CN218937336U - 晶圆平面度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆平面度测量装置，包括：基台，其上设置有用于承载晶圆的载片台，所述载片台置于所述基台的隔振组件上；测量位移组件，其包括运动方向彼此正交的第一位移单元与第二位移单元，所述第一位移单元与第二位移单元的运动方向所在的直线平行于所述载片台的载片表面；距离传感组件，其设置在所述测量位移组件的其中一个所述位移单元上且位于所述载片台的上方，所述距离传感组件的检测方向垂直于所述载片台的载片表面。基于本实用新型的技术方案，隔振系统可以降低环境振动对测量精度造成的影响；光学测距传感器采集的距离数据可以拟合出亚纳米级别精度的轮廓面，实现被测物表面平面度的高精度检测。

Description

晶圆平面度测量装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆检测技术领域，特别地涉及一种晶圆平面度测量装置。

背景技术

在晶圆加工完成后，因应力等因素会不可避免地产生局部翘曲，这样的翘曲会对后续制程的精度产生很大程度的影响，因此在后续制程前首先需要对晶圆进行平面度测量，以确定晶圆的翘曲情况。

目前针对晶圆平面度测量的手段，均不同程度存在精度不足的问题，例如目前采用的非接触式气动测量以及直接接触式测量，气动测量以及直接接触测量均会引起晶圆不同程度的震动，影响测量结果。

因此，针对现有技术中的晶圆平面度测量手段存在的测量精度不高的问题，需要提出一种全新的测量方案。

实用新型内容

为了解决现有技术中的晶圆平面度测量手段存在的测量精度不高的问题，本申请提出了一种晶圆平面度测量装置。

本实用新型提供的一种晶圆平面度测量装置，包括：

基台，其上设置有用于承载晶圆的载片台，所述载片台置于所述基台的隔振组件上；

测量位移组件，其包括运动方向彼此正交且相互滑动配合的第一位移单元与第二位移单元，所述第一位移单元与第二位移单元的运动方向所在的直线平行于所述载片台的载片表面；

距离传感组件，其设置在所述测量位移组件的其中一个所述位移单元上且位于所述载片台的上方，所述距离传感组件的检测方向垂直于所述载片台的载片表面。

在一个实施方式中，还包括：

装载组件，其设置于所述基台且位于所述载片台的正下方，所述装载组件具有能够升降的装载部，所述装载部能够穿过开设在所述载片台上的开口以升降，且所述载片台的高度位于所述装载部升降行程对应的高度范围内。

在一个实施方式中，所述基台包括机架与承载所述载片台的基座，所述隔振组件设置于所述机架，所述基座设置在所述隔振组件上。

在一个实施方式中，所述隔振组件包括多个隔振支柱，所述多个隔振支柱在所述基台上处于平行于所述载片台的载片表面的平面内并在所述平面内均匀分布。

在一个实施方式中，所述第一位移单元包括设置在所述基台上且相互平行的两条第一导轨，两条所述第一导轨分别位于所述载片台相对的两侧，所述第二位移单元包括两端分别配合所述第一导轨的第二导轨，所述距离传感组件装配在所述第二导轨上。

在一个实施方式中，所述第二位移单元还包括配重横梁，所述第二导轨设置在所述配重横梁上，所述配重横梁的两端分别滑动配合在两个所述第一导轨上。

在一个实施方式中，所述测量位移组件还包括第一绝对值光栅尺与第二绝对值光栅尺，所述第一绝对值光栅尺与所述第二绝对值光栅尺分别平行于所述第一导轨与所述第二导轨。

在一个实施方式中，所述测量位移组件还包括驱动单元，所述驱动单元包括用于驱动所述第二导轨沿所述第一导轨运动的第一驱动单元、用于驱动所述距离传感组件沿所述第二导轨运动的第二驱动单元。

在一个实施方式中，所述载片台上具有放置晶圆的载片位，所述载片位处设置有多个用于吸附晶圆的真空吸附口。

在一个实施方式中，还包括：

控制组件，所述控制组件分别电连接所述测量位移组件与所述距离传感组件，所述控制组件能够获取所述距离传感组件的传感结果数据，且其能够控制所述测量位移组件的位移参数，以控制所述距离传感组件相对所述载片台沿预设路径移动。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。

本实用新型提供的一种晶圆平面度测量装置，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

本实用新型的一种晶圆平面度测量装置，首先通过设置隔振系统来消减环境振动所引起的机台振动，从而降低环境振动对测量精度造成的影响；其次采用光学测距传感器采集的检测头到被测面之间的距离，可以拟合出亚纳米级别精度的轮廓面，实现被测物表面平面度的高精度检测。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1显示了本实用新型的测量装置的主要部分的结构的立体图；

