CN219103936U - 硅片厚度测量装置及硅片分选机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅片厚度测量装置及硅片分选机，包括厚度检测模块，所述厚度检测模块用于获取待测硅片的测试厚度；温度监测模块，所述温度监测模块设置在所述待测硅片的表面上，用于获取所述待测硅片的实际温度；第一模块，所述第一模块用于设定所述厚度测量装置的基准温度；第二模块，所述第二模块依据所述待测硅片的实际温度与所述基准温度，对所述待测硅片的测试厚度进行补偿，得到所述待测硅片的实际厚度，所述第二模块分别于所述厚度检测模块、所述第一模块及所述温度监测模块电连接。该厚度测量装置进行温度自动化补偿后得到待测硅片的实际厚度，提高硅片厚度测量的稳定性和精确性，厚度差值控制在0.07μm范围内。

Description

硅片厚度测量装置及硅片分选机

技术领域

本实用新型属于硅片检测技术领域，具体涉及一种硅片厚度测量装置及硅片分选机。

背景技术

现有硅片分选机中的厚度测量装置中测试探头的电压信号随着环境温度变化而出现波动，导致硅片厚度测试结果稳定性及重复性差，温度高时硅片测试厚度值偏高，温度低时硅片测试厚度值偏薄，测试值存在较大误差，厚度差值分布在2.15μm左右，后端客户投诉高。

因此，现有的硅片厚度测量装置有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出硅片分选机厚度测量装置，采用该装置可以对硅片的实际厚度进行自动化补偿，提高硅片厚度测量的稳定性和精确性。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种硅片分选机厚度测量装置。根据本实用新型的实施例，所述装置包括：

厚度检测模块，所述厚度检测模块用于获取待测硅片的测试厚度；

温度监测模块，所述温度监测模块设置在所述待测硅片的表面上，用于获取所述待测硅片的实际温度；

第一模块，所述第一模块用于设定所述厚度测量装置的基准温度；

第二模块，所述第二模块依据所述待测硅片的实际温度与所述基准温度，对所述待测硅片的测试厚度进行补偿，得到所述待测硅片的实际厚度，所述第二模块分别于所述厚度检测模块、所述第一模块及所述温度监测模块电连接；

其中，所述待测硅片的测试厚度为H1，所述待测硅片的实际厚度为H2，所述待测硅片的基准温度为T1、所述待测硅片的实际温度为T2。

根据本实用新型实施例的厚度测量装置先通过厚度检测模块及温度监测模块测量硅片的测试厚度及实际温度，第二模块基于实际温度与设定的基准温度，进行自动化补偿后得到硅片的实际厚度。则增加温度自动化补偿后，测量硅片的厚度更准确也更稳定，厚度差值可控制在0.07μm范围内。

另外，根据本实用新型上述实施例的厚度测量装置还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，第二模块包括依次电连接的存储模组、输入模组、判定补偿模组及输出模组，

所述存储模组用于实时记录所述待测硅片的测试厚度、所述待测硅片的实际温度及所述基准温度；

所述输入模组用于采集所述存储模组中所述待测硅片的实际温度与所述基准温度；

所述判定补偿模组依据所述实际温度与所述基准温度的大小关系，对所述待测硅片的测试厚度进行自动化补偿，补偿后得到所述待测硅片的实际厚度；

所述输出模组用于输出补偿后的所述待测硅片的实际厚度。由此，可以实现基于实际温度对待测硅片的厚度实现自动化补偿，测量厚度值更准确。

进一步地，所述基准温度为T1，其中T1为37-38℃。由此，厚度测量装置在37-38℃温度范围内工作，测量硅片的测试厚度误差比较小。

进一步地，所述判定补偿模组包括：

当所述待测硅片的实际温度T2小于基准温度T1时，所述判定补偿模组采用如下公式补偿，H2=H1+（T1-T2），

当所述待测硅片的实际温度T2大于基准温度T1时，所述判定补偿模组采用如下公式补偿H2=H1-A*（T2-T1），其中，A为常数，A为0.4~0.7。由此，可以基于实际温度与基准温度的大小关系，实现对硅片的厚度自动化补偿，使得补偿后得到的厚度更准确稳定。

