一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置製造方法
2023-10-10 18:38:59
一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置製造方法
【專利摘要】一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置，包括鋼架底座；平臺，所述的平臺設在鋼架底座上；支撐座，所述的支撐座設在平臺上；橫梁，所述的橫梁設在支撐座上；軸系，所述的軸系包括X軸、Y軸、Z軸和旋轉軸；所述的X軸設在橫梁上；所述的Y軸設在平臺上，與X軸相互垂直；所述的Z軸固定在X軸動板上、與X軸運動方向相互垂直，且其運動方向垂直於測量平臺；所述的旋轉軸固定在Y軸動板上；晶圓承載臺，所述的晶圓承載臺固定在旋轉軸上；接觸式測長裝置，所述的接觸式測長裝置固定在Z軸動板上；平面平晶，所述的平面平晶設在與X軸運動方向平行的橫梁上。本實用新型結構簡單、集成度高、功能全面，為晶圓形狀參數測量提供了解決方案。
【專利說明】一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測量裝置，尤其涉及一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測
量裝置。
【背景技術】
[0002]為滿足全球能源逐步擴大的需求，太陽能作為綠色能源被廣泛加以利用，而晶圓作為太陽能電路板的關鍵元件，需求量和質量均在不斷提高，晶圓一般由多層不同材料(第一層為多晶矽、第二層為粘合劑、第三層為玻璃、第四層為膠帶)採用壓合工藝製成，一般是從第一層到第四逐層壓合，各層壓合後平面度和壓合後厚度需要嚴密監控，4層全部壓合後成品晶圓的平面度和厚度也需要進行檢測，只有符合晶圓壓合質量要求的產品才能作為合格基材進入下一道工序進行加工，並最終確保晶圓成品符合客戶要求。
[0003]傳統晶圓的測量設備，從測量方式上分為接觸式和非接觸式兩種:傳統接觸式測量設備，針對晶圓測量功能單一，不能在同一臺設備上進行平面度和厚度的測量，另外，測量力難以精確控制，導致各點測量精度受到影響，甚至因測量力不均勻及無法控制導致測量過程中晶圓碎裂，而非接觸式晶圓測量儀，由於採用雷射照射方式進行測量，會因不同測量材料反光效應不同導致各層測量數據難以統一，尤其是針對玻璃層及成品後的高亮度表層測量，會由於材料透明或是表面高亮度影響測量精度，導致測量數據失真，難以準確判斷測量數據的真實性，由於在測量過程中是由X軸帶動測頭左右運動，必然將軸系統運動誤差引入最終的測量結果中。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、集成度高、功能全面其測量精度高的立式晶圓形狀測量裝置。
[0005]為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案，一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置，包括鋼架底座；電控櫃，所述的電控櫃安裝在鋼架底座內部，電控櫃裝有電控系統；工控機，所述的工控機設在電控櫃的側面、鋼架底座的內部；平臺，所述的平臺設在鋼架底座上；支撐座，所述的支撐座設在平臺上；橫梁，所述的橫梁設在支撐座上；軸系，所述的軸系包括X軸、Y軸、Z軸和旋轉軸；所述的X軸設在橫梁上；所述的Y軸設在平臺上,與X軸相互垂直；所述的Z軸固定在X軸動板上、與X軸運動方向相互垂直，且其運動方向垂直於測量平臺；所述的旋轉軸固定在Y軸動板上；晶圓承載臺，所述的晶圓承載臺固定在旋轉軸上；接觸式測長裝置，所述的接觸式測長裝置固定在Z軸動板上；平面平晶，所述的平面平晶設在與X軸運動方向平行的橫梁上。
[0006]作為優選，所述的接觸式測長裝置底板的上下分別安裝有空氣導軌，上、下空氣導軌結構相同，其靠外側分別安裝有探針，而空氣導軌的導芯與測長裝置的下端板、上端板之間安裝有精密彈簧，導芯的另一端分別安裝有連接件，連接件上分別安裝有雷射尺，雷射尺對應位置安裝有雷射位移傳感器，雷射位移傳感器相對雷射尺的安裝精度通過雷射位移傳感器安裝板來進行調節。
[0007]作為優選，所述的空氣導軌僅具有一維運動自由度。
[0008]作為優選，所述的軸系全部通過伺服電機精確控制。
