-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Parallelschiebevorrichtung mit einer Druckluftlinearführung, ein Steuerverfahren dafür und eine Messvorrichtung, welche diese verwendet, und insbesondere auf eine Parallelschiebevorrichtung, die ein Paar Schieber aufweist, welche durch Führungsschienen verschiebbar geführt sind, bei denen eine Druckluftlinearführung verwendet wird, ein Steuerverfahren dafür und eine Messvorrichtung, welche diese verwendet.
-
STAND DER TECHNIK
-
Eine bekannte Messvorrichtung zum Messen der Ebenheit (Dickenvariationen) der Vorder- und Rückseite einer dünnen Scheibe (Messobjekt), die einen großen Durchmesser hat, wie z. B. ein Silicium-Wafer mit 300 mm Durchmesser, umfasst eine Trageinheit zum Tragen eines Messobjekts parallel zu einer vorgeschriebenen Ebene wie z. B. einer Vertikalebene, eine erste und eine zweite Linearführungsschiene, die sich parallel zu der vorgeschriebenen Ebene auf beiden Seiten des Messobjekts erstrecken, einen ersten und einen zweiten Schieber, welche durch die erste bzw. zweite Führungsschiene verschiebbar gelagert sind, eine erste Messeinrichtung (Verschiebungsmessinstrument), die auf dem ersten Schieber montiert ist, zum Messen einer Distanz zu der Vorderseite (Frontfläche) des Messobjekts und eine zweite Messeinrichtung zum Messen einer Distanz zu der Rückseite (Rückfläche) des Messobjekts, vgl. zum Beispiel Patentdokument 1.
-
Der Linearführungsmechanismus, welcher den ersten und den zweiten Schieber führt, die die Messeinrichtung längs der ersten und der zweiten Führungsschiene tragen, besteht typisch aus einer Druckluftlinearführung, die auf einem statischen Drucklagermechanismus basiert, um eine höchst präzise Linearbewegung zu gewährleisten. Ein solcher Gleitmechanismus wird als Luftgleitmechanismus bezeichnet.
-
In einer solchen Messvorrichtung muss ein individueller Luftgleitmechanismus auf jeder Seite der Trageinheit, welche das (sich vertikal erstreckende) Messobjekt trägt, vorhanden sein. Durch Platzieren jeder Führungsschiene in einer Höhe, welche der Höhe entspricht, in welcher das Verschiebungsmessinstrument das Messobjekt, wie z. B. einen Silicium-Wafer, scannt, kann die Distanz zwischen der Führungsschiene und dem Verschiebungsmessinstrument im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in welchem die Führungsschiene in einem unteren Teil der Trageinheit vorgesehen ist.
-
Dadurch kann der Rollfehler, der durch die Winkelverlagerung des Schiebers um die axiale Mittellinie der Führungsschiene verursacht wird, minimiert werden, da dieser Fehler im Verhältnis zu der vertikalen Distanz zwischen der Führungsschiene und dem Verschiebungsmessinstrument zunimmt. Durch Reduzieren des Rollfehlers kann die Ebenheit sowohl der Vorder- als auch der Rückseite mit einer hohen Präzision individuell gemessen werden.
-
DOKUMENT(E) ZUM STAND DER TECHNIK
-
PATENTDOKUMENT(E)
-
- Patentdokument 1: JP 11-351857 A
-
In diesem Fall müssen jedoch, weil der Luftgleitmechanismus individuell jeweils auf der Vorder- und Rückseite der Trageinheit vorgesehen ist, die beiden Schieber synchron individuell betätigt werden, und jedwede Ungleichmäßigkeit in den Fahrgeschwindigkeiten der beiden Schieber könnte Fehler in der Messposition des Messobjekts zwischen der Vorder- und Rückseite desselben verursachen. Das würde Fehler in der Messung der Dicke des Messobjekts verursachen. Außerdem könnte jedweder Fehler in der Parallelität zwischen den axialen Mitten der beiden unabhängig vorgesehenen Luftgleitmechanismen Fehler in der Messung der Dicke des Messobjekts verursachen.
-
Auf der Grundlage dieser Überlegung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit betrachtet, die beiden Schieber mechanisch zu koppeln, mit dem Ziel, die Ungleichmäßigkeit in den Fahrbewegungen der beiden Schieber zu beseitigen und die verlangte Parallelität der beiden Luftgleitmechanismen zu gewährleisten.