进一步地，所述温度监测模块包括多个，多个所述温度监测模块均匀地设置在所述待测硅片的表面上。由此，可以有效地准确地测量硅片表面的实际温度，提高后续补偿后厚度的准确性。

进一步地，温度监测模块为温度传感器。由此，温度传感器对温度的测量比较方便且准确。

进一步地，所述实际温度值为多个所述温度监测模块中的最大测量值。因为金属导热率高，最大测量值更准确地反应所述待测硅片的实际温度。由此，保证了测量厚度的准确性。

进一步地，所述待测硅片为单晶硅片、多晶硅片或铸造单晶硅片。

进一步地，所述待测硅片的厚度值范围为130-230μm。由此，该厚度测量装置对厚度值为130-230μm的硅片，自动化补偿更准确稳定。

本实用新型的另一方面提出了一种硅片分选机，包括本实用新型第一方面公开的硅片厚度测量装置。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的硅片厚度测量装置的示意图；

图2是本实用新型一个实施例的硅片厚度测试装置中第一模块的示意图；

图3是本实用新型再一个实施例的第一模块中判定补偿模组的示意图；

图4是本实用新型又一个实施例的硅片厚度测量装置中温度监测模块的示意图；

图5是根据本实用新型又一个实施例的硅片测量厚度的数据图；

图中，1、2、3、4、5、6为温度监测模块；7为待测硅片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

现有技术中硅片生产完毕后会进行分选，分选机比如Hennecke分选机，都会包括如外形尺寸检测装置、隐裂检测装置、厚度检测装置、P/N型检测装置等。其中硅片分选机中厚度检测组的工作原理主要是采用电容耦合的方法测量硅片的厚度。该模块上有3对传感器，各有上下两个电容传感器，会根据与硅片距离（与硅片上端的距离为H_top、与硅片下端的距离为H_bottom）产生不同的电压值，距离与电压一般成正比。电压信号为模拟信号，通过A/D转换器转化为数字信号。上下两个传感器之间的距离为固定值H_total，所以硅片的厚度H=H_total-（H_top + H_bottom）。当硅片通过传感器时，正常情况下会检测900个点左右的厚度，然后计算出平均厚度和TTV即厚度偏差。

然而，随着硅片环境温度的变化，使得H_top 、 H_bottom发生改变，该距离引起电压信号乃至数字信号的变化，造成厚度检测不准确。具体为温度偏高时硅片测试厚度值偏大，温度偏低时硅片测试厚度值偏小，导致硅片厚度测试结构稳定性及重复性差。

为解决上述技术问题，本实用新型一方面提出了一种硅片厚度测量装置。根据本实用新型的实施例，参考图1，该装置包括：

厚度检测模块，该厚度检测模块用于获取待测硅片的测试厚度；

温度监测模块，该温度监测模块设置在待测硅片的表面上，用于获取待测硅片的实际温度值；

第一模块，该第一模块用于设定所述厚度测量装置的基准温度；

第二模块，该第二模块依据待测硅片的实际温度与基准温度，对待测硅片的测试厚度进行补偿，得到待测硅片的实际厚度，第二模块分别于厚度检测模块、第一模块及温度监测模块电连接；

