CN111430260A

CN111430260A - 一种晶圆检测方法及装置

Info

Publication number: CN111430260A
Application number: CN202010412258.8A
Authority: CN
Inventors: 郑凯铭; 王政航
Original assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Current assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2040-05-15
Also published as: CN111430260B

Abstract

本发明提供一种晶圆检测方法，对待测晶圆的多个位置进行检测，得到待测晶圆的检测厚度，而后利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度，在计算得到相似度之后，利用相似度表征待测晶圆的形貌。这样，不需要通过多个参数表征晶圆的形貌，仅通过相似度一个参数便可以反映出待测晶圆的形貌情况，相似度越小表示待测晶圆的形貌较好，相似度越大表示待测晶圆的形貌较差，从而提高形貌检测的效率。

Description

一种晶圆检测方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆检测方法及装置。

背景技术

在半导体晶圆的制造过程中，晶圆表面形貌直接影响后续器件加工、键合等工艺的质量，因此需要对晶圆的表面进行检测，目前主要是通过平均量(average)、工程差(range)以及均匀度(NU％或U％)作为监控晶圆膜厚、化学机械研磨去除量、蚀刻制程移除量的参数，从而实现对晶圆表面形貌的检测。此外，现有的晶圆检测方法还通过将晶圆进行切分，切分为不同的半径后，计算每个区域的平均量和工程差，比较各个区域的相对应差值，进而通过差值表征晶圆形貌。但是上述方法均需要大量的参数以表征晶圆的形貌，难以直观有效的监控晶圆的形貌。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶圆检测方法及装置，直观反映出晶圆的形貌情况。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种晶圆检测方法，包括：

对待测晶圆的多个位置进行检测，得到所述待测晶圆的检测厚度；

利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度；

利用所述相似度表征所述待测晶圆的形貌。

可选的，所述基准厚度为基准晶圆的多个位置的厚度。

可选的，在所述利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度之前，还包括：

对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化。

可选的，所述对检测厚度进行归一化包括：

计算所述检测厚度平均值，根据所述检测厚度以及所述检测厚度的平均值，获得检测比值；

所述对基准厚度进行归一化包括：

计算所述基准厚度平均值，根据所述基准厚度以及所述基准厚度的平均值，获得基准比值；

则，所述利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度，包括：

利用豪斯多夫距离计算所述检测比值和所述基准比值的相似度。

可选的，在所述对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化之后，还包括：

将所述待测晶圆和所述基准晶圆进行降阶处理。

可选的，所述对待测晶圆进行降阶处理包括：

对所述待测晶圆进行分区，获取各个分区检测比值的平均值；

所述对基准晶圆进行降阶处理包括：

对所述基准晶圆进行分区，获取各个分区基准比值的平均值；

利用豪斯多夫距离计算所述检测比值的平均值和所述基准比值的平均值的相似度；

其中，所述基准晶圆的分区区域与所述待测晶圆的分区区域对应。

可选的，所述基准晶圆和所述待测晶圆包括沿径向分布的7个分区，外侧的分区环绕内侧的分区。

一种晶圆检测装置，包括：

检测单元，用于对待测晶圆的多个位置进行检测，得到所述待测晶圆的检测厚度；

计算单元，用于利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度；

表征单元，用于利用所述相似度表征所述待测晶圆的形貌。

可选的，还包括：

归一化单元，用于在所述利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度之前，对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化。

可选的，所述归一化单元，具体用于计算所述检测厚度平均值，根据所述检测厚度以及所述检测厚度的平均值，获得检测比值，以及，计算所述基准厚度平均值，根据所述基准厚度以及所述基准厚度的平均值，获得基准比值；

则，所述计算单元，具体用于利用豪斯多夫距离计算所述检测比值和所述基准比值的相似度。

可选的，还包括：

降阶单元，用于在归一化单元对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化之后，将所述待测晶圆和所述基准晶圆进行降阶处理。

