CN209013956U - 一种厚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种厚度测量装置。厚度测量装置包括载物台、控制模块、机械手和输出模块；载物台包括载物面，载物面用于承载待测样品；机械手位于载物台的载物面一侧，机械手与载物台的相对位置可调；控制模块与机械手以及输出模块均相连，用于调整机械手与载物台的相对位置，以对待测样品厚度进行测量，并将测量结果发送至输出模块。相较于现有技术中手工测量样品厚度的方法，本实用新型实施例提供的技术方案可以自动测量样品厚度，提高测量速度和测量精度。

Description

一种厚度测量装置

技术领域

本实用新型实施例涉及自动测量技术领域，尤其涉及一种厚度测量装置。

背景技术

随着半导体制造业的发展和进步，人们对半导体器件制作过程中相关部件的尺寸测量的要求越来越高。

目前，半导体薄片在各个工站出料后，一般依靠人工用千分表量测其厚度，但是，因每个人测量手法不一样，所得到的测量数据大多不精准，而且依靠人工手动测量，测量速率较慢。

实用新型内容

本实用新型提供一种厚度测量装置，以实现自动化测量样品厚度，进而提高测量速度和测量精度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种厚度测量装置，包括载物台、控制模块、机械手和输出模块；

载物台包括载物面，载物面用于承载待测样品；

机械手位于载物台的载物面一侧，机械手与载物台的相对位置可调；

控制模块与机械手以及输出模块均相连，用于调整机械手与载物台的相对位置，以对待测样品厚度进行测量，并将测量结果发送至输出模块。

进一步地，该厚度测量装置还包括固定模块，固定模块位于载物台的载物面一侧，用于将待测样品固定于载物台上。

进一步地，固定模块包括负压吸盘、真空发生器、第一连接管路、第一电磁阀和第一继电器；

负压吸盘设置于载物台的载物面上；

负压吸盘、真空发生器、第一连接管路以及第一电磁阀沿气体流动方向依次连接；

第一继电器与控制模块以及第一电磁阀均连接，用于在控制模块的控制下，调整第一电磁阀的工作状态，以控制负压吸盘将待测样品固定或释放。

进一步地，机械手包括量测计，量测计包括测量探针和壳体，壳体为中空的圆柱形，测量探针设置于壳体内，并可相对于壳体沿壳体的轴线方向进行伸缩运动。

进一步地，机械手还包括第二连接管路、第二电磁阀和第二继电器；

量测计、第二连接管路和第二电磁阀沿气体流动方向依次连接；

第二继电器与控制模块和第二电磁阀均连接，用于在控制模块的控制下，调整第二电磁阀的工作状态，以控制测量探针相对于壳体沿壳体的轴线方向进行伸缩运动。

进一步地，该厚度测量装置还包括机械臂，机械臂与机械手相连，用于调整机械手与载物台的相对位置；

机械臂包括第一伺服电缸、第二伺服电缸、第一伺服驱动器和第二伺服驱动器；

第一伺服电缸分别与机械手以及第二伺服电缸机械连接；

控制模块通过第一伺服驱动器与第一伺服电缸连接，用于控制第一伺服驱动器驱动第一伺服电缸沿着第一方向移动；

控制模块通过第二伺服驱动器与第二伺服电缸连接，用于控制第二伺服驱动器驱动第二伺服电缸沿着第二方向移动；

其中，第一方向与第二方向垂直。

进一步地，控制模块包括可编程逻辑控制器PLC。

进一步地，输出模块为触摸显示屏。

进一步地，该厚度测量装置还包括散热模块，散热模块与控制模块电连接，用于为厚度测量装置降温。

本实用新型通过控制模块将机械手调整到测量位置，以对待测样品厚度进行测量，并将测量结果发送至输出模块，解决了人工手动测量待测样品带来的测量速度慢和测量精度差的问题，实现对待测样品厚度的自动测量，提高测量速度和测量精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种厚度测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种厚度测量装置的结构示意图；

