[发明专利]基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置

权利要求书

1.基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于：激光器(S1)出射光经准直扩束器(S2)扩束后由第一分光镜(S3)分为两路，其中一路经第一反射镜(S4)转折90°后由第二反射镜(S5)反射以掠入射角θ入射到待测晶圆(S7)的下表面(S7a)，另一路直接经第三反射镜(S6)反射以相同的入射角θ入射到待测晶圆(S7)的上表面(S7b)；经由下表面(S7a)反射的这路光经第四反射镜(S8)反射后入射到第二分光镜(S11)，经由上表面(S7b)反射这路光依次经过第五反射镜(S9)、第六反射镜(S10)后也入射到第二分光镜(S11)，两路光路在第二分光镜(S11)汇成一路，然后经光束整形系统(S12)整形再由缩束器(S13)缩束，最后由共路自干涉系统(S14)产生并采集干涉图；

光束整形系统(S12)包含两块抛物柱面反射镜(S12a)、(S12b)，其作用是将光路中P₃位置的截面为椭圆形的光束整形为光路中P₄位置的截面为圆形的光束。

2.如权利要求1所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于掠入射角θ大于等于80°。

3.如权利要求1所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于经第二反射镜(S5)、第三反射镜(S6)分别投影到待测晶圆(S7)的下表面(S7a)和上表面(S7b)上的光斑中心与对应面的中心O_a、O_b重合，且光斑大小能够覆盖整个待测区域。

4.如权利要求1或2所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于系统光轴(Z轴)方向为准直扩束器(S2)出光方向，第一分光镜(S3)、第二分光镜(S11)及第一反射镜(S4)、(S10)与系统光轴所夹锐角为45°，第二反射镜(S5)、第三反射镜(S6)、第四反射镜(S8)、第五反射镜(S9)与系统光轴所夹锐角为θ/2，待测晶圆(S7)放置方向与系统光轴平行。

5.如权利要求1所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于共路自干涉系统(S14)为四波前横向剪切干涉系统，包括用于产生四波前的衍射光栅(S14a)和用于采集干涉图的相机(S14b)。

6.如权利要求1或2或3或5所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于该装置的实现方法包括以下步骤：

步骤1、搭建基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，利用标准件标定该装置，测得标准件两个面的面型分布，记为将其作为系统误差；

步骤2、将标准件替换为待测晶圆(S7)，调整位姿，然后分别采集待测晶圆(S7)两个表面的干涉图，解调干涉图；并结合步骤1中的标定所得的系统误差，计算得到(S7a)、(S7b)的面型F_a(x,y)、F_b(x,y)；

步骤3、利用步骤2算得的面型分布，根据表征晶圆平坦度的各个参数的定义，计算各参数的具体数值；

所述的参数包括翘曲度、变形量、关于拟合面的变形量、最大厚度偏差。

7.如权利要求6所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于步骤1中用于标定的标准件为满足NIST标准的石英盘或其它根据测试需要所选定的标准件。

8.如权利要求6所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于步骤2通过依次在P₁或P₂位置放置挡光屏，屏蔽待测晶圆(S7)其中一个面的检测光路，以检测另一个面；

所述的P₁位置设置在第一分光镜(S3)与第三反光镜(S6)之间；

所述的P₂位置设置在第一分光镜(S3)与第一反光镜(S4)之间。

9.如权利要求6所述的基于双边掠入射共路自干涉技术的晶圆平坦度检测装置，其特征在于步骤2所述的面型的计算过程包括：

首先由干涉图解调出相位分布W_a(x,y)、W_b(x,y)；

然后将相位分布乘以干涉因子得到包含系统误差的面型分布F_a0(x,y)、F_b0(x,y)；

最后将面型分布F_a0(x,y)、F_b0(x,y)减去步骤1所得的作为系统误差的标准件面型分布则可得到待测面的实测面型分布F_a(x,y)、F_b(x,y)。