去边检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种去边检测装置，包括：探测组件，其包括信号发射器和信号接收器，用于探测晶圆边缘和去边位置；支撑框架，用于固定上述探测组件；传动组件，与上述支撑框架相连接；控制单元，控制上述探测组件在晶圆径向方向上的平行移动并记录其探测到晶圆边缘和去边位置所对应的行进距离，以计算晶圆的去边量。此外，本发明还提供了一种去边检测方法，其能精确地检测去边位置，提高检测的可重复性，并对化学电镀去边后的平坦化进行量化的控制，以降低化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，提高化学电镀平坦化的控制，进而提高了晶圆的良率。
【专利说明】去边检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种去边检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]在半导体集成电路制造中，各工艺过程中会因为各种原因而引入微粒或者缺陷，随着对超大规模集成电路高集成度和高性能的需求逐渐增加，半导体技术向着更小的特征尺寸发展，这些微粒或者缺陷对集成电路质量的影响也日趋显著。由于工艺技术的局限，晶圆边缘往往是产生缺陷很高的区域，为避免在化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，常通过化学电镀去边工艺手段去除晶圆边缘来解决此问题。
[0003]但是，去边位置控制的好坏会直接对晶圆造成影响，若去边不够则可能在化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，若去边太多又会造成晶圆的可用面积的减少。如，当晶圆为8英寸时，如果去边宽度为3毫米，则晶圆上得到的有效管芯为844个，如果去边宽度为1.6毫米，则有效管芯变为860个，两者相差2%;当晶圆为12英寸时，如果将去边宽度从原先的1.5毫米变为3毫米，则晶圆上损失的有效面积约为1400平方毫米，且当管芯的面积越小，损失的管芯数目就越多。为此，如何精确地对去边位置进行控制就显得十分的重要。
[0004]目前来说，常用的检测去边位置的方法有两种:第一，采用直尺或游标卡尺(统称尺子)进行检测，采用此方法检测时，鉴于尺子放在晶片上会划伤晶片表面，需将尺子悬空进行检测。但是，由于尺子悬空来进行目测检测，故检测结果很不准确。第二，采用目镜带刻度的显微镜进行检测，此方法也是通过人为来读取去边位置并结合工程师的经验来判断最终的去边位置，不同的人来检查的结果可能也会有很大差别，导致该方法得到的结果也不够准确，并且随着工艺调整和设备老化，此方法对去边位置的控制越来越差。与此同时，去边后还存在化学电镀的平坦化问题，以上现有方法中对化学电镀平坦化的控制很难有一个量化的标准，最终导致化学电镀平坦化的控制越来越差，降低了晶圆良率。
[0005]为此，如何提供一种去边检测装置及检测方法，精确地对去边位置进行控制，提高检测的可重复性，并对化学电镀去边后的平坦化进行量化的控制，以降低化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，提高化学电镀平坦化的控制，进而提高晶圆的良率是目前业界亟需解决的问题之一。
【发明内容】
[0006]本发明的目的为，针对上述问题，提出了一种去边检测装置及检测方法，精确地对去边位置进行控制，提高检测的可重复性，并对化学电镀去边后的平坦化进行量化的控制，以降低化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，提高化学电镀平坦化的控制，进而提闻了晶圆的良率。
[0007]为实现上述目的，本发明一种去边检测装置，用于检测固定于旋转平台上晶圆的去边量，包括:[0008]探测组件，包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器向所述晶圆发射探测信号，当所述探测信号探测到所述晶圆的边缘时获得第一探测结果信号，当所述探测信号探测到所述晶圆的去边位置时获得第二探测结果信号；
[0009]支撑框架，用于固定所述探测组件；
[0010]传动组件，与所述支撑框架相连接；
[0011]控制单元，控制所述传动组件来推动固定于所述支撑框架上的探测组件在晶圆径向方向上平行移动，并记录所述第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，以计算出所述晶圆的去边量。
