(57)【要約】      （修正有）【課題】安価な２軸スライダーを用いて、高精度に（半）透明基板の板厚分布を測定する方法を提供する。【解決手段】（半）透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚分布を測定する方法であって、変位センサーの周辺に少なくとも３個のセンサーを配置し、これらのセンサーは、変位センサーと（半）透明基板との位置関係を測定して、（半）透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御しながら（半）透明基板の板厚分布を測定する方法であり、半透明基板における測定においては、半透明基板に接した、液体層を介して板厚の測定を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚分布を測定する方法であって、変位センサーの周辺に少なくとも３個の変位計を配置し、これらの変位計は、変位センサーと透明基板との位置関係を測定して、透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御しながら、変位センサーをＸ−Ｙスライダー上に設けて透明基板上を走査することを特徴とする、基板の板厚分布を測定する方法。
【請求項２】
半透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚を測定する方法であって、変位センサーの周辺に少なくとも３個の変位計を配置し、これらの変位計は、変位センサーと半透明基板との位置関係を測定して、半透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御しながら、変位センサーをＸ−Ｙスライダー上に設けて半透明基板上を走査すると共に、変位センサーによる板厚の測定は、半透明基板に接した、液体層を介して行われることを特徴とする、基板の板厚分布を測定する方法。
【請求項３】
変位センサーが４つ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の板厚分布を測定する方法。
【請求項４】
変位計が、４つの変位センサーの内側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の基板の板厚分布を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明または半透明な基板の板厚分布の測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレーの製造に際し、例えばＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタのパターン、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイのパターンは、フォトマスク基板によりガラス基板上に露光されて形成される。このフォトマスク基板は、石英ガラス基板（以下、ガラス基板とする）の表面にマスクを形成したもので、ガラス基板の表面は、研磨加工により高平坦度に研磨されている。このガラス基板は、通常、矩形形状をしており、化学機械研磨装置であるオスカー式研磨機により表面研磨加工がされる。
【０００３】
化学機械研磨工程における工程管理及び最終検査として、ガラス基板の平坦度及び板厚の測定が必要であり、この測定は、２つのレーザー変位計の間にガラス基板を設置して両面の変位を測定するのが一般的である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
一方、近年の液晶ディスプレー用フォトマスク基板はディスプレーの大型化に比例してパターンが大型化し、第１０世代と言われるガラス基板では１６２０×１７８０ｍｍの大きさになる。この大きさのガラス基板を製造するための工程管理においても、その平坦度及び板厚を測定する必要があるため、研磨機よりガラス基板を一旦取り外し、測定装置まで移動し、測定装置へ設置する等の作業が生じる。また、２つのレーザー変位計を用いて板厚を測定する機構において、変位計を大きな平面上で精度良く移動させるためには、位置情報を取得するスライダー機構の精度を高める必要があるため、その機構部が特に高額となり、測定装置として非常に高額なものとなっている。従って、複数の研磨工程を有する研磨作業においては、高精度測定装置を共用しているのが現状である。
【０００５】
