CN105196177A - 晶圆夹盘倾斜度的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种利用现有的电化学抛光设备对晶圆夹盘的倾斜度进行检测的晶圆夹盘倾斜度的检测方法，包括如下步骤：分别测量晶圆中心点(O点)以及晶圆上其他两点(A点与B点)与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Ho，Ha，Hb，其中该其他两点(A点和B点)的连线不经过晶圆中心点(O点)；计算Ha与Ho之间的差值，以及Hb与Ho之间的差值；结合A点与O点之间的水平距离La以及B点与O点之间的水平距离Lb，计算晶圆上A点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Ha-Ho)/La)，B点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Hb-Ho)/Lb)。

Description

晶圆夹盘倾斜度的检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于夹持晶圆的晶圆夹盘倾斜度的检测方法。
背景技术
随着半导体集成电路的高密度化、微细化和高速化，对工艺加工精度提出了更高的要求。影响工艺加工精度最主要的因素是执行各工艺的装置是否满足工艺要求。以电化学抛光为例，在电化学抛光工艺中，需要使用晶圆夹盘夹持晶圆相对于喷头在竖直方向、水平方向移动和旋转。喷头向晶圆表面喷射抛光液，以实现对晶圆表面抛光。在电化学抛光过程中，晶圆夹盘的水平度决定了晶圆的水平度，晶圆的水平度越高，电化学抛光工艺的精度就越高，也就是电化学抛光均匀性越高。一旦晶圆夹盘倾斜了，晶圆表面抛光均匀性就会变差，从而导致电化学抛光良率降低。因此，检测晶圆夹盘是否倾斜，对电化学抛光工艺至关重要。而现有的电化学抛光设备中，晶圆夹盘通常安装在抛光腔室内部，很难对其倾斜度进行检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆夹盘倾斜度的检测方法，该方法能够利用现有的电化学抛光设备对晶圆夹盘的倾斜度进行检测，而无需再借助其他装置，解决了现有晶圆夹盘倾斜度检测难的问题。
为实现上述目的，本发明提出的晶圆夹盘倾斜度的检测方法，包括如下步骤：分别测量晶圆中心点(O点)以及晶圆上其他两点(A点与B点)与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Ho，Ha，Hb，其中该其他两点(A点和B点)的连线不经过晶圆中心点(O点)；计算Ha与Ho之间的差值，以及Hb与Ho之间的差值；结合A点与O点之间的水平距离La以及B点与O点之间的水平距离Lb，计算晶圆上A点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Ha-Ho)/La)，B点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Hb-Ho)/Lb)。
综上所述，本发明晶圆夹盘倾斜度的检测方法利用现有的电化学抛光设备即可实现对晶圆夹盘的倾斜度进行检测，解决了现有晶圆夹盘倾斜度检测难的问题。
附图说明
图1示出了现有电化学抛光装置的结构示意图。
图2示出了本发明晶圆夹盘倾斜度的检测方法的流程图。
图3示出了测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法的流程图。
图4示出了晶圆的仰视图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参考图1所示，图1示出了现有电化学抛光装置的结构示意图。现有电化学抛光装置包括晶圆夹盘101、喷头102、抛光液供应管道103、流量控制器104、电源105及运动控制器(图中未示)。晶圆夹盘101夹持晶圆106。喷头102设置在晶圆夹盘101的下方，喷头102向晶圆106表面喷射抛光液。抛光液供应管道103与喷头102连接，抛光液供应管道103向喷头102供应抛光液。流量控制器104设置在抛光液供应管道103上，流量控制器104控制向喷头102供应的抛光液的流量，使供应至喷头102的抛光液的流量维持恒定，从而保证从喷头102喷射出的抛光液的液面高度一定并保持不变。电源105的阳极与晶圆106电连接，电源105的阴极与喷头102电连接，电化学抛光时，通过抛光液构成导通的抛光电流回路。运动控制器与晶圆夹盘101连接，运动控制器控制晶圆夹盘101相对于喷头102在竖直方向(Z轴方向)、水平方向(X轴方向)移动和旋转，运动控制器实时记录晶圆夹盘101相对于初始位置(Home位置)在Z轴方向、X轴方向移动的距离以及旋转的角度。电化学抛光前，晶圆夹盘101从初始位置在Z轴方向下降至工艺位置，喷头102对准晶圆106的中心(图4中的O点位置)，电化学抛光过程中，晶圆夹盘101沿X轴方向水平移动并旋转，从而实现对晶圆106的全局平坦化。
参考图2，基于上述现有的电化学抛光装置，本发明提出了一种晶圆夹盘倾斜度的检测方法，包括如下步骤：
步骤S201：分别测量晶圆中心点(O点)以及晶圆上其他两点(A点与B点)与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Ho，Ha，Hb，其中该其他两点(A点和B点)的连线不经过晶圆中心点(O点)；
步骤S202：计算Ha与Ho之间的差值，以及Hb与Ho之间的差值；
步骤S203：结合A点与O点之间的水平距离La以及B点与O点之间的水平距离Lb，计算晶圆上A点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Ha-Ho)/La)，B点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Hb-Ho)/Lb)。
在一个实施例中，如图4所示，A点与O点所在的直线与B点与O点所在的直线垂直。
在一个实施例中，如图3所示，测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法，包括如下步骤：
步骤S301：设置一误差值；
步骤S302：将晶圆夹盘置于初始位置，喷头对准晶圆上的待测点；
步骤S303：使晶圆夹盘在Z轴方向下降至工艺位置，接通电源，抛光电流回路导通；
步骤S304：使晶圆夹盘在Z轴方向上升一定值高度，该定值高度大于所设置的误差值；
步骤S305：检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则返回步骤S304；如果抛光电流回路不导通，则进行步骤S306；
步骤S306：使晶圆夹盘在Z轴方向下降，下降的高度值为前一次上升的高度值的一半；
步骤S307：检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则使晶圆夹盘在Z轴方向上升，上升的高度值为前一次下降的高度值的一半；如果抛光电流回路不导通，则使晶圆夹盘在Z轴方向下降，下降的高度值为前一次下降的高度值的一半；
步骤S308：判断晶圆夹盘在Z轴方向上升或下降的高度值是否小于或等于所设置的误差值，如果否，则返回步骤S307；如果是，则进行步骤S309；
步骤S309：记录此时晶圆夹盘距离初始位置的高度值，该高度值即为晶圆上的待测点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值。
下面通过一具体实例进一步说明测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法。
步骤S401：设置一误差值，该误差值为0.05mm；
步骤S402：将晶圆夹盘置于初始位置，喷头对准晶圆上的待测点；
步骤S403：使晶圆夹盘在Z轴方向下降至工艺位置，接通电源，抛光电流回路导通；
步骤S404：使晶圆夹盘在Z轴方向上升0.8mm；
步骤S405：检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则返回步骤S404，如果抛光电流回路不导通，则进行步骤S406；
步骤S406：使晶圆夹盘在Z轴方向下降0.4mm；
步骤S407：检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则进行步骤S408，如果抛光电流回路不导通，则进行步骤S409；
步骤S408：使晶圆夹盘在Z轴方向上升0.2mm；
步骤S409：使晶圆夹盘在Z轴方向下降0.2mm；
步骤S410：检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则进行步骤S411，如果抛光电流回路不导通，则进行步骤S412；
步骤S411：使晶圆夹盘在Z轴方向上升0.1mm；
步骤S412：使晶圆夹盘在Z轴方向下降0.1mm；
步骤S413：检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则进行步骤S414，如果抛光电流回路不导通，则进行步骤S415；
步骤S414：使晶圆夹盘在Z轴方向上升0.05mm，记录此时晶圆夹盘距离初始位置的高度值，该高度值即为晶圆上的待测点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值；
步骤S415：使晶圆夹盘在Z轴方向下降0.05mm，记录此时晶圆夹盘距离初始位置的高度值，该高度值即为晶圆上的待测点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值。
可以理解的是，误差值设定的越小，测量的晶圆上的待测点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的精度越高。
采用上述测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法测量晶圆中心点(O点)与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Ho；然后，运动控制器驱动晶圆夹盘沿X轴方向水平移动距离La，使晶圆上的A点正对着喷头，采用上述测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法测量晶圆的A点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Ha；接着，运动控制器驱动晶圆夹盘旋转90°，然后再驱动晶圆夹盘沿X轴方向水平移动距离Lb，使晶圆上的B点正对着喷头，采用上述测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法测量晶圆的B点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Hb，由此，可计算出晶圆上A点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Ha-Ho)/La)，B点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Hb-Ho)/Lb)。
本发明晶圆夹盘倾斜度的检测方法通过利用现有的电化学抛光装置，能够精确的检测晶圆夹盘是否倾斜，解决了现有晶圆夹盘倾斜度检测难的问题。
综上所述，本发明通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。

