JP3691146B2

JP3691146B2 - Ｘｙステージ及び平板状の被検査物の検査方法

Info

Publication number: JP3691146B2
Application number: JP01996196A
Authority: JP
Inventors: 昭岩瀬
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: JPH09210645A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に平面パターンが形成された平板状の被検査物の検査において使用されるＸＹステージ、及びそれを用いた平板状の被検査物の検査方法に係る。特に、液晶マスクの様な、一辺が３００〜１０００ｍｍ程度、厚さが２．３〜１０ｍｍ程度のガラス基板上に、微細な回路パターンが金属薄膜によって形成された被検査物を、透過光を用いて検査する際、自重による撓みを伴わずに当該ガラス基板を保持することが可能なＸＹステージの構造、及びそのＸＹステージを用いた平板状の被検査物の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の様なガラス基板上に形成された微細な平面パターンを検査する場合、ガラス基板の表面側（または裏面側）に光学的な検出器を配置するとともに、その反対側に当たる裏面側（または表面側）に光源を配置して検査を行っている。ガラス基板の裏面側を光源に対して露出させるため、従来のＸＹステージでは、矩形のガラス基板の縁部を、互いに対向する二辺に沿った１０ｍｍ幅程度の部分で支持していた。
【０００３】
ガラス基板のサイズが、例えば、平面寸法８３０ｍｍ×８３０ｍｍ、厚さ６ｍｍの様になると、互いに対向する二辺で支持した場合、ガラス基板自身の自重による撓みが大きくなる。この撓みによってガラス基板上の平面パターンが変形するので、検査データに影響が現れる。従来は、この撓み量を計算して、検査データの補正を行っていたが、その補正誤差分が、検査精度を向上させる上での障害となっていた。更に、一辺の長さに比較して厚さが極端に薄いものは、その撓み量が大き過ぎて支持することができないと言う問題もあった。
【０００４】
また、上述の様なガラス基板の撓みの問題を解消するために、ガラス基板を大版の透明な台（ガラス台、クオーツ台等）上に載せて検査する試みも行われている。しかし、その様な台は、台自身の撓み量を小さくするため、相当大きな厚さが必要となる結果（例えば３０ｍｍ程度）、透明度の確保が容易ではなく、また、平面精度の確保、異物あるいは気泡等の混入の防止等についても容易ではない。更に、ガラス基板と台との間に異物が入り込むと、両者の接触面を瑕付けると言う問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な問題に鑑みてなされたもので、表面に平面パターンが形成された平板状の被検査物の裏面側を検査機器に対して露出させて保持することが可能であり、且つ、被検査物の自重による撓みを伴わずに被検査物を検査することが可能なＸＹステージの構造、及びそのＸＹステージを用いた平板状の被検査物の検査方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸＹステージは、
定盤、定盤の上をＹ軸方向に移動可能なＹステージ、及びＹステージの上をＸ軸方向に移動可能なＸステージを備え、平板状の被検査物の表面側及び裏面側に配置された一対の検査機器を用いて、被検査物の表面に形成されたパターンを検査するＸＹステージにおいて、
前記Ｘステージは、矩形の枠状に構成され、被検査物をその周辺部で保持する機能を備え、
前記Ｙステージは、その中央付近にＹ軸と平行にスリット状の開口部が形成されるとともに、その上表面に加圧気体噴出孔を備え、
前記加圧気体噴出孔から加圧気体を吹出させて、被検査物をＹステージの上に浮上させる機能を備えることを特徴とする。
【０００７】
Ｘステージを矩形の枠状に構成して、被検査物をその周辺部で保持するとともに、Ｙステージの中央付近にＹ軸と平行にスリット状の開口部を形成したので、このスリット状の開口部を介して、被検査物の裏面側を検査機器に対して露出させて、被検査物を保持することが可能である。
【０００８】
Ｙステージの上表面に多数の加圧気体噴出孔を形成し、被検査物を加圧気体の圧力によってＹステージの上に浮上させることが可能なので、被検査物の裏面をＹステージの表面に接触させることなく、被検査物を保持したＸステージをＸ軸方向に移動させることができる。従って、Ｘ軸方向の移動の際に被検査物の裏面を瑕付ける恐れがない。
【０００９】
上記のＸステージ及びＹステージの構造によって、被検査物をＹステージの上に降ろした状態で検査を行うことができるので、検査の際、被検査物に撓みが発生せず、被検査物の平面精度を維持することができる。
