晶圆测量系统及晶圆测量方法与流程

1.本发明涉及晶圆生产技术领域，特别是一种晶圆测量系统及晶圆测量方法。


背景技术：

2.在晶圆的生产加工过程中，为了保证晶圆的加工精度，通常需要多次测量晶圆的厚度、斜度等参数。传统的晶圆参数测量方法为人工测量，操作人员通过将带三个支脚的数显万分表对准陶瓷盘上的晶圆来测量晶圆的厚度、斜度等参数。
3.但是，这种测量方法在测量每片晶圆的参数前都需要对万分表进行校零以及对位等步骤，测量过程较为繁琐，并且人工测量的测量效率较低，测量精度较差。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种晶圆测量系统及晶圆测量方法，该晶圆测量系统能够实现自动定位并测量晶圆的参数。
5.本发明首先提供一种晶圆测量系统，用于测量固定于陶瓷盘的至少两片晶圆的参数，全部的所述晶圆沿一圆周方向布置，包括：视觉装置，包括用于拍摄形成图像信息的摄像机，所述摄像机拍摄的图像信息能够用于确定所述陶瓷盘的圆心；移载装置，包括移动组件及设置于所述移动组件的旋转组件，所述移动组件用于带动所述旋转组件移动至第一预设位置，在所述第一预设位置，所述旋转组件的回转轴线经过所述圆心；以及，测量装置，设置于所述旋转组件，并能够随所述旋转组件旋转至与每片所述晶圆对应的位置，并测量对应位置的所述晶圆的参数。
6.上述晶圆测量系统，当视觉装置的摄像机的视野覆盖陶瓷盘后，摄像机拍摄陶瓷盘及晶圆的图像，并根据拍摄形成的图像计算陶瓷盘的圆心坐标以及每片晶圆的坐标；测量晶圆的参数之前，通过移动组件带动旋转组件及测量装置移动至旋转组件的回转轴线经过圆心的位置，并通过旋转组件带动测量装置旋转至与陶瓷盘对应的位置，然后对测量装置校零；测量晶圆的参数时，通过旋转组件带动测量装置依次旋转至与多片待测量的晶圆对应的位置，然后通过测量装置依次测量多片晶圆的厚度、斜度等参数，直至所有晶圆都测量完成。该晶圆测量系统能够通过视觉装置实现对测量装置的自动定位，不需要人工对位或调整；并且，由于测量同一个陶瓷盘上的多个晶圆时，旋转组件及测量装置始终位于第一预设位置，测量装置只作绕回转轴线的回转运动，而不会相对于陶瓷盘发生移动，因此只需要对测量装置校零一次，从而能够简化操作步骤，提高测量效率及测量精度。
7.在其中一个实施例中，所述测量装置包括固定组件、活动组件及测量组件，所述固定组件相对于所述旋转组件固定，所述测量组件相对于所述活动组件固定，所述活动组件能够相对于所述固定组件运动，以使得所述测量组件能够运动至测量基准面平行于所述陶瓷盘的方位。
8.如此设置，该测量装置能够适用于处于不同状态的陶瓷盘，即使陶瓷盘倾斜设置，也能够通过活动组件相对于固定组件运动，使得活动组件能够稳定地支撑于陶瓷盘上，从
而使得测量组件也能够稳定地与陶瓷盘或晶圆接触，保证对晶圆的测量精度，同时降低对陶瓷盘的位置精度要求。
9.在其中一个实施例中，所述固定组件包括设置于所述旋转组件的固定板及自所述固定板沿所述回转轴线的延伸方向延伸的限位件；所述活动组件包括设置于所述限位件的活动板及设置于所述活动板的支撑件，所述活动板能够相对于所述限位件运动至平行于所述陶瓷盘的位置，并通过所述支撑件支撑于所述陶瓷盘。
10.如此设置，当支撑件支撑于陶瓷盘时，活动板与陶瓷盘平行，限位件用于连接固定板及活动板，并能够限制活动板相对于固定板的活动范围，避免活动板与固定板脱离。
11.在其中一个实施例中，所述限位件的数量为多个，多个所述限位件沿所述固定板的周向间隔布置，所述限位件的内侧设有限位槽，所述活动板限位于多个所述限位槽内，并能够在多个所述限位槽内相对于所述限位件运动。
12.如此设置，限位槽远离固定板的一侧内壁能够支撑活动板，并且，限位槽还能够限制活动板相对于固定板及限位件沿回转轴线的延伸方向的活动范围。
13.在其中一个实施例中，所述活动组件还包括设置于所述活动板并沿所述回转轴线的延伸方向延伸的导向件，所述固定板设有与所述导向件对应的导向孔，所述导向孔用于对所述导向件滑动导向，并能够限制所述导向件脱出所述导向孔。
14.如此设置，导向件与导向孔配合能够限制活动板相对于固定板的活动范围，并且还能够避免活动板自固定组件脱落。
15.在其中一个实施例中，所述支撑件的数量为三个，三个所述支撑件的支撑端形成等腰三角形的三个顶点，所述等腰三角形的外接圆的直径大于所述晶圆的直径，三个所述支撑件的测量基准面平行于所述活动板。
16.如此设置，三个支撑件能够稳定地支撑于陶瓷盘上，并且活动板与陶瓷盘平行。等腰三角形的外接圆的直径大于晶圆的直径，以保证三个支撑件始终支撑于陶瓷盘上，而不会与晶圆接触，避免磨损晶圆或影响测量精度。
17.在其中一个实施例中，所述测量组件包括至少两个传感器，至少两个所述传感器沿第一方向间隔布置，并用于测量所述晶圆的斜度。
18.如此设置，至少两个传感器能够分别与同一个晶圆的不同位置接触并将测量数据传输至控制组件，控制组件能够根据任意两个传感器的测量数据之差计算出该晶圆的斜度。
