(57)【要約】ウエハ表面上の欠陥を検出する（図１０の工程３０２）ための縁部検査方法（図１０）は、このウエハの周縁を捕捉するデジタル画像のセットを獲得する工程を包含する。この周縁の周りのウエハの縁部が決定される。各デジタル画像は、複数の水平バンドに分割される（図１０の工程３０６）。このウエハの周縁の周りの隣接する縁部クラスター（図１０の工程３１４）が、縁部ピクセルビンに合わせられる。これらの縁部ピクセルビンは、縁部クラスター分析を介して分析され（図１０の工程３１６）、欠陥を同定する。これらの縁部ピクセルビンはまた、ブロブ分析（図２０の工程３１８）を介して分析されて、欠陥を決定する。
2007536723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ縁部の垂直表面上の欠陥を検出するための縁部検査方法であって、該方法は、以下：
該ウエハの周縁を捕捉するデジタル画像のセットを獲得する工程；
該ウエハの周縁の周りの、該ウエハの縁部を決定する工程；
各デジタル画像を、複数の水平バンドに分割する工程；
該ウエハの周縁の周りの隣接する縁部クラスターを、縁部ピクセルビンに合わせる工程；
該縁部ピクセルビンを、縁部クラスター分析を介して分析して、欠陥を同定する工程；および
該縁部ピクセルビンを、ブロブ分析を介して分析して、欠陥を同定する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記複数の分割された水平バンドの各々について、欠陥の統計学的モデルを構築する工程、
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウエハ縁部の垂直表面上の欠陥を検出するための縁部検査方法であって、該方法は、以下：
該ウエハの周縁を捕捉するデジタル画像のセットを獲得する工程；
該ウエハの周縁の周りの、該ウエハの縁部を決定する工程；
各デジタル画像を、複数の水平バンドに分割する工程；
該ウエハの周縁の周りの隣接する縁部クラスターを、縁部ピクセルビンに合わせる工程；および
該縁部ピクセルビンを、縁部クラスター分析を介して分析して、欠陥を同定する工程、
を包含する、方法。
【請求項４】
ウエハ縁部の垂直表面上の欠陥を検出するための縁部検査方法であって、該方法は、以下：
該ウエハの周縁を捕捉するデジタル画像のセットを獲得する工程；
該ウエハの周縁の周りの、該ウエハの縁部を決定する工程；
各デジタル画像を、複数の水平バンドに分割する工程；
該ウエハの周縁の周りの隣接する縁部クラスターを、縁部ピクセルビンに合わせる工程；および
該縁部ピクセルビンを、ブロブ分析を介して分析して、欠陥を同定する工程、
を包含する、方法。
【請求項５】
半導体検査工具であって、以下：
ウエハの頂縁部の画像を得るための、縁部頂部カメラ；
該ウエハの垂直縁部の画像を得るための、縁部垂直カメラ；ならびに
コントローラであって、該ウエハの頂縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を受信し、そして該ウエハの頂縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を、ウエハ縁部欠陥について分析するための、コントローラ、
を備える、半導体検査工具。
【請求項６】
前記ウエハの底縁部の画像を得るための縁部底部カメラであって、前記コントローラが、該ウエハの頂縁部の画像、該ウエハの垂直縁部の画像、および該ウエハの底縁部の画像を受信するように、そして該ウエハの頂縁部の画像、該ウエハの垂直縁部の画像、および該ウエハの底端部の画像を、ウエハ縁部欠陥について分析するように適合されている、縁部底部カメラ、
をさらに備える、請求項５に記載の半導体検査工具。
【請求項７】
半導体検査工具であって、以下：
ウエハの底縁部の画像を得るための、縁部底部カメラ；
該ウエハの垂直縁部の画像を得るための、縁部垂直カメラ；ならびに
コントローラであって、該ウエハの底縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を受信し、そして該ウエハの底縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を、ウエハ縁部欠陥について分析するための、コントローラ、
を備える、半導体検査工具。
【請求項８】
半導体検査工具であって、以下：
ウエハを支持し、そして回転させるための、ステージ；
ウエハの頂縁部の画像を得るための、縁部頂部センサ；
該ウエハの垂直縁部の画像を得るための、縁部垂直センサ；ならびに
コントローラであって、該ウエハの頂縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を受信し、そして該ウエハの頂縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を、ウエハ縁部欠陥について分析するための、コントローラ、
を備える、半導体検査工具。
【請求項９】
半導体ウエハの縁部を検査するための方法であって、該方法は、以下：
