CN114391178A - 使用多扫描电子显微镜的晶片对准 - Google Patents

使用多扫描电子显微镜的晶片对准 Download PDF

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J.C.萨拉斯瓦图拉
J.T.纽曼
P.胡思沃尔
T.科尔布
R.哈努曼萨纳亚克
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Abstract

一种方法包括控制多扫描电子显微镜mSEM(32)，以在电动装卸台(90)处于第一定位的同时拍摄附接到电动装卸台(90)的晶片的第一影像(601)。第一影像(601)包括晶片(100)的凹槽(201)的至少一部分。该方法也包括基于第一影像(601)决定晶片(100)的径向轴(205)，以及控制电动装卸台(90)，以将晶片(100)沿着径向轴(205)位移晶片(100)的一半直径，以使电动装卸台(90)处于第二定位。该方法更包括控制mSEM(32)，以在电动装卸台(90)处于第二定位的同时拍摄晶片(100)的第二影像(602)。第二影像(602)包括晶片结构(112,112‑1–112‑4,113,261,262,272)。此外，该方法包括基于对第二影像(602)的晶片结构(112,112‑1–112‑4,113,261,262,272)的结构辨认，决定晶片(100)的参考定位(209)，以及基于参考定位(209)和径向轴(205)，将晶片(100)的晶片坐标系统(192)配准到电动装卸台(90)的载台坐标系统(191)。

Description

使用多扫描电子显微镜的晶片对准
技术领域
本申请一般涉及晶片对准的技术。更具体地，本发明涉及使用多扫描电子显微镜的晶片对准。
背景技术
当前最先进的半导体结构是以降至约5纳米的最小结构大小或临界尺寸建构，并且正在开发具有较小临界尺寸的装置。制造这样的半导体结构可能涉及约1000个制造步骤，从空白晶片开始形成半导体裸芯的阵列，每个半导体裸芯包括所述半导体结构。所述制造步骤可包括例如约100个光刻步骤。在现代化生产线中，每个光刻步骤每小时可能通过多达200片晶片。
每个半导体裸芯以及有时每个半导体结构皆在晶片坐标系统内具有界限分明定位。该晶片坐标系统限定晶片的平面上的横向定位。该晶片坐标系统可能与例如(i)晶片的中心或其他中心参考定位以及(ii)晶片的凹槽对准。
为了得到接近100％高良率的半导体结构，通常所需是密切监控任何制造步骤中的变化，其可能指示导致缺陷的工艺变化。因此，在不同制造步骤之间使用高速在线计量(in-line metrology)，或将其整合到所述制造步骤中。这种计量有时也指称为晶片检验(inspection)。计量工具用于在指定制造步骤之后，检测(detect)工艺变化或结构内的缺陷候选的指示。用于生产半导体结构的一般硅晶片具有高达12英寸(300mm)的直径。在小型结构大小的情况下，所需是在短时间内在很大面积中识别出临界尺寸的数量级的缺陷候选。
针对晶片检验，通常会使用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy，SEM)或x射线衍射(x-ray diffraction)等成像模态(modalities)拍摄晶片表面的某种类型的影像。所述成像模态的视场(Field-of-view，FOV)在具有该晶片可附接到的电动装卸台的限定布置中。通常，这样的电动装卸台具有至少两个或三个或甚至更多个自由度(如侧向位移、垂直位移、旋转、及倾斜)。该电动装卸台可以高精度定位，例如使用封闭回路反馈控制进行任何相关联运动。该晶片装卸除台的运动被限定在与该电动装卸台相关联的载台坐标系统中。
因此，半导体晶片检验对半导体工艺控制与生产而言很重要。缺陷监控和良率管理服务涉及许多步骤和分析类型。晶片检验形成此项任务的组成部分。由于所述特征和缺陷的尺寸非常小(约几纳米)，因此所需是具有用于通过裸芯和晶片引导(即，定位电动装卸台)的良好参考点。晶片对准是用于将晶片坐标系统配准(register)到载台坐标系统。这样的对准可用于创建是载台坐标系统中的定位与晶片坐标系统中的定位之间的映射(mapping)的晶片地图(map)。因此，晶片对准和晶片地图的创建形成接下来的诊断/特征化方法的基础，这是因为用于晶片检验的成像模态的FOV对准在载台坐标系统内。
