CN202511761U

CN202511761U - Wafer厚度及平面度的测量装置

Info

Publication number: CN202511761U
Application number: CN2012200233031U
Authority: CN
Inventors: 魏志凌; 宁军; 夏发平
Original assignee: Kunshan Theta Micro Co Ltd
Current assignee: Kunshan Theta Micro Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2022-01-19

Abstract

本实用新型涉及一种Wafer厚度及平面度的测量装置，其特征在于，包括龙门架（8-1）、测量平台（2）、Wafer装夹平台（4）、精密测头（6）和固定横梁（8）。本实用新型提供的一种Wafer厚度及平面度的测量装置,采用固定龙门式结构，采用天然花岗岩作为底座材料，结构稳定可靠，具有如下特点：该测量装置兼容Wafer厚度测量和平面度测量两大功能于一体；该测量装置采用非接触式测量方式，不会造成Wafer碎裂；该测量装置采用特殊真空吸附平台装夹Wafer，该真空吸附平台上具有一层薄的多孔材料，能确保吸附好Wafer但不会对Wafer造成损伤；Wafer装夹好后能通过精密二维角度调整来确保测量光束与Wafer被测量面相互垂直，保证测量精度。

Description

Wafer厚度及平面度的测量装置

技术领域

属于Wafer测量设备领域，具体涉及针对Wafer厚度和平面度精密测量的测量装置。

背景技术

随着半导体和芯片技术的飞速发展，各类规格Wafer产品越来越多，产品多样化必然对Wafer产品制造工艺和质量控制提出更高要求。Wafer产品一般规格有4英寸、6英寸、8英寸、12英寸甚至更大规格不等，整体为圆形平板状（一般会有一个小的直边缺口），厚度一般在3mm以下，其材质为脆性材料。由于Wafer产品由多层材料组成，组成为成品的Wafer产品平面度和厚度均有严格要求，平面度不好说明Wafer产品厚度均匀性不好，而厚度不好则直接导致平面度不好，因此平面度和厚度都将极大影响最终决定Wafer成品的品质和性能。

传统Wafer测量基本针对厚度进行测量，采用的测量方法大多为接触式测量，这种方式由于测头的探针必须接触到Wafer表面，一旦测量力发生变化，就极有可能导致Wafer碎裂，为了尽可能降低这种风险，用户一般通过减少测量点来进行控制，并且一般仅接触Wafer边上的点，对于中间点则很少去测量，这样必然导致测得的数据不能完全反映出Wafer真实厚度，也无法反映出整张Wafer上的厚度均匀性。

为了降低因接触式测量带来这种导致Wafer碎裂的风险，非接触式测量渐渐开始应用于Wafer厚度测量设备中，目前一般采用双测头对射方式，考虑到流水线上的Wafer一般是放置在一个圆柱形平台上，这种放置方式必然使得采用双测头对射测量仅能测量到Wafer边缘上的厚度，而中间区域因需要Wafer放置的固定平台与下测头发生干涉而无法进行测量，同样也无法针对Wafer平面度进行整张幅面扫描式测量。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种Wafer厚度及平面度的测量装置，采用固定龙门式结构，采用天然花岗岩作为底座材料，结构稳定可靠，包括一个测量操作平台、真空吸附及调整平台、相互正交的X轴和Y轴、精密测头等部件；测量时，Wafer放置在真空吸附及调整平台上，并通过真空技术将Wafer吸附在真空吸附及调整平台上，针对真空吸附及调整平台上表面特殊结构设计，确保Wafer不会在吸附操作中发生碎裂；Wafer吸附好后，可以通过底部调整座将Wafer上表面调整好与测量光束垂直；真空吸附及调整平台整***于精密测头正下方的Y轴上，可进行前后运动。精密测头被固定在横粱上的X轴上，随X轴左右运动，精密测头与X轴垂直构成Z轴；该结构布局确保可在同一平台上对Wafer的厚度和平面度进行测量。

本实用新型的工作原理为先将厚度为A的标准块放置在Wafer装夹平台工作面上吸附住，测量得h1值，将该值设定为零点，再将标准块移开，将Wafer放置在Wafer装夹平台工作面上吸附住，测量得Y值，从而准确得到Wafer的厚度X为A-Y。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：

一种Wafer厚度及平面度的测量装置，其特征在于，包括龙门架、测量平台、Wafer装夹平台、精密测头和固定横梁；在测量平台上设有直线轴Y轴，Wafer装夹平台设置于直线轴Y轴上，可沿直线轴Y轴前后运动，在龙门架上设有固定横梁，在固定横梁上设有直线轴X轴，在直线轴X轴的Z轴上设有Z轴动板，在Z轴动板上设有精密测头，精密测头可沿直线轴X轴左右运动、沿Z轴上下运动，精密测头正下方为Wafer装夹平台。

所述直线轴X轴、直线轴Y轴和Z轴相互垂直。

所述Wafer装夹平台包括安装座、多孔薄纤维板、定位边条和定位销；所述多孔薄纤维板位于安装座上方，所述定位边条位于多孔薄纤维板的边缘，所述定位销位于定位边条上。

优选的，在所述边条上设有两个定位销。

在所述多孔薄纤维板正下方为气流槽结构，通过抽真空，将多孔薄纤维板和Wafer一起吸附住。

在所述测量平台的下方设有控制柜，用于控制所述测量装置的工作。

所述测量装置的工作原理为先将厚度为A的标准块放置在Wafer装夹平台工作面上吸附住，测量得h1值，将该值设定为零点，再将标准块移开，将Wafer放置在Wafer装夹平台工作面上吸附住，测量得Y值，从而准确得到Wafer的厚度X为A-Y。

