CN113314431A - 晶圆检查装置和使用晶圆检查装置制造半导体装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了晶圆检查装置。该晶圆检查装置包括：多孔隙卡盘，其包括在整个多孔隙卡盘上形成的多个孔隙，以允许将用于固定晶圆的压力施加到该多孔隙卡盘；卡盘驱动装置；背面检查光学系统，其被构造为检查晶圆的背表面的一部分；以及位置识别光学系统，其中，多孔隙卡盘包括：多个孔，其均匀地形成在整个多孔隙卡盘上以部分地暴露晶圆的背表面；以及狭缝，其暴露晶圆的背表面并在与多孔隙卡盘的顶表面平行的一个方向上延伸。

Description

晶圆检查装置和使用晶圆检查装置制造半导体装置的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0016634的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明构思涉及晶圆检查装置和/或通过使用晶圆检查装置制造半导体装置的方法。
背景技术
半导体行业可以大致分为制备行业和组装行业。制备行业包括用于处理诸如晶圆的基板的多种工艺，并且例如包括制造晶圆的工艺、在晶圆上形成氧化物层的氧化工艺、光刻工艺、薄膜沉积工艺、干法/湿法蚀刻工艺和金属布线工艺。在制备工艺的最后，可以将基板(晶圆)作为FAB输出(FAB-out)工艺的一部分输出。组装行业包括将在FAB输出之后完成的晶圆隔离成单独的芯片并封装芯片以保护芯片的工艺。
在半导体制造工艺中在晶圆的背表面中形成的材料层的厚度变化可导致基于芯片单元的晶圆锯切工艺中的缺陷，从而导致成品率降低。因此，对测量基板/晶圆的背表面的厚度以及反射率/透射率的需求增加。
发明内容
本发明构思提供了具有增强的可靠性的晶圆检查装置和/或通过使用晶圆检查装置制造半导体装置的方法。
根据一些示例实施例，提供了一种晶圆检查装置。该晶圆检查装置包括：多孔隙卡盘，其具有位于整个所述多孔隙卡盘上的多个孔隙，所述多个孔隙使得能够将用于固定晶圆的压力施加到所述多孔隙卡盘；卡盘驱动致动器，其被构造为驱动所述多孔隙卡盘；背面检查光学系统，其在所述多孔隙卡盘下方，所述背面检查光学系统被构造为检查所述晶圆的背表面的一部分；以及位置识别光学系统，其在所述多孔隙卡盘上，所述位置识别光学系统被构造为识别所述晶圆的由所述背面检查光学系统检查的所述部分的位置。多孔隙卡盘包括：多个孔，其均匀地分布在整个所述多孔隙卡盘上，所述多个孔被构造为部分地暴露所述晶圆的所述背表面；以及狭缝，其被构造为暴露所述晶圆的所述背表面并且在与所述多孔隙卡盘的顶表面平行的方向上延伸。
根据一些示例实施例，提供了一种晶圆检查装置。该晶圆检查装置包括：卡盘，其被构造为通过使用真空压力来固定晶圆；卡盘驱动致动器，其被构造为驱动所述卡盘；背面检查光学系统，其在所述卡盘下方并且被构造为检查所述晶圆的背表面；以及位置识别光学系统，其在所述卡盘上并且被构造为识别所述晶圆的由所述背面检查光学系统检查的部分的位置。所述卡盘包括：多个孔，其相对于所述卡盘的中心径向对称并且被构造为部分地暴露所述晶圆的所述背表面；狭缝，其沿与所述卡盘的顶表面平行的一个方向延伸，所述狭缝与所述卡盘的所述中心交叉并且被构造为暴露所述晶圆的所述背表面。
根据一些示例实施例，提供了一种晶圆检查装置。该晶圆检查装置包括：装载端口，其被构造为装载具有晶圆的盒；背面检查器硬件，其被构造为检查晶圆的背表面；以及设备前端硬件，其被构造为将所述晶圆从所述装载端口传送到所述背面检查器硬件。设备前端硬件包括：传送机械装置，其被构造为传送所述晶圆；以及预对准器硬件，其被构造为旋转和对准所述晶圆。背面检查器硬件包括：卡盘，其被构造为支撑从所述盒传送的所述晶圆，所述卡盘包括多孔隙材料；卡盘驱动致动器，其被构造为驱动所述卡盘；以及背面检查光学系统，其在所述卡盘下方，所述背面检查光学系统被构造为检查所述晶圆的所述背表面。卡盘包括：多个孔，其均匀地形成在整个所述卡盘上以部分地暴露所述晶圆的所述背表面；以及第一狭缝，其在与所述卡盘的顶表面平行的一个方向上延伸以暴露所述晶圆的所述背表面。
根据一些示例实施例，提供了一种制造半导体装置的方法。该方法包括：以第一角度对准晶圆；将所对准的晶圆安装在卡盘上；通过狭缝并通过穿过所述卡盘的多个孔来确定材料层的厚度，所述材料层形成在所述晶圆的背表面的多个不同位置中的每个位置处；以及基于所确定的所述材料层的厚度切割所述晶圆。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，将会更清楚地理解本发明构思的实施例，在附图中：
图1是用于描述根据一些示例实施例的晶圆检查装置的示图；
图2是用于描述根据一些示例实施例的背面检查器的示图；
图3是用于描述根据一些示例实施例的包括在背面检查器中的卡盘的平面图；
图4和图5是用于描述根据一些示例实施例的制造半导体装置的方法的流程图；
图6A和图6B是用于描述根据一些示例实施例的晶圆检查装置的效果的示图；
图7A至图7G是用于描述根据一些示例实施例的多个卡盘中的每个卡盘的结构的平面图；和
图8是用于描述根据一些示例实施例的背面检查器的示图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述一些示例实施例。相同的附图标记指代相同的元件，并且省略其重复描述。