そこで、ガラス基板の平坦度及び板厚の測定につき、安価な測定装置を複数台、製造工程内に設置できれば、研磨後のガラス基板を共用の高精度測定装置のある場所まで移動させる必要がなくなり、上述したような測定に係る一連の作業において、ガラス基板のハンドリングミスにおける傷発生因子を減らすことが可能となり、また、平坦度測定や板厚測定の測定工程を共用の高精度測定装置を使用することによる、当該測定工程が製造工程における律速段階となることも解消することが可能となる。
【０００６】
安価な測定装置としては、市販されている板厚測定が可能なレーザー変位計を使用することが考えられるが、そのまま使用しただけでは、精度の良い結果が得られなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２５９８１６号公報
【特許文献２】実開平６−４９９５８号公報
【特許文献３】特開平１０−２５３８１８号公報
【特許文献４】特開２００５−３０８５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、市販されている板厚測定モードを有する変位センサーは、図３に示すように測定対象の透明基板平面への光の入射角（透明基板表面に対する変位センサーの傾き）θが変化することにより、図４に示すように板厚測定値が大きく変化することを見出した。即ち、（１）測定対象物である透明基板は、一般的に平面変動（うねり）、板厚分布を有する上に、その設置状況により変位センサーに対して常に傾きが一定とならないこと、（２）板厚分布を測定するために変位センサーを装備したＸ−Ｙスライダーが高精度に組み上げられたＸ−Ｙスライダーでないと、スライダーが移動するだけで変位センサーの位置、傾きが変動してしまうことを突き止めた。このように測定対象物の平面と変位センサーとの距離及び変位センサーの姿勢が固定できないため、板厚値が変動し、高精度な板厚測定が不可能であった。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、安価で高精度な板厚の測定方法を提供することであり、測定平面に対する変位センサーの設置位置、角度を一定とすることにより、測定値の変動を抑制し、高価な高精度スライダーを使用しなくとも、高精度に透明基板及び半透明基板の板厚分布を測定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題に対して、ガラス基板平面の一方から一つまたは複数の変位センサーのみを用いて高精度な平坦度、板厚測定を可能とし、遂に本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、第１の発明は、透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚分布を測定する方法であって、板厚分布を測定する一つまたは複数の変位センサーの周辺に少なくとも３個の変位計を配置し、これらの変位計は、変位センサーと透明基板との位置関係を測定して、透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御しながら、変位センサーをＸ−Ｙスライダー上に設けて透明基板上を走査することを特徴とする、基板の板厚分布を測定する方法、及び
第２の発明は、半透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚を測定する方法であって、板厚分布を測定する一つまたは複数の変位センサーの周辺に少なくとも３個の変位計を配置し、これらの変位計は、変位センサーと半透明基板との位置関係を測定して、半透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御しながら、変位センサーをＸ−Ｙスライダー上に設けて半透明基板上を走査すると共に、変位センサーによる板厚の測定は、半透明基板に接した、液体層を介して行われることを特徴とする、基板の板厚分布を測定する方法に関する。
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
第１の発明は、透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚分布を測定する方法であって、変位センサーの周辺に少なくとも３個の変位計を配置し、これらの変位計は、変位センサーと透明基板との位置関係を測定して、透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御しながら基板の板厚分布を測定する方法に関する。
【００１４】
