用CGS干涉仪表征处理诱发晶片形状以用于过程控制的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用CGS干涉仪表征处理诱发晶片形状以用于过程控制的系统及方法。本发明专利技术公开一种使用相干梯度感测(CGS)干涉测量将晶片形状表征的系统及方法。该方法包含使用CGS系统在晶片表面上测量至少3x10

【技术实现步骤摘要】
用CGS干涉仪表征处理诱发晶片形状以用于过程控制的系统及方法
本专利技术一般是关于半导体制造和表征半导体制造中使用的晶片，尤其是关于使用相干梯度感测(CGS)干涉来表征处理诱发晶片形状的系统和方法，并且使用该表征的晶片形状来控制并改善半导体制造。本文提及的任何出版物或专利文献的完整公开内容在此以引用方式并入当成参考，包含第3,829,219号、第5,526,116号以及第6,031,611号美国专利，以及M.P.Rimmer等人于1975年1月出版于App.Opt.第14卷第1号第142-150页的出版物“Evaluationoflargeaberrationsusinglateral-shearinterferometerhavingavariableshear”、Schreiber等人于1997年8月出版于App.Opt.第36卷第22号第5321-5324页的出版物“LateralshearinginterferometerbasedontwoRonchiphasegratingsinseries”以及Brunner等人出版于J.Micro/Nanolith.，MEMSMOEMS12(4)，043002-1至12，(2013年10月至12月)的“Characterizationofwafergeometryandoverlayerroronsiliconwaferswithnonuniformstress”。
技术介绍
半导体晶片的制造涉及使用各种不同的工具，诸如曝光工具、烘烤工具、蚀刻工具、抛光工具、沉积工具、退火工具等，在芯片上执行多个(十或数十个)处理。一系列光刻步骤用以在先前沉积和处理的层中产生图案化装置特征。在任两个光刻步骤之间，该相干处理对于晶片形状有所影响。尚且，该晶片一般需要尽可能平坦来进行许多光刻处理，因为缺乏平坦度会导致该处理因为晶片上位置的因素而发生变化。这种变化并非所愿，因为会造成在该晶片内制造的半导体装置(例如内存芯片、逻辑芯片等)产生缺陷。例如：若该处理为涉及到在该晶片之上印刷不同曝光场内线路的光刻处理，并且该晶片具有可与光刻工具焦深相比的翘曲量，则形成于晶片上不同曝光场之上或甚至在已知曝光场之内的线宽会有变化。此变化是所制造半导体装置的性能不足原因之一，并且会导致产率降低。不幸的是，难以知道已知处理对芯片形状有何贡献。由于某些半导体处理涉及在该晶片的正面与背面上形成半导体结构的原因，所以变得更复杂。虽然可用许多方式进行晶片平坦度测量，不过需要非常多次(例如百万次或更多)测量才能获得足够数据，来评估处理对于晶片形状的贡献。中断处理流程以进行这样大量测量被认为是不切实际的，因为这会显着降低制造过程中的晶片产量(即是降低“产量”)，导致每晶片成本显着增加。
技术实现思路
本公开的方面包含使用全晶片CGS干涉仪来测量半导体晶片的形状(即是翘曲、不平坦、扭曲、变形、拓扑、表面高度变化等)，作为制造晶片内半导体装置的处理流程一部分。该CGS干涉仪可对晶片表面非常地精准成像，以例如每小时超过100个晶片的速度，用大约3x106像素来捕获该晶片的整个拓扑。该CGS干涉仪的自参照组态对具有任何类型半导体结构的晶片进行形状测量，并且不需要测量目标。该晶片形状数据经过分析，以了解该晶片经过处理所引起的表面位移、应力和晶片形状间的关系。利用比较处理流程内处理步骤之间该晶片形状的演变，可测量并控制形状变化以及应力。给定具有高混合产品(工具)的已建立的晶片处理流程，该CGS干涉仪测量系统可迅速了解晶片等级、晶粒等级以及晶粒内拓扑以及应力挑战。在芯片加工环境中，产品布置(例如硅贯穿孔(TSV)、重新分布层(RDL)、微凸块等)以及平面度和应力规格都将变化。本文所公开方法允许自定义每一个别生产批次的处理(例如SPC)。该平面度与应力测量可用来执行处理控制(例如处理回馈)，以确保每一产品都可靠地生产。该形状测量可施加于半导体晶片来进行许多处理应用，包含初次制造步骤至晶片等级封装步骤。本文内公开的本专利技术的方面包含以下步骤：1)对具有前侧膜或既具有前侧膜也具有后侧膜的晶片的一侧或两侧进行高密度形状测量(例如每侧>105次测量或每侧>106次测量)，这可使用基于干涉仪的系统，例如CGS干涉仪系统来完成。2)认识到该晶片上的前侧膜与后侧膜对于该前侧与后侧上平面位移有不同影响(即，系数-1)3)需要分离来自晶片上前侧膜和后侧膜的贡献，以增强光刻系统对准的补偿/校正精度4)前侧/后侧分离的正确方式是根据该晶片形状取样计划以及特定处理的性质(即，是否影响前侧应力、后侧应力或两者)5)如果可测量晶片形状以分隔前侧压力与后侧应力对于形状的贡献(或若后侧贡献可忽略)，则不需要补充数据。6)如果无法测量晶片形状来分隔前侧与后侧应力对于形状的贡献，则要运用补充数据(所谓的复合计量)。