CN109817539B - 晶圆测厚装置及晶圆测厚系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆测厚装置及晶圆测厚系统，涉及电子测量设备技术领域，以缓解现有技术中存在的晶圆良品率较低的技术问题。该晶圆测厚装置包括底板、测量机构和回转机构；测量机构包括支撑架、安装座和测距传感器；支撑架设置于底板；安装座连接于支撑架的远离底板的一端，且安装座开设测量槽口；两个测距传感器连接于安装座，且相向伸入测量槽口；回转机构连接于底板，回转机构能够转动，且旋转轴线垂直于测量槽口的内壁；回转机构的前端面所在平面位于测量槽口的两个内壁所在两个平面之间。本发明提供的技术方案提高了晶圆良品率。

Description

晶圆测厚装置及晶圆测厚系统

技术领域

本发明涉及电子测量设备技术领域，尤其是涉及一种晶圆测厚装置及晶圆测厚系统。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。在晶圆加工工艺中，晶圆通常要经过研磨抛光才能进入刻蚀，化学沉积，电镀等工艺。这对晶圆厚度的精确控制提出了更高的要求。

传统研磨晶圆机，虽然具备测量装置，但是大多数为接触式测量，由于测量力的存在，测量过程中难免会划伤晶圆表面，同时，每次测量只能测量晶圆一个位置的厚度，若要测量多个位置的厚度，需要测量装置多次与晶圆接触，晶圆被划伤的可能性加大，导致晶圆的良品率较低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆测厚装置及晶圆测厚系统，以缓解现有技术中存在的晶圆良品率较低的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种晶圆测厚装置，包括底板、测量机构和回转机构；

所述测量机构包括支撑架、安装座和测距传感器；所述支撑架设置于所述底板；所述安装座连接于所述支撑架的远离所述底板的一端，且所述安装座开设测量槽口；两个所述测距传感器连接于所述安装座，且相向伸入所述测量槽口；

所述回转机构连接于所述底板，所述回转机构能够转动，且旋转轴线垂直于所述测量槽口的内壁；所述回转机构的前端面所在平面位于所述测量槽口的两个内壁所在两个平面之间。

进一步地，所述回转机构包括回转摆台、真空吸盘、回转接头和导气管；

所述回转摆台连接于所述底板；

所述真空吸盘连接于所述回转摆台的法兰，所述真空吸盘的前端开设有通气孔；

所述回转接头安装于所述回转摆台和所述真空吸盘内，通过所述通气孔与外界连通；

所述导气管的一端与所述回转接头连通。

进一步地，所述真空吸盘的前端面开设通气沟槽，所述通气沟槽与所述通气孔连通。

进一步地，所述安装座开设两个相向的安装孔，所述安装孔与所述测量槽口连通，用于安装所述测距传感器；

所述安装座开设两个锁紧槽口，两个所述锁紧槽口与两个所述安装孔一一对应连通。

进一步地，还包括直线运动机构，所述直线运动机构设置于所述底板；

所述回转机构安装于所述直线运动机构，所述直线运动机构能够带动所述回转机构运动。

进一步地，所述直线运动机构包括直线滑台和安装板；

所述直线滑台设置于所述底板；

所述安装板安装于所述直线滑台，并与所述回转机构连接，用于带动所述回转机构运动。

进一步地，所述安装板开设容纳槽；所述容纳槽用于容纳所述导气管。

进一步地，所述直线运动机构还包括拖链；所述拖链的一端连接于所述底板，另一端连接于所述安装板，用于容纳所述导气管和电线。

进一步地，还包括防护罩；所述防护罩连接于所述底板，与底板形成工作腔，并且所述防护罩的侧面开设有进出孔；

所述测量机构、所述回转机构和所述直线运动机构均位于所述工作腔。

一种晶圆测厚系统，包括晶圆和上述的晶圆测厚装置。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

本发明提供了一种晶圆测厚装置，该晶圆测厚装置测量晶圆厚度时，将晶圆放置在回转机构的前端。由于回转机构的前端面所在平面位于测量槽口的两个内壁所在两个平面之间，晶圆放置在回转机构后，在底板上移动回转机构能够使晶圆位于测量槽口内。两个测距传感器能够测量自身到晶圆表面的距离，通过计算能够得到晶圆的厚度。回转机构转动，晶圆在测量槽口内转动，该晶圆测厚装置能够测量晶圆周向不同位置的厚度。通过计算得到多个厚度的平均值。

