一种用于检测晶圆背面的形貌的检测设备的制作方法

本实用新型属于半导体集成电路领域，涉及一种用于检测晶圆背面的形貌的检测设备。

背景技术：

在半导体集成电路领域中，半导体集成电路中的电路图案，通常是采用光刻工艺制备获得，光刻工艺一直被认为是集成电路制造中最关键的步骤，其在整个工艺过程中需要被多次使用，对产品的质量有着重要的影响。

光刻工艺是一个复杂的过程，主要包括以下步骤：首先在基底上形成待刻蚀薄膜层，再使用涂胶机，在待刻蚀薄膜层上涂布(Coating)光刻胶，并通过曝光机将光经过具有一定图形的掩膜版照射在光刻胶上使其曝光(Exposure)，而后利用显影液对光刻胶进行显影(Developing)，从而将掩膜版中的图形转移到光刻胶上形成光刻胶图案，最后在光刻胶图案的保护下对待刻蚀薄膜层进行刻蚀(Etch)工艺，从而将光刻胶图案转移到待刻蚀薄膜层中，图形化薄膜层获得电路图案。光刻工艺对晶圆的背面平整度有很高的要求，如若晶圆背面平整度太差，会导致曝光平台对晶圆的真空吸附效果变差，造成退片；即使晶圆不被退片，晶圆背面的不平整也会造成不平整区域的曝光图案的离焦，造成曝光图案失真。现有技术中，在晶圆曝光之前没有专门的针对晶圆背面平整度的检查，只有在对晶圆曝光时才能知道结果。退片的晶圆或曝光图案存在离焦的晶圆都需要进行返工，造成机台时间以及材料的浪费，同时延长了晶圆的出货时间。

因此晶圆背面的杂质会造成：1)降低晶圆的平整度；2)晶圆的退片以及返工；3)增加生产成本；4)降低生产效率；5)人力资源的浪费。有必要提供一种用于检测晶圆背面的形貌的检测设备，及时预警晶背有问题的晶圆，通知操作人员提前采取相应措施，避免背面带有杂质的晶圆进入后续工艺以引起上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于检测晶圆背面的形貌的检测设备，用于检测晶圆背面的杂质，避免背面带有杂质的晶圆进入后续工艺。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于检测晶圆背面的形貌的检测设备，所述晶圆包括晶圆背面中心区域以及包围所述晶圆背面中心区域的晶圆背面边缘区域，所述检测设备包括：

晶圆背面检测装置，位于所述晶圆背面下方与所述晶圆平行设置；

边缘区域吸盘，用于吸附所述晶圆背面边缘区域，并显露所述晶圆背面中心区域；

中心区域吸盘，用于吸附所述晶圆背面中心区域，且所述中心区域吸盘的水平截面不大于所述晶圆背面中心区域。

可选的，所述晶圆背面检测装置包括：

激光器，提供光束；

空间滤波器，过滤所述光束；

扩束器，扩大经所述空间滤波器过滤后的所述光束的范围；

起偏器，将经所述扩束器扩大后的所述光束转换成线偏振光；

分束器，将所述线偏振光转换成反射光束，所述反射光束经物镜入射到晶圆背面，且经所述晶圆背面的反射后，通过所述物镜返回至所述分束器并转换成透射光束；

剪切发生器，将所述透射光束产生横向剪切量；

λ/4波片，将产生横向剪切量的所述透射光束产生恒定相位差；

检偏器，将所述透射光束变成振动方向一致的干涉光束；

成像物镜，将具有恒定相位差的所述干涉光束形成偏振干涉图像；

光电探测器，将所述偏振干涉图像转换成电信号。

可选的，所述激光器提供的光束的波长的稳定性的范围小于等于10^-3nm。

可选的，所述光电探测器的光强误差的范围小于2％。

可选的，所述晶圆背面检测装置还包括用于调整所述检偏器的角度的压电陶瓷。

可选的，所述边缘区域吸盘包括固定式及移动式中的一种；所述中心区域吸盘包括固定式及移动式中的一种。

可选的，所述边缘区域吸盘包括N个顶部相互连接的“挂钩式”支脚，其中，N为大于等于2的自然数；所述N个“挂钩式”支脚包括与所述晶圆背面边缘区域相接触的接触部，且所述接触部位于同一水平面。

