JP4119097B2 - 薄円板の支持方法および薄円板の支持構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の薄円板を垂直に支持するための薄円板の支持方法および薄円板の支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンウェーハ等の薄円板の表面形状を測定するために、垂直面内で回転する円環状の環状部材の中心に薄円板を垂直に支持することが行われている。
そして、このような薄円板の支持構造として、本出願人が先に出願した特願平11−333033号がある。
【0003】
この出願では、複数の支持部材が、常に同一の角度だけ移動され、支持部材の先端に配置される主案内部材および補助案内部材が、常に環状部材の中心から同一の半径位置に位置されるため、薄円板の中心を環状部材の中心に容易,確実に一致させることができる。
また、同一の角度を置いて配置される6個以上の支持部材により、薄円板が支持されるため、外乱による薄円板の振動を確実に防止することができる。
【0004】
そして、互いに隣接しない位置に位置する3個の支持部材の先端に配置される主案内部材のみにより薄円板の外周縁部を挟持して支持し、残りの支持部材の先端に配置される補助案内部材を、単に薄円板の外周面に当接するようにしたので、薄円板の変形を防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先に出願した薄円板の支持構造では、図7に示すように、主案内部材1の案内面1aがV字状をしているため、薄円板2の外周端面2aの形状等のバラツキにより、薄円板2の厚さ方向の中心C1と、案内面1aの中心C2とを、図7の(a)に示すように一致させることが困難であるという問題があった。
【0006】
すなわち、主案内部材1は、薄円板2の外側に3個所、3個の主案内部材1の案内面1aの中心C2が同一の垂直面上に位置するように配置されるが、図7の(b)および(c)に示すように、各主案内部材1において薄円板2の厚さ方向の中心C1と、案内面1aの中心C2とがずれると、薄円板2の回転する垂直面内での振れが増大する。
【0007】
そして、このような状態で薄円板2の両面2b,2cの形状を測定するためには、変位計に、垂直面内の振れを許容し得る測定範囲と分解能、さらには、高精度な直線性が要求され、現実的には、このような要求を満たす変位計の入手に多大な費用を要していた。
一方、薄円板2が装着される毎に、この垂直面内の振れを確認し、必要に応じてこれを再調整する機能を導入することは、測定時間の短縮化を阻む要因となり、また、システムを複雑にすることで信頼性を低下させ、さらに、コストを上昇させる要因になっていた。
【0008】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、薄円板を垂直面内に容易,確実に支持することができる薄円板の支持方法および薄円板の支持構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の薄円板の支持方法は、垂直に配置される薄円板の外周を複数の案内部により支持するための薄円板の支持方法において、前記各案内部において、前記薄円板の外周端面を水平方向に移動可能に支持するとともに、前記各案内部に形成される基準面を同一の垂直面内に位置させ、この基準面に前記薄円板の一側面の外周を水平方向から押圧して前記薄円板を支持することを特徴とする。
【0010】
請求項2の薄円板の支持構造は、垂直に配置される薄円板の外周を複数の案内部により支持するための薄円板の支持構造において、前記案内部は、前記薄円板の外周端面が水平方向に移動可能に当接される外周受け部と、前記外周受け部の一側から前記薄円板側に突出して形成され前記薄円板の一側面の外周が基準面に当接される固定部と、前記外周受け部の他側から前記薄円板側に突出して形成され前記薄円板の他側面の外周に押圧面が水平方向から押圧される可動部と、前記可動部を前記薄円板の他側面の外周に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする。
【0011】
請求項3の薄円板の支持構造は、請求項2記載の薄円板の支持構造において、前記外周受け部、前記固定部および前記可動部が円柱状に形成され、各中心軸が同一の軸線上に位置されていることを特徴とする。
