一种基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法与流程

本技术涉及半导体晶圆分选，尤其是一种基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法。

背景技术：

1、在半导体晶圆分选作业前，需要先通过预扫步骤快速建立晶粒物理坐标与行列索引的映射关系，然后按照晶粒的物理坐标与行列索引进行分选。目前比较常用的预扫方法是逻辑预扫方法，该方法在已知第一颗及邻近芯片的物理坐标后，通过逻辑推理可以获得全片晶粒的行列索引和物理坐标，然后按照全片晶粒的行列索引和物理坐标进行分选，针对8英寸30万颗晶粒，逻辑预扫方法的耗时可控制在2min左右，具有极高的预扫效率。上述逻辑预扫方法虽然具有较高的预扫效率，但其以晶粒按照理想规则阵列排布为基础，然而在分选过程中，顶针会反复顶刺晶圆背面的蓝膜以顶起晶粒，导致蓝膜发生收缩变形，该现象称为膜缩，承载晶粒的蓝膜在拉伸扩张后普遍存在局部非均匀膜缩，导致晶粒实际位置往往偏离理想规则阵列，分选时按照上述逻辑预扫方法确定的物理坐标对晶粒进行定位的成功率不高，导致分选良率较低。

2、为了应对蓝膜膜缩问题，目前有一些预扫方法引入了标兵晶粒作为标定点进行精度补偿，比如公开号为cn117810124a、专利名称为“一种分选机f标兵算法”的方法，以及公开号为cn 117878046 a、专利名称为“一种分选机膜缩标兵补偿方法”的方法。这一类方法利用标兵晶粒能够在一定程度上实现膜缩补偿从而提高预扫精度，但是无论是依赖预制f标兵进行分区粗补偿，还是通过密集普通晶粒构建双线性插值网格，为了实现相对较高的补偿精度，需要对密集分布的大量标兵逐颗采图定位，导致8英寸晶圆预扫耗时普遍在8至10分钟以上，预扫效率极低，直接影响了分选效率。另一方面，随着分选过程不断进行，晶粒被逐一取走，蓝膜应力分布实际会持续变化，蓝膜的这种局部非均匀膜缩与动态累积效应会导致现有补偿方法的补偿精度持续下降，实际分选准确率和良率也并不理想。

技术实现思路

1、本技术针对上述问题及技术需求，提出了一种基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法，本技术的技术方案如下：

2、一种基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法，该基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法包括：

3、在晶粒采用等间距阵列排布的理想假设条件下对晶圆进行初始预扫，确定晶圆中各晶粒的行列索引及其在机械坐标系中的理论物理坐标；

4、在晶圆有效区域全局范围内均匀选取多颗晶粒作为全局基准标兵，并在晶圆的膜缩剧烈区域补充选取多颗晶粒作为局部加密标兵，共同构成自适应稀疏标兵网格；

5、针对自适应稀疏标兵网格中的每颗标兵，控制局部视觉相机移动至标兵的理论物理坐标处并采集局部图像，结合图像处理技术确定标兵的实际物理坐标及其与理论物理坐标之间的基础偏移矢量；

6、在分选作业过程中对自适应稀疏标兵网格中各颗标兵的基础偏移矢量动态修正得到实时补偿偏移量，并基于各标兵的实时补偿偏移量计算晶圆中其他待补偿晶粒的实时补偿偏移量，利用待补偿晶粒的实时补偿偏移量修正各自的理论物理坐标得到补偿后物理坐标，按照各晶粒的行列坐标和补偿后物理坐标进行晶粒分选。

7、其进一步的技术方案为，在分选作业过程中对自适应稀疏标兵网格中任意标兵的基础偏移矢量动态修正得到实时补偿偏移量为：

8、

9、其中，是从分选开始时刻至当前时刻的累积分选时长，是与累积分选时长对应的时间累积系数，累积分选时长越长，时间累积系数取值越大；是以标兵为区域中心的预定范围局部区域在当前时刻已被拾取分选的晶粒数量与局部区域内晶粒总数之间的晶粒拾取占比，是与晶粒拾取占比对应的拾取影响系数，且晶粒拾取占比越大，拾取影响系数取值越大。

10、其进一步的技术方案为，基于各标兵的实时补偿偏移量计算晶圆中其他晶粒的实时补偿偏移量包括：

11、以自适应稀疏标兵网格中各颗标兵为顶点，将晶圆有效区域划分为多个邻接的多边形补偿单元；

12、对位于多边形补偿单元内的每颗待补偿晶粒，基于当前待补偿晶粒及多边形补偿单元各顶点处标兵的理论物理坐标，利用双线性插值算法对当前多边形补偿单元各顶点处标兵的实时补偿偏移量进行插值得到待补偿晶粒的实时补偿偏移量；

