CN103712583B - 槽宽度和尺寸的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种槽宽度和尺寸的测量方法，槽宽度的测量方法，包括：槽最小口径处的宽度为槽的宽度，槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在最小口径处均为最突出位置；提供三维坐标测量仪，包括球形测头、与球形测头连接的柱状杆；柱状杆的对称轴通过所述球心；用柱状杆接触并相切于所述第一侧壁的最突出位置，球形测头接触所述第一侧壁进行测量，记录第一测量值；用柱状杆接触并相切于第二侧壁的最突出位置，球形测头接触所述第二侧壁进行测量，记录第二测量值；槽宽度＝第二测量值‑第一测量值‑(球形测头直径‑柱状杆宽度)。本发明还提供一种槽尺寸的方法。采用本发明的测量方法可以减小槽的测量误差。

Description

槽宽度和尺寸的测量方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及槽宽度和尺寸的测量方法。

背景技术

真空溅射是由电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击溅射基台上的靶材的溅射面，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜，而最终达到对基片表面镀膜的目的。

在公开号为CN101956167A(公开日：2011年1月26日)的中国专利文献中还能发现更多的关于真空溅射的信息。

上述真空溅射环境为真空罩内的环境，真空度至少为10^-9Pa，是通过将真空罩安装在靶材上的密封槽来实现的，为了将靶材更好的密封，靶材密封槽通常为燕尾槽形状。靶材密封槽的宽度尺寸是靶材密封槽的关键尺寸，为该靶材密封槽最小口径处的尺寸。现有技术中对靶材密封槽的宽度尺寸通过球形测头的三维坐标测量仪进行测量的。但是现有技术中用球形测头的三维坐标测量仪对密封槽宽度尺寸进行测量时，测量误差太大。在对该靶材进行安装时，会出现真空罩的尺寸和密封槽的尺寸不匹配，严重影响靶材的密封性。在真空溅射工艺中，该靶材密封槽处会产生漏气，从而影响真空溅射环境的真空度，进而影响成膜质量。

发明内容

本发明解决的技术问题是在用测头是球形的三维坐标测量仪对靶材密封槽的宽度尺寸进行测量时，测量误差太大，严重影响靶材的密封性，从而影响真空溅射环境的真空度，进而影响成膜质量。

为解决上述问题，本发明提供一种槽宽度的测量方法，所述槽最小口径处的宽度为槽的宽度，所述槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置；

所述方法包括：提供三维坐标测量仪，包括球形测头、与所述球形测头连接的柱状杆；所述柱状杆的对称轴通过所述球心；

用所述柱状杆接触并相切于所述第一侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第一侧壁进行测量，记录第一测量值；

用所述柱状杆接触并相切于所述第二侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第二侧壁进行测量，记录第二测量值；

所述槽宽度＝第二测量值－第一测量值－(球形测头直径－柱状杆宽度)。

可选的，所述槽为靶材密封槽。

可选的，所述槽为环形槽。

可选的，第一侧壁和第二侧壁对称。

可选的，所述槽为燕尾槽。

可选的，所述槽宽度小于10mm。

本发明所述的槽宽度的测量方法还包括：在柱状杆接触并相切于所述第一侧壁的最突出位置，而球形测头不能和第一侧壁接触时，或者在柱状杆接触并相切于所述第二侧壁的最突出位置，而球形测头不能和第二侧壁接触时，更换所述球形测头。

本发明还提供一种槽尺寸的测量方法，

所述槽，包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置；

所述方法包括：提供三维坐标测量仪，包括球形测头、与所述球形测头连接的柱状杆；所述柱状杆的对称轴通过所述球心；

用所述柱状杆接触并相切于所述第一侧壁或第二侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第一侧壁或第二侧壁进行测量，记录测量值。

