CN100432625C - 基板的两面形状测量装置和基板的两面形状测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是基板的两面形状测量装置，测量装置主体具有：在金属制底座上的一个端部大致配置成垂直状态的立式平台的基准平面；与其大致平行地保持被测基板的保持机构；以及位移计扫描立柱。上述位移计扫描立柱具有安装第一(第二)位移计的第一空气活塞、以及安装第三位移计的第二空气活塞，沿一对V形沟槽在水平轴方向上移动。并且，第一(第二)空气活塞在垂直轴方向上移动。利用上述第一(第二)位移计的扫描来测量被测基板的板面的一面的表面形状，同时利用上述第三位移计的扫描来测量上述板面的另一面的表面形状。

Description

基板的两面形状测量装置和基板的两面形状测量方法

交叉参考有关申请

本申请依据2005年8月8日提出的日本专利申请(JPA)NO.2005-229505，并要求其优先权，其全部内容包括在参考中。

技术领域

本发明涉及一种基板的两面形状测量装置及基板的两面形状测量方法，能够对基板的两面形状成为重要因素的被测基板、例如大型液晶用石英玻璃制的光掩模等的基板的表面和背面的两面形状进行高精度地测量。

背景技术

例如，在液晶显示器基板的TFT(薄膜晶体管)阵列的制造中，由形成在光掩模表面上的遮光膜构成的光掩模图形，利用光刻技术进行曝光投影，复制图形在母板玻璃上。并且，利用所谓该光刻技术的加工技术在上述母板玻璃上形成TFT阵列。同样，液晶显示器基板的滤色片也利用所谓染料浸渍法的光刻法来制造。在TFT阵列侧及滤色片侧的某一种制造中也需要大型的光掩模。并且，为了实施高精度的图形复制，这些大型光掩模的材料主要采用线膨胀系数小的合成石英玻璃。

制造上述液晶显示器基板用的母板玻璃越来越要求大型化，随之，要求上述石英玻璃制光掩模更加大型化。并且，现在，已开始使用1500mm×1500mm尺寸以上的大型光掩模。在此，该大型光掩模的板厚为10mm～20mm。

在上述大型化的光掩模中，在光掩模的整个面上形成上述掩模图形的表面的平整度成为重要因素。并且，在每个光掩模中需要测量其表面的平整度、选择基准范围内的掩模的严格的品质管理。因此，作为测量上述大型光掩模表面平整度的装置，至今已提出了各种方案(例如特开平3-90805号公报、特开2000-55641号公报)。并且，其一部分已经实际应用，用于管理上述大型光掩模那样的被测基板的平整度。

另一方面，上述液晶显示器基板从VGA到SVGA、XGA、SXGA、UXGA、QXGA日益向高精细化发展，再者，利用低温多晶硅来形成上述TFT，并且在母板玻璃的外周部与显示器的像素分别形成驱动器用IC的方法也被实用化。并且，随之，越来越要求提高TFT阵列侧的图形复制精度，尤其是提高上述图形曝光投影中的重叠精度。

上述光刻中的图形复制的高精度化需要对光掩模整个面上的上述光掩模表面的平整度、以及与其对置的光掩模面(所谓光掩模的背面)的平整度进行严格的质量管理。对此，参照图8进行说明。这里，图8A是光掩模101的表面102为凸形状、背面103的形状比较平整的情况。图8B是光掩模101的表面102的形状比较平整，背面103呈凹形状的情况。

如图8A所示若在光掩模101表面上有凸形状，则从光掩模101的背面103侧射入的实线曝光光104由于其表面102的凸形状而造成折射，对母板玻璃105表面的感光膜(无图示)进行曝光。由于该曝光光104折射，在图形复制中复制位置产生偏差。这里，图中的虚线表示没有上述凸形状，光直行的理想的光路。因此，如上所述，提高光掩模表面的平整度，使其接近理想的光路，提高上述TFT阵列侧的图形复制的精度。

并且，在图8B的情况下，其程度较小但产生与图8A时一样的情况。如图8B所示，若曝光光104从具有凹形状的背面103侧射入，则其光路在此折射后到达表面102。并且，在表面102上上述折射程度减轻，对母版玻璃105表面的感光膜(无图示)进行曝光。因此，在此情况下，虽然该偏差比图8A时小，也仍然产生上述图形复制的复制位置的偏差。

