JPH0615971B2 - Plane shape accuracy measurement method - Google Patents
Plane shape accuracy measurement methodInfo
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- JPH0615971B2 JPH0615971B2 JP62036371A JP3637187A JPH0615971B2 JP H0615971 B2 JPH0615971 B2 JP H0615971B2 JP 62036371 A JP62036371 A JP 62036371A JP 3637187 A JP3637187 A JP 3637187A JP H0615971 B2 JPH0615971 B2 JP H0615971B2
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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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar shape accuracy measuring method, and more specifically,
For example, the present invention relates to a method for measuring the planar shape accuracy of the surface of a large work such as a surface plate of a lapping machine for polishing a silicon wafer.
従来の技術とその問題点 直径が200mm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
2000mm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
ージで遂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。Conventional technology and its problems Small-sized workpieces with a diameter of 200 mm or less, for example, the accuracy of the planar shape of the surface of a silicon wafer, has already been measured by optical interferometry or a method of arranging multiple sensors so as to cover the entire surface of the workpiece. It has been put to practical use. However, some lapping machines for polishing silicon wafers have a diameter of 2000 mm, and the above method cannot be applied to such a large workpiece. For this reason, conventionally, a standard bar with a high degree of straightness on the lower surface was placed on the surface of a large work, and the clearance between the work surface and the standard bar was successively measured with a clearance gauge, which relied on the skill and subjectivity of the operator. Although the measurement is performed by the method, there is a problem that such a method requires skill, accuracy is low, and measurement takes time.
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。An object of the present invention is to solve the above problems and provide a method capable of efficiently and accurately measuring the planar shape accuracy of a large work.
問題点を解決するための手段 この発明による平面形状精度計測方法は、回転するワー
クの表面に対して、複数の距離センサーをワーク表面と
ほぼ平行な1つの平面内に直線状に配列し、ワークの複
数の回転位置において複数の距離センサーでワーク表面
上の対応する点までの距離を測定し、かつワーク表面上
の3つの基準点について各基準点までの距離をワークの
2つの異なる回転位置において2つの異なる距離センサ
ーでそれぞれ測定し、ワークの2つの異なる回転位置に
おいて2つの異なる距離センサーで測定した同一の基準
点までの距離が等しくなるように、ワークの複数の回転
位置における複数の距離センサーからの出力信号と、ワ
ークの各回転位置における回転角度と、複数の距離セン
サーの位置関係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。Means for Solving the Problems A method for measuring the planar shape accuracy according to the present invention is such that a plurality of distance sensors are linearly arranged in one plane substantially parallel to the surface of a workpiece with respect to the surface of a rotating workpiece. The distances to the corresponding points on the work surface are measured with a plurality of distance sensors at a plurality of rotation positions, and the distances to the respective reference points for the three reference points on the work surface are measured at two different rotation positions of the work. A plurality of distance sensors at a plurality of rotational positions of the work so that the distances to the same reference point measured by the two different distance sensors at the two different rotational positions of the work are equal to each other. The output signal from the work, the rotation angle at each rotation position of the work, and the positional relationship of the multiple distance sensors are associated with each other. By doing so, the planar shape accuracy of the work surface is measured.
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(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。Embodiment FIG. 1 shows a lower surface plate (workpiece) (11) of a lapping machine (10) and a plane attached to the lapping machine (10) for measuring the planar shape accuracy of the surface (upper surface) of the work (11). 1 shows a shape accuracy measuring device.
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。計測レバー
(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)の高さが調整されている。ワーク(11)
の表面の周縁部にマーカ(16)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
−(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(20)などが接続されてい
る。The plane shape accuracy measuring device includes one measuring bar (12). Height adjusting screws (13) are provided at both ends of the measuring bar (12), and the adjusting screw (13) is lapped on the lapping machine (10) so that the measuring bar (12) straddles the work (11). Has been installed in. A plurality of (for example, about 10) distance sensors (14) are linearly arranged on the measuring lever (12). Further, an optical switch for height adjustment (15) is provided at a portion near both ends of the measurement bar (12). These switches (15)
By adjusting the adjusting screw (13) with the height of the measuring bar (12) so that the sensors (14) are all located in one plane, preferably horizontal, substantially parallel to the surface of the workpiece (11). Has been adjusted. Work (11)
A marker (16) is attached to the periphery of the surface of
The wrapping machine (10) is equipped with a marker detection sensor (17) for detecting the rotation angle of the work (11) by detecting the marker (16). The distance sensor (14) of the measuring bar (12), the height adjusting optical switch (15), and the marker detection sensor- (17) are connected to the processing device (19) via the sensor controller (18). Processor (19)
Is, for example, a personal computer, to which a graphic display (20) or the like is connected.
