CN113611624B - 一种硅片的夹具损伤的预测方法及装置、硅片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片的夹具损伤的预测方法及装置、硅片，其中，硅片的夹具损伤的预测方法包括：获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域；若所述设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间，则判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态。本发明提供的技术方案，可降低夹具对硅片表面损伤的可能性，提高硅片质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造领域，尤其涉及一种硅片的夹具损伤的预测方法及装置、硅片。
背景技术
随着电子和光电行业下游技术的不断进步，对于硅片的加工精度要求越来越高，需要保证硅片在加工后具有高面型精度和表面质量，为光刻工序准备平坦化、超光滑、低损伤的衬底表面。
硅片在生产加工过程中，加工设备及测试设备自带的硅片夹持装置有接触到硅片正表面从而对硅片产生损伤的可能性，降低硅片的质量的成品率。
发明内容
本发明实施例提供了一种硅片的夹具损伤的预测方法及装置、硅片，以降低夹具对硅片表面损伤的可能性，提高硅片质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种硅片的夹具损伤的预测方法，包括：
获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域；
若所述设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间，则判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态。
第二方面，本发明实施例还提供了一种硅片的夹具损伤的预测装置，包括：
速率获取模块，用于获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域；
损伤预测模块，用于在所述设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间时，判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态。
第三方面，本发明实施例提供了一种硅片，包括中心区域和围绕所述中心区域的边缘区域；
所述硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢位于安全速率区间；所述径向方向由所述中心区域指向所述边缘区域。
本发明中，通过获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢，来判断硅片表面在生产加工过程中，被加工设备或测试设备自带的夹具损伤的可能性，其中，所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域。夹具与硅片之间损伤大多因边缘区域中设定区域的厚度变化速率的快慢决定，本实施例可根据硅片的边缘区域中设定区域的边缘形貌的特征判断夹具接触到硅片正表面从而对硅片产生损伤的可能性，并为硅片的边缘轮廓特征提供安全速率区间，便于对硅片的设定区域的形貌进行设置，以降低后续加工及测试设备因其自带的硅片夹持装置对硅片正表面产生损伤的可能性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种硅片边缘夹持示意图；
图2是本发明实施例提供的一种硅片的夹具损伤的预测方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种硅片的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种硅片的夹具损伤的预测方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的Z-高度与半径之间的关系曲线图；
图6是本发明实施例提供的一种硅片的夹具损伤的预测装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
硅片在生产加工过程中，加工设备及测试设备自带的硅片夹持装置有接触到硅片正表面从而对硅片产生损伤的可能性，如图1所示，图1是本发明实施例提供的一种硅片边缘夹持示意图，硅片11在生产加工过程中，加工设备及测试设备自带的夹具12有接触到硅片11正表面从而对硅片11产生损伤的可能性，接触区域的面积S1的大小直接决定了夹具12是否会对硅片正表面产生损伤，本实施例对硅片的边缘轮廓特征进行表征，并对边缘轮廓特征进行判断，以判断硅片产生损伤的可能性。
具体的，本发明实施例提供了一种硅片的夹具损伤的预测方法，如图2所示，图2是本发明实施例提供的一种硅片的夹具损伤的预测方法的流程示意图，包括如下步骤：
S101、获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域。
图3是本发明实施例提供的一种硅片的结构示意图，硅片11包括中心区域A1和围绕中心区域A1的边缘区域A2。本实施例设定径向方向X为由硅片11的中心区域A1指向边缘区域A2的方向。本实施例中，边缘区域A2中的设定区域A3在径向方向的厚度变化速率的快慢对夹具与硅片之间的损伤程度有表征意义，本实施例对设定区域A3在径向方向的厚度变化速率的快慢进行精准测量，从而对硅片11的边缘轮廓特征进行精准获取。
S102、若所述设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间，则判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态。
