TW201513165A - 具有整合製程邊緣成像之電鍍及後電塡充系統與量測系統 - Google Patents

Abstract

此處揭露用於在晶圓上形成一層金屬的電鍍系統，其包含一電鍍模組及一晶圓邊緣成像系統。該電鍍模組可包含：一槽，用於在電鍍期間容納一陽極及一電鍍溶液；及一晶圓固持器，用於在電鍍期間在該電鍍溶液中固持該晶圓且旋轉該晶圓。該晶圓邊緣成像系統可包含：一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向；一照相機，定向成用於在將該晶圓加以固持且旋轉的同時，取得該晶圓的一製程邊緣的多個方位角分離影像（該製程邊緣對應在該晶圓上所形成的該層金屬的外邊緣）；及影像分析邏輯，用於決定一邊緣排除距離，其中該邊緣排除距離係介於該晶圓的邊緣與該製程邊緣之間的距離。

Description

具有整合製程邊緣成像之電鍍及後電填充系統與量測系統

本揭露內容係關於電子元件的製造、半導體基板的電鍍與後電填充處理、包含邊緣斜角去除設備的電鍍與後電填充處理系統和設備、及具有用於在處理期間檢測半導體晶圓的整合和/或原位量測系統的電鍍與後電填充處理系統。

積體電路製造通常包含沉積一層以上的導電金屬於半導體晶圓上的有效電路區域，即用於製造IC元件之晶圓的正面的主要內部區域。電鍍製程係用以達成此金屬層沉積的常見方法。舉例來說，典型的電鍍應用包含但不僅限於：銅鑲嵌電填充；錫銀合金的電鍍，其近來發現被增加使用於晶圓級封裝（WLP）應用中（參見例如美國專利公開第2012/0138471號，發明名稱為“ ELECTROPLATING APPARATUS AND PROCESS FOR WAFER LEVEL PACKAGING”，其內容藉由參照全體納入作為本案揭示內容的一部分）；及貫穿矽通孔（TSV）的銅電填充（參見例如：美國專利申請案第12/193,644號，申請於西元2008年8月18日，名稱為“PROCESS FOR THROUGH SILICON VIA FILING”，目前為美國專利第7,776,741號，授證於西元2010年8月17日；及美國專利申請案第12/577,619號，申請於西元2009年10月12日，名稱為“ELECTROLYTE CONCENTRATION CONTROL SYSTEM FOR HIGH RATE ELECTROPLATING”；上述每一者藉由參照全體納入作為本案揭示內容的一部分）。

雖然可能期望沉積一層導電金屬於半導體晶圓的有效電路區域之內，此沉積在其他處可能是不理想的，例如晶圓的邊緣斜角區域——鄰近晶圓邊緣的一狹窄區域。然而，在許多IC製造製程中，在電鍍可執行前，必須先沉積一導電材料薄層以作為電鍍操作接續的晶種，且通常用以沉積此晶種層的製程（透過濺鍍的物理汽相沉積（PVD））可無差別地留下導電金屬沉積於不期望的晶圓區域之內。儘管如此，為了最大化晶圓的有效表面區域的尺寸（且藉此最大化每片晶圓所產出的積體電路數目），晶種層必須濺鍍至非常接近半導體晶圓的邊緣，且因此常見到PVD沉積金屬不僅覆蓋有效表面區域，且亦覆蓋有效電路區域之外的整個正面邊緣區域，以及覆蓋側面邊緣，且若干程度覆蓋背面。幸運地，在PVD晶種層沉積之後，導電金屬的電填充係容易控制得多。在若干電鍍系統中，此控制係藉由使用電鍍模組及電鍍抓斗（clamshell）晶圓固持器組件而加以達成，該電鍍抓斗晶圓固持器組件將電鍍溶液自非理想區域（例如晶圓邊緣和背面）排除。將電鍍溶液限制於晶圓有效表面的鍍覆設備的一個例子，為Lam Research Corp.所販售的SABRE^TM 抓斗電鍍設備，該設備實施態樣係描述於美國專利第6,156,167號，“CLAMSHELL APPARATUS FOR ELECTROCHEMICALLY TREATING SEMICONDUCTOR WAFERS”，其內容藉由參照全體納入作為本案揭示內容的一部分。

由於各種不同的理由，在電填充之後殘留在晶圓邊緣的PVD金屬係不理想的。一個理由係PVD金屬層係薄的且在後續處理期間易於剝落，因此產生不期望的微粒。這可理解如下。在晶圓的正面邊緣處，晶圓表面係斜面的。此處PVD層不僅薄，且亦不均勻地沉積。因此，它們並未良好黏著。在此薄金屬上後續介電層的黏著亦係不良，因此造成更多微粒產生的可能性。相反地，在晶圓的有效內部區域上的PVD金屬係單純地覆蓋以厚的、均勻的電填充金屬，且藉由CMP平坦化至介電質。此平坦表面（其主要為介電質）接著覆蓋以阻障層材料，例如SiN，其良好黏著於介電質且協助後續層的黏著。

針對這些問題，可設計後電填充處理系統，以自半導體晶圓的邊緣斜角區域移除PVD沉積及電鍍金屬。此一邊緣斜角去除（EBR）操作可執行於一後電填充EBR模組之中，且經常涉及隨後有清洗及乾燥的晶圓邊緣的金屬蝕刻。在若干實施例中，後電填充EBR模組可為一整合電鍍系統的一部分，該整合電鍍系統執行電鍍（電填充）、後電填充蝕刻、及可能的其他操作，例如清潔操作。

然而，EBR操作的精準度係重要的。尤其重要的是，EBR操作不會自晶圓的邊緣斜角區域移除過少或過多的金屬，且該移除操作係均勻地進行，亦即是以實質徑向對稱方式進行。在邊緣斜角區域過少的金屬移除可能無法治癒上述問題，而晶圓上徑向向內過遠的金屬移除可能消耗可作為用於晶片製造的額外有效電路區域的寶貴表面區域。總之，有效的EBR操作用以自邊緣斜角區域儘可能完整且徑向對稱地移除PVD沉積和電鍍的金屬，且係在徑向最窄的區域上進行，其足以治癒與晶圓的此區域中的沉積金屬相關的上述缺陷。

此處揭露用於在實質上圓形的晶圓上形成一層金屬的電鍍系統，其包含一電鍍模組及一晶圓邊緣成像系統。該電鍍模組可包含：一槽，用於在電鍍期間容納一陽極及一電鍍溶液；及一晶圓固持器，用於在電鍍期間在該電鍍溶液中固持該晶圓且旋轉該晶圓。該晶圓邊緣成像系統可包含：一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向；一照相機，定向成用於當在該成像系統的該晶圓固持器之上將該晶圓加以固持且旋轉通過不同的方位角定向之時，取得該晶圓的一製程邊緣的多個方位角分離影像（該製程邊緣對應在該晶圓上所形成的該層金屬的外邊緣）；及影像分析邏輯，用於自該多個方位角分離影像決定一邊緣排除距離，其中該邊緣排除距離係介於該晶圓的邊緣與該製程邊緣之間的距離。該電鍍系統可更包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在該影像分析邏輯判定邊緣排除距離係在一預定範圍之外時，向該電鍍系統的操作者通報錯誤。在一些實施例中，該影像分析邏輯可自該多個方位角分離影像決定多個方位角分離邊緣排除距離，其中各邊緣排除距離係在一特定方位角處該晶圓邊緣與該製程邊緣之間的距離。該影像分析邏輯可更包含銳度分析邏輯，用於分析該製程邊緣的影像且決定在該等影像中該製程邊緣的銳度。在一些實施例中，基於自該晶圓邊緣向內的一預定徑向範圍內之製程邊緣的位置，選擇製程邊緣供該影像分析邏輯分析，其中該邊緣排除距離係參照該製程邊緣加以決定。

在若干實施例中，該影像分析邏輯可更包含同心度分析邏輯，用於當指示在不同方位角的該多個邊緣排除距離之統計變異性的度量係在預定閾值之內時判定該晶圓邊緣及所成像的製程邊緣係同心的，且當該度量超出該閾值時判定該晶圓邊緣及所成像的製程邊緣係非同心的。該度量可為在不同方位角的該等邊緣排除距離的標準差。該電鍍系統可更包含晶圓定心調整邏輯，用於當判定目前所成像的晶圓邊緣和製程邊緣係非同心之時，調整該電鍍模組之內一個以上後續受處理晶圓的定心。該電鍍系統可更包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在該同心度分析邏輯判定成像的晶圓邊緣與製程邊緣係非同心時，向該電鍍系統的操作者通報錯誤。

在一些實施例中，該晶圓邊緣成像系統可建構成操作於多個成像模式，且利用該多個成像模式取得該製程邊緣的多個方位角分離影像，且在若干此等實施例中，該晶圓邊緣成像系統可更包含一影像最佳化子系統，用於決定產生該製程邊緣的最鮮銳影像的一成像模式，且選擇使用所決定成像模式所產生的影像以供該影像分析邏輯用以決定邊緣排除距離。該晶圓邊緣成像系統可包含具有可調整照明強度之光源的一照明子系統，且其中該多個成像模式包含對於照明強度和曝光時間不同組合的設定。該晶圓邊緣成像系統可更包含一照明子系統，其具有一漫射光源，用於相對於該晶圓表面的水平面以包含漫射低角度光或漫射同軸光的光線照射該晶圓的邊緣。在一些實施例中，該電鍍系統的影像分析邏輯可更包含用於自該多個方位角分離影像決定該製程邊緣的一錐形寬度的邏輯。

在一些實施例中，該晶圓邊緣成像系統的照相機可為一彩色照相機，且在若干此等實施例中，由該彩色照相機所產生的影像每一者可表示為一像素陣列，各像素包含至少三個色彩值。在一些實施例中，在該多個方位角分離影像中，該製程邊緣係辨識為具有相鄰像素之間最大色彩對比的一狹窄區域。在一些實施例中，該影像分析邏輯可更包含用於自該多個方位角分離影像決定該製程邊緣的一錐形寬度的邏輯。在一些實施例中，該晶圓邊緣成像系統係建構成操作於多個成像模式，且利用該多個成像模式取得該製程邊緣的多個方位角分離影像。在一些實施例中，該晶圓邊緣成像系統更包含一影像最佳化子系統，用於將產生該製程邊緣任一側的像素之間具有最高色彩對比之該製程邊緣的影像之成像模式加以決定，並且選擇使用所決定成像模式所產生的影像以供該影像分析邏輯用以決定該錐形寬度。在一些實施例中，該晶圓邊緣成像系統可更包含一照明子系統，其具有一漫射光源，用於相對於該晶圓表面的水平面以漫射低角度光照射該晶圓的邊緣，並且在若干此等實施例中，該晶圓邊緣成像系統的多個成像模式包含對於照明強度和曝光時間不同組合的設定。該多個成像模式可更包含對於色相、飽和度、亮度的不同設定。

在一些實施例中，具有晶圓邊緣成像系統的電鍍系統可更包含一邊緣斜角去除模組，其包含：一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓；及一裝置，用於在該晶圓係在晶圓固持器上加以固持和旋轉時輸送蝕刻劑至該晶圓的一邊緣斜角區域，以在該電鍍模組中的電鍍之後自該邊緣斜角區域去除電鍍的金屬。在若干此等實施例中，該晶圓邊緣成像系統的晶圓固持器可為該邊緣斜角去除模組的晶圓固持器。在一些實施例中，該晶圓邊緣成像系統的照相機可為一彩色照相機，且該彩色照相機所產生的各影像係表示為一像素陣列，各像素包含至少三個色彩值。在若干此等實施例中，該影像分析邏輯可更包含邊緣斜角去除（EBR）偵測邏輯，用於自該多個方位角分離的影像判定EBR是否已由該邊緣斜角去除模組加以執行，且其中該電鍍系統更包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在該影像分析邏輯判定EBR尚未執行時向該電鍍系統的操作者通報錯誤。該EBR偵測邏輯，可基於在該晶圓邊緣附近所測得之一個以上像素處由該彩色照相機所測得的三個色彩值其中一者以上、與表示在金屬層不存在之晶圓上的一點處之色彩的一個以上儲存的參考色彩值之間的差異，判定EBR是否已執行。在一些實施例中，所電鍍的金屬係銅。

此處亦揭露後電填充處理系統，用於處理具有一金屬電鍍層形成於其表面上的實質上圓形的晶圓，該後電填充處理系統可包含一邊緣斜角去除模組及一晶圓邊緣成像系統。該邊緣斜角去除模組可包含：一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向；及一裝置，用於在該晶圓係在該晶圓固持器上加以固持和旋轉時輸送蝕刻劑至該晶圓的一邊緣斜角區域，以自該邊緣斜角區域去除電鍍的金屬。該晶圓邊緣成像系統可包含：一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向；一照相機，定向成用於當在該邊緣斜角去除模組的該晶圓固持器之上將該晶圓加以固持且旋轉通過不同的方位角定向之時，取得該晶圓的一製程邊緣的多個方位角分離影像（該製程邊緣對應在該晶圓上所形成的該層金屬的外邊緣）；及影像分析邏輯，用於自該多個方位角分離影像決定一邊緣排除距離（其中該邊緣排除距離係介於該晶圓的邊緣與該製程邊緣之間的距離）。該晶圓邊緣成像系統的晶圓固持器可為該邊緣斜角去除模組的晶圓固持器。在一些實施例中，該多個方位角分離影像可在該邊緣斜角去除模組之中的晶圓處理之前加以取得，且所成像的製程邊緣對應由電鍍所形成之晶圓的鍍覆邊緣。在一些實施例中，該多個方位角分離影像可在於該邊緣斜角去除模組之中處理晶圓之後加以取得，且所成像的製程邊緣可對應在該邊緣斜角去除模組之中的處理之後的晶圓的蝕刻邊緣。

