膜に音波を射出し、ペリクル膜の振動の振幅及び振動周期を検知し、振幅が最大となる時の周波数をペリクル膜の固有振動数として、ペリクル膜の固有振動数の値に基づいてペリクル膜の損傷を検知することが記載されている。

特開２０１１−２２３０８号公報

ペリクル膜は、ペリクルフレームに所定のテンションで張設されている必要があり、また、縦横のテンションは同等であることが望ましい。

ペリクル膜は、長方形のペリクルフレームに架設される。架設する際に、ペリクルフレームの長辺と短辺のそれぞれに平行な方向（縦方向及び横方向）にペリクルを引っ張りながらペリクルフレームに接着する。

このとき、縦方向と横方向のテンションが同等であることが望ましく、縦方向のテンションと横方向のテンションの違いである異方性を計測することが求められる。

また、ペリクル膜は、ミクロンオーダーの非常に薄い膜なので、接触してテンションを計測することは不可能であり、非接触でテンションを計測することが求められる。

しかしながら、非接触でペリクル膜のテンションやテンションの異方性を計測する装置は存在しなかった。

そこで、本発明は、非接触でペリクル膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができるテンション計測装置を提供することを目的としている。

本発明のテンション計測装置は、気体を所定の張力のかかった膜に噴射するノズルと、前記ノズルを中心として同心円上に前記膜が前記張力を受けている方向と平行で前記ノズルの中心を通る直線上に少なくとも１つ設けられる変位センサと、前記ノズルから噴射された前記気体による前記膜の前記膜が前記張力を受けている方向に直交する方向への変位を前記変位センサにより計測し、前記変位に基づいて前記膜にかかっている前記張力を計測する制御部と、を備えるものである。

この構成により、ノズルから噴射された気体による膜の張力を受けている方向に直交する方向への変位が変位センサにより計測され、膜にかかっている張力が計測される。このため、非接触で膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記変位センサは、前記ノズルを中心として同心円上に前記膜が前記張力を受けている方向と平行で前記ノズルの中心を通る直線上に前記ノズルを挟んで２つ設けられるものである。

この構成により、変位センサが、ノズルを中心として同心円上に膜が張力を受けている方向と平行でノズルの中心を通る直線上にノズルを挟んで２つ設けられる。このため、膜がテンションを受けている方向の、気体が噴射される位置の両側で膜の変化を計測することができ、精度良く膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記制御部は、所定の微小圧の気体を、パルス状に前記膜に噴射するものである。

この構成により、所定の微小圧の気体が、パルス状に膜に噴射される。このため、膜にダメージを与えずに、音波に対する影響を抑えて、精度良くペリクル膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記制御部は、前記気体を噴射した後の前記膜が最大に変位した時から最大変化量の半分まで戻る時間を半戻り時間として計測し、前記半戻り時間に基づいて前記膜にかかっている前記張力を計測するものである。

この構成により、気体を噴射した後の膜が最大に変位した時から最大変化量の半分まで戻る時間が半戻り時間として計測され、この半戻り時間に基づいて膜にかかっている張力が計測される。このため、圧縮空気の噴射圧の変動の影響を抑え、精度良くペリクル膜のテンションを計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記膜は、複数の方向に前記張力を受けており、前記複数の方向それぞれに、前記方向と平行で前記ノズルの中心を通る直線上に少なくとも１つ前記変位センサが設けられ、前記制御部は、前記気体を噴射した後の前記膜が最大に変位した時の最大変化量を計測し、前記最大変化量に基づいて前記膜にかかっている複数の前記張力の異方性を計測するものである。

この構成により、気体を噴射した後の膜が最大に変位した時の最大変化量が計測され、この最大変化量に基づいて膜にかかっている複数の張力が計測される。このため、テンションのかかっている方向の相互の影響を抑え、精度良くペリクル膜の複数のテンションの異方性を計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記変位センサが超音波センサーからなり、前記ノズルの近傍において超音波を反射する反射部を、さらに備え、前記超音波センサーは、前記ノズルに対して前記反射部よりも離隔した位置に配置されている。

この構成により、ノズルの中心と、超音波センサーの中心を通り超音波センサーの送受信面に直交する中心線と、の距離を小さくすることができる。このため、ノズルの中心に対向する位置に近く、かつテンションの異方性を正確に計測可能な膜の変形を超音波センサーによって計測できる。これにより、膜のテンションの異方性を正確に計測できる程度の変形量を計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記直線上であって前記超音波センサーと前記ノズルの中心との間に、前記ノズルから噴射される前記気体の噴射方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材を、さらに備え、前記反射部は、前記傾斜面によって構成されており、前記超音波センサーは、前記傾斜面で反射した超音波を受信可能なように受信面を前記傾斜面に向けて設置されている。

この構成により、傾斜部材の傾斜面によって超音波を反射させることで、超音波センサーをノズルから離した位置に配置しても、ノズルの中心に対向する位置に近く、かつテンションの異方性を正確に計測可能な膜の変形を超音波センサーによって計測することができる。

また、本発明のテンション計測装置は、前記超音波センサー及び前記反射部を複数備える場合、前記ノズルを中心として周方向に隣り合う前記反射部の間に、仕切板が設けられている。

この構成により、ノズルを中心として周方向に隣り合う超音波センサー同士で超音波が干渉してしまうことを防止することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記超音波センサーを支持する支持部材を、さらに備え、前記支持部材は、前記超音波センサーの前記反射部に対する角度を調整可能に構成されている。

