特表2024-529221接合ツール上の粒子汚染を検出するためのシステムおよび方法
(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】2024-08-06
(54)【発明の名称】接合ツール上の粒子汚染を検出するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20240730BHJP
H01L 21/02 20060101ALI20240730BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 J
H01L21/02 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023573188
(86)(22)【出願日】2022-07-12
(85)【翻訳文提出日】2023-11-27
(86)【国際出願番号】 US2022036745
(87)【国際公開番号】W WO2023009302
(87)【国際公開日】2023-02-02
(31)【優先権主張番号】63/226,642
(32)【優先日】2021-07-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/589,704
(32)【優先日】2022-01-31
(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】500049141
【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ザック フランツ
(72)【発明者】
【氏名】スミス マーク ディー
(72)【発明者】
【氏名】グロンハイド ロエル
【テーマコード（参考）】
4M106
【Ｆターム（参考）】
4M106AA01
4M106BA04
4M106CA22
4M106CA24
4M106DJ20
4M106DJ27
(57)【要約】
ウェハ形状計測システムは、接合されたウェハ対に対して1つ以上の応力のない形状測定を実行するように構成されたウェハ形状計測サブシステムを含み、接合されたウェハ対は、接合ツールを用いて接合される。ウェハ形状計測サブシステムは、ウェハ形状計測サブシステムに通信可能に結合されたコントローラを含む。コントローラは、ウェハ形状サブシステムから応力のない形状測定値を受信し、応力のない形状測定値をオーバーレイ歪みパターンに変換し、接合ツール上の1つ以上の汚染物質粒子を識別するために、接合されたウェハ対における1つ以上の局所的な偏差を検出し、接合されたウェハ対における1つ以上の局所的な偏差を報告するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウェハ形状計測システムであって、接合されたウェハの対に対して１つ以上の応力のない形状測定を実行するように構成されたウェハ形状計測サブシステムであって、前記接合されたウェハの対が接合ツールを用いて接合される、ウェハ形状計測サブシステムと、
前記ウェハ形状計測サブシステムに通信可能に結合されたコントローラであって、メモリに記憶されたプログラム命令のセットを実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含み、前記プログラム命令のセットは、前記１つ以上のプロセッサに、
前記接合されたウェハ対の１つ以上の応力のない形状測定値を受け取るステップと、
前記接合されたウェハ対の前記１つ以上の応力のない形状測定値を、前記接合されたウェハ対の１つ以上のオーバーレイ歪みパターンに変換するステップと、
前記接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子を識別するために、前記接合されたウェハ対における１つ以上の局所的な偏差を検出するステップと、
前記接合されたウェハ対における前記１つ以上の局所的な偏差を報告するステップと、
を実行させるように構成されるコントローラと、
を備えるウェハ形状計測システム。
【請求項2】
前記１つ以上の応力のない形状測定は、干渉技術を使用して、前記接合されたウェハの対に対して実行されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記１つ以上のオーバーレイ歪みパターンは、オーバーレイモデリングアルゴリズムを含み、前記オーバーレイモデリングアルゴリズムは、長さが５ｍｍを超える変動を除去するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記１つ以上の応力のない形状測定値は、局所形状曲率（ＬＳＣ）または面内歪み（ＩＰＤ）のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記１つ以上の応力のない形状測定値を機械学習アルゴリズムに入力して、前記１つ以上の応力のない形状測定値を前記オーバーレイ歪みパターンに変換することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記オーバーレイ歪みパターンは、ヒートマップまたは生成されたベクトル分布のうちの少なくとも１つによって表されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
残差ベクトル分布は、モデルベクトル分布と前記生成されたベクトル分布との差分をとることによって計算されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記接合されたウェハ対における前記１つ以上の局所的な偏差を検出することは、閾値アルゴリズムを含み、前記閾値アルゴリズムは、残差ベクトルの長さに作用することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記残差ベクトルの長さが閾値を超えるとき、前記１つ以上の局所偏差が報告されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記１つ以上のプロセッサは、前記１つ以上の局所偏差の位置を決定するようにさらに構成され、前記１つ以上の局所偏差の位置は、位置相関アルゴリズムを介して前記接合ツール上の前記汚染物質粒子の位置を決定するために使用されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
システムであって、ウェハ形状計測サブシステムから１つ以上の応力のない形状測定値を受信するように構成されたコントローラであって、メモリに記憶されたプログラム命令のセットを実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含み、前記プログラム命令のセットは、前記１つ以上のプロセッサに、
