JP3778754B2 - 位置調整用測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定装置に関し、特に、装置等の組立の際の構成部品同士若しくは機構同士の相対的な位置のずれ量の調整が可能な位置調整用測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の相対的な位置調整を必要とする装置として、例えば、図１４に示すように、基板自動処理装置が知られている。
【０００３】
図１４に示すように、従来の基板自動処理装置は、複数の処理槽１０１が所定の方向に順に配設され、これら各処理槽１０１内に洗浄用液及びエッチング用液等、所要の処理液が貯留されており、シリコンウエハー若しくはガラス基板等からなる複数の基板１０６の洗浄処理を一連の工程により自動的に行うものである。
【０００４】
図１４に示すように、基板１０６は円形で、その直径が約２００ｍｍの場合を示しており、これらの基板１０６は、保持機構１０８によって保持され、搬送手段１１０により該保持機構１０８を所定経路に沿って搬送することにより各処理槽１０１を巡る。なお、保持機構１０８は、各基板１０６を該各基板の主面同士が平行となるように、かつ各々が直立した状態にて一定間隔で整列して保持する。
【０００５】
図１４に示すように、搬送手段１１０は、各処理槽１０１の並ぶ方向、すなわち水平方向（矢印Ｙ方向及びその反対方向）において移動自在な可動ベース１１２と、該可動ベース１１２を移動させる駆動手段（図示せず）とを有している。可動ベース１１２には、可動ポール１１３が上下方向（矢印Ｚ方向及びその反対方向）において往復自在に取り付けられており、該可動ベース１１２内に設けられた図示しない駆動手段により昇降する。
【０００６】
前記搬送手段１１０の作動により保持機構１０８がその保持した基板１０６と共に各処理槽１０１内の処理液に浸漬されて洗浄された後、各処理槽外に至る所定経路に沿って搬送される。
【０００７】
次に、保持機構１０８について説明する。
【０００８】
図１４に示すように、保持機構１０８は、可動ポール１１３の上端部に固定された基体部１１７と、該基体部１１７の一端部にて取り付けられて互いに平行に伸長する２本の円筒状の長手支持部材１１８及び１１９とを有している。両長手支持部材１１８、１１９は、基体部１１７内に設けられた軸受機構（図示せず）の軸を中心として回転自在に支持されており、該基体部１１７内に配設された駆動手段（図示せず）によって回転駆動される。
【０００９】
両長手支持部材１１８、１１９の各他端部には、ハンガー部材１２１及び１２２が垂下状態にて固設されている。そして、これらのハンガー部材１２１及び１２２の各下端部には基板挟持部材１２６が取り付けられている。これらの基板挟持部材１２６は、各基板１０６を該各基板の主面に平行な方向において挟持するもので、各基板１０６の外周部が係合する保持溝１２６ａが等ピッチにて並設されている。
【００１０】
次に、上記各処理槽１０１の底部に設けられて、上記保持機構１０８から各基板１０６を受け渡されてこれらを支持する受台１２８について説明する。なお、この受台１２８は、保持機構１０８が各基板１０６を持ち出したときの状態、すなわち、各基板１０６が整列した状態をそのまま維持して支持する。
【００１１】
受台１２８は、両端に位置する側板１２８ａと、該両側板１２８ａ，１２８ａ間に架設された基板支持部材１２８ｂとからなる。基板支持部材１２８ｂは互いに協働して上記各基板１０６を支えるものであり、図１５及び１６に示すように、例えば基板支持部材１２８ｂには、各々基板１０６の外周部が係合し得る多数の保持溝１２８ｅが等しいピッチにて並設されている。これら各保持溝１２８ｅの断面形状は略Ｖ字状となっている。また、図１６から明らかなように、各保持溝１２８ｅは、支持部材１２８ｂの一部分を切り欠いた状態にて形成されており、該各保持溝１２８ｅの底面はこれに係合する基板１０６の半径（約１００ｍｍ）と等しい曲率半径を有している。なお、上方に配置された保持機構１０８が具備する各基板挾持部材１２６に形成された保持溝１２６ａも同様の形態である。
【００１２】
次に、上記構成よりなる基板自動処理装置の動作について図１４に基づいて説明する。
【００１３】
まず、前段に配置された基板供給手段１３０により各基板１０６が整列した状態で供給され、これを保持機構１０８が受け入れて保持する。
【００１４】
保持機構１０８が各基板１０６を保持すると、図示しない各駆動手段が適宜作動して可動ベース１１２の水平移動と可動ポール１１３の昇降動作とを行い、各基板１０６はこれを保持した保持機構１０８と共に、図１４に示す経路Ｚ3 →Ｙ6 →Ｚ4 に沿って搬送され、１つ目の処理槽１０１内に貯留された処理液に浸漬されると共に、該処理槽１０１内の受台１２８上に載置される。そして、各基板１０６を挾持していた基板挾持部材１２６が図示しない駆動手段により互いに離れる方向に作動して各基板１０６の保持状態が解除され、処理液による各基板１０６に対する処理、この場合、洗浄が施される。
【００１５】
上記の洗浄作業が終了すると、保持機構１０８はこの洗浄後の各基板１０６を保持する。続いて、各基板１０６は、前記搬送手段１１０により隣接する他の処理槽１０１内の受台１２８上に載置されると共に処理液による処理を受ける。斯くして各基板１０６の洗浄作業を完了する。この後、保持機構１０８は、これら基板１０６を後段の回収位置に残して再び基板供給手段１３０の直上の待機位置に戻される。
【００１６】
以下、上記した一連の動作が繰り返されて基板供給手段１３０により順次供給される多数の基板１０６について洗浄が行われる。
【００１７】
上述した装置においては、各処理槽１０１内の受台１２８と保持機構１０８との間の基板１０６の受渡しに際し、可動ベース１１２の移動によって該保持機構１０８が各受台１２８の直上の定められた位置に位置決めされるのであるが、各処理槽１０１内における受台１２８の取付け位置が正規の位置に対して僅かでもずれていると基板１０６の受渡しが正常に行われない。
【００１８】
そのため、基板自動処理装置の組付時、若しくは修理時には、保持機構１０８の停止位置に対して受台１２８を正確に位置調整することが行われる。しかしながら、この調整作業は非常に微妙な作業であり、熟練した作業者によって困難ながらも目視にて行われているものの、作業者に煩わしさを感じさせると共に多大な時間を費やさざるを得ない得ないものとなっている。
【００１９】
そこで、装置等の組立の際の構成部品同士若しくは機構同士の相対的な位置のずれ量の調整をするために位置調整用測定装置が用いられている。このような位置調整用測定装置としては、例えば、特開平６−２９４６０６に開示されているものがある。
【００２０】
前記位置調整用測定装置は、位置ずれ量測定の基準となる物体である保持機構により保持され得る測定部と、該測定部とは分離して設けられて測定対象物体としての受台により支持され得る被測定部とを有している。そして、この測定部上には、該測定部に対する被測定部の変位量を検出するための６つの光センサーが設けられている。
【００２１】
被測定部上には、各光センサーに対応して光反射部材としての測定駒を６個配置し、各光センサーより照射されるレーザ光の各測定駒からの反射により光センサー受光部と測定駒の反射面からの変位量を求める。
【００２２】
前述した６つの光センサーは、被測定部が受台に倣い係合することに伴う各測定駒の移動によりその各々に応じた出力信号を発する。
【００２３】
各光センサーより発せられた出力信号は制御回路に伝達され、該制御回路はその具備した演算回路によって該各出力信号に基づいて演算処理し、３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び該３軸方向各々を中心とする回転方向において被測定部が測定部に対してどの程度変位しているかを演算し、その変位量を求める。そして、その変位量に基づき、保持機構の停止位置に対する受台の位置を調整する。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような基板自動処理装置の場合、相対的な位置合わせをすべき保持機構及び受台はその構成部材の素材として透明な石英などが使用されることから目視し難く、更に、狭い処理槽内でこれら両者を接近させることにより作業者の手指の動きも阻まれるなどし、調整作業が一層難しいものとなっているのが現状である。