该晶圆测厚装置通过两个测距传感器测量晶圆的厚度，测量时不与晶圆表面接触，避免测量过程中划伤晶圆表面。同时，晶圆放置一次，通过回转机构带动晶圆转动，测量晶圆周向不同位置的厚度，最后计算平均值，保证晶圆测厚的准确性，避免一个晶圆多次放置而造成划伤。该晶圆测厚装置避免了晶圆划伤，提高了晶圆的良品率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书和附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的晶圆测厚装置具有防护罩的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的晶圆测厚装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的测量机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的安装座的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的直线运动机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的回转机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的真空吸盘的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的晶圆测厚的原理图。

图标：001－晶圆测厚装置；002－晶圆；003－机械手；100－底板；200－测量机构；210－支撑架；220－安装座；221－测量槽口；222－安装孔；223－锁紧槽口；230－测距传感器；300－回转机构；310－回转摆台；320－真空吸盘；321－通气沟槽；322－通气孔；330－回转接头；340－导气管；400－直线运动机构；410－直线滑台；420－安装板；421－容纳槽；430－拖链；500－防护罩；510－进出孔。

具体实施方式

下面将结合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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对实施例1和实施例2进行详细描述：

实施例1

本实施例提供了一种晶圆测厚装置001，请一并参照说明书附图中图1至图8。

如图1和图2所示，晶圆测厚装置001包括底板100、测量机构200和回转机构300。

如图3所示，测量机构200包括支撑架210、安装座220和测距传感器230；支撑架210设置于底板100；安装座220连接于支撑架210的远离底板100的一端，且安装座220开设测量槽口221；两个测距传感器230连接于安装座220，且相向伸入测量槽口221。

如图1和图2所述，回转机构300安装于底板100，回转机构300能够转动，且旋转轴线垂直于测量槽口221的内壁；回转机构300的前端面所在平面位于测量槽口221的两个内壁所在两个平面之间。

底板100为测量机构200和回转机构300提供了安装平台，同时，在需要时，可以将地板安装到大理石平台，来保证该晶圆测厚装置001的稳定。

支撑架210设置在底板100为安装座220提供了支撑。图1和图2示出的支撑架210和安装座220为可拆卸连接，当然支撑架210和安装座220也可以为一体结构。

测距传感器230优选为电容传感器，也可以采用激光传感器、电感式传感器等其他能够测距的传感器。测距传感器230测得的数据信号传输至计算设备，通过计算设备处理后进行显示。计算设备可以是计算机、单片机等。

具体实施中，使用该晶圆测厚装置001测量晶圆002厚度时，将晶圆002放置在回转机构300的前端。由于回转机构300的前端面所在平面位于测量槽口221的两个内壁所在两个平面之间，晶圆002放置在回转机构300后，在底板100上移动回转机构300能够使晶圆002位于测量槽口221内。两个测距传感器230能够测量自身到晶圆002表面的距离，通过计算能够得到晶圆002的厚度。回转机构300转动，晶圆002在测量槽口221内转动，该晶圆测厚装置001能够测量晶圆002周向不同位置的厚度。通过计算得到多个厚度的平均值。

测量原理如图8所示，预先测得两个测距传感器230之间距离为A，读取两个测距传感器230与晶圆002表面的距离分别为H1、H2，则晶圆002的厚度t为：t＝A－H1－H2。

该晶圆测厚装置001通过两个测距传感器230测量晶圆002的厚度，测量时不与晶圆002表面接触，避免测量过程中划伤晶圆002表面。同时，晶圆002放置一次，通过回转机构300带动晶圆002转动，测量晶圆002周向不同位置的厚度，最后计算平均值，保证晶圆002测厚的准确性，避免一个晶圆002多次放置而造成划伤。该晶圆测厚装置001避免了晶圆002划伤，提高了晶圆002的良品率。

