CN1845305A - 晶片缺陷检测方法与系统以及存储媒体 - Google Patents
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Abstract
一种晶片缺陷检测方法。对一晶片执行一半导体工艺。利用一明视野缺陷检测工具与一暗视野缺陷检测工具分别扫描该晶片。利用二次电子显微镜装置检视该晶片扫描后所得的缺陷分布，并且根据该缺陷分布与严重缺陷的抓取率决定以该明视野缺陷检测工具或该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行一缺陷检测操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法，特别是涉及一种晶片缺陷检测方法。
背景技术
在半导体制造业中，晶片在制品在蚀刻(Etching)、显影(Developing)、沉积(Deposition)等工艺加工期间，当晶片从一个工艺往下个工艺进行时，可利用相关检测工具检查晶片上是否有瑕疵。有鉴于半导体工艺的关键尺寸(Critical Dimension)设计逐年减小，晶片检测的精密度与准确度要求逐年提高。为确保半导体晶片产品品质精良，并提升精密电子工业技术，必须提供高分辨率并适用于所有IC制造/设计厂的光学仪器设备以执行相关检测程序，如显影后检视(Inspection After Developing，以下简称ADI)、蚀刻后检视(Inspection After Etching，以下简称AEI)、品质保证(Quality Assurance，QA)、质量管理(Quality Control，QC)等等。
传统的晶片检测方法利用显微镜(如光学显微镜(Optical Microscope)、扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)、或穿透式电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM))执行检测程序。光学显微镜、扫描式电子显微镜或穿透式电子显微镜已广泛应用于晶片与光掩模检视，更包括应用在液晶显示板、光盘、硬盘、品管与工艺管理应用、纳米技术(Nanotechnology)以及微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)应用等等。进行缺陷检测与分析时，通常是利用可见光紫外光或激光照射光在晶片表面，并收集反射(Reflection)光信号，藉由图案比对以侦测出缺陷所在。此检测方式称为明视野(Bright Field，以下简称BF)检查(Inspection)。另外，利用可见光或激光照射在晶片表面，并收集散射(scattering)光信号，藉由信号比对以侦测出缺陷所在。此检测方式称为暗视野(Dark Field，以下简称DF)检查。上述明视野检查与暗视野检查如图1所示。
DF缺陷检测工具的特点为适当的敏感度(Sensitivity)、高产出、低成本、扫描检测时间短，且其可侦测出晶片的表面缺陷。BF缺陷检测工具的特点为高敏感度、低产出、高成本、低取样率以及扫描检测时间长等等。甚至是系统或会对成品率造成影响的缺陷(如光掩模缺陷与小型三维(3D)缺陷)。传统上，利用BF缺陷检测工具检测图样晶片(Patterned Wafers)，以及利用DF缺陷检测工具检测微粒(particle)缺陷。当导入检测程序后，即根据不同类型的晶片分别进行检测(split inspection)。举例来说，BF缺陷检测工具用以检测关键层(critical layer)，如ADI与AEI层，而DF缺陷检测工具则用以来测非关键层(non-critical layer)，如薄膜沉积(film deposition)或非关键ADI与AEI层以及化学机械研磨(Chemical Machine Polishing，CMP)。
分别进行检测(split inspection)为现今IC制造业中的主要检测策略，其目的在于对晶片检测做更适当的管控、降低制造成本，并且提升生产成品率。然而，分别进行检测流程仍存在着些许问题。
分别进行检测流程主要包括“晶片阶敏感度(wafer level sensitivity)”与“生产敏感度(production sensitivity)”两者。“晶片阶敏感度”侦测晶片上会对成品率造成影响的缺陷，其需具备高敏感度但并不需太多的取样数即可完成检测。“生产敏感度”侦测机器或工艺中随意出现的缺陷问题，其需具备良好的敏感度且具有较高的产出。此外，更需考量工艺研发、产能、产品以及如何控管制造持有成本(Cost of Ownership，CoO)。在工艺研发方面，若要有较佳的成品率，则需有较高敏度与优先权，而工艺产能与产品则需找出严重缺陷(killer defect)并维护变异控制(excursion control)。制造持有成本(CoO)的考量包括在临界点(critical point)的晶片最大覆盖率(Coverage)、最小机器成本、高有可能产出、最佳化取样、以及最佳化分类与组合机制。
分别进行检测(split inspection)虽然具有如上所述优点，然却无法达成最大产出、最低成本、以及较少取样数等目的。本发明即提出了一种晶片缺陷检测方法以达到上述目的。
