(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
一端側に備えた蝶番機構を中心にして前記ベース部材に対して水平方向に回動可能に配置される受け部材と、
前記受け部材の一側面に形成され、前記薄板を垂直に支持するための複数のピン部材を突設してなる案内面と、
前記案内面の下方において回動自在に前記ベース部材に配置され、前記薄板を前記案内面に押圧保持する保持部材と、
前記保持部材を前記案内面側に向かって付勢するバネ部材と、
前記ベース部材の上方に水平に支持され、前記案内面の方向に沿って配置される案内部材と、
前記ベース部材に配置され、前記案内部材に対する前記案内面の平行度を微調整する調節機構と、
前記案内部材に沿って移動自在に配置され、前記薄板を跨いで配置される一対の突出部を備えたスライダと、
前記スライダを移動するための移動手段と、
前記スライダの前記一対の突出部に配置され、前記薄板までの距離を測定する一対の距離センサと、
前記一対の距離センサで測定された値を加算し、この値を前記スライダの位置に対応して連続的に表示する表示手段と
を有し、
前記調節機構は、
前記受け部材の他端側を前記案内面側へ付勢するバネ部材を備え、前記ベース部材に固定される第一ブラケットと、
前記第一ブラケットと対向して前記ベース部材に配置され、前記第一ブラケットのバネ部材によって前記案内面側へ付勢される前記受け部材の他端側を前記第一ブラケット側へ移動するためのマイクロメータを備える第二ブラケットと
を備え、
前記第一ブラケットと前記第二ブラケットとの間に位置する前記受け部材の他端側の、前記案内部材に対する前記案内面の平行度を微調整する
ことを特徴とする薄板の厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の薄板の厚さを測定するための薄板の厚さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェーハ等の薄板の表面形状を測定するための装置として、例えば、特公平５−７７１７９号公報，特開平１０−４７９４９号公報等に開示されるものが知られている。
図５は、特公平５−７７１７９号公報に開示される装置を示すもので、この装置では、回転可能な真空チャック１にシリコンウェーハ等の薄板２が吸着支持されている。
薄板２の両側には、変位計３が配置され、これ等の変位計３がアーム４および支持部材５により支持されている。
そして、この装置では、薄板２の形状評価においては、薄板２の用途が、例えば、平面等の基準面に密着されることを前提としていることから、必要とされる領域内において測定された厚さのデータ群のバラツキが薄板２の平坦度とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の測定装置は、一般に大型であり、また、所定位置に据え付けられているため、測定が必要な時には、被測定物を装置まで運搬する必要があるという問題があった。
すなわち、半導体製造ライン等においては、シリコンウェーハを研削，研磨，ラップ等の加工装置により加工しながら、その厚さを測定して加工状態を知り、この状態に基づいて加工装置の設定条件を調整することが行われているが、このような場合に、シリコンウェーハを測定装置まで運搬する必要があり、全体の作業能率が極端に低下するという問題があった。
また、一般に、従来の厚さ測定装置では、被測定物の複数点の厚さの測定は可能であるものの、被測定物の厚さを連続して測定することができず、被測定物の全体の厚さの変化を認識することが困難であり、加工装置の加工状態のチェックに有効に使用することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、簡易な構造で持ち運びが容易であり、かつ、被測定物の厚さを連続的に容易，確実に認識することができる薄板の厚さ測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の薄板の厚さ測定装置は、ベース部材と、一端側に備えた蝶番機構を中心にして前記ベース部材に対して水平方向に回動可能に配置される受け部材と、前記受け部材の一側面に形成され、前記薄板を垂直に支持するための複数のピン部材を突設してなる案内面と、前記案内面の下方において回動自在に前記ベース部材に配置され、前記薄板を前記案内面に押圧保持する保持部材と、前記保持部材を前記案内面側に向かって付勢するバネ部材と、前記ベース部材