TWI466206B

TWI466206B - 邊緣檢查和量測

Info

Publication number: TWI466206B
Application number: TW096125249A
Authority: TW
Inventors: Ajay Pai; Tuan Le
Original assignee: Rudolph Technologies Inc
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2014-12-21
Also published as: TW200820364A

Description

邊緣檢查和量測

本發明關於一種檢查和量測，特別是關於一種邊緣檢查和量測。

過去數十年來，驅動半導體的技術已突飛猛進，且徹底改革了我們的社會。半導體的製造者已在生產方面做了巨大的改善，此導致改善了末端產品的品質、速率、和效能。然而，仍然持續有對更快、更可信賴、和更高性能半導體的需求。為了幫助滿足此需求，渴望有較佳的檢查系統和方法。

半導體常常製造成晶圓形式。作為參考之用，晶圓通常製造成多層，且包括被製造在晶圓邊緣上的缺口，供各製造階段對齊晶圓之用。在生產半導體晶圓的期間，施加遮罩層或阻劑層至晶圓，使得能夠依據後續的程序將半導體晶圓圖案化。通常在晶圓旋轉期間，施加期望數量之液體阻劑至晶圓的上表面。當旋轉晶圓時，阻劑材料從晶圓的中心向外徑向地深展，且向半導體的邊緣展開，使得晶圓被一層阻劑實質地塗覆。過量的阻劑會堆積，且在半導體晶圓的外部邊緣上形成阻劑小丘或小珠。為了消除阻劑的「邊緣小珠」，可使用稱為邊緣小珠移除(EBR)單元的習知塗覆系統。

化學的邊緣小珠移除(EBR)單元包括噴嘴，該噴嘴分配一種稱為邊緣小珠移除流體至半導體晶圓的阻劑上。該溶劑溶解或分解阻劑，且允許從半導體晶圓的邊緣輕易地移除阻劑。在光學的邊緣小珠移除單元中，在半導體晶圓邊緣處或附近的阻劑暴露於光線。在隨後的顯影製程期間，移除已曝光的阻劑。如果在邊緣小珠移除期間，晶圓沒有對準中心，則其餘的阻劑層相對於晶圓不能對準中心。此外，被移除阻劑量的變化會影響阻劑邊緣離晶圓邊緣之距離的變化。

不同的邊緣小珠移除單元和/或多個邊緣小珠移除製程，(例如)會導致半導體晶圓之邊緣處或附近處基板層的不均勻疊積。無論如何，因為晶圓之阻劑層偏移，所以會產生多個不想要的效果。例如隨機或不均勻的疊積基板層會隆起，且不利地再沉積在半導體晶圓上。再沉積的基板材料會污染半導體晶圓，並造成形成在晶圓上之積體電路裝置的缺陷瑕疵。

有很多理由可證明晶圓邊緣檢查和量測是重要的。例如製程工程師需要能夠量測邊緣小珠移除線，亦確保其製程正確地進行。例如邊緣移除線被整個晶圓表面的流動阻劑所創造。在整個邊緣排斥區中，一除了由阻劑在晶圓邊緣所形成的小珠。在圖案化和腐蝕之後，依據所進行的製程，移除阻劑且留下邊緣小珠移除線。藉由量測這些線相對於晶圓和晶圓邊緣的幾何關係，例如此等製程工程師可確保，他們的生產製程適當地操作。

因此以一般的用辭，依據本發明原理之邊緣構造特徵量測系統和方法，被用於將趨近晶圓邊緣之外部邊緣的阻劑層特徵化，且將趨近晶圓邊緣的其他晶圓構造特徵如所希望地特徵化。一些實施例包括尋找從半導體晶圓邊緣至阻劑層邊緣的相對距離，例如在繞著晶圓圓周移除阻劑之處。做為參考之用，雖然應瞭解本發明的原理應用至藉由各種晶圓生產製程所形成的阻劑邊緣(包括邊緣小珠移除製程，但不限於此)，但是本文所謂阻劑邊緣係指「邊緣小珠移除線」。在一些實施例中，設有多個邊緣構造特徵，例如晶圓邊緣、晶圓缺口或平邊、和一或更多邊緣小珠移除線。方法也包括尋找晶圓的中心、和/或一或更多阻劑層的中心、和(如果想要的話)晶圓中心一或更多阻劑層中心之間的相對偏移。

當作幫助瞭解下文的討論，應注意的是一些實施例邊緣構造特徵量測系統和方法，包括例如以設在徑向偏移旋轉台中新的數位檢查相機，獲得晶圓邊緣的一系列數位影像。在一些實施例中，以連續和/或步進方式，將晶圓的整個外部圓周成像。選擇性地從此影像資料擷取晶圓缺口位置、晶圓中心、阻劑層中心、邊緣小珠移除線位置、晶圓邊緣位置、和其他構造特徵。

例如選擇性地決定晶圓中心、阻劑層中心、檢查相機座標系統、和/或晶圓缺口的位置。如下文將更詳細描述者，晶圓邊緣的影像被累計地壓縮和評估，以較佳地評估各種構造特徵。在一些實施例中，繞著使用此壓縮之晶圓的整個圓周，評估從晶圓邊緣至阻劑已被移除處之邊緣小珠移除線的距離。如上所暗示，晶圓上可呈現任何數目的阻劑層，每一阻劑層有已移除小珠的邊緣，且界定邊緣小珠移除線。因此在一些實施例中，在可應用之處，辨識或追蹤有興趣的複數邊緣小珠移除線。

