CN108899288B - 晶圆标记的监控方法和激光刻号机台对准位置的判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆标记的监控方法和激光刻号机台对准位置的判定方法，该监测方法包括：在晶圆标记的水平面内，以两个相交方向扫描晶圆标记获得相应方向的两组波形信号；量测同一晶圆标记在两组波形信号中的直径长度；判断两组波形信号中直径长度的绝对值的差值是否符合预定误差范围；当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值在预定误差范围时，判定晶圆标记的形状未出现异常；当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值不在预定误差范围时，判定晶圆标记的形状出现异常。本发明能够监控晶圆标记的形状及光路方位是否异常。

Description

晶圆标记的监控方法和激光刻号机台对准位置的判定方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆标记的监控方法和激光刻号机台对准位置的判定方法。
背景技术
半导体制造技术领域中，一次工艺制程需要同时操作多片晶圆，即半导体工艺中每一道工艺对晶圆的处理都为批量处理。同一道工艺中的多片晶圆彼此相同，无法对它们进行区分。在实践中可以通过晶圆的摆放位置区分晶圆，但是当晶圆的摆放位置由于某种原因发生变化时，会导致不同晶圆的识别出现混乱。为了区分各个晶圆，现有技术中通常的做法为：利用激光轰击晶圆，在晶圆表面上形成晶圆标记。以用于在各片晶圆之间进行区分，通过不同的晶圆标记识别不同的晶圆。标准的晶圆标记，是在晶圆表面向下形成圆形形状的凹坑，并且凹坑的边缘会由于激光能量的作用在晶圆表面形成向上的凸起。晶圆标记的监控方法，主要是通过扫描晶圆标记的波形信号，量测晶圆标记对应波形信号的峰值和谷值，从而监控激光能量大小，但是无法确定晶圆标记的形状以及光路方位是否异常。在利用激光轰击在晶圆表面形成晶圆标记时，随着激光刻号机台的老化，机台硬件(主要是指激光二极管)的更换越来越频繁，行业内现有的测机项目已经不能检测晶圆标记的异常，这给操作者的日常维护工作增加了许多难度。另外，晶圆标记的形状及光路方位的异常也将导致激光刻号机台的稳定性变差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种晶圆标记的监控方法和激光刻号机台对准位置的判定方法，以用于监控晶圆标记的形状及光路方位是否异常，以及判定激光刻号机台的对准位置是否出现偏差。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆标记的监控方法,包括以下步骤：
在晶圆标记的水平面内，以两个相交方向扫描晶圆标记获得相应方向的两组波形信号；
量测同一晶圆标记在两组波形信号的直径长度；
判断两组波形信号中直径长度的绝对值的差值是否符合预定误差范围；
当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值在预定误差范围时，判定晶圆标记的形状未出现异常；
当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值不在预定误差范围时，判定晶圆标记的形状出现异常。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，当晶圆标记的形状出现异常时，判定晶圆标记的光路方向存在异常。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，所述两个相交方向包括：相交的第一方向和第二方向。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，所述第一方向与所述第二方向为垂直相交或者非垂直相交。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，当所述第一方向与所述第二方向为垂直相交时，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为垂直方向。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，当所述第一方向与所述第二方向为非垂直相交时，扫描晶圆标记的波形信号的步骤包括：在扫描之前将晶圆上形成的晶圆标记以圆点为中心划分为四个象限，扫描时，所述第一方向位于其中一对的两个象限区内，所述第二方向位于另外一对的两个象限区内。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，所述晶圆标记为圆形形状的凹坑，通过量测晶圆标记的波形信号的峰值和谷值，以监控激光能量大小。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，所述预定误差范围为2微米。
进一步的，本发明提供的晶圆标记的监控方法，所述直径长度为30微米至70微米。
