TWI532116B - 晶圓對齊方法及系統 - Google Patents

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TWI532116B
TWI532116B TW100112205A TW100112205A TWI532116B TW I532116 B TWI532116 B TW I532116B TW 100112205 A TW100112205 A TW 100112205A TW 100112205 A TW100112205 A TW 100112205A TW I532116 B TWI532116 B TW I532116B
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艾爾戴德 蘭格曼斯
希蒙 寇瑞恩
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肯提克有限公司
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Description

晶圓對齊方法及系統 相關申請案
此申請案主張申請日期為2010年4月11日序號為61/322,856的美國臨時專利之優先權，其併入本文以為參考資料。
 發明背景
大多數已知的晶圓近頂部邊緣檢查及量測系統利用接近晶圓邊緣之已知位置的合宜的專用掃描級(通常為R/T型)及一攝影機。
第1圖繪示一先前技術夾頭10。夾頭10有一由一非反射材料製成的上表面且並未提供與被置於該夾頭上的一晶圓之邊緣的一適當反差。第1圖將該夾頭繪示為包括一系列真空孔及用以容納一晶圓介面的一凹口12。
第2圖繪示一先前技術晶圓20之一截面圖。雖然第2圖繪示包括線性表面的一相對有序的晶圓邊緣，但是實際上邊緣表面通常已變形。第2圖繪示一邊緣表面21、上斜表面22、下斜表面23、上下表面24及25以及上下置放且具有不同反射率的兩層28及29。第一層28可能相對較亮而第二層29可能相對較暗。
大多數檢查系統僅專用於晶圓邊緣檢查。
其他晶圓檢查及量測系統主要適用於圖案化晶圓區域檢查-有一明確定義的週期圖案的一區域(區/晶粒)。該檢查區域及一可應用的演算是由使用者就單一區/晶粒幾何形狀明確界定然後重複地應用於所有的現有區/晶粒。
局部圖案且額外地或可選擇地，非圖案化晶圓邊緣區域並不呈現先前提到的幾何形狀。
因此，由於邊緣之未定義幾何形狀，故圖案化晶圓區域檢查系統及方法(演算法)本身並不能應用於晶圓邊緣。此外，由於對於每一晶圓而言，晶圓邊緣幾何形狀均改變，故提到的幾何形狀不能被訓練。
大多數晶圓檢查系統使用專用的預對齊系統來界定晶圓凹口/平面方位。幾乎與晶圓處理機器人成一體的預對齊系統相對於總晶圓檢查週期是耗時的。
 發明概要
一種晶圓對齊方法，該方法可包括以下步驟：藉由一X-Y平台來移動一晶圓且獲得晶圓邊緣區域影像；及處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
該方法可包括檢測晶圓邊緣之一凹口或一邊線。
該方法可包括基於該晶圓邊緣之一位置及該晶圓邊緣之一形狀中的至少一者來決定一晶圓對準。
該方法可包括基於該晶圓邊緣之一位置來界定至少一晶圓層邊緣之一預期位置。
該方法可包括將該晶圓置於可包括一反射元件的一夾頭上，該反射元件被置放成使得該反射元件之一內部至少被該晶圓邊緣隱蔽且該反射元件之一外部並未被該晶圓隱蔽。
該反射元件可以是一鏡子。
該方法可包括處理該等晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置。
該方法可包括藉由執行以下至少一步驟來檢測該晶圓邊緣及該晶圓層邊緣中的至少一者：疊代應用邊緣驅動之交叉雙邊濾波與灰度形態學算子之組合；及應用微分算子，包括但不限於卷積核運算及形態導數。
該方法可包括藉由以下至少一步驟來檢測該晶圓邊緣及該晶圓層邊緣中的至少一者：依據邊緣定向資訊、波動程度及交點來擷取邊緣向量資料，包括連續邊緣之可配置分段；及將不連續的邊緣節段併入一組合邊緣節段，包括間隙區域中實施極座標內插及外推。
該方法可包括藉由以下步驟來檢測該晶圓邊緣及該晶圓層邊緣中的至少一者：應用一隨機化霍夫變換，包括剔除低機率離群值；及基於出現的圓解\橢圓解使用一極座標內插來內插邊緣節段之間的間隙區域。
該方法可包括將關於該晶圓邊緣之一位置及該至少一晶圓層邊緣之一位置的資訊傳送給一檢查系統。
該方法可包括將關於該晶圓邊緣之一位置及該至少一晶圓層邊緣之一位置的資訊傳送給一量測系統。
該方法可包括獲得不同解析度之晶圓邊緣區域影像；及處理該等不同解析度之邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
該方法可包括藉由該攝影機來獲得非邊緣區域影像，其中非邊緣區域影像為不同於晶圓邊緣區域的區域之影像；及處理該等非邊緣區域影像以檢測缺陷。
