CN103887203A - 一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，包括如下步骤：收集每片晶圆的前层制程测量数据与当站噪声缺陷种类及数量的关系，拟合出阈值与参数的函数关系；当产品到达扫描站点的时候，扫描机台调取每片晶圆的前层制程的测量参数；将各个参数通过步骤一拟合的函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值，并导入扫描程式中，使用扫描程式利用各片晶圆的阈值依次对各片晶圆进行扫描，本发明通过扫描机台收集晶圆制造过程中前层制程的相关数据，然后经过机台拟合函数计算得出一个或者多个阈值，使用浮动阈值进行缺陷扫描，消除晶圆与晶圆之间微小的制程差异造成的噪声缺陷影响，从而降低规格超出虚警的数量。

Description

一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法
技术领域
本发明涉及微电子制造与半导体测试领域，特别是涉及一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法。
背景技术
当今半导体业界线上晶圆检测主要依靠各种扫描机台，而其扫描机理主要是以光\电子入射到晶圆表面，收集反射\散射光\电子，得到一个灰度图像，将邻近单元或完美单元与之比较，得到灰度差异值，然后根据之前设定的一个或多个固定阈值，超过其中某一个或多个阈值则认为是缺陷。然而，由于制程过程中总会存在微小差异，导致晶圆与晶圆之间的膜厚，翘曲度，线宽，深宽比等参数不同，这些因素的改变都会改变扫描结果的噪声缺陷（扫描机台得到的缺陷，不是工程师想要的缺陷）的数量，如色差、高低差、宽度差等缺陷，导致真正关键的缺陷淹没在噪声中。目前技术上普遍采用提高阈值来过滤噪声的方法，然而，提高阈值过低则噪声降低不明显，提高阈值过多则可能会错失真正的缺陷。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，其通过扫描机台收集晶圆制造过程中前层的相关数据，然后经过机台拟合函数计算得出一个或者多个阈值，使用浮动阈值进行缺陷扫描，消除晶圆与晶圆之间微小的制程差异造成的噪声缺陷影响，从而降低规格超出虚警的数量。
为达上述及其它目的，本发明提出一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，包括如下步骤：
步骤一，收集每片晶圆的前层制程测量数据与当站噪声缺陷种类及数量的关系，拟合出阈值与参数的函数关系
步骤二，当产品到达扫描站点的时候，扫描机台调取每片晶圆的前层制程的测量参数；
步骤三，将各个参数通过步骤一拟合的函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值，并导入扫描程式中；
步骤四，使用扫描程式利用各片晶圆的阈值依次对各片晶圆进行扫描。
进一步地，于步骤一中，还包括给定各扫描程式最小阈值和最大阈值，并将拟合的函数关系、最小阈值及最大阈值导入并存储于机台计算机中。
进一步地，在步骤三后，还包括如下步骤：依据通过步骤三获得的各片晶圆的阈值与最小阈值和最大阈值的关系，确定各片晶圆的阈值，并将确定的各片晶圆的阈值导入扫描程式中。
进一步地，若通过步骤三获得的阈值在最小阈值和最大阈值之间，则选择通过步骤三获得的阈值作为晶圆的阈值；若通过步骤三获得的阈值不在最小阈值和最大阈值之间，则选择靠近通过步骤三获得的阈值的最值阈值。
进一步地，该前层制程测量数据包括膜厚参数、线宽参数以及深宽比参数。
与现有技术相比，本发明一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法通过扫描机台收集晶圆制造过程中前层制程的相关测量数据，然后经过机台拟合函数计算得出一个或者多个阈值，使用浮动阈值进行缺陷扫描，消除晶圆与晶圆之间微小的制程差异造成的噪声缺陷影响，从而降低规格超出虚警的数量。
附图说明
图1为本发明一种晶圆可接受测试方法的步骤流程图；
图2为本发明较佳实施例中前层制程测量数据与噪声缺陷种类及数量的关系示意图；
图3为本发明较佳实施例中拟合阈值与参数的函数关系的示意图；
图4为本发明中拟合阈值y-参数x的函数的实例示意图；
