JP4174259B2

JP4174259B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP4174259B2
Application number: JP2002220025A
Authority: JP
Inventors: 保之鈴木; 洋齋藤; 正孝江部
Original assignee: ソニーマニュファクチュアリングシステムズ株式会社
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2004061296A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な配線パターン等が形成された半導体ディバイスやパネル基板等の検査に用いられ、特に液晶表示素子やプラズマディスプレィ等の薄膜トランジスタ（TFT:Thin Film Transistors）や電極パネル或いはクリスタル基板等のように透明な被検査体や裏面精度が要求される被検査体等にも適用可能な精密検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体プロセスにおいては、クリーン環境において超精密技術によりウェハ上に微細な配線パターン等を形成するが、ウェハの表面に付着した微細な塵埃や微小な傷の影響によりパターン不良が発生することがある。半導体ディバイスは、一般に配線パターンの線幅が約０．１８μｍと極めて微細であるとともに、さらに微細化、高密度化が進み０．１５μｍ或いは０．１３μｍのレベルにまで達して微小欠陥の対応も極めて重要になっている。
【０００３】
半導体プロセスにおいては、上述した微小欠陥を検出するために半導体ディバイスの配線パターンを例えば光学顕微鏡を用いて拡大表示し、欠陥の詳細を識別する精密な検査装置が用いられている。検査装置は、一般にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に調整移動されるステージ上に半導体ディバイスを位置決め保持した状態でステージの上方に配置した光学顕微鏡からなる撮像ユニットによって例えば７千倍乃至１万５千倍程度に拡大して撮像するとともに、この撮像した画像を処理して所定の検査を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、検査装置においては、Ｘ軸及びＹ軸方向に対して位置決めしたステージ上にハンドリング機構によって被検査体を搬送し、この被検査体を位置決め機構によって精密に位置決めする。検査装置においては、この状態で撮像ユニットに対して焦点合わせが行われるように、ステージをＺ軸方向に調整移動する。検査装置は、例えばピエゾ素子（ＰＺＴ素子）等の電気−機械変換素子を駆動源とした板ばね構造からなり約２ｎｍ程度の超精密な分解能を有する駆動機構を備え、ステージがＺ軸方向に対して調整移動される。
【０００５】
検査装置においては、上述したステージの駆動機構が、約１．５Ｋｇ程度と極めて小さい可搬重量特性を有するとともに、外部から加えられる負荷に対して大きな影響を受けやすいといった特徴を有している。検査装置においては、位置決め機構によって被検査体をステージ上に位置決め保持するが、例えば被検査体が６インチ角の寸法で約０．５Ｋｇにもなることからステージを安定した状態でかつ精密に駆動するために位置決め機構をより軽量化して構成する必要がある。
【０００６】
また、検査装置においては、外部から加えられる負荷によってステージが振動することにより、撮像ユニットの撮像画像にいわゆるにじみ現象が発生して精密な検査が行い得ないといった問題を生じさせる。検査装置においては、位置決め機構に電源を供給するコード等がステージの重量負担を増加させるとともに、その揺れ等がステージに振動等を生じさせる原因にもなる。
【０００７】
さらに、検査装置においては、精密な面精度を以って形成したステージの主面上に、搬送された被検査体がその底面を保持される。検査装置においては、このために例えば透明なＴＦＴや裏面側にも微細な配線パターンが形成されることによってこの裏面側をハンドリング面として利用することを避けなければならない被検査体の適用が困難であるといった問題があった。
【０００８】
したがって、本発明は、ステージに対して被検査体を位置決め保持機構の負荷を低減して被検査体の精密な位置決めが行われるようにする検査装置を提供することを目的に提案されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる検査装置は、光学検査ユニットと、中央部に開口部を設けるとともにこの開口部を覆うようにして主面上に供給された被検査体を保持するステージと、ステージを光学検査ユニットの光軸方向であるＺ軸方向を含む各方向に移動させるステージ駆動機構と、ステージ上において被検査体を光学検査ユニットに対して調整移動して位置決めする位置決め部材と被検査体押圧ユニットと押圧ユニット駆動機構とから構成される位置決め保持機構とを備える。
【００１０】
位置決め保持機構は、位置決め部材が、ステージの少なくとも隣り合う２辺に沿った主面上に設けられて被検査体の隣り合う２辺の外周縁部が突き当てられるようにする。位置決め保持機構は、被検査体押圧ユニットが、ステージの少なくとも位置決め部材と対向する隣り合う２辺に沿ってそれぞれ開口部と直交する向きに設けられるホルダ部材と、これらホルダ部材にそれぞれスライド自在に組み付けられたスライダ部材と、これらホルダ部材にそれぞれ設けられてスライダ部材を開口部側に付勢する弾性部材と、各スライダ部材の外側端側にそれぞれ設けられて被検査体の隣り合う２辺の外周縁部に突き当って位置決め部材側に押圧して位置決め保持する押圧部材と、開口部内に臨んでスライダ部材の内端側にそれぞれ設けられるカム部材とを有する。位置決め保持機構は、押圧ユニット駆動機構が、開口部内に臨んでステージの下方部に独立して配置され、駆動モータと、この駆動モータの出力軸に固定されて被検査体押圧ユニットのカム部材が相対係合される駆動カム部材とを有し、被検査体押圧ユニットの押圧部材を被検査体に対して非当接状態と当接状態とに切換移動させる。
