專利名稱：可移動型平面度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量對象的表面的平面度的平面度測量裝置。
背景技術(shù)：
例如，需要定期測量在其中包含加熱器的晶片工作臺的平面度，該晶片工作臺安裝在定義真空體或化學(xué)汽相淀積(CVD)裝置的處理室的密閉容器中。只要進(jìn)行晶片工作臺的平面度測量，就要拆除密閉容器，以便從密閉容器中取出晶片工作臺，然后將晶片工作臺置于用于晶片工作臺的平面度測量的平面度測量裝置中。當(dāng)測得的晶片工作臺的平面度是可接受的時，將其再次組裝在密閉容器中。需要花費大約五或六個小時來拆卸密閉容器，以從中取出晶片工作臺，因此需要可以快速進(jìn)行晶片工作臺的平面度測量而不從密閉容器中取出晶片工作臺的可移動型平面度測量裝置。
現(xiàn)有地，平面度測量裝置構(gòu)成為不可移動型平面度測量裝置，其固定地安裝在地板上的基座或桌面上。通常，該不可移動型平面度測量裝置包括放置測量對象的臺座，和安裝平面度檢測傳感器的X-Y工作臺。X-Y工作臺沿互相垂直交叉的X軸和Y軸移動，從而用平面度檢測傳感器可以完全掃描對象的表面，由此能夠測量對象表面的平面度。由于X-Y工作臺沿X軸和Y軸的移動使得X-Y工作臺占據(jù)較大的空間，導(dǎo)致整個不可移動型平面度測量裝置的龐大。
具體地，例如，X-Y工作臺沿X軸移動的范圍必須是應(yīng)該用平面度檢測傳感器沿X軸掃描的對象的最大尺寸的1.3到1.5倍。對X-Y工作臺沿Y軸移動的范圍也如此。也就是說，X-Y工作臺非常龐大。因此，由于X-Y工作臺的龐大，所以重組該不可移動型平面度測量裝置作為可移動型平面度測量裝置是不適當(dāng)?shù)摹?br> JP-A-2003-075147公開了同時測量硅片的兩個表面的平面度的第二現(xiàn)有技術(shù)的不可移動型平面度測量裝置，并且包括用于支撐硅片的三個針狀支撐。也就是說，硅片放在三個針狀支撐的尖端上。此外，第二現(xiàn)有技術(shù)的不可移動型平面度測量裝置包括用于上升和旋轉(zhuǎn)硅片的上升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以及一對彼此相對固定的上和下平面度檢測傳感器，硅片插入在上和下平面度檢測傳感器之間。
在平面度測量中，用上和下平面度檢測傳感器通過相對于硅片徑向(diametrically)地移動這些傳感器來掃描硅片，因此沿硅片的直徑同時測量硅片的兩個表面的平面度。然后，通過使用晶片上升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，從針狀支撐的尖端提起硅片，并旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。在硅片旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度之后，硅片再次放在三個針狀支撐的尖端上。隨后，用上和下平面度檢測傳感器通過相對于硅片徑向地移動這些傳感器來進(jìn)一步掃描硅片，并且沿硅片的另一個直徑同時測量硅片的兩個表面的平面度。
每當(dāng)晶片上升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上升并旋轉(zhuǎn)硅片時重復(fù)這些徑向的平面度測量，由此用上和下平面度檢測傳感器完全掃描硅片的兩個表面，由此能夠測量對象的兩個表面的平面度。
通過使用第二現(xiàn)有技術(shù)的平面度測量裝置，不能進(jìn)行對于安裝對象，例如，安裝在真空體或CVD裝置的處理室中的晶片工作臺，的平面度測量。并且，由于晶片上升/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的龐大，所以重組第二現(xiàn)有技術(shù)不可移動型平面度測量裝置作為可移動型平面度測量裝置是不適當(dāng)?shù)摹?br>
