CN114975154A - 一种晶圆偏心的检测方法 - Google Patents

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李凯
王晓丹
曹广岳
白帆
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Abstract

本申请公开了一种晶圆偏心的检测方法，涉及半导体领域。一种晶圆偏心的检测方法，包括：刻蚀步骤，选取第一目标采样点和第二目标采样点步骤，确定第三目标采样点步骤，确定第四目标采样点步骤，确定第五目标采样点步骤，确定第五目标采样点所在采样圆的半径值步骤和确定偏差半径步骤。本申请能够解决当前调节方式无法保证晶圆中心与等离子体处理中心对齐的问题。

Description

一种晶圆偏心的检测方法
技术领域
本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种晶圆偏心的检测方法。
背景技术
在集成电路芯片制造行业中，等离子体处理作为较为常用的方法，一般会要求待处理晶圆处于等离子体的处理中心，以得到较好的均匀性和片间一致性。此外，随着制程关键尺寸的不断缩小，晶圆的边缘缺陷对器件良率的影响日趋严重，采用等离子体处理晶圆边缘的技术难点之一便是如何使晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心对齐，以改善均匀性。
尽管可以通过改变工艺参数调节晶圆边缘刻蚀的均匀性，但是无法消除晶圆的几何中心与等离子体的处理中心偏移所造成的不均匀性影响。另外，还可以采用一定的手段使晶圆的几何中心与基片载台等硬件的中心在一定程度上对齐，但该种方式中晶圆的几何中心与硬件中心对齐时仍然有可能存在晶圆的几何中心与等离子体的处理中心无法对齐的问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种晶圆偏心的检测方法，能够解决当前调节方式无法保证晶圆的几何中心与等离子体的处理中心对齐的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
本申请实施例提供了一种晶圆偏心的检测方法，应用于边缘刻蚀腔室，所述检测方法包括：
刻蚀步骤：将所述晶圆置于所述边缘刻蚀腔室中进行边缘刻蚀工艺，确定已刻蚀晶圆上不同直径的多个采样点的刻蚀速率；
选取第一目标采样点和第二目标采样点步骤：在所述已刻蚀晶圆上选取预设半径值的采样圆为基准采样圆，在所述基准采样圆上选取刻蚀速率最大和刻蚀速率最小的两个采样点，其中一个采样点为第一目标采样点，另一个采样点为第二目标采样点；
确定第三目标采样点步骤：根据所述第一目标采样点的刻蚀速率，以及与所述第二目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，将满足所述第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第三目标采样点，确定所述第三目标采样点所在采样圆的半径值；
选取第四目标采样点步骤：根据所述第三目标采样点的刻蚀速率，以及与所述第二目标采样点和所述第三目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第二预设要求的刻蚀速率，并将位于所述第三目标采样点周围且满足所述第二预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第四目标采样点，确定所述第四目标采样点所在采样圆的半径值；
确定第五目标采样点步骤：在所述第三目标采样点与所述第四目标采样点之间选取与所述第一目标采样点的刻蚀速率相同的第五目标采样点；
确定第五目标采样点所在采样圆的半径值步骤：根据所述第三目标采样点所在采样圆的半径值、所述第四目标采样点所在采样圆的半径值、所述第三目标采样点的刻蚀速率、所述第四目标采样点的刻蚀速率以及第一预设函数，确定所述第五目标采样点所在采样圆的半径值；
确定偏差半径值步骤：以所述第一目标采样点为参考采样点，根据第二预设函数确定所述晶圆的几何中心与所述边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差半径。
本申请实施例提供的晶圆偏心检测方法，可以在晶圆的边缘刻蚀工艺过程中判断晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心是否对中，并给出晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差，以便于后续教导用于传输晶圆的机械传输机构对晶圆进行纠偏，以提高晶圆在边缘刻蚀腔室中的位置精度，进而改善晶圆边缘刻蚀的均匀性。
附图说明
图1为本申请实施例公开的晶圆偏心的检测方法的流程图；
图2为本申请实施例公开的在基准采样圆上选取八个采样点的示意图；