发明内容
基于上述目的，本发明实施例揭露了一种晶片缺陷检测方法，对一晶片执行一半导体工艺。利用一明视野缺陷检测工具与一暗视野缺陷检测工具分别扫描该晶片。利用一显微装置检视该晶片扫描后所得的缺陷分布，并且根据该缺陷分布与严重缺陷(Killer Defect)的抓取率(Catch Ratio)决定以该明视野缺陷检测工具或该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行一缺陷检测操作。
本发明实施例还揭露了一种晶片缺陷检测系统，其包括一缺陷扫描单元、一缺陷处理单元以及一缺陷检测单元。缺陷扫描单元利用一明视野缺陷检测工具与一暗视野缺陷检测工具分别扫描一晶片，并且藉由一显微装置检视该晶片扫描后所得的缺陷分布与严重缺陷(Killer Defect)的抓取率(CatchRatio)。缺陷处理单元根据该缺陷分布判断是否执行一明视野缺陷检测操作或一暗视野缺陷检测操作。缺陷检测单元根据该判断结果以利用该明视野缺陷检测工具或该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行一缺陷检测操作。
附图说明
图1A为显示明视野检查的示意图。
图1B为显示暗视野检查的示意图。
图2为显示本发明实施例的晶片缺陷检测与传统检测方法的比较示意图。
图3为显示本发明实施例的晶片缺陷检测方法的步骤流程图。
图4为显示本发明实施例的晶片缺陷检测系统的示意图。
简单符号说明
400～晶片缺陷检测系统
410～缺陷扫描单元
430～缺陷处理单元
450～缺陷检测单元
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明实施例揭露了一种改良的晶片缺陷检测方法与系统，其结合明视野(BF)与暗视野(DF)检测方法以达到最大产出、最低成本、以及最少取样数的目的。
图2为显示本发明实施例的晶片缺陷检测与传统检测方法的比较示意图。晶片在制成成品之前，要经过多道工艺加工，如蚀刻、显影、沉积等，以在晶片上镀上如介电层、金属层、缓冲层、绝缘层等，最后获得IC成品。每在晶片上镀上一材料层，即需执行一检测流程以对该层进行相关检测操作。如前文所述，BF缺陷检测工具用以检测关键层，如ADI与AEI层，而DF缺陷检测工具则用以来测非关键层，如薄膜沉积或非关键ADI与AEI层以及化学机械研磨(CMP)。参考图2，其显示一晶片欲镀上的材料层(假设为A～G层)。以传统的晶片检测法来说，A、B、E层为关键层，故利用BF检测工具予以进行瑕疵检测，而C、D、F、G层为非关键层，故利用DF检测工具予以进行瑕疵检测。上述瑕疵检测程多为检测晶片上是否包括有微尘粒子、断线、短路、以及其它各式各样的问题。
如前文所述，DF缺陷检测工具的特点为适当的敏感度、高产出、低成本，而BF缺陷检测工具的特点为高敏感度、低产出、高成本、高取样率以及取样反应时间长。BF与DF缺陷检测工具分别具有其优缺点，而本发明实施例所述的晶片缺陷检测方法与系统即是综合两者的优点，不再限定哪一晶片层非用哪一检测工具进行缺陷检测，而是根据条件设定来判断目前的晶片层应该用哪一检测工具进行缺陷检测。如图2所示，在实施本发明的晶片缺陷检测方法后，A、B、E层(关键层)不再仅是利用BF缺陷检测工具执行缺陷检测，而是同时应用BF与DF缺陷检测工具两者。下文将说明本发明实施例的晶片缺陷检测方法的实施过程。
图3为显示本发明实施例的晶片缺陷检测方法的步骤流程图。本发明实施例的晶片缺陷检测方法结合传统的BF与DF缺陷检测方法以实施例之，故在本文中不再对BF与DF缺陷检测方法予以赘述。
缺陷检测程序(在本发明实施例中以显影后检视(ADI)及蚀刻后检视(AEI)为例)开始执行后(步骤S1)，先利用BF与DF缺陷检测工具分别扫描过晶片一遍(步骤S2与S4)，然后再分别利用电子显微镜检视扫描后所得的晶片缺陷分布(步骤S3与S5)。接下来，判断是否有严重缺陷(killerdefect)(步骤S6)，若是，则执行步骤S8，否则执行步骤S7。若在晶片上没有发现严重缺陷，则利用DF缺陷检测工具对晶片执行检测操作(步骤S7)。若在晶片上发现严重缺陷，则接着判断利用DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率(catch ratio)是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率的20％(步骤S8)，若是，则执行步骤S10，否则执行步骤S9。若严重缺陷抓取率未超过20％，则利用BF缺陷检测工具对晶片执行检测操作(步骤S9)。
接下来，若严重缺陷抓取率超过20％，则接着判断严重缺陷是否以丛集方式分布(cluster distribution)(步骤S10)，若是，则执行步骤S11，否则执行步骤S12。若严重缺陷以丛集方式分布，则利用DF缺陷检测工具对晶片执行检测操作(步骤S11)。若严重缺陷非以丛集方式分布，则接着判断利用DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率的40％(步骤S12)，若是，则执行步骤S14，否则执行步骤S13。若严重缺陷抓取率未超过40％，则利用BF缺陷检测工具对晶片执行检测操作(步骤S12)。若严重缺陷抓取率超过40％，则利用DF缺陷检测工具对晶片执行检测操作(步骤S14)。
