JPH09326430A - 薄板の保持方法及び薄板の形状測定装置 - Google Patents

薄板の保持方法及び薄板の形状測定装置

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JPH09326430A
JPH09326430A JP16681396A JP16681396A JPH09326430A JP H09326430 A JPH09326430 A JP H09326430A JP 16681396 A JP16681396 A JP 16681396A JP 16681396 A JP16681396 A JP 16681396A JP H09326430 A JPH09326430 A JP H09326430A
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thin plate
wafer
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gas
held
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Application number
JP16681396A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Iguchi
信明 井口
Takashi Hayashi
孝 林
Kaoru Naoi
薫 直居
Kozo Abe
耕三 阿部
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Nippon Steel Corp
Kuroda Precision Industries Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Kuroda Precision Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンウェーハのような大口径な薄板に対
して、自重による影響を排除し、薄板の形状測定を正確
に実施するための、薄板の保持方法、及び薄板の形状測
定装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 薄板の保持方法であり、円盤状に形成し
た薄板の外周端を保持体により当接するとともに、前記
薄板の両面の相対する位置に向かって、気体を噴射して
前記両面に作用する気体の噴射力によって前記薄板を保
持するように構成した。円盤状に形成された薄板(ウェ
ーハ)1は、外周端を保持体(回転ローラ)2A〜2G
に保持され、その両面を気体を噴出する上噴出管3A〜
3Cと下噴出管4A〜4Cとの間に配置され、前記噴出
管から噴出される気体の噴射力により、浮遊状態で前記
保持体の間に回転可能に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄板の形状を測定
するために該薄板を保持する薄板の保持方法、及び薄板
の形状測定装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来より、シリコンウェーハは、単結晶の
インゴットをマルチワイヤソー、IDソー等によって
0.8mm程度の厚さにスライスされて作製される。ウ
ェーハの直径が8インチ(200mm)までの形状測定
においては、図7に示すように、取付台50に設けた吸
着盤51によりウェーハ面の中心部分を吸着してウェー
ハを回転させ、保持台52に設けた微小変位計センサ5
3、53によりウェーハ1の両面から測定し、形状の解
析を行っていた。
【0003】ところが、ウェーハの直径が12インチ
(300mm)、16インチ(400mm)と大径にな
ると次のような問題点が発生する。図8に示すように、
ウェーハ1の中心部分を吸着して吊り下げているので、
ウェーハの自重によりたわみ量が増大する。このたわみ
量が大きくなり、センサの最小分解能の得られる測定範
囲内を越え、また、センサの作動距離を越えるとセンサ
の測定誤差が大きくなる。
【0004】また、ウェーハの大径化により回転駆動す
るために慣性質量が大きくなり、吸着盤51の保持吸着