ここで、透明基板の板厚を測定するためには、台座等に垂直に固定した透明基板に対して、図１に示すような、大型平面筐体１に設けられた、平面位置の２軸の位置検出可能なＸ軸スライダー２ａ、２ｂ及びＹ軸スライダー３で構成されるリニアガイドを、基板平面に対して平行に設置する。そして、このＹ軸スライダーと、Ｙ軸スライダーに設けた、Ｙ軸スライダー上を上下に移動可能な移動部４とが連繋してＸ軸スライダーにそって移動することにより、透明基板のほぼ全面の板厚を測定することが可能となる。従来の測定においては、２軸リニアガイドのＸ軸２ａ、２ｂ及びＹ軸３を高精度に組み上げて、高平坦な状態として、レーザー変位計を基板両面から走査するのが一般的であったが、本発明においてはＸ軸２ａ（上部）、Ｘ軸２ｂ（底部）及びＹ軸３を適当な精度に組み上げればよく、従前に比べて安価なリニアガイドを採用することができる。
【００１５】
なお、透明基板を水平に固定した場合には、上述の２軸リニアガイドは、基板の上面又は下面に設ければよい。
【００１６】
そして、第１発明においては、移動部４に、移動部４が透明基板と相対する面における対角線の交点若しくはその近傍に、板厚を測定する変位センサー１個と、変位センサーの周囲に、少なくとも３つの変位計を配置し、更に、変位計により計測された変位値を元に、基板に対する変位センサーの姿勢を一定にし、かつ、変位センサーと透明基板平面との距離を一定に制御する機構を設けることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、半透明基板の一方の面から光を入射し、表面と裏面の反射位置を検出して板厚を測定する変位センサ−を用いた板厚を測定する方法であって、変位センサーの周辺に少なくとも３個の変位計を配置し、これらの変位計は、変位センサーと半透明基板との位置関係を測定して、半透明基板に対する変位センサーの位置及び姿勢を一定に制御すると共に、変位センサーによる板厚の測定は、半透明基板に接した、液体層を介して行われることを特徴とする。
【００１８】
ここで、半透明基板の板厚を測定するためには、台座等に垂直に固定した半透明基板に対して、図１に示すような、大型平面筐体１に設けられた、平面位置の２軸の位置検出可能なＸ軸スライダー２ａ、２ｂ及びＹ軸スライダー３で構成されるリニアガイドを、基板平面に対して平行に設置する。そして、このＹ軸スライダーと、Ｙ軸スライダーに設けた、Ｙ軸スライダー上を上下に移動可能な移動部４とが連繋してＸ軸スライダーにそって移動することにより、半透明基板のほぼ全面の板厚を測定する。従前の測定においては、２軸リニアガイドのＸ軸２ａ、２ｂ及びＹ軸３を高精度に組み上げて、高平坦な状態でレーザー変位計を基板両面から走査するのが一般的であるが、本発明においてはＸ軸２ａ（上部）、Ｘ軸２ｂ（底部）及びＹ軸３を適当な精度に組み上げればよく、従前に比べて安価なリニアガイドを採用することができる。
【００１９】
なお、半透明基板を水平に固定した場合には、上述の２軸リニアガイドは、基板の上面又は下面に設ければよい。
【００２０】
そして、第２発明においては、移動部４に、移動部４が半透明基板と相対する面における対角線の交点若しくはその近傍に、板厚を測定する変位センサー１個と、変位センサーの周囲に、基板との距離を計測する少なくとも３つの変位計を配置し、更に、変位計により計測された変位値を元に、基板に対する変位センサーの姿勢を一定にし、かつ、変位センサーと半透明基板平面との距離を一定に制御する機構を設けること、及び変位計センサーと測定対象物である半透明基板との間に、液体層を設けることを特徴とする。
【００２１】
液体層を設ける方法としては、例えば、１ｍｍ厚程度の透明石英ガラス板をＯ−リングを介して半透明基板に接触させ、Ｏ−リングにより形成された円筒状の空洞部分に液体を充填することにより、液体層を形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
透明基板又は半透明基板における測定対象平面に対する変位センサーの姿勢と、透明基板又は半透明基板における測定対象平面と変位センサーとの距離とを、変位センサーの周辺に配置した、少なくとも３つの変位計により高精度に制御することで、１つまたは複数の変位センサーにより、透明基板又は半透明基板板厚を高精度に測定することが可能となった。
【００２３】
本発明の方法によれば、基板平面を走査する際、高精度に組み上げられたスライダー及び筐体を使用することなく、板厚分布を測定可能であり、又、板厚分布の測定に係る装置の簡略化による小型化、コスト削減を可能とし、複数の研磨工程よりなる、フォトマスク基板等の製造における品質管理を円滑に行い、安定したガラス基板製品の供給を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】Ｘ−Ｙ２軸スライダーの一例を示す図である。
