CN111257714A - 静电测量设备及静电测量方法 - Google Patents

静电测量设备及静电测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于半导体晶圆表面静电测量的静电测量设备，包括：支撑部顶部设有多个第一电性测量件，各第一电性测量件第一端分别与半导体晶圆各晶粒测试触点电性连接；第二电性测量件卡固在半导体晶圆周侧并形成电性连接；测量单元第一端电性连接各第一电性测量件第二端，其第二端电性连接第二电性测量件，其用于测量第一电性测量件和第二电性测量件之间电流。本发明还公开了一种用于半导体晶圆表面静电测量的静电测量方法。通过本发明提供的静电测量设备/测量方法能够在半导体生产中及时发现晶圆静电，并能够通过本发明提供的静电测量设备将晶圆静电接地导出，避免晶圆静电造成后续工艺缺陷，进而提高半导体产品的良品率，提高生产效率。

Description

静电测量设备及静电测量方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于半导体晶圆的静电测量设备。本发明还涉及一种利用所述静电测量设备的静电测量方法。
背景技术
在晶圆生产过程中由于生产设备的特性在生产过程中会产生大量静电，使晶圆处于带电状态。如果工艺结束后静电没有被有效释放，晶圆本身会是一个带电状态，在后续的生产工艺中，这种带电状态会影响正常的工艺进行，产生一定的缺陷。例如在生产工艺过程中离子注入机台由于使用高剂量的等离子体注入使晶圆的带电，这种带电现象会在钨连接孔化学机械研磨的过程从导致研磨液静电吸附团聚产生小球状缺陷，影响产品的良品率。因此，需要对晶圆生产过程中的静电进行测量机释放，避免由于晶圆静电造成产品的缺陷。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种用于半导体晶圆的静电测量设备。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于半导体晶圆的静电测量方法。
为解决上述技术问题，本发明提供用于半导体晶圆表面静电测量的静电测量设备，包括：
支撑部，其顶部设有多个第一电性测量件；
可选择的，该支撑部可以集成于生产机台，利用生产机台的可制成平面作为支撑部。或，独立设置支撑部，比如框架结构的支撑架。
多个第一电性测量件，各第一电性测量件第一端分别与半导体晶圆各晶粒测试触点电性连接；
半导体晶圆各晶粒测试触点的位置能由晶圆设计文件中获得，因此能够获得该晶圆具有测试触点的数量和分布位置，进而确定第一电性测量件的数量和分布位置。
第二电性测量件，其卡固在半导体晶圆周侧并形成电性连接；
测量单元，其第一端电性连接各第一电性测量件第二端，其第二端电性连接第二电性测量件，其用于测量第一电性测量件和第二电性测量件之间电流；
其中，多个第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，多个第一电性测量件与支撑部绝缘。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，还包括：控制件，其第一端电性连接测量单元第一端，其第二端电性连接地。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，所述支撑部包括支撑台和载物台；
支撑台，其为框架结构，用于支撑固定载物台；
载物台，其为绝缘材料制造，其顶面为平面，其用于支撑各第一电性测量件，第一电性测量件能在其顶面移动位置。
可选择的，载物台为非绝缘材料，可以在第一电性测量件和载物台之间增加绝缘固定件，比如绝缘固定橡胶垫，既使第一电性测量件和载物台之间绝缘，又使第一电性测量件固定对准测试触点。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，所述第一电性测量件的数量大于等于13。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，所述第一电性测量件为顶部形成有导电接触角的圆柱体。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，所述第二电性测量件是接触卡圈，其对半导体晶圆形成卡固。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，所述接触卡圈顶部内侧边缘形成有外延部，该外延部在竖直方向对半导体晶圆形成限位。
可选择的，进一步改进所述静电测量设备，所述测量单元是电流计，所述控制件是接地开关。
可选择的，控制件也可以采用开关器件。
本发明提供一种利用上述任意一项所述静电测量设备的静电测量方法，包括以下步骤：
S1，根据半导体晶圆设计资料布置第一电性测量件数量和位置；
S2，使第二电性测量件套装在半导体晶圆周侧并与晶圆形成电性连接；
且，应注意避免第一电性测量件和第二电性测量件接触。
S3，将半导体晶圆盖装在各第一电性测量件上，各第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，并使各第一电性测量件第一端分别与半导体晶圆各晶粒测试触点电性连接；
