(57)【要約】【課題】近年の基板サイズの大型化傾向に従って、基板を戴置するためのステージも大きくなってきている。このため、測定装置そのものが大きくなってきているこの大きくなった装置を収容するべく、サーマルチャンバは、送風ブース内のスペースの内容積が大きくなり、従って温同調節に必要な雰囲気容量が多くなるため、そのスペース内の温度性能を保つため、温調ユニットを大くしなければならないという問題があった。【解決手段】測定装置のステージ部架台より出された支持金具によって、サーマルチャンバの送風ブースを支持し、石定盤より上方のステージ部分のみ、一定温度に保つ構造とし、更に好ましくは、温調ユニットと送風ブースとを分離することにより、温調ユニットの機械振動を送風ブースに伝えない機能を備えたサーマルチャンバとした。【選択図】図１
2010008129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のパターンの寸法を測定するための基板を載置するステージと、該ステージと該基板の測定をするための移動機構部、画像取得手段、及び測長装置とを保持する石定盤と、該石定盤を移動床面上に据え付けるための架台と、上記ステージの除振のために該架台上に設けられた除振台とを具備する線幅測定装置をスペース内に有し、上記スペース内の雰囲気を一定に保つためのサーマルチャンバにおいて、
上記線幅測定装置の上記架台と上記サーマルチャンバの上記スペースを囲む境壁の下端とを結合する支持具と、上記線幅測定装置の上記石定盤と上記境壁とを密閉するための弾性シートとを備え、
上記スペースが、上記線幅測定装置の上記石定盤より上部の雰囲気を一定に保つように構成したことを特徴とするサーマルチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LCD（ Liquid Crystal Display ）基板等に形成されたパターンの寸法を測定するための２次元座標測定装置、３次元測定装置等、微小な温度変化によって測定結果が変わる測定装置に関し、特に、測定装置を一定温度に保つサーマルチャンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の測定装置について図１を参照して説明する。図１は、長寸法対応 LCD（ Liquid Crystal Display ）自動線幅測定装置を側面から見た図である。100 は長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置、180 は据え付け面、101 は架台、102 はエアー除振台、103 は石定盤、104 はステージ、105 はステージ 104 を X 方向に移動させるための X 軸移動機構部、106 は Y 軸移動機構部、107 は Z 軸移動機構部、108 は撮像部、109 はレーザ干渉計である。
【０００３】
図１において、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 は、架台 101 が水平な据え付け用の床面 180 上に固定されている。固定された架台 101 の上部には、エアー除振台 102 を介して石定盤 103 が搭載され、振動を吸収するような構造となっている。
床面 180 に固定される架台 101 は、主に、床面 180 と接触して石定盤 103 等の上部の構成物を垂直方向に支持する柱状部と柱状部を水平方向に支持する梁部とに分けられ、柱状部は図１では、２つ見えるが、通常は、少なくとも長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 の四方にそれぞれ１つずつ（計４つ）設ける。
石定盤 103 上に、X 軸移動機構部 105 、Y 軸移動機構部 106 、及びレーザ干渉計 109 が搭載され、X 軸移動機構部 105 上に被測定対象物を載置するためのステージ 104 が搭載されている。また、光軸を通って被測定対象物から入射する像を拡大する光学顕微鏡と拡大像を撮像する撮像装置とで構成され、ステージ 104 に載置された被測定対象物上のパターンの線幅等の寸法を測定するための拡大された被写体の画像を取得する撮像部 108 は、撮像部 108 部の焦点距離を調整するために Z 軸方向（高さ方向）に移動するための Z 軸移動機構部 107 に搭載され、Z 軸移動機構部 107 は、Z 軸移動機構部 107 と撮像部 108 を Y 軸方向に移動させるための Y 軸移動機構部 106 に搭載されている。
【０００４】
このように、ステージ 104 上に載置された被測定対象物上の所望の位置に移動できるように、X 軸、Y 軸、及び、Z 軸方向に撮像部 108 を移動可能に構成されている。
また、レーザ干渉計 109 が石定盤 103 上に搭載され、上記移動機構部の移動に対して、線幅等の寸法を測定するために、移動した時の移動距離を測定する。
