TW201828254A

TW201828254A - 接合晶圓量測

Info

Publication number: TW201828254A
Application number: TW106141279A
Authority: TW
Inventors: 考希克沙; 湯瑪士克拉; 緒方李; 海可艾森貝克; 摩里斯史托林
Original assignee: 美商克萊譚克公司
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-08-01
Also published as: KR20190082947A; TWI731197B; CN109964307B; JP6916877B2; EP3507826B1; US20180150952A1; JP2019537263A; CN109964307A; WO2018102260A1; EP3507826A1; EP3507826A4; US10540759B2; KR102301552B1

Abstract

在可具有一頂部晶圓及一載體晶圓之一接合晶圓周圍之位置處分析晶圓邊緣剖面影像。基於該等晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線。基於該偏移曲線判定該頂部晶圓至該載體晶圓之位移。可在該晶圓周圍之多個位置處產生該等晶圓邊緣剖面影像。該等晶圓邊緣剖面影像可係輪廓剪影照片影像。用以判定該頂部晶圓至該載體晶圓之位移之一系統可包含與一控制器連接之一成像系統。

Description

接合晶圓量測

本發明係關於晶圓量測。

製造諸如邏輯裝置及記憶體裝置之半導體裝置通常包含使用大量半導體製程來處理像一半導體晶圓之一基板以形成半導體裝置之各種特徵及多個層級。舉例而言，微影係涉及將一圖案自一倍縮光罩轉印至配置於一半導體晶圓上之一光阻之一半導體製程。半導體製程之額外實例包含(但不限於)化學機械拋光(CMP)、蝕刻、沈積及離子植入。多個半導體裝置可製作為一單一半導體晶圓上之一配置，且接著分離成個別半導體裝置。接合(或堆疊)晶圓經常用於半導體產業中。接合至一載體晶圓之一或多個超薄晶圓係一接合晶圓之一實例，但其他半導體晶圓設計亦可係接合晶圓。舉例而言，一接合晶圓可包含接合至一載體晶圓之一頂部晶圓(例如，一裝置晶圓)。此等接合晶圓可用於記憶體及邏輯應用兩者。可使用接合晶圓來產生三維積體電路(3D IC)。接合晶圓可具有複雜邊緣剖面。一接合晶圓之各個層可具有不同高度及直徑。此等尺寸可能受各種晶圓在堆疊之前之大小或受處理步驟之影響。具有製造誤差之接合晶圓可能在製造期間導致問題。舉例而言，接合晶圓中心性(centricity)影響CMP程序或增加處置風險。在CMP期間，中心性影響拋光墊相對於接合晶圓中心之置放及後續平坦化。在晶圓處置期間，製造設備內一接合晶圓之平衡或間隙可能受接合晶圓中心性之影響。不適當中心性甚至可毀壞一接合晶圓或損壞製造設備。若接合晶圓經底切、不適當地接合在一起，或含有太多膠水，則接合晶圓可能在CMP工具內斷裂，污染或損壞CMP工具。此污染或損壞導致不必要的停機時間或甚至可能停止一半導體晶圓廠內之生產。此外，具有不適當中心性之一接合晶圓上之一CMP程序會導致接合晶圓上之非所要邊緣剖面。舉例而言，可在一CMP程序期間移除過多或不夠材料或CMP程序會導致底切、懸垂物或晶鬚。此等非所要邊緣剖面會影響裝置良率或會影響後續製造步驟。因此，需要用於接合晶圓量測之經改良技術及相關聯系統。