图3-图6分别是本实用新型实施例提供的一种厚度测量装置的正面图、背面图、载物台俯视图和量测计工作示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种厚度方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种厚度测量装置的结构示意图。参见图1，该厚度测量装置包括控制模块10、机械手20、输出模块30和载物台40，控制模块10与机械手20以及输出模块30均相连，用于调整机械手20与载物台40的相对位置，以对待测样品厚度进行测量，并将测量结果发送至输出模块30。

其中，载物台40包括载物面，载物面用于承载待测样品，机械手20位于载物台40的载物面一侧，机械手20与载物台40的相对位置可调。

本实用新型实施例提供的厚度测量装置，通过控制模块调整机械手至待测样品的测量点处，以对待测样品的厚度进行测量，这样设置的实质是采用机械手代替人工对待测样品厚度进行测量，解决了人工手动测量待测样品带来的测量速度慢和测量精度差的问题，实现对待测样品厚度的自动测量，提高测量速度和测量精度。

图2是本实用新型实施例提供的另一种厚度测量装置的结构示意图。在上述技术方案的基础上，该厚度测量装置还可以包括固定模块60，固定模块60位于载物台40的载物面一侧，用于将待测样品固定于载物台40上，避免出现因厚度测量过程中待测样品发生偏移导致测量结果不准确的问题。

固定模块60的具体设置方法有多种。可选地，固定模块60包括负压吸盘610、真空发生器620、第一连接管路630、第一电磁阀640和第一继电器650。负压吸盘610设置于载物台40的载物面上，负压吸盘610、真空发生器620、第一连接管路630以及第一电磁阀640沿气体流动方向依次连接，第一继电器650与控制模块以及第一电磁阀640均连接，用于在控制模块的控制下，调整第一电磁阀640的工作状态，以控制负压吸盘610将待测样品固定或释放。

示例性的，载物台40的载物面的中心位置处设置有一个通孔，该通孔起始于载物面的中心位置，沿垂直于载物面的方向贯穿载物台40，负压吸盘610设置于载物台40的载物面上，第一连接管路630与负压吸盘610连接后，通过该通孔从载物台40中穿出，然后依次连接真空发生器620和电磁阀。当第一电磁阀640接收到控制模块发送的打开信号时，第一电磁阀640打开，允许气流通过并向真空发生器620输送气压，真空发生器620将正压转换为负压提供给负压吸盘610，以使负压吸盘610将待测样品固定；当第一电磁阀640接收到控制模块发送的关闭信号时，第一电磁阀640关闭，阻止气流通过，真空发生器620不能接收到气压，进而不能将正压转换为负压，以使负压吸盘610将待测样品释放。

上述技术方案中，机械手10的具体设置方法有多种。可选的，机械手10包括量测计210、第二连接管路220、第二电磁阀230和第二继电器240。量测计210包括测量探针和壳体，壳体为中空的圆柱形，测量探针设置于壳体内，并可相对于壳体沿壳体的轴线方向进行伸缩运动；量测计210、第二连接管路220和第二电磁阀230沿气体流动方向依次连接；第二继电器240与控制模块和第二电磁阀230均连接，用于在控制模块的控制下，调整第二电磁阀230的工作状态，以控制测量探针相对于壳体沿壳体的轴线方向进行伸缩运动。这样设置使得量测计210在控制模块的控制下通过伸出测量探针来测量待测样品厚度，并在测量完成后收回测量探针，避免量测计210在相对于待测样品移动过程中量测计210的测量探针划伤待测样品。

示例性的，量测计210选用基恩士量测计，基恩士量测计的测量探针上设置有弹簧，当第二电磁阀230接收到PLC发送的打开信号时，第二电磁阀230打开，允许气流通过并向量测计210输送气压，弹簧在气压的作用下使测量探针伸出；当第二电磁阀230接收到PLC发送的关闭信号时，第二电磁阀230关闭，阻止气流通过，施加在弹簧上的气压散去，测量探针收缩回壳体内。