ウエハを回転させる工程；
該ウエハが回転する際に、ウエハの頂縁部の画像を、縁部頂部カメラを用いて、該ウエハの周縁の周りの複数の位置において得る工程；
該ウエハが回転する際に、該ウエハの垂直縁部の画像を、縁部垂直カメラを用いて、該ウエハの周縁の周りの複数の位置において得る工程；ならびに
該ウエハの頂縁部の画像および該ウエハの垂直縁部の画像を、ウエハ縁部欠陥について分析する工程、
を包含する、方法。
【請求項１０】
半導体ウエハの縁部を検査するための方法であって、該方法は、以下：
ウエハを、半導体ウエハ検査システム内に配置する工程；
該ウエハの頂縁部に、明視野照射を作動させる工程；
該ウエハの第一の回転の間に該ウエハの頂縁部の画像を得る工程；
該第一の回転の間の該ウエハの頂縁部の画像を分析し、そして該分析の結果を使用して、縁部垂直カメラの焦点を合わせる工程；
該明視野照射の作動を止める工程；
該ウエハの頂縁部に、暗視野照射を作動させる工程；
該ウエハの第二の回転の間に該ウエハの頂縁部の画像を得る工程；
該ウエハの第二の回転の間に該ウエハの垂直縁部の画像を得る工程；ならびに
該第一の回転の間の該ウエハの頂縁部の画像、該第二の回転の間の該ウエハの頂縁部の画像、および該第二の回転の間の該ウエハの垂直縁部の画像を、ウエハ縁部欠陥について分析する工程、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（技術分野）
本発明は、半導体ウエハまたは類似の基板（例えば、マイクロエレクトロニクス基板）の縁部を検査する、検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景情報）
過去数十年間にわたって、半導体は、使用および流行において、指数関数的に成長している。半導体は、実際に、コンピュータを導入すること、電子工学の進歩、および以前には困難あり、高価であり、かつ／または時間を浪費する機械的処理の多くを、一般的に、過度に単純化した迅速な電子工学処理へと革命的に変化させることによって、社会に革命的変化をもたらした。この半導体の急激な増加は、コンピュータおよびエレクトロニクスに対する、商業および個人の飽くことのない要求によって、煽り立てられている。従って、より速く、より進歩したコンピュータおよびエレクトロニクスが必要とされている。この必要性を満たすために、アセンブリラインに対してであっても、実験室内の試験設備に対してであっても、机上のパーソナルコンピュータに対してであっても、家庭用のエレクトロニクスおよび玩具に対してであっても、質および効率が要求される。
【０００３】
半導体の製造業者は、最終製品の質、速度および性能、ならびに製造処理の質、速度および性能において、大きな改善を行っている。しかし、より速く、より信頼性があり、そしてより高性能な半導体に対する要求が、続いている。これらの要求を補助するために、収率を増加させるための、より良好な検査が必要である。一般的に無視されてきた１つの領域は、半導体ウエハの縁部である。このような縁部領域の検査は、欠陥についてのより良好な情報をもたらし、従って、改善された処理制御および改善されたウエハ収率を可能にすると考えられる。
【０００４】
過去において、半導体ウエハの縁部の検査の試みがなされた場合、一般に、ヒト操作者の裸眼によって、手動で実施された。全てヒトによる検査に関しては、再現性、訓練および捕捉率が、変動に悩まされる。最近、縁部の検査が、薄層の剥離、ウエハの欠けおよび亀裂、レジスト除去計測（ｒｅｓｉｓｔ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）、ならびに粒子の検出（全て、現在の製造において収率の問題を生じる）を検出するために重要であることが、発見された。さらに、ウエハの縁部は、処理状態の主要な指標であり、そして外観の変化についてウエハの縁部をモニタリングすることによって、より厳密な処理制御が実施され得る。
【０００５】
１つの提唱される解決策は、ウエハの縁部の垂直部分を直接見る、レーザー／アナログ検出器技術である。この解決策は、粒子および欠けを検出する際の制限された利点を提供し、そして欠陥を分類することに限定される。なぜなら、この解決策は、画像処理を実施しないからである。縁部の検査における継続した改善が、必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要旨）
ウエハ表面上の欠陥を検出するための、縁部検査方法は、このウエハの周縁を捕捉するデジタル画像のセットを獲得する工程を包含する。この周縁の周りの、このウエハの縁部が、決定される。各デジタル画像は、複数の水平バンドに分割される。このウエハの周縁の周りの隣接する縁部クラスターが、縁部ピクセルビンに合わせられる。これらの縁部ピクセルビンは、縁部クラスター分析を介して分析されて、欠陥を同定する。この縁部ピクセルビンはまた、ブロブ（ｂｌｏｂ）分析を介して分析されて、欠陥を決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の好ましい実施形態は、本出願人が原理を適用することを意図する最良の様式を説明し、以下の明細書中に記載され、そして図面中に示され、そして添付の特許請求の範囲において、具体的かつ別個に指摘され、そして記載されている。