其中，待测硅片的测试厚度为H1、实际厚度为H2，待测硅片的基准温度为T1、实际温度为T2。

根据本实用新型的实施例，参考图1，采用上述硅片厚度测量装置来测量硅片厚度的步骤，具体如下：

首先，通过待测硅片表面上的温度监测模块，采集待测硅片的实际温度，并将采集到的实际温度实时传输给第二模块；

然后，第一模块来设定好该厚度测量装置的基准温度，并将采集到的基准温度传输给第二模块；

其次，厚度检测模块将采集到待测硅片的测试厚度，实时传输给第二模块；

最后，第二模块依据采集到的待测硅片的实际温度与该厚度测量装置的基准温度的大小关系，依据温度差值进行厚度的自动化补偿，得到待测硅片的实际厚度。

总之，本实用新型通过增加温度监测模块，对待测硅片的实际温度进行实时监测，并基于实际温度与基准温度的关系进行硅片厚度的自动化补偿，补偿后得到硅片厚度更准确更稳定。

根据本实用新型的一实施例，参考图2，该第二模块包括依次电连接的存储模组、输入模组、判定补偿模组及输出模组，

该存储模组用于实时记录待测硅片的测试厚度、待测硅片的实际温度及基准温度；

该输入模组用于采集存储模组中待测硅片的实际温度与基准温度；

该判定补偿模组依据实际温度与基准温度的大小关系，对待测硅片的测试厚度进行自动化补偿，补偿后得到待测硅片的实际厚度；

该输出模组用于输出补偿后的待测硅片的实际厚度。

本实施例可以理解的是首先将实时采集到硅片的测试厚度、实际温度及该厚度测量装置设定的基准温度及时地录入存在存储模组中，其次存储模组中硅片的实际温度与基础准温度输入到输入模组中，然后判定补偿模组根据输入模组中实际温度高于或低于基准温度进行温度值补偿，对硅片的测试厚度进行补偿后得到硅片的实际厚度。其中，当前实际温度高于基准温度时，待测硅片的测试厚度相比实际厚度偏高，当实际温度低于基准温度时，待测硅片的测试厚度相比实际厚度偏低，从而通过对硅片厚度实时进行补偿确保了硅片厚度测量的准确性。

根据本实用新型的一实施例，参考图3，上述判定补偿模组包括：

当待测硅片的实际温度T2小于基准温度T1时，判定补偿模组采用如下公式补偿，H2=H1+（T1-T2），

当待测硅片的实际温度T2大于基准温度T1时，判定补偿模组采用如下公式补偿H2=H1-A*（T2-T1），其中，A为常数，A为0.4~0.7，例如A可以为0.4，0.5，0.6，0.7。

其中，硅片测试厚度值为H1，硅片实际厚度值为H2，基准温度为T1、实际温度为T2。

本实施例可理解的是判定补偿模组中自动化补偿的计算公式为：

（1）当T2＜T1时，H2=H1+（T1-T2）；

（2）当T2＞T1时，H2=H1-A*（T2-T1），其中，A为常数，A为0.4~0.7。

上述的计算公式是通过在不同温度下测试标本温度，并对比测试值与实际值差值，将差值关系进行拟合得到的。

根据本实用新型的一实施例，进一步地，该厚度测量装置的基准温度值设为T1，T1可根据机台的环境温度设定，从而更加符合生产需求；具体地，例如，T1可以为37-38℃，例如可以是37℃、37.1℃、37.2℃、37.3℃、37.4℃、37.5℃、37.6℃、37.7℃、37.8℃、37.9℃、38℃。由此，上述厚度测量装置在37-38℃温度范围内工作，测量硅片的测试厚度误差比较小。

根据本实用新型的一实施例，温度监测模块包括多个，多个温度监测模块均匀地设置在待测硅片的表面上，可比较准确得监测到硅片的实际温度。具体见图4所示，图4中包含6个温度检测模块，7为待测硅片，3个温度检测模块设置硅片上端，3个温度检测模块设置在硅片下端，具体地，所述温度检测模块为温度传感器。

根据本实用新型的一实施例，温度监测模块优选为温度传感器，其中温度传感器对环境温度的测量比较方便且准确，为后续厚度自动化补偿提供比较准确地温度。

根据本实用新型的一实施例，待测硅片的实际温度值为多个上述温度监测模块中的最大测量值。因为硅片的导热率比较高，会快速将热量传递到整个硅片，则最大测量值可认为是硅片的实际温度，为后续硅片厚度的自动化补偿提高准确地判定，也进一步提高测量的准确性及稳定性。

根据本实用新型的一实施例，上述待测硅片为单晶硅片、多晶硅片或铸造单晶硅片。进一步地，上述待测硅片的厚度范围为130-230微米，例如可为130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、210微米、220微米、230微米。

下面以几个具体的实施例详细描述根据本实用新型第一方面公开的提出了一种硅片厚度测量装置。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本实用新型的具体限制。

