KR100730450B1

KR100730450B1 - 기판 측정 장치

Info

Publication number: KR100730450B1
Application number: KR1020060039305A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마시타; 노리요시 야마시타
Original assignee: 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2007-06-19
Also published as: JP2006329895A; KR20060124563A; TW200702628A; CN1873373A; TWI285728B; CN100535590C

Abstract

본 발명은, 기판이 대형화된 경우에도 기판을 정확하게 측정할 수 있는 기판 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

측장기는, 베이스부(10)와, 이 베이스부(10)로부터 응력을 받는 일 없이, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로, 베이스부(10)에 지지되는 스테이지부(14)와, 측정을 행해야 하는 기판(100)의 하단부를 지지하기 위한 가이드 롤러(42) 및 승강 롤러(43)와, 스테이지부의 상부와 하부에 설치된 가이드 레일(45)에 안내됨으로써, 스테이지부(14)의 표면을 따라서 좌우 방향으로 이동 가능한 가대(15)와, 이 가대(15)에 설치된 가이드 레일(53)에 안내됨으로써, 가대(15)를 따라서 상하 방향으로 이동 가능한 촬상부(18)를 구비한다.

Description

기판 측정 장치{SUBSTRATE MEASURING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 관한 기판 측정 장치로서의 측장기의 정면도이다.

도 2는 본 발명에 관한 기판 측정 장치로서의 측장기의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 관한 기판 측정 장치로서의 측장기의 평면도이다.

도 4는 제1 지지부(91),제2 지지부(92) 및 제3 지지부(93)를 도시하는 설명도이다.

도 5는 기판(100)과 가이드 롤러(41, 42)의 관계를 도시하는 설명도이다.

도 6은 촬상 유닛(16)의 개요도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 베이스부 11 : 제1 지지 부재

12 : 제2 지지 부재 13 : 베이스 부재

14 : 스테이지부 15 : 가대

16 : 촬상 유닛 17 : 이동 부재

18 : 촬상부 21 : 접촉 금구

22 : 접촉 금구 23 : 강구

24 : 오목부 25 : 오목부

26 : 접촉 금구 27 : 접촉 금구

28 : 강구 29 : 오목부

31 : 오목부 32 : 접촉 금구

33 : 강구 34 : 오목부

41 : 가이드 롤러 42 : 가이드 롤러

43 : 승강 롤러 45 : 가이드 레일

46 : 리니어 스케일 47 : 전도 방지 벨트

51 : 고정자 52 : 가동자

53 : 가이드 레일 54 : 가동자

61 : CCD 카메라 62 : CCD 카메라

66 : 대물 렌즈 91 : 제1 지지부

92 : 제2 지지부 93 : 제3 지지부

100 : 기판

본 발명은, 프린트 기판을 작성하기 위한 마스크 기판이나 액정 표시 패널용 유리 기판 등의 기판을 측정하는 기판 측정 장치에 관한 것이다.

이러한 기판 측정 장치의 일종으로서, 기판 표면에서의 2점 사이의 거리를 측정하기 위한 측장기(測長機)가 사용되고 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 측장기에서는 기판을 재치한 스테이지의 표면을 따라서, X, Y방향으로 이동 가능한 촬상 부를 설치하고, 이 촬상부에 의해 기판 표면에서의 2점을 촬상할 때의 촬상부의 이동량에 의해, 이 2점 사이의 거리를 측정하는 구성이 채용되고 있다.

그런데, 최근의 기판의 대형화에 따라, 상술한 측장기에서는, 스테이지 상에 재치된 기판이 스테이지와 함께 휘어져, 정확한 측장 작업을 행할 수 없다는 문제가 발생한다. 또한, 이러한 기판을 이용하여 작성된 프린트 기판이나 유리 기판은, 통상적으로는 연직 방향을 향한 상태로 사용되기 때문에, 기판을 수평 방향으로 재치한 경우와 연직 방향을 향한 경우에는, 기판에 대한 비뚤어짐이 발생하는 방식이 상이해진다.

