CN115219426B - 一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，包括：1：将晶圆固定在XYT运动台上，调整好检测光路，在所述检测光路上固定调整装置；2：采用所述检测光路，在晶圆上的至少三个点处分别进行聚焦；3：分别记录该至少三个点在聚焦系统Z轴位移台的Z值，根据各个点的Z值确定Z轴位移偏差，同时确定检测光路待调节位置和方向；4：根据确定的检测光路待调节位置和方向，以及Z轴位移偏差，通过微调所述调整装置，以调节所述检测光路，完成检测光路相对晶圆表面垂直的调节。本发明的调节方法能够达到极高的精度，稳定可靠，方法简单，且节约了成本。

Description

一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法
技术领域
本发明涉及半导体光学检测设备技术领域，具体涉及一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法。
背景技术
半导体光学检测中，光路是否能够垂直于晶圆采图至关重要，一方面非垂直的状态下会给CCD采集的图像引入额外的畸变；另一方面，非垂直的光路意味着在晶圆的不同位置进行采图时，晶圆面相对物镜发生大范围变化，光路容易丢失焦面，自动聚焦系统需要花费更多时间来聚焦，降低了检测效率。
典型的半导体检测光路一般包括CCD相机，聚焦系统，照明系统，放大光路等。其中自动聚焦系统一般通过干涉原理，在精密的Z向运动台的带动下，辅助整个光路找到焦平面的位置。在光路下方，通常有一组XYT运动台，承载chuck(芯片夹)带动wafer(晶圆)，用以检测wafer不同位置。在调机过程中，极为重要的一步就是调节光路相对于wafer表面的垂直。但是由于光路不像实物，难以通过直接的方式测量相对于晶圆表面的垂直度，通过间接的方式测量，不可避免的会引入误差。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，以达到提高检测精度与效率的目的。
本申请实施例提供以下技术方案：一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，包括如下步骤：
步骤1：将晶圆固定在XYT运动台上，调整好检测光路，在所述检测光路上固定调整装置；
步骤2：采用所述检测光路，在晶圆上的至少三个点处分别进行聚焦；
步骤3：分别记录该至少三个点在聚焦系统Z轴位移台的Z值，根据各个点的Z值确定Z轴位移偏差，同时确定检测光路待调节位置和方向；
步骤4：根据确定的检测光路待调节位置和方向，以及Z轴位移偏差，通过调节所述调整装置，以调节所述检测光路，完成检测光路相对晶圆表面垂直的调节。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述检测光路包括自上而下依次固定的相机、放大光路和聚焦模组，所述调整装置固定在所述聚焦模组上。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，步骤2中，采用所述检测光路，在晶圆上三个点处分别进行聚焦，且该三个点呈120°均匀分布在晶圆的边缘上。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，步骤3中，根据各个点的Z值确定Z轴位移偏差后，若所述Z轴位移偏差超过设定阈值，则继续进行步骤4。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，还包括，重复操作步骤2-4，至所述Z轴位移偏差不超过设定阈值时，即认为该检测光路相对晶圆表面垂直。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述调整装置包括调整块和长方体基准块，所述调整块包括相互垂直固定的侧板和水平板，所述侧板竖直固定在所述聚焦模组上，所述水平板固定在所述长方体基准块上，所述水平板表面向所述长方体基准块内设置多个螺钉；以所述长方体基准块的直角棱边为基准，通过调整不同的所述螺钉的拧紧程度，完成检测光路相对晶圆表面垂直的调节。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述螺钉采用平头顶丝，且所述螺钉的数量为三个，呈三角形分布在所述水平板表面。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述晶圆的厚度偏差在2微米以下。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述检测光路的物镜的景深在1微米以下。
根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述检测光路的聚焦系统的Z轴分辨率在0.05微米以下。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明实施例的一种用于调节检测光路相对于晶圆表面垂直的方法，运用检测光路聚焦系统辅助调整，进行直接测量，不需要引入其他器件进行间接测量。能够达到极高的精度，稳定可靠，方法简单，且节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节设备示意图；
图2是本发明的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调整装置示意图；
其中，1-XYT运动台，2-相机，3-放大光路，4-聚焦模组，5-调整块，6-晶圆，7-长方体基准块。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，包括如下步骤：