【００１１】
以上のように構成された本発明にかかる検査装置によれば、ハンドリング装置等によりステージ上に供給される被検査体を、外周部近傍の底面を各保持部材上に載せて開口部を覆うようにして保持する。検査装置によれば、押圧ユニット駆動機構が駆動されてその駆動カム部材により、被検査体押圧ユニットを動作させる。検査装置によれば、被検査体押圧ユニットが、駆動カム部材と相対係合された各カム部材を介して各スライダ部材が各弾性部材の弾性力に抗してスライド動作され、各スライダ部材に設けた各押圧部材が被検査体に対して非当接状態から当接状態へと切換移動される。検査装置によれば、これにより被検査体押圧ユニットが、各押圧部材により被検査体の隣り合う外周縁の２辺を相対する位置決め部材に押圧して位置決めする。検査装置によれば、被検査体押圧ユニットが、各押圧部材に作用する各弾性部材の弾性力により被検査体の位置決め状態を保持する。
【００１２】
検査装置によれば、位置決め保持機構が、被検査体押圧ユニットの押圧部材を被検査体に対して非当接状態から当接状態へと切換移動させて相対する位置決め部材に押圧させる位置決め動作時においてのみ駆動モータの動作が行われる。したがって、検査装置によれば、ステージを光学検査ユニットに対して昇降移動させる焦点合わせ時や光学検査ユニットによる被検査体の撮像時において、位置決め保持機構の押圧ユニット駆動機構が停止状態に保持される。検査装置によれば、焦点合わ動作や被検査体の撮像動作が、振動等の発生が無い安定した状態で行われることにより被検査体について高精度の検査を行うことが可能となる。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示した検査装置１は、例えば微細な配線パターン等が形成された半導体ディバイスやパネル基板或いは液晶表示素子やプラズマディスプレィ等の薄膜トランジスタ等の製造プロセスに設置される。検査装置１は、矩形の被検査体２の主面上に形成された配線パターン等を撮像して欠陥の有無を検査するとともにその検査結果を分析して前工程にフィードバックする。
【００１４】
検査装置１は、図１に示すように詳細を省略するクリーンエアユニット４が付設されたクリーンボックス３内に設置され、例えばクラス１程度の高クリーン度の環境に保持された状態で被検査体２の検査を行う。検査装置１には、図示しないが、例えば検査項目の設定、各部の動作制御、検査データの処理等を行うとともに処理データをプロセス制御を行うホストコンピュータへと送信する機能やホストコンピュータからの制御信号の受信機能等を有し、撮影画像や検査データや制御データ等を表示する表示器を備えたコントロールユニットが付設される。
【００１５】
クリーンボックス３には、前工程で製作された多数個の被検査体２をクリーン環境を保持した状態で検査装置１へと搬送するハンドリング装置が備えられている。ハンドリング装置は、従来の半導体ディバイス製造プロセスに用いられる装置と同様であるために詳細を省略するが、所定の容器５内に収納されて供給された被検査体２をエレベータ機構６によって供給部へと移送する。ハンドリング装置は、供給部に設置した図示しない移送ロボット機構によって容器５から被検査体２を１枚ずつ取り出して検査装置１へと供給する。ハンドリング装置は、移送ロボット機構が容器５から例えば被検査体２を真空吸着するとともにセンタ出しや位相合わせを行った状態で検査装置１へと供給する。
【００１６】
検査装置１は、クリーンボックス３内に被検査体２の搬送機構等と独立した状態で設置された支持台７上に、防震台装置８を介して支持される。防震台装置８は、詳細を省略するが外部からの振動や衝撃或いは内部機構から生じる振動等によりパドル９の振動を検出し、このパドル９を支える可動脚部を振動方向と逆方向に駆動することにより速やかに振動を停止させて安定した状態に保持する。
【００１７】
検査装置１は、詳細を後述するように主面上に搬送された被検査体２を位置決めした状態で保持するステージ１０を備える。検査装置１は、ステージ１０をＸ軸、Ｙ軸、θ軸及びＺ軸方向に対して調整移動するために、上述した防震台装置８のパドル９上に積層状態で組み合わされたＸ軸テーブル１１と、Ｙ軸テーブル１２と、θ軸テーブル１３及びＺ軸テーブル１４とからなるステージ駆動機構１５を備える。検査装置１は、パドル９上に支持したスタンド部材１６を介してステージ１０の上方に配置され、このステージ１０上に載置された被検査体２を撮像する光学検査ユニット１７を備えている。
【００１８】
なお、ステージ駆動機構１５は、従来の検査装置と同等に構成されており、詳細な説明を省略する。ステージ駆動機構１５は、例えばＸ軸テーブル１１の機能とＹ軸テーブル１２の機能とを備えたテーブルとθ軸テーブル１３及びＺ軸テーブル１４とを組み合わせて構成してもよい。また、ステージ駆動機構１５は、Ｚ軸テーブル１４を部分的に駆動することにより、ステージ１０の傾き状態を補正するθ軸テーブル１３の機能を持たせるようにしてもよい。
【００１９】
Ｚ軸テーブル１４は、図２に概略構成を示すように、矩形の枠状筒体を呈する筐体１８を備え、内部にＰＺＴ素子が内蔵されるとともに表面に枠状のばね部材１８ａが組み合わされて構成される。Ｚ軸テーブル１４には、ばね部材１８ａ上にステージ１０が固定される。Ｚ軸テーブル１４は、コントロールユニットから送出される制御信号によりＰＺＴ素子が駆動されてばね部材１８ａを弾性変位させ、このばね部材１８ａを介してステージ１０を移動動作させる。Ｚ軸テーブル１４は、上述したＸ軸テーブル１１とＹ軸テーブル１２及びθ軸テーブル１３により位置決め駆動されるベースパドル１９上に配置される。
【００２０】
