CN1779413A

CN1779413A - 可移动型平面度测量装置

Info

Publication number: CN1779413A
Application number: CNA2005101161355A
Authority: CN
Inventors: 矢野克广
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: JP4938231B2; US7345773B2; US20060085994A1; JP2006119106A; CN100357704C

Abstract

在平面度测量装置中，具有平面度检测传感器的传感器单元沿直线导轨是可滑动的。支撑***支撑直线导轨，使得直线导轨在水平面中是可旋转的，由此用具有平面度检测传感器的传感器单元完全扫描被测量的晶片工作台的表面，以便确保晶片工作台的整个表面的平面度测量。

Description

可移动型平面度测量装置

技术领域

本发明涉及用于测量对象的表面的平面度的平面度测量装置。

背景技术

例如，需要定期测量在其中包含加热器的晶片工作台的平面度，该晶片工作台安装在定义真空体或化学汽相淀积(CVD)装置的处理室的密闭容器中。只要进行晶片工作台的平面度测量，就要拆除密闭容器，以便从密闭容器中取出晶片工作台，然后将晶片工作台置于用于晶片工作台的平面度测量的平面度测量装置中。当测得的晶片工作台的平面度是可接受的时，将其再次组装在密闭容器中。需要花费大约五或六个小时来拆卸密闭容器，以从中取出晶片工作台，因此需要可以快速进行晶片工作台的平面度测量而不从密闭容器中取出晶片工作台的可移动型平面度测量装置。

现有地，平面度测量装置构成为不可移动型平面度测量装置，其固定地安装在地板上的基座或桌面上。通常，该不可移动型平面度测量装置包括放置测量对象的台座，和安装平面度检测传感器的X-Y工作台。X-Y工作台沿互相垂直交叉的X轴和Y轴移动，从而用平面度检测传感器可以完全扫描对象的表面，由此能够测量对象表面的平面度。由于X-Y工作台沿X轴和Y轴的移动使得X-Y工作台占据较大的空间，导致整个不可移动型平面度测量装置的庞大。

具体地，例如，X-Y工作台沿X轴移动的范围必须是应该用平面度检测传感器沿X轴扫描的对象的最大尺寸的1.3到1.5倍。对X-Y工作台沿Y轴移动的范围也如此。也就是说，X-Y工作台非常庞大。因此，由于X-Y工作台的庞大，所以重组该不可移动型平面度测量装置作为可移动型平面度测量装置是不适当的。

JP-A-2003-075147公开了同时测量硅片的两个表面的平面度的第二现有技术的不可移动型平面度测量装置，并且包括用于支撑硅片的三个针状支撑。也就是说，硅片放在三个针状支撑的尖端上。此外，第二现有技术的不可移动型平面度测量装置包括用于上升和旋转硅片的上升/旋转机构，以及一对彼此相对固定的上和下平面度检测传感器，硅片***在上和下平面度检测传感器之间。

在平面度测量中，用上和下平面度检测传感器通过相对于硅片径向(diametrically)地移动这些传感器来扫描硅片，因此沿硅片的直径同时测量硅片的两个表面的平面度。然后，通过使用晶片上升/旋转机构，从针状支撑的尖端提起硅片，并旋转预定角度。在硅片旋转预定角度之后，硅片再次放在三个针状支撑的尖端上。随后，用上和下平面度检测传感器通过相对于硅片径向地移动这些传感器来进一步扫描硅片，并且沿硅片的另一个直径同时测量硅片的两个表面的平面度。

每当晶片上升/旋转机构上升并旋转硅片时重复这些径向的平面度测量，由此用上和下平面度检测传感器完全扫描硅片的两个表面，由此能够测量对象的两个表面的平面度。

通过使用第二现有技术的平面度测量装置，不能进行对于安装对象，例如，安装在真空体或CVD装置的处理室中的晶片工作台，的平面度测量。并且，由于晶片上升/旋转机构的庞大，所以重组第二现有技术不可移动型平面度测量装置作为可移动型平面度测量装置是不适当的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可移动型平面度测量装置，其紧凑地构成从而可以测量安装对象的平面度。

