特表 2022-548544 多走査電子顕微鏡法を使用したウェーハアライメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-21

(54)【発明の名称】多走査電子顕微鏡法を使用したウェーハアライメント

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20221114BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20221114BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20221114BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

H01J37/28 B

H01J37/22 502H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022515533

(86)(22)【出願日】2020-09-08

(85)【翻訳文提出日】2022-03-08

(86)【国際出願番号】 EP2020075006

(87)【国際公開番号】W WO2021048082

(87)【国際公開日】2021-03-18

(31)【優先権主張番号】16/564,453

(32)【優先日】2019-09-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100158469

【弁理士】

【氏名又は名称】大浦 博司

(72)【発明者】

【氏名】サラスワトュラ ジャグデシュ チャンドラ

(72)【発明者】

【氏名】ノイマン イェンス ティモ

(72)【発明者】

【氏名】フートヴォール フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】コルブ トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ハヌマンタ ナヤック ラガヴェンドラ

【テーマコード（参考）】

4M106

5C101

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106BA02

4M106CA39

4M106DJ04

4M106DJ07

5C101AA03

5C101EE03

5C101FF02

5C101FF09

5C101FF56

5C101HH11

5C101HH23

(57)【要約】

方法は、動力式の処理ステージ（９０）が第１の位置にある間、動力式の処理ステージ（９０）に取り付けられたウェーハ（１００）の第１の像（６０１）を捕捉するように多走査電子顕微鏡（ｍＳＥＭ）（３２）を制御することであって、第１の像（６０１）が、ウェーハ（１００）のノッチ（２０１）の少なくとも一部を含む、制御することと、第１の像（６０１）に基づいて、ウェーハ（１００）の放射軸（２０５）を決定することと、ウェーハ（１００）を放射軸（２０５）に沿ってウェーハ（１００）の直径の半分だけシフトさせ、その結果として、動力式の処理ステージ（９０）が第２の位置にあるようにするように、動力式の処理ステージ（９０）を制御することと、動力式の処理ステージ（９０）が第２の位置にある間、ウェーハ（１００）の第２の像（６０２）を捕捉するようにｍＳＥＭ（３２）を制御することであって、第２の像（６０２）が、ウェーハ構造（１１２、１１２－１～１１２－４、１１３、２６１、２６２、２７２）を含む、制御することと、第２の像（６０２）のウェーハ構造（１１２、１１２－１～１１２－４、１１３、２６１、２６２、２７２）の構造認識に基づいて、ウェーハ（１００）の基準位置（２０９）を決定することと、基準位置（２０９）および放射軸（２０５）に基づいて、ウェーハ（１００）のウェーハ座標系（１９２）を動力式の処理ステージ（９０）のステージ座標系（１９１）に位置合わせすることと、を含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

動力式の処理ステージ（９０）が第１の位置にある間、前記動力式の処理ステージ（９０）に取り付けられたウェーハ（１００）の第１の像（６０１）を捕捉するように多走査電子顕微鏡、ｍＳＥＭ（３２）、を制御することであって、前記第１の像（６０１）が、前記ウェーハ（１００）のノッチ（２０１）の少なくとも一部を含む、制御することと、
前記第１の像（６０１）に基づいて、前記ウェーハ（１００）の放射軸（２０５）を決定することと、
前記ウェーハ（１００）を前記放射軸（２０５）に沿って前記ウェーハ（１００）の直径の半分だけシフトさせ、その結果として、前記動力式の処理ステージ（９０）が第２の位置にあるようにするように、前記動力式の処理ステージ（９０）を制御することと、
前記動力式の処理ステージ（９０）が前記第２の位置にある間、前記ウェーハ（１００）の第２の像（６０２）を捕捉するように前記ｍＳＥＭ（３２）を制御することであって、前記第２の像（６０２）が、ウェーハ構造（１１２、１１２－１～１１２－４、１１３、２６１、２６２、２７２）を含む、制御することと、
前記第２の像（６０２）の前記ウェーハ構造（１１２、１１２－１～１１２－４、１１３、２６１、２６２、２７２）の構造認識に基づいて、前記ウェーハ（１００）の基準位置（２０９）を決定することと、
前記基準位置（２０９）および前記放射軸（２０５）に基づいて、前記ウェーハ（１００）のウェーハ座標系（１９２）を前記動力式の処理ステージ（９０）のステージ座標系（１９１）に位置合わせすることと、
を含む方法。

【請求項2】

前記構造認識の対象となる前記ウェーハ構造は、隣接する半導体ダイ（１１２、１１２－１～１１２－４）の間に直交ダイ通路（２６１、２６２）を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ウェーハ（１００）は、半導体ダイ（１１２、１１２－１～１１２－４）のアレイを備え、
前記方法は、
前記ウェーハ（１００）の１つまたは複数のさらなる軸（２１５、２１６）を決定することと、
前記１つまたは複数のさらなる軸（２１５、２１６）に沿って横断するように前記動力式の処理ステージ（９０）を制御することと、
前記１つまたは複数のさらなる軸（２１５、２１６）に沿って横断している間、１つまたは複数の第３の像（６０３）を捕捉するように前記ｍＳＥＭ（３２）を制御することであって、前記１つまたは複数の第３の像（６０３）が、前記アレイの前記半導体ダイの半導体構造（１１３）を含む、制御することと、
前記１つまたは複数の第３の像（６０３）内のさらなる構造認識に基づいて、前記半導体構造（１１３）を決定することと、
前記認識に基づいて、前記半導体ダイ（１１２、１１２－１～１１２－４）のダイ座標系（１９３）を前記ステージ座標系（１９１）に位置合わせすることと、
をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記１つまたは複数のさらなる軸は、中心放射軸（２１５）に対するオフセット（２１９）を有する軸（２１６）を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記オフセット（２１９）は、前記アレイの隣接する半導体ダイ（１１２、１１２－１～１１２－４）の間のダイ通路（２６１、２６２）の幅に基づいて決定される、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記ｍＳＥＭ（３２）の視野（３０１）は、前記オフセット（２１９）の６０％～１４０％の範囲内にある、請求項４または５に記載の方法。

【請求項7】

複数の第３の像（６０３）は、前記１つまたは複数のさらなる軸（２１５、２１６）に沿って互いに隣接した前記アレイの複数の隣接した半導体ダイ（１１２、１１２－１～１１２－４）のために捕捉され、
前記半導体構造（１１３）は、前記複数の第３の像（６０３）を互いと比較することによって、前記複数の第３の像（６０３）内で決定される、請求項４～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の像（６０１）は、前記ノッチ（２０１）の鞍点（２０２）を含み、
前記ウェーハ（１００）の前記放射軸（２０５）は、前記鞍点（２０２）に基づいて決定される、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記ウェーハ（１００）の光学像を捕捉するように光学顕微鏡を制御することと、
前記光学像内で前記ノッチ（２０１）を認識することと、
前記ノッチ（２０１）の前記認識に基づいて、ならびに前記ｍＳＥＭの視野および前記ステージ座標系（１９１）の既定のアライメントに基づいて、前記第１の位置へ横断するように前記動力式の処理ステージ（９０）を制御することと、をさらに含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