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(1
4)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。The processing device (19) outputs the plurality of distance sensors (14) of the measurement bar (12) and the distance sensors (1).
The planar shape accuracy of the work (11) is measured by performing the processing in which the positional relationship of 4) and the rotation angle of the work (11) are associated with each other.
次に、第2図を参照して、上記の装置による平面形状精
度計測の原理を説明する。Next, with reference to FIG. 2, the principle of planar shape accuracy measurement by the above apparatus will be described.
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
けるが、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、2、……、9で表わしている。FIG. 2 shows a lapping machine (10) for a measuring bar (12).
The measurement line at each rotation position of 40 ° when the work (11) is installed and rotated is shown. About 10 distance sensors (14) are attached to the measuring bar (12), but in this figure, six distance sensors (1
4) position j = ,,,,.
The position of the i = 1, 2 of the measurement by the rotation of the workpiece (11) bar (12), ..., are represented by 9.
計測バー(12)の距離センサー(14)の出力 di,jは、 di,j=ai・xj+bi+fi,j……(1) と表わすことにする。ただし、iは1,……、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。The output d i, j of the distance sensor (14) of the measurement bar (12) is expressed as d i, j = a i · x j + b i + f i, j (1). However, i is the rotational position of the work of 1 , ..., 9 and j is the sensor position of. Further, a and b are parameters of a straight line on the upper surface of the cut surface when the surface moving with the rotation of the work is cut by the measuring bar, and f is a deviation amount from the straight line, that is, a plane strain amount.
この発明の方法の基本的な考え方は、第2図における3
つの基準点A、B、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A、B、C以外の測定
値di,jからfi,jを求めることである。そして、このよ
うにすることにより、ワークの回転軸に軸ぶれが生じた
り、回転軸とワーク表面とが正確に垂直になっていなく
てワーク表面にふれ(端面のふれ)が生じたりするよう
な場合でも、これらの影響が除去されて、ワーク表面の
平面形状精度が正確に計測される。以下、その具体的な
手順を述べる。The basic idea of the method of the present invention is 3 in FIG.
Based on the measured values at the two reference points A, B and C, it is assumed that these points are in the horizontal plane and f i, j is obtained from the measured values d i, j other than the points A, B and C. is there. Then, by doing so, there is a possibility that the rotation axis of the work is displaced, or that the rotation axis and the work surface are not exactly perpendicular to each other and the work surface is fluctuated (end surface run-out). Even in these cases, these effects are removed, and the planar shape accuracy of the work surface is accurately measured. The specific procedure will be described below.
まず、点A、B、Cを通る位置1、4、7上のfi,jを
求める。First, f i, j on positions 1 , 4 , and 7 passing points A, B, and C is obtained.
点Aの測定データは1の、4のとして与えられるの
で、式(1)から、 d 1,=a 1 ・x +b 1 +f 1, …(2) d 4,=a 4 ・x +b 4 +f 4, …(3) となる。1 のと4のは同じ位置(点A)であるから、 f 1,=f 4, である。The measurement data at point A is1of,FourGiven as
From the formula (1), d 1 ,= A 1 ・ X + B 1 + F 1 , … (2) d 4 ,= A Four ・ X + B Four + F 4 , … (3)1 NotoFourAre in the same position (point A), so f 1 ,= F 4 , Is.
