以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的系統(tǒng)與方法
【專利摘要】檢測一半導體元件的多數(shù)個晶圓后，產(chǎn)生多數(shù)個候選缺陷清單，以進行系統(tǒng)性缺陷的識別。每個候選缺陷清單含有自檢測其中一晶圓所取得的多個候選缺陷。各個候選缺陷由多個缺陷特征所代表，其中的一缺陷特征為缺陷位置。將每一或多份的候選缺陷清單中的候選缺陷做為一組別，以進行第一階段分組與過濾，來各自產(chǎn)生一份第一階段缺陷清單。接著，針對所有多數(shù)個第一階段缺陷清單中的候選缺陷進行第二階段分組與過濾，并產(chǎn)生一最終系統(tǒng)性缺陷清單以識別系統(tǒng)性缺陷。在階層式分組與過濾中，使用各個缺陷的缺陷特征，以及根據(jù)缺陷位置而從設計數(shù)據(jù)庫所擷取的一設計圖樣剪輯來進行分組與過濾。
【專利說明】以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的系統(tǒng)與方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明與晶圓檢測相關，特別關于一種在晶圓檢測過程中識別系統(tǒng)性缺陷的方法 與系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 半導體的制造需要一個精密且造價不斐的制造環(huán)境。隨著半導體芯片尺寸變小， 其制造成本也隨之增加。在現(xiàn)代的晶圓廠中，半導體的制造需要動用到上百臺的機器，而每 臺機器所需的成本分別可以從數(shù)千萬到數(shù)億美元不等。
[0003] 制造半導體元件的過程時常需要上百個連續(xù)的步驟，而其中每一個步驟都有可能 造成良率的損失。因此，為了在半導體制造廠中維持其產(chǎn)品的質(zhì)量，需要嚴密控制上百個或 是上千個制程中的變數(shù)。其中，在目前正在發(fā)展的幾個關鍵能力中，如制程監(jiān)控、制程/設 備建模、制程最佳化、制程控制、設備與制程診斷以及參數(shù)良率建模，都以高良率、高質(zhì)量以 及低周期為目標發(fā)展。
[0004] 在半導體的制程中，通常是以光源或是電子光束照射半導體晶圓，再分析自半導 體晶圓所返回的信號來進行半導體晶圓的檢測。隨著設計準則的縮小，半導體元件上的電 路圖樣也隨之變得小而稠密，而在檢測過程中所偵測到的缺陷信號也隨之變得極其微弱， 并且常常為制造過程中所引起的正常差異。因此，重要的關鍵缺陷往往容易被錯過，或是隱 藏在檢測結(jié)果的候選缺陷清單里的上千或是上萬個干擾點中。
[0005] 圖1為一晶圓缺陷分布范例圖，其顯示晶圓檢測中所產(chǎn)生的典型候選缺陷清單上 的候選缺陷分布。如圖1所示，檢測過程所產(chǎn)生的候選缺陷分布于整個晶圓，且其中大部分 皆為干擾點。由于電路圖樣的幾何形狀非常小，從檢測過程中所獲得的候選缺陷的影像通 常僅會顯示一個單一的像素，或是顯示完全無法解晰的影像。因此，半導體制造者面臨了無 法識別候選缺陷為真正的致命缺陷或是非致命的干擾點的難題。此外，由于許多的系統(tǒng)性 關鍵缺陷的特征在檢測的結(jié)果中與其它的干擾點并無相異，使得晶圓的檢測更加的困難。
[0006] 在晶圓檢測中，使用了許多信號與影像的處理技巧以試圖消除干擾點，并且識別 出可能引起半導體元件故障的真正缺陷。一般來說，從少數(shù)晶圓中所獲得的檢測結(jié)果可用 來最佳化未來晶圓檢測的配方，以使得未來的檢測結(jié)果能有理想的敏感度以及可接受的總 候選缺陷數(shù)量，或者可用來培育將真正的缺陷從干擾點中分類出來的樣本。
[0007] 隨著半導體技術的進步，半導體元件的尺寸也隨之縮小，因此，透過以光源或是電 子光束照射晶圓并且分析個別晶圓所返回的信號的已知檢測方法已經(jīng)不敷使用。關鍵的系 統(tǒng)性缺陷縱使存在于晶圓的多個位置，仍然很有可能無法被偵測到；尤其在量產(chǎn)時，排除系 統(tǒng)性缺陷更是成為一個巨大的挑戰(zhàn)。在量產(chǎn)時，需要能夠及早識別新產(chǎn)生的系統(tǒng)性缺陷，以 避免失去仍然在產(chǎn)在線或是已完成制造的晶圓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服上述在晶圓檢測中識別系統(tǒng)性缺陷所遇到的欠缺與挑戰(zhàn)，本發(fā)明提供一 種識別系統(tǒng)性缺陷的系統(tǒng)以及方法，其利用多個晶圓的檢測數(shù)據(jù)配合制造元件的設計數(shù) 據(jù)，使用階層式分組與過濾來有效的偵測并且識別系統(tǒng)性缺陷。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，利用晶圓檢測的過程中取得多數(shù)的候選缺陷清單，一般來說，一份候 選缺陷清單中包含了非常大數(shù)目的候選缺陷，由于現(xiàn)代先進半導體元件的小體積以及高密 度的關系，其中大部分的候選缺陷皆為干擾點，僅有少數(shù)幾個隨機或是系統(tǒng)性的缺陷參雜 在內(nèi)。
