JPS58147605A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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JPS58147605A
JPS58147605A JP2900682A JP2900682A JPS58147605A JP S58147605 A JPS58147605 A JP S58147605A JP 2900682 A JP2900682 A JP 2900682A JP 2900682 A JP2900682 A JP 2900682A JP S58147605 A JPS58147605 A JP S58147605A
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JP
Japan
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substrate
measuring device
plate
disk
flatness
Prior art date
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Pending
Application number
JP2900682A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Kenbo
行雄 見坊
Nobuyuki Akiyama
秋山 伸幸
Yasuo Nakagawa
中川 泰夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58147605A publication Critical patent/JPS58147605A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/30Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/28Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B5/285Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for controlling eveness

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコンウェハ、GGGウェハー、プリント基
板、セラミック基板などの基板表面の平坦度を測定する
装置に関するものである。
シリコンウェハ上にパターンを形成スルには。
シリコンウェハ上にホトレジストを塗布し、このホトレ
ジスト膜上にホトマスクパターンを露光して、ホトレジ
ストを感光させて行うことが一般に行なわれている。こ
の作業をホトリソグラフィと呼び、マスクとウェハを密
着して露光する密着式、マスクとウェハな数ミクロン−
数十ミクロン離して露光する近接式、マスク上のパター
ンをウェハ上に投影する投影式などがある。
この際ウェハに「そり」があると、ウェハ、上全面(亘
って、均一に微細パターンを露光することが困難となる
ため、平坦なウエノ1が必l!アある。そのためウェハ
表面の平坦度を高精度に測定する装置及び平坦化する装
置が必要である。
本発明は前者の平坦度測定装置に関するものであるが、
平坦なウエノ1を得る為には前述の如く2つの装置が必
要である。従って本発明の説明に先立ち、先ず後者の平
坦化装置につ℃・て本発明者等が発明し、4I願昭55
−55882号として特許出願したウェハ平坦化装置に
ついて、第1図に基づいてその概略を述べる。
第1図において、ウェハ1はこの平坦化装置5にのせら
れ、真空引き手段5により真空引きされることによりウ
ェハ1の裏面はこの装置5に@着する。ウェハ1の表面
を平坦度測定装置4で測定しながら上下変位手段2を上
下方向く変位させることにより、ウェハ1の表面は平坦
化される。いずれにしても、ウニ二表面の平坦度を高精
度に測定することが不可欠の要素である。
以上はシリコンウェハを例にとって説明したが、GGG
ウェハ、プリント基板、セラミック基板などの基板の場
合でも同様に論することができるので、平坦化測定装置
の対象とされるこれらの基板を、以下単に「基板」と称
する。
従来より、基板表面の高さを検出する検出端には静電容
量溢検出器や空気マイクロメータなどの検出端が一般に
使用され1本発明の装置においてもこれらの検出端が使
用される二また、従来の平坦度測定装置においては、本
発明の測定装置においても同様に、これらの検出端の先
端と基板間の間隙の測定を基板表面上で数個所行うこと
により基板表面全体の平坦度を測定するものである。
次に、従来の平坦度測定装置を第2図、第5図及び第4
図に基づいて説明する。第2図は1個の検出端6を用い
て基板1の表面全体の平坦度を測定するものである。検
出端6はアーム11の先端にとりつけられ、アーム11
はXYテーブル8にとりつけられ、XYテーブル8は駆
動源9及び10によりX及びY方向に移動可能とされて
いる。これにより、検出端6が基板1上を軌跡12のよ
うに移動され、検出端6の先端7と、基板1藺の距離が
測定され、従って平坦度が測定される。本方式ではXY
テーブル8がXY方向に駆動されるので、切返えしの時
に振動が発生すると共に、高速XY駆動が困難であるた
め測定(時間がかかる欠点がある。
第5図の装置は、駆動源16により駆動されるX軸テー
ブル15に取付けられたアーム14に複数個の検出端6
を一列又は−列に近い状態にとりつげ、X軸テーブル1
5をX方向17に動かし1基板10表面全体の平坦度を
測定するものである。
この方式では多数の検出3111116が必要であると
共に、基板1の平坦度の変化を繰返し−(ill定する
為にX軸テーブル15を往復運動させなければならない
ので、第2図の装置と同様に切返えしの時に振動が発生
する欠点がある。
第4図の装置は、基板1の上側に、基板1の全表面を覆
うに充分な広さの取付板18に多数の検出端6を取付け
