測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置與方法，特別是有關(guān)于一種使用雙獨(dú)立光源的量測(cè)曲率與薄膜應(yīng)力的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行在有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積制作(MOCVD)機(jī)臺(tái)上所應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)或原位曲率量測(cè)工具(in-situ curvature tool) 一般使用單一激光源測(cè)量曲率。單一激光源測(cè)量曲率的原理為通過(guò)激光束照射芯片，利用芯片表面翹曲所造成激光束反射的位移來(lái)計(jì)算芯片的翹曲與應(yīng)力。
[0003]美國(guó)專(zhuān)利US 7570368揭露一種使用單一激光源測(cè)量反射表面曲率的裝置與方法。如圖1所示，此裝置利用單一激光(laser emitter)發(fā)射器32發(fā)射激光束透過(guò)分光鏡(beam splitter) 34向下進(jìn)入反應(yīng)室10中，并投射至反應(yīng)室10內(nèi)的晶圓乘載盤(pán)12上的晶圓24。不過(guò)由于僅使用單一激光發(fā)射器32，為了測(cè)量晶圓24的芯片表面翹曲，必須轉(zhuǎn)動(dòng)晶圓乘載盤(pán)12使激光束投射在芯片表面上不同的位置，并借由激光束在芯片表面上不同的位置因芯片表面翹曲所造成的不同法線向量(normal vector)計(jì)算芯片表面翹曲程度或曲率。但是其缺點(diǎn)為必須移動(dòng)芯片才能進(jìn)行測(cè)量，而晶圓乘載盤(pán)12動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不可避免產(chǎn)生的搖晃現(xiàn)象則會(huì)造成測(cè)量的誤差。
[0004]美國(guó)專(zhuān)利US 7505150同樣揭露一種使用單一激光源測(cè)量表面的曲率的裝置與方法。與前述美國(guó)專(zhuān)利US 7570368所揭露技術(shù)不同，如圖2所示，此裝置利用單一半導(dǎo)體激光源2發(fā)射激光束透過(guò)雙折射介質(zhì)4使激光束產(chǎn)生雙平行光束，經(jīng)反射鏡18反射至試片的表面I。借由雙平行激光束因試片的表面I翹曲造成反射后間距變化，由偵測(cè)器5測(cè)量試片的表面I的翹曲程度或曲率。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為不須移動(dòng)試片即可進(jìn)行翹曲程度或曲率測(cè)量，但缺點(diǎn)為所使用的光學(xué)組件較為復(fù)雜，且測(cè)量范圍受到限制。
[0005]圖3是一種利用多組激光束進(jìn)行二維芯片翹曲測(cè)量的裝置。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)同樣不須移動(dòng)芯片即可進(jìn)行翹曲程度或曲率測(cè)量，但缺點(diǎn)為需要大量的計(jì)算機(jī)計(jì)算，且所使用的光學(xué)組件極為復(fù)雜。
[0006]因此本發(fā)明提出一種使用雙獨(dú)立光源的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置與方法，可避免上述傳統(tǒng)測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力技術(shù)的缺點(diǎn)，有效降低制造成本并使系統(tǒng)更加輕巧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出一種測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置與方法，其解決的技術(shù)問(wèn)題為利用雙獨(dú)立光源有效增加測(cè)量范圍，不須移動(dòng)芯片即可進(jìn)行翹曲/曲率與薄膜應(yīng)力測(cè)量；光學(xué)系統(tǒng)采用相對(duì)較小的尺寸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使其制造成本較低且系統(tǒng)輕巧；使用雙獨(dú)立光源的裝置可利用簡(jiǎn)單方法進(jìn)行校正，且可通過(guò)偵測(cè)器進(jìn)行自我校正。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0009]一種測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，包含:第一光源與第二光源，該第一光源與該第二光源并列設(shè)置，使得該第二光源的第二光束與該第一光源的第一光束之間具有夾角；第一聚光鏡與第二聚光鏡，該第一聚光鏡與該第二聚光鏡分別將該第一光束與該第二光束準(zhǔn)直投射至試片；分光鏡位于該第一聚光鏡與該第二聚光鏡與該試片之間；以及偵測(cè)器，該分光鏡將反射自該試片的該第一光束與該第二光束反射至該偵測(cè)器。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該第一光源與該第二光源直接將該第一光束與該第二光束直線投射至該試片。
[0012]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該第一光源與該第二光源的該第一光束與該第二光束為經(jīng)轉(zhuǎn)向后投射至該試片。
[0013]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其更包含棱鏡，該棱鏡設(shè)置于該第一聚光鏡與該第二聚光鏡及該分光鏡之間，使該第一光源與該第二光源透過(guò)該棱鏡將該第一光束與該第二光束轉(zhuǎn)向投射至該試片。
