(57)【要約】半導体ウエハ等の品物の１つ以上の特徴を特性決定するために使用される、縁部特徴測定システムおよび方法。特性決定される特徴は、ウエハの縁部に隣接したレジスト層外側境界、および、要望に応じて、ウエハ縁部に隣接した他のウエハの特徴を含む。ある実施形態において、例えば、半導体ウエハの周縁部の周りでレジストが除去された場合、ウエハの縁部からレジスト層縁部までの相対距離を、画像化システムを介して検出することができる。他の実施形態において、ウエハの中心（または１つ以上のレジスト層の中心）が検出され、また望ましい場合は、ウエハ中心と１つ以上のレジスト層の中心との間の相対オフセットが検出される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ縁部の周りの複数の画像であって、前記各画像は第１の次元および第２の次元を有するピクセルアレイを備える複数の画像を獲得する工程と、
前記各ピクセルアレイを前記第１の次元に圧縮し、前記ピクセルアレイをステッチすることにより、圧縮されたピクセルアレイの縁部マップを生成する工程と、
前記縁部マップを分析して縁部特徴を特定する工程と、
を含む、ウエハ縁部測定方法。
【請求項２】
前記縁部特徴は、第１の縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインであり、
前記方法は、
前記縁部マップを分析して前記ウエハ縁部を特定する工程と、
前記ウエハ縁部に対する前記第１の縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインの相対位置を評価する工程と、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記各ピクセルアレイの前記第１の次元は、前記ウエハ縁部に対し実質的に接線方向である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記各ピクセルアレイは、前記第１の次元にのみ圧縮される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
各ピクセルアレイを前記第１の次元に圧縮する工程は、前記第１の次元にわたりピクセルアレイのそれぞれを平均化する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記縁部マップを表示する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記縁部マップを分析して前記ウエハ縁部を特定する工程と、
前記特定されたウエハ縁部を正規化する工程と、
前記正規化されたウエハ縁部を前記縁部マップに表示する工程と、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
表示された縁部マップの一部をユーザが選択できるように構成されるユーザインターフェースを提供する工程をさらに含み、前記表示された縁部マップの一部を選択することで、前記縁部マップの選択された部分に対応する非圧縮画像が表示される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記縁部マップを分析して縁部特徴を特定する工程は、
前記縁部マップ上で縁部検出を実行して、複数の特徴ピクセルを選択する工程と、
前記複数の特徴ピクセルに対し、正弦線フィッティング操作を実行する工程と、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを測定する方法であって、
ウエハの縁部領域の周りの複数の画像であって、前記各画像は第１の次元および第２の次元を有するピクセルアレイを備える複数の画像を獲得する工程と、
前記第１の次元にわたり各ピクセルアレイを圧縮して、圧縮されたピクセルアレイの縁部マップを生成する工程と、
前記縁部マップをフィルタリングして可能性のある特徴ピクセルを選択する工程と、
前記可能性のある特徴ピクセルに対し、正弦線フィッティング操作を実行して縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを特定する工程と、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記縁部マップをフィルタリングして可能性のある特徴ピクセルを選択する工程は、前記縁部マップを縁部検出器でフィルタリングする工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記縁部検出器は、上限閾値および下限閾値に従い動作し、前記方法は、
圧縮されたピクセルアレイを縁部マップとして表示する工程と、
特定された縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを前記縁部マップ上に表示する工程と、
前記縁部マップ上に表示された前記特定された縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを変更するために、前記上限閾値および前記下限閾値をユーザが選択できるように構成されるユーザインターフェースを提供する工程と、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧縮されたピクセルアレイをフィルタリングして可能性のある特徴ピクセルを選択する工程は、
縁部検出器で前記縁部マップから複数のラインセグメントを特定する工程と、
縁部強度およびセグメント長のうちの少なくとも１つに従い前記ラインセグメントをランク付けする工程と、を含み、
さらに、前記ラインセグメントのランク付けに従い、前記ラインセグメントに前記正弦線フィッティング操作が適用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記縁部マップから、第２の縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを特定する工程、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインと前記第２縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインとの間に、複数の交差点を決定する工程、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
