CN106839937B - 一种晶片厚度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶片厚度测量装置及其测量方法，其至少包括：测量平台及放置于所述测量平台上的支架，所述测量平台用于放置若干个待测晶片，所述支架上设置有用于测量晶片厚度的若干个测量表，其特征在于：所述厚度测量装置用于同时测量所述若干个待测晶片，所述支架为环形支架，所述环形支架还设置有一朝向环形支架中心的副支架，且所述测量表的个数大于所述待测量晶片的个数。本发明提供的厚度测量装置通实现一次校零后一次测量并且同时得到待测晶片上待测位置的厚度，避免测量表的频繁操作及晶片的移动，提高工作效率，同时减小测量表的损坏，提高测量的准确度。

Description

一种晶片厚度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其是涉及一种晶片厚度测量装置及其测量方法。

背景技术

在现有技术中，晶片厚度的测量需要三个点，一般为晶片的平边点、中心点及与平边点对称的晶片另一边缘点。测量表采用的是点接触测量，测量时，首先通过支架将测量表固定，然后将厚度测量装置放在水平工作台上，打开测量表并进行置零校准；之后轻轻抬起测量表的探针，将待测量晶片放置到测量平台和探针之间；接着移动晶片，将其中心点放置在探针的正下方，并将探针压在该中心点上，此时测量表上的读数即为晶片中心点处的厚度。完成中心点的测量后，将探针轻轻抬起，移动晶片，按照上述方法完成晶片其余两点处厚度的测量。

此外，在现有的测量平台上一般会同时放置3片晶片，测量表需要依次测量9个点且探针需要进行9次校零，9次测试，频繁的调整探针不仅使得测量速度较慢，也加速了探针、测量平台基座的损坏，尤其是当需要对晶片进行多点测量时，例如需要测量5个点，探针的损坏情况将会更严重。

因此，如何提高晶片厚度测量的速率，同时减少探针频繁切换而造成的损坏， 节约时间和物质成本，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出的一种厚度测量装置，其至少包括：测量平台及放置于所述测量平台上的支架，所述测量平台用于放置若干个待测晶片，所述支架上设置有用于测量晶片厚度的若干个测量表，其特征在于：所述厚度测量装置用于同时测量所述若干个待测晶片，所述支架为环形支架，所述环形支架还包括一朝向环形支架中心的副支架，且所述测量表的个数大于所述待测量晶片的个数，所述测量表包括若干个第一测量表和第二测量表，所述若干个第一测量表设置于所述环形支架上，所述第二测量表设置于所述副支架上，每一个第一测量表用于测量相对应待测晶片的其中某个待测点的厚度，其中一个第一测量表与所述第二测量表用于分别测量同一待测晶片不同位置处的厚度，所述若干个第一测量表用于测量不同晶片同一待测点的厚度，

所述第一测量表与所述第二测量表的总数目小于晶片待测点的数目，所述第一测量表的个数与所述待测晶片的个数相同。

优选的，所述环形支架上设置有若干个可调节固定螺栓，所述固定螺栓用于调节环形支架相对于测量平台在竖直方向上的位置。

优选的，所述环形支架上还设置有若干个限位机构，所述限位机构用于限制环形支架与所述测量平台在水平方向上的位置。

优选的，所述可调节固定螺栓至少为3个，以用于确定一校零面。

优选的，所述副支架为环形或者长方形或者正方形或者三角形或者十字形。

优选的，所述测量装置还包括数据采集处理装置。

优选的，所述环形支架还包括对称设置的手持部。

优选的，所述环形支架与所述测量平台均包括定位部。

本发明还提供了一种晶片厚度测量装置的方法，其特在于：至少包括测量表校零和测量步骤，具体如下：

（1）校零：首先取1标准校零盘，所述校零盘与测量平台完全相同，将环形支架放置于校零盘上，其中限位机构将将校零盘边缘卡住，同时调节可调节固定螺栓，设置环形支架相对于测量平台的位置，并保证所有可调节固定螺栓的底部均与测量平台表面相接触，最后对第一测量表及第二测量表依次校零；

（2）测量：校零完成后，将环形支架放置于测量平台上对待测晶片进行厚度测量；

（3）数据采集处理：数据采集处理装置通过数据采集处理软件，采集各第一测量表及第二测量表的数据，并通过处理软件内置的运算关系式得出晶片其余各待测点的厚度数据；

优选的，所述第一测量表、第二测量表为具有数据输出功能的厚度千分测量表，其操作功能包括校零、厚度量测。

本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的厚度测量装置通实现一次校零后一次测量并且同时得到待测晶片上待测位置的厚度，避免测量表的频繁操作及晶片的移动，提高工作效率，同时减小测量表的损坏，提高测量的准确度。

