JP2006329895A - 基板測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 基板が大型化した場合においても基板を正確に測定することができる基板測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 測長機は、基部１０と、この基部１０から応力を受けることなく、その表面が鉛直方向に対して微小角度傾斜した状態で、基部１０に支持されるステージ部１４と、測定を行うべき基板１００の下端部を支持するためのガイドローラ４２および昇降ローラ４３と、ステージ部の上部と下部とに設けられたガイドレール４５に案内されることにより、ステージ部１４の表面に沿って左右方向に移動可能な架台１５と、この架台１５に設けられたガイドレール５３に案内されることにより、架台１５に沿って上下方向に移動可能な撮像部１８とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、プリント基板を作成するためのマスク基板や液晶表示パネル用のガラス基板等の基板を測定する基板測定装置に関する。
このような基板測定装置の一種として、基板表面における２点間の距離を測定するための測長機が使用されている（特許文献１参照）。このような測長機においては基板を載置したステージの表面に沿って、Ｘ、Ｙ方向に移動可能な撮像部を設け、この撮像部により基板表面における２点を撮像するときの撮像部の移動量により、この２点間の距離を測定する構成が採用されている。
ところで、近年の基板の大型化に伴い、上述した測長機においては、ステージ上に載置された基板がステージとともに撓み、正確な測長作業が行えないという問題が生じる。また、このような基板を利用して作成されたプリント基板やガラス基板は、通常は鉛直方向を向いた状態で使用されることから、基板を水平方向に載置した場合と鉛直方向を向けた場合とでは、基板に対する歪みの生じ方が異なることになる。
一方、特許文献２には、液晶表示装置を垂直方向を向けた状態で検査する検査装置が開示されている。
特開２００５−３０８７９号公報 特開２００４−２９４２７１号公報
特許文献２に記載された検査装置においては、液晶表示装置を支持するテーブルと撮像手段とが別々に配置されている。このような検査装置においては、液晶表示装置（基板）が比較的小型の場合には問題は生じないが、液晶表示装置が大サイズ化した場合には液晶表示装置やテーブルに歪みが生じ、撮像手段の相対位置を調整しなければならないという問題がある。特に、基板を載置したステージの表面に沿ってＸ、Ｙ方向に移動可能な撮像部を有する基板測定装置においては、テーブルの歪みと撮像部の位置との関係を考慮する必要がある。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板が大型化した場合においても基板を正確に測定することができる基板測定装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、基部と、前記基部から応力を受けることなく、その表面が鉛直方向に対して微小角度傾斜した状態で、前記基部に支持されるステージ部と、測定を行うべき基板の下端部を支持するための前記ステージ部の下方に配設された基板支持部材と、前記ステージ部の上部と下部とに設けられた案内部材に案内されることにより、前記ステージ部の表面に沿って左右方向に移動可能な架台と、前記架台に設けられた案内部材に案内されることにより、前記架台に沿って上下方向に移動可能な撮像部とを備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステージ部の表面をＸ、Ｙ方向とする３軸の座標系を設定したときに、前記基部は、前記基部に対して前記ステージ部のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動を規制した状態で前記ステージ部を支持する第１支持部と、前記基部に対して前記ステージ部のＹ、Ｚ方向の移動を規制した状態で前記ステージ部を支持する第２支持部と、前記基部に対して前記ステージ部のＺ方向の移動を規制した状態で前記ステージ部を支持する第３支持部とを備える。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ステージ部に配設され、前記架台の位置を測定するリニアスケールと、前記架台に配設され、前記撮像部の位置を測定するリニアスケールとを備える。