なお、この位置を基準とするので、f 1,=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。Since this position is used as a reference, f 1 ,= 0
Good. On the other hand, x = 0 at the center of the measuring bar (12)
Then, from the symmetry of the position of the sensor (14),
x = -X Becomes
点B、Cの位置についても同様であるので、 d 7,=a 7 ・x +b 7 +f 7, …(4) d 1,=a 1 ・x +b 1 +f 1, …(5) d 4,=a 4 ・x +b 4 +f 4, …(6) d 7,=a 7 ・x +b 7 +f 7, …(7) であり、 f 7,=f 1,=0 f 4,=f 7,=0 である。Since the same applies to the positions of the points B and C, d 7 ,= A 7 ・ X + B 7 + F 7 , (4) d 1 ,= A 1 ・ X + B 1 + F 1 , … (5) d 4 ,= A Four ・ X + B Four + F 4 , (6) d 7 ,= A 7 ・ X + B 7 + F 7 , … (7) and f 7 ,= F 1 ,= 0 f 4 ,= F 7 ,= 0.
式(2)、(5)から、 a 1 =(d 1,−d 1,) /(2・x ) …(8) b 1 =(d 1,+d 1,)/2…(9) 式(3)、(6)から、 a 4 =(d 4,−d 4,) /(2・x ) …(10) b 4 =(d 4,+d 4,)/2…(11) 式(4)、(7)から、 a 7 =(d 7,−d 7,) /(2・x ) …(12) b 7 =(d 7,+d 7,)/2…(13) したがって、1上の平面歪fは、式(8)、(9)の値
を用いて、 f 1 ,j=d 1 ,j−a 1 ・xj−b 1 …(14) で得られる。From equations (2) and (5), a 1 = (D 1 ,-D 1 ,) / (2x )… (8) b 1 = (D 1 ,+ D 1 ,) / 2 ... (9) From equations (3) and (6), a Four = (D 4 ,-D 4 ,) / (2x )… (10) b Four = (D 4 ,+ D 4 ,) / 2 ... (11) From formulas (4) and (7), a 7 = (D 7 ,-D 7 ,) / (2x )… (12) b 7 = (D 7 ,+ D 7 ,) / 2 ... (13) Therefore,1The plane strain f above is the value of the equations (8) and (9).
Using f 1 , j= D 1 , j-A 1 ・ Xj-B 1 It is obtained by (14).
同様に、4上の平面歪fは式(10)、(11)から、
7上の平面歪fは式(12)、(13)から求められ
る。Similarly, the plane strain f on 4 is calculated from equations (10) and (11) as follows:
The plane strain f on 7 is obtained from equations (12) and (13).
次に、1、4、7以外の位置でのfi,jを求める。1 、4、7以外の位置でのa、bの値は1、4、7との
対応関係から求められる。Next, f i, j at positions other than 1 , 4 , and 7 is obtained. 1, 4, 7 at a position other than the values of a, b are determined from the relationship between 1, 4, 7.
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、 f 2,=f 4, …(15) f 2,=f 1, …(16) ここで、f 4,およびf 1,は、位置4および1に
おいて前述のようにすでに得られている。For example, in FIG. 2 , a and b at position 2 are obtained as follows. Since 2 and 4 and 1 and 2 are the same point, f 2 , = f 4 , ... (15) f 2 , = f 1 , ... (16) where f 4 and f 1 , Have already been obtained at positions 4 and 1 as described above.
したがって、 d 2,=a 2 ・x +b 2 +f 2, …(17) d 2,=a 2 ・x +b 2 +f 2, …(18) であるので、 a 2 =[d 2,−d 2, −(f 2,−f 2,)] /(x −x ) …(19) b 2 =d 2,−f 2,−a 2 ・x …(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。Therefore, d 2 ,= A Two ・ X + B Two + F 2 , … (17) d 2 ,= A Two ・ X + B Two + F 2 , (18), so a Two = [D 2 ,-D 2 , -(F 2 ,-F 2 ,)] / (X -X )… (19) b Two = D 2 ,-F 2 ,-A Two ・ X … (20) Therefore,TwoAll the above f are required
Will be.
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。For the other positions 3 , 5 , 6 , 8 , 8 and 9 , similarly, f
Can be obtained.
di,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。Although d i, j is a measured value, it is desirable to use a smoothed value for each position i when processing by the above-mentioned procedure.
