CN112908898B - 控片量测方法及量测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控片量测方法及量测装置。所述控片量测方法包括如下步骤：固定一产品片，所述产品片上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点；根据所述对准标记确定所述产品量测位点；放置控片，所述控片在竖直方向上的投影与所述产品片对准重合。本发明可以减少甚至是消除所述控片在测量过程中的位置误差，使得所述控片的量测位置精度可以达到产品级别，从而能够更好的对量测机台本身以及制程变化进行监控。

Description

控片量测方法及量测装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种控片量测方法及量测装置。

背景技术

在半导体制程过程中，量测机台用于量测半导体结构中图案的特征尺寸等参数。传统的量测方法是通过机械手臂等传输结构将待量测晶圆产品放置在量测装置上之后，通过量测装置内部的移动单元将所述待量测晶圆移动至量测装置内部的特定量测位置，然后在所述特定量测位置进行量测。

然而，在通过所述移动单元移动所述待量测晶圆时，可能会产生数百微米的误差。为了对误差进行补偿校准，当前采用的方法是在待量测晶圆中定义各种标记图形，通过对标记图形的识别来补偿所述移动单元产生的移动误差，从而确保最终量测点位的准确性。

控片是半导体制程过程中用于监控机台性能的硅片。在采用控片对量测装置的性能进行监控时，机械手臂等传输结构将所述控片传输至量测装置上之后，所述量测装置内部的移动单元直接将所述控片移动至特定量测位置。由于控片表面仅具有单一膜层，而没有任何标识图形，因此，控片移动过程中的移动误差不能通过标识图形进行补偿，而只能依赖于机台自身的稳定性。

因此，如何提高控片在量测装置内部量测位置的精确度，从而更好的对机台及制程进行监控，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种控片量测方法及量测装置，用于解决现有技术中控片在量测装置内部的量测位置精确度较低的问题，以更好的对机台及制程进行监控。

为了解决上述问题，本发明提供了一种控片量测方法，包括如下步骤：

固定一产品片，所述产品片上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点；

根据所述对准标记确定所述产品量测位点；

放置控片，所述控片在竖直方向上的投影与所述产品片对准重合。

可选的，放置控片之后还包括如下步骤：

直接对所述控片进行量测。

可选的，所述控片上具有多个待测量测位点，多个所述产品量测位点与多个所述待测量测位点一一对应；放置控片之后，还包括如下步骤：

选择一待测量测位点作为目标待测量测位点，并选择与所述目标待测量测位点对应的产品量测位点作为目标产品量测位点，以与所述目标产品量测位点对应的所述对准标记作为目标对准标记；

根据所述目标对准标记对所述目标待测量测位点进行量测。

可选的，根据所述目标对准标记对所述目标待测量测位点进行量测的具体步骤包括：

判断所述目标对准标记是否与预定位置对准，若是，则对所述目标待测量测位点进行量测。

可选的，判断所述目标对准标记是否与预定位置对准的具体步骤包括：

通过光学方法检测所述目标对准标记是否与预定位置对准。

可选的，还包括如下步骤：

判断所述目标对准标记是否与预定位置对准，若否，则同步移动所述产品片和所述控片。

可选的，还包括如下步骤：

提供用于量测所述控片的量测组件；

获取所述产品量测位点和与其对应的所述对准标记之间的间距；

当确认所述目标对准标记与预定位置对准之后，根据所述目标对准标记与所述目标标准量测位点之间的间距同步移动所述产品片和所述控片，使得所述目标待测量测位点与所述量测组件对准；

通过所述量测组件对所述目标待测量测位点进行量测。

可选的，放置控片的具体步骤包括：

于所述产品片上方固定一控片，使得所述控片在竖直方向上的投影与所述产品片对准重合。

可选的，同步移动所述产品片与所述控片的具体步骤包括：

提供第一承载结构以及位于所述第一承载结构上方的第二承载结构，所述第一承载结构用于承载并固定所述产品片，所述第二承载结构用于承载并固定所述控片，所述第一承载结构和所述第二承载结构连接至同一移动结构；

通过所述移动结构同步驱动所述第一承载结构和所述第二承载结构运动。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种量测装置，包括：

