專利名稱：在兩個(gè)渦流傳感頭之間測(cè)量待測(cè)物厚度的方法和裝置的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)本發(fā)明基于下列美國(guó)專利申請(qǐng)，要求它們的優(yōu)先權(quán)，并在此以引用方式將它們的全部?jī)?nèi)容并入本文2003年10月14日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?0/685,210的美國(guó)專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)又要求了2002年12月13日提交的、序列號(hào)為60/433,429的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，它們的標(biāo)題均為“METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING OBJECTTHICKNESS”。
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及一種測(cè)量物體厚度的裝置，特別是一種測(cè)量物體厚度的具有渦流傳感器的裝置。
背景技術(shù)：
渦流傳感器是非接觸式的測(cè)量裝置，用于測(cè)量導(dǎo)電物體之厚度。簡(jiǎn)單地說，一個(gè)渦流傳感器包括一個(gè)傳感線圈，當(dāng)傳感線圈被交流電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)振蕩磁場(chǎng)，該振蕩磁場(chǎng)會(huì)在一個(gè)鄰近的導(dǎo)電物體的表面產(chǎn)生渦流。該渦流的大小取決于磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及該導(dǎo)電物體的阻抗，而該導(dǎo)電物體的阻抗與該導(dǎo)電物體的厚度以及該導(dǎo)電物體的電阻系數(shù)有關(guān)。所以該物體的厚度可以由該物體已知的電阻系數(shù)以及所測(cè)量的渦流大小或阻抗來確定。
在半導(dǎo)體制造中，渦流傳感器一般被用來測(cè)量在晶片襯底上沉積的導(dǎo)電層(例如一個(gè)銅層)的厚度。渦流傳感器被用來測(cè)量一個(gè)導(dǎo)電層在該晶片上不同取樣點(diǎn)處的厚度。在大多數(shù)情況中，為了避免在后續(xù)處理過程(如蝕刻)中出現(xiàn)問題，擁有一個(gè)厚度大致均勻的導(dǎo)電層是很重要的。因此，正確地測(cè)量導(dǎo)電層的厚度也就很重要，以便在需要的時(shí)候，可對(duì)晶片進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚僮饕垣@得所需之厚度。或者，直接廢棄該晶片以避免不必要的進(jìn)一步處理。
一般而言，現(xiàn)有的測(cè)量晶片上導(dǎo)電層厚度的渦流傳感裝置非常慢。而且，渦流傳感裝置對(duì)于待測(cè)物相對(duì)于渦流傳感器的偶然移動(dòng)非常敏感。因此，現(xiàn)有的渦流傳感裝置常擁有非常復(fù)雜且昂貴的定位控制機(jī)構(gòu)，以使得渦流傳感裝置傳感器和待測(cè)物(晶片)間保持一個(gè)固定的距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了測(cè)量待測(cè)物(例如沉積于晶片襯底上的導(dǎo)電層的一部分)的厚度的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的裝置包括一個(gè)具有第一傳感頭和第二傳感頭的渦流傳感器。對(duì)所述傳感頭進(jìn)行定位以使兩者之間具有一個(gè)預(yù)定縫隙，以便至少讓待測(cè)物的一部分從其間穿過。當(dāng)待測(cè)物從傳感頭間穿過時(shí)，傳感頭對(duì)待測(cè)物上的給定取樣點(diǎn)進(jìn)行的測(cè)量。該裝置還包括一個(gè)位置傳感機(jī)構(gòu)，用以確定待測(cè)物上的取樣點(diǎn)的位置。該裝置還包括一個(gè)評(píng)估電路，其與渦流傳感器和位置傳感機(jī)構(gòu)相連通，以確定待測(cè)物在各個(gè)取樣點(diǎn)的厚度。該裝置還可得包括一個(gè)在測(cè)量時(shí)將待測(cè)物移動(dòng)穿過所述縫隙的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，該裝置還包括一個(gè)位移傳感器，以便檢測(cè)待測(cè)物在第一傳感頭和第二傳感頭間的延伸方向上的任何位移。位移傳感器與該評(píng)估電路連通，而該評(píng)估電路將所測(cè)量的數(shù)據(jù)加以調(diào)整，以便補(bǔ)償因待測(cè)物的任何被檢測(cè)到的位移所造成的誤差。
