CN109767996A

CN109767996A - 晶圆缺陷分析系统及分析方法

Info

Publication number: CN109767996A
Application number: CN201811632372.0A
Authority: CN
Inventors: 冯亚丽
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明公开了一种晶圆缺陷分析系统，对晶圆的缺陷进行扫描及分析，包含的组件为：缺陷扫描系统，所述的缺陷扫描系统用于晶圆的缺陷扫描，获取晶圆的缺陷位置分布信息；CP系统，所述CP系统为晶圆自动测试机台，用于获取晶圆的CP测试信息；所述缺陷扫描系统和CP系统之间能进行数据交换，将缺陷扫描系统的数据与CP系统的数据进行匹配形成一个相互关联的数据库，可以在只有缺陷扫描信息而没有CP结果时可以预估缺陷的比率，同时，当CP测试显示低良率却没有缺陷扫描结果时可以判断问题发生的工艺区间。利用此系统可以预知缺陷的良率损失，同时当有良率损失时，可以通过此系统反推产线上产生缺陷的工艺，以达到良好监控生产线的目的。

Description

晶圆缺陷分析系统及分析方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种晶圆缺陷分析系统。

本发明还涉及利用所述分析系统进行分析的晶圆缺陷分析方法。

背景技术

随着半导体制造技术尺寸的不断缩小，制造工艺也越来越复杂，晶圆的制造和封装是个涉及几百步工艺的相当长而复杂的过程，这些步骤绝不可能每次都完美进行，污染和材料的变化将结合到工艺中造成晶圆的缺陷损失。维持及提高工艺和产品的良品率对半导体工业至关重要。在晶圆制造工艺中，缺陷已成为制约良率提升的关键。晶圆的缺陷包含很多种，比如短路、断路、杂质沾污等。通常，工厂将在工艺的三个主要点监测，分别是晶圆制造工艺完成时、晶圆中测后和封装完成时进行终测。

其中，CP（Chip Probe，晶圆探针测试）测试是晶圆测试中比较重要的一个测试项目，它是对晶圆进行电学测量。通过一个测试机台，该测试机台包含一个探针卡，探针卡是根据芯片的设计而定制的，是自动测试仪与待测器件之间的接口，通常，一个探针卡上可能有数百个探针，它们必须排列正确且保持在同一个平面上。探针卡上的探针的位置是与晶圆上所预留的测试信号输入点一一对应的。通过探针卡打在晶圆上的测试点上，通过探针卡将预先设定好的测试电信号输入到晶圆上，得到晶圆的测试反馈信号输出，能得知晶圆上芯片的功能是否正常。并根据测试结果，对正常或失效、性能高低的不同芯片进行分组（bin）。

目前判断缺陷是否会导致良率损失的方法为：待CP测试完成后，手动导入缺陷信息与CP数据对应。从而判断该缺陷是否会导致良率损失及失效bin信息和失效的比例。上述CP（Chip Probe）测试指的是芯片在晶圆的阶段，通过探针卡扎到芯片管脚上对芯片进行性能及功能的测试。CP最大的目的就是确保在芯片封装前，尽可能地把坏的芯片筛选出来以节约封装费用。所以基于这个认识，在CP测试阶段，尽可能只选择那些对良率影响较大的测试项目。

当CP反馈回来发现单片低良率而没有缺陷扫描数据时，只能根据经验判断缺陷发生站点，常常无果而终。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种自动分析晶圆缺陷与良率间关系的系统，利用此系统以预知缺陷的良率损失，同时当有良率损失时，可以通过此系统反推产线上产生缺陷的工艺，以达到良好监控生产线的目的。

本发明还要解决的技术问题在于提供所述晶圆缺陷分析系统的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种晶圆缺陷分析系统，对晶圆的缺陷进行扫描及分析，包含如下的组件：

缺陷扫描系统，所述的缺陷扫描系统用于晶圆的缺陷扫描，获取晶圆的缺陷位置分布信息。

CP系统，所述CP系统为晶圆自动测试机台，用于获取晶圆的CP测试信息。

所述缺陷扫描系统和CP系统之间能进行数据交换，形成动态的联动关系。

进一步的改进是，所述的晶圆的缺陷位置分布信息包含LOT ID、晶圆ID、站点信息、缺陷类型、缺陷数量以及缺陷位置分布信息。

进一步的改进是，所述的CP测试信息包含LOT ID、晶圆ID、良率失效bin代码、良率损失晶粒分布信息以及失效晶粒数目信息。

进一步的改进是，所述的CP系统及缺陷扫描系统，在测试时，具有多个测试项目分站进行，每一站点的每个测试项目均包含有缺陷扫描及CP测试，以获取相应的测试数据。

进一步的改进是，所述的CP系统与缺陷扫描系统进行数据交换，是将每个站点的每种缺陷和由该缺陷导致的CP失效bin建立一一对应的关系，缺陷数目、分布及良率损失晶粒数目和分布建立一一对应的关系，并将所述的对应关系存储在缺陷扫描系统及CP系统机台内。