本实施例中，当设定区域的厚度变化速率的快慢位于某个安全速率区间时，夹具对硅片表面损伤可能性比较小，当设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间，则判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态，本发明实施例可为倒角及边缘抛光工序提供上述表征硅片边缘轮廓特征的方法使其做出对应的工艺调整，从而极大程度降低后续加工及测试设备因其自带的硅片夹持装置对硅片正表面产生损伤的可能性，提高硅片成品质量。
本发明实施例中，通过获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢，来判断硅片表面在生产加工过程中，被加工设备或测试设备自带的夹具损伤的可能性，其中，所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域。夹具与硅片之间损伤大多因边缘区域中设定区域的厚度变化速率的快慢决定，本实施例可根据硅片的边缘区域中设定区域的边缘形貌的特征判断夹具接触到硅片正表面从而对硅片产生损伤的可能性，并为硅片的边缘轮廓特征提供安全速率区间，便于对硅片的设定区域的形貌进行设置，以降低后续加工及测试设备因其自带的硅片夹持装置对硅片正表面产生损伤的可能性。
以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在上述实施例的基础上，获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢，包括：获取硅片的边缘区域的设定区域中的至少一个设定位置点沿径向方向的厚度变化速率的快慢。在一种方案中，本实施例可获取设定区域中每个位置点沿径向方向的厚度变化速率的快慢，并保证每个位置点的厚度变化速率的快慢均处于安全速率区间内，从而保证硅片表面具有较强的安全性。在另一种方案中，在实际操作中可知，根据夹具和硅片之间的接触位置关系，设定区域的某一个或某几个位置点最终能够决定夹具和硅片之间的接触面积和受力面积，从而仅通过几个设定位置点来确定夹具对硅片表面的破环性，提高硅片的夹具损伤的预测效率。本实施例可采用上述任一方案对夹具对硅片表面的破环性进行判断。
在本实施例中的一具体实施例中，获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢可按照第二种方案执行，具体的，如图4所示，图4是本发明实施例提供的另一种硅片的夹具损伤的预测方法的流程示意图，具体步骤包括：
S201、获取硅片的边缘区域的设定区域的至少一个设定位置点的Z-高度双重微分的取值；R为硅片的半径取值；Z(R)为硅片的半径为R的轮廓线上的位置点与参考平面在垂直于硅片所在平面的方向上的距离。
本实施例通过Z-高度双重微分(Z-Height Double Derivative，ZDD)来表征硅片沿径向方向的轮廓形貌的变化速率的变化快慢，R为硅片的半径取值，示例性的，若硅片的径向尺寸为12英寸，则R可取值148mm，一般可取值为149.2mm。Z(R)能够表征硅片的边缘区域的轮廓线的曲率程度，具体的，本实施例可选择一个最佳配合的参考平面S1，并将硅片的轮廓线111上的位置点与参考平面S1在垂直于硅片所在平面的方向距离定义为Z(R)，轮廓线的曲率程度Z(R)同时能够表征当前位置点的硅片的厚度。Z(R)可以表征硅片沿径向方向的厚度变化速率，而Z-高度双重微分则表征硅片沿径向方向的厚度变化速率的快慢。
S202、通过设定位置点的Z-高度双重微分表征设定区域沿径向方向的厚度变化速率的快慢。
上述步骤S201～S202即为“获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢”的过程，具体为“获取硅片的边缘区域的设定区域中的至少一个设定位置点沿径向方向的厚度变化速率的快慢”的过程。
可选的，在获取所述硅片的设定区域的至少一个设定位置点的Z-高度双重微分的取值之前，还可以包括：通过机台测试装置获取所述硅片的设定区域的不同位置点的硅片半径和Z-高度，并形成Z-高度与硅片半径之间的函数曲线；根据所述函数曲线获取Z-高度双重微分
机台测试装置或加工设备上设置有边缘轮廓测试仪等测量设备，能够对设定区域的不同的半径R取值，以及该半径R对应的Z-高度的高度，并对上述对应关系进行记录。图5是本发明实施例提供的Z-高度与半径之间的关系曲线图，将上述对应关系记录后可形成Z-高度与硅片半径之间的函数，形成如图5所示的函数曲线，并将上述函数曲线进行双重微积分计算获得Z-高度双重微分
S203、若设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间，则判定硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态。
上述实施例通过Z-高度双重微分这个参数来表征硅片沿径向方向的轮廓形貌的变化速率的变化快慢，便于直观、快速的获取设定区域的厚度变化速率的快慢，从而对硅片的表面是否处于易被夹具损伤的易损伤状态损伤进行快速预测，便于用户提前对硅片的生产加工工艺进行调整，极大程度降低后续加工及测试设备因其自带的硅片夹持装置对硅片正表面产生损伤的可能性。
继续参考图3，可选的，设定区域A3为在平行于硅片11的平面内，硅片上11距离硅片的边缘轮廓2mm以内的区域。边缘形貌尤其是距硅片边缘2mm以内的区域的形貌变化快慢直接决定了硅片边缘夹持装置是否会对硅片表面产生损伤，则本实施例可将设定区域A3设定为距离硅片的边缘轮廓2mm以内的区域。
可选的，设定位置点的Z-高度双重微分的安全速率区间可以为1000～2000。本实施例中，需要保证Z-高度双重微分的安全速率区间不至于过小，从而避免夹具与硅片表面的接触面积过小引发硅片表面损伤，并且Z-高度双重微分的安全速率区间不至于过大，从而避免硅片边缘过宽，从而避免不符合客户要求的硅片的产生。
