JP2005091051A - 薄板の水平保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェーハのような円板状薄板やガラス基板のような円板以外の形状を有する薄板を含めた板状部材を、簡単な機構で精度よく水平保持するための装置を提供する。
【解決手段】 薄板をその三箇所以上の複数箇所で水平に支持する水平保持装置であって、測定台と、測定台上に突出配置された三以上の小円筒状支持部材を有し、該支持部材の上端面は、薄板の外周に当接して薄板をガイドする傾斜面と、この傾斜面に続いて形成した、薄板の前記傾斜面との当接点近傍の主面に当接して薄板を支持する逆Ｖ字形の支持部とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体やガラス基板などの薄板の水平保持装置に関する。

従来から、半導体やガラス基板などの薄板の表面形状やソリなどを測定するために、水平に安定して保持する装置には、各種のものがあるが、例えば最も一般的な装置として業界で知られているものに特許文献１の図２に記載されたものがある。この装置は半導体ウェーハ等の平坦度測定装置用のもので、ウェーハの中央下部を真空チャックで水平保持する。このような保持装置はウェーハのソリを測定するときにも用いられてきた。この装置の場合、ウェーハ面を真空で吸着するために、吸着力の影響がその表面形状に及ぶため、正確な測定ができないという根本的な問題を含んでいた。更に、被測定物であるウェーハ等の大型化に対応するには、安定した保持を達成するために吸着面積を広くする必要があるので、かえって測定結果の信頼性を損なうことになった。且つ、真空発生装置等付帯設備の設備費も高価なため、経済的にも問題点を有していた。

また、板状部材を水平に保持する装置としては、従来例えば特許文献２に示す装置や、特許文献３に示す装置が知られている。このうち前者装置は板状部材を三以上の複数の保持部材によって保持するに際して、板状部材の大きさに応じて、保持部材を水平方向のみならず上下方向にも移動できるようにして、板状部材の重量に基づいて保持部材に生じる撓み量を補正するよう構成したものである。この装置においては、測定する板状部材の大きさが変化する度に各保持部材の位置と角度を調整可能にしているので、水平状態の調整に時間を要することが難点である。

後者装置では、平板が載置される４の支持部材と、各々の支持部材に荷重検出手段を有し、この指示部材の少なくとも１を上下方向に移動できるように構成したものであり、平面度測定する場合などに用いると、平板の自重による変形を少なくし、精度良い測定ができるものである。この装置においては、支持部材の荷重検出手段を設けているため、たしかに自重等の影響を少なくすることができるメリットがあるが、例えば製造ライン等の製造途中において、簡易的に測定しようとする場合や、コストを考慮した場合、あるいは自重の影響が少ない場合には、もう少し操作上、構造上からも簡単な機構で低コストのものが求められていた。

特公平５−７７１７９号公報 特開平１１−１９４１８８号公報 特許第３４１８５５４号公報

従って、本発明は、以上説明したような従来の平坦度やソリを測定する装置において、主流となっている真空吸着機構や、あるいは、三以上の支持機構を有している前記公知技術の問題点に鑑みてなされたもので、半導体ウェーハのような円板状薄板やガラス基板のような円板以外の形状を有する薄板を含めた板状部材を、簡単な機構で精度よく水平保持するための装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の薄板の水平保持装置は、薄板をその三箇所以上の複数箇所で水平に支持する水平保持装置であって、測定台と、測定台上に突出配置された三以上の小円筒状支持部材を有し、該支持部材の上端面は、薄板の外周に当接して薄板をガイドする傾斜面と、この傾斜面に続いて形成した、薄板の前記傾斜面との当接点近傍の主面に当接して薄板を支持する逆Ｖ字形の支持部とを有していることを特徴とする。

測定台は少なくとも三個の前記支持部材をその台平面上の所定の位置及び所定の方向に向けて、前記複数の支持部材の支持部が水平面を形成するよう安定的に配置可能な構造を有している。また測定台はその上面が水平ならば、特に形状は問わない。また、本発明の水平保持装置における支持部材は、前記したような構成により、薄板の複数点の外周およびその近傍の主面（主下面）を含む箇所に当接して、薄板を無理な外力をかけて拘束することなく、保持可能である。