【０００８】
類似の番号は、図面全体にわたって、類似の部品を表す。
【０００９】
（詳細な説明）
本発明の縁部垂直検査方法は、多数の縁部検査システムのいずれかに対して使用され得る。本発明は、ウエハの縁部の垂直表面に沿って欠陥を検出する方法である。一般に、本発明の、ウエハの縁部の垂直部分における欠陥を見出す方法は、以下の工程を包含する：（１）ウエハ縁部の検出、（２）画像の標準化、（３）水平バンドの分割、（４）レーザー照射の収集、（５）動的参照画像の作成、（６）画像縁部の分析、（７）縁部ピクセルビンのクラスター化、（８）縁部クラスター分析、（９）異なる画像に対するブロブ分析、および（１０）統計学的操作。
【００１０】
図１は、縁部検査システム１００の１つの実施形態を図示する概略図である。縁部検査システム１００は、縁部頂部センサ１０２、縁部垂直センサ１０４、コントローラ１０６、基部１０８、およびステージ１１０を備える。頂縁部センサ１０２は、カメラ１１２を備え、そして垂直縁部センサ１０４は、カメラ１１４を備える。ステージ１１０は、モータ１１６、エンコーダ１１８、および支持プレート１２０を備える。モータ１１６は、エンコーダ１１８および支持プレート１２０に連結されて、支持プレート１２０を回転させる。エンコーダ１１８は、モータ１１６の位置を制御するための計数を提供する。支持プレート１２０は、ウエハ１２２の縁部１２４を検査するために、ウエハ１２２を支持する。コントローラ１０６は、通信リンク１２６を介して頂縁部センサ１０２に、通信リンク１２８を介して垂直縁部センサ１０４に、そして通信リンク１３２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１０６は、ウエハ１２２の縁部１２４を検査するために、縁部頂部センサ１０２、縁部垂直センサ１０４、およびステージング１３０を制御する。
【００１１】
図２は、図１に図示された縁部検査システム１００の示された部分を、より詳細に図示する概略図である。図２は、縁部頂部センサ１０２、垂直縁部センサ１０４、およびウエハ１２２の縁部１２４を図示する。ウエハ１２２の縁部１２４は、レジスト層１４０を備え、このレジスト層は、縁部ビーズ除去（ＥＢＲ）ライン１４２、縁部排除領域１４４、ウエハ縁部ベベル１４６、およびウエハ底部１４８を有する。ウエハ縁部ベベル１４６は、頂部ベベル１５０、ウエハ縁部垂直部分１５２、および底部ベベル１５４を備える。縁部頂部センサ１０２は、１５６において示される視野を有する。縁部垂直センサ１０４は、１５８において示される視野を有する。縁部検査システム１００は、ウエハ１２２の縁部１２４に沿って、レジスト層１４０、縁部排除領域１４４、頂部ベベル１５０、ウエハ縁部垂直部分１５２、および底部ベベル１５４を含めて、検査および／または測定を行う。
【００１２】
図３は、縁部検査システム１６０の代替の実施形態を図示する概略図である。縁部検査システム１６０は、縁部頂部センサ１０２、縁部垂直センサ１０４、コントローラ１０６、ステージング１３０、および基部１０８に加えて、縁部底部センサ１６２、カメラ１６３、および通信リンク１６４を備える。
【００１３】
この実施形態において、ウエハ１２２の頂縁部と底縁部との両方が、検査される。縁部検査システム１６０は、縁部検査システム１６０が縁部１２４の頂部（図２）を検査することと、縁部底部センサ１６２、カメラ１６３、および通信リンク１６４を介してウエハ１０６の縁部１２４の底部を検査することとの両方を除いて、縁部検査を、縁部検査システム１００（図１）と実質的に同じ様式で実施する。
【００１４】
図４〜６は、縁部検査システム１００の１つの実施形態の様々な図を図示する。図４は、縁部検査システム１００の上面図を図示し、図５は、角度の付いた斜視図を図示し、そして図６は、正面斜視図を図示する。図７は、縁部頂部センサ１０２の１つの実施形態の側面図を図示し、そして図８は、縁部垂直センサ１０４の１つの実施形態の斜視図を図示する。
【００１５】
縁部頂部センサ１０２は、検査センサであり、そして図７に図示されるように、縁部頂部カメラ１１２、ビームスプリッタ１６６、光学部品１６８、明視野光またはストロボ１７０、暗視野光またはストロボ１７２、バックライト１７４、ならびにサーボモータおよび焦点ステージ（明瞭にする目的で、図示せず）を備える。縁部頂部カメラ１１２は、１つの実施形態において、以下の仕様を有するカラーカメラであるが、他のパラメータが使用され得る：１０×５ｍｍの視野（ＦＯＶ）、５μｍの解像度、および明視野モードと暗視野モードとの両方における、ウエハの縁部の３６０°の連続範囲。
【００１６】
