CN113587827B - 一种晶圆面形实时在线测量***及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种晶圆面形实时在线测量***及其测量方法，包括光路结构、扫频激光器和数据采集运算装置，数据采集运算装置包括光电探测器、高频数采卡、PC、PLC和光电编码器；扫频激光器向光路结构输出光束，光路结构对光束进行分路处理生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR，光电探测器对探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR进行光电转换生成相应的光电信号，高频数采卡对光电信号进行数据采集并传输至PC，PC对采集到的信号处理获得晶圆厚度信息，光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集，进而传输至PC，PC计算处理获得晶圆面形曲线。本发明能够增强现场测量的抗干扰能力，能够更直观知道晶圆实时厚度的变化。

Description

一种晶圆面形实时在线测量***及其测量方法

技术领域

本发明属于半导体测量技术领域，具体涉及一种基于扫频式光学相干层析技术的晶圆面形实时在线测量***及其测量方法。

背景技术

晶圆(硅片)平坦度是晶圆重要的表面参数指标，表征晶圆的厚度空间变化，因此，晶圆的面形(厚度曲线)可以反应晶圆的平坦度。随着超大规模集成电路的不断发展，集成电路特征线宽越来越小，集成度越来越高，对晶圆的平坦度有了更高的要求，以保证光刻的光学对焦。但是，在实际的晶圆材料加工过程中，由于没有对晶圆的面形进行高精度监控的仪器或者设备，使得晶圆的平坦度往往只能在加工完成后再进行测量，从而使得工艺调试的时间周期过长，耗材成本过高。因此，一种高精度的晶圆面形在线测量***和方法对缩短晶圆抛光、磨片、减薄等加工工序的工艺调试时间和降低测试成本有着重要的意义。

市场上成熟的晶圆平坦度或者面形测量仪器大多都是离线的，如KLA的WaferSight，基于菲索干涉方法可以对晶圆的平坦度(面形)进行高精度测量。该方法可以实现非接触式测量，但因为其复杂的结构和对环境的高要求，无法实现晶圆平坦度的在线测量。ADE则采用电容探针方法对硅片多点厚度进行测量，再用算法计算平坦度数据，但是ADE的测量方法抗干扰能力弱且采用接触式的测量方式，也不可能在加工工程中的在线测量。也有一些简单的厚度在线测量方法，如使用涡流式间隙传感器来测量双面抛光和双面研磨过程中的晶圆厚度，但是，这种方法仅能得到大概的厚度范围，无法精确地给出晶圆的面形数据。

因此始终没有一种抗干扰能力强又具有较高精度的晶圆面形在线监测的方法可以为工艺调试提供及时的反馈。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于扫频式光学相干层析技术的晶圆面形实时在线测量***及其测量方法。

一种晶圆面形实时在线测量***，包括光路结构、扫频激光器和数据采集运算装置，所述数据采集运算装置包括光电探测器、高频数采卡、PC、PLC和光电编码器；

所述扫频激光器向光路结构输出光束，光路结构对光束进行分路处理生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR，光电探测器对探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR进行光电转换生成相应的光电信号，高频数采卡对光电信号进行数据采集并传输至PC，PC对采集到的信号处理获得晶圆厚度信息，光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集，进而传输至PC，PC计算处理获得晶圆面形曲线。

优选的，所说光路结构安装在晶圆加工设备上并随之一起运动，所述光路结构包括耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一λ/2波片、第二λ/2波片、第一透镜、第二透镜、参考臂反光镜和光纤合束器；扫频激光器输出的光束入射至耦合器，耦合器将光束分为测量光M和参考光R，沿测量光M的光路方向，依次设有第一环形器、第一光纤准直器、第一λ/2波片和第一透镜，其中第一环形器和第一光纤准直器通过接口对插连接；沿参考光R的光路方向，依次设有第二环形器、第二光纤准直器、第二λ/2波片、第二透镜和参考臂反光镜，其中第二环形器和第二光纤准直器通过接口对插连接；所述耦合器分别与第一环形器和第二环形器通过接口连接、并且所述第一环形器和第二环形器还通过接口与光线合束器连接；所述第一透镜和第一λ/2波片、所述第二透镜和第二λ/2波片均需要一直线排布。

