CN104613879A - 一种硅片厚度测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硅片测量技术领域，具体为一种硅片厚度测量装置及测量方法，操作简单，抗干扰能力强，能够方便地测出硅片厚度，其包括顺次布置的激光发射器、分束器、探头、干涉信号接收器，探头包括上探头和下探头，上探头和/或下探头连接电源，上探头、下探头之间设置激光晶体，包括以下步骤：在上探头和下探头之间平放硅片，并在上探头内侧放置激光晶体，上探头连接电源；激光发射器发出的激光通过分束器分出两道激光，其中一道激光穿过激光晶体，另一道激光直接通过上探头和下探头之间干涉信号接收器检测到两束激光的干涉信号得出相位变化量得到硅片和上探头处的激光晶体的距离，将激光晶体放置于下探头内侧重复上述步骤，最后计算得到硅片厚度。

Description

一种硅片厚度测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及硅片测量技术领域，具体为一种硅片厚度测量装置及测量方法。
背景技术
硅片在整个光伏产业上是最常见的东西，其经过后续加工后形成LED上的发光芯片，而生产加工过程中对于硅片有一定的要求，需要对其进行测量，比如整个硅片的厚度分别以及形貌，即厚度、翘曲度等参数，目前一般都采用电容法来测量硅片的厚度（传送速度为250m/s或者450m/s），但是电容法受到温度、湿度、电路杂散参数影响很大，每次测量必须根据环境参数进行定标，抗环境干扰能力非常弱，使用极为不便。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种硅片厚度测量装置及测量方法，其操作简单，抗干扰能力强，能够方便地测出硅片厚度。
其技术方案是这样的：一种硅片厚度测量装置，其特征在于，其包括顺次布置的激光发射器、分束器、探头、干涉信号接收器，所述探头包括上探头和下探头，所述上探头和/或下探头连接电源，所述上探头、下探头之间设置激光晶体。
其进一步特征在于，所述探头为平板。
一种硅片厚度测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）在上探头和下探头之间平放硅片，并在上探头内侧放置激光晶体，上探头连接电源；
（2）激光发射器发出的激光通过分束器分出两道激光，其中一道激光穿过激光晶体，另一道激光直接通过上探头和下探头之间；
（3））干涉信号接收器检测到两束激光的干涉信号得出相位变化量                                                ；
（4）通过相位变化量和电光效应得到电场强度E，根据公式U = E×d + E×dc/计算得到硅片和上探头处的激光晶体的距离d1，其中U为电源电压，dc为激光晶体厚度，为激光晶体相对介电常数都为已知；
（5）将激光晶体放置在下探头内侧，将电源连接下探头；
（6）重复步骤（2）、（3）、（4）得到硅片和下探头处的激光晶体的距离d2；
（7）设上探头和下探头之间的距离为D，硅片的厚度T=D-（d1 +d2+2dc）。