の上方に水平に支持され、前記案内面の方向に沿って配置される案内部材と、前記ベース部材に配置され、前記案内部材に対する前記案内面の平行度を微調整する調節機構と、前記案内部材に沿って移動自在に配置され、前記薄板を跨いで配置される一対の突出部を備えたスライダと、前記スライダを移動するための移動手段と、前記スライダの前記一対の突出部に配置され、前記薄板までの距離を測定する一対の距離センサと、前記一対の距離センサで測定された値を加算し、この値を前記スライダの位置に対応して連続的に表示する表示手段とを有し、前記調節機構は、前記受け部材の他端側を前記案内面側へ付勢するバネ部材を備え、前記ベース部材に固定される第一ブラケットと、前記第一ブラケットと対向して前記ベース部材に配置され、前記第一ブラケットのバネ部材によって前記案内面側へ付勢される前記受け部材の他端側を前記第一ブラケット側へ移動するためのマイクロメータを備える第二ブラケットとを備え、前記第一ブラケットと前記第二ブラケットとの間に位置する前記受け部材の他端側の、前記案内部材に対する前記案内面の平行度を微調整することを特徴とする。
【０００６】
（作用）
請求項１の薄板の厚さ測定装置では、先ず、薄板の一面がベース部材の案内面に沿って垂直に位置され、この状態で保持部材により薄板が垂直に保持される。
なお、保持方法としては、板状のもので機械的に押圧保持する方法や、細孔を備えた板状の平面度の良い保持部材を用いて真空吸着する方法等を用いることができる。
次に、スライダが案内部材に沿って移動され、これにより、薄板を跨いで配置される一対の突出部に配置される一対の距離センサが薄板に沿って移動される。この際、調節機構により、案内部材に対するベース部材の案内面の方向を微細調節することにより、距離センサからの信号がセンサの測定範囲から外れるレンジアウトが解消される。
そして、この一対の距離センサで測定された値が加算され、この値が表示手段により、スライダの位置に対応して連続的に表示される。
請求項２の薄板の厚さ測定装置では、手動あるいは予め備えられた移動機構によりスライダが移動される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の薄板の厚さ測定装置の第１の実施形態を示している。
これ等の図において、符号１１は、ベース部材を示している。
このベース部材１１には、シリコンウェーハからなる円盤状の薄板１３を垂直に案内する案内面１５が、垂直に形成されている。
この案内面１５には、薄板１３を垂直方向に支持するための複数のピン部材１７が突設されている。
また、ベース部材１１には、薄板１３を案内面１５に押圧保持する保持部材１９が配置されている。
この保持部材１９は、ベース部材１１の案内面１５の下方に形成される突出部２１に回動自在に支持されている。
すなわち、保持部材１９の下部には、突出部２１が遊嵌される凹部２３が形成されており、この部分に軸部材２５を挿通することにより、ベース部材１１が回動可能に支持されている。
【０００８】
また、このベース部材１１は、図示しないバネ部材により、案内面１５側に向けて付勢されている。
ベース部材１１の上方には、上フレーム２７が水平に配置されている。
この上フレーム２７は、ベース部材１１の両側に立設される左右のフレーム２９に支持されている。
そして、上フレーム２７の下面には、案内部材３１が固定されている。
この案内部材３１は、ベース部材１１の案内面１５の方向に沿って配置されている。
この案内部材３１には、後述するスライダ３３の位置を検出するための図示しないリニアエンコーダが配置されている。
そして、案内部材３１に沿って、スライダ３３が移動自在に配置されている。
すなわち、スライダ３３の上部には、案内部材３１の上部の両側に形成される凹部３１ａに嵌合する突出部３３ａが形成され、スライダ３３が支持されている。
【０００９】
スライダ３３の下部には、薄板１３を跨いで配置される一対の突出部３５が一体形成されている。
この一対の突出部３５の下端には、薄板１３の一面および他面までの距離を測定する一対の距離センサ３７，３９が配置されている。
この距離センサ３７，３９には、光反射型のセンサが使用されている。
また、この距離センサ３７，３９は、図示しないマイクロメータを用いた微動機構により薄板１３との距離を微細調節可能とされている。
そして、この実施形態では、スライダ３３の上部には、スライダ３３を手動により移動するための移動手段である取手部材４１が固定されている。
