CN113380653A - 一种晶圆片厚度测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆片厚度测量装置及其测量方法，该测量装置包括机台、设在该机台上的晶圆置架、控制终端、位于晶圆片置放位置之一侧方并用于获取其到晶圆片之一侧面的距离的可动的第一测头及位于晶圆片置放位置之另一侧方并用于获取其到晶圆片之另一侧面的距离的可动的第二测头，第一测头和第二测头与控制终端电性连接并能将获取的距离信息反馈给控制终端，第一、第二测头的安装中轴线相互平行且与晶圆置架所在面垂直。它具有如下优点：可实现无接触晶圆片全片厚度测量，晶圆片整个制作过程中的厚度测量；实现自动测量，测量精度高，对晶圆片无伤害。
Description
技术领域
本发明涉及测量装置及测量方法，尤其涉及一种晶圆片厚度测量装置及其测量方法。
背景技术
先进半导体制造工业中，晶圆的一般制备过程是：首先是多晶合成，再通过培养，获得单晶，再通过生长，获得晶棒，再通过切片，获得晶圆片，随后需要进行研磨、抛光、清洗，最终进行晶圆片包装。此外整个晶圆片的制造过程时间长且返工性差，可以想象，只要其中一个步骤出现问题，造成的损失是巨大的。为了能够获得较高的晶圆片制造成品率，需要在整个晶圆片制造过程中进行过程检测，其中对晶圆片的厚度参数监测是确保晶圆片质量的重要手段。
目前在切片后、研磨后、抛光后的晶圆片厚度参数检测方式是使用人工单点检测。该方式不足有：人工检测效率低、一致性低、且很难实现全片检测。而清洗后通常采用专用设备多点或者全片检测，但目前该方式仅对抛光且清洗后的晶圆片进行检测，即对待测晶圆片的要求较高，还不能普遍使用各个加工阶段的晶圆片的厚度测量。
发明内容
本发明提供了一种晶圆片厚度测量装置及其测量方法，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种晶圆片厚度测量装置，它包括机台、设在该机台上的用于稳定置放晶圆片的晶圆置架、带处理器的控制终端、位于晶圆片置放位置之一侧方并用于获取其到晶圆片之一侧面的距离的能相对晶圆支架平行相对移动的第一测头及位于晶圆片置放位置之另一侧方并用于获取其到晶圆片之另一侧面的距离的能相对晶圆支架平行相对移动的第二测头，该第一测头和第二测头与该控制终端电性连接并能将获取的距离信息反馈给控制终端，该第一、第二测头的安装中轴线相互平行且与该晶圆置架所在面垂直，其中一侧方与另一侧方为两相对侧方，一侧面与另一侧面为两相对侧面。
一实施例之中：该一侧方为上侧方，该另一侧方为下侧方，该一侧面为上表面，该另一侧面为下表面，该晶圆置架所在面为水平面。
一实施例之中：设有两运动平台，该第一测头和第二测头一一对应地安装在该两运动平台上，该两运动平台均与控制终端电性连接，通过控制终端控制运动平台动作并带动相应测头在二维平面上行走。
一实施例之中：该机台的台面上开设一镂空圆孔，该晶圆置架包括至少三个固设在该镂空孔的孔缘上的用于置放晶圆片的支撑脚。
一实施例之中：具有三个支撑脚，该三个支撑脚沿着孔缘均匀间隔布设。
一实施例之中：该第一、第二测头均为光电测距仪。
一实施例之中：该机台的台面为一水平面。
一种晶圆片厚度测量装置的测量方法，它包括如下步骤：
步骤1，记录第一、第二测头之间的固定间距D，将晶圆片置于晶圆置架上；
步骤2，使两测头分别到达晶圆片待测厚度的指定位置N的一侧方和另一侧方，使两测头的安装中轴线和指定位置N在同一直线上，第一测头获取其到该晶圆片指定位置N之一侧面的距离DS并反馈给控制终端,第二测头获取其到该晶圆片指定位置N之另一侧面的距离DX并反馈给控制终端；
步骤3，控制终端处理并得到晶圆片指定位置N处的厚度T＝D-DS-DX。
一实施例之中：还包括步骤4，N＝N+1，返回步骤2，直至完成整个晶圆片的全片厚度测量。
一实施例之中：所述步骤2中，通过控制终端控制测头相对晶圆片移动到指定位置N。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1、本案所述的晶圆片厚度测量装置及测量方法，可以应用于晶圆片制造全过程中的厚度参数检测并可实现全片检测。
