(57)【要約】【課題】  測定装置、検査装置、アライナー、ステッパー、露光機、印刷機、切断・加工機、等の各種装置において、検査・加工等の対象となる試料を、迅速に検査・加工等の設定された環境温度条件に到達させることが可能となり、タクトタイムを大幅に短縮する【解決手段】  周囲温度から搬入された試料をサーマルチャンバの内部温度に到達させる時間を短縮するために、サブチャンバを設け、サブチャンバ内で試料を強力な風力で迅速に、所定の温度とし、しかる後に温度が所定の温度となった試料をメインチャンバに運ぶ手段を設けた測定装置のサーマルチャンバ。【選択図】  図１
2005106693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収納する収納部と、第１のチャンバと、第２のチャンバと、上記第１と第２のチャンバの温度を制御する温度制御手段と、上記収納部と上記第１と第２のチャンバとの間で上記試料を搬送する搬送手段と、上記第２のチャンバ内の上記試料を測定または加工する手段とを備えたことを特徴とするチャンバ付装置。
【請求項２】
請求項１記載のチャンバ付装置において、上記試料は、測定前に予め上記第１のチャンバで所定温度に設定され、所定温度に設定された後上記第２のチャンバに搬送されて測定または加工されることを特徴とするチャンバ付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の温度変化に基づく熱膨張収縮変化による測定誤差を少なくし、精度良く測定できるようにした測定・検査・加工装置に関わり、特に、温度を一定に保持するサーマルチャンバに関するものある。
【背景技術】
【０００２】
検査・加工等の装置の対象となる試料のサイズは、近年大型化、長寸法化が進んでいる。例えば、LCD（ Liquid Crystal Display ）基板では、LCD 市場の増大に伴い基板サイズが 1100 × 1300 mm 、厚さ 0.6 mm 、から 1500 × 1850 mm 、厚さ 0.6 mm と益々大型化の傾向にある。
【０００３】
従来技術を、図３〜図５によって説明する。
図３は、従来の長寸法測定装置の測定システムを模式的に示したブロック図である。1 はサーマルチャンバ、2 は測定試料台、3 は光学顕微鏡、4 は CCD（ Charge Coupled Device ）カメラ、5 は測定する対象の試料、6x は x 方向の位置を確認するためのレーザ干渉計、6y は y 方向の位置を確認するためのレーザ干渉計、7 は画像処理装置、8 はステージドライバ、9 はレーザ干渉計 6x ，6y をコントロールしレーザ干渉計 6x ，6y からのデータを基に距離を算出する制御部、10 は PC（パーソナルコンピュータ：Personal Computer ）、11 はモニタである。測定試料台 2 、光学顕微鏡 3 、CCD カメラ 4 、測定する対象の試料 5 、レーザ干渉計 6x ，6y は、サーマルチャンバ 1 内に設置されている。また、図３、４の装置は、図示しない装置制御ユニットによって全体的に制御されている。尚、図４では斜線で示した図形が試料 5 を示している。
【０００４】
ここで、長寸法測定装置とは、図３に示すように、サーマルチャンバ 1 内に、試料 5 を吸着によって固定する測定試料台 2 と、XY 平面を移動できる光学顕微鏡 3 と、光学顕微鏡 3 を介して撮像面に結像した画像を取得する CCDカメラ 4 を備え、測定試料台 2 に搭載された基板 5 の上面の任意の２点の位置を認識し、２点間の距離を測定する装置である。
【０００５】
図４は、図３の長寸法測定装置への試料 5 の搬送と搬出を説明するための図である。12 は搬送ロボット、13 は試料収納カセット、14 はシャッタ、15 は試料 5 の出し入れのための窓である。その他の参照番号の構成は、図３と同様である。また図５は、試料 5 として LCD 基板を用いたときの表面上の測定対象マークと画像について説明するための図である。51 と 52 は測定対象マーク、51a は測定対象マーク 51 とその周辺付近の部分拡大図、52a は測定対象マーク 52 とその周辺付近の部分拡大図、51b は測定対象マーク 51 の拡大図、52b は測定対象マーク 51 の拡大図、部分拡大図 51a と52a 中のそれぞれの一点鎖線 51Lv ，52Lv は垂直中心線、一点鎖線 51 Lh ，52Lh は水平中心線、部分拡大図 51a と52a 中の実線 51v ，52v はそれぞれ測定対象マーク 51b ，52b の中心を通る垂直線、実線 51h ，52h はそれぞれ測定対象マーク 51b ，52b の中心を通る水平線である。
【０００６】