[0012]在优选或可选的实施例中，所述探测组件包括信号发射器和第一信号接收器，其中，所述信号发射器和第一信号接收器固定于所述支撑框架上并与所述晶圆的上表面相对应。
[0013]在优选或可选的实施例中，所述探测组件还包括第二信号接收器，所述第二信号接收器固定于所述支撑框架上并与所述晶圆的下表面相对应。
[0014]在优选或可选的实施例中，所述支撑框架为一横置的“凹”形框架，其中，所述探测组件固定在与所述晶圆表面相对应的所述支撑框架的侧壁上。
[0015]在优选或可选的实施例中，所述信号发射器发射的信号为光信号，其中，所述光信号受到晶圆遮挡或晶圆表面物质的影响会导致信号接收器接收信号的变化。
[0016]在优选或可选的实施例中，所述传动组件为丝杆。
[0017]在优选或可选的实施例中，所述控制单元为伺服电机。
[0018]此外，本发明还提供了一种去边检测方法，其包括:
[0019]提供一种本发明的去边检测装置，包括:探测组件，包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器向所述晶圆发射探测信号，当所述探测信号探测到所述晶圆的边缘时获得第一探测结果信号，当所述探测信号探测到所述晶圆的去边位置时获得第二探测结果信号；支撑框架，用于固定所述探测组件；传动组件，与所述支撑框架相连接；控制单元，控制所述传动组件来推动固定于所述支撑框架上的探测组件在晶圆径向方向上平行移动，并记录所述第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，以计算出所述晶圆的去边量。
[0020]由控制单元通过传动组件来控制探测组件在晶圆径向方向上平行移动；当探测到所述晶圆的边缘时，所述探测组件获得第一探测结果信号，当探测到所述晶圆的去边位置时，所述探测组件获得第二探测结果信号；
[0021]然后，所述控制单元根据所述第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，计算出所述晶圆的去边量。
[0022]在优选或可选的实施例中，所述探测组件获得所述第一探测结果信号时，所述控制单元记录此时的行进距离为第一测量值；所述探测组件获得所述第二探测结果信号时，所述控制单元记录此时的行进距离为第二测量值；然后，根据所述第一测量值和第二测量值计算出晶圆的去边量。
[0023]在优选或可选的实施例中，检测出晶圆的去边值之后还包括:由旋转平台带动晶圆旋转，所述去边检测装置连续的检测出晶圆的去边形貌，以判断所述去边形貌是否与晶圆形成一同心圆，进而判断出晶圆去边后的平坦化。[0024]从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种去边检测装置，包括:探测组件，其包括信号发射器和信号接收器，用于探测晶圆边缘和去边位置；支撑框架，用于固定上述探测组件；传动组件，与上述支撑框架相连接；控制单元，控制上述探测组件在晶圆径向方向上的平行移动并记录其探测到晶圆边缘和去边位置所对应的行进距离，以计算晶圆的去边量。此外，本发明还提供了一种去边检测方法，其能精确地检测去边位置，提高检测的可重复性，并对化学电镀去边后的平坦化进行量化的控制，以降低化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，提高化学电镀平坦化的控制，进而提高了晶圆的良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中:
[0026]图1为本发明一【具体实施方式】的去边检测装置的侧视示意图；
[0027]图2为本发明一【具体实施方式】的去边检测装置进行检测时的侧视示意图；
[0028]图3为本发明一【具体实施方式】的去边检测装置进行检测时的正视示意图；
[0029]图4为本发明去边检测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0030]体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0031]上述及其它技术特征和有益效果，将结合附图1-4对本发明去边检测装置及检测方法的一较佳实施例进行详细说明。
[0032]以下将具体说明本发明一种去边检测装置及检测方法，其中该去边检测装置，用于检测固定于旋转平台上晶圆的去边量，包括:探测组件，包括信号发射器和信号接收器，该信号发射器向晶圆发射探测信号，当探测信号探测到晶圆的边缘时获得第一探测结果信号，当探测信号探测到晶圆的去边位置时获得第二探测结果信号；支撑框架，用于固定探测组件；传动组件，与支撑框架相连接；控制单元，控制传动组件来推动固定于支撑框架上的探测组件在晶圆径向方向上平行移动，并记录第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，以计算出所述晶圆的去边量。