-
Die Führungsschienen, welche die beiden unabhängigen Luftgleitmechanismen bilden, weisen jedoch unvermeidlich einige Linearitätsfehler und Rollfehler auf. Wenn die beiden Schieber synchron miteinander bewegt werden, bewirkt selbst ein kleiner Fehler in der Linearität von einer der Führungsschienen, dass sich die relative Distanz zwischen den beiden Schiebern in der Richtung rechtwinkelig zu der Richtung der Fahrbewegung ändert.
-
Unter Berücksichtigung dessen sei angenommen, dass die beiden Schieber mechanisch miteinander gekoppelt sind. Wenn die Steifigkeit der mechanischen Kopplung zwischen den beiden Schiebern hoch ist, kann ein Fehler in der relativen Distanz zwischen den beiden Schiebern vermieden werden. Weil jedoch jeder Schieber durch eine gewisse Luftlagersteifigkeit total beschränkt ist, können die Steifigkeit der mechanischen Kopplung und die Luftlagersteifigkeit einander stören, so dass die relative Distanz zwischen den beiden Schiebern ungewiss werden kann.
-
Genauer gesagt, wenn die beiden Schieber mechanisch miteinander gekoppelt sind, kann die Störung zwischen der Steifigkeit der mechanischen Kopplung und die Luftlagersteifigkeit (die Steifigkeit bei dem Lagern des Schiebers durch die Druckluftlinearführung) zu einer Reduzierung in der Reproduzierbarkeit der Parallelität zwischen den beiden Schiebern führen.
-
Angesichts dieser Probleme des Standes der Technik ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Parallelschiebevorrichtung mit einer Druckluftlinearführung oder einem Parallelluftgleitmechanismus zu schaffen, wobei die beiden Schieber mechanisch miteinander gekoppelt werden können, ohne zu bewirken, dass die Steifigkeit der mechanischen Kopplung und die Luftlagersteifigkeit einander stören, so dass die Parallelität zwischen den beiden Schiebern mit einer hohen Präzision auf eine höchst reproduzierbare Art und Weise aufrechterhalten werden kann.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine Parallelschiebevorrichtung mit einer ersten Führungsschiene und einer zweiten Führungsschiene, die parallel zueinander angeordnet sind; einem ersten Schieber und einem zweiten Schieber, die durch die erste bzw. zweite Führungsschiene in einer Längsrichtung der Führungsschienen verschiebbar gelagert sind; einer ersten Druckluftlinearführung, die einen Luftspalt zwischen der ersten Führungsschiene und dem ersten Schieber schafft; und einer zweiten Druckluftlinearführung, die einen Luftspalt zwischen der zweiten Führungsschiene und dem zweiten Schieber schafft; wobei der erste und der zweite Schieber mechanisch miteinander gekoppelt sind und eine Schiebertragsteifigkeit der ersten Druckluftlinearführung von der der zweiten Druckluftlinearführung verschieden ist.
-
Die Schiebertragsteifigkeit der Druckluftlinearführung kann zwischen der ersten Druckluftlinearführung und der zweiten Druckluftlinearführung variiert werden durch Variieren der Größe des Luftspalts, der Konfiguration der statischen Drucklufttasche, den Durchmesser (inneren Durchmesser) der Luftausstoßöffnung, welche den Luftspalt mit Luftdruck beaufschlagt, und dem Druckempfangsflächeninhalt des Schiebers sowie dem Versorgungsluftdruckwert.
-
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Steuern einer Parallelschiebevorrichtung, wobei die Parallelschiebevorrichtung eine erste Führungsschiene und eine zweite Führungsschiene, die parallel zueinander angeordnet sind, umfasst, einen ersten Schieber und einen zweiten Schieber, die durch die erste bzw. zweite Führungsschiene in einer Längsrichtung der Führungsschienen verschiebbar gelagert sind, eine erste Druckluftlinearführung, die einen Luftspalt zwischen der ersten Führungsschiene und dem ersten Schieber schafft, und eine zweite Druckluftlinearführung, die einen Luftspalt zwischen der zweiten Führungsschiene und dem zweiten Schieber schafft, wobei der erste und der zweite Schieber mechanisch miteinander gekoppelt sind und wobei eine Luftdrucksteuerung so vorgenommen wird, dass ein Luftdruck, welcher der ersten Druckluftlinearführung geliefert wird, von einem Luftdruck, welcher der zweiten Druckluftlinearführung geliefert wird, verschieden ist.