再者，若需要上述液晶显示器的高精细化或者由于驱动器用IC的混合安装而需要上述图形复制的高精度化，则光掩模背面的凹凸形状所造成的图形复制位置偏差成为突出的问题。因此，要求提高光掩模背面的平整度，使其接近理想光路，必须对其平整度进行严格的质量管理。

然而，能够同时高精度地测量上述大型液晶用光掩模的表面形状和背面的形状的两面形状测量装置，或者以简便而且高精度来测量其两面形状或两面的平整度的方法尚未开发成功。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供基板的两面形状测量装置和基板的两面形状测量方法，不仅限于上述液晶用光掩模而在基板的两面形状成为重要因素的被测基板中能够高精度地测量其表面和背面的两面形状。

为了达到上述目的，涉及本发明的基板的两面形状测量装置，其特征在于，具有：平台，被配置成其基准平面成为大致铅直状态；保持机构，保持被测基板使被测基板的板面与上述基准平面大致平行；第一位移计和第二位移计，配置在上述平台的基准平面和由上述保持机构保持的上述被测基板的板面的一面之间，能够在铅直面内扫描，在上述扫描的同时，该第一位移计测量与上述平台的基准平面的距离，该第二位移计测量与上述被测基板的板面的一面的距离；第三位移计，配置在与上述板面的一面相对置的另一面侧，能够在铅直面内扫描，在上述扫描的同时测量与上述板面的另一面的距离；以及运算机构，根据上述各位移计的测量结果运算被测基板的表面形状。

在上述发明中，在能够沿铅直方向移动的第一Y轴移动机构上安装有第一位移计和第二位移计，在与上述第一Y轴移动机构独立地能够沿铅直方向移动的第二Y轴移动机构上安装有上述第三位移计，上述第一Y轴移动机构和上述第二Y轴移动机构安装在能够沿上述基准平面的水平轴方向移动的X轴移动机构上。

由于采用上述结构，在上述X轴移动机构和2个Y轴移动机构的移动运动中，能够获得非常高的直线性和高的定位精度。从而，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计能够相对于平台的基准平面高精度地进行准确的扫描。并且，能够将上述基准平面作为基准面，同时且高精度地测量被测基板的一面和另一面的形状。

利用本发明的良好实施方式，上述第一Y轴移动机构和上述第二Y轴移动机构由滚珠丝杆和与其相结合的滑块构成，上述X轴移动机构由V-V滚动导轨或者V-V滑动导轨构成。采用空气活塞作为上述滑块，能够防止用滚珠丝杠定位时的振动造成精度下降。

并且，按照本发明的良好实施方式，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计由非接触激光位移计构成。

并且，本发明的基板的两面形状测量方法的特征在于，将平台的基准平面配置成大致铅直状态；对上述被测基板进行支承，使被测基板的板面与上述基准平面大致平行；并且，使与上述基准平面相对置配置的第一位移计、和与上述被测基板的板面的一面侧相对置配置的第二位移计，在上述基准平面和上述被测基板的板面的一面侧之间的铅直面内进行扫描，测量上述板面的一面和上述基准平面的距离，同时，使与另一面侧相对置而配置的第三位移计进行扫描，测量上述板面的另一面和上述基准平面的距离，对上述被测基板的一面和另一面的表面形状进行测量，上述另一面侧与上述板面的一面相对置。

在上述基板的两面形状测量方法的发明中构成为，预先在上述第二位移计和上述第三位移计之间配置具有预定板厚的基准块，利用上述第一位移计和第二位移计来测量上述基准块的一面和上述平台的基准平面的距离A₁+A₂+L₀，利用上述第三位移计来测量上述第三位移计与上述基准块的另一面的距离A₃，测量上述第三位移计和上述平台的基准平面的距离A₀。

若采用上述构成，则能够很简便地而且在短时间内高精度地测量如大型液晶用光掩模那样的大型被测基板的两面形状。并且，能够高精度地求出上述被测基板的一面和另一面的两面的平整度。

在本发明的良好实施方式中，使上述第一位移计、第二位移计和第三位移计同步进行扫描。

并且，在基板的两面形状测量方法的发明中，由于利用上述第一位移计和第二位移计来测量上述被测基板的板面的一面和上述基准平面的距离，以及利用上述第三位移计来测量上述板面的另一面和上述基准平面的距离，从而能够很简便地测量上述被测基板的形状。