この構成により、超音波が当たる膜の位置を調整することができる。これにより、超音波センサーが膜の変形を計測する位置を調整することができる。

また、本発明のテンション計測装置において、前記傾斜部材は、前記ノズルを収容する中空部を有する。

この構成により、ノズルから噴射される気体と超音波とが干渉することを防止できる。これにより、超音波センサーで受信される超音波が、ノズルから噴射される気体の影響を受けてしまうことを防止することができる。

本発明のテンション計測方法は、気体を所定の張力のかかった膜に噴射するステップと、噴射された前記気体による前記膜の前記膜が前記張力を受けている方向に直交する方向への変位を、前記気体が噴射された点を中心として同心円上に前記膜が前記張力を受けている方向と平行で前記点を通る直線上に少なくとも１つ設けられる変位センサにより計測するステップと、計測した前記膜の変位に基づいて前記膜にかかっている前記張力を計測するステップと、を備えるものである。

この構成により、膜に噴射された気体による膜の張力を受けている方向に直交する方向への変位が変位センサにより計測され、膜にかかっている張力が計測される。このため、非接触で膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

本発明は、非接触でペリクル膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができるテンション計測装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るペリクル検査装置の正面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るペリクル検査装置の平面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るテンション計測装置の斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るテンション計測装置のブロック図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るテンション計測装置によるペリクル膜の変化の例を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るテンション計測装置によるペリクル膜の変形例を示す図であり、図６（ａ）は、上下左右のテンションが等しい場合の例を示す図、図６（ｂ）は、左右のテンションが大きい場合の例を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るテンション計測装置の変形例を示す斜視図である。 図８は、図７に示す変形例に係るテンション計測装置の側面図である。 図９は、図７に示す変形例に係るテンション計測装置のエアーノズルの中心に沿って切断した側面断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係るテンション計測装置における、エアーノズルの中心と超音波センサーの中心との距離を示す図であり、図１０（ａ）は、正面図、図１０（ｂ）は、側面図である。 図１１は、図７に示す変形例に係るテンション計測装置における、エアーノズルの中心と超音波センサーの中心との距離を示す側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るペリクル検査装置ついて詳細に説明する。

図１において、紙面に直交する方向をＸ方向とし、紙面の上下方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とする。なお、図２においては、一部の構成について図示を省略している。

図１において、本発明の一実施形態に係るペリクル検査装置１は、例えば、略鉛直方向に被検査対象のペリクル膜が張設された長方形のペリクルフレームＰを支持し、カメラ等を鉛直方向に移動させてペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜の検査をする検査装置である。

図１及び図２において、ペリクル検査装置１は、定盤１０と、検査部２０と、ペリクル支持部３０と、除振台５０と、を含んで構成される。

定盤１０は、ステージとして構成されており、設置面Ｆ上の複数箇所（６箇所）に設置されている除振台５０の上に支持される。

定盤１０は、下面１０ａと、下面１０ａと平行な上面１０ｅと、を有し、下面１０ａと上面１０ｅとの距離は、上面１０ｅの短辺より短い。

定盤１０の下面１０ａには、略立方体形状の凹部１０ｂ、１０ｃが形成される。凹部１０ｂは、下面１０ａの４つの隅のそれぞれに一箇所ずつ形成される。凹部１０ｃは、下面１０ａの長辺に沿ってそれぞれ一箇所ずつ、合計２箇所形成される。このように、凹部１０ｂ、凹部１０ｃは、合計６箇所に形成される。凹部１０ｂに加えて凹部１０ｃを設けることで、定盤１０の歪みを少なくすることができる。

凹部１０ｂ、凹部１０ｃの内部には、設置面Ｆ上に載置された除振台５０が設けられる。凹部１０ｂ、凹部１０ｃの底面は、除振台５０により支持される支持面１０ｄである。

図１に示すとおり、凹部１０ｂ、凹部１０ｃの深さより、除振台５０の高さが高い。したがって、除振台５０が支持面１０ｄを支持することで、定盤１０が除振台５０を介して設置面Ｆ上に載置される。

定盤１０の上面１０ｅには、溝１０ｆが形成される。溝１０ｆは、平面視（図２参照）において、凹部１０ｂ、凹部１０ｃと重ならない位置に、定盤１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って形成される。

溝１０ｆの深さは、定盤１０の厚さに比べて十分に小さい。したがって、溝１０ｆを形成したとしても、定盤１０の剛性を十分に高い状態とすることができる。

溝１０ｆは、ペリクル支持部３０をＸ方向に移動自在に支持する。溝１０ｆを、ペリクル支持部３０を移動させる時のガイドとすることで、検査部２０やペリクル支持部３０の高さを低くし、これにより重心を低くすることができる。

溝１０ｆの深さは、テンション計測装置２３が定盤１０の上面１０ｅに当接した時のカメラ２２の光軸が、ペリクル支持部３０に支持されたペリクルフレームＰの下端と一致するように設定される。すなわち、カメラ２２及びテンション計測装置２３は、ペリクル支持部３０に支持されたペリクルフレームＰの全面を検査することができる。

検査部２０は、定盤１０から上方に突出して設けられた柱２１と、柱２１に設けられたカメラ２２及びテンション計測装置２３と、検査位置においてペリクル支持部３０を支持する支持部２４と、を含んで構成される。