한편, 특허문헌 2에는, 액정 표시 장치를 수직 방향을 향한 상태로 검사하는 검사 장치가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특개 2005-30879호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특개 2004-294271호 공보

특허문헌 2에 기재된 검사 장치에서는, 액정 표시 장치를 지지하는 테이블과 촬상 수단이 따로 배치되어 있다. 이러한 검사 장치에서는, 액정 표시 장치(기판)가 비교적 소형인 경우에는 문제는 생기지 않으나, 액정 표시 장치의 사이즈가 대형화된 경우에는 액정 표시 장치나 테이블에 비뚤어짐이 발생하여, 촬상 수단의 상대 위치를 조정해야만 한다는 문제가 있다. 특히, 기판을 재치한 스테이지의 표면을 따라서 X, Y방향으로 이동 가능한 촬상부를 가지는 기판 측정 장치에서는, 테이블의 비뚤어짐과 촬상부의 위치와의 관계를 고려할 필요가 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 기판이 대형화한 경우에도 기판을 정확하게 측정할 수 있는 기판 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 베이스부와, 상기 베이스부로부터 응력을 받는 일 없이, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로, 상기 베이스부에 지지되는 스테이지부와, 측정을 행해야 하는 기판의 하단부를 지지하기 위한 상기 스테이지부의 아래쪽에 설치된 기판 지지 부재와, 상기 스테이지부의 상부와 하부에 설치된 안내 부재에 안내됨으로써, 상기 스테이지부의 표면을 따라서 좌우 방향으로 이동 가능한 가대(架臺)와, 상기 가대에 설치된 안내 부재에 안내됨으로써, 상기 가대를 따라서 상하 방향으로 이동 가능한 촬상부를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에서, 상기 스테이지부의 표면을 X, Y방향으로 하고, 상기 스테이지부의 표면에 수직인 방향을 Z방향으로 하는 3축의 좌표계를 설정하였을 때에, 상기 베이스부는, 상기 베이스부에 대하여 상기 스테이지부의 X, Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 상기 스테이지부를 지지하는 제1 지지부와, 상기 베이스부에 대하여 상기 스테이지부의 Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 상기 스테이지부를 지지하는 제2 지지부와, 상기 베이스부에 대하여 상기 스테이지부의 Z방향의 이동을 규제한 상태로 상기 스테이지부를 지지하는 제3 지지부를 구비한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명에서, 상 기 스테이지부에 설치되어, 상기 가대의 위치를 측정하는 리니어 스케일과, 상기 가대에 설치되어, 상기 촬상부의 위치를 측정하는 리니어 스케일을 구비한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 기판 상에 형성된 패턴을 촬상하고, 촬상한 화상에 기초하여 상기 패턴의 측정을 행하는 기판 측정 장치로서, 베이스부와, 상기 베이스부에 대하여, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로 지지되는 스테이지부와, 상기 스테이지부에 설치되어, 상기 스테이지부에 대하여 상기 기판을 지지하는 지지 수단과, 상기 스테이지부에 설치되어, 상기 스테이지부에 유지된 기판의 표면에 대하여 평행 이동하는 촬상부를 구비하고, 상기 스테이지부는, 해당 스테이지부의 변동을 허용하도록, 상기 기대(基臺)에 대하여 미소 이동 가능한 상태로 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 발명에서, 상기 지지 수단은, 기판의 하단부를 지지하기 위해서 상기 스테이지부의 하단 측에 회동 가능하게 설치되고, 그 주면(周面)에 기판을 안내하기 위한 오목부를 갖는 가이드 롤러이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 발명에서, 그 상단이 상기 가이드 롤러의 상단보다 아래쪽에 배치되는 대기 위치와, 그 상단이 상기 가이드 롤러의 상단보다 위쪽에 배치되는 지지 위치의 사이를 승강하고, 상기 가이드 롤러에 의해서 지지된 기판을 상기 가이드 롤러와 접촉하고 있는 위치보다도 위쪽으로 들어 올리는 승강 롤러를 더 갖는다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 발명에서, 상기 지지 수단은, 상기 스테이지부 상의 상기 기판을 지지하는 면 내에서, 상기 기판의 이면 측을 지 지하는 복수의 가이드 롤러를 더 포함하고 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 발명에서, 상기 지지 수단은, 상기 기판을 흡착 유지에 의해 상기 스테이지부 상에 흡착 유지하는 흡착 유지 수단을 더 구비하고, 상기 기판의 이면 측을 지지하는 가이드 롤러는, 상기 흡착 유지 수단에 의해서 흡착 동작을 행할 때에는 스테이지부 내로 대피한다.

