用于分析晶圓的形狀的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種根據(jù)實施例的用于分析晶圓的形狀的方法包括以下步驟：采集顯示有待分析的晶圓的剖面圖像；在該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)行；并且使用該坐標(biāo)行獲得包括關(guān)于該晶圓的形狀的信息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)。
【專利說明】用于分析晶圓的形狀的方法和設(shè)備 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]實施例設(shè)及一種分析晶圓的形狀的方法和設(shè)備。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 半導(dǎo)體器件形成在晶圓上。在運(yùn)種情況下，為了實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的高集成度和高 產(chǎn)出，要求晶圓的邊緣具有高純度W及適合制造半導(dǎo)體器件的方法的適當(dāng)形狀。為此，要求 一種實用并容易的分析晶圓的邊緣的形狀的方法。例如，晶圓的邊緣的形狀的最重要的數(shù) 學(xué)參數(shù)之一是曲率，并且由晶圓的邊緣和晶圓的前表面形成的總體曲率應(yīng)當(dāng)盡可能小。運(yùn) 是因為當(dāng)曲率較小時晶圓的前表面和晶圓的邊緣是在彼此之間沒有邊界的情況下平滑地 形成的。
[0003] 然而，當(dāng)由晶圓的邊緣和前表面形成的曲率并不小時，晶圓可能不均勻地涂覆有 光刻膠(PR)等的關(guān)鍵問題可能發(fā)生在用于在晶圓上制造半導(dǎo)體器件的過程中。
[0004] 在一種常規(guī)的分析晶圓的邊緣形狀的方法中，通過光學(xué)原理(諸如激光散射等)分 析晶圓的表面的粗糖度。然而，在運(yùn)種常規(guī)的方法中，為了執(zhí)行與邊緣曲率的計算相對應(yīng)的 極其精確的分析，不僅需要被精屯、對準(zhǔn)的昂貴設(shè)備而且還存在激光點(diǎn)的大小較小的技術(shù)負(fù) 擔(dān)。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[000引【技術(shù)問題】
[0006] 實施例設(shè)及提供一種分析晶圓的形狀的方法和設(shè)備，其中，可W通過圖像處理技 術(shù)在不需要單獨(dú)的設(shè)備(諸如激光器等)的幫助下簡單地分析晶圓的形狀。
[0007] 【技術(shù)方案】
[000引本發(fā)明的一方面提供了一種分析晶圓的形狀的方法，該方法包括:采集顯示有待 分析的晶圓的剖面圖像;在該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)系列；并且使用該 坐標(biāo)系列獲得包括關(guān)于該晶圓的形狀的信息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)。
[0009] 該剖面圖像可W顯示該晶圓的邊緣和邊緣附近，并且該晶圓的形狀可W包括該邊 緣和該邊緣附近的形狀。
[0010] 所述采集該剖面圖像可W包括使用電子顯微鏡捕捉該晶圓的該邊緣和該邊緣附 近。該剖面圖像中的每個像素的水平大小和豎直大小各自可W小于等于該晶圓的形狀的大 小的1%。進(jìn)一步地，該剖面圖像中的每個像素的水平大小和豎直大小各自可W在0.25WI1至 2皿的范圍內(nèi)。
[0011] 所述采集該剖面圖像可W包括通過捕捉該邊緣和該邊緣附近若干次來采集多個 劃分圖像并且通過組合該多個劃分圖像采集該剖面圖像。
[0012] 所述組合該多個劃分圖像可W包括分析該多個劃分圖像各自的亮度、重疊具有相 似亮度的間隔并且采集該剖面圖像。
[0013] 分析晶圓的形狀的該方法可W進(jìn)一步包括在該剖面圖像中增加該晶圓與該晶圓 的外圍之間的對比度，并且可W在該對比度增加的該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該表面輪廓的坐標(biāo)系 列。
[0014] 所述發(fā)現(xiàn)該表面輪廓的該坐標(biāo)系列可W包括:獲得該剖面圖像中的每個像素的亮 度;獲得相鄰像素之間的亮度差;使用運(yùn)些亮度差確定臨時輪廓像素；當(dāng)要求對由運(yùn)些臨時 輪廓像素形成的臨時表面輪廓進(jìn)行修改時重新確定運(yùn)些臨時輪廓像素;并且當(dāng)不要求對該 臨時表面輪廓進(jìn)行所述修改時將運(yùn)些臨時輪廓像素的陣列確定為該表面輪廓的該坐標(biāo)系 列。
[0015] 所述確定運(yùn)些臨時輪廓像素可W包括發(fā)現(xiàn)顯示在運(yùn)些亮度差中相對較大亮度差 的相鄰像素并且將所發(fā)現(xiàn)的運(yùn)些相鄰像素確定為運(yùn)些臨時輪廓像素。
[0016] 所述確定運(yùn)些臨時輪廓像素可W包括按照從最大到最小的順序列出運(yùn)些亮度差 并且將顯示在所有列出的亮度差中頂級亮度差的像素確定為運(yùn)些臨時輪廓像素。
[0017] 可W由操作人員要求對該臨時表面輪廓的所述修改。
[0018] 當(dāng)運(yùn)些臨時輪廓像素之間的間隔在闊值距離之外時可W確定要求對該臨時表面 輪廓進(jìn)行所述修改。該闊值距離可W在1個像素到100個像素的范圍內(nèi)。該闊值距離可W是 在距該表面輪廓的距離的10%內(nèi)的距離。該闊值距離可W是對應(yīng)于該晶圓的形狀的大小的 1 %的距離。
[0019] 所述發(fā)現(xiàn)該表面輪廓的該坐標(biāo)系列可W進(jìn)一步包括將被確定為該表面輪廓的該 坐標(biāo)系列的運(yùn)些臨時輪廓像素的該陣列變換為具有笛卡爾坐標(biāo)形式的坐標(biāo)系列。
[0020] 當(dāng)該亮度差在闊值亮度范圍之外時，該亮度差可W被確定為相對較大的亮度差。 該闊值亮度范圍可W在0.01灰度級到0.1灰度級的范圍內(nèi)。
[0021] 所述獲得該形狀分析數(shù)據(jù)可W包括對由該表面輪廓的離散坐標(biāo)系列組成的曲線 進(jìn)行平滑并且使用該經(jīng)平滑的曲線計算該形狀分析數(shù)據(jù)。
[0022] 該形狀分析數(shù)據(jù)可W包括由該邊緣和該邊緣附近兩者形成的曲率。
[0023] 該形狀分析數(shù)據(jù)可W包括通過將從未經(jīng)處理的區(qū)域和經(jīng)處理的區(qū)域?qū)С龅拈g隙 區(qū)域歸一化所獲得的經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域。
[0024] 本發(fā)明的另一方面設(shè)及一種晶圓形狀分析設(shè)備，該設(shè)備包括：圖像采集單元，該圖 像采集單元采集顯示有待分析的晶圓的剖面圖像;表面輪廓確定單元，該表面輪廓確定單 元在從該圖像采集單元輸出的該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)系列；W及數(shù)據(jù) 分析單元，該數(shù)據(jù)分析單元使用從該表面輪廓確定單元輸出的該坐標(biāo)系列計算包括關(guān)于該 晶圓的形狀的信息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)。
[0025] 該剖面圖像可W顯示該晶圓的邊緣和邊緣附近，并且該晶圓的形狀可W包括該邊 緣和該邊緣附近的形狀。
[0026] 該圖像采集單元可W包括：圖像捕捉單元，該圖像捕捉單元捕捉該晶圓的該邊緣 和該邊緣附近若干次；W及圖像組合單元，該圖像組合單元將在該圖像捕捉單元中捕捉若 干次的多個劃分圖像組合并且生成該剖面圖像。
