CN114485476B - 一种晶圆测量设备、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种晶圆测量设备、系统及方法，包括：减震平台、配置在减震平台上的二维运动模组、配置在二维运动模组上的晶圆放置台、配置在晶圆放置台上方的滑轨、可移动配置在滑轨上的光路产生系统、以及可移动配置在滑轨上的光路接收系统；晶圆放置台用于放置待测晶圆和基准平晶；二维运动模组用于带动所述晶圆放置台在平行与所述减震平台的平面进行二维平面运动；所述光路产生系统用于产生照射在所述待测晶圆和所述基准平晶上的准直光束；所述光路接收系统用于接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射产生的干涉图像。解决了现有技术中的测量系统无法测量面积较大的晶圆的问题和避免因光路细微的偏离，导致测量的结果存在误差。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆测量领域，特别涉及一种晶圆测量设备、系统及方法。
背景技术
晶圆作为芯片的原材料，其表面质量直接影响到芯片的良品率。测量晶圆的表面形貌具有重要意义。目前对于晶圆的测量方法主要有干涉测量和扫描测量。
在晶圆检测领域中平面干涉仪被广泛应用，但是在干涉仪中参考光和传感光是沿着同一条光路进行的，这个特点导致了光路不易安排，尤其在进行大尺寸测量时尤为明显。
此外，目前市面上现有的测量设备大多采用整装设计，在交付使用之后，遇到所测量晶圆尺寸超出现有设备的测量尺寸，使用者无法进行部分结构替换，需要整套设备进行更换，成本过大。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种晶圆测量设备、系统及方法，旨在解决现有技术中的测量系统无法测量面积较大的晶圆的问题。
本发明第一实施例公开了一种晶圆测量设备，包括：减震平台、配置在所述减震平台上的二维运动模组、配置在所述二维运动模组上的晶圆放置台、配置在所述晶圆放置台上方的滑轨、可移动配置在所述滑轨上的光路产生系统、以及可移动配置在所述滑轨上的光路接收系统；
其中，所述晶圆放置台用于放置待测晶圆和基准平晶；
所述二维运动模组用于带动所述晶圆放置台在平行与所述减震平台的平面进行二维平面运动；
所述光路产生系统用于产生照射在所述待测晶圆和所述基准平晶上的准直光束；
所述光路接收系统用于接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射产生的干涉图像。
优选地，所述光路产生系统包括：第一滑块、第二滑块、激光模块、凸透镜、以及抛物面镜；
其中，所述第一滑块和所述第二滑块可移动配置在所述滑轨上，所述第一滑块通过第一连接杆与所述激光模块连接，所述第一滑块通过第二连接与所述凸透镜连接，所述第二滑块通过第一调节杆与所述抛物面镜连接；
其中，所述激光模块产生的光线依次通过所述凸透镜、所述抛物面镜，进而到达所述基准平晶及所述待测晶圆。
优选地，所述光路接收系统包括：第三滑块、第四滑块、反射镜、以及相机；
其中，所述第三滑块和第四滑块可移动配置在所述滑轨上，所述第三滑块通过第二调节杆与所述相机连接，所述第四滑块通过第三调节杆与所述反射镜连接；
其中，所述反射镜配置为将所述基准平晶及所述待测晶圆返射的光线反射至所述相机。
优选地，所述晶圆放置台包括配置在二维运动模组上的支撑架、配置在所述支撑架上的晶圆放置板、可拆卸配置在所述晶圆放置板上的平晶放置台；
其中，所述晶圆放置板配置有用于放置所述待测晶圆的放置槽，所述平晶放置台用于放置基准平晶；
其中，所述基准平晶的下表面和所述待测晶圆的上表面耦合形成气隙薄膜。
优选地，所述二维运动模组包括横向运动模组和纵向运动模组；
其中，所述横向运动模组固定在所述减震平台上，所述纵向运动模组配置在所述横向运动模组上，所述晶圆放置台配置在所述纵向运动模组。
其中，所述横向运动模组配置为带动所述晶圆放置台和所述纵向运动模组沿第一方向运动；
其中，所述纵向运动模组配置为带动所述晶圆放置台沿第二方向运动，其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。
本发明第二实施例公开了一种晶圆测量系统，上位机、与所述上位机电气连接的控制器及如上任意一项所述的一种晶圆测量设备，其中，所述控制器的输出端与所述二维运动模组和光路产生系统的控制端电气连接，所述相机与所述控制器的输入端电气连接。