优选的，所述扫频激光器产生的光束波长或波数随时间均匀变化，中心波长、波长范围和波长或波数变化率是可设定的。

优选的，所述光路结构的耦合器对光束进行分路为测量光M和参考光R，测量光M经第一环形器后入射至第一光纤准直器，第一光纤准直器输出的测量光M依次经过第一λ/2波片和第一透镜后入射至晶圆，分别在晶圆的上表面和下表面进行反射后生成测量光M_U和测量光M_L，测量光M_U和测量光M_L再次分别经过第一透镜和第一λ/2波片后回到第一光纤准直器，并入射至第一环形器；

参考光R经第二环形器后入射至第二光纤准直器，第二光纤准直器输出的参考光R依次经过第二λ/2波片和第二透镜后照射至参考臂反光镜，经过参考臂反光镜反射后，再次分别经过第二透镜和第二λ/2波片后回到第二光纤准直器，并入射至第二环形器；

第一环形器输出的测量光M_U和测量光M_L分别与第二环形器输出的参考光R在光纤合束器中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR。

优选的，所述的光路结构被固定安装在晶圆加工设备的上抛光盘上。

优选的，光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集为：通过安装于晶圆加工设备中的上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈电机上的光电编码器可分别获得上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈所转过的角度信息，并将这些角度信息传输给PLC进行采集。

优选的，所述耦合器为10/90耦合器，10/90耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光纤准直器、第二光纤准直器和光纤合束器均为保偏型光纤。

另一方面，本发明公开了所述的晶圆面形实时在线测量***的测量方法，包括如下步骤：

步骤1)：扫频激光器输出光束入射至光路结构的耦合器；

步骤2)：光路结构对光束进行分路处理生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR，包括：

第二环形器至参考臂反光镜的光程为L，第一环形器至晶圆上表面的光程为L₁，第一环形器至晶圆下表面的光程为L₂，则在光纤合束器中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的激光光强分布E_MUR和E_MLR分别为：

其中，A_R、A_U、A_L分别为从参考光M、测量光M_U和测量光M_L的激光振幅，其大小与激光在不同介质下的反射率有关；λ为扫频激光器产生的激光波长；ω为扫频激光器产生的激光频率，t为时间；

步骤3)：

包括步骤31)：光电探测器对测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR进行探测并进行光电转换生成相应的光电信号，其中，探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的信号强度分别为：

步骤32)：高频数采卡对光电探测器处探测到的光强信号进行采集并传输至PC；

步骤33)：PC对采集到的信号用傅里叶变换解调后获得晶圆厚度信息，

步骤34)：光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集，PC可根据晶圆加工设备的运动参数计算测量光在晶圆上的运动轨迹，最终可将测得的晶圆厚度信息计算处理获得晶圆面形曲线。

优选的，所述步骤33)包括如下步骤：PC用傅里叶变换计算后可在其上获得信号的光强频谱图，且频谱上会产生两个频谱峰值，则根据光强频谱图上的两个频谱峰值的频率差Δf，晶圆的厚度值为：

其中，n_wafer为晶圆的折射率，为扫频激光器的波长变化率；

步骤34)包括如下步骤：

晶圆加工设备的游星轮内承载着晶圆，并在内齿圈和外齿圈的旋转运动作用下进行行星运动，内齿圈、外齿圈和上抛光盘为同圆心O₁，并以O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，以游星轮的圆心O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂；

若初始状态测量光M与游星轮圆心均位于O₁X₁轴的正半轴上，则经过加工时间t后，测量光M转过的角度为θ_u，游星轮公转转过的角度为θ_cr，游星轮自转转过的角度为θ_c，则测量光M相对于晶圆的运动轨迹为：