[0027] 該晶圓形狀分析設(shè)備可W進(jìn)一步包括:對比度調(diào)整單元，該對比度調(diào)整單元在該 剖面圖像中增加該晶圓與該晶圓的外圍之間的對比度并且將具有增加的對比度的該剖面 圖像輸出到該表面輪廓確定單元，其中，該表面輪廓確定單元可W在從該對比度調(diào)整單元 輸出的具有增加的對比度的該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該坐標(biāo)系列。
[0028] 該表面輪廓確定單元可W包括:亮度確定單元，該亮度確定單元確定該剖面圖像 中的每個像素的亮度;亮度差計算單元，該亮度差計算單元接收從該亮度確定單元輸出的 該亮度并且計算相鄰像素之間的亮度差；臨時輪廓像素確定單元，該臨時輪廓像素確定單 元使用所計算的亮度差確定臨時輪廓像素，并且響應(yīng)于修改請求信號來重新確定運(yùn)些臨時 輪廓像素或輸出運(yùn)些臨時輪廓像素;輪廓修改檢查單元，該輪廓修改檢查單元檢查是否要 求對由運(yùn)些臨時輪廓像素形成的該臨時表面輪廓進(jìn)行修改，并且生成該修改請求信號；W 及坐標(biāo)系列確定單元，該坐標(biāo)系列確定單元將從該臨時輪廓像素確定單元接收的運(yùn)些臨時 輪廓像素的陣列確定為該晶圓的該表面輪廓的該坐標(biāo)系列，并且輸出所確定的該坐標(biāo)系 列。
[0029] 該臨時輪廓像素確定單元可W發(fā)現(xiàn)顯示在運(yùn)些所計算的亮度差中相對較大亮度 差的相鄰像素，并且將所發(fā)現(xiàn)的運(yùn)些相鄰像素確定為運(yùn)些臨時輪廓像素。
[0030] 該臨時輪廓像素確定單元可W按照從最大到最小的順序列出所計算的運(yùn)些亮度 差，并且將顯示在所有列出的亮度差中頂級亮度差的像素確定為運(yùn)些臨時輪廓像素。
[0031] 該輪廓修改檢查單元可W確定操作人員是否要求對該臨時表面輪廓進(jìn)行所述修 改或者運(yùn)些臨時輪廓像素之間的間隔是否在闊值距離之外、并且生成該修改請求信號。
[0032] 該表面輪廓確定單元可W進(jìn)一步包括坐標(biāo)變換單元，該坐標(biāo)變換單元將被確定為 該表面輪廓的該坐標(biāo)系列的運(yùn)些臨時輪廓像素的陣列變換為具有笛卡爾坐標(biāo)形式的坐標(biāo) 系列，并且輸出該經(jīng)變換的坐標(biāo)系列。
[0033] 該數(shù)據(jù)分析單元可W包括:平滑單元，該平滑單元對由該表面輪廓的離散坐標(biāo)系 列組成的曲線進(jìn)行平滑;數(shù)據(jù)計算單元，該數(shù)據(jù)計算單元使用該經(jīng)平滑的曲線計算該形狀 分析數(shù)據(jù)；W及數(shù)據(jù)輸出單元，該數(shù)據(jù)輸出單元將在該數(shù)據(jù)計算單元中計算的結(jié)果輸出為 該形狀分析數(shù)據(jù)。
[0034] 【有利效果】
[0035] 根據(jù)依照實施例的分析晶圓的形狀的方法和設(shè)備，可W通過數(shù)學(xué)地處理曲線來量 化并表示與晶圓的形狀有關(guān)的形狀分析數(shù)據(jù)，因為可W采集關(guān)于晶圓的形狀(諸如晶圓的 邊緣和邊緣附近的形狀)的高分辨率剖面圖像，可W在所采集的剖面圖像中獲得晶圓的表 面輪廓的坐標(biāo)系列，并且所獲得的坐標(biāo)系列可W被表示為在數(shù)學(xué)坐標(biāo)系中的曲線，因此可 W在沒有單獨(dú)的測量設(shè)備的幫助下容易地分析定義晶圓的形狀和曲率的各個因素。
[0036] 【附圖描述】
[0037] 圖1是流程圖，用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的分析晶圓的形狀的方法。
[0038] 圖2是視圖和放大剖面視圖，展示了通過圖1中展示的方法來分析形狀的晶圓。
[0039] 圖3(a)至3(c)是視圖，展示了具有彼此不同的曲率的S個剖面圖像的樣本。
[0040] 圖4是流程圖，用于描繪在圖1中展示的操作SlO的實施例。
[0041] 圖5(a)至5(d)是視圖，用于幫助理解示例中的劃分圖像。
[0042] 圖6(a)至6(c)是視圖，分別展示了圖3(a)至3(c)中所展示的剖面圖像樣本的對比 度增加的狀態(tài)。
[0043] 圖7是流程圖，用于描繪在圖1中展示的操作S30的實施例。
[0044] 圖8是放大視圖，展示了圖2中展示的部分'A'。
[0045] 圖9(a)至9(c)是視圖，分別展示了通過對圖6(a)至6(c)中展示的剖面圖像執(zhí)行操 作S30所獲得的剖面圖像。
[0046] 圖10是流程圖，用于描繪在圖1中展示的操作S40的實施例。
[0047] 圖11(a)至11(c)是曲線圖，分別用于描述對圖9(a)至9(c)中展示的部分進(jìn)行平滑 的過程。
[0048] 圖12是曲線圖，展示了在對由在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像中的離散坐標(biāo)系 列組成的曲線進(jìn)行平滑的結(jié)果執(zhí)行一次微分的結(jié)果。
[0049] 圖13是曲線圖，展示了通過將對由在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像中的離散坐 標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑獲得的結(jié)果代入方程式1所獲得的曲率。
[0050] 圖14是視圖，展示了用于描述經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域的經(jīng)平滑的曲線的示例。
[0051] 圖15是曲線圖，展示了經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域與邊緣的最大曲率之間的關(guān)系。
[0052] 圖16是曲線圖，展示了經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域與邊緣的曲率半徑之間的關(guān)系。
[0053] 圖17是曲線圖，展示了經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域與斜角之間的關(guān)系。
[0054] 圖18是曲線圖，展示了經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域與切角之間的關(guān)系。
[0055] 圖19是根據(jù)實施例的晶圓形狀分析設(shè)備的框圖。
[0056] 圖20是在圖19中展示的圖像采集單元的實施例的框圖。
[0057] 圖21是在圖19中展示的表面輪廓確定單元的實施例的框圖。
[0058] 圖22是在圖19中展示的數(shù)據(jù)分析單元的實施例的框圖。 【【具體實施方式】】
[0059] 在下文中，各實施例被提供W便充分地解釋本發(fā)明，并且將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描 述W便幫助理解本發(fā)明。然而，運(yùn)些實施例可W按照許多不同的形式體現(xiàn)，并且本發(fā)明的范 圍不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制于在此列出的實施例；而是，本發(fā)明的運(yùn)些實施例被提供W便更透 徹地并且更完整地向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的概念。
[0060] 在下文中，將在W下參照附圖描述根據(jù)各實施例的分析晶圓的形狀的方法。進(jìn)一 步地，在下文中，盡管將在運(yùn)些實施例中作為示例描述晶圓的邊緣(在晶圓的可W被作為圖 像采集的形狀中，諸如晶圓邊緣、晶圓表面、晶圓背面等等），本實施例還可W應(yīng)用于晶圓的 另一種形狀(諸如晶圓表面、晶圓背面等等)而不是晶圓邊緣。
[0061] 圖1是流程圖，用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的分析晶圓的形狀的方法。
