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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen betreffen eine Abtastvorrichtung und ein Abtastsystem für eine Waferpoliervorrichtung.
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Hintergrundtechnik
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Die als die Hintergrundtechnik beschriebenen Gegenstände wurden lediglich bereitgestellt, um Hintergrundinformationen bezüglich Ausführungsformen bereitzustellen, und sollten nicht derart ausgelegt werden, dass sie als die verwandte Technik anerkannt werden.
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In jüngster Zeit hat die hohe Integration von Halbleitern die Informationsverarbeitungs- und Speicherkapazität pro Einheitsfläche erhöht, erfordert aber eine Vergrößerung des Durchmessers von Halbleiterwafern, eine Verringerung der Breite von Schaltungsleitungen und mehrschichtige Verdrahtung. Um mehrschichtige Drähte auf einem Halbleiterwafer auszubilden, muss nach jeder ausgebildeten Drahtschicht ein Planarisierungsverfahren durchgeführt werden.
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Ein derartiges Planarisierungsverfahren ist ein Waferpolierverfahren. Ein Waferpolierverfahren ist ein Verfahren zum Polieren der oberen und unteren Oberflächen eines Wafers unter Verwendung von Polierkissen.
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Da das Waferpolierverfahren jedoch sukzessive und wiederholt durchgeführt wird, können zum Beispiel Verschleiß und eine Leistungsverschlechterung des Polierkissens auftreten. Wenn Verschleiß und die Leistungsverschlechterung des Polierkissens auftreten, kann der Wafer während des Polierverfahrens beschädigt werden.
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Daher ist es notwendig, das Polierkissen regelmäßig abzuplatten oder das Polierkissen zu ersetzen, und um zu bestimmen, ob das Polierkissen abgeplattet oder ersetzt werden soll, muss der Zustand des Polierkissens geprüft werden. Folglich besteht eine Nachfrage nach der Entwicklung einer Vorrichtung, die fähig ist, den Zustand der Oberfläche des Polierkissens schnell und genau zu messen.
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Technische Aufgabe
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Folglich betreffen Ausführungsformen eine Abtastvorrichtung und ein Abtastsystem für eine Waferpoliervorrichtung, welche die schnelle und genaue Messung des Zustands der Oberfläche eines Polierkissens ermöglichen.
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Die technischen Aufgaben der Ausführungsformen sind nicht auf die technische Aufgabe, wie vorstehend erwähnt, beschränkt, und andere unerwähnte technische Aufgaben werden von Fachleuten der Technik aus der folgenden Beschreibung klar verstanden.
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Technische Lösung
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Um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu lösen, stellt eine Ausführungsform eine Abtastvorrichtung bereit, die umfasst: einen Führungsrahmen, eine Bewegungseinheit, die aufgebaut ist, um sich in einer Längsrichtung des Führungsrahmens zu bewegen, eine Halterung, die auf ihrer einen Seite mit der Bewegungseinheit gekoppelt ist, eine Abtasteinheit, die mit einer verbleibenden Seite der Halterung gekoppelt ist und aufgebaut ist, um einen Oberflächenzustand eines Objekts, das in einer Vertikalrichtung, die orthogonal zu der Längsrichtung des Führungsrahmens ist, angeordnet ist, abzutasten, und ein Paar von Trägereinheiten, die mit entgegengesetzten Seiten des Führungsrahmens gekoppelt sind.
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Eine andere Ausführungsform stellt eine Abtastvorrichtung bereit, die umfasst: einen Führungsrahmen mit einer in seiner Längsrichtung ausgebildeten Aussparung und jeweils über und unter der Aussparung angeordneten Magneten, eine Bewegungseinheit mit einem Vorsprung, der aufgebaut ist, um in die Aussparung eingesetzt zu werden, und eine im Inneren des Vorsprungs angeordnete Spule, um elektrische Leistung zu empfangen, wobei die Bewegungseinheit aufgebaut ist, um sich in der Längsrichtung des Führungsrahmens zu bewegen, wobei eine Halterung auf ihrer einen Seite mit der Bewegungseinheit gekoppelt ist, eine Abtasteinheit, die mit einer verbleibenden Seite der Halterung gekoppelt ist und aufgebaut ist, um einen Oberflächenzustand eines Objekts, das in einer Vertikalrichtung, die orthogonal zu der Längsrichtung des Führungsrahmens ist, angeordnet ist, abzutasten, und ein Paar von Trägereinheiten, die mit entgegengesetzten Seiten des Führungsrahmens gekoppelt sind.