【００１０】
なお、前記定盤の、Ｙステージの前記開口部の下方部分に、前記検査機器の一方を配置するための開口部を形成することによって、該検査機器の一方とＹステージとの間隔を縮めることができる。
【００１１】
また、前記Ｙステージの移動も、加圧気体の圧力によって浮上させて行ってもよい。この場合には、Ｙステージの下表面に多数の第二加圧気体噴出孔を設けるとともに、ＹステージをＹ軸方向にガイドするエアベアリングを配置する。
【００１２】
また、前記ＸステージのＸ軸に平行な枠の部分は、前記ＹステージのＸ軸に平行な端面に沿って走行する一対のエアスライダで構成し、前記ＸステージのＹ軸に平行な枠の部分の少なくとも一方は、前記一対のエアスライダに沿ってＸ軸方向に移動可能にすることによって、各種平面寸法（幅）の被検査物を、共通のＸステージを用いて保持することが可能になる。
【００１３】
また、例えば、前記ＸステージのＹ軸に平行な枠の部分の構造を、前記一対のエアスライダを互いに結合する梁部と、梁部に沿って配置され被検査物の端部を保持する保持部と、梁部と保持部とを互いに接続する板バネ部とによって構成することにより、梁部に対する被検査物のＺ軸方向の相対移動を可能にすることができる。
【００１４】
上記のＸＹステージを用いて行う平板状の被検査物の検査は、被検査物をＹステージの上に浮上させて、被検査物を保持したＸステージをＸ軸方向に、所定の距離、移動させる工程と、被検査物をＹステージの上に降ろして、Ｙステージを連続的にＹ軸方向に移動させながら被検査物の検査を行う工程と、を交互に繰り返すことが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に本発明に基づくＸＹステージの実施の形態の一例を示す。図１は平面図、図２は図１のＡ−Ａ部断面図である。図１の平面図の左右方向にＸ軸が、上下方向にＹ軸が、紙面に対して垂直方向にＺ軸が設定されている、また、図２の断面図の左右方向にＸ軸が、上下方向にＺ軸が設定されている。図中、５０は被検査物、１は定盤、２ａ、２ｂはＹステージ用エアベアリング、３はＹステージ、４はＸステージ、５ａ、５ｂはＸステージ用エアスライダ、６は固定フレーム、７は可変フレーム、１０はスリット状の開口部、１１は開口部、１２、１３、１４は空気噴出孔（加圧気体噴出孔）、１６は駆動棒、１７はピンチローラ、１９はモータ、２０は送りネジ、２１は梁部、２２は板バネ、２３は保持部を表す。
【００１６】
定盤１の上の中央部には、Ｙステージ３が配置されている。Ｙステージ３のＹ軸に平行な一辺（図１では右辺）に沿ってＹステージ用エアベアリング２ａが配置され、その対辺（図１では左辺）に沿ってＹステージ用エアベアリング２ｂが配置されている。Ｙステージ用エアベアリング２ａ及び２ｂの、それぞれ、Ｙステージ３の左右の端面に対向する面には、エアベアリング用の空気噴出孔１４が形成されている。また、Ｙステージ３の下表面側には、定盤１の上にＹステージ３を浮上させるために、多数の空気噴出孔１３（第二空気噴出孔）が形成されている。また、Ｙステージ３の上表面には、Ｙステージ３の上に被検査物５０を浮上させるために、多数の空気噴出孔１２が形成されている。なお、被検査物５０の面積及び重量に応じて、空気噴出孔１２から吹出される空気の圧力を調整することができる。
【００１７】
Ｙステージ３のＸ軸に平行な一辺（図１では上辺側）には、Ｙステージ３をＹ軸方向に移動させる駆動棒１６が接続されている。なお、この駆動棒１６はピンチローラ１７によってＹ軸方向に駆動される。一方、Ｙステージ３のＸ軸に平行な他の一辺（図１では下辺側）には、後述のＸステージ４をＸ軸方向に移動させる送りネジ２０が、Ｘ軸と平行に配置されるとともに、送りネジ２０を駆動するモータ１９が取付けられている。
【００１８】
Ｙステージ３の上には、Ｘステージ４が配置されている。Ｘステージ４は枠状の構造で、Ｘ軸に平行な一辺（図１では上辺側）はＸステージ用エアスライダ５ａにより、その対辺（図１では下辺側）はＸステージ用エアスライダ５ｂにより、Ｙ軸に平行な一辺（図１では右辺側）は固定フレーム６により、その対辺（図１では左辺側）は可変フレーム７により、それぞれ構成されていて、枠状の構造の内部は、大きな開口部を形成している。なお、エアスライダとは、極く僅かな隙間を介して近接させた２面間に圧縮空気を噴出させて、非接触にて相対移動する移動体であり、移動体側にガイド構造、即ち、エアベアリングを備えたことを特徴としている。
【００１９】
Ｘステージ用エアスライダ５ａは、Ｙステージ３のＸ軸に平行な一辺に沿って走行可能であり、同様に、Ｘステージ用エアスライダ５ｂは、その対辺に沿って走行可能である。Ｘステージ用エアスライダ５ａ及び５ｂは、Ｙ軸に平行な固定フレーム６及び可変フレーム７によって、互いに接続されている。
