CN105140168A - 承载平台以及晶片厚度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种承载平台以及晶片厚度检测装置，其用于在检测单元检测晶片厚度时承载晶片，该承载平台包括平台本体，在平台本体的上表面设置有沿其周向间隔排布的多个凸台，多个凸台的上表面用于共同支撑晶片；并且，在各个凸台的上表面均设置有定位凸起，用以对置于多个凸台的上表面的晶片进行定位。本发明提供的承载平台，其可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

Description

承载平台以及晶片厚度检测装置

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种承载平台以及晶片厚度检测装置。

背景技术

在晶片(例如硅晶圆)的刻蚀工艺中晶片厚度方向上的刻蚀深度对后续的刻蚀工序的进行具有直接影响。为了获得准确的刻蚀深度，提高刻蚀工艺的准确性，通常需要在对晶片进行刻蚀之前，对晶片的厚度进行检测。检测晶片厚度的方法是在晶片表面不同位置上设定采样点，并采集各个采样点处的晶片厚度，然后通过数据分析获得该晶片的厚度。

图1现有的一种晶片厚度检测装置的结构示意图。如图1所示，晶片厚度检测装置包括用于承载晶片的承载平台10、用于检测采样点处的晶片厚度的检测镜头11以及用于驱动承载平台10运动，以使晶片表面上各个采样点逐一对准检测镜头11的驱动机构。其中，该驱动机构采用直线运动和旋转运动相结合的驱动方式，实现对基片表面上任意位置的全覆盖检测。具体地，该驱动机构包括旋转电机16、旋转电机固定平台12、直线导轨13、滑块14和直线电机15。在检测晶片厚度的过程中，首先，直线电机15驱动滑块14沿直线导轨13作直线运动，滑块14带动与之连接的旋转电机固定平台12和旋转电机16同步作直线运动，以使承载平台10沿晶片表面的径向运动，直至检测镜头11对准晶片表面的指定圆周处后停止运动。然后，旋转电机16驱动承载平台10自转，以使上述指定圆周上的各个采样点逐一对准检测镜头11。

为了保证晶片厚度检测装置的检测精度，就需要分别对承载平台10与检测镜头11的相对位置以及承载平台10和晶片的相对位置进行校准。为此，上述承载平台10采用如下结构，如图2所示，承载平台10采用十字型的薄板结构，在承载平台10的上表面上设置有垂直交叉的两个细长沟槽101，且两个细长沟槽101的交叉点与承载平台10上表面的中心重合，用以在校准过程中对承载平台10与检测镜头11的相对位置进行校准。而且，在承载平台10的上表面相互垂直的两个方向(即，沿十字型薄板相互垂直的两个长度方向)上对称分布有多排定位柱安装孔102，用以安装用于限定晶片在承载平台10上表面上的位置的定位柱(图中未示出)，并且安装在不同排的定位柱安装孔102中的定位柱可对不同尺寸的晶片进行定位。

上述承载平台10在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：

由于上述承载平台10采用薄板结构，其上表面为平面，这使得无法利用机械手等传输装置自动进行取片或放片的操作，而仅能人工进行取片或放片的操作，从而无法实现晶片厚度的全自动化检测。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种承载平台以及晶片厚度检测装置，其可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

为实现本发明的目的而提供一种承载平台，用于在检测单元检测晶片厚度时承载晶片，所述承载平台包括平台本体，在所述平台本体的上表面设置有沿其周向间隔排布的多个凸台，所述多个凸台的上表面用于共同支撑晶片；并且，在各个凸台的上表面均设置有定位凸起，用以对置于所述多个凸台的上表面的晶片进行定位。

优选的，各个所述定位凸起的内表面均为圆弧面，并且所述圆弧面与所述凸台的上表面相互垂直，且所述圆弧面的半径与所述晶片的半径相等；或者，所述圆弧面相对于所述凸台的上表面倾斜，且所述圆弧面在竖直方向上各个位置的半径由上而下逐渐减小，并且所述圆弧面的最小半径与所述晶片的半径相等。