更に、本発明の薄板の水平保持装置は、前記測定台が、その上面に、中央に向かう所定方向に形成された直線状の溝を有し、前記支持部材が、前記溝に嵌合し、該溝に沿って移動自在且つ回転可能に構成され、薄板の形状若しくは大きさに応じて、前記三以上の支持部材の各々を外方から中央に向かって移動するとともに、薄板の外周と支持部材の傾斜面とが接するように回転して、該薄板を測定台のほぼ中央に位置決めして保持可能なことを特徴とする。

更に、本発明の薄板の水平保持装置は、前記所定方向に形成された直線状の溝が中央に向かう放射状であり、且つ等分した角度で形成されていることを特徴とする。

この溝の構造は、例えば、全ての支持部材を中央に向けて又は中央から等距離間移動することにより、もとの支持部材を頂点とする三角形と合同な三角形が形成されるので、同一形状の薄板の大きさに合わせて、支持点を調整するのに、簡便である。具体的には例えば、前記支持部材が中心に対して同期して同心状に移動するように構成し、薄板が傾斜面にガイドされて、支持部に接触したことで、所定位置に位置決め完了とすることができる。

更に、本発明の薄板の水平保持装置は、前記所定方向に形成された直線状の溝が中央付近で交差する２以上の溝であることを特徴とする。

この構造は特に大型の四角形の薄板を支持するのに適しており、例えば三点支持では支持点から離隔した部分が、重力の影響で水平を保てないような大きさもしくは形状の場合に用いると効果的である。

更に、本発明の薄板の水平保持装置は、前記支持部材が、測定台の溝の所定位置に位置決めされた後、その位置に固定する固定手段を測定台に設けたことを特徴とする。

更に、本発明の薄板の水平保持装置は、前記支持部材を、測定台上面に形成された溝に複数個嵌合配置し、測定する薄板の大きさに合わせて所定間隔をおいて位置決めしたあとに、その位置に固定したことを特徴とする。

以上説明したように、本発明の効果は、以下のようにまとめることができる。
１． 円板状あるいは角形状の薄板を簡単な構成で精度よく水平保持が可能であり、且つ操作も容易である。
２． 被測定対象との接触面積が小さいので、測定結果への影響を小さくできる。
３． 薄板の形状が大型化しても安定した水平保持が達成できる。
４． 高さの異なる支持部材を組み合わせることで、大きさの異なる薄板の測定を効率よく行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の実施例１の装置を示す平面図である。実施例１は、例えばウェーハ等のソリを測定する際の、ウェーハ水平保持装置であり、図１及び図２に示したように、測定台である円柱状本体１０とこの円柱状本体１０の上面１１に着脱及び移動自在に装着された三つの支持部材２０とを有している。この円柱状本体１０は上面１１側に、その中心に向かって放射状に溝１２、１３、１４が形成されている。そしてその溝１２、１３、１４への支持部材２０の下部が嵌合されて、更に該溝に沿って移動できる。図３は、本発明の支持部材の詳細を示す図で、（ａ）がその正面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が側面図、（ｄ）が斜視図であり、支持部材２０は図２、図３に示したように、ほぼ円柱状を有し、下部に前記溝に勘合する小径円柱部２１を形成し、他方の端側には、外周に近い部分から傾斜面２２を形成し、その傾斜面の端のほぼ中央部から外周両側に向かって逆Ｖ字形の斜面を形成した支持部２３とを形成している。このような支持部材２０が図１に示すように三つの溝１２、１３、１４に各々装着される。

実際に薄板を装着する場合は、先ずソリ等を測定するウェーハ等の薄板Ｔの大きさに近い位置まで支持部材を移動させておき、その傾斜面２２へ薄板Ｔの外周をガイドさせながら載せていく。三つの支持部材の支持部２３に薄板Ｔが当接して載置が完了する。

