TWI704338B - 用於使用靜態條紋圖案的干涉滾降測量的設備和方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於測量基板之目標區域之表面輪廓的設備具有光源以發射測量光束。射束分裂元件界定一測量軸及一參考軸。基板固持器將該目標區域沿該測量軸安置，且繞正交地相交該測量軸之一傾斜軸，根據隨測量光束波長變化的預定傾斜角度遠離法向入射傾斜。成像感測器記錄自該測量光束及參考光束產生的條紋圖案。電腦自該所記錄條紋圖案提取頻率分佈，每一分佈係於實質上正交於該傾斜軸之方向的一方向上取得，其中該等程式化指令進一步根據該等頻率分佈來計算該目標區域表面之該輪廓的變化。

Description

用於使用靜態條紋圖案的干涉滾降測量的設備和方法
本申請案根據專利法主張2015年6月30日申請之美國臨時申請案序列號第62/186,701號之優先權權益，該申請案之內容為本文之基礎且以全文引用方式併入本文中。
本揭示內容總體上係關於光學計量設備及方法，且更特定而言係關於用於諸如半導體晶圓之邊緣輪廓的表面輪廓之測量及特性化的設備及方法。
在微電子微影術、光學及其他領域中的許多應用得益於就平坦度、邊緣滾降、均勻性、軸向偏轉及其他尺寸特徵而言對基板之高度精確的表面特性化。在諸如半導體晶圓製備及處理的應用中，在亞微米精確度上，表面尺寸特性化受特定關注。
半導體晶圓製備及處置技術中之技藝人士熟悉的度量有關於稱為滾降量(Roll-Off Amount；ROA)或稱為線性滾降量(linear roll-off amount；L-ROA)之測量值，該測量值有關於晶圓之邊緣。半導體晶圓之成功微影處理可高度地取決於接近拋光晶圓之邊緣的機械輪廓之各態樣。晶圓製造商致力於精確地特性化及謹慎地控制邊緣處的晶圓輪廓以便滿足嚴格的顧客要求。測量之工業接受的ROA標準係例如藉由半導體設備與材料國際連盟(Semiconductor Equipment and Materials International；SEMI)定義為SEMI標準M69-0307。
ROA測量表徵(profile)接近晶圓之邊緣的區域中之平坦度特性，且有助於鑑別由拋光誤差引起的平坦度問題。用於ROA的習知測量典型地使用針頭或單點光學探針來進行。在耗時及誤差出錯製程中，在八個不同徑向角度處(典型地圍繞圓周每45度)測量大體圓形晶圓之邊緣，該製程可需要高成本的裝備及訓練有素的技術人員。
干涉技術已用於解決表面邊緣輪廓特性化之問題，但結果有些令人失望。例如，應用習知相差干涉方法需要專用的測量設備，該等設備將樣本及參考表面以高度剛性關係加以固持且受良好緩衝免於振動。典型的相位測量演算法獲取許多干涉圖，其中針對在每一影像獲取之間到相位變化利用精確的裝備調整，且此製程以多個角度增量沿晶圓邊緣重複。給定所需的步驟數量、對用於測量系統及環境的精度及振動保護之需求要求以及所需的總時間，可瞭解的是，存在空間供改良表面特性化方法、尤其良好適於用於半導體晶圓及高度平坦基板表面之邊緣輪廓特性化技術的方法。
根據本揭示內容之一實施例，提供一種用於量測基板之目標區域之表面輪廓的設備，該設備包括：光源，該光源可激勵以發射測量光束；以及射束分裂元件，該射束分裂元件界定測量軸及參考軸。該設備進一步包括基板固持器，該基板固持器將該基板之目標區域沿該測量軸安置，且繞正交地相交該測量軸之傾斜軸，根據隨測量光束波長變化的預定傾斜角度遠離法向入射傾斜。該設備亦包括成像感測器，該成像感測器可激勵以記錄該目標區域之條紋圖案，該條紋圖案由測量光束及來自該參考軸之參考光束產生。該設備進一步包括電腦，該電腦與該成像感測器信號通訊，且利用指令程式化以自所記錄條紋圖案提取複數個頻率分佈，每一分佈係於實質上正交於該傾斜軸之方向的方向上取得，且其中該等程式化指令進一步根據該等頻率分佈來計算目標區域表面之輪廓的變化。
