JP2004068940A

JP2004068940A - Straight line guide device and mask inspection device using the same

Info

Publication number: JP2004068940A
Application number: JP2002229724A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yonezawa; 米澤　良; Takumi Hirakawa; 平川　琢己
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP3753108B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a straight line guide device with high straight traveling performance and a mask inspection device using the device. <P>SOLUTION: This mask inspection device holds a mask 6 to be inspected in a vertical direction and moves a CCD camera head part 3a in the vertical direction to inspect the mask 6. The device is provided with a prism 1 vertically stood on a surface plate 2 and a vertical stage 12 for a head mounted oppositely to first reference surface 9 and second reference surface 10 of the prism 1. A balance weight 4 for holding the vertical stage 12 for the head to a fixed height is mounted on a wire 5. An air pad 11 is provided on each of reference surface sides of the vertical stage 12 for the head. The air pad 11 is provided with an air injecting part 13 for injecting gas to the reference surface sides and a suction part 14 for sucking gas. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線案内装置に関し、さらに直線案内装置を用いたマスク検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体検査装置、ＬＣＤ用検査装置、フォトマスク用検査装置等ではＣＣＤカメラ等によりマスクをモニターし欠陥等の確認作業を行う。またマスク全面を検査するためにＣＣＤカメラやマスクを精度よく移動させて検査を行う。これらの検査装置では被検査マスクを水平に保持する方法と鉛直に保持する方法がある。水平に保持する方法では、ＣＣＤカメラ又はマスク等の可動構造を有する構成物を容易に設計、製作できるという利点がある。なおマスク検査装置においては１つのＣＣＤカメラのみにより検出を行いデータベースに記憶されているＣＡＤデータと比較し欠陥等の検査を行うＤｉｅ　Ｔｏ　Ｄａｔａｂａｓｅ方式と一定間隔に離れた２つのＣＣＤカメラのヘッドにより検出を行い、そのデータを比較して欠陥等の検査を行うＤｉｅ　ｔｏ　Ｄｉｅ方式が用いられている。
【０００３】
しかし近年の基板サイズの大型化によりマスクサイズも大きくなり、マスクを水平に保持すると自重によってマスクにたわみが生じる。また検査中にパーティクルが発生しマスク上に落ちることもある。これらにより検査にミスが生じることがあるため、マスクを鉛直に保持する方法がよく用いられるようになっている。鉛直に保持する方法では被検査マスクのたわみを最小限に抑えることができる。さらにパーティクルの影響を少なくすることが出来る。またマスクを縦置きにすることにより小型化、省スペース化、軽量化が図れるという利点もある。
【０００４】
被検査マスクを鉛直に保持する方法では、検査用画像を撮影するためにＣＣＤカメラのヘッド部を鉛直軸方向に駆動する必要がある。このヘッド部の移動の直進性（真直度、ヨーイング、ピッチング、ローリング）及び剛性は、検査装置の検査精度を決定する重要な要因であり、より高いレベルが要求されている。また近年の配線幅の微細化によりパターン形状が微細化され、さらに高いレベルの直進性が要求されるようになってきている。
【０００５】
従来のマスク検査装置において、鉛直軸駆動機構を用いて上下にＣＣＤカメラのヘッド部を移動する場合は、鉛直方向の直線案内装置としては直進型のリニアガイドを用いるものや、空気を微小隙間に吹き出して浮上量を維持するエアスライドを用いるものが一般的であった。
【０００６】
このリニアガイドを用いた直線案内装置を備えるマスク検査装置について図１３を用いて説明する。１は角柱、２は定盤、３はヘッド部、４はバランスウェイト（カウンターウェイト）、５はワイヤー、６はマスク、７はマスクホルダー、３４は水平方向移動機構、５１はリニアガイドである。
【０００７】
定盤２の上に直方体の角柱１が鉛直に取り付けられており、その横にマスクホルダー７が鉛直に立てられている。このマスクホルダー７にはマスク６が取り付けられるようになっている。この角柱１の側面にリニアガイド５１が取り付けられており、それにＣＣＤカメラのヘッド部３が取り付けられている。このヘッド部３の上部にはワイヤーが取り付けられ、図１３に示すように滑車を通じたその先にはヘッド部３と釣り合いが取れたバランスウェイト４が取り付けられている。ヘッド部３は後述する鉛直方向駆動機構によってリニアガイド５１に沿って上下に移動する。そしてヘッド部３をマスク６の検査する位置に移動させる。
【０００８】
ヘッド部３をこの位置で保持したまま、水平方向移動機構３４によりマスクホルダー７を水平方向に一定速度で移動させ、マスク６をＣＣＤカメラの前を通過させる。この水平方向移動機構３４はレール、リニアモーター等で構成され、外部に設けられたＦＡコンピューター等により動作することができる。またマスク６を水平にするために、マスク６とマスクホルダー７の取り付け角度は調整できるようにしている。そしてヘッド部３が移動しているときに一定時間間隔でＣＣＤカメラの画像を検出する。この画像により、マスク６に欠陥、異常がないか検査する。また装置内にはダウンフローが流れパーティクルの発生を抑制している。
【０００９】
次にこの鉛直方向駆動機構とリニアガイド５１の構成について図１４を用いて説明する。図１４は図１３で示した角柱１をＣＣＤカメラのヘッド部から見た平面図である。図１３で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。ここで３ａはＣＣＤカメラヘッド、３ｂはヘッドホルダー、８は鉛直方向駆動機構である。
【００１０】
ＣＣＤカメラヘッド３ａはヘッドホルダー３ｂに固定され、これらは図１３で示したヘッド部３を構成している。そしてヘッドホルダー３ｂは角柱１の側面に設けられた２つのリニアガイド５１に取り付けられている。これによりヘッド部３の鉛直方向の移動をガイドしている。そして２つのリニアガイド５１の間にラックアンドピニオン又はボールネジ等からなる鉛直方向駆動機構８が設けられている。そしてモーターなどによって鉛直方向に移動させる。
【００１１】
このようなリニアガイドを用いたマスク検査装置では以下のような問題点が生じていた。角柱１の平面度が良好（例えば２μｍ／１ｍ程度）であっても、角柱１にリニアガイド５１を取り付けるためにリニアガイドのガタ分が増加して鉛直方向の真直度が劣化する。また真直度はリニアガイド５１のレールを固定する際の取り付け精度に依存し、装置の長期安定性は取り付けの際のねじの締め付けトルクや温度変化に依存し経時的に変化する可能性がある。剛性を維持するためには大型のリニアガイドや複数のリニアガイドを使用する必要がある。大型のリニアガイドを使用した場合は装置が大型になり、重量の増加、制御不安定化などの不具合が発生する。また複数のリニアガイドを使用した場合は、リニアガイドを精密に平行に取り付けるのは困難であるためにリニアガイドが互いに干渉して、真直度、ヨーイング、ローリング、ピッチングが劣化する。またその再現性は循環ボールの位置によるためにあまり良くない。またリニアガイドを取り付ける者は熟練を要する。
【００１２】
次にエアスライドを用いた鉛直移動機構を備えたマスク検査装置について図１５を用いて説明する。この場合の直線案内装置を除いたマスク検査装置の構成は図１４に示した構成と略同一であり説明を省略する。ここで５２はエアスライドである。図１５に示すようにエアスライド５２が角柱１の四辺を囲うように取り付けられている。またエアスライド５２の内径は角柱１より数μｍ大きく製作されている。エアスライド５２は全ての内側の面にエアの噴出口が設けられており、そこから均等にエア（空気）を噴出している。そしてバランスウェイト４とワイヤー５が取り付けられている。よって図１６に示すように角柱１との間に数μｍの隙間を保って浮上することができる。これにより直進性良く鉛直方向に移動することができる。そしてこのエアスライド５２にはＣＣＤカメラが取り付けられている。
【００１３】
しかし、このエアスライド５２による直線案内装置を備えたマスク検査装置には以下のような問題点があった。エアスライド５２は角柱１に対する反発力しか有しないために図１６に示すように角柱１を囲うように４面に設けなければ剛性が弱い。すなわち、囲うように設けられていない場合は外部から力が加わると、エアスライド５２と角柱１の間の間隔が安定しなかった。よってエアスライド５２は剛性を高くするために角柱１の四辺を囲むようにガイドしなければならない。従って、マスクサイズが大型化して角柱１の２００ｍｍ程度より太くなった場合は、その構造自体が大型化してしまうために実用性が低い。さらに４面の全てについて平行度よく加工、製作するのは困難であった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で直進性及び剛性が高い直線案内装置及びそれを用いたマスク検査装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる第１のマスク検査装置は鉛直方向に被検査対象のマスク（例えば、本発明の実施の形態におけるマスク６）を保持し、検出器（例えば、本発明の実施の形態におけるＣＣＤカメラヘッド部３ａ）を鉛直方向に移動させて当該マスクを検査するマスク検査装置であって、ステージ（例えば、本発明の実施の形態における定盤２）の上に鉛直に立てられた角柱（例えば、本発明の実施の形態における角柱１）と、前記検出器が取り付けられ、前記角柱の少なくとも２面の基準面に対向する検出器用ステージ（例えば、本発明の実施の形態におけるヘッド用垂直ステージ１２）と、前記検出器用ステージを一定の高さに保持する保持手段（例えば、本発明の実施の形態におけるバランスウェイト４）と前記検出器用ステージの各々の基準面側に設けられた軸受け（例えば、本発明の実施の形態におけるエアパッド１１）を備え、前記軸受けは前記基準面側に気体を噴出する噴出部（例えば、本発明の実施の形態におけるエア噴出部１３）と気体を吸引する吸引部（例えば、本発明の実施の形態における吸引部１４）を備えるものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００１６】
本発明にかかる第２のマスク検査装置は、上記の本発明にかかる第１の検査装置であって、前記検出器用ステージを鉛直方向に移動させる鉛直方向駆動手段（例えば、本発明の実施の形態における鉛直方向駆動手段８）を備えるものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００１７】
本発明にかかる第３のマスク検査装置は、上記第１又は第２のマスク検査装置において前記鉛直方向駆動手段の駆動軸が前記軸受けの中央より前記基準面が交差する角の近傍に設けられているものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００１８】
本発明にかかる第４のマスク検査装置は第３のマスク検査装置において、さらに前記吸引部から吸引される気体の吸引量を調整する吸引量調整手段を備えているものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００１９】
本発明にかかる第５のマスク検査装置は、上記第１乃至第４のマスク検査装置において前記吸引部が複数に分割され、各々の当該吸引部に前記吸引量調整手段を備えているものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００２０】
本発明にかかる第６のマスク検査装置は上記の第１乃至第５のマスク検査装置において前記噴出部から噴出される気体の噴出量を調整する噴出量調整手段を備えるものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００２１】
本発明にかかる第７のマスク検査装置は第６のマスク検査装置であって前記噴出部が複数に分割され、各々の当該噴出部に前記噴出量調整手段を備えるものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００２２】
本発明にかかる第８のマスク検査装置は上記の第１乃至第７のマスク検査装置であって、前記保持手段が鉛直方向に移動可能なバランスウェイト（例えば、本発明の実施の形態におけるバランスウェイト４）と、前記バランスウェイトに連結されたワイヤー（例えば、本発明の実施の形態におけるワイヤー５）を備え、前記ワイヤーが前記検出器及び前記軸受けが取り付けられた検出器用ステージの重心位置に取り付けらいるものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００２３】
本発明にかかる第９のマスク検査装置は上記の第１乃至第７のマスク検査装置であって、前記保持手段が鉛直方向に移動可能なバランスウェイト（例えば、本発明の実施の形態におけるバランスウェイト４）と、前記バランスウェイトに連結された２本以上のワイヤー（例えば、本発明の実施の形態におけるワイヤー５）を備え、前記前記検出器及び前記軸受けが取り付けられた検出器用ステージの重心位置が前記角柱の内部にあり、重心位置にワイヤーを取り付けられない場合において、前記ワイヤーが以上の異なる位置に取り付けているものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００２４】
本発明にかかる第１０のマスク検査装置は上記の第１乃至第９のマスク検査装置であって、前記検出器に設けられている配線を前記検出用ステージに追従させる追従手段（例えば、本発明の実施の形態におけるセンサーブラケット２１、ケーブルベア２５等）を備えるものである。これにより検出器を鉛直方向に真直性よく移動することができ、検査精度を高めることができる。
【００２５】
本発明にかかる直線案内装置は移動体（例えば、本発明の実施の形態におけるエアパッド１１）と固定体（例えば、本発明の実施の形態における角柱１）の間に微小隙間を設けて移動体を直進させる直線案内装置であって、前記移動体は前記固定体に対向する面に気体を噴出する複数の噴出部（例えば、本発明の実施の形態における噴出部１３）及び気体を吸引する吸引部（例えば、本発明の実施の形態における吸引部１４）を備え、各々の前記噴出部から噴出される気体の噴出量を調整する噴出量調整手段が設けられているものである。これにより直進性良く移動体を移動させることが出来る。
【００２６】
本発明にかかる直線案内装置は（例えば、本発明の実施の形態におけるエアパッド１１）と固定体（例えば、本発明の実施の形態における角柱１）の間に微小隙間を設けて移動体を直進させる直線案内装置であって、前記移動体は前記固定体に対向する面に気体を噴出する噴出部（例えば、本発明の実施の形態における噴出部１３）及び気体を吸引する複数の吸引部（例えば、本発明の実施の形態における吸引部１４）を備え、各々の前記吸引部から吸引される気体の吸引量を調整する吸引量調整手段が設けられているものである。これにより直進性良く移動体を移動させることが出来る。
【００２７】
本発明にかかる直線案内装置は移動体（例えば、本発明の実施の形態におけるエアパッド１１）と固定体（例えば、本発明の実施の形態における角柱１）の間に微小隙間を設けて移動体を直進させる直線案内装置であって、前記固定体は異なる角度を有する２面以上の基準面（例えば、本発明の実施の形態における第１基準面９、第２基準面１０）を備え、前記移動体は前記固定体に前記基準面に対向するそれぞれの面に気体を噴出する複数の噴出部（例えば、本発明の実施の形態における噴出部１３）及び気体を吸引する吸引部（例えば、本発明の実施の形態における吸引部１４）を備え、各々の噴出部から噴出される気体の噴出量を調整する噴出量調整手段が設けられているものである。これにより直進性良く移動体を移動させることが出来る。
【００２８】
本発明にかかる直線案内装置は移動体（例えば、本発明の実施の形態におけるエアパッド１１）と固定体（例えば、本発明の実施の形態における角柱１）の間に微小隙間を設けて移動体を直進させる直線案内装置であって、前記固定体が２面以上の異なる角度を有する基準面（例えば、本発明の実施の形態における第１基準面９、第２基準面１０）を備え、前記移動体は各々の基準面に対向するそれぞれの面に気体を噴出する噴出部（例えば、本発明の実施の形態における噴出部１３）及び気体を吸引する複数の吸引部（例えば、本発明の実施の形態における吸引部１４）を備え、各々の当該吸引部から吸引される気体の吸引量を調整する吸引量調整手段が設けられているものである。これにより直進性良く移動体を移動させることが出来る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
本発明にかかる直線案内装置を用いたマスク検査装置について図１を用いて説明する。図１はマスク検査装置の構成を示す斜視図である。１は角柱、２は定盤、３はヘッド部、３ａはＣＣＤカメラヘッド、４はバランスウェイト（カウンターウェイト）、５はワイヤー、６はマスク、７はマスクホルダー、８は鉛直方向駆動機構、９は第１基準面、１０は第２基準面、１１はエアパッド、１２はヘッド用直角ステージ、１８はモーターステージ、３４は水平方向移動機構である。また図１３で示したリニアガイド等の直線案内装置を除いた部分の構成は従来のマスク検査装置と略同様の構成をしている。
【００３０】
定盤２の上に直方体の角柱１が鉛直に取り付けられており、その横にマスクホルダー７が鉛直に立てられている。この角柱１は加工の容易さの観点及び平面度を出すために御影石からなる。また金属やセラミックなどの御影石以外の材質でもよい。マスクホルダー７にはマスク６が取り付けられるようになっている。検査時にはこのマスク６がＸ方向に移動する。そして角柱１の隣接する２面にヘッド用直角ステージ１２が設けられており、それにＣＣＤカメラヘッド３ａが取り付けられている。そしてヘッド用直角ステージ１２には角柱１のそれぞれの面との間にエアパッド１１が取り付けられている。ＣＣＤカメラヘッド３ａ、ヘッド用直角ステージ１２及びエアパッド１１等からなる移動部が上下に移動する。説明のために、このエアパッド１１が設けられている角柱１の面でＸ軸に垂直な面を第１基準面９、Ｚ軸に垂直な面を第２基準面１０とする。
【００３１】
このヘッド用直角ステージ１２の上部にはワイヤーが取り付けられ、図１に示すように滑車を通じたその先には移動部と釣り合いが取れたバランスウェイト４が設けられている。ヘッド用直角ステージ１２はモーターステージ１８とラックアンドピニオン等からなる鉛直方向駆動機構８によって上下に移動する。そのためワイヤー５はＣＣＤカメラヘッド３ａ、ヘッド用直角ステージ１２及びエアパッド１１等からなる移動部の重心位置に設けられていることが望ましい。これにより、直進性よく鉛直方向の移動を行うことができる。この上下移動の制御は外部に設けられた制御用のＦＡコンピューター等により行われ、ＣＣＤカメラヘッド３ａをマスク６の検査する位置に移動させることが可能となる。また装置内にはクリーンエアがダウンフローしておりパーティクルの発生を抑制している。
【００３２】
ＣＣＤカメラヘッド３ａをこの位置で保持したまま、水平方向移動機構３４によりマスクホルダー７をＸ方向に一定速度で移動させ、マスク６をＣＣＤカメラヘッド３ａの前を通過させる。水平方向移動機構３４はレール、リニアモーター等により構成される。またマスク６を水平にするために、マスク６とマスクホルダー７の取り付け角度は調整できるようにしている。そして一定時間間隔でＣＣＤカメラの画像を検出する。この画像により、マスク６に欠陥、異常がないか検査する。そしてＣＣＤカメラヘッド３ａを鉛直方向に一定距離移動させた後、再びＸ方向にマスクを移動させてマスク６の画像の検出を行う。この動作を繰り返し行うことにより、マスク６の全面が検査できる。この鉛直方向の移動ステップとマスク水平方向の移動速度はＣＣＤカメラの視野範囲及び性能等により調整される。
【００３３】
次に本発明にかかる直線案内装置の移動部について図２を用いて説明する。図２は鉛直方向の移動部の内側（角柱側から見た）の斜視図である。図１に示した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。１３はエア噴出部、１４は吸引部、１５はエア供給部、１６は排気口、１７は駆動機構用穴部である。なお図２では後述するモーターステージ１８は取り付けられていないものとする。
【００３４】
ヘッド用直角ステージ１２の内側にエアパッド１１が２個取り付けられており、このエアパッド１１が軸受けの機能を果たしている。このエアパッド１１はそれぞれ第１基準面９及び第２基準面１０に対向するように取り付けられている。そして基準面側にはエア噴出部１３と吸引部１４が設けられている。そしてその上面にはエアを噴出するためのエア供給口１５と空気を排気するためのエア排気口１６が設けられている。エアパッド１１の内部でエア供給口１５はエア噴出部１３と、排気口１６は吸引部１４とつながっている。このエア供給口１５には配管（図示せず）によって加圧された空気が供給されエア噴出口１３から噴出される。また排気口１６には配管（図示せず）が取り付けられており、その先には真空排気ポンプ（図示せず）が設けられている。そして真空排気ポンプで排気することにより吸引部１４から空気が吸引される。これらの配管はエアパッド１１毎に別の配管を設けてもよいし、１系統の配管を途中で分岐しても良い。
【００３５】
このエアパッド１１には加工が容易であることからアルミナ等のセラミックが用いられる。エア噴出部１３には空気を噴出する噴出孔が多数設けられている。吸引部１４はそれぞれのエア噴出部１４を囲むよう溝が形成されている。ここではエア噴出部１４は４分割になっており、そのエア噴出部１３を囲むように吸引部１４が設けられている。その製造方法及び内部構成については例えば特開２００２−１０６５６２号公報に詳細に記載されている。エアパッド１１と基準面の間隔はエア噴出部１３から噴出される空気による反発力と吸引部１４から吸引される空気による吸引力の釣り合う場所で一定になる。従ってエアパッド１１は角柱１との間に微小隙間を有し浮上する。
【００３６】
外力や振動によってその隙間が狭くなった場合は、反発力の方が吸引力より強くなりもとの微小隙間に戻る。逆に外力や振動によってその隙間が広くなった場合には、吸引力の方が反発力より強くなるためもとの微小隙間に戻る。これにより外力や振動等による外乱があっても微小隙間の間隔を一定に保つことが出来る。
すなわち気体の噴出による反発力は水平方向のエアスライドに対する重力の役割を果たすことになる。
【００３７】
また本発明ではこのエアパッド１１をヘッド用直角ステージ１２に２つ設け、角柱１の２つの基準面に対して空気の噴出、吸引を行う。従って第１基準面９側に設けられているエアパッド１１によりＸ軸側の間隔を一定にすることができる。また第２基準面１０側に設けられているエアパッド１１によりＺ軸側の間隔を一定に保つことが出来る。従って、直進性（真直度、ヨーイング、ピッチング、ローリング）の劣化を抑制することができる。また必要な剛性に合わせてヘッド用垂直ステージ１２を製作すれば、移動部の剛性を高くすることもできるためコンパクトな構造でよい。従って製造コストが低減される。さらに接触部がないために精度劣化要因が取り除かれ、経時変化も無くなる。また取り付けの際の調整技能は要求されないため、容易に製造することができる。
【００３８】
また従来のエアスライドのように４面全てに対して空気を噴出する必要がなく、角柱の２面に対向するエアパッド１１及びヘッド用直角ステージ１２を設ければよい。これにより簡易な構成で製造することが出来る。さらに角柱１の基準面の微小部分における凸凹はエアパッド部の面積により平均化されて、基準面の平面度以上に真直度がよくなる。
