[发明专利]一种基于椭偏仪的晶圆参数测量装置

说明书

本发明公开了一种基于椭偏仪的晶圆参数测量装置，包括晶圆定位单元和椭偏仪反射角调节单元；晶圆定位单元包括水平的滚珠丝杠、驱动滚珠丝杠旋转的第一电机、螺纹连接在滚珠丝杠上的螺母座；螺母座上设置有第二电机、基座和载物台；第二电机固定在螺母座上，第二电机的转轴竖直布置；第二电机的转轴连接基座，用于驱动基座转动；载物台通过两个弹性支撑片支撑于基座上方；两个弹性支撑片呈拱形对称布置在载物台两侧；每个弹性支撑片上设置有一个调节螺栓；调节螺栓竖直布置，上端螺帽压接在弹性支撑片上表面，下端螺纹连接在基座上。在使用本发明进行椭偏仪测量时，可高效精确控制晶圆位置。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种基于椭偏仪的晶圆参数测量装置。

背景技术

晶圆是制作IC最基础的半导体材料，精确测定晶圆的厚度和光学常数,如折射率、厚度、密度等是集成电路制造工艺中非常重要的环节。椭偏法是基于测量偏振光的相位和振幅变化的技术，具有非接触性、测量精度高和对样品没有破坏且不需要真空的特点，能同时测定晶圆厚度和光学常数，还可测量多层晶圆，适合测量的膜厚范围广，可以从几纳米到1mm。基于上述特点，椭偏仪成为半导体工业测量晶圆厚度和光学常数的标准仪器。

随着集成电路的关键尺寸变得越来越小，缺陷的尺寸也相应有所缩小，现有的椭偏仪多采用手动操作测量，操作不便，增加测量困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于椭偏仪的晶圆参数测量装置，在使用椭偏仪测量时，高效精确控制晶圆位置。

技术方案：本发明提出一种基于椭偏仪的晶圆参数测量装置，所述椭偏仪包括入射光发射器和反射光接收器；所述基于椭偏仪的晶圆参数测量装置包括晶圆定位单元和椭偏仪反射角调节单元；

所述晶圆定位单元包括水平的滚珠丝杠、驱动滚珠丝杠旋转的第一电机、螺纹连接在滚珠丝杠上的螺母座；滚珠丝杠旋转时，螺母座沿滚珠丝杠做直线运动；

所述螺母座上设置有第二电机、基座和载物台；所述载物台的上端面用于放置晶圆；

所述第二电机固定在螺母座上，第二电机的转轴竖直布置；所述第二电机的转轴连接基座，用于驱动基座转动；所述载物台通过两个弹性支撑片支撑于基座上方；两个所述弹性支撑片呈拱形对称布置在载物台两侧；每个所述弹性支撑片的一端连接在基座上，另一端连接在载物台上；每个所述弹性支撑片上设置有一个调节螺栓；所述调节螺栓竖直布置，上端螺帽压接在弹性支撑片上表面，下端螺纹连接在基座上；

所述椭偏仪反射角调节单元包括第三电机、用于安装入射光发射器的第一传动轴和用于安装反射光接收器的第二传动轴；所述第一传动轴和第二传动轴均平行于滚珠丝杠，且对称布置在滚珠丝杠所在竖直平面的两侧；所述第三电机驱动第一传动轴及第二传动轴同步、同转速转动。

进一步，所述晶圆定位单元还包括壳体和固定在壳体上的两个导向轴；所述第一电机固定在壳体上；两个导向轴均平行于滚珠丝杠，且对称布置在滚珠丝杠的左右两侧；所述螺母座上设置有两个导向孔；每个导向轴可滑动穿过一个导向孔。

进一步，还包括控制单元；所述控制单元包括若干位置传感器和PLC控制器；若干位置传感器沿滚珠丝杠的延伸方向排列在螺母座的一侧，用于检测螺母座在滚珠丝杠的相对位置；所述若干位置传感器的检测信号输入至PLC控制器；所述PLC控制器用于控制第一电机、第二电机和第三电机的启停。

进一步，所述第一电机通过第一齿轮副驱动连接滚珠丝杠；所述第三电机通过第二齿轮副驱动连接第一传动轴，并通过第三齿轮副驱动连接第二传动轴；所述第二齿轮副与第三齿轮副的传动比相同。

进一步，所述第一传动轴和/或第二传动轴上设置有分度盘。

有益效果：本发明在使用椭偏仪测量时，通过滚珠丝杠和位置传感器，高效精确控制晶圆直线位置，还能控制晶圆旋转；通过两个调节螺栓，调节载物台与椭偏仪在竖直方向的距离，修正多次测量导致的位置偏差。

附图说明