CN113948410A - 晶片和用于分析晶片形状的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种分析晶片形状的方法。所述方法包括：测量多个晶片的外部形状，由在测量晶片外部形状中获得的测量值来检测在各晶片边缘区域中具有最大曲率的第一点，检测在向着晶片中对应的一个晶片的顶部方向上与第一点间隔开的第二点，测量在构造为连接第一点和第二点的第一线与所述晶片中对应的一个晶片的正面之间所形成的第一角，在各晶片表面形成薄膜层，测量薄膜层的厚度分布，以及确认晶片中薄膜层厚度分布的最大值为最小的晶片。

Description

晶片和用于分析晶片形状的方法
本申请要求于2020年7月16日提交的韩国专利申请号 10-2020-0088216的权益，该申请通过引用纳入本文，如同在本文中完全阐述一样。
发明背景
发明领域
本发明涉及晶片和用于分析晶片形状的方法，更具体地说，涉及用于确认晶片形状的方法，所述晶片在晶片制造过程中适当地堆叠有光致抗蚀剂等。
相关领域的讨论
通常，半导体器件形成于晶片上。此处，为了实现半导体器件的高集成和高产率，晶片的边缘需要高纯度，并且还必须具有适用于半导体器件制造工艺的形状。为此目的，需要实用且简单的用于分析晶片边缘形状的方法。
例如，用于确定晶片边缘形状的最重要的数学参数之一是曲率，并且晶片正面和边缘所形成的整体曲率必须尽可能小。其原因在于，只有当晶片的曲率小时，可以平滑地形成晶片的正面和晶片的边缘，而在其之间没有任何边界。
当由晶片边缘和正面所形成曲率并不小的时候，在晶片上制造半导体器件的过程中可能发生致命问题，例如，具有光致抗蚀剂(PR)等的晶片的涂层不均匀。
作为用于分析晶片边缘形状的常见方法之一，利用光学现象(例如，激光散射)来分析晶片的形状。然而，该常见方法需要必须保持良好对准的昂贵设备，并且提出了减小激光光斑尺寸的技术要求，从而进行与边缘曲率计算相对应的非常精细的分析。
为了解决这些问题，韩国未审查专利公开第10-2019-0049287号公开了一种技术，该技术用于对晶片边缘区域进行划分，测量横截面图像，然后测量轮廓。
图1是显示分析晶片形状的常见方法的示意图。
如该附图所示，在该常见方法中，晶片W的形状使用参考点P0和第一至第三点P1至P3进行分析。
参考点P0可以设置为其高度约等于或略低于体区域(bulk region)B 中正面f的高度，并且参考点P0可以视为边缘区域E的起点。
第一点P1可以是在斜切正面WBf上的点，其具有最大曲率。第二点 P2可以是在斜切正面WBf上与第一点P1相邻的点。此外，第三点P3可以是在斜切正面WBf上与第二点P1相邻的点。
测量第一线，所述第一线连接晶片W边缘区域E中的斜切正面WBf 上具有最小曲率半径的点(即，具有最大曲率的第一点P1)和第二点P2。此外，测量角θ11，所述角θ11由晶片W的体区域B中正面f和第一线所形成。
然而，用于分析晶片形状的上述常见方法具有以下问题。
首先，使用正面f、参考点P0以及第一和第二点P1和P2来分析晶片形状，并且因此，由于使用了四个位置，很可能发生误差。
第二，在对晶片边缘区域进行划分后，必须测量横截面图像，随后必须测量轮廓。
发明概述
相应地，本发明涉及晶片以及用于分析晶片形状的方法，所述晶片和方法基本排除了由于相关领域限制和缺陷导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供通过测量晶片边缘区域的斜切部分的轮廓来分析晶片形状的方法，从而通过使薄膜层去除工艺之后留下的薄膜层的量尽可能少来提供具有出色品质的晶片。
本发明的另一目的是提供用于分析晶片形状的方法，其中，在晶片形状分析中导致误差发生的变量很小。
本发明的另一目的是提供用于分析晶片形状的方法，其可以应用于具有平坦边缘的平坦型晶片和具有圆形边缘的圆形型晶片。
本发明的另一目的是提供用于分析晶片形状的方法，其中，可以测量厚度分布而无需对晶片的边缘区域进行划分。