此處亦揭露實質上圓形的晶圓的處理方法，其包含：在該晶圓上執行一處理操作，該處理操作形成該晶圓的一製程邊緣；旋轉該晶圓通過多個方位角定向；在將該晶圓旋轉通過該多個方位角定向的同時，取得該晶圓的該製程邊緣的多個方位角分離影像；將在該多個方位角分離影像之中的該晶圓的製程邊緣辨識為在影像中相鄰像素之間具有高對比的區域；藉由將所辨識的製程邊緣與出現在影像中之晶圓的物理邊緣比較，自該多個方位角分離影像決定一邊緣排除距離；及通報邊緣排除距離係在一預定範圍之外的情況。在若干此等實施例中，該處理操作係電鍍。在其他實施例中，該處理操作係邊緣斜角去除。

在以下揭露內容中，描述許多具體實施例，以提供此處所揭露的發明概念的完整理解。然而，熟習此技藝者理解，在許多實例中，可在具有或不具有這些特定細節其中若干（例如藉由置換以替代元件或步驟）但維持在此處揭露發明概念的範疇和精神之內的情況下，將此處所揭露的發明概念加以實施。同樣地，在若干實例中，一些眾所周知的製程、程序、操作、步驟、元件、模組、及/或構件不再非常詳細地描述，以免不必要地混淆所揭露發明概念的重要實施態樣。

此處揭露整合和/或原位量測機台和成像系統、及相關的操作，其係用於在電鍍系統/設備、後電填充處理系統/設備等等之中處理半導體晶圓。更特別是，在若干實施例中，此揭露內容係與在執行邊緣斜角去除（EBR）操作之後用於分析半導體晶圓的邊緣排除區域的照相機、成像系統、影像最佳化子系統、及方法相關。在若干實施例中，這些機台、系統、及方法可用以評估在電鍍和/或後電填充處理系統之中的晶圓定心和對準。目前，沒有技術可用以達成原位細部晶圓邊緣和製程邊緣成像及分析。替代地，現行做法係：將晶圓自晶圓處理設備移除；將晶圓輸送至獨立且不同的量測區域或設備（例如顯微鏡）；且在遠離處理硬體的此不同環境中對於晶圓邊緣成像及分析製程效能。然而，此做法係不方便的，減緩晶圓處理處理率，且消除（或至少造成極不方便）成像和分析系統與製程設備之間閉迴路回授及調整的可能性。

由於以上所述理由，有效的EBR操作係用以自邊緣斜角區域儘可能完整且徑向對稱地移除PVD沉積和電鍍的金屬——且係在足以治癒與晶圓的此區域中的沉積金屬相關的上述缺陷的徑向最窄的區域上進行。因此，在EBR操作期間晶圓固持器/夾頭之上晶圓的對準和定心係至關重要，這是因為若晶圓未加以定心，則EBR操作無法自晶圓邊緣對稱地移除金屬。此處揭露機台和方法，用於測量此處被稱為「邊緣排除距離」者。如以下更完整描述的，邊緣排除距離係介於晶圓本身的（實質）圓形邊緣與晶圓的「製程邊緣」之間的距離，其中製程邊緣係具有電鍍金屬層於其上的晶圓區域的外（實質）圓形邊緣。要注意到，「製程邊緣」可對應晶圓的「鍍覆邊緣」——在EBR之前的電鍍區域的邊緣，或可對應晶圓的「蝕刻邊緣」——在已藉由EBR操作回蝕刻之後的電鍍區域的邊緣。用於測量邊緣排除區域的此處所揭露實施例可使用這些測量，以評估晶圓固持器/夾頭之上晶圓置放的同心度，且在後續的電鍍和/或EBR操作上校正晶圓定心/對準。用於測量邊緣排除距離的此處所揭露實施例亦可使用這些測量於其他目的，如以下更詳細描述的。

為了促進此處所揭露各種概念的理解（包含與晶圓電鍍和電填充、晶圓的邊緣斜角區域、邊緣斜角去除（EBR）操作、邊緣排除區域概念、及邊緣排除區域的成像和分析相關的概念），圖1至6顯示電鍍與後電填充處理系統及操作的若干具體實施例的各種不同細節。然而，理所當然，吾人理解以下顯示細節的程度係用以提供用於說明和描述此處揭露發明概念的特定背景，而非以任何方式作為限制那些發明概念的基礎。

首先，在圖1顯示半導體晶圓的示意圖。如所顯示，此一半導體晶圓具有頂部或「正面」100和「背面」101。該晶圓亦具有一內部「有效電路區域」102，其中形成與導電金屬線路相關聯的積體電路元件，如上所述。為了最大化使用昂貴的半導體材料，此有效電路區域應在晶圓的正面100之上占有高分率的面積。如所顯示，積體電路晶圓亦包含：「正面邊緣」區域103，其係在晶圓正面位於有效電路區域之外的區域；「側邊緣」區域104（有時在此處稱為「邊緣斜角區域」）；及「背面邊緣」區域105。此側邊緣係位於正面和背面之間的區域之中，並且，此背面邊緣約係在晶圓背面靠近晶圓外邊界的區域，大約相似於該前面邊緣區域。要注意到，術語「晶圓」當使用於此處包含生產圖案晶圓、空白測試晶圓（blanket test wafer）、或藉由半導體處理及/或製造操作加以處理的任何其他類型晶圓或基板。因此，在若干實施例中，此處揭露的方法和設備可不僅用於生產，亦可用於生產前品質評估試產，和/或用於對與藉由機器人同心置放、藉由電鍍槽的同心鍍覆、及在後電填充模組中的同心EBR和錐形寬度和EBR偵測有關的問題進行偵錯。

電鍍系統通常係用以藉由電鍍操作在半導體晶圓上形成一層電鍍金屬的一晶圓處理系統。後電填充處理系統通常係用以在已經由電鍍操作在半導體晶圓表面上形成一層金屬之後進一步處理該半導體晶圓的晶圓處理系統。此等系統經常包含一EBR模組，用於在經電鍍的晶圓上執行EBR操作。該EBR模組亦可設計和建構成執行相關的操作，該等操作可包含背面蝕刻（BSE）以及例如預清洗、清洗、酸洗、及乾燥的附屬製程。取決於實施例，後電填充處理系統可視為較大電鍍系統的子系統。以下以圖3為背景詳細描述一個此種整合電鍍系統。

雖然在IC製造技術中存在電鍍和後電填充製程的許多應用（其中若干已在以上列出），且雖然一般而言所揭露的晶圓邊緣成像概念和成像系統可適用於這些應用的任一者，為了說明一具體的電鍍應用，現在將參照圖2在若干細節上描述銅鑲嵌電填充——再度，要理解的是，此揭露內容係說明性而非限制性。製程200開始於在先前形成的介電層之中形成線路路徑（步驟201）。這些線路路徑可加以蝕刻為在介電質（例如二氧化矽）毯覆層之中的溝槽和通孔。它們界定半導體晶圓上各種元件之間的導電路徑。因為銅或其他活動態導電材料（mobile conductive material）提供半導體晶圓的導電路徑，下層矽元件必須加以保護免受金屬離子（例如銅）影響，否則金屬離子可能擴散進入矽之中。為了達成此點，該製程包含在沉積金屬之前沉積一薄的擴散阻障層（步驟202）。該擴散阻障層的適合材料包含鉭、氮化鉭、鎢、鈦、及鈦鎢。在一典型的實施例中，該阻障層係藉由例如濺鍍的PVD製程加以形成。

該晶圓現在幾乎準備好使其線路路徑鑲嵌以電填充銅。在電填充之前，塗佈一導電表面塗層。在所述製程中，這是藉由在步驟203將銅晶種層沉積於阻障層之上而加以達成。例如濺鍍的PVD製程可用於此目的。接著，較厚的塊材銅層係沉積於晶種層之上（步驟204），其通常係藉由使用電鍍溶液進行電鍍而加以達成。該銅係以完全填滿介電層之中的各種線路路徑的厚度加以沉積。

在PVD銅的沉積期間，無法避免在若干非期望區域的沉積。此銅沉積必須加以去除，且這是藉由邊緣斜角去除（EBR）和/或背面蝕刻（BSE）製程加以達成。在步驟205使用EBR，將銅蝕刻劑以細流方式施加至晶圓的正面邊緣。該蝕刻劑通常在黏滯流條件下加以施加，使得該蝕刻劑在晶圓上靠近其施加處維持一薄的黏滯層，且如此避免飛濺晶圓的內部並由有效電路區域去除所欲的銅。蝕刻劑流均勻施加係重要的；否則可導致邊緣排除區域尺寸的變化。實質上均勻（即同心的）的邊緣排除區域產生最大的有效及可使用表面區域。因為蝕刻劑亦通常以一徑向速度分量施加，且因為旋轉晶圓的向心加速度效應，該薄的黏滯層向外流動，向下流過側邊緣，且流到背面上數毫米，如此達成自所有三個此等區域去除PVD銅。在大多數的實例中，EBR去除晶圓邊緣附近的鍍膜。在EBR之後，將電鍍的銅加以平坦化，通常係藉由在步驟206的化學機械拋光（CMP）向下至介電質，以準備進一步處理（207），其通常為加入後續的介電質和金屬化層。

電鍍系統

圖3顯示一個例示整合電鍍系統的示意圖，該整合電鍍系統可用以執行圖2中所指出的一些操作，特別是電鍍步驟204和EBR步驟205。如圖3所顯示，電鍍系統307可包含多個電鍍模組，在此實例中為三個獨立的模組309、311、及313。如以下更完整描述的，各電鍍模組通常包含：一槽，用於在電鍍期間容納陽極及電鍍溶液；及一晶圓固持器，用於在電鍍期間將晶圓固持於電鍍溶液之中且旋轉該晶圓。在圖3中顯示的電鍍系統307更包含一後電填充處理系統，其包含三個獨立的後電填充模組（PEM）315、317、及319。取決於實施例，這些模組每一者可用以執行任何以下功能：在晶圓已藉由模組309、311、及313其中一者加以電鍍之後的晶圓的邊緣斜角去除（EBR）、背面蝕刻、及酸洗。要注意到，執行邊緣斜角去除（EBR）的後電填充模組（PEM）此處將替代地簡稱為EBR模組。電鍍系統307亦可包含一化學稀釋模組321及一中心電填充浴槽323。後者可為在電填充模組中容納用於電鍍浴之化學溶液的一槽。電鍍系統307亦可包含一用劑系統333，其儲存及輸送用於鍍浴的化學添加劑。當存在時，化學稀釋模組321可儲存及混合化學品以用作在後電填充模組之中的蝕刻劑。在若干實施例中，一過濾及泵送單元337過濾中心浴槽323的鍍覆溶液且將其泵送至電填充模組。

最終，在若干實施例中，電子單元339可作為系統控制器，提供操作電鍍系統307所需的電子和介面控制。該系統控制器通常包含一個以上記憶體元件及用以執行指令的一個以上處理器，使得電鍍系統可執行其預期的製程操作。含有用於根據此處所述實施方式控制製程操作的指令的機器可讀媒體，可連結至該系統控制器。單元339亦可提供系統一電源供應器。

在操作中，包含後端機器人手臂325的機器人可用以自晶圓卡匣選擇晶圓，例如自卡匣329A或329B。後端機器人手臂325可利用真空貼附或一些其他可行的貼附機制貼附晶圓。

前端機器人手臂340可自例如卡匣329A或卡匣329B的晶圓卡匣選擇一晶圓。卡匣329A或329B可為前開式晶圓傳送盒（FOUP）。FOUP係封閉容器，設計成用以將晶圓牢固地且安全地容納於一受控制的環境中，且容許藉由配備適當的裝載埠及機器人搬運系統的機台將晶圓搬出進行處理或測量。前端機器人手臂340可利用真空貼附或一些其他貼附機制固持該晶圓。前端機器人手臂340可介接卡匣329A或329B、傳送站350、或對準器331。後端機器人手臂325可從傳送站350取得該晶圓。傳送站350可為一開槽或一位置，前端機器人手臂340和後端機器人手臂325可不通過對準器331而傳送晶圓往返該處。要注意到，在若干實施例中，傳送站350可作為一晶圓邊緣成像模組（或作為一晶圓邊緣成像模組的位置）。然而，在若干實施方式中，為確保在後端機器人手臂325上將晶圓正確地對準以精確輸送至一電鍍膜組，後端機器人手臂325可使用對準器331對準晶圓。後端機器人手臂325亦可輸送晶圓至電填充模組309、311、或313其中一者，或輸送至三個後電填充模組315、317、及319其中一者。

為確保在後端機器人手臂325上將晶圓正確地對準以精確輸送至任一電鍍膜組309、311、或313、或EBR模組315、317、及319（假設這些PEM執行EBR），後端機器人手臂325將該晶圓傳送至對準器模組331。在若干實施例中，對準器模組331包含對準臂，後端機器人手臂325將該晶圓推靠於該對準臂。當晶圓相對對準臂正確地對準時，後端機器人手臂325相對於該對準臂移動至一預設位置。在其他實施例中，對準器模組331決定晶圓中心，使得後端機器人手臂325自此新的位置拾取晶圓。後端機器人手臂325接著再貼附晶圓，且將晶圓輸送至電鍍模組309、311、或313、或EBR模組315、317、及319其中一者。在若干實施例中，對準器模組331可參照關於先前鍍覆或蝕刻之晶圓的同心度之資訊，調整此晶圓的定心/對準。特別是，對準器模組331可回應一先前鍍覆晶圓的製程邊緣與晶圓本身邊緣同心的程度而調整晶圓定心/對準，如以下更詳細描述的。在若干此等實施例中，可使用定心調整邏輯，以透過一條以上訊號引導對準器模組331。在若干實施例中，對準器模組331亦可為晶圓邊緣影像分析模組，如以下更詳細描述的。在若干此等實施例中，此一晶圓邊緣影像分析與對準器模組可使用同心度分析邏輯和定心調整邏輯，以從晶圓邊緣排除區域的同心度決定正確的定心且在將晶圓向上搬運以進一步處理之前相應地調整晶圓的定心和對準。