图3为本申请实施例公开的在多个采样圆上分别确定各目标采样点的示意图；
图4为图3中点A、点F和点F1处的局部放大图；
图5为图3中点B、点D和点D1处的局部放大图；
图6为本申请实施例公开的在第一目标采样点与第二目标采样点位于同一直径上的情况下，晶圆的几何中心相对于边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差方向的示意图；
图7为本申请实施例公开的在第一目标采样点与第二目标采样点位于不同直径上的情况下，晶圆的几何中心相对于刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差方向的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。
如图1至图7，本申请实施例公开了一种晶圆偏心的检测方法，用于对晶圆的几何中心相对于边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的位置偏差进行检测，以便于使几何中心与处理中心对齐，从而改善晶圆边缘刻蚀的均匀性。
所公开的晶圆偏心的检测方法包括：
刻蚀步骤：将晶圆置于边缘刻蚀腔室中进行边缘刻蚀工艺，确定已刻蚀晶圆上不同直径的多个采样点的刻蚀速率。
具体地，在晶圆的边缘区域选取多个采样圆，且多个采样圆的半径值均不同。可选地，可以在晶圆上选取半径值分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的九个采样圆。当然，不仅限于该九个采样圆，还可以选取其他半径值的采样圆。另外，以半径值为150mm的晶圆为例，晶圆的边缘区域可以定义为148mm～150mm，此时，多个采样圆的半径值均位于148mm～150mm的范围内。
从每个不同直径的采样圆上分别选取多个采样点，并检测晶圆在各个采样点处的初始厚度，该初始厚度作为前值。可选地，可以在每个不同直径的采样圆上选取八个采样点，分别是ER1、ER2、ER3、ER4、ER5、ER6、ER7、ER8，当然，不仅限于该八个采样点，还可以选取其他采样点。
各采样点对应的坐标及各自所在采样圆的半径值(即，各采样点距晶圆的几何中心的距离)可以参考表1。其中，R表示采样点距晶圆的几何中心的距离，X、Y表示采样点在R距离情况下的直角坐标位置。
表1各采样点对应的坐标值及所在采样圆的半径值
Figure BDA0003672972800000041
Figure BDA0003672972800000051
上述各采样点反映到晶圆上的具体位置如图2所示。
将晶圆传输至边缘刻蚀腔室内，以对晶圆的边缘区域进行刻蚀工艺。
刻蚀工艺结束后，检测已刻蚀晶圆在上述各个采样点处刻蚀后的厚度，作为后值。
根据各采样点在刻蚀之前的厚度(即，前值)与刻蚀之后的厚度(即，后值)，确定出已刻蚀晶圆在每个采样点处的刻蚀速率(V)。其中，已刻蚀晶圆在每个采样点处的刻蚀速率的计算公式为：
V＝(晶圆刻蚀前厚度-晶圆刻蚀后厚度)/刻蚀时间。
根据刻蚀速率的计算公式计算出表1中晶圆在每个采样点处的刻蚀速率数据，如表2所示。
图2纠偏前各采样圆上八个采样点处的刻蚀速率及刻蚀均匀性
R ER1 ER2 ER3 ER4 ER5 ER6 ER7 ER8 均匀性
R9＝149.6 12911.07 15375.60 16850.80 18658.30 17845.90 17985.30 16892.50 13879.85 17.0％
R8＝149.4 7995.41 8344.64 11197.80 15415.61 14782.76 14796.15 11972.53 9436.07 31.6％
R7＝149.2 3419.76 2988.91 3258.03 5723.20 6991.92 8222.58 6795.53 4946.57 49.4％
R6＝149 2388.09 1888.75 1884.72 3721.93 4980.44 6402.34 5240.50 3580.75 60.1％
R5＝148.8 936.19 607.69 573.71 1717.72 2577.18 3687.94 2961.09 2006.90 82.7％
R4＝148.6 260.88 152.95 147.68 604.36 1314.83 2010.96 1650.23 883.99 106.1％
R3＝148.4 68.70 41.74 40.50 176.71 536.69 1018.53 695.45 273.51 137.2％
R2＝148.2 21.04 15.64 16.13 54.39 183.25 373.85 208.61 77.26 150.8％
R1＝148 11.95 10.44 11.32 21.43 63.68 121.50 61.07 25.19 136.0％
此处需要说明的是，上述均匀性可以根据相关技术获知，本申请实施例中对此不作详细阐述。