图1是根据一些示例实施例的晶圆检查装置10的示图。
参照图1，晶圆检查硬件/晶圆检查装置10可以包括装载端口100、设备前端硬件/模块200、以及多个背面检查器/背面检查硬件300和400。
可以将检查前晶圆W或保持有检查前晶圆W的晶圆盒/晶圆前开口单元荚(waferFront Opening Unit Pod，FOUP)装载到装载端口100。晶圆盒/晶圆FOUP可以包括多个晶圆，或者替代地，晶圆盒/晶圆FOUP可以包括单个晶圆。
晶圆W可以是已经对其执行了各种处理的基板/晶圆W。晶圆W可以包括例如硅(Si)。晶圆W可以包括诸如锗(Ge)的半导体元素，或者诸如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)的化合物半导体。晶圆W还可以是或包括绝缘体上硅(SOI)晶圆，诸如蓝宝石上硅(SOS)晶圆。
这里，晶圆W的背表面可以是/对应于设置在卡盘311(参见图2)上的晶圆W的两个表面中的面对卡盘311(参见图2)的表面，并且晶圆W的前表面可以是背表面的相反的表面。前表面可以具有各种电气部件，诸如在晶圆W上制备的电阻器、晶体管、电容器、金属布线等中的至少一种；然而，示例实施例不限于此。
根据一些示例实施例，晶圆W可以具有绝缘体上硅(SOI)结构。晶圆W可以包括形成在晶圆W的前表面上的掩埋氧化物层。根据一些示例实施例，晶圆W可以包括形成在晶圆W的前表面中的导电区域(例如，杂质掺杂阱)。根据一些示例实施例，晶圆W可以具有各种隔离结构，诸如隔离杂质掺杂阱的浅沟槽隔离(STI)。尽管未示出，但是可以在晶圆W的前表面中形成多个材料层。可以在晶圆W的背表面中形成至少一个材料层。晶圆W的直径可以是300mm；然而，示例实施例不限于此。例如，晶圆W的直径可以是150mm，或者晶圆W的直径可以是200mm，或者晶圆W的直径可以是450mm。
晶圆W可以用于制造存储器装置和/或非存储器装置。根据一些示例实施例，存储器装置可以包括非易失性NAND闪存。根据一些示例实施例，存储器装置可以包括相变随机存取存储器(PRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)、电阻随机存取存储器(ReRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)、NOR闪存等。附加地或替代地，存储器装置可以是其中数据在电源被切断时丢失的易失性存储器装置，例如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)。根据一些示例实施例，非存储器装置可以是或包括逻辑芯片、测量装置、通信装置、数字信号处理器(DSP)、和/或片上系统(SoC)。
根据一些示例实施例，晶圆W可以是在其上完成一系列半导体装置制造工艺的晶圆。根据一些示例实施例，晶圆W可以是紧接在组装工艺之前被制备的晶圆，并且执行包括切割和封装的组装工艺，但是不限于此。例如，可以在通过晶圆检查装置10检查晶圆W之后，执行诸如化学机械抛光(CMP)、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)和光刻的附加半导体装置制造工艺。
晶圆W可以包括用于识别晶圆W的方向的凹口N。根据情况，晶圆W可以包括用于识别方向和/或取向的任意形状，诸如D切割形状或凹口形状。根据一些示例实施例，晶圆W还可以包括用于指示晶圆W的掺杂剂类型(例如，指示晶圆W是否被轻掺杂了N型掺杂剂或P型掺杂剂)的附加指示符。替代地或附加地，晶圆W可以包括平坦部分(未示出)。凹口N可以与晶圆W中包括的半导体材料的晶体取向相关；然而，示例实施例不限于此。
设备前端模块200可以传送和对准从装载端口100卸载的晶圆W，从而为检查晶圆W做准备。设备前端模块200可以包括用于传送多个晶圆W的第一传送机械装置210和第二传送机械装置230。第一传送机械装置210和第二传送机械装置230可各自包括一个或多个机械臂和/或机器臂，其将晶圆W传送至背面检查器300和背面检查器400，并从背面检查器300和背面检查器400取回晶圆W。机械臂可各自包括用于在传送期间固定晶圆W的末端执行器。例如，末端执行器可以被构造为通过向晶圆W施加真空力并停止施加真空力来拾取、保持、传送、取回和排出晶圆W。设备前端模块200可以由电力和/或液压驱动；然而，示例实施例不限于此。
设备前端模块200还可以包括用于在将晶圆W传送到背面检查器之前对准晶圆W的旋转方向(例如，由晶圆W的凹口N指示的方向)的预对准硬件/预对准器220。晶圆W可以由第一传送机械装置210传送，由预对准器220对准，并且由第二传送机械装置230装载到背面检查器300，但是本发明构思不限于此。例如，设备前端模块200可以包括单个传送机械装置，从装载端口100卸载晶圆W，将卸载的晶圆W提供给预对准器220，并且向背面检查器300提供晶圆W，其中，晶圆W的方向由预对准器220对准。例如，预对准器220可以旋转并对准晶圆W，使得晶圆W的凹口N面向卡盘311(参见图3)的狭缝SL(参见图3)的一端。例如，预对准器220可以旋转并对准晶圆W，使得晶圆W的凹口N相对于卡盘311(参见图3)的狭缝SL(参见图3)形成任意角度。