继续参见图2，可选的，该厚度测量装置还可以包括机械臂50。机械臂50与机械手20相连，用于调整机械手20与载物台40的相对位置。机械臂50包括第一伺服电缸510、第二伺服电缸520、第一伺服驱动器530和第二伺服驱动器540。第一伺服电缸510分别与机械手10以及第二伺服电缸520机械连接；控制模块通过第一伺服驱动器530与第一伺服电缸510连接，用于控制第一伺服驱动器530驱动第一伺服电缸510沿着第一方向移动；控制模块通过第二伺服驱动器540与第二伺服电缸520连接，用于控制第二伺服驱动器540驱动第二伺服电缸520沿着第二方向移动；其中，第一方向与第二方向垂直。这样设置使得，机械臂在控制模块的控制下，可以将机械手20调整到待测样品的测量点处，无需手动将机械手20调整至待测样品的测量点处。

可选的，第一方向和第二方向所限定的平面与载物台40的载物面平行。

可选的，控制模块包括可编程逻辑控制器PLC110。

可选的，输出模块为触摸显示屏310。这样设置使得厚度测量值可以通过触摸显示屏310直观地显示出来。

需要说明的是，用户还可以通过触摸显示屏310向PLC110输入控制信息。示例性地，用户通过触摸显示屏310向PLC110输入量测点坐标，PLC110根据量测点坐标值，通过机械臂50将机械手10调整至量测点处。

可选的，还可以包括散热模块，散热模块与控制模块连接，用于为厚度测量装置散热。可选的，散热模块为散热风扇710。

可以理解的是，散热风扇710还可以不与控制模块连接，即不受控制模块的控制，当厚度测量装置开机上电时，散热风扇710便开始工作。

图3-图6分别是本实用新型实施例提供的一种厚度测量装置的正面图、背面图、载物台俯视图和量测计工作示意图。参见图3-图6，在上述所述厚度测量装置的基础上，还可以包括开关电源810、电源开关820、电源线入口830、第一连接管路和第二连接管路的入口250滤波器550、启动按钮910、停止按钮920、复位按钮930和总开关940。开关电源810与第一电磁阀640、第二电磁阀230、第一继电器650、第二继电器240以及触摸显示屏310连接，电源开关820与开关电源810连接；滤波器550与第一伺服驱动器530以及第二伺服驱动器540电连接；启动按钮910、停止按钮920、复位按钮930均与PLC110连接，总开关940分别与PLC110、第一伺服驱动器530、第二伺服驱动器540开关电源810、以及散热风扇710连接。

其中，开关电源810用于将交流电转换为直流电，以为第一电磁阀640、第二电磁阀230、第一继电器650、第二继电器240以及触摸显示屏310提供电能。可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际需求设置开关电源输出的直流电的电压值，以满足实际供电需求。滤波器550用于为第一伺服驱动器530和第二伺服驱动器540提供频率稳定的电能。启动按钮910用于控制PLC110开启工作，停止按钮920用于控制PLC110停止工作、复位按钮930用于通过PLC110控制量测计210回到初始位置；总开关940用于控制厚度测量装置接入电源或者断开电源。

下面结合图2-图6，对利用该厚度测量装置对待测样品厚度进行测量的详细过程进行说明。

将待测样品放置于在载物台40上，按下启动按钮910，PLC110接收到启动信号后，向第一电磁阀640发送信号，第一电磁阀640打开并向真空发生器620输送气压，真空发生器620将输入的正压转换为负压，当负压达到预设值时，负压吸盘610将待测样品固定牢靠，同时，PLC110向第一伺服驱动器530和第二伺服驱动器540发送脉冲指令，第一伺服驱动器530根据脉冲指令驱动第一伺服电缸510沿第一方向移动，第二伺服驱动器540根据脉冲指令驱动第二伺服电缸520沿第二方向移动，当量测计210移动到载物面410的归零点411处后，量测计210的测量探针伸出，并触碰到归零点411，量测计210读取数值H1，并使测量探针收缩回壳体内，若H1为0，则不进行其它操作，若H1不为0，PLC110将H1改写为0，以进行归零处理。接下来，在PLC110的控制下，量测计210移动到待测样品420上的量测点421，量测计210的测量探针伸出，并触碰到量测点421，量测计210读取到数值H2，H2的绝对值即为待测样品的厚度。可以理解的是，设置多个量测点421，可以通过多次测量取平均值，进一步提高厚度测量装置的测量精度。