通过采用本发明，能够在基板的两面形状成为重要因素的被测基板中，高精度地测量其表面和背面的两面形状。并且，能够很简便而且在短时间内测量基板的两面的平整度。

附图说明

图1是表示涉及本发明的基板的两面形状测量装置的整体结构的结构图。

图2是表示图1所示的基板的两面形状测量装置的位移计扫描部的斜视图。

图3是图2所示的空气活塞的放大斜视图。

图4是表示对被测基板的两面形状进行测量的主要部分的结构图。

图5是表示对被测基板的两面形状测量和板厚测量的模式图。

图6是表示被测基板的两面形状测量中的位移计的扫描面测量的模式图。

图7是表示对被测基板的两面形状进行测量的主要部分的另一结构图。

图8是用于说明在光掩模上曝光时的光路的模式图。

具体实施方式

以下参照附图1～7，详细说明本发明的良好实施方式。图1是表示基板的两面形状测量装置的整体结构的结构图。图2是表示测量被测基板的两面形状的位移计的扫描部的斜视图。

如图1所示，测量装置主体1，在金属制的底座2上的一个端部配置有立式平台3。该立式平台3用铸件构成较好。而且，该立式平台3的垂直面进行相互磨擦加工或者研磨加工并且其表面被镀镍，形成了基准平面4。这样一来，基准平面4形成其表面粗糙度为400nm以下的大致接近0的高精度的平面形状。上述立式平台3另外可以使用金属、陶瓷或者所谓石平台的例如花岗岩等能够进行高精度平面加工的材质。

在上述底座2上的立式平台3的前边，配置有保持机构5，该保持机构5保持纵横的长度例如约为1500mm×1500mm以下，板厚为15mm左右的大型液晶用石英玻璃制光掩模等被测基板P。该保持机构5具有金属制或陶瓷制的保持部件6。在该保持部件6的一对侧柱6a之间，具有分别由电机6c来驱动、横架成能够上下移动的横梁6b，利用该横梁6b的上下移动，能够根据被测基板P的尺寸来进行支持调整。

并且，具有：一对下部支承部件7a，在保持部件6的下部的长度方向上互相离开配置；以及上部支承部件7b，配置在保持部件6的上部横梁6b的长度方向的大致中央部。

在这些支承部件7a、7b上具有用于固定被测基板P的把持机构8。该把持机构8由伺服电机进行驱动，能够在与上述立式平台3的基准平面4相垂直的方向上移动，通过驱动伺服电机，可以高精度地垂直配置被测基板P的板面。

上述一对下部支承部件7a的离开距离可以手动或自动进行调整。

并且，在底座2上配置有在立式平台3的基准平面4的X轴方向(水平轴方向)上移动的结构的位移计扫描立柱9(X轴移动机构)。该位移计扫描立柱9能够利用沿着设置在底座2的上面的一对V形沟槽10进行直线运动的V-V滚动导轨，在图2表示的X轴方向上高精度地移动。

在此，V-V滚动导轨的笔直度高，在底座2上面的水平轴方向2300mm的行程中为2μm以下。并且，其定位精度为0.1μm以下的高精度。

如图2所示，在上述位移计扫描立柱9内，在重量大的例如金属制工作台11上以垂直状态设置有第一空气活塞12(第一Y轴移动机构)和第二空气活塞13(第二Y轴移动机构)。在此，第一空气活塞12具有大致垂直地安装在工作台11上的导轨14和滚珠丝杠15，在其上部由固定板16保持。并且，第一空气活塞12的第一滑块17，利用内装在工作台11的电机驱动的滚珠丝杠15，沿着导轨14高精度地在上述基准平面4的Y轴方向(垂直轴方向)上移动。

同样，第二空气活塞13垂直地安装在工作台11上并具有另一导轨18和滚珠丝杠19，在其上部由固定板16保持。并且，第二空气活塞13的第二滑块20，利用内装在工作台11的电机驱动的滚珠丝杠19，沿导轨18在上述基准平面4的Y轴方向上高精度地移动。上述导轨14、18和第一滑块17以及第二滑块20的材质，轻量且刚性好的例如铝或者陶瓷最佳。

