一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

晶圆形状的测量方法与流程

2022-05-12 02:22:03 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种使用外周保持型的晶圆平坦度测量机测量晶圆形状的方法。


背景技术:

2.随着设计规则的窄小化,晶圆厚度的平坦度(厚度不均度)自不必说,就连晶圆形状(warp、sori)的平滑性也作为品质而被要求。
3.一般而言,晶圆的warp作为晶圆厚度的中心线的起伏而求出。此时,以某些方法保持晶圆的外周,而kla tencor公司制的wafersight或afs利用三点的夹具从晶圆的倒角部朝向晶圆中心以力学方式直接接触而保持晶圆。因此,由于夹具的参差不一、三点的力的施加状况,导致外力施加于晶圆,晶圆会稍微变形为与原本形状不同的形状。
4.专利文献1的第44段记载了由于单晶硅具有的弹性模量的各向异性的影响,并由于支承位置的不同从而晶圆的变形量不同,但是并未谈到此时的测量机的机械误差的影响。现有技术文献专利文献
5.专利文献1:日本特开2007-64748号公报


技术实现要素:

(一)要解决的技术问题
6.这种因晶圆的外周保持所引起的变形对于厚度测量在原理上几乎没有影响,但是由于warp是直接测量晶圆形状的参数,因此会对测量值的再现性产生影响,尤其是以机械误差的形式带来影响。虽然在数值上能够表示warp的机械误差,但是只要是无法了解晶圆是如何因保持状态而变形,就无法了解测量对象晶圆的warp的真值,因此没有方法了解哪个装置是健全的。
7.图9表示kla tencor公司制的wafersight2 的warp测量值的机械误差。在图9中,将使用5台测量机对从各种工序取样的具有各种形状(dsp、cmp、epw)的15片晶圆(直径300mm)进行测量时所得出的、每个晶圆的标准偏差设为柱状图。可知标准偏差根据晶圆的不同而不同。由于晶圆形状与测量机的外周保持状态的叠加效果不同,表示晶圆形状的表面位移量的大小关系的warp值的机械误差并不恒定。
8.本发明鉴于上述问题点而做出,其目的在于提供一种晶圆形状的测量方法,该方法能够使用平坦度测量机测量晶圆原本的warp值,并能够获得抑制了机械误差的warp值。(二)技术方案
9.为了实现上述目的,本发明提供一种晶圆形状的测量方法,通过平坦度测量机一边保持具有第一主面和第二主面的晶圆的外周一边测量该晶圆的形状,所述平坦度测量机具有分别位于投入至机内的所述晶圆的两面侧的第一光学系统与第二光学系统,其特征在
于,包括以下工序:第一工序,仅使用所述第一光学系统和所述第二光学系统中的任意一个光学系统,分别测量所述晶圆的第一主面的表面位移量和第二主面的表面位移量;第二工序,使用通过所述任意一个光学系统测量出的所述第一主面的表面位移量及所述第二主面的表面位移量,计算因所述晶圆的外周保持而产生的外周保持变形量;以及第三工序,从所述平坦度测量机所输出的warp值减去所述外周保持变形量,从而计算所述晶圆原本的warp值。
10.以往,使用上述这样的具有第一光学系统和第二光学系统的平坦度测量机,一边保持晶圆的外周一边进行测量而输出的warp值含有上述外周保持变形量,因此无法得到晶圆原本的warp值。相对于此,在本发明的晶圆形状的测量方法中,可获得除去该外周保持变形量后的晶圆原本的warp值。从而,能够得到再现性高并且抑制了机械误差的warp值。
11.此时,可以为:在所述第一工序中,将所述晶圆投入所述平坦度测量机,仅使用所述一个光学系统测量所述第一主面的表面位移量,相对于在所述第一主面的表面位移量的测量中所述晶圆为投入时的状态而言,将所述晶圆以翻转的状态投入所述平坦度测量机,仅使用所述一个光学系统测量所述第二主面的表面位移量,所述第二工序具有所述晶圆的第一厚度不均度的获得阶段、所述晶圆的第二厚度不均度的获得阶段、及所述外周保持变形量的获得阶段,在所述晶圆的第一厚度不均度的获得阶段中,对通过所述第一工序测量出的第二主面的表面位移量进行修正,获得修正后的第二主面的表面位移量,根据通过所述第一工序测量出的第一主面的表面位移量与所述修正后的第二主面的表面位移量之差,获得所述第一厚度不均度,在所述晶圆的第二厚度不均度的获得阶段中,根据使用所述一个光学系统测量出的第一主面的表面位移量与使用另一个光学系统测量出的第二主面的表面位移量之差,获得所述第二厚度不均度,在所述外周保持变形量的获得阶段中,计算所述第一厚度不均度的平均值与所述第二厚度不均度的平均值,将所述第二厚度不均度的平均值与所述第一厚度不均度的平均值之差与所述第一厚度不均度相加,从而获得修改后的第一厚度不均度,将该修改后的第一厚度不均度与所述第二厚度不均度之差的1/2的值作为所述外周保持变形量。