其中，R_a为上抛光盘圆心到测量光M的距离，R_c为上抛光盘圆心到游星轮圆心的距离；

游星轮为在内齿圈和外齿圈的运动驱动下作行星运动，根据光电编码器采集到的内齿圈转过角度θ_s和外齿圈转过角度θ_r计算可得：

其中，p为外齿圈与内齿圈的齿数比，即p＝z_r/z_s，z_r为外齿圈齿数，z_s为内齿圈齿数；

根据测量***测得的晶圆厚度数据和测量光的运动轨迹，在测量光每扫过晶圆表面产生一条含厚度信息的运动轨迹，通过PC在晶圆圆心处设定有效通过范围，对未经过有效通过范围测得的运动轨迹视为无效数据，不予以记录保存；根据有效的晶圆厚度数据采用B-样条曲线拟合来建立晶圆面形模型，从而获得晶圆面形曲线。

另一方面，本发明提供了所述的晶圆面形实时在线测量***在具有双面抛光的晶圆加工设备以及具有双面研磨的晶圆加工设备中的应用。

下面对本申请做进一步说明：

本发明属于半导体测量技术领域，基于扫频式光学相干层析原理，实现对晶圆进行高精度的在线测量厚度的功能。该光路结构可安装于晶圆加工平台，结合光在晶圆表面的运动轨迹，可在整个晶圆加工过程中对晶圆的面形进行实时在线监测，能够更直观更直接地知道整个晶圆表面的实时厚度的变化，可以极大地缩短工艺调整时间，增加产线效率，降低耗材成本。

本发明所述的一种晶圆面形实时在线实时测量***包括扫频激光器、光路结构和数据采集运算装置；扫频激光器产生波长(或波数)随时间均匀变化的光束，光路结构可被安装于晶圆加工设备上并随晶圆加工设备一起运动，数据采集运算装置实现光强的实时高频采集并对测得的数据进行计算处理；

所述光路结构包括耦合器(如10/90耦合器)、第一环形器、第二环形器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一λ/2波片、第一透镜、第二λ/2波片、第二透镜、参考臂反光镜和光纤合束器；

扫频激光器输出的光束入射至耦合器进行分路，以10/90耦合器为例，将光束分为90路的测量光M和10路的参考光R，90路的测量光M经第一环形器后入射至第一光纤准直器，而10路的参考光R经第二环形器后入射至第二光纤准直器；

第一光纤准直器输出的测量光M依次经过第一λ/2波片和第一透镜后入射至晶圆，分别在晶圆的上表面(U)和下表面(L)进行反射后生成测量光M_U和测量光M_L，测量光M_U和测量光M_L再次分别经过第一透镜和第一λ/2波片后回到第一光纤准直器，并入射至第一环形器；

第二光纤准直器输出的参考光R依次经过第二λ/2波片和第二透镜后照射至参考臂反光镜，经过参考臂反光镜反射后，再次分别经过第二透镜和第二λ/2波片后回到第二光纤准直器，并入射至第二环形器；

第一环形器输出的测量光M_U和测量光M_L分别与第二环形器输出的参考光R在光纤合束器中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR；

所述数据采集运算装置包括光电探测器、高频数采卡、PC、PLC和光电编码器；光电探测器对探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的光强进行光电转换，生成相应的光电信号并通过高频数采卡进行数据采集，并经过数模转换，传送给PC。PC对采集到的信号用傅里叶变换解调后获得晶圆厚度信息，同时，通过安装于晶圆加工设备中的上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈电机上的光电编码器可分别获得上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈所转过的角度信息，并将角度信息传输给PLC进行采集，从而PC可计算测量光M在硅片上的运动轨迹，最终可将测得的晶圆厚度信息计算处理获得晶圆面形曲线。

所述的扫频激光器，扫频激光器产生的光束波长或波数随时间均匀变化，中心波长、波长范围和波长或波数变化率是可设定的。

所述的光路结构，10/90耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光纤准直器、第二光纤准直器和光纤合束器均为保偏型光纤。