可选的，所述槽为靶材密封槽。

可选的，所述密封槽为环形靶材密封槽，所述尺寸包括靶材密封槽内径尺寸或者靶材密封槽外径尺寸。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明在用球形测头的三维坐标测量仪对槽的宽度尺寸进行测量时，用与球形测头相连的柱状杆接触并相切于槽的第一侧壁的最突出位置，此时的球形测头仍然和第一侧壁接触得到第一测量值，用与球形测头相连的柱状杆接触并相切于槽的第二侧壁的最突出位置，此时的球形测头仍然和第二侧壁接触得到第二测量值。槽宽度＝第二测量值－第一测量值－(球形测头直径－柱状杆宽度)。其中，用与球形测头相连的柱状杆接触并相切于槽的第一侧壁、第二侧壁，操作人员很容易准确的找到槽上的最突出位置，而且，操作人员很容易将三维坐标测量仪的柱状杆准确的与槽上的最突出位置正切，避免产生“余弦误差”。因此，采用本发明的测量方法，能够得到精准的槽的宽度尺寸。当槽为靶材密封槽时，即可以准确得到靶材密封槽的宽度，在对靶材进行安装时，避免出现真空罩的尺寸和密封槽的尺寸不匹配的问题。从而提高靶材与真空罩的密封性，提高真空溅射环境的真空度，进而提高成膜质量。

本发明用与球形测头相连的柱状杆接触并相切于槽的第一侧壁的最突出位置，此时的球形测头仍然和第一侧壁接触得到第一测量值，或者用与球形测头相连的柱状杆接触并相切于槽的第二侧壁的最突出位置，此时的球形测头仍然和第二侧壁接触得到第二测量值。其中，用与球形测头相连的柱状杆接触并相切于槽的第一侧壁或第二侧壁，操作人员很容易准确的找到槽上的最突出位置，而且，操作人员很容易将三维坐标测量仪的柱状杆准确的与槽上的最突出位置正切，避免产生“余弦误差”。因此，采用本发明的测量方法，能够得到精准的槽的尺寸。当槽为靶材密封槽时，即可以获得准确的靶材密封槽的尺寸，比如密封槽的内径、外径。

另外，本发明的测量方法操作简单、节约了测量成本，不需要在三维坐标测量仪上安装放大镜或显微镜等图像放大设备，而且在测量的过程中不需要随时调整放大镜的位置，从而提高了测量效率。

附图说明

图1是靶材的剖面示意图；

图2是靶材的俯面示意图；

图3是现有技术中靶材密封槽的测量方法示意图；

图4是本发明槽宽度的测量方法流程示意图；

图5是本发明测量靶材密封槽的第一侧壁的测量状态示意图；

图6是本发明测量靶材密封槽的第二侧壁的测量状态示意图；

图7是本发明测量靶材密封槽的内径尺寸的测量状态示意图；

图8是本发明测量靶材密封槽的外径尺寸的测量状态示意图。

具体实施方式

发明人经过认真的研究和分析发现，出现上述技术问题的原因为：

结合参考图1、图2和图3，以靶材10为圆柱体为例，其上的密封槽11为圆环形，所述密封槽11的圆环截面与靶材的圆形的底面为同心圆。密封槽11属于燕尾槽。密封槽11具有第一侧壁12和第二侧壁13，所述第一侧壁12和第二侧壁13都有突出位置，且在一水平线上。第一侧壁12与第二侧壁13的突出位置之间的距离为靶材密封槽宽度W，即，靶材密封槽11最小口径宽度为靶材密封槽宽度W。

靶材密封槽11的宽度尺寸很小，基本都在10毫米以下，当操作人员操作三维坐标测量仪对靶材密封槽宽度W进行测量时，球形测头需要接触并且相切于所述第一侧壁12或第二侧壁13的最突出位置。但是由于第一侧壁和第二侧壁的最突出位置非常小，很难用肉眼看到，因此，操作人员无法准确找到靶材密封槽11上的最突出位置，即，操作人员很难将三维坐标测量仪的球形测头准确的与密封槽11上的最突出位置正切，因此，测量时会产生“余弦误差”，造成密封槽宽度尺寸W的测量不准确。当用三维坐标测量仪的球形测头测量靶材密封槽的其他尺寸时，也会出现“余弦误差”，因此，靶材密封槽的其他尺寸测量的测量误差也较大，进而使得靶材密封槽的宽度尺寸误差较大，严重影响靶材的密封性，从而影响真空溅射环境的真空度，进而影响成膜质量。

如果在测量的过程中，操作人员拿放大镜或者在三维坐标测量仪上安装放大镜或显微镜等图像放大设备，虽然在测量密封槽宽度尺寸和其他尺寸的过程中可以将密封槽放大，使得操作人员找准被测点，可以避免“余弦误差”，但是这种方法不适用于生产线，因为还需要时时刻刻调节放大镜的位置，增加了测量步骤，使测量步骤复杂化，测量效率低下。而且，放大镜的使用也增加了测量成本。