청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 발명에서, 상기 기대는, 상기 스테이지부의 하단부를 지지하는 하단부 지지부와, 해당 하단부보다도 위쪽으로 이간된 상방부를 지지하는 상방 지지부를 가지고, 상기 하단부 지지부는, 상기 스테이지부 표면의 면 내에서 상기 스테이지부를 수평 방향으로 미소 이동 가능하도록 지지하고, 상기 상방 지지부는, 상기 지지된 스테이지부가 상기 미소 각도 이상으로 경사지지 않도록 지지하는 동시에, 상기 스테이지부 표면의 면 내 방향으로는 미소 이동 가능하도록 지지한다.

청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 9에 기재된 발명에서, 상기 상방 지지부에는, 상기 스테이지부가 상기 경사 방향과는 반대의 방향으로 전도하지 않도록, 상기 미소 이동을 저해하지 않도록 상기 기대와 상기 스테이지부를 접속하는 접속 수단이 더 설치되어 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 기판 측정 장치로서의 측장기의 정면도이고, 도 2는 그 측면도, 도 3은 그 평면도이다. 또한, 도 3에서는, 제1 지지 부재(11) 및 스테이지부(15)의 주요부만을 도시하고, 그 밖의 부재를 생략하고 있다.

이 측장기는, 제1 지지 부재(11), 제2 지지 부재(12) 및 베이스 부재(13)로 이루어지는 베이스부(10)와, 이 베이스부(10)에 지지된 스테이지부(14)와, 스테이지부(14)의 표면을 따라서 좌우 방향으로 이동 가능한 가대(15)와, 서로 연결된 촬상 유닛(16) 및 이동 부재(17)로 이루어지고, 가대(15)를 따라서 상하 방향으로 이동 가능한 촬상부(18)를 구비한다.

또, 이 명세서에서는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 스테이지부(14)의 표면을 X, Y방향으로 하고, 스테이지부(14)의 표면에 수직인 방향을 Z방향으로 하는 3축의 좌표계를 설정하고, 스테이지부(14)의 표면을 따르는 좌우 방향을 X방향, 스테이지부(14)의 표면을 따르는 상하 방향을 Y방향으로 한다. 그리고, 본 명세서에서는, 필요에 따라서, X방향을 좌우 방향, 또한, Y방향을 상하 방향이라고도 호칭한다.

상기 베이스부(10)는, 베이스부(10)에 대하여 스테이지부(14)의 X, Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 스테이지부(14)를 지지하는 제1 지지부(91)와, 베이스부(10)에 대하여 스테이지부(14)의 Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 스테이지부(14)를 지지하는 제2 지지부(92)와, 베이스부(10)에 대하여 스테이지부(14)의 Z방향의 이동을 규제한 상태로 스테이지부(14)를 지지하는 제3 지지부(93)를 구비한다. 스테이지부(14)는, 베이스부(10)에 의해, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로 지지된다.

도 4는, 제1 지지부(91), 제2 지지부(92) 및 제3 지지부(93)를 도시하는 설명도이다.