优选的，所述测量平台的材质为天然花岗岩。

本实用新型提供的一种Wafer厚度及平面度的测量装置, 采用固定龙门式结构，采用天然花岗岩作为底座材料，结构稳定可靠，包括一个测量操作平台、真空吸附及调整平台、相互正交的X轴和Y轴、精密测头等部件。本实用新型的测量装置与以往Wafer测量设备相比，具有如下优势：

1）该测量装置兼容Wafer厚度测量和平面度测量两大功能于一体；

2）该测量装置采用非接触式测量方式，不会造成Wafer碎裂；

3）该测量装置采用特殊真空吸附平台装夹Wafer，该真空吸附平台上具有一层薄的多孔材料，能确保吸附好Wafer但不会对Wafer造成损伤；

4）Wafer装夹好后能通过精密二维角度调整来确保测量光束与Wafer被测量面相互垂直，保证测量精度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为Wafer厚度及平面度的测量装置结构图；

图2为Wafer装夹平台的结构图；

图3为测量模型图；

图中1为控制柜，2为测量平台，3为直线轴Y轴，4为Wafer装夹平台，5为Wafer，6为精密测头，7为直线轴X轴，8为固定横梁，8-1为龙门架，9为安装座，10为多孔薄纤维板，12为定位边条，13为定位销，14为标准块。

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种Wafer厚度及平面度的测量装置，包括控制柜1，测量平台2，直线轴Y轴3， Wafer装夹平台4，精密测头6，直线轴X轴7，固定横梁8和龙门架8-1；在测量平台2上设有直线轴Y轴3，Wafer装夹平台4设置于直线轴Y轴3上，可沿直线轴Y轴3前后运动，在龙门架8-1上设有固定横梁8，在固定横梁8上设有直线轴X轴7，在直线轴X轴7的Z轴上设有Z轴动板，在Z轴动板动板上设有精密测头6，精密测头6可沿直线轴X轴7左右运动、沿Z轴上下运动，精密测头6正下方为Wafer装夹平台4。在测量平台2的下方设有控制柜1，用于控制所述测量装置的工作。所述测量平台2的材质为天然花岗岩。工作时，将Wafer5置于Wafer装夹平台4上进行测量。

如图2所示，Wafer装夹平台4包括安装座9、多孔薄纤维板10、定位边条12和定位销13；所述多孔薄纤维板10位于安装座9上方，所述定位边条12位于多孔薄纤维板10的边缘，所述定位销13位于定位边条12上，边条12上设有两个定位销13。多孔薄纤维板10正下方为气流槽结构，通过抽真空，将多孔薄纤维板10和Wafer5一起吸附住，由于中间有一层多孔薄纤维板10，可确保与Wafer5完全贴合和不发生脆裂，保证Wafer5能完全被固定。

如图3所示，测量前，一般将Wafer5的直边缺口靠紧在定位边条12上，再启动抽真孔按钮将Wafer5吸附固定在Wafer装夹平台4上，固定好后，通过该平台下方精密二维角度调整机构调整Wafer5上表面与测量光束垂直，调整好后，直接进行Wafer5厚度和平面度测量即可。测量原理，先将厚度为A的标准块14放置在Wafer装夹平台4工作面上吸附住，测量得h1值，将该值设定为零点，再将标准块14移开，将Wafer5放置在Wafer装夹平台4工作面上吸附住，测量得Y值，从而准确得到Wafer5的厚度X为A-Y。

测量平面度的原理如下：直接将Wafer放置在摆放平台上吸附固定好，即可通过轴系运动带动测头进行扫描式测量，扫描会得到一条波浪式曲线，通过软件算法处理，将波浪线最高点连成直线、将波浪线最低点连成直线，两条平行直线之间的相对高度差即为Wafer的平面度。

以上实施例目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围，所有由本实用新型简单变化而来的应用均落在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种Wafer厚度及平面度的测量装置，其特征在于，包括龙门架（8-1）、测量平台（2）、Wafer装夹平台（4）、精密测头（6）和固定横梁（8）；在测量平台（2）上设有直线轴Y轴（3），Wafer装夹平台（4）设置于直线轴Y轴（3）上，可沿直线轴Y轴（3）前后运动，在龙门架（8-1）上设有固定横梁（8），在固定横梁（8）上设有直线轴X轴（7），在直线轴X轴（7）的Z轴上设有Z轴动板，在Z轴动板上设有精密测头（6），精密测头（6）可沿直线轴X轴（7）左右运动、沿Z轴上下运动，精密测头（6）正下方为Wafer装夹平台（4）。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述直线轴X轴（7）、直线轴Y轴（3）和Z轴相互垂直。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述Wafer装夹平台（4）包括安装座（9）、多孔薄纤维板（10）、定位边条（12）和定位销（13）；所述多孔薄纤维板（10）位于安装座（9）上方，所述定位边条（12）位于多孔薄纤维板（10）的边缘，所述定位销（13）位于定位边条（12）上。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，在所述边条（12）上设有两个定位销（13）。

5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，在所述多孔薄纤维板（10）正下方为气流槽结构，通过抽真空，将多孔薄纤维板（10）和Wafer（5）一起吸附住。

6.根据权利要求1-5任一项所述的测量装置，其特征在于，在所述测量平台（2）的下方设有控制柜（1），用于控制所述测量装置的工作。

7.根据权利要求1-5任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量平台（2）的材质为天然花岗岩。