所述光路结构分为测量光M和参考光R，从晶圆上表面和下表面反射而回生成的测量光M_U和测量光M_L分别与参考光发生光相干干涉现象。

所述的一种基于扫频式光学相干层析技术的晶圆面形实时测量方法，所述测量方法为：

光电探测器探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的信号强度分别为：

其中，和/>分别为测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的激光光强分布；A_R、A_U、A_L分别为从参考光M、测量光M_U和测量光M_L的激光振幅，其大小与激光在不同介质下的反射率有关；λ为光源产生的激光波长；ΔL_U、ΔL_L分别为测量干涉光M_UR与测量干涉光M_LR在光电探测器处的光程差；ΔL_U＝2L₁-2L，ΔL_L＝2L₂-2L，第二环形器至参考臂反光镜的光程为L，第一环形器至晶圆上表面的光程为L₁，第一环形器至晶圆下表面的光程为L₂。

如前所述，以扫频激光器产生的激光波长λ随时间均匀变化为例，由于扫频激光器产生的激光波长λ随时间均匀变化，光强信号会随时间进行正弦(余弦)函数变化，两束干涉光的变化频率分别与ΔL_U、ΔL_L相关。因此，对光电探测器探测到的光强信号进行采集，并进行傅里叶变换计算后可在PC上获得信号的光强频谱图，且频谱上会产生两个频谱峰值，可根据光强频谱图上的两个频谱峰值的频率差Δf，计算获得晶圆的厚度值：

其中，n_wafer为晶圆的折射率，为扫频激光源(即扫频激光器)的波长变化率。

晶圆加工设备以双面抛光机为例，游星轮内承载着晶圆，并在内齿圈和外齿圈的旋转运动作用下进行行星运动，则测量光M相对于晶圆的运动轨迹为：

其中，R_a为上抛光盘圆心到测量光M的距离，θ_cr和θ_c分别为游星轮公转和自转转过的角度，θ_u为上抛光盘转过的角度，R_c为上抛光盘圆心到游星轮圆心的距离。

因此，根据测量***测得的晶圆厚度数据和测量光M的运动轨迹，可在测量光M每扫过晶圆表面产生一条含厚度信息的运动轨迹，并在晶圆圆心处设定有效通过范围，对未经过有效通过范围测得的运动轨迹视为无效数据，不予以记录保存；根据有效的晶圆厚度数据采用B-样条曲线拟合来建立晶圆面形模型，从而获得晶圆面形曲线。

所述晶圆厚度数据是基于所述测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的频谱峰值对应的频率差来求出的。

所述测量光M的运动轨迹既可应用于双面抛光，也可应用于其他晶圆加工平台如双面研磨的运动轨迹计算。

所述晶圆面形模型拟合方法不仅限于B-样条曲线拟合，也可用其他曲线拟合方法。

所述有效通过范围为可任意设定大小的。

本发明的有益效果是：现有技术中的晶圆厚度测量方法无法实现高精度的在线测厚功能，无法在晶圆加工过程中实现实时厚度测量。本发明利用扫频相干干涉原理，将厚度信息转换为频域信号，增强现场测量的抗干扰能力，将光路结构安装于晶圆加工设备，即可在整个加工过程中对晶圆的厚度进行实时在线监测，能够更直观更直接地知道晶圆实时厚度的变化，为后续加工设备的工艺调整等工作提供了分析依据与便利。

附图说明

图1为基于扫频式光学相干层析技术的晶圆面形实时在线测量***示意图，

图2为晶圆面形实时在线测量***的光路结构示意图，

图3为晶圆厚度测量方法示意图，(其中图3-1为晶圆厚度测量方法示意图，图3-2是图3-1中的部分放大示意图。)

图4为加工过程中的晶圆位置示意图，

图5为晶圆上有效通过范围示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例进行详细的描述：

一种基于扫频式光学相干层析技术的晶圆面形实时在线测量***，该实时在线测量***包括扫频激光器1、光路结构2和数据采集运算装置3，扫频激光器1产生波长随时间而变化的光束，光路结构2被固定安装于晶圆加工设备4的上抛光盘405上并随上抛光盘405一起做旋转运动，数据采集运算装置3实现光强的实时高频采集并对测得的数据进行计算处理。

进一步的，光路结构2包括10/90耦合器201、第一环形器202、第一光纤准直器203、第一λ/2波片204、第一透镜205、第二环形器206、第二光纤准直器207、第二λ/2波片208、第二透镜209、参考臂反光镜210和光纤合束器211。