本申请实施例中，为了更容易理解检测方法，给出以下两个条件：
第一、在理想情况下，边缘刻蚀腔室中的等离子体的分布是径向均匀的，也即，相对于边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心相同半径值的多个采样点，刻蚀速率是相同的；
第二、对于晶圆上某一采样点，距离该采样点足够近的半径范围内的刻蚀速率是线性的。
基于上述两个条件，下面将对检测方法进行更进一步地阐述，具体为：
选取第一目标采样点和第二目标采样点步骤：首先，在晶圆上的多个采样圆中选取预设半径值的采样圆为基准采样圆，且在该基准采样圆上选取刻蚀速率最大的采样点和刻蚀速率最小的采样点，而刻蚀速率最大的采样点与刻蚀速率最小的采样点中的一者为第一目标采样点，另一者为第二目标采样点。
一些实施例中，可以选取位于中间的R5作为预设半径值，将半径值为R5的采样圆作为基准采样圆。如表2所示，R5＝148.8mm。当然，还可以选取其他半径值的采样圆作为基准采样圆，本申请实施例对此不作具体限定。
根据表2中记载的数据可知，半径值为R5的基准采样圆上，刻蚀速率最大的采样点对应于ER6，该采样点记为A点：(R5，ER6)，其刻蚀速率为3687.94；而刻蚀速率最小的采样点对应于ER3，该采样点记为B点：(R5，ER3)，其刻蚀速率为573.71。
此处需要说明的是，上述第一目标采样点可以为A点，此时，第二目标采样点为B点；当然，还可以相反，第一目标采样点为B点，第二目标采样点为A点。
确定第三目标采样点步骤：根据第一目标采样点的刻蚀速率，以及与第二目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，并将满足第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第三目标采样点，确定第三目标采样点所在采样圆的半径值。
上述与第二目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点可以理解为：各采样点均位于经过第二目标采样点与晶圆的几何中心的直线上，而各个采样点与第二目标采样点的半径值均不同，此时，各采样点与第二目标采样点可以在经过第二目标采样点和晶圆的几何中心的直线上间隔排布，具体为，各采样点与第二目标采样点对应设置于R1～R9的采样圆上，并在同一条半径上。
进一步地，从与第二目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值采样圆上的采样点的刻蚀速率中选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，将满足第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第三目标采样点，从而实现了对第三目标采样点的确定。需要说明的是，此处的第一预设要求将在下述内容进行详细阐述。
确定第四目标采样点步骤：根据第三目标采样点的刻蚀速率，以及与第二目标采样点和第三目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第二预设要求的刻蚀速率，并将位于第三目标采样点周围且满足第二预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第四目标采样点，确定第四目标采样点所在采样圆的半径值。
可选地，第四目标采样点所在的采样圆可以与第三目标采样点所在的采样圆相邻，具体可以是，第四目标采样点所在的采样圆位于第三目标采样点所在的采样圆的外侧或者内侧。除此以外，还需要使第四目标采样点的刻蚀速率满足第二预设要求。
基于上述设置，可以确定出第四目标采样点所在的采样圆，从而获知第四采样点所在的采样圆的半径值，与此同时，还可以获知第四目标采样点的刻蚀速率。
确定第五目标采样点步骤：在第三目标采样点与第四目标采样点之间选取与第一目标采样点的刻蚀速率相同的采样点作为第五目标采样点。
此处需要说明的是，根据上述第一个条件可知，相对于边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心相同半径值的多个采样点的刻蚀速率是相同的，此种情况下，当第一目标采样点的刻蚀速率介于第三目标采样点与第四目标采样点之间时，第三目标采样点和第四目标采样点之间必然存在一个与第一目标采样点刻蚀速率相同的采样点，该采样点记为第五目标采样点。
确定第五目标采样点所在采样圆的半径值步骤：根据第三目标采样点所在采样圆的半径值、第四目标采样点所在采样圆的半径值、第三目标采样点的刻蚀速率、第四目标采样点的刻蚀速率以及第一预设函数，确定第五目标采样点所在采样圆的半径值。