【００３９】
また上述のようにヘッド用垂直ステージ１２は微小な変位があった場合でも、基準面に対して一定の隙間間隔に復元することができる。そのため本発明において鉛直方向駆動機構８は水平方向（Ｘ方向、Ｚ方向）に対して自由度を有していることが望ましい。以下に水平方向に自由度を有する鉛直方向駆動機構８の構成について図３を用いて説明する。図３は鉛直方向駆動機構８に備えられているモーターステージ１８の構成を示す平面図である。このモーターステージ１８は図１に示すように基準面１０に対してヘッド用垂直ステージ１２の外側に設けられている。鉛直方向駆動機構８は通常用いられるラックアンドピニオンが用いられている。このラック３５、ピニオン１９、レール２０、駆動機構用モーター２６、モーターステージ１８、ラック抑え３６、ラック抑え用固定具３７、バネ３８等から鉛直方向駆動機構８は構成される。
【００４０】
図１に示すようにラック３５（板歯車）は角柱１に設けられている。図３に示すようにピニオン１９（小歯車）はモーターステージ１８に設けられており、駆動機構用穴部１７を通ってラック３５と接触する。図１に示すようにこの裏側には駆動機構用モーター１６が設けられており、ピニオン１９を回転させることができる。このピニオン１９の横方向の幅によりＸ方向に自由度を有する。すなわちＸ方向に外力が加わった場合、ラック３５とピニオン１９の位置関係がずれることにより、ヘッド用直角ステージ１２がＸ軸上で移動する。従って自由度を有することができ、エアパッド１１による反発力及び吸引力により移動部が元の位置に復元する。
【００４１】
次にＺ軸方向の動作について説明する。図３に示すようにモーターステージ１８には丸型のラック抑え３６が設けられている。このラック抑え３６とピニオン１９でラック３５を挟んでいる。そしてラック抑え３６はラック抑え用固定具３７により取り付けられている。ラック抑え用固定具３７の上側はモーターステージ１８に取り付けられている。このラック抑え３６及びラック抑え用固定具３７とピニオン１９はバネ３８によりつながっている。従ってピニオン１９が回転した際に発生する力によりモーターステージ１８及びヘッド用直角ステージ１２がＺ軸方向に移動するの防ぐことができる。モーターステージ１８が上下移動する時はラック抑え３６が回転する。モーターステージ１８の裏側にはレール２０が取り付けらており、このレール２０によりヘッド用垂直ステージ１２に取り付けられる。よって、エアパッド１１の吸引力又は反発力により移動部が元の位置に復元する。従って、Ｘ方向と同様にＺ方向にも自由度を有する。また鉛直方向駆動機構８はラックアンドピニオン以外にもボールネジを用いたものでもよい。さらに図１１に示すようなユニバーサルジョイントを用いて取り付けてもよい。図１１に示すユニバーサルジョイントでは中心の穴にボールネジが挿入され、ボールネジの回転により上下に移動する。そして真ん中のドーナツ状の固定具の側面に支柱が４本取り付けられている。上下の固定具に設けられた穴にこの支柱を挿入し、結合させる。これにより水平方向に自由度を有することが出来る。さらにオルダムカップリング等の継手を用いることにより水平方向に自由度を有することが出来る。これによりＺ軸方向に自由度を有するため、エアパッド１１による反発力及び吸引力により移動部が元の位置に復元する。なお上述の継手に限られるものではない。
【００４２】
また、各基準面に対するエアの噴出圧力（噴出流量）、吸引口の真空度（吸引量）を各々調整することにより、移動方向に対して直交する方向（Ｘ方向、Ｚ方向）にそれぞれ±３μｍ程度の任意の位置移動することが可能である。なおエア供給口１５に接続している配管の上流にレギュレーターを設け供給圧を制御したり、配管途中にコンダクタンスを可変できるバルブやオリフィスを設けることにより噴出流量及び吸引口の真空度等を容易に調整することが出来る。例えば、第２基準面１０に対向するエアパッド１１の圧力等を調整することによりＺ軸方向の微調整を行うことができ、ＣＣＤカメラヘッド３ａの微妙な焦点合わせや焦点位置ずれの調整に利用することができる。
【００４３】
本発明において充分な剛性、直進性などの基本性能を得るためには各基準面に対してエアパッド１１を出来るだけ角柱１の基準面に対して平行に設けることが望ましい。そのために重力に対して自重をキャンセルするようにバランスウェイト４を設置する場合にそのワイヤー５が移動部の重心位置に取り付けられ支持することが望ましい。これにより、移動部を１点で支持した場合でも水平が保たれ、ＣＣＤカメラヘッド３ａを真直度よく鉛直方向に移動することができる。
【００４４】
またＣＣＤカメラヘッド３ａが軽量で重心位置が基準面の内側となり１点で支持できない場合は図６に示すように基準面に垂直で重心位置を通る直線上に支持位置を２点設けることが望ましい。これにより水平が保たれ、ＣＣＤカメラヘッド３ａを鉛直に上下移動することができる。なお１本のワイヤー５が１点に取り付けられているように図示しているが２本以上のワイヤー５が同じ点に取り付けられていても同様の効果を得ることが出来る。またここでワイヤー５はバランスウェイト４及び移動部を支えることができればよく、金属以外の材質による線や糸も含むものとする。また鉛直方向駆動機構８にはボールネジ、リニアモーター、ラックアンドピニオン等を用いることができるが駆動時に各パッド面に対してモーメントを発生する要因となってしまう場合がある。このため、モーメントを低減するために各エアパッド１１の中央より基準面が交差する点の近傍にこれらの鉛直方向駆動機構８が設けられている方が望ましい。これにより、ＣＣＤカメラヘッド３ａが傾くことなく移動させることができ、正確な検査を行うことができる。
【００４５】
またＣＣＤカメラヘッド３ａからは信号配線や電圧を供給するための配線が出ている。さらにエアパッド８からは空気用に配管がでている。ＣＣＤカメラヘッド３ａやエアパッドが上下に移動した際に、この配線によってＣＣＤカメラヘッド３ａ等に力が加わってしまうと位置のずれやヘッドの傾きが生じてしまう。従って、この配線類をまとめてケーブルベア（登録商標）などによりＣＣＤカメラヘッド３ａと追従させて上下移動させることが望ましい。この配線の追従手段の一例について図４を用いて説明する。図４は角柱１をＣＣＤカメラヘッドが設けられた面の背面から見た斜視図である。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。ここで２１はセンサーブラケット、２２は配線、２３はボールネジ、２４はボールネジ用モーター、２５はケーブルベア、２７は配線導入部、４１は配線取出し部である。
【００４６】
ＣＣＤカメラヘッドからの配線２２は図４に示すようにヘッド用垂直ステージ１２とセンサーブラケット２１の横及びケーブルベア２５の配線導入部２７を通りケーブルベア２５に組み込まれる。ここで配線２２は配線の他、配管も含まれるものとする。この際、ヘッド用垂直ステージ１２及びセンサーブラケット２１に配線２２が固定されることが望ましい。そしてヘッド用垂直ステージ１２とセンサーブラケット２１の間では配線２２に少しのたわみを持たせている。センサーブラケット２１はボールネジ２３に取り付けられ、ボールネジ用モーター２４により上下する。またケーブルベア２５には配線導入部２７を上下に移動させる駆動ユニット（図示せず）が取り付けられており、その駆動ユニットはボールネジ用モーター２４と連動して動くように設定されている。よってケーブルベア２５の配線導入部２７及び屈曲部が上下に移動する。従って、配線２２が固定されているセンサーブラケット２１と配線導入部２７との距離は一定のままであり、配線取出し部４１の位置は動かない。そのため配線２２が引っ張られることがなくなる。
【００４７】
なおケーブルベア２５はチェーンブロック等から構成され、その動作は例えば、特開２００２−１１２４４２号公報より詳しく説明されている。これによりケーブルベア２５の配線導入部２７はセンサーブラケット２１に追従して上下移動を行う。これにより配線２２が引っ張られることがなくなり、力が加わることなくヘッド用直角ステージ１２等を移動することができる。
【００４８】
次にセンサーブラケット２１の詳細な構成について図５を説明する。図５はセンサーブラケット２１の構成を示す平面図である。図１、図４で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。ここで２８は上センサー、２９は下センサー、３０はセンサーキッカー、３１は上部リミットセンサー、３２は下部リミットセンサー、３３はリミットセンサー用キッカーである。
【００４９】
ヘッド用垂直ステージ１２にはセンサーキッカー３０とリミットセンサー用キッカーが取り付けられているため、ＦＡコンピューター等でヘッド用垂直ステージ１２を移動させた場合、連動して両キッカーも移動する。センサーブラケット２１には上センサー２８と下センサー２９及び上部リミットセンサー３１と下部リミットセンサー３２がそれぞれセンサーキッカー３０及びリミットセンサー用キッカー３３に対応する位置に取り付けられている。上センサー２８及び下センサー２９は例えば光センサーであり、これらの間の光が遮られるとセンサーがＯＮされる。従って位置ヘッド用垂直ステージ１２が上に移動すると、センサーキッカー３０が上センサー２８の間を遮り、上センサー２８がＯＮされる。するとボールネジ用モーター２４が回転しセンサーブラケット２１及び配線導入部２７を上に移動させる。逆に位置ヘッド用垂直ステージ１２が下に移動すると下センサー２９を遮るので、ボールネジ用モーター２４が反対に回転する。よってセンサーブラケット２１及び配線導入部２７は下に移動する。これにより配線２２が固定されているセンサーブラケット２１及びケーブルベア２５の配線導入口２７がＣＣＤカメラヘッド部３ａに追従して動くようになるために、配線２２によってヘッド部に力が加わることがない。よってＣＣＤカメラヘッド３ａを直進性よく鉛直方向に移動させることができ、上下移動による位置ずれを抑制することができる。
【００５０】
本発明では上下センサーの他に上下のリミットセンサーが設けられている。これは上下センサーが故障した場合や誤動作した場合に配線２２を誤って切らないようにするものである。この上下のリミットセンサーは例えばリミットスイッチが用いられ、リミットセンサー用キッカー３３がリミットスイッチを押すとセンサーがＯＮする。例えば、上センサー２８が故障中にヘッド用垂直ステージ１２が上に移動した場合は、センサーブラケット２１は上に移動しないためヘッド用垂直ステージ１２とセンサーブラケット２１の距離が離れてしまう。よって、この距離が配線２２のたわみ分を超えてしまった場合は、配線２２が断線する恐れがある。
【００５１】
この断線を防ぐための動作を説明する。例えば、上センサー２８が故障していて所定の位置（上センサーをＯＮする位置）になってもセンサーブラケット２１の移動が始まらない時はリミットセンサー用キッカー３３が上部リミットセンサー３１のスイッチを押す。スイッチが押された場合、鉛直方向駆動機構８の動作を停止させ、ヘッド用直角ステージ１２の移動を中止させる。この際には検査装置用のＦＡコンピューターにアラーム等を出すことが望ましい。下方向に対しても同様の動作をするように下部リミットセンサー３２を取り付けておく。これにより、上センサー２８や下センサー２９が故障した場合や誤動作した場合でも配線２２が切断されることなく使用することが出来る。これらのセンサーの位置は配線の長さ、たわみ及びＣＣＤカメラヘッドの移動距離、移動速度によって調整すればよい。また上記のセンサーやリミットスイッチは一例でありこれ以外のスイッチやセンサーを用いても、配線類がヘッド用垂直ステージ１２に追従して移動すればよい。
【００５２】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる直線案内装置は実施の形態１にかかる直線案内装置を改良したものであり、より精度よく移動させることができるようにしたものである。この直線案内装置の移動部について図７を用いて説明する。図７は直線案内装置の移動部の構成を示した斜視図であり、図２に対応する図である。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すために説明を省略する。
【００５３】
基本的な構成は実施の形態１で示した直線案内装置と同様である。本実施の形態ではエアパッド１１に設けられている４分割されているエア噴出部１３に対して異なる噴出圧で空気を噴出できる点で異なる。この分割されているエア噴出部１３は噴出圧に差を設けるためにそれぞれ異なるエア供給口１５を有しており、エアパッド内部では接続されていない。エアパッド１１は２つあるので、分割されているエア噴出部１３及びエア供給口１５は全部でそれぞれ８つある。図７に示すように、ここでは説明のため個々のエア噴出部１３とエア供給口１５の数字の後ろにａ〜ｈまでの符号を付ける。また個々のエア噴出部１３は同じアルファベットのエア供給口１５のみの接続されているものとする。例えば、エア噴出部１３ａはエア供給口１５ａに対応しているものとする。
【００５４】
ここで個々のエア供給口１５に対応する配管（図示せず）にそれぞれレギュレーターを設けることにより、別々に空気の供給圧を調整できる。従ってエアパッド１１の反発力は基準面に対して部分的に変化させることが出来る。また分岐した配管をそれぞれのエア供給口１５に取り付け、分岐される空気の流量を調整してもよい。
【００５５】
このエアパッド１１に対応する角柱１を図８に示す。図８は角柱１の斜視図である。ここエア噴出部１３ａ〜ｈに対応する箇所にａ〜ｈのアルファベットを付した。個々の噴出圧を調整すれば、反発力に差が生じ図８に示すようにローリング、ピッチング、ヨーイングのずれの調整を行うことが可能になる。
【００５６】
例えばエア噴出部１３ａ、エア噴出部１３ｃとエア噴出部１３ｂ、エア噴出部１３ｄの間に圧力差（反発力の差）を設ければピッチング方向のずれを調整することができる。またエア噴出部１３ｅ、エア噴出部１３ｇとエア噴出部１３ｆ、エア噴出部１３ｈの間に圧力差（反発力の差）を設ければ、ヨーイング方向のずれを調整することが出来る。すなわち図９（ａ）に示す様にピッチング又はヨーイング方向にずれが生じている場合は図９（ｂ）に示すように噴出圧に差を設けてずれ（傾き）を調整することができる。
【００５７】
さらにエア噴出部１３ａ、エア噴出部１３ｂとエア噴出部１３ｃ、エア噴出部１３ｄの間に圧力差（反発力の差）を設ければローリング方向のずれを調整できる。同様にエア噴出部１３ｅ、エア噴出部１３ｆとエア噴出部１３ｇ、エア噴出部１３ｈの間に圧力差（反発力の差）を設ければローリング方向のずれを調整できる。すなわち図１０（ａ）に示す様にローリング方向にずれが生じている場合は図１０（ｂ）に示すように噴出圧に差を設けてずれ（傾き）を調整することが出来る。従って個々のエア噴出部１３に圧力差を設けることにより、任意の方向のずれを調整することができ直進性を向上することが出来る。
【００５８】
また本発明の実施の形態では個々の噴出圧に差を設けることにより、反発力を調整したが、噴出する空気の流量に差を設けても良い。またエア噴出部１３を個々に分割するのではなく、吸引部１４を分割して個々の吸引力に差を設けてもよい。また１つのエアパッド１１のみに上述の調整手段を設けて調整を行ってもよい。この場合、調整方向は限られるが簡易な構成で調整手段を設けることが出来る。さらには吸引力と反発力の両方を調整できるようにしてもよい。これにより細かな調整を行うことができる。このような直線案内装置は鉛直方向以外にも利用することができ、特にマスク検査装置に用いることが好適である。
【００５９】
また本発明にかかる直線案内装置のさらなる利用方法について以下に説明する。
例えば、図１に示すようなマスク検査装置において角柱１の基準面の平面度が悪い場合や水平方向移動機構３４が傾いており直進性が悪い場合は、実施の形態２にかかる直線案内装置を用いることによりそれらを吸収することができる。
【００６０】
すなわち、角柱１が傾いて設けられている場合において、その傾きを吸収するようにＣＣＤカメラヘッド３ａを鉛直方向に移動させることができる。具体的にはＸ方向に角柱１が傾いている場合は第１基準面９に対するエアパッド１１の供給圧又は噴出圧を調整して傾きによるずれを吸収できる。例えば、角柱１がバランスウェイト４側に傾いている場合は、ＣＣＤカメラヘッド３ａが上に行った際にその供給圧を上げれば角柱１とエアパッド１１の距離を離すことが出来る。これにより角柱１の傾きを吸収することが出来る。
【００６１】
また水平方向移動機構３４が傾いている場合にも同様に調整することが出来る。例えば、角柱１がマスク１側に傾いている場合はＣＣＤカメラヘッド３ａが上に上がった際に空気の供給圧を上げて角柱１とエアパッド１１の間隔を離すことができる。これにより水平方向移動機構のずれを吸収することができる。さらにはマスク６のパターンがあらかじめ直角以外の角度で設けられており、傾いたパターン形状のマスク６の検査に用いることもできる。
【００６２】
このような傾きの吸収はＤｉｅ　ｔｏ　Ｄｉｅ方式の検査方法に有効である。Ｄｉｅ　ｔｏ　Ｄｉｅ方式では一定の間隔だけ鉛直方向に離れた２つのＣＣＤカメラヘッドによりマスク内の同一のパターンを検出して、その比較により欠陥等の検査を行う。従って、角柱１や水平方向移動機構３４が傾いている場合や、あらかじめ傾いたパターン形状のマスク６を検査する場合は誤って検査をしてしまう。すなわち、マスク６に欠陥がなくても配線等の位置が各々のＣＣＤカメラヘッドで異なり、パターン形状に差が生じてしまう。これにより、欠陥有りと誤認識することがある。従って、供給圧等を制御してこの傾きを吸収、補正するように反発力又は吸引力を鉛直方向の位置によって変化させることにより、正確に検査を行うことができる。さらに角柱１や水平方向移動機構３４が傾いている場合に限らず、基準面や定盤２がうねっており真直度が悪い場合等にも応用することが出来る。これにより基準面の真直性等を補正することができ、より正確な検査を行うことが出来る。
【００６３】
上述の様に角柱１が傾いている場合や、基準面の平面度が悪い場合は基準となる真直度の劣化を補正できるように供給圧等を制御することが望ましい。例えば、装置を製造した後にまず基準となるマスクのパターンを測定する。この基準パターンはそのパターンがあらかじめ正確に直交していることが望ましい。この基準パターンの測定により傾きや位置ずれを求める。もともとの基準マスクのパターンは正確に直交しているのでその差がこの装置の傾きや平面度となる。そしてこのずれをＣＣＤカメラヘッドの位置によって吸収するように供給圧等を制御する。この制御は検査装置の制御用ＦＡコンピューターにより制御できることが望ましい。
【００６４】
この場合は、まずＦＡコンピューターに基準パターンの測定結果を記憶させ、ＣＣＤカメラヘッド部の位置ずれを求めさせる。この位置ずれを吸収するようにＦＡコンピューターがリモートコントロールにより供給圧等を変化させる。この供給圧の変化等はレギュレーターによる圧の調整や、バルブの開閉によってなされる。そして補正した供給圧でもう一度基準パターンの測定を行う正確に測定ができたか否かを確認する。これにより、正確な検査を行うことができる。またこれらの基準面の平面度等は検査装置毎に個体差がある場合でも、それぞれの検査装置に対して行えば検査装置間の個体差を少なくすることが出来る。
【００６５】
その他の実施の形態．
本発明にかかる直線案内装置は鉛直方向に限らず、水平方向に対しても用いることが出来る。また鉛直方向は必ずしも完全な鉛直方向であることを意味せず、部品製作上の誤差や組立上の誤差により微小な傾斜が生じた場合も含まれる。鉛直方向に用いる場合は実施の形態１で示したバランスウェイト４を用いることが望ましい。これにより簡易な構成で鉛直方向に対する直線案内装置を製作することが出来る。また上述の実施の形態で示した全ての駆動機構（水平方向、鉛直方向及びセンサーブラケット用）は図示したものに限らず、ボールネジ、ラックアンドピニオン、タイミングベルト、リニアガイド等のいずれの直線駆動機構でも利用することができる。また空気の供給圧の調整は吸引流量や噴出流量の調整、吸引口の真空度の調整、排気速度の調整などによっても同様の効果が得られるためこれらは特に区別しなくてもよい。本発明の効果はエアパッドに噴出部と吸引部を備え、角柱１との間の吸引力又は反発力を調整すれば得ることが出来る。従って上記の実施の形態に限られるものではない。また供給する気体は空気以外の気体でもよい。また気体の噴出流量や吸引流量のみで調整を行えるため経時的な変化に対応することも可能である。
【００６６】
また本発明にかかる直線案内装置で用いた角柱１は直方体でなくてもよく、三角柱や直方体以外の四角柱でもよい。当然に５角柱以上の角柱でもよい。また基準面の角度及びヘッド用のステージの角度は実施の形態では直角で図示したが特に直角に限られるものではなく、任意の角度でよい。なお直角にすれば間隔の調整を容易に行うことが出来る。さらにステージの製作を容易に製造することができ、製作に熟練を要しない。
【００６７】
直線案内装置及びマスク検査装置には上述の実施の形態で示した以外にも図１２に示すようなエアパッド１２を用いてもよい。図１２に示すエアパッド１２には図２で説明したエアパッド１２にさらに大気放出溝３９と大気放出用排気口４０が設けられている。大気放出溝３９は噴出部１３の周りに設けられている。この大気放出溝３９は大気放出用排気口４０とエアパッド内でつながっている。これによりエア噴出部１３から噴出されたエアは大気放出溝３９により回収される。従って、エア噴出部１３に供給流量を変えても吸引部１４に影響を与えることがない。これにより吸引力及び反発力の制御を正確に行うことが出来る。またこのエアパッド１２は図７に示したエアパッド１２に対しても用いることができる。なお大気放出用排気口４０、エア吸気口１５、排気口１６は図示した位置に限られるものではない。これらは構造上、エアパッド１２の側面に設けることが望ましい。
【００６８】
さらに本発明にかかる直線案内装置はマスク検査装置にのみ利用できるものではなく、高い直進性を必要とする装置に利用できることができる。測定物（被検査物）がマスク以外である他の検査装置や測定装置、製造装置、評価装置、光学装置、顕微鏡や位置ずれや傾きを測定する装置等に用いることが出来る。さらに移動部はＣＣＤカメラに限らず、他の検出手段や試料台、光学部品、光検出器、レーザー等の発光機器のように高い直進性を必要とするものに利用することが出来る。もちろんこれ以外にも利用方法は多々考えられる。本発明にかかる直線案内装置を用いれば高い直進性及び剛性を有する直線案内装置を簡易な構成で製造することが出来る。
【００６９】
【発明の効果】
本発明により高い直進性及び剛性を有する直線案内装置を提供することが出来る。この鉛直方向に被検査マスクを保持するマスク検査装置に好適である。これによりコンパクトな構成で検査精度の高いマスク検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるマスク検査装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１で示したマスク検査装置の移動部の構成を示す斜視図である。
【図３】図２で示した移動部にとりつけるモーターステージの構成を示す平面図である。
【図４】本発明にかかるマスク検査装置の鉛直方向の移動を背面から見た斜視図である。
【図５】本発明にかかるマスク検査装置の追従機構の構成を示す平面図である。
【図６】本発明にかかるマスク検査装置の移動部の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる直線案内装置の移動部の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる直線案内装置のずれ方向を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる直線案内装置の水平方向の動作を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる直線案内装置の鉛直方向の動作を示す平面図である。
【図１１】ユニバーサルジョイントの分解斜視図である。
【図１２】本発明にかかるエアパッドの別の実施の形態を示す斜視図である。
【図１３】従来のマスク検査装置の構成を示す斜視図である。
【図１４】従来のマスク検査装置に用いられているリニアガイドの構成を示す平面図である。
【図１５】従来のマスク検査装置に用いられているエアスライドの構成を示す斜視図である。
【図１６】マスク検査装置に用いられているエアスライドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　角柱
２　定盤
３　ヘッド部
３ａ　ＣＣＤカメラヘッド
３ｂ　ヘッドホルダー
４　バランスウェイト（カウンターウェイト）
５　ワイヤー
６　マスク
７　マスクホルダー
８　鉛直方向駆動機構
９　第１基準面
１０　第２基準面
１１　エアパッド
１２　ヘッド用直角ステージ
１３　エア噴出部
１４　吸引部
１５　エア供給口
１６　排気口
１７　駆動機構用穴部
１８　モーターステージ
１９　ピニオン
２０　レール
２１　センサーブラケット
２２　配線
２３　ボールネジ
２４　ボールネジ用モーター
２５　ケーブルベア
