专利名称：长度测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种长度测量系统。
背景技术：
现有技术中，晶圆(wafer)表面宏观缺陷(macro defects)的检测是在光学显微 镜(Optics Microscope)中进行的，按照晶圆的尺寸，有12寸内联光学显微镜和8寸光学 显微镜。通常，光学显微镜是一个密闭室，待检测的晶圆放置在密闭室内，以避免外部环境 污染该待检测的晶圆。在检测晶圆表面宏观缺陷的过程中，需要测量这些宏观缺陷的长度， 如测量宏观刮痕和宏观裂痕的长度，测量晶圆边缘曝光(wafer edge exposure)和晶圆洗 边(edge bevel remove)的宽度等，在密闭室内测量这些宏观缺陷的长度是非常困难的。现有技术中，在密闭室内测量宏观缺陷的长度常采用两种方式，一种是检测员基 于晶圆尺寸的基础上，通过目测估计出宏观缺陷的长度，对于12寸晶圆常采用这种方式， 这种方式的缺点是测量精度低；另一种是将尺子送入密闭室，使用尺子测量宏观缺陷的长 度，对于8寸晶圆常采用这种方式，这种方式的缺点是测量时接触晶圆表面的尺子容易刮 伤晶圆表面。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种长度测量系统，避免损伤晶圆表面，而且测量精度高。为了达到上述的目的，本实用新型提供一种长度测量系统，测量晶圆表面宏观缺 陷的长度，包括光源装置、载片台和自动控制装置；所述载片台位于所述光源装置的下方； 所述光源装置发射的光束投射到所述载片台的表面上；所述自动控制装置与所述光源装置 和载片台连接。上述长度测量系统，其中，所述光源装置包括外壳、光学系统、两片挡片和固定转 轴；所述光学系统设置在所述外壳内；所述固定转轴设置在所述外壳的上部；所述外壳的 底端设有一细缝条，所述光学系统发射的光束经由该细缝条投射到所述载片台的表面上； 所述两片挡片设置在所述外壳的底端，所述两片挡片与所述细缝条滑动连接，所述两片挡 片沿所述细缝条的长度方向滑动，改变所述两片挡片遮挡所述细缝条的长度，改变所述光 源装置投射到所述载片台表面的投影长度；所述外壳、光学系统和两片挡片同步绕所述固 定转轴转动，改变所述光源装置发射的光束相对所述载片台表面的位置。上述长度测量系统，其中，所述细缝条的长度方向平行于所述固定转轴所在的直 线。上述长度测量系统，其中，所述固定转轴平行于所述载片台表面所在的平面。上述长度测量系统，其中，所述光学系统包括点光源、第一透镜和第二透镜；所述 点光源、第一透镜和第二透镜从上至下依次排列；所述第一透镜和第二透镜的光轴相互重合；所述点光源设置在所述第一透镜的焦点上。上述长度测量系统，其中，所述固定转轴垂直于所述第一透镜和第二透镜的光轴。上述长度测量系统，其中，所述第一透镜和第二透镜均为凸透镜。本实用新型长度测量系统将光源装置发射的光束投射到晶圆表面的宏观缺陷上， 并使光源装置发射的光束与晶圆表面的宏观缺陷等长，因此只要知道光源装置发射的光束 的长度就能获得宏观缺陷的长度，而光源装置发射的光束的长度可通过简单的几何定律求 得，使用本实用新型长度测量系统测量晶圆表面宏观缺陷的长度时，不会对晶圆表面造成 损伤，而且求解光源装置发射的光束的长度时，各物理量都能精确测得，因此，本实用新型 长度测量系统的测量结果精确可靠。
本实用新型的长度测量系统由以下的实施例及附图给出。图1是本实用新型长度测量系统的示意图。图2是本实用新型中光源装置的结构示意图。图3是本实用新型中光源装置的仰视图。图4是本实用新型长度测量系统的工作原理图(一)。图5是本实用新型长度测量系统的工作原理图具体实施方式
