JP2010519772A - エッジビード除去プロセスを含む、ウェハ製造モニタリング・システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、製造の中間段階においてウェハの少なくとも一つの画像を取り込むことを含む、ＥＢＲ線の検査に基づく半導体ウェハ製造プロセスのモニタリングのためのシステム及び方法。
【解決手段】取り込まれた画像は圧縮され、ウェハの少なくともエッジ区域の複合表現を生成する。この表現においてエッジビード除去領域が識別され、識別された領域から少なくとも一つの形状属性が抽出される。抽出された形状属性は自動的に評価され、この評価に基づいて製造プロセスの状況に関する情報が生成される。例えば、現在の製造段階の上流又は下流のいずれか（又は両方）において製造プロセスに対して推奨される修正を生成して実装できる。

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２００７年２月２３日付け出願の米国仮出願第６０／８９１２８９号に関連しており、同仮出願の優先権を主張するものである。同仮出願の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

（技術分野）
本開示は、一般的には、例えば、ウェハのエッジ除外区域の検査によって半導体ウェハ製造をモニタするための、最適製造プロセス・ステップを含む、システム及び方法に関する。

過去数十年にわたり、半導体主導の技術は飛躍的に成長し、社会を変革してきた。半導体の製造は、生産において膨大な改良を行い、結果的に最終製品の品質、速度、及び性能は向上した。しかしながら、より高速、高信頼、及び高性能な半導体に対する要求は継続している。これらの要求を支援するために、より良好なモニタリング及び／又は検査システム及び方法が、継続して探求されている。

例えば、半導体は、ウェハ形式で製造されることが多く、それぞれのウェハは一連の層を含み、例えば、シリコン及び絶縁層、又はシリコン・オン・インシュレータ、又はＳＯＩウェハを含む。いずれの場合も、ウェハ生産中には、マスク層又はレジスト層が、多くの場合に、ウェハパターン形成を容易にする目的で、ウェハに対して塗布される。通常、ウェハの回転中に、所望量の液体レジストがウェハ上面に塗布される。ウェハは回転しているので、レジスト材料はウェハ中心から放射状に外側に、半導体エッジに向かって広がり、ウェハは実質的にレジストの円形の層で被覆される。レジストの過剰量は、半導体ウェハの外部エッジに向かって蓄積し、レジストの盛り上がり又はビード（ｂｅａｄ）を形成する可能性がある。時には、レジストがウェハエッジを超えて流れ、エッジ垂線及びウェハ背面を汚染する可能性もある。レジストの「エッジビード」及び／又はウェハエッジに近接する好ましくない材料を除く目的で、様々なエッジビード除去（ＥＢＲ）プロセスが適用される。

ウェハ生産中には、例えば、除去される材料に依存して、湿式エッチング、乾式エッチング、研磨、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、及び他のものを含む様々な材料除去プロセスが用いられることにも注意されたい。ＥＢＲ除去中には、例えば、化学的ＥＢＲユニットは、半導体ウェハのレジスト上に、ＥＢＲ液と呼ばれる溶液を供給することにより、ウェハのエッジ周囲のレジスト及び好ましくない材料の輪を除去する。この溶液は、レジストを溶解又は現像して排除し、半導体ウェハのエッジからレジストが容易に除去できるようにする。ウェハエッジ露光（ＷＥＥ）ユニットは、ＥＢＲの目的に対して追加又は代替して適用される。ＷＥＥは、半導体ウェハのエッジ又はその近くのレジストの輪を、光に露出するための光学ユニットを利用する。後続する現像プロセス中に、露光されたレジストの輪は除去される。

エッジ除外領域を正確に配置することは、エッジのダイ歩留まりの維持に極めて重要である。エッジ除外領域における様々な膜内オーバーレイは、歩留まりを制限する欠陥を発生する可能性がある。エッジビード除去（ＥＢＲ）計測又はエッジ除外幅（ＥＥＷ）計測は、ウェハ中心及びウェハエッジに関してウェハエッジ除外領域の上面測定を行うものである。この測定は、通常は、ウェハのエッジに沿ったいくつかの点において行われ、幅が０ｍｍから６ｍｍの間の範囲であることが多い。フォトリソグラフィにおいて、ウェハ位置合わせの繰り返し性及び被覆トラックへのＥＢＲ供給ノズルの精度を決定するため、ＥＢＲ計測データを用いることができる。

ＥＢＲ／ＥＥＷ計測に加えて、ウェハエッジ検査は、ＥＢＲ形状のぎざぎざ度（ｊａｇｇｅｄｎｅｓｓ）、へこみ度（ｓｃａｌｌｏｐｉｎｇ）、飛散度（ｓｐｌａｓｈｉｎｇ）及び他のＥＢＲ線の欠陥を検出することにより、ＥＢＲプロセスを制御するための間接的方法を提供する。不適切なＥＢＲは、ウェハ及び取り扱い装置の二次汚染につながる可能性のある、他のエッジ表面上の残渣を作成する可能性もある。

ＥＢＲプロセスは、ウェハエッジから一定距離にあるウェハの周辺回りの過剰フォトレジストを除去するため、レジスト被覆の直後に用いられる。エッジ除外領域は、二つのやり方で作成できる。化学的ＥＢＲプロセスにおいては、ウェハが回転してエッジ除外領域を作成するときに、この領域に溶液が供給される。光学的ＥＢＲは、ウェハ周辺の回りのフォトレジストも露光することによって、ウェハ露光中に行われる。

ＥＢＲプロセスは、前方側面の破損を生じる可能性のあるメカニズムとして、敬遠されることが多い。これは、ＥＢＲ計測（ＥＢＲが大きすぎる、小さすぎる、中心を外れているかどうか等を決定可能）が、現代の工場において、まだ手操作の多いステップであるためである。ＥＢＲ寸法を測定する最も一般的な方法は、光学顕微鏡にウェハを配置し、ウェハ周囲の三か所以上におけるＥＢＲ線からウェハエッジまでの距離を測定することである。

この手操作型のＥＢＲ測定法は、溝の深さを測定するためにも用いられる、手動プロファイラを用いて実施されることが多い。このツールは、中心から外側にウェハを交差して針を引きずることにより動作する。ＥＢＲを測定するために、何らかの参照点から、ＥＢＲを開始する生ウェハに対するレジスト高さから、針を下方に落とす点までの距離（測定＃１）が記録される。同一の参照点から、ウェハのエッジから針が落ちる点までの距離（測定＃２）も記録される。ＥＢＲ幅は、測定＃１を測定＃２から減算することによって算出される。この測定は、図１に表されるように、１２０度離れたウェハの周囲３点において行われる。

プロファイラ上で行われるＥＢＲ測定は、エラーに対する影響を受けやすい可能性がある。このツールは、振動に対して非常に敏感であり、しばしば誤った読み取りを生じる可能性がある。針は、不均一なウェハ形状においては不正確な読み取りを与え、追加測定が必要になることもありうる。この方法を用いて２個のウェハを測定するには１０分もかかるため、このプロセスは時間を消費するものである。

この手操作による方法は、様々な他の理由から問題となることもありうる。第一に、ウェハ斜面の遷移は容易にウェハエッジ頂点として誤認され、エッジ除外幅（ＥＥＷ）測定が小さくなり、これによりデータの整合性が低下する可能性がある。第二に、ＥＢＲ線は、特に何らかの層がエッジまでずっとパターン付けされているときに、パターン付けされたウェハ上では区別が難しい可能性がある。加えて、ＥＢＲ線はウェハ周辺で不連続である場合があり、測定誤差を生じ、最終的には、ウェハのＥＢＲ特性を統計的に表すためには三つの測定点では不十分である。

手操作のＥＢＲ計測は、一般的に、試験ウェハを用いる予防的メンテナンスのために用意される。結果的には、不定期なサンプリングにより、規格外のＥＢＲの見落としを許容する。規格外又は中心を外れたＥＢＲにより、プロセスに関する様々に異なる成果を生じる可能性がある。ＥＢＲ幅が狭すぎると、プロセスツール上のエッジグリッパが、硬化した脆弱なフォトレジストに触れ、これを破砕して破片が落ち、汚染を生じる可能性がある。エッジ除外が広すぎると、製品ダイに利用可能な表面領域が減ることになる。以前に、ＩＴＲＳロードマップは、エッジ除外を２ｍｍとした。２００７年において、この値は、６５ｎｍノードに合わせて１．５ｍｍに変更された。

エッジビード除去プロセスの制御が不十分であると、エッジダイ歩留まりは不十分となる。ＥＢＲ制御及び精度は、多層積層に関して重要である。ＥＢＲが中心を外れると、薄膜下の切り取りは、エッジにおける跳躍を生じうる。加えて、規格外ＥＢＲ計測と、エッジ薄膜接着との間には相関がある。例えば、中心を外れたＥＢＲは、ウェハエッジの一部が洗浄不足であることを示す。通常を超えるＥＢＲは、薄膜積層におけるエッジの「オーバーハング」という問題を示す場合がある。ウェハエッジに沿った好ましくない薄膜の形状は、予期しない薄膜の応力を生じ、基板への薄膜の接着を低下させ、層間剥離及びフレーキングを生じる可能性がある。次いで、これらの欠陥は、ウェハの前方側面に伝達される可能性がある。これは、金属ＣＭＰにおいて特に決定的であり、層間剥離した金属フレークは、ウェハエッジから移動し、位置決めパッドとウェハの前方表面との間に留まり、研磨ステップの間に深刻な前方側面の傷を生じる可能性がある。ＥＢＲの逸脱が適時の様式で検出されなければ、製品は、作り直し又は廃棄を必要とする場合がある。

上述を考慮すると、ＥＢＲに関する形状を迅速かつ正確に特徴分析し、必要であれば、製造プロセス・ステップに対する変更を実装する、半導体製造モニタリング・システム及びシステムに対する需要が存在する。

本開示の原理に係るいくつかの態様は、例えば、ＥＢＲ線の検査に基づいて、半導体ウェハ製造プロセスをモニタするためのシステム及び方法に関する。いくつかの実施形態において、モニタする方法は、製造の中間段階において、ウェハの少なくとも一つの画像を取り込むことを含む。取り込まれる画像は、ウェハの少なくともエッジ区域の複合表現（例えば、複合画像）を生成するために、圧縮されてもよい。エッジビード除去領域は、この表現において識別され、少なくとも一つの形状属性が識別された領域から抽出される。抽出された形状属性は、自動的に評価され、この評価に基づいて、製造プロセスの状況に関する情報が生成される。例えば、状況の情報は、ウェハに対する合格／失敗の指定、並びに、製造の現在の段階の上流又は下流（又は両方）のいずれかにおいて、製造プロセスに対して推奨される修正を含むことができる。推奨される修正は、いくつかの実施形態において、自動的に実装されてもよい。この方法論を用いることにより、様々な形状属性（例えば、ＥＢＲ線の幅、場所、中心性、等）が素早く検査され、履歴的な構成要素の歩留まり情報を含む、様々な要因に基づいてプロセスの修正を実装することができる。

従来技術の手操作によるＥＢＲ計測法の簡略図である。 本開示の原理に従ってモニタされる、製造プロセスの中間段階における半導体ウェハの上面概略図である。 図２のウェハのライン３−３に沿った断面概略図、及び本開示の原理に従った、関連する製造モニタリング・システムの一部である。 図３Ａのモニタリング・システムと共用又は別個の、別のモニタリング・システムの一部の概略図である。 図２のウェハを示す概略図、及び図３Ａのモニタリング・システムのさらなる詳細である。 本開示の原理に従った半導体製造プロセスをモニタリングする方法のフロー図である。 本開示の原理に従った半導体製造プロセスをモニタリングする別の方法を示すフロー図である。 本開示の原理に従った方法の検査の部分の間に獲得される上方エッジ領域の画像の概略図である。 ウェハノッチを示す上方エッジ領域の画像の例である。 本開示の原理に従った圧縮画像の複合表現の概略図である。 見出されたウェハエッジに対する正規化後の、図８の複合画像の概略図である。 本開示の原理に従った方法の、エッジ検査の部分の間に生成される、正規化した複合画像の例である。 別のモニタ方法の部分のフロー図である。 本開示の原理に従ったいくつかの方法の部分として生成される複合表現の概略図である。