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、応力を受けることなく支持されたステージ部に設けられた案内部材に架台が案内され、この架台に沿って撮像部が移動することから、基板が大型化した場合においても、基板を正確に測定することが可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、撮像部の移動量を正確に測定することが可能となる。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る基板測定装置としての測長機の正面図であり、図２はその側面図、図３はその平面図である。なお、図３においては、第１支持部材１１およびステージ部１５の要部のみを示し、その他の部材を省略している。
この測長機は、第１支持部材１１、第２支持部材１２およびベース部材１３よりなる基部１０と、この基部１０に支持されたステージ部１４と、ステージ部１４の表面に沿って左右方向に移動可能な架台１５と、互いに連結した撮像ユニット１６および移動部材１７からなり、架台１５に沿って上下方向に移動可能な撮像部１８とを備える。
なお、この明細書においては、図１乃至図３に示すように、ステージ部１４の表面をＸ、Ｙ方向とする３軸の座標系を設定し、ステージ部１４の表面に沿う左右方向をＸ方向、ステージ部１４の表面に沿う上下方向をＹ方向、ステージ部１４の表面に垂直な方向をＺ方向とする。そして、この明細書では、必要に応じ、Ｘ方向を左右方向、また、Ｙ方向を上下方向とも呼称する。
上記基部１０は、基部１０に対してステージ部１４のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動を規制した状態でステージ部１４を支持する第１支持部９１と、基部１０に対してステージ部１４のＹ、Ｚ方向の移動を規制した状態でステージ部１４を支持する第２支持部９２と、基部１０に対してステージ部１４のＺ方向の移動を規制した状態でステージ部１４を支持する第３支持部９３とを備える。ステージ部１４は、基部１０により、その表面が鉛直方向に対して微小角度傾斜した状態で支持される。
図４は、第１支持部９１、第２支持部９２および第３支持部９３を示す説明図である。
図１および図４（ａ）を参照して、基部１０における第２支持部材１２の右側上部には当接金具２１が配設されている。この当接金具２１には、その断面がＶ字状となる円錐状の凹部２４が形成されている。また、ステージ部１４の右側下部には、当接金具２２が配設されている。この当接金具２２にも、その断面がＶ字状となる円錐状の凹部２５が形成されている。そして、これらの凹部２４、２５の間には、鋼球２３が配設されている。このため、自重により基部１０上に載置されたステージ部１４は、この支持部９１により、基部１０に対してステージ部１４のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動を規制した状態で支持されることになる。
図１および図４（ｂ）を参照して、基部１０における第２支持部材１２の左側上部には当接金具２６が配設されている。この当接金具２６には、その断面がＶ字状となる円錐状の凹部２９が形成されている。また、ステージ部１４の左側下部には、当接金具２７が配設されている。この当接金具２７には、その断面が略コの字状となる略半円柱状の凹部３１が形成されている。そして、これらの凹部２９、３１の間には、鋼球２８が配設されている。このため、自重により基部１０上に載置されたステージ部１４は、この支持部９２により、基部１０に対してステージ部１４のＸ方向には移動可能であるが、Ｙ、Ｚ方向の移動を規制した状態で支持されることになる。
図２、図３および図４（ｃ）を参照して、基部１０における第１支持部材１１の中央上部には当接金具３２が配設されている。この当接金具３２におけるステージ部１４側の表面は、平坦面となっている。また、ステージ部１４の裏面側中央上部には、その断面がＶ字状となる円錐状の凹部３４が形成されている。そして、当接金具３２の平坦面と凹部３４の間には、鋼球３３が配設されている。このため、自重により第１支持部材１１側にもたれかけたステージ部１４は、この支持部９３により、基部１０に対してステージ部１４のＸ、Ｙ方向には移動可能であるが、Ｚ方向の移動を規制した状態で支持されることになる。
なお、図３に示すように、ステージ部１４の上部には、何らかの理由でステージ部１４が手前側に倒れることを防止するための転倒防止ボルト４７が配設されている。また、同様にステージ部１４が第１支持部９１および第２支持部９２から外れないように落下防止ボルト（図示しない）も配設されている。