力を増大させる必要があり、その吸引力のためにウェー
ハの変形の恐れが発生する。そして、吸引保持力が低い
と駆動中にウェーハがはずれてウェーハを破損する恐れ
がある。また、ウェーハの中央部分を吸着盤で保持する
ために、該吸着盤の接触により汚染するという問題があ
る。
【0005】一方、この自重によるウェーハのたわみを
ウェーハを水平に載置した基準面に吸着させて吸収す
る、図9に示す方法が種々知られている。しかしなが
ら、図9に示すように、基台55の基準面55aにウェ
ーハを吸着させると、該基準面の面精度が測定値に影響
を与えるために、基準面を精度良く製作することが必要
であり、高度な技術を要する。また、基台55の基準面
55aにウェーハ1を密着させるために、ウェーハと基
準面との間にゴミが介在するとウェーハの吸着状態が変
化する。そして、基準面にウェーハ面が接触する面積が
広く、接触による汚染が問題となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の事情に鑑み、本
発明は、シリコンウェーハのような大口径な薄板に対し
て、自重による影響を排除し、薄板の形状測定を正確に
実施するための、薄板の保持方法、及び薄板の形状測定
装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の
目的は、薄板の大口径化による慣性質量の増加による形
象測定の困難性を排除して、構成が簡単な、薄板の保持
方法、及び薄板の形状測定装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1発明は、薄板の保持方法であり、円盤
状に形成した薄板の外周端を保持体により当接するとと
もに、前記薄板の両面の相対する位置に向かって、気体
を噴射して前記両面に作用する気体の噴射力によって前
記薄板を保持するように構成した。また、前記薄板によ
り反射された気体の一部を噴射と逆方向に吸入するこ
と、また、前記保持体を回転可能なローラ状に形成し、
前記薄板を前記保持体により回転させて保持するか、も
しくは、円周面近傍に円周方向に沿って複数の帯電部分
を並設した静電回転板を前記薄板に部分的に重ねて配置
し、前記薄板を前記帯電部分の静電誘導により円周方向
に回転させて保持して構成することも、本発明の有効な
手段である。
【0008】図1及び図2に示されるように、円盤状に
形成された薄板(ウェーハ)1は、外周端を保持体(回
転ローラ)2A〜2Gに保持され、その両面を気体を噴
出する上噴出管3A〜3Cと下噴出管4A〜4Cとの間
に配置され、前記噴出管から噴出される気体の噴射力に
より、浮遊状態で前記保持体の間に回転可能に保持され
る。
【0009】従って、このように構成すると、薄板の両
面の相対する位置に向かって気体を噴射して該薄板を浮
遊して保持しているので、ウェーハの自重によるたわみ
が小さく保持できるために形状測定センサの有効測定レ
ンジ内で測定することができ、大口径のウェーハの測定
に最適である。また、ウェーハの大径化により回転駆動
するために慣性質量が大きくなり、吸着盤の保持吸着力
を増大させ、ウェーハの変形の恐れがなく、吸引保持力
が低いことにより駆動中にウェーハがはずれてウェーハ
を破損する恐れがない。また、ウェーハの両面を部分的
に気体の噴出力で保持するために、吸着部材により汚染
することがない。そして、前記保持体によりウェーハの
外周端を保持しており、ウェーハ面内の複数箇所でウェ
ーハを非接触支持しているので、ウェーハを水平状態の
みでなく、垂直状態にも対応することができる。
【0010】また、図4に示すように、噴出部17Ca
から噴出された気体の一部が薄板1により反射され、吸
入部17Cbにより噴射と逆方向に吸入するように構成
すると、ゴミがウェーハ面に付着していたか、あるいは
その近辺に浮遊していた場合でも該ゴミを吸引すること
ができ、噴射気体によりゴミを飛散させウェーハの測定
部分を汚染させる率が少ない。
【0011】また、図2に示すように、回転ローラ2
は、図示しない回転駆動源に接続され、ウェーハ1の外
周に接続してウェーハ1を回転可能に構成される。尚、
必ずしもこの回転ローラ2の全部が駆動源に接続されて
いる必要なく、ウェーハ1を駆動可能な個数だけでよ
い。
