晶圆检测装置及晶圆检测方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种晶圆检测装置及晶圆检测方法。

背景技术

随着半导体行业技术的飞速发展，在半导体加工制造的整个工艺流程中，晶圆检测技术扮演着越来越重要的角色。由于晶圆加工难度较高，每一片晶圆的尺寸精度要求也越来越高，加工后的每片晶圆都要进行逐一检测，以保证晶圆精度。在相关技术中，主要采用视觉图像检测的方法来对晶圆进行检测，但这中间存在误差较大的情况。

发明内容

基于此，有必要提供一种晶圆检测装置及晶圆检测方法，以提高检测精度。

一种晶圆检测装置，包括载物盘和感应组件；所述载物盘构造有用于放置晶圆的支撑部；所述感应组件安装于所述载物盘沿第一方向的一侧，并与所述支撑部相对布置；所述感应组件包括多个间隔布设的探测端，各个所述探测端具有柔性触头，且各个所述探测端能够沿所述第一方向伸缩。

可以理解的是，载物盘可以放置晶圆，探测端可以接触晶圆，通过这种直接接触的方式进行晶圆的检测，利于直接获取晶圆表面的数据，使检测更加准确。其中，柔性触头的设置利于在与晶圆接触时避免划伤晶圆表面。同时，可伸缩的探测端可以适配各种不同表面情况的晶圆，以针对不同的晶圆表面调整探测端伸出的长度，以确保各个探测端均可以接触晶圆表面，提高检测的准确性，减小误差。

在其中一个实施例中，所述载物盘和所述感应组件中至少一者能够沿所述第一方向移动；和/或，所述载物盘和所述感应组件中至少一者能够绕第一轴线转动，所述第一轴线为所述载物盘的轴线或所述感应组件的轴线。

可以理解的是，通过移动载物盘或感应组件，以使探测端可以接触晶圆。通过载物盘或感应组件的转动，以使探测端可以沿晶圆表面周向检测，获取全面的数据。

在其中一个实施例中，所述晶圆检测装置还包括转动组件，所述转动组件连接于所述载物盘，用于驱动所述载物盘绕第一轴线转动；和/或，所述晶圆检测装置还包括移动组件，所述移动组件连接于所述载物盘，用于驱动所述载物盘沿第一方向移动。

可以理解的是，转动组件可以为载物盘的转动提供驱动力。移动组件可以为载物盘的移动提供驱动力。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括第一驱动件和连接于所述第一驱动件的移动座，所述第一驱动件能够驱动所述移动座沿所述第一方向移动；所述转动组件连接于所述移动座与所述载物盘之间。

可以理解的是，移动座的设置以便于连接第一驱动件和转动组件，第一驱动件可以驱动移动座的移动，移动座与转动组件连接，通过转动组件将移动传递至载物盘，进而带动载物盘的移动。

在其中一个实施例中，所述晶圆检测装置还包括导向组件和支撑座，所述支撑座安装有所述第一驱动件和所述感应组件，所述导向组件安装于所述支撑座和所述移动座之间，用于引导所述移动座沿所述第一方向移动。

可以理解的是，支撑座为移动组件和感应组件提供稳定支撑，导向组件的设置引导移动座的移动，利于提高移动座的移动的平稳性。

在其中一个实施例中，所述导向组件具有第一配合件和第二配合件，其中，一者安装于所述支撑座，另一者安装于所述移动座，所述第一配合件和所述第二配合件能够沿所述第一方向滑动配合或滚动配合。

可以理解的是，通过第一配合件和第二配合件的互相配合来实现导向，操作简单。

在其中一个实施例中，所述支撑部被配置为载物槽，且所述载物槽的底部设置有多个间隔布设的吸附孔；所述晶圆检测装置还包括动力源，所述动力源与多个所述吸附孔连通，用于吸附所述晶圆。