柱２１は、定盤１０の上面１０ｅから上方（＋Ｙ方向）に突出するように、上面１０ｅに取り付けられる。柱２１は、セラミック等により形成される。重心位置を低くするため、柱２１は中空とすることが好ましい。

カメラ２２は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラや、特殊なＣＣＤカメラであるＴＤＩ（Time Delay Integration）カメラで構成される。

テンション計測装置２３は、ペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜のテンションを計測する。

カメラ２２とテンション計測装置２３との間には、エアパッドを含む図示しない移動部が設けられる。カメラ２２は、その光軸がＺ軸と平行となるように、移動部に設けられる。

移動部が上下方向（Ｙ方向）に移動することにより、カメラ２２及びテンション計測装置２３が上下方向に移動する。移動部は、カメラ２２及びテンション計測装置２３を、テンション計測装置２３が定盤１０の上面１０ｅに当接する初期位置と、カメラ２２が柱２１の上端近傍に位置する上端位置（図１の二点鎖線で示した位置）との間を、柱２１に沿って移動させる。

支持部２４は、ペリクル支持部３０が検査位置に移動されたときに、ペリクル支持部３０が水平方向に傾かないようにペリクル支持部３０を支持する。

ペリクル支持部３０は、ペリクルフレームＰを支持する。ペリクル支持部３０は、フレーム３１と、調整機構３２と、ガイド部材３３と、を含んで構成される。

フレーム３１は、鉛直に支持されるペリクルフレームＰの外周を囲むよう、枠状に形成される。フレーム３１は、ペリクルフレームＰのペリクル膜がＸＹ平面と平行となるようにペリクルフレームＰを支持する。

フレーム３１の下方には、調整機構３２が設けられる。調整機構３２は、ペリクルフレームＰの下辺の高さ方向（Ｙ方向）の位置を変更する。ガイド部材３３は、溝１０ｆの内部を移動する部材である。

次に、テンション計測装置２３の構成について説明する。図３及び図４において、テンション計測装置２３は、ノズルとしてのエアーノズル２３１と、変位センサとしての超音波センサー２３２と、変位センサとしての超音波センサー２３３と、変位センサとしての超音波センサー２３４と、変位センサとしての超音波センサー２３５と、圧縮空気噴射部２３６と、制御部２３７と、を含んで構成される。

エアーノズル２３１は、圧縮空気噴射部２３６で圧縮された空気をペリクル膜に噴射する。テンション計測装置２３は、エアーノズル２３１から噴射された空気がペリクル膜に略垂直に当たるように移動部に設けられる。

超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５は、超音波を発信し、対象物から反射してくる超音波を受信して対象物との距離を測定する。

超音波センサー２３２は、エアーノズル２３１の上側に設けられる。超音波センサー２３３は、エアーノズル２３１の下側に設けられる。超音波センサー２３４は、エアーノズル２３１の右側に設けられる。超音波センサー２３５は、エアーノズル２３１の左側に設けられる。

超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５は、ペリクル膜と平行な平面上に、エアーノズル２３１を中心として同心円上に上下左右方向に設けられる。

超音波センサー２３２及び超音波センサー２３３は、上下方向（Ｙ方向）の同一直線上にその中心が位置するように設けられる。超音波センサー２３４及び超音波センサー２３５は、左右方向（Ｘ方向）の同一直線上にその中心が位置するように設けられる。

超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５の設置位置は、ペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜がテンション（張力）を受けている方向にエアーノズル２３１を挟んで設けるとよい。本実施形態においては、ペリクルフレームＰは長方形であるため、ペリクル膜は、上下方向と左右方向の２つの方向にテンションを受けている。このため、超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５の設置位置は、上下左右の４方向となる。

圧縮空気噴射部２３６は、コンプレッサー、ソレノイドバルブ等から構成され、空気を圧縮し、所定の圧力でエアーノズル２３１を通してペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜に噴射する。

制御部２３７は、超音波センサー２３２と、超音波センサー２３３と、超音波センサー２３４と、超音波センサー２３５と、圧縮空気噴射部２３６と、の制御を行なう。

制御部２３７は、圧縮空気噴射部２３６によりエアーノズル２３１からペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜にエアを所定の圧力で所定の時間噴射させ、その空気を受けたペリクル膜の凹み量を超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、により計測する。

制御部２３７は、所定の微小圧の圧縮空気を、パルス状にペリクル膜に噴射させる。制御部２３７は、例えば、ペリクル膜にダメージを与えない微小圧の圧縮空気を、パルス状にペリクル膜に噴射させる。ペリクル膜にダメージを与えないとは、ペリクル膜に塑性変形を生じさせないということである。例えば、ペリクル膜が受けているテンションが弱まってしまったりすることがないということである。

圧縮空気を噴射した瞬間は、断熱膨張した空気がエアーノズル２３１先端に広がるので、気温が変化し音速に影響を与えるが、パルス状に噴射することで、膨張した空気がそのままペリクル膜や超音波経路に達するわけではなく、いままでそこにあった空気を押すだけなので、冷たい空気が計測を乱すことはない。

一方、圧縮空気の噴射方向のペリクル膜の後方にも空気が存在するため、ペリクル膜のテンションに関係なく、パルス状の噴射では変形し難さもあるので、計測に適した噴射の圧力を設定する。

