[发明专利]接触式测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能加工及测量精密设备，尤其涉及一种用于测量不同厚度晶圆的平面度和厚度的接触式测量仪。

背景技术

为满足全球能源逐步扩大的需求，太阳能作为绿色能源被广泛加以利用，而晶圆作为收集太阳能的关键元件，需求量和质量均在不断提高。晶圆一般由多层不同材料采用压合工艺制成，通常是第一层为晶圆、第二层为粘合剂、第三层为玻璃、第四层为胶带，从第一层到第四逐层压合，各层压合后平面度和压合后厚度需要监控，4层全部压合后成品晶圆平面度和厚度也需要进行检测，只有符合晶圆压合质量要求的产品才能作为合格基材进入下一道工序进行加工，并最终确保晶圆成品符合客户要求。

传统晶圆测量设备，有接触式和非接触式两种，现有传统接触式测量设备，针对晶圆测量功能单一，不能在同一台设备上进行平面度和厚度的测量，另外，测量力难以精确控制，导致各点测量精度受到影响，甚至因测量力不均匀及无法控制导致测量过程中晶圆碎裂。而非接触式晶圆测量仪，由于采用激光照射方式进行测量，会因不同测量材料反光效应不同导致各层测量数据难以统一，尤其是针对玻璃层及成品后的高亮度表层测量，会由于材料透明或是表面高亮度影响测量精度，导致测量数据失真，难以准确判断测量数据的真实性。

发明内容

针对现有技术的上述背景技术中存在的缺陷和问题，本发明的目的是提供一种兼具平面度和厚度测量双项功能的接触式测量仪。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种接触式测量仪，包括底座、3个直线轴、真空吸盘安装座、抽气管、晶圆、真空吸盘、标准块、标准块固定座、接触式测头；所述的3个直线轴分别为X轴、Y轴、Z轴，其中Ｘ轴和Ｙ轴相互垂直并分别固定在底座上，Z轴与Ｘ轴和Ｙ轴构成的平面垂直，Ｘ轴上通过真空吸盘安装座固定有真空吸盘，Ｚ轴上固定有侧向水平安装的接触式测头。

作为上述技术方案的优选，所述的接触式测头包括探针、空气导轨、激光尺、右端板、激光位移传感器、激光位移传感器安装板、连接件、信号线缆、底板、左端板、弹簧、进气管接头。

作为上述技术方案的优选，所述真空吸盘具有抽真空吸附固定住晶圆及调节晶圆表面相对接触测头探针的垂直度的功能。

作为上述技术方案的优选，所述探针设在所述接触式测头的左右两侧，左右两根探针分别被固定在其内部左右两个对称布局的空气导轨的导芯的一端，左侧探针向左伸出时，将接触在与Ｙ轴运动方向保持平行的标准块上，当接触式测头在Y轴和Z轴带动下前后、上下运动时，左侧探针时刻保持与标准块接触，可实时测出Y轴和Z轴在侧向直线度误差L，右侧探针向右伸出接触到晶圆表面，并以可控测量力保持与晶圆表面接触，实时测量出晶圆表面的平整度误差K，通过测量软件补偿各点处对应的实际误差值J=K-L，该值即为晶圆表面各点的误差值，通过算法可拟合出晶圆表面全貌，从而计算出晶圆的平面度和厚度值。

作为上述技术方案的优选，探针向外侧伸出力通过精密气动技术实现，并在探针另一头固定有精密弹簧，当探针被吹气气压作用向左右伸出时，精密弹簧受压缩，会抵消部分推力，这样可通过控制吹压大小来控制向外伸出时的推力，从而确保探针与被测表面保持接触但又不会对其表面造成损伤。

作为上述技术方案的优选，所述晶圆被固定在Ｘ轴上的真空吸盘吸附住，可以随Ｘ轴左右运动以根据晶圆自身厚度不同调节与探针接触状态。

作为上述技术方案的优选，所述空气导轨的导芯另一端分别通过连接件固定有激光尺，激光尺对应位置安装有激光位移传感器，可随时测量因探针水平位移的变化值。

本发明提供的接触式测量仪，采用独特的接触式测头和仪器布局方式，能在测量过程中对测量仪自身轴系精度进行补偿，进一步在传统接触式测量仪基础上提高晶圆的测量精度，而相对非接触式测量仪，不存在透明材料和高亮度表面影响测量精度的问题。另外，相对传统接触式测量仪，本测量仪兼具平面度和厚度测量双项功能。结构简单、集成度高、功能全面，为晶圆测量提供更为科学的测量仪器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的接触式测量仪的结构示意图；

图2为本发明所述的接触式测头的结构示意图。

具体实施方式