可以理解的是，动力源可以为吸附晶圆提供动力，通过吸附孔的设置便于动力源将载物盘与晶圆间的空气抽出，降低载物盘与晶圆之间的气压，通过外部大气压力使晶圆固定在载物盘上，简单可靠。

在其中一个实施例中，多个所述探测端沿所述载物盘的径向间隔排布。

可以理解的是，以便于沿晶圆径向进行多个点的探测。

一种晶圆检测方法，应用于上述的晶圆检测装置，所述晶圆检测方法包括以下步骤：通过感应组件的探测端接触晶圆的第一表面，并获取所述第一表面的第一数据；通过所述感应组件的探测端接触所述晶圆的第二表面，并获取所述第二表面的第二数据；分析所述第一数据和所述第二数据，得出所述晶圆参数。

可以理解的是，通过感应组件的探测端直接接触晶圆获取第一数据和第二数据的方法，可以提高数据的准确性，并且通过一次性测得的第一数据和第二数据，可以直接分析得出晶圆参数，利于提高晶圆的检测效率。

在其中一个实施例中，在获取第一数据和获取第二数据时，控制载物盘绕自身轴线转动；和/或，在获取第一数据和获取第二数据之前，进行探测端相对晶圆的接触校准。

可以理解的是，控制载物盘绕自身轴线转动以便于获取晶圆周向数据。探测端相对晶圆的接触校准以确保探测精度。

在其中一个实施例中，所述进行探测端相对晶圆的接触校准包括：当只有部分所述探测端与所述晶圆接触时，控制所述晶圆朝向所述探测端继续移动，部分探测端沿第一方向压缩，直至各个探测端均接触所述晶圆。

可以理解的是，在接触校准时，通过探测端的压缩以适配不同表面情况的晶圆检测，使得各个探测端均可以接触到晶圆表面并获取数据，提高数据的精准性。

在其中一个实施例中，所述通过感应组件的探测端接触晶圆的第一表面，并获取所述第一表面的第一数据之前，所述晶圆测试方法包括：将所述晶圆平放于载物盘；控制所述载物盘靠近感应组件，并使所述探测端与所述晶圆接触。

可以理解的是，载物盘可以支撑晶圆，移动组件可以带动晶圆与探测端进行接触。

在其中一个实施例中，所述通过所述感应组件的探测端接触所述晶圆的第二表面，并获取所述第二表面的第二数据之前，所述晶圆测试方法包括：控制载物盘远离所述感应组件；从所述载物盘上取下所述晶圆；将所述晶圆翻面后重新平放于所述载物盘；控制所述载物盘靠近感应组件，并使所述探测端与所述晶圆接触。

可以理解的是，通过将晶圆从载物台上取下，以便于将晶圆翻转至第二表面对第二表面进行再次检测，获取第二数据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的晶圆检测装置结构示意图；

图2为本申请提供的晶圆检测装置的爆炸图；

图3为本申请提供的晶圆检测装置中移动组件的爆炸图。

附图标记：100、晶圆检测装置；10、支撑座；11、底板；12、侧板；121、加强筋；13、支撑板；131、第一延伸段；132、第二延伸段；20、载物盘；21、载物槽；30、移动组件；31、第一驱动件；32、移动座；33、转动支座；34、丝杆；40、感应组件；41、传感器支架；42、传感器；401、探测端；4011、柔性触头；50、转动组件；51、第二驱动件；60、导向组件；61、第一导轨；62、第二导轨；70、连接件；80、联轴器。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本申请提供一种晶圆检测装置100，该晶圆检测装置100包括载物盘20和感应组件40；载物盘20构造有用于放置晶圆的支撑部；感应组件40安装于载物盘20沿第一方向的一侧，并与支撑部相对布置；感应组件40包括多个间隔布设的探测端401，各个探测端401具有柔性触头4011，且各个探测端401能够沿第一方向伸缩。