[0010] 在本發(fā)明的第一較佳實施例中所用的階層式分組與過濾法包括了兩個處理階段。 在第一處理階段中，本發(fā)明使用在晶圓檢測過程中所取得以及額外自設計圖樣剪輯中所推 導出的缺陷特征，分別且獨立地將自一單一晶圓中所取得的候選缺陷清單進行分組與過 濾，其中所用的設計圖樣剪輯是從設計數(shù)據(jù)庫中為候選缺陷所擷取。
[0011] 在第一階段的分組與過濾之后，各個候選缺陷清單產(chǎn)生一第一階段缺陷清單，因 此第一處理階段完成后會產(chǎn)生多數(shù)的第一階段缺陷清單。接著，在第二處理階段中，針對所 有第一階段缺陷清單的所有缺陷進行分組與過濾，以產(chǎn)生一最終缺陷清單。由于系統(tǒng)性缺 陷之間具有類似或是相同的特征，并且通常會重復發(fā)生于多個晶方以及晶圓之中，因此可 以藉此對系統(tǒng)性缺陷進行識別以及分組。
[0012] 在本發(fā)明的第二較佳實施例中，檢測多個晶圓所取得的候選缺陷清單，首先被分 類為多個組別，其中，各個組別包括了自數(shù)個晶圓所取得的一定數(shù)目的候選缺陷清單。在第 一處理階段中，每一組候選缺陷清單皆被一起進行處理，以產(chǎn)生屬于該組的第一階段缺陷 清單。在第二處理階段中，針對所有第一階段缺陷清單的所有缺陷進行分組與過濾，以產(chǎn)生 一最終缺陷清單。
[0013] 本發(fā)明提供了一種具有多個計算節(jié)點的分布式計算系統(tǒng)，所述分布式計算系統(tǒng)使 用一設計數(shù)據(jù)庫來實施階層式分組與過濾。透過階層式分組與過濾的方法，本發(fā)明可以在 半導體元件制程早期階段的調(diào)整與最佳化過程中識別系統(tǒng)性缺陷；同時，也可以在量產(chǎn)階 段中監(jiān)控并且識別新產(chǎn)生的系統(tǒng)性缺陷。
[0014] 除了在檢測多個晶圓的過程中進行系統(tǒng)性缺陷的識別外，已識別系統(tǒng)性缺陷的位 置也可以做為關鍵區(qū)域在之后的晶圓檢查配方中使用。已識別系統(tǒng)性缺陷的設計圖樣剪輯 也可以被進一步使用來搜尋數(shù)據(jù)庫中所有具有相同設計圖樣的關鍵區(qū)域。在晶圓檢測時， 可以將關鍵區(qū)域的搜尋敏感度設定的比其它的檢測區(qū)域來的高，以減少其它非關鍵區(qū)域中 的干擾點。上述的設計圖樣剪輯以及其特征也可以被用于在芯片設計流程中最佳化制造規(guī) 則的設計，以改善半導體產(chǎn)線的良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為一晶圓缺陷分布圖，其所顯示的為檢測一晶圓的候選缺陷的分布；
[0016] 圖2所顯示的為根據(jù)本發(fā)明一實施例使用階層式分組與過濾進行的兩個處理階 段的一方塊圖；
[0017] 圖3所顯示的為根據(jù)本發(fā)明實施階層式分組與過濾的一分布式計算系統(tǒng)；
[0018] 圖4所顯示的為根據(jù)本發(fā)明另一實施例使用階層式分組與過濾進行的兩個處理 階段的一方塊圖；
[0019] 圖5所顯示的為一范例候選缺陷清單中的候選缺陷經(jīng)第一處理階段分組與過濾 后的已分組缺陷的一柱狀圖；
[0020] 圖6所顯示的為使用兩份范例候選缺陷清單進行第一處理階段分組與過濾的己 分組缺陷的一柱狀圖；
[0021] 圖7所顯示的為使用十份范例候選缺陷清單進行兩個處理階段分組與過濾后產(chǎn) 生的最終系統(tǒng)缺陷清單的已分組缺陷的一柱狀圖；以及
[0022] 圖8所顯示的為使用與圖7相同的范例候選缺陷清單經(jīng)由兩個處理階段分組與過 濾后產(chǎn)生的最終系統(tǒng)缺陷清單的已分組缺陷的一柱狀圖，其中圖8的柱狀圖與圖7相較之 下具有較大的中心偏移公差范圍。
[0023] 其中，附圖標記說明如下：
[0024] 100第一階段分組與過濾
[0025] 101、102、· · ·、10N 候選缺陷清單
[0026] 200第二階段分組與過濾
[0027] 201、202、· · ·、20N 第一階段缺陷清單
[0028] 300最終系統(tǒng)性缺陷清單
[0029] 301計算節(jié)點
[0030] 302設計數(shù)據(jù)庫
[0031] 400設計數(shù)據(jù)庫
[0032] PI、P2、P3系統(tǒng)性缺陷

【具體實施方式】