19.在其中一个实施例中，所述移动组件包括第一驱动件、设置于所述第一驱动件的第二驱动件及设置于所述第二驱动件的第三驱动件，所述第一驱动件驱动所述第二驱动件沿第一方向移动，所述第二驱动件驱动所述第三驱动件沿第二方向移动，所述第三驱动件驱动所述旋转组件沿所述回转轴线的延伸方向移动；及/或，所述视觉装置还包括架体，所述架体包括第一支架、第二支架及第三支架，所述第二支架沿第一方向滑动设置于所述第一支架，所述第三支架沿第二方向滑动设置于所述第二支架，所述摄像机沿所述回转轴线的延伸方向滑动设置于所述第三支架。
20.如此设置，第一驱动件、第二驱动件及第三驱动件配合能够形成三轴机械手，实现稳定且精确地带动旋转组件及测量装置在三维空间内移动至与陶瓷盘对应的位置。第一支架、第二支架及第三支架配合，能够在三维空间内精确地将摄像机移动至视野覆盖整个陶
瓷盘的位置。
21.本发明还提供一种晶圆测量方法，应用于上述的晶圆测量系统，所述晶圆测量方法包括：s1.通过视觉装置中的摄像机拍摄陶瓷盘及晶圆的图像，并根据拍摄形成的所述图像计算所述陶瓷盘的圆心坐标及每片所述晶圆的坐标；s2.通过移动组件根据所述圆心坐标带动旋转组件及测量组件移动至第一预设位置，在所述第一预设位置，使得所述旋转组件的回转轴线经过所述陶瓷盘的圆心；s3.通过所述旋转组件带动所述测量装置旋转，使得所述测量装置转动至与所述陶瓷盘对应的位置；s4.对所述测量装置校零；s5.通过所述旋转组件带动所述测量组件旋转，使得所述测量装置先后旋转至与每片待测量的所述晶圆对应的位置；s6.通过所述测量装置测量对应位置的所述晶圆的参数；s7.重复步骤s5至步骤s6，直至所有所述晶圆的参数均测量完成。
22.如此设置，该晶圆测量方法在测量同一个陶瓷盘上的多个晶圆时，只需要对测量装置校零一次，从而能够简化操作步骤，提高测量效率。
23.在其中一个实施例中，步骤s4包括：通过所述移动组件带动所述测量组件沿所述回转轴线的延伸方向移动靠近所述陶瓷盘，所述活动组件能够相对于所述固定组件运动，以使得所述测量组件测量基准面平行于所述陶瓷盘，所述测量组件与所述陶瓷盘接触，以对所述测量装置校零；步骤s5包括：通过所述移动组件带动所述测量组件沿所述回转轴线的延伸方向移动远离所述陶瓷盘，并通过所述旋转组件带动所述测量组件旋转，使得所述测量组件转动至与待测量的所述晶圆对应的位置；步骤s6包括：通过所述移动组件带动所述测量组件沿所述回转轴线的延伸方向移动靠近所述陶瓷盘，所述活动组件能够相对于所述固定组件运动，以使得所述测量组件的测量基准面平行于所述陶瓷盘，所述测量组件与所述晶圆接触并读取测量数值，通过所述测量数值计算所述晶圆的参数。
24.如此设置，由于活动组件能够相对于固定组件活动，使得该测量装置能够适用于不同的陶瓷盘，即使陶瓷盘倾斜设置，活动组件也能够稳定支撑于陶瓷盘上，并且能够通过对测量组件校零来保证测量精度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明一种实施方式的晶圆测量系统的立体结构示意图；图2为本发明提供的图1中移载装置和测量装置的立体结构示意图；图3为本发明提供的图1中移载装置的立体结构示意图；
图4为本发明提供的图1中视觉装置的立体结构示意图；图5为本发明提供的图1中测量装置的立体结构示意图；图6为本发明提供的图5的剖视图一；图7为本发明提供的图5的剖视图二；图8为本发明提供的陶瓷盘和晶圆的结构示意图。
27.附图标记：1、视觉装置；11、摄像机；12、架体；121、第一支架；122、第二支架；123、第三支架；124、第一固定块；125、第二固定块；126、第三固定块；127、第四固定块；2、移载装置；21、移动组件；211、第一驱动件；2111、第一滑轨；2112、第一滑块；212、第二驱动件；2121、第二滑轨；2122、第二滑块；213、第三驱动件；2131、第三滑轨；2132、第三滑块；22、旋转组件；221、旋转驱动部；222、输出轴；3、测量装置；31、固定组件；311、固定板；3111、导向孔；3112、避让孔；312、限位件；3121、限位槽；32、活动组件；321、活动板；322、支撑件；3221、螺纹段；3222、支撑段；323、导向件；3231、导向部；3232、抵挡部；324、螺母；33、测量组件；331、传感器；34、弹性件；35、连接件；301、开槽；4、陶瓷盘；5、晶圆。
具体实施方式
28.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
29.需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本技术的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.除非另有定义，本技术的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本技术的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.在晶圆的生产加工过程中，为了保证晶圆的加工精度，通常需要多次测量晶圆的厚度、斜度等参数。传统的晶圆参数测量方法为人工通过带三个支脚的数显万分表进行测