なお、撮像部 108 及びその他の構成要素を制御するための制御部、モニタ、画像処理部、及び結線、並びにその他自動線幅測定装置に必要な構成要素については本願発明に関する部分の他は極力省略し、図示していない。これは、以降の説明で参照する図面でも同様である。
【０００５】
従来のサーマルチャンバについて図２を参照して説明する。図２は、図１の長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 を据え付けた従来のサーマルチャンバを示す側面図である。分かり易くするために、図２の前面部側はカバーや扉等の遮蔽物を除去している。また、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 自体の参照番号もできるだけ省略した。210 は温度調節ユニット（以降、温調ユニットと称する）、220 は送風ブース、230 は吸い込み口、211 は温調ユニット 210 の送風機、212 は温調ユニット 210 の温度調節機（以降、温調機と称する）、213 と 214 は温調ユニット 210 の送風ブース 220 側の境壁、221 は送風ブース 220 の天井部、222 は送風ブース 220 の長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 を据え付けるスペース、223 は送風ブース 220 の HEPA（ High Efficiency Particulate Air ）フィルタ、224 と 227 は送風ブース 220 のスペース 222 の温調ユニット 210 側の境壁、225 は送風ブース 220 の境壁 224 以外の側面を構成する境壁、226 は境壁 225 の１面に被測定対象物を搬送ロボット若しくは手動によって、測定の開始前の搬入、若しくは、測定の終了後の搬出に使用するために開閉する、境壁 225 の所定の面に設けられたシャッタである。
なお、図２において、実際には、境壁 214 と境壁 227 は一体化された壁の両壁面であり、同様に境壁 213 と境壁 224 も一体化された壁の両壁面である。
また、図中の矢印は、空気が流れる方向を模式的に示している。
【０００６】
図２において、サーマルチャンバは循環式となっており、チャンバ内の空気は温調ユニット 210 、送風ブース 220 の天井部 221 、及び送風ブース 220 のスペース 222 を通り、再び、温調ユニット 210 に戻る。
まず、温調ユニット 210 内の送風機 211 から噴き出された空気は、温調機 212 に入力される。温調機 212 は、入力された空気を設定された温度に温度調整して出力する。温度調整された空気は、温調ユニット 210 から、送風ブース 220 の天井部 221 に送られる。天井部 221 の温度調整された空気は、HEPA フィルタ 223 を通過することにより、埃が取り除かれ、送風ブース 220 内のスペース 222 に送られる。
スペース 222 内には、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 が据え付けられており、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 本体及びステージ 104 が一定温度に保たれる。送風ブース 220 のスペース 222 の空気は、送風ブース 220 の下部側に設けた吸い込み口 230 を通過して、再び温調ユニット 210 の送風機 211 に吸い込まれ、上記説明の動作を繰り返し、送風ブース 220 のスペース 222 内の空気を所定の温度に保つ。
なお、HEPA フィルタ 223 を通過させることにより、スペース 222 内は所定のクリーン度に保たれる。従って、このようなサーマルチャンバは、一般的にサーマルクリンチャンバと呼ばれることが多い。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４０５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、線幅測定装置のステージ上に載置される被測定対象物である基板の大きさの大型化が進んできている。例えば、 LCD の基板寸法は、ワークサイズで 1950 mm × 2250 mm（厚さ：0.7 mm ）と大きくなってきており、温度が 1 ℃変化すると 1 m あたり±4 μm 伸縮する。また、測定精度の再現性の要求は、例えば、± 0.5 μm 程度となっている。従って、基板を載置するためのステージ 104 も大きくなってきているため、装置そのものが大きくなってきている。この大きくなった装置を収容するべく、送風ブース 220 内のスペース 222 の内容積が大きくなり、従って温度調節に必要な雰囲気容量が多くなるため、そのスペース 222 内の温度性能を保つため、温調ユニット 210 を大くしなければならないという問題があった。