検査装置１は、上述したステージ駆動機構１５の各テーブル１１〜１４が、コントロールユニットから送出される制御信号により駆動される。検査装置１においては、例えばＸ軸テーブル１１とＹ軸テーブル１２及びθ軸テーブル１３とを駆動してベースパドル１９を介してステージ１０を予め所定の位置に位置決めするとともに、このステージ１０に対して被検査体２を位置決めして載置する。検査装置１においては、Ｚ軸テーブル１４についても予め所定の位置に位置決めすることによりステージ１０の位置を設定するが、後述するように光学検査ユニット１７の焦点合わせ動作に際して駆動されてステージ１０を移動させる。
【００２１】
光学検査ユニット１７は、詳細を省略するが可視光を照射された被検査体２の所定部位を撮像する可視光用光学ユニットと、例えば波長が２６６ｎｍ程度の紫外線を照射された被検査体２の所定部位を撮像する第１の紫外線用光学ユニットと、例えば波長が１９６ｎｍ程度の紫外線を照射された被検査体２の所定部位を撮像する第２の紫外線用光学ユニットとを備える。光学検査ユニット１７は、被検査体２を、可視光を用いて低分解能で撮像する機能と、短波長の紫外線を用いて中分解能で撮像する機能と、さらに短波長の紫外線を用いて高分解能で撮像する機能とを有してなる。
【００２２】
光学検査ユニット１７は、各光学ユニットがそれぞれＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを備えている。光学検査ユニット１７は、上述した各照明光を出射する照明源や光学系或いはフォーカス機構等を備えており、コントロールユニットから送出された制御信号により各部の制御動作が行われる。光学検査ユニット１７は、各照明光により照明された被検査体２の撮影画像をデジタル情報としてコントロールユニットに供給する。光学検査ユニット１７においては、各光学ユニットの被検査体２に対する焦点合わせが、コントロールユニットから送出される制御信号により駆動されるフォーカス機構とＺ軸テーブル１４の動作により行われる。
【００２３】
光学検査ユニット１７は、上述したように照射光を異にする複数の光学ユニットを備えることにより、検査レベルを異にした被検査体２を連続して撮像することを可能とする。光学検査ユニット１７は、各光学ユニットを選択することにより、例えばある光学ユニットに故障が生じた場合であっても検査装置１を停止することなく作業を継続することが可能であり稼働率が保持される。また、検査装置１は、停止操作後の再起動時により面倒かつ精密な光学検査ユニット１７の設定操作が不要となり、継続性のある安定した検査の実施が可能である。なお、検査装置１は、上述した複数の光学ユニットを備える必要は無く、単一の光学ユニットを備えるものであってもよい。
【００２４】
検査装置１は、上述したように各テーブル１１〜１４により位置決めされたステージ１０上に搬送された被検査体２を、位置決め保持機構２０によって位置決め保持する。検査装置１は、上述したように焦点合わせを行うために駆動されるＺ軸テーブル１４が、小さい可搬重量特性を有するとともに外部から加えられる負荷に対して大きな影響を受けやすいことから、負荷を低減するために詳細を後述するように位置決め保持機構２０が被検査体押圧ユニット２３を駆動する押圧ユニット駆動機構２１をステージ１０に対して独立して構成されている。
【００２５】
位置決め保持機構２０は、図２及び図３に示すようにステージ１０上に設けられ被検査体２の隣り合う２辺の外周縁がそれぞれ突き当てられる一対の位置決め部材２２ａ、２２ｂ（以下、代表して説明する場合には位置決め部材２２と総称する。）と、これら位置決め部材２２ａ、２２ｂに対向して配置されるとともに被検査体２を押圧する一対の被検査体押圧ユニット２３ａ、２３ｂ（以下、代表して説明する場合には被検査体押圧ユニット２３と総称する。）及びこの被検査体押圧ユニット２３を駆動する押圧ユニット駆動機構２１とから構成される。
【００２６】
ステージ１０は、図２に示すように被検査体２を載置するに足る大きさを有するとともに中央部に開口部２４が形成された全体矩形枠状を呈して形成されている。ステージ１０には、図２及び図３に示すように各辺の中央部から開口部２４に突出して被検査体押圧ユニット２３を取り付ける取付凸部２５ａ〜２５ｄ（以下、代表して説明する場合には取付凸部２５と総称する。）が一体に突出されている。ステージ１０には、隣り合う２辺の略中央部に位置してピン状の第１の位置決め部材２２ａと第２の位置決め部材２２ｂとがそれぞれ立設されている。
【００２７】
ステージ１０は、上述したように開口部２４に突出する取付凸部２５を形成して被検査体押圧ユニット２３を取り付けることで、軽量化を図りながら各被検査体押圧ユニット２３を安定した状態でかつ精密に取り付けることが可能とされている。ステージ１０は、取付凸部２５を形成せずに各被検査体押圧ユニット２３の取付を行うように構成してもよいことは勿論である。
【００２８】
第１の位置決め部材２２ａは、図３に示すように取付凸部２５ｂの延長線上に位置してステージ１０の外周部近傍に立設されている。第２の位置決め部材２２ｂは、取付凸部２５ａの延長線上に位置してステージ１０の外周部近傍に立設されている。各位置決め部材２２は、詳細を省略するが被検査体２の外周縁が突き当たる外周面がテーパ面として形成されており、被検査体２をより精密に位置決めする。なお、位置決め部材２２については、ステージ１０の２辺に１個ずつ設けるばかりでなく、例えば一方の辺上に長さ方向に離間して１組を設けるようにしてもよい。
【００２９】
また、位置決め部材２２については、外形を異にする複数種の被検査体２をステージ１０上に位置決め載置することを可能とするために、取付位置を調整自在に設けるようにしてもよい。さらに、位置決め部材２２については、ステージ１０の各辺にそれぞれ設けられ、それぞれが共同して被検査体２が搬送された状態において各外周縁を係止して脱落防止作用を奏するようにしてもよい。また、位置決め部材２２については、清掃等の保守対応としてステージ１０に対して着脱自在としてもよい。