补充数据的范例包含但不受限于：A)对准标记数据B)重叠数据C)直接应力/应变测量7)晶片形状测量以及前侧与后侧贡献的相关分隔可适用如下：a.晶片对晶片或批次对批次；内插或外插至具有低密度的对准或重叠测量的晶片区域b.成为补充测量的指引(即，决定对准或重叠测量的测量位置)8)晶片形状测量以及前侧与后侧贡献的相关分隔可以高密度来周期地决定，成为特定处理流程/装置的特定区段的参考档案或查找表。本专利技术的方面为表征具有前侧与后侧的第一晶片形状的方法，并经历一个或多个半导体制造步骤。该方法包含a)执行该一个或多个半导体制造步骤之前，根据晶片形状取样计划，对该第一晶片的该前侧表面与该后侧表面的至少一者的第一形状，执行第一相干梯度感测(CGS)干涉形状测量；b)在该第一晶片的该前侧与该后侧的至少一者上，执行该一个或多个半导体制造步骤的至少一者；c)在执行动作b)之后使用与动作a)的相同晶片形状取样计划，对该第一晶片的该前侧表面与该后侧表面的至少一者的第二形状，执行第二CGS干涉形状测量；以及d)利用比较该第一与第二CGS干涉形状测量，决定该第一晶片的该形状中的处理诱发变化。本专利技术的另一个的方面为上述该方法，该方法进一步包含使用该一个或多个半导体制造步骤，来处理第二晶片；以及根据当处理该第二晶片时该第二晶片形状内的已决定的处理诱发变化，来改变一个或多个半导体制造步骤的至少一者。本专利技术的另一个的方面为上述该方法，该方法进一步包含根据该第一晶片形状内的已决定的处理诱发变化，调整尚未施加于该第一晶片的一个或多个半导体制造步骤的至少一者；以及使用该已调整的一或多个处理来处理该第一晶片。本专利技术的另一个的方面为上述该方法，该方法进一步包含使用该第一晶片的该前侧与该后侧的至少一者上的对准标记，进行表面位移测量，以及使用动作d)内的表面位移测量来决定该第一晶片形状内的处理诱发变化。本专利技术的另一个的方面为上述该方法，其中该第一晶片包含位于该第一晶片的该前侧上的前侧对准标记，以及位于该第一晶片的该后侧上的后侧对准标记。并且该方法进一步包含在执行前侧处理步骤之后，使用该前侧对准标记来在该第一晶片的该前侧上，进行表面位移的第一测量；在执行后侧处理步骤之后，使用该后侧对准标记来在该第一晶片的该后侧上，进行表面位移的第二测量；使用该表面位移的该第一和第二测量，来识别该前侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表征具有前侧与后侧的并经历一个或多个半导体制造处理步骤的第一晶片的形状的方法，该方法包含：a)在执行一个或多个半导体制造处理步骤之前，根据晶片形状取样计划，对第一晶片的前侧表面与后侧表面中的至少一个的第一形状执行第一相干梯度感测(CGS)干涉形状测量；b)在第一晶片的前侧与后侧的至少一个上，执行一个或多个半导体制造处理步骤的至少一个；c)在执行动作b)之后使用与动作a)相同的晶片形状取样计划，对第一晶片的前侧表面与后侧表面中的至少一个的第二形状执行第二CGS干涉形状测量；以及d)通过比较第一CGS干涉形状测量与第二CGS干涉形状测量，确定第一晶片的形状中的处理诱发变化。

【技术特征摘要】
2015.12.07 US 62/263,9171.一种表征具有前侧与后侧的并经历一个或多个半导体制造处理步骤的第一晶片的形状的方法，该方法包含：a)在执行一个或多个半导体制造处理步骤之前，根据晶片形状取样计划，对第一晶片的前侧表面与后侧表面中的至少一个的第一形状执行第一相干梯度感测(CGS)干涉形状测量；b)在第一晶片的前侧与后侧的至少一个上，执行一个或多个半导体制造处理步骤的至少一个；c)在执行动作b)之后使用与动作a)相同的晶片形状取样计划，对第一晶片的前侧表面与后侧表面中的至少一个的第二形状执行第二CGS干涉形状测量；以及d)通过比较第一CGS干涉形状测量与第二CGS干涉形状测量，确定第一晶片的形状中的处理诱发变化。2.如权利要求1所述的方法，还包含：使用一个或多个半导体制造处理步骤处理第二晶片；以及基于当处理第二晶片时第二晶片的形状中的已确定的处理诱发变化，改变一个或多个半导体制造处理步骤的至少一个。3.如权利要求1所述的方法，还包含：基于第一晶片的形状中的已确定的处理诱发变化，调整尚未施加于第一晶片的一个或多个半导体制造处理步骤的至少一个；以及使用已调整的一个或多个处理来处理第一晶片。4.如权利要求1所述的方法，还包含：使用第一晶片的前侧与后侧的至少一个上的对准标记进行表面位移测量，并在确定第一晶片的形状中的处理诱发变化的动作d)中使用该表面位移测量。5.如权利要求1所述的方法，其中该第一晶片包含第一晶片的前侧上的前侧对准标记，以及第一晶片的后侧上的后侧对准标记，并且该方法还包含在执行前侧处理步骤之后，使用前侧对准标记来在第一晶片的前侧上，进行表面位移的第一测量；在执行后侧处理步骤之后，使用后侧对准标记来在第一晶片的后侧上，进行表面位移的第二测量；使用表面位移的第一测量和第二测量，识别前侧处理步骤与后侧处理步骤对于动作d)的第一晶片的形状中的处理诱发变...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·欧文，
申请(专利权)人：超科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US