背面检查器300可以检查晶圆W的背表面。背面检查器300可以是或包括光谱反射仪和光谱椭圆仪中的至少一者。光谱反射法(spectroscopic reflectometry)和椭圆偏光法(spectral ellipsometry)可以是用于检查结构特性和/或介电特性的光学技术，所述结构特性例如为薄膜的厚度和/或形成在薄膜中的图案的线宽，所述介电特性例如为复折射率和/或介电函数。背面检查器300可以通过使用光谱反射法和椭圆偏光法中的至少一种来表征形成在检查目标晶圆W的背表面中的多个材料层中的每一个的成分、粗糙度、厚度、深度、结晶特性、掺杂浓度、电导率等中的至少一者。
大多数材料层可以具有与垂直入射光相对应的偏振旋转对称特性，并且光谱反射法可以允许光垂直入射在膜上，从而忽略偏振效应。因此，光谱反射法可不需要/不使用/不要求诸如偏振器和/或分析器之类的需要/用于连续旋转的复杂的光学元件，因此，可以低成本地实施光谱反射法并且/或者光谱反射法可以被小型化。附加地或替代地，分光光度计可以增加入射光的功率，因此，可以更容易地执行反射率分析和/或透射率分析。
椭圆偏光法可以使用倾斜入射光，因此可以分析反射光的偏振变化和/或强度。椭圆偏光法可以更容易地测量(例如，可以比光谱反射法更容易地测量)非常薄(例如小于或等于约2000埃)且可以很复杂的多个材料层。光谱反射法可以包括用于检查反射后的反射光的振幅比和相位差的偏振器和/或分析器，因此，可能需要昂贵且精确地移动的光学元件。
背面检查器300可以将光照射到晶圆W上并且可以测量反射率。照射的光可以具有宽的波段。通过光的照射，背面检查器300可以计算形成在晶圆W的背表面中的每个材料层的种类和/或厚度。
通常，可能难以通过借助光谱反射法和/或椭圆偏光法执行的光学测量来直接获得光学常数，诸如每个材料层的厚度和/或折射率。因此，还可以执行用于获得光学常数的模型分析。模型的示例可以包括Forouhi Bloomer模型。模型可以基于物理能量传递并且/或者可以基于用于数据拟合的自由参数。模型可以包括：堆叠形成在检查目标晶圆W的背表面上的各层的顺序，以及每个单独层的折射率(和/或介电函数张量)和厚度参数。
光谱反射法可通过用于改变光学常数和/或厚度参数的迭代(例如，通过最小二乘技术)来计算反射率，并且椭圆偏光法可通过使用用于改变光学常数和/或厚度参数的迭代(例如，通过最小二乘技术)来计算反射振幅比和相位差。这样的计算可以使用例如菲涅耳方程。
在光谱反射法中，当通过一系列迭代操作从模型计算出的光谱反射率与测量值匹配时，可以将用于模型的每个材料层的光学常数和/或厚度值确定为晶圆W中包括的每个材料层的光学常数和/或厚度值。同样地，在椭圆偏光法中，当通过一系列迭代操作从模型计算出的反射振幅比和/或相位差值与测量值匹配时，可以将用于模型的每个材料层的光学常数和/或厚度值确定为晶圆W中包括的每个材料层的光学常数和/或厚度值。
图2是根据一些示例实施例的背面检查器300的示图。
图3是用于描述根据一些示例实施例的包括在背面检查器300中的卡盘311的平面图。
参照图2和图3，背面检查器300可以包括平台310、背面检查光学硬件/背面检查光学系统320、位置确定光学硬件/位置确定光学系统330、处理器340和控制器350。
平台310可以是其中安装有检查目标晶圆W的空间。平台310可以包括卡盘311和卡盘驱动装置315。
卡盘311可以是用于支撑和固定要检查的晶圆W的压板(platen)和/或某种机构。根据一些示例实施例，卡盘311可以是或包括通过使用压力来固定晶圆W的真空卡盘。卡盘311可以由玻璃相中的碳和诸如矾土的陶瓷中的一者构成，但是示例实施例不限于此。
卡盘311可以包括其中形成有多个孔隙P的多孔隙材料。孔隙可以均匀地和/或随机地形成在整个卡盘311上。在卡盘311中形成的每个孔隙的尺寸可以在约10μm至100μm的范围内，但是示例实施例不限于此。每个孔隙的尺寸可以具有例如正态分布或均匀分布的分布。卡盘311可以通过孔隙对晶圆W施加真空压力。可以经由泵(未示出)实现真空压力。根据一些示例实施例，晶圆W可以通过真空压力粘附至卡盘311，因此，可以减少晶圆W的弯曲，从而提高检查可靠性。卡盘311可以具有基于被固定的晶圆W的尺寸/直径而具有不同范围的孔隙率。然而，本发明构思不限于此，并且根据情况，卡盘311可以是或包括静电卡盘。
卡盘311可以包括至少一个狭缝SL以及多个孔HO1至HO3。狭缝SL以及多个孔HO1至HO3可以暴露晶圆W的背表面的一部分。在下文中，与卡盘的顶表面平行的两个正交方向可以被定义为X方向和Y方向，并且垂直于卡盘的顶表面的方向可以被定义为Z方向。
如从上方看到的，多个孔HO1至HO3中的每一个可为大致圆形的形状。然而，本发明构思不限于此，并且多个孔HO1至HO3中的每一个可以具有各种形状，诸如正方形、三角形和十字形。多个孔HO1至HO3可以均匀地和/或随机地形成在卡盘311中。多个孔HO1、HO2和HO3可以用于检查晶圆W的背表面，并且不通过多个孔HO1、HO2、HO3将用于固定晶圆W的真空压力施加到晶圆W。可以通过多个孔隙P施加用于固定晶圆W的真空压力。