图4为显示本发明实施例的晶片缺陷检测系统的示意图。本发明实施例的晶片缺陷检测系统400包括一缺陷扫描单元410、一缺陷处理单元430以及一缺陷检测单元450。
缺陷检测程序(在本发明实施例中以显影后检视(ADI)及蚀刻后检视(AEI)为例)开始执行后，扫描单元410利用BF与DF缺陷检测工具分别扫描过晶片一遍，然后再分别利用电子显微镜检视扫描后所得的晶片缺陷分布。接下来，缺陷处理单元430判断是否有严重缺陷。若在晶片上没有发现严重缺陷，则缺陷检测单元450利用DF缺陷检测工具对晶片执行检测操作。若在晶片上发现严重缺陷，则缺陷处理单元430接着判断利用DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率的20％。若严重缺陷抓取率未超过20％，则缺陷检测单元450利用BF缺陷检测工具对晶片执行检测操作。
接下来，若严重缺陷抓取率超过20％，则缺陷处理单元430接着判断严重缺陷是否以丛集方式分布。若严重缺陷以丛集方式分布，则缺陷检测单元450利用DF缺陷检测工具对晶片执行检测操作。若严重缺陷非以丛集方式分布，则缺陷处理单元430接着判断利用DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率的40％。若严重缺陷抓取率未超过40％，则缺陷检测单元450利用BF缺陷检测工具对晶片执行检测操作，否则利用DF缺陷检测工具对晶片执行检测操作。
本发明实施例的晶片缺陷检测方法对部分晶片层执行DF缺陷检测扫描，并且分别以不同取样率对其它晶片层同时执行BF与DF缺陷检测扫描，其可对持有成本(CoO)做最佳控管，例如BF缺陷检测只在晶片层必须具有高敏感度时使用，如此可减少取样数而降低成本。此外，可同时对更多的晶片进行扫描，且可将因为降低取样率所造成的不明变异风险减至最低。
本发明实施例则是以半导体制造业为例进行说明，且主要应用于12寸晶片厂所产出的300mm尺寸的晶片上。此外，本发明实施例主要应用于显影后检视(ADI)及蚀刻后检视(AEI)流程。然而，上述应用并非用以限定本发明，任何相近的半导体工艺皆可以本发明实施例的晶片缺陷检测方法实施之。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
Claims (19)
1、一种晶片缺陷检测方法，包括下列步骤：
对一晶片执行一半导体工艺；
利用一明视野缺陷检测工具与一暗视野缺陷检测工具分别扫描该晶片；
利用一显微装置检视该晶片扫描后所得的缺陷分布；以及
根据该缺陷分布与严重缺陷(Killer Defect)的抓取率(Catch Ratio)决定以该明视野缺陷检测工具或该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行一缺陷检测操作。
2、如权利要求1所述的晶片缺陷检测方法，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
根据该缺陷分布判断该晶片上是否有严重缺陷；以及
若该晶片上没有严重缺陷，则利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
3、如权利要求2所述的晶片缺陷检测方法，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
若该晶片上有严重缺陷，则判断利用该DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用该BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率一第一既定比例；以及
若该严重缺陷的抓取率未超过该第一既定比例，则利用该明视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
4、如权利要求3所述的晶片缺陷检测方法，其中，该第一既定比例为20％。
5、如权利要求3所述的晶片缺陷检测方法，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
若该严重缺陷的抓取率超过该第一既定比例，则判断该严重缺陷是否以一丛集方式分布；以及
若该严重缺陷以该丛集方式分布，则利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
6、如权利要求5所述的晶片缺陷检测方法，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
若该严重缺陷非以该丛集方式分布，则判断利用该DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率一第二既定比例；
若该严重缺陷的抓取率未超过该第二既定比例，则利用该明视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作；以及
若该严重缺陷的抓取率超过该第二既定比例，则利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