进一步地，如图6所示，回转机构300包括回转摆台310、真空吸盘320、回转接头330和导气管340；回转摆台310安装于底板100；真空吸盘320连接于回转摆台310的法兰，如图7所示，真空吸盘320的前端开设有通气孔322；回转接头330安装于回转摆台310和真空吸盘320内，通过通气孔322与外界连通；导气管340的一端与回转接头330连通。

回转摆台310安装于底板100，回转摆台310具有法兰，法兰能够绕自身轴线转动。回转摆台310转动时带动真空吸盘320转动，进而使晶圆002转动。晶圆002转动过程中，测量机构200能够对晶圆002周向的不同位置进行测厚。

导气管340的另一端与该晶圆测厚装置001外的真空泵连接。将晶圆002放置到真空吸盘320的前端面上后，真空泵通过导气管340、回转接头330和通气孔322将晶圆002吸附在真空吸盘320的前端面。该回转结构能够防止晶圆002在测厚过程中掉落，同时使该晶圆002在转动过程中不发生偏移，避免晶圆002与安装座220碰撞。

进一步地，如图7所示，真空吸盘320的前端面开设通气沟槽321，通气沟槽321与通气孔322连通。

当晶圆002放置于真空吸盘320的前端面时，通过外部的真空泵使通气沟槽321成为真空空间，晶圆002收到大气压强的作用被压紧在真空吸盘320的前端面。

优选地，图7示出了真空吸盘320的前端面开设有多个通气沟槽321，多个通气沟槽321绕真空吸盘320的轴线形成多个环形。通气沟槽321设置成多个环形使晶圆002受力平衡，减少变形，减少对测量的影响，提高测量的精度。当然，通气沟槽321并不以图7中结构为限制，其他形状的凹槽也是允许的。

进一步地，如图4所示，安装座220开设两个相向的安装孔222，安装孔222与测量槽口221连通，用于安装测距传感器230；安装座220开设两个锁紧槽口223，两个锁紧槽口223与两个安装孔222一一对应连通。

安装测距传感器230时，先将两个测距传感器230分别放入两个安装孔222，使用螺钉穿过锁紧槽口223，旋转螺钉减小锁紧槽口223的开口大小，安装孔222的内径逐渐减小，使安装孔222中的测距传感器230被安装孔222的内壁夹紧。

拆卸测距传感器230时，将穿过锁紧槽口223的螺钉拆卸下来，安装孔222的内径扩大，取出安装孔222中的测距传感器230。

上述结构能够快速对测距传感器230安装或拆卸。

需要说明的是，安装座220并不以上述结构为限制，安装座220还可以采用其他结构形式。例如，安装座220开设安装孔222，在安装孔222内壁设置弹性层，将测距传感器230设置于安装孔222中，测距传感器230被弹性层压紧。弹性层可以为橡胶层。

进一步地，如图1和图2所示，该晶圆测厚装置001还包括直线运动机构400，直线运动机构400设置于底板100；回转机构300安装于直线运动机构400，直线运动机构400能够带动回转机构300运动。

回转机构300通过直线运动机构400与底板100连接。直线运动机构400能够带动回转机构300直线运动。当需要将晶圆002放置于回转机构300的前端面时，操作直线运动机构400带动回转机构300远离安装座220。将晶圆002放置于回转机构300的前端面后，操作直线运动机构400带动回转机构300靠近安装座220，使晶圆002位于测量槽口221内。当晶圆002完成测量需要从回转机构300上取下时，操作直线运动机构400带动回转机构300远离安装座220。

直线运动机构400方便晶圆002的放置与拿取，避免晶圆002在放置与拿取过程中与安装座220碰撞而损坏。

进一步地，如图5所示，直线运动机构400包括直线滑台410和安装板420；直线滑台410设置于底板100；安装板420安装于直线滑台410，并与回转机构300连接，用于带动回转机构300运动。

操作直线滑台410能够带动安装板420直线运动，进而使回转机构300运动。直线滑台410结构紧凑，传动精度高，能够较好控制回转机构300的运动距离与静止位置。

需要说明的是，直线运动机构400并不以上述结构为限制，还可以采用其他结构形式。例如，直线运动机构400包括气缸，气缸安装于底板100，气缸的推杆的轴线与底板100平行并与回转机构300连接，气缸的推杆能够带动回转机构300直线运动。