第一承载结构，用于承载并固定产品片，所述产品片上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点；

第二承载结构，用于承载控片，位于所述第二承载结构上的所述控片在竖直方向上的投影与位于所述第一承载结构上的所述产品片对准重合；

量测模块，用于在根据所述对准标记确定所述产品量测位点之后对所述控片进行量测。

可选的，所述控片上具有多个待测量测位点，多个所述产品量测位点与多个所述待测量测位点一一对应；

所述量测模块还用于判断目标对准标记是否与预定位置对准，所述目标对准标记是与目标标准量测位点对应的对准标记，所述目标标准量测位点是与一目标待测量测位点对应的标准量测位点，所述目标待测量测位点是用户选择的一待测量测位点。

可选的，所述量测模块还用于获取每一所述标准量测位点和与其对应的所述对准标记之间的间距；当确认所述目标对准标记与预定位置对准之后，所述量测模块还用于根据所述目标对准标记与所述目标标准量测位点之间的间距同步移动所述产品片和所述控片，使得所述目标待测量测位点与所述量测组件对准。

可选的，所述量测模块包括：

第一量测单元，位于所述第一承载结构上方，用于对所述产品片进行量测，并用于判断所述目标对准标记是否与预定位置对准。

可选的，所述第一承载结构位于所述第二承载结构下方。

可选的，所述第二承载结构还用于承载半导体结构，所述半导体结构中具有识别标记；所述量测模块还包括：

第二量测单元，位于所述第二承载结构上方，用于对控片进行量测，并用于判断所述识别标记是否与预定位置对准。

可选的，还包括：

连接结构，位于所述第一承载结构和所述第二承载结构之间，用于连接所述第一承载结构和所述第二承载结构；

移动结构，位于所述第一承载结构下方，且连接所述第一承载结构，用于同步驱动所述第一承载结构和所述第二承载结构运动。

本发明提供的控片量测方法及量测装置，通过提供一个具有对准标记的产品片，在对控片进行量测的过程中，通过识别所述产品片上的对准标记，来确定控片上的量测位点，即以所述产品片作为参考系，从而可以减少甚至是消除所述控片在测量过程中的位置误差，使得所述控片的量测位置精度可以达到产品级别，从而能够更好的对量测机台本身以及制程变化进行监控。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中控片量测方法的流程图；

附图2是本发明具体实施方式中量测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的控片量测方法及量测装置的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种控片量测方法，附图1是本发明具体实施方式中控片量测方法的流程图，附图2是本发明具体实施方式中量测装置的结构示意图，图1中所示的控片量测方法可以应用于图2所示的量测装置中。如图1和图2所示，本具体实施方式提供的控片量测方法，包括如下步骤：

步骤S11，固定一产品片22，所述产品片22上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点。

具体来说，所述产品片22作为定位控片位置的参考系，其在定位的过程中，所述产品片22相对于量测装置内部用于承载所述产品片的承载面而言是固定不变的。以图2所示的量测装置为例，所述量测装置中的第一承载结构20用于承载所述产品片22。在采用所述产品片22作为参考系对控片进行定位的过程中，所述产品片22相对于所述第一承载结构20的位置固定不变。所述第一承载结构20可以是但不限于一卡盘。

所述产品片22上所述对准标记的数量可以为一个，也可以为多个，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如根据所述控片上所要量测的待测量测位点的数量。本具体实施方式中所述的多个是指两个及两个以上。所述对准标记的具体形状，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。当所述产品片22上所述对准标记的数量为多个时，多个所述对准标记的形状可以均不相同，以便于识别所述控片上不同的待测量测位点。

步骤S12，根据所述对准标记确定所述产品量测位点。

步骤S13，放置控片23，所述控片23在竖直方向上的投影与所述产品片22对准重合。

所述控片23在竖直方向上的投影与所述产品片22对准重合是指，在固定所述产品片22和所述控片23之后，所述控片23沿竖直方向上的投影与所述产品片22完全重合。仍以图2所示的量测装置为例。所述量测装置中的第二承载结构21用于承载所述控片23。当所述控片23固定于所述第二承载结构21之后，所述控片23沿Z轴方向的投影与位于所述第一承载结构20上的所述产品片22对准重合。通过限定所述控片23与所述产品片22之间的相对位置关系，便于后续能够以所述产品片22作为参考系对所述控片23进行量测。所述第二承载结构21可以是但不限于一卡盘。

具体来说，根据所述对准标记确定所述产品片22上的产品量测位点之后，即实现了所述产品片22在量测装置上的位置对准，接下来可以直接对产品片22进行量测。在放置所述控片23时，确保所述控片23在竖直方向上的投影与所述产品片22对准重合，由于所述产品片22在所述量测装置上的位置是对准的，则相应的所述控片23在所述量测装置上的位置也是对准的，即通过所述产品片22实现了对所述控片23量测位置的对准。

