JPS63204109A - 平面形状精度計測方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、平面形状精度計測方法、さらに詳しくは、
たとえばシリコンウェハなどを研磨するラッピングマシ
ンの定盤などのような大形のワークの表面の平面形状精
度を計測する方法に関する。

従来の技術とその問題点 直径が２００ｆｆ１ｍ以下の小形のワークたとえばシリ
コンウェハの表面の平面形状精度の計測は、光干渉法、
ワークの全表面を覆うように多数のセンサーを配置する
方法などにより既に実用化されている。ところが、シリ
コンウェハなどを研磨するラッピングマシンの定盤には
直径が２０００１１１［１１に及ぶものもあり、このよ
うな大形のワークに上記の方法を適用することはできな
い。

このため、従来は、下面の直線度の高い標準バーを大形
のワークの表面におき、ワーク表面と標準バーとのすき
まをすきまゲージで逐次測定するという作業者の熟練と
主観に頼った方法により計測しているが、このような方
法では、熟練を要し、しかも精度が悪く、計測に時間が
かかるという問題がある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、大形のワーク
の平面形状精度を能率良く正確に計測できる方法を提供
することにある。

問題点を解決するための手段 この発明による平面形状計測方法は、回転するワークに
対して、２個の距離センサーを１組としたものを３組用
いて計測時点のワーク表面の傾きを求め、同時に、直線
状に配列した複数の距離センサーからの出力信号を処理
することによりワーク表面の平面形状精度を計測するも
のである。

実　　施　　例 図面は、ラッピングマシン（１０）の下定盤（ワーク）
（１１）と、ワーク（１１）表面（上面）の平面形状精
度を計測するためにラッピングマシン（１０）に取付け
られた平面形状精度計測装置を示す。

平面形状精度計測装置は、１組の主計測用バー　（１２
）と３組の補助計測用バー（１３）　（１４）　（１５
）を備えている。主計測用バー（１２）はワーク（１１
）を跨ぐようにラッピングマシン（１０）に据付けられ
ており、その下面には複数個（たとえば１０個程度）の
距離センサー（１Ｂ）が直線状に配列されている。これ
らのセンサー（１６）はすべて１つの平面内好ましくは
水平面内に位置している。補助計測用バー（１３）（１
，４）　（１５）はワーク（１１）の周縁部上方に水平
に張出しており、各バー（１８）　（１４）（１５）の
下面にはそれぞれ２個の距離センサー（１７ａ）　（１
７ｂ）　（１８ａ）　（１８ｂ）　（１９ａ）　（１９
ｂ）が設けられている。各補助計測用バー（１３）　（
１４）　（１５）はワーク（１１）の周縁部を３等分す
る位置に配置されており、各バー（１３）　（１４）　
（１５）の２個のセンサー（１７ａ）（１７ｂ）　（１
，８ａ）　（１８ｂ）　（１９ａ）　（１９ｂ）は円周
方向に一定の間隔をおいて配置されている。これらのセ
ンサー（１７ａ）　（１７ｂ）　（１８ａ）　（１８ｂ
）　（１９ａ）　（１９ｂ）は計測時点のワーク（１１
）表面の傾きを計測するためのものであり、これらはす
べて１つの平面内好ましくは水平面内に位置している。

なお、以下の説明において、３組の補助計測用バー（１
３）　（１４）　（１５）をそれぞれ、第１、第２およ
び第３の補助バーといい、各補助バー（１３）　（１４
）　（１５）の一方のセンサー（１７ａ）　（１８ａ）
　（１９ａ）をＡセンサー、他方のセンサー（１７ｂ）
　（１８ｂ）　（１９ｂ）をＢセンサーという。また、
主計７１１１］用バー（１２）を主バーといい、この主
バー（１２）のセンサー（１Ｂ）を主センサーという。

主バー（１２）および補助バー（１３）（１４）　（１
５）のセンサー（１［１）（１７ａ）　（１７ｂ）　（
１８ａ）　（１８ｂ）　（１９ａ）　（１９ｂ）は、セ
ンサーコントローラ（２０）を介して処理装置（２■）
に接続されている。処理装置（２１）はたとえばパーソ
ナルコンピュータよりなり、これにはグラフィックディ
スプレイ（２２）などが接続されている。

処理装置（２１）は、３組の補助バー（１３）　（１，
４）　（１５）のセンサー（１７ａ）　（１７ｂ）　（
１８ａ）　（１８ｂ）　（１９ａ）　（１９ｂ）の出力
信号から各計測時点のワーク（１１）表面の傾きを求め
、これにより主バー（１２）の複数のセンサー（１６）
の出力信号から得られた表面情報を修正して、平面形状
精度を計測する。

次に、」−記の装置による平面形状計測の原理を説明す
る。

なお、以下の説明において、計測に関する時系列を０．
１．２、・・・・・・・・・、１、ｉ＋１、・・・・・
・・・・とし、３組の補助バー（１３）　（１４）　（
１５）の位置をｊ＝１．２．３とし、各補助バー（１３
）　（１４）　（１５）のＡセンサ（１７ａ）　（１８
ａ）　（１９ａ）をＡ、Ｂセンサ（１７ｂ）　（１８ｂ
）　（１９ｂ）をＢで表わす。

