CN104142128A - 一种晶圆翘曲度的测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种晶圆翘曲度的测量方法和装置。本发明的目的就是为了利用晶圆片的外缘图像作预对中处理，结合晶圆的器件图像作旋转启始位置定位，利用旋转台的与晶圆的同步旋转运动，固定的激光位移传感器，完成晶圆圆周的扫描检测，得到晶圆翘曲参数，辅助与标准晶圆的基准校正参数，可以得到检测晶圆片的翘曲度。本发明的特点具有直观快速的效果。本发明特征为预对中相机检测晶圆片外缘作为晶圆中心检测，通过电脑参数调整晶圆搬运手摆放晶圆到旋转台的中心位置，真空旋转台带动晶圆旋转运动，使得激光位移传感器得以最大边缘地检测晶圆的翘曲度。本系统精度高，抗干扰强，适合各种材质的物体测量，为本发明的适用范围拓宽奠定的硬件基础。

Description

一种晶圆翘曲度的测量方法和装置

技术领域

本发明涉及晶圆翘曲的测量管理技术的方法和装置，尤其是涉及一种基于CCD影像技术定位和晶圆翘曲组合的检测方法和装置，利用高精度相机，真空旋转台和激光位移传感器分装晶圆两侧的翘曲方法和装置。 

背景技术

激光位移传感器作为一种标准工业传感器技术，在计算机控制下可以检查在各种材料表面的细微的位移距离变化，本专利组合工业相机的捕捉产品的图案， 定位晶圆的中心， 利用激光在晶圆片边缘的定位检测，辅助真空旋转台的圆周运动，  为激光位移传感器尽晶圆边缘检测晶圆翘曲度的方法。 

由于晶圆搬运手从晶圆盒中取晶圆， 并搬运到真空旋转检测台上时， 无法保障晶圆的中心位置精度， 与旋转台中心合一， 而造成翘曲检查不准确。 

本发明设置CCD工业相机为对中检查功能， 定位晶圆中心位置， 通过捕捉晶圆图像， 将晶圆的位置偏差值， 通知晶圆搬运手， 调整到与旋转台中心合一的位置后， 放下晶圆在真空旋转台的中心。 

真空旋转台可以有效地吸附晶圆片， 完成同步旋转运动， 使得激光位移传感器完成对晶圆边缘的圆周的轴向跳动检测， 得到晶圆片的翘曲的参数。 

该系统装置的安装和稳定性的系统偏差检测， 是通过对标准晶圆平片的检测， 得到基准参数。 

激光位移传感器可以检测的距离变化在数微米至数十微米的灵敏度 ， 其稳定性和重复性是公认的， 是目前工业用的测距传感器中首屈一指。 

晶圆在多次蚀刻工艺后， 会有不同程度的翘曲，形状像球盖，有的似薯片。特点是方向一致， 同向翘曲， 翘曲度<1.5毫米（四英寸晶圆）， 精度要求：0.08毫米。 

晶圆盒是保存和运输晶圆的工具， 其设计间隙比晶圆片大2~4毫米， 由于使用和保管， 以及材料的因素， 通常晶圆盒有不同程度的磨损和变形，造成间隙的不一致和偏差。 

发明内容

本发明的目的就是为了利用晶圆片的外缘图像作预对中处理， 结合晶圆的器件图像作旋转启始位置定位， 利用旋转台的与晶圆的同步旋转运动， 固定的激光位移传感器， 完成晶圆圆周的扫描检测， 得到晶圆翘曲参数， 辅助与标准晶圆的基准校正参数， 可以得到检测晶圆片的翘曲度。 本发明的特点具有 直观快速的效果。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

a. 方法：利用高精度激光位移传感器，检查旋转中的晶圆轴向跳动，此方法可以自动补偿机械和传感器的安装误差。

b. 结构：1, 被检物体-晶圆； 2， 晶圆盒；3，晶圆搬运手；4，真空旋转台；5， 预对中相机；6， 激光位移传感器；7，平面校正晶圆片。 

c. 带真空的专业晶圆搬运手， 将晶圆从晶圆盒中取出，在预对位相机处读取初始坐标， 补偿后放在真空旋转台。保证晶圆中心与真空旋转台中心误差小于特定值。 确保旋转时的较小离心力， 保证晶圆不至于因真空失压而产品脱离旋转台， 保障产品安全。 