以下将结合图1 图5对本实用新型的长度测量系统作进一步的详细描述。现以一具体实施例详细说明本实用新型的长度测量系统参见图1，本实用新型的长度测量系统包括一光源装置100和一载片台200 ；所述载片台200位于所述光源装置100的下方；待检测晶圆300放置在所述载片台200上；所述光源装置100发射的光束400投射到所述待检测晶圆300的表面上；所述载片台200可绕其中心点0旋转，从而带动所述待检测晶圆300旋转(即自 转)；所述光源装置100可作单摆运动，从而带动所述光束400在所述待检测晶圆300 的表面上摆动。参见图2，所述光源装置100包括一外壳101、一点光源102、两个透镜103和104、 两片挡板105和106、以及固定转轴107 ；所述点光源102及两个透镜103和104设置在所述外壳01内；所述固定转轴107设置在所述外壳101的上部；所述两片挡板105和106设置在所述外壳101的底端。所述点光源102、透镜103和透镜104构成该光源装置100的光学系统，所述点光 源102、透镜103和透镜104从上至下依次排列，所述透镜104紧靠所述外壳101的底端；所述透镜103和透镜104均为凸透镜；所述点光源102设置在所述透镜103的焦点，所述透镜103的光轴与所述透镜104 的光轴重合；[0035]所述点光源102发射的散射光束通过所述透镜103后成为平行光束，该平行光束 经所述透镜104的会聚作用会聚于所述透镜104的焦点F ；所述外壳101、设置在所述外壳101内的光学系统、以及设置在所述外壳101底端 的两片挡板105和106可同步绕所述固定转轴107摆动，从而改变所述光源装置100发射 的光束相对所述待测晶圆300表面的位置。参见图3，所述外壳101的底端设有一细缝条1011，所述点光源102发射的光束最 后经由该细缝条1011射出，并投影到所述待检测晶圆300的表面上；设置在所述外壳101底端的两片挡板105和106遮挡所述细缝条1011，该两片挡 板105和106均可沿所述细缝条1011的长度方向移动(如图3所示，两片挡板105和106 可沿双向箭头表示的方向移动)，移动所述两片挡板105和106可改变所述细缝条1011被 遮挡部分的长度，从而改变从所述细缝条1011射出的光束的长度；所述细缝条1011的长度方向平行于所述固定转轴107所在的直线，所述固定转轴 107垂直于第一透镜103和第二透镜104的光轴，该固定转轴107平行于所述载片台200表 面所在的平面。结合图4和图5，详细说明本实用新型的长度测量系统的工作原理所述点光源102发射的散射光束通过两个透镜103和104后从所述细缝条1011 射出，并投射到所述待检测晶圆300的表面上，从所述细缝条1011射出的光束的形状与所 述细缝条1011的形状相似，由于所述细缝条1011为一有长度的细缝，因此，从所述细缝条 1011射出的光束具有一定长度，从所述细缝条1011射出的光束的长度取决于所述细缝条 1011未被遮挡部分的长度，移动所述两片挡片105和106可改变所述细缝条1011未被遮挡 部分的长度，从而改变从所述细缝条1011射出的光束的长度；转动所述载片台200，摆动所 述光源装置100，使从所述细缝条1011射出的光束正好投射到所述待检测晶圆300表面上 的宏观缺陷上(如正好投射到宏观刮痕上)，移动所述两片挡片105和106改变从所述细缝 条1011射出的光束的长度，使从所述细缝条1011射出的光束正好与该宏观缺陷等长，即从 所述细缝条1011射出的光束的长度与该宏观缺陷的长度相等，求出从所述细缝条1011射 出的光束的长度就可得到该宏观缺陷的长度。分两种情况介绍如何求解从所述细缝条1011射出的光束的长度，一种情况如图 4所示，当从所述细缝条1011射出的光束与要测量的宏观缺陷完全重合时，所述光源装置 100的光轴O1O2与所述载片台200表面所在的平面垂直，即所述光源装置100的光轴O1O2 与所述载片台200所在平面的法线K1K2平行，本实施例中，所述光源装置100的光轴O1O2就 是由所述点光源102、透镜103和透镜104组成的光学系统的光轴，即所述两个透镜103和 104的光轴，所述透镜104的焦点F到所述固定转轴107的距离为b，所述透镜104的焦距 为f，设此时所述光源装置100的光轴O1O2与所述待检测晶圆300的表面的交点为Q，所述 透镜104的焦点F与所述交点Q之间的距离为d，所述细缝条1011未遮挡部分的长度为a， 要测量的宏观缺陷的长度为X，根据几何定律则有，χ = a(d/f)(1)；另一种情况如图5所示，当从所述细缝条1011射出的光束与要测量的宏观缺陷完 全重合时，所述光源装置100的光轴O1O2与所述载片台200所在平面的法线K1K2不平行，所 述光源装置100的光轴O1O2与所述载片台200所在平面的法线K1K2之间有一角度α，设此时所述光源装置100的光轴O1O2与所述待检测晶圆300的表面的交点为Q'，所述透镜104 的焦点F与所述交点Q'之间的距离为d'，所述细缝条1011未遮挡部分的长度为a'，要 测量的宏观缺陷的长度为χ'，根据几何定律则有，