図５は、圧縮空気を噴射開始（ブロー開始）してからのペリクル膜の変形量の例を示したグラフである。

図５に示す最大ペリクル変形量や、変形戻り速度は、圧縮空気の噴射圧の変動の影響を受ける可能性が高く、圧縮空気噴射部２３６のソレノイドバルブの安定度まで考慮する必要がある。それに対して、例えば、半分まで戻る時間（図中「半戻り時間」）なら圧縮空気の噴射圧による変化が少ないと考えられる。

このため、本実施形態の制御部２３７は、圧縮空気を噴射した後のペリクル膜が最大に変化した時から最大変化量の半分まで戻る時間を半戻り時間として計測し、この半戻り時間に基づいてペリクル膜のテンションを計測する。

ピンポイントの圧縮空気の噴射で変形するペリクル膜の範囲は、直径５０ｍｍ程度に限られる。それを、例えば、一つ１０ｍｍ直径の超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、で計測する。

制御部２３７は、例えば、直径１０ｍｍ内での半戻り時間を超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、でそれぞれ計測し、計測した半戻り時間の平均値を算出し、算出した平均値によりペリクル膜のテンションを算出する。

半戻り時間は、テンションがかかっている方向に並んでいる超音波センサー（超音波センサー２３２と超音波センサー２３３、超音波センサー２３４と超音波センサー２３５）の計測値を平均してもよい。

また、圧縮空気噴射時のペリクル膜の半戻り時間ではなく、ペリクル膜の最大変化量や、戻り速度を用いてテンションの強さを判定してもよい。

一方、テンションの異方性を計るため、例えば、縦横のテンションの比を計ろうとすると、縦方向のテンションが横方向へ、また横方向のテンションが縦方向に影響を与えてしまい、半戻り時間で計測するのは不適当となる。

このため、制御部２３７は、圧縮空気を噴射した後のペリクル膜が最大に変化した時の変化の大きさに基づいてテンションの異方性を計測する。

図６は、圧縮空気を噴射した後のペリクル膜が最大に変化した時（圧縮空気が噴射されたエアーノズル２３１に対応する部分が最も押し込まれた時）の変化量の等しい点を結んだ線を示す図である。

図６（a）に示すように、変化量が同一となる点を結んだ図形が円に近ければ、すなわち、超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、でそれぞれ計測された変化量がほぼ等しければ、上下左右のテンションは均一である。

図６（b）に示すように、変化量が同一となる点を結んだ図形が楕円形になってしまうと、上下左右のテンションは均一でない。

制御部２３７は、例えば、超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、でそれぞれ計測された最大ペリクル変形量の、テンションがかかっている方向に並んでいる超音波センサー（超音波センサー２３２と超音波センサー２３３、超音波センサー２３４と超音波センサー２３５）の計測値を平均する。制御部２３７は、例えば、テンションがかかっている方向ごとの最大ペリクル変形量の平均値の差が所定の範囲内であれば、テンションがかかっている方向それぞれのテンションは、ほぼ均一であると判定する。

制御部２３７は、例えば、パルス状に圧縮空気の噴射を行い、１回の噴射で超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、のいずれか１つで計測を行い、４回の計測で上下左右の計測を行なう。

なお、ペリクル膜と、超音波センサー２３２、超音波センサー２３３、超音波センサー２３４、超音波センサー２３５、との距離は、例えば、４０ｍｍ程度が良いが、本実施形態では、計測時に移動部によりペリクル膜との距離を調整する。

以上のように構成された本実施形態に係るペリクル検査装置１の動作について説明する。まず、フレーム３１にペリクルフレームＰを取り付けて、調整機構３２によりペリクルフレームＰの下辺の高さ方向（Ｙ方向）の位置を調整する。このときは、ペリクル支持部３０は、定盤１０の＋Ｘ方向の端近傍の取付位置に位置する。

次に、ガイド部材３３を溝１０ｆに沿って−Ｘ方向に移動させて、ペリクルフレームＰを取付位置から検査位置に移動させる。

ペリクルフレームＰが検査位置に移動したら、検査部２０によりペリクル膜の検査を行なう。本実施形態では、カメラ２２で撮像された画像によりペリクル膜に付着している塵埃などの異物を検出する。また、テンション計測装置２３により、ペリクル膜にかかっているテンションが計測される。

なお、ペリクル膜に塵埃などの異物が付着していることが検出された場合、図示しないノズルにより異物に空気などの気体を吹き付けて除去する。このノズルは、テンション計測装置２３のエアーノズル２３１と共用してもよい。

この検査を、まず、カメラ２２が柱２１の上端近傍に位置する上端位置で行なう。検査部２０は、ガイド部材３３、すなわちペリクルフレームＰを所定距離だけ−Ｘ方向に移動させる。このようにしてペリクル支持部３０に支持されたペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜を順次検査していく。

このように、−Ｘ方向の端から＋Ｘ方向の端へとカメラ２２及びテンション計測装置２３を移動させつつ検査をしたら、検査部２０は、カメラ２２及びテンション計測装置２３を柱２１に沿って下方（−Ｙ方向）に移動させる。そして、検査部２０は、同様に、ガイド部材３３、すなわちペリクルフレームＰを＋Ｘ方向に移動させつつ検査を行なう、