-
Die vorliegende Erfindung schafft weiter eine Messvorrichtung, welche die oben dargelegte Parallelschiebevorrichtung umfasst, wobei eine Trageinheit zum Tragen eines Messobjekts zwischen der ersten Führungsschiene und der zweiten Führungsschiene angeordnet ist und wobei eine erste Messeinrichtung auf dem ersten Schieber montiert ist zum Messen einer Distanz zu einer Oberfläche des Messobjekts und eine zweite Messeinrichtung auf dem zweiten Schieber montiert ist zum Messen einer Distanz zu einer zweiten Oberfläche des Messobjekts.
-
WIRKUNG DER ERFINDUNG
-
Wenn bei der Parallelschiebevorrichtung mit einer Druckluftlinearführung die Schiebertragsteifigkeit der ersten Druckluftlinearführung von der der zweiten Druckluftlinearführung verschieden ist, kann der Fehler in der Linearität aufgrund von Änderungen in den Luftspalten durch den Luftspalt auf eine stabile Art und Weise beeinflusst werden, der eine niedrigere Schiebertragsteifigkeit oder eine niedrigere Luftlagersteifigkeit hat.
-
Dadurch werden die Steifigkeit der mechanischen Kopplung und die Luftlagersteifigkeit daran gehindert, einander zu stören, so dass die Parallelität zwischen den beiden Schiebern mit einer hohen Präzision auf eine höchst reproduzierbare Art und Weise aufrechterhalten werden kann.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Waferebenheitsmessvorrichtung zeigt, bei der eine Parallelschiebevorrichtung mit einer Druckluftlinearführung verwendet wird, wobei es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.
-
2 ist eine Vorderansicht der Waferebenheitsmessvorrichtung.
-
3 ist eine Schnittansicht nach der Linie III-III in 2.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Schieberverbindungsmechanismus der Parallelschiebevorrichtung, bei welcher eine Druckluftlinearführung verwendet wird, wobei es sich um die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.
-
5 ist ein Druckluftschaltbild eines Druckluftsteuersystems, das in der Parallelschiebevorrichtung verwendet werden kann, die eine Druckluftlinearführung verwendet, wobei es sich um die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und um die Durchführung des Steuer- oder Regelprozesses derselben handelt.
-
6 ist ein Druckluftschaltbild eines Druckluftsteuersystems, das in der Parallelschiebevorrichtung verwendet werden kann, bei der eine Druckluftlinearführung verwendet wird, wobei es sich um eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und um die Durchführung des Steuer- oder Regelprozesses derselben handelt.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM(EN) DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden mehr ins Einzelne gehend anhand von konkreten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung basieren die Richtungen wie die Vorwärts- und die Rückwärts-, die vertikale und laterale Richtung auf den Richtungen, die in den betreffenden Zeichnungen angegeben sind.
-
Gemäß der Darstellung in den 1 und 2 ist eine Trageinheit 12 auf einer horizontalen oberen Fläche einer Basiseinheit 10 platziert. Die Trageinheit 12 ist dafür ausgebildet, ein Messobjekt zu tragen, welches aus einem scheibenförmigen Siliciumwafer W besteht, und umfasst ein bogenförmiges, festes Basisteil 14, das an der Basiseinheit 10 fest angebracht ist, und ein ringförmiges, drehbares Teil 16, das auf dem festen Basisteil 14 drehbar montiert ist.
-
Das ringförmige drehbare Teil
16 ist durch das feste Basisteil
14 drehbar gelagert, so dass es um eine horizontale, zentrale, axiale Linie drehbar ist, die sich in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erstreckt, und zwar über ein Fluidlager oder ein Luftlager (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Die innere Peripherie des ringförmigen drehbaren Teils
16 ist mit einer Vielzahl von Tragarmen
20 versehen, von denen jeder ein mit einer Rolle
18 versehenes freies Ende hat und in einem regelmäßigen Umfangsintervall angeordnet ist. Die Tragarme
20 tragen gemeinsam den Siliciumwafer W innerhalb des inneren Raums des ringförmigen drehbaren Teils
16 in einer vertikalen Orientierung mit jeder Rolle
18, welche die äußere Umfangsnut (in den Zeichnungen nicht gezeigt) des Siliciumwafers W erfasst. Bezüglich weiterer Einzelheiten über den Aufbau zum Lagern des Siliciumwafers W wird auf die
JP 4132503 B verwiesen.
