[發明專利]基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置

有效

• 申請號: 202110172065.4
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112945152B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 楊甬英;曹頻;江佳斌
• 申請（專利權）人: 杭州晶耐科光電技術有限公司
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于：激光器(S1)出射光經準直擴束器(S2)擴束后由第一分光鏡(S3)分為兩路，其中一路經第一反射鏡(S4)轉折90°后由第二反射鏡(S5)反射以掠入射角θ入射到待測晶圓(S7)的下表面(S7a)，另一路直接經第三反射鏡(S6)反射以相同的入射角θ入射到待測晶圓(S7)的上表面(S7b)；經由下表面(S7a)反射的這路光經第四反射鏡(S8)反射后入射到第二分光鏡(S11)，經由上表面(S7b)反射這路光依次經過第五反射鏡(S9)、第六反射鏡(S10)后也入射到第二分光鏡(S11)，兩路光路在第二分光鏡(S11)匯成一路，然后經光束整形系統(S12)整形再由縮束器(S13)縮束，最后由共路自干涉系統(S14)產生并采集干涉圖；

光束整形系統(S12)包含兩塊拋物柱面反射鏡(S12a)、(S12b)，其作用是將光路中P₃位置的截面為橢圓形的光束整形為光路中P₄位置的截面為圓形的光束。

2.如權利要求1所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于掠入射角θ大于等于80°。

3.如權利要求1所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于經第二反射鏡(S5)、第三反射鏡(S6)分別投影到待測晶圓(S7)的下表面(S7a)和上表面(S7b)上的光斑中心與對應面的中心O_a、O_b重合，且光斑大小能夠覆蓋整個待測區域。

4.如權利要求1或2所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于系統光軸(Z軸)方向為準直擴束器(S2)出光方向，第一分光鏡(S3)、第二分光鏡(S11)及第一反射鏡(S4)、(S10)與系統光軸所夾銳角為45°，第二反射鏡(S5)、第三反射鏡(S6)、第四反射鏡(S8)、第五反射鏡(S9)與系統光軸所夾銳角為θ/2，待測晶圓(S7)放置方向與系統光軸平行。

5.如權利要求1所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于共路自干涉系統(S14)為四波前橫向剪切干涉系統，包括用于產生四波前的衍射光柵(S14a)和用于采集干涉圖的相機(S14b)。

6.如權利要求1或2或3或5所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于該裝置的實現方法包括以下步驟：

步驟1、搭建基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，利用標準件標定該裝置，測得標準件兩個面的面型分布，記為將其作為系統誤差；

步驟2、將標準件替換為待測晶圓(S7)，調整位姿，然后分別采集待測晶圓(S7)兩個表面的干涉圖，解調干涉圖；并結合步驟1中的標定所得的系統誤差，計算得到(S7a)、(S7b)的面型F_a(x,y)、F_b(x,y)；

步驟3、利用步驟2算得的面型分布，根據表征晶圓平坦度的各個參數的定義，計算各參數的具體數值；

所述的參數包括翹曲度、變形量、關于擬合面的變形量、最大厚度偏差。

7.如權利要求6所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于步驟1中用于標定的標準件為滿足NIST標準的石英盤或其它根據測試需要所選定的標準件。

8.如權利要求6所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于步驟2通過依次在P₁或P₂位置放置擋光屏，屏蔽待測晶圓(S7)其中一個面的檢測光路，以檢測另一個面；

所述的P₁位置設置在第一分光鏡(S3)與第三反光鏡(S6)之間；

所述的P₂位置設置在第一分光鏡(S3)與第一反光鏡(S4)之間。

9.如權利要求6所述的基于雙邊掠入射共路自干涉技術的晶圓平坦度檢測裝置，其特征在于步驟2所述的面型的計算過程包括：

首先由干涉圖解調出相位分布W_a(x,y)、W_b(x,y)；

然后將相位分布乘以干涉因子得到包含系統誤差的面型分布F_a0(x,y)、F_b0(x,y)；

最后將面型分布F_a0(x,y)、F_b0(x,y)減去步驟1所得的作為系統誤差的標準件面型分布則可得到待測面的實測面型分布F_a(x,y)、F_b(x,y)。