２６　駆動機構用モーター
２７　配線導入部
２８　上センサー
２９　下センサー
３０　センサー用キッカー
３１　上部リミットセンサー
３２　下部リミットセンサー
３３　リミットセンサー用キッカー
３４　水平方向移動機構
３５　ラック
３６　ラック抑え
３７　ラック抑え用固定具
３８　バネ
３９　大気放出溝
４０　大気放出溝用排気口
４１　配線取出し部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear guide device, and more particularly to a mask inspection apparatus using the linear guide device.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor inspection apparatus, LCD inspection apparatus, photomask inspection apparatus, etc., the mask is monitored by a CCD camera or the like to check for defects. Further, in order to inspect the entire mask surface, the inspection is performed by moving the CCD camera and the mask with high accuracy. In these inspection apparatuses, there are a method of holding a mask to be inspected horizontally and a method of holding it vertically. The horizontal holding method has an advantage that a structure having a movable structure such as a CCD camera or a mask can be easily designed and manufactured. In the mask inspection apparatus, the detection is performed by only one CCD camera and compared with the CAD data stored in the database, and inspection is performed by the die to database method for inspecting defects and the like, and by the heads of two CCD cameras separated by a fixed interval. The Die to Die method is used in which defects are inspected by comparing the data.
[0003]
However, due to the recent increase in substrate size, the mask size also increases, and if the mask is held horizontally, the mask will bend due to its own weight. Also, particles may be generated during inspection and fall on the mask. Since these may cause mistakes in inspection, a method of holding the mask vertically is often used. The vertical holding method can minimize the deflection of the mask to be inspected. Furthermore, the influence of particles can be reduced. In addition, there is an advantage that the mask can be placed vertically to reduce the size, space and weight.
[0004]
In the method of holding the mask to be inspected vertically, it is necessary to drive the head portion of the CCD camera in the vertical axis direction in order to take an image for inspection. The straightness (straightness, yawing, pitching, rolling) and rigidity of the movement of the head part are important factors that determine the inspection accuracy of the inspection apparatus, and a higher level is required. In addition, the pattern shape has been miniaturized due to the recent miniaturization of the wiring width, and a higher level of straightness has been required.
[0005]
In a conventional mask inspection apparatus, when moving the CCD camera head up and down using a vertical axis drive mechanism, a vertical linear guide device is used as a vertical linear guide device, or air is passed through a minute gap. It is common to use an air slide that blows out and maintains the flying height.
[0006]
A mask inspection apparatus including a linear guide device using this linear guide will be described with reference to FIG. 1 is a prism, 2 is a surface plate, 3 is a head, 4 is a balance weight (counter weight), 5 is a wire, 6 is a mask, 7 is a mask holder, 34 is a horizontal movement mechanism, and 51 is a linear guide.
[0007]
A rectangular parallelepiped prism 1 is vertically mounted on a surface plate 2, and a mask holder 7 is set up vertically on the side. A mask 6 can be attached to the mask holder 7. A linear guide 51 is attached to a side surface of the prism 1 and a head portion 3 of a CCD camera is attached to the linear guide 51. A wire is attached to the upper portion of the head portion 3, and a balance weight 4 balanced with the head portion 3 is attached to the tip of the head portion 3 through a pulley as shown in FIG. The head unit 3 moves up and down along the linear guide 51 by a vertical driving mechanism described later. Then, the head unit 3 is moved to a position for inspection of the mask 6.
[0008]
While the head unit 3 is held at this position, the mask holder 7 is moved at a constant speed in the horizontal direction by the horizontal movement mechanism 34, and the mask 6 is passed in front of the CCD camera. The horizontal movement mechanism 34 is composed of a rail, a linear motor, and the like, and can be operated by an FA computer or the like provided outside. Further, the mounting angle between the mask 6 and the mask holder 7 can be adjusted in order to make the mask 6 horizontal. Then, when the head unit 3 is moving, images of the CCD camera are detected at regular time intervals. With this image, the mask 6 is inspected for defects and abnormalities. Further, a downflow flows in the apparatus to suppress the generation of particles.
[0009]
Next, the configuration of the vertical drive mechanism and the linear guide 51 will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view of the prism 1 shown in FIG. 13 as viewed from the head portion of the CCD camera. Since the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same configuration, the description thereof is omitted. Here, 3a is a CCD camera head, 3b is a head holder, and 8 is a vertical driving mechanism.
[0010]
The CCD camera head 3a is fixed to a head holder 3b, which constitutes the head unit 3 shown in FIG. The head holder 3 b is attached to two linear guides 51 provided on the side surface of the prism 1. This guides the vertical movement of the head unit 3. Between the two linear guides 51, a vertical driving mechanism 8 made of a rack and pinion or a ball screw is provided. Then, it is moved in the vertical direction by a motor or the like.
[0011]
The mask inspection apparatus using such a linear guide has the following problems. Even if the flatness of the prism 1 is good (for example, about 2 μm / 1 m), since the linear guide 51 is attached to the prism 1, the backlash of the linear guide increases and the straightness in the vertical direction deteriorates. Further, the straightness depends on the mounting accuracy when the rail of the linear guide 51 is fixed, and the long-term stability of the apparatus may change over time depending on the tightening torque of the screw at the time of mounting and the temperature change. In order to maintain rigidity, it is necessary to use a large linear guide or a plurality of linear guides. When a large linear guide is used, the device becomes large, and problems such as an increase in weight and unstable control occur. In addition, when a plurality of linear guides are used, it is difficult to attach the linear guides precisely in parallel, so that the linear guides interfere with each other, and straightness, yawing, rolling, and pitching deteriorate. The reproducibility is not so good because of the position of the circulating ball. Those who install the linear guide require skill.
[0012]
Next, a mask inspection apparatus provided with a vertical movement mechanism using an air slide will be described with reference to FIG. In this case, the configuration of the mask inspection apparatus excluding the linear guide device is substantially the same as the configuration shown in FIG. Here, 52 is an air slide. As shown in FIG. 15, the air slide 52 is attached so as to surround the four sides of the prism 1. The inner diameter of the air slide 52 is larger than the prism 1 by several μm. The air slide 52 is provided with air outlets on all inner surfaces, from which air (air) is evenly ejected. A balance weight 4 and a wire 5 are attached. Therefore, as shown in FIG. 16, it can float with a gap of several μm between the prism 1. Thereby, it can move to a perpendicular direction with sufficient straightness. A CCD camera is attached to the air slide 52.
[0013]
However, the mask inspection apparatus provided with the linear guide device by the air slide 52 has the following problems. Since the air slide 52 has only a repulsive force with respect to the prism 1, its rigidity is weak unless it is provided on four sides so as to surround the prism 1 as shown in FIG. 16. That is, when it is not provided so as to enclose, when an external force is applied, the interval between the air slide 52 and the prism 1 is not stable. Therefore, the air slide 52 must be guided so as to surround the four sides of the prism 1 in order to increase the rigidity. Therefore, when the mask size is increased and becomes thicker than about 200 mm of the prism 1, the structure itself is increased in size, which is not practical. Furthermore, it was difficult to process and manufacture all four surfaces with high parallelism.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a linear guide device having a compact structure and high straightness and rigidity, and a mask inspection apparatus using the linear guide device.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
A first mask inspection apparatus according to the present invention holds a mask to be inspected (for example, mask 6 in the embodiment of the present invention) in a vertical direction, and a detector (for example, a CCD camera in the embodiment of the present invention). A mask inspection apparatus for inspecting the mask by moving the head part 3a) in the vertical direction, for example, a prism (for example, a prism) that is vertically set on a stage (for example, the surface plate 2 in the embodiment of the present invention). The prism 1) in the embodiment of the present invention, and the detector stage to which the detector is mounted and facing at least two reference surfaces of the prism (for example, the head vertical stage 12 in the embodiment of the present invention) A holding means for holding the detector stage at a certain height (for example, the balance weight 4 in the embodiment of the present invention) and each of the detector stages. A bearing (for example, the air pad 11 in the embodiment of the present invention) provided on the quasi-surface side is provided, and the bearing ejects a gas to the reference surface side (for example, the air ejection in the embodiment of the present invention) Part 13) and a suction part for sucking gas (for example, suction part 14 in the embodiment of the present invention). As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0016]
A second mask inspection apparatus according to the present invention is the first inspection apparatus according to the present invention described above, and is a vertical direction driving means (for example, an embodiment of the present invention) that moves the detector stage in the vertical direction. Vertical direction drive means 8). As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0017]
In a third mask inspection apparatus according to the present invention, in the first or second mask inspection apparatus, the drive shaft of the vertical driving means is provided in the vicinity of an angle where the reference plane intersects from the center of the bearing. It is what. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0018]
A fourth mask inspection apparatus according to the present invention is the third mask inspection apparatus, further comprising a suction amount adjusting means for adjusting a suction amount of gas sucked from the suction portion. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0019]