量，由于人工操作时万分表及陶瓷盘的位置和状态都容易发生改变，因此在测量每片晶圆前都需要对万分表进行校零。操作人员首先将对准陶瓷盘上没有晶圆的位置，以对万分表进行校零，然后将万分表对准第一片晶圆并测量该晶圆的厚度、斜度等参数，测量完成后再次对万分表进行校零，然后再将万分表对准下一片晶圆并测量该晶圆的厚度、斜度等参数，直至所有晶圆都测量完成。例如，测量陶瓷盘上的五片晶圆的斜度，由于测量每片晶圆前都需要对万分表进行校零，并且需要测量每片晶圆的内外侧厚度，然后通过内外侧厚度计算出斜度，因此，共计需要测量15次。
34.由此可知，现有的测量方法在测量每片晶圆的参数前都需要对万分表进行校零以及对位等步骤，测量过程较为繁琐，测量精度不佳。并且，人工测量记录的数据与设备未进行交互，无法将测量结果反馈至设备进行闭环控制，而是需要人工调试分析并进行优化调整，测量效率较低。
35.为了解决上述问题，如图1至图8所示，本发明首先提供一种晶圆测量系统，该晶圆测量系统能够实现自动定位并测量晶圆的参数。
36.参考图1至图5所示的坐标系，定义回转轴线的延伸方向为
±
z轴方向，第一方向为
±
x轴方向，第二方向为
±
y轴方向。如图8所示，晶圆5均匀粘贴于陶瓷盘4上，且晶圆5的分布半径为确定值。
37.如图1及图8所示，具体地，晶圆测量系统用于测量固定于陶瓷盘4的至少两片晶圆5的参数，全部的晶圆5沿一圆周方向布置，包括视觉装置1、移载装置2及测量装置3，其中：视觉装置1包括用于拍摄形成图像信息的摄像机11，摄像机11拍摄的图像信息能够用于确定陶瓷盘4的圆心o；移载装置2包括移动组件21及设置于移动组件21的旋转组件22，移动组件21用于带动旋转组件22移动至第一预设位置，在第一预设位置，旋转组件22的回转轴线a经过圆心o；测量装置3设置于旋转组件22，并能够随旋转组件22转动至与每片晶圆5对应的位置，并测量对应位置的晶圆5的参数。
38.如前所述，现有的晶圆测量方法的测量过程较为繁琐，测量精度不佳，测量效率较低。而本发明实施例提供的晶圆测量系统中，当视觉装置1的摄像机11的视野覆盖陶瓷盘4后，摄像机11拍摄陶瓷盘4及晶圆5的图像，并根据拍摄形成的图像计算陶瓷盘4的圆心o坐标以及每片晶圆5的坐标；测量晶圆5的参数之前，通过移动组件21带动旋转组件22及测量装置3移动至旋转组件22的回转轴线a经过圆心o的位置，并通过旋转组件22带动测量装置3旋转至与陶瓷盘4对应的位置，然后以对测量装置3校零；测量晶圆5的参数时，通过旋转组件22带动测量装置3先后旋转至与每片待测量的晶圆5对应的位置，然后通过测量装置3测量对应位置的晶圆5的厚度、斜度等参数，直至所有晶圆5都测量完成。
39.该晶圆测量系统能够通过视觉装置1实现对测量装置3的自动定位，不需要人工对位或调整。并且，由于测量同一个陶瓷盘4上的多个晶圆5时，旋转组件22及测量装置3始终位于第一预设位置，测量装置3只作绕回转轴线a的回转运动，而不会相对于陶瓷盘4发生移动，因此只需要对测量装置3校零一次，从而能够简化操作步骤，提高测量效率及测量精度。
40.如图8所示，根据拍摄形成的所述图像，还能够确定与陶瓷盘4上没有晶圆5的位置对应的参考线l0，以及与每片晶圆5对应的测量线lx，并计算参考线l0与测量线lx之间以及相邻的测量线lx之间的圆心角角度。其中，测量线lx为第x测量线，x可以根据晶圆5的实际数量设置为任意正整数。本发明实施例以沿陶瓷盘4的周向均匀布置有五片晶圆5为例，测
量晶圆5的参数之前，通过移动组件21带动旋转组件22及测量装置3移动至旋转组件22的回转轴线a经过圆心o的位置，并通过旋转组件22带动测量装置3旋转至与陶瓷盘4对应的位置，即与图8所示的参考线l0对齐，然后对测量装置3校零。测量晶圆5的参数时，通过旋转组件22带动测量装置3旋转至与参考线l0相邻的第一片待测量的晶圆5对应的位置，即与图8所示的第一测量线l1对齐，然后控制测量装置3测量该晶圆5的厚度、斜度等参数；测量完成后，通过旋转组件22带动测量装置3旋转至与第二片待测量的晶圆5对应的位置，即与第二测量线l2对齐，并控制测量装置3测量第二片晶圆5的参数；然后通过依次测量装置3旋转至与第三测量线l3、第四测量线l4及第五测量线l5对齐，并控制测量装置3依次测量第三片、第四片及第五片晶圆5的参数，直至五片晶圆5都测量完成。
41.在一种实施方式中，晶圆测量系统还包括控制装置（图未示），视觉装置1、移载装置2、测量装置3均与控制装置电连接，控制装置用于控制视觉装置1的参数及拍摄动作，并根据摄像机11拍摄的图像信息控制移载装置2带动测量装置3运动。同时，测量装置3的测量数据也能够反馈至控制装置内，以实现数据与设备的交互，不需要人工记录或计算数据，从而能够进一步提高测量效率及测量精度。当然，在其他实施方式中，控制装置也可以是外部计算机等设备，并将晶圆测量系统与外部计算机电连接。
