JPH06293B2 - 試料ステ−ジの上下駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体用ウエハ、ホトマスク等の試料の微細
欠陥（異物、キズなど）をレーザ等の光ビームで検査す
る表面検査装置において上記試料を載せて焦点合せをす
る試料ステージの上下駆動機構に関し、特に試料ステー
ジを横揺れすることなく正しく上下移動することができ
る試料ステージの上下駆動機構に関する。

従来の技術 従来の試料ステージの上下駆動機構は、第４図に示すよ
うに、駆動源としてのモータ１と、このモータ１の駆動
軸に取り付けられた駆動ギア２に噛み合って回転されベ
ース５に対して上下方向には移動せず鉛直軸周りに回転
のみ可能に設けられた送り用ギア３と、この送り用ギア
３の中心部に形成された雌ネジに螺合する雄ネジを有す
るステージ軸４の上端に取り付けられ上記送り用ギア３
の回転によりベース５に対して上昇または下降する試料
ステージ６とを有して成っていた。そして、モータ１を
駆動して駆動ギア２を回転することにより送り用ギア３
が回転し、この送り用ギア３の回転によりステージ軸４
が矢印Ａ，Ｂ方向に上昇または下降し、その上端の試料
ステージ６が上昇または下降するようになっていた。な
お、第４図において、符号７はステージ軸４の下部を保
持するガイドである。ここで、上記試料ステージ６の上
面には、半導体ウエハ、ホトマスク等の試料８がセット
されており、この試料８の上方には表面検査のための光
学系の対物レンズ（図示省略）が固定されている。そし
て、上記試料ステージ６の全体を一平面内でＸ−Ｙ方向
に順次移動させると共に、該試料ステージ６を上下移動
することにより上記試料８の表面に対物レンズの焦点合
せをしながら光学系で検出して二次元画像を構成し、欠
陥マップ図などで出力して表面検査を行っていた。この
場合、上記半導体ウエハ、ホトマスク等の試料８の表面
は完全に平らではなく微小な起伏があり、この起伏に対
して常に対物レンズの焦点合せをしなければならない。
従って、上記Ｘ−Ｙ方向の移動による起伏の変化に追従
して試料ステージ６を上昇または下降させるようになっ
ていた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような試料ステージの上下駆動機構におい
ては、送り用ギア３の中心部の雌ネジが試料ステージ６
のステージ軸４の雄ネジに直接螺合しているので、モー
タ１を駆動して駆動ギア２を回転させると、その回転力
は上記ステージ軸４の上部に直接作用するものであっ
た。すなわち、第５図に示すように、駆動ギア２の回転
により、送り用ギア３にはその円周の接線方向にトルク
Ｔが働き、このトルクＴがステージ軸４の上部に直接作
用して該ステージ軸４が弾性変形してやや曲がり、この
結果試料ステージ６が矢印Ｃのように横方向に微小変位
（約１ミクロン程度）すると共にやや傾斜するものであ
った。従って、上述のように光学系で試料８の表面に対
物レンズの焦点合せをしながら検出して二次元画像を構
成する際に、上記試料ステージ６の微小変位と共に試料
８も横方向に移動し、該試料８から取り込んだ隣り同士
の画像位置に狂いが生じて二次元画像が正しく構成でき
ないことがあった。このことから、表面検査のための欠
陥マップ図の精度が低下するものであった。また、上記
試料ステージ６を対物レンズのオートフォーカス回路と
連動させたときは、該試料ステージ６の上下移動に従っ
て試料ステージ６がやや傾斜することから、目標位置に
対する追従動作が直線性を有さず動揺的になることがあ
り、試料８の表面に対する焦点合せに時間がかかるもの
であった。そこで、本発明はこのような問題点を解決す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決する本発明の手段は、ベースと、こ
のベースに対して上下方向には移動せず鉛直軸周りに回
転のみ可能に設けられた送り用ギアと、この送り用ギア
を回転させる駆動源と、上記送り用ギアの回転によりベ
ースに対して上昇または下降する試料ステージとを有し
て成る試料ステージの上下駆動機構において、上記送り
用ギアの下面側に短寸円筒状の回転力伝達部を設けると
共に、この回転力伝達部の内周面の少なくとも二箇所に
は内向きに回転力の伝達部材を突設し、上記回転力伝達
部の内側には有底円筒状に形成されて該回転力伝達部の
円筒状内部に嵌合されると共にその側壁の上記伝達部材
と対応する箇所には上下方向に伸びる切欠溝が形成され
且つその底面中央部には下方に突出したネジ支軸を有す
る昇降部材を設け、このネジ支軸を上記ベースの底部中
央部に形成されたネジ穴に螺合すると共に上記切欠溝を
回転力伝達部の伝達部材と上下方向の遊びをもって係合
することによりベースに対して昇降部材を上昇または下
降可能とし、さらにこの昇降部材により上記試料ステー
ジのステージ軸の底面をフローティング機構で支えたこ
とによってなされる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による試料ステージの上下駆動機構の実
施例を示す中央縦断面図である。図において、ベース１
０は本発明の上下駆動機構を保持する基部材となるもの
で、このベース１０の底部中央部には、昇降部材１１が
上昇または下降可能に設けられている。この昇降部材１
１は、後述の送り用ギア１５によって回転されて上記ベ
ース１０に対して上昇または下降するもので、第２図に
示すように、有底で背の低い円筒状に形成されると共
に、その側壁の対向する二箇所には上縁から上下方向に
伸びる切欠溝としてＵ形溝１２，１２が穿設され、かつ
その底面中央部には雄ネジを形成した支軸１３が下方に
突出している。そして、この支軸１３を上記ベース１０
の底部中央部に形成されたネジ穴１４に螺合することに
より、昇降可能とされている。