另外的特徵及優點將在以下的詳細描述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優點，或藉由實踐如本書面描述及其發明申請專利範圍中以及隨附圖式中所描述的實施例來認識該等特徵及優點。
應理解，前述的一般描述及以下詳細描述僅僅為示範性的，且意欲提供用於理解發明申請專利範圍之性質及特性的概述及框架。
隨附圖式係納入來提供進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且連同說明書一起用以解釋各種實施例之原理及操作。
本文所示及所述的圖式係提供來例示根據各種實施例之光學設備的操作及製造的關鍵原理，且許多此等圖式並未意圖繪製來展示實際大小或比例。一些誇示可為必要的，以便強調基本結構關係或操作原理。
提供的圖式可能並未展示各種支撐組件(包括光學安裝件)、電源及用於雷射二極體之電路板支座及其他特徵。可由熟習光學領域之技術者瞭解的是，本揭示內容之實施例可使用許多類型之標準安裝件及支撐組件中之任何者。
在本揭示內容之上下文中，諸如「頂部」及「底部」或「上方」及「下方」或「...之下」為相對的，且不指示組件或表面之任何必要定向，但簡單地用以代表並區分組件或設備內之視圖、相反表面、空間關係或不同光路徑。類似地，術語「水平」及「垂直」可相對地用於圖式，以便描述例如組件或光於不同平面中之相對正交關係，但不指示組件相對於真實水平及垂直定向的任何所需定向。
在使用該等術語時，術語「第一」、「第二」、「第三」等等未必表示任何普通或優先關係，但用於更清楚地將一個元件或時間間隔與另一個區分。此等描述詞用於在本揭示內容及發明申請專利範圍之上下文中清楚地將一個元件與另一類似或相關元件區分。
如本文所使用，術語「可激勵」有關於裝置或一組組件，該等組件在接收電力及視需要接收賦能信號時進行所指示功能。例如，雷射二極體可激勵來發射雷射光之射束。
在本揭示內容之上下文中，術語「大致」在參考測量使用時意指在實踐中接受的測量誤差及不精確度之所預期公差內。例如對測量差異及對特定應用中所需的精度而言必須允許一些合理公差。
本揭示內容之實施例描述用於平坦基板之邊緣之特性化的設備及方法，且可用於例如提供測量資料，該等測量資料展示沿半導體基板或其他基板之邊緣的滾降，該其他基板呈足夠鏡面以允許干涉術測量。有利地，本揭示內容之方法及設備可有助於提供速度及測量精確度之改良。已發現本文描述的干涉技術就諸如振動及溫度之環境因素而言為尤其穩固的。在沿有待測試的半導體晶圓或其他基板之周邊的許多角度位置中之每一角度位置處獲得的單一影像提供用於基板邊緣及更一般而言表面高度及高度變化之精確特性化的足夠資料。改良速度賦能將此測量增加至現存晶圓特性化工具，而對總體測量時間之影響最小，甚至在一些狀況下使得一些類型的專業檢查裝備為非必需的，從而可對晶圓製造商帶來顯著節省。
第1圖之平面視圖展示基板10，其呈有待測量的半導體晶圓之一般圖案。在習知測試中，在以角度0、45、90、135、180、225、275及315度標記的每一位置處進行測量。為在後續的描述中參考，基板10之平面係指定為x-y平面。
第2圖之橫截面側視圖展示特性滾降曲線12，該特性滾降曲線可表示沿邊緣14之ROA，諸如沿第1圖中指示的標記位置A-A之ROA。沿晶圓之半徑使用兩個適合的表面點來計算最佳擬合線16，該等表面點諸如離如圖所示的邊緣14分別為3 mm及6 mm之點P1及P2。其他表面點可用作最佳擬合參考。
第3A圖展示根據本揭示內容之一實施例的光學設備20，該光學設備用於諸如半導體晶圓之平坦基板10之邊緣特性化。第3B圖展示計量系統50，該計量系統提供對晶圓邊緣特性化製程之控制及報告。