[0009]作為優選，所述的晶圓承載臺包括承載臺安裝座、轉接板、調節螺釘、精密彈簧、吸氣孔氣管接頭、直角定位塊、吸附孔板和吸附槽板，所述的轉接板設在承載臺安裝座的上表面，吸附槽板設在轉接板的上方，吸附槽板與轉接板通過調節螺釘連接在一起，吸附槽板與轉接板之間設有精密彈簧，所述的吸附孔板設在吸附槽板的上表面，直角定位塊通過定位銷釘固定在吸附孔板的兩條直角邊上，所述轉接板上有若干個圓孔，在吸附槽板對應轉接板上圓孔的位置設有吸氣孔氣管接頭。
[0010]本實用新型提供了一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置，解決了以往接觸式測量設備功能單一、測量力難以控制等問題，並在此基礎上，通過利用接觸式測長裝置和平面平晶，對軸系運動誤差進行補償，進一步提高了測量精度，使對晶圓形狀實現納米級精度測量成為可能，且解決了以往非接觸式測量儀面對透明材料和高亮度表面測量精度不準等問題，且結構簡單、集成度高、功能全面，為晶圓平面度、厚度等形狀參數測量提供了優化綜合解決方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0012]圖2為接觸式測長裝置的結構示意圖；
[0013]圖3為圓晶承載臺的結構不意圖；
[0014]圖4為圓晶承載臺的結構示意圖。
[0015]圖中:1.工控機；2.鋼架底座；3.花崗巖支撐座；4.Y軸動板；5.晶圓；6.平面平晶；7.Z軸；8.花崗巖橫梁；9.平面平晶固定座；10.X軸；11.接觸式測長裝置；12.晶圓承載臺；13.旋轉軸；14.Y軸；15.花崗巖平臺；16.電控櫃；17.下測針；18.下空氣導軌；19.下雷射尺；20.下端板；21.下雷射位移傳感器；22.下雷射位移傳感器安裝板；23.下連接件；24.下數據線接頭；25.底板；26.上雷射位移傳感器安裝板；27.上雷射尺；28.上雷射位移傳感器；29.上數據線接頭；30.上端板；31.上測針；32.上彈簧；33.上空氣導軌；34.上連接件；35.上進氣接頭；36.下進氣接頭；37.下彈簧；38.承載臺安裝座；39.轉接板；40.調節螺釘；41.精密彈簧；42.氣孔氣管接頭；43.鎖緊螺釘；44.鎖緊螺母；45.定位銷釘；46.直角定位塊；47.吸附孔板；48.吸附槽板。
【具體實施方式】
[0016]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0017]參見圖1至圖4所示，一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置，包括鋼架底座2 ;電控櫃16，所述的電控櫃16安裝在鋼架底座2內部，電控櫃16裝有電控系統；工控機1，所述的工控機I設在電控櫃16的側面、鋼架底座2的內部；花崗巖平臺15，所述的平臺15設在鋼架底座2上；花崗巖支撐座3，所述的支撐座3設在平臺15上；花崗巖橫梁8，所述的橫梁8設在支撐座3上；軸系，所述的軸系包括X軸10、Y軸14、Ζ軸7和旋轉軸13，所述的軸系全部通過伺服電機精確控制；所述的X軸10設在橫梁8上；所述的Y軸14設在平臺15上，與X軸10相互垂直；所述的Z軸7固定在X軸10動板上、與X軸10運動方向相互垂直，且其運動方向垂直於測量平臺15 ;所述的旋轉軸13固定在Y軸動板4上；晶圓承載臺12，所述的晶圓承載臺12固定在旋轉軸13上；接觸式測長裝置11，所述的接觸式測長裝置11固定在Z軸7動板上；平面平晶6，所述的平面平晶6通過平面平晶固定座9設在與X軸10運動方向平行的橫梁8上。
[0018]所述的接觸式測長裝置底板12的上下分別安裝有僅具有一維運動自由度的空氣導軌，分別為上空氣導軌33和下空氣導軌18，上、下空氣導軌結構相同，其靠外側分別安裝有上探針31和下探針17，而空氣導軌的導芯與測長裝置的下端板30、上端板20之間分別安裝有下精密彈簧37和上精密彈簧32，導芯的另一端分別安裝有下連接件23和上連接件34，連接件上分別安裝有下雷射尺19和上雷射尺27，雷射尺對應位置安裝有下雷射位移傳感器21和上雷射位移傳感器28，雷射位移傳感器相對雷射尺的安裝精度分別通過下雷射位移傳感器安裝板22和上雷射位移傳感器安裝板26來進行調節。
[0019]所述的晶圓承載臺12包括承載臺安裝座38、轉接板39、調節螺釘40、精密彈簧41、吸氣孔氣管接頭42、直角定位塊46、吸附孔板47和吸附槽板48，所述的轉接板39設在承載臺安裝座38的上表面，吸附槽板48設在轉接板39的上方，吸附槽板48與轉接板39通過調節螺釘40連接在一起，吸附槽板48與轉接板39之間設有精密彈簧41，所述的吸附孔板47設在吸附槽板48的上表面，直角定位塊46通過定位銷釘45固定在吸附孔板47的兩條直角邊上，所述轉接板39上有若干個圓孔，在吸附槽板48對應轉接板39上圓孔的位置設有吸氣孔氣管接頭42。