後述する詳細な記載において、本願明細書の一部を形成する添付図面を参照し、図示によって、本開示の態様が実施される特定の実施形態が示される。図面において、同じ番号は、様々な表示を通じ、実質的に類似の構成要素を記載する。これらの実施形態は、当業者が本開示の態様を実施できるよう、十分に詳細に記載される。他の実施形態が用いられてもよく、本開示の範囲を離れることなく構造的、論理的、及び電気的変更が行われてもよい。従って、後述の詳細な記載は、限定的な意味に解釈すべきではなく、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲及びこの等価物によってのみ画定される。

一般論として、本開示は、ＥＢＲ関連欠陥の迅速検出の少なくとも一つ、並びにＥＢＲプロセス品質の特徴分析を容易にする、様々な半導体製造プロセスモニタリング・システム及び方法を提供する。これらの特徴分析と組合せて、モニタされる情報は、ＥＢＲ関連結果とＥＢＲプロセスの品質との関係を明らかにするために用いることが可能であり、モニタリングが行われる製造プロセス・ステップの「上流」又は「下流」を含む一以上のプロセス・ステップに対して必要な調節を行うために、及びウェアの作り直しを決定する基礎として、用いることができる。いくつかの実施形態では、ＥＢＲ／ＥＥＷプロセスの適切な調整及びモニタリングによって、ＥＢＲ関連欠陥の全種類を最終的に消去することが可能になる。

上述を考慮すると、本開示の態様は、例えばＥＢＲの後の、半導体ウェハ製造プロセスの中間段階の間に配置又は実施される、モニタリング・システム又は方法を提供する。より具体的には、モニタリングは、ウェハエッジ近傍のウェハ形状（ウェハノッチ場所等；レジストエッジ場所、絶縁体及び／又はシリコン層エッジ場所等の様々な薄膜層エッジ場所；レジスト厚さ又はシリコン層厚さ等の層厚さ；ウェハエッジ場所、ウェハエッジに対するレジストエッジのオフセット；エッジ斜面の幾何学形状及び場所；他）、並びに他のウェハ形状（ウェハ中心；レジスト層中心；及びレジスト中心に対するウェハ中心のオフセット；他）を含むが限定しない、様々なウェハ形状を識別する又は見出す目的で、上方、垂直、及び／又は底部方向から、エッジ画像データを獲得して評価するために実施される。ちなみに、ウェハを「検査すること」は、製造プロセスの「モニタリング」のサブセットとして本開示に用いるため、本開示に係るモニタリングのシステム及び方法は、一以上の他の動作ステップと共にウェハを検査することを含む。

これらの上記記載を含む、ウェハ形状の特徴は、材料アプリケーション及び／又はウェハ生産中に用いられる除去プロセスの影響を受けることが多い。従って、いくつかの実施形態において、形状の場所、計測、及び／又は他の特徴を含む、このような特徴の評価／検査は、品質管理のために、これらのプロセスの制御に、及び／又は、例えば、歩留まりの改良に用いられる。いくつかの実施形態のウェハエッジ検査システム及び方法は、ＥＢＲ線形状の測定に有用である。参考として、「ＥＢＲ線」とは、ＥＢＲプロセス中に形成されるレジストエッジを表す。「レジストエッジ」、「レジストのエッジ」、「エッジビード除去線」、又は「ＥＢＲ線」という用語は、一般的には、本願明細書において交換可能に用いられるが、本開示の原理は、レジストエッジ、及び、エッジビード除去（ＥＢＲ）プロセスを含むが限定しない、多様なウェハ製造プロセスを介して形成される他のウェハ形状に適合することを理解されたい。いずれの場合も、いくつかの実施形態において、ウェハエッジ・モニタリング及び／又は検査システム及び方法は、ウェハプロセスが正しく進行していることを、いっそう確実にする助けとなる。例えば、いくつかの実施形態は、ＥＢＲプロセス及び／又はレジスト蒸着プロセスの間にウェハが正しく中心に位置しているかどうかに関する情報を提供するために、ウェハの中心に関し、及び／又はウェハのエッジに関して、ＥＢＲ線の位置を測定することを含む。

一以上のウェハ形状を検査することの一部として、いくつかの実施形態のモニタリング・システム及び方法は、例えば、回転するステージアセンブリの中心から放射方向にオフセットした位置にある、光学カメラ等の付属センサを用いて、ウェハのエッジ位置について一連のデジタル画像を獲得することを含む。いくつかの実施形態において、ウェハの外周全体が、連続的及び／又は段階的な様式で、画像化される。エッジ画像は、上記記載のような様々なウェハ形状を特徴分析する目的で、例えば、複合表現（例えば、画像）内への連結（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）を介して、累積的に圧縮及び評価される。例えば、ＥＢＲ線のような、ウェハのエッジからレジストエッジまでの距離が、ウェハ外周の全体について適宜評価される。ウェハ上には任意の数のレジスト層が存在でき、各レジスト層はレジストエッジを画定する。従って、適用可能であれば、複数のレジストエッジのそれぞれは、所望に従い配置される。

加えて、計算されたウェハ中心の場所、ウェハエッジの場所、レジストエッジの場所、及び／又は他のもの等、ウェハエッジを画像化することによって得られる情報は、関連するモニタリングプロセス及びシステムにおいて使用できることが想定される。例えば、ウェハ中心の場所は、ウェハ欠陥を報告及び解析するために使用できる。ウェハエッジの場所は、適宜用いられ、プロファイル又はウェハエッジの側方（「垂直エッジ」）を画像化する位置にある検査カメラが、垂直エッジを追跡し、カメラがウェハの垂直エッジから適切な焦点距離を維持する助けとなる。従って、いくつかの実施形態において、本モニタリング・システム及び方法を用いて収集される情報は、より大きな、より詳細なウェハ特徴分析システム又はモニタリング方法論の一部として用いられる。

上記の背景を考慮し、図２に、製造プロセスの中間段階における、半導体ウェハ５０の上面図を示す。ウェハ５０は、ウェハ５０について環状に延びる上方エッジ領域１００を画定する。ウェハ５０は、また、ウェハ周辺エッジ１０２、ウェハ中心１０４、ウェハノッチ１０６、レジスト層１０８、レジスト中心１１２、例えば第一のＥＢＲ線等の第一のレジストエッジ１１４ａ、例えば第二のＥＢＲ線等の第二のレジストエッジ１１４ｂ（図９Ｂ）、及びウェハ周辺エッジ１０２と第一のレジストエッジ１１４ａとの間の距離１１６を含む。上方エッジ領域１００は、第一のレジストエッジ１１４ａの近傍のレジスト層１０８から、ウェハ５０の周囲についてのウェハ周辺エッジ１０２を超えて延びる。いくつかの実施形態において、ウェハ５０及びレジスト層１０８の両方は、真円に近い形状である。

図２は、さらに、ウェハ中心１０４からオフセットしたレジスト中心１１２を示す。この種の不一致は、レジスト１０８の形成及び／又はレジスト１０８部分の除去の間の、オペレータ又は機械的エラーによって起こりうる。前述で示唆されるように、製造中のウェハ５０の中心位置は、ウェハ中心１０４に関するレジスト１０８の場所に影響し、次いで、上方エッジ領域１００について、ウェハ周辺エッジ１０２とレジストエッジ１１４ａとの間の距離１１６を変化させる。例えば、いくつかの実施形態において、様々な自動化された製造ステップの間に、ウェハ５０はチャック又はステージアセンブリに固定される。しかしながら、自動化又は他のエラーにより、ウェハ５０の回転中心は、ウェハ中心１０４から誤って位置合わせされる可能性がある。相対的な回転中心がウェハ中心１０４に位置合わせされないときには、レジスト又は他の層は、ウェハ中心１０４及びウェハ周辺エッジ１０２に関して偏心した位置にあることが多い。

図２は、二つの中心１０４、１１２の間の誤った位置合わせ、並びにウェハエッジ１０２と第一のレジストエッジ１１４ａとの間の距離の不均一が、直ちに認識できるように、ウェハ中心１０４から誇張してオフセットしたレジスト中心１１２を示している。しかしながら、実際には、中心１０４、１１２及びエッジ１０２、１１４ａの間の誤った位置合わせ（すなわち、所望の位置合わせの度合いからの変動）は、人間の裸眼では観察困難であることが多い。

図３Ａは、図２に示されるライン３−３に沿ったウェハ５０の断面図であり、以下記載の本開示に係るシステムの構成要素を伴う。上方エッジ領域１００は、ウェハエッジ１０２、第一のレジストエッジ１１４ａ、及びレジスト１０８及び／又は他の好ましくない表面材料が実質的に存在しない露出したエッジ領域１３０を含む。図２と図３Ａとを参照すると、いくつかの実施形態において、上方エッジ領域１００は、実質的には環状の形状であり、様々な関心エッジ形状から内側にとられる内径を実質的に画定し、例えば、露出した領域１３０及び／又はレジストエッジ１１４ａの縁部から内側にとられる。レジスト又は他の薄膜層が同様に実質的に存在せず、任意に、ほぼ同一の境界によって画定している上方エッジ領域１００の鏡像である上方エッジ領域１００の、反対側の底部エッジ領域１３４も示す。いくつかの実施形態において、ウェハ５０は、ウェハエッジ１０２の近傍で傾斜し、上方斜面１３６、垂直ウェハエッジ１３８、及び底部斜面１４０を画定する。上方斜面１３６は、始点１４２を有し、垂直ウェハエッジ１３８まで延びる。垂直ウェハエッジ１３８は、一般的には、外側表面及びウェハ５０の境界として記載され、従ってウェハエッジ１０２の場所を画定している。次いで、底部斜面１４０は、始点１４４を画定し、垂直ウェハエッジ１３８まで延びる。

図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係るモニタリング・システム１５０の一部も示し、図４は、より包括的なモニタリング・システム１５０の概略を示す。図３Ａ及び図４を参照すると、モニタリング・システム１５０は、いくつかの実施形態において、上方エッジセンサ１５２、底部エッジセンサ１５４、垂直エッジセンサ１５６、制御部１５８、基部１６０、及びステージアセンブリ１６２を備える。代替的に又は追加的に、図３Ｂに示すように、システム１５０は、底部斜面センサ１５１ｂ及び底部斜面センサ１５１ｂを備える。上方及び底部斜面センサ１５１ａ、１５１ｂは、センサ１５２〜１５６と同種であり、二次元画像センサ、ラインスキャンセンサ等として設けられる。

制御部１５８は、モニタリング・システム１５０を操作するためのプログラムモジュール等の、様々なモジュールを操作するようにプログラムされる、コンピュータ又は処理デバイスを備える。いくつかの実施形態において、制御部１５８は、一以上のエッジセンサ１５２、１５４、１５６から画像データを受信するための画像獲得モジュール１５８ａ、圧縮画像の複合表現を生成するための複合モジュール１５８ｂ、一以上のウェハ形状を識別するために複合画像を解析するための画像解析モジュール１５８ｃ、及び上述のようにユーザに対して複合表現及び／又は他の情報を任意に表示するためのユーザインタフェース１５８ｄを備える。複合画像モジュール１５８ｂは、さらに、画像をつなぎ合わせるための画像連結モジュール１５８ｅ、及び画像を圧縮するための画像圧縮モジュール１５８ｆを備える。いくつかの実施形態において、制御部１５８は、さらに、製造プロセス装置の動作を操作又は制御を他のやり方で行う、制御部を分離するための一以上の（有線又は無線の）電子的リンク１５８ｇを備える。上述のように、制御部１５８は、任意に、リンク１５８ｇを介して分離した制御部の指示を行うことにより、プロセスの修正を発効するようにプログラムされる。システム１５０は、制御部１５８の様々なモジュール１５８ａ〜１５８ｆを備え、後述する半導体製造プロセスをモニタする方法の様々な実施形態に従って、エッジ検査及びウェハ形状の評価を実施するよう適合される。