【００２５】
このため、前述した位置調整用測定装置を用いて被測定部が測定部に対してどの程度変位しているか、その変位量を求める。測定部で測定されたデータは制御装置により演算され、変位量としてモニタに表示されると共プリンターにより印字され、作業者は、算出された変位量に基づき受台の位置の調整を行う。
【００２６】
しかしながら、前述した位置調整用測定装置は、６つの光センサーを使用し、各光センサーに対応した６個の測定駒からの反射光により光センサーで変位量を測定し、各光センサーからの変位量に基づき演算して被測定部の基準位置に対するずれ量を測定していた。
【００２７】
前記位置調整用測定装置は、６つの光センサーを必要とし、また形状の異なる測定駒を所定の位置に固定した被測定部を準備する必要があった。このため、測定装置のコストの低減、被測定部の部品点数の削減、構造の簡素化が望まれていた。
【００２８】
そこで、本発明は、従来の位置調整用測定装置の課題に鑑みてなされたものであって、測定装置を構成する部品の点数を減らし、製造コストを下げ、また、装置あるいは機構などの物体同士の高精度な相対的な位置決め作業の容易化及び迅速化並びに更なる高精度化に寄与すると共に、測定不良等を生ずることなく確実に測定を遂行することができる位置調整用測定装置を提供することを目的としている。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明による位置調整用測定装置は、基準物に倣い係合する倣い部位を有し、前記基準物に保持されて測定の基準となる測定部と、前記測定部とは分離して設けられて測定対象物に倣い係合する倣い部位を有する被測定部と、前記測定部に対する被測定部の変位量を検出する検出手段とを備えた位置調整用測定装置において、前記被測定部は、被測定部の倣い部位を有する部材に対して垂直に形成された光を反射する反射面を有し、該反射面は、平面からなる反射面と、該反射面の中心より垂直方向に設けられ、かつ傾斜した反射面でなり、前記測定部は、前記検出手段と、前記被測定部の反射面が貫通する開口部を備え、前記検出手段は、前記測定部の開口部上に位置する前記被測定部の反射面に向けて光を照射する光学手段と、前記被測定部の反射面からの反射光を受光すると共に、所定基準位置から受光位置までの偏位量を検出する偏位量検出手段とを有するものである。また、本発明による位置調整用測定装置の前記測定部は、前記被測定部の反射面と平行になるように垂直方向に移動させて前記測定部の各位置における前記偏位量検出手段の前記被測定部の平面からなる反射面及び傾斜した反射面からの偏位量によって、前記被測定部の基準位置に対する回転量及び平行ずれ量の検出を行うものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による位置調整用測定装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１４に示した装置と同一の構成及び同一の機能を有する部分については、同じ符号を用いて説明する。
【００３１】
本実施の形態による位置調整用測定装置は、図１４に示した基板自動処理装置に供せられ、該基板自動処理装置が備えた保持機構１０８に対する各処理槽１０１内部の受台１２８の位置ずれ量を測定するためのものであり、図１は、本発明による位置調整用測定装置による基板自動処理装置への実施例を示した透視図、図２は、本発明による位置調整用測定装置の構成を示す展開図、図３は、本発明による位置調整用測定装置による受台のずれ量の測定時の状態を示す透視図である。
【００３２】
図１乃至図３に示すように、本実施の形態による位置調整用測定装置は、位置ずれ量測定の基準となる物体である上記保持機構１０８により保持され得る測定部５と、該測定部５とは分離して設けられて測定対象物体としての受台１２８により支持され得る被測定部７とを有している。そして、この測定部５上には、該測定部５に対する被測定部７の変位量を検出するための３つの光変位センサ１１〜１３が設けられている。
【００３３】
まず、測定部５について詳述する。
【００３４】
図２に示すように、測定部５は、ベース２１と、該ベース２１上に取り付けられた光変位センサ１１〜１３よりなる。
【００３５】
前記測定部５のベース２１は、被測定部７の反射板を挿通するための開口部２２と、ベース２１の左右の側面に倣い部位としての突起部２３を有している。
【００３６】
前記突起部２３は、図１４に示した基板自動処理装置において取り扱われるべき基板１０６に模して形成されている。但し、図２及び図３から明らかなように、該突起部２３は基板１０６自体のように完全な円形ではなく、基板１０６を上下に略２分して半円状とし、更にその弧の一部を切り取った状態にて形成されている。
【００３７】
図２及び図３に示すように、前記測定部５の側面に形成された突起部２３は、図１４に示した基板自動処理装置において設けられている保持機構１０８が具備する基板挾持部材１２６に形成された保持溝１２６ａに倣い係合し、保持される。
【００３８】
なお、前述した３つの光変位センサ１１〜１３は、上記ベース２１上に直線上に並列状態で配置されており、且つ、夫々ブラケット２４を介して該ベース２１に取り付けられている。
【００３９】
前記測定部５は、図２に示すように、搬送手段１１０の保持機構１０８に保持されている。
【００４０】
前記保持機構１０８の基板挟持部材１２６の保持溝１２６ａに前記測定部５の倣い部位としての突起部２３が係合している。
【００４１】
図１に示すように、前記測定部５を保持した上記搬送手段１１０は、各処理槽１０１の並ぶ方向において可動ベース１１２によって自在に移動する。この可動ベース１１２の可動ポール１１３が上下方向（矢印Ｚ方向及びその反対方向）において往復自在に昇降するようになっている。
【００４２】
上述した構成の搬送手段１１０が作動することによって、上記保持機構１０８がその保持した測定部５と共に各処理槽１０１内に搬送される。
【００４３】
一方、被測定部７は下記のような構成となっている。
【００４４】
図２に示すように、被測定部７は、ベース３０と、該ベース３０上に固着された反射板３２を有している。前記反射板３２は、前記反射板３２の反射面３５が該ベース３０の平面と垂直となるように取り付けられている。
【００４５】
また、前記被測定部７のベース３０の側面には、倣い部位としての突起部３３を有している。
【００４６】
前記倣い部位としての突起部３３は、図１４に示した基板自動処理装置において取り扱われるべき基板１０６を模したものである。
【００４７】
図２及び図３から明らかなように、この倣い部位としての突起部３３は基板１０６の円弧の一部をかたどって形成され、図１４に示した基板自動処理装置が装備している各受台１２８の構成部材である基板支持部材１２８ｂに形成された保持溝（１２８ｅなど）にその外周部にて倣い係合して保持される。
【００４８】
また、前記受台１２８は、処理槽に取り付けられているが、前記受台１２８は、処理槽への取り付け位置を調整する調整機構（図示せず）を有している。前記調整機構は、調整ネジ等からなり、調整ネジを回転することにより処理槽に取り付けた位置での前記受台の回転ずれ及び平行ずれを調整するものである。
【００４９】
次に、上記測定部５に対する被測定部７の変位量を検出する検出手段について説明する。なお、測定部５上に設けられた前述の３つの光変位センサ１１〜１３は、この検出手段に含まれる。
【００５０】
図１乃至図３に示すように、被測定部７上には、上記測定部５の各光変位センサ１１〜１３に対応して反射板３２が配置されている。これらの反射板３２は、被測定部７のベース３０に垂直に固着されており、各光変位センサ１１〜１３より照射されるレーザ光（後述）を反射する光反射部材として作用する。
【００５１】
ここで、上記測定部５上に設けられた各光変位センサ１１〜１３の構成について詳述する。なお、これらの各光変位センサは夫々同様に構成されている故、１つ目（第１）の光変位センサ１１のみ説明し、他の光変位センサ１２，１３については説明を省略する。
【００５２】
この光変位センサ１１は、図４に示すように、そのケース内に各部品が設けられており、反射面３５に向けてレーザ光を照射する半導体レーザ４０と、前記レーザ光を集光して反射面３５上に光スポットを形成する照射レンズ４５とからなる光学手段と、前記反射面３５からの反射光を集光する集光レンズ４６と、前記集光レンズ４６で集光したレーザ光を受光する受光スケール４１からなる偏位量検出手段を有している。なお、図４において、反射面３５に対する入射光及び反射光の各光軸を参照符号１１ａ、１１ｂにて示している。