特許文献１は、基板の大型化に対応して、測定時間を短縮するために、撮像部を複数搭載して、かつ、複数の撮像部の機械的誤差を吸収するために撮像部のヘッド部を位置補正するための微動軸機構と補正手段を設けている。しかし、温度変化に対して、本質的な解決手段を持っているものではないため、チャンバ内の温度変化や温度のむら等に対しては解決手段を持っていない。
線幅測定装置において、単純に被測定対象物である基板を載置するステージ 104 全体を温度一定に保つためには、特にステージ 104 だけを囲んで温度調節することが考えられる。しかし、測定するための可動部（ X 軸移動機構部 105 、Y 軸移動機構部 106 、Z 軸移動機構部 107 、撮像部 108 、等）と移動距離を測長するためレーザ干渉計 109 等の温度も同時に一定に保つ必要があり、ステージ 104 だけの温度調節では不十分である。
本発明は、上記のような問題に鑑み、線幅測定装置等、微小な温度変化によって測定結果が変わる測定装置を据え付け、温度を一定に保つサーマルチャンバについて、より小型化ができる構成のサーマルチャンを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明のサーマルチャンバは、基板上のパターンの寸法を測定するための基板を載置するステージと、該ステージと該基板の測定をするための移動機構部、画像取得手段、及び測長装置とを保持する石定盤と、該石定盤を移動床面上に据え付けるための架台と、上記ステージの除振のために該架台上に設けられた除振台とを具備する線幅測定装置をスペース内に有し、上記スペース内の雰囲気を一定に保つためのサーマルチャンバにおいて、上記線幅測定装置の上記架台と上記サーマルチャンバの上記スペースを囲む境壁の下端とを結合する支持具と、上記線幅測定装置の上記石定盤と上記境壁とを密閉するための弾性シートとを備え、上記スペースが、上記線幅測定装置の上記石定盤より上部の雰囲気を一定に保つように構成したものである。
【００１０】
また好ましくは、上記発明のサーマルチャンバは更に、上記スペースを含む温度調節ブース（送風ブース）と、温度調節ユニットとが分離した構造であり、上記温度調節ユニットからの空気を上記温度調節ブースに送風するための弾性材料で構成された第１の通風管と、上記温度調節ブースからの空気を上記温度調節ユニットに送風するための弾性材料で構成された第２の通風管とを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーマルチャンバを従来より小型化することができ、生産コストの低減、輸送や据え付け時の組立工数の低減、クリーンルーム内の据え付け面積の縮小、ランニングコストの低減（省エネルギー化）が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、LCD（ Liquid Crystal Display ）基板等に形成されたパターンの寸法を測定するためのの２次元座標測定装置、３次元測定装置等、微小な温度変化によって測定結果が変わる測定装置のステージ部架台より出された支持金具によって、サーマルチャンバの送風ブースを支持し、石定盤より上方のステージ部分のみ一定温度に保つ構造とし、更に好ましくは、温調ユニットと送風ブースとを分離することにより、温調ユニットの機械振動を送風ブースに伝えない機能を備えたサーマルチャンバとしたサーマルチャンバである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、従来例で説明した図を含み、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複を避け、できるだけ説明を省略する。
【００１３】
本発明のサーマルチャンバの一実施形態を図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施例のサーマルチャンバを示す図で、図１の長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 を据え付けたサーマルチャンバを示す側面図である。分かり易くするために、図２と同様に、図３の前面部側はカバーや扉等の遮蔽物を除去している。また、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 自体の参照番号もできるだけ省略した。310 は温調ユニット、320 は送風ブース、330 は吸い込み口、311 は温調ユニット 310 の送風機、312 は温調ユニット 310 の温調機、313 と 314 は温調ユニット 310 の送風ブース 320 側の境壁、321 は送風ブース 320 の天井部、322 は送風ブース 320 の長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 を据え付けるスペース、324 と 327 は送風ブース 320 の温調ユニット 310 側の境壁、325 は送風ブース 320 のスペース 322 の境壁 324 以外の側面を構成する境壁、341 と 342 は通風管、350 は弾性シート、360 は支持具である。また、図３においても、図２と同様に、図中の矢印は、空気が流れる方向を模式的に示している。また、シャッタ 226 は、境壁 225 の所定の面に設けられている。