图5为本发明较佳实施例中各个参数通过函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值的示意图；
图6为本发明较佳实施例中每一片晶圆都使用独立阈值的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，包括如下步骤：
步骤101，收集每片晶圆的前层制程测量数据（例如前层膜厚，翘曲度，线宽等数据）与当站噪声缺陷种类及数量的关系，拟合出合适的函数关系Tf。
步骤102，当产品到达扫描站点的时候，扫描机台调取每片晶圆的前层相关测量参数；
步骤103，将各个参数通过拟合的函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值，并导入扫描程式中；
步骤104，使用扫描程式利用各片晶圆的阈值依次对各片晶圆进行扫描。
较佳的，在步骤101中，还包括给定扫描程式最小阈值T1和最大阈值T2的步骤，即规定任何情况下不可超过最小最大阈值范围，并将拟合的函数关系Tf、最小阈值T1、最大阈值T2导入并存储于机台计算机中。
相应地，在步骤103后，还包括如下步骤：依据通过步骤103获得的各片晶圆的阈值与最小阈值T1和最大阈值T2的关系，确定各片晶圆的阈值，并将确定的各片晶圆的阈值导入扫描程式中。若Tf在T1和T2之间，则选择Tf作为阈值；若Tf不在T1和T2之间，则选择靠近Tf的最值阈值T1或T2。即，当T1<Tf<T2时，阈值为Tf；当Tf<T1<T2时，阈值为T1；当T1<T2<Tf时，阈值为T2。引入最大最小阈值的概念是为了避免某些晶圆的前值数据有误或者过分偏离均值，导致浮动阈值过大或小。
图2为本发明较佳实施例中前层制程测量数据与噪声缺陷种类及数量的关系示意图；图3为本发明较佳实施例中拟合阈值与参数的函数关系的示意图；图4为本发明中拟合阈值y-参数x的函数的实例示意图，图5为本发明较佳实施例中各个参数通过函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值的示意图；图6为本发明较佳实施例中每一片晶圆都使用独立阈值的示意图。以下将配合图2至图5对本发明之较佳实施例进行说明。
在本法明较佳实施例中，扫描程式建立时增加如下步骤：
步骤1，给予扫描程式最小阈值T1和最大阈值T2，规定任何情况下不可超过最小最大阈值范围。
步骤2，收集每片晶圆的前层制程测量数据与当站噪声缺陷种类及数量的关系（图2），拟合出合适的函数关系Tf（图3）。在此，每片晶圆的前层制程测量数据包括膜厚参数、线宽参数以及深宽比参数等，通过参数和扫描图像信号的变化拟合出阈值y-参数x的函数。
举例说明，在氮化硅去除制程站点的缺陷扫描程式，其中关于色差的缺陷阈值，尤其是晶边关于色差的缺陷阈值需根据浅沟道隔离氧化物化学机械研磨后的膜厚范围值来确定。
具体拟合函数步骤如下：
1、收集实验数据：
取多个产品膜厚范围值的N点平均值(N>=5)，得到数据：
TF_R1：215
TF_R2：139
TF_R3：128
TF_R4：106
TF_R5:196
2、同样使用这些产品，修改扫描机台缺陷阈值，使得色差缺陷数目基本相同，这里设定为50±5颗。获取各自的阈值：
T1：23
T2：14
T3：12
T4：11
T5：20
3、通过合适的拟合函数(包含线性拟合，对数拟合，指数拟合，二次项函数拟合四者中取最合适)，得到y=0.112x-1.5636，其中y=T,x=TF_R，如图4所示。
步骤3，将函数关系Tf、最小阈值T1、最大阈值T2导入并存储于机台计算机中。
在本发明较佳实施例中，扫描产品流程如下：
1、当产品到达扫描站点的时候，扫描机台的计算机系统先调取每片晶圆的前层相关测量参数，包括膜厚参数、线宽参数以及深宽比参数等。
2、将各个参数通过函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值（有些程式采用多区域多阈值模式）(图5)，导入扫描程式中。即，将各参数代入拟合好的函数中，得到每片晶圆的阈值，并将其导入扫描程式中。
3、若Tf在T1和T2之间，选择Tf作为阈值；若Tf不在T1和T2之间，选择靠近Tf的最值阈值T1或T2。既当T1<Tf<T2时，阈值为Tf；当Tf<T1<T2时，阈值为T1；当T1<T2<Tf时，阈值为T2。
4、每一片晶圆都使用上述1-3步骤得到的独立阈值进行扫描（图6）。
