CN101414568A - 一种通过调节缺陷检查设备参数过滤芯片锥形缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过调节缺陷检查设备参数过滤芯片锥形缺陷的方法，包括以下步骤：步骤A，在给定偏振组合的情况下，将扫描设备机器系统参数Lo的三个值调整到系统默认值和0之间；步骤B，扫描设备机台全芯片观测模式下，将选择不同区域并制图功能中的区域选定为逻辑区域，然后选用柱状图功能得到本区域三个接收器的散射动态接受强度分布图；步骤C，三个接收器的散射动态接受强度分布图上确定对应的三个峰形左面开始上升点在本分布图上横坐标的三个数值，就是Lo参数的三个值；和步骤D，使用步骤C中得到的三个Lo参数做为Lo参数值进行扫描。本发明既保证了空旷区域的锥形缺陷被成功过滤，也使得逻辑区域的杀手缺陷不会被漏检。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造领域中通过调节缺陷检查设备参数过滤芯片锥形缺陷的方法。
背景技术
在半导体芯片生产领域中，需要对每个晶圆芯片表面进行扫描检测，发现芯片表面的缺陷，分开正常的芯片和不正常有缺陷的芯片，最终不正常的芯片将被剔除，正常的芯片继续进入流程。这类缺陷检测的仪器(inspectiontool)很多。原理是使用激光对芯片表面进行扫描，根据接收的散射信号强度判断芯片上是否存在有缺陷，标识有缺陷的芯片。
芯片缺陷的种类很多，有些叫杀手缺陷(killer defect)。这类缺陷存在将改变芯片的电学性质。比如，在芯片上的金属线条之间有颗粒灰尘，从而造成了线路短路。这类的杀手缺陷将造成整个芯片不合格。理论上说，扫描的目的就是发现找到这类的杀手缺陷。
由于材料或者刻蚀工艺不完全，晶圆芯片表面还会产生一些锥形突起，叫锥形缺陷(cone defect)。这种锥形缺陷有如下特点：
1，锥形缺陷并不是杀手缺陷。其存在并不影响质量，对芯片良率不发生影响。也就是说，是一种可以允许的缺陷。
2，用设备扫过程中，由于锥形缺陷散射强度很高，扫描设备又是根据散射的强度检测缺陷，所以这些锥形缺陷就很容易被检测到。
这样一来，锥形缺陷和杀手缺陷的信号混合在一起，机器无法分开，就会影响到最终的扫描结果。
3，根据实际经验，锥形缺陷主要分布于比较平坦光滑的区域，就是所谓空旷区。在芯片表面上，一般会有些逻辑(Logic)电路密集的地方，叫逻辑区域，一些动态存贮区域(Sram)以及没有什么线条的空旷区域(open)。锥形缺陷大多分布于空旷区域。
实际工作中，使用扫描设备进行常规扫描结果是，含有不重要的锥形缺陷的芯片和含有重要的杀手缺陷的芯片一起都被标明是不合格的产品，使得芯片良率很低。扫描结果没有反应实际的产品状况。
现有的解决办法，主要有以下三点：
1，调高扫描系统的阈值，从而将扫描程式调整到比较宽松。
2，减少扫描区域，就是不扫描空旷区域，以免空旷区域的锥形缺陷对检测发生影响。
3，按照给定的锥形缺陷图案进行自动缺陷分类的办法。
但是这些办法都有一定风险。
方法1中调高阈值，可以去掉较小的锥形缺陷，但是对较大的缺陷并不能过滤掉，而且，太高的阈值，还会影响到真正需要检测到的杀手缺陷也会被过滤掉，造成漏检。
方法2中，减少扫描区域，不扫描空旷区域，假如空旷区域存在很大的污染就会造成漏检。
方法3中，给定了锥形缺陷图案，扫描设备机台会自动按照图案进行检索。但是由于锥形图案多种多样，很难穷尽，所以也难于过滤掉大部分的锥形缺陷。
总之，以上方法都存在一定风险，影响扫描检测效果的准确性。
发明内容
一种通过调节缺陷检查设备参数过滤芯片锥形缺陷的方法，Lo三个参数为三个动态散射接收器的电压值，包括以下步骤：
A，在给定偏振组合的情况下，将扫描设备机器系统参数Lo的三个值调整到系统默认值和0之间。
B，扫描设备机台全芯片观测模式(Full Die Macroview)下，将选择不同区域并制图(Select specific region and make a pLot)功能中的区域选定为逻辑区域，然后选用柱状图(histogram)功能得到本区域三个接收器的散射动态接受强度分布图。
C，三个接收器的散射动态接受强度分布图上确定对应的三个峰形左面开始上升点在本分布图上横坐标的三个数值，就是Lo参数的三个值。
D，使用C中得到的三个Lo参数做为Lo参数值进行扫描。