其进一步特征在于，分束器分出的两道激光强度分别为I1、I2，干涉信号接收器接收到的总光强为I，根据公式 得到相位变化量；
由电光效应，当电场加到激光晶体上会引起折射率变化Δn=（a*E），a为常数，设激光晶体的长度为L，激光光程变化为Δn*L，根据公式=(Δn*L÷λ)*2*π，其中λ为激光波长，得到电场强度E。
采用本发明的装置和方法后，即可方便测得硅片的厚度，其属于绝对距离的测量，不是相对测量，不需要每次都标定，操作简单，且受各种杂散参数影响小，抗环境干扰性强。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为硅片放置示意图；
图3为本发明测量激光晶体与硅片距离示意图。
具体实施方式
见图1，图2，图3所示，一种硅片厚度测量装置，其包括顺次布置的激光发射器1、分束器2、探头、干涉信号接收器3，探头包括上探头5和下探头6，上探头5和/或下探头6连接电源4，上探头5、下探头6之间设置激光晶体7，当上探头5内侧放置激光晶体7时，上探头5连接电源4，此时下探头6可以连接电源4也可以不连接电源4，当下探头6内侧放置激光晶体7时也一样；上探头5和下探头6均为金属平板，可当做电极。
一种硅片厚度测量方法，其包括以下步骤：
（1）在上探头5和下探头6之间平放硅片8，在低频情况下，硅片7可以看做是导体，并在上探头5内侧放置激光晶体7，上探头5连接电源4；
（2）激光发射器1发出的激光通过分束器2分出两道激光9，其中一道激光9穿过激光晶体7，另一道激光9直接通过上探头5和下探头6之间，也就是直接通过参考光路，作为参考光路，其光程不发生变化；
（3）干涉信号接收器3检测两束激光9的干涉信号得出相位变化量，其原理如下所述：分束器2分出的两道激光9强度分别为I1、I2，干涉信号接收器3接收到的总光强为I，根据公式得到相位变化量；
（4）通过相位变化量和电光效应得到电场强度E，其原理如下所述：根据非线性光学，晶体的折射率和电场的关系有n=n0+a*E+b*E2+……，式中n0是E=0时的折射率，a、b是常数，其中电场一次项引起的变化成为线性电光效应，也成为Pokels效应，由电场的二次项引起的效应称为二次电光效应，也成为Kerr效应。在本发明中，主要应用线性电光效应。由电光效应，当电场加到激光晶体7上会引起折射率变化Δn=（a*E），a为常数，根据非线性光学理论，外加电场的变化会导致激光晶体7的折射率发生改变，从而会导致激光9通过激光晶体7的光程发生改变，设激光晶体7的长度为L，激光光程变化为Δn*L，根据公式=(Δn*L÷λ)*2*π，其中λ为激光波长，得到电场强度E，最后根据公式U = E×d + E×dc/计算得到硅片和上探头处的激光晶体的距离d1，其中U为电源电压，dc为激光晶体厚度，为激光晶体相对介电常数，都为已知；
（5）将激光晶体7放置在下探头6内侧，将电源4连接下探头6；
（6）重复步骤（2）、（3）、（4）得到硅片8和下探头6处的激光晶体7的距离d2；
（7）设上探头5和下探头6之间的距离为D，硅片的厚度T=D-（d1 +d2+2dc）。
移动硅片8的位置即可得到硅片8不同部位的厚度，从而得到翘曲度等外形参数，本发明可以提供卓越的动态范围（<10-6），远大于其他方法。