動力式の処理ステージ（９０）が第１の位置にある間、前記動力式の処理ステージ（９０）に取り付けられたウェーハ（１００）の第１の像（６０１）を捕捉するように多走査電子顕微鏡、ｍＳＥＭ（３２）、を制御することであって、前記第１の像（６０１）が、前記ウェーハ（１００）のノッチ（２０１）の少なくとも一部を含む、制御することと、
前記第１の像（６０１）に基づいて、前記ウェーハ（１００）の放射軸（２０５）を決定することと、
前記ウェーハ（１００）を前記放射軸（２０５）に沿って前記ウェーハ（１００）の直径の半分だけシフトさせ、その結果として、前記動力式の処理ステージ（９０）が第２の位置にあるようにするように、前記動力式の処理ステージ（９０）を制御することと、
前記動力式の処理ステージ（９０）が前記第２の位置にある間、前記ウェーハ（１００）の第２の像（６０２）を捕捉するように前記ｍＳＥＭ（３２）を制御することであって、前記第２の像（６０２）が、ウェーハ構造（１１２、１１２－１～１１２－４、１１３、２６１、２６２、２７２）を含む、制御することと、
前記第２の像（６０２）の前記ウェーハ構造（１１２、１１２－１～１１２－４、１１３、２６１、２６２、２７２）の構造認識に基づいて、前記ウェーハ（１００）の基準位置（２０９）を決定することと、
前記基準位置（２０９）および前記放射軸（２０５）に基づいて、前記ウェーハ（１００）のウェーハ座標系（１９２）を前記動力式の処理ステージ（９０）のステージ座標系（１９１）に位置合わせすることと
を行うように構成される制御回路（９０２、９０３）を備える処理デバイス（３１）。

【請求項11】

前記制御回路（９０２、９０３）は、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成される、請求項１０に記載の処理デバイス（３１）。

【請求項12】

請求項１０または１１に記載の処理デバイス（３１）およびｍＳＥＭ（３２）を備える、システム（３０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、概して、ウェーハアライメント（ｗａｆｅｒ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ウェーハ調節、ウェーハ整列、ウェーハアラインメント）の技術に関する。より詳細には、本発明は、多走査電子顕微鏡法（ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を使用したウェーハアライメントに関する。

【背景技術】

【0002】

現況技術の半導体構造は、約５ナノメートルに至る最小構造サイズまたは臨界寸法で構築され、より小さい臨界寸法を有するデバイスが開発されている。そのような半導体構造の製作は、ブランクウェーハから始まり、半導体ダイ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｉｅｓ）のアレイ（ａｒｒａｙ：配置、配列）であって、各半導体ダイが半導体構造を含む、半導体ダイのアレイを形成するために、約１０００個の製作ステップを伴い得る。製作ステップは、例えば、約１００個のリソグラフィステップを含む。現代の製造ラインでは、１時間で最大２００個のウェーハが、各リソグラフィステップを経ることができる。

【0003】

各半導体ダイ、および時として各半導体構造は、ウェーハ座標系内に明確に定められた位置を有する。ウェーハ座標系は、ウェーハの平らな表面上に横の位置を規定する。ウェーハ座標系は、例えば、（ｉ）ウェーハの中心または他の中央基準位置、および（ｉｉ）ウェーハのノッチ（ｎｏｔｃｈ：刻み目、切り込み、くぼみ）と整列され得る。

【0004】

１００％に近い半導体構造の高収率を得るため、典型的には、欠陥をもたらすプロセス変動を示し得る任意の製作ステップにおける変動を注意深く監視する必要がある。したがって、高速インライン（ｉｎ－ｌｉｎｅ）計測が、異なる製作ステップの間で使用されるか、または、製作ステップに統合される。この計測は、時として、ウェーハ検査とも呼ばれる。計測器具は、指定の製作ステップ後の構造内のプロセス変動または欠陥候補の兆候を検出するために使用される。半導体構造の製造に使用される典型的なシリコンウェーハは、最大１２インチ（３００ｍｍ）の直径を有する。小構造サイズでは、臨界寸法のオーダー（ｏｒｄｅｒ）の欠陥候補が、短時間で非常に大きい面積において特定されなければならない。

【0005】

ウェーハ検査に対しては、通常、ウェーハ表面の何らかの種類の像が、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ：ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）またはＸ線回折などの結像モダリティ（ｉｍａｇｉｎｇ ｍｏｄａｌｉｔｙ：結像様式）を使用して捕捉される。ウェーハが取り付けられることができる動力式の（ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ：動力設備がつけられた、モーターがつけられた）処理ステージ（ｈａｎｄｌｉｎｇ ｓｔａｇｅ：処理台）との定められた配置にある結像モダリティの視野（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ－ｏｆ－ｖｉｅｗ）。典型的には、そのような動力式の処理ステージは、少なくとも２つもしくは３つまたはそれ以上の自由度（例えば、横変位、垂直変位、回転、および傾斜）を有する。動力式の処理ステージは、例えば、任意の関連運動のための閉ループフィードバック制御を使用して、高精度で位置付けられ得る。ウェーハ処理ステージの運動は、動力式の処理ステージと関連付けられたステージ座標系において規定される。

【0006】

このように、半導体ウェーハ検査は、半導体プロセス制御および製造にとって重要である。欠陥監視および収率管理サービスに関わる多くのステップおよび分析タイプが存在する。ウェーハ検査は、このタスクの重要な構成要素のうちの１つを形成する。特徴および欠陥は、寸法が極端に小さいため（およそナノメートル）、ダイおよびウェーハと共に、操縦する、すなわち、動力式の処理ステージを位置付けるための、良好な基準点を有することが必須である。ウェーハアライメントは、ウェーハ座標系をステージ座標系に位置合わせする（ｒｅｇｉｓｔｅｒ：重ね合わせる、そろえる）ために使用される。そのようなアライメントは、ウェーハマップ、すなわち、ステージ座標系内の位置とウェーハ座標系内の位置とのマッピングを作成するために使用され得る。このように、ウェーハアライメントおよびウェーハマップの作成は、従う必要のある診断／特性化方法の基礎を形成するが、これは、ウェーハ検査のために使用される結像モダリティのＦＯＶがステージ座標系内で整列されることが理由である。