【００３０】
ステージ１０には、図３に示すように搬送された被検査体２の底面を保持する複数個のピン状の保持部材２６ａ〜２６ｈ（以下、代表して説明する場合には保持部材２６と総称する。）が設けられている。各保持部材２６は、ステージ１０の外周部近傍に、各コーナ部を挟んでそれぞれ１個ずつ位置するように設けられている。各保持部材２６は、詳細を省略するが被検査体２の配線パターン等が形成されていない外周縁の近傍位置の底面を保持することによって、配線パターンの傷付きや汚損を防止する。
【００３１】
被検査体押圧ユニット２３は、図３及び図４に示すように、それぞれホルダ部材２７と、スライダ部材２８と、押圧部材２９と、コイルスプリング３０と、カム部材３１とを備える。被検査体押圧ユニット２３は、ステージ１０に対して、各位置決め部材２２と対向する取付凸部２５ｃ及び取付凸部２５ｄにそれぞれ取り付けられる。被検査体押圧ユニット２３は、ステージ１０に対して、開口部２４の周囲に位置しこれと直交する方向に取り付けられる。なお、被検査体押圧ユニット２３については、ステージ１０上に２組を取り付けるようにしたが、いわゆるダミーとして残りの取付凸部２５ａ、２５ｂにもそれぞれ取り付けてステージ１０の重量バランスを調整するようにしてよい。また、被検査体押圧ユニット２３は、ステージ１０の各辺に設けることによって外形を異にする複数種の被検査体２に対して互換使用を可能とする。
【００３２】
ホルダ部材２７は、底面と両側面とにより内部に長さ方向に貫通するガイド溝２７ａを構成した全体略チャンネル状を呈しており、ガイド溝２７ａの一端側を開口部２４に臨ませて取付凸部２５上に取り付けられる。ホルダ部材２７には、底面と両側面とに保持されてガイド溝２７ａ内にスライダ部材２８がスライド自在に組み付けられる。スライダ部材２８には、基端側に位置してピン状の押圧部材２９が立設されるとともに、先端側にカム部材３１を設けた連結プレート３２が取り付けられている。カム部材３１は、連結プレート３２の先端部に立設した支軸に回転自在に軸装されたコロからなり、後述する押圧ユニット駆動機構２１の外周カム部材３４の外周面に対して円滑な状態で当接する。
【００３３】
押圧部材２９は、後述するようにスライダ部材２８が開口部２４側へと移動することにより被検査体２の外周縁に外周面が当接して位置決め部材２２側に押圧するが、図４に示すように外周面２９ａａがテーパ面として形成されている。押圧部材２９は、上述したように外周面がテーパ面に形成された位置決め部材２２と共同して被検査体２をより精密に位置決めする。
【００３４】
コイルスプリング３０は、図４に示すように一端側をホルダ部材２７側に設けた掛止めピン３３ａに掛け止めされるとともに、他端側を引っ張り状態でスライダ部材２８に設けた掛止めピン３３ｂに掛け止めされる。したがって、スライダ部材２８は、コイルスプリング３０の弾性力によって開口部２４側へと付勢されることにより、図４に示すように押圧部材２９に対して被検査体２の外周縁への当接習性を付与するとともに連結プレート３２を介して先端側に設けたカム部材３１に対して押圧ユニット駆動機構２１の外周カム部材３４との当接習性を付与する。
【００３５】
なお、被検査体押圧ユニット２３は、コイルスプリング３０の弾性力によってスライダ部材２８を開口部２４側に付勢するように構成したが、他の適宜の弾性部材によりかかる弾性力を作用させるようにしてもよい。弾性部材としては、例えばホルダ部材２７内に組み込まれてスライダ部材２８の後端部を押圧する板ばねやトーションスプリング等が用いられる。
【００３６】
以上のように構成された被検査体押圧ユニット２３は、後述するように押圧ユニット駆動機構２１により押圧部材２９が、被検査体２と離間される第１の位置に保持された状態と当接する第２の位置とに切換移動される。すなわち、被検査体押圧ユニット２３は、押圧部材２９が相対する位置決め部材２２との間隔を被検査体２の外形よりもやや大きな第１の位置と、被検査体２の外形よりも狭まい第２の位置とに切換移動される。また、被検査体押圧ユニット２３は、押圧部材２９が第２の位置において被検査体２の外周縁を押圧して位置決め部材２２と共同して被検査体２を位置決めするが、この被検査体２の位置決め状態がコイルスプリング３０の弾性力によって保持する。
【００３７】
押圧ユニット駆動機構２１は、図２に示すようにステージ１０の下方に位置して独立して配置されたベースパドル１９に取り付けられており、外周カム部材３４と、ステッピングモータ３５と、モータホルダ３６等の部材によって構成される。押圧ユニット駆動機構２１は、ステージ１０の開口部２４に対向してベースパドル１９上にモータホルダ３６が固定されており、このモータホルダ３６にステッピングモータ３５が取り付けられて構成されている。ステッピングモータ３５は、出力軸３５ａがモータホルダ３６の天井面を貫通して開口部２４の中心位置に臨ませられており、この出力軸３５ａの先端部に円盤状の外周カム部材３４が固定されている。
【００３８】
外周カム部材３４には、外周部に上述した被検査体押圧ユニット２３のカム部材３１が、円周方向に対して９０°位置をズラして当接する。外周カム部材３４には、図３に示すように外周面にそれぞれ９０°の間隔を以って４個の円弧状カム凸部３７ａ〜３７ｄ（以下、代表して説明する場合にはカム凸部３７と総称する。）が形成されるとともにこれらカム凸部３７間に円弧状のカム凹部３８ａ〜３８ｄ（以下、代表して説明する場合にはカム凹部３８と総称する。）が形成されている。
【００３９】
外周カム部材３４は、カム凸部３７とカム凹部３８とを、円滑な連続面を以って形成してなる。外周カム部材３４は、カム凸部３７が、被検査体押圧ユニット２３のカム部材３１が当接した状態においてスライダ部材２８を開口部２４から遠ざけて押圧部材２９を第１の位置に保持するに足る突出量を以って形成されている。外周カム部材３４は、カム凹部３８が、カム部材３１が当接した状態においてスライダ部材２８を開口部２４に近づけて押圧部材２９を第２の位置に保持するに足るへこみ量を以って形成されている。