根据参考技术，进行晶片对准可为非常耗时的任务。举例来说，经常需将在(i)分辨率和(ii)FOV方面提供各种规格变化的不同显微镜技术组合。粗略对准通常是使用提供宽广FOV的显微镜技术进行。这样的使用宽广FOV的显微镜可具有有限分辨率。一般范例是光学显微镜。那么，精细对准使用又一显微镜技术(如提供较高分辨率但经常在可用FOV方面有限的SEM)来实行。那么，由于在两种显微镜技术之间进行切换，不精确或平移位移(shifts)可被引入以致难以完成晶片对准。特别是，多个成像模态之间的视场可能未对准。此外，所述多个成像模态各自的检测器光学组件关于晶片的定向，可能例如由于非单轴对准而变化。例如，所需可能是拍摄多张影像进行精细对准，以便检测定位标记。由于用于精细对准的显微镜技术的FOV有限，定位标记或半导体结构的重复性布置中的不明确(ambiguities)有时可导致该配准的错误结果。
下列参考文献是已知的：US 10,199,330 B2和US 10,199,316 B2。
发明内容
因此，需要先进的晶片对准技术。特别是，需要先进的技术来克服或减轻上述缺陷限制中的至少一些。
独立权利要求的特征满足了这一需求。从属权利要求的特征定义了实施例。
一种方法包括控制多扫描电子显微镜(multi-scanning electron microscope)mSEM，以拍摄晶片的第一影像。该晶片附接到电动装卸台。该mSEM被控制成在该电动装卸台处于第一定位的同时拍摄该第一影像。该第一影像包括该晶片的凹槽的至少一部分。该方法也包括基于该第一影像决定该晶片的径向轴。该方法更包括控制该电动装卸台，以将该晶片沿着该径向轴位移该晶片的一半直径；然后，该电动装卸台处于第二定位。该方法更包括控制该mSEM，以在该电动装卸台处于该第二定位的同时拍摄该晶片的第二影像。该第二影像包括晶片结构。该方法还包括基于对该第二影像的晶片结构的结构辨认(recognition)，决定该晶片的参考定位。该方法更包括基于该参考定位和该径向轴，将该晶片的晶片坐标系统配准到该电动装卸台的载台坐标系统。
一种计算机程序或一种计算机程序产品或一种计算机可读取储存介质包括可通过至少一个处理器执行的程序代码。执行该程序代码使得该至少一个处理器执行一种方法。该方法包括控制多扫描电子显微镜mSEM，以拍摄晶片的第一影像。该晶片附接到电动装卸台。该mSEM被控制成在该电动装卸台处于第一定位的同时拍摄该第一影像。该第一影像包括该晶片的凹槽的至少一部分。该方法还包括基于该第一影像决定该晶片的径向轴。该方法更包括控制该电动装卸台，以将该晶片沿着该径向轴位移该晶片的一半直径；然后，该电动装卸台处于第二定位。该方法更包括控制该mSEM，以在该电动装卸台处于该第二定位的同时拍摄该晶片的第二影像。该第二影像包括晶片结构。该方法还包括基于对该第二影像的晶片结构的结构辨认，决定该晶片的参考定位。该方法更包括基于该参考定位和该径向轴，将该晶片的晶片坐标系统配准到该电动装卸台的载台坐标系统。
一种处理装置包括控制电路。该控制电路配置成控制多扫描电子显微镜mSEM，以在电动装卸台处于第一定位的同时拍摄附接到电动装卸台的晶片的第一影像。该第一影像包括该晶片的凹槽的至少一部分。该控制电路更配置成基于该第一影像决定该晶片的径向轴。该控制电路更配置成控制该电动装卸台，以将该晶片沿着该径向轴位移该晶片的一半直径，以使该电动装卸台处于第二定位。该控制电路更配置成控制该mSEM，以在该电动装卸台处于该第二定位的同时拍摄该晶片的第二影像，该第二影像包括晶片结构。该控制电路更配置成基于对该第二影像的晶片结构的结构辨认，决定该晶片的参考定位。该控制电路更配置成基于该参考定位和该径向轴，将该晶片的晶片坐标系统配准到该电动装卸台的载台坐标系统。
应理解，上述所提及所述特征以及以下即将解说者可能不仅以所指示相应组合而且以其他组合或单独使用，而不背离本发明内容的范围。
附图说明
图1示意性例示依据各种范例的晶片坐标系统和载台坐标系统。
图2示意性例示依据各种范例的裸芯坐标系统。
图3示意性例示依据各种范例的晶片制造和晶片检验。
图4示意性例示依据各种范例的系统。
图5是依据各种范例的方法的流程图。
图6示意性例示依据各种范例的晶片的凹槽和中心。
图7示意性例示依据各种范例的晶片的凹槽和中心。
图8示意性例示依据各种范例的晶片的中心周围的半导体裸芯。
具体实施方式
