[發明專利]一種可視化測量薄膜應力激光檢測系統

在審

• 申請號: 202111154932.8
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113889423A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 陳聞杰;林曉坤;王成真;牛康宇;謝子苗
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海樂泓專利代理事務所(普通合伙) 31385
• 代理人: 蘇杰

1.可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，包括：

激光測量模組，所述激光測量模組至少包括一維線性傳感器，所述激光測量模組被配置為向晶圓表面發射激光并將晶圓反射的激光照射到一維線性傳感器上；

采集端，所述采集端被配置為采集一維線性傳感器上光幕兩端的電流變化；

主控制端，所述主控制端被配置為根據一維線性傳感器上光幕兩端的電流變化，計算晶圓薄膜應力數據，并根據晶圓薄膜應力數據生成可視化命令；

與所述主控制端通信連接的可視化終端，所述可視化終端用于接收主控制端的可視化命令，對所述晶圓薄膜應力數據進行可視化展示。

2.根據權利要求1所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，還包括機件結構，所述機件結構包括：

底座，所述底座用于放置不同尺寸的晶圓，所述底座能夠水平調平；

固定于底座上方且平行于底座的一維絲桿帶載平臺，所述激光測量模組設置于一維絲桿帶載平臺上。

3.根據權利要求2所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，所述機件結構還包括：

與一維絲桿帶載平臺相連接的永磁同步電機，所述永磁同步電機用于帶動一維絲桿帶載平臺沿一維方向運動；

伺服驅動電路，用于驅動永磁同步電機工作；

與永磁同步電機同軸連接的編碼器，用于實時采集永磁同步電機的電流值和速度值并反饋到主控制端。

4.根據權利要求1所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，所述激光測量模組包括：

激光器，用于發出一定波長的激光并照射到晶圓表面；

反光鏡，用于對晶圓表面反射的激光進行折疊引導，形成光路；

所述激光器在一維絲桿帶載平臺的帶動下過晶圓中心點沿晶圓直徑方向運動，經激光器發出的一定波長的激光照射到晶圓表面后，經反射光路反射到線性傳感器的光幕上，線性傳感器的光幕接收到激光后會產生橫向光電效應，在線性傳感器的光幕的兩端分別產生上電流和下電流。

5.根據權利要求3所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，所述主控制端被配置為根據一維線性傳感器上光幕兩端的電流變化，計算晶圓薄膜應力數據包括：

將一維線性傳感器上光幕兩端的上電流和下電流轉換為上電壓和下電壓；

根據上下電壓值計算出鍍膜前后晶圓反射激光在光幕位置相對偏移量；

根據鍍膜前后晶圓反射激光在光幕位置相對偏移量，計算鍍膜前后晶圓的曲率半徑；

根據鍍膜前后晶圓的曲率半徑，計算晶圓薄膜應力。

6.根據權利要求5所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，根據上下電壓值計算出鍍膜前后晶圓反射激光在光幕位置相對偏移量的計算公式為：

7.根據權利要求5所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，根據鍍膜前后晶圓反射激光在光幕位置相對偏移量，計算鍍膜前后晶圓的曲率半徑的關系式為：

上式中，晶圓直徑為D,N為測量點個數，即一維帶載導軌每走為相對位置值Δd,光幕上激光相對偏移量為Δx,整個激光照射的路徑長度為光路K。

8.根據權利要求1所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，根據鍍膜前后晶圓的曲率半徑，計算晶圓薄膜應力的關系式為：

9.根據權利要求1所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，根據晶圓薄膜應力數據生成可視化命令前，還包括：

根據晶圓薄膜應力數據，以晶圓中心點為翹起中心，向中心點左右方向延伸分布，建立晶圓薄膜彎曲度分布關系。

10.根據權利要求9所述的可視化測量薄膜應力激光檢測系統，其特征在于，晶圓薄膜彎曲度分布關系為：

以晶圓中心點向左彎曲度分布關系式為：

以晶圓中心點向右彎曲度分布關系式為：

上式中，B為當前點的彎曲度，B_i-1為上一個點的彎曲度，d為晶圓上采集點相鄰兩個點間的距離。R_i-1為上一個點的曲率半徑。