在此，如图3所示，第一(第二)滑块17(20)在滚珠丝杠15(19)各个的螺母21上安装成一体。因此，随着由工作台11内装的电机驱动来进行滚珠丝杠15的旋转运动而在Y轴方向上移动。

并且，如图2所示，例如由铝或陶瓷构成的一对支柱22垂直地安装在上述工作台11和固定板16之间。这一对支柱22加强位移计扫描立柱9，具有防止其变形的功能。

如以上那样，上述空气活塞导轨的笔直度非常高，在垂直轴方向1600mm行程内为2μm以下。并且，其定位精度是0.1μm以下的高精度。

并且，如图2所示，第一滑块17具有在其上固定安装的第一位移计23和第二位移计24。同样，第二滑块20具有其上固定安装的第三位移计25。这里，第一位移计23、第二位移计24和第三位移计25例如由具有激光二极管的非接触激光位移计构成最佳。

上述位移计扫描立柱9形成上述那样的一体结构体，所以重量较大，由于其自重，所以其X轴方向的移动自如，移动速度不均匀性大大降低，提高定位精度。

再者，如图1所示，控制部26配置在测量装置主体1的底部。利用来自该控制部26的指令信号控制成上述那样的采用V-V滚动导轨的位移计扫描立柱9的X轴驱动机构、采用空气活塞导轨的第一滑块17的Y轴驱动机构、以及第二滑块20的Y轴驱动机构，分别按照预定的时序进行驱动。这里，上述X轴移动机构和上述2个Y轴驱动机构的驱动部具有步进电机、DC伺服电机或AC伺服电机等。

并且，如图1所示，与测量装置主体1相邻接而配置有由电缆27连接的计算机28，向上述控制部26提供指令，对上述X轴驱动机构和Y轴驱动机构进行控制。并且，根据从后述的上述位移计的扫描取得的各种距离数据，对被测基板P的两面的平整度或基板的厚度进行运算，从显示器29或打印机30输出其结果等。

以下说明上述基板的两面形状测量装置的主要操作和工作。在图1中，作为被测基板P将例如高1650mm(H)、宽1850mm(w)、板厚15mm的合成石英玻璃基板安装在保持机构5。在此，被测基板P将其下端边缘放置在下部支承部件7a的把持机构8的预定定位器上，将其上端边缘抵接在上部支承部件7b的预定定位器上，竖放成大体垂直。并且，根据来自控制部26的指令，通过伺服电机驱动使上述横梁6b垂直下降，利用下部支承部件7a的二点和上部支承部件7b的一点，被测基板P由保持部件6固定保持。

并且，使设置在支承部件7a、7b上的把持机构8在与立式平台3的基准平面4相垂直的方向上移动，将被测基板P和立式平台3的基准平面4一样地设为大体垂直的状态，配置成与上述基准平面4大致平行。

并且，如图1所示，上述位移计扫描立柱9将上述保持机构5夹持在该第一空气活塞12和第二空气活塞13之间，在此状态下沿一对V形沟槽10在X轴方向(水平轴方向)上按一定速度进行直线运动。并且，与此同时，使第一滑块17和第二滑块20分别沿导轨14、18在Y轴方向(垂直轴方向)上按一定速度进行直线运动。并且，第一滑块17和第二滑块20可以互相独立地直线运动，也可以同步地直线运动。

在此，上述X轴方向和Y轴方向的移动控制，根据由计算机28输入的程序来通过来自控制部26的指令信号，并控制位移计扫描立柱9的X轴驱动机构、第一滑块17的Y轴驱动机构和第二滑块20的Y轴驱动机构来进行。并且，利用在由该X轴方向和Y轴方向构成的大致垂直面内扫描移动的、安装在上述第一滑块17和第二滑块20上的第一位移计23、第二位移计24和第三位移计25，通过对后述那样的立式平台3与基准平面4的距离进行测量，在被测基板P的整个面上测量其两个面上的表面形状和板厚的变化。

