JP4080491B2 - 基板検査装置 - Google Patents
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Description
図25は、図24のA矢視図である。
図26、図24のB矢視図である。
図24では、基板101に隠れた保持具202の構成を示すため、基板101を点線で示している。基板101は、周囲をフレームに囲まれた保持具202の平面上の中央部分に配置される。保持具202の平面には、基板101の四隅にあたる位置に真空チャック部204が配置される。基板101は、搬送機構やロボットハンド等の組み合わせによりXYステージ上に搬送され、ロボットハンドにより基板検査装置内の保持具202の保持位置となる中央部の所定位置に搭載配置される。保持具202の平面には、位置決めガイド等がないため、例えば、ロボットハンドの位置決め精度に依存したかたちで基板101は搭載される。搭載後、真空チャック部204により真空吸着により検査中に位置ずれが発生しないように保持される。また、保持具202の平面には、基板101の幅よりも大きな開口面の開口部Hが形成される。開口部Hは、検査用の光学系のレーザー光が透過できるように、及びロボットハンドの基板搭載時のチャック機構の動作の干渉回避ができるように設けられている。
図27は、XYステージが暴走し、メカニカルストッパに衝突した場合の基板の動きを説明するための図である。
図27(a)には、基板101が保持具202の保持位置に搭載された状態を示している。この状態では、基板101は、真空チャック部204により真空チャックされている。かかる状態で、例えば、XYステージがX方向に暴走する場合、基板101が搭載された保持具202も一緒にX方向に暴走することになる。そして、図27(b)に示すように、XYステージがメカニカルストッパに衝突するとその衝撃(慣性力)により真空チャック面より外れてスライドして位置ずれを起こす。そして、図27(c)に示すように、基板101の一端が開口部H上まで移動すると、基板101は、自重により開口部Hから落下してしまうことになる。そして、基板101が、開口部Hから落下することにより破損してしまう。さらに、基板101が、スライドすることによりパターン形成面が擦れ、傷をつくってしまう。
図28は、XYステージが暴走し、メカニカルストッパに衝突した場合の基板の別の動きを説明するための図である。
図28(a)には、基板101が保持具202の保持位置に搭載された状態を示している。この状態では、基板101は、真空チャック部204により真空チャックされている。かかる状態で、例えば、XYステージ121がX方向に暴走する場合、基板101が搭載された保持具202も一緒にX方向に暴走することになる。そして、図28(b)に示すように、XYステージ121がメカニカルストッパに衝突するとその衝撃(慣性力)により真空チャック面より外れてスライドして位置ずれを起こす。そして、保持具202の壁面となる周囲のフレームに衝突することになる。そして、基板101が、フレームに衝突することにより、基板101本体やパターン形成面に傷をつけたり、最悪の場合、破損してしまう場合もある。さらに、基板101が、スライドすることによりパターン形成面が擦れ、傷をつくってしまう。
以上のように、従来技術においては、基板101を安全に保持する手段に乏しかった。
被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部は、弾性変形又は塑性変形して前記衝撃力を吸収することを特徴とする。
また、本発明の他の態様の基板検査装置は、
被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部には、開口部が形成され、
前記衝撃吸収部は、前記被検査基板と当接した場合に前記開口部側に弾性変形する弾性変形部又は塑性変形する塑性変形部を有することを特徴とする。
また、本発明の他の態様の基板検査装置は、
被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部は、当接面が直行して配置され、弾性変形又は塑性変形して前記衝撃力を吸収する一体に形成された2つの弾性変形部又は塑性変形部を有し、
前記2つの弾性変形部又は塑性変形部の交差位置に前記交差位置から内部に向かってスリットを設けることを特徴とする。
また、本発明の他の態様の基板検査装置は、
被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部は、弾性ヒンジ部又は塑性ヒンジ部を有し、
前記衝撃吸収部は、前記弾性ヒンジ部又は塑性ヒンジ部を支点に弾性変形又は塑性変形して前記衝撃力を吸収することを特徴とする。
図1は、実施の形態1における基板検査装置の構成を示す概念図である。