在第3A圖佈置中，寬頻發光二極體(light emitting diode；LED)用作光源22，從而提供在預定義光譜範圍上分佈的光能。根據本揭示內容之一實施例，使用紅色LED，其可激勵以發射在以635 nm為中心的光譜區域上的測量光束72。此寬頻源照明諸如藉由一或多個透鏡(如由透鏡24表示)來準直，且視需要在光譜濾光片26處濾光以獲得適於例如所欲相干長度之所欲光學帶寬。光係藉由轉向鏡28導向至射束分裂器30。射束分裂器30將源照明導向至干涉儀32，諸如導向至干涉物鏡且導向至基板10。干涉儀32之干涉物鏡可例如為邁克生干涉物鏡或替代地米勞物鏡。此種類型的接物鏡包括聚焦光學元件以及內部射束分裂元件74及參考表面34以用於產生干涉條紋。展示參考x、y及z軸。
在第3A圖佈置中，射束分裂元件74界定用於測量光束72之測量軸OM及用於參考光束之參考軸OR。干涉物鏡定向在旋轉真空心軸或其他致動器42上方，該致動器充當基板固持器76且固持晶圓或其他基板10以供測量。干涉儀32將源照明聚焦在目標區域78上，該目標區域諸如基板10的用於測量滾降之邊緣部分。自基板10表面上之目標區域78返回的光及來自參考表面34之參考光隨後透射穿過射束分裂器30，且穿過一或多個透鏡36且組合以形成條紋圖案，該條紋圖案係記錄在諸如攝影機之成像感測器40處。可選焦點調整設備38提供用於調整干涉儀32之干涉物鏡或相應光學元件之焦點的感測及致動組件，以便補償表面高度之變化(諸如來自軸向偏轉的變化)，如隨後更詳細描述的。
基板10之表面處於相對於由干涉儀32界定的測量軸OM的近法向定向，但並非正交於軸OM。基板10以傾斜角度Tθ 繞軸T稍微傾斜，該軸處於基板10表面之平面中且可如第3A圖所示實質上與基板10之邊緣E成法向。傾斜軸T正交於測量軸OM。
參考第3A圖描述的傾斜佈置提供條紋之緻密圖案，該等條紋經覺察為在實質上與傾斜軸T平行的方向上延伸。根據包括以下者之因素來預定基板10繞傾斜軸T之傾斜角度Tθ ：測量光束72之波長λ、成像感測器40之像素解析度及所獲得影像中之所欲條紋數量。
根據本揭示內容之一實施例，傾斜角度可使用以下來計算：
Figure 02_image001
其中P 為所獲得影像中每個條紋之像素數量；FOVy 為成像感測器40之視場的y 尺寸。例如而非限制地，對感測器40中每個條紋8個像素之所欲P值與在Y方向上1000個像素以及5 mm之FOVy 而言，在600 nm之波長λ，該傾斜角度Tθ 為大致0.43度。增加的波長λ增加了傾斜角度。針對條紋清晰度中對比度及解析度之所欲程度來選擇P 值。降低所欲P 值增加了傾斜角度。
傾斜角度Tθ 自身決定形成多少條紋用於所俘獲干涉影像中之分析，如隨後更詳細描述的。
第3B圖展示計量系統50之簡化圖解，該計量系統使用第3A圖之光學設備20用於半導體晶圓之邊緣特性化並用於其他實質上透明平坦基板以及彎曲表面之表面特性化。光學設備20之組件與電腦44信號通訊，該電腦係配置為用於獲取具有干涉條紋之每一影像的處理器，該等干涉條紋由自接近基板10之邊緣以各種角度間隔反射的組合光及自干涉物鏡內之參考表面34反射的光或更一般而言參考光束形成。電腦44隨後處理影像結果，分析來自組合光的所獲取影像以根據自沿基板之平坦部分獲得的條紋計算載波頻率，且將自沿基板之平坦部分獲得的條紋與代表基板之邊緣部分的條紋比較，以便判定受測量晶圓表面之邊緣部分上的條紋圖案之間相差。相鄰條紋經覺察為在傾斜軸T之大體方向上或沿該大體方向延伸，如先前所指出。電腦44根據所計算載波頻率及沿基板之邊緣部分獲得的條紋圖案之相差來計算邊緣滾降。電腦44與用於顯示邊緣滾降計算之顯示結果的顯示器48信號通訊且與用於存儲計算結果之記憶體46信號通訊。電腦44可為網路連接的電腦以用於經由網路將結果傳輸至不同電腦處理器以供進一步計算或存儲。
第3C圖展示自藉由第3A圖組態中之攝影機或其他成像感測器40俘獲的條紋圖案獲取的兩個示範性載波70。每一載波70由條紋圖案之部分獲得，該部分相應於測量表面之不同部分，從而允許計算來判定表面高度差。相差Dψ有關於表面高度差，如隨後更詳細描述的。