此外，要說明的是，藉由將晶圓成像所獲得的資訊(例如經運算之晶圓中心位置)，可被用在相關的檢查製程和系統中。例如晶圓中心位置可被用於報告和分析晶圓瑕疵，或用於允許檢查相。設置該相機用於將晶圓邊緣(正常邊緣)的輪廓或側邊成像，以追蹤正常邊緣，且允許相機維持離晶圓之正常邊緣的焦距。因此在一些實施例中，以邊緣小珠移除檢查系統和方法蒐集的資訊，被用做較大且更詳細晶圓特徵系統或檢查量測的一部分。

參考圖式，圖1例示半導體晶圓50的上視圖。晶圓50界定邊緣區域100，且包括晶圓邊緣102、晶圓中心104、晶圓缺口106、一層阻劑108、已移除阻劑的晶圓區域110、阻劑中心112、阻劑邊緣114、晶圓邊緣102和阻劑邊緣114之間的距離116、應有阻劑存在但已被移除的晶圓區域118、和應已被移除但卻有阻劑存在的晶圓區域120。

圖1例示阻劑中心112自晶圓中心104偏移。此不一致常常是因為在形成阻劑108期間、和/或在移除部份阻劑108期間，操作者或機械誤差所造成。如先前所暗示者，晶圓50在製造期間之旋轉中心的位置，影響阻劑相對於晶圓中心104的位置。例如在一些實施例中，在各種自動製造步驟期間，晶圓50被固定在夾頭(未示)上。但是由於自動化或其他誤差，旋轉中心有時候和晶圓中心沒對齊。當旋轉中心和晶圓中心104沒對齊時，阻劑層(例如阻劑層108)相對於晶圓50偏心地設置。

圖1例示阻劑中心112被誇大地從晶圓中心104偏移，使得兩中心104、112之間的不對齊可容易地辨別。但是應注意的是，兩中心104、112之間的不對齊，實務上常常是難以人類肉眼觀察。有此瞭解之後，也應注意晶圓邊緣102和阻劑邊緣114之間的距離，繞著晶圓50的圓周並不一致。此外也要注意，在晶圓製造期間，也可能產生例如晶圓區域118(其應包括阻劑但卻未包括)的瑕疵區域。例如在一些製造製程中，由於很多原因而移除晶圓區域118的阻劑108，該等原因包括各種製造或處理的不一致性。在一些實施例中，在邊緣檢查製程期間，也辨識瑕疵區域或潛在的瑕疵區域(例如晶圓區域120)。同樣地，也選擇性地辨識例如晶圓區域120的區域，該等區域不應有阻劑但卻有阻劑。供參考之用，晶圓區域120也可例如因為製造誤差或處理不一致而產生。

圖2是沿著圖1所示線2－2之邊緣區域100的放大視圖。邊緣區域100包括阻劑邊緣114、實質上無阻劑108之暴露的頂部區域130、晶圓邊緣102、和也是選擇性地實質無阻劑層(例如阻劑108)的晶圓底部區域134。晶圓邊緣102界定頂部斜面136、晶圓邊緣標準(normal)138、和底部斜面140。

圖3是與本發明之原理一致的邊緣檢查系統150的示意圖。邊緣檢查系統150包括頂部邊緣感應器152、底部邊緣感應器154、標準邊緣感應器156、控制器158、底座160、和工作台組合體162。頂部邊緣感應器152包括相機164，標準邊緣感應器156包括相機166，而底部邊緣感應器154包括相機168。工作台組合體162包括馬達170、編碼器172、和支撐板174。馬達170耦合至編碼器172和支撐板174，所以馬達170適於轉動支撐板174。編碼器172提供計數，用於控制馬達的位置。在晶圓50旋轉和成像期間，支撐板174支撐晶圓50。控制器158經由通信鏈176電性地耦合至頂部邊緣感應器152、經由通信鏈178電性地耦合至標準邊緣感應器156、經由通信鏈180電性地耦合至底部邊緣感應器154、和經由通信鏈182電性地耦合至工作台162。控制器158經由通信鏈176、178、180、182控制頂部邊緣感應器152、標準邊緣感應器156、底部邊緣感應器154、和工作台組合體162，以檢查邊緣區域100。

在一些實施例中，以邊緣檢查系統150從頂部、標準、和底部方向檢查邊緣區域100，雖然也可考慮其他方向和角度的檢查。一般而言，邊緣檢查系統150藉由頂部邊緣感應器152執行邊緣區域100(圖2)的頂部檢查、藉由底部邊緣感應器154執行晶圓50之邊緣區域100的底部檢查、和藉由標準邊緣感應器156執行邊緣區域100的標準檢查。邊緣檢查系統150沿著晶圓50之邊緣區域100檢查和/或量測，包括阻劑邊緣114、暴露的頂部區域130、和晶圓區域102。在一些實施例中，邊緣檢查系統也檢查和/或量測晶圓邊緣102的頂部斜面136、晶圓邊緣標準138、和底部斜面140。

