JPS63204110A - 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２００＋＋＋ｎ＋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２０００＋ｎｍ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、直線状に配列した複数の距離センサーからの出
力信号と、これら各距離センサーの位置関係と、ワーク
の回転角度とを対応づけした処理を行なうことによりワ
ーク表面の平面形状精度を計測するものである。

実　　施　　例 第１図は、ラッピングマシン（１０）の下定盤（ワーク
）（１１）と、ワーク（１１）表面（」二面）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本の計測バー（１２）を備
えている。計測バー（１２）の両端部には高さ調整ねじ
（１３）が設けられており、計測バー（１２）がワーク
（１１）を跨ぐように調整ねじ（１３）の部分がラッピ
ングマシン（１０）に据付けられている。

計測バー（１２）には複数個（たとえば１０個程度）の
距離センサー（１４）が直線状に配列されている。

また、計測バー（１２）の両端寄りの部分には高さ調整
用光スイッチ（１５）が設けられており、これらのスイ
ッチ（１５）を用いて調整ねじ（１３）を調整すること
により、センサー（１４）がすべてワーク（１１）表面
とほぼ平行な１つの平面内好ましくは水平面内に位置す
るように計測バー（１２）の高さか調整されている。ワ
ーク（１■）の表面の周縁部にマーカ（１Ｇ）が取付け
られており、ラッピングマシン（１０）には、このマー
カ（１６）を検出することによりワーク（１１）の回転
角度を求めるためのマーカ検出センサー（１７）が据付
けられている。

計測バー（１２）の距離センサー（１４）および高さ調
整用光スイッチ（１５）ならびにマーカ検出センサー　
（１７）は、センサーコントローラ（１８）を介して処
理装置（１９）に接続されている。処理装置（１９）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（２ｏ）などが接続されている
。

処理装置（１９）は、計測バー（１２）の複数の距離セ
ンサー（１４）の出力と、これら各距離センサー（１４
）の位置関係と、ワーク（１１）の回転角度とを対応づ
けした処理を行なうことにより、ワーク（１１）の平面
形状精度を計測する。

次に、第２図を参照して、上記の装置にょる−　　３　
　＝ 平面形状精度計測の原理を説明する。

第２図は計測バー（１２）をラッピングマシン（１０）
上に据付けてワーク（１１）を回転させたときの４０°
ごとの回転位置での計測ラインを示している。計測バー
（１２）には１０個程度の距離センサー（１４）を取付
けるか、同図には原理上必要な６個の距離センサー（１
４）の位置ｊ＝■、■、■、■、■、■を示している。

また、ワーク（１１）の回転による計測バー（１２）の
位置をｉ＝１、旦、・・・・・・、９で表わしている。

計測バー（１２）の距離センサー（１４）の出力ｄ１．
は、 １＋Ｊ ｄ、、＝ａ　　−ｘ、＋ｂ、＋ｆ、、−・−−−−（１
）１、ｊ　　　ｉ　　　Ｊ　　　］　　　１・Ｊと表わ
すことにする。たたし、ｉは上、・・・・・・、９のワ
ークの回転位置、ｊは■、・・・・・・、■のセンサー
位置である。また、ａ、ｂはワークの回転に伴って移動
する面を計測バーで切断したときの、切断面上部直線の
パラメータ、ｆはこの直線からのずれ量すなわち平面歪
の量である。

この発明の方法の基本的な考え型は、第２図における３
点ＡＸＢ、Ｃでの測定値を基本に、これらの点が水平面
内にあるものとして、点Ａ１Ｂ、Ｃ以外の測定値ｄ１．
からｆｌ、を求める１＋Ｊ　　　　　　　　　１＋Ｊ ことである。以下、その具体的な手順を述べる。