步骤1：将晶圆固定在XYT运动台1上，调整好检测光路，所述检测光路包括自上而下依次固定的相机2、放大光路3和聚焦模组4，在所述聚焦模组4上固定调整装置；
步骤2：采用所述检测光路，在晶圆6上的至少三个点处分别进行聚焦；
步骤3：分别记录该至少三个点在聚焦系统Z轴位移台的Z值，根据各个点的Z值确定Z轴位移偏差，若所述Z轴位移偏差超过设定阈值，则进行步骤4，同时确定检测光路待调节位置和方向；
步骤4：根据确定的检测光路待调节位置和方向，以及Z轴位移偏差，通过微调所述调整装置，以调节所述检测光路；重复操作步骤2-4，至所述Z轴位移偏差不超过设定阈值时，即认为该检测光路相对晶圆6表面垂直。
在本申请实施例中，所述调整装置包括调整块5和长方体基准块7，所述调整块5包括相互垂直固定的侧板和水平板，所述侧板竖直固定在所述聚焦模组4上，所述水平板固定在所述长方体基准块7上，所述水平板表面向所述长方体基准块7内设置多个螺钉；以所述长方体基准块7的直角棱边为基准，通过微调不同的所述螺钉的拧紧程度，完成检测光路相对晶圆表面垂直的调节。
本申请实施例提出一种通过检测光路自身元件调节光路相对于晶圆表面垂直的方法，在具体实施时，需满足以下要求：
1、Chuck(芯片夹)自身的平面度足够高，要求在2微米以下。
2、校准用Wafer(晶圆)的厚度偏差足够小，要求在2微米以下。
3、物镜的景深需要足够小，要求在1微米以下。
4、聚焦系统的Z轴需要有足够高的分辨率和精度，分辨率一般在0.05微米以下。
满足以上条件，根据一种具体实施例，使用上述光路分别在wafer面上呈120°分布的三点进行聚焦，由于wafer足够平坦，且光路中物镜的景深足够小，可以认为在聚焦完成时(能够看到清晰的图像时)，聚焦系统Z轴位移台的偏差即为光路与wafer面的不垂直引起的。记录下在三个位置处Z值，即可计算出将光路调整至与wafer面垂直所需的在Rx,Ry(绕X,Y轴旋转)方向的角度。
接着，检测光路与调整块5刚性连接，调整块5再安装于长方体基准块7上，本实施例优选的长方体基准块7为大理石块。调整块5上，设计了由顶丝和紧固螺丝配合使用的调整紧固方式，紧固螺丝用于将调整块与大理石块连接，顶丝用于调节拧紧程度来调节光路与晶圆表面的垂直度。根据计算出来的角度分别微调调整块5上的顶丝与螺丝。
重复上述操作，直至在wafer上任意位置聚焦时，Z轴的位移偏差值都在可接受的范围内。通常，如调整至20微米的范围，对于8寸晶圆，可认为光路相对晶圆角度的偏差只有20/200＝0.1，微弧度＝5.6e-6角度，已经足够精准。
本申请实施例所设计一种检测光路相对于晶圆垂直的调节方法，运用检测光路聚焦系统辅助调整，进行直接测量，不需要引入其他器件进行间接测量。能够达到极高的精度，稳定可靠，方法简单，且节约了成本。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将晶圆固定在XYT运动台上，调整好检测光路，在所述检测光路上固定调整装置；
步骤2：采用所述检测光路，在晶圆上的至少三个点处分别进行聚焦；
步骤3：分别记录该至少三个点在聚焦系统Z轴位移台的Z值，根据各个点的Z值确定Z轴位移偏差，同时确定检测光路待调节位置和方向；
步骤4：根据确定的检测光路待调节位置和方向，以及Z轴位移偏差，通过微调所述调整装置，以调节所述检测光路，完成检测光路相对晶圆表面垂直的调节；
其中，所述检测光路包括自上而下依次固定的相机、放大光路和聚焦模组，所述调整装置固定在所述聚焦模组上；
其中，所述调整装置包括调整块和长方体基准块，所述调整块包括相互垂直固定的侧板和水平板，所述侧板竖直固定在所述聚焦模组上，所述水平板固定在所述长方体基准块上，所述水平板表面向所述长方体基准块内设置多个螺钉；以所述长方体基准块的直角棱边为基准，通过调整不同的所述螺钉的拧紧程度，完成检测光路相对晶圆表面垂直的调节。
2.根据权利要求1所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，步骤2中，采用所述检测光路，在晶圆上三个点处分别进行聚焦，且该三个点呈120°均匀分布在晶圆的边缘上。
3.根据权利要求1所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，步骤3中，根据各个点的Z值确定Z轴位移偏差后，若所述Z轴位移偏差超过设定阈值，则继续进行步骤4。
4.根据权利要求3所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，还包括，重复操作步骤2-4，至所述Z轴位移偏差不超过设定阈值时，即认为该检测光路相对晶圆表面垂直。
5.根据权利要求1所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，所述螺钉采用平头顶丝，且所述螺钉的数量为三个，呈三角形分布在所述水平板表面。
6.根据权利要求1所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，所述晶圆的厚度偏差在2微米以下。
7.根据权利要求1所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，所述检测光路的物镜的景深在1微米以下。
8.根据权利要求1所述的半导体检测光路相对晶圆表面垂直的调节方法，其特征在于，所述检测光路的聚焦系统的Z轴分辨率在0.05微米以下。
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