[0033] 以下配合圖式及元件符號對本發(fā)明的實施方式做更詳細的說明，以令本領域技術 人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0034] 可以預期地，系統(tǒng)性缺陷是以系統(tǒng)性的方式發(fā)生在多個晶圓上，并可能散布在晶 圓上多個晶方里。為了改善半導體元件制程的良率，在半導體元件制程的準備階段以及量 產(chǎn)階段中排除系統(tǒng)性缺陷都是重要的關鍵。當同時分析大量數(shù)目的晶圓檢測結(jié)果時，系統(tǒng) 性缺陷的特征使得它們能夠與隨機的干擾點作區(qū)別。因此，為了能夠識別出系統(tǒng)性缺陷，本 發(fā)明提供了一種使用自檢測大量數(shù)目的晶圓所取得的多個候選缺陷清單中搜集的數(shù)據(jù)進 行識別的方法。
[0035] 為了能克服將系統(tǒng)性缺陷與干擾點作區(qū)隔的困難，除了自晶圓檢測中所取得的缺 陷特征外，本發(fā)明也利用了根據(jù)候選缺陷位置而擷取的設計圖樣剪輯導出的特征來進行分 組與過濾。如線寬、線密度以及鄰近頂點等多個特征可以從設計圖樣剪輯中計算得出，并被 利用來進行分組與過濾。
[0036] 如同一般所已知，對一份候選缺陷清單進行分組所需的計算量，通常是與清單內(nèi) 候選缺陷數(shù)目的平方成正比。當包含大筆數(shù)目的候選缺陷清單的大型數(shù)據(jù)被結(jié)合或是同時 使用時，進行計算所需的時間以及其所占用的內(nèi)存皆成為一個巨大的挑戰(zhàn)。因此，本發(fā)明使 用了階層式分組與過濾的方法來處理大量的數(shù)據(jù)。
[0037] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的方法的一方塊圖。在半導體產(chǎn)業(yè)中，設備販賣商會 提供在晶圓廠中檢測晶圓用的檢測器。一般來說，在檢測一晶圓后，會產(chǎn)生包含候選缺陷的 一清單，而候選缺陷清單1〇1、1〇2.....10N則代表了檢測N個晶圓后所產(chǎn)生的檢測結(jié)果。
[0038] 在第一處理階段100中，自設計數(shù)據(jù)庫400中所擷取的設計圖樣剪輯，被利用來進 行第一階段分組與過濾。舉例來說，在第一處理階段1〇〇中進行的分組，可以利用比對設計 資料剪輯是否完全相同，而進行分組；而過濾候選缺陷的方法，則可以是將具有獨特設計圖 樣而無法進行分組的候選缺陷排除，或是排除屬于僅包含有小數(shù)目候選缺陷的群組內(nèi)的候 選缺陷。由于系統(tǒng)性缺陷應會多次發(fā)生，第一處理階段100可以過濾掉大部份隨機的缺陷 或是干擾點，并且保留具有相同設計圖樣的候選缺陷。
[0039] 如圖2所示，第一處理階段100會針對各個候選缺陷清單101、102.....10N分別 產(chǎn)生一第一階段缺陷清單201、202.....20N。第二處理階段200則接收所有第一階段缺陷 清單，進行第二階段分組與過濾，并且產(chǎn)生一最終系統(tǒng)性缺陷清單300以識別系統(tǒng)性缺陷。 其中若以設計圖樣比對是否完全相同作為分組的準則，在將多個晶圓的候選缺陷進行分組 后，具有較多數(shù)目缺陷的缺陷群組則代表了較為系統(tǒng)性且發(fā)生頻率較為頻繁的關鍵缺陷。 因此，識別出所述系統(tǒng)性缺陷并且排除所述系統(tǒng)性缺陷的根本原因，應可以顯著的提升半 導體元件制程的良率。
[0040] 本發(fā)明的第一處理階段以及第二處理階段，可以利用具有一般目的的計算節(jié)點或 是專用的計算硬件來實施。在檢測過程中取得的缺陷特征以及從設計圖樣剪輯中取得的設 計特征，皆可以做為分組或是過濾的特征來使用，過濾的處理可以是對單一個候選缺陷或 是缺陷群組進行過濾。每個候選缺陷的缺陷特征包括了一缺陷位置，利用缺陷位置可以自 設計數(shù)據(jù)庫中截取出設計數(shù)據(jù)剪輯。因為設計數(shù)據(jù)提供了在一般晶圓檢測過程中無法獲得 的額外信息，在本發(fā)明中所使用的較佳特征，是利用從設計數(shù)據(jù)庫擷取，而與候選缺陷相對 應的設計圖樣剪輯中導出的特征。
[0041] 在處理過程中所需的分組與過濾可以透過不同的算法來進行。舉例來說，在第一 處理階段100中，具有空白的設計圖樣的候選缺陷可能首先被過濾掉，接著，剩余的具有相 同設計圖樣的候選缺陷則會被分到個別的群組之中。取決于實際的使用情形，可以根據(jù)處 理過程中所使用的特征來設計不同的分組與過濾的準則。在本發(fā)明中，"分組與過濾"是用 來描述概括的分組與過濾的處理過程，可以是任何順序的分組與過濾，或是包含分組與過 濾的任何組合。
[0042] 在第二處理階段200中，根據(jù)一些預設的準則，針對多個包含已分組缺陷的第一 階段缺陷清單，再進行進一步的分組與過濾，最終系統(tǒng)性缺陷清單300的各個缺陷群組中 的缺陷數(shù)目，可以被作為用來將非系統(tǒng)性缺陷過濾掉的準則。為了能更佳的優(yōu)化系統(tǒng)性缺 陷的識別，兩個處理階段中可以分別使用相同或是不同的準則或配方。