实施例1

本实用新型的公开了一种硅片厚度测量装置，其中，

第一模块设定该测量装置的基准温度为37.1℃，即T1=37.1℃，

温度监测模块为3个且分别设置在硅片的表面上，该温度监测模块中的最大测量值为35.7℃，即T2=35.7℃，

厚度检测模块获得该硅片的测试厚度为177.72μm，即H1=177.72μm，

第二模块依据T2＜T1，对硅片的测试厚度进行自动化补偿后得到硅片的实际厚度值为H2，即H2=H1+（T1-T2）=177.2+（37.1-35.7）=178.6μm。

实施例2

本实用新型的公开了一种硅片厚度测量装置，其中，

第一模块设定该测量装置的基准温度为37.1℃，即T1=37.1℃，

温度监测模块为4个且分别设置在硅片的表面上，该温度监测模块中的最大测量值为39.5℃，即T2=39.5℃，

厚度检测模块获得该硅片的测试厚度为179.5μm，即H1=179.5μm，

第二模块依据T2＞T1，对硅片的测试厚度进行自动化补偿后得到硅片的实际厚度值为H2，A=0.6，即H2=H1-0.6*（T2-T1）=179.5-0.6*（39.5-37.1）=178.06μm。

总之，实际生产过程中考虑到温度对硅片厚度的影响，增加厚度自动化补偿后，厚度测量装置测试硅片厚度更加准确稳定，厚度差值控制在0.07μm左右，具体参见附图5的。

本实用新型的第二方面提出了一种硅片分选机，该分选机包括本实用新型第一方面描述的硅片厚度测量装置，其效果与本实用新型第一方面描述的厚度检测装置的效果相同，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种硅片厚度测量装置，其特征在于，包括：

厚度检测模块，所述厚度检测模块用于获取待测硅片的测试厚度；

温度监测模块，所述温度监测模块设置在所述待测硅片的表面上，用于获取所述待测硅片的实际温度；

第一模块，所述第一模块用于设定所述厚度测量装置的基准温度；

第二模块，所述第二模块依据所述待测硅片的实际温度与所述基准温度，对所述待测硅片的测试厚度进行补偿，得到所述待测硅片的实际厚度，所述第二模块分别与所述厚度检测模块、所述第一模块及所述温度监测模块电连接；

其中，所述待测硅片的测试厚度为H1，所述待测硅片的实际厚度为H2，所述待测硅片的基准温度为T1、所述待测硅片的实际温度为T2。

2.根据权利要求1所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述第二模块包括依次电连接的存储模组、输入模组、判定补偿模组及输出模组，

所述存储模组用于实时记录所述待测硅片的测试厚度、所述待测硅片的实际温度及所述基准温度；

所述输入模组用于采集所述存储模组中所述待测硅片的实际温度与所述基准温度；

所述判定补偿模组依据所述实际温度与所述基准温度的大小关系，对所述待测硅片的测试厚度进行自动化补偿，补偿后得到所述待测硅片的实际厚度；

所述输出模组用于输出补偿后的所述待测硅片的实际厚度。

3.根据权利要求2所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述基准温度为T1，其中T1为37-38℃。

4.根据权利要求3所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述判定补偿模组包括：

当所述待测硅片的实际温度T2小于基准温度T1时，所述判定补偿模组采用如下公式补偿，H2=H1+（T1-T2），

当所述待测硅片的实际温度T2大于基准温度T1时，所述判定补偿模组采用如下公式补偿H2=H1-A*（T2-T1），其中，A为常数，A为0.4~0.7。

5.根据权利要求1所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述温度监测模块包括多个，多个所述温度监测模块均匀地设置在所述待测硅片的表面上。

6.根据权利要求5所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述温度监测模块为温度传感器。

7.根据权利要求5所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述待测硅片的实际温度为多个所述温度监测模块中的最大测量值。

8.根据权利要求1所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述待测硅片为单晶硅片、多晶硅片或铸造单晶硅片。

9.根据权利要求1所述的硅片厚度测量装置，其特征在于，所述待测硅片的厚度值范围为130-230μm。

10.一种硅片分选机，其特征在于，包括权利要求1至9的任一项所述的硅片厚度测量装置。

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