CN111089539B - 晶圆轮廓图的构造方法 - Google Patents

晶圆轮廓图的构造方法 Download PDF

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Abstract

一种晶圆轮廓图的构造方法，该方法包括根据晶圆属性信息及晶圆上Die的属性信息，绘制初始晶圆高度轮廓图，其中，晶圆属性信息包括晶圆的尺寸及方向，Die的属性信息包括Die的数量、尺寸及几何分布；在初始晶圆高度轮廓图中确定晶圆的原点，以原点建立晶圆平面内的坐标系，得到晶圆上各Die的位置坐标；对晶圆按照预设顺序进行扫描，得到晶圆的高度轮廓信息，其中高度轮廓信息包括晶圆上各Die的高度信息及位置坐标；根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆轮廓图。该方法可通过三维图形化和数字化的方式，将已获得的晶圆高度信息进行可视化展示，并且可直接将Die与Die的差异展示出来。

Description

晶圆轮廓图的构造方法
技术领域
本发明涉及集成电路装备技术领域，尤其涉及一种晶圆轮廓图的构造方法。
背景技术
目前用于集成电路装备的光刻机设备一般都采用双工件台技术，其中曝光位用于对晶圆曝光，测量位用于测量晶圆的表面高度形貌。
晶圆表面高度形貌通过对焦传感器测量获得，结合工件台位置测量系统，可以在线解算出晶圆表面不同位置对应的高度轮廓图。高度轮廓图一般由高度方向连续光滑的曲面表示，结合晶圆水平位置和Die的分布，可以描绘出晶圆上每一个Die的高度起伏情况。光刻机在曝光位对每一个Die进行逐场扫描时，可以利用晶圆高度信息，在线地调整Z/Rx/Ry三个自由度，始终保证晶圆的曝光区域处于投影物镜的最佳焦平面范围内，从而获得理想的曝光效果。
晶圆表面高度信息需要通过晶圆轮廓图进行信息图形化，晶圆轮廓图需要具备特定的功能，才能准确地表示晶圆表面的高度信息，同时能够帮助用户实现制程优化。
晶圆轮廓图需要具备以下几个基本功能：
第一点：描述晶圆表面高度地整体分布特征；
第二点：描述晶圆中每一个Die的高度特征，同时能够直观对比Die与Die之间的高度差异；
第三点：能够以三维的形式展示晶圆的高度信息；
第四点：能够通过数学统计的方法，定量地表达晶圆高度信息。
同时满足上述几点功能需求，会造成晶圆轮廓图建立流程复杂，所需的输入信息量大等技术问题。
相关技术提出子Die的建立方法，实现对晶圆整体以及Die的内部进行分析。然而，该方法只针对晶圆的二维分析，不能表达晶圆的三维特征，并不适用光刻机测量位的晶圆高度轮廓图的使用需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对于现有的技术问题，本发明提出一种晶圆轮廓图的构造方法，用于至少部分解决上述技术问题之一。
(二)技术方案
本发明一方面提供一种晶圆轮廓图的构造方法，包括：根据晶圆属性信息及晶圆上Die的属性信息，绘制初始晶圆高度轮廓图，其中，晶圆属性信息包括晶圆的尺寸及方向，Die的属性信息包括Die的数量、尺寸及几何分布；在初始晶圆高度轮廓图中确定晶圆的原点，以原点建立晶圆平面内的坐标系，得到晶圆上各Die的位置坐标；对晶圆按照预设顺序进行扫描，得到晶圆的高度轮廓信息，其中高度轮廓信息包括晶圆上各Die的高度信息及位置坐标；根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆高度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中包括：以晶圆周向拟合生产的平面为晶圆零平面，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆绝对高度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中包括：以原点位置Die的高度信息、或所有Die中高度值最小或最大的Die的高度信息为第一基准值，计算各Die的高度信息与第一基准值的第一差值；根据位置坐标将第一差值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆相对高度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中包括：以晶圆上各Die的高度信息的平均值为基准值，计算各Die的高度信息与第二基准值的第二差值；根据位置坐标将第二差值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆平均高度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将