[发明专利]水平度测量装置及方法

说明书

本发明揭示了一种水平度测量装置，测量一待测对象的水平度，该测量装置包括参考平面、数个测量探针、参考探针、电源、伺服电机及控制器。参考平面具有上表面及下表面。数个测量探针布置在参考平面的上表面，数个测量探针高出参考平面上表面的高度已知。参考探针布置在参考平面的上表面，参考探针的高度高于测量探针。电源的一电极与数个测量探针电连接，电源的另一电极与参考探针电连接。伺服电机驱动待测对象在竖直方向运动。控制器接收并记录数个测量探针与待测对象接触时伺服电机的反馈值，根据伺服电机的反馈值判断待测对象的水平度是否符合要求。本发明还揭示了一种使用该测量装置测量一待测对象的水平度的方法。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种水平度和相对距离测量装置及方法，以测量一待测对象的水平度和待测对象与该测量装置之间的相对距离。

背景技术

随着半导体技术的快速发展及半导体器件的特征尺寸不断缩小，对工艺加工精度的要求越来越高。在工艺加工的各步骤中，对工艺加工设备的检测和校准是确保工艺加工精度很重要的环节。例如，在电化学抛光工艺中，晶圆夹盘夹持晶圆并携带晶圆至喷嘴的上方，晶圆的待抛光面朝向喷嘴，通过喷嘴向晶圆的待抛光面喷射电解液，以对晶圆进行电抛光。在电化学抛光过程中，晶圆夹盘的水平度和晶圆夹盘与喷嘴之间的相对距离决定了夹持在晶圆夹盘上的晶圆的水平度以及晶圆与喷嘴之间的相对距离。如果晶圆夹盘的水平度不满足要求，晶圆夹盘与喷嘴之间存在一定角度，或者晶圆夹盘与喷嘴之间的相对距离没有达到设定距离，均会对电化学抛光工艺结果造成不良影响，例如，影响电化学抛光均匀性等。因此，在进行电化学抛光工艺前，测量晶圆夹盘的水平度及晶圆夹盘与喷嘴之间的相对距离是有必要的。

上述仅以电化学抛光工艺为例，说明水平度及相对距离测量在半导体工艺加工中的重要性。除了电化学抛光工艺以外，电镀工艺、化学气相沉积工艺等，晶圆的水平度均是很关键的工艺参数。然而，目前还没有适用于前述工艺的水平度和相对距离测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平度和相对距离测量装置，该测量装置结构简单，能够测量一待测对象的水平度和待测对象与该测量装置之间的相对距离。

为实现上述目的，本发明提出的水平度和相对距离测量装置，在进行水平度测量时，该水平度和相对距离测量装置可称为水平度测量装置，包括：参考平面、数个测量探针、参考探针、电源、伺服电机及控制器。参考平面具有上表面及下表面。数个测量探针布置在参考平面的上表面，数个测量探针高出参考平面上表面的高度已知。参考探针布置在参考平面的上表面，参考探针的高度高于测量探针。电源的一电极与数个测量探针电连接，电源的另一电极与参考探针电连接。伺服电机驱动待测对象在竖直方向运动。控制器接收并记录数个测量探针与待测对象接触时伺服电机的反馈值，根据伺服电机的反馈值判断待测对象的水平度是否符合要求。还能够根据伺服电机的反馈值判断待测对象与该测量装置之间的相对距离。

本发明还提出一种使用上述测量装置测量一待测对象的水平度的方法，包括如下步骤：

调节参考平面的水平度，以使参考平面保持水平；

伺服电机驱动待测对象下降，参考平面上的参考探针率先与待测对象接触；

伺服电机驱动待测对象继续下降，参考平面上的第一个测量探针与待测对象接触，控制器接收并记录此时伺服电机反馈的第一反馈值；

伺服电机驱动待测对象继续下降，参考平面上的第二个测量探针与待测对象接触，控制器接收并记录此时伺服电机反馈的第二反馈值；

伺服电机驱动待测对象继续下降，参考平面上的第三个测量探针与待测对象接触，伺服电机停止驱动待测对象向下运动，控制器接收并记录此时伺服电机反馈的第三反馈值；

控制器根据伺服电机的第一反馈值、第二反馈值及第三反馈值，计算出该三个值中最大值与最小值之间的差值；