JP2002168739A - 薄板状被測定物の保持装置及び保持方法、水晶板のカット面検査装置及び検査方法、薄板状被測定物の平坦度測定装置及び測定方法 - Google Patents
薄板状被測定物の保持装置及び保持方法、水晶板のカット面検査装置及び検査方法、薄板状被測定物の平坦度測定装置及び測定方法Info
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Abstract
状被測定物を適正な姿勢で支持して反り等の変形を防止
し、常に適正にかつ高精度に測定又は検査を可能にす
る。 【解決手段】 直方体ブロック状のウエハ支持台20を
有する保持装置は、その上面に楕円形の凹所21が設け
られ、凹所の底面中央に開設された給排水口22が管路
を介してポンプ23及び給水タンク24に接続されてい
る。使用時に、凹所底面に水晶ウエハを配置し、給水タ
ンクから所定量の水25好適には純水を注入し、その水
面に表面張力で水晶ウエハを浮かせる。この状態で、例
えば水晶ウエハのカット面の傾斜角度や表面の平坦度を
測定した後、ポンプを逆転させて凹所から水を排出し、
水晶ウエハを取り出す。凹所の底面を波形面29で形成
すると、排水時に水の表面張力で水晶ウエハが凹所底面
に貼り付く虞が無く、取出しが簡単になる。
Description
ップのような水晶板、半導体ウエハ等の薄板状物品に対
して非接触式で各種測定又は検査を行う際に、このよう
な薄板状被測定物を保持するための装置及び方法に関す
る。更に本発明は、水晶板のカット面検査装置及び検査
方法、並びに薄板状被測定物の平坦度測定装置及び測定
方法に関する。
用される水晶チップは、人工水晶の棒材からウエハを切
り出して形成される。水晶板内部の結晶格子面に対する
カット面の傾斜角度は、水晶振動子の周波数特性を決定
することから、これを高精度に測定することは重要であ
る。水晶ウエハのカット面を検査する場合、例えば特開
平9−33457号公報等に記載されるように、水晶ウ
エハにX線を照射してその内部の結晶格子面で回折され
るX線を測定し、カット面のずれ量を測定するカット面
検査装置が広く使用されている。
に、水晶ウエハ1は複数の突起2を設けた回転可能な試
料台3上に載置し、空気孔4からの負圧作用により吸引
して保持される。X線源5から試料台3の中央溝6を通
してX線を水晶板の下面に照射し、試料台3の角度位置
を変えながら、回折されたX線を反対側のX線検出器7
で検出する。検出したX線強度が最大となる試料台の角
度位置から、所定の基準傾斜角に対するカット面のずれ
即ち偏差角度が求められる。
Aの突起に代えて放射方向に延びる3本の突条を試料台
に形成しかつその中心に空気孔を配置し、水晶板をその
形状又は大きさによらず安定して吸引保持するようにし
たカット面検査装置が開示されている。更に別の従来例
では、図6に示すように、吸着パッド8を有するウエハ
固定部9に水晶ウエハ1を垂直に吸着保持して、重力に
よる水晶ウエハの変形を防止している。
ディスク等の薄板状物品の平坦度やうねり等の表面状
態、寸法等を非接触式で測定するために、様々な平坦度
測定装置又は方法が開発されている。例えば特開200
0−171241号公報には、被測定物の半導体ウエハ
をウエハホルダ上に水平に載せて吸着保持し、レーザ干
渉計によりレーザ光の干渉縞を形成させて平坦度を測定
したり、光学式又は超音波式測距センサを用いた平坦度
測定装置が記載されている。別の公知の平坦度測定装置
では、図7に示すように等間隔で平行に架設した水平ワ
イヤ10を有するワイヤセット式のウエハ支持台を使用
し、その上に被測定物のウエハ11を水平に載せて、レ
ーザ干渉計により表面状態を測定する。
た従来のカット面検査装置や平坦度測定装置において被
測定物を吸引保持する方法では、図5B及び図6に示す
ように、水晶ウエハが吸着力による反り1´などの変形
を起こし、適正にかつ高精度に測定できなくなる虞があ
る。しかも、この変形は水晶ウエハの厚さが薄くなるほ
