专利名称：晶圆厚度测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及精密測量技术领域，特别涉及ー种晶圆厚度測量方法及装置。
背景技术：
作为太阳能领域的核心产品，晶圆(wafer)的品质决定着该行业的兴衰，围绕晶圆的加工制造技术和质量控制标准在飞速发展，以满足市场越来越高的性能需求。晶圆为脆性薄片状板材，一般由4层材料构成，第I层为晶圆层、第2层为粘合剤、第3层为玻璃、第4层为胶带，各层之间通过压合エ艺制作成晶圆成品，再进行下道エ序的划线、刻槽等加工。而晶圆成品的厚度均匀性将决定后道エ序加工质量，并最终影响加工后晶圆产品的自身性能。因此，在晶圆各层压合エ艺中，需要严格控制压合层的厚度均匀性，并最终确保压合后晶圆成品的厚度均匀性，所以需要通过高精度的检测技术来进行厚度均 匀性測定，以进行各エ艺环节中的质量控制。传统的晶圆测量方法，无论是采用接触式或是非接触式，均是先将晶圆水平放置，采用真空吸附方式将晶圆固定，再用安装在相对晶圆固定水平面垂直布局的Z轴带动接触式测头或是非接触式的激光光束垂直向下打在晶圆表面，对晶圆进行测量。这种测量方法中，晶圆在测量过程中各点会受到重力作用，如采用接触式測量方法，测头垂直向下作用在晶圆表面上，刚好与其表面各点受重力方向相同，从而导致向下作用カ变得更大，更易造成晶圆碎裂。而对于非接触測量方式，由于采用激光照射方式进行测量，会因不同測量材料反光效应不同导致各层测量数据难以统一，尤其是针对玻璃层及成品后的高亮度表层测量，会由于材料透明或是表面高亮度影响测量精度，导致测量数据失真，測量精度难以满足晶圆质量控制要求。另外，以往測量方法中，测头由Z轴带动向下运动，由于Z轴上下运动的线性度误差影响，导致难以确保各測量点处测头或激光光束与晶圆表面的垂直度，从而对精度有一定影响。
发明内容
为了至少解决上述问题之一，本发明一方面提出了一种晶圆厚度測量方法，其特征在于，将晶圆在测量过程中保持垂直状态，真空吸盘同样垂直布局，在保证吸附住晶圆的同时，晶圆表面各点所受:重力平行于晶圆表面。作为上述技术方案的优选，所述晶圆厚度測量方法采用横向布局的接触式测头，所述接触式测头的右侧探针从水平方向在吹气气压和精密弹簧作用下向右伸出并与晶圆表面接触，测量过程中保持測量カ可控，这样測量力作用在晶圆表面上，刚好与该点处自身重力方向相互垂直，同时还避免了测头自身重力影响，并通过气压技术和精密弹簧，精确控制接触在晶圆表面的測量力，最大限度地规避了采用接触式测头给晶圆带来表面损伤及碎裂的风险。作为上述技术方案的优选，所述接触式测头的左侧对称安装有左侧探针，所述左侧探针时刻与其左侧的标准块保持接触，该标准块表面与Y轴和Z轴运动方向平行，在进行厚度测量时，右侧探针读取晶圆表面某点的厚度值L，而左侧探针读取测头在在Y轴、Z轴运动所处该点上相对标准块所产生的误差值K，实际晶圆上该点的厚度值H=L-K,从而补偿了因Y轴、Z轴在运动过程中所产生的侧向误差，进一步提高晶圆厚度测量精度。本发明另一方面提出了一种晶圆厚度测量装置，其特征在于，包括真空吸盘，接触式测头，Z轴动板，Y轴动板和标准块，所述真空吸盘垂直布局，所述Y轴动板水平布局，所述Z轴动板垂直固定于Y轴动板上，所述接触式测头固定于Z轴动板上并处于水平状态。作为上述技术方案的优选，所述接触式测头两侧对称安装有左侧探针和右侧探针。本发明又一方面提出了一种根据上述装置测量晶圆厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤
SI :测量前，将在真空吸盘上放置一块厚度为A的标准块，让真空吸盘将吸附固定好;S2 :让Y轴动板和Z轴动板一起带动接触式测头运动到标准块表面某一位置，此时从左侧探针后部的激光位移传感器中读出该点对应的Y轴和Z轴在运动误差值为△ XI，右侧探针后部的激光位移传感器读取该点位移值为ΔΧ2,该点处Y轴坐标为Yl, Z轴坐标为Zi ；S3:取下真空吸盘上的标准块，换上被测晶圆，重新吸附固定好，再让Y轴和Z轴带动接触式测头运动到Yl和Zl位置，保持该点对应的Y轴和Z轴在运动误差值Λ Xl，对应右测测头后部激光位移传感器读取的值为ΛΧ3;S4 :实际晶圆在该点处的厚度值δ 1=Α+ΛΧ2-ΛΧ3-ΛΧ1。