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可移動型平面度測量裝置，其緊湊地構(gòu)成從而可以測量安裝對象的平面度。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可移動型平面度測量裝置，包括直線導(dǎo)軌，以及包含平面度檢測傳感器的傳感器單元，該傳感器單元沿直線導(dǎo)軌是可滑動的。該裝置還包括支撐系統(tǒng)，其支撐直線導(dǎo)軌使得直線導(dǎo)軌在水平面中是可旋轉(zhuǎn)的，由此用具有平面度檢測傳感器的傳感器單元完全掃描被測量對象的表面。
在根據(jù)本發(fā)明的平面度測量裝置中，可以構(gòu)成支撐系統(tǒng)使其可拆卸地安裝在對象上，由此平面度測量裝置被定義為可移動型裝置。并且，可以構(gòu)成支撐系統(tǒng)使其可拆卸地安裝在放置對象的工作臺上，由此平面度測量裝置被定義為可移動型裝置。
優(yōu)選地，支撐系統(tǒng)包括適用于相對于對象以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)被定位的外環(huán)形凸緣，以及與外環(huán)形凸緣關(guān)聯(lián)使其相對于外環(huán)形凸緣是可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)環(huán)形凸緣，直線導(dǎo)軌牢固地安裝在內(nèi)環(huán)形凸緣上。
支撐系統(tǒng)還包括插入在外和內(nèi)環(huán)形凸緣之間的環(huán)狀支承，由此確保外和內(nèi)環(huán)形凸緣之間的可旋轉(zhuǎn)的結(jié)合。
優(yōu)選地，外環(huán)形凸緣可以具有沿其底部的內(nèi)周邊形成的周邊凹槽，從而對象的外周邊邊緣部分適合容納在周邊凹槽中，由此確保相對于對象以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)定位平面度測量裝置。
或者，外環(huán)形凸緣可以具有沿其底部的內(nèi)周邊形成的周邊凹槽，從而放置對象的工作臺的外周邊邊緣部分適合容納在周邊凹槽中，以由此確保相對于對象以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)定位平面度測量裝置。
外環(huán)形凸緣可以具有在其上形成的角度的刻度，以由此識別內(nèi)環(huán)形凸緣相對于外環(huán)形凸緣的角位置。并且，直線導(dǎo)軌可以具有在其上形成的線性刻度，以由此識別傳感器沿直線導(dǎo)軌的線性位置。


由以下參考附圖闡述的說明將更加清楚地理解上述目的和其它目的，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的可移動型平面度測量裝置的實施例的平面圖；圖2A是沿圖1的2A-2A線的剖視圖；圖2B是圖2A的局部放大圖；圖3是圖1和2A所示傳感器單元的框圖；圖4是定義真空體或化學(xué)汽相淀積(CVD)裝置的處理室的密閉容器的局部剖視圖，其中用于封閉密閉容器的蓋被除去，可移動型平面度測量裝置被可拆卸地安裝在密閉容器中安裝的晶片工作臺上；圖5類似于圖1，是安裝在圖4所示晶片工作臺上的可移動型平面度測量裝置的平面圖；圖6是通過使用可移動型平面度測量裝置來測量硅片的平面度的機(jī)座的正視圖；圖7A是可移動型平面度測量裝置的改型的平面圖；以及圖7B是沿圖7A的7B-7B線的剖視圖。
具體實施例方式
以下參考圖1、2A和2B說明根據(jù)本發(fā)明的可移動型平面度測量裝置的實施例。
可移動型平面度測量裝置包括外環(huán)形凸緣10、內(nèi)環(huán)形凸緣12和位于其間的環(huán)形滾珠軸承14，從而外和內(nèi)環(huán)形凸緣10和12可彼此相對旋轉(zhuǎn)，如圖1、2A和2B所示。