【0007】

基準技術によると、ウェーハアライメントを実施することは、時間のかかるタスクであり得る。例えば、多くの場合、（ｉ）分解能および（ｉｉ）ＦＯＶに関して幅広いバリエーションの仕様を提供する異なる顕微鏡法（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）技術が組み合わされる必要があり、粗いアライメントが、典型的には、広いＦＯＶを提供する顕微鏡法技術を使用して使用され、広いＦＯＶを使用するそのような顕微鏡法は、多くの場合、限られた分解能に悩まされる。典型例は、光学顕微鏡法である。次いで、細かいアライメントが、より高い分解能を提供するが、多くの場合、利用可能なＦＯＶに関して限られているＳＥＭなどのさらなる顕微鏡法技術を使用して実施される。このとき、２つの顕微鏡法技術の切り替えに起因して、ウェーハアライメントを完了するのを困難にする不正確性または並進シフト（並進移動）がもたらされる。特に、複数の結像モダリティ間の視野が、整列されない場合がある。また、複数の結像モダリティのそれぞれの検出器光学素子（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃｓ：検出器光学系、検出器光学）のウェーハに対する姿勢（ｐｏｓｅ）は、例えば、非一軸性（単軸でない）アライメント（ｎｏｎ－ｕｎｉａｘｉａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：単軸でない整列）に起因して、変化し得る。例えば、このとき、位置決めマーカを検出するために、細かいアライメントのための複数の像を捕捉する（ｃａｐｔｕｒｅ：キャプチャする、とらえる）ことが必要とされ得る。細かいアライメントのために使用される顕微鏡技術の限られたＦＯＶに起因して、時として、位置決めマーカまたは半導体構造の繰り返し配置における曖昧性が、上記位置合わせの間違った結果をもたらし得る。

【0008】

以下の参照文献：米国特許公報第１０，１９９，３３０号および米国特許公報第１０，１９９，３１６号が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許公報第１０，１９９，３３０号

【特許文献2】米国特許公報第１０，１９９，３１６号

【発明の概要】

【0010】

したがって、ウェーハアライメントの高度な技術が必要とされている。特に、上で特定した欠点上の制限の少なくともいくつかを克服または軽減する高度な技術が必要とされている。

【0011】

この必要性は、独立請求項の特徴によって満たされる。従属請求項の特徴は、実施形態を規定する。

【0012】

方法は、ウェーハの第１の像を捕捉するように多走査電子顕微鏡（ｍＳＥＭ：ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：マルチ走査電子顕微鏡）を制御することを含む。ウェーハは、動力式の処理ステージに取り付けられる。ｍＳＥＭは、動力式の処理ステージが第１の位置にある間、第１の像を捕捉するように制御される。第１の像は、ウェーハのノッチの少なくとも一部を含む。本方法はまた、第１の像に基づいて、ウェーハの放射軸（ｒａｄｉａｌ ａｘｉｓ）を決定することを含む。本方法は、ウェーハを放射軸に沿ってウェーハの直径の半分だけシフト（移動）させるように、動力式の処理ステージを制御することをさらに含み、このとき動力式の処理ステージは、第２の位置にある。本方法は、動力式の処理ステージが第２の位置にある間、ウェーハの第２の像を捕捉するようにｍＳＥＭを制御することをさらに含む。第２の像は、ウェーハ構造を含む。本方法はまた、第２の像のウェーハ構造の構造認識（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）に基づいて、ウェーハの基準位置（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を決定することを含む。本方法は、基準位置および放射軸に基づいて、ウェーハのウェーハ座標系を動力式の処理ステージのステージ座標系に位置合わせすることをさらに含む。

【0013】

コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品またはコンピュータ可読記憶媒体は、少なくとも１つのプロセッサによって実行され得るプログラムコードを含む。プログラムコードを実行することにより、少なくとも１つのプロセッサに方法を実行させる。本方法は、ウェーハの第１の像を捕捉するように多走査電子顕微鏡（ｍＳＥＭ）を制御することを含む。ウェーハは、動力式の処理ステージに取り付けられる。ｍＳＥＭは、動力式の処理ステージが第１の位置にある間、第１の像を捕捉するように制御される。第１の像は、ウェーハのノッチの少なくとも一部を含む。本方法はまた、第１の像に基づいて、ウェーハの放射軸を決定することを含む。本方法は、ウェーハを放射軸に沿ってウェーハの直径の半分だけシフトさせるように、動力式の処理ステージを制御することをさらに含み、このとき動力式の処理ステージは、第２の位置にある。本方法は、動力式の処理ステージが第２の位置にある間、ウェーハの第２の像を捕捉するようにｍＳＥＭを制御することをさらに含む。第２の像は、ウェーハ構造を含む。本方法はまた、第２の像のウェーハ構造の構造認識に基づいて、ウェーハの基準位置を決定することを含む。本方法は、基準位置および放射軸に基づいて、ウェーハのウェーハ座標系を動力式の処理ステージのステージ座標系に位置合わせすることをさらに含む。

【0014】

処理デバイスは、制御回路を含む。制御回路は、動力式の処理ステージが第１の位置にある間、動力式の処理ステージに取り付けられたウェーハの第１の像を捕捉するように多走査電子顕微鏡（ｍＳＥＭ）を制御するように構成される。第１の像は、ウェーハのノッチの少なくとも一部を含む。制御回路は、第１の像に基づいて、ウェーハの放射軸を決定するようにさらに構成される。制御回路は、ウェーハを放射軸に沿ってウェーハの直径の半分だけシフトさせ、その結果として、動力式の処理ステージが第２の位置にあるようにするように、動力式の処理ステージを制御するようにさらに構成される。制御回路は、動力式の処理ステージが第２の位置にある間、ウェーハの第２の像を捕捉するようにｍＳＥＭを制御するようにさらに構成され、第２の像がウェーハ構造を含む。制御回路は、第２の像のウェーハ構造の構造認識に基づいて、ウェーハの基準位置を決定するようにさらに構成される。制御回路は、基準位置および放射軸に基づいて、ウェーハのウェーハ座標系を動力式の処理ステージのステージ座標系に位置合わせするようにさらに構成される。

【0015】

上で述べた特徴およびこれから以下に説明されることになる特徴は、示されたそれぞれの組み合わせにおいてだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせで、または孤立して使用され得るということを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】様々な例に従う、ウェーハ座標系およびステージ座標系を概略的に例証する図である。