[0062] 圖2是展示通過圖1中展示的方法來分析其形狀的晶圓W的視圖W及晶圓W的局部 放大橫截面視圖50。在下文中，晶圓W的外圍被稱為晶圓外圍(WP)。
[0063] 參照圖1和圖2,在根據(jù)本實施例的分析晶圓的形狀的方法中，首先采集顯示晶圓W 的形狀的剖面圖像(S10)。在此，在晶圓W的所采集的剖面圖像中顯示的晶圓W的形狀可W包 括晶圓W的邊緣WE(晶圓邊緣)和邊緣附近WF(晶圓前方)的形狀。
[0064] 為此，例如，可W應(yīng)用其中可W獲得橫截面圖像的分析方法（諸如聚焦離子束 (FIB)技術(shù))。
[0065] 在操作SlO中所采集的剖面圖像中，邊緣附近WF對應(yīng)于晶圓W的前側(cè)并且被布置在 邊緣肥附近。進(jìn)一步地，邊緣WE可W被劃分為斜面部分WB(晶圓斜面)和頂點(diǎn)WA(晶圓頂點(diǎn)）。 斜面部分WB是指邊緣WE的傾斜部分。也就是，斜面部分WB是指穿過在晶圓W的前側(cè)WF處具有 最大曲率的點(diǎn)出現(xiàn)的平坦并傾斜的部分。頂點(diǎn)WA是指從晶圓W的一側(cè)突出的最末端部分。
[0066] 如圖2所示，邊緣WE的端部可W基于晶圓W的厚度的中屯、是對稱的。
[0067] 在下文中，為了幫助理解本發(fā)明，盡管參照具有不同邊緣形狀的=個示例性剖面 圖像描述了本實施例，本實施例還可W按照相同的方式應(yīng)用于具有不同于運(yùn)些示例性剖面 圖像的剖面圖像。
[0068] 圖3(a)至3(c)(其為展示具有彼此不同的曲率的S個剖面圖像的樣本的視圖）是 展示其中僅放大在圖2中展示的剖面圖像的部分52的圖像樣本的視圖。
[0069] 在圖3(a)至3(c)中的每個剖面圖像的樣本中，W表示對應(yīng)于晶圓的部分，并且WP表 示對應(yīng)于晶圓的外圍的部分。在運(yùn)S個剖面圖像的樣本中，在圖3(a)中展示的晶圓的曲率 最大，在圖3(c)中展不的晶圓的曲率最小，并且在圖3(b)中展不的晶圓的曲率是在圖3(a) 和圖3(c)中展不的晶圓的曲率的中間。
[0070] 根據(jù)操作Sio的實施例，可W使用電子顯微鏡(諸如掃描電子顯微鏡（沈M)或發(fā)射 電子顯微鏡(TEM))準(zhǔn)確地捕捉包括晶圓W的邊緣WEW及邊緣附近WF的剖面圖像。
[0071] 進(jìn)一步地，可W通過捕捉晶圓W-次來獲得剖面圖像?；蛘?，在捕捉晶圓W若干次之 后，還可W選擇顯示最佳分辨率的剖面圖像。例如，如圖3(a)至3(c)中所展示的，可W通過 捕捉在圖2中展示的部分52來采集運(yùn)=個剖面圖像的樣本。
[0072] 進(jìn)一步地，可W W高分辨率觀察到所采集的剖面圖像。例如，為了采集具有高分辨 率的剖面圖像，剖面圖像中的每個像素的水平大小和豎直大小各自可W小于等于晶圓的形 狀的大小的1 %，并且優(yōu)選地可W在0.25WI1至2WI1的范圍內(nèi)。
[0073] 圖4是用于描繪在圖1中展示的操作SlO的實施例1OA的流程圖。
[0074] 圖5(a)至5(d)是視圖，用于幫助理解示例中的劃分圖像。
[0075] 根據(jù)操作SlO中的另一個實施例10A，采集邊緣WE和邊緣附近WF的多個劃分圖像 (S12)。例如，當(dāng)將在操作SlO中采集的剖面圖像假定為在圖2中展示的部分50時，可W通過 捕捉晶圓W若干次來采集在圖5(a)至5(d)中展示的多個劃分圖像。在此，可W用如上所述的 電子顯微鏡來采集該多個劃分圖像。盡管僅作為示例在圖5(a)至5(d)中展示了四個劃分圖 像，本實施例并不限于此。也就是，可W采集四個或更多個劃分圖像或四個或更少個劃分圖 像。
[0076] 在執(zhí)行操作S12之后，通過組合該多個劃分圖像來獲得該剖面圖像(S14)。
[0077] 根據(jù)實施例，可W通過組合在圖5(a)至5(d)中展示的該多個劃分圖像采集在圖2 中展示的剖面圖像50。
[0078] 根據(jù)另一個實施例，按照與在操作S30(將在下面進(jìn)行描述）中發(fā)現(xiàn)晶圓W的表面輪 廓的坐標(biāo)系列的方法相同的方式，分析該多個劃分圖像各自的亮度，從而使得還可W采集 具有相似亮度重疊的間隔W及因此剖面圖像50。如上所述，通過組合該多個劃分圖像獲得 的剖面圖像可W具有比一次捕捉的剖面圖像更高的分辨率。
[0079] 同時，在執(zhí)行操作SlO之后，在剖面圖像中晶圓W與晶圓外圍WP之間的對比度增加 (S20)。當(dāng)執(zhí)行操作S20時，可W可靠地在操作S30(將在下面進(jìn)行描述）中發(fā)現(xiàn)晶圓W的表面 輪廓的坐標(biāo)系列。在此，參照圖2,'晶圓W的表面輪廓'是指晶圓W與晶圓外圍WP之間的邊界 60。邊界60在邊緣附近WF和邊緣WE之上延伸。
[0080] 圖6(a)至6(c)是視圖，分別展示了圖3(a)至3(c)中所展示的剖面圖像樣本的對比 度增加的狀態(tài)。
[0081] 例如，當(dāng)在圖3(a)至3(c)中展示的剖面圖像的對比度增加時，可W清楚地區(qū)分由 白色表示的晶圓W和由黑色表示的晶圓W的外圍WF，如圖6(a)至6(c)中所展示的。
[0082] 在一些情況下，在根據(jù)本實施例分析晶圓的形狀的方法中，可W不執(zhí)行并且可W 省略操作S20。
[0083] 再次參照圖1，在執(zhí)行操作S20之后，在對比度增加的剖面圖像中發(fā)現(xiàn)晶圓W的表面 輪廓的坐標(biāo)系列(S30)。
[0084] 例如，可W使用在圖6(a)至6(c)中展示的對比度增加的每個剖面圖像來發(fā)現(xiàn)晶圓 W的表面輪廓的坐標(biāo)系列。然而，當(dāng)省略操作S20時，可W使用在圖3(a)至3(c)中展示的每個 剖面圖像來發(fā)現(xiàn)晶圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列。
[0085] 圖7是用于描繪在圖1中展示的操作S30的實施例30A的流程圖。
[0086] 參照圖2,位于晶圓W的表面輪廓60處的相鄰像素可W具有比位于晶圓W中的相鄰 像素或位于晶圓外圍WP中的相鄰像素更大的亮度差。使用如上所述的點(diǎn)，可W如下獲得晶 圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列。
[0087] 參照圖7,首先，獲得剖面圖像的每個像素的亮度(S31)。
[0088] 在執(zhí)行操作S31之后，獲得相鄰像素之間的亮度差（S32)。在執(zhí)行操作S32之后，使 用運(yùn)些亮度差來捜索臨時輪廓像素(S33)。
[0089] 根據(jù)實施例，可W發(fā)現(xiàn)顯示在運(yùn)些亮度差中相對較大亮度差的相鄰像素，并且所 發(fā)現(xiàn)的運(yùn)些相鄰像素可W被確定為臨時輪廓像素(S33)。為此，例如，可W確定亮度差是否 在闊值亮度范圍之外，并且在闊值亮度范圍之外的亮度差可W被確定為相對較大亮度差。 例如，該闊值亮度范圍可W是在0.01灰度級到0.1灰度級的范圍。在運(yùn)種情況下，可W對包 括在剖面圖像中的所有像素執(zhí)行操作S32和S33,但是本實施例并不限于此。
[0090] 根據(jù)另一個實施例，可W對剖面圖像進(jìn)行分組，可W獲得剖面圖像中的每一組的 亮度的分布，并且可W僅對具有比其他組的亮度分布更大的亮度分布的一組執(zhí)行操作S32 和S33。運(yùn)是因為屬于不包括晶圓W的表面輪廓的一組的像素的亮度的分布不大。在運(yùn)種情 況下，可W在比對包括在剖面圖像中的所有像素執(zhí)行操作S32和S33更快速的時間內(nèi)執(zhí)行操 作S3巧日S33。
[0091] 根據(jù)又另一個實施例，在執(zhí)行操作S32之后，可W按照從最大到最小的順序列出運(yùn) 些亮度差，并且可W將顯示在所有列出的亮度差中頂級亮度差的像素確定為運(yùn)些臨時輪廓 像素。例如，顯示在所有列出的亮度差中頂級百分之幾到百分之幾十的范圍內(nèi)的頂級亮度 差的像素可W被確定為臨時輪廓像素。
[0092] 在執(zhí)行操作S33之后，確定是否要求對由所確定的臨時輪廓像素組成的臨時表面 輪廓進(jìn)行修改(S34)。
