CN109473368A - 背照式晶圆晶边划片深度量测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背照式晶圆晶边划片深度量测方法，包括：采用预设方式对划片晶圆晶边进行扫描，获得划片晶圆晶边的光学影像，获取划片晶圆晶边台阶结构直角边造成散射信号通道的分界线，量测各个晶圆晶边位置分界线所在的角度位置，建立划片后晶圆晶边轮廓模型，通过建立的轮廓模型获得划片深度和分界线角度位置的关系函数，将量测得到的角度位置带入关系函数中，计算得到各个晶边位置的划片深度。本发明可以在不破坏晶圆的情况下，高效地量测背照式晶圆在整个圆周上的晶边划片深度，为研发初期划片工艺调整提供可靠的数据支持，加快研发进度，提高产品良率。

Description

背照式晶圆晶边划片深度量测方法

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种集成电路制造工艺研发过程中对完整的晶圆进行缺陷的检查和分析的背照式晶圆晶边划片深度量测方法。

背景技术

背照式CMOS图像传感器(简称BSI CIS)的后段工艺主要是将载有图像传感器电路的CIS晶圆与承载晶圆作键合并完成对外互联层的工艺。在CIS晶圆与承载晶圆键合之前，需要将CIS晶圆的晶边作划片处理，目的是为了防止由晶圆翘曲造成晶圆键合不全引起剥落。晶边划片是对晶圆边界的固定半径范围作减薄和修整，使划片位置与修整方向的晶面出现一个台阶形状的轮廓。

在研发阶段，通常采用切片的方法单点量测划片工艺后晶边的划片深度。切片后的晶圆不能继续流片，只能作为废片处理。而在量产阶段，则需要采用晶圆膜厚量测机台对产品晶圆作划片深度和宽度的量测。由于受到机台产能的限制，晶圆膜厚量测机台只能对晶圆边缘的九点位置作抽检量测，以确保生产过程中划片工艺的稳定性。晶边缺陷检测机一般通过扫描晶圆晶边检测晶边的缺陷情况。如果需要量测更多的晶边位置，则量测效率相对较低。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种非破坏性地量测背照式晶圆晶边的划片深度，从而高效地为研发过程中的划片工艺调整提供可靠的数据。

为解决上述技术问题，本发明提供的背照式晶圆晶边划片深度量测方法，包括以下步骤：

1)采用预设方式对划片晶圆晶边进行扫描，获得划片晶圆晶边的光学影像；

2)获取划片晶圆晶边台阶结构直角边造成信号通道的分界线；

3)量测各个晶圆晶边位置分界线所在的角度位置；

4)建立划片后晶圆晶边轮廓模型；

5)通过步骤4)建立的轮廓模型获得划片深度和分界线角度位置的关系函数；

6)将量测得到的角度位置带入关系函数中，计算得到各个晶边位置的划片深度。

进一步改进所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，实施步骤1)时，所述预设方式是自划片晶圆晶边顶部到晶圆晶边侧面直至晶圆晶边底部执行扫描。

其中，所述扫描是步进式扫描。

进一步改进所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，实施步骤1)时，通过晶边缺陷检测机对划片晶圆晶边进行扫描。

进一步改进所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，实施步骤2)时，信号通道是散射信号通道。

进一步改进所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，实施步骤2)时，通过晶边缺陷检测机内自带的图像处理软件分析寻找划片晶圆晶边台阶结构直角边造成散射信号通道的分界线。

进一步改进所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，实施步骤4)时，建立椭圆形晶边轮廓模型。

进一步改进所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，实施步骤5)时，所述划片深度和分界线角度位置的关系函数是

其中T为晶圆厚度，φ为分界线角度位置，Z(θ)为θ位置的划片深度计算值，β为椭圆晶边轮廓模型中椭圆长短半径的比值。

本发明的技术原理是利用晶边缺陷检测机对划片晶圆的晶边从顶部到侧面到底部的步进式扫描，收集晶边的光学图像信息。通过晶边缺陷检测机内自带的图像处理软件，分析寻找由划片台阶造成的散射信号通道的分界线，并量测各个晶边位置分界线所在的角度位置。建立划片后的圆形或椭圆形晶边轮廓模型，并由模型导出划片深度和分界线角度位置的关系函数。将角度位置代入该关系函数中，最后计算出模型下的各个晶边位置的划片深度。通过在分析软件中编程和建模(该处所指的分析软件是可以在平面上构建由可解析曲线并组合为自定义图形，并可以计算该图形上任意点的坐标位置的几何分析软件。)，能够实现量测后直接输出计算值的功能。为简化计算，本方法目前采用圆形晶边轮廓模型。相比圆形晶边轮廓模型，采用椭圆形晶边轮廓模型更加符合晶边的实际轮廓形状，模型计算公式相对更复杂，但精度更高。椭圆形晶边轮廓模型下，划片深度和分界线角度位置的关系函数为

其中T为晶圆厚度，φ为分界线角度位置，Z(θ)为θ位置的划片深度计算值，β为椭圆晶边轮廓模型中椭圆长短半径的比值，通过实验数据反推得出。本发明的方法可以在不破坏晶圆的情况下，高效地量测背照式晶圆在整个圆周上的晶边划片深度，为研发初期划片工艺调整提供可靠的数据支持，加快研发进度，提高产品良率。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施的结构示意图一。

