3D形貌测量误差的在线补偿测量装置的制作方法

本发明涉及产品测量设备领域，具体涉及一种3D形貌测量误差的在线补偿测量装置。

背景技术：

进行晶圆产品三维形貌测量过程中，通过采用高精度滑台来提高三维形貌的测量精度，使待测产品在高精度滑台上滑动测量产品各点的实际厚度值，以作为三维形貌建模的高度坐标。高精度滑台尺寸生产成本较高，并且对于较大运动幅面滑台无法做到比较高的运动平整度，当滑台的运动平整度不足时，会导致产品厚度测量出现误差。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种3D形貌测量误差的在线补偿测量装置，用以解决现有三维形貌测量过程中高精度滑台尺寸生产成本较高，并且对于较大运动幅面滑台无法做到比较高的运动平整度进而导致产品厚度测量出现误差的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的技术方案为一种3D形貌测量误差的在线补偿测量装置，包括基准垫片、固定夹具、产品测量传感器和补差测量传感器，所述基准垫片水平设置在3D形貌测量仪的滑台上，所述固定夹具固定在基准垫片上方，所述固定夹具上侧放置待测产品，所述产品测量传感器设置于固定夹具上方，所述补差测量传感器设置于3D形貌测量仪的滑台下方。

作为进一步优化，所述产品测量传感器和补差测量传感器的中心线竖直且共线。

作为进一步优化，所述基准垫片的厚度为700μm～1200μm。

作为进一步优化，所述基准垫片的厚度为800μm。

作为进一步优化，所述固定夹具包括底座和支脚，所述支脚固定设置于底座上方，支脚以底座竖直中心线为中心周向均匀设置有三个，三个支脚顶端所在的平面与底座下端面平行。

作为进一步优化，所述基准垫片为圆形垫片，基准垫片直径与待测晶圆产品直径相同。

本发明实施例还提供了一种3D形貌测量误差的在线补偿测量方法，包括以下步骤：

S1.连接固定基准垫片和固定夹具，将固定基准垫片和固定夹具放置在滑台上，将待测产品放置在固定夹具上方；

S2.通过产品测量传感器测量产品测量传感器正下方的产品上表面高度值，通过补差测量传感器测量补差测量传感器正上方基准垫片的下表面高度值，记录测量点水平坐标；

S3.将产品测量传感器测量的产品上表面高度值与补差测量传感器测量的基准垫片的下表面高度值求差得出产品上表面实际高度值；

S4.将产品上表面实际高度值与固定夹具高度值、固定基准垫片高度值求差获得产品实际厚度；

S5.取测量点的水平坐标与产品实际厚度获得测量点空间直角坐标；

S6.使基准垫片在滑台上滑动，并重复步骤S1-S6获得产品多点的空间直角坐标，整合产品多点的空间直角坐标获得3D形貌。

作为进一步优化，步骤S2中所述产品上表面高度值和所述基准垫片的下表面高度均采用多次测量取平均值获得。

本发明实施例具有如下优点：

通过基准垫片和固定夹具对产品进行支撑，由于基准垫片尺寸较小，加工形成高精度件的成本交底，通过产品测量传感器和补差测量传感器分别测量产品上表面高度值和基准垫片的下表面高度值，通过求差的方式获得产品实际高度，可避免由于滑台运动平整度不足造成的测量误差，同时还可降低对滑台的精度要求，从而起到降低成本的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有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仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式整体结构示意图。

附图标记

1、基准垫片；2、固定夹具；21、支脚；22底座；3、产品测量传感器；4、补差测量传感器；5、滑台。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种3D形貌测量误差的在线补偿测量装置，如图1所示，包括基准垫片1、固定夹具2、产品测量传感器3和补差测量传感器4，基准垫片1为高精度圆形薄片，基准垫片1水平放置在3D测量仪的滑台5上，固定夹具2设置在基准垫片1上方，用于待测产品的固定，待测产品放置在固定夹具2上方。

产品测量传感器3和补差测量传感器4均采用距离传感器，产品测量传感器3设置于固定夹具2上方，用于测量产品上表面的高度，补差测量传感器4设置于3D形貌测量仪的滑台5下方，用于测量基准垫片1下表面的高度。

使用时，通过产品测量传感器3测量的高度与补差测量传感器4求差可消除3D形貌测量仪的滑台5平整度不足造成的测量误差。

优选的，产品测量传感器3和补差测量传感器4的中心线竖直且共线，从而保证产品测量传感器3和补差测量传感器4测量位置在同一竖直直线上。

基准垫片1的厚度为700μm～1200μm，将基准垫片1的厚度控制在700μm～1200μm之间，可在保证基准垫片1的使用功能的同时，使基准垫片1易于加工，方便达到精度要求。

优选的，基准垫片1的厚度为800μm，将基准垫片1的厚度设置为800μm时，基准垫片1的生产更方便，更容易达到使用精度要求。

固定夹具2包括底座22和支脚21，其中，底座22为圆柱形，支脚21设置于底座22上方，支脚21以底座22竖直中心线为中心周向均匀设置有三个，三个支脚21顶端所在的平面与底座22下端面平行，当晶圆产品放置在固定夹具2上方时，晶圆产品在三个支脚21的共同支撑下保持水平状态。

基准垫片1直径与待测晶圆产品的直径相同，使基准垫片1在满足水平支撑作用的前提下具有较小的尺寸，便于进行加工，进行高精度加工时生产成本较低。

由于产品通过基准垫片1和固定夹具2进行支撑，测量时的测量误差较小，基准垫片1在滑台5上滑动测量过程中，通过产品测量传感器3和补差测量传感器4同时进行测量可消除3D形貌测量仪滑台5平整度不足造成的误差，因此，进行3D形貌测量仪滑台5加工时可降低滑台5的加工要求，有利于节约成本。

实施例二

本实施例提供了一种3D形貌测量误差的在线补偿测量方法，包括以下步骤：

步骤S1.连接固定基准垫片1和固定夹具2，使基准垫片1的上表面与固定夹具2的下表面贴合，将固定基准垫片1和固定夹具2放置在3D测量仪滑台5上，并将待测产品放置在固定夹具2上方，待测产品通过固定夹具2的支脚21支撑。

步骤S2.通过产品测量传感器3测量产品测量传感器3正下方的产品上表面高度值H1，通过补差测量传感器4测量补差测量传感器4正上方基准垫片1的下表面高度值H2，记录测量点水平坐标(x，y)；

步骤S3.将产品测量传感器3测量的产品上表面高度值H1与补差测量传感器4测量的基准垫片1的下表面高度值H2求差得出产品上表面实际高度值H，计算公式为H＝H1-H2；

步骤S4.将产品上表面实际高度值H与固定夹具2高度值H3、固定基准垫片1高度值H4求差获得产品实际厚度Z，其计算公式为Z＝H-H3-H4；

步骤S5.取测量点的水平坐标(x，y)与产品实际厚度Z获得测量点空间直角坐标(X，Y，Z)；

步骤S6.使基准垫片1在滑台5上滑动，并重复步骤S1-S6获得产品多点的空间直角坐标(Xn，Yn，Zn)，整合产品多点的空间直角坐标获得3D形貌。

为提高产品厚度Z值的测量准确度，避免出现测量误差，步骤S2中产品上表面高度值H1和基准垫片1的下表面高度值H2采用多次测量取平均值获得。

本方法通过补差的方式进行测量可避免由3D形貌测量仪的滑台5平整度不足造成的测量误差，生产时可降低对3D形貌测量仪滑台5的加工要求，有利于节约成本。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。