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一种基于逆向哈特曼光路的 晶圆表面面形测量装置

阅读：298发布：2021-08-01

专利汇可以提供一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置。测量装置包括外包机箱、送料平台、空间光调制器、显微透镜、彩色相机和计算机。其中空间光调制器和彩色相机固定于同一高度处，并分别位于被测晶圆的两侧，显微透镜位于空间光调制器和晶圆光路之间。送料平台由伺服电机控制的丝杆导轨运动平台组成，用于被测晶圆的运送。外包机箱由全黑不透明的不锈钢板组成，可以起到很好的遮光作用。测量方法为：计算机控制空间光调制器输出图像，经显微透镜会聚后照射在被测晶圆上，由彩色相机采集图像并在计算机中进行处理，可以得到晶圆表面面形数据。本实用新型能够快速获取晶圆面形数据，弥补了现有检测手段存在的缺陷。，下面是一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置，包括外包机箱、送料平台、空间光调制器、显微透镜、彩色相机和计算机，其中：
所述的外包机箱由漆上黑漆的不锈钢板组成，其两侧开有大小相同的长方形门洞；
所述的送料平台由伺服电机控制的丝杆导轨运动平台组成；
所述空间光调制器在外包机箱内，对光波相位进行调制并输出正弦调相条纹图像信号；
所述的显微透镜设置在空间光调制器和被测晶圆之间，放大由空间光调制器输出的条纹图像，以提高单位面积内的晶圆面形测量精度；
所述的彩色相机设置在外包机箱内，感光元件为COMS光敏阵列；
所述的计算机设置在外包机箱外，用于控制空间光调制器对光波相位进行调制并输出正弦调相条纹图像信号，同时控制彩色相机采集经晶圆表面反射后的条纹图像、送料平台的运动，以及处理彩色相机拍摄得到的图片。
2.根据权利要求1所述的一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置，其特征在于：彩色相机的镜头顶部装有一相机小孔，用于过滤杂光。
3.根据权利要求1所述的一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置，其特征在于：送料平台可以从外包机箱两侧开口门洞处进出，用于运送被测晶圆。

说明书全文

一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于测量技术领域，涉及一种基于逆向哈特曼光路的晶圆表面面形测量装置。主要用于晶圆表面面形的测量工作。

背景技术

[0002] 随着电子信息技术的高速发展，半导体产业规模逐年扩大，半导体集成电路的产能逐年增大。社会对半导体集成电路的需求已经不仅仅满足于现况，这意味着人们对元件的挑选和后续的加工要求变得更为苛刻，在量和质两方面都提出了更高的要求。晶圆，作为半导体集成电路加工的原材料，其表面面形质量直接影响到后续加工的产品质量。

[0003] 在实际应用中，晶圆面形属于微观领域，且环境要求比较苛刻，用常见的装置器材，或因精度或因环境难以满足测量的要求，现有的晶圆表面面形测量方法如机械探针法易损伤被测表面；显微镜法和激光干涉法装置复杂、成本高昂。因此，弥补现有晶圆表面面形测量工作的不足至关重要。发明内容

[0004] 本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种高精度、低成本、结构简单的测量装置。

[0005] 本实用新型包括外包机箱、送料平台、空间光调制器、显微透镜、彩色相机和计算机。

[0006] 所述的外包机箱由漆上黑漆的不锈钢板组成，其两侧开有大小相同的长方形门洞。

[0007] 所述的送料平台由伺服电机控制的丝杆导轨运动平台组成，送料平台可以从外包机箱两侧开口门洞处进出，用于运送被测晶圆。

[0008] 所述空间光调制器在外包机箱内，对光波相位进行调制并输出正弦调相条纹图像信号。

[0009] 所述的显微透镜设置在空间光调制器和被测晶圆之间，放大由空间光调制器输出的条纹图像，以提高单位面积内的晶圆面形测量精度。

[0010] 所述的彩色相机设置在外包机箱内，感光元件为COMS光敏阵列，相机镜头顶部装有一相机小孔，用于过滤杂光。

[0011] 所述的计算机设置在外包机箱外，用于控制空间光调制器对光波相位进行调制并输出正弦调相条纹图像信号，同时控制彩色相机采集经晶圆表面反射后的条纹图像、送料平台的运动，以及处理彩色相机拍摄得到的图片。

[0012] 本实用新型的有益效果在于：

[0013] 1.外包机箱遮光效果好。全黑不透明的外包机箱有很好的遮光作用，装置内部可以达到适合的工作环境，消除环境光照对空间光调制器输出的明暗条纹的干扰，使测量结果更加准确。

[0014] 2.彩色相机小孔滤光。彩色相机镜头顶部装有小孔，用于滤除杂散光，进一步提高测量精度。

[0015] 3.实时在线快速测量。送料平台用伺服电机驱动，实现了工业生产中的流水线测量。附图说明

[0016] 图1是本实用新型的装置总构成图；

[0017] 图2是本实用新型的装置光路示意图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

[0019] 如图1所示，本实施例中装置外包机箱1长800mm，宽400mm，高600mm。外包机箱两侧下部有相同大小长90mm，高40mm的门洞，刚刚仅够送料平台进出。送料平台2由伺服电机驱动，可以自由进出外包机箱两侧开设的门洞，只有X轴一个自由度（行程为800mm）。

[0020] 测量装置光路如图2所示，由送料平台2、空间光调制器3、显微透镜4、彩色相机5、计算机6和被测晶圆7组成。其中空间光调制器、显微透镜、彩色相机均由不锈钢支架固定，整个光路平面与送料平台处于平面垂直（即与送料平台自由度X轴垂直，在Y轴方向上），使得送料平台可以通过。空间光调制器通过一段通信线与计算机相连，实现计算机对光线调制的指令要求。显微透镜在空间光和晶圆之间的光路上，实现光线的会聚。彩色相机一端通过通讯线与计算机连接，确保与计算机完成通讯，可以及时接收采集到的图像。

[0021] 本实用新型的工作过程：

[0022] 本实用新型的装置基于逆向哈特曼光路，实现对晶圆表面面形进行快速、高精度测量。首先由计算机控制空间光调制器调制光波相位，输出四幅相位差为∏/2正弦调相条纹图像信号，条纹图像经显微透镜会聚后投射在晶圆表面，计算机控制彩色相机采集四幅经被测晶圆反射的条纹图像，并进行处理，可以得到晶圆面形数据。

[0023] 测量步骤如下：

[0024] 1.连接好线路，装置放平稳，计算机和送料平台可以正常工作。

[0025] 2.伺服电机驱动送料平台将被测晶圆送至相机光轴中心，使得被测晶圆能够在相机中完整成像。

[0026] 3.空间光调制器开始工作，输出正弦调相条纹图像，条纹图像经显微透镜会聚，投射在被测晶圆表面。

[0027] 4.条纹图像经被测晶圆表面反射后，发生变形，计算机控制彩色相机采集变形条纹图像。

[0028] 5.在计算机中处理变形条纹图像，获得晶圆面形数据。

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