參考圖2，頂部邊緣感應器152具有檢查區域184、標準邊緣感應器156具有檢查區域186、和底部邊緣感應器154具有檢查區域188。因此，在一些實施例中，邊緣檢查系統150沿著晶圓50之邊緣區域100如所希望地檢查和/或量測，包括阻劑108、阻劑邊緣114、暴露的頂部區域130、頂部斜面136、邊緣標準138、底部斜面140、和晶圓底部區域134。在一些實施例中，利用黑暗區和明亮區照明以檢查晶圓特徵，例如用於評估阻劑114繞著晶圓50之圓周的位置。

參考圖4－19，依據本發明原理之邊緣檢查的一些實施例，包括獲得繞著晶圓邊緣區域100的複數影像，且每一影像為具有第一維X和第二維Y的像素(pixel)陣列190，壓縮在第一維X的每一像素陣列190，將被壓縮的像素陣列190連綴(stitch)成邊緣圖像(map)，且分析邊緣圖像以辨識一或更多邊緣特徵，例如阻劑邊緣114和晶圓邊緣102。

圖4例示以晶圓檢查系統150繞著邊緣區域100獲得影像期間之晶圓50的一部分，特別是頂部邊緣感應器152在晶圓50轉動(例如在旋轉方向R)時，繞著邊緣區域100量測，以獲得邊緣區域100附近的影像。在一些實施例中，繞著整個邊緣區域100取得影像。如果希望的話，重疊地取得影像，以幫助確保含蓋完整的邊緣區域100，或增加所獲得之影像資訊量以得到較佳的解析度(如下文將詳細描述者)，雖然沒重疊的影像、分離的影像、和其組合等也都為本發明所想要的。

在一個實施例中，就200毫米放大機構而言，獲得128個數位影像以確保含蓋晶圓50的360度影像。但是頂部邊緣檢查相機152如所希望地選擇性地獲得更多數或更少數的畫面，例如上達360個畫面或更多，以獲得被檢查之晶圓50整個圓周的影像，或較高解析度的邊緣圖像。在一些實施例中，頂部邊緣檢查相機152具有上達7微米的解析度。要注意的是較大倍率的放大要求額外的影像，而較小倍率的放大要求較少的影像，以將邊緣區域100完全地成像。因此，放大倍率和影像數目的其他組合，也都為本發明所想要的。

圖5是頂部邊緣感應器152所取檢查區域184之影像資料所對應的像素陣列190的大致代表。在一些實施例中，使用底部邊緣感應器156進行類似的資料/製程，以將晶圓50底部成像或特徵化。儘管如此，像素陣列190選擇性地包括例如晶圓邊緣102、頂部斜面136、和阻劑邊緣114等相關位置的亮度資料。像素陣列190界定第一次元(dimension)X和第二次元Y。如圖所示，X次元和晶圓50(特別是晶圓邊緣102)實質地相切，且Y次元實質地和晶圓50徑向地對齊，雖然像素的其他方位也都為本發明所想要的。像素190包括灰階亮度資訊，雖然在其他實施例也想要其他類型的資訊(例如彩色資料)。在取得影像期間，獲得許多像素陣列190，且像素陣列190的每一像素具有亮度值。如下文所述，在壓縮之前或壓縮之後，每一像素陣列依序連綴在一起，以適當地對齊複數像素陣列，而形成邊緣區域100的影像圖像。

在其他實施例中，每一數位影像對應於一像素陣列(也稱為影像圖像)，其具有橫越第一次元X的1600個水平像素、和橫越第二次元Y的1200個直立像素。雖然其他像素陣列也為本發明所想要，例如像素陣列選擇地為橫越第一次元X的1920個像素、和橫越第二次元Y的1078個像素。在一些實施例中，1600×1200陣列對應於200毫米影像放大結構。但是應瞭解如果使用較大的放大倍率(例如300毫米結構)，則需要較大數目的數位影像，以將邊緣區域100沿著晶圓50的圓周完全地成像。類似地，如果使用較小的放大倍率，(例如100毫米)，則需要較小數目的數位影像，以將邊緣區域100沿著晶圓50的圓周完全地成像。

在一些實施例中，完成環繞晶圓50圓周的一或二次完全通過，且以實質地連續和/或步進的方式蒐集資料。在具有二次通過的一些實施例中，第一次通過是明亮區資料，而第二次通過是黑暗區資料。如果想要的話，晶圓50旋轉超過一圈(迴轉)或超過二圈，例如1.1圈、2.1圈、或如所欲的其他圈數，以幫助確保在取得影像之起點和終點處的一些重疊、和/或獲得所欲數量的影像資訊。

圖6是藉由壓縮橫越第一次元X之像素陣列190而產生的已壓縮影像192，在一些實施例中，只在第一次元X獲得壓縮，而第二次元Y沒被壓縮。藉由各種方法完成橫越第一次元X的壓縮。在一些實施例中，像素陣列190被對應於橫越第一次元X之像素陣列190的平均亮度值所壓縮，以在第二次元Y產生單一行的像素亮度值；雖然在一些實施例中，希望像素陣列190被壓縮成更多行的像素。儘管如此，藉由橫越第一次元X的壓縮，可減少在亮度的像差、在亮度的隨機變化、藉由晶圓圖案化所誘導的亮度變化、和其他不想要的影像資料效果。