作为本发明的一种优选方式，可以在步骤A中选用Lo参数的三个值为0，0，0。
作为本发明的一种优选方式，在A和B步骤之间可插入以下步骤：在选择不同区域并制图功能中，可以首先将区域选择为全部芯片区域然后选用柱状图功能得到三个接收器全部区域的散射动态接受强度分布图，如果全部区域散射动态强度分布图正常，再进行B，C和D步骤。
作为本发明的一种优选方式，在A和B步骤之间可插入以下步骤：在选择不同区域并制图功能中，可以首先将区域选择为全部芯片区域然后选用柱状图功能得到三个接收器全部区域的散射动态接受强度分布图，如果全部区域散射动态强度分布图不正常即空旷区域有异常散射情况发生，则B步骤中的区域选择就改为空旷区域，得到空旷区域散射动态强度分布图，再进行C和D步骤。
作为本发明的一种优选方式，应用该方法之前，可以使用扫描设备机台上的区域划分(Region Definition)功能划分芯片区域，自动选择各类区域的阈值。
作为本发明的一种优选方式，确定偏振组合包括以下步骤：
1，在扫描设备机台上进入观测模式(Review Mode)，分别选择一个位于空旷区域的锥形缺陷和一个位于逻辑区域的杀手缺陷作为评估对象，使用自动偏振评估(APE)功能，分别进行偏振组合分析，从而得到锥形缺陷和杀手缺陷显示各自三个接收器的信噪比表格。
2，根据信噪比表格，按照每个通道中锥形缺陷和杀手缺陷对应的数值排序并标识序号。锥形缺陷以从小到大数值顺序排序，杀手缺陷数值以从大到小顺序排列。
3，在每个通道中，对应于每个偏振组合，计算锥形缺陷排列顺序和杀手缺陷排列顺序序号之和和之差。
4，每个通道中选取序号之和为最小的偏振组合。
作为本发明的一种优选方式，如果序号之和最小的有几个，选取序号之差最小的偏振组合。
作为本发明的一种优选方式，偏振组合的选定中，在步骤1里选择位于空旷区域的锥形缺陷和位于逻辑区域的杀手缺陷作为评估对象可以是两个或者两个以上的锥形缺陷和杀手缺陷分别进行评估，其结果按照锥形缺陷和杀手缺陷两类选择各自平均值，从而得到两类缺陷的平均值偏振表格，再进行2，3，4步骤，选定偏振组合。
有益效果：
本发明既保证了空旷区域的锥形缺陷被成功过滤，也使得逻辑区域的杀手缺陷不会被漏检，从而使得扫描效果得到大大改善。
附图说明
图1为三个接收器的散射动态接受强度分布图。
图2为采用常规方法扫描硅片后的扫描结果示意图。
图3为采用本发明方法扫描硅片后的扫描结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明。
本文中使用的扫描设备是KLA-Tencor公司生产的设备名为AIT(advanced inspection technoLogy)的一种缺陷检查设备。
一种通过调节缺陷检查设备参数过滤芯片锥形缺陷的方法，Lo三个参数为三个动态散射接收器的电压值，包括以下步骤：
A，在给定偏振组合的情况下，将扫描设备机器系统参数Lo的三个值调整到系统默认值和0之间。
Lo是扫描设备系统参数之一，有三个值，风别对应扫描设备三个动态散射接收器。这三个值用来调整三个接收设备的电压，这些电压可决定接收的激光散射强度。低的电压值可以使得这些动态接收器对所有的散射都敏感。随着电压增高，部分散射强度较低的就将被过滤掉。
Lo参数原来机器中是有默认值的。
表1 就是Lo参数的机器默认值表。
| S/S | S/P | S/N | P/S | P/P | P/N | C/S | C/P | C/N | |
| Chanel1 | 2408。3 | 2008。3 | 2485。2 | 1837。0 | 1972。5 | 2100。0 | 2326。8 | 1820。4 | 2398。7 |
| Chanel2 | 2408。3 | 2008。3 | 2485。2 | 1837。0 | 1972。5 | 2100。0 | 2247。7 | 2073。8 | 2368。1 |
| Chanel3 | 2408。3 | 2008。3 | 2485。2 | 1837。0 | 1972。5 | 2100。0 | 2287。2 | 1947。1 | 2383。4 |
表1
表1中第一列的通道1(channel 1)，通道2(channel 2)通道3(channel3)，表示了三个各自的动态散射接收器。第一行表示了不同的偏振组合的名字。比如，第一接收器在在偏振组合S/S的默认值是2408。3，第二接收器在偏振组合S/P是2008。3，第三接收器在P/S偏振组合下是1837。0。