距離センサーからの出力信号はワーク表面の傾きに表面
情報が加算されたものとすると、各補助バー（１３）　
（１４）　（１５）のＡセンサー（１７ａ）　（１８ａ
）（Ｌ９ａ）の出力信号ｚＡおよびＢセンサー（１７ｂ
）（１８ｂ）　（１９ｂ）の出力信号ｚＢは次のように
なる。

＋ｃ、争ｙ、Ａ＋ｈ。

１＋ｌ　　　ｊ　　　　Ｊ ・・・・・・（３） ・・・・・・（４） ＺＡ、、は１時点での３番目の補助ノ＜　−（１３）１
、Ｊ （１４）　（１５）のＡセンサー（１７ａ）　（１８ａ
）　（１９ａ）の出力を意味する。そして、上式は、１
時点てＡセンサー（１７ａ）　（１８ａ）　（１９ａ）
の位置にあったワーク（１１）上の点は１＋１時点では
Ｂセンサー（１７ｂ）（１，８ｂ）（１９ｂ）の位置に
移動することを示している。

１時点での平面方向を示すベクトル（ａ、、ｂ、、ｃ、
）は、ｉ＋１時点では（ａ１＋１、ｂ　　　、ｃ　　　
）になる。

１＋１　　１＋１ 上記の式（１）〜（４）から △ｚ、、、＝Ｂ　　　　　　　Ａ １＋ｌ、Ｊｌ＋ｌ、Ｊｌ、Ｊ １＋１　　　　１ ＋ｂ、　　・ｘ、　　−ｂ、・ＸＪＡ 国　　ＪＩ Ｂ−８，、ｙ、Ａ 十０１＋１６ｙｊ　　　Ｉ　　Ｊ ・・・・・・（５） △　ａ、　　　　＝ａ、　　　　−ａ。

１＋１　　　ｔｅｌ　　　ｌ 第２図のような補助バー（１３）　（１４）　（１５）
の配置では、 Ｂ＝　　　　Ｂ Ｘｌ　　　　−ｘ２ Ｂ＝　　　　Ｂ Ｙ＋　　　　ｙ２ Ｘ３　Ｂ＝０ である。

Ｘ＋　　　Ｘ２Ｂ−２”ｘｌＢ ｙ＋　Ｂ　Ｙ２　Ｂ−０ であるから、 ／（２・ｘｌＢ）　　　　・・・（７）同様に、 −ｃ　−（ｙ＋　Ａ３／ａ　Ａ）　　　　−＝１８）Ｂ
　　　　　　　Ｂ　　　　　　　Ｂ Ｘｊ　　　　　−Ｘ３　　　　　＝）（。

であるから、 　　　　Ａ 十Ｃ・　（ｙｌ　　ｙａ　） ／（ｙｌ　　−ｙ３Ｂ）　・・・（９〉国・ｙａ　　＋
ｃ、争ｙ３Ａ ・・・（１０） 上記の式（７）　（９）　（１０）より明らかなように
、ｉ１１時点のベクトル（ａ、　　、ｂ、　　、ｃｉ＋
１）ｔｅｌ　　　　　　ｔｅｌ は、１時点のベクトル（ａｉ　、　ｂｉ　、ｃｉ　）か
ら順次束めることができる。なお、０時点のベクトル（
ａ□、ｂｏ、ｃｏ）の値は、ａｏ＝１、ｂｏ　＝ｃｏ　
＝Ｏと仮定して処理すればよい。

以上から、ｉ＋１時点で得られた主バー（１２）一　　
８　− の各センサー（１６）の出力値をＦ、、（ｋ）（ｋ＝１
．２、・・・・・・・・・、１０、・・・・・・）とす
ると、この値Ｆ、　　（ｋ）を次の式のように補正する
ことに１＋１ より、真の表面情報Ｓ、　　（ｋ）が得られる。

ｌ＋１ Ｓ、　　（ｋ）−Ｆ　　　（ｋ） ｔｅｌ　　　　　１１１ −（ａｉ＋ｌ＋ｂｉ＋ｌ　　　　ｋ ・　Ｘ 十ｃ、　　・ｙ　）　・・・（１１） ｌ＋１　　　ｋ 上記実施例では、ワーク（１１）をラッピングマシン（
１０）に取付けた状態で平面形状精度を計測しているが
、ラッピングマシン（１０）から取外したワーク（１１
）を適宜な手段により回転させて計測するようにしても
よい。また、この発明の方法は、ラッピングマシンの定
盤以外のワークにももちろん適用できる。

発明の効果 この発明の方法によれ−ば、上述のように、大形のワー
クであっても、ワークを回転させるたけで、平面形状精
度を能率良く正確に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す平面形状精度計測装置
の斜視図、第２図は同平面図である。 （１１）・・・定盤（ワーク）　、（１Ｂ）・・・距離
センサー、（１７ａ）　（１７ｂ）−距離センサー、（
１８ａ）　（１８ｂ）−・・距離センサー、（１９ａ）
　（１９ｂ）−＝距離センサー。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転するワークに対して、２個の距離センサーを１組と
   したものを３組用いて計測時点のワーク表面の傾きを求
   め、同時に、直線状に配列した複数の距離センサーから
   の出力信号を処理することによりワーク表面の平面形状
   精度を計測する平面形状精度計測方法。