TWI468673B - 用於半導體晶圓邊緣檢查之座標融合及厚度校準之系統、方法及裝置 - Google Patents

Description

用於半導體晶圓邊緣檢查之座標融合及厚度校準之系統、方法及裝置

本發明大體而言係關於半導體製造領域，且更特定言之，係關於用於校準成像器及測繪器之方法及系統。

由半導體材料製成之晶圓可用於積體電路之製造中。此等晶圓可用作微電子器件之基板，該等微電子器件可包括於晶圓中及晶圓上。此等晶圓可經歷諸如摻雜、蝕刻、材料沈積及/或光微影圖案化之程序。

一種系統可包括一支撐件，該支撐件經組態而以可旋轉方式支撐一晶圓。該系統亦可包括一成像器，該成像器用於藉由掃描以下各者而產生一影像：該晶圓之一邊緣上之一第一區、最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第一側面上之一第二區，及最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第二側面上之一第三區。該影像包括一第一座標參考。該系統亦可包括一測繪器，該測繪器用於藉由在至少實質上平行於該晶圓之該第一側面及該晶圓之該第二側面的一方向上投影至少標稱準直光而產生一輪廓。可將該至少標稱準直光投影超出該晶圓之該邊緣。該輪廓包括一第二座標參考。該系統可進一步包括控制程式設計，其用於定位可由該成像器與該測繪器兩者辨識的該晶圓之該邊緣之至少一結構特徵以用於允許將該第一座標參考映射至該第二座標參考。

一種方法可包括以可旋轉方式支撐一晶圓。該方法亦可包括藉由掃描以下各者而產生該晶圓之一影像：該晶圓之一邊緣上之一第一區、最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第一側面上之一第二區，及最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第二側面上之一第三區。該影像包括一第一座標參考。該方法亦可包括藉由在至少實質上平行於該晶圓之該第一側面及該晶圓之該第二側面的一方向上投影至少標稱準直光而產生該晶圓之一輪廓。可將該至少標稱準直光投影超出該晶圓之該邊緣。該輪廓包括一第二座標參考。該方法可進一步包括在該成像器與該測繪器兩者上定位該晶圓之該邊緣之至少一結構特徵。該方法亦可包括利用該晶圓之該邊緣之該至少一結構特徵將該第一座標參考映射至該第二座標參考。

一種系統可包括一支撐件，該支撐件用於以可旋轉方式支撐一具有一不連續邊緣之晶圓。該系統亦可包括一成像器，該成像器用於藉由掃描以下各者而產生該晶圓之一影像：該晶圓之一邊緣上之一第一區、最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第一側面上之一第二區，及最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第二側面上之一第三區，其中由該成像器產生之該影像包括一第一座標系統。該系統亦可包括一測繪器，該測繪器用於藉由在至少實質上平行於該晶圓之該第一側面及該晶圓之該第二側面的一方向上投影至少標稱準直光而產生該晶圓之一輪廓。可將該至少標稱準直光投影超出該晶圓之該邊緣，其中由該測繪器產生之該輪廓包括一第二座標系統。該系統可進一步包括控制程式設計，其用於定位可由該成像器與該測繪器兩者辨識的該晶圓之該不連續邊緣之至少一結構特徵以用於允許將該第一座標系統映射至該第二座標系統。

應理解，前述一般描述與以下詳細描述兩者僅為例示性的及解釋性的且未必限制本發明。併入於本說明書中且構成本說明書之一部分的隨附圖式說明本發明之標的物。該等描述及該等圖式一起用以解釋本發明之原理。

熟習此項技術者可藉由參看附圖而更好地理解本發明之眾多優點。

現將詳細參考隨附圖式中所說明的所揭示之標的物。

大體上參看圖1 至圖49 ，描述根據本發明的用於產生晶圓之影像且產生晶圓之輪廓的系統100，其中該影像包括至少一第一座標參考且該輪廓包括至少一第二座標參考。在實施例中，系統100經組態以用於將第一座標參考映射至第二座標參考。系統100包括邊緣成像系統102及陰影/邊緣測繪器系統104。

邊緣成像系統102可在晶圓(例如，校準晶圓106，其可由半導體材料或另一材料建構而成)之邊緣處利用雷射光點掃描一影像。在實施例中，所掃描之區域可包括頂部及底部上之區。由邊緣成像系統102產生之影像可接著用以識別「缺陷」(其可包括(但不限於)汙跡、薄膜泡殼及/或薄膜空隙)。邊緣成像系統102亦可用以尋找(諸如)將由半導體製造商在邊緣珠粒移除(EBR)之程序中建立的薄膜珠粒之「邊緣」。

