专利名称：wafer厚度及平面度的测量装置的制作方法
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Waf er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
本发明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体位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�？稍谕黄教ㄉ隙訵afer的厚度和平面度进行测量。本发明的工作原理 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hi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�。饬康肶值，从而准确得到Wafer的厚度X为A-Y。
为了解决上述技术问题，本发明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�。饬康胔i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�。饬康肶值，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。本发明提供的一种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。本发明的测量装置与以往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)ffafer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。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
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2为Wafer装夹平台的结构 图3为测量模型 图中I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I，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 —起吸附�。捎谥屑溆幸徊愣嗫妆∠宋�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�。饬康胔i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�。饬康肶值，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发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。
权利要求
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(I )，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，所述测量装置的工作原理为先将厚度为A的标准块(14) 放置在Wafer装夹平台(4)工作面上吸附�。饬康胔i值，将该值设定为零点，再将标准(14)块移开，将Wafer (5)放置在Wafer装夹平台(4)工作面上吸附�。饬康肶值，从而准确得到Wafer (5)的厚度X为A_Y。
8.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。
全文摘要
本发明涉及一种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)。本发明提供的一种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。
文档编号G01B11/06GK103217115SQ20121001575
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者魏志凌, 宁军, 夏发平 申请人:昆山思拓机器有限公司
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