JPH1152085A - レーザ式測定装置とそれ用の測定物収納ケース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な大きさの測定物を自動的にローディン
グして形状、寸法、うねり状態、反り値を自動的にかつ
高精度で測定できる構成のレーザ式測定装置、及び、そ
のようなレーザ式測定装置に用いる汎用性の高い収納ケ
ースを提供する。 【解決手段】 複数の測定物１２を収納するための測定
物収納ケース１１と、測定物収納ケース１１を移動して
収納位置を割り出すためのケース移動ユニット４０と、
測定物収納ケース１１から搬送した測定物１２を載せて
測定を行うための回転可能なテーブルユニット３０と、
測定物１２を収納ケース１１と測定テーブル３０との間
で搬送するための搬送ユニット５０と、測定テーブル３
０に載せた測定物１２を測定するための一軸方向に移動
可能なレーザ測定ユニット２０とを備えていることを特
徴とするレーザ式測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ式測定装
置とそれに用いる測定物収納ケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハ等の測定物の形状、寸
法、うねり状態、反り値を測定するために、レーザ式測
定装置が用いられる。

【０００３】従来のレーザ式測定装置はＸＹテーブルを
備えており、その上に測定物を載せてＸＹ平面を移動し
つつ測定を行うことが多い。

【０００４】しかし、そのような装置は、構造が大掛か
りになり、装置の安定度（平行度などの精度）を確保す
ることが難しかった。

【０００５】一方、レーザ式測定装置に使用する測定物
収納ケースとしては、例えばウエハケースが用いられ
る。

【０００６】ウエハケースは一般に寸法精度に優れ、不
純物汚染を防止することができ、再利用に対して耐久性
に優れる等の利点を有している。

【０００７】しかし、従来のウエハケースは個々のウエ
ハにのみ対応している。このため、様々な寸法のウエハ
や異形状の測定物を収容し、自動的にローディングし、
自動計測を行うことが難しかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な従来技術の問題点を解消し、様々な大きさの測定物を
自動的にローディングして形状、寸法、うねり状態、反
り値を自動的にかつ高精度で測定できる構成のレーザ式
測定装置、及び、そのようなレーザ式測定装置に用いる
汎用性の高い測定物収納ケースを提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１発明は、複数の
測定物（１２）を収納するための測定物収納ケース（１
１）と、測定物収納ケース（１１）を移動して収納位置
を割り出すためのケース移動ユニット（４０）と、測定
物収納ケース（１１）から搬送した測定物（１２）を載
せて測定を行うための回転可能なテーブルユニット（３
０）と、測定物（１２）を収納ケース（１１）と測定テ
ーブル（３０）との間で搬送するための搬送ユニット
（５０）と、測定テーブル（３０）に載せた測定物（１
２）を測定するための一軸方向に移動可能なレーザ測定
ユニット（２０）とを備えていることを特徴とするレー
ザ式測定装置を要旨としている。

【００１０】本願第２発明は、請求項１に記載のレーザ
式測定装置で使用する測定物収納ケースにおいて、フレ
ーム（１５）に複数のスリット（１７）が形成され、測
定物（１２）を置く載置プレート（１３）をスリット
（１７）で支持するようになっており、フレーム（１
５）の前面と背面が開放されていて、搬送アーム（５２
ａ，５２ｂ）をそこから出し入れして測定物（１２）の
搬入・搬出を行う構成になっていることを特徴とする測
定物収納ケースを要旨としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のレーザ式測定装置は、複
数の測定物を収納するための測定物収納ケースと、測定
物収納ケースを移動して収納位置を割り出すためのケー
ス移動ユニットと、測定物収納ケースから搬送した測定
物を載せて測定を行うための回転可能なテーブルユニッ
トと、測定物を収納ケースと測定テーブルとの間で搬送
するための搬送ユニットと、測定テーブルに載せた測定
物を測定するための一軸方向に移動可能なレーザ測定ユ
ニットとを備えている。

【００１２】レーザ測定ユニットにより、測定物の形
状、寸法、うねり状態、反り値の少なくとも１つを測定
することができる。

【００１３】ケース移動ユニット、テーブルユニット、
搬送ユニット、レーザ測定ユニットは、それぞれパルス
モータによって駆動することができる。

【００１４】搬送ユニットが対向する一対のアームを備
え、両アームが測定テーブルを挟んで往復移動可能に配
置されるようにすると都合が良い。

【００１５】本発明の測定物収納ケースは前述のレーザ
式測定装置で使用するものであり、フレームに複数のス
リットが形成され、測定物を置く載置プレートをスリッ
トで支持するようになっており、フレームの前面と背面
が開放されていて、搬送アームをそこから出し入れして
測定物の搬入・搬出を行う構成になっている。

【００１６】２本のレール状の測定物ガイドを、載置プ
レートの上面に平行に配置することができる。

【００１７】載置プレートは、ダストや不純物を発生し
ないように、アクリル、テフロン、塩化ビニル等で形成
することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１９】図１は本発明によるレーザ式測定装置を概
念的に示す説明図、図２〜４はその正面図、側面図、上
面図である。