因此在一些實施例中，每一影像被平均像素列(換言之，橫越第一次元X)所壓縮，且導致許多影像在第二次元Y是全部深度，但在第一次元X只有一個像素寬。以此方式，可減少橫越第一次元的變化(例如隨機影像變化或晶圓圖案化)，以強調沿著第一次元X實質地延伸的正規特徵。因此，沿著第一次元X的影像壓縮，例如被用於執行雜訊和/或不想要的邊緣抑制。

符合本發明原理之影像壓縮的各種額外特徵和晶圓邊緣量測/檢查，在圖7-16被圖解和描述。一般而言，影像壓縮幫助移除或減少晶圓圖案化、影像資料的隨機變化、或其他不想要之影像資訊所關聯的應向資訊。此等圖案和其他隨機變化會造成發現阻劑邊緣114、其他邊緣小珠移除線、和其他邊緣特徵的困難。在一些實施例中，在影像擷取和壓縮之後，該等影像被連結(concatenate)(例如藉由連綴作業)成單一複合影像，也稱為已壓縮影像的影像圖像、邊緣圖像、邊緣小珠移除圖像。

參考圖7、8，在一些實施例中，晶圓邊緣102和頂部邊緣斜面136位在複合影像內，且以被發現的晶圓邊緣102為基準，將複合影像標準化，使得複合影像之被發現的晶圓邊緣102可被顯示成一直線。如果需要的話，當影像是圓形且連續的物體(即晶圓50)時，藉由將邊緣移位至複合影像的一側或另一側，可將一些實施例之複合影像中顯現為不連續之晶圓缺口106或平邊呈現在中央。

在一些實施例中，執行邊緣發現演算法(algorithm)/方法，以決定邊緣小珠移除線。在一些實施例中，應用Cannv邊緣偵測器和Sobel邊緣偵測器。基於開始的像素特徵和邊緣臨界條件(對照一些例子)，如果滿足選定的邊緣臨界條件，線段藉由增加像素而成長為線段組。在一些實施例中，允許使用者調整上和下邊緣梯度臨界值、邊緣強度(例如平均線段梯度)臨界值、和/或線段尺寸臨界值，以捨棄或強調特別的線段組。因此在一些實施例中，只有特別尺寸/邊緣強度/梯度在後續步驟被處理。

在一些實施例中，分析整個區段的線段強度以決定線段的輪廓，其能指示邊緣小珠移除線和/或雜訊，且允許在邊緣擬合(配適fitting)期間或之前捨棄壞的線段。選定第一線段，且以曲線擬合該線段。在一些實施例中，邊緣小珠移除線呈良好的正弦曲線。因此選定正弦曲線擬合該等線段。但是可選擇其他類型的曲線或線供此擬合步驟。

在一些實施例中，辨識後續的線段，且計算第一曲線擬合線段的距離(平均、中間、或和/或絕對)，以看看他們和第一擬合曲線是否為良好的擬合。在後續線段是良好擬合之情況，該線段連結於第一線段，且後續曲線被擬合。此製程持續反覆，直到邊緣小珠移除線被特徵化。在線段離所形成之邊緣小珠移除線太遠的情況(如另一臨界位準所決定者)，新曲線可擬合選定的線段，且製程會持續直到所欲數目之線段或影像畫面呈現，例如實質地所有影像畫面，被包括在已擬合的曲線中。

圖7A、7B顯示影像擷取和壓縮、擬合影像、和複合影像的例子。圖7A代表在上述參考圖4、5描述之影像擷取期間，所獲得一部分晶圓和其影像的例子。圖7A顯示晶圓400和邊緣402的示意圖，其指示對應於晶圓邊緣402之各位置的複數被擷取影像404。圖7A也顯示了取自晶圓邊緣402之單一非壓縮影像406的例子。圖7B代表在處理複數被擷取影像404之後，被壓縮且擬合之晶圓邊緣402的例子。更特別地，圖7B示意地顯示大致圓形之晶圓400的邊緣402，其被呈現為由一系列之被擬合被擷取影像404組成的一條線408。取自線408之被擬合影像404的線段410，被顯示成被擬合壓縮影像412的例子。所示的線段可包括任何數目的已壓縮影像，其包括整個「未包覆(unwrapped)」的晶圓邊緣408。

已壓縮影像412的例子可以各種方法由單一非壓縮影像編輯而得。例如單一影像406可先被壓縮，然後擬合成已壓縮影像412。此外，單一影像可先被擬合，然後被壓縮成已壓縮影像412。

被壓縮且被連綴在一起的影像412，允許檢查晶圓發生在晶圓位準，而非僅考慮一個畫面一個畫面地變化。可經由整個晶圓追蹤邊緣小珠移除線，而非經由每一個別畫面。可使用演算法計算晶圓邊緣的準確位置和其與晶圓中心的關係，且可計算全部邊緣小珠移除線離晶圓邊緣的距離。

圖8顯示當晶圓400的中心位於晶圓軸線414且阻劑軸線沒有位在旋轉夾頭中心時，所獲得影像例子的示意圖。兩軸線414、416之間的偏移造成邊緣小珠移除線418偏離晶圓邊緣402的同心圓，且邊緣小珠移除線418的中心示意地位在阻劑軸線上。整個邊緣圓周之已壓縮且已連結的影像，顯示成影像415而為邊緣小珠移除線圖像。沒有在夾頭中心上之晶圓的邊緣小珠移除線呈正弦線。在此例子中，晶圓402的邊緣也未呈直線。此例子可使用演算法將晶圓邊緣402變直，使其成如影像419中所示地晶圓位在夾頭中心上，而呈整個邊緣402圓周之已壓縮、已連結、和已變直的影像。影像419可呈現邊緣小珠移除線418離晶圓邊緣402的距離。在影像419中，晶圓邊緣402在邊緣小珠移除圖像上已變直，且阻劑偏移晶圓的中心。當邊緣小珠移除線逐漸正弦，則偏移隨之變大。