一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法包括利用位于待測(cè)物相反側(cè)的第一傳感頭和第二傳感頭，在待測(cè)物上的取樣點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量。該方法還包括確定待測(cè)物上的取樣點(diǎn)的位置，且計(jì)算待測(cè)物在多個(gè)取樣點(diǎn)的厚度。測(cè)量時(shí)，待測(cè)物相對(duì)于第一傳感頭和第二傳感頭而移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，該方法還包括檢測(cè)待測(cè)物在第一傳感頭和第二傳感頭間的延伸方向上的任何位移的步驟。而所測(cè)量的數(shù)據(jù)將被調(diào)整，以便補(bǔ)償待測(cè)物的任何被檢測(cè)到位移所造成的誤差。
根據(jù)以下的詳細(xì)描述中，之前所述的這些特征和其它特征將可被容易地理解，在詳細(xì)描述中通過圖解說明的方式示出和介紹了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。應(yīng)該意識(shí)到的是，本發(fā)明可以有其它不同的實(shí)施例，且其各個(gè)方面均可被修改，但所有的修改都不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的附圖和描述僅為示例性的，而非限制性的。


圖1是一種代表性的渦流傳感頭的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種測(cè)量物體厚度裝置的方塊圖；圖3是圖2裝置中某些組件的立體圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)的一種單渦流傳感器的磁通線分布的示意圖圖5是圖2的雙渦流傳感頭測(cè)量裝置的磁通線分布的示意圖；圖6說明了一種根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的裝置，其對(duì)于待測(cè)物與渦流傳感頭之間距離的變化較不敏感。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的距離補(bǔ)償因子的代表性值隨著待測(cè)物位移距離變化的示意圖以及圖8是說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種測(cè)量物體厚度方法的過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一般涉及一種動(dòng)態(tài)性渦流傳感裝置，其可迅速且準(zhǔn)確地確定待測(cè)物在其不同取樣點(diǎn)處的厚度。簡(jiǎn)單來說，本裝置包括一個(gè)渦流傳感器，其具有兩個(gè)相隔一個(gè)預(yù)定縫隙的傳感頭。在測(cè)量的時(shí)候，待測(cè)物的某些部分移動(dòng)穿過該縫隙，且當(dāng)待測(cè)物移動(dòng)時(shí)，待測(cè)物在不同取樣點(diǎn)的厚度可以被測(cè)量出來。本裝置亦包括一個(gè)位置傳感器，以便在測(cè)量時(shí)，確定每一個(gè)取樣點(diǎn)相對(duì)于待測(cè)物的位置。
通過利用位于待測(cè)物相反側(cè)的兩個(gè)渦流傳感頭，本裝置的測(cè)量精確度大幅度增加。這是因?yàn)楸狙b置對(duì)于待測(cè)物在移動(dòng)穿過該縫隙時(shí)所產(chǎn)生的預(yù)定取樣點(diǎn)的不經(jīng)意地的移動(dòng)(趨近或遠(yuǎn)離傳感頭)或震動(dòng)顯得較不敏感。所以本裝置可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的測(cè)量，允許多個(gè)取樣點(diǎn)被迅速地測(cè)量。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例期望包括一種Z位置傳感器，以便測(cè)量待測(cè)物和傳感頭之間的距離，進(jìn)而確定任何與距離有關(guān)的補(bǔ)償因子。并且將補(bǔ)償因子應(yīng)用至所測(cè)量的原始數(shù)據(jù)中以補(bǔ)償距離和震動(dòng)作用從而進(jìn)一步改善測(cè)量的精確度。