所述10/90耦合器201分别与第一环形器和第二环形器通过接口连接，沿90路的测量光M光路方向，依次设有第一环形器202、第一光纤准直器203、第一λ/2波片204和第一透镜205，其中第一环形器202和第一光纤准直器203通过接口对插连接；沿10路的参考光R光路方向，依次设有第二环形器206、第二光纤准直器207、第二λ/2波片208、第二透镜209、参考臂反光镜210，其中第二环形器206和第二光纤准直器207通过接口对插连接；所述第一环形器和第二环形器还通过接口与光线合束器211连接；各部件都是一个一个独立的光器件，只需要插接上信号线即可；其中，特别的是，第一透镜和第一λ/2波片需要一直线排布；第二透镜和第二λ/2波片需要一直线排布。

扫频激光器1输出的光束入射至10/90耦合器201进行分路，将光束分为90路的测量光M和10路的参考光R，90路的测量光M经第一环形器202后入射至第一光纤准直器203，而10路的参考光R经第二环形器206后入射至第二光纤准直器207；

第一光纤准直器203输出的测量光M依次经过第一λ/2波片204和第一透镜205后入射至晶圆401，分别在晶圆401的上表面(U)和下表面(L)进行反射后生成测量光M_U和测量光M_L，测量光M_U和测量光M_L再次分别经过第一透镜205和第一λ/2波片204后回到第一光纤准直器203，并入射至第一环形器202；

第二光纤准直器207输出的参考光R依次经过第二λ/2波片208和第二透镜209后照射至参考臂反光镜210，经过参考臂反光镜210反射后，再次分别经过第二透镜209和第二λ/2波片208后回到第二光纤准直器207，并入射至第二环形器206；

第一环形器202输出的测量光M_U和测量光M_L分别与第二环形器206输出的参考光R在光纤合束器211中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR。

数据采集运算装置3包括光电探测器301、高频数采卡302、PC303、PLC304和光电编码器305；光电探测器301对探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR进行光电转换，生成相应的光电信号并通过高频数采卡302进行数据采集，经过PC303对采集到的信号用傅里叶变换解调后获得晶圆厚度信息，光电编码器305将晶圆加工设备4的运动参数传输给PLC304进行采集(即通过安装于晶圆加工设备中的上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈电机上的光电编码器可分别获得上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈所转过的角度信息，并将这些角度信息传输给PLC304进行采集。)，从而PC303可根据晶圆加工设备4的运动参数计算测量光M在晶圆401上的运动轨迹，最终可将测得的晶圆厚度信息计算处理获得晶圆面形曲线。

本发明还提供了一种基于扫频式光学相干层析技术的晶圆面形实时在线测量方法，该测量方法为：

请参阅图3，在具体的实施例中，第二环形器206至参考臂反光镜210的光程为L，第一环形器202至晶圆401上表面的光程为L₁，第一环形器202至晶圆401下表面的光程为L₂，则在光纤合束器211中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的激光光强分布和/>分别为：

其中，A_R、A_U、A_L分别为从参考光M、测量光M_U和测量光M_L的激光振幅，其大小与激光在不同介质下的反射率有关；λ为扫频激光器1产生的激光波长；ω为扫频激光器1产生的激光频率，t为时间。

因此，光电探测器301探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的信号强度分别为：

通过高频数采卡302对光电探测器301处探测到的光强信号进行采集，并进行傅里叶变换计算后可在PC303上获得信号的光强频谱图，且频谱上会产生两个频谱峰值，则根据光强频谱图上的两个频谱峰值的频率差Δf，可计算晶圆401的厚度值为：

其中，n_wafer为晶圆401的折射率，为扫频激光器的波长变化率。

请参阅图4，在具体的实施例中，晶圆加工设备4以双面抛光机为例，晶圆加工设备4的游星轮402内承载着晶圆401，并在内齿圈407和外齿圈403的旋转运动作用下进行行星运动，内齿圈407、外齿圈403和上抛光盘405为同圆心O₁，并以O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，以游星轮402的圆心O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂；

