一種測量晶圓旋轉參數的方法及系統的製作方法

2023-05-26 15:07:16

專利名稱：一種測量晶圓旋轉參數的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體加工領域，尤其涉及測量晶圓(Wafer)旋轉參數的方法及系統。
背景技術：
隨著半導體集成度水平的不斷提高，在晶圓的加工過程中對操作精度的要求也從微米級發展到亞微米級甚至於納米級；這就要求在操作過程中，需要獲得準確的晶圓相關參數，以進行校準和進一步的操作。特別是，在晶圓製程中，清洗、腐蝕、甩乾等一系列操作都是在通過機械臂將晶圓傳送到旋轉單元之後完成的，因此晶圓中心與旋轉中心之間的偏移情況將直接影響整個晶圓製造工藝的精度和效率，同時，對晶圓旋轉速度的控制也直接關係到晶圓加工處理的效果。
顯然，包括晶圓中心偏移量和晶圓旋轉速度在內的晶圓旋轉參數與晶圓質量高度相關，但現有技術中卻並沒有對上述旋轉參數進行測量的有效方式。例如，目前多根據EBR(Edge Bead Removal，邊緣光刻膠去除)處理的效果來檢查晶圓的對準/偏移情況，這需要花費大量時間來進行反覆的誤差評估(review)和微調；同時，目前也不存在有效的測量晶圓旋轉速度的工具。因此，需要提供一種有效的方式以解決上述問題，實現對晶圓旋轉參數的測量。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能有效測量晶圓中心偏移量和晶圓旋轉速度的方案。為了實現上述目的，本發明提供了一種測量晶圓旋轉參數的方法，包括
步驟SI :在晶圓中心設置第一加速度傳感器，在距所述晶圓中心指定距離處設置第二加速度傳感器；
步驟S2 以所述第一加速度傳感器為原點建立參考坐標系，並確定所述第二加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置；
步驟S3 :在所述晶圓被傳送到旋轉單元後，記錄所述第一和第二加速度傳感器測出的加速度；
步驟S4 :根據所述測出的結果來確定所述晶圓的旋轉參數。其中，所述步驟S4可以包括根據任一加速度傳感器所測加速度的波形變化，來確定所述旋轉單元的旋轉速度；和/或
所述步驟S4可以包括基於所述參考坐標系，根據所述第一和第二加速度傳感器所測加速度數據的最大值，來計算所述晶圓中心的偏移量。較佳的，在所述晶圓上可設置至少一個第三加速度傳感器，並確定所述第三加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置，從而實現校驗和/或作為第二加速度傳感器的備份。較佳的，為了實現校驗功能，還可包括步驟Tl :採用所述至少一個第三加速度傳感器來校驗步驟S4中獲得的所述晶圓中心的的旋轉參數。較佳的，為了實現備份功能，可當所述第二加速度傳感器故障時，以任一所述第三加速度傳感器取代所述第二加速度傳感器進行計算。較佳的，所述第三加速度傳感器可為奇數個，且所述第二和第三加速度傳感器作為整體，相對於第一加速度傳感器對稱設置於所述晶圓上，以保持晶圓旋轉平衡。較佳的，在所述晶圓上設置所述加速度傳感器的方式可為集成。較佳的，所述加速度傳感器可為具有藍牙功能的加速度傳感器，以實時傳送數據。為了實現上述目的，本發明還提供了一種測量晶圓旋轉參數的系統，包括
第一製成裝置，用於在晶圓中心設置第一加速度傳感器，在距所述晶圓中心指定距離
處設置第二加速度傳感器；
定位裝置，用於以所述第一加速度傳感器為原點建立參考坐標系，並確定所述第二加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置；
檢測裝置，用於在所述晶圓被傳送到旋轉單元後，記錄所述第一和第二加速度傳感器測出的加速度；
旋轉參數確定裝置，用於根據所述測出的結果來確定所述晶圓的旋轉參數。其中，所述旋轉參數確定裝置可以包括旋轉速度確定單元，用於根據任一加速度傳感器所測加速度基於所述參考坐標系的波形變化，來確定所述旋轉單元的旋轉速度；和/或
所述旋轉參數確定裝置包括晶圓中心偏移量確定單元，用於基於所述參考坐標系，根據所述第一和第二加速度傳感器所測加速度數據的最大值，來計算所述晶圓中心的偏移量。較佳的，還可包括第二製成裝置，用於在所述晶圓上設置至少一個第三加速度傳感器，並確定所述第三加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置，從而實現校驗和/或作為第二加速度傳感器的備份。較佳的，所述第三加速度傳感器可為奇數個，且所述第二和第三加速度傳感器作為整體，對稱設置於所述晶圓上，以保持晶圓旋轉平衡。較佳的，所述加速度傳感器可為具有藍牙功能的加速度傳感器，以實時傳送數據。本發明所提供的測量晶圓旋轉參數的方法及系統在晶圓中設置加速度傳感器並構建參考坐標系，從而能夠迅速而準確地獲得晶圓中心的偏移量和晶圓旋轉速度。本發明提供的技術方案將在具體實施方式