上方エッジセンサ１５２はカメラ１６４を備え、垂直エッジセンサ１５６はカメラ１６６を備え、底部エッジセンサ１５４はカメラ１６８を備える。ステージアセンブリ１６２は、モータ１７０、エンコーダ１７２、及び支持プレート１７４を備える。モータ１７０はエンコーダ１７２及び支持プレート１７４に結合し、モータ１７０が支持プレート１７４を回転するように取り付けられる。エンコーダ１７２は、モータ１７０の（そして、支持プレート１７４の）位置を制御するためのカウントを提供するが、モータ１７０の位置を制御するための他の方法／装置も想定する。様々なセンサ１５２、１５４及び／又は１５６は、一般的に、例えば、グレースケール及び／又はカラー画像等の、ウェハ５０の画像を取り込むように取り付けられる。加えて、センサ１５２、１５４、１５６は、例えば、いくつかの実施形態における、光学画像、Ｘ線画像、干渉法、シャック・ハートマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）波面、及び／又は共焦点原理を含む、センサカテゴリの多様な原理に従って任意に動作することを想定していることに、注意されたい。

支持プレート１７４は、ウェハ５０の回転及び画像化の間に、ウェハ５０を支持する。制御部１５８は、通信リンク１７６を通じて上方エッジセンサ１５２に、通信リンク１７８を通じて垂直エッジセンサ１５６に、通信リンク１８０を通じて底部エッジセンサ１５４に、及び通信リンク１８２を通じてステージアセンブリ１６２に、電気的に結合される。制御部１５８は、上方エッジ領域１００、底部エッジ領域１３４、及び／又は垂直エッジ１３８を検査するために、通信リンク１７６、１７８、１８０、１８２を通じて、上方エッジセンサ１５２、垂直エッジセンサ１５６、底部エッジセンサ１５４、及びステージアセンブリ１６２を制御する。

特に、いくつかの実施形態において、ウェハ５０は、上方、垂直、及び／又は底部方向から、様々な想定される検査の角度で、モニタリング・システム１５０を用いて検査される。一般論としては、モニタリング・システム１５０は、上方エッジセンサ１５２を介して、上方エッジ領域１００（図３Ａ）の「トップダウン」検査を実施する。モニタリング・システム１５０は、追加的に又は代替的に、底部エッジセンサ１５４を介して底部エッジ領域１３４の、及び／又は垂直エッジセンサ１５６を介してウェハ垂直エッジ１３８の、「ボトムアップ」検査を実施する。いくつかの実施形態において、モニタリング・システム１５０は、ウェハ５０のエッジ部分を検査し、このエッジ部分は、ウェハ５０についての複数の周辺画像フレーム場所における画像を獲得することにより、上方エッジ領域１３０、底部エッジ領域１３４、及び／又は垂直ウェハエッジ１３８の一以上を含む。例えば、第一のレジストエッジ１１４ａ、露出したエッジ領域１３０、上方斜面１３６、及びウェハエッジ１０２は、全て任意に、上方エッジセンサ１５２を用いてウェハ５０について画像化される。次いで、底部エッジ領域１３４及び垂直ウェハエッジ１３８を画像化するために、任意に、底部エッジセンサ１５４及び／又は垂直エッジセンサ１５６が、ウェハ５０の全体又はその一部について、それぞれ用いられる。

特に、図３Ａ及び３Ｂを参照すると、上方エッジセンサ１５２は、検査領域１８４を有し、垂直エッジセンサ１５６は検査領域１８６を有し、底部エッジセンサ１５４は検査領域１８８を有する。上方斜面センサ１５１ａは検査領域１８５を有し、底部斜面センサ１５１ｂは検査領域１８７を有する。図３Ｂに見られるように、検査領域１８５は、ウェハエッジ１０２の斜面１３６、並びに上部エッジ１３０及び垂直エッジ１３８をカバーできる。同様に、検査領域１８７は、底部斜面１４０、並びに垂直エッジ１３８及び底部エッジ１３４の部分をカバーできる。いくつかの実施形態において、システム１５０は、検査領域１８４、１８６、１８８のそれぞれに従って、第一のレジストエッジ１１４ａ、露出したエッジ領域１３０、及び上方斜面１３６を含むウェハ５０の上方エッジ領域１００；垂直エッジ１３８；及び底部斜面１４０を含む底部エッジ領域１３４を検査する。いくつかの実施形態において、上方エッジ領域１００は、一般的に、検査領域１８４に対応することを理解されたい。いくつかの実施形態において、単色、選択された波長、及び／又は広帯域照明、暗視野及び明視野照明の組合せを利用できる任意の暗視野照明、及び以前に参照された他の画像技法も想定するが、明視野照明が用いられる。

モニタリング・システム１５０は、上述のものとは異なる多様な形態を仮定できる。例えば、システム１５０は、センサ１５１ａ〜１５６の５未満を取り入れることができる（例えば、上方エッジセンサ１５２及び／又は垂直エッジセンサ１５６のみを設ける）。いずれの場合も、制御部１５８は、さらに、後述の本開示の方法に係る、様々なステップを実行するようにプログラムされる。

より具体的に、図５のフロー図を追加参照すると、本開示の態様に係るモニタリング方法２００は、２０２以下に記載のように、ウェハ５０の少なくとも一つの画像を取り込むことを含む。なお、いくつかの実施形態において、モニタリング方法２００は、例えばＥＢＲステップ直後等の、半導体製造プロセスの中間段階において、ウェハ５０について実施される。さらに、取り込まれる画像は、センサ１５１ａ、１５１ｂ、１５２、１５４及び／又は１５６の一つによって生成でき、いくつかの実施形態において、ウェハ５０の複数の画像は、センサ１５１ａ〜１５６の一つ、二つ又は全てを介して取り込まれる。

取り込まれる画像の数に関わらず、２０４において、ウェハ５０のエッジ区域の複合表現（例えば、複合画像）を生成するために、画像圧縮が実施される。いくつかの許容できる画像圧縮法を、後に記載する。一般論として、いくつかの実施形態において、画像圧縮は、エッジ区域（例えば、ＥＢＲ線、ウェハ周辺エッジ、ウェハノッチ、等）に沿ったウェハ５０の様々な形状を、単一の全ての形状の二次元表現に変換する。例えば、円形の環の形状は直線に変換でき、矩形形状は環状又は曲線（例えば、正弦曲線）に変換できる。

２０６において、エッジ区域の表現が検査され、エッジビード除去領域が識別される。識別されたエッジビード除去領域は、一般的には、複合表現に表されるウェハ周辺エッジ、並びに複合表現に表される（又は後述のような予想ＥＢＲ線）任意のＥＢＲ線を含んでいる。従って、例えば、いくつかの実施形態において、２０６における識別は、複合表現において上方エッジ１００の表現を識別することになる。あるいは、識別されたエッジビード除去領域は、複合表現において識別可能な所定の関心領域（例えば、ＥＢＲ線、ウェハ周辺エッジ、等）でありうる。

２０８において、少なくとも一つの形状属性が、識別されたエッジビード除去領域から抽出される。形状属性、並びにこれを複合表現から抽出する方法論は、多様な形態であると推測できる。いくつかの実施形態において、形状は、複合表現において認識できるＥＢＲ線である。この状況において、形状属性は、ＥＢＲ線の幅であるか、又は関連する可能性がある例えば、抽出されたＥＢＲ線幅の属性は、複合表現において特徴分析されるＥＢＲ線に沿った最大の幅、最小の幅、算術平均の幅、平均の幅、幅の標準偏差、等でありうる。この点において、２０８において、抽出される形状属性が、ＥＢＲ線の形状の数学的な関数（例えば、ＥＢＲ線幅の標準偏差）に関連する場合に、ＥＢＲ線幅は、複合表現における特徴分析としてのＥＢＲ線に沿った複数の点における形状特徴の値を決定することを含む抽出方法を用いて、形状の特徴（例えば、形状属性は形状特徴の関数である）として指定されうる。次いで、決定された値に対して数学的な関数を適用することにより、抽出された形状属性が決定される。例えば、形状属性がＥＢＲ線幅における標準偏差である場合に、形状属性を抽出することは、複数の点（例えば５点以上、あるいは５０点以上）においてＥＢＲ線（複合表現に反映されている）の幅を決定すること、次いでこのように決定された値の標準偏差を計算することを含むことができる。

代替的に又は追加的に、形状属性は、複合表現において特徴分析される、ＥＢＲ線とウェハの外周との距離であるか、これに関連する可能性がある。例えば、抽出されたＥＢＲ線〜外周距離の属性は、複合表現において特徴分析される最大の距離、最小の距離、算術平均の距離、平均の距離、距離の標準偏差、等でありうる。この点において、２０８において、抽出される形状属性が、ＥＢＲ線〜外周距離の形状の数学的な関数（例えば、ＥＢＲ線〜外周距離の標準偏差）に関連する場合に、この距離は、複合表現における特徴分析としてのＥＢＲ線に沿った複数の点における形状特徴の値を決定することを含む抽出方法を用いて、形状の特徴（例えば、形状属性は形状特徴の関数である）として指定されうる。次いで、決定された値に対して数学的な関数を適用することにより、抽出された形状属性が決定される。例えば、形状属性は、ＥＢＲ線とウェハ外周との平均距離であり、形状属性を抽出することは、複数の点（例えば５点以上、あるいは５０点以上）におけるＥＢＲ線とウェハ外周（複合表現に反映されている）との距離を決定すること、次いでこのように決定された値の平均距離を計算することを含むことができる。

代替的に又は追加的に、抽出された形状属性は、複合表現における二つ（又はそれ以上）の形状間の関係である可能性がある。例えば、形状は、隣接するＥＢＲ線であり、抽出された形状属性は、ＥＢＲ線が互いに重複する尤度を表す可能性がある。より具体的には、いくつかの実施形態において、抽出された形状属性は、複合表現においてＥＢＲ線が互いに交差するか否かという特徴を含む。あるいは、抽出された形状属性は、複合表現における第一及び第二のＥＢＲ線の表現に基づいて、第一のＥＢＲ線の平均位置において決定された標準偏差と、第二のＥＢＲ線の平均位置において決定された標準偏差の比較という特徴を含む。

代替的に又は追加的に、抽出された形状属性は、ＥＢＲ線形状の完全さの程度のような、形状の完全さの程度でありうる。なお、適切に形成されたＥＢＲ線は、ウェハ５０の外周の中にあり、内部では間隔がある。従って、適切に形成されたＥＢＲ線は、連続する輪を画定することになる（この輪は完全な又は完全に近い円であってもなくてもよく、真円からの変動は代替的な抽出された形状属性として機能できる）。しかしながら、ＥＢＲプロセスが不完全な場合には、ＥＢＲ線又はそのセグメントは、ウェハ外周に延びる可能性があり、ウェハ外周「における」セグメントは結果的に消失する（すなわち、不完全なＥＢＲ線はウェハ外周では存在しない）。従って、完全さの程度の属性は、完全な輪（又は他の連続形）からの識別されたＥＢＲ線の変動を表し、例えば、「完全な」ＥＢＲ線と比較した、複合表現に見出されるＥＢＲ線の百分率として表される。すなわち、例としては、複合表現に反映されるＥＢＲ線形状は、ウェハ外周の長さ（複合表現に反映される）に相当する「長さ」を有することが期待され、複合画像における実際のＥＢＲ線形状は、ウェハ外周長さの７５％の長さを有し、抽出された形状属性は、７５％の完全さの程度として特徴付けられる可能性がある。換言すれば、この一例によれば、抽出された形状属性は、ＥＢＲ線形状が７５％完全であるという特徴を示している。