在一第一實施例中提供一種量測系統。該量測系統包括：一載物台，其經組態以支撐一接合晶圓；一成像系統，其經組態以產生接合晶圓之一圓周邊緣之晶圓邊緣剖面影像；及一控制器，其與成像系統電子通信。接合晶圓具有安置於一載體晶圓上之一頂部晶圓。成像系統包含經組態以產生準直光之一光源及經組態以產生晶圓邊緣剖面影像之一偵測器。控制器經程式化以：在接合晶圓周圍之複數個位置處分析晶圓邊緣剖面影像；基於晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線；及基於偏移曲線判定頂部晶圓至載體晶圓之一位移。晶圓邊緣剖面影像可係輪廓剪影照片(shadowgram)影像。在分析期間，控制器可進一步經組態以：判定頂部晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段；判定載體晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段；及針對邊緣剖面影像之各者比較第一垂直線段及第二垂直線段之橫向位置。在分析期間，控制器亦可進一步經組態以：從邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標；判定邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標；將座標擬合至一橢圓模型；及計算頂部晶圓及載體晶圓之一中心位置。在一第二實施例中，提供一種方法。該方法包括：運用一控制器在一接合晶圓周圍之複數個位置處分析晶圓邊緣剖面影像；運用控制器基於晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線；及運用控制器基於偏移曲線判定頂部晶圓至載體晶圓之一位移。接合晶圓具有安置於一載體晶圓上之一頂部晶圓。晶圓邊緣剖面影像可係輪廓剪影照片影像。可在接合晶圓周圍之複數個位置處產生晶圓邊緣剖面影像。分析可進一步包含：判定頂部晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段；判定載體晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段；及針對邊緣剖面影像之各者比較第一垂直線段及第二垂直線段之橫向位置。判定第一垂直線段及判定第二垂直線段可包含使用一霍夫變換沿著晶圓邊緣剖面影像之一輪廓來隔離垂直連接像素。可使用一正弦模型來判定位移。分析亦可進一步包含：從邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標；判定邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標；將座標擬合至一橢圓模型；及計算頂部晶圓及載體晶圓之一中心位置。可在提取之後校正階段效應。亦可評估頂部晶圓及載體晶圓之一邊緣剖面之一形狀。在一第三實施例中，提供一種儲存一程式之非暫時性電腦可讀媒體。非暫時性電腦可讀媒體經組態以指示一處理器：在一接合晶圓周圍之複數個位置處分析晶圓邊緣剖面影像；基於晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線；及基於偏移曲線判定頂部晶圓至載體晶圓之一位移。接合晶圓具有安置於一載體晶圓上之一頂部晶圓。晶圓邊緣剖面影像可係輪廓剪影照片影像。分析位移可包含：判定頂部晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段；判定載體晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段；及針對邊緣剖面影像之各者比較第一垂直線段及第二垂直線段之橫向位置。判定第一垂直線段及判定第二垂直線段可包含使用一霍夫變換沿著晶圓邊緣剖面影像之一輪廓來隔離垂直連接像素。可使用一正弦模型來判定位移。分析位移亦可包含：從邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標；判定邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標；將座標擬合至一橢圓模型；及計算頂部晶圓及載體晶圓之一中心位置。可在提取之後校正階段效應。

