TWI447383B - 半導體晶圓之缺陷位置檢出方法 - Google Patents

Description

半導體晶圓之缺陷位置檢出方法

本發明係關於檢出半導體晶圓之外周部所產生的缺損或裂縫等之缺陷的產生位置之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法。

作為檢出半導體晶圓之中心位置的方法，係利用一種透光型之檢出手段，其由夾晶圓周緣而對向配置之投光器及受光器所構成。具體而言，用以檢出缺口或取向平面(orientation flat)等的定位部位，其等係形成於晶圓周緣之定位部位。已知一種透光型之檢出方法，其可根據此位置檢出獲得晶圓中心位置(例如，參照日本國特開平8－279547號公報)。

另外，亦知一種光反射型的檢出方法。例如，照射光線於半導體晶圓面，並由攝影照相機接收其反射光。根據此時取得之影像資料來決定缺口的位置(例如，參照日本國特開2003－258062號公報)。

然而，在透光型檢出方法中，具有以下的問題。在將保護帶貼附於半導體晶圓之圖案形成面的情況，在前步驟中，會於被覆缺口之保護帶部分蒸鍍上金屬膜，或是附著灰塵。其結果造成在缺口部分的透光性降低，而無法正確地檢出缺口。

另外，在光反射型檢出方法中，具有以下的問題。照射光係依半導體晶圓面之狀態而進行散亂反射。因散亂反 射的影響，使得缺口部分的影像變得模糊，而不容易正確地檢出。尤其是在習知方法中，拍攝之影像資料，在半導體晶圓部分顯示較黑，而在其他部分顯示較白。

因此，具有無法檢出比缺口小之微細缺損或晶圓面的裂縫等的缺陷之問題。

本發明之目的在於，提供一種半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其可精度良好地檢出比缺口還小之微細缺損或半導體晶圓面的裂縫等的缺陷。

為了達成上述目的，本發明採用如下之構成。

其包含：外周形狀檢出過程，由第1檢出手段檢測出半導體晶圓之外周形狀；中心位置求取過程，係根據該第1檢出手段之檢出結果來求取半導體晶圓之中心位置；受光過程，係由第2檢出手段接收來自半導體晶圓面之反射光；定位部位位置求取過程，係根據該第2檢出手段之檢出結果檢測出定位部位，以求取該定位部位之位置；及缺陷位置求取過程，係根據該第2檢出手段之檢出結果檢測出缺陷，以求取該缺陷之位置。

根據本發明之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其依以下之順序來實施。由第1檢出手段檢測出半導體晶圓(以下適宜地稱為「晶圓」)之外周形狀。檢測出晶圓之外周所 具備的缺口或取向平面等之定位部位的位置。根據此檢出結果來求取晶圓之中心位置。在此情況時，亦可利用透光型或光反射型之任一種來作為第1檢出手段。

接著，由第2檢出手段接收來自晶圓之圖案形成面或其背面之反射光。檢出晶圓外周之定位部位，並求取該定位部位之位置，同時根據該第2檢出手段之檢出結果檢出缺陷，以求取該缺陷之位置。

藉由將如上述般求得之位置資訊記憶於記憶體等中，可作為將以後之處理步驟中的半導體晶圓裝填於處理台上時之位置對準或方向設定的資訊而加以利用。

又，在該方法中，以接收反射光之過程，例如係垂直地對半導體晶圓照射光線，並由配設於該光路上之光學構件將自半導體晶圓面垂直地反射回來的反射光導引至攝影手段而加以檢出為較佳。

又，在該方法中，以該光學構件係分光器，將由半導體晶圓的背面全反射並返回與照射光路相同之光路的反射光，導引至配設在與該反射光正交之方向上的攝影手段為較佳。

根據該方法，利用照射與半導體晶圓垂直之光線，不受晶圓面之性狀影響，而可抑制散亂反射。其結果可精度良好地檢出照射面之微細裂縫等。

另外，在該方法中，缺陷位置可依如下方式求得。

例如，第一、以定位部位作為基準位置，求取自該基準位置朝半導體晶圓之圓周方向的偏移量。

第二、對藉由該攝影手段獲得之該半導體晶圓外周的影像資料與預先取得之基準影像資料進行圖案匹配(matching)，藉以求取。

第三、對從藉由該攝影手段獲得之該半導體晶圓外周的影像資料所求取之面積與預先決定之基準面積進行比較，來推測缺陷之候選方，藉由該攝影裝置再度拍攝該推測部位，對經取得之影像資料與預先取得之基準影像資料進行圖案匹配，藉以決定缺陷位置。