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Noch eine Ausführungsform stellt ein Abtastsystem bereit, das umfasst: einen Führungsrahmen, eine Bewegungseinheit, die aufgebaut ist, um sich in einer Längsrichtung des Führungsrahmens zu bewegen, eine Halterung, die auf ihrer einen Seite mit der Bewegungseinheit gekoppelt ist, eine Abtasteinheit, die mit einer verbleibenden Seite der Halterung gekoppelt ist und aufgebaut ist, um einen Oberflächenzustand eines Objekts, das in einer Vertikalrichtung, die orthogonal zu der Längsrichtung des Führungsrahmens ist, angeordnet ist, abzutasten, ein Paar von Trägereinheiten, die mit entgegengesetzten Seiten des Führungsrahmens gekoppelt sind, eine Steuereinheit, die mit der Bewegungseinheit und der Abtasteinheit elektrisch verbunden ist, und eine externe Leistungsversorgung, die aufgebaut ist, um elektrische Leistung an die Steuereinheit zu liefern.
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Vorteilhafte Ergebnisse
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Da die Abtasteinheit in den Ausführungsformen gleichzeitig den Zustand der Oberflächen sowohl eines ersten Polierkissens als auch eines zweiten Polierkissens abtasten kann, kann die Abtastgeschwindigkeit der Poliervorrichtung erhöht werden und die Abtastzeit kann beträchtlich verringert werden.
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Wenn die Abtasteinheit unter Verwendung einer Viertelwellenplatte einen zirkular polarisierten Laser auf das erste Polierkissen oder das zweite Polierkissen emittiert, können die Messdaten außerdem ein beträchtlich verringertes Rauschen zeigen. Daher kann die Abtastvorrichtung den Zustand der Oberflächen des ersten Polierkissens und des zweiten Polierkissens genauer erfassen.
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Da außerdem die Abtastvorrichtung und das Abtastsystem die Poliervorrichtung in einer berührungslosen Weise abtasten können, können im Vergleich zu einer Kontaktmethode wenig Schwingung und Reibung auftreten, und folglich können genaue Daten über den Zustand der Oberfläche der Poliervorrichtung gesammelt werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Perspektivansicht, die eine Abtastvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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2 ist eine Vorderansicht, die die Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
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3 ist eine Draufsicht, die die Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
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4 ist eine schematische Ansicht, die einen Abschnitt der Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
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5 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt A von 4 darstellt.
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6 ist eine entlang der Linie Z-Z von 3 genommene Ansicht.
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7 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Abschnitt B von 6 darstellt.
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8 ist eine Ansicht zur Erklärung einer Abweichung in den Charakteristiken von Licht, das eine Polarisatorplatte und eine Viertelwellenplatte durchlauft, die in der Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform bereitgestellt sind.
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9 ist ein Diagramm zur Erklärung der Charakteristiken eines abgetasteten Datensignals, wenn die Abtastvorrichtung keine Viertelwellenplatte hat.
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10 ist ein Diagramm zur Erklärung der Charakteristiken eines abgetasteten Datensignals, wenn die Abtastvorrichtung eine Viertelwellenplatte hat.
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11 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Abtastsystems gemäß einer Ausführungsform.
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Beste Betriebsart
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Hier nachstehend werden Ausführungsformen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Ausführungsformen können auf vielfältige Weise modifiziert werden und können verschiedene Formen haben, und spezifische Ausführungsformen werden in den Zeichnungen dargestellt und werden hier im Detail beschrieben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass eine derartige Darstellung und Beschreibung nicht gedacht sind, um die Ausführungsformen auf die spezifischen beschriebenen Formen zu beschränken, und alle Modifikationen, Äquivalente und Substitutionen, die in den Geist und technischen Bereich der Ausführungsformen fallen, umfassen. In diesem Verfahren können die Größen, Formen und ähnliches von in den Zeichnungen dargestellten Elementen der Deutlichkeit und Einfachheit der Beschreibung halber übertrieben sein.
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Wenngleich Begriffe, wie zum Beispiel „erster” und „zweiter” verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, sollten die Ausführungsformen durch diese Begriffe nicht beschränkt werden. Die Begriffe werden lediglich verwendet, um ein beliebiges Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Außerdem werden die Begriffe, die unter Berücksichtigung der Aufbauten und Betriebe der Ausführungsformen spezifisch definiert werden, lediglich bereitgestellt, um Ausführungsformen zu beschreiben, und sind nicht dafür gedacht, den Bereich der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
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In der Beschreibung der Ausführungsformen versteht sich, dass, wenn auf ein Element, wie etwa eine Schicht (einen Film), einen Bereich, ein Muster oder eine Struktur, als „auf” oder „unter” einem anderen Element, wie etwa einem Substrat, einer Schicht (einem Film), einem Bereich, einem Kissen, oder Muster, Bezug genommen wird, es direkt „auf” oder „unter” dem andere Element sein kann oder indirekt mit dazwischenkommenden Elementen dazwischen ausgebildet sein kann. Es versteht sich auch, dass „auf” oder „unter” dem Element relativ zu den Zeichnungen beschrieben werden können.
