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TWI785592B - 材料分析方法 - Google Patents

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TWI785592B TW110116086A TW110116086A TWI785592B TW I785592 B TWI785592 B TW I785592B TW 110116086 A TW110116086 A TW 110116086A TW 110116086 A TW110116086 A TW 110116086A TW I785592 B TWI785592 B TW I785592B
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Abstract

一種材料分析方法。經由量測儀器量測由多個晶錠經加工而成的多個晶圓，以獲得各晶錠經加工後的晶圓的彎曲度平均值以及各晶圓的多個半高寬。基於各晶圓的半高寬來計算各晶錠對應的關鍵因子。利用這些關鍵因子以及彎曲度平均值來獲得回歸方程式。

Description

材料分析方法
本發明是有關於一種評估檢測方法，且特別是有關於一種可用於預測晶錠經加工成晶圓後，該晶圓之彎曲度（BOW）的材料分析方法。
晶錠驗證一直是非常重要的議題，尤其是晶錠的應力對後續加工製程影響甚鉅。其中，晶圓的彎曲度直接關係到晶圓品質。
目前業者倘若要得知晶圓的彎曲度（BOW），需等到購買晶錠並經過加工製程後才能進行晶圓的彎曲度量測，倘若晶圓的品質不符合需求，則該顆晶錠便會造成浪費。據此，如何事先評估晶錠的品質以及其晶圓彎曲度（BOW）的推估，以利晶錠在加工前，即可預測加工後其晶圓的品質，減少不必要的浪費為目前課題之一。
本發明提供一種材料分析方法，可用於預測晶錠經加工成晶圓後的彎曲度。
本發明的材料分析方法，包括：經由量測儀器量測由多個晶錠經加工而成的多個晶圓，以獲得各晶錠經加工後該些晶圓的彎曲度平均值以及各晶圓的多個半高寬；基於各晶圓的半高寬來計算各晶錠對應的關鍵因子；以及利用這些晶錠對應的多個關鍵因子以及多個彎曲度平均值來獲得回歸方程式。
在本發明的一實施例中，所述經由量測儀器量測由所述晶錠經加工而成的所述晶圓的步驟包括：分別量測同一晶錠的所述晶圓的多個彎曲度，並基於所述彎曲度來計算彎曲度平均值；以及分別量測同一晶錠的的第一晶圓與第二晶圓各自的多個指定位置的所述半高寬。
在本發明的一實施例中，所述第一晶圓與第二晶圓分別為位於同一晶錠的頭尾兩端的晶圓。
在本發明的一實施例中，基於各晶圓的所述半高寬來計算各晶錠對應的關鍵因子的步驟包括：基於同一晶錠的第一晶圓與第二晶圓每一個的所述半高寬，計算第一晶圓的第一變異係數及第二晶圓的第二變異係數；以及基於第一變異係數與第二變異係數，計算所述晶錠對應的關鍵因子。
在本發明的一實施例中，基於第一變異係數與第二變異係數，計算關鍵因子的步驟包括：計算第一變異係數與第二變異係數的差值，並取所述差值的絕對值作為關鍵因子。
在本發明的一實施例中，所述指定位置包括位於第一晶圓與第二晶圓每一個的中心點位置以及分別位於4個象限的4個代表位置。
在本發明的一實施例中，將第一晶圓與第二晶圓每一個的中心點位置設定為原點，而將第一晶圓與第二晶圓每一個劃分為4個象限。
在本發明的一實施例中，在獲得回歸方程式之後，更包括：量測對應至一待測晶錠的待測晶圓的半高寬，並據以計算關鍵因子；以及將關鍵因子輸入至回歸方程式，以獲得該待測晶錠經加工而成的晶圓之預測彎曲度。
基於上述，本揭露可在加工晶錠之前，利用所述回歸方程式獲得該晶錠經加工成晶圓後，該晶圓之預測彎曲度，以預測晶錠加工後的晶圓幾何品質，據此，可減少不必要的浪費。
圖1是依照本發明一實施例的分析系統的方塊圖。請參照圖1，分析系統包括量測儀器110以及分析裝置120。量測儀器110與分析裝置120之間例如可透過有線或無線通訊方式來進行數據傳輸。
量測儀器110包含繞射儀，例如為X射線繞射儀（X-ray diffractometer，XRD）或光學儀器，例如FRT或Tropel，分別用以量測晶圓，以獲得每一個晶圓中不同點位的半高寬（Full width at half maximum，FWHM）及彎曲度，量測儀器110可以由任何裝置實現量測晶圓的半高寬以及彎曲度，本發明不以此為限。X光繞射儀利用加速電子撞擊金屬靶材，使其產生X射線，再將X射線照射到晶圓上，以便獲得晶體結構。當X射線以入射角θ發射至晶格的一平面，繞射峰則產生於符合布拉格條件nλ=2dsinθ，其中n為整數，λ為入射波的波長，d為原子晶格內的平面間距，而θ則為入射波與散射平面間的夾角。而半高寬則由繞射峰的最高點的一半寬度來獲得。半高寬可代表結晶品質，故，在此量測半高寬來作為判斷的依據。
分析裝置120為具有運算功能的電子裝置，其可採用個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機等或任何具有運算功能的裝置來實現，本發明不以此為限。分析裝置120自量測儀器110接收多個已知晶圓的量測資料，藉此來進行訓練以獲得一預測模型（回歸方程式），以供後續利用待測晶圓的量測資料來獲得一晶錠經加工成晶圓後，其晶圓之預測彎曲度。
