TW201602738A - 線內晶圓邊緣檢驗、晶圓預校準及晶圓清潔 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於檢驗並處理半導體晶圓之方法與裝置。系統包含用於接收待經歷一光微影程序之每一晶圓的一邊緣偵測系統。該邊緣偵測系統包括一照明通道，用於將一或多個照明光束引導至該晶圓之一邊界區域內之一側面、頂部及底部邊緣部分。該邊緣偵測系統亦包含用於收集並感測自該晶圓之該邊緣部分散射或反射之輸出輻射的一收集模組，與用於基於此晶圓之所感測的輸出輻射來定位該邊緣部分中之缺陷且判定每一晶圓是否符合規範的一分析器模組。該光微影系統經組態用於從該邊緣偵測系統接收已發現符合規範之每一晶圓。該邊緣偵測系統係與該光微影系統線內耦合。

Description

線內晶圓邊緣檢驗、晶圓預校準及晶圓清潔 相關申請案之交叉參考
本申請案主張標題為「Method for In-Line Semiconductor Wafer Edge Inspection,Simultaneous Pre-Alignment,and Wafer Cleaning」且由Lena Nicolaides等人2014年6月20日申請之美國臨時專利申請案62/014,986號之優先權，該申請案之全文出於所有目的而以引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於一種晶圓檢驗與成像的領域。更特定言之，本發明係關於用於檢驗並成像一圓形晶圓邊緣的裝置與技術。
通常，半導體製造產業涉及用於使用被分層並圖案化至一基板上之半導體材料(諸如矽)來製造積體電路之非常複雜的技術。歸因於電路整合之大的標度與半導體器件之漸減的尺寸，故所製造的器件已變得對缺陷愈加敏感。即，引起器件之故障之缺陷正變得越來越小。通常，器件在出貨至最終使用者或客戶之前先被要求無故障。
在半導體產業內使用各種檢驗系統以偵測一半導體標線片或晶圓上之缺陷。一種類型之檢驗工具係一光學檢驗系統。在光學檢驗系統中，一或多個輻射光束經引導至半導體晶圓且接著偵測一反射及/或散射光束。接著，所偵測的光束可用來產生一經偵測電信號或一影 像，且接著此信號或影像經分析以判定晶圓上是否存在缺陷。
在一特定檢驗應用中，一晶圓之側面經成像以獲得該晶圓之邊緣區域的一影像。需要持續改良檢驗技術與裝置用於成像該等邊緣區域。
下文表示揭示內容之一簡化概要，以便提供對本發明之特定實施例的一基本理解。此概要並非揭示內容之一廣泛概述且其並不識別本發明之關鍵/決定性要素或描繪本發明之範疇。其唯一目的係以一簡化形式表示本文所揭示之一些概念，作為隨後表示之更詳細描述的一序部。
在一實施例中，揭示一種用於檢驗並處理半導體晶圓的系統。該系統包括一邊緣偵測系統，其用於在對此晶圓執行光微影程序之前，先接收待在一光微影系統中經歷一光微影程序之每一晶圓。此邊緣偵測系統包括至少一照明通道，用於將一或多個照明光束引導至晶圓之一邊緣部分，且此邊緣部分包含晶圓之一邊界區域內的至少一側面與一頂部及底部。邊緣偵測系統亦具有至少一收集模組，其用於回應於一或多個照明光束而收集並感測從晶圓之邊緣部分散射或反射的輸出輻射，以及用於基於此晶圓之所感測的輸出輻射來定位邊緣部分中之缺陷並判定每一晶圓是否符合規範的一分析器模組。整個系統進一步包括一光微影系統，用於從邊緣偵測系統接收已發現符合規範的每一晶圓，且邊緣偵測系統係與光微影系統線內耦合。
在一特定實施方案中，邊緣偵測系統之分析器模組進一步經組態以判定每一晶圓之一校準位置，且藉由光微影系統從邊緣偵測系統接收此校準位置，用於光微影程序期間此晶圓之校準。在另一實例中，邊緣偵測系統經配置成在藉由光微影系統正要處理此晶圓之前立即接收每一晶圓。在其他實施例中，至少一照明通道包含一繞射光學 元件，用於產生同時經引導至邊緣部分上的複數個照明光束。在又一態樣中，邊緣偵測系統進一步包含至少一定位機構，用於在照明通道下旋轉每一晶圓，使得在此晶圓之邊緣部分之整個圓周上掃描複數個照明光束，且用於在邊緣部分之頂部、底部與至少一側上旋轉邊緣偵測系統。
在另一實施例中，至少一收集模組包含用於接收自每一晶圓散射之輸出輻射的一暗場通道與用於接收自每一晶圓反射之輸出輻射的一明場通道。在一特定實施方案中，至少一照明通道包含一偏轉器機構，用於掃描跨每一晶圓之邊緣部分的至少一照明光束。在另一態樣中，該至少一照明通道與至少一收集通道係呈一邊緣檢驗器的形式，用於檢驗每一晶圓之邊緣部分之至少一側，且成一頂部相機與一底部相機的形式，用於在檢驗該至少一側期間同時分別地檢驗每一晶圓之邊緣部分之頂部與底部。在另一實例中，該至少一照明通道與至少一收集通道係呈多個相機的形式，該等相機經組態以同時檢驗每一晶圓之邊緣部分之至少一側、頂部與底部。在又一態樣中，相機經配置成沿著每一晶圓之邊緣部分之至少一側、頂部與底部而彼此偏移。
在另一實施方案中，邊緣偵測系統之該至少一照明通道與至少一收集通道包括：一彎曲擴散體，其具有朝向每一晶圓之邊緣部分定位的一內表面及與該內表面相對的一外表面；複數個光源，其用於產生鄰近擴散體之外表面上之複數個位置的複數個照明光束，使得該擴散體以複數個入射角在每一樣本之邊緣部分上輸出均勻光；及一感測器，其用於接收回應於入射光而自每一晶圓之邊緣部分散射的輸出輻射並產生一所偵測的信號。光源、擴散體與感測器被整合為一精巧規格。
在另一實施例中，照明通道經組態以提供明場照明及/或暗場照明。在另一態樣中，至少一收集通道係呈一光纖束的形式，其具有複 數個第一末端經定位以便從邊緣部分之至少一側、頂部與底部接收輸出輻射與複數個第二相對末端以將所接收的輸出輻射輸出至一線掃描相機或時間延遲積分(TDI)相機中。在其他實例中，該至少一收集通道係成複數個光學元件的形式，其經定位以便從邊緣部分之至少一側、頂部與底部同時接收並引導輸出輻射至一線掃描相機或時間延遲積分(TDI)相機中。在另一實施例中，邊緣偵測系統之該至少一照明通道與至少一收集通道包括配置在每一晶圓之邊緣部分上的複數個藍光器件。
在一選擇性實施例中，本發明係關於一種檢驗待在一光微影系統中經歷一光微影程序之晶圓之一邊緣部分的方法。該方法包括：(i)對於待在光微影系統中經歷一光微影程序之每一晶圓，在對此晶圓執行光微影程序之前，先接收晶圓至一邊緣偵測系統中，(ii)藉由邊緣偵測系統，檢驗每一晶圓之一邊緣部分的缺陷以判定該晶圓是否符合規範，其中此邊緣部分包含晶圓之一邊界區域內的至少一側面與一頂部及底部，及(iii)對於邊緣偵測系統判定符合規範之每一晶圓，將該晶圓從邊緣偵測系統輸出至微影系統。邊緣偵測系統與光微影系統同在線內。
在又一態樣中，該方法包含在一特定晶圓經歷一光微影程序期間或之後，追蹤此特定晶圓之發現符合規範的缺陷。在一特定實施例中，邊緣偵測系統以等於或快於微影系統之一處理速率的一速率檢驗晶圓。在另一態樣中，運用複數個同時掃描光點來檢驗每一晶圓之邊緣部分，該等掃描光點係繞晶圓之圓周旋轉且步進橫跨晶圓之邊緣部分的整個頂部與底部及至少一側。在又一態樣中，該方法包含：(i)藉由邊緣偵測系統，判定每一晶圓之一校準位置，及(ii)從邊緣偵測系統接收每一晶圓之此校準位置至光微影系統中，該光微影系統在光微影程序期間將所接收的校準位置用於此晶圓之校準。在又一態樣 中，該方法包含在將晶圓發送至光微影系統之前，先清潔經判定超出規範且可清潔之每一晶圓，且在與邊緣偵測系統及光微影系統同在線內的一內部清潔系統中執行該清潔。
下文參考圖式進一步描述本發明之此等及其他態樣。
102a‧‧‧軌道
102b‧‧‧軌道
102c‧‧‧出口軌道
104‧‧‧邊緣偵測系統
106‧‧‧微影系統
121‧‧‧聲能轉換器
122‧‧‧石英板
123‧‧‧吸音器
124‧‧‧入射光
125‧‧‧位置
126‧‧‧部分
127‧‧‧部分
128‧‧‧繞射光束
129‧‧‧繞射光束
130‧‧‧繞射光束
152‧‧‧步驟
154‧‧‧步驟
156‧‧‧步驟
158‧‧‧步驟
160‧‧‧步驟
162‧‧‧步驟
164‧‧‧步驟
166‧‧‧步驟
168‧‧‧步驟
201‧‧‧校準凹口
202‧‧‧樣本
202a‧‧‧頂部表面
202b‧‧‧底部表面
202c‧‧‧側表面
202d‧‧‧頂部邊界區域
202e‧‧‧底部邊界區域
203‧‧‧頂部表面
204‧‧‧邊緣偵測系統
206a‧‧‧光點
206b‧‧‧光點
206c‧‧‧光點
216a‧‧‧定位機構
216b‧‧‧定位機構
228‧‧‧透鏡
234‧‧‧傅立葉濾光器與可組態孔徑總成
236‧‧‧透鏡
238‧‧‧感測器模組
240‧‧‧透鏡
241‧‧‧透鏡
250‧‧‧照明通道
252‧‧‧光源
254‧‧‧中繼透鏡
256‧‧‧倍率變換器
258‧‧‧繞射光學元件
260‧‧‧物鏡
262a‧‧‧暗場收集通道
262b‧‧‧明場收集通道
273‧‧‧電腦系統
300‧‧‧雙聲光器件(AOD)照明系統
302a‧‧‧單一光點
302b‧‧‧光點位置
302c‧‧‧光點位置
304‧‧‧邊緣檢驗系統
310‧‧‧方向
321‧‧‧預掃描聲光器件(AOD)
322‧‧‧望遠透鏡
323‧‧‧圓柱透鏡
324‧‧‧線性調頻信號聲光器件(AOD)
324A‧‧‧轉換器
324B‧‧‧線性調頻信號封包
325‧‧‧掃描平面
404‧‧‧邊緣檢驗器
406a‧‧‧頂部相機
406b‧‧‧底部相機
428‧‧‧透鏡
434‧‧‧傅立葉濾光器與可組態孔徑總成
436‧‧‧透鏡
438‧‧‧感測器模組
440‧‧‧透鏡
441‧‧‧透鏡
450‧‧‧照明通道
452‧‧‧光源
454‧‧‧中繼透鏡
456‧‧‧倍率變換器
460‧‧‧物鏡
462a‧‧‧暗場收集通道
462b‧‧‧明場收集通道
502‧‧‧邊緣檢驗系統
600‧‧‧邊緣偵測系統
604‧‧‧相機
604a‧‧‧相機
604b‧‧‧相機
604c‧‧‧相機
604d‧‧‧相機
604e‧‧‧相機
606‧‧‧照明器
608‧‧‧線
650‧‧‧邊緣偵測系統
654a‧‧‧光源
654b‧‧‧光源
654c‧‧‧光源
656‧‧‧擴散體
656a‧‧‧背表面
656b‧‧‧內表面
658a‧‧‧相機
658b‧‧‧相機
658c‧‧‧相機
700‧‧‧邊緣偵測系統
704a‧‧‧偏移相機
704b‧‧‧偏移相機
704c‧‧‧偏移相機
704d‧‧‧偏移相機
704e‧‧‧偏移相機
708‧‧‧線
802‧‧‧暗場照明器
902a‧‧‧第一末端
902b‧‧‧第一末端
902c‧‧‧第一末端
902d‧‧‧第一末端
902e‧‧‧第一末端
904‧‧‧第二相對末端
906‧‧‧線掃描相機或時間延遲積分(TDI)相機
1000‧‧‧邊緣偵測系統
1002‧‧‧藍光器件
θ‧‧‧方向
Ψ‧‧‧方向
圖1A係根據本發明之一實施例之與一微影系統同在線內之一邊緣偵測系統的一示意圖。
圖1B係根據本發明之一實施例之圖解說明一邊緣偵測程序的一流程圖。
圖2A至圖2C展示根據本發明之一實例實施方案之具有一多光點模式之一邊緣偵測系統204的一實施方案。
圖3A至圖3D圖解說明根據本發明之另一實施方案之在照明光束路徑中具有一聲光器件(AOD)掃描器的一邊緣偵測系統。
圖4A至圖4C係根據本發明之另一實施例之具有用於邊緣表面的一光點掃描器與各自用於頂部及底部表面的兩個相機之一邊緣檢驗系統的示意圖。
圖5係根據本發明之另一實施例之用於最佳化掃描軌道尺寸之一邊緣檢驗系統的一概略側視圖。
圖6A係根據本發明之另一特定實施方案之具有多個相機之一邊緣偵測系統的一概略側視圖。
圖6B係從相機背部且面朝所關注邊緣看圖6A之系統的一側視圖。
圖6C圖解說明圖6A之系統的一俯視圖。
圖6D係根據本發明之另一實施例之具有多個相機與一彎曲擴散體之一邊緣偵測系統的一剖視側視圖。
圖7A至圖7B圖解說明根據本發明之一選擇性實施例之具有多個 偏移相機的一邊緣偵測系統700。
圖8圖解說明根據一實例實施例之具有暗場照明與複數個相機的一邊緣偵測系統。
圖9圖解說明根據本發明之另一實施例使用一同調光纖束的另一實施方案。
圖10係根據本發明之一實施例使用多個藍光照明與感測器件之另一邊緣偵測系統的一示意圖。
在下列描述中，提出眾多特定細節以便提供對本發明之一全面的理解。可在沒有一些或所有的此等特定細節之情況下實行本發明。在其他實例中，未詳細描述已知組件或程序操作以免不必要地混淆本發明。雖然將結合特定實施例來描述本發明，但應瞭解，並非旨在將本發明限制在該等實施例中。
如本文所使用，術語「樣品」與「樣本」大致係指一晶圓或具有一邊緣之任何其他樣品，所關注缺陷可位於該邊緣上。儘管術語「樣品」、「樣本」與「晶圓」在本文中可交替使用，但應瞭解，所描述關於一晶圓之實施例可經組態及/或用於檢驗與成像。
如本文所使用，術語「晶圓」大致係指由一半導體或非半導體材料形成的基板。一半導體材料之實例包含但不限於：單晶矽、砷化鎵及磷化銦。一般可在半導體製造設施中發現及/或處理該等基板。基板亦指有時用於現代製造中之玻璃、藍寶石或其他絕緣材料。
一或多個層可形成於一晶圓上。例如，該等層可包含但不限於：一光阻、一介電材料及一導電材料。許多不同類型的層在此項技術中已知，且如本文所使用之術語晶圓旨在包含一晶圓，所有類型的層可形成於該晶圓上。形成於一晶圓上之一或多個層可被圖案化。例如，一晶圓可包含複數個晶粒，每一晶粒具有可重複的型樣特徵。材 料之該等層之形成與處理可最終導致完整的半導體器件。總言之，一晶圓可包含一基板，一完整的半導體器件之層的一部分已形成於該基板上，或包含一基板，一完整的半導體器件之所有層已形成於該基板上。
晶圓可含有邊緣中之缺陷。可在晶圓之邊緣中發現的缺陷之實例包含但不限於：晶片、裂縫、刮痕、痕跡、微粒及殘餘化學品(例如，光阻與漿液)。例如，當運用光阻劑材料來旋塗晶圓時，一光阻劑珠可繞晶圓周長而形成且過剩的光阻劑會在晶圓之邊緣上向下移動。此過剩的邊緣光阻劑會剝落且移動至晶圓之器件區域或移動至微影工具之卡盤或其他表面。類似地，蝕刻化學品或沈積膜材料可殘留在晶圓邊緣上且移動至器件區域。任何數目的此等邊緣缺陷會導致良率損失。當多個晶圓被結合在一起時，該等晶圓之間的結合亦會具有一缺陷。
晶圓之邊緣可沿著整個長度為傾斜的或圓形的。或者，樣本邊緣可包含一傾斜邊緣部分與非傾斜邊緣部分，例如，在一經結合晶圓類型配置中，其中多個晶圓被堆疊並結合在一起。在兩個實例中，晶圓邊緣可經受導致一傾斜邊緣之一研磨、切割或拋光程序。在此研磨、切割或拋光期間，邊緣之一部分可保持不傾斜的。
晶圓微影系統經受用於清潔沈積於卡盤與沉浸頭上之微粒之高代價的停工期。微影系統係高精度光學系統，其功能要求極度的清潔水準。隨著半導體製造技術(包含液體沉浸微影之使用)已變得更複雜，污染物從晶圓邊緣移位至微影工具之臨界表面的風險亦已增加。由於為清潔而必須關閉裝配線，故此污染可引起明顯的生產損耗。
許多此等微粒之一來源係晶圓之邊緣區域，包含頂點之毫米內的頂側、側斜面與頂點區域以及晶圓頂點之毫米內的底側。在加利福尼亞聖何塞的SEMI組織所使用的術語中，此等區域被識別為區域1至 區域5。
若一晶圓邊緣檢驗器可以與微影系統相同或更高的生產量操作，則此停工期成本可在相當大的程度上減少。晶圓邊緣檢驗器亦可提供一線內晶圓預校準器的功能，在此情況中，在製造流程中之微影系統之前，邊緣檢驗系統可代替線內晶圓軌道中之現存預校準器。一些邊緣檢驗系統(諸如KLA-Tencor Visedge系統)通常在檢驗程序期間獲得影像資料，且此等系統可經組態以對微影系統執行預校準。
在特定實施例中，一邊緣檢驗系統被定位在一光微影程序之流程內。較佳地，該邊緣檢驗系統具有一低成本與一小的形狀因數，其可被輕易地整合至設備中，該設備係微影系統與流程之部分。此外，以並不影響或最低程度地影響光微影系統之速率的一速率執行邊緣檢驗。
圖1A係根據本發明之一實施例之與一微影系統106同在線內之一邊緣偵測系統104的一示意圖。圖1B係根據本發明之一實施例圖解說明一線內邊緣偵測程序的一流程圖。在操作152中，對於待經歷一微影程序之每一晶圓，該晶圓被載入至一軌道(例如，102a)上，該軌道移動晶圓至由一快速邊緣偵測系統104接收。在操作154中，所接收之晶圓的邊緣經檢驗以定位缺陷且判定此晶圓之一校準。邊緣檢驗系統104經組態以執行一快速邊緣檢驗。例如，每一晶圓之邊緣在正要對此晶圓執行一後續光微影程序之前應先立即檢驗。
除提供快速邊緣檢驗之外，邊緣檢驗系統104可用一預校準系統代替微影系統，以便對該微影系統執行預校準。預校準用來識別軌道上之晶圓的旋轉方向。
接著，在操作156中，可基於邊緣檢驗結果來判定晶圓是否符合規範。例如，所偵測之缺陷可被分類為可影響場或引起污染問題之「真」缺陷，或可被分類為不可能影響場或引起污染之「假」缺陷。 在一缺陷偵測實施方案中，藉由比較局部變動與周圍區域並將超出一預定臨限值之一差異定義為一「真」缺陷、判定是否藉由一特定類型的通道(例如，散射與反射)接收所偵測的光等等來發現缺陷。作為此程序之部分，亦可判定所發現之邊緣缺陷是否係成將可能污染微影系統的一形式，其可引起該微影系統下線進行修復及/或清潔且需要明顯的成本與延遲。
在操作158中，若判定晶圓符合規範，則接著該晶圓可被載入至一軌道(例如，102b)上，接著該軌道移動該晶圓至由微影系統106接收。隨著晶圓被處理，任何潛在缺陷亦可被追蹤，以便判定該等潛在缺陷並不發展成將可能影響場之「真」缺陷。例如，在藉由一或多個額外的製造步驟處理晶圓之後，儲存每一潛在缺陷之位置且藉由一邊緣偵測工具週期性地檢驗此位置。在操作158中，在藉由微影系統106處理晶圓之後，接著，晶圓被載入至一出口軌道102c上。例如，晶圓係經由晶圓軌道102c而從此系統輸出。
在操作160中，若一晶圓經判定可能超出規範，則接著可判定該晶圓是否可清潔。例如，可判定缺陷是否可被從晶圓之邊緣清除。在操作162中，若晶圓係可清潔的，則接著在一外部清潔站或內部清潔站(104)中清潔該晶圓。在操作158中，晶圓在清潔之後，可接著被載入至軌道上，該軌道移動該晶圓至由微影系統106接收，且在操作158中，微影系統106經由軌道102c而處理並輸出此晶圓。
此類型之一線內邊緣檢驗配置將容許經識別為潛在微粒源之晶圓在經由晶圓軌道102b進入掃描器106之前，被投送至一內置清潔操作或一外部清潔站(未展示)，因此在相當大的程度上減小對掃描器清潔之需要且藉由延伸清潔事件之間的時間來減小停工期。藉由替代晶圓軌道中之現存預校準器系統，此解決方案將最小化對晶圓掃描器裝置的影響。在操作158中，在藉由微影系統106處理晶圓之後，接著晶 圓被載入至一出口軌道102c上，使得該晶圓係從微影系統106流程輸出。
在操作164中，若晶圓並非可清潔的，則亦可判定該晶圓是否為可修正的。接著，可對可修正的晶圓執行一晶圓修復操作166。在操作158中，經修復晶圓可接著被載入至待由微影系統接收並處理的軌道上。若晶圓並非可修正的，則可代之摒棄該晶圓。
現在轉向更詳細的圖式，應注意圖式並非按比例繪製。特定言之，一些圖式之元件之標度經誇大以強調該等元件之特徵。亦應注意圖式並非按相同比例繪製。在一個以上圖式中所展示的可類似地經組態之元件已使用相同的參考數字來指示。
一邊緣偵測系統之特定實施例與半導體製造生產線同在線內以高生產量對晶圓之邊緣區域(包含頂部邊緣、斜面與側面以及底部邊緣)提供微粒檢驗。例如，以等於或大於微影系統處理晶圓之速度的一速度來執行邊緣檢驗。在一特定實施方案中，藉由微影系統以每小時200個晶圓的一速率來處理晶圓。在此實施方案中，邊緣檢驗器以每小時200個晶圓或更大的一速率來檢驗晶圓。可根據需要使用所得檢驗資料來將晶圓投送至一清潔步驟，以及向微影系統提供晶圓預校準資料。
圖2A至圖2C展示一邊緣偵測系統204之一實施方案，該邊緣偵測系統204具有一多光點模式以檢驗晶圓並量測該晶圓之預校準旋轉。圖2A至圖2C係簡化圖式且並不展示通常可存在於此一系統中之每個組件，以便簡化描述。如圖2A之透視圖中所展示，此邊緣偵測系統204產生多個照明光束，該等照明光束在樣本202上之多光點206a、206b與206c處聚焦。邊緣偵測系統可在樣本之一圓形邊緣(諸如一半導體晶圓之一傾斜邊緣)上偵測缺陷。在此實例中，一晶圓202之一代表性的傾斜邊緣部分(一半導體晶圓之最薄的邊緣表面)經繪示作為所 關注樣本。樣本之頂部表面203(圖2B)可包含一或多個經圖案化的層或可為空的。晶圓可進一步至少包含一積體電路之一部分、一薄膜頭晶粒、一微型電子機械系統(MEMS)器件、平板顯示器、磁頭、磁性與光學儲存媒體、可包含光子學與光電子器件(諸如雷射、波導)的其他組件與在晶圓上處理的其他被動組件、列印頭及在晶圓上處理的生物晶片器件。在此實例中，傾斜邊緣具有頂部表面202a、底部表面202b與側表面202c。頂部表面202a與底部表面202b傾斜至側表面202c中。然而，圓形邊緣可由任何適當數目的傾斜面形成。
可沿著致動器路徑θ移動此邊緣偵測系統204以掃描圖2B之樣本202的邊緣。可藉由一或多個定位機構(例如，216b)來完成此運動，該等定位機構被機械地耦合至邊緣偵測系統204之一或多個組件。在一些實施例中，可藉由耦合至一或多個致動器或定位機構216b的一載物台來支援邊緣偵測系統204。一或多個定位機構216a經組態以沿著致動路徑(在樣本202之一部分之上及之下)徑向地且旋轉地致動邊緣偵測系統204以啟用跨樣本邊緣202a至202e之經選擇部分的掃描。
此外，可在方向Ψ上旋轉樣本以檢驗樣本之圓周的不同邊緣部分。可藉由經組態以致動樣本202至一經選擇位置(例如，將所關注之一缺陷置於視圖中)的一載物台來支援樣本。例如，載物台可被機械地耦合至或包含一或多個馬達、伺服器或選擇性定位機構216a，該定位機構216a經組態以使樣本202繞其中心軸旋轉以將樣本邊緣之一經選擇部分(例如，202a至202e)置於視域中。
本文所描述之定位機構可採取任何形式，諸如一螺杆驅動器與步進馬達、空氣軸承驅動器、具有回饋位置之線性驅動器或頻帶致動器與步進馬達。一般言之，邊緣偵測系統同時檢驗對應於光點之樣本邊緣的多個位置。接著，可相對於此邊緣偵測系統旋轉樣本，使得隨著樣本旋轉而檢驗多光點之當前位置處的整個圓周。接著，邊緣偵測 系統可在方向θ上旋轉或步進，以便隨著樣本旋轉而檢驗在最近的光點之間及沿著整個樣本圓周的位置。重複此步進程序，直至沿著方向θ之所有的邊緣部分被覆蓋為止。
圖2B係根據本發明之一實施例之用於圖2A之邊緣偵測系統204之一照明通道250的一概略側視圖。如圖2B中所展示，照明通道250可包含一或多個光源(例如，252)，用於產生一或多個照明光束。照明光束之波長取決於應用之特定要求。
一中繼透鏡254接收所產生的照明並在一光瞳平面上產生一真的光瞳。一倍率變換器256可用來調整點的尺寸與掃掠的長度。
在圖2B之所繪示的實施例中，一繞射光學元件(DOE)258可被定位在倍率變換器256之前以產生複數個光點。儘管圖2B展示所產生的三個光點，但其他實施例可產生不同數目的光點。所繪示之用於產生多個光束的3×1 DOE元件可由任何適當的DOE或(更普遍地)任何n×m DOE替代。接著，一物鏡260可用來將光點聚焦至一樣本202(諸如一晶圓邊緣)上。
或者，系統可利用位於DOE 258與物鏡260之間的一中繼透鏡。當照明系統之光瞳實際上位於物鏡上且在透鏡總成內時，通常使用一中繼以在物鏡外形成一真的光瞳，使得DOE可被置於此光瞳處。對於低數值孔徑系統，實體止動位置將在物鏡總成外。對於高數值孔徑系統，實體止動可位於物鏡總成內。在此情況中，一額外中繼將被添加至系統以提供定位DOE之一位置。
照明路徑可包含其他光學元件，諸如用於調準入射光束之一中繼透鏡、用於偏光之分析器、用於提供任何線性或圓形偏光(例如，S、P等等)之波片及用於形成法向與傾斜兩種入射光束之任何數目的反射鏡與分束器。反射鏡或分束器之任意者可為活動的(例如，致動的)。
每一傾斜入射光束之光軸可取決於特定應用以一角度被引導至樣本表面上，諸如相對於法向於樣本表面在0至85度的範圍內。可藉由一或多個反射鏡或分束器組件之平移來達成多個傾斜角。入射傾斜光可相對於樣本表面而以一傾斜角從一傾斜物鏡進入。
圖2C圖解說明根據本發明之一實施例之一多光點邊緣偵測系統204之照明通道250、一暗場(DF)收集通道262a與一明場(BF)收集通道262b的一透視圖。DF與BF收集通道可包含任何適當的光學元件，用於將來自樣本之散射與反射光引導至一或多個感測器/偵測器。BF通道262b可包含與DF通道類似的組件。一般言之，根據本發明之一替代品，系統204可包含分開的BF與DF收集通道或一合併的BF與DF通道，以便共用一或多個組件。
回應於正被引導至此樣本202之照明而可使用DF通道262a以收集來自樣本202的散射光。引導至DF通道262a的光可透過透鏡228、透鏡240與241、傅立葉濾光器與可組態孔徑總成234及透鏡236進行傳輸，且被引導至感測器模組238。收集路徑亦可包含一偏光分析器總成。
透過透鏡總成228收集並調準從表面散射的光。透鏡總成228可包含多個光學元件以便產生一實際可用的收集光瞳。接著，可透過可經組態以將所收集的光轉傳至一傅立葉平面的透鏡240與241以傳輸此經調準光。傅立葉濾光器與可撓性孔徑機構234可經組態以在傅立葉平面上空間地過濾輸出光之部分。另外，機構234可包含一可程式化孔徑系統，用於在傅立葉平面上傳輸各種空間部分以最大化輸出光束之信號及/或最小化輸出光束之雜訊(與相對於法向光軸之所得角度)。
接著，可藉由透鏡236將輸出法向光束聚焦至感測器模組238上。該感測器模組238可包含一光點或光束分離總成，諸如用於分離每一輸出光束之一狹縫與稜鏡總成。例如，每一光點穿過狹縫且接著 進入一稜鏡中，該稜鏡用來分離光點並均質化光。接著，每一光束之輸出光可從其對應稜鏡輸出至一光纖光學元件上，用於將輸出光束傳遞至聚焦元件，該聚焦元件將其輸出光束聚焦至一感測器上。每一光纖光學元件提供光束之進一步均質化且使輸出能夠被引導至每一光點之一單獨的感測器上。亦可使用反射鏡、稜鏡或類似者來完成光纖之功能。每一光纖使所接收的輸出光隨機化。除利用一狹縫、稜鏡及/或光纖之外，可使用其他隔離機構。每一感測器可採取一光電倍增管(PMT)、雪崩光電二極體、接腳二極體、CCD相機等等的形式。例如，一光電二極體(或光電二極體陣列)可用於BF通道中，而一PMT用於DF通道中。
可在接近收集器通道處提供用於增加所偵測之信號之動態範圍的機構。一般言之，一高動態範圍收集器包含用於產生來自所偵測之光子之一信號的一光感測器(諸如一光電倍增管(PMT))與用於將光信號轉換為一數位光信號的一類比轉數位轉換器(ADC)。當然，其他適當的機構可用來感測光並將一類比信號轉換為一數位信號。一增益調整回饋系統亦可用來調整每一PMT之增益。
DF收集通道262a可收集與樣本表面之平面近似垂直的一區域上之一固定立體角上的光，或可收集來自一非垂直角的光。該DF收集通道262a可用來收集來自晶圓上之預期型樣的散射光，以及用來偵測在一向上方向上散射光之缺陷。從樣本之預期型樣(諸如圖2A之校準凹口201)收集的信號可用來促進晶圓型樣至儀器中之機械載物台之座標系統的校準與配準。任何缺陷相對於一校準標記201而被發現。當晶圓被載入至微影系統中時，一旦校準標記201被發現且已知，此校準標記之位置即亦可用來相對於標線片型樣而校準該晶圓。例如，相對於晶圓之校準標記的位置被發現在邊緣偵測系統中且接著隨著晶圓從邊緣偵測系統移動並進入微影系統而被追蹤。可藉由下文進一步描 述之其他邊緣偵測系統之任意者來執行此一般的校準程序。
用於維持每一光點被聚焦於表面邊緣上之一相同的相對位置之機構亦可被實施為本文所描述之邊緣偵測實施例之任意者。用於隨著在邊緣表面上移動光束而維持一邊緣檢驗頭與邊緣表面之間之一固定距離的機構之數個實例實施例被進一步揭示在由Meeks等人2010年2月2日出版之美國專利7,656,519中，該專利之全文以引用的方式併入本文中。此併入的專利亦描述用於偵測缺陷之方法，可運用本文所描述之系統實施例之任意者來實施該等方法。
圖3A至圖3D圖解說明根據本發明之另一實施方案之在照明光束路徑中具有一聲光器件(AOD)掃描器的一邊緣偵測系統。添加一AOD容許以晶圓之一單一旋轉掃描晶圓之頂部與底部上接近邊緣處的相對平坦區域，相對於要求此等區域中晶圓之大約1000次旋轉的當前每次追蹤方法。如圖3A中所展示，邊緣檢驗系統304產生在方向310上跨表面掃描的一單一光點302a，例如，至光點位置302b與302c。接著，樣本202亦可沿著圓周在方向Ψ上旋轉至下一邊緣部分。
一些掃描與偏轉系統包含具有一或多個入射光束源之一照明通道，用於跨晶圓掃描或掃掠一或多個光束。掃描系統可特定地包含一聲光偏轉器(AOD)與用於控制該AOD之偏轉特徵的一機構。例如，一時脈可用來產生每一AOD之一「線性調頻信號(chirp)」信號輸入。例如，圖3B圖解說明一聲光器件(AOD)102之一簡化組態。AOD 102包含一聲能轉換器121、一聲光媒體(諸如石英122)與一吸音器123。可取決於系統之特定波長要求而利用除石英外之其他聲光媒體材料。吸音器可為聲光媒體122中之一切口。一振盪電信號可驅動聲能轉換器121並使其振動。繼而，此振動在石英板122中產生聲波。可由吸收到達石英板122之邊緣之任何聲波的一材料形成吸音器123。作為聲波之一結果，至石英板122之入射光124經繞射至複數個方向128、129與 130中。
一繞射光束以取決於相對於聲音波長之光波長的一角度從石英板122顯現。藉由使頻率從低斜升至高，部分126可比部分127具有一更高的頻率。由於部分126具有一較高的頻率，故其如藉由繞射光束128所展示透過一較陡的角度繞射入射光束之一部分。由於部分127具有一相對較低的頻率，故其如藉由繞射光束130所展示透過一更小的角度繞射入射光束之一部分。由於部分126與部分127之間之一中間部分具有較高與相對較低頻率之間的一頻率，故其如藉由繞射光束129所展示透過一中間角度繞射入射光束之一部分。因此，一AOD可用來將一入射光束124聚焦於位置125處。
圖3C圖解說明一例示性雙AOD照明系統300，其經組態以跨一樣本202(諸如一晶圓)產生並掃描一光束。一預掃描AOD 321可用來使來自一光源252之入射光以一角度偏轉，其中該角度係與射頻(RF)驅動源之頻率成比例。一望遠透鏡322可用來將來自預掃描AOD 321之角掃描轉換為一線性掃描。
一線性調頻信號AOD 324可用來將聲音傳播平面中之入射光束聚焦至一掃描平面325上，其可藉由運用轉換器324A斜升穿過所有的RF頻率來完成。此迅速的斜升形成一線性調頻信號封包324B。接著，線性調頻信號封包324B以聲速傳播穿過線性調頻信號AOD 324。圖3C展示一光點掃掠之起始處之線性調頻信號封包324B的位置，而圖3D圖解說明該光點掃掠之終止處之線性調頻信號封包324B的位置。應注意在此傳播期間，預掃描AOD 321可調整其RF頻率以追蹤AOD 324中之線性調頻信號封包，從而保持入射光束在線性調頻信號封包324B之上。
一圓柱透鏡323可用來將光束聚焦在與聲音傳播之平面垂直的一平面中。一中繼透鏡254可用來在一光瞳平面上產生一真實光瞳。一 倍率變換器256可用來調整光點之尺寸與掃掠之長度。接著，一物鏡260可用來將光點聚焦至一樣本202(諸如一晶圓)上。
其他系統可利用一光束擴張器代替預掃描AOD以形成一「溢出AOD」系統。在一溢出AOD組態(未展示)中，可在AOD 324中產生一單一或多個線性調頻信號封包(未展示)。由於整個AOD充斥著來自光束擴張器的光，故AOD 324將入射光聚焦在每一線性調頻信號封包上，且因此每一線性調頻信號封包產生其自身的光點。因此，物鏡260將一或多個光點同時聚焦至樣本202上(未展示)。
當產生多個線性調頻信號封包的一AOD用來產生多個光點時，由於每一線性調頻信號封包具有由於斜升穿過所需RF頻率之所要求的時間所致之一有限尺寸，故需要一較大的AOD。線性調頻信號封包越多，所使用之AOD即越大。此外，線性調頻信號封包之各者隨著其沿著AOD之長度行進而衰減。因此，一較大的AOD比一較小的AOD導致更大的衰減損失。相反地，具有靠近的多個線性調頻信號封包且因此掃描彼此接近之光點的一AOD導致掃描光點之間之更多干擾。
圖4A係根據本發明之另一實施例之具有用於邊緣表面的一邊緣檢驗器404與用於各自檢驗頂部及底部表面(例如，202d與202e)的兩個相機406a與406b之一邊緣檢驗系統400的一示意圖。邊緣檢驗器404可成如上文所描述之一單一光點或多光點掃描器的形式。該邊緣檢驗器404可沿著一致動器旋轉路徑移動，該路徑沿著方向θ沿樣本202之邊緣而行，不包含頂部與底部表面。該邊緣檢驗器404亦可併入跨邊緣掃描一或多個光點的一偏轉器機構(諸如一AOD)。可用線掃描相機或TDI(時間延遲積分)相機檢驗(例如，406a與406b)替代此等頂側與底側光點掃描，使得晶圓之一單一旋轉(例如，在方向Ψ上)可用來檢驗該等區域且提供更多靈敏度。
圖4B係根據本發明之一特定實施方案之用於檢驗邊緣表面之邊 緣檢驗器404之一照明通道450的一概略側視圖。如展示，照明通道450可包含用於產生一照明光束之一光源452、用於在一光瞳平面上產生一真的光瞳之一中繼透鏡454、用於選擇不同放大倍率設定之一倍率變換器456及用於將照明光束聚焦至樣本202之每一邊緣(諸如傾斜邊緣202a至202c)上的物鏡460，此係因為照明通道在此邊緣上旋轉。 頂部相機406a與底部相機406b被定位在距邊緣檢驗器通道460的一不同圓周位置處，以便隨著樣本在方向Ψ上旋轉(圖4A)而同時成像頂部邊界區域202d與底部邊界區域202e之部分。
圖4C圖解說明圖4A之邊緣偵測系統之照明通道450、一暗場(DF)收集通道462a與一明場(BF)收集通道462b的一透視圖。DF與BF收集通道可包含任何適當的光學元件，用於將來自樣本之散射與反射光引導至一或多個感測器/偵測器。BF通道462b可包含與DF通道類似的組件。一般言之，根據本發明之一替代品，系統404可包含分開的BF與DF收集通道或一合併的BF與DF通道，以便共用一或多個組件。
回應於正被引導至此樣本202之照明而可使用DF通道462a以收集來自樣本202的散射光。引導至DF通道462a的光可透過透鏡428、透鏡440與441、傅立葉濾光器與可組態孔徑總成434及透鏡436進行傳輸，且被引導至感測器模組438。收集路徑亦可包含一偏光分析器總成。此等組件可起到類似於如上文所描述之同名組件的作用。
可用任何適當的方式來組態頂部相機系統406a與底部相機系統406b，以便隨著樣本(例如)在方向Ψ上旋轉而成像頂部與底部表面。
圖5係根據本發明之另一實施例之用於最佳化掃描軌道尺寸之一邊緣檢驗系統502的一概略側視圖。此系統502可經組態以跨頂部表面、側表面與底部表面(例如)在方向θ上掃描一單一、大的光點。亦可在方向Ψ上旋轉樣本202。由於光點尺寸覆蓋樣本上之更多區域，故此系統500可沿著方向θ採取更大的步幅。以此方法，可達成靈敏度 與速度之一最適宜的交替使用。可用與上文所描述之單一光點系統類似的一方式來組態系統502。此外，此系統502可經組態以產生一相對大的光點，以便藉由任何適當的機構(諸如對透鏡之焦距的一調整，調整照明光束被調準的數目等等)來比其他較小光點尺寸之系統達成一較高的生產量。照明光點亦可為非圓形的，例如為一橢圓光點，以便導致一最適宜的靈敏度與速度。此系統500可選擇性地用來更緩慢地移動以獲得每一光點處之更好的解決資訊。
圖6A係根據本發明之另一特定實施方案之具有多個相機之一邊緣偵測系統600的一概略側視圖。圖6B係從相機背部且面朝所關注邊緣看圖6A之系統的一側視圖。圖6C圖解說明圖6A之系統的一俯視圖。如展示，系統600可包含沿著頂部、側面與底部邊緣(例如，沿著線608)定位之任何適當數目的相機604，且此等相機經定位以回應於藉由照明器606引導至此等相同表面的入射光而同時接收從頂部、側面與底部表面上之多個位置散射及/或反射的光。在所繪示之實例中，相機604a經定位以從頂部表面接收光，且相機604e經定位以從底部表面接收光。相機604a、604b與604c經定位以從側表面(諸如任何數目及類型之傾斜邊緣)接收光。
照明器606可採取任何適當的形式以將光引導至樣本之頂部、底部與側表面。如圖6A至圖6B中所展示，照明器606係成一發光二極體(LED)環形照明器的形式。在一特定實施方案實例中，多相機KLA-Tencor晶圓邊緣檢視(WER)系統(可購自加利福尼亞米爾皮塔斯的KLA-Tencor)可經重新組態進入一飛行閃光影像收集模式以檢驗晶圓並量測該晶圓之預校準旋轉。
在所繪示之實例中，照明器606係成一LED環形照明器的形式，儘管可運用多個相機來實施任何適當類型的照明發生器。例如，可運用複數個接收相機來利用本文所描述的照明通道之任意者。
在另一實施例中，如由Paul D.Horn 2015年6月5日申請之同在申請美國申請案第14/731,861號中所描述，LED光源被耦合至一彎曲擴散體的背部，該案之全文以引用的方式併入本文中。圖6D係根據本發明之另一實施例之具有多個相機與一彎曲擴散體的一邊緣偵測系統650之一剖視側視圖。如展示，多個相機(例如，658a、658b與658c)可被定位在擴散體656內。每一相機或感測器658亦可被定位以便從特定的一組傾斜邊緣之一或多個表面(例如，202a至202c)接收散射光。
在圖6D之所繪示的實例中，邊緣偵測系統650可由複數個光源(例如，654a、654b、654c)形成，該等光源與一半球形擴散體656之一背表面656a耦合或鄰近該表面。可使用非常精巧的任何適當的光源。 實例光源包含LED(發光二極體)光源，一或多個光源與光纖光學器件(諸如鹵素燈、二極體雷射等等)耦合。
每一感測器或相機658大致包含收集光學器件，用於將從所關注邊緣散射的光之一部分引導並聚焦至一偵測器/感測器上。每一相機658可經整合至擴散體656中。例如，感測器108可被安裝或結合在擴散體656之一孔洞或狹槽內。相機可經安裝或結合以平靠擴散體之內表面656b或在擴散體表面下方凹入。在特定實施例中，影像感測器各為非常精巧的。例如，每一感測器可具有小於或等於幾毫米的一直徑。實例感測器包含OmniVision OV6922等等。
不同的相機可用於任何數目的應用。例如，可以相對於所關注表面之一不同的角度定位每一相機。每一相機亦可經組態以偵測特定的一系列波長或色彩。當然，各自經組態以偵測多種色彩之相機可選擇性地用於此實施例或本文所描述之任何實施例中。
擴散體656可由傳輸並散射(例如，擴散)來自光源的光之一材料形成，使得光以許多各種不同的角度從擴散體之整個內部散射至傾斜邊緣表面。擴散體656可由一光學擴散材料(諸如含氟聚合物或出自新 罕布什北薩頓的藍菲光學公司的標準漫反射參考白板、聚硝酸鉀樹脂等等)製造。或者，可運用一3D印表機來產生擴散體656。擴散體亦可由黏附至一透明基板的一擴散體膜形成，該透明基板被定位在光源與膜之間。擴散體之內表面656b亦可被塗覆有一反射式材料，以便將經擴散光反射至半球內部且反射至傾斜邊緣表面。
擴散體可具有任何適當的形狀以便提供一表面，來自光源之照明光束可透過該表面傳輸並散射，使得光被放射至傾斜邊緣之所有表面或所有表面之大部分。在所繪示之實例中，擴散體656被塑形成一半球尺寸以覆蓋光源之入射角的範圍。
光源(例如，654)可用任何適當的方式附接至擴散體656或定位於鄰近擴散體656處。更佳地，光源與擴散體之外表面(例如，656a)之間的距離具有3毫米至大約1英寸之間的一範圍。例如，LED光源可結合至與擴散體內表面(例如，656b)相反的擴散體外表面(例如，656a)，內表面面向所關注邊緣。
在一特定實施方案中，邊緣偵測系統650經定位以便向所有的傾斜邊緣表面與至多深入頂部表面上之邊界區域中10或更多毫米處提供照明。亦應注意，光係從半球之整個表面輸出以完全地照射在傾斜邊緣之所有側面上。
在另一系統組態(例如，WER系統之重新組態)中，多個相機在晶圓邊緣之圓周方向上偏移以容許相機之視域之邊緣交迭。圖7A至圖7B圖解說明根據本發明之一替代性實施例之具有多個偏移相機704a至704e的一邊緣偵測系統700。圖7A係一端視圖(面朝所關注邊緣)，而圖7B係一側視圖。在此實例中，相機704a至704e係從線708偏移。在此實施例中，晶圓之一單一旋轉可足以檢驗整個所關注區域。
一般言之，可在上文所描述之實施例中提供明場(BF)及/或暗場(DF)照明模式。例如，照明可起源於與一BF照明模式中之相機704a至 704e相同的視域內。或者，照明可起源於一DF照明模式中之相機的視域外。在另一實例中，圖8圖解說明根據一實例實施例之具有暗場照明器802與複數個偏移相機704a至704e的一邊緣偵測系統。
圖9圖解說明根據本發明之另一實施例使用一同調光纖束的另一實施方案。光纖包含經定位以緊隨一標稱晶圓邊緣剖面(包含表面202a至202e)之形狀的第一末端902a至902e。儘管所繪示之光纖僅包含每一樣本表面之一單一光纖，但多個光纖可被定位在每一表面之上。接著，晶圓邊緣面可成像於光纖束上，且以一線性、平坦組態配置之光纖束的另一末端904可成像於一線掃描相機或TDI相機906上。另一實施方案可使用光學元件以將晶圓邊緣剖面之曲面逼近地映射至一平坦感測器表面(諸如一線掃描或TDI相機)上。
圖10係根據本發明之一實施例使用多個照明與感測器件之另一邊緣偵測系統1000的一示意圖。在一實例中，一藍光數位多功能光碟(DVD)系統之照明與感測器件可經實施作為一多光點掃描邊緣檢驗系統。系統1000可包含複數個小的藍光器件1002，其各自經組態以具有具一高數值孔徑(0.85或更高)之一藍紫光波長範圍(例如，405納米或更小)以達成一相對小的光點尺寸。一般言之，每一藍光雷射器件具有用於產生藍光波長範圍中之一照明光的一雷射與用於以一大數值孔徑將所產生的照明光束聚焦透過器件之一小的視窗且至樣本上的一透鏡。每一雷射器件亦接收從樣本反射(或散射)往回透過小視窗的光，且此所接收的光經一感測器(諸如一光電二極體感測器)感測以接著產生從雷射器件輸出之一所偵測的信號。
此等雷射器件可繞邊緣剖面經配置以實質上在樣本之所有的圓形邊緣以及頂部與底部表面部分上提供照明。例如，藍光器件被安裝在跟隨樣本之邊緣剖面(包含頂部與底部邊界邊緣部分)的一結構上。雷射器件可相對於彼此錯開以便沿著邊緣剖面安裝更多雷射器件，以 便要求方向θ上之較少的步進以填充雷射之間的空間，以便檢驗整個邊緣剖面。複數個感測器或相機亦可繞邊緣剖面經配置以快速地偵測來自所有邊緣表面(包含如上文所描述之頂部與底部邊界表面部分)的散射或反射光。實例感測器可包含上文所描述的感測器或相機之任意者。
本文所描述之邊緣偵測系統與方法可經整合至任何適當的光學成像與檢驗系統中。每一邊緣偵測系統可大致包含各自產生一光束的一或多個光源，透過照明光學器件將該光束引導至一樣本邊緣上。光源之實例包含一同調雷射光源(例如，深紫外光或氣體雷射產生器)、一過濾燈、LED光源等等。
從樣本反射及/或散射的影像或光可經引導透過光學元件之一收集或從光學元件之一收集反射以被接收在一或多個感測器上。適當的感測器包含電荷耦合器件(CCD)、CCD陣列、時間延遲積分(TDI)感測器、TDI感測器陣列、光電倍增管(PMT)與其他感測器。
藉由邊緣偵測系統100之每一感測器所擷取的信號可由一控制器或分析器電腦系統(例如，圖2C之273)或更一般地，由可包含一類比轉數位轉換器的一信號處理器件處理，該類比轉數位轉換器經組態以將來自感測器之類比信號轉換為數位信號供處理用。電腦系統273可經組態以分析一所感測之光束的強度、相位、影像及/或其他特徵。 該電腦系統273可經組態(例如，運用程式化指令)以提供一使用者介面(例如，在一電腦螢幕上)用於顯示影像與其他檢驗特徵。該電腦系統273亦可包含一或多個輸入器件(例如，一鍵盤、滑鼠、操縱杆)，用於提供使用者輸入(諸如改變偵測臨限值、焦距等等)。在特定實施例中，電腦系統273經組態以實行下文所詳述的檢驗技術。該電腦系統273通常具有耦合至輸入/輸出埠的一或多個處理器與經由適當的匯流排或其他通信機構的一或多個記憶體。
由於可對一特別組態電腦系統實施此等資訊與程式指令，故此一系統包含程式指令/電腦程式碼，用於執行本文所描述之可儲存在一電腦可讀媒體上的各種操作。機器可讀媒體之實例包含但不限於：磁性媒體，諸如硬碟、軟碟及磁帶；光學媒體，諸如唯讀記憶體光碟(CD-ROM)磁碟；磁光媒體，諸如光碟；及硬體器件，其特別地經組態以儲存並執行程式指令，諸如唯讀記憶體器件(ROM)與隨機存取記憶體(RAM)。程式指令之實例包含兩種機器碼，諸如由一編譯器所產生，及可藉由電腦使用一解釋程式來執行之含有較高位準碼的檔案。
在特定實施例中，一種用於檢驗一樣本邊緣的系統包含至少一記憶體與至少一處理器，其經組態以執行上文所描述的技術及/或經組態以操作邊緣偵測工具。
應注意，上文圖式與描述不應解釋為對系統之特定組件的一限制，而可以許多其他形式體現該系統。例如，預期檢驗或量測工具可為數個適當且已知的成像或計量工具之任意者，該等工具經配置用於解決一標線片或晶圓之特徵的臨界態樣。藉由實例，一檢驗或量測工具可經調適用於明場成像顯微鏡、暗場成像顯微鏡、全天空成像顯微鏡、相位對比顯微鏡、偏光對比顯微鏡及同調探針顯微鏡。亦預期可使用單一與多個影像方法以便擷取目標之影像。此等方法包含(例如)單一抓取、雙重抓取、單一抓取同調探針顯微鏡(CPM)及雙重抓取CPM方法。可預期非成像光學方法，諸如散射。
儘管出於清楚理解之目的而已描述前述發明的一些細節，但應明白，特定改變與修改可在隨附請求項之範疇內實踐。應注意，存在許多實施本發明之程序、系統與裝置的選擇性方法。相應地，此等實施例應被視為闡釋性而非限制性，且本發明並不限於本文所給出的細節。
202‧‧‧樣本
202a‧‧‧頂部表面
202b‧‧‧底部表面
202c‧‧‧側表面
202d‧‧‧頂部邊界區域
203‧‧‧頂部表面
206a‧‧‧光點
206b‧‧‧光點
206c‧‧‧光點
216a‧‧‧定位機構
216b‧‧‧定位機構
250‧‧‧照明通道
252‧‧‧光源
254‧‧‧中繼透鏡
256‧‧‧倍率變換器
258‧‧‧繞射光學元件
260‧‧‧物鏡
θ‧‧‧方向

Claims (21)

  1. 一種用於檢驗並處理半導體晶圓的系統，該系統包括：一邊緣偵測系統，其用於在對此晶圓執行光微影程序之前，先接收在一光微影系統中待經歷一光微影程序之每一晶圓，其中該邊緣偵測系統包括：至少一照明通道，其用於將一或多個照明光束引導至該晶圓之一邊緣部分，其中此邊緣部分包含該晶圓之一邊界區域內的至少一側面與一頂部及底部，至少一收集模組，其用於回應於該一或多個照明光束而收集並感測從該晶圓之該邊緣部分散射或反射的輸出輻射，及一分析器模組，其用於基於此晶圓之該所感測的輸出輻射來定位該邊緣部分中之缺陷且判定每一晶圓是否符合規範；及一光微影系統，其用於從該邊緣偵測系統接收已發現符合規範之每一晶圓，其中該邊緣偵測系統與該光微影系統線內耦合。
  2. 如請求項1之系統，其中該邊緣偵測系統之該分析器模組進一步經組態以判定每一晶圓之一校準位置，其中藉由該光微影系統從該邊緣偵測系統接收此校準位置以用於在該光微影程序期間此晶圓之校準。
  3. 如請求項1之系統，其中該邊緣偵測系統經配置以在藉由該光微影系統正要處理此晶圓之前立即接收每一晶圓。
  4. 如請求項1之系統，其中該至少一照明通道包含一繞射光學元件，用於產生同時引導至該邊緣部分上的複數個照明光束。
  5. 如請求項4之系統，其中該邊緣偵測系統進一步包含至少一定位機構，用於在該照明通道下旋轉每一晶圓，使得該複數個照明 光束在此晶圓之該邊緣部分的該整個圓周上進行掃描，且用於在該邊緣部分之頂部、底部與至少一側上旋轉該邊緣偵測系統。
  6. 如請求項1之系統，其中該至少一收集模組包含用於接收從每一晶圓散射之輸出輻射的一暗場通道與用於接收從每一晶圓反射之輸出輻射的一明場通道。
  7. 如請求項1之系統，其中該至少一照明通道包含一偏轉器機構，用於跨每一晶圓之該邊緣部分掃描該至少一照明光束。
  8. 如請求項1之系統，其中該至少一照明通道與至少一收集通道呈一邊緣檢驗器與一頂部相機及一底部相機的形式，該邊緣檢驗器用於檢驗每一晶圓之該邊緣部分之該至少一側，該頂部相機及該底部相機用於在檢驗該至少一側期間同時地分別地檢驗每一晶圓之該邊緣部分的頂部與底部。
  9. 如請求項1之系統，其中該至少一照明通道與至少一收集通道呈複數個相機的形式，該等相機經組態以同時檢驗每一晶圓之該邊緣部分的該至少一側、頂部與底部。
  10. 如請求項9之系統，其中該等相機經配置成沿著每一晶圓之該邊緣部分的該至少一側、頂部及底部而彼此偏移。
  11. 如請求項1之系統，其中該邊緣偵測系統之該至少一照明通道與至少一收集通道包括：一彎曲擴散體，其具有朝向每一晶圓之該邊緣部分定位的一內表面及與該內表面相對的一外表面；複數個光源，其用於產生鄰近該擴散體之該外表面上之複數個位置的複數個照明光束，使得該擴散體以複數個入射角在每一樣本之該邊緣部分上輸出均勻光；及一感測器，其用於接收回應於該入射光而從每一晶圓之該邊 緣部分散射的輸出輻射並產生一所偵測的信號，其中該等光源、擴散體與感測器被整合為一精巧規格。
  12. 如請求項1之系統，其中該照明通道經組態以提供明場照明及/或暗場照明。
  13. 如請求項1之系統，其中該至少一收集通道成一光纖束的形式，該光纖束具有經定位以便從該邊緣部分之該至少一側、頂部與底部接收該輸出輻射的複數個第一末端，與將所接收的輸出輻射輸出至一線掃描相機或時間延遲積分(TDI)相機中的複數個第二相對末端。
  14. 如請求項1之系統，其中該至少一收集通道成複數個光學元件的形式，該等光學元件經定位以便同時從該邊緣部分之該至少一側、頂部與底部接收並引導該輸出輻射至一線掃描相機或時間延遲積分(TDI)相機中。
  15. 如請求項1之系統，其中該邊緣偵測系統之該至少一照明通道與至少一收集通道包括配置在每一晶圓之該邊緣部分上的複數個藍光器件。
  16. 一種檢驗待在一光微影系統中經歷一光微影程序之晶圓之一邊緣部分的方法，該方法包括：對於待在該光微影系統中經歷一光微影程序之每一晶圓，在對此晶圓執行該光微影程序之前，先接收該晶圓至一邊緣偵測系統中；藉由該邊緣偵測系統，檢驗每一晶圓之一邊緣部分的缺陷以判定該晶圓是否符合規範，其中此邊緣部分包含該晶圓之一邊界區域內的至少一側面與一頂部及底部；及對於該邊緣偵測系統判定符合規範的每一晶圓，將該晶圓從該邊緣偵測系統輸出至該微影系統， 其中該邊緣偵測系統與該光微影系統同在線內。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包括在一特定晶圓經歷一光微影程序期間或之後，追蹤此特定晶圓之被發現符合規範的缺陷。
  18. 如請求項16之方法，其中該邊緣偵測系統以等於或快於該微影系統之一處理速率的一速率來檢驗晶圓。
  19. 如請求項16之方法，其中運用複數個同時掃描光點來檢驗每一晶圓之該邊緣部分，該等掃描光點繞該晶圓之該圓周旋轉且跨該晶圓之該邊緣部分的整個頂部及底部與至少一側步進。
  20. 如請求項16之方法，其進一步包括：藉由該邊緣偵測系統判定每一晶圓之一校準位置；及從該邊緣偵測系統接收每一晶圓之此校準位置至該光微影系統中，該光微影系統將所接收的校準位置用於該光微影程序期間此晶圓的校準。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包括：在將該晶圓發送至該光微影系統之前，先清潔經判定為超出規範且可清潔之每一晶圓，其中在與該邊緣偵測系統與光微影系統同在線內的一內部清潔系統中執行該清潔。
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