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Außerdem können relative Begriffe, wie etwa „auf/obere/über” und „unterhalb/tiefer/unter” in der folgenden Beschreibung verwendet werden, um jede beliebige Substanz oder Element von einer anderen Substanz oder einem anderen Element zu unterscheiden, ohne eine physikalische oder logische Beziehung oder Abfolge zwischen diesen Substanzen oder Elementen zu erfordern. Außerdem kann in den Zeichnungen ein kartesisches Koordinatensystem (x, y, z) verwendet werden.
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1 ist eine Perspektivansicht, die eine Abtastvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. 2 ist eine Vorderansicht, die die Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. 3 ist eine Draufsicht, die die Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. Die Abtastvorrichtung kann dazu dienen, eine Waferpoliervorrichtung abzutasten. Die Waferpoliervorrichtung wird zuerst beschrieben.
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Die Waferpoliervorrichtung kann eine obere Platte 10, ein erstes Polierkissen 11, eine untere Platte 20 und ein zweites Polierkissen 21 umfassen. Die obere Platte 10 und die untere Platte 20 können bereitgestellt werden, um durch eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung gedreht zu werden. Das erste Polierkissen 11 kann an der unteren Oberfläche der oberen Platte 10 befestigt sein, und das zweite Polierkissen 21 kann an der oberen Oberfläche der unteren Platte 20 befestigt sein.
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Ein (nicht dargestellter) Wafer ist zwischen dem ersten Polierkissen 11 und dem zweiten Polierkissen 21 angeordnet. Nachdem das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 jeweils in Kontakt mit der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Wafers gebracht wurden, indem die Höhen der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 eingestellt wurde, können die obere Platte 10 und die untere Platte 20 gedreht werden, um das Polieren der Oberflächen des Wafers zu ermöglichen.
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Das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 können zum Beispiel aus Polier-Vliesstoff ausgebildet sein. Wenn indessen das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 sukzessive und wiederholt verwendet werden, um den Wafer zu glätten, können das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 zum Beispiel einen Verschleiß erfahren, wobei sie auf diese Weise in ihrer Polierleistung verschlechtert werden.
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Daher kann die Abtastvorrichtung der Ausführungsform die Oberflächenzustände des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 in einer berührungslosen Weise messen. Insbesondere kann die Abtastvorrichtung die Oberflächenzustände des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 durch Abtasten der Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 messen.
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Wenn die gemessenen Oberflächenzustände des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 auf einem Niveau sind, das zum Beispiel eine Verschlechterung der Leistung der Poliervorrichtung oder einen Schaden an dem Wafer bewirkt, kann eine Endbearbeitung durchgeführt werden, um Fremdsubstanzen von den Oberflächen des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 zu entfernen und die Oberflächen des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 zu glätten. Wenn außerdem das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 ernsthaft verschlissen sind oder der Grad des Verschleißes einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, können das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 ersetzt werden.
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Um zu bestimmen, ob die Endbearbeitung auf dem ersten Polierkissen 11 und dem zweiten Polierkissen 21 durchgeführt werden soll oder das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 ersetzt werden sollen, kann die Abtastvorrichtung der Ausführungsform Informationen bereitstellen, durch welche die Oberflächenzustände des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 genau verifiziert werden können.
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Die Abtastvorrichtung kann zwischen dem ersten Polierkissen 11 und dem zweiten Polierkissen 21, die vertikal entgegengesetzt zueinander sind, angeordnet werden, um das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 abzutasten. Hier kann die Abtastvorrichtung einen Führungsrahmen 100, eine Bewegungseinheit 200, eine Halterung 300, eine Abtasteinheit 400, einen Bandfördermechanismus 500 mit einem Kabel 510 und eine Trägereinheit 600 umfassen.
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Der Führungsrahmen 100, wie in 1 dargestellt, kann jeweils nach oben und nach unten von der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 der Waferpoliervorrichtung beabstandet sein und kann auch von dem ersten Polierkissen 11 und dem zweiten Polierkissen 21 nach oben und nach unten beabstandet sein.
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Indessen kann der Führungsrahmen 100 auf seinen entgegengesetzten Enden mit Griffen H versehen sein, um zuzulassen, dass ein Benutzer die Abtastvorrichtung nach Bedarf leicht bewegen kann.