图2显示了图1所示结构的侧视图；

图3显示了本实用新型的测量装置的整体结构(含下部柜体)的主视图；

图4显示了图3所示结构的俯视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-基台，11-载片台，12-基座，13-机架，2-测量位移组件，21-第一位移单元，211-第一导轨，22-第二位移单元，221-第二导轨，222-配重横梁，23-第一绝对值光栅尺，24-第二绝对值光栅尺，25-第一驱动单元，26-第二驱动单元，3-距离传感组件，4-隔振组件，5-装载组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的实施例提供了一种晶圆平面度测量装置，包括：

基台1，其上设置有用于承载晶圆的载片台11，载片台11置于基台1的隔振组件4上；

测量位移组件2，其包括运动方向彼此正交且相互滑动配合的第一位移单元21与第二位移单元22，第一位移单元21与第二位移单元22的运动方向所在的直线平行于载片台11的载片表面；

距离传感组件3，其设置在测量位移组件2的其中一个位移单元上且位于载片台11的上方，距离传感组件3的检测方向垂直于载片台11的载片表面。

具体地，如附图图1至图4所示，本实用新型的测量装置主要是基于距离传感器进行非接触式平面度测量。基台1作为测量装置的基础，其设置有用于放置待测晶圆(或其他待测物)的载片台11。基台1上设置的测量位移组件2用作测量位置的调整，其中测量位移组件2采用运动方向彼此正交且相互滑动配合的第一位移单元21与第二位移单元22，作为测量单元的距离传感组件3设置在其中一个位移单元上，这样利用两个方向上位移的共同配合，可以实现距离传感组件3在一个面内任意位置的调整。

测量时，通过测量位移组件2的带动，距离传感组件3在平面内的任意移动，可以检测放置于载片台11的待测晶圆表面的任意位置，以此获取晶圆不同位置相较于距离传感组件3的距离传感数据，根据这个离散的点位的距离传感数据，可以拟合出一个对应晶圆被测表面的亚纳米级别精度的轮廓面，实现对于被测物表面的平面度的高精度检测。

在测量过程中，隔振组件4可以隔绝外界因素引起的振动，进一步提高测量准确性与精度。同时，本实用新型的测量位移组件2可以实现在一个面内任意位置的移动，实现测量点的任意调整，相较于目前采用的定点检测，其准确性更高。

在一个实施例中，还包括：

装载组件5，其设置于基台1且位于载片台11的正下方，装载组件5具有能够升降的装载部，装载部能够穿过开设在载片台11上的开口以升降，且载片台11的高度位于装载部升降行程对应的高度范围内。

具体地，如附图图2所示，载片台11的下方设置有装载组件5，装载组件5用于将外部输入的晶圆转移至载片台11上。具体操作为，载片前，使装载组件5的装载部由载片台11上的开口上升至高出载片台11，以此承接外部输入的晶圆；而后，使装载组件5的装载部下降直至其高度低于载片台11，这样晶圆就被放置在载片台11上。

在一个实施例中，基台1包括机架13与承载载片台11的基座12，隔振组件4设置于机架13，基座12设置在隔振组件4上。

具体地，如附图图1所示，基台1包括两个部分，一个是作为基础的机架13，机架13在实际的装置中是安装在下部的柜体上，或者说是下部的柜体顶部的部分作为机架13，如附图图3所示；另一个部分是设置有载片台11的基座12，基座12需要满足一定的重量要求，即足够重，起到配重的作用，主要是利用重量越大、惯性越大的特点，保持基台1整体的稳定性，进一步减小外部振动的影响。基座12可以采用大理石制成。

在一个实施例中，隔振组件4包括多个隔振支柱，多个隔振支柱在基台1上处于平行于载片台11的载片表面的平面内并在平面内均匀分布。

具体地，如附图图2与图3所示，基于基台1的双层结构，隔振组件4中的多个隔振支柱设置在机架13与基座12之间。

在一个实施例中，第一位移单元21包括设置在基台1上且相互平行的两条第一导轨211，两条第一导轨211分别位于载片台11相对的两侧，第二位移单元22包括两端分别配合第一导轨211的第二导轨221，距离传感组件3装配在第二导轨221上。如附图图1所示，第一位移单元21与第二位移单元22共同形成龙门式移动结构。