圖2是依照本發明一實施例的材料分析方法的流程圖。請參照圖2，在步驟S205中，經由量測儀器110量測由多個晶錠經加工而成的多個晶圓，以獲得各晶錠經加工後之晶圓的彎曲度平均值以及各晶圓的多個半高寬。在此，每一個晶錠經一個或多個加工製程，例如切割、研磨、拋光等而成晶圓（wafer），並且由量測儀器110逐一量測各晶錠所加工成的多個晶圓，以獲得每一個晶圓的彎曲度。進而，分析裝置120利用這些晶圓的彎曲度來獲得其晶圓的彎曲度平均值。
並且，經由量測儀器110來分別量測這些晶圓在多個指定位置的半高寬。在一實施例中，可僅針對同一晶圓的頭尾兩端的晶圓，即第一晶圓與第二晶圓兩者在多個指定位置的半高寬。圖3是依照本發明一實施例的晶錠的示意圖。請參照圖3，將晶錠2頭尾兩端的晶圓作為第一晶圓21與第二晶圓22。
量測儀器110分別量測第一晶圓21與第二晶圓22兩者各自在多個指定位置的半高寬。在此，設定為在5個指定位置來進行採樣（量測）。所述5個位置為：中心點位置以及分別位於4個象限的4個代表位置。
圖4是依照本發明一實施例的指定位置的示意圖。如圖4所，晶圓300包括指定位置P0～P4。在本實施例中，晶圓300例如為晶錠2經加工而成的頭尾兩端之第一晶圓21與第二晶圓22 其中一者的晶圓。以晶圓300的中心點位置（指定位置P0）設定為原點(0, 0)，將其畫分為四個象限，並在四個象限中分別取代表位置P1~P4。其中，舉例而言，代表位置P1的座標為(45, 45)，代表位置P2的座標為(45, -45)，代表位置P3的座標為(-45, 45)，代表位置P4的座標為(-45, -45)。舉例來說，表1所示為在同一個晶錠經加工後而成的頭尾兩端之晶圓（第一晶圓21、第二晶圓22）的代表位置所量測到的半高寬。
在步驟S210中，基於各晶圓的半高寬來計算各晶錠對應的關鍵因子。具體而言，基於同一晶錠的第一晶圓與第二晶圓各自的半高寬，計算第一晶圓的第一變異係數及第二晶圓的第二變異係數。並且，基於第一變異係數與第二變異係數，計算關鍵因子。
底下舉一實施例來說明計算關鍵因子的詳細步驟。表1例示某一已知晶錠（例如圖3的晶錠2）經加工而成的頭尾兩端之晶圓，即第一晶圓21與第二晶圓22各自在指定位置P0～P4的半高寬。
表1
代表位置的座標 第一晶圓21的半高寬 第二晶圓22的半高寬
P0(0, 0) 97.8 124.1
P1(45, 45) 89.4 105.1
P2(45, -45) 92.4 107.8
P3(-45, 45) 90.6 105.1
P4(-45, -45) 101.9 114.4
首先，計算第一晶圓21的半高寬的平均值以及標準差，並且計算第二晶圓22的半高寬的平均值以及標準差。接著，根據第一晶圓21的半高寬的平均值以及標準差來計算第一晶圓21的第一變異係數，並且根據第二晶圓22的半高寬的平均值以及標準差來計算第二晶圓22的第二變異係數。
標準差的計算方式如下：
Figure 02_image001
。 其中，N為半高寬的數量，x i為第i個半高寬，
Figure 02_image003
為半高寬的平均值。
變異係數的計算方式如下：
Figure 02_image005
。
在獲得第一晶圓21的第一變異係數與第二晶圓22的第二變異係數之後，計算第一變異係數與第二變異係數的差值，並取所述差值的絕對值來作為晶錠2對應的關鍵因子，也就是晶錠2經加工而成的晶圓之關鍵因子。表2所示為根據表1的數據所獲得的晶錠編號001（圖3所示的晶錠2）對應的關鍵因子。
表2
晶錠編號001 第一晶圓 第二晶圓
平均值 94.42 111.3
標準差 5.273708 8.10216
變異係數 0.055854 0.072796
關鍵因子 0.016942
基於上述方式來計算多個晶錠對應的關鍵因子以及各晶錠經加工後多個晶圓的彎曲度平均值，如表3所示。
表3
晶錠編號 關鍵因子 彎曲度平均值
001 0.016942 15.96
002 0.025422 60.48
003 0.037921 70.13
004 0.029729 98.84
… … …
之後，在步驟S215中，利用多個關鍵因子以及多個彎曲度平均值來獲得回歸方程式。圖5是依照本發明一實施例的回歸方程式的曲線圖。請參照圖5，在本實施例中，回歸方程式例如為y=α+βx。將所獲得的表3所示的多個彎曲度平均值及多個關鍵因子分別作為y值與x值，藉此來找出α和β。計算後獲得：α=-2.3671，β=2322.6，並獲得相關係數R，其中R 2=0.869，回歸方程式為y=-2.3671+2322.6x，詳細而言，本發明實施例之回歸方程式僅舉例說明，本發明不以此為限。
在獲得所述回歸方程式之後，便能夠在獲得待測晶錠時，透過量測一待測晶錠對應的待測晶圓之半高寬，來計算對應的關鍵因子，並將關鍵因子輸入至所述回歸方程式，便能夠獲得該待測晶錠其經加工成晶圓之預測彎曲度。
綜上所述，本揭露利用已知晶圓的量測資料，藉此來進行訓練以獲得回歸方程式來作為預測模型。並且，可僅利用待測晶錠頭尾兩端的晶圓來獲得該待測晶錠其經加工成晶圓之預測彎曲度。據此，可在加工晶錠之前，利用所述回歸方程式獲得對應晶圓之預測彎曲度，以預測晶錠在加工後的幾何品質，進而可減少不必要的浪費。
2:晶錠 21:第一晶圓 22:第二晶圓 110:量測儀器 120:分析裝置 S205～S215:材料分析方法各步驟 300:切片 P0～P4:指定位置
圖1是依照本發明一實施例的分析系統的方塊圖。 圖2是依照本發明一實施例的材料分析方法的流程圖。 圖3是依照本發明一實施例的晶錠的示意圖。 圖4是依照本發明一實施例的指定位置的示意圖。 圖5是依照本發明一實施例的回歸方程式的曲線圖。
S205～S215:材料分析方法各步驟