図1において、基準ベースとなる定盤120は、設置床から除振台119を介して取り付けられている。定盤120上には、レーザー光源117と、反射ミラー211,212,213、受光器214といった光学系118が配置される。また、定盤120上には、XYステージ121、及びその上にZθステージ122が搭載される。ここで、Zθステージ122上には、被検査基板となる基板101を保持して配置した保持部の一例となる保持具102が搭載される。基板101は、図示していないローダーによって搬送され、所定の受け渡し位置で定盤120と別置き(又は連結)のロボットハンド123のチャッキング機構210でチャッキングされ、ロボットハンド123により基板検査装置内の保持具102の所定位置に搭載配置される。保持具102上には、衝撃吸収部103が基板101と非接触に配置され、ネジ等により保持具102と固定されている。ここで、本装置及びシステムはクリーンルームチャンバー内に設置され、クリーン度や温度が厳しく管理された環境で使用される。
XYステージ121、及びZθステージ122上において、保持具202で保持された基板101をXY方向に所定の速度で連続移動或いはステップ移動を繰り返しながらレーザー光源117から照射されたレーザー光は、反射ミラー211,212で反射され、基板101の検査位置となるパターン像を透過した後、反射ミラー213で反射され、受光器214で受光される。かかる光学系118により光学画像を得る。そしてかかる光学画像を図示していない画像処理装置により処理することにより基板101に生じた欠陥の有無を検査する。
図3は、図2のA矢視図である。
図4は、図2のB矢視図である。
ただし、各図において、縮尺等は一致させている訳ではない。
図2では、基板101に隠れた保持具102の構成を示すため、基板101を点線で示している。基板101は、周囲をフレームに囲まれた保持具102の平面上の中央部分に配置される。保持具102の平面には、基板101の四隅にあたる位置に真空チャック部104が配置される。基板101は、搬送機構やロボットハンド123等の組み合わせによりXYステージ121上に搬送され、ロボットハンド123により基板検査装置内の保持具102の保持位置となる中央部の所定位置に搭載配置される。保持具102上には、基板101の四隅に4つの衝撃吸収部103が基板101と非接触に所定の間隔で配置される。例えば、ロボットハンド123の位置決め誤差分の隙間を空けて配置するとよい。保持具102の平面には、位置決めガイド等がないため、従来と同様、ロボットハンド123の位置決め精度に依存したかたちで基板101は搭載される。搭載後、真空チャック部104により真空吸着により検査中に位置ずれが発生しないように保持される。また、保持具102の平面には、従来と同様、基板101の幅よりも大きな開口面の開口部Hが形成される。開口部Hは、検査用の光学系118のレーザー光が透過できるように、及びロボットハンド123の基板搭載時のチャッキング機構210にあたる爪部動作の干渉回避ができるように設けられている。
図5(a)には、基板101が保持具102の保持位置に搭載された状態を示している。この状態では、基板101は、真空チャック部104により真空チャックされている。かかる状態で、例えば、XYステージ121がX方向に暴走する場合、基板101が搭載された保持具102や衝撃吸収部103も一緒にX方向に暴走することになる。そして、図5(b)に示すように、XYステージ121がメカニカルストッパに衝突すると、基板101は、衝撃(慣性力)により真空チャック面より外れてスライドして位置ずれを起こす。しかし、基板101が保持位置より移動した場合でも、基板101の一端が開口部H上まで移動する前に、基板101と衝撃吸収部103とが当接し、衝撃吸収部103が、弾性変形することで前記当接に基づく衝撃力を吸収し緩和しながら基板101を停止させる。言い換えれば、XYステージ121が暴走し、図示しないメカニカルストッパに衝突したとしても、衝撃吸収部103が、前記開口部Hから前記基板101が落下する前に前記基板101と当接する位置に配置されることで、基板101が開口部Hから落下することを防止することができる。また、基板101のパターン形成面が保持具102面で擦れる前に基板101と当接する位置に配置されることで、パターン形成面を傷付けないようにすることができる。よって、基板101は、傷や損傷および落下などによる損傷から安全に保護することができる。また、前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置されることにより、ロボットハンドとの干渉を生じさせず、前記被検査基板に対する従来の搬送機構に干渉することがない。
図6は、実施の形態1における衝撃吸収部の構成を示す図である。
図7は、図6のC矢視図である。
図8は、図6のD矢視図である。
