CN100576484C

CN100576484C - 晶片平坦度测量点分布方法

Info

Publication number: CN100576484C
Application number: CN200710037779A
Authority: CN
Inventors: 张斐尧; 李福洪; 江思明; 姚宇
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2027-02-27
Also published as: CN101256975A

Abstract

本发明公开了一种晶片平坦度测量点分布方法，包括：测量所述晶片的半径R；将所述半径划分为特定数目的等份；以所述各等份为半径确定各同心圆；以数量递增的方式将所述测量点布置于所述各同心圆的圆周上。本发明能够提高测量点在晶片表面的分布均匀性，以非常小的边缘排除量进行平坦度的测量，更加全面客观地反应晶片表面形态。

Description

晶片平坦度测量点分布方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于测量晶片平坦度的测量点的分布方法。

背景技术

在半导体制造技术领域中，用于形成大规模集成电路的半导体晶片，特别是单晶硅晶片，为了满足在半导体晶片上能够制造最大可能数量的半导体器件，要求晶片表面具有很高的平坦度。而且随着半导体工艺进入深亚微米时代，半导体器件的集成度越来越高，半导体晶片的直径由原来的6英寸、8英寸到现在的12英寸。如此大面积的半导体晶片需要晶片的正面中心和边缘部分的平坦程度尽可能接近，都应该确保具有要求的平坦度。前述半导体晶片的正面为其上将要制造半导体元件的表面。这意味着要以非常小的边缘排除量来执行平坦度的测量，并且不仅需要被描述的整体部位(full site，指能够在其上形成全部元件的所有表面单元)满足指定的平坦度值，而且局部(partial site，指晶片边缘的表面单元)也应当满足指定的平坦度值。

对于确定半导体晶片的平坦度，申请号为200310123916.8的中国专利申请公开了一种晶片平坦度评价方法。现有技术中大都采用光学测量的方式，利用光学扫描设备，例如KLA-Tencor公司的光学测量系统，通过系统自身的操作软件生成对应于被测晶片表面的、具有特定布局的测量点，从测量点向晶片表面发射光波并接收反射光，经计算各个测量点的光反射率得到晶片表面的平坦度值。

图1为现有技术中晶片平坦度得测量点分布示意图。如图1所示，现有测量点分布方法是将晶片沿圆周方向分成若干等分，测量点平均分布于半径方向，每个半径方向分布的测量点数量相同。图1中以生成64个测量点为例，将圆周分成8等分，每个半径上分布8个测量点。这种沿半径平均分布的方法虽然生成算法简单，易于实现，但是这种分布方法越到晶片的边缘测量点的密度越低，在很大程度上不能真实反应晶片表面的全局平坦程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量晶片平坦度的测量点的分布方法，能够提高测量点在晶片表面的分布均匀性，以非常小的边缘排除量进行平坦度的测量。

为达到上述目的，本发明提供了一种晶片平坦度测量点分布方法，包括：

测量所述晶片的半径R；

将所述半径划分为特定数目的等份；

根据所述等份确定各同心圆；

沿圆心到圆周的方向以数量递增的方式在所述各同心圆的圆周上布置测量点。

所述特定数目为5至20之间的自然数N。

所述各同心圆圆周上测量点的数目大于与所述同心圆相邻的内圈同心圆圆周上测量点的数目。

所述同心圆的圆心具有一个测量点。

所述各同心圆圆周上测量点的数目为奇数。

优选地，第一个同心圆的圆周上测量点数目为3、第二个同心圆的圆周上测量点数目为5、第三个同心圆的圆周上测量点数目为7、......第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n+1。

所述测量点的位置按极坐标的方式确定。

优选地，第一个同心圆的圆周上测量点的位置为：R/N，0度；R/N，360度/3；R/N，(360度/3)×2；

第二个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×2，0度；(R/N)×2，360度/5；(R/N)×2，(360度/5)×2)；(R/N)×2，(360度/5)×3)；(R/N)×2，(360度/5)×4)；