可以将多个孔HO1至HO3设置成相对于卡盘311的中心C径向对称。在一些非限制性示例实施例中，可以在从卡盘311的中心C起的第一半径R1内设置六至八个第一孔HO1，可以在第一半径R1和第二半径R2之间设置十至三十个第二孔HO2，并且可以在第二半径R2的外侧设置十至三十个第三孔HO3。第二半径R2可以大于第一半径R1。在一些非限制性示例实施例中，第一半径R1可以是约4英寸(约10cm)，并且第二半径R2可以是约8英寸(约20cm)。
多个孔HO1至HO3的直径可以远大于卡盘311的用于将晶圆W固定至卡盘311的多个孔隙P中的每一个的直径。根据一些示例实施例，多个孔HO1至HO3中的每个孔的直径D可以足够大，使得由多个孔HO1至HO3中的每个孔的侧壁引起的干涉不影响背面检查光学系统320的检查。在一些非限制性示例实施例中，多个孔HO1至HO3中的每一个的直径D可以在约7mm至约10mm的范围内。
根据一些示例实施例，卡盘311的半径RC可以小于晶圆W的半径。因此，卡盘311可以在晶圆W的环形边缘部分处暴露，其中晶圆W悬于卡盘311之上，并且背面检查光学系统320可以检查晶圆W的后边缘部分。
狭缝SL可以具有在诸如X方向的方向上延伸的线性/线形状。在一些非限制性示例实施例中，狭缝SL可以延伸以与卡盘311的中心C交叉。狭缝SL可以沿着卡盘311的直径延伸。因此，卡盘311可以被划分为第一部分311_1和第二部分311_2，第一部分311_1和第二部分311_2利用它们之间的狭缝SL彼此划分开。根据一些示例实施例，狭缝SL的宽度WS可以足够大，使得由狭缝SL的侧壁引起的光学干涉不影响背面检查光学系统320的检查。根据一些示例实施例，狭缝SL的宽度WS可以与多个孔HO1至HO3中的每一个的直径D实质上相同。在一些非限制性示例实施例中，狭缝SL的宽度WS可以在约7mm至约10mm的范围内。狭缝SL和多个孔HO1至HO3中的每个孔的水平面积之和可以等于或小于第一部分311_1和第二部分311_2的水平面积之和。
上述狭缝SL和多个孔HO1至HO3的布置和/或尺寸仅是示例，并且不限于此。而且，在多个孔HO1至HO3的布置中，用于固定晶圆W的卡盘311具有约12英寸或约300mm的直径。然而，基于本文的描述，本领域普通技术人员可以容易地实施包括多个孔和狭缝的卡盘，该卡盘适合于检查具有例如6英寸(150mm)和8英寸(200mm)的各种半径的晶圆。
根据一些示例实施例，背面检查光学系统320可以是光谱反射仪。背面检查光学系统320可以包括垂直光学系统，该垂直光学系统包括光源和传感器。根据一些示例实施例，光源可以发射特定(或替代地，预定)波段(例如，约300nm至约1200nm)的光。根据一些示例实施例，传感器可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)相机中的至少一者。背面检查光学系统320可以照射特定/预定波段的光以测量反射率，从而测量光谱反射率。根据一些示例实施例，用于背面检查光学系统320的检查的光的截面(例如，光的光斑尺寸)可以是具有约2mm的直径的圆形或椭圆形区域，但是示例实施例不限于此。根据一些示例实施例，晶圆W的背表面的被照射用于背面检查光学系统320的检查的光束的区域可以是直径为约2mm的圆形区域或具有相似面积的椭圆形区域，但是示例实施例不限于此。
卡盘311可以连接到用于支撑和驱动卡盘311的卡盘驱动装置315。根据一些示例实施例，卡盘驱动装置315可以使卡盘311在X方向和/或Y方向上移动。因此，背面检查光学系统320可以顺序地检查晶圆W的背表面的不同部分。替代地或附加地，卡盘驱动装置315可以绕卡盘311的中心C旋转。卡盘驱动装置315可以是卡盘驱动机械装置，并且/或者可以包括马达和/或致动器，该马达和/或致动器被构造为使卡盘311在X方向和/或Y方向上移动，并且/或者绕卡盘311的中心C旋转。卡盘驱动装置315可以由电力和/或液压驱动。
在下文中，为了便于描述，将描述示例性实施例，其中，卡盘驱动装置150使卡盘311移动以检查晶圆W的不同部分，同时背面检查光学系统320和位置确定光学系统330是固定的。然而，本领域的普通技术人员可以容易地将下述实施例应用于这样的实施例，其中，背面检查光学系统320和位置确定光学系统330移动以检查晶圆W的不同部分，同时卡盘311是固定的。
背面检查光学系统320可以检查晶圆W的被多个孔HO1至HO3暴露的部分。根据一些示例实施例，卡盘驱动装置315可以移动卡盘311，使得背面检查光学系统320的视场(FOV)对准晶圆W的背表面的由狭缝SL暴露的一端。卡盘驱动装置315可以使卡盘311移动，使得背面检查光学系统320沿X方向从狭缝SL的一端扫描晶圆W的背表面直到狭缝SL的另一端。卡盘驱动装置315可以使卡盘311旋转并且/或者可以使卡盘311沿水平方向移动，使得背面检查光学系统320检查晶圆W的暴露的环状边缘部分。
位置确定光学系统330可以在Z方向上与背面检查光学系统320对准。位置确定光学系统330可以识别由背面检查光学系统320检查的部分的位置。根据情况，位置确定光学系统330可以不被包括在背面检查器300中。
处理器340可以基于位置确定光学系统330和/或背面检查光学系统320的检查结果，确定形成在晶圆W的背表面中的多个材料层中的每一个的厚度。处理器340可以校正位置确定光学系统330的测量结果。处理器340可以校正晶圆W相对于卡盘311的未对准值以及卡盘311相对于背面检查光学系统320的未对准值。