-
Die Trageinheit 12 ist, obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt, mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor ausgerüstet, welcher das feste Basisteil 14 als das Statorteil und das ringförmige drehbare Teil 16 als den Rotor verwendet. Dieser bürstenlose Gleichstrommotor sorgt für den Drehantrieb des ringförmigen drehbaren Teils 16.
-
Ein Paar Endkonsolen 30 und 32 sind auf der oberen Seite der Basiseinheit 10 lateral angeordnet. Die Endkonsolen 30 und 32 sind auf den beiden lateralen Seiten der Trageinheit 12 angeordnet und tragen fest die linken Enden und die rechten Enden einer vorderen Führungsschiene (ersten Führungsschiene) 40 und einer hinteren Führungsschiene (zweiten Führungsschiene) 42 sowie die rechten Enden der vorderen Führungsschiene 40 bzw. der hinteren Führungsschiene 42 an den oberen Enden derselben.
-
Die vordere Führungsschiene 40 besteht, genauer gesagt, aus einer linearen Schiene, die einen I-förmigen Querschnitt hat, mit einem lateralen Flansch (40A, 40B) jeweils an dem oberen und unteren Ende derselben (vgl. 3) und erstreckt sich zwischen den Endkonsolen 30 und 32, wobei die lateralen Enden derselben an den oberen Teilen der entsprechenden Endkonsolen 30 und 32 fest angebracht sind, so dass sie sich längs der Frontseite der Trageinheit 12 horizontal erstrecken.
-
Ebenso besteht die hintere Führungsschiene 42 aus einer linearen Schiene, die einen I-förmigen Querschnitt hat, mit einem lateralen Flansch (42A, 42B) jeweils an dem oberen und unteren Ende derselben, und sich zwischen den Endkonsolen 30 und 32 erstreckt, wobei die lateralen Enden derselben an den oberen Teilen der entsprechenden Endkonsolen 30 und 32 fest angebracht sind, so dass sie sich längs der Rückseite der Trageinheit 12 horizontal erstrecken.
-
Die vordere Führungsschiene 40 und die hintere Führungsschiene 42 erstrecken sich parallel zueinander in ein und derselben Höhe.
-
Die vordere Führungsschiene 40 und die hintere Führungsschiene 42 sind an jedem ihrer lateralen Enden durch eine verstärkende Verbindungsplatte 34, 36 miteinander verbunden, die an den oberen Seiten der Führungsschienen 40 und 42 fest angebracht ist.
-
Ein vorderer Schieber (erster Schieber) 44 ist auf der vorderen Führungsschiene 40 gelagert, so dass er lateral oder entlang der Länge der Führungsschiene bewegbar ist. Der vordere Schieber 44 ist als ein rechteckiges Rohr geformt durch vier rechteckige Plattenteile 44A bis 44D, welche die vordere Führungsschiene 40 umgeben.
-
Ein Luftspalt G1 (vgl. 5) ist zwischen den inneren Seiten der vier rechteckigen Plattenteile 44A bis 44D und den entgegengesetzten Seiten der vorderen Führungsschiene 40 gebildet, welche die obere Seite und die vordere und die hintere Seite des oberen Flansches 40A und die untere Seite und die vordere und die hintere Seite des unteren Flansches 40B umfassen, und Luftausstoßöffnungen 46 sind in den rechteckigen Plattenteilen 44A bis 44D so gebildet, dass sie den entgegengesetzten Seiten gegenüberliegen (vgl. 3).
-
Jeder Luftausstoßöffnung 46 wird Druckluft zugeführt, die von einer Druckluftquelle 100 geliefert und durch einen ersten Druckregler 102 (vgl. 5) auf einen ersten Druck P1 geregelt wird. Dadurch ist eine erste Druckluftlinearführung 48, die aus einem Fluidlager besteht, zwischen der vorderen Führungsschiene 40 und dem vorderen Schieber 44 gebildet. Die Linearbewegung des vorderen Schiebers 44 entlang der Länge der vorderen Führungsschiene 40 wird so auf eine kontaktlose Art und Weise über die erste Druckluftlinearführung 48 bewirkt.