Claims (5)

1.一种硅片厚度测量装置，其特征在于，其包括顺次布置的激光发射器、分束器、探头、干涉信号接收器，所述探头包括上探头和下探头，所述上探头和/或下探头连接电源，所述上探头、下探头之间设置激光晶体。
2.根据权利要求1所述的一种硅片厚度测量装置，其特征在于，所述探头为平板。
3.一种硅片厚度测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）在上探头和下探头之间平放硅片，并在上探头内侧放置激光晶体，上探头连接电源；
（2）激光发射器发出的激光通过分束器分出两道激光，其中一道激光穿过激光晶体，另一道激光直接通过上探头和下探头之间；
（3）干涉信号接收器检测到两束激光的干涉信号得出相位变化量                                                ；
（4）通过相位变化量和电光效应得到电场强度E，根据公式U = E×d + E×dc/计算得到硅片和上探头处的激光晶体的距离d1，其中U为电源电压，dc为激光晶体厚度，为激光晶体相对介电常数，都为已知；
（5）将激光晶体放置在下探头内侧，将电源连接下探头；
（6）重复步骤（2）、（3）、（4）得到硅片和下探头处的激光晶体的距离d2；
（7）设上探头和下探头之间的距离为D，硅片的厚度T=D-（d1 +d2+2dc）。
4.根据权利要求3所述的一种硅片厚度测量方法，其特征在于，分束器分出的两道激光强度分别为I1、I2，干涉信号接收器接收到的总光强为I，根据公式 得到相位变化量。
5.根据权利要求3所述的一种硅片厚度测量方法，其特征在于，由电光效应，当电场加到激光晶体上会引起折射率变化Δn=（a*E），a为常数，设激光晶体的长度为L，激光光程变化为Δn*L，根据公式=(Δn*L÷λ)*2*π，其中λ为激光波长，得到电场强度E。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI616641B (zh) * 2017-02-23 2018-03-01 Method for measuring wafer thickness using near infrared ray
CN108572368A (zh) * 2017-03-07 2018-09-25 台濠科技股份有限公司 运用红外线量测晶圆厚度的方法
CN109550704A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 天津环鑫科技发展有限公司 一种硅片自动分选设备
CN110763434A (zh) * 2018-07-27 2020-02-07 上海和辉光电有限公司 一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0690332A2 (en) * 1994-06-27 1996-01-03 Canon Kabushiki Kaisha Optical device and displacement information measurement apparatus using the same
CN1213436A (zh) * 1996-01-12 1999-04-07 Iof光学研究所股份公司 光学晶体的极化方法和配置
CN1052304C (zh) * 1992-02-24 2000-05-10 Mwb高压系统公司 测量电压和/或电场强度的方法和传感器
CN101251560A (zh) * 2008-04-16 2008-08-27 清华大学 用于电场测量的耦合型光电集成传感器
CN201166564Y (zh) * 2008-01-17 2008-12-17 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片无接触式测试系统
CN101790672A (zh) * 2007-08-30 2010-07-28 塑料控制有限公司 用于非接触型电容式厚度测量的方法
CN201858959U (zh) * 2010-09-29 2011-06-08 上海星纳电子科技有限公司 半导体晶片无接触式厚度自动测量系统
CN201940376U (zh) * 2010-11-10 2011-08-24 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片全自动无接触式多功能测试和分选系统
CN102171000A (zh) * 2008-10-01 2011-08-31 彼特沃尔特斯有限公司 用于测量片状工件的厚度的方法
CN202599330U (zh) * 2012-06-25 2012-12-12 北京合能阳光新能源技术有限公司 无接触硅片测量装置
CN103117015A (zh) * 2013-03-06 2013-05-22 西南大学 多功能静电学实验装置
CN203083519U (zh) * 2013-02-21 2013-07-24 上海柏凌电子科技有限公司 一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1052304C (zh) * 1992-02-24 2000-05-10 Mwb高压系统公司 测量电压和/或电场强度的方法和传感器
EP0690332A2 (en) * 1994-06-27 1996-01-03 Canon Kabushiki Kaisha Optical device and displacement information measurement apparatus using the same
CN1213436A (zh) * 1996-01-12 1999-04-07 Iof光学研究所股份公司 光学晶体的极化方法和配置
CN101790672A (zh) * 2007-08-30 2010-07-28 塑料控制有限公司 用于非接触型电容式厚度测量的方法
CN201166564Y (zh) * 2008-01-17 2008-12-17 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片无接触式测试系统
CN101251560A (zh) * 2008-04-16 2008-08-27 清华大学 用于电场测量的耦合型光电集成传感器
CN102171000A (zh) * 2008-10-01 2011-08-31 彼特沃尔特斯有限公司 用于测量片状工件的厚度的方法
CN201858959U (zh) * 2010-09-29 2011-06-08 上海星纳电子科技有限公司 半导体晶片无接触式厚度自动测量系统
CN201940376U (zh) * 2010-11-10 2011-08-24 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片全自动无接触式多功能测试和分选系统
CN202599330U (zh) * 2012-06-25 2012-12-12 北京合能阳光新能源技术有限公司 无接触硅片测量装置
CN203083519U (zh) * 2013-02-21 2013-07-24 上海柏凌电子科技有限公司 一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统
CN103117015A (zh) * 2013-03-06 2013-05-22 西南大学 多功能静电学实验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙晓波 等: "《硅片的几何参数及测试》", 《现代制造技术与设备》 *
江瑞生: "《硅片的几何参数及其测试》", 《上海有色金属》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI616641B (zh) * 2017-02-23 2018-03-01 Method for measuring wafer thickness using near infrared ray
CN108572368A (zh) * 2017-03-07 2018-09-25 台濠科技股份有限公司 运用红外线量测晶圆厚度的方法
CN109550704A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 天津环鑫科技发展有限公司 一种硅片自动分选设备
CN110763434A (zh) * 2018-07-27 2020-02-07 上海和辉光电有限公司 一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置
CN110763434B (zh) * 2018-07-27 2021-08-24 上海和辉光电股份有限公司 一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置

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