本发明的其它优点、目的和特征部分地在下面的描述中进行阐述，并且在阅读以下内容之后将对于本领域的普通技术人员变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获悉。通过在书面说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些目的和其它优点，根据本发明的目的，如本文中具体呈现和广泛描述的，一种分析晶片形状的方法包括：测量多个晶片的外部形状，由在测量晶片外部形状中获得的测量值来检测出在各晶片边缘区域中具有最大曲率的第一点，检测出在朝向晶片中对应的一个晶片的顶部方向上与第一点以一定距离间隔开的第二点，测量在构造为连接第一点和第二点的第一线与所述晶片中对应的一个晶片的正面之间所形成的第一角，在各晶片表面形成薄膜层，测量薄膜层的厚度分布，以及确认晶片中薄膜层厚度分布的最大值为最小的晶片。
第一点可以是构造成在各晶片边缘区域中具有最小(1/R)值的点，并且， R可以是该点处所述晶片中对应的一个晶片表面的曲率。
第一点可以是构造成边缘区域中各晶片表面上具有位置坐标的最小二阶微分值的点。
第一点和第二点之间的高度差可以与所述晶片中对应的一个晶片表面上的第一点处位置坐标的二阶微分值成比例。
第一点和第二点之间的高度差可以满足等式H＝α×(1/R)2，并且此处H 可以是高度差，α可以是任意常数，并且R可以是所述晶片中对应的一个晶片第一点处的曲率。
第二点可以位于在向着体区域的方向上与所述晶片中对应的一个晶片的边缘区域的顶部以约0.5μm以内的距离水平间隔开的位置。
本发明的另一个方面中，晶片包括：体区域，构造成彼此平行相对的体区域的正面和背面，以及设置在体区域边缘处的边缘区域，其中，所述边缘区域包括斜切部分和设置在其边缘处的顶部，其中：所述斜切部分包括具有最大曲率的第一点和在向着顶部的方向上与第一点以一定距离间隔开的第二点，所述第一点和第二点构造成沿从正面向着顶部的方向以一定距离依次设置，并且第一点和第二点之间的高度差与所述晶片表面上的第一点处位置坐标的二阶微分值成比例。
应理解，上文的一般性描述和以下详细描述都只是示例和说明性的，并且意在为所要求保护的发明提供进一步说明。
附图说明
附图用来提供本发明的进一步理解，纳入说明书中，构成本申请的一部分，显示本发明的一个或多个实施方式，以及与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是显示用于分析晶片形状的常见方法的视图；
图2是显示根据本发明一个实施方式的晶片、所述晶片的待分析形状的视图；
图3是图2中所示晶片的放大横截面图；
图4是显示晶片斜切部分的参考点以及第一点和第二点的视图；
图5是表示常见方法中的光致抗蚀剂厚度与角1-1之间相关性的图表；
图6是表示根据本发明一个实施方式的方法中的光致抗蚀剂厚度与角 1-1之间相关性的图表；
图7是显示在晶片上进行的薄膜沉积工艺和蚀刻工艺的视图。
发明详述
现在将详细叙述本发明的示例性实施方式，这些实施方式的示例显示于附图中。
然而，本发明的实施方式可以以各种不同形式实施，并且本发明的范围不限于下文所公开的实施方式。提供本发明的实施方式以对本发明进行彻底描述，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。
此外，应理解，虽然相关术语“第一”和“第二”、“上/上方”以及“下/下方”等可能并不总是需要或涵盖物质或元素之间的任意物理或逻辑关系或其顺序，仅用于区分任意物质或元素与其它物质或元素。
首先，将描述根据本发明一个实施方式制造晶片的方法。
更具体地，通过以下工艺制造硅单晶基材：通过丘克拉斯基法 (Czochralskimethod)制造锭的单晶生长工艺、通过对单晶锭进行切片来获得薄的圆形晶片的切片工艺、对通过切片工艺获得的晶片的外周部分进行加工以防止晶片破裂或变形的磨削(grinding)工艺，用于消除晶片中由于机械加工而残留的损伤的研磨工艺，用于使晶片表面平滑的抛光工艺、用于去除抛光晶片中的粘合剂或异物的清洁工艺等等。