2、本案所述的晶圆片厚度测量装置及测量方法，为非接触测量，可避免操作员、测试探头接触晶圆片，避免对晶圆片造成损坏或污染。
3、本案所述的晶圆片厚度测量装置及测量方法，可实现全自动单点或全片的厚度测量，测量结果一次性高，精度高，无人工测量带来的弊端，测量效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种晶圆片厚度测量装置的主视示意图。
图2是一种晶圆片厚度测量装置的俯视示意图。
图3是基于一种晶圆片厚度测量装置的测量过程示意图。
图4为晶圆片各性能计算参数的标示图。
具体实施方式
请查阅图1和图2，一种晶圆片厚度测量装置，它包括机台1、设在该机台1上的用于稳定置放晶圆片6的晶圆置架2、带处理器的控制终端3(如计算机终端、平板终端、工控机终端或嵌入式系统终端)、位于晶圆片6置放位置之一侧方并用于获取其到晶圆片6之一侧面的距离的能相对晶圆支架平行相对移动的第一测头4及位于晶圆片6置放位置之另一侧方并用于获取其到晶圆片6之另一侧面的距离的能相对晶圆支架平行相对移动的第二测头5，该第一测头4和第二测头5与该控制终端3电性连接并能将获取的距离信息反馈给控制终端3，该第一、第二测头4、5的安装中轴线相互平行且与该晶圆置架2所在面垂直，其中一侧方与另一侧方为两相对侧方，一侧面与另一侧面为两相对侧面。
本实施例中，该一侧方为上侧方，该另一侧方为下侧方，该一侧面为上表面，该另一侧面为下表面。即该第一测头4位于晶圆片置放位置之上侧方并用于获取其到晶圆片之上表面的距离，该第二测头5位于晶圆片6置放位置之下侧方并用于获取其到晶圆片6之下表面的距离。该晶圆置架2所在面为水平面，往往该机台1的台面也为一水平面，当晶圆片6置于该晶圆置架2上后，晶圆片6与晶圆置架2的接触点位于水平面上，保证晶圆片6处于水平面上，以进行精确的厚度测量。
本实施例中，第一测头4和第二侧头5通过移动台带动实现移动，本实施例中，设有两运动平台(图中未示出)，该第一测头4和第二测头5一一对应地安装在该两运动平台上，该两运动平台均与控制终端3电性连接，通过控制终端3控制运动平台动作并带动相应测头在二维平面上行走，到达晶圆片6指定位置厚度测量的对应测量处。该电动控制移动平台一般具有相互垂直的横向驱动机构和纵向驱动机构(该横向、纵向驱动机构如气缸驱动机构或丝杆驱动机构)。
该第一、第二测头4、5均可以为光电测距仪。该机台1的台面上开设一镂空圆孔11，使第一测头4和第二测头5的测距信号能够分别到达晶圆片6的上、下表面实现测距。该晶圆置架2包括至少三个固设在该镂空孔11的孔缘上的用于置放晶圆片6的支撑脚21。本实施例中，具有三个支撑脚21，该三个支撑脚21沿着孔缘均匀间隔布设。
基于上述晶圆片厚度测量装置的测量方法，请查阅图3，它包括如下步骤：
步骤1，记录第一、第二测头4、5之间的固定间距D，将晶圆片6置于晶圆置架2上；
步骤2，使两测头4、5分别到达晶圆片6待测厚度的指定位置N的一侧方和另一侧方，使两测头4、5的安装中轴线和指定位置N在同一直线上，第一测头4获取其到该晶圆片6指定位置N之一侧面的距离DS并反馈给控制终端3,第二测头5获取其到该晶圆片6指定位置N之另一侧面的距离DX并反馈给控制终端3；本实施例中，该一侧方为上侧方，该另一侧方为下侧方，该一侧面为上表面，该另一侧面为下表面；两测头4、5的安装中轴线和指定位置N在同一竖直线上；
步骤3，控制终端3处理并得到晶圆片6指定位置N处的厚度T＝D-DS-DX。
若要实现全片厚度测量，还包括步骤4，令N＝N+1，返回步骤2，对各个不同的指定位置N进行重复步骤2的测量操作，直至完成整个晶圆片的全片扫描和厚度测量。为了实现更加自动化的厚度测量，所述步骤2中，可通过控制终端3控制测头4、5相对晶圆片移动到指定位置N，具体是通过控制终端3控制运动平台动作来带动测头4、5按照设定的轨迹完成全片的扫描测量。