図３〜図５において、レーザ干渉計 6x と 6y は、光学顕微鏡 3 の移動量を測定する。例えば、レーザ干渉計 6x によって光学顕微鏡 3 の x 方向の移動量を測定し、レーザ干渉計 6y によって光学顕微鏡 3 の y 方向の移動量を検出する。検出した光学顕微鏡 3 の移動量は、x と y 方向の移動量として、レーザ干渉計制御部 9 に出力される。レーザ干渉計制御部 9 は、入力された移動量を、その検出した移動量を示すデータに変換して PC 10 に出力する。
【０００７】
図５に示す試料 5（ LCD 基板）上の測定対象マーク 51 、52 の x 、y 位置を光学顕微鏡 3 で観察し、レーザ干渉計 6 で移動量をそれぞれ認識する。このとき、予め、測定対象マーク 51 、52 の位置は、その試料 5 の測定データとして与えられ（登録され）ており、PC 10 内にあるプログラムの手順によってそのあるべき位置に自動的に移動する。試料 5 は、当然ながら、測定する都度または対象となる試料を変更する毎に微妙に測定対象マーク 51 、52 の x 、y 位置が異なって観察される。
そこでさらに、光学顕微鏡 3 の像を CCD カメラ 4 で撮像し、画像処理装置 7 で画像の中心ずれ量を測定し、レーザ干渉計 6 の検出した値に補正を加える。尚、 CCD カメラ 4 で撮像した画像はモニタ 11 に表示され、ユーザは位置の確認ができる。
【０００８】
即ち、PC 10 は予め登録された測定対象マーク 51 に移動するようステージドライバ 8 に伝え光学顕微鏡 3 が移動し、レーザ干渉計 6 から移動位置を読み取る。
測定対象マーク 51 を光学顕微鏡 3 で観察したとき、レーザ干渉計 6 の検出値を（ XL1 ，YL1 ）、画像処理装置 7 で処理された画像の中心偏位量（ x1 ，y1 ）とすると、測定対象マーク 51 の位置は、
X1＝XL1 ＋x1 、
Y1＝YL1 ＋y1
となる。ここで、X1 は、測定対象マーク 51 の x 方向の検出位置、Y1 は、測定対象マーク 51 の y 方向の検出位置である。
【０００９】
測定対象マーク 52 を観察したときも同様に、
レーザ干渉計の検出値を（ XL2 ，YL2 ）、画像の中心偏位量（ x2 、y2 ）とすると、測定対象マーク 52 の位置は、
X2＝XL2 ＋ x2 、
Y2＝YL1 ＋ y2
となる。ここで、X2 は、測定対象マーク 52 の x 方向の検出位置、Y2 は、測定対象マーク 52 の y 方向の検出位置である。
【００１０】
長寸法 T の値は、測定対象マーク 52 と51 の x 方向の位置の差と Tx と y 方向の位置の差 Ty によって、下記のように求められる。
Tx ＝ X2 −X1 、
Ty ＝ Y2 −Y1、
T ＝（ Tx2 ＋ Ty2）1/2
【００１１】
図４において、測定対象の試料 5 は、サーマルチャンバ 1 の外側にある試料収納カセット 13 の中に測定する少なくとも１つ収納されている。試料収納カセット 13 には、所定数の試料が収納可能である。
測定開始時に、搬送ロボット 12 が基板収納カセット 13 から、試料の１つを取り出しサーマルチャンバ 1 に搬送する。このとき、サーマルチャンバ 1 のシャッタ 14 が開き、窓 15 から搬送ロボット 12 が試料 5 を測定試料台 2 に置く。
測定試料台 2 は、試料 5 の位置決めや吸着動作を行い、固定する。
PC 10 は、システム内に指示を出し、ステージドライバ 8 は、光学顕微鏡 3 を所定の位置に移動させ、画像処理装置 7 は、移動後の光学顕微鏡 3 を介して CCD カメラ 4 が撮像した画像を入力することによって、入力された画像を解析し、予め登録されている測定位置を全て測定する。
PC 10 は、レーザ干渉計 6x ，6y が検出した位置と、画像処理装置 7 の測定した位置とから正確な測定位置の位置を算出する。
【００１２】
モニタ 11 は、PC 10 から与えられる画像情報を表示する。表示される画像情報は、例えば、CCD カメラ 4 の取得した画像であり、画像処理装置 7 の演算結果情報であり、レーザ干渉計 6x ，6y が検出した位置の情報であり、PC 10 とユーザとのマンマシンインタフェースに関する情報である。
【００１３】
