半导体晶片无接触式厚度自动测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种半导体晶片无接触式厚度自动测试系统，包括：信号传感模块，其包括：测试平台，分别置于测试平台上下两侧的两个传感器，以及置于测试平台下方的光电传感器；信号处理运算模块，包括：信号处理模块，模数转换模块，微处理器，步进电机驱动，电磁阀驱动，以太网接口和传感器接口，用于对信号传感模块传送的信号进行处理；驱动模块，其包括吸盘，X向限位传感器，Z向限位传感器，复位传感器，真空电磁阀以及分别控制吸盘X向，Z向和旋转运动的三个步进电机。本实用新型专利技术的半导体晶片无接触式厚度自动测试系统，可以更有效快速，准确，灵活性的实现多种模式下的厚度测量，且为无接触工作方式，对晶片的损伤将大大降低。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体晶片厚度的测量系统，尤其是，涉及一种半导体晶片 无接触式厚度自动测量系统。
技术介绍
半导体晶片制造过程中需要对其厚度和厚度偏差进行测量。通常，半导体晶片制 造企业需要在整个工艺流程中的不同环节中特别对晶片的厚度，厚度偏差等参数进行测量 和监控，用以完善每一道工艺的产品质量，从而保证最终出厂成品的参数指标符合规范或 者达到客户的要求。传统的厚度测量方式是的手工方式，需要操作员手工把半导体晶片放置到两个探 头中间，启动一个触发信号后测量得到厚度结果。这种测量方式效率低，而且人工放置晶片 的方式比较容易磨损晶片和增加碎片率，同时这种人工方式只能测量晶片上单个位置。如 果需要测量晶片的多个位置，由于是人工定位，位置误差也会相对比较大，难以保证测量结 果的准确有效性，从而影响了最终的产品质量。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种无接触的半导体晶片厚度自动测试 方式，能够实现多种测试模式，并且能达到一定的精度和重复性的指标。本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种半导体晶片无接触式 厚度自动测试系统，其中，包括信号传感模块，其包括测试平台，分别置于测试平台上下两侧的两个传感器，以 及置于测试平台下方的光电传感器；信号处理运算模块，其与信号传感模块相连，包括信号处理模块，模数转换模块， 微处理器，步进电机驱动，电磁阀驱动，以太网接口和传感器接口，用于对信号传感模块传 送的信号进行处理；驱动模块，其包括吸盘，X向限位传感器，Z向限位传感器，复位传感器，真空电磁 阀以及分别控制吸盘X向，Z向和旋转运动的三个步进电机。如上述的半导体晶片无接触式厚度自动测试系统，其中，信号传感模块中的两个 传感器均为电容式传感器。如上述的半导体晶片无接触式厚度自动测试系统，其中，信号传感模块中的光电 传感器为反射式光电传感器。本技术由于采用了上述的技术方案，可以更有效快速，准确，灵活性的实现多 种模式下的厚度测量目的。本技术为无接触工作方式，对晶片的损伤将大大降低。附图说明图1是本技术的半导体晶片无接触式厚度自动测试系统结构示意图；图2(a)是本技术在中心测量模式下的扫描区域示意图；图2(b)是本技术在五点测量模式下的扫描区域示意图；图2(c)是本技术在扫描测量模式下的其余环的扫描区域示意图；图2(d)是本技术在中心测量模式下的中心环的扫描区域示意图；图3是本技术的半导体晶片无接触式厚度自动测试系统的工作流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术做进一步说明。图1是本技术的半导体晶片无接触式厚度自动测试系统结构示意图。本系统 适用于多种厚度，尺寸的半导体晶片的厚度测量应用。下面将结合附图，进行一系列详细描 述，来阐明本系统的工作过程。本系统由3个子功能模块组成信号传感模块，信号处理运算模块，驱动模块。信号传感模块由图1中的测试平台11，分别置于测试平台11上下两侧的电容式 传感器1和电容式传感器5，置于测试平台11下方的反射式光电传感器7组成。测试平台 11用于放置待测半导体晶片12。电容式传感器1用来感测电容式传感器1离开半导体晶 片12上表面的距离D1，电容式传感器5用来感测电容式传感器5离开半导体晶片12下表 面的距离D2。由于测量前传感器1，5都是固定的，之间的距离是D，所以测量的半导体晶片 12 的厚度 d = D-(D1+D2)。信号处理运算模块由图1中的信号处理模块26，模数转换模块25，微处理器20，步 进电机驱动21，电磁阀驱动22，以太网接口 23组成。