請求項4の薄円板の支持構造は、請求項3記載の薄円板の支持構造において、前記可動部に穴部が形成され、この穴部が前記外周受け部の外周に移動可能に嵌合されていることを特徴とする。
【0012】
請求項5の薄円板の支持構造は、請求項3または請求項4記載の薄円板の支持構造において、前記付勢手段は、前記可動部の中心に配置されるボールと、前記ボールを前記可動部に押圧するバネ部材とを有することを特徴とする。
請求項6の薄円板の支持構造は、請求項2ないし請求項5のいずれか1項記載の薄円板の支持構造において、前記基準面および前記押圧面が、前記薄円板の中心側に向けて微小に広がる傾斜面とされていることを特徴とする。
【0013】
(作用)
請求項1の薄円板の支持方法では、各案内部において、薄円板の外周端面が水平方向に移動可能に支持される。
そして、各案内部に形成される基準面が同一の垂直面内に位置されており、この基準面に薄円板の一側面の外周を押圧することにより、薄円板が垂直面内に支持される。
【0014】
なお、基準面を微小角度の傾斜面とする場合には、厳密には、各案内部に形成される基準面が同一の垂直面内に位置しているとは言えないが、このような場合は、誤差範囲と考え請求項1の範囲内に含まれることになる。
請求項2の薄円板の支持構造では、各案内部の固定部に形成される基準面が同一の垂直面内に位置するように配置される。
【0015】
そして、各案内部の固定部、可動部および外周受け部により形成される空間に薄円板の外周が挿入され、外周受け部において、薄円板の外周端面が水平方向に移動可能に支持される。
また、可動部が、付勢手段により薄円板側に付勢されており、可動部により、薄円板の一側面の外周が基準面に押圧され、薄円板が垂直面内に支持される。
【0016】
請求項3の薄円板の支持構造では、外周受け部、固定部および可動部を円柱状に形成し、各中心軸を同一の軸線上に位置するようにしたので、外周受け部の外側に沿って薄円板を挿入する円環状の空間が形成される。
請求項4の薄円板の支持構造では、可動部に穴部が形成され、この穴部が外周受け部の外周に移動可能に嵌合される。
【0017】
従って、外周受け部に沿って可動部を確実に移動することが可能になる。
請求項5の薄円板の支持構造では、可動部の中心に配置されるボールが、バネ部材により可動部に押圧され、可動部が薄円板側に均一に押圧される。
請求項6の薄円板の支持構造では、基準面および押圧面が、薄円板の中心側に向けて微小に広がる傾斜面とされ、薄円板の一側面および他側面の外周が、基準面および押圧面に点接触の状態で支持される。
【0018】
従って、薄円板に無理な押圧力が作用することがなくなり、薄円板の変形が防止される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【0020】
図1ないし図4は、図5の要部の詳細を示しており、図5は、本発明の薄円板の支持構造の一実施形態を示している。
そして、図6は、図5の薄円板の支持構造が適用される薄円板の表面形状測定装置を示している。
図6において、符号11は、上面を水平に配置される矩形状のベース部材を示している。
【0021】
このベース部材11は、グラナイトからなる。
また、ベース部材11は、空気バネ13を介して支柱15により支持されており、外乱振動の影響が抑制されている。
ベース部材11の上面の上方には、シリコンウェーハからなる円形状の薄円板17が配置されている。
【0022】
この薄円板17は、支持手段19により、一の垂直面内において回動自在に支持されている。
支持手段19は、円環状の固定部材21と、回転部材である円環状の環状部材23とを有している。
固定部材21には、図示しないブラシレスDCモータ用のコイルが内蔵され、環状部材23には、ブラシレスDCモータ用のマグネット25が内蔵され、これによりブラシレスDCモータが構成されている。
【0023】
環状部材23の内側には、所定角度を置いて薄円板17を支持する案内部27が複数配置されている。
薄円板17が含まれる垂直面の一側および他側には、第1の案内軸29および第2の案内軸31が水平に配置されている。
第1の案内軸29および第2の案内軸31は、垂直面に平行に、かつ相互に平行になるように配置されている。
【0024】
また、第1の案内軸29および第2の案内軸31は、ブラケット33を介してベース部材11の上面に固定されている。
第1の案内軸29および第2の案内軸31は、非常に高い真直度を有している。
