TWI705229B

TWI705229B - 晶圓厚度偵測裝置及其方法

Info

Publication number: TWI705229B
Application number: TW108101327A
Authority: TW
Inventors: 謝竣傑
Original assignee: 亦立科技有限公司
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-09-21
Also published as: TW202026595A

Abstract

本創作一種晶圓厚度偵測裝置包含第一偵測組、第二偵測組及計算模組，晶圓具有一已知的直徑長度M及未知的厚度d1，晶圓與水平面夾角為未知的θ1，第一偵測組包括第一發射元件及第一接收元件，第一發射元件發射水平光源至晶圓，第一接收元件量測晶圓在垂直面所產生的垂直投影量，第二偵測組包括第二發射元件及第二接收元件，第二發射元件發射與水平面夾角為已知的θ2光源至晶圓，第二接收元件量測晶圓在相對第二發射元件的光源的垂直投影量，計算模組與第一接收元件和第二接收元件訊號相連，接收第一接收元件與第二接收元件所量測的垂直投影量，並代入晶圓直徑長度M及第二發射元件光源夾角θ2，計算得知晶圓的厚度d1。

Description

晶圓厚度偵測裝置及其方法

本創作是一種晶圓厚度偵測裝置及其方法，特別是指一種透過對晶圓照光與量測投影量來計算得知晶圓厚度的晶圓厚度偵測裝置及其方法。

半導體產業的各種製程中，例如磊晶、蝕刻等等，對於厚度的要求相當精密，晶圓若有恰當的厚度能有效提高良率。

但實際上在整個製程中，晶圓持續地進行不同的製程，當中因為運送、製程處理、人為操作等等因素，可能造成晶圓厚度改變、晶圓破裂、晶圓毀損等缺陷，有時缺陷相當細微僅僅反應在微小的厚度差異上，但最終卻會造成良率下降。

因此，確保晶圓具有恰當厚度，也就是晶圓厚度能夠落在標準厚度範圍內，除能提高良率，也可減少晶圓在機台中破損的情況，避免造成機台汙染，而能節省額外處理的人力和時間成本。

所以，精確且快速地在各項製程前預先量測晶圓厚度，將有助於提升半導體產業的製程效益。

習知的一種方式是使用阻斷式光感測法來量測晶圓厚度，也就是用雷射光點穿透晶圓以量測光點偏移量，再反推得知晶圓厚度，但日前晶圓厚度已經可能小於雷射光點，造成此方法的量測不精確。

習知的另一種常見的晶圓厚度量測方式，是設置量測機台，將晶圓一片接著一片地夾放至量測機台的載盤，接著利用量測機台上的探針進行晶圓厚度量測，但此探針量測方法的缺點如下：

一、必須增加額外程序：以機械手臂將晶圓在晶舟等存放裝置與量測機台間來回移動，而在移動過程中若稍有位移偏差都可能造成晶圓傳輸失敗、滑片、掉片、缺角、破片等等狀況。

二、必須另外增設機台：增加設備成本，且使製程耗力費時。

此外，由於晶圓放置時可能並非呈現完美水平，有可能與水平面具有夾角，如何將晶圓非水平而略有傾斜的狀況考慮進去來得到真確的晶圓厚度值，為目前業界亟待解決的問題。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本創作之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在。

因此，一種可以便利、精確且安全地偵測晶圓厚度的裝置及其方法，為目前相關業者的研發目標之一。

因此，本創作之目的，即在提供一種可以便利、精確且安全地偵測晶圓厚度的裝置及其方法。

本創作一種晶圓厚度偵測裝置，是配置於一半導體機台，一晶圓具有一已知的直徑長度M及一未知的厚度d1，該晶圓與水平面夾角為未知的θ1，該晶圓厚度偵測裝置包含一第一偵測組、一第二偵測組，及一計算模組，該第一偵測組包括一第一發射元件及一第一接收元件，該第一發射元件發射一水平光源至該晶圓，該第一接收元件量測該晶圓在一垂直面所產生的垂直投影量，該第二偵測組包括一第二發射元件及一第二接收元件，該第二發射元件發射一與水平面夾角為已知的θ2光源至該晶圓，該第二接收元件量測該晶圓在一相對該第二發射元件的光源的垂直投影量，該計算模組與該第一接收元件和該第二接收元件訊號相連，接收該第一接收元件與該第二接收元件所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓直徑長度M及已知的該第二發射元件所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓的厚度d1。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，該第一發射元件與該第二發射元件位於同一垂直線上。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，設定關係式組(1)：