【００２０】レーザ式測定装置１０はベース９を備え、
ベース９は脚８で支持されている。ベース９上には測定
物収納ケース１１、ケース移動ユニット４０、テーブル
ユニット３０、搬送ユニット５０、レーザ測定ユニット
が配置されている。

【００２１】収納ケース１１は、複数の測定物１２を収
納するためのものである。

【００２２】図６に示すように、収納ケース１１は全体
的に箱状のフレーム１５を有している。フレーム１５の
内側には、複数のスリット１７が等間隔で形成されてい
る。

【００２３】スリット１７には、測定物１２を載せるた
めの載置プレート１３が挿入される。載置プレート１３
は、所望のスリット１７に設定できる。図６では、スリ
ット１７の１つおきに載置プレート１７が設定されてい
る。

【００２４】載置プレート１７の上面には、２本のレー
ル状の測定物ガイド１４が平行に配置されている。測定
物ガイド１４によって、例えばシリコンウエハのような
測定物１２を摺動可能に案内することができる。

【００２５】フレーム１５は、符号１８，１６で示すよ
うに前面と背面が開いているが、その開放部分から後述
する搬送アームを挿入して測定物１２の搬入・搬出を行
うことができる。

【００２６】収納ケース１１はケース移動ユニット４０
上に設定される。ケース移動ユニット４０は、収納ケー
ス１１を上下に移動して、収納位置を割り出すためのも
のである。

【００２７】ケース移動ユニット４０は、鉛直方向に配
置された２本のポール４３を備え、ポール４３に沿って
支持台４２を上下に移動する構成になっている。支持台
４２は、ベルトドライブ４２，４４を介して、パルスモ
ータ４１により駆動される。パルスモータ４１は、図示
しない制御部に接続されている。制御部としては、例え
ばパソコンを用い、パルス制御を行うことができる。

【００２８】ケース移動ユニット４０の隣には、収納ケ
ース１１から搬送した測定物１２を載せて測定を行うた
めのテーブルユニット３０が配置されている。

【００２９】テーブルユニット３０は円形の回転テーブ
ル３２を備え、これをパルスモータ３１で回転する構成
になっている。

【００３０】回転テーブル３２は、軸受３４を介して支
持部３３に支持され、鉛直軸を中心に回転可能である。
回転テーブル３２は足部が中心軸となっており、足部先
端がパルスモータ３１の出力軸に連結されている。パル
スモータ３１は、図示しない制御部に接続されている。

【００３１】回転テーブル３２の足部とパルスモータ３
１の出力軸との連結部付近には、回転位置検出手段３９
が配置されている。回転位置検出手段３９は回転テーブ
ル３２の回転位置を検出するものであり、やはり、制御
部に接続されている。

【００３２】ケース移動ユニット４０の近くに、搬送ユ
ニット５０が配置されている。搬送ユニット５０は、測
定物１２を収納ケース１１と測定テーブル３０との間で
搬送する機能を有している。

【００３３】搬送ユニット５０は、ケース移動ユニット
４０の両側に配置された２本の搬送アーム５２ａ，５２
ｂを備えており、両アームを一緒に往復移動する構成に
なっている。

【００３４】図５に示すように、搬送ユニット５０は上
下２本のポール５５と、それを案内する４個のガイド５
６を有している。ポール５５の両端部には、アーム支持
体５７が固定されている。アーム支持体５７は、ベルト
ドライブ５８を介して、パルスモータによって駆動され
る。ベルトドライブ５８は張力調整装置を有しており、
振動や急激な負荷を防止して駆動力を高精度で伝えるこ
とができる。

【００３５】左右のアーム支持体５７には、それぞれ左
アーム５２ａと右アーム５２ｂが固定されている。両ア
ーム５２ａ，５２ｂの先端部には、測定物を押すための
係合部５９が取り付けてある。

【００３６】係合部５９は、測定物によって付け替え可
能である。例えばシリコンウエハの場合には、図４に示
すように、ウエハ外周に対応した凹所を持つ係合部を使
用する。このような係合部５９を用いることによって、
シリコンウエハを真っ直ぐに押し出すことができる。

【００３７】測定テーブル３０の上方には、測定物１２
を測定するためのレーザ測定ユニット２０が配置されて
いる。

【００３８】レーザ測定ユニット２０は、パルスモータ
２１によって測定機本体２２を一軸方向に平行移動させ
る構成になっている。ポルスモータ２１の駆動力は、図
４に示すように、ボールネジ２３とボールナット２４を
介して測定機本体２２に伝えられる。

【００３９】ボールネジ２３の一端は、パルスモータ２
１の出力軸に接続されている。ボールナット２４は、測
定機本体２２を支持する支持体２５に固定されている。
支持体２５は、水平なガイドレール２６に沿って摺動可
能に支持されている。パルスモータ２１も、図示しない
制御部に接続されている。