本发明实施例提供的一种晶圆检测方法，对待测晶圆的多个位置进行检测，得到待测晶圆的检测厚度，而后利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度，在计算得到相似度之后，利用相似度表征待测晶圆的形貌。这样，不需要通过多个参数表征晶圆的形貌，仅通过相似度一个参数便可以反映出待测晶圆的形貌情况，相似度越小表示待测晶圆的形貌较好，相似度越大表示待测晶圆的形貌较差，从而提高晶圆形貌的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了根据本发明实施例晶圆检测方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明实施例晶圆检测方法获得的晶圆检测厚度的示意图；

图3示出了根据本发明实施例晶圆检测方法对晶圆检测厚度进行归一化后的示意图；

图4示出了根据本发明实施例晶圆检测方法对归一化数据进行降阶后的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术的描述，在半导体晶圆的制造过程中，晶圆表面形貌直接影响后续器件加工、键合等工艺的质量，因此需要对晶圆的表面进行检测，目前主要是通过平均量(average)、工程差(range)以及均匀度(NU％或U％)作为监控晶圆膜厚、化学机械研磨去除量、蚀刻制程移除量的参数，从而实现对晶圆表面形貌的检测。此外，现有的晶圆检测方法还通过将晶圆进行切分，切分为不同的半径后，计算每个区域的平均量和工程差，比较各个区域的相对应差值，进而通过差值表征晶圆形貌。但是上述方法均需要大量的参数以表征晶圆的形貌，难以直观有效的监控晶圆的形貌。

为此，本申请提出一种晶圆检测方法，对待测晶圆的多个位置进行检测，得到待测晶圆的检测厚度，而后利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度，在计算得到相似度之后，利用相似度表征待测晶圆的形貌。这样，不需要通过多个参数表征晶圆的形貌，仅通过相似度一个参数便可以反映出待测晶圆的形貌情况，相似度越小表示待测晶圆的形貌较好，相似度越大表示待测晶圆的形貌较差，从而提高晶圆形貌的检测效率。

为了更好的理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的说明。

参考图1所示，在步骤S101中，对待测晶圆的多个位置进行检测，得到待测晶圆的检测厚度。

本申请实施例中，对待测晶圆的多个位置进行检测，得到多个位置的厚度数据。通过多个位置的厚度数据更能反映出整个待测晶圆的厚度情况，进而能够通过对多个厚度数据的处理，获取待测晶圆的形貌，避免单个位置或较少位置的数据对晶圆形貌表征造成较大的偏差。本实施例中，可以采用台阶仪等对待测晶圆进行厚度的检测。

本实施例中，可以对待测晶圆的多个位置的厚度分别进行多次检测，分别获取多个位置的厚度平均值，例如可以对待测晶圆的一个位置进行多次检测，获取该位置的多次检测厚度值，将多次检测厚度值取平均作为该位置的厚度值，而后对另一位置进行多次检测，获取另一位置的多次检测厚度值，将多次检测厚度值取平均作为另一位置的厚度值，依次类推，从而获取待测晶圆的多个位置的多次检测厚度值，分别取平均值，将获取的各个位置的检测厚度平均值作为待测晶圆的检测厚度。

在步骤S102中，利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度。

本申请实施例中，基准晶圆为形貌完好的晶圆，基准晶圆可以与待测晶圆是相同的晶圆，以便后续利用待测晶圆与基准晶圆的相似度，获取待测晶圆的形貌情况。本实施例中，基准厚度为基准晶圆的多个位置的厚度，为了提高待测晶圆和基准晶圆的比较结果的准确性，基准晶圆的多个位置可以与待测晶圆的多个位置相同。

豪斯多夫距离是一个测量两个空间几何对象的最小距离中的最大值的方法，通常用于两个图像的相似度测量。豪斯多夫距离越大，相似度越大，反之，豪斯多夫距离越小，相似度越小。本申请实施例中，待测晶圆和基准晶圆的相似度越大，表明待测晶圆的形貌越差；待测晶圆和基准晶圆的相似度越小，表明待测晶圆的表面形貌越好。

本实施例中，在利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度之前，可以对检测厚度和基准厚度进行归一化处理，以使得检测厚度数据和基准厚度数据被限定在同一个范围内，方便后续进行对比。