このような動作を繰り返し行なうことにより、ペリクルフレームＰに張設されたペリクル膜の全面を検査することができる。

なお、異物検査の場合、検査を行なうクリーンルームの中はダウンフローなため、ブローされ除去された異物が下側に再付着する可能性が高い。このため、異物検査を行なう場合は、検査は上から下に行なう。ペリクル膜にかかっているテンションの計測のみを行なう場合は、下から上に検査を行なってもよい。

このように、上述の実施形態では、ペリクル膜に圧縮空気を噴射するエアーノズル２３１を中心として同心円上にペリクル膜がテンション（張力）を受けている方向と平行でエアーノズル２３１の中心を通る直線上に少なくとも１つの超音波センサーを設ける。

これにより、ペリクル膜に圧縮空気を噴射したときのペリクル膜の変化を計測することにより、非接触でペリクル膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

また、超音波センサーは、エアーノズル２３１を中心として同心円上にペリクル膜がテンションを受けている方向と平行でエアーノズル２３１の中心を通る直線上にエアーノズル２３１を挟んで２つ設けるとよい。

これにより、ペリクル膜がテンションを受けている方向の、圧縮空気が噴射される位置の両側でペリクル膜の変化を計測することができ、精度良くペリクル膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

制御部２３７は、ペリクル膜にダメージを与えない微小圧の圧縮空気を、パルス状にペリクル膜に噴射させる。

これにより、ペリクル膜にダメージを与えずに、音波に対する影響を抑えて、精度良くペリクル膜のテンション及びテンションの異方性を計測することができる。

また、制御部２３７は、圧縮空気を噴射した後のペリクル膜が最大に変化した時から最大変化量の半分まで戻る時間を半戻り時間として計測し、この半戻り時間によりペリクル膜のテンションを計測する。

これにより、圧縮空気の噴射圧の変動の影響を抑え、精度良くペリクル膜のテンションを計測することができる。

また、制御部２３７は、圧縮空気を噴射した後のペリクル膜が最大に変化した時の変化量を計測し、この変化量によりペリクル膜のテンションの異方性を計測する。

これにより、テンションのかかっている方向の相互の影響を抑え、精度良くペリクル膜のテンションの異方性を計測することができる。

なお、本実施形態においては、超音波センサーによりペリクル膜の変化を計測したが、光学式変位センサなどによりペリクル膜の変化を計測してもよい。

また、本実施形態においては、空気をペリクル膜に噴射したが、空気以外の窒素やアルゴンなどを噴射するようにしてもよい。

［テンション計測装置の変形例］
図７から図９を参照し、本実施の形態に係るテンション計測装置の変形例について説明する。

本変形例に係るテンション計測装置２３Ａにおいて、エアーノズル２３１、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５、圧縮空気噴射部２３６及び制御部２３７については本実施の形態に係るテンション計測装置２３と同一の構成である。以下においては、本実施の形態に係るテンション計測装置２３と異なる構成を中心に説明する。

図７から図９においては、テンション計測装置２３Ａのペリクル膜に対向する面を正面、当該正面と反対側の面を背面と、それぞれ定義する。

図７から図９に示すように、テンション計測装置２３Ａは、支持台２４０と、支柱２４１と、装置本体２４２と、を備えている。支持台２４０は、柱２１（図１参照）に設けられた図示しない移動部に取り付けられている。支柱２４１は、下端が支持台２４０の上面に固定されている。支柱２４１の上端には、装置本体２４２が固定されている。

テンション計測装置２３Ａは、支持台２４０が柱２１（図１参照）に設けられた図示しない移動部に取り付けられることにより、柱２１に沿って上下方向に移動可能に構成される。

なお、テンション計測装置２３Ａは、支持台２４０及び支柱２４１を備えない構成であってもよい。この場合、テンション計測装置２３Ａは、装置本体２４２が柱２１（図１参照）に設けられた図示しない移動部に取り付けられる。

図７及び図８に示すように、装置本体２４２には、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５をそれぞれ支持する支持部材２４５が設けられている。

（支持部材）
超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５のそれぞれは、各支持部材２４５によって支持されることで、エアーノズル２３１（図９参照）に対して後述する装置本体２４２の傾斜面２４２ａよりも離隔した位置に配置される。

各支持部材２４５は、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５をそれぞれ保持するセンサ筐体２４５ａと、センサ筐体２４５ａを回転可能に支持するブラケット２４５ｂと、を含んで構成される。

図９に示すように、センサ筐体２４５ａは、ブラケット２４５ｂに対して図中、矢印Ｐで示す方向（以下、「ピッチ方向」という）に軸部材２４５ｃを支点に回転可能に、すなわち超音波センサーの送受信面Ｓ（図９参照）と後述する傾斜面２４２ａとのなす角度を調整可能に、ブラケット２４５ｂに支持されている。

軸部材２４５ｃは、センサ筐体２４５ａの回転軸としての機能と、センサ筐体２４５ａを調整した角度で回転不能に固定する固定部材としての機能と、を兼ねる。

また、図８に示すように、ブラケット２４５ｂは、装置本体２４２に対して図中、矢印Ｙで示す方向（以下、「ヨー方向」という）に軸部材２４５ｄを支点に回転可能に、すなわち装置本体２４２へのブラケット２４５ｂの設置平面上での回転角度を調整可能に、装置本体２４２に支持されている。これにより、センサ筐体２４５ａのヨー方向の回転角度を調整することができる。