圖1示意性地說明了一種根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的可用于一個(gè)厚度測(cè)量裝置中的代表性渦流傳感頭10。渦流傳感頭10包括一個(gè)壺形芯12和一個(gè)傳感線圈14。舉例來說，壺形芯12可為一種劈開的鐵氧體壺形芯。例如，壺形芯12的直徑約為9毫米，高度約為4毫米。也可使用具有其它結(jié)構(gòu)和尺寸的芯。傳感線圈14則可用規(guī)格為26-32號(hào)的導(dǎo)線，并且匝數(shù)約為10-30圈。也可使用其它尺寸的導(dǎo)線和線圈結(jié)構(gòu)。
傳感線圈14在被交流電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)，而振蕩磁場(chǎng)在鄰近的導(dǎo)電物體的表面上會(huì)產(chǎn)生渦流。該渦流的大小取決于交流電所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及導(dǎo)電物體的阻抗，而導(dǎo)電物體的阻抗與導(dǎo)電物體的厚度及其電阻系數(shù)有關(guān)。所以，導(dǎo)電物體的厚度可由導(dǎo)電物體已知的電阻系數(shù)和通過傳感線圈所檢測(cè)到的渦流計(jì)算出來。
也可以使用其它類型的渦流傳感頭，例如一個(gè)具有兩個(gè)傳感線圈的傳感頭。其中一個(gè)主線圈在被交流電流驅(qū)動(dòng)并產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)，同時(shí)另一個(gè)拾波線圈接收來自該待測(cè)物的響應(yīng)信號(hào)。
圖2是一種根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的測(cè)量物體厚度的裝置20的代表性的方塊圖。圖3是裝置20中的某些元件的立體圖。現(xiàn)參考圖2和圖3，裝置20包括一個(gè)渦流傳感器，其具有兩個(gè)傳感頭24、26，兩者以串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的形式相連接。渦流傳感頭24，26被分別安裝在各自的支架28上，以使它們彼此之間相隔一個(gè)預(yù)定距離，從而在其間形成一個(gè)門或縫隙。該縫隙的距離可隨著被測(cè)量的待測(cè)物的尺寸大小而變化。一般而言，例如在半導(dǎo)體處理過程中測(cè)量沉積于晶片上的膜層的厚度時(shí)，該縫隙距離的范圍約在2-6毫米之間。已發(fā)現(xiàn)，這樣的范圍在典型的半導(dǎo)體處理過程應(yīng)用中，提供適當(dāng)?shù)陌唿c(diǎn)尺寸、信號(hào)強(qiáng)度和處理過程可靠度。
渦流傳感頭24、26可被連接至一個(gè)傳感器板電路30。傳感器板電路30除了產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)渦流傳感頭24，26所需的交流電，并且自傳感頭24、26中接收一個(gè)指示待測(cè)物厚度的拾波渦流信號(hào)。具有電壓形式的拾波渦流信號(hào)被傳輸至控制器32，控制器32包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以將拾波信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以用于下面將要描述的處理。
用來驅(qū)動(dòng)線圈的交流電流是可變的。例如，驅(qū)動(dòng)交流電流的頻率在約300kHz至5MHz之間，但也可以使用其它的電流值。
裝置20還包括一個(gè)由位置傳感器34構(gòu)成的陣列，當(dāng)待測(cè)物22移動(dòng)穿過渦流傳感頭24、26之間的縫隙時(shí)，位置傳感器34檢測(cè)待測(cè)物22的位置。位置傳感器34被連接至控制器32，其中控制器32可以在進(jìn)行厚度測(cè)量時(shí)確定待測(cè)物22上的取樣點(diǎn)?？梢允褂糜谠撽嚵兄械奈恢脗鞲衅鞯睦訛楣鈱W(xué)傳感器(例如，穿透式(through beam)光學(xué)傳感器)。適當(dāng)?shù)奈恢脗鞲衅鞯睦影蓮娜毡維UNX公司購(gòu)得的EX-11型傳感器。