根據該第一至第三的方法，可將產生於晶圓周緣之缺損或裂縫，作為從缺口或取向平面等之定位部位朝晶圓圓周方向的偏移量，精度良好地加以求取。

另外，在該方法中，根據缺陷之位置資訊，可決定朝該半導體晶圓貼附黏著帶的方向。

根據該方法，在沿著半導體晶圓使貼附輥轉動移動而貼附黏著帶時，可於不會使因貼附輥之按壓力及其移動所造成之如裂縫等之缺陷進一步惡化的方向逐漸貼附黏著帶。

另外，在該方法中，半導體晶圓係可於圖案形成面貼附有保護帶，並根據缺陷之位置資訊，來決定保護帶之剝離方向。

根據該方法，在沿半導體晶圓使剝離輥或邊緣構件轉動移動而將保護帶剝離時，可於不會使因剝離輥等之按壓力及其移動所造成之如裂縫等之缺陷進一步惡化的方向將 保護帶剝離。

另外，在該方法中，亦可將半導體晶圓之缺陷的位置資訊傳送至下一步驟。

根據此方法，藉由在下一步驟利用半導體晶圓之缺陷的位置資訊，能以不使裂縫惡化的方式進行操作。

為了說明本發明，雖有圖示現被認為是較佳之幾個形態，但應能瞭解本發明並不受圖示之構成及方法所限定。

以下，參照圖面說明本發明之一實施例。

第1圖為顯示用於半導體晶圓之定位的對準機(Aligner)之主要部分的立體圖，第2圖分別顯示其聯繫圖。另外，第5圖為從被處理之半導體晶圓(以下簡稱為「晶圓」)W的背面側觀看之立體圖，第6圖為顯示晶圓W之一部分的剖視圖。

如第5及第6圖所示，晶圓W係在形成有電路圖案之表面貼附有保護帶PT。在此狀態下對晶圓W的背面進行研削，並於被減薄後之其背面蒸鍍上金屬層M。藉此，在作為定位部位而形成於晶圓W外周的缺口K部分，在露出之保護帶PT的背面亦被蒸鍍上金屬層M。

如第1及第2圖所示，對準機係藉由脈衝馬達等之旋轉驅動機構2而可繞縱軸心P旋轉。另外，具備對準機作業台1，其藉由X軸驅動機構3及Y軸驅動機構4而可於相互正交之X軸方向及Y軸方向水平移動。對準機作業台1係用以吸附保持被搬入之晶圓W，該晶圓W係使由保護 帶PT所保護之表面向上而被搬入。

在對準機作業台1之圓周方向的規定位置配置有透光型周緣測定機構5，其用作為第1檢出手段，並於其他之規定位置配置有光反射型缺陷檢出機構6，其用作為第2檢出手段。

周緣測定機構5係由從上方照射光線於晶圓W上之光源7、及在晶圓W之下方並與光源7對向的受光感測器8所構成。受光感測器8係採用將多個受光元件直線狀地配置於晶圓W的半徑方向上之CCD線型感測器。由此受光感測器8檢出的檢出資料，係被輸入利用微電腦之控制器9內。

缺陷檢出機構6係由光源10、偏光分光器11及CCD照相機12所構成，其中光源10係從圖中下方朝向上方對晶圓背面垂直地照射光線；偏光分光器11係在晶圓背面將來自此光源10的光線垂直地加以全反射而返回與照射光線相同的光路上，並將此反射光朝直角之圖中左側方向改變其方向；及CCD照相機12係接收從偏光分光器11被橫向導引來的反射光。由CCD照相機12所拍攝之影像資料，係記憶於控制器9內之記憶體等的記憶手段中。

