CN114414601B - 一种多点多方向晶片晶向测量仪和测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多点多方向晶片晶向测量仪和测量方法，其中多点多方向晶片晶向测量仪包含运动载具机构和晶向测量机构，运动载具机构又包含三维移动机构、摆转机构、回转机构和载物台，通过三维移动机构、摆转机构和回转机构的配合移动，能够测量晶片上任意点任意方向的晶向和晶向翘曲度，测量效率和测量精度都较高。

Description

一种多点多方向晶片晶向测量仪和测量方法
技术领域
本发明属于晶体晶向测量领域，具体是一种测量晶体表面任意点、任意方向的晶向测量仪，以及一种测量晶片多点多方向晶向的方法。
背景技术
随着半导体产品的不断发展，工业化生产对单晶晶体的需求不断增加，国内单晶晶体生产厂家对晶体的晶向测量精度要求越来越高。目前对晶片晶向的测量，主要采用手工测量的方式，而且每次只能测量一个点一个方向的晶向，测量效率较低，测量误差较大。伴随着第三代半导体的发展，在个别领域取得了无可替代的作业，但是第三代半导体难生长难加工的特点并没有很好的解决，现阶段生长和加工是制约气发展的主要因素。因此，改善加工质量，提高成品效率对企业来说至关重要。提高检测精度，完善检测方法，是提高成品率的一个重要方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种多点多方向晶片晶向测量仪和测量晶片多点多方向晶向的方法，能够测量晶片上任意点任意方向的晶向和晶向翘曲度，测量效率和测量精度都较高。
一种多点多方向晶片晶向测量仪，包含运动载具机构和晶向测量机构。
优选地，所述运动载具机构包含三维移动机构、摆转机构、回转机构和载物台。
优选地，所述三维移动机构沿着三个方向X轴、Y轴和Z轴运动，能够将晶片表面任意一点移动至晶向测量点。
优选地，所述摆转机构能够使得所述载物台绕着Y轴旋转，所述回转机构能够使得所述载物台绕着Z轴旋转。
优选地，所述运动载具机构包含5个独立电机，能够控制所述载物台沿着X轴、Y轴和Z轴三个方向移动，以及控制所述载物台绕着Y轴、Z轴旋转；所述运动载具机构包含P个编码器，其中0≤P≤5，所述编码器与所述独立电机对应设置。
优选地，所述载物台采用真空吸附方式固定晶片。
一种测量晶片多点多方向晶向的方法，通过晶片和晶向测量机构之间的相对三维运动，能够将所述晶片上任意点对准至所述晶向测量机构的测量点，从而测量出所述晶片上任意点沿着某一指定方向的晶向；将所述晶片绕Z轴旋转，配合所述晶片和所述晶向测量机构之间的相对三维运动，进而能够测量出所述晶片上任意点沿着任意方向的晶向。
优选地，所述晶片和所述晶向测量机构之间的相对三维运动，能够通过以下4种方式实现：
方式一：承载所述晶片的移动机构实现三维运动；
方式二：承载所述晶向测量机构的移动机构实现三维运动；
方式三：承载所述晶片的移动机构实现在某两个维度方向上运动，承载所述晶向测量机构的移动机构在另外一个维度方向上运动；
方式四：承载所述晶片的移动机构实现在某一个维度方向上运动，承载所述晶向测量机构的移动机构在另外两个维度方向上运动。
优选地，当所述晶片晶向存在偏转角度时，通过Y轴旋转和测量机构的综合移动，可以测量晶片的晶向角度值，进而能够测量出所述晶片上任意点沿着某一指定方向的晶向。
附图说明
图1是本发明所涉及的多点多方向晶片晶向测量仪的整体结构示意图。
图2是一种具体实施方式中多点多方向晶片晶向测量仪。
图3是图2的多点多方向晶片晶向测量仪的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方案来对本发明做进一步的描述，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离本发明的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
图1示出了本发明涉及的多点多方向晶片晶向测量仪的一个具体实施例。多点多方向晶片晶向测量仪包括运动载具机构1和晶向测量机构。
其中晶向测量机构包含射线发射器2、射线接收器3和射线仪安装导轨4。射线发射器2和射线接收器3置于射线仪安装导轨4上。晶向测量机构利用布拉格衍射原理测量晶体晶向，与现有技术原理相同。射线发射器2发出测量射线，射线照射到晶体后发生衍射，射线接收器3接收到衍射射线，测量射线和衍射射线共同组成的平面是晶向测量射线所在平面。