具體的，環(huán)形滾珠軸承14包括外圈14A、內(nèi)圈14B、容納于其間的多個滾珠14C。如圖2B最佳顯示的，形成的外環(huán)形凸緣10具有沿其內(nèi)壁的內(nèi)環(huán)形槽10A，并且外圈14A牢固地固定在外環(huán)形凸緣10的內(nèi)環(huán)形槽10A中。同樣，形成的內(nèi)環(huán)形凸緣12具有沿其外壁的外環(huán)形槽12A，并且內(nèi)圈14B牢固地固定在內(nèi)環(huán)形凸緣12的外環(huán)形槽12A中。對于該布置，由于位于其間的環(huán)形滾珠軸承14，而使外和內(nèi)環(huán)形凸緣10和12可以彼此相對旋轉(zhuǎn)。
平面度測量裝置還包括牢固地安裝在環(huán)形內(nèi)凸緣12上，從而跨過環(huán)形內(nèi)凸緣12的直線導(dǎo)軌16，以及懸掛在直線導(dǎo)軌16上以便沿直線導(dǎo)軌16移動的傳感器單元18。具體的，直線導(dǎo)軌16具有在其上整體地形成的伸長的脊?fàn)钴壍啦糠?6A，并且傳感器單元18具有與脊?fàn)钴壍啦糠?6A可滑動地嚙合的滑塊20、牢固地安裝到滑塊的頂部的立柱(upright stem)22以及傳感器單元18牢固地貼于其上的貼塊24。對于該布置，能夠沿直線導(dǎo)軌16移動傳感器單元18。
如圖1所示，直線導(dǎo)軌16跨過內(nèi)凸緣12使其稍微離開內(nèi)環(huán)形凸緣12的中心，從而傳感器單元18沿內(nèi)環(huán)形凸緣12的直徑移動。
如圖1所示，在直線導(dǎo)軌16的脊?fàn)钴壍啦糠?6A上形成通常用參考標(biāo)號26表示的線性刻度，并且傳感器單元18具有與刻度26有關(guān)的指針(index)(未示出)，由此能夠識別傳感器單元18沿直線導(dǎo)軌16的位置。
并且，如圖1所示，在外環(huán)形凸緣10上形成通常用參考標(biāo)號28表示的角度刻度，并且內(nèi)環(huán)形凸緣12具有在其上形成并且與角度刻度28有關(guān)的指針30，由此能夠識別內(nèi)環(huán)形凸緣12相對于外環(huán)形凸緣10的旋轉(zhuǎn)位置。
如圖3所示，傳感器單元18包含形成為非接觸型傳感器的平面度檢測傳感器18A，諸如，激光位移型傳感器、靜電電容位移型傳感器等。傳感器單元18還包括連接到平面度檢測傳感器18A的驅(qū)動/處理電路18B，并且驅(qū)動/處理電路18B連接到圖1和2A中未示出的計算機(jī)32。驅(qū)動/處理電路18B在計算機(jī)32的控制之下操作，以驅(qū)動平面度檢測傳感器18A。
傳感器單元18還包括采樣開關(guān)18C，其通過按下位于傳感器單元18的上壁中的開關(guān)按鈕18D來操作，如圖1和2A所示。每當(dāng)開關(guān)按鈕18D被按下以由此操作采樣開關(guān)18C時，從采樣開關(guān)18C向計算機(jī)32輸出采樣信號。當(dāng)計算機(jī)32收到采樣信號時，它取出由平面度檢測傳感器18A檢測到的平面度數(shù)據(jù)。
如圖4所示，在該實施例中，構(gòu)成平面度測量裝置以便測量在其中包含加熱器(未顯示)的晶片工作臺34的平面度，該晶片工作臺安裝在定義真空體或化學(xué)汽相淀積(CVD)裝置的處理室的密閉容器36中。
如圖4所示，通過除去蓋(未示出)來打開密閉容器36的頂部，并且在晶片工作臺34上可拆卸地安裝可移動型平面度測量裝置，用于晶片工作臺34的表面的平面度測量。在可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行晶片工作臺34的表面的平面度測量以前，需要總是相對于晶片工作臺34以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)在晶片工作臺上安裝可移動型平面度測量裝置。為此，如圖2A和2B所示，外環(huán)形凸緣10具有沿其底部的內(nèi)周邊形成的環(huán)形凹槽10B，從而晶片工作臺34的外周邊邊緣部分適合容納在環(huán)形凹槽10B中。
也就是說，當(dāng)可移動型平面度測量裝置安裝在晶片工作臺34上，從而晶片工作臺34的外周邊邊緣部分完全地和適合地容納在外環(huán)形凸緣10的環(huán)形凹槽10B中時，確保以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)在晶片工作臺34上安裝可移動型平面度測量裝置。
