(57)【要約】【課題】  コンパクトで検査精度の高いマスク検査装置を提供すること。【解決手段】  本発明の一態様にかかる、マスク検査装置は、鉛直方向に被検査対象のマスク６を保持し、ＣＣＤカメラ３ａを鉛直方向に移動させてマスク６を検査するマスク検査装置であって、定盤２の上に立てられた角柱１と、角柱１の少なくとも２側面の基準面９、１０に対向するヘッド用直角ステージ１２と、ヘッド用直角ステージ１２を一定の高さに保つバランスウェイト４と、ヘッド用直角ステージ１２の各々の基準面側に設けられ、基準面側に気体を噴出する噴出部と気体を吸引する吸引部とを有するエアパッド１１と、ヘッド用直角ステージ１２を鉛直方向に移動させる鉛直方向駆動機構８とを備え、鉛直方向駆動機構のラック３５が角柱２に設けられているものである。【選択図】図１
2006023774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に被検査対象のマスクを保持し、検出器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、
ステージの上に立てられた角柱と、
前記検出器が取り付けられ、前記角柱の少なくとも２側面の基準面に対向する検出器用ステージと、
前記検出器用ステージを一定の高さに保つ保持手段と、
前記検出器用ステージの各々の基準面側に設けられ、前記基準面側に気体を噴出する噴出部と気体を吸引する吸引部とを有する軸受と、
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とを備え、
前記鉛直方向駆動手段のラック又はボールネジが前記角柱に設けられているマスク検査装置。
【請求項２】
前記検出器用ステージに、前記鉛直方向駆動手段に含まれる駆動モータを取り付ける駆動モータ用ステージが設けられている請求項１に記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記駆動モータにより回転するピニオンをさらに備え、
前記駆動モータ用ステージが前記検出器用ステージの外側に設けられており、
前記ピニオンが前記検出器用ステージに設けられた穴部を通って前記ラックと接触する請求項２に記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記駆動モータ用ステージに前記検出器用ステージを取り付けるためのレールが設けられ、
前記レールによって、前記検出器用ステージが、前記基準面の一つと垂直な方向に移動する請求項２又は３に記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記モータ用ステージに設けられたラック抑えと、
前記ラック抑えを前記モータ用ステージに取り付ける固定具とをさらに備え、
前記ラックが前記ピニオンと前記ラック抑えとにより挟まれており、
前記固定具と前記ピニオンとがバネによりつながっている請求項３又は４に記載のマスク検査装置。
【請求項６】
前記鉛直方向駆動手段の前記駆動軸が、前記軸受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請求項１乃至５のいずれかに記載のマスク検査装置。
【請求項７】
前記保持手段がワイヤーに介して前記検出器用ステージに接続されたバランスウェイトを備えている請求項１乃至６のいずれかに記載のマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線案内装置を用いたマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（特許文献１）。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。
【特許文献１】特開平１０−１０７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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検査精度の高いマスク検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様にかかるマスク検査装置は、鉛直方向に被検査対象のマスクを保持し、検出器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、ステージの上に立てられた角柱と、前記検出器が取り付けられ、前記角柱の少なくとも２側面の基準面に対向する検出器用ステージと、前記検出器用ステージを一定の高さに保つ保持手段と、前記検出器用ステージの各々の基準面側に設けられ、前記基準面側に気体を噴出する噴出部と気体を吸引する吸引部とを有する軸受と、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とを備え、前記鉛直方向駆動手段のラック又はボールネジが前記角柱に設けられているものである。この構成では、駆動軸が角柱に取り付けられているため、装置構成をコンパクトにすることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様にかかるマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記検出器用ステージに、前記鉛直方向駆動手段に含まれる駆動モータを取り付ける駆動モータ用ステージが設けられているものである。
【００１７】
本発明の第３の態様にかかるマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記駆動モータにより回転するピニオンをさらに備え、前記駆動モータ用ステージが前記検出器用ステージの外側に設けられており、前記ピニオンが前記検出器用ステージに設けられた穴部を通って前記ラックと接触するものである。これにより、装置構成をコンパクトにすることができる。
【００１８】
本発明の第４の態様にかかるマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記駆動モータ用ステージに前記検出器用ステージを取り付けるためのレールが設けられ、前記レールによって、前記検出器用ステージが、前記基準面の一つと垂直な方向に移動するものである。これにより、検出器用ステージが軸受の吸引力又は反発力によって元の位置に復元するため、正確に検査を行うことができる。
【００１９】
本発明の第５の態様にかかるマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記モータ用ステージに設けられたラック抑えと、前記ラック抑えを前記モータ用ステージに取り付ける固定具とをさらに備え、前記ラックが前記ピニオンと前記ラック抑えとにより挟まれており、前記固定具と前記ピニオンとがバネによりつながっているものである。これにより、ピニオンが回転した際に発生する力によって、検出器用ステージが移動するのを防ぐことができる。よって、検査精度を高めることができる。
【００２０】
本発明の第６の態様にかかるマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記鉛直方向駆動手段の前記駆動軸が、前記軸受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、検出器を真直度よく移動させることができ、検査精度を高めることができる。
【００２１】
本発明の第７の態様にかかるマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記保持手段がワイヤーに介して前記検出器用ステージに接続されたバランスウェイトを備えているものである。これにより、検出器を真直度よく移動させることができ、検査精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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部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。
【００２９】
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１３を囲むよう溝が形成されている。ここではエア噴出部１３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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直角ステージ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。
【００３２】
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。
【００３３】
また上述のようにヘッド用直角ステージ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に対してヘッド用直角ステージ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。
【００３４】
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２６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。
【００３５】
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によりヘッド用直角ステージ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１１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。
【００４０】
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直角ステージ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、ヘッド用直角ステージ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。そしてヘッド用直角ステージ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
ヘッド用直角ステージ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直角ステージ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、ヘッド用直角ステージ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。逆にヘッド用直角ステージ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の配線導入部２７がＣＣＤカメラヘッド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。
【００４４】
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直角ステージ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直角ステージ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。
【００４５】
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、配線類がヘッド用直角ステージ１２に追従して移動すればよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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１１を用いてもよい。図１２に示すエアパッド１１には図２で説明したエアパッド１１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はエア噴出部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１１は図７に示したエアパッド１１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、エア供給口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１１の側面に設けることが望ましい。
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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】
【００６４】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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