為了進(jìn)一步提高測(cè)量的精確度，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例期望包括一個(gè)Z位置傳感器36，以便測(cè)量待測(cè)物22和傳感頭24、26之間的距離。以便確定任何與位置相關(guān)的補(bǔ)償因子，并將其應(yīng)用至所測(cè)量的原始數(shù)據(jù)中，補(bǔ)償距離和震動(dòng)的影響。而適當(dāng)?shù)腪位置傳感器的例子為激光距離傳感器。這種傳感器的一個(gè)例子是可從日本OMRON公司購(gòu)得的XZ-30V型傳感器。
控制器32基于從傳感器中得到的各自的讀數(shù)，計(jì)算出待測(cè)物22在不同取樣點(diǎn)的厚度。一種代表性的控制器32可包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)可編程邏輯控制器(PLC)以及一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將來自于渦流傳感器和Z位置傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便處理。可編程邏輯控制器接收來自于傳感器的傳感信號(hào)，并執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄(logging)或收集功能。個(gè)人計(jì)算機(jī)則接收來自于可編程邏輯控制器的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行測(cè)量和補(bǔ)償計(jì)算。測(cè)量結(jié)果可以被輸出至一個(gè)輸出裝置33，例如計(jì)算機(jī)顯示器或打印機(jī)。
有許多已知方法可以根據(jù)渦流傳感器的讀數(shù)來計(jì)算待測(cè)物的厚度。例如，其中一種已知方法利用從許多已知厚度的特定待測(cè)物所獲得的渦流傳感器讀數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一條傳感器讀數(shù)校準(zhǔn)曲線。在使用該裝置時(shí)，渦流傳感器產(chǎn)生的讀數(shù)可以被映射到該校準(zhǔn)曲線，從而確定所測(cè)量的待測(cè)物的厚度。
例如，現(xiàn)在將描述在如何使用裝置20來測(cè)量一個(gè)位于晶片22上的導(dǎo)電層的厚度。晶片22被定位于一個(gè)與機(jī)器人臂相連的末端執(zhí)行器38上。接著機(jī)器人臂被啟動(dòng)并移動(dòng)晶片22，使其穿過由兩個(gè)渦流傳感頭24、26所形成的縫隙。當(dāng)晶片22移動(dòng)穿過縫隙時(shí)，會(huì)經(jīng)過由位置傳感器34所構(gòu)成的陣列，同時(shí)晶片22的前緣會(huì)連續(xù)地開動(dòng)或啟動(dòng)位于不同位置的位置傳感器34。當(dāng)晶片22經(jīng)過第一個(gè)位置傳感器34時(shí)，傳感流程便被啟動(dòng)。傳感流程可包括渦流傳感器周期性地讀取厚度的讀數(shù)(例如取樣率為每秒讀取1000個(gè)讀數(shù))，且當(dāng)晶片22的邊緣經(jīng)過每一個(gè)連續(xù)排列的傳感器時(shí)，位置傳感器34進(jìn)行檢測(cè)以確定晶片22的速度。
利用這些信息，控制器32可以確定在各個(gè)取樣點(diǎn)所測(cè)量的厚度以及各個(gè)取樣點(diǎn)在晶片上的位置。依照此種方式，控制器32可以取得沿著一條延伸穿過晶片22的特定線上的測(cè)量數(shù)據(jù)。如果需要取得沿著另一條特定線上的數(shù)據(jù)時(shí)，可將晶片22轉(zhuǎn)動(dòng)至需要的位置上，并且將其移動(dòng)穿過裝置20，以取得測(cè)量的數(shù)據(jù)。
本裝置適于動(dòng)態(tài)測(cè)量，也就是在晶片移動(dòng)穿過兩渦流傳感頭間之縫隙時(shí)進(jìn)行測(cè)量。本裝置可以快速地進(jìn)行取樣，使得本裝置可以迅速地測(cè)量晶片的厚度。舉例來說，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，一個(gè)直徑約為300毫米的晶片可在約2秒內(nèi)，以約2000個(gè)取樣點(diǎn)的取樣數(shù)目被測(cè)量，但也可以使用其它的取樣速率。
通過使用分別位于待測(cè)物相反側(cè)的兩個(gè)渦流傳感頭，所測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)于待測(cè)物在移動(dòng)穿過該縫隙時(shí)所造成預(yù)定取樣點(diǎn)的不經(jīng)意的或偶然的移動(dòng)(趨近或遠(yuǎn)離傳感頭)或震動(dòng)顯得較不敏感。因此，可以在各取樣點(diǎn)進(jìn)行更精確的測(cè)量。同時(shí)，可以避免使用到龐大的定位控制機(jī)構(gòu)，且迅速地完成測(cè)量。在待測(cè)物移動(dòng)穿過兩渦流傳感頭之間的縫隙時(shí)，兩個(gè)渦流傳感頭可以連續(xù)地讀取讀數(shù)。