本发明的一些范例一般来说提供用于多个电路或其他电子装置。对所述电路及其他电子装置的所有参照，以及其每个所提供的功能性皆不欲限于仅涵盖文中所例示和说明的内容。尽管特定标示可能分配给所揭示的各种电路或其他电子装置，但这样的标示不欲限制所述电路及其他电子装置的操作范围。这样的电路及其他电子装置可能基于所需电子实现方式的特定类型，以任何方式彼此组合和/或分离。认识到的是，文中所揭示的任何电路或其他电子装置皆可能包括任何数量的微控制器、图形处理单元(Graphics processorunit，GPU)、集成电路、存储器装置(如闪存(FLASH)、随机存取存储器(Random accessmemory，RAM)、只读存储器(Read only memory，ROM)、电子式可编程只读存储器(Electrically programmable read only memory，EPROM)、电子式可抹除可编程只读存储器(Electrically erasable programmable read only memory，EEPROM)、或其他合适变型)、及互相协作以进行文中所揭示操作的软件。此外，所述电子装置的任何一个或多个皆可能配置成执行程序码，其体现在编程以进行如所揭示任何数量的功能的非暂时性计算机可读取介质中。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。应当理解，以下对实施例的描述不在限制意义上。本发明的范围不受下文描述的实施例或附图的限制，附图被认为只是说明性的。
附图应视为示意图，附图中所示的元素不一定按比例显示。相反，各种元件的表示使得其功能和一般用途对于本领域技术人员来说变得显而易见。图中所示或本文所述的功能块、装置、部件或其他物理或功能单元之间的任何连接或耦合也可以通过间接连接或耦合来实现。部件之间的耦合也可以通过无线连接建立。功能块可以在硬件、固件、软件或其组合中实现。
以下，说明晶片对准的技术。文中所说明的技术促进产生晶片地图。该晶片地图可指示(i)电动装卸台的载台坐标系统中的定位到(ii)与该晶片相关联的晶片坐标系统中的定位的映射。该晶片地图可用于晶片检验，例如以将该晶片上的一个或多个定位与相关联成像模态的FOV对准。
依据文中所说明的技术，多扫描电子显微镜(mSEM)可用于晶片对准。
特别是，各种范例基于以下发现：在各参考实现方式中，该晶片对准是两步骤工艺，其包括：首先，使用光学显微镜的粗略对准，以及其次，使用扫描电子显微镜的精细对准。依据文中所说明各种范例，mSEM可用于完成用于晶片对准的整个工艺，并因此省略使用光学显微镜的粗略对准。该mSEM是带电粒子显微镜的实现方式。在mSEM中，该晶片受到作为初级辐射的电子束的阵列(包括例如超过40个或甚至超过90个电子束)照射。所述射束在该晶片上方一起扫描，以共同形成该晶片的大面积的影像。按照扫描定位，多个射束用于得到各影像。这提供用于大FOV。该影像是基于从该晶片发出的二次粒子或辐射形成，以响应采用初级辐射(即，电子束)的照射。次级(secondary)辐射的形式可能是二次电子、反向散射电子、x射线、和/或发光辐射。次级辐射的组成、能量和角度可通过初级辐射的能量控制，并指示所扫描的晶片表面的材料组成和表面质量。通过mSEM，可能快速扫描晶片表面，并因此，非常适合具有高处理量的晶片计量。举例来说，mSEM的FOV可为100微米×100微米或甚至120微米×120微米的数量级；而惯用扫描电子显微镜的FOV可能为1微米×1微米的数量级。每张mSEM影像的分辨率皆可能为5nm×5nm的数量级。
通过在晶片对准中使用mSEM，可能在一次进行中实行精细对准以及粗略对准两者。特别是，例如，全局和局部特征可从mSEM影像识别出，无需实行互补光学影像。这使得晶片对准稳健并简化晶片对准。更详细而言，变得可能减少平移误差(若非如此则会在使用未单轴对准的多个成像模态时遇到)。mSEM的大FOV可用于找出晶片上的独特结构，例如定位标记或半导体结构或其他晶片结构，并使用这样的结构进行晶片对准。此外，大FOV也确保独特性，例如在与图像处理算法(如特征辨认)结合使用时：通常，晶片的重复性结构的背景可通过mSEM的这样的大FOV拍摄，并因此由于重复性结构的重复性特性的不明确可得到解决。mSEM的高分辨率通过使用结构的小特征允许准确对准。
图1示意性例示关于载台坐标系统191和晶片坐标系统192的各方面。载台坐标系统191与电动晶片装卸除台90(以下简称载台)相关联。
晶片100附接到载台90。晶片100包括半导体裸芯112的阵列111。阵列111限定半导体裸芯112的重复性次序。晶片100也包括凹槽201，其与晶片100的中心一起限定晶片坐标系统192(在图1的范例中，晶片坐标系统192通过侧向尺寸限定；垂直于图1的图式平面的垂直尺寸未例示)。
尽管在图1的范例中，晶片坐标系统192的原点与凹槽201对准，但在其他范例中，晶片坐标系统192的原点可能以其他方式设置，例如关于晶片100的中心或另一参考定位。
以下，说明晶片对准的技术。晶片对准表示将晶片坐标系统192配准到载台坐标系统191的过程。
在晶片100安装到载台90之后，晶片坐标系统192关于载台坐标系统191的布置未知，或至少在制造或计量所需精度方面未知。举例来说，在侧向平面中，可能有晶片坐标系统192的主轴(primary axis)关于载台坐标系统191的主轴的旋转。此外，晶片坐标系统192的侧向主轴将可能在载台坐标系统191的侧向平面外倾斜(即该晶片表面由于非平面安装而在载台90的安装表面外倾斜)，仅举可能导致载台坐标系统191与晶片坐标系统192之间的差异的几个范例。通过将晶片坐标系统192配准到载台坐标系统191，这样的差异的影响可基于晶片对准补偿。坐标转换可在晶片坐标系统192与载台坐标系统191之间决定，和/或反之亦然。
有时，除了载台坐标系统191和晶片坐标系统以外，可能使用裸芯坐标系统。此外，裸芯坐标系统可能作为晶片对准的一部分配准到载台坐标系统。关于裸芯坐标系统的详细信息搭配图2说明。
图2示意性例示关于裸芯坐标系统193的各方面。裸芯坐标系统193与阵列111的半导体裸芯112相关联。特别是，阵列111的每个半导体裸芯112皆可能具有其自身相关联的裸芯坐标系统193。一个或多个半导体结构113在每个半导体裸芯112内的定位，皆可能关于各自裸芯坐标系统193来限定。所述半导体裸芯112可能为重复性的，即每个半导体裸芯112皆可包括相同一个或多个半导体结构113的相同布置。
作为通则，每个半导体裸芯112皆可能具有各自裸芯坐标系统193，其关于位于各自半导体裸芯112的参考定位(如在其角落或中心)的对应原点来限定。通过多个半导体裸芯112的各自参考定位之间的平移位移，多个裸芯坐标系统193可能彼此转换。
有时，裸芯坐标系统193也标示为局部坐标系统，因为其限定半导体结构113在裸芯112的每一个中的局部定位；同样地，晶片坐标系统192有时指称为全局坐标系统，因为其全局(即在晶片100的晶片层级上)限定阵列111的裸芯112的定位。
依据各种范例，可能将半导体裸芯112的裸芯坐标系统193配准到载台坐标系统191，例如作为晶片对准的一部分。这可包括针对每个半导体裸芯112皆找出适当参考定位。
举例来说，然后可能通过适当控制其马达来定位载台90，使得半导体结构113中选定一者处于相应成像模态(具有与载台90对准的FOV)的FOV的中心。然后，可进行晶片检验。
作为通则，半导体结构113的一般侧向长度尺度可为几纳米至十纳米或几十纳米的数量级。半导体裸芯112的一般侧向长度尺度可为几十微米至100微米的数量级，即大于半导体结构113的一般长度尺度的至少1000倍。因此，通过使用mSEM，可能具有足够大分辨率以成像每个半导体结构113的细节，以及具有足够大FOV以成像半导体裸芯112的很大一部分。这促进粗略对准和精细对准。
如文中所讨论的晶片对准可能被采用用于半导体结构的生产期间的在线计量。针对作为用于各种具体实施例的应用环境的半导体结构的这样的生产的范例，在图3中例示。
在图3中，半导体结构的生产始于空白晶片100。针对这样的晶片的范例包括硅晶片或砷化镓晶片，但任何半导体晶片皆可能被使用。
首先，晶片100经受所谓的前端处理11。前端处理涉及所有处理步骤，其中各结构在晶片上的结构彼此机械分离(脱开)之前形成在晶片上。为了量产，多个等同结构形成在晶片上，然后分离为分离的半导体结构。
前端处理11包括多个制造步骤13。这样的制造步骤13可能包括蚀刻、半导体层或金属层的层沉积、扩散、或植入，其例如用于掺杂、清洁、晶片平坦化、光刻胶涂布和光刻胶处理、光刻曝光等。通过这些制造步骤13，各结构形成在晶片100上，例如半导体裸芯的阵列111(参见图1)。
在某些制造步骤13之后，晶片经受在线计量/晶片检验14。或者或除了在线计量14以外，测量可能“原位(in situ)”进行，即在制造步骤13中的一个或多个期间。
针对晶片检验，如上述所解说且以下进一步所解说的方法和元件用于进行晶片对准。晶片检验可能包括实体参数的各种测量，例如薄膜厚度、薄膜均匀度、颗粒或污染物的检测、或测量电性参数，像是电阻或电容。通过使用计量，形成在晶片上的各结构的尺寸可通过得到晶片的影像来决定。由于晶片坐标系统192(以及视需要而定，裸芯坐标系统193)配准到载台坐标系统191，因此影像可能在晶片的界限分明定位处取得。视需要而定，将可能得到晶片的缺陷地图16，即得到晶片上的结构尚未如所需形成的信息。缺陷地图可通过晶片坐标系统192限定。决定缺陷的存在或不存在可能通过将影像数据与先前针对另一对象的相似区段(裸芯对裸芯)所收集的数据进行比较来执行，或可能通过与参考数据库(裸芯对数据库)或设计数据(裸芯对计算机辅助设计(CAD))的对应部分的比较来执行。所有数据皆可能在数据库中处置和控制，包括形成代表性缺陷的集体的缺陷数据库、收集关于理想或代表性结构的信息的CAD数据库以及工艺配方。