代替的に又は追加的に、抽出された形状属性は、ＥＢＲ線形状の中心性等の、形状の中心性でありうる。より具体的には、識別されたウェハ中心（複合表現に反映される）に対する特徴の中心性は、抽出された形状属性として決定（例えば、１００％同心をベースラインとする相対的な中心性の百分率）及び確立することが可能である。ちなみに、ＥＢＲ線は、レジスト又は薄膜蒸着、ＥＢＲプロセスのオフセット等の様々なプロセス変数により、ウェハ中心に関して中心を外れている可能性がある。一以上の異なる変数が、他の関心形状の中心性の変動に寄与する可能性がある。

代替的に又は追加的に、抽出された形状属性は、予想されるＥＢＲ線の形状が存在しない等の、予想される形状の不在であるか、又はこれに関連する可能性がある。例えば、特定の半導体ウェハ（又は一連のウェハ）の所定のレイアウト及び「レシピ」は、そのウェハに沿った、ウェハ外周に対するＥＢＲ線の場所を規定することになる。モニタリングプロセスの一部として検査されているウェハが完全に形成されていなくとも、ＥＢＲ線は、所定の又は予想される場所の近傍又は相応の、ウェハ外周に関する場所（ウェハ外周は複合表現において識別可能と考えられる）において又はこれに沿って、複合表現に反映されることになる。この所定の又は予想されるＥＢＲ線の場所の情報を参照することにより、予想される場所におけるＥＢＲ線形状を「探して」、複合表現を検査することができる。次いで、予想される場所におけるＥＢＲ線形状の存在又はこの欠落が、抽出された形状属性として、確立される。

代替的に又は追加的に、２０８において抽出される形状属性は、上述とは異なる可能性がある（例えば、複合表現に反映されるような形状の強度（又は平均強度、標準偏差等の数学的特徴）、複合表現における形状の一以上の所定のセグメント、エッチプロファイル、ＥＢＲ線の形状、ＥＢＲ線の形状の周波数、ウェハ外周に関するウェハエッジ上方形状の平行度の程度、等）。他の実施形態において、ステップ２０８において、二以上の上述の形状属性（又は他の形状属性）が抽出される。例えば、複合画像に反映される全てのＥＢＲ線の標準偏差、完全さの程度、及びエッチプロファイルが、形状属性として抽出できる。この点に関し、一以上の抽出されるデフォルトの形状属性を用いて、制御部１５８がプログラムされてもよい。追加的に又は代替的に、ユーザによって選択又は入力される形状属性を抽出するよう、制御部１５８がプログラムされてもよい。例えば、その時点でユーザが関心形状属性を選択し、可能性のある形状属性のリストをユーザに呈示するように制御部１５８がプログラムされてもよい。

種類／フォーマット及び数には関わらず、ステップ２１０において、抽出された形状属性は、制御部１５８（又は他のコンピュータ・デバイス）によって自動的に評価される。この評価は多様な形態をとることができ、評価されている特定の形状属性の関数として生成される。例えば、抽出された形状属性は、許容誤差値又は許容誤差範囲等の、値又は値の範囲と比較することができる（例えば、抽出されたＥＢＲ線形状の平均幅属性は所定の範囲と比較できる、抽出されたＥＢＲ線形状の中心性百分率は所定の最小値と比較できる、他）。さらに、二以上の形状に対して対応する抽出された形状属性は、互いに比較することができる（例えば、第一のＥＢＲ線形状の線−周辺オフセットの標準偏差属性は、第二のＥＢＲ線形状の線−周辺オフセットの標準偏差属性と比較される、他）。評価は、さらに、ぎざぎざ度（ｊａｇｇｅｄｎｅｓｓ）、へこみ度（ｓｃａｌｌｏｐｉｎｇ）、飛散度（ｓｐｌａｓｈｉｎｇ）、エッジ強度、ＥＢＲ線の重複、エッチプロファイル、又は他の状況等の、欠陥又は欠陥に近いものを示す一以上のＥＢＲ線の状況の尤度の特徴分析又は評価を伴うことが可能である。例えば、決定されたレジストエッジ１１４ａ、１１４ｂを用いて、レジストエッジ１１４ａ、１１４ｂの粗さ計測、又はレジストエッジ１１４ａ、１１４ｂがいかにぎざぎざしているか又はなめらかであるかを示す標準偏差の数字を、決定することが可能である。加えて、レジストエッジ１１４ａ、１１４ｂの基本的形状（例えば、円形、楕円形、他）を決定できることを想定する。レジストエッジ１１４ａ、１１４ｂ等の複数のＥＢＲ線が識別される場合には、ＥＢＲ線の「十字線」の点又は交点を、複数のＥＢＲ線の間のオフセットと同様に、決定できる。上記列挙の計測法は、排他的なリストであるという意味ではなく、他の潜在的な計測法も想定する。

次いで、より一般的には、２１０における評価は、欠陥、欠陥に近いもの、又は製造プロセス変動の一以上を示す情報を生成する抽出された形状属性について実施される、任意の評価型の解析でありうる。いくつかの実施形態において、生成される情報は、代替的又は追加的に、欠陥、欠陥に近いもの、又は製造プロセスの関心変動の欠落若しくは非存在を示すと解釈又は考えられる可能性がある（すなわち、検査されているウェハは、関心の特定の欠陥又は欠陥に近いものを有さないと見られる、特定の製造プロセス変動の尤度を示さない、他）。ちなみに、「欠陥」は、ウェハ５０の製造者が訂正を要するものと見なした状況として定義できる。従来、半導体製造者（及び／又はその顧客）は、ある半導体パラメータ又は許容誤差のための、順次ウェハに適用され、これらの許容誤差を外れる任意の構成要素は排除されるという、標準的基準を確立している。従って、「欠陥」は、広範な工業的適用性を有する条件であるか、又は特定の製造者によって特異的に発生する可能性がある。

この基準又は評価が実施される他の基本は、多様な形態であると推測できる。例えば、制御部１５８は、形状属性に関するユーザ入力情報に対して動作することが可能であり、このユーザ情報は「許容できる」形状属性の定性を提供する（例えば、製造者は、決定されるＥＢＲ平均線が入るべき範囲を指定できる）。代替的に又は追加的に、制御部１５８は、デフォルトの評価パラメータを用いてプログラムされてもよい（例えば、制御部１５８は、欠陥と予想されるＥＢＲ線が存在しないことを表しているウェハを評価するようにプログラムされる）。その上、制御部１５８は、ゴールデン画像又は形状属性の評価が基礎とすることができる履歴データ等の他の情報を、検査するようにプログラムされてもよい。

ウェハが許容できるかどうかの評価に対して追加的又は代替的に、２１０における評価は、抽出された形状属性を、歩留まり情報及び／又は製造プロセス・ステップと相関させることを含むことができる。より具体的には、評価は、抽出された形状属性が、起こりうる歩留まりの低下を示すかどうかを評価することを含むことができる。すなわち、ウェハは、検査が実施された中間的な製造段階における、製造者が設定した許容誤差基準を「合格」したと見なされてもよい一方で、抽出された形状属性（同様の製造蔵段階における他のやり方での検査の単独又はさらなる観点のいずれか）は、プロセスの修正がない場合に、最終的な製造の後のウェハが所望の構成要素の歩留まり（例えば、ダイの歩留まり）を下回ることを示してもよい。この形態の評価は、例えば、結果としての歩留まりの値と組合せて同一の製造プロセスによって以前に生成された、他のウェハから抽出された履歴データ又は形状属性に関する情報を参照することにより、実施できる。この点において、制御部１５８は、例えば、歩留まりデータと以前のウェハからの形状属性データとを統計的又は確率論的に比較し、この相関を現在検査されているウェハの抽出された形状属性に関連させることにより、一以上の形状属性と構成要素の歩留まりとの相関を決定するようにプログラム（又は、別個のプロセッサ又はモジュールに接続）されてもよい。しかし、この相関の一つの非限定的な例は、特定のＥＢＲ線幅がＸを超える標準偏差及びＹ未満の同心性を有する場合は、構成要素の歩留まりは、これらと同じ特徴が表れないウェハと比較して、３％低下するということを示唆する履歴データである。次いで、これらの状況において、検査されている現在のウェハの抽出された形状属性が、標準偏差がＸを超え、同心性がＹ未満である特定のＥＢＲ線幅を含む場合には、この評価は、検査されているウェハが製造の最後において構成要素の歩留まりを低下したことを決定することになる。他の相関の要因又は技法は、同様に受け入れることができる。さらに、複数の異なる評価を実施できる。

評価に続き、２１２において、製造プロセスの状況に関する情報が生成される。生成される情報は、多様な形態であると推測でき、評価の関数である。さらに、ステップ２１２は、存在するとすれば、評価に応答する訂正動作、並びに、この訂正動作の伝達及び／又は自動的な実装を決定することを含むことができる。例えば、図６に反映されたモニタリング方法２００’をさらに参照すると、評価２１０によって、欠陥が何もなく、プロセス変動が何もないことを示すことができる。これらの状況において、（図６に概ね参照された）製造プロセス２１２の状況に関連する情報は、ウェハが許容できるという指示を含み、また任意に、２１４に反映されるように、製造プロセス・ステップに対する修正は何も必要ないという指示を含むことができる。次いで、モニタリング方法２００’は、図示のように、次のウェハ／基板のプロセスにより継続する。

あるいは、２１０における評価によりウェハが不具合を示す場合に、この状況は２１６に指定される。２１８において、この不具合状況がランダムな欠陥であるかどうかを決定するために、評価された不具合状況についての算定が行われる。欠陥がランダム（２１８における「はい」）であれば、２２０において、ウェハ／基板の復旧又は修復が可能かどうかを決定するために、欠陥の算定が行われる。ウェハ／基板が修復可能（２２０における「はい」）であれば、２２２において、追加の製造プロセスの必要性が、欠陥の存在及び適宜種類と共に、ユーザに伝達される（例えば、ディスプレイ画面への表示、紙の形式での印刷、等）。いくつかの実施形態において、生成される情報は、さらに、その種類及び／又は程度、あるいは必要又は推奨される救済プロセスが同様にユーザに対して伝達されることを含む。反対に、ウェハ／基板が修復できないと決定され、かつ／又は見込まれる構成要素の歩留まりが費用効果的水準を下回るだろうと決定される場合には（２２０における「いいえ」）、２２４において、ウェハ／基板は廃棄すべきであるという表示が提供される。

欠陥がランダムではないと決定されれば（２１８における「いいえ」）、２２６において、その欠陥がランダムな製造プロセスの変化によるものかどうかを見積もるために、算定が行われる。この点において、欠陥を考慮する製造プロセスの算定は、多様な原則に基づいて実施される。例えば、制御部１５８は、ある欠陥はランダムではないプロセス変化によるものであり、一方で他のものはランダムな変化によるものである（例えば、ＥＢＲ線の「消失」はレジスト塗布器におけるオペレータの誤り等のランダムなプロセス変化の結果であり、中心がないＥＢＲ線の欠陥は、誤って位置合わせされた取り扱いツール等のランダムではないプロセス変化の結果である）ことを、自動的に指定するようにプログラムされてもよい。代替的に又は追加的に、制御部１５８は、この算定を完了するために、履歴データ及び／又は他の抽出された形状属性を参照できる。例えば、以前のウェハと同じ形状属性を検査することにより、例えば、プロセスのドリフトをランダムではないプロセス変化と認識し、見なすことができる（例えば、ＥＢＲ線の名目的なドリフトが累積的に増加することは、取り扱い装置におけるオフセットを示す）。いずれの場合も、プロセス変化がランダムであること（２２６における「はい」）が決定される場合は、２２０においてウェハ／基板が修復可能であることが算定され、上述のようにユーザに伝達される。