【図２】測定対象平面に対する変位センサーの姿勢を示す図である。
【図３】透明基板と変位センサーとの位置及び角度関係を示す図である。
【図４】透明基板とレーザー変位系の角度による板厚測定値の変化を示す図である。
【図５】板厚分布を測定する変位センサーとその姿勢を制御する変位計の概要を示す図である。
【図６】変位センサーによる半透明基板の板厚分布の測定における液体層の設置例を示す図である。
【図７】比較例１で得られた測定結果を示す図である。
【図８】実施例１で用いた基板を市販の高精度板厚測定装置により測定した結果を示す図である。
【図９】実施例１で得られた測定結果を示す図である。
【図１０】実施例１で用いた基板を市販の高精度板厚測定装置により測定した結果を示す図である。四角枠は実施例１で得られた測定領域を示す。
【図１１】実施例２で得られた測定結果を示す図である。
【図１２】四つの変位センサーと姿勢を制御する変位計との位置関係を示す図である。
【図１３】一つの変位センサーでの測定可能領域と４つの変位センサーで測定可能な測定領域を示す図である。
【図１４】実施例３における四つの変位計を用いた基板全面測定した結果を示す図である。
【図１５】実施例３における同じ基板を市販の装置で測定した結果を示す図である。
【図１６】実施例３における板厚測定値と市販測定装置との各座標における板厚誤差の分布を示す図である。
【図１７】実施例３における測定値の繰り返し測定誤差を示す図である。
【図１８】比較例２における基板端面で姿勢制御を動作させない方式で基板前面を測定した結果と市販測定器での測定結果の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１発明において、図１の移動部４に変位センサー、変位計及び透明基板平面との距離を一定に制御する機構を設ける一例を図５に示す。変位センサー１８は、三角形状の基板の中心部分、望ましくは正三角形状の基板の重心部分に配置され、この変位センサー１８の周辺部である当該基板の各頂点部分に変位計１５，１６，１７が設置されている。そして、これらの変位計が計測した、変位計と透明基板との距離から、変位センサーの姿勢、及び変位センサーと透明基板平面との距離を一定に制御するためのモーター（１９，２０，２１）駆動のボールネジ２２を各頂点に存する変位計の裏面部分に設置した。
【００２６】
このような構成をとることにより、３つの変位計を頂点に有する三角形状の基板平面は、その中心部に設置した変位センサーと一体化して動き、三角形状基板の各頂点１２，１３，１４が透明基板平面に対して接近する、あるいは離れることにより、変位センサーの姿勢、及び変位センサーと透明基板平面との距離を一定に制御することが可能となった。
【００２７】
なお、上述のような制御を行うためには、三角形状基板の表面からの変位センサーの高さ、及び三角形状基板の各頂点にある変位計の基板表面からの高さを予め把握しておく必要があり、これら変位計の高さは任意の値であっても良いが、好ましくは、基板表面における変位センサーの高さに対して、３個の変位計の基板表面からの高さが一定値となるようにする。
【００２８】
ここで、基板が透明基板である場合、変位センサー１８は、図３に示すように、正反射モード（変位計からの出射レーザー光９に対して、透明基板表面で反射された反射光１０ａと透明基板内を透過して基板裏面において反射された反射光１１ａとを計測する測定モード）で計測を行うことが通常であるため、例えば、透明基板平面に対しθとして約１２°となるように傾けた状態となるように、三角形状基板に設置する。なお、θの値を使用する変位センサーの仕様により適宜変更することは、当業者にとって周知である。
【００２９】
また、三角形状基板にある変位センサーの先端部と透明基板との距離は、使用する変位センサーの測定レンジにより適宜決定されるものであるが、あまり接近すると、この変位センサー等を搭載している移動部４が移動している際に、変位センサー先端部が透明基板表面に接触してしまうおそれがあるので、例えば、変位センサーの測定レンジが１１０ｍｍ±１５ｍｍであった場合、測定する透明基板の板厚方向の中央までの距離をおよそ１１０ｍｍとなるように、三角形状基板をＹ軸スライダーの移動部４に設置すればよい。
【００３０】