また、フレーム２９には、厚さの基準となる値を測定するための厚さゲージ４３が固定されている。
そして、ベース部材１１には、案内部材３１に対するベース部材１１の案内面１５の平行度を微細調節する調節機構４５が配置されている。
すなわち、この実施形態では、ベース部材１１の案内面１５が形成される部分は、ベース部材１１に対して別体に構成されており、この受け部材４７が一端側を中心にして水平方向に回動可能とされている。
【００１０】
受け部材４７の一端側は、図２および図３に示すように、蝶番機構４９を介してベース部材１１側に回動自在に支持されている。
なお、蝶番機構４９の軸部材５１は、精度を確保するために両端をベアリング機構５３のベアリング５５により支持されている。
一方、受け部材４７の他端側は、ベース部材１１に固定されるブラケット５７，５９の間に位置されている。
奧側のブラケット５７には、バネ部材６１が埋設され、受け部材４７が手前側に向けて付勢されている。
そして、手前側のブラケット５９に、受け部材４７を移動するためのマイクロメータ６３が装着されている。
【００１１】
図１において符号６５は、距離センサ３７，３９からの信号を増幅するアンプを示しており、符号６７は、案内部材３１に配置されるリニアエンコーダからの信号を可逆カウントするカウンタを示している。
また、符号６９は、表示手段であるＸ−Ｙプロッタを示しており、このＸ−Ｙプロッタ６９には、アンプ６５およびカウンタ６７からの信号が入力される。
また、符号７１はパーソナルコンピュータを、符号７３はプリンタを示している。
【００１２】
上述した薄板の厚さ測定装置では、薄板１３の厚さの測定が以下述べるようにして行われる。
すなわち、先ず、保持部材１９を開いた状態で、手により薄板１３がベース部材１１の案内面１５に沿って垂直に位置され、この状態で保持部材１９を閉じることにより、薄板１３が垂直に押圧保持される。
次に、手により取手部材４１を把持して、スライダ３３を案内部材３１に沿って移動することにより、薄板１３を跨いで配置される一対の突出部３５に配置される一対の距離センサ３７，３９が薄板１３に沿って移動される。
そして、図４の（ａ）に示すように、この一対の距離センサ３７，３９により、距離センサ３７，３９から薄板１３の一面および他面までの距離Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ測定される。
なお、この時にスライダ３３が水平方向に多少移動しても、一対の距離センサ３７，３９が同一方向に同一距離移動されるため、一対の距離センサ３７，３９により測定される距離の総和は一定に保たれる。
【００１３】
そして、この一対の距離センサ３７，３９で測定された値がアンプ６５を介してＸ−Ｙプロッタ６９に入力され、同時に、リニアエンコーダからのスライダ３３の位置信号がＸ−Ｙプロッタ６９に入力される。
この実施形態では、一対の距離センサ３７，３９からの信号は、図４の（ｂ）に示すように、電圧値Ｖ１，Ｖ２としてアンプ６５に入力される。
そして、アンプ６５において、一対の距離センサ３７，３９からの電圧値Ｖ１，Ｖ２が加算された後、増幅され、この値がＸ−Ｙプロッタ６９に出力される。
そして、図４の（ｃ）に示すように、Ｘ−Ｙプロッタ６９により、アンプ６５により加算された電圧値、すなわち厚さ偏差が、スライダ３３の位置Ｘに対応して連続的にプロットされる。
なお、このようにしてプロットされた曲線は、薄板１３の厚さを直接表すものでなく、実際には、薄板１３の厚さの偏差であるが、基準ゲージ４３を用いて厚さを測定することにより、実際の薄板１３の厚さを容易に求めることができる。
また、Ｘ−Ｙプロッタ６９に入力されるアンプ６５からの信号がセンサの測定範囲から外れるレンジアウトが生じる場合には、マイクロメータ６３により、受け部材４７を微動し、受け部材４７の位置を微細調整することにより、レンジアウトが解消される。
【００１４】
以上のように構成された薄板の厚さ測定装置では、ベース部材１１に薄板１３を垂直に案内する案内面１５を形成し、このベース部材１１の上方にスライダ３３を案内する案内部材３１を配置し、スライダ３３の一対の突出部に配置される一対の距離センサ３７，３９により薄板１３までの距離を測定するようにしたので、装置が小型かつ軽量になり、簡易な構造で持ち運びが容易な薄板の厚さ測定装置を提供することができる。