在一些例子中，可能需要與半導體晶圓之頂部相比較而判定EBR實體位置(例如，依據垂直方向或Z方向)。此EBR實體位置可被稱作「Z切割高度」。因為邊緣成像系統102垂直於晶圓邊緣成像，所以可能需要額外深度資訊以建立晶圓邊緣之輪廓(其可能為報告準確Z切割高度所必要的)。因此，常常需要提供跨越晶圓之成像以搜集準確的Z-維度資訊。因此，除邊緣成像系統102之外，亦可包括陰影/邊緣測繪器系統104。在實施例中，陰影/邊緣測繪器系統104在平行於晶圓頂表面及底表面之方向上且超出晶圓之邊緣投影標稱準直光。可將晶圓邊緣之頂點重新成像至相機上。利用陰影/邊緣測繪器系統104，可達成晶圓斜面之次微米定位。

由邊緣成像系統102產生之影像可包括一或多個座標參考(例如，Z-維度量測結果)。另外，由陰影/邊緣測繪器系統104產生之輪廓可包括其他座標參考(例如，Z-維度量測結果)。為了在該兩個量測器件(例如，邊緣成像系統102及陰影/邊緣測繪器系統104)之間映射該等座標參考，可利用兩個系統來量測一類似結構。舉例而言，可選擇一結構，該結構具有可由邊緣成像系統102與陰影/邊緣測繪器系統104兩者辨識之至少一結構特徵，從而允許將邊緣成像系統102之第一座標參考映射至陰影/邊緣測繪器系統104之第二座標參考。在一些實施例中，為了獲得EBR之Z切割高度，可能需要使由邊緣成像系統102及陰影/邊緣測繪器系統104利用之該兩個座標系統準向。應注意，由於陰影/邊緣測繪器系統104建立及/或重新成像一陰影，故僅自晶圓突出之特徵可為陰影/邊緣測繪器系統104所辨識。與此對比，邊緣成像系統102可能能夠辨識各種擾動(包括突出及/或切入擾動)。另外，邊緣成像系統102可能能夠辨識印刷於晶圓之表面上之對比度。

大體上參看圖2 至圖24 ，描述根據本發明之校準晶圓106。在實施例中，校準晶圓106可由半導體/基板材料建構而成，諸如單晶矽材料、金屬材料(例如，鋁)或其類似者。在一些實施例中，矽可摻雜有諸如硼、磷、砷或銻之材料。在其他實施例中，不利用摻雜。在實施例中，校準晶圓106之簡單晶圓結構可考慮校準期間的正常加載及處置技術。另外，校準晶圓106可為可清潔的，在校準期間可為非破壞性的，且可包括導致小點誤差之已確立的邊緣。另外，晶圓之周邊周圍的大量點可提供用於大量資料檢查。

舉例而言，校準晶圓106可包括在晶圓斜面上經表面加工之不連續邊緣108，該不連續邊緣108可以高準確度檢視(例如，可由邊緣成像系統102與陰影/邊緣測繪器系統104兩者準確地檢視校準晶圓106之輪廓)。在實施例中，校準晶圓106可包括多個不連續邊緣。在一實施例中，校準晶圓106之不連續邊緣108可包括琢面切口以建立用於邊緣成像系統102及/或陰影/邊緣測繪器系統104之相機的校準目標。在另一實施例中，校準晶圓106可包括一單一琢面切口以建立用於邊緣成像系統102及/或陰影/邊緣測繪器系統104之校準目標。在另一實施例中，可自晶圓中心同心地切割該等琢面(以產生恆定長度特徵)或可偏心地切割該等琢面(以建立變化長度琢面特徵)。

參看圖3 至圖5 ，在一些實施例中，校準晶圓106之不連續邊緣108之琢面經設計以具有角度交替之研磨標記。此等交替研磨標記可考慮由邊緣成像系統102拍攝的影像中之邊緣斷裂的容易定位。在其他實施例中，不利用研磨標記。邊緣斷裂可指示第一座標參考。另外，每一琢面之長度可足夠大以考慮陰影/邊緣測繪器系統104之容易偵測(在一實施例中，9個以上像素)，從而允許多個點擬合。在實施例中，此情形可考慮小於1 μm之均方根(RMS)定位誤差。舉例而言，陰影/邊緣測繪器系統104可擬合線段(如圖4 中所說明)，且尋找相交點。在一特定實施例中，單一影像RMS邊緣定位可為0.2個像素(0.5 μm)。接著，在標稱100個像素之長度情況下，相交點誤差可為自單一影像之0.12個像素RMS(或小於0.3 μm)。應瞭解，當邊緣成像系統102掃描產生最接近邊緣像素資料時，量測結果之精細度可受掃描步驟(在一特定實施例中，高達1 μm)及相交晶片限制。

