用于無(wú)圖案硅片測(cè)量的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種能夠?qū)杵M(jìn)行精確定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橢圓偏振技術(shù)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體生產(chǎn)行業(yè)中，以其無(wú)損、高速等特點(diǎn)，成為硅片表 面材料特征和光學(xué)關(guān)鍵尺寸的測(cè)量的主要技術(shù)。
[0003] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，集成元件的關(guān)鍵尺寸從1ym進(jìn)步到22nm，相應(yīng)的對(duì)橢偏 測(cè)量的精確性和重復(fù)性要求已經(jīng)到達(dá)0.01 A量級(jí)。對(duì)于無(wú)圖案硅片，它的表面薄膜的厚度 的不均勻性遠(yuǎn)超過(guò)〇.〇1人量級(jí)。因此，即使測(cè)量光束在硅片表面定位位置有微小差別，實(shí) 際測(cè)量結(jié)果就可能會(huì)相對(duì)〇.〇1人有數(shù)量級(jí)的變化。最終導(dǎo)致測(cè)量的重復(fù)性很差。
[0004]目前測(cè)量無(wú)圖案硅片，通過(guò)對(duì)硅片凹口做簡(jiǎn)單的機(jī)械定位后即上片開(kāi)始測(cè)量。而 過(guò)程中產(chǎn)生的硅片平移和轉(zhuǎn)動(dòng)誤差不做考慮，因此必然會(huì)導(dǎo)致每次測(cè)量時(shí)光束的測(cè)量位置 偏差過(guò)大，測(cè)量重復(fù)性無(wú)法保證的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于以上考慮，如果提出一種具有高測(cè)量重復(fù)性的硅片測(cè)量方法與設(shè)備，將是非 常有利的。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于無(wú)圖案硅片測(cè)量的定位方法，其特征在于，包括： A.確定所述硅片的至少三個(gè)參考點(diǎn)，并獲取相應(yīng)的所述參考點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)所述至少三個(gè) 參考點(diǎn)確定所述娃片的圓心與半徑；B.根據(jù)所述娃片的定位結(jié)構(gòu)與所述已經(jīng)確定的圓心， 確定所述硅片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0007] 如此，通過(guò)確定的參考點(diǎn)便可以擬合出硅片的圓心的坐標(biāo)與半徑的長(zhǎng)度。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟A中還包括：對(duì)所述硅片聚焦，將自所述硅片 中心沿半徑方向、光強(qiáng)值下降的點(diǎn)作為所述參考點(diǎn)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述參考點(diǎn)為三個(gè)，并且分別位于所述硅片半徑方向 0°、120°、240° 的邊緣上。
[0010] 如此，可以僅用三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)確定圓心與半徑，降低了計(jì)算的復(fù)雜度，也有益于實(shí) 現(xiàn)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟A中還包括：在所述硅片的邊緣處選取至少 三個(gè)參考圖形，并獲取所述參考圖形的坐標(biāo)，將所述參考圖形的坐標(biāo)作為所述參考點(diǎn)的坐 標(biāo)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述硅片的邊緣處對(duì)所述參考圖形進(jìn)行識(shí)別，以獲 取所述參考圖形的坐標(biāo)，進(jìn)而確定所述硅片的圓心坐標(biāo)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述參考圖形為三個(gè)，并且分別位于所述硅片的半徑 方向0°、120°、240的邊緣處。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述定位結(jié)構(gòu)為所述硅片邊緣處的凹口。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，選取所述凹口兩側(cè)中的至少一側(cè)的弧線段作為待識(shí)別 圖形，并確定所述凹口兩側(cè)圖案的坐標(biāo)。
[0016]如此，通過(guò)凹口兩側(cè)圖案的坐標(biāo)（XpyJ、（xK,yK)、娃片的半徑以及圓心的坐標(biāo)（xQ, y〇)便可以確定硅片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，選取所述凹口兩側(cè)中曲率較大的弧線段作為所述待識(shí) 別圖形。
[0018] 如此，能夠保證下次識(shí)別時(shí)，位置不會(huì)偏移，即能夠更加精確地確定待識(shí)別圖形的 的坐標(biāo)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，識(shí)別所述凹口兩側(cè)與所述硅片邊緣相接的點(diǎn)的坐標(biāo)， 并根據(jù)所述圓心的坐標(biāo)確定所述硅片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0020] 本發(fā)明通過(guò)在硅片的邊緣處選擇相應(yīng)的參考點(diǎn)，進(jìn)而確定硅片的圓心與半徑，從 而得出硅片的平移、轉(zhuǎn)動(dòng)的程度，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在測(cè)量硅片時(shí)，具有良好測(cè)量精度，從而提升 了系統(tǒng)的測(cè)量的重復(fù)性。