如圖4所示，晶片工作臺34牢固地安裝在由密閉容器36的底部直立豎起的支柱38上。具體的，支柱38具有凸緣38A，以及從凸緣38A向下延伸的螺紋部分38B。螺紋部分38B穿過密閉容器36的底部，并且通過將螺母38C擰到螺紋部分38上，支柱38被牢固地固定在密閉容器36的底部上。
現(xiàn)在參考圖5，在下面說明用于測量晶片工作臺34的表面的平面度測量程序。
在可移動型平面度測量裝置安裝在晶片工作臺34上之后，如圖5所示，通過相對于外環(huán)形凸緣10手動地旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)形凸緣12，使用角度刻度28和指針30將內(nèi)環(huán)形凸緣12定位在合適的初始位置。然后，從直線導(dǎo)軌16的一端沿直線導(dǎo)軌16向著其另一端手動地移動傳感器單元18，如圖5中的虛線箭頭A1所示。
在傳感器單元18沿虛線箭頭A1的線移動期間，使用線性刻度26和指針(未示出)，傳感器單元18被停止在每個預(yù)定的采樣點。每當(dāng)傳感器單元18在每個預(yù)定的采樣點停止時，手動地按下開關(guān)按鈕10D，以由此從采樣開關(guān)18C向計算機(jī)32輸出采樣信號(圖3)。因此，每當(dāng)計算機(jī)32收到來自采樣開關(guān)18C的采樣信號時，它取出由平面度檢測傳感器18A檢測到的平面度數(shù)據(jù)。
在沿虛線箭頭A1的線完成平面度測量之后，使用角度刻度28和指針30，內(nèi)環(huán)形凸緣12被從初始位置沿角方向地順時針旋轉(zhuǎn)θ1的旋轉(zhuǎn)角。然后，從直線導(dǎo)軌16的一端沿直線導(dǎo)軌16向著其另一端手動地移動傳感器單元18，如圖5中的虛線箭頭A2所示。
在傳感器單元18沿虛線箭頭A2的線移動期間，使用線性刻度26和指針(未示出)，傳感器單元18被停止在每個預(yù)定的采樣點。每當(dāng)傳感器單元18在每個預(yù)定的采樣點停止時，手動地按下開關(guān)按鈕10D，由此從采樣開關(guān)18C向計算機(jī)32輸出采樣信號(圖3)。因此，每當(dāng)計算機(jī)32收到來自采樣開關(guān)18C的采樣信號時，它取出由平面度檢測傳感器18A檢測到的平面度數(shù)據(jù)。
在沿虛線箭頭A2的線完成平面度測量之后，使用角度刻度28和指針30，內(nèi)環(huán)形凸緣12被沿角方向地從角位置(θ1)順時針旋轉(zhuǎn)θ2的旋轉(zhuǎn)角。然后，從直線導(dǎo)軌16的一端沿直線導(dǎo)軌16向著其另一端手動地移動傳感器單元18，如圖5中的虛線箭頭A3所示。以基本上與上述相同的方式沿虛線箭頭A3的線進(jìn)行平面度測量。
因此，通過重復(fù)上述平面度測量，用平面度檢測傳感器單元18完全掃描對象的表面，由此計算機(jī)32取出從晶片工作臺34的整個表面得到的平面度數(shù)據(jù)，并且積累在計算機(jī)32中。由計算機(jī)32以公知的方法處理積累的平面度數(shù)據(jù)，結(jié)果完成了晶片工作臺36的整個表面上的平面度測量。
如上述所示，外和內(nèi)環(huán)形凸緣10和12定義了支撐直線導(dǎo)軌16的支撐系統(tǒng)，使得直線導(dǎo)軌16在水平面中是可旋轉(zhuǎn)的，并且傳感器單元18沿直線導(dǎo)軌16是可移動的，由此用傳感器單元18完全掃描晶片工作臺34的表面。也就是說，雖然根據(jù)本發(fā)明的可移動型平面度測量裝置是相當(dāng)緊湊的，但是能夠確保晶片工作臺34整個表面的平面度測量。