相關申請案之交叉參考 本申請案主張2016年11月29日申請且指定為美國申請案第62/427,373號之臨時專利申請案之優先權，該案之揭示內容據此以引用的方式併入。儘管將按照特定實施例描述所主張之標的，然包含未提供本文中陳述之全部優點及特徵之實施例之其他實施例亦在本發明之範疇內。可作出各種結構、邏輯、程序步驟及電子變化而不背離本發明之範疇。相應地，僅藉由參考隨附發明申請專利範圍界定本發明之範疇。作為3D整合程序之部分，半導體晶圓可經堆疊且接合在一起。至少一個頂部晶圓(其可為一裝置晶圓或一些其他類型之晶圓)經置放於一載體晶圓上。頂部晶圓及載體晶圓可藉由一黏著材料連接。數個程序參數(諸如黏著劑量、力、溫度、晶圓形狀及置放精確性)可能導致頂部晶圓與載體晶圓之間之一晶圓位移，諸如載體晶圓及頂部晶圓未相對於彼此居中。揭示用以量測一接合晶圓中之兩個或兩個以上晶圓(例如，頂部晶圓及載體晶圓)之晶圓間位移之方法及系統。舉例而言，可判定X及Y維度上之位移。可使用晶圓邊緣之X、Y及Z座標來判定接合晶圓之各者之中心。可諸如使用美國專利第8,629,902號(該專利之全部內容以引用的方式併入)中揭示之一系統或其他系統來擷取晶圓邊緣剖面影像。圖1係具有一載體晶圓300及一頂部晶圓301之一接合晶圓之一圓周邊緣之一例示性晶圓邊緣剖面影像。圖1係一輪廓剪影照片影像之一實例。從邊緣輪廓及晶圓旋轉角度提取晶圓邊緣之X、Y及Z座標，其中Z係接合晶圓中之晶圓之厚度。從此等座標可判定接合晶圓之各者之中心。在一實施例中，影像處理技術用於沿著邊緣剖面影像之輪廓來隔離垂直連接像素。基於使用者定義之區域及斜率容限參數，將垂直連接像素(例如，垂直線段)分組成兩個區。一個區與頂部晶圓相關聯且另一區與載體晶圓相關聯。接著，可從影像圖框之邊緣或兩個群組之一些其他參考點計算此等線段之平均X距離。絕對偏移經計算為此等平均值之間之差。此針對圍繞晶圓(例如，圍繞接合晶圓之圓周每10度)擷取之全部晶圓邊緣剖面影像重複以產生一偏移曲線。接著，應用一模型以從此曲線計算頂部晶圓與載體晶圓之間之X及Y偏移。在圖2至圖5中圖解說明一實例。圖2係從圖1之晶圓邊緣剖面影像提取之一輪廓。圖1之晶圓邊緣剖面影像可在提取之前經銳化或以其他方式清理諸如以移除比例尺。可藉由(舉例而言)裁剪影像而移除比例尺。亦可執行其他預處理，諸如條紋移除、雜訊過濾、或色彩深度減小至兩位元(黑色及白色)。可諸如藉由使用一高通濾波器而提取圖2中之邊緣剖面之輪廓。在一例項中，使用一坎尼(canny)邊緣提取方法，在此期間可執行一些平滑化以避免影像中之雜訊邊緣。在邊緣提取期間可取決於邊緣提取演算法而執行其他平滑化。圖3圖解說明在分組之後圖2中展示之輪廓之垂直線段。線段可經分組成與頂部晶圓及載體晶圓相關聯之區。垂直線段表示或近似於晶圓之一範圍且在圖3中用一虛線圈出。X_top 係頂部線段(例如，頂部晶圓)之一平均X距離且X_bot 係底部線段(例如，載體晶圓)之一平均X距離。X_top 及X_bot 可係(舉例而言)距一影像圖框之邊緣或其他參考之一平均距離。舉例而言，此可係相對於影像圖框之左手側之一平均距離。兩個平均值之實際平均值或參考點可能無關緊要，此係因為使用兩個平均值之間之一差。可使用一基於霍夫變換之技術、局部斜率計算或此項技術中已知之其他技術來判定邊緣輪廓上之垂直線段。在一例項中，局部斜率計算基於幾個像素且僅選擇局部斜率指示一垂直邊緣之彼等像素。接著，計算兩個垂直線段之間之一偏移。舉例而言，基於圖3計算各群組中之線距影像圖框之邊緣之一平均X距離。亦基於圖3計算作為此兩個平均值之間之差之一總偏移。可針對全部晶圓邊緣剖面影像(例如，圍繞接合晶圓之圓周每10度)重複圖2及圖3中之程序且產生一偏移曲線。在圖4A及圖4B中圖解說明一例示性偏移曲線。圖4B亦圖解說明從一正弦擬合模型化資料。可應用一正弦模型以從總偏移曲線計算X及Y偏移。圖5係一模型描述，但其他模型可能係可行的。當圖5中之X及Y兩者中存在偏移時，a=A cos(q-F)+C。A、Φ及C係未知數。在圖5中，關於水平軸量測θ，F係結合兩個中心之一線與一水平軸之間之一角度，C1係頂部晶圓中心，C2係載體晶圓中心。A係兩個晶圓中心之間之距離，X係兩個晶圓之間之X偏移，且Y係兩個晶圓之間之Y偏移。從一模型化擬合，如下般計算相對於載體晶圓之頂部晶圓偏移。在一些簡單情況中可省略C。像素大小可係(舉例而言) 2.408 μm，但其他大小係可行的。用於隔離垂直連接像素之此實施例之輸入參數可包含斜率容限及區域。對於斜率容限而言，一使用者可設定允許相較於一完美垂直線的容限量。對於區域而言，一使用者可定義頂部及底部晶圓區域用於在分組期間進行精確運算。