【００５３】
上記受光スケール４１は、図５に示すように、長尺のフォトダイオード又はＣＣＤ素子４１ａを有しており、例えばその長手方向中央に設定された基準位置６９ｂから任意の受光位置までの偏位量に応じた出力電圧を発生する偏位量検出手段として作用する。例えば、図５において、この基準位置６９ｂより左側のスポット光７０ではマイナスの出力電圧が出力され、右側のスポット光７０ではプラスの出力電圧が出力される。
【００５４】
なお、光変位センサ１１及び光変位センサ１３は、図３に示す被測定部７の平面からなる反射面３５ａに光を照射し、光変位センサ１２は、被測定部７の傾斜した反射面３５ｂに光を照射するように構成されている。
【００５５】
前記光変位センサ１１〜１３の該受光スケール４１にて発生した出力電圧は接続ケーブル等を経て図１０に示す表示装置７２に送出さる。前記表示装置７２は、各光変位センサ１１〜１３の出力値を表示する表示回路７２ａをそれぞれ有している。前記表示装置７２は出力電圧を例えば基準位置６９ｂから＋１ｍｍ、−１．５ｍｍなどの数値に変換し、表示回路７２ａでその数値を表示する。
【００５６】
なお、前記光変位センサ１１〜１３は、反射面と光変位センサ１１〜１３の受光スケール４１の受光面との距離が基準距離（例えば４０ｍｍ）になるよう設定された治具を使用して、光変位センサ１１〜１３の出力値が０（ゼロ）となるよう前もって調整しておく。
【００５７】
次に、被測定部７の反射板３２について詳述する。
【００５８】
被測定部７のベース３０上の反射板３２は、前記測定部５の光変位センサ１１〜１３からの光を反射する反射面３５を有している。前記反射面３５は、平面からなる反射面３５ａと、前記反射面３５の中心より垂直方向に設けられた傾斜した反射面３５ｂを有している。
【００５９】
図２に示すように、傾斜した反射面３５ｂは、反射面３５の中心より垂直方向に設けられおり、傾斜角度は、反射面３５の平面に対し４５度となっている。傾斜した反射面３５ｂの中心は、反射面３５の平面と同じ高さの位置となるようになっている。
【００６０】
以下に、被測定部７の傾斜した反射面３５ｂの働きについて図６を参照して説明する。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、反射板３２の傾斜した反射面３５ｂの中心点（図６に示すＯ）が基準位置にある時、光変位センサ１２の入射光は図６に示すＯ点を照射し、Ｏ点からの反射光による光変位センサの出力は、０（ゼロ）となる。
【００６２】
また、図６の（ｂ）、（ｃ）に示すように、反射板３２の傾斜した反射面３５ｂが、Ｙ軸方向にずれているとき、傾斜した反射面３５ｂの中心点Ｏは、Ｙ軸方向に移動しており、光変位センサ１２からの傾斜した反射面３５ｂの受光反射位置も移動する。例えば、図６の（ｂ）に示すように、反射板３２がＹ軸上の＋方向にずれているときには、受光反射位置は、傾斜した反射面３５ｂの山側となり、光変位センサ１２の受光面と受光反射位置までの距離が短くなり、光変位センサの変位量の表示は、マイナスの数値となる。
【００６３】
また、図６の（ｃ）に示すように、反射板３２がＹ軸上の−方向にずれているときには、受光反射位置は、傾斜した反射面３５ｂの谷側となり、光変位センサ１２の受光面と受光反射位置までの距離が長くなり、光変位センサ１２の変位量の表示は、プラスの数値となる。
【００６４】
図６（ａ）乃至（ｃ）により、光変位センサ１２の変位量から、被測定部７のＹ軸方向に於けるずれ量を知ることができる。
【００６５】
また、後述するように、測定部５のＺ軸方向でのａ点及びｂ点の各位置に於ける傾斜した反射面３５ｂの光変位センサ１２の変位量によりＺ軸方向の回転量の検出を行うことができる。
【００６６】
各光変位センサ１１〜１３より発せられた出力信号は、図１０に示す表示装置７２に伝達され、前記表示装置７２の表示回路７２ａは、各々の光変位センサ１１〜１３より出力される信号により、基準距離に対する光変位センサ１１〜１３の受光面と受光反射位置間の距離の変位量を数値にて表示するものである。前述した３つの光変位センサ１１〜１３は、被測定部７が受台１２８に倣い係合することに伴う上記反射板３２の移動によりその各々に応じた出力信号を発する。
【００６７】
ここで、当該測定装置の測定原理について説明する。
【００６８】
まず、測定原理の基本として、測定部５及び被測定部７が夫々具備する各倣い部位について、図７に示すように、該各倣い部位が完全に円形のものと仮定し、その各々の中心を通る平面８１、８２を想定する。そして、この測定部５に対応する仮想平面８１に対して、被測定部７に対応する仮想平面８２が前述の各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ）においてどれくらい変位しているかを求める。なお、図７は、仮想平面８２が仮想平面８１に対し、Ｘ軸を中心とする回転方向αにおいてαａなる角度だけ傾斜した状態を示している。
【００６９】
図８は、仮想平面８２が仮想平面８１に対し、Ｙ軸を中心とする回転方向βにおいて角度βａだけ傾斜した状態を示している。
【００７０】
また、図９は、Ｚ軸を中心とする回転方向γにおいて角度γａだけ傾斜した状態を示している。また、図示してはいないが、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺの３軸方向における変位についても同様である。
【００７１】
すなわち、上記測定部５を、図１４に示す保持機構１０８により保持させ、被測定部７を受台１２８に装着させた状態において、上記の両仮想平面８１、８２の相対的変位量を求め、これをゼロに持ってゆくように受台１２８の位置を調整すればよい訳である。なお、本発明による位置調整用測定装置は、被測定部７に対応する仮想平面８２の変位量を被測定部７のベース３０上に垂直に固着された反射板３２の変位量より測定するものである。
【００７２】
以下に、上記構成の測定装置を用いて行われる測定手順及び受台１２８の調整について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１に示す例は、被測定部７がＹ軸方向に回転したのであり、図１２示す例は、被測定部７がＺ軸方向に回転したのである。
【００７３】
最初に、上記測定装置の測定部５を図１に示す基板自動処理装置が備える保持機構１０８により保持させる。一方、被測定部７を例えば１つ目の処理槽１０１内の受台１２８に対して装着する。
【００７４】
次に、保持機構の基体部１１７により保持機構に光変位センサ１１〜１３を搭載した測定部５を、被測定部７に対して垂直方向に下降させて、図１１に２点鎖線で示すａの位置で前記測定部５を停止する。このとき、被測定部７の反射板３２は、測定部５の開口部２２を貫通し、光変位センサ１１〜１３からの入射光を反射するように設定される。光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３からの基準距離からの変位量が表示装置７２の各表示回路７２ａに数値で表示される。
【００７５】
例えば、図１２に示す状態での光変位センサ１１の表示回路７２ａの数値が−１．５ｍｍで、光変位センサ１３の表示回路７２ａの数値が＋１．５ｍｍのときには、被測定部７の反射板３２は、Ｚ軸方向に回転しており、表示回路７２ａに表示された光変位センサ１１、１３との数値がそれぞれ±０．１ｍｍ以内となるよう、受台の調整機構の取り付け調整ネジを回して調整する。この調整により被測定部７のＺ軸方向の回転量のずれが修正される。
【００７６】
また、光変位センサ１２の数値の差が±０．１ｍｍ以内となるように、受台１２８の調整機構の取り付け調整ネジを回して調整する。この調整により測定部５のａの位置での、受台１２８のＹ軸方向のずれ量が修正される。
【００７７】
次に、前記測定部５を図１１に示すａの位置より垂直方向に下降させて前記測定部５を図１１に示すｂの位置で停止する。このとき、光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３の基準距離からの変位量が表示装置７２の表示回路７２ａに数値で表示される。光変位センサ１２の変位量が±０．１ｍｍ以上のときには、受台１２８がＸ軸方向に回転しているため、受台の調整機構の取り付け調整ネジを回して、光変位センサ１２の表示回路７２ａの数値が±０．１ｍｍ以内となるように調整する。。