如此，晶圆放置在载物盘20上，通过使载物盘20或感应组件40沿第一方向移动，进而使晶圆与感应组件40逐渐靠近，感应组件40的探测端401可以直接接触晶圆的表面来获取晶圆表面的数据，相较于图像检测容易产生低分辨率而导致误差大的情况，直接接触的方式可以更加精准获取数据。同时，探测端401具有柔性触头4011，在接触晶圆表面时可以避免对晶圆产生划损。进一步的，探测端401可伸缩的设置可以使探测端401适配于不同表面情况的晶圆，通过调整探测端401的伸缩以使各个探测端401贴合于晶圆表面，各个探测端401均可以接触到晶圆并获取数据，提高了探测的精准性。

为了便于说明，定义第一方向为晶圆的厚度方向，定义第二方向为晶圆的径向，以第一方向为z轴，以第二方向为y轴，以垂直于第一方向并垂直于第二方向的方向为x轴。

首先，对感应组件40进行阐述。

如图1及图2所示，在一些实施例中，感应组件40包括传感器支架41和多个沿第二方向间隔布设的传感器42，各个传感器42沿自身轴向的一端连接于传感器支架41，另一端具有上述的探测端401。

进一步的，多个探测端401沿载物盘20的径向间隔排布，以对应获得径向的多个数据。

在一优选的实施例中，载物盘20和感应组件40中至少一者能够沿第一方向移动。如此，以实现晶圆和感应组件40二者之间的靠近和远离。具体的，晶圆检测装置100还包括移动组件30，移动组件30与载物盘20或感应组件40中的一者连接，以提供移动驱动力。

在一优选的实施例中，载物盘20和感应组件40中至少一者能够绕第一轴线转动，第一轴线为载物盘20的轴线或感应组件40的轴线。如此，探测端401与晶圆接触后，可以沿晶圆的周向对晶圆表面进行检测，使获取的数据更加全面，提高数据分析的准确性。具体的，晶圆检测装置100还包括转动组件50，转动组件50与载物盘20和感应组件40中的一者连接，以提供转动驱动力。

进一步的，以下对移动组件30的结构进行阐述。

在一些实施例中，移动组件30与载物盘20连接，以实现驱动载物盘20沿第一方向移动，使晶圆可以逐渐靠近感应组件40。在其他实施例中，移动组件30也可以连接感应组件40并驱动感应组件40沿第一方向移动，使感应组件40逐渐靠近晶圆。

进一步的，晶圆检测装置100包括支撑座10，感应组件40和移动组件30均可以安装在支撑座10上，由支撑座10提供稳定支撑。

如图1至图3所示，在一可选的实施例中，移动组件30包括第一驱动件31和连接于第一驱动件31的移动座32，第一驱动件31安装于支撑座10，第一驱动件31能够驱动移动座32沿第一方向移动；转动组件50连接于移动座32与载物盘20之间。如此，第一驱动件31为移动座32的移动提供了驱动力。在基于转动组件50与载物盘20连接的基础上，移动座32可以通过连接转动组件50，进而带动载物盘20沿第一方向移动。在其他实施例中，也可以是基于转动组件50与感应组件40连接，移动座32直接和载物盘20连接，以直接带动载物盘20的移动。

在具体的实施例中，第一驱动件31可以设置为气缸、电缸等通过直线运动的驱动杆带动移动座32移动。或者，第一驱动件31可以设置为电机等通过转动的驱动轴间接带动移动座32移动。

如图1至图3所示，在更加具体的实施例中，移动组件30还包括转动支座33和丝杆34，转动支座33安装于支撑座10上，第一驱动件31安装于转动支座33远离支撑座10的一侧，丝杆34转动连接于转动支座33；丝杆34的一端与第一驱动件31连接，另一端穿过移动座32，并与移动座32通过丝杆螺母连接，第一驱动件31能够带动丝杆34绕自身轴线转动，以驱动移动座32沿第一方向移动。如此，支撑座10为转动支座33提供支撑，转动支座33进一步为丝杆34的转动提供支撑，并限制丝杆34的移动。第一驱动件31可以驱动丝杆34转动，丝杆34与移动座32通过丝杆螺母连接，进而可以将丝杆34的转动转化为移动座32的直线移动，使移动座32的移动更具平稳性。