該方法可包括將關於該晶圓邊緣之一位置的晶圓邊緣資訊傳送給一檢測系統。
該方法可包括將關於該晶圓邊緣之一位置的晶圓邊緣資訊傳送給一量測系統。
一種方法，其包含以下步驟：藉由一X-Y平台來移動一晶圓，同時獲得晶圓邊緣區域影像；及處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置且將有關資訊提供給一量測程序或一檢查程序或二者皆有。因此，該處理可用於對齊及實現其他目的。
該方法可包括基於該晶圓邊緣之一位置來界定關注區域。
該方法可包括基於該晶圓邊緣之一位置及不同於該晶圓邊緣的一晶圓層邊緣之一預期位置來界定關注區域。
該方法可包括針對每一關注區域關聯一處理演算法，其中至少二關注區域與不同的處理演算法相關聯。
該方法其中至少一處理演算法為一檢查程序。
該至少一處理演算法為一量測程序。
該方法可包括對自該等晶圓邊緣區域影像所獲得的資訊應用一量測程序。
該方法可包括對自該等晶圓邊緣區域影像所獲得的資訊應用一檢查程序。
該方法可包括藉由該攝影機來獲得晶圓非邊緣區域影像；及處理該等晶圓非邊緣區域影像以檢測缺陷。
一種系統，其可包括：一攝影機；一X-Y平台，用以移動一晶圓；其中該攝影機可被配置成獲得晶圓邊緣區域影像；及一處理器，其可被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
該處理器可被配置成檢測該晶圓邊緣之一凹口或一邊線。
該處理器可被配置成基於該晶圓邊緣之一位置與該晶圓邊緣之一形狀中的至少一者來決定一晶圓對準。
該處理器可被配置成基於該晶圓邊緣之一位置來界定至少一晶圓層邊緣之一預期位置。
該系統可包括一夾頭，該夾頭可能包括一反射元件，該反射元件被置放成使得該定位元件之一內部至少被該晶圓邊緣隱蔽且該反射元件之一外部並未被該晶圓隱蔽。
該反射元件為一鏡子。
該處理器可被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置。
該處理器可被配置成藉由執行以下至少一步驟來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者：疊代應用邊緣驅動之交叉雙邊濾波與灰度形態學算子之組合；及應用微分算子，包括但不限於卷積核運算及形態導數。
該處理器可被配置成藉由以下至少一步驟來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者：依據邊緣定向資訊、波動程度及交點來擷取邊緣向量資料，包括連續邊緣之可配置分段；及將不連續的邊緣節段併入一組合邊緣節段，包括間隙區域中極座標內插及外推。
該處理器可被配置成藉由以下步驟來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者；應用一隨機化霍夫變換，包括剔除低機率離群值；及基於出現的圓解\橢圓解使用一極座標內插來內插邊緣節段之間的間隙區域。
該處理器可被配置成將關於該晶圓邊緣之一位置及該至少一晶圓層邊緣之一位置的資訊傳送給一檢查系統。
該處理器可被配置成將關於該晶圓邊緣之一位置及該至少一晶圓層邊緣之一位置的資訊傳送給一量測系統。
該處理器可被配置成獲得不同解析度之晶圓邊緣區域影像；及處理該等不同解析度之邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
該攝影機可被配置成獲得非邊緣區域影像，其中非邊緣區域影像為不同於晶圓邊緣區域的區域之影像；且其中該處理器可被配置成處理該等非邊緣區域影像以檢測缺陷。
該處理器可被配置成將關於該晶圓邊緣之一位置的晶圓邊緣資訊傳送給一檢查系統。
該處理器可被配置成將關於該晶圓邊緣之一位置的晶圓邊緣資訊傳送給一量測系統。
該處理器可被配置成基於該晶圓邊緣之一位置來界定關注區域。
該處理器可被配置成基於該晶圓邊緣之一位置及不同於該晶圓邊緣的一晶圓層邊緣之一預期位置來界定關注區域。
該處理器可被配置成針對每一關注區域關聯一處理演算法，其中至少二關注區域與不同的處理演算法相關聯。
該至少一處理演算法為一檢查程序。
該至少一處理演算法為一量測程序。
該處理器可被配置成應用一量測程序在由該等晶圓邊緣區域影像所獲得的資訊上。
該處理器可被配置成應用一檢查程序在由該等晶圓邊緣區域影像所獲得的資訊上。
圖式簡單說明