在某些实施例中，射线仪安装导轨4是一体式圆弧导轨。在另外一些实施例中，射线仪安装导轨4是分体式两段圆弧导轨，两段圆弧导轨有同一圆心，射线发射器2和射线接收器3分别置于其中一段圆弧导轨上。晶向测量点与射线仪安装导轨4的圆心重合。
射线发射器2和射线接收器3由电机驱动，两者同步在射线仪安装导轨4上运动。
进一步地，运动载具机构1包含三维移动机构11、摆转机构12、回转机构13和载物台14。载物台14上能够装载待测晶片样品。
其中，三维移动机构11能够沿着三个非线性方向运动，优选地，如图2所示，三维移动机构11沿着X轴、Y轴和Z轴三个方向运动。这里将X轴定义为垂直于晶向测量射线所在平面，且朝向操作者的方向是X轴正方向，Y轴是晶向测量射线所在平面与晶片所在平面的交线，且朝向操作者的右侧方向是Y轴正方向，Z轴正方向是竖直向上，X轴、Y轴和Z轴三者互为垂直关系。三维移动机构11能够将待测晶片样品表面任意一点移动至与射线仪安装导轨4的圆心重合；摆转机构12能够使得待测晶片样品绕着Y轴旋转，回转机构13能够使得待测晶片样品绕着Z轴旋转。
在某些实施例中，运动载具机构1中三维移动机构11、摆转机构12和回转机构13能够如图2所示布置，三维移动机构11置于最下部，摆转机构12位于三维移动机构11上，回转机构13置于摆转机构12上，载物台14置于回转机构13上。但运动载具机构1中三维移动机构11、摆转机构12和回转机构13也能够具有其他的布置方式，这里不作限定。
运动载具机构1包含5个独立的电机，能够独立控制待测晶片样品沿着X轴、Y轴和Z轴三个方向移动和绕着Y轴、Z轴旋转。
进一步地，在某些实施例中，运动载具机构1中5个电机能够有m个步进电机和n个伺服电机。其中，m+n＝5，m≥0，n≥0。
进一步地，在某些实施例中，运动载具机构1包含P个编码器，其中0≤P≤5，编码器能够与电机匹配设置，即运动载具机构1中的5个电机能够有选择性地设置对应的编码器，从而实现该维度方向上更高的运动定位精度。此外，运动载具机构1也能够不设置编码器，即P＝0。
将运动载具机构1和射线仪安装导轨4安装在合适的距离位置，通过三维移动机构11的运动，能够使得不同厚度的待测晶片样品表面各个点都能与射线仪安装导轨4的圆心重合，即将待测晶片样品表面各个点对准至晶向测量机构的测量点。
进一步地，载物台14底部有孔洞，并通过导管与真空泵相连接。待测晶片样品采用真空吸附方式置于载物台14上，这样无需夹持机构即可将待测晶片样品固定于载物台上，能够适应装载更多不同尺寸的晶片样品，也避免了夹持架构对于待测晶片样品的挤压变形。
进一步地，射线发射器2发射的是X射线。
多点多方向晶片晶向测量仪的工作原理与方法：
将待测量晶片置于载物台上，通过移动三维移动机构11，将晶片上待测点对准至晶向测量机构的测量点，即射线仪安装导轨4的圆心。由于将不同厚度晶片上待测点对准至晶向测量机构的测量点，只需要晶片能够与晶向测量机构能够发生相对三维运动即可，例如能够通过射线发射器2和射线接收器3的三维运动，使得晶片上待测点对准至晶向测量机构的测量点，因此也能够将晶向测量机构安装在三维移动机构上。在另一些实施例中，通过将三维移动机构拆分为分体式的独立的三个维度的移动机构，比如使得晶片在某一指定维度方向运动，晶向测量机构在另外两个维度方向运动，例如晶片在X轴方向运动，晶向测量机构在Y轴和Z轴方向运动；或者晶片在某两个指定维度方向运动，晶向测量机构在另外一个维度方向运动，例如晶片在X轴和Y轴方向运动，晶向测量机构在Z轴方向运动，也能够实现晶片与晶向测量机构之间的相对三维运动。
射线发射器2和射线接收器3同步旋转运动，当射线接收器3接收到射线发射器2发射的射线信号时，综合射线发射器2的入射角和待测晶片样品的衍射角度，能够测量得到待测点晶向。
如果晶向偏转角度过大，射线接收器3无法接收到相应信号，将摆转机构12绕Y轴旋转，当摆转机构12旋转到合适角度时，射线接收器3将接收到射线发射器2发射的射线信号，综合射线发射器2的入射角、摆转机构12的摆转角以及待测晶片样品的衍射角度，从而测量得到待测点晶向。
固定摆转机构12，将回转机构13旋转指定角度，并移动三维移动机构11，使得待测点重新与测量点重合,射线发射器2和射线接收器3同步旋转运动，当射线接收器3接收到射线发射器2发射的射线信号时，能够测量得到待测点在旋转指定角度后的晶向。
由于载物台能够360°旋转，因此本发明的多点多方向晶片晶向测量仪能够测量晶片上某一待测点任意方向的晶向。
将晶片上不同点通过三维移动机构11移动至待测点位置，重复以上步骤，能够实现晶片上任意点任意方向的晶向。
