CN121646292A - 缺陷监测方法、设备、系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缺陷监测方法、设备、系统和存储介质，在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化，关键因素包括产线上的使用物料、半导体机台的机况和半导体机台的使用程式中的至少一个；监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台以对关键因素变化后的首批晶圆进行检测，从而能够及时监测产线上的关键因素发生变化时晶圆的良率，减少晶圆的缺陷数量。

Description

缺陷监测方法、设备、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及半导体集成及产品领域，尤其涉及一种缺陷监测方法、设备、系统和存储介质。

背景技术

半导体制造(Fab)产线的稳定对于生产质量的保证至关重要，因此需要对其进行缺陷检测，以及时捕捉线上问题，在线上发生异常时及时喊停，减少对晶圆的影响。

目前半导体制造产线上常用的缺陷监控方式是随机抽样，通过随机抽取晶圆进行扫描和复检，监测效率较低。

发明内容

本发明提供一种缺陷监测方法、设备、系统和存储介质，用以提高半导体制造产线上的监测效率。

第一方面，本发明提供一种缺陷监测方法，包括：

在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化，所述关键因素包括产线上的使用物料、半导体机台的机况和半导体机台的使用程式中的至少一个；

监测到所述关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以对所述首批晶圆进行检测。

可选的，产线上的使用物料依次由至少两个备用源供应；

其中，所述监测到所述关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，具体包括：监测到所述产线上的使用物料对应的备用源发生切换时，将在切换后的备用源下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台。

可选的，备用源内的使用物料供应至使用桶，并通过所述使用桶将使用物料供应至产线；

其中，所述监测到所述产线上的使用物料对应的备用源发生切换时，将在切换后的备用源下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，具体包括：

监测到所述产线上的使用物料对应的备用源从第N桶切换至第N+1桶时，记录所述备用源从第N桶切换至第N+1桶的第一时间点；其中，所述第N桶内的物料被所述使用桶抽空时，使所述使用桶的所述备用源从所述第N桶切换至所述第N+1桶，且所述使用桶内剩余预设容量的物料，所述N为大于0的整数；

通过预先建立的物料消耗时间模型获取所述使用桶内剩余预设容量的物料的消耗时长；

根据所述第一时间点和所述消耗时长计算所述第N+1桶的物料供应至产线的第二时间点；以及，

将所述第二时间点起处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台。

可选的，所述使用桶的所述备用源从所述第N桶切换至所述第N+1桶的方法包括：

在所述第N桶内的物料被所述使用桶抽空之后，将所述第N+1桶内的物料过渡至第N桶内，并通过所述第N桶为所述使用桶供应物料，使所述使用桶的所述备用源从所述第N桶切换至第N+1桶。

可选的，所述物料消耗时间模型的建立方法包括：

基于物料的种类、物料的浓度、物料的消耗速度以及物料的实际消耗时长建立物料消耗时间模型。

可选的，所述使用物料包括：研磨液、光刻胶、蚀刻液、所述半导体机台的研磨垫、所述半导体机台的修整器中的至少一个。

可选的，在晶圆制造过程中，监测产线上运行的半导体机台的机况是否发生变化，包括：监测半导体机台是否出现检修或者宕机。

可选的，所述在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化，具体包括：

在晶圆制造过程中，监测产线上运行的半导体机台的预设程式是否发生变化，所述预设程式包括刻蚀、沉积、研磨中的至少一个工艺的执行步骤对应的程序。

第二方面，本发明提供一种缺陷监测设备，包括：存储器和处理器；

存储器用于存储指令；处理器用于调用存储器中的指令执行第一方面及第一方面任一种可能的设计中的缺陷监测方法。

第三方面，本发明提供一种缺陷监测系统，包括上述的缺陷监测设备和缺陷检测机台。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当缺陷监测设备的至少一个处理器执行该计算机指令时，缺陷监测设备执行第一方面及第一方面任一种可能的设计中的缺陷监测方法。

第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，当缺陷监测设备的至少一个处理器执行该计算机指令时，缺陷监测设备执行第一方面及第一方面任一种可能的设计中的缺陷监测方法。

本发明提供的缺陷监测方法、设备、系统和存储介质，在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化，关键因素包括产线上的使用物料、半导体机台的机况和半导体机台的使用程式中的至少一个；监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台以对关键因素变化后的首批晶圆进行检测，从而能够及时监测产线上的关键因素发生变化时晶圆的良率，减少晶圆的缺陷数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的缺陷监测方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的产线上的使用物料供应示意图；

