专利名称：校准标准件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种校准标准件，尤其是用于对具有基料载板和提供在载板上的标准件的薄层的厚度进行非破坏性测量的装置的校正，所述标准件具有用于校正该装置的将被测量的薄层的厚度。
背景技术：
对于通过依赖基料和/或涂层的磁感应方法或涡流方法进行的薄层厚度的非破坏性测量，标准化后，为了相应测量校准装置是必要的。通过校准，建立标称值和实际测量值之间的差。伴随校准该装置用于测量任务，该差值将被改正。
校准是如此提供的，首先，利用测量装置的测量探头在基料上记录第一个值。接着，在提供在之前测量的载板上的标准件上记录另一个值。差值将是被测量的层的厚度。由于标准件，测量的标称值被确定。几次测量后，标称值和实际值之间的平均偏差被记录和校准。目前为止已知的校准标准件由基料载板组成-铁和钢的，适用于磁感应方法测量薄层厚度，和非铁磁的基料，例如非磁钢、铝和它们的合金，适用于通过涡流方法测量层厚度。载板表面优选地被磨光。标准件放置或粘合在载板上，例如，作为一个塑料薄膜。因为放置或粘合已经产生堆积，因此就给这些校准标准件带来了问题。为避免这些缺点，DE102005 028 652.6提出通过摩擦进行电镀而在载板上放置标准件以防止堆积。这种情况下，在优选实施例中标准件作为一个绝缘层、特别是作为半导体材料被产生。这种校准标准件在应用中已经证实是成功的。
发明内容
基于这种校准标准件，本发明以增加校准精度来获得被校准测量装置的更好的测量精度为目的。
该问题通过一种用于装置校准的校准标准件得以解决，该装置用于对具有基料载板和放置在载板上的标准件的薄层的厚度进行非破坏性测量，所述标准件具有用于装置校准的薄层的厚度，其中布置在校准标准件基体上的保持装置至少向基体支撑着标准件使得当设置一个用于对标准件上的薄层进行非破坏性测量的装置的测量探头时，它的位置以至少一个自由角度可变。更多有利的实施例及其变型在其它权利要求中进行说明。
当设置一个用于薄层测量的装置的测量探头时，标准块位置可以变化至少一个自由角度使得能够分别提供自由倾斜设置的测量探头或者具有指定给它的测量探头的传感元件的接触球形盖。由于在用于装置校准的多个真实值记录期间这种标准件从它的平衡位置可变，即使测量探头整个从校准标准件升起来再落回，它也总能位于同一位置。由于该标准件在位置上可变，给出一种到校准标准件基体的标准件摆动布置，由此能够进行到测量探头的自由倾斜布置从而显著最小化误差的发生。
根据具有本发明有利实施例，提供了一个防止围绕垂直于标准件表面的从保持装置到基体的轴扭曲定位的标准件。这将使得当在标准件中心轴外侧设置一个测量探头时，能够提供一个确定的、特别是摆动的没有扭曲的偏转运动。保持标准件与基体对齐使得每一个测量的测量条件相同从而记录真实值。由于防扭曲接收部，标准件的用于使标准件从平衡位置倾斜或偏转的额外旋转被防止以使得校准时提供唯一的条件。
根据本发明优选实施例，保持装置的特征在于至少一个弹簧承载弹性保持元件，其提供一支撑表面，特别在它的中心轴上，用于标准件的中心接收部或者其上提供了标准件的载板。由于该保持元件，一旦在标准件上设置测量探头就立刻提供偏离平衡位置的一个至少小的偏转使得可能进行一个自由倾斜的测量。尤其在用户手工测量装置的校准中，施加的不同的力能由此被平衡从而避免了标准件和/或接触球形盖的瞬间损坏。
根据优选实施例，保持装置的保持元件设计成盘形的膜片。这种盘形的膜片设计成具有非常薄的壁厚使得该膜片被设计成弹簧承载弹性的。例如，该膜片可以做成铜/铍合金、镍、铝等材料的硬弹簧。优选地，该膜片的特征在于对中心轴放射状排列的凸起和凹陷，用于分别确定曲度和曲力或恢复力。
根据保持装置的替代实施例，提供的保持元件设计成具有圆扇形孔的弹簧盘，这种弹簧盘与盘形膜片具有相同的特性。
保持元件优选地固定到主体上的凹陷里。该凹陷被用作类似于保持元件偏转运动的空间。该凹陷优选地设计成具有保持元件放置其中的环绕肩部(shoulder)，用于简单的布置和定位。
根据本发明的另一个有利实施例，提供的保持装置包括至少一个被支撑在凹陷底部上并与保持元件的下侧接合的阻尼或弹簧元件。这样当测量探头放置到标准件上时，阻尼或弹簧元件能额外提供阻力。当使用这样的阻尼或弹簧元件时，设计成盘形膜片或弹簧盘的保持元件设计中可以是软的。这将具有能够使标准件软偏转并由此使测量真实值精度提高，从而执行更精确的校准的优点。
一个优选实施例提供了基体接收部中提供的载板和放置在基体表面水平面上的一个平衡位置的载板的表面。基体表面由此形成一个承载表面，为最初对相同水平面上的载板进行初始测量，其上设置一个手工测量装置的辅助杆。在基体接收部中，也将优选地提供用于布置保持装置的保持元件的凹陷。
此外，优选地在基体接收部和载板间设计一窄的环绕缝隙。由于窄环绕空气缝隙，载板表面从平衡位置以至少一自由角度可变，由此到邻近基体的标准件的测量表面将具有连续材料的效果使得力线的径向场能设计成类似连续的，与不间断表面相比没有任何削弱。