接合されたウェハ対の前記１つ以上の応力のない形状測定値を受け取るステップと、
前記接合されたウェハ対の前記１つ以上の応力のない形状測定値を、前記接合されたウェハ対の１つ以上のオーバーレイ歪みパターンに変換するステップと、
接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子を識別するために、前記接合されたウェハ対の前記１つ以上のオーバーレイ歪みパターンにおける１つ以上の局所的な偏差を検出するステップと、
前記接合されたウェハ対における前記１つ以上の局所的な偏差を報告するステップと、
を実行させるように構成されるコントローラと、
を備えるシステム。
【請求項12】
前記１つ以上の応力のない形状測定は、干渉技術を使用して、前記接合されたウェハの対に対して実行されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
機械学習アルゴリズムは、オーバーレイ残差を生成する中距離から長距離のオーバーレイ変動を除去するために使用されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
前記１つ以上の応力のない形状測定値は、局所形状曲率（ＬＳＣ）または面内歪み（ＩＰＤ）のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項15】
前記１つ以上の応力のない形状測定値を機械学習アルゴリズムに入力して、前記１つ以上の応力のない形状測定値を前記オーバーレイ歪みパターンに変換することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記オーバーレイ歪みパターンは、ヒートマップまたは生成されたベクトル分布のうちの少なくとも１つによって表されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項17】
残差ベクトル分布は、モデルベクトル分布と前記生成されたベクトル分布との差分をとることによって計算されることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記接合されたウェハ対における前記１つ以上の局所的な偏差を検出することは、閾値アルゴリズムを含み、前記閾値アルゴリズムは、残差ベクトルの長さに作用することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
前記残差ベクトルの長さが閾値を超えるとき、前記１つ以上の局所偏差が報告されることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記１つ以上のプロセッサは、前記１つ以上の局所偏差の位置を決定するようにさらに構成され、前記１つ以上の局所偏差の位置は、位置相関アルゴリズムを介して前記接合ツール上の前記汚染物質粒子の位置を決定するために使用されることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
方法であって、接合されたウェハ対について１つ以上の応力のない形状測定値を取得するステップと、
前記接合されたウェハ対の前記１つ以上の応力のない形状測定値を、前記接合されたウェハ対の１つ以上のオーバーレイ歪みパターンに変換するステップと、
接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子を識別するために、前記接合されたウェハ対の前記１つ以上のオーバーレイ歪みパターンにおける１つ以上の局所的な偏差を検出するステップと、
前記接合されたウェハ対における１つ以上の局所的な偏差を報告するステップと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して半導体ウェハ形状計測に関し、より詳細には、ウェハ形状計測を使用して接合ツール上の粒子汚染を検出するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
関連出願の参照
本出願は、米国仮出願６３／２２６，６４２号（２０２１年７月２８日）の米国特許法１１９条（ｅ）の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、米国仮出願６３／２２６，６４２号（２０２１年７月２８日）の米国特許法１１９条（ｅ）の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0003】
リソグラフィスキャナのチャック上の粒子汚染は、ウェハ製造における周知の問題である。チャック上の粒子の存在は、（焦点外撮像による）撮像問題ならびに局所的オーバーレイ問題を引き起こし得る。この理由から、スキャナはしばしば、閾値に基づいて局所的な偏差を検出するためのアルゴリズムと併せてウェハレベリング計測を使用する。スキャナの場合と同様に、ボンダ上の粒子汚染は、粒子の場所における結合されたウェハ対に局所的なオーバーレイ歪みを導入し、これは、結合されたチップの歩留まりに有害である。リソグラフィスキャナの場合には典型的に使用されるレベリングなどの計測方法は、ボンダでは利用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０２０／０３２８０６０号
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１６／０００５６６２号
【特許文献3】米国特許出願公開第２０１８／０１６５４０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、接合デバイス上の粒子汚染の検出を可能にするシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の１つ以上の実施形態による、ウェハ形状計測システムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、接合されたウェハ対に対して１つ以上の応力のない形状測定を実行するように構成され、接合されたウェハ対は、接合ツールを用いて接合される。
【0007】