[0033]请参阅图1-3，如图1所示，该去边检测装置包括探测组件、用于固定探测组件的支撑框架、与该支撑框架相连接的传动组件和用于控制传动组件移动并记录行进距离的控制单元。该控制单元为一测量推进单元，其通过上述传动组件控制上述探测组件的前移或后退，并记录推进或后退的行进步数来测量探测组件行进的距离，也即是说其一方面提供动力来控制该探测组件的前移或后退，另一方面其能实现根据探测组件前移或后退的距离起到测量的功能。具体地，该控制单元根据上述探测组件探测到晶圆边缘时所获得的第一探测结果信号，记录为第一测量值，根据上述探测组件探测到晶圆去边位置时所获得的第二探测结果信号，记录为第二测量值，通过计算第一测量值和第二测量值来计算出晶圆的去边量；进一步地，该控制单元为伺服电机1，其中该伺服电机I用以控制上述探测组件的前移和后退，并通过记录行进的步数来计算探测组件的行进距离，进而实现计算晶圆去边量的目的。该传动组件用于连接上述的控制单元和用于固定探测组件的支撑框架3，通过控制单元也即伺服电机I的控制，由传动组件带动固定于支撑框架3上的探测组件向固定于旋转平台8上的晶圆6进行前移或后退。具体地，该传动组件为丝杆2，用于实现控制单元控制探测组件的移动，也即是用于连接伺服电机I和起固定探测组件作用的支撑框架3上，由伺服电机I带动固定于支撑框架3上的探测组件沿晶圆径向方向上的平行移动。
[0034]上述探测组件，包括信号发射器和信号接收器，具体地，上述探测组件具有一组信号发射器和信号接收器，用于向晶圆发射探测信号以探测晶圆边缘和去边位置。该探测组件固定于一支撑框架3上，该支撑框架3的形状可以为任意形状，本发明对该支撑框架3的数量及该支撑框架3的形状不作限制，均属于本发明的
【发明内容】
。如图2所示，该支撑框架3的形状为一横置的“凹”形，且该横置“凹”形的支撑框架3的开口面向固定于旋转平台8上的晶圆6用于探测晶圆6的去边位置，并且该支撑框架3受到丝杆2的驱动进行沿晶圆径向方向上的移动时，会带动上述探测组件的移动，其中，该支撑框架3的两侧壁分别位于晶圆6的上下表面的正上方和正下方。进一步地，该信号发射器和信号接收器可以都位于上述支撑框架3两侧壁其中之一，并且该信号发射器和信号接收器与该晶圆的上表面相对应，这里所说的相对应是指该信号发射器和信号接收器位于该晶圆上表面的上方并与晶圆上表面相对，且二者之间无遮挡或无其他杂质等干扰因素。可选地，上述探测组件中的信号发射器和信号接收器是通过信号发射器发射信号，由信号接收器进行信号的接收，并且该发射信号根据晶圆边缘处和去边位置处表面物质的不同，相应地其对光信号的反射率也不同，会导致信号接收器接收信号的变化，并记录上述伺服电机I的行进距离，进而计算出晶圆的去边量。
[0035]如图3所示，在本实施例中，该横置的“凹”形的支撑框架3的上侧壁上布置有信号发射器4和第一信号接收器5，其中，该信号发射器4和第一信号接收器5与晶圆上表面相对应；优选地，该横置的“凹”形的支撑框架3的下侧壁上还布置有第二信号接收器5’。其中该信号发射器4为光信号发射器，上述第一信号接收器5和第二信号接收器5’为光信号接收器；该光信号发射器4发射的光信号会受到晶圆6的遮挡影响以及根据晶圆6表面的物质成分的不同会有不同的反射信号，进而会导致第一信号接收器5和第二信号接收器5’接收的光信号的改变。具体地，也就是说，上述探测组件逐渐向晶圆6移动，伴随着光信号发射器4发射信号，并由第二光信号接收器5’接收信号并具有一定的读数，当光信号发射器4开始位于晶圆6的边缘的正上方时，晶圆6边缘会对光信号发射器4发射的光信号会起到遮挡作用，进而会导致第二光信号接收器5’端接收的信号发生改变并具有第一探测结果信号，记录此时上述伺服电机I的行进距离为第一测量值；然后，控制上述探测组件继续向晶圆6移动，该第二光信号接收器5’接收的信号逐渐变弱，相应地其对数逐渐变小并趋向于零，而第一光信号接收器5接收的信号逐渐变强到一恒定的读数，这是因为刚开始时光信号发射器4发射的信号在晶圆6的边缘位置处部分进行了发射，之后继续移动，光信号发射器4发射的信号在晶圆6的边缘位置到去边位置间完全进行了发射，导致第一光信号接收器5接收的信号会有个逐渐变强到某一恒定的读数，也可以说为，随着用来反射光信号的晶圆面积的增大其发射信号逐渐增大，当晶圆面积增大到能发射所有投射过来的光信号时，其不再受面积增大的影响，而与所用来发射光信号的材料有关，即与材料的反射率有关；当光信号发射器4开始位于晶圆6的去边位置时，上述横置的“凹”形支撑框架3的上侧壁上的第一光信号接收器5接收的信号会发生变化并具有第二探测结果信号。