反対に、プロセス変化がランダムではないことが決定されれば（２２６における「いいえ」）、２２８において、このプロセス変化を訂正するために、一以上の製造プロセス・ステップの修正が決定される。訂正のプロセス修正は、検査されているウェハの現在の製造段階の前（「上流」）及び／又は後（「下流」）のプロセス・ステップに関連付けることができる。例えば、ウェハが、斜面クリーニング（又はエッジビード除去）の直後に評価される場合には、評価によって関係があると考えられるプロセス・ステップは、リソグラフィ・アプリケーション及び／又はエッジビード除去（又は他の斜面クリーニング技法）を含む。次いで、特定の評価によっては、一以上のこれらのＥＢＲ線に関連するプロセス・ステップに、微調整又は他のやり方による修正を行うことができる。例えば、評価は、取り扱い装置が誤って位置合わせされたこと、光学装置の動作が最適な時間の期間以下であること等を決定できる。この点において、制御部１５８は、特定の形状属性評価の結果を、特定のプロセスパラメータの修正及び／又は対照となるユーザ入力によるプロセス訂正と、自動的に相関させるようにプログラムされてもよい。あるいは、制御部１５８は、特定のプロセス変化の原因と考えられるプロセス・ステップ及び／又は装置を決定するために、履歴データを参照し、所望のプロセス修正を繰り返し決定できる（例えば、人工知能、確率的統計的解析等を介して）。次いで、プロセス修正を実装することにより、製造プロセスによって製造される将来のウェハは、検査されている現在のウェハにより明らかになった同じ問題点（将来のウェハのモニタ又は検査において、制御部１５８により「確認」できる所望の結末）を表すと考えられる。

上流の製造プロセス・ステップ及び／又は装置の修正に対して追加的に又は代替的に、２２８において決定されるプロセス修正は、現在の製造段階の下流とすることが可能である。このような下流又は救済型のプロセス修正（例えば、現在の製造ステップ／装置を修正すること、製造プロセスに追加ステップを加えること、等）に関連して、最適な製造段階及び時刻において追加プロセスを起動させる「スマートスケジュール」等により、プロセス修正のタイミングを発生することも可能である。いずれの場合も、実装すると、現在のウェハ、及びいくつかの実施形態においては将来のウェハは、これにより構成要素の歩留まりの向上を示す傾向となる。

このようにして生成されるプロセス修正は、一以上の様式において、発効することができる。いくつかの実施形態において、プロセス修正がユーザによってもたらされ（例えば、画面上の表示、印刷による指示、等）、従って、ユーザは、示唆又は推奨される実装すべき修正の検査及び実施に対する責任を負う。他の実施形態において、制御部１５８は、決定された製造の修正を自動的に発効するようにプログラムされる。例えば、制御部１５８は、特定のプロセス・ステップ／装置を制御するために他のやり方で動作している別個の制御部と、電子的に接続することができる（例えば、直接接続、又は通信サーバ又は他のプロセッサを介する間接的な接続）。このシステム構成を用いて、制御部１５８は、決定されたプロセス修正を自動的に実装することを、別個の制御部に自動的に命令又は指示するよう動作する。従って、システム１５０は、製造プロセスにわたる閉ループ制御を効果的に提供する。

図６は、ウェハには欠陥がないが、抽出された形状属性は、ありうるプロセス変動を示唆することを、評価２１０によって表すことができることを、さらに反映している。これらの状況において、２１２において生成される製造プロセス状況情報は、２３０における検出されたプロセス変化を検査することを含むことができる。この検査と関連して、２２６において、原因であるプロセス変化がランダムな変化であるかどうかという判定が行われ、方法２００’は上記記載のように進行する。再度、これらの算定の結果として、名目上（上流）のプロセスパラメータは、後続して製造されるウェハが構成要素の歩留まり損失をより起こしにくいと考えられることを、いっそう確実にするよう、調節することができ（ユーザへの指示を介するか、制御部１５８による自動的のいずれか）、及び／又は、救済（下流）のプロセスパラメータが調節又は実装されることが可能である（例えば、現在のウェハ並びに可能であれば将来のウェハを、いっそう最適化するよう自動的に調節又は実装される）。

次いで、より一般的には、本開示のシステム及び方法は、製造プロセスの微調整を容易化する。実際の又は潜在的なプロセス変動が認識され、迅速に対処される。さらに、構成要素の歩留まり（例えば、エッジダイ歩留まり）は、比較的リアルタイムベースで、劇的に改良されうる。この点に関し、本開示のシステム及び方法は、欠陥検出の合否だけでなく、プロセス変動を示すと考えられる状況にも従って動作することができる。例えば、最適な薄膜接着に至らないことを示す状況は、発生しうる訂正可能な変動として検査することができ；オフセットしたＥＢＲ線は、発生しうる訂正可能な変動として検査することができ（例えば、ＥＢＲ線を生成するツールがオフセットしている）；エッチプロファイルの不一致は、発生しうる訂正可能な変動（例えば、接着不十分）として検査することができる、等である。結果として、本開示のシステム及び方法は、多くの製造プロセスツールの最適制御を容易にする。例えば、ＥＢＲ線検査の特定の形態において、スピンコータ、エッジポリッシャ、湿式及び乾式斜面エッチング装置、光学エッチング装置等のツールが、制御されてもよい。なお、任意の斜面クリーニング動作／装置が制御されてもよく、「斜面クリーニング」という用語はＥＢＲを含む。さらに、レジスト塗布に関連するツール／装置は、制御されてもよく、乾式リソグラフィ装置及び浸漬型のリソグラフィ装置を含む。多様な異なる上流及び／又は下流のプロセス・ステップ（検査されているウェハのプロセス段階に関して）が、例えば、発生しうるプロセス変動を自動的に識別して訂正するための歩留まりデータ等の、抽出された形状属性と相関できる。発生しうる製造プロセス修正を示す情報を生じる任意の形状属性を考慮し、これに従って動作することが可能である。

画像圧縮
上述のように、画像圧縮（２０４）は、本開示の方法の迅速な動作を容易にする機能がある。画像圧縮は、多様な技法を用いて実施することができ、許容できる例は、２００６年９月２２日付け出願、発明の名称「ウェハエッジ検査及び計測」の米国特許第７１９７１７８号及び米国特許出願第１１／５２５５３０号に記載され、両者の教示は参照により本願明細書に援用する。一般的には、画像圧縮の一つの形式は、ウェハ５０の複数の隣接画像を参照する。図７Ａは、いくつかの実施形態に従った、画像データ獲得中（例えば、２０２における画像取り込み）の、第一のフレーム獲得場所Ｆにおいて取得される、複数の画像の第一の画像の、一般化した概略表現である。さらなる参照とし、図７Ｂは、本発明の関連実施形態に従って獲得される、上方エッジ領域１００の画像の一例であり、図７Ｂにはノッチ１０６も示す。図７Ａに戻り、複数の画像のそれぞれは画素配列を含み、第一の画像は第一の画素配列２７２を含む。画素配列２７２は、複数の画像に伴う複数の画素配列のそれぞれに対して適用可能な原理を説明するため、より詳細に記載される。一般的には、画素配列２７２は、配列内に配置される複数の画素を含み、画素配列２７２は、第一の次元Ｘ及び第二の次元Ｙを有する。画素配列２７２のそれぞれの画素は、第一のレジストエッジ１１４ａ等のウェハ形状と共に、輝度値等の関連する画素特徴値を有し、露出したエッジ領域１３０、第一のレジストエッジ１１４ａ、上方斜面１３０、底部エッジ領域１３４、及び垂直ウェハエッジ１３８は、画素特徴値において変化を生じる。

画素特徴は、グレースケールの輝度情報を任意に含むが、例えば、色データ等の他の種類の情報も想定する。例えば、いくつかの実施形態は、赤、青、及び／又は緑の光の強度の画像データを獲得するための、フィルタ又は他の手段を用いることを含む。追加的に又は代替的に、グレースケール及び赤、青、及び／又は緑のデータ等の色データの組合せが、例えば、ベイヤーカメラを用いて、任意に獲得され、解析される。加えて、いくつかの実施形態において、画素特徴値は、任意の縦方向の画素数の値に対応することを想定する。上述から、一以上のウェハ形状を表す任意の画素特徴を伴う、多様な種類の画素特徴が想定されることを理解すべきである。

いくつかの実施形態において、画素配列２７２の第一の次元Ｘは、ウェハ５０及び特定のウェハエッジ１０２に対してほぼ接線方向であり、次元Ｙは、ウェハ５０のほぼ放射方向に整列されるが、画素配列２７２の他の配列も想定され、例えば検査中のウェハオフセットによって生じる場合もある。一実施形態において、画素配列２７２は、第一の次元Ｘにわたる１６００の水平画素、第二の次元Ｙにわたる１２００の垂直画素（１９２００００画素）の配列を含むが、他の画素配列も想定する。例えば、画素配列２７２は、任意に、第一の次元Ｘにわたる１９２０画素、第二の次元Ｙにわたる１０７８画素（２０６９７６０画素）である。

画像データ圧縮２０４（図５）は、獲得された画像を圧縮することを含む。特に、複数の画素配列が、それぞれ第一の次元Ｘにおいて圧縮され、複数の圧縮画素配列を生じる。いくつかの実施形態において、画素配列の圧縮は、ウェハ５０についてのそれぞれの画素フレーム場所において、互いに間隔を空けて配置される圧縮画素配列を生じる。換言すれば、獲得された画像の間に過剰量の重複がなければ、及び／又は圧縮量が小さければ、それぞれの画像フレーム場所に従った圧縮画素配列の間には、何らかの「間隔」がある。いくつかの実施形態において、画像圧縮は、ウェハのパターン付けに関連する画像情報、画像データにおけるランダムな変化、又は他の好ましくない画像情報を削除又は低減する助けになる。このようなパターン又は他のランダムな変化は、他のやり方では、第一のレジストエッジ１１４ａ並びに他のウェハ形状を見出すことを困難にする。

いくつかの実施形態において、圧縮は、第一の次元Ｘだけで達成され、第二の次元Ｙは全体として「未圧縮」又は「非圧縮」のままである。いずれにしても、例えば、第一の次元Ｘにわたる圧縮は、多様な方法を介して達成される。例えば、画素配列の画素特徴値は、任意に、平均の画素特徴値を得るために、第一の次元にわたって平均化される。いくつかの実施形態において、画素配列２７２は、第二の次元Ｙにおける画素の輝度値の単一カラムを生成するために、第一の次元Ｘにわたって画素配列２７２の輝度値を平均化することにより、圧縮される。多少異なる表記としては、複数の獲得された画像は、任意に、第一の次元Ｘにわたって画素の行を平均化することによって圧縮され、第二の次元Ｙにおいて最大幅であるが、第一の次元Ｘにおいては単に一画素の幅である多数の画像が生じる。画素配列２７２の画素特徴値は、任意に、単一以上の画素カラムに、又は他の所望のやり方で、圧縮される。

圧縮を利用することにより、第一の次元Ｘにわたる関心ではない画素特徴の変化（例えば、ランダムな画像変化又はウェハパターン）を低減し、第一の次元Ｘに沿って延びる、より規則的な形状等の、所望の形状からの変化を目立たせることができる。従って、第一の次元Ｘに沿った画像圧縮は、例えば、ノイズ及び／又は好ましくないエッジの抑圧を実施するために用いることができる。より概念的な意味では、いくつかの実施形態において、第一の次元Ｘに沿って延びない画像の変化又は異常は、実質的に低減され、ウェハ上方エッジ領域１００について周辺に多少延びているウェハ形状を取り出すか又は目立たせるが、他の方向に延びている／他の形を有する形状も、所望に従い、目立たせることが可能である。従って、例えば、ウェハエッジ１０２（図２）、第一のレジストエッジ１１４ａ（図２）、上方斜面１３６（図３）、シリコン又は絶縁層エッジ（図示せず）、又は露出したエッジ領域１３０（図３）等の形状による画素配列２７２における輝度変化は、より明白になるか、それぞれの強度を維持できる。次いで、よりランダムな輝度変化、又は、ダイパターン（図示せず）又はテストパターン（図示せず）のようなウェハ５０について周辺には実質的に延びていない形状は、フィルタリングされるか、明白ではなくなる。これは、ウェハパターンが、ＥＢＲ線又は他の配置されるウェハ形状を、交差するか又は他のやり方で介在する場合に、特に有利である。