42.如图2所示，测量装置3包括固定组件31、活动组件32及测量组件33，固定组件31相对于旋转组件22固定，测量组件33相对于活动组件32固定，活动组件32能够相对于固定组件31运动，以使得测量组件33能够运动至测量基准面平行于陶瓷盘4的方位。测量组件33的测量端所在平面为测量基准面，测量组件33的测量端与陶瓷盘4或晶圆5接触时，测量基准面与陶瓷盘4重合。移动组件21带动旋转组件22及测量装置3沿-z轴方向运动时，测量装置3靠近陶瓷盘4，当活动组件32支撑于陶瓷盘4时，活动组件32会相对于固定组件31运动，使得测量组件33的测量基准面与陶瓷盘4平行。因此，该测量装置3能够适用于处于不同状态的陶瓷盘4，即使陶瓷盘4倾斜设置，也能够通过活动组件32相对于固定组件31运动，使得活动组件32能够稳定地支撑于陶瓷盘4上，从而使得测量组件33也能够稳定地与陶瓷盘4或晶圆5接触，保证对晶圆5的测量精度。同时，相比于现有技术中需要将陶瓷盘4水平设置来测量晶圆5的参数的方案，本发明实施例还能够降低对陶瓷盘4的位置精度要求。
43.如图5所示，固定组件31包括设置于旋转组件22的固定板311及自固定板311沿
±
z轴方向延伸的限位件312；活动组件32包括设置于限位件312的活动板321及设置于活动板321的支撑件322，活动板321能够相对于限位件312运动至平行于陶瓷盘4的位置，并通过支撑件322支撑于陶瓷盘4。当支撑件322支撑于陶瓷盘4时，活动板321与陶瓷盘4平行，限位件312用于连接固定板311及活动板321，并能够限制活动板321相对于固定板311的活动范围，避免活动板321与固定板311脱离。
44.其中，固定板311可以通过连接件35安装至旋转组件22的输出轴222上，并通过法兰、螺钉等紧固件使三者固定连接；或者，也可以直接将固定板311固定安装至旋转组件22的输出轴222上。限位件312与固定板311之间能够通过螺钉等紧固件固定连接；或者，也可以将限位件312与固定板311设置为一体式结构，只要能够保证两者之间连接的稳定性及可靠性即可，本发明实施例在此不做具体限制。
45.如图5至图6所示，在图示的实施方式中，由于三个点能够形成一个平面，并且三角形的稳定性好，因此，支撑件322的数量为三个，三个支撑件322的支撑端所在平面平行于活
动板321，从而三个支撑件322能够稳定地支撑于陶瓷盘4上，并且活动板321与陶瓷盘4平行。三个支撑件322中，其中一个支撑件322位于活动板321靠近连接件35的一侧的中间位置，其余两个支撑件322位于活动板321的另一侧的两端，三个支撑件322的支撑端形成等腰三角形的三个顶点，等腰三角形的外接圆的直径大于晶圆5的直径，当对测量组件33进行校零或通过测量组件33测量晶圆5的参数时，三个支撑件322始终支撑于陶瓷盘4上，而不会与晶圆5接触，避免磨损晶圆5或影响测量精度。
46.当然，在其他实施方式中，支撑件322的数量也可以是一个、两个或更多，支撑件322的支撑端也可以是与活动板321平行的平面，只要能够保证活动组件32支撑于陶瓷盘4上时的稳定性及可靠性即可，本发明实施例在此不做具体限制。
47.如图5所示，支撑件322露出活动板321背离固定板311的一侧的长度能够根据需要进行调节，并且，三个支撑件322的支撑端形成的测量基准面平行于活动板321。在图示的实施方式中，支撑件322包括螺纹段3221及支撑段3222，螺纹段3221穿过活动板321后，通过两个螺母324分别在活动板321的两侧面与螺纹段3221螺纹连接，以实现支撑件322稳定地固定于活动板321上。当然，在其他实施方式中，也可以在活动板321上开设螺纹孔，螺纹段3221与螺纹孔螺纹连接，只要能够在调节支撑件322露出活动板321背离固定板311的一侧的长度的同时，保证支撑件322与活动板321之间连接的稳定性与可靠性即可，本发明实施例在此不做具体限制。
48.如图5及图7所示，在图示的实施方式中，限位件312的数量为多个，多个限位件312沿固定板311的周向间隔布置，限位件312的内侧设有限位槽3121，活动板321限位于多个限位槽3121内，并能够在多个限位槽3121内相对于限位件312运动。当活动板321在重力或外力的作用下与限位槽3121远离固定板311的一侧内壁贴合时，限位槽3121远离固定板311的一侧内壁能够支撑活动板321，且活动板321与固定板311平行。当支撑件322支撑于陶瓷盘4时，活动板321与限位槽3121远离固定板311的一侧内壁分离，并相对于限位件312运动。限位槽3121能够限制活动板321相对于固定板311及限位件312沿
±
z轴的活动范围。
49.在另一种实施方式中，限位件312也可以设置为沿
±
z轴方向延伸的限位柱，活动板321设有活动口，活动板321通过活动口套设于限位柱，活动口的内径大于活动柱的外径，以使得活动板321能够相对于活动柱运动。