因為可移動型平面度測量裝置在平面度測量中不可避免地包括固有誤差，所以需要預(yù)先準(zhǔn)備通過實際測量具有基準(zhǔn)平面度表面的對象得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。也就是說，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在計算機(jī)32的存儲器中，并且在可以精確地進(jìn)行晶片工作臺34的整個表面的平面度測量之前，應(yīng)該通過校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理和校準(zhǔn)從晶片工作臺34得到的平面度數(shù)據(jù)。
如以上所述，現(xiàn)有地，每當(dāng)進(jìn)行晶片工作臺34的平面度測量時，必須拆卸密閉容器36，以便從密閉容器36中取出晶片工作臺34。然后，晶片工作臺34被安置在用于晶片工作臺34的平面度測量的不可移動型平面度測量裝置中。在完成平面度測量之后，必須再次將其組裝在密閉容器36中。
然而，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過僅僅從密閉容器36除去蓋就能進(jìn)行平面度測量而不用從密閉容器36中取出晶片工作臺34。
在上述實施例中，雖然構(gòu)成可移動型平面度測量裝置使其測量晶片工作臺34的平面度，但是它也能用于測量其它對象的平面度。例如，通過使用上述可移動型平面度測量裝置能夠測量硅片的平面度，如圖6所示。
在該圖中，參考標(biāo)號40表示臺座，其用于通過使用可移動型平面度測量裝置來測量由參考標(biāo)號SW表示的硅片的平面度。臺座40包括放置在地板(未示出)上的基座40A、直立在基座40A上的支柱40B和牢固地安裝在支柱40B的頂部上的圓形工作臺40C，硅片SW放在圓形工作臺40C上。
圓形工作臺40C與晶片工作臺34具有基本上相同的結(jié)構(gòu)(圖4)，因此能夠以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)在圓形工作臺40C上可拆卸地安裝可移動型平面度測量裝置，如圖6所示。因此，可以以與上述基本上相同的方式進(jìn)行硅片SW的表面的平面度測量。
圖7A和7B示出了上述可移動平面度測量裝置的改型。注意，在圖7A和7B中，與圖1和6中相同的參考標(biāo)號表示相同的特征，并且相似的特征具有與原型相似的參考標(biāo)號。
在該改進(jìn)的可移動平面度測量裝置中，除外環(huán)形凸緣10′具有從其底部整體地向外延伸的正方形延伸部分10C以外，以與外環(huán)形凸緣10基本上相同的方式形成外環(huán)形凸緣10′。另一方面，臺座40′包括放置在地板(未示出)上的基座40A′、直立在基座40A′上的支柱40B′和牢固地安裝在支柱40B′的頂部上的正方形工作臺40C′，并且構(gòu)造正方形延伸部分10C使得當(dāng)改進(jìn)的可移動平面度測量裝置安裝在正方形延伸部分10C上時適合容納正方形工作臺40C′。
具體地，正方形延伸部分10C具有沿正方形延伸部分10C的底部的內(nèi)周邊形成的正方形凹槽10D，從而在正方形凹槽10D中適合容納正方形工作臺40C′的外方形邊緣部分。因此，能夠總是相對于正方形工作臺40C′以合適的姿態(tài)在正方形工作臺40C′上安裝改進(jìn)的可移動型平面度測量裝置，由此可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行硅片SW的表面的平面度測量。
在上述實施例中，雖然沿直線導(dǎo)軌16手動地移動傳感器單元18，但是，如有必要，也能夠通過在傳感器單元18中引入合適的驅(qū)動系統(tǒng)來自動地進(jìn)行傳感器單元18的移動。在這種情況下，由平面度檢測傳感器18A檢測到的平面度數(shù)據(jù)可以被計算機(jī)32以有規(guī)律的時間間隔自動地取出。并且，能夠通過使合適的驅(qū)動系統(tǒng)與內(nèi)環(huán)形凸緣12關(guān)聯(lián)來相對于外環(huán)形凸緣10自動地進(jìn)行內(nèi)環(huán)形凸緣12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