ブラケット２４５ｂは、２つの固定部材２４５ｅによって、調整した回転角度で装置本体２４２に対して回転不能に固定される。

なお、支持部材２４５は、センサ筐体２４５ａのピッチ方向及びヨー方向の回転角度を調整可能であれば、上述した構成に限らない。また、支持部材２４５は、センサ筐体２４５ａのピッチ方向又はヨー方向のいずれかの回転角度を調整可能な構成であってもよい。

（傾斜面）
図９に示すように、装置本体２４２は、正面側（図９中、左側）に傾斜面２４２ａが形成されている。傾斜面２４２ａは、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５に合わせて上下左右にそれぞれ形成されている。本変形例に係る装置本体２４２は、傾斜部材を構成する。

各傾斜面２４２ａは、装置本体２４２の背面側から正面側先端に向かうに従い、徐々にエアーノズル２３１の中心（図９中、一点鎖線で示す）Ｏｎに近づくように傾斜している。このため、装置本体２４２の正面側の形状は、装置本体２４２の正面側先端を上面とする四角錐台形状、又は、装置本体２４２の正面側先端を頂点とする四角錐形状をなしている。

各傾斜面２４２ａは、エアーノズル２３１を中心として同心円上にペリクル膜がテンション（張力）を受けている方向と平行でエアーノズル２３１の中心Ｏｎを通る直線上であって、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５のそれぞれとエアーノズル２３１の中心Ｏｎとの間に設けられている。

各傾斜面２４２ａは、エアーノズル２３１の近傍において、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５から出力された超音波（送信波）、及び、ペリクル膜で反射された超音波（反射波）を反射する反射部として機能する。

なお、本変形例では、装置本体２４２に傾斜面２４２ａを形成した構成について説明したが、装置本体２４２と別体の部材に傾斜面２４２ａを形成してもよい。

超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５のそれぞれは、各傾斜面２４２ａで反射した超音波を受信可能なように送受信面Ｓをそれぞれの傾斜面２４２ａに向けて設置されている。

（中空部）
図９に示すように、装置本体２４２は、エアーノズル２３１を収容する中空状の中空部２４２ｂを有している。

中空部２４２ｂは、装置本体２４２の正面側先端から背面側に貫通するように形成された筒状の中空空間であり、エアーノズル２３１を取り囲むように形成されている。中空部２４２ｂの形状は、円筒状に限らず、多角形の筒状であってもよい。

中空部２４２ｂの正面側の開口端（図９中、左端）は、エアーノズル２３１の正面側先端よりも正面側に位置しているのが好ましい。

（仕切板）
図７に示すように、装置本体２４２において、エアーノズル２３１を中心として周方向に隣り合う傾斜面２４２ａの間には、仕切板２４７が設けられている。仕切板２４７は、超音波を遮蔽可能な部材によって構成されている。本変形例では、４つの傾斜面２４２ａに合わせて４枚の仕切板２４７が設けられている。

これにより、各傾斜面２４２ａ上の空間は、仕切板２４７によって仕切られることとなり、周方向に隣り合う傾斜面２４２ａ上の空間に対して遮蔽される。このため、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５から出力された超音波（送信波）同士、又は、ペリクル膜で反射された超音波（反射波）同士が各傾斜面２４２ａ上の空間において干渉することが防止される。

なお、本変形例では、４枚の仕切板２４７を設けたが、少なくとも２枚以上あればよい。例えば、超音波センサーを超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５の順にそれぞれ時間的にずらして駆動する場合、少なくとも駆動順で隣り合う超音波センサーに対応する傾斜面２４２ａ同士の間に仕切板２４７が設けられていればよい。本変形例でいえば、超音波センサー２３２に対応する傾斜面２４２ａと超音波センサー２３５に対応する傾斜面２４２ａとの間、及び、超音波センサー２３３に対応する傾斜面２４２ａと超音波センサー２３４に対応する傾斜面２４２ａとの間に設けられるのが好ましい。

また、例えば、超音波センサー及び傾斜面２４２ａが４つ以外の場合であっても、周方向に隣り合う傾斜面２４２ａの間に仕切板２４７が設けられる。例えば、超音波センサー及び傾斜面２４２ａが２つの場合は、エアーノズル２３１を挟んで両側に設けられた傾斜面２４２ａの間に２枚の仕切板２４７が設けられる。

（作用効果）
図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るテンション計測装置２３における、エアーノズル２３１の中心と超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５の中心との距離（図１０（ａ）、（ｂ）では、エアーノズル２３１の中心と超音波センサー２３３の中心との距離を示している）を示す図である。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るテンション計測装置２３においては、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５から超音波（送信波）をペリクル膜Ｐｆ（図１０（ｂ）参照）に対して直接、出力し、ペリクル膜Ｐｆで反射された超音波（反射波）を直接、受信する構成である。このため、エアーノズル２３１の中心と超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５の中心との距離Ｄ１は、エアーノズル２３１と超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５との距離に依存することとなる。

ここで、エアーノズル２３１から噴射された圧縮空気によるペリクル膜Ｐｆの変形量は、圧縮空気が当たる箇所、すなわち、エアーノズル２３１の中心Ｏｎに対向する位置に近いほど、大きくなる。したがって、ペリクル膜Ｐｆは、エアーノズル２３１の中心Ｏｎに対向する位置から遠ざかるほど、変形が小さくなったり、変形が生じなくなったりする。