According to a fifth mask inspection apparatus of the present invention, in the first to fourth mask inspection apparatuses, the suction part is divided into a plurality of parts, and each suction part includes the suction amount adjusting means. . As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0020]
A sixth mask inspection apparatus according to the present invention includes an ejection amount adjusting means for adjusting an ejection amount of gas ejected from the ejection section in the first to fifth mask inspection apparatuses. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0021]
A seventh mask inspection apparatus according to the present invention is a sixth mask inspection apparatus, wherein the ejection portion is divided into a plurality of portions, and each ejection portion is provided with the ejection amount adjusting means. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0022]
The eighth mask inspection apparatus according to the present invention is the first to seventh mask inspection apparatuses described above, wherein the holding means is movable in the vertical direction (for example, the balance weight in the embodiment of the present invention). 4) and a wire (for example, the wire 5 in the embodiment of the present invention) connected to the balance weight, and the wire is attached to the position of the center of gravity of the detector stage to which the detector and the bearing are attached. It is what. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0023]
A ninth mask inspection apparatus according to the present invention is the above first to seventh mask inspection apparatuses, wherein the holding means is movable in the vertical direction (for example, the balance weight in the embodiment of the present invention). 4) and two or more wires connected to the balance weight (for example, the wire 5 in the embodiment of the present invention), and the position of the center of gravity of the detector stage to which the detector and the bearing are attached is In the case where the wire is located inside the prism and cannot be attached to the center of gravity, the wire is attached to the different positions. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0024]
A tenth mask inspection apparatus according to the present invention is the first to ninth mask inspection apparatuses described above, and a follow-up means (for example, the present invention) that causes the wiring provided in the detector to follow the detection stage. The sensor bracket 21, the cable bear 25, and the like in the embodiment are provided. As a result, the detector can be moved in the vertical direction with good straightness, and the inspection accuracy can be improved.
[0025]
The linear guide device according to the present invention provides a small gap between a moving body (for example, the air pad 11 in the embodiment of the present invention) and a fixed body (for example, the prism 1 in the embodiment of the present invention). A linear guide device that moves straight, wherein the moving body ejects a plurality of ejection portions (for example, the ejection portion 13 in the embodiment of the present invention) onto a surface facing the fixed body, and a suction portion that sucks the gas. (For example, the suction part 14 in the embodiment of the present invention) is provided, and an ejection amount adjusting means for adjusting the ejection amount of the gas ejected from each of the ejection parts is provided. As a result, the moving body can be moved with good straightness.
[0026]
The linear guide device according to the present invention provides a minute gap between (for example, the air pad 11 in the embodiment of the present invention) and a fixed body (for example, the prism 1 in the embodiment of the present invention) to move the moving body straight. In the linear guide device, the moving body ejects a gas to a surface facing the fixed body (for example, the ejection section 13 in the embodiment of the present invention) and a plurality of suction sections (for example, a suction section) The suction part 14) according to the embodiment of the present invention is provided, and suction amount adjusting means for adjusting the suction amount of the gas sucked from each of the suction parts is provided. As a result, the moving body can be moved with good straightness.
[0027]
The linear guide device according to the present invention provides a small gap between a moving body (for example, the air pad 11 in the embodiment of the present invention) and a fixed body (for example, the prism 1 in the embodiment of the present invention). A linear guide device that moves straight, wherein the fixed body includes two or more reference surfaces having different angles (for example, the first reference surface 9 and the second reference surface 10 in the embodiment of the present invention), and the movement The body has a plurality of ejection portions (for example, the ejection portion 13 in the embodiment of the present invention) and a suction portion (for example, the present invention) that ejects gas to each surface of the fixed body facing the reference surface. The suction part 14) in this embodiment is provided, and an ejection amount adjusting means for adjusting the ejection amount of the gas ejected from each ejection part is provided. As a result, the moving body can be moved with good straightness.
[0028]
The linear guide device according to the present invention provides a small gap between a moving body (for example, the air pad 11 in the embodiment of the present invention) and a fixed body (for example, the prism 1 in the embodiment of the present invention). A linear guide device that moves straight, wherein the fixed body includes two or more reference surfaces having different angles (for example, the first reference surface 9 and the second reference surface 10 in the embodiment of the present invention), and the movement The body has a jetting part (for example, the jetting part 13 in the embodiment of the present invention) and a plurality of suctioning parts for sucking the gas (for example, the implementation of the present invention) on each surface facing each reference surface. A suction part 14) in the form is provided, and suction amount adjusting means for adjusting the suction amount of the gas sucked from each suction part is provided. As a result, the moving body can be moved with good straightness.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 of the Invention
A mask inspection apparatus using the linear guide apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the mask inspection apparatus. 1 is a prism, 2 is a surface plate, 3 is a head, 3a is a CCD camera head, 4 is a balance weight (counterweight), 5 is a wire, 6 is a mask, 7 is a mask holder, 8 is a vertical drive mechanism, 9 Is a first reference plane, 10 is a second reference plane, 11 is an air pad, 12 is a right-angle stage for the head, 18 is a motor stage, and 34 is a horizontal movement mechanism. Moreover, the structure of the part except linear guide apparatuses, such as the linear guide shown in FIG. 13, is the structure substantially the same as the conventional mask inspection apparatus.
[0030]
A rectangular parallelepiped prism 1 is vertically mounted on a surface plate 2, and a mask holder 7 is set up vertically on the side. This prism 1 is made of granite in order to obtain a processing ease and flatness. Moreover, materials other than granite, such as metal and ceramic, may be used. A mask 6 is attached to the mask holder 7. At the time of inspection, the mask 6 moves in the X direction. A right-angle stage 12 for a head is provided on two adjacent surfaces of the prism 1 and a CCD camera head 3a is attached to it. An air pad 11 is attached to the right-angle stage 12 for the head between each surface of the prism 1. A moving unit composed of the CCD camera head 3a, the right angle stage 12 for the head, the air pad 11 and the like moves up and down. For the sake of explanation, the surface of the prism 1 provided with the air pad 11 is defined as a first reference surface 9 and a surface perpendicular to the Z axis as a second reference surface 10.
[0031]
A wire is attached to the upper portion of the right-angle stage 12 for the head, and a balance weight 4 that is balanced with the moving portion is provided at the tip through the pulley as shown in FIG. The head right-angle stage 12 is moved up and down by a vertical driving mechanism 8 including a motor stage 18 and a rack and pinion. Therefore, it is desirable that the wire 5 be provided at the center of gravity of the moving unit including the CCD camera head 3a, the right angle stage 12 for the head, the air pad 11, and the like. Thereby, it is possible to move in the vertical direction with good straightness. This vertical movement control is performed by a control FA computer or the like provided outside, and the CCD camera head 3a can be moved to the inspection position of the mask 6. In addition, clean air is flowing down in the apparatus to suppress the generation of particles.
[0032]
While holding the CCD camera head 3a at this position, the mask holder 7 is moved at a constant speed in the X direction by the horizontal movement mechanism 34, and the mask 6 is passed in front of the CCD camera head 3a. The horizontal movement mechanism 34 is constituted by a rail, a linear motor, or the like. Further, the mounting angle between the mask 6 and the mask holder 7 can be adjusted in order to make the mask 6 horizontal. Then, images from the CCD camera are detected at regular time intervals. With this image, the mask 6 is inspected for defects and abnormalities. Then, after moving the CCD camera head 3a by a certain distance in the vertical direction, the mask is moved again in the X direction to detect the image of the mask 6. By repeating this operation, the entire surface of the mask 6 can be inspected. The movement step in the vertical direction and the movement speed in the horizontal direction of the mask are adjusted according to the visual field range and performance of the CCD camera.
[0033]
Next, the movement part of the linear guide apparatus concerning this invention is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a perspective view of the inside of the moving unit in the vertical direction (viewed from the prism side). Since the same reference numerals as those shown in FIG. 1 indicate the same configuration, the description thereof is omitted. 13 is an air ejection part, 14 is a suction part, 15 is an air supply part, 16 is an exhaust port, and 17 is a hole for a drive mechanism. In FIG. 2, it is assumed that a motor stage 18 to be described later is not attached.
[0034]
