标记扫描器制造技术

本发明专利技术涉及一种获得单晶锭的纵向取向标记的表面特性参数的方法、一种生产取向被标记的单晶锭的方法、以及一种用于执行该方法的锭扫描器系统。该方法包括围绕旋转轴线旋转单晶锭，记录在角位置处从测量点到单晶锭的表面的距离，将距离与背景形状进行比较以识别偏离背景形状的距离，以及记录偏离背景形状的距离的角位置和相应距离。表面特性参数根据具有偏离背景形状的距离的连续角位置和相应距离被限定。该方法允许确定表面特性参数，不确定性较低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】标记扫描器
本专利技术涉及一种从单晶锭的纵向标记获得表面特性参数的方法，并且涉及一种生产取向被标记的单晶锭的方法。这些方法提供了公差得到改善的单晶锭。本专利技术还涉及一种用于执行该方法的锭扫描器系统。现有技术单晶材料具有许多应用，并且通常由于材料是单晶材料，单晶材料也具有晶体取向，并且此外，晶体取向对于单晶材料的使用可能是重要的。例如，从硅单晶锭切割的硅晶圆用于生产微电子器件，以及硅单晶锭通常设置成{100}或{111}取向，然而其他取向也可能是相关的。作为取向标志在半导体领域中如何相关的示例，EP0610563披露了一种用于组合确定半导体锭的晶体取向以及利用取向平边或凹口标记锭的装置和过程。可以使用不同的方法(例如丘克拉斯基(CZ)工艺或浮区(FZ)法)制造单晶，例如Si、GaAs、InAs、InP或蓝宝石的单晶，丘克拉斯基工艺和浮区法都将提供单晶锭形式的单晶。许多单晶材料用于薄片或类似物中。例如，硅单晶锭通常被切割成晶圆，例如厚度高达约1mm。为了正确地定向晶圆、即相对于晶体取向，用于后续处理，硅单晶锭通常在基于硅单晶锭的实际取向的知识的位置处设有取向标记。由此，从硅单晶锭切割的所有晶圆可以具有取向标志并且被正确地定向。硅单晶锭和其他单晶锭通常例如在CZ或FZ工艺中被制备成具有大致圆形截面的圆柱形，然后研磨硅单晶锭以提供圆形硅单晶锭的光滑表面。然后将通常沿着硅单晶锭的整个长度在光滑表面上刻上取向标志。硅单晶锭的取向标志传统上是“平边”、“凹口”、或平边和凹口的组合。平边在圆形截面中具有正割的形状，以及凹口可以被成形为像单锭的表面中的字母“V”或“U”。“U”形凹口也可以称为圆形凹口，并且具有圆形形状。对于大的单晶锭，例如直径为150mm或更大的单晶锭，凹口通常是优选的，因为平边可能会从单晶锭中去除太多的材料。取向标志的实际形状通常不包含任何关于单晶锭的具体信息。然而，单晶锭可以具有不止一个取向标志，其中关于单晶的附加信息可以由多个取向标志来指示。通常，主平边用于识别晶圆的晶体取向。次平边(又被称为副平边)通常用于通过将其与主平边成给定角度放置而识别掺杂物类型。根据SEMI标准，与主平边成45度定位的次平边指示{111}n型晶体。然而，这仅是一个指南，不同于SEMI标准限定的平边也是可能的。副平边也可以用于识别晶圆的前侧和背侧。对于最终客户而言，晶体取向在加工步骤中是重要的。直接测量晶圆的晶体取向是可能的，然而，这是麻烦的，并且需要附加步骤和装备。在锭上例如使用X射线测角器比在单个晶圆上测量晶体取向更容易。因此，对于最终客户而言，具有识别晶体取向的标记是一个优势。主平边可以用于通过将平边放置在为晶圆设计的固持器中、或者使用对准平边，而在加工步骤中对准晶圆取向。凹口可以用于以与平边一样的方式标记晶体取向。也就是说，代替平边，而是可以制做凹口。使用凹口是有益的，因为凹口比平边切掉的材料少。对于较大的晶体而言，益处更大，因为在制造平边时要切掉的材料增加，而凹口要切掉的材料保持不变。然而，基于平边比基于凹口更容易对准晶圆。通常，平边用于高达6英寸的锭上，但在甚至更大的晶体中制做这些平边也是一个选择。凹口通常用于6英寸的晶体或更大的晶体。可能的是在同一锭上放置平边和凹口。在现有技术中，凹口深度的测量通常使用触觉装置来执行。触觉测量装置包括在凹口底部处与测试表面接触的球头触针、放置在孔的顶部上的梁、以及用于读取测量结果的刻度标尺。这种装置的估计测量不确定性约为0.01mm。然而，触觉测量装置存在许多缺陷。例如，由于球头探针的大小，存在不探测凹口底部的错误测量风险。当凹口的曲率半径小于球头探针的曲率半径时，可能无法测量凹口的底部。此外，接触探针测量可能会划伤表面并且导致产品劣化。而且，测量数个凹口需要数次测量。因此，特别是对于具有多种特性的锭，进行测量是非常耗时的。根据现有技术，凹口的宽度通常使用刻度标尺(比如与放大镜结合的规尺)来记录。刻度标尺被放置在凹口的表面上，并且在凹口的起点和终点处进行读数。两个读数之间的差异是凹口的宽度。这种装置的估计测量不确定性约为0.1mm。在现有技术的方法中，刻度标尺(比如滑动卡尺或规尺)可以用于测量单晶锭上平边的宽度。刻度标尺被放置在平边的表面上，并且在平边的起点和终点处进行读数。两个读数之间的差异是平边的宽度。该方法对执行测量的操作者非常敏感，因为圆柱体的曲率与平边之间的边缘通过眼睛估计。这种装置的估计测量不确定性约为0.1mm。为了记录现有技术方法中取向标志之间的角度，可以使用数字量角器。