若初始状态测量光M(A点)与游星轮402圆心均位于O₁X₁轴的正半轴上，则经过加工时间t后，测量光M(A点)转过的角度为θ_u，游星轮402公转转过的角度为θ_cr，游星轮402自转转过的角度为θ_c，则测量光M相对于晶圆401的运动轨迹为：

其中，R_a为上抛光盘405圆心到测量光M的距离，R_c为上抛光盘405圆心到游星轮402圆心的距离。由于游星轮402为在内齿圈407和外齿圈403的运动驱动下作行星运动，因此其公转角度θ_cr和自转角速度θ_c分别可根据光电编码器305采集到的内齿圈407转过角度θ_s和外齿圈403转过角度θ_r计算可得：

其中，p为外齿圈403与内齿圈407的齿数比，即p＝z_r/z_s，z_r为外齿圈403齿数，z_s为内齿圈407齿数。

因此，根据测量***测得的晶圆401厚度数据和测量光M的运动轨迹，在测量光M每扫过晶圆401表面产生一条含厚度信息的运动轨迹，同时请参阅图5，通过PC在晶圆401圆心处设定有效通过范围，对未经过有效通过范围测得的运动轨迹视为无效数据，不予以记录保存；根据有效的晶圆401厚度数据采用B-样条曲线拟合来建立晶圆401面形模型，从而获得晶圆401面形曲线。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述实施例进行了描述，然而应当认为本领域技术人员能够地对上述实施方式进行变更及/或改良。因此，只要在不脱离本发明的权利要求记载的范围程度内，对本文所实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种晶圆面形实时在线测量***，其特征在于：包括光路结构、扫频激光器和数据采集运算装置，所述数据采集运算装置包括光电探测器、高频数采卡、PC、PLC和光电编码器；

所述扫频激光器向光路结构输出光束，光路结构对光束进行分路处理生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR，光电探测器对探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR进行光电转换生成相应的光电信号，高频数采卡对光电信号进行数据采集并传输至PC，PC对采集到的信号处理获得晶圆厚度信息，光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集，进而传输至PC，PC计算处理获得晶圆面形曲线；所说光路结构安装在晶圆加工设备上并随之一起运动，所述光路结构包括耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一λ/2波片、第二λ/2波片、第一透镜、第二透镜、参考臂反光镜和光纤合束器；扫频激光器输出的光束入射至耦合器，耦合器将光束分为测量光M和参考光R，沿测量光M的光路方向，依次设有第一环形器、第一光纤准直器、第一λ/2波片和第一透镜，其中第一环形器和第一光纤准直器通过接口对插连接；沿参考光R的光路方向，依次设有第二环形器、第二光纤准直器、第二λ/2波片、第二透镜和参考臂反光镜，其中第二环形器和第二光纤准直器通过接口对插连接；所述耦合器分别与第一环形器和第二环形器通过接口连接、并且所述第一环形器和第二环形器还通过接口与光线合束器连接；所述第一透镜和第一λ/2波片、所述第二透镜和第二λ/2波片均需要一直线排布。

2.根据权利要求1所述的晶圆面形实时在线测量***，其特征在于：所述扫频激光器产生的光束波长或波数随时间均匀变化，中心波长、波长范围和波长或波数变化率是可设定的。

3.根据权利要求1所述的晶圆面形实时在线测量***，其特征在于：所述光路结构的耦合器对光束进行分路为测量光M和参考光R，测量光M经第一环形器后入射至第一光纤准直器，第一光纤准直器输出的测量光M依次经过第一λ/2波片和第一透镜后入射至晶圆，分别在晶圆的上表面和下表面进行反射后生成测量光M_U和测量光M_L，测量光M_U和测量光M_L再次分别经过第一透镜和第一λ/2波片后回到第一光纤准直器，并入射至第一环形器；

参考光R经第二环形器后入射至第二光纤准直器，第二光纤准直器输出的参考光R依次经过第二λ/2波片和第二透镜后照射至参考臂反光镜，经过参考臂反光镜反射后，再次分别经过第二透镜和第二λ/2波片后回到第二光纤准直器，并入射至第二环形器；第一环形器输出的测量光M_U和测量光M_L分别与第二环形器输出的参考光R在光纤合束器中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR。