[0020]測量時，晶圓承載臺12將晶圓5固定住，而X軸10和Y軸14分別帶動接觸式測長裝置11及晶圓5做直線運動，以實現對晶圓5表面進行掃描式測量，測量過程中，上探針31始終與平面平晶6接觸，下探針17則始終與晶圓5表面保持接觸，上探針31實時讀取在X軸10運動過程中引入的運動誤差，而下探針17讀取測量到的晶圓12某點的相對高度位移值，兩者的測量數據實時被測針後部對應的雷射位移傳感器讀出，假設下探針17運動到被測物表面的B點，此時從上探針31對應的上雷射位移傳感器28讀取的誤差值為Λ XI，下探針對應的下雷射位移傳感器21讀取的測量值為Λ Χ2，則實際該點測量值Xl= Δ Χ2- Δ XI，進而實現對軸系精度的實時補償，電控系統驅動軸系運動，確保測針掃描到被測物表面的各點，從而能得到被測物表面各點的測量值。
[0021]本實用新型提供了一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置，解決了以往接觸式測量設備功能單一、測量力難以控制等問題，並在此基礎上，通過利用接觸式測長裝置和平面平晶，對軸系運動誤差進行補償，進一步提高了測量精度，使對晶圓形狀實現納米級精度測量成為可能，且解決了以往非接觸式測量儀面對透明材料和高亮度表面測量精度不準等問題，且結構簡單、集成度高、功能全面，為晶圓平面度、厚度等形狀參數測量提供了優化綜合解決方案。
[0022]在本說明書的描述中，參考術語「 一個實施例」、「 一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0023]儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種可補償軸系誤差的立式晶圓形狀測量裝置，其特徵在於，包括: 鋼架底座； 電控櫃，所述的電控櫃安裝在鋼架底座內部，電控櫃裝有電控系統； 工控機，所述的工控機設在電控櫃的側面、鋼架底座的內部； 平臺，所述的平臺設在鋼架底座上； 支撐座，所述的支撐座設在平臺上； 橫梁，所述的橫梁設在支撐座上； 軸系，所述的軸系包括X軸、Y軸、Z軸和旋轉軸； 所述的X軸設在橫梁上； 所述的Y軸設在平臺上，與X軸相互垂直； 所述的Z軸固定在X軸動板上、與X軸運動方向相互垂直，且其運動方向垂直於測量平臺； 所述的旋轉軸固定在Y軸動板上； 晶圓承載臺，所述的晶圓承載臺固定在旋轉軸上； 接觸式測長裝置，所述的接觸式測長裝置固定在Z軸動板上； 平面平晶，所述的平面平晶設在與X軸運動方向平行的橫梁上。
2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述的接觸式測長裝置底板的上下分別安裝有空氣導軌，上、下空氣導軌結構相同，其靠外側分別安裝有探針，而空氣導軌的導芯與測長裝置的下端板、上端板之間安裝有精密彈簧，導芯的另一端分別安裝有連接件，連接件上分別安裝有雷射尺，雷射尺對應位置安裝有雷射位移傳感器，雷射位移傳感器相對雷射尺的安裝精度通過雷射位移傳感器安裝板來進行調節。
3.根據權利要求2所述的測量裝置，其特徵在於，所述的空氣導軌僅具有一維運動自由度。
4.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述的軸系全部通過伺服電機精確控制。
5.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述的晶圓承載臺包括承載臺安裝座、轉接板、調節螺釘、精密彈簧、吸氣孔氣管接頭、直角定位塊、吸附孔板和吸附槽板，所述的轉接板設在承載臺安裝座的上表面，吸附槽板設在轉接板的上方，吸附槽板與轉接板通過調節螺釘連接在一起，吸附槽板與轉接板之間設有精密彈簧，所述的吸附孔板設在吸附槽板的上表面，直角定位塊通過定位銷釘固定在吸附孔板的兩條直角邊上，所述轉接板上有若干個圓孔，在吸附槽板對應轉接板上圓孔的位置設有吸氣孔氣管接頭。
【文檔編號】G01B11/06GK203375951SQ201320485954
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】夏發平 申請人:崑山允可精密工業技術有限公司