[发明专利]集成晶片翘曲测量

说明书

在一些示例中，一种晶片翘曲测量系统，其包括测量单元，该测量单元包括：晶片支撑组件，其用于将旋转运动传递给被支撑在所述测量单元中的被测晶片；光学传感器；用于校准所述光学传感器的校准标准件；线性平台致动器，其用于将线性运动方向传递给所述光学传感器；晶片居中传感器，其用于确定被支撑在所述测量单元中的所述被测晶片的居中；以及晶片对准传感器，其用于确定支撑在所述测量单元中的所述被测晶片的对准。

优先权主张

本申请要求对Arora等人于2019年1月25日申请的、名称为“Integrated WaferBow Measurements”的美国专利申请No.62/796,963的优先权，该申请通过引用整体合并于此。

技术领域

本文公开的主题涉及在半导体和相关行业中使用的设备。更具体地，本公开涉及集成晶片翘曲测量，并且在一个示例中涉及使用光学传感器进行的晶片翘曲测量。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

等离子体处理的进步促进了半导体工业的发展。通常，多个半导体器件可由从单个处理过的晶片(即，衬底)切割的管芯产生。由于大多数用于处理晶片的配方假定晶片是平面的，非平面晶片(例如，具有翘曲的晶片)可能会导致可能导致产生缺陷半导体器件的变化。

晶片翘曲的程度通常表示晶片应力的程度。高翘曲晶片可能会导致光刻时的卡盘故障。在理想情况下，晶片是完美的平面。然而，大多数晶片倾向于具有轻微的翘曲和/或凸起，从而导致晶片是非平面的。晶片的非平面性可能是由于晶片的原始形状和/或可能是由于在一个或多个沉积步骤期间可能已沉积到晶片上的膜的应力(例如机械应力)所致。在一些情况下，如果晶片太不平坦，则晶片可能被认为是不可用的并且可能被丢弃。

在某些处理步骤中，例如蚀刻或沉积，了解晶片的配置对于准确确定蚀刻量和防止处理室内的电极意外接触晶片，从而对晶片造成损坏和/或对电极造成损坏可能很重要。对于可能对晶片翘曲敏感的处理室尤其如此。在一示例中，斜面蚀刻机可能对晶片翘曲特别敏感，因为上电极可能非常靠近晶片，以便沿着晶片的边缘(例如，斜面)进行蚀刻。

在斜面蚀刻机中，上电极和晶片之间的间隙可以是约0.35毫米。然而，晶片翘曲可能大到0.25毫米。因此，如果晶片翘曲没有被正确识别，则上电极可能会意外接触晶片，从而导致晶片和/或上电极的损坏。此外，由于可被引入工艺模块的等离子体量也可能取决于了解实际间隙，因此不能准确地识别间隙可能导致处理中的变化。

因此，在可以对晶片执行蚀刻之前，可能必须执行测量以确定晶片翘曲的程度。然而，在沉积过程中通常不进行在线测量。因此，可能无法将测量数据输入到蚀刻过程中以确定晶片翘曲的程度。取而代之的是，可以采用独立的计量工具来确定晶片翘曲的测量值。然而，通常使用独立的计量工具来执行特征测量。换言之，不测量每个晶片来确定晶片的晶片翘曲。相反，可以采取样本来确定可以表征一组晶片的晶片翘曲的类型。此外，由于独立的计量工具不是原位的，甚至不是在线的，因此测量数据的格式通常不能使数据容易地馈送到另一个工具，例如斜面蚀刻机。

一种用于实现原位测量的方法是在工艺模块内包括计量工具以测量晶片翘曲。在一示例中，可以在晶片位于在处理模块内的静电卡盘上时进行晶片翘曲的测量，同时等待蚀刻工艺开始。执行该测量的一种方法包括将光束照射在整个晶片上并在降低处理模块的上电极以减小上电极和晶片之间的间隙时测量光亮度水平。当不再检测到预定量的光时，停止降低上电极。此时，上电极被确定为非常接近晶片但尚未接触晶片。

识别上电极可以接近接触晶片的点的目的是确定电极与晶片之间的最小距离，从而识别晶片的高度。不幸的是，所进行的测量仅限于单个点。因此，测量值可能不是水的实际高度。