图3为本发明又一实施例提供的缺陷监测方法的流程图；

图4为本发明再一实施例提供的缺陷监测方法的流程图；

图5为本发明一实施例提供的缺陷监测设备的硬件结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的缺陷监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术的描述，缺陷监测是保证半导体制造产线的稳定性的重要环节，缺陷监测的全面性、及时性和准确性尤为重要，目前半导体制造产线上常用的缺陷监控方式是随机抽样，通过随机抽取晶圆进行扫描和复检，以便锁定问题来源，使产线上运行的半导体机台、产线工艺参数均保持在一个健康状态。

但实际上，由于产线上的半导体机台众多，工艺复杂，并且发明人经过研究后发现，半导体制造产线的微小变化可能会成为问题的源头，增大晶圆产生缺陷的可能性。

为此，本发明提出了一种缺陷监测方法，在晶圆制程过程中，对产线上的关键因素进行监测，监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台进行检测，从而能够及时监测产线上的关键因素发生变化时晶圆的良率，减少晶圆的缺陷数量。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1示出了本发明一实施例提供的一种缺陷监测方法的流程图。如图1所示，以缺陷监测设备为执行主体，本实施例的方法可以包括如下步骤：

S101、在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化。

其中，关键因素包括产线上的使用物料、产线上运行的半导体机台的机况和产线上运行的半导体机台的使用程式中的至少一个。

需要说明，晶圆制造过程是一个多工艺步骤的流水线操作，可以包括：晶圆加工-氧化-光刻-刻蚀-薄膜沉积-外延生长-扩散-离子注入。

本发明实施例中，在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化包括监测晶圆制造过程中的各个工艺步骤中的关键因素是否发生变化。

由于不同工艺步骤可能使用不同的物料，因此产线上的使用物料可以包括研磨液(slurry)、光刻胶(PR)、蚀刻液等，还可以包括半导体机台的组成部分，例如研磨垫(pad)、修整器(disk)等。半导体机台的机况可以包括检修(PM)、宕机(down)、重启(up)等，检修是指定期对机台进行维护，宕机是指机台停机，重启是指机台停机之后重新开启。

半导体机台的使用程式包括各工艺的执行步骤对应的程序、代码等。半导体制造过程中，使用各种机台执行不同的工艺步骤，这些机台的操作通常由专门的程式(控制软件)实现。例如光刻机的使用程式包括：设定曝光时间和强度、选择和加载掩模版、对准晶圆和掩模版、执行曝光过程；等离子刻蚀机台的使用程式包括：设定刻蚀气体种类和流量、设定射频功率、设定刻蚀时间、启动刻蚀过程；化学气相沉积机台的使用程式包括：设定气体流量和比例、设定反应腔室温度、设定沉积时间、启动沉积过程；化学机械研磨机台的使用程式包括：设定研磨液种类和流量、设定研磨压力、设定研磨时间、启动研磨过程。

在一些实施例中，监测产线上的使用物料是否发生变化可以包括监测产线上的使用物料的备用源是否发生切换。具体来说，产线上通常会设置使用桶，该使用桶可从备用源中获取使用物料，并由该使用桶将其中的物料供应至产线上，而为了保证物料不间断供应，可同时安装至少两个备用源，例如包括第N桶和第N+1桶。如图2所示，图2示出了产线上的使用物料供应示意图，第N桶优先为使用桶供应物料，当第N桶中的物料被抽空时，备用源由第N桶切换到第N+1桶，其中一种切换方式例如可以将第N+1桶内的物料过渡至第N桶内，而后通过第N桶为使用桶供应物料。因此在晶圆制造过程中，可以监测产线上的使用物料的备用源是否发生切换，以监测产线上的使用物料是否发生变化。在其他实施例中，也可以监测产线上的使用物料的种类是否发生变化等。

在一些实施例中，可以根据实际情况预先定义需要关注的机台的机况变化，例如可能对晶圆有较大影响的机况变化。则在晶圆制造过程中，可以监测产线上运行的半导体机台的机况是否发生变化，例如是否出现宕机、检修等。在其他实施例中，也可以监测产线上运行的半导体机台的所有机况变化，例如是否出现宕机、检修、重启等。

在一些实施例中，可以根据实际情况预先定义需要关注的机台的使用程式，则在晶圆制造过程中，可以根据预设程式监测产线上运行的半导体机台的预设程式是否发生变化。实际应用中，可能会根据实际情况调整半导体机台的使用程式，有些使用程式发生变化可能会影响晶圆的精度，本实施例中，预先定义部分需要关注的使用程序，而后可以监测产线上的预设程式是否发生变化。预设程式可以包括刻蚀、沉积、研磨中的至少一个工艺的执行步骤对应的程序。

S102、监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以对首批晶圆进行检测。

本发明实施例中，在一个工艺中监测到关键因素发生变化，或者在不同工艺之间监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷监测机台。