本發明的標的在本說明書最後部分中被特別指出且被清楚地請求保護。然而，關於本發明之組織結構及操作方法，連同其目的、特徵及優勢，在參照以下與所附圖式一起閱讀的詳細說明時可獲得最佳理解，其中：第1圖繪示一先前技術夾頭；第2圖為一先前技術晶圓之一邊緣之一截面圖；第3及4圖繪示依據本發明之各種不同實施例的一夾頭；第5圖繪示依據本發明之一實施例的一圓形X-Y對齊及對準掃描；第6圖繪示依據本發明之一實施例的多個晶圓區域影像；第7圖繪示依據本發明之一實施例的一合成晶圓邊緣影像及一邊緣影像；第8圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；第9圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；第10圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；第11圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；第12圖繪示依據本發明之一實施例的一光柵掃描圖案；第13圖繪示依據本發明之各種不同實施例的各種不同關注區域；以及第14圖繪示依據本發明之一實施例的一系統。
將瞭解到的是，為了說明的簡單及清楚起見，圖式中所示之元件不一定依比例繪示。例如，為了清晰起見，某些元件之尺寸可能相對於其他元件被放大。而且，在適當處參考數字可在圖中重複使用來標示相對應或類似的元件。
 本發明之詳細說明
在以下詳細說明中，許多特定細節被提及以提供對本發明的深入理解。然而，熟於此技者將理解的是，本發明在沒有這些特定細節下也可被實施。在其他例子中，習知的方法、流程及組件未被詳細描述以免模糊本發明。
依據本發明之一實施例，該晶圓邊緣藉由利用包括一X-Y平台的一系統及藉由使用用以為晶圓非邊緣區域-不同於晶圓邊緣區域之晶圓區域成像的相同的光學元件被成像且之後被檢測。這與針對晶圓邊緣檢測使用一專用攝影機及針對為該晶圓之其他區域)(範圍))成像使用至少另一攝影機的先前技術解決方案不同。依據本發明之另一實施例，相同的光學元件也用於晶圓對準及晶圓邊緣對齊。
依據本發明之一實施例，提供一夾頭。該夾頭可包括一反射元件，諸如安裝在該晶圓之下且允許晶圓邊緣清晰成像的反射「裙部」(一旦該晶圓被置放在該夾頭上)。該反射元件可被置放成接觸該晶圓(與夾頭之上表面對齊)或可被置放在一不同的高度(例如-略低於夾頭之上表面)。
依據本發明之各種不同的實施例，提供用以利用較少的硬體修改來執行晶圓檢查及量測之外的一晶圓邊緣檢查的一種方法及一系統。
依據本發明之一實施例，無需一專用攝影機。用於整個晶圓表面檢查及量測的相同的攝影機可用於晶圓凹口/平面方位檢測及晶圓邊緣區域檢查及量測。
依據本發明之一實施例，晶圓凹口/平面方位檢測無需一專用的預對齊系統及流程。
依據本發明之一實施例，晶圓邊緣檢查無需一專用平台。藉由延展X-Y平台之X-Y範圍，晶圓邊緣區域檢查及量測可作為整個晶圓表面檢查及量測的一部分而被執行。
需要在晶圓邊緣區域影像中界定關注區域(關注範圍)。不同於晶圓非邊緣區域，晶圓邊緣區域影像包括不屬於該晶圓的區域之影像。除此之外-取自該晶圓邊緣之不同部分的晶圓邊緣區域影像可能因關注區域之位置而彼此不同。例如-取自該晶圓之上部的一晶圓邊緣區域影像將包括在其上部的一無關區域-而取自該晶圓之下部的一晶圓邊緣區域影像將包括在其下部的一無關區域。因此，當應用諸如晶粒對晶粒或晶粒對參考的檢測處理演算法時，這些差異應被納入考慮。晶圓邊緣及各種不同的頂層之邊緣應該是圓形的，但是典型地是已變形-因此，使對關注區域之檢測更加複雜。這被繪示於，例如，第12圖之晶圓邊緣區域影像42(6)及42(7)中。
依據本發明之各種不同的實施例，一旦該晶圓邊緣被檢測，晶圓層邊緣(不同於該晶圓邊緣)之位置即可被探出或估計出。例如，可假定一預定義距離存在於晶圓邊緣與晶圓層邊緣之間。對先前檢測或量測結果等，該估計還可能受先前檢測到的晶圓層邊緣影響。
夾頭
第3及4圖繪示依據本發明之一實施例的一夾頭30。夾頭30包括二間隔的反射元件32及34，該二反射元件32、34被置放成分別200mm晶圓及300mm晶圓之邊緣提供一反射背景。
第一反射元件32為一環，其具有一小於200mm的內徑及一大於200mm的外徑。
第二反射元件34為一環，其具有一小於200mm的內徑及一大於300mm的外徑。
對齊掃描
依據本發明之一實施例，一對齊掃描被執行且其可實現一動態晶圓邊緣層對齊及追蹤。
該對齊掃描可藉由使用一X-Y平台及一區域攝影機而被執行。該區域攝影機還可用以檢查不同於晶圓邊緣區域的晶圓區域。
該對齊掃描可包括一互相關的X-Y移動，該X-Y移動近似一圓形路線，該路線是由一估計晶圓中心、已知的晶圓直徑及始於晶圓頂點的使用者定義關注區域所得到。因此，晶圓邊緣之預期位置為按照藉由利用一x-y平台所獲得的一影像序列的影像。
一區域攝影機(諸如第14圖之攝影機1010)獲得被稱為晶圓邊緣區域影像42的影像序列。這些晶圓邊緣區域影像42包括晶圓邊緣以及晶圓之額外區域及夾頭之影像。每一晶圓邊緣影像42中所包括區域之大小可由使用者定義，但並非必需如此。典型地，一遠大於晶圓邊緣的一區域及其鄰近處被成像。
第5圖繪示一晶圓30及在對齊掃描期間所獲得的多個晶圓邊緣區域影像42。這些晶圓邊緣區域影像42可以隨機的、以運行時間計算的間隔獲得，故使用者定義的關注區域可完全地涵蓋一2π分區。晶圓邊緣區域影像42可重疊。每一晶圓邊緣區域影像42可包括晶圓30之一晶圓邊緣區域之一影像部分45及晶圓30之周圍之一影像部分43。周圍區域可包括反射元件且還可包括夾頭30之上表面之一非反射部分。