上記昇降部材１１の外側面には、送り用ギア１５が嵌合
している。この送り用ギア１５は、駆動源としてのモー
タ１によって回転されると共にこの回転力を上記昇降部
材１１に伝達するもので、第２図に示すように、中央部
がくり抜かれたドーナツ板状の歯車に形成されると共
に、このドーナツ板状の歯車の下面側にはその内径が上
記昇降部材１１の外径よりも大きい短寸円筒状の回転力
伝達部１６が設けられ、かつこの回転力伝達部１６の内
周面にて上記昇降部材１１のＵ形溝１２，１２の位置に
対応する対向二箇所には回転力の伝達部材としてピン１
７，１７が内向きに突設されている。そして、このピン
１７，１７を上記昇降部材１１のＵ形溝１２，１２に位
置合せして回転力伝達部１６を嵌合することにより、上
記ピン１７とＵ形溝１２とが上下方向の遊びをもって係
合している。また、上記送り用ギア１５の外周面には、
ギア歯１８が形成されており、このギア歯１８にモータ
１の駆動軸に取り付けられた駆動ギア２が噛み合うこと
により、送り用ギア１５が前記ベース１０に対して上下
方向には移動せず鉛直軸周りに回転のみ可能に設けられ
ている。

上記ベース１０の中央部には、試料ステージ１９が支持
されている。この試料ステージ１９は、表面検査の対象
物である半導体用ウエハ、ホトマスク等の試料８をその
上面にセットして上昇または下降するもので、上記試料
ステージ１９の下面中央部から下方に伸びるステージ軸
２０の底部が前記昇降部材１１内に嵌合してその底面が
鋼球２１を介して昇降部材１１の内部底面によりフロー
ティング機構で支えられると共に、該ステージ軸２０の
上部側面は上記ベース１０の上部材１０′の中央開口部
に設けられたベアリング２２，２２により上下動可能に
保持されている。従って、上記試料ステージ１９のステ
ージ軸２０は、駆動ギア２で回転される送り用ギア１５
に直結されることなく、中間に昇降部材１１が介在して
いると共にこの昇降部材１１に対して鋼球２１によりフ
ローティング機構で支えられているので、上記ステージ
軸２０には上下方向の力しか作用しない。