ど起こり易いという問題がある。
ウエハ支持台においても、水平なウエハ11の下面をい
くつかの線で支持しているだけであるから、その厚さが
薄くなるほど、図7Bに示すような自重による反り11
´などの変形を起こす虞がある。また、被測定物がコン
ベックス形状の水晶チップである場合には、その表面が
湾曲しているので、水平ワイヤ10上に水平に載置され
ない虞がある。このため、図7Cに示すように、水晶チ
ップ12の中心線13が水平線14と平行にならず、適
正に測定できないという問題がある。
鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触式で測
定又は検査を行うために薄板状被測定物を保持する際
に、これを適正な姿勢で支持しかつその反り等の変形を
防止し、常に適正にかつ高精度に測定又は検査できるよ
うにするための装置及び方法を提供することにある。
で支持しかつその反り等の変形を防止し、常に結晶格子
面に対するカット面の傾斜角度を適正にかつ高精度に測
定できる検査装置及び検査方法を提供することにある。
をを適正な姿勢で支持しかつその反り等の変形を防止
し、常にその表面状態を適正にかつ高精度に測定できる
平坦度測定装置及び測定方法を提供することにある。
的を達成するために、上面に凹所を有する被測定物支持
台と、前記凹所内に液体を供給するための手段とを有
し、前記凹所に供給した前記液体の表面に薄板状被測定
物を浮かせるようにしたことを特徴とする薄板状被測定
物の保持装置が提供される。
比較的容易に液面に浮かせることができ、その下面全体
が均等な力で支持されることから、様々な非接触式の測
定や検査を行う際に、反り等の変形を生じることなく本
来の形状を維持したまま水平に保持することができる。
く、取扱い性及び安全性が優れていることから、水であ
ることが好ましい。
るための手段を更に有する。
を有し、該開口から凹所内に液体を供給し又は排出する
ようになっていると、凹所へ被測定物を配置し、被測定
物を浮かせ、かつ/又は取り出す過程が容易になるの
で、好ましい。
されていると、液体を供給する際に被測定物の下面全体
に広がり易くなるので、より容易に浮かせることがで
き、また液体を排出する際に、被測定物の下面が液体の
表面張力で凹所底面に貼り付く虞が無いので、好都合で
ある。
の形状とすることにより、凹所内壁面と液面に浮かせた
被測定物の周縁との距離が異なるため、凹所内壁面に沿
って表面張力により生じる液体の盛り上がりから被測定
物に作用する力に強弱が生じるので、被測定物が凹所の
略中央にかつ静止状態に保持されるので好ましい。
た本発明の被測定物支持台の凹所内に薄板状被測定物を
配置する過程と、該凹所内に液体を供給してその液面に
被測定物を浮かせる過程とを含むことを特徴とする薄板
状被測定物の保持方法が提供される。
る過程と、凹所内から被測定物を搬出する過程を更に含
むことにより、被測定物の取出しが容易に行われる。ま
た、使用する液体は、表面張力の大きさ、取扱い性及び
安全性の観点から、水であることが好ましい。
明の薄板状被測定物の保持装置と、X線源及びX線検出
器を有するX線光学系とを備えることを特徴とする水晶
板のカット面検査装置が提供され、従来のX線光学系と
の組合せにより、適正かつ高精度な水晶板のカット面検
査が可能になる。
被測定物支持台の凹所内に水晶板を配置する過程と、該
凹所内に液体を供給してその液面に水晶板を浮かせる過
程と、該水晶板の表面にX線を照射し、その回折X線を
検出する過程とを含むことを特徴とする水晶板のカット
面検査方法が提供され、従来から公知の方法を利用して
水晶板のカット面検査を適正にかつより高精度に行うこ
とができる。
本発明の薄板状被測定物の保持装置と、レーザ干渉計を
有する平坦度測定器とを備えることを特徴とする平坦度
測定装置が提供され、同様に従来のレーザ干渉計との組
合せにより、適正かつ高精度な平坦度測定が可能にな
る。
被測定物支持台の凹所内に薄板状被測定物を配置する過