【0012】また、図6に示すように、薄板の円周面近
傍に円周方向に沿って複数の帯電部分20を並設した静
電回転板19を薄板1に部分的に重ねて配置し、前記帯
電部分20の静電誘導により前記薄板1を円周方向に回
転駆動するように構成することもできる。この場合は、
回転ローラ2はウェーハを回転駆動する必要がなく、単
なる保持用のコロとして用いることが可能で、非接触で
薄板1を回転することができる。したがって、回転ロー
ラ2の薄板1との接触圧力は、薄板1を確実に回転駆動
させるために厳しく管理しなくても良い。
【0013】本発明の第2発明は、薄板の形状測定装置
であり、薄板の両面の相対する位置に向かって、気体を
噴射する気体噴射手段と、前記薄板の外周端を当接して
保持するローラ状に形成された保持手段と、前記薄板を
外周方向に回転駆動する回転手段と、前記薄板の両面を
面方向に移動して薄板の形状を測定する測定手段とを備
えたことを特徴とする。
【0014】また、前記薄板により反射された気体の一
部を噴射と逆方向に吸入する吸入手段を有したこと、ま
た、前記回転手段を、円周面近傍に円周方向に沿って複
数の帯電部分を並設した静電回転板を前記薄板に部分的
に重ねて配置することも、本発明の有効な手段である。
【0015】円盤状に形成された薄板(ウェーハ)は、
外周端を保持体(回転ローラ)に保持され、その両面が
気体を噴出する上噴出管と下噴出管との間に配置され、
前記噴出管から噴出される気体の噴射力により、浮遊状
態で前記保持体の間に回転可能に保持され、図1及び図
2に示す回転ローラ2に図示しない駆動源(回転手段)
からの回転駆動力が伝達され、その駆動力により回転ロ
ーラ2からウェーハ1に回転力が伝達される。
【0016】そして、取付壁5A、5Bに設けられたガ
イド軸管6A、6Bに摺動可能に嵌合するセンサ取付部
7A、7B、該取付部に設けられたセンサ8A、8B、
及びセンサによる電気信号を処理する図示しない演算部
により測定手段が構成され、前記センサがガイド軸管6
A、6Bを摺動することによりウェーハ1の平面形状が
測定される。
【0017】従って、前記保持体によりウェーハの外周
端を保持しているので、ウェーハを水平状態のみでな
く、垂直状態にも対応することができ、ウェーハの自重
によるたわみが小さく保持できるために形状測定センサ
の分解能が高いレンジで測定することができるので、大
口径のウェーハの測定に最適である。
【0018】また、前記気体噴射手段、前記保持手段、
前記回転手段及び前記測定手段を装置基台に設けるとと
もに、前記装置基台に前記薄板の両面に所定間隔離間し
て設けた両ガイド軸部の始端及び終端を固設し、前記両
ガイド軸部の軸方向に摺動可能に前記測定手段に付属す
る測定センサを配置して構成すると好ましい。
【0019】このように構成すると、両ガイド軸部の始
端及び終端は装置基台に固設されているので、センサの
保持構造が片持ち梁でなく、測定時の駆動等の外乱によ
り、振動が発生して測定誤差を生じることがない。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0021】図1及び図2において、円盤状に形成され
た薄板(ウェーハ)1は、外周端が保持体(回転ロー
ラ)2A〜2Gに保持され、その両面が気体を噴出する
上噴出管3A〜3Cと下噴出管4A〜4Cとの間に配置
されている。前記噴出管3、4は、図示しないブロア機
構に接続され、前記噴出管から噴出される気体はウェー
ハ1の表面を押し、該気体はウェーハ1の表面に沿って
噴出管の外周方向に流れ、その過程で噴出気体はその噴
射力により、ウェーハ1を浮上させるとともに、その近
辺に存在した細かいゴミ、チリ等を吹き飛ばし、ウェー
ハ1を浮遊状態で前記保持体2A〜2Gの間に回転可能
に保持される。
【0022】前記保持体2は、回転ローラ2A〜2Gに
より構成され、該回転ローラ2のうち一部のローラは図
示しない回転源と連結して、回転力をウェーハ1の外周
端に伝達可能に構成され、他の、図1においては回転ロ
ーラ2D〜2Gは、図2に示すように、実線で示す回転
ローラ2と仮想線で示す回転ローラ2′間を上下動可能
に構成され、回転ローラ2が仮想線の状態に退避したと
きに、ウェーハ1は図2上矢印方向に挿入、退出され
る。