도 1 및 도 4(a)를 참조하면, 베이스부(10)에서의 제2 지지 부재(12)의 우측 상부에는 접촉 금구(金具)(21)가 설치되어 있다. 이 접촉 금구(21)에는, 그 단면이 V자 형상이 되는 원추 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 또한, 스테이지부(14)의 우측 하부에는, 접촉 금구(22)가 설치되어 있다. 이 접촉 금구(22)에도, 그 단면이 V자 형상이 되는 원추 형상의 오목부(25)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 오목부(24, 25)의 사이에는, 강구(鋼球)(23)가 설치되어 있다. 이 때문에, 자중(自重)에 의해 베이스부(10) 상에 재치된 스테이지부(14)는, 이 지지부(91)에 의해, 베이스부(10)에 대하여 스테이지부(14)의 X, Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 지지되게 된다.

도 1 및 도 4(b)를 참조하면, 베이스부(10)에서의 제2 지지 부재(12)의 좌측 상부에는 접촉 금구(26)가 설치되어 있다. 이 접촉 금구(26)에는, 그 단면이 V자 형상이 되는 원추 형상의 오목부(29)가 형성되어 있다. 또한, 스테이지부(14)의 좌측 하부에는, 접촉 금구(27)가 설치되어 있다. 이 접촉 금구(27)에는, 그 단면이 대략 コ자 형상이 되는 대략 반원기둥 형상의 오목부(31)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 오목부(29, 31)의 사이에는, 강구(28)가 설치되어 있다. 이 때문에, 자중에 의해 베이스부(10) 상에 재치된 스테이지부(14)는, 이 지지부(92)에 의해, 베이스부(10)에 대하여 스테이지부(14)의 X방향으로는 이동 가능하나, Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 지지되게 된다.

도 2, 도 3 및 도 4(c)를 참조하면, 베이스부(10)에서의 제1 지지 부재(11)의 중앙 상부에는 접촉 금구(32)가 설치되어 있다. 이 접촉 금구(32)에서의 스테 이지부(14) 측의 표면은, 평탄면으로 되어 있다. 또한, 스테이지부(14)의 이면 측 중앙 상부에는, 그 단면이 V자 형상이 되는 원추 형상의 오목부(34)가 형성되어 있다. 그리고, 접촉 금구(32)의 평탄면과 오목부(34)의 사이에는, 강구(33)가 설치되어 있다. 이 때문에, 자중에 의해 제1 지지 부재(11) 측으로 기대어진 스테이지부(14)는, 이 지지부(93)에 의해, 베이스부(10)에 대하여 스테이지부(14)의 X, Y방향으로는 이동 가능하나, Z방향의 이동을 규제한 상태로 지지되게 된다.

또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 스테이지부(14)의 상부에는, 어떠한 이유로 스테이지부(14)가 앞쪽으로 쓰러지는 것을 방지하기 위한 전도 방지 볼트(47)가 설치되어 있다. 또한, 마찬가지로 스테이지부(14)가 제1 지지부(91) 및 제2 지지부(92)로부터 벗어나지 않도록 낙하 방지 볼트(도시 생략)도 설치되어 있다.

즉 상기 전도 방지 볼트(47)는, 스테이지부(14)가 XY방향으로 미소 이동하는 것을 허용하지만, 강구(33)가 오목부(34)로부터 벗어나지 않도록 스테이지부(14)가 베이스부(10)로부터 소정 이상 떨어지지 않은 상태로 규제되어 있으면 된다. 또한, 이 낙하 방지 볼트 대신에, 예를 들어, 사슬이나 와이어 등을 이용하여 스테이지부(14)와 베이스부(10)를 접속하여도 된다.

이러한 구성을 갖는 제1 지지부(91), 제2 지지부(92) 및 제3 지지부(93)에 의해 스테이지부(14)가 지지됨으로써, 스테이지부(14)는, 베이스부(10)로부터 응력을 받는 일 없이, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로 베이스부(10)에 지지된다. 여기서, 「베이스부로부터 응력을 받는 일 없이」란, 상술한 바와 같은 구성에 의해, 예컨대 온도 변화에 의한 신축율의 차이 등에 의해, 베이 스부(10) 또는 스테이지부(14)에 비뚤어짐이 발생한 경우이더라도, 스테이지부(14)가 베이스부(10)로부터 비뚤어짐에 근거한 응력을 받지 않는 것을 말한다.