此处需要说明的是，由于第四目标采样点位于第三目标采样点周围，可以理解为，第四目标采样点距离第三目标采样点的距离足够近，此时，根据上述第二个条件可知，在第三目标采样点与第四目标采样点之间的范围内，刻蚀速率是线性的，此种情况下，第一预设函数可以为线性函数。由于第五目标采样点位于第三目标采样点与第四目标采样点之间，由此，可以根据该线性关系计算出第五目标采样点所在采样圆的半径值。
确定偏差半径值步骤：以第一目标采样点为参考采样点，根据第二预设函数确定晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差半径值。
除了上述步骤之外，检测方法还可以包括纠偏步骤：根据偏差半径值对待刻蚀晶圆进行纠偏，使待刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心对齐，以保证待刻蚀晶圆的位置精度，进而可以改善待刻蚀晶圆刻蚀的均匀性。
本申请实施例提供的检测方法可以在晶圆的边缘刻蚀工艺过程中判断晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室的处理中心是否对中，并给出晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室的处理中心的偏差，以便于后续教导用于传输晶圆的机械传输机构对晶圆进行纠偏，以提高晶圆在边缘刻蚀腔室中的位置精度，进而改善晶圆边缘刻蚀的均匀性。
本申请实施例中，选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，包括：
第二目标采样点所在的半径上，从不同半径值的采样圆上对应的各采样点的刻蚀速率中，选取出与第一目标采样点的刻蚀速率之差的绝对值最小的刻蚀速率。
可以理解的是，可以根据表2记载的数据筛选出满足第一预设要求的刻蚀速率，相应地，可以确定满足第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点的坐标值、所在采样圆的半径值等，从而可以实现对第三目标采样点的确定。
选取出刻蚀速率与第一目标采样点的刻蚀速率之差的绝对值最小的采样点，并将该采样点作为第三目标采样点，根据边缘刻蚀工艺结果(具体参考表2)确定第三目标采样点的刻蚀速率和所在采样圆的半径值。
本申请实施例中，选取出满足第二预设要求的刻蚀速率，包括：
从不同半径值的各个采样圆中选取出与第三目标采样点所在采样圆相邻的采样圆，并使第一目标采样点的刻蚀速率介于同时位于相邻的采样圆上以及位于第二目标采样点所在半径上的采样点的刻蚀速率，和第三目标采样点的刻蚀速率之间。
可以理解的是，与第三目标采样点所在采样圆相邻的采样圆有两个，其中一个位于第三目标采样点所在采样圆的外侧，另一个在内侧。具体选取外侧采样圆上的采样点还是选取内侧采样圆上的采样点需要根据表2中记载的数据来确定。
上述同时位于相邻的采样圆上以及位于第二目标采样点所在半径上的采样点可以理解为：相邻的采样圆与第二目标采样点所在的半径的交点即为所需的采样点。然而，与第三目标采样点所在采样圆相邻的采样圆有两个，即，位于外侧的采样圆或位于内侧的采样圆。
为了确定第四目标采样点的具体位置，还需要满足第二预设要求的刻蚀速率，从而可以确定第四目标采样点的最终位置，也即，确定第四目标采样点位于外侧采样圆与第二目标采样点所在半径的交点，还是位于内侧采样圆与第二目标采样点所在半径的交点。
本申请实施例中，第一预设函数为：
(RP5-RP3)/(VP5-VP3)＝(RP4-RP3)/(VP4-VP3)；
其中，RP3为第三目标采样点所在采样圆的半径值，RP4为第四目标采样点所在采样圆的半径值，RP5为第五目标采样点所在采样圆的半径值，VP3为第三目标采样点的刻蚀速率，VP4为第四目标采样点的刻蚀速率，VP5为第五目标采样点的刻蚀速率。
根据第一预设函数可知：
RP5＝RP3+(RP4-RP3)*(VP5-VP3)/(VP4-VP3)；
基于上述方程式可以计算出第五目标采样点所在采样圆的半径值。
此处需要说明的是，第五目标采样点的刻蚀速率与第一目标采样点的刻蚀速率相同，第三目标采样点所在采样圆的半径值、第四目标采样点所在采样圆的半径值、第三目标采样点的刻蚀速率和第四目标采样点的刻蚀速率均可以从表2中查询。因此，可以计算出第五目标采样点所在采样圆的半径值。
根据上述第一个条件可知，由于相对于边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心相同半径值的多个采样点的刻蚀速率相同，而本申请实施例中，第一目标采样点与第五目标采样点的刻蚀速率相同，由此可知，第一目标采样点和第五目标采样点各自距离边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心的距离相等。
本申请实施例中，第二预设函数为：
G0＝[|RP1-RP3|+(RP5-RP3)]/2；