在制造步骤13期间或在在线晶片检验14处，针对晶片检验的这些测量可能直接在产品晶片上进行，即在欲直接或使用特定测试结构生产半导体结构以供销售的晶片上，或者在特定非功能性监测器(monitor)晶片(也指称为虚设(dummy)晶片)上。特定设计的测试结构也已知为工艺控制监测器(Process control monitor，PCM)。
当检测到缺陷时，检测到缺陷的晶片100可能被提供到线侧晶片缺陷检阅与分类17。“线侧(at-line)”指示在这种情况下的晶片100是从平常生产工艺中取出进行进一步检验。特别是，在检阅与分类17中，可能检阅在晶片缺陷地图中所识别出的位置，以便验证和分类工艺变化或缺陷的指示。由于晶片坐标系统192(以及视需要而定，裸芯坐标系统193)配准到载台坐标系统191，因此影像可能在晶片100的界限分明定位处取得。因此，载台90可移动到对相应成像模态而言的适当定位。
结果，例如为修改制造参数以计数工艺变化，可能给定对制造的反馈指令15，或例如为由于对应制造装置中的可能缺陷成分而进行的维护，也可能给定指令。
这重复直到在检查18处决定处理的所有层皆完成。此后，可能进行晶片探针测试19，其中例如晶片上的结构通过探针电接触以进行测试测量。
在前端处理11之后，接着是后端处理12，其中晶片沿着对准的裸芯112之间的裸芯切割道而被切成分离芯片，且芯片被封装。对所生产的半导体结构的更多测试可能在后端处理期间发生。
如将从上述内容了解，计量和晶片检验可依赖精确晶片对准：因为用作计量的一部分的成像模态的FOV被限定在载台坐标系统191中，将晶片坐标系统192以及(视需要而定)任何裸芯坐标系统193精确配准到载台坐标系统很重要。这有助于之后能够精确识别出缺陷的定位，从而可有助于例如识别出各晶片的合格/不合格(pass/fail)，或也可有助于识别出相关联缺陷的根本原因。文中所说明的技术促进这样的精确晶片对准。关于精确晶片对准的详细信息，接下来将搭配下列图示说明。
图4例示系统30。系统30可用于依据各种范例的晶片对准。系统30包括处理装置31、影像获取装置32以及载台控制装置33。处理装置31、影像获取装置32以及载台控制装置33每个皆包括相应的通讯接口901、911、921，并可通过所述通讯接口901、911、921彼此通讯。
尽管在图4中例示其中使用单一影像获取装置32的情境，但有时可能使用多个影像获取装置。
影像获取装置32可能是使用例如用于光谱计量的短波长的光的光学影像获取装置、使用例如x射线透射或衍射显微镜的x射线的计量、或例如扫描电子显微镜或使用电子或其他带电粒子(如镓或氦离子)的聚焦离子束显微镜的使用带电粒子的装置。使用带电粒子的这些装置也统称为带电粒子显微镜。带电粒子显微镜的一种特定实现方式是mSEM。以下，技术将搭配其中影像获取装置32实行为mSEM的技术说明。mSEM提供足够高的像素密度(即高分辨率)以拍摄最小相关细节，例如从半导体结构113出现的最小缺陷或偏差。另一方面，mSEM提供足够大的FOV以拍摄个别结构的空间背景，例如通过拍摄多个半导体结构113、或裸芯112的重要区段/区域、或多个定位标记。图4例示mSEM 32的光学组件912。
载台控制装置33包括马达922，其可用于例如沿着载台坐标系统191的主侧向轴重新定位载台90。定位精度可在亚微米范围内。
处理装置31包括处理器902和存储器903，两者形成控制电路。举例来说，控制电路可将控制数据传输到载台控制装置33，以由此控制载台90以重新定位晶片100。处理装置31的控制电路也可从mSEM 32的光学组件912接收影像。举例来说，控制电路可实行成对这样的影像中所包括的特征进行特征辨认。控制电路可配置成通过将晶片坐标系统192配准到载台坐标系统191，并视需要而定将裸芯坐标系统193中的一个或多个配准到载台坐标系统191进行晶片对准。然后，若晶片100上的某个定位(如某个半导体结构113)即将定位在用于晶片检验的给定成像模态的FOV内，则控制电路可基于晶片坐标系统192和/或各自裸芯坐标系统193中的相关定位计算载台坐标系统191中的所需位移。然后，适当控制数据可传输到载台控制装置33的马达922。
关于系统30的功能的详细信息，接下来搭配图5解说。