画像圧縮は、任意に、多様な他のアーティファクト又は記載したような変化を目立たせ及び／又はフィルタリングする目的で、追加的又は代替的に、ウェハエッジ１０２の接線方向ではない別の方向で実施される。さらに、同様の画像圧縮の原理は、例えば、垂直ウェハエッジ１３８及び／又は底部エッジ領域１３４の獲得された画像に適用可能である。いくつかの実施形態において、例えば、ストリート、消失ダイ、ノッチ、平坦部又は基準マーク等のウェハ５０上の規則的形状が、圧縮画像において好ましくない現れ方をする場合は、このような形状は、ほとんどの場合に認識可能な痕跡を有していることが多い。これらの痕跡が外見的に多様である場合には、ウェハ５０における実際の場所に関連する所定の場所において、圧縮画像中に現れる傾向があることが想定される。従って、これらの痕跡は、自動的又は手動操作のいずれかにより、削除してもよい。いくつかの実施形態において、この痕跡の自動削除は、画像認識アルゴリズム又はこのような画像を認識して削除するための技法の使用を含んでもよい。手動操作及び／又は自動的な削除は、いくつかの実施形態において、規則的なウェハ形状を取り囲む関心領域を画定し、その領域からの画像データを無視するよう制御部１５８に指示し、画像圧縮に先立って画像データを削除し、及び／又は続いて所望の画像圧縮を行うことにより、解析から削除すべき規則的形状を選択することを含んでもよい。

圧縮画像は、いくつかの実施形態において、任意に、様々なウェハ形状を配置するために解析され、又は他のやり方で特徴分析されるが、ウェハエッジ１０２、上方エッジ斜面１３６、及び／又は第一のレジストエッジ１１４ａは、複数の不明瞭な圧縮された画素配列に対する最良のサークルフィットを用いて配置される。次いで、ウェハ中心１０４及び／又はレジスト中心１１２の場所を決定することができる。換言すれば、一以上のウェハ形状は、任意に、画像フレーム取り込み場所に従って、「未連結」又は「非連結」のデータから決定される。しかしながら、後述するように、連結された複合画像データは、一以上のウェハ形状、並びに底部エッジ領域１３４に伴う所望による形状を配置／識別する目的で、いくつかの実施形態において用いられる。

画像圧縮に先行して又は後続して、画像データの連結を実施することも可能である。しかしながら、圧縮された画素配列の連結は、連結を実施する目的で操作されるデータがより少ないため、いくつかの実施形態において効率的である（例えば、各画像に対して数百万画素が連結されることを、数千画素に比較する）。

図８は、いくつかの実施形態に係る、付随した第一の軸Ｍ及び第二の軸Ｎを有する複合表現３００内に連結された、上方エッジ領域１００（図２〜図４も参照）に取り込まれた圧縮画素配列の、一般化した概略図である。参考として、「つなぎ合わせる（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）」及び「連結する（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｎｇ）」という用語は、本願明細書において交換可能に用いられ、一般的には、必要に応じて、重複する画像データを整列すること、並びに「端と端を合わせる」様式で画像データを整列することのいずれかを指す。より詳細に後述するように、複合画像３００は、第一のレジストエッジ１１４ａ、ウェハエッジ１０２、上方斜面１３６、ウェハ中心１０４（図２）、レジスト中心１１２（図２）、あるいは本願明細書に明白又は厳密に記載の他のものを含む任意の他のウェハ形状等の、一以上のウェハ形状を位置付け、又は他のやり方で特徴分析するために解析される。

一般論として、複数の圧縮画素配列のそれぞれは、互いに連続した様式で（例えば、ウェハ５０についてこれらが取られた画像フレーム取り込み場所の角度位置に従って）整列される。連結は、当業者に周知の連結アルゴリズム等の、連結アルゴリズムを用いて実施される。連結アルゴリズム又は他の連結プログラムモジュールは、画像の適切な整列を確実にする助けとする目的で、複数の圧縮画素配列に適用される。従って、複数の画素配列が単一の画素カラムに圧縮されているいくつかの実施形態において、複合画像３００は、ウェハ５０についてのそれぞれの画像フレーム獲得場所の角度位置に従って、所望の連続した様式で整列される画素カラムのそれぞれを含む。

上述のように、例えば、エッジ検出及びより詳細には後述するリージョン・グローイング法を介して、ウェハ５０についてほぼ円周状の様式で延びるウェハ形状がより簡単に識別されるという前述の画素配列の圧縮を介して、複合画像３００は「フィルタリング」される。いくつかの実施形態において、第一及び第二の軸Ｍ、Ｎは、一般的に、各圧縮画素配列の、第一及び第二の次元Ｘ、Ｙにそれぞれ対応する。例えば、第一の軸Ｍは、例えば、０°から３６０°又は−１８０°から＋１８０°等の角度単位で記載され、一方で第二の軸Ｎは、例えばマイクロメートル等の距離単位で記載される。

図２及び図８を相互参照すると、例えば、上方エッジ領域１００の画像化中に、ウェハ５０が良好に中心合わせされ、他の画像化の変動がない場合には、ウェハエッジ１０２は、ほぼ直線として複合画像３００に表されるはずである。しかしながら、例えば、ウェハ５０がステージアセンブリ１６２の上で何らかの程度にオフセットしている等、位置合わせの誤りが発生する場合は、ウェハエッジ１０２は、図８に一般的に示すように、複合画像３００において、より正弦曲線的な形状をとるようになる。換言すれば、いくつかの実施形態のオフセットは、ウェハエッジ１０２の画像化において偏心を誘発し、これによりウェハエッジ１０２はウェハエッジ１０２の真円度に従っているという事実によって、より正弦曲線的な形状をとるようになる。

同様の様式で、図８に、いくらか不規則な非線形形状を有する第一のレジストエッジ１１４ａも示す。第一のレジストエッジ１１４ａはウェハエッジ１０２からほぼ規則的な距離にある場合、例えば、ウェハ中心１０４及びレジスト中心１１２が良好に位置合わせされる場合には、第一のレジストエッジ１１４ａはウェハエッジ１０２の後を追い、この二者はほぼ同様の形状を有する。一方、第一のレジストエッジ１１４ａがウェハエッジ１０２に対して距離を変動させる場合には、ウェハエッジ１０２及びレジストエッジ１１４ａの形状は、より異質なものとなり、例えばレジスト１０８の層はウェハ５０の中心に置かれない。従って、ウェハ中心１０４がレジスト中心１１２の中心に置かれ、ウェハ５０がステージアセンブリ１６２の中心に置かれる（及び、例えば、他の画像化の偏心がない）場合に、ウェハエッジ１０２及び第一のレジストエッジ１１４ａの両者は、複合画像３００内にほぼ直線の様式で伸びることになる。第一のレジストエッジ１１４ａとウェハエッジ１０２の間の距離がウェハ５０の周囲全体についてほぼ一定であるが、ウェハ５０が、例えば、画像化の間に中心に置かれない場合には、ウェハエッジ１０２及び第一のレジストエッジ１１４ａは、より正弦曲線的な形状を有し、正弦曲線のそれぞれは互いを良好に追跡することになる。しかしながら、第一のレジストエッジ１１４ａ及びウェハエッジ１０２の間の変動が増加すると、ウェハエッジ１０２の正弦曲線的形状と、第一のレジストエッジ１１４ａの形状は、一般的には、いっそう異質なものとなる。

図９Ａの一般化した概略図を参照すると、いくつかの実施形態において、例えば、上方エッジ領域１００の複合画像３００は、ウェハエッジ１０２に対して正規化される。図９Ｂは、いくつかの実施形態に従って獲得され、ウェハエッジ１０２がほぼ直線であるように正規化される、複合表現３００の例である。注目すべきは、図９Ａは、第一のレジストエッジ１１４ａを目立たせて表示するが、第一及び第二のレジストエッジ１１４ａ、１１４ｂが、図９Ｂにおいて視認できることである。いずれの場合も、ウェハエッジ１０２は、連結されない圧縮画素配列に一以上のエッジ検出器を適用し、最良のサークルフィットを適用することにより、任意に設けられる。他の実施形態において、ウェハエッジ１０２は、より詳細には後述するように、第一のレジストエッジ１１４ａと同様に、複合画像３００に設けられる。いずれの場合も、複合画像３００は、見出されたウェハエッジ１０２に基づいて、複合画像がシフトされ、見出されたウェハエッジ１０２が直線であるように、任意に正規化されるが、ウェハエッジ１０２が所望の他の形状をとるよう複合画像３００を正規化することも可能である。

図１０を参照すると、複合表現の生成及び／又は解析は、エッジセグメント生成３１０、エッジセグメント・フィルタリング３２０、エッジセグメント・カーブフィッティング３３０、及びエッジセグメント・リサイクリング３４０を、さらに含むことができる。エッジセグメント生成３１０は、一以上のエッジ検出器を複合画像３００に適用することを含む。いくつかの実施形態において、複合画像３００を作成する画像に対応するエッジ勾配データを生成するために、ゾーベル（Ｓｏｂｅｌ）エッジ検出器及びカニー（Ｃａｎｎｙ）エッジ検出器アルゴリズムが、複合画像３００に適用される。エッジセグメント・データを生成させる目的で、又はエッジ勾配データから配置又は他のやり方で特徴分析される形状に対応する一以上のエッジセグメントを他のやり方で成長させる目的で、上方及び下方勾配の閾値、並びに他の基準が、自動的又は手動操作のいずれかの所望により、設定される。例えば、開始画素の特徴及びエッジ閾値条件（いくつかの例においてはコントラスト）に基づいて、エッジセグメントは、選択されたエッジセグメント閾値条件に見合うならば、セグメント・グルーピングに画素を追加することにより、「成長」する。

いくつかの実施形態において、エッジセグメント・フィルタリング３２０は、エッジセグメント強度の横断面の解析によるエッジセグメントのプロファイル決定を用いることを含み、これは、第一のレジストエッジ１１４ａ及び／又はノイズ等のレジストエッジを指示することができ、カーブフィッティング前又はこの間に、不良エッジセグメントを破棄又は予めフィルタリングすることが可能である。所望であれば、ユーザは、上方及び下方エッジ勾配の閾値、エッジ強度閾値（例えば、平均のエッジセグメント・エッジ勾配）、及び／又はセグメント・サイズ閾値（例えば、最短エッジセグメント長）を調節し、ウェハ形状の識別を容易にする目的で、特定のエッジセグメントを破棄又は目立たせることができる。エッジ検査システム１５０は、いくつかの実施形態における基準を自動的に調節又は選択することも想定する。このようにして、エッジセグメントは特定のサイズ、エッジ強度、及び／又は最小の勾配値に、又は他の基準に従い、エッジセグメント・カーブフィッティング３３０に先だって、フィルタリングされるが、このようなフィルタリングは、代替的又は追加的に、エッジセグメント・カーブフィッティング３３０の間に又は後に行われる。

エッジセグメント・カーブフィッティング３３０は、選択されたウェハ形状に対応する、複数の生成されたエッジセグメントを識別することを含む。いくつかの実施形態において、エッジセグメント・カーブフィッティング３３０は、エッジ勾配から生成される第一のエッジセグメントを選択すること、及び第一のエッジセグメントに正弦曲線を適合することを含む。特に、第一のレジストエッジ１１４ａ、シリコン又は絶縁層エッジ（図示せず）、斜面１３６、１４０、ウェハエッジ１０２、及び他のもの等の、ウェハ５０について延びるウェハ形状は、正弦曲線によって良好に表される。これは、当該ウェハ形状の、環状を含む円形に、少なくとも部分的に、帰属可能である。特に、この結果は、円と正弦曲線との間に一般的に理解されている関係を参照し、偏心して位置決めされたＥＢＲ線は、一般的に、複合画像３００において正弦曲線として表れると理解される。従って、第一のレジストエッジ１１４ａはほぼ円形であるという推測に基づいて、ウェハ５０とレジスト層１０８との間の偏心により、複合表現３００に正弦曲線の形状が生じる。このようにして、例えば、最小自乗近似法を用いる正弦曲線のカーブフィッティングが、第一の曲線を検出されたセグメントにフィットするために適用される。しかしながら、他の種類の曲線又はラインフィットも、エッジセグメント・カーブフィットのために想定する。参考までに、正弦曲線のカーブフィットを用いて設けられるウェハ形状がほぼ直線的である場合に、設けられる形状に対して、小さい又はほぼ振幅のない正弦曲線がフィットされることを理解すべきである。