圖9A、9B記載具有單一邊緣小珠移除線之未圖案化晶圓的影像例子的示意圖。圖9A顯示中心位在晶圓軸線414上之另一例子的晶圓400，且阻劑軸線416未位在旋轉夾頭的中心上。圖9B顯示其對應之整個邊緣402圓周的已壓縮、已連結、和已變直的影像420，其具有已呈現的邊緣小珠移除線422和額外的特徵。已呈現的邊緣小珠移除線422是在已變直之晶圓邊緣上的已壓縮已連結的線，其對應實際的邊緣小珠移除線418。影像420也呈現有內公差線424和外公差線426。內公差線424界定較佳邊緣小珠移除線離晶圓中心的最小距離，外公差線426界定較佳邊緣小珠移除線離晶圓中心的最大距離。在此兩公差之間的邊緣小珠移除線包括了在製造規格內的區段。

此例子也顯示滑動放大感432的特徵。此例子中的滑動放大桿432包括刻度尺434，其能指示離晶圓中心的距離(例如以毫米計)，但是應瞭解也可使用任何適合的量測刻度尺。滑動放大桿432也可包括示窗436，其將大略對應於滑動放大桿432重疊之邊緣小珠移除線422處的晶圓400邊緣402附近的原始資料放大。在另一例子中，滑動放大桿沒有重疊影像420，而是以分離的視窗顯示。

此例子提供能從影像得知之計量資料的清單。內部和外部公差424、426可由使用者定義，且可由各種指標(例如不同顏色、陰影、或類似者)來呈現。最好的圓圈擬合可應用於在圓形晶圓呈現之已壓縮影像的資料。在另一實施例中，圓形的呈現可由應用至已連結邊緣圖像或邊緣小珠資料圖像之最佳擬合正弦來形成。在圖9A中，在規格外側之邊緣小珠移除線418的部分顯示成部分428，且在規格以內之邊緣小珠移除線的部分顯示成部分430。也可獲得或顯示中心偏移、或軸線414和416之間的位移。

此例子提供能從影像得知之計量資料的清單。內部和外部公差424、426可由使用者定義，且可代表離晶圓中心的毫米。此外，邊緣斜面寬度438也可以毫米量測，且可量測邊緣小珠移除銳利因子、標準偏差、或兩者。可由離中心414之x座標或y座標毫米值，來量測軸線414和416之間的偏移。或可以半徑距離毫米值和角度做徑向量測。其他的邊緣小珠移除統計可用於將影像量化，例如平均、中間、多模式資料(例如紅、綠、藍資料)、和包括游離者之最小和最大值的標準偏差。

系統的其他特徵可被成像。在例子中，可用標準偏差來決定邊緣小珠移除線的粗糙度。如果邊緣小珠移除線不完全，則可以最佳正弦擬合或最佳圓形擬何來使該線完全。可使用影像壓縮或過濾技術來量測邊緣小珠移除線的凹陷(undercutting)。可基於明亮區和黑暗區影像來分析邊緣小珠移除線。邊緣小珠移除線圖像可以彩色影像(例如紅色、綠色、和藍色頻道)為基礎。可以許多格式來輸出結果，該等結果可被格式化以相容成為較大且更完全之晶圓特徵化系統的一部分，其例子包括具有影像的和諧ASR、純文字(text)、Excel、和KLARF。

圖10顯示具有多重邊緣小珠移除線之未圖案化晶圓之影像例子的示意圖。在所示的例子中，多重邊緣小珠移除線423、425彼此沒有相交，或者其中一條423比另一條425在環繞晶圓之所有點總是更靠近中心。使用者界定的邊緣小珠移除線427可被決定，且使用者可選擇所希望的邊緣小珠移除線，以從各種潛在的已擬合線追蹤或辨識。在各邊緣小珠移除線相交的情況，會基於相交的點數和相關的資料呈現警示(例如以影像)。

圖11也顯示具有邊緣小珠移除線之未圖案化晶圓之影像例子的示意圖。先前各例子中已量測的邊緣小珠移除線，可沿著已呈現的邊緣小珠移除線提供多個點438做樣本。消除統計上的游離者440，且使用最佳正弦擬合或最佳圓形擬何來提供虛擬的邊緣小珠移除線。最佳圓形擬合可由先前應用的最佳正弦擬合衍生而得。可由此虛擬線推導出定性和定量的資料。在阻劑完美地位在中心且晶圓邊緣被變直的情況，阻劑也會是直的，且擬合會包括振幅為零的正弦。