处理器340可以通过用于改变光学常数和/或厚度参数的迭代(例如，最小二乘技术)来计算反射率。迭代可以基于已知的堆叠顺序、光学常数(例如，折射率或介电函数张量)、和形成在晶圆W的背表面中的材料层的厚度参数中的至少一项。当计算出的反射率值与实验数据匹配时，处理器340可以将与计算出的反射率值对应的材料层的光学常数和/或厚度值确定为晶圆W中包括的材料层的光学常数和/或厚度。
处理器340可以基于由位置确定光学系统330确定的位置(例如，由多个孔HO1至HO3暴露的位置)，来确定形成在晶圆W的背表面中的材料层的光学常数和/或厚度。处理器340可以基于形成在晶圆W中的材料层的基于位置的光学常数和厚度，将材料层的基于位置的光学常数和厚度映射到晶圆W的前表面。
控制器350可以产生用于控制背面检查器300的有源元件的整体操作的信号。控制器350可以通过卡盘驱动装置315控制卡盘311的双向移动。控制器350可以控制从背面检查光学系统320的光源发射的光的特性(例如，波长)。控制器350可以基于背面检查光学系统320的传感器来控制信号的产生。控制器350可以控制处理器340进行的处理。
根据一些示例实施例，处理器340和控制器350中的任一个或两者可以是计算装置，例如工作站计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。处理器340和控制器350可以各自是简单控制器、微处理器、中央处理单元(CPU)、诸如图形处理单元(GPU)的复杂处理器、配置有软件的处理器、专用硬件、或专用固件。处理器340和控制器350可以各自利用通用计算机或诸如数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)的专用硬件来实施。
根据一些示例实施例，处理器340和控制器350的操作可以被实施为存储在机器可读介质中的能够由一个或多个处理器读取和执行的指令。在此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算装置)可读的形式存储和/或发送信息的任意机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光存储介质，闪存装置，电信号、光信号、声信号或其它类型的无线电信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)，以及其它任意信号。处理器340和控制器350中的任一个或两者可以是或包括：处理电路系统，诸如包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如执行软件的处理器；或者它们的组合。例如，处理电路系统更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。
处理器340和控制器350可以包括用于各自执行上述算术操作的固件、软件、例程和指令。例如，处理器340可以用软件来实施，所述软件被构造为执行用于确定材料层的厚度和光学常数的迭代。
然而，这是为了便于描述，并且上述处理器340和控制器350的操作可以基于计算装置，处理器，控制器，或用于执行固件、软件、例程、指令等的其他装置。
图4和图5是根据一些示例实施例的制造半导体装置的方法的流程图。
参照图4，制造半导体装置的方法可以包括操作P100中的检查晶圆的背表面的过程和操作P200中的基于形成在晶圆的背表面中的材料层的厚度切割晶圆的过程。
在切割过程中，可以沿着划片道/切缝道(其是用于划分芯片的区域)来切割晶圆(例如，晶圆W)，因此可以将晶圆分离成单独的芯片。根据一些示例实施例，可以通过隐形切割(stealth dicing)来执行晶圆的切割。隐形切割可以是或包括这样的技术，该技术将具有穿过晶圆的波长的激光束穿过晶圆的背表面聚焦在晶圆的一个内部部分上。在隐形切割中，激光束可以重复地照射晶圆，并且可以是脉冲形式，该脉冲形式持续非常短的时间并且可以聚焦在晶圆的狭窄区域上。因此，在晶圆的特定/预定内部焦点附近的位置处，激光束在空间上(通过定位)和时间上(通过脉冲)可以具有高输出密度。具有高的最大输出密度的激光束可以对焦点附近的晶圆产生非线性吸收效应，因此，晶圆在焦点附近的部分可以吸收激光束。因此，可在晶圆的吸收激光束的部分处产生高密度势能，因此，晶圆的垂直裂纹可能发生/更容易发生。
参照图3和图5，检查晶圆W的背表面的过程(P100)可以包括：基于点检查方式，通过多个孔HO1至HO3和狭缝SL检查晶圆W的背表面的多个位置的过程(P110)；基于线扫描方式，通过狭缝SL检查晶圆W的背表面的过程(P120)；以及通过以不同的角度旋转晶圆W来附加检查晶圆W的背表面的过程(P130)。
参照图2、图3和图5，在操作P110中，背面检查器300可以测量晶圆W的多个位置中的每个位置的光谱反射率。该多个位置可以是或对应于在晶圆W的背表面(例如，晶圆W的背表面的大部分或全部)中均匀分布的多个区域。该多个位置可以相对于晶圆W的中心C径向对称，但是示例实施例不限于此。