現參看圖2 ，可根據疊印於校準晶圓106之輪廓上之座標系統相切於沿具有一半徑之半圓之圓周的一或多個點研磨校準晶圓106之不連續邊緣108之琢面。在其他實施例中，可將琢面研磨至一半徑，(諸如)以避免自雷射掃描影像散焦。該半圓之中心可被稱作所設計之旋轉中心110。在圖2 中所說明之座標系統中，所設計之旋轉中心110位於座標(625,0) μm處。

現參看圖6 至圖12 ，使校準晶圓106圍繞一表觀偏心軸旋轉(亦即，相對於陰影/邊緣測繪器系統104)，以使得校準晶圓106之不連續邊緣108相對於陰影1邊緣測繪器系統104(如圖9、圖11及圖12中可見)以平滑正弦曲線(如圖10 中可見)移位。在一些實施例中，藉由利用偏移晶圓中心軸而獲得校準晶圓106之表觀偏心旋轉軸，而在其他實施例中，可使陰影/邊緣測繪器系統104(及/或邊緣成像系統102)相對於校準晶圓106來回平移。藉由在使校準晶圓106旋轉的同時量測自所設計之旋轉中心110至第一點112(亦即，第二座標參考)及第二點114(亦即，另一座標參考)之角度，可更準確地判定校準晶圓106之特徵。在能夠藉由所描述之非破壞性校準技術利用多個資料點建立用於校準晶圓106之準確垂直座標融合的情況下，可以微米級準確度定位校準晶圓106之特徵。舉例而言，參考先前描述，可使由邊緣成像系統102判定之邊緣斷裂處之第一座標參考與利用陰影/邊緣測繪器系統104判定之第一點112/第二座標參考相關，或將該第一座標參考映射至利用陰影/邊緣測繪器系統104判定之第一點112/第二座標參考。

現參看圖13 至圖17 ，一種用於產生半導體晶圓之影像及輪廓之方法1700，其中該影像包括第一座標參考且該輪廓包括第二座標參考，且其中該方法包括將第一座標參考映射至第二座標參考。首先，以可旋轉方式支撐具有不連續邊緣之半導體晶圓(1710)。接著，藉由掃描以下各者而產生半導體晶圓之影像：半導體晶圓之邊緣上之第一區、最接近於半導體晶圓之邊緣的半導體晶圓之第一側面上之第二區，及最接近於半導體晶圓之邊緣的半導體晶圓之第二側面上之第三區，其中該影像包括第一座標參考(1720)。接下來，藉由在至少實質上平行於半導體晶圓之第一側面及半導體晶圓之第二側面的方向上投影至少標稱準直光而產生半導體晶圓之輪廓，該至少標稱準直光經投影超出半導體晶圓之邊緣，其中該輪廓包括第二座標參考(1730)。藉由定位位於影像與輪廓兩者上的半導體晶圓之不連續邊緣之至少一結構特徵而判定座標變換(1740)。最後，利用半導體晶圓之不連續邊緣之至少一結構特徵的位置將第一座標參考映射至第二座標參考，以判定接受檢查的晶圓之特徵的位置(1750)。

在實施例中，可掃描校準晶圓106以便將邊緣成像系統102校準至陰影/邊緣測繪器系統104。首先，可將掃描旋轉光軸(Y-軸)用於已知標準晶圓。接著，可執行對邊緣輪廓及與光學影像之相關性的參考邊緣判定。最後，可使來自掃描之理想邊緣形狀對準晶圓底平面。接著，在執行階段，可基於距邊緣輪廓之頂點極限位置而進行掃描光學器件頭工作距離校正(X-軸)。可基於每一晶圓而執行此步驟。接下來，可執行基於每一晶圓之晶圓厚度校正(距頂部之Z-高度)。最後，可執行至掃描光學器件掃視之邊緣輪廓跡線對準。

在實施例中，邊緣成像系統102角度平台(掃描晶圓之邊緣)可具有對應於陰影/邊緣測繪器系統104之視野中的一單一值位置之旋轉中心點。應注意，方緣晶圓(如圖15 及圖16 中可見)可提供容易方式以檢視邊緣成像系統102之影像與陰影/邊緣測繪器系統104之輪廓兩者中的特徵。另外，徑向平台可用以將邊緣成像系統102接近於晶圓中心移動，從而建立了用於水平陰影/邊緣測繪器系統104之視野中的各種邊緣定位的機會。邊緣成像系統102掃描之「中心」位置因此可位於陰影/邊緣測繪器系統104之輪廓上。可使邊緣成像系統102掃描中之已觀測特徵角度與輪廓影像相交。