-
Ebenso ist ein hinterer Schieber (zweiter Schieber) 50 auf der hinteren Führungsschiene 42 gelagert, so dass er lateral oder entlang der Länge der Führungsschiene bewegbar ist. Der hintere Schieber 50 ist als ein rechteckiges Rohr durch vier rechteckige Plattenteile 50A bis 50D gebildet, welche die hintere Führungsschiene 42 umgeben.
-
Ein Luftspalt G2 (vgl. 5) ist zwischen den inneren Seiten der vier rechteckigen Plattenteile 50A bis 50D und den gegenüberliegenden Seiten der hinteren Führungsschiene 42 gebildet, welche die obere Seite und die vorder und hintere Seite des oberen Flansches 42A und die untere Seite und die vordere und die hintere Seite des unteren Flansches 42B umfassen, und Luftausstoßöffnungen 52 sind in den rechteckigen Plattenteilen 50A bis 50D so gebildet, dass sie den gegenüberliegenden Seiten zugewandt sind (vgl. 3).
-
Jede Luftausstoßöffnung 52 wird mit einer Druckluft versorgt, die aus der Druckluftquelle 100 zugeführt und durch einen zweiten Druckregler 104 (vgl. 5) auf einen zweiten Druck P2 geregelt wird. Dadurch ist eine zweite Druckluftlinearführung 54, die aus einem Fluidlager besteht, zwischen der hinteren Führungsschiene 42 und dem hinteren Schieber 50 gebildet. Die Linearbewegung des hinteren Schiebers 50 entlang der Länge der hinteren Führungsschiene 42 erfolgt so auf eine kontaktlose Art und Weise über die zweite Druckluftlinearführung 54.
-
Die Luftspalte der ersten und der zweiten Druckluftlinearführung 48 und 54 sind in den 3 und 5 übertrieben groß dargestellt.
-
Ein verbindendes Basisteil 56, 58 ist an der unteren Seite jeweils des vorderen Schiebers 44 und des hinteren Schiebers 50 fest angebracht. Ein Paar Verbindungsstangen 60 und 62 ist zwischen die beiden verbindenden Basisteile 56 und 58 auf beiden Seiten derselben geschaltet, wobei jedes Ende der Verbindungsstangen 60 und 62 an der entsprechenden Seitenfläche des entsprechenden Basisteils über ein V-Blockklemmteil 68, 70 fest angebracht ist, das an der entsprechenden Basisteilseitenfläche mit Befestigungsschrauben 64, 66 (vgl. 4) befestigt ist. Dadurch sind der vordere Schieber 44 und der hintere Schieber 50 in Bezug sowohl auf die laterale Richtung (Scanrichtung) als auch auf die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung fest aneinander befestigt.
-
Diese mechanische Kopplung wird erreicht durch Festklemmen jedes Endes jeder Verbindungsstange an einer (ebenen) Seitenfläche des entsprechenden verbindenden Basisteils 56, 58 durch Verwendung eines V-Blockklemmteils 68, 70, so dass eine hohe laterale Positioniergenauigkeit erzielt werden kann.
-
Ein Statorteil 74 eines Frontlinearservomotors 72 ist an einem Teil der Basiseinheit 10, der sich vorderhalb der vorderen Führungsschiene 40 befindet, über eine Konsole 76 fest angebracht. Das Statorteil 74 ist lateral lang gestreckt und erstreckt sich parallel zu der vorderen Führungsschiene 40. Ein Antriebsteil 78 des vorderen Linearservomotors 72 ist an dem vorderen Schieber 44 fest angebracht. Dadurch kann der vordere Schieber 44 durch den vorderen Linearservomotor 72 in der lateralen Richtung betätigt werden.
-
Ein Statorteil 82 eines hinteren Linearservomotors 80 ist an einem Teil der Basiseinheit 10, der sich hinter der hinteren Führungsschiene 42 befindet, durch eine Konsole 84 fest angebracht. Das Statorteil 82 ist lateral lang gestreckt und erstreckt sich parallel zu der hinteren Führungsschiene 42. Ein Antriebsteil 86 des hinteren Linearservomotors 80 ist an dem hinteren Schieber 50 fest angebracht. Dadurch kann der hintere Schieber 50 durch den hinteren Linearservomotor 80 in der lateralen Richtung betätigt werden.