바꾸어 말하면, 스테이지부(14)에, 온도나 중력 등에 의해서 비뚤어짐이나 치수의 변동이 발생하였다고 해도, 그 변동을 허용할 수 있도록(변동분을 흡수할 수 있도록), 스테이지부(14)가 베이스부(10)에 대하여, 미소 거리만큼 이동 가능한 상태로 지지되어 있게 된다.

또, 상술한 지지부(93)의 위치는, 지지의 안정성을 고려하여 기판(100)의 하단을 지지하는 지지부(91, 92)보다도 소정 거리 이상 위쪽으로 이간된 위치에 있으면 되고, 바람직한 위치는 스테이지부(14)의 상단 측의 중앙부 근방이 된다. 단, 지지부(93)를, 예를 들어 스테이지부(14)의 좌우 양측으로 나누어 2점 이상 배치하여, 2점 이상에서 스테이지부(14)를 지지하도록 하여도 된다. 그러나, 지지부(93)를 복수로 하는 경우에는, 각 지지부(93)의 Z방향의 위치의 편차가 발생할 것이 예상되기 때문에, 지지부(93)에 Z방향의 위치의 조정 기구, 예컨대 접촉 금구(32)의 위치의 조정 수단 등을 설치하는 것이 바람직하다.

또한 지지부(91)는 XYZ방향의 이동을 규제하도록 하고 있으나, 스테이지부(14)가 베이스부(10)로부터 벗어나지 않는 정도에서, 지지부(92)와 마찬가지로 X방향으로 미소 이동 가능하게 지지하는 구성이어도 된다. 또한 지지부(92)를 2이상 설치하여, 스테이지부(14)의 하단을 3점 이상에서 지지하도록 하여도 된다. 이러한 변형예로서, 예를 들어, 스테이지부(14)를 레일 상에 구성한 베이스부(10)의 위에 X방향으로 미소 이동 가능하도록 재치하여도 된다. 물론, 스테이지부(14)의 하 단을 레일에 대하여 한결같이 접촉된 상태로 지지하는 것은 기계 정밀도상 곤란하기 때문에, 기계 정밀도에 기인하는 비뚤어짐이 문제가 되는 경우에는, 상기 실시형태와 같이 스테이지부(14)의 하단을 지지부(91, 92)와 같이 한정된 복수 개소에서 지지하면 된다.

재차, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 스테이지부(14)의 표면에는, 기판(100)의 이면과 접촉하여 기판(100)을 안내하는 7개의 가이드 롤러(41)와, 기판(100)의 하단부와 접촉하여 기판(100)을 안내하는 다수의 가이드 롤러(42)가 설치되어 있다.

도 5는, 기판(100)과 가이드 롤러(41, 42)의 관계를 도시하는 설명도이다.

가이드 롤러(41)는, 그 외주면이 스테이지부(14)의 표면으로부터 일부만 돌출하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 가이드 롤러(42)는, 기판(100)의 하단부를 지지 가능한 위치에 설치되어 있다. 가이드 롤러(42)에는, 기판(100)의 하단부를 확실하게 지지하기 위한 오목부(44)가 형성되어 있다. 이들 가이드 롤러(41)는, 도시하지 않는 구동 수단에 의해 도 5에서 실선으로 나타내는 기판(100)의 안내 위치와, 도 5에서 가상선으로 나타내는 퇴피(退避) 위치의 사이를 이동 가능하게 되어 있다.

