[實用新型]標準硅片厚度測量裝置

有效

• 申請號: 201320778874.0
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN203642868U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 曹毅
• 申請（專利權）人: 成都博智維訊信息技術有限公司
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種測量裝置，尤其是標準硅片厚度測量裝置。

背景技術

標準硅片是每個硅片和集成電路生產廠商在硅片生產過程中用于控制硅片厚度的標準樣品。在生產流水線中以標準硅片為基準，用比較測量的方法測量產品硅片的厚度。生產廠商的標準硅片是通過計量部門校準后投入使用。標準硅片需計量的參數有：厚度、平面度和集成電路標準圖形等。標準硅片具有面積大、厚度小、易碎、平整度低等特性，目前尚無合適的儀器能用于標準硅片厚度測量，國內外也無現成的設備可供應。

實用新型內容

本申請要解決的技術問題是為了克服上述缺陷，提供一種標準硅片厚度測量裝置。

為解決上述技術問題，采用的技術方案是：

標準硅片厚度測量裝置，由高精度電感測微儀、花崗巖框架結構、可升降寶石球面工作臺組成，花崗巖框架結構為雙層工作臺，上層工作平臺為硅片承載臺承載被測標準硅片，平面度為2μm，下層工作臺為底座，底座上有五個可調支撐腳與硅片承載臺連接，底座上固定承載可升降寶石球面工作臺和電感測微儀定位框架，電感測微儀定位框架側面螺接高精度電感測微儀，高精度電感測微儀分辨率為0.1μm，量程1800μm，在電感測微儀下方的硅片承載臺中央設置帶紅寶石測頭的直徑為60mm帶筋可升降寶石球面工作臺，其測頭正對下方可升降寶石球面工作臺的中心，可升降寶石球面工作臺垂直位移調節靈敏度為0.1μm，在測量硅片厚度時，硅片在紅寶石測頭與電感測微儀之間。

本實用新型的有益效果是：整套裝置適用于直徑不大于305mm標準硅片的厚度校準，對不同的直徑和厚度的標準硅片，測量不確定度達到0.2μm，具有結構緊湊、操作簡便、準確度高、可靠性好的特點，實現了標準硅片厚度的量值溯源。

附圖說明

圖1是測量裝置示意圖。

其中，1－高精度電感測微儀；2－被測標準硅片；3－測量平臺與底座；4－可升降寶石球面工作臺。

具體實施方式

標準硅片厚度測量裝置由高精度電感測微儀、花崗巖框架結構和可調紅寶石球面工作臺三部分組成。其適用于直徑305mm(12inch)標準硅片的厚度校準。對不同的直徑和厚度的標準硅片，在垂直于表面方向，實現點對點測量，校準標準硅片厚度的測量不確定度為0.2μm。花崗巖框架結構為雙層工作臺，上層工作平臺為硅片承載臺，可承載直徑大于305mm(12inch)的硅片，工作面平面度為2μm，下層工作臺為底座，有五個可調支撐腳與上層工作平臺連接，并承載可調紅寶石球面工作臺和電感測微儀定位框架(圖1)。高精度電感測微儀分辨率為0.1μm，量程1800μm，測量示值的相對小確定度0.5％，其測頭定位在花崗巖框架上的可調支架上，與下方的紅寶石工作臺的中央對中心。可調紅寶石球面工作臺垂直位移調節靈敏度為0.1μm。在測量標準硅片厚度之前，電感測微儀與紅寶石工作臺中央接觸后置零。對被測硅片的厚度進行預測，在獲得硅片厚度的基本尺寸后，將電感測微儀在測量不確定度為0.08μm的測長儀上進行標定，通過修正其示值誤差實現非線性補償，然后，將電感測微儀安裝在標準硅片厚度測量裝置上，對硅片的不同位置進行測量。課題組采用花崗巖平臺水平安置硅片，以適應硅片面積大，厚度薄，易碎等特性。采用高精度電感測微儀測量硅片的厚度，以適應各種厚度及厚度均勻度的需求。電感測微儀測力較小，在200μm量程時測力為0.85N，在900μm量程時測力為0.96N，這有利于防止測力引起的硅片破損，并減小測力引起的測量變形。經實驗證明，當測力為1N和2N時，標準硅片的變形引起的厚度變化小于0.05μm。但電感測微儀是非線性量儀，在200μm量程內示值偏差小于0.1μm；在900μm量程時，示值偏差則有6μm。而在900μm量程處的小范圍內電感測微儀呈線性。經測定900μm量程處±4μm范圍內的示值偏差小于0.1μm，因此，在測量標準硅片的厚度時，先經預測，再將電感測微儀在高精度測長儀上標定，以提高測量的準確度。標準硅片面積大，厚度薄，其平面度不可能很好。測量時，標準硅片的底面與工作臺中心有間隙，在測力很小的情況下可能造成測量結果大于實際尺寸值。在電感測微儀下方的承載硅片的花崗巖平臺中央設置帶紅寶石測頭的直徑為60mm帶筋測量工作臺，該工作臺可進行升降調節，紅寶石測頭球面頂端高于帶筋工作臺4μm。在測量硅片厚度時，硅片在紅寶石測頭與電感測微儀之間；當頂升測量工作臺時，可觀察到電感測微儀是跟隨上升的，以確保標準硅片底面與中央紅寶石測頭接觸。由此就得到電感測微儀測頭到紅寶石測頭之間的距離為標準硅片厚度。經實驗驗證，測量為0.85N時，200μm厚度的硅片在直徑為70mm范圍內有近30μm向下的彈性位移。測量為0.96N時，900μm厚度的硅片在直徑70mm范圍內有近20μm向下彈性位移。由此可以證實紅寶石測頭球面頂端與帶筋工作臺等高，在測量過程中硅片底面與中央紅寶石測頭始終接觸，從而消除由平面度造成的測量問隙偏差，實現在垂直硅片表面的點對點測量。