如图4所示，根据上述晶圆片厚度测量装置还可实现晶圆片以下参数的测量：
晶圆的总厚度偏差TTV＝T最大-T最小，其中，T最大，T最小分别为测得的晶圆片最大厚度和最小厚度。
晶圆的翘曲度Warp＝’max.+local warp’-’max.-local warp’，其中，’max.+local warp’为晶圆片上下表面的中心面‘center’到该中心面的最小二乘拟合平面’bestfit’的正向最大垂直距离，’max.-local warp’为晶圆片上下表面的中心面‘center’到该中心面的最小二乘拟合平面’best fit’的负向最大垂直距离。
晶圆的弯曲度Bow为晶圆片上下表面的中心面‘center’的圆中心点到该中心面的最小二乘拟合平面’best fit’的垂直距离。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：包括机台、设在该机台上的用于稳定置放晶圆片的晶圆置架、带处理器的控制终端、位于晶圆片置放位置之一侧方并用于获取其到晶圆片之一侧面的距离的能相对晶圆支架平行相对移动的第一测头，及位于晶圆片置放位置之另一侧方并用于获取其到晶圆片之另一侧面的距离的能相对晶圆支架平行相对移动的第二测头，该第一测头和第二测头与该控制终端电性连接并能将获取的距离信息反馈给控制终端，该第一、第二测头的安装中轴线相互平行且与该晶圆置架所在面垂直，其中一侧方与另一侧方为两相对侧方，一侧面与另一侧面为两相对侧面。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：该一侧方为上侧方，该另一侧方为下侧方，该一侧面为上表面，该另一侧面为下表面，该晶圆置架所在面为水平面。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：设有两运动平台，该第一测头和第二测头一一对应地安装在该两运动平台上，该两运动平台均与控制终端电性连接，通过控制终端控制运动平台动作并带动相应测头在二维平面上行走。
4.根据权利要求2所述的一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：该机台的台面上开设一镂空圆孔，该晶圆置架包括至少三个固设在该镂空孔的孔缘上的用于置放晶圆片的支撑脚。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：具有三个支撑脚，该三个支撑脚沿着孔缘均匀间隔布设。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：该第一、第二测头均为光电测距仪。
7.根据权利要求4所述的一种晶圆片厚度测量装置，其特征在于：该机台的台面为一水平面。
8.如权利要求1所述的一种晶圆片厚度测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，记录第一、第二测头之间的固定间距D，将晶圆片置于晶圆置架上；
步骤2，使两测头分别到达晶圆片待测厚度的指定位置N的一侧方和另一侧方，使两测头的安装中轴线和指定位置N在同一直线上，第一测头获取其到该晶圆片指定位置N之一侧面的距离DS并反馈给控制终端,第二测头获取其到该晶圆片指定位置N之另一侧面的距离DX并反馈给控制终端；
步骤3，控制终端处理并得到晶圆片指定位置N处的厚度T＝D-DS-DX。
9.根据权利要求8所述的一种晶圆片厚度测量装置的测量方法，其特征在于：还包括步骤4，N＝N+1，返回步骤2，直至完成整个晶圆片的全片厚度测量。
10.根据权利要求8或9所述的一种晶圆片厚度测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤2中，通过控制终端控制测头相对晶圆片移动到指定位置N。
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