[0093] 根據(jù)實施例，當(dāng)將由運(yùn)些臨時輪廓像素形成的臨時表面輪廓提供給操作人員時， 操作人員可W用裸眼檢查所提供的臨時表面輪廓。用裸眼檢查的結(jié)果是，當(dāng)操作人員確定 未正確地確定臨時表面輪廓時，操作人員可W要求修改臨時表面輪廓。例如，當(dāng)切割臨時表 面輪廓、將其生成為多條線（例如兩條線)或其具有壞點(diǎn)時，操作人員可W確定臨時表面輪 廓不正確并且可W要求修改臨時表面輪廓。
[0094] 圖8是放大視圖，展示了圖2中展示的部分'A'。
[00%]根據(jù)另一個實施例，可W在沒有操作人員的干預(yù)下執(zhí)行操作S34。也就是，當(dāng)構(gòu)成 臨時表面輪廓的運(yùn)些臨時輪廓像素之間的間隔在闊值距離之外時，可W確定要求修改臨時 表面輪廓。參照圖8,在操作S33中假定像素 Pl至P4被確定為臨時輪廓像素。在運(yùn)種情況下， 被布置為與晶圓表面輪廓60接觸的臨時輪廓像素 Pl、P2和P3之間的間隔dl和d2小于被布置 為遠(yuǎn)離晶圓表面輪廓60的臨時輪廓像素 P4和另一個臨時輪廓像素（例如，Pl)之間的間隔 d3。W此方式，該闊值距離可W被確定為使得可W要求修改被布置為與晶圓表面輪廓60間 隔開的臨時輪廓像素 P4。例如，該闊值距離可W在1個像素到100個像素的范圍內(nèi)?？商娲?地，該闊值距離可W在距臨時表面輪廓60的距離的10%的距離內(nèi)?？商娲?，該闊值距離可 W是對應(yīng)于晶圓W的形狀的大小的1 %的距離。
[0096] 當(dāng)要求修改臨時表面輪廓時，通過進(jìn)行到操作S33來重新確定臨時輪廓像素 偵3)。
[0097] 然而，當(dāng)不要求修改臨時表面輪廓時，在操作S33中確定的臨時輪廓像素的陣列被 確定為晶圓表面輪廓60的坐標(biāo)系列(S35)。
[0098] 最終，根據(jù)依照本實施例的分析晶圓的形狀的方法，如上所述，執(zhí)行操作S31至 S35,在剖面圖像中在白色和黑色之間具有最大對比度的像素被發(fā)現(xiàn)為晶圓表面輪廓60的 坐標(biāo)系列。
[0099] 在執(zhí)行操作S35之后，將被確定為晶圓W的表面輪廓60的坐標(biāo)系列的臨時輪廓像素 的陣列變換為具有笛卡爾坐標(biāo)形式的坐標(biāo)系列(S36)。在此，笛卡爾坐標(biāo)是指在數(shù)學(xué)坐標(biāo)系 (例如，X-Y坐標(biāo)系、r-0坐標(biāo)系、P巫0坐標(biāo)系等等）中表示的坐標(biāo)。
[0100] W此方式，當(dāng)臨時輪廓像素的陣列被變換為笛卡爾坐標(biāo)時，晶圓W的形狀可W被量 化并且可W被數(shù)字地表示。
[0101] 圖9(a)至9(c)是視圖，分別展示了通過對圖6(a)至6(c)中展示的剖面圖像執(zhí)行操 作30所獲得的剖面圖像。
[0102] 被確定為晶圓表面輪廓60的坐標(biāo)系列的臨時輪廓像素的陣列是圖像坐標(biāo)。也就 是，當(dāng)圖像坐標(biāo)將左上角設(shè)定為坐標(biāo)系中的參考點(diǎn)(〇,〇)時，笛卡爾坐標(biāo)將左下角設(shè)定為坐 標(biāo)系的第一象限中的參考點(diǎn)(〇,〇)。例如，在將對圖6(a)至6(c)中展示的剖面圖像執(zhí)行操作 S31至S35之后確定的晶圓W的表面輪廓60的坐標(biāo)系列變換為笛卡爾坐標(biāo)系時，笛卡爾坐標(biāo) 系列的第一象限中的左下角可W是參考點(diǎn)(〇,〇)，如圖9(a)至9(c)所示。
[0103] 進(jìn)一步地，上述操作S30可W由存儲在計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)中的程序編程地執(zhí)行。
[0104] 同時，再次參照圖1，使用通過執(zhí)行操作S30發(fā)現(xiàn)的晶圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列獲 得包括關(guān)于邊緣WE和邊緣附近WF的形狀的信息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)(S40)。在此，該形狀分 析數(shù)據(jù)可W被量化并被表示。
[0105] 圖10是流程圖，用于描繪在圖1中展示的操作S40的實施例40A。
[0106] 參照圖10,對在操作S30中發(fā)現(xiàn)的由晶圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行 平滑（S42)。由于在操作S30中發(fā)現(xiàn)的晶圓表面輪廓的坐標(biāo)系列是離散的，可能難W使用由 晶圓表面輪廓的離散坐標(biāo)系列組成的曲線來數(shù)學(xué)地獲得該形狀分析數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)對由晶 圓表面輪廓的離散坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑W便容易地并且數(shù)學(xué)地獲得并分析該形 狀分析數(shù)據(jù)時，經(jīng)平滑的曲線可能比由離散坐標(biāo)系列組成的曲線更柔和。同樣，在運(yùn)種情況 下，即使當(dāng)執(zhí)行數(shù)學(xué)操作(諸如如下所述的微分)若干次時，可W在不造成較大誤差的情況 下連續(xù)地并且穩(wěn)定地量化該形狀分析數(shù)據(jù)。
[0107] 例如，可W使用各種已知的平滑技術(shù)(諸如相鄰求平均方法、Savitzky-Golay濾波 方法等等)來執(zhí)行操作S42。
[0108] 圖Ila至Ilc是曲線圖，分別用于描述對在圖9(c)中展示的部分72、74和76進(jìn)行平 滑的過程，其中，水平軸表示晶圓W的水平位置(X)而豎直軸表示晶圓W的豎直位置(y)。也就 是，圖Ila部分地表示在圖9(c)中展示的數(shù)字72,圖Ilb部分地表示在圖9(c)中展示的數(shù)字 74,并且圖Ilc部分地表示在圖9(c)中展示的數(shù)字76。
[0109] 參照圖Ila至lie,分別通過對由在操作S30中發(fā)現(xiàn)的晶圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列 組成的曲線82、84和86進(jìn)行平滑獲得經(jīng)平滑的曲線92、94和96 (S42)。
[0110] 在執(zhí)行操作S42之后，使用經(jīng)平滑的曲線92、94和96來計算形狀分析數(shù)據(jù)，并且W 各種形式提供所計算的形狀分析數(shù)據(jù)(S44)。在運(yùn)種情況下，可W對該形狀分析數(shù)據(jù)進(jìn)行量 化。
[0111] 在數(shù)學(xué)坐標(biāo)系（例如，X-Y坐標(biāo)系）中，可W按照函數(shù)y = f (X)形式給出經(jīng)平滑的曲 線92、94和96。因此，當(dāng)使用運(yùn)個函數(shù)時，包括關(guān)于晶圓W的邊緣WE和邊緣附近WF的形狀的信 息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)(也就是，定義晶圓的邊緣的形狀的各個因素)可W被數(shù)學(xué)地量化并 可W被獲得。
[0112] 根據(jù)實施例，該形狀分析數(shù)據(jù)可W包括由邊緣WE和邊緣附近WF兩者形成的曲率。 也就是，經(jīng)平滑的曲線92、94和96可W被變換為經(jīng)量化的數(shù)據(jù)(或，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)），諸如曲率。
[0113] W此方式，當(dāng)有待分析的該形狀分析數(shù)據(jù)是曲率時，對應(yīng)于在剖面圖像中的被變 換為數(shù)學(xué)坐標(biāo)系（例如X-Y坐標(biāo)系）之后被平滑的輪廓60的曲線92、94和96可W被提供為函 數(shù)y = f(x)。因此，在運(yùn)個函數(shù)的任意點(diǎn)(x，y)的曲率CU)可W通過W下方程式1獲得。