7、如权利要求6所述的晶片缺陷检测方法，其中，该第二既定比例为40％。
8、一种晶片缺陷检测系统，包括：
一缺陷扫描单元，用以利用一明视野缺陷检测工具与一暗视野缺陷检测工具分别扫描一晶片，并且藉由一显微装置检视该晶片扫描后所得的缺陷分布；
一缺陷处理单元，用以根据该缺陷分布判断是否执行一明视野缺陷检测操作或一暗视野缺陷检测操作；以及
一缺陷检测单元，用以根据该判断结果以利用该明视野缺陷检测工具或该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行一缺陷检测操作。
9、如权利要求8所述的晶片缺陷检测系统，其中，该缺陷处理单元根据该缺陷分布判断该晶片上是否有严重缺陷，若该晶片上没有严重缺陷，则该缺陷检测单元利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
10、如权利要求9所述的晶片缺陷检测系统，其中，若该晶片上有严重缺陷，则该缺陷处理单元判断利用该DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率的20％，以及若该严重缺陷的抓取率未超过20％，则该缺陷检测单元利用该明视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
11、如权利要求10所述的晶片缺陷检测系统，其中，若该严重缺陷的抓取率超过20％，则该缺陷处理单元判断该严重缺陷是否以一丛集方式分布，以及若该严重缺陷以该丛集方式分布，则该缺陷检测单元利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
12、如权利要求11所述的晶片缺陷检测系统，其中，若该严重缺陷非以该丛集方式分布，则该缺陷处理单元判断利用该DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率的40％，若该严重缺陷的抓取率未超过40％，则该缺陷检测单元利用该明视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作，以及若该严重缺陷的抓取率超过该40％，则该缺陷检测单元利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
13、一种储存媒体，用以储存一计算机程序，上述计算机程序包括多个程序代码，其用以加载至一计算机系统中并且使得上述计算机系统执行一晶片缺陷检测方法，该方法包括下列步骤：
对一晶片执行一半导体工艺；
利用一明视野缺陷检测工具与一暗视野缺陷检测工具分别扫描该晶片；
利用一显微装置检视该晶片扫描后所得的缺陷分布；以及
根据该缺陷分布决定以该明视野缺陷检测工具或该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行一缺陷检测操作。
14、权利要求13所述的储存媒体，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
根据该缺陷分布判断该晶片上是否有严重缺陷；以及
若该晶片上没有严重缺陷，则利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
15、如权利要求14所述的储存媒体，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
若该晶片上有严重缺陷，则判断利用该DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率一第一既定比例；以及
若该严重缺陷的抓取率未超过该第一既定比例，则利用该明视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
16、如权利要求15所述的储存媒体，其中，该第一既定比例为20％。
17、如权利要求15所述的储存媒体，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
若该严重缺陷的抓取率超过该第一既定比例，则判断该严重缺陷是否以一丛集方式分布；以及
若该严重缺陷以该丛集方式分布，则利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
18、如权利要求17所述的储存媒体，其中，决定以这些缺陷检测工具执行该缺陷检测操作还包括下列步骤：
若该严重缺陷非以该丛集方式分布，则判断利用该DF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷的抓取率是否超过利用BF缺陷检测工具扫描所得的严重缺陷抓取率一第二既定比例；
若该严重缺陷的抓取率未超过该第二既定比例，则利用该明视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作；以及
若该严重缺陷的抓取率超过该第二既定比例，则利用该暗视野缺陷检测工具对该晶片执行该缺陷检测操作。
19、如权利要求18所述的储存媒体，其中，该第二既定比例为40％。
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