別の例示的な実施形態では、システムは、ウェハ形状計測サブシステムに通信可能に結合されたコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、メモリに記憶されたプログラム命令のセットを実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含む。別の例示的な実施形態では、プログラム命令のセットは、１つ以上のプロセッサに、接合されたウェハ対の１つ以上の応力のない形状測定値を受信させるように構成される。別の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサは、接合されたウェハ対の１つ以上の応力のない形状測定値をオーバーレイ歪みパターンに変換する。別の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサは、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子を識別するために、接合されたウェハ対上の１つ以上の局所的な偏差を検出する。別の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサは、１つ以上の局所的な偏差を接合されたウェハの対に報告する。
【0008】
本開示の１つ以上の実施形態によるシステムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、ウェハ形状計測サブシステムから形状測定値を受信するように構成されたコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、メモリに記憶されたプログラム命令のセットを実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含む。別の例示的な実施形態では、プログラム命令のセットは、１つ以上のプロセッサに、接合されたウェハ対の１つ以上の応力のない測定値を受信させるように構成される。別の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサは、接合されたウェハ対の１つ以上の応力のない形状測定値をオーバーレイ歪みパターンに変換する。別の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサは、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子を識別するために、接合されたウェハ対上の１つ以上の局所的な偏差を検出する。別の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサは、１つ以上の局所的な偏差を接合されたウェハの対に報告する。
【0009】
本開示の１つ以上の実施形態による方法が開示される。１つの例示的な実施形態では、方法は、限定はしないが、接合されたウェハ対について１つ以上の応力のない形状測定値を取得することを含むことができる。別の例示的な実施形態では、本方法は、限定はしないが、接合されたウェハ対の１つ以上の応力のない形状測定値をオーバーレイ歪みパターンに変換するステップを含むことができる。別の例示的な実施形態では、方法は、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子を識別するために、接合されたウェハ対上の１つ以上の局所的な偏差を検出することを含むことができるが、これに限定されない。別の例示的な実施形態では、本方法は、限定はしないが、１つ以上の局所的な偏差を接合されたウェハの対に報告することを含むことができる。
【0010】
前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態であり、全体的な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本開示の多数の利点は、添付の図面を参照することによって当業者によってよりよく理解され得る。
【図1】本開示の１つ以上の実施形態による、ウェハ形状計測システムの簡略化されたブロック図を示す。
【図2】本開示の１つ以上の実施形態による、汚染物質粒子を含む接合ツールの斜視図を示す。
【図4】本開示の１つ以上の実施形態による、接合後ウェハ対上の局所的歪みを検出する方法を示す流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
ここで、添付の図面に示される開示された主題を詳細に参照する。本開示は、特定の実施形態およびその特定の特徴に関して具体的に示され、説明されてきた。本明細書に記載される実施形態は、限定的ではなく例示的であると解釈される。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更および修正が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるはずである。
【0013】
【0014】
本開示の実施形態は、接合デバイス上の粒子汚染によって引き起こされる接合されたウェハの機械的変形の検出を対象とする。本開示の実施形態は、接合後ウェハ対上で実行される形状測定を利用し得る。本開示の実施形態は、接合後ウェハ対から収集された形状データをオーバーレイ歪みパターンに変換することができる。形状データの歪みパターンへの変換は、機械学習アルゴリズムおよび／または機械的モデルによって実行され得る。本開示の実施形態は、接合後のウェハ対上の局所的な偏差を検出し、局所的な偏差をユーザに報告することができる。
【0015】
機械的変形は、ボンダまたは接合ツールの下部チャック上に現れる汚染物質粒子から生じ得る。下側チャック上の汚染物質粒子は、接合プロセス中に下側ウェハを粒子に適合させることがある。上部ウェハはまた、汚染物質粒子に適合して局所的な歪みを生じさせる可能性があり、その結果、ウェハがボンダから除去された後でさえも持続する永久歪みが、結合されたウェハに存在する可能性がある。典型的には、チャック汚染は、同じ場所にあるいくつかのウェハ上で検出されるホットスポットによって識別される。有害であると思われる場合、ボンダをシャットダウンしてもよく、粒子汚染を除去するためにチャック洗浄手順を開始してもよい。
【0016】
本開示の実施形態は、ウェハツーウェハ接合プロセス（例えば、ハイブリッドまたは融合接合）の後に、２つのウェハ上で厳しいオーバーレイ要件を達成するように実装され得る。例えば、本開示の実施形態は、以下に含まれるウェハツーウェハ接合プロセスにおけるオーバーレイ歪みを検出するために利用され得る：画像センサの製造（例えば、バックライト画像センサ技術）；デバイスウェハとメモリウェハとが接合される３Ｄ ＮＡＮＤ技術；そして、論理デバイスにおける裏面電力レールプロセスでは、デバイスウェハがキャリアウェハに接合される。これらの全ての例において、厳しいオーバーレイ公差要件が存在する。画像センサおよび３Ｄ ＮＡＮＤ技術では、オーバーレイ要件は、直接的な電気的接続のために、一方のウェハ上のＣｕパッドと他方のウェハ上のＣｕパッドとの間の信頼性の高い接続を確実にするために実装される。裏面パワーレール技術の場合、低いウェハ歪みを達成して、その後のシリコン貫通ビアのリソグラフィ露光が、スキャナの典型的な補正能力（例えば、視野当たりの補正（ＣＰＥ）補正である）を前提として要求されるオーバーレイ公差を達成できることを保証することが望ましい。