作为上述技术方案的优选，所述方法还包括步骤S5 :测量第2个点时，Y轴和Z轴带动接触式测头运动到Y2和Z2位置，对应Y轴和Z轴运动误差值为Λ XlI (从左侧探针后部激光位移传感器读得。而从右侧探针后部读得的测量值为ΛΧ33，在该点厚度值δ 2=Α+ Δ Χ2- Δ Χ33- Λ Xl I，通过这种方式，可以测量到晶圆表面上所有点的厚度值。本发明提出的晶圆厚度测量方法，能解决以往晶圆采用接触式测头垂直测量易造成晶圆表面损伤及碎裂问题和采用非接触式测量针对透明材料和表面高亮材料测量精度难以达到市场要求等问题，另外，还能通过补偿测头运动时的轴系误差，进一步提高测量精度，为晶圆厚度测量提供一种测量精度高、使用方便的测量方法。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例的晶圆厚度测量装置结构示意图。图中标号I-真空吸盘，2-Υ轴线性度，3-Ζ轴线性度，4-Ζ轴动板，5_标准块，6-Υ轴动板，7-接触式测头，8-被测晶圆。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，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。本发明一方面的实施例的晶圆厚度测量方法，其特征在于，将晶圆在测量过程中保持垂直状态，真空吸盘同样垂直布局，在保证吸附住晶圆的同时，晶圆表面各点所受重力平行于晶圆表面。在本发明的一个实施例中，所述晶圆厚度测量方法采用横向布局的接触式测头，所述接触式测头的右侧探针从水平方向在吹气气压和精密弹簧作用下向右伸出并与晶圆表面接触，测量过程中保持测量力可控，这样测量力作用在晶圆表面上，刚好与该点处自身重力方向相互垂直，同时还避免了测头自身重力影响，并通过气压技术和精密弹簧，精确控制接触在晶圆表面的测量力，最大限度地规避了采用接触式测头给晶圆带来表面损伤及碎裂的风险。
在本发明的一个实施例中，所述接触式测头的左侧对称安装有左侧探针，所述左侧探针时刻与其左侧的标准块保持接触，该标准块表面与Y轴和Z轴运动方向平行，在进行厚度测量时，右侧探针读取晶圆表面某点的厚度值L，而左侧探针读取测头在在Y轴、Z轴运动所处该点上相对标准块所产生的误差值K，实际晶圆上该点的厚度值H=L-K,从而补偿了因Y轴、Z轴在运动过程中所产生的侧向误差，进一步提高晶圆厚度测量精度。本发明另一方面提出的一种晶圆厚度测量装置的实施例如图I所示，其包括真空吸盘1，接触式测头7，Z轴动板4，Y轴动板6和标准块5，所述真空吸盘I垂直布局，所述Y轴动板6水平布局，所述Z轴动板4垂直固定于Y轴动板6上，所述接触式测头7固定于Z轴动板4上并处于水平状态。在本发明的一个实施例中，所述接触式测头7两侧对称安装有左侧探针和右侧探针。测量时右侧探针保持与被测晶圆8表面垂直，而左侧探针与平行于Y轴的标准块5相互垂直。标准块5具有极高的平面度，当接触式测头7随着Y轴前后移动或是随着Z轴上下移动时，Y轴和Z轴在各自运动方向上的线性度误差分别为Y轴线性度2和Z轴线性度3，测量时，左侧探针通过气压和精密弹簧向左伸出，保持与标准块5表面接触，从而可通过左侧探针后部的激光位移传感器精确读出。而右侧探针同样通过气压和精密弹簧向右伸出，保持与被测晶圆8表面接触，且可通过吹气压力控制表面接触力大小，以免对被测晶圆8表面造成损伤。本发明又一方面提出的一种根据上述装置测量晶圆厚度的方法的实施例包括以下步骤SI :测量前，将在真空吸盘上放置一块厚度为A的标准块，让真空吸盘将吸附固定好;S2 :让Y轴动板和Z轴动板一起带动接触式测头运动到标准块表面某一位置，此时从左侧探针后部的激光位移传感器中读出该点对应的Y轴和Z轴在运动误差值为△ XI，右侧探针后部的激光位移传感器读取该点位移值为ΔΧ2,该点处Y轴坐标为Yl, Z轴坐标为Zi ；S3:取下真空吸盘上的标准块，换上被测晶圆，重新吸附固定好，再让Y轴和Z轴带动接触式测头运动到Yl和Zl位置，保持该点对应的Y轴和Z轴在运动误差值Λ Xl，对应右测测头后部激光位移传感器读取的值为ΛΧ3;S4 :实际晶圆在该点处的厚度值δ 1=Α+ΛΧ2-ΛΧ3-ΛΧ1。