在上述实施方式中的基板的两面形状测量装置的结构中，测量装置主体1，例如具有：在坚固的金属制底座2上的一个端部配置成大体垂直状态的立式平台3的基准平面4；与基准平面4大致平行地保持被测基板P的保持机构5；以及位移计扫描立柱9。在此，位移计扫描立柱9具有安装了第一位移计23和第二位移计24的第一空气活塞17、安装了第三位移计的第二空气活塞20、和一对支柱22并形成整体结构，在上述底座2上能够沿一对V形沟槽10在上述基准平面4的水平轴方向上移动。并且，在位移计扫描立柱9上，第一空气活塞17和第二空气活塞20在上述基准平面4的垂直轴方向上移动。

因此，在位移计扫描立柱9的水平轴方向的直线运动中，能够获得非常高的笔直度和定位精度。同样，在第一空气活塞17和第二空气活塞20的垂直轴方向的直线运动中，能够获得非常高的笔直度和定位精度。

并且，随之安装在上述第一空气活塞17上的第一位移计23和第二位移计24以及安装在第二空气活塞20上的第三位移计25相对于上述基准平面4能够高精度且准确地进行扫描。

再者，利用第一位移计23和第二位移计24，能够将上述立式平台3的基准平面4作为基准面精密地测量被测基板P的板面的一面的表面形状。同时，利用第三位移计25，能够将上述基准平面4作为基准面精密地测量被测基板P的板面的另一面的表面形状。并且，这些表面形状的测量精度为1μm以下。

由于这些情况，例如在测量大型液晶用光掩模那样的被测基板P的两面形状时，能够非常高精度地进行测量。

以下参照图4～图7说明本发明的基板的两面形状测量方法。在此，对于与图1及图2中说明的相同或类似的部分标注共用的符号。

图4表示例如利用与上述第一滑块17互相安装成一个整体的一对第一位移计23和第二位移计24、以及安装在第二滑块20上的第三位移计25，来测量板面大致上设定成垂直状态的被测基板P两面的表面形状的实施方式的主要部分。其中，第一位移计23是非接触激光位移计，它在第一滑块17上与立式平台3相对置，以便测量与立式平台3的基准平面4的距离L₁。并且，第二位移计24也是非接触激光位移计，在第一滑块17上与被测基板P的第一板面S1(例如表面)相对置，以便测量与被测基板P的第一板面S1的距离L₂。并且，第三位移计25是非接触激光位移计，在第二滑块20上与被测基板P的第二板面S2(例如背面)相对置，以便测量与被测基板P的第二板面S2的距离L₃。

并且，使第一位移计23和第二位移计24，对由基准平面4内的水平轴方向和垂直轴方向构成的地方的大致垂直面内进行扫描，测量出被测基板P的第一板面S1的各部分的上述距离L₁和L₂。同时，使第三位移计25与上述第一位移计23和第二位移计24同步进行扫描，测量出被测基板P的第二板面S2的各部分的上述距离L₃。在此，配置成从第二位移计24射出的激光的光轴、和从第三位移计25射出的激光的光轴相同。并且，被测基板P的各部分的上述距离数据存储在计算机28内。

在图4中，第一和第二位移计23、24一起安装在第一滑块17成为一体，所以上述位移计之间的距离L₀恒定。因此，在图4所示的状态下，若将立式平台3的基准平面4和被测基板P的第一板面S1的各部分的距离设为R1，则可以通过R₁＝L₀+L₁+L₂的计算而求出距离R₁。这样，如图5所示，以立式平台3的基准平面4为基准面测量和计算出距离R₁，该距离R1数据存储到计算机28内。并且，利用后述的方法来对被测基板P的第一板面S1的平整度进行评价。

在图4中，从立式平台3的基准平面4到第三位移计25的距离A₀由基板的两面测量装置的机械结构来决定。因此，如果最初对该距离A₀全面测量一次，那么在以后的基板的两面测量中可以直接使用上述距离A₀值。为了测量距离A₀，如图6所示，将厚度D的基准块M固定安装在第二位移计24和第三位移计25之间。并且，对基准平面4和第一位移计23的距离A₁、基准块M的第一面和第二位移计24的距离A₂、与基准块M的第一面相对置的第二面和第三位移计25的距离A₃进行测量。这样，从上述立式平台3的基准平面4到第三位移计25的距离A₀，通过A₀＝A₁+A₂+A₃+L₀+D的计算而求出。通过使第一位移计23、第二位移计24和第三位移计25在基准平面4的水平轴方向和垂直轴方向上进行扫描，该距离A₀形成以基准平面4为基准面的第三位移计的扫描面，构成如图5所示的虚拟基准面SP。