應注意，校準晶圓106之不連續邊緣108可包含一單一平坦切口以使晶圓之斜面成方形，該切口可隨著晶圓偏心地自旋而切割。此情形可建立一用於校準之連續可檢視角度集合。此外，亦可切割校準晶圓106使其具有一平坦面以用於邊緣成像系統102以最佳焦點加載，而不需要調整或造成正常負載定中心機構之未對準。此情形可允許在晶圓上同心地切割一平坦邊緣，以將一或多個變化特徵位置提供至邊緣成像系統102及邊緣測繪器系統104。

現參看圖18 至圖29 ，描述根據本發明之校準晶圓之各種組態。在實施例中，180°θ之平坦面(與凹口相反)可允許邊緣成像系統102之工具對校準晶圓106重新定中心以使其偏離標稱中心軸。此情形可考慮視野中的邊緣之移位且可迫使邊緣成像系統102在較寬範圍之φ(phi)角度內檢視目標。另外，在實施例中，離中心加載可允許邊緣之φ位置橫跨僅藉由同心地形成於校準晶圓上之五個琢面及/或六個特定角點檢視之可能角度的二分之一以上的角度，此情形可考慮更容易的晶圓製造及檢查。

在實施例中，校準晶圓106上之平坦面之添加可允許藉由多種定中心機構使其離中心，包括三點接觸定中心機構(其中該等點中之一者觸碰該平坦面)。另外，可使該平坦面沿定中心機構之接觸點旋轉，以達成加載中的變化之偏心度。在實施例中，可偏心地加載晶圓以增加可用於校準之非退化資料點之數目。應瞭解，雖然本文中描述且在隨附圖中說明一些特定晶圓形狀及/或組態，但此等不同形狀及組態僅作為實例而提供，且不意謂限制本發明。因此，應注意，許多替代組態之晶圓可與本發明一起使用。

現參看圖30 至圖38 ，描述根據本發明之校準模型測試。在一特定實施例中，在距晶圓表面1250 μm(其距「Φ」位置之中心1625 μm)處，側掃描光軸自旋轉軸移位達125 μm。描述達0.10°的側掃描光軸之角度誤差。描述1/1000的「Φ」之比例誤差。描述達0.10°的「Φ」之偏移。最後，「Φ」旋轉中心之誤差在晶圓半徑上為25 μm且在晶圓高度上為-50 μm。

在實施例中，為了計算校準輸出，可在可量測「Φ」之範圍內建立一表格或一公式以用於將一所量測角度轉譯成一實際角度(如測繪器所見)及一「起始點」。實際角度可表示測繪器空間中之線之角度，其中點表示所量測「側掃描」Φ角度。「起始點」可表示將線固定於測繪器空間中的線上之點。應注意，此點不需要為「局部旋轉中心」。

在實施例中，為了應用校準，可自所量測角度判定「起始」角度及點(例如，經由查找及/或計算)。接著，可將「起始」線上覆於輪廓之邊緣上。接下來，可計算與輪廓之相交點。且最後，可報告位置。

大體上參看圖39 至圖45 ，描述根據本發明之偏移晶圓之校準試驗。應瞭解，此試驗意欲論證所收集資料及誤差源與結果之關係。在實施例中，晶圓中心偏移可用以產生在擴展範圍內的收集點之連續體。如模型化實例中所展示，此技術可考慮直接量測較大量測範圍內的補償，同時提供連續變化資料。此情形可考慮以180°之冗餘點訪問θ(在該θ下，可直接量測範圍中之任何點)。另外，可能不需要將側掃描頭移動超出輪廓收集。

首先，收集一系列影像。舉例而言，加載具有偏移中心之晶圓，且收集側掃描影像。接著，在側掃描影像中偵測邊緣特徵跡線。接下來，利用側掃描影像中之邊緣特徵跡線判定輪廓樣本角度。接著收集輪廓。最後，重複該程序以添加樣本點且使隨機誤差貢獻最小化。

接下來，處理影像。舉例而言，可利用所量測點來求解「起始點」圓。在足夠資料點之情況下，可直接求解變數(例如，利用聯立方程式)。可接著藉由利用額外點擴展此技術以求解資料集且判定最佳擬合及「最佳擬合」解上之收斂。在實施例中，此程序可包括對「接受判定」及「接受邊際判定」(亦即，雜訊增益)資料進行測試。應瞭解，可在Φ與Φ半徑(亦即，距Φ旋轉中心之距離)兩者之足夠範圍內收集資料以達成足夠分離。另外，可判定「起始角度誤差」及「Y旋轉中心誤差」。

接著，可判定一足夠資料集。舉例而言，邊緣輪廓可能常常擬合Φ與Φ半徑(及因此的Φ與Y-維度)之間的簡單關係。然而，此關係可導致受所利用之輪廓過度約束的解(針對通常狀況，未必求解)。類似地，產生資料可具有相同效應。參考目前所描述之實例，在資料集Y=375與Y=175之間無足夠重疊(亦即，數學重疊但未必文字重疊)之情況下，在Φ與Φ半徑之間可能存在固定關係，從而導致可能不準確的解。