晶圆高度在X方向和Y方向以一定的距离间隔计算梯度，生成晶圆高度梯度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中包括：以一行或一列Die的一端点Die的高度信息为第三基准值，计算该行或该列的其它Die的高度信息与第三基准值的第三差值；根据位置坐标将第三差值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成Die差分高度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中包括：计算各行或各列Die的第三差值的平均值；根据位置坐标将第三差值的平均值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成Die平均差分高度轮廓图。
可选地，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中包括：对晶圆表面进行网格划分；计算每一网格内Die的高度信息的平均值或总和；根据位置坐标将各网格内Die的高度信息的平均值或总和添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆局部高度轮廓图。
可选地，构造方法还包括：对扫描获取的各Die的高度信息进行修正。
可选地，构造方法还包括：以数字的形式将Die的高度信息显示在晶圆轮廓图中。
可选地，Die以矩形的形式分布在晶圆的内部。
(三)有益效果
本发明提出的一种电子器件的柔性化方法，该方法通过三维图形化和数字化的方式，将已获得的晶圆高度信息进行可视化展示。该方法能够直观地展示晶圆图的整体高度特征，同时能够显示Die内部的高度特征。并且，通过Die的分布再构造方式，可以直接将Die与Die的差异展示出来，结合数学统计的方法，能够精确量化这种差异。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施例提供的晶圆轮廓图的构造方法的流程图；
图2示意性示出了本发明实施例提供的晶圆初始轮廓图晶圆中Die的分布图；
图3示意性示出了本发明实施例提供的晶圆初始轮廓图晶圆中Die的位置坐标图；
图4示意性示出了本发明实施例提供的晶圆全局扫描顺序图；
图5示意性示出了本发明实施例提供的晶圆高度轮廓图；
图6示意性示出了本发明实施例提供的晶圆高度轮廓图的三维展示图；
图7示意性示出了本发明实施例提供的晶圆平均高度轮廓图；
图8示意性示出了本发明实施例提供的晶圆高度梯度轮廓图；
图9示意性示出了本发明实施例提供的晶圆局部高度轮廓图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供一种晶圆轮廓图的构造方法，该方式可利用密度图的方式表达晶圆每一点的高度，密度图呈连续或离散形式，可以表达每一个Die的连续高度、离散高度或差分高度，连续高度密度图可表达了整个晶圆的分布情况。该方法包括根据晶圆属性信息及晶圆上Die的属性信息，绘制初始晶圆高度轮廓图，其中，晶圆属性信息包括晶圆的尺寸及方向，Die的属性信息包括Die的数量、尺寸及几何分布；在初始晶圆高度轮廓图中确定晶圆的原点，以原点建立晶圆平面内的坐标系，得到晶圆上各Die的位置坐标；对晶圆按照预设顺序进行扫描，得到晶圆的高度轮廓信息，其中高度轮廓信息包括晶圆上各Die的高度信息及位置坐标；根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆轮廓图。
图1示意性示出了本发明实施例提供的晶圆轮廓图的构造方法的流程图。如图1所示，该方法例如可以包括操作S101～S104。
S101，根据晶圆属性信息及晶圆上Die的属性信息，绘制初始晶圆高度轮廓图，其中，晶圆属性信息包括晶圆的尺寸及方向，Die的属性信息包括Die的数量、尺寸及几何分布。
针对于晶圆，该晶圆的属性信息及晶圆上Die的属性信息在光刻机软件有存储，可直接从相关设备上获取该信息。绘制的初始轮廓图用于表征晶圆的尺寸、方向、Die在晶圆的位置分布，如图2所示，所有Die以矩形的方式分布在晶圆内部。
S102，在初始晶圆高度轮廓图中确定晶圆的原点，以原点建立晶圆平面内的坐标系，得到晶圆上各Die的位置坐标。
晶圆的原点例如可以由晶圆边缘的三个点所构成的圆的圆心确定，以该原点在晶圆平面建立直角坐标系，这样就可以对晶圆上其它所有Die的位置进行索引定义，如图3所示，Die(0，0)是晶圆原点所在的Die。晶圆的Die的位置分布可由Die相对于晶圆原点和Die的宽度和高度确定。Die相对于晶圆原点的位置可由Die的左下角特征点相对于晶圆的原点确定；Die的高度轮廓信息由Die内部相对于晶圆原点的位置(X，Y)和该点的高度Z构成。