まず、点Ａ、Ｂ、Ｃを通る位置１．４．７上のｆｌ、を
求める。

ｌＪ 点Ａの測定データは上の■、戟の■として与えられるの
で、式（１）から、 ｄ　１　　、　　ｏ　＝ａ　ｔ　　′Ｘ　ｏ　＋　ｂ　
ｔ　　十ｆ　ｔ　　、　　。

・・・（２） ｄ、■−ａＬ″ゝ■＋５どｆ、■ ・・・（３） となる。

上の■と戟の■は同じ位置（点Ａ）であるから、 である。

なお・この位置を基準とするので・　ｆＬ、■＝０とし
てもよい。一方、計測バー（１２）の中心をｘ＝０とな
るようにすると、センサー（１４）の位置の対称性から
、Ｘ■−−ｘ■となる。

点Ｂ、Ｃの位置についても同様であるので、ｄＬ、（Ｄ
＝ａ７　’Ｘｏ＋ｂＬ＋ｆＬ、。

・・・（４） ｄ　Ｌ、　ｏ　＝ａ　１　’　Ｘ　＠　＋　ｂ　Ｌ＋　
ｆ　１　、　ｏ−・・・（５） ｄ　ａ　、　ｏ　＝８４　’　Ｘ　■＋　ｂ　Ｌ＋　ｆ
　Ｌ、　。

・・・（６） ｄ　Ｌ、　＠　””　ａ　Ｌ”　Ｘ　＠　＋　ｂ　７　
＋　ｆ　Ｌ、　＠・・・（７） であり、 である。

式（２）、（５）から、 ａＩ”″（ｄ、、■　　し、■） ／（２・Ｘ■）　　　　　　・・・（８）ａ（″（ｄ４
．■　　４．■） 　ｄ ／（２・Ｘ■）　　　　　　・・・（１０）式（４）　
、（７）から、 ａＬ″″（ｄ７．■　　７．ｏ） 　ｄ ／（２・Ｘ■）　　　　　　・・・（１２）したがって
、１上の平面歪ｆは、式（８）、（９％式％ 同様に、４上の平面歪ｆは式（１０）、（１１）から、
工上の平面歪ｆは式（１２）、（１３）から求められる
。

次に、１．４．７以外の位置でのｆｌ、を求−−−−１
，ｊ める。

上、迭、ヱ以外の位置でのａ、ｂの値は上、４．７との
対応関係から求められる。

たとえば、第２図において、位置２のａ、ｂは次のよう
にして得られる。

２の■と４の■、および１の■と２の■は同一点である
から、 および工において前述のようにすでに得られている。

したがって、 ｄＬ、　■＝ａ２−”Ｘ■＋ｂＬ＋ｆＬ、＠・・・（１
７） ｄ　２　、　■”’　ａ　２　’　Ｘ　■＋　ｂ　２　
＋　ｆ　２　、　■・・・（１８） であるので、 ／（ｘ■−Ｘ■）　　　　　　・・・（１９）５２＝ｄ
２．■−ｆ２．＠　　”Ｌ”＠・・・（２０） で求められる。したがって、２上のｆはすべて求められ
ることになる。

他の位置３．５．６．８．９に対しても、同様にしてｆ
を得ることができる。

ｄ　ｉ、ｊは測定値であるが、上述の手順で処理する場
合には、各位置ｉに関して平滑化した値を用いるのが望
ましい。

また、各位置ｉでのデータは同時入力が望ましいが、実
際はセンサーをスキャンすることになり、ワーク（１１
）が回転するため、本来の位置とはずれた位置を測定す
ることになる。いま、直径１ｍのワークが１　Ｏｒｐｍ
で回転していると、最外周の周側は約５００　ｍｍ／　
ｓｅｅとなる。したがって、１０　ｍ５ｅｃ以内に入力
することができれば、最大の測定位置ずれ量は５ｆｆｌ
［１１となるので、実用上問題はないと考えられる。

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、−４−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だけで、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図は計測の原理を説明するための図面で
ある。 （１１）・・・定盤（ワーク’）　、（１４）・・・距
離センサー。 以」二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転するワークに対して、直線状に配列した複数の距離
   センサーからの出力信号と、これら各距離センサーの位
   置関係と、ワークの回転角度とを対応づけした処理を行
   なう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。