第1の案内軸29には、第1の案内軸29に沿って移動する第1のスライダ35が配置されている。
【0025】
この第1のスライダ35には、薄円板17の一面までの距離を測定する第1の計測手段37が配置されている。
また、第2の案内軸31には、第2の案内軸31に沿って移動する第2のスライダ39が配置されている。
この第2のスライダ39には、薄円板17の他面までの距離を測定する第2の計測手段41が配置されている。
【0026】
第1の計測手段37および第2の計測手段41には、非接触レーザ変位計が使用される。
また、第1のスライダ35および第2のスライダ39には、リニアモータを内蔵したエアスライドが使用されている。
なお、第1の案内軸29と第2の案内軸31,第1のスライダ35と第2のスライダ39,第1の計測手段37と第2の計測手段41には、それぞれ同一の部品が使用されている。
【0027】
薄円板17の径方向の両側には、薄円板17を上下方向に移動する垂直移動手段43が配置されている。
この垂直移動手段43は、ベース部材11の上面に垂直に固定される第3の案内軸45を有している。
第3の案内軸45には、第3のスライダ47が移動自在に配置され、この第3のスライダ47に、薄円板17を支持する支持手段19の固定部材21が連結されている。
【0028】
第3のスライダ47には、ブラケット47aが形成され、このブラケット47aが、ボール螺子49に螺合されている。
ボール螺子49は、ベース部材11の上面に対して垂直に配置されており、ベース部材11の上面に固定されるモータ51により回転駆動される。
なお、この実施形態では、第3の案内軸45およびボール螺子49の上端が補強部材53により支持されている。
【0029】
また、この実施形態では、第1の計測手段37と第2の計測手段41とを、薄円板17が含まれる垂直面に垂直な同一軸線上に位置させるための位置合わせ手段であるブロック部材55が配置されている。
このブロック部材55は、環状部材23の内周に固定されている。
上述した薄円板の表面形状測定装置では、薄円板17の表面形状の測定が以下述べるようにして行われる。
【0030】
すなわち、支持手段19の案内部27により支持されるシリコンウェーハからなる薄円板17を垂直面内において回動しながら、第1の案内軸29および第2の案内軸31に沿って、第1のスライダ35および第2のスライダ39を独立して移動しながら、第1の計測手段37および第2の計測手段41により、薄円板17の一面および他面までの距離が独立して計測され、薄円板17の一面および他面の表面形状が測定される。
【0031】
図5は、本発明の薄円板の支持構造の一実施形態を示しており、図5において符号23は、上述した支持手段19に配置される円環状の環状部材を示している。
この環状部材23の中心には、環状部材23に支持される6本の支持部材57A,57Bを介して、シリコンウェーハからなる円形状の薄円板17が支持されている。
【0032】
すなわち、環状部材23には、環状部材23の中心Oを中心とする仮想円C上に、60度の角度を置いて6点の仮想支点Sが設置されている。
そして、各仮想支点Sには、仮想支点Sを支点として、支持部材57A,57Bが揺動自在に配置されている。
この実施形態では、仮想支点Sの位置にピン部材59が立設され、支持部材57A,57Bがピン部材59を中心にして揺動自在に支持されている。
【0033】
そして、隣接する支持部材57A,57Bが、剛体からなるリンク部材61により相互に連結されている。
すなわち、この実施形態では、支持部材57A,57Bの後端には、連結部材63が支持部材57A,57Bに対して直角に十字状に固定されている。
そして、連結部材63の両側に、リンク部材61の端部が、ピン部材65を介して揺動自在に連結されている。
【0034】
互いに隣接しない位置に位置する3本の支持部材57Aの先端には、薄円板17の外周縁部を挟持する主案内部67が配置されている。
そして、残りの支持部材57Bの先端には、薄円板17の外周面に当接される補助案内部71が配置されている。
そして、この実施形態では、図5の上部に配置される支持部材57Aに付勢手段75が配置されている。
【0035】
この付勢手段75は、コイルスプリング77の一端を連結部材63の端部に固定し、他端を環状部材23に固定して構成されている。
そして、コイルスプリング77により、支持部材57Aの先端が薄円板17に向けて付勢されている。