内側縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ライン許容範囲を選択する工程と、
外側縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ライン許容範囲を選択する工程と、
許容範囲外の前記縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインに関連する情報を提供する工程、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
ウエハ縁部の周りの複数の画像を獲得するための画像獲得デバイスと、
前記複数の画像のそれぞれに対する画像データであって、第１の次元および第２の次元を有する該画像データを受信するための画像獲得モジュールと、
圧縮された画像の縁部マップを生成するための縁部マップモジュールと、
前記縁部マップを分析して縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを特定するための画像分析モジュールと、を備え、
前記縁部マップモジュールは、
前記画像をステッチするための画像ステッチングモジュールと、
前記画像を前記第１の次元に圧縮するための画像圧縮モジュール、を備えたことを特徴とする縁部検査システム。
【請求項１８】
前記画像獲得デバイスは、
ウエハを保持するためのステージと、
前記ウエハ縁部に隣接したウエハの頂面を検査するための検査光学部品と、
前記画像獲得デバイスがウエハ縁部の周縁にわたって画像を獲得するように構成され、前記ステージと前記検査光学部品との間の相対回転を誘引するように構成されるアクチュエータと、
を備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記縁部マップを表示するように、また前記縁部マップの一部をユーザが選択できるように構成されるユーザインターフェースモジュールであって、前記縁部マップの一部を選択することで、前記縁部マップの選択された部分に対応する非圧縮画像がユーザに表示される、ユーザインターフェースモジュール、をさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ユーザインターフェースは、前記特定された縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインの描写を前記非圧縮画像上に表示するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の品物の１つ以上の特徴を特性決定するために使用される縁部特徴測定システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数十年にわたり、半導体主導の技術が飛躍的に発達し、我々の社会を革新した。半導体の製造者らは、生産において幅広い改善を行い、最終製品の品質、スピード、および性能の向上をもたらした。しかし、より速く、より信頼性のある、そしてより高い性能の半導体の需要が引き続き存在する。これらの需要を支えるために、より良い検査システムおよび方法が望まれる。
【０００３】
半導体は、ウエハ形式で製造されることが多い。参考までに述べると、ウエハは、典型的には、複数の層で製造され、製造の様々な段階にわたるウエハの整合を目的としてウエハ縁部上に製造されたノッチを含む。半導体ウエハ生産の間、半導体ウエハがその後の処理に従いパターニングされ得るように、ウエハにマスク層またはレジスト層が塗布される。典型的には、ウエハが回転している間に、所望量の液体レジストがウエハの上面に塗布される。ウエハが回転すると、レジスト材料は、ウエハが実質的にレジストの層で被覆されるように、ウエハの中心から半径方向外側に、そして半導体の縁部に向かって広がる。余分な量のレジストは、半導体ウエハの外側縁部上に蓄積し、土手またはビーズを形成する。レジストの「縁部ビーズ」を取り除くために、縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ユニットとして知られる被覆システムを使用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
化学ＥＢＲユニットは、ＥＢＲ液と称される溶媒を半導体ウエハのレジスト上に施すノズルを含む。溶媒は、レジストを溶解または展開し、半導体ウエハの縁部からレジストを容易に除去することができるようにする。光学ＥＢＲユニットでは、半導体ウエハの縁部または縁部付近のレジストが露光される。その後の展開プロセス中、露光されたレジストが除去される。ＥＢＲ除去中にウエハが中心に位置しない場合、残ったレジスト層はウエハに対し中心に位置しない。また、除去されるレジストの量の変動性は、ウエハ縁部からのレジスト縁部の距離の変動に寄与し得る。
【０００５】
例えば、異なるＥＢＲユニットおよび／または複数のＥＢＲプロセスにより、半導体ウエハの縁部または縁部付近の基板層の不均一な積層がもたらされ得る。いずれにしても、ウエハのレジスト層のオフセットの結果、いくつかの望ましくない効果が生じ得る。例えば、不規則または一様でない形態で積層した基板層は、剥離して、半導体ウエハ上への有害な再沈着を生じ得る。再沈着した基板材料は、半導体ウエハを汚染し、ウエハ上に形成される集積回路デバイスに欠陥をもたらす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係るウエハ縁部測定方法は、ウエハ縁部の周りの複数の画像であって、前記各画像は第１の次元および第２の次元を有するピクセルアレイを備える複数の画像を獲得する工程と、前記各ピクセルアレイを前記第１の次元に圧縮し、前記ピクセルアレイをステッチすることにより、圧縮されたピクセルアレイの縁部マップを生成する工程と、前記縁部マップを分析して縁部特徴を特定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを測定する方法は、ウエハの縁部領域の周りの複数の画像であって、前記各画像は第１の次元および第２の次元を有するピクセルアレイを備える複数の画像を獲得する工程と、前記第１の次元にわたり各ピクセルアレイを圧縮して、圧縮されたピクセルアレイの縁部マップを生成する工程と、前記縁部マップをフィルタリングして可能性のある特徴ピクセルを選択する工程と、前記可能性のある特徴ピクセルに対し、正弦線フィッティング操作を実行して縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを特定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る縁部検査システムは、ウエハ縁部の周りの複数の画像を獲得するための画像獲得デバイスと、前記複数の画像のそれぞれに対する画像データであって、第１の次元および第２の次元を有する該画像データを受信するための画像獲得モジュールと、圧縮された画像の縁部マップを生成するための縁部マップモジュールと、前記縁部マップを分析して縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ラインを特定するための画像分析モジュールと、を備える。前記縁部マップモジュールは、前記画像をステッチするための画像ステッチングモジュールと、前記画像を前記第１の次元に圧縮するための画像圧縮モジュール、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
例えば、半導体ウエハの周縁部の周りでレジストが除去された場合、ウエハの縁部からレジスト層縁部までの相対距離を、画像化システムを介して検出することができる。他の実施形態において、ウエハの中心（または１つ以上のレジスト層の中心）が検出され、また望ましい場合は、ウエハ中心と１つ以上のレジスト層の中心との間の相対オフセットが検出される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の原理に従い縁部ビーズが除去された実施形態の半導体ウエハの概略平面図である。
【図２】図１のウエハの線２−２に沿った概略断面図、および本発明の原理に従う実施形態の縁部検査システムの一部の概略図である。
【図３】本発明の原理に従う実施形態の縁部検査システムを示す概略平面図である。
【図４】図１のウエハの一部の概略平面図である。
【図５】本発明の原理に従う、ウエハ画像の概略的な全体図である。
【図６】本発明の原理に従う、画像圧縮後の図５のウエハ画像の概略的な全体図である。
【図７】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図８】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図９】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１０】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１１】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１２】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１３】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１４】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１５】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１６】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１７】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１８】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図１９】本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハの縁部計測／検査の実施形態の特徴を示し説明する。
【図２０】縁部ビーズ除去測定方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図２１】ウエハの縁部の位置を決定するための方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図２２】ウエハの縁部上のノッチの位置を決定するための方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図２３】ウエハの中心の位置を決定するための方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図２４】ウエハ縁部から、ウエハ周縁部の周りの縁部ビーズ除去の位置までの距離を決定するための方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図２４Ａ】ウエハ縁部から、ウエハ周縁部の周りの縁部ビーズ除去の位置までの距離を決定するための方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図２５】複数のレジスト層を有するウエハの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ウエハ縁部の検査および計測は、多くの理由から重要である。例えば、プロセス技術者は、そのプロセスが正しく進行していることを確実とするために、ＥＢＲラインを測定することができなければならない。例えば、ＥＢＲラインは、ウエハの表面にわたりレジストを流すことにより形成される。ウエハの縁部でレジストにより形成されたビーズは、縁部排除ゾーンにわたって除去される。パターニングおよびエッチングの後、レジストが除去され、行われるプロセス（複数を含む）に依存して、ＥＢＲライン（複数を含む）が残される。ウエハおよびウエハ縁部の形状に関係付けて、これらのラインを測定することにより、当該プロセス技術者は、例えばその加工プロセスが適切に稼動していることを確実とすることができる。
【００１２】