このような構成を有する第１支持部９１、第２支持部９２および第３支持部９３によりステージ部１４が支持されることにより、ステージ部１４は、基部１０から応力を受けることなく、その表面が鉛直方向に対して微小角度傾斜した状態で基部１０に支持される。ここで、「基部から応力を受けることなく」とは、上述したような構成により、例えば温度変化による伸縮率の相違などにより、基部１０またはステージ部１４に歪みを生じた場合であっても、ステージ部１４が基部１０から歪みに基づく応力を受けないことをいう。
再度、図１乃至図３を参照して、ステージ部１４の表面には、基板１００の裏面と当接して基板１００を案内する７個のガイドローラ４１と、基板１００の下端部と当接して基板１００を案内する多数のガイドローラ４２とが配設されている。
図５は、基板１００とガイドローラ４１、４２との関係を示す説明図である。
ガイドローラ４１は、その外周面がステージ部１４の表面から一部だけ突出する位置に配置されている。また、ガイドローラ４２は、基板１００の下端部を支持可能な位置に配設されている。ガイドローラ４２には、基板１００の下端部を確実に支持するための凹部４４が形成されている。これらのガイドローラ４１は、図示しない駆動手段により図５において実線で示す基板１００の案内位置と、図５において仮想線で示す退避位置との間を移動可能となっている。
、再度、図１を参照して、ステージ部１４の表面には、基板１００の下端部と当接して基板１００を昇降する４個の昇降ローラ４３が配設されている。この昇降ローラ４３は、その上端がガイドローラ４２の上端より下方に配置される待機位置と、その上端がガイドローラ４２の上端より上方に配置される支持位置との間を昇降する構成となっている。また、ステージ部１４の表面には、図示しない多数の吸着孔が形成されている。
ステージ部１４に基板１００を載置する場合には、昇降ローラ４３を待機位置に配置した状態で、ガイドローラ４１、４２を図５において実線で示す基板１００の案内位置に配置して、基板１００をこれらのガイドローラ４１、４２により案内する。次に、昇降ローラ４３を支持位置まで上昇させる。これにより、ガイドローラ４２により支持されていた基板１００は、昇降ローラ４３により支持されることになる。この状態において、ガイドローラ４１を図５において仮想線で示す基板１００の案内位置に配置するとともに、ステージ部１４の表面に形成された吸着孔より吸気を行う。これにより、基板１００は、その下端部を昇降ローラ４３に支持された状態で、ステージ部１４に吸着保持される。
上記ガイドローラ４２および昇降ローラ４３は、基板１００の下端部を支持するための、本願発明における基板支持部材を構成する。
ステージ部１４の表面には、Ｘ方向に延びる一対のガイドレール４５が配設されている。架台１５は、このガイドレール４５に案内されてＸ方向に往復移動可能となっている。また、ステージ部１４の表面には、一対のガイドレール４５と平行に、一対のリニアスケール４６が配設されている。架台１５のＸ方向の位置は、一対のリニアスケール４６により測定される。なお、リニアスケール４６を一対配設しているのは、架台１５のヨーイングを補正するためである。
図１および図２に示すように、ステージ部１４の上下両端部には、リニアモータの固定子５１が配設されている。また、図２に示すように、架台１５の裏面には、一対の可動子５２が配設されている。架台１５は、これらの固定子５１および可動子５２からなるリニアモータの駆動を受け、Ｘ方向に往復移動する構成となっている。
図１に示すように、架台１５の表面には、Ｙ方向に延びる一対のガイドレール５３が配設されている。撮像部１８における移動部材１７は、撮像ユニット１６とともに、このガイドレール５３に案内されてＹ方向に往復移動可能となっている。また、架台１５には、一対のガイドレール５３と平行に、図示を省略したリニアスケールが配設されている。撮像部１８のＹ方向の位置は、このリニアスケールにより測定される。
架台１５の表面には、リニアモータの固定子５４が配設されている。また、撮像部１８における移動部材１７の裏面には、可動子が配設されている。撮像部１８は、これらの固定子５４および可動子からなるリニアモータの駆動を受け、Ｙ方向に往復移動する構成となっている。
図６は、撮像ユニット１６の概要図である。
この撮像ユニット１６は、同軸落射照明により照射した基板１００の画像を、高倍率用のＣＣＤカメラ６１または低倍率用のＣＣＤカメラ６２により撮影する構成となっている。
すなわち、光源６３から出射された光は、一対のレンズ６４を通過し、ハーフミラー６５で反射された後、対物レンズ６６を介してステージ部１４の表面に吸着保持された基板１００に照射される。そして、基板１００の表面で反射した光は、対物レンズ６６およびハーフミラー６５を通過した後、ミラー６７で反射され、ハーフミラー６８に入射する。ハーフミラー６８に入射した光のうちの半分は、ハーフミラー６８を通過し、拡大光学系６９を通過した後、ＣＣＤカメラ６１に入射する。一方、ハーフミラー６８に入射した光のうちの残り半分は、ハーフミラー６８で反射され、ミラー７１でさらに反射された後、ＣＣＤカメラ６２に入射する。