为此，发明人经过创造性劳动，获得了一种槽宽度的测量方法，图4是本发明槽宽度的测量方法流程示意图。请参考图4，具体为：

执行步骤S11，提供槽，所述槽最小口径处的宽度为槽的宽度，所述槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置；

执行步骤S12，提供三维坐标测量仪，包括球形测头、与所述球形测头连接的柱状杆；所述柱状杆的对称轴通过所述球心；

执行步骤S13，用所述柱状杆接触并相切于所述第一侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第一侧壁进行测量，记录第一测量值；

执行步骤S14，用所述柱状杆接触并相切于所述第二侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第二侧壁进行测量，记录第二测量值；

执行步骤S15，所述槽宽度＝第二测量值－第一测量值－(球形测头直径－柱状杆宽度)。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

结合参考图1、图2和图3，首先执行步骤S11，提供槽，所述槽最小口径处的宽度为槽的宽度，所述槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置。

本发明实施例中以槽为靶材密封槽为例详细说明槽宽度的测量方法。

提供靶材密封槽11，密封槽11的形状与靶材的形状相对应。靶材可以为圆柱体、正方体、长方体、三角柱体、椭圆柱体或其他规则形状与不规则形状的柱体。本实施例中，靶材的形状为圆柱体，密封槽11为圆环形槽，所述密封槽11的圆环截面与靶材的圆形的底面为同心圆。密封槽11属于燕尾槽。密封槽11具有第一侧壁12和第二侧壁13，所述第一侧壁12为密封槽11的外环侧壁，所述第二侧壁13为密封槽11的内环侧壁，第一侧壁12与第二侧壁13对称，即，第一侧壁11和第二侧壁12的弧度相同，并且，所述第一侧壁12与第二侧壁13的弧形相背，呈“)(”形状，即第一侧壁12的突出位置与第二侧壁13的突出位置相背并且在同一水平线上。所述第一侧壁12与第二侧壁13的突出位置之间的距离为靶材密封槽宽度W，即靶材密封槽11最小口径宽度为靶材密封槽宽度W。

其他实施例中，密封槽的形状也可以和靶材的形状不对应。例如，靶材为圆柱体，其上的密封槽也可以为直线形密封槽。密封槽也属于燕尾槽，也具有第一侧壁和第二侧壁且第一侧壁与第二侧壁对称，第一侧壁的突出位置与第二侧壁的突出位置相背并且在同一水平线上。所述第一侧壁与第二侧壁的突出位置之间的距离为靶材密封槽宽度。

接着，参考图5，执行步骤S12，提供三维坐标测量仪，包括球形测头31、与所述球形测头连接的柱状杆32；所述柱状杆32的对称轴YY通过所述球心。

本实施例中，三维坐标测量仪的柱状杆32形状可以为圆柱状杆、方柱状杆等规则图形。本实施例为圆柱状杆，则柱状杆32的宽度为圆形的直径。

接着，参考图5，执行步骤S13，用所述柱状杆32接触并相切于所述第一侧壁12的最突出位置，所述球形测头31接触所述第一侧壁12进行测量，记录第一测量值。

具体步骤为：设定三维坐标测量仪的基线OO在第一侧壁12的左侧位置，将三维坐标测量仪从左向右移动来实现第一侧壁12的测量。当所述球形测头31和所述柱状杆32插入所述靶材密封槽11时，所述柱状杆32的对称轴YY垂直于所述靶材密封槽11底部，第一侧壁12的最突出位置就是被测点，如果用球形测头31直接对被测点进行测量时，由于靶材密封槽的宽度W很小至肉眼无法看清楚，因此，操作人员无法准确找到被测点，即，无法使球形测头31与被测点正切时。当用连接球形测头31的柱状杆32进行测量时，只要将柱状杆32接触到第一侧壁12，柱状杆32就会与被测点相切。不需要再调整柱状杆32的距离，而且此时的球形测头31也需要接触第一侧壁12。因为球形测头31的球面具有感应测量元件，只有通过球面的感应测量元件与被测物接触才能得到测量数值，所以如果球形测头不接触第一侧壁12，就得不到相应的第一测量数值C_测量1，则需要更换球形测头，以使球形测头能够接触到第一侧壁12。因此，用柱状杆32进行测量时，简单方便，又可以使得测量结果准确。