通過迅速且準(zhǔn)確地測(cè)量晶片上導(dǎo)電層的厚度，可以在需要時(shí)進(jìn)行修正操作，以獲得所需要的導(dǎo)電層厚度。例如，若需要一個(gè)大致均勻的厚度時(shí)，但測(cè)量數(shù)據(jù)卻顯示出厚度并不夠均勻，則可以將晶片進(jìn)行選擇性的化學(xué)機(jī)械拋光或其它處理，以便獲得所需要的均勻厚度。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)的厚度測(cè)量裝置中所使用的一種單渦流傳感器50所產(chǎn)生的代表性磁通線分布，渦流傳感器并產(chǎn)生一種磁通線圖案。待測(cè)物在與渦流傳感器相隔一特定距離內(nèi)跟許多磁通線相交。所以若待測(cè)物22偶然趨近或遠(yuǎn)離渦流傳感器(即便是非常微小地移動(dòng))，跟待測(cè)物22相交的磁通線的數(shù)量便會(huì)顯著變化。而隨著跟待測(cè)物22相交的磁通線數(shù)量的改變，該渦流傳感器的測(cè)量讀數(shù)亦會(huì)隨著改變，因此測(cè)量的精確度也會(huì)降低。
圖5是根據(jù)上面所述的本發(fā)明的各種實(shí)施例的測(cè)量裝置20的雙渦流傳感頭24、26所產(chǎn)生的代表性磁通線分布。如圖5所示，待測(cè)物22可以趨近或遠(yuǎn)離渦流傳感頭24、26，但與其相交之磁通線數(shù)數(shù)目的變化顯著地減少。因此，裝置20對(duì)于待測(cè)物和渦流傳感頭兩者之間距離的變化較不敏感。
圖6說明了兩種裝置的測(cè)量結(jié)果對(duì)于距離變化的敏感度的差異圖，其中一種裝置僅具有單渦流傳感頭，而另一種裝置則具有雙渦流傳感頭。圖6中所顯示之渦流傳感器的尺寸大小僅供參考，其尺寸可以依據(jù)特定的應(yīng)用而有所不同。
為更一步增進(jìn)厚度測(cè)量的精確度，可以使用一個(gè)Z位置傳感器36來補(bǔ)償待測(cè)物于兩個(gè)渦流傳感頭之間的延伸方向上的不經(jīng)意移動(dòng)所造成的誤差。Z位置傳感器36可檢測(cè)待測(cè)物22和兩個(gè)渦流傳感頭24，26之間的距離，以便確定一個(gè)與位置相關(guān)的補(bǔ)償因子，并將其應(yīng)用至測(cè)量所得的原始數(shù)據(jù)中，以補(bǔ)償距離和震動(dòng)的影響。圖7是一個(gè)顯示代表性補(bǔ)償值圖，其中的代表性補(bǔ)償值是基于待測(cè)物相對(duì)于傳感頭的移動(dòng)距離而選擇的。該圖中的數(shù)值均由實(shí)驗(yàn)所得，而且會(huì)因所使用的裝置及待測(cè)物的不同而有所變化。
圖8是說明了一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的測(cè)量物體厚度方法的過程的流程圖。在步驟100，當(dāng)移動(dòng)待測(cè)物通過位于待測(cè)物相反側(cè)的第一傳感頭和第二傳感頭之間的縫隙時(shí)，在待測(cè)物上的一個(gè)取樣點(diǎn)處測(cè)量待測(cè)物的厚度。在步驟110，確定取樣點(diǎn)在待測(cè)物上的位置。在步驟120，檢測(cè)出待測(cè)物在第一傳感頭和第二傳感頭之間大致延伸方向上的任何位移。在步驟130，待測(cè)物在取樣點(diǎn)處的厚度將被計(jì)算和調(diào)整，并且在需要時(shí)用以補(bǔ)償待測(cè)物的任何被檢測(cè)到的位移。
已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明的實(shí)施例，應(yīng)該意識(shí)到的是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)地測(cè)量待測(cè)物厚度的裝置，其包括一個(gè)具有第一傳感頭和第二傳感頭的渦流傳感器，所述第一傳感頭及所述第二傳感頭被定位，以使兩者之間具有一個(gè)預(yù)定縫隙，從而讓所述待測(cè)物的至少一部分從所述縫隙穿過，當(dāng)所述待測(cè)物處于所述縫隙處時(shí)，所述第一傳感頭及所述第二傳感頭對(duì)所述待測(cè)物上的一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；一個(gè)在進(jìn)行所述測(cè)量時(shí)用于將所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