在具体的实施例中，对检测厚度进行归一化处理可以为：计算检测厚度的平均值，而后根据检测厚度与检测厚度的比值，获得检测比值。具体的，可以为，在获得待测晶圆的多个位置的厚度后，将多个位置的厚度数据取和后求平均值，获得检测厚度的平均值，而后将检测厚度除以检测厚度的平均值，获得检测比值。

对基准厚度进行归一化处理可以为：计算基准厚度的平均值，根据基准厚度以及基准厚度的平均值，获得基准比值。具体的，可以为，在获得基准晶圆的多个位置的厚度后，将厚度数据取和求平均值，获得基准厚度的平均值而后将基准厚度除以基准厚度的平均值，获得基准比值。

而后，可以利用豪斯多夫距离计算检测比值和基准比值的相似度，从而使得豪斯多夫距离计算得到的相似度更能直观的表征待测晶圆和基准晶圆的差异，进而可以根据已知的基准晶圆的形貌，获取待测晶圆的形貌情况。

本实施例中，可以在进行归一化处理之后，对待测晶圆和基准晶圆进行降阶处理。对待测晶圆进行降阶处理，可以为，对待测晶圆进行分区，而后获得各个分区检测比值的平均值。具体的，可以为，将待测晶圆分为多个区域，每一个区域中包含多个检测比值，将一个区域中的多个检测比值加和取平均值，获得该区域的比值平均值，因此，对每个区域中的多个检测比值加和取平均值，便可以获得各个区域的对应的检测比值平均值。

对基准晶圆进行降阶处理可以为，对基准晶圆进行分区，获取各个分区基准比值的平均值。具体的，可以为，将基准晶圆分为多个区域，基准晶圆的各个区域可以与待测晶圆的各个区域相对应，以便于对比结果的可靠性，基准晶圆的每一区域中包含多个基准比值，将一个区域中的多个基准比值加和取平均值，获得该区域的基准比值的平均值，因此将每一个区域中的多个比值进行加和取平均值，获得各个区域对应的基准比值平均值。

而后，利用豪斯多夫距离计算基准比值平均值和检测比值平均值的相似度。这样通过计算检测比值的平均值，与基准比值的平均值的相似度，获得待测晶圆与基准晶圆的相似度，通过归一化以及降阶之后，在计算获得相似度的过程中，有效减少运算量，提高运算效率。

在具体的实施例中，可以将待测晶圆以及基准晶圆分为7个区域，也可以根据实际需要分为其他数量的区域。7个区域可以是沿径向分布，外侧的分区区域环绕内侧的分区区域。

以下将结合具体的测试数据对本申请实施例进行详细说明，参考图2所示，图2为获得的晶圆厚度的原始数据，横坐标表示晶圆的半径，纵坐标表示晶圆的厚度，图中曲线11表示对基准晶圆的多个位置测试得到的厚度数据，曲线12为第一待测晶圆的多个位置的厚度数据，曲线13为第二待测晶圆的多个位置的厚度数据。

而后对测试得到的厚度数据进行归一化处理，参见图3所示，横坐标表示晶圆半径，纵坐标表示晶圆厚度与晶圆厚度平均值的比值，图中曲线21表示基准晶圆的基准厚度与基准厚度平均值的比值即基准比值，曲线22表示第一待测晶圆的检测厚度与其检测厚度平均值的比值即第一检测比值，曲线23表示第二待测晶圆的检测厚度与其检测厚度平均值的比值即第二检测比值。从图中可以看出，经过归一化之后，基准比值、第一检测比值和第二检测比值被限制在0.6-1.2的区间范围内，更有利于基准晶圆与第一待测晶圆的比较，以及基准晶圆与第二待测晶圆的比较。

随后对归一化之后的第一待测晶圆、第二待测晶圆和基准晶圆进行分区降阶处理，参见图4所示，图4表示分区降阶之后的基准晶圆、第一待测晶圆以及第二待测晶圆，其中，横坐标表示分区区域，纵坐标表示比值的平均值。图4中曲线31表示分区降阶处理之后的基准晶圆，曲线32表示分区降阶处理之后的第一待测晶圆，曲线33表示分区降阶处理之后的第二待测晶圆，图4中将晶圆分为7个区域，经过分区降阶处理之后，将庞大的原始数据分为各个区域的单一数据，以便于后续进行相似度计算时，减小运算量，提高运算效率。

