【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于非接触式测量晶片的几何量(如ttv、弯曲度或翘曲度)的装置和方法。
技术介绍
1、晶片是指厚度约为一毫米的圆形或方形盘片，用作集成电路、微机械器件或光电涂层的衬底。晶片由单晶或多晶坯料(即所谓的晶锭)制成，坯料以横向于其纵轴的方式被锯成单个晶片。大多数情况下使用硅晶片，但也使用其他材料，例如用于制造微透镜阵列或应用于扩增实境领域的玻璃晶片。
2、晶片的形状必须符合严格的几何规格。这些规格包括ttv(英文为totalthickness variation，总厚度变化)，即晶片最厚点与最薄点之间的最大差异。弯曲度(英文为bow)被定义为晶片的中心表面与参考平面的最大偏差。本领域技术人员将翘曲度(英文为warp)理解为已在整个晶片表面校正过弯曲度之后晶片的中心表面与参考平面的偏差。
3、除了ttv、弯曲度和翘曲度这些通用定义外，有时在表征晶片时还会使用类似但略有不同的定义，以表征晶片与理想形状的偏差。
4、为了符合规格，必须至少随机测量这些几何量，最好在常规生产过程中进行测量。
5、由us2012/0257207 a1已知一种用于测量晶片的装置，该装置将用于测量距离的迈克尔逊干涉仪(michelson-interferometer)与用于测量厚度的反射仪相结合。在单个点上进行测量。为了获得整个表面的测量值，需要使晶片相对于固定不动的测量装置进行运动。
6、然而，这种已知的测量方法速度较慢，因为晶片的质量惯性使其无法任意地快速移动。相应的测量装置也很昂贵，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种能够非常快速而经济地测量晶片的装置和方法。
2、在装置方面，这个目的通过一种用于测量晶片的装置而达成，该装置包括：
3、光学相干断层扫描仪，其被设计为产生测量光束，并通过光学系统将测量光束对准晶片，
4、扫描装置，其具有两个被安装成可各自围绕恰好一个轴旋转的扫描镜，并被设计为使测量光束偏转到两个空间方向，
5、控制单元，其被设计为对扫描装置进行控制，以使测量光束依次在多个测量点上扫描晶片表面，
6、评估单元，其被设计为根据光学相干断层扫描仪所提供的干涉信号计算距离值和/或厚度值，
7、其中，两个扫描镜中的至少一个被分配了碰撞防护装置，该碰撞防护装置被设计为限制至少一个扫描镜的旋转角度。
8、本专利技术基于以下认识：一方面，如果使用更大的光学系统，可以获得更大的测量场，尤其是解决了场曲率问题，就可使用已知的具有光学相干断层扫描仪和扫描装置的测量装置来测量晶片。专利技术人已开发出多种方法来解决这一问题。
9、de 10 2017 128 158 a1公开了这样一种已知的测量装置。在该案所描述的一个实施例中，光学相干断层扫描仪(oct，即英文的optical coherence tomography)产生测量光束，该测量光束被镜面扫描器偏转，其中每个偏转方向各设置一个扫描镜。测量光束通过平面场物镜后，基本上平行于轴线地射到待测表面上，形成远心光束路径。扫描表面时，只有极轻的扫描镜进行运动，而被测物体则静止不动。这样可以快速扫描被测物体的表面。
10、这种测量装置的另一个优点是可以实时读出反射镜的偏转度，并通过控制回路根据设定偏转度进行调整。即使扫描镜由于其运动而受到寄生残余振动的影响，也能实现测量光束在被测物体上极其精确的定位。
11、专利技术人发现，使用这种已知的测量装置时，如果测量光束对晶片表面进行二维扫描，就会产生场曲率。形象地说，这意味着测量光束的焦点在扫描过程中扫过的不是一个平面，而是一个弯曲的面。因此，实际平坦的晶片表面看起来是弯曲的。
12、直径不超过约80mm的极小晶片尚能容忍场曲率，但对于较大的晶片这是不可能的，因为场曲率会随着待测晶片直径的增大而以二次方关系变大。目前，较大的晶片被认为是扫描装置可以到达的两个测量点之间的距离dmax为140mm≤dmax≤600mm，优选为280mm≤dmax≤450mm的晶片。当距离dmax＝300mm时，由场曲率引起的测量误差通常已达到1mm左右。因此，如果不采取额外措施，上述测量装置即使在使用较大的平面场物镜的情况下也不适合测量较大的晶片，因为距离测量所需的精度小于1μm。因此，对于较大的晶片来说，已知测量装置的测量误差大了三个数量级。
13、专利技术人还认识到，造成场曲率的额外光路长度差异主要是由扫描镜引起的。为了能够枢转而不发生碰撞，两个扫描镜必须相距较远。事实证明，扫描镜旋转轴之间的空间距离对场曲率的影响最大。
14、因此，减小场曲率的最简单措施是使用一个被安装成可绕两个轴旋转的扫描镜，而不是两个被安装成可各自围绕恰好一个轴旋转的扫描镜。然而，现有的双轴扫描镜无法像两个单轴扫描镜那样快速而准确地枢转。但与需要移动晶片的已知方法相比，所需测量时间会明显缩短。
15、另一种减小场曲率的方法是像以前那样使用两个被安装成可各自围绕恰好一个轴旋转的扫描镜，但要大幅缩短扫描镜之间的距离。但是，此时存在扫描镜在较大的旋转角度下相撞的风险。为了避免这种情况，本专利技术为两个扫描镜中的至少一个分配了碰撞防护装置，该碰撞防护装置被设计为限制至少一个扫描镜的旋转角度。这是考虑到现有的扫描镜通常本就具有一个对于本案的应用来说仅被部分需要的旋转角度范围。如果碰撞防护装置将最初可能的旋转角度(通常为±20°)限制为实际需要的旋转角度(例如±10°，优选为±5°)，即使扫描镜之间的距离非常小，则也能可靠避免扫描镜相撞。
16、碰撞防护装置可具有至少一个机械止挡来限制旋转角度。这个止挡例如可以是由塑料或橡胶制成的阻尼器，当至少一个扫描镜例如偏转超过±10°或±5°时，就会撞到这个阻尼器。
17、根据本专利技术的一种优选实施方式，至少一个扫描镜可旋转地安装在扫描镜支架上，并且碰撞防护装置以插接、夹持、拧紧、粘接或其他方式固定在该扫描镜支架上。以插接、夹持或粘接方式固定碰撞防护装置的优点在于，碰撞防护装置也可以加装到扫描镜支架上，而无需对扫描镜支架以及扫描镜自身的机械结构进行干预。扫描镜的功能和调整不受影响。可取的是，碰撞防护装置的形状使其不可旋转地支撑在扫描镜支架的至少一个面上。这个面形成一个配合支撑件，以吸收反射镜撞击时所产生的力。