晶圓邊緣區域影像42可藉由檢測晶圓之一凹口或平面被處理以檢測晶圓之方位。晶圓邊緣之位置還提供晶圓位置資訊。
凹口或平面的檢測可藉由如與圓度的偏差之類的手段以及包括但不限於歸一化互相關及幾何模型找尋的圖案匹配技術來實施。預期晶圓邊緣是圓形的且一平面(或一凹口)提供與此圓形的一主要偏差。
第5圖還繪示在獲得晶圓邊緣區域影像42期間所採用的線性移動。三重虛線繪示X軸移動、Y軸移動及此二移動之組合。例如，一X軸移動由虛線箭頭91繪示，一Y軸移動由虛線箭頭92繪示且一總移動(X軸移動與Y軸移動之組合)由虛線箭頭93繪示。
第5圖繪示一環形的關注區域，其被界定在晶圓30之邊緣與內圓33之間。此關注區域可界定晶圓邊緣區域。
第6圖繪示依據本發明之一實施例的多個晶圓邊緣區域影像42(1)-42(6)。
這些晶圓邊緣區域影像42(1)-42(6)並未重疊。晶圓邊緣區域影像42(1)-42(6)繪示：
i.　晶圓之一邊緣61，
ii.一白色區域62，對應於上斜表面22且對應於未被層28及29覆蓋的上表面24之一部分，
iii.　一灰色區域63，對應於層28，及
iv.一圖案化區域64，對應於層29。
v.　凹口65。
區域61-64及凹口65也被繪示於第7圖之合成的晶圓邊緣影像50及第7圖之邊緣影像60中。邊緣影像60代表合成邊緣影像50中的邊緣。
晶圓邊緣區域影像42可被處理以提供一單一的合成晶圓邊緣影像，諸如第7圖之合成的晶圓邊緣影像50。合成晶圓邊緣影像50藉由從晶圓邊緣區域影像42中去除重疊區域且執行這些晶圓邊緣區域影像42的一非線性轉換以將實質上為圓形的晶圓邊緣轉換成一線51而產生。非線性轉換可將晶圓邊緣區域影像32之極座標轉換成笛卡爾座標。
晶圓邊緣區域影像42或合成的晶圓邊緣影像50可被處理以檢測每一層之邊緣，檢測關注區域(諸如層)及決定將對每一關注區域應用的處理演算法。
處理晶圓邊緣區域影像可產生晶圓邊緣層幾何資料(一邊緣條帶影像)，該資料將被用作(但並不限於)動態層分區(用以界定關注區域)。
晶圓邊緣層幾何資料擷取
第8圖中繪示幾何資料擷取之示意性說明。邊緣條(晶圓邊緣影像50)可使用動態的、可配置的晶圓級抽樣、簡單的幾何轉換及影像馬賽克建立而產生。
不同的晶圓層之邊緣可使用各種不同的邊緣檢測演算法而被檢測。例如，其可包括藉由使用一多尺度模型化方法，其中邊緣特性在若干單獨或組合的幾何尺寸中以不同尺度被發現及分析，該等尺寸包括但不限於徑向及切向尺寸。邊緣分析資訊可在尺度間轉換及使用。
不同的尺度意味著不同大小的像素。因此，若第一影像在某一解析度(例如，N x M個像素)下獲得，則其被轉換成較低解析度的影像-例如-其可被轉換成N/2 x M/2個像素的第二影像、N/4 x M/4個像素影像的第三影像及其他更低解析度的影像。
定標可包括平均化(或以其他方式合併)一較高解析度影像之像素以提供一較低解析度的影像。
因此，1000 x 1000個像素的第一影像可藉由平均化或以其他方式合併第一影像之每四個像素使其成為一單一像素的第二影像而被轉換成500x500個像素的第二影像。
第8圖繪示依據本發明之一實施例的一方法600。
方法600包括一序列階段610-660。階段660可後接階段630。階段630-660之不同疊代可執行在不同解析度(不同尺度)的影像上。
階段610包括自對齊掃描獲得一影像序列。這些影像被稱為晶圓邊緣區域影像。
階段620包括產生一晶圓級「條帶影像」，諸如合成的晶圓邊緣影像50。合成的晶圓邊緣影像50包括晶圓之整個邊緣或其一部分之影像。合成的晶圓邊緣影像50可以是一最高解析度的影像-在合成的晶圓邊緣影像50產生的階度影像解析度較低的意義上。
階段630包括產生一階度影像。在階段630-660之第一次疊代期間，該階度影像可能是有最大像素的最低解析度的影像。這並非一定如此且其可能是最高解析度的影像或一中度解析度的影像。
階段640包括執行邊緣檢測及凹口或平面檢測中的至少一者。
階段650包括應用分析以追蹤之上晶圓邊緣層過渡邊緣(亦稱為邊緣或過渡)。階段650可包括檢測諸如層28及29的層或屬於該晶圓且攝影機可見的任一層之邊緣。
階段660包括模型化每一過渡的原始資料以使其配合過渡實體特性。階段660可包括決定關注區域及使處理演算法與每一關注區域相關聯。這些處理演算法可以是檢查演算法、驗證演算法、量測演算法等。該等處理演算法可以對不同層-對它們的材料、它們的預期結構等作特定修改。演算法之非限制性範例可包括用於均勻表面、用於圖案化表面的演算法以找尋某些形狀等。
階段660之後為選擇一新的階度(一新的解析度)及跳至階段630或結束程序。
階段630之邊緣檢測可在階段630-660之每一次疊代期間執行同時使用自先前疊代所獲得的資訊。一邊緣可基於階段630之不同疊代期間所執行的邊緣檢測嘗試之輸出而被檢測。