次に、このように構成された試料ステージの上下駆動機
構の動作について説明する。初めに、試料ステージ１９
の上面に検査対象物である試料８をセットする。そし
て、上記試料ステージ１９の全体を適宜Ｘ−Ｙ方向に移
動したところで、その点における試料８の表面に対物レ
ンズの焦点を合せるために試料ステージ１９を上昇また
は下降させる。すなわち、まず、モータ１を駆動して駆
動ギア２を回転させる。すると、この駆動ギア２にギア
歯１８が噛み合っている送り用ギア１５が回転される。
そして、上記送り用ギア１５の回転と共にその下面側に
設けられた回転力伝達部１６の内向きのピン１７，１７
も回転するので、このピン１７，１７とＵ形溝１２，１
２との係合により回転力が伝達され、昇降部材１１も上
記送り用ギア１５と共に回転する。このとき、上記ピン
１７，１７が上下方向の動きをしたとしても、Ｕ形溝１
２，１２の切り欠き部によりその動きを逃げることがで
きるので、上記昇降部材１１には回転力のみが伝達され
る。次に、この昇降部材１１の回転と共にその底面の支
軸１３も回転するので、この支軸１３とベース１０のネ
ジ穴１４との螺合により上記昇降部材１１の全体は上昇
または下降する。この昇降部材１１の上下移動は鋼球２
１を介してステージ軸２０の底面に伝達され、該ステー
ジ軸２０を上昇または下降させる。従って、上記ステー
ジ軸２０の上端に設けられた試料ステージ１９が上昇ま
たは下降し、その上面にセットされた試料８が上下移動
する。これにより、上記試料８の上方に固定された光学
系の対物レンズの焦点に合せることができる。

発明の効果 本発明は以上のように構成されたので、モータ１で回転
される送り用ギア１５と試料ステージ１９のステージ軸
２０とを直結することなく、上記試料ステージ１９を上
昇または下降させることができる。従って、上記送り用
ギア１５に働くトルク等は上記フローティング機構です
べて吸収され、上記ステージ軸２０には昇降部材１１に
よる上下方向の動きしか伝達されない。このことによ
り、試料ステージ１９を横揺れすることなく正しく上下
移動することができる。この結果、上記試料ステージ１
９をＸ−Ｙ方向に順次移動させながら上下移動して対物
レンズの焦点合せをしても、試料８から取り込んだ画像
により二次元画像を正しく構成することができ、表面検
査のための欠陥マップ図の精度を向上することができ
る。また、上記試料ステージ１９を対物レンズのオート
フォーカス回路と連動させた場合は、目標位置に対する
追従動作が直線性を有する動きとなり、試料８の表面に
対する焦点合せを短時間に行うことができる。さらに、
上記追従動作の直線性から、焦点合せの精度を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による試料ステージの上下駆動機構の実
施例を示す中央縦断面図、第２図はその送り用ギアと昇
降部材の形状を示す分解組立斜視図、第３図は送り用ギ
アと昇降部材の位置関係を示す平面図、第４図は従来の
試料ステージの上下駆動機構を示す中央縦断面図、第５
図はその平面図である。 １…モータ ２…駆動ギア ８…試料 １０…ベース １１…昇降部材 １２…Ｕ形溝 １３…支軸 １４…ネジ穴 １５…送り用ギア １６…回転力伝達部 １７…ピン（伝達部材） １９…試料ステージ ２０…ステージ軸 ２１…鋼球

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースと、このベースに対して上下方向に
   は移動せず鉛直軸周りに回転のみ可能に設けられた送り
   用ギアと、この送り用ギアを回転させる駆動源と、上記
   送り用ギアの回転によりベースに対して上昇または下降
   する試料ステージとを有して成る試料ステージの上下駆
   動機構において、上記送り用ギアの下面側に短寸円筒状
   の回転力伝達部を設けると共に、この回転力伝達部の内
   周面の少なくとも二箇所には内向きに回転力の伝達部材
   を突設し、上記回転力伝達部の内側には有底円筒状に形
   成されて該回転力伝達部の円筒状内部に嵌合されると共
   にその側壁の上記伝達部材と対応する箇所には上下方向
   に伸びる切欠溝が形成され且つその底面中央部には下方
   に突出したネジ支軸を有する昇降部材を設け、このネジ
   支軸を上記ベースの底部中央部に形成されたネジ穴に螺
   合すると共に上記切欠溝を回転力伝達部の伝達部材と上
   下方向の遊びをもって係合することによりベースに対し
   て昇降部材を上昇または下降可能とし、さらにこの昇降
   部材により上記試料ステージのステージ軸の底面をフロ
   ーティング機構で支えたことを特徴とする試料ステージ
   の上下駆動機構。