【図2】様々な例に従う、ダイ座標系を概略的に例証する図である。

【図3】様々な例に従う、ウェーハ製作およびウェーハ検査を概略的に例証する図である。

【図4】様々な例に従う、システムを概略的に例証する図である。

【図5】様々な例に従う、方法のフローチャートである。

【図6】様々な例に従う、ノッチおよびウェーハの中心を概略的に例証する図である。

【図7】様々な例に従う、ノッチおよびウェーハの中心を概略的に例証する図である。

【図8】様々な例に従う、ウェーハの中心の周囲の半導体ダイを概略的に例証する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本開示のいくつかの例は、概して、複数の回路または他の電気デバイスを提供する。回路および他の電気デバイスならびに各々によって提供される機能性に対するすべての言及は、本明細書に例証および説明されるものだけを包含することに限定されることは意図されない。特定の符号が、開示される様々な回路または他の電気デバイスに割り当てられ得るが、そのような符号は、回路および他の電気デバイスについての動作の範囲を限定することは意図されない。そのような回路および電気デバイスは、互いと組み合わせられることができ、および／または所望される特定のタイプの電気実装形態に基づいて任意の様式で分離され得る。本明細書に開示される任意の回路または他の電気デバイスは、本明細書に開示される動作を実施するために互いと一緒に作用する任意の数のマイクロコントローラ、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、集積回路、メモリデバイス（例えば、ＦＬＡＳＨ（登録商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電気的にプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、またはそれらの他の好適な異形）、およびソフトウェアを含み得るということを理解されたい。加えて、電気デバイスの任意の１つまたは複数は、開示されるような任意の数の機能を実施するようにプログラムされた非一時的なコンピュータ可読媒体に埋め込まれるプログラムコードを実行するように構成され得る。

【0018】

以下において、本発明の実施形態は、添付の図面を参照して詳細に説明されることになる。実施形態の以下の説明は、限定的意味でとられるべきではないということを理解されたい。本発明の範囲は、以後説明される実施形態によって、または図面によって限定されることは意図されず、単に例証的であるととられるものとする。

【0019】

図面は、概略的な表現であると見なされるべきであり、図面に例証される要素は、必ずしも縮尺通りに示されない。むしろ、様々な要素は、それらの機能および汎用が当業者に明らかになるように表される。図面に示される、または本明細書に説明される機能ブロック、デバイス、構成要素、または他の物理的もしくは機能的ユニット間の任意の接続または結合は、間接的な接続または結合によっても実装され得る。構成要素間の結合はまた、ワイヤレス接続を介して確立され得る。機能ブロックは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実装され得る。

【0020】

以後、ウェーハアライメントの技術が説明される。本明細書に説明される技術は、ウェーハマップを生成することを促進する。ウェーハマップは、（ｉ）動力式の処理ステージのステージ座標系内の位置の（ｉｉ）ウェーハと関連付けられたウェーハ座標系内の位置へのマッピングを示すものであり得る。ウェーハマップは、例えば、ウェーハ上の１つまたは複数の位置を関連した結像モダリティのＦＯＶと整列させるために、ウェーハ検査において使用され得る。

【0021】

本明細書に説明される技術によると、多走査電子顕微鏡（ｍＳＥＭ）は、ウェーハアライメントのために使用され得る。

【0022】

特に、様々な例は、参照実装形態において、ウェーハアライメントが、第一に光学顕微鏡を使用した粗いアライメント、および第二に走査電子顕微鏡を使用した細かいアライメントを含む２段階プロセスであるという所見に基づく。本明細書に説明される様々な例によると、ｍＳＥＭは、ウェーハアライメントに必要とされるプロセス全体を完了するために使用されることができ、故に、光学顕微鏡を使用した粗いアライメントを回避する。ｍＳＥＭは、荷電粒子顕微鏡の実装形態である。ｍＳＥＭにおいて、ウェーハは、一次放射線として、例えば４０超またはさらには９０超の電子ビームを含む、電子ビームのアレイによって照射される。ビームは、ウェーハの上で一緒に走査されて、大面積のウェーハの像をまとめて形成する。走査位置ごとに、複数のビームが使用されて像を獲得する。これが大きいＦＯＶを提供する。像は、一次放射線、すなわち電子ビームによる照射に応答してウェーハから発せられる二次粒子または放射線に基づいて形成される。二次放射線は、二次電子、反射電子、Ｘ線、および／または発光放射線の形態にあり得る。二次放射線の組成、エネルギー、および角度は、一次放射線のエネルギーによって制御されることができ、走査されるウェーハ表面の材料組成および表面品質を示すものである。ｍＳＥＭでは、ウェーハ表面の高速走査が可能であり、したがって、それは、高スループットでのウェーハ計測に非常に好適である。例えば、ｍＳＥＭのＦＯＶは、１００マイクロメートル×１００マイクロメートルまたはさらには１２０マイクロメートル×１２０マイクロメートル程度であり得る一方、従来の走査電子顕微鏡のＦＯＶは、１マイクロメートル×１マイクロメートル程度であり得る。各ｍＳＥＭ像の分解能は、５ｎｍ×５ｎｍ程度であり得る。

【0023】

ウェーハアライメントにおいてｍＳＥＭを使用することにより、細かいアライメントならびに粗いアライメントの両方を一回で実施することが可能である。特に、全体および局所特徴は、例えば、補完光学像の必要なしに、ｍＳＥＭ像から特定され得る。これは、ウェーハアライメントをロバスト（強健）にし、ウェーハアライメントを単純化する。さらなる詳細において、一軸で整列されない複数の結像モダリティを使用するときに遭遇する並進誤差を低減することが可能になる。ｍＳＥＭの大きいＦＯＶは、位置決めマーカまたは半導体構造または他のウェーハ構造などのウェーハ上の固有の構造を見つけ出すために使用されることができ、ウェーハアライメントのためにそのような構造を使用する。さらには、大きいＦＯＶはまた、例えば、特徴認識などの画像処理アルゴリズムと併せて使用されるとき、唯一性を確実にし、典型的には、ウェーハの繰り返し構造のコンテクスト（ｃｏｎｔｅｘｔ：前後関係、背景、状況）は、ｍＳＥＭのそのような大きいＦＯＶによって捕捉されることができ、こうして、繰り返し構造の繰り返し特性に起因する曖昧さが分解され得る。ｍＳＥＭの高分解能は、構造の小さい特徴を使用することによって、精密なアライメントを可能にする。

【0024】

図１は、ステージ座標系１９１およびウェーハ座標系１９２に関する態様を概略的に例証する。ステージ座標系１９１は、動力式のウェーハ処理ステージ９０（以後、単にステージ）と関連付けられる。

【0025】

ウェーハ１００は、ステージ９０に取り付けられる。ウェーハ１００は、半導体ダイ１１２のアレイ１１１を含む。アレイ１１１は、半導体ダイ１１２の繰り返し順を規定する。ウェーハ１００はまた、ウェーハ１００の中心と一緒に、ウェーハ座標系１９２を規定するノッチ２０１を含む（図１の例では、ウェーハ座標系１９２は、横次元（ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）によって規定され、図１の描画面（図平面）に対して垂直な垂直次元（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は例証されない）。