圖12顯示以本發明之例子所獲得之實際影像的代表呈現。影像450是含有圖案451之已圖案化晶圓的放大視圖，其包括第一邊緣小珠移除線452、第二邊緣小珠移除線454、晶圓斜面456、和開放空間458。影像460顯示依據本發明原理之影像的被壓縮視圖，其顯示對應的邊緣小珠移除線452、454、晶圓斜面456、和開放空間458。影像450的晶圓圖案451被修飾如影像460內的圖案464，因為其因切線方向的影像壓縮而被減少。影像462是影像460的擬合和變直版本，其顯示相關於已變直之晶圓斜面456的重新組構的邊緣小珠移除線452、454。

圖13至15顯示已圖案化晶圓之非壓縮影像470和已壓縮影像472，以指示本發明的優點。圖13顯示具有已隱藏圖案471之已圖案化晶圓的實際影像470的代表呈現，而且也顯示本發明的影像例子472。圖14顯示具有許多已隱藏圖案471之已圖案化晶圓和邊緣附近已圖案化之晶圓的實際影像470的代表呈現，而且也顯示本發明的影像例子472。圖14展示邊緣附近圖案的效果如何被影像470和472之間(特別在點474)的影像壓縮所降低。圖15顯示具有已隱藏圖案471之已圖案化晶圓和已圖案化至邊緣之晶圓的實際影像470的代表呈現。晶圓圖案非常容易看到，且和在非壓縮影像470中的影像分析相衝突，所以稍後會使用在切線方向的壓縮將其過濾掉，以強調邊緣特徵(例如邊緣小珠移除線475)。

參考圖16，呈現相交的二邊緣小珠移除線。在一些實施例中，辨識六個線段A－F。線段A－C融合，且線段D－F融合，以依據六個線段A－F產生二最佳正弦擬合。在例如圖16所示相交的情況，在一些實施例中評估、量測、或特徵化阻劑「覆蓋(overhang)」。

在一些實施例中，有剩餘的線段可或不可被併入已產生之邊緣小珠移除線其中之一。一旦一或更多曲線已被擬合，則檢查未擬合者、邊界線、和/或已擬合的線段，且依所希望地將其併入一或更多已擬合的曲線，例如藉由依據更寬大之長度或邊緣強度要件重新評估線段，例如依據和使用者所選之曲線擬合的接近度、特別的強度、關聯性、最充分地特徵化、或其他選擇。

一旦邊緣小珠移除線已被產生，則需計算已被檢查之晶圓的各種計量/特徵。例如此計量/特徵包括由邊緣小珠移除線所形成之周圍的形狀、由邊緣小珠移除線所界定形狀的中心/質心對晶圓之中心/質心的偏移(R,θ座標和/或DELTAX,DELTAY座標)、邊緣小珠移除線的位置是否在特定或其他公差內、例如從阻劑質心或從邊緣小珠移除線所界定之已圖案區域的質心至所討論之邊緣小珠移除線等的周圍資訊、代表所產生之邊緣小珠移除線鋸齒狀或平滑程度的粗糙度量測或標準偏差值、能決定隻周圍邊緣小珠移除線的基本形狀(例如圓形、橢圓形等)、多條邊緣小珠移除線的十字形交叉或相交、平均斜面寬度、斜面寬度標準偏差、和其他。

在一些實施例中，由已壓縮的邊緣小珠移除線影像創造「黃金邊緣小珠移除線」影像模型。在檢查過晶圓在統計上的重要數值且壓縮其影像之後，各已壓縮的影像組合成統計模型。基於此模型來分析爾後的已壓縮影像。進行影像減法，並分析「黃金邊緣小珠移除線」影像和檢查影像之間所餘留的差(例如差影像(difference image))。接下來選擇性地進行通過/失敗分析或進行邊緣發現演算法，以獲得上述的邊緣小珠移除資訊。例如分析(例如經由差影像)和「黃金邊緣小珠移除線」影像標準有足夠不同的瑕疵邊緣小珠移除線或其他特徵的差值。

參考圖20－25，其描述辨識、量測、或將邊緣與晶圓特徵特徵化的相關方法。應瞭解的是，那些實施例和前述實施例累積在一起閱讀，且各實施例間的特徵可適當地互換或增加。

將上述謹記在心裡，圖17是例示邊緣小珠移除量測方法200的流程圖。在202，決定一系列已獲得數位影像中每一者之晶圓50的晶圓邊緣102。在204，決定晶圓邊緣102上的缺口104。在206，決定晶圓中心104的位置。在208，決定環繞晶圓50之圓周從晶圓邊緣102至阻劑邊緣114的邊緣小珠移除線距離116。方法步驟202－208中每一者會參考圖18－21進一步描述。

圖18是例示圖17之步驟202的流程圖，其中決定一系列已獲得數位影像中每一者之晶圓50的晶圓邊緣102。在220，從被檢查的晶圓區域100獲得一組數位影像。利用頂部邊緣檢查感應器152，以獲得邊緣區域環繞整個晶圓50圓周的影像資料。在一些實施例中，頂部邊緣檢查感應器152具有上達7微米的解析度。頂部邊緣檢查感應器152獲得很多畫面(例如上達360個畫面或更多)，以獲得關於邊緣區域100之整個晶圓圓周的影像。

在222，在第一數位影像或畫面上，擷取直立的投影。利用一陣列1600水平像素和1200直立像素，產生具有1600元件的陣列。來自全部1600元件的資訊被加在一起且決定平均投影，藉此產生直立的投影。在224，使用Canny型的邊緣檢測或其他可接受的邊緣檢測例行程式(routine)/過濾器(例如LOG例行程式)，以發現在直立影像投影內的最大影像梯度。在226，一旦從邊緣檢測過濾器之輸出的峰值檢測發現最大影像梯度的位置，則建構晶圓邊緣追蹤例行程式。