【００７８】
また、光変位センサ１１及び光変位センサ１３の表示装置７２の表示回路７２ａに表示される数値が、±０．１ｍｍ以上のときには、受台１２８がＹ軸方向に回転しているため、受台の調整機構の取り付け調整ネジを回して、光変位センサ１１及び光変位センサ１３の各表示回路７２ａの数値がそれぞれ±０．１ｍｍ以内となるように調整する。
【００７９】
以上により、光変位センサ１１〜１３により被測定部７の変位量が測定され、前記変位量を規定値内に調整することにより、受台１２８が定められたすれ量の範囲内に調整される。
【００８０】
次に、図１３に示すように、光変位センサ１１〜１３の出力値を制御回路７５に入力して、被測定部７のずれ量を自動的に測定する測定装置について説明する。
【００８１】
図１３に示す制御回路７５は、マイクロコンピュータ７５ａを内蔵しており、前記光変位センサ１１〜１３からのデータを演算し、演算結果をモニタ７６またはプリンター７７などの出力装置に出力する。
【００８２】
前記制御回路７５は、前記搬送手段１１０の制御装置（図示せず）と接続しており、前記搬送手段１１０の制御装置は、前記制御回路７５に動作状態を出力するようになっている。
【００８３】
先ず、制御回路７５のマイクロコンピュータ７５ａのメモリ（記憶装置）に前もつて、光変位センサ１１と光変位センサ１３との取り付けピッチ及び測定部５の垂直移動に於ける停止点の位置座標を記憶しておく。
【００８４】
保持機構の基体部１１７により保持機構に光変位センサ１１〜１３を搭載した測定部５を被測定部７に対して垂直方向に下降させて、図１１に２点鎖線で示すａ点の位置で前記測定部５を停止する。前記制御回路７５は、搬送手段１１０の可動ポール１１３の停止動作を確認後、光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３からの基準距離からの変位量の読み込みを行う。光変位センサ１１〜１３からの変位量のデータをマイクロコンピュータ７５ａのメモリに記憶する。
【００８５】
次に、前記制御装置７５は、搬送手段１１０に対し、測定部５を図１１に示すｂ点の位置へ下降移動するよう信号を出力する。搬送手段１１０の可動ポール１１３は、下降して、測定部５がｂ点の位置の停止で停止する。前記制御回路７５は、搬送手段１１０の可動ポール１１３の停止動作を確認後、光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３からの基準距離からの変位量のデータを読み込み、マイクロコンピュータ７５ａのメモリに記憶する。
【００８６】
前記制御回路７５は、図１１に示すａ点及びｂ点での各位置での光変位センサ１１〜１３からの変位量のデータの読み込み、メモリへの記憶後、演算を行う。演算は、前もって記憶していた光変位センサ１１と光変位センサ１３との取り付けピッチ及び測定部５の垂直移動に於ける停止点の位置座標の各データと、測定部５の停止位置ａ，ｂでの光変位センサ１１〜１３からの変位量のデータにより行う。そして、被測定部７の基準位置に対するずれ量を算出する。すれ量の算出後、モニタ７６またはプリンター７７などに被測定部７のすれ量の出力を行う。これにより、受台１２８の組立調整後の取り付け位置の確認、メンテナンスにおける受台１２８の位置を容易に確認することができる。
【００８７】
また、本実施の形態によれば、３個の光変位センサ及び１個の反射面によつて、測定基準としての物体に対する測定対象物体の位置ずれを定量的に測定することができる。これにより、測定装置を構成する部品の点数を減らし、製造コストを下げることができる。また、測定部を自動的に垂直方向に移動させて、変位量を測定することができるため、位置調整作業が極めて簡単となり、作業時間を短縮することができる。
【００８８】
なお、上記各実施例においては基板自動処理装置に供せられるべき位置調整用測定装置を示したが、他の装置等を構成する部品同士あるいは機構同士の相対的位置のずれ量を測定する場合にも本発明が適用可能であることは勿論である。
【００８９】
また、各実施例においては測定装置の測定部５を基準側として被測定部７の位置ずれを測定することとしているが、場合によってはこの逆に、被測定部７を基準側として測定することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特に熟練を必要とせず、個人差による調整誤差もなくなり、調整精度の更なる高度化に寄与するという効果もある。更に、本発明による位置調整用測定装置においては、測定基準物体及び測定対象物体の夫々に装着される測定部及び被測定部が互いに分離している故、下記の効果が奏される。すなわち、測定部及び被測定部が相対運動自在ながらも機構を介して結合している場合に生じ得る機構上のトラブルによる計測不良等が回避され、確実に測定を遂行することができる。このため、作業能率が高まり、生産部門等において生産効率及び歩止りの向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置調整用測定装置による基板自動処理装置への実施の形態を示す透視図である。
【図２】本発明による位置調整用測定装置の構成を示す展開図である。
【図３】本発明による位置調整用測定装置による受台のずれ量の測定時の状態を示す透視図である。
【図４】位置調整用測定装置が具備する光変位センサの内部構成を示す透視図である。
【図５】図４に示す受光スケールの要部を概略的に示した平面図である。
【図６】被測定部の傾斜した反射面の働きを説明する図であり、（ａ）は、傾斜した反射面の中心が基準距離にあるとき、（ｂ）は、反射板がＹ軸上の＋方向にすれているとき、（ｃ）は、反射板がＹ軸上の−方向にすれているときの状態をそれぞれ示す図である。
【図７】本発明による位置調整用測定装置の測定原理を示す図である。
【図８】本発明による位置調整用測定装置の測定原理を示す図である。
【図９】本発明による位置調整用測定装置の測定原理を示す図である。
【図１０】光変位センサと光変位センサの出力を表示する表示装置との接続を示す図である。
【図１１】被測定部がＹ軸方向に回転しているときの測定例を示す図である。
【図１２】被測定部がＺ軸方向に回転しているときの測定例を示す図である。
【図１３】本発明による実施例の位置調整用測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図１４】本発明による位置調整用測定装置が供せらるべき基板自動処理装置の透視図である。
【図１５】図１４に示す基板自動処理装置が具備する基板支持部材の平面図である。
【図１６】図１５に関するＨ−Ｈの断面図である。
【符号の説明】
５ 測定部
７ 被測定部
１１〜１３ 光変位センサ
１１ａ，１１ｂ 光軸
２１、３０ ベース
２２ 開口部
２３、３３ 突起部
３２ 反射板
３５ 反射面
４０ 半導体レーザ
４１ 受光スケール
４１ａ フォトダイオード
４５ 照射レンズ
４６ 集光レンズ
６９ｂ 基準位置
７０ スポット光
７２ 表示装置
７２ａ 表示回路
７５ 制御回路
７５ａ マイクロコンピュータ
７６ モニタ
７７ プリンター
８１，８２ 平面（仮想）
１０１ 処理槽
１０６ 基板
１０８ 保持機構
１１０ 搬送手段
１１２ 可動ベース
１１３ 可動ポール
１１７ 基体部
１１８、１１９ 長手支持部材
１２１、１２２ ハンガー部材
１２６ 基板挟持部材
１２６ａ 保持溝
１２８ 受台
１２８ａ 側板
１２８ｂ 基板支持部材
１３０ 基板供給手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定装置に関し、特に、装置等の組立の際の構成部品同士若しくは機構同士の相対的な位置のずれ量の調整が可能な位置調整用測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の相対的な位置調整を必要とする装置として、例えば、図１４に示すように、基板自動処理装置が知られている。
【０００３】
図１４に示すように、従来の基板自動処理装置は、複数の処理槽１０１が所定の方向に順に配設され、これら各処理槽１０１内に洗浄用液及びエッチング用液等、所要の処理液が貯留されており、シリコンウエハー若しくはガラス基板等からなる複数の基板１０６の洗浄処理を一連の工程により自動的に行うものである。