图2是本发明实施的结构示意图一。

图3是本发明实施的结构示意图一。

图4是本发明实施的结构示意图一。

附图标记说明

台阶结构A

类圆/圆结构或类椭圆/椭圆结构B

扫描装置C

台阶机构A宽度X

台阶结构深度Z

晶圆厚度T

分界线角度位置φ

θ位置的划片深度计算值Z(θ)

椭圆晶边轮廓模型中椭圆长短半径的比值β。

具体实施方式

在背照式晶圆后段工艺研发阶段，选择一片样片，应用晶边缺陷检测机建立量测程式扫描划片后的晶圆边缘，得到划片分界线角度位置的量测数据。将样片作切片分析并量测实际划片深度。将晶边缺陷检测机量测得到的划片分界线角度位置数据和切片分析得到的划片深度代入划片深度和分界线角度位置的关系函数中得到椭圆晶边轮廓模型中的修正系数β。并根据该修正系数β，以及晶圆厚度T等数据，建立完整的椭圆晶边轮廓模型划片深度和分界线角度位置的对应关系。

在后续量测过程中，通过应用晶边缺陷检测机扫描并分析得到晶圆各个位置θ的分界线角度位置φ(θ)，并代入函数关系中，即可得出晶圆各个位置θ的划片深度Z(θ)的量测值。由于晶边缺陷检测机能够快速地对整周的晶边进行扫描，所以应用这个方法也能高效地得到整周晶圆晶边的划片深度情况，因此也就能对工艺研发阶段的工艺调整提供可靠的数据支持。根据上述原理，本发明提供的背照式晶圆晶边划片深度量测方法一实施例，包括以下步骤：

1)通过晶边缺陷检测机自划片晶圆晶边顶部到晶圆晶边侧面直至晶圆晶边底部执行步进式扫描,获得划片晶圆晶边的光学影像；参考图1、图2结合图3所示，晶圆晶边结构可划分为两部分，一部分是台阶结构A，另一部分是类圆或类椭圆结构B，X是台阶机构A宽度，Z是台阶结构深度。

2)，通过晶边缺陷检测机内自带的图像处理软件分析获取划片晶圆晶边台阶结构直角边造成散射信号通道的分界线；

3)量测各个晶圆晶边位置分界线所在的角度位置；

4)建立划片后椭圆形晶边轮廓模型；晶边缺陷检测机的分析软件可以为晶边的轮廓的水平投影建立不同程度近似的平面模型。建模就是将实际晶边轮廓的投影近似为由可解析曲线构成的平面图形，通过解析几何可以计算图形上任意点的坐标位置即可。当然，设计的平面图形与实际形状越接近，最终的计算结果也越准确。

5)通过步骤4)建立的轮廓模型获得划片深度和分界线角度位置的关系函数；

如图4所示，通过近似为椭圆形的一部分所建立的模型，根据椭圆形解析几何可以计算出划片深度与分界线角度位置的函数关系。所述划片深度和分界线角度位置的关系函数是

其中T为晶圆厚度，φ为分界线角度位置，Z(θ)为θ位置的划片深度计算值，β为椭圆晶边轮廓模型中椭圆长短半径的比值。如图3所示晶圆膜厚量测机台通过扫描晶边各个不同位置上沿半径方向不同点的量测光束渡越时间，量测出晶边各个不同位置的划片深度。

6)将量测得到的角度位置带入关系函数中，计算得到各个晶边位置的划片深度。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用预设方式对划片晶圆晶边进行扫描，获得划片晶圆晶边的光学影像；

2)获取划片晶圆晶边台阶结构直角边造成信号通道的分界线；

3)量测各个晶圆晶边位置分界线所在的角度位置；

4)建立划片后晶圆晶边轮廓模型；

5)通过步骤4)建立的轮廓模型获得划片深度和分界线角度位置的关系函数；

6)将量测得到的角度位置带入关系函数中，计算得到各个晶边位置的划片深度。

2.如权利要求1所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤1)时，所述预设方式是自划片晶圆晶边顶部到晶圆晶边侧面直至晶圆晶边底部执行扫描。

3.如权利要求2所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤1)时，所述扫描是步进式扫描。

4.如权利要求1所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤1)时，通过晶边缺陷检测机对划片晶圆晶边进行扫描。

5.如权利要求4所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤2)时，信号通道是散射信号通道。

6.如权利要求4所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤2)时，通过晶边缺陷检测机内自带的图像处理软件分析寻找划片晶圆晶边台阶结构直角边造成散射信号通道的分界线。

7.如权利要求1所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤4)时，建立椭圆形晶边轮廓模型。

8.如权利要求1所述是背照式晶圆晶边划片深度量测方法，其特征在于：实施步骤5)时，所述划片深度和分界线角度位置的关系函数是

其中T为晶圆厚度，φ为分界线角度位置，Z(θ)为θ位置的划片深度计算值，β为椭圆晶边轮廓模型中椭圆长短半径的比值。