非接觸式半導體晶片測厚裝置的制作方法

本發明涉及半導體晶片測量技術領域，尤其涉及一種非接觸式半導體晶片測厚裝置。

背景技術：

在半導體材料的加工過程中，很多加工流程需要對晶片的厚度以及厚度的均勻性進行測量，有時需要單獨測量晶片厚度，有時需要測量粘附在陶瓷盤上的多片晶片厚度，為了保障測量靈活性，當前加工企業對于晶片厚度的檢測大多是采用千分尺逐一手工檢測，不僅檢測速度低，檢測的精度也會因為操作者與操作環境的不同而產生差異，影響產品的一致性。同時，千分尺卡夾晶片操作不當會導致晶片受損，影響產品質量。

因此，開發一種對半導體晶片的厚度進行有效測量的裝置是十分重要的。

技術實現要素：

本發明的實施例提供了一種非接觸式半導體晶片測厚裝置，以實現有效測量半導體晶片的厚度。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種非接觸式半導體晶片測厚裝置，包括：試件托盤、托盤平移絲杠、底座、試件旋轉電機和激光位移傳感器；

所述底座固定在測量臺面上，所述托盤平移絲杠布置在底座上，被測晶片或陶瓷盤放置在所述試件托盤上，所述試件托盤與所述托盤平移絲杠、所述試件旋轉電機連接，所述托盤平移絲杠帶動所述試件托盤平行移動，所述試件旋轉電機帶動所述試件托盤旋轉；

所述激光位移傳感器設置在所述試件托盤的上方，所述激光位移傳感器測量被測晶片或陶瓷盤上的晶片至測量基準面之間的距離。

進一步地，所述裝置還包括：定位ccd；

所述定位ccd設置在所述試件托盤的上方，采集所述被測晶片或陶瓷盤的圖像信息，根據所述圖像信息確定所述被測晶片或陶瓷盤的位置信息。

進一步地，在所述試件托盤的上方和下發分別設置一個點激光位移傳感器，上下兩個點激光位移傳感器的測量點連線垂直于所述試件托盤平面。

進一步地，上下兩個點激光位移傳感器之間通過傳感器調距絲桿連接，通過所述傳感器調距絲桿調節所述上下兩個點激光位移傳感器之間的距離。

進一步地，所述試件托盤為圓柱形，所述試件托盤的上表面設置放置陶瓷盤的凹槽和放置晶片的圓孔。

進一步地，多個所述圓孔環繞所述試件托盤的上表面的圓心等間距設置。

進一步地，上下兩個點激光位移傳感器分別設置在放置晶片的圓孔的兩側，利用所述上下兩個激光位移傳感器的測量差獲取所述晶片的厚度。

由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例的非接觸式全自動晶片厚度測量裝置可以自動精確測量單片晶片以及粘附在陶瓷盤上多片晶片的厚度，解決當前半導體晶片測量效率低且易損傷晶片表面的問題。本發明實施例能夠實現對半導體晶片厚度的非接觸式測量，整個測量過程能夠實現全自動化。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例一種非接觸式全自動半導體晶片厚度測量裝置的結構圖。

圖2是本發明實施例中針對單片晶片厚度測量原理示意圖。

圖3是本發明實施例中針對陶瓷盤上粘附晶片厚度的測量原理示意圖。

圖4是本發明實施例中一種放置晶片的試件托盤的結構示意圖。

圖5是本發明實施例中一種放置陶瓷盤和晶片的試件托盤的結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。

本發明實施例提供了一種非接觸式晶片厚度測量裝置，能夠同時兼顧測量半導體晶片加工過程中單片晶片的厚度，以及測量拋光后陶瓷盤附著多片晶片的厚度，解決當前半導體晶片測量效率低且易損傷晶片表面的問題。

上述裝置的結構示意圖如圖1所示，包括：1試件托盤、2托盤平移絲杠、3底座、4試件旋轉電機、5上激光位移傳感器、6定位ccd(chargecoupleddevice，電荷耦合器件)、7傳感器調距絲杠、8下激光位移傳感器。底座固定在測量臺面上，托盤平移絲杠布置在底座上，被測晶片或陶瓷盤放置在所述試件托盤1上，所述試件托盤1與所述托盤平移絲杠2、所述試件旋轉電機4連接，所述托盤平移絲杠2帶動所述試件托盤1平行移動，所述試件旋轉電機4帶動所述試件托盤1旋轉。激光位移傳感器8設置在所述試件托盤的上方和下方，激光位移傳感器測量被測晶片或陶瓷盤上的晶片至測量基準面之間的距離。定位ccd6設置在所述試件托盤1的上方，采集所述被測晶片或陶瓷盤的圖像信息，根據所述圖像信息確定所述被測晶片或陶瓷盤的位置信息。

