[发明专利]一种薄膜应力测量仪及其测量方法

权利要求书

1.一种薄膜应力测量仪，其特征在于，包括带有导轨的框架、测量模组、步进电机、驱动器、晶圆平台和计算机，所述框架通过隔板分层设置；

所述导轨、所述测量模组和步进电机均置于框架上层，所述晶圆平台固定于框架下层，所述测量模组设置在所述导轨上，所述步进电机设置在所述导轨的一端，所述步进电机连接所述驱动器用于控制所述测量模组在导轨上移动，所述导轨上设有两个与所述驱动器相连的限位器，用于限制所述测量模组的移动距离，沿所述测量模组的移动路径在所述隔板上开设长槽；

所述测量模组和驱动器分别连接所述计算机，所述测量模组通过所述长槽向置于所述晶圆平台上的晶圆发射激光，并接收反射激光，所述计算机用于控制所述步进电机的扫描步长，还用于计算晶圆的曲率半径；

所述测量模组包括装配在第一工装板上的第一激光器、第二激光器、分光镜、反射镜以及装配在第二工装板上的位置传感器，所述第一工装板贴合所述导轨设置，所述第二工装板设置在激光反射侧，并与所述第一工装板的一侧垂直连接；

所述第一激光器设置在所述分光镜的右侧，所述第二激光器设置在所述分光镜的上方，所述反射镜设置在激光反射侧，所述第一激光器发出的入射光经所述分光镜反射至晶圆表面，所述第二激光器发出的入射光经所述分光镜透射至晶圆表面，两束入射光的波长不同，以适配不同反射率和吸收特性的晶圆，两束入射光交汇形成一束入射光经过晶圆表面后，反射光经过所述反射镜后水平进入所述位置传感器，所述位置传感器连接所述计算机传递采样电压值；

所述第一激光器、第二激光器和反射镜通过工装件装配在所述第一工装板上，所述工装件包括两个叠放的中空安装板，中空部位用于放置器件，两个中空安装板的对角线端通过顶丝连接，上层中空安装板的一侧通过螺钉紧固在所述第一工装板上，通过松紧螺钉来调节所述工装件的角度，在两个中空安装板之间卡接钢珠，在调节角度过程中通过移动所述钢珠使两个中空安装板保持平行。

2.根据权利要求1所述的薄膜应力测量仪，其特征在于，所述晶圆平台的托盘上设置有定位销，用于固定晶圆放置角度；所述晶圆平台的底座下方设置有调节平台，所述调节平台的一端与底座连接，另一端与螺钉螺纹连接，通过旋转螺钉用于调节所述晶圆平台的水平度。

3.根据权利要求1所述的薄膜应力测量仪，其特征在于，所述位置传感器基于PSD2534型号实现。

4.一种薄膜应力测量仪的测量方法，适用于权利要求1-3任一所述的薄膜应力测量仪，其特征在于，所述测量方法包括：

通过寻找晶圆中心点调节所述第一激光器、第二激光器和反射镜的角度，使入射光在所述晶圆中心点时反射光在所述位置传感器的探测中心附近；

在所述计算机中设定所述步进电机的扫描步长和反射光光程；

所述步进电机控制所述测量模组向待测晶圆边缘方向移动，当所述位置传感器捕获电压跳变时，所述位置传感器开始采样并将采样电压值传递给计算机；

控制所述测量模组按设定扫描步长沿待测晶圆直径方向移动，直至所述驱动器检测到限位器时，所述步进电机停转、所述位置传感器停止采样；

所述计算机利用晶圆中心点对所述采样电压值进行去边处理，将每个扫描步长下的所有所述采样电压值取平均值后，转换为每个扫描步长对应的偏转位移；

将所述反射光光程、扫描步长和对应的偏转位移代入曲率半径公式，得到每个所述扫描步长对应的曲率半径，取平均值得到待测晶圆的曲率半径；

所述曲率半径公式为：

其中，L为所述反射光光程，Δs为所述扫描步长，Δx为所述扫描步长对应的偏转位移。