【0026】

図１の例では、ウェーハ座標系１９２の起源は、ノッチ２０１と整列されるが、他の例では、ウェーハ座標系１９２の起源は、別途、例えば、ウェーハ１００の中心または別の基準位置と整列され得る。

【0027】

以後、ウェーハアライメントの技術が説明される。ウェーハアライメントは、ウェーハ座標系１９２をステージ座標系１９１に位置合わせするプロセスを表す。

【0028】

ウェーハ１００がステージ９０に取り付けられた後、ステージ座標系１９１に対するウェーハ座標系１９２の配置は、分かっていないか、少なくとも、製作または計測に必要な精度では分かっていない。例えば、ステージ座標系１９１の一次軸に対して横平面（ｌａｔｅｒａｌ ｐｌａｎｅ）におけるウェーハ座標系１９２の一次軸の回転が存在し得る。また、ステージ座標系１９１とウェーハ座標系１９２との差を結果としてもたらし得るわずかな例を挙げると、ウェーハ座標系１９２の横の一次軸がステージ座標系１９１の横平面から外に傾斜されることが可能である（すなわち、ウェーハ表面が、非平面の（ｎｏｎ－ｐｌａｎａｒ：平らでない）取り付けに起因して、ステージ９０の取り付け表面から外に傾斜される）。そのような差の影響は、ウェーハ座標系１９２をステージ座標系１９１に位置合わせすることによって、ウェーハアライメントに基づいて補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ：相殺する、埋め合わせる）され得る。座標変換は、ウェーハ座標系１９２とステージ座標系１９１との間で決定されることができ、および／またはその逆もまた同様である。

【0029】

時として、ステージ座標系１９１およびウェーハ座標系に加えて、ダイ座標系が使用され得る。また、ダイ座標系は、ウェーハアライメントの部分として、ステージ座標系に位置合わせされ得る。ダイ座標系に関する詳細は、図２に関連して説明される。

【0030】

図２は、ダイ座標系１９３に関する態様を概略的に例証する。ダイ座標系１９３は、アレイ１１１の半導体ダイ１１２と関連付けられる。特に、アレイ１１１の各半導体ダイ１１２は、独自の関連ダイ座標系１９３を有し得る。各半導体ダイ１１２内の１つまたは複数の半導体構造１１３の位置は、それぞれのダイ座標系１９３に対して規定され得る。半導体ダイ１１２は、繰り返しであってよく、すなわち、各半導体ダイ１１２は、同じ１つまたは複数の半導体構造１１３の同じ配置を含み得る。

【0031】

通則として、各半導体ダイ１１２は、それぞれの半導体ダイ１１２の基準位置、例えば、それらの角または中心に位置する対応する起源に対して規定されるそれぞれのダイ座標系１９３を有し得る。複数のダイ座標系１９３は、複数の半導体ダイ１１２のそれぞれの基準位置間の並進シフトによって、互いへと変換され得る。

【0032】

時として、ダイ座標系１９３はまた、それらがダイ１１２の１つ１つにおける半導体構造１１３の局所位置を規定することから、ラベル付きの局所座標系であるが、同様に、ウェーハ座標系１９２は、時として、それがグローバルに、すなわち、ウェーハ１００のウェーハレベルにおいて、アレイ１１１のダイ１１２の位置を規定することから、グローバル座標系（ｇｌｏｂａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる。

【0033】

様々な例によると、例えば、ウェーハアライメントの部分として、半導体ダイ１１２のダイ座標系１９３をステージ座標系１９１に位置合わせすることが可能である。これは、各半導体ダイ１１２のための適切な基準位置を見つけ出すことを含み得る。

【0034】

例えば、次いで、半導体構造１１３の選択したものがそれぞれの結像モダリティ（ステージ９０と整列したＦＯＶを有する）のＦＯＶの中心にあるように、ステージ９０のモーターを適切に制御することによって、ステージ９０を位置付けることが可能である。次いで、ウェーハ検査が実施され得る。

【0035】

通則として、半導体構造１１３の典型的な横の長さスケールは、ナノメートル～１０ナノメートルまたは数十ナノメートル程度であり得る。半導体ダイ１１２の典型的な横の長さスケールは、数十マイクロメートル～１００マイクロメートル、すなわち、少なくとも半導体構造１１３の典型的な長さスケールよりも１，０００倍大きい程度であり得る。したがって、ｍＳＥＭを使用することにより、各半導体構造１１３の詳細を結像する（ｉｍａｇｅ）のに十分に大きい分解能を有すること、ならびに半導体ダイ１１２のかなりの割合を結像する（ｉｍａｇｅ）のに十分に大きいＦＯＶを有することが可能である。これは、粗いアライメントおよび細かいアライメントを促進する。

【0036】

本明細書に論じられるようなウェーハアライメントは、半導体構造の製造中にインライン計測のために用いられ得る。様々な実施形態のための応用環境としてのそのような半導体構造の製造の例が、図３に例証される。

【0037】

図３において、半導体構造の製造は、ブランクウェーハ１００で開始する。そのようなウェーハの例としては、シリコンウェーハまたはガリウムヒ素ウェーハが挙げられるが、任意の半導体ウェーハが使用され得る。

【0038】

まず、ウェーハ１００は、いわゆるフロントエンド処理１１に供される。フロントエンド処理は、ウェーハ上の構造が互いから機械的に分離される（解放）前の、構造がウェーハ上に形成されるすべての処理ステップに関する。大量生産のため、複数の等しい構造が、ウェーハ上に形成され、次いでこれは、別個の半導体構造へと分離される。

【0039】

フロントエンド処理１１は、複数の製作ステップ１３を含む。そのような製作ステップ１３は、エッチング、半導体層または金属層の層堆積、例えばドーピングのための拡散または注入、清浄、ウェーハ平坦化、レジスト塗布およびレジスト処理、リソグラフィ暴露などを含み得る。これらの製作ステップ１３により、構造が、ウェーハ１００、例えば、半導体ダイのアレイ１１１（図１を参照）上に形成される。

【0040】

特定の製作ステップ１３の後、ウェーハは、インライン計測／ウェーハ検査１４に供される。インライン計測１４に加えて、または代替的に、測定が、「原位置」で、すなわち、製作ステップ１３のうちの１つまたは複数の間に実施され得る。