[0014]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該第一光源與該第二光源包含激光組件。
[0015]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該第一聚光鏡與該第二聚光鏡包含非球面鏡。
[0016]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該偵測(cè)器包含電荷耦合組件、互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體組件或其他區(qū)域偵測(cè)器。
[0017]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該第一光源將該第一光束直接或經(jīng)轉(zhuǎn)向垂直或非垂直投射至該試片。
[0018]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該試片位于制作反應(yīng)室內(nèi)。
[0019]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0020]一種測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其包含:兩個(gè)并列設(shè)置的光源，該兩個(gè)光源的兩個(gè)光束為非平行并具有夾角，該兩個(gè)光束經(jīng)準(zhǔn)直投射至試片，該兩個(gè)光束在該試片上的位置具有間距；偵測(cè)器，該偵測(cè)器接收反射自該試片的該兩個(gè)光束，并借由該兩個(gè)光束在該偵測(cè)器上的兩個(gè)光斑的距離或該兩個(gè)光束其中之一的一個(gè)光斑尺寸變化計(jì)算該試片的曲率。
[0021]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0022]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中該光源包含波長(zhǎng)為650nm的紅光固態(tài)激光組件。
[0023]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中當(dāng)該試片表面為平坦，則該兩個(gè)光束在該偵測(cè)器上的兩個(gè)光斑重疊。
[0024]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置，其中當(dāng)該試片表面為凸起或凹下，則該偵測(cè)器上的兩個(gè)光斑的距離不為零。
[0025]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0026]一種測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其包含如下步驟:I)、提供兩個(gè)非平行并具有夾角的光束；2)、準(zhǔn)直該兩個(gè)光束并投射至試片，該兩個(gè)光束在該試片上的位置具有間距；
3)、接收反射自該試片表面的該兩個(gè)光束；以及4)、借由該兩個(gè)光束在偵測(cè)器上的兩個(gè)光斑的位移或該兩個(gè)光束其中之一的一個(gè)光斑尺寸變化計(jì)算該試片的曲率。
[0027]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其更包含在聚焦該兩個(gè)光束至偵測(cè)器后將該兩個(gè)光束轉(zhuǎn)向以投射至該試片。
[0029]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其中該兩個(gè)光束是直線投射至該試片。
[0030]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其中該兩個(gè)光束其中之一直接或經(jīng)轉(zhuǎn)向垂直或非垂直投射至該試片。
[0031]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其中當(dāng)該試片表面為平坦，則該兩個(gè)光束在該偵測(cè)器上的兩個(gè)光斑重疊。
[0032]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其中當(dāng)該試片表面為凸起或凹下，則該偵測(cè)器上的兩個(gè)光斑的距離不為零。
[0033]較佳的，上述的測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的方法，其中當(dāng)該試片表面為凸起且該兩個(gè)光斑其中之一超出該偵測(cè)器的測(cè)量范圍，則以該光斑尺寸變化計(jì)算該試片的曲率。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種測(cè)量曲率與薄膜應(yīng)力的裝置與方法可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，其至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0035]本發(fā)明使用雙獨(dú)立光源借由兩個(gè)光束的兩個(gè)光斑間距與光斑尺寸測(cè)量芯片翹曲，因此可有效增加測(cè)量范圍，使測(cè)量范圍更加寬廣。由于使用雙獨(dú)立光源，因此不須移動(dòng)芯片即可進(jìn)行翹曲測(cè)量。由于不需移動(dòng)芯片，故可避免傳統(tǒng)使用單一光源利用晶圓乘載盤(pán)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)芯片時(shí)造成晶圓搖晃的效應(yīng)。光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單具備小尺寸的優(yōu)點(diǎn)，且無(wú)須使用昂貴光學(xué)菱鏡，可降低制造成本并使系統(tǒng)更加輕巧。雙獨(dú)立光源系統(tǒng)校正方法簡(jiǎn)單，可通過(guò)偵測(cè)器進(jìn)行自行對(duì)準(zhǔn)。