基于同上的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种厚度测量方法，该厚度测量方法适用于上述任一所述的厚度测量装置。图7是本实用新型实施例提供的一种厚度方法的流程图。该方法具体包括：

S110、将待测样品放置于载物台的载物面上；

S210、控制模块调整机械手与载物台的相对位置，以对待测样品厚度进行测量，并将测量结果发送至输出模块。

由于该厚度测量方法适用于上述实施方式提供的任一种厚度测量装置，因此，该厚度测量方法具有上述实施方式中的厚度测量装置相同或相应的有益效果，未详尽解释之处，可参照上文理解，在此不再赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种厚度测量装置，其特征在于，包括载物台、控制模块、机械手和输出模块；

所述载物台包括载物面，所述载物面用于承载待测样品；

所述机械手位于所述载物台的所述载物面一侧，所述机械手与所述载物台的相对位置可调；

所述控制模块与所述机械手以及所述输出模块均相连，用于调整所述机械手与所述载物台的相对位置，以对待测样品厚度进行测量，并将测量结果发送至所述输出模块。

2.根据权利要求1所述厚度测量装置，其特征在于，还包括固定模块；

所述固定模块位于所述载物台的所述载物面一侧，用于将所述待测样品固定于所述载物台上。

3.根据权利要求2所述厚度测量装置，其特征在于，

所述固定模块包括负压吸盘、真空发生器、第一连接管路、第一电磁阀和第一继电器；

所述负压吸盘设置于所述载物台的所述载物面上；

所述负压吸盘、所述真空发生器、所述第一连接管路以及所述第一电磁阀沿气体流动方向依次连接；

所述第一继电器与所述控制模块以及所述第一电磁阀均连接，用于在所述控制模块的控制下，调整所述第一电磁阀的工作状态，以控制所述负压吸盘将所述待测样品固定或释放。

4.根据权利要求1所述厚度测量装置，其特征在于，所述机械手包括量测计；

所述量测计包括测量探针和壳体，所述壳体为中空的圆柱形，所述测量探针设置于所述壳体内，并可相对于所述壳体沿所述壳体的轴线方向进行伸缩运动。

5.根据权利要求4所述的厚度测量装置，其特征在于，所述机械手还包括第二连接管路、第二电磁阀和第二继电器；

所述量测计、所述第二连接管路和所述第二电磁阀沿气体流动方向依次连接；

所述第二继电器与所述控制模块和所述第二电磁阀均连接，用于在所述控制模块的控制下，调整所述第二电磁阀的工作状态，以控制所述测量探针相对于所述壳体沿所述壳体的轴线方向进行伸缩运动。

6.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其特征在于，还包括机械臂；

所述机械臂与所述机械手相连，用于调整所述机械手与所述载物台的相对位置；

所述机械臂包括第一伺服电缸、第二伺服电缸、第一伺服驱动器和第二伺服驱动器；

所述第一伺服电缸分别与所述机械手以及所述第二伺服电缸机械连接；

所述控制模块通过所述第一伺服驱动器与所述第一伺服电缸连接，用于控制所述第一伺服驱动器驱动所述第一伺服电缸沿着第一方向移动；

所述控制模块通过所述第二伺服驱动器与所述第二伺服电缸连接，用于控制所述第二伺服驱动器驱动所述第二伺服电缸沿着第二方向移动；

其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

7.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其特征在于，所述控制模块包括可编程逻辑控制器PLC。

8.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其特征在于，

所述输出模块为触摸显示屏。

9.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其特征在于，还包括散热模块；

所述散热模块与所述控制模块电连接，用于为所述厚度测量装置降温。