如參考第3A圖所述，可使用諸如紅色LED之寬頻源，且該寬頻源具有低成本、低能量之優點並提供大量的光。雷射光源將具有過多相干性(亦即，過度相干長度)且趨向於產生使晶圓輪廓之測量降級的斑點。另外，高度相干的光源可自薄透明基板(諸如藍寶石晶圓)之相對表面產生兩組干涉圖案。不相干光由成像系統收集，該成像系統經由射束分裂器30將光成像至顯微鏡物鏡之入口光瞳。此種照明佈置已知為科勒照明且提供使照明之效率最大化的均勻照明場。照明透過射束分裂器以便允許返回光直接地成像至攝影機或其他成像感測器40。提供干涉儀32之干涉物鏡可具有大致10 mm之視場以便在10 mm距離範圍測量晶圓輪廓。
例如，第4A圖展示由成像感測器40獲取的目標區域78之影像60a之一部分，展示了干涉條紋且使條紋圖案與滾降曲線12a相關。在針對影像60a及滾降特性曲線12a所示的影像定向中，條紋沿實質上與傾斜軸T平行的方向延伸，該傾斜軸具有第4A圖中所表示的相對定向。第4B圖展示影像60b中之另一示例性條紋圖案，其中曲線12b展示目標區域78中更顯著的滾降。
第4A及4B圖中所示的示範性垂直切片52及54指示分析所獲取影像之含頻量以便鑑別相應於高度差之相差的方向。亦即，自相對於條紋延伸之方向正交取得(亦即，正交於傾斜軸T取得)的垂直切片分析條紋圖案之含頻量。根據本揭示內容之一實施例，傅立葉分析用於解譯作為滾降曲線12中之邊緣輪廓的代表的條紋圖案。在第4A及4B圖之特定實例中，在基板表面之基本上平坦部分上取得切片52。切片54代表接近基板表面之邊緣的條紋之條紋圖案變化，在該邊緣處觀察到滾降。在實踐中，獲得多個切片且分析該等切片之載波相位資訊，從而可提供基板邊緣之高度精確的特性化。可瞭解的是，在諸如切片52及54之連續分析垂直切片之間的任何適合採樣間隔可用於繪製滾降分佈，如第4A及4B圖之實例所示。
應注意，晶圓或其他基板10沿軸T傾斜，如先前參考第3A圖所述，至少以相對於光學軸(測量軸OM)之斜角來稍微傾斜。輕度傾斜用於形成載波條紋圖案，從而用於計算近邊緣晶圓幾何形狀。總體傾斜組態亦賦能系統以耐受晶圓表面之實體位移或厚度偏差，且仍能夠產生甚至具有短相干光源之條紋。
可瞭解，不同於許多習知表面特性化技術，本揭示內容之設備及方法允許使用條紋圖案來特性化晶圓或其他基板之表面之一部分，該條紋圖案係於單一影像圖框中俘獲，如分別在第4A及4B圖之影像60a及60b中所示。為利用可獲得的像素分辨率之優點，攝影機或其他類型的成像感測器40可與條紋圖案對準，諸如藉由攝影機內影像感測排列與用於基板10之傾斜軸T之對準來對準。利用攝影機或其他類型的成像感測器40與傾斜基板10之精確對準，垂直切片52及54中之每一者相應於攝影機或其他成像感測器排列之一行像素。諸如切片52及54之分析切片係實質上正交於條紋之方向取得，諸如在條紋範圍上正交之大致+/-4度或更小；切片52及54可以其他角度取得，但使用實質上正交定向簡化後續計算，尤其當切片54及52與成像感測器40上之多行像素對準時如此(第3A圖)。此種使用影像大小的「小塊(tile)」(諸如本文參考第4A及4B圖所述之彼等者)進行局部化表面特性化之能力可有利地用於提供基板之邊緣輪廓，以及用於提供針對許多類型的平坦或彎曲或不規則輪廓化表面中之任何表面的表面測量，該等表面展現入射測量射束之足夠反射以便產生可覺察條紋。可應用此方法以與不透明或透明的基板一起使用。用於判定帶寬之光源及濾光片可經調整以最佳化針對所檢查特定基板之測量結果。
對半導體晶圓表徵而言，例如，分析所產生條紋圖案以產生朝向晶圓之邊緣徑向延伸的子場跡線，進而在單一攝影機圖框中沿晶圓之周長在一個位置處檢查邊緣輪廓；此舉消除對晶圓之完全掃描的需要。另外，此方法允許對振動相對穩固的測量，因為資料獲取時間可為極短的，例如大約幾毫秒。當與習知掃描方法比較時，對振動之所得穩固性允許增加的精確度及減少的環境敏感度。極快的資料收集允許甚至在移動的同時測量晶圓，其限制條件為影像分辨率及品質未受折損。此特徵有助於進一步增強測量及分析之速度而超過習知方法。