-
Auf diese Art und Weise können der vordere Schieber 44 und der hintere Schieber 50 individuell durch den vorderen Linearservomotor 72 bzw. durch den hinteren Linearservomotor 80 betätigt werden. Eine lineare Skala ist, obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt, zwischen der vorderen Führungsschiene 40 und dem vorderen Schieber 44 sowie zwischen der hinteren Führungsschiene 42 und dem hinteren Schieber 50 angeordnet, um das Erkennen der lateralen Positionen der vorderen Schiebers 44 und des hinteren Schiebers 50 zu erlauben.
-
Die Positionssteuerung des vorderen Linearservomotors 72 und des hinteren Linearservomotors 80 erfolgen individuell durch einen vollständig geschlossenen Regelkreis unter Verwendung der Istpositionen des vorderen Schiebers 44 und des hinteren Schiebers 50, welche durch die vorerwähnten linearen Skalen (in den Zeichnungen nicht gezeigt) als die Rückkopplungsinformation erfasst werden, so dass die lateralen Positionen (Scanpositionen) des vorderen Schiebers 44 und des hinteren Schiebers 50 synchronisiert sind oder dazu gebracht werden, übereinzustimmen.
-
Eine Mikrobewegungstischeinheit 90, welche einen Tisch 88 aufweist, der in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegt werden kann, ist auf dem vorderen Schieber 44 montiert, und ein Verschiebungsmessinstrument 92 ist auf dem Tisch 88 montiert. Das Verschiebungsmessinstrument 92 kann aus einem berührungslosen Sensor wie z. B. einem kapazitiven Verschiebungsmessinstrument bestehen und ist in einer Höhe platziert, welche dem Zentrum des Messobjekts entspricht, das aus einem Siliciumwafer W besteht, der auf dem ringförmigen drehbaren Teil 16 montiert ist, um die Distanz der gegenüberliegenden vorderen Fläche des Siliciumwafers W zu messen.
-
Ebenso ist eine Mikrobewegungstischeinheit 96, die einen Tisch 94 umfasst, der in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung bewegt werden kann, auf dem hinteren Schieber 50 montiert, und ein Verschiebungsmessinstrument 98 ist auf dem Tisch 94 montiert. Das Verschiebungsmessinstrument 98 kann auch aus einem berührungslosen Sensor bestehen, z. B. einem kapazitiven Verschiebungsmessinstrument, und ist in einer Höhe platziert, die dem Zentrum des Messobjekts entspricht, welches aus einem Siliciumwafer W besteht, der auf dem ringförmigen drehbaren Teil 16 montiert ist, um die Distanz zu der gegenüberliegenden hinteren Fläche des Siliciumwafers W zu messen.
-
Die Ebenheit des Siliciumwafers W wird gemessen durch Scannen der Verschiebungsmessinstrumente 92 und 98 diametral über den Siliciumwafer W durch Verfahren des vorderen Schiebers 44 und des hinteren Schiebers 50, während der Siliciumwafer W durch das ringförmige drehbare Teil 16 gedreht wird, und Messen der Distanzen zwischen dem Verschiebungsmessinstrument 92 und der vorderen Fläche des Siliciumwafers W und zwischen dem Verschiebungsmessinstrument 98 und der hinteren Fläche des Siliciumwafers W.
-
Ein wichtiger Punkt in dieser Ausführungsform ist, dass der zweite Luftspalt G2 der zweiten Druckluftlinearführung 54 größer ist als der erste Luftspalt G1 der ersten Druckluftlinearführung 48. In dieser Ausführungsform ist der Solldruck des ersten Druckreglers 102 gleich dem des zweiten Druckreglers 104, so dass ein und derselbe Druck sowohl der ersten als auch der zweiten Druckluftlinearführung 48 und 54 geliefert wird.
-
Dank dieser Differenz zwischen den Größen der Luftspalte wird eine entsprechende Differenz zwischen der Schiebertragsteifigkeit (Luftlagersteifigkeit) der ersten Druckluftlinearführung 48 und der der zweiten Druckluftlinearführung 54 erzeugt, so dass die Schiebertragsteifigkeit der zweiten Druckluftlinearführung 54 geringer ist als die der ersten Druckluftlinearführung 48, und zwar insoweit, als der zweite Luftspalt G2 größer als der erste Luftspalt G1 ist.