接下來，描述起始角度誤差分量。在實施例中，「起始角度誤差」可包括隨著發生距離改變而發生的特徵偵測位置對所設計之側掃描Φ之任何變化。另外，可將具有焦距或光學距離之任何確定性移位組合至此補償中。應瞭解，若發現校準需要非線性模型，則校準要求可增加。然而，在一些實施例中，可存在校準在所利用之範圍內可接近於線性之期望。

關於旋轉中心及光軸誤差，可注意以下情形：使用旋轉中心「圓」上接近90°及270°之資料點，可直接判定側掃描旋轉中心X-變數(SSCoRx)及光軸誤差(有可能具有如下之小誤差)。應注意，增加點之數目、變化點之位置及採用重複量測可減小量測誤差。應瞭解，就此而言，光軸誤差之分量可能不可分離。另外，角度誤差可能不與偏移分離。可藉由加上與「Φ半徑」之差成反比例的誤差(SSCoRx)而(此誤差可等於側掃描旋轉中心Y-變數(SSCoRy)誤差乘以角度誤差之正切)產生起始角度誤差。在一些實施例中，在已判定起始角度誤差及SSCoRy之後，可將對SSCoRx之貢獻減小至無意義或可判定其為無意義的。應注意，若角度誤差較小及/或輪廓半徑幾乎恆定，則此情形可為一問題，但其可能需要在所預期量測包絡內判定。可判定「工作」SSCoRy，但其可經受歸因於角度誤差(起始角度誤差)而產生之類似不確定性。應瞭解，利用接近180°且接近於相同Φ半徑之點作為用於SSCoRx之點可減小此初始誤差。在實施例中，程序可包括利用足夠所量測點計算SSCoR及光軸誤差且在集合中重複此操作以在最佳擬合上收斂。因此，目標可為包括接近90°及270°之資料，及以幾乎相同之Φ半徑足夠地遠離此等角度之點。

現參看圖44 ，可注意以下情形：在實施例中，起始角度誤差之效應很可能相對較小且可能需要進行分離。在工作SSCoR之情況下，可能有必要自利用局部「旋轉中心」(其可涉及使線對相交)移動以計算每一線之「起始點」。應瞭解，起始點可處於距SSCoR最小距離處之資料線上。接著，可檢驗起始點半徑且使其與「Φ半徑」有關，此情形可產生「起始角度」誤差。

現參看圖45 ，可注意以下情形：在0.10°下，角度誤差信號可能較小，甚至來自不太可能的大校準資料集合(可能不太可能得到此Φ半徑範圍)亦如此。相應地，在Z-高度量測結果中，此小角度誤差可存在極少貢獻(例如，基於輪廓之垂直截面上的Φ半徑之100 μm改變)。在添加資料收集之不確定性之情況下，藉由較少點判定達0.1°之誤差可為邊際的。舉例而言，在0.13°與0.18°之間，誤差可變得顯著(例如，達到總誤差預算之1/3；此情形可基於輪廓之垂直截面上的Φ半徑之100 μm改變，如先前所註釋)。應瞭解，效應在接近斜面之頂點及末端處可為最大的。在此等點處，在實例輪廓上，「Φ半徑」可更多地關於Φ而改變。為了量測或解除角度誤差之貢獻，可能需要超過任何很可能的Φ半徑之收集範圍及顯著數目個量測重複。

現參看圖46 至圖48 ，描述根據本發明之量測誤差貢獻。在實施例中，可藉由蒙地卡羅模擬法或其類似者導出量測誤差貢獻。應注意，座標誤差至Z切割之轉換可取決於特定輪廓類型(在隨附圖中說明若干輪廓類型)。在一特定實例中，可存在以下條件：光軸偏移可以至少大約零之範圍(不確定性)具有至少大約15 μm之標稱值。起始角度誤差可以至少大約零之範圍(不確定性)具有至少大約0.1°之標稱值。旋轉中心X-值(主要為R)可以至少大約+3或-3之範圍(不確定性)具有至少大約15 μm之標稱值。旋轉中心Y-值可以至少大約+1.5或-1.5之範圍(不確定性)具有至少大約10 μm之標稱值。最後，Φ不確定性可具有至少大約0.045°之範圍(在一特定實施例中，為1/4像素)。應瞭解，可將Φ編碼器偏移及比例處理為校準與量測之間共同的(亦即，無來自此等之貢獻)。