信号处理模块26将从信号传感模块 输入来的模拟信号进行了通道选通，信号滤波等处理，然后送至模数转换模块25，模数转换 模块25将生成的信号数字量送至微处理器20，然后经过一系列运算后，得到了与厚度对应 的电压值。最后通过以太网接口 23将厚度电压数据发送到主控电脑。驱动模块由图1中的步进电机2，步进电机3，步进电机4，吸盘6，限位传感器8，限 位传感器9，复位传感器13，真空电磁阀10组成。步进电机2控制吸盘6Z轴(上下)方向 的运动。步进电机3控制吸盘6X轴(左右)方向的运动。步进电机4控制吸盘6旋转方 向的运动。限位传感器8用来限制步进电机3左右移动的范围，起到保护作用。限位传感 器9用来限制步进电机2上下移动的范围，起到保护作用。复位传感器13用来定位吸盘6 旋转的方向。真空电磁阀10控制真空的打开和关闭。上面介绍了各模块的组成和功能，在实际工作过程中各模块往往都是互相穿插着 来工作的，下面来介绍下整个厚度测试系统的工作流程，流程图见图3。步骤80，半导体晶片12到达测试平台11，反射式光电传感器7感测到有半导体晶 片12，并通过传感器接口 24传送到系统，整个厚度测试模块开始工作；步骤81，在步进电机2的控制下，吸盘6先上升，打开电磁阀10，吸住半导体晶片 12，继续上升到测试所需高度；步骤82，判断当前工作模式，如果是中心测试模式则执行步骤83。步骤84，若不是中心测试模式，而是五点测试模式则执行步骤85，86，87 ；步骤88，若不是五点测试模式，而是扫描模式则执行步骤89，90，91，92 ；步骤83，电容式传感器1和电容式传感器5分别感测半导体晶片12上表面和下表面的电压(电压与二者相对于半导体晶片的距离相对应)，测量的范围如图2(a)里的十字 部分，然后将测量电压输入给信号处理模块26，通过通道选通，模拟信号滤波等处理，再输 入给模数转换模块25，最后输入到微处理器20 ；步骤85，同步骤83;步骤86，微处理器20给步进电机驱动21指令，然后驱动控制步进电机4，旋转半 导体晶片12，同时测量厚度电压，测量的范围如图2(b)里的十字部分，同步骤83 ；步骤87，微处理器20给步进电机驱动21指令，控制步进电机2，3，4，使吸盘6和 晶片12回到初始位置；步骤89，同步骤83;步骤90，微处理器20给步进电机驱动21指令，然后驱动控制步进电机2，3，4，同 时旋转半导体晶片12，上下左右同时移动吸盘6，并且同时测量厚度电压，测量的范围如图 2(c)里的阴影部分，同步骤83;步骤91，微处理器20给步进电机驱动21指令，然后驱动控制步进电机2，3，4，同 时旋转半导体晶片12，上下左右同时移动吸盘6，并且同时测量厚度电压，测量的范围如图 2(d)里的阴影部分，同步骤83;步骤92，同步骤87;步骤93，微处理器20通过以太网接口 23把所有的厚度电压数据发送到主控模块， 供主控模块处理；步骤94，在步进电机2的控制下，吸盘6先下降，同时关闭电磁阀10，释放晶片12， 把晶片12放置在测试平台11 ；步骤95，步进电机2，4，结合限位传感器9和复位传感器13，进行复位，准备下一片 晶片的测试。以上对本技术的具体实施例进行了详细描述，但本技术并不限制于以上 描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该半导体晶片无接 触式厚度自动测量系统进行的等同修改和替代也都在本技术的范畴之中。因此，在不 脱离本技术的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本技术的范围 内。权利要求1.一种半导体晶片无接触式厚度自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体晶片无接触式厚度自动测试系统，其特征在于，包括：　　信号传感模块，其包括：测试平台，分别置于测试平台上下两侧的两个传感器，以及置于测试平台下方的光电传感器；信号处理运算模块，其与信号传感模块相连，包括：　　信号处理模块，模数转换模块，微处理器，步进电机驱动，电磁阀驱动，以太网接口和传感器接口，用于对信号传感模块传送的信号进行处理；　　驱动模块，其包括吸盘，Ｘ向限位传感器，Ｚ向限位传感器，复位传感器，真空电磁阀以及分别控制吸盘Ｘ向，Ｚ向和旋转运动的三个步进电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李福荣，陈罡，朱洪伟，
申请(专利权)人：上海星纳电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31