50.如图5至图6所示，活动组件32还包括设置于活动板321的导向件323，固定板311设有与导向件323对应的导向孔3111，导向孔3111用于对导向件323滑动导向。同时，导向孔3111还能够限制导向件323完全脱出导向孔3111，从而能够避免活动板321自固定板311脱落。导向件323穿设于导向孔3111，导向孔3111与导向件323同心设置。导向件323能够在导向孔3111内活动，同时，导向件323与导向孔3111配合还能够限制活动板321相对于固定板311在xoy平面内的活动范围，避免活动板321从侧面脱出固定组件31。
51.如图5至图6所示，导向件323包括穿设于导向孔3111的导向部3231及设置于导向部3231穿过导向孔3111的一端的抵挡部3232，导向孔3111的直径大于导向部3231的外径，且小于抵挡部3232的外径。导向部3231与导向孔3111配合能够限制活动板321相对于固定板311在xoy平面内的活动范围。当活动板321在重力或外力的作用下与限位槽3121远离固定板311的一侧内壁贴合时，抵挡部3232支撑于固定板311背离活动板321的一侧面，从而进一步避免活动板321脱落。
52.其中，导向部3231与活动板321之间、抵挡部3232与导向部3231之间均能够通过螺钉等紧固件固定连接；或者，也可以将活动板321、导向部3231及抵挡部3232设置为一体式结构，只要能够保证三者之间连接的稳定性及可靠性即可，本发明实施例在此不做具体限制。
53.如图5至图6所示，测量装置3还包括设置于固定组件31的固定板311以及活动组件32的活动板321之间的弹性件34，活动组件32相对于固定组件31运动时，弹性件34能够被压缩并对活动板321施加背离固定板311的弹性力。当移动组件21带动旋转组件22及测量装置3沿+z轴方向运动时，支撑件322与陶瓷盘4分离，活动板321能够在弹性件34的弹性力的作用下向远离固定板311的一侧运动复位，即使活动板321与固定板311处于水平间隔布置的状态，活动板321也能够在弹性件34的作用下复位。同时，弹性件34还能够提高活动板321在未检测状态下，即活动板321与限位槽3121远离固定板311的一侧内壁贴合时的稳定性。
54.如图5至图6所示，固定组件31的固定板311、限位件312以及活动组件32的活动板321等元件上均设有开槽301。开槽301能够减轻测量装置3以及晶圆测量系统的整体重量，便于装配或运输测量装置3及晶圆测量系统。
55.如图5至图6所示，测量组件33包括至少两个传感器331，至少两个传感器331沿
±
x轴方向间隔布置，并用于测量晶圆5的斜度。当支撑件322支撑于陶瓷盘4时，至少两个传感器331能够分别与同一个晶圆5的不同位置接触并将测量数据传输至控制组件，控制组件能够根据任意两个传感器331的测量数据之差计算出该晶圆5的斜度。相比于现有技术中需要在同一个晶圆5上的不同位置测量至少两次才能够计算出晶圆5的斜度，本发明实施例的晶圆测量系统只需要对同一个晶圆5测量一次就能够得到多个数据，从而能够进一步提高测量效率。
56.如图5至图6所示，固定组件31的固定板311设有用于穿设测量组件33的传感器331的避让孔3112，避让孔3112与传感器331同心设置，且避让孔3112的直径大于测量组件33的外径。传感器331能够在避让孔3112内活动，避让孔3112能够避免活动组件32相对于固定组件31运动时测量组件33与固定板311相互干涉，从而避免影响传感器331的测量精度。
57.如图3所示，在一种实施方式中，移动组件21包括第一驱动件211、设置于第一驱动件211的第二驱动件212及设置于第二驱动件212的第三驱动件213；第一驱动件211驱动第二驱动件212沿
±
x轴方向移动，第二驱动件212驱动第三驱动件213沿
±
y轴方向移动，第三驱动件213驱动旋转组件22沿
±
z轴方向移动。第一驱动件211、第二驱动件212及第三驱动件213配合能够形成三轴机械手，实现稳定且精确地带动旋转组件22及测量装置3在三维空间内移动至与陶瓷盘4对应的位置。当然，在其他实施方式中，移动组件21也可以包括球坐标式机械手或关节式机械手等其他类型的移位结构，只要能够带动旋转组件22及测量装置3在三维空间内移动即可，在此不做具体限制。
58.具体地，第一驱动件211包括设置于抛光机等设备的机架并沿
±
x轴方向延伸的第一滑轨2111，以及沿
±
x轴方向滑动设置于第一滑轨2111的第一滑块2112；第二驱动件212包括设置于第一滑块2112并沿
±
y轴方向延伸的第二滑轨2121，以及沿
±
y轴方向滑动设置于第二滑轨2121的第二滑块2122；第三驱动件213包括设置于第二滑块2122并沿
±
z轴方向延伸的第三滑轨2131，以及沿
±
z轴方向滑动设置于第三滑轨2131的第三滑块2132。旋转组件22包括转动连接的旋转驱动部221及输出轴222，旋转驱动部221设置于第三滑块2132，固
定组件31通过连接件35设置于输出轴222。