上述した薄円板の支持構造では、例えば、揺動シリンダ79により、図5の上部に配置される支持部材57Aが、支持部材57Aの先端が外側に向けて移動するように移動され、この状態で薄円板17の着脱が行われる。
【0036】
すなわち、図5の上部に配置される支持部材57Aを外側に向けて移動すると、6本の支持部材57A,57Bがリンク部材61により連結されているため、6本の支持部材57A,57Bが、常に同一の角度だけ移動され、支持部材57A,57Bの先端に配置される主案内部67および補助案内部71が、常に環状部材23の中心Oから同一の半径位置に位置される。
【0037】
そして、薄円板17を環状部材23の略中心Oに位置させ、揺動シリンダ79の支持部材57Aに対する接触を解除すると、付勢手段75の働きにより、6本の支持部材57A,57Bが、薄円板17側に向けて同一の角度だけ移動され、これにより、薄円板17の中心が環状部材23の中心Oに位置して支持される。図1および図2は、主案内部67の詳細を示すもので、この主案内部67は、例えば、ビスからなる螺子部材81により支持部材57Aに固定されている。
【0038】
この主案内部67は、外周受け部83、固定部85、可動部87および付勢手段89を有している。
外周受け部83、固定部85および可動部87は、それぞれ円柱状に形成されている。
固定部85および可動部87は、同一の外径を有しており、外周受け部83の外径より大径とされている。
【0039】
そして、外周受け部83、固定部85および可動部87の各中心軸が同一の軸線C3上に位置されている。
支持部材57Aには、図2に示すように、螺子穴57aが形成されており、この螺子穴57aに螺子部材81が螺合されている。
固定部85および外周受け部83は、一体に形成されており、その中心に螺子穴91が形成されている。
【0040】
この螺子穴91には、螺子部材81が螺合されている。
そして、支持部材57Aと固定部85との間にスペーサ93が配置されている。
可動部87の内面側には、穴部87aが形成され、この穴部87aが外周受け部83の外周に移動可能に嵌合されている。
【0041】
そして、可動部87が、付勢手段89により薄円板17側に向けて付勢されている。
すなわち、可動部87の外面の中心には、球面状の凹部87bが形成され、この凹部87bにボール93の一部が収容されている。
一方、支持部材57Aには、支柱95が配置され、この支柱95に板バネ97の一端が、ビス99により固定されている。
【0042】
そして、板バネ97の他端に凹部97aが形成され、この凹部97aにボール93の一部が収容されている。
そして、この実施形態では、外周受け部83の外周に、支持すべき薄円板17の外周端面17aが当接される。
薄円板17の外周端面17aは、図3に示すように、断面円弧状に形成されており、外周受け部83の外周に点P1において点的に接触される。
【0043】
固定部85の内面は、薄円板17の一側面17bの外周が当接される基準面85aとされる。
また、可動部87の内面は、薄円板17の他側面17cの外周を押圧する押圧面87cとされる。
そして、この実施形態では、図3に示すように、基準面85aおよび押圧面87cが、薄円板17の中心側に向けて微小に広がる傾斜面とされている。
【0044】
この傾斜面の垂直面に対する傾斜角θは、例えば、4〜5度程度の微小角度とされている。
すなわち、このような傾斜角θに設定することにより、例えば、深さDが約0.6mmの溝の底部の幅Wに対し、開口部101において、その幅が約0.04〜0.05mm程度広がることになる。
【0045】
そして、このように基準面85aおよび押圧面87cを傾斜面とすることにより、薄円板17の一側面17bの外周および他側面17cの外周が、基準面85aおよび押圧面87cに、点P2および点P3において点的に接触される。
なお、この実施形態では、基準面85aが傾斜しているため、厳密には、複数の主案内部67の基準面85aを同一の垂直面内に位置させることはできないが、例えば、複数の主案内部67の基準面85aの外側端85bを、同一の垂直面内に位置させることにより、基準面85aが同一の垂直面内に位置していると考えることができる。
【0046】
そして、実際には、スペーサ93の厚みを調節して、固定部85の外側面85cが、同一の垂直面内に位置するようにして基準面85aの位置調整が行われる。
図4は、補助案内部71の詳細を示すもので、この補助案内部71は、ピン部材103を介して支持部材57Bに回動自在に配置されている。