示例的，在晶圆制造过程中监测到产线上的使用物料发生变化时，将在变化后的物料下处理的首批晶圆派送至缺陷监测机台，例如，监测到产线上的使用物料对应的备用源发生切换时，将在切换后的备用源下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台。在晶圆制造过程中监测到产线上运行的半导体机台的机况切换时，将在切换后的机况下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以及时确认机台是否恢复正常。在晶圆制造过程中监测到产线上运行的半导体机台的使用程式发生变化时，将在变化后的使用程式下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以及时确认使用程式是否健康。

本发明提供的缺陷监测方法，能够及时监测产线上的关键因素发生变化时晶圆的良率，减少晶圆的缺陷数量。

图3为本发明一实施例示出的另一缺陷监测方法的流程示意图。如图3所示，步骤S102，监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷监测机台，以使缺陷检测机台对首批晶圆进行检测，包括如下步骤。

S201、监测到产线上的使用物料对应的备用源从第N桶切换至第N+1桶时，记录备用源从第N桶切换至第N+1桶的第一时间点。

其中，使用桶内剩余预设容量的来自第N桶内的物料时，备用源从第N桶切换至第N+1桶，N为大于0的整数。

上述实施例中提及，为了保证物料不间断供应，会同时安装至少两个备用源，备用源用于向使用桶供给物料，使用桶用于为对应的机台供给物料，即备用源通过使用桶向机台供给物料。并且，为了保证机台的物料不间断供应，通常在第N桶内的物料抽空时，即第N桶内的物料全部转入使用桶时，备用源由第N桶切换至第N+1桶，此时使用桶内还剩余预设容量的来自第N桶的物料，因此，使用桶的备用源发生切换时，使用桶内剩余预设容量的物料。

本实施例中，记录备用源从第N桶切换至第N+1桶的第一时间点，以便根据后续推算第N+1桶内的物料到达机台的时间。

S202、通过预先建立的物料消耗时间模型获取使用桶内剩余预设容量的物料的消耗时长。

作为一种实现方式，可以基于物料的种类、物料的浓度、物料的消耗速度以及物料的实际消耗时长建立物料消耗时间模型，由于物料不同、物料浓度不同、物料消耗速度不同等均会影响物料的消耗时长，因此可以基于物料、物料的浓度、物料消耗速度以及对应的物料实际消耗时长训练物料消耗时间模型，以便较为准确的推算物料消耗时长。

实际应用中，可以在物料的种类、浓度、消耗速度一定的情况下，通过实验获取物料的实际消耗时长。因此，物料消耗时间模型可以基于物料的种类、物料的浓度、物料的消耗速度以及物料的实际消耗时长建立物料消耗时间模型。

S203、根据第一时间点和消耗时长计算第N+1桶的物料供应至机台的第二时间点。

可以理解，备用源从第N桶切换至第N+1桶的第一时间点A1加上使用桶内来自第N桶的物料的消耗时长A0，即为第N+1桶内的物料供应至机台的第二时间点，也即机台消耗第N+1桶的物料的时间点Achange，如图2所示。

S204、将第二时间点起处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台。

根据上述描述可知，第二时间点为第N+1桶内的物料供应至机台的时间点，即机台所使用的物料更换的时间点，将该时间点起首批处理的晶圆派送至缺陷检测机台，能够确认新物料的安全性。

本实施例提供的缺陷监测方法，以产线上的使用物料的更新作为切入点，通过物料消耗时间模型推算新物料供应在机台端的时间，对新物料供应下的第一批晶圆进行检测，及时确认新物料的安全性，减少因物料改变产生的缺陷。

图4为本发明一实施例示出的又一缺陷监测方法的流程示意图。如图4所示，本实施例提供的缺陷监测方法包括：

S301、预先设定预设机况和预设程式。

其中，预设机况可以包括检修、宕机中的至少一个。

预设程式可以包括刻蚀、沉积、研磨中的至少一个工艺的执行步骤对应的程序。

S302、在晶圆制造过程中，监测产线上的使用物料是否发生变化，监测产线上运行的半导体机台的机况是否发生变化，以及监测产线上运行的半导体机台的预设程式是否发生变化。

监测到产线上的使用物料对应的备用源从第N桶切换至第N+1桶时，执行步骤S303；监测到产线上运行的半导体机台的机况发生变化，执行步骤S304；监测到产线上运行的半导体机台的预设程式发生变化时，执行步骤S305。

S303、记录备用源从第N桶切换至第N+1桶的第一时间点，通过预先建立的物料消耗时间模型获取使用桶内剩余预设容量的来自第N桶的物料的消耗时长，根据第一时间点和消耗时间长计算第N+1桶的物料供应至机台的第二时间点，将第二时间点起处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以对首批晶圆进行检测。

S304、将在变化后的半导体机台的机况下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以对首批晶圆进行检测。

