JPH049533Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、薄板状の被測定物体表面の平坦度を
非接触の距離測定センサを用いて測定するフラツ
トネス測定装置に関する。

〔従来の技術〕

例えばIC半導体回路素子を製作するときの材
料に用いられる半導体ウエーハ、セラミツク基
板、コンピユータの記憶媒体としての磁気デイス
クや光デイスク等の製造過程の中間検査工程や最
終検査工程において、これ等が規格寸法どうりに
製作されているか否かを検査する装置の一つとし
てフラツトネス測定装置がある。

このフラツトネス測定装置は、主として前記ウ
エーハ等の薄板状に形成された被測定物体全体表
面におけるうねり現象（波打ち現象）を測定する
ものである。そして、一般にこのようなフラツト
ネス測定装置においては、測定台上に被測定物体
を載置し、この被測定物体の上方位置に例えば光
を利用して非接触で被測定物体表面までの距離を
測定する距離測定センサを設け、この距離測定セ
ンサと前記測定台との相対位置を平行にずらすこ
とによつて、距離測定センサが被測定物体の測定
線上を移動するように構成している。そして、距
離測定センサが被測定物体上を移動期間中に被測
定物体との間の距離変化を計測することによつ
て、前記うねり現象を測定する。

このようなフラツトネス測定装置においては、
測定台と距離測定センサとのうちでいずれか一方
を固定して、他方を移動させる必要がある。第４
図は測定台を固定して距離測定センサを移動させ
るようにしたフラツトネス測定装置の一例を示す
外観図である。

この測定装置においては、ケース１の上面２の
手前側に円形の測定台３が設けられ、ケース１の
上面２の後側にケース１の幅方向一杯に方形窓４
が穿設されている。そして、この方形窓４にはＬ
字型した測定アーム５の下半分が貫通されてお
り、この測定アーム５はケース１内にて例えば方
形窓４の長手方向（図中Ｙ方向）に平行に敷設さ
れたレールに沿つて移動できるように構成されて
いる。測定アーム５の先端には距離測定センサ６
が下向きに取付けられている。

この距離測定センサ６内には、第５図に示すよ
うに、例えば単一波長の測定光を出力する発光ダ
イオード等の光源７と光の受光位置を検出できる
ポジシヨンセンサ８とが所定角度を有して配置さ
れている。

このように構成されたフラツトネス測定装置に
おいて、測定アーム５をケース１内に敷設された
レールに沿つて移動させると、距離測定センサ６
の被測定物体９に対する対向位置が順次移動す
る。そして距離測定センサ６の被測定物体９上の
任意の位置において、光源７から出力された測定
光１０は被測定物体９の表面で反射されて、実線
で示すようにポジシヨンセンサ８へ入力される。
ポジシヨンセンサ８は測定光１０の入射位置に対
応した位置信号を出力する。次に距離測定センサ
６が移動して、被測定物体９の表面位置が例えば
二点鎖線で示すように変化すると、ポジシヨンセ
ンサ８上の測定光１０の入射位置が変化する。し
たがつて、距離測定センサ６から被測定物体９ま
での距離変化、すなわち被測定物体９の表面のう
ねり現象が測定できる。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のように構成されたフラツ
トネス測定装置においても次のような問題があつ
た。すなわち、第４図に示すように、ケース１の
上面２には測定アーム５が測定方向（Ｙ方向）に
往復移動するためのケース幅一杯の方形窓４が形
成されている。したがつて、オペレータが測定動
作期間中に不用意にこの方形窓４に手を入れた場
合は、手が測定アーム５と方形窓４の窓枠との間
に挟まつたりして非常に危険である。

また、測定準備作業中に装置の小さい部品や被
測定物体の試料がその方形窓４からケース１内へ
落下すると、この方形窓４内には測定アーム５を
Ｙ方向に往復移動させるための前述したレールや
送りモータやボールねじ等の移動機構が収納され
ているので、これ等の移動機構に上記落下物が挟
まれて、移動機構を損傷させるとともに、落下物
も破損する。