59.通过第一滑块2112在第一滑轨2111上滑动，以及第二滑块2122在第二滑轨2121上滑动，以带动旋转组件22及测量装置3在xoy平面移动至旋转回转轴线a与陶瓷盘4的圆心o重合的位置，通过第三滑块2132在第三滑轨2131上滑动，以带动旋转组件22及测量装置3沿
±
z轴方向移动靠近或远离陶瓷盘4。
60.其中，第一滑轨2111、第二滑轨2121及第三滑轨2131可以设置为气缸滑轨或电缸滑轨等平移驱动结构，旋转驱动部221可以设置为电机等旋转驱动结构。
61.在图示的实施方式中，沿
±
z轴方向，旋转组件22具有靠近陶瓷盘4的测量位及远离陶瓷盘4的等待位。当旋转组件22及测量装置3的旋转回转轴线a与陶瓷盘4的圆心o重合后，第三滑块2132能够在第三滑轨2131上沿-z轴方向滑动，以带动旋转组件22及测量装置3自等待位沿-z轴方向移动至测量位，此时，支撑件322支撑于陶瓷盘4，传感器331与陶瓷盘4接触以对传感器331校零，或者，传感器331与晶圆5接触以测量晶圆5的参数；校零或测量完成后，第三滑块2132能够在第三滑轨2131上沿+z轴方向滑动，以带动旋转组件22及测量装置3自测量位沿+z轴方向移动至等待位，传感器331及支撑件322均与陶瓷盘4分离。在
±
z轴方向上，旋转组件22及测量装置3只有等待位和测量位两个位置，便于控制测量装置3在
±
z轴上的位置，并且，在测量同一个陶瓷盘4上的多个晶圆5的参数时，测量装置3每次都能够沿
±
z轴方向移动相同的距离，从而能够保证测量精度。当然，在其他实施方式中，第三驱动件213也可以将旋转组件22及测量装置3稳定于
±
z轴上的任意位置。
62.在图示的实施方式中，第二驱动件212相对于第一驱动件211沿
±
x轴方向滑动的距离为700mm，第三驱动件213相对于第二驱动件212沿
±
y轴方向滑动的距离为100mm，以保证该移动组件21带动测量装置3在抛光机等设备内的活动范围，使得测量装置3能够准确地移动至与陶瓷盘4对应的位置。旋转组件22带动测量装置3绕回转轴线a旋转的角度范围为0
°‑
360
°
，以保证测量装置3能够绕回转轴线a旋转至与陶瓷盘4上的任意晶圆5对应的位置。当然，在其他实施方式中，第二驱动件212沿
±
x轴方向滑动的距离，以及第三驱动件213沿
±
y轴方向滑动的距离也可以根据抛光机等设备的测量区域的实际参数进行调节，本发明实施例在此不做具体限制。
63.如图1及图4所示，视觉装置1还包括用于调整摄像机11的视野的架体12，摄像机11设置于架体12。用户能够通过架体12来调节摄像机11与陶瓷盘4的相对位置，使得摄像机11的视野能够覆盖整个陶瓷盘4。
64.在图示的实施方式中，架体12包括沿
±
x轴方向延伸的第一支架121、沿
±
y轴方向延伸的第二支架122以及沿
±
z轴方向延伸的第三支架123，第一支架121通过第一固定块124固定设置于抛光机等设备的机架上，第二支架122通过第二固定块125沿
±
x轴方向滑动设置于第一支架121，第三支架123通过第三固定块126沿
±
y轴方向滑动设置于第二支架122，摄像机11通过第四固定块127沿
±
z轴方向滑动设置于第三支架123。第一支架121、第二支架122及第三支架123配合，能够在三维空间内精确地将摄像机11移动至视野覆盖整个陶瓷盘4的位置。当然，在其他实施方式中，架体12也可以包括三轴机械手、球坐标式机械手或关节式机械手等其他类型的移位结构，只要能够带动摄像机11在三维空间内移动即可，在此不做具体限制。
65.本发明还提供一种晶圆测量方法，应用于上述的晶圆测量系统，在测量晶圆5的参
数前，首先通过调整视觉装置1的架体12，使得摄像机11的视野能够覆盖整个陶瓷盘4，且摄像机11的镜头与陶瓷盘4基本平行，能够通过算法校正图像畸变。控制装置使用9点法建立视觉坐标系与移载坐标系之间的对应关系，包括两组坐标系原点、xy轴坐标以及各晶圆5的角度的转换公式等。
66.具体地，晶圆测量方法包括：s100通过视觉装置1中的摄像机11拍摄陶瓷盘4及晶圆5的图像，并根据拍摄形成的图像计算陶瓷盘4的圆心o坐标及每片晶圆5的坐标；s200通过移动组件21根据圆心坐标带动旋转组件22及测量组件33移动至第一预设位置，在第一预设位置，旋转组件22的回转轴线a经过陶瓷盘4的圆心o；s300通过旋转组件22带动测量装置3旋转，使得测量装置3转动至与陶瓷盘对应的位置；s400对测量装置3校零；s500通过旋转组件22带动测量组件33旋转，使得测量装置3先后转动至与每片待测量的晶圆5对应的位置；s600通过测量装置3测量对应位置的晶圆5的参数；s700重复步骤s500至步骤s600，直至所有晶圆5的参数均测量完成。
67.该晶圆测量方法在测量同一个陶瓷盘4上的多个晶圆5时，只需要对测量装置3校零一次，从而能够简化操作步骤，提高测量效率。
68.在步骤s100之后还包括：根据拍摄形成的图像，确定与陶瓷盘4上没有晶圆5的位置对应的参考线l0，以及与每片晶圆5对应的测量线lx，并计算参考线l0与测量线lx之间以及相邻的测量线lx之间的圆心角角度。