【0017】
接合後ウェハ上の局所的な歪み３０２を検出するためのプロセスは、限定されないが、以下を含み得る：ｉ）接合後ウェハ対に対してウェハ形状計測ステップを実行するステップと、ｉｉ）形状データをアルゴリズム（例えば、機械学習アルゴリズムまたは機械モデル）を介して歪みパターンに変換するステップと、ｉｉｉ）閾値アルゴリズムを介して局所歪み３０２を検出する。
【0018】
図１は、本開示の１つ以上の実施形態による、接合後オーバーレイ計測のためのウェハ形状計測システム１００の簡略化されたブロック図を示す。
【0019】
実施形態では、システム１００は、ウェハ形状計測サブシステム１０２を含む。ウェハ形状計測サブシステム１０２は、ウェハ１１０ｃの接合後対から１つ以上の形状パラメータを取得することができる、当技術分野で知られている任意のウェハ形状ツールまたはシステムを含むことができる。用語「接合後ウェハ対」１１０ｃはまた、「接合後ウェハ対」、「接合されたウェハ対」、「接合されたウェハ」などを含むと解釈されるべきであることを理解されたい。
【0020】
実施形態では、ウェハ形状計測サブシステム１０２は、ウェハ１１０ｃの接合後ペアに対して１つ以上の計測および／または特徴付けプロセスを行うように構成される、干渉計サブシステムを含んでもよい。別の例として、ウェハ形状計測サブシステム１０２は、接合後ウェハ対１１０ｃの両側で測定を実行するように構成されたデュアル干渉計システム（例えば、デュアルフィゾー干渉計）を含むことができる。例えば、ウェハ形状計測サブシステム１０２は、第１のウェハ１１０ａの表面上で１つ以上の測定を実行するために第１の照明ビーム１０１ａを生成するように構成された第１の干渉計サブシステム１０５ａを含むことができる。そして、第２の干渉計サブシステム１０５ｂは、第１のウェハ１１０ａの反対側の第２のウェハ１１０ｂの表面上で１つ以上の測定を実行するために、第２の照明ビーム１０１ｂを生成するように構成される。ウェハ計測サブシステム１０２は、ＫＬＡ ＩＮＣによって製造されたＰＷＧツールなどのパターン化ウェハジオメトリ（ＰＷＧ）ツールを含むことができる。ウェハ特性評価のための干渉法の使用は、概して米国特許６，８４７，４５８号（２００３年３月２０日）；米国特許８，９４９，０５７号（２０１１年１０月２７日）；及び米国特許９，１２１，６８４号（２０１３年１月１５日）に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0021】
ＰＷＧツールなどの両面干渉法は、本開示の文脈における実装にとって特に有用であり得ることに留意されたい。例えば、ＰＷＧツールは、本開示の機械学習アルゴリズム及び／又は機械モデルに入力することができる厚さ及び／又は厚さの変化に関する情報を収集することができる。さらに、ＰＷＧツールは、汚染粒子によって引き起こされる歪みの典型的な小さいサイズ（例えば、１ミリメートル以下）に起因して有利である、高分解能およびフルマップ能力を含んでもよい。さらに、両面測定は、一方の表面が測定を信頼できないものにする属性を有する場合に柔軟性を提供する。さらに、両面測定は、２つの測定からの形状情報の平均化を可能にし、信頼性を改善する。
【0022】
本開示の範囲は、ＰＷＧ実装形態のデュアル干渉計システムに限定されず、片面干渉計システムを含むがこれに限定されない、当技術分野で知られているツールの任意のウェハ計測システムを包含するように拡張され得ることに、本明細書では留意されたい。
【0023】
実施形態では、システム１００は、ウェハ形状計測サブシステム１０２の検出器出力に通信可能に結合されたコントローラ１０４を含むことができる。コントローラ１０４は、メモリ１０８に記憶されたプログラム命令のセットを実行するように構成され得る。プログラム命令のセットは、１つ以上のプロセッサ１０６に本開示の様々なステップおよびプロセスを実行させるように構成され得る。
【0024】
実施形態では、ウェハ形状計測サブシステム１０２は、応力のない状態またはほぼ応力のない状態にある間に、ウェハ１１０ｃのポスト接合された対に対してウェハ形状測定を実行するように構成することができる。本開示の目的のために、用語「応力のない」は、外部源からウェハに加えられる力がほとんどない構成を意味すると解釈されるべきである。あるいは、「応力なし「という用語は、「自由立位」と解釈されてもよい。外部応力が除去されると、平坦なウェハ形状からの残留偏差は、典型的には、ウェハの前面上に存在する応力層を通して、または接合プロセスによって課される応力に起因して誘発される。ウェハ上に存在する層によって引き起こされるこれらの応力は、内部応力として解釈されることに留意されたい。この意味で、ウェハの「形状」は、「自然な形状「（すなわち、ベアウェハ形状）と、薄膜などのウェハのいずれかの表面上の内部応力によって引き起こされる形状との組み合わせである。
【0025】
実施形態では、第１のウェハ１１０ａおよび第２のウェハ１１０ｂは、接合後ウェハ対１１０ｃを形成するように、接合器（図示せず）を介して接合プロセスを受けてもよい。ウェハ計測サブシステム１０２は、接合後ウェハ対１１０ｃに対して形状測定を実行し、次いで、形状測定データをデータ信号１０３を介してコントローラ１０４に送信することができる。
【0026】
実施形態では、接合プロセスに続いて、コントローラ１０４は、接合後ウェハ対１１０ｃについて測定された形状情報を、局所形状特性を特徴付ける局所形状パラメータに変換する。例えば、これらのパラメータは、異なる機械的モデルを用いた面内変位の予測の形状の部分的な一次導関数及び二次導関数を含むことができる。たとえば、局所形状パラメータは、限定はしないが、局所形状曲率（ＬＳＣ）および／または面内歪み（ＩＰＤ）を含み得る。
【0027】
接合後オーバーレイ歪みパターンを決定する追加または代替の実施形態は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願１７／１６１，３６９号（２０２１年１月２８日）に詳細に記載されていることに留意されたい。
【0028】