補助案内部71は、発泡ポリウレタン,ゴム等の弾性部材からなり、例えば、円柱状に形成されている。
【0047】
この補助案内部71の外周71aには、薄円板17の外周端面17aが当接されている。
以上のように構成された薄円板の支持構造では、6本の支持部材57A,57Bが、常に同一の角度だけ移動され、支持部材57A,57Bの先端に配置される主案内部67および補助案内部71が、常に環状部材23の中心Oから同一の半径位置に位置されるため、薄円板17の中心を環状部材23の中心Oに容易,確実に一致させることができる。
【0048】
そして、上述した薄円板の支持方法では、各主案内部67に形成される基準面85aを同一の垂直面内に位置させ、この基準面85aに薄円板17の一側面17bの外周を押圧するようにしたので、薄円板17を垂直面内に容易,確実に支持することができる。
【0049】
従って、環状部材23により薄円板17を回転した場合に、計測部における薄円板17の振れが非常に小さくなり、変位計に必要以上に広い測定範囲を要求する必要がなくなる。
また、上述した薄円板の支持構造では、可動部87を、付勢手段89により薄円板17側に付勢し、この可動部87により、薄円板17の一側面17bの外周を基準面85aに押圧するようにしたので、薄円板17を垂直面内に容易,確実に支持することができる。
【0050】
そして、上述した薄円板の支持構造では、固定部85,外周受け部83および可動部87を円柱状に形成したので、外周受け部83の外側に沿って薄円板17を挿入する円環状の空間が形成されるため、主案内部67の中心位置を設定するだけで、主案内部67を容易,確実に配置することができる。
また、上述した薄円板の支持構造では、可動部87に形成される穴部87aを、外周受け部83の外周に移動可能に嵌合したので、外周受け部83に沿って可動部87を確実に移動することができる。
【0051】
そして、厚さの異なる薄円板17を容易,確実に保持することができる。
さらに、上述した薄円板の支持構造では、可動部87の中心にボール93を配置し、このボール93を板バネ97により可動部87に押圧するようにしたので、可動部87を薄円板17側に均一に押圧することができる。
そして、上述した薄円板の支持構造では、薄円板17の一側面17bおよび他側面17cの外周が、基準面85aおよび押圧面87cに点接触の状態で支持されるため、薄円板17に無理な押圧力が作用することがなくなり、薄円板17が変形することを防止することができる。
【0052】
なお、上述した実施形態では、支持部材57Aの先端に主案内部67を固定した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、主案内部67を支持部材57Aに回動自在に配置しても良い。
【0053】
そして、上述した実施形態では、本発明をシリコンウェーハからなる薄円板17の支持に適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、液晶用ガラス,マスク部材等の薄円板の支持に広く用いることができる。
また、上述した実施形態では、可動部87に凹部状の穴部87aを形成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、可動部87に貫通穴を形成し、この貫通穴を外周受け部83に嵌合しても良い。
【0054】
なお、この場合には、可動部87の中心をボール93により押圧することができなくなるため、可動部87の外周が押圧されることになる。
さらに、上述した実施形態では、可動部87を板バネ97により押圧した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、皿バネ,コイルスプリング等のバネ部材により押圧しても良く、また、固定部85と可動部87とをペーパークリップ状の板バネにより挟むようにしても良い。
【0055】
また、上述した実施形態では、固定部85,外周受け部83および可動部87を円柱状に形成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、単に断面がコ字状になるように形成しても良い。
さらに、上述した実施形態では、基準面85aおよび押圧面87cを垂直面に対して微小角度傾斜した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、必ずしも微小角度傾斜しなくても良い。
【0056】