然而，量角器的定位依赖于操作者的技能，操作者应该非常小心地找到表面标记的中心。对于没有平边的晶圆的对准，凹口也可以用于晶圆的机械对准。举例来说，具有两个彼此成180度定位的凹口的晶圆通过在每个凹口中定位一个销而被对准。对准的精度取决于凹口位置和几何形状的精度和准确度。销的形状应当与凹口的形状相匹配。因此，凹口的改善的测量方法有利于最终客户实现晶圆的改善对准。举例来说，锭扫描器的校准可以通过测量经认证的量块来获得。二者用于角度和深度测量。通过仪器的校准，可以建立可追溯性，这对于最终客户确保给定的规格符合描述是重要的。US2017/052024披露了一种用于描绘关注物体的轮廓的光学分析器和一种用于生成关注物体的轮廓图像的方法。分析器和相应方法提供用于测量复杂的测试物体，比如凸轮轴、滑动凸轮及其螺旋凸轮槽，或者甚至更复杂的形状，比如飞机螺旋桨。US2017/052024不涉及将描绘轮廓与物体的特定不可见细节相关联。CN106323193披露了一种蓝宝石晶锭轮廓测量装置及相应方法。在该装置中，激光发射器发射激光束，激光束被激光传感器检测。当蓝宝石晶体被放置在激光发射器与激光传感器之间时，激光束被蓝宝石晶体阻挡，并且激光束的宽度可以用于计算蓝宝石晶体的轮廓。CN106323193的装置限于记录具有用连续曲线描述的周边的凸形晶体的轮廓。鉴于在使用单晶材料时获悉单晶材料的取向的重要性，需要一种改善的方法来将单晶材料上的取向标志与单晶材料的实际取向相关。本专利技术旨在解决这种需要。
技术实现思路
本专利技术涉及一种获得单晶锭的纵向取向标记的表面特性参数的方法，该方法包括以下步骤：提供具有圆柱形形状的单晶锭，该单晶锭具有纵向中心轴线和自该纵向中心轴线的半径，该半径定义该单晶锭的表面，该单晶锭在该单晶锭的表面中具有纵向取向标记，该纵向取向标记具有宽度；围绕旋转轴线旋转该单晶锭，该旋转轴线基本上平行于该纵向中心轴线并且位于相对于该纵向中心轴线的偏移值内；记录该单晶锭的角位置；记录在这些角位置处距位于从该旋转轴线到该单晶锭的表面的测量距离处的测量点的距离；提供包含这些角位置和在相应角位置时的距离的数据阵列；根据该数据阵列计算该单晶锭的背景形状；将所述距离与所述背景形状进行比较，以识别偏离所述背景形状的距离；记录偏离该背景形状的距离的角位置和相应距离；以及根据具有偏离该背景形状的距离的连续角位置和所述相应距离定义该表面特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获得单晶锭(10)的纵向取向标记(11)的表面特性参数的方法，该方法包括以下步骤：/n-提供具有圆柱形形状的单晶锭(10)，该单晶锭具有纵向中心轴线(12)和自该纵向中心轴线(12)的半径(13)，该半径(13)定义该单晶锭(10)的表面(14)，该单晶锭(10)在该单晶锭(10)的表面(14)中具有纵向取向标记(11)，该纵向取向标记(11)具有宽度(31，41)，/n-围绕旋转轴线(23)旋转该单晶锭(10)，该旋转轴线(23)基本上平行于该纵向中心轴线(12)并且位于相对于该纵向中心轴线(12)的偏移值内，/n-记录该单晶锭(10)的角位置，/n-记录在这些角位置处距位于从该旋转轴线(23)到该单晶锭(10)的表面(14)的测量距离处的测量点(21)的距离，/n-提供包含这些角位置和在相应角位置时的距离的数据阵列，/n-根据该数据阵列计算该单晶锭(10)的背景形状，/n-将这些距离与该背景形状进行比较，以识别偏离该背景形状的距离，/n-记录偏离该背景形状的距离的角位置和相应距离，以及/n-根据具有偏离该背景形状的距离的连续角位置和所述相应距离定义该表面特性参数和该宽度(31，41)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190108 EP 19150810.01.一种获得单晶锭(10)的纵向取向标记(11)的表面特性参数的方法，该方法包括以下步骤：
-提供具有圆柱形形状的单晶锭(10)，该单晶锭具有纵向中心轴线(12)和自该纵向中心轴线(12)的半径(13)，该半径(13)定义该单晶锭(10)的表面(14)，该单晶锭(10)在该单晶锭(10)的表面(14)中具有纵向取向标记(11)，该纵向取向标记(11)具有宽度(31，41)，
-围绕旋转轴线(23)旋转该单晶锭(10)，该旋转轴线(23)基本上平行于该纵向中心轴线(12)并且位于相对于该纵向中心轴线(12)的偏移值内，
-记录该单晶锭(10)的角位置，
-记录在这些角位置处距位于从该旋转轴线(23)到该单晶锭(10)的表面(14)的测量距离处的测量点(21)的距离，
-提供包含这些角位置和在相应角位置时的距离的数据阵列，
-根据该数据阵列计算该单晶锭(10)的背景形状，
-将这些距离与该背景形状进行比较，以识别偏离该背景形状的距离，
-记录偏离该背景形状的距离的角位置和相应距离，以及
-根据具有偏离该背景形状的距离的连续角位置和所述相应距离定义该表面特性参数和该宽度(31，41)。