-
Wenn sich der vordere Schieber 44 und der hintere Schieber 50 längs der Führungsschienen 40 und 42 bewegen, die sich parallel zueinander erstrecken, bewirkt jede Abweichung in der Linearität in jeder Führungsschienen 40 und 42 Änderungen in der relativen (vorderen und hinteren) Distanz zwischen dem vorderen Schieber 44 und dem hinteren Schieber 50 in einer Richtung, die zu der Bewegungsrichtung rechtwinklig ist. Wenn eine solche Änderung in der relativen Distanz auftritt, weil die Schiebertragsteifigkeit der zweiten Druckluftlinearführung 54 geringer ist als die der ersten Druckluftlinearführung 48, ändert sich der zweite Luftspalt G2 der zweiten Druckluftlinearführung 54 beträchtlich mehr als der erste Luftspalt G1 der ersten Druckluftlinearführung 48 oder der Fehler, der in der Linearität vorhanden sein kann, wird durch die Änderungen in dem Luftspalt auf der Seite der Linearführung, die eine geringere Schiebertragsteifigkeit hat, auf eine stabile Art und Weise kompensiert.
-
Dadurch werden Änderungen in der relativen Distanz zwischen dem vorderen Schieber 44 und dem hinteren Schieber 50 vermieden und die mechanische Steifigkeit der mechanischen Kopplung zwischen den beiden Schiebern wird daran gehindert, die Schiebertragsteifigkeit zu beeinträchtigen. Deshalb kann ein hoher Grad an Parallelität zwischen den Bewegungen der beiden Schieber aufrechterhalten werden.
-
Infolgedessen wird die Stabilität in der relativen Distanz zwischen dem vorderen Schieber 44 und dem hinteren Schieber 50, die mechanisch miteinander gekoppelt sind, verbessert, so dass die Ebenheit oder die Dicke des Siliciumwafers W mit einer hohen Präzision gemessen werden kann, ohne durch Linearitätsfehler beeinträchtigt zu werden.
-
Als eine modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die erste Druckluftlinearführung 48 und die zweite Druckluftlinearführung 54 unterschiedliche Versorgungsluftdrücke haben. In einer solchen Ausführungsform kann der Solldruck des ersten Druckreglers 102 von dem des zweiten Druckreglers 104 verschieden sein, so dass der zweite Luftdruck P2, mit dem die zweite Druckluftlinearführung 54 beaufschlagt wird, etwas niedriger ist als der erste Luftdruck P1, mit dem die erste Druckluftlinearführung 48 beaufschlagt wird. In einer solchen Ausführungsform kann der erste Luftspalt G1 der ersten Druckluftlinearführung 48 mit dem zweiten Luftspalt G2 der zweiten Druckluftlinearführung 54 identisch sein.
-
Dank der Differenz zwischen den Versorgungsluftdrücken wird eine Differenz in der Schiebertragsteifigkeit (Luftlagersteifigkeit) zwischen der ersten Druckluftlinearführung 48 und der zweiten Druckluftlinearführung 54 erzeugt, so dass die Schiebertragsteifigkeit der zweiten Druckluftlinearführung 54 kleiner gemacht wird als die der ersten Druckluftlinearführung 48, und zwar insoweit, als der zweite Druck P2 niedriger ist als der erste Druck P1.
-
In dieser Ausführungsform werden auch Änderungen in der relativen Distanz zwischen dem vorderen Schieber 44 und dem hinteren Schieber 50 vermieden, und die mechanische Steifigkeit der mechanischen Kopplung zwischen den beiden Schiebern wird daran gehindert, die Schiebertragsteifigkeit zu beeinträchtigen. Deshalb kann ein hoher Grad an Parallelität zwischen den Bewegungen der beiden Schieber aufrechterhalten werden.
-
Infolgedessen wird die Stabilität in der relativen Distanz zwischen dem vorderen Schieber 44 und dem hinteren Schieber 50, die mechanisch miteinander gekoppelt sind, verbessert, so dass die Ebenheit oder die Dicke des Siliciumwafers W mit einer hohen Präzision gemessen werden kann, ohne durch Linearitätsfehler beeinträchtigt zu werden.