本发明第三实施例公开了一种如上所述的一种晶圆测量方法，包括：
生成第一控制信号至所述光路产生系统，以使得所述光路产生系统产生准直光束，其中，所述准直光束穿过基准平晶和并照射在待测晶圆的上表面；
接收由相机采集到的所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射的多张干涉图像，其中，多张所述干涉图像由二维运动模组带动所述待测晶圆和所述基准平晶移动进而实现分区域测量得到；
对多张所述干涉图像进行拼接，以生成待测晶圆完成的形貌干涉图。
优选地，在所述生成第一控制信号至所述光路产生系统，以使得所述光路产生系统产生准直光束之前还包括：
提供一个与所述待测晶圆适配的晶圆放置板；
将所述待测晶圆放置在所述晶圆放置板上以形成待测件，将所述待测件放置在支撑架上。
基于本发明提供的一种晶圆测量设备、系统及方法，通过所述光路产生系统生成准直光束穿过基准平晶并照射在待测晶圆的上表面，并通过光路接收系统接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射产生的干涉图像，其中，通过运动模组带动所述待测晶圆以使得光路接收系统能够接收到整个待测晶圆表面的图像。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种晶圆测量设备的结构示意图。
图2是本发明提供的光路产生系统和光路接收系统的结构示意图。
图3是本发明提供的待测晶圆放置台和运动模组的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种晶圆测量设备、系统及方法，旨在解决现有技术中的测量系统无法测量面积较大的晶圆的问题。
请参阅图1，本发明第一实施例公开了一种晶圆测量设备，包括：减震平台1、配置在所述减震平台1上的二维运动模组2、配置在所述二维运动模组2上的晶圆放置台3、配置在所述晶圆放置台3上方的滑轨4、可移动配置在所述滑轨4上的光路产生系统5、以及可移动配置在所述滑轨4上的光路接收系统6；
其中，所述晶圆放置台3用于放置待测晶圆和基准平晶35；
所述二维运动模组2用于带动所述晶圆放置台3在平行与所述减震平台1的平面进行二维平面运动；
所述光路产生系统5用于产生照射在所述待测晶圆和所述基准平晶35上的准直光束；
所述光路接收系统6用于接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶35反射产生的干涉图像。
需要说明的是，在现有技术中，目前市面上现有的测量设备大多采用整装设计，在交付使用之后，遇到所测量晶圆尺寸超出现有设备的测量尺寸，使用者无法进行部分结构替换，需要整套设备进行更换，成本过大。发明人进一步发现，在测量时，运动模组和光路系统运动会导致光路细微的偏离，导致测量的结果存在误差。
在本实施例中，可以通过所述光路产生系统5生成准直光束，其中，所述准直光束可以穿过基准平晶35并照射在待测晶圆的上表面，通过所述光路接收系统6接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶35反射产生的干涉图像，其中，通过运动模组带动所述待测晶圆以使得光路接收系统6能够接收到整个待测晶圆表面的图像，由于，运动模组和光路系统分开，使得在能够获取整个待测晶圆表面图像的同时，避免因光路细微的偏离，导致测量的结果存在误差。
请参阅图2，在本发明一个可能的实施例中，所述光路产生系统5包括：第一滑块57、第二滑块58、激光模块53、凸透镜52、以及抛物面镜51；
其中，所述第一滑块57和所述第二滑块58可移动配置在所述滑轨4上，所述第一滑块57通过第一连接杆56与所述激光模块53连接，所述第一滑块57通过第二连接杆55与所述凸透镜52连接，所述第二滑块58通过第一调节杆54与所述抛物面镜51连接；
需要说明的是，所述第一滑块57和所述第二滑块58可在所述滑轨4上移动，进而带动所述激光模块53、凸透镜52、以及抛物面镜51移动，以便于对光路进行调整，其中，所述抛物面镜51通过第一调节杆54和所述第二滑块58连接，以使得所述抛物面镜51的角度可以在滑轨4所在的平面内调整，便于光束打在待测晶圆上，在本实施例中，其中，所述激光模块53产生的光线依次通过所述凸透镜52、所述抛物面镜51形成准直光束，进而到达所述基准平晶35及所述待测晶圆。