测量多个位置中的每个位置的光谱反射率的过程可以包括：确定位置确定光学系统330与卡盘311之间的位置校正值的过程；允许晶圆W的凹口N面对预定方向的过程(例如，晶圆W的旋转对准)；以及确定卡盘311与晶圆W之间的位置校正值的过程。
处理器340可以执行背面检查光学系统320和/或位置确定光学系统330相对于对其执行检查的多个孔HO1至HO3中的每个孔的中心位置的对准。因此，处理器340可以计算背面检查光学系统320的FOV与多个孔HO1至HO3当中的被检查的一个孔的中心之间的位置校正值。在执行检查之前，设备前端模块200(参见图1)可以旋转和/或对准晶圆W。可以将晶圆W装载到卡盘311，然后，可以通过晶圆W的中心与位置确定光学系统330之间的对准来计算晶圆W相对于多个孔HO1至HO3中的每个孔的中心的位置校正值。
处理器340可以应用晶圆W的中心相对于多个孔HO1至HO3中的每个孔的中心的校正值和/或背面检查光学系统320相对于多个孔HO1至HO3中的每个孔的中心的校正值。控制器350可以将基于位置校正值的位置校正信号传送到卡盘驱动装置315以移动卡盘311。因此，可以增强晶圆W的背表面的检查位置的可控制性。基于卡盘311中的晶圆W的每个检查位置的光谱反射率值，处理器340可以计算在晶圆W的背表面的各位置中形成的材料层的厚度。
随后，在操作P120中，背面检查光学系统320可以通过卡盘311的狭缝SL对晶圆W的背表面进行线扫描，以测量晶圆W的在X方向上延伸的部分的光谱反射率。处理器340可以基于所测量的光谱反射率来计算形成在晶圆W的背表面中的材料层的厚度在X方向上的变化。根据一些示例实施例的背面检查器300还可以基于在晶圆W的背表面的多个位置处形成的材料层的厚度来计算晶圆W的背表面的阶梯结构的高度。
随后，在操作P130中，背面检查器300可以旋转晶圆W，并且可以通过卡盘311的多个孔HO1至HO3对以不同角度对准的晶圆W执行点检查操作，并且/或者可以通过狭缝SL对晶圆W执行晶圆背表面线扫描检查操作。例如，晶圆W可以被安装在卡盘311上，使得晶圆W的凹口N最初在X方向上对准并且可以被检查。在检查之后，可以旋转晶圆W，使得晶圆W的凹口N相对于X方向具有约5度至约85度的角度，并且可以再次将晶圆W安装在卡盘311上。这样的旋转可以由如上所述的预对准器220执行，但是示例实施例不限于此。
可以重复执行过程(P130)，使得晶圆W的凹口N相对于狭缝SL形成各种角度。因此，可以检查晶圆W的背表面的全部或大部分，并且可以测量形成在晶圆W的整个背表面上的材料层的厚度。
根据一些示例实施例，可以以任意顺序执行在操作P110至操作P130中执行的检查，并且根据情况，可以省略至少一个检查。例如，可以仅执行点检查(P110)、线扫描检查(P120)和通过重复旋转对晶圆W的整个背表面执行的检查(P130)中的一种。在另一实施例中，可以省略检查(P110至P130)中的一种。在一些示例实施例中，可以在执行线扫描检查(P120)之后执行点检查(P110)。
当形成在晶圆W的背表面中的材料层的厚度变化以具有与半导体制造工艺中的目标值不同的值时，晶圆W的背表面的反射率和/或透射率可能会变化。晶圆W的背表面的反射率和/或透射率的变化可能会导致在使用隐形激光器切割晶圆W的过程中激光束散焦，从而在切割晶圆W的过程中导致芯片缺陷。根据一些示例实施例，可以更精确地检测在晶圆W的整个背表面上形成的材料层的厚度，因此，可以防止或减少激光束的散焦在切割晶圆W的过程中发生的可能性。因此，可以提高制造半导体装置的可靠性。
图6A和图6B是用于描述根据一些示例实施例的晶圆检查装置10(参见图1)的效果的示图。
图6A示出了晶圆W的背表面的已经被执行了测量的多个区域(参见图2)。
参照图3和图6A，P1可以指通过狭缝SL测量的晶圆W的中心，P2可以指第一半径R1内的通过狭缝SL和第一孔HO1测量的部分，P3可以指第一半径R1和第二半径R2之间的通过狭缝SL和第二孔HO2测量的部分，并且P4可以指通过狭缝SL和第三孔HO3测量的晶圆W的边缘部分。
图6B示出了关于在图6A的晶圆W的部分S1、S2、S3、E1、E2和E3中的每一个处形成的材料层的厚度，通过将由根据一些示例实施例的背面检查器300计算出的厚度V_MEA与由扫描电子显微镜(SEM)测量的厚度V_SEM进行比较而获得的结果。
在图6B中，左侧部分的纵坐标轴表示与由背面检查器300计算出的厚度V_MEA相对应的比例尺和与由SEM测量的厚度V_SEM相对应的比例尺，并且右侧部分的纵坐标轴表示与SKEW相对应的比例尺，SKEW是厚度V_MEA和厚度V_SEM之间的差。两个纵坐标轴中的每一个由基于相同方式标准化的任意单位(a.u.)表示。
参照图3、图6A和图6B，S1被选择为来自于P1的一个部分，S2被选择为来自于P2的一个部分，S3被选择为来自于P3的一个部分，并且从P4中选择E1至E3。
参照图6B，根据一些示例实施例，关于晶圆的背表面，背面检查器300(参见图2)的检查与SEM的检查之间的误差显示为小于约1％，因此，检查可以是高度准确的。根据一些示例实施例，可以以高精度非破坏性地计算形成在晶圆W的背表面(参见图3)中的材料层的厚度，因此，可以提高制造半导体装置的可靠性。