如第4A及4B圖所示，在所照射晶圓在垂直方向上傾斜稍微時，由該所照射晶圓產生干涉條紋。一系列條紋在圖60a及60b之定向中水平地出現，且可與由攝影機或其他類型的成像感測器40所俘獲的像素陣列資料對準。本揭示內容之實施例因此繪製出沿來自攝影機之垂直行的像素之強度變化，以便獲得特定空間頻率之正弦強度圖案。此空間頻率充當載波，該載波允許相位測量以指示沿水平軸之晶圓高度，該水平軸與所獲取影像中之傾斜軸T平行。
給定從所俘獲影像獲得的載波資料，有可能在正交於條紋長度方向取得的連續一維影像切片之每一者處獲得載波之相位。可容易對強度資料之垂直一維陣列進行直接傅立葉變換操作。相位(ψ)可使用以下簡單關係轉換成高度資訊(h)：
Figure 02_image002
其中λ為來自光源22的照射輻射之波長(第3A圖)。藉由自所獲取影像測量每一垂直行的攝影機像素之相位並比較影像的沿水平面(長度)之相位變化Dψ，可獲得跨於水平軸之輪廓。
第5圖之邏輯流程圖展示步驟之序列，該等步驟可與第3A及3B圖所示的系統一起使用，以便特性化半導體晶圓之邊緣滾降，或更一般而言，以便特性化基板表面(諸如平坦或彎曲基板)之一部分，從而根據本揭示內容之實施例測量目標區域之表面輪廓。在定位步驟S100中，晶圓或其他基板10係定位來用於藉由攝影機或其他類型的成像感測器40成像。定位步驟S100典型地將基板10旋轉到位，以便基板10之邊緣之一部分位於攝影機之物件場中。步驟S100可手動地進行或可由使用者介面顯示器來控制或根據指令之儲存程式來控制，從而允許以預程式化圖案對表面之自動化檢查。因此，例如，就第3B圖而言，電腦44或其他控制邏輯處理器可提供控制指令以用於計量系統50之操作，包括對光學設備20之組件之操作(諸如基板定位、傾斜及焦點)的控制。
繼續第5圖之序列，焦點調整步驟S110調整干涉儀32之物鏡之焦點以補償無意移動以及軸向偏轉58，如第6圖以誇示形式所示，此係歸因於表面之不完整平坦度。如第6圖所示，典型地存在某個量之軸向偏轉58，從而引起所欲測量區域在旋轉晶圓時上下移動。此可來自於晶圓之平坦度誤差或來自於未正交於旋轉軸的晶圓卡盤之平面。軸向偏轉之量可在幾微米至幾毫米的範圍變化。軸向偏轉之量為用於測量晶圓邊緣輪廓之系統設計中的重要考慮。影像對比度可用於偵測必需進行焦點調整之條件，且可提供此資訊至用於調整之自動化的調整組件。
繼續第5圖，隨後執行影像獲取步驟S120，其中激勵光源22且光用於產生供攝影機或其他類型的成像感測器40俘獲的條紋圖案。所俘獲影像隨後備用於存儲在記憶體中且進行影像分析步驟S130來判定含頻量。對於此處理而言，電腦44可使用快速傅立葉變換(Fast-Fourier Transform；FFT)或其他類型的變換，該變換允許自條紋圖案直接提取頻率資料。頻率資料可用於判定例如針對影像之給定垂直切片的滾降之相對量。結果顯示步驟S140報告對所獲取影像中之一或多者的滾降分析之結果。結果亦可經儲存或傳輸至另一電腦或其他處理器，諸如網路連接處理器。
步驟S100、S110、S120、S130及S140或此等步驟之子集可按對目標區域(諸如基板邊緣)之所欲特性化的需要重複多次。例如，可使用本文參考第5圖所述的製程來檢查並成像第1圖中所示的八個角度位置；然而，此等步驟不必限於習知地用於邊緣滾降特性化之八個測量點。
其他修改可應用於習知測量序列。例如，可以每10度或每5度或任何其他間隔之增量來獲得影像，從而允許進行更精確特性化。由於每一角度位置處所需時間量的減少，可實踐另外試驗點之使用。另外，僅需要獲得單一影像，此有利於對振動的穩固性。
因為僅單一影像圖框俘獲邊緣滾降資料，所以收集實踐縮減為一個圖框之積分時間。此對總獲取時間具有巨大影響且最小化振動之影響。亦有可能在基板移動的同時收集資料，其限制條件為積分時間足夠短以俘獲表面。利用僅一個圖框來分析表面，不可能使用標準相位測量演算法來產生整個表面之表面高度圖。替代而言，本揭示內容之方法增加傾斜干涉條紋以有效地引入載波，且評估沿正交於傾斜方向之軸的表面輪廓。