优选地，校准标准件设计成多个放置于载板上的不同层厚度的标准件。这里，载板优选地布置成彼此相邻的一行，由一个窄缝隙分开。优选地在载板和基体间也提供缝隙宽度，使得存在相同的条件。这样，校准标准件能设计用于依赖于基体的多个层的厚度，所有层的厚度具有相同条件。
优选地，具有多个标准的、不同层厚度的校准标准件如此构造，接受具有最大厚度的标准件的载板将被布置在基体中心，其它载板的每一个接受一个标准件，标准件按标准件厚度递减顺序和与最大厚度标准件的距离递增顺序排列。这样对于记录标准件的最大厚度，可确保有效获得力的大的径向场，以便能够准确记录真实值。
根据本发明的校准标准件可以设计成所说的精度标准件，它能够总是以当设置一个测量探头到标准件上时提供的相同的条件进行装置测量探头的自由倾斜设置，该装置用于对标准件上的薄层厚度的非破坏性测量。
下面，本发明及附加有利的实施例及其变型将参考附图中提供的例子进行详细说明和解释。从说明书和附图中收集的特征能各自独立使用或者根据本发明进行任意多个组合使用。图中图1是根据本发明的校准标准件概略的顶视图；图2是根据本发明的校准标准件沿图1中线I-I的截面图；图3是用于测量薄层厚度的手工测量装置校准期间的图示；以及图4是图2中的截面图的放大部分的图。
具体实施例方式
图1显示了根据本发明的校准标准件11的概略的顶视图。图2显示了沿图1中线I-I的截面图。校准标准件11包括基体12，基体12包括用于至少一个载板16的接收部14，在该载板16上提供确定厚度的标准件17。
标准件17包括上面和下面，两个表面被磨光平行，特别要磨光亮。标准件17通过对载板16的测量表面18摩擦电镀被固定，载板16以与标准件17相同的方式被磨光。由于库仑力效应，在标准件17和载板16间进行冷焊接。此外，分别在标准件17到载板16的测量表面18的过渡区域或者边缘区域，为保护这些边缘区域不被腐蚀，形成凹槽。相应地，这个凹槽仅有密封效果。标准件17能被提供达1000μm的层厚度。根据优选实施例，标准件17被制造成绝缘层，尤其是诸如硅锗这样的半导体材料的绝缘层。
在基体12的接收部14中提供凹陷21。被分派给这些凹陷21的保持装置22的每一个负担着载板16。保持装置22由弹簧承载弹性保持元件24组成，弹簧承载弹性保持元件24在凹陷21上方伸展并依靠在限制凹陷21的肩部26上。该肩部26用于保持元件24在位置上的确切定位。例如，保持元件24可作为盘形膜片提供。该盘形膜片在它的中心轴上具有一个用于接收连接片29的承载表面28，其中连接片29负担着承载载板16。与连接片29相对，在保持元件24的下面，优选地提供一个凹陷21底部32上支撑的阻尼或弹簧元件34。该阻尼或弹簧元件34可以设计成螺旋弹簧、橡胶弹性元件等。设计成盘形膜片的保持元件24包括位于肩部26上的承载区段和承载表面28之间的凸起和/或凹陷33。根据膜片的厚度，可以确定膜片的材料和凸起或凹陷33的设计，膜片的弹力和弹簧移动。保持元件24优选地通过粘合或焊接固定在交接表面26上。
上述载板16上的标准件17的布置能形成一个仅由标准件17组成的校准标准件11，其中载板16通过保持装置22被抬起在基体12上。可替换地，根据图1和2的实施例，很明显，多个标准件17也可以并排布置。载板16例如可设计成正方形基础区域，这具有在载板16和基体12之间以及在相互邻近的载板16之间能够形成一致的缝隙36的优点。
由于根据本发明的标准件17或者朝向基体12的其上提供有标准件17的载板16的布置，将能够防止标准件17向基体扭曲，而仍分别在它的纵向中心轴上或者沿着与标准件17相对的表面标准件弹性移动，也能够由盘形膜片支撑，并防止在摆动偏移中向接收部14扭曲。这可以同时确保当从平衡位置倾斜时，防止任何邻近基体12墙壁部分或者载板16的倾斜。同时将达到以下效果，空气缝隙36不会引起测量探头传感元件的力的径向线的任何中断，因此达到较高的测量精度。
在基体12上提供邻近载板16的承载表面37，所述表面优选地放置在分别与承载表面或者载板16的测量表面18同一水平面上。为在其上放置手工测量装置继而通过手工测量装置的倾斜移动在标准件17上设置测量探头，这样的承载表面37还设计为一个辅助杆。
图3显示了一个这样使用的例子。带有安装脚42的手工测量装置41安装到承载表面37上，随后，进行一个旋转运动并由此使测量探头43向标准件17移动。在该使用的例子中，测量探头43的接触球形盖44设置在标准件17中心轴的外面。标准件17偏离平衡位置的位置变化由此受到影响。由于经由保持装置22到基体12的标准件17的摆动接收部，将能够使偏离中心的设置被标准件17的偏转运动抵消使得标准件17在一个自由倾斜的位置与测量探头43对齐。由于倾斜导致的测量误差因此可以通过标准件17的摆动布置而被消除。由于经由保持装置22到基体的标准件17的防扭曲接收部，将获得标准件17的确定的偏转。