[0043] 值得一提的是，雖然在概念上而言，僅在一單一的階段中，同時針對所有候選缺陷 清單進行分組與過濾，也可能獲得與本發(fā)明的階層式分組與過濾的方法類似的結(jié)果，然而， 本發(fā)明中所使用的階層式分組與過濾的方法提供了數(shù)個優(yōu)點。透過兩階段的處理過程，本 發(fā)明可以將處理所有候選缺陷清單中所需的計算量與候選缺陷數(shù)量的比例從平方正比降 低為線性正比，因此，能夠大幅的增進處理過程的處理量。
[0044] 透過兩階段的處理過程所提供的另一優(yōu)點在于，其排除了在單一處理階段中，對 于用于同時儲存自多個檢測結(jié)果中所取得的大量數(shù)據(jù)以及相關設計圖樣剪輯的巨大內(nèi)存 容量的需求。此外，第一處理階段以及第二處理階段個別使用的預設準則與配方也可以被 分別最佳化，以達到分組與過濾的最佳效果。
[0045] 在本發(fā)明中，使用了一具有多個計算節(jié)點的分布式計算系統(tǒng)來實施第一以及第二 處理階段。圖3為一簡化的方塊圖，其中顯示了具有一定數(shù)目的計算節(jié)點301的分布式計 算系統(tǒng)，以及與其在一網(wǎng)絡內(nèi)連接的設計數(shù)據(jù)庫302。此外，本發(fā)明的分布式計算系統(tǒng)也包 括了一數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)。如圖3所示，各個計算節(jié)點301分別具有一數(shù)據(jù)儲存單元。本發(fā)明 中的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)可以由如圖3所示的分散儲存單元所組成，或者也可以是一個專門的儲 存系統(tǒng)。
[0046] 如圖2所示，第一階段分組與過濾是以平行的方式多次獨立執(zhí)行，且可以被分散 至多個計算節(jié)點301來進行。藉此，本發(fā)明的階層式分組與過濾方法可以充分利用分布式 計算系統(tǒng)的并行計算架構的優(yōu)點。其中候選缺陷清單1〇1、1〇2.....10N以及最終系統(tǒng)性缺 陷清單300皆儲存于上述的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)內(nèi)。
[0047] 最終系統(tǒng)性缺陷清單300包括了多個缺陷群組，各個缺陷群組分別代表了一可能 的系統(tǒng)性缺陷。透過一預設準則，可以判斷所述識別群組是否為系統(tǒng)性缺陷。舉例來說，若 一缺陷群組的缺陷數(shù)目超過了預設準則，則該缺陷群組則被判斷為一系統(tǒng)性缺陷。系統(tǒng)性 缺陷的缺陷位置也可以從缺陷群組中缺陷的位置來判定。若分組時的準則設定為完全相同 的設計圖樣對比，則系統(tǒng)性缺陷的缺陷位置也可以從設計數(shù)據(jù)庫中的設計圖樣的位置來判 定。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的識別系統(tǒng)性缺陷的方法，可以在半導體制程的早期準備階段中使 用。此外，也可以在半導體制程的量產(chǎn)階段中針對可能發(fā)生的新系統(tǒng)性缺陷以及系統(tǒng)性缺 陷的趨勢進行監(jiān)控與識別。
[0049] 除了從檢測晶圓的結(jié)果中識別系統(tǒng)性缺陷外，已識別系統(tǒng)性缺陷的缺陷位置也可 以被進一步作為關鍵區(qū)域在之后的晶圓檢測過程配方中使用。在因為檢測速度太慢而無法 完整的檢測晶圓的情況時，關鍵區(qū)域是最理想的檢測區(qū)域。在實施完整的晶圓檢測時，若非 關鍵區(qū)域中的干擾點數(shù)目過高，也可以將關鍵區(qū)域內(nèi)的檢測敏感度設定為高于其它檢測區(qū) 域。
[0050] 由于利用設計數(shù)據(jù)庫中所擷取的設計圖樣剪輯來進行分組，是本發(fā)明中較佳的分 組方法，一旦識別出系統(tǒng)性缺陷時，相對應的設計圖樣則可以被用來在設計數(shù)據(jù)庫中進行 搜尋，以概括整個晶方找出所有與系統(tǒng)性缺陷具有相同設計圖樣的位置。該些位置可以組 成微照護區(qū)域，以輸入至晶圓檢測器的檢測配方中，使晶圓檢測器針對相同的半導體元件 的晶圓在微照護區(qū)域內(nèi)，進行敏感度較高的檢測。