在228，晶圓邊緣追蹤例行程式辨識或群集(cluster)在被處理成副組(subset)之每一列影像上在已發現峰值後面之給定數目的像素和在峰值前面之給定數目的像素。在230，該副組的像素從紅棕色影像轉換至綠色色彩供處理。在232，使用Canny型的邊緣檢測或其他可接受的邊緣檢測例行程式(routine)/過濾器，以發現在像素的有興趣線區域內最大梯度。在234，在所蒐集之每一數位影像或畫面的每一列像素持續追蹤製程。在236，所發現最後的晶圓邊緣位置，用於在新處理有興趣線區域的中心位置。

發現晶圓缺口的製程(圖20的步驟204)，較詳細地例示在圖19中。如圖19所示，在240，在每一像素位置量測梯度向量的方向。在242，辨識在兩預先界定範圍其中之一具有梯度向量之像素的數位影像。在244，就二預先界定區域中的每一者，像素位置(x,y)被擬合至直線方程式y＝m x＋b。使用遞迴例行方程式消除或剔除不適當地偏離直線方程式的雜訊或不一致性。在246，就兩已界定區域的每一者，從線擬合方程式剔除高雜訊的點。在248，發現兩條線相交，其為晶圓缺口的位置。

決定晶圓中心位置的製程(圖17的步驟206)，較詳細地例示在圖20中。在260，決定邊緣位置取樣點。在262，藉由快速傅立葉(Fourier)轉換例行程式，來分析邊緣位置取樣點。在步驟264，分析快速傅立葉(Fourier)轉換例行程式之諧波(harmonics)的大小和相位角，藉此決定晶圓中心的位置。

一旦辨識了晶圓邊緣、晶圓缺口、和晶圓中心，則決定阻劑線、邊緣小珠移除線、或量測(圖17的步驟208)。此決定較詳細地例示在圖21。就邊緣小珠移除位置量測而言，在270，藉由使用晶圓邊緣和目標邊緣小珠移除線連同邊緣小珠移除尋找公差而界定有興趣的處理區域。在272繼續線邊緣小珠移除線的方法，其中，在每一已蒐集數位影像或畫面中的處理區域，從紅棕色影像轉換成綠色色彩供處理。在274，在有興趣的處理區域中擷取直立的影像投影，類似於參考步驟222所討論的直立影像。在276，Canny型或其他可接受的邊緣檢測例行程式/過濾器在直立投影上操作。在278，在特定範圍內之過濾器輸出的峰值位置，被儲存在用於數位影像或畫面的邊緣柱狀圖。一般而言，邊緣柱狀圖是計數器，其辨識相對於預先決定之臨界值的邊緣位置。柱狀圖的真實邊緣是具有最大數目計數的位置。在280，在處理所有的影像或畫面以後，藉由將每一影像或畫面邊緣柱狀圖加起來，每一畫面的邊緣柱狀圖被用於創造完整的晶圓邊緣柱狀圖。在282，過濾晶圓邊緣柱狀圖，且控制迴路決定最接近所選擇給定臨界值以上之目標邊緣小珠移除位置，以做為供次一個數位影像或畫面上第一邊緣小珠移除線用的目標位置。換言之，數位影像上最後辨識的邊緣位置和次一個數位影像上第一邊緣之間的差分離或減半，藉此使真實邊緣位置變窄。在284，目標邊緣小珠移除值和每一影像或畫面邊緣小珠移除邊緣柱狀圖相比較。在286，在影像或畫面邊緣小珠移除邊圓柱狀圖中最接近的值，被選做為該畫面的邊緣小珠移除邊緣位置。在288，目標邊緣小珠移除邊緣位置和已發現邊緣小珠移除邊緣位置之間的差，乘以一個常數。在290，被乘後的差值被加到舊的目標邊緣小珠移除邊緣位置，此產生次一個影像或畫面之新目標邊緣小珠移除邊緣位置，此係藉由只具有增益的簡單伺服控制迴路來進行。在292，重複上述的製程，直到所有的數位影像或畫面被處理。

在294，在發現數位影像或畫面邊緣小珠移除邊緣位置以後，可進行精鍊步驟，即從影像或畫面邊緣小珠移除值量測每一邊緣小珠移除線的粗糙度。

上述程序的一種變化是，以Canny型邊緣檢測器或其他可接受邊緣檢測例行程式/過濾器來過濾綠色緩衝區資料。檢測器/過濾器的輸出是臨界值。然後可利用臨界資料的投影。此允許計算邊緣小珠移除線中邊緣像素的數目，以觀察邊緣小珠移除線是否有效。