、取付板18を移動することなく、基板1の平坦度を測
定するものである。本方式では多数の検出端6が必要で
あり、高価となる欠点がある。
本発明の目的は、上記した従来の欠点をなくし、少数の
検出端を用いて、基板表面の平坦度を高速、高精度且つ
無振動で測定することができる低摩な価格の測定装置を
提供するにある。
本発明は、基板の一面側に、該基板と平行に回転板を配
置するとともに、この回転板の上記基板側に、基板の表
面との距離を検出する複数個の検出手段を設け、上記回
転板の回転過程において、上記複数個の検出手段から検
出信号を得るよ5−なしたことを特徴とする。
以下、本発明の平坦度測定装置を実施例の図面の第5図
、第6図及び第7図に基づいて詳述する。
22は基板1の係留搬入手段である。係留搬入手段22
は第1図等における平坦化装置と類似の図面とされてい
るがこれに限定されるものでない。811図の平坦化装
置では基板1が該装置の真空手段で真空係留されている
が、他の係留手段であってもよい。但し、この装置内で
基板の平坦化を行う為には係留搬入手段22は6例えば
特願昭55−55882号で提案された装置の如く。
平坦化の機能を有することが必要である。係留搬入手段
22は、装置の下側に設けられた案内軌条27に直線ベ
アリング28で保持され、図示せざる駆動源により矢印
29の方向に移動可能とされである。図示のステージ茸
ンで基板1の平坦度な検出し、それに基づいて平坦化し
た後、矢印29の方向に移動し、図示せざる次のステー
ジlンで基板1上に回路パターンを露光する。
第6図に示した基板1の定位置の上側には、該基板1と
平行に円板25が配置されている。円板23は鋼球24
を介してベース31上に乗っている。
ここで鋼球24は、高い精度で製作されたものが使用さ
れ、またこの鋼球24と接触するベース51の上面及び
円板25の下面25αの接触面も、きわめて平坦に加工
されている。なお、ベース51は円形であり、2個のス
ペーサ50を介して本体41上に固定されている。
一方1円板25は断面がほぼ台形の截頭円錐形をなして
おり、その肩部(斜面部)25bはベース31に取付け
られた複数個の回転軸承521C接触している。この回
転軸承52は円板25を下方に平均的に抑圧するととも
に1内街25に回転中心を与えるためのものである。従
って、少なくとも5個の回転軸承52が使用され、それ
らは第6図及び第7図に示すよ5 ic s傾斜した状
態で、ベース51に取付けられる。なお、5個のms=
軸承52が使用される場合は、それらは120度間隔で
配置される。
円板25の上記肩部254の上方には、ベルト溝250
が施されている。そして電動機40のプーリ59と、こ
のベルト溝25Cとの間に、ベルト58が架けられてい
る。従って円板25は、上記ベース31%鋼球24及び
回転軸承52によって、基板1との平行関係が正確に保
たれながら、一定方向に回転運動を続ける。
円板25には、その先端を基板1の表面に向けて、その
先端と基板1表面との距離を検出する複数−の検出端6
が取付けである。
複数個の検出端6は円板25の中心より周縁部に向けて
直線又は曲線をなして一列に取付けられる。この検出端
6の配置に関する2つの実施例を第8図及び第9図に示
す。第8図において円板25な矢印26方向に回動する
と、各検出端6は円板25の中心を軸とする円軌道を描
ぎ、対・応する基板10個所との距離を検出し、基板1
の全表面に亘る平坦度を測定することができる。
しかし、第8図の如く、検出’1146を直線をなして
一列に並べるときは、検出端6の配列間隔を検出端の直
径以下とすることはできない。検出端6の配列間隔を狭
めたい場合は、第9図の如く、各検出端6を中心より周
縁部に向うに従ってその位置を僅かづつづらして、曲線
をなして一列に並べればよい。これにより、第8図にお
ける場合より更に密に基板10表面の個所を測定するこ
とができる。
各検出端6よりの検出信号は、ケーブル55により取出
される。ケーブル55はスペーサ50に固定された保持
枠!57により保持されたスリップリングの回転側54
に固定され1円板25と同じ運動を行う。検出信号は更
に、スリップリング固定側55よりケーブル56を通っ
て外部の信号処理手段へ出力される。ところで信号処理
手段としては、例えば表示器、演算器もブラウン管表示
器等があるbそして、上記ケーブル56から出力される
信号は、検出端6が円板23の一回転中に得たアナログ
信号であるが、上記信号処理手段は。
上記アナログ信号をそのまま使用して基板1の平坦度情
報としてもよいし、また円板25の所定の回転角度毎に
上記アナログ信号をディジタル信号tlcA/D変換し
て、このディジタル信号を基板1の平坦度情報としても
よい。第6図の円板25には、上記ルΦ変換を行なうタ
イミングを検出する。言い換えれば基板1の測定位置を
知るための構成が付加されている。即ち、円板25の肩
部25bの下方には、全同局に亘って等間隔に複数個の
マーク4’la 、 42h・・・が貼着されている。
例え、ば、円板250名6回転毎に上記ルの変換を行な
うならば、22.5度の回転角毎に、16個のマーク4
21に、 42h・・・42pが貼着される。そしてこ
のマークの通過を、第5図に示したフォトセンサ43で
検出し、このフォトセンサ43の出力を、上記ルの変換
のタイミング信号、また基板1の測定位置情報として利
用すれば良い。なお、上記16個のマークのうちの1つ
のマーク42αの長さを長くしておけば、上記円板23
0回転始点、言い換えれば上記タイミング信号の原点と
なる信号を検知することができる6 次にこの信号処理手段について第10図に基いて具体的
に説明する。即ち、基板10表面位置は5本のセンサ6
により測定される。センサ6からの信号は、スリップリ
ング内の5組のロータ54からステータ35を経て、ア
ンプ46によりゲインオフセット等変換されてルΦコン
バータ48に入力する。、VDコンバータ48の変換タ
イミングは先に第6図で説明した如(、タイミングマー
ク42で決まる。すなわち、円板25のタイミングマー
ク42を)tトセンサ45で検出し、検出シグナルによ