如此，在使用電鍍系統307在晶圓上形成一層金屬的典型操作中，後端機器人手臂325將晶圓自晶圓卡匣329A或329B搬運至對準器模組331以進行電鍍前定心調整，接著搬運至電鍍模組309、311、或313以進行電鍍，接著搬運回對準器模組331以進行EBR前定心調整，且接著搬運至EBR模組315、317、或319以進行邊緣斜角去除。當然，在若干實施例中，可省略定心/對準步驟。舉例來說，若在第一對準（電鍍前對準）之後晶圓對準大體上維持正確，可省略第二對準（EBR前對準）；或者是，若在EBR操作期間的對準係更為關鍵，可能較佳僅執行EBR前對準。在其他實施例中，若EBR使用能夠定心/對準晶圓的一晶圓固持器，晶圓可在不使用對準器模組331的情況下在EBR模組315、317、或319本身其中一者之內精確地加以定心/對準。

如以下更完整描述的，電鍍操作可包含將晶圓裝載於一抓斗型晶圓固持器之中且將該抓斗下降進入容納於電鍍模組309、311、或313其中一者的一槽之內的一電鍍浴槽之中，而電鍍係進行於其中。該槽經常含有：一陽極，用以作為待鍍金屬的來源（雖然該陽極可為遠程的）；以及電鍍浴溶液，經常藉由一中心電填充浴槽323與來自一用劑系統333的選用性化學添加劑一起加以提供。在電鍍操作之後的EBR操作通常包含：藉由施加由化學稀釋模組321所提供的蝕刻劑溶液，從邊緣斜角區域及可能的晶圓背面去除不想要的電鍍金屬。在EBR之後，通常將晶圓加以清潔、清洗、及乾燥。

最後，要注意到，在後電填充處理完成之後，後端機器人手臂325可將晶圓自EBR模組取回，且將晶圓返回至卡匣329A或329B。卡匣329A或329B可從該處提供至其他半導體晶圓處理系統，例如化學機械拋光系統。

電鍍模組

在圖4中示意性描述電鍍模組的特定實施例的橫剖面圖。此一實施例可作為如圖3所顯示及以上所述的電鍍系統307的電鍍模組309、311、及/或313任一者。再度參照圖4，所顯示電鍍模組401包含一電鍍槽403，電鍍槽403含有電鍍溶液，其係被顯示於位準405。一晶圓407可浸入電鍍溶液之中且同時以「抓斗」固持夾具409加以固持，該抓斗係安裝於一可旋轉心軸411之上。該可旋轉心軸容許抓斗409與晶圓407一起旋轉。抓斗型電鍍設備係進一步描述於美國專利第6,156,167號及美國專利第6,800,187號，該二者此處藉由參照全部納入本案揭示內容。當然，可替代地使用非抓斗型夾具的晶圓固持器。

陽極413係配置在電鍍槽403之內晶圓407的下方，且與晶圓區域以陽極膜415分隔開，該陽極膜415在若干實施方式中係一離子選擇透析膜。在陽極膜下方的區域經常稱為「陽極區域」或「陽極腔」，且在此腔室內的電解液稱為「陽極液」；而在陽極膜上方的區域經常稱為「陰極區域」或「陰極腔」，且在此腔室的電解液稱為「陰極液」。陽極膜415容許電鍍槽的陽極區域與陰極區域之間的離子連通，但防止在陽極處產生的任何粒子進入晶圓附近並汙染晶圓。陽極膜亦可用於在電鍍製程期間將電流再分布，且藉此改善電鍍的均勻性。陽極膜係進一步描述於美國專利第6,126,798號及美國專利第6,569,299號，該二者此處藉由參照全體納入本案揭示內容。

電鍍溶液可藉由泵417連續地提供至電鍍槽403。一般而言，電鍍溶液向上流動通過陽極膜415和電阻性元件419而至晶圓407的中心，且接著徑向向外流動且橫過晶圓。在若干實施方式中，電鍍溶液可從電鍍槽的側面提供進電鍍槽403的陽極區域。在若干實施方式中，電鍍溶液可經由獨立的入口供應進入電鍍槽403的陽極區域和陰極區域。

電阻性元件419係緊鄰晶圓（在各種不同的實施例中，在大約10毫米之內或介於大約3至8毫米之間），且作為對於晶圓的恆定電流源。亦即是，電阻性元件419形成在晶圓附近的電解電流，以在晶圓表面上提供相對均勻的電流分布。該元件含有複數一維的貫通孔，如以下進一步描述的。關於電阻性元件的進一步細節，可參見美國專利申請案第12/291,356號，該專利名稱為“ METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROPLATING”且申請於西元2008年11月7日，其內容此處藉由參照全部納入本案揭示內容。

在電鍍溶液流過晶圓的表面之後，一些溶液可溢出電鍍槽403而進入溢流貯槽421，如箭頭423所指示。電鍍溶液可加以過濾（未顯示）而返回至泵417，如箭頭425所指示，完成電鍍溶液的再循環。

在若干實施例中，例如圖4所顯示者，一電鍍模組可使用一第二陰極腔427，該第二陰極腔427含有一第二陰極429（即一補助陰極（thief cathode）），其可位於電鍍槽403外側及晶圓407的周邊。一般而言，第二陰極429可配置在電鍍槽之內或電鍍槽之外的數個位置。

在若干實施例中，電鍍溶液溢出電鍍槽403的堰壁而進入第二陰極腔427。在若干實施例中，第二陰極腔427係藉由一壁與電鍍槽403分隔開，該壁具有由離子滲透膜覆蓋的多個開口。此膜允許電鍍槽403與第二陰極腔427之間的離子連通，藉此使電流能夠轉向至第二陰極。該膜的孔隙度可不允許粒狀物自第二陰極腔427通過至電鍍槽403而導致晶圓汙染。在該等壁之中的開口可呈各種尺寸的圓形孔、開槽、或其他形狀。在一個實施方式中，該等開口係具有例如約12毫米乘90毫米之尺寸的開槽。可能有其他機構，用於容許第二陰極腔427和電鍍槽403之間的流體及/或離子連通。例子包含多種設計，其中膜（而不是一不可滲透的壁）提供在第二陰極腔427之中的電鍍溶液與電鍍槽403之中的電鍍溶液之間大多數的阻障。在此等實施方式中一剛性框架對膜提供支撐。

二個DC電源供應器435及437可用以分別控制流向晶圓407及第二陰極429的電流。電源供應器435具有一負輸出引線439，經由一個以上集電環、電刷、或接頭（未顯示）電連接至晶圓407。電源供應器435的正輸出引線441係電連接至位在電鍍槽403之中的陽極413。該電源供應器可具有上達例如約250伏特的輸出電壓。類似地，電源供應器437具有電連接至第二陰極429的一負輸出引線443、及電連接至陽極413的正輸出引線445。或者是，具有多個獨立可控制電輸出的一個電源供應器，可用以提供不同的電流位準至晶圓及第二陰極。

電源供應器435及437可連接至一控制器447，其允許提供至電鍍模組401的元件之電流及電位調變。舉例來說，該控制器可容許在電流受控或電位受控狀態的電鍍。控制器447可包含程式指令，指定需要施加至電鍍模組各種元件的電流和電壓位準，以及這些位準必須加以改變的時點。舉例來說，控制器447可包含程式指令，用於在將晶圓浸入電鍍溶液之時自電位控制轉變為電流控制。

在使用期間，電源供應器435及437將晶圓407及第二陰極429二者加以偏壓以具有相對於陽極413的負電位。這導致自陽極413流至晶圓407的電流部分地或大幅地轉向至第二陰極429。上述電子電路亦可包含一或數個二極體，其在不希望電流反轉的情況下防止電流反轉發生。由於設定在地電位的陽極413係晶圓電路和第二陰極電路二者的共同元件，因此在電鍍製程期間不希望的電流反饋可能發生。

施加至第二陰極429的電流位準係通常設定至與施加至晶圓407的電流位準相比較低的數值，其中第二陰極電流係表示為晶圓電流的一百分比。舉例來說，一10%第二陰極電流對應在第二陰極處的一電流，其係流至晶圓之電流的10%。此處所使用之電流的方向係淨正離子通量的方向。在電鍍期間，無論任何金屬進行鍍覆的電化學還原（例如 Cu²⁺ + 2e^- → Cu）係發生在晶圓表面上及第二陰極表面上，這造成金屬沉積在晶圓及第二陰極二者的表面上。由於電流係自晶圓轉向至第二陰極，在晶圓邊緣處的沉積金屬層的厚度可能降低。此效應通常發生在晶圓的外20毫米之中，且在其外10毫米之中特別明顯，尤其是當電鍍係執行在一襯裡層或一薄的晶種層之上時。第二陰極429的使用，可實質降低中心對邊緣的非均勻性，此非均勻性通常由終端和場效應造成。一第二陰極可加以單獨使用，或者與另外的輔助陰極、或各種固定或動態的屏蔽加以結合使用。關於輔助陰極的進一步細節，包含次級及三級陰極，可參見美國專利申請案第12/481,503號，其名稱為“METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROPLATING” 且申請於西元2009年6月9日，此處藉由參照將其全部納入本案揭示內容。應理解的是，二級/輔助陰極與其相關聯的一個以上電源供應器以及其他相關聯硬體元件，係電鍍模組的選用性特徵。

電鍍模組另外的選用性特徵係一個以上屏蔽，例如屏蔽449，其可配置在電鍍槽403之內介於電阻性元件419和陽極413之間（例如在晶圓面朝下的系統中在電阻性元件的下方）。該等屏蔽通常為環形介電插入件，其用於塑形電流分布且改善電鍍的均勻性，如在美國專利第6,027,631號中所述者，其此處藉由參照全體納入作為本案揭示內容。然而，熟習此技藝者所知的其他的屏蔽設計和形狀可加以使用，例如呈楔形、條狀、圓形、橢圓形、及其他幾何設計的屏蔽。環形插入件亦可在其內直徑處具有圖案，這可改善該屏蔽以所欲型式將電流通量塑形的能力。取決於在電鍍槽403之中屏蔽之位置，該等屏蔽的功能可能不相同。一電鍍模組可包含各種不同的靜態屏蔽，以及各種不同的可變場塑形元件，例如在美國專利第6,402,923號及美國專利第7,070,686號中所描述者，該二者之內容此處藉由參照全部納入作為本案揭示內容。一電鍍模組亦可包含各種分段陽極，例如在美國專利第6,497,801號中所記載者，或包含同心陽極，例如在美國專利第6,755,954號及第6,773,571號中所描述者，上述每一者的內容此處藉由參照全部納入本案揭示內容。雖然屏蔽插入件對於改善電鍍均勻性可能係有用的，它們係選用性的，且亦可採用替代的屏蔽結構。

邊緣斜角去除（ EBR ）模組

在圖5中示意描述EBR模組的一具體實施例。此一實施例可作為如上述在圖3中所顯示的電鍍系統307的EBR模組315、317、或319其中任一者。當然，該實施例亦可作為在一獨立式後電填充處理模組之內的一個以上EBR模組。

再度參照圖5，所述EBR模組520包含一腔室522，一半導體晶圓524在其中旋轉。晶圓524係位在一晶圓固持器526之上，晶圓固持器526提供晶圓524的旋轉運動。腔室522裝設有一排放部及相關聯的排放管路564。該排放部使提供至腔室522的各種液體流能夠被移除以進行廢料處理。

一馬達528控制晶圓固持器526的旋轉。馬達528應易於控制，且應在各種不同旋轉速度之間順暢地轉變。馬達528可位在腔室522之內。在若干實施例中，為了防止來自液態蝕刻劑的損害，馬達528位在腔室522之外且以一密封件與腔室522分隔開，其中一旋轉軸527穿過該密封件。較佳是，馬達528可（以受控制的方式）將晶圓固持器526及晶圓524在介於0和大約2500 RPM（或甚至到大約6000 RPM）之間的旋轉速率迅速地加速及減速。在若干實施例中，一控制器操作和控制該馬達及其轉速。

晶圓固持器526理想上設計成能夠將晶圓524牢固地固持於適當位置且加以旋轉和加速在0 RPM至約6000 RPM之範圍的各種轉速。晶圓固持器526亦可協助晶圓524的對準以進行蝕刻製程。腔室522可具有任何適合的設計以將液態蝕刻劑侷限於其內部，且容許輸送各種流體至晶圓524。腔室522應由一抗蝕刻劑材料構成，且包含在蝕刻和清潔期間所使用的各種液體和氣體流的埠和噴嘴。

氣態氮或其他非反應氣體可自一氣體源530提供至後電填充模組520。來自氣體源530的氮係在閥532的控制下通過噴嘴534輸送至腔室522。噴嘴534通常在晶圓524上方朝向下，如圖5所顯示，以將氮在朝下的方向以適當的層流輸送至晶圓，此舉可有益地加速乾燥製程。雖然在旋轉/清洗/乾燥（SRD）期間一晶圓固持器526可旋轉在大約5000 RPM，在那個速度紊流和霧沫夾帶（entrainment）對於待執行的EBR而言係過大。一般而言，此處揭露的EBR程序的有效轉速範圍係大約0-2500 RPM的轉速，更佳為約100-1500 RPM，且又更佳為大約500-1300 RPM。

下一個輸入係一去離子水源536。去離子水係在閥537的控制下經由輸送管線及噴嘴538加以輸送至腔室522。要注意的是，管線及噴嘴538將去離子水引導至晶圓524的頂部之上。此舉能夠清洗晶圓的頂部側。

類似的去離子水系統提供去離子水流或扇至晶圓524的背面。此去離子水係提供自去離子水源540，其可與去離子水源536相同。閥542控制經由一管線及噴嘴544至晶圓524背面上的去離子水流。與544相關聯的噴嘴，可具有與剛就噴嘴538所提及的相同的設計準則。目標係自晶圓524的背面清洗掉蝕刻劑。