需要说明的是，在其他实施例中，所述光路产生系统5还可以由其他的器件组成，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
请继续参阅图2，在本发明一个可能的实施例中，所述光路接收系统6包括：第三滑块62、第四滑块61、反射镜64、以及相机66，其中，所述反射镜64可以是平面反射镜64。
其中，所述第三滑块62和第四滑块61可移动配置在所述滑轨4上，所述第三滑块62通过第二调节杆65与所述相机66连接，所述第四滑块61通过第三调节杆63与所述反射镜64连接；
其中，所述反射镜64配置为将所述基准平晶35及所述待测晶圆返射的光线反射至所述相机66。
需要说明的是，所述第三滑块62和所述第四滑块61可在所述滑轨4上移动，进而带动所述反射镜64、以及相机66移动，以便于对光路进行调整，其中，所述第二调节杆65用于连接相机66和第三滑块62，所述第三调节杆63用于连接反射镜64和第四滑块61，以使得所述相机66和反射镜64的角度可以在滑轨4所在的平面内调整，便于由晶圆和平晶反射的光束更好的被所述相机66采集。
需要说明的是，在晶圆表面反射出来的光斑会有明暗相间的圆形条纹，调整所述反射镜64的位置，使反射光在所述反射镜64上发生反射，调整所述反射镜64角度与相机66角度，使相机66接收到由所述反射镜64反射出来的条纹图像。
需要说明的是，在其他实施例中，所述光路接收系统6还可以由其他的器件组成，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
请参阅图3，在本发明一个可能的实施例中，所述晶圆放置台3包括配置在二维运动模组2上的支撑架31、配置在所述支撑架31上的晶圆放置板32、可拆卸配置在所述晶圆放置板32上的平晶放置台34；
其中，所述晶圆放置板32配置有用于放置所述待测晶圆33的放置槽，所述平晶放置台34用于放置基准平晶35；
其中，所述基准平晶35的下表面和所述待测晶圆33的上表面耦合形成气隙薄膜。
需要说明的是，在测量时，可以将所述晶圆放置板32从所述支撑架31上取出，可以将所述待测晶圆放置在晶圆放置板32的放置槽内之后，再将所述晶圆放置板32放回所述支撑架31，应当理解的是，在晶圆尺寸不同的时，可以通过更换所述晶圆放置板32，或者连通平晶放置台34一并更换，使得设备能够适应各种尺寸的晶圆，同时更换成本也低。
请继续参阅图3，在本发明一个可能的实施例中，所述二维运动模组2包括横向运动模组22和纵向运动模组23；
其中，所述横向运动模组22固定在所述减震平台1上，所述纵向运动模组23配置在所述横向运动模组22上，所述晶圆放置台3配置在所述纵向运动模组23。
其中，所述横向运动模组22配置为带动所述晶圆放置台3和所述纵向运动模组23沿第一方向运动；
其中，所述纵向运动模组23配置为带动所述晶圆放置台3沿第二方向运动，其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。
需要说明的是，所述横向运动模组22可以包括第一伺服电机、与所述第一伺服电机的输出轴连接的第一丝杆、用于放置所述第一丝杆的第一丝杆套，以及配置在所述第一丝杆上的第一移动块；可以通过所述第一伺服电机的转动带动所述第一移动块进而带动所述晶圆放置台3和所述纵向运动模组23沿第一方向运动；
所述纵向运动模组23可以包括第二伺服电机，与所述第二伺服电机的输出轴连接的第二丝杆、以及第二丝杆套，其中，所述晶圆放置台3配置在所述第二丝杆上，所述第一移动卡固定在所述第二丝杆套的下方，可以通过所述第二伺服电机的转动带动所述晶圆放置台3沿第二方向运动。
本发明第二实施例公开了一种晶圆测量系统，上位机、与所述上位机电气连接的控制器及如上任意一项所述的一种晶圆测量设备，其中，所述控制器的输出端与所述二维运动模组2和光路产生系统5的控制端电气连接，所述相机66与所述控制器的输入端电气连接。
需要说明的是，所述上位机可以是触摸屏，与所述控制器电气连接，其可以实现触摸屏触控来实现对二维模组的控制，以及开启和关闭激光模块53，当然，所述触摸屏还可以接收到所述相机66采集到的干涉图像。
本发明第三实施例公开了一种如上所述的一种晶圆测量方法，包括：
生成第一控制信号至所述光路产生系统，以使得所述光路产生系统产生准直光束，其中，所述准直光束穿过基准平晶和并照射在待测晶圆的上表面；
接收由相机采集到的所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射的多张干涉图像，其中，多张所述干涉图像由二维运动模组带动所述待测晶圆和所述基准平晶移动进而实现分区域测量得到；