,,d', X’ = a’ ——=a'
f
b + d 1 --ο
f ⑴
COS y其中，b表示所述固定转轴107与所述透镜104的焦点F之间的垂直距离，f表示 所述透镜104的焦距；当所述光源装置100的光轴O1O2与所述载片台200表面所在的平面垂直时，公式 ⑴与公式(2)相等。所述光源装置100的单摆运动、所述两片挡片105和106的移动以及所述载片台 200的旋转运动(也即自转运动)均由自动控制装置控制，例如，采用步进马达控制所述两 片挡片105和106的移动，采用步进马达控制所述光源装置100的单摆运动。使用本实用新型的长度测量系统时，将该测量系统置入内联光学显微镜的密闭室 内，所述自动控制装置可以精确记录所述两片挡片105和106的移动距离，所述自动控制装 置可以精确记录所述光源装置100绕所述固定转轴107转动的旋转角度，即公式(2)中的 物理量a'和α由自动控制装置控制，可通过自动控制装置获得这两个物理量。使用本实用新型长度测量系统测量晶圆表面宏观缺陷的长度时，不会对晶圆表面 造成损伤。公式(2)中的各物理量都能精确获得，因此，本实用新型长度测量系统能精确测 量出宏观缺陷的长度。
权利要求一种长度测量系统，测量晶圆表面宏观缺陷的长度，其特征在于，包括光源装置、载片台和自动控制装置；所述载片台位于所述光源装置的下方；所述光源装置发射的光束投射到所述载片台的表面上；所述自动控制装置与所述光源装置和载片台连接。
2.如权利要求1所述的长度测量系统，其特征在于，所述光源装置包括外壳、光学系 统、两片挡片和固定转轴；所述光学系统设置在所述外壳内；所述固定转轴设置在所述外壳的上部；所述外壳的底端设有一细缝条，所述光学系统发射的光束经由该细缝条投射到所述载 片台的表面上；所述两片挡片设置在所述外壳的底端，所述两片挡片与所述细缝条滑动连接，所述两 片挡片沿所述细缝条的长度方向滑动，改变所述两片挡片遮挡所述细缝条的长度，改变所 述光源装置投射到所述载片台表面的投影长度；所述外壳、光学系统和两片挡片同步绕所述固定转轴转动，改变所述光源装置发射的 光束相对所述载片台表面的位置。
3.如权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述细缝条的长度方向平行于所 述固定转轴所在的直线。
4.如权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定转轴平行于所述载片台 表面所在的平面。
5.如权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述光学系统包括点光源、第一透 镜和第二透镜；所述点光源、第一透镜和第二透镜从上至下依次排列；所述第一透镜和第二透镜的光轴相互重合；所述点光源设置在所述第一透镜的焦点上。
6.如权利要求5所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定转轴垂直于所述第一透 镜和第二透镜的光轴。
7.如权利要求5所述的长度测量系统，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜均为凸 透镜。
专利摘要本实用新型的长度测量系统用于测量晶圆表面宏观缺陷的长度，其包括光源装置、载片台和自动控制装置；所述载片台位于所述光源装置的下方；所述光源装置发射的光束投射到所述载片台的表面上；所述自动控制装置与所述光源装置和载片台连接。本实用新型的长度测量系统不接触晶圆表面，不损伤晶圆表面，而且测量精度高。
文档编号G01B11/02GK201772862SQ201020246479
公开日2011年3月23日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者何广智, 刘永波, 康盛 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司