[0051] 如上文中所提及，先進的半導體技術不斷的挑戰(zhàn)半導體元件的物理限制，縱使是 最頂尖的晶圓檢測器也很難偵測出缺陷的微弱信號或?qū)⒄嬲毕莸妮^弱信號與隨機的干 擾點作出區(qū)隔。某些系統(tǒng)性缺陷雖然存在于晶圓上多個位置，但在單一的晶圓中可能僅能 被偵測到一次或兩次。那些在單一晶圓檢測中較少發(fā)生的系統(tǒng)性缺陷很有可能在圖2所示 的第一處理階段100中就被過濾掉。為了解決上述問題，如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的階層式 分組與過濾方法可以進一步被改良。
[0052] 參照圖4,從多個晶圓檢測中所取得的候選缺陷清單101、102、. . .、10N被劃分至 多個包含候選缺陷清單的組別之中，其中各個組別可以包含一份或是多份的候選缺陷清 單。如圖4所示，在第一處理階段100中，三份候選缺陷清單101U02以及103被做為一個 組別一起處理，且在處理包含三份候選缺陷清單的各個組別后，會產(chǎn)生一各別的第一階段 缺陷清單。接著，第二處理階段200針對所有第一階段缺陷清單201、202.....20N中的所 有候選缺陷進行第二階段分組與過濾。
[0053] 雖然圖2與圖4中顯示了根據(jù)本發(fā)明的兩種不同的較佳實施例，本發(fā)明的階層式 分組與過濾方法并不限定于兩階段式的處理過程，從上述的原則當中，可以衍生出許多不 同的變化。舉例來說，根據(jù)本發(fā)明的階層式方法可以包括三個階段，第一階段缺陷清單可以 進一步被進行分組，以在完成第二處理階段后產(chǎn)生多個第二階段缺陷清單，并且接著針對 所有第二階段缺陷清單進行處理以產(chǎn)生最終系統(tǒng)性缺陷清單。
[0054] 在較佳地候選缺陷分組過程中，本發(fā)明以設計圖樣完全相同作為分組的準則。其 它如高分辨率電子束圖像圖樣等數(shù)據(jù)，若能夠提供足夠與正確的信息，也可以被做為分組 的準則使用。此外，若能夠根據(jù)某些選定特征，譬如在候選缺陷清單中可用的選定特征，或 是從設計圖樣剪輯推衍出的選定特征，而設計有效的分組算法，則其它的準則也可以用來 進行分組。舉例來說，可以根據(jù)候選缺陷之間類似的特征、設計圖樣或是兩者的組合來進行 候選缺陷的分組，以代替設計圖樣完全相同的對比作為分組的準則。同樣地，本發(fā)明的過濾 方法也可以根據(jù)自檢測器所取得的缺陷特征，或是自設計圖樣剪輯推衍出的缺陷特征來進 行過濾。
[0055] 在半導體元件的量產(chǎn)過程，除了識別系統(tǒng)性缺陷的方法外，本發(fā)明也提供了一種 監(jiān)控系統(tǒng)性缺陷趨勢的方法。如圖2與圖4所示，從檢測N個晶圓所獲得的包含N份候選 缺陷清單的一群組，可以被用在階層式分組與過濾中產(chǎn)生一最終系統(tǒng)性缺陷清單300。本發(fā) 明的方法與裝置，可以在量產(chǎn)的產(chǎn)線中，為每N個晶圓產(chǎn)生一最終系統(tǒng)性缺陷清單。在產(chǎn)生 一定數(shù)量的最終系統(tǒng)性缺陷清單后，可以對最終系統(tǒng)性缺陷清單中的已識別系統(tǒng)性缺陷進 行分析，以了解晶圓上系統(tǒng)性缺陷的缺陷數(shù)目或分布的趨勢。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明，可以將每N個晶圓做為一群組來產(chǎn)生多個最終系統(tǒng)性缺陷清單。為 監(jiān)控系統(tǒng)性缺陷的趨勢，可以搜集從檢測依時間順序制造的N個晶圓取得的候選缺陷清 單，并且做為一群組進行處理。各個晶圓群組可以為晶圓完全不同的群組，或者是鄰近群組 間具有少數(shù)幾個共同晶圓的群組。為了能有效率的自具有共同晶圓的多個晶圓群組中產(chǎn)生 多份最終系統(tǒng)性缺陷清單，本發(fā)明可以重新使用在圖2以及圖4的方塊圖中所顯示的第一 階段缺陷清單。
[0057] 舉例來說，假設各個候選缺陷清單皆具有一時間戳記，并且是在一產(chǎn)在線經(jīng)由檢 測晶圓所依序取得。當具有N份可用的候選缺陷清單并產(chǎn)生其相對應的所有第一階段缺陷 清單后，即可進行第二階段分組與過濾，而產(chǎn)生一第一系統(tǒng)性缺陷清單。接著，在第二處理 階段中，則可以透過滑動窗口的方式，移除最舊的候選缺陷清單所產(chǎn)生的第一階段缺陷清 單，并且新列入最新可用的候選缺陷清單所產(chǎn)生的第一階段缺陷清單，以依序產(chǎn)生后續(xù)的 系統(tǒng)性缺陷清單。
[0058] 為了展示本發(fā)明的優(yōu)點以及效益，以下根據(jù)幾個多數(shù)的仿真候選缺陷清單進行評 測，其中各個仿真候選缺陷清單包括了一仿真的晶圓檢測所得的半導體元件的大量數(shù)目的 隨機干擾點，以及三個系統(tǒng)性缺陷Pi、P 2以及P3。各個候選缺陷清單大約有10, 〇〇〇個隨機 干擾點，且其系統(tǒng)性缺陷Pi、P2以及P3分別有一次、兩次以及三次的發(fā)生次數(shù)。其中，各個 候選缺陷的設計圖樣剪輯可以從設計數(shù)據(jù)庫中所擷取。為了使評測的結(jié)果更具有真實性， 并將系統(tǒng)性缺陷設定為具有小于0. 3um的隨機中心偏移，以模擬實際晶圓檢測結(jié)果中的坐 標誤差。