12.这样,能够更可靠地得到除去外周保持变形量后的晶圆原本的warp值。
13.此时,可以为:使用多个所述平坦度测量机测量所述晶圆的形状。
14.这样使用多个平坦度测量机进行测量,也能够在各个测量中测量晶圆本来的warp值,因此能够抑制在测量出的warp值之间产生较大的机械误差。(三)有益效果
15.如上所述,如果是本发明的晶圆形状的测量方法,则能够去除利用平坦度测量机进行测量时由晶圆的外周保持所引起的变形量,并能够获得晶圆本来的warp值。因此,能够在没有机械误差的情况下得到高再现性的warp值。
附图说明
16.图1是表示本发明的晶圆形状的测量方法的一例的流程图。图2是表示步骤1-4的流程的说明图。图3是表示步骤5的流程的说明图。图4是表示步骤6、7的流程的说明图。
图5是表示可在本发明的晶圆形状的测量方法中使用的平坦度测量机的一例的示意图。图6是表示在测量时保持晶圆外周的机构的一例的说明图。图7是表示5台平坦度测量机的外周保持变形量的测量图。图8是表示利用5台平坦度测量机通过本发明的测量方法测量出的warp-bf值(晶圆的中央面(厚度的中心线)从最佳贴合面(从中央面计算)的偏移的最大值与最小值之差)的标准偏差的曲线图。图9是表示通过5台平坦度测量机以现有方法测量出的warp-bf值的标准偏差的曲线图。
具体实施方式
17.以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明,但是本发明不限于此。图5表示可在本发明的晶圆形状的测量方法中使用的平坦度测量机。如图5所示,平坦度测量机1具有分别位于投入机内的晶圆w的两面侧的第一光学系统2与第二光学系统3,该晶圆w具有第一主面和第二主面。第一光学系统2及第二光学系统3分别具备光学干渉式的测量部。在第一光学系统2中能够测量传感器与晶圆w的第一主面的距离,并能够测量第一主面的表面位移量。另一方面,在第二光学系统3中能够测量传感器与第二主面的距离,并能够测量第二主面的表面位移量。这样,能够分别测量第一主面的表面位移量与第二主面的表面位移量。并且,能够通过这些第一光学系统2、第二光学系统3测量晶圆w的厚度不均度(厚度分布(平坦度))与晶圆w的warp值。
18.能通过ccd相机捕捉晶圆的整体形状,能够以每一个位置0.2mm
×
0.2mm的像素尺寸对晶圆的整面进行拍摄。在直径300mm晶圆的情况下,在晶圆面内能够获得约176万点的数据。
19.另外,图6表示在测量时保持晶圆外周的机构的一例。如图6所示,平坦度测量机1具有例如3个夹具4~6,能够利用这些夹具4~6保持铅垂竖立状态的晶圆的外周,并通过第一光学系统2、第二光学系统3测量晶圆w的形状。在此例中,如果将铅垂方向的上方设为0
°
,将缺口的位置设为逆时针旋转270
°
,则晶圆w(直径300mm,面方位(100))在0
°
、135
°
、225
°
这三点的位置由夹具4~6保持。此外,图6中的df1~3是在三点的夹具4~6之间的抑制晶圆w震动的器具。但是,对于晶圆w仅以轻触的程度接触,并未主动对晶圆w施力,并非夹具4~6那样的保持器具。
20.作为这种平坦度测量机1的具体例,例如可以举出kla tencor公司制的wafersight或afs等,但是当然不限于此。
21.接着,对使用了上述那样的平坦度测量机1的本发明的晶圆形状的测量方法进行说明。图1表示本发明的测量方法的流程的一例。包括:第一工序,仅使用第一光学系统2及第二光学系统3中的任意一个光学系统,分别测量晶圆w的第一主面的表面位移量及第二主面的表面位移量;第二工序,利用该测量出的第一、二主面的表面位移量计算因晶圆w的外周保持而产生的外周保持变形量;以及第
三工序,从平坦度测量机所输出的warp值减去外周保持变形量,从而计算晶圆原本的warp值。