對準機係依上述方式所構成，以下根據第3及第4圖之流程圖，說明使用此對準機之晶圓W的位置對準處理及缺陷檢出處理。

首先，晶圓W係藉由機械臂等之適宜的搬運手段所搬入，並使貼附有保護帶PT之表面向上地載置於對準機作業 台1上。所載置之晶圓W係藉由真空吸附所保持(步驟S01)。

接著，對準機作業台1藉由旋轉驅動機構2而以規定速度被朝規定方向作一次旋轉(步驟S02)。同時，藉由周緣測定機構5之受光感測器(CCD線型感測器)8進行外周端的檢出，測出在各旋轉相位上的外周端位置並予以記憶(步驟S03)。

控制器9根據所記憶之測量資料計算出晶圓W之中心位置，並將其作為XY座標上之座標位置(中心座標)(步驟S04)。

將計算出之晶圓W之中心座標及對於對準機作業台1之中心的偏差，作為XY補正移動量加以算出(步驟S05)。此補正移動量係記憶於控制器9內之記憶體等的手段中(步驟S06)。

接著，對準機作業台1以規定速度進行旋轉(步驟S07)。此時從光源10對晶圓外周部分背面(下面)照射光線，同時由CCD照相機12連續地拍攝由晶圓背面全反射而返回與照射光相同光路之反射光。此取得到之影像資料係記憶於控制器9內之記憶體等中(步驟S08)。控制器9之運算處理部係根據取得的攝影資料同時執行缺口位置運算處理(步驟S10)、晶圓缺損位置運算處理(步驟S20)、及晶圓裂縫位置運算處理(步驟S30)。以下，根據第4圖之流程圖說明各運算處理。

[缺口位置運算處理(步驟S10)]

藉由CCD照相機12之連續拍攝而獲得的影像中被認為是缺口K的候選方，係藉由面積比較而作為一致的部分被選出(步驟S11)。此時所利用之影像係接收反射光的大致全部光量所獲得者，此反射光係將從光源10照射的光被晶圓W背面反射後返回之光。因此，晶圓背面之正常狀態的部分顯得較白。此以外之部分的晶圓外周端之缺口、缺損、裂縫及晶圓外周緣區域，則顯得較黑。

接著，算出從拍攝開始位置至缺口候選方之位置的偏移量(旋轉角度)(步驟S12)。根據此計算結果，以缺口候選方來到拍攝位置的方式，控制對準機作業台1而使其僅作偏移量之量的旋轉(步驟S13)。

當缺口候選方對準於拍攝位置時，再度拍攝缺口候選方(步驟S14)，藉由與預先登錄之缺口形狀進行圖案匹配等而加以比較，以判斷缺口K(步驟S15)。

當判斷為缺口K時，計算出其位置之座標(步驟S16)。根據此座標資料計算出將缺口K移動至預先設定之基準位置(旋轉相位)用的補正移動量θ(步驟S17)。此補正移動量θ係記憶於控制器9內之記憶體等中(步驟S18)。

[晶圓缺損位置運算處理(步驟S20)]

從藉由CCD照相機12之連續拍攝而獲得的影像中被認為是缺損的候選方，係藉由面積比較而被選出(步驟S21)。

接著，計算出從拍攝開始位置至缺損候選方之位置的偏移量(旋轉角度)(步驟S22)。根據此計算結果，以缺損候 選方來到拍攝位置的方式，控制對準機作業台1而使其僅作偏移量之量的旋轉(步驟S23)。

當缺損候選方對準於拍攝位置時，再度拍攝缺損候選方(步驟S24)，藉由與預先登錄之缺口形狀進行圖案匹配等而加以比較，藉由有無匹配來判斷是否為缺損(步驟S25)。

當判斷為缺損時，計算出其位置之座標(步驟S26)。此座標係記憶於控制器9內之記憶體等中(步驟S27)。

[晶圓裂縫位置運算處理(步驟S30)]

從藉由CCD照相機12之連續拍攝而獲得的影像中，藉由濃淡變化選出晶圓的裂縫(步驟S31)。此時所利用之影像係接收反射光的大致全部光量所獲得者，此反射光係將從光源10照射的光由晶圓背面反射而返回之光。因此，晶圓背面之正常狀態的部分顯得較白。此以外之部分的晶圓外周端之缺口、缺損、裂縫及晶圓外周區域，則顯得較黑。即，除去起因於晶圓背面之性狀的散亂反射的影響，在顯示白色之晶圓背面的影像上明顯地顯示出微細之裂縫。