其中，RP1为第一目标采样点所在采样圆的半径值，RP3为第三目标采样点所在采样圆的半径值，RP5为第五目标采样点所在采样圆的半径值；G0为已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差半径值。
根据第二预设函数可以计算出已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差半径值。
本申请实施例中，第一目标采样点和第二目标采样点中，一者的刻蚀速率最大，另一者的刻蚀速率最小。
其中，在第一种情况下，第一目标采样点的刻蚀速率最大，而第二目标采样点的刻蚀速率最小。此时，根据最大的刻蚀速率，以及与刻蚀速率最小的采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，并将满足第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第三目标采样点。
在第一种情况下，确定偏差半径值步骤包括：
以刻蚀速率最大的采样点为参考采样点，根据第二预设函数确定已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的第一偏差半径值。
以半径值为R5的采样圆为基准采样圆为例进行详细阐述，具体如下：
基于表2可知，在半径值为R5的采样圆上选取刻蚀速率最大的采样点为第一目标采样点，即为，A点：(R5，ER6)，刻蚀速率最小的采样点为第二目标采样点，即为，B点：(R5，ER3)；在B点所在的半径上，按照第一预设要求从不同半径值的采样圆上选取第三目标采样点D：(Rx，ER3)，即，与ER3相对应且位于R1～R9的采样圆上的每个采样点的刻蚀速率，均与A点的刻蚀速率作差并使绝对值最小。由表2中的数据可知，与ER3相对应并位于R7的采样圆上的采样点的刻蚀速率，与A点的刻蚀速率作差并使绝对值最小，如此，D点为(R7，ER3)，即，D点所在采样圆的半径值为R7，对应于ER3。
进一步地，与D点所在采样圆相邻的采样圆的半径值为R6和R8，其中，半径值为R6的采样圆位于D点所在采样圆的内侧，半径值为R8的采样圆位于D点所在采样圆的外侧。由此可知，第四目标采样点位于半径值为R6的采样圆上或半径值为R8的采样圆上。
与此同时，还需要满足第一目标采样点的刻蚀速率介于第三目标采样点的刻蚀速率与第四目标采样点的刻蚀速率之间。基于表2记载的数据可知，位于半径值为R8的采样圆上的采样点的刻蚀速率为11197.80，而位于半径值为R7的采样圆上的采样点的刻蚀速率为3258.03，A点所在采样圆的半径值为3687.94。由此可知，位于半径值为R8的采样圆上的采样点的刻蚀速率第二预设要求，如此，第四目标采样点记为D1点：(R8，ER3)，即，D1点所在采样圆的半径值为R8，对应于ER3。
根据表2记载的数据可知，D点处的刻蚀速率为3258.03，D1点处的刻蚀速率为11197.80，A点处的刻蚀速率为3687.94，由此可知，A点处的刻蚀速率位于D点处的刻蚀速率与D1点处的刻蚀速率之间，也即，在D点与D1点之间存在一个A1点，使得A1点的刻蚀速率与A点的刻蚀速率相同，均为3687.94。
本申请实施例中，RD＝149.2，RD1＝149.4，VD＝3258.03，VD1＝11197.80，VA＝VA1＝3687.94。
将上述各数值带入第二预设函数，得出第一偏差半径值G＝0.2054。
同理，在第二种情况下，第一目标采样点的刻蚀速率最小，而第二目标采样点的刻蚀速率最大。此时，根据最小的刻蚀速率，以及与刻蚀速率最大的采样点位于同一半径上且位于不同半径值采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，并将满足第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第三目标采样点。
在第二种情况下，确定偏差半径值步骤包括：
以刻蚀速率最小的采样点为参考采样点，根据第二预设函数确定已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的第二偏差半径值。
同样以半径值为R5的采样圆为基准采样圆为例进行详细阐述，具体如下：
基于表2可知，在半径值为R5的采样圆上选取刻蚀速率最小的采样点为第一目标采样点，即为，B点：(R5，ER3)，刻蚀速率最大的采样点为第二目标采样点，即为，A点：(R5，ER6)；在A点所在的半径上，按照第一预设要求从不同半径值的采样圆上选取第三目标采样点F：(Rx，ER6)，即，与ER6相对应且位于R1～R9的采样圆上的每个采样点的刻蚀速率，均与B点的刻蚀速率作差并使绝对值最小。由表2中的数据可知，与ER6相对应并位于R2的采样圆上的采样点的刻蚀速率，与B点的刻蚀速率作差并使绝对值最小，如此，F点为(R2，ER6)，即，F点所在采样圆的半径值为R2，对应于ER6。
进一步地，与F点所在采样圆相邻的采样圆的半径值为R1和R3，其中，半径值为R1的采样圆位于F点所在采样圆的内侧，半径值为R3的采样圆位于F点所在采样圆的外侧。由此可知，第四目标采样点位于半径值为R1的采样圆上或半径值为R3的采样圆上。