图4是根据图2的校准标准件11的放大图。左边的图显示了处于平衡位置的载板16。右边的图显示了处于最大偏转位置的载板16，最大偏转位置分别受限于接收部14或者载板16和接收部14间的缝隙36。可替代地，也能设计保持装置22用于限制偏转运动。
这样的校准标准件11也可以用来做手持测量探头，该手持测量探头通过信号线与用于进行薄层厚度的非破坏性测量的装置连接。也可提供校准标准件11用作测量装置，例如支撑在三角架上方，可上下移动。
图1所示校准标准件11的替代实施例可以存在于载板16之一中，在其上没有提供标准件17，且被插入到基体12的接收部14中。该载板16包括用作参考表面并与其它载板16的测量表面18完全对齐的测量表面18。这种没有标准件17的载板16优选地排列在接收部14的边缘区域。这种没有标准件17的载板16优选地与在接收部14中提供的其它载板16的尺寸相等。可替代地，也可以提供表面较小而象其它载板16那样以摆动方式被接收的载板16。
上述所有特征，每一个单独的特征，对本发明来说都是必须的，并且它们可以相互自由组合。
权利要求
1.一种校准标准件，用于对具有基料载板(16)和放置其上的标准件(17)的薄层的厚度进行非破坏性测量的装置的校正，所述标准件具有用于校正该装置的将被测量的薄层的厚度，其特征在于，布置在校准标准件(11)的基体(12)上的保持装置(22)至少向基体(12)支撑着标准件(17)，使得当设置一个用于对标准件(17)上的薄层厚度进行非破坏性测量的装置的测量探针时，它的位置以至少一个自由角度可变。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，标准件(17)由保持装置(22)支撑并防止围绕垂直于标准件(17)的表面的轴扭曲。
3.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，保持装置(22)包括至少一个弹簧承载弹性保持元件(24)，弹簧承载弹性保持元件(24)包括用于标准件(17)的中心接收部或者用于具有位于其上的标准件(17)的载板(16)的承载表面(28)。
4.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，保持装置(22)包括设计成盘形膜片的保持元件(24)。
5.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，保持装置(22)包括设计成具有圆扇形孔的弹簧盘的保持元件(24)。
6.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，保持装置(22)布置在标准件(17)和基体(12)之间。
7.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，保持装置(22)的保持元件(24)分配给基体(12)中的凹陷(21)。
8.根据权利要求所述的校准标准件，其特征在于，保持装置(22)包括至少一个被支撑在凹陷(21)底部(32)上并与保持元件(24)的下侧接合的阻尼或弹簧元件(31)。
9.根据权利要求8所述的校准标准件，其特征在于，阻尼或弹簧元件(31)布置在保持元件(24)的中心轴上。
10.根据权利要求所述的校准标准件，其特征在于，在基体(12)的接收部(14)中提供载板(16)，并且处于标准件(17)的平衡位置的载板(16)的表面位于基体(12)的表面(37)的水平面上。
11.根据权利要求所述的校准标准件，其特征在于，在基体(12)的接收部(14)和载板(16)之间设计一窄的环绕缝隙(36)。
12.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，提供多个布置成彼此相邻的一行的载板(16)，载板(16)各自具有位于基体(12)中的一个标准件(17)，并且窄缝隙(36)设计在相互邻近的载板(16)之间。
13.根据权利要求1所述的校准标准件，其特征在于，各自位于一个载板(16)上并由基体(12)支撑起来的多个标准件(17)中，具有最大厚度的标准件(17)将布置在基体(12)的接收部(14)的中心，其它标准件(17)以相对具有最大厚度的标准件(17)的递减厚度顺序排列。
全文摘要
本发明涉及一种校准标准件，尤其是用于对具有基料载板(16)和放置其上的标准件(17)的薄层的厚度进行非破坏性测量的装置的校正，所述标准件具有用于校正该装置的将被测量的薄层厚度，其中放置于校准标准件(11)的基体(12)上的保持装置(22)至少向基体(12)支撑着标准件(17)，使得当配置一个用于对标准件(17)上的薄层厚度进行非破坏性测量的装置的测量探头时，它的位置以至少一个自由角度可变。
文档编号G01B5/00GK1975320SQ200610171958
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者H·费希尔 申请人:赫尔穆特·费希尔地产两合公司