ペリクル膜Ｐｆの変形が生じていない箇所、又は、変形が生じていてもその変形が微小である箇所において、その変形量を超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５で計測しようとしても、ペリクル膜Ｐｆのテンションの異方性を正確に計測できる程度の変形量を計測することはできない。

図１０（ｂ）において、ペリクル膜Ｐｆのテンションの異方性を正確に計測できる程度の変形量を計測するのに好適な変形領域を点線Ｄｆで囲んだ領域とすると、本実施形態に係るテンション計測装置２３では、超音波の当たる領域がペリクル膜Ｐｆの好適な変形領域の外側（中心Ｏｎから遠ざかる側）に位置するため、ペリクル膜Ｐｆの好適な変形領域と超音波の当たる領域との重なりが小さい。

したがって、ペリクル膜Ｐｆのテンションの異方性を正確に計測できる程度の変形量を計測するには、上述の距離Ｄ１は小さい方が望ましく、より好ましくは、ペリクル膜Ｐｆの好適な変形領域と超音波の当たる領域との重なりが大きいほうがよい。

本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、エアーノズル２３１の近傍において、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５から出力された超音波（送信波）、及び、ペリクル膜Ｐｆ（図１１参照）で反射された超音波（反射波）を反射する傾斜面２４２ａを備えている。

これにより、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、次の作用効果を得ることができる。

ここで、図９に示すように、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５の中心を通り超音波センサーの送受信面Ｓに直交する線を中心線Ｏｓとする。中心線Ｏｓは、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５から出力された超音波（送信波）、及び、ペリクル膜Ｐｆ（図１１参照）で反射された超音波（反射波）の中心軸と一致しており、超音波と同様、傾斜面２４２ａで反射するように描いている。

本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、図９に示すように、エアーノズル２３１の中心Ｏｎと、上述の中心線Ｏｓ（図９では、超音波センサー２３２の中心線Ｏｓのみを表示）と、の距離Ｄ２を、本実施形態の距離Ｄ１よりも小さくすることができる。

このため、図１１に示すように、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、本実施形態と比較して超音波の当たる領域をエアーノズル２３１の中心Ｏｎに対向する位置に近づけることができ、ペリクル膜Ｐｆの好適な変形領域と超音波の当たる領域との重なりを大きくすることができる。

これにより、テンションの異方性を正確に計測可能なペリクル膜Ｐｆの変形を超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５によって計測できる。つまり、ペリクル膜Ｐｆのテンションの異方性を正確に計測可能な変形が確実に生じている箇所において、その変形を計測することができる。これにより、ペリクル膜Ｐｆのテンションの異方性を正確に計測できる程度の変形量を計測することができる。

また、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａにおいて、各傾斜面２４２ａは、エアーノズル２３１を中心として同心円上にペリクル膜Ｐｆがテンション（張力）を受けている方向と平行でエアーノズル２３１の中心Ｏｎを通る直線上であって、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５のそれぞれとエアーノズル２３１の中心Ｏｎとの間に設けられている。さらに、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５が、各傾斜面２４２ａで反射した超音波を受信可能なように送受信面Ｓを各傾斜面２４２ａに向けて設置されている。

これにより、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、傾斜面２４２ａによって超音波を反射させることで、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５をエアーノズル２３１から離した位置に配置しても、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５がエアーノズル２３１の中心Ｏｎに対向する位置に近く、かつテンションの異方性を正確に計測可能なペリクル膜Ｐｆの変形を計測することができる。

ここで、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５は、例えば残響波等の影響を抑制してその測定精度を維持するために防振を十分に行う必要がある。このため、超音波センサー周辺には、防振のための付加的な構造を設ける必要があり、超音波センサーを含む超音波センサー周辺の構造が大型化する傾向にある。防振のための付加的な構造としては、例えば、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５に鉛板を巻いたり、センサ筐体２４５ａ等の支持部材２４５を大きくしたりする構造が挙げられる。

本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、上述の通り超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５をエアーノズル２３１から離した位置に配置して傾斜面２４２ａによって超音波を反射させる構成であるため、超音波センサーを含む超音波センサー周辺の構造が大型化しても、その影響を回避することができる。

つまり、超音波センサーを含む超音波センサー周辺の構造の大型化しても、エアーノズル２３１と超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５との距離が大きくなることがない。このため、超音波センサーを含む超音波センサー周辺の構造の大型化によって超音波の当たる領域がエアーノズル２３１の中心Ｏｎに対向する位置から遠ざかってしまうといった影響を回避できる。

また、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、エアーノズル２３１を中心として周方向に隣り合う傾斜面２４２ａの間に、仕切板２４７が設けられている。

これにより、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、エアーノズル２３１を中心として周方向に隣り合う超音波センサー同士で超音波が干渉してしまうことを防止することができる。

また、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５をそれぞれ支持する支持部材２４５を有しており、当該支持部材２４５が、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５の傾斜面２４２ａに対する角度、具体的にはピッチ方向の回転角度及びヨー方向の回転角度を調整可能に構成されている。

これにより、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、超音波が当たるペリクル膜Ｐｆの位置、及び、ペリクル膜Ｐｆに超音波が当たる角度を調整することができる。これにより、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５がペリクル膜Ｐｆの変形を計測する位置及び角度を調整することができる。このように、ペリクル膜Ｐｆに対する超音波の位置や角度を調整できれば、超音波（反射波）の振幅が最大になる位置関係を探すことができる。