与此同时，还需要满足第一目标采样点的刻蚀速率介于第三目标采样点的刻蚀速率与第四目标采样点的刻蚀速率之间。基于表2记载的数据可知，位于半径值为R3的采样圆上的采样点的刻蚀速率为1018.53，位于半径值为R2的采样圆上的采样点的刻蚀速率为373.85，B点所在采样圆的半径值为573.71，
由此可知，位于半径值为R3的采样圆上的采样点的刻蚀速率满足第二预设要求，如此，第四目标采样点为F1点：(R3，ER6)，即，F1点所在采样圆的半径值为R3，对应于ER6。
根据表2记载的数据可知，F点处的刻蚀速率为373.85，F1点处的刻蚀速率为1018.53，B点处的刻蚀速率为573.71，由此可知，B点处的刻蚀速率位于F点处的刻蚀速率与F1点处的刻蚀速率之间，也即，在F点与F1点之间存在一个B1点，使得B1点的刻蚀速率与B点的刻蚀速率相同，均为573.71。
本申请实施例中，RF＝148.2，RF1＝148.4，VF＝373.85，VF1＝1018.53，
VB＝VB1＝573.71。
将上述各数值带入第二预设函数，得出第二偏差半径H＝0.269。
本申请实施例中，根据第一偏差半径值和第二偏差半径值确定已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏移量，并根据该偏移量对晶圆进行纠偏。
在一些实施例中，第一目标采样点与第二目标采样点位于基准采样圆的同一几何中心的直线上，也即，AOB三点位于同一几何中心的直线上，此时，已刻蚀晶圆的几何中心相对于边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心的偏移量为：
K＝(G+H)/2；
其中，G为第一偏差半径值，H为第二偏差半径值。
已刻蚀晶圆的几何中心相对于边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心的偏移方向为，自已刻蚀晶圆的几何中心朝向第一目标采样点的方向，或者，自已刻蚀晶圆的几何中心朝向第二目标采样点的方向。
由此可以计算出偏移量为K＝0.2372。
偏移方向为：沿直径AOB朝向OB方向，如图6所示。
在另一些实施例中，第一目标采样点与第二目标采样点各自位于基准采样圆的不同几何中心的直线上，也即，AOB三点不在同一几何中心的直线上，此时，设定第一目标采样点所在的直径与预设方向之间成θ1夹角，且θ1≠0；第二目标采样点所在的直径与预设方向之间成θ2夹角，且θ2≠0；且θ1+θ2≠180°。
基于上述情况，在预设方向上，已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏移量为：
K1＝(G*cosθ1+H*cosθ2)/2；
在垂直于预设方向上，已刻蚀晶圆的几何中心与刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏移量为：
K2＝(G*sinθ1+H*sinθ2)/2；
其中，G为第一偏差半径值，H为第二偏差半径值。
由此，可以在预设方向和垂直于预设方向上分别根据各自的偏移量进行纠偏，以使已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心对齐。
可选地，预设方向可以为水平方向，此时，垂直于预设方向即为竖直方向。
如图7所示，图中的向量OS和OM的代数值分别为上述G和H；建立直角坐标系，以晶圆的几何中心O为坐标系原点，沿水平OL方向分解向量OS可得两个正交向量OP和PS，沿OL方向分解向量OM可得两个正交向量ON和NM。
如此，在水平OL方向上，晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏移量为上述K1；在竖直PS或NM方向上，晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏移量为上述K2。
此处需要说明的是，当θ1+θ2＝180°时，AOB三点即位于同一几何中心的直线上。
本申请实施例中，根据晶圆偏心的检测方法对晶圆进行纠偏后，得到各采样点处的刻蚀速率及均匀性，具体详见表3。
图3纠偏后各采样圆上八个采样点处的刻蚀速率及刻蚀均匀性
R ER1 ER2 ER3 ER4 ER5 ER6 ER7 ER8 均匀性
149.6 16393.10 16892.12 19135.66 20014.02 18593.21 17281.08 16755.48 16284.23 10.6％
149.4 10215.53 11189.58 13506.59 14560.63 12855.66 11281.10 10650.38 10084.88 19.0％
149.2 5795.52 5833.06 5727.04 6158.76 6107.86 6183.34 6194.83 6016.27 3.9％