재차, 도 1을 참조하면, 스테이지부(14)의 표면에는, 기판(100)의 하단부와 접촉하여 기판(100)을 승강하는 4개의 승강 롤러(43)가 설치되어 있다. 이 승강 롤러(43)는, 그 상단이 가이드 롤러(42)의 상단보다 아래쪽에 배치되는 대기 위치와, 그 상단이 가이드 롤러(42)의 상단보다 위쪽에 배치되는 지지 위치의 사이를 승강하는 구성으로 되어 있다. 또한, 스테이지부(14)의 표면에는, 도시하지 않는 다수의 흡착 구멍이 형성되어 있다.

스테이지부(14)에 기판(100)을 재치한 경우에는, 승강 롤러(43)를 대기 위치에 배치한 상태에서, 가이드 롤러(41, 42)를 도 5에서 실선으로 나타내는 기판(100)의 안내 위치에 배치하여, 기판(100)을 이들 가이드 롤러(41, 42)에 의해 안내한다. 다음으로, 승강 롤러(43)를 지지 위치까지 상승시킨다. 이에 의해, 가이드 롤러(42)에 의해 지지되어 있던 기판(100)은, 승강 롤러(43)에 의해 지지되게 된다. 이 상태에서, 가이드 롤러(41)를 도 5에서 가상선으로 나타내는 기판(100)의 안내 위치에 배치하는 동시에, 스테이지부(14)의 표면에 형성된 흡착 구멍으로부터 흡기를 행한다. 이에 의해, 기판(100)은, 그 하단부가 승강 롤러(43)에 지지된 상태로, 스테이지부(14)에 흡착 유지된다.

상기 가이드 롤러(42) 및 승강 롤러(43)는, 기판(100)의 하단부를 지지하기 위한, 본원 발명에서의 기판 지지 부재를 구성한다.

스테이지부(14)의 표면에는, X방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(45)이 설치되어 있다. 가대(15)는, 이 가이드 레일(45)에 안내되어 X방향으로 왕복 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 스테이지부(14)의 표면에는, 한 쌍의 가이드 레일(45)과 평행하게, 한 쌍의 리니어 스케일(46)이 설치되어 있다. 가대(15)의 X방향의 위치는, 한 쌍의 리니어 스케일(46)에 의해 측정된다. 또, 리니어 스케일(46)을 한 쌍 설치하고 있는 것은, 가대(15)의 요잉(yawing)을 보정하기 위해서이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 스테이지부(14)의 상하 양 단부에는, 리니어 모터의 고정자(51)가 설치되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가대(15)의 이면에는, 한 쌍의 가동자(52)가 설치되어 있다. 가대(15)는, 이들 고정자(51) 및 가동자(52)로 이루어지는 리니어 모터의 구동을 받아, X방향으로 왕복 이동하는 구성으로 되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 가대(15)의 표면에는, Y방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(53)이 설치되어 있다. 촬상부(18)에서의 이동 부재(17)는, 촬상 유닛(16)과 함께, 이 가이드 레일(53)에 안내되어 Y방향으로 왕복 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 가대(15)에는, 한 쌍의 가이드 레일(53)과 평행하게, 도시를 생략한 리니어 스케일이 설치되어 있다. 촬상부(18)의 Y방향의 위치는, 이 리니어 스케일에 의해 측정된다.

가대(15)의 표면에는, 리니어 모터의 고정자(54)가 설치되어 있다. 또한, 촬상부(18)에서의 이동 부재(17)의 이면에는, 가동자가 설치되어 있다. 촬상부(18)는, 이들 고정자(54) 및 가동자로 이루어지는 리니어 모터의 구동을 받아, Y방향으로 왕복 이동하는 구성으로 되어 있다.

도 6은, 촬상 유닛(16)의 개요도이다.

이 촬상 유닛(16)은, 동축 낙사(落射) 조명에 의해 조사한 기판(100)의 화상을, 고배율용 CCD 카메라(61) 또는 저배율용 CCD 카메라(62)에 의해 촬영하는 구성으로 되어 있다.