根据本发明，提供一种可移动型平面度测量装置，包括：直线导轨，以及包含平面度检测传感器的传感器单元，该传感器单元沿直线导轨是可滑动的。该装置还包括支撑***，其支撑直线导轨使得直线导轨在水平面中是可旋转的，由此用具有平面度检测传感器的传感器单元完全扫描被测量对象的表面。

在根据本发明的平面度测量装置中，可以构成支撑***使其可拆卸地安装在对象上，由此平面度测量装置被定义为可移动型装置。并且，可以构成支撑***使其可拆卸地安装在放置对象的工作台上，由此平面度测量装置被定义为可移动型装置。

优选地，支撑***包括适用于相对于对象以适当的姿态被定位的外环形凸缘，以及与外环形凸缘关联使其相对于外环形凸缘是可旋转的内环形凸缘，直线导轨牢固地安装在内环形凸缘上。

支撑***还包括***在外和内环形凸缘之间的环状支承，由此确保外和内环形凸缘之间的可旋转的结合。

优选地，外环形凸缘可以具有沿其底部的内周边形成的周边凹槽，从而对象的外周边边缘部分适合容纳在周边凹槽中，由此确保相对于对象以适当的姿态定位平面度测量装置。

或者，外环形凸缘可以具有沿其底部的内周边形成的周边凹槽，从而放置对象的工作台的外周边边缘部分适合容纳在周边凹槽中，以由此确保相对于对象以适当的姿态定位平面度测量装置。

外环形凸缘可以具有在其上形成的角度的刻度，以由此识别内环形凸缘相对于外环形凸缘的角位置。并且，直线导轨可以具有在其上形成的线性刻度，以由此识别传感器沿直线导轨的线性位置。

附图说明

由以下参考附图阐述的说明将更加清楚地理解上述目的和其它目的，其中：

图1是根据本发明的可移动型平面度测量装置的实施例的平面图；

图2A是沿图1的2A-2A线的剖视图；

图2B是图2A的局部放大图；

图3是图1和2A所示传感器单元的框图；

图4是定义真空体或化学汽相淀积(CVD)装置的处理室的密闭容器的局部剖视图，其中用于封闭密闭容器的盖被除去，可移动型平面度测量装置被可拆卸地安装在密闭容器中安装的晶片工作台上；

图5类似于图1，是安装在图4所示晶片工作台上的可移动型平面度测量装置的平面图；

图6是通过使用可移动型平面度测量装置来测量硅片的平面度的机座的正视图；

图7A是可移动型平面度测量装置的改型的平面图；以及

图7B是沿图7A的7B-7B线的剖视图。

具体实施方式

以下参考图1、2A和2B说明根据本发明的可移动型平面度测量装置的实施例。

可移动型平面度测量装置包括外环形凸缘10、内环形凸缘12和位于其间的环形滚珠轴承14，从而外和内环形凸缘10和12可彼此相对旋转，如图1、2A和2B所示。

具体的，环形滚珠轴承14包括外圈14A、内圈14B、容纳于其间的多个滚珠14C。如图2B最佳显示的，形成的外环形凸缘10具有沿其内壁的内环形槽10A，并且外圈14A牢固地固定在外环形凸缘10的内环形槽10A中。同样，形成的内环形凸缘12具有沿其外壁的外环形槽12A，并且内圈14B牢固地固定在内环形凸缘12的外环形槽12A中。对于该布置，由于位于其间的环形滚珠轴承14，而使外和内环形凸缘10和12可以彼此相对旋转。