在目前所描述之實施例中，可在90°與155°之間判定最大Z-誤差。舉例而言，可針對半徑模型(參見圖46 )判定最大σ(Max Sigma)Z-高度(以μm量測)在0.559，而針對圖47 中所展示之模型判定最大σ(Max Sigma)Z-高度(以μm量測)在0.692，且針對圖48 中所展示之模型判定最大σ(Max Sigma)Z-高度(以μm量測)在0.916。另外，可針對圖46 中所展示之半徑模型判定最大σ(Max Sigma)之角度(以°量測)在152，而針對圖47 中所展示之模型判定最大σ(Max Sigma)之角度(以°量測)在152，且針對圖48 中所展示之模型判定最大σ(Max Sigma)之角度(以°量測)在141。

為了有效地校準系統100，應注意，應收集表示用於Φ及「Φ半徑」之X-維度、Y-維度中之足夠範圍的資料，以便準確地求解座標變換。另外，可將資料收集設計為在所計算結果上「正交」。舉例而言，可取得接近90°及270°(例如，在相同半徑)之樣本點；可取得接近於180°(例如，與90°樣本點及270°樣本點接近相同的半徑)之額外樣本點；且可取得顯著不同半徑下之樣本點以提供獨立量測結果。因此，可能需要確保資料集(例如，作為整體)可能不近似半徑可能與Φ、X或Y有關的進展。又，可針對充分性及耦合可誘發過量「雜訊增益」之狀況測試所收集資料。

在實例實施例中，可藉由輪廓中清晰可偵測之特徵及/或改變形成校準晶圓。輪廓可受益於改變半徑而無「R-運動」，其中「R-運動」可定義為晶圓成像器件102在徑向方向上之平移。然而，仍可能需要提供「R-運動」平移(其可為有意的或其他目的的)以便產生足夠資料。

應注意，在使陰影/邊緣測繪器系統104相對於校準晶圓106來回平移之實施例中，可使陰影/邊緣測繪器系統104返回至標稱半徑位置以校準用於校準晶圓106之旋轉中心。另外，應瞭解，可使陰影/邊緣測繪器系統104在足以覆蓋大於所預期「Φ半徑」範圍之範圍內移動。

在其他實施例中，可由邊緣成像系統102掃描EBR薄膜印刷晶圓。可在邊緣成像系統掃描中收集薄膜資訊，且可利用陰影/邊緣測繪器系統104收集輪廓。接著可藉由E光束機或其他合適座標量測器件分割EBR薄膜印刷晶圓且量測EBR薄膜印刷晶圓，以便判定陰影/邊緣測繪器系統104之影像中的特徵之位置。

在其他實施例中，可將三維目標(諸如，五-微米球或聚苯乙烯乳膠(PSL)球體)噴射及/或置放於晶圓上。接著可使該目標可為邊緣成像系統102與陰影/邊緣測繪器系統104兩者所檢視。

在再其他實施例中，可利用基於非晶圓之目標系統。舉例而言，基於非晶圓之目標可包括五-微米球(例如，由PSL或鎳建構而成)，該五-微米球可懸置於一結構上，從而考慮自邊緣成像系統102及陰影/邊緣測繪器系統104進行之資料收集。

在本發明中，所揭示之方法可實施為可由器件讀取之指令或軟體之集合。另外，應理解，所揭示方法中之步驟之特定次序或階層為例示性途徑之實例。基於設計偏好，應理解，可重新配置方法中之步驟之特定次序或階層，同時保持在所揭示之標的物內。隨附方法請求項以樣本次序呈現各個步驟之元件，且未必意謂限於所呈現之特定次序或階層。

據信，本發明及其許多伴隨優點將藉由前述描述而理解，且以下將為顯而易見的：可在不脫離所揭示標的物之情況下或在不犧牲所有其材料優點之情況下，在組件之形式、構造及配置上作出各種改變。所描述之形式僅為解釋性的，且以下申請專利範圍意欲涵蓋且包括此等改變。

100．．．系統

102．．．邊緣成像系統

104．．．陰影/邊緣測繪器系統

106．．．校準晶圓

108．．．不連續邊緣

110．．．旋轉中心

112．．．第一點

114．．．第二點

1700．．．用於產生半導體晶圓之影像及輪廓之方法

圖1 為說明用於產生半導體晶圓之影像及輪廓之系統的透視圖，其中該影像包括第一座標參考且該輪廓包括第二座標參考，且其中該系統經組態以用於將第一座標參考映射至第二座標參考；

圖2 為說明疊印於座標系統上之校準晶圓輪廓的部分側面正視圖；

圖3 為說明如由邊緣成像系統成像之校準晶圓的部分端面正視圖；

圖4 為說明如由陰影/邊緣測繪器系統成像之校準晶圓的部分側面正視圖；

圖5 為展示由陰影/邊緣測繪器系統沿如圖4 中所說明的校準晶圓之影像之頂部量測的邊緣位置之資料曲線圖；

圖6 為圖2 中所說明之校準晶圓的部分側面正視圖，其中晶圓之邊緣展示為自關於座標系統之標稱位置移位；

圖7 為圖2 中所說明之校準晶圓的另一部分側面正視圖，其中晶圓之邊緣展示為自關於座標系統之標稱位置移位，且校準晶圓之邊緣上的第一點與第二點之角度係相對於所設計之旋轉中心而量測；