依據本發明之一實施例，階段630可包括：
i.　疊代應用邊緣驅動之交叉雙邊濾波與灰度形態算子相結合。
ii.　應用微分算子，包括但不限於卷積核運算及形態導數。
iii.　依據邊緣定向資訊、波動程度及交點，擷取邊緣向量資料，包括連續邊緣之可配置分段。
iv.　將不連續的邊緣節段併入一組合邊緣節段，包括間隙區域中極座標內插及外推。
v.　統計分析及模型化包含雜訊及離群值過濾專屬方法及演算法。這可包括一定制形式的隨機化霍夫變換，包括剔除低機率離群值。節段之間的間隙區域基於出現的圓解/橢圓解使用極座標內插被內插。
晶圓檢查及量測方案-運行時間
第9圖繪示依據本發明之一實施例的一方法700。
方法700包括階段702、704、710、720、730、740、750、760、770及780。
方法700可提供一上晶圓邊緣檢查特徵存在情況下的一晶圓檢查及量測運行時間的流動方案。方法700包括為晶圓邊緣區域及晶圓非邊緣區域二者成像。
晶圓邊緣區域檢查可被實施成概括晶圓表面掃描的一部分，附加晶圓邊緣分區所需要的一額外圓形X-Y對齊掃描。
階段702包括執行一全域晶圓對準。
階段702隨之是階段704。
階段704包括執行一對齊掃描(亦稱為圓形X-Y對齊掃描)-包括藉由使用一X-Y平台來獲得晶圓邊緣區域影像。
階段740隨之是階段710。
階段710包括計算上晶圓邊緣層及執行過渡對齊。此階段包括找尋晶圓邊緣及緊鄰該晶圓邊緣的層之邊緣(過渡)。
階段710隨之是階段720及730。
階段720包括計算晶圓級特徵，諸如凹口位置或平面位置、晶圓方位、晶圓識別符(藉由應用光學字元辨識-OCR被找到)。
階段730包括獲得整個晶圓之影像或至少晶圓邊緣區域及晶圓非邊緣區域之影像。階段730可包括執行所有所需晶圓區域-例如圖案化區域以及附加的非圖案化區域之一表面掃描。這些影像可藉由任一光學配置而獲得-特別是使用同一攝影機(或多個攝影機)來獲得晶圓邊緣區域影像及其他晶圓區域影像的那些光學配置。
階段730可包括獲得影像同時藉由一光柵掃描圖案或另一非圓形圖案來掃描該晶圓。
第12圖繪示獲得晶圓邊緣區域影像42及晶圓非邊緣區域影像44期間的一光柵掃描圖案1200。應指出的是，晶圓非邊緣區域影像可藉由使用其他掃描圖案而獲得。
階段730隨之是階段740。
階段740包括對上晶圓邊緣區域執行「動態分區」。該上晶圓邊緣區域中所提到的「上」的意義在於其不包括晶圓的底板或下層。動態分區包括界定將由各種不同的處理演算法處理的關注區域。該等關注區域可包括邊緣或其部分之間所界定的整個區域。
第13圖繪示依據本發明之各種不同實施例的各種不同的關注區域。晶圓邊緣影像42(6)包括對應於層29的一區域1202、對應於上斜面區域的一區域1203及晶圓邊緣區域1204。區域1202、1203及1204中的每一區域可被界定為一關注區域。這些區域的一部分也可被界定為一關注區域-如關注區域1201所示者。再例如-一關注區域可被界定為與被檢測邊緣有一預定義距離(或小距離範圍)。
晶圓邊緣影像42(7)包括對應於層29的一區域1207、對應於上斜面區域的一區域1206及晶圓邊緣區域1205。區域1205、1206及1207中的每一區域可以是一關注區域。這些區域的一部分也可被界定為一關注區域-如關注區域1208所示者。再例如-一關注區域可被界定為與被檢測邊緣有一預定義距離(或小距離範圍)。
返回參照第9圖-階段740可包括以下至少一步驟：
i.　接收一影像(畫面)及影像元資料，該影像可藉由一標準的區域攝影機(用以為非晶圓邊緣區域成像)而獲得，晶圓邊緣區域影像獲取可以是可按順序排列的標準的晶圓區域的一延伸。
ii.基於來自先前執行的對齊掃描的資料來計算所獲得影像中的晶圓邊緣區域幾何資料。
iii.依據先前計算來更新影像中的關注區域。例如-若一畫面包括一層(或一晶圓層邊緣)的一部分，則關注區域之位置可被更新且報告給各種不同的處理演算法。
iv.　更新晶圓級遮罩區域\分區，包括但不限於，凹口區域及晶圓識別區域。這可包括忽略區域(「不理會」遮罩)或應用可藉由人工定義的晶圓級遮罩而被界定的某一晶圓級處理，諸如OCR。
階段740隨之是階段750及760。
階段750包括依據掃描所使用之光學元件為晶圓邊緣區域重分區。這可包括基於較高的放大率(較高的解析度)之影像來重新找尋(或重新界定)晶圓層邊緣之位置。
階段750隨之是階段760及770。
階段760包括檢測掃描區域上的表面缺陷。階段760包括對一或更多個關注區域應用一或更多個處理演算法以檢測缺陷。
階段760隨之是階段770。
階段770包括計算精細的上晶圓邊緣量測。該計算可響應於可在階段750期間所獲得的較為精確的資訊。
階段770隨之是階段780。
階段780包括產生最終結果，諸如但不限於，表面缺陷、晶圓層邊緣間的距離、晶圓層邊緣相對於晶圓中心之偏心率、晶圓上的晶圓層邊緣或任何其他可量測或正確計算出的晶圓層邊緣之波動(亦稱為晶圓層過渡)。
晶圓檢查及量測方案-設置