但是机器中的默认值选取范围和本方案不符合。调低Lo值就是调低了接收器的电压，其目的是为了找到全部区域更加完整的比分布强度，从而找到合适的去除锥形缺陷的值。
B，扫描设备机台全芯片观测模式(Full Die Macroview)下，将选择不同区域并制图(Select specific region and make a pLot)功能中的区域选定为逻辑区域，然后选用柱状图(histogram)功能得到本区域三个接收器的散射动态接受强度分布图1。
这三组数据，就是在Lo参数降低的情况下，三组接收器接收到的芯片本区域散射强度分布情况。
在图1中，横坐标为像数(pixel)的强度，纵坐标是像数(pixel)的数量。三组曲线分别对应三个接收器所接受的散射数值。
C，在三个接收器的散射动态接受强度分布图1上确定对应的三个峰形左面开始上升点在图1中横坐标的三个数值，就是Lo参数的三个值。
图1中找到峰形左面开始上升的点，确定在图1横坐标的三个值。即图1中的a，b，c在横坐标中的值。这三个值，a，b，c就是需要寻找的Lo的三个参数值。
D，使用C中得到的三个Lo参数，a，b，c做为Lo参数值进行扫描。
由于通过以上方法得到的Lo的参数值，严格定义了空旷区域和逻辑区域的交界，三个接收器电压既可以让接收器接收到逻辑区域的信号，又去除了空旷区域的信号。所以可以去除绝大部分位于空旷区域的锥形缺陷信号。
以上三步骤寻找Lo参数的原理是，首先调低了Lo参数值，从而得到比较全面的三个接收器的逻辑区域的动态强度分布，找到逻辑区域开始空旷区域结束点的强度值。这个值可以保证对空旷区域和逻辑区域不同的敏感度，从而既保证了空旷区域的锥形缺陷被成功过滤，也使得逻辑区域的杀手缺陷不会被漏检。
作为本发明的一种优选方式，可以在步骤A中选用Lo参数的三个值为0，0，0。这样选择可以保证区域范围内所有的信噪比都可以体现。
作为本发明的一种优选方式，在A和B步骤之间可插入以下步骤：在选择不同区域并制图功能中，可以首先将区域选择为全部芯片区域然后选用柱状图功能得到三个接收器全部区域的散射动态接受强度分布图，如果全部区域散射动态强度分布图正常，再进行B，C和D步骤。
作为本发明的一种优选方式，在A和B步骤之间可插入以下步骤：在选择不同区域并制图功能中，可以首先将区域选择为全部芯片区域然后选用柱状图功能得到三个接收器全部区域的散射动态接受强度分布图，如果全部区域散射动态强度分布图不正常即空旷区域有异常散射情况发生，则B步骤中的区域选择就改为空旷区域，得到空旷区域散射动态强度分布图，再进行C和D步骤。
这样做法好处是不会过滤掉空旷区域的异常情况。
作为本发明的一种优选方式，应用该方法之前，可以使用扫描设备机台上的区域划分(Region Definition)功能划分芯片区域，自动选择各类区域的阈值。
阈值主要应用于建立硅片的扫描程式。用户可以使用这一阈值将硅片中的缺陷与噪声区分开，低于阈值的会被认为是噪声被程式调出，从而可以通过调节阈值的高低，来控制扫描程式的敏感度和准确性。扫描设备机台上有对不同区域值(Region Base Multiple Threshold)功能，此功能可以对芯片图案(Pattern)的密集区如逻辑区和存贮区域自动设置较高的阈值，对空旷区域设置较低的值，从而保证了芯片图案密集区域敏感度不丢失。
作为本发明的一种优选方式，确定偏振组合包括以下步骤：
1，在扫描设备机台上进入观测模式(Review Mode)，分别选择一个位于空旷区域的锥形缺陷和一个位于逻辑区域的杀手缺陷作为评估对象，使用自动偏振评估(APE)功能，分别进行偏振组合分析，从而得到锥形缺陷和杀手缺陷显示各自三个接收器的信噪比表格。
表2
表2是一个锥形缺陷的信噪比表格。第一列显示的是不同偏振组合的名称，第二行的通道1(channel 1)，通道2(channel 2)通道3(channel 3)，表示了三个接收器，分别对应着不同偏振组合的数值。
表3
表3是对一个杀手缺陷的信噪比表格。第一列显示的是不同偏振组合的名称，第二行的通道1(channel 1)，通道2(channel 2)通道3(channel3)，表示了三个接收器，分别对应着不同偏振组合的数值。
2，根据信噪比表格，按照每个通道中锥形缺陷和杀手缺陷对应的数值排序并标识序号。锥形缺陷以从小到大数值顺序排序，杀手缺陷数值以从大到小顺序排列。