图5是依据各种范例的方法的流程图。举例来说，图5的方法可能通过处理装置31的控制电路执行。举例来说，图5的方法可能在从存储器903载入程序代码后即通过处理器902执行。
在方格1001，实行晶片装载检查。举例来说，这可包括检查装载底座是否已关上，以及晶片100是否已适当附接到载台90。方格1001也可包括初始化载台90，例如通过将载台90定位在限定在载台坐标系统191内的初始化定位。
当执行方格1001时，晶片坐标系统192未与载台坐标系统191对准。因此，mSEM 32的FOV在晶片100上的中心定位已知所通过的精度很低，即低于半导体结构113的一般结构大小的量值。通常，无特定晶片对准过程(即在将晶片100附接到载台90时基于机械对准)的对准精度小于100微米，并受到手动装卸精度或装载工具精度限制。
在方格1002中，光学显微镜用于识别出晶片100的凹槽201。这可用于粗略对准，使得mSEM 32的FOV以凹槽201的鞍点202为中心(范例鞍点202在图6和图7中例示)。
据此，在方格1002中，可能控制光学显微镜，以拍摄晶片100的光学影像，然后辨认光学影像中的凹槽201。然后可能控制载台90，以基于对凹槽的辨认并基于mSEM的FOV与载台坐标系统191的预限定对准横移到第一定位。mSEM的FOV可在载台90处于第一定位时以凹槽201的鞍点202为中心。举例来说，可能使用计算机所实行的特征辨认算法。
mSEM的FOV与载台坐标系统191的预限定对准可能通过mSEM光学组件912的固定机械姿态限定到载台90。
接下来，在方格1003，mSEM 32可被控制成在载台90处于第一定位的同时，拍摄晶片100的第一影像601。此第一影像601包括凹槽201的至少一部分。特别是，第一影像601可包括/成像凹槽201的鞍点202。
然后，鞍点202可用于决定径向轴205(参见图6和图7)，请参见方格1004。更一般来说，径向轴205(与凹槽201及晶片100的中心209相交)可基于采用mSEM 32拍摄的第一影像决定。
举例来说，对凹槽201的切线206可能基于鞍点202决定，然后将可能决定即将正交于切线206的径向轴205。径向轴205也可能决定为凹槽201的对称轴。
作为通则，切线206和径向轴205可平行于晶片坐标系统192的主轴。因此，方格1004可有助于决定晶片坐标系统192的定向。
一旦径向轴205已决定，接下来，在方格1005，载台90被控制成将晶片100沿着此径向轴205位移晶片100的一半直径。晶片100的直径可为先验(a-priori)知识。晶片大小通常标准化为例如直径150mm或300mm。
此外，垂直于径向轴205的任何偏移皆可在方格1005处补偿。
然后，在沿着径向轴205横移之后，载台90定位于第二定位。在载台90处于第二定位的同时，mSEM 32被控制成拍摄晶片100的一个或多个第二影像602。
第二影像包括晶片100的参考定位。晶片100的参考定位可对应于晶片100的中心209(参见图6和图7)。在其他范例中，参考定位也可关于中心209具有某些预限定偏移。以下，为了简化，假设参考定位对应于中心209；但在其他范例中，可能使用其他参考定位。
一个或多个第二影像602包括晶片结构，其设置在中心209处或在其周围。这样的晶片结构的范例为：裸芯切割道；定位标记；半导体结构113、半导体裸芯112的角落；等。这样的晶片结构到中心209的相对距离可能例如从参考数据库或设计数据已知。因此，可能基于对一个或多个第二影像中的装置结构的结构辨认，决定第二影像602中的晶片100的中心209。作为通则，结构辨认可为使用适当结构辨认算法计算机所实行。
然后，将可能例如基于鞍点202与中心209之间的实际距离与载台90的行进距离之间的比较，决定晶片坐标系统192关于载台坐标系统191的任何伸展/偏斜。
因此，一旦晶片100的中心209已决定(或更具体而言，一旦第二影像602中的中心209的定位已决定)，晶片坐标系统192即基于中心209和径向轴205配准到载台坐标系统191。举例来说，晶片坐标系统192与载台坐标系统191之间的旋转可基于径向轴205的对准来决定。通过将载台90的第一定位与第二定位之间的行进距离与鞍点202与中心209之间的标称距离进行比较，将可能识别出晶片坐标系统102中的距离相对于载台坐标系统191中的距离的任何伸展或压缩。举例来说，可能得到将晶片坐标系统192转换为载台坐标系统191或反之亦然的转换矩阵。这些仅仅是有关如何实行晶片坐标系统192到载台坐标系统191的配准的几个范例。其他实现方式是可想象到的。晶片对准的一般技术是已知的，并可在此重复使用。