本发明适用但不仅限于晶片的测量。只要是刚性物体，质量和厚度在可测量物体范围内的，均可通过本发明得到厚度数据。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1 本发明实施例1之厚度测量装置正视图。

图2 本发明实施例1之厚度测量装置之环形支架俯视图。

图3 本发明实施例1之厚度测量装置之测量平台与待测晶片俯视图。

图4 本发明实施例1之厚度测量装置俯视图。

图5 本发明实施例2之厚度测量装置之测量平台与待测晶片俯视图。

图6 本发明实施例3之厚度测量装置之环形支架俯视图。

附图标注：100：测量平台；200：环形支架；210：副支架；220：定位平边；310：第一测量表；320：第二测量表；330：探针；400：可调节固定螺栓；410：通孔；500：限位片；600：数据采集处理装置；700：晶片。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种晶片厚度测量装置及测量方法，能够同时测量快速准确测量出多片晶片不同测量点的厚度，提高测量速率，减少测量表移动频次，进而减少其损耗。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

参看图1~图4本发明提出的一种厚度测量装置，用于同时测量若干个待测晶片，其包括：测量平台100及放置于测量平台100上的支架，测量平台100用于放置待测晶片700，支架上设置有用于测量晶片700厚度的若干个测量表，支架为环形支架200，所述环形支架200还包括一朝向环形支架200中心的副支架210，且测量表的个数大于所述待测量晶片700的个数。

具体地，测量表包括若干个设置于环形支架200上的第一测量表310以及设置于副支架210上的第二测量表320。同时，第二测量表320与其中一个第一测量表310分别用于测量同一晶片700的不同位置处的厚度。第一测量表310的个数与待测晶片700的个数相同，每一个第一测量表310用于测量相对应待测晶片700的其中某个待测点的厚度，具体地，若干个第一测量表310用于测量不同晶片同一待测点的厚度。而第二测量表320的个数则需要根据待测晶片700待测点的个数确定，但第一测量表310与第二测量表320的总数目少于晶片待测点的数目。

环形支架200放置于测量平台100之上，因此，环形支架200形状与测量平台100的形状相同，同时环形支架200与所述测量平台100均包括定位部，如图2中所示，环形支架200的定位部为一定位平边220，测量平台100的定位部为于测量平台上表面的定位点（图中未示出）。为实现环形支架200与测量平台100之间的距离调整，环形支架200上均匀分布有若干个可调节固定螺栓400，以可调节固定螺栓400的底部作为支撑点使环形支架200放置于测量平台100上，并通过调节可调节固定螺栓400来调节环形支架200与测量平台100之间在竖直方向上的距离；当然，测量表与测量平台100之间也可以采用螺栓等活动链接的方式，通过两种链接位置的同时变动实现测量表与测量平台100之间距离的调整。显然，实现测量表与测量平台100之间的距离调整方式不仅仅限于上述提到的螺栓等活动连接方式，还可以采用卡接等其他连接方式实现。

继续参看图1，此外，为了限定环形支架200与测量平台100之间在水平方向上的位置，环形支架200上还均匀设置有若干个限位机构，本实施例优选限定机构为“倒L倒形限位片500，限位片500上表面具有一通孔410，可调节固定螺栓400通过此通孔410将限位机构固定于环形支架200上，限位片500下部则卡住测量平台100的外边缘，以此来固定环形支架200与测量平台100。可调节固定螺栓400与限位片500的个数相同，为起到支撑固定的作用，其分别至少为3个。根据三点确定一平面的原理，同时简化本发明提供的测量装置的，本实施例优选可调节固定螺栓400与限位片500均为3个，其均匀设置于环形支架200上。当然，限位片500可以通过其它固定元件单独固定于环形支架200上，其数目也可以与可调节固定螺栓400的个数不同。为了便于环形支架的移动或者转移，其还包括对称设置的手持部，所述手持部可以设置于环形支架下表面边缘处的内凹部，也可以为设置于环形支架的手柄。

环形支架200的形状可以为圆环形或者四方环形或者三角环形或者多边环形，其形状可以根据测量平台100形状的不同而进行改变，其大小也可以根据每一需测量的晶片700数据来进行调整。同时，副支架210的形状可以为环形或者半环形或者长方形或者正方形或者三角形或者十字形，可以根据实际需要进行调整。副支架210与环形支架200可以一体成型，也可以活动连接。