[0114] 【方程式1】
[0115]
[0116] 在此，X和y分別表示晶圓W的水平位置和豎直位置。
[0117] 根據(jù)方程式1，為了獲得曲率CU),應(yīng)當(dāng)執(zhí)行一次和二次微分。在運(yùn)種情況下，由于 基于像素發(fā)現(xiàn)晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)系列，晶圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列具有如上所述的 離散特征。因此，當(dāng)由離散坐標(biāo)系列組成的曲線未被平滑并且對該曲線執(zhí)行一次和二次微 分時，可能發(fā)生較大的誤差。因此，當(dāng)由晶圓表面輪廓的坐標(biāo)系列組成的曲線82、84和86如 在操作S42中那樣被平滑時，可W在維護(hù)關(guān)于晶圓邊緣的形狀的信息的同時防止運(yùn)種誤差。
[0118] 圖12是曲線圖，分別展示了在對由在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像中的離散坐 標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑的結(jié)果執(zhí)行一次微分的結(jié)果感、?和貸，其中，水平軸表示晶 圓W的水平位置X而豎直軸表示一次微分值。
[0119] 圖13是曲線圖，分別展示了通過將對由在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像中的離 散坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑的結(jié)果代入方程式1所獲得的曲率@、愈和?，其中，水 平軸表示晶圓W的水平位置X而豎直軸表示曲率C。
[0120] 例如，如圖Ila至lie所示，當(dāng)在通過對由在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像中的 離散坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑獲得的曲線上執(zhí)行一次微分時，可W獲得在不造成較大 誤差的情況下的連續(xù)并穩(wěn)定的微分，如圖12所示。
[0121] 進(jìn)一步地，當(dāng)將由在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像中的離散坐標(biāo)系列組成的曲 線進(jìn)行平滑的結(jié)果代入方程式I時，相對于運(yùn)=個剖面圖像樣本的曲率可W被量化，如圖13 所示。
[0122] 參照圖13,圖3(a)至3(c)中所展示的初始剖面圖像中，可W看到在圖3(a)中展示 的樣本中由邊緣WE和邊緣附近WF處的晶圓表面輪廓60所形成的曲率:感最大，并且在圖3(c) 中展示的樣本中由邊緣WE和邊緣附近WF處的晶圓表面輪廓60所形成的曲率?最小。因此， 由于當(dāng)對在圖3(c)中展示的具有最小曲率的樣本與其他兩個樣本進(jìn)行比較時晶圓表面輪 廓60最平滑地從邊緣WE改變到邊緣附近WF，可W看到在圖3(c)中展示的樣本具有良好的邊 緣形狀。
[0123] 根據(jù)另一個實施例，形狀分析數(shù)據(jù)可W包括'經(jīng)歸一化的間隙區(qū)域(NGA)'。根據(jù)上 述實施例，形狀分析數(shù)據(jù)包括用于相對地比較不同樣本的曲率。然而，當(dāng)NGA被用作形狀分 析數(shù)據(jù)時，NGA可W是用于分析邊緣的形狀的絕對指示符。
[0124] 在下文中，將對NGA進(jìn)行如下描述。
[0125] 首先，在W下方程式2中定義'間隙區(qū)域'。
[0126] 【方程式2】
[0127] GA = UPA-PA
[0128] 在此，GA表示間隙區(qū)域，UPA表示未經(jīng)處理的區(qū)域，而PA表示經(jīng)處理的區(qū)域。為了定 義UPA和PA，對'邊緣附近切線'和'斜面切線'進(jìn)行如下定義。
[0129] 在位于邊緣附近WF的晶圓表面輪廓60的第一點(diǎn)Pl處正切的邊緣附近切線是指晶 圓W的上水平面的延伸線。斜面切線是指作為位于斜面部分WB中的晶圓表面輪廓60中的斜 面部分WB的錐角0t的基礎(chǔ)的第二點(diǎn)P2處的切線?；谠诰A表面輪廓60中具有最大曲率的 點(diǎn)布置邊緣附近切線和斜面切線。
[0130] UPA是指具有梯形形狀的區(qū)域，該區(qū)域由數(shù)學(xué)坐標(biāo)系（例如，X-Y坐標(biāo)系）中的參考 點(diǎn)、第一點(diǎn)PU第二點(diǎn)P2W及邊緣附近切線和斜面切線之間的交點(diǎn)組成。W此方式，為了在 NGA中包括錐角0t的效果，UPA被定義為具有梯形形狀而不是矩形形狀。也就是，梯形形狀實 際上環(huán)繞晶圓表面輪廓60。
[013。 PA是指由數(shù)學(xué)坐標(biāo)系（例如，X-Y坐標(biāo)系）中的參考點(diǎn)、第一點(diǎn)Pl、第二點(diǎn)P2 W及邊 緣附近WF和斜面部分WB的晶圓邊緣輪廓60組成的區(qū)域。在運(yùn)種情況下，由于GA的絕對值可 能受到針對測量捕捉的圖像的大小或扭曲程度影響，GA被歸一化到UPA并且NGA可W用作形 狀分析數(shù)據(jù)。
[0132] 用于定義上述UPA和上述PA的X-Y坐標(biāo)系上的參考點(diǎn)可W是例如第一點(diǎn)Pl的X值 (被稱為'XI'）和第二點(diǎn)P2的y值(被稱為'yl'）。
[0133] 在下文中，為了幫助理解上述NGA，將如下參照附圖描述上述NGA。在運(yùn)種情況下， 將通過假設(shè)用于定義邊緣附近切線和斜面切線的晶圓表面輪廓60是指在操作S42中被平滑 的晶圓表面輪廓60來描述NGA。
[0134] 圖14是視圖，展示了用于描述NGA的經(jīng)平滑的曲線的示例，其中，水平軸表示晶圓W 的水平位置X而豎直軸表示晶圓W的豎直位置y。
[0135] 如上所述，例如，當(dāng)如圖11(a)至11(c)所示的那樣對在圖9(c)中展示的剖面圖像 進(jìn)行平滑時，可W獲得晶圓表面輪廓60的顯示在圖14中展示的邊緣的剖面形狀的曲線。當(dāng) 如圖Ila至Ilc所示的那樣分別對在圖9(a)至9(c)中展示的剖面圖像進(jìn)行平滑時，可W如圖 14所示那樣獲得晶圓表面輪廓60的顯示邊緣的剖面形狀的曲線。
[0136] 參照圖14,在位于邊緣附近WF中的晶圓表面輪廓60的第一點(diǎn)Pl處正切的邊緣附近 切線CLl可W對應(yīng)于晶圓W的上水平面的延伸線。進(jìn)一步地，斜面切線CL2位于定位在斜面部 分WB中的晶圓表面輪廓60上并且是指作為斜面部分WB的錐角目t的基礎(chǔ)的第二點(diǎn)P2處的切 線。
[0137] 在運(yùn)種情況下，UPA是指在圖14中具有由參考點(diǎn)(Xl，yl)、第一點(diǎn)PU第二點(diǎn)P2W及 切線化1和化2的交點(diǎn)P3組成的梯形形狀的區(qū)域。進(jìn)一步地，PA是指由參考點(diǎn)（Xl，yl)、第一 點(diǎn)PU第二點(diǎn)P2W及晶圓表面輪廓60組成的區(qū)域。在此，參考點(diǎn)（Xl，yl)可W是如圖14中展 示的點(diǎn)（-100,20.5)或者可W是在圖9(a)至9(c)中展示的坐標(biāo)系的第一象限中的左下角 (〇,〇)。
[013引因此，當(dāng)如在上述方程式2中從UPA減去PA時，可W獲得圖14中的陰影GA，并且可W 通過將GA歸一化為UPA來獲得NGA。
[0139] 形狀分析數(shù)據(jù)(諸如上述NGA)可W用于通過與其他形狀分析數(shù)據(jù)的關(guān)系來分析晶 圓W的形狀(具體地晶圓W的邊緣）。