优选的，在每个所述凸台的上表面设置有防滑部件，用以采用摩擦固定的方式将所述晶片固定在所述凸台上。

优选的，所述防滑部件包括胶圈或者胶垫。

优选的，在所述平台本体上表面的中心设置有中心孔，用于安装机械手定位块；所述机械手定位块用于对所述机械手与所述承载平台之间的相对位置进行定位。

优选的，在所述平台本体上表面还设置有沿其周向间隔设置的四条狭长沟槽，每条狭长沟槽在长度方向上的中心线沿所述平台本体上表面的径向延伸，并且相邻的两条狭长沟槽相互垂直；每条狭长沟槽具有预设直线度，并且相邻的两条狭长沟槽之间具有预设垂直度；使所述承载平台沿方向相同的其中两条狭长沟槽的长度方向水平移动，同时使所述检测单元朝向所述平台本体上表面发射检测信号，并接收由所述平台本体上表面反射回来的反馈信号；判断该反馈信号是否在整个移动过程中均来自所述狭长沟槽，若是，则确定所述承载平台与所述检测单元之间没有位置偏差。

优选的，在所述平台本体上表面还设置有沿其周向间隔设置的多个长圆弧形通孔，用于使所述平台本体允许对其圆周方向上的位置进行调整，以在所述承载平台移动过程中，保证所述反馈信号均来自所述狭长沟槽；在每个长圆弧形通孔内设置有螺钉，用以在完成所述平台本体在其圆周方向上的位置的调整之后，固定所述承载平台。

优选的，在所述平台本体上表面还设置有沿其周向间隔设置的多个螺纹通孔以及与每个螺纹通孔螺纹配合的螺钉，通过调节各个螺纹通孔和其内的螺钉在所述螺纹通孔的轴向上的相对位置，来调节所述平台本体上表面的水平度。

优选的，每个凸台在所述平台本体的上表面上投影的形状包括三角形、圆形、多边形或者椭圆形。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种晶片厚度检测装置，其包括用于承载晶片的承载平台、用于检测晶片表面不同位置处的晶片厚度的检测单元以及用于驱动所述承载平台运动的驱动机构，其中，所述承载平台采用了本发明提供的上述承载平台分别对所述承载平台与所述检测单元的相对位置，以及所述承载平台和晶片的相对位置进行校准。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的承载平台，其在平台本体的上表面上设置有沿其周向间隔排布的多个凸台，用于共同支撑晶片。由于置于凸台上表面上的晶片与平台本体之间具有可供机械手通过的竖直间隙，因而可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

本发明提供的晶片厚度检测装置，其通过采用本发明提供的承载平台，可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

附图说明

图1为现有的一种晶片厚度检测装置的结构示意图；

图2为现有的承载平台的俯视图；

图3为本发明实施例提供的承载平台的立体图；

图4A为本发明实施例提供的承载平台的俯视图；

图4B为沿图4A中A-A线的剖视图；

图4C为图4A中的承载平台在承载晶片时的俯视图；

图5A为对机械手与承载平台进行定位的示意图；

图5B为机械手定位块与承载平台的位置关系图；

图5C为图5B中I区域的放大图；以及

图6为本发明实施例提供的承载平台在机械手取出晶片时的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的承载平台以及晶片厚度检测装置进行详细描述。

请一并参阅图3-图6，本发明实施例提供的承载平台用于在检测单元检测晶片厚度时承载晶片，其包括平台本体21，在平台本体21的上表面设置有沿其周向间隔排布的多个凸台22，多个凸台22的上表面用于共同支撑晶片30，在本实施例中，凸台22的数量为四个，且四个凸台22沿平台本体21的上表面的周向间隔排布，且关于平台本体21的上表面中心对称分布；并且每个凸台22在平台本体21的上表面投影的形状近似为三角形，如图3和图5所示。当然，在实际应用中，凸台的数量也可以为两个、三个或者五个以上，而且，每个凸台在平台本体的上表面上投影的形状还可以为圆形、多边形或者椭圆形等的其他任意形状，只要凸台可以稳定地支撑晶片即可。

由图5可知，置于凸台22的上表面的晶片30与平台本体21之间具有竖直间隙，当需要利用机械手31自凸台22取出晶片30时，首先，机械手31水平移动至该竖直间隙内；然后，机械手31上升，此时晶片30脱离凸台22，并由机械手31承载，即可完成取出晶片的操作。放置晶片的操作与上述取出晶片的操作相类似，在此不再赘述。