【０００４】
図１４に示すように、基板１０６は円形で、その直径が約２００ｍｍの場合を示しており、これらの基板１０６は、保持機構１０８によって保持され、搬送手段１１０により該保持機構１０８を所定経路に沿って搬送することにより各処理槽１０１を巡る。なお、保持機構１０８は、各基板１０６を該各基板の主面同士が平行となるように、かつ各々が直立した状態にて一定間隔で整列して保持する。
【０００５】
図１４に示すように、搬送手段１１０は、各処理槽１０１の並ぶ方向、すなわち水平方向（矢印Ｙ方向及びその反対方向）において移動自在な可動ベース１１２と、該可動ベース１１２を移動させる駆動手段（図示せず）とを有している。可動ベース１１２には、可動ポール１１３が上下方向（矢印Ｚ方向及びその反対方向）において往復自在に取り付けられており、該可動ベース１１２内に設けられた図示しない駆動手段により昇降する。
【０００６】
前記搬送手段１１０の作動により保持機構１０８がその保持した基板１０６と共に各処理槽１０１内の処理液に浸漬されて洗浄された後、各処理槽外に至る所定経路に沿って搬送される。
【０００７】
次に、保持機構１０８について説明する。
【０００８】
図１４に示すように、保持機構１０８は、可動ポール１１３の上端部に固定された基体部１１７と、該基体部１１７の一端部にて取り付けられて互いに平行に伸長する２本の円筒状の長手支持部材１１８及び１１９とを有している。両長手支持部材１１８、１１９は、基体部１１７内に設けられた軸受機構（図示せず）の軸を中心として回転自在に支持されており、該基体部１１７内に配設された駆動手段（図示せず）によって回転駆動される。
【０００９】
両長手支持部材１１８、１１９の各他端部には、ハンガー部材１２１及び１２２が垂下状態にて固設されている。そして、これらのハンガー部材１２１及び１２２の各下端部には基板挟持部材１２６が取り付けられている。これらの基板挟持部材１２６は、各基板１０６を該各基板の主面に平行な方向において挟持するもので、各基板１０６の外周部が係合する保持溝１２６ａが等ピッチにて並設されている。
【００１０】
次に、上記各処理槽１０１の底部に設けられて、上記保持機構１０８から各基板１０６を受け渡されてこれらを支持する受台１２８について説明する。なお、この受台１２８は、保持機構１０８が各基板１０６を持ち出したときの状態、すなわち、各基板１０６が整列した状態をそのまま維持して支持する。
【００１１】
受台１２８は、両端に位置する側板１２８ａと、該両側板１２８ａ，１２８ａ間に架設された基板支持部材１２８ｂとからなる。基板支持部材１２８ｂは互いに協働して上記各基板１０６を支えるものであり、図１５及び１６に示すように、例えば基板支持部材１２８ｂには、各々基板１０６の外周部が係合し得る多数の保持溝１２８ｅが等しいピッチにて並設されている。これら各保持溝１２８ｅの断面形状は略Ｖ字状となっている。また、図１６から明らかなように、各保持溝１２８ｅは、支持部材１２８ｂの一部分を切り欠いた状態にて形成されており、該各保持溝１２８ｅの底面はこれに係合する基板１０６の半径（約１００ｍｍ）と等しい曲率半径を有している。なお、上方に配置された保持機構１０８が具備する各基板挾持部材１２６に形成された保持溝１２６ａも同様の形態である。
【００１２】
次に、上記構成よりなる基板自動処理装置の動作について図１４に基づいて説明する。
【００１３】
まず、前段に配置された基板供給手段１３０により各基板１０６が整列した状態で供給され、これを保持機構１０８が受け入れて保持する。
【００１４】
保持機構１０８が各基板１０６を保持すると、図示しない各駆動手段が適宜作動して可動ベース１１２の水平移動と可動ポール１１３の昇降動作とを行い、各基板１０６はこれを保持した保持機構１０８と共に、図１４に示す経路Ｚ3 →Ｙ6 →Ｚ4 に沿って搬送され、１つ目の処理槽１０１内に貯留された処理液に浸漬されると共に、該処理槽１０１内の受台１２８上に載置される。そして、各基板１０６を挾持していた基板挾持部材１２６が図示しない駆動手段により互いに離れる方向に作動して各基板１０６の保持状態が解除され、処理液による各基板１０６に対する処理、この場合、洗浄が施される。
【００１５】
上記の洗浄作業が終了すると、保持機構１０８はこの洗浄後の各基板１０６を保持する。続いて、各基板１０６は、前記搬送手段１１０により隣接する他の処理槽１０１内の受台１２８上に載置されると共に処理液による処理を受ける。斯くして各基板１０６の洗浄作業を完了する。この後、保持機構１０８は、これら基板１０６を後段の回収位置に残して再び基板供給手段１３０の直上の待機位置に戻される。
【００１６】
以下、上記した一連の動作が繰り返されて基板供給手段１３０により順次供給される多数の基板１０６について洗浄が行われる。
【００１７】
上述した装置においては、各処理槽１０１内の受台１２８と保持機構１０８との間の基板１０６の受渡しに際し、可動ベース１１２の移動によって該保持機構１０８が各受台１２８の直上の定められた位置に位置決めされるのであるが、各処理槽１０１内における受台１２８の取付け位置が正規の位置に対して僅かでもずれていると基板１０６の受渡しが正常に行われない。
【００１８】
そのため、基板自動処理装置の組付時、若しくは修理時には、保持機構１０８の停止位置に対して受台１２８を正確に位置調整することが行われる。しかしながら、この調整作業は非常に微妙な作業であり、熟練した作業者によって困難ながらも目視にて行われているものの、作業者に煩わしさを感じさせると共に多大な時間を費やさざるを得ない得ないものとなっている。
【００１９】
そこで、装置等の組立の際の構成部品同士若しくは機構同士の相対的な位置のずれ量の調整をするために位置調整用測定装置が用いられている。このような位置調整用測定装置としては、例えば、特開平６−２９４６０６に開示されているものがある。
【００２０】
前記位置調整用測定装置は、位置ずれ量測定の基準となる物体である保持機構により保持され得る測定部と、該測定部とは分離して設けられて測定対象物体としての受台により支持され得る被測定部とを有している。そして、この測定部上には、該測定部に対する被測定部の変位量を検出するための６つの光センサーが設けられている。
【００２１】
被測定部上には、各光センサーに対応して光反射部材としての測定駒を６個配置し、各光センサーより照射されるレーザ光の各測定駒からの反射により光センサー受光部と測定駒の反射面からの変位量を求める。
【００２２】
前述した６つの光センサーは、被測定部が受台に倣い係合することに伴う各測定駒の移動によりその各々に応じた出力信号を発する。
【００２３】
各光センサーより発せられた出力信号は制御回路に伝達され、該制御回路はその具備した演算回路によって該各出力信号に基づいて演算処理し、３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び該３軸方向各々を中心とする回転方向において被測定部が測定部に対してどの程度変位しているかを演算し、その変位量を求める。そして、その変位量に基づき、保持機構の停止位置に対する受台の位置を調整する。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような基板自動処理装置の場合、相対的な位置合わせをすべき保持機構及び受台はその構成部材の素材として透明な石英などが使用されることから目視し難く、更に、狭い処理槽内でこれら両者を接近させることにより作業者の手指の動きも阻まれるなどし、調整作業が一層難しいものとなっているのが現状である。
【００２５】
このため、前述した位置調整用測定装置を用いて被測定部が測定部に対してどの程度変位しているか、その変位量を求める。測定部で測定されたデータは制御装置により演算され、変位量としてモニタに表示されると共プリンターにより印字され、作業者は、算出された変位量に基づき受台の位置の調整を行う。
【００２６】
しかしながら、前述した位置調整用測定装置は、６つの光センサーを使用し、各光センサーに対応した６個の測定駒からの反射光により光センサーで変位量を測定し、各光センサーからの変位量に基づき演算して被測定部の基準位置に対するずれ量を測定していた。
【００２７】