并且，根据上述距离A₀数据和距离L ₃数据，如图5所示，测量和计算出以立式平台3的基准平面4为基准面的距离R₂作为R₂＝A₀-L₃，该距离R₂数据存储到计算机28内。然后，利用后述的方法，来对被测基板P的第二板面S2的平整度进行评价。

再者，在图5中，被测基板P的板厚t，可以通过t＝A₀-L₃-R₁＝R₂-R₁的计算而求出。并且，计算出被测基板P的板厚t的分布，板厚t的数据存储到计算机28内。

在图4中说明的基板的两面形状测量方法，使第一位移计23和第二位移计24以及第三位移计25的扫描同步的方法。在该两面形状测量中，如图7所示，也可以使第三位移计25的扫描与第一位移计23和第二位移计24的扫描不同步进行。在此情况下，通过第一位移计23和第二位移计24的扫描和距离测量，如图5所示，求出被测基板P的第一板面S1与立式平台3的基准平面4的距离R₁的分布。

同样，通过第三位移计25的扫描和距离测量，如图5所示，求出被测基板P的第二板面S2与立式平台3的基准平面4的距离R2的分布。

在图7的情况下，能够很简便地防止来自第二位移计24的激光或者来自第三位移计25的激光透过被测基板P，产生由光干涉造成的距离测量精度下降。

以下参照图5详细说明被测基板P的平整度的评价方法。其简便的第一方法是，从图5所示的板厚t的被测基板P内的分布数据中提取最大值和最小值，将其差作为平整度。并且，预先决定的预定差作为基准平整度，对被测基板P的平整度进行评价。并且，这样的平整度，例如在各被测基板P的测量之后，从上述显示器29和/或打印机30输出。在该第一方法中，能够获得不易受被测基板P的垂直状态或者立式平台3的基准平面4的配置关系的影响的平整度。

并且，第二方法是如下方法。被测基板P由保持机构5保持在大致垂直的状态，但是，在多数情况下，其板面并不一定处于与立式平台3的基准平面4平行的状态。第二方法考虑了这样的状况。

上述计算机28利用根据在这种状态下计算出的各部分的距离L₁、L₂、L₃计算出的距离R₁和R₂，执行求出被测基板P的平整度的运算处理。在此情况下，求出被测基板P的平整度的运算处理有多种方法，简易的方法如下。

也就是说，在各部分的距离R₁(或者距离R₂)中，以被测基板P的对角2点测量值为基准，将这时的最大值和最小值的差作为第一板面S1(或者第二板面S2)的平整度。

具体来说，(1)对各部分的距离数据R₁进行校正，使第一对角2点的上述距离R₁相对于基准平面成为相同距离。(2)对在上述(1)中校正后的距离数据R₁再次进行校正，使另一边的第二对角2点的上述距离R₁相对于基准平面成为相同距离。(3)将以上这样校正后的各距离数据R₁的最大值和最小值的差作为第一板面S1的平整度。

并且，对距离数据R₂实施与上述距离数据R₁完全相同的运算处理加以校正，将该校正后的最大值和最小值的差作为第二平面S2的平整度。

再者，对于第一板面S1和第二板面S2，分别以预先决定的预定的差作为基准平整度，对被测基板P的平整度进行评价。并且，通过这样的运算处理而求出的平整度，例如在各被测基板P测量之后，从上述显示器29和/或打印机30输出。

利用上述基板的两面形状测量方法，能够很简便地而且在短时间内高精度测量如大型液晶用光掩模那样的大型被测基板的两面形状。并且，能够高精度地求出上述被测基板的平整度。

本发明并不仅限于上述实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够采用各种变形。例如也可以采用这样的结构，即在底座2上，在立式平台3的基准平面4的水平轴方向上移动的结构的位移计扫描立柱9利用V-V滑动导轨能够移动。

并且，也可以采用这样的结构，设置在工作台11上的第一空气活塞12和第二空气活塞13利用线性电机能够在垂直轴方向上移动。

再者，本发明除了上述液晶用石英玻璃制光掩模作为被处理基板P以外，也能够同样适用于基板的两面形状成为重要因素的其他被测基板。例如，也能够有效地适用于作为被处理基板的半导体晶片的两面形状测量。