同时，本发明提供的厚度测量装置还包括一数据采集处理装置600，以采集记录测量表的测量数据并通过运算处理得出待测晶片700各待测点的数据。

在图1~图4所述的优选的实施方式中，第一测量表310与第二测量表320均为具有数据输出功能的厚度千分测量表，千分表的测量位为一个探针330结构，该探针330结构相对于数显千分表的主体伸出或者缩回。当环形支架200相对于测量平台100的位置调节固定之后，只需改变探针330的伸缩状态就能够实现待测晶片700厚度的测量。环形支架200为圆环形，副支架210是与环形支架200一体成型的半环形。测量平台100为圆形测量平台100其上可以同时放置3片晶片700进行测试，如附图3所示，每片晶片700需要测量上边缘（A1、A2、A3）、下边缘（C1、C2、C3）及中心点（B1、B2、B3）三处的厚度。三个第一测量表310位于3片晶片700的外边缘处，分别用于测量三片晶片700上边缘（A1、A2、A3）的厚度，一个第二测量表320用于测量其中一个晶片700的下边缘点C1处的厚度。同时，本发明提供的测量装置还包括数据采集处理装置600，采集装置包括自动采集处理软件，可以自动采集第一测量表310与第二测量表320的数值，并通过软件处理得到待测晶片700其余五点的厚度。

其中，软件处理的过程运用到的经验公式为：C1=C2=C3，B1=0.5*(A1+C1)，B2=0.5*(A2+C2)，B3=0.5*(A3+C3)，即C1、C2、C3三点处的厚度相同，B1处的厚度等于A1处的厚度与C1处的平均值，B2处的厚度等于A2处的厚度与C2处的平均值，B3处的厚度等于A3处的厚度与C3处的平均值。系统根据此运算公式输出9点数据并自动依次录入电脑中。

本发明提供的厚度测量装置的测量方法包括测量表校零和测量步骤，具体如下：

（1）校零：首先取1标准校零盘，所述校零盘与测量平台100完全相同，将环形支架200放置于校零盘上，其中限位机构将将校零盘边缘卡住，同时调节可调节固定螺栓400，设置环形支架200相对于测量平台100的位置，并保证所有可调节固定螺栓400的底部均与测量平台100表面相接触以此来确定一校零面，最后对三个第一测量表310及一个第二测量表320依次校零；

（2）测量：校零完成后，将环形支架200放置于测量平台100上对待测晶片700进行厚度测量；

（3）数据采集处理：数据采集处理装置600通过数据采集处理软件，采集各第一测量表310及第二测量表320的数据，并通过软件处理后得到每一待测晶片700不同待测点的厚度。

本实施例实现一次校零后一次测量并且同时得到3片待测晶片上9个点测点的厚度，避免测量表的频繁操作及晶片的移动，提高工作效率，同时减小测量表的损坏，提高测量的准确度。

实施例2

由于对晶片700厚度测量精确度要求的不同，有时需要对待测晶片700上选取五点同时进行测量，如图5和图6所示，一般为晶片700的边缘均匀分布的四个点及晶片700的中心点。本实施例优选3个第二测量表320通过十字型副支架210固定于环形支架200上，3个第二测量表320与其距离最近的1个第一测量表310用于测量同样晶片700不同边缘位置处的厚度。

第一测量表310测量晶片700A1位置处的厚度，依此为起点3个第二测量表320的数值顺序为D1、C1、E1处的厚度。

其中，软件处理的过程运用到的经验公式为：C1=C2=C3，B1=0.5*(A1+C1)，B2=0.5*(A2+C2)，B3=0.5*(A3+C3)，E2=B2-B1+E1，E3=B3-B1+E1，D2=B2-B1+D1，D3=B3-B1+D1，即C1、C2、C3三点处的厚度相同，B1处的厚度等于A1处的厚度与C1处的平均值，同时也是D1处的厚度与E1处的厚度平均值；B2处的厚度等于A2处的厚度与C2处的平均值，同时也是D2处的厚度与E2处的厚度平均值；B3处的厚度等于A3处的厚度与C3处的平均值，同时也是D3处的厚度与E3处的厚度平均值。系统根据此运算公式输出15点数据并自动依次录入电脑中。