在实际应用中，上述竖直间隙的尺寸只要保证使机械手31能够通过即可。由此，借助多个凸台22共同支撑晶片30，可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

而且，在各个凸台22的上表面均设置有定位凸起221，用以对置于多个凸台22的上表面上的晶片30进行定位，即，限制晶片30在凸台22上的位置。在本实施例中，各个定位凸起221的内表面(即，朝向平台本体21的中心的侧面)均为圆弧面，该圆弧面相对于凸台22的上表面倾斜，即，该圆弧面的半径在竖直方向上各个位置的半径由上而下逐渐减小，且其最小半径与晶片的半径近似相等，如图4B和4C所示。换言之，各个定位凸起221设置在凸台22的上表面，且位于该上表面用于支撑晶片30所在区域的外围，并且由所有定位凸起221的内表面共同形成的圆形内缘与置于凸台22上表面的晶片30的外周壁面相配合，从而实现对置于多个凸台22的上表面的晶片30进行定位。

在利用机械手31将晶片30放置于凸台22的上表面时，晶片30在脱离机械手31之后，会通过自身重力沿倾斜的圆弧面下落至凸台22的上表面上，从而自动实现对其在凸台上表面上的位置的校准。当然，在实际应用中，上述圆弧面也可以与凸台的上表面相互垂直，此时该圆弧面的半径应与晶片的半径近似相等。

由于定位凸起221的内表面均为可与晶片30的外周壁面相配合的圆弧面，换言之，定位凸起221是通过“面与面”或“线与线”接触的方式实现对晶片的定位，这与现有技术中定位柱通过“点与点”接触的方式相比，可以更稳固地将晶片固定在凸台上的指定位置，从而可以避免承载平台的运动速度较高时，可能会出现的晶片相对于平台本体上表面滑动的情况，进而可以提高晶片厚度检测装置的检测精度。

在本实施中，在每个凸台22的上表面设置有防滑部件(图中未示出)，用以采用摩擦固定的方式将晶片30固定在凸台22上。防滑部件相对于凸台22的上表面具有较高的粗糙度，从而可以增大与晶片30之间的摩擦力，进而可以避免晶片30相对于平台本体21上表面滑动。在实际应用中，防滑部件可以包括诸如胶圈或者胶垫等的可与晶片之间产生较大摩擦力的零件。此外，该防滑部件可以采用下述方式固定在凸台22的上表面，即：在每个凸台22的上表面设置有安装槽222，通过将防滑部件固定在安装槽222内，来实现对该防滑部件的固定。优选的，可以使防滑部件的一部分位于安装槽222内，防滑部件的另一部分位于安装槽222外，即，使防滑部件的其中一部分能够相对于凸台22的上表面凸起，从而更有利于防止晶片30相对于平台本体21上表面滑动。当然，在实际应用中，本发明对防滑部件的结构和固定在凸台的上表面的方式没有特别的限制，只要其能够起到上述防滑作用即可。

在本实施例中，在平台本体21上表面的中心设置有中心孔213，如图4A所示，用于安装机械手定位块(图中未示出)。该机械手定位块用于对机械手与承载平台之间的相对位置进行定位。机械手利用该机械手定位块进行定位的方式具体可以为：如图5A-5C所示，在机械手定位块42的下表面上设置有一凸起421，当机械手定位块42被放置于平台本体21的上表面时，该凸起421位于中心孔213内，且二者公差配合。优选的，凸起421可以采用精度较高的圆弧形轮廓，以便与中心孔213准确匹配。

当机械手定位块42被放置于平台本体21的上表面，且使凸起421位于中心孔213内之后，将机械手31平移至承载平台附近，然后进行机械手31的示教操作，以逐渐将位于机械手31中心的半圆形结构与机械手定位块42的圆柱状侧壁相互贴合，当二者相互贴合时，即可确定机械手31相对于承载平台的位置，然后将机械手31当前的位置记录并且保存在示教盒中，从而完成机械手31的定位操作。另外，在进行工艺之前，需要将机械手定位块42自承载平台上取下并保存。

如图4B所示，在本实施例中，在平台本体21下表面的中心还设置有定位销孔216，平台本体21和旋转轴33借助设置在定位销孔216内的定位销32实现对平台本体21和旋转轴33的定位，如图6所示。在实际应用中，可以将定位销孔与定位销之间的定位公差设计得紧一些，以提高定位精度。