また、スライダ３３を案内部材３１に沿って移動することにより、一対の距離センサ３７，３９で測定された値を加算した値が、スライダ３３の位置に対応して表示手段であるＸ−Ｙプロッタ６９に連続的に表示されるため、薄板１３の厚さ、より正確には薄板１３の厚さの変化である厚さ偏差を連続的に容易，確実に認識することができる。
さらに、上述した薄板の厚さ測定装置では、案内部材３１に対するベース部材１１の案内面１５の方向を微細調節する調節機構４５を配置したので、距離センサ３７，３９からの信号がレンジアウトすることを容易に解消することができる。
そして、上述した薄板の厚さ測定装置では、スライダ３３を手動により移動するための移動手段である取手部材４１を配置したので、電気あるいは機械的な動力を用いることなくスライダ３３を移動することができる。
【００１５】
なお、上述した実施形態では、本発明をシリコンウェーハからなる薄板１３の測定に適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、液晶用ガラス，マスク部材等の厚さの測定に広く用いることができる。
また、上述した実施形態では、距離センサ３７，３９に光反射型のセンサを使用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、非接触レーザ変位計，静電容量型変位計等の変位計を使用することができる。
さらに、上述した実施形態では、Ｘ−Ｙプロッタ６９に厚さを連続的に表示した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、パーソナルコンピュータ７１を介して画面に表示し、あるいは、プリンタ７３によりプリント表示しても良い。
また、上述した実施形態では、スライダ３３に取手部材４１を固定し、この取手部材４１を手動により移動することによりスライダ３３を移動した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、スライダに紐部材を固定してこの紐部材を引くことによりスライダを移動しても良く、また、チェーン，ベルト等を用いた移動手段を構成し、さらに、これ等をモータ等で機械的に駆動しても良い。
さらに、上述した第１の実施形態では、案内部材３１をベース部材１１の上方に配置した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、ベース部材の下方に配置しても良い。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の薄板の厚さ測定装置では、ベース部材に薄板を垂直に案内する案内面を形成し、このベース部材の上方にスライダを案内する案内部材を配置し、スライダの一対の突出部に配置される一対の距離センサにより薄板までの距離を測定するようにしたので、簡易な構造で持ち運びが容易な薄板の厚さ測定装置を提供することができる。
また、スライダを案内部材に沿って移動することにより、一対の距離センサで測定された値を加算した値が、スライダの位置に対応して表示手段に連続的に表示されるため、被測定物の厚さを連続的に容易，確実に認識することができる。
また、案内部材に対するベース部材の案内面の方向を微細調節する調節機構を配置したので、距離センサからの信号がセンサの測定範囲から外れるレンジアウトを解消することができる。
請求項２の薄板の厚さ測定装置では、スライダを手動により移動するための移動手段を配置したので、電気あるいは機械的な動力を用いることなくスライダを移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の薄板の厚さ測定装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】  図１の薄板の厚さ測定装置を示す正面図である。
【図３】  図１の調節機構を示す説明図である。
【図４】  図１の薄板の厚さ測定装置による厚さ測定方法を示す説明図である。
【図５】  従来の薄板の厚さ測定装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  ベース部材
１３  薄板
１５  案内面
１９  保持部材
３１  案内部材
３３  スライダ
３５  突出部
３７，３９  距離センサ
４１  取手部材
４５  調節機構
６９  Ｘ−Ｙプロッタ
【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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