このように、概括的には、本発明の原理に従う縁部特徴測定システムおよび方法は、ウエハの縁部に隣接したレジスト層外側境界、および、要望に応じて、ウエハ縁部に隣接した他のウエハの特徴を特性決定するために使用される。ある実施形態は、例えば、ウエハの周縁部の周りでレジストが除去された場合、半導体ウエハの縁部からレジスト層縁部までの相対距離を検出する工程を含む。参考までに述べると、本明細書において、レジスト縁部は「ＥＢＲライン」と称されるが、本発明の原理は、これに限定されないが、縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）プロセスを含む、様々なウエハ加工プロセスを介して形成されるレジスト縁部に適合することを理解されたい。ある実施形態において、ウエハ縁部、ウエハノッチまたは平坦部、および１つ以上のＥＢＲライン等の複数の縁部特徴の位置が特定される。方法はまた、ウエハおよび／または１つ以上のレジスト層の中心を検出し、また望ましい場合は、ウエハ中心と１つ以上のレジスト層の中心との間の相対オフセットを検出する工程を含む。
【００１３】
以下の説明の理解の一助となるように、いくつかの実施形態の縁部特徴測定システムおよび方法は、例えば、回転ステージの中心から半径方向にオフセットして位置するデジタル検査カメラにより、ウエハの縁部の周りの一連のデジタル画像を獲得する工程を含むことに言及しておく。ある実施形態において、ウエハの外側全周縁部が、連続的および／または段階的に画像化される。任意選択で、ウエハノッチの位置、ウエハ中心、レジスト層中心、ＥＢＲラインの位置、ウエハ縁部の位置、および他の特徴が、そのような画像データから抽出される。
【００１４】
例えば、任意選択で、ウエハ中心、レジスト層中心、検査カメラ座標系、および／またはウエハノッチの相対位置が決定される。以下により詳細に説明するように、様々な特徴をより良く評価するために、ウエハ縁部の画像は圧縮され累積的に評価される。ある実施形態において、そのような圧縮を使用して、ウエハの縁部から、レジストが除去されたＥＢＲラインまでの距離が、ウエハの全周縁部の周りで評価される。上に示唆したように、ウエハ上には、いかなる数のレジスト層も存在し得、各レジスト層は縁部ビーズ除去され、ＥＢＲラインを画定する。したがって、該当する場合には、ある実施形態において、対象となる複数のＥＢＲラインが特定または追跡される。
【００１５】
さらに、計算されたウエハ中心の位置等の、ウエハ縁部の画像化により得られる情報は、関連した検査プロセスおよびシステムにおいて使用することができることが企図される。例えば、ウエハの欠陥を報告および分析するために、または、ウエハ縁部（「正常縁部」）の輪郭もしくは側面を画像化して、通常縁部を追跡し、またカメラをウエハの正常縁部からの適切な焦点距離を維持できるように、検査カメラを位置づけすることをすることを可能にするため、ウエハ中心の位置を使用することができる。このように、ある実施形態において、ＥＢＲ検査システムおよび方法で収集される情報は、より大規模でより詳細なウエハ特性決定システムまたは検査方法の一部として使用される。
【００１６】
図を参照すると、図１は、半導体ウエハ５０の平面図を示す。ウエハ５０は、縁部領域１００を画定し、ウエハ縁部１０２、ウエハ中心１０４、ウエハノッチ１０６、レジスト層１０８、レジストが除去されたウエハ領域１１０、レジスト中心１１２、レジスト縁部１１４、ウエハ縁部１０２とレジスト縁部１１４との間の距離１１６、レジストが存在するべきであるが除去されているウエハ領域１１８、および、除去されているべきレジストが存在するウエハ領域１２０を含む。
【００１７】
図１は、ウエハ中心１０４からオフセットしたレジスト中心１１２を示す。この不一致は、多くの場合、レジスト１０８の形成および／またはレジスト１０８の一部の除去の間の操作者によるエラーまたは機械的エラーによるものである。以前に示唆したように、加工中のウエハ５０の回転中心の位置は、ウエハ中心１０４に対するレジスト１０８の位置に影響する。例えば、ある実施形態において、様々な自動加工ステップ中、ウエハ５０はチャック（図示せず）に固定される。しかし、自動操作または他のエラーに起因して、回転中心は、時折ウエハ中心１０４からずれる。回転中心がウエハ中心１０４と整合しない場合、レジスト層１０８等のレジスト層は、ウエハ５０に対し偏心して位置する。
【００１８】
図１は、２つの中心１０４、１１２間の不整合が容易に認識されるように、ウエハ中心１０４からのオフセットが誇張されたレジスト中心１１２を示している。しかし実際には、中心１０４、１１２間の不整合（すなわち、望ましい整合からのずれ）は、多くの場合、人間の肉眼で認めることは困難であることに留意されたい。これを考慮して、ウエハ縁部１０２とレジスト縁部１１４との間の距離１１６は、ウエハ５０の周縁部の周りで一貫しないことにも留意されたい。また、レジストを含むべきであるのに含んでいないウエハ領域１１８等の欠陥領域もまた、ウエハ加工中に生じ得ることにも留意されたい。例えば、いくつかの製造プロセスにおいて、様々な加工または処理が一貫性を欠くことを含む多くの原因に起因して、レジスト１０８はウエハ領域１１８で除去される。ある実施形態において、ウエハ領域１１８等の欠陥領域または潜在的欠陥領域も、縁部検査プロセス中に特定される。同様に、レジストを含むべきではないのに含んでいるウエハ領域１２０が、任意選択で特定される。参考までに述べると、ウエハ領域１２０は、例えば、加工エラーまたは処理上が一貫性を欠くことの産物として生成され得る。
【００１９】
図２は、図１に示される線２−２に沿った縁部領域１００の拡大図である。縁部領域１００は、レジスト縁部１１４、レジスト１０８を実質的に含まない露出頂部領域１３０、ウエハ縁部１０２、および、同じく任意選択で実質的にレジスト１０８等のレジスト層を含まないウエハ底部領域１３４を含む。ウエハ縁部１０２は、頂部ベベル１３６、ウエハ縁部垂直部１３８、および底部ベベル１４０を画定する。
【００２０】
図３は、本発明の原理に従う縁部検査システム１５０の概略図である。縁部検査システム１５０は、頂部縁部センサ１５２、底部縁部センサ１５４、垂直縁部センサ１５６、コントローラ１５８、基部１６０、およびステージアセンブリ１６２を含む。頂部縁部センサ１５２はカメラ１６４を含み、垂直縁部センサ１５６はカメラ１６６を含み、底部縁部センサ１５４はカメラ１６８を含む。ステージアセンブリ１６２は、モータ１７０、エンコーダ１７２、および支持プレート１７４を含む。モータ１７０はエンコーダ１７２および支持プレート１７４に連結され、モータ１７０が支持プレート１７４を回転するように構成される。エンコーダ１７２は、モータ１７０の位置を制御するための計数を提供する。支持プレート１７４は、ウエハ５０の回転および画像化の間ウエハ５０を支持する。コントローラ１５８は、通信リンク１７６を介して頂部縁部センサ１５２に、通信リンク１７８を介して垂直縁部センサ１５６に、通信リンク１８０を介して底部縁部センサ１５４に、そして通信リンク１８２を介してステージング１３０に、電気的に連結される。コントローラ１５８は、縁部領域１００の検査のために、頂部縁部センサ１５２、垂直縁部センサ１５６、底部縁部センサ１５４、およびステージアセンブリ１６２を、通信リンク１７６、１７８、１８０、および１８２を介して制御する。