いくつかの実施形態において、一以上の後続のエッジセグメントが識別され、第一の正弦曲線からのセグメント距離（平均、中央値あるいは及び／又は絶対値）が算出され、後続のエッジセグメントが第一のフィット曲線に良好に適合するかどうかが調べられる。後続のエッジセグメントが良好に適合する場合は、このセグメントには、セグメントの第一のグループにグループ化、結合、連結等が行われ、後続の第二の正弦曲線が、エッジセグメントの新規な第一のグループに適合される。いくつかの実施形態において、このプロセスは、第一のレジストエッジ１１４ａ等の潜在的形状が、例えば、所望の数のエッジセグメントによる測定等の、所望の程度に特徴分析される間に、繰り返し継続する。一実施形態において、フィット曲線に対応するエッジセグメントが複合画像３００全体の百分率のいくらかにわたってのみ識別される場合には、潜在的ＥＢＲ線等の、潜在的なウェハ形状は無視される。例えば、特定のフィット曲線に関連付けられるエッジセグメントは、複合画像の６０％、８０％、又は１００％以内にわたって累積的に延びなければならないという、下限が設定できる場合がある。従って、いくつかの実施形態において、エッジセグメントの特定のグループに対する繰り返しのカーブフィッティング処理は、カーブフィッティングによって識別される連結したエッジセグメントのグループが複合表現３００の全体にわたって延びるまで、継続する。

加えて、例えば、繰り返し処理中に適合されるカーブから遠すぎる（例えば、別のユーザの入力又は所定の閾値レベルによる決定）等の、特定のカーブフィッティング操作からエッジセグメントが無視される場合に、このように無視されたセグメントに対して新規な潜在的ウェハ形状のラインを適合するために、新規なカーブフィッティングの繰り返しを始めることができる。いずれの場合にも、いくつもの潜在的なウェハ形状ラインの候補が、適宜発生する。いくつかの実施形態において、ウェハ形状は、全長、累積的エッジ強度、又は他の要因に従って潜在的ＥＢＲ線の候補から選択される、レジストエッジ又はＥＢＲ線である。

エッジセグメント・リサイクリング３４０は、最初のカーブフィッティング処理の完了後に、エッジセグメントを再評価することを含む。例えば、いくつかの実施形態において、潜在的なウェハ形状の線又は他のエッジセグメントのグルーピングの一つに、以前には取り入れられていたかもしれない、又は取り入れられていなかったかもしれないエッジセグメントが、ウェハ形状識別のエッジセグメント候補をさらに増強しようとして、再処理される。いくつかの実施形態において、フィットされない境界及び／又はエッジセグメントは、例えば、特定のカーブフィットに対する近似の度合いが比較的高いという観点で、長さ又はエッジ強度の要求をより許容してエッジセグメントを再評価することにより、後続のカーブフィッティング解析に従って、検査され、一以上のエッジセグメント・グループに取り込まれる。

図１１を参照すると、いくつかの実施形態において、上記記載の方法は、分離した別個のレジスト層に属するＥＢＲ線等の、複数の交差する薄膜エッジラインの発見に適している。特に、図１１は、いくつかの実施形態を示し、図中、レジストエッジ１１４ａはエッジセグメントＡ、Ｂ、Ｃのグルーピングに従って見出され、レジストエッジ１１４ｂはエッジセグメントＤ、Ｅ、Ｆのグルーピングに従って見出される。図１１を参照すると、正弦曲線によるカーブフィッティング法は、レジストエッジ１１４ａ、１１４ｂを識別するために、エッジセグメントＡ、Ｂ、Ｃのグルーピング及びエッジセグメントＤ、Ｅ、Ｆのグルーピングが、互いに関連付けられることを確認する助けになる。特に、エッジセグメントＡ、Ｂ、Ｃは、エッジセグメントＤ、Ｅ、Ｆと同様に、高い正弦曲線フィットを形成するが、一方で、他の組合せであるエッジセグメントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、レジストエッジ１１４ａ、１１４ｂの評価に対して正弦曲線フィットの度合いが低く表れる。

画像圧縮の上記記載例は、本開示に従った小数の許容できる技法にすぎず、他の取り組みも用いることができることを理解されたい。例えば、様々な画像圧縮方法が利用できる。ちなみに、圧縮は、検査／解析処理を高速化する。例えば、ウェハ上側において、圧縮はいかなる無関係なパターンも最小化又は除去する必要があるため、存在するパターン量について圧縮を最適化しなければならない。垂直エッジＥＢＲ線計測は、エッジ上に繰り返しパターンは何もなく、ＥＢＲ線のおよその規則的形状を、垂直エッジ上のランダムな形状から「拾う」ことができるため、圧縮の要求は低い。垂直エッジ画像における圧縮の最適化は、処理速度（例えばスループット）と解像度との均衡に基づくことができる。画像圧縮が高まると、処理速度は高速化する。しかし、高圧縮においては、取り込まれた画像に対して見積もられるＥＢＲ線の解像又は「フィット」が困難になりうる。このように、最適化は、過去の結果に関するユーザの直感に基づいて、又はＥＢＲの特徴の知識に基づいて、達成されうる。この「ユーザ定義による」検査基準は、ユーザによって設定又は選択される所定の限界内にある、圧縮レベルとして定義することができる。あるいは、最適化は、あるフィットが「良好」であるかどうかを決定するために目的採点法（加点、平均、又は画素の場所の差異についての他の解析）を用いることできる、コンピュータ系ラインフィッティング等の統計学的取り組みによって達成できる。フィットが良好でなければ、より低圧縮を用いることが可能であり、その結果のスコアが許容度について確認される。さらに、圧縮画像（又は他の表現）における画素の相対的な位置は、それらが離れすぎているかどうかを決定するために、検査される。圧縮画像中で隣接する画素が互いに離れすぎているならば、この状況は、問題のＥＢＲ線は極めて変化が大きい（例えば、ぎざぎざしている）ことを、及び／又は一以上のＥＢＲ線が表れ、ＥＢＲ線の一つは薄い痕跡を有していることを、示している。

いくつかの画像圧縮の実施形態において、圧縮のレベルは、生成する画像の解像度を最大化するように選択される。一実施形態において、例えばＥＢＲ線等の、関心の形状又はオブジェクトが、比較的高い周波数の変化を含む場合には、非常に高い圧縮レベルは好ましくなく、さもなければ高い周波数変化に必要な解像度が失われることになる。この最適化処理は、関心の形状又はオブジェクトが配置される場所には関わらず行われてもよく、すなわち、最適化は、上方エッジ、上方傾斜、垂直エッジ、底部斜面、及び底部エッジの画像、及び／又は検査処理に対して用いられてもよい。従って、垂直エッジ画像に視認できるＥＢＲ線において高い周波数の変化が解析されている場合には、取り込み画像の圧縮は、比較的低い周波数の形状又はオブジェクトが解析されている上方エッジの取り込み画像よりも、２〜３倍低い場合がある。実質においては、これは、前述した垂直エッジ画像が、一つの単一画素カラムに替えて、２〜３の別個の画素カラムに対し、Ｘ方向に圧縮されることを意味する。複数の圧縮画素カラムの期間又は間隔は、ウェハの周辺については規則的である傾向があるが、ノッチ等の選択される形状については非対称である場合がある。

実施例及び比較実施例
本開示のシステム及び方法が、半導体製造プロセス、特に特定のＥＢＲプロセスにおいて、迅速なモニタリング及び関連する微調整を提供できることを検証するために、試験を実施した。具体的には、いくつもの検査段階において、従来法を用いて、並びに上述のような底部及びエッジ検査を取り入れている自動化検査システムを用いて、プロセス中の半導体ウェハを検査した。エッジ検査システムは、ウェハエッジをスキャンし、画像セットを取り込み、プロセスに関連した又は機械的に誘発したエッジ欠陥を広範囲に検出する。

エッジ上方及びエッジ斜面の検査を実施することに加えて、自動化検査システムは、エッジ上方カメラによって取り込まれる明視野画像についてアルゴリズムを用いることにより、パターン付けされていない、及びパターン付けされたウェハの両者について、自動的な高分解能エッジビード除去（ＥＢＲ）計測を実施することができる。上述のように、エッジ上方の検査中に、エッジ上方センサは、３６０°の隣接する及び／又は重複する画像を収集する。本システムは、これらの画像を共につなぎ合わせ、圧縮して「ＥＢＲフィンガープリント」マップを形成する。ＥＢＲフィンガープリントから、ウェハエッジ及びＥＢＲエッジの場所が、ウェハ中心との関係と共に計算される。この圧縮は、ＥＢＲ形状の予想される場所に配置される形状の解像度を向上し、ウェハのエッジまで延びる場合があるウェハ上のパターン付け等の、ＥＢＲではない形状を最小化する（ほとんど除去するまで）。円形のＥＢＲ形状は、「ＥＢＲフィンガープリント」マップにおいて垂直なラインとして表れ、一方で矩形又は中心を外れたＥＢＲ形状は、正弦曲線として表れる。

自動化エッジ検査システムは、従来のプロファイラ上で行われる手操作による測定よりも、広範囲のＥＢＲ計測を提供した。この検査から、自動化検査システムは、３６０点までのウェハ周辺の回りにおいて、ＥＢＲ幅、何らかのＥＢＲ線の粗さを示す標準偏差、ウェハ中心に関するＥＢＲのＸ及びＹ中心及び放射方向のオフセットを計算した。

３つの異なるレジスト、化学的ＥＢＲ及び光学的ＥＢＲ、並びに２．０ｍｍ及び１．５ｍｍの名目上のＥＢＲ幅を用いて、２つの異なるコートトラック上に被覆されたウェハを含む、１４のモニタウェハセットについて、ＥＢＲ計測データを収集した。ＥＢＲの外周及び内周許容誤差は、±０．５ｍｍである。全てのウェハを、従来のプロファイラ上で２回、自動化エッジ検査システム上で５回測定し、平均ＥＢＲ幅、ウェハ内シグマ、及び測定繰り返し精度を比較した。

この試験中に、同一のプロファイラを用いて、全ての手操作による測定を収集した。試験には、履歴的にＥＢＲ変化が最も大きく表れた２つのコートトラックを選択した。同一のレジスト被覆及び同一のＥＢＲ法（化学的ＥＢＲ又は光学的ＥＢＲのいずれか）を有するウェハの対を用意した。自動化ＥＢＲ測定は、１４のウェハ全てについて、１日につき１回、自動化エッジ検査システム上で５日にわたって行い、ウェハ周辺の回りに３６０のデータ点を収集した。従来のプロファイラを用いるＥＢＲ測定も、各ウェハに対して２回測定し、各ウェハについて１２０°離れた３つのデータ点を収集した。

自動化エッジ検査システムと従来のプロファイラとのＥＢＲ測定の比較により、自動化エッジ検査システムが信頼性のある結果を生成したことを示す、高度な相関が明らかであった。本実施例及び比較実施例は、驚くことに、自動化された画像化（例えば、自動化エッジ検査システムを介して）が、週に２回以上、それぞれのコートトラックにおけるＥＢＲ処理をモニタ及び制御できる余裕があることを示したが、一方で従来のプロファイラは、バックアップツールとして用いることができるだけであった。これにより、より高頻度かつ一貫性のあるＥＢＲ処理のモニタリングが可能となり、全ての製品ウェハがさらに処理される前に、いかなる逸脱も発見することができる。自動化エッジ検査システム及びプロファイラ測定の、稼働から稼働への繰り返し精度、及びウェハ内シグマ値は、非常に似ている。実験データは、標準偏差とラインの品質、すなわち、ぎざぎざ度、不均一、及び中心性との間で、相関を確立できることを、さらに明らかにした。