[0059] 在第一處理階段的分組與過濾中，具有相同設計圖樣的候選缺陷被分組到同一缺 陷群組中，而分組的過程可以有〇. 3um的中心位移公差。其中，僅出現(xiàn)一次的候選缺陷會被 過濾掉且不會被進行分組。圖5為一柱狀圖，其顯示了一范例候選缺陷清單中的候選缺陷 經(jīng)第一處理階段分組與過濾后的已分組缺陷。
[0060] 如圖5所示，雖然在范例候選清單中只有三個系統(tǒng)性缺陷，然而由于眾多干擾點 也具有類似的設計圖樣，因此在第一處理階段后總共有41個由大數(shù)量的干擾點所組成的 缺陷群組。在圖5中，P 2與P3代表了被編設在范例候選缺陷清單中的兩個系統(tǒng)性缺陷。由 于一干擾點的鄰近位置有可能與另一個干擾點具有類似的設計圖樣，因此模擬的中心位移 公差也造成較大數(shù)量的缺陷群組的組成。在此須特別提及，在晶圓中僅出現(xiàn)一次的系統(tǒng)性 缺陷Pi無法進行分組而被過濾掉。
[0061] 圖6為另一柱狀圖，其顯示了使用圖5中所使用的范例候選缺陷清單以及另一份 范例候選清單合并成一組別，而進行第一處理階段分組與過濾的已分組缺陷。如圖6所示， 除了有更多的隨機干擾點外，在晶圓中僅出現(xiàn)一次的系統(tǒng)性缺陷Pp在此也因為有兩份仿 真候選缺陷清單中的候選缺陷而可以進行分組，而此合并的組別也使得缺陷群組的數(shù)量增 加到了 105個。
[0062] 為進行第二階段的分組與過濾，在本評測過程中產(chǎn)生并使用了另外八個仿真候選 缺陷清單。其中，每兩個仿真候選缺陷清單合并成一組別，一起作為第一階段分組與過濾的 輸入，產(chǎn)生總共五份第一階段缺陷清單。接著，針對所述五份第一階段缺陷清單進行第二階 段分組與過濾，以產(chǎn)生最終系統(tǒng)性缺陷清單。圖7中顯示了最終系統(tǒng)性缺陷清單的已分組 缺陷的柱狀圖。
[0063] 在第二階段過濾時，由于總共有五份第一階段缺陷清單作為第二階段分組的輸 入，用來過濾掉缺陷群組的候選缺陷數(shù)量底限也被增加至五。如圖7所示，由于同樣的隨機 干擾點在候選缺陷清單中出現(xiàn)五次的機率不高，缺陷群組的數(shù)目也因此顯著的減少。在此， 缺陷群組的總數(shù)僅有四組。值得特別提及的是，系統(tǒng)性缺陷P 3被劃分為兩個群組。在分析 這兩個劃分的群組之后，發(fā)現(xiàn)了由于系統(tǒng)性缺陷有+/_〇· 3um的隨機位移，使用0· 3um作為 比對不同候選缺陷清單中出現(xiàn)的系統(tǒng)性缺陷的設計圖樣的中心位移公差并不足夠。
[0064] 圖8顯示了最終系統(tǒng)性缺陷清單的已分組缺陷的柱狀圖，其中中心位移公差的范 圍增加到了 〇.5um。在此，缺陷的總數(shù)目為三個，且分別代表了編設至候選缺陷清單內(nèi)的三 個系統(tǒng)性缺陷Pi、P2以及P 3。系統(tǒng)性缺陷P3在此并未被劃分為兩個群組。由于沒有任何隨 機的干擾點在候選缺陷清單中出現(xiàn)超過五次，因此，所有隨機的干擾點都在此被過濾掉。 [0065] 從圖5至圖8所示的模擬結(jié)果可以得知，本發(fā)明所揭露的方法可以很有效地識別 系統(tǒng)性缺陷，以增進半導體元件制程的良率。透過使用多個晶圓的數(shù)據(jù)配合半導體元件的 設計數(shù)據(jù)，可以有效地識別在晶圓中僅出現(xiàn)少許次數(shù)的系統(tǒng)性缺陷，并且將其與上百個或 是上百萬個的隨機干擾點進行區(qū)隔。
[0066] 如圖8所示，最終系統(tǒng)性缺陷清單包括了少數(shù)幾個缺陷群組，其中各個缺陷群組 分別代表了一種系統(tǒng)性缺陷。由于具有較高發(fā)生頻率的系統(tǒng)性缺陷，無可避免的一定會在 半導體元件的制程中造成較大的良率損失，因此，可以根據(jù)最終系統(tǒng)性缺陷清單中每個缺 陷群組內(nèi)的缺陷數(shù)目來排序系統(tǒng)性缺陷的關鍵性或者是重要優(yōu)先性。
[0067] 如同上文中所提及，已識別的系統(tǒng)性缺陷可以被用來定義一微照護區(qū)域，以供未 來的晶圓檢測所使用。系統(tǒng)性缺陷的信息也可以供元件設計者或是制造者來使用，以根據(jù) 系統(tǒng)性缺陷的設計圖樣來調(diào)整或是改變芯片設計中的設計準則，達到排除系統(tǒng)性缺陷根本 原因的目的。此外，在半導體晶圓制造廠中的制程工程師也可以對制程窗口或是設備參數(shù) 進行調(diào)整，以根據(jù)已識別系統(tǒng)性缺陷的位置或是設計圖樣來最佳化半導體元件的制程。 [0068] 雖然本發(fā)明根據(jù)以上實施例作為其敘述，但以上的敘述僅為本發(fā)明的較佳實施例 說明，熟悉本領域的人員可依據(jù)上述的說明而作其它種種的改良，這些改變?nèi)詫儆诒景l(fā)明 的精神及以下所界定的專利范圍中。