圖8 為圖2 中所說明之校準晶圓的再一側面正視圖，其中晶圓之邊緣展示為自關於座標系統之標稱位置移位至若干不同位置中，且校準晶圓之邊緣上的第一點與第二點之多個角度係相對於所設計之旋轉中心而量測；

圖9 為說明如圍繞偏心軸旋轉之校準晶圓的俯視平面圖；

圖10 為說明在圖8 及其他圖中所取得的量測結果之正弦性質的側掃描視窗；

圖11 為如圖9 中所說明的如圍繞偏心軸進一步旋轉之校準晶圓的另一俯視平面圖；

圖12 為如圖9 中所說明的如圍繞偏心軸旋轉之校準晶圓的再一俯視平面圖，其中已將校準晶圓劃分成偶數個間隔；

圖13 為說明一晶圓之部分側面正視圖，該晶圓具有疊印於其上之校準及執行階段校正；

圖14 為說明一座標系統之部分側面正視圖，該座標系統具有疊印於其上之經計算晶圓輪廓；

圖15 為說明方緣校準晶圓之部分側面正視圖，其中旋轉中心點疊印於該校準晶圓上；

圖16 為圖15 中所說明之方緣校準晶圓的另一部分側面正視圖，其中另一旋轉中心點疊印於該校準晶圓上；

圖17 為說明用於產生半導體晶圓之影像及輪廓之方法的流程圖，其中該影像包括第一座標參考且該輪廓包括第二座標參考，且其中該方法包括將第一座標參考映射至第二座標參考；

圖18 為說明校準晶圓之可用起始材料的側視圖，其中該起始材料為由矽形成的具有傾斜邊緣之半標準胚料發光晶圓；

圖19 為圖18 中所說明之校準晶圓之可用起始材料的俯視平面圖；

圖20 為圖18 中所說明之校準晶圓的俯視平面圖，其中校準晶圓經歷研磨及表面加工之第一步驟；

圖21 至圖23 說明在圖18 中所說明之校準晶圓上開凹口的各種程度；

圖24 說明起始於圖18 中所說明之校準晶圓之凹口處的旋轉角度；

圖25 為說明另一類型之校準晶圓的俯視平面圖；

圖26 為圖25 中所說明之校準晶圓的部分側面正視圖；

圖27 為圖25 中所說明之校準晶圓的部分俯視平面圖；

圖28 為圖25 中所說明之校準晶圓的另一部分俯視平面圖；

圖29 為圖25 中所說明之校準晶圓的部分橫截面側面正視圖；

圖30 為說明圖形校準實例之俯視平面圖；

圖31 為說明自實際「Φ」至所量測結果之反向求解的俯視平面圖；

圖32 為說明自實際「Φ」至所量測結果之反向求解的部分側面正視圖；

圖33 為未經校準之量測誤差之實例；

圖34 至圖37 說明利用已知模型資料產生導出解之校準輸出；

圖38 為應用校準之圖形說明；

圖39 至圖42 說明旋轉中心/起始圓計算技術，其中「局部旋轉中心」係針對線之相交點穿過相鄰點時求解；

圖43 說明旋轉中心/起始圓計算技術，其中將座標集Y=175自一些計算中移除，此係因為在旋轉中心偏移Y=-50且光軸移位125之情況下，所得資料集在X維度上變得雜訊過大；

圖44 說明尋找一起始角度誤差；

圖45 說明用於尋找起始角度誤差之技術，其中量測線之斜率以根據公式「起始角度誤差=arctangent(斜率)」尋找起始角度誤差；

圖46 至圖48 為說明若干不同的邊緣輪廓形狀之部分側面正視圖；及

圖49 為說明校準晶圓之邊緣輪廓形狀的部分側面正視圖。

100．．．系統

102．．．邊緣成像系統

104．．．陰影/邊緣測繪器系統

Claims (20)