縁部垂直センサ１０４は、検査センサであり、そして図８に図示されるように、縁部垂直カメラ１１４および１つ以上のストロボ（例えば、ストロボ１７６Ａおよび１７６Ｂ）、ならびにミラー１７７Ａおよび１７７Ｂを備える。縁部垂直カメラ１１４は、１つの実施形態において、ウエハ１２２の薄いプロフィールを見るように位置決めされる。カメラ１１４は、１つの実施形態において、以下の仕様を有する単一チップカラーカメラであるが、他のパラメータが使用され得る：４×２ｍｍのＦＯＶ、４μｍの解像度、および混合モード照射における、ウエハ縁部の３６０°の連続範囲。１つの実施形態において、１つ以上のストロボ１７６Ａおよび１７６Ｂは、ウエハ縁部ベベル１４６に入射するが、同時に、拡散器１７８に入射して、混合モード照射を提供する。
【００１７】
本発明の縁部検査システム１００は、１つの実施形態において、基板（例えば、半導体ウエハ）の縁部を検査するために使用される。例えば、縁部検査システム１００は、ウエハ１２２の縁部１２４を検査し得る。縁部検査システム１００は、複数のカメラ（例えば、カメラ１１２および１１４）ならびに対応するストロボ光（例えば、縁部垂直カメラ１１４のためのストロボ光１７６Ａおよび１７６Ｂ）、そして縁部頂部カメラ１１２のための明視野光１７０および暗視野光１７２（図７）を使用する、独特のシステムである。縁部頂部カメラ１１２および縁部垂直カメラ１１４は、基板またはウエハ１２２の周縁の周りの画像データを、ウエハ１２２の縁部１２４の頂部とウエハ縁部ベベル１４６との両方それぞれについて獲得するために使用される。１つの実施形態において、縁部垂直カメラ１１４および縁部頂部カメラ１１２は、それぞれ、４μｍおよび５μｍの画像解像度、ならびに特別な照射拡散器を有し、欠陥の検出を可能にする。１つのこのような拡散器１７８は、図４において、縁部垂直カメラ１１４に取り付けられて図示される。
【００１８】
一実施形態において、縁部検査システム１００は、処理および分析のため、ウエハ１２２の周縁の１００％についての画像データを収集または捕捉する。加えて、本発明の一形態によると、この画像は、より良い欠陥分類のため、カラーである。さらに、ストロボ光１７６Ａおよび１７６Ｂは、縁部垂直カメラ１１４に対してより深い被写界深度を可能にし、このことは、ウエハ縁部ベベル１４６に焦点を合わせる必要がなくなることによって、ウエハ縁部ベベル１４６のより容易な点検を可能にする。さらに、縁部頂部カメラ１１２は、ウエハ１２２の周縁の周りで２つのデータ経路を捕捉する。第一の経路は、明視野データであり、第二の経路は、暗視野データである。このことは、レジスト除去計測のためのＥＢＲライン１４２のより信頼性のある検出、ならびに表面粒子もしくは埋め込まれた粒子のいずれかとして、粒子および他の混入物を、よりよく検出および分類する能力を可能にする。一実施形態において、単一のウエハからのデータの全ては、約１０秒未満で収集されて、約３０秒未満で処理される。
【００１９】
縁部頂部センサ１０２の操作において、ウエハ１２２は、モータ１１６によって回転される。一実施形態において、ウエハ１２２は、２回転される、または最も好ましくは、完全な２回転よりもわずかに多く（例えば、２．１回転など）回転されてわずかな重複を提供され、全データが収集されることを確実にする。第一の回転においては、明視野ストロボ１７０およびバックライト１７４が照射されて、ウエハ１２２の周縁の周りの画像が集められる。この画像は、コントローラ１０６へと送られ、このコントローラ１０６では、アルゴリズムが、この画像を処理して欠陥、ウエハ中心、ウエハ縁部、ＥＢＲライン、およびノッチを見つける。ウエハ１２２の縁部データは、縁部垂直カメラ１１４を焦点に維持しながらこの縁部垂直カメラ１１４がウエハ１２２の縁部１２４を点検し続けるため、縁部垂直カメラ１１４の動作制御システム（明確化の目的のため、示さず）に送られる。第二の回転においては、明視野画像に対応して、ウエハ１２２上の同じ位置において暗視野画像が収集される。
【００２０】
上記第一の回転の間に縁部頂部カメラ１１２によって得られたウエハ縁部データは、サーボモータ１８０を制御してセンサ１０４を焦点ステージ１８２上で動かすことによって縁部垂直カメラ１１４の焦点を合わせるために使用される。一実施形態において、拡散器１７８および小開口部１８４を有する２つのストロボ１７６Ａおよび１７６Ｂは、縁部垂直カメラ１１４について、０．５ｍｍの被写界深度を可能にする。第二の回転の間、この縁部垂直部分画像は、ウエハ１２２の周縁の１００％から収集される。この画像は、コントローラ１０６に送られ、このコントローラ１０６では、アルゴリズムが画像を処理して、欠陥を見つける。さらに、一実施形態において、縁部垂直カメラ１１４が、カラーカメラであり、したがって、より良い欠陥（例えば、薄膜の変動、粒子、層間剥離、残留レジスト、スラリーの輪、など）捕捉性能を付与する。
【００２１】
縁部検査システム１００は、ステージング１３０を備え、このステージング１３０は、その上に、操作中ウエハ１２２が載せられる支持プレート１２０を有する。一実施形態において、ステージング１３０は、モータ１１６およびエンコーダ１１８を備える連続回転ステージ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｒｏｔａｔｅ  Ｓｔａｇｅ）である。一実施形態において、エンコーダ１１８は、１３０万回／回転のエンコーダである。本発明の一形態において、ステージ１３０は、吸引器を備え、ウエハ１２２を支持プレート１２０上の所定の位置に保持する。