【0023】したがって、回転ローラ2はウェーハ1を
周方向に回転させる接触圧力を得るために所定の押圧力
がウェーハ1の中心方向に付与されるとともに、噴出管
から噴出される気体は、該接触圧力があってもウェーハ
1を浮上できる噴出力に設定される。そして、ウェーハ
1に両面から同じ噴出力によって、気体が噴出されるた
めに、ウェーハ1は噴出管の先端部から離れた位置に浮
遊して保持される。
【0024】取付壁5A、5Bは図示しない基台から延
設され、該取付壁5A、5B間に設けられたガイド軸管
6A、6Bには、センサ取付部7A、7Bが摺動可能に
嵌合され、該取付部には非接触の測定手段としてセンサ
8A、8B、及びセンサによる電気信号を処理する図示
しない演算部により測定手段が構成され、前記センサが
ガイド軸管6A、6Bを摺動することによりウェーハ1
の平面形状が測定される。尚、この測定手段はレーザそ
の他の光学的測定手段を用いて、光切断法により測定し
てもよく、また、CCD素子を用いて表面形状を測定し
てもい。
【0025】第1実施例は、このように構成されている
ので、噴出管3、4から噴出される気体により浮遊状態
で保持され、回転ローラ2からの回転力がウェーハ1に
伝達されてウェーハ1が回転している状態で、センサ8
A、8Bがガイド軸管6A、6Bに沿って移動すること
で、ウェーハ1の形状が測定される。
【0026】そして、本実施例は、前記気体噴射手段、
前記保持手段、前記回転手段及び前記測定手段を装置基
台に設けるとともに、前記装置基台に前記薄板の両面に
所定間隔離間して設けた両ガイド軸部の始端及び終端を
固設し、前記両ガイド軸部の軸方向に摺動可能に前記測
定手段に付属する測定センサを配置して構成しているの
で、両ガイド軸部の始端及び終端は装置基台に固設さ
れ、センサの保持構造が片持ち梁でなく、測定時の駆動
等の外乱により、振動が発生して測定誤差を生じること
がない。
【0027】また、本実施例によると、ウェーハの自重
によるたわみが小さく保持できるために形状測定センサ
の分解能が高いレンジで測定することができるので、大
口径のウェーハの測定に最適である。また、ウェーハの
大径化により回転駆動するために慣性質量が大きくな
り、吸着盤の保持吸着力を増大させ、ウェーハの変形の
恐れがなく、吸引保持力が低いことにより駆動中にウェ
ーハがはずれてウェーハを破損する恐れがない。また、
ウェーハの両面を部分的に気体の噴出力で保持するため
に、吸着部材により汚染することがない。そして、前記
保持体によりウェーハの外周端を保持しているので、ウ
ェーハを水平状態のみでなく、垂直状態にも対応するこ
とができる。
【0028】図3は、本発明の第2実施例であり、
(a)は正面図、(b)は左側面図である。これらの図
において、基台10の後端部に左取付壁11A及び右取
付壁11Bが立設し、両取付壁11Aと11Bが対面す
る側に、前記両取付壁にまたがって回転ローラ20A〜
20Dが回動可能に配設されている。この回転ローラ2
0A〜20Dは、取付壁11Aもしくは11B内に配置
された歯車列を介して基台10内に内臓されている駆動
源から駆動力が伝達されるように構成されている。
【0029】回転ローラ20Eは、(a)に示すよう
に、回転軸20Eaに回動可能に設けられ、該回転軸は
取付壁11Bに、水平状態の実線の20Eの位置と仮想
線20E′の直立した位置の間を移動可能であるととも
に、水平位置においてウェーハ1の中心方向に向かって
付勢力が与えられている。したがって、回転ローラ20
Eが直立状態のとき、ウェーハ1は着脱が可能である。
【0030】両取付壁11Aと11Bが対面する側に、
気体を噴出する左噴出管13A〜13Cと右噴出管14
A〜14Cとが配置されている。前記噴出管13、14
は、基台10内に内臓されている図示しないブロア機構
に接続されている。
【0031】基台10の上面10aには、脚部16A、
16Bを介して取付板15が前記基台10の上面10a
を摺動可能に配置され、該取付板15から延設された左
支柱12A、及び右支柱12Bが立設され、該左支柱1
2A及び右支柱12Bの上部には、それぞれ非接触の測
定手段としてセンサ9A、9Bがウェーハ1の両面に対
面して設けられ、該センサによる電気信号を処理する演
算部は前記基台10の内部に設けられ、前記センサ及び