【0041】

ウェーハ検査では、上に説明される、および以下にさらに説明されるような方法およびデバイスが、ウェーハアライメントを実施するために使用される。ウェーハ検査は、膜厚さ、膜均一性、粒子もしくは汚染の検出、または抵抗もしくは静電容量のような電気パラメータを測定することなど、物理パラメータの様々な測定を含み得る。計測を使用することにより、ウェーハ上に形成される構造の寸法は、ウェーハの像を獲得することによって決定され得る。像は、ウェーハ座標系１９２（および任意選択的に、ダイ座標系１９３）がステージ座標系１９１に位置合わせされることから、ウェーハの明確に定められた位置で得られ得る。任意選択的に、ウェーハの欠陥マップ１６を獲得すること、すなわち、ウェーハ上で構造が所望の通りに形成されていない場所に関する情報を獲得することが可能である。欠陥マップは、ウェーハ座標系１９２を規定され得る。欠陥の存在または不在の決定は、像データを、別の物体の同様の区域について以前に集めたデータと比較すること（ダイ対ダイ）によって実行され得るか、またはそれは、参照データベース（ダイ対データベース）もしくは設計データ（ダイ対ＣＡＤ）の対応する位置との比較によって実行され得る。すべてのデータは、代表的な欠陥の集合を形成する欠陥データベース、理想的または代表的な構造に関する情報を収集するＣＡＤデータベース、およびプロセスレシピを含む、データベース内で取り扱われ、制御され得る。

【0042】

製作ステップ１３中のウェーハ検査のための、またはインラインウェーハ検査１４における、これらの測定は、直接的もしくは特定の試験構造を使用して、製品ウェーハに対して、すなわち、販売用の半導体構造を製造することが意図されるウェーハに対して、または代替的に特定の非機能的なモニタウェーハ（ダミーウェーハとも呼ばれる）に対して、直接的に実施され得る。特別に設計された試験構造は、プロセス制御モニタ（ＰＣＭ）としても知られる。

【0043】

欠陥が検出されると、欠陥が検出されるウェーハ１００は、アトライン（ａｔ－ｌｉｎｅ）ウェーハ欠陥レビューおよび分類１７へ提供され得る。「アトライン」は、この場合、ウェーハ１００が、さらなる検査のために通常の生産プロセスから取り出されることを示す。特に、レビューおよび分類１７において、ウェーハ欠陥マップ内で特定された場所が、プロセス変動または欠陥を示すものを確認および分類するためにレビューされ得る。像は、ウェーハ座標系１９２（および任意選択的に、ダイ座標系１９３）がステージ座標系１９１に位置合わせされることから、ウェーハ１００の明確に定められた位置で得られ得る。故に、ステージ９０は、それぞれの結像モダリティのための適切な位置へ移動され得る。

【0044】

結果として、製作へのフィードバック命令１５が、例えば、プロセス変動を考慮するように製作パラメータを修正するために提供され得るか、または、例えば、対応する製作デバイス内の可能性のある欠陥構成要素に起因して保守を行うための命令も提供され得る。

【0045】

これは、チェック１８においてすべての処理層が完了したことを決定するまで反復する。これに続いて、ウェーハプローブ試験１９が実施されてよく、ここでは、例えば、ウェーハ上の構造が、試験測定を実施するためにプローブによって電気的に接触される。

【0046】

フロントエンド処理１１の後、バックエンド処理１２が続き、ここでは、ウェーハが、アライメントダイ１１２の間のダイ通路に沿って別個のチップへとダイスカットされ（ｄｉｃｅｄ）、チップが包装される（ｐａｃｋａｇｅｄ：パッケージングされる）。製造される半導体構造のさらなる試験が、バックエンド処理中に発生し得る。

【0047】

上記から理解されるように、計測およびウェーハ検査は、正確なウェーハアライメントに依存してよく、計測の部分として使用される結像モダリティのＦＯＶがステージ座標系１９１内で規定されることから、ウェーハ座標系１９２を、および任意選択的に任意のダイ座標系１９３を、ステージ座標系に正確に位置合わせすることが重要である。これは、後に、欠陥の位置を正確に特定することができるという助けになり、このことが、例えば、それぞれのウェーハの合格／不合格を特定するのを助けることができ、または関連した欠陥の根本原因を特定するのを助けることができる。本明細書に説明される技術は、そのような正確なウェーハアライメントを促進する。正確なウェーハアライメントに関する詳細は、以下の図に関連して次に説明される。

【0048】

図４は、システム３０を例証する。システム３０は、様々な例に従うウェーハアライメントのために使用され得る。システム３０は、処理デバイス３１、像取得デバイス３２、およびステージ制御デバイス３３を含む。処理デバイス３１、像取得デバイス３２、およびステージ制御デバイス３３は各々、それぞれの通信インターフェース９０１、９１１、９２１を含み、通信インターフェース９０１、９１１、９２１を介して互いと通信することができる。

【0049】

図４では、単一の像取得デバイス３２が使用されるシナリオが例証されるが、時として、複数の像取得デバイスが使用され得る。

【0050】

像取得デバイス３２は、分光計測、Ｘ線透過または回折顕微鏡などのＸ線を使用した計測のためなど、短波長の光を使用する光学像取得デバイス、あるいは、電子またはガリウムもしくはヘリウムイオンなどの他の粒子を使用する走査電子顕微鏡または集束イオンビーム顕微鏡など、荷電粒子を使用したデバイスであり得る。荷電粒子を使用するこれらのデバイスはまとめて、荷電粒子顕微鏡とも呼ばれる。荷電粒子顕微鏡の１つの特定の実装形態がｍＳＥＭである。以後、技術は、像取得デバイス３２がｍＳＥＭとして実装される技術に関連して説明されることになる。ｍＳＥＭは、半導体構造１１３から、最小関連詳細、例えば、最小発生欠陥または逸脱（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ：かたより、ずれ）を捕捉するのに十分に高い画素密度、すなわち、高い分解能を提供する。その一方、ｍＳＥＭは、例えば、複数の半導体構造１１３、またはダイ１１２もしくは複数の位置決めマーカのかなりの区域／領域を捕捉することによって、個々の構造の空間的コンテクスト（ｓｐａｔｉａｌ ｃｏｎｔｅｘｔ：空間的状況）を捕捉するのに十分に大きいＦＯＶを提供する。図４は、ｍＳＥＭ３２の光学素子９１２を例証する。

【0051】

ステージ制御デバイス３３は、ステージ９０を、例えば、ステージ座標系１９１の一次横軸に沿って、再位置付けするために使用され得るモーター９２２を含む。位置付け精度は、サブマイクロメートル範囲にあり得る。

【0052】

処理デバイス３１は、プロセッサ９０２およびメモリ９０３を含み、これら両方が制御回路を形成する。例えば、制御回路は、制御データをステージ制御デバイス３３に伝送し、以てウェーハ１００を再位置付けするようにステージ９０を制御することができる。処理デバイス３１の制御回路はまた、ｍＳＥＭ３２の光学素子９１２から像を受信することができる。例えば、制御回路は、そのような像に含まれる特徴の特徴認識を実施するために実装され得る。制御回路は、ウェーハ座標系１９２をステージ座標系１９１に位置合わせすること、および任意選択的にダイ座標系１９３のうちの１つまたは複数をステージ座標系１９１に位置合わせすることによって、ウェーハアライメントを実施するように構成され得る。次いで、ウェーハ１００上の特定の位置、例えば、特定の半導体構造１１３が、ウェーハ検査のために所与の結像モダリティのＦＯＶ内に位置付けられることになる場合、制御回路は、ウェーハ座標系１９２および／またはそれぞれのダイ座標系１９３における関連位置に基づいて、ステージ座標系１９１における必要なシフトを計算することができる。次いで、適切な制御データが、ステージ制御デバイス３３のモーター９２２に伝送され得る。