随后，通过根据本发明一个实施方式的分析晶片性质的方法对晶片形状进行分析。
在下文中，在可以通过图像获取的晶片形状(例如晶片边缘、晶片表面、晶片背面等)中，将对晶片边缘进行示例性描述，但是除了晶片边缘之外，该实施方式也可以应用于晶片的其他形状，即晶片表面和晶片背面。
图2是显示根据本发明一个实施方式的晶片，所述晶片待分析的形状的视图；并且图3是图2中所示晶片的放大横截面图。
参见图2，将晶片W划分为体区域B、正面f、背面b以及设置在体区域B边缘处的边缘区域E。
图2的下部图更详细地显示了晶片W的一部分，即，部分“A”。
体区域W占据了大部分晶片W，体区域W的上表面可以称为正面f，并且体区域W的下表面可以称为背面b。
另外，边缘区域E可以划分为斜切部分WB和顶部WA。斜切(bevel) 部分WB的上表面可以称为斜切正面WBf，并且倒角部分Wb的下表面可以称为斜切背面WBb。
图2中所示的晶片W是平坦型晶片，其边缘区域E的形状是平坦的，而圆形型晶片可以具有圆化边缘轮廓，而不是图2的平坦顶部WA。
图3中，晶片W的体区域B的厚度可以表示为“t”，顶部WA的高度或厚度可以表示为“B3”，斜切正面WBf的高度或厚度可以表示为“B1”，并且斜切背面WBb的高度或厚度可以表示为“B2”。
另外，水平方向的斜切正面WBf的长度或宽度可以表示为“A1”，并且水平方向的斜切背面WBb的长度或宽度可以表示为“A2”。此处，虽然B1 和B2的尺寸可以彼此相同，并且A1和A2的尺寸可以彼此相同，但是考虑到制造过程中的误差，其可能彼此略有不同。
此外，角1θ1由晶片W的正面f和斜切正面WBf形成，角2θ2由晶片W的背面b和斜切背面WBb形成。此处，虽然角1θ1和角2θ2可以彼此相同，但是考虑到制造过程中的误差，其可能彼此略有不同。
在图3中，从晶片W的斜切正面WBb和斜切背面WBb延伸的虚线可以分别是斜切正面WBb和斜切背面WBb上的切线。此外，切线可以是在晶片W的斜切正面WBb和斜切背面WBb的指定点处的切线，或者分别连接两个点的切线，如下面参考图4所述。
通过上述工艺制造的晶片的横截面形状可以按如下方法进行测量，并且此处，多个晶片的横截面可以使用相同的方法进行测量。更详细地，通过使用光学设备对晶片表面进行测量来测量晶片边缘区域，然后可以对横截面形状进行分析。
图4是显示斜切部分的参考点、第一点和第二点的视图。
图4的晶片是平坦型晶片，其边缘区域E的形状是平坦的，并且显示了晶片体区域B中正面f的一部分以及边缘区域中的斜切正面WBf和顶部 WA的一部分。
边缘区域E中的斜切正面WBf形成了弯曲表面。第一点P1和第二点 P2’位于从体区域B开始的斜切正面WBf上。
第一点P1可以是在斜切正面WBf上的点，其具有最大曲率。具有最大曲率的点可以通过测量斜切正面WBf上相应点的曲率来检测，或者可以设定成具有最小二阶微分值的点，所述最小二阶微分值通过计算斜切正面 WBf上相应点的位置坐标轮廓的二阶微分值来获得。此处，具有最大曲率的点和具有最小二阶微分值的点分别是指斜切正面WBf上晶片表面具有最大曲率的点，以及斜切正面WBf上晶片上的表面具有位置坐标最小二阶微分值的点。另外，晶片表面具有最大曲率的点可以是晶片表面具有最小曲率半径的点。
第二点P2'可以是在斜切正面WBf上的点，其与第一点P1相邻。第一点P1和第二点P2’之间的高度差与第一点的位置坐标的二阶微分值(1/R)成比例。更具体地，第一点P1和第二点P2’之间的高度差H可以为α×(1/R)2，并且此处，α可以是任意常数，并且R可以是第一点P1的曲率。
另外，顶部WA与晶片边缘区域E中的第二点P2’之间的水平距离D 可以在约0.5μm以内。
参见图4，测量线1-1，线1-1连接了第一点P1和第二点P2’，所述第一点P1是晶片边缘区域E中的斜切正面WBf上具有最小曲率半径的点(即，具有最大曲率的点)。此外，测量角1-1(θ11)，所述角1-1(θ11)由晶片体区域B的正面f和线1-1所形成。