第10圖繪示依據本發明之一實施例的方法800。方法800可提供晶圓邊緣區域特徵存在情況下的晶圓檢查及量測設置。
方法800包括一序列階段810、820、830、840、850、860、870及880。
方法800從階段810-建立一任務開始。這可包括定義標準的參考晶粒及晶圓佈局產生。
階段810隨之是階段820-訓練一晶圓中心。這可包括決定(以一精確方式或藉由一總和估計)晶圓中心之位置。
階段820隨之是階段830-配置或定義對齊掃描參數，諸如但不限於，光學解析度、影像尺寸、影像重疊、掃描持續時間等。可能在對齊掃描持續時間(較短的持續時間將增加總通量)與所獲得影像之精度之間提供一權衡。
階段830隨之是階段840-執行一邊緣對齊掃描。
階段840隨之是階段850-計算且另顯示上晶圓邊緣對齊資料。
階段850可包括以下至少一步驟：(i)檢測晶圓邊緣，(ii)檢測晶圓之其他頂層之邊緣，(iii)顯示晶圓邊緣，(iv)顯示晶圓邊緣區域，(v)顯示晶圓之其他頂層之邊緣，(vi)顯示一合成的晶圓邊緣影像50，(vii)顯示一邊緣影像60。
階段850隨之是階段860-配置或定義上晶圓邊緣檢查參數。
階段860隨之是階段870-配置或定義上晶圓邊緣量測參數。
階段870隨之是階段880-界定或接收關注區域(界定晶圓級遮罩或檢查區域)。階段880可包括界定關注區域及選擇檢查處理演算法及量測處理演算法以應用於關注區域。
第11圖繪示依據本發明之一實施例，用以檢查一晶圓之一邊緣的方法900。
方法900從初始化階段910開始。
階段910可包括將晶圓置於包括一或更多個反射元件的一夾頭上。一反射元件可被置放成使得該反射元件之一內部至少被該晶圓邊緣隱蔽且該反射元件之一外部未被該晶圓隱蔽。該反射元件可以是一鏡子。可選擇地，階段910可包括將一晶圓置於不包括反射元件的一夾頭或任何其他的不同於夾頭30的夾頭上。
階段910隨之是階段920-採用一攝影機與該晶圓中至少一者之線性移動及獲得晶圓邊緣區域影像。這可包括使用一X-Y平台或任一種其他平台。
階段930包括處理該等晶圓邊緣區域影像。
階段930可包括以下階段931-938中的至少一者。
階段931可包括處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
階段932可包括處理該等晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣的一晶圓層之至少一額外邊緣位置。
階段933可包括基於該晶圓邊緣及該至少一額外邊緣之位置來界定關注區域。
階段934可包括針對每一關注區域關聯一處理演算法，其中至少二關注區域與不同的處理演算法相關聯。該等處理演算法可以是量測演算法、檢查演算法或其一組合。
階段935可包括藉由該等處理演算法來處理晶圓邊緣區域影像中的關注區域。
階段936可包括基於該晶圓邊緣之一位置與該晶圓邊緣之一形狀中的至少一者來決定一晶圓對準。
階段937可包括檢測該晶圓邊緣之一凹口或一邊線。
階段938可包括獲得不同解析度之晶圓邊緣區域影像；及處理該等不同解析度的邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
方法900可包括階段940-藉由攝影機來獲得不同於該等邊緣區域之晶圓區域之非邊緣區域影像；及處理該等非邊緣區域影像以檢測缺陷。
第14圖繪示依據本發明之一實施例的一系統1000。
系統1000包括夾頭1040、攝影機1010、X-Y平台1020及處理器1030。
夾頭1040可能與夾頭30相同或包括一或更多個提供與晶圓邊緣之強烈反差的反射元件。該等反射元件中的一或更多者可被置放成使得該反射元件之一內部至少被該晶圓邊緣隱蔽且該反射元件之一外部未被該晶圓隱蔽。該反射元件可以是一鏡子。
X-Y平台1020可在晶圓(由夾頭1040支撐)與攝影機1010之間採用線性移動。應指出的是X-Y平台1020可包括一X平台及一Y平台，其中X平台及Y平台可彼此連接或彼此分離。X平台與Y平台二者皆可移動該夾頭。可選擇地，X平台及Y平台移動該攝影機。可選擇地，X平台與Y平台中的一者移動該夾頭同時另一者移動該攝影機。應指出的是，X-Y平台可沿彼此正交的二軸執行移動，但是可選擇地，其可沿並非互相垂直的軸執行移動。
攝影機1010用以獲得晶圓邊緣區域影像42及晶圓非邊緣區域(諸如，位於第5圖之圓33內之區域)之影像。整個晶圓可藉由使用，例如，一光柵掃描圖案來掃描。
如上所述者，X-Y平台1020可採用一攝影機1010與一晶圓(置於夾頭1020上)中至少一者之線性移動，同時攝影機1010獲得晶圓邊緣區域影像(在至少對齊掃描期間)及晶圓非邊緣區域影像。
應指出的是，晶圓邊緣影像可在對齊掃描且在另一掃描期間-如例如第12圖中所示者而獲得。應指出的是，該對齊掃描是可取捨的且晶圓邊緣區域影像可與晶圓非邊緣區域在相同掃描下獲得。
處理器1030可被配置成處理晶圓邊緣區域影像。其可執行以下至少一步驟：