実施形態では、コントローラ１０４によって実行される第１のアルゴリズムは、機械学習アルゴリズムを含む。コントローラ１０４によって適用される機械学習アルゴリズムは、深層学習アルゴリズムを含むが、それに限定されない、当技術分野で公知の任意の機械学習アルゴリズムを含んでもよい。例えば、深層学習アルゴリズムは、ニューラルネットワーク（例えば、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、生成的敵対的ネットワーク（ＧＡＮ）、リカレントニューラルネットワーク（ＲＮＮ）など。）を含み得るが、これに限定されない。この実施形態では、コントローラ１０４は、接合後ウェハ対１１０ｃのウェハ形状データから複数のパラメータを抽出する。例えば、コントローラ１０４は、接合後ウェハ対１１０ｃのためのＩＰＤ、Ｇｅｎ４（形状－オーバーレイ変換アルゴリズムを含む）などを局所的に生成することができる。次いで、コントローラ１０４は、これらの生成されたパラメータのいずれかを機械学習アルゴリズムへの入力として使用することができる。例えば、ニューラルネットワークの場合、コントローラ１０４は、接合後ウェハ対１１０のためのＩＰＤ、Ｇｅｎ４などをローカルベースで生成し、次いで、これらのメトリックをニューラルネットワークに入力することができる。
【0029】
コントローラ１０４の１つ以上のプロセッサ１０６は、当技術分野で知られている任意のプロセッサまたは処理要素を含むことができる。本開示の目的のために、「プロセッサ」または「処理要素」という用語は、１つ以上の処理または論理要素（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサデバイス、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）デバイス、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））を有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１０６は、アルゴリズムおよび／または命令（たとえば、メモリに記憶されたプログラム命令）を実行するように構成された任意のデバイスを含み得る。
【0030】
実施形態では、１つ以上のプロセッサ１０６は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、ネットワーク接続されたコンピュータ、または本開示全体にわたって説明されるように、計測システム１００とともに動作または動作するように構成されたプログラムを実行するように構成された任意の他のコンピュータシステムとして具現化され得る。さらに、システム１００の異なるサブシステムは、本開示で説明するステップの少なくとも一部を実行するのに適したプロセッサまたは論理要素を含むことができる。したがって、上記の説明は、本開示の実施形態に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。さらに、本開示全体にわたって説明されるステップは、単一のコントローラによって、または代替として、複数のコントローラによって実行され得る。さらに、コントローラ１０４は、共通のハウジングまたは複数のハウジング内に収容された１つ以上のコントローラを含むことができる。このようにして、任意のコントローラまたはコントローラの組合せを、計測システム１００への統合に適したモジュールとして別々にパッケージ化することができる。さらに、コントローラ１０４は、ウェハ計測サブシステム１０２から受信したデータを分析し、計測システム１００内または計測システム１００の外部の追加の構成要素にデータを供給することができる。
【0031】
メモリ媒体１０８は、関連する１つ以上のプロセッサ１０６によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適した、当技術分野で知られている任意の記憶媒体を含み得る。例えば、記憶媒体１０８は、非一時的な記憶媒体を含んでもよい。別の例として、記憶媒体１０８は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気または光メモリデバイス（たとえば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得るが、それらに限定されない。さらに、記憶媒体１０８は、１つ以上のプロセッサ１０６とともに共通のコントローラハウジング内に収容され得ることに留意されたい。一実施形態では、メモリ媒体１０８は、１つ以上のプロセッサ１０６およびコントローラ１０４の物理的位置に対して遠隔に配置され得る。たとえば、コントローラ１０４の１つ以上のプロセッサ１０６は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を介してアクセス可能なリモートメモリ（たとえば、サーバ）にアクセスすることができる。
【0032】
本明細書では、開示されるシステム１００の１つ以上の構成要素は、当技術分野で知られている任意の方法でシステムの様々な他の構成要素に通信可能に結合され得ることに留意されたい。例えば、ウェハ計測サブシステム１０２、コントローラ１０４、およびユーザインターフェースは、有線接続（例えば、銅線、光ファイバケーブルなどである）または無線接続（例えば、ＲＦ結合、ＩＲ結合、データネットワーク通信（例えば、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、３Ｇ、４Ｇ、４Ｇ ＬＴＥ、５Ｇ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など））を介して、相互および他の構成要素に通信可能に結合されてもよい。
【0033】
図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、ボンダチャック上に位置する汚染物質粒子２０２の斜視図を示す。例えば、この粒子は、ウェハ１１０ａの裏面に存在している可能性がある。別の例として、この粒子は、以前のウェハの使用から生じ、ボンダチャックに固定されるようになる可能性がある。汚染物質粒子２０２の存在は、以下に論じられるように、接合されたデバイスの性能に有害な影響を誘発し得る。汚染物質粒子２０２は、１つ以上の局所的な歪み３０２を接合後ウェハ対１１０ｃ（図１に示す）に出現させることがある。例えば、汚染物質粒子２０２は、第１のウェハ１１０ａを汚染物質粒子２０２の形状に適合させ得る。別の例として、接合プロセス中に、第２のウェハ１１０ｂも汚染物質粒子２０２の形状に適合し、接合後ウェハ対１１０ｃに永久歪みをもたらし得る。別の例として、ウェハ１１０ａ、ｂの著しい歪みは、ウェハ１１０ｂをウェハ１１０ａに完全に接合できず、したがってボイドを生じさせることがある。いずれの場合も、局所的な歪みパターンは、ポスト接合されたウェハ対１１０ｃがボンダから除去された後でも持続することになる。その結果、結合された対の有意な形状変化は、形状計測ツールを使用して検出することができる。１つ以上の「局所的な歪み」３０２という用語はまた、「局所的な変形」、「局所的な偏差」などを含むと解釈されるべきであることを理解されたい。