可选的，放置控片23之后，还包括如下步骤：

直接对所述控片23进行量测。

具体来说，当所述控片23上的待测量测位点与所述产品片22上确定的产品量测位点对应时，由于已实现了所述控片23在竖直方向上的投影与所述产品片22对准重合，因此，可以直接对所述控片23进行量测。

可选的，所述控片23上具有多个待测量测位点，多个所述产品量测位点与多个所述待测量测位点一一对应；放置控片之后，还包括如下步骤：

选择一待测量测位点作为目标待测量测位点，并选择与所述目标待测量测位点对应的标准量测位点作为目标标准量测位点，以与所述目标标准量测位点对应的所述对准标记作为目标对准标记；

根据所述目标对准标记对所述目标待测量测位点进行量测。

可选的，根据所述目标对准标记对所述目标待测量测位点进行量测的具体步骤包括：

判断所述目标对准标记是否与预定位置对准，若是，则对所述目标待测量测位点进行量测。

可选的，判断所述目标对准标记是否与预定位置对准的具体步骤包括：

通过光学检测方法判断所述目标对准标记是否与预定位置对准。

可选的，还包括如下步骤：

判断所述目标对准标记是否与预定位置对准，若否，则同步移动所述产品片22和所述控片23。

具体来说，如图2所示，还可以在所述量测装置中设置第一量测单元26和与所述第一量测单元26连接的第一载物台27。所述第一量测单元26用于通过光学检测方法判断所述目标对准标记是否与预定位置对准。所述第一载物台27沿竖直方向(即图2中的Z轴方向)延伸，所述第一量测单元26可以沿所述第一载物台27的延伸方向(即Z轴方向)移动，从而调整所述第一量测单元26与所述产品片22之间的距离，以便能够获得清晰的对准标记图像。所述第一载物台27和所述第一量测单元26的位置是固定不变的。所述预定位置为所述第一量测单元26的检测位置。

所述产品片22上的所述产品量测位点与所述控片23上的所述待测量测位点是一一对应的关系，且所述产品片22上针对每一个所述产品量测位点，都设置有与其对应的对准标记。当选择所述控片23上的一个待测量测位点作为目标待测量测位点之后，根据待测量测位点、标准量测位点以及对准标记三者之间的对应关系，即可得到与所述目标待测位点对应的目标对准标记。之后，通过所述第一量测单元26识别所述目标对准标记来校正所述产品片22和所述控片23在所述量测装置内部的位置。举例来说，当所述第一量测单元25未检测到所述目标对准标记时，则确认所述目标对准标记与所述预定位置未对准，则同步移动所述产品片22和所述控片23，直至所述第一量测单元25能够检测到完整的所述目标对准标记。

可选的，所述控片量测方法还包括如下步骤：

提供一用于量测所述控片23的量测组件；

获取每一所述标准量测位点和与其对应的所述对准标记之间的间距；

当确认所述目标对准标记与预定位置对准之后，根据所述目标对准标记与所述目标标准量测位点之间的间距同步移动所述产品片22和所述控片23，使得所述目标待测量测位点与所述量测组件对准；

通过所述量测组件对所述目标待测量测位点进行量测。

具体来说，在通过所述产品片22上的所述对准标记对所述控片23的位置进行矫正之后，为了确保所述控片23移动的方向和距离与所述产品片22移动的方向和距离相同，从而确保所述控片23上目标待测量测位点量测的准确性，需要同步移动所述产品片22和所述控片23。

可选的，放置控片23的具体步骤包括：

于所述产品片22上方固定一控片23，使得所述控片23在竖直方向上的投影与所述产品片22对准重合。

可选的，同步移动所述产品片22与所述控片23的具体步骤包括：

提供第一承载结构20以及位于所述第一承载结构20上方的第二承载结构21，所述第一承载结构20用于承载并固定所述产品片22，所述第二承载结构21用于承载并固定所述控片23，所述第一承载结构20和所述第二承载结构21连接至同一移动结构24；