[0021] 本發(fā)明的各個(gè)方面將通過(guò)下文的具體實(shí)施例的說(shuō)明而更加清晰。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 通過(guò)參照附圖閱讀以下所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
[0023] 圖1為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅片平移示意圖；
[0024] 圖2為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅片平移和轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖。
[0025] 在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的裝置（模塊） 或步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所 附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在 窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他 實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本 發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
[0027] 當(dāng)對(duì)硅片進(jìn)行測(cè)量時(shí)，硅片在上片過(guò)程中主要有以下兩個(gè)因素造成測(cè)試重復(fù)性低 的問(wèn)題：
[0028] 1、硅片上片的平移，即本次上片硅片圓心在系統(tǒng)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)值；
[0029] 2、硅片上片的轉(zhuǎn)動(dòng)，即本次上片硅片轉(zhuǎn)過(guò)的微小角度0。
[0030] 本發(fā)明主要對(duì)硅片上片的位置這兩個(gè)方面的微小變化做出精確測(cè)量。
[0031] 首先，對(duì)如何確定硅片上片的平移進(jìn)行闡述，圖1為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅片平 移的示意圖，由圖1可知，硅片圓心坐標(biāo)從參考坐標(biāo)軸的0點(diǎn)平移到點(diǎn)（Xd)，即圓心在X、 Y軸上分別產(chǎn)生了AX和AY的變化，若不考慮硅片的平移，硅片測(cè)量的重復(fù)性很差。
[0032] 本發(fā)明提出兩種方案對(duì)硅片的圓心坐標(biāo)進(jìn)行修正。
[0033] 方案一：利用測(cè)量裝置中的聚焦光學(xué)信號(hào)確定圓心坐標(biāo)。
[0034] 一般地，測(cè)量系統(tǒng)中已有的聚焦系統(tǒng)可以為擬合硅片圓心坐標(biāo)提供可測(cè)量參數(shù)。 具體說(shuō)，就是聚焦系統(tǒng)記錄的反射光強(qiáng)數(shù)值是變化的，當(dāng)硅片在聚焦系統(tǒng)的焦點(diǎn)附近，聚焦 系統(tǒng)記錄的從硅片表面的反射光很強(qiáng)，除此以外，聚焦系統(tǒng)記錄的反射光很弱，以此可以確 定硅片的邊緣。
[0035] 也就是說(shuō)，硅片測(cè)量設(shè)備中都需要將測(cè)量位置聚焦到測(cè)量光束下，保證測(cè)量光束 在硅片上的光斑面積最小。聚焦系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)一般取光強(qiáng)或者聚焦誤差信號(hào)。其特點(diǎn)是： 硅片處于聚焦位置附近時(shí)，當(dāng)聚焦信號(hào)光遇到硅片時(shí)，反射光能夠進(jìn)入相應(yīng)的光譜儀，因此 能夠讀取到較大的光強(qiáng)值；聚焦信號(hào)光沒(méi)有遇到硅片時(shí)，從測(cè)量底板反射的光線無(wú)法進(jìn)入 相應(yīng)光譜儀，因此光譜儀記錄的光強(qiáng)幾乎為0。
[0036] 當(dāng)承載臺(tái)承載硅片從硅片中心沿半徑方向移動(dòng)時(shí)，光譜儀將記錄到光強(qiáng)值曲線的 下降沿，該點(diǎn)處的坐標(biāo)值就是硅片的一個(gè)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)，譬如坐標(biāo)點(diǎn)（X1，Y1)?？梢岳斫獾氖牵?任何一個(gè)半徑方向都可以得到硅片的一個(gè)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)。為了提高測(cè)量速度，同時(shí)不會(huì)顯著 損失測(cè)量精度，本發(fā)明規(guī)定僅用三個(gè)半徑方向，〇°、120°、240°，獲取三個(gè)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)，即 圖中的坐標(biāo)點(diǎn)（X1，Y1)、（X2，Y2)和（X3，Y3)。只要確定至少三個(gè)邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)，即可確定 該圓的圓心坐標(biāo)，并且計(jì)算量小，速度快。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，上述三個(gè)半徑方 向僅僅是一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。
[0037] 基于上述的邊緣點(diǎn)可知，當(dāng)獲取到三個(gè)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)后，即可擬合出硅片對(duì)應(yīng)的圓 心坐標(biāo)以及硅片半徑。一般地，可以用最小二乘法對(duì)圓心與半徑進(jìn)行擬合，擬合用的數(shù)學(xué)方 程即為圓方程，該方程如式（1)所示：