【００１４】
従来は送風ブース 220 のスペース 222 を囲む境壁 224 及び 225 と床面 180 とを直接結合した構成であった（図２参照）ところを、図３の実施例においては、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 の架台 101 のそれぞれの側面に境壁 324 若しくは 境壁 325 の下部と結合するための支持具 360 を取付け、送風ブース 320 のスペース 322 の四方の境壁 324 及び 325 と架台 101 とを、支持具 360 によって結合した。そして更に、石定盤 103 と送風ブース 320 のスペース 322 の壁面下側の隙間からの空気漏れをなくし、送風ブース 320 の外部雰囲気とスペース 322 内の雰囲気とが流入出しないように、石定盤 103 の側面部と境壁 324 及び 325 との間を密閉するための弾性シート 350 を取付けている。
【００１５】
また、図３の実施例では、合成樹脂等の弾性シート 350 は一重であり、石定盤 103 の下部側で境壁 324 及び 325 と密閉するように構成している。しかし、一重である必要はなく、二重以上で構成しても良いし、石定盤 103 の上側で境壁 324 及び 325 と密閉するように構成しても良い。
【００１６】
上述の図３の構成によって、従来は、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 の床面積以上の据え置き面積が必要であったものを、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 の床面積にほぼ等しい床面積で送風ブース 320 が実現できた。これによって、温度調節に必要な雰囲気容量を小さくすることができ、そのスペース 322 内の温度性能を保つため、温調ユニット 310 も小型化することができる。
なお、床面積の他、石定盤 103 の側面部と境壁 324 及び 325 との間を弾性シート 350 で密閉するため、石定盤 103 の下部側の雰囲気容量も温度調節が不要になるため、温度調節に必要な雰囲気容量を更に小さくすることができる。
【００１７】
さて、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 では、測長するために、レーザ干渉計 109 を使用する。レーザ干渉計 109 の測定誤差の要因としては、主に、雰囲気の温度変化、気圧変化、湿度変化が関係する。温度変化については、発明が解決しようとする課題でも述べたように、本願発明の目的の一つであり、上述のように解決することができる。また、この中で、湿度変化には比較的影響しない上に、サーマルチャンバ内では湿度の急激な変化は起きないので通常は無視している。
しかし、気圧変化に対しては、気圧センサを用いて気圧の変動を監視し、そのときの気圧に合わせて、レーザ干渉計 109 の出力レーザ光から出力された値に補正係数を掛けることによって、誤差を小さくするように調整している。
【００１８】
例えば、温調ユニット 210 の送風機 211 は振動を発生する。図２の従来のサーマルチャンバの構成では、この振動は、床面からはエアー除振台 102 によって伝達されない構造である。しかし、温調ユニット 210 と送風ブース 220 とが境壁 213 及び 214 、並びに境壁 224 及び 227 を介して接しているか、若しくは、境壁 213 と境壁 224 、及び、境壁 214 と 境壁 227 とは一体型の構成である。このため、温調ユニット 210 の送風機 211 の発生した振動が境壁 224 及び 227 を介して送風ブース 220 に直接伝達されてしまう。
図３の実施例においては、以下に説明するように、この振動の伝達を遮断するようにしている。
【００１９】
即ち、従来例は、温調ユニット 210 と送風ブース 220 とが密着した構成であった（図２参照）ところを、図３の実施例では、温調ユニット 310 と送風ブース 320 とを分離し、かつ、弾性体材料で構成した通風管 341 及び 342 で接続するようにしている。
この通風管 341 及び通風管 342 は、例えば、壁面がゴム、合成ゴム等の弾性体で構成されたホース状の管で、そのと出口を結合するそれぞれの構造物同士に振動や衝撃等の物理的な力が伝わらないようにするものである。
これによって、振動を低減でき、送風ブース 320 のスペース 322 内に振動が伝達し難くなり、スペース 322 内の急激な気圧変動を小さく抑制することができるため、レーザ干渉計 109 の測定精度を向上することができる。
【００２０】