最后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述說明是本裝置的優(yōu)選實施例，并且本發(fā)明可以進(jìn)行各種變化和改型而不脫離其精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種平面度測量裝置，包括直線導(dǎo)軌；包含平面度檢測傳感器的傳感器單元，所述傳感器單元沿所述直線導(dǎo)軌是可滑動的；以及支撐系統(tǒng)，其支撐所述直線導(dǎo)軌使得所述直線導(dǎo)軌在水平面中是可旋轉(zhuǎn)的，由此用具有平面度檢測傳感器的所述傳感器單元掃描被測量對象的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的平面度測量裝置，其中構(gòu)成所述支撐系統(tǒng)使其可拆卸地安裝在所述對象上，由此該平面度測量裝置被定義為可移動型裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的平面度測量裝置，其中構(gòu)成所述支撐系統(tǒng)使其可拆卸地安裝在其上放置對象的工作臺上，由此該平面度測量裝置被定義為可移動型裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的平面度測量裝置，其中所述支撐系統(tǒng)包括適于以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)相對于所述對象被定位的外環(huán)形凸緣，以及與所述外環(huán)形凸緣關(guān)聯(lián)使其相對于所述外環(huán)形凸緣可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)環(huán)形凸緣，所述直線導(dǎo)軌牢固地安裝在所述內(nèi)環(huán)形凸緣上。
5.如權(quán)利要求4所述的平面度測量裝置，其中所述支撐系統(tǒng)還包括插入在所述外和內(nèi)環(huán)形凸緣之間的環(huán)狀軸承，以由此確保外和內(nèi)環(huán)形凸緣之間可旋轉(zhuǎn)的結(jié)合。
6.如權(quán)利要求4所述的平面度測量裝置，其中所述外環(huán)形凸緣具有沿其底部的內(nèi)周邊形成的周邊凹槽，從而所述對象的外周邊邊緣部分適合地容納在所述周邊凹槽中，以由此確保以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)相對于所述對象定位所述平面度測量裝置。
7.如權(quán)利要求4所述的平面度測量裝置，其中所述外環(huán)形凸緣具有沿其底部的內(nèi)周邊形成的周邊凹槽，從而在其上放置所述對象的工作臺的外周邊邊緣部分適合地容納在所述周邊凹槽中，以由此確保以適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)相對于所述對象定位所述平面度測量裝置。
8.如權(quán)利要求4所述的平面度測量裝置，其中所述外環(huán)形凸緣具有在其上形成的角度刻度，以由此識別所述內(nèi)環(huán)形凸緣相對于所述外環(huán)形凸緣的角位置。
9.如權(quán)利要求1所述的平面度測量裝置，其中所述直線導(dǎo)軌具有在其上形成的線性刻度，以由此識別所述傳感器單元沿所述直線導(dǎo)軌的線性位置。
全文摘要
在平面度測量裝置中，具有平面度檢測傳感器的傳感器單元沿直線導(dǎo)軌是可滑動的。支撐系統(tǒng)支撐直線導(dǎo)軌，使得直線導(dǎo)軌在水平面中是可旋轉(zhuǎn)的，由此用具有平面度檢測傳感器的傳感器單元完全掃描被測量的晶片工作臺的表面，以便確保晶片工作臺的整個表面的平面度測量。
文檔編號G01B7/34GK1779413SQ20051011613
公開日2006年5月31日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者矢野克廣 申請人:恩益禧電子股份有限公司