上述步骤得到第一测量值C_测量1，所述第一测量值C_测量1是三维坐标测量仪系统的默认测量值，即用球形测头31进行测量的测量值，而实际操作是用球形测头31上的柱状杆32进行测量得到的，因此，会产生一个偏差值。所述偏差值等于球形测头31的半径R₃₁与柱状杆32的半径R₃₂差。因此，实际的测量值需要考虑偏差值，即得到第一侧壁的被测点的实际值为C_实际1＝C_{测量 1}+(R₃₁－R₃₂)。

结合参考图5和图6，执行步骤S14，用所述柱状杆32接触并相切于所述第二侧壁13的最突出位置，所述球形测头31接触所述第二侧壁13进行测量，记录第二测量值。

具体请参考步骤S13，本实施例中，也是将三维坐标测量仪从第一侧壁12的左侧的基线位置向右移动来实现第二侧壁13的测量。得到第二测量值C_测量2，考虑偏差值后，得到第二侧壁的被测点的实际值为C_实际2＝C_测量2－(R₃₁－R₃₂)。

接着执行步骤S15，所述槽宽度W＝第二测量值－第一测量值－(球形测头直径－柱状杆宽度)。

本实施例中，所述靶材密封槽宽度W＝C_实际2－C_实际1＝C_测量2－C_测量1－2(R₃₁－R₃₂)。其中2R₃₁为球形测头直径，2R₃₂为柱状杆直径。

因此，本发明在用球形测头的三维坐标测量仪对靶材密封槽的宽度尺寸进行测量时，操作人员可以很容易的并且准确的找到靶材密封槽上的最突出位置，而且，操作人员很容易将三维坐标测量仪的柱状杆准确的与密封槽上的最突出位置正切，避免产生“余弦误差”。从而得出靶材密封槽的宽度。得出的密封槽的宽度值精准，从而提高靶材与真空罩的密封性，提高真空溅射环境的真空度，进而提高成膜质量。

另外，本发明的测量方法操作简单和节约了测量成本，不需要在三维坐标测量仪上安装放大镜或显微镜等图像放大设备，而且在测量的过程中不需要随时调整放大镜的位置，从而提高了测量效率。

需要说明的是，本发明以上具体实施例以靶材密封槽为例说明了槽宽度的测量方法，但本发明中，槽不限于靶材密封槽，也可以为其他可以用三维坐标测量仪进行测量的槽，该槽最小口径处的宽度为槽的宽度，所述槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置。对槽的宽度的测量方法与靶材密封槽宽度的测量方法相同。

本实施例中，也可以用连接球形测头的柱状杆和球形测头一起配合对靶材密封槽上的其他尺寸进行测量。靶材密封槽上的其它尺寸包括密封槽内径尺寸D2或者密封槽外径尺寸D1。所述靶材密封槽内径尺寸D2为靶材密封槽内环侧壁的直径。所述靶材密封槽外径尺寸D1为靶材密封槽外环侧壁的直径。下面是对密封槽的内径尺寸D2和外径尺寸D1具体的测量步骤：

请结合参考图5、图6和图7，参考步骤S13的方法测量密封槽的内径尺寸D2，设定三维坐标测量仪的基线OO为靶材密封槽内环侧壁的第一突出位置，三维坐标测量仪的测量终点为靶材密封槽内环侧壁的第二突出位置，所述第一突出位置与第二突出位置呈180度。将三维坐标测量仪从第一突出位置向第二突出位置移动来实现密封槽内径尺寸的测量，得到C_D2测量，C_D2测量是三维坐标测量仪系统的默认测量值，即用球形测头31进行测量的测量值，而实际操作是用球形测头31上的柱状杆32进行测量得到的，因此，会产生一个偏差值。所述偏差值等于球形测头31的半径R₃₁与柱状杆32的半径R₃₂差。因此，实际的测量值需要考虑偏差值，密封槽的内径尺寸D2的实际值为C_D2实际＝C_D2测量+2(R₃₁－R₃₂)。