13、对于处于晶圆边缘区域而在多边形补偿单元外的每颗待补偿晶粒，对待补偿晶粒周围预定行列范围内的多颗标兵的实时补偿偏移量加权得到待补偿晶粒的实时补偿偏移量。

14、其进一步的技术方案为，对待补偿晶粒周围预定范围内的多颗标兵的实时补偿偏移量加权得到待补偿晶粒的实时补偿偏移量包括：

15、计算待补偿晶粒的理论物理坐标与其周围预定行列范围内任意标兵的实际物理坐标之间的欧式距离，并以计算得到的欧式距离的倒数为权重对各颗标兵的实时补偿偏移量加权得到待补偿晶粒的实时补偿偏移量：

16、

17、其中，是待补偿晶粒周围预定行列范围内任意标兵的实时补偿偏移量。

18、其进一步的技术方案为，基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法还包括：

19、在分选作业过程中，从自适应稀疏标兵网格中动态剔除已被拾取分选的标兵，并在动态检测到出现新增的膜缩剧烈区域时，在新增的膜缩剧烈区域内补充选取多颗晶粒作为新增的局部加密标兵添加到自适应稀疏标兵网格中，以及确定新增的局部加密标兵的实际物理坐标及其与理论物理坐标之间的基础偏移矢量。

20、其进一步的技术方案为，基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法还包括：

21、在分选作业过程中，当检测到预定范围局部区域内已被拾取分选的晶粒数量与局部区域内晶粒总数之间的晶粒拾取占比达到占比阈值时，确定预定范围局部区域是新增的膜缩剧烈区域；

22、以及，在分选作业过程中,每间隔预定分选时长同步更新自适应稀疏标兵网格中各标兵的基础偏移矢量，当存在标兵的更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值时，确定以标兵为区域中心的预定范围局部区域是新增的膜缩剧烈区域。

23、其进一步的技术方案为，在分选作业过程中,每间隔预定分选时长同步更新自适应稀疏标兵网格中各标兵的基础偏移矢量包括：

24、在分选作业过程中，每间隔第一预定分选时长，利用自适应稀疏标兵网格中任意全局基准标兵的实时补偿偏移量修正自身的理论物理坐标得到补偿后物理坐标，控制局部视觉相机移动至当前全局基准标兵的补偿后物理坐标处并采集局部图像，结合图像处理技术重新确定当前全局基准标兵的实际物理坐标并更新其与理论物理坐标之间的基础偏移矢量；当存在全局基准标兵的更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值且数量不超过第一数量阈值时，确定以全局基准标兵为区域中心的预定范围局部区域是新增的膜缩剧烈区域；当更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值的全局基准标兵的数量超过第一数量阈值时，重新更新自适应稀疏标兵网格中所有标兵的基础偏移矢量，确定以更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值的标兵为区域中心的预定范围局部区域是新增的膜缩剧烈区域；

25、以及，在分选作业过程中，每间隔第二预定分选时长，利用自适应稀疏标兵网格中任意局部加密标兵的实时补偿偏移量修正各自的理论物理坐标得到补偿后物理坐标，控制局部视觉相机移动至当前局部加密标兵的补偿后物理坐标处并采集局部图像，结合图像处理技术重新确定当前局部加密标兵的实际物理坐标并更新其与理论物理坐标之间的基础偏移矢量；当存在局部加密标兵的更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值且数量不超过第二数量阈值时，确定以局部加密标兵为区域中心的预定范围局部区域是新增的膜缩剧烈区域；当更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值的局部加密标兵的数量超过第二数量阈值时，重新更新自适应稀疏标兵网格中所有标兵的基础偏移矢量，确定以更新后的基础偏移矢量达到预设偏移阈值的标兵为区域中心的预定范围局部区域是新增的膜缩剧烈区域；其中，。

26、其进一步的技术方案为，在晶圆有效区域全局范围内均匀选取多颗晶粒作为全局基准标兵，并在晶圆的膜缩剧烈区域补充选取多颗晶粒作为局部加密标兵包括：

27、在晶圆有效区域全局范围内按照行列间距均匀选取多颗晶粒作为全局基准标兵，在晶圆的膜缩剧烈区域按照行列间距均匀补充选取多颗晶粒作为局部加密标兵，晶圆的膜缩剧烈区域包括根据map图和分选作业路径确定的顶针作业频率达到频率阈值的区域和/或晶圆边缘区域。

