[发明专利]一种晶圆表面三维形貌高速测量方法及装置有效

专利信息
申请号: 202211454260.7 申请日: 2022-11-21
公开(公告)号: CN115493523B 公开(公告)日: 2023-04-25
发明(设计)人: 张效栋;朱琳琳;程威盛;刘现磊 申请(专利权)人: 三代光学科技(天津)有限公司;天津大学
主分类号: G01B11/24 分类号: G01B11/24
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 张海洋
地址: 300458 天津市滨海新区高*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 表面 三维 形貌 高速 测量方法 装置
【权利要求书】:

1.一种晶圆表面三维形貌高速测量方法,其特征在于,包括:

S1、对光学测量模块进行测量前设置;

S2、利用光学测量模块对应的光幕线投射至待测晶圆后,采集待测晶圆的表面反射光条数据解算得到与当前光幕线对应的XZ坐标值,利用所述XZ坐标值作为二维测量数据;

S3、采集待测晶圆不同回转角度的二维测量数据后得到当前回转半径的待测晶圆初始三维形貌信息;

S3-1、当待测晶圆每回转固定度数θ时,则采集当前回转角度对应的测量数据(xi, zi);

S3-2、利用相同半径下当前回转角度对应的测量数据(xi, zi)得到待测晶圆在当前回转半径的三维信息(xi, yi, zi)作为当前回转半径的待测晶圆初始三维形貌信息;

S4、采集待测晶圆不同回转半径对应的待测晶圆初始三维形貌信息;

S5、利用所述待测晶圆初始三维形貌信息基于圆柱坐标系转换后,进行拼接处理得到待测晶圆表面三维形貌信息;

S5-1、将光学测量模块对应的待测晶圆初始三维形貌信息(xi, yi, zi)基于待测晶圆回转轴的轴心线进行圆柱坐标系转换得到待测晶圆基础三维形貌信息(r,θ,z);

S5-2、利用不同回转半径对应的待测晶圆基础三维形貌信息(r,θ,z)进行拼接处理得到待测晶圆表面三维形貌信息;

利用离心圆弧栅格扫描方式得到完整扫描测量所有时间,所述完整扫描测量所有时间的计算式如下:

其中,R为所述待测晶圆(3)的半径,△P为所述光学测量模块(2)扫描驱动线方向间隔,△x1为所述光学测量模块(2)扫描线横向间距,v为所述光学测量模块(2)的扫描速度,i为扫描圈数,L1为所述离心圆弧栅格扫描方式的离心量。

2.如权利要求1所述的一种晶圆表面三维形貌高速测量方法,其特征在于,所述对光学测量模块进行测量前设置包括:

将待测晶圆设置于光学测量模块的正下方,所述待测晶圆与光学测量模块的竖直方向间距与光学测量模块量程对应。

3.如权利要求1所述的一种晶圆表面三维形貌高速测量方法,其特征在于,所述采集待测晶圆的表面反射光条数据解算得到与当前光幕线对应的XZ坐标值包括:

利用待测晶圆的表面反射光条数据基于像素下光条能量提取技术的光学检测方法得到当前光幕线对应的待测晶圆表面的相对Z向高度值后,获取待测晶圆当前光幕线对应的XZ坐标值;

其中,X坐标为沿光幕线方向坐标值,Z向为解算相对基准面的距离值。

4.一种用于上述权利要求1-3任一项所述晶圆表面三维形貌高速测量方法的装置,其特征在于,包括大理石基座、运动模组和载物台组件,所述大理石基座上设置有运动模组;

所述运动模组包括高精度气浮运动X轴、高精度气浮运动Y轴、高精度运动Z轴、高精度气浮回转C轴与光学测量模块,所述高精度气浮运动X轴、高精度气浮运动Y轴呈十字交叉堆叠设置于大理石基座上,所述高精度气浮运动X轴、高精度气浮运动Y轴上方设置有高精度气浮回转C轴,所述高精度运动Z轴设置于大理石龙门上;

所述载物台组件设置于高精度气浮回转C轴的上方,并通过倾斜调整组件与高精度气浮回转C轴连接。

5.如权利要求4所述的一种晶圆表面三维形貌高速测量装置,其特征在于,所述光学测量模块为高精度高采样率三维线传感器。

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