【００４０】
押圧ユニット駆動機構２１は、カム凸部３７とカム凹部３８とによってスライダ部材２８を開口部２４と直交する方向に往復移動させることから、２組の被検査体押圧ユニット２３に対応して外周カム部材３４にそれぞれ２個のカム凸部３７とカム凹部３８とが形成されていればよい。押圧ユニット駆動機構２１は、上述したように外周カム部材３４に４個のカム凸部３７とカム凹部３８とを形成することにより、ステッピングモータ３５を一定方向に所定角度（４５°）ずつ間欠的に回転駆動させるようにして制御操作の簡易化が図られている。また、押圧ユニット駆動機構２１は、かかる外周カム部材の構成によりステージ１０に対して被検査体押圧ユニット２３と位置決め部材２２を適宜の位置に設定した場合においても互換使用が可能とされる。
【００４１】
押圧ユニット駆動機構２１は、ステージ１０上に被検査体２が搬送されると制御部から出力される制御信号によってステッピングモータ３５が駆動されて出力軸３５ａを介して外周カム部材３４を４５°宛回転させる。押圧ユニット駆動機構２１は、例えば外周カム部材３４にカム凸部３７とカム凹部３８を２個ずつ形成した場合には、１回の回転角度が９０°に設定される。したがって、押圧ユニット駆動機構２１は、４個のカム凸部３７とカム凹部３８とを形成することによって外周カム部材３４の回転角度が小さくなり、高スピード化が図られる。
【００４２】
以上のように構成された検査装置１においては、ステージ駆動機構１５によりステージ１０が光学検査ユニット１７に対して位置決めされる。検査装置１においては、制御部から押圧ユニット駆動機構２１に制御信号が供給され、図５に示すように外周カム部材３４を被検査体押圧ユニット２３と対向させることによってカム凸部３７にカム部材３１を乗り上げさせる。検査装置１においては、具体的には第１の被検査体押圧ユニット２３ａのカム部材３１ａが外周カム部材３４の第４のカム凸部３７ｄと当接されるとともに、第２の被検査体押圧ユニット２３ｂのカム部材３１ｂが外周カム部材３４の第３のカム凸部３７ｃと当接されている。
【００４３】
検査装置１においては、この状態で各被検査体押圧ユニット２３のスライダ部材２８がそれぞれ開口部２４から離間して位置されることにより、各押圧部材２９が第１の位置に保持された状態にある。検査装置１においては、相対する位置決め部材２２と押圧部材２９との間隔が被検査体２の外形よりも大きく設定され、ステージ１０上に被検査体２の載置スペースが確保される。
【００４４】
検査装置１においては、ハンドリング装置によってステージ１０上に搬送された被検査体２を、その外周部の近傍位置の底面を各保持部材２６によって保持して載置する。検査装置１においては、上述したように被検査体押圧ユニット２３の押圧部材２９が相対する位置決め部材２２に対して被検査体２の外形よりも大きな間隔に保持されていることから、例えば被検査体２の外周縁と押圧部材２９との間に図５に示すようにΔｘの間隙が構成されている。
【００４５】
検査装置１においては、ステージ１０上への被検査体２の載置が図示しない適宜のセンサにより検出されて制御部から制御信号が押圧ユニット駆動機構２１へと出力される。検査装置１においては、押圧ユニット駆動機構２１により被検査体押圧ユニット２３が駆動されることにより、ステージ１０上で被検査体２の位置決め動作が行われる。押圧ユニット駆動機構２１は、ステッピングモータ３５が駆動されて出力軸３５ａが時計方向に回転することによって、外周カム部材３４も図５矢印で示すように４５°宛時計方向に回転動作する。
【００４６】
被検査体押圧ユニット２３は、外周カム部材３４の回転に伴いコイルスプリング３０の弾性力によって当接習性を付与されたカム部材３１の当接位置が、図６に示すようにカム凸部３７から次第にカム凹部３８へと移動する。検査装置１においては、具体的には第１の被検査体押圧ユニット２３ａのカム部材３１ａが外周カム部材３４の第４のカム凹部３８ｄに落ち込んで当接されるとともに、第２の被検査体押圧ユニット２３ｂのカム部材３１ｂが外周カム部材３４の第３のカム凹部３８ｃに落ち込んで当接される。被検査体押圧ユニット２３は、このカム部材３１の当接位置の移動に伴って、図６矢印で示すようにスライダ部材２８がコイルスプリング３０の弾性力によって開口部２４側へと移動する。被検査体押圧ユニット２３は、このスライダ部材２８の移動動作とともに押圧部材２９も開口部２４側へと移動して被検査体２の外周縁に突き当たって押圧する。
【００４７】
検査装置１においては、被検査体押圧ユニット２３に対向して設けられた位置決め部材２２に対して、押圧部材２９によって押圧されることにより被検査体２が対向する外周縁を押し付けられる。検査装置１においては、上述したようにステージ１０上の隣り合う２辺にそれぞれ被検査体押圧ユニット２３ａ、２３ｂを配置するとともにこれら被検査体押圧ユニット２３ａ、２３ｂに対向して位置決め部材２２ａ、２２ｂを設けてなる。したがって、検査装置１においては、隣り合う２辺の外周縁を押圧部材２９ａ、２９ｂによって押圧された被検査体２が、相対する２辺の外周縁を位置決め部材２２ａ、２２ｂに突き当てられてステージ１０上に精密に位置決めされるようにする。
【００４８】
検査装置１においては、押圧ユニット駆動機構２１の動作がカム部材３１の当接位置をカム凸部３７からカム凹部３８へと移動させるように外周カム部材３４を回転する間においてのみ行われる。すなわち、検査装置１においては、押圧部材２９と位置決め部材２２とが共同して被検査体２をステージ１０上に位置決めする間においてのみ押圧ユニット駆動機構２１が動作する。検査装置１においては、コイルスプリング３０の弾性力によってスライダ部材２８が開口部２４側へと付勢されることにより、被検査体２が外周部を位置決め部材２２と押圧部材２９とに挟持されて位置決め状態を保持される。