由于前层化学机械研磨制程造成膜厚中间-边缘的厚度差异(范围值)，会产生色差缺陷，而且晶圆与晶圆之间的色差缺陷有些明显微弱，其程度与范围值相关。通过一个固定的阈值去过滤缺陷信号会使一些晶圆的色差噪声缺陷过高，而真正的关键缺陷（DOI）就难以被目检（Visual Examination）到。本发明使用浮动阈值的方法，收集前层各个晶圆的膜厚范围值，通过计算得到各个晶圆的浮动阈值，可以有效的去除色差噪声缺陷。以下举例说明：
假设有两片晶圆1和2，各有真实缺陷50颗。若有两片晶圆的膜厚中间-边缘范围值分别为300埃和500埃。
根据晶圆1本发明建立了含有阈值1的程式，扫描后晶圆1的色差缺陷数目为10颗，真实缺陷检出40颗；而扫描晶圆2的色差缺陷为110颗，真实缺陷检出40颗。那么在同样目检取样50颗的情况下，晶圆1可以目检到40颗真实缺陷，而晶圆2只能目检到13
Figure BDA0000481084140000061
颗，造成真实缺陷的缺失目检，从而做出晶圆2缺陷轻微的错误判断。
然后根据晶圆2，本发明再次建立了含有阈值2的程式，扫描晶圆2的色差缺陷为10颗，真实缺陷检出30颗；同样扫描晶圆1色差缺陷为5颗，真实缺陷检出30颗。这样就使得晶圆1真实缺陷的缺失扫描，从而做出晶圆1缺陷轻微的错误判断。
若是晶圆1采用阈值1扫描，晶圆2采用阈值2扫描，则可在最大程度上保证两片的真实缺陷被扫描及目检到。
可见，采用浮动阈值的方法会根据晶圆的膜厚中间-边缘范围值分别对于晶圆1给予扫描程式阈值1，对于晶圆2给予扫描程式阈值2。让两片晶圆都得到最好的扫描缺陷效果。
综上所述，本发明一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法通过采用浮动阈值的方法，可以灵活得过滤掉大部分由于前层制程微小差异带来的噪声缺陷，更好的把关键缺陷表征出来，如前层化学机械研磨制程造成膜厚中间-边缘的厚度差异(范围值)，会产生色差缺陷，而且晶圆与晶圆之间的色差缺陷有些明显有些微弱，其程度与范围值相关。通过一个固定的阈值去过滤缺陷信号会使一些晶圆的色差噪声缺陷过高，而真正的关键缺陷（DOI）就难以被目检（Visual Examination）到，本发明收集前层各个晶圆的膜厚范围值，通过计算得到各个晶圆的浮动阈值，可以有效的去除色差噪声缺陷。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (5)

1.一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，包括如下步骤：
步骤一，收集每片晶圆的前层制程测量数据与当站噪声缺陷种类及数量的关系，拟合出阈值与参数的函数关系
步骤二，当产品到达扫描站点的时候，扫描机台调取每片晶圆的前层制程的测量参数；
步骤三，将各个参数通过步骤一拟合的函数得到每一片晶圆的一个或者多个阈值，并导入扫描程式中；
步骤四，使用扫描程式利用各片晶圆的阈值依次对各片晶圆进行扫描。
2.如权利要求1所述的一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，其特征在于：于步骤一中，还包括给定各扫描程式最小阈值和最大阈值，并将拟合的函数关系、最小阈值及最大阈值导入并存储于机台计算机中。
3.如权利要求2所述的一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，其特征在于，在步骤三后，还包括如下步骤：依据通过步骤三获得的各片晶圆的阈值与最小阈值和最大阈值的关系，确定各片晶圆的阈值，并将确定的各片晶圆的阈值导入扫描程式中。
4.如权利要求3所述的一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，其特征在于：若通过步骤三获得的阈值在最小阈值和最大阈值之间，则选择通过步骤三获得的阈值作为晶圆的阈值；若通过步骤三获得的阈值不在最小阈值和最大阈值之间，则选择靠近通过步骤三获得的阈值的最值阈值。
5.如权利要求1所述的一种扫描机台程式使用浮动阈值进行晶圆检测的方法，其特征在于：该前层制程测量数据包括膜厚参数、线宽参数以及深宽比参数。
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