为解决上述问题，本发明还提供所述晶圆缺陷分析系统的分析方法，所述的分析系统包含缺陷扫描系统及CP系统。

所述缺陷扫描系统和CP系统之间能进行数据交换，形成动态联动关系：每个站点的每种缺陷与由该种缺陷导致的CP失效bin建立一一对应的关系，缺陷数目、分布及良率损失晶粒数目和分布建立一一对应的关系；将建立的动态联动关系进行存储形成数据库以被查询、调用、匹配。

当所述分析系统检测到缺陷时，向分析系统内输入缺陷站点、缺陷种类，即可获得该种缺陷导致的失效的bin的信息，以及相应的失效比率。

进一步的改进是，所述缺陷扫描系统用于获取包含LOT ID、晶圆ID、站点信息、缺陷类型、缺陷数量以及缺陷位置分布的各种信息；所述CP系统用于获取包含LOT ID、晶圆ID、良率失效bin代码、良率损失晶粒分布信息以及失效晶粒数目信息。

进一步的改进是，所述的分析系统中，当CP系统检测到低良率情况发生时，还能向系统输入主要的失效bin信息及缺陷分布，分析系统通过匹配数据库中的缺陷信息，迅速找到缺陷发生的站点及缺陷类型。

本发明所述的晶圆缺陷分析系统及分析方法，通过将缺陷信息与CP结果建立联动的动态分析系统，将缺陷扫描系统的数据与CP系统的数据进行匹配形成一个相互关联的数据库，可以在只有缺陷扫描信息而没有CP结果时可以预估缺陷的比率，同时，当CP测试显示低良率却没有缺陷扫描结果时可以判断问题发生的工艺区间。利用此系统可以预知缺陷的良率损失，同时当有良率损失时，可以通过此系统反推产线上产生缺陷的工艺，以达到良好监控生产线的目的。

附图说明

图1 是本发明晶圆缺陷分析系统的示意图。

图2 是本发明晶圆缺陷分析系统中，将晶圆缺陷扫描系统与CP系统数据进行联动匹配的示意图。

图3 是晶圆在测试中形成map图。

具体实施方式

本发明所述的一种晶圆缺陷分析系统，如图1所示，包括：

所述的缺陷扫描系统对晶圆进行检测，形成晶圆的缺陷数据，包括Lot ID、waferID、缺陷站点、缺陷类型、缺陷位置分布信息、缺陷数量等信息。

所述的CP系统，用于对晶圆进行CP测试，主要是一些基本的电学性能测试，形成晶圆CP测试数据，包括Lot ID、wafer ID、良率失效bin代码、良率损失晶粒分布信息及良率损失晶粒数目。

所述的分析系统能将缺陷扫描信息与CP参数建立动态联动关系：即每个站点的每种缺陷与之导致的CP失效bin建立一一对应关系；缺陷数目、分布与良率损失晶粒数目和分布建立一一对应关系，获得缺陷的检出率。

例如，当缺陷扫描系统检测过程中的某一站点发现晶圆的杂质沾污较多，同时在CP测试检测时发现晶粒的短路较多，那么可以将该杂质沾污的缺陷与晶粒的CP测试短路信息建立对应关系。更具体是的，可以根据晶圆上的杂质沾污的分布、杂质的类型、杂质数量等缺陷信息，与相应的CP测试的短路信息建立更详尽的关系，比如一些导电类的杂质，如金属颗粒的残留沾污在晶圆上，可能导致短路，那么在晶圆的哪些区域容易出现金属颗粒的残留，这些信息可以做记录，再通过CP测试能确认晶圆上哪些区域的晶粒出现了短路，这些区域是否与前述的金属颗粒残留的区域一致，这些具体的缺陷数据与CP测试得出的电性失效数据都可以进行分析匹配，建立联系形成数据库。

另外，上述建立的对应关系是涉及到具体的缺陷现象，进一步地，还可以对缺陷扫描的统计数据与CP测试的失效统计数据进行匹配，比如晶圆上短路的晶粒分布与缺陷扫描中杂质沾污的分布存在相应的对应关系，缺陷扫描得出的良率分布数据与CP测试得出的良率分布数据进行对比建立一一对应的关系。

如图2所示，是本发明所述的晶圆缺陷分析系统中缺陷扫描数据与CP系统测试数据建立联系的简要示意图，图中左侧的Step A 是缺陷扫描系统的检测数据，图中右侧的Step B是CP系统的测试数据，在检测缺陷Defect1时，我们发现Defect1缺陷容易导致Bin1、Bin2、Bin3、Bin4失效，它们之间建立联系，形成第一组数据Group1，接着进行Step B的CP测试，同样，基于测试结果及经验，我们发现在CP测试中Defect1的缺陷较为集中地导致Bin1、Bin4、Bin5、Bin7失效，它们之间建立联系形成第三组数据Group3。在缺陷扫描系统中进行Defect2的检测时，测得Defect2缺陷容易导致Bin1、Bin3、Bin5、Bin6失效，这个结果形成第二组数据Group2,；在同站CP测试中，Defect2缺陷导致Bin3、Bin6、Bin7、Bin9失效，这个结果形成第四组数据Group4。对于其他各种缺陷，依次类推，形成更多的数据组Group5、Group6……,将这些数据组进行分析，建立联系。

