[发明专利]一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪及测量方法

说明书

本发明涉及一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪及测量方法，其中装置包括plc和腔室，还包括两驱动机构、测试机构、CCD相机，其中：腔室左右侧壁上开设有端口，端口处开设有装有wafer的机械手，腔顶开设有腔盖；两驱动机构分别固定在腔室左右侧壁上，驱动机构包括伺服电机、编码器、丝杆转轴、滑块、滑轨；测试机构包括两旋转平台、两转轴、两光线发射器、两光线接收器；本发明还公开了一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪的测量方法；本发明解决了需破真空手动将wafer从机台腔室中多次取出放入以配合孔径仪检测分析，取出的wafer还需进行冷却，操作繁琐的问题；本发明通过机械手、光线发射器、光线接收器自动调节以配合孔径仪检测分析。

技术领域

本发明属于半导体分析测量技术领域，具体涉及一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪及测量方法。

背景技术

孔径仪是一种可以用来探测刻蚀孔径，薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量仪器。由于测量精度高，适用于纳米级结构的分析测量，与样品非接触，对样品没有破坏，使得孔径仪成为一种极具吸引力的测量仪器。半导体制程生产线上，通常使用孔径仪来测量半导体晶体表面的薄膜或者深孔的物理参数，例如厚度，深度，折射率，吸收系数，色散曲线等。

现有技术中存在一些问题，由于wafer的尺寸越来越大，检测时需要手动将wafer从机台腔室中多次取出放入以配合孔径仪检测分析，从腔室中取出wafer时需要破真空，并对wafer进行冷却，操作比较繁琐，不利于分析测量对工艺的实时反馈调整，极大降低产线效率。同时在大气环境中测量时，空气中的颗粒，氧气，水等物质会对分析测量结果影响很大。

发明内容

本发明提供一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪及测量方法解决了上述需破真空手动将wafer从机台腔室中多次取出放入以配合孔径仪检测分析，取出的wafer还需进行冷却，操作繁琐的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪，包括plc和腔室，还包括位于所述腔室内的驱动机构、位于所述驱动机构上的测试机构以及位于所述腔室后壁上的CCD机，其中：

所述腔室左右侧壁上开设有端口，腔顶开设有腔盖；

所述驱动机构包括伺服电机、与伺服电机后端分别连接的编码器、与伺服电机输出端分别连接的丝杆转轴、与丝杆转轴分别连接的滑块以及与滑块分别连接的滑轨；

所述驱动机构具有两个，分别固定连接在所述腔室左右侧壁上；

所述测试机构包括与两所述驱动机构上的所述滑块分别连接的两旋转平台、与两旋转平台分别连接的两转轴以及与两转轴分别连接的光线发射器、光线接收器；

还包括位于所述端口处的机械手，所述机械手可沿x、y、z轴运动。

优选的，所述伺服电机输出轴前端为锥齿轮结构。

优选的，所述光线发射器与所述光线接收器处于同一平面。

优选的，还包括气液混合装置，所述气液混合装置固定在所述腔盖中心下方。

优选的，还包括wafer，所述wafer设置于所述机械手上。

本发明还提供了一种能够实现光学系统自动闭环控制的孔径仪的测量方法，包括以下步骤：

设定wafer表面测试点位置、发射光角度θ1、所需孔径值φ1以及光线接收器距离wafer表面的垂直距离为B’；

通过机械手将wafer表面测试点置于腔室中心；

通过旋转平台调节发射光角度θ1和接收光角度θ2；

通过伺服电机调节光线发射器与测试点的水平距离L1以及光线发射器与测试点的水平距离L2；