由於從一單一影像計算一接合晶圓中之兩個晶圓之間之偏移，因此任何晶圓至載物台置放誤差不影響隔離垂直連接像素所涉及之運算。因此，一載物台上之任何晶圓置放可係可接受的。此量測亦無影像座標空間中歸因於校準漂移之任何移位，此係因為兩個平均值之間之差經計算為具有偏移曲線。因此，差將不受影響，即使個別平均值由於漂移而變化。在一例項中，圖2至圖5之實施例可包含用以移除雜亂邊緣或假影之一步驟。此可在找到垂直線段之前發生。在另一例項中，可跳過具有雜亂邊緣或假影之一晶圓邊緣剖面影像且可代替地依賴於一晶圓之其他晶圓邊緣剖面影像。在圖6至圖12中展示之另一實施例中，使用一基於模型之方法。在一預處理步驟中，提取邊緣剖面影像之輪廓座標。接著，使用晶圓斜面及頂點之座標來擬合一橢圓模型。圖6在左側包含一晶圓之一圓周邊緣之一例示性晶圓邊緣剖面影像且在右側包含來自晶圓邊緣剖面影像之經提取邊緣輪廓座標。可使用(舉例而言)一高通濾波器從晶圓邊緣剖面影像提取邊緣座標。可校正階段效應。可保存或以其他方式記錄斜面及頂點處之點之座標(在圖6中用虛線圈出)。可針對一晶圓之全部晶圓邊緣剖面影像(例如，圍繞接合晶圓之圓周每10度)重複此程序。可能需要至少三個影像以提供相對中心偏移，但更多影像可被證實在減小邊緣處的粗糙度或真圓度誤差方面的較高精確性。舉例而言，可獲取36個影像。接著，可將邊緣資料擬合至一模型。圖7圖解說明逐圖塊分析圖6之晶圓邊緣剖面影像之一演算法。座標在一逐圖塊基礎上擬合至諸如圖8中圖解說明之一橢圓模型。在圖8中，CoR係旋轉中心且CoW係晶圓中心。此得到每個圖塊之晶圓中心，如圖9至圖10中展示。一典型步進尺寸可係2.5微米。對於各圖塊而言，可能存在36個邊緣位置點，但其他值或範圍係可行的。各點來自一個影像。點座標可係展示為圖9中之實線之定向(θ)及半徑。接著，將此等點擬合至一模型中，如圖8中所見。模型之參數包含當前設定為參考之CoR及CoW。晶圓真圓度經模型化一橢圓，具有其長軸R+δ及短軸R-δ。給定假設模型參數，計算影像之位置，展示為圖9中之點。可使用一非線性迴歸演算法來調整假設模型參數，使得模型預測(圖9中之點)與量測值(圖9中之實線)最佳匹配。按照如圖8中展示之CoR、晶圓半徑、晶圓橢圓度，報告賦予最佳匹配之模型參數作為量測結果。舉例而言，使用最小平方擬合，從圖塊之結果計算晶圓的中心位置。將所計算中心位置分類成N個集合，其中N係一接合晶圓中之晶圓之數目(即，N＞1)。可使用晶圓厚度及/或過濾之認識(knowledge)來完成分類。過濾可包含與中位數的偏差及/或關於高度位置之認識。可藉由求平均值、使用一中位數或運用其他技術針對對應於一晶圓之各集合計算各晶圓的中心位置。圖11至圖12圖解說明晶圓半徑及真圓度結果。相對於圖11及圖12中之旋轉中心之所計算晶圓中心展示不同圖塊之晶圓半徑及橢圓度。圖6至圖12之實施例可使用一橢圓模型。在一例項中，橢圓方程係Ax² +Bxy+Cy² +Dx+Ey+F=0。此可提供經改良結果，此係因為晶圓可能並非完美圓形。然而，其他模型(例如，一圓形模型)仍可提供可接受效能。雖然圖2至圖5及圖6至圖12之實施例可單獨或在替代例中使用，但圖2至圖5之實施例及圖6至圖12之實施例兩者可一起使用。舉例而言，可首先執行圖6至圖12之實施例。接著，可執行圖2至圖5之實施例以驗證結果。圖6至圖12之實施例可能因為其分析包含模型中之更多非理想因素而提供更精確結果，可能因為分析程序中保留詳細邊緣資訊而提供更多資訊，且可能較快速。在另一實例中，若圖6至圖12之實施例無法提供可接受或清楚結果，則圖2至圖5之實施例可係一備用。在本文中揭示之實施例中，使用晶圓邊緣剖面影像來擷取晶圓邊緣資料/座標。可代替地使用一剖面儀、雷射三角量測或其他技術來產生輸入。圖13係一接合晶圓量測方法之一實施例之一流程圖。在200，在可具有一頂部晶圓及一載體晶圓之一接合晶圓周圍之位置處分析晶圓邊緣剖面影像。在201，基於晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線。在202，基於偏移曲線判定頂部晶圓至載體晶圓之位移。在分析200之前可在晶圓周圍之多個位置處產生晶圓邊緣剖面影像。晶圓邊緣剖面影像可係輪廓剪影照片影像。雖然圖解說明兩個晶圓(例如，一載體晶圓及一頂部晶圓)，但兩個以上晶圓可接合在一起。舉例而言，三個晶圓可接合至一載體晶圓。可計算相鄰晶圓之間、晶圓對之間或針對整體接合晶圓之偏移。在分析200之一例項中，判定頂部晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段且判定載體晶圓之邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段。