用于无图案硅片测量的定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明半导体制造设备领域，尤其是一种能够对硅片进行精确定位的方法。
【背景技术】
[0002] 椭圆偏振技术广泛应用于半导体生产行业中，以其无损、高速等特点，成为硅片表 面材料特征和光学关键尺寸的测量的主要技术。
[0003] 随着半导体技术的发展，集成元件的关键尺寸从1ym进步到22nm，相应的对椭偏 测量的精确性和重复性要求已经到达0.01 A量级。对于无图案硅片，它的表面薄膜的厚度 的不均匀性远超过〇.〇1人量级。因此，即使测量光束在硅片表面定位位置有微小差别，实 际测量结果就可能会相对〇.〇1人有数量级的变化。最终导致测量的重复性很差。
[0004]目前测量无图案硅片，通过对硅片凹口做简单的机械定位后即上片开始测量。而 过程中产生的硅片平移和转动误差不做考虑，因此必然会导致每次测量时光束的测量位置 偏差过大，测量重复性无法保证的结果。
【发明内容】
[0005] 基于以上考虑，如果提出一种具有高测量重复性的硅片测量方法与设备，将是非 常有利的。
[0006] 根据本发明的一方面，一种用于无图案硅片测量的定位方法，其特征在于，包括： A.确定所述硅片的至少三个参考点，并获取相应的所述参考点的坐标，根据所述至少三个 参考点确定所述娃片的圆心与半径；B.根据所述娃片的定位结构与所述已经确定的圆心， 确定所述硅片的转动角度。
[0007] 如此，通过确定的参考点便可以拟合出硅片的圆心的坐标与半径的长度。
[0008] 根据本发明的一个实施例，所述步骤A中还包括：对所述硅片聚焦，将自所述硅片 中心沿半径方向、光强值下降的点作为所述参考点。
[0009] 根据本发明的一个实施例，所述参考点为三个，并且分别位于所述硅片半径方向 0°、120°、240° 的边缘上。
[0010] 如此，可以仅用三个点的坐标确定圆心与半径，降低了计算的复杂度，也有益于实 现。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述步骤A中还包括：在所述硅片的边缘处选取至少 三个参考图形，并获取所述参考图形的坐标，将所述参考图形的坐标作为所述参考点的坐 标。
[0012] 根据本发明的一个实施例，在所述硅片的边缘处对所述参考图形进行识别，以获 取所述参考图形的坐标，进而确定所述硅片的圆心坐标。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述参考图形为三个，并且分别位于所述硅片的半径 方向0°、120°、240的边缘处。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述定位结构为所述硅片边缘处的凹口。
[0015] 根据本发明的一个实施例，选取所述凹口两侧中的至少一侧的弧线段作为待识别 图形，并确定所述凹口两侧图案的坐标。
[0016]如此，通过凹口两侧图案的坐标（XpyJ、（xK,yK)、娃片的半径以及圆心的坐标（xQ, y〇)便可以确定硅片的转动角度。
[0017] 根据本发明的一个实施例，选取所述凹口两侧中曲率较大的弧线段作为所述待识 别图形。
[0018] 如此，能够保证下次识别时，位置不会偏移，即能够更加精确地确定待识别图形的 的坐标。
[0019] 根据本发明的一个实施例，识别所述凹口两侧与所述硅片边缘相接的点的坐标， 并根据所述圆心的坐标确定所述硅片的转动角度。
[0020] 本发明通过在硅片的边缘处选择相应的参考点，进而确定硅片的圆心与半径，从 而得出硅片的平移、转动的程度，实现了系统在测量硅片时，具有良好测量精度，从而提升 了系统的测量的重复性。
[0021] 本发明的各个方面将通过下文的具体实施例的说明而更加清晰。
【附图说明】
[0022] 通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特 征、目的和优点将会变得更明显。
[0023] 图1为依据本发明实施例的硅片平移示意图；
[0024] 图2为依据本发明实施例的硅片平移和转动示意图。
[0025] 在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块） 或步骤。
【具体实施方式】
[0026] 在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所 附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在 穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他 实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本 发明的范围由所附的权利要求所限定。
[0027] 当对硅片进行测量时，硅片在上片过程中主要有以下两个因素造成测试重复性低 的问题：
[0028] 1、硅片上片的平移，即本次上片硅片圆心在系统坐标系中的坐标数值；
[0029] 2、硅片上片的转动，即本次上片硅片转过的微小角度0。
[0030] 本发明主要对硅片上片的位置这两个方面的微小变化做出精确测量。
[0031] 首先，对如何确定硅片上片的平移进行阐述，图1为依据本发明实施例的硅片平 移的示意图，由图1可知，硅片圆心坐标从参考坐标轴的0点平移到点（Xd)，即圆心在X、 Y轴上分别产生了AX和AY的变化，若不考虑硅片的平移，硅片测量的重复性很差。
[0032] 本发明提出两种方案对硅片的圆心坐标进行修正。
[0033] 方案一：利用测量装置中的聚焦光学信号确定圆心坐标。
[0034] 一般地，测量系统中已有的聚焦系统可以为拟合硅片圆心坐标提供可测量参数。 具体说，就是聚焦系统记录的反射光强数值是变化的，当硅片在聚焦系统的焦点附近，聚焦 系统记录的从硅片表面的反射光很强，除此以外，聚焦系统记录的反射光很弱，以此可以确 定硅片的边缘。
[0035] 也就是说，硅片测量设备中都需要将测量位置聚焦到测量光束下，保证测量光束 在硅片上的光斑面积最小。聚焦系统的光学信号一般取光强或者聚焦误差信号。其特点是： 硅片处于聚焦位置附近时，当聚焦信号光遇到硅片时，反射光能够进入相应的光谱仪，因此 能够读取到较大的光强值；聚焦信号光没有遇到硅片时，从测量底板反射的光线无法进入 相应光谱仪，因此光谱仪记录的光强几乎为0。
[0036] 当承载台承载硅片从硅片中心沿半径方向移动时，光谱仪将记录到光强值曲线的 下降沿，该点处的坐标值就是硅片的一个边缘点坐标，譬如坐标点（X1，Y1)。可以理解的是， 任何一个半径方向都可以得到硅片的一个边缘点坐标。为了提高测量速度，同时不会显著 损失测量精度，本发明规定仅用三个半径方向，〇°、120°、240°，获取三个边缘点坐标，即 图中的坐标点（X1，Y1)、（X2，Y2)和（X3，Y3)。只要确定至少三个边缘点的坐标，即可确定 该圆的圆心坐标，并且计算量小，速度快。本领域技术人员可以理解的是，上述三个半径方 向仅仅是一个优选的实施例。
[0037] 基于上述的边缘点可知，当获取到三个边缘点坐标后，即可拟合出硅片对应的圆 心坐标以及硅片半径。一般地，可以用最小二乘法对圆心与半径进行拟合，拟合用的数学方 程即为圆方程，该方程如式（1)所示：