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Die Bewegungseinheit 200 kann mit dem Führungsrahmen 100 gekoppelt sein, um sich in die Längsrichtung des Führungsrahmens 100 zu bewegen. Die Bewegungseinheit 200 wird zum Beispiel unter Bezug auf 4 und 5 im Detail beschrieben.
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Die Halterung 300 kann auf einer ihrer Seiten mit der Bewegungseinheit 200 und auf ihrer anderen Seite mit der Abtasteinheit 400 gekoppelt sein. Das heißt, die Halterung 300 kann die Abtasteinheit 200 mit der Bewegungseinheit 200 koppeln, um zuzulassen, dass die Abtasteinheit 400 sich zusammen mit der Bewegungseinheit 200 in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 bewegt.
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Die Halterung 300 kann einen gekrümmten Abschnitt 310 umfassen, der ausgebildet wird, indem ein oberer Abschnitt der Halterung 300 in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 gebogen wird. Hier kann ein Verbinder 320 auf dem gekrümmten Abschnitt 310 bereitgestellt sein. Der Verbinder 320 kann mit einer externen Leistungsversorgung 900 verbunden sein, die dazu dient, elektrische Leistung an die Bewegungseinheit 200 oder die Abtasteinheit 400 zu liefern.
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Folglich kann ein Ende des Verbinders 320 mit dem Kabel 510 verbunden sein, und das andere Ende kann mit einer Steuereinheit 800 und der externen Leistungsversorgung 900, die ebenfalls mit der Steuereinheit 800 verbunden ist, verbunden sein. Hier kann das andere Ende eine Sockelstruktur haben.
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Dies liegt daran, dass es für das einfache Bewegen der Abtastvorrichtung angemessen ist, zuzulassen, dass ein Draht, der die Steuereinheit 800 und den Verbinder 320 miteinander verbindet, leicht von der Verbindereinheit 320 getrennt wird.
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Die Abtasteinheit 400 kann mit der anderen Seite der Halterung 300 gekoppelt sein und kann dazu dienen, den Oberflächenzustand eines Objekts, das in der Vertikalrichtung orthogonal zu der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 orientiert ist, d. h. des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21, abzutasten.
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Hier kann die Abtasteinheit 400 über die Halterung 300 mit der Bewegungseinheit 200 gekoppelt sein und kann somit den Oberflächenzustand des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 abtasten, während sie sich zusammen mit der Bewegungseinheit 200 in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 bewegt.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Abtasteinheit 400 die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 abtasten. Zu diesem Zweck kann die Abtasteinheit einen ersten Sensor 410 und einen zweiten Sensor 420 umfassen. Außerdem kann die Abtasteinheit 400 zum Beispiel einen Lasersensor umfassen.
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Wie in 1 dargestellt, kann der erste Sensor 410 in dem oberen Bereich der Abtasteinheit 400 bereitgestellt sein und kann die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 durch Emittieren eines Lasers auf das erste Polierkissen 11 abtasten. Der zweite Sensor 420 kann in dem unteren Bereich der Abtasteinheit 400 bereitgestellt sein und kann die Welligkeit oder die Oberflächenrauheit des zweiten Polierkissens 21 durch Emittieren eines Lasers auf das zweite Polierkissen 21 abtasten.
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Der Kabelfördermechanismus 500, der das Kabel 510 umfasst, kann, wie in 3 dargestellt, in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 angeordnet sein und kann ferner neben dem Kabel 510 einen Förderer 520 umfassen. Das Kabel 510 kann dazu dienen, die Abtasteinheit 400 und die Bewegungseinheit 200, die elektrische Leistung benötigen, mit der externen Leistungsversorgung 900 zu verbinden. Außerdem können in der Abtasteinheit 400 gemessene Daten über das Kabel 510 an eine Hauptsteuerung 830 übertragen werden.
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Das Kabel 510 kann aus einem flexiblen Material ausgebildet sein und kann an einem seiner Enden mit der Abtasteinheit 400 und der Bewegungseinheit 200 und an seinem anderen Ende mit dem Verbinder 320 verbunden sein.
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Der Förderer 520 kann dazu dienen, das Kabel 510, das in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 angeordnet ist, zu halten. Hier kann eine Seite des Kabels 510 mit dem Förderer 520 gekoppelt sein.
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Wenn die Bewegungseinheit 200 und die Abtasteinheit 400 sich in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 bewegen, kann das Kabel 510, das aus einem flexiblen Material ausgebildet ist, abhängig von der Bewegung der Bewegungseinheit 200 und der Abtasteinheit 400 verformt werden.
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Das heißt, das Kabel 510 kann gefaltet oder entfaltet werden. Zu dieser Zeit kann der Förderer 520 dazu dienen, das Kabel 520 zu halten, um zu verhindern, dass das Kabel sich in dem Falt- und Entfaltungsvorgang verwickelt oder nach unten hängt.