S103，对晶圆按照预设顺序进行扫描，得到晶圆的高度轮廓信息，其中高度轮廓信息包括晶圆上各Die的高度信息及位置坐标。
本实施例中，利用光刻机对焦传感器和工件台，对整个晶圆按照一定顺序进行全局扫描，如图4所示，从而得到整个晶圆高度轮廓信息，用(Z，X，Y)表示，其中，Z为晶圆表面高度值，(X，Y)为晶圆表面某点相对于晶圆原点的坐标值，与操作S102中的得到的坐标值一一对应。获得该高度值后，可对其进行修正。
S104，根据位置坐标，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆高度轮廓图。
由于扫描得到的晶圆高度轮廓信息的(X，Y)坐标与建立的初始晶圆轮廓图中的坐标位置是一一对应，因此，可依据坐标位置将扫描得到的晶圆的原始高度信息添加至初始晶圆轮廓图中，以绘制最终的晶圆高度轮廓图。最终的晶圆高度轮廓图如图5所示。晶圆高度轮廓图可以进行三维操作，用户可以从各个角度观察晶圆表面特征，如图6所示。构造的晶圆高度轮廓图可以通过3-D的形式展示出来。
为了能够更直观的将Die与Die的差异展示出来，可基于晶圆的零平面，晶圆表面Die高度的平均值、最大值最小值等建立晶圆高度轮廓图。
进一步地，以晶圆周向拟合生产的平面为晶圆零平面，将各Die的高度信息添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆绝对高度轮廓图。即该高度信息科直接采用操作S103扫描得到的高度信息。
进一步地，以原点位置Die的高度信息、或所有Die中高度值最小或最大的Die的高度信息为第一基准值，计算各Die的高度信息与第一基准值的第一差值；根据位置坐标将第一差值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆相对高度轮廓图。具体地，可以设定中心Die的Z高度，作为晶圆上的Die的高度偏移，设定其它所有Die的高度为原高度Z减去高度偏移。这样晶圆中心Die的高度为零，其它Die的高度都是相对于中心Die的高度，可以绘制晶圆的相对高度轮廓图。
进一步地，以晶圆上各Die的高度信息的平均值为基准值，计算各Die的高度信息与第二基准值的第二差值；根据位置坐标将第二差值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆平均高度轮廓图。具体地，将所有的Die，在Die内部相同位置点的Z高度相累加，然后再除以位置点的Die的总数量，作为Die在该点的平均高度。对Die内所有的位置都计算平均高度，可以绘制Die的平均高度轮廓图，并且，可以用数字化的形式表明晶圆的高度，在每一个Die显示其连续高度或离散高度的同时，将高度值以数字的形式显示在Die中，如图7所示。
进一步地，根据晶圆的初始高度轮廓图中的位置坐标，计算X方向和Y方向的一定距离间隔的梯度，形成晶圆的高度梯度轮廓图，如图8中斜线所示。
进一步地，以一行或一列Die的一端点Die的高度信息为第三基准值，计算该行或该列的其它Die的高度信息与第三基准值的第三差值；根据位置坐标将第三差值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆差分高度轮廓图。具体地，可以绘制Die的X方向和Y方向的差分轮廓图。以X方向为例，对于每一行Die，最左边的Die的Z高度不变，其余右边的Die的高度Z减去左边相邻的Die，作为右边的Die的差分轮廓图。Y方向，对于每一列Die，Y方向以最下边的Z高度不变，其余上边的Die的高度Z减去下边相邻的Die，作为上面Die的差分轮廓图。左右的Die的X方向或Y方向的差分的矢量图，组成Die的差分高度轮廓图。
进一步地，计算各行或各列Die的第三差值的平均值；根据位置坐标将第三差值的平均值添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆平均差分高度轮廓图。具体地，将X方向所有列的各Die的高度信息与基准值的差值计算平均值，作为晶圆的X方向的平均高度差分曲线；将Y方向所有行的各Die的高度信息与基准值的差值计算平均值，作为晶圆的Y方向的平均高度差分曲线。
进一步地，对晶圆表面进行网格划分；计算每一网格内Die的高度信息的平均值或总和；根据位置坐标将各网格内Die的高度信息的平均值或总和添加至初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆局部高度轮廓图。具体地，可以将所有的Die重叠在一起，对Die的区域进行X-Y网格化，X方向和Y方向的距离可以设定，对于每一个网格的矩形区域，计算所有Die的平均高度或总和，这样可以表示在Die范围内的晶圆局部高度信息，如图9所示。