参考图5、图6和图8，参考步骤S13的方法测量密封槽的外径尺寸D1，设定三维坐标测量仪的基线OO为靶材密封槽外环侧壁的第三突出位置，三维坐标测量仪的测量终点为靶材密封槽外环侧壁的第四突出位置，所述第三突出位置与第四突出位置呈180度。将三维坐标测量仪从第三突出位置向第四突出位置移动来实现密封槽外径尺寸的测量，得到C_D1测量，C_D1测量是三维坐标测量仪系统的默认测量值，即用球形测头31进行测量的测量值，而实际操作是用球形测头31上的柱状杆32进行测量得到的，因此，会产生一个偏差值。所述偏差值等于球形测头31的半径R₃₁与柱状杆32的半径R₃₂差。因此，实际的测量值需要考虑偏差值，密封槽的外径尺寸D1的实际值为C_D1实际＝C_D1测量－2(R₃₁－R₃₂)。

因此，可以利用本发明对密封槽宽度的测量方法来测量密封槽的其它尺寸。

需要说明的是，本发明以上具体实施例以靶材密封槽为例说明了槽尺寸的测量方法，但本发明中，槽不限于靶材密封槽，也可以为其他可以用三维坐标测量仪进行测量的槽，所述槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置。对槽的尺寸的测量方法与靶材密封槽尺寸的测量方法相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种槽宽度的测量方法，其特征在于，

所述槽的最小口径处的宽度为槽的宽度，所述槽包括相对的两侧壁，两相对侧壁在所述最小口径处均为最突出位置，所述两侧壁分别为第一侧壁和第二侧壁；

所述方法包括：

提供三维坐标测量仪，包括球形测头、与所述球形测头连接的柱状杆；所述柱状杆的对称轴通过所述球形测头的球心；

用所述柱状杆接触并相切于所述第一侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第一侧壁进行测量，记录第一测量值；

用所述柱状杆接触并相切于所述第二侧壁的最突出位置，所述球形测头接触所述第二侧壁进行测量，记录第二测量值；

所述槽宽度＝第二测量值－第一测量值－(球形测头直径－柱状杆宽度)。

2.如权利要求1所述的槽宽度的测量方法，其特征在于，所述槽为靶材密封槽。

3.如权利要求1所述的槽宽度的测量方法，其特征在于，所述槽为环形槽。

4.如权利要求3所述的槽宽度的测量方法，其特征在于，第一侧壁和第二侧壁对称。

5.如权利要求4所述的槽宽度的测量方法，其特征在于，所述环形槽为燕尾形。

6.如权利要求1所述的槽宽度的测量方法，其特征在于，所述槽宽度小于10mm。

7.如权利要求1所述的槽宽度的测量方法，其特征在于，还包括：在柱状杆接触并相切于所述第一侧壁的最突出位置，而球形测头不能和第一侧壁接触时，或者在柱状杆接触并相切于所述第二侧壁的最突出位置，而球形测头不能和第二侧壁接触时，更换所述球形测头。

8.一种槽尺寸的测量方法，其特征在于，

所述槽，包括相对的两侧壁，两相对侧壁在最小口径处均为最突出位置，所述两侧壁分别为内环侧壁和外环侧壁；

所述槽尺寸包括槽内径尺寸或槽外径尺寸；

所述方法包括：

提供三维坐标测量仪，包括球形测头、与所述球形测头连接的柱状杆；所述柱状杆的对称轴通过所述球形测头的球心；

用所述柱状杆接触并相切于所述内环侧壁的第一突出位置，所述球形测头接触所述内环侧壁；

将三维坐标测量仪从第一突出位置向第二突出位置移动来实现密封槽内径尺寸的测量，记录内径尺寸测量值；

所述槽内径尺寸＝内径尺寸测量值+(球形测头直径－柱状杆直径)；

用所述柱状杆接触并相切于所述外环侧壁的第三突出位置，所述球形测头接触所述外环侧壁；

将三维坐标测量仪从第三突出位置向第四突出位置移动来实现密封槽外径尺寸的测量，记录外径尺寸测量值；

所述槽外径尺寸＝外径尺寸测量值－(球形测头直径－柱状杆直径)。

9.如权利要求8所述的槽尺寸的测量方法，其特征在于，所述槽为靶材密封槽。

10.如权利要求9所述的槽尺寸的测量方法，其特征在于，所述靶材密封槽为环形靶材密封槽，所述尺寸包括靶材密封槽内径尺寸或者靶材密封槽外径尺寸。