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Die Trägereinheit 600 kann paarweise bereitgestellt werden und das Paar der Trägereinheiten 600 kann jeweils mit entgegengesetzten Seiten des Führungsrahmens 100 gekoppelt sein, wodurch sie dazu dient, den Führungsrahmen 100 zu tragen. Die Unterseite der Trägereinheit 600 kann auf einem Boden 40 oder einem Aufnahmeständer 30 angeordnet sein.
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Wenn die Poliervorrichtung unter Verwendung der Abtastvorrichtung abgetastet wird, kann der Führungsrahmen 100, wie in 1 und 3 dargestellt, längs in der bogenförmigen Richtung der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 angeordnet sein.
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Hier können die obere Platte 10 und die untere Platte 20 eine Scheibenform haben, und die untere Oberfläche der oberen Platte 10 und die obere Oberfläche der unteren Platte 20 können einander zugewandt angeordnet sein. Außerdem können die obere Platte 10 und die untere Platte 20 derart bereitgestellt werden, dass sie sich relativ zu dem Führungsrahmen 100 drehen, und können sich um ihre jeweiligen Mitten drehen.
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Folglich kann der Führungsrahmen 100 in der kreisförmigen Bogenrichtung der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 längs angeordnet sein, und die Abtasteinheit 400 kann die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21, die an der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 befestigt sind, während der Bewegung des Führungsrahmens 100 in der Längsrichtung abtasten.
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Da die Abtasteinheit 400 in der Ausführungsform folglich gleichzeitig die Oberflächenzustände des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 abtasten kann, kann die Abtastgeschwindigkeit der Poliervorrichtung erhöht werden, und die Abtastzeit kann beträchtlich verringert werden.
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Nachdem die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 in einem spezifischen bogenförmigen Abschnitt der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 abgetastet wurde, werden die obere Platte 10 und die untere Platte 20 derart gedreht, dass die Welligkeit oder die Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 sukzessive in anderen spezifischen bogenförmigen Abschnitten der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 abgetastet werden.
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4 ist eine schematische Ansicht, die einen Abschnitt der Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. 5 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt A von 4 darstellt. Der Führungsrahmen 100 kann eine Aussparung 110 und Magnete 120 umfassen. Außerdem kann die Bewegungseinheit 200 einen Vorsprung 210 und eine Spule 220 umfassen.
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Die Aussparung 110 kann in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 ausgebildet sein und die Bewegungseinheit 200 kann durch die Aussparung 110 geführt werden, um sich in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 zu erstrecken. Die Magnete 120 können über und unter der Aussparung 110 angeordnet sein.
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Der Vorsprung 210 kann derart ausgebildet sein, dass er in die Aussprung 110 eingesetzt wird und von der Aussparung 110 geführt werden kann. Die Spule 220 kann im Inneren des Vorsprungs 210 angeordnet sein und kann mit dem Kabel 510 verbunden sein, um elektrische Leistung zu empfangen. Hier kann Gleichstrom an die Spule 220 angelegt werden.
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Die Spule 220 und die Magnete 120 können einen Linearmotor bilden. Das heißt, wie in 4 dargestellt, kann die Spule 220 derart angeordnet sein, dass sie den Magneten 120, die über und unter der Aussparung 110 angeordnet sind, vertikal zugewandt ist. Wie in 5 dargestellt, können die Magnete 120 indessen in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 angeordnet sein, so dass entgegengesetzte N- und S-Pole abwechselnd angeordnet sind.
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Wenn bei diesem Aufbau elektrische Leistung an die Spule 220 geliefert wird, kann sich die Bewegungseinheit 200 durch die elektromagnetische Wechselwirkung der Magnete 120 und der Spule 220 in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 bewegen.
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Das heißt, es wird durch die Wechselwirkung eines magnetischen Flusses, der in und um die Spule 220 herum erzeugt wird, wenn Gleichstrom an die Spule 220 angelegt wird, und eines magnetischen Flusses, der durch die Magnete 120 erzeugt wird, eine Schubkraft erzeugt, und die Bewegungseinheit 200 mit dem Vorsprung 210 kann durch die Schubkraft in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 bewegt werden.
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Während sich die Bewegungseinheit 200 bewegt, können die Halterung 300 und die Abtasteinheit 400, die mit der Bewegungseinheit 200 gekoppelt sind, sich in der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 bewegen. Wenn die Richtung des Gleichstroms, der an die Spule 220 angelegt wird, zu dieser Zeit geändert wird, kann die Richtung, in der sich die Bewegungseinheit 200 bewegt, geändert werden.