上記のように設置し、基板との距離を計測する３つの変位計図５の１５，１６，１７の測定値をボールネジ２２の駆動モーターにより、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックすることで、変位センサー１８を透明基板に対して約１２°傾いた姿勢を保持できるようになり、このような状態を保持しながら、移動部４を図１に示すＸ−Ｙスライダー上でＸ軸、Ｙ軸のそれぞれを走査することで透明基板の板厚を精度よく計測することが可能となった。
【００３１】
この際、各変位計からの測定結果を演算し、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにボールネジ２２を駆動するモーターに信号を与える手段としては、例えば、コンピュータを用いたシステムを使用すればよい。
【００３２】
第２発明において、図１の移動部４に変位センサー、変位計及び変位センサーと半透明基板平面との距離を一定に制御する機構を設ける一例を、図５に示す。変位センサー１８は、三角形形状の基板の中心部分、望ましくは正三角形状の基板の重心部分に配置され、この変位センサーの周辺部である当該基板の各頂点部分に変位計１５，１６，１７が設置されている。そして、これらの変位計が計測した、変位計と半透明基板との距離から、変位センサーの姿勢、及び変位センサーと透明基板平面との距離を一定に制御するためのモーター（１９，２０，２１）駆動のボールネジ２２を各頂点に存する変位計の裏面部分に設置した。
【００３３】
このような構成をとることにより、３つの変位計を頂点に有する三角形状の基板平面は、その中心部に設置した変位センサーと一体化して動き、三角形状基板の各頂点１２，１３，１４が半透明基板平面に対して接近する、あるいは離れることにより、変位センサーの姿勢、及び変位センサーと透明基板平面との距離を一定に制御することが可能となった。
【００３４】
なお、上述のような制御を行うためには、三角形状基板の表面からの変位センサーの高さ、及び三角形状基板の各頂点にある変位計の基板表面からの高さを予め把握しておく必要があり、これら変位計の高さは任意の値であっても良いが、好ましくは、基板表面における変位センサーの高さに対して、３個の変位計の基板表面からの高さが一定値となるようにする。
【００３５】
ここで、基板が半透明基板である場合、変位センサー１８は、図６に示すように、拡散反射モード（変位計からの出射レーザー光９に対して、液体層を透過し半透明基板表面で散乱した散乱光１０ｂと、液体層を透過し半透明基板内を透過して基板裏面において散乱され、更に液体層を透過した散乱光１１ｂとを計測する測定モード）で計測することが通常であるため、例えば、半透明基板平面に対しθとして約０°となるように三角形状基板に設置する。
【００３６】
上記測定において、半透明基板上に液体層を設ける方法としては、例えば、１ｍｍ厚程度の透明石英ガラス板を、Ｏ−リング２５を介して半透明基板に接触させ、Ｏ−リングにより形成された円筒状の空洞部分に液体２４を存在させることにより、液体層を形成することができる。なお、必要に応じて、円筒状の空洞部分に対して液体導入口及び液体排出口を設けて、液体導入口に液体送液ポンプを接続して、液体を常時供給してもよい。
【００３７】
なお、液体層を構成する液体としては、変位センサーから出射した光が液体層を透過して半透明基板の裏面に到達し、かつ裏面での散乱光が再度液体層を透過して変位センサーで検出可能であれば、特に制限はないが、取り扱い等の点から水が好ましい。
【００３８】
また、三角形状基板にある変位センサーの先端部と透明基板との距離は、使用する変位センサーの測定レンジにより適宜決定されるものであるが、あまり接近すると、この変位センサー等を搭載している移動部４が移動している際に、変位センサー先端部が透明基板表面に接触してしまうおそれがあるので、例えば、変位センサーの測定レンジが５０ｍｍ±１０ｍｍであった場合、測定する半透明基板２６の板厚方向の中央までの距離をおよそ５０ｍｍとなるように、三角状基板をＹ軸スライダーの移動部４に設置すればよい。
【００３９】
上記のように設置し、基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７の測定値をボールネジ２２の駆動モーターにより、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックすることで、変位センサー１８を半透明基板に対して約０°となる姿勢を保持できるようになり、このような状態を保持しながら、移動部４を図１に示すＸ−Ｙスライダー上でＸ軸、Ｙ軸のそれぞれを走査することで半透明基板の板厚を精度よく計測することが可能となった。
【００４０】