可在晶圓524的正面上執行酸洗。為此，硫酸源546提供硫酸至一輸送管線及噴嘴550。其他酸類可適當地使用，或與硫酸結合使用。舉例來說，可使用過氧化氫。較佳是，此模組包含對輸送硫酸至模組520加以控制的一閥。進入腔室522的硫酸流可藉由一流量計548加以監測。要注意到，在所述實施例噴嘴550係定向成將硫酸引導至晶圓524正面的中心上。在該酸輸送至晶圓的中心之後，它接著在旋轉期間被旋出進入晶圓的邊緣。此解決方案係加以應用以去除在氧化（蝕刻）晶圓之後殘留的殘餘金屬氧化物，以及輔助整體的晶圓清潔步驟。通常僅需要相對小量的酸（例如0.5至2毫升/200 mm水）。在此施用之後，將晶圓的正面以通過噴嘴538的去離子水加以清洗。

用以自晶圓524的邊緣斜角區域移除不想要的金屬的液態蝕刻劑，係如所顯示由液態蝕刻劑源552加以提供。該蝕刻劑通過一流量計554且經由管線及噴嘴556輸送至晶圓524。較佳是，將蝕刻劑精確地加以輸送至晶圓524的邊緣斜角區域，以將無論由PVD或電鍍所沉積的金屬（例如銅）自邊緣斜角區域選擇性去除。

可輸送第二液態蝕刻劑流至晶圓524的背面，以將可能已沉積在晶圓524背面的任何不想要的金屬（例如銅）蝕刻掉。如所顯示，此蝕刻劑係自蝕刻劑源558加以輸送。較佳是，這是與蝕刻劑源552相同的蝕刻劑源。如所顯示，來自蝕刻劑源558的蝕刻劑通過一流量計560且通過一噴嘴562，噴嘴562將蝕刻劑引導至晶圓524的背面上。

在圖6中描述一例示EBR製程。EBR製程600可藉由一後電填充EBR模組加以執行，例如圖5的模組520，該模組係加以特別設計以執行EBR製程。此製程始於步驟601，其中一機器人手臂將晶圓置放於基板固持器之上以進行EBR處理。該晶圓通常藉由數個傾斜的對準構件加以對準，且置放於一組摩擦力式支撐銷之上，該組支撐銷藉由靜摩擦力將晶圓固持於適當位置，縱使在之後晶圓被旋轉時亦如此。

在機器人手臂縮回之後，在步驟602中去離子水係施加至晶圓的正面，其中晶圓係以約200-600 RPM加以旋轉，以預清洗晶圓上先前步驟所留下的任何微粒及汙染物。接著將去離子水關閉，且將晶圓以上達介於約350-500 RPM的速度加以旋轉，這產生一均勻的去離子水薄層（濕膜層穩定化）603。此濕膜層穩定化促成在晶圓的正面上的均勻蝕刻劑分布。最晚在此時，用以精確對準晶圓的任何對準銷或夾具，由晶圓的邊緣退回。

在濕膜層穩定化603之後，執行EBR的核心特徵，實際的邊緣斜角金屬去除604。EBR蝕刻劑通常使用一薄的噴嘴管施加至晶圓的表面，該噴嘴管在其端部處或靠近其端部具有一噴嘴。在一特定的實施例中，一EBR分配手臂係配置於晶圓邊緣上方。接著，在以下條件下執行EBR：對於300毫米的晶圓，以大約0.2至3毫升/秒的速率（較佳是約0.3至0.4毫升/秒）輸送總計約3至15毫升的蝕刻劑。在若干實施例中，蝕刻劑可在不同流率的二個以上操作中加以分配。在一特別的實例中，對於一第一操作以0.4 ml/sec分配1 ml的蝕刻劑，接著對於一第二操作以0.3 ml/sec分配10 ml的蝕刻劑。

在所需量的液態蝕刻劑已施加至晶圓的邊緣之後，再度將去離子水施加至晶圓的正面作為一後EBR清洗605。此去離子水的施加通常將持續在後續的背面蝕刻和背面清洗操作期間，以保護晶圓免於任何多餘的背面蝕刻劑噴灑和損傷。在施加去離子水時，分配手臂將蝕刻劑噴嘴從晶圓移開。

通常在步驟605開始的同時，在步驟606中晶圓的背面係預清洗以去離子水，其在步驟607中以與在步驟603中將正面加以濕膜層穩定化的相同方式加以濕膜層穩定化（例如將晶圓轉速維持在大約350至500 rpm）。在流至晶圓背面的去離子水流終止後，執行一背面蝕刻（BSE）操作608——通常使用與用於EBR者相同的蝕刻劑。在一特定實施例中，一薄的液態蝕刻劑噴注（最初直徑0.02至0.04英寸）係瞄準晶圓背面的中心。該蝕刻劑係從具有大約0.02至0.04英吋直徑及至少約5倍直徑之長度的管狀噴嘴加以輸送。此蝕刻劑接著散布在整個晶圓背面上。BSE的目的係去除在形成PVD沉積晶種層期間在晶圓背面上所形成的任何殘餘金屬（例如銅）。

BSE蝕刻劑通常利用一噴霧噴嘴加以施加。儘管重力，表面張力通常保持蝕刻劑與晶圓底部接觸足夠久以進行BSE。由於晶圓固持器的手臂可能干擾在晶圓背面上噴灑蝕刻劑，噴霧噴嘴的角度在BSE期間可加以變化以確保蝕刻劑的完整施加。由於晶圓通常藉由碰撞晶圓背面的支撐銷加以支持，此製程通常以二不同的速度加以執行以確保蝕刻劑在整個表面上適當地流動。舉例來說，晶圓可在BSE的一部分期間於大約350 rpm加以旋轉，且接著在BSE的其餘部分以500-700 rpm旋轉。受手臂阻礙的背面部分在該二速度係不同的，如此確保完整的覆蓋性。整體而言，BSE製程通常耗時1-4秒且使用1至5立方厘米以下所述的蝕刻劑，以將在背面上金屬（例如銅）的濃度降低至低於每cm² 基板5 × 10^-10 原子。

在BSE之後，在步驟609中利用去離子水清洗晶圓的兩側（或至少晶圓的背面），以清洗掉自BSE殘留的任何液態蝕刻劑、微粒、及汙染物。在步驟610中，流至正面的去離子水流終止，且施加大約2至4毫升的稀釋酸（通常低於約重量15%的酸）至晶圓的正面以去除殘留金屬氧化物且去除相關聯的變色作用。在特定的實施例中，該酸係以大約2cc/sec的速率施加。在酸洗之後，在步驟611中再度施加去離子水至晶圓的兩側、或至少正面，以自晶圓清洗掉該酸。在一特定的實施例中，去離子水係以大約300-400毫升/分鐘施加約15-30秒。最終，在步驟612中，晶圓可加以旋轉且依需要在兩側使用氮吹乾。一般而言，任何乾燥步驟係在大約750-2000 RPM執行約10至60秒，且一旦晶圓達到約750 RPM時需要夾持晶圓。在此時，在後電填充EBR模組中的處理係完成，且因此一機器人手臂拾起該晶圓且將其置放於一卡匣中以向上傳送進行後電填充模組之後的額外處理。

關於後電填充EBR模組及處理操作的進一步資訊，係描述於：美國專利申請案第11/248,874號，申請於西元2005年10月11日，名稱為“EDGE BEVEL REMOVAL OF COPPER FROM SILICON WAFERS”，現授證為美國專利第7,780,867號；美國專利申請案第11/737,045號，申請於西元2007年4月18日，名稱為“WAFER CHUCK WITH AERODYNAMIC DESIGN FOR TURBULENCE REDUCTION”，目前待審中；美國專利申請案第12/199,412號，申請於西元2008年8月27日，名稱為“APPARATUS AND METHOD FOR EDGE BEVEL REMOVAL OF COPPER FROM SILICON WAFERS”，現授證為美國專利第8,419,964號；美國專利申請案第12/394,339號，申請於西元2009年2月27日，名稱為“MAGNETICALLY ACTUATED CHUCK FOR EDGE BEVEL REMOVAL”， 現授證為美國專利第8,172,646號；上述每一者此處藉由參照納入本案揭示內容。

系統整合照相機和晶圓邊緣成像系統

此處亦揭露電鍍系統及後電填充處理系統，其包含一整合照相機和晶圓邊緣成像系統。在若干實施例中這些系統容許晶圓邊緣和製程邊緣的原位成像。該照相機係加以定向在該系統之內，使得該照相機可在晶圓係在該系統之內受固持及旋轉於一晶圓固持器之上時取得晶圓邊緣及製程邊緣的多個方位角分隔開的影像。再度，且如以上所定義，晶圓的「製程邊緣」對應在晶圓上所形成的該金屬層的外緣。因此，製程邊緣此處在邊緣斜角去除之前（EBR前）一般性稱為「鍍覆邊緣」，且在邊緣斜角去除之後（EBR後）稱為「蝕刻邊緣」。要注意到，在若干實施例中，晶圓的其他幾何參數亦可加以量測且通報：例如多個邊緣之間的距離、鍍覆直徑、缺口特徵等等。

所使用的照相機可為特別設計用於晶圓邊緣成像的高解析度裝置、或適合構造的一般用途裝置，或者該照相機可為多個適合的市售彩色或黑白高解析度照相機其中任一者，例如由Natick, MA 的Cognex Corp所製造者。無論照相機何者被選擇使用，該照相機應具有產生足夠解析度、品質、及清晰度之影像的能力，以辨別在一典型的半導體晶圓表面上靠近其邊緣的一個以上製程邊緣。在一個實施例中，將Cognex的In-Sight 1740 Wafer Reader Series黑白/灰階照相機用於原位晶圓製程邊緣分析。在其他實施例中將Cognex的In-Sight 7402C Wafer Reader Series彩色照相機用於原位晶圓製程邊緣分析。

除了具有照相機以外，一晶圓邊緣成像系統亦可包含一個以上照明子系統。一照明子系統可建構進照相機之中，或可為獨立的裝置，但該照明子系統通常具有一光源，該光源具有可調整的照明強度。在若干實施例中，不同的光源照明強度可對應晶圓邊緣成像系統的各種模式，且可用以最佳化影像品質，如以下所述。

該光源可為提供一特定波長帶之照射的有色光源，或可為提供實質上特定波長（例如紅、綠、藍等等）之照射的有色光源，或可實質上為白光源。此外，該光源可為漫射式或準直式。在若干實施例中，該光源可用於相對於晶圓表面的水平平面以漫射低角度光及/或漫射同軸光照射晶圓邊緣。在若干實施例中，該光源可呈多個發光裝置（例如LED）的一環之型式，該環係與照相機的鏡頭同心。在其他實施例中，該光源自照相機的鏡頭輕微偏移，例如圖5及7所顯示者（參見照相機570及770）。如此，透過使用一個以上的光源，照明子系統可提供不同角度的明視野照明和暗視野照明。

在若干實施例中，晶圓係在一晶圓固持器上加以固持，且在一電鍍系統的EBR模組或後電填充系統的EBR模組之內加以成像。在以上詳細探討的圖5，示意描述為此目的之具有一整合照相機570的此一EBR模組520。如在圖中所描述，照相機570係加以定向，以在以光575照射晶圓524的邊緣525之後將晶圓524的邊緣525成像。在若干實施例中，這可進行在晶圓的多個方位角位置，該等位置可藉由以馬達528及旋轉軸527旋轉晶圓固持器526而加以提供。要注意到，EBR模組係可受益於整合晶圓邊緣成像系統的一種處理模組，但此一系統亦可整合進將得益於此一成像系統的其他類型的模組，且整合進此等模組亦在本揭露內容的精神與範疇內。

在其他實施例中，一晶圓邊緣成像系統可藉由一不同的獨立式晶圓成像系統整合進一電鍍或後電填充處理系統。圖7顯示此一晶圓成像模組700的示意圖。類似在圖5中顯示的配備照相機的EBR模組，晶圓成像模組700包含一整合照相機770，其定向成用以在以光775照射晶圓724的邊緣725之後將晶圓724的邊緣725成像，且這可進行在晶圓的多個方位角位置，該等位置可藉由以馬達728及旋轉軸727旋轉晶圓固持器726而加以提供。支持該照相機的選用性子組件包含照相機本身、相關聯的電纜、及安裝硬體（未顯示）等等。

然而，在又另外的實施例中，圖7的晶圓成像模組的特徵可與一電鍍或後電填充處理系統之內的其他功能裝置的特徵加以結合。舉例來說，在若干實施例中，例如圖3的電鍍系統307，用於執行邊緣晶圓成像的一方便的位置可能在晶圓傳送站350之內。這是因為受電鍍系統307處理的所有晶圓將在經由晶圓卡匣/FOUP 329A或329B離開系統的路徑上通過傳送站350模組——該等晶圓在處理之後（通常在EBR之後）由後端機器人手臂325放置在傳送站350處，且接著由前端機器人手臂340自傳送站350拾起以傳送至晶圓卡匣/FOUP 329A或329B。對準器331可為在一電鍍或後電填充系統之內用以配置晶圓成像系統的另一合邏輯的位置。這可能是因為對準器331係所有製程模組309、311、313、315、317、或319可存取的。

在任何選擇用於晶圓邊緣成像系統的模組或功能單元之中，該照相機通常設定在自晶圓邊緣固定的距離及角度，且將晶圓旋轉，以將各種不同的晶圓邊緣的方位角區段帶入該照相機的視界（FOV）。以此方式，在不移動照相機的情況下，可將整個晶圓的周緣加以成像。此一配置，藉由照相機770、晶圓固持器726、及晶圓邊緣725之間的關係，在圖7中加以描述。

影像分析邏輯

如圖5及7之中所顯示，此處揭露的電鍍及後電填充晶圓處理系統具有整合影像分析系統，其通常包含影像分析邏輯580、780，用於分析使用照相機570、770所取得的晶圓邊緣525、725及其製程邊緣的影像。在若干實施例中，影像分析邏輯580可與照相機570、770直接電連通，如圖7所顯示。舉例來說，影像分析邏輯可位在一通用型電腦上，該電腦建構成使用該影像分析邏輯處理影像，且透過一類型之串列或平行電子通訊機構（例如一通用串列匯流排電纜）自照相機570、770接收影像資料。在其他實施例中，照相機本身可具有足夠的處理能力以有效地實現影像分析邏輯且應用於其擷取的晶圓邊緣影像。在若干實施例中，影像分析邏輯可位於整個電鍍或後電填充處理系統的系統控制器中且由該系統控制器加以應用。