可选的，所述“挂钩式”支脚的纵截面形貌包括“L”字形、“V”字形及“U”字形中的一种或组合。

可选的，所述边缘区域吸盘的运行方式包括旋转式及平移式中的一种或组合。

可选的，所述中心区域吸盘的运行方式包括旋转式及平移式中的一种或组合。

如上所述，本实用新型的用于检测晶圆背面的形貌的检测设备，具有以下有益效果：通过晶圆背面检测装置、边缘区域吸盘及中心区域吸盘，以对晶圆背面进行精确检测，获得晶圆背面的具体形貌，准确的判断晶圆背面的杂质的位置及大小，从而有利于：1)对晶圆背面的杂质进行精确的处理，提高晶圆背面的洁净度及平整度；2)及时反馈晶圆背面的信息，提高工程师的判断；3)迅速判断曝光过程中缺陷/离焦发生区域，便于找出问题发源地。因此，可降低生产成本、提高生产效率、节约人力资源及提高产品质量。

附图说明

图1显示为本实用新型中的晶圆背面的检测方法的流程示意图。

图2显示为本实用新型中的检测晶圆背面中心区域的形貌的结构示意图。

图3显示为本实用新型中的另一种边缘区域吸盘吸附晶圆背面边缘区域的结构示意图。

图4显示为本实用新型中的边缘区域吸盘及中心区域吸盘转移晶圆时的结构示意图。

图5显示为本实用新型中的检测晶圆背面边缘区域的形貌的结构示意图。

图6显示为本实用新型中的涂布光刻胶的方法的流程示意图。

图7显示为本实用新型中的检测设备检测晶圆背面中心区域时的工作结构示意图。

元件标号说明

100 晶圆

110 杂质

201 激光器

202 空间滤波器

203 扩束器

204 起偏器

205 分束器

206 物镜

207 剪切发生器

208 λ/4波片

209 检偏器

210 成像物镜

211 光电探测器

300 光束传输线路

400 边缘区域吸盘

500 中心区域吸盘

401、501 旋转运行方式

402、502 平移运行方式

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实用新型提供一种晶圆背面的检测方法，包括以下步骤：

提供晶圆及检测设备；其中，所述晶圆包括晶圆背面中心区域以及包围所述晶圆背面中心区域的晶圆背面边缘区域，所述检测设备包括晶圆背面检测装置、边缘区域吸盘及中心区域吸盘；所述晶圆背面检测装置位于所述晶圆背面下方与所述晶圆平行设置；所述边缘区域吸盘用于吸附所述晶圆背面边缘区域，并显露所述晶圆背面中心区域；所述中心区域吸盘用于吸附所述晶圆背面中心区域，且所述中心区域吸盘的水平截面不大于所述晶圆背面中心区域；

通过所述检测设备检测所述晶圆背面的形貌；包括：通过所述边缘区域吸盘吸附所述晶圆背面边缘区域，并通过所述晶圆背面检测装置检测所述晶圆中心区域的形貌；以及通过所述中心区域吸盘吸附所述晶圆背面中心区域，并通过所述晶圆背面检测装置检测所述晶圆背面边缘区域的形貌。

本实用新型通过所述边缘区域吸盘吸附所述晶圆背面边缘区域，而后通过所述晶圆背面检测装置以对显露的所述晶圆中心区域的形貌进行检测；通过所述中心区域吸盘吸附所述晶圆背面中心区域，而后通过所述晶圆背面检测装置以对显露的所述晶圆边缘区域的形貌进行检测，从而分步骤检测出整片所述晶圆背面的形貌，且不会对所述晶圆的正面及侧面造成损伤。

作为该实施例的进一步实施例，检测所述晶圆背面边缘区域的形貌位于检测所述晶圆背面中心区域的形貌之前或之后。

具体的，由于半导体制程中，多数情况下，晶圆需被工作台吸附，且所述晶圆通常具有凸出于所述工作台的区域，因此本实用新型中，优选首先采用边缘区域吸盘直接吸附凸出于所述工作台的所述晶圆背面边缘区域，检测所述晶圆背面中心区域形貌，而后通过所述中心区域吸盘吸附所述晶圆已被检测的所述晶圆背面中心区域，从而显露所述晶圆边缘区域，对所述晶圆边缘区域形貌进行检测，从而分成两步获得所述晶圆背面的整片形貌，且可减少工艺步骤，降低所述晶圆碎片的风险。