즉, 광원(63)으로부터 출사된 빛은, 한 쌍의 렌즈(64)를 통과하고, 하프 미러(65)에서 반사된 후, 대물 렌즈(66)를 통하여 스테이지부(14)의 표면에 흡착 유지된 기판(100)에 조사된다. 그리고, 기판(100)의 표면에서 반사한 광은, 대물 렌 즈(66) 및 하프 미러(65)를 통과한 후, 미러(67)에서 반사되어, 하프 미러(68)에 입사한다. 하프 미러(68)에 입사한 광 중의 절반은, 하프 미러(68)를 통과하고, 확대 광학계(69)를 통과한 후, CCD 카메라(61)에 입사한다. 한편, 하프 미러(68)에 입사한 광 중 나머지 절반은, 하프 미러(68)에서 반사되고, 미러(71)에서 다시 반사된 후, CCD 카메라(62)에 입사한다.

이상과 같은 구성을 갖는 측장기에 의해, 기판(100)에서의 패턴의 측장을 행하는 경우에는, 기판(100)을 스테이지부(14)에 흡착 유지시킨 상태로, 촬상 유닛(16)에 의해 기판(100) 상의 2점을 촬영한다. 그리고, 촬상부(18)의 X방향의 이동량을 리니어 스케일(46)에 의해, 또한, 촬상부(18)의 Y방향의 이동량을 가대(15)에 설치한 리니어 스케일에 의해 측정함으로써, 2점 사이의 거리를 연산한다.

이 때, 스테이지부(14)는, 베이스부(10)로부터 응력을 받는 일 없이, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로 베이스부(10)에 지지되어 있고, 가대(15)가 응력을 받지 않는 스테이지부(14)에 의해 좌우 방향으로 안내되고, 또한, 촬상부(16)나 가대(15) 상을 상하 방향으로 이동함으로써, 기판(100)이 대형화된 경우에도, 장치의 풋 스텝을 작게 하면서, 기판(100)의 측정을 정확하게 실행하는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 기판(100)을 촬상 유닛(16)의 광원(63)에 의해 조명하여, 기판(100)의 표면에서의 반사광을 촬상하는 구성을 채용하고 있다. 그러나, 스테이지부(14)를 투과성의 재료로 구성하거나, 혹은, 스테이지부(14)의 중앙에 개구부를 형성함으로써, 기판(100)을 투과한 광을 촬상하는 구성을 채용하 여도 된다.

또한 상술한 실시형태에서는, 기판(100)에서의 2점 사이의 거리 등을 측정하는 측장기에 본 발명을 적용하고 있지만, 기판의 검사 장치 등의, 기타 기판 측정 장치에 본 발명을 적용하여도 된다.

청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 응력을 받는 일 없이 지지된 스테이지부에 설치된 안내 부재로 가대가 안내되고, 이 가대를 따라서 촬상부가 이동함으로써, 기판이 대형화된 경우에도, 기판을 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 촬상부의 이동량을 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.

청구항 5 내지 청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 기판을 용이하게 지지하는 것이 가능해진다.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 기판을 확실하게 스테이지 상에 흡착 유지하는 것이 가능해진다.

청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 스테이지부를 안정되게 지지하는 것이 가능해진다.

청구항10에 기재된 발명에 의하면, 스테이지부의 전도를 방지하는 것이 가능해진다.

Claims

베이스부와,

상기 베이스부로부터 응력을 받는 일 없이, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로, 상기 베이스부에 지지되는 스테이지부와,

측정을 행해야 하는 기판의 하단부를 지지하기 위한 상기 스테이지부의 아래쪽에 설치된 기판 지지 부재와,

상기 스테이지부의 상부와 하부에 설치된 안내 부재에 안내됨으로써, 상기 스테이지부의 표면을 따라서 좌우 방향으로 이동 가능한 가대(架臺)와,

상기 가대에 설치된 안내 부재에 안내됨으로써, 상기 가대를 따라서 상하 방향으로 이동 가능한 촬상부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 스테이지부의 표면을 X, Y방향으로 하고, 상기 스테이지부의 표면에 수직인 방향을 Z방향으로 하는 3축의 좌표계를 설정하였을 때에,