因為第3A圖之佈置使用不相干光源，所以未產生干涉條紋，除非干涉物鏡之參考臂及測量臂謹慎匹配。此意指干涉物鏡下之晶圓表面必須經定位以使得自晶圓表面至物鏡內部的射束分裂元件之距離與物鏡中參考臂至參考表面34的一樣。干涉儀之兩個臂中的可允許失配由光源之相干長度決定。光源之相干長度(Dl)根據下式與帶寬(Dλ)相關：
Figure 02_image004
其中λ為來自LED源之中心波長。在源之所欲相干長度與來自可使用的光源的功率量之間存在明確取捨。合意的是，具有比晶圓之軸向偏轉長的相干長度，以便在測量區域在干涉物鏡下上下移動時條紋對比度保持為高的。然而，減少LED帶寬以有效地增加相干長度浪費來自LED源之大部分光，且將增加積分時間，從而減少由俘獲單一圖框所得到的優點。
針對本文描述的設備及方法的用於控制致動器進行焦點及基板定位、影像獲取、影像資料處理、頻率信號分析及結果報告、傳輸及顯示之製程的實施可使用儲存在數位電子電路系統中或電腦硬體、韌體或軟體中或硬體及軟體邏輯之組合中的指令來執行。演算法及控制邏輯可實施為電腦程式產品，亦即，有形體現於資訊載體(例如機器可讀存儲裝置)中之電腦程式，以用於藉由資料處理設備(例如，可程式化處理器、電腦或多個電腦)執行或用以控制該資料處理設備之操作。電腦程式可以任何形式之程式化語言(包括編譯或解釋語言)來寫入，且可以任何形式來佈署，該形式包括作為獨立程式或作為適用於計算環境中之模組、組件、子常式或其他單元。電腦程式可經佈署以一個電腦或多個電腦上執行，該或該等電腦處於一個位點或跨於多個位點分佈且藉由通訊網路互連。
方法步驟可藉由一或多個可程式化處理器執行，該等處理器執行電腦程式以藉由對輸入資料進行操作並產生輸出來進行功能。亦可藉由專用邏輯電路系統，例如，FPGA (現場可程式閘陣列)或ASIC (特殊應用積體電路)進行一些或所有方法步驟，且設備可實施為該專用邏輯電路系統。
適用於電腦程式之執行的處理器(如本文描述的控制邏輯處理器或電腦44)包括例如通用微處理器及專用微處理器及任何種類之數位電腦的任何一或多個處理器。通常，處理器將自非暫時性記憶體接收指令及資料，該記憶體諸如唯讀記憶體或隨機存取記憶體或兩者。電腦之元件可包括用於執行指令之至少一個處理器，及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體裝置。通常，電腦亦可包括一或多個大量儲存裝置以用於儲存資料，或可操作地耦接來自該等大量儲存裝置接收資料或將資料轉移至該等大量儲存裝置，或兩者兼有，該等大量儲存裝置例如磁碟、磁電光碟或光碟。適用於體現電腦程式指令及資料之資訊載體包括所有形式之非依電性及/或非暫時性記憶體，包括例如半導體記憶體裝置，例如EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，例如，內部硬碟或可移式碟；磁電光碟；及CD-ROM及DVD-ROM碟。處理器及記憶體可藉由專用邏輯電路系統補充或併入專用邏輯電路系統中。
為提供與使用者之交互，本揭示內容之各種實施例可在電腦上實施，該電腦具有顯示裝置，例如陰極射線管(cathode ray tube；CRT)或液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)監視器，用於向使用者顯示資訊，及鍵盤與指向裝置，例如，滑鼠或觸控螢幕，使用者可藉由鍵盤及指向裝置可向電腦提供輸入。其他種類之裝置亦可用於提供與使用者之交互；例如，提供至使用者之反饋可為任何形式之感覺反饋，例如，視覺反饋、聽覺反饋或觸覺反饋；且來自使用者之輸入可以任何形式來接收，包括聲學輸入、語音輸入或觸覺輸入。實施例可在計算系統中實施，該計算系統包括後端組件，例如，資料服務器；或包括中間軟體組件，例如，應用伺服器；或包括前端組件，例如，具有圖形使用者介面或Web瀏覽器之客戶端電腦，使用者可經由該圖形使用者介面或Web瀏覽器與實施方式交互；或此等後端組件、中間軟體或前端組件之組合。組件可藉由任何形式之數位資料通訊(通訊網路)或數位資料通訊之媒體來互連。通訊網路之實例包括局域網路(local area network；LAN)及廣域網路(wide area network；WAN)，例如網際網路。