69.其中，测量线lx为第x测量线，x可以根据晶圆5的实际数量设置为任意正整数。通过确定参考线l0及测量线lx，能够便于控制旋转组件22带动测量装置3旋转的旋转角度，从而保证测量装置3的位置精度。其中，参考线l0可以是过陶瓷盘4的圆心o的任意相邻的两片晶圆5的对称线，测量线lx可以是过陶瓷盘4的圆心o以及对应的晶圆5的圆心的直线。
70.本发明实施例以一个陶瓷盘4上均匀布置有五片晶圆5为例，旋转组件22带动测量装置3旋转至与参考线l0对齐的位置，并对测量装置3校零；然后，旋转组件22再次带动测量装置3旋转36
°
至与第一测量线l1对齐的位置，并控制测量装置3测量第一片晶圆5的厚度或斜度等参数；之后，旋转组件22再带动测量装置3依次旋转72
°
至与第二测量线l2、第三测量线l3、第四测量线l4及第五测量线l5对齐的位置，测量装置3依次测量第二片、第三片、第四片及第五片晶圆5的厚度或斜度等参数，直至五片晶圆5都测量完成。
71.其中，步骤s400具体为：通过移动组件21的第三驱动件213带动测量组件33沿
±
z轴方向移动靠近陶瓷盘4，活动组件32能够相对于固定组件31运动，以使得测量组件33测量基准面平行于陶瓷盘4，测量组件33与陶瓷盘4接触，以对测量装置3校零。
72.步骤s500具体为：通过移动组件21的第三驱动件213带动测量组件33沿
±
z轴方向移动远离陶瓷盘4，并通过旋转组件22带动测量组件33旋转，使得测量组件33转动至与待测量的晶圆5对应的位置。
73.步骤s600具体为：通过移动组件21的第三驱动件213带动测量组件33沿
±
z轴方向移动靠近陶瓷盘4，活动组件32能够相对于固定组件31运动，以使得测量组件33的测量基准面平行于陶瓷盘4，测量组件33与晶圆5接触并读取测量数值，通过测量数值计算晶圆5的参数。
74.由于活动组件32能够相对于固定组件31活动，使得该测量装置3能够适用于不同的陶瓷盘4，即使陶瓷盘4倾斜设置，活动组件32也能够稳定支撑于陶瓷盘4上，并且能够通过对测量组件33校零来保证测量精度。
75.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
76.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的专利保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种晶圆测量系统，用于测量固定于陶瓷盘（4）的至少两片晶圆（5）的参数，全部的所述晶圆（5）沿一圆周方向布置，其特征在于，包括：视觉装置（1），包括用于拍摄形成图像信息的摄像机（11），所述摄像机（11）拍摄的图像信息能够用于确定所述陶瓷盘（4）的圆心；移载装置（2），包括移动组件（21）及设置于所述移动组件（21）的旋转组件（22），所述移动组件（21）用于带动所述旋转组件（22）移动至第一预设位置，在所述第一预设位置，所述旋转组件（22）的回转轴线经过所述圆心；以及，测量装置（3），设置于所述旋转组件（22），并能够随所述旋转组件（22）转动至与每片所述晶圆（5）对应的位置，并测量对应位置的所述晶圆（5）的参数。2.根据权利要求1所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述测量装置（3）包括固定组件（31）、活动组件（32）及测量组件（33），所述固定组件（31）相对于所述旋转组件（22）固定，所述测量组件（33）相对于所述活动组件（32）固定，所述活动组件（32）能够相对于所述固定组件（31）运动，以使得所述测量组件（33）能够运动至测量基准面平行于所述陶瓷盘（4）的方位。3.根据权利要求2所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述固定组件（31）包括设置于所述旋转组件（22）的固定板（311）及自所述固定板（311）沿所述回转轴线的延伸方向延伸的限位件（312）；所述活动组件（32）包括设置于所述限位件（312）的活动板（321）及设置于所述活动板（321）的支撑件（322），所述活动板（321）能够相对于所述限位件（312）运动至平行于所述陶瓷盘（4）的位置，并通过所述支撑件（322）支撑于所述陶瓷盘（4）。4.根据权利要求3所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述限位件（312）的数量为多个，多个所述限位件（312）沿所述固定板（311）的周向间隔布置；所述限位件（312）的内侧设有限位槽（3121），所述活动板（321）限位于多个所述限位槽（3121）内，并能够在多个所述限位槽（3121）内相对于所述限位件（312）运动。5.