演算部により測定手段が構成され、取付板15が基台1
0の上面10aを摺動することにより、ウェーハ1の中
心部分から周辺部まで前記センサがサーチしてウェーハ
1の平面形状が測定される。
【0032】本第2実施例はこのように構成されている
ので、回転ローラ20はウェーハ1を周方向に回転させ
る接触圧力を得るために所定の押圧力がウェーハ1の中
心方向に付与されるが、噴出管13、14から噴出され
る気体は、該接触圧力があってもウェーハ1を図3
(a)上、右行もしくは左行できる噴出力に設定され
る。そして、ウェーハ1に両面から同じ噴出力によっ
て、気体が噴出されるために、ウェーハ1は噴出管の先
端部から離れた位置に立設浮遊して保持される。
【0033】前記噴出管13、14から噴出される気体
はウェーハ1の表面を押し、該気体はウェーハ1の表面
に沿って噴出管の外周方向に流れ、その過程で噴出気体
はその噴射力により、ウェーハ1を両噴出管の中間位置
に浮遊させるとともに、その近辺に存在した細かいゴ
ミ、チリ等を吹き飛ばし、ウェーハ1を浮遊状態で回転
可能に保持される。
【0034】したがって、回転ローラ2からの回転力が
ウェーハ1に伝達されてウェーハ1が回転している状態
で、センサ9A、9Bがウェーハ1の中心部分と周辺部
分との間を移動することで、ウェーハ1の表面形状が測
定される。
【0035】よって、本実施例によると、ウェーハ1を
立設しているので、ウェーハの自重によるたわみが小さ
く保持できるために形状測定センサの有効測定レンジ内
で測定することができるので、大口径のウェーハの測定
に最適である。また、ウェーハの大径化により回転駆動
するために慣性質量が大きくなり、吸着盤の保持吸着力
を増大させ、ウェーハの変形の恐れがなく、吸引保持力
が低いことにより駆動中にウェーハが吸着盤からはずれ
てウェーハを破損する恐れがない。また、ウェーハの両
面を部分的に気体の噴出力で保持するために、吸着部材
により汚染することがない。
【0036】図4は、薄板の浮遊保持形態を示す第2実
施例図であり、第1実施例の浮遊保持形態は噴出管によ
り気体を噴出させるだけであるのに対して、本実施例は
噴出管に代えて噴出吸入手段17を用い噴出気体の一部
を吸入するようになしたものである。図4に示すよう
に、噴出吸入管17A〜17Cは噴出部17Aa〜17
Caを形成する大径の円筒部と、該円筒部の中心部分に
それより小さい径の吸入部17Ab〜17Cbを形成す
る円筒部を挿入した形態を有している。尚、図4におい
ては、外側が噴出部、内側が吸入部で構成されている
が、外側が吸入部、内側が噴出部であってもよい。
【0037】この実施例においては、噴出部17Caか
ら噴出された気体の一部が薄板1により反射され、吸入
部17Cbにより噴射と逆方向に吸入するように構成さ
れているので、ウェーハ面に付着していたか、あるいは
その近辺に浮遊していたゴミが存在しても、それを吸引
することができ、噴射気体によりゴミを飛散させウェー
ハの測定部分を汚染させる率が少ない。
【0038】図5は、薄板の浮遊保持形態を示す第3実
施例図であり、第2実施例の浮遊保持形態との相違は、
噴出吸入手段17が円筒であるのに対して、噴出吸入手
段18がリング溝状に形成した点であり、作用及び効果
は前記第2実施例と同様であり、説明は省略する。
【0039】図6は、薄板の回転駆動形態を示す第2実
施例図であり、第1実施例における回転駆動形態はウェ
ーハ1をその外周端と接触する回転ローラによって回動
しているのに対して、本実施例は回転ローラ2を絶縁体
で形成し、ウェーハ1の外周端保持に用い、ウェーハ1
を、円周面近傍に円周方向に沿って複数の帯電部分20
を並設した静電回転板19を薄板1に部分的に重ねて配
置し、前記帯電部分20の静電誘導により前記薄板1を
円周方向に回転駆動するように構成したものである。
【0040】前記静電回転板19は絶縁体で形成され、
帯電部分20は導体で形成されている。今、前記帯電部
分20が正に帯電されていると、ウェーハ1は絶縁体の
回転ローラ2によって保持されるとともに、噴出気体に
より浮遊されているので、前記帯電部分20と対面する
ウェーハ1の面には負の電荷が現れ、前記静電回転板1
9が矢印の方向に回転するとウェーハ1は反時計方向に