18、作为替代方案，防撞装置整合在周围的部件中或固定在周围的部件上，例如固定在装置本体中的销钉上。
19、作为替代方案，止挡可直接作用于至少一个扫描镜的旋转轴或形成在旋转轴上的凸起。
20、作为替代方案，阻尼器可安装在至少一个扫描镜的反射表面或背面。可取的是，阻尼器安装在扫描镜会相撞的位置上，并抑制碰撞。同样可行的是，使安装在反射镜上的阻尼器与另外安装的机械止挡相抵。
21、作为替代方案或补充方案，可以考虑将防本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测量晶片(10)的装置(14)，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碰撞防护装置具有至少一个机械止挡(64)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述机械止挡(64)由塑料或橡胶制成。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述至少一个扫描镜(28、32)可旋转地安装在扫描镜支架上，并且所述碰撞防护装置固定在所述扫描镜支架上。
5.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述机械止挡(64)作用于所述至少一个扫描镜(28、32)的旋转轴或形成在所述旋转轴上的凸起。
6.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述至少一个扫描镜(28、32)具有反射表面或背面，并且所述机械止挡安装在所述反射表面或所述背面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述防撞装置具有电子限制装置，其被设计为以电子方式阻止向所述至少一个扫描镜(28、32)提供能导致超过预设旋转角度范围的控制信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，两个测量
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学相干断层扫描仪(22)具有：
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述参考臂(48)中设有可切换遮光装置(60)，其被设计为在进行厚度测量的情况下阻止所述参考光束(46)在所述参考臂(48)中传播。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学系统(38)具有场，所述测量光束(24)聚焦到所述场中，并且所述评估单元(57)被设计为对测量到的距离值进行计算校正，以补偿所述场的曲率。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，为了所述计算校正，校正值能够从存储在所述评估单元(57)中的校正表中被读出。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述校正表中存储有用于不同工作波长范围的校正值。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学系统包括至少一个变形光学元件(66、68)，以用于校正场曲率。
15.一种测量晶片(10)的方法，包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述碰撞防护装置以电子方式阻止向所述至少一个扫描镜(28、32)提供能导致超过预设旋转角度范围的控制信号，以限制所述旋转角度。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于测量晶片(10)的装置(14)，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碰撞防护装置具有至少一个机械止挡(64)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述机械止挡(64)由塑料或橡胶制成。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述至少一个扫描镜(28、32)可旋转地安装在扫描镜支架上，并且所述碰撞防护装置固定在所述扫描镜支架上。
5.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述机械止挡(64)作用于所述至少一个扫描镜(28、32)的旋转轴或形成在所述旋转轴上的凸起。
6.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述至少一个扫描镜(28、32)具有反射表面或背面，并且所述机械止挡安装在所述反射表面或所述背面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述防撞装置具有电子限制装置，其被设计为以电子方式阻止向所述至少一个扫描镜(28、32)提供能导致超过预设旋转角度范围的控制信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，两个测量点之间的距离dmax为140mm≤dmax≤600mm。
9.根据前述权利要求中任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·韦斯，S·密思，C·魏格尔特，T·贝克，
申请(专利权)人：普雷茨特光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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