程と、該凹所内に液体を供給してその液面に被測定物を
浮かせる過程と、レーザ干渉計を用前記被測定物にレー
ザ光を照射し、その反射光により形成される干渉縞から
被測定物の平坦度を測定することを特徴とする平坦度測
定方法が提供され、従来から公知の方法を利用して薄板
状被測定物の平坦度測定を適正にかつより高精度に行う
ことができる。
発明の好適実施例について詳細に説明する。図1は、非
接触式検査又は測定のために薄板状被測定物として水晶
ウエハを保持するための本発明による保持装置の構成を
概略的に示している。この保持装置は、直方体ブロック
状のウエハ支持台20を有し、その上面には、図1Aに
良く示すように楕円形の凹所21が設けられている。図
1Bに示すように、凹所21の底面には、その中央に給
排水口22が開設され、管路を介してポンプ23及び給
水タンク24に接続されている。
に給水タンク24から所定量の水25を好適には純水を
注入し、その水面に表面張力で被測定物の水晶ウエハ2
6を浮かせる。先ず、水晶ウエハ26を搬送アーム27
の下端に吸着させてウエハ支持台20の上方に搬送し
(図2A)、空の凹所21の底面中央に載置する(図2
B)。次に、ポンプ23を作動させて給水タンク24か
ら水を送給し、給排水口22から凹所21内に注入す
る。水晶ウエハ26は、その下側に給排水口22が開口
しているので、水25の注入で容易に浮かせることがで
きる(図2C)。水の注入量は、水晶ウエハ26を確実
に浮かせることができる程度の量であればよい。
周に亘って水25の表面張力による盛り上がり部28が
形成される。図1A及びBに示すように、盛り上がり部
28の表面張力により凹所内壁面の全周から一様な力f
が作用するので、そのバランスによって水晶ウエハ26
は凹所21の中心位置に保持される。
形に形成したことから、実際に水晶ウエハ26に作用す
る力は、凹所内壁面の角度位置によって、凹所内壁面と
水晶ウエハ周縁との距離が異なるために強弱が生じるの
で、水晶ウエハ26は静止状態に保持される。ところ
が、凹所21を真円形にした場合には、凹所内壁面の角
度位置によらず水晶ウエハ26に作用する力が一定とな
るので、水晶ウエハは僅かな力のアンバランスや外力の
作用で回転し、静止状態を維持できなくなる虞がある。
また、凹所21の内壁面と水晶ウエハ26の周縁との距
離が大きくなるに連れて、真円形以外の形状でも、同様
の問題が考えられる。従って、凹所21の平面形状は、
少なくとも注入される水25の高さにおいて、実質的に
真円形以外の形状(例えば、本実施例の楕円形)とし、
かつその大きさを、凹所への水晶ウエハの配置及び取出
しが可能な範囲で小さくするのが、スペース効率の点か
らも好ましい。
面全面が水25によって均等な力で支持されるので、自
重による反り等の変形を生じる虞が無く、かつ水平に保
持される。この状態で、水晶ウエハ26には、カット面
の傾斜角度や平坦度の測定、表面状態の検査を含む様々
な非接触式の測定又は検査を適正にかつ高精度に行うこ
とができる。
査を行った後、ポンプ23を逆向きに作動させ、凹所2
1内の水25を給排水口22から排出して給水タンク2
4に戻す(図2D)。水25が完全に抜けると、再び搬
送アーム27を用いて水晶ウエハ26を吸着し、凹所2
1から取り出す。凹所21の底面が平坦かつ円滑である
と、排水時に水の表面張力で水晶ウエハ26が凹所底面
に貼り付く虞がある。そこで、凹所底面を図1Cに示す
ような波形面29又は他の様々な凹凸面で形成すると、
水晶ウエハ26の取り出しがより簡単になるので好まし
い。
本実施例で使用した水(純水)は表面張力が大きく、取
扱いが簡単で安全なことから、最も好ましい。しかし、
大きな表面張力、高い取扱い性及び安全性を有するもの
であれば、水以外の様々な液体を用いることができる。
更に、排水の容易さから或る程度良好な乾燥性と、測定
・検査中の液位の変化を少なくするために低蒸発性とを
有することが、より好ましい。
面検査装置の構成を概略的に示しており、図1と同様の