以表2和表3为例，确定通道1偏振组合的值，其他通道的值同此方法。
表2中，锥形缺陷信噪比表格中通道1对于不同偏振组合的值，共计有9个。其值从小到大的排列顺序如下表4。
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 参数值 | 3 | 3。12 | 3。37 | 3。39 | 3。47 | 3。51 | 4。14 | 4。48 | 4。57 |
| 偏振组合 | P-S | S-S | S-P | C-S | S-P | P-P | P-N | S-N | C-N |
表4
表4中第一行为参数值从小到大的排列序号，第二行为参数值，第三行为偏振组合名称。
表3中，杀手缺陷信噪比表格中通道1对于不同偏振组合的值，共计有9个。其值从大到小的排列顺序如下表5。
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 参数值 | 2。35 | 2。11 | 2。03 | 1。88 | 1。87 | 1。77 | 1。62 | 1。36 | 1。09 |
| 偏振组合 | S-N | C-N | P-P | C-S | S-P | S-S | C-P | P-N | P-S |
表5
表5中第一行为参数值从大到小的排列序号，第二行为参数值，第三行为偏振组合名称。
3，在每个通道中，对应于每个偏振组合，计算锥形缺陷排列顺序和杀手缺陷排列顺序序号之和和之差。
以通道1为例，P-S在表4中对应的数值是3，其序号为1；对应于表5中P-S的值为1。09，序号为9，两个序号相加为10，相差为8。
S-S在表4中对应的数值是3。12，其序号为2；对应于表5中S-S的值是1。77，序号为6，两个序号相加为8，相差为4。
S-P在表4中对应的数值是3。37，其序号为3；对应于表5中S-P的值是1。87，序号为5，两个序号相加为8，相差为2。
C-S在表4中对应的数值是3。39，其序号为4；对应于表5中C-S的值是1。88，序号为4，两个序号相加为8，相差为0。
S-P在表4中对应的数值是3。47，其序号为5；对应于表5中S-P的值是1。87，序号为5，两个序号相加为10，相差为0。
P-P在表4中对应的数值是3。51，其序号为6；对应于表5中P-P的值是2。03，序号为3，两个序号相加为9，相差为3。
P-N在表4中对应的数值是4。14，其序号为7；对应于表5中P-N的值是1。36，序号为8，两个序号相加为15，相差为1。
S-N在表4中对应的数值是4。48，其序号为8；对应于表5中S-N的值是2。35，序号为1，两个序号相加为9，相差为1。
C-N在表4中对应的数值是4。57，其序号为9；对应于表5中C-N的值是2。11，序号为2，两个序号相加为11，相差为7。
4，选取序号之和为最小的偏振组合。
在上述的9个偏振组合中，两个序号相加最小的是S-S，S-P和C-S，都是8。其余都比8大。说明这三个偏振组合相对其他序号相加高于8的偏振组合而言，对锥形缺陷的偏振组合数值最小，而对于杀手缺陷的偏振组合的参数值最大。所以S-S，S-P和C-S三个偏振组合可以满足。
作为本发明的一种优选方式，如果序号之和最小的有几个，选取序号之差最小的偏振组合。
在S-S，S-P和C-S三个偏振组合中，其序号相差分别是S-S为4，S-P为2和C-S为0。序号相差值很大体现出在同一个偏振组合参数影响下，从排列序号上相对其他组合来说，或者锥形缺陷的敏感度比较低而且杀手缺陷的敏感度也低，或者锥形缺陷的敏感度比较高而且杀手缺陷的敏感度也高的情况。相差为0显示在某个偏振参数情况下敏感度从序号上来说相同。
根据以上分析，C-S偏振组合就是需要通道1中对锥形缺陷敏感度比较低而对杀手缺陷敏感度比较高的最佳偏振组合。因为首先，C-S偏振组合的序号之和为8，是最低三个序号和之一。其次，C-S的偏振组合的序号之差为0，也是最小的。
同样的方法可以确定通道2，通道3中的偏振组合。从而可以确定三个通道中各自的对偏振组合。
作为本发明的一种优选方式，偏振组合的选定中，在步骤1里选择位于空旷区域的锥形缺陷和位于逻辑区域的杀手缺陷作为评估对象可以是两个或者两个以上的锥形缺陷和杀手缺陷分别进行评估，其结果按照锥形缺陷和杀手缺陷两类选择各自平均值，从而得到两类缺陷的平均值偏振表格，再进行2，3，4步骤，选定偏振组合。