前記位置調整用測定装置は、６つの光センサーを必要とし、また形状の異なる測定駒を所定の位置に固定した被測定部を準備する必要があった。このため、測定装置のコストの低減、被測定部の部品点数の削減、構造の簡素化が望まれていた。
【００２８】
そこで、本発明は、従来の位置調整用測定装置の課題に鑑みてなされたものであって、測定装置を構成する部品の点数を減らし、製造コストを下げ、また、装置あるいは機構などの物体同士の高精度な相対的な位置決め作業の容易化及び迅速化並びに更なる高精度化に寄与すると共に、測定不良等を生ずることなく確実に測定を遂行することができる位置調整用測定装置を提供することを目的としている。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明による位置調整用測定装置は、基準物に倣い係合する倣い部位を有し、前記基準物に保持されて測定の基準となる測定部と、前記測定部とは分離して設けられて測定対象物に倣い係合する倣い部位を有する被測定部と、前記測定部に対する被測定部の変位量を検出する検出手段とを備えた位置調整用測定装置において、前記被測定部は、被測定部の倣い部位を有する部材に対して垂直に形成された光を反射する反射面を有し、該反射面は、平面からなる反射面と、該反射面の中心より垂直方向に設けられ、かつ傾斜した反射面でなり、前記測定部は、前記検出手段と、前記被測定部の反射面が貫通する開口部を備え、前記検出手段は、前記測定部の開口部上に位置する前記被測定部の反射面に向けて光を照射する光学手段と、前記被測定部の反射面からの反射光を受光すると共に、所定基準位置から受光位置までの偏位量を検出する偏位量検出手段とを有するものである。また、本発明による位置調整用測定装置の前記測定部は、前記被測定部の反射面と平行になるように垂直方向に移動させて前記測定部の各位置における前記偏位量検出手段の前記被測定部の平面からなる反射面及び傾斜した反射面からの偏位量によって、前記被測定部の基準位置に対する回転量及び平行ずれ量の検出を行うものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による位置調整用測定装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１４に示した装置と同一の構成及び同一の機能を有する部分については、同じ符号を用いて説明する。
【００３１】
本実施の形態による位置調整用測定装置は、図１４に示した基板自動処理装置に供せられ、該基板自動処理装置が備えた保持機構１０８に対する各処理槽１０１内部の受台１２８の位置ずれ量を測定するためのものであり、図１は、本発明による位置調整用測定装置による基板自動処理装置への実施例を示した透視図、図２は、本発明による位置調整用測定装置の構成を示す展開図、図３は、本発明による位置調整用測定装置による受台のずれ量の測定時の状態を示す透視図である。
【００３２】
図１乃至図３に示すように、本実施の形態による位置調整用測定装置は、位置ずれ量測定の基準となる物体である上記保持機構１０８により保持され得る測定部５と、該測定部５とは分離して設けられて測定対象物体としての受台１２８により支持され得る被測定部７とを有している。そして、この測定部５上には、該測定部５に対する被測定部７の変位量を検出するための３つの光変位センサ１１〜１３が設けられている。
【００３３】
まず、測定部５について詳述する。
【００３４】
図２に示すように、測定部５は、ベース２１と、該ベース２１上に取り付けられた光変位センサ１１〜１３よりなる。
【００３５】
前記測定部５のベース２１は、被測定部７の反射板を挿通するための開口部２２と、ベース２１の左右の側面に倣い部位としての突起部２３を有している。
【００３６】
前記突起部２３は、図１４に示した基板自動処理装置において取り扱われるべき基板１０６に模して形成されている。但し、図２及び図３から明らかなように、該突起部２３は基板１０６自体のように完全な円形ではなく、基板１０６を上下に略２分して半円状とし、更にその弧の一部を切り取った状態にて形成されている。
【００３７】
図２及び図３に示すように、前記測定部５の側面に形成された突起部２３は、図１４に示した基板自動処理装置において設けられている保持機構１０８が具備する基板挾持部材１２６に形成された保持溝１２６ａに倣い係合し、保持される。
【００３８】
なお、前述した３つの光変位センサ１１〜１３は、上記ベース２１上に直線上に並列状態で配置されており、且つ、夫々ブラケット２４を介して該ベース２１に取り付けられている。
【００３９】
前記測定部５は、図２に示すように、搬送手段１１０の保持機構１０８に保持されている。
【００４０】
前記保持機構１０８の基板挟持部材１２６の保持溝１２６ａに前記測定部５の倣い部位としての突起部２３が係合している。
【００４１】
図１に示すように、前記測定部５を保持した上記搬送手段１１０は、各処理槽１０１の並ぶ方向において可動ベース１１２によって自在に移動する。この可動ベース１１２の可動ポール１１３が上下方向（矢印Ｚ方向及びその反対方向）において往復自在に昇降するようになっている。
【００４２】
上述した構成の搬送手段１１０が作動することによって、上記保持機構１０８がその保持した測定部５と共に各処理槽１０１内に搬送される。
【００４３】
一方、被測定部７は下記のような構成となっている。
【００４４】
図２に示すように、被測定部７は、ベース３０と、該ベース３０上に固着された反射板３２を有している。前記反射板３２は、前記反射板３２の反射面３５が該ベース３０の平面と垂直となるように取り付けられている。
【００４５】
また、前記被測定部７のベース３０の側面には、倣い部位としての突起部３３を有している。
【００４６】
前記倣い部位としての突起部３３は、図１４に示した基板自動処理装置において取り扱われるべき基板１０６を模したものである。
【００４７】
図２及び図３から明らかなように、この倣い部位としての突起部３３は基板１０６の円弧の一部をかたどって形成され、図１４に示した基板自動処理装置が装備している各受台１２８の構成部材である基板支持部材１２８ｂに形成された保持溝（１２８ｅなど）にその外周部にて倣い係合して保持される。
【００４８】
また、前記受台１２８は、処理槽に取り付けられているが、前記受台１２８は、処理槽への取り付け位置を調整する調整機構（図示せず）を有している。前記調整機構は、調整ネジ等からなり、調整ネジを回転することにより処理槽に取り付けた位置での前記受台の回転ずれ及び平行ずれを調整するものである。
【００４９】
次に、上記測定部５に対する被測定部７の変位量を検出する検出手段について説明する。なお、測定部５上に設けられた前述の３つの光変位センサ１１〜１３は、この検出手段に含まれる。
【００５０】
図１乃至図３に示すように、被測定部７上には、上記測定部５の各光変位センサ１１〜１３に対応して反射板３２が配置されている。これらの反射板３２は、被測定部７のベース３０に垂直に固着されており、各光変位センサ１１〜１３より照射されるレーザ光（後述）を反射する光反射部材として作用する。
【００５１】
ここで、上記測定部５上に設けられた各光変位センサ１１〜１３の構成について詳述する。なお、これらの各光変位センサは夫々同様に構成されている故、１つ目（第１）の光変位センサ１１のみ説明し、他の光変位センサ１２，１３については説明を省略する。
【００５２】
この光変位センサ１１は、図４に示すように、そのケース内に各部品が設けられており、反射面３５に向けてレーザ光を照射する半導体レーザ４０と、前記レーザ光を集光して反射面３５上に光スポットを形成する照射レンズ４５とからなる光学手段と、前記反射面３５からの反射光を集光する集光レンズ４６と、前記集光レンズ４６で集光したレーザ光を受光する受光スケール４１からなる偏位量検出手段を有している。なお、図４において、反射面３５に対する入射光及び反射光の各光軸を参照符号１１ａ、１１ｂにて示している。
【００５３】
上記受光スケール４１は、図５に示すように、長尺のフォトダイオード又はＣＣＤ素子４１ａを有しており、例えばその長手方向中央に設定された基準位置６９ｂから任意の受光位置までの偏位量に応じた出力電圧を発生する偏位量検出手段として作用する。例えば、図５において、この基準位置６９ｂより左側のスポット光７０ではマイナスの出力電圧が出力され、右側のスポット光７０ではプラスの出力電圧が出力される。
【００５４】