可选择的，电性连接可以采用焊接、导线缠绕等多种电性连接方式。
S4，将各第一电性测量件第二端连接测量单元第一端，将第二电性测量件电性连接测量单元第二端；
S5，测量各第一电性测量件和第二电性测量件之间电流值获得该半导体晶圆静电分布。
不同晶粒测试触点电性连接不同的第一电性测量件，这样各第一电性测量件与第二电性测量件之间电流值不同，进而形成静电分布。
可选择的，步骤S6，若测得某一个第一电性测量件和第二电性测量件之间电流值大于预设电流阈值，则使各第一电性测量件连接地。
各第一电性测量件与第二电性测量件之间任一电流值大于预设电流阈值，则使各第一电性测量件连接地，将静电释放，避免造成后续生产缺陷。
通过本发明提供的静电测量设备能够在半导体生产中及时发现晶圆静电，尤其是会造成后续工艺缺陷的晶圆静电(大于预设电流阈值)，并能够通过本发明提供的静电测量设备将晶圆静电接地导出，避免晶圆静电造成后续工艺缺陷，进而提高半导体产品的良品率，提高生产效率。相应的，本发明的晶圆静电测量方法，也可以通过第一电性测量件、第二电性测量件接和测量单元的变形结构，形成能集成于生产机台测量结构，在生产过程中完成晶圆静电测量及释放。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。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是本发明晶圆静电测量设备第一实施例整体结构示意图。
图2是本发明第一电性测量件、第二电性测量件和晶圆配合示意图，图中所示测量单元为示意性表示分别连接，实质设置一个测量单元即可。
图3是本发明晶圆静电测量设备第二实施例整体结构示意图。
图4是本发明晶圆静电测量方法第一实施例流程示意图。
附图标记说明
支撑部 1
第一电性测量件 2
半导体晶圆 3
第二电性测量件 4
测量单元 5
控制件 6。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
如图1结合图2所示，本发明提供用于半导体晶圆表面静电测量及释放的静电测量设备第一实施例，包括：
支撑部1，其顶部设有多个第一电性测量件2；
可选择的，本实施例采用顶面为平面的框架结构的支撑架。
多个第一电性测量件2，各第一电性测量件2第一端分别与半导体晶圆3各晶粒测试触点电性连接；
半导体晶圆各晶粒测试触点的位置能由晶圆设计文件中获得，因此能够获得该晶圆具有测试触点的数量和分布位置，进而确定第一电性测量件的数量和分布位置。
第二电性测量件4，其卡固在半导体晶圆3周侧并形成电性连接；
测量单元5，其第一端电性连接各第一电性测量件2第二端，其第二端电性连接第二电性测量件4，其用于测量第一电性测量件2和第二电性测量件4之间电流；
其中，多个第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，多个第一电性测量件与支撑部绝缘。
本发明提供的静电测量设备第一实施例能够在半导体生产中及时发现晶圆静电，尤其是会造成后续工艺缺陷的晶圆静电(大于预设电流阈值)，进而提高半导体产品的良品率，提高生产效率。
应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。应当以相同的方式解释用于描述元件或层之间的关系的其他词语(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“与……相邻”和“与……直接相邻”、“在……上”和“直接在……上”等)。
此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、参数、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、参数、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、参数、组件、区域、层或部分与另一个元件、参数、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本发明的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、参数、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、参数、组件、区域、层或部分。
如图3所示，本发明提供用于半导体晶圆表面静电测量及释放的静电测量设备第一实施例，包括：
支撑部1，其顶部设有多个第一电性测量件2；
所述支撑部1包括支撑台1.1和载物台1.2；
支撑台1.1，其为顶面为平面的框架结构的支撑架，用于支撑固定载物台1.2；框架结构材质不限，金属(不锈钢)和非金属(PVC)均可。
载物台1.2，其为绝缘材料制造，其顶面为平面，其用于支撑各第一电性测量件，第一电性测量件能在其顶面移动位置。
可选择的，载物台为非绝缘材料，可以在第一电性测量件和载物台之间增加绝缘固定件，比如绝缘固定橡胶垫，既使第一电性测量件和载物台之间绝缘，又使第一电性测量件固定对准测试触点。