【００４０】レーザ式測定装置１０を用いた測定手順の
一例を説明する。 １）収納ケース１１を移動ユニット４０にセットし、パ
ルスモータ４１を駆動して支持台４２を上下に移動し、
所望の載置プレート１３の段を割り出す。 ２）パルスモータ５１を駆動して、搬送アーム５２ａを
図１，２で右方向に移動し、測定物１２を回転テーブル
３２に載せる。 ３）パルスモータ２１によって測定機本体２２を移動
し、一方向（Ｘ方向）の凹凸を測定する。 ４）パルスモータ３１によって回転テーブル３２を９０
゜回転させた後で、同様に測定機本体２２を移動してＹ
方向の凹凸を測定する。 ５）レーザを測定物の一か所のコーナーに合わせ、パル
スモータ３１により回転テーブル３２を１回転させて、
うねりを測定する。 ６）パルスモータ２１により測定機本体２２を一方向に
移動し、測定物周辺の段差を利用して寸法を測定する。

【００４１】本発明のレーザ測定装置を用いて、ガラス
状カーボン材の測定テストを行った。その結果、接触式
粗さ測定器で計測した直径６４ｍｍの円板の反り値と本
発明装置で測定した反り値は、１５０枚測定の測定値の
差が５μｍであり、標準偏差（３σ）で、５μｍ以下で
あった。

【００４２】

【発明の効果】本発明のレーザ測定装置によれば、測定
物を自動でローディングして形状、寸法、うねり状態、
反り値を自動的にかつ高精度で測定することができる。

【００４３】そして、本発明の測定物収納ケースを用い
ることにより、様々な形状・大きさの測定物を収納し、
各々の測定物を自動的にローディングし、次々に自動計
測することができる。

【００４４】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、それぞれのユニットの駆動機構は、実施例
以外にも公知の機構を適宜用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ式測定装置を概念的に示す図。

【図２】図１のレーザ式測定装置の正面図。

【図３】図１のレーザ式測定装置の側面図。

【図４】図１のレーザ式測定装置の上面図。

【図５】レーザ式測定装置の搬送ユニットを示す側面
図。

【図６】本発明の測定物収納ケースを示す斜視図。

【符号の説明】

１０ レーザ式測定装置 １１ 測定物収納ケース １２ 測定物 １４ 測定物ガイド １５ フレーム １７ スリット ２０ レーザ測定ユニット ３０ テーブルユニット ４０ ケース移動ユニット ５０ 搬送ユニット ２１〜５１ パルスモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 崇 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 竹田 正志 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の測定物（１２）を収納するための
   測定物収納ケース（１１）と、測定物収納ケース（１
   １）を移動して収納位置を割り出すためのケース移動ユ
   ニット（４０）と、測定物収納ケース（１１）から搬送
   した測定物（１２）を載せて測定を行うための回転可能
   なテーブルユニット（３０）と、測定物（１２）を収納
   ケース（１１）と測定テーブル（３０）との間で搬送す
   るための搬送ユニット（５０）と、測定テーブル（３
   ０）に載せた測定物（１２）を測定するための一軸方向
   に移動可能なレーザ測定ユニット（２０）とを備えてい
   ることを特徴とするレーザ式測定装置。
2. 【請求項２】 レーザ測定ユニット（２０）が、測定物
   の形状、寸法、うねり状態、反り値の少なくとも１つを
   測定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ式測
   定装置。
3. 【請求項３】 ケース移動ユニット（４０）、テーブル
   ユニット（３０）、搬送ユニット（５０）、レーザ測定
   ユニット（２０）がそれぞれパルスモータ（４１，３
   １，５１，２１）によって駆動されることを特徴とする
   請求項１又は２に記載のレーザ式測定装置。
4. 【請求項４】 搬送ユニット（５０）が対向する一対の
   アーム（５１ａ，５２ｂ）を備え、両アーム（５２ａ，
   ５２ｂ）が測定テーブル（３０）を挟んで往復移動可能
   に配置され、パルスモータ（３１）に駆動され一緒に往
   復移動する構成になっていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１項に記載のレーザ式測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のレーザ式測定装置で使
   用する測定物収納ケースにおいて、フレーム（１５）に
   複数のスリット（１７）が形成され、測定物（１２）を
   置く載置プレート（１３）をスリット（１７）で支持す
   るようになっており、フレーム（１５）の前面と背面が
   開放されていて、搬送アーム（５２ａ，５２ｂ）をそこ
   から出し入れして測定物（１２）の搬入・搬出を行う構
   成になっていることを特徴とする測定物収納ケース。
6. 【請求項６】 ２本のレール状の測定物ガイド（１４）
   を載置プレート（１３）の上面に平行に配置したことを
   特徴とする請求項５に記載の収納ケース。
7. 【請求項７】 載置プレート（１３）がアクリル、テフ
   ロン、又は塩化ビニルから構成されることを特徴とする
   請求項５又は６に記載の収納ケース。