第三个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×3，0度；(R/N)×3，360度/7；(R/N)×3，(360度/7)×2)，.....，(R/N)×3，(360度/7)×6；

第n个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×n，0’；(R/N)×n，360度/(2n+1))；(R/N)×n，(360度/(2n+1))*2)，......，(R/N)×n，(360度/(2n+1))×2n)，

其中n＝1、2.....N。

优选地，所述各同心圆圆周上测量点的数目为偶数。

第一个同心圆的圆周上测量点数目为2、第二个同心圆的圆周上测量点数目为4、第三个同心圆的圆周上测量点数目为6、......第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n。

所述测量点的位置按极坐标的方式确定。

第一个同心圆的圆周上测量点的位置为：R/N，0度；R/N，360度/2；

第二个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×2，0度；(R/N)×2，360度/4；(R/N)×2，(360度/4)×2)；(R/N)×2，(360度/4)×3)；

第三个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×3，0度；(R/N)×3，360度/6；(R/N)×3，(360度/6)×2)，.....，(R/N)×3，(360度/6)×5；

第n个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×n，0’；(R/N)×n，360度/(2n))；(R/N)×n，(360度/(2n))*2)，......，(R/N)×n，(360度/2n)×(2n-1))，

其中n＝1、2.....N。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的晶片平坦度测量点分布方法按照越往晶片边缘测量点布置得越多的方式分布测量点。如果在晶片表面画出若干个同心圆的话，那么越靠近晶片边缘的圆的面积越大，也就是说对于特定尺寸的晶片来说，同心圆界定的晶片表面面积随着半径长度的增加而增加。本发明的方法根据上述特性，将测量点的分布数量也随着半径长度的增加而增加，亦即随着测量面积的增加而增加。与现有技术相比，在测量点数量相同的情况下，晶片表面测量点的分布密度一致性大大提高，有利于更加客观地反应晶片表面全局平坦程度，更加准确而全面地反应晶片表面全局平坦度的一致性，为后续晶片的各项制造工艺提供有价值的表面形态数据。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。附图中相同的部件使用了相同的附图标记。附图并未刻意按比例绘制，重点在于示出本发明的主旨。

图1为现有技术中晶片平坦度的测量点分布示意图；

图2为根据本发明实施例在晶片表面划分为同心圆的示意图；

图3为本发明实施例的晶片平坦度测量点分布示意图；

图4为根据现有技术中晶片平坦度测量点分布方法获得的晶片表面形态示意图；

图5为根据本发明晶片平坦度测量点分布方法获得的晶片表面形态示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

图2为根据本发明实施例在晶片表面划分为同心圆的示意图。所述示意图只是实例，其在此不应过度限制本发明保护的范围。半导体晶片(wafer)俗称大圆片，随着半导体工业的飞速发展，晶片的直径已经大于300mm。如此大尺寸的半导体晶片要求其具有很高的整体平坦度，无论是晶片中心区域还是边缘区域，其应该具有很高的平坦一致性，这对于后续半导体工艺的顺利进行是至关重要的，平坦度低的半导体晶片会增加后续平坦化工艺的难度。因此对半导体晶片的平坦度的测量变得日益重要。本发明的晶片平坦度测量点分布方法，如图2所示，以将半径平均分为7等份为例，在晶片表面画出若干个同心圆，越靠近晶片边缘的圆的面积越大。也就是说对于特定尺寸的晶片来说，同心圆界定的晶片表面面积随着半径长度的增加而增加。本发明的方法根据上述特性，即圆的面积随着半径的增加而增加这一规律，将测量点的布置按照越往晶片边缘测量点布置得越多的方式。也就是说，将测量点的分布数量随着半径长度的增加而增加，亦即随着测量面积的增加而增加，越往晶片边缘，晶片面积越大，测量点分布得越多，越多地覆盖被测晶片表面，从而使测量在晶片表面各区域得分布密度大致相同。