[0140] 在下文中，將如下參照附圖來描述NGA和其他形狀分析數(shù)據(jù)(諸如'邊緣的最大曲 率'、'曲率半徑'、'斜角0S'和'錐角0t'）之間的關(guān)系。在此，參照圖14,斜角0S是指邊緣附近 切線化1和邊緣附近WF的晶圓表面輪廓60之間的角度。進(jìn)一步地，下面引用的在圖15至圖18 的每個曲線圖中所展示的點(diǎn)是在未受到顆粒等污染的部分處測量的值。
[0141] 圖15是曲線圖，展示了NGA與邊緣的最大曲率之間的關(guān)系，其中，水平軸表示邊緣 的最大曲率而豎直軸表示NGA。
[0142] 參照圖15,隨著晶圓表面輪廓60的最大曲率增加，可W看到NGA減小。運(yùn)是因為，參 照圖14,隨著最大曲率增加，晶圓W的表面輪廓60朝向y軸線的正方向移動，如圖14的箭頭62 所示。
[0143] 圖16是曲線圖，展示了NGA與邊緣的曲率半徑之間的關(guān)系，其中，水平軸表示邊緣 的曲率半徑而豎直軸表示NGA。
[0144] 參照圖16,由于曲率半徑相對于曲率具有反關(guān)系，隨著曲率半徑增加，可W看到 NGA增加。
[0145] 圖17是曲線圖，展示了NGA和斜角0S之間的關(guān)系，其中，水平軸表示斜角0S而豎直 軸表示NGA。
[0146] 參照圖17，隨著斜角目S的絕對值增加，可W看到NGA增加。
[0147] 圖18是曲線圖，展示了NGA和錐角0t之間的關(guān)系，其中，水平軸表示錐角0t而豎直 軸表示NGA。
[0148] 參照圖18，隨著錐角0t的絕對值增加，可W看到NGA增加。
[0149] 參照圖15至圖18,可W看到NGA顯示所有各種類型的形狀分析數(shù)據(jù)（諸如最大曲 率、曲率半徑、斜角0S和錐角0t)的一致性。W此方式，在分析晶圓的邊緣形狀時，可W看到 NGA得到了有用的使用。
[0150] 最終，根據(jù)本實施例，采集相對于晶圓W的邊緣WE和邊緣附近WF具有高分辨率的剖 面形狀，并且所采集的剖面圖像中的晶圓表面輪廓的坐標(biāo)可W從圖像坐標(biāo)系被表示為數(shù)學(xué) 坐標(biāo)系中的曲線。因此，因為曲線被數(shù)學(xué)地處理，作為邊緣的一種類型的形狀分析數(shù)據(jù)的曲 率如圖13所示被量化并且可W被相對地比較，并且作為邊緣的另一種類型的形狀分析數(shù)據(jù) 的NGA與如圖15至圖18所示與其他類型的形狀分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且因此可W分析邊緣 的形狀。此外，可W使用經(jīng)平滑的曲線容易地對晶圓表面的粗糖度、梯度、傾角等等進(jìn)行數(shù) 學(xué)分析。
[0151] 在下文中，將如下參照附圖描述根據(jù)本實施例的晶圓形狀分析設(shè)備，在該設(shè)備中 執(zhí)行在圖1中展示的分析的晶圓的形狀的上述方法(例如分析晶圓的邊緣形狀的方法）。然 而，還可W在具有與W下描述的設(shè)備的配置不同的配置的晶圓形狀分析設(shè)備中執(zhí)行在圖1 中展示的分析晶圓的形狀的方法。進(jìn)一步地，為了省略重復(fù)描述，將參照W上描述的圖1、圖 4、圖7和圖10簡要地描述有待在W下描述的晶圓形狀分析設(shè)備的每個單元的操作。
[0152] 圖19是根據(jù)實施例的晶圓形狀分析設(shè)備200的框圖，該設(shè)備包括圖像采集單元 210、對比度調(diào)整單元220、表面輪廓確定單元230W及數(shù)據(jù)分析單元240。
[0153] 圖像采集單元210采集顯示有待分析的晶圓W的形狀的剖面圖像，并且將所采集的 剖面圖像輸出到對比度調(diào)整單元220。在此，在所獲得的剖面圖像中顯示的晶圓的形狀可W 包括邊緣WE和邊緣附近WF。
[0154] 也就是，由于圖像采集單元210執(zhí)行在圖1中展示的操作S10,將省略與W上描述的 操作S10完全相同的描述。
[0155] 圖20是展示在圖19中展示的包括圖像捕捉單元212和圖像組合單元元214的圖像 采集單元210的實施例210A的框圖。
[0156] 圖像捕捉單元212通過捕捉晶圓W的邊緣WE和邊緣附近WF若干次來采集多個劃分 圖像，并且將所獲得的劃分圖像輸出給圖像組合單元214。也就是，由于圖像捕捉單元212執(zhí) 行在圖4中展示的操作S12,將省略與W上描述的操作S12完全相同的描述。
[0157] 圖像組合單元214通過組合從圖像捕捉單元212接收的該多個劃分圖像來生成剖 面圖像，并且通過輸出端子0UT3將所生成的剖面圖像輸出給對比度調(diào)整單元220。由于圖像 組合單元214執(zhí)行在圖4中展示的操作S14,將省略與W上描述的操作S14完全相同的描述。
[0158] 同時，對比度調(diào)整單元220增加從圖像采集單元210接收的剖面圖像中的晶圓W與 晶圓外圍WP之間的對比度，并且將其中對比度增加的剖面圖像輸出給表面輪廓確定單元 230。由于對比度調(diào)整單元220執(zhí)行在圖1中展示的操作S20,將省略與W上描述的操作S20完 全相同的描述。
[0159] 如上所述，由于可W省略操作S20,也可W省略對比度調(diào)整單元220。
[0160] 表面輪廓確定單元230在從對比度調(diào)整單元220輸出的并且其中對比度增加的剖 面圖像中發(fā)現(xiàn)晶圓表面輪廓的坐標(biāo)系列，并且將所發(fā)現(xiàn)的坐標(biāo)系列輸出給數(shù)據(jù)分析單元 240。當(dāng)省略對比度調(diào)整單元220時，表面輪廓確定單元230在從圖像采集單元210輸出的剖 面圖像中發(fā)現(xiàn)晶圓W的表面輪廓的坐標(biāo)系列，并且將所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)分析單元 240。表面輪廓確定單元230用于執(zhí)行在圖1中展示的操作S30。
[0161] 在下文中，盡管在圖19中展示的晶圓形狀分析設(shè)備200被描述為包括對比度調(diào)整 單元220W方便描述，本實施例并不限于此。
[0162] 圖21是在圖19中展示的表面輪廓確定單元230的實施例230A的框圖，該表面輪廓 確定單元包括亮度確定單元232、亮度差計算單元234、臨時輪廓像素確定單元235、輪廓修 改檢查單元236、坐標(biāo)系列確定單元237 W及坐標(biāo)變換單元238。
[0163] 亮度確定單元232確定通過輸入端子IN2從對比度調(diào)整單元220接收的剖面圖像中 的每個像素的亮度，并且將所確定的亮度輸出給亮度差計算單元234。由于亮度確定單元 232執(zhí)行在圖7中展示的操作S31，將省略與W上描述的操作S31完全相同的描述。
[0164] 亮度差計算單元234接收從亮度確定單元232輸出的亮度、計算相鄰像素之間的亮 度差，并且將所計算的亮度差輸出給臨時輪廓像素確定單元235。由于亮度差計算單元234 執(zhí)行在圖7中展示的操作S32,將省略與W上描述的操作S32完全相同的描述。
[0165] 臨時輪廓像素確定單元235使用從亮度差計算單元234接收的亮度差確定臨時輪 廓像素，并且將所確定的臨時輪廓像素輸出給輪廓修改檢查單元236。
[0166] 根據(jù)實施例，臨時輪廓像素確定單元235可W發(fā)現(xiàn)在于亮度差計算單元234中計算 的亮度差之間顯示相對較大亮度差的相鄰像素、將所發(fā)現(xiàn)的相鄰像素確定為臨時輪廓像 素，并且將所確定的臨時輪廓像素輸出給輪廓修改檢查單元236。
[0167] 根據(jù)另一個實施例，臨時輪廓像素確定單元235可W按照從最大到最小的順序列 出在亮度差計算單元234中計算的亮度差，將顯示在所有列出的亮度差中頂級亮度差的像 素確定為臨時輪廓像素，并且將所確定的臨時輪廓像素輸出給輪廓修改檢查單元236。
[0168] 由于臨時輪廓像素確定單元235執(zhí)行在圖7中展示的操作S33,將省略與W上描述 的操作S33完全相同的描述。
[0169] 進(jìn)一步地，臨時輪廓像素確定單元235可W通過輸出端子0UT2向操作人員輸出由 所確定的臨時輪廓像素組成的臨時表面輪廓。