尚、試料は、その熱膨張係数のために、測定や検査または加工をするときには、試料の温度を一定範囲内に保持して行う必要がある。このため、図３や図４に図示していないが、サーマルチャンバ 1 は、例えば、23 ± 0.1 ℃で測定するように温度調節ユニットが取付けられている（特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開平２００２−２５７５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述の従来技術では、サーマルチャンバ内の温度が 23± 0.1 ℃で、周囲温度 24 ℃の場合には、搬送ロボット 12 が試料収納カセット 13 から試料 5 を抜き出しサーマルチャンバ 1 に入れ測定試料台 2 が、試料 5 の位置決めや吸着動作を行い、試料 5 を固定するまでの時間内に、試料 5 の温度が 23 ± 0.1 ℃に到達しない。例えば、試料 5 が固定されるまで 6 分かかるとき、試料 5 は、23 ± 0.1 ℃になるまで約 20 分かかる。
即ち、測定開始まで試料 5 が固定されてから、更に約 14 分待つ必要がある。そして、この待ち時間は、試料のサイズや質量が大きくなればなるほど増加する。
【００１６】
例えば、LCD 基板の熱膨張係数が 3.7 × 10-6のとき、0.1 ℃の上昇で、1 m の寸法測定で 0.37 μm 膨張する。
測定の精度を 0.4 μm 以下にするためには、LCD 基板の温度がサーマルチャンバ内の温度と同じになるまで待つ必要がある。
一方、測定時間は 1 ポイント 8 秒であり、平均測定ポイント 50 点で 400 秒＝ 5 分を所要し、タクトタイムは 25 分である。
【００１７】
搬入された試料をサーマルチャンバの内部温度に到達させる時間を短縮するために、サーマルチャンバ内の風力を上げ、到達時間を短縮させる手段があるが、例えば、レーザ干渉計のように、レーザが大気中を走り、この風力で揺らぎ、レーザ干渉計の値に誤差が発生するような、サーマルチャンバ内を静穏化しなければ測定が困難な条件の場合には不向きである。
【００１８】
本発明は、測定装置、検査装置、アライナー、ステッパー、露光機、印刷機、切断・加工機、等の各種装置において、検査・加工等の対象となる試料を、迅速に検査・加工等の設定された環境温度条件に到達させる方法及び装置に関わり、特に、試料が大型や長寸法の基板において、上記のような問題を解決し、タクトタイムを短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のチャンバ付装置は、周囲温度から搬入された試料をサーマルチャンバの内部温度に到達させる時間を短縮するために、サブチャンバを設け、サブチャンバ内で試料を強力な風力で迅速に、所定の温度とし、しかる後に温度が所定の温度となった試料をメインチャンバに運ぶ手段を設けたものである。
【００２０】
即ち、本発明のチャンバ付装置は、試料を収納する収納部と、第１のチャンバと、第２のチャンバと、第１と第２のチャンバの温度を制御する温度制御手段と、収納部と第１と第２のチャンバとの間で試料を搬送する搬送手段と、第２のチャンバ内の試料を測定または加工する手段とを備えたものである。
また、本発明のチャンバ付装置の試料は、好ましくは、測定前に予め第１のチャンバで所定温度に設定され、所定温度に設定された後第２のチャンバに搬送されて測定または加工されるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、測定装置、検査装置、アライナー、ステッパー、露光機、印刷機、切断・加工機、等の各種装置において、検査・加工等の対象となる試料を、迅速に検査・加工等の設定された環境温度条件に到達させることが可能となり、タクトタイムを大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、測定装置、検査装置、アライナー、ステッパー、露光機、印刷機、切断・加工機、等の各種装置において、検査・加工等の対象となる試料を、迅速に検査・加工等の設定された環境温度条件に到達させる装置に関わり、特に、試料が大型や長寸法の基板において、上記のような問題を解決し、タクトタイムを短縮することにある。このため、試料を、測定または検査・加工等を行うサーマルチャンバに搬送する前に、サブチャンバに入れて所定の温度に到達させてから、測定または検査・加工等を行うサーマルチャンバに搬送するものである。
このため、サブチャンバには、特に試料が基板等の形状のものに対して、迅速、効果的に温度制御ができるように、試料の上下、両方向から熱風または冷風を吹きつけるような構造とし、この試料をサブチャンバの中空に保持する構造としたものである。
また、試料をサブチャンバからサーマルチャンバに移送するためにサブチャンバとサーマルチャンバとを隣接させ、仕切り板の開閉をして直接移送できる構造としたものである。
【００２３】
例えば、LCD 基板とカラーフィルタ基板の貼り合わせ時に、LCD 基板の画素とカラーフィルタの画素が精度良く重なるように、LCD 基板とカラーフィルタ基板の製作段階で、おのおの長寸法を測定する。