除非另外明確地說明，否則絕不意欲將本文中所闡述的任何方法解釋為需要其步驟以特定順序進行。因此，在方法請求項實際上未敘述其步驟所遵循之順序或在發明申請專利範圍或說明書中未另外明確說明步驟應限於一特定順序的情況下，絕不意欲推斷任何特定順序。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本揭示內容之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。因為併入有本揭示內容之精神及實質的所揭示實施例之修改組合、子組合及變化可由熟習此項技術者思及，所以本揭示內容應解釋來包括隨附發明申請專利範圍及其等效物之範疇內的所有事物。
10‧‧‧基板/平坦基板/傾斜基板12‧‧‧特性滾降曲線12a‧‧‧滾降曲線12b‧‧‧曲線14‧‧‧邊緣16‧‧‧最佳擬合線20‧‧‧光學設備22‧‧‧光源24‧‧‧透鏡26‧‧‧光譜濾光片28‧‧‧轉向鏡30‧‧‧射束分裂器32‧‧‧干涉儀34‧‧‧參考表面36‧‧‧透鏡38‧‧‧焦點調整設備40‧‧‧成像感測器42‧‧‧致動器44‧‧‧電腦46‧‧‧記憶體48‧‧‧顯示器50‧‧‧計量系統52‧‧‧垂直切片54‧‧‧垂直切片58‧‧‧軸向偏轉60a‧‧‧影像/圖60b‧‧‧影像/圖70‧‧‧載波72‧‧‧測量光束74‧‧‧內部射束分裂元件76‧‧‧基板固持器78‧‧‧目標區域E‧‧‧邊緣P1‧‧‧點P2‧‧‧點OM‧‧‧測量軸OR‧‧‧參考軸S100‧‧‧定位步驟S110‧‧‧焦點調整步驟S120‧‧‧影像獲取步驟S130‧‧‧影像分析步驟S140‧‧‧結果顯示步驟Tθ‧‧‧傾斜角度T‧‧‧軸/傾斜軸λ‧‧‧波長
本揭示內容將自以下描述及隨附圖式得以更清楚地理解，該等圖式純粹以非限制性實例方式給出，圖中：
第1圖為半導體晶圓之平面視圖；
第2圖為展示用於拋光半導體晶圓之邊緣滾降的側視圖；
第3A圖為展示根據本揭示內容之一實施例的用於邊緣滾降特性化之光學設備之組件的示意側視圖；
第3B圖為展示根據本揭示內容之一實施例的用於邊緣滾降特性化之系統的示意側視圖；
第3C圖展示自藉由第3A圖組態中之攝影機或其他成像感測器俘獲的條紋圖案獲取的示範性載波；
第4A圖為將干涉條紋與滾降測量相關的示範性圖表；
第4B圖為將干涉條紋與滾降測量相關的另一示範性圖表；
第5圖為展示用於邊緣滾降資料獲取及處理的序列之邏輯流程圖；以及
第6圖為展示軸向偏轉之側視圖。
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10‧‧‧基板/平坦基板/傾斜基板
20‧‧‧光學設備
22‧‧‧光源
24‧‧‧透鏡
26‧‧‧光譜濾光片
28‧‧‧轉向鏡
30‧‧‧射束分裂器
32‧‧‧干涉儀
34‧‧‧參考表面
36‧‧‧透鏡
38‧‧‧焦點調整設備
40‧‧‧成像感測器
42‧‧‧致動器
72‧‧‧測量光束
74‧‧‧內部射束分裂元件
76‧‧‧基板固持器
78‧‧‧目標區域
E‧‧‧邊緣
OM‧‧‧測量軸
OR‧‧‧參考軸
Tθ‧‧‧傾斜角度
T‧‧‧軸/傾斜軸

Claims (20)