り1例えば5本のセンサ6の信号は。
あらかじめ決められた順でルの変換してシグナルプロセ
サ491C入力される。通常ルΦコンバータ48の変換
速度は1円板250回転速度に比べ十分早いので、1つ
の、ルΦコンバータ4Bでシリアルに処理しても、遅れ
による位置誤差は生じない。しかし、最も回′転速度の
早い外周部のセンサ6信号から順に騨変換するのが棗い
、従ってシグナルプロセサ49は、フォトセンサ45か
ら検出される円板23の測定点の座標(第11図及び第
12図K・印として示す。)に対応した値ルのコンバー
タ4Bから得られる測定値が記憶される。
本発明の装置は以上の如く構成されているので、円板を
回転することにより、従来のXYテーブルの切返し時に
発生していた振動が発生しなくなり、極めて高精度の測
定が可能となる。
また、従来のXYテーブルでは振動が大きくなる為高速
に動かすことが出来なかったが1本発明の装置では、一
方向の回動運動であるので。
XY這動に比べて10S−100倍以上の高速化が可能
である。
また、この振動による弊害を無くすために。
従来では第4図に示した如く、多数の検出端を使用して
検出端を移動することなく基板の平坦度を測定する方法
が行われてい金が、この場合、前述の如く多数の検出端
を必要とする欠点がある。具体的数値をあげると1本発
明の装置では4個の検出端であげられる効果は、該装置
では57個の検出端を使用しなければ違することができ
ない。半導体を例にとると、半導体ウェハの外径寸法は
年々大きくなっており、従来の方法では検出端の数を益
々増加させなければならない。検出端の配列層数lとり
一本発明の装置に必要な検出端の個数mと、従来装置に
必要な検出端の個数nの関係を第1表に示す。
811表 1  躊   fi   n−ll 0    1        1      01  
  2        7      52     
5       19     165     4 
       57      554     5 
       61      565     6 
       91      856     7 
     127     120即ち、直径5インチ
(127m)のシリコンウェハの場合には有効直径が亀
20m(半@60wm )であるので亀10■間隔でウ
ェハの平坦度を測定する場合には11=6となり、この
時には寓−11=12Qであるので、本発明の装置によ
るときは120個の検出端が節約出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は平坦化装置の一例の概略構成図でありs (a
lは<blKおけるA−A矢視の部分切取平面図、(b
lは縦断面図。 11I2図)第3図、及び第4図は従来の平坦度霧室装
置の3つの例の概略構成図であり、(alはそれぞれ平
面図、(blはそれぞれ縦断面図、第5図、g6図、及
び第7図は、本発明の平坦度測定装置の一実施例を示す
図面であり、第5図は略平面図、第6図は略正面図、第
7図は略右儒画図。 118図及び99図は1本発明の平坦度測定装置に用い
る検出端の配置させた円板の2つの実施例の略平面図。 $1to図は、信号処理手段の一実施例を示した図、第
11図及び第12図は第8図及び第9図に対応して示し
た測定点を示した図である。 6・・・検出端  25・・・円板  24・・・鋼球
51・・・ベース      52・・・回転軸承54
・・・スプリングの回転側 55・・・スリップリング固定側 56・・・ケーブル 代理人弁理士 薄 1)竺♂3!五 第11囚 オ12の

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t 基板を保持する保持手段と、上記基板の一面側に平
    行く配置され、回転自在に支持された板と、鉄板に取付
    けられ、且上記基板の一面側との間の距離を検出する複
    数個の検出手段と、上記板を回転せしめる駆動手段と、
    上記検出手段の検出信号を導き出す出力手段とな有する
    ことを特徴とする測定装置。 2 上記、検出手段は、上記板に、鉄板の中心より周縁
    部に向けて、直線状に1列に配置されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の測定装置。 & 上記検出手段は、上記板に、鉄板の中心より周縁部
    に向けて、曲線状に1列に配置されたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の測定装置。 4、 上記保持手段は、軌条に連結され、上記基板を保
    持した状態で移動自在になされたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の測定装置。 5、 上記板は、断面がほぼ台形の截頭円錐形に形成さ
    れ、その下面と上記台形の傾斜部とを軸支したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の測定装置。 & 上記板の傾斜部を軸支する部材として、傾斜した状
    態で保持された3個の回転軸承が用いられ、これらは互
    いに120度毎に配置されたことを特徴とする特許請求
    の範囲第5項記載の測定装置。 l 上記出力手段として、スリップリングが用いられた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の測定装置
JP2900682A 1982-02-26 1982-02-26 測定装置 Pending JPS58147605A (ja)

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JP2011107143A (ja) * 1998-06-04 2011-06-02 Performance Friction Corp 一体化したターニング・センタを有する非接触検査システム
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