关于决定在方格1006中的中心209的详细信息，搭配图8例示。图8是中心209处及其周围的晶片100的示意例示图。特别是，例示相邻半导体裸芯112-1至112-4。所述相邻半导体裸芯112-1至112-4之间有正交裸芯切割道261至262。在裸芯切割道261至262与半导体裸芯112-1至112-4之间，有定位标记272。定位标记272可具有重复性布置，如图8中所例示。中心209在第二影像602中的定位可通过以下来决定：对正交裸芯切割道261至262进行结构辨认，然后识别出正交裸芯切割道261至262之间的相应相交处的中心，由此决定中心209。举例来说，裸芯切割道261至262可基于裸芯切割道261至262内的测试结构(图8中未例示测试结构)和/或基于相邻定位标记272来辨认。
再次参照图5：由于执行方格1007的结果，得到晶片对准。有时，所需也可包括一个或多个裸芯坐标系统193到载台坐标系统191的配准。然后，可执行接下来的方格1008至1010。执行方格1008至1010的另一项原因可为提高晶片坐标系统192到载台坐标系统191的配准的精度。
在方格1008，决定晶片100的一个或多个另一轴。这可基于晶片坐标系统192。由于有可用的初始配准(来自方格1007)，因此也可能在方格1009控制载台90，以沿着一个或多个另一轴横移。在沿着一个或多个另一轴横移的同时，mSEM 32被控制成拍摄一张或多张第三影像603(载台90可在拍摄一张或多张第三影像603时停止)。第三影像603包括裸芯112的半导体结构113。可能在方格1010中辨认半导体结构113(即使用结构辨认决定半导体结构113在第三影像603中的定位)，然后在方格1011中，将据此所限定裸芯坐标系统193配准到载台坐标系统191。再次，任何位移或平移皆可通过(i)中心209与裸芯112-1至112-4和半导体结构113之间的实际行进距离与(ii)标称距离(如从CAD或数据库得到)之间的偏差识别出。
关于这些另一轴的详细信息，也搭配图8例示。特别是，图8例示这样的另一轴215的第一范例实现方式以及这样的另一轴216的第二范例实现方式。另一轴215是与中心209相交的径向轴。轴215与裸芯切割道262对准，并因此，正交于径向轴205。在另一范例中，也将可能决定若与轴215进行比较则具有偏移219的另一轴216。举例来说，偏移219可能基于裸芯切割道261、262的宽度，或更一般来说基于相邻半导体裸芯112-1至112-4之间的距离决定。裸芯切割道261、262的宽度与相邻半导体裸芯112-1至112-4之间的距离相关联。据此，mSEM 32的FOV 301随后可能在沿着另一轴216行进时，与半导体裸芯112-1、112-3的角落271对准。因此，半导体结构113在半导体裸芯内的较佳覆盖率，可在使用偏移的另一轴216时得到。这是因为mSEM的FOV 301通常在与裸芯切割道261、262的宽度相同的量值数量级，例如为偏移219的宽度的60％至140％的数量级，如图8中所例示。可能针对沿着另一轴215、216布置的多个相邻半导体裸芯112-1、112-3，拍摄多张第三影像。然后，相邻半导体裸芯的重复性半导体结构113可在多张第三影像中被辨认，例如通过将多张第三影像互相比较。并用于晶片对准。
然后，每个裸芯112-1至112-4的特定定位皆可被决定。这可用于将各裸芯坐标系统193配准到载台坐标系统191和/或到晶片坐标系统192。此外，晶片坐标系统192到载台坐标系统191的配准的精度可能提高。
总结来说，已说明上述晶片对准的技术。采用使用光学显微镜的预对准。与晶片对准相关联的后续步骤不依赖于光学显微镜的使用；而是使用mSEM影像。这样的技术具有由于光学显微镜的非单轴布置而偏移的优势，并避免有限FOV SEM等其他成像模态。所述技术可快速且可靠实行。
尽管所揭示内容已关于某些较佳实施例显示和说明，但其他本领域技术人员将在阅读和理解本说明书后即想到等同物和修改例。本发明包括所有这样的等同物和修改例，并仅受到所附权利要求的范围的限制。
作为范例，尽管某些实现方式已关于自动化特征辨认例示，但在一些范例中，特征辨认可能手动实行。

Claims (12)

1.一种方法，包含：
控制多扫描电子显微镜、mSEM(32)，以在电动装卸台(90)处于第一定位的同时拍摄附接到该电动装卸台(90)的晶片(100)的第一影像(601)，该第一影像(601)包含该晶片(100)的凹槽(201)的至少一部分；
基于该第一影像(601)决定该晶片(100)的径向轴(205)；