【００２１】
ある実施形態において、縁部領域１００は、縁部検査システム１５０により、頂部、垂直部、および底部の方向から検査されるが、他の検査方向／角度もまた企図される。概括的には、縁部検査システム１５０は、頂部縁部センサ１５２を介して縁部領域１００（図２）の頂部の縁部検査を、底部縁部センサ１５４を介してウエハ５０の縁部領域１００の底部の縁部検査を、そして垂直縁部センサ１５６を介して縁部領域１００の垂直部の縁部検査を実行する。縁部検査システム１５０は、レジスト縁部１１４、露出頂部領域１４４、およびウエハ縁部１０２を含むウエハ５０の縁部領域１００に沿って検査および／または測定する。ある実施形態において、縁部検査システムはまた、ウエハ縁部１０２の頂部ベベル１３６、ウエハ縁部垂直部１３８、および底部ベベル１４０も検査および／または測定する。
【００２２】
図２を参照すると、縁部頂部センサ１５２は検査領域１８４を有し、縁部垂直センサ１５６は検査領域１８６を有し、縁部底部センサ１５４は検査領域１８８を有する。したがって、ある実施形態において、縁部検査システム１５０は、要望に応じて、レジスト１０８、レジスト縁部１１４、露出頂部領域１３０、頂部ベベル１３６、縁部垂直部１３８、底部ベベル１４０、およびウエハ底部領域１３４を含む、ウエハ１２２の縁部領域１００に沿って検査および／または測定する。ある実施形態において、ウエハ５０の周縁部の周りのレジスト縁部１１４の位置を評価するため等、ウエハの特徴を検査するために暗視野および／または明視野光が使用される
【００２３】
図４−１９を参照すると、本発明の原理に従う縁部検査のいくつかの実施形態は、各画像が第１の次元Ｘおよび第２の次元Ｙを有するピクセルアレイ１９０である、ウエハ縁部領域１００の周りの複数の画像を獲得する工程、各ピクセルアレイ１９０を第１の次元Ｘに圧縮する工程、圧縮されたピクセルアレイ１９０を縁部マップにステッチする工程、ならびに、縁部マップを分析して、レジスト縁部１０８およびウエハ縁部１０２等の１つ以上の縁部特徴を特定する工程を含む。
【００２４】
図４は、縁部検査システム１５０による縁部領域１００の周りの画像の獲得中のウエハ５０の一部を示す。特に、頂部縁部センサ１５２は、縁部領域１００の周りの画像を獲得するように、ウエハ６０が例えば回転方向Ｒに回転している状態で縁部領域１００の周りを測定する。ある実施形態において、画像は、縁部領域１００の全体に関して取得される。望ましい場合は、以下により詳細に説明するように、縁部領域１００が完全に網羅されるのを確実とする、またはより高い解像度のために獲得される画像情報の量を増やすのに役立つために、重複して画像が取得されるが、重複していない画像、分離した画像、およびそれらの組合せもまた企図される。
【００２５】
一実施形態において、２００ｍｍ倍率構成において、ウエハ５０の周り３６０°を確実に網羅するために１２８のデジタル画像が確保される。しかし、検査されているウエハ５０の周縁部全体の周りの画像、またはより高い解像度の縁部マップを確保するために、頂部縁部検査カメラ１５２は、任意選択で、例えば３６０フレームまで、またはそれ以上等、要望に応じてより多くのフレームまたはより少ないフレームを獲得する。ある実施形態において、頂部縁部検査カメラ１５２は、７マイクロメートルまでの解像度を有する。縁部領域１００を完全に画像化するために、より高い倍率には追加の画像が必要であり、一方より低い倍率には必要な画像がより少ないことに留意されたい。したがって、他の倍率および画像数の組合せが企図される。
【００２６】
図５は、頂部縁部センサ１５２により取得された検査領域１８４からの画像データに対応するピクセルアレイ１９０の全体を示す。ある実施形態において、ウエハ５０の底部を画像化し特性決定するために、底部縁部センサ１５６を使用して同様のデータ／プロセスが用いられる。いずれにしても、ピクセルアレイ１９０は、例えば、ウエハ縁部１０２、頂部ベベル１３６、およびレジスト縁部１１４の位置に関連する輝度データを任意選択で含む。ピクセルアレイ１９０は、第１の次元Ｘおよび第２の次元Ｙを画定する。図示されるように、次元Ｘはウエハ５０に対し、特にウエハ縁部１０２に対し実質的に接線方向であり、次元Ｙは、ウエハ５０に対し実質的に半径方向に一致するが、ピクセルアレイ１９０の他の配向も企図される。ピクセルアレイ１９０は、グレイスケールの輝度情報を含むが、他の種類の情報、例えば色情報等も、ある実施形態において企図される。画像獲得中に複数のピクセルアレイ１９０が得られ、ピクセルアレイ１９０の各ピクセルは輝度値を有する。後述するように、複数のピクセルアレイ１９０を適正に整合させて縁部領域１００の画像マップを形成するために、ピクセルアレイ１９０のそれぞれは、圧縮前または圧縮後に連続的に互いにステッチされる。
【００２７】
一実施形態において、各デジタル画像は、画像マップとしても説明されるピクセルアレイ１９０に対応し、第１の次元Ｘにわたり１，６００の水平ピクセル、および第２の次元Ｙにわたり１，２００の垂直ピクセルを有する。しかし、他のピクセルアレイも企図され、例えば、ピクセルアレイ１９０は、任意選択で、第１の次元Ｘにわたり１，９２０ピクセル、第２の次元Ｙにわたり１，０７８ピクセルである。ある実施形態において、１，６００×１，２００アレイが２００ｍｍ画像倍率構成に対応する。しかし、３００ｍｍ構成等のより高い倍率が使用される場合、ウエハ５０の周縁部の周りの縁部領域１００を完全に画像化するためには、より多くのデジタル画像が必要である。同様に、１００ｍｍ等のより低い倍率が使用される場合、ウエハ５０の周縁部の周りの縁部領域１００を完全に画像化するために必要なデジタル画像はより少ない。
【００２８】