在本实施例中，在平台本体21上表面还设置有沿其周向间隔设置的四条狭长沟槽214，每条狭长沟槽214在长度方向上的中心线沿平台本体21上表面的径向延伸，并且相邻的两条狭长沟槽214相互垂直，如图4A和4B所示。而且，每条狭长沟槽214具有预设直线度，并且相邻的两条狭长沟槽214之间具有预设垂直度。

在需要利用检测单元检测晶片厚度之前，通常需要校准承载平台与检测单元之间的相对位置，即，承载平台与检测单元分别在承载平台的径向和圆周方向上的相对位置，以提高检测精度。校准的具体方式为，即：使承载平台沿方向相同的其中两条狭长沟槽214的长度方向水平移动，同时使检测单元朝向平台本体21上表面发射检测信号，并接收由平台本体21上表面反射回来的反馈信号；判断该反馈信号是否在整个移动过程中均来自狭长沟槽214，若是，则确定承载平台与检测单元之间没有位置偏差；若否，则需要重新调整承载平台与检测单元之间的相对位置，以消除该位置偏差。

优选的，首先使承载平台沿图4A中位于平台本体21上表面的中心左右两侧的两条狭长沟槽214的长度方向水平移动，然后使承载平台旋转90°，再使承载平台沿图4A中位于平台本体21上表面的中心上下两侧的两条狭长沟槽214的长度方向水平移动。若承载平台在相互垂直的两个径向方向上均没有位置偏差，即，在承载平台沿上述两个方向水平移动的整个过程中，由平台本体21上表面反射回来的反馈信号均来自狭长沟槽214，则可以判断承载平台与检测单元在垂直方向上的直线重合度。在实际应用中，每条狭长沟槽的宽度和长度可以根据检测单元以及检测精度的要求而设定。

优选的，在将承载平台与旋转轴固定连接之前，调整承载平台在其圆周方向上的位置，即，略微旋转承载平台，以进一步保证上述反馈信号均来自狭长沟槽214，从而使承载平台与检测单元之间没有位置偏差。调整承载平台在其圆周方向上的位置的方式具体可以为，即：在平台本体21上表面还设置有沿其周向间隔设置的四个长圆弧形通孔211，用于使平台本体21允许对其圆周方向上的位置进行调整。此外，在每个长圆弧形通孔211内设置有螺钉(图中未示出)，用以在完成平台本体21在其圆周方向上的位置的调整之后，固定承载平台(与旋转轴固定在一起)。

当然，在实际应用中，长圆弧形通孔的数量也可以为两个、三个或者五个以上，并且每个长圆弧形通孔在平台本体上表面的圆周方向上的长度可以根据具体情况自由设定。

优选的，在平台本体21上表面上还设置有一长圆孔215，并在承载平台上方，且位于长圆孔215所在圆周处设置一传感器，用于朝向平台本体21上表面发射检测信号，并接收由平台本体21上表面反射回来的反馈信号，从而可以实现对承载平台的旋转角度进行检测，即，检测承载平台在其圆周方向上的位置，以更精确地实现对承载平台的定位。

在本实施例中，在平台本体21上表面上还是设置有沿其周向间隔设置的多个螺纹通孔212以及与每个螺纹通孔212螺纹配合的螺钉(例如，顶丝)(图中未示出)，通过调节各个螺纹通孔212和其内的螺钉在螺纹通孔212的轴向上的相对位置，来调节平台本体21上表面的水平度。容易理解，在调节平台本体21上表面的水平度时，部分或全部螺钉的下端应贯穿平台本体21的厚度，并自平台本体21的下表面伸出，且顶住旋转轴33的顶面。螺钉伸出平台本体21的下表面的部分可以补偿平台本体21上表面相对于水平面的倾斜角度，从而可以使平台本体21上表面趋于水平。