作为该实施例的进一步实施例，所述边缘区域吸盘包括固定式及移动式中的一种，所述边缘区域吸盘的运行方式包括旋转式及平移式中的一种或组合；所述中心区域吸盘包括固定式及移动式中的一种，所述边缘区域吸盘的运行方式包括旋转式及平移式中的一种或组合。所述边缘区域吸盘及所述中心区域吸盘的吸附方式包括真空吸附及静电吸附中的一种。

具体的，如图2及图5所示，提供晶圆100及检测设备。所述检测设备包括具有物镜206的晶圆背面检测装置，且所述物镜206有利于将光束聚焦在所述晶圆100的背面。所述晶圆100的背面包含杂质110。边缘区域吸盘400吸附所述晶圆100的所述晶圆背面边缘区域，中心区域吸盘500吸附所述晶圆背面中心区域，且所述中心区域吸盘500的水平截面不大于所述晶圆背面中心区域，所述晶圆背面边缘区域及所述晶圆背面中心区域的范围此处不作限制。当所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500采用固定式时，所述晶圆背面检测装置需采用移动式，从而使得所述晶圆100与所述晶圆背面检测装置之间具有位移，以获得所述晶圆100的背面形貌。当所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500采用移动式时，其移动方式可包括旋转式及平移式中的一种或组合，如图2及图5，示意了所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500的旋转运行方式401、501以及平移运行方式402、502。所述旋转运行的速度与所述晶圆背面检测装置的处理能力相关；所述平移运行的运动距离根据所述晶圆背面边缘区域及所述晶圆背面中心区域的范围进行设定，此处不作限制。本实施例中，优选为所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500均采用移动式，从而避免对精准度要求较高的所述晶圆背面检测装置的移动，且所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500的运行方式均采用旋转式与平移式同步进行的方式，以便于提高检测效率。所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500的吸附方式包括真空吸附及静电吸附中的一种，可根据具体需要进行选择，此处不作限制。

作为该实施例的进一步实施例，所述边缘区域吸盘400及所述中心区域吸盘500还可进行竖直方向上的上下移动，以便于在调节焦距时，避免对精准度要求较高的所述晶圆背面检测装置的移动。

作为该实施例的进一步实施例，所述边缘区域吸盘400包括N个顶部相互连接的“挂钩式”支脚，其中，N为大于等于2的自然数；所述N个“挂钩式”支脚包括与所述晶圆背面边缘区域相接触的接触部，且所述接触部位于同一水平面。所述“挂钩式”支脚的纵截面形貌包括“L”字形、“V”字形及“U”字形中的一种或组合。

具体的，如图2及图3，示意了不同形貌的所述边缘区域吸盘400，所述“挂钩式”支脚的所述接触部具有一水平面，通过所述水平面与所述晶圆100的所述晶圆背面边缘区域相接触，以支撑及吸附所述晶圆100，所述“挂钩式”支脚的个数、形貌及分布此处不作过分限制，优选为由3个周向均匀分布的“挂钩式”支脚组合形成，以便于提高所述“挂钩式”支脚吸附所述晶圆100的稳定性。所述N个“挂钩式”支脚内边缘所围成的图形在水平面上的投影大于等于所述中心区域吸盘500的表面，以在所述N个“挂钩式”支脚内侧形成可容纳所述中心区域吸盘500的容纳空间，从而避免所述边缘区域吸盘400与所述中心区域吸盘500在转移所述晶圆100的过程中发生碰撞，造成碎片的风险，如图4。

如图6，本实用新型还提供了一种涂布光刻胶的方法，包括以下步骤：

提供晶圆，于所述晶圆的正面涂布光刻胶；

采用上述晶圆背面的检测方法，检测所述晶圆背面的形貌；

根据检测到的所述晶圆背面的形貌，去除所述晶圆背面的杂质。

本实用新型将晶圆背面的检测方法应用于涂布光刻胶的工艺中，从而可检测所述晶圆在涂布光刻胶后，曝光之前，以对所述晶圆背面进行精确检测，获得所述晶圆背面的具体形貌，准确的判断所述晶圆背面的杂质的位置及大小，从而有利于：1)对所述晶圆背面的杂质进行精确的处理，提高所述晶圆背面的洁净度及平整度；2)及时反馈所述晶圆背面的信息，提高工程师的判断，以便于对机台进行调整，降低产品损伤范围；3)迅速判断曝光过程中缺陷/离焦发生区域，便于找出问题发源地。因此，可降低生产成本、提高生产效率、节约人力资源及提高产品质量。