以Defect1缺陷为例，缺陷扫描系统对晶圆扫描以及CP测试后均会对当前晶圆的测试结果形成map图，所述的map图如图3所示，图中每个小方格代表晶圆上的一个晶粒（die），方格内的数字代表测试后对各个die的分Bin信息，即分到哪个Bin。由于前面已经对采集的数据进行了收集整理，建立了联系，那么，当检测到Defect1缺陷时，在系统内部可以直接调出Step A站点中有Bin1、Bin2、Bin3、Bin4失效的数据，而在Step B站点中Defect1缺陷导致Bin1、Bin4、Bin5、Bin7失效的数据。甚至是当没有缺陷扫描系统的测试数据时，可以通过CP测试结果进行反推，确定在缺陷扫描系统的扫描结果中，该缺陷会出现在哪个测试站点，以及该缺陷的分布、失效比例等数据。或者是，根据失效的Bin分组信息，缺陷的分布、失效比例等数据，反推出该缺陷的类型，以及发生的站点等信息。

由于在半导体工艺中，缺陷的种类繁多，同时，晶圆的检测包含多个测试站点及测试项目，因此，在实际工艺中，缺陷的类型及数据量远不止上述的实施例所列举的范围。通过上述方法进行晶圆各种缺陷数据的采集、分组以及建立联系等，形成一个复杂的缺陷数据库，对于后续快速找出缺陷发生的原因具有非常重要的意义，能大幅减少缺陷查找的时间，提供分析的时效性，及时发现问题。

因此，当缺陷发生时，向系统内输入缺陷站点、缺陷种类，即可获得此种缺陷导致失效的bin的分组信息及相应的失效比例。当CP测试发生低良率状况时，可向系统内输入主要的失效bin的分组信息及缺陷分布，系统通过匹配缺陷数据库中的缺陷信息，找到缺陷发生站点及缺陷类型，指导产线上对工艺做优化。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种晶圆缺陷分析系统，对晶圆的缺陷进行扫描及分析，其特征在于：包含如下的组件：

缺陷扫描系统，所述的缺陷扫描系统用于晶圆的缺陷扫描，获取晶圆的缺陷位置分布信息；

CP系统，所述CP系统为晶圆自动测试机台，用于获取晶圆的CP测试信息；

2.如权利要求1所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的晶圆的缺陷位置分布信息包含LOT ID、晶圆ID、站点信息、缺陷类型、缺陷数量以及缺陷位置分布信息。

3.如权利要求1所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的CP测试信息包含LOTID、晶圆ID、良率失效Bin代码、良率损失晶粒分布信息以及失效晶粒数目信息。

4.如权利要求1所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的CP系统及缺陷扫描系统，在测试时，具有多个测试项目分站进行，每一站点的每个测试项目均包含有缺陷扫描及CP测试，以获取相应的测试数据。

5.如权利要求1或4所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的CP系统与缺陷扫描系统进行数据交换，是将每个站点的每种缺陷和由该缺陷导致的CP失效Bin建立一一对应的关系，缺陷数目、分布及良率损失晶粒数目和分布建立一一对应的关系，并将所述的对应关系存储在缺陷扫描系统及CP系统机台内。

6.一种晶圆缺陷分析系统的分析方法，其特征在于：所述的分析系统包含缺陷扫描系统及CP系统；

所述缺陷扫描系统和CP系统之间能进行数据交换，形成动态联动关系：每个站点的每种缺陷与由该种缺陷导致的CP失效Bin建立一一对应的关系，缺陷数目、分布及良率损失晶粒数目和分布建立一一对应的关系；将建立的动态联动关系进行存储形成数据库以被查询、调用、匹配；

7.如权利要求6所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述缺陷扫描系统用于获取包含LOT ID、晶圆ID、站点信息、缺陷类型、缺陷数量以及缺陷位置分布的各种信息；所述CP系统用于获取包含LOT ID、晶圆ID、良率失效bin代码、良率损失晶粒分布信息以及失效晶粒数目信息。

8.如权利要求6或7所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的分析系统中，当CP系统检测到低良率情况发生时，向系统输入主要的失效bin分组信息及缺陷分布，分析系统通过匹配数据库中的缺陷信息，迅速找到缺陷发生的站点及缺陷类型。

9.如权利要求6所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的建立联系，是将缺陷在缺陷扫描系统发生的站点以及失效数据,与该缺陷在CP系统中发生的站点以及失效数据进行对比分析，找出其数据的联系。

10.如权利要求9所述的晶圆缺陷分析系统，其特征在于：所述的失效数据，包括失效的Bin名称、缺陷的种类、失效晶粒的分布、失效晶粒的数量、失效的比例或者良率信息。