測量過程中被測晶片或陶瓷盤放置在試件托盤上，試件旋轉電機帶動試件托盤轉動，與托盤平移絲杠配合運動保障激光位移傳感器能夠測量試件托盤上任意位置，利用定位ccd6采集晶片圖像進行運動定位。

試件托盤為圓柱形，試件托盤的上表面設置放置陶瓷盤的凹槽和放置晶片的圓孔，上述圓孔的大小根據不同尺寸的晶片而定，上述凹槽的大小根據不同尺寸的陶瓷盤而定。利用上下激光位移傳感器測量差獲取單晶片厚度，利用晶片與陶瓷盤表面位置差獲取陶瓷盤上晶片厚度。傳感器調距絲杠用于保障傳感器測量范圍始終有效。

圖2是本發明實施例中針對單片晶片厚度測量原理示意圖，測量單晶片厚度采用的雙激光位移傳感器測量方式，兩個激光位移傳感器之間的距離確定為l，上激光位移傳感器獲取晶片上表面至測量基準面之間的距離la，下激光位移傳感器獲取晶片下表面至測量基準面之間的距離lb，傳感器激光頭位置距離基準面位置為ln，計算得到晶片測量點厚度s＝l-ln*2+la+lb)。

圖3是本發明實施例中針對陶瓷盤上粘附晶片厚度的測量原理示意圖，測量陶瓷盤上晶片厚度時以陶瓷盤為基準面采用單激光位移傳感器測量方式。分別測量陶瓷盤面到上激光位移傳感器基準面的距離lt與晶片上測量點到上激光位移傳感器基準面的距離la，從而計算得到晶片測量點厚度s＝lt-la。

本發明中，利用托盤旋轉與平移兩個自由度構成極坐標系，實現對試件托盤的運動控制，利用ccd獲取托盤上晶片在采集圖像中位置，作為反饋量控制機構運動來保障測量精度。

本發明中，為了兼容單晶片與陶瓷盤粘附晶片兩種形式的測量，設計試件托盤既能承載不同尺寸晶片，又能承載晶片陶瓷盤，同時由于采用不同測量原理，為了保障傳感器始終在有效測量范圍內，設置兩激光位移傳感器距離可調。

以砷化鎵材料加工過程中所需4寸晶片厚度測量為例，晶棒切割后需要測量所需4寸晶片厚度，將所需測量晶片平放在圖4所示的一種試件托盤中的4寸晶片槽內，標定測量該晶片距離晶片中心位置的距離為x1、x2、x3，且距離中心位置連線相隔a1、a2、a3角度三點的厚度(測量點依據實際需求可采用不同坐標系)。具體測量過程包括：啟動測量裝置，圖1中試件旋轉電機帶動圖1中試件托盤轉動，進入圖1中ccd傳感器視野，控制系統依據取回傳感器圖像，標定試件托盤中晶片中心與圖像中心以及傳感器測量點中心距離，控制旋轉電機轉動配合絲杠平動，使測量點(x1,a1)與傳感器測量點中心重合，讀取此時圖1中上激光位移傳感器和下激光位移傳感器數據，依據圖2單晶片測量原理計算出晶片該點厚度后，控制裝置動作至下一測量點。三個測量點厚度測量均完成后輸出測量結果，并依據測量預設厚度計算方式輸出最終晶片厚度。

圖5是本發明實施例中一種放置陶瓷盤和晶片的試件托盤的結構示意圖。晶片粘附在陶瓷盤上進行拋光，圖5中1為陶瓷盤，圖5中2為晶片，拋光前后需要對比晶片厚度。拋光前將粘附有多片晶片的陶瓷盤放置在試件托盤中，設定起始測量晶片位置、測量晶片數目以及晶片相隔大致角度。啟動測量裝置，試件旋轉電機帶動陶瓷盤轉動，控制系統定時讀取上激光位移傳感器數據，同時利用ccd傳感器判定對應晶片測量位置并記錄，旋轉一圈后，依據圖3中陶瓷盤粘附晶片厚度測量原理，以晶片之間陶瓷盤空隙測量距離為基準計算每片晶片厚度并輸出。當需要對指定晶片厚度進行重測量時，設定指定測量晶片位置、測量點位置坐標后重新啟動測量裝置，控制系統控制裝置運動到指定位置進行測量，測量完成后輸出結果。

綜上所述，本發明實施例的非接觸式全自動晶片厚度測量裝置可以自動精確測量單片晶片以及粘附在陶瓷盤上多片晶片的厚度，解決當前半導體晶片測量效率低且易損傷晶片表面的問題。本發明實施例能夠實現對半導體晶片厚度的非接觸式測量，整個測量過程能夠實現全自動化。

本領域普通技術人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發明所必須的。

通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在存儲介質中，如rom/ram、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。