全自动标准椭偏仪的机械传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及椭偏仪，尤其涉及全自动标准椭偏仪的机械传动装置及包括该机械传动装置的全自动标准椭偏仪。
【背景技术】
[0002]在半导体制程生产线上，通常需要使用椭偏仪来测量半导体晶片表面的薄膜的物理参数，例如厚度、色散曲线等。在测量过程中，会有一束偏振光倾斜照射到半导体晶片表面的薄膜上，它被薄膜反射后偏振状态会发生改变，通过计算能够得到该薄膜的物理参数。不同的半导体晶片对光的入射角的灵敏度会有所区别，因此，针对不同的晶片，需要设定不同的入射角。
[0003]然而，目前市场上应用于半导体测量技术中的大部分标准椭偏仪的入射角是固定的，如果需要变换角度，则采用手动调整，例如将标准椭偏仪的入射端测量臂和接收端测量臂通过沿圆周方向不同的销钉孔进行定位，但这种方式仅适用于特定晶片的测量。国外市场上也有全自动式的标准椭偏仪，其入射端测量臂和接收端测量臂都具有多个关节，这些关节类似人的手臂的关节作运动。这种全自动式的标准椭偏仪采用多个旋转电机和编码器带动机械传动系统工作。然而，这种机械传动系统由于其悬臂机构较多，且无固定导向，因此长期稳定性差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种全自动标准椭偏仪的机械传动装置，其能够有效调整入射角和反射角，大大提高椭偏仪的测量效率。
[0005]为此，根据本发明的一个方面，提供一种全自动标准椭偏仪的机械传动装置，所述全自动标准椭偏仪包括控制装置、机械传动装置、入射端测量臂和接收端测量臂，其特征在于，所述机械传动装置包括:
[0006]基座，所述基座包括支撑平台和固定于支撑平台上的龙门架；
[0007]导轨运动副，其固定于龙门架上并具有上导轨、下导轨、以及位于上导轨和下导轨之间的中心槽道；
[0008]入射端直线运动副和接收端直线运动副，其分别安装于中心槽道内并由各自的第一电机可驱动以允许提供沿中心槽道的相向或反向直线运动；
[0009]入射端旋转运动副和接收端旋转运动副，其皆可滑动地连接至上导轨和下导轨，所述入射端旋转运动副和接收端旋转运动副在背面分别连接至入射端直线运动副和接收端直线运动副，在前面分别安装有入射端测量臂和接收端测量臂，从而使得入射端测量臂和接收端测量臂在入射端直线运动副和接收端直线运动副所提供的相向或反向直线运动的带动下沿中心槽道方向进行相向或反向直线运动，入射端旋转运动副和接收端旋转运动副还分别由各自的第二电机可驱动以允许提供沿所述直线运动所在垂直平面内的旋转运动从而带动入射端测量臂和接收端测量臂在该垂直平面内沿其各自的转轴作相向或反向转动；
[0010]三维运动平台，其包括平面两维运动装置和其上水平支撑有待测晶片的第三维运动装置，其中平面两维运动装置位于支撑平台上并承载第三维运动装置，所述平面两维运动装置构造成可驱动第三维运动装置进行平面两维移动从而允许入射端测量臂和接收端测量臂扫描待测晶片上的任何待测点，第三维运动装置构造成允许待测晶片沿膜厚方向移动从而配合所述直线运动副和旋转运动副共同实现对入射端测量臂的入射角和接收端测量臂的反射角的调节。
[0011]在本发明的该方面，通过入射端测量臂和接收端测量臂的相向或反向直线运动和转动以及晶片沿膜厚方向的移动这三方面的运动配合，入射端测量角即入射角和接收端测量角即反射角可实现自由变换，并且角度精度可控。
[0012]优选地，所述入射端直线运动副和接收端直线运动副皆为丝杠运动副，所述丝杠运动副的丝杠由所述第一电机驱动在所述中心槽道内作旋转运动，所述丝杠运动副的螺母受丝杠驱动沿中心槽道平动。
[0013]进一步优选地，所述入射端旋转运动副和接收端旋转运动副在背面分别连接至各自对应的丝杠运动副的螺母上。
[0014]再进一步优选地，所述控制装置包括用于感测所述螺母的直线位移的线性传感器。
[0015]优选地，所述入射端旋转运动副和接收端旋转运动副皆为直角型精密减速器。
[0016]进一步优选地，所述直角型精密减速器为蜗轮蜗杆减速器，其中，所述蜗杆与所述第二电机可驱动地连接并布置成能够带动所述蜗轮在所述垂直平面内转动。
[0017]再进一步优选地，所述入射端测量臂和接收端测量臂分别连接至各自的所述蜗轮从而能够在所述蜗轮的带动下在所述垂直平面内转动。
[0018]又再进一步优选地，所述控制装置还包括用于感测所述第二电机的速度位移的旋转编码器，所述旋转编码器安装成与所述第二电机同轴。
[0019]仍再进一步优选地，每个所述蜗轮蜗杆减速器都经由所述上导轨上的一个上滑块和所述下导轨上的一个下滑块可滑动地连接至上导轨和下导轨。
[0020]根据本发明的另一个方面，提供一种全自动标准椭偏仪，其包括如上所述的机械传动装置，其中，所述入射端直线运动副、所述入射端旋转运动副和所述第三维运动装置由所述控制装置控制来协同调节所述入射端测量臂的入射角，并且所述接收端直线运动副、所述接收端旋转运动副和所述第三维运动装置由所述控制装置控制来协同调节所述接收端测量臂的反射角。
[0021]通过参考下面所描述的实施方式，本发明的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。
【附图说明】
[0022]本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件:
[0023]图1示意性地示出了根据本发明的一个优选实施方式的全自动标准椭偏仪的机械传动装置的立体图；
[0024]图2示出了图1中全自动标准椭偏仪的机械传动装置的另一角度的放大图；
[0025]图3示意性地示出了图1中入射端测量臂、接收端测量臂以及晶片的调整前相对位置，其中入射角和反射角皆为Θ ；
[0026]图4示意性地示出了图1中入射端测量臂、接收端测量臂以及晶片的调整后相对位置，其中入射角和反射角皆为Θ’。
[0027]附图标记说明
[0028]100机械传动装置
[0029]101 基座
[0030]111 支撑平台121 龙门架
[0031]102 导轨运动副
[0032]112 上导轨122 下导轨
[0033]1120 上滑块1220 下滑块
[0034]132 中心槽道
[0035]103 入射端直线运动副104 接收端直线运动副
[0036]113 丝杠123 螺母
[0037]105 入射端旋转运动副106 接收端旋转运动副
[0038]107 三维运动平台
[0039]117 两维运动装置127 第三维运动装置
[0040]201 入射端测量臂203 接收端测量臂
[0041]211 转轴213 转轴
[0042]301 第一电机303 第二电机
[0043]400 晶片
【具体实施方式】
[0044]根据要求，这里将披露本发明的【具体实施方式】。然而，应当理解的是，这里所披露的实