【００２２】
一実施形態において、縁部検査システム１００は、一体型計測モジュール（ＩＭＭ）に関する半導体機器および材料（ＳＥＭＩ）標準３３７７Ｃ草案（ｄｒａｆｔ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＳＥＭＩ）ｓｔａｎｄａｒｄ  ３３７７Ｃ）の下で検討された型の、一体型計測モジュールに実装される。この実施形態において、縁部検査システム１００は、３００ｍｍ  ＢＯＬＴＳインターフェースのようなインターフェースを用いて、搭載ポートに接続する。一実施形態において、縁部検査システム１００は、単一のロボットおよびコントローラの周りでクラスター化している複数の検査モジュールの一部であり、このことによって、操作費用および検査データフロー費用が低減する。この新規な複数検査モジュールアプローチはさらに、１より多くの同じ型のモジュールが上記クラスターに取り付けられて、処理能力を改善、または信頼性を付加することを可能にする。
【００２３】
全体的に見て、縁部検査システム１００は、ウエハ１２２の縁部１２４に沿った欠陥および変動（例えば、粒子、欠け、亀裂、層間剥離、銅の溢流、レジスト粒子、埋め込まれた粒子、など）を検出する。これらの型の欠陥を検出することは、再加工、不連続な処理、またはよりよい収率を達成するための処理の増強のいずれかを可能にする。一実施形態において、縁部検査システム１００は、非常に迅速（一実施形態において、１時間当たり１００ウエハを超える）であり、小形状因子、低コスト、強固、かつ（好ましくはカラー画像での）オフライン点検性能を有する。
【００２４】
より詳細には、縁部検査システム１００は、種々の処理を実施する。これらの処理としては、画像処理技術を用いたＥＢＲおよびウエハ縁部（ＥＥＷ）計測測定、欠けおよび／もしくは亀裂検査、混入物および／もしくは粒子検査、ならびに層間剥離検査のいずれかまたは両方が挙げられる。ＥＢＲおよび／もしくはＥＥＷ計測工程は、画像を分析して、ウエハ１２２のウエハ縁部垂直部分１５２からレジスト層１４０のＥＢＲライン１４２までの測定値を得ることに関する。欠けおよび／もしくは亀裂検査は、ウエハ縁部垂直部分１５２、頂部ベベル１５０、および底部ベベル１５４に沿って、欠けおよび亀裂の証拠について画像を分析することに関する。混入物および／もしくは粒子検査は、ウエハ縁部ベベル１４６上またはウエハ１２２の縁部排除領域１４４において見出された異常について、画像を分析することに関する。層間剥離検査は、ウエハ縁部垂直部分１５２、頂部ベベル１５０または底部ベベル１５４に沿って、層分離の証拠に関して画像を分析することに関する。
【００２５】
性能に関して、多くの外部因子（例えば、ウエハの型および条件）が、性能レベル（例えば、速度および精度）に影響を及ぼす。しかし、一実施形態において、縁部検査システム１００は、以下のＥＢＲおよび／もしくはＥＥＷ計測性能特性を有する：３６０°までおよび全３６０°を含む連続測定（これ未満の選択された量）、増分１°、５０μｍ精度、および繰り返し精度１０μｍ。欠けおよび亀裂に関して、１００μｍもしくはそれ以上の精度が提供される。混入物および粒子に関して、５μｍの解像度ならびに縁部頂部および縁部垂直部分の完全な網羅が提供される。全体的な性能として、本発明の一形態により、縁部検査システム１００は、画像のフルカラー検出、１検査当たりでの複数回転、縁部頂部センサ１０２と縁部垂直センサ１０４との両方を用いた、約２０秒での完全な検査、ウエハ操作に関して約１２秒、そして約１２０ウエハ／時（ＷＰＨ）以上を可能にする。
【００２６】
図９は、半導体ウエハ１０６の縁部１０７上の欠陥（図２）を検出するための方法２００の一実施形態を説明する、流れ図である。２０２において、ウエハ１０６は、ステージ１１０に搭載されて、支持プレート１０８および吸引器によって所定の位置に保持される。２０４において、コントローラ１１８は、センサ１０２のための明視野照射を作動する。２０６において、コントローラ１１８は、モータ１１２を用いて、ウエハ１０６をステージ１１０上で回転させ始める。２０８において、頂縁部センサ１０２は、ウエハ１０６の縁部１０７の頂部画像を得る。２１０において、コントローラ１１８は、ウエハ１０６の第一の回転が完了したか否かを決定する。このウエハ１０６の第一の回転が完了していない場合、制御は、ブロック２０６に戻り、ウエハ１０６は回転を続け、縁部頂部カメラ１０２によって画像が取得され続ける。このウエハ１０６の第一の回転が完了している場合、２１２において、ウエハ１０６の縁部１０７の頂部画像は、コントローラ１１８によって分析され、縁部垂直センサ１０４の位置を制御して、縁部垂直カメラ１１３を焦点を合わせて保持するために使用される。
【００２７】