Two air pads 11 are attached to the inside of the right-angle stage 12 for the head, and the air pads 11 serve as bearings. The air pads 11 are attached so as to face the first reference surface 9 and the second reference surface 10, respectively. An air ejection part 13 and a suction part 14 are provided on the reference surface side. On the upper surface, an air supply port 15 for ejecting air and an air exhaust port 16 for exhausting air are provided. Inside the air pad 11, the air supply port 15 is connected to the air ejection portion 13, and the exhaust port 16 is connected to the suction portion 14. The air supply port 15 is supplied with air pressurized by a pipe (not shown) and is ejected from the air ejection port 13. A pipe (not shown) is attached to the exhaust port 16, and a vacuum exhaust pump (not shown) is provided at the end. Then, air is sucked from the suction portion 14 by exhausting with a vacuum pump. These pipes may be provided with different pipes for each air pad 11, or one system of pipes may be branched in the middle.
[0035]
The air pad 11 is made of ceramic such as alumina because it is easy to process. The air ejection part 13 is provided with many ejection holes for ejecting air. The suction part 14 is formed with a groove so as to surround each air ejection part 14. Here, the air ejection part 14 is divided into four parts, and the suction part 14 is provided so as to surround the air ejection part 13. The manufacturing method and internal configuration are described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-106562. The distance between the air pad 11 and the reference surface is constant at a place where the repulsive force due to the air ejected from the air ejection portion 13 and the suction force due to the air sucked from the suction portion 14 are balanced. Therefore, the air pad 11 floats with a small gap between it and the prism 1.
[0036]
When the gap becomes narrow due to external force or vibration, the repulsive force becomes stronger than the suction force and returns to the original minute gap. On the other hand, when the gap becomes wider due to external force or vibration, the suction force becomes stronger than the repulsive force, so the original minute gap is restored. Thereby, even if there is a disturbance due to external force or vibration, the interval of the minute gap can be kept constant.
In other words, the repulsive force due to the gas ejection plays the role of gravity against the horizontal air slide.
[0037]
In the present invention, two air pads 11 are provided on the right angle stage 12 for the head, and air is ejected and sucked to the two reference surfaces of the prism 1. Therefore, the distance on the X-axis side can be made constant by the air pad 11 provided on the first reference surface 9 side. Further, the air pad 11 provided on the second reference surface 10 side can keep the Z-axis side interval constant. Accordingly, it is possible to suppress deterioration of straightness (straightness, yawing, pitching, rolling). Further, if the head vertical stage 12 is manufactured in accordance with the required rigidity, the rigidity of the moving part can be increased, so that a compact structure is sufficient. Therefore, the manufacturing cost is reduced. Furthermore, since there is no contact portion, the cause of deterioration in accuracy is removed, and there is no change with time. Moreover, since the adjustment skill at the time of attachment is not requested | required, it can manufacture easily.
[0038]
In addition, unlike the conventional air slide, it is not necessary to eject air to all four surfaces, and the air pad 11 and the right-angle stage 12 for the head facing the two surfaces of the prism may be provided. Thereby, it can manufacture with a simple structure. Further, the unevenness in the minute portion of the reference surface of the prism 1 is averaged by the area of the air pad portion, and the straightness becomes better than the flatness of the reference surface.
[0039]
Further, as described above, the head vertical stage 12 can be restored to a constant gap interval with respect to the reference plane even when there is a minute displacement. Therefore, in the present invention, it is desirable that the vertical drive mechanism 8 has a degree of freedom with respect to the horizontal direction (X direction, Z direction). The configuration of the vertical drive mechanism 8 having a degree of freedom in the horizontal direction will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the motor stage 18 provided in the vertical direction driving mechanism 8. As shown in FIG. 1, the motor stage 18 is provided outside the head vertical stage 12 with respect to the reference plane 10. As the vertical driving mechanism 8, a rack and pinion that is usually used is used. The vertical drive mechanism 8 includes the rack 35, the pinion 19, the rail 20, the drive mechanism motor 26, the motor stage 18, the rack retainer 36, the rack retainer 37, and the spring 38.
[0040]
As shown in FIG. 1, the rack 35 (plate gear) is provided on the prism 1. As shown in FIG. 3, the pinion 19 (small gear) is provided on the motor stage 18 and contacts the rack 35 through the drive mechanism hole 17. As shown in FIG. 1, a drive mechanism motor 16 is provided on the back side, and the pinion 19 can be rotated. The pinion 19 has a degree of freedom in the X direction due to the lateral width. That is, when an external force is applied in the X direction, the positional relationship between the rack 35 and the pinion 19 is shifted, so that the right-angle stage 12 for the head moves on the X axis. Therefore, it can have a degree of freedom, and the moving part is restored to the original position by the repulsive force and the suction force by the air pad 11.
[0041]
Next, the operation in the Z-axis direction will be described. As shown in FIG. 3, the motor stage 18 is provided with a round rack retainer 36. The rack 35 is sandwiched between the rack retainer 36 and the pinion 19. The rack retainer 36 is attached by a rack restraining fixture 37. The upper side of the rack holding fixture 37 is attached to the motor stage 18. The rack retainer 36 and the rack retainer 37 and the pinion 19 are connected by a spring 38. Therefore, it is possible to prevent the motor stage 18 and the right-angle stage for head 12 from moving in the Z-axis direction due to the force generated when the pinion 19 rotates. When the motor stage 18 moves up and down, the rack retainer 36 rotates. A rail 20 is attached to the back side of the motor stage 18, and the rail 20 is attached to the head vertical stage 12. Therefore, the moving part is restored to the original position by the suction force or repulsive force of the air pad 11. Therefore, there is a degree of freedom in the Z direction as well as in the X direction. Further, the vertical direction driving mechanism 8 may use a ball screw in addition to the rack and pinion. Furthermore, you may attach using a universal joint as shown in FIG. In the universal joint shown in FIG. 11, a ball screw is inserted into a central hole and moves up and down by the rotation of the ball screw. Four struts are attached to the side surface of the middle donut-shaped fixture. This support is inserted into the holes provided in the upper and lower fixtures and joined. Thereby, it can have a freedom degree in a horizontal direction. Furthermore, it is possible to have a degree of freedom in the horizontal direction by using a joint such as an Oldham coupling. Thereby, since there is a degree of freedom in the Z-axis direction, the moving part is restored to the original position by the repulsive force and the suction force by the air pad 11. In addition, it is not restricted to the above-mentioned joint.
[0042]
In addition, by adjusting the air ejection pressure (ejection flow rate) and the vacuum degree (suction amount) of the suction port with respect to each reference surface, ± 3 μm respectively in the direction orthogonal to the moving direction (X direction, Z direction) It is possible to move to any arbitrary position. In addition, by providing a regulator upstream of the pipe connected to the air supply port 15 to control the supply pressure, or by providing a valve or orifice that can change the conductance in the middle of the pipe, the flow rate of the jet and the vacuum degree of the suction port can be easily set. Can be adjusted. For example, fine adjustment in the Z-axis direction can be performed by adjusting the pressure of the air pad 11 facing the second reference plane 10 and the like, which is used for fine focusing of the CCD camera head 3a and adjustment of the focal position deviation. be able to.
[0043]
In order to obtain basic performance such as sufficient rigidity and straightness in the present invention, it is desirable to provide the air pad 11 as parallel to the reference surface of the prism 1 as possible with respect to each reference surface. Therefore, when the balance weight 4 is installed so as to cancel its own weight against gravity, it is desirable that the wire 5 be attached and supported at the position of the center of gravity of the moving part. Thereby, even when the moving unit is supported at one point, the level is maintained, and the CCD camera head 3a can be moved in the vertical direction with high straightness.
[0044]
If the CCD camera head 3a is light and the center of gravity position is inside the reference plane and cannot be supported at one point, it is desirable to provide two support positions on a straight line passing through the center of gravity position perpendicular to the reference plane as shown in FIG. . As a result, the level is maintained and the CCD camera head 3a can be moved vertically up and down. Although one wire 5 is illustrated as being attached to one point, the same effect can be obtained even if two or more wires 5 are attached to the same point. Here, the wire 5 only needs to be able to support the balance weight 4 and the moving part, and includes wires and threads made of materials other than metal. Further, a ball screw, a linear motor, a rack and pinion, or the like can be used for the vertical direction driving mechanism 8, but there is a case where a moment is generated with respect to each pad surface during driving. For this reason, in order to reduce the moment, it is desirable that these vertical drive mechanisms 8 are provided in the vicinity of the point where the reference planes intersect from the center of each air pad 11. Thereby, the CCD camera head 3a can be moved without tilting, and an accurate inspection can be performed.
[0045]
The CCD camera head 3a has signal wiring and wiring for supplying voltage. Further, a pipe for air is provided from the air pad 8. When a force is applied to the CCD camera head 3a or the like by this wiring when the CCD camera head 3a or the air pad moves up and down, a position shift or a head tilt occurs. Therefore, it is desirable that these wirings are collectively moved up and down following the CCD camera head 3a by a cable bear (registered trademark) or the like. An example of the wiring tracking means will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view of the prism 1 as seen from the back of the surface provided with the CCD camera head. The same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG. Here, 21 is a sensor bracket, 22 is a wiring, 23 is a ball screw, 24 is a ball screw motor, 25 is a cable bear, 27 is a wiring introduction part, and 41 is a wiring take-out part.