为了避免与图3所示的角1θ1和角2θ2混淆，角1-1(θ11)显示于图4 中。图3中所示的角1θ1和角2θ2可以通过各种方法进行测量，但是图4 中所示的角1-1(θ11)可以使用第一点P1和第二点P2’进行测量。
随后，可以通过例如沉积等方法在相应晶片的表面上形成薄膜层。
随后，可以测量其上形成有薄膜层的晶片边缘区域的厚度分布。此处，可以使用光学设备通过无损方法来测定测量晶片边缘区域的厚度分布。
随后，可以确认晶片中薄膜层的厚度分布最大值为最小的晶片。沉积在晶片表面上的薄膜层可以显示厚度分布的最大值，特别是在上述斜切部分上或在与斜切部分相邻的体区域正面上显示厚度分布的最大值，并且，随着厚度分布的最大值减小，可以提高所制造晶片的质量，并且可以降低半导体器件缺陷的出现可能性。
此处，考虑到上述斜切部分中具有最大曲率的第一点P1的形状可能对薄膜层的厚度分布具有最大的影响，但又难以精确地测量第一点P1处的切线的斜率，可以替代地测量连接第一点P1和第二点P2'的切线，并且可以测量由所测量切线和晶片体区域正面所形成的角。
下表1示出参考图1通过上述常见方法来分析晶片形状的情况下光致抗蚀剂厚度和角1-1之间的相关性、以及在根据本发明上述实施方式的方法对晶片形状进行分析的情况下光致抗蚀剂厚度和角1-1之间的相关性。
[表1]
Figure RE-GDA0002945212930000071
在实施例和比较例1中，通过根据本发明的上述实施方式的方法以及常见方法来分析晶片边缘的形状，并且此处，设备A可以是使用光学设备的无损测量器材。对应于平坦型晶片的组1的17个晶片、组2的17个晶片和组3的17个晶片、以及对应于圆形型晶片的组4的7个晶片的边缘区域形状的分析结果为，光致抗蚀剂厚度和角1-1之间的相关性总体上为约 90和约57。
在比较例2中，通过常见方法来分析晶片边缘的形状，并且，此处，例如，设备B可以是扫描电子显微镜(SEM)。对应于平坦型晶片的组1 的17个晶片、组2的17个晶片和组3的17个晶片、以及对应于圆形型晶片的组4的7个晶片的边缘区域形状的分析结果为，光致抗蚀剂厚度和角 1-1之间的相关性总体上为约44。
图5是示出常见方法中的光致抗蚀剂厚度与角1-1之间相关性的图表；并且图6是示出根据本发明一个实施方式的方法中，光致抗蚀剂厚度与角 1-1之间相关性的图表。
在对应图表中，横轴表示角1-1(θ11)，并且纵轴表示光致抗蚀剂厚度。
图5表示表1的比较例2，并且在相应样品中，表示光致抗蚀剂厚度 PR和角1-1(θ11)之间的相关性的确定系数R2为0.4428，并且图6表示表 1的实施例，并且在相应样品中，表示光致抗蚀剂PR厚度和角1-1(θ11) 之间的相关性的确定系数R2为0.9019。
也就是说，与图5中所示比较例2相比，在根据本发明实施方式的方法中，光致抗蚀剂厚度趋向于随着角1-1的增加而快速增加，并且因此，通过调节角1-1的厚度，可以防止光致抗蚀剂在晶片上、特别是在边缘区域E中第一点P1处沉积至很大的厚度。
也就是说，在晶片制造工艺中，可以通过边缘磨削工艺、边缘抛光工艺或双面抛光工艺来控制角1-1(θ11)。
通过使用上述方法分析晶片形状，在后处理中将薄膜层沉积在晶片上时，可以如下限定晶片中薄膜层厚度最小的晶片、特别是薄膜层厚度最大值为最小的晶片。
晶片具有体区域以及设置在体区域边缘处的边缘区域，所述体区域包括在其上表面和下表面上形成的彼此平行相对的正面和背面。边缘区域可以包括斜切部分以及设置在其边缘处的顶部，所述斜切部分可以包括具有最大曲率的第一点和在向着顶部的方向上与第一点间隔开的第二点，并且第一点和第二点可以沿从正面向着顶部的方向依次设置。除了具有带平坦顶部的边缘区域的平坦型晶片之外，该限定可以应用于具有带圆化边缘轮廓的边缘区域的圆形型晶片。
图7是显示晶片上薄膜沉积工艺和蚀刻工艺的视图。
在将薄膜层沉积在晶片上并且在其上涂覆光致抗蚀剂之后，可以通过例如蚀刻等方法来去除薄膜层。在蚀刻工艺之后，可以确认薄膜层残留在与晶片边缘区域或斜切部分相邻的区域中。在晶片具有上述斜切部分轮廓的情况下，残留在与晶片边缘区域或斜切部分相邻区域中的薄膜层可以尽可能少。