在进一步的实施例中，第一驱动件31具有驱动轴，驱动轴与丝杆34通过联轴器80连接，以实现驱动轴带动丝杆34的转动。

如图1至图3所示，在一可选的实施例中，晶圆检测装置100还包括导向组件60，导向组件60安装于转动支座33和移动座32之间，用于引导移动座32沿第一方向移动。如此，导向组件60的设置可以引导移动座32，利于移动座32的平稳移动。

在进一步的实施例中，导向组件60具有第一配合件和第二配合件，其中，一者安装于转动支座33，另一者安装于移动座32，第一配合件和第二配合件能够沿第一方向滑动配合或滚动配合。如此，转动支座33和移动座32可以通过第一配合件与第二配合件的配合，来实现对移动座32的导向，使移动座32沿着第一配合件与第二配合件的配合方向移动，避免移动座32的晃动、偏移等。

如图2及图3所示，在具体的实施例中，第一配合件设置有第一导轨61、滚子和保持架；第一导轨61构造有沿自身长度方向延伸的滚子槽，滚子槽内安装有多个间隔排列的滚子，滚子通过保持架限位于滚子槽内；第二配合件设置为第二导轨62，第二导轨62构造有配合槽，配合槽的槽壁与滚子滚动配合。如此，第一导轨61设置滚子槽以便于安装滚子，通过保持架以将滚子始终限位在滚子槽内。第二导轨62可以通过配合槽的槽壁与滚子滚动配合，导向组件60可以承受各个方向的载荷并减少移动摩擦，实现移动座32沿第一方向的平稳移动。

在其他实施例中，亦可以是转动支座33和移动座32中的任意一者构造有沿第一方向延伸的导向槽，另一者构造或连接有滑动结构，滑动结构可以伸入导向槽内，以引导移动座32沿第一方向的移动。

接着，晶圆检测装置100还包括转动组件50，以下对转动组件50进行阐述。

如图1及图2所示，在一可选的实施例中，转动组件50连接于载物盘20和移动组件30之间，转动组件50用于带动载物盘20沿载物盘20周向转动。如此，通过转动组件50，可以使探测端401获取晶圆表面周向的数据。

如图1及图2所示，在进一步的实施例中，转动组件50包括第二驱动件51，晶圆检测装置100还包括连接件70，连接件70连接于第二驱动件51与移动座32之间；沿第一方向，第二驱动件51背离连接件70的一端与载物盘20连接。如此，第二驱动件51可以带动载物盘20沿载物盘20周向转动，以便于探测端401对晶圆的周向检测。连接件70可以将独立的转动组件50与移动组件30连接，将移动组件30的移动传递至转动组件50，由于转动组件50与载物盘20连接，进而实现带动载物盘20沿第一方向的移动。示例性的，第二驱动件51可以设置为转动马达等，满足转动即可。

进一步的，载物盘20作为晶圆的承载工具，接着对载物盘20的相关结构进行的阐述。

如图1及图2所示，在一可选的实施例中，支撑部被配置为载物槽21，且载物槽21的底部设置有多个间隔布设的吸附孔；晶圆检测装置100还包括动力源，动力源与多个吸附孔连通，用于吸附晶圆。如此，载物槽21的槽壁可以限制晶圆沿晶圆径向的移动，利于晶圆的定位。晶圆放置平稳后，动力源可以抽出晶圆与载物盘20之间的空气，减小晶圆与载物盘20之间的气压，使得外部大气压能够对晶圆产生沿第一方向的压力，进而使得晶圆固定在载物盘20上。示例性的，动力源可以使用真空泵，通过真空泵来抽出气体。