在本发明的一个实施例中，所述方法还包括步骤S5 :测量第2个点时，Y轴和Z轴带动接触式测头运动到Υ2和Ζ2位置，对应Y轴和Z轴运动误差值为Λ XlI (从左侧探针后部激光位移传感器读得。而从右侧探针后部读得的测量值为ΛΧ33，在该点厚度值δ 2=Α+ Δ Χ2- Δ Χ33- Λ Xl I，通过这种方式，可以测量到晶圆表面上所有点的厚度值。本发明上述实施例的晶圆厚度测量方法，能解决以往晶圆采用接触式测头垂直测量易造成晶圆表面损伤及碎裂问题和采用非接触式测量针对透明材料和表面高亮材料测量精度难以达到市场要求等问题，另外还能通过补偿测头运动时的轴系误差，进一步提高测量精度，为晶圆厚度测量提供一种测量精度高、使用方便的测量方法，提高晶圆加工工艺过程中的质量控制能力，可以确保所加工的晶圆具有符合市场应用要求的厚度均匀性，进一步提闻晶圆成品性能品质。 以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种晶圆厚度測量方法，其特征在干，将晶圆在测量过程中保持垂直状态，真空吸盘同样垂直布局，在保证吸附住晶圆的同时，晶圆表面各点所受重力平行于晶圆表面。
2.如权利要求I所述的晶圆厚度測量方法，其特征在于，所述晶圆厚度測量方法采用横向布局的接触式测头，所述接触式测头的右侧探针从水平方向在吹气气压和精密弹簧作用下向右伸出并与晶圆表面接触，测量过程中保持測量カ可控，这样測量力作用在晶圆表面上，刚好与该点处自身重力方向相互垂直。
3.如权利要求I所述的晶圆厚度測量方法，其特征在于，所述接触式测头的左侧对称安装有左侧探针，所述左侧探针时刻与其左侧的标准块保持接触，该标准块表面与Y轴和Z轴运动方向平行，在进行厚度测量时，右侧探针读取晶圆表面某点的厚度值L，而左侧探针读取测头在在Y轴、Z轴运动所处该点上相对标准块所产生的误差值K，实际晶圆上该点的厚度值H=L-K,从而补偿了因Y轴、Z轴在运动过程中所产生的侧向误差。
4.一种晶圆厚度測量装置，其特征在于，包括真空吸盘，接触式测头，Z轴动板，Y轴动板和标准块，所述真空吸盘垂直布局，所述Y轴动板水平布局，所述Z轴动板垂直固定于Y轴动板上，所述接触式测头固定于Z轴动板上并处于水平状态。
5.如权利要求4所述的晶圆厚度測量装置，所述接触式测头两侧对称安装有左侧探针和右侧探针。
6.一种测量晶圆厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤 51:測量前，将在真空吸盘上放置ー块厚度为A的标准块，让真空吸盘将吸附固定好； 52:让Y轴动板和Z轴动板一起带动接触式测头运动到标准块表面某一位置，此时从左侧探针后部的激光位移传感器中读出该点对应的Y轴和Z轴在运动误差值为ΛΧ1，右侧探针后部的激光位移传感器读取该点位移值为Λ Χ2，该点处Y轴坐标为Yl，Z轴坐标为Zl ； S3:取下真空吸盘上的标准块，换上被测晶圆，重新吸附固定好，再让Y轴和Z轴带动接触式测头运动到Yl和Zl位置，保持该点对应的Y轴和Z轴在运动误差值△ Xl，对应右测测头后部激光位移传感器读取的值为ΛΧ3 ； S4 :实际晶圆在该点处的厚度值δ 1=Α+ΛΧ2-ΛΧ3-ΛΧ1。
7.如权利要求6所述的测量晶圆厚度的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S5测量第2个点吋，Y轴和Z轴带动接触式测头运动到Y2和Z2位置，对应Y轴和Z轴运动误差值为ΛΧ11 (从左侧探针后部激光位移传感器读得。而从右侧探针后部读得的測量值为ΛΧ33，在该点厚度值δ2=Α+ΛΧ2-ΛΧ33_ΛΧ11，通过此种方式，可以测量到晶圆表面上所有点的厚度值。
全文摘要
本发明提供了一种晶圆厚度测量方法及装置，其特征在于，将晶圆在测量过程中保持垂直状态，真空吸盘同样垂直布局，在保证吸附住晶圆的同时，晶圆表面各点所受重力平行于晶圆表面。能解决以往晶圆采用接触式测头垂直测量易造成晶圆表面损伤及碎裂问题和采用非接触式测量针对透明材料和表面高亮材料测量精度难以达到市场要求等问题。
文档编号G01B11/06GK102840833SQ201210335399
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者赵春花 申请人:昆山允可精密工业技术有限公司