この際、各変位計からの測定結果を演算し、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにボールネジ２２を駆動するモーターに信号を与える手段としては、例えば、コンピュータを用いたシステムを使用すればよい。
【００４１】
また、姿勢制御を行うための基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７に板厚の測定モードを付与することで基板表面までの距離測定値をボールネジ２２の駆動モーターにより、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックし、且つ、板厚を同時に高精度に測定することも可能である。この場合は、変位センサー１８は必要無い。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例を示し、更に詳しく発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００４３】
実施例１
１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍの光学研磨後の透明石英ガラス基板を台座に垂直に支持した。これに対して、図１に示すＸ軸２ｂ及びＹ軸３の２軸について高精度に組み上げたＸ−Ｙリニアガイドを基板平面に対して平行に設置した。
【００４４】
また、正三角形状の基板であって、その重心部に板厚を測定する変位センサー１８を設置し、各頂点部には、当該基板との距離を計測する変位計１５，１６，１７を配置し、変位計の裏面部には変位センサーの姿勢及び当該基板との距離を一定に保つためのモーター駆動のボールネジ２２を取り付けた基板を、移動部４の当該基板と相対する面における対角線の交点部に、変位センサーの中心がくるように、移動部４上に搭載した。
【００４５】
なお、搭載にあたって、変位センサーは正反射モードでの計測を行うために、透明基板平面に対して約１２°となるように設置し、また、当該モードにおける変位センサーの測定レンジは１１０ｍｍ±１５ｍｍであったので、透明基板の板厚方向の中央までの距離がおよそ１１０ｍｍとなるよう、変位センサーと当該基板との距離を調節した。また、正三角形状基板表面における変位センサー１８の高さに対して、正三角形状基板の各頂点部に配置した３個の変位計の基板表面からの高さがすべて一定となるようにした。
【００４６】
上記のように設置後、当該基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７の測定値を、ボールネジ２２の駆動モーターに、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックすることで、変位センサーの姿勢と当該基板との距離を制御しながら、移動部４をＸ−Ｙスライダー上で移動させることにより、当該基板の板厚を測定した。
【００４７】
得られた測定値は、通常行われる平均化処理、２次元における平滑化処理（５ｃｍ四方のデータに対してのメディアン値）を行って板厚分布を求めた結果を図９に示す。この結果は、高精度な定盤で支持されたスライダーで構成された市販の板厚測定機で測定された板厚分布である図１０と同等であった。
【００４８】
実施例２
１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍの研磨前の半透明石英ガラス基板を台座に垂直に支持した。これに対して、図１に示すＸ軸２ｂ及びＹ軸３の２軸について高精度にしたＸ−Ｙリニアガイドを基板平面に対して平行に設置した。
【００４９】
また、図５に示す正三角形状の基板であって、その重心部に板厚を測定する変位センサー１８を設置し、各頂点部には、当該基板との距離を計測する変位計１５，１６，１７を配置し、変位計の裏面部には変位センサーの姿勢及び変位センサーと当該基板との距離を一定に保つためのモーター駆動のボールネジ２２を取り付けた基板を、移動部４の当該基板と相対する面における対角線の交点部に、変位センサーの中心がくるように、移動部４上に搭載した。
【００５０】
なお、搭載にあたって、変位センサーは散乱反射モードでの計測を行うために、当該基板平面に対して約０°となるように設置し、また、当該モードにおける変位センサーの測定レンジは５０ｍｍ±１０ｍｍであったので、当該基板の板厚方向の中央までの距離がおよそ５０ｍｍとなるよう、変位センサーと当該基板との距離を調節した。また、正三角形状基板表面における変位センサー１８の高さに対して、正三角形状基板の各頂点部に配置した３個の変位計の基板表面からの高さがすべて一定となるようにした。