图2为采用常规方法扫描硅片后的扫描结果示意图。
图2中显示的是一片晶圆上缺陷检查后的情况。被黑色标识的芯片都是有缺陷的芯片，其中，有杀手缺陷，也有锥形缺陷。
图3为采用本发明方法扫描硅片后的扫描结果示意图。
图3中显示的是一片硅片上采用了本方法后再进行缺陷检查后的情况。被黑色标识的芯片都是有缺陷的芯片。
图2和图3对比可以发现，图2中有黑色标识的芯片数量较之图3大大减少。减少的原因是本方法过滤了原来在图2中的绝大多数锥形缺陷。
以上方法，虽然不可能全部的过滤掉锥形缺陷，但是可以通过过滤大部分的锥形缺陷，提高了扫描的准确性。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1，一种通过调节缺陷检查设备参数过滤芯片锥形缺陷的方法，Lo三个参数为三个动态散射接收器的电压值，其特征在于：包括以下步骤：
A，在给定偏振组合的情况下，将扫描设备机器系统参数Lo的三个值调整到系统默认值和0之间；
B，扫描设备机台全芯片观测模式下，将选择不同区域并制图功能中的区域选定为逻辑区域，然后选用柱状图功能得到本区域三个接收器的散射动态接受强度分布图；
C，三个接收器的散射动态接受强度分布图上确定对应的三个峰形左面开始上升点在本分布图上横坐标的三个数值，就是Lo参数的三个值；
D，使用步骤C中得到的三个Lo参数做为Lo参数值进行扫描。
2，根据权利要求1中所述的缺陷扫描方法，其特征在于：在步骤A选用Lo参数的三个值为0，0，0。
3，根据权利要求1中所述的缺陷扫描方法，其特征在于在A和B步骤之间可插入以下步骤：在选择不同区域并制图功能中，可以首先将区域选择为全部芯片区域然后选用柱状图功能得到三个接收器全部区域的散射动态接受强度分布图，如果全部区域散射动态强度分布图正常，再进行B，C和D步骤。
4，根据权利要求1中所述的缺陷扫描方法，其特征在于在A和B步骤之间可插入以下步骤：在选择不同区域并制图功能中，可以首先将区域选择为全部芯片区域然后选用柱状图功能得到三个接收器全部区域的散射动态接受强度分布图，如果全部区域散射动态强度分布图不正常即空旷区域有异常散射情况发生，则B步骤中的区域选择就改为空旷区域，从而得到空旷区域散射动态强度分布图，再进行C和D步骤。
5，根据权利要求1中所述的缺陷扫描方法，其特征在于应用该方法之前，使用扫描设备机台上的区域划分功能划分芯片区域，自动选择各类区域的阈值。
6，根据权利要求1中所述的缺陷扫描方法，确定所述步骤A中的偏振组合包括以下步骤：
1)在扫描设备机台上进入观测模式，分别选择一个位于空旷区域的锥形缺陷和一个位于逻辑区域的杀手缺陷作为评估对象，使用自动偏振评估功能，分别进行偏振组合分析，从而得到锥形缺陷和杀手缺陷显示各自三个接收器的信噪比表格；
2)根据信噪比表格，按照每个通道中锥形缺陷和杀手缺陷对应的数值排序并标识序号。锥形缺陷以从小到大数值顺序排序，杀手缺陷数值以从大到小顺序排列；
3)在每个通道中，对应于每个偏振组合，计算锥形缺陷排列顺序和杀手缺陷排列顺序序号之和和之差；
4)每个通道中选取序号之和为最小的偏振组合。
7，根据权利要求6中所述的缺陷扫描方法，其特征在于：确定偏振组合中如果序号之和最小的有几个，选取序号之差最小的偏振组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SEMICONDUCTOR MANUFACTURING INTERNATIONAL (BEIJING |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111117 Address after: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Co-patentee after: Semiconductor Manufacturing International (Beijing) Corporation Patentee after: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Patentee before: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20100602 Termination date: 20181016 |