对多张所述干涉图像进行拼接，以生成待测晶圆完成的形貌干涉图。
优选地，在所述生成第一控制信号至所述光路产生系统，以使得所述光路产生系统产生准直光束之前还包括：
提供一个与所述待测晶圆适配的晶圆放置板；
将所述待测晶圆放置在所述晶圆放置板上以形成待测件，将所述待测件放置在支撑架上。
基于本发明提供的一种晶圆测量设备、系统及方法，通过所述光路产生系统5生成准直光束穿过基准平晶35和并照射在待测晶圆的上表面，并通过光路接收系统6接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶35反射产生的干涉图像，其中，通过将运动模组带动所述待测晶圆以使得光路接收系统6能够接收到整个待测晶圆表面的图像。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种晶圆测量设备,其特征在于，包括：减震平台、配置在所述减震平台上的二维运动模组、配置在所述二维运动模组上的晶圆放置台、配置在所述晶圆放置台上方的滑轨、可移动配置在所述滑轨上的光路产生系统、以及可移动配置在所述滑轨上的光路接收系统；
其中，所述晶圆放置台用于放置待测晶圆和基准平晶；
所述二维运动模组用于带动所述晶圆放置台在平行与所述减震平台的平面进行二维平面运动；
所述光路产生系统用于产生照射在所述待测晶圆和所述基准平晶上的准直光束；
所述光路接收系统用于接收所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射产生的干涉图像；
还包括上位机、与所述上位机电气连接的控制器，所述控制器的输出端与所述二维运动模组和光路产生系统的控制端电气连接，相机与所述控制器的输入端电气连接；
提供一个与所述待测晶圆适配的晶圆放置板；
将所述待测晶圆放置在所述晶圆放置板上以形成待测件，将所述待测件放置在支撑架上；
生成第一控制信号至所述光路产生系统，以使得所述光路产生系统产生准直光束，其中，所述准直光束穿过基准平晶和并照射在待测晶圆的上表面；
接收由相机采集到的所述准直光束在所述待测晶圆和所述基准平晶反射的多张干涉图像，其中，多张所述干涉图像由二维运动模组带动所述待测晶圆和所述基准平晶移动进而实现分区域测量得到；
对多张所述干涉图像进行拼接，以生成待测晶圆完整的形貌干涉图；所述光路产生系统包括：第一滑块、第二滑块、激光模块、凸透镜、以及抛物面镜；
其中，所述第一滑块和所述第二滑块可移动配置在所述滑轨上，所述第一滑块通过第一连接杆与所述激光模块连接，所述第一滑块通过第二连接杆与所述凸透镜连接，所述第二滑块通过第一调节杆与所述抛物面镜连接；
其中，所述激光模块产生的光线依次通过所述凸透镜、所述抛物面镜，进而到达所述基准平晶及所述待测晶圆；所述光路接收系统包括：第三滑块、第四滑块、反射镜、以及相机；
其中，所述第三滑块和第四滑块可移动配置在所述滑轨上，所述第三滑块通过第二调节杆与所述相机连接，所述第四滑块通过第三调节杆与所述反射镜连接；
其中，所述反射镜配置为将所述基准平晶及所述待测晶圆返射的光线反射至所述相机。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆测量设备,其特征在于，所述晶圆放置台包括配置在二维运动模组上的支撑架、配置在所述支撑架上的晶圆放置板、可拆卸配置在所述晶圆放置板上的平晶放置台；
其中，所述晶圆放置板配置有用于放置所述待测晶圆的放置槽，所述平晶放置台用于放置基准平晶；
其中，所述基准平晶的下表面和所述待测晶圆的上表面耦合形成气隙薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆测量设备,其特征在于，所述二维运动模组包括横向运动模组和纵向运动模组；
其中，所述横向运动模组固定在所述减震平台上，所述纵向运动模组配置在所述横向运动模组上，所述晶圆放置台配置在所述纵向运动模组；
其中，所述横向运动模组配置为带动所述晶圆放置台和所述纵向运动模组沿第一方向运动；
其中，所述纵向运动模组配置为带动所述晶圆放置台沿第二方向运动，其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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