當判斷為存在有晶圓W的裂縫時，計算出裂縫之長度及其座標位置(步驟S32)。此計算結果係記憶於控制器9內之記憶體等中(步驟S33)。

當以上之各處理結束時，進行晶圓位置對準處理及檢出資訊之傳送處理。

在晶圓位置對準處理步驟，對準機作業台1係根據記憶於記憶體等中之XY補正移動量，在第1圖所示之X－Y 平面上作水平移動。同時，對準機作業台1根據補正移動量θ作旋轉移動。其結果，晶圓W係被補正為中心位置位於基準位置、且缺口K朝向基準旋轉相位的規定姿勢(步驟S41)。然後，將晶圓W從對準機作業台1搬出，並運送至下一步驟(步驟S42)。

在檢出資訊之傳送處理步驟，缺口位置、晶圓缺損位置及晶圓裂縫位置的檢出資訊，係透過網路或記錄媒體被傳送至以後的各處理步驟的各控制器等中，或是作為記錄有各位置資訊之經二維或三維編碼化的標籤等，被黏貼於晶圓W上(步驟S51)。

以下，例示在晶圓W上產生缺損或裂縫並檢出此等之情況下的一個處理例。

在透過切割帶(dicing tape)DT將完成背面研磨處理之晶圓W貼附保持於環形框架(ring frame)f上，製作如第7圖所示之安裝框架(mount frame)MF的情況，係利用由前步驟所獲得並傳送來之各位置資訊。

對在圖案外周之區域檢出有缺損或裂縫的晶圓W，藉由各步驟之控制器讀出缺損等之位置資訊。根據此位置資訊，將無缺損或裂縫等之部分設定為帶貼附方向。例如，以缺損或裂縫位於帶貼附終端側之方式來設定帶貼附方向(貼附輥之移動方向)。亦即，比較缺損之大小，將大的缺損優先設定於貼附終端位置，或是沿裂縫之長度方向來設定帶貼附方向。如此，藉由設定帶貼附方向，來減低作用於晶圓W之帶貼附應力，可防患於未然地避免缺損或裂縫 惡化。

另外，在透過切割帶DT將晶圓W貼附保持於環形框架f上後，欲將貼附於晶圓W表面之保護帶PT剝離的情況，進行如下之處理。例如，如第8圖所示，一面透過邊緣構件14將寬度狹小之剝離帶ST貼附於保護帶PT上，一面在邊緣構件14之前端作折返並回收剝離帶ST。藉此，可將剝離帶ST與保護帶呈一體地從晶圓面剝離。

在此種剝離處理中，對檢出有缺損或裂縫的晶圓W，與切割帶DT之貼附相同，將無缺損或裂縫等之部分設定為帶剝離方向。即，以缺損或裂縫位於帶貼附終端側之方式來設定剝離帶ST之貼附方向(邊緣部14之移動方向)。藉由進行此種剝離帶ST之貼附，可減低作用於晶圓W之缺損等上之帶剝離應力或邊緣構件14的按壓力，同時可減低作用於剝離時之剝離應力(翹曲量)。

例如，在缺損位於剝離終端位置之情況，即使以缺損之位置為起點朝剝離方向作用有翹曲，但在以後不存在有以缺損為起點之破損部分。因此，可防患於未然地避免在剝離時造成晶圓W的缺損或裂縫惡化。

在裂縫之情況，在裂縫之長度方向與剝離接點一致時，雖藉由剝離應力助長了晶圓W從此部位開始的彎曲，但利用沿長度方向剝離保護帶PT，可防患於未然地避免此種現象。另外，利用以裂縫之長度方向的中心側為起點朝徑向(外側方向)進行剝離，可減低晶圓W之剝離時的翹曲量，可防患於未然地避免裂縫之延伸。