需要说明的是，在实际应用中，承载平台的水平直线运动以及旋转运动可以但不限于采用现有技术中的驱动机构来实现，该驱动机构的结构和功能参见背景技术和图1，2。

综上所述，本发明实施例提供的承载平台，其在平台本体的上表面上设置有沿其周向间隔排布的多个凸台，用于共同支撑晶片。由于置于凸台上表面上的晶片与平台本体之间具有可供机械手通过的竖直间隙，因而可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种晶片厚度检测装置，其包括用于承载晶片的承载平台、用于检测晶片表面不同位置处的晶片厚度的检测单元以及用于驱动承载平台运动的驱动机构。其中，承载平台采用了本发明实施例提供的上述承载平台，用以分别对该承载平台与检测单元的相对位置，以及承载平台和晶片的相对位置进行校准。

本发明实施例提供的晶片厚度检测装置，其通过采用本发明实施例提供的上述承载平台，可以利用机械手自动进行取放晶片的操作，从而可以实现晶片厚度检测的全自动化。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种承载平台，用于在检测单元检测晶片厚度时承载晶片，其特征在于，所述承载平台包括平台本体，在所述平台本体的上表面设置有沿其周向间隔排布的多个凸台，所述多个凸台的上表面用于共同支撑晶片；并且，

在各个凸台的上表面均设置有定位凸起，用以对置于所述多个凸台的上表面的晶片进行定位。

2.根据权利要求1所述的承载平台，其特征在于，各个所述定位凸起的内表面均为圆弧面，并且

所述圆弧面与所述凸台的上表面相互垂直，且所述圆弧面的半径与所述晶片的半径相等；或者，所述圆弧面相对于所述凸台的上表面倾斜，且所述圆弧面在竖直方向上各个位置的半径由上而下逐渐减小，并且所述圆弧面的最小半径与所述晶片的半径相等。

3.根据权利要求1所述的承载平台，其特征在于，在每个所述凸台的上表面设置有防滑部件，用以采用摩擦固定的方式将所述晶片固定在所述凸台上。

4.根据权利要求3所述的承载平台，其特征在于，所述防滑部件包括胶圈或者胶垫。

5.根据权利要求1所述的承载平台，其特征在于，在所述平台本体上表面的中心设置有中心孔，用于安装机械手定位块；

所述机械手定位块用于对所述机械手与所述承载平台之间的相对位置进行定位。

6.根据权利要求1所述的承载平台，其特征在于，在所述平台本体上表面还设置有沿其周向间隔设置的四条狭长沟槽，每条狭长沟槽在长度方向上的中心线沿所述平台本体上表面的径向延伸，并且相邻的两条狭长沟槽相互垂直；每条狭长沟槽具有预设直线度，并且相邻的两条狭长沟槽之间具有预设垂直度；

使所述承载平台沿方向相同的其中两条狭长沟槽的长度方向水平移动，同时使所述检测单元朝向所述平台本体上表面发射检测信号，并接收由所述平台本体上表面反射回来的反馈信号；判断该反馈信号是否在整个移动过程中均来自所述狭长沟槽，若是，则确定所述承载平台与所述检测单元之间没有位置偏差。

7.根据权利要求6所述的承载平台，其特征在于，在所述平台本体上表面还设置有沿其周向间隔设置的多个长圆弧形通孔，用于使所述平台本体允许对其圆周方向上的位置进行调整，以在所述承载平台移动过程中，保证所述反馈信号均来自所述狭长沟槽；

在每个长圆弧形通孔内设置有螺钉，用以在完成所述平台本体在其圆周方向上的位置的调整之后，固定所述承载平台。

8.根据权利要求1所述的承载平台，其特征在于，在所述平台本体上表面还设置有沿其周向间隔设置的多个螺纹通孔以及与每个螺纹通孔螺纹配合的螺钉，通过调节各个螺纹通孔和其内的螺钉在所述螺纹通孔的轴向上的相对位置，来调节所述平台本体上表面的水平度。

9.根据权利要求1所述的承载平台，其特征在于，每个凸台在所述平台本体的上表面上投影的形状包括三角形、圆形、多边形或者椭圆形。

10.一种晶片厚度检测装置，其包括用于承载晶片的承载平台、用于检测晶片表面不同位置处的晶片厚度的检测单元以及用于驱动所述承载平台运动的驱动机构，其特征在于，所述承载平台采用权利要求1-9任意一项所述的承载平台分别对所述承载平台与所述检测单元的相对位置，以及所述承载平台和晶片的相对位置进行校准。