なお、光変位センサ１１及び光変位センサ１３は、図３に示す被測定部７の平面からなる反射面３５ａに光を照射し、光変位センサ１２は、被測定部７の傾斜した反射面３５ｂに光を照射するように構成されている。
【００５５】
前記光変位センサ１１〜１３の該受光スケール４１にて発生した出力電圧は接続ケーブル等を経て図１０に示す表示装置７２に送出さる。前記表示装置７２は、各光変位センサ１１〜１３の出力値を表示する表示回路７２ａをそれぞれ有している。前記表示装置７２は出力電圧を例えば基準位置６９ｂから＋１ｍｍ、−１．５ｍｍなどの数値に変換し、表示回路７２ａでその数値を表示する。
【００５６】
なお、前記光変位センサ１１〜１３は、反射面と光変位センサ１１〜１３の受光スケール４１の受光面との距離が基準距離（例えば４０ｍｍ）になるよう設定された治具を使用して、光変位センサ１１〜１３の出力値が０（ゼロ）となるよう前もって調整しておく。
【００５７】
次に、被測定部７の反射板３２について詳述する。
【００５８】
被測定部７のベース３０上の反射板３２は、前記測定部５の光変位センサ１１〜１３からの光を反射する反射面３５を有している。前記反射面３５は、平面からなる反射面３５ａと、前記反射面３５の中心より垂直方向に設けられた傾斜した反射面３５ｂを有している。
【００５９】
図２に示すように、傾斜した反射面３５ｂは、反射面３５の中心より垂直方向に設けられおり、傾斜角度は、反射面３５の平面に対し４５度となっている。傾斜した反射面３５ｂの中心は、反射面３５の平面と同じ高さの位置となるようになっている。
【００６０】
以下に、被測定部７の傾斜した反射面３５ｂの働きについて図６を参照して説明する。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、反射板３２の傾斜した反射面３５ｂの中心点（図６に示すＯ）が基準位置にある時、光変位センサ１２の入射光は図６に示すＯ点を照射し、Ｏ点からの反射光による光変位センサの出力は、０（ゼロ）となる。
【００６２】
また、図６の（ｂ）、（ｃ）に示すように、反射板３２の傾斜した反射面３５ｂが、Ｙ軸方向にずれているとき、傾斜した反射面３５ｂの中心点Ｏは、Ｙ軸方向に移動しており、光変位センサ１２からの傾斜した反射面３５ｂの受光反射位置も移動する。例えば、図６の（ｂ）に示すように、反射板３２がＹ軸上の＋方向にずれているときには、受光反射位置は、傾斜した反射面３５ｂの山側となり、光変位センサ１２の受光面と受光反射位置までの距離が短くなり、光変位センサの変位量の表示は、マイナスの数値となる。
【００６３】
また、図６の（ｃ）に示すように、反射板３２がＹ軸上の−方向にずれているときには、受光反射位置は、傾斜した反射面３５ｂの谷側となり、光変位センサ１２の受光面と受光反射位置までの距離が長くなり、光変位センサ１２の変位量の表示は、プラスの数値となる。
【００６４】
図６（ａ）乃至（ｃ）により、光変位センサ１２の変位量から、被測定部７のＹ軸方向に於けるずれ量を知ることができる。
【００６５】
また、後述するように、測定部５のＺ軸方向でのａ点及びｂ点の各位置に於ける傾斜した反射面３５ｂの光変位センサ１２の変位量によりＺ軸方向の回転量の検出を行うことができる。
【００６６】
各光変位センサ１１〜１３より発せられた出力信号は、図１０に示す表示装置７２に伝達され、前記表示装置７２の表示回路７２ａは、各々の光変位センサ１１〜１３より出力される信号により、基準距離に対する光変位センサ１１〜１３の受光面と受光反射位置間の距離の変位量を数値にて表示するものである。前述した３つの光変位センサ１１〜１３は、被測定部７が受台１２８に倣い係合することに伴う上記反射板３２の移動によりその各々に応じた出力信号を発する。
【００６７】
ここで、当該測定装置の測定原理について説明する。
【００６８】
まず、測定原理の基本として、測定部５及び被測定部７が夫々具備する各倣い部位について、図７に示すように、該各倣い部位が完全に円形のものと仮定し、その各々の中心を通る平面８１、８２を想定する。そして、この測定部５に対応する仮想平面８１に対して、被測定部７に対応する仮想平面８２が前述の各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ）においてどれくらい変位しているかを求める。なお、図７は、仮想平面８２が仮想平面８１に対し、Ｘ軸を中心とする回転方向αにおいてαａなる角度だけ傾斜した状態を示している。
【００６９】
図８は、仮想平面８２が仮想平面８１に対し、Ｙ軸を中心とする回転方向βにおいて角度βａだけ傾斜した状態を示している。
【００７０】
また、図９は、Ｚ軸を中心とする回転方向γにおいて角度γａだけ傾斜した状態を示している。また、図示してはいないが、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺの３軸方向における変位についても同様である。
【００７１】
すなわち、上記測定部５を、図１４に示す保持機構１０８により保持させ、被測定部７を受台１２８に装着させた状態において、上記の両仮想平面８１、８２の相対的変位量を求め、これをゼロに持ってゆくように受台１２８の位置を調整すればよい訳である。なお、本発明による位置調整用測定装置は、被測定部７に対応する仮想平面８２の変位量を被測定部７のベース３０上に垂直に固着された反射板３２の変位量より測定するものである。
【００７２】
以下に、上記構成の測定装置を用いて行われる測定手順及び受台１２８の調整について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１に示す例は、被測定部７がＹ軸方向に回転したのであり、図１２示す例は、被測定部７がＺ軸方向に回転したのである。
【００７３】
最初に、上記測定装置の測定部５を図１に示す基板自動処理装置が備える保持機構１０８により保持させる。一方、被測定部７を例えば１つ目の処理槽１０１内の受台１２８に対して装着する。
【００７４】
次に、保持機構の基体部１１７により保持機構に光変位センサ１１〜１３を搭載した測定部５を、被測定部７に対して垂直方向に下降させて、図１１に２点鎖線で示すａの位置で前記測定部５を停止する。このとき、被測定部７の反射板３２は、測定部５の開口部２２を貫通し、光変位センサ１１〜１３からの入射光を反射するように設定される。光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３からの基準距離からの変位量が表示装置７２の各表示回路７２ａに数値で表示される。
【００７５】
例えば、図１２に示す状態での光変位センサ１１の表示回路７２ａの数値が−１．５ｍｍで、光変位センサ１３の表示回路７２ａの数値が＋１．５ｍｍのときには、被測定部７の反射板３２は、Ｚ軸方向に回転しており、表示回路７２ａに表示された光変位センサ１１、１３との数値がそれぞれ±０．１ｍｍ以内となるよう、受台の調整機構の取り付け調整ネジを回して調整する。この調整により被測定部７のＺ軸方向の回転量のずれが修正される。
【００７６】
また、光変位センサ１２の数値の差が±０．１ｍｍ以内となるように、受台１２８の調整機構の取り付け調整ネジを回して調整する。この調整により測定部５のａの位置での、受台１２８のＹ軸方向のずれ量が修正される。
【００７７】
次に、前記測定部５を図１１に示すａの位置より垂直方向に下降させて前記測定部５を図１１に示すｂの位置で停止する。このとき、光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３の基準距離からの変位量が表示装置７２の表示回路７２ａに数値で表示される。光変位センサ１２の変位量が±０．１ｍｍ以上のときには、受台１２８がＸ軸方向に回転しているため、受台の調整機構の取り付け調整ネジを回して、光変位センサ１２の表示回路７２ａの数値が±０．１ｍｍ以内となるように調整する。。
【００７８】
また、光変位センサ１１及び光変位センサ１３の表示装置７２の表示回路７２ａに表示される数値が、±０．１ｍｍ以上のときには、受台１２８がＹ軸方向に回転しているため、受台の調整機構の取り付け調整ネジを回して、光変位センサ１１及び光変位センサ１３の各表示回路７２ａの数値がそれぞれ±０．１ｍｍ以内となるように調整する。
【００７９】
以上により、光変位センサ１１〜１３により被測定部７の変位量が測定され、前記変位量を規定値内に調整することにより、受台１２８が定められたすれ量の範囲内に調整される。
【００８０】