構成を有する水晶板保持装置と、X線源30及びX線検
出器31を有するX線光学系と、水晶板搬送装置(図示
せず)とを備える。X線源30は、ウエハ支持台20の
凹所21内の水25に浮かせた水晶ウエハ26の表面
に、X線32を所定の角度で照射するように配置され
る。X線検出器31は、水晶ウエハ26内部の結晶格子
面で回折されたX線33を検出するように配置される。
前記水晶板搬送装置は、例えば図2に関連して上述した
搬送アーム27を用いることができる。
晶ウエハ26をウエハ支持台20の凹所21内に配置
し、水25を注入してその水面に水晶ウエハ26を浮か
せる。次に、X線源30からX線32を水晶ウエハ26
の表面に照射すると、X線は水晶ウエハ内部の結晶格子
面で回折される。回折X線33は、水晶ウエハ26のカ
ット面が結晶格子面に対して所定の傾斜角度を有する場
合には、X線検出器31により検出され、カット面の傾
斜角度のずれの有無が検出される。
定値からずれている場合、X線検出器31は回折X線3
3を検出できない。そこで、X線検出器31を傾動させ
てその設置角度を補正し、回折X線32を検出できるよ
うにする。そして、そのX線強度が最大となるX線検出
器31の補正角度から、カット面の傾斜角度のずれ量を
求めることができる。
X線光学系とを組み合せて構成することにより、本発明
の水晶板のカット面検査装置は、測定対象の水晶板を常
に変形させることなく水平に保持した状態で検査できる
ので、カット面の傾斜角度を高精度に検査することがで
きる。
の平坦度測定装置の構成を概略的に示しており、図1と
同様の構成を有する薄板状被測定物の保持装置と、レー
ザ光源34、ハーフミラー35、フィゾーフラット3
6、及びTVカメラからなる従来の観察光学系37を有
するフィゾー式レーザ干渉計と、被測定物搬送装置(図
示せず)とを有する。本実施例では、薄板状被測定物と
して水晶ウエハの平坦度を測定する場合について説明す
る。
の凹所21内に配置し、水25を注入してその水面に水
晶ウエハ26を浮かせる。次に、レーザ光源34から平
行ビームとしてレーザ光38を水晶ウエハ表面に向けて
垂直に照射する。ハーフミラー35を通過したレーザ光
38は、その一部がフィゾーフラット36で反射されて
参照光となり、ハーフミラー35で反射されて観察光学
系37に入射する。フィゾーフラット36を通過した残
りのレーザ光39は、水晶ウエハ26の表面で反射さ
れ、フィゾーフラット36を抜けてハーフミラー35で
反射され、観察光学系に入射する。この反射光と参照光
とが観察光学系において干渉を起こし、前記TVカメラ
の撮像面に干渉縞が形成される。この干渉縞をコンピュ
ータを用いて公知の解析法により解析すると、水晶ウエ
ハ26の表面高さ分布が得られ、その平坦度を測定でき
る。
保持装置とレーザ干渉計とを組み合せて構成することに
より、本発明の平坦度測定装置は、薄板状被測定物を常
に変形させることなく水平に保持した状態に維持できる
ので、高精度な測定が可能である。
に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその
技術的範囲内において上記実施例に様々な変形・変更を
加えて実施することができる。本実施例では、図示する
ように長方形の水晶ウエハを使用したが、本発明は様々
な外形の薄板状被測定物についても、同様に適用するこ
とができる。また、別の実施例では、先にウエハ支持台
の凹所21内に水25を注入し、その後から水晶ウエハ
26を搬送して水面に浮かせることもできる。
保持方法は、上述したように構成することにより、被測
定物を液体の表面張力により比較的容易に液面に浮かせ
ることができ、その下面全体が均等な力で支持されるこ
とから、反り等の変形を生じることなく本来の形状を維
持したまま保持されるので、様々な非接触式の測定や検
査を適正にかつ高精度に行うことができる。
置及び検査方法によれば、従来のカット面検査装置及び
検査方法の構成を利用して、水晶板を常に変形させるこ