控制该电动装卸台(90)，以将该晶片(100)沿着该径向轴(205)位移该晶片(100)的一半直径，以使该电动装卸台(90)处于第二定位；
控制该mSEM(32)，以在该电动装卸台(90)处于该第二定位的同时拍摄该晶片(100)的第二影像(602)，该第二影像包含晶片结构(112,112-1–112-4,113,261,262,272)；
基于对该第二影像(602)的晶片结构(112,112-1–112-4,113,261,262,272)的结构辨认，决定该晶片(100)的参考定位(209)；以及
基于该参考定位(209)和该径向轴(205)，将该晶片(100)的晶片坐标系统(192)配准到该电动装卸台(90)的载台坐标系统(191)。
2.如权利要求1的方法，其中经受该结构辨认的所述晶片结构包含相邻半导体裸芯(112,112-1–112-4)之间的正交裸芯切割道(261,262)。
3.如权利要求1或2的方法，其中：
该晶片(100)包含半导体裸芯(112,112-1–112-4)的阵列；且
该方法更包含：
决定该晶片(100)的一个或更多个另一轴(215,216)；
控制该电动装卸台(90)，以沿着该一个或更多个另一轴(215,216)横移；
控制该mSEM(32)，以在沿着该一个或更多个另一轴(215,216)横移的同时拍摄一个或更多个第三影像(603)，该一个或更多个第三影像(603)包含该阵列的半导体裸芯的半导体结构(113)；
基于对该一个或更多个第三影像(603)中的又一结构辨认，决定所述半导体结构(113)；以及
基于该又一结构辨认，将所述半导体裸芯(112,112-1–112-4)的裸芯坐标系统(193)配准到该载台坐标系统(191)。
4.如权利要求3的方法，其中该一个或更多个另一轴包含一轴(216)，其关于中心径向轴(215)具有偏移(219)。
5.如权利要求4的方法，其中该偏移(219)是基于该阵列的相邻半导体裸芯(112,112-1–112-4)之间的裸芯切割道(261,262)的宽度决定的。
6.如权利要求4或5的方法，其中该mSEM(32)的视场(301)为该偏移(219)的60％至140％。
7.如权利要求4至6中任一项的方法，其中：
针对沿着该一个或更多个另一轴(215,216)彼此相邻的该阵列的多个相邻半导体裸芯(112,112-1–112-4)拍摄多张第三影像(603)；以及
通过将所述多张第三影像(603)互相比较，决定所述多张第三影像(603)中的所述半导体结构(113)。
8.如前述权利要求中任一项的方法，其中：
所述第一影像(601)包含所述凹槽(201)的鞍点(202)，
基于所述鞍点(202)决定该晶片(100)的径向轴(205)。
9.如前述权利要求中任一项的方法，更包含：
控制光学显微镜，以拍摄该晶片(100)的光学影像；
辨认该光学影像中的该凹槽(201)；以及
控制该电动装卸台(90)，以基于对该凹槽(201)的辨认并基于该mSEM的视场与该载台坐标系统(191)的预限定对准横移到该第一定位。
10.一种处理装置(31)，包括控制电路(902,903)，并配置为：
控制多扫描电子显微镜mSEM(32)，以在电动装卸台(90)处于第一定位的同时拍摄附接到该电动装卸台(90)的晶片(100)的第一影像(601)，该第一影像(601)包含该晶片(100)的凹槽(201)的至少一部分；
基于该第一影像(601)决定该晶片(100)的径向轴(205)；
控制该电动装卸台(90)，以将该晶片(100)沿着该径向轴(205)位移该晶片(100)的一半直径，以使该电动装卸台(90)处于第二定位；
控制该mSEM(32)，以在该电动装卸台(90)处于该第二定位的同时拍摄该晶片(100)的第二影像(602)，该第二影像包含晶片结构(112,112-1–112-4,113,261,262,272)；
基于对该第二影像(602)的晶片结构(112,112-1–112-4,113,261,262,272)的结构辨认，决定该晶片(100)的参考定位(209)；以及
基于该参考定位(209)和该径向轴(205)，将该晶片(100)的晶片坐标系统(192)配准到该电动装卸台(90)的载台坐标系统(191)。
11.如权利要求10的处理装置(31)，其中该控制电路(902,903)配置为执行如权利要求1至9中任一项的方法。
12.一种系统(30)，包括如权利要求10或11的处理装置(31)以及mSEM(32)。
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