与现有技术相比，本发明提供的晶圆标记的监控方法，是通过量测同一晶圆标记在水平面内两个相交方向对应的波形信号的直径长度，判断两个直径长度的差值是否在预定误差范围之内，从而判定晶圆标记的形状是否出现异常。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种激光刻号机台的对准位置的判定方法，采用上述的晶圆标记的监控方法，当晶圆标记的形状出现异常时，判定激光刻号机台的对准位置出现偏差。
与现有技术相比，本发明提供的激光刻号机台的对准位置的判定方法，弥补了行业内现有监测项目的不足的缺陷，能够判断激光刻号机台的稳定性。即当晶圆标记的形状出现异常时，判定激光刻号机台的稳定性较差，需调节，从而保证晶圆标记的形状特征良好；当晶圆标记的形状未出现异常时，判定激光刻号机台的稳定性好，无需调节。
附图说明
图1是晶圆上局部晶圆标记的电镜图；
图2是对晶圆标记的划分象限的示意图；
图3至图5是对晶圆标记在两个相交方向扫描的示意图；
图6是多个晶圆标记扫描对应的第一波形信号图；
图7是多个晶圆标记扫描对应的第二波形信号图；
图8至图9是同一晶圆标记分别在第一方向和第二方向量测直径长度的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
请参考图1，晶圆100上形成有多个晶圆标记200。
本发明实施例提供一种晶圆标记的监控方法，包括以下步骤：
步骤1，请参考图3至图7，在晶圆标记200的水平面内，以两个相交方向扫描晶圆标记200获得相应方向的两组波形信号，分别记作第一波形信号Q1和第二波形信号Q2；其中，两个相交方向包括第一方向S1和第二方向S2。
步骤2，请参考图8至图9，量测同一晶圆标记200在两组波形信号中的直径长度；即量测同一晶圆标记200在第一方向S1扫描获得的第一波形信号Q1的第一直径长度D1，以及量测同一晶圆标记200在第二方向S2扫描获得的第二波形信号Q2的第二直径长度D2。本发明实施例中以扫描三个晶圆标记200获得三个波形信号为例进行说明，即每组波形信号包括三个晶圆标记200对应的波形。请参考图6和图7，中间虚线框内两峰值一谷值的波形表示一个晶圆标记200对应的波形信号，请参考图8和图9，量测同一晶圆标记200对应的中间波形的两峰值中心之间的距离为直径长度，分别量测第一直径长度D1和第二直径长度D2。
步骤3，判断两组波形信号中直径长度的绝对值的差值是否符合预定误差范围；其中，预定误差范围，记作X。即判断∣D1-D2∣是否符合预定误差范围X。
步骤4，当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值在预定误差范围时，即∣D1-D2∣≤X时，判定晶圆标记的形状未出现异常；当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值不在预定误差范围时，即∣D1-D2∣>X时，判定晶圆标记的形状出现异常。例如本发明实施例的预定误差范围包括但不限于2微米时，当∣D1-D2∣≤2时，判定晶圆标记的形状未出现异常；当∣D1-D2∣>2时，判定晶圆标记的形状出现异常。
步骤5，当晶圆标记的形状出现异常时，判定晶圆标记的光路方向存在异常。
其中步骤1至步骤4，用于监测晶圆标记的形状是否出现异常。步骤1至步骤5，用于监测晶圆标记的光路方向是否存在异常。
本发明实施例的晶圆标记200的直径长度为30微米至70微米。例如，晶圆标记200的沿深度方向的剖面形状可以为U型或者V型。当晶圆标记的剖面形状为U型时，其直径长度为55±10微米，其深度可以为以下两种标准，第一种标准深度值为3.6±0.5微米，第二种标准深度值为5.5±0.7微米。当晶圆标记的剖面形状为V型时，其直径长度为60±10微米，其深度可以为以下四种标准：第一种标准深度值为2.4±0.5微米，第二种标准深度值为2.6±0.4微米，第三种标准深度值为3.2±0.5微米，第四种标准深度值为5.5±0.7微米。当然，本发明实施例的晶圆标记200不限于上述具体的直径长度和深度，可以根据实际需要进行调整。需要说明的是，本发明实施例图6至图9中的晶圆标记的波形信号的直径长度与深度的关系，由于直径长度与深度的采样间隔单位不同，即直径长度的采样间隔单位大于深度的采样间隔单位，例如在坐标第中，以矩形栅格(未图示)作为采样间隔单位，直径长度的采样间隔单位为矩形栅格的横坐标为28微米，深度的采样间隔单位为矩形栅格的纵坐标为0.5微米，故图6至图9中的晶圆标记的波形信号呈现直径长度小于深度的关系，实际上直径长度大于深度，故图6至图9中的示例不得作为本发明的限制。本发明实施例的第一波形信号Q1和第二波形信号Q2的横轴表示长度，纵轴表示厚度，厚度单位为微米或者埃。
请参考图3至图5，本发明实施例提供的晶圆标记的监控方法，第一方向S1与第二方向S2可以垂直相交，也可以非垂直相交，其中图3为不垂直相交的示例，图4和图5为垂直相交的示例，垂直相交的第一方向S1可以与晶圆标记的水平中心线重叠，第二方向S2可以与晶圆标记的垂直中心线重叠。图5示例了垂直相交与中心线重叠的情况，图4中示例了垂直相关与中心线不重叠的情况。垂直相交的方式，是在水平面内的两个界线分明的角度扫描，以保证量测数据的准确性。