[0046]
As shown in FIG. 4, the wiring 22 from the CCD camera head is incorporated into the cable bear 25 through the head vertical stage 12 and the sensor bracket 21 and through the wiring introduction portion 27 of the cable bear 25. Here, the wiring 22 includes piping as well as wiring. At this time, it is desirable that the wiring 22 be fixed to the head vertical stage 12 and the sensor bracket 21. The wiring 22 is slightly bent between the head vertical stage 12 and the sensor bracket 21. The sensor bracket 21 is attached to a ball screw 23 and is moved up and down by a ball screw motor 24. The cable bear 25 is provided with a drive unit (not shown) for moving the wiring introduction portion 27 up and down, and the drive unit is set to move in conjunction with the ball screw motor 24. Therefore, the wiring introduction part 27 and the bent part of the cable bear 25 move up and down. Therefore, the distance between the sensor bracket 21 to which the wiring 22 is fixed and the wiring introduction portion 27 remains constant, and the position of the wiring extraction portion 41 does not move. Therefore, the wiring 22 is not pulled.
[0047]
The cable bear 25 is composed of a chain block or the like, and its operation is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-112442. Thereby, the wiring introduction part 27 of the cable bear 25 moves up and down following the sensor bracket 21. As a result, the wiring 22 is not pulled, and the right-angle stage 12 for the head can be moved without applying force.
[0048]
Next, a detailed configuration of the sensor bracket 21 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the sensor bracket 21. The same reference numerals as those used in FIG. 1 and FIG. Here, 28 is an upper sensor, 29 is a lower sensor, 30 is a sensor kicker, 31 is an upper limit sensor, 32 is a lower limit sensor, and 33 is a limit sensor kicker.
[0049]
Since the sensor kicker 30 and the limit sensor kicker are attached to the head vertical stage 12, when the head vertical stage 12 is moved by an FA computer or the like, both kickers move together. An upper sensor 28 and a lower sensor 29, and an upper limit sensor 31 and a lower limit sensor 32 are attached to the sensor bracket 21 at positions corresponding to the sensor kicker 30 and the limit sensor kicker 33, respectively. The upper sensor 28 and the lower sensor 29 are, for example, optical sensors. When the light between them is blocked, the sensors are turned on. Accordingly, when the position head vertical stage 12 moves upward, the sensor kicker 30 blocks between the upper sensors 28, and the upper sensor 28 is turned ON. Then, the ball screw motor 24 rotates to move the sensor bracket 21 and the wiring introduction portion 27 upward. On the other hand, when the position head vertical stage 12 moves downward, the lower sensor 29 is blocked, and the ball screw motor 24 rotates in the opposite direction. Therefore, the sensor bracket 21 and the wiring introduction part 27 move downward. As a result, the sensor bracket 21 to which the wiring 22 is fixed and the wiring introduction port 27 of the cable bear 25 move following the CCD camera head portion 3a, so that no force is applied to the head portion by the wiring 22. . Therefore, the CCD camera head 3a can be moved in the vertical direction with good straightness, and positional deviation due to vertical movement can be suppressed.
[0050]
In the present invention, upper and lower limit sensors are provided in addition to the upper and lower sensors. This is to prevent the wiring 22 from being cut accidentally when the vertical sensor breaks down or malfunctions. For example, a limit switch is used as the upper and lower limit sensors. When the limit sensor kicker 33 presses the limit switch, the sensor is turned on. For example, when the head vertical stage 12 moves up while the upper sensor 28 is out of order, the sensor bracket 21 does not move up, so the distance between the head vertical stage 12 and the sensor bracket 21 is increased. Therefore, if this distance exceeds the deflection of the wiring 22, the wiring 22 may be disconnected.
[0051]
An operation for preventing this disconnection will be described. For example, the limit sensor kicker 33 presses the switch of the upper limit sensor 31 when the movement of the sensor bracket 21 does not start even when the upper sensor 28 is broken and reaches a predetermined position (position where the upper sensor is turned on). When the switch is pressed, the operation of the vertical drive mechanism 8 is stopped, and the movement of the head right-angle stage 12 is stopped. In this case, it is desirable to issue an alarm or the like to the FA computer for the inspection apparatus. The lower limit sensor 32 is attached so as to perform the same operation in the downward direction. Thereby, even when the upper sensor 28 or the lower sensor 29 fails or malfunctions, the wiring 22 can be used without being cut. The position of these sensors may be adjusted according to the length of the wiring, the deflection, the moving distance and moving speed of the CCD camera head. The sensors and limit switches described above are merely examples, and the wirings may be moved following the head vertical stage 12 even if other switches or sensors are used.
[0052]
Embodiment 2 of the Invention
The linear guide device according to the second embodiment of the present invention is an improvement of the linear guide device according to the first embodiment, and can be moved more accurately. The moving part of this linear guide device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the moving unit of the linear guide device, and corresponds to FIG. The same reference numerals as those used in FIGS. 1 and 2 indicate the same configuration, and the description thereof is omitted.
[0053]
The basic configuration is the same as that of the linear guide device shown in the first embodiment. The present embodiment is different in that air can be ejected at different ejection pressures with respect to the four-split air ejection portion 13 provided in the air pad 11. The divided air ejection portions 13 have different air supply ports 15 in order to provide a difference in ejection pressure, and are not connected inside the air pad. Since there are two air pads 11, there are a total of eight divided air ejection portions 13 and eight air supply ports 15, respectively. As shown in FIG. 7, here, for the sake of explanation, reference numerals a to h are appended to the numbers of the individual air ejection portions 13 and the air supply ports 15. Further, it is assumed that each air ejection portion 13 is connected only to the air supply port 15 of the same alphabet. For example, it is assumed that the air ejection part 13a corresponds to the air supply port 15a.
[0054]
Here, by providing a regulator for each pipe (not shown) corresponding to each air supply port 15, the air supply pressure can be adjusted separately. Therefore, the repulsive force of the air pad 11 can be partially changed with respect to the reference plane. A branched pipe may be attached to each air supply port 15 to adjust the flow rate of the branched air.
[0055]
A prism 1 corresponding to the air pad 11 is shown in FIG. FIG. 8 is a perspective view of the prism 1. Here, alphabets a to h are attached to portions corresponding to the air ejection portions 13a to 13h. If the individual ejection pressures are adjusted, a difference occurs in the repulsive force, and it becomes possible to adjust the deviation of rolling, pitching and yawing as shown in FIG.
[0056]
For example, if a pressure difference (repulsive force difference) is provided between the air ejection part 13a, the air ejection part 13c and the air ejection part 13b, and the air ejection part 13d, the shift in the pitching direction can be adjusted. Further, if a pressure difference (repulsive force difference) is provided among the air ejection part 13e, the air ejection part 13g, the air ejection part 13f, and the air ejection part 13h, the deviation in the yawing direction can be adjusted. That is, when there is a deviation in the pitching or yawing direction as shown in FIG. 9A, the deviation (tilt) can be adjusted by providing a difference in the ejection pressure as shown in FIG. 9B.
[0057]
Further, if a pressure difference (repulsive force difference) is provided between the air ejection part 13a, the air ejection part 13b and the air ejection part 13c, and the air ejection part 13d, the deviation in the rolling direction can be adjusted. Similarly, if a pressure difference (repulsive force difference) is provided between the air ejection part 13e, the air ejection part 13f, the air ejection part 13g, and the air ejection part 13h, the deviation in the rolling direction can be adjusted. That is, when there is a deviation in the rolling direction as shown in FIG. 10A, the deviation (tilt) can be adjusted by providing a difference in the ejection pressure as shown in FIG. 10B. Therefore, by providing a pressure difference in each air ejection portion 13, a deviation in an arbitrary direction can be adjusted, and straight running performance can be improved.
[0058]
Further, in the embodiment of the present invention, the repulsive force is adjusted by providing a difference in each ejection pressure, but a difference may be provided in the flow rate of the ejected air. Further, instead of dividing the air ejection part 13 individually, the suction part 14 may be divided to provide individual suction forces. Further, the adjustment may be performed by providing the above-described adjusting means only on one air pad 11. In this case, the adjustment direction is limited, but the adjustment means can be provided with a simple configuration. Further, both the suction force and the repulsive force may be adjusted. As a result, fine adjustments can be made. Such a linear guide device can be used in directions other than the vertical direction, and is particularly suitable for use in a mask inspection apparatus.
[0059]
Moreover, the further usage method of the linear guide apparatus concerning this invention is demonstrated below.
For example, in the mask inspection apparatus as shown in FIG. 1, when the flatness of the reference surface of the prism 1 is poor, or when the horizontal movement mechanism 34 is inclined and the straight travel performance is poor, the linear guide device according to the second embodiment is used. They can be absorbed by use.
[0060]
That is, when the prism 1 is provided with an inclination, the CCD camera head 3a can be moved in the vertical direction so as to absorb the inclination. Specifically, when the prism 1 is tilted in the X direction, the displacement due to the tilt can be absorbed by adjusting the supply pressure or the ejection pressure of the air pad 11 with respect to the first reference plane 9. For example, when the prism 1 is inclined to the balance weight 4 side, the distance between the prism 1 and the air pad 11 can be increased by increasing the supply pressure when the CCD camera head 3a is moved upward. Thereby, the inclination of the prism 1 can be absorbed.
