[发明专利]原子力显微镜

说明书

一种原子力显微镜包括晶圆夹取装置，用于固定晶圆，并使晶圆竖立；具有探针的第一微悬臂和第二微悬臂，所述第一微悬臂和第二微悬臂用于在晶圆竖立时，通过探针分别对晶圆的正面和背面进行扫描；第一位置检测装置和第二位置检测装置，分别用于检测第一微悬臂和第二微悬臂的偏移量，获得晶圆的正面和背面的形貌图像。由于晶圆夹取装置固定晶圆，并使晶圆竖立，在晶圆竖立时，晶圆所受的重力沿晶圆的表面垂直向下，使得重力对晶圆造成的影响降到最低，从而防止重力造成的晶圆弯曲或变形，通过第一微悬臂和第二微悬臂对竖立的晶圆的正面和背面进行扫描时，防止此弯曲或变形对测量结果的影响，从而提高对晶圆形貌测量的精度。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种原子力显微镜。

背景技术

原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)，一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。

原子力显微镜利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率，因而原子力显微镜以其纳米级别的超高检测精度而被广泛地应用于纳米材料、生物医学等前沿科技领域。由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的格尔德·宾宁于一九八五年所发明的，其目的是为了使非导体也可以采用类似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)最大的差别在于并非利用电子隧穿效应，而是检测原子之间的接触，原子键合，范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性。

原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。

在集成电路的制作过程中，因为晶圆边缘经过多次沉积且边缘不容易刻蚀掉所以会累积一些膜层，晶圆边缘就会污染比较严重，膜层剥落或在湿法清洗晶圆时，晶圆边缘的颗粒(particle)就可能移动到晶圆内部污染整个晶圆，造成良率降低，因而在晶圆的制作过程中需要对晶圆表面的形貌特别是晶圆边缘的形貌进行检测。

但是现有的原子力显微镜在测量晶圆表面形貌的精度仍有待提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高晶圆表面形貌测量的精度。

本发明提供了一种原子力显微镜，包括：

晶圆夹取装置，用于固定晶圆，并使晶圆竖立；

具有探针的第一微悬臂和第二微悬臂，所述第一微悬臂和第二微悬臂用于在晶圆竖立时，通过探针分别对晶圆的正面和背面进行扫描；

第一位置检测装置和第二位置检测装置，分别用于检测第一微悬臂和第二微悬臂的偏移量，获得晶圆的正面和背面的形貌图像。

可选的，所述晶圆夹取装置包括第一载台、位于第一载台上卡槽，所述晶圆固定在所述卡槽中。

可选的，所述晶圆夹取装置还包括位于第一载台上的旋转单元，所述旋转单元用于驱动所述卡槽旋转，使得卡槽中固定的晶圆竖立。

可选的，所述第一载台包括第一粗动台和第一精动台，所述第一精动台位于第一粗动台上，所述旋转装置位于第一精动台上。

可选的，所述第一粗动台和第一精动台控制所述晶圆夹取装置上下前后移动，所述第一粗动台的移动范围大于所述第一精动台的移动范围。

可选的，所述第一微悬臂和第二微悬臂分别固定在第二载台和第三载台上。