在获取安全速率区间的过程中，本实施例可将多个不同边缘形貌的硅片进行夹具夹取试验，并在夹取试验之后检测确认硅片正表面的损伤情况，并计算有损伤和无损伤硅片的设定区域或设定位置点的Z-高度双重微分的取值，对大量Z-高度双重微分的取值的取值进行统计，并结合对应硅片受损情况进行分析，划分出上述安全速率区间。
可选的，硅片的尺寸可以为12英寸；设定区域为在平行于硅片的平面内，半径为148mm的轮廓线，与半径为148.5mm的轮廓线之间的区域内。设定区域的选取受夹具和硅片的尺寸所决定，比如如果是12英寸的硅片，可能就是半径为148mm的轮廓线，与半径为148.5mm的轮廓线之间的区域内。当然，当硅片的尺寸较小时，例如是8寸硅片，设定位置点可以为98mm处，98.5mm处等，该设定区域的设定可根据硅片尺寸进行单独限定，以降低后续夹具对硅片的损伤。
基于同一思路，本发明还提供了一种硅片的夹具损伤的预测装置，如图6所示，图6是本发明实施例提供的一种硅片的夹具损伤的预测装置结构示意图，该装置包括：
速率获取模块61，用于获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；径向方向由硅片的中心区域指向边缘区域；
损伤预测模块62，用于在设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间时，判定硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态。
本发明实施例中硅片的夹具损伤的预测装置，通过获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢，来判断硅片表面在生产加工过程中，被加工设备或测试设备自带的夹具损伤的可能性，其中，径向方向由硅片的中心区域指向边缘区域。夹具与硅片之间损伤大多因边缘区域中设定区域的厚度变化速率的快慢决定，本实施例可根据硅片的边缘区域中设定区域的边缘形貌的特征判断夹具接触到硅片正表面从而对硅片产生损伤的可能性，并为硅片的边缘轮廓特征提供安全速率区间，便于对硅片的设定区域的形貌进行设置，以降低后续加工及测试设备因其自带的硅片夹持装置对硅片正表面产生损伤的可能性。
本发明实施例还提供一种硅片，如图3所示，包括中心区域A1和围绕中心区域A1的边缘区域A2；硅片11的边缘区域A2的设定区域A3在沿径向方向的厚度变化速率的快慢位于安全速率区间；径向方向由中心区域指向边缘区域。
本实施例中硅片基于本发明任意实施例提供的硅片的夹具损伤的预测方法为基础制作而成，具备本发明任意实施例中硅片的夹具损伤的预测方法具备的技术特征，同时具备技术特征所具备的技术效果，此处不再进行赘述。
可选的，通过倒角工艺和边抛工艺对硅片的设定区域在沿径向方向的厚度的变化速率进行设置。用ZDD来表征夹具对硅片产生正面损伤的可能性，设定区域的ZDD值来表征边缘轮廓的特征能够为倒角和边抛工序提供工艺调整的指导，极大降低夹持装置对硅片正表面产生损伤的可能性，极大提升目检工序的良率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种硅片的夹具损伤的预测方法，其特征在于，包括：
获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域；
若所述设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间，则判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态；
获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢，包括：
获取硅片的边缘区域的设定区域的至少一个设定位置点的Z-高度双重微分的取值；R为所述硅片的半径取值；Z(R)为所述硅片的半径为R的轮廓线上的位置点与参考平面在垂直于所述硅片所在平面的方向上的距离；
通过所述设定位置点的Z-高度双重微分表征所述设定区域沿所述径向方向的厚度变化速率的快慢；
在获取所述硅片的设定区域的至少一个设定位置点的Z-高度双重微分的取值之前，还包括：
通过机台测试装置获取所述硅片的设定区域的不同位置点的硅片半径和Z-高度，并形成Z-高度与硅片半径之间的函数曲线；
根据所述函数曲线获取Z-高度双重微分
2.根据权利要求1所述的硅片的夹具损伤的预测方法，其特征在于，所述设定区域为在平行于所述硅片的平面内，所述硅片上距离所述硅片的边缘轮廓2mm以内的区域。
3.根据权利要求1所述的硅片的夹具损伤的预测方法，其特征在于，所述设定位置点的Z-高度双重微分的安全速率区间为1000～2000。
4.根据权利要求1所述的硅片的夹具损伤的预测方法，其特征在于，所述硅片的尺寸为12英寸；
所述设定区域为在平行于所述硅片的平面内，半径为148mm的轮廓线，与半径为148.5mm的轮廓线之间的区域内。
5.一种硅片的夹具损伤的预测装置，其特征在于，包括：
速率获取模块，用于获取硅片的边缘区域的设定区域在沿径向方向的厚度变化速率的快慢；所述径向方向由所述硅片的中心区域指向所述边缘区域；
损伤预测模块，用于在所述设定区域的厚度变化速率的快慢超出安全速率区间时，判定所述硅片的表面处于易被夹具损伤的易损伤状态；
其中，所述速率获取模块具体用于获取硅片的边缘区域的设定区域的至少一个设定位置点的Z-高度双重微分的取值；R为所述硅片的半径取值；Z(R)为所述硅片的半径为R的轮廓线上的位置点与参考平面在垂直于所述硅片所在平面的方向上的距离；通过所述设定位置点的Z-高度双重微分表征所述设定区域沿所述径向方向的厚度变化速率的快慢；所述速率获取模块还用于在获取所述硅片的设定区域的至少一个设定位置点的Z-高度双重微分的取值之前，通过机台测试装置获取所述硅片的设定区域的不同位置点的硅片半径和Z-高度，并形成Z-高度与硅片半径之间的函数曲线；根据所述函数曲线获取Z-高度双重微分
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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