-
Bei der vorstehend beschriebenen modifizierten Ausführungsform waren der erste Druckregler 102 und der zweite Druckregler 104 parallel zueinander angeordnet, aber der erste Druckregler 102, der einen höheren Solldruck hat, kann mit dem zweiten Druckregler 104, der einen niedrigeren Solldruck hat, in Reihe geschaltet werden, wobei der erste Druckregler 102 näher bei der Druckluftquelle 100 angeordnet wird als der zweite Druckregler 104, wie es durch die gestrichelten Linien in 5 angedeutet ist.
-
Bei Bedarf kann zusätzlich zu dem Erzeugen einer Differenz zwischen dem ersten Luftspalt G1 der ersten Druckluftlinearführung 48 und dem zweiten Luftspalt G2 der zweiten Druckluftlinearführung 54 eine Differenz zwischen dem Versorgungsluftdruck der ersten Druckluftlinearführung 48 und dem Versorgungsluftdruck der zweiten Druckluftlinearführung 54 erzeugt werden. Auch in diesem Fall kann das Steuern der Versorgungsluftdrücke erfolgen entweder durch Anordnen der ersten Druckluftlinearführung 48 und der zweiten Druckluftlinearführung 54 parallel zueinander oder durch Anordnen des ersten Druckreglers 102, der einen höheren Solldruck hat, in Serie mit dem zweiten Druckregler 104, der einen niedrigeren Solldruck hat, wobei der erste Druckregler 102 näher bei der Druckluftquelle 100 angeordnet wird als der zweite Druckregler 104.
-
Die Lagersteifigkeit oder Schiebertragsteifigkeit einer Druckluftlinearführung hängt von der Konfiguration der statischen Drucklufttasche, dem Durchmesser (inneren Durchmesser) der Luftausstoßöffnung, welche den Luftdruck zu dem Luftspalt liefert, und dem Druckempfangsflächeninhalt des Schiebers ab, zusätzlich zu der Größe des Luftspalts und des Versorgungsluftdruckwertes. Deshalb kann die Differenz in der Schiebertragsteifigkeit zwischen der ersten Druckluftlinearführung 48 und der zweiten Druckluftlinearführung 54 durch irgendeine dieser Maßnahmen erzeugt werden.
-
In der Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, ist die Öffnungsfläche A2 einer statischen Drucklufttasche 52, welche in dem hinteren Schieber 50 der zweiten Druckluftlinearführung 54 gebildet ist und sich zu dem Luftspalt hin öffnet, größer als die Öffnungsfläche A1 einer statischen Drucklufttasche 47, die in dem vorderen Schieber 44 der ersten Druckluftlinearführung 48 gebildet ist und sich zu dem Luftspalt hin öffnet.
-
Weiter, bei der Ausführungsform, die in 6 dargestellt ist, ist der Durchmesser D2 der Luftausstoßöffnung 52, die in dem hinteren Schieber 50 gebildet ist, um Luftdruck zu dem Luftspalt der zweiten Druckluftlinearführung 54 zu leiten, größer als der Durchmesser D1 der Luftausstoßöffnung 46, die in dem vorderen Schieber 44 gebildet ist, um Luftdruck dem Luftspalt der ersten Druckluftlinearführung 48 zuzuführen.
-
Der Druckempfangsflächeninhalt des vorderen Schiebers 44 in der ersten Druckluftlinearführung 48 kann unterschiedlich von dem Druckempfangsflächeninhalt des hinteren Schiebers 50 in der zweiten Druckluftlinearführung 54 gemacht werden, in dem die lateralen (Bewegungsrichtungs-)Abmessungen des vorderen und des hinteren Schiebers 44 und 50 verschieden voneinander gemacht werden, wobei ein kleinerer Druckempfangsflächeninhalt eine niedrigere Schiebertragsteifigkeit bedeutet.
-
Die Druckluftlinearführungen können bei unterschiedlichen Werten der Schiebertragsteifigkeit auch unter Verwendung von porösen Luftlagern aufgebaut werden.
-
Die vorliegende Erfindung ist zwar anhand von bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben worden, einem Fachmann ist jedoch klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu veranlassen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 11-351857 A [0006]
- JP 4132503 B [0027]
