CN101929846B

CN101929846B - 扫描晶圆表面图像的方法

Info

Publication number: CN101929846B
Application number: CN2009100533753A
Authority: CN
Inventors: 金灿; 陈忠奎
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: CN101929846A

Abstract

本发明公开了一种扫描晶圆表面图像的方法，包括如下步骤：A、根据晶圆的轮廓获取晶圆的轮廓，并设置扫描的基本单元；B、判断当前所要扫描的基本单元是否位于晶圆的边缘，若是将扫描方向调整为从晶圆内向晶圆边缘外的方向；C、按照调整后的方向扫描所述基本单元，扫描完毕后转至步骤B。本发明方案可以解决现有技术中对晶圆表面扫描时边缘失焦的问题。

Description

扫描晶圆表面图像的方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路加工制造技术领域，特别涉及一种扫描晶圆表面图像的方法。

背景技术

在晶圆的加工过程中，往往需要通过扫描方式获取晶圆表面的图像，利用探头划过晶圆，就可以扫描出晶圆表面高低情况，进而推算晶圆表面涂布的材料膜厚相关情况，以便进行后续的研究探讨。

将晶圆置于X-Y平面的载物台上，X-Y平面通常为水平平面，并设置相关参数：

扫描速度：表示扫描时探头移动的速度；

扫描方向：表示探头移动的方向，通常只有两个方向，即正Y方向和负Y方向。

取样频率：为探头获取数据的时间间隔的倒数。取样频率越高，则时间间隔越低。

高度范围：表示探头在Z方向(通常为垂直方向)上能够变化的高度范围。

图1所示为对晶圆进行扫描的示意图，水平为X方向，与X方向垂直的为Y方向。其中虚线表示晶圆边缘。图中每个小方格为扫描的基本单元。在每个基本单元中，探头获取一次数据，并且探头的扫描方向以及Z方向的高度在基本单元中保持不变。每个方格中的小箭头代表探头在该基本单元内的扫描方向。

扫描仪有两个重要参数，分别称为近像距(f1)和远像距(f2)。只有当探头与晶圆表面之间的距离h满足f1≤h≤f2时，才能获得清晰的扫描图像，否则就会出现失焦(defocus)现象。因此，探头上还具有一定数目的传感器，所述传感器的作用是在扫描过程中实时监测探头与晶圆表面之间的距离h，当发现h不满足上述条件时对其进行实时调整，使其能够满足上述条件。

现有技术中对扫描方向的设置主要有两种方法，一种是往返式扫描，也就是说，探头先按照正Y方向扫描得到一列图像，扫描到正Y方向上的晶圆边缘后，在X方向上步进一列，再按照负Y方向扫描；到负Y方向的晶圆边缘后，再在X方向上步进一列，按照正Y方向扫描......如此循环最终得到整个晶圆的图像。另一种是随机方向，也就是说，每个基本单元的扫描方向是随机选取的。这两种扫描方式都会有一个共同的问题，就是在扫描晶圆边缘的时候，如果扫描方向是从晶圆边缘外向晶圆内扫描，如图1中基本单元101处的扫描方向，则探头与晶圆表面之间的距离h就会难以控制在f1≤h≤f2范围内，从而引起边缘失焦的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种改善晶圆扫描时边缘失焦的方法。可以防止晶圆扫描时出现边缘失焦的情况。

本发明实施例提出一种扫描晶圆表面图像的方法，包括如下步骤：

A、获取晶圆的轮廓，并设置扫描的基本单元；

B、根据晶圆的轮廓判断当前所要扫描的基本单元是否位于晶圆的边缘，若是将扫描方向调整为从晶圆内向晶圆边缘外的方向；

C、按照调整后的方向扫描所述基本单元，扫描完毕后转至步骤B。

从以上技术方案可以看出，对基本单元按照从晶圆内向晶圆边缘外的方向进行扫描，可以避免出现边缘失焦的问题。

附图说明

图1为对晶圆进行扫描的示意图；

图2为本发明实施例提出的扫描晶圆表面图像的流程。

具体实施方式

本发明的主要内容是：判断当前所要扫描的基本单元是否处于晶圆的边缘，若是，将扫描方向确定为从晶圆内向晶圆外的方向，并按照该扫描方向进行扫描；否则，按照现有的扫描方式进行扫描。所述现有的扫描方式可以是往返式扫描或随机式扫描。

此外，扫描仪的探头上的传感器一般在水平平面内，沿着垂直于扫描方向分布。设传感器的总数为M，这M个传感器探测探头与晶圆表面的距离分别为h₁、h₂、h₃......h_M。将这M个值求平均，作为实际测量的探头与晶圆表面的距离h＝(h₁+h₂+h₃+......+h_M)/M，并以此作为调整探头与晶圆表面距离的依据。

当探头在晶圆边缘处扫描时，可能其中一部分传感器的垂直投影已经不在晶圆上，则这部分传感器探测的距离不再是探头与晶圆表面的距离，而是探头与载物台之间的距离H₀。而该距离H₀要比探头与晶圆表面的距离至少增加了晶圆的厚度。这样通过求平均得到的h就不能准确反映探头与晶圆表面的距离，而这也是导致失焦的一个因素。

因此本发明还对传感器的工作方式作了相应改变：判断当前所要扫描的基本单元是否处于晶圆的边缘，若是则设置探头上传感器的一个传感器子集，仅使用该传感器子集包含的传感器探测探头与晶圆表面的距离。

所述传感器子集可以是：最靠近晶圆中心方向的N个传感器，其中N的取值满足1≤N＜M。较佳地，可以取N＝M/2(M为偶数)或(M+1)/2(M为奇数)。

本发明实施例提出的一个对晶圆表面扫描的流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤201：获取晶圆的轮廓，并设置扫描的基本单元。可以通过预扫描的方式得到晶圆的轮廓，并在该轮廓的基础上，按照设置的取样频率设置基本单元的网格。

步骤202：判断当前所要扫描的基本单元是否位于晶圆的边缘，若是则执行步骤204，否则执行步骤203按照现有的往返扫描或随机扫描的方式对当前基本单元进行扫描，并返回步骤202。

步骤204：将扫描方向调整为从晶圆内向晶圆边缘外的方向；

步骤205：按照调整后的方向扫描所述基本单元，并在扫描过程中使用预先设置的传感器子集中的N个传感器探测探头与晶圆表面的距离，并根据探测结果调整探头高度：判断所得N个数值平均后的结果h是否满足f1≤h≤f2，若是则不对探头高度进行调整，否则调整探头高度使其满足f1≤h≤f2。然后返回步骤202。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种扫描晶圆表面图像的方法，包括如下步骤：

A、获取晶圆的轮廓，并设置扫描的基本单元；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

在扫描过程中使用N个传感器探测探头与晶圆表面的距离，并判断所得N个探头与晶圆表面的距离的平均值h是否满足f1≤h≤f2，若是则不对探头高度进行调整，否则调整探头高度使其满足f1≤h≤f2，其中f1为探头最近成像距离，f2为探头最远成像距离，N小于探头上的传感器总数M。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述N为1。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当M为偶数时，N＝M/2；当M为奇数时，N＝(M+1)/2。

5.根据权利要求2、3或4任一项所述的方法，其特征在于，所述N个传感器为距离晶圆中心最近的N个传感器。