149 3761.98 3679.34 3368.86 3617.24 3751.91 4023.29 4105.94 4014.35 9.7％
148.8 1930.10 1820.37 1682.99 1752.79 1818.82 2020.79 2101.52 2085.21 11.0％
148.6 942.93 873.41 658.59 736.79 864.39 1002.18 1053.11 1055.86 22.1％
148.4 388.19 369.40 265.23 302.81 372.25 468.52 473.75 485.50 28.2％
148.2 123.10 113.64 97.79 107.44 122.10 147.98 150.26 150.53 20.8％
148 45.84 39.70 40.57 43.15 44.31 48.72 53.51 52.01 15.0％
对比表2和表3中数据可知，在半径值为R5的采样圆上，纠偏前晶圆的刻蚀均匀性为82.7％，而纠偏后晶圆的刻蚀均匀性为11.0％。由此可见，采用本申请实施例中的检测方法可以有效地检测出已刻蚀晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差，以便于对待刻蚀晶圆进行纠偏，从而可以提升待刻蚀晶圆边缘刻蚀的均匀性。
综上所述，本申请实施例能够计算出晶圆的几何中心与边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心之间的偏移量，从而改善晶圆边缘刻蚀的均匀性，并且对半导体工艺设备的配置优化具有重要意义。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (11)

1.一种晶圆偏心的检测方法，应用于边缘刻蚀腔室，其特征在于，所述检测方法包括：
刻蚀步骤：将所述晶圆置于所述边缘刻蚀腔室中进行边缘刻蚀工艺，确定已刻蚀晶圆上不同直径的多个采样点的刻蚀速率；
选取第一目标采样点和第二目标采样点步骤：在所述已刻蚀晶圆上选取预设半径值的采样圆为基准采样圆，在所述基准采样圆上选取刻蚀速率最大和刻蚀速率最小的两个采样点，其中一个采样点为第一目标采样点，另一个采样点为第二目标采样点；
确定第三目标采样点步骤：根据所述第一目标采样点的刻蚀速率，以及与所述第二目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，将满足所述第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第三目标采样点，确定所述第三目标采样点所在采样圆的半径值；
确定第四目标采样点步骤：根据所述第三目标采样点的刻蚀速率，以及与所述第二目标采样点和所述第三目标采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足第二预设要求的刻蚀速率，并将位于所述第三目标采样点周围且满足所述第二预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为第四目标采样点，确定所述第四目标采样点所在采样圆的半径值；
确定第五目标采样点步骤：在所述第三目标采样点与所述第四目标采样点之间选取与所述第一目标采样点的刻蚀速率相同的采样点作为第五目标采样点；
确定第五目标采样点所在采样圆的半径值步骤：根据所述第三目标采样点所在采样圆的半径值、所述第四目标采样点所在采样圆的半径值、所述第三目标采样点的刻蚀速率、所述第四目标采样点的刻蚀速率以及第一预设函数，确定所述第五目标采样点所在采样圆的半径值；
确定偏差半径值步骤：以所述第一目标采样点为参考采样点，根据第二预设函数确定所述晶圆的几何中心与所述边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差半径值。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述选取出满足第一预设要求的刻蚀速率，包括：
所述第二目标采样点所在的半径上，从不同半径值的采样圆上对应的各采样点的刻蚀速率中，选取出与所述第一目标采样点的刻蚀速率之差的绝对值最小的刻蚀速率。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述选取出满足第二预设要求的刻蚀速率，包括：
从不同半径值的各个采样圆中选取出与所述第三目标采样点所在采样圆相邻的采样圆，并使所述第一目标采样点的刻蚀速率介于同时位于所述相邻的采样圆上以及位于所述第二目标采样点所在半径上的采样点的刻蚀速率，和所述第三目标采样点的刻蚀速率之间。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一预设函数为：(RP5-RP3)/(VP5-VP3)＝(RP4-RP3)/(VP4-VP3)；