該影像分析邏輯運作於由照相機所產生的影像上，該影像可通常以一個以上像素陣列表示。在使用彩色照相機的實施例中，在表示一影像之一像素陣列之中的像素，可典型上包含三個色彩值，例如一紅、一綠、及一藍色彩值。然而，原則上照相機當然可能產生一影像，該影像之像素具有多於或少於三個色彩值，例如1或2或4或5或6或7或8、或16、或32、或64、或128、或256個色彩值、或落在由前述色彩值數量的任意配對於下限和上限加以定義的色彩值範圍之內的任何數量的色彩值。舉例來說，照相機可僅偵測（或記錄）紅光，且如此將一影像產生為一像素陣列，各像素僅包含一紅色彩值，指示在對應該像素之影像中的點之處的影像中的紅色強度。類似地，對於藍、綠、或任何可能受關注的波長帶亦如此。同樣地，在若干實施例中，具有除了紅、綠、及藍之外的額外色彩值，可提供較大的偵測功能。對於灰階照相機，表示以該照相機記錄之一影像的一像素陣列中的各像素，通常以單一灰階值表示，該灰階值指示在對應該像素的位置處在影像中的光強度。

在若干實施例中，影像分析邏輯580、780運作以自多個方位角分離影像判定成像晶圓的邊緣排除距離。「邊緣排除距離」的概念係描述於前文，且定義成晶圓邊緣與晶圓製程邊緣之間的距離。在若干實施例中，影像分析邏輯可判定圍繞晶圓周緣的不同點處（即在多個方位角處）的多個邊緣排除距離。在若干此等實施例中，來自與晶圓相關聯的該組多個方位角分離影像的各個影像，可用以決定與關聯該影像的特定方位角對應的一邊緣排除距離。以此方式，可由特定方位角的邊緣排除距離數值圍繞晶圓的周緣映射出邊緣排除區域。在若干實施例中，數值可決定於圍繞晶圓周緣的大約400個點處，或圍繞晶圓周緣的約300至500個點處，或圍繞晶圓周緣的約100至500個點處。在若干實施例中，數值可決定於圍繞晶圓周緣的約4至25個點處，或在圍繞晶圓周緣的約10至20個點處

量測邊緣排除距離（EED）是重要的，這是因為EED的尺寸係相關於晶圓上可用的有效表面面積量——亦即是可用以製造微電子元件的晶圓部分。EED越小，且更一致地小，則每個晶圓的可用有效表面面積越大，且每個晶圓可回收更大數量的微電子晶粒。因此，經常在尋求的是可持續達成的最小EED。EED一致性係經常以範圍加以表示。當製程邊緣係藉由EBR所形成的蝕刻邊緣時，一致性經常以「EBR範圍」加以表示，「EBR範圍」簡單就是對應圍繞晶圓周緣之蝕刻邊緣的EED最大值與最小值之間的差。EBR範圍可視為EBR邊緣品質的指標以及同心度的指標——亦即是缺乏同心度可以相對大的EBR範圍數值加以表示，然而，具有粗糙或鋸齒狀EBR邊緣的晶圓可能為同心的但仍具有相對大的EBR範圍數值。因此，EED量測亦係有用的，因為在若干實施例中，此量測提供由EBR所形成蝕刻邊緣的品質的指標。在許多實例中，對於一特定批次的半導體晶圓，將具有特定的預定EED範圍，其係被預期藉由各晶圓經過一特定的電鍍程序及/或後電填充製程而加以達成，並且實際上，整體製造過程可取決於落在那個範圍之內的各晶圓的EED，使得特定數量的晶粒可重複地自各晶圓回收。

相關於靠近晶圓邊緣的晶圓區域可進行的另一重要量測係晶圓的「錐形寬度」的量測。當在晶圓上執行EBR以自靠近晶圓邊緣的區域去除不想要的金屬時（如上所述），通常形成一過渡區域（稱為「錐形」區域），其分隔開晶圓的外邊緣區域（此處EBR製程已實質去除所有不想要的金屬）與晶圓的內部（其金屬層維持實質上不受EBR製程影響）。此錐形區域一般係傾斜的——亦即是其表面不與晶圓的平面水平平行，這是因為在此區域的一側一層金屬已實質上完全移除而它的另一側實際上沒有金屬被移除。錐形區域的寬度（在晶圓的平面之中加以量測）係稱為「錐形寬度」，且在許多實例中，該寬度必須根據EBR之後的各種不同處理操作而加以嚴密控制。在許多實例中，期望該寬度越小越好，基於相同理由，期望邊緣排除區域越小越好：以最大化有效電路區域的量（如以上所探討）。在一些情況下，錐形寬度亦可為EBR製程品質的指標。

因此，在若干實施例中，除了邊緣排除距離的量測之外，錐形寬度的量測可能是重要的。因此，除了邊緣排除距離之外，影像分析邏輯580、780可運作以自多個方位角分離影像決定成像晶圓的製程邊緣的錐形寬度。在若干實施例中，影像分析邏輯可判定圍繞晶圓周緣的不同點處（即在多個方位角處）的多個錐形寬度。在若干此等實施例中，來自與一晶圓相關聯的該組多個方位角分離影像的各影像，可用以決定與關聯該影像之特定方位角對應的一錐形寬度。以此方式，可自特定方位角的錐形寬度數值圍繞晶圓的周緣而映射出錐形寬度（除了EED之外）。在若干實施例中，數值可加以決定在圍繞晶圓周緣的大約400個點處，或在圍繞晶圓周緣的約300至500點處，或在圍繞晶圓周緣的約100至500點處。在若干實施例中，數值可加以決定在圍繞晶圓周緣的約4至25點處，或在圍繞晶圓周緣的約10至20點處。

最終，在若干實施例中，利用晶圓邊緣成像系統可進行的另一重要判定，係EBR是否事實上在進行分析的晶圓上已加以執行。吾人最初可能想到邊緣排除距離的決定必然暗示EBR已經執行。在若干實施例中，此暗示事實上可能成立，但在一般的實例中，它不必然為真：亦即是，在一些狀況中，雖然EBR未成功在晶圓上執行，影像分析邏輯可能仍回報一邊緣排除距離。舉例來說，設想將銅電鍍到一銅晶種薄層的實例。由於無關於EBR的各種原因，所電鍍的銅將不會在晶圓的邊緣處形成一厚層，且因此將會有晶圓內部區域（在該處銅已厚厚地加以電鍍）與晶圓邊緣處區域（此處未曾加以厚厚地鍍覆）之間的強烈色彩對比。此色彩對比造成製程邊緣的識別和測得，無論EBR是否已加以執行以自邊緣去除晶種層。因此，在沒有進一步分析的情況下，該製程邊緣可能被解讀為EBR邊緣。

因此，此處揭露各種方法和設備，用以執行一EBR偵測操作以判定是否確實已執行EBR以自晶圓邊緣去除不想要的金屬。在若干實施例中，這些方法和設備使用一彩色照相機以產生製程邊緣的多個方位角分離影像，且在若干實施例中，影像分析邏輯580、780可包含EBR偵測邏輯，用於自多個方位角分離影像判定邊緣斜角去除是否在晶圓上已加以執行。在若干實施例中，達成此判定，係藉由將製程邊緣向外靠近晶圓邊緣所測得的一個以上色彩數值、與已知在EBR執行之後或之前表示晶圓邊緣處的色彩的一個以上儲存的參考色彩數值加以比較。

舉例來說，所測得的色彩值，其類似於自一銅晶種層所測得的參考色彩值、或不類似在沒有晶種層的情況下自晶圓表面所測得的參考色彩值，將傾向於指示EBR未曾在晶圓上加以執行。同樣地，所測得的色彩值，其不類似於自銅晶種層所測得的參考色彩值、或類似於在沒有晶種層的情況下自晶圓表面所測得的參考色彩值，將傾向於指示EBR已執行在晶圓之上。因此，由彩色照相機所產生的影像係通常加以表示成一像素陣列，各像素包含三個色彩值，在若干實施例中，EBR偵測邏輯，可基於在晶圓邊緣附近測得的一個以上像素處由彩色照相機所測得的三個色彩值其中一者以上、與表示在金屬層不存在的晶圓上的一點處的顏色的一個以上儲存的參考色彩值之間的差異，判定EBR是否已執行。或者是，基於在晶圓邊緣附近所測得的一個以上像素處由彩色照相機所測得的三個色彩值其中一者以上、與表示在金屬層存在的晶圓上的一點處的顏色的一個以上儲存的參考色彩值之間的差異，EBR偵測邏輯可判定EBR是否已執行。在若干實施例中，紅、綠、及藍（RGB）色彩值係用於此比較。在若干實施例中，僅使用紅色彩值。

在若干實施例中，取代透過RGB色彩空間（或色彩座標系統）執行這些比較，使用HSI（色相、飽和度、亮度）色彩座標系統可能是有益的，這是因為與利用RGB色彩座標系統相比，在HSI色彩座標系統中在鍍覆的半導體晶圓上所遇到的色彩可呈現較大的色彩區別。要注意到，在一HSI色彩座標系統中，色彩的「色相」對應在電磁光譜的可視部分（紅、綠、藍、及混合/中間者等等）之內的其位置，色彩的「飽和度」對應色彩與灰或白混合的程度，且色彩的「亮度」對應其明亮度的測度，定義為構成此色彩的紅、綠、及藍色彩分量的平均值。在若干實施例中，HSI色彩座標系統的使用可使EBR的陽性檢出更可靠。在HSI色彩座標系統中，色相參數的分離與操作已被發現對EBR偵測特別有效。要注意到，在若干實施例中，非RBG或HSI的色彩空間/座標系統，對於強化銅晶種存在或不存在之間的色彩區別，可能係有用的。

在許多實例中，若存在一操作問題造成晶圓的EED落於預期的預定範圍之外（或舉例來說EBR的範圍過大），處理系統的操作者將從即刻地知道此問題而取得明確的好處。若錐形寬度係超出預期預定範圍，或者若在預期已執行EBR的情況下判定EBR未曾執行，上述好處亦可成立。因此，為了提供此錯誤偵測功能，具有晶圓邊緣成像系統及決定EED能力之所揭露的電鍍及後電填充處理系統，可另外具有錯誤辨識與通報邏輯，用於在影像分析邏輯判定EED係在預定數值範圍之外時，及/或當影像分析邏輯判定錐形寬度係在預定數值範圍之外時，對電鍍系統的操作者通報一錯誤。此外，在若干實施例中，電鍍系統可包含錯誤辨識與通報邏輯，用於當在預期EBR已執行的情況下影像分析邏輯判定EBR未曾執行之時，向電鍍系統的操作者通報一錯誤。

要注意到，觸發錯誤通報的EED可為藉由將在各方位角處所測得的個別EED加以平均所計算出的平均EED，或者該觸發平均EED可為在某些方位角處之測得EED的一子集合的平均——該子集合可能由於它們係方位角彼此接近而被選擇，或可能由於它們係N個最小或N個最大的EED而被選擇（其中N係小於EED總數量的一數量）。舉例來說，若5個最大的EED的平均超過預定EED範圍的上限，該錯誤辨識與通報邏輯將對處理系統的操作者通報錯誤。亦可使用其他類型的統計平均方法。在其他實施例中，單一越界EED可觸發錯誤通報。在一些實施例中，可對該資料進行二級統計分析，以辨識異常的量測結果且將其過濾——實質上排除統計離群值。此一程序可有助於消除任何虛假之通報及錯誤辨識。然而，若此等離群值資料點的數量係統計上顯著的，則錯誤辨識與通報邏輯可能仍會對處理系統的操作者通報一錯誤或傳送一警報。

類似地，觸發錯誤通報的錐形寬度可為藉由將在各方位角處所測得的個別錐形寬度加以平均所計算出的平均錐形寬度，或者該觸發平均錐形寬度可為在某些方位角處之測得錐形寬度的一子集合的平均——該子集合可能由於它們係方位角彼此接近而被選擇，或可能由於它們係N個最小或N個最大的錐形寬度而被選擇（其中N係小於錐形寬度總數量的一數量）。舉例來說，若5個最大的錐形寬度的平均超過預定錐形寬度範圍的上限，該錯誤辨識與通報邏輯將對處理系統的操作者通報錯誤。亦可使用其他類型的統計平均法。在其他實施例中，單一越界錐形寬度可觸發錯誤通報。在一些實施例中，可對該資料進行二級統計分析，以辨識異常的量測結果且將其過濾——實質上排除統計離群值。此一程序可有助於消除任何虛假之通報及錯誤辨識。然而，若此等離群值資料點的數量係統計上顯著的，則錯誤辨識與通報邏輯可能仍會對處理系統的操作者通報一錯誤或傳送一警報。

同心度分析邏輯和定心校正

電鍍或後電填充處理系統的晶圓邊緣成像系統可更包含同心度分析邏輯，用於判定晶圓的製程邊緣與晶圓本身的邊緣同心的程度。在若干實施例中，此額外的處理邏輯可形成此系統的影像分析邏輯580、780的子部件，或者可為與該影像分析邏輯連通的獨立式邏輯元件。當然，影像分析邏輯可整合進照相機本身（如上所述），且因此同心度分析邏輯亦可整合進照相機本身。此外，如上所述，在若干實施例中，上述邏輯元件二者可作為軟體指令裝載於照相機本身之上，或裝載至一通用電腦上，或裝載至電鍍及/或後電填充處理系統的主/中央控制器之上。