【００２０】
この内、固定フレーム６はＸステージ用エアスライダ５ａ及び５ｂの端部に固定されているが、可変フレーム７はＸステージ用エアスライダ５ａ及び５ｂに沿って、Ｘ軸方向に移動可能に取付けられている。平板状の被検査物５０は、後述の様に、固定フレーム６と可変フレーム７との間にセットされる。可変フレーム７をＸ軸方向に移動することによって、被検査物５０の幅に合わせて、固定フレーム６と可変フレーム７との間隔を調整することができる。
【００２１】
また、下辺側のＸステージ用エアスライダ５ｂにはネジ部材３０が取り付けられ、このネジ部材３０は、前記の送りネジ２０と嵌合している。
図３に、図２の断面図中の固定フレーム６の部分の拡大断面図を示す。固定フレーム６は、Ｙ軸方向に伸びる梁部２１、板バネ２２、保持部２３から構成されている。梁部２１の両端部は、それぞれ、Ｘステージ用エアスライダ５ａ及び５ｂに接続されている。保持部２３は梁部２１に隣接して、梁部２１と平行に配置され、梁部２１の上面と保持部２３の上面とは板バネ２２で互いに接続されている。これにより、保持部２３は梁部２１に対して、Ｚ軸方向（図３の上下方向）に僅かな距離だけ相対移動することができる。保持部２３の下面に沿って吸着溝２４が形成されていて、この吸着溝２４には真空排気ダクト（図示せず）が接続されている。なお、可変フレーム７も、固定フレーム６と同様な断面構造を有している。上記の吸着溝２４で、平板状の被検査物５０のＹ軸に平行な両端部（図では左右の端部）の表面を吸着することによって、固定フレーム６と可変フレーム７の間に被検査物５０がセットされる。従って、被検査物５０は梁部２１に対して、Ｚ軸方向（図３の上下方向）に僅かな距離だけ相対移動することができる、即ち、Ｙステージの上に浮上させることが可能である。
【００２２】
図２の断面図に示す様に、定盤１の中央部には開口部１１が形成されている。この開口部１１の中には検査用の照明レンズ９が配置されている。また、定盤１の開口部１１の上方（Ｚ軸方向について上方）に該当するＹステージの中央部には、Ｙ軸方向に沿ってスリット状の開口部１０が設けられている。定盤１の中央部の上方（Ｚ軸方向について上方）の、照明レンズ９に対向する位置には検査用の対物レンズ８が配置されている。
【００２３】
次に、上記のＸＹステージの駆動方法について説明する。
Ｙステージ３をＹ軸方向に移動させる際には、先ず、空気噴出孔１３から圧縮空気を吹出させて、Ｙステージ３を定盤１から浮上させるとともに、空気噴出孔１４からも圧縮空気を吹出させて、Ｙステージ３の左右端面を、Ｙステージ用エアベアリング２ａ、２ｂでスライド移動可能にガイドする。次いで、ピンチローラ１７を用いて、駆動棒１６をＹ軸方向に駆動して、Ｙステージ３をＹ軸方向に移動させる。
【００２４】
一方、被検査物５０をＸ軸方向に移動させる際には、先ず、空気噴出孔１２から圧縮空気を吹出させて、被検査物５０をＹステージ３から浮上させる。このとき、被検査物５０のＹ軸に平行な両端部は、前述の様に、Ｚ軸方向の相対移動が可能な状態でＸステージ４に保持されている。次いで、モータ１９を用いて送りネジ２０を駆動して、Ｘステージ４をＸ軸方向に駆動し、被検査物５０をＸ軸方向に移動させる。
【００２５】
次に、上記のＸＹステージを使用した、被検査物５０の検査の方法について説明する。
被検査物５０をＹステージ３上に載せた（降ろした）状態で、Ｙステージ３を浮上させてＹ方向に連続的に移動させながら、開口部１１及びスリット状の開口部１０を介して、照明レンズ９からの光を被検査物５０の下表面に照射して、被検査物５０の上方に配置された対物レンズ８に透過光を入射させて、被検査物５０の検査を行う。これによって、被検査物５０のＹ軸に沿った１ライン分の範囲の検査が行われる。
【００２６】
次に、被検査物５０をＹステージ３から浮上させて、Ｘステージ４を用いてＸ軸方向に所定の距離、即ち、１ライン分の幅だけステップ移動させた後、再び、被検査物５０をＹステージ３の上に降ろして、前回と同様に、Ｙ軸に沿った次の１ライン分の範囲の検査を行う。この様に、被検査物５０を、Ｘ軸方向にステップ状に徐々に移動させながら、Ｙ軸に沿った１ライン分の範囲の検査を繰り返すことによって、最終的に、被検査物５０の全面の検査を終了させることができる。
【００２７】
なお、上記の例においては、被検査物５０を浮上させるために圧縮空気を使用しているが、ＸＹステージが使用される装置あるいは被検査物によっては、窒素ガスその他の不活性なガスを使用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
上記の様な構造を備えた結果、本発明によるＸＹステージは、下記の様な特徴を備えている、
ａ．被検査物の裏面側を検査機器に対して露出させて、被検査物を保持することが可能である、