d. 保证翘曲检测晶圆面积的最大化， 使激光检测安装位置近可能地靠近晶圆边缘。 

e. 预对中相机：在晶圆被放到旋转台前， 预对位相机读取晶圆图像初始坐标， 补偿给晶圆搬运手， 调整后放在真空旋转台， 保证晶圆中心与真空旋转台中心误差<1毫米。 

f. 激光位移传感器：超高精度的激光位移传感器。 

g.平面校正晶圆片：取一平板晶圆，  或圆形标准平板均可。 要求平面度<0.01毫米/100毫米即可。用于真空旋转台与激光位移传感器的系统误差测量， 将几何平均值计入， 翘曲检测的基础值中， 得到系统基础偏差值。 

本发明特征为预对中相机检测晶圆片外缘作为晶圆中心检测， 通过电脑参数调整晶圆搬运手摆放晶圆到旋转台的中心位置， 真空旋转台带动晶圆旋转运动， 使得激光位移传感器得以最大边缘地检测晶圆的翘曲度。本系统精度高，抗干扰强， 适合各种材质的物体测量， 为本专利的适用范围拓宽奠定的硬件基础。 

附图说明

图1为本发明晶圆翘曲的检测方法结构示意图； 

图2为类比法：利用已知翘曲的产品做系统基准确认或校正。

具体实施方式

如图1所示，本晶圆翘曲的检测方法及装置包括： 被检物体-晶圆1、 晶圆盒2、晶圆搬运手3、真空旋转台4、预对中相机5、 激光位移传感器6、平面校正晶圆片7。 

如图2所示，翘曲度测量的数据处理法（类比法）：利用已知翘曲的产品做确认或校正 

下面结合附图和具体实施对本发明进行详细说明。

1.带真空的专业晶圆搬运手， 将晶圆从晶圆盒中取出，在预对位相机处读取初始坐标， 补偿后放在真空旋转台。 

2.真空旋转台：为双轴承步进电机驱动的专业真空旋转结构，可以超360度任意旋转角度， 角度和速度可控。 

3.预对中相机：在晶圆被放到旋转台前， 预对位相机读取晶圆图像初始坐标， 通过软件计算与电脑， 补偿给晶圆搬运手电脑， 调整搬运手位置后， 将晶圆中心准确地放在真空旋转台中心。 

4.晶圆在旋转真空台的运动下， 完成圆周运动， 同时由激光位移传感器完成对晶圆的一周的轴向跳动的位移检测。 

5.平面校正晶圆片或标准圆形平板铝板， 用于真空旋转台与激光位移传感器的系统误差测量， 将几何平均值计入， 翘曲检测的基础值中， 得到系统基础偏差值。 

6.校正流程：预对位控制晶圆中心与真空旋转台中心误差<1毫米， 旋转检测晶圆翘曲后叠加系统基础偏差值， 而后得出晶圆的实际翘曲度。 

Claims (1)

1.一种晶圆翘曲度的测量方法和装置，其特征在于，

1）带真空的专业晶圆搬运手， 将晶圆从晶圆盒中取出，在预对位相机处读取初始坐标， 补偿后放在真空旋转台。

2）真空旋转台：为双轴承步进电机驱动的专业真空旋转结构，可以超360度任意旋转角度， 角度和速度可控。

3）预对中相机：在晶圆被放到旋转台前， 预对位相机读取晶圆图像初始坐标， 通过软件计算与电脑， 补偿给晶圆搬运手电脑， 调整搬运手位置后， 将晶圆中心准确地放在真空旋转台中心。

4）晶圆在旋转真空台的运动下， 完成圆周运动， 同时由激光位移传感器完成对晶圆的一周的轴向跳动的位移检测。 

5）平面校正晶圆片或标准圆形平板铝板， 用于真空旋转台与激光位移传感器的系统误差测量， 将几何平均值计入， 翘曲检测的基础值中， 得到系统基础偏差值。 

6）校正流程：预对位控制晶圆中心与真空旋转台中心误差<1毫米， 旋转检测晶圆翘曲后叠加系统基础偏差值， 而后得出晶圆的实际翘曲度。