本發明不限定於上述實施例，亦可依如下方式作實施形態的變化。

(1)在上述實施例中，雖由利用CCD線型感測器8之第1檢出手段5來求取晶圓中心位置，但亦可由利用CCD照相機的影像處理，來求取晶圓中心位置。

(2)在上述實施例中，雖顯示了同時進行缺口位置運算處理、晶圓缺損位置運算處理、及晶圓裂縫位置運算處理的情況，但亦可依序進行該等之處理。

(3)在上述實施例中，雖從晶圓W背面垂直地照射光線，但亦可從圖案形成面的表面側照射光線。

本發明只要未脫離其思想或實質內容，即可以其他之具體實施形態來實施，因此，本發明之發明範圍並非依以上之說明，而應依據所附之申請專利範圍。

W‧‧‧半導體晶圓

PT‧‧‧保護帶

M‧‧‧金屬層

K‧‧‧缺口

DT‧‧‧切割帶

F‧‧‧環形框架

MF‧‧‧安裝框架

1‧‧‧對準機作業台

2‧‧‧旋轉驅動機構

3‧‧‧X軸驅動機構

4‧‧‧Y軸驅動機構

5‧‧‧透光型周緣測定機構(第一檢出手段)

6‧‧‧光反射型缺陷檢出機構(CCD線型感測器)

7‧‧‧光源

8‧‧‧受光感測器

9‧‧‧控制器

10‧‧‧光源

11‧‧‧偏光分光器

12‧‧‧CCD照相機

14‧‧‧邊緣構件

P‧‧‧縱軸心

ST‧‧‧剝離帶

第1圖為顯示對準機之主要部分的立體圖。

第2圖為對準機的聯繫圖。

第3圖為顯示半導體晶圓之整個處理步驟的流程圖。

第4圖為顯示處理步驟之一部分的流程圖。

第5圖為從背面側看半導體晶圓之立體圖。

第6圖為半導體晶圓之缺口部分的放大剖視圖。

第7圖為固定架之立體圖。

第8圖為顯示保護帶之剝離處理狀態的立體圖。

Claims (8)

1. 一種半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其包含以下過程：外周形狀檢出過程，由第1檢出手段檢測出半導體晶圓之外周形狀；中心位置求取過程，係根據該第1檢出手段之檢出結果來求取半導體晶圓之中心位置；受光過程，係對半導體晶圓的面之外周區域垂直地照射光線，並利用第2檢出手段接收，該第2檢出手段以配設於該光路上之光學構件將自半導體晶圓面垂直地反射回來的反射光導引至攝影手段進行檢出；定位部位位置求取過程，係根據該第2檢出手段之檢出結果檢測出定位部位，以求取該定位部位之位置；及缺陷位置求取過程，係根據該第2檢出手段之檢出結果檢測出缺陷，以求取該缺陷之位置。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中該光學構件係分光器，透過該分光器之照射光係在半導體晶圓的背面被全反射，該反射光係返回與照射光相同之光路，該反射光係在透過分光器之過程被朝正交之方向反射，其結果使得該反射光被導引至配設在與該光路正交 之方向上的攝影手段。
3. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中該缺陷位置係以該定位部位作為基準位置，求取自該基準位置朝半導體晶圓之圓周方向的偏移量。
4. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中該缺陷位置係依以下方式求取：對藉由該攝影手段獲得之該半導體晶圓外周的影像資料與預先取得之基準影像資料進行圖案匹配，藉以求取。
5. 如申請專利範圍第4項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中該缺陷位置係更依以下方式求取：對從藉由該攝影手段獲得之該半導體晶圓外周的影像資料所求取之面積與預先決定之基準面積進行比較，來推測缺陷之候選方，藉由該攝影裝置再度拍攝該推測部位，對取得之影像資料與預先取得之基準影像資料進行圖案匹配，藉以特定缺陷位置。
6. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中根據該缺陷之位置資訊，來決定朝該半導體晶圓貼附黏著帶的方向。
7. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中該半導體晶圓係於圖案形成面貼附有保護帶，根據該缺陷之位置資訊，來決定該保護帶之剝離方向。
8. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之缺陷位置檢出方法，其中將該半導體晶圓之缺陷的位置資訊傳送至下一步驟。