部分中得以進一步詳細說明。本發明內容部分並不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特徵和必要技術特徵，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護範圍。以下結合附圖，詳細說明本發明的優點和特徵。


圖I為根據本發明的一具體實施例，由加速度傳感器SO和S4構成的相對坐標系與旋轉中心的位置示意 圖2為加速度傳感器的輸出向量不意 圖3A為根據本發明的一具體實施例，晶圓上三個加速度傳感器與旋轉中心的位置示意 圖3B為根據圖3A所示位置，三個加速度傳感器ax向量的輸出波形 圖3C為根據圖3A所示位置，三個加速度傳感器ay向量的輸出波形 圖4A為根據圖3A所示位置，分別以加速度傳感器S』和S』』與S的連線作為Y軸負向構建相對坐標系時，與旋轉中心相對位置的示意 圖4B為根據圖3A所示位置，分別以加速度傳感器S』和S』』與S的連線作為X軸負向構建相對坐標系時，與旋轉中心相對位置的示意 圖5為根據本發明的一具體實施例，設有五個加速度傳感器的晶圓示意圖。
具體實施例方式為了徹底了解本發明，將在下面進行詳細的描述。
需要指出的是，雖然在下文的描述中提供了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解；然而，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。同時，為了避免與本發明的主旨發生混淆，對於本領域公知的一些技術特徵未進行描述。下面首先對本發明所公開的測量晶圓旋轉參數的方法加以介紹。在一個具體實施例中，如圖I所示，在晶圓上設置了兩個加速度傳感器，分別是設置在晶圓中心的加速度傳感器SO以及設置在距晶圓中心指定距離D處的加速度傳感器S4；
我們可以把加速度傳感器SO稱為第一加速度傳感器，把加速度傳感器S4稱為第二加速度傳感器，但需要指出的是，這裡「第一」 「第二」只是為了區別放於不同位置的加速度傳感器，並非意指這兩個加速度傳感器的類型或者功能存在不同，即，完全可以採用相同型號的加速度傳感器作為SO和S4 ；
較佳的，加速度傳感器SO和S4可以在設計之初，就以集成的方式設置於晶圓上，與晶圓成為一體，不影響晶圓的旋轉和後續處理。以及較佳的，加速度傳感器SO和S4可以是具有藍牙功能的加速度傳感器，以實時傳送數據。本實施例中，在晶圓上設置了加速度傳感器SO和S4之後，執行參考坐標系的建立步驟，即以加速度傳感器SO為原點建立參考坐標系，並確定加速度傳感器S4在該參考坐標系中與加速度傳感器SO的相對位置；
在圖I所示實施例中，是以加速度傳感器SO指向加速度傳感器S4的延長線作為Y軸負方向建立的參考坐標系，因此可以很容易的確定加速度傳感器S4在此參考坐標系中相對於加速度傳感器SO的位置；
本領域人員可以理解，參考坐標系只是作為後續一系列計算中用於定位的參考依據，由於晶圓需要在旋轉中心上旋轉，因此具體如何構建參考坐標系對本發明技術方案的最終結果並無明顯影響；例如，將加速度傳感器SO指向加速度傳感器S4的延長線作為Y軸正方向或者作為X軸正/負方向都能得到相同的技術效果，僅僅是計算過程中的一些變量需要隨之調整；
但同時也需要指出，如果並未將加速度傳感器S4設於參考坐標系的坐標軸上，而是設在其他任意象限內，那麼同樣可以實現本發明的技術方案；只不過在確定相關計算變量時，由於需要將D先行分解為參考坐標系X軸方向和Y軸方向的偏移量DX和DY，因此會增加一些計算方面的工作量。在本實施例中，以加速度傳感器S4在參考坐標系中處於Y軸反方向且距離加速度傳感器SO的距離為D加以說明，並在晶圓被傳送到旋轉單元後，記錄這兩個加速度傳感器所測出的加速度《0和H
具體而言，本發明中晶圓中心相對於旋轉中心的偏移是二維的，也就是晶圓中心僅可能相對於旋轉中心，在參考坐標系X軸和Y軸方向發生偏移，因此採用雙軸加速度傳感器足以測定所需數據；當然也可以採用三軸加速度傳感器或者更高級 別的加速度傳感器，但其所測定的數據中，會發生明顯變化並且可作為計算依據的依舊是二維方向上的數據；因此，以下以雙軸加速度傳感器所測定的加速度為例加以說明
雙軸加速度傳芑器的輸出為兩個方向的測定數據，w和#，如圖2所示；需要注意的是，這裡輸出的I和〃與參考坐標系無關，而是基於加速度傳感器的出廠設定；
當晶圓中心與旋轉中心C存在偏移時，由於是旋轉中心帶動晶圓轉動，因此事實上晶圓之上的加速度傳感器是繞著旋轉中心在旋轉，因此通過加速度傳感器所測出的m和砂，
能夠實時獲得指向旋轉中心C的加速度a = s{ax2 +ay2。基於上述測出的結果，能夠確定晶圓的旋轉參數；
作為一個實施例，根據任一加速度傳感器所測加速度的波形變化，能夠確定所述旋轉單元的旋轉速度《 ;
具體而言，是根據任一加速度傳感器，或者n的波形變化，確定所述旋轉單元的旋轉速度《 ;
為了更加清楚的說明如何根據一加速度傳感器m或者-的波形變化，確定所述旋轉單元的旋轉速度《，本發明通過一個示例加以闡釋；