【0053】

システム３０の機能に関する詳細は、図５に関連して次に説明される。

【0054】

図５は、様々な例に従う方法のフローチャートである。例えば、図５の方法は、処理デバイス３１の制御回路によって実行され得る。例えば、図５の方法は、メモリ９０３からプログラムコードをロードした際にプロセッサ９０２によって実行され得る。

【0055】

ボックス１００１で、ウェーハ積載チェックが実施される。例えば、これは、積載ドックが閉じられているかどうか、およびウェーハ１００がステージ９０に適切に取り付けられているかどうかをチェックすることを含み得る。ボックス１００１はまた、例えば、ステージ９０をステージ座標系１９１内で規定された初期位置に位置付けることによって、ステージ９０を初期化することを含み得る。

【0056】

ボックス１００１を実行するとき、ウェーハ座標系１９２は、ステージ座標系１９１と整列されない。故に、ウェーハ１００上のｍＳＥＭ３２のＦＯＶの中心位置が分かっている精度が低い、すなわち、半導体構造１１３の典型的な構造サイズよりも低い大きさである。典型的には、特定のウェーハアライメントプロセスがないときの（すなわち、ウェーハ１００をステージ９０に取り付けるときの機械的アライメントに基づく）アライメント精度は、１００マイクロメートルよりも劣り、手動（マニュアル）取扱い精度または積載器具精度によって制限される。

【0057】

ボックス１００２において、光学顕微鏡は、ウェーハ１００のノッチ２０１を特定するために使用される。これは、ｍＳＥＭ３２のＦＯＶがノッチ２０１の鞍点２０２を中心とするように、粗いアライメントのために使用され得る（例となる鞍点２０２は、図６および図７に例証される）。

【0058】

したがって、ボックス１００２において、ウェーハ１００の光学像を捕捉するように、次いで光学像内でノッチ２０１を認識するように光学顕微鏡を制御することが可能である。次いで、ノッチの認識に基づいて、ならびにｍＳＥＭのＦＯＶおよびステージ座標系１９１の既定のアライメントに基づいて、第１の位置へ横断（ｔｒａｖｅｒｓｅ）するようにステージ９０を制御することが可能である。ｍＳＥＭのＦＯＶは、ステージ９０が第１の位置にあるとき、ノッチ２０１の鞍点２０２を中心とし得る。例えば、コンピュータ実装の特徴認識アルゴリズムが使用され得る。

【0059】

ｍＳＥＭのＦＯＶおよびステージ座標系１９１の既定のアライメントは、ステージ９０に対するｍＳＥＭ 光学素子９１２の固定された機械的姿勢によって規定され得る。

【0060】

次に、ボックス１００３で、ｍＳＥＭ３２は、ステージ９０が第１の位置にある間、ウェーハ１００の第１の像６０を捕捉するように制御され得る。この第１の像６０１は、ノッチ２０１の少なくとも一部を含む。特に、第１の像６０１は、ノッチ２０１の鞍点２０２を含む／結像する（ｉｍａｇｅ）ことができる。

【0061】

次いで、鞍点２０２は、放射軸２０５（図６および図７を参照）を決定するために使用され得るが、ボックス１００４を参照されたい。より一般的に述べると、ノッチ２０１およびウェーハ１００の中心２０９に交わる放射軸２０５は、ｍＳＥＭ３２により捕捉された第１の像に基づいて決定され得る。

【0062】

例えば、ノッチ２０１の接線２０６が、鞍点２０２に基づいて決定されてよく、次いで、接線２０６に対して直交するように放射軸２０５を決定することが可能である。放射軸２０５はまた、ノッチ２０１の対称軸として決定され得る。

【0063】

通則として、接線２０６および放射軸２０５は、ウェーハ座標系１９２の一次軸に対して平行であり得る。故に、ボックス１００４は、ウェーハ座標系１９２の配向を決定するのを助けることができる。

【0064】

放射軸２０５が決定されると、次に、ボックス１００５で、ステージ９０は、ウェーハ１００をこの放射軸２０５に沿ってウェーハ１００の直径の半分だけシフトするように制御される。ウェーハ１００の直径は、先験的知識であり得る。ウェーハサイズは、典型的には、例えば、直径１５０ｍｍまたは３００ｍｍに標準化される。

【0065】

また、放射軸２０５に対して垂直の任意のオフセット（ｏｆｆｓｅｔ：ずれ）は、ボックス１００５で補償され得る。

【0066】

次いで、放射軸２０５に沿って横断した後、ステージ９０は、第２の位置に位置付けられる。ステージ９０が第２の位置にある間、ｍＳＥＭ３２は、ウェーハ１００の１つまたは複数の第２の像６０２を捕捉するように制御される。

【0067】

第２の像は、ウェーハ１００の基準位置を含む。ウェーハ１００の基準位置は、ウェーハ１００の中心２０９に対応し得る（図６および図７を参照）。他の例において、基準位置は、中心２０９に対して特定の既定のオフセットを有し得る。以後、簡略性の目的で、基準位置は中心２０９に対応すると仮定するが、他の例においては、他の基準位置が使用され得る。

【0068】

１つまたは複数の第２の像６０２は、中心２０９に、またはその周囲に配置されたウェーハ構造を含む。そのようなウェーハ構造の例は、ダイ通路、位置決めマーカ、半導体構造１１３、半導体ダイ１１２の角などである。そのようなウェーハ構造の中心２０９に対する相対的距離は、例えば、参照データベースまたは設計データから、知られていてもよい。故に、１つまたは複数の第２の像内のデバイス構造の構造認識に基づいて、第２の像６０２内のウェーハ１００の中心２０９を決定することが可能である。通則として、構造認識は、適切な構造認識アルゴリズムを使用して、コンピュータにより実施され得る。

【0069】

次に、例えば、鞍点２０２と中心２０９との間の実際の距離およびステージ９０の進行距離の比較に基づいて、ステージ座標系１９１に対するウェーハ座標系１９２のいかなる伸張／斜行も決定することが可能である。