θ1＜2°；

θ2＜2°；

β=π÷180=0.0175；

sinθ1≅ β×θ1；

cosθ1≅1；

sinθ2≅β×θ2；

cosθ2≅1 (1)，

其中，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，β為已知係數。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，設定該第一接收元件的讀值與該第一發射元件使該晶圓在垂直面所產生的垂直投影量的關係式(2)：

α×Y1 = M×sinθ1+d1×cosθ1 (2)，

其中，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，設定該第二接收元件的讀值，與該第二發射元件使該晶圓在相對該第二發射元件的光源的垂直面所產生的垂直投影量的關係式(3)：

α×Y2 = M×sin(θ2-θ1)+d1×cos(θ2-θ1) (3)，

其中，α是已知的單位轉換參數，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，將條件式組(1)代入關係式(2)，計算得知關係式(4)：

α×Y1 = M×sinθ1+d1×cosθ1

= M×sinθ1+d1

= M×β×θ1+d1 (4)，

其中，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，β為已知係數，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，將條件式組(1)代入關係式(3)，計算得知關係式(5)：

α×Y2 = M×sin(θ2-θ1)+d1×cos(θ2-θ1)

= M×β×(θ2-θ1)+d1 (5)，

其中，α是已知的單位轉換參數，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，β為已知係數，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，將關係式(4)與關係式(5)相減，計算得知關係式(6)：

α×(Y1-Y2) = M×β×(2θ1-θ2) ，

θ1 =[α×(Y1-Y2)÷(M×β) + θ2]÷2

=[sin-1(α×(Y1-Y2)÷M) + θ2] ÷2 (6)，

其中，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，β為已知係數，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角。

本創作之晶圓厚度偵測裝置中，在該計算模組中，將關係式(6)代入關係式(4)：

θ1 =[sin-1(α×(Y1-Y2)÷M) + θ2] ÷2 (6)，

d1=α×Y1-M×sinθ1 (4)，

其中，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，而得知晶圓厚度d1。

本創作一種晶圓厚度偵測方法，適用於一半導體機台，一晶圓具有一已知的直徑長度M及一未知的厚度d1，該晶圓與水平面夾角為未知的θ1，該晶圓厚度偵測方法包含以下步驟：

一第一偵測步驟：一第一發射元件發射一水平光源至該晶圓，接著一第一接收元件量測該晶圓在一垂直面所產生的垂直投影量；

一第二偵測步驟：一第二發射元件發射一與水平面夾角為已知的θ2光源至該晶圓，接著一第二接收元件量測該晶圓在一相對該第二發射元件的光源的垂直投影量；及

一計算步驟：一計算模組接收該第一接收元件與該第二接收元件所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓直徑長度M及已知的該第二發射元件所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓的厚度d1。

本創作之功效在於，利用該第一接收元件與該第二接收元件所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓直徑長度M及已知的該第二發射元件所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓的厚度d1，確實達成便利、精確且安全地偵測晶圓厚度的目的。

有關本創作之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本創作被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本創作一種晶圓厚度偵測裝置1，是配置於一半導體機台2。本創作晶之半導體機台2通常使用晶圓載具裝載埠傳送LPT(Load Port Transfer)機台，也可以架設於薄膜製程機台、黃光製程機台、蝕刻製程機台、化學研磨製程機台、擴散製程機台上，便利地於製程行量測厚度。

一晶圓3具有一已知的直徑長度M及一未知的厚度d1，該晶圓3與水平面夾角為未知的θ1。

該晶圓厚度偵測裝置1包含一第一偵測組11、一第二偵測組12，及一計算模組13。

該第一偵測組11包括一第一發射元件111及一第一接收元件112，該第一發射元件111發射一水平光源至該晶圓3，該第一接收元件112量測該晶圓3在一垂直面所產生的垂直投影量。

該第二偵測組12包括一第二發射元件121及一第二接收元件122，該第二發射元件121發射一與水平面夾角為已知的θ2光源至該晶圓3，該第二接收元件122量測該晶圓3在一相對該第二發射元件121的光源的垂直投影量。