其中，RP3为第三目标采样点所在采样圆的半径值；
RP4为第四目标采样点所在采样圆的半径值；
RP5为第五目标采样点所在采样圆的半径值；
VP3为第三目标采样点的刻蚀速率；
VP4为第四目标采样点的刻蚀速率；
VP5为第五目标采样点的刻蚀速率。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第二预设函数为：G0＝[|RP1-RP3|+(RP5-RP3)]/2；
其中，RP1为第一目标采样点所在采样圆的半径值；
RP3为第三目标采样点所在采样圆的半径值；
RP5为第五目标采样点所在采样圆的半径值；
G0为所述已刻蚀晶圆的几何中心与所述边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏差半径值。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第一种情况下，所述第一目标采样点的刻蚀速率最大，所述第二目标采样点的刻蚀速率最小；
所述确定第三目标采样点步骤，包括：
根据最大的刻蚀速率，以及与刻蚀速率最小的采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足所述第一预设要求的刻蚀速率，并将满足所述第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为所述第三目标采样点。
在第二种情况下，所述第一目标采样点的刻蚀速率最小，所述第二目标采样点的刻蚀速率最大；
所述确定第三目标采样点步骤，包括：
根据最小的刻蚀速率，以及与刻蚀速率最大的采样点位于同一半径上且位于不同半径值的采样圆上的采样点的刻蚀速率，选取出满足所述第一预设要求的刻蚀速率，并将满足所述第一预设要求的刻蚀速率所对应的采样点作为所述第三目标采样点。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，在所述第一种情况下，所述确定偏差半径值步骤，包括：
以刻蚀速率最大的采样点为参考采样点，根据所述第二预设函数确定所述已刻蚀晶圆的几何中心与所述边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的第一偏差半径值；
在所述第二种情况下，所述确定偏差半径值步骤，包括：
以刻蚀速率最小的采样点为参考采样点，根据所述第二预设函数确定所述已刻蚀晶圆的几何中心与所述边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的第二偏差半径值；
根据所述第一偏差半径值和所述第二偏差半径值确定所述已刻蚀晶圆的几何中心与所述边缘刻蚀腔室中等离子体的处理中心的偏移量。
8.据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在所述第一目标采样点与所述第二目标采样点各自位于所述基准采样圆的不同几何中心的直线上的情况下，
K1＝(G*cosθ1+H*cosθ2)/2，K2＝(G*sinθ1+H*sinθ2)/2；
其中，G为第一偏差半径值，H为第二偏差半径值，θ1为第一目标采样点所在的直线与预设方向之间的夹角，θ2为第二目标采样点所在的直线与预设方向之间的夹角，K1为在预设方向上的偏移量，K2为在垂直于预设方向上的偏移量。
9.据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述第一目标采样点与所述第二目标采样点位于所述基准采样圆的同一几何中心的直线上的情况下，所述已刻蚀晶圆的几何中心相对于所述边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心的偏移量为：
K＝(G+H)/2；
其中，G为第一偏差半径值，H为第二偏差半径值；
所述已刻蚀晶圆的几何中心相对于所述边缘刻蚀腔室中的等离子体的处理中心的偏移方向为自所述已刻蚀晶圆的几何中心朝向所述第一目标采样点的方向，或者，自所述已刻蚀晶圆的几何中心朝向所述第二目标采样点的方向。
10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述刻蚀步骤包括：
在待刻蚀晶圆的边缘区域上选取多个不同半径值的采样圆，从每个所述采样圆上分别选取多个采样点，检测所述晶圆在各个所述采样点处的初始厚度；
检测所述已刻蚀晶圆在各个所述采样点处刻蚀后的厚度；
确定出每个所述采样点的刻蚀速率。
11.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括纠偏步骤：根据所述偏差半径值对待刻蚀晶圆进行纠偏。
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