i　處理晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
ii　處理晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣(諸如第2圖之層28及29之邊緣)的一晶圓層之至少一額外邊緣位置。
iii　基於該晶圓邊緣及該至少一額外邊緣之位置來界定關注區域。
iv　針對每一關注區域關聯一處理演算法，其中至少二關注區域與不同的處理演算法相關聯。該等處理演算法可以是量測演算法、檢查演算法或其一組合。
v　藉由該等處理演算法來處理晶圓邊緣區域影像中的關注區域。
vi　基於該晶圓邊緣之一位置與該晶圓邊緣之一形狀中的至少一者來決定一晶圓對準。
vii　檢測該晶圓邊緣之一凹口或一邊線。
viii　獲得不同解析度之晶圓邊緣區域影像；及
ix　處理該等不同解析度的邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置。
x　處理非邊緣區域影像。
系統100可執行上述方法中的任一種方法或這些方法之階段之任一組合。
上述方法中的任一方法或其組合(方法或方法階段)可由一電腦來執行，所執行指令儲存在一電腦程式產品之一非暫時性電腦可讀取媒體中。
應指出的是，每一方法之階段之順序(即使被稱為一序列階段)可能不同於圖式中所示之順序且階段可以一重疊或至少部分重疊的方式不依順序地執行。
雖然本發明之某些特徵已在本文中繪示及描述，但是熟於此技者將想到許多修改、替代、變化及等效物。因此，應理解的是，後附申請專利範圍旨在涵蓋落入本發明之真正精神範圍內的所有此類修改及變化。
10．．．先前技術夾頭
12．．．凹口
20．．．先前技術晶圓
21．．．邊緣表面
22．．．上斜表面
23．．．下斜表面
24．．．上表面
25．．．下表面
28．．．層/第一層
29．．．層/第二層
30．．．夾頭
32．．．反射元件/第一反射元件/晶圓邊緣區域影像
33．．．內圓/圓
34．．．反射元件/第二反射元件
42．．．晶圓邊緣影像/晶圓邊緣區域影像
42(1)~42(6)．．．晶圓邊緣區域影像
42(7)．．．晶圓邊緣區域影像/晶圓邊緣影像
43、45．．．影像部分
44．．．晶圓非邊緣區域影像
50．．．合成的晶圓邊緣影像/合成邊緣影像/晶圓邊緣影像
51．．．線
60．．．邊緣影像
61．．．晶圓邊緣/區域
62．．．白色區域/區域
63．．．灰色區域/區域
64．．．圖案化區域/區域
65．．．凹口
91、92、93．．．虛線箭頭
600、700、800、900．．．方法
610~660、702、704、710、720、730、740、750、760、770、780、810~880．．．階段
910．．．初始化階段
920、930~938、940．．．階段
1000．．．系統
1010．．．攝影機
1020．．．X-Y平台
1030．．．處理器
1040．．．夾頭
1200．．．光柵掃描圖案
1201、1208．．．關注區域
1202、1203、1206、1207．．．區域
1204、1205．．．晶圓邊緣區域/區域
第1圖繪示一先前技術夾頭；
第2圖為一先前技術晶圓之一邊緣之一截面圖；
第3及4圖繪示依據本發明之各種不同實施例的一夾頭；
第5圖繪示依據本發明之一實施例的一圓形X-Y對齊及對準掃描；
第6圖繪示依據本發明之一實施例的多個晶圓區域影像；
第7圖繪示依據本發明之一實施例的一合成晶圓邊緣影像及一邊緣影像；
第8圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；
第9圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；
第10圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；
第11圖繪示依據本發明之一實施例的一方法；
第12圖繪示依據本發明之一實施例的一光柵掃描圖案；
第13圖繪示依據本發明之各種不同實施例的各種不同關注區域；以及
第14圖繪示依據本發明之一實施例的一系統。
900．．．方法
910．．．初始化階段
920、930~938、940．．．階段

Claims (10)

  1. 一種晶圓對齊方法，該方法包含以下步驟：藉由一X-Y平台來移動一晶圓且獲得晶圓邊緣區域影像；藉由一處理器來處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣；以及將該晶圓置於包含一反射元件的一夾頭上，該反射元件被置放成使得該反射元件之一內部至少被該晶圓的邊緣隱蔽且該反射元件之一外部並未被該晶圓隱蔽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該反射元件是一鏡子。