通过测量同方向多点位的晶向数据，经过综合计算，得到此方向的晶向翘曲方向和走势。经过多方向的测量，能够得到多方向的晶向翘曲度。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，仅为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域技术人员可以了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种晶片多方向的晶向翘曲度测量方法，其特征在于，
使用多点多方向晶片晶向测量仪测量晶片多方向的晶向翘曲度；
所述多点多方向晶片晶向测量仪包含运动载具机构和晶向测量机构；
所述运动载具机构包含三维移动机构、摆转机构、回转机构和载物台；
所述三维移动机构沿着三个方向X轴、Y轴和Z轴运动，能够将晶片表面任意一点移动至晶向测量点；
所述摆转机构能够使得所述载物台绕着Y轴旋转，所述回转机构能够使得所述载物台绕着Z轴旋转；
所述晶向测量机构包含射线发射器和射线接收器；
所述使用多点多方向晶片晶向测量仪测量晶片多方向的晶向翘曲度包括：
通过晶片和晶向测量机构之间的相对三维运动，将晶片上待测点对准至晶向测量机构的测量点；
射线发射器和射线接收器同步旋转运动，当射线接收器接收到射线发射器发射的射线信号时，综合射线发射器的入射角和待测晶片的衍射角度，能够测量得到待测点晶向；
当待测晶片的晶向偏转角度过大，射线接收器无法接收到测量信号时，通过摆转机构将所述载物台绕着Y轴旋转，当摆转机构旋转到合适角度时，射线接收器将接收到射线发射器发射的射线信号，综合射线发射器的入射角、摆转机构的摆转角和待测晶片的衍射角，测量得到晶片上待测点晶向；
通过晶片和晶向测量机构之间的相对三维运动，从而测量出不同厚度晶片上任意点沿着某一指定方向的晶向；
将晶片绕Z轴旋转，配合晶片和晶向测量机构之间的相对三维运动，进而测量出晶片上任意点沿着任意方向的晶向；
测量同一方向多点位的晶向数据，经过综合计算得到所述方向的晶向翘曲方向和走势；
经过多方向的测量，能够得到多方向的晶向翘曲度。
2.如权利要求1所述的晶片多方向的晶向翘曲度测量方法，其特征在于，
所述晶片和所述晶向测量机构之间的相对三维运动，能够通过以下4种方式实现：
方式一：承载所述晶片的移动机构实现三维运动；
方式二：承载所述晶向测量机构的移动机构实现三维运动；
方式三：承载所述晶片的移动机构实现在某两个维度方向上运动，承载所述晶向测量机构的移动机构在另外一个维度方向上运动；
方式四：承载所述晶片的移动机构实现在某一个维度方向上运动，承载所述晶向测量机构的移动机构在另外两个维度方向上运动。
3.如权利要求1或2所述的晶片多方向的晶向翘曲度测量方法，其特征在于，所述运动载具机构包含5个独立电机，能够控制所述载物台沿着X轴、Y轴和Z轴三个方向移动，以及控制所述载物台绕着Y轴、Z轴旋转。
4.如权利要求3所述的晶片多方向的晶向翘曲度测量方法，其特征在于，所述运动载具机构包含P个编码器，其中0≤P≤5，所述编码器与所述独立电机匹配安装。
5.如权利要求1或2所述的晶片多方向的晶向翘曲度测量方法，其特征在于，所述载物台采用真空吸附方式固定晶片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267767A (zh) * 2013-04-01 2013-08-28 合肥晶桥光电材料有限公司 多功能x射线定向仪
CN104597065A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 中国工程物理研究院材料研究所 一种x射线衍射仪
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267767A (zh) * 2013-04-01 2013-08-28 合肥晶桥光电材料有限公司 多功能x射线定向仪
CN104597065A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 中国工程物理研究院材料研究所 一种x射线衍射仪
CN113957520A (zh) * 2021-09-30 2022-01-21 云南驰宏国际锗业有限公司 一种改善锗单晶籽晶缺陷的制作加工方法

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