4.根据权利要求1所述的晶圆面形实时在线测量***，其特征在于：所述的光路结构被固定安装在晶圆加工设备的上抛光盘上。

5.根据权利要求1所述的晶圆面形实时在线测量***，其特征在于：光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集为：通过安装于晶圆加工设备中的上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈电机上的光电编码器可分别获得上抛光盘、内齿圈、下抛光盘和外齿圈所转过的角度信息，并将这些角度信息传输给PLC进行采集。

6.根据权利要求1所述的晶圆面形实时在线测量***，其特征在于：所述耦合器为10/90耦合器，10/90耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光纤准直器、第二光纤准直器和光纤合束器均为保偏型光纤。

7.权利要求1-6任一一项所述的晶圆面形实时在线测量***的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1)：扫频激光器输出光束入射至光路结构的耦合器；

步骤2)：光路结构对光束进行分路处理生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR，包括：

第二环形器至参考臂反光镜的光程为L，第一环形器至晶圆上表面的光程为L₁，第一环形器至晶圆下表面的光程为L₂，则在光纤合束器中合束后生成测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的激光光强分布和/>分别为：

其中，A_R、A_U、A_L分别为从参考光M、测量光M_U和测量光M_L的激光振幅，其大小与激光在不同介质下的反射率有关；λ为扫频激光器产生的激光波长；ω为扫频激光器产生的激光频率，t为时间；

步骤3)：

包括步骤31)：光电探测器对测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR进行探测并进行光电转换生成相应的光电信号，其中，探测到的测量干涉光M_UR和测量干涉光M_LR的信号强度分别为：

步骤32)：高频数采卡对光电探测器处探测到的光强信号进行采集并传输至PC；

步骤33)：PC对采集到的信号用傅里叶变换解调后获得晶圆厚度信息，

步骤34)：光电编码器将晶圆加工设备的运动参数传输给PLC进行采集，PC可根据晶圆加工设备的运动参数计算测量光在晶圆上的运动轨迹，最终可将测得的晶圆厚度信息计算处理获得晶圆面形曲线。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于：所述步骤33)包括如下步骤：PC用傅里叶变换计算后可在其上获得信号的光强频谱图，且频谱上会产生两个频谱峰值，则根据光强频谱图上的两个频谱峰值的频率差Δf，晶圆的厚度值为：

其中，n_wafer为晶圆的折射率，为扫频激光器的波长变化率；

步骤34)包括如下步骤：

晶圆加工设备的游星轮内承载着晶圆，并在内齿圈和外齿圈的旋转运动作用下进行行星运动，内齿圈、外齿圈和上抛光盘为同圆心O₁，并以O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，以游星轮的圆心O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂；

若初始状态测量光M与游星轮圆心均位于O₁X₁轴的正半轴上，则经过加工时间t后，测量光M转过的角度为θ_u，游星轮公转转过的角度为θ_cr，游星轮自转转过的角度为θ_c，则测量光M相对于晶圆的运动轨迹为：

其中，R_a为上抛光盘圆心到测量光M的距离，R_c为上抛光盘圆心到游星轮圆心的距离；

游星轮为在内齿圈和外齿圈的运动驱动下作行星运动，根据光电编码器采集到的内齿圈转过角度θ_s和外齿圈转过角度θ_r计算可得：

其中，p为外齿圈与内齿圈的齿数比，即p＝z_r/z_s，z_r为外齿圈齿数，z_s为内齿圈齿数；

根据测量***测得的晶圆厚度数据和测量光的运动轨迹，在测量光每扫过晶圆表面产生一条含厚度信息的运动轨迹，通过PC在晶圆圆心处设定有效通过范围，对未经过有效通过范围测得的运动轨迹视为无效数据，不予以记录保存；根据有效的晶圆厚度数据采用B-样条曲线拟合来建立晶圆面形模型，从而获得晶圆面形曲线。

9.权利要求1-6任一一项所述的晶圆面形实时在线测量***在具有双面抛光的晶圆加工设备以及具有双面研磨的晶圆加工设备中的应用。