【權利要求】
1. 一種以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在于，包括下述步 驟： 搜集多個候選缺陷清單，所述候選缺陷清單自檢測一半導體元件的多個晶圓所取得， 且分別包括自檢測所述晶圓的其中之一所取得的多個候選缺陷，所述候選缺陷分別由多個 缺陷特征所代表，其中所述缺陷特征包括一缺陷位置； 將所述候選缺陷清單劃分為多個組別； 將各個該組別的所述候選缺陷清單的所述候選缺陷進行第一階段分組與過濾，以針對 所述組別分別產(chǎn)生一第一階段缺陷清單； 將所有所述第一階段缺陷清單內(nèi)的所述候選缺陷進行第二階段分組與過濾，并且為所 述系統(tǒng)性缺陷產(chǎn)生一最終缺陷清單； 其中，各個候選缺陷的所述缺陷特征被使用在該第一階段分組與過濾以及該第二階段 分組與過濾中。
2. 如權利要求1所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，所述組別分別各包括一份候選缺陷清單。
3. 如權利要求1所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，所述組別分別各包括至少兩份候選缺陷清單。
4. 如權利要求1所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征 在于，該第二階段分組與過濾所使用的一配方與該第一階段分組與過濾所使用的配方不相 同。
5. 如權利要求1所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，進一步包括下述步驟： 從產(chǎn)生所述最終缺陷清單的所有所述第一階段缺陷清單中，排除其中至少一份第一階 段缺陷清單，而組成包含所述第一階段缺陷清單的一群組； 搜集包括新的候選缺陷清單的至少一新組別； 將所述新組別的所述候選缺陷分別進行第一階段分組與過濾，以針對所述新組別分別 產(chǎn)生一新第一階段缺陷清單；以及 將所有所述新第一階段缺陷清單內(nèi)的所述候選缺陷，以及包含所述第一階段缺陷清單 的該群組的所述候選缺陷一起進行第二階段分組與過濾，并且為所述系統(tǒng)性缺陷產(chǎn)生一新 最終缺陷清單。
6. 如權利要求1所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，該最終缺陷清單包括多個缺陷群組，當各個所述缺陷群組滿足一預設準則時，即被視為 系統(tǒng)性缺陷。
7. 如權利要求6所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，該預設準則為在該缺陷群組中超過一預設底限的所述候選缺陷的數(shù)目。
8. 如權利要求6所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，依照各個缺陷群組內(nèi)的所述候選缺陷的數(shù)目來排序在該最終缺陷清單中的所述缺陷群 組，以決定所述系統(tǒng)性缺陷的關鍵性。
9. 如權利要求6所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征在 于，為一已識別系統(tǒng)性缺陷定義一關鍵區(qū)域，該關鍵區(qū)域根據(jù)對應于該已識別系統(tǒng)性缺陷 的缺陷群組中的所述候選缺陷的缺陷位置所定義，并且該關鍵區(qū)域在相同的半導體元件的 未來的晶圓檢測中被作為一微照護區(qū)域使用。
10. 如權利要求6所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征 在于，根據(jù)各個候選缺陷的缺陷位置自一設計數(shù)據(jù)庫所擷取的一設計圖樣剪輯被用于該第 一階段分組與過濾以及該第二階段分組與過濾。
11. 如權利要求10所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征 在于，在該第一階段分組與過濾以及在該第二階段分組與過濾中，具有一相同設計圖樣的 所述候選缺陷被分到一相同的缺陷群組中。
12. 如權利要求11所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征 在于，對應于一相同系統(tǒng)性缺陷的缺陷群組的設計圖樣被用于在該設計數(shù)據(jù)庫中搜尋并且 識別具有相同設計圖樣的多個關鍵區(qū)域，所述關鍵區(qū)域在相同的半導體元件的未來的晶圓 檢測中被作為微照護區(qū)域使用。