Claims (8)

  1. 一種材料分析方法，包括：經由一量測儀器量測由多個晶錠經加工而成的多個晶圓，以獲得每一該些晶錠經加工後該些晶圓的一彎曲度平均值以及每一該些晶圓的多個半高寬；基於每一該些晶圓的該些半高寬來計算每一該些晶錠對應的一關鍵因子；以及利用該些晶錠對應的多個所述關鍵因子以及多個所述彎曲度平均值來獲得一回歸方程式。
  2. 如請求項1所述的材料分析方法，其中經由該量測儀器量測由該些晶錠經加工而成的該些晶圓的步驟包括：分別量測每一該些晶錠的同一錠之該些晶圓的多個彎曲度，並基於該些彎曲度來計算該彎曲度平均值；以及分別量測每一該些晶錠的同一錠之該些晶圓中的一第一晶圓與一第二晶圓每一個的多個指定位置的該些半高寬。
  3. 如請求項2所述的材料分析方法，其中該第一晶圓與該第二晶圓分別為位於同一晶錠之頭尾兩端的晶圓。
  4. 如請求項2所述的材料分析方法，其中基於每一該些晶圓的該些半高寬來計算每一該些晶錠對應的該關鍵因子的步驟包括：基於每一該些晶錠的同一錠之該第一晶圓與該第二晶圓每一個的該些半高寬之平均值及標準差，計算該第一晶圓的一第一變 異係數及該第二晶圓的一第二變異係數；以及基於該第一變異係數與該第二變異係數，計算該關鍵因子。
  5. 如請求項4所述的材料分析方法，其中基於該第一變異係數與該第二變異係數，計算該關鍵因子的步驟包括：計算該第一變異係數與該第二變異係數的差值，並取該差值的絕對值作為該關鍵因子。
  6. 如請求項2所述的材料分析方法，其中該些指定位置包括位於該第一晶圓與該第二晶圓每一個的一中心點位置以及分別位於4個象限的4個代表位置。
  7. 如請求項6所述的材料分析方法，其中將該第一晶圓與該第二晶圓每一個的該中心點位置設定為原點，而將該第一晶圓與該第二晶圓每一個劃分為4個象限。
  8. 如請求項1所述的材料分析方法，其中在獲得該回歸方程式之後，更包括：量測對應至一待測晶錠的一待測晶圓的該些半高寬，並據以計算該關鍵因子；以及將該關鍵因子輸入至該回歸方程式，以獲得該待測晶錠經加工而成的晶圓之預測彎曲度。
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