２１４において、コントローラ１１８は、センサ１０２のための明視野照射を停止させる。２１６において、コントローラ１１８は、センサ１０２のための暗視野照射を作動する。２１８において、コントローラ２２８は、ウエハ１０６を回転させる。２２０において、頂縁部カメラ１１１は、ウエハ１０６の縁部１０７の頂部画像を得る。２２２において、頂縁部画像が得られるのと同時に、垂直縁部カメラ１１３もまたウエハ縁部ベベル１２９の画像を得る。２２４において、コントローラ１１８は、ウエハ１０６の第二の回転が完了したか否かを決定する。このウエハ１０６の第二の回転が完了していない場合、制御は、ブロック２１８に戻り、ウエハ１０６は回転を続け、垂直縁部カメラ１０４によって画像が取得され続ける。このウエハ１０６の第二の回転が完了している場合、次に２２６において、ウエハ１０６の縁部１０７の頂部とウエハ縁部ベベル１２９との画像は分析され、任意の縁部の欠陥を位置決めする。２２８において、ウエハ１０６はステージ１１０から取除かれ、検査処理が完了する。
【００２８】
図１０は、半導体ウエハの垂直縁部（例えば、ウエハ１２２のウエハ縁部垂直部分１５２）を検査するための方法の、一実施形態を説明する流れ図である。本発明のこの縁部垂直部分検査法は、多くの縁部検査システムのいずれか（例えば、図１〜８を参照して示され、記載される縁部検査システム１００）において使用され得る。一般に、方法３００（図１０に示される）は、ウエハ縁部垂直部分１５２を検査して、薄層の層間剥離、ウエハの欠けおよび亀裂、レジスト除去計測、ならびにいずれも現代の製造に収率の問題を引き起こす粒子の検出に起因する、欠陥を同定する。方法３００は、以下の工程を包含する：ウエハ縁部の検出（工程３０２）、画像標準化（工程３０４）、水平バンド分割（工程３０６）、横方向照射補正（工程３０８）、動的参照画像処理（工程３１０）、画像縁部分析（工程３１２）、縁部ピクセルビンクラスター化（工程３１４）、縁部クラスター分析（工程３１６）、種々の画像におけるブロブ分析（工程３１８）、および統計学的操作（工程３２０）。一実施形態において、本発明の方法は、緑チャンネルを用いて全ての必須の画像処理工程を実施する。赤および青チャンネルは、全ての欠陥範囲に対してのみ決定されて、カラー欠陥分類を実現する。別の実施形態において、赤および青チャンネル処理はまた、全ての必須の画像処理工程に包含され得る。
【００２９】
３０２において、ウエハ縁部１２４の検出が達成される（図１１により詳細に示される）。図１１は、ウエハ垂直縁部４０２、粗縁部検出４０４Ａおよび４０４Ｂ、精密縁部検出４０６Ａおよび４０６Ｂ、ならびに最小二乗適合線４０８Ａおよび４０８Ｂを示す。ゼロ交差縁部検出器が使用されて、ウエハ前景処理領域の頂面および底面を位置決めし得る。これは、３工程処理である：第１に、頂部および底部ウエハ面の粗検出４０４Ａおよび４０４Ｂが、画像の中央に集められ、粗検出を作製する。第２に、精密縁部検出４０６Ａおよび４０６Ｂが、先の粗検出で推定された頂部および底部ウエハ面に沿って突起をサンプリングする。第３に、最小二乗適合線４０８Ａおよび４０８Ｂが用いられて、精密検出の間に作製された縁部サンプリング位置を使用して、ウエハの頂面および底面についてのパラメトリックな表現を計算する。
【００３０】
人間またはロボットの誤差に起因して、試験画像中での元々のウエハは、通常、図１２Ａに示されるように傾いている。このことは、その後の画像処理のための前景ピクセルアクセスを複雑にする。この問題を軽減し、処理時間を低減するため、３０４において、ウエハ傾きについて補正するため（工程３０２より）頂面および底面についての最小二乗適合線方程式４０８Ａおよび４０８Ｂを用いて、新たに標準化された背景画像が、図１２Ｂに示されるように作製される。標準化された背景画像は、この画像が検査システム１００の水平軸と平行になるように並べられる。ウエハ縁部の高さは、方程式（ｈ１＋ｈ２）／２によって決定される。さらに、ウエハ異常（ａｎａｍｏｌｙ）４１０は、この標準化処理で変化されない。ウエハ縁部垂直部分図の直上または直下に異常を発見するため、標準化された背景画像はまた、図１２Ｂに示されるように、ウエハ前景領域に隣接するウエハ背景領域の所定のバンドを含み得る。残りの処理工程は、この標準化された背景画像に適用され、元々の試験画像には適用されない。
【００３１】
３０６において、標準化された背景画像は、図１３に示された、均一（またはほぼ均一）な陰影の水平バンドに分割される。分割は、この背景画像における各々の走査線での平均ピクセル強度の垂直投影における、かなり大きな強度の移行を検出することによって達成される。
【００３２】
前景領域、ならびにこの前景領域の直上および直下の２つの背景バンド内領域が、分析される。一実施形態において、各バンドは、最小バンド厚よりも薄くあるべきではない。一実施形態において、および図１３に示されるように、頂部背景バンドと下部背景バンドとの両方は、同様の所定のバンド厚を有する。しかし、前景水平バンドは、平均縁部強度を超える前景局所縁部極大値における各走査線の水平投射において（Ｃａｎｎｙ型縁部フィルタリングの後）、局所縁部極大値に対応するＹ位置でこの領域を切り離すことによって、分割される。
【００３３】