次に、図１３に示すように、光変位センサ１１〜１３の出力値を制御回路７５に入力して、被測定部７のずれ量を自動的に測定する測定装置について説明する。
【００８１】
図１３に示す制御回路７５は、マイクロコンピュータ７５ａを内蔵しており、前記光変位センサ１１〜１３からのデータを演算し、演算結果をモニタ７６またはプリンター７７などの出力装置に出力する。
【００８２】
前記制御回路７５は、前記搬送手段１１０の制御装置（図示せず）と接続しており、前記搬送手段１１０の制御装置は、前記制御回路７５に動作状態を出力するようになっている。
【００８３】
先ず、制御回路７５のマイクロコンピュータ７５ａのメモリ（記憶装置）に前もつて、光変位センサ１１と光変位センサ１３との取り付けピッチ及び測定部５の垂直移動に於ける停止点の位置座標を記憶しておく。
【００８４】
保持機構の基体部１１７により保持機構に光変位センサ１１〜１３を搭載した測定部５を被測定部７に対して垂直方向に下降させて、図１１に２点鎖線で示すａ点の位置で前記測定部５を停止する。前記制御回路７５は、搬送手段１１０の可動ポール１１３の停止動作を確認後、光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３からの基準距離からの変位量の読み込みを行う。光変位センサ１１〜１３からの変位量のデータをマイクロコンピュータ７５ａのメモリに記憶する。
【００８５】
次に、前記制御装置７５は、搬送手段１１０に対し、測定部５を図１１に示すｂ点の位置へ下降移動するよう信号を出力する。搬送手段１１０の可動ポール１１３は、下降して、測定部５がｂ点の位置の停止で停止する。前記制御回路７５は、搬送手段１１０の可動ポール１１３の停止動作を確認後、光変位センサ１１、光変位センサ１２及び光変位センサ１３からの基準距離からの変位量のデータを読み込み、マイクロコンピュータ７５ａのメモリに記憶する。
【００８６】
前記制御回路７５は、図１１に示すａ点及びｂ点での各位置での光変位センサ１１〜１３からの変位量のデータの読み込み、メモリへの記憶後、演算を行う。演算は、前もって記憶していた光変位センサ１１と光変位センサ１３との取り付けピッチ及び測定部５の垂直移動に於ける停止点の位置座標の各データと、測定部５の停止位置ａ，ｂでの光変位センサ１１〜１３からの変位量のデータにより行う。そして、被測定部７の基準位置に対するずれ量を算出する。すれ量の算出後、モニタ７６またはプリンター７７などに被測定部７のすれ量の出力を行う。これにより、受台１２８の組立調整後の取り付け位置の確認、メンテナンスにおける受台１２８の位置を容易に確認することができる。
【００８７】
また、本実施の形態によれば、３個の光変位センサ及び１個の反射面によつて、測定基準としての物体に対する測定対象物体の位置ずれを定量的に測定することができる。これにより、測定装置を構成する部品の点数を減らし、製造コストを下げることができる。また、測定部を自動的に垂直方向に移動させて、変位量を測定することができるため、位置調整作業が極めて簡単となり、作業時間を短縮することができる。
【００８８】
なお、上記各実施例においては基板自動処理装置に供せられるべき位置調整用測定装置を示したが、他の装置等を構成する部品同士あるいは機構同士の相対的位置のずれ量を測定する場合にも本発明が適用可能であることは勿論である。
【００８９】
また、各実施例においては測定装置の測定部５を基準側として被測定部７の位置ずれを測定することとしているが、場合によってはこの逆に、被測定部７を基準側として測定することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特に熟練を必要とせず、個人差による調整誤差もなくなり、調整精度の更なる高度化に寄与するという効果もある。更に、本発明による位置調整用測定装置においては、測定基準物体及び測定対象物体の夫々に装着される測定部及び被測定部が互いに分離している故、下記の効果が奏される。すなわち、測定部及び被測定部が相対運動自在ながらも機構を介して結合している場合に生じ得る機構上のトラブルによる計測不良等が回避され、確実に測定を遂行することができる。このため、作業能率が高まり、生産部門等において生産効率及び歩止りの向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置調整用測定装置による基板自動処理装置への実施の形態を示す透視図である。
【図２】本発明による位置調整用測定装置の構成を示す展開図である。
【図３】本発明による位置調整用測定装置による受台のずれ量の測定時の状態を示す透視図である。
【図４】位置調整用測定装置が具備する光変位センサの内部構成を示す透視図である。
【図５】図４に示す受光スケールの要部を概略的に示した平面図である。
【図６】被測定部の傾斜した反射面の働きを説明する図であり、（ａ）は、傾斜した反射面の中心が基準距離にあるとき、（ｂ）は、反射板がＹ軸上の＋方向にすれているとき、（ｃ）は、反射板がＹ軸上の−方向にすれているときの状態をそれぞれ示す図である。
【図７】本発明による位置調整用測定装置の測定原理を示す図である。
【図８】本発明による位置調整用測定装置の測定原理を示す図である。
【図９】本発明による位置調整用測定装置の測定原理を示す図である。
【図１０】光変位センサと光変位センサの出力を表示する表示装置との接続を示す図である。
【図１１】被測定部がＹ軸方向に回転しているときの測定例を示す図である。
【図１２】被測定部がＺ軸方向に回転しているときの測定例を示す図である。
【図１３】本発明による実施例の位置調整用測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図１４】本発明による位置調整用測定装置が供せらるべき基板自動処理装置の透視図である。
【図１５】図１４に示す基板自動処理装置が具備する基板支持部材の平面図である。
【図１６】図１５に関するＨ−Ｈの断面図である。
【符号の説明】
５ 測定部
７ 被測定部
１１〜１３ 光変位センサ
１１ａ，１１ｂ 光軸
２１、３０ ベース
２２ 開口部
２３、３３ 突起部
３２ 反射板
３５ 反射面
４０ 半導体レーザ
４１ 受光スケール
４１ａ フォトダイオード
４５ 照射レンズ
４６ 集光レンズ
６９ｂ 基準位置
７０ スポット光
７２ 表示装置
７２ａ 表示回路
７５ 制御回路
７５ａ マイクロコンピュータ
７６ モニタ
７７ プリンター
８１，８２ 平面（仮想）
１０１ 処理槽
１０６ 基板
１０８ 保持機構
１１０ 搬送手段
１１２ 可動ベース
１１３ 可動ポール
１１７ 基体部
１１８、１１９ 長手支持部材
１２１、１２２ ハンガー部材
１２６ 基板挟持部材
１２６ａ 保持溝
１２８ 受台
１２８ａ 側板
１２８ｂ 基板支持部材
１３０ 基板供給手段
Claims (2)
- 基準物に倣い係合する倣い部位を有し、前記基準物に保持されて測定の基準となる測定部と、前記測定部とは分離して設けられて測定対象物に倣い係合する倣い部位を有する被測定部と、前記測定部に対する被測定部の変位量を検出する検出手段とを備えた位置調整用測定装置において、
前記被測定部は、被測定部の倣い部位を有する部材に対して垂直に形成された光を反射する反射面を有し、該反射面は、平面からなる反射面と、該反射面の中心より垂直方向に設けられ、かつ傾斜した反射面でなり、
前記測定部は、前記検出手段と、前記被測定部の反射面が貫通する開口部を備え、
前記検出手段は、前記測定部の開口部上に位置する前記被測定部の反射面に向けて光を照射する光学手段と、前記被測定部の反射面からの反射光を受光すると共に、所定基準位置から受光位置までの偏位量を検出する偏位量検出手段とを有すること
を特徴とする位置調整用測定装置。 - 前記測定部は、前記被測定部の反射面と平行になるように垂直方向に移動させて前記測定部の各位置における前記偏位量検出手段の前記被測定部の平面からなる反射面及び傾斜した反射面からの偏位量によって、前記被測定部の基準位置に対する回転量及び平行ずれ量の検出を行うこと
を特徴とする請求項１記載の位置調整用測定装置。
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| JP2001194111A (ja) | 2001-07-19 |
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