このような安全上の不都合を解消するためには
方形窓４を塞げば良いのであるが、距離測定セン
サ６が取付けられた測定アーム５の往復移動を何
等阻害することなく方形窓４を塞ぐことは困難で
あり、また、多大な費用を必要とした。

例えば、測定アーム５の両側面と方形窓４の両
側の窓枠４ａ，４ｂとの間にそれぞれジヤバラを
介在させることは、測定アーム５が窓枠４ａ，４
ｂ近傍に達するとジヤバラによる反発力が大きく
なり、円滑な移動を阻害する。また、各窓枠４
ａ，４ｂ内に巻取りロールを配設して、この巻取
りロールに巻取られる布又は金属箔の一端を測定
アーム５の両側面に取付けることが考えられる
が、この場合、窓枠４ａ，４ｂ近傍に巻取りロー
ルを設置するための余分なスペースを必要とする
時間がある。

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、測定アームが往復
移動する方形窓に測定アームを貫通する複数の棒
体を嵌込むことによつて、測定アームの往復移動
を何等阻害することなく、方形窓を効果的に塞ぐ
ことができ、簡単な構成でもつて安全性を向上で
きるフラツトネス測定装置を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、上面の一方側に方形窓が穿設された
ケースの上面の他方側に薄板状の被測定物体が載
置される測定台を設け、ケース内において、測定
台に平行でかつ被測定物体の測定方向に平行にレ
ールを敷設し、レールに係合してこのレールの敷
設方向に移動自在にリニア軸受体を設け、一端が
このリニア軸受体に固定され、他端が方形窓をケ
ース外へ貫通して測定台の上方位置に位置する測
定アームを設け、この測定アームを移動機構にて
被測定物体の測定方向に移動させ、測定アームの
他端にこの測定アームが移動期間中における被測
定物体までの距離の変化を非接触で測定する距離
測定センサとを備えたフラツトネス測定装置にお
いて、測定アームにおける移動方向に対向する方
形窓の窓枠に対向する位置に１列に複数の貫通孔
を穿設し、各貫通孔を間隙を有して貫通する複数
の棒体の各両端を対向する前記各窓枠に嵌込むよ
うにしたものである。

［作用］ このように構成されたフラツトネス測定装置で
あれば、ケースの上面の一方側に穿設された方形
窓の測定アームに対向する窓枠相互間には複数の
棒体が一列に嵌込まれ、方形窓は各棒体にて塞が
れることになる。そして、これ等の各棒体は測定
アームに穿設された各貫通孔を〓間を有して貫通
されているので、移動機構で測定アームを移動さ
せたときに測定アームは棒体に接触することなく
円滑に方形窓内を往復移動する。

［実施例］ 以下本考案は一実施例を図面を用いて説明す
る。

第２図は実施例のフラツトネス測定装置の全体
をを示す正面図である。図示するように、この装
置はフラツトネス測定機本体２１と、このフラツ
トネス測機本体２１の測定アーム３２と円形の測
定台２４を駆動制御する駆動制御装置２５と、距
離測定センサ３６のアナログ信号を処理する信号
処理装置２３と、各測定結果を演算処理するパー
ソナルコンピユータ２６と、演算解析結果を表示
するCRT表示管２７とで構成されている。

第１図は実施例のフラツトネス測定機本体２１
の外観を示す斜視図であり、第３図は第１図の測
定装置をＸ−X′線で切断した場合の断面図であ
る。ほぼ直方体状に形成されたケース２８の上面
２９の手前側には前記円形の測定台２４が取付け
られており、この測定台２４の上面中央位置には
磁気デイスクや光デイスク等の環状の被測定物体
を載置するためのボス３０が取付けられている。
なお、ウエーハやセラミツク基板等の穴が形成さ
れていない被測定物体を載置するときは上記ボス
３０を取外す。この測定台２４はケース２８内に
設置されたサーボモータ３１で任意の角度位置に
回転制御される。