此外，晶圆轮廓图的构造方式并非严格按照上述操作顺序进行，比如可以首先执行操作S103。
综上所述，本发明实施例的方法通过三维图形化和数字化的方式，将已获得的晶圆高度信息进行可视化展示，能够直观地展示晶圆图的整体高度特征，同时能够显示Die内部的高度特征，晶圆高度轮廓图可以进行三维操作，用户可以从各个角度观察晶圆表面特征，解决了相关技术中不能表征晶圆三维特征的问题。并且，该方法通过Die的分布再构造方式，从多个角度表达晶圆高度轮廓信息，可以直观将Die与Die的差异展示出来，结合数学统计的方法，能够精确量化这种差异。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，包括：
根据所述晶圆属性信息及所述晶圆上Die的属性信息，绘制初始晶圆高度轮廓图，其中，所述晶圆属性信息包括晶圆的尺寸及方向，所述Die的属性信息包括Die的数量、尺寸及几何分布；
在所述初始晶圆高度轮廓图中确定所述晶圆的原点，以所述原点建立晶圆平面内的坐标系，得到所述晶圆上各Die的位置坐标；
对所述晶圆按照预设顺序进行扫描，得到所述晶圆的高度轮廓信息，其中所述高度轮廓信息包括所述晶圆上各Die的高度信息及所述位置坐标；
根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成所述晶圆高度轮廓图，其中，所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中包括：以所述晶圆周向拟合生产的平面为晶圆零平面，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆绝对高度轮廓图；
所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中还包括：对所述晶圆表面进行网格划分；计算每一网格内Die的高度信息的平均值或总和；根据所述位置坐标将各网格内Die的高度信息的平均值或总和添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆局部高度轮廓图。
2.根据权利要求1所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中包括：
以所述原点位置Die的高度信息、或所有Die中高度值最小或最大的Die的高度信息为第一基准值，计算各Die的高度信息与所述第一基准值的第一差值；
根据所述位置坐标将所述第一差值添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆相对高度轮廓图。
3.根据权利要求1所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中包括：
以所述晶圆上各Die的高度信息的平均值为第二基准值，计算各Die的高度信息与所述第二基准值的第二差值；
根据所述位置坐标将所述第二差值添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成晶圆平均高度轮廓图。
4.根据权利要求1所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中包括：
根据所述位置坐标，将晶圆高度在X方向和Y方向以预设距离间隔计算梯度，生成晶圆高度梯度轮廓图。
5.根据权利要求1所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中包括：
以一行或一列Die的一端点Die的高度信息为第三基准值，计算该行或该列的其它Die的高度信息与所述第三基准值的第三差值；
根据所述位置坐标将所述第三差值添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成Die差分高度轮廓图。
6.根据权利要求5所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标，将所述各Die的高度信息添加至所述初始晶圆高度轮廓图中包括：
计算各行或各列Die的第三差值的平均值；
根据所述位置坐标将所述第三差值的平均值添加至所述初始晶圆高度轮廓图中，生成Die平均差分高度轮廓图。
7.根据权利要求1所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述构造方法还包括：
对扫描获取的各Die的高度信息进行修正。
8.根据权利要求1所述的晶圆轮廓图的构造方法，其特征在于，所述构造方法还包括：
以数字的形式将Die的高度信息显示在所述晶圆轮廓图中。
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