  1. 一種用於測量一基板之一目標區域之表面輪廓的設備，該設備包含： 一光源，該光源可激勵來發射一測量光束；一射束分裂元件，該射束分裂元件界定一測量軸及一參考軸；一基板固持器，該基板固持器將該基板之該目標區域沿該測量軸安置，且繞正交地相交該測量軸之一傾斜軸，根據隨測量光束波長變化的一預定傾斜角度遠離法向入射傾斜；一成像感測器，該成像感測器可激勵以記錄該目標區域之一條紋圖案，該條紋圖案由該測量光束及來自該參考軸之一參考光束產生；及一電腦，該電腦與該成像感測器信號通訊，且利用指令程式化以自該所記錄條紋圖案提取複數個頻率分佈，每一分佈係於實質上正交於該傾斜軸之方向的一方向上取得，其中該等程式化指令進一步根據該等頻率分佈來計算該目標區域表面之該輪廓的變化。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該光源為一固態光源。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該光源為一發光二極體且進一步包含一光譜濾光片，該光譜濾光片處於來自該光源之光之路徑中。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該基板固持器進一步可致動以旋轉該基板以用於對複數個目標區域之測量。
  5. 如請求項1所述之設備，其進一步包含一致動器，該致動器用於沿該測量軸之焦點調整。
  6. 如請求項1所述之設備，其中該目標區域為該基板之一邊緣部分。
  7. 如請求項1所述之設備，其中該基板為平坦的。
  8. 如請求項1所述之設備，其中該成像感測器包含佈置成列及行之一像素陣列，且其中該等列與該傾斜軸對準。
  9. 如請求項1所述之設備，其中該基板固持器在藉由該成像感測器記錄期間旋轉該基板。
  10. 一種用於測量一基板之一周邊部分之表面輪廓的設備，該設備包含： 一光源，該光源可激勵來發射一測量光束；一干涉儀，該干涉儀具有一測量軸及一參考軸；一基板固持器，該基板固持器將該基板之該周邊部分沿該測量軸安置，且繞正交地相交該測量軸之一傾斜軸，根據隨測量光束波長變化的一預定傾斜角度遠離法向入射傾斜，其中該傾斜軸正交於該周邊部分之一邊緣；一成像感測器，該成像感測器可激勵以記錄該基板之該周邊部分之一條紋圖案，該條紋圖案由該測量光束及來自該參考軸之一參考光束產生；及一電腦，該電腦與該成像感測器信號通訊，且利用指令程式化以自該所記錄條紋圖案提取一載波，該載波係於實質上正交於該傾斜軸之方向的一方向上取得，其中該等程式化指令進一步根據該載波之相位的變化來計算表面輪廓測量值。
  11. 如請求項10所述之設備，其中該光源為一固態光源且進一步包含用於該所發射光之一光譜濾光片。
  12. 如請求項10所述之設備，其中該干涉儀包含一邁克生物鏡。
  13. 如請求項10所述之設備，其中該干涉儀包含一米勞物鏡。
  14. 如請求項10所述之設備，其中該程式化指令進一步根據該載波之該相位的變化顯示表面輪廓測量值。
  15. 一種用於測量一基板之一目標區域之表面輪廓的方法，該方法至少部分地藉由一電腦執行且包含以下步驟： 激勵一光源以發射一測量光束；將該測量光束導向至一干涉儀，該干涉儀具有一測量軸及一參考軸；將該基板之該目標區域沿該測量軸安置，且繞正交地相交該測量軸之一傾斜軸，根據隨測量光束波長變化的一預定傾斜角度遠離法向入射傾斜；記錄該目標區域之一條紋圖案，該條紋圖案由該測量光束及來自該參考軸之一參考光束產生；自該所記錄條紋圖案提取複數個頻率分佈，每一分佈係於實質上正交於該傾斜軸之方向的一方向上取得；及根據該等頻率分佈來計算該目標區域表面之該輪廓的變化。
  16. 如請求項15所述之方法，其進一步包含以下步驟：根據該基板表面之高度的一變化自動地沿該測量軸調整該干涉儀之焦點。
  17. 如請求項15所述之方法，其進一步包含以下步驟：根據該等所計算變化顯示該目標區域表面之該輪廓。
  18. 如請求項15所述之方法，其中計算該輪廓之變化之步驟包含以下步驟：將傅立葉分析應用於該複數個所提取頻率分佈。
  19. 如請求項15所述之方法，其中該目標區域為一第一目標區域，且進一步包含以下步驟：旋轉該基板以使用相同序列之步驟來測量一第二目標區域。
  20. 如請求項15所述之方法，其中該目標區域沿該基板之周邊定位。
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