実施例図では明示していないが、この三つの支持部材を前記本体１０の中心に対して同期して同心状に移動するように構成することも可能であり、薄板が傾斜面２２にガイドされて、支持部２３に接触したことで、所定位置に位置決め完了となる。この場合に、更に支持部２３に接触したときに接触信号を出力するような手段を設けることで、自動的に水平支持を完了し、次の測定まで自動化するなどの応用も可能である。

支持部材２０の本体１０への着装方法として、説明した実施例では単に下部の小径円柱部２１を溝１２、１３、１４へ嵌合するだけであるが、例えば図４に示すように、溝の形状を貫通溝１２ａ（１３ａ、１４ａ）とし、且つ裏面側にこの溝より幅広の溝１２ｂ（１３ｂ、１４ｂ）を形成し、また支持部材２０の小径円柱部２１反面側にねじ穴２４を穿設し、本体１０の裏面側から、ねじ部材３０により、支持部材２０を所定位置に固定できるように構成しても良い。

前述した説明では円板状の薄板の水平保持についてのみであったが、この実施例装置をそのまま使用して円以外の形状、例えば四角形状でも問題無く支持できる。すなわち、支持部材は構内を移動できるだけでなく回転も可能であり、薄板形状に倣って位置決め可能である。

また、測定台（本体）形状も円柱状に限定する必要はなく、支持部材の数も三つに限定されないことは勿論である。次の実施例２でその例を説明する。

図５は本発明の実施例２を示す平面図である。本実施例装置は四点支持の例を示しており、且つ測定台（本体）形状も四角の形状を示している。図５において、四角の測定台（本体）１００は上面１０１側に、その中心に向かって十文字に溝１０２、１０３が形成されている。そしてその溝１０２、１０３へ実施例１の装置で説明したものと同じ支持部材２０の下部が嵌合されて、更に該溝に沿って移動できるように構成されている。従って四つの指示部材２０はＸＹ方向に移動でき、薄板の大きさに応じて合わせることができる。なお、実施例１と実施例２に示すように支持部材の数は測定台である本体の形状にもよるが三以上あればよい。

以上のように、本発明においては、薄板の水平保持装置を構成する支持部材に特徴があり、薄板設置時のガイド作用をする傾斜面と、線状に薄板下面を支持する逆Ｖ字状支持部としたことで、測定対象との接触面積を小さくして、測定結果への影響を少なくできる。

また、本発明の水平保持装置は、実施例で説明したソリ測定だけでなく、平坦度等の測定にも同様にして使用できる。更に、薄板を例として上記に説明したが、半導体ウェーハのみでなく、フラットパネルディスプレイ基板、フォトマスク基板などの角形基板等の測定、さらには機械加工した平板の測定など、水平保持する装置に幅広く利用が可能である。

図６は本発明の実施例３の装置を示す平面図であり、図７は図６におけるＢ−Ｂ断面図である。例えば薄板が半導体ウェーハの場合、直径が２００ｍｍ（図６におけるＴ２００）や３００ｍｍ（図６におけるＴ３００）といった大きさであり、これらのウェーハを数多く測定するような場合には、図６に示すように、実施例１の装置（図１）と本体側、すなわち円柱状本体１０が上面１１側に、その中心に向かって放射状に溝１２、１３、１４が形成されている点は全く同じであり、その溝に支持部２０の下部が嵌合されて、更に該溝に沿って移動できる点も同一であり、しかも支持部材２０は図２及び図３に示したように、ほぼ円柱状を呈し下部に前記溝に勘合する小径円柱部２１を形成し、他方の端側には、外周に近い部分から傾斜面２２を形成し、その傾斜面の端のほぼ中央部から外周両側に向かって逆Ｖ字形の斜面を形成した支持部２３とを形成している点も同じである。このような支持部材２０が図１に示すように三つの溝１２、１３、１４に各々に着装されるものであるが、相違する点は、各々の溝内に複数の支持部材２０が所定距離をおいて取り付けられている点である。