상기 베이스부는,

상기 베이스부에 대하여 상기 스테이지부의 X, Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 상기 스테이지부를 지지하는 제1 지지부와,

상기 베이스부에 대하여 상기 스테이지부의 Y, Z방향의 이동을 규제한 상태로 상기 스테이지부를 지지하는 제2 지지부와,

상기 베이스부에 대하여 상기 스테이지부의 Z방향의 이동을 규제한 상태로 상기 스테이지부를 지지하는 제3 지지부를 구비하는 기판 측정 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 스테이지부에 설치되어, 상기 가대의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,

상기 가대에 설치되어, 상기 촬상부의 위치를 측정하는 리니어 스케일을 구비하는 기판 측정 장치.
기판 상에 형성된 패턴을 촬상하고, 촬상한 화상에 기초하여 상기 패턴의 측정을 행하는 기판 측정 장치로서,

베이스부와,

상기 베이스부에 대하여, 그 표면이 연직 방향에 대하여 미소 각도 경사진 상태로 지지되는 스테이지부와,

상기 스테이지부에 설치되어, 상기 스테이지부에 대하여 상기 기판을 지지하는 지지 수단과,

상기 스테이지부에 설치되어, 상기 스테이지부에 유지된 기판의 표면에 대하여 평행 이동하는 촬상부를 구비하고,

상기 스테이지부는, 해당 스테이지부의 변동을 허용하도록, 상기 기대(基臺)에 대하여 미소 이동 가능한 상태로 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 지지 수단은, 기판의 하단부를 지지하기 위해서 상기 스테이지부의 하단 측에 회동 가능하게 설치되고, 그 주면(周面)에 기판을 안내하기 위한 오목부를 갖는 가이드 롤러인, 기판 측정 장치.
청구항 5에 있어서,

그 상단이 상기 가이드 롤러의 상단보다 아래쪽에 배치되는 대기 위치와, 그 상단이 상기 가이드 롤러의 상단보다 위쪽에 배치되는 지지 위치의 사이를 승강하고, 상기 가이드 롤러에 의해서 지지된 기판을 상기 가이드 롤러와 접촉하고 있는 위치보다도 위쪽으로 들어 올리는 승강 롤러를 더 가지는 기판 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 지지 수단은, 상기 스테이지부 상의 상기 기판을 지지하는 면 내에서, 상기 기판의 이면 측을 지지하는 복수의 가이드 롤러를 더 포함하는 기판 측정 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 지지 수단은, 상기 기판을 흡착 유지에 의해 상기 스테이지부 상에 흡 착 유지하는 흡착 유지 수단을 더 구비하고, 상기 기판의 이면 측을 지지하는 가이드 롤러는, 상기 흡착 유지 수단에 의해서 흡착 동작을 행할 때에는 스테이지부 내로 대피하는 기판 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 기대는, 상기 스테이지부의 하단부를 지지하는 하단부 지지부와, 이 하단부보다도 위쪽으로 이간된 상방부를 지지하는 상방 지지부를 가지고,

상기 하단부 지지부는, 상기 스테이지부 표면의 면 내에서 상기 스테이지부를 수평 방향으로 미소 이동 가능하도록 지지하고,

상기 상방 지지부는, 상기 지지된 스테이지부가 상기 미소 각도 이상으로 경사지지 않도록 지지하는 동시에, 상기 스테이지부 표면의 면 내 방향으로는 미소 이동 가능하도록 지지하는 기판 측정 장치.
청구항 9에 있어서,

상기 상방 지지부에는, 상기 스테이지부가 상기 경사 방향과는 반대의 방향으로 전도(轉倒)하지 않도록, 상기 미소 이동을 저해하지 않도록 상기 기대와 상기 스테이지부를 접속하는 접속 수단이 더 설치되어 있는 기판 측정 장치.