一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,包括:基座、配置在所述基座上的运动模组和支架组件、配置在所述运动模组的光学测量模块；其中，所述支架组上配置有平晶以及被测晶圆；其中，所述光学测量模块包括配置在所述运动模组上的支撑板、配置在支撑板上的发光组件、依次配置在所述发光组件的出射光路上的平凸透镜组件和90°离轴抛物面镜组件、用于采集所述发光组件的出射光在所述平晶以及所述被测晶圆上所形成干涉条纹图像的相机组件。解决现有测量系统无法同时兼顾大范围测量和高精度测量的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置
本专利技术涉及光学领域，特别涉及一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置。
技术介绍
现有技术中，对晶圆的形貌测量有大视场的测量方法、及高分辨率的微观测量方法，然而对于几百毫米大尺寸制品微观形貌的测量，单一测量方式不能兼顾大尺寸和高精度两方面的需求；其中，大视场的测量方法所测得数据往往分辨率较低，且局部细节表现能力有限；高分辨率的微观测量方法，例如采用共焦显微镜、数字全息显微镜、白光干涉仪等进行测量，其受限于测量范围，无法直接表征整体三维表面形貌。目前对于大尺寸晶圆的形貌测量主要是采用大行程的运动定位系统搭载高分辨率的测量系统，但扩大测量范围的同时并未考虑运动系统本身引入的测量误差。如果将大行程的运动误差纳入系统精度指标的考虑中，则需要通过其他高基准结构如光学传感器、位移传感器、激光干涉仪等进一步保证系统测量精度。这种方式实现了大范围高精度的测量，但存在的问题是系统精度依赖于传感器精度，结构复杂，系统成本高。有鉴于此，提出本申请。
技术实现思路
本专利技术提供了一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置，旨在解决现有测量系统无法同时兼顾大范围测量和高精度测量的要求。本专利技术实施例提供了一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,包括:基座、配置在所述基座上的运动模组和支架组件、配置在所述运动模组的光学测量模块；其中，所述支架组上配置有平晶以及被测晶圆；其中，所述光学测量模块包括配置在所述运动模组上的支撑板、配置在支撑板上的发光组件、依次配置在所述发光组件的出射光路上的平凸透镜组件和90°离轴抛物面镜组件、用于采集所述发光组件的出射光在所述平晶以及所述被测晶圆上所形成干涉条纹图像的相机组件。优选地，所述发光组件包括：氦氖激光源及其光源支架；其中，所述光源支架配置在所述支撑板上，所述氦氖激光源固定在所述光源支架上。优选地，所述支架组件包括：配置在所述基座上的多个可调支撑底座、分别配置在多个所述支撑底座上的支撑杆、配置在所述支撑杆上的平晶支撑架。优选地，所述运动模组包括：第一方向行走组件及配置在所述第一方向行走组件上的第二方向行走组件，其中，所述第二方向行走组件能随所述第一方向行走组件运动。优选地，第一方向行走组件包括：配置在所述基座上的第一导轨、配置在所述第一导轨上的第一伺服电机、与所述第一伺服电机的输出轴相连的第一丝杆、套设在所述第一丝杆上的第一滑块。优选地，所述第二方向行走组件包括配置在第一滑块上的第二导轨、配置在所述第二导轨上的第二伺服电机、与所述第二伺服电机的输出轴相连的第二丝杆、套设在所述第二丝杆上的第二滑块，其中，所述支撑板固定在所述第二滑块上。优选地，所述支撑板为光学面包板。优选地，平凸透镜组件包括：平凸透镜、及第一透镜支架；其中，所述第一透镜支架配置在所述支撑板上，所述平凸透镜配置在所述第一透镜支架上。优选地，90°离轴抛物面镜组件包括：90°离轴抛物面镜、及第二透镜支架；其中，所述第二透镜支架配置在所述支撑板上，所述90°离轴抛物面镜配置在所述第二透镜支架上。优选地，相机组件包括：相机、及相机支架；其中，所述相机支架配置在所述支撑板上，所述相机配置在所述相机支架上。基于本专利技术提供的一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置，通过将所述运动模组配置在所述基座上，将所述光学测量模块配置在所述运动模组，以使得所述光学测量模块随着运动模组在预设的移动路线上运动，其中，所述发光组件发射平行光线，入射到所述平凸透镜组件，平凸透镜组件将平行光线聚焦成点光源，出射到90°离轴抛物面镜可以将在焦点处入射的点光源变成与镜面直径大小相当的准直光线出射，直接覆盖镜面直径大小的被测表面产生干涉。通过相机组件进行采集平晶和被测面的干涉条纹图像，同时通过求解相位进一步求出被测表面高度信息进行三维形貌还原。采用此结构以及基于薄膜干涉原理的测量方法，可以在满足单色光波长级测量精度的同时，降低大行程运动系统引入的运动误差对测量结果造成的影响，解决了现有技术中，测量系统无法同时兼顾大范围测量和高精度测量的要求。附图说明图1本专利技术实施例提供的一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置示意图；图2本专利技术实施例提供的运动模组和光学测量模块示意图；图3本专利技术实施例提供的光学测量模块的光路图；图4本专利技术实施例提供的支架组件示意图。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。以下结合附图对本专利技术的具体实施例做详细说明。本专利技术公开了一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置，旨在解决现有测量系统无法同时兼顾大范围测量和高精度测量的要求。请参阅图1及图2,本专利技术实施例提供了一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,包括:基座1、配置在所述基座1上的运动模组3和支架组件4、配置在所述运动模组3的光学测量模块；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,其特征在于,包括:基座、配置在所述基座上的运动模组和支架组件、配置在所述运动模组的光学测量模块；/n其中，所述支架组上配置有平晶以及被测晶圆；/n其中，所述光学测量模块包括配置在所述运动模组上的支撑板、配置在支撑板上的发光组件、依次配置在所述发光组件的出射光路上的平凸透镜组件和90°离轴抛物面镜组件、用于采集所述发光组件的出射光在所述平晶以及所述被测晶圆上所形成干涉条纹图像的相机组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,其特征在于,包括:基座、配置在所述基座上的运动模组和支架组件、配置在所述运动模组的光学测量模块；
其中，所述支架组上配置有平晶以及被测晶圆；
其中，所述光学测量模块包括配置在所述运动模组上的支撑板、配置在支撑板上的发光组件、依次配置在所述发光组件的出射光路上的平凸透镜组件和90°离轴抛物面镜组件、用于采集所述发光组件的出射光在所述平晶以及所述被测晶圆上所形成干涉条纹图像的相机组件。


2.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,其特征在于,所述发光组件包括：氦氖激光源及其光源支架；
其中，所述光源支架配置在所述支撑板上，所述氦氖激光源固定在所述光源支架上。


3.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,其特征在于,所述支架组件包括：配置在所述基座上的多个可调支撑底座、分别配置在多个所述支撑底座上的支撑杆、配置在所述支撑杆上的平晶支撑架。


4.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,其特征在于,所述运动模组包括：第一方向行走组件及配置在所述第一方向行走组件上的第二方向行走组件，其中，所述第二方向行走组件能随所述第一方向行走组件运动。


5.根据权利要求4所述的一种大尺寸晶圆的表面三维形貌测量装置,其特征在于,第一方向行走组件包括：配置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶瑞芳，苏毓杰，程方，崔长彩，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35