CN102829740A

CN102829740A - 接触式测量仪

Info

Publication number: CN102829740A
Application number: CN2012103374746A
Authority: CN
Inventors: 赵春花
Original assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Current assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: CN102829740B

Abstract

本发明提供了一种接触式测量仪，包括底座、3个直线轴、真空吸盘安装座、抽气管、晶圆、真空吸盘、标准块、标准块固定座、接触式测头；所述的3个直线轴分别为X轴、Y轴、Z轴，其中Ｘ轴和Ｙ轴相互垂直并分别固定在底座上，Z轴与Ｘ轴和Ｙ轴构成的平面垂直，Ｘ轴上通过真空吸盘安装座固定有真空吸盘，Ｚ轴上固定有侧向水平安装的接触式测头。本测量仪能在测量过程中对测量仪自身轴系精度进行补偿，进一步在传统接触式测量仪基础上提高晶圆的测量精度，而相对非接触式测量仪，不存在透明材料和高亮度表面影响测量精度的问题。另外，相对传统接触式测量仪，本测量仪兼具平面度和厚度测量双项功能。

Description

接触式测量仪

技术领域

本发明涉及一种太阳能加工及测量精密设备，尤其涉及一种用于测量不同厚度晶圆的平面度和厚度的接触式测量仪。

背景技术

为满足全球能源逐步扩大的需求，太阳能作为绿色能源被广泛加以利用，而晶圆作为收集太阳能的关键元件，需求量和质量均在不断提高。晶圆一般由多层不同材料采用压合工艺制成，通常是第一层为晶圆、第二层为粘合剂、第三层为玻璃、第四层为胶带，从第一层到第四逐层压合，各层压合后平面度和压合后厚度需要监控，4层全部压合后成品晶圆平面度和厚度也需要进行检测，只有符合晶圆压合质量要求的产品才能作为合格基材进入下一道工序进行加工，并最终确保晶圆成品符合客户要求。

传统晶圆测量设备，有接触式和非接触式两种，现有传统接触式测量设备，针对晶圆测量功能单一，不能在同一台设备上进行平面度和厚度的测量，另外，测量力难以精确控制，导致各点测量精度受到影响，甚至因测量力不均匀及无法控制导致测量过程中晶圆碎裂。而非接触式晶圆测量仪，由于采用激光照射方式进行测量，会因不同测量材料反光效应不同导致各层测量数据难以统一，尤其是针对玻璃层及成品后的高亮度表层测量，会由于材料透明或是表面高亮度影响测量精度，导致测量数据失真，难以准确判断测量数据的真实性。

发明内容

针对现有技术的上述背景技术中存在的缺陷和问题，本发明的目的是提供一种兼具平面度和厚度测量双项功能的接触式测量仪。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种接触式测量仪，包括底座、3个直线轴、真空吸盘安装座、抽气管、晶圆、真空吸盘、标准块、标准块固定座、接触式测头；所述的3个直线轴分别为X轴、Y轴、Z轴，其中Ｘ轴和Ｙ轴相互垂直并分别固定在底座上，Z轴与Ｘ轴和Ｙ轴构成的平面垂直，Ｘ轴上通过真空吸盘安装座固定有真空吸盘，Ｚ轴上固定有侧向水平安装的接触式测头。

作为上述技术方案的优选，所述的接触式测头包括探针、空气导轨、激光尺、右端板、激光位移传感器、激光位移传感器安装板、连接件、信号线缆、底板、左端板、弹簧、进气管接头。

作为上述技术方案的优选，所述真空吸盘具有抽真空吸附固定住晶圆及调节晶圆表面相对接触测头探针的垂直度的功能。

作为上述技术方案的优选，所述探针设在所述接触式测头的左右两侧，左右两根探针分别被固定在其内部左右两个对称布局的空气导轨的导芯的一端，左侧探针向左伸出时，将接触在与Ｙ轴运动方向保持平行的标准块上，当接触式测头在Y轴和Z轴带动下前后、上下运动时，左侧探针时刻保持与标准块接触，可实时测出Y轴和Z轴在侧向直线度误差L，右侧探针向右伸出接触到晶圆表面，并以可控测量力保持与晶圆表面接触，实时测量出晶圆表面的平整度误差K，通过测量软件补偿各点处对应的实际误差值J=K-L，该值即为晶圆表面各点的误差值，通过算法可拟合出晶圆表面全貌，从而计算出晶圆的平面度和厚度值。

作为上述技术方案的优选，探针向外侧伸出力通过精密气动技术实现，并在探针另一头固定有精密弹簧，当探针被吹气气压作用向左右伸出时，精密弹簧受压缩，会抵消部分推力，这样可通过控制吹压大小来控制向外伸出时的推力，从而确保探针与被测表面保持接触但又不会对其表面造成损伤。

作为上述技术方案的优选，所述晶圆被固定在Ｘ轴上的真空吸盘吸附住，可以随Ｘ轴左右运动以根据晶圆自身厚度不同调节与探针接触状态。

作为上述技术方案的优选，所述空气导轨的导芯另一端分别通过连接件固定有激光尺，激光尺对应位置安装有激光位移传感器，可随时测量因探针水平位移的变化值。

本发明提供的接触式测量仪，采用独特的接触式测头和仪器布局方式，能在测量过程中对测量仪自身轴系精度进行补偿，进一步在传统接触式测量仪基础上提高晶圆的测量精度，而相对非接触式测量仪，不存在透明材料和高亮度表面影响测量精度的问题。另外，相对传统接触式测量仪，本测量仪兼具平面度和厚度测量双项功能。结构简单、集成度高、功能全面，为晶圆测量提供更为科学的测量仪器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的接触式测量仪的结构示意图；