图3为本发明实施例的晶片平坦度测量点分布示意图。所述示意图只是实例，其在此不应过度限制本发明保护的范围。如图3所示，并一并参照图2。本实施例中，设晶片半径R为140mm。根据实际晶片尺寸和测量系统的需要，可以将晶片半径平均分为N等份，其中N为5至20之间的自然数。本实施例中将晶片半径R平均分为7等份，即N＝7，每份为140/7＝20mm。在其他实施例中可以取其它数值。那么同心圆的半径为(140/N)×n，其中n＝1、2.....N。因此，第一个同心圆的半径为140/7＝20mm，第二个同心圆的半径为(140/7)×2＝40mm，第三个同心圆的半径为(140/7)×3＝60mm，第四个同心圆的半径为(140/7)×4＝80mm，第五个同心圆的半径为(140/7)×5＝100mm，第六个同心圆的半径为(140/7)×6＝120mm，第七个同心圆的半径为(140/7)×7＝140mm。

在同心圆的圆心布置第一个测量点1，其它所述各同心圆圆周上测量点的数目为奇数，即按照第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n+1的规律布置测量点。具体而言，第一个同心圆的圆周上测量点数目为3个，即测量点2、3、4；第二个同心圆的圆周上测量点数目为5个，即测量点5、6、7、8、9；第三个同心圆的圆周上测量点数目为7个，即测量点10、11、12、13、14、15、16；第四个同心圆的圆周上测量点数目为9个，即测量点17、18、19、20、21、22、23、24、25；第五个同心圆的圆周上测量点数目为11个，即测量点26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36；第六个同心圆的圆周上测量点数目为13个，即测量点37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49；第七个同心圆的圆周上测量点数目为15个，即测量点50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64。在其它实施例中，N为其它数值的话，依次类推，第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n+1。

在本实施例中，测量点分布在同心圆的圆周上。那么在一个特定的同心圆的圆周例如在第n个同心圆的圆周上，测量点的具体位置是按照极坐标的方式确定的，即第n个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)，0’；(R/N)×n，360度/(2n+1))；(R/N)×n，(360度/(2n+1))*2)，......，(R/N)×n，(360度/(2n+1))×2n)。具体到本实施例，第一个同心圆的圆周上测量点(2、3、4)的位置为：20mm，0度；20mm，120度；20mm，240度。第二个同心圆的圆周上测量点(5、6、7、8、9)的位置为：40mm，0度；40mm，72度；40mm，144度；40mm，216度；40mm，288度。第三个同心圆的圆周上测量点(10、11、12、13、14、15、16)的位置为：60mm，0度；60mm，51.4度；60mm，102.9度；60mm，154.3度；60mm，205.7度；60mm，257.1度；60mm，308.5度。第四个同心圆的圆周上测量点(17、18、19、20、21、22、23、24、25)的位置为：80mm，40度；80mm，80度；......80mm，320度。第五个同心圆的圆周上测量点(26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36)的位置为：100mm，32.7度；100mm，65.4度；......100mm，327.32度。第六个同心圆的圆周上测量点(37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的位置为：120mm，27.7度；120mm，55.4度；......120mm，332.3度。第七个同心圆的圆周上测量点(50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64)的位置为：140mm，24度，140mm，48度；140mm，72度；......140mm，336度。

由图3可以看出，随着测量范围向晶片边缘沿展，测量点的数目越来越多，也就是随着测量面积的增加而增加，越往晶片边缘，测量点分布得越多，越多地覆盖被测晶片表面，因此，从测量点获得的信息便能够更加客观而全面地反应晶片表面形态。图4为根据现有技术中晶片平坦度测量点分布方法获得的晶片表面形态示意图；图5为根据本发明晶片平坦度测量点分布方法获得的晶片表面形态示意图。如图4和图5所示，图4中的区域301和302并未显示为平坦度异常区域，这是因为测量点的分布不均匀，晶片的边缘部分的面积相对较大，而测量点的数目并没有增加，没有覆盖更多的区域，因此会遗漏异常区域。而图5中的区域401与图4中的区域301、图5中的区域402与图4中的区域302表示的是同一区域，而在图5中区域401和402显示为平坦度异常区域，可见本发明的测量点分布方法在测量点数量不变的情况下，由于能够将测量点更加均匀地分布在晶片的中心和边缘区域，因此根据本发明的方法获得测量点数据可以更加全面客观地反应晶片表面形态。