值得一提的是，該晶圓3固定於晶舟內，並以晶舟傳送盒4(SMIF Pod)覆蓋晶舟，晶舟傳送盒4置放於半導體機台2上，半導體機台2會將晶舟傳送盒4打開。該第一偵測組11與該第二偵測組12固定裝設於半導體機台2上。該第一發射元件111與該第一接收元件112相對設置，該第二發射元件121與該第一接收元件112相對設置。

藉由晶圓3部分遮蔽由該第一發射元件111、該第二發射元件121所發出之光源，該第一接收元件112、該第二接收元件122再接收其它未被遮蔽之光源。該第一發射元件111與該第二發射元件121所發射之光源面積量大於單片晶圓3厚度。另外，當該第一偵測組11與該第二偵測組12之數量為多個時，可與每片晶圓3位置相互對應，即可針對多片晶圓3同時量測其厚度，惟在圖1中僅以一組作為示意。值得一提的是，該第一發射元件111、該第二發射元件121在此並不特別加以限制，可以是雷射光發射器、紅外線發射器等，而收發方式，可以是收發分離方式、收發一體方式、回歸反射型收發方式等等。

更進一步說明的是，該第一發射元件111與該第二發射元件121位於同一垂直線上。值得一提的是，該第一偵測組11與該第二偵測組12也可以是可升降地固定於半導體機台2兩側(圖未示)，以利晶舟傳送盒4傳送動作。

此外，當晶舟傳送盒4未開啟時也可以進行厚度量測，該第一發射元件111與該第二發射元件121發射可穿透晶舟傳送盒4的’光源，就可對晶圓3進行厚度量測，再扣除晶舟傳送盒4的光線折射誤差後進行計算，若發現有厚度異常的晶圓3再開啟晶舟傳送盒4取出指定晶圓3，減少晶舟傳送盒4開啟時間來避免汙染。

該計算模組13與該第一接收元件112和該第二接收元件122訊號相連，接收該第一接收元件112與該第二接收元件122所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓3直徑長度M及已知的該第二發射元件121所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓3的厚度d1。

配合參閱圖2與圖3，本創作之晶圓厚度偵測裝置1中，由於該晶圓3與水平面的夾角極小，該第二發射元件121也趨近於水平，因此在該計算模組13中，可以設定下列關係式組(1)，將能夠有效地簡化後續的計算：

θ1＜2°；

θ2＜2°；

β=π÷180=0.0175；

sinθ1≅ β×θ1；

cosθ1≅1；

sinθ2≅β×θ2；

cosθ2≅1 (1)，

其中，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，θ2為已知的該第二發射元件121所發射的光源與水平面的夾角，β為已知係數，在稍後的計算中將利用β來簡化計算過程。

接著，在該計算模組13中，設定該第一接收元件112的讀值與該第一發射元件111使該晶圓3在垂直面所產生的垂直投影量的關係式(2)：

α×Y1 = M×sinθ1+d1×cosθ1 (2)，

其中，α是已知的單位轉換參數(mm/ADC)，Y1為已知的該第一接收元件112的讀值(ADC)，M為已知的晶圓3直徑長度，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，d1為未知的晶圓3的厚度。

接著，在該計算模組13中，設定該第二接收元件122的讀值，與該第二發射元件121使該晶圓3在相對該第二發射元件121的光源的垂直面所產生的垂直投影量的關係式(3)：

α×Y2 = M×sin(θ2-θ1)+d1×cos(θ2-θ1) (3)，

其中，α是已知的單位轉換參數(mm/ADC)，Y2為已知的該第二接收元件122的讀值(ADC)，M為已知的晶圓3直徑長度，θ2為已知的該第二發射元件121所發射的光源與水平面的夾角，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，d1為未知的晶圓3的厚度。

接著，在該計算模組13中，將條件式組(1)代入關係式(2)，計算得知關係式(4)：

α×Y1 = M×sinθ1+d1×cosθ1

= M×sinθ1+d1

= M×β×θ1+d1 (4)，

其中，α是已知的單位轉換參數(mm/ADC)，Y1為已知的該第一接收元件112的讀值(ADC)，M為已知的晶圓3直徑長度，β為已知係數，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，d1為未知的晶圓3的厚度。

接著，在該計算模組13中，將條件式組(1)代入關係式(3)，計算得知關係式(5)：

α×Y2 = M×sin(θ2-θ1)+d1×cos(θ2-θ1)