图2为本发明所述的接触式测头的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，发明实施例提供的一种接触式测量仪，包括底座1、3个直线轴、真空吸盘安装座3、抽气管4、晶圆6、真空吸盘5、标准块9、标准块固定座10、接触式测头8；所述的3个直线轴分别为X轴2、Y轴11、Z轴7，其中Ｘ轴2和Ｙ轴11相互垂直并分别固定在底座1上，Z轴7与Ｘ轴2和Ｙ轴11构成的平面垂直，Ｘ轴2上通过真空吸盘安装座3固定有真空吸盘5，Ｚ轴上固定有侧向水平安装的接触式测头8。

如图2所示，所述的接触式测头8包括探针12、空气导轨13、激光尺14、右端板15、激光位移传感器16、激光位移传感器安装板17、连接件18、信号线缆19、底板20、左端板21、弹簧22、进气管接头23。

所述真空吸盘5具有抽真空吸附固定住晶圆6及调节晶圆6表面相对接触式测头8的探针垂直度的功能。

所述探针12设在接触式测头8的左右两侧，左右两根探针12分别被固定在其内部左右两个对称布局的空气导轨13导芯的一端，左侧探针向左伸出时，将接触在与Ｙ轴11运动方向保持平行的标准块9上，当接触式测头8在Y轴11和Z轴7带动下前后、上下运动时，左侧探针时刻保持与标准块9接触，可实时测出Y轴11和Z轴7在侧向直线度误差L，右侧探针向右伸出接触到晶圆6的表面，并以可控测量力保持与晶圆6表面接触，实时测量出晶圆6表面的平整度误差K，通过测量软件补偿各点处对应的实际误差值J=K-L，该值即为晶圆6表面各点的误差值，通过算法可拟合出晶圆6表面全貌，从而计算出晶圆6的平面度和厚度值。

所述探针12向外侧伸出力通过精密气动技术实现，并在探针12的另一头固定有精密弹簧22，当探针12被吹气气压作用向左右伸出时，精密弹簧22受压缩，会抵消部分推力，这样可通过控制吹压大小来控制向外伸出时的推力，从而确保探针12与被测表面保持接触但又不会对其表面造成损伤。

所述晶圆6被固定在Ｘ轴上的真空吸盘5吸附住，可以随Ｘ轴2左右运动以根据晶圆6自身厚度不同调节与探针12的接触状态。

所述空气导轨12的导芯另一端分别通过连接件18固定有激光尺14，激光尺14对应位置安装有激光位移传感器16，可随时测量因探针12的水平位移变化值。

以上所述，仅为发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种接触式测量仪，其特征在于，包括底座、3个直线轴、真空吸盘安装座、抽气管、晶圆、真空吸盘、标准块、标准块固定座、接触式测头；所述的3个直线轴分别为X轴、Y轴、Z轴，其中Ｘ轴和Ｙ轴相互垂直并分别固定在底座上，Z轴与Ｘ轴和Ｙ轴构成的平面垂直，Ｘ轴上通过真空吸盘安装座固定有真空吸盘，Ｚ轴上固定有侧向水平安装的接触式测头。

2.根据权利要求1所述的一种接触式测量仪，其特征在于，所述的接触式测头包括探针、空气导轨、激光尺、右端板、激光位移传感器、激光位移传感器安装板、连接件、信号线缆、底板、左端板、弹簧、进气管接头。

3.根据权利要求1所述的一种接触式测量仪，其特征在于，所述的真空吸盘具有抽真空吸附固定住晶圆及调节晶圆表面相对接触测头探针的垂直度的功能。

4.根据权利要求2所述的一种接触式测量仪，其特征在于，所述的探针设在所述接触式测头的左右两侧，左右两根探针分别被固定在其内部左右两个对称布局的空气导轨的导芯的一端，左侧探针向左伸出时，将接触在与Ｙ轴运动方向保持平行的标准块上，当接触式测头在Y轴和Z轴带动下前后、上下运动时，左侧探针时刻保持与标准块接触，可实时测出Y轴和Z轴在侧向直线度误差L，右侧探针向右伸出接触到晶圆表面，并以可控测量力保持与晶圆表面接触，实时测量出晶圆表面的平整度误差K，通过测量软件补偿各点处对应的实际误差值J=K-L，该值即为晶圆表面各点的误差值，通过算法可拟合出晶圆表面全貌，从而计算出晶圆的平面度和厚度值。

5.根据权利要求1或4所述的一种接触式测量仪，其特征在于，所述的探针向外侧伸出力通过精密气动技术实现，并在探针另一头固定有精密弹簧，当探针被吹气气压作用向左右伸出时，精密弹簧受压缩，会抵消部分推力，这样可通过控制吹压大小来控制向外伸出时的推力，从而确保探针与被测表面保持接触但又不会对其表面造成损伤。

6.根据权利要求1所述的一种接触式测量仪，其特征在于，所述的晶圆被固定在Ｘ轴上的真空吸盘吸附住，可以随Ｘ轴左右运动以根据晶圆自身厚度不同调节与探针接触状态。

7.根根权利要求1所述的一种接触式测量仪，其特征在于，所述的空气导轨的导芯另一端分别通过连接件固定有激光尺，激光尺对应位置安装有激光位移传感器，可随时测量因探针水平位移的变化值。