在步骤S03中，利用相似度表征待测晶圆的形貌。

本申请实施例中，通过豪斯多夫距离计算获得检测厚度与基准厚度的相似度，相似度越小表示待测晶圆的形貌越高，相似度越大表示待测晶圆的形貌越低，从而仅根据相似度一个因素便可以直观反映出待测晶圆的形貌情况。

本实施例中，通过豪斯多夫距离反映待测晶圆与基准晶圆的相似度，豪斯多夫距离越大，待测晶圆与基准晶圆的相似度越大，豪斯多夫距离越小，待测晶圆与基准晶圆的相似度越小。参考表1所示，表1为待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离，包括第一待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离以及第二待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离。

表1待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离

表1中可以得到，未进行分区降阶时，第一待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离为344.22，分区降阶后的第一待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离为344.22，归一化之后第一待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离为0.07，归一化且降阶后的第一待测晶圆与基准晶圆的高斯多夫距离为0.07。未进行分区降阶时，第二待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离为2450.31，分区降阶后的第二待晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离为2442.05，归一化之后第二待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离为0.28，归一化且降阶后的第二待测晶圆与基准晶圆的高斯多夫距离为0.29。从表中可以得出，进行分区降阶处理并不会影响待测晶圆与基准晶圆的相似度，并且还可以减小运量量，进行归一化之后也不会影响待测晶圆与基准晶圆的相似度，并且归一化更便于比较待测晶圆与基准晶圆的相似度。此外，从表中可以明显得出，第二待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离远大于第一待测晶圆与基准晶圆的豪斯多夫距离，因此，第二待测晶圆与基准晶圆的相似度较高，第二待测晶圆的形貌较差，第一待测晶圆与基准晶圆的相似度较低，第二待测晶圆的形貌较好。

以上对本申请实施例提供的一种晶圆检测方法进行了详细的描述，本申请实施例还提供一种晶圆检测装置，包括：

检测单元，用于对待测晶圆的多个位置进行检测，得到待测晶圆的检测厚度；

计算单元，用于利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度；

表征单元，用于利用相似度表征待测晶圆的形貌。

本实施例中，还包括：归一化单元，用于在利用豪斯多夫距离计算检测厚度和基准厚度的相似度之前，对检测厚度和基准厚度进行归一化。在具体的实施例中，归一化单元，具体用于计算检测厚度平均值，根据检测厚度以及检测厚度的平均值，获得检测比值，以及，计算基准厚度平均值，根据基准厚度以及基准厚度的平均值，获得基准比值，则，计算单元，具体用于利用豪斯多夫距离计算检测比值和基准比值的相似度。

本实施例中，还包括：降阶单元，用于在归一化单元对检测厚度和基准厚度进行归一化之后，将待测晶圆和基准晶圆进行降阶处理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种晶圆检测方法，其特征在于，包括：

利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度；

利用所述相似度表征所述待测晶圆的形貌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准厚度为基准晶圆的多个位置的厚度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述利用豪斯多夫距离计算所述检测厚度和基准厚度的相似度之前，还包括：

对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对检测厚度进行归一化包括：

所述对基准厚度进行归一化包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化之后，还包括：

对所述待测晶圆和所述基准晶圆进行降阶处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对待测晶圆进行降阶处理包括：

所述对基准晶圆进行降阶处理包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基准晶圆和所述待测晶圆包括沿径向分布的7个分区，外侧的分区环绕内侧的分区。

8.一种晶圆检测装置，其特征在于，包括：

表征单元，用于利用所述相似度表征所述待测晶圆的形貌。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述归一化单元，具体用于计算所述检测厚度平均值，根据所述检测厚度以及所述检测厚度的平均值，获得检测比值，以及，计算所述基准厚度平均值，根据所述基准厚度以及所述基准厚度的平均值，获得基准比值；

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

降阶单元，用于在归一化单元对所述检测厚度和所述基准厚度进行归一化之后，对所述待测晶圆和所述基准晶圆进行降阶处理。