根据权利要求3所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述活动组件（32）还包括设置于所述活动板（321）的导向件（323），所述固定板（311）设有与所述导向件（323）对应的导向孔（3111），所述导向孔（3111）用于对所述导向件（323）滑动导向，并能够限制所述导向件（323）脱出所述导向孔（3111）。6.根据权利要求3所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述支撑件（322）的数量为三个，三个所述支撑件（322）的支撑端形成等腰三角形的三个顶点，所述等腰三角形的外接圆的直径大于所述晶圆（5）的直径，三个所述支撑件（322）的测量基准面平行于所述活动板（321）。7.根据权利要求2所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述测量组件（33）包括至少两个传感器（331），至少两个所述传感器（331）沿第一方向间隔布置，并用于测量所述晶圆（5）的斜度。8.根据权利要求1至权利要求7中任意一项所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述移动组件（21）包括第一驱动件（211）、设置于所述第一驱动件（211）的第二驱动件（212）及设置于所述第二驱动件（212）的第三驱动件（213），所述第一驱动件（211）驱动所述第二驱动件（212）沿第一方向移动，所述第二驱动件（212）驱动所述第三驱动件（213）沿第二方向移
动，所述第三驱动件（213）驱动所述旋转组件（22）沿所述回转轴线的延伸方向移动；及/或，所述视觉装置（1）还包括架体（12），所述架体（12）包括第一支架（121）、第二支架（122）及第三支架（123），所述第二支架（122）沿第一方向滑动设置于所述第一支架（121），所述第三支架（123）沿第二方向滑动设置于所述第二支架（122），所述摄像机（11）沿所述回转轴线的延伸方向滑动设置于所述第三支架（123）。9.一种晶圆测量方法，应用于如权利要求1至权利要求8任一项所述的晶圆测量系统，其特征在于，所述晶圆测量方法包括：s1.通过视觉装置（1）中的摄像机（11）拍摄陶瓷盘（4）及晶圆（5）的图像，并根据拍摄形成的所述图像计算所述陶瓷盘（4）的圆心坐标及每片所述晶圆（5）的坐标；s2.通过移动组件（21）根据所述圆心坐标带动旋转组件（22）及测量组件（33）移动至第一预设位置，在所述第一预设位置，所述旋转组件（22）的回转轴线经过所述陶瓷盘（4）的圆心；s3.通过所述旋转组件（22）带动所述测量装置（3）旋转，使得所述测量装置（3）转动至与所述陶瓷盘（4）对应的位置；s4.对所述测量装置（3）校零；s5.通过所述旋转组件（22）带动所述测量组件（33）旋转，使得所述测量装置（3）先后旋转至与每片待测量的所述晶圆（5）对应的位置；s6.通过所述测量装置（3）测量对应位置的所述晶圆（5）的参数；s7.重复步骤s5至步骤s6，直至所有所述晶圆（5）的参数均测量完成。10.根据权利要求9所述的晶圆测量方法，其特征在于，步骤s4包括：通过所述移动组件（21）带动所述测量组件（33）沿所述回转轴线的延伸方向移动靠近所述陶瓷盘（4），活动组件（32）能够相对于固定组件（31）运动，以使得所述测量组件（33）测量基准面平行于所述陶瓷盘（4），所述测量组件（33）与所述陶瓷盘（4）接触，以对所述测量装置（3）校零；步骤s5包括：通过所述移动组件（21）带动所述测量组件（33）沿所述回转轴线的延伸方向移动远离所述陶瓷盘（4），并通过所述旋转组件（22）带动所述测量组件（33）旋转，使得所述测量组件（33）转动至与待测量的所述晶圆（5）对应的位置；步骤s6包括：通过所述移动组件（21）带动所述测量组件（33）沿所述回转轴线的延伸方向移动靠近所述陶瓷盘（4），所述活动组件（32）能够相对于所述固定组件（31）运动，以使得所述测量组件（33）的测量基准面平行于所述陶瓷盘（4），所述测量组件（33）与所述晶圆（5）接触并读取测量数值，通过所述测量数值计算所述晶圆（5）的参数。

技术总结
本发明涉及一种晶圆测量系统及晶圆测量方法，晶圆测量系统包括视觉装置、移载装置及测量装置，视觉装置包括摄像机，摄像机拍摄的图像信息能够用于确定陶瓷盘的圆心；移载装置包括移动组件及旋转组件，移动组件用于带动旋转组件移动至第一预设位置，在第一预设位置，旋转组件的回转轴线经过圆心；测量装置设置于旋转组件，并能够随旋转组件转动至与每片晶圆对应的位置，并测量对应位置的晶圆的参数。该晶圆测量系统能够通过视觉装置实现对测量装置的自动定位，不需要人工对位或调整；由于测量同一个陶瓷盘上的多个晶圆时只需要对测量装置校零一次，因此还能够简化操作步骤，提高测量效率及测量精度。测量效率及测量精度。测量效率及测量精度。


技术研发人员：朱亮 李阳健 骆万钞 贺军杰 张涛
受保护的技术使用者：浙江晶盛创芯半导体设备有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/7/22