22.在此,首先,对第一工序的意义进行说明。当在晶圆w上存在因外周保持而产生的任何变形量(外周保持变形量)时,如果进行现有测量法中的通常测量(使用第一光学系统2测量晶圆第一主面的表面位移量,使用第二光学系统3测量晶圆第二主面的测量表面位移量),则在根据测量出的表面位移量所得的参数(晶圆w的厚度不均度)中,晶圆w的外周保持所引起的形状变化的影响在厚度的计算原理上不出现。这是因为,在上述通常测量的情况下,由保持方法所引起的晶圆形状的变形量和由原来的晶圆的形状所引起的起伏在利用单独的光学系统(第一光学系统和第二光学系统)测量晶圆表背(第一主面和第二主面)时,通过取得表背的差分而被消除,因此在现有的测量方法中无法检测。
23.但是,在如本发明这样仅通过一个光学系统测量晶圆第一主面与晶圆第二主面的情况下,晶圆保持所引起的晶圆变形的影响会直接附加于参数(厚度不均度(厚度分布))。因此,从该参数提取外周保持变形量,并从来自测量机的warp值(原始测量warp值)中减去即可。本发明人发现,这样能够简便地得到抑制了外周保持变形量的影响的晶圆原本的warp值。
24.以下,对各工序进行详述。《第一工序》如上所述,仅使用第一光学系统2及第二光学系统3中的任意一个光学系统分别测量晶圆w的第一主面的表面位移量及第二主面的表面位移量。此外,在此以仅使用第一光学系统2进行测量的情况举例,但是相反地也可以仅使用第二光学系统3进行测量。以下对该测量步骤举例进行说明。
25.图2是表示以下步骤1-4的流程的说明图。首先,将晶圆投入平坦度测量机,仅使用一个光学系统测量第一主面的表面位移量(步骤1)。在此,使用第一光学系统2测量晶圆w的第一主面的表面位移量。接着,相对于在第一主面的表面位移量的测量中晶圆为投入时的状态而言,将晶圆以翻转的状态投入平坦度测量机,仅使用上述一个光学系统测量第二主面的表面位移量(步骤2)。在此,使同一晶圆w翻转,使用第一光学系统2测量晶圆w的第二主面的表面位移量。这样,相对于在第一主面的表面位移量的测量中晶圆w为投入时的状态而言,将晶圆w以翻转的状态投入,与测量第一主面时同样地使用第一光学系统2进行测量。
26.《第二工序》第二工序,大致区分而包括晶圆的第一厚度不均度的获得阶段、晶圆的第二厚度不均度的获得阶段、及外周保持变形量的获得阶段。
27.(第一厚度不均度的获得阶段)对通过第一工序测量出的第二主面的表面位移量进行修正,获得修正后的第二主面的表面位移量(步骤3)。首先,将通过第一工序测量出的晶圆w的第二主面的表面位移量以r-theta坐标系表现,对第一工序中的晶圆w翻转所引起的r-theta坐标的偏移进行修正。关于第二主面的
表面位移量,为了方便使晶圆翻转,r-theta坐标系中的相位与第一主面不同,因此使相位匹配。即,使相位匹配,以成为从第一主面侧观看的第二主面的表面位移量的位置。具体而言,以在第一工序的第二主面测量时翻转时的旋转轴为旋转轴,使通过第一工序测量出的第二主面的表面位移量翻转。以晶圆w的缺口等为基准进行第一工序及在此的翻转即可。此外,进行使表面位移量的符号翻转的修正。这样,第二主面的表面位移量的r-theta坐标的关系与表面位移量的状态与从晶圆的第一主面侧观看的状态相同(修正后的第二主面的表面位移量)。
28.接着,根据通过第一工序测量出的第一主面的表面位移量与修正后的第二主面的表面位移量之差获得第一厚度不均度(步骤4)。基本上,如下述的步骤5中所说明的那样,只要是通常的测量,则通过进行(使用第一光学系统2测量出的第一主面的表面位移量)-(使用第二光学系统3测量出的第二主面的表面位移量)的减法计算,能够得出晶圆w的厚度不均度,但是在此的(通过第一工序测量出的第一主面的表面位移量)-(修正后的第二主面的表面位移量)的减法计算是仅使用第一光学系统2求出的单纯的表面位移量彼此的差异,因此是不含绝对厚度的信息的临时厚度不均度。
29.(第二厚度不均度的获得阶段)接着,根据使用一个光学系统测量出的第一主面的表面位移量与使用另一个光学系统测量出的第二主面的表面位移量之差,获得第二厚度不均度(步骤5)。图3是表示步骤5的流程的说明图。如上所述,第一厚度不均度不能称为晶圆原本的厚度不均度。因此,为了在后述的步骤6中获得仅使用第一光学系统2测量出的厚度不均度,在此,首先,依照通常的测量方法,使用第一光学系统2及第二光学系统3两者,使用测量机原本的标准手法(现有的通常测量法)测量晶圆的厚度不均度(第二厚度不均度)。即,在此,从通过第一光学系统2测量出的第一主面的表面位移量减去通过第二光学系统3测量出的第二主面的表面位移量,得到第二厚度不均度。此外,通过第一光学系统2对第一主面的表面位移量进行的测量本身、通过第二光学系统3对第二主面的表面位移量进行的测量本身也可以在此时进行,或者也可事先进行测量而预先获得这些的表面位移量。例如也可以预先在进行步骤1时一并进行测量。