各水平バンドは、最大のＹ位置、光変動補正および高強度誤差閾値を有する。この高強度誤差閾値は、処理領域についての強度の異なる画像の作製の間に、計算される。この閾値は、絶対強度誤差値であり、上から所定のパーセンテージ（一実施形態において、上から１パーセント）の最大強度誤差のピクセルを、残りのより低い絶対強度誤差を有するピクセルから分ける。
【００３４】
ウエハ縁部表面の湾曲およびシステムの光学機械的（ｏｐｔｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）設定の存在に起因して、画像の左から右へわたって均一な照射を得ることは困難である。ほとんどの場合、この結果は、大きな強度変動をもたらす。この強度変動は、検査性能を容易に低下させ得る。なぜなら、実際の欠陥を示す強度変動と不均一な照射の変動を示す強度変動との間を区別することは簡単ではないからである。３０８において、横方向照射補正が達成され、画像にわたる照明の変動の望ましくない作用は、分割した水平バンドの各々に対して内在する局所横方向照射誤差を引き算することによって、低減される。図１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃに示されるように、局所バンドの横方向強度変動（図１４Ｃ）は、未処置の局所バンドの横方向強度変動（図１４Ａ）からの情報と全体の横方向強度変動（図１４Ｂ）からの情報とを組み合わせることによって、決定される。
【００３５】
より具体的には、水平バンドに関する局所横方向照射誤差は、２つの工程で決定される。第１に、局所カラム強度誤差ベクトルが、各水平バンドについて決定される。この局所誤差ベクトルは、特定の水平バンドにおける各カラムについての平均誤差を含む。言い換えると、この局所誤差ベクトルは、各カラムの平均強度と水平バンド全体の全体的平均強度との間の差を含む。全体的カラム誤差ベクトルもまた、全ての局所カラム誤差ベクトルを平均することによって作製される。第２に、各水平バンドについての上記局所誤差ベクトルは、その局所カラム変動のほとんどを保持しながら、全体的カラム誤差ベクトルの一般的傾向に従うように補正される。この工程は、実際の欠陥によって生じた強度変動を、照射誤差によって生じた強度変動から分離するために必要とされる。
【００３６】
３１０において、図１３に示された垂直投影強度および図１４Ｃに示された局所バンドの横方向強度変動は、組み合わされて、動的参照画像または欠陥のないウエハ画像のモデルを作製する。この処理または方法において、後に、このモデルは、ブロブ分析を用いてウエハ縁部における欠陥を見つけるため（工程３１８）に利用される。
【００３７】
多くのウエハ製造の欠陥の場合（例えば、剥離に起因する欠陥）において、その欠陥は、隣接する適正に製造されたウエハ部分と比べて、特徴的なブロブではない。代わりに、製造欠陥は、欠陥領域内および欠陥の全周周囲の鋭い強度変動のある小領域を除いて、表面強度とよく調和した強度を有し得る。３１２において、画像縁部分析が行われる。各水平バンドに関する高頻度特徴および縁部ピクセルは、多くの近隣のピクセルと比較して各ピクセルについての局所強度変動を決定することによって、増強される。比較的小さい縁部ピクセルクラスターを除去するため、および垂直方向における水平バンド間での内部強度変動をなくすため、経験則が取られる。
【００３８】
縁部ピクセルは、通常、小さな分離したクラスターとして見える。３１４において、縁部ピクセルビンクラスター化は、近くの縁部クラスターを組み合わせるか、またはそれらを接続することを包含し、それによってこのシステムは、縁部クラスターの群を単一の欠陥領域に結び付け得る。各水平バンドは、いくつかの、５０％重複したビンと呼ばれる垂直カラムに分割される。ビンの中の全縁部ピクセルは、単一の実体として見なされる。隣接した重複するビンが、縁部ピクセルを共有する。
【００３９】
２つの技術（縁部クラスター分析およびブロブ分析）が、ウエハ上の欠陥を同定するために使用される。３１６においては、一実施形態において、縁部クラスター分析は、有意に高い縁部ピクセル数（例えば、平均縁部ピクセル数の１２０％より多い）を有する空ではないビンの連続するセットについて、縁部クラスタービンを走査する。一実施形態において、縁部クラスター分析は、平均縁部ピクセル数の１２０％と１５０％との間の縁部ピクセル数を有する空ではないビンの連続するセットについて、縁部クラスタービンを走査する。見出される場合、単一の表面変動欠陥は、明らかな空ではない縁部ピクセルビンの連続するセットの有界の矩形領域に関連付けられる。
【００４０】
３１８においては、一実施形態において、ブロブ分析が、標準化された背景画像と動的モデル参照画像との間の異なる画像に適用されて、高ピクセル誤差（例えば、平均ピクセル誤差の１８０％を超える）を有するブロブを検出する。一実施形態において、ブロブ分析が、標準化された背景画像と動的モデル参照画像との間の異なる画像に適用されて、平均ピクセル誤差の１８０％と２００％との間のピクセル誤差を有するブロブを検出する。単純な自動閾値化技術が、ピクセルを欠陥として分類する最小誤差閾値を決定するために使用される。さらに、ブロブ分析はまた、各誤差ピクセルブロブに関して、縁部ピクセル数および周辺コントラストについて調査する。このことは、先に考察したような照明変動によって引き起こされる過剰測定を低減することを助ける。