至少13个第一电性测量件2，各第一电性测量件2第一端分别与半导体晶圆3各晶粒测试触点电性连接；
第二电性测量件4，其卡固在半导体晶圆3周侧并形成电性连接；
测量单元5，其第一端电性连接各第一电性测量件2第二端，其第二端电性连接第二电性测量件4，其用于测量第一电性测量件2和第二电性测量件4之间电流；
控制件6，其第一端电性连接测量单元第一端，其第二端电性连接地。
其中，多个第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，多个第一电性测量件与支撑部绝缘。
可选择的，所述第一电性测量件2为顶部形成有导电接触角的圆柱体，所述第二电性测量件4是接触卡圈，其对半导体晶圆形成卡固，所述接触卡圈顶部内侧边缘形成有外延部，该外延部在竖直方向对半导体晶圆形成限位，所述测量单元5是电流计，所述控制件6是接地开关。
如图4所示，本发明提供一种利用上述任意一项所述静电测量设备的静电测量方法第一实施例，包括以下步骤：
S1，根据半导体晶圆设计资料布置第一电性测量件数量和位置；
S2，使第二电性测量件套装在半导体晶圆周侧并与晶圆形成电性连接；
且，应注意避免第一电性测量件和第二电性测量件接触。
S3，将半导体晶圆盖装在各第一电性测量件上，各第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，并使各第一电性测量件第一端分别与半导体晶圆各晶粒测试触点电性连接；
可选择的，电性连接可以采用焊接、导线缠绕等多种电性连接方式。
S4，将各第一电性测量件第二端连接测量单元第一端，将第二电性测量件电性连接测量单元第二端；
S5，测量各第一电性测量件和第二电性测量件之间电流值获得该半导体晶圆静电分布。
不同晶粒测试触点电性连接不同的第一电性测量件，这样各第一电性测量件与第二电性测量件之间电流值不同，进而形成静电分布。
可选择的，进一步改进上述静电测量方法第一实施例，增加步骤S6，若测得某一个第一电性测量件和第二电性测量件之间电流值大于预设电流阈值，则使各第一电性测量件连接地。
各第一电性测量件与第二电性测量件之间任一电流值大于预设电流阈值，则使各第一电性测量件连接地，将静电释放，避免造成后续生产缺陷。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
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 (10)

1.一种静电测量设备，其用于半导体晶圆表面静电测量，其特征在于，包括：
支撑部，其顶部设有多个第一电性测量件；
多个第一电性测量件，各第一电性测量件第一端分别与半导体晶圆各晶粒测试触点电性连接；
第二电性测量件，其卡固在半导体晶圆周侧并形成电性连接；
测量单元，其第一端电性连接各第一电性测量件第二端，其第二端电性连接第二电性测量件，其用于测量第一电性测量件和第二电性测量件之间电流；
其中，多个第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，多个第一电性测量件与支撑部绝缘。
2.如权利要求1所述静电测量设备，其特征在于，还包括：控制件，其第一端电性连接测量单元第一端，其第二端电性连接地。
3.如权利要求1所述静电测量设备，其特征在于：所述支撑部包括支撑台和载物台；
支撑台，其为框架结构，用于支撑固定载物台；
载物台，其为绝缘材料制造，其顶面为平面，其用于支撑各第一电性测量件，第一电性测量件能在其顶面移动位置。
4.如权利要求1所述静电测量设备，其特征在于：所述第一电性测量件的数量大于等于13。
5.如权利要求1所述静电测量设备，其特征在于：所述第一电性测量件为顶部形成有导电接触角的圆柱体。
6.如权利要求1所述静电测量设备，其特征在于：所述第二电性测量件是接触卡圈，其对半导体晶圆形成卡固。
7.如权利要求6所述静电测量设备，其特征在于：所述接触卡圈顶部内侧边缘形成有外延部，该外延部在竖直方向对半导体晶圆形成限位。
8.如权利要求1所述静电测量设备，其特征在于：所述测量单元是电流计，所述控制件是接地开关。
9.一种权利要求1-8任意一项所述静电测量设备的静电测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，根据半导体晶圆设计资料布置第一电性测量件数量和位置；
S2，使第二电性测量件套装在半导体晶圆周侧并与晶圆形成电性连接；
S3，将半导体晶圆盖装在各第一电性测量件上，各第一电性测量件对半导体晶圆形成支撑，并使各第一电性测量件第一端分别与半导体晶圆各晶粒测试触点电性连接；
S4，将各第一电性测量件第二端连接测量单元第一端，将第二电性测量件电性连接测量单元第二端；
S5，测量各第一电性测量件和第二电性测量件之间电流值获得该半导体晶圆静电分布。
10.如权利要求9所述的半导体晶圆表面静电测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S6，若测得某一个第一电性测量件和第二电性测量件之间电流值大于预设电流阈值，则使各第一电性测量件连接地。
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