ただし、各図において、縮尺等は一致させている訳ではない。
衝撃吸収部103の具体例となる図6〜8に示す衝撃吸収部105は、2つの固定用穴が空けられ、かかる穴にネジを用いて保持具102に固定される。衝撃吸収部105は、いわゆるL型形状に形成される。そして、L型形状の直交する内角側の2つの面近傍には、上側から下側に向かって貫通する開口部である空洞部108,空洞部109が形成される。空洞部108,空洞部109が形成されたことに空洞部108,空洞部109から内角側により所定の厚さで残った部位が、両端固定梁となって基板101の当接により空洞部108側に向かって弾性変形する弾性変形部152と空洞部109側に向かって弾性変形する弾性変形部151となる。弾性変形部151,152が弾性変形することにより、基板101が当接した場合の衝撃力を吸収することができる。空洞部は、弾性変形部の変形量(たわみ量)を許容できる大きさに開口することが望ましい。弾性変形部の変形量(たわみ量)を許容できる大きさに開口することにより衝撃力の全体を吸収することができる。ただし、弾性変形部が弾性変形した結果、空洞部の壁面同士が当たってしまう程度の大きさであっても衝撃力の一部を吸収することができる。衝撃力の一部であっても基板が損傷しない程度に衝撃力が吸収できればよい。また、弾性変形部151と弾性変形部152とが直交して形成されることにより、XY両方向の衝撃による基板101の位置ずれに対応することができる。言い換えれば、長穴状に開口した空洞部108,空洞部109が直交して形成されることにより弾性変形部151と弾性変形部152とが直交して形成される。よって、衝撃吸収部105に長穴状に開口した空洞部108,空洞部109が直交して形成されることによりXY両方向の衝撃による基板101の位置ずれに対応することができる。
図9では、例えば、X方向に基板101が衝撃吸収部105に衝突した場合について説明する。また、ここでは、衝撃吸収部105における弾性変形部151がX方向に配置されているものとして説明する。
XYステージ121がX方向に暴走し、図示しないメカニカルストッパに衝突したことにより、基板101がX方向に移動した場合、基板101が凸部111に衝突(当接)する。その衝撃力により弾性変形部151が空洞部109側(X方向)に弾性変形する。弾性変形部151が空洞部109側(X方向)に弾性変形することにより基板101の衝突による衝撃力を吸収することができる。その結果、基板101に損傷を与えることなく基板101を停止させることができる。
図10では、例えば、X方向に基板101が衝撃吸収部105に衝突した場合について説明する。衝撃吸収部105の弾性変形は、両端固定梁における集中荷重と等価に計算することができる。梁の長さをL、集中荷重をW、梁の幅をb、梁の厚さをt、縦弾性係数をEとすると、以下のように求めることができる。
断面2次モーメントI=b×t3/12
たわみδ=(W×L3)/(k0×E×I) k0は係数(k0=192)
集中荷重W=M×α/2(2つの衝撃吸収部で受けるため半分の荷重となる)=1.8N(0.18kgf)
断面2次モーメントI=3.2×10−14m4(0.032mm4)
たわみδ=3.75×10−4m(0.375mm)
実施の形態2では、実施の形態1における衝撃吸収部105とは別の衝撃吸収部103の具体例を説明する。その他の構成は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
図11は、実施の形態2における衝撃吸収部の構成を示す図である。
図12は、図11の右側面図である。
図13は、図11の底面図である。
ただし、各図において、縮尺等は一致させている訳ではない。
衝撃吸収部103の具体例となる図11〜13に示す衝撃吸収部106は、2つの固定用穴が空けられ、かかる穴にネジを用いて保持具102に固定される。衝撃吸収部106は、いわゆるL型形状に形成される。そして、L型形状の直交する内角側の2つの面の交差する位置或いはその近傍には、上側から下側に向かって貫通する開口部であるスリット114が衝撃吸収部106内部に向かって形成される。衝撃吸収部106では、基板101との当接面を有する弾性変形部143,144が、保持具102に固定される位置付近を支点に片持ち梁となって当接面とは反対側に弾性変形する。弾性変形部143,144が弾性変形することにより、基板101が当接した場合の衝撃力を吸収することができる。また、弾性変形部143の当接面と弾性変形部144の当接面とが直交して形成されることにより、XY両方向の衝撃による基板101の位置ずれに対応することができる。スリット114の内部側への深さは、弾性変形部143,144が弾性変形し易いように適度な深さに形成する。スリット114によって弾性変形部143,144の支点となる領域の幅を狭くするとともに、支点から当接位置までの長さを大きくすることにより衝撃力に対するモーメントを大きくすることができる。その結果、弾性変形部143,144を弾性変形し易くすることができる。