13. 如權利要求6所述的以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的方法，其特征 在于，根據(jù)各個該候選缺陷的缺陷位置取得一高分辨率電子束圖像圖樣，該高分辨率電子 束圖像圖樣被用于該第一階段分組與過濾以及該第二階段分組與過濾中。
14. 一種以階層式分組及過濾來識別晶圓系統(tǒng)性缺陷的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于， 該分布式計算系統(tǒng)包括： 一數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)，用于接收并儲存多個候選缺陷清單，所述候選缺陷清單自檢測一半 導體元件的多個晶圓所取得，且分別包括自檢測多個晶圓的其中之一所取得的多個候選缺 陷，所述候選缺陷分別由多個缺陷特征所代表，所述缺陷特征包括一缺陷位置； 多個計算節(jié)點，所述計算節(jié)點具有可執(zhí)行的程序代碼以進行階層式分組與過濾，所述 階層式分組與過濾包括下述步驟： 將所述候選缺陷清單劃分為多個組別； 將各個該組別的所述候選缺陷清單的所述候選缺陷進行第一階段分組與過濾，以針對 各個該組別分別產(chǎn)生一第一階段缺陷清單；以及 將所有所述第一階段缺陷清單內(nèi)的所述候選缺陷一起進行第二階段分組與過濾，并且 為所述系統(tǒng)性缺陷產(chǎn)生一最終缺陷清單； 其中，各個候選缺陷的所述候選特征被用于該第一階段分組與過濾以及該第二階段分 組與過濾中。
15. 如權利要求14所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，所述組別分別各包括一份候 選缺陷清單。
16. 如權利要求14所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，所述組別分別各包括至少兩 份候選缺陷清單。
17. 如權利要求14所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，該第二階段分組與過濾所使 用的一配方與該第一階段分組與過濾所使用的配方不相同。
18. 如權利要求14所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，該最終缺陷清單包括多個缺 陷群組，當各個所述缺陷群組滿足一預設準則時，即被視為系統(tǒng)性缺陷。
19. 如權利要求18所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，該預設準則為在該缺陷群組 中的所述候選缺陷的數(shù)目超過一預設底限。
20. 如權利要求18所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，依照各個缺陷群組內(nèi)的所述 候選缺陷的數(shù)目來排序在該最終缺陷清單中的所述缺陷群組，以決定所述系統(tǒng)性缺陷的關 鍵性。
21. 如權利要求18所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，為一已識別系統(tǒng)性缺陷定義 一關鍵區(qū)域，該關鍵區(qū)域根據(jù)對應于該已識別系統(tǒng)性缺陷的缺陷群組中的所述候選缺陷的 缺陷位置所定義，并且該關鍵區(qū)域在相同的半導體元件的未來的晶圓檢測中被作為一微照 護區(qū)域使用。
22. 如權利要求18所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，該分布式計算系統(tǒng)進一步包 括一設計數(shù)據(jù)庫，根據(jù)各個候選缺陷的缺陷位置自該設計數(shù)據(jù)庫擷取一設計圖樣剪輯，該 設計圖樣剪輯被用于該第一階段分組與過濾以及該第二階段分組與過濾中。
23. 如權利要求22所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，在該第一階段分組與過濾以 及在該第二階段分組與過濾中，具有一相同設計圖樣的所述候選缺陷被分到一相同的缺陷 群組中。
24. 如權利要求23所述的分布式計算系統(tǒng)，其特征在于，對應于一相同系統(tǒng)性缺陷的 缺陷群組的設計圖樣被用于在該設計數(shù)據(jù)庫中搜尋并且識別具有相同設計圖樣的多個關 鍵區(qū)域，所述關鍵區(qū)域在相同的半導體元件的未來的晶圓檢測中被作為微照護區(qū)域使用。
【文檔編號】H01L21/66GK104217971SQ201310307224
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年5月30日
【發(fā)明者】莊少特, 林志誠 申請人:英屬開曼群島商達盟系統(tǒng)有限公司