通过所述移动结构24同步驱动所述第一承载结构20和所述第二承载结构21运动。

举例来说，如图2所示，所述量测装置包括基座30，所述移动结构24设置于所述基座30上。所述第一承载结构20设置于所述移动结构24上方，所述第二承载结构21设置于所述第一承载结构20上方，且所述第一承载结构20和所述第二承载结构21通过连接结构29连接，所述第一承载结构20与所述移动结构24连接。所述移动结构24包括第一驱动部241和第二驱动部242。所述第一驱动部241用于驱动所述第一承载结构20沿第一水平方向(例如X轴方向)运动，同时通过所述连接结构29带动所述第二承载结构21同步沿所述第一水平方向运动。所述第二驱动部242用于驱动所述第一承载结构20沿第二水平方向(例如Y轴方向)运动，同时通过所述连接结构29带动所述第二承载结构21同步沿所述第二水平方向运动。所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直。

本具体实施方式是将所述第一承载结构20设置在所述第二承载结构21下方，本领域技术人员也可以根据实际需要调整所述第一承载结构20和所述第二承载结构21之间的相对位置关系，例如将所述第一承载结构20设置在所述第二承载结构21上方。

当对多片控片进行测量或者对一片控片上的多个待测量测位点进行测量时，为了确保测量结果的准确性以及可比性，作为参考系的所述产品片的位置是固定不变的。但是，当用于承载所述产品片的第一承载结构或者是与所述第一承载结构连接的移动结构因硬件问题而导致更换时，则需要重新对所述产品片的位置进行校准。对所述产品片位置校准的方法可以是在所述产品片上设置校准标记，通过识别所述校准标记来调整所述产品片的位置。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种量测装置，附图2是本发明具体实施方式中量测装置的结构示意图。本具体实施方式提供的量测装置可以采用如图1所示的方法对控片进行量测。如图2所示，所述量测装置，包括：

第一承载结构20，用于承载并固定一产品片22，所述产品片22上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点；

第二承载结构21，用于承载并固定一控片23，位于所述第二承载结构21上的所述控片23在竖直方向上的投影与位于所述第一承载结构20上的所述产品片22对准重合；

量测模块，用于在根据所述对准标记确定所述产品量测位点之后对所述控片23进行量测。

可选的，所述控片23上具有多个待测量测位点，多个所述产品量测位点与多个所述待测量测位点一一对应；

所述量测模块用于判断目标对准标记是否与预定位置对准，所述目标对准标记是与一目标标准量测位点对应的对准标记，所述目标标准量测位点是与一目标待测量测位点对应的标准量测位点，所述目标待测量测位点是用户选择的一待测量测位点。

可选的，所述量测模块包括：

第一量测单元26，位于所述第一承载结构20上方，并用于判断所述目标对准标记是否与预定位置对准。

可选的，所述量测装置还包括：

量测组件，用于量测所述控片23；

所述量测模块还用于获取每一所述标准量测位点和与其对应的所述对准标记之间的间距；当确认所述目标对准标记与预定位置对准之后，所述量测模块还用于根据所述目标对准标记与所述目标标准量测位点之间的间距同步移动所述产品片22和所述控片23，使得所述目标待测量测位点与所述量测组件对准。

可选的，所述第一承载结构20位于所述第二承载结构21下方。

可选的，所述第二承载结构21还用于承载半导体结构，所述半导体结构中具有识别标记；

第二量测单元26，位于所述第二承载结构21上方，用于对所述控片23进行量测，并用于判断所述识别标记是否与预定位置对准。

具体来说，所述量测装置还包括第二载物台28，所述第二载物台28沿竖直方向(即Z轴方向)延伸，所述第二量测单元25可以沿所述第二载物台28上下运动，从而调整所述第二量测单元25与位于所述第二承载结构21上的所述半导体结构之间的距离，以获得清晰的识别标记图像。当对半导体结构(即制程产品)进行量测时，由于所述半导体结构本身具备所述识别标记，因此，可以通过所述第二量测单元25直接对所述半导体结构上的所述识别标记进行识别，从而矫正所述半导体结构的位置，无需通过产品片进行矫正。

可选的，所述量测装置还包括：

连接结构29，位于所述第一承载结构20和所述第二承载结构21之间，用于连接所述第一承载结构20和所述第二承载结构21；

移动结构24，位于所述第一承载结构20下方，且连接所述第一承载结构20，用于同步驱动所述第一承载结构20和所述第二承载结构21运动。

本具体实施方式提供的控片量测方法及量测装置，通过提供一个具有对准标记的产品片，在对控片进行量测的过程中，通过识别所述产品片上的对准标记，来确定控片上的量测位点，即以所述产品片作为参考系，从而可以减少甚至是消除所述控片在测量过程中的位置误差，使得所述控片的量测位置精度可以达到产品级别，从而能够更好的对量测机台本身以及制程变化进行监控。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种控片量测方法，其特征在于，包括如下步骤：