ある実施形態において、ウエハ５０の周縁部の周りの１つまたは２つの完全な経路は、実質的に連続的および／または段階的に収集されるデータにより完成する。２つの経路のある実施形態において、第１の経路は明視野データであり、第２の経路は暗視野データである。望ましい場合は、ウエハ１０６は、画像獲得の開始時および終了時にある程度重複を確保し、および／または所望量の画像情報を確保するのを助けるために、例えば１．１回転、２．１回転、または要望に応じて他の回転数等、１回転より多く、または２回転より多く回転される。
【００２９】
図６は、第１の次元Ｘにわたりピクセルアレイ１９０を圧縮することにより生成される圧縮画像１９２の全体図である。ある実施形態において、圧縮は、第１の次元Ｘにおいてのみ達成され、第２の次元Ｙでは圧縮されない。第１の次元Ｘにわたる圧縮は、様々な方法を介して達成される。ある実施形態において、ピクセルアレイ１９０に対応する輝度値を第１の次元Ｘにわたり平均することによりピクセルアレイ１９０が圧縮され、第２の次元Ｙにおけるピクセル輝度値の単一カラムが生成される。しかし、ある実施形態においては、ピクセルアレイ１９０は、ピクセルのより多くのカラムに圧縮されることが企図される。いずれにしても、第１の次元Ｘにわたる圧縮を介して、輝度の異常、輝度の不規則な変動、ウエハのパターニングにより誘引される輝度の変動、および他の望ましくない画像データ効果を低減することができる。
【００３０】
したがって、ある実施形態において、各画像はピクセル行平均することによって、すなわち第１の次元Ｘにわたって圧縮され、第２の次元Ｙにおいては完全な深度を有するが、第１の次元Ｘにおいては１ピクセルのみの幅を有する、多くの画像を得ることができる。このようにして、第１の次元にわたる変動（不規則な画像変動またはウエハのパターニング等）を低減し、第１の次元Ｘに沿って実質的に延在する規則的特徴を強調することができる。したがって、例えばノイズおよび／または望ましくない縁部の抑制を行うために、第１の次元Ｘに沿った画像圧縮が使用される。
【００３１】
本発明の原理に従う、画像圧縮およびウエハ縁部計測／検査の様々な追加の特徴を、図７−１９に示し説明する。概括的には、画像圧縮は、ウエハのパターニングに関する情報、画像データの不規則な変動、または他の望ましくない画像情報の除去または低減に役立つ。さもないと、そのようなパターンまたは他の不規則な変動は、レジスト縁部１１４および他のＥＢＲライン、ならびに他の縁部特徴の検出に困難をもたらす。ある実施形態において、画像の獲得および圧縮の後、例えばステッチング操作により画像が連結され、圧縮画像の画像マップ、縁部マップ、またはＥＢＲマップとしても説明される単一の合成画像となる。
【００３２】
図７および８を参照すると、ある実施形態において、ウエハ縁部１０２および頂部縁部ベベル１３６は合成画像に位置し、合成画像の検出されたウエハ縁部１０２が直線として表示され得るように、合成画像は検出されたウエハ縁部１０２に基づき正規化される。必要な場合は、ある実施形態において合成画像における不連続点として現れるウエハノッチ１０６もしくは平坦部を、画像が円形の連続的物体、すなわちウエハ５０であるため、合成画像の１つの側に、あるいは、反対側に、縁部をシフトさせることにより合成画像の中心に位置付けることができる。
【００３３】
ある実施形態において、縁部検出アルゴリズム／方法を実行してＥＢＲラインの位置を特定する。ある実施形態において、Ｃａｎｎｙ縁部検出器およびＳｏｂｅｌ縁部検出器が適用される。開始ピクセル特性および縁部閾値条件（ある場合にはコントラスト）に基づき、選択された縁部閾値条件に適合する場合はピクセルをセグメントをなす群に加えることにより、ラインセグメントが「成長」する。ある実施形態において、ユーザは、特定のセグメントをなす群を無視または強調するために、上方および下方縁部傾斜閾値、縁部強度（例えば、平均ラインセグメント縁部傾斜）閾値、および／またはセグメントサイズ閾値を調節することができる。したがって、ある実施形態において、特定のサイズ／縁部強度／傾斜のセグメントのみがその後のステップで処理される。
【００３４】
ある実施形態において、ＥＢＲラインおよび／またはノイズを示すことができ、また縁部フィッティングの前またはその間に不良セグメントが切り捨てられることを可能にし得るセグメントのプロファイルを決定するために、断面にわたるセグメント強度が分析される。第１のセグメントが選択され、それに曲線がフィッティングされる。ある実施形態において、ＥＢＲラインは正弦線により良好に表される。そのため、セグメントにフィッティングするために正弦曲線が選択される。しかし、他の種類の曲線または直線もこのフィッティングプロセスに選択することができる。
【００３５】
ある実施形態において、第１のフィッティング曲線に良好にフィットするか確認するために、後のセグメントが特定されて第１の曲線フィッティングからのセグメント距離（平均値、中央値、および／または絶対値）が計算される。後のセグメントが良好にフィットする場合、そのセグメントは第１のセグメントと連結され、その後の曲線がフィッティングされる。このプロセスは、ＥＢＲラインが特性決定されるまで反復して継続される。形成されているＥＢＲラインからセグメントが遠すぎる場合（他の閾値レベルにより決定される）は、選択されたセグメントに対し新たな曲線をフィッティングすることができ、このプロセスは、所望数のセグメントまたは画像フレームが表されるまで、例えば、実質的にすべての画像フレームがフィッティングされた曲線に含まれるまで継続される。
【００３６】
図１９を参照すると、２つの交差するＥＢＲラインが示されている。ある実施形態において、６つのラインセグメントＡ−Ｆが特定され、ラインセグメントＡ−Ｃがマージされ、またセグメントＤ−Ｆがマージされて、６つのラインセグメントＡ−Ｆに従い２つの最適な正弦フィッティングが得られる。図１９に示されるような交差がある場合は、ある実施形態において、レジスト「重複」の評価、測定、またはその他の特性決定が行われる。
【００３７】
ある実施形態において、生成されたＥＢＲラインの１つに統合され得る、または統合され得ない残余セグメントが存在する。１つ以上の曲線がフィッティングされたら、例えば、最も完全に特性決定された、または他の様式で選択された特定の強度、関連性の、ユーザにより選択される曲線フィッティングへの近似を考慮して、例えばより許容度の大きい長さまたは縁部強度要件に従いラインセグメントを再評価することにより、フィッティングされないライン、境界ライン、および／またはフィッティングされたラインのセグメントが検討されて１つ以上のフィッティングされた曲線に統合される。