进一步的，对于支撑座10的具体结构进行说明。

如图1至图3所示，在具体的实施例中，支撑座10包括底板11、两个沿第二方向间隔布设的侧板12。两个侧板12分别构造有加强筋121，利于增强支撑的可靠性，并可以提升结构强度。每个侧板12沿第一方向的一侧分别与底板11连接，其中一个侧板12沿第二方向的一侧的板面安装有转动支座33，以其提供支撑。

如图2所示，在进一步的实施例中，支撑座10还包括支撑板13，支撑板13与另一侧板12(即未安装转动支座33的侧板12)连接，支撑板13用于安装感应组件40。具体的支撑板13包括第一延伸段131和第二延伸段132，二者成角度设置。其中，第一延伸段131与另一侧板12连接，第二延伸段132安装感应组件40，以对感应组件40提供有效支撑。

本申请还提供一种晶圆检测方法，应用于上述的晶圆检测装置100，晶圆检测方法包括以下步骤：通过感应组件40的探测端401接触晶圆的第一表面，并获取第一表面的第一数据；通过感应组件40的探测端401接触晶圆的第二表面，并获取第二表面的第二数据；分析第一数据和第二数据，得出晶圆参数。

其中，第一表面指的是晶圆沿自身厚度方向一侧的表面，第二表面指的是晶圆沿自身厚度方向与第一表面相背的表面。在本申请的实施例中，以第一表面为晶圆的正面，以第二表面为晶圆的反面。通过探测端401直接接触晶圆的第一表面和第二表面可以直接获得晶圆正反表面的相关数据，具有较高的准确性，利于减小检测误差。根据所测得的数据可以直接得到晶圆的多种参数，如平行度、翘曲度等，无需针对不同参数进行多次检测，提升测试效率。

需要说明的是，在本申请的实施例中，以载物盘20与晶圆接触的平面为基准面进行数据分析。综合多组第一数据和第二数据，以获得平行度和翘曲度等参数。在分析晶圆平行度时，将第一数据根据国标方法换算，可以得出第一表面与基准面的平行度误差；第二表面平行度的分析与第一表面类似，可进行参照。在分析翘曲度时，将第一数据根据国标方法换算，可以得出第一表面与基准面的翘曲度误差；第二表面翘曲度的分析与第一表面类似，可进行参照。其中，国标方法的换算为本领域技术人员的常规分析手段，故不作更多赘述。

在一可选的实施例中，通过感应组件40的探测端401接触晶圆的第一表面，并获取第一表面的第一数据之前，晶圆测试方法包括：将晶圆平放于载物盘20，控制载物盘20靠近感应组件40，并使探测端401与晶圆接触，接着，进行探测端401相对晶圆的接触校准，接触校准后，控制载物盘20绕自身轴线转动，以获取第一表面的第一数据。

在获取第一数据后，进一步的，转动组件50停止转动；控制载物盘20远离感应组件40；从载物盘20上取下晶圆；将晶圆翻面后重新平放于载物盘20；控制载物盘20靠近感应组件40，并使探测端401与晶圆接触，接着，进行探测端401相对晶圆的接触校准，接触校准后，控制载物盘20绕自身轴线转动，以获取第二表面的第二数据。

需要说明的是，探测端401与晶圆进行接触校准包括：当只有部分数量的探测端401与晶圆接触时，控制晶圆朝向探测端401继续移动，部分探测端401沿第一方向压缩，直至各个探测端401均接触晶圆。如此，由于不同晶圆表面的状况不同，晶圆表面凸出的部分可以直接与探测端401接触，而晶圆凹陷的部分则与探测端401存在距离，此时，继续使晶圆沿第一方向靠近探测端401移动，先与晶圆接触的探测端401沿第一方向压缩，直至其他探测端401也能够与晶圆接触，使探测端401可以获得全面的数据，利于更加精准的检测。获取第一表面的第一数据或第二表面的第二数据后，各个探测端401的数据清零，探测端401复原，以便于下次检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。