【００４９】
検査装置１においては、光学検査ユニット１７に対して被検査体２の検査部位を焦点合わせするためにステージ駆動機構１５によってステージ１０を調整移動する操作が行われる。検査装置１においては、この状態で光学検査ユニット１７により被検査体２の検査部位が撮像され、所定の検査が行われる。検査装置１においては、検査が終了すると制御部から制御信号が押圧ユニット駆動機構２１へと出力され、この押圧ユニット駆動機構２１により被検査体押圧ユニット２３が駆動される。
【００５０】
検査装置１においては、ステッピングモータ３５が駆動されて出力軸３５ａが回転することにより、外周カム部材３４が４５°宛回転動作する。被検査体押圧ユニット２３は、外周カム部材３４の回転に伴いコイルスプリング３０の弾性力によって当接習性を付与されたカム部材３１の当接位置が、カム凹部３８から次第にカム凸部３７へと移動する。被検査体押圧ユニット２３は、このカム部材３１の当接位置の移動に伴い、スライダ部材２８がコイルスプリング３０の弾性力に抗して開口部２４から離間する方向へと移動する。被検査体押圧ユニット２３は、このスライダ部材２８の移動動作とともに押圧部材２９も開口部２４から遠ざかって第２の位置へと移動し被検査体２の外周縁から離間する。
【００５１】
検査装置１においては、上述した被検査体押圧ユニット２３の動作により位置決め部材２２と押圧部材２９とによる被検査体２の拘束状態が解除される。検査装置１においては、この状態でハンドリング装置が駆動されてステージ１０上から被検査体２の移送操作が行われる。検査装置１においては、被検査体２の移送操作の完了が確認されると、上述したステージ１０上への被検査体２の搬送操作が行われ、以下の所定の操作が繰り返されて連続検査が行われる。
【００５２】
検査装置１においては、上述したように押圧ユニット駆動機構２１がステージ１０と独立して配置されるとともに被検査体２の位置決め時においてのみ動作されその他の間は非動作状態に保持される。したがって、検査装置１においては、ステージ駆動機構１５に対する押圧ユニット駆動機構２１の負荷が低減され、ステージ１０が円滑にかつ低駆動力により駆動されるようになる。また、検査装置１においては、押圧ユニット駆動機構２１が非動作状態において光学検査ユニット１７による被検査体２の撮像操作が行われることから、ステージ１０が振動して画像に揺らぎ等が生じることもになく高精度の検査が行われるようになる。
【００５３】
ところで、検査装置１においては、第１の被検査体押圧ユニット２３ａと第２の被検査体押圧ユニット２３ｂとが同一の構成部材に組み立てられてステージ１０上に取り付けられており、それぞれの押圧部材２９ａ、２９ｂが同一のタイミングを以って被検査体２を押圧操作して位置決め動作を行う。検査装置１においては、被検査体２の材質による保持部材２６とのなじみ性や底面の状態等によって、被検査体２にこじれが生じて第１の位置決め部材２２ａと第２の位置決め部材２２ｂに均一に押圧されずに傾き状態を呈する虞もある。
【００５４】
したがって、検査装置１は、被検査体２に対する第１の被検査体押圧ユニット２３ａと第２の被検査体押圧ユニット２３ｂとによる押圧操作のタイミングを変えるように構成してもよい。検査装置１は、このために例えば第１の被検査体押圧ユニット２３ａと第２の被検査体押圧ユニット２３ｂについて、長さを異にしたスライダ部材２８ａ、２８ｂを備えるようにしてもよい。検査装置１は、例えば各カム凸部３７やカム凹部３８の形状を異にした外周カム部材３４を備えるようにしてもよい。検査装置１は、かかる対応を図ることにより、被検査体押圧ユニット２３を２回駆動するといった制御操作が不要となる。
【００５５】
図７に第２の実施の形態として示した検査装置４０は、基本的な構成を上述した検査装置１と同様とするが、ステージ１０の重量バランスを図った構成に特徴がある。なお、以下の検査装置４０の説明において、特徴ある構成部位についてのみ新規の符号を付して説明を行うが、同等の部位については同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５６】
検査装置４０には、取付凸部２５ｃ、２５ｄとともに残りの取付凸部２５ａ、２５ｂにも被検査体押圧ユニット２３の構成部材であるホルダ部材４１ａ、４１ｂがそれぞれ取り付けられている。検査装置４０は、これらホルダ部材４１にスライダ部材２８や押圧部材２９が組み付けられてはいないが、ステージ１０の面方向の重量バランスの調整が図られるようになる。
【００５７】
したがって、検査装置４０は、Ｚ軸テーブル１４に対する偏荷重の状態が緩和され、ステージ１０の精密駆動が行われるようになる。なお、検査装置４０は、各ホルダ部材４１に被検査体押圧ユニット２３の他の構成部材を組み合わせて同等に構成することによって４方向平行チャック機構を構成してもよい。検査装置４０は、ステージ１０上の各辺に予めホルダ部材を設けることによって、チャック位置の変更に容易に対応可能である。
【００５８】
検査装置４０においては、ステージ１０の主面上に取付凸部２５ａ側に位置して３個の位置決め部材４２〜４４が設けられている。第１の位置決め部材４２と第２の位置決め部材４３は、ステージ１０の幅方向に離間して設けられており、被検査体２の両端近傍が突き当てられる。第３の位置決め部材４４は、ホルダ部材４１ａを利用して設けられて被検査体２の中央部が突き当てられる。第１の位置決め部材４２と第２の位置決め部材４３とは、被検査体２が突き当てられることによって位置決め作用を奏するとともに、各保持部材２６上から被検査体２が脱落することを防止する。
【００５９】