进一步地，如图5所示，安装板420开设容纳槽421；容纳槽421用于容纳导气管340。

回转机构300连接于安装板420上，将导气管340放置于容纳槽421，能够防止导气管340被回转机构300和安装板420压扁，使导气管340保持通畅。

进一步地，如图5所示，直线运动机构400还包括拖链430；拖链430的一端连接于底板100，另一端连接于安装板420，用于容纳导气管340和电线。

拖链430对放置于其中的导气管340和电线起到保护作用，防止导气管340和电线磨损，延长导气管340和电线的使用寿命。同时，拖链430能够对导气管340和电线起到约束作用，防止导气管340和电线缠绕直线运动机构400。

进一步地，如图1所示，该晶圆测厚装置001还包括防护罩500；防护罩500连接于底板100，与底板100形成工作腔，并且防护罩500的侧面开设有进出孔510；测量机构200、回转机构300和直线运动机构400均位于工作腔。

防护罩500能够防止灰尘落在晶圆002上，保持晶圆002的洁净度，同时能够保持腔体内空气流场恒定，防止外界气流对测量造成干扰，提高测量精度。机械手003通过进出口将晶圆002放置于回转机构300或从回转机构300上取下晶圆002。

实施例2

本实施例提供了一种晶圆002测厚系统，请一并参照说明书附图中图1和图2。

该晶圆002测厚系统包括晶圆002和实施例1提供的晶圆测厚装置001。

该晶圆002测厚系统所测得晶圆002的厚度准确，且能够避免晶圆002被划伤，提高了晶圆002的良品率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种晶圆测厚装置，其特征在于，包括底板、测量机构和回转机构；

所述测量机构包括支撑架、安装座和测距传感器；所述支撑架设置于所述底板；所述安装座连接于所述支撑架的远离所述底板的一端，且所述安装座开设测量槽口；两个所述测距传感器连接于所述安装座，且相向伸入所述测量槽口；

所述回转机构连接于所述底板，所述回转机构能够转动，且旋转轴线垂直于所述测量槽口的内壁；所述回转机构的前端面所在平面位于所述测量槽口的两个内壁所在两个平面之间；

所述回转机构包括回转摆台、真空吸盘、回转接头和导气管；

所述回转摆台连接于所述底板；

所述真空吸盘连接于所述回转摆台的法兰，所述真空吸盘的前端开设有通气孔；

所述回转接头安装于所述回转摆台和所述真空吸盘内，通过所述通气孔与外界连通；

所述导气管的一端与所述回转接头连通。

2.根据权利要求1所述的晶圆测厚装置，其特征在于，所述真空吸盘的前端面开设通气沟槽，所述通气沟槽与所述通气孔连通。

3.根据权利要求1所述的晶圆测厚装置，其特征在于，所述安装座开设两个相向的安装孔，所述安装孔与所述测量槽口连通，用于安装所述测距传感器；

所述安装座开设两个锁紧槽口，两个所述锁紧槽口与两个所述安装孔一一对应连通。

4.根据权利要求1所述的晶圆测厚装置，其特征在于，还包括直线运动机构，所述直线运动机构设置于所述底板；

所述回转机构安装于所述直线运动机构，所述直线运动机构能够带动所述回转机构运动。

5.根据权利要求4所述的晶圆测厚装置，其特征在于，所述直线运动机构包括直线滑台和安装板；

所述直线滑台设置于所述底板；

所述安装板安装于所述直线滑台，并与所述回转机构连接，用于带动所述回转机构运动。

6.根据权利要求5所述的晶圆测厚装置，其特征在于，所述安装板开设容纳槽；所述容纳槽用于容纳所述导气管。

7.根据权利要求5所述的晶圆测厚装置，其特征在于，所述直线运动机构还包括拖链；所述拖链的一端连接于所述底板，另一端连接于所述安装板，用于容纳所述导气管和电线。

8.根据权利要求4所述的晶圆测厚装置，其特征在于，还包括防护罩；所述防护罩连接于所述底板，与底板形成工作腔，并且所述防护罩的侧面开设有进出孔；

所述测量机构、所述回转机构和所述直线运动机构均位于所述工作腔。

9.一种晶圆测厚系统，其特征在于，包括晶圆和如权利要求1－8任一项所述的晶圆测厚装置。

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