述縫隙的機(jī)構(gòu)；一個(gè)位置傳感機(jī)構(gòu)，其被用于確定所述待測(cè)物上的所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)位置；以及一個(gè)與所述渦流傳感器和所述位置傳感機(jī)構(gòu)相連通的評(píng)估電路，其被用來確定所述待測(cè)物在所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)處的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述用于將所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述縫隙的機(jī)構(gòu)包括一個(gè)機(jī)器人末端執(zhí)行器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)位移傳感器，其用于檢測(cè)所述待測(cè)物在所述第一傳感頭和所述第二傳感頭之間延伸方向上的位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述位移傳感器與所述評(píng)估電路相連通，且其中所述評(píng)估電路調(diào)整所述第一傳感頭和第二傳感頭的測(cè)量數(shù)據(jù)，以補(bǔ)償所檢測(cè)到的所述待測(cè)物的位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述位移傳感器包括一個(gè)激光距離傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述評(píng)估電路被實(shí)施在一個(gè)計(jì)算機(jī)控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)控制器包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)可編程邏輯控制器以及一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述位置傳感機(jī)構(gòu)包括一個(gè)由位置傳感器構(gòu)成的陣列，當(dāng)所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述縫隙時(shí)，所述位置傳感器連續(xù)地檢測(cè)所述待測(cè)物的一個(gè)邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述評(píng)估電路根據(jù)所述位置傳感器的輸出來確定所述待測(cè)物的速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中每個(gè)位置傳感器包括一個(gè)光學(xué)傳感器。
11.一種測(cè)量待測(cè)物厚度的方法，其包括下列步驟(a)移動(dòng)所述待測(cè)物穿過兩個(gè)渦流傳感頭之間的縫隙；(b)當(dāng)所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述縫隙時(shí)，利用所述渦流傳感頭在所述待測(cè)物上的一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)處進(jìn)行動(dòng)態(tài)地進(jìn)行測(cè)量；(c)確定所述待測(cè)物上的所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)位置；以及(d)計(jì)算所述待測(cè)物在所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)處的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中移動(dòng)所述待測(cè)物的步驟是利用一個(gè)機(jī)器人末端執(zhí)行器來進(jìn)行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括檢測(cè)所述待測(cè)物在所述第一傳感頭和第二傳感頭之間延伸方向上的位移。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括調(diào)整所述測(cè)量數(shù)據(jù)，以補(bǔ)償所述待測(cè)物的所述位移。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中確定所述待測(cè)物上的所述取樣點(diǎn)的位置的步驟包括當(dāng)所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述傳感頭時(shí)，連續(xù)地檢測(cè)所述待測(cè)物的一個(gè)邊緣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括確定所述待測(cè)物的速度。