針對邊緣剖面影像之各者比較第一垂直線段及第二垂直線段之橫向位置。判定第一垂直線段及判定第二垂直線段可包含使用一霍夫變換沿著晶圓邊緣剖面影像之一輪廓來隔離垂直連接像素。可使用一正弦模型來判定位移。在分析200之另一例項中，從邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標。判定邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標。將座標擬合至一橢圓模型。計算頂部晶圓及載體晶圓之一中心位置。可在提取之後校正階段效應。可從影像分析獲取額外晶圓性質，諸如晶圓真圓度或其他不規則性，諸如個別晶圓邊緣之形狀。舉例而言，可判定晶圓邊緣是否成角度及角度之方向。因此，本文中揭示之系統及方法可用於同時晶圓邊緣檢測及圓邊(edge profiling)。圖14至圖15係根據本發明之一實施例之沿著一系統100之一方塊圖之A-A之一俯視圖及對應橫截面側視圖。圖16係對應於圖14至圖15之實施例之一系統100之一透視圖。系統100經組態以藉由擷取係輪廓剪影照片之影像而執行一接合晶圓之量測。一輪廓剪影照片應用暗影(shadowgraph)技術且使接合晶圓102之一陰影(諸如接合晶圓102之一圓周邊緣)視覺化或成像。一載物台101可經組態以使一接合晶圓102旋轉，但系統100亦可相對於接合晶圓102旋轉。此旋轉可係步進或連續的。接合晶圓102亦可在成像期間不旋轉且系統100之組件可係固定的。例示性接合晶圓102展示成具有一載體晶圓107及一頂部晶圓108。載體晶圓107及頂部晶圓108可具有諸如圖1中圖解說明之不同直徑。舉例而言，載體晶圓107可係一載體晶圓且頂部晶圓108可係一裝置晶圓。替代地，載體晶圓107及頂部晶圓108兩者可係裝置晶圓或超過載體晶圓107及頂部晶圓108可形成接合晶圓102。一光源103經組態以在接合晶圓102之一邊緣處引導準直光104。在一些實施例中，相對於接合晶圓102切向地引導準直光104，以便形成邊緣剖面之一陰影。因此，接合晶圓102阻擋一些準直光104。準直光104經圖解說明為近似圓形，但可係其他形狀。在一例示性實施例中，光源103利用一發光二極體(LED)。鑑於本發明，其他適合光源103 (諸如產生準直光之一燈、雷射、超連續能譜雷射、雷射驅動磷光體或雷射驅動燈)將係顯而易見的。可利用光源103 (諸如一雷射及一LED)之組合。光源103可包含一單一系統或多個系統中之單頻帶及寬頻帶光源。準直光104可平行於接合晶圓102之一平面。舉例而言，準直光104可平行於載體晶圓107之平面，頂部晶圓108安置於該平面上。可使用繞射抑制技術來移除可不利地影響量測之繞射相關假影。使用準直光104在一剖面中看見近似幾毫米之接合晶圓102，但其他尺寸係可行的。遠離光源103定位之一偵測器105接收至少一些準直光104。偵測器105經定位使得當一接合晶圓102成像時，藉由該偵測器105接收陰影之至少一部分(即，產生陰影之光)。偵測器105可係(舉例而言)一電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。以此方式，形成晶圓邊緣剪影之一影像(即，一晶圓邊緣剖面影像)。偵測器105可經組態以收集接合晶圓102之數百個晶圓邊緣剖面影像以供高取樣。舉例而言，可收集接合晶圓102之2個至500個晶圓邊緣剖面影像，但可收集更多影像。在一實例中，收集一接合晶圓之16個晶圓邊緣剖面影像。在另一實例中，收集一接合晶圓之36個晶圓邊緣剖面影像。在另一實例中，收集一接合晶圓之360個晶圓邊緣剖面影像。準直光104可具有產生一陰影之一或若干波長。舉例而言，可使用可見光，諸如藍光或白光。鑑於本發明，其他適合準直光104將係顯而易見的。舉例而言，可使用紫外光。準直光104可經偏光且可係脈衝或連續的。雖然圖14至圖16中僅圖解說明一單一光源103及偵測器105，但可使用多個光源103及偵測器105。可將多個光源103及偵測器105置放在接合晶圓102之周長周圍之各種位置處以收集接合晶圓102之不同位置處之影像。此可增大檢測處理量或增加所產生影像之數目，同時最小化對檢測處理量之影響。若將多個光源103及偵測器105置放在接合晶圓102之周長周圍之各種位置處，則接合晶圓102可不相對於光源103或偵測器105旋轉。一控制器106可操作地連接至偵測器105。控制器106經組態以分析接合晶圓102之邊緣之一影像且可控制使用偵測器105擷取影像。