= M×β×(θ2-θ1)+d1 (5)，

其中，α是已知的單位轉換參數(mm/ADC)，Y2為已知的該第二接收元件122的讀值(ADC)，M為已知的晶圓3直徑長度，β為已知係數，θ2為已知的該第二發射元件121所發射的光源與水平面的夾角，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，d1為未知的晶圓3的厚度。

接著，在該計算模組13中，將關係式(4)與關係式(5)相減，計算得知關係式(6)：

α×(Y1-Y2) = M×β×(2θ1-θ2) ，

θ1 =[α×(Y1-Y2)÷(M×β) + θ2]÷2

=[sin-1(α×(Y1-Y2)÷M) + θ2] ÷2 (6)，

其中，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，α是已知的單位轉換參數(mm/ADC)，Y1為已知的該第一接收元件112的讀值(ADC)，Y2為已知的該第二接收元件122的讀值(ADC)，M為已知的晶圓3直徑長度，β為已知係數，θ2為已知的該第二發射元件121所發射的光源與水平面的夾角。

本創作之晶圓厚度偵測裝置1中，在該計算模組13中，將關係式(6)代入關係式(4)：

θ1 =[sin-1(α×(Y1-Y2)÷M) + θ2] ÷2 (6)，

d1=α×Y1-M×sinθ1 (4)，

其中，θ1為未知的該晶圓3與水平面夾角，α是已知的單位轉換參數(mm/ADC)，Y1為已知的該第一接收元件112的讀值(ADC)，Y2為已知的該第二接收元件122的讀值(ADC)，M為已知的晶圓3直徑長度，在本第一較佳實施例中，M為200mm，θ2為已知的該第二發射元件121所發射的光源與水平面的夾角，而得知晶圓3厚度d1。

配合參閱圖4，本創作一種晶圓3厚度偵測方法包含以下步驟：

一第一偵測步驟100：該第一發射元件111發射水平光源至該晶圓3，接著該第一接收元件112量測該晶圓3在垂直面所產生的垂直投影量。

一第二偵測步驟200：該第二發射元件121發射與水平面夾角為已知的θ2光源至該晶圓3，接著該第二接收元件122量測該晶圓3在相對該第二發射元件121的光源的垂直投影量。

一計算步驟300：該計算模組13接收該第一接收元件112與該第二接收元件122所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓3直徑長度M及已知的該第二發射元件121所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓3的厚度d1。

值得說明的是，該第一偵測步驟100與該第二偵測步驟200可以互換順序，或是同步進行皆可，凡本領域中具有通常知識者可以根據本創作的說明書合理推得，故此等變換仍屬本創作之範疇。

綜上所述，本創作功效在於，利用該第一接收元件112與該第二接收元件122所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓3直徑長度M及已知的該第二發射元件121所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓3的厚度d1，確實達成便利、精確且安全地偵測晶圓3厚度的目的。

此外，由於晶圓3放置時可能並非呈現完美水平，如何將晶圓3非水平而略有傾斜的狀況考慮進去來得到真確的晶圓厚度d1，由上述的說明將可以清楚解決這個的問題，確實達成本創作之目的。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單等效變化與修飾，皆仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

1 晶圓厚度偵測裝置 11 第一偵測組 111 第一發射元件 112 第一接收元件 12 第二偵測組 121 第二發射元件 122 第二接收元件 13 計算模組 2 半導體機台 3 晶圓 4 晶舟傳送盒 M 晶圓直徑長度 θ2 第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角 θ1 晶圓與水平面夾角 d1 晶圓厚度 100 第一偵測步驟 200 第二偵測步驟 300 計算步驟

圖 1 是立體圖，說明本創作晶圓厚度偵測裝置的第一較佳實施例；

圖 2 是示意圖，說明本第一較佳實施例的第一偵測組與第二偵測組；

圖 3 是示意圖，說明本第二較佳實施例的第一偵測組與第二偵測組的等效示意圖；及

圖 4 是流程圖，說明本創作晶圓厚度偵測方法的第一較佳實施例。

111 第一發射元件 121 第二發射元件 3 晶圓 M 晶圓直徑長度 θ1 晶圓與水平面夾角 θ2 第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角 d1 晶圓厚度