[0036]上述当探测组件移动到晶圆6的去边位置时信号的改变是因为晶圆6行进有铜镀层7的晶圆去边位置的时候，铜镀层7的光发射率比硅大，所以该支撑框架3上侧壁上的第一光信号接收器5接收的信号会变强，之后通过控制伺服电机I进行微调获得该支撑框架3上侧壁上的第一光信号接收器5的接收的信号最强，记录上述伺服电机I的行进距离为第二测量值。上述伺服电机I的第一测量值和第二测量值间的差值即为所述伺服电机控制探测组件移动的距离，也就是该探测组件从晶圆的边缘到晶圆的去边位置之间的距离，即晶圆的去边量。
[0037]需要说明的，所说的第一测量值为伺服电机由原始的起点位置到其控制的探测组件探测到晶圆边缘时的位置之间的距离，所说的第二测量值为伺服电机有原始的起点位置其控制的探测组件探测到晶圆去边位置时的位置之间的距离。同样地，所说的第一测量值和第二测量值可以为伺服电机的行进步数，然后换算为实际的距离。
[0038]此外，请参阅图4，本发明还提供了一种去边检测方法，如下将具体说明本发明一种去边检测方法的一较佳实施例进行详细的说明，其包括如下步骤:
[0039]步骤一，提供如上述所说的一种本发明的去边检测装置，用于检测固定于旋转平台上晶圆的去边量，包括:探测组件，包括信号发射器和信号接收器，信号发射器向晶圆发射探测信号，当探测信号探测到晶圆的边缘时获得第一探测结果信号，当探测信号探测到晶圆的去边位置时获得第二探测结果信号；支撑框架，用于固定探测组件；传动组件，与支撑框架相连接；控制单元，控制传动组件来推动固定于支撑框架上的探测组件在晶圆径向方向上平行移动，并记录第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，以计算出所述晶圆的去边量。
[0040]步骤二，开始时，上述支撑框架3的上侧壁上的光信号发射器4和下侧壁上的第二光信号接收器5’间不存在固定于旋转平台8上的晶圆6，也即支撑框架3位于晶圆边缘的外面，此时光信号不会受到晶圆6遮挡的影响，其通过支撑框架3上侧壁上的光信号发射器4发射信号并由支撑框架3下侧壁上的第二光信号接收器5’接收信号并具有一读数；伺服电机I通过丝杆2推动支撑框架3并带动探测组件向晶圆6沿晶圆径向方向上移动，上述支撑框架3下侧壁上的第二光信号接收器5’接收信号不受影响并具有一恒定的读数，直至当该支撑框架3上侧壁上的光信号发射器4移动到晶圆6上表面的边缘的正上方且支撑框架3下侧壁上的第二光信号接收器5’位于该晶圆6下表面的边缘时，因晶圆6边缘对光信号的遮挡作用，该晶圆6下表面的第二光信号接收器5’接收的信号发生变化并具有一个新读数，也即第一探测结果信号，此时，上述伺服电机I接收到该第一探测结果信号时，记录此时其行进距离，也即第一测量值。
[0041]然后，继续推动起固定探测组件的支撑框架3向晶圆6的圆心前移，此时上述支撑框架3上侧壁上的光信号发射器4发射的信号经过晶圆6边缘处硅的反射被该支撑框架3上侧壁上的第一光信号接收器5接收并逐渐具有一较恒定的读数，具体原因如上所述，在此不再赘述。当该支撑框架3上侧壁上的第一光信号接收器5接收的信号发生变化时，也即该支撑框架3上侧壁上的光信号发射器4和第一光信号接收器5分别位于晶圆6的去边位置的正上方，此时光信号发射器4发射的光信号在具有铜镀层7的晶圆6的去边位置上具有更高的光反射率，使得上述第一光信号接收器5的接收信号发生变化并具有相应的读数，进一步地，根据晶圆6去边位置附近的铜镀层7的平坦化与否，通过伺服电机I控制上述探测装置3前后微调，找到上述第一光信号接收器5的接收信号最强时的读数，也即第二探测结果信号，通过上述伺服电机I接收第二探测结果信号，记录此时其行进距离，也即第
二测量值。
[0042]上述根据晶圆6去边位置附近的铜镀层7的平坦化与否，通过伺服电机I控制上述探测装置3前后微调，是因为当晶圆6去边位置附件的铜镀层7不平坦时光信号发生漫反射，那么光信号接收器5’的接收信号不是最强，当晶圆6去边位置附近的铜镀层7平坦时，光信号发生类似镜面反射，那么光信号接收器5’的接收信号最强。最终，该晶圆6的去边值即为上述第一测量值和第二测量值间的差值。本发明去边检测的方法，其能精确地对去边位置进行控制，提高检测的可重复性，以降低化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，进而提闻了晶圆的良率。
[0043]需要说明的，所说的第一测量值为伺服电机由原始的起点位置到其控制的探测组件探测到晶圆边缘时的位置之间的距离，所说的第二测量值为伺服电机有原始的起点位置其控制的探测组件探测到晶圆去边位置时的位置之间的距离。同样地，所说的第一测量值和第二测量值可以为伺服电机的行进步数，然后换算为实际的距离。