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Obwohl die Spule 220 in der Ausführungsform eine Federform hat, kann die Spule jede andere Form haben, solange sie die Erzeugung der Schubkraft durch die elektromagnetische Wechselwirkung mit den Magneten 120 ermöglicht.
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Wie in 4 dargestellt, kann jeder des ersten Sensors 410 und des zweiten Sensors 420 eine Linseneinheit L für die Laseremission umfassen. Die in dem ersten Sensor 410 bereitgestellte Linseneinheit L kann einen Laser nach oben emittieren, so dass die Abtasteinheit 400 die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 abtasten kann.
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Außerdem kann die in dem zweiten Sensor 420 bereitgestellte Linseneinheit L einen Laser nach unten emittieren, so dass die Abtasteinheit 400 die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des zweiten Polierkissens 21 abtasten kann.
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6 ist eine entlang der Linie Z-Z von 3 genommene Ansicht. 7 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Abschnitt B von 6 darstellt. Wenngleich die Halterung 300 in 4 und 6 verschiedene Formen hat, sollte bemerkt werden, dass die Halterung 300 in 4 schematisch und der Deutlichkeit der Offenbarung halber dargestellt ist.
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Wie in 6 dargestellt, kann der Aufnahmeständer 30 verwendet werden, um eine passende Positions- und Höheneinstellung des Führungsrahmens 100 zu ermöglichen. Das heißt, wenngleich die Abtastvorrichtung auf dem Boden 40 angeordnet werden kann, kann der Aufnahmeständer 30 auf dem Boden 40 angeordnet werden, und die Trägereinheit 600 der Abtastvorrichtung kann wiederum auf der oberen Oberfläche des Aufnahmeständers 30 angeordnet werden, um die Position und Höhe des Führungsrahmens 100 nach Bedarf einzustellen.
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Indessen kann die Abtastvorrichtung der Ausführungsform, wie in 6 und 7 gezeigt, ferner einen ersten Einstellhebel 610, einen zweiten Einstellhebel 330 und einen dritten Einstellhebel 340 umfassen.
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Der erste Einstellhebel 610 kann mit der Trägereinheit 600 gekoppelt sein und dazu dienen, die vertikale Höhe des Führungsrahmens 100 einzustellen. Hier kann der erste Einstellhebel 610 mit jeder des Paars von Trägereinheiten 600 gekoppelt sein.
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Der erste Einstellhebel 610 kann die vertikale Höhe des Führungsrahmens 100 auf eine derartige Weise einstellen, dass der Führungsrahmen 100 in der Vertikalrichtung, d. h. entlang der y-Achse in 6, relativ zu der Trägereinheit 600 bewegt werden kann, wenn der erste Einstellhebel 610 gedreht wird.
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Da ein Paar erster Einstellhebel 610 jeweils auf dem Paar der Trägereinheiten 600 bereitgestellt ist, kann der Gradient des Führungsrahmens 100 relativ zu der oberen Platte 10 und der unteren Platte 20 eingestellt werden, wenn die jeweiligen Einstellhebel 610 passend eingestellt werden. Das heißt, das Paar der ersten Einstellhebel 610 kann passend eingestellt werden, so dass der Führungsrahmen 100, wie in 6 dargestellt, parallel zu der z-Achse angeordnet ist oder relativ zu der z-Achse schräg angeordnet ist.
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Der zweite Einstellhebel 330 kann auf der Halterung 300 bereitgestellt sein und kann dazu dienen, die vertikale Höhe der Abtasteinheit 400 einzustellen. Wenn der zweite Einstellhebel 330 gedreht wird, kann sich die Abtasteinheit 400 in der Vertikalrichtung, d. h. entlang der y-Achse in 6 relativ zu der Halterung 300 bewegen.
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Hier kann der zweite Einstellhebel 330 die Abtasteinheit 400 in der Vertikalrichtung exakt bewegen. Als solches können durch die Einstellung des zweiten Einstellhebels 330 die Abstände von den Linseneinheiten L der Abtasteinheit 400 zu den Oberflächen des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 optimiert werden.
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Der dritte Einstellhebel 340 kann, wie in 6 und 7 dargestellt, auf der Halterung 300 bereitgestellt sein und kann dazu dienen, den Winkel einzustellen, um den sich die Abtasteinheit 400 um die Achse dreht, die orthogonal zu der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 ist.
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Wie in 6 dargestellt, kann der dritte Einstellhebel 340 den Winkel einstellen, um den die Abtasteinheit 400 sich um die Achse dreht, die parallel zu der x-Achse ist, die orthogonal zu der z-Achse ist, die parallel zu der Längsrichtung des Führungsrahmens 100 ist.