平面度测量装置还包括牢固地安装在环形内凸缘12上，从而跨过环形内凸缘12的直线导轨16，以及悬挂在直线导轨16上以便沿直线导轨16移动的传感器单元18。具体的，直线导轨16具有在其上整体地形成的伸长的脊状轨道部分16A，并且传感器单元18具有与脊状轨道部分16A可滑动地啮合的滑块20、牢固地安装到滑块的顶部的立柱(upright stem)22以及传感器单元18牢固地贴于其上的贴块24。对于该布置，能够沿直线导轨16移动传感器单元18。

如图1所示，直线导轨16跨过内凸缘12使其稍微离开内环形凸缘12的中心，从而传感器单元18沿内环形凸缘12的直径移动。

如图1所示，在直线导轨16的脊状轨道部分16A上形成通常用参考标号26表示的线性刻度，并且传感器单元18具有与刻度26有关的指针(index)(未示出)，由此能够识别传感器单元18沿直线导轨16的位置。

并且，如图1所示，在外环形凸缘10上形成通常用参考标号28表示的角度刻度，并且内环形凸缘12具有在其上形成并且与角度刻度28有关的指针30，由此能够识别内环形凸缘12相对于外环形凸缘10的旋转位置。

如图3所示，传感器单元18包含形成为非接触型传感器的平面度检测传感器18A，诸如，激光位移型传感器、静电电容位移型传感器等。传感器单元18还包括连接到平面度检测传感器18A的驱动/处理电路18B，并且驱动/处理电路18B连接到图1和2A中未示出的计算机32。驱动/处理电路18B在计算机32的控制之下操作，以驱动平面度检测传感器18A。

传感器单元18还包括采样开关18C，其通过按下位于传感器单元18的上壁中的开关按钮18D来操作，如图1和2A所示。每当开关按钮18D被按下以由此操作采样开关18C时，从采样开关18C向计算机32输出采样信号。当计算机32收到采样信号时，它取出由平面度检测传感器18A检测到的平面度数据。

如图4所示，在该实施例中，构成平面度测量装置以便测量在其中包含加热器(未显示)的晶片工作台34的平面度，该晶片工作台安装在定义真空体或化学汽相淀积(CVD)装置的处理室的密闭容器36中。

如图4所示，通过除去盖(未示出)来打开密闭容器36的顶部，并且在晶片工作台34上可拆卸地安装可移动型平面度测量装置，用于晶片工作台34的表面的平面度测量。在可以适当地进行晶片工作台34的表面的平面度测量以前，需要总是相对于晶片工作台34以适当的姿态在晶片工作台上安装可移动型平面度测量装置。为此，如图2A和2B所示，外环形凸缘10具有沿其底部的内周边形成的环形凹槽10B，从而晶片工作台34的外周边边缘部分适合容纳在环形凹槽10B中。

也就是说，当可移动型平面度测量装置安装在晶片工作台34上，从而晶片工作台34的外周边边缘部分完全地和适合地容纳在外环形凸缘10的环形凹槽10B中时，确保以适当的姿态在晶片工作台34上安装可移动型平面度测量装置。

如图4所示，晶片工作台34牢固地安装在由密闭容器36的底部直立竖起的支柱38上。具体的，支柱38具有凸缘38A，以及从凸缘38A向下延伸的螺纹部分38B。螺纹部分38B穿过密闭容器36的底部，并且通过将螺母38C拧到螺纹部分38上，支柱38被牢固地固定在密闭容器36的底部上。

现在参考图5，在下面说明用于测量晶片工作台34的表面的平面度测量程序。

在可移动型平面度测量装置安装在晶片工作台34上之后，如图5所示，通过相对于外环形凸缘10手动地旋转内环形凸缘12，使用角度刻度28和指针30将内环形凸缘12定位在合适的初始位置。然后，从直线导轨16的一端沿直线导轨16向着其另一端手动地移动传感器单元18，如图5中的虚线箭头A1所示。