S305、将在变化后的半导体机台的使用程式下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以对首批晶圆进行检测。

本实施例提供的缺陷监测方法，预先定义预设机况和预设程式，以便只对晶圆有较大影响的部分机况和程式进行监测，提高监测效率。

图5示出了本发明实施例提供的一种缺陷监测设备的硬件结构示意图。如图5所示，该缺陷监测设备20，用于实现上述任一方法实施例中对应于缺陷监测设备的操作，本实施例的缺陷监测设备20可以包括：存储器21，处理器22和通信接口23。

存储器21，用于存储计算机指令。该存储器21可能包含高速随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。

处理器22，用于执行存储器存储的计算机指令，以实现上述实施例中的缺陷监测方法。具体可以参见前述方法实施例中的相关描述。该处理器22可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

可选地，存储器21既可以是独立的，也可以跟处理器22集成在一起。

通信接口23，可以与处理器22连接。处理器22可以控制通信接口23来实现信号的接收和发送的功能。

本实施例提供的缺陷监测设备可用于执行上述的缺陷监测方法，其实现方式和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

图6示出了本发明实施例提供的一种缺陷监测系统的结构示意图。如图6所示，该缺陷监测系统包括：缺陷监测设备20和缺陷检测机台10。

其中，缺陷监测设备20用于在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化，以及在监测到关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台10。缺陷检测机台10用于对缺陷监测设备20派送的晶圆进行检测。

示例的，缺陷监测设备20能够访问物料、程式、机况信息所在的数据库，以便判断物料、程式和/或机况是否变化。

在一些实施例中，缺陷监测设备20能够记录物料更换的时间点，并利用模型推算新物料达到机台的时间点，锁定该时间点后的首批晶圆，将该首批晶圆派送至缺陷检测机台10，缺陷检测机台10能够通过扫描、拍摄等操作对该首批晶圆进行检测。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从计算机可读存储介质中读取该计算机指令，至少一个处理器执行该计算机指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。

本发明实施例还提供一种芯片，该芯片包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机指令，使得安装有所述芯片的设备执行如上各种可能的实施方式中所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种缺陷监测方法，其特征在于，所述方法包括：

在晶圆制造过程中，监测产线上的关键因素是否发生变化，所述关键因素包括产线上的使用物料、半导体机台的机况和半导体机台的使用程式中的至少一个；

监测到所述关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，以对所述首批晶圆进行检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，产线上的使用物料依次由至少两个备用源供应；

其中，所述监测到所述关键因素发生变化时，将在变化后的产线状态下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，具体包括：监测到所述产线上的使用物料对应的备用源发生切换时，将在切换后的备用源下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，备用源内的使用物料供应至使用桶，并通过所述使用桶将使用物料供应至产线；

其中，所述监测到所述产线上的使用物料对应的备用源发生切换时，将在切换后的备用源下处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台，具体包括：

监测到所述产线上的使用物料对应的备用源从第N桶切换至第N+1桶时，记录所述备用源从第N桶切换至第N+1桶的第一时间点；其中，所述第N桶内的物料被所述使用桶抽空时，使所述使用桶的所述备用源从所述第N桶切换至所述第N+1桶，且所述使用桶内剩余预设容量的物料，所述N为大于0的整数；

通过预先建立的物料消耗时间模型获取所述使用桶内剩余预设容量的物料的消耗时长；

根据所述第一时间点和所述消耗时长计算所述第N+1桶的物料供应至产线的第二时间点；以及，

将所述第二时间点起处理的首批晶圆派送至缺陷检测机台。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用桶的所述备用源从所述第N桶切换至所述第N+1桶的方法包括：

在所述第N桶内的物料被所述使用桶抽空之后，将所述第N+1桶内的物料过渡至第N桶内，并通过所述第N桶为所述使用桶供应物料，使所述使用桶的所述备用源从所述第N桶切换至第N+1桶。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述物料消耗时间模型的建立方法包括：

基于物料的种类、物料的浓度、物料的消耗速度以及物料的实际消耗时长建立物料消耗时间模型。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述使用物料包括：研磨液、光刻胶、蚀刻液、所述半导体机台的研磨垫、所述半导体机台的修整器中的至少一个。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，在晶圆制造过程中，监测产线上运行的半导体机台的机况是否发生变化包括：监测所述半导体机台是否出现检修或者宕机。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述在晶圆制造过程中，监测产线上运行的半导体机台的预设程式是否发生变化，所述预设程式包括刻蚀、沉积、研磨中的至少一个工艺的执行步骤对应的程序。

9.一种缺陷监测设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如权利要求1至8中任意一项所述的缺陷监测方法。

10.一种缺陷检测系统，其特征在于，包括：权利要求9所述的缺陷监测设备和缺陷检测机台。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至8中任一项所述的缺陷监测方法。