Claims

一種晶圓厚度偵測裝置，是配置於一半導體機台，一晶圓具有一已知的直徑長度M及一未知的厚度d1，該晶圓與水平面夾角為未知的θ1，該晶圓厚度偵測裝置包含：一第一偵測組，包括一第一發射元件及一第一接收元件，該第一發射元件發射一水平光源至該晶圓，該第一接收元件量測該晶圓在一垂直面所產生的垂直投影量；一第二偵測組，包括一第二發射元件及一第二接收元件，該第二發射元件發射一與水平面夾角為已知的θ2光源至該晶圓，該第二接收元件量測該晶圓在一相對該第二發射元件的光源的垂直投影量；及一計算模組，與該第一接收元件和該第二接收元件訊號相連，接收該第一接收元件與該第二接收元件所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓直徑長度M及已知的該第二發射元件所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓的厚度d1。
根據申請專利範圍第 1 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，該第一發射元件與該第二發射元件位於同一垂直線上。
根據申請專利範圍第 2 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，設定關係式組(1)： θ1＜2°； θ2＜2°； β=π÷180=0.0175； sinθ1≅ β×θ1； cosθ1≅1； sinθ2≅β×θ2； cosθ2≅1 (1)，其中，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，β為已知係數。
根據申請專利範圍第 3 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，設定該第一接收元件的讀值與該第一發射元件使該晶圓在垂直面所產生的垂直投影量的關係式(2)： α×Y1 = M×sinθ1+d1×cosθ1 (2)，其中，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。
根據申請專利範圍第 4 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，設定該第二接收元件的讀值，與該第二發射元件使該晶圓在相對該第二發射元件的光源的垂直面所產生的垂直投影量的關係式(3)： α×Y2 = M×sin(θ2-θ1)+d1×cos(θ2-θ1) (3)，其中，α是已知的單位轉換參數，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。
根據申請專利範圍第 5 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，將條件式組(1)代入關係式(2)，計算得知關係式(4)： α×Y1 = M×sinθ1+d1×cosθ1 = M×sinθ1+d1 = M×β×θ1+d1 (4)，其中，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，β為已知係數，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。
根據申請專利範圍第 6 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，將條件式組(1)代入關係式(3)，計算得知關係式(5)： α×Y2 = M×sin(θ2-θ1)+d1×cos(θ2-θ1) = M×β×(θ2-θ1)+d1 (5)，其中，α是已知的單位轉換參數，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，β為已知係數，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，d1為未知的晶圓的厚度。
根據申請專利範圍第 7 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，將關係式(4)與關係式(5)相減，計算得知關係式(6)： α×(Y1-Y2) = M×β×(2θ1-θ2) ， θ1 =[α×(Y1-Y2)÷(M×β) + θ2]÷2 =[sin-1(α×(Y1-Y2)÷M) + θ2] ÷2 (6)，其中，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，β為已知係數，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角。
根據申請專利範圍第 8 項所述之晶圓厚度偵測裝置，其中，在該計算模組中，將關係式(6)代入關係式(4)： θ1 =[sin-1(α×(Y1-Y2)÷M) + θ2] ÷2 (6)， d1=α×Y1-M×sinθ1 (4)，其中，θ1為未知的該晶圓與水平面夾角，α是已知的單位轉換參數，Y1為已知的該第一接收元件的讀值，Y2為已知的該第二接收元件的讀值，M為已知的晶圓直徑長度，θ2為已知的該第二發射元件所發射的光源與水平面的夾角，而得知晶圓厚度d1。
一種晶圓厚度偵測方法，適用於一半導體機台，一晶圓具有一已知的直徑長度M及一未知的厚度d1，該晶圓與水平面夾角為未知的θ1，該晶圓厚度偵測方法包含以下步驟：一第一偵測步驟：一第一發射元件發射一水平光源至該晶圓，接著一第一接收元件量測該晶圓在一垂直面所產生的垂直投影量；一第二偵測步驟：一第二發射元件發射一與水平面夾角為已知的θ2光源至該晶圓，接著一第二接收元件量測該晶圓在一相對該第二發射元件的光源的垂直投影量；及一計算步驟：一計算模組接收該第一接收元件與該第二接收元件所量測的垂直投影量，並代入已知的晶圓直徑長度M及已知的該第二發射元件所發射的光源夾角θ2，計算得知該晶圓的厚度d1。