[0044]步骤三，在检测出晶圆6某一处的去边位置后，还包括通过旋转平台8来带动晶圆6旋转，通过伺服电机I控制固定于支撑框架3上的探测组件的前后微调来检测晶圆6 —周各处的去边位置，获得晶圆6的去边形貌，并通过上述晶圆6去边形貌是否与晶圆6形成以同心圆，判断出晶圆6去边后的平坦化程度，具体地，若该晶圆6的去边形貌和该晶圆6形成同心圆，也即晶圆6去边后的平坦化程度较好，反之则不好。为此，本发明一种去边检测方法，还实现了化学电镀去边后的平坦化进行量化的控制，和人工比起来更加准确及重复性好，提闻了晶圆的良率。
[0045]综上所述，本发明提供了一种去边检测装置，包括:探测组件，其包括信号发射器和信号接收器，用于探测晶圆边缘和去边位置；支撑框架，用于固定上述探测组件；传动组件，与上述支撑框架相连接；控制单元，控制上述探测组件在晶圆径向方向上的平行移动并记录其探测到晶圆边缘和去边位置所对应的行进距离，以计算晶圆的去边量。此外，本发明还提供了一种去边检测方法，其能精确地检测去边位置，提高检测的可重复性，并对化学电镀去边后的平坦化进行量化的控制，以降低化学机械研磨工艺中产生剥落缺陷并造成晶圆划痕，提闻化学电锻平坦化的控制，进而提闻了晶圆的良率。
[0046]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种去边检测装置，用于检测固定于旋转平台上晶圆的去边量，其特征在于，包括: 探测组件，包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器向所述晶圆发射探测信号，当所述探测信号探测到所述晶圆的边缘时获得第一探测结果信号，当所述探测信号探测到所述晶圆的去边位置时获得第二探测结果信号； 支撑框架，用于固定所述探测组件； 传动组件，与所述支撑框架相连接； 控制单元，控制所述传动组件来推动固定于所述支撑框架上的探测组件在晶圆径向方向上平行移动，并记录所述第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，以计算出所述晶圆的去边量。
2.根据权利要求1所述的一种去边检测装置，其特征在于，所述探测组件包括信号发射器和第一信号接收器，其中，所述信号发射器和第一信号接收器固定于所述支撑框架上并与所述晶圆的上表面相对应。
3.根据权利要求2所述的一种去边检测装置，其特征在于，所述探测组件还包括第二信号接收器，所述第二信号接收器固定于所述支撑框架上并与所述晶圆的下表面相对应。
4.根据权利要求1，2或3所述的一种去边检测装置，其特征在于，所述支撑框架为一横置的“凹”形框架，其中，所述探测组件固定在与所述晶圆表面相对应的所述支撑框架的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种去边检测装置，其特征在于，所述信号发射器发射的信号为光信号，其中，所述光信号受到晶圆遮挡或晶圆表面物质的影响会导致信号接收器接收信号的变化。
6.根据权利要求1所述的一种去边检测装置，其特征在于，所述传动组件为丝杆。
7.根据权利要求1所述的一种去边检测装置，其特征在于，所述控制单元为伺服电机。
8.—种去边检测方法，其特征在于，包括: 提供一种根据权利要求1至7任意一项所述的去边检测装置； 由控制单元通过传动组件来控制探测组件在晶圆径向方向上平行移动；当探测到所述晶圆的边缘时，所述探测组件获得第一探测结果信号，当探测到所述晶圆的去边位置时，所述探测组件获得第二探测结果信号； 然后，所述控制单元根据所述第一探测结果信号和第二探测结果信号所对应的行进距离，计算出所述晶圆的去边量。
9.根据权利要求8所述的一种去边检测方法，其特征在于，所述探测组件获得所述第一探测结果信号时，所述控制单元记录此时的行进距离为第一测量值；所述探测组件获得所述第二探测结果信号时，所述控制单元记录此时的行进距离为第二测量值；然后，根据所述第一测量值和第二测量值计算出晶圆的去边量。
10.根据权利要求8所述的一种去边检测方法，其特征在于，检测出晶圆的去边值之后还包括:由旋转平台带动晶圆旋转，所述去边检测装置连续的检测出晶圆的去边形貌，以判断所述去边形貌是否与晶圆形成一同心圆，进而判断出晶圆去边后的平坦化。
【文档编号】B24B37/005GK103715115SQ201310753733
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】戴文俊 申请人:上海集成电路研发中心有限公司