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Der dritte Einstellhebel 340 kann sich in der Vertikalrichtung, d. h. entlang der y-Achse, bewegen. Wenn der dritte Einstellhebel 340 folglich in der Vertikalrichtung bewegt wird, kann sich die Abtasteinheit 400 exakt um eine Achse drehen, die parallel zu der x-Achse ist.
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Wenn die Abtasteinheit 400 über die Einstellung des dritten Einstellhebels 340 gedreht wird, können die Abstände von den Linseneinheiten L der Abtasteinheit 400 zu den Oberflächen des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 optimiert werden.
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Wenn, wie vorstehend beschrieben, die Höhe oder der Gradient des Führungsrahmens 100 über den ersten Einstellhebel 610 eingestellt wird, die vertikale Höhe der Abtasteinheit 400 über den zweiten Einstellhebel 330 exakt eingestellt wird und der Drehwinkel der Abtasteinheit 400 über den dritten Einstellhebel 340 eingestellt wird, können die Abstände von den Linseneinheiten L der Abtasteinheit 400 zu den Oberflächen des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 eingestellt werden.
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8 ist eine Ansicht zur Erklärung einer Abweichung in den Charakteristiken von Licht, das eine Polarisatorplatte P1 und eine Viertelwellenplatte P2 durchlauft, die in der Abtastvorrichtung gemäß der Ausführungsform bereitgestellt sind.
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Die Abtasteinheit 400, d. h. der erste Sensor 410 und der zweite Sensor 420 können die Polarisatorplatte P1 und die Viertelwellenplatte P2 umfassen. Hier können die Polarisatorplatte P1 und die Viertelwellenplatte P2 im Inneren des ersten Sensors 410 und des zweiten Sensors 420 bereitgestellt sein.
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Außerdem können die Linseneinheit L, die Polarisatorplatte P1 und die Viertelwellenplatte P2 in der optischen Achsenrichtung, in der ein Laser emittiert wird, nacheinander angeordnet sein. Das heißt, ein von einem (nicht dargestellten) Lasergenerator emittierter Laser kann nacheinander die Polarisatorplatte P1, die Viertelwellenplatte P2 und die Linseneinheit L durchlaufen.
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Wenngleich der Laser in einem Abschnitt S1, in dem der von dem Lasergenerator emittierte Laser den Polarisator P1 erreicht, nicht polarisiert ist, ist der Laser in einem Abschnitt S1, in dem der Laser, der die Polarisatorplatte P1 durchlaufen hat, die Viertelwellenplatte P2 erreicht, linear polarisiert.
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Der Laser ist nach dem Durchlaufen der Viertelwellenplatte P2 zirkular polarisiert. Wie in 8 dargestellt, hat der zirkular polarisierte Laser einen spiralförmigen Bewegungsweg um die Richtung, in der sich der Laser bewegt.
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Mit dieser Struktur kann der von dem Lasergenerator emittierte Laser der zirkular polarisierte Laser werden, um die Linseneinheit L zu durchlaufen und auf das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 gerichtet zu werden. Der Grund, aus dem die Abtasteinheit 400 den zirkular polarisierten Laser verwendet, ist, um das in den Messdaten, d. h. den Daten über die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21, erzeugte Rauschen zu verringern.
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9 ist ein Diagramm zur Erklärung der Charakteristiken eines abzutastenden Datensignals, wenn die Abtastvorrichtung keine Viertelwellenplatte P2 hat. 10 ist ein Diagramm zur Erklärung der Charakteristiken eines abzutastenden Datensignals, wenn die Abtastvorrichtung eine Viertelwellenplatte P2 hat.
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Numerische Werte, die auf dem rechten Abschnitt des Diagramms markiert sind, geben ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) an und ihre Einheit ist %. Wenn das SNR hier über einen großen numerischen Bereich aufgezeichnet wird, bedeutet dies ungenaue Daten, d. h. Rauschen N.
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Wenn die Abtasteinheit 400, wie in 9 dargestellt, keine Viertelwellenplatte P2 enthält und einen linear polarisierten Laser L auf das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 emittiert, kann in einem Datensignal, das von der Abtasteinheit 400 empfangen wird, eine große Menge an Rauschen N erzeugt werden.
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Wenn die Abtasteinheit 410 andererseits, wie in 10 dargestellt, die Viertelwellenplatte P2 enthält und einen zirkular polarisierten Laser au das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 emittiert, wird geschätzt dass das Rauschen N in einem von der Abtasteinheit 400 empfangenen Signal im Vergleich zu dem Ergebnis von 9 beträchtlich verringert ist.