图7A至图7G是用于描述根据一些其他实施例的多个卡盘311a、311b、311c、311d、311e、311f和311g中的每一个的结构的平面图。
参照图7A，卡盘311a可以包括狭缝SLa，狭缝SLa延伸的距离比卡盘311a的直径短。狭缝SLa在X方向上的长度可以大致小于卡盘311a的半径。根据一些示例实施例，狭缝SLa可延伸跨越卡盘311a的中心C。因此，卡盘311a可以不被划分为多个单元，并且可以被构造为单个单元。
参照图7B，卡盘311b可以包括狭缝SLb，狭缝SLb延伸的距离比卡盘311b的直径短。根据一些示例实施例，狭缝SLb可以从卡盘311b的中心C延伸到卡盘311b的边缘。狭缝SLb的长度可以大致等于卡盘311b的半径。因此，卡盘311b可以不被划分并且可以被构造为单个单元。图7B的卡盘311b可以包括形成在狭缝SLb未延伸到的部分中的多个附加孔HO1至HO3。
参照图7C，卡盘311c可以包括彼此相交的第一狭缝SL1c和第二狭缝SL2c。根据一些示例实施例，第一狭缝SL1c和第二狭缝SL2c可以彼此垂直相交。第一狭缝SL1c和第二狭缝SL2c可以穿过卡盘311c的中心C以形成卡盘311c的直径，并且可以分别在X方向和Y方向上延伸。因此，卡盘311c可以包括彼此水平地间隔开并且各自包括具有实质上相同形状的顶表面的第一单元至第四单元311_1c、311_2c、311_3c和311_4c。
参照图7D，卡盘311d还可以包括经由卡盘311d的中心C水平地穿过卡盘311d的第一狭缝SL1d，以及与卡盘311d的中心C间隔开并且水平地穿过卡盘311d的第二狭缝SL2d。因此，卡盘311d可以包括具有不同形状的第一单元至第三单元311_1d、311_2d和311_3d。
参照图7E，卡盘311e可以包括与卡盘311e的中心C间隔开并且水平地穿过卡盘311e的狭缝SLe。因此，卡盘311e可以包括具有不同形状的第一单元311_1e和第二单元311_2e。而且，还可以形成中心孔HOC以覆盖卡盘311e的中心C。
参照图7F，卡盘311f可以包括彼此相交的第一狭缝SL1f和第二狭缝SL2f。根据一些示例实施例，第一狭缝SL1f和第二狭缝SL2f可以彼此倾斜地相交。第一狭缝SL1f和第二狭缝SL2f可以穿过卡盘311f的中心C，并且可以沿着卡盘311f的直径延伸。因此，卡盘311f可以包括彼此水平地间隔开并且具有不同形状的第一单元至第四单元311_1f、311_2f、311_3f和311_4f。
参照图7G，卡盘311g可以包括具有扇形的第一开口OP1和第二开口OP2。根据一些示例实施例，第一开口OP1和第二开口OP2可以相对于卡盘311g的中心C限定第一中心角θ1和第二中心角θ2。第一中心角θ1和第二中心角θ2中的每一个可以为约90度，但不限于此。例如，第一中心角θ1和第二中心角θ2可以具有各种角度，诸如30度、60度和45度。
在一些非限制性示例实施例中，当第一中心角θ1和第二中心角θ2中的每一个为约90度时，晶圆W的凹口N可以相对于X轴以0度和90度的角度对准两次，因此，可以检查晶圆W的整个背表面。在一些示例实施例中，当第一中心角θ1和第二中心角θ2中的每一个为约60度时，晶圆W的凹口N可以相对于X轴以0度、60度和120度的角度对准三次，因此，可以检查晶圆W的背表面的大部分或全部。
图8是根据一些示例实施例的背面检查器400的示图。
为了便于描述，省略了与以上参照图2和图3给出的描述相同或相似的描述，并且将主要描述不同之处。
参照图8，背面检查器400可以包括平台310、背面检查光学系统420、位置确定光学系统330、处理器340和控制器350。
背面检查光学系统420可以包括倾斜光学系统。根据一些示例实施例，背面检查光学系统420可以是光谱椭圆仪。
背面检查光学系统420可以包括光源421、偏振器422、分析器423和传感器424。光源421可以发射预定波段(例如，约300nm至约1200nm)的光。偏振器422可以使从光源421发射的光线性地偏振，并且分析器423可以使反射到晶圆W的背表面的光的偏振方向旋转。偏振器422和分析器423可以分别连接到多个旋转驱动装置。旋转驱动装置可以旋转偏振器422和分析器423，使得偏振器422的偏振轴和分析器423的偏振轴以各种角度定向。传感器424可以包括CMOS图像传感器和CCD相机之一。
背面检查光学系统420可以照射特定(或替代地，预定)波段的光以测量反射率，从而测量入射光与反射光之间的振幅比和/或相位差。图8的背面检查光学系统420的FOV可以是椭圆形区域，并且可以大于图2的背面检查光学系统320的FOV。
虽然已经参考本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (20)

1.一种晶圆检查装置，包括：
多孔隙卡盘，其具有位于整个所述多孔隙卡盘上的多个孔隙，所述多个孔隙使得能够将用于固定晶圆的压力施加到所述多孔隙卡盘；
卡盘驱动致动器，其被构造为驱动所述多孔隙卡盘；
背面检查光学系统，其在所述多孔隙卡盘下方，所述背面检查光学系统被构造为检查所述晶圆的背表面的一部分；以及
位置识别光学系统，其在所述多孔隙卡盘上，所述位置识别光学系统被构造为识别所述晶圆的由所述背面检查光学系统检查的所述部分的位置，
其中，所述多孔隙卡盘包括：