从以上描述显而易见的是，在根据本发明一个实施方式的分析晶片形状的方法中，在晶片边缘区域中仅限定了两个点，即，设定具有最大曲率的第一点和与第一点间隔开指定距离的第二点，测量构造成连接第一点和第二点的切线，测量所述切线与晶片体区域正面之间所形成的角，因此，可以通过调整切线与晶片体区域正面之间所形成的角，以较小的厚度在晶片上形成薄膜层。
对本领域技术人员而言显而易见的是，可对本发明进行各种修改和变动而不偏离本发明的精神或范围。因此，本发明应涵盖对本发明的这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。
因此，本发明的范围不是由详细描述内容限定，而是由权利要求书和其等同内容限定，并且权利要求和其等同内容的范围内的所有变化都应解释为包括在本公开中。

Claims (11)

1.一种分析晶片形状的方法，所述方法包括：
测量多个晶片的外部形状；
由在测量晶片外部形状中获得的测量值来检测出在各晶片的边缘区域中具有最大曲率的第一点；
检测出在朝向晶片中对应的一个晶片的顶部方向上与第一点以一定距离间隔开的第二点；
测量第一线与所述晶片中对应的一个晶片的正面之间所形成的第一角，所述第一线构造为连接所述第一点和第二点；
在各晶片表面形成薄膜层；
测量所述薄膜层的厚度分布；以及
确认晶片中其薄膜层厚度分布的最大值为最小的晶片。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第一点是构造成各晶片的边缘区域中具有最小(1/R)值的点，
其中R是在该点处所述晶片中对应的一个晶片的表面曲率。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一点是构造成边缘区域中各晶片表面上具有位置坐标的最小二阶微分值的点。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一点和第二点之间的高度差与所述晶片中对应的一个晶片表面上第一点处的位置坐标的二阶微分值成比例。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一点和第二点之间的高度差满足等式H＝α×(1/R)2，
其中，H是高度差，α是任意常数，并且R是所述晶片中对应的一个晶片在第一点处的曲率。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二点位于在朝向体区域的方向上与所述晶片中对应的一个晶片的边缘区域的顶部以约0.5μm以内的距离水平间隔开的位置。
7.一种晶片，其包括：
体区域；
构造成彼此平行相对的体区域的正面和背面；以及
设置在体区域边缘处的边缘区域，
其中，所述边缘区域包括斜切部分和设置在其边缘处的顶部，其中：
斜切部分包括具有最大曲率的第一点和在朝向所述顶部的方向上与第一点以一定距离间隔开的第二点，所述第一点和第二点构造成沿从正面朝向顶部的方向以一定距离依次设置；并且
所述第一点和第二点之间的高度差与所述晶片表面上第一点处的位置坐标的二阶微分值成比例。
8.如权利要求7所述的晶片，其中，所述第一点是构造成边缘区域中所述晶片表面上具有位置坐标的最小二阶微分值的点。
9.如权利要求7所述的晶片，其中，所述第一点是构造成所述晶片边缘区域中具有最小(1/R)值的点，
其中，R是在该点处的所述晶片表面的曲率。
10.如权利要求7所述的晶片，其中，所述第一点和第二点之间的高度差满足等式H＝α×(1/R)2，
其中，H是高度差，α是任意常数，并且R是所述第一点的曲率。
11.如权利要求7所述的晶片，其中，所述第二点位于在朝向体区域的方向上与晶片边缘区域的顶部以约0.5μm以内的距离水平间隔开的位置。
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