検査装置４０においては、取付凸部２５ｂ側に位置決め部材４５が設けられているが、この位置決め部材４５がステージ１０に対して着脱自在な取付プレート４６に立設されてなる。かかる位置決め部材４５の構造は、ステージ１０から取付プレート４６を取り外すことにより、清掃等の作業が容易に行われるようにする。なお、検査装置４０は、取付凸部２５ａ側にも同様に構成した位置決め部材を設けるようにしてもよい。
【００６０】
検査装置４０においては、被検査体２を位置決め載置するステージ１０に、可動部を有する被検査体押圧ユニット２３が組み付けられるとともに、中央部に設けた開口部２４に対向して押圧ユニット駆動機構２１を構成する外周カム部材３４やステッピングモータ３５が配置されている。検査装置４０には、上述した可動部を被検査体２から隔離して塵埃等の付着を抑制するために、ステージ１０上にシート材４７が設けられている。
【００６１】
図８〜図１０に第３の実施の形態として示した検査装置５０も、基本的な構成を上述した検査装置１及び検査装置４０と同様とするが、ステージ５１上における被検査体２の高さ位置を設定するとともに外形を異にする被検査体２についても互換使用を可能とする保持部材ユニット５２ａ〜５２ｈ（以下、代表して説明する場合には保持部材ユニット５２と総称する。）を備えた構成に特徴がある。なお、以下の検査装置５０の説明において、特徴ある構成部位についてのみ新規の符号を付して説明を行うが、同等の部位については同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６２】
ステージ５１には、図８に示すように、各コーナ部５１ａ〜５１ｄを挟んでそれぞれ切欠き部５３ａ〜５３ｈ（以下、代表して説明する場合には切欠き部５３と総称する。）が形成されており、これら切欠き部５３に保持部材ユニット５２がそれぞれ取り付けられている。各保持部材ユニット５２は、図９に示すように保持部材５４と、本体部材５５と、調整部材５６と、調整スリーブ５７と、ロック部材５８及び取付プレート５９等の部材を備えて構成されている。保持部材５４は、上述した保持部材２６と同様にピン状部材であり、下端部を本体部材５５に形成した取付孔５５ａに嵌合することによって立設され上端面で被検査体２の底面を保持する。
【００６３】
本体部材５５は、内部を貫通してガイド孔５５ｂが形成された全体筒状を呈しており、一端部にガイド孔５５ｂと同軸のねじ孔６０ａが形成されたプレート６０が固定されている。本体部材５５は、ガイド孔５５ｂが取付孔５５ａに直交した状態で形成されており、ガイド孔５５ｂ内に調整部材５６が組み付けられている。調整部材５６は、先端側の細径部５６ａと、太径部５６ｂと、操作ツマミ５６ｃとが一体に形成された段付き軸部からなる。調整部材５６は、本体部材５５に対して、操作ツマミ５６ｃをプレート６０から外方に突出させてガイド孔５５ｂに嵌挿される。
【００６４】
調整部材５６には、太径部５６ｂの外周部に外周ねじ５６ｄが全長に亘って形成されており、プレート６０のねじ孔６０ａとねじ合わされる。したがって、調整部材５６は、操作ツマミ５６ｃを回転操作することによって、本体部材５５のガイド孔５５ｂ内を軸方向に移動される。調整部材５６には、細径部５６ａに調整スリーブ５７が抜止めされて装着される。調整スリーブ５７は、先端から基端に向かって次第に大径となるテーパ付スリーブからなり、基端の外径がガイド孔５５ｂの内径よりも僅かに小径とされている。
【００６５】
調整スリーブ５７には、図９に示すようにガイド孔５５ｂ内において、外周面に本体部材５５の取付孔５５ａに嵌合された保持部材５４の下端部が突き当てられる。調整スリーブ５７は、テーパが付された外周面との突き当て位置により、保持部材５４の本体部材５５からの突出量が規定される。調整スリーブ５７、換言すれば調整部材５６は、ガイド孔５５ｂ内における位置が、取付孔５５ａの開口端側にねじ込んだロック部材５８によって固定される。
【００６６】
本体部材５５は、保持部材５４と調整部材５６及び調整スリーブ５７を組み付けた状態で取付プレート５９に固定されて保持部材ユニット５２を構成する。各保持部材ユニット５２は、図８に示すように調整部材５６の操作ツマミ５６ｃをステージ５１の外周部から突出させるようにしてそれぞれ切欠き部５３内に位置させるとともに取付プレート５９をステージ５１に固定することによって取り付けられる。各保持部材ユニット５２は、詳細を省略するが例えばステージ５１に設けた取付孔を長孔とすることによって取付プレート５９の固定位置がこの長孔の範囲で調整自在とされる。
【００６７】
各保持部材ユニット５２は、ステージ５１に取り付けた状態において、図１０に示すように基準プレート部材６１が被着されることによってそれぞれの保持部材５４の高さ位置の調整操作が行われる。基準プレート部材６１には、底面に基準孔６１ａが形成されており、この基準孔６１ａに保持部材５４を嵌合することによって各保持部材ユニット５２を被覆するようにして組み合わされる。なお、基準プレート部材６１には、基準孔６１ａに連通して空気抜き孔６１ｂが形成されており、保持部材５４が底部まで達するようする。
【００６８】
各保持部材ユニット５２は、基準プレート部材６１が組み合わされた状態でロック部材５８が緩められ、調整部材５６がフリーな状態とされる。基準プレート部材６１には、その上面に対して詳細を省略するが光学検査ユニット１７側に設けた静電容量形近接センサ６２が突き当てられる。保持部材ユニット５２は、静電容量形近接センサ６２からの出力に合わせて調整部材５６の操作ツマミ５６ｃが回転操作される。
【００６９】
保持部材ユニット５２は、例えば操作ツマミ５６ｃを時計方向に回転操作することによって調整部材５６が図１０において左側へと移動し、また半時計方向に回転操作することによって調整部材５６が同図右側へと移動する。保持部材ユニット５２においては、調整部材５６の左側方向への移動に伴って保持部材５４が調整スリーブ５７の細径部と突き当たり、調整部材５６の右側方向への移動に伴って保持部材５４が調整スリーブ５７の太径部と突き当たることにより、保持部材５４の高さ位置の調整が行われる。保持部材ユニット５２は、静電容量形近接センサ６２から所定の出力値を得た状態で、ロック部材５８により調整スリーブ５７を介して調整部材５６が位置決めされる。