固定一产品片，所述产品片上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点；

根据所述对准标记确定所述产品量测位点；

放置控片，所述控片在竖直方向上的投影与所述产品片对准重合，所述控片上具有多个待测量测位点，多个所述产品量测位点与多个所述待测量测位点一一对应；

选择一待测量测位点作为目标待测量测位点，并选择与所述目标待测量测位点对应的产品量测位点作为目标产品量测位点，以与所述目标产品量测位点对应的所述对准标记作为目标对准标记；

判断所述目标对准标记是否与预定位置对准，若是，则对所述目标待测量测位点进行量测；

判断所述目标对准标记是否与预定位置对准，若否，则同步移动所述产品片和所述控片。

2.根据权利要求1所述的控片量测方法，其特征在于，判断所述目标对准标记是否与预定位置对准的具体步骤包括：

通过光学方法检测所述目标对准标记是否与预定位置对准。

3.根据权利要求1所述的控片量测方法，其特征在于，还包括如下步骤：

提供用于量测所述控片的量测组件；

获取所述产品量测位点和与其对应的所述对准标记之间的间距；

当确认所述目标对准标记与预定位置对准之后，根据所述目标对准标记与所述目标标准量测位点之间的间距同步移动所述产品片和所述控片，使得所述目标待测量测位点与所述量测组件对准；

通过所述量测组件对所述目标待测量测位点进行量测。

4.根据权利要求1所述的控片量测方法，其特征在于，放置控片的具体步骤包括：

于所述产品片上方固定一控片，使得所述控片在竖直方向上的投影与所述产品片对准重合。

5.根据权利要求1所述的控片量测方法，其特征在于，同步移动所述产品片与所述控片的具体步骤包括：

提供第一承载结构以及位于所述第一承载结构上方的第二承载结构，所述第一承载结构用于承载并固定所述产品片，所述第二承载结构用于承载并固定所述控片，所述第一承载结构和所述第二承载结构连接至同一移动结构；

通过所述移动结构同步驱动所述第一承载结构和所述第二承载结构运动。

6.一种量测装置，其特征在于，包括：

第一承载结构，用于承载并固定产品片，所述产品片上具有若干对准标记以及与所述对准标记分别对应的产品量测位点；

第二承载结构，用于承载控片，位于所述第二承载结构上的所述控片在竖直方向上的投影与位于所述第一承载结构上的所述产品片对准重合，所述控片上具有多个待测量测位点，多个所述产品量测位点与多个所述待测量测位点一一对应；

量测模块，用于在根据所述对准标记确定所述产品量测位点之后对所述控片进行量测；所述量测模块还用于判断目标对准标记是否与预定位置对准，若是，则对所述目标待测量测位点进行量测；若所述量测模块判断目标对准标记与预定位置未对准，则同步移动所述产品片和所述控片；所述目标对准标记是与目标标准量测位点对应的对准标记，所述目标标准量测位点是与一目标待测量测位点对应的标准量测位点，所述目标待测量测位点是用户选择的一待测量测位点。

7.根据权利要求6所述的量测装置，其特征在于，所述量测模块还用于获取每一所述标准量测位点和与其对应的所述对准标记之间的间距；当确认所述目标对准标记与预定位置对准之后，所述量测模块还用于根据所述目标对准标记与所述目标标准量测位点之间的间距同步移动所述产品片和所述控片，使得所述目标待测量测位点与量测组件对准。

8.根据权利要求7所述的量测装置，其特征在于，所述量测模块包括：

第一量测单元，位于所述第一承载结构上方，用于对所述产品片进行量测，并用于判断所述目标对准标记是否与预定位置对准。

9.根据权利要求8所述的量测装置，其特征在于，所述第一承载结构位于所述第二承载结构下方。

10.根据权利要求9所述的量测装置，其特征在于，所述第二承载结构还用于承载半导体结构，所述半导体结构中具有识别标记；所述量测模块还包括：

第二量测单元，位于所述第二承载结构上方，用于对控片进行量测，并用于判断所述识别标记是否与预定位置对准。

11.根据权利要求6所述的量测装置，其特征在于，还包括：

连接结构，位于所述第一承载结构和所述第二承载结构之间，用于连接所述第一承载结构和所述第二承载结构；

移动结构，位于所述第一承载结构下方，且连接所述第一承载结构，用于同步驱动所述第一承载结构和所述第二承载结构运动。

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