【0034】
図３は、本開示の１つ以上の実施形態による、図２の汚染物質粒子２０２によって導入される局所的歪み３０２のオーバーレイ歪みパターン３００を示す。実施形態では、接合されたウェハ対１１０ｃの１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００は、接合後のウェハ対１１０ｃに対して実行される１つ以上の応力のない形状測定に基づいてコントローラ１０４によって生成され得る。
【0035】
実施形態では、１つ以上の応力のない形状測定値は、変換アルゴリズム（例えば、ＩＰＤ）の使用を通して、ウェハ１１０ｃの結合された対に対する１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００に変換され得る。図３に見られるように、１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００の長さだけでなく、ウェハ１１０ｃの結合された対に対する１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００を表示するヒートマップによって表される表示が生成され得る。例えば、ウェハ１１０ｃの結合された対についての１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００は、生成されたベクトル分布３０４によって表され得る。
【0036】
追加の及び／又は代替の実施形態において、局所的な歪み３０２は、接合後ウェハ対１１０ｃ全体にわたる局所的な歪み３０２のホットスポットを検出するために、長距離モデル（例えば、Ｗ３Ｆ３型モデル）を用いてモデル化されてもよい。たとえば、長距離モデルは、実際の生成されたベクトル分布３０４と比較して参照として使用するためのモデルベクトル分布を生成するように構成され得る。より具体的には、局所的な歪み３０２の完全なウェハベクトルマップを生成することができる。観察されたベクトルマップは、リソグラフィにおけるオーバーレイ歪みのベクトルマップを記述するために非常に一般的に使用される長距離モデルを用いて記述され得る。１つのそのようなモデルは、オーバーレイ分布を記述するためにグローバルウェハ位置ＸおよびＹならびに視野座標ｘ、ｙ内を使用するＷ３Ｆ３モデルである。インデックスは、モデルの多項式次数（この場合、３次が使用されるが、他の順序、典型的には１次から５次までが使用される）を示す。高次多項式の使用は、典型的には、局所的な歪みに対するアルゴリズムの感度を高める。このアプローチの利点は、歪み変動を引き起こす他の機構と比較して、汚染によって引き起こされる局所的な歪み３０２のより容易な検出を含む。これは、次いで、局所的な歪み３０２を識別する能力を高める。別の例として、モデルベクトル分布と実際に生成されたベクトル分布３０４との間の値の変化を計算することができる。計算された値の変化は、ベクトルの長さに作用する局所的な歪み３０２を検出するための閾値アルゴリズムと併せて使用され得る。ウェハマップから導出された異なるメトリックを使用して、局所的な歪み３０２の位置を識別することができる。たとえば、ベクトルの長さが使用され得、ロケーションが失敗ロケーションとして識別され得る。別の例として、ベクトルマップ自体のシグネチャは、典型的には局所的な「スターバーストパターン」を形成するので、使用することができる。ＰＷＧツールの高分解能およびフルマップ能力は、これらの歪みのサイズが典型的には１ミリメートル以下であるため、この場合に有利であることに留意されたい。
【0037】
図４は、本開示の１つ以上の実施形態による、接合後ウェハ対上のフィーチャ間の局所的歪み３０２を検出する方法を示す。本明細書では、方法４００のステップは、ウェハ計測システム１００によってすべてまたは部分的に実装され得ることに留意されたい。しかしながら、方法４００は、追加の又は代替のシステムレベルの実施形態が方法２００のステップの全て又は一部を実行し得るという点で、ウェハ計測システム１００に限定されないことが更に認識される。
【0038】
実施形態では、第１のウェハ１１０ａおよび第２のウェハ１１０ｂは、ともに接合され、接合後対のウェハ１１０ｃを形成してもよい。例えば、ボンダ（図示せず）は、第１のウェハ１１０ａと第２のウェハ１１０ｂとをウェハ間接合プロセスで接合することができる。ボンダは、ハイブリッドウェハ接合または融合ウェハ接合のために構成されてもよい。
【0039】
ステップ４０２において、接合プロセスに続いて、後で接合されたウェハ１１０ｃの対に対して形状測定が実行される。例えば、図１に示すように、ウェハ形状サブシステム１０２は、接合後のウェハ１１０ｃの対に対してウェハ形状測定を実行するために利用することができる。
【0040】
ステップ４０４において、接合後のウェハ対１１０ｃに対して実施された形状測定に基づいて、接合されたウェハ対１１０ｃの１つ以上のオーバーレイ歪みパターンが生成される。例えば、コントローラ１０４は、ウェハ１１０ｃの接合後対からウェハ１１０ｃの接合後対の１つ以上のオーバーレイ歪みパターンに形状情報を変換するアルゴリズムを実行することができる。
【0041】
実施形態では、ステップ４０２の測定された形状情報は、コントローラ１０４によって、局所形状特性を特徴付ける局所形状パラメータに変換され得る。そのようなパラメータの例は、局所的形状曲率、ＩＰＤ、およびウェハ歪みを検出するために当技術分野で使用される任意の他の形状メトリックである。
【0042】
ステップ４０６において、中間から長距離のオーバーレイ変動がアルゴリズムを介して除去される。より具体的には、リソグラフィモデリングに使用されるものなどの歪みパターン標準オーバレイモデルの完全なウェハマップを使用することができる。例えば、Ｗ３Ｆ３モデルが使用されてもよく、これは、グローバルウェハ位置ＸおよびＹならびにフィールド座標ｘ、ｙ内を使用して、オーバーレイ分布を記述する。インデックスは、モデルの多項式次数を示す。この特定の場合において、モデルは、歪みマップのｘベクトル成分およびｙベクトル成分の両方を、ウェハ位置およびフィールド位置の両方における３次までの多項式として記述する。このアプローチは、歪み変動を引き起こす他の機構と比較して、汚染物質粒子２０２によって引き起こされるかなり局所的な歪み３０２のより容易な検出を可能にし得る。これは、次いで、局所的な歪み３０２を識別する能力を高める。例えば、中～長距離オーバーレイ変動の除去は、オーバーレイ残差の生成を可能にし得る。