同心度分析邏輯具有各式各樣的方法可用以評估晶圓的邊緣與製程邊緣是否彼此同心。一般而言，同心度分析邏輯藉由分析與圍繞晶圓周緣的不同方位角相對應的一組多個邊緣排除距離（EED）而評估同心度。這些距離通常藉由如上所述的影像分析邏輯加以測得/計算。圍繞晶圓周緣之EED的寬分布表示一非同心的製程邊緣，且在於晶圓一側的數值傾向於與在晶圓相反側的數值相當不同的情況下特別如此，而EED的窄範圍則表示一同心製程邊緣。因此，在一些實施例中，表示在不同方位角上的多個EED的統計變異之定量度量，可表示同心度——當該度量在一預定閾值之內時，可稱製程邊緣為同心的，且當該度量超出該閾值時，可稱製程邊緣為非同心的。再度，取決於實施例，製程邊緣可對應電鍍後的鍍覆邊緣、或EBR後的蝕刻邊緣。對於定量/統計度量各式各樣的選擇係可能的。該度量可為在所有不同方位角上EED的標準差，或於所有方位角範圍加以平均之晶圓彼此相反側上EED之間的差等等。

當然，在積體電路製造之中製程邊緣同心度係重要的，這是因為非同心的製程邊緣可能意味著浪費的寶貴晶圓表面面積及較低的每晶圓晶粒良率。可能更糟的是，若所評估的製程邊緣為EBR後蝕刻邊緣，缺乏同心度可能表示在EBR期間晶圓係失準的，且EBR可能在晶圓邊緣的某些方位角區域未達成。未完成的EBR意味著與最初執行EBR之動機相關前述探討的所有問題。因此，由於對這些所揭露的電鍍和後電填充處理系統的操作者來說在一處理步驟出錯時立即知道係有益的，此處揭露的一些實施例可包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在同心度分析邏輯判定成像的晶圓邊緣和製程邊緣係非同心時通報一錯誤。

在某些實例中，更有用的是，在後續的製程步驟中，當在先前製程步驟的晶圓定心係非理想時，校正晶圓定心。舉例來說，後續製程步驟可為在操作順序中執行在判定為失準之晶圓上的次個製程步驟，或者舉例來說，可為執行在一後續晶圓上的失準之相同製程步驟。因此，為提供閉迴路晶圓失準偵測和校正機制，晶圓定心調整邏輯可納入此處揭露的若干電鍍系統和後電填充處理系統。此定心調整邏輯通常回應來自同心度分析邏輯的訊號或通訊，且運作成用以在判定先前成像的晶圓邊緣與製程邊緣係非同心時，調整在電鍍模組或邊緣斜角去除模組或其他晶圓處理模組之內的一個以上後續受處理晶圓的定心

在若干實施例中，進行定心調整，係藉由校正對電鍍模組或EBR模組或其他處理模組的次個機器人交遞，以回復定心定位。舉例來說，參照圖3，後端機器人手臂325，在自對準器331拾起次個晶圓時，或者在傳遞此後續晶圓至電鍍模組309、311、或313其中一者、或至EBR模組315、317、或319其中一者時，可進行定心調整。綜上所述，在電鍍操作（及後電填充操作）正在執行時進行原位邊緣排除距離測量及評估製程邊緣同心度的能力，大幅增加在操作一系列晶圓的早期（即在操作大量晶圓且可能加以損傷之前）辨識嚴重問題的可能性且在生產進行時藉由啟動製程系統之內的機制進行對晶圓定位的些微定心和對準校正。

製程邊緣偵測、錐形寬度測量、 EBR 偵測、成像系統校正、及最佳化模式選擇的細節

儘管有晶圓邊緣及製程邊緣成像之系統整合量測機台的功效，製程邊緣的影像分析的實施可能為極度挑戰性的，且特別是以半自動型式或全自動型式實施。此外，由於邊緣排除距離（EED）係製程邊緣和晶圓邊緣之間的距離，用以正確辨識和量測製程邊緣之影像分析邏輯的任何錯誤，將導致錯誤的EED值以及可能的錯誤晶圓定心評估。

在晶圓的電子影像之中偵測製程邊緣的一種方法，係尋找介於具有大幅不同光學特性之晶圓表面的二個同心區域之間的環狀邊界。舉例來說，分隔開高反射區域與低反射區域之晶圓邊緣附近的彎曲圓弧形邊界係辨識為一製程邊界的潛在候選者。以另一方式觀察，製程邊緣辨識可包含尋找在晶圓表面上具有鮮銳光學對比的狹窄區域。因此，在若干實施例中，晶圓邊緣成像系統的影像分析邏輯可特別包含銳度分析邏輯，該邏輯可用以在晶圓影像中辨識為鮮銳圓弧形邊界的可能製程邊界候選者，其係靠近晶圓邊緣但自晶圓邊緣徑向向內。舉例來說，銳度邏輯可包含邏輯，用於：區別相鄰或鄰近像素的明亮度準位；在影像的適當區域上計算明亮度準位的數值空間導數、明亮度梯度等等以相對於相鄰或鄰近的像素估算各像素對比的銳度；群集鮮銳高對比像素；及接著判定所群集的像素是否形成幾乎與晶圓邊緣同心的圓弧形線段。銳度邏輯可因而包含用於辨識在晶圓影像中鮮銳邊緣的邏輯。

在使用彩色照相機的實施例中，色彩可作為製程邊緣辨識的基礎，且製程邊緣的辨識可包含在影像中尋找鮮銳色彩對比的區域。舉例來說，若待辨識和量測的製程邊緣係已電鍍至一晶圓上之一層銅的邊界，晶圓的鍍銅覆蓋表面將具有與未鍍之表面（其非為銅色的）相比顯著不同的顏色（其為銅色的）。因此，在若干實施例中，可將製程邊緣辨識為具有相鄰像素之間最大色彩對比的一狹窄區域，舉例來說，在製程邊緣係鍍銅邊緣的實例中的一影像區域，其中具有自銅色至非銅色的顯著變化。此辨識亦可考慮具有強色彩對比之區域形狀，舉例來說，藉由考量如此辨識的該等像素是否映射出類似於預期找到的製程邊緣形狀的一彎曲圓弧形邊界。在一些實施例中，邊界的徑向位置亦可加以考慮，舉例來說，在預期製程邊緣係發現在若干特定的晶圓表面徑向區域的狀況下。

色彩亦可用以測量在晶圓邊緣周圍各種不同方位角點處的製程邊緣的錐形寬度（作為上述的錐形寬度）。雖然可以說製程邊緣具有一相關聯的錐形寬度，此理解意味著製程邊緣本身非僅為一邊緣，而是晶圓本身的一個區域，雖然是一狹窄區域。此外，此區域經常具有與自製程邊緣向內的晶圓中央區域及自製程邊緣向外的晶圓邊緣區域相比明顯不同的色彩或明亮度。舉例來說，若製程邊緣係一層鍍銅的邊緣，隨著此邊緣的厚度自其最徑向向內點（此處其厚度係與該層鍍銅匹配）至其最徑向向外點（此處其厚度實質上為零）漸縮，它的色彩亦自該鍍銅層的銅色的色彩衰減至在銅層下方的晶圓表面的色彩。因此，在一系列像素範圍中之此色彩變化的定量分析，可用以估計此漸縮區域的寬度——亦即是該「錐形寬度」。除此之外，如上所述，錐形區域一般具有相對於晶圓水平面的非零斜率，且因此取決於入射光的角度及照相機的位置，它的反射率亦在此方面上有所不同。關於後者，若錐形區域的斜率充分影響整體反射率，在若干實施例中，可能可以利用灰階照相機且單獨依靠在反射明亮度上的差異而測量錐形寬度。在若干實施例中，這可在低角度照明下利用灰階照相機加以進行。

儘管如此，存在與執行影像分析以準確地偵測及測量晶圓製程邊緣相關聯的重大技術困難。造成此困難的第一因素，係同時位在晶圓邊緣附近的眾多不同製程邊緣的共同存在，其每一者係產生自先前的處理步驟。雖然許多製程邊緣可能存在，一次僅欲量測一製程邊緣，這對辨識關注製程邊緣及評估該關注製程邊緣與於特定方位角之晶圓邊緣的距離的自動化（或半自動化）協定造成挑戰。結果，在許多實例中，未發現所欲的製程邊緣，或另一者被自動化協定錯誤地辨識，或者，在一些實例中，晶圓微影圖案化的某些特徵可能本身錯誤地被解讀為有效的製程邊緣。

為了處理這個多製程邊緣的問題，一些方法可能藉由利用若干型式的空間基礎來瞄準關注製程邊緣以將其加以辨識。具體而言，若預先知道就徑向範圍而言預期發現的製程邊緣接近晶圓邊緣的程度，在此範圍之外的候選者可加以忽略。在許多實例中，有效半徑的預期範圍與此種空間過濾法相比係夠窄，可明確地辨識關注製程邊緣。在其他實施例中，區別關注製程邊緣的替代技術可為：將影像中的各個可能製程邊緣找出；計算其各側上區域之間的反射率對比；及將正確的製程邊緣確定為具有與預期發現之若干預定數值最接近之對比者。

造成與辨識及測量製程邊緣相關聯之困難的第二因素，係關於晶圓本身的一般光學特性。來自不同製造者的半導體的晶圓，由於通常蝕刻進其表面的大幅不同的專用微影構圖，通常具有非常不同的反射光學特性。取決於觀察角度或成像角度，這些幾何圖案亦可造成單一晶圓具有大幅不同的光學反射性。亦即是，晶圓的光學特性可具有顯著的角度相依性，且因此晶圓邊緣的各方位角部分可造成所產生的影像具有有些不同的反射率及其他光學特性。處理此本質變異可能是具有挑戰性的。

因此，期望有技術和系統，用於處理不同微影構圖的晶圓之間的本質光學變異——即縱使在此變異性下，一致地辨識及測得正確製程邊緣的技術和系統。被發現有效處理晶圓變異性的一種方式係：(i)對於具有一共同微影構圖之特定的一組晶圓校正晶圓邊緣成像系統；及接著(ii)一旦校正該系統，使用多個照相機成像模式以擷取晶圓邊緣的多個影像，根據一預定準則（如以下所探討）將該等影像計分，且最終選擇最高分數影像用於製程邊緣辨識和量測。理想上，在一自動型式下執行儘量多的校正和多重成像步驟。取決於實施例，照相機可為黑白/灰階照相機，或者照相機可為彩色照相機。

因此，此處揭露電鍍和後電填充處理系統，其晶圓邊緣成像系統使用一影像最佳化子系統。在一些實施例中，這些系統可首先利用一特定類型的圖案晶圓加以校正，且接著當在處理期間將晶圓成像之時，該影像最佳化子系統可運作，以藉由分析利用多重成像模式所產生的影像、且判定及選擇產出最佳成像的模式，進一步最佳化此成像程序。在一些實施例中，成像系統的最初校正可包含測試各種不同照相機位置及定向——亦即是，改變照相機與晶圓邊緣之間的距離，以及改變照相機的光學角度——照相機相對於晶圓法向向量（垂直於晶圓水平面的向量）的角度。該等不同的位置和定向可各自利用一套照相機成像模式加以測試，舉例來說，藉由切換照相機於所有各種光視野和暗視野成像模式。照相機可接著鎖定至產生最佳成像的相對於晶圓的位置和定向，藉此完成此校正。已發現有效的照相機—晶圓距離及光學角度的典型範圍包含：介於約5和100 mm之間的距離、或介於約5和80 mm之間的距離、或介於約5和50 mm之間的距離；及介於約0°和90°之間的光學角度、或介於約0°和30°之間的光學角度、或介於約0°和20°之間的光學角度。用於決定構成最佳成像者的準則，在以下更詳細地描述。作為進一步最佳化，在若干實施例中，照相機的各種成像模式亦可在測試晶圓上加以評估，以在校正階段消除在一特定群類的圖案晶圓上執行不佳之成像模式，且預選那些執行良好者。

經過校正，照相機位置和定向通常不需要對於一特定群類的圖案晶圓作進一步調整。此外，在若干實例中，在許多不同群類的圖案晶圓上照相機位置與定向之相同校正可運作良好。這是因為，若干程度上，此初始校正係設計用以補償照相機本身的任何變異性以及在其照明子系統中的任何變異性，且當然這些因素並非取決於何種晶圓受該系統分析。舉例來說，一些照相機具有基於LED的照明子系統，其中LED係安裝在印刷電路板上，且這導致在將照相機彼此比較時相對於由各種同軸照明模式所產生的光照之若干角度變異量。雖然角度變化通常小於一程度，這仍大到需要校正。因此，在若干實施例中，照相機位置與角度定向的校正可補償此變異，且此補償傾向於不受進行成像之圖案晶圓的特定類型所影響。然而，吾人當然理解，此校正並非在所有的實施例中為必要的，舉例來說，在一特定實施例的光照未呈現此角度變異性的情況下。

在校正之後，晶圓邊緣成像系統係建構成使用多個預選成像模式有效地運作在一特定群類的圖案晶圓上。因此，在此刻，為了有效地辨識和測量在圍繞晶圓周緣的各種不同方位角位置處之特定關注製程邊緣：該成像系統的照相機取得於多個方位角處在各個預選成像模式中的成像；且接下來，（成像系統的）影像最佳化子系統基於預定的選擇準則對該等影像計分，以判定最佳的一個以上成像模式，並且最終選擇利用最高計分的一個以上模式所產生的影像，以供影像分析邏輯用以偵測、辨識、及測量製程邊緣，以及決定邊緣排除距離，以及在若干實施例中額外地決定錐形寬度。在若干實施例中，與各影像/模式相關聯的計分，可基於在晶圓邊緣成像中的特定可視特徵部的銳度，其已被發現為用於選擇一個以上最佳成像模式的重要準則。特別是，在若干實施例中，用以對影像/模式計分的特徵部可能為一製程邊緣（或潛在地可識別為製程邊緣者）——且甚至更特別是該關注製程邊緣。在使用彩色照相機的若干實施例中，與各影像/模式相關聯的計分，可基於在製程邊緣的任一側上的像素之間呈現的色彩對比度。產生呈現最高色彩對比之影像的一個以上成像模式，可加以選擇供影像分析邏輯用以決定錐形寬度及/或邊緣排除距離。

當然，計分準則的構想係對特定成像模式使系統能夠明確地辨識和測量關注的製程邊緣之能力加以評估。要注意到，在若干實施例中，取代使用所有可用模式取得影像以及之後選擇最高計分的影像或模式，該等影像可在被取得時加以計分，且一旦發現影像的分數超過一預定閾值時，將成像終止且將這些影像用於晶圓邊緣分析。

因此，在若干實施例中，影像最佳化子系統可使用不同的成像模式取得影像，評估影像的銳度及/或色彩對比、或各種不同影像的特定特徵部（例如關注的製程邊緣，如上所述）的銳度及/或色彩對比，且接著據此對影像/模式計分。因此，在若干實施例中，用以決定在一特定方位角的邊緣排除距離及/或錐形寬度之影像分析邏輯所使用的影像，係實質上為含有所欲製程邊緣的最鮮銳表徵、及/或呈現最高色彩對比的表徵之所取得影像。

要注意到，在若干實施例中，最佳成像模式可藉由影像最佳化系統以每片晶圓基礎加以決定，且因此，一旦最佳化地決定，相同的成像模式係用以將圍繞晶圓周緣的所有點加以成像和分析。在其他實施例中，可容許圍繞晶圓周緣逐成像點地變化最佳模式，且因此可對於不同的方位角晶圓定向最佳化地選擇不同的成像模式。分析上，此類型的可變化最佳化可處理由旋轉晶圓且於不同方位角將晶圓成像所發現的變化反射率。

關於晶圓邊緣成像系統的各種不同的成像模式，其每一者的特徵通常在於對於各種影像擷取和照明參數的預定設定。舉例來說，在若干實施例中，曝光時間可為一重要的影像擷取參數，其對於所產生晶圓邊緣影像中出現的製程邊緣的銳度和/或色彩對比以及可辨識及測量製程邊緣的精確程度具有顯著功效。此外，雖然本質上非照相機設定，照相機與製程邊緣的距離、以及照相機的光學角度亦為對所產生成像的品質可具有強大功效的參數，且因此這些參數亦可加以考慮作為與照相機特定操作模式相關聯的影像擷取參數。然而，如上所述，照相機位置和定向通常在初始校正階段期間加以設定和固定，且在逐晶圓地處理期間不加以調整——雖然原則上這可加以執行。

照明參數亦係重要的。在若干實施例中，晶圓邊緣成像系統可包含一照明子系統，其具有例如燈、閃光燈等等的光源，或具有上述光源任一者，例如與照相機鏡頭同心的一LED（發光二極體）環。在一些實施例中，該光源可為一漫射光緣，具有各種不同的模式和照明度，用於相對於晶圓表面的水平平面以漫射低角度光照射晶圓邊緣，這對於錐形寬度決定可能特別有用。藉由這些光源，照明子系統可提供各種明視野與暗視野照明模式、及照明強度等等之相關聯設定。這些照明參數設定（模式、照度級等等）的不同組合、以及曝光時間等等的設定，可與特定成像模式相關聯，且因此可藉由對於一特定晶圓和/或特定方位角定向選擇最佳成像模式而加以最佳化。該等燈或閃光燈經常可由一個以上發光二極體（LED）構成，但亦可使用其他的發光材料。用以照明晶圓邊緣的光可實質上為白光，或可為限定在若干可見光頻譜範圍的光。舉例來說，在使用黑白/灰階照相機的一些實施例中，紅光可用以照射晶圓的邊緣。產生實質紅光的照明源，亦已被發現與彩色照相機一起運作良好。在一些實施例中，如以上就各種光源所述的實質藍光或綠光可能亦為有用的。除了將光線導向晶圓正面與其上特徵部的上述照明方法之外，吾人發現背光照明晶圓，對於產生晶圓外邊緣的清晰鮮銳邊緣影像，係特別有效的。已發現白和紅漫射背光照明係特別適合此應用。

對於各種後處理參數的設定，亦可與晶圓邊緣成像系統的成像模式相關聯，且可藉由上述技術最佳化以產生對製程邊緣判定和測量更有用的成像。對於使用彩色照相機的晶圓邊緣成像系統，此等後處理參數的例子包含：與透過各種數學轉換（乘法、加法、減法、其組合等等）加強一影像中的紅、綠、藍、青、洋紅、或黃的色彩值之色彩過濾與增強函數相關聯的參數；與同樣透過各種數學轉換增強色相、飽和度、亮度相關聯的參數等等。這些色彩增強函數可均勻地應用在整個影像上、或應用至影像的特定子區域、或逐像素地選擇性應用。特別是，已發現調整晶圓邊緣影像的色彩色相，能改善以此影像進行的錐形寬度決定。

已發現運作良好的後處理技術和參數選擇的具體例子，包含：

範例1：應用一濾波器以僅抽取彩色影像的色相分量，且將得到的影像轉換成灰階。（在若干實施例中，單一分量抽取亦可以RGB分量其中一者或以一不同的HSI分量加以進行。在若干實施例中，二個以上分量（例如二個以上RGB分量）的加權平均可用以轉換至一灰階影像，或者一些其他的多個分量之間內插方法亦可加以使用。在若干實施例中，灰階影像可從色彩像素的發光性加以產生。）

範例2：對影像應用一全域像素處理，其藉由各種影像增強技術，包含：閾值法、若干色彩像素的反轉、直方圖等化，以切入或切出關注區域之色彩直方圖的若干區段。接著，利用來自範例1的一個以上技術，將此影像轉換成灰階。

範例3：如範例1中所說明，將各色彩像素轉換成灰階，且接著基於預定的轉換限制轉換成黑或白。舉例來說，在若干實施例中，將低於75與大於200（假設0-255的範圍）的所有灰階值轉換成白，且將介於其間（在0-255範圍中的75-200）的每一者轉換成黑。

範例4：在關注區域中執行相鄰濾波法，以增加對比。相鄰濾波法包含：基於一像素的數值和所有與其接觸像素的數值（總共9個像素）數學轉換/處理此像素的數值。適當的數學轉換可包含縮小或放大數值的函數、平滑化函數、邊緣增強函數、及類似者。在若干實施例中，結果是產生一灰階影像，其具有與關注區域上原始彩色影像相比更大的對比。相鄰濾波法可在轉換成灰階（例如藉由在範例1中所描述的技術）之前或之後加以執行，或在不使用灰階轉換的實施例中加以執行。

前述範例（範例1-4）任一者與其中所述技術任一者，可以任何方式加以結合以處理影像，俾以改善影像的對比。舉例來說，範例1的色相分量抽取和灰階轉換，可與就範例2-4所述的影像處理技術任一者加以結合。

因此，該多個成像模式（其被評估，以決定何者產生在製程邊緣的任一側上的像素之間具有最高色彩對比的影像）可包含色彩色相的不同設定、及/或相關於前述後處理技術（如範例1-4中所描述）的任何參數的不同設定。當然，熟習此技藝者明瞭，在若干實例中，此處稱為後處理技術、參數、或模式者，在影像擷取操作本身期間可替代地加以使用。

圖8顯示一流程圖，其示意性描述由晶圓邊緣成像系統與影像最佳化子系統的各種實施例所執行的一序列的操作。該操作序列開始810於對於一特定群類的圖案化晶圓之晶圓邊緣成像系統的校正820。在若干實施例中，這包含相對於晶圓邊緣測試和設定照相機位置和角度定向，如上所述。在成像系統校正之後，電鍍系統或後電填充處理系統可通常啟動生產晶圓之處理運行。在一生產晶圓的處理期間的若干時點，例如在電鍍之後、在EBR之後等等，可將晶圓裝載830至可旋轉基板固持器上進行成像。如上所述，在若干實施例中，該可旋轉基板固持器可為晶圓邊緣成像系統之內的專用基板固持器（參見圖5），而在其他實施例中，用以固持和旋轉晶圓以進行影像擷取的基板固持器係與EBR模組之內在EBR期間固持晶圓所使用者（參見圖7）相同。在步驟832之中成像模式係藉由影像最佳化子系統加以設定，且在步驟834之中，將晶圓旋轉，且藉由成像系統的照相機，取得晶圓邊緣的多個方位角分離的影像。

在擷取之後，取得該等影像，在步驟836中給予該等影像一品質分數，且在步驟838中，由影像最佳化系統判定該等影像是否有夠高的品質繼續進行在步驟840之中的製程邊緣辨識和測量。在一些實施例中，如圖8所示，若影像的分數高於一最小預定閾值，則影像品質判定為具有足夠的品質。若分數低於該閾值，影像最佳化系統返回步驟832且將照相機設定在次一個成像模式。接著將多個方位角分離影像重新取得834、重新計分836等等，直到在步驟83中達到高於最小閾值的分數。當然，在若干實施例中，一成像系統可首先簡單地使用所有的預選成像模式取得所有的影像，且之後由影像最佳化子系統判定哪個影像及/或成像模式為最佳的。

一旦在步驟840中在該多個方位角位置取得充足的一組高品質影像，將該等影像加以分析且將關注製程邊緣加以辨識和測量。在若干實施例中，如上所述，預期關注的製程邊緣係發現在若干徑向值範圍之內，且因此部分的分析係辨識在此徑向範圍之內的（希望是唯一的）製程邊緣且忽略不在此範圍者。以此方式，將關注的製程邊緣加以辨識和量測，且由此在步驟850中將邊緣排除距離加以計算。步驟850的晶圓邊緣分析的進一步實施態樣經常係如上所述的同心度分析。在一些實施例中，同心度分析的結果可在步驟852中加以使用，以在電鍍/後電填充處理系統的一個以上模組中調整受處理晶圓的定心。要注意到，雖然取決於實施例就圖8流程圖所述的各種繼續進行的步驟可為選用性的，後同心度分心定心調整的選用性質係在圖8中以表示步驟832的虛線框明確地表示。當晶圓邊緣成像系統執行晶圓邊緣分析850及選用性的定心調整852之時，該系統可同時地在步驟860中判定另一晶圓是否對影像分析準備就緒，且接著裝載那片晶圓進行影像分析而如此返回至步驟830。以此方式，整個序列的操作830至840、850、及860係重複在一後續晶圓。當所有的晶圓已加以成像和分析時，在步驟870中此程序完成。

控制器

此處所述的晶圓邊緣影像處理和分析操作，例如上述參照圖8所述的那些操作，可實現在程式指令之中，該等程式指令可位在晶圓邊緣成像系統和/或影像最佳化子系統的控制器之上，以及/或位在與這些系統其中任一或二者相關聯的控制器可存取或可讀取的若干遠端非暫時性媒體上。在一些實施例中，與前述系統相關聯的控制器，可代表一系統控制器的一個以上子元件，其中該系統控制器操作將這些影像處理系統整合於其內的整個電鍍系統或後電填充處理系統。在其他實施例中，與此處揭露的影像處理和分析操作相關聯的程式指令，可位在照相機本身之上（在軟體或硬體中），或在與操作電鍍和/或後電填充模組的系統控制器不同的若干其他元件之上。

操作晶圓邊緣成像系統的控制器可自設備的各種元件、模組、子系統等等接收回授訊號，且可提供控制訊號至相同或其他的元件、模組、或子系統。舉例來說，控制器可對作為電鍍或後電填充系統的一部分的電鍍基板固持器、機器人、清潔系統、後電填充模組等等的操作加以控制。在若干實施例中，該控制器可將各種處理模組與在各種模組之間移動晶圓的機器人之操作同步。

該控制器可通常包含一個以上記憶體元件及一個以上處理器。該處理器可包含一中央處理單元（CPU）或電腦、類比和/或數位輸入/輸出連接部、步進馬達控制器板、及其他類似元件。用於實現適當控制操作的機器可讀程式指令係執行在處理器之上。該機器可讀指令可儲存在與控制器相關聯的記憶體元件上，或可透過網路提供。

在若干實施例中，該控制器控制上述電鍍和/或後電填充處理系統的所有或大部分活動，包含上述晶圓邊緣成像系統的操作。該控制器執行系統控制軟體，其包含多組指令，用於控制處理步驟的時序、壓力準位、氣體流率、及特定操作的其他參數。儲存在與控制器相關連的記憶體元件上的其他電腦程式、腳本、或常式，可在一些實施例中加以使用。

典型上，存在與該系統控制器相關聯的使用者介面。該使用者介面可包含一顯示螢幕和圖形化軟體，用以顯示製程條件、由晶圓邊緣成像系統等等所取的晶圓邊緣的影像等等。亦可能包含使用者輸入裝置，例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風、及其他類似的裝置。

用於控制上述操作的電腦程式碼可以任何習知的電腦可讀程式語言加以撰寫：例如組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其他者。經編譯的目的碼或腳本係藉由處理器加以執行，以執行程式中所確定的工作。

用於監控製程的訊號可藉由控制器的類比和/或數位輸入連接部加以提供。用於控制製程的訊號係在控制器的類比和數位輸出連接部上加以輸出。

光微影 圖案化

上述設備/製程可結合微影圖案化機台或製程而加以使用，舉例來說，用於製造或生產半導體元件、顯示器、LED、光伏板等等。通常，雖非必要，此等機台/製程可在一共同的製造設施中一起加以使用或進行。一膜的微影圖案化通常包含一些或所有以下操作，每一操作係以若干個可能的機台進行：（1）利用旋塗或噴塗機台，塗佈光阻於工件（即基板）之上；（2）使用一熱板或爐或UV固化機台固化光阻；（3）使用例如晶圓步進器之機台，將光阻暴露於可見光或UV或X光；（4）使用例如濕台之機台，將光阻顯影以選擇性移除光阻且藉此將其圖案化；（5）藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻機台，將光阻圖案轉移至下層膜或工件之中；及（6）使用例如RF或微波電漿光阻剝除器之機台，將光阻移除。

其他實施例

雖然以促進明瞭和理解為目的在具體實施例的背景之內已詳細地描述前述揭露的製程、方法、系統及設備，熟習此技藝者明白，具有在此揭露內容的範疇和精神之內的實現這些製程、方法、系統、及設備的許多替代方法。因此，此處揭露的實施例係視為所揭露發明概念的說明，而非限制或限定，且不用以作為限制隨附申請專利範圍之範疇的基礎。