其中，圖3A示出了三個加速度傳感器S、S』和S』』與旋轉中心C的初始位置的情況，且為了便於觀察變化情況，在本實驗中，設置加速度傳感器S、S』和S』』與旋轉中心C的距離都為I ;
本領域技術人員可以了解，由於晶圓處於旋轉狀態，因此旋轉中心相對於加速度傳感器的位置是不斷變化的，其初始位置如何並不影響本發明的技術方案與技術效果；本示例的目的在於說明如何根據測量數據來獲得旋轉速度，以及獲得不同位置加速度傳感器相對於旋轉中心旋轉時測出數據的變化規律，因此僅僅是為了說明方便而選擇一個起始位置，該起始位置當然也可能是其他情形；
我們測定加速度傳感器S、S』和S』』相對於旋轉中心C在25個位置的數據，如表1、2和3所示；其中，S、S』和S』 』位置分別是指加速度傳感器S與旋轉中心C的夾角0、S』與旋轉中心C的夾角9 + S、〒，』與方亨轉中心C的夾角9-6 ,在本示例中5為20;
序號 S 位置 ax = —a cos(0) ay = -a sin( 0)
00-I0
115-0.965925826-0.258819045
230-0.866025404-0. 5
345-0.707106781-0. 707106781
4丨60|-0. 5|-0.86602540權利要求
1.一種測量晶圓旋轉參數的方法，其特徵在於，包括 步驟SI :在晶圓中心設置第一加速度傳感器，在距所述晶圓中心指定距離處設置第二加速度傳感器； 步驟S2 以所述第一加速度傳感器為原點建立參考坐標系，並確定所述第二加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置； 步驟S3 :在所述晶圓被傳送到旋轉單元後，記錄所述第一和第二加速度傳感器測出的加速度； 步驟S4 :根據所述測出的結果來確定所述晶圓的旋轉參數。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟S4包括根據任一加速度傳感器所測加速度的波形變化，來確定所述旋轉單元的旋轉速度。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟S4包括基於所述參考坐標系，根據所述第一和第二加速度傳感器所測加速度數據的最大值，來計算所述晶圓中心的偏移量。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟SI還包括在所述晶圓上設置至少一個第三加速度傳感器，並確定所述第三加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，還包括步驟Tl:採用所述至少一個第三加速度傳感器來校驗步驟S4中獲得的所述晶圓的旋轉參數。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，當所述第二加速度傳感器故障時，以任一所述第三加速度傳感器取代所述第二加速度傳感器。
7.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述第三加速度傳感器為奇數個，且所述第二和第三加速度傳感器作為整體，相對於第一加速度傳感器對稱設置於所述晶圓上。
8.如權利要求1-7任一所述的方法，其特徵在於，在所述晶圓上設置所述加速度傳感器的方式為集成。
9.如權利要求1-7任一所述的方法，其特徵在於，所述加速度傳感器為具有藍牙功能的加速度傳感器，以實時傳送數據。
10.一種測量晶圓旋轉參數的系統，其特徵在於，包括 第一製成裝置，用於在晶圓中心設置第一加速度傳感器，在距所述晶圓中心指定距離處設置第二加速度傳感器； 定位裝置，用於以所述第一加速度傳感器為原點建立參考坐標系，並確定所述第二加速度傳感器在所述參考坐標系中與所述第一加速度傳感器的相對位置； 檢測裝置，用於在所述晶圓被傳送到旋轉單元後，記錄所述第一和第二加速度傳感器測出的加速度； 旋轉參數確定裝置，用於根據所述測出的結果來確定所述晶圓的旋轉參數。
全文摘要
本發明公開了一種測量晶圓旋轉參數的方法和系統。該方法在晶圓中心設置第一加速度傳感器，在距晶圓中心指定距離處設置第二加速度傳感器；以第一加速度傳感器為原點建立參考坐標系，並確定第二加速度傳感器在參考坐標系中與第一加速度傳感器的相對位置；在晶圓被傳送到旋轉單元後，記錄第一和第二加速度傳感器測出的加速度；以及，根據所述測出的結果來確定所述晶圓的旋轉參數。通過本發明，能夠迅速而準確地獲得晶圓中心的偏移量和晶圓旋轉速度。
文檔編號H01L21/66GK102751210SQ20111009663
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者胡曉明, 薛民, 袁德貴, 賈松峰, 黃寬信 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司