【0043】
ステップ４０８において、１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００における１つ以上の局所化された偏差３０２が、オーバーレイ歪みパターンに基づいて、接合後ウェハ対１１０ｃについて検出される。例えば、ウェハ１１０ｃの接合された対についての１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００における１つ以上の局所化された偏差３０２を検出することは、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子２０２の識別を可能にし得る。
【0044】
実施形態では、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子２０２の位置が識別される。この点に関して、ウェハ１１０ｃの接合された対についての１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００における検出された１つ以上の局所化された偏差３０２は、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子２０２の位置を決定するために使用され得る。実施形態では、ボンダチャック上の汚染物質粒子２０２によって引き起こされる局所的な歪み３０２は、ウェハ１１０ｃの接合された対の同じ物理的位置における汚染物質粒子２０２の再出現に基づいて識別することができる。例えば、あらゆる新しいウェハは、チャック上に接合された以前のウェハから欠陥マップを検索し、同じ場所にある以前のウェハの（指定された許容半径内で）識別された欠陥場所を検索するためのアルゴリズムを使用し得る。例えば、欠陥が３つの順次接合されたウェハ１１０ｃに生じる場合、ボンダは、是正措置（例えば、チャック洗浄プロセス）を必要とするようにフラグを立てられてもよい。ウェハが接合された向きを前提としてチャック上の物理的位置に直接変換され得るボンダ上の粒子の位置を知ることは、ボンダチャック上の特定の位置を洗浄する集中的な努力を可能にし得る。例えば、コントローラ１０４は、１つ以上のオーバーレイ歪みパターン３００における１つ以上の局所偏差３０２の位置を、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子２０２の位置と相関させるように構成されてもよい。
【0045】
ステップ４１０において、ウェハ１１０ｃの接合された対上の１つ以上の局所化された偏差３０２が報告され得る。例えば、１つ以上の局所偏差３０２が選択された閾値を超える場合、コントローラ１０４は、警告をユーザインターフェースに報告してもよい。別の例として、接合ツール上の１つ以上の汚染物質粒子２０２が識別された場合、接合ツールはシャットダウン（例えば、接合ツールに自動的にシャットダウンするように指示するコントローラ、接合ツールをシャットダウンするユーザなど）するように構成することができ、汚染物質粒子２０２を除去するために洗浄手順を開始することができる。
【0046】
当業者は、本明細書で説明される構成要素、動作、デバイス、オブジェクト、およびそれらに付随する議論が、概念的明確性のために例として使用されること、および種々の構成修正が検討されることを認識するであろう。したがって、本明細書で使用されるように、記載される特定の例および付随する議論は、それらのより一般的なクラスの代表であることが意図される。概して、任意の特定の例の使用は、そのクラスを表すことが意図され、特定の構成要素、動作、デバイス、およびオブジェクトの非包含は、限定として解釈されるべきではない。
【0047】
これらを、当業者には理解できることだが各種処理及び／又はシステム及び／又は他の技術を用いて行うこともできる。例えば、速度および精度が最も重要であると実装者が判断した場合、実装者は、主にハードウェアおよび／またはファームウェアを選択することができる。代替として、柔軟性が最重要である場合、実装者は、主にソフトウェア実装を選ぶことができる。または、やはり代替的に、実装者は、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの何らかの組合せを選ぶことができる。したがって、本明細書で説明されるプロセスおよび／またはデバイスおよび／または他の技術が達成され得る、いくつかの可能な用途が存在し、そのいずれも、利用される任意の用途が、状況および実装者の具体的懸念（例えば、速度、柔軟性、または予測可能性）に依存する選択肢であり、そのいずれも、変動し得るという点で、他よりも本質的に優れていない。
【0048】
前述の説明は、当業者が、特定の用途およびその要件の文脈において提供されるような本発明を作製および使用することを可能にするために提示される。本明細書で使用するとき、「上」、「下」、「上」、「下」、「上」、「上方」、「下方」、「下方」などの方向を示す用語は、説明の目的で相対的な位置を提供することを意図しており、絶対的な基準系を示すことを意図していない。説明された実施形態に対する様々な修正は、当業者には明らかであり、本明細書で定義された一般的な原理は、他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、図示および説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【0049】
本明細書における実質的に任意の複数形および／または単数形の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に適切であるように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。様々な単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に記載されない。
【0050】
本明細書で説明する方法のすべては、方法の実施形態の１つ以上のステップの結果をメモリに記憶することを含み得る。結果は、本明細書で説明される結果のいずれかを含んでもよく、当技術分野で公知の任意の様式で記憶されてもよい。メモリは、本明細書で説明される任意のメモリ、または当技術分野で知られている任意の他の好適な記憶媒体を含み得る。結果が記憶された後、結果は、メモリ内にアクセスされ、本明細書に説明される方法またはシステム実施形態のうちのいずれかによって使用され、ユーザへの表示のためにフォーマットされ、別のソフトウェアモジュール、方法、またはシステムによって使用される等することができる。さらに、結果は、「永久的に」、「半永久的に「、一時的に」、またはある期間にわたって記憶され得る。例えば、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよく、結果は、必ずしもメモリ内に無期限に持続しなくてもよい。