舉例而言，控制器106可使接合晶圓102相對於光源103或偵測器105旋轉。控制器106亦可控制接合晶圓102上之影像擷取之時序或位置。控制器106可經組態以使用偵測器105之輸出來執行其他功能或額外步驟。舉例而言，控制器106可經程式化以執行圖13之一些或全部步驟。控制器106可包含一處理器109及一記憶體110。本文中描述之控制器106、(若干)其他系統或(若干)其他子系統可採取各種形式，包含一個人電腦系統、工作站、影像電腦、主機電腦系統、工作站、網路設備、網際網路設備、平行處理器或其他裝置。一般而言，術語「控制器」可經廣泛定義以涵蓋具有執行來自一記憶體媒體之指令之一或多個處理器之任何裝置。(若干)子系統或(若干)系統亦可包含此項技術中已知之任何適合處理器(諸如一平行處理器)。另外，(若干)子系統或(若干)系統可包含具有高速處理及軟體之一平台(作為一獨立工具或一網路化工具)。若系統包含一個以上子系統，則不同子系統可彼此耦合，使得可在子系統之間發送影像、資料、資訊、指令等。舉例而言，一個子系統可藉由可包含此項技術中已知之任何適合有線及/或無線傳輸媒體之任何適合傳輸媒體耦合至(若干)額外子系統。兩個或兩個以上此等子系統亦可藉由一共用電腦可讀儲存媒體(未展示)而有效耦合。在另一實施例中，控制器106可以此項技術中已知之任何方式通信耦合至系統100之各種組件或子系統之任一者。此外，控制器106可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體從其他系統接收及/或擷取資料或資訊。以此方式，傳輸媒體可充當控制器106與系統100之其他子系統或系統100外部之系統之間之一資料鏈路。一額外實施例係關於一種儲存程式指令之非暫時性電腦可讀媒體，該等程式指令可在一控制器上執行以執行用於接合晶圓量測之一電腦實施方法，諸如以執行本文中揭示之技術。特定言之，如圖14中展示，控制器106可包含具有包含可在控制器106上執行之程式指令之非暫時性電腦可讀媒體之一記憶體110或其他電子資料儲存媒體。電腦實施方法可包含本文中描述之(若干)任何方法之(若干)任何步驟，諸如關於圖13揭示之(若干)任何方法之(若干)任何步驟。記憶體110或其他電子資料儲存媒體可係一儲存媒體，諸如一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟、一非揮發性記憶體、一固態記憶體、一磁帶或此項技術中已知之任何其他適合非暫時性電腦可讀媒體。可以多種方式(包含尤其基於程序之技術、基於組件之技術及/或物件導向技術)之任一者實施程式指令。舉例而言，可視需要使用ActiveX控制項、C++物件、JavaBeans、微軟基礎類別(MFC)、SSE (串流SIMD延伸)或其他技術或方法論實施程式指令。在一些實施例中，藉由以下內容之一或多者執行本文中揭示之系統100及方法之各種步驟、功能及/或操作：電子電路；邏輯閘；多工器；可程式化邏輯裝置；特定應用積體電路(ASIC)；類比或數位控制件/開關；微控制器；或運算系統。實施諸如本文中描述之方法之程式指令可經由載體媒體傳輸或儲存於載體媒體上。一載體媒體可包含諸如記憶體110之一電子資料儲存媒體，或諸如一電線、纜線或無線傳輸鏈路之一傳輸媒體。例如，貫穿本發明描述之各種步驟可藉由一單一控制器106 (或電腦系統)或替代地多個控制器106 (或多個電腦系統)執行。此外，系統100之不同子系統可包含一或多個運算或邏輯系統。因此，上述描述不應解釋為對本發明之一限制而僅係一圖解說明。如貫穿本發明使用，一「晶圓」可係指由一半導體或非半導體材料形成之一基板。舉例而言，一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵或磷化銦。一晶圓可包含一或多個層。舉例而言，此等層可包含(但不限於)一光阻、一介電材料、一導電材料或一半導體材料。此項技術中已知許多不同類型之此等層，諸如(但不限於)隔離層、植入層及類似者。如本文中使用之術語「晶圓」意欲涵蓋一基板，此等層之任一者可形成於該基板上。可如本文中描述般執行方法之步驟之各者。方法亦可包含可由本文中描述之控制器及/或(若干)電腦子系統或(若干)系統執行之(若干)任何其他步驟。步驟可由一或多個電腦系統執行，該一或多個電腦系統可根據本文中描述之任何實施例組態。另外，上文描述之方法可由本文中描述之任何系統實施例執行。儘管已關於一或多個特定實施例描述本發明，然將瞭解，可實現本發明之其他實施例而不背離本發明之範疇。因此，認為本發明僅受隨附發明申請專利範圍及其合理解釋限制。