図６に示す実施例３は、外側に位置する三つの支持部材１２０と、内側に位置する三つの支持部材２２０とを有しており、それらは、高さ、即ち円柱本体１０の上面１１から薄板保持面までの高さであり、例えば３００ｍｍ用（Ｔ３００）はＨ＝１５ｍｍ、２００ｍｍ用（Ｔ２００）はＨ’＝１０ｍｍというように差を設けておき、各々の薄板の大きさ位置にあわせたらその位置で各指示部材を固定する。固定方法は前述したように図４に示した方式でよい。こうしておけば２種類の大きさのウェーハを大量に測定する場合効率よく行える。角型薄板も同様に実施できる。

本発明の装置により、半導体ウェーハのような円板状薄板や、ガラス基板のような円板以外の形状を有する薄板を含めた板状部材を、簡単な機構で精度よく水平保持することができるようになる。これにより、半導体産業、その他電子電機・産業における、精巧な材料品質を要求される製造部門で利用され、高度な製品の製造に寄与することができる。

本発明の実施例１の装置を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の支持部材の詳細を示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が側面図、（ｄ）が斜視図である。 本発明の支持部材の固定手段の一例を示す簡略図である。 本発明の実施例２の装置を示す平面図である。 本発明の実施例３の装置を示す平面図である。 図６におけるＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１０ 円柱状本体（測定台）
１１ 上面
１２ 溝
１２ａ 貫通孔
１２ｂ 幅広の溝
１３ 溝
１３ａ 貫通孔
１３ｂ 幅広の溝
１４ 溝
１４ａ 貫通孔
１４ｂ 幅広の溝
２０ 支持部材
２１ 小径円柱部
２２ 傾斜面
２３ 支持部
３０ ねじ部材
１００ 四角の測定台（本体）
１０１ 上面
１０２ 溝
１０３ 溝
１２０ 支持部材
２２０ 支持部材
Ｔ 薄板
Ｔ２００ ２００ｍｍ径薄板（ウェーハ）
Ｔ３００ ３００ｍｍ径薄板（ウェーハ）

Claims (6)

1. 薄板をその三箇所以上の複数箇所で水平に支持する水平保持装置であって、測定台と、測定台上に突出配置された三以上の小円筒状支持部材を有し、該支持部材の上端面は、薄板の外周に当接して薄板をガイドする傾斜面と、この傾斜面に続いて形成した、薄板の前記傾斜面との当接点近傍の主面に当接して薄板を支持する逆Ｖ字形の支持部とを有していることを特徴とする薄板の水平保持装置。
2. 前記測定台は、その上面に、中央に向かう所定方向に形成された直線状の溝を有し、前記支持部材が、前記溝に嵌合し、該溝に沿って移動自在且つ回転可能に構成され、薄板の形状若しくは大きさに応じて、前記三以上の支持部材の各々を外方から中央に向かって移動するとともに、薄板の外周と支持部材の傾斜面とが接するように回転して、該薄板を測定台のほぼ中央に位置決めして保持可能なことを特徴とする請求項１記載の薄板の水平保持装置。
3. 前記所定方向に形成された直線状の溝が中央に向かう放射状であり、且つ等分した角度で形成されていることを特徴とする請求項２記載の薄板の水平保持装置。
4. 前記所定方向に形成された直線状の溝が中央付近で交差する２以上の溝であることを特徴とする請求項２記載の薄板の水平保持装置。
5. 前記支持部材が、測定台の溝の所定位置に位置決めされた後、その位置に固定する固定手段を測定台に設けたことを特徴とする請求項２記載の薄板の水平保持装置。
6. 前記支持部材を、測定台上面に形成された溝に複数個嵌合配置し、測定する薄板の大きさに合わせて所定間隔をおいて位置決めしたあとに、その位置に固定したことを特徴とする請求項２記載の薄板の水平保持装置。

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