【００７０】
検査装置５０は、上述したようにステージ５１上に設けた多数個の保持部材５４の高さを個々に調整することによって、載置された被検査体２の検査面を光学検査ユニット１７の光軸に対して精密に直交させる。したがって、検査装置５０は、光学検査ユニット１７により被検査体２を歪みの抑制された精度の高い画像を得ることが可能とされ、高精度の検査を行う。
【００７１】
なお、検査装置は、上述した基本的な構成として示した検査装置１に対して、検査装置４０に採用したステージ１０の重量バランス或いは検査装置５０に採用した保持部材ユニット５２の構成を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる検査装置によれば、ステージ上に被検査体を位置決め保持する被検査体押圧ユニットを駆動する駆動手段をステージに対して独立して配置したことによって、ステージを軽量化してステージ駆動機構の負荷が低減されることにより、ステージが安定した状態でかつ精密に調整移動されるようになり、被検査体の精密な検査が行われる。また、検査装置によれば、被検査体押圧ユニットの押圧部材が弾性部材の弾性力により被検査体を位置決め部材に押圧してステージ上に位置決めした状態に保持することから、押圧部材の移動時のみ駆動手段の動作が行われて振動等の発生が低減され、被検査体の精密な検査が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる検査装置の一部切欠き要部正面図である。
【図２】検査装置に備えられるステージ部位の構成を説明する分解斜視図である。
【図３】ステージ部位の構成を説明する要部平面図である。
【図４】被検査体の位置決め保持機構の構成を説明する要部縦断面図である。
【図５】被検査体をステージ上に搬送した状態の説明図である。
【図６】位置決め保持機構による被検査体の位置決め操作の説明図である。
【図７】第２の実施の形態として示した検査装置のステージ部位の構成を説明する要部平面図である。
【図８】第３の実施の形態として示した検査装置のステージ部位の構成を説明する要部平面図である。
【図９】保持部材ユニットの構成を説明する要部縦断面図である。
【図１０】保持部材の高さ設定操作の説明図である。
【符号の説明】
１検査装置、２被検査体、１０ステージ、１４Ｚ軸テーブル、１７光学検査ユニット、１９ベースパドル、２０位置決め保持機構、２１押圧ユニット駆動機構、２２位置決め部材、２３被検査体押圧ユニット、２４開口部、２６保持部材、２７ホルダ部材、２８スライダ部材、２９押圧部材、３０コイルスプリング、３１カム部材、３４外周カム部材、３５ステッピングモータ、３７カム凸部、３８カム凹部、４０検査装置、５０検査装置、５２保持部材ユニット

Claims

光学検査ユニットと、
中央部に開口部を設けるとともにこの開口部を覆うようにして主面上に供給された被検査体を保持するステージと、
上記ステージを上記光学検査ユニットの光軸方向であるＺ軸方向を含む各方向に移動させるステージ駆動機構と、
上記ステージ上において、上記被検査体を上記光学検査ユニットに対して調整移動して位置決めする位置決め保持機構とを備え、
上記位置決め保持機構が、
上記ステージの少なくとも隣り合う２辺に沿った主面上に設けられて上記被検査体の隣り合う２辺の外周縁部が突き当てられる位置決め部材と、
上記ステージの少なくとも上記位置決め部材と対向する隣り合う２辺に沿ってそれぞれ上記開口部と直交する向きに設けられるホルダ部材と、これらホルダ部材にそれぞれスライド自在に組み付けられたスライダ部材と、上記ホルダ部材にそれぞれ設けられて上記スライダ部材を上記開口部側に付勢する弾性部材と、上記スライダ部材の外側端側にそれぞれ設けられて上記被検査体の隣り合う２辺の外周縁部に突き当って上記位置決め部材側に押圧して位置決め保持する押圧部材と、上記開口部内に臨んで上記スライダ部材の内端側にそれぞれ設けられるカム部材とを有する被検査体押圧ユニットと、
上記開口部内に臨んで上記ステージの下方部に独立して配置され、駆動モータと、この駆動モータの出力軸に固定されて上記被検査体押圧ユニットの上記カム部材が相対係合される駆動カム部材とを有し、上記ステージ上に上記被検査体が供給されると上記被検査体押圧ユニットを駆動して上記押圧部材を上記被検査体に対して非当接状態から当接状態とに切換移動させる押圧ユニット駆動機構と
から構成される検査装置。
上記ステージの上記開口部を囲む主面上に、上記被検査体の外周部の底面を載置して保持する複数個の保持部材を設けた請求項１に記載の検査装置。
上記ステージ駆動機構の上記ステージをＺ軸方向に駆動する駆動源が、電気−機械変換素子である請求項１に記載の検査装置。
上記各位置決め部材の少なくとも一方が、上記ステージに対して、着脱自在とされるとともに上記被検査体を位置決めする基準位置を調整自在にして設けられる請求項１に記載の検査装置。
上記各位置決め部材と上記被検査体押圧ユニットの上記押圧部材とが、それぞれの上記被検査体との当接面をテーパ面として形成される請求項１に記載の検査装置。
上記ステージが、その全域に亘って相対する各辺に上記位置決め部材又は上記被検査体押圧部材を設けることによって重量バランスが調整されてなり、
相対する少なくとも２組の上記位置決め部材と上記被検査体押圧ユニットの上記押圧部材が、上記被検査体の外周縁部に突き当たってその位置決めを行うとともに、他の上記位置決め部材と上記押圧部材が上記被検査体の上記ステージからの脱落を防止する脱落防止部材として作用する請求項１に記載の検査装置。
上記各被検査体押圧ユニットが、上記押圧ユニット駆動機構により駆動される際に、それぞれの上記押圧部材を上記被検査体の外周縁部に対して異なるタイミングで当接させる請求項１に記載の検査装置。