2.根据权利要求1所述的获得表面特性参数的方法，其中，该单晶锭(10)在径向尺寸上具有基本上圆形截面。


3.一种生产取向被标记的单晶锭(10)的方法，该方法包括以下步骤：
-提供具有圆柱形形状的单晶锭(10)，该单晶锭具有纵向中心轴线(12)和自该纵向中心轴线(12)的半径(13)，该半径(13)定义该单晶锭(10)的表面(14)，
-确定该单晶锭(10)的晶体取向，
-将基于该晶体取向的纵向取向标记(11)施加到该单晶锭(10)的表面(14)以提供取向被标记的单晶，该纵向取向标记(11)具有宽度(31，41)，
-在以下步骤中获得该取向被标记的单晶锭(10)的表面特性参数：
-围绕旋转轴线(23)旋转该取向被标记的单晶锭(10)，该旋转轴线(23)基本上平行于该纵向中心轴线(12)并且位于相对于该纵向中心轴线(12)的偏移值内，
-记录该取向被标记的单晶锭(10)的角位置，
-记录在这些角位置处距位于从该旋转轴线(23)到该取向被标记的单晶锭(10)的表面(14)的测量距离处的测量点(21)的距离，
-提供包含这些角位置和在相应角位置时的距离的数据阵列，
-根据该数据阵列计算该取向被标记的单晶锭(10)的背景形状，
-将这些距离与该背景形状进行比较，以识别偏离该背景形状的距离，
-记录偏离该背景形状的距离的角位置和相应距离，以及
-根据具有偏离该背景形状的距离的连续角位置和所述相应距离定义该表面特性参数和该宽度(31，41)，
-利用该表面特性参数标注该取向被标记的单晶锭(10)。


4.根据权利要求3所述的生产取向被标记的单晶锭(10)的方法，进一步包括研磨该单晶锭(10)的表面(14)以使该单晶锭(10)在径向尺寸上具有基本圆形截面的步骤。


5.根据权利要求1或2中任一项所述的获得表面特性参数的方法，或者根据权利要求3或4中任一项所述的生产取向被标记的单晶锭(10)的方法，其中，该方法进一步包括相对于该单晶锭(10)在纵向方向上移动该测量点(21)的步骤。


6.根据权利要求1、2或5中任一项所述的获得表面特性参数的方法，或者根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫滕·汉尼拔·马德森，
申请(专利权)人：TOPSIL环球晶圆股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK