TW202219463A - 翹曲量估算裝置及翹曲量估算方法 - Google Patents

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Abstract

即使是基板的翹曲較大時,也可以在裝置不至於大型化之情況下,估算基板的翹曲量。 [解決手段]估算基板的翹曲量的翹曲量估算裝置,該翹曲量估算裝置具備:獲取部,其獲取估算對象基板的一個面的拍攝圖像;計算部,其對前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率進行計算;及估算部,其根據事先求出的基板之前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率與基板的翹曲量之間的相關關係以及前述計算部的計算結果,來估算前述估算對象基板的翹曲量。

Description

翹曲量估算裝置及翹曲量估算方法
本揭示關於翹曲量估算裝置及翹曲量估算方法。
專利文獻1揭示的晶圓之處理方法,係包含:藉由照相機在已知翹曲量的基準晶圓的周緣整個圓周上對基準晶圓的端面進行成像,在基準晶圓的周緣整個圓周上獲取基準晶圓的端面之形狀資料的工程;藉由照相機在晶圓的周緣整個圓周上對晶圓的端面進行成像,在晶圓的周緣整個圓周上獲取晶圓的端面之形狀資料的工程;及根據每個形狀資料計算晶圓的翹曲量的工程。另外,上述處理方法包含:在晶圓的表面上形成阻劑膜的工程;及根據該翹曲量來決定有機溶劑供給到阻劑膜之周緣部的供給位置,並藉由從該供給位置供給的有機溶劑使該周緣部熔化而從晶圓上去除的工程。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2017-150849號公報
[發明所欲解決的問題]
本揭示的技術為,即使是基板的翹曲較大時,也可以在裝置不至於大型化之情況下,估算基板的翹曲量。 [解決問題的手段]
本揭示之一態樣是,估算基板的翹曲量的翹曲量估算裝置,該翹曲量估算裝置具備:獲取部,其獲取估算對象基板的一個面的拍攝圖像;計算部,其對前述估算對象基板的前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率進行計算;及估算部,其根據事先求出的基板的前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率與基板的翹曲量之間的相關關係以及前述計算部的計算結果,來估算前述估算對象基板的翹曲量。 [發明效果]
根據本揭示,即使是基板的翹曲較大時,也可以在裝置不至於大型化之情況下,估算基板的翹曲量。
在半導體部件等之製造工程中,為了在半導體晶圓(以下有時稱為「晶圓」。)上形成阻劑圖案而進行預定的處理。上述預定的處理,例如是在晶圓上供給阻劑液而形成阻劑膜的阻劑塗布處理,或將阻劑膜曝光成預定圖案的曝光處理、在曝光後為了促進阻劑膜內部的化學反應而進行加熱的PEB處理、對曝光的阻劑膜進行顯影的顯影處理等。此外,在阻劑圖案之形成時,有時進行將晶圓的周緣部的阻劑膜去除的EBR(Edge Bead Removal)處理。
上述任一處理之前或者在上述任一處理之後,有可能在晶圓產生翹曲。由於該晶圓的翹曲量可用於處理條件之調整(例如EBR處理的條件之調整)等,因此其測定或估算之需求很大。 因此,例如,如專利文獻1之揭示,藉由照相機在晶圓的周緣整個圓周上對晶圓的端面拍攝圖像,根據拍攝結果來計算晶圓的翹曲量等。
順便提及,在3D NAND型之半導體部件等領域中,近年來,由於在晶圓上形成多層膜,因此隨著膜之應力等導致晶圓的翹曲增加到例如1mm左右。在這樣的情況下,當晶圓的翹曲較大時,如專利文獻1所揭示,在根據由照相機拍攝晶圓的周端面之圖像結果來計算晶圓的翹曲量時,需要使包含照相機的拍攝系統在高度方向上移動的移動機構。該情況下,搭載移動機構之空間部分導致裝置之大型化。此外,也可以考慮不設置上述移動機構,採取擴大照相機之拍攝視野的方法以便能夠拍攝翹曲較大晶圓的周端面,但是拍攝視野之擴大也需要空間,裝置變為大型化。
因此,本揭示的技術是,即使在基板的翹曲量較大時,也可以在裝置不至於大型化之情況下,估算基板的翹曲量。
以下,參照圖面說明本實施形態的翹曲量估算裝置及翹曲量估算方法。又,在本說明書及圖面中,實際上具有相同功能構成的要素被附加相同符號並省略重複說明。
圖1係表示具備本實施形態的翹曲量估算裝置的晶圓處理系統1的構成之概略的俯視圖。圖2及圖3係分別示意表示晶圓處理系統1的正面側及背面側的內部構成之概略的圖。又,在本實施形態中,晶圓處理系統1舉出對晶圓W進行塗布顯影處理的塗布顯影處理系統之情況之例進行說明。
晶圓處理系統1,如圖1所示,具有:用於搬入/搬出收容有多片晶圓W的晶圓盒C的晶圓盒站10;及具備有對晶圓W實施預定處理的多個各種處理裝置的處理站11。晶圓處理系統1具有使晶圓盒站10、處理站11、和在與處理站11相鄰的曝光裝置12之間進行晶圓W之輸送的介面站13連接為一體的構成。
在晶圓盒站10設置有晶圓盒載台20。在晶圓盒載台20設置有在對晶圓處理系統1的外部進行晶圓盒C之搬入/搬出時,用於載置晶圓盒C的多個晶圓盒載板21。
在晶圓盒站10設置有在朝X方向延伸的搬送路22上自由移動的晶圓搬送裝置23。晶圓搬送裝置23亦可以在上下方向及繞垂直軸(θ方向)自由移動,每片晶圓盒載板21上之晶圓盒C,可以在與後述的處理站11的第3區塊G3的輸送裝置之間進行晶圓W的搬送。
在處理站11設置有具備各種裝置的多個例如4個區塊G1、G2、G3、G4。例如在處理站11的正面側(圖1的X方向負方向側)設置有第1區塊G1,在處理站11的背面側(圖1的X方向正方向側)設置有第2區塊G2。此外,在處理站11的晶圓盒站10側(圖1的Y方向負方向側)設置有第3區塊G3,在處理站11的介面站13側(圖1的Y方向正方向側)設置有第4區塊G4。
在第1區塊G1,如圖2所示配置有多個液處理裝置,例如從下方起依序配置有顯影處理裝置30、下部抗反射膜形成裝置31、阻劑塗布裝置32、及上部抗反射膜形成裝置33。顯影處理裝置30係對晶圓W進行顯影處理者,下部抗反射膜形成裝置31係在晶圓W之阻劑膜之下層形成抗反射膜(以下稱為「下部抗反射膜」)者。阻劑塗布裝置32係在晶圓W上塗布阻劑液並形成阻劑膜者,上部抗反射膜形成裝置33係在晶圓W之阻劑膜之上層形成抗反射膜(以下稱為「上部抗反射膜」)者。
例如顯影處理裝置30、下部抗反射膜形成裝置31、阻劑塗布裝置32、上部抗反射膜形成裝置33分別在水平方向上排列配置3個。又,彼等顯影處理裝置30、下部抗反射膜形成裝置31、阻劑塗布裝置32、上部抗反射膜形成裝置33的數量或配置可以任意選擇。
彼等顯影處理裝置30、下部抗反射膜形成裝置31、阻劑塗布裝置32、上部抗反射膜形成裝置33中,例如進行在晶圓W上塗布預定的塗布液之旋轉塗布。在旋轉塗布中,例如從塗布噴嘴向晶圓W上吐出塗布液之同時使晶圓W旋轉,使塗布液在晶圓W的表面上擴散。 又,在本實施形態中,阻劑塗布裝置32亦構成為可以執行用於環狀去除晶圓W之周緣部的阻劑膜的EBR處理。
如圖3所示,在第2區塊G2設置有進行晶圓W之加熱或冷卻等之熱處理的熱處理裝置40、用於提高阻劑液與晶圓W之間的固定性之黏合裝置41、對晶圓W之外周部進行曝光的周邊曝光裝置42。彼等熱處理裝置40、黏合裝置41、周邊曝光裝置42係在上下方向和水平方向上排列設置,其數量或配置可以任意選擇。
例如在第3區塊G3從下方起依序配置有多個輸送裝置50、51、52、53、54、55,和作為基板檢測裝置的檢測裝置56。檢測裝置56的構成如後述。此外在第4區塊G4從下方起依序配置有多個輸送裝置60、61、62。
如圖1所示,在第1區塊G1~第4區塊G4包圍的區域內形成有晶圓搬送區域D。在晶圓搬送區域D配置有晶圓搬送裝置70。
晶圓搬送裝置70具有例如在Y方向、X方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬送手臂70a。晶圓搬送裝置70在晶圓搬送區域D內移動,可以在周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內的預定的單元進行晶圓W的搬送。晶圓搬送裝置70,例如如圖3所示在上下配置有多台,例如可以在各區塊G1~G4的同程度之高度之預定的單元內進行晶圓W的搬送。
此外,在晶圓搬送區域D設置有用於在第3區塊G3與第4區塊G4之間線性搬送晶圓W的梭式搬送裝置80。
梭式搬送裝置80例如在圖3的Y方向上線性地自由移動。梭式搬送裝置80係在支撐有晶圓W的狀態下在Y方向上移動,可以在第3區塊G3的輸送裝置52與第4區塊G4的輸送裝置62之間進行晶圓W的搬送。
如圖1所示,在X方向正方向側與第3區塊G3相鄰地設置有晶圓搬送裝置90。晶圓搬送裝置90例如具有在X方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬送手臂90a。晶圓搬送裝置90在支撐有晶圓W的狀態下上下移動而可以將晶圓W搬送至第3區塊G3內的各輸送裝置。
在介面站13設置有晶圓搬送裝置100與輸送裝置101。晶圓搬送裝置100例如具有在Y方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬送手臂100a。晶圓搬送裝置100例如藉由搬送手臂100a支撐晶圓W而可以在第4區塊G4內的各輸送裝置、輸送裝置101及曝光裝置12之間進行晶圓W的搬送。
接著,對上述檢測裝置56的構成進行說明。圖4及圖5分別表示檢測裝置56的構成之概略的橫剖視圖及縱剖視圖。 如圖4所示,檢測裝置56具有殼體150。在殼體150的一側壁形成有對該殼體150進行晶圓W之搬入/搬出之搬出入口150a。
此外,如圖5所示,在殼體150內部設置有作為基板支撐部的晶圓吸盤151。晶圓吸盤151用於保持晶圓W。晶圓W係以其周緣部從晶圓吸盤151突出的形態被晶圓吸盤151支撐。
在殼體150的底面設置有從殼體150內部的一端側(圖4中之X方向正方向側)延伸至另一端側(圖4中之X方向負方向側)的導軌152。在導軌152上設置有使晶圓吸盤151旋轉之同時沿著導軌152自由移動的驅動部153。藉由該構成,晶圓吸盤151所保持的晶圓W可以在靠近搬出入口150a之第1位置與靠近後述之背面拍攝輔助單元170之第2位置之間移動。
此外,在殼體150內部設置有表面拍攝輔助單元160和背面拍攝輔助單元170。
表面拍攝輔助單元160具有照相機161和照明模組162。 照相機161,係設置在殼體150內部的上述另一端側(圖4中之X方向負方向側)中的上方,且具有透鏡(未圖示)與CMOS影像感測器等拍攝元件(未圖示)。 照明模組162,係設置在殼體150內部的中央上方,且具有半反射鏡163與光源164。半反射鏡163,係在面對照相機161的位置處,以鏡面從垂直向下的狀態朝向照相機161的方向向上傾斜45度的狀態被設置。光源164設置在半反射鏡163上方。來自光源164的照明通過半反射鏡163並向下照射。此外,已經通過半反射鏡163的光被半反射鏡163下方的物體反射,進一步被半反射鏡163反射,並被取入照相機161。亦即,照相機161可以拍攝光源164的照射區域中的物體的圖像。因此,當保持晶圓W的晶圓吸盤151沿著導軌152移動時,照相機161可以對通過光源164的照射區域的晶圓W的表面拍攝圖像。然後,照相機161拍攝的圖像資料被輸入至後述的控制部200。
背面拍攝輔助單元170,係如圖5所示,具有照相機171和照明模組172。照相機171,係設置在殼體150內部的上述另一端側(圖5中之X方向負方向側)中的下方,且具有透鏡(未圖示)與CMOS影像感測器等拍攝元件(未圖示)。
照明模組172,係配置在晶圓吸盤151所保持的晶圓W之周緣部的下方位置,對從晶圓吸盤151突出的上述晶圓W之背面之周緣部進行照明。照明模組172例如包含半反射鏡(未圖示)和光源(未圖示)。半反射鏡,係在面向照相機171的位置處,以鏡面從垂直向上的狀態朝照相機171的方向向下傾斜45度的狀態被設置。光源設置在半反射鏡之下方。來自光源之照明通過半反射鏡朝上方照射。此外,已經通過半反射鏡的光被半反射鏡上方的物體反射,進一步被半反射鏡反射,並被照相機171取入。亦即,照相機171可以藉由照明模組172的光源拍攝照射區域中的物體的圖像。因此,當晶圓吸盤151所保持的晶圓W處於第2位置時,照相機171可以拍攝晶圓W的背面,具體而言,可以拍攝晶圓W的背面的周緣部的圖像。然後,照相機171拍攝的圖像資料被輸入後述的控制部200。
在如上構成的檢測裝置56中,當晶圓W處於第2位置時,作為拍攝部的背面拍攝輔助單元170可以與保持晶圓W的晶圓吸盤151的旋轉同步地進行拍攝。藉此,能夠實質上在圓周方向上掃描晶圓W的背面的整個周緣部而獲得圖像。
在以上的晶圓處理系統1係如圖1所示設置有控制部200。控制部200例如由具備CPU或記憶體等的電腦構成,具有程式儲存部(未圖示)。程式儲存部儲存有對晶圓處理系統1中的晶圓W之處理進行控制的程式,該程式包含:根據檢測裝置56所拍攝的作為基板圖像的晶圓圖像而進行的控制晶圓W之檢測的程式,或根據檢測裝置56所拍攝的晶圓圖像而進行的估算晶圓W之翹曲量的程式。又,上述程式可以是記錄在電腦可讀取的記憶媒體,或從該記憶媒體H安裝在控制部200者。程式之一部分或全部可以由專用硬體(電路基板)來實現。
接著,對使用如上構成的晶圓處理系統1而進行的晶圓W的處理進行說明。
首先,收納有多個晶圓W的晶圓盒C被載置於晶圓盒站10的預定的載板21。之後,藉由晶圓搬送裝置23依序取出晶圓盒C內的每片晶圓W,並搬送至處理站11的第3區塊G3的例如輸送裝置52。
接著,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至第2區塊G2之熱處理裝置40,進行溫度調節處理。之後,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至例如第1區塊G1的下部抗反射膜形成裝置31,在晶圓W上形成下部抗反射膜。之後,晶圓W被搬送至第3方塊之輸送裝置53,並藉由晶圓搬送裝置90被搬送至檢測裝置56。晶圓W例如以預定的方向搬入檢測裝置56。
在檢測裝置56中,與保持晶圓W的晶圓吸盤151沿著導軌152移動同步地藉由表面拍攝輔助單元160進行拍攝。與此同時,在檢測裝置56中,當晶圓W移動到前述第2位置之後,與保持該晶圓W的晶圓吸盤151的旋轉同步地藉由背面拍攝輔助單元170進行拍攝。表面拍攝輔助單元160的拍攝結果被輸入控制部200,獲取晶圓W的表面之拍攝圖像。然後,藉由控制部200根據晶圓W的表面之拍攝圖像,針對晶圓W的表面進行缺陷檢測。此外,背面拍攝輔助單元170的拍攝結果被輸入控制部200,如後述獲取晶圓W之背面之拍攝圖像。然後,藉由控制部200根據晶圓W之背面之拍攝圖像,針對晶圓W之背面進行缺陷檢測及進行晶圓W之翹曲量之估算。根據晶圓W之拍攝圖像對晶圓W的表面及背面進行的缺陷檢測可以使用已知之方法。此外,根據晶圓W之背面之拍攝圖像進行的晶圓W之翹曲量之估算方法如後述。
接著,晶圓W被搬送至輸送裝置54。接著,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至第1區塊G1的阻劑塗布裝置32。在阻劑塗布裝置32中,在晶圓W上形成阻劑膜之同時對晶圓W進行EBR處理。EBR處理的處理條件例如根據晶圓W之翹曲量之估算結果被設定。
接著,晶圓W被搬送至第1區塊G1的上部抗反射膜形成裝置33,在晶圓W上形成上部抗反射膜。之後,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至輸送裝置52,藉由梭式搬送裝置80被搬送至第4區塊G4的輸送裝置62。之後,晶圓W藉由介面站13的晶圓搬送裝置100被搬送至曝光裝置12,按照預定的圖案進行曝光處理。接著,晶圓W藉由晶圓搬送裝置100被搬送至第4區塊G4的輸送裝置60。之後,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至熱處理裝置40,進行曝光後烘烤處理。接著,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至顯影處理裝置30,進行顯影處理。
顯影處理結束後,晶圓W被搬送至熱處理裝置40進行後烘烤處理。接著,晶圓W藉由晶圓搬送裝置70被搬送至第3區塊G3的輸送裝置50。之後,晶圓W藉由晶圓盒站10的晶圓搬送裝置23被搬送至預定的晶圓盒載板21的晶圓盒C中,完成一連串的光微影成像工程。然後,針對相同晶圓盒C內之後續的晶圓W亦實施該一連串的光微影成像工程。
接著,對與晶圓的翹曲量之估算處理有關的控制部200的構成進行說明。圖6係示意表示控制部200的構成之概略的方塊圖。 如圖6所示,控制部200係具有:記憶部210,獲取部220,計算部230,及估算部240。
記憶部210記憶各種資訊。記憶部210記憶如後述說明的晶圓W背面之周緣部的拍攝圖像中的晶圓徑向的像素值之變化率與晶圓W之翹曲量之間的相關關係的資訊等。
獲取部220係根據背面拍攝輔助單元170的晶圓W之拍攝結果獲取晶圓W之背面之拍攝圖像。具體而言,獲取部220係對背面拍攝輔助單元170所拍攝的圖像實施必要的圖像處理,藉此而得到類似在圓周方向上掃描晶圓W之背面之周緣部的整面的圖像。
這裡,考慮如圖7(A)所示假設在晶圓W上沒有產生翹曲之情況下,得到如圖8(A)所示的晶圓W之背面之拍攝圖像Im的狀態。亦即,當晶圓W之翹曲量為零時,考慮可以獲得晶圓徑向(圖8的上下方向)上具有均勻像素值的圖像作為晶圓W之背面之拍攝圖像Im的狀態。 在該狀態下,如圖7(B)所示,假設在晶圓W上產生凸翹曲(中央部從晶圓表面側突出的翹曲)時,如圖8(B)所示,在晶圓W之背面之拍攝圖像Im中,像素值隨著朝向晶圓徑向中心側(圖8的上側)而變小。亦即,在晶圓W之背面之拍攝圖像Im中,晶圓徑向的像素值之變化率成為負值。其理由為,和晶圓周緣部相比,晶圓中央部距光源亦即照明模組172較遠,因此,隨著凸翹曲變大,上述晶圓徑向的像素值之變化率之絶對值變大。 同樣地,在上述狀態下,如圖7(C)所示,如果在晶圓W上產生凹翹曲(中央部晶圓背面側突出的翹曲)時,如圖8(C)所示,在晶圓W之背面之拍攝圖像Im中,像素值隨著朝向晶圓徑向中心側(圖8的上側)而變大。亦即,在晶圓W之背面之拍攝圖像Im中,晶圓徑向的像素值之變化率成為正值。其理由為,和晶圓周緣部相比,晶圓中央部距光源亦即照明模組172較近,因此,隨著凹翹曲變大,上述晶圓徑向的像素值之變化率之絶對值變大。
如上所述,考量到晶圓W之背面之拍攝圖像Im中的晶圓徑向的像素值之變化率與晶圓W之翹曲量之間具有相關關係。因此,認為藉由事先把握該相關關係,並且針對翹曲量之估算對象的晶圓W取得背面之拍攝圖像中的晶圓徑向的像素值之變化率,則可以從該變化率與上述相關關係來估算該晶圓W之翹曲量。
因此,計算部230針對翹曲量之估算對象的晶圓W(以下有時稱為「估算對象晶圓W」)之背面之拍攝圖像中的晶圓徑向(以下有時稱為「徑向」)的像素值之變化率進行計算。具體而言,計算部230針對由獲取部220獲取的估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像計算徑向的像素值之變化率。
然後,估算部240根據事先求出的晶圓W之背面之拍攝圖像中的晶圓徑向的像素值之變化率與晶圓W之翹曲量之間的相關關係,以及計算部230的計算結果,對估算對象晶圓W之翹曲量進行估算。
接著,對藉由控制部200進行的包含晶圓W之翹曲量之估算處理的處理進行說明。圖9係說明控制部200進行的處理流程之一例的流程圖。
(1.校準用資訊獲取) 例如,如圖8所示,在晶圓W之翹曲量之估算之前,控制部200獲取校準晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像所必要的資訊(以下稱為「校準用資訊)。)(步驟S1)。當對在沒有翹曲的校準用晶圓W的背面之周緣部的拍攝圖像進行了該校準時,進行上述校準使得像素值在該校準後的圖像中在徑向上變得恆定。如在啟動或維護晶圓處理系統1時進行該校準用資訊之獲取。此外,在該工程中,例如以藉由外部裝置(未圖示)確認為沒有翹曲的裸晶圓用作為校準用晶圓W,首先,將該校準用晶圓W搬送至檢測裝置56,藉由背面拍攝輔助單元170拍攝校準用晶圓W之背面之周緣部的圖像。然後,獲取部220根據背面拍攝輔助單元170的拍攝結果獲取校準用晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像,控制部200根據該拍攝圖像取得上述校準用資訊。
(2.估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像獲取) 在晶圓W之翹曲量之估算時,首先,獲取部220根據在檢測裝置56中的背面拍攝輔助單元170進行的估算對象晶圓W之拍攝結果,獲取估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像(步驟S2)。在本實施形態中,晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像是從預定的部位(例如缺口)向四周掃描晶圓W之背面之周緣部的圖像。但是,在沒有搭載晶圓W之旋轉機構之情況下,晶圓W之背面之周緣部可以是距上述預定的部分1條線之圖像。此外,獲取部220根據上述校準用資訊校準所獲取的估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像。又,在下文中,除非另有說明,否則「估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像」是指「校準後的估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像」,「估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像」是指「校準後的估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像」。
(3.異常部分去除及計算用區域之選擇) 接著,計算部230從校準後的估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像去除不依賴於翹曲量的像素值的部分即異常部分,同時選擇上述拍攝圖像中用於計算用於計算翹曲量的晶圓圓周方向上的區域(步驟S3)。
異常部分例如是預定的,具體而言,如圖10所示,估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像It之中包含與保護膜或成膜標記等對應的部分P1或與缺口對應的部分P2,是對應於距晶圓W之外周端預定距離內的區域的部分P3。此外,也可以將與搬送手臂70a鄰接的區域對應的部分設為異常部分。異常部分被預定之情況下,與異常部分有關的資訊被記憶在記憶部210。
異常部分也可以由計算部230根據估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像進行判斷。例如,如圖11所示,也可以將估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像It分割成正方形,將平均像素值與周圍不同且超過臨限值的部分P4視為異常部分。此外,如圖12所示,將根據估算對象之背面之周緣部的拍攝圖像It進行缺陷檢測而檢測出的缺陷所對應的部分P5視為異常部分亦可。
用於計算翹曲量的晶圓圓周方向上的區域(以下有時稱為「周方向區域」),例如如圖13所示,是估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像It之中與事先指定的角度對應的線狀區域R1。此外,用於計算翹曲量的周方向區域,如圖14所示,也可以是與事先指定的多個角度對應的多個線狀區域R2。
又,在以下之處理中藉由估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像It中的線狀區域R1內的像素值。藉由線狀區域R1內的像素值,例如,如圖15所示,可以使用包含線狀區域R1且在晶圓圓周方向上比該線狀區域R1更廣的帶狀區域R3的晶圓圓周方向的平均像素值。
(4.偏離值排除) 接著,計算部230從估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像中包含的像素值將偏離值予以排除(步驟S4)。具體而言,計算部230針對前述已去除了異常部分的估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像之中,從步驟S3中選擇的線狀區域R1內的像素值將偏離值予以排除。偏離值例如是線狀區域R1內的與平均像素值之間的差之絶對值大於臨限值(例如3σ(σ是像素值之標準偏差))的值。
(5.晶圓徑向的像素值之變化率之計算) 接著,計算部230針對估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像進行像素值之徑向的變化率之計算(步驟S5)。具體而言,針對已去除了異常部分的估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像中包含的步驟S3中選擇的線狀區域R1,進行像素值之徑向的變化率(例如平均變化率)之計算。在該計算時不考慮在步驟S4中被排除的像素值。
(6.翹曲量之估算) 然後,估算部240根據事先求出的用於表示晶圓W之背面之拍攝圖像中的晶圓徑向的像素值之變化率與晶圓W之翹曲量之間的相關關係的校準曲線,和上述5.之計算工程中計算出的徑向的像素值之變化率,來進行估算對象晶圓W之翹曲量之估算(步驟S6)。 上述校準曲線,例如可以由以下的公式(1)表示。 T=a・x+b …(1) T:估算對象晶圓W之翹曲量之估算值 x:估算對象晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像中的徑向的像素值之變化率 a、b:常數
此外,校準曲線可以對應於晶圓吸盤151的直徑使用不同者。
又,可以針對多種顏色中的每一種,例如針對R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)和灰色中的每一種來執行上述步驟S1~S6。在該情況下,例如可以將針對多種顏色中的每一種獲得的估算對象晶圓W之翹曲量之估算值之平均值作為估算對象晶圓W之翹曲量。
上述步驟S1~S6可以僅對多種顏色中的特定顏色(以下稱為「估算對象顏色」)進行。上述估算對象顏色是事先被設定。例如,事先對於多種顏色中的每一種,以與上述相同的方式根據背面的拍攝圖像針對多片晶圓估算具有已知翹曲量的基準晶圓W的翹曲量,並且將所得到接近實際翹曲量的估計值的顏色作為估算對象顏色。
此外,在該情況下,也可以根據與估算對象顏色有關的基於已知翹曲量的基準晶圓W之背面之拍攝圖像的估算翹曲量和實際之翹曲量,事先決定補正資訊(例如補正式)。然後,根據與該補正有關的資訊,對估算對象晶圓W之翹曲量之估算值進行補正亦可。具體而言,根據與估算對象顏色有關的基於已知翹曲量的基準晶圓W之背面之拍攝圖像的估算翹曲量和實際之翹曲量,例如事先決定以下的公式(2)所表示的補正式。 Ta=c・T+d …(2) T:估算對象晶圓W之翹曲量之估算值 Ta:補正後之估算對象晶圓W之翹曲量之估算值 c、d:常數 然後,根據該公式(2)之補正公式,對估算對象晶圓W之翹曲量之估算值進行補正亦可。
此外,估算對象顏色之決定方法可以如下。在該決定方法中,例如不僅使用背面拍攝輔助單元170,亦使用對晶圓W之周緣端面進行拍攝的周緣拍攝輔助單元。此外,在該決定方法中,在共用的上述基準晶圓W之多個不同圓周方向位置中的每個位置進行以下的(X)和(Y)之兩者。 (X)根據多種顏色中的每一種顏色的上述基準晶圓W之背面之拍攝圖像來估算該晶圓W之翹曲量 (Y)根據上述基準晶圓W之周緣端面之拍攝圖像來估算該晶圓W之翹曲量 由此可以看出,基於背面圖像的估算情況下和基於周緣端面圖像的估算情況下的兩者,在晶圓圓周方向上的上述基準晶圓的估算翹曲量的趨勢,在前一種情況下,對於多種顏色中的每一種都可以看到上述趨勢。要估算的對象顏色是基於背面圖像的翹曲估算量中的上述趨勢接近於基於周緣端面圖像的翹曲估算量中的上述趨勢者。具體而言,在圖16的示例中,在基於R、G、B和灰色中的每一顏色的背面圖像的翹曲估算量中,上述趨勢接近於基於周緣端面圖像的翹曲估算量者是B。因此,該情況下,將B設為估算對象顏色。
上述周緣拍攝輔助單元,可以和背面拍攝輔助單元170設置在相同的檢測裝置亦即相同的殼體內,也可以設置在和背面拍攝輔助單元170不同的檢測裝置內。當設置在不同的檢測裝置之情況下,該不同的檢測裝置可以設置在與晶圓處理系統不同的半導體製造裝置內。
圖17及圖18係表示背面拍攝輔助單元與周緣拍攝輔助單元設置在相同的殼體內的檢測裝置的構成之概略的橫剖視圖及縱剖視圖。圖19係表示周緣拍攝輔助單元的構成例的圖。 圖17及圖18的檢測裝置56a,係在殼體150內部除了背面拍攝輔助單元170之外,還具有周緣拍攝輔助單元180。
周緣拍攝輔助單元180,係如圖17~圖19所示,包含:照相機181;照明模組182;及反射鏡構件183。
照相機181係具有透鏡(未圖示)和CMOS影像感測器等拍攝元件(未圖示)。
如圖19所示,照明模組182設置在晶圓吸盤151所保持的晶圓W的上方,且具有光源(未圖示)與半反射鏡184等。光源設置在半反射鏡184的上方。半反射鏡184設置在面對照相機181的位置處,且以鏡面從垂直向下的狀態朝向照相機181的方向向上傾斜45度的狀態被設置。
反射鏡構件183設置在照明模組182之下方。當晶圓吸盤151所保持的晶圓W處於第2位置時,反射鏡構件183的反射面185面對晶圓吸盤151所保持的晶圓W之周緣端面(亦即側端面)Wc。
在照明模組182中,從光源射出的光係通過半反射鏡184朝向下方照射。當晶圓吸盤151所保持的晶圓W處於第2位置時,通過半反射鏡184的擴散光會被位於半反射鏡184的下方的晶圓W的表面Wa之周緣區域Wd反射或被反射鏡構件183的反射面185反射。又,被反射面185反射的反射光主要照射到晶圓W之周緣端面Wc。
從晶圓W之周緣端面Wc反射的反射光,係依序被反射鏡構件183的反射面185和照明模組182之半反射鏡184反射,並入射到照相機181(參照圖19之箭頭)。藉此,照相機181可以拍攝晶圓W之周緣端面Wc的圖像。照相機181所拍攝的圖像資料被輸入控制部200。
在控制部200中,例如除了進行基於估算對象晶圓W之背面Wb之拍攝圖像的晶圓W之翹曲量之估算以外,亦如下進行基於估算對象晶圓W之周緣端面Wc之拍攝圖像的晶圓W之翹曲量之估算。控制部200,係從基準晶圓W之周緣端面Wc之拍攝圖像獲取基準晶圓W之周緣端面之形狀資料,此外,從估算對象晶圓W之周緣端面Wc之拍攝圖像獲取估算對象晶圓W之周緣端面Wc之形狀資料。然後,控制部200根據基準晶圓W之周緣端面Wc之形狀資料和估算對象晶圓W之周緣端面Wc之形狀資料,對估算對象晶圓的翹曲量進行計算(估算)。
使用上述檢測裝置56a之情況下,可以在估算對象晶圓W之多個不同圓周方向位置中的每一個位置進行以下的(A)和(B)。 (A)根據多種顏色中的每一種顏色的估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像來估算對象晶圓W之翹曲量 (B)根據估算對象晶圓W之周緣端面之拍攝圖像來估算對象晶圓W之翹曲量
由此可以看出,基於背面圖像的估算情況下和基於周緣端面圖像的估算情況下,在晶圓圓周方向上的估算對象晶圓W之翹曲量之估算結果的趨勢,在前一種情況下,對於多種顏色中的每一種顏色都可以看到上述趨勢。控制部200例如在針對多種顏色中的每一種顏色進行的基於背面圖像的翹曲估算量之中,選擇上述趨勢接近於基於周緣端面圖像的翹曲估算量的顏色的翹曲估算量作為最優的估算值並予以輸出。具體而言,在圖16的示例中,在基於R、G、B和灰色中的每一顏色的背面圖像的翹曲估算量之中,上述趨勢接近於基於周緣端面圖像的翹曲估算量者是B。該情況下,控制部200選擇並輸出基於B之背面圖像的翹曲估算量。
另外,藉由進行上述(A)、(B)之兩者,則在其中之一估算失敗之情況下可以選擇另一者的結果,如此則,總是可以計算估算結果。例如,當翹曲量大時,假設在上述(B)中晶圓位於圖像區域之外而無法估算。
此外,可以針對形成在估算對象晶圓W的表面上的每種類型的膜和用於處理估算對象晶圓W的每個裝置預先確定上述估算對象顏色或上述補正資訊。然後,在翹曲量之估算時,使用與上述膜的種類或上述裝置對應的估算對象顏色或補正的相關資訊。又,在估算對象晶圓W的表面上層疊有多個膜時,「每種類型的膜」例如是指「最表層之每種類型的膜」或「膜之每種組合」等。此外,用於處理估算對象晶圓的裝置具有多個之情況下,「每個裝置」例如是指「用於拍攝背面圖像前的成膜處理每個裝置」或「裝置的每種組合」等。
如上所示,在本實施形態中,係根據事先求出的晶圓W之背面之拍攝圖像中的像素值之徑向的變化率與晶圓W之翹曲量之間的相關關係,以及估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像中的像素值之徑向的變化率,來進行估算對象晶圓W之翹曲量之估算。根據該估算方法,不依賴於翹曲之大小而可以進行估算。此外,在該估算方法中,即使翹曲例如大到1mm以上時,也不需要根據翹曲量移動用於估算的背面拍攝輔助單元170的機構。因此,根據本實施形態,即使當晶圓W之翹曲較大時,也可以在裝置不至於大型化之情況下估算晶圓的翹曲量。
在晶圓W之翹曲量之估算時,如上所述,可以從晶圓W的背面的拍攝圖像中去除異常部分。藉由以這種方式去除異常部分,可以更準確地估算晶圓W的翹曲量。
此外,如上所述,晶圓W之背面之拍攝圖像中用於計算翹曲量的晶圓圓周方向上的區域可以是1個或多個。1個之情況下,晶圓W之翹曲量之估算處理可以高速進行。此外,多個之情況下,可以把握晶圓整體的形狀,例如可以把握馬鞍形狀產生翹曲等。又,多個之情況下,可以將估算出的多個翹曲量之平均值作為估算對象晶圓W之翹曲量。
此外,如上所述,針對在估算對象晶圓W的表面上形成的每種類型的膜或用於處理估算對象晶圓W的每個裝置,事先決定估算對象顏色,在翹曲量之估算時,使用與上述膜的種類或上述裝置對應的估算對象顏色亦可。由此,無論上述膜的種類或上述裝置如何,都能夠精確地估算晶圓W的翹曲量。
此外,如上所述,針對在估算對象晶圓W的表面上形成的每種類型的膜或用於處理估算對象晶圓W的每個裝置,事先決定上述補正資訊,在翹曲量之估算時,使用與上述膜的種類或上述裝置對應的補正資訊亦可。由此,無論上述膜的種類或上述裝置如何,都能夠精確地估算晶圓W的翹曲量。
此外,如上所述,使用與晶圓吸盤151的直徑對應的相關式亦可。藉此,無論晶圓吸盤151的直徑如何都能夠精確地估算晶圓W之翹曲量。另外,也可以不考慮晶圓吸盤151的直徑而使用共同的相關式進行估算後,對於晶圓吸盤151的每個直徑使用與上述公式(2)相同的補正式進行補正。
又,也可以取代背面之拍攝圖像,改用表面之拍攝圖像,和上述同樣地進行翹曲量之估算。
(確認試驗1) 在確認試驗1中,準備沒有翹曲的裸晶圓、翹曲量為 -1000μm的晶圓、翹曲量為-750μm的晶圓、翹曲量為750 μm的晶圓、和翹曲量為1000μm的晶圓,使用每片晶圓獲取背面之周緣部的拍攝圖像(具體而言,前述已進行校準後的背面之周緣部的拍攝圖像)。然後,針對每片晶圓計算了背面之周緣部的拍攝圖像中的晶圓徑向的R之像素值之變化率。又,顯示翹曲量為負值的晶圓是凸翹曲的晶圓。
圖20係表示晶圓W之翹曲量與晶圓W之背面之周緣部的拍攝圖像中的晶圓徑向的R之像素值之變化率之間的關係的圖。在圖20中,橫軸表示翹曲量,縱軸表示上述變化率。 如圖所示,在確認試驗1中呈現,隨著翹曲量變大上述變化率增加的趨勢。因此,根據確認試驗1的結果,作成表示晶圓W之翹曲量與上述變化率之間的相關關係的校準曲線的話,則根據該校準曲線和估算對象晶圓W之上述變化率,可以對估算對象晶圓W之翹曲量進行估算。
(確認試驗2) 在確認試驗2中,準備沒有翹曲的裸晶圓、翹曲量為 -1000μm的晶圓、和翹曲量為1000μm的晶圓,同時準備直徑互為不同的4個晶圓吸盤151(吸盤A~D)。又,吸盤直徑之大小為吸盤A<吸盤B<吸盤C<吸盤D。然後,對於每片晶圓針對每個晶圓吸盤151獲取背面之周緣部的拍攝圖像,並且計算了背面之周緣部的拍攝圖像中的晶圓徑向的R之像素值之變化率。
圖21係表示確認試驗2的結果的圖,針對每個吸盤直徑示出晶圓W的翹曲量與晶圓W的背面的周緣部的拍攝圖像中的晶圓徑向的R之像素值之變化率之間的關係。圖中,橫軸表示翹曲量,縱軸表示上述變化率。 如圖所示,在確認試驗2中,無論吸盤直徑如何,隨著翹曲量的增加,上述變化率都有增加的趨勢。但是,每個吸盤直徑的相關關係不同,具體而言,吸盤直徑越小,上述變化率相對於翹曲量的變動的變動越大。 從這個結果可以看出以下幾點。亦即可以看出,預先針對每個吸盤直徑分別取得相關關係,在估算時,根據與保持估算對象晶圓W的晶圓吸盤151的吸盤直徑對應的相關關係,來估算晶圓W的翹曲量,則無論吸盤直徑如何都可以進行準確的估算。另外可以看出,在不考慮晶圓吸盤151的直徑而使用共同的相關式進行晶圓W之翹曲量之估算後,對於晶圓吸盤151的每個直徑使用事先求出的補正式進行補正,則可以與吸盤直徑無關地進行準確估算。
圖22係表示另一例的檢測裝置的概略的縱剖視圖。 在以上的例中,係根據估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像,對估算對象晶圓W之翹曲量進行了估算。作為取代,也可以根據估算對象晶圓W的表面之拍攝圖像,對估算對象晶圓W之翹曲量進行估算。
在該情況下,例如圖22所示,在檢測裝置56b中,在殼體150內部取代背面拍攝輔助單元170(圖4)而設置表面拍攝輔助單元190。表面拍攝輔助單元190係拍攝晶圓的表面,具體而言為拍攝晶圓W的表面之周緣部的圖像。該表面拍攝輔助單元190具有照相機191和照明模組192。
照明模組192配置在晶圓吸盤151所保持的晶圓W之周緣部的附近上方的位置,照相機191設置在與殼體150內部的照明模組162大致相同的高度位置。照相機191及照明模組192,其和背面拍攝輔助單元170的照相機171及照明模組172在殼體內的配設位置或拍攝對象部位不同,但是功能或動作相同。 此外,根據估算對象晶圓W的表面之拍攝圖像進行的估算對象晶圓W之翹曲量之估算,和根據估算對象晶圓W之背面之拍攝圖像進行的估算對象晶圓W之翹曲量之估算,雖然用於估算的拍攝圖像不同,但是拍攝圖像之獲取上必要的動作或根據拍攝圖像對翹曲量進行計算的演算處理等是相同的。
又,根據估算對象晶圓W的表面之拍攝圖像,對估算對象晶圓W之翹曲量進行估算之情況下,可以不設置表面拍攝輔助單元190,而使用由表面拍攝輔助單元160拍攝的晶圓W的表面之圖像。
本次揭示的實施形態在所有方面都應該被認為是示例性的而不是限制性的。在不脫離申請專利範圍及其主旨的情況下,可以以各種形式省略、替換或修改上述實施形態。
56:檢測裝置 220:獲取部 230:計算部 240:估算部
[圖1]表示具備本實施形態的翹曲量估算裝置的晶圓處理系統的構成之概略的俯視圖。 [圖2]示意表示本實施形態的晶圓處理系統之正面側的內部構成之概略的圖。 [圖3]示意表示本實施形態的晶圓處理系統之背面側的內部構成之概略的圖。 [圖4]表示檢測裝置的構成之概略的橫剖視圖。 [圖5]表示檢測裝置的構成之概略的縱剖視圖。 [圖6]示意表示控制部的構成之概略的方塊圖。 [圖7]表示未產生翹曲的狀態的晶圓或產生翹曲的狀態的晶圓的圖。 [圖8]表示晶圓的背面之周緣部的拍攝圖像之例的圖。 [圖9]說明控制部的處理流程之一例的流程圖。 [圖10]表示異常部分之一例的圖。 [圖11]表示異常部分之另一例的圖。 [圖12]表示異常部分之另一例的圖。 [圖13]表示晶圓背面之周緣部的拍攝圖像中的用於估算翹曲量的晶圓圓周方向上的區域之例的圖。 [圖14]表示晶圓背面之周緣部的拍攝圖像中的用於估算翹曲量的晶圓圓周方向上的區域之另一例的圖。 [圖15]說明用於估算翹曲量等的像素值之例之圖。 [圖16]按每個估算方法表示翹曲量之估算結果之圖。 [圖17]表示另一例的檢測裝置的構成之概略的橫剖視圖。 [圖18]表示另一例的檢測裝置的構成之概略的縱剖視圖。 [圖19]周緣拍攝輔助單元的構成例的說明圖。 [圖20]表示確認試驗1的結果的圖。 [圖21]表示確認試驗2的結果的圖。 [圖22]表示另一例的檢測裝置的構成之概略的縱剖視圖。
200:控制部
210:記憶部
220:獲取部
230:計算部
240:估算部

Claims (14)

  1. 一種翹曲量估算裝置,係估算基板的翹曲量的翹曲量估算裝置, 該翹曲量估算裝置具備: 獲取部,其獲取估算對象基板的一個面的拍攝圖像; 計算部,其對前述估算對象基板的前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率進行計算;及 估算部,其根據事先求出的基板的前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率與基板的翹曲量之間的相關關係以及前述計算部的計算結果,來進行前述估算對象基板的翹曲量的估算。
  2. 如請求項1之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部, 係從前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像去除異常部分, 並且,根據前述已去除了異常部分之前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像進行前述計算。
  3. 如請求項2之翹曲量估算裝置,其中 前述異常部分係事先確定。
  4. 如請求項2之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係根據該估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像來判斷前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中異常部分。
  5. 如請求項4之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係將前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中像素值不在預定範圍內的部分判斷為前述異常部分。
  6. 如請求項4之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係將根據前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像進行缺陷檢測而判斷為缺陷的部分,判斷為前述異常部分。
  7. 如請求項1之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係在前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中選擇用於前述計算的基板圓周方向上的區域。
  8. 如請求項7之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部選擇用於前述計算的基板圓周方向上的多個區域。
  9. 如請求項1至8項中任一項之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係根據在基板圓周方向上平均的前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像進行前述計算。
  10. 如請求項1至8項中任一項之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係從用於前述計算的前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中包含的像素值,將偏離值予以排除。
  11. 如請求項1至8項中任一項之翹曲量估算裝置,其中 前述估算部,係使用與支撐前述估算對象基板的基板支撐部的直徑對應而不同的前述相關關係進行前述估算,使得當拍攝部拍攝前述估算對象基板之前述一個面時基板周緣部突出。
  12. 如請求項1至8項中任一項之翹曲量估算裝置,其中 針對事先確定的顏色之像素值,由前述計算部進行前述計算,由前述估算部進行前述估算。
  13. 如請求項1至8項中任一項之翹曲量估算裝置,其中 前述計算部,係根據沒有翹曲的校準用基板之前述一個面的拍攝圖像,來校準前述估算對象基板的背面之拍攝圖像,並根據校準後之前述估算對象基板的背面之拍攝圖像進行前述計算。
  14. 一種翹曲量估算方法,係估算基板的翹曲量的翹曲量估算方法,該翹曲量估算方法包含: 獲取估算對象基板的一個面的拍攝圖像的工程; 對前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率進行計算的工程;及 根據事先求出的基板之前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率與基板的翹曲量之間的相關關係,以及前述估算對象基板之前述一個面的拍攝圖像中的基板徑向的像素值之變化率之計算結果,對前述估算對象基板的翹曲量進行估算的工程。
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