【００３８】
ＥＢＲラインが生成されたら、検査されているウエハの様々なメトリクス／特性が計算される。例えば、そのようなメトリクス／特性には、ＥＢＲラインにより形成される周囲の形状、ウエハの中心／重心からの、ＥＢＲラインにより画定される形状の中心／重心のオフセット（Ｒ，ＴＨＥＴＡ座標および／またはＤＥＬＴＡＸ，ＤＥＬＴＡＹ座標）、ＥＢＲラインの位置が指定のまたは他の許容範囲内にあるか、ＥＢＲラインにより画定されるレジストまたはパターニング領域の重心から、対象のＥＢＲラインまでの最短距離および最長距離等の周囲情報、生成可能なＥＢＲラインの粗さまたは平滑さの程度を表す粗度測定値または標準偏差の数値、決定できる周囲ＥＢＲラインの基本的形状（例えば、円形、楕円形等）、複数のＥＢＲラインの「十字」または交差、平均ベベル幅、ベベル幅標準偏差、およびその他が含まれる。
【００３９】
ある実施形態において、圧縮されたＥＢＲ画像から「黄金ＥＢＲ」画像モデルが形成される。統計的に有意な数のウエハが検査されてその画像が圧縮された後、圧縮画像が組み合わされて統計モデルとなる。そのモデルに照らしてその後の圧縮画像が分析される。画像減算が行われ、「黄金ＥＢＲ」画像と検査画像との間の残った「差異」、例えば「差異画像」が分析される。上述のＥＢＲ情報を得るために、任意選択で合否分析が続くか、または縁部検出アルゴリズムが実行される。例えば、欠陥ＥＢＲラインまたは「黄金ＥＢＲ」画像標準から十分異なる他の特徴のために、差異画像等によって差異が分析される。
【００４０】
図２０−２５を参照すると、縁部およびウエハの特徴の同定、測定、またはその他の特性決定の関連した方法が示されている。それらの実施形態は、前述の実施形態と重ねて読まれるべきであり、必要に応じて実施形態間で特徴が交換または追加されることを理解されたい。
【００４１】
上記に留意し、図２０は、縁部ビーズ除去測定方法２００を示すフローチャートである。２０２において、ウエハ５０のウエハ縁部１０２が、一連の獲得されたデジタル画像のそれぞれにおいて決定される。２０４において、ウエハ縁部１０２上のノッチ１０４が決定される。２０６において、ウエハ中心１０４の位置が決定される。２０８において、ウエハ５０の周縁部の周りでの、ウエハ縁部１０２からレジスト縁部１１４までのＥＢＲ距離１１６が決定される。方法ステップ２０２−２０８のそれぞれを、図２１−２４を参照してさらに説明する。
【００４２】
図２１は、図２０のステップ２０２を示すフローチャートであり、一連の獲得されたデジタル画像のそれぞれにおいて、ウエハ５０のウエハ縁部１０２が決定される。２２０において、検査されているウエハ領域１００の１組のデジタル画像が獲得される。縁部領域１００でのウエハ５０の全周縁部の周りの画像データを獲得するために、頂部縁部検査センサ１５２を利用することができる。ある実施形態において、頂部縁部検査センサ１５２は、７マイクロメートルまでの解像度を有する。頂部縁部検査センサ１５２は、縁部領域１００でのウエハ５０の全周縁部の周りの画像を確保するために、例えば最大３６０フレーム以上等、数多くのフレームを獲得する。
【００４３】
２２２において、第１のデジタル画像またはフレーム上で、垂直投影が行われる。１，６００水平ピクセルおよび１，２００垂直ピクセルのアレイを利用して、１，６００画素を有するアレイが生成される。１，６００画素すべてからの情報が加算されて平均投影が決定され、それにより垂直投影が生成される。２２４において、Ｃａｎｎｙ型縁部検出、またはＬＯＧルーチン等の他の許容される縁部検出ルーチン／フィルタが使用され、垂直画像投影における最大画像勾配が検出される。２２６で、縁部検出フィルタの出力のピーク検出から最大画像勾配の位置が検出されると、ウエハ縁部追跡ルーチンが構成される。
【００４４】
２２８において、ウエハ縁部追跡ルーチンが、サブセットに処理されている画像のそれぞれの行で、検出されたピークの背後または後の任意の数のピクセル、およびピークの前方または前の任意の数のピクセルを特定およびクラスター化する。２３０において、処理のために、ピクセルのサブセットがベイヤーカラー画像からグリーンカラーパレットに変換される。２３２において、Ｃａｎｎｙ型縁部検出器、または他の許容される縁部検出ルーチン／フィルタが使用され、ピクセルのライン関心領域（ＲＯＩ）における最大勾配が検出される。２３４において、収集されたそれぞれのデジタル画像またはフレームにおけるピクセルのそれぞれの行に対し、追跡プロセスが継続される。２３６において、検出された最後のウエハ縁部の位置が、新たなプロセスラインＲＯＩにおける中心位置のために使用される。
【００４５】
ウエハノッチを検出するプロセス（図２０のステップ２０４）が図２２により詳細に示される。図２２に示されるように、２４０において、勾配ベクトルの方向が各ピクセルの場所で測定される。２４２において、２つの所定範囲のうちの１つにおける勾配ベクトルを有するピクセルを含有するデジタル画像が特定される。２４４において、２つの所定の領域のそれぞれに対して、ピクセルの位置（ｘ，ｙ）が直線の式ｙ＝ｍｘ＋ｂにフィッティングされる。直線の式を不適切に偏らせるノイズまたは不一致を消去または除去するために、反復ルーチンが利用される。２４６において、２つの定義された領域のそれぞれに対し、高ノイズの点がラインフィッティングの式から除去される。２４８において、ウエハノッチの位置である２つのラインの交差点が検出される。
【００４６】
ウエハ中心の位置を決定するプロセス（図２０のステップ２０６）が図２３により詳細に示されている。２６０において、縁部位置のサンプル点が決定される。２６２において、縁部位置のサンプル点が、高速フーリエ変換ルーチンを介して分析される。ステップ２６４において、高速フーリエ変換ルーチンの高調波の大きさおよび位相角が分析され、それによりウエハ中心の位置が決定される。
【００４７】