请参考图2至图4，为了保证判断的准确性，本发明实施例提供的晶圆标记的监控方法，当第一方向S1与第二方向S2为非垂直相交时，扫描晶圆标记200的波形信号的步骤包括：在扫描之前将晶圆100上形成的晶圆标记200以圆点为中心划分为四个象限，顺时针方向依次记作象限∣、象限Ⅱ、象限Ⅲ和象限Ⅳ。该象限与数学几何相同。扫描时，所述第一方向S1位于其中一对的两个象限区内，所述第二方向S2位于另外一对的两个象限区内，请参考图3和图4，第一方向S1位于象限Ⅱ和象限Ⅳ，第二方向S2位于象限∣和象限Ⅲ。即避免第一方向S1和第二方向S2同时落在象限∣和象限Ⅲ之内或者象限Ⅱ和象限Ⅳ之内造成的数据不准确的可能性。
请参考图6和图7，本发明实施例提供的晶圆标记的监控方法，所述晶圆标记在水平面的投影为圆形形状，即在晶圆上形成的晶圆标记为圆形形状的凹坑，通过量测晶圆标记的波形信号的峰值L1(即凸起波形高度值)和谷值L2(即凹陷波形深度值)，能够监控激光能量大小。
本发明实施例提供的晶圆标记的监控方法，是通过量测同一晶圆标记在水平面内两个相交方向对应的波形信号的直径长度，判断两个直径长度的差值是否在预定误差范围之内，从而判定晶圆标记的形状是否出现异常。以及监测晶圆标记的光路方向是否存在异常。
本发明实施例还提供一种激光刻号机台的对准位置的判定方法，采用上述的晶圆标记的监控方法，当晶圆标记的形状出现异常时，判定激光刻号机台的对准位置出现偏差。
本发明实施例提供的激光刻号机台的对准位置的判定方法，弥补了行业内现有监测项目的不足的缺陷，能够判断激光刻号机台的稳定性。即当晶圆标记的形状出现异常时，判定激光刻号机台的稳定性较差，需调节，从而保证晶圆标记的形状特征良好；当晶圆标记的形状未出现异常时，判定激光刻号机台的稳定性好，无需调节。
本发明不限于上述具体实施方式，凡在本发明的保护范围之内所作出的各种变化和润饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆标记的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
在晶圆标记的水平面内，以两个相交方向扫描晶圆标记获得相应方向的两组波形信号，所述波形信号包括两峰值一谷值的波形；
量测同一晶圆标记在两组波形信号中的两峰值中心之间的距离为直径长度；
判断两组波形信号中直径长度的绝对值的差值是否符合预定误差范围；
当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值在预定误差范围时，判定晶圆标记的形状未出现异常；
当两组波形信号中直径长度的绝对值的差值不在预定误差范围时，判定晶圆标记的形状出现异常。
2.如权利要求1所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，当晶圆标记的形状出现异常时，判定晶圆标记的光路方向存在异常。
3.如权利要求1所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，所述两个相交方向包括：相交的第一方向和第二方向。
4.如权利要求3所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向为垂直相交或者非垂直相交。
5.如权利要求4所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，当所述第一方向与所述第二方向为垂直相交时，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为垂直方向。
6.如权利要求4所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，当所述第一方向与所述第二方向为非垂直相交时，扫描晶圆标记的波形信号的步骤包括：在扫描之前将晶圆上形成的晶圆标记以圆点为中心划分为四个象限，扫描时，所述第一方向位于其中一对的两个象限区内，所述第二方向位于另外一对的两个象限区内。
7.如权利要求1所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，所述晶圆标记为圆形形状的凹坑，通过量测晶圆标记的波形信号的峰值和谷值，以监控激光能量大小。
8.如权利要求1所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，所述预定误差范围为2微米。
9.如权利要求1所述的晶圆标记的监控方法，其特征在于，所述直径长度为30微米至70微米。
10.一种激光刻号机台的对准位置的判定方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的晶圆标记的监控方法，当晶圆标记的形状出现异常时，判定激光刻号机台的对准位置出现偏差。
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