なお、本変形例では、上述のように超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５のピッチ方向及びヨー方向の回転角度を調整可能に構成したが、これに加えて、センサ筐体２４５ａの回転軸に直交し、かつ中心軸Ｏｓと交差する方向に、センサ筐体２４５ａ又はブラケット２４５ｂを移動可能に構成してもよい。例えば、超音波センサーの送受信面Ｓ（図９参照）に平行な方向や、ブラケット２４５ｂの回転軸と平行な方向に、センサ筐体２４５ａ又はブラケット２４５ｂが移動可能に構成される。

これにより、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５のピッチ方向及びヨー方向の回転角度の調整と、ペリクル膜Ｐｆに超音波の中心軸Ｏｓが当たる位置の調整と、を独立して行うことができる。

また、センサ筐体２４５ａ又はブラケット２４５ｂは、センサ筐体２４５ａの回転軸に直交し、かつ中心軸Ｏｓと交差する方向にのみ移動可能な構成であってもよい。この場合、簡易な構成でペリクル膜Ｐｆに超音波の中心軸Ｏｓが当たる位置のみを調整可能である。

また、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａにおいて、装置本体２４２は、エアーノズル２３１を収容する中空部２４２ｂを有する。

これにより、本変形例に係るテンション計測装置２３Ａは、エアーノズル２３１から噴射される圧縮空気と超音波とが干渉することを防止できる。これにより、超音波センサー２３２、２３３、２３４、２３５で受信される超音波が、エアーノズル２３１から噴射される圧縮空気の影響を受けてしまうことを防止することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ ペリクル検査装置
２３、２３Ａ テンション計測装置
２３１ エアーノズル（ノズル）
２３２、２３３、２３４、２３５ 超音波センサー（変位センサ）
２３６ 圧縮空気噴射部
２３７ 制御部
２４０ 支持台
２４１ 支柱
２４２ 装置本体（傾斜部材）
２４２ａ 傾斜面（反射部）
２４２ｂ 中空部
２４５ 支持部材
２４５ａ センサ筐体
２４５ｂ ブラケット
２４５ｃ 軸部材
２４５ｄ 軸部材
２４５ｅ 固定部材
２４７ 仕切板
Ｓ 送受信面（受信面）

Claims (11)

1. 気体を所定の張力のかかった膜に噴射するノズルと、
   前記ノズルを中心として同心円上に前記膜が前記張力を受けている方向と平行で前記ノズルの中心を通る直線上に少なくとも１つ設けられる変位センサと、
   前記ノズルから噴射された前記気体による前記膜の前記膜が前記張力を受けている方向に直交する方向への変位を前記変位センサにより計測し、前記変位に基づいて前記膜にかかっている前記張力を計測する制御部と、を備えるテンション計測装置。
2. 前記変位センサは、前記ノズルを中心として同心円上に前記膜が前記張力を受けている方向と平行で前記ノズルの中心を通る直線上に前記ノズルを挟んで２つ設けられる請求項１に記載のテンション計測装置。
3. 前記制御部は、所定の微小圧の前記気体を、パルス状に前記膜に噴射する請求項１または請求項２に記載のテンション計測装置。
4. 前記制御部は、前記気体を噴射した後の前記膜が最大に変位した時から最大変化量の半分まで戻る時間を半戻り時間として計測し、前記半戻り時間に基づいて前記膜にかかっている前記張力を計測する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のテンション計測装置。
5. 前記膜は、複数の方向に前記張力を受けており、前記複数の方向それぞれに、前記方向と平行で前記ノズルの中心を通る直線上に少なくとも１つ前記変位センサが設けられ、
   前記制御部は、前記気体を噴射した後の前記膜が最大に変位した時の最大変化量を計測し、前記最大変化量に基づいて前記膜にかかっている複数の前記張力の異方性を計測する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のテンション計測装置。
6. 前記変位センサが超音波センサーからなり、
   前記ノズルの近傍において超音波を反射する反射部を、さらに備え、
   前記超音波センサーは、前記ノズルに対して前記反射部よりも離隔した位置に配置されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のテンション計測装置。
7. 前記直線上であって前記超音波センサーと前記ノズルの中心との間に、前記ノズルから噴射される前記気体の噴射方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材を、さらに備え、
   前記反射部は、前記傾斜面によって構成されており、
   前記超音波センサーは、前記傾斜面で反射した超音波を受信可能なように受信面を前記傾斜面に向けて設置されている請求項６に記載のテンション計測装置。
8. 前記超音波センサー及び前記反射部を複数備える場合、前記ノズルを中心として周方向に隣り合う前記反射部の間に、仕切板が設けられている請求項６又は請求項７に記載のテンション計測装置。
9. 前記超音波センサーを支持する支持部材を、さらに備え、
   前記支持部材は、前記超音波センサーの前記反射部に対する角度を調整可能に構成されている請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のテンション計測装置。
10. 前記傾斜部材は、前記ノズルを収容する中空部を有する請求項７に記載のテンション計測装置。
11. 気体を所定の張力のかかった膜に噴射するステップと、
    噴射された前記気体による前記膜の前記膜が前記張力を受けている方向に直交する方向への変位を、前記気体が噴射された点を中心として同心円上に前記膜が前記張力を受けている方向と平行で前記点を通る直線上に少なくとも１つ設けられる変位センサにより計測するステップと、
    計測した前記膜の変位に基づいて前記膜にかかっている前記張力を計測するステップと、を備えるテンション計測方法。

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