优选地，第二位移单元22还包括配重横梁222，第二导轨221设置在配重横梁222上，配重横梁222的两端分别滑动配合在两个第一导轨211上。

具体地，如附图图1所示，配重横梁222的作用同样是增加整个第二位移单元22结构的重量，通过惯性加强结构的稳定性以抗振动影响的能力。

在一个实施例中，测量位移组件2还包括第一绝对值光栅尺23与第二绝对值光栅尺24，第一绝对值光栅尺23与第二绝对值光栅尺24分别平行于第一导轨211与第二导轨221。

具体地，如附图图4所示，第一绝对值光栅尺23与第二绝对值光栅尺24可以分别实时确定第一位移单元21与第二位移单元22的移动量，以此确定距离传感组件3的移动位置。

在一个实施例中，测量位移组件2还包括驱动单元，驱动单元包括用于驱动第二导轨221沿第一导轨211运动的第一驱动单元25、用于驱动距离传感组件3沿第二导轨221运动的第二驱动单元26。

具体地，第一驱动单元25与第二驱动单元26可以采用多种结构，例如带齿轮的伺服电机与齿条的配合、丝杠滑块结构、直线电机等。

在一个实施例中，载片台11上具有放置晶圆的载片位，载片位处设置有多个用于吸附晶圆的真空吸附口。

具体地，晶圆采用真空吸附固定在载片台11上，载片台11上具有真空吸附口，晶圆放置在载片台11上时覆盖真空吸附口，形成相对封闭的腔体，对该腔体抽真空即可吸附住晶圆。

在一个实施例中，还包括：

控制组件，控制组件分别电连接测量位移组件2与距离传感组件3，控制组件能够获取距离传感组件3的传感结果数据，且其能够控制测量位移组件2的位移参数，以控制距离传感组件3相对载片台11沿预设路径移动。

具体地，可以事先针对控制组件输入预定路径，而后控制组件即可控制测量位移组件的位移参数，来使距离传感组件沿预设路径移动，这样就可以测量预设路径上的测量点，并获取测量数据。预设路径可以根据需要自定义调整。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种晶圆平面度测量装置，其特征在于，包括：

基台，其上设置有用于承载晶圆的载片台，所述载片台置于所述基台的隔振组件上；

测量位移组件，其包括运动方向彼此正交且相互滑动配合的第一位移单元与第二位移单元，所述第一位移单元与第二位移单元的运动方向所在的直线平行于所述载片台的载片表面；

距离传感组件，其设置在所述测量位移组件的其中一个所述位移单元上且位于所述载片台的上方，所述距离传感组件的检测方向垂直于所述载片台的载片表面。

2.根据权利要求1所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，还包括：

装载组件，其设置于所述基台且位于所述载片台的正下方，所述装载组件具有能够升降的装载部，所述装载部能够穿过开设在所述载片台上的开口以升降，且所述载片台的高度位于所述装载部升降行程对应的高度范围内。

3.根据权利要求1所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述基台包括机架与承载所述载片台的基座，所述隔振组件设置于所述机架，所述基座设置在所述隔振组件上。

4.根据权利要求1或3所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述隔振组件包括多个隔振支柱，所述多个隔振支柱在所述基台上处于平行于所述载片台的载片表面的平面内并在所述平面内均匀分布。

5.根据权利要求1所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述第一位移单元包括设置在所述基台上且相互平行的两条第一导轨，两条所述第一导轨分别位于所述载片台相对的两侧，所述第二位移单元包括两端分别配合所述第一导轨的第二导轨，所述距离传感组件装配在所述第二导轨上。

6.根据权利要求5所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述第二位移单元还包括配重横梁，所述第二导轨设置在所述配重横梁上，所述配重横梁的两端分别滑动配合在两个所述第一导轨上。

7.根据权利要求5所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述测量位移组件还包括第一绝对值光栅尺与第二绝对值光栅尺，所述第一绝对值光栅尺与所述第二绝对值光栅尺分别平行于所述第一导轨与所述第二导轨。

8.根据权利要求5至7任一项所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述测量位移组件还包括驱动单元，所述驱动单元包括用于驱动所述第二导轨沿所述第一导轨运动的第一驱动单元、用于驱动所述距离传感组件沿所述第二导轨运动的第二驱动单元。

9.根据权利要求1所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，所述载片台上具有放置晶圆的载片位，所述载片位处设置有多个用于吸附晶圆的真空吸附口。

10.根据权利要求1所述的晶圆平面度测量装置，其特征在于，还包括：

控制组件，所述控制组件分别电连接所述测量位移组件与所述距离传感组件，所述控制组件能够获取所述距离传感组件的传感结果数据，且其能够控制所述测量位移组件的位移参数，以控制所述距离传感组件相对所述载片台沿预设路径移动。

Images