【００５１】
更に、図６に示すように半透明基板２６の裏面まで、変位センサーのレーザー光が到達するように、半透明基板表面に水２４を透明ガラス基板２３の間にＯ−リング２５により充填した。
【００５２】
上記のように設置後、当該基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７の測定値を、ボールネジ２２の駆動モーターに、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックすることで、変位センサーの姿勢と当該基板との距離を制御しながら、移動部４をＸ−Ｙスライダー上で移動させることにより、当該基板の板厚を測定した。
【００５３】
得られた測定値は、通常行われる平均化処理、２次元における平滑化処理（５ｃｍ四方のデータに対してのメディアン値）を行って板厚分布を求めた結果を図１１に示す。この結果は、高精度な定盤で支持されたスライダーで構成された市販の板厚測定機で測定された板厚分布の結果（図１１における実線部）と同等であった。
【００５４】
比較例１
１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍの光学研磨後の透明石英ガラス基板を台座に垂直に支持した。これに対して、図１に示すＸ軸２ｂ及びＹ軸３の２軸について高精度にしたＸ−Ｙリニアガイドを基板平面に対して平行に設置した。
【００５５】
次いで、正三角形状の基板であって、その重心部に板厚を測定する変位センサーのみを設置した基板を、移動部４の当該基板と相対する面における対角線の交点部に、変位センサーの中心がくるように、移動部４上に搭載した。
【００５６】
なお、搭載にあたって、変位センサーは正反射モードでの計測を行うために、当該基板平面に対して約１２°（ここでは設置治具の傾き表示値として１１．４°）となるように設置し、また、当該モードにおける変位センサーの測定レンジは１１０ｍｍ±１５ｍｍであったので、当該基板の板厚方向の中央までの距離がおよそ１１０ｍｍとなるよう、変位センサーと当該基板との距離を調節した。
【００５７】
支持した当該基板の端から約１ｃｍ程度を測定領域外と設定してスキャン速度５００ｍｍ／ｍｉｎでＸ軸方向にスキャン測定を行った。また、Ｙ軸方向には１０ｍｍ間隔でスキャンした。
【００５８】
得られた板厚測定値は、通常行われる平均化処理、２次元における平滑化処理（５ｃｍ四方のデータに対してのメディアン値）を行い板厚分布とした結果を図７に示す。同基板の板厚分布を、高精度にＸ−Ｙスライダーを制御した市販の測定装置で測定した結果である図８と比較すると、全く異なった板厚分布を示した。
【００５９】
実施例３
１６２０ｍｍ×１７８０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの光学研磨後の透明石英ガラス基板を台座に垂直に支持した。これに対して、図１に示すＸ軸２ｂ及びＹ軸３の２軸について高精度に組み上げたＸ−Ｙリニアガイドを基板平面に対して平行に設置した。
【００６０】
また、図１２に示す長方形の基板であって、その四隅部にそれぞれ板厚を測定する変位センサー１８を４つ設置し、長方形基板に配置された板厚を測定する変位センサーの内側に位置する三角形状の各頂点部に、当該基板との距離を計測する変位計を配置し、変位計の裏面部には変位センサーの姿勢及び当該基板との距離を一定に保つためのモーター駆動のボールネジ２２を取り付けた基板を、移動部４の当該基板と相対する面における対角線の交点部に、変位計１５，１６，１７の三角部の中心が合致するように、移動部４上に搭載した。
【００６１】
なお、搭載にあたって、長方形基板上の四隅部に設置された変位センサー１８は正反射モードでの計測を行うために、透明基板平面に対して約１２°となるように設置し、また、当該モードにおける変位センサーの測定レンジは１１０ｍｍ±１５ｍｍであったので、透明基板の板厚方向の中央までの距離がおよそ１１０ｍｍとなるよう、変位センサーと当該基板との距離を調節した。また、長方形状基板の中に三角形状に配置した３個の変位計１５，１６，１７の基板表面からの高さがすべて一定となるようにした。
【００６２】
上記のように設置後、当該基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７の測定値を、ボールネジ２２の駆動モーターに、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックすることで、変位センサーの姿勢と当該基板との距離を制御しながら、移動部４をＸ−Ｙスライダー上で移動させることにより、当該基板の板厚を測定した。