100‧‧‧系統

101‧‧‧載物台

102‧‧‧接合晶圓

103‧‧‧光源

104‧‧‧準直光

105‧‧‧偵測器

106‧‧‧控制器

107‧‧‧載體晶圓

108‧‧‧頂部晶圓

109‧‧‧處理器

110‧‧‧記憶體

200‧‧‧分析

201‧‧‧步驟

202‧‧‧步驟

300‧‧‧載體晶圓

301‧‧‧頂部晶圓

為了更充分理解本發明之性質及目標，應參考結合隨附圖式獲取之以下詳細描述，其中：圖1係一接合晶圓之一圓周邊緣之一例示性晶圓邊緣剖面影像；圖2係從圖1之晶圓邊緣剖面影像提取之一輪廓；圖3圖解說明在分組之後圖2之輪廓之垂直線段；圖4A及圖4B係一晶圓之經分析影像之例示性偏移曲線；圖5係根據本發明之一模型描述；圖6在左側包含一晶圓之一圓周邊緣之一例示性晶圓邊緣剖面影像且在右側包含來自晶圓邊緣剖面影像之經提取邊緣輪廓座標；圖7圖解說明逐圖塊(slice by slice)分析圖6之晶圓邊緣剖面影像之一演算法；圖8係根據本發明之一模型描述；圖9係邊緣資料及模型擬合結果，其中半徑展示為依據角度而變化；圖10係邊緣資料及模型擬合結果，其中展示模型結果；圖11至圖12圖解說明晶圓半徑及真圓度(circularity)結果；圖13係根據本發明之一方法之一實施例之一流程圖；圖14至圖15係根據本發明之一實施例之沿著一系統之一方塊圖之A-A之一俯視圖及對應橫截面側視圖；及圖16係對應於圖14至圖15之實施例之一系統之一透視圖。