このような長寸法を測定する装置において、測定時に試料を一定の温度に保持するための場所であって、LCD 基板の熱膨張誤差を少なくし精度良く測定できるようにしたサーマルチャンバに関するものある。
この実施例では、試料をサーマルチャンバの内部温度になじませる時間 20 分を短縮するために、サブチャンバを設け、サブチャンバ内で基板を強力な風力で素早く、23 ℃にし、メインチャンバに運ぶものである。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の一実施例を説明するための図である。100 は測定するときに試料を保持するサーマルチャンバ、5 は試料、12′は搬送ロボット、13 は試料収納カセット、14 はサーマルチャンバ 100 のシャッタ、15 は窓、16 はサブチャンバ、17 は搬送レール、18 は上側のエア噴出し機構、19 は下側のエア噴出し機構、20 はピン、141 はサブチャンバ 16 のシャッタ、151はサブチャンバ 16 の窓である。図１の上側は、装置の上面図、下側は装置のサブチャンバ 16 の側面図である。また、側面図の１部はサブチャンバ 16 の試料 5 の部分を拡大表示したものである。ここで、側面拡大図の上下の矢印は、熱風の流れる方向を模式的に示している。
図１に示すようにサブチャンバ 16 をメインチャンバ 1 にそばに設置する。
そして、サブチャンバ 16 内で試料 5 を強力な風力で 23 ℃の風を試料 5 に均一に当て、迅速に試料 5 を23 ℃にする。その後、メインチャンバ 100 に運ぶ。
【００２５】
即ち、
（１）搬送レール 17 は搬送ロボット 12′を移動させるためのレールであって、試料収納カセット 13 の前まで搬送ロボット 12′を移動する。
搬送ロボット 12′は、試料収納カセット 13 から抜き出した試料 5 を、シャッタ 141 が下降してから、サブチャンバ 16 に入れる。尚、シャッタ 141 は任意の方向に移動して窓 151 を開いても良いことは自明である。
サブチャンバ 16 内は、試料 5 を 6 × 6 本のピン 20 で受け、重力を支える。
そして、上側のエア噴出し機構 18 から、均一に 23 ℃の風を風速 0.9 m/s で試料 5 に当てる。ピン 20 の下側には、下側のエア噴出し機構 19 があり、基板の裏側に向かい均一に 23 ℃の風を風量風速 0.9 m/s で当てる。均一とは、例えば、空調機等の横方向と縦方向のフィンの組合わせや所定のピッチで開けた穴から噴出す方式等、周知の技術を用いる。
このことにより、基板が 23 ± 0.1 ℃になるのに、5 分以内で可能となる。
（２）搬送ロボット 12′はサブチャンバ 16 にある試料 5 を、シャッタ 141 が下降してから、取り出し、サーマルチャンバ 100 に入れる。
（３）サーマルチャンバ 100 のシャッタ 14 が開き、窓 15（図示しない）から搬送ロボット 12 が試料 5 を測定試料台 2（図示しない）に置く。測定試料台 2 は、試料 5 の位置決めや吸着動作を行い、試料 5 を固定する。試料 5 はサブチャンバ 16 とサーマルチャンバ 100 から一度外にでているので、23 ± 0.1 ℃なるのに 1 分待ってから、測定動作にはいる。
（４）搬送ロボット 12′は試料収納カセット 12′から次の測定対象の試料 5 を抜き出し、シャッタ 141 が下降してから、サブチャンバ 16 内に次の試料 5 を入れ、23 ℃になじませる。
（５）測定動作終了後サーマルチャンバ 100 のシャッタ 14 が開き、窓 15 から搬送ロボット 12′が、試料 5 を測定試料台 2（図示しない）から抜き取り基板収納カセット 13 へ戻す。勿論、戻す基板収納カセット 13 が別の基板収納カセットであっても構わない。
（６）搬送ロボット 12′は、シャッタ 141 が下降して、サブチャンバ 16 から 23 ℃に馴染んだ基板を抜き出し、（３）の動作へ進む。
【００２６】
この動作を繰り返すことにより、
基板 3 枚測定する場合に、従来は 25 ×3 ＝ 75 分を要していたのが、
5 ＋（ 1 ＋ 5 ）× 3 ＝ 23 分で測定可能となり、タクトタイムが短縮される。
尚、図１の装置の動作は、図示しない装置制御部が、全体の手順の管理や制御を行う。
【００２７】
更に詳細に、図６に示す試料 5 の温度変化を示すグラフを参照して説明する。横軸が経過時間、縦軸が試料 5 の温度を示す。この温度は、例えば、測定に関わる所定の複数のポイントの平均値である。実線の曲線が、サブチャンバを使用しない従来の場合の試料 5 の温度変化であり、破線の曲線がサブチャンバを使用した図１場合の試料 5 の温度変化である。