多个孔，其均匀地位于整个所述多孔隙卡盘上，所述多个孔被构造为部分地暴露所述晶圆的所述背表面；以及
狭缝，其被构造为暴露所述晶圆的所述背表面并且在与所述多孔隙卡盘的顶表面平行的一个方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述狭缝将所述多孔隙卡盘划分为第一部分和与所述第一部分水平地间隔开的第二部分。
3.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述多孔隙卡盘的半径小于所述晶圆的半径。
4.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述狭缝的宽度在7mm至10mm之间。
5.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述多个孔中每个孔的直径为7mm至10mm。
6.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述多个孔隙中的每个孔隙的直径为10μm至100μm。
7.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述多个孔彼此径向对称地定位。
8.根据权利要求7所述的晶圆检查装置，其中，所述多个孔包括：
多个第一孔，其在距所述多孔隙卡盘的中心相同的半径处彼此径向对称，所述多个第一孔在距所述多孔隙卡盘的所述中心第一半径内，
多个第二孔，其在距所述多孔隙卡盘的所述中心相同的半径处彼此径向对称，所述多个第二孔在所述第一半径和第二半径之间；以及
多个第三孔，其在距所述多孔隙卡盘的所述中心相同的半径处彼此径向对称，所述多个第三孔在所述第二半径之外，
其中，所述第二半径大于所述第一半径。
9.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述背面检查光学系统包括光谱反射仪。
10.根据权利要求1所述的晶圆检查装置，其中，所述背面检查光学系统包括光谱椭圆仪。
11.一种晶圆检查装置，包括：
卡盘，其被构造为通过使用真空压力来固定晶圆；
卡盘驱动致动器，其被构造为驱动所述卡盘；
背面检查光学系统，其在所述卡盘下方并且被构造为检查所述晶圆的背表面；以及
位置识别光学系统，其在所述卡盘上并且被构造为识别所述晶圆的由所述背面检查光学系统检查的部分的位置，
其中，所述卡盘包括：
多个孔，其相对于所述卡盘的中心径向对称并且被构造为部分地暴露所述晶圆的所述背表面，以及
狭缝，其沿与所述卡盘的顶表面平行的一个方向延伸，所述狭缝与所述卡盘的所述中心交叉并且被构造为暴露所述晶圆的所述背表面。
12.根据权利要求11所述的晶圆检查装置，其中，所述卡盘驱动致动器被构造为在水平方向上移动所述卡盘，使得所述背面检查光学系统通过所述多个孔顺序地检查所述晶圆的所述背表面的不同部分。
13.根据权利要求11所述的晶圆检查装置，其中，所述卡盘驱动致动器被构造为在水平方向上移动所述卡盘，使得所述背面检查光学系统沿着所述狭缝扫描所述晶圆的所述背表面。
14.根据权利要求11所述的晶圆检查装置，其中，所述卡盘的半径小于所述晶圆的半径，并且
所述卡盘驱动致动器被构造为在水平方向上移动所述卡盘以检查所述晶圆的所述背表面的边缘部分。
15.根据权利要求11所述的晶圆检查装置，还包括：处理器，其被构造为校正所述卡盘和所述晶圆之间的未对准以及所述卡盘和所述背面检查光学系统之间的未对准。
16.根据权利要求15所述的晶圆检查装置，其中，所述背面检查光学系统包括光谱反射仪，并且所述处理器被构造为基于所述背面检查光学系统的检查结果来将形成在所述晶圆的所述背表面中的材料层的厚度映射到所述晶圆的整个所述背表面中。
17.一种晶圆检查装置，包括：
装载端口，其被构造为装载具有晶圆的盒；
背面检查器硬件，其被构造为检查所述晶圆的背表面；以及
设备前端硬件，其被构造为将所述晶圆从所述装载端口传送到所述背面检查器硬件，
其中，所述设备前端硬件包括：
传送机械装置，其被构造为传送所述晶圆；以及
预对准器硬件，其被构造为旋转和对准所述晶圆，
其中，所述背面检查器硬件包括：
卡盘，其被构造为支撑从所述盒传送的所述晶圆，所述卡盘包括多孔隙材料，
卡盘驱动致动器，其被构造为驱动所述卡盘；以及
背面检查光学系统，其在所述卡盘下方，所述背面检查光学系统被构造为检查所述晶圆的所述背表面，并且
其中，所述卡盘包括：
多个孔，其均匀地形成在整个所述卡盘上以部分地暴露所述晶圆的所述背表面；以及
第一狭缝，其在与所述卡盘的顶表面平行的一个方向上延伸以暴露所述晶圆的所述背表面。
18.根据权利要求17所述的晶圆检查装置，其中，所述设备前端硬件被构造为取回由所述背面检查器硬件检查的晶圆，以不同的角度旋转和对准所述晶圆，以及将所述晶圆重新安装在所述背面检查器硬件的所述卡盘上。
19.根据权利要求17所述的晶圆检查装置，其中，所述卡盘还包括第二狭缝，所述第二狭缝在与所述卡盘的所述顶表面平行的一个方向上延伸，所述第二狭缝被构造为暴露所述晶圆的所述背表面。
20.根据权利要求17所述的晶圆检查装置，其中，所述第一狭缝的长度与所述卡盘的半径实质上相同。
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