JP2001053118A - ウェーハ欠陥検査および特性分析の方法 - Google Patents

ウェーハ欠陥検査および特性分析の方法

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JP2001053118A
JP2001053118A JP11338643A JP33864399A JP2001053118A JP 2001053118 A JP2001053118 A JP 2001053118A JP 11338643 A JP11338643 A JP 11338643A JP 33864399 A JP33864399 A JP 33864399A JP 2001053118 A JP2001053118 A JP 2001053118A
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wafer
defect
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coordinate
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JP11338643A
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English (en)
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Ekiyu To
易諭 董
Shinzan Yo
森山 楊
Shiken Rin
志賢 林
Kaigen Tei
价言 鄭
Joyu Ko
上▲勇▼ 侯
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査ツールおよび特性分析ツールの2座標系
の座標変換行列を用いて、正確に2座標系間でのウェー
ハ欠陥の座標位置を転送し、特性分析ツールを用いて、
欠陥位置にまで正確に駆動して欠陥特性を分析できる、
ウェーハ欠陥検査および特性分析の方法を提供する。 【解決手段】 ウェーハにおける標準製造プロセスを行
なう前に、先ず、ウェーハを定位および位置合わせする
ためのアライメントマークを形成してから、アライメン
トマークを用いて、検査ツールの座標系統および特性分
析ツールの座標系統の座標データから、2座標系統の座
標変換行列を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造プロ
セスにおいてウェーハを検査測定する方法に関し、特
に、半導体製造プロセスのウェーハ欠陥特性の自動分析
に適合することができる、ウェーハの欠陥検査および特
性分析の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体のデザインルールが縮小されるに
つれて、半導体製造プロセスの歩留まりの改善ならびに
維持がさらに困難なものとなってくる。微粒子類(parti
cal-like)欠陥は、製造プロセスの実質的な歩留まりを
悪化させるもののうち最も重要なキーポイントとなって
いる。従って、微粒子の特徴鑑定分析と削減とが、集積
回路(IC)製造の歩留まり学習および改善に密接な関係を
有していることになる。
【0003】一般的に言って、パターンを有するウェー
ハおよび有しないウェーハのいずれも数百個の製造プロ
セスステップの事前検査を経る必要がある。上記2形態
のウェーハにある欠陥は、光学計器で検出することがで
きるが、ウェーハ製造プロセス全体について言えば、欠
陥の材料特性分析は、やはり容易な手続ではない。
【0004】未完成のウェーハに対して各種の異なる製
造プロセスを行なう前に、検査により各ステップの製造
過程が正確で良好かどうかを確認する必要があり、この
検査方式によって製品の歩留まりを維持している。一般
的に、検査ステップは製造設備(例えば、PECVD, LPCV
D, SACVD, PVD等)により生成された微粒子の数量を検
査するために用いられている。
【0005】検査ツールで検査した後、欠陥ウェーハの
マッピング (mapping) を検査および特性分析ツール、
例えば検査用SEM/EDXまたはFIBへ伝送して、材料特性分
析により歩留まりが悪化の原因を探し出すことができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
1点、2点、3点または4点を位置合わせすることによ
り、検査ツールおよび特性分析ツール2系統の座標差を
調整していた。位置合わせの後、最大の欠陥を選出する
とともに、ウェーハを前記欠陥位置まで駆動していた。
2系統の座標差より座標補償(coordinate compensatio
n)を得ることができ、このステップの手動操作を補償マ
イクロアライメント(compensating micro-alignment)と
呼び、原点補償法よりも正確にアライメントできる方法
であった。しかし、大部分の運用について言えば、補償
値は検査分析したい領域の大きさより大きいので、特性
分析ツールでは欠陥位置を十分に正確に探し出すことが
できず、手動によりツールを調整する必要があった。従
って、この方法では完全な自動検査および特性分析を達
成できなかった。
【0007】そこで、この発明の主な目的は、ウェーハ
欠陥検査および特性分析の方法を提供して、検査ツール
および特性分析ツール2系統の正確な座標変換(coordin
atetransformation)を実現し、半導体の検査工程を自動
化するとともに、分析エラーの頻度を低減できるように
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決し,
所望の目的を達成するために、この発明にかかるウェー
ハの欠陥検査および特性分析の方法は、ウェーハに対す
るマーク付け、欠陥検査、欠陥定位、欠陥特性分析を自
動化された製造プロセスフローとして統合するものであ
る。ウェーハを加工する前に、ウェーハの外周付近の1
つまたはいくつかの位置にウェーハを定位するためのア
ライメントマーク(alignment mark)を形成する。そし
て、前記ウェーハが検査を受けてから、特性分析を行う
ための診断ツールに転送される。検査および診断ツール
という両者のアライメントマークの座標を基準にすれ
ば、簡単な代数座標演算により検査および特性分析ツー
ル両者間での座標変換を行うことができる。この簡単な
代数座標操作によって、検査で得られる欠陥の座標が正
確に上述した2系統間で相互変換することができる。そ
して、ウェーハは欠陥位置が容易に定位されるので、次
の特性分析に用いることができる。
【0009】この発明は上記した手段に基づいて、新し
い製造プロセス技術の方法を提供するものであって、そ
のウェーハの欠陥検査および特性分析の方法が、今日の
標準になっている超々大型集積回路(Ultra Large Scal
e Integrated circuit=ULSI)製造プロセスフロー中の
欠陥特性分析製造プロセスにつき、高度な自動化、統合
性ならびに互換性を有するものとなっている。この発明
は、ウェーハに対するマーク付け、欠陥検査、欠陥定
位、欠陥特性分析を自動化製造プロセスフローに統合す
る。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明の上述した目的ならびに
その他の目的と、特徴および利点とをさらに明確で分か
りやすくするため、以下の好適な実施形態に基づいて、
下記の通り詳しく説明する(図面なし)。ウェーハが次
の加工ステップに進む前(例えば、酸化、拡散、イオン
注入、エッチング、堆積、フォトリソグラフィーな
ど)、またはウェーハが標準的なIC製造プロセスに進
む前に、ウェーハの外周付近のいくつか(1点、2点、
3点または4点)の位置にウェーハ定位に用いるアライ
メントマークを形成する。ウェーハを加工してから、ア
ライメントマークを有するウェーハを検査ツール(例え
ば、KLA,Tencor,Inspex,Orbotなど)により検査すると
ともに、特性分析を行うための診断ツール(例えば、SE
M,EDX,SAM,SIMなど)に転送する。検査ツールと診断なら
びに特性分析ツールという両者のアライメントマークの
座標を基準とすれば、簡単な代数座標演算により検査お
よび特性分析ツール両者間での座標変換を行うことがで
きる。つまり、この簡単な代数座標操作により検査して
得られる欠陥の座標が正確に上述した2系統の間で相互
変換することができる。そして、ウェーハの欠陥位置が
容易に指定されるので、特性分析ツールにより次特性分
析に用いられることができる。このように、この発明
は、欠陥特性分析に使用する自動化および統合性の方法
を提供するものである。
【0011】次には、上述したこの発明の好適な実施形
態で開示される簡単な代