さらにケース２８の上面２９の奥側には略Ｌ字
型に形成された測定アーム３２がケース２８の幅
方向に往復移動するための方形窓３３が穿設され
ている。この方形窓３３の測定アーム３２の両側
面に対向する窓枠３３ａ，３３ｂ間には測定アー
ム３２の移動方向に平行する棒体としての５本の
金属製の丸棒３４が横一列に嵌込まれている。各
丸棒３４の相互間の間隔はオペレータの指が誤つ
て方形窓３３内に侵入しないような間隔に設定さ
れている。したがつて、方形窓３３は５本の丸棒
３４で塞がれることになる。

前記Ｌ字型の測定アーム３２のケース２８の上
面２９より上方に位置する部分の先端部には上下
調節器具３５を介して距離測定センサ３６が下向
きに取付けられている。この距離測定センサ３６
の先端には測定光を出力する光源３６ａと被測定
物体表面で反射された測定光が入射されるポジシ
ヨンセンサ３６ｂとが取付けられている。そし
て、測定アーム３２を移動させたときに距離測定
センサ３６の測定中心が前記測定台２４の中心線
を通過するように測定アーム３２の寸法が設定さ
れている。測定アーム３２の前記方形窓３３に対
向する位置には、前記５本の丸棒３４が貫通する
貫通孔３７が穿設されている。また、ケース３２
内に設けられた仕切壁３８には測定台２４に平行
で、かつこの測定台２４上に載置される被測定物
体の測定方向に平行する２本のレール３９，４０
が取付けられている。そして、レール３９，４０
にはそれぞれこのレール３９，４０に係合する２
個づつのリニア軸受体４１，４２が設けられてお
り、これ等リニア軸受体４１，４２は前記測定ア
ーム３２のケース２８内に位置する一辺に固定さ
れている。前記リニア軸受体４１，４２はベアリ
ングを用いてレール３９，４０に係合しており、
レール３９，４０の敷設方向に自由に移動できる
ように構成されている。

さらに、ケース２８内の両側壁間にはボールね
じ４３が軸支されており、このボールねじ４３
は、このボールねじ４３に螺合する前記測定アー
ム３２に取付けられたナツト４４を介してこの測
定アーム３２を貫通する。そして、このボールね
じ４３はベルト４５を介して送りモータ４６にて
回転される。したがつて、この送りモータ４６を
回転させると、先端に距離測定センサ３６が取付
けられた測定アーム３２が測定方向に移動する。
しかして、ボールねじ４３、ナツト４４、ベルト
４５および送りモータ４６は測定アーム３２を被
測定物体の測定方向に移動させる移動機構を構成
する。

このように構成されたフラツトネス測定装置に
おいて、最初に送りモータ４６を起動して、測定
アーム３２を方形窓３３のいずれか一方端へ移動
させる。次に、被測定物体を円形の測定台２４上
に載置する。そして、サーボモータ３１にて測定
台２４を回転させて被測定物体における測定しよ
うとする方向と距離測定センサ３６の移動方向と
を合わせる。次に一旦距離測定センサ３６を測定
台２４上へ移動させ、上下位置調節器３５でもつ
て、被測定物体表面で反射した測定光がポジシヨ
ンセンサ３６ｂのほぼ中央位置に入射するよう
に、距離測定センサ３６の上下位置を調整する。
調整が終了すると、距離測定センサ３６を再び方
形窓３３の一方端の移動開始位置へ移動させる。
以上の初期設定操作が終了し、送りモータ４６を
起動すると、測定アーム３２の先端に取付けられ
た距離測定センサ３６が被測定物体の上方位置を
測定方向に等速度で移動する。しかして、距離測
定センサ３６は前述した測定原理でもつて被測定
物体のうねり現象を測定していく。測定結果はパ
ーソナルコンピユータ２６で演算処理されて
CRT表示管２７に表示される。

