[发明专利]一种非接触式硅片减薄厚度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及厚度测量装置，尤其是涉及一种用于对硅片减薄厚度进行非接触式测量的装置。

背景技术

随着微机电器件应用的多样化，器件制备和封装中使用的硅片厚薄也多不相同。目前行业内可将硅片减薄至几十微米，相当于普通人头发丝的直径。通过减薄，可以将硅片多余材料去除掉，不仅有效减少了硅片封装体积，同时也提高了器件在散热、机械、电气等方面的性能。但减薄工艺的发展，也伴随着厚度难控制、厚度均匀性难保证等问题，这对硅片厚度测量技术的精度提出了越来越高的要求。

当前各行业使用的厚度测量技术可分为接触式和非接触式两大类。传统的接触式厚度检测，将被测对象的厚度通过一定机械装置转换为位移，再使用常规位移传感器进行测量。中国专利201210348702.X公开了一种用于磨片过程中测量晶圆厚度的测厚仪结构，所述测厚仪结构包括底座、千分尺、晶圆。通过将千分尺通过垂直向测量晶圆的厚度放置，晶圆的下端面紧贴基准座的上端面，此发明避免了晶圆坠落引起的碎片情况，减少了过程损失；且测量过程中，晶圆不会晃动，无需用手加力按住千分尺，晶圆测量误差减少，产品良率提高，但此发明仍未解决接触式厚度检测普遍存在的成本高、灵敏度低、易受干扰、测量不便、人为误差大等缺点，特别是当被测对象的厚度小于0.2mm时，此类装置存在很大的使用局限性。

非接触式厚度检测主要利用电容传感等方式实现。现有的电容传感式测量技术大多采用传感器探头作为传感器的一个极板，接地的靶目标作为传感器的另一个极板，对产生的电容进行检测，这些数据与探头的间隙有关。

中国专利200580000620.4公开了一种双电容非接触式厚度测量系统，包含具有第一基准面及第二基准面的基准导电板、滑座、基准滚轮和第一、二电容位移感测器。当待测量物进入测量系统，则第一、第二电容位移感测器可分别从待测量物的表面取得一测量讯号，通过计算基准讯号与测量计号可以获知待测量物的厚度。但上述方法依赖于电容即时变化的换路动作，不适用于电路稳态的信号测量，且存在电导率不稳定、目标接地路径干扰大等缺点。

现有的另外一种电容传感式测量技术采用将成对的传感器探头置于待测物体两侧，通过对产生的电容进行检测得到上方探头相对物体上表面的距离、下方探头相对物体下表面的距离和两探头之间的距离，从而得到物体厚度。

中国专利201220303356.9公开了一种无接触硅片测量装置，包括检测平台，还包括设于所述检测平台上下两方的厚度测试模块、设于所述检测平台上下两方的电阻率测试模块以及分别与所述厚度测试模块和电阻率测试模块电连接的终端。公开的测量装置实现了硅片厚度的测量，大大缩短了测量时间，减少了设备的使用，同时降低了硅片的损伤率，但未考虑到硅片实际研磨减薄过程中与载样盘之间的粘合，实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供可克服现有电容传感式厚度测量装置存在的电导率不稳定、目标接地路径干扰大、实用性较差等缺点的一种非接触式硅片减薄厚度测量装置。

本发明所述非接触式硅片减薄厚度测量装置，设有座架、基板、成对推挽式电容器阵列、载样台、交流恒压源、信号处理电路和控制模块；

基板固定在座架上端且位于载样台上方，成对推挽式电容器阵列设于基板上，载样台设于座架支承面上，交流恒压源设于座架外部，交流恒压源与基板3中的成对推挽式电容传感器及载样台串联形成闭合回路，信号处理电路与所述闭合回路并联，信号处理电路中设有用于传感信号放大的放大器电路、用于去除共模干扰的同步侦测器及减法运算器，控制模块的输入端接信号处理电路输出端，控制模块用于将信号处理电路输出的信号整合为待测硅片或载样台的位置数据信息，并拟合二次曲面。

所述基板最好呈水平悬置状态。

所述成对的推挽式电容传感器可以线性或圆周阵列方式排列。

所述推挽式电容传感器阵列的最外圈传感器所处的圆径小于载样台的外径，

本发明使用时，将待测硅片置于载样台绝缘的水平平面上，并通过石蜡等粘合剂紧密结合。待测硅片和载样台在多次研磨和厚度测量的过程中始终紧密结合，不需要卸下。基板悬置于待测硅片和载样台上方，可使基板在每次测量过程中位置不变。所述控制模块将信号处理电路输出的信号整合为硅片或载样台的位置数据信息，可利用该位置数据信息拟合直观的二次曲面，这样便于调整硅片研磨的施力位置。

本发明所述非接触式硅片减薄厚度测量装置中的基板的制备方法，包括以下步骤：

1)剥离工艺制备刻蚀硅基片的铝掩膜层；