并且，作为上述位移计，已知有空气标度(air scale)传感方式、涡电流方式和静电容量方式，这些方式可以根据构成被测基板的物质来适当地选择。

Claims (16)

1.一种基板的两面形状测量装置，其特征在于，具有：

平台，被配置成其基准平面成为大致铅直状态；

保持机构，保持被测基板使被测基板的板面与上述基准平面大致平行；

第一位移计和第二位移计，配置在上述平台的基准平面和由上述保持机构保持的上述被测基板的板面的一面之间，能够在铅直面内扫描，在上述扫描的同时，该第一位移计测量与上述平台的基准平面的距离，该第二位移计测量与上述被测基板的板面的一面的距离；

第三位移计，配置在与上述板面的一面相对置的另一面侧，能够在铅直面内扫描，在上述扫描的同时测量与上述板面的另一面的距离；以及

运算机构，根据上述各位移计的测量结果运算被测基板的表面形状。

2.如权利要求1所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，

在能够沿铅直方向移动的第一Y轴移动机构上安装有上述第一位移计和上述第二位移计，

在与上述第一Y轴移动机构独立地、能够沿铅直方向移动的第二Y轴移动机构上安装有上述第三位移计；

上述第一Y轴移动机构和上述第二Y轴移动机构安装在能够沿上述基准平面的水平轴方向移动的X轴移动机构上。

3.如权利要求2所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述第一Y轴移动机构和上述第二Y轴移动机构由滚珠丝杆和与其相结合的滑块构成。

4.如权利要求2所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述X轴移动机构由V-V滚动导轨或者V-V滑动导轨构成。

5.如权利要求3所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述X轴移动机构由V-V滚动导轨或者V-V滑动导轨构成。

6.如权利要求1所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计是非接触激光位移计。

7.如权利要求2所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计是非接触激光位移计。

8.如权利要求3所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计是非接触激光位移计。

9.如权利要求4所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计是非接触激光位移计。

10.如权利要求5所述的基板的两面形状测量装置，其特征在于，上述第一位移计、第二位移计和第三位移计是非接触激光位移计。

11.一种基板的两面形状测量方法，其特征在于，

将平台的基准平面配置成大致铅直状态；

对上述被测基板进行支承，使被测基板的板面与上述基准平面大致平行；

并且，使与上述基准平面相对置配置的第一位移计、和与上述被测基板的板面的一面侧相对置配置的第二位移计，在上述基准平面和上述被测基板的板面的一面侧之间的铅直面内进行扫描，测量上述板面的一面和上述基准平面的距离，同时，使与另一面侧相对置而配置的第三位移计进行扫描，测量上述板面的另一面和上述基准平面的距离，对上述被测基板的一面和另一面的表面形状进行测量，上述另一面侧与上述板面的一面相对置。

12.如权利要求11所述的基板的两面形状测量方法，其特征在于，

预先在上述第二位移计和上述第三位移计之间配置具有预定板厚的基准块，利用上述第一位移计和第二位移计来测量上述基准块的一面和上述平台的基准平面的距离A₁+A₂+L₀，利用上述第三位移计来测量上述第三位移计与上述基准块的另一面的距离A₃，测量上述第三位移计和上述平台的基准平面的距离A₀。

13.如权利要求11所述的基板的两面形状测量方法，其特征在于，

使上述第一位移计、第二位移计和第三位移计同步进行扫描。

14.如权利要求12所述的基板的两面形状测量方法，其特征在于，

使上述第一位移计、第二位移计和第三位移计同步进行扫描。

15.如权利要求13所述的基板的两面形状测量方法，其特征在于，

利用上述第一位移计和第二位移计来测量上述被测基板的板面的一面和上述基准平面的距离，以及利用上述第三位移计来测量上述板面的另一面和上述基准平面的距离，从而测量上述被测基板的板厚。

16.如权利要求14所述的基板的两面形状测量方法，其特征在于，

利用上述第一位移计和第二位移计来测量上述被测基板的板面的一面和上述基准平面的距离，以及利用上述第三位移计来测量上述板面的另一面和上述基准平面的距离，从而测量上述被测基板的板厚。

Images