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(1
1)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10rpmで
回転していると、最外周の周側は約500mm/secとな
る。したがって、10msec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5mmとなるので、実用上問
題はないと考えられる。Also, it is desirable to input the data at each position i at the same time, but in reality, the sensor is scanned, and the work (1
Since 1) rotates, it will measure a position that deviates from the original position. Now, if a workpiece with a diameter of 1 m is rotating at 10 rpm, the outermost peripheral side is about 500 mm / sec. Therefore, if the input can be made within 10 msec, the maximum amount of measurement position deviation is 5 mm, and it is considered that there is no practical problem.
上記実施例では、ワーク(11)はラッピングマシン
(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。In the above embodiment, the work (11) is measured in the plane shape in the state of being attached to the lapping machine (10).
Work (11) removed from lapping machine (10)
May be rotated by an appropriate means to measure. Further, the method of the present invention can of course be applied to works other than the surface plate of the lapping machine.
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だけで、ワークの回転
軸の軸ぶれやワーク表面の端面のふれが生じたりするよ
うな場合でも、これらの影響を除去して、平面形状精度
を能率良く正確に計測することができる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, as described above, even with a large-sized work, the rotation of the work may cause shaft runout of the work or wobbling of the end surface of the work surface. Even in such a case, these effects can be removed and the planar shape accuracy can be measured efficiently and accurately.
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、A、B、C……基準点。FIG. 1 is a perspective view of a planar shape accuracy measuring apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a drawing for explaining the principle of measurement. (11) ... surface plate (work), (14) ... distance sensor, A, B, C ... reference point.
Claims (1)
離センサーをワーク表面とほぼ平行な1つの平面内に直
線状に配列し、ワークの複数の回転位置において複数の
距離センサーでワーク表面上の対応する点までの距離を
測定し、かつワーク表面上の3つの基準点について各基
準点までの距離をワークの2つの異なる回転位置におい
て2つの異なる距離センサーでそれぞれ測定し、ワーク
の2つの異なる回転位置において2つの異なる距離セン
サーで測定した同一の基準点までの距離が等しくなるよ
うに、ワークの複数の回転位置における複数の距離セン
サーからの出力信号と、ワークの各回転位置における回
転角度と、複数の距離センサーの位置関係とを対応づけ
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。1. A plurality of distance sensors are linearly arranged in one plane substantially parallel to the surface of a rotating work, and the plurality of distance sensors at a plurality of rotation positions of the work surface the work. The distances to the corresponding points above are measured, and the distances to each of the three reference points on the surface of the work are measured by two different distance sensors at two different rotational positions of the work, respectively. Output signals from multiple distance sensors at multiple rotation positions of the work and rotation at each rotation position of the work so that the distance to the same reference point measured by two different distance sensors at two different rotation positions becomes equal. A planar shape that measures the planar shape accuracy of the work surface by performing processing that associates the angle with the positional relationship of multiple distance sensors. Precision measurement method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62036371A JPH0615971B2 (en) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | Plane shape accuracy measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62036371A JPH0615971B2 (en) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | Plane shape accuracy measurement method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63204110A JPS63204110A (en) | 1988-08-23 |
| JPH0615971B2 true JPH0615971B2 (en) | 1994-03-02 |
Family
ID=12467978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62036371A Expired - Lifetime JPH0615971B2 (en) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | Plane shape accuracy measurement method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615971B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1086056A (en) * | 1996-09-11 | 1998-04-07 | Speedfam Co Ltd | Management method and device for polishing pad |
| JPH11183115A (en) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Systemseiko Co Ltd | Flatness measuring device |
| JP2000258153A (en) | 1999-03-10 | 2000-09-22 | Fujikoshi Mach Corp | Flatness measurement equipment |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100769A (en) * | 1978-01-25 | 1979-08-08 | Fujitsu Ltd | Aurface accuracy meter for magnetic disc substrate |
| JPS5744807A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-13 | Hitachi Ltd | Flatness measuring apparatus |
-
1987
- 1987-02-18 JP JP62036371A patent/JPH0615971B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63204110A (en) | 1988-08-23 |
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