1. 一種用於晶圓邊緣檢查之系統，其包含：一支撐件，其經組態而以可旋轉方式支撐一晶圓；一成像器，其用於藉由掃描以下各者而產生一影像：一晶圓之一邊緣上之一第一區、最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第一側面上之一第二區，及最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第二側面上之一第三區，其中該影像包括一第一座標參考；一測繪器，其用於藉由在至少實質上平行於該晶圓之該第一側面及該晶圓之該第二側面的一方向上投影至少標稱準直光而產生一輪廓，該至少標稱準直光經投影超出該晶圓之該邊緣，其中該輪廓包括一第二座標參考；及控制程式設計，其用於定位可由該成像器與該測繪器兩者辨識的該晶圓之該邊緣之至少一結構特徵以用於允許將該第一座標參考映射至該第二座標參考。
2. 如請求項1之系統，其中由該成像器產生之該影像包括一第一座標系統，由該測繪器產生之該輪廓包括一第二座標系統，且該第一座標系統及該第二座標系統經準向。
3. 如請求項1之系統，其中該晶圓之該邊緣包括以下各者中之至少一者：複數個琢面、一方緣、一凹口或一平坦面。
4. 如請求項1之系統，其中該晶圓包括一偏移晶圓中心軸以提供一表觀偏心旋轉軸。
5. 如請求項1之系統，其中該測繪器經組態以相對於該晶圓平移以提供一表觀偏心旋轉軸。
6. 如請求項1之系統，其中該晶圓之該邊緣包括可由該成像器與該測繪器兩者檢視之一個三維目標。
7. 如請求項1之系統，其進一步包含鑒於該成像器與該測繪器兩者而懸置的一基於非晶圓之目標，其中該控制程式設計經組態以用於定位該基於非晶圓之目標且允許將用於該基於非晶圓之目標的由該成像器及該測繪器產生之額外座標參考映射至彼此。
8. 一種用於晶圓邊緣檢查之方法，其包含：以可旋轉方式支撐一晶圓；藉由掃描以下各者而產生該晶圓之一影像：該晶圓之一邊緣上之一第一區、最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第一側面上之一第二區，及最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第二側面上之一第三區，其中該影像包括一第一座標參考；藉由在至少實質上平行於該晶圓之該第一側面及該晶圓之該第二側面的一方向上投影至少標稱準直光而產生該晶圓之一輪廓，該至少標稱準直光經投影超出該晶圓之該邊緣，其中該輪廓包括一第二座標參考；在該成像器與該測繪器兩者上定位該晶圓之該邊緣之至少一結構特徵；及利用該晶圓之該邊緣之該至少一結構特徵將該第一座標參考映射至該第二座標參考。
9. 如請求項8之方法，其進一步包含：使該影像之一第一座標系統與該輪廓之一第二座標系統準向。
10. 如請求項8之方法，其中該晶圓之該邊緣包括以下各者中之至少一者：複數個琢面、一方緣、一凹口或一平坦面。
11. 如請求項8之方法，其中該晶圓包括一偏移晶圓中心軸以提供一表觀偏心旋轉軸。
12. 如請求項8之方法，其進一步包含：使該測繪器相對於該晶圓平移以提供一表觀偏心旋轉軸。
13. 如請求項8之方法，其中該晶圓之該邊緣包括可由該成像器與該測繪器兩者檢視之一個三維目標。
14. 如請求項8之方法，其進一步包含：鑒於該成像器與該測繪器兩者而懸置一基於非晶圓之目標；在該成像器與該測繪器兩者上定位該基於非晶圓之目標以產生額外座標參考；及將由該成像器及該測繪器產生之該等額外座標參考映射至彼此。
15. 一種用於晶圓邊緣檢查之裝置，其包含：一晶圓，其具有一不連續邊緣；一成像器，其用於藉由掃描以下各者而產生該晶圓之一影像：該晶圓之一邊緣上之一第一區、最接近於該晶 圓之該邊緣的該晶圓之一第一側面上之一第二區，及最接近於該晶圓之該邊緣的該晶圓之一第二側面上之一第三區，其中由該成像器產生之該影像包括一第一座標系統；一測繪器，其用於藉由在至少實質上平行於該晶圓之該第一側面及該晶圓之該第二側面的一方向上投影至少標稱準直光而產生該晶圓之一輪廓，該至少標稱準直光經投影超出該晶圓之該邊緣，其中由該測繪器產生之該輪廓包括一第二座標系統；及控制程式設計，其用於定位可由該成像器與該測繪器兩者辨識的該晶圓之該不連續邊緣之至少一結構特徵以用於允許將該第一座標系統映射至該第二座標系統。
16. 如請求項15之裝置，其中該第一座標系統及該第二座標系統經準向。
17. 如請求項15之裝置，其中該晶圓之該不連續邊緣包括以下各者中之至少一者：複數個琢面、一方緣、一凹口或一平坦面。
18. 如請求項15之裝置，其中該晶圓包括一偏移晶圓中心軸以提供一表觀偏心旋轉軸。
19. 如請求項15之裝置，其中該測繪器經組態以相對於該晶圓平移以提供一表觀偏心旋轉軸。
20. 如請求項15之裝置，其中該晶圓之該不連續邊緣包括可由該成像器與該測繪器兩者檢視之一個三維目標。