一旦完成上述的製程，然後將邊緣小珠移除位置資料和已知的製程公差相比較，以做晶圓通過/失敗的決定。失敗的晶圓可被剝除並再運作，以節省製造室的製造成本。

圖22是具有多層阻劑之晶圓300的上視圖。晶圓300包括晶圓邊緣301、晶圓缺口304、阻劑層306、307、已移除阻劑的晶圓區域308、層306的阻劑邊緣309、阻劑層307的阻劑邊緣311、阻劑層306的邊緣小珠移除距離312、和阻劑層307的邊緣小珠移除距離313。在晶圓300的製造期間，多層阻劑可在晶圓300上曝光。在此等情況中，決定繞著晶圓300之圓周的許多邊緣小珠移除線有時候是重要的，每一邊緣小珠移除線和特定的阻劑層相關。可利用已顯示和描述之處理步驟的方法，以蒐集有興趣之每一邊緣小珠移除線的相關個別資訊。因此儘管阻劑層造成瑕疵但仍可辨識所有的瑕疵和不想要之規格偏差，例如阻劑應呈現但卻被移除的晶圓區域118、或阻劑應被移除但卻呈現的晶圓區域120。藉由重複所顯示和描述的製程或方法步驟，分離和區別的邊緣小珠移除線可累積於單一晶圓。

在前述的描述中，為了簡潔、清楚、和瞭解而使用某些語辭，但並不意涵其有超過習知技藝所要求之不必要的限制，因為此等語辭的目的是用於描述，且意欲做寬廣的解釋。

再者，本發明的描述和圖解使以例子方式，且本發明的範圍不限於所顯示和描述的精確細節。

現在已描述本發明的特色、發現、和原理、建構和使用的方式、結構的特徵、和所獲得有利新穎有用的結果；新穎有用的構造、裝置、元件、設備、零件、和其組合則記載在所附的申請專利範圍。

50．．．半導體晶圓

100．．．邊緣區域

102．．．晶圓邊緣

104．．．晶圓中心

106．．．晶圓缺口

108．．．阻劑(層)

110．．．(已移除阻劑的)晶圓區域

112．．．阻劑中心

114．．．阻劑邊緣

116．．．距離

118．．．(應有阻劑存在但已被移除的)晶圓區域

120．．．(應已被移除但卻有阻劑存在的)晶圓區域

130．．．暴露的頂部區域

134．．．晶圓底部區域

136．．．頂部斜面

138．．．晶圓邊緣標準

140．．．底部斜面

150．．．邊緣檢查系統

152．．．頂部邊緣感應器

154．．．底部邊緣感應器

156．．．標準邊緣感應器

158．．．控制器

160．．．底座

162．．．工作台組合體

164．．．相機

166．．．相機

168．．．相機

170．．．馬達

172．．．編碼器

174．．．支撐板

176．．．通信鏈

178．．．通信鏈

180．．．通信鏈

182．．．通信鏈

184．．．(頂部)檢查區域

186．．．(標準)檢查區域

188．．．(底部)檢查區域

190．．．像素陣列

192．．．已壓縮影像

200．．．邊緣小珠移除量測方法

204．．．步驟

206．．．步驟

208．．．步驟

300．．．晶圓

301．．．晶圓邊緣

304．．．晶圓缺口

306．．．阻劑層

307．．．阻劑層

308．．．晶圓區域

309．．．阻劑邊緣

311．．．阻劑邊緣

312．．．邊緣小珠移除距離

313．．．邊緣小珠移除距離

400．．．晶圓

402．．．晶圓邊緣

404．．．被擷取影像

406．．．非壓縮影像

408．．．線

410．．．線段

412．．．已壓縮影像

414．．．晶圓軸線

415．．．影像

416．．．阻劑軸線

418．．．邊緣小珠移除線

420．．．影像

422．．．(已呈現的)邊緣小珠移除線

423．．．邊緣小珠移除線

424．．．內公差線

425．．．邊緣小珠移除線

426．．．外公差線

428．．．(在規格外側的)部分

430．．．(在規格以內的)部分

432．．．滑動放大桿

434．．．刻度尺

436．．．視窗

438．．．邊緣斜面寬度

438．．．點

440．．．游離者

450．．．影像

451．．．圖案

452．．．第一邊緣小珠移除線

454．．．第二邊緣小珠移除線

456．．．晶圓斜面

458．．．開放空間

460．．．影像

462．．．影像

464．．．圖案

470．．．非壓縮影像(實際影像)

471．．．已隱藏的圖案

472．．．已壓縮影像

474．．．點

475．．．邊緣小珠移除線

A－F．．．線段

R．．．旋轉方向

X．．．第一次元

Y．．．第二次元

圖1是依據本發明原理之一實施例半導體晶圓的示意上視圖，其邊緣小珠已被移除；圖2是沿著圖1之線2－2的示意剖視圖、和依據本發明原理之一實施例邊緣檢查系統的部分示意圖；圖3是例示依據本發明原理之一實施例邊緣檢查系統的上視示意圖；圖4是圖1之晶圓的部分示意上視圖；圖5是依據本發明原理之晶圓影像的一般化示意圖；圖6是依據本發明原理之圖5晶圓影像在影像壓縮以後的一般化示意圖；圖7－16例示和描述依據本發明原理之影像壓縮和晶圓邊緣量測/檢查之實施例特徵；圖17是例示一實施例邊緣小珠移除量測方法的流程圖；圖18是例示一實施例決定晶圓邊緣位置的流程圖；圖19是例示一實施例決定晶圓邊緣上缺口位置之方法的流程圖；圖20是例示一實施例決定晶圓中心位置之方法的流程圖；圖21是例示一實施例環繞晶圓圓周決定晶圓邊緣至邊緣小珠移除位置之距離的方法的流程圖；和圖22是具有多層阻繼之晶圓的上視圖。