となく水平に保持した状態で、カット面の傾斜角度を高
精度に検査することができる。また、本発明の平坦度測
定装置及び測定方法によれば、レーザ干渉計を用いた従
来の平坦度測定装置及び測定方法の構成を利用して、薄
板状被測定物を常に変形させることなく水平に保持した
状態で、その平坦度を高精度に測定することができる。
平面図、B図はそのB−B線における断面図、C図はウ
エハ支持具の底面を示す部分拡大断面図である。
を保持する過程を順に示す図である。
装置の構成を示す概略斜視図である。
を示す概略斜視図である。
に示す斜視図、B図は試料台に保持される水晶ウエハの
側面図である。
示す図である。
図、B図はその側面図、C図はA図のウエハ支持台にコ
ンベックス形状の水晶チップを載せた側面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 上面に凹所を有する被測定物支持台
と、前記凹所内に液体を供給するための手段とを有し、
前記凹所に供給した前記液体の表面に薄板状被測定物を
浮かせるようにしたことを特徴とする薄板状被測定物の
保持装置。 - 【請求項2】 前記凹所内から前記液体を排出するた
めの手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載
の薄板状被測定物の保持装置。 - 【請求項3】 被測定物支持台が前記凹所の底面に開
口を有し、前記開口から前記凹所内に前記液体を供給し
又は排出することを特徴とする請求項1又は2に記載の
薄板状被測定物の保持装置。 - 【請求項4】 前記凹所の底面が凹凸に形成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の
薄板状被測定物の保持装置。 - 【請求項5】 前記凹所が真円形以外の形状であるこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の薄板
状被測定物の保持装置。 - 【請求項6】 前記液体が水であることを特徴とする
請求項1乃至5のいずれかに記載の薄板状被測定物の保
持装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載され
る被測定物支持台の前記凹所内に薄板状被測定物を配置
する過程と、前記凹所内に液体を供給してその液面に前
記被測定物を浮かせる過程とを含むことを特徴とする薄
板状被測定物の保持方法。 - 【請求項8】 前記凹所内から前記液体を排出する過
程と、前記凹所内から前記被測定物を搬出する過程を更
に含むことを特徴とする請求項7に記載の薄板状被測定
物の保持方法。 - 【請求項9】 前記液体が水であることを特徴とする
請求項7又は8に記載の薄板状被測定物の保持方法。 - 【請求項10】 請求項1乃至6のいずれかに記載さ
れる薄板状被測定物の保持装置と、X線源及びX線検出
器を有するX線光学系とを備えることを特徴とする水晶
板のカット面検査装置。 - 【請求項11】 請求項1乃至5のいずれかに記載さ
れる被測定物支持台の前記凹所内に水晶板を配置する過
程と、前記凹所内に液体を供給してその液面に前記水晶
板を浮かせる過程と、前記水晶板の表面にX線を照射
し、その回折X線を検出する過程とを含むことを特徴と
する水晶板のカット面検査方法。 - 【請求項12】 請求項1乃至6のいずれかに記載さ
れる薄板状被測定物の保持装置と、レーザ干渉計を有す
る平坦度測定器とを備えることを特徴とする平坦度測定
装置。 - 【請求項13】 請求項1乃至5のいずれかに記載さ
れる被測定物支持台の前記凹所内に薄板状被測定物を配
置する過程と、前記凹所内に液体を供給してその液面に
前記薄板状被測定物を浮かせる過程と、レーザ干渉計を
用いて前記被測定物にレーザ光を照射し、その反射光に
より形成される干渉縞から前記被測定物の平坦度を測定
することを特徴とする平坦度測定方法。
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