【0051】
上述の方法の実施形態の各々は、本明細書に記載される任意の他の方法の任意の他のステップを含み得ることがさらに企図される。加えて、上述の方法の実施形態の各々は、本明細書に記載のシステムのいずれかによって実行することができる。
【0052】
本明細書で説明される主題は、場合によっては、他の構成要素内に含まれる、または他の構成要素と接続される、異なる構成要素を図示する。そのような描写されたアーキテクチャは、単なる例示であり、実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実装され得ることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能を達成するための構成要素の任意の配置は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。特定の機能を達成するために組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「接続」または「結合」されていると見なされることができ、そのように関連付けられることが可能な任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「結合可能」であると見なされることができる。結合可能な特定の例は、物理的に結合可能及び／又は物理的に相互作用する構成要素及び／又は無線で相互作用可能及び／又は無線で相互作用する構成要素及び／又は論理的に相互作用及び／又は論理的に相互作用可能な構成要素を含むが、これらに限定されない。
【0053】
さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。一般に、本明細書および特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体）で使用される用語は一般に「オープン」用語（例えば、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）がこれに限定されない」と解釈されるべきであり、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ）」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）がこれに限定されない」と解釈されるべきである等である）として意図されることが当業者には理解されよう。導入される請求項の記載の具体的な数が意図される場合、そのような意図は、その請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つ以上の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含むことができる。しかしながら、そのような語句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのような導入された請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、１つのそのような記載のみを含む発明に限定することを意味すると解釈されるべきではない。同じ請求項が「１つ以上」または「少なくとも１つ」という導入句および「ａ」または「ａｎ」（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、典型的には、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである）などの不定冠詞を含む場合でも、同じことが、請求項の記載を紹介するために使用される明確な記事の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載の具体的な数が明示的に列挙されている場合でも、そのような記載は、典型的には少なくとも列挙された数（例えば、他の修飾因子を伴わない「２つの列挙」の裸の列挙は、典型的には、少なくとも２つの列挙、または２つ以上の列挙を意味する）を意味すると解釈されるべきであることを、当業者は認識されよう。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つなど」に類似する慣例表現が使用される事例では、概して、そのような構成は、当業者が慣例表現（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に有するシステムを含むが、それらに限定されない）を理解するであろう意味で意図される。「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つなど」に類似する慣例表現が使用される事例では、概して、そのような構成は、当業者が慣例表現（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、および／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に有するシステムを含むが、それらに限定されない）を理解するであろう意味で意図される。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、説明、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、その用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、その用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、「ＡまたはＢ「という語句は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解されるであろう。
【0054】
本開示およびその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されるであろうと考えられ、開示される主題から逸脱することなく、またはその物質的利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、および配置において種々の変更が行われ得ることが明白となるであろう。説明される形態は単なる説明であり、そのような変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】