Claims

一種量測系統，其包括：一載物台，其經組態以支撐一接合晶圓，其中該接合晶圓具有安置於一載體晶圓上之一頂部晶圓；一成像系統，其經組態以產生該接合晶圓之一圓周邊緣之晶圓邊緣剖面影像，其中該成像系統包含經組態以產生準直光之一光源及經組態以產生該等晶圓邊緣剖面影像之一偵測器；及一控制器，其與該成像系統電子通信，其中該控制器經程式化以：在該接合晶圓周圍之複數個位置處分析該等晶圓邊緣剖面影像；基於該等晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線；及基於該偏移曲線判定該頂部晶圓至該載體晶圓之一位移。
如請求項1之量測系統，其中該等晶圓邊緣剖面影像係輪廓剪影照片影像。
如請求項1之量測系統，其中在該分析期間，該控制器進一步經組態以：判定該頂部晶圓之該等邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段；判定該載體晶圓之該等邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段；及針對該等邊緣剖面影像之各者比較該第一垂直線段及該第二垂直線段之橫向位置。
如請求項1之量測系統，其中在該分析期間，該控制器進一步經組態以：從該等邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標；判定該等邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標；將該等座標擬合至一橢圓模型；及計算該頂部晶圓及該載體晶圓之一中心位置。
一種方法，其包括：運用一控制器在一接合晶圓周圍之複數個位置處分析晶圓邊緣剖面影像，其中該接合晶圓具有安置於一載體晶圓上之一頂部晶圓；運用該控制器基於該等晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線；及運用該控制器基於該偏移曲線判定該頂部晶圓至該載體晶圓之一位移。
如請求項5之方法，其進一步包括在該接合晶圓周圍之該複數個位置處產生該等晶圓邊緣剖面影像。
如請求項5之方法，其中該等晶圓邊緣剖面影像係輪廓剪影照片影像。
如請求項5之方法，其中該分析進一步包括：判定該頂部晶圓之該等邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段；判定該載體晶圓之該等邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段；及針對該等邊緣剖面影像之各者比較該第一垂直線段及該第二垂直線段之橫向位置。
如請求項8之方法，其中該判定該第一垂直線段及該判定該第二垂直線段包含：使用一霍夫變換沿著該等晶圓邊緣剖面影像之一輪廓來隔離垂直連接像素。
如請求項8之方法，其中使用一正弦模型來判定該位移。
如請求項5之方法，其中該分析進一步包括：從該等邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標；判定該等邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標；將該等座標擬合至一橢圓模型；及計算該頂部晶圓及該載體晶圓之一中心位置。
如請求項11之方法，其進一步包括在該提取之後校正階段效應。
如請求項5之方法，其進一步包括評估該頂部晶圓及該載體晶圓之一邊緣剖面之一形狀。
一種儲存一程式之非暫時性電腦可讀媒體，該程式經組態以指示一處理器：在一接合晶圓周圍之複數個位置處分析晶圓邊緣剖面影像，其中該接合晶圓具有安置於一載體晶圓上之一頂部晶圓；基於該等晶圓邊緣剖面影像產生一偏移曲線；及基於該偏移曲線判定該頂部晶圓至該載體晶圓之一位移。
如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等晶圓邊緣剖面影像係輪廓剪影照片影像。
如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該分析該位移包含：判定該頂部晶圓之該等邊緣剖面影像之各者中之一第一垂直線段；判定該載體晶圓之該等邊緣剖面影像之各者中之一第二垂直線段；及針對該等邊緣剖面影像之各者比較該第一垂直線段及該第二垂直線段之橫向位置。
如請求項16之非暫時性電腦可讀媒體，其中該判定該第一垂直線段及該判定該第二垂直線段包含：使用一霍夫變換沿著該等晶圓邊緣剖面影像之一輪廓來隔離垂直連接像素。
如請求項16之非暫時性電腦可讀媒體，其中使用一正弦模型來判定該位移。
如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該分析該位移包含：從該等邊緣剖面影像之各者提取邊緣座標；判定該等邊緣剖面影像之各者中之一斜面及一頂點處之點之座標；將該等座標擬合至一橢圓模型；及計算該頂部晶圓及該載體晶圓之一中心位置。
如請求項19之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括在該提取之後校正階段效應。