【００４１】
各画像フレームに適用されて可能性のあるウエハ欠陥を見出す画像処理技術に加えて、３２０において、ウエハについて捕捉された全画像フレームにわたる、ウエハ縁部に沿った水平バンドのためのものである欠陥と画像の統計学的モデルが、決定されるか、または構築される。例えば、画像における精密解像度水平バンド領域の粗さ測定および強度測定が、維持される。ウエハについての全画像フレームの検査後、精密なバンドの統計学的データは、各画像フレームに対して分割された水平バンドの欠陥および画像特性と比較するため、動的に組み合わせられる。特定の欠陥が、全画像フレームについて一貫した、水平バンドに関する画像特性の結果である場合、その欠陥は、潜在的過剰測定として、除去され得る。潜在的過剰測定の一例としては、全画像フレームについて一貫して高い粗さ測定を有する水平バンドのセット内に見出される、表面変動欠陥が挙げられる。この欠陥は、おそらく未研磨ウエハ領域の固有特性であるので、この表面変動欠陥は、除去される。同様に、統計学的データは、潜在的見逃しを同定するために使用され得る。例えば、画像フレームにおける水平バンドのあるセットは、他の画像フレームにおける同様の領域よりも明るいか、またはより暗い可能性がある。これらの水平バンドは、欠陥として記録される。なぜなら、それらはおそらく、１より多くの画像フレーム上に広がる大きく剥離した領域であるからである。
【００４２】
縁部垂直部分検出法３００を組み込んだ縁部検査システム１００は、ウエハの垂直縁部の検査をし、それらに沿って欠陥を同定する。製造過程の間の品質制御は、大きく向上する。
【００４３】
したがって、先に記載され、当業者によって理解される本発明は、簡略化され、列挙された全ての目的を達成する効果的、安全、安価、かつ効率的なデバイス、システム、および工程を提供し、従来のデバイス、システムおよび工程が直面した困難さを排除し、そして当該分野における問題を解決し、新しい結果を得る。
【００４４】
上述の記載において、特定の用語は、簡潔さ、明確さおよび理解のために使用された。しかし、先行技術の要求を超えて、そこから不必要な限定が意味されるべきではない。なぜなら、このような用語は、記載目的のために使用されており、広範に解釈されることを意図されるからである。
【００４５】
さらに、本発明の記載および説明は、例示を目的とし、本発明の範囲は、示され、記載された正確な詳細に限定されない。
【００４６】
ここで、本発明の特徴、発見および原理が記載されたが、それが構築および使用される様式、その構築物の特徴、そして得られた有利で、新規で、かつ有用な結果、新規かつ有用な構造、デバイス、要素、配置、部品および組み合わせは、添付の特許請求の範囲に示される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、縁部検査システムの１つの実施形態を図示する概略図である。
【図２】図２は、図１に図示される縁部検査システムの示された部分をより詳細に図示する概略図である。
【図３】図３は、縁部検査システムの別の実施形態を図示する概略図である。
【図４】図４は、縁部検査システムの１つの実施形態を図示する上面図である。
【図５】図５は、縁部検査システムの１つの実施形態を図示する、角度のついた斜視図である。
【図６】図６は、縁部検査システムの１つの実施形態を図示する正面斜視図である。
【図７】図７は、縁部頂部センサの１つの実施形態を図示する側面図である。
【図８】図８は、縁部垂直センサの１つの実施形態を図示する斜視図である。
【図９】図９は、半導体ウエハの縁部を検査する方法の１つの実施形態を図示する流れ図である。
【図１０】図１０は、半導体ウエハの垂直縁部を検査するための方法の１つの実施形態を図示する流れ図である。
【図１１】図１１は、ウエハ縁部垂直検出を図示する部分即面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ウエハの垂直縁部を図示する部分即面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ウエハの垂直縁部を図示する部分即面図である。
【図１３】図１３は、種々のウエハ垂直縁部のバンドの強度を図示する図である。
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｃは、ウエハの垂直縁部の種々の横方向バンドの強度を図示するグラフである。
【図１】
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【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】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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