在本发明的其它实施例中，所述各同心圆圆周上测量点的数目可以为偶数。即第一个同心圆的圆周上测量点数目为2、第二个同心圆的圆周上测量点数目为4、第三个同心圆的圆周上测量点数目为6、......第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n。所述测量点的位置也按极坐标的方式确定。具体而言，第一个同心圆的圆周上测量点的位置为：R/N，0度；R/N，360度/2；第二个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×2，0度；(R/N)×2，360度/4；(R/N)×2，(360度/4)×2)；(R/N)×2，(360度/4)×3)；第三个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×3，0度；(R/N)×3，360度/6；(R/N)×3，(360度/6)×2)，.....，(R/N)×3，(360度/6)×5；第n个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×n，0’；(R/N)×n，360度/(2n))；(R/N)×n，(360度/(2n))*2)，......，(R/N)×n，(360度/2n)×(2n-1)。其中N为半径的等份数。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1、一种晶片平坦度测量点分布方法，包括：

测量所述晶片的半径R；

将所述半径划分为特定数目的等份；

根据所述等份确定各同心圆；

沿圆心到圆周的方向以数量递增的方式在所述各同心圆的圆周上布置测量点，其中

第一个同心圆的圆周上测量点的位置为：R/N，0度；R/N，360度/3；R/N，(360度/3)×2；

第二个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×2，0度；(R/N)×2，360度/5；(R/N)×2，(360度/5)×2；(R/N)×2，(360度/5)×3；(R/N)×2，(360度/5)×4；

第三个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×3，0度；(R/N)×3，360度/7；(R/N)×3，(360度/7)×2，.....，(R/N)×3，(360度/7)×6；

第n个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×n，0度；(R/N)×n，360度/(2n+1)；(R/N)×n，(360度/(2n+1))*2，......，(R/N)×n，(360度/(2n+1))×2n，

其中n＝1、2.....N。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述特定数目为5至20之间的自然数N。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述各同心圆圆周上测量点的数目大于与所述同心圆相邻的内圈同心圆圆周上测量点的数目。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述同心圆的圆心具有一个测量点。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述各同心圆圆周上测量点的数目为奇数。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于：第一个同心圆的圆周上测量点数目为3、第二个同心圆的圆周上测量点数目为5、第三个同心圆的圆周上测量点数目为7、......第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n+1。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述测量点的位置按极坐标的方式确定。

8、一种晶片平坦度测量点分布方法，包括：

测量所述晶片的半径R；

将所述半径划分为特定数目的等份；

根据所述等份确定各同心圆；

沿圆心到圆周的方向以数量递增的方式在所述各同心圆的圆周上布置测量点，其中第一个同心圆的圆周上测量点的位置为：R/N，0度；R/N，360度/2；

第二个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×2，0度；(R/N)×2，360度/4；(R/N)×2，(360度/4)×2；(R/N)×2，(360度/4)×3；

第三个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×3，0度；(R/N)×3，360度/6；(R/N)×3，(360度/6)×2，.....，(R/N)×3，(360度/6)×5；

第n个同心圆的圆周上测量点的位置为：(R/N)×n，0度；(R/N)×n，360度/(2n)；(R/N)×n，(360度/(2n))*2，......，(R/N)×n，(360度/2n)×(2n-1)，

其中n＝1、2.....N。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述各同心圆圆周上测量点的数目为偶数。

10、如权利要求8所述的方法，其特征在于：第一个同心圆的圆周上测量点数目为2、第二个同心圆的圆周上测量点数目为4、第三个同心圆的圆周上测量点数目为6、......第n个同心圆的圆周上测量点数目为2n。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述测量点的位置按极坐标的方式确定。