作为该实施例的进一步实施例，去除所述晶圆背面的杂质的方法包括研磨法及清洗法中的一种或组合。

具体的，通过所述检测设备所检测到的所述晶圆背面的具体形貌，对所述晶圆背面的杂质所处的区域进行有针对性的研磨或/及清洗，以有效去除所述杂质，提高生产效率，获得具有较高洁净度及平整度的所述晶圆，而后采用常规的曝光方法进行下道工序，从而提高产品质量，避免在曝光工艺中，发生离焦现象。

作为该实施例的进一步实施例，在去除所述晶圆背面的杂质之后，还包括采用所述晶圆背面的检测方法对所述晶圆背面进行检测的步骤，以便于确定经研磨或/及清洗过后的所述晶圆的平整度及洁净度，采用所述晶圆背面的检测方法进行重复检测后，若所述晶圆背面依然含有所述杂质，可再进行去除所述晶圆背面的杂质的步骤，从而确保所述晶圆背面的平整度及洁净度。重复检测及去除所述杂质的步骤的具体次数，以及所述晶圆的平整度及洁净度的判断标准，本领域技术人员可根据具体需求进行设定，此处不作过分限制。

如图7所示，本实用新型还提供一种可应用于上述晶圆背面的检测方法中的检测设备，其中，所述晶圆100包括晶圆背面中心区域以及包围所述晶圆背面中心区域的晶圆背面边缘区域。所述检测设备包括：位于所述晶圆背面下方与所述晶圆平行设置的晶圆背面检测装置；用于吸附所述晶圆背面边缘区域，并显露所述晶圆背面中心区域的边缘区域吸盘；以及中心区域吸盘，用于吸附所述晶圆背面中心区域，且所述中心区域吸盘的水平截面不大于所述晶圆背面中心区域。

具体的，所述晶圆背面检测装置包括：激光器201、空间滤波器202、扩束器203、起偏器204、分束器205、物镜206、剪切发生器207、λ/4波片208、检偏器209、成像物镜210及光电探测器211。所述激光器201包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器及染料激光器中的一种，用以提供光束；所述空间滤波器202用于过滤所述光束，其将所述激光器201发射的所述光束中非目标波长的干扰光过滤掉，保留需要的光波长的光；所述扩束器203扩大保留下来的所述光束的范围；所述起偏器204将经所述扩束器203扩大后的所述光束转换成线偏振光；所述分束器205将所述线偏振光转换成反射光束，所述反射光束经物镜206入射到晶圆背面，且经所述晶圆背面的反射后，使得所述反射光束带有代表所述晶圆背面的形貌的信息，通过所述物镜206返回至所述分束器205并转换成透射光束；所述剪切发生器207将所述透射光束产生横向剪切量，并经所述λ/4波片208，将产生横向剪切量的所述透射光束产生恒定相位差，经由所述检偏器209形成偏振干涉光，所述检偏器209的角度可由压电陶瓷装置进行调整；所述成像物镜210用以形成偏振干涉图像；所述光电探测器211将所述偏振干涉图像转换成电信号，其中，光束传输线路300参阅图6。

本实用新型通过所述检测设备中的所述晶圆背面检测装置、边缘区域吸盘及中心区域吸盘，采用共光路横向剪切干涉法，能满足所述晶圆背面的检测，获得所述晶圆背面的形貌。该方法与所述晶圆100非接触，避免对所述晶圆100造成损伤、相移干涉量程大、装置简单、操作方便的优点。

作为该实施例的进一步实施例，所述激光器提供的光束的波长的稳定性的范围小于等于10^-3nm；所述光电探测器包括CCD及CMOS中的一种，且所述光电探测器的光强误差的范围小于2％，以提高所述晶圆背面检测装置的精准度。

综上所述，本实用新型的用于检测晶圆背面的形貌的检测设备，具有以下有益效果：通过晶圆背面检测装置、边缘区域吸盘及中心区域吸盘，以对晶圆背面进行精确检测，获得晶圆背面的具体形貌，准确的判断晶圆背面的杂质的位置及大小，从而有利于：1)对晶圆背面的杂质进行精确的处理，提高晶圆背面的洁净度及平整度；2)及时反馈晶圆背面的信息，提高工程师的判断；3)迅速判断曝光过程中缺陷/离焦发生区域，便于找出问题发源地。因此，可降低生产成本、提高生产效率、节约人力资源及提高产品质量。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。