[0061]
The same adjustment can be made when the horizontal movement mechanism 34 is tilted. For example, when the prism 1 is inclined toward the mask 1, when the CCD camera head 3 a is raised, the air supply pressure can be increased to increase the distance between the prism 1 and the air pad 11. Thereby, the shift | offset | difference of a horizontal direction moving mechanism can be absorbed. Further, the pattern of the mask 6 is provided in advance at an angle other than a right angle, and can be used for inspection of the mask 6 having an inclined pattern shape.
[0062]
Such inclination absorption is effective in the inspection method of the Die to Die method. In the Die to Die method, the same pattern in the mask is detected by two CCD camera heads separated in the vertical direction by a certain interval, and a defect or the like is inspected by comparison. Accordingly, when the prism 1 or the horizontal movement mechanism 34 is tilted or when the mask 6 having a pattern shape tilted in advance is inspected, the inspection is erroneously performed. That is, even if there is no defect in the mask 6, the positions of the wirings and the like are different in each CCD camera head, resulting in a difference in pattern shape. Thereby, it may be mistakenly recognized that there is a defect. Therefore, the inspection can be accurately performed by changing the repulsive force or the suction force according to the position in the vertical direction so as to absorb and correct this inclination by controlling the supply pressure and the like. Furthermore, the present invention is not limited to the case where the prism 1 or the horizontal movement mechanism 34 is tilted, but can also be applied to cases where the reference surface or the surface plate 2 is wavy and the straightness is poor. As a result, the straightness of the reference surface can be corrected, and a more accurate inspection can be performed.
[0063]
As described above, when the prism 1 is tilted or when the flatness of the reference surface is poor, it is desirable to control the supply pressure or the like so that the deterioration in straightness as a reference can be corrected. For example, after the device is manufactured, a mask pattern serving as a reference is first measured. It is desirable that this reference pattern is accurately orthogonal in advance. By measuring this reference pattern, the inclination and displacement are obtained. Since the original reference mask pattern is exactly orthogonal, the difference is the inclination and flatness of the apparatus. Then, the supply pressure and the like are controlled so that the deviation is absorbed by the position of the CCD camera head. It is desirable that this control can be controlled by an FA computer for controlling the inspection apparatus.
[0064]
In this case, first, the measurement result of the reference pattern is stored in the FA computer, and the positional deviation of the CCD camera head unit is obtained. The FA computer changes the supply pressure and the like by remote control so as to absorb this misalignment. The supply pressure is changed by adjusting the pressure with a regulator or opening / closing a valve. Then, it is checked whether or not the measurement of the reference pattern is performed again with the corrected supply pressure. Thereby, an accurate inspection can be performed. Even if the flatness of these reference planes has an individual difference for each inspection device, the individual difference between the inspection devices can be reduced if it is performed for each inspection device.
[0065]
Other embodiments.
The linear guide device according to the present invention can be used not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. Further, the vertical direction does not necessarily mean a complete vertical direction, and includes a case where a slight inclination occurs due to an error in manufacturing parts or an error in assembly. When used in the vertical direction, it is desirable to use the balance weight 4 shown in the first embodiment. Thereby, the linear guide apparatus with respect to a perpendicular direction can be manufactured with a simple structure. In addition, all the drive mechanisms (for the horizontal direction, the vertical direction, and the sensor bracket) shown in the above embodiment are not limited to those shown in the drawings, and any linear drive mechanism such as a ball screw, a rack and pinion, a timing belt, or a linear guide. But you can use it. The air supply pressure can be adjusted by adjusting the suction flow rate and the ejection flow rate, adjusting the vacuum degree of the suction port, adjusting the exhaust speed, and the like. The effect of the present invention can be obtained by providing the air pad with the ejection portion and the suction portion and adjusting the suction force or the repulsive force between the prism 1. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiment. The gas to be supplied may be a gas other than air. In addition, since adjustment can be performed only with the gas ejection flow rate and the suction flow rate, it is possible to cope with changes over time.
[0066]
Further, the prism 1 used in the linear guide device according to the present invention may not be a rectangular parallelepiped, but may be a triangular prism or a quadrangular prism other than a rectangular parallelepiped. Naturally, it may be a pentagonal prism or more. In addition, although the angle of the reference plane and the angle of the stage for the head are shown as right angles in the embodiment, they are not particularly limited to right angles, and may be arbitrary angles. If the angle is set to a right angle, the interval can be easily adjusted. In addition, the stage can be easily manufactured, and skill is not required for the manufacture.
[0067]
An air pad 12 as shown in FIG. 12 may be used for the linear guide device and the mask inspection device in addition to those shown in the above embodiment. The air pad 12 shown in FIG. 12 is further provided with an air discharge groove 39 and an air discharge port 40 for air discharge in addition to the air pad 12 described in FIG. The air release groove 39 is provided around the ejection portion 13. The air release groove 39 is connected to the air discharge port 40 in the air pad. Thereby, the air ejected from the air ejection part 13 is collected by the atmospheric discharge groove 39. Therefore, even if the supply flow rate is changed to the air ejection part 13, the suction part 14 is not affected. Thereby, the suction force and the repulsive force can be accurately controlled. The air pad 12 can also be used for the air pad 12 shown in FIG. Note that the air discharge port 40, the air intake port 15, and the exhaust port 16 are not limited to the illustrated positions. These are preferably provided on the side surface of the air pad 12 in terms of structure.
[0068]
Furthermore, the linear guide device according to the present invention can be used not only for a mask inspection apparatus but also for an apparatus that requires high straightness. The measuring object (inspected object) can be used for other inspection apparatuses and measuring apparatuses other than masks, manufacturing apparatuses, evaluation apparatuses, optical apparatuses, microscopes, apparatuses for measuring misalignment and inclination, and the like. Further, the moving unit is not limited to the CCD camera, and can be used for other detection means, a sample stage, an optical component, a light detector such as a light emitting device such as a laser, and the like that require high straightness. Of course there are many other ways to use it. By using the linear guide device according to the present invention, a linear guide device having high straightness and rigidity can be manufactured with a simple configuration.
[0069]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a linear guide device having high straightness and rigidity. This is suitable for a mask inspection apparatus that holds a mask to be inspected in the vertical direction. Accordingly, it is possible to provide a mask inspection apparatus having a compact configuration and high inspection accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a mask inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a moving unit of the mask inspection apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a motor stage attached to a moving unit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a perspective view of the vertical movement of the mask inspection apparatus according to the present invention as seen from the back side.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a follow-up mechanism of the mask inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a moving part of the mask inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration of a moving unit of the linear guide device according to the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a deviation direction of the linear guide device according to the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a horizontal operation of the linear guide device according to the second exemplary embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a plan view showing an operation in the vertical direction of the linear guide device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 11 is an exploded perspective view of a universal joint.
FIG. 12 is a perspective view showing another embodiment of an air pad according to the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a conventional mask inspection apparatus.
FIG. 14 is a plan view showing a configuration of a linear guide used in a conventional mask inspection apparatus.
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of an air slide used in a conventional mask inspection apparatus.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of an air slide used in a mask inspection apparatus.
[Explanation of symbols]
1 prism
2 Surface plate
3 Head
3a CCD camera head
3b Head holder
4 Balance weight (counter weight)
5 wires
6 Mask
7 Mask holder
8 Vertical drive mechanism
9 First reference plane
10 Second reference plane
11 Airpad
Right angle stage for 12 heads
13 Air outlet
14 Suction unit
15 Air supply port
16 Exhaust port
17 Drive mechanism hole
18 Motor stage
19 Pinion
20 rails
21 Sensor bracket
22 Wiring
23 Ball screw
24 Ball screw motor
25 Cable bear
26 Motor for drive mechanism
27 Wiring introduction part
28 Upper sensor
29 Lower sensor
30 Sensor kicker
31 Upper limit sensor
32 Lower limit sensor
33 Kicker for limit sensor
34 Horizontal movement mechanism
35 racks
36 racks
37 Rack holding fixture
38 Spring
39 Atmospheric release groove
40 Exhaust port for atmospheric release groove
41 Wiring extraction part