ｂ．被検査物を保持したＸステージをＸ軸方向に移動させる際、被検査物をＹステージの上に浮上させることができるので、被検査物の裏面はＹステージの表面に接触せず、従って、被検査物の裏面を瑕付ける恐れがない、
ｃ．被検査物をＹステージの上に降ろした状態で検査を行うことができるので、検査の際、被検査物に撓みが発生せず、被検査物の平面精度を維持することができる。
【００２９】
従って、本発明によるＸＹステージは、特に、大型の平板上の被検査物の表面上に形成された微細なパターンを、透過光を用いて検査する際に優れた機能を有している。
【００３０】
また、本発明による上記ＸＹステージを用いた平板状の被検査物の検査方法によれば、被検査物を瑕付けることなく、スリット状の開口部の長さには制約を受けるが、幅方向には制約を受けずに、大型の被検査物の検査を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくＸＹステージの実施の形態の一例を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ部断面図。
【図３】図２の断面図中の固定フレームの部分の拡大断面図。
【符号の説明】
５０・・・被検査物、１・・・定盤、２ａ、２ｂ・・・Ｙステージ用エアベアリング、３・・・Ｙステージ、４・・・Ｘステージ、５ａ、５ｂ・・・Ｘステージ用エアスライダ、６・・・固定フレーム、７・・・可変フレーム、８・・・対物レンズ、９・・・照明レンズ、１０・・・スリット状の開口部、１１・・・開口部、１２、１３、１４・・・空気噴出孔、１６・・・駆動棒、１７・・・ピンチローラ、１９・・・モータ、２０・・・送りネジ、２１・・・梁部、２２・・・板バネ、２３・・・保持部、２４・・・吸着溝、３０・・・ネジ部材。

Claims

定盤、定盤の上をＹ軸方向に移動可能なＹステージ、及びＹステージの上をＸ軸方向に移動可能なＸステージを備え、平板状の被検査物の表面側及び裏面側に配置された一対の検査機器を用いて、被検査物の表面に形成されたパターンを検査するＸＹステージにおいて、
前記Ｘステージは、矩形の枠状に構成され、被検査物をその周辺部で保持する機能を備え、
前記Ｙステージは、その中央付近にＹ軸と平行にスリット状の開口部が形成されるとともに、その上表面に加圧気体噴出孔を備え、
前記加圧気体噴出孔から加圧気体を吹出させて、被検査物をＹステージの上に浮上させる機能を備えることを特徴とするＸＹステージ。
前記加圧気体噴出孔から加圧気体を吹出させて、被検査物をＹステージの上に浮上させた状態で、被検査物を保持したＸステージをＸ軸方向に移動させる機能を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ。
前記定盤は、Ｙステージの前記開口部の下方部分に、前記検査機器の一方を配置するための開口部が形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＸＹステージ。
前記Ｙステージは、その下表面に第二加圧気体噴出孔を備えるとともに、ＹステージをＹ軸方向にガイドするエアベアリングが配置されていることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載のＸＹステージ。
前記ＸステージのＸ軸に平行な枠の部分は、ＹステージのＸ軸に平行な端面に沿って走行可能な一対のエアスライダで構成され、ＸステージのＹ軸に平行な枠の部分の少なくとも一方は、前記一対のエアスライダに沿ってＸ軸方向に移動できる様に構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のＸＹステージ。
前記ＸステージのＹ軸に平行な枠の部分は、前記一対のエアスライダを互いに結合する梁部と、梁部に沿って配置され被検査物の端部を保持する保持部と、梁部と保持部とを互い接続する板バネ部とにより構成され、被検査物は当該梁部に対してＺ軸方向の相対移動が可能なことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のＸＹステージ。
被検査物の面積及び重量に応じて、前記加圧気体噴出孔から吹出させる加圧気体の圧力を調整する機能を備えることを特徴とする請求項１、２または４のいずれかに記載のＸＹステージ。
Ｘステージ及びＹステージを備えたＸＹステージを使用して、平板状の被検査物の表面に形成されたパターンを検査する方法において、
被検査物をＹステージの上に加圧気体によって浮上させて、被検査物を保持したＸステージをＸ軸方向に、所定の距離、移動させる工程と、
被検査物をＹステージの上に降ろして、Ｙステージを連続的にＹ軸方向に移動させながら被検査物の検査を行う工程と、
を交互に繰り返すことを特徴とする平板状の被検査物の検査方法。