在传感器单元18沿虚线箭头A1的线移动期间，使用线性刻度26和指针(未示出)，传感器单元18被停止在每个预定的采样点。每当传感器单元18在每个预定的采样点停止时，手动地按下开关按钮10D，以由此从采样开关18C向计算机32输出采样信号(图3)。因此，每当计算机32收到来自采样开关18C的采样信号时，它取出由平面度检测传感器18A检测到的平面度数据。

在沿虚线箭头A1的线完成平面度测量之后，使用角度刻度28和指针30，内环形凸缘12被从初始位置沿角方向地顺时针旋转θ₁的旋转角。然后，从直线导轨16的一端沿直线导轨16向着其另一端手动地移动传感器单元18，如图5中的虚线箭头A2所示。

在传感器单元18沿虚线箭头A2的线移动期间，使用线性刻度26和指针(未示出)，传感器单元18被停止在每个预定的采样点。每当传感器单元18在每个预定的采样点停止时，手动地按下开关按钮10D，由此从采样开关18C向计算机32输出采样信号(图3)。因此，每当计算机32收到来自采样开关18C的采样信号时，它取出由平面度检测传感器18A检测到的平面度数据。

在沿虚线箭头A2的线完成平面度测量之后，使用角度刻度28和指针30，内环形凸缘12被沿角方向地从角位置(θ₁)顺时针旋转θ₂的旋转角。然后，从直线导轨16的一端沿直线导轨16向着其另一端手动地移动传感器单元18，如图5中的虚线箭头A3所示。以基本上与上述相同的方式沿虚线箭头A3的线进行平面度测量。

因此，通过重复上述平面度测量，用平面度检测传感器单元18完全扫描对象的表面，由此计算机32取出从晶片工作台34的整个表面得到的平面度数据，并且积累在计算机32中。由计算机32以公知的方法处理积累的平面度数据，结果完成了晶片工作台36的整个表面上的平面度测量。

如上述所示，外和内环形凸缘10和12定义了支撑直线导轨16的支撑***，使得直线导轨16在水平面中是可旋转的，并且传感器单元18沿直线导轨16是可移动的，由此用传感器单元18完全扫描晶片工作台34的表面。也就是说，虽然根据本发明的可移动型平面度测量装置是相当紧凑的，但是能够确保晶片工作台34整个表面的平面度测量。

因为可移动型平面度测量装置在平面度测量中不可避免地包括固有误差，所以需要预先准备通过实际测量具有基准平面度表面的对象得到的校准数据。也就是说，校准数据存储在计算机32的存储器中，并且在可以精确地进行晶片工作台34的整个表面的平面度测量之前，应该通过校准数据处理和校准从晶片工作台34得到的平面度数据。

如以上所述，现有地，每当进行晶片工作台34的平面度测量时，必须拆卸密闭容器36，以便从密闭容器36中取出晶片工作台34。然后，晶片工作台34被安置在用于晶片工作台34的平面度测量的不可移动型平面度测量装置中。在完成平面度测量之后，必须再次将其组装在密闭容器36中。

然而，根据本发明，能够通过仅仅从密闭容器36除去盖就能进行平面度测量而不用从密闭容器36中取出晶片工作台34。

在上述实施例中，虽然构成可移动型平面度测量装置使其测量晶片工作台34的平面度，但是它也能用于测量其它对象的平面度。例如，通过使用上述可移动型平面度测量装置能够测量硅片的平面度，如图6所示。

在该图中，参考标号40表示台座，其用于通过使用可移动型平面度测量装置来测量由参考标号SW表示的硅片的平面度。台座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和牢固地安装在支柱40B的顶部上的圆形工作台40C，硅片SW放在圆形工作台40C上。

圆形工作台40C与晶片工作台34具有基本上相同的结构(图4)，因此能够以适当的姿态在圆形工作台40C上可拆卸地安装可移动型平面度测量装置，如图6所示。因此，可以以与上述基本上相同的方式进行硅片SW的表面的平面度测量。