100‧‧‧正面
101‧‧‧背面
102‧‧‧有效電路區域
103‧‧‧正面邊緣區域
104‧‧‧側邊緣區域
105‧‧‧背面邊緣區域
300‧‧‧電鍍系統
307‧‧‧電鍍系統
309‧‧‧模組
311‧‧‧模組
313‧‧‧模組
315‧‧‧模組
317‧‧‧模組
319‧‧‧模組
321‧‧‧化學稀釋模組
323‧‧‧浴槽
325‧‧‧後端機器人手臂
329A、329B‧‧‧卡匣
331‧‧‧對準器（模組）
333‧‧‧用劑系統
337‧‧‧過濾及泵送單元
339‧‧‧電子單元
340‧‧‧前端機器人手臂
350‧‧‧傳送站
401‧‧‧電鍍模組
403‧‧‧電鍍槽
405‧‧‧位準
407‧‧‧晶圓
409‧‧‧抓斗固持夾具（抓斗）
411‧‧‧可旋轉心軸
413‧‧‧陽極
417‧‧‧泵
419‧‧‧電阻性元件
421‧‧‧溢流貯槽
423‧‧‧箭頭
425‧‧‧箭頭
427‧‧‧陰極腔
429‧‧‧第二陰極
435‧‧‧電源供應器
437‧‧‧電源供應器
439‧‧‧引線
441‧‧‧引線
443‧‧‧引線
445‧‧‧引線
447‧‧‧控制器
449‧‧‧屏蔽
520‧‧‧模組
522‧‧‧腔室
524‧‧‧晶圓
525‧‧‧邊緣
526‧‧‧晶圓固持器
527‧‧‧旋轉軸
528‧‧‧馬達
530‧‧‧氣體源
532‧‧‧閥
534‧‧‧噴嘴
536‧‧‧去離子水源
537‧‧‧閥
538‧‧‧噴嘴
540‧‧‧去離子水源
542‧‧‧閥
544‧‧‧噴嘴
546‧‧‧硫酸源
548‧‧‧流量計
550‧‧‧噴嘴
552‧‧‧蝕刻劑源
554‧‧‧流量計
556‧‧‧噴嘴
558‧‧‧蝕刻劑源
560‧‧‧流量計
562‧‧‧噴嘴
564‧‧‧排放管路
570‧‧‧照相機
575‧‧‧光
580‧‧‧影像分析邏輯
600‧‧‧EBR製程
700‧‧‧晶圓成像模組
724‧‧‧晶圓
725‧‧‧邊緣
726‧‧‧晶圓固持器
727‧‧‧旋轉軸
728‧‧‧馬達
770‧‧‧照相機
775‧‧‧光
780‧‧‧影像分析邏輯

圖1提供半導體晶圓的示意圖。

圖2提供銅鑲嵌電填充操作的流程圖。

圖3顯示一個例示整合電鍍系統的示意圖。

圖4示意描述一電鍍模組的橫剖面圖。

圖5示意描述整合一晶圓邊緣成像系統的一邊緣斜角去除模組。

圖6提供一邊緣斜角去除操作的流程圖。

圖7提供一晶圓邊緣成像系統的示意圖。

圖8顯示一流程圖，示意描述由各種實施例的晶圓邊緣成像系統及影像最佳化子系統所執行的一操作序列。

520‧‧‧模組

522‧‧‧腔室

524‧‧‧晶圓

525‧‧‧邊緣

526‧‧‧晶圓固持器

527‧‧‧旋轉軸

528‧‧‧馬達

530‧‧‧氣體源

532‧‧‧閥

534‧‧‧噴嘴

536‧‧‧去離子水源

537‧‧‧閥

538‧‧‧噴嘴

540‧‧‧去離子水源

542‧‧‧閥

544‧‧‧噴嘴

546‧‧‧硫酸源

548‧‧‧流量計

550‧‧‧噴嘴

552‧‧‧蝕刻劑源

554‧‧‧流量計

556‧‧‧噴嘴

558‧‧‧蝕刻劑源

560‧‧‧流量計

562‧‧‧噴嘴

564‧‧‧排放管路

570‧‧‧照相機

575‧‧‧光

580‧‧‧影像分析邏輯

Claims (31)

1. 一種電鍍系統，用於在一實質上圓形的晶圓上形成一層金屬，該系統包含： 一電鍍模組，包含: 　　一槽，用於在電鍍期間容納一陽極及一電鍍溶液；及 　　一晶圓固持器，用於在電鍍期間在該電鍍溶液中固持該晶圓且旋轉該晶圓； 一晶圓邊緣成像系統，包含： 　　一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向； 　　一照相機，定向成用於當在該晶圓邊緣成像系統的該晶圓固持器之上將該晶圓加以固持且旋轉通過不同的方位角定向之時，取得該晶圓的一製程邊緣的多個方位角分離影像，該製程邊緣對應在該晶圓上所形成的該層金屬的外邊緣；及 　　影像分析邏輯，用於自該多個方位角分離影像決定一邊緣排除距離，其中該邊緣排除距離係介於該晶圓的邊緣與該製程邊緣之間的距離。
2. 如申請專利範圍第1項的電鍍系統，更包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在該影像分析邏輯判定邊緣排除距離係在一預定範圍之外時，向該電鍍系統的操作者通報錯誤。
3. 如申請專利範圍第1項的電鍍系統，其中該影像分析邏輯自該多個方位角分離影像決定多個方位角分離邊緣排除距離，其中各邊緣排除距離係在一特定方位角處該晶圓邊緣與該製程邊緣之間的距離。
4. 如申請專利範圍第3項的電鍍系統，其中該影像分析邏輯更包含同心度分析邏輯，用於當指示在不同方位角的該多個邊緣排除距離之統計變異性的度量係在預定閾值之內時判定該晶圓邊緣及所成像的製程邊緣係同心的，且當該度量超出該閾值時判定該晶圓邊緣及所成像的製程邊緣係非同心的。
5. 如申請專利範圍第4項的電鍍系統，其中該度量係在不同方位角的該等邊緣排除距離的標準差。
6. 如申請專利範圍第4項的電鍍系統，更包含晶圓定心調整邏輯，用於當判定目前所成像的晶圓邊緣和製程邊緣係非同心之時，調整該電鍍模組之內一個以上後續受處理晶圓的定心。
7. 如申請專利範圍第4項的電鍍系統，更包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在該同心度分析邏輯判定所成像的晶圓邊緣與製程邊緣係非同心時，向該電鍍系統的操作者通報錯誤。
8. 如申請專利範圍第1項的電鍍系統，其中該影像分析邏輯更包含銳度分析邏輯，用於分析該製程邊緣的影像且決定在影像中該製程邊緣的銳度。
9. 如申請專利範圍第1項的電鍍系統： 其中該晶圓邊緣成像系統係建構成操作於多個成像模式，且利用該多個成像模式取得該製程邊緣的多個方位角分離影像；且 其中該晶圓邊緣成像系統更包含一影像最佳化子系統，用於決定產生該製程邊緣的最鮮銳影像的一成像模式，且選擇使用所決定成像模式所產生的影像以供該影像分析邏輯用以決定邊緣排除距離。
10. 如申請專利範圍第9項的電鍍系統，其中該晶圓邊緣成像系統包含具有可調整照明強度之光源的一照明子系統，且其中該多個成像模式包含對於照明強度和曝光時間不同組合的設定。
11. 如申請專利範圍第1項的電鍍系統，其中該晶圓邊緣成像系統更包含一照明子系統，其具有一漫射光源，用於相對於該晶圓表面的水平面以包含漫射低角度光或漫射同軸光的光線照射該晶圓的邊緣。
12. 如申請專利範圍第1項的電鍍系統，其中該影像分析邏輯更包含用於自該多個方位角分離影像決定該製程邊緣的一錐形寬度的邏輯。
13. 如申請專利範圍第1-12項其中任一者的電鍍系統，其中該照相機係一彩色照相機。
14. 如申請專利範圍第13項的電鍍系統，其中由該彩色照相機所產生的影像每一者，係表示為一像素陣列，各像素包含至少三個色彩值。
15. 如申請專利範圍第14項的電鍍系統，其中在該多個方位角分離影像中，該製程邊緣係辨識為具有相鄰像素之間最大色彩對比的一狹窄區域。
16. 如申請專利範圍第15項的電鍍系統： 其中該影像分析邏輯更包含用於自該多個方位角分離影像決定該製程邊緣的一錐形寬度的邏輯； 其中該晶圓邊緣成像系統係建構成操作於多個成像模式，且利用該多個成像模式取得該製程邊緣的多個方位角分離影像；且 其中該晶圓邊緣成像系統更包含一影像最佳化子系統，用於將產生該製程邊緣任一側的像素之間具有最高色彩對比之該製程邊緣的影像之成像模式加以決定，並且選擇使用所決定成像模式所產生的影像以供該影像分析邏輯用以決定該錐形寬度。
17. 如申請專利範圍第16項的電鍍系統： 其中該晶圓邊緣成像系統更包含一照明子系統，其具有一漫射光源，用於相對於該晶圓表面的水平面以漫射低角度光照射該晶圓的邊緣；及 其中該晶圓邊緣成像系統的多個成像模式包含對於照明強度和曝光時間不同組合的設定。
18. 如申請專利範圍第17項的電鍍系統，其中該多個成像模式更包含對於色相、飽和度、亮度的不同設定。
19. 如申請專利範圍第1-12項其中任一者的電鍍系統，更包含一邊緣斜角去除模組，該邊緣斜角去除模組包含： 一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓；及 一輸送裝置，用於在該晶圓係在該邊緣斜角去除模組的晶圓固持器上加以固持和旋轉時輸送蝕刻劑至該晶圓的一邊緣斜角區域，以在該電鍍模組中的電鍍之後自該邊緣斜角區域去除電鍍的金屬。
20. 如申請專利範圍第19項的電鍍系統，其中該晶圓邊緣成像系統的晶圓固持器係該邊緣斜角去除模組的晶圓固持器。
21. 如申請專利範圍第19項的電鍍系統： 其中該照相機係一彩色照相機，且該彩色照相機所產生的各影像係表示為一像素陣列，各像素包含至少三個色彩值；且 其中該影像分析邏輯更包含邊緣斜角去除（EBR）偵測邏輯，用於自該多個方位角分離的影像判定EBR是否已由該邊緣斜角去除模組加以執行，且其中該電鍍系統更包含錯誤辨識與通報邏輯，用於在該影像分析邏輯判定EBR尚未執行時向該電鍍系統的操作者通報錯誤。
22. 如申請專利範圍第21項的電鍍系統，其中該EBR偵測邏輯，基於介於在該晶圓邊緣附近所測得之一個以上像素處由該彩色照相機所測得的三個色彩值其中一者以上、與表示在金屬層不存在之晶圓上的一點處之色彩的一個以上儲存的參考色彩值之間的差異，判定EBR是否已執行。
23. 如申請專利範圍第22項的電鍍系統，其中該金屬係銅。
24. 如申請專利範圍第1-12項其中任一者的電鍍系統，基於自該晶圓邊緣向內的一預定徑向範圍內之製程邊緣的位置，選擇製程邊緣供該影像分析邏輯分析，其中該邊緣排除距離係參照該製程邊緣加以決定。
25. 一種後電填充處理系統，用於處理具有一金屬電鍍層形成於其表面上的一實質上圓形的晶圓，該後電填充處理系統包含： 一邊緣斜角去除模組，包含： 　　一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向； 　　一輸送裝置，用於在該晶圓係在該晶圓固持器上加以固持和旋轉時輸送蝕刻劑至該晶圓的一邊緣斜角區域，以自該邊緣斜角區域去除電鍍的金屬；及 一晶圓邊緣成像系統，包含： 　　一晶圓固持器，用於固持及旋轉該晶圓通過不同的方位角定向； 　　一照相機，定向成用於當在該邊緣斜角去除模組的該晶圓固持器之上將該晶圓加以固持且旋轉通過不同的方位角定向之時，取得該晶圓的一製程邊緣的多個方位角分離影像，該製程邊緣對應在該晶圓上所形成的該層金屬的外邊緣；及 　　影像分析邏輯，用於自該多個方位角分離影像決定一邊緣排除距離，其中該邊緣排除距離係介於該晶圓的邊緣與該製程邊緣之間的距離。
26. 如申請專利範圍第25項的後電填充處理系統，其中該晶圓邊緣成像系統的晶圓固持器係該邊緣斜角去除模組的晶圓固持器。
27. 如申請專利範圍第25項的後電填充處理系統，其中該多個方位角分離影像係在該邊緣斜角去除模組之中的晶圓處理之前加以取得，且所成像的製程邊緣對應由電鍍所形成之晶圓的鍍覆邊緣。
28. 如申請專利範圍第25項的後電填充處理系統，其中該多個方位角分離影像係在於該邊緣斜角去除模組之中處理晶圓之後加以取得，且所成像的製程邊緣對應在該邊緣斜角去除模組之中的處理之後的晶圓的蝕刻邊緣。
29. 一種處理方法，處理實質上圓形的晶圓，該方法包含： 在該晶圓上執行一處理操作，該處理操作形成該晶圓的一製程邊緣； 旋轉該晶圓通過多個方位角定向； 在將該晶圓旋轉通過該多個方位角定向的同時，取得該晶圓的該製程邊緣的多個方位角分離影像； 將在該多個方位角分離影像之中的該晶圓的製程邊緣辨識為在影像中相鄰像素之間具有高對比的區域； 藉由將所辨識的製程邊緣與出現在影像中之晶圓的物理邊緣比較，自該多個方位角分離影像決定一邊緣排除距離；及 通報該邊緣排除距離係在一預定範圍之外的情況。
30. 如申請專利範圍第29項的處理方法，其中該處理操作係電鍍。
31. 如申請專利範圍第29項的處理方法，其中該處理操作係邊緣斜角去除。