【００２８】
即ち、従来は、１つの試料をサーマルチャンバ内に入れてから、所定の温度範囲（ 23 ± 0.1 ℃）に入るまで、20 分待ち、測定時間が 5 分かかるので、試料１つあたり 20 分＋ 5 分＝ 25 分で 25 分かかり、３つで 25 分× 3 分＝ 75 分となる。
しかし、本発明の図１の実施例の場合には、サブチャンバ 16 内に搬入してから 5 分で所定の温度範囲になり、次にサーマルチャンバ 100 に搬入されてから 1 分待ってから測定 5 分となるため、“サブチャンバ 16 での最初の 5 分”＋“サーマルチャンバ 100 に入ってからの待ち時間 1 分＋測定時間 5 分”×試料数 3 ＝ 23 分となる。
尚、サブチャンバ 16 を複数設けて、測定可能な所定の温度になった試料をサーマルチャンバに搬送するような構成であっても良い。
【実施例２】
【００２９】
図２によって、本発明の第２の実施例を説明する。
図２の実施例では、サブチャンバとチャンバのシャッタ構造を工夫した例で、図１の実施例の（２）と（３）の動作で試料をサブチャンバまたはサーマルチャンバから一度も外に出さないようにし、1 分待たずに即、測定動作にはいるようにしたものである。
即ち、図２において、シャッタ 21 と 22 が下降することにより、窓 23 が開き、搬送ロボット 12″は試料 5 を外側に出すことなく、サブチャンバ 16′からサーマルチャンバ 100′へ移動する。
【００３０】
したがって、従来は、25 × 3 ＝ 75 分を要していたのが、5 分＋ 5 分× 3 分＝ 20 分で測定可能となり、タクトタイム短縮となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、温度変化による熱膨張収縮による測定誤差を少なくするための、測定のタクトタイムを短縮することができる。
例えば、LCD の TFT（ Thin Film Transistor ）基板と CF（ Color Filter ）基板の画素の配置が正しく認識でき、両者の貼り合わせ字に誤差が少なくでき、鮮明な LCD 画像表示装置が可能になる。
また例えば、LCD の TFT 基板と CF 基板に限らず、部屋の温度が不安定で、長寸法を測定する場合に、部屋全体を温度管理することなく、サブチャンバと測定チャンバの組み合わせで、± 0.1 ℃の環境で測定することができるため、産業上有効なシステムが構築できる。
【００３２】
上記実施例では、23 ℃の風を試料に当てたが、風は熱風または冷風どちらでも良く、温度は、サーマルチャンバで測定する温度である必要は無く、例えば、サブチャンバからサーマルチャンバへの搬送途中で下降するまたは上昇する温度を加味し、それより上または下の温度の風であっても良い。
また、風は、空気に限らず、どんな媒体でも良く、気体液体等の相を問わない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例の測定装置の測定系統を模式的に示したブロック図。
【図２】本発明の一実施例の測定装置の測定系統を模式的に示したブロック図。
【図３】従来の長寸法測定装置の測定系統を模式的に示したブロック図。
【図４】図３の長寸法測定装置への試料 5 の搬送と搬出を説明するための図。
【図５】試料 5 表面上の測定対象マークと画像について説明するための図。
【図６】試料 5 の温度変化を説明するための図。
【符号の説明】
【００３４】
1：サーマルチャンバ、  2：測定試料台、  3：光学顕微鏡、  4：CCDカメラ、  5：測定する対象の試料、  6x，6y：レーザ干渉計、  7：画像処理装置、  8：ステージドライバ、  9：制御部、  10：パーソナルコンピュータ、  11：モニタ、  12，12′：搬送ロボット、  13：試料収納カセット、  14：シャッタ、  15：窓、  16：サブチャンバ、  17：搬送レール、  18，19：エア噴出し機構、  20：ピン、  51，52：測定対象マーク、  51a，52a：部分拡大図、  51b，52b：拡大図、  51Lh，52Lh：部分拡大図の水平中心線、  51Lv，52Lv：部分拡大図の垂直中心線、  51h，52h：測定対象マークの水平中心線、  51v，52v：測定対象マークの垂直中心線、  100：サーマルチャンバ、  141：シャッタ、  151：窓。
【図１】
2005106693.tif 000003
【図２】
2005106693.tif 000004
【図３】
2005106693.tif 000005
【図４】
2005106693.tif 000006
【図５】
2005106693.tif 000007
【図６】
2005106693.tif 000008