  3. 一種晶圓對齊方法，該方法包含以下步驟：藉由一X-Y平台來移動一晶圓且獲得晶圓邊緣區域影像；藉由一處理器來處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣；處理該晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置；以及藉由執行以下項目中至少一者來由該處理器檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者：疊代應用邊緣驅動之交叉雙邊濾波與灰度形態學算子之組合；及應用微分算子，包括但不限於卷積核運算及形態導數。
  4. 一種晶圓對齊方法，該方法包含以下步驟：藉由一X-Y平台來移動一晶圓且獲得晶圓邊緣區域影像；藉由一處理器來處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣；處理該晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置；以及藉由以下項目中至少一者來由該處理器檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者：依據邊緣定向資訊、波動程度及交點來擷取邊緣向量資料，包括連續邊緣之可配置分段；及將不連續的邊緣節段併入一組合邊緣節段，包括間隙區域中極座標內插及外推。
  5. 一種晶圓對齊方法，該方法包含以下步驟：藉由一X-Y平台來移動一晶圓且獲得晶圓邊緣區域影像；藉由一處理器來處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣；處理該晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置；藉由應用一隨機化霍夫變換，以剔除低機率離群值，來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者；以及基於出現的圓解/橢圓解使用一極座標內插來內插 邊緣節段之間的間隙區域。
  6. 一種系統，其包含：一攝影機；一X-Y平台，用以移動一晶圓；其中該攝影機可被配置成獲得晶圓邊緣區域影像；一處理器，其被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置；以及一夾頭，該夾頭包含一反射元件，該反射元件被置放成使得該反射元件之一內部至少被該晶圓邊緣隱蔽且該反射元件之一外部並未被該晶圓隱蔽。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之系統，其中該反射元件為一鏡子。
  8. 一種系統，其包含：一攝影機；一X-Y平台，用以移動一晶圓；其中該攝影機可被配置成獲得晶圓邊緣區域影像；一處理器，其被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置；其中該處理器被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置；該處理器被配置成藉由執行以下項目中至少一者來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者：疊代應用邊緣驅動之交叉雙邊濾波與灰度形 態學算子之組合；及應用微分算子，包括但不限於卷積核運算及形態導數。
  9. 一種系統，其包含：一攝影機；一X-Y平台，用以移動一晶圓；其中該攝影機可被配置成獲得晶圓邊緣區域影像；一處理器，其被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置；其中該處理器被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置；其中該處理器被配置成藉由以下項目中至少一者來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者：依據邊緣定向資訊、波動程度及交點來擷取邊緣向量資料，包括連續邊緣之可配置分段；及將不連續的邊緣節段併入一組合邊緣節段，包括間隙區域中極座標內插及外推。
  10. 一種系統，其包含：一攝影機；一X-Y平台，用以移動一晶圓；其中該攝影機可被配置成獲得晶圓邊緣區域影像；一處理器，其被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位該晶圓之一邊緣位置； 其中該處理器被配置成處理該等晶圓邊緣區域影像以定位緊鄰該晶圓邊緣且不同於該層邊緣的至少一晶圓層邊緣位置；其中該處理器被配置成藉由應用一隨機化霍夫變換，以剔除低機率離群值，來檢測該晶圓邊緣與該晶圓層邊緣中的至少一者；及基於出現的圓解\橢圓解使用一極座標內插來內插邊緣節段間的間隙區域。
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