このように構成されたフラツトネス測定装置で
あれば、ケース２８に上面２９の奥方向にケース
２８幅一杯に形成された方形窓３３の測定アーム
３２に対向する窓枠３３ａ，３３ｂ相互間には金
属製の５本の丸棒３４が一列に並べて嵌込まれて
いる。そして、丸棒３４相互間の間隔はオペレー
タが誤つて手の指をこの方形窓３３に置いたとし
てもその指が丸棒３４の間からケース２８内へ入
らないような間隔に設定されている。したがつ
て、十分オペレータの安全を確保できる。

また、指が入らない程度に間隔が設定されてい
るので、前述した被測定物体の試料や細かい部品
等が方形窓３３からケース２８内へ落下する確率
も大幅に抑制できる。したがつて、ケース２８内
のレール３９，４０、リニア軸受体４１，４２、
ボールねじ４３、送りモータ４６等の移動機構に
損傷を与えることを極力抑制できる。

また、各丸棒３４は測定アーム３２に穿設され
た各貫通孔３７を間隙を有して貫通しているの
で、丸棒３４の存在によつて、測定アーム３２の
往復移動が何等影響を受けるものではない。

また、この丸棒３４を設けることによつて、フ
ラツトネス測定装置が大型化したり、製造費が大
幅に増大することはない。

なお、本考案は上述した実施例に限定されるも
のてはない。実施例におては、棒体としての丸棒
３４の設置数を５本としたが、使用する丸棒３４
の外径および配設間隔を考慮して、任意に設定可
能である。また、丸棒以外の角棒であつてもよ
い。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、測定アー
ムが往復移動する方形窓に測定アームを貫通する
複数の棒体を嵌込んでいるので、測定アームの往
復移動を何等阻害することなく、方形窓を効果的
に塞ぐことができ、簡単な構成でもつて安全性を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本考案の一実施例に係わる
フラツトネス測定装置を示すものであり、第１図
は外観を示す斜視図、第２図は装置全体を示す正
面図、第３図は要部を示す断面図であり、第４図
は従来のフラツトネス測定装置を示す斜視図、第
５図は距離測定センサの測定原理を説明するため
の模式図である。 ２１……フラツトネス測定機本体、２４……測
定台、２８……ケース、２９……上面、３１……
サーボモータ、３２……測定アーム、３３……方
形窓、３３ａ，３３ｂ……窓枠、３４……丸棒
（棒体）、３６……距離測定センサ、３７……貫通
孔、３９，４０……レール、４１，４２……リニ
ア軸受体、４３……ボールねじ、４４……ナツ
ト、４６……送りモータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ケースと、このケースの上面の一方側に穿設さ
   れた方形窓と、前記ケースの上面の他方側に設け
   られ、薄板状の被測定物体が載置される測定台
   と、前記ケース内において、前記測定台に平行で
   かつ前記被測定物体の測定方向に平行に敷設され
   たレールと、このレールに係合してこのレールの
   敷設方向に移動自在に設けられたリニア軸受体
   と、一端がこのリニア軸受体に固定され、他端が
   前記方形窓をケース外へ貫通して前記測定台の上
   方位置に位置する測定アームと、前記リニア軸受
   体を介して前記レールに連結された前記測定アー
   ムを前記測定台に載置された前記被測定物体の測
   定方向に移動させる移動機構と、前記測定アーム
   の他端に取付けられ、この測定アームが移動期間
   中における前記被測定物体までの距離の変化を非
   接触で測定する距離測定センサとを備えたフラツ
   トネス測定装置において、 前記測定アームにおける移動方向に対向する前
   記方形窓の窓枠に対向する位置に１列に配列され
   て穿設された複数の貫通孔と、これ等各貫通孔を
   間隙を有して貫通するとともに両端が対向する前
   記各窓枠に嵌込まれた複数の棒体とを備えたこと
   を特徴とするフラツトネス測定装置。