17.一種測(cè)量待測(cè)物厚度的方法，其包括下列步驟(a)當(dāng)所述待測(cè)物相對(duì)于一個(gè)給定位置移動(dòng)時(shí)，在所述待測(cè)物的相反側(cè)上產(chǎn)生一個(gè)磁通量，并且在所述待測(cè)物上的多個(gè)取樣點(diǎn)處測(cè)量所述待測(cè)物上所感應(yīng)出的渦流；(b)確定所述取樣點(diǎn)的位置；以及(c)計(jì)算所述待測(cè)物在所述取樣點(diǎn)處的厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述磁通量由兩個(gè)相對(duì)的渦流傳感頭產(chǎn)生，且其中所述給定位置是位于所述傳感頭之間的一個(gè)位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述磁通量由兩個(gè)相對(duì)的渦流傳感頭產(chǎn)生，且所述方法進(jìn)一步包括檢測(cè)所述待測(cè)物在所述第一和第二傳感頭之間延伸方向上的位移。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括調(diào)整計(jì)算出的厚度，以補(bǔ)償所述待測(cè)物的位移。
21.一種測(cè)量待測(cè)物厚度的方法，其包括下列步驟(a)利用一個(gè)機(jī)器人末端執(zhí)行器將所述待測(cè)物移動(dòng)通過一個(gè)渦流傳感器；(b)當(dāng)所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述渦流傳感器時(shí)，利用所述渦流傳感器對(duì)所述待測(cè)物的一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行測(cè)量；(c)確定所述待測(cè)物上的所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)位置；以及(d)計(jì)算所述待測(cè)物在所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)處的厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中確定所述待測(cè)物上的所述取樣點(diǎn)的位置的步驟包括當(dāng)所述待測(cè)物移動(dòng)穿過所述渦流傳感器時(shí)，連續(xù)地檢測(cè)所述待測(cè)物的一個(gè)邊緣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測(cè)量待測(cè)物厚度的方法和裝置。所述裝置包括一個(gè)具有第一傳感頭和第二傳感頭的渦流傳感器，所述傳感頭被定位，以使兩者之間具有一個(gè)預(yù)定縫隙，從而讓待測(cè)物的至少一部分從縫隙中穿過，當(dāng)待測(cè)物處于所述縫隙處時(shí)，第一傳感頭和第二傳感頭對(duì)待測(cè)物上預(yù)定的一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。所述裝置還包括一個(gè)在進(jìn)行所述測(cè)量時(shí)將待測(cè)物移動(dòng)穿過所述縫隙的機(jī)構(gòu)；一個(gè)確定待測(cè)物上所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)位置的位置傳感機(jī)構(gòu)；以及一個(gè)評(píng)估電路，其與渦流傳感器和位置傳感機(jī)構(gòu)相連通，以便用來確定待測(cè)物在所述一個(gè)或多個(gè)取樣點(diǎn)處的厚度。
文檔編號(hào)G01B7/02GK1739002SQ200380108698
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者L·C·賴, S·呂, Y·張, C·馬特內(nèi)爾, Q·范, Y·P·古, J·休斯頓, P·史密斯, G·L·米勒 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司