以上のような構成を有する測長機により、基板１００におけるパターンの測長を行う場合においては、基板１００をステージ部１４に吸着保持させた状態で、撮像ユニット１６により基板１００上の２点を撮影する。そして、撮像部１８のＸ方向の移動量をリニアスケール４６により、また、撮像部１８のＹ方向の移動量を架台１５に設けたリニアスケールにより測定することで、２点間の距離を演算する。
このとき、ステージ部１４は、基部１０から応力を受けることなく、その表面が鉛直方向に対して微小角度傾斜した状態で基部１０に支持されており、架台１５が応力を受けないステージ部１４により左右方向に案内され、さらに、撮像部１６か架台１５上を上下方向に移動することから、基板１００が大型化した場合においても、装置のフットスペースを小さくしながら、基板１００の測定を正確に実行することが可能となる。
なお、上述した実施形態においては、基板１００を撮像ユニット１６の光源６３により照明して、基板１００の表面での反射光を撮像する構成を採用している。しかしながら、ステージ部１４を透過性の材料で構成し、あるいは、ステージ部１４の中央に開口部を形成することにより、基板１００を透過した光を撮像する構成を採用してもよい。
さらに上述した実施形態においては、基板１００における２点間の距離等を測定する測長機にこの発明を適用しているが、基板の検査装置等の、その他の基板測定装置にこの発明を適用してもよい。
この発明に係る基板測定装置としての測長機の正面図である。 この発明に係る基板測定装置としての測長機の側面図である。 この発明に係る基板測定装置としての測長機の平面図である。 第１支持部９１、第２支持部９２および第３支持部９３を示す説明図である。 基板１００とガイドローラ４１、４２との関係を示す説明図である。 撮像ユニット１６の概要図である。
符号の説明
１０ 基部
１１ 第１支持部材
１２ 第２支持部材
１３ ベース部材
１４ ステージ部
１５ 架台
１６ 撮像ユニット
１７ 移動部材
１８ 撮像部
２１ 当接金具
２２ 当接金具
２３ 鋼球
２４ 凹部
２５ 凹部
２６ 当接金具
２７ 当接金具
２８ 鋼球
２９ 凹部
３１ 凹部
３２ 当接金具
３３ 鋼球
３４ 凹部
４１ ガイドローラ
４２ ガイドローラ
４３ 昇降ローラ
４５ ガイドレール
４６ リニアスケール
４７ 転倒防止ベルト
５１ 固定子
５２ 可動子
５３ ガイドレール
５４ 可動子
６１ ＣＣＤカメラ
６２ ＣＣＤカメラ
６６ 対物レンズ
９１ 第１支持部
９２ 第２支持部
９３ 第３支持部
１００ 基板

Claims (3)

  1. 基部と、
    前記基部から応力を受けることなく、その表面が鉛直方向に対して微小角度傾斜した状態で、前記基部に支持されるステージ部と、
    測定を行うべき基板の下端部を支持するための前記ステージ部の下方に配設された基板支持部材と、
    前記ステージ部の上部と下部とに設けられた案内部材に案内されることにより、前記ステージ部の表面に沿って左右方向に移動可能な架台と、
    前記架台に設けられた案内部材に案内されることにより、前記架台に沿って上下方向に移動可能な撮像部と、
    を備えたことを特徴とする基板測定装置。
  2. 請求項１に記載の基板測定装置において、
    前記ステージ部の表面をＸ、Ｙ方向とする３軸の座標系を設定したときに、
    前記基部は、
    前記基部に対して前記ステージ部のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動を規制した状態で前記ステージ部を支持する第１支持部と、
    前記基部に対して前記ステージ部のＹ、Ｚ方向の移動を規制した状態で前記ステージ部を支持する第２支持部と、
    前記基部に対して前記ステージ部のＺ方向の移動を規制した状態で前記ステージ部を支持する第３支持部と、
    を備える基板測定装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の基板測定装置において、
    前記ステージ部に配設され、前記架台の位置を測定するリニアスケールと、
    前記架台に配設され、前記撮像部の位置を測定するリニアスケールと、
    を備える基板測定装置。
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