図14では、例えば、X方向に基板101が衝撃吸収部106に衝突した場合について説明する。また、ここでは、衝撃吸収部106における弾性変形部143がX方向に配置されているものとして説明する。
XYステージ121がX方向に暴走し、図示しないメカニカルストッパに衝突したことにより、基板101がX方向に移動した場合、基板101が弾性変形部143に衝突(当接)する。その衝撃力により弾性変形部143が当接面とは反対側(X方向)に弾性変形する。弾性変形部143が弾性変形することにより基板101の衝突による衝撃力を吸収することができる。その結果、基板101に損傷を与えることなく基板101を停止させることができる。
実施の形態3では、実施の形態1における衝撃吸収部105及び実施の形態2における衝撃吸収部106とは別の衝撃吸収部103の具体例を説明する。その他の構成は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
図15は、実施の形態3における衝撃吸収部の構成を示す図である。
図16は、図15の右側面図である。
図17は、図15の底面図である。
ただし、各図において、縮尺等は一致させている訳ではない。
衝撃吸収部103の具体例となる図15〜17に示す衝撃吸収部107は、2つの固定用穴が空けられ、かかる穴にネジを用いて保持具102に固定される。衝撃吸収部107は、いわゆるL型形状に形成される。そして、L型形状の直交する内角側の2つの面の交差する位置の近傍には、2つの弾性ヒンジ115を形成している。弾性ヒンジ115は、上側から下側に向かって円形に貫通する開口部と開口部の壁面の一部から当接面とは反対側に抜けるスリットとで構成される。かかるスリットも上側から下側に向かって貫通するように形成される。衝撃吸収部107では、基板101との当接面を有する弾性変形部145,146が、弾性ヒンジを支点にとする梁となって当接面とは反対側に弾性変形する。弾性変形部145,146が弾性変形することにより、基板101が当接した場合の衝撃力を吸収することができる。また、弾性変形部145の当接面と弾性変形部146の当接面とが直交して形成されることにより、XY両方向の衝撃による基板101の位置ずれに対応することができる。弾性ヒンジ115のスリット幅は、弾性変形部145,146の変形量が許容できる程度の幅に形成されることが望ましい。弾性変形部の変形量(たわみ量)を許容できる大きさの幅にスリットを開口することにより衝撃力の全体を吸収することができる。ただし、弾性変形部145,146が弾性変形した結果、スリットの壁面同士が当たってしまう程度の大きさであっても衝撃力の一部を吸収することができる。衝撃力の一部であっても基板が損傷しない程度に衝撃力が吸収できればよい。弾性ヒンジ115を支点にすることによって弾性変形部145,146を弾性変形し易くすることができる。
図18では、例えば、X方向に基板101が衝撃吸収部107に衝突した場合について説明する。また、ここでは、衝撃吸収部107における弾性変形部145がX方向に配置されているものとして説明する。
XYステージ121がX方向に暴走し、図示しないメカニカルストッパに衝突したことにより、基板101がX方向に移動した場合、基板101が弾性変形部145に衝突(当接)する。その衝撃力により弾性変形部145が当接面とは反対側(X方向)に弾性ヒンジ115を支点に弾性ヒンジ115のスリットを狭める方向に弾性変形する。弾性変形部145が弾性変形することにより基板101の衝突による衝撃力を吸収することができる。その結果、基板101に損傷を与えることなく基板101を停止させることができる。
図19では、例えば、X方向に基板101が衝撃吸収部107に衝突した場合について説明する。ヒンジ部切り欠け半径をR、集中荷重をW、ヒンジの幅をB、ヒンジ部の肉厚をT、縦弾性係数をE、ヒンジ中心から荷重作用点までの長さをLとすると、ヒンジの傾き角度αZを用いて以下のように求めることができる。
まず、モーメントMZ=KB×αZが成り立つ。ここで、
KB=(2×E×B×T5/2)/(9×π×R1/2)
MZ=W×L
αZ=MZ/KB
荷重作用点でのたわみ量δ=tanαZ×L
となる。
集中荷重W=M×α/2(2つの衝撃吸収部で受けるため半分の荷重となる)=1.8N(0.18kgf)
KB=0.12Nm(1.2312.6kgf・mm)
MZ=0.01Nm(1.1kgf・mm)
αZ=0.087(rad(5°))
δ=5.3×10−4m(0.53mm)
実施の形態4では、実施の形態1〜3における衝撃吸収部とは別の衝撃吸収部103の具体例を説明する。その他の構成は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