【００６３】
得られた測定値は、通常行われる平均化処理、２次元における平滑化処理（５ｃｍ四方のデータに対してのメディアン値）を行って板厚分布を求めた結果を図１４に示す。この結果は、高精度な定盤で支持されたスライダーで構成された市販の板厚測定機で測定された板厚分布である図１５と同等であった。
【００６４】
本設定による測定値の再現性として静置繰り返し測定１０回を実施。図１７に示すように市販データとの各位置情報の誤差３σが４．４５μｍと良好な結果を確認した。
比較例２
１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍの光学研磨後の透明石英ガラス基板を台座に垂直に支持した。これに対して、図１に示すＸ軸２ｂ及びＹ軸３の２軸について高精度に組み上げたＸ−Ｙリニアガイドを基板平面に対して平行に設置した。
【００６５】
また、正三角形状の基板であって、その重心部に板厚を測定する変位センサー１８を設置し、各頂点部には、当該基板との距離を計測する変位計を配置し、変位計の裏面部には変位センサーの姿勢及び当該基板との距離を一定に保つためのモーター駆動のボールネジ２２を取り付けた基板を、移動部４の当該基板と相対する面における対角線の交点部に、変位センサーの中心がくるように、移動部４上に搭載した。
【００６６】
なお、搭載にあたって、変位センサーは正反射モードでの計測を行うために、透明基板平面に対して約１２°となるように設置し、また、当該モードにおける変位センサーの測定レンジは１１０ｍｍ±１５ｍｍであったので、透明基板の板厚方向の中央までの距離がおよそ１１０ｍｍとなるよう、変位センサーと当該基板との距離を調節した。また、正三角形状基板表面における変位センサー１８の高さに対して、正三角形状基板の各頂点部に配置した３個の変位計の基板表面からの高さがすべて一定となるようにした。
【００６７】
上記のように設置後、当該基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７の測定値を、ボールネジ２２の駆動モーターに、変位計１５，１６，１７の値が全て同じになるようにフィードバックすることで、変位センサーの姿勢と当該基板との距離を制御しながら、移動部４をＸ−Ｙスライダー上で移動させることにより、当該基板の板厚を測定した。この際に当該基板との距離を計測する３つの変位計１５，１６，１７が当該基板から外れてしまう領域に対しては外れる前の位置に固定することで当該基板全域の板厚測定を実施した。
【００６８】
得られた測定値は、通常行われる平均化処理、２次元における平滑化処理（５ｃｍ四方のデータに対してのメディアン値）を行って板厚分布を求めた結果を図１８に示す。変位計１５，１６，１７が測定基板領域に存在する部分については、高精度な定盤で支持されたスライダーで構成された市販の板厚測定機で測定された板厚分布と同等であるが、図１３左の姿勢制御不可エリア２８については図１８に示すように市販機と大きく異なる結果が示された。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、透明または半透明な基板の板厚測定方法に関するものである。
【符号の説明】
【００７０】
１：大型平面筐体
２ａ、２ｂ：Ｘ軸スライダー
３：Ｙ軸スライダー
４：移動部
５：変位センサー
６：基板表面
７：変位センサーの姿勢平面
８：測定部周辺の基板平面
９：変位センサーからの出射レーザー光
１０ａ：透明基板表面からの反射光
１０ｂ：透明基板表面からの散乱光
１１ａ：透明基板裏面からの反射光
１１ｂ：透明基板裏面からの散乱光
１２、１３，１４：板厚測定用変位計の姿勢制御点
１５、１６，１７：変位計
１８：変位センサー
１９、２０、２１：ボールねじ駆動用のモーター
２２：ボールネジ
２３：透明ガラス基板
２４：透明液体（例えば水）
２５：Ｏ−リング
２６：半透明基板
２７：姿勢制御有効エリア
２８：姿勢制御不可エリア
【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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【図１７】
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【図１８】
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