ウエハ縁部、ウエハノッチ、およびウエハ中心が特定されたら、レジストラインまたはＥＢＲラインの測定が決定される（図２０のステップ２０８）。この決定は、図２４により詳細に示される。ＥＢＲ位置の測定では、２７０において、ウエハ縁部および目的ＥＢＲラインをＥＢＲ検索許容範囲とともに使用することにより処理ＲＯＩが画定される。ＥＢＲラインを検出するための方法は２７２に続き、ここでそれぞれの収集されたデジタル画像またはフレームにおけるプロセス領域ＲＯＩが、処理のためにベイヤーカラー画像からグリーンカラーパレットに変換される。２７４において、ステップ２２２を参照して説明した垂直画像と同様に、垂直画像投影が処理ＲＯＩにおいて行われる。２７６において、垂直投影に対し、Ｃａｎｎｙ型または他の許容される縁部検出ルーチン／フィルタが実行される。２７８において、指定された範囲にあるフィルタ出力のピークが、そのデジタル画像またはフレームの縁部ヒストグラムに保存される。一般に、縁部ヒストグラムは所定の閾値に関連して縁部位置を決定するカウンタである。ヒストグラムの真の縁部は、最も多い計数を有する位置である。
【００４８】
ステップ２８０において、すべての画像またはフレームが処理された後、各フレームの縁部ヒストグラムが使用され、各画像またはフレームの縁部ヒストグラムを加算することにより完全なウエハ縁部ヒストグラムを形成する。２８２において、ウエハ縁部ヒストグラムがフィルタリングされ、制御ループが、次のデジタル画像またはフレーム上の第１のＥＢＲ縁部のための目標位置として開始するために選択される、所与の閾値を超える目標ＥＢＲ位置に最も近い値を決定する。換言すると、デジタル画像上で前に特定された縁部位置と、次のデジタル画像上の第１の縁部との間の差が、分割または二分され、それにより真の縁部位置へ絞り込む。２８４において、目標ＥＢＲ値が各画像またはフレームのＥＢＲ縁部ヒストグラムと比較される。２８６において、画像またはフレームのＥＢＲ縁部ヒストグラムにおける最も近い値が、そのフレームのＥＢＲ縁部位置として選択される。２８８において、目標ＥＢＲ縁部位置と検出ＥＢＲ縁部位置との間の差異に定数を乗じる。２９０において、乗じられた差異の値は、それまでの目標ＥＢＲ縁部位置に加えられ、次の画像またはフレームに対する新たな目標ＥＢＲ縁部位置が得られ、これはゲインのみによる単純なサーボ制御ループを介して行われる。２９２において、すべてのデジタル画像またはフレームが処理されるまで上記プロセスが繰り返される。
【００４９】
ステップ２９４において、デジタル画像またはフレームのＥＢＲ縁部位置が検出された後、各ＥＢＲラインの粗度を画像またはフレームＥＢＲ値から測定することができる、精緻化ステップを実行することができる。
【００５０】
上記手順における変形例は、Ｃａｎｎｙ型縁部検出器または他の許容される縁部検出ルーチン／フィルタでグリーンバッファデータをフィルタリングすることである。検出器／フィルタの出力が閾値化される。次いで閾値化データの投影を利用することができる。これは、ＥＢＲラインが有効かどうかを観察するための、ＥＢＲラインにおける縁部ピクセルの数の計数を可能にする。
【００５１】
上記プロセスが完了したら、次いでウエハの合否判定を行うためにＥＢＲ位置のデータが既知のプロセス許容範囲と比較される。不合格のウエハは、除去されて再加工され、加工製造コストを削減することができる。
【００５２】
図２５は、複数のレジスト層を有するウエハ３００の平面図である。ウエハ３００は、ウエハ縁部３０１、ウエハノッチ３０４、レジスト層３０６および３０７、レジストが除去されたウエハ領域３０８、層３０６のレジスト縁部３０９、レジスト層３０７のレジスト縁部３１１、レジスト層３０６の縁部ビーズ除去距離３１２、ならびにレジスト層３０７の縁部ビーズ除去距離３１３を含む。ウエハ３００の加工中、複数のレジスト層がウエハ３００上に展開され得る。そのような場合、ウエハ３００の周縁部の周りの多くのＥＢＲラインを決定することが重要な場合があり、各ＥＢＲラインは特定のレジスト層と関連する。示され説明されたプロセスステップの方法は、対象となる各ＥＢＲラインに関する個別の情報を収集するために利用することができる。したがって、レジストが存在するべきであるが除去されているウエハ領域１１８、または除去されているべきレジストが存在するウエハ領域１２０等の、すべての欠陥または望ましくない仕様からのずれを、その欠陥の原因となるレジスト層がどれであれ、特定することができる。示され説明されたプロセスまたは方法ステップを繰り返すことにより、単一のウエハに対して別個の異なるＥＢＲラインファイルを蓄積することができる。
【００５３】
上述の説明において、簡潔性、明確性、および理解のために、ある特定の用語が使用されてきたが、そのような用語は説明目的で使用され、広義に解釈されることを意図しているため、そこから従来技術の要件を超える不要な制限は暗示されない。さらに、本発明の説明および図示は一例であり、本発明の範囲は、図示または説明された厳密な詳細に限定されない。
【００５４】
本発明の特徴、発見、および原理、それが構築され使用される様式、構築の特性、および、有利で新しい、そして有用な得られる結果を説明してきたが、新しく有用な構造、デバイス、要素、配置、部分および組合せは、添付の請求項に記載される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
例えば、半導体の生産において幅広い改善を行い、最終製品の品質、スピード、および性能の向上をもたらし、より速く、より信頼性のある、そしてより高い性能の半導体の需要を支えるための検査システムおよび方法として利用される。
【符号の説明】
【００５６】
５０  半導体ウエハ
１００  縁部領域
１０２  ウエハ縁部
１０４  ウエハ中心
１０６  ウエハノッチ
１０８  レジスト層
１１０，１１８，１２０  ウエハ領域
１１４  レジスト縁部
１５０  縁部検査システム
１５２，１５４，１５６  センサ
１５８  コントローラ
１６０  基部
１７６，１７８，１８０，１８２  通信リンク
【図１】
2009544157.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009544157.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２４Ａ】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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2009544157.tif 000029
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