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Da die Messdaten folglich beträchtlich verringertes Rauschen N haben können, wenn unter Verwendung der Viertelwellenplatte P2 der zirkular polarisierte Laser auf das erste Polierkissen 11 und das zweite Polierkissen 21 emittiert wird, kann die Abtastvorrichtung den Oberflächenzustand des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21 genauer verifizieren.
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11 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Abtastsystems gemäß einer Ausführungsform. Das Abtastsystem kann die Abtastvorrichtung, die Steuereinheit 800 und die externe Leistungsversorgung 900 umfassen. Die Abtastvorrichtung kann, wie vorstehend beschrieben, zum Beispiel die Bewegungseinheit 200, die Halterung 300, die Abtasteinheit 400 und die Trägereinheit 600 umfassen, und deren detaillierte Struktur ist die Gleiche wie in der vorstehenden Beschreibung. Die externe Leistungsversorgung 900 kann mit der Steuereinheit 800 verbunden sein, um die Versorgung mit elektrischer Leistung durchzuführen.
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Die Steuereinheit 800 kann sowohl mit der externen Leistungsversorgung 900 als auch der Abtastvorrichtung verbunden sein. Insbesondere kann die Steuereinheit 800 mit eindeutig arbeitenden Elementen der Abtastvorrichtung, d. h. der Bewegungseinheit 200 und der Abtasteinheit 400, elektrisch verbunden sein. Folglich kann die Steuereinheit 800 elektrische Leistung von der externen Leistungsversorgung 900 empfangen und kann wiederum die elektrische Leistung an die Bewegungseinheit 200 und die Abtasteinheit 400 liefern.
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Die Steuereinheit 800 kann den Betrieb der Bewegungseinheit 200 steuern und kann den Steuerbetrieb der Abtasteinheit 400 steuern, um dadurch Messdaten von dieser zu empfangen. Die Steuereinheit 800 kann eine Antriebseinheit 810, eine Bewegungssteuerung 820 und die Hauptsteuerung 830 umfassen.
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Die Antriebseinheit 810 kann elektrische Leistung an die Bewegungseinheit 200 liefern, um die Bewegungseinheit 200 zu betreiben. Hier kann die Antriebseinheit 810 Gleichstrom an die Bewegungseinheit 200 liefern. Dies liegt daran, dass die Bewegungseinheit 200 mit Gleichstrom angetrieben wird. Folglich kann die Steuereinheit 800 nach Bedarf zum Beispiel einen Gleichrichter umfassen, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.
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Die Bewegungssteuerung 820 kann den Betrieb der Antriebseinheit 810 steuern. Das heißt, die Bewegungssteuerung 820 kann ein Signal an die Antriebseinheit 810 übertragen, um zu bewirken, dass die Antriebseinheit 810 zum Beispiel die Bewegung oder den Stopp der Bewegungseinheit 200 und die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinheit 200 einstellt.
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Die Hauptsteuerung 830 kann die Bewegungssteuerung 820 steuern. Somit kann die Hauptsteuerung 830 anfänglich ein Bediensignal übertragen und das Bediensignal kann schließlich mittels der Bewegungssteuerung 820 auf die Antriebseinheit 810 übertragen werden.
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Außerdem kann die Hauptsteuerung 830 die Abtasteinheit 400 betreiben und kann die Messdaten, d. h. Daten über die Welligkeit oder Oberflächenrauheit des ersten Polierkissens 11 und des zweiten Polierkissens 21, von der Abtasteinheit 400 empfangen. Die Hauptsteuerung 830 kann die Daten aufzeichnen oder kann die Daten zum Beispiel als numerische Werte oder Bilder anzeigen, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Daten zu betrachten.
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Da die Abtastvorrichtung und das Abtastsystem in den Ausführungsformen die Poliervorrichtung in einer berührungslosen Weise abtasten können, können im Vergleich zu einer Kontaktmethode wenig Schwingungen und Reibung auftreten, und folglich können genaue Daten über den Oberflächenzustand der Poliervorrichtung gesammelt werden.
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Wenngleich vorstehend nur einige Ausführungsformen beschrieben wurden, sind vielfältige andere Ausführungsformen möglich. Die technischen Ideen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können zu vielfältigen Formen kombiniert werden, es sei denn sie sind inkompatible Techniken, und dadurch können neue Ausführungsformen realisiert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Da die Abtasteinheit in den Ausführungsformen gleichzeitig die Oberflächenzustände sowohl eines ersten Polierkissens als auch eines zweiten Polierkissens abtasten kann, kann die Abtastgeschwindigkeit der Poliervorrichtung erhöht werden und die Abtastzeit kann beträchtlich verringert werden. Daher hat die Offenbarung eine industrielle Anwendbarkeit.