30.(外周保持变形量的获得阶段)图4是表示以下步骤6、7的流程的说明图。计算第一厚度不均度的平均值与第二厚度不均度的平均值,将第二厚度不均度的平均值与第一厚度不均度的平均值之差与第一厚度不均度相加,从而获得修改后的第一厚度不均度(步骤6)。如在步骤5中说明的那样,在该步骤6中获得仅使用第一光学系统2测量出的厚度不均度,但是首先,要计算第一厚度不均度的平均值与第二厚度不均度的平均值。例如,如前述那样,当采用每一位置0.2mm
×
0.2mm的像素尺寸时,则在直径300mm晶圆的情况下,第一厚度不均度、第二厚度不均度分别是晶圆面内约176万点的厚度数据的集合。所谓第一厚度不均度的平均值或第二厚度不均度的平均值是指上述厚度数据的平均值。然后,为了使第一厚度不均度的平均值(平均厚度)成为第二厚度不均度的平均值
(平均厚度),对于第一厚度不均度的整面数据,加上从第二厚度不均度的平均值减去第一厚度不均度的平均值所获得的值,从而求出使得第二厚度不均度与平均值相等的、仅使用第一光学系统2测量出的厚度不均度(修改后的第一厚度不均度)。
31.接着,将修改后的第一厚度不均度与第二厚度不均度之差的1/2的值作为外周保持变形量(步骤7)。这样,从修改后的第一厚度不均度减去第二厚度不均度再乘以1/2,由此能够定量地仅将因外周保持而引起的变形量提取并求出。
32.《工序3》从平坦度测量机所输出的warp值减去外周保持变形量,从而计算晶圆的原本的warp值(步骤8)。这样,从由平坦度测量机1直接输出的原始测量warp值(包含外周保持所引起的晶圆变形)减去算出的外周保持变形量。warp是在观察晶圆的截面时厚度的中心线从晶圆整体的最佳贴合面、或者从以规定的三点算出的最佳贴合面起观察到最大差是多少的指标,来自平坦度测量机1的原始测量warp值是基于包含外周保持所引起的变形的影响在内的状态而自动地计算得到的。因此,为了将该多余的影响排除在外,如步骤8那样从原始测量warp值减去外周保持变形量。由此,能够求出接近真实值的warp值(去除了外周保持变形量的值)。因此,能够改善外周保持变形所引起的、测量机彼此之间的与warp值有关的机械误差。
33.此外,虽然工序1、工序2的具体步骤并无限定,但是通过如步骤1~7的方法求出外周保持变形量,从而能够更确实地趋近于真实的warp值。
34.以往,在使用多个平坦度测量机进行测量的情况下,每个测量机的夹具的外周保持导致的变形量反映为机械误差,但是如上所述,在本发明中,能够排除作为这样的机械误差的原因的外周保持变形量,因此能够改善机械误差而使其减小。因此,即使在使用多个测量机的情况下,也能够抑制测量机之间的warp值出现较大偏差。实施例
35.以下,举出实施例及比较例来具体说明本发明,但是本发明不限于此。
36.(比较例)使用多个(在此为5台)平坦度测量机(#a~#e)以现有的通常测量法测量从dsp、cmp、epw的工序中抽取的15片的直径300mm的晶圆的warp值。其结果是,得到与图9同样的结果。如该warp值的基于机械误差的标准偏差的曲线图所示,由于晶圆形状与外周保持状态的叠加效果,标准偏差对应于每个晶圆而不同,但是最大为0.8μm左右的标准偏差作为机械误差而附加于warp值。
37.(实施例)在此,为了确认本发明的有效性,针对与图9情况相同的15片晶圆,使用相同的5台平坦度测量机,并通过图1所示流程的本发明的测量方法进行测量。图7是表示5台平坦度测量机的外周保持变形量的测量图。“range”表示晶圆面内的外周保持变形量的位移的最大差。可知#a号机的外周保持变形量为最小(range=389.7μm),#b的外周保持变形量为最大(range=2470.2μm)。对应于每个晶圆、每台测量机,计算这样的外周保持变形量,并从来自测量机的原
始测量warp值中减去,分别求出真实的warp值。
38.将这样求出的每个晶圆的真实的warp值的测量机之间的标准偏差示于图8。此外,为了方便和现有方法的结果做比较,也将图9的曲线图一并示出。左侧的曲线图是基于现有方法的结果,右侧的曲线图是基于本发明的结果。可知,通过本发明的测量方法,测量机彼此之间的warp值的标准偏差减小而得到改善,机械误差的改善效果明显。
39.另外,本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示,凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表

相关文献