[0170] 進(jìn)一步地，臨時輪廓像素確定單元235修改(或重新確定）臨時輪廓像素或者響應(yīng) 于從輪廓修改檢查單元236輸出的修改請求信號而將初始確定或重新確定的臨時輪廓像素 的陣列輸出給坐標(biāo)系列確定單元237。
[0171] 坐標(biāo)系列確定單元237將從臨時輪廓像素確定單元235接收的臨時輪廓像素的陣 列確定為晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)系列，并且將所確定的坐標(biāo)系列輸出給坐標(biāo)變換單元238。 也就是，由于坐標(biāo)系列確定單元237執(zhí)行在圖7中展示的操作S35,將省略與W上描述的操作 S35完全相同的描述。
[0172] 輪廓修改檢查單元236檢查是否要求修改由臨時輪廓像素形成的臨時表面輪廓、 根據(jù)檢查結(jié)果生成修改請求信號并且將該修改請求信號輸出給臨時輪廓像素確定單元 235。
[0173] 根據(jù)實施例，操作人員可W用裸眼檢查通過輸出端子0UT2從臨時輪廓像素確定單 元235提供的臨時表面輪廓。用裸眼檢查的結(jié)果是，當(dāng)確定臨時表面輪廓不正確時，操作人 員可W通過輸入端子INl要求臨時輪廓像素確定單元235經(jīng)由輪廓修改檢查單元236修改臨 時表面輪廓。為此，輪廓修改檢查單元236確定操作人員通過輸入端子INl要求修改臨時表 面輪廓，并且生成修改請求信號并且當(dāng)確定要求修改臨時表面輪廓時將所生成的修改請求 信號輸出給臨時輪廓像素確定單元235。
[0174] 根據(jù)另一個實施例，輪廓修改檢查單元236可W確定從臨時輪廓像素確定單元235 輸出的臨時輪廓像素之間的間隔是否在闊值距離之外，并且生成修改請求信號，并且當(dāng)根 據(jù)所確定的結(jié)果確定要求修改臨時表面輪廓時將所生成的修改請求信號輸出給臨時輪廓 像素確定單元235。
[0175] 由于輪廓修改檢查單元236執(zhí)行在圖7中展示的操作S34,將省略與W上描述的操 作S34完全相同的描述。
[0176] 進(jìn)一步地，坐標(biāo)變換單元238從坐標(biāo)系列確定單元237接收被確定為表面輪廓的坐 標(biāo)系列的臨時輪廓坐標(biāo)的陣列，將臨時輪廓坐標(biāo)的系列變換為具有笛卡爾坐標(biāo)形式的坐標(biāo) 系列，并且通過輸出單元0UT4將具有笛卡爾坐標(biāo)形式的表面輪廓的經(jīng)變換的坐標(biāo)系列輸出 到數(shù)據(jù)分析單元240。由于坐標(biāo)變換單元238執(zhí)行在圖7中展示的操作S36,將省略與W上描 述的操作S36完全相同的描述。
[0177] 同時，再次參照圖19,數(shù)據(jù)分析單元240使用從表面輪廓確定單元230輸出的晶圓 表面輪廓的坐標(biāo)系列計算包括邊緣和邊緣附近的形狀的信息的形狀分析數(shù)據(jù)，并且通過輸 出端子OUTl輸出所計算的形狀分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析單元240執(zhí)行在圖1中展示的操作S40。
[0178] 圖22是展示在圖19中展示的包括平滑單元242、數(shù)據(jù)計算單元244和數(shù)據(jù)輸出單元 246在內(nèi)的數(shù)據(jù)分析單元240的實施例240A的框圖。
[0179] 平滑單元242對由表面輪廓的離散坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑并且將經(jīng)平滑的 結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)計算單元244。由于平滑單元242執(zhí)行在圖10中展示的操作S42,將省略與W 上描述的操作S42完全相同的描述。
[0180] 數(shù)據(jù)計算單元244使用從平滑單元242輸出的經(jīng)平滑的曲線量化并計算形狀分析 數(shù)據(jù)，并且將所計算的結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)輸出單元246。數(shù)據(jù)輸出單元246通過輸出端子OUTl 將從數(shù)據(jù)計算單元244接收的所計算的結(jié)果輸出為各種類型的形狀分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出單 元246可W按照數(shù)字形式(諸如曲率或角度0S和0t)輸出形狀分析數(shù)據(jù)或者可W按照視覺形 式(諸如相對于晶圓的形狀的微分值、曲率等等的曲線圖）輸出形狀分析數(shù)據(jù)。
[0181] 由于數(shù)據(jù)計算單元244和數(shù)據(jù)輸出單元246執(zhí)行在圖10中展示的操作S44,將省略 與W上描述的操作S44完全相同的描述。
[0182] 【工業(yè)實用性】
[0183] 運(yùn)些實施例可W用于制造并分析晶圓。
【主權(quán)項】
1. 一種分析晶圓的形狀的方法，該方法包括： 采集顯示有待分析的晶圓的剖面圖像； 在該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)系列;并且 使用該坐標(biāo)系列獲得包括關(guān)于該晶圓的形狀的信息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該剖面圖像顯示該晶圓的邊緣和邊緣附近，并且該 晶圓的形狀包括該邊緣和該邊緣附近的形狀。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，采集該剖面圖像包括使用電子顯微鏡捕捉該晶圓的 該邊緣和該邊緣附近。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該剖面圖像中的每個像素的水平大小和豎直大小各 自小于等于該晶圓的形狀的大小的1%。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該剖面圖像中的每個像素的水平大小和豎直大小各 自在0.25μηι至2μηι的范圍內(nèi)。6. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，采集該剖面圖像包括： 通過捕捉該邊緣和該邊緣附近若干次來采集多個劃分圖像;并且 通過組合該多個劃分圖像采集該剖面圖像。7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，組合該多個劃分圖像包括： 分析該多個劃分圖像各自的亮度； 重疊具有相似亮度的間隔;并且 采集該剖面圖像。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在該剖面圖像中增加該晶圓與該晶圓的外圍 之間的對比度， 其中，在該對比度增加的該剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該表面輪廓的該坐標(biāo)系列。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述發(fā)現(xiàn)該表面輪廓的該坐標(biāo)系列包括： 獲得該剖面圖像中的每個像素的亮度； 獲得相鄰像素之間的亮度差； 使用該亮度差確定臨時輪廓像素； 當(dāng)要求修改由該臨時輪廓像素形成的臨時表面輪廓時重新確定該臨時輪廓像素;并且 當(dāng)不要求對該臨時表面輪廓進(jìn)行所述修改時將該臨時輪廓像素的陣列確定為該表面 輪廓的該坐標(biāo)系列。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定該臨時輪廓像素包括： 發(fā)現(xiàn)顯示在該亮度差中相對較大亮度差的相鄰像素;并且 將所發(fā)現(xiàn)的該相鄰像素確定為該臨時輪廓像素。