自動化エッジ検査システムのＥＢＲ検査及びＥＢＲ計測は、ＥＢＲ処理を制御するために用いることのできる、より総合的なデータセットを提供する。ウェハ周辺全体の回りにおいてＥＢＲ幅を計算することに加えて、このデータは、ＥＢＲ領域のＸ及びＹオフセット値、及び放射方向のオフセットを含み、これらは、ＥＢＲ配置の中心性についての情報を提供する。Ｅ２０のデータ収集の総合的な性質は、ウェハ全体にわたってＥＢＲの変化を追跡する能力を提供する。この変化は、ウェハの３点のみを見る従来の技術では、ほとんど完全に見逃されている。

従来のプロファイラを用いる、２つのウェハの測定に要する時間は、一般的に、５〜１０分である。自動化エッジ検査システムツールを用いることにより、ウェハあたりに約１分を要するのみとすることができ、ＥＢＲ処理のモニタ効率を大いに向上させ、スループットにおけるＵＰＨは非常に高い。

本開示の製造モニタリング・システムは及び方法は、以前のデザインを超える際だった改良を提供する。抽出された形状属性を迅速に取り込んで評価することにより、ＥＢＲ関連欠陥等の欠陥は速やかに認識され、（必要であれば）調節が行われる。さらに、構成要素の歩留まりの低下に相関を有する不明瞭なプロセス変動（例えば、レジスト塗布及び／又はＥＢＲ処理）を含むプロセス変動は、事実上リアルタイムに認識され、対処することができる。

本発明の特定の実施形態を、本願明細書において図示及び記載してきたが、当業者であれば、同一の目的を達成するために予想される任意の構成を、表示した特定の実施形態に対して置き換えてもよいことを考慮する。当業者であれば、本発明の多くの適用は明らかである。従って、本出願は、本発明の任意の適用又は変形を包含することを意図している。明白な意図として、本発明は、以下の特許請求の範囲及びこの等価物によってのみ限定されるべきである。

Claims (49)

1. 半導体製造プロセスをモニタするための方法であって、
   前記製造プロセスによって用意される半導体ウェハのエッジに関する少なくとも一つの画像を取り込むことと、
   前記ウェハのエッジ区域の複合表現（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を生成するために前記少なくとも一つの画像を圧縮することと、
   前記表現においてエッジビード（ｅｄｇｅ ｂｅａｄ）除去領域を識別することと、
   識別された前記エッジビード除去領域から少なくとも一つの形状属性を抽出することと、
   抽出された前記形状属性を自動的に評価することと、
   前記評価に基づいて前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することと、
   を含む前記方法。
2. 少なくとも一つの画像を取り込むことは複数の画像を取り込むことを含み、前記複数の画像は前記ウェハの外側円形周辺の全体を表示するよう結合し、さらに、前記少なくとも一つの取り込まれた画像を圧縮することは、前記ウェハの前記エッジの単一の表現を生成するために前記複数の取り込まれた画像を圧縮することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも一つの画像を取り込むことは、前記ウェハの上側の画像、前記ウェハの背面の画像、前記ウェハの外側周辺に垂直である画像、前記ウェハの上方斜面画像、及び前記ウェハの底部斜面画像からなる群から選ばれる画像を取り込むことを含む、請求項１に記載の方法。
4. 画像を取り込むことは、前記ウェハが回転する間に前記ウェハの画像を取り込むことを含む、請求項１に記載の方法。
5. 少なくとも一つの画像を取り込むステップは、エッジビード除去製造プロセスに直ちに続いて行われる、請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも一つの画像を圧縮することは、前記エッジビード除去領域における前記少なくとも一つの画像に認められる円形形状を変換することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記少なくとも一つの画像を圧縮することは、矩形形状を正弦曲線に変換することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記少なくとも一つの画像を圧縮することは、前記ウェハの外側周辺の全体に沿った複数の隣接する画像を、前記エッジビード除去領域の全体の単一の二次元表現に変換することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記少なくとも一つの画像を圧縮することは、可変圧縮アルゴリズムを利用することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記少なくとも一つの画像を圧縮することは、
    可能なエッジビード除去線を示す前記少なくとも一つの画像において情報を識別することと、
    識別された前記情報を直線にフィッティングすることと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記少なくとも一つの画像を圧縮することは、
    可能なエッジビード除去線を示す前記少なくとも一つの画像において情報を識別することと、
    識別された前記情報を曲線にフィッティングすることと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
12. 圧縮ステップに先立ち、前記少なくとも一つの取り込まれた画像を傾き補正することを、
    さらに含む、請求項１に記載の方法。
13. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示されるエッジビード除去線を識別することと、
    前記エッジビード除去線に沿った複数の点において形状特徴の値を決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記形状特徴は、前記エッジビード除去線の幅である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記形状は、前記ウェハの外側周辺からの前記エッジビード除去線の距離である、請求項１３に記載の方法。
16. 前記形状は、前記ウェハ中心からの前記エッジビード除去線の距離である、請求項１３に記載の方法。
17. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    前記決定された値の標準偏差を決定することを、さらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示される複数のエッジビード除去線を識別することと、
    識別された前記エッジビード除去線のそれぞれに共通の特徴の標準偏差を決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
19. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示されるエッジビード除去線を識別することと、
    識別された前記エッジビード除去線の完全さの程度を決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
20. 前記完全さの程度は、前記識別されたエッジビード除去線を完全な円に関して関連付ける、請求項１９に記載の方法。
21. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示されるエッジビード除去線を識別することと、
    識別された前記エッジビード除去線の中心性を前記ウェハの中心に関して関連付けることと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
22. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    前記ウェハの外側周辺に関して、予想されるエッジビード除去線の場所を示す情報を検査することと、
    エッジビード除去線の表現が、予想される前記場所において識別された前記エッジビード除去領域に存在するかどうかを決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
23. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示されるエッジビード除去線を識別することと、
    識別された前記エッジビード除去線のエッチング形状を決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
24. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示されるエッジビード除去線を識別することと、
    識別された前記エッジビード除去線の周波数を決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
25. 少なくとも一つの形状属性を抽出することは、
    識別された前記エッジビード除去領域に表示される前記ウェハのエッジ上方を識別することと、
    前記ウェハの外側周辺に関して、識別されたエッジ上方の平行度の程度を決定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
26. 抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    抽出された前記形状属性を所定の値と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
27. 抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    抽出された前記形状属性を所定の範囲と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
28. 抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    第一の識別されたエッジビード除去線の抽出された前記形状属性を、第二の識別されたエッジビード除去線の対応する抽出された形状属性と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
29. 前記第一及び第二の識別されたエッジビード除去線の抽出された前記形状属性は、線幅の標準偏差であり、さらに、自動的に評価するステップは、前記比較に基づいて前記第一及び第二のエッジビード除去線の間の重複の尤度を評価することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
30. 抽出された前記形状属性は、前記ウェハ上のエッジビード除去線形状の属性に関連し、さらに、抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    前記エッジビード除去線の状態を評価することを含み、前記状態は、ぎざぎざ度（ｊａｇｇｅｄｎｅｓｓ）、へこみ度（ｓｃａｌｌｏｐｉｎｇ）、飛散度（ｓｐｌａｓｈｉｎｇ）、エッジ強度、及び欠陥の尤度からなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
31. 抽出された前記形状属性は、前記ウェハ上のエッジビード除去線形状のエッチング形状属性に関連し、さらに、抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    前記エッチング形状属性を所定の許容できるエッチング形状特徴と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
32. 抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    許容できる形状属性の定量に関するユーザが入力した情報を検査することを含む、請求項１に記載の方法。
33. 抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    前記製造プロセスによって以前に発生した他のウェハから抽出された前記形状属性に関する履歴データを検査することを含む、請求項１に記載の方法。
34. 抽出された前記形状属性を自動的に評価することは、
    抽出された前記形状属性に対応する情報に対してゴールデン画像を検査することを含む、請求項１に記載の方法。
35. 前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することは、
    前記ウェハが許容できるかどうかを指定することを含む、請求項１に記載の方法。
36. 前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することは、
    前記ウェハが許容できるかどうかを決定することと、
    後続する救済プロセスが前記ウェハを許容できる状態にするかどうかを決定することと、
    前記製造プロセスに伴う他のプロセスに加えて、必要に応じて、前記ウェハに対する前記後続する救済プロセスを指定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
37. 前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することは、
    前記評価が、少なくとも一つの画像を取り込む前記ステップに先立って行われる少なくとも一つの製造プロセスにおいて、許容できない変動を示すことを決定することと、
    前記少なくとも一つの製造プロセス・ステップに対する調節を指定することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
38. 前記少なくとも一つの製造プロセス・ステップは、エッジ斜面クリーニング・プロセス・ステップを含む、請求項３７に記載の方法。
39. 前記エッジ斜面クリーニング・プロセス・ステップは、エッジビード除去プロセス・ステップを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 指定された前記調節は、エッジポリッシャ、湿式及び乾式斜面エッチング装置、プラズマエッチング装置、化学エッチング装置、光学フォトレジスト露光器からなる群から選ばれるツールに対する調節に関する、請求項３８に記載の方法。
41. 前記エッジ斜面クリーニング・プロセス・ステップは、エッジ研磨プロセス・ステップを含む、請求項３８に記載の方法。
42. 前記少なくとも一つの製造プロセス・ステップは、乾式リソグラフィ及び湿式リソグラフィからなる群から選ばれるフォトリソグラフィ・プロセス・ステップを含む、請求項３７に記載の方法。
43. 前記少なくとも一つの製造プロセス・ステップは、スピンコータを含む、請求項３７に記載の方法。
44. 前記評価が許容できない変動を示すことを決定することは、
    抽出された前記形状属性を、前記製造プロセスによって生成された以前のウェハのモニタリングにより生成される履歴情報及び前記以前のウェハの歩留まりデータと相関させることを含む、請求項３７に記載の方法。
45. 前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することは、
    前記評価が、少なくとも一つの画像を取り込む前記ステップの後に行われる少なくとも一つの製造プロセスを、変更する必要を示すことを決定することと、
    前記少なくとも一つのプロセス・ステップに対する変更を指定することと、
    前記変更を実装することと、
    変更された前記プロセス・ステップを含む前記製造プロセスを通じて複数の半導体ウェハを製造することと、
    を含む、請求項１に記載の方法。
46. 前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することは、
    生成された前記情報に基づいて、ユーザに対する指示を表示することを含む、請求項１に記載の方法。
47. 前記製造プロセスの状況に関する情報を生成することは、
    生成された前記情報に基づいて、製造プロセス・ステップの動作を自動的に変更することを含む、請求項１に記載の方法。
48. 半導体製造プロセスをモニタするためのシステムであって、
    前記製造プロセスによって用意される半導体ウェハのエッジに関する少なくとも一つの画像を取り込むよう取り付けられる画像デバイスと、
    前記画像デバイスに電気的に接続され、
    前記ウェハのエッジ帯の表現を生成するために前記少なくとも一つの画像を圧縮し、
    前記表現においてエッジビード（ｅｄｇｅ ｂｅａｄ）除去領域を識別し、
    識別された前記エッジビード除去領域から少なくとも一つの形状属性を抽出し、
    抽出された前記形状属性を自動的に評価し、
    前記評価に基づいて前記製造プロセスに関する情報を生成するようにプログラムされるプロセッサと、
    を含む前記システム。
49. さらに、前記製造プロセス・ステップの少なくとも一つに伴うウェハ製造の動作を制御する制御部を含み、
    前記プロセッサは、前記制御部に電気的に接続され、前記プロセッサは、さらに、
    前記ウェハ製造ツールの動作における変更を決定し、
    決定された前記変更を実装することを前記コントローラに自動的に促すようにプログラムされる、請求項４８に記載のシステム。

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