また、上述した実施形態では、固定部85の位置調整をスペーサ93により行った例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、調整螺子等を用いて行っても良い。
【0057】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1の薄円板の支持方法では、各案内部に形成される基準面を同一の垂直面内に位置させ、この基準面に薄円板の一側面の外周を押圧するようにしたので、薄円板を垂直面内に容易,確実に支持することができる。
【0058】
請求項2の薄円板の支持構造では、可動部を、付勢手段により薄円板側に付勢し、この可動部により、薄円板の一側面の外周を基準面に押圧するようにしたので、薄円板を垂直面内に容易,確実に支持することができる。
請求項3の薄円板の支持構造では、外周受け部の外側に沿って薄円板を挿入する円環状の空間が形成されるため、案内部の中心位置を設定するだけで、案内部を容易,確実に配置することができる。
【0059】
請求項4の薄円板の支持構造では、可動部に形成される穴部を、外周受け部の外周に移動可能に嵌合したので、外周受け部に沿って可動部を確実に移動することができる。
請求項5の薄円板の支持構造では、可動部の中心にボールを配置し、このボールをバネ部材により可動部に押圧するようにしたので、可動部を薄円板側に均一に押圧することができる。
【0060】
請求項6の薄円板の支持構造では、薄円板の一側面および他側面の外周が、基準面および押圧面に点接触の状態で支持されるため、薄円板に無理な押圧力が作用することがなくなり、薄円板が変形することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図5の主案内部を示す組立図である。
【図2】図5の主案内部を示す分解図である。
【図3】図5の主案内部の一部を拡大して示す説明図である。
【図4】図5の補助案内部を示す説明図である。
【図5】本発明の薄円板の支持構造の一実施形態を示す正面図である。
【図6】図5の薄円板の支持構造が適用される薄円板の表面形状測定装置を示す斜視図である。
【図7】従来の薄円板の支持方法を示す説明図である。
【符号の説明】
17 薄円板
17a 外周端面
17b 一側面
17c 他側面
67 主案内部
83 外周受け部
85 固定部
85a 基準面
87 可動部
87a 穴部
87c 押圧面
89 付勢手段
93 ボール
97 板バネ
Claims (6)
- 垂直に配置される薄円板の外周を複数の案内部により支持するための薄円板の支持方法において、
前記各案内部において、前記薄円板の外周端面を水平方向に移動可能に支持するとともに、前記各案内部に形成される基準面を同一の垂直面内に位置させ、この基準面に前記薄円板の一側面の外周を水平方向から押圧して前記薄円板を支持することを特徴とする薄円板の支持方法。 - 垂直に配置される薄円板の外周を複数の案内部により支持するための薄円板の支持構造において、
前記案内部は、
前記薄円板の外周端面が水平方向に移動可能に当接される外周受け部と、
前記外周受け部の一側から前記薄円板側に突出して形成され前記薄円板の一側面の外周が基準面に当接される固定部と、
前記外周受け部の他側から前記薄円板側に突出して形成され前記薄円板の他側面の外周に押圧面が水平方向から押圧される可動部と、
前記可動部を前記薄円板の他側面の外周に付勢する付勢手段と、
を有することを特徴とする薄円板の支持構造。 - 請求項2記載の薄円板の支持構造において、
前記外周受け部、前記固定部および前記可動部が円柱状に形成され、各中心軸が同一の軸線上に位置されていることを特徴とする薄円板の支持構造。 - 請求項3記載の薄円板の支持構造において、
前記可動部に穴部が形成され、この穴部が前記外周受け部の外周に移動可能に嵌合されていることを特徴とする薄円板の支持構造。 - 請求項3または請求項4記載の薄円板の支持構造において、
前記付勢手段は、前記可動部の中心に配置されるボールと、前記ボールを前記可動部に押圧するバネ部材とを有することを特徴とする薄円板の支持構造。 - 請求項2ないし請求項5のいずれか1項記載の薄円板の支持構造において、
前記基準面および前記押圧面が、前記薄円板の中心側に向けて微小に広がる傾斜面とされていることを特徴とする薄円板の支持構造。
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