11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定該臨時輪廓像素包括： 按照從最大到最小的順序列出該亮度差;并且 將顯示在所有列出的亮度差中頂級亮度差的像素確定為該臨時輪廓像素。12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，由操作人員要求進(jìn)行對該臨時表面輪廓的所述修 改。13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，當(dāng)該臨時輪廓像素之間的間隔在閾值距離之外時 確定要求進(jìn)行對該臨時表面輪廓的所述修改。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該閾值距離在1個像素到100個像素的范圍內(nèi)。15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該閾值距離是在距該臨時表面輪廓的距離的10% 內(nèi)的距離。16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該閾值距離是對應(yīng)于該晶圓的形狀的大小的1% 的距離。17. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，發(fā)現(xiàn)該表面輪廓的該坐標(biāo)系列進(jìn)一步包括將被確 定為該表面輪廓的該坐標(biāo)系列的該臨時輪廓像素的該陣列變換為具有笛卡爾坐標(biāo)形式的 坐標(biāo)系列。18. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，當(dāng)該亮度差在閾值亮度范圍之外時，該亮度差被 確定為相對較大的亮度差。19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，該閾值亮度范圍在0.01灰度級到0.1灰度級的范 圍內(nèi)。20. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，獲得該形狀分析數(shù)據(jù)包括： 對由該表面輪廓的離散坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行平滑;并且 使用經(jīng)平滑的該曲線計算該形狀分析數(shù)據(jù)。21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，該形狀分析數(shù)據(jù)包括由該邊緣和該邊緣附近兩者 形成的曲率。22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，該形狀分析數(shù)據(jù)包括通過將從未經(jīng)處理的面積和 經(jīng)處理的面積導(dǎo)出的間隙面積歸一化獲得的經(jīng)歸一化的間隙面積。23. -種晶圓形狀分析設(shè)備，該設(shè)備包括： 圖像采集單元，該圖像采集單元被配置成用于采集顯示有待分析的晶圓的剖面圖像； 表面輪廓確定單元，該表面輪廓確定單元被配置成用于在從該圖像采集單元輸出的該 剖面圖像中發(fā)現(xiàn)該晶圓的表面輪廓的坐標(biāo)系列；以及 數(shù)據(jù)分析單元，該數(shù)據(jù)分析單元被配置成用于使用從該表面輪廓確定單元輸出的該坐 標(biāo)系列計算包括關(guān)于該晶圓的形狀的信息在內(nèi)的形狀分析數(shù)據(jù)。24. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，該剖面圖像顯示該晶圓的邊緣和邊緣附近，并且 該晶圓的形狀包括該邊緣和該邊緣附近的形狀。25. 如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，該圖像采集單元包括： 圖像捕捉單元，該圖像捕捉單元被配置成用于捕捉該晶圓的該邊緣和該邊緣附近若干 次；以及 圖像組合單元，該圖像組合單元被配置成用于將在該圖像捕捉單元中捕捉若干次的多 個劃分圖像進(jìn)行組合并且生成該剖面圖像。26. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括對比度調(diào)整單元，該對比度調(diào)整單元被配置 成用于在該剖面圖像中增加該晶圓與該晶圓的外圍之間的對比度并且將具有增加的對比 度的該剖面圖像輸出到該表面輪廓確定單元， 其中，該表面輪廓確定單元在從該對比度調(diào)整單元輸出的具有增加的對比度的該剖面 圖像中發(fā)現(xiàn)該坐標(biāo)系列。27. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，該表面輪廓確定單元包括： 亮度確定單元，該亮度確定單元被配置成用于確定該剖面圖像中的每個像素的亮度； 亮度差計算單元，該亮度差計算單元被配置成用于接收從該亮度確定單元輸出的該亮 度并且計算相鄰像素之間的亮度差； 臨時輪廓像素確定單元，該臨時輪廓像素確定單元被配置成用于使用所計算的該亮度 差確定臨時輪廓像素并且響應(yīng)于修改請求信號來重新確定該臨時輪廓像素或輸出該臨時 輪廓像素； 輪廓修改檢查單元，該輪廓修改檢查單元被配置成用于檢查是否要求對由該臨時輪廓 像素形成的該臨時表面輪廓進(jìn)行修改并且生成該修改請求信號；以及 坐標(biāo)系列確定單元，該坐標(biāo)系列確定單元被配置成用于將從該臨時輪廓像素確定單元 接收的該臨時輪廓像素的陣列確定為該晶圓的該表面輪廓的該坐標(biāo)系列并且輸出所確定 的該坐標(biāo)系列。28. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，該臨時輪廓像素確定單元發(fā)現(xiàn)顯示在所計算的該 亮度差中相對較大亮度差的相鄰像素并且將所發(fā)現(xiàn)的該相鄰像素確定為該臨時輪廓像素。29. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，該臨時輪廓像素確定單元按照從最大到最小的順 序列出所計算的該亮度差并且將顯示在所有列出的亮度差中頂級亮度差的像素確定為該 臨時輪廓像素。30. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，該輪廓修改檢查單元確定操作人員是否要求對該 臨時表面輪廓進(jìn)行所述修改或者該臨時輪廓像素之間的間隔是否在閾值距離之外、并且生 成該修改請求信號。31. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，該表面輪廓確定單元進(jìn)一步包括坐標(biāo)變換單元， 該坐標(biāo)變換單元被配置成用于將被確定為該表面輪廓的該坐標(biāo)系列的該臨時輪廓像素的 陣列變換為具有笛卡爾坐標(biāo)形式的坐標(biāo)系列并且輸出該經(jīng)變換的坐標(biāo)系列。32. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，該數(shù)據(jù)分析單元包括： 平滑單元，該平滑單元被配置成用于對由該表面輪廓的離散坐標(biāo)系列組成的曲線進(jìn)行 平滑； 數(shù)據(jù)計算單元，該數(shù)據(jù)計算單元被配置成用于使用經(jīng)平滑的該曲線計算該形狀分析數(shù) 據(jù)；以及 數(shù)據(jù)輸出單元，該數(shù)據(jù)輸出單元被配置成用于將在該數(shù)據(jù)計算單元中所計算的結(jié)果輸 出為該形狀分析數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H01L21/66GK105849886SQ201480070870
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年6月25日
【發(fā)明人】李在炯, 金慈暎
【申請人】Lg矽得榮株式會社