Claims (3)

1.一种晶圆夹盘倾斜度的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别测量晶圆中心点(O点)以及晶圆上其他两点(A点与B点)与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值Ho，Ha，Hb，其中该其他两点(A点和B点)的连线不经过晶圆中心点(O点)；
计算Ha与Ho之间的差值，以及Hb与Ho之间的差值；
结合A点与O点之间的水平距离La以及B点与O点之间的水平距离Lb，计算晶圆上A点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Ha-Ho)/La)，B点与O点所在的直线与水平面之间的倾斜度为arctan((Hb-Ho)/Lb)。
2.根据权利要求1所述的晶圆夹盘倾斜度的检测方法，其特征在于，测量晶圆上的点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值的方法，包括如下步骤：
设置一误差值；
将晶圆夹盘置于初始位置，喷头对准晶圆上的待测点；
使晶圆夹盘在竖直方向下降至工艺位置，接通电源，抛光电流回路导通；
使晶圆夹盘在竖直方向上升一定值高度，该定值高度大于所设置的误差值；
检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则返回上一步骤；如果抛光电流回路不导通，则进行下一步骤；
使晶圆夹盘在竖直方向下降，下降的高度值为前一次上升的高度值的一半；
检测抛光电流回路是否导通，如果抛光电流回路导通，则使晶圆夹盘在竖直方向上升，上升的高度值为前一次下降的高度值的一半；如果抛光电流回路不导通，则使晶圆夹盘在竖直方向下降，下降的高度值为前一次下降的高度值的一半；
判断晶圆夹盘在竖直方向上升或下降的高度值是否小于或等于所设置的误差值，如果否，则返回上一步骤；如果是，则进行下一步骤；
记录此时晶圆夹盘距离初始位置的高度值，该高度值即为晶圆上的待测点与喷头喷射出的抛光液的液面之间的高度值。
3.根据权利要求1所述的晶圆夹盘倾斜度的检测方法，其特征在于，所述晶圆上的A点与O点所在的直线与B点与O点所在的直线垂直。
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