同时，当A1、C1处厚度的平均值与D1、 E1处厚度的平均值差值较大时，说明测量有误，需要重新测量。

当然根据待测晶片上测量点的不同，其所用到的运算公式可能不同，但只要是在本发明实施例基础上进行的修改及优化，均属于本实施例保护的范围。

本实施例提供的厚度测量装置的测量方法，同样包括测量表校零和测量步骤，具体如下：

（1）校零：首先取1标准校零盘，所述校零盘与测量平台100完全相同，将环形支架200放置于校零盘上，其中限位机构将将校零盘边缘卡住，同时调节三个可调节固定螺栓400，设置环形支架200相对于测量平台100的位置，并保证所有可调节固定螺栓400的底部均与测量平台100表面相接触以此来确定一校零面，然后对3个第一测量表310及3个第二测量表320依次校零；

（2）测量：校零完成后，将环形支架200放置于测量平台100上对待测晶片700进行厚度测量，首先得到A1、A2、A3及D1、C1、E1共六点的数据；

（3）数据采集处理：数据采集处理装置600通过数据采集处理软件汇入A1、A2、A3及D1、C1、E1六点的数据，并通过软件处理后得出其余各点的厚度。

本实施例实现一次校零后一次测量并且同时得到3片待测晶片上15个点测点的厚度，避免测量表的频繁操作及晶片的移动，提高工作效率，同时减小测量表的损坏，提高测量的准确度。

需要说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方案的范围。

Claims (8)

1.一种晶片厚度测量装置，包括：测量平台及放置于所述测量平台上的支架，所述测量平台用于放置若干个待测晶片，所述支架上设置有用于测量晶片厚度的若干个测量表，其特征在于：

所述厚度测量装置用于同时测量所述若干个待测晶片；

所述支架为环形支架，所述环形支架上还设置有一朝向环形支架中心的副支架；

且所述测量表的个数大于所述待测量晶片的个数，所述测量表包括若干个第一测量表和至少1个第二测量表，所述若干个第一测量表设置于所述环形支架上，所述第二测量表设置于所述副支架上，每一个第一测量表用于测量相对应待测晶片的其中某个待测点的厚度，其中一个第一测量表与所述第二测量表用于分别测量同一待测晶片不同位置处的厚度，所述若干个第一测量表用于测量不同晶片同一待测点的厚度，所述第一测量表与所述第二测量表的总数目小于晶片待测点的数目，所述第一测量表的个数与所述待测晶片的个数相同；

所述测量装置还包括数据采集处理装置，数据采集处理装置通过数据采集处理软件，采集各第一测量表及第二测量表的数据，并通过处理软件内置的运算关系式得出晶片其余各待测点的厚度数据。

2.根据权利要求1所述的一种晶片厚度测量装置，其特征在于：所述环形支架上设置有若干个可调节固定螺栓，所述固定螺栓用于调节环形支架相对于测量平台在竖直方向上的位置。

3.根据权利要求1所述的一种晶片厚度测量装置，其特征在于：所述环形支架上还设置有若干个限位机构，所述限位机构用于限制环形支架与所述测量平台在水平方向上的位置。

4.根据权利要求2所述的一种晶片厚度测量装置，其特征在于：所述可调节固定螺栓至少为3个，用于确定一校零面。

5.根据权利要求1所述的一种晶片厚度测量装置，其特征在于：所述环形支架还包括对称设置的手持部。

6.根据权利要求1所述的一种晶片厚度测量装置，其特征在于：所述环形支架与所述测量平台均包括定位部。

7.一种晶片厚度测量装置的测量方法，其特征在于：采用权利要求1~6之一所述的晶片厚度测量装置，包括测量表校零和测量步骤，具体如下：

（1）校零：首先取1标准校零盘，所述校零盘与测量平台完全相同，将环形支架放置于校零盘上，其中限位机构将将校零盘边缘卡住，同时调节可调节固定螺栓，设置环形支架相对于测量平台的位置，并保证所有可调节固定螺栓的底部均与测量平台表面相接触，最后对第一测量表及第二测量表依次校零；

（2）测量：校零完成后，将环形支架放置于测量平台上对待测晶片进行厚度测量；

（3）数据采集处理：数据采集处理装置通过数据采集处理软件，采集各第一测量表及第二测量表的数据，并通过处理软件内置的运算关系式得出晶片其余各待测点的厚度数据。

8.根据权利要求7所述的一种晶片厚度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第一测量表、第二测量表为具有数据输出功能的厚度千分测量表，其操作功能包括校零、厚度量测。