本発明のサーマルチャンバの一実施例について、更に図３を参照して、温度調節される空気（雰囲気）の流れを説明する。
図３において、サーマルチャンバは循環式となっており、チャンバ内の空気は温調ユニット 310 、通風管 342 、送風ブース 320 の天井部 321 、及び送風ブース 320 のスペース 322 を通り、再び、通風管 341 を通って、温調ユニット 310 に戻る。
まず、温調ユニット 310 内の送風機 311 から噴き出された空気は、温調機 312 に入力される。温調機 312 は、入力された空気を設定された温度に温度調整して出力する。温度調整された空気は、温調ユニット 310 から、通風管 342 を通って、送風ブース 320 の天井部 321 に送られる。天井部 321 の温度調整された空気は、HEPA フィルタ 223 を通過することにより、埃が取り除かれ、送風ブース 320 内のスペース 322 に送られる。
【００２１】
スペース 322 内には、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 が据え付けられており、長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 本体及びステージ 104 が一定温度に保たれる。送風ブース 320 のスペース 322 の空気は、温調ユニット 310 の下部側に設けた吸い込み口 330 を通過、更に通風管 341 を通って、再び温調ユニット 310 の送風機 311 に吸い込まれ、上記説明の動作を繰り返し、送風ブース 320 のスペース 322 内の空気を所定の温度に保つ。
この時、スペース 322 では、弾性シート 350 によって、スペース 322 内の雰囲気と長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置 100 の石定盤 103 から下側とは遮断されている。
【００２２】
なお、HEPA フィルタ 223 を通過させることにより、スペース 322 内は所定のクリーン度に保たれる。なお、上述の実施例では、HEPA フィルタを用いたが、クリーン度がさほど必要なく、周囲のクリーンルームが実現するクリーン度で良ければ、フィルタは無なくても良いし、また他のフィルタを用いても良いことは自明である。
また、上述の実施例では、エアー除振台によって石定盤を除振しているが他の除振台であっても良いことは勿論である。
また更に、上述の実施例では、測長する装置としてレーザ干渉計を用いた。しかし、レーザ変位計でも良く、その他、移動距離を測定するための測長装置であれば他の測長装置であっても良いことは勿論である。
また、上述の実施例では、送風ブース内に流入若しくは流出する通風管をそれぞれ１つずつ設けた実施例であった。しかし、それぞれ１つである必要はなく、複数あっても良いし、図３の実施例以外の場所に設けても良いことは自明である。
【００２３】
以上述べたように、図３の実施例によれば、特に石定盤上のみ、温度を一定に保つ必要があるが。石定盤と送風ブースの壁面の隙間を小さくすることにより温調ブースを小型化することができ、これにより、送風ブースの内容量が小さくなり、温調ユニットの構成部品である送風機と温調機を小型化でき、省エネ及び原価低減になる。
また、サーマルチャンバ自体を小型化することにより、原価低減（輸送費、組立工数）、クリンルーム内の設置面積の縮小、省エネルギが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】長寸法対応 LCD 自動線幅測定装置を側面から見た図。
【図２】従来のサーマルチャンバを示す図。
【図３】本発明のサーマルチャンバの一実施例を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
100：長寸法対応LCD自動線幅測定装置、  101：架台、  102：エアー除振台、  103：石定盤、  104：ステージ、  105：X軸移動機構部、  106：Y軸移動機構部、  107：Z軸移動機構部、  108：撮像部、  109：レーザ干渉計、  180：床面、  210：温調ユニット、  211：送風機、  212：温調機、  213、214：境壁、  220：送風ブース、  221：天井部、  222：スペース、  223：HEPAフィルタ、  224、225、227：境壁、  226：シャッタ、  230：吸い込み口、  310：温調ユニット、  311：送風機、  312：温調機、  313、314：境壁、  320：送風ブース、  321：天井部、  322：スペース、  324、325、327：境壁、  330：吸い込み口、  341、342：通風管、  350：弾性シート、  360：支持具。
【図１】
2010008129.tif 000003
【図２】
2010008129.tif 000004
【図３】
2010008129.tif 000005