Claims

A mask inspection apparatus that holds a mask to be inspected in a vertical direction and inspects the mask by moving a detector in the vertical direction,
A prism standing vertically on the stage;
A detector stage to which the detector is mounted and facing at least two reference surfaces of the prism;
A holding means for holding the detector stage at a fixed height and a bearing provided on each reference surface side of the detector stage;
The said bearing is a mask test | inspection apparatus provided with the ejection part which ejects gas to the said reference plane side, and the suction part which attracts | sucks gas.

The mask inspection apparatus according to claim 1, further comprising a vertical direction driving unit that moves the detector stage in a vertical direction.

3. The mask inspection apparatus according to claim 2, wherein the drive shaft of the vertical direction drive means is provided in the vicinity of an angle at which the reference plane intersects from the center of the bearing.

The mask inspection apparatus according to claim 1, further comprising a suction amount adjusting unit that adjusts a suction amount of gas sucked from the suction unit.

The mask inspection apparatus according to claim 4, wherein a plurality of the suction units are provided, and each suction unit includes the suction amount adjusting unit.

The mask inspection apparatus according to claim 1, further comprising an ejection amount adjusting unit that adjusts an ejection amount of gas ejected from the ejection portion.

The mask inspection apparatus according to claim 6, comprising a plurality of the ejection parts, and each of the ejection parts provided with the ejection amount adjusting means.

A balance weight in which the holding means is movable in the vertical direction;
A wire connected to the balance weight;
The mask inspection apparatus according to claim 1, wherein the wire is attached to a center of gravity position of a detector stage to which the detector and the bearing are attached.

A balance weight in which the holding means is movable in the vertical direction;
Comprising two or more wires connected to the balance weight;
In the case where the center of gravity of the detector stage to which the detector and the bearing are attached is inside the prism, and a wire cannot be attached to the center of gravity,
The mask inspection apparatus according to claim 1, wherein the wire is attached to the different positions.

The mask inspection apparatus according to claim 1, further comprising a follower that causes a wiring provided in the detector to follow the detection stage.

A linear guide device that linearly moves the moving body with a minute gap between the moving body and the fixed body,
The moving body includes a plurality of ejection portions that eject gas to a surface facing the fixed body and a suction portion that sucks gas.
The linear guide apparatus provided with the ejection amount adjustment means which adjusts the ejection amount of the gas ejected from each said ejection part.

A linear guide device that linearly moves the moving body with a minute gap between the moving body and the fixed body,
The movable body includes a jet part for jetting gas on a surface facing the fixed body and a plurality of suction parts for sucking gas,
A linear guide device provided with suction amount adjusting means for adjusting a suction amount of gas sucked from each of the suction portions.

A linear guide device that linearly moves the moving body with a minute gap between the moving body and the fixed body,
The fixed body includes two or more reference surfaces having different angles,
The movable body includes a plurality of ejection portions for ejecting gas and suction portions for sucking gas on each surface facing the reference surface on the fixed body,
The linear guide apparatus provided with the ejection amount adjustment means which adjusts the ejection amount of the gas ejected from each ejection part.

A linear guide device that linearly moves the moving body with a minute gap between the moving body and the fixed body,
The fixed body includes a reference surface having two or more different angles,
The moving body includes a jet part for jetting gas on each surface facing each reference plane and a plurality of suction parts for sucking gas,
A linear guide device provided with a suction amount adjusting means for adjusting a suction amount of gas sucked from each suction portion.