【0070】

故に、ウェーハ１００の中心２０９が決定されると（またはより詳細には、第２の像６０２内の中心２０９の位置が決定されると）、ウェーハ座標系１９２は、中心２０９および放射軸２０５に基づいて、ステージ座標系１９１に位置合わせされ得る。例えば、ウェーハ座標系１９２およびステージ座標系１９１の間の回転は、放射軸２０５のアライメントに基づいて決定され得る。ステージ９０の第１の位置と第２の位置との間の進行距離を鞍点２０２と中心２０９との間の公称寸法と比較することによって、ウェーハ座標系１０２における距離対ステージ座標系１９１における距離のいかなる伸張または圧縮も特定することが可能である。例えば、ウェーハ座標系１９２をステージ座標系１９１へと変換する、またはその逆である変換行列が獲得され得る。これらは、ステージ座標系１９１へのウェーハ座標系１９２の位置合わせをどのように実施するかに関するほんのわずかな例にすぎない。他の実装形態が想起可能である。ウェーハアライメントの一般的な技術は、知られており、ここで再使用され得る。

【0071】

ボックス１００６における中心２０９を決定することに関する詳細は、図８に関連して例証される。図８は、中心２０９における、およびその周辺のウェーハ１００の概略図である。特に、隣接する半導体ダイ１１２－１～１１２－４が例証される。隣接する半導体ダイ１１２－１～１１２－４の間には直交ダイ通路（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｉｅ ｓｔｒｅｅｔｓ）２６１～２６２が存在する。ダイ通路２６１～２６２と半導体ダイ１１２－１～１１２－４の間には、位置決めマーカ２７２が存在する。位置決めマーカ２７２は、図８に例証されるように、繰り返し配置を有し得る。第２の像６０２内の中心２０９の位置は、直交ダイ通路２６１～２６２の構造認識を実施し、次いで、直交ダイ通路２６１～２６２の間のそれぞれの交差点の中心を特定し、以て中心２０９を決定することによって、決定され得る。例えば、ダイ通路２６１～２６２は、ダイ通路２６１～２６２内の試験構造（試験構造は図８には例証されない）に基づいて、および／または隣接する位置決めマーカ２７２に基づいて認識され得る。

【0072】

再度図５を参照すると、ボックス１００７を実行した結果として、ウェーハアライメントが得られる。時として、ステージ座標系１９１への１つまたは複数のダイ座標系１９３の位置合わせも含むことが望ましい場合がある。次いで、次のボックス１００８～１０１０が実行され得る。ボックス１００８～１０１０を実行するための別の理由は、ステージ座標系１９１へのウェーハ座標系１９２の位置合わせの精度を増大させることであり得る。

【0073】

ボックス１００８で、ウェーハ１００の１つまたは複数のさらなる軸が決定される。これは、ウェーハ座標系１９２に基づき得る。初期位置合わせが利用可能であるため（ボックス１００７から）、ボックス１００９で、ステージ９０を１つまたは複数のさらなる軸に沿って横断するように制御することも可能である。１つまたは複数のさらなる軸に沿って横断している間、ｍＳＥＭ３２は、１つまたは複数の第３の像６０３を捕捉するように制御される（ステージ９０は、１つまたは複数の第３の像６０３を捕捉するとき停止することができる）。第３の像６０３は、ダイ１１２の半導体構造１１３を含む。ボックス１０１０において、半導体構造１１３を認識すること（すなわち、構造認識を使用して第３の像６０３内の半導体構造１１３の位置を決定すること）、次いで、ボックス１０１１において、相応に規定されたダイ座標系１９３をステージ座標系１９１に位置合わせすることが可能である。再度、任意のシフトまたは並進が、（ｉ）中心２０９とダイ１１２－１～１１２－４および半導体構造１１３との間の実際に進行した距離と、（ｉｉ）例えば、ＣＡＤまたはデータベースから得られる、公称寸法との間の逸脱（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ：ずれ）によって特定され得る。

【0074】

これらのさらなる軸に関する詳細は、図８に関連して説明される。特に、図８は、そのようなさらなる軸２１５の第１の例示的実装形態、およびそのようなさらなる軸２１６の第２の例示的実装形態を例証する。さらなる軸２１５は、中心２０９に交わる放射軸である。軸２１５は、ダイ通路２６２と整列され、故に、放射軸２０５に直交である。別の例においては、軸２１５と比較した場合にオフセット２１９を有するさらなる軸２１６を決定することも可能である。例えば、オフセット２１９は、ダイ通路２６１、２６２の幅に基づいて、またはより一般的には、隣接する半導体ダイ１１２－１～１１２－４間の距離に基づいて、決定され得る。ダイ通路２６１、２６２の幅は、隣接する半導体ダイ１１２－１～１１２－４の間の距離と相関する。したがって、このとき、ｍＳＥＭ３２のＦＯＶ３０１は、さらなる軸２１６に沿って横断するとき、半導体ダイ１１２－１、１１２－３の角２７１と整列されることが可能である。故に、半導体ダイ内の半導体構造１１３のより良好なカバレッジが、オフセットしたさらなる軸２１６を使用するときに獲得され得る。これは、図８に例証されるように、ダイ通路２６１、２６２の幅が、例えば、オフセット２１９の幅の６０％～１４０％程度である場合、ｍＳＥＭのＦＯＶ３０１が、典型的には同じ規模にあることが理由である。さらなる軸２１５、２１６に沿って配置された複数の隣接する半導体ダイ１１２－１、１１２－３のための複数の第３の像を捕捉することが可能である。次いで、隣接する半導体ダイの繰り返し半導体構造１１３が、例えば、複数の第３の像を互いと比較することによって、複数の第３の像において認識され得る。そして、ウェーハアライメントのために使用される。

【0075】

次いで、各ダイ１１２－１～１１２－４の特定の位置が決定され得る。これは、それぞれのダイ座標系１９３を、ステージ座標系１９１に、および／またはウェーハ座標系１９２に位置合わせするために使用され得る。また、ステージ座標系１９１へのウェーハ座標系１９２の位置合わせの精度が増大され得る。

【0076】

要約すると、ウェーハアライメントの上記技術が説明されている。光学顕微鏡を使用したプリアライメントが使用される。ウェーハアライメントと関連付けられた後続ステップは、光学顕微鏡の使用に依存せず、むしろｍＳＥＭ像を使用する。そのような技術は、光学顕微鏡および限定ＦＯＶ ＳＥＭなどの他の結像モダリティの非一軸配置に起因するオフセットが回避されるという利点を有する。本技術は、高速かつ高信頼性で実施され得る。

【0077】

本発明は、特定の好ましい実施形態に関して示され、説明されているが、等価物および修正形態は、本明細書の読解および理解の際に当業者に想起されるものとする。本発明は、すべてのそのような等価物および修正形態を含み、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

【0078】

例えば、特定の実装形態は、自動特徴認識に関して例証されているが、いくつかの例において、特徴認識は手動で実施され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】