28、其进一步的技术方案为，在晶粒采用等间距阵列排布的理想假设条件下对晶圆进行初始预扫确定晶圆中各晶粒的行列索引和理论物理坐标包括：

29、在晶圆中选取至少三颗不共线的晶粒作为种子晶粒，并分别确定各种子晶粒的行列索引和实际物理坐标；

30、利用种子晶粒的实际物理坐标拟合得到晶圆原点处的实际物理坐标，利用种子晶粒的行列索引拟合得到晶圆原点处的行列索引，并在晶粒采用等间距阵列排布的理想假设条件下计算得到相邻晶粒在机械坐标系方向的理论间距和相邻晶粒在机械坐标系方向的理论间距，拟合得到行列索引与机械坐标系中的理论物理坐标之间的初始线性映射关系；

31、控制局部视觉相机移动至种子晶粒的实际物理坐标处并采集局部图像，结合图像处理技术确定种子晶粒所在局部图像内各晶粒的实际物理坐标，并计算相邻晶粒在方向的实际间距和相邻晶粒在方向的实际间距；

32、利用晶粒在方向和方向的实际间距和修正初始线性映射关系，得到晶圆上各晶粒的行列索引与理论物理坐标之间的全局线性映射关系为；

33、控制局部视觉相机按照预扫路径移动至晶圆不同位置并依次获取各靶面视图，根据各靶面视图内晶粒的相对排布结构给靶面视图内各晶粒分配行列索引并结合全局线性映射关系确定对应的理论物理坐标。

34、其进一步的技术方案为，根据各靶面视图内晶粒的相对排布结构给靶面视图内各晶粒分配行列索引并结合全局线性映射关系确定对应的理论物理坐标包括：

35、根据预扫路径、单个靶面视图的尺寸、单个晶粒的尺寸和相邻靶面视图之间的重叠率，估算每个靶面视图覆盖的行列索引范围以及相邻靶面视图之间靶面重叠区域覆盖的行列索引范围；

36、根据每个靶面视图内晶粒的相对排布结构，在当前靶面视图覆盖的行列索引范围内给当前靶面视图内各晶粒预分配行列索引；

37、对预分配的行列索引位于相邻靶面视图之间靶面重叠区域覆盖的行列索引范围内的晶粒进行去重操作；

38、基于全局线性映射关系确定各晶粒的行列索引对应的理论物理坐标。

39、本技术的有益技术效果是：

40、本技术公开了一种基于稀疏标兵动态补偿的晶圆分选方法，该方法在理想假设条件下通过快速预扫方法确定各晶粒的行列索引和理论物理坐标作为各晶粒的位置基础，通过全局稀疏与局部加密的方式选定晶粒作为标兵，在结合图像处理技术确定标兵的高精度实际物理坐标及基础偏移矢量后，随着分选过程在标兵的基础偏移矢量基础上动态修正得到实时补偿偏移量，并相应计算晶圆中其他待补偿晶粒的实时补偿偏移量对理论物理坐标进行补偿，该方法在初始预扫结果的基础上还在分选过程中动态补偿，并按照补偿后物理坐标进行分选。初始预扫阶段提供晶粒的基础位置并保证预扫效率，动态补偿操作则充分考虑了蓝膜的不均匀膜缩与时间累积效应对各晶粒进行位置补偿，该方法在保证预扫效率的同时提升了各晶粒的位置精度，保证了长时间分选作业的定位成功率和分选良率，方法的通用性和稳定性都较强。

41、该方法直接选取普通晶粒作为标兵，无需使用预置的特殊结构标兵，无需晶圆制造环节预制特殊外观的标兵，也无需提前加载预制的标兵map文档，可适配所有常规晶圆与所有分选场景，通用性和适用范围更广。且该方法采用全局稀疏与局部加密的方式来选取标兵，可以使用较少数量的标兵达到较高的补偿精度，同时减少了对标兵视觉定位的耗时，对分选效率和分选良率都有提升。

42、该方法在分选过程中考虑蓝膜局部非均匀膜缩与动态累积效应更新标兵的基础偏移矢量得到实时补偿偏移量，再根据待补偿晶粒所处位置，提供两种不同的策略利用标兵的实时补偿偏移量计算其他待补偿晶粒的实时补偿偏移量，保证对位于晶圆中心区域和边缘区域的待补偿晶粒都有较好的动态补偿效果。