図20は、実施の形態4における衝撃吸収部の構成を示す図である。
図21は、図20の右側面図である。
ただし、各図において、縮尺等は一致させている訳ではない。また、底面図は省略している。
衝撃吸収部103の具体例となる図20、図21に示す衝撃吸収部168は、2つの固定用穴が空けられ、かかる穴にネジを用いて保持具102に固定される。衝撃吸収部168は、いわゆるL型形状に形成される。そして、L型形状の直交する内角側の2つの面の交差する位置或いはその近傍には、上側から下側に向かって貫通する開口部であるスリット116が衝撃吸収部168内部に向かって形成される。スリット116は、スリットよりも広く開口した空洞部117につながっている。衝撃吸収部168では、基板101との当接面を有するレバー部147,148が、保持具102に固定される穴を支点に当接面とは反対側に回転する。その際、弾性変形部149,150が取り付け用穴を支点に空洞部117側に弾性変形することにより、基板101が当接した場合の衝撃力を吸収することができる。また、レバー部147の当接面とレバー部148の当接面とが直交して形成されることにより、XY両方向の衝撃による基板101の位置ずれに対応することができる。スリット116によってX方向の衝撃吸収機構とY方向の衝撃吸収機構とを分離することができる。レバー部を用いて支点から当接位置までの長さを大きくすることにより衝撃力に対するモーメントを大きくすることができる。その結果、てこの原理により、弾性変形部149,150を弾性変形し易くすることができる。
本実施の形態における衝撃吸収部は、取り付け用穴を支点にするため、取り付け用穴には、ピンを差込み、回転自在に取り付けることが望ましい。上述した各実施の形態において取り付け用穴には、ピンを差込み、回転自在に取り付ける構成としてもよい。
図23では、例えば、X方向に基板101が衝撃吸収部168に衝突した場合について説明する。また、ここでは、衝撃吸収部168におけるレバー部147がX方向に配置されているものとして説明する。
XYステージ121がX方向に暴走し、図示しないメカニカルストッパに衝突したことにより、基板101がX方向に移動した場合、基板101がレバー部147に衝突(当接)する。その衝撃力によりレバー部147が当接面とは反対側(X方向)にピンを支点に回転する。レバー部147が回転することにより、弾性変形部149がピンを支点に弾性変形する。弾性変形部149がピンを支点に弾性変形することにより基板101の衝突による衝撃力を吸収することができる。その結果、基板101に損傷を与えることなく基板101を停止させることができる。
102,202 保持具
103,105,106,107,168 衝撃吸収部
108,109 空洞部
110,111 凸部
112,113,114 スリット
115 弾性ヒンジ
141,142 隔壁
143,144,145,146,149,150,151,152 弾性変形部
Claims (6)
- 被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部は、弾性変形又は塑性変形して前記衝撃力を吸収することを特徴とする基板検査装置。 - 被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部には、開口部が形成され、
前記衝撃吸収部は、前記被検査基板と当接した場合に前記開口部側に弾性変形する弾性変形部又は塑性変形する塑性変形部を有することを特徴とする基板検査装置。 - 前記衝撃吸収部は、前記開口部上面を塞ぐ隔壁部を有することを特徴とする請求項2記載の基板検査装置。
- 前記衝撃吸収部は、前記弾性変形部又は塑性変形部の当接側に凸に配置され、前記被検査基板と当接する当接部を有することを特徴とする請求項2記載の基板検査装置。
- 被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部は、当接面が直行して配置され、弾性変形又は塑性変形して前記衝撃力を吸収する一体に形成された2つの弾性変形部又は塑性変形部を有し、
前記2つの弾性変形部又は塑性変形部の交差位置に前記交差位置から内部に向かってスリットを設けることを特徴とする基板検査装置。 - 被検査基板を検査する基板検査装置において、
被検査基板を保持する保持部と、
前記保持部上に前記被検査基板と非接触に配置され、前記被検査基板が前記保持部の保持位置より移動した場合に、前記被検査基板と当接し、前記当接に基づく衝撃力を吸収する衝撃吸収部と、
を備え、
前記衝撃吸収部は、弾性ヒンジ部又は塑性ヒンジ部を有し、
前記衝撃吸収部は、前記弾性ヒンジ部又は塑性ヒンジ部を支点に弾性変形又は塑性変形して前記衝撃力を吸収することを特徴とする基板検査装置。
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