回転する。この場合は、回転ローラ2は単なる保持用の
コロとして用い、無接触で薄板1を回転することができ
るので、回転ローラ2の薄板1との接触圧力を確実に薄
板1に伝達するように厳しい管理が不要である。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シリコ
ンウェーハのような大口径な薄板に対して、自重による
影響を排除し、薄板の形状測定を正確に実施するため
の、薄板の保持方法、及び薄板の形状測定装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の薄板の形状測定装置に係る第1実施
例を示す図であり、図2のB−B矢視図である。
【図2】 図1のA−A断面図である。
【図3】 本発明の薄板の形状測定装置に係る第2実施
例を示す図である。
【図4】 薄板の浮遊保持形態を示す第2実施例であ
る。
【図5】 薄板の浮遊保持形態を示す第3実施例図であ
る。
【図6】 薄板の回転駆動形態を示す第2実施例図であ
る。
【図7】 従来の形状測定装置を示す図である。
【図8】 ウェーハが自重によりたわみ状態を示す図で
ある。
【図9】 他の従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 ウェーハ(薄板) 2 回転ローラ(2A〜2G) 3 上噴出管(3A〜3C) 4 下噴出管(4A〜4C) 5 取付壁(5A、5B) 6 ガイド軸管(6A、6B) 7 センサ取付部(7A、7B) 8 センサ(8A、8B) 9 センサ(9A、9B) 10 基台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 直居 薫 神奈川県川崎市幸区下平間239番地 黒田 精工株式会社内 (72)発明者 阿部 耕三 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円盤状に形成した薄板の外周端を保持体
    により当接するとともに、前記薄板の両面の相対する位
    置に向かって、気体を噴射して前記両面に作用する気体
    の噴射力によって前記薄板を保持することを特徴とする
    薄板の保持方法。
  2. 【請求項2】 前記薄板により反射された気体の一部を
    噴射と逆方向に吸入することを特徴とする請求項1記載
    の薄板の保持方法。
  3. 【請求項3】 前記保持体を回転可能なローラ状に形成
    し、前記薄板を前記保持体により回転させて保持する
    か、 もしくは、円周面近傍に円周方向に沿って複数の帯電部
    分を並設した静電回転板を前記薄板に部分的に重ねて配
    置し、前記薄板を前記帯電部分の静電誘導により円周方
    向に回転させて保持することを特徴とする請求項1記載
    の薄板の保持方法。
  4. 【請求項4】 薄板の両面の相対する位置に向かって、
    気体を噴射する気体噴射手段と、 前記薄板の外周端を当接して保持するローラ状に形成さ
    れた保持手段と、 前記薄板を外周方向に回転駆動する回転手段と、 前記薄板の両面を面方向に移動して薄板の形状を測定す
    る測定手段とを備えたことを特徴とする薄板の形状測定
    装置。
  5. 【請求項5】 前記薄板により反射された気体の一部を
    噴射と逆方向に吸入する吸入手段を有したことを特徴と
    する請求項4記載の薄板の形状測定装置。
  6. 【請求項6】 前記回転手段を、円周面近傍に円周方向
    に沿って複数の帯電部分を並設した静電回転板を前記薄
    板に部分的に重ねて配置することにより構成したことを
    特徴とする請求項4記載の薄板の形状測定装置。
  7. 【請求項7】 前記気体噴射手段、前記保持手段、前記
    回転手段及び前記測定手段を装置基台に設けるととも
    に、前記装置基台に前記薄板の両面に所定間隔離間して
    設けた両ガイド軸部の始端及び終端を固設し、前記両ガ
    イド軸部の軸方向に摺動可能に前記測定手段に付属する
    測定センサを配置したことを特徴とする請求項4記載の
    薄板の形状測定装置。
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