图7A和7B示出了上述可移动平面度测量装置的改型。注意，在图7A和7B中，与图1和6中相同的参考标号表示相同的特征，并且相似的特征具有与原型相似的参考标号。

在该改进的可移动平面度测量装置中，除外环形凸缘10′具有从其底部整体地向外延伸的正方形延伸部分10C以外，以与外环形凸缘10基本上相同的方式形成外环形凸缘10′。另一方面，台座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′和牢固地安装在支柱40B′的顶部上的正方形工作台40C′，并且构造正方形延伸部分10C使得当改进的可移动平面度测量装置安装在正方形延伸部分10C上时适合容纳正方形工作台40C′。

具体地，正方形延伸部分10C具有沿正方形延伸部分10C的底部的内周边形成的正方形凹槽10D，从而在正方形凹槽10D中适合容纳正方形工作台40C′的外方形边缘部分。因此，能够总是相对于正方形工作台40C′以合适的姿态在正方形工作台40C′上安装改进的可移动型平面度测量装置，由此可以适当地进行硅片SW的表面的平面度测量。

在上述实施例中，虽然沿直线导轨16手动地移动传感器单元18，但是，如有必要，也能够通过在传感器单元18中引入合适的驱动***来自动地进行传感器单元18的移动。在这种情况下，由平面度检测传感器18A检测到的平面度数据可以被计算机32以有规律的时间间隔自动地取出。并且，能够通过使合适的驱动***与内环形凸缘12关联来相对于外环形凸缘10自动地进行内环形凸缘12的旋转运动。

最后，本领域的技术人员应当理解，上述说明是本装置的优选实施例，并且本发明可以进行各种变化和改型而不脱离其精神和范围。

Claims

1.一种平面度测量装置，包括：

直线导轨；

包含平面度检测传感器的传感器单元，所述传感器单元沿所述直线导轨是可滑动的；以及

支撑***，其支撑所述直线导轨使得所述直线导轨在水平面中是可旋转的，由此用具有平面度检测传感器的所述传感器单元扫描被测量对象的表面。

2.如权利要求1所述的平面度测量装置，其中构成所述支撑***使其可拆卸地安装在所述对象上，由此该平面度测量装置被定义为可移动型装置。

3.如权利要求1所述的平面度测量装置，其中构成所述支撑***使其可拆卸地安装在其上放置对象的工作台上，由此该平面度测量装置被定义为可移动型装置。

4.如权利要求1所述的平面度测量装置，其中所述支撑***包括适于以适当的姿态相对于所述对象被定位的外环形凸缘，以及与所述外环形凸缘关联使其相对于所述外环形凸缘可旋转的内环形凸缘，所述直线导轨牢固地安装在所述内环形凸缘上。

5.如权利要求4所述的平面度测量装置，其中所述支撑***还包括***在所述外和内环形凸缘之间的环状轴承，以由此确保外和内环形凸缘之间可旋转的结合。

6.如权利要求4所述的平面度测量装置，其中所述外环形凸缘具有沿其底部的内周边形成的周边凹槽，从而所述对象的外周边边缘部分适合地容纳在所述周边凹槽中，以由此确保以适当的姿态相对于所述对象定位所述平面度测量装置。

7.如权利要求4所述的平面度测量装置，其中所述外环形凸缘具有沿其底部的内周边形成的周边凹槽，从而在其上放置所述对象的工作台的外周边边缘部分适合地容纳在所述周边凹槽中，以由此确保以适当的姿态相对于所述对象定位所述平面度测量装置。

8.如权利要求4所述的平面度测量装置，其中所述外环形凸缘具有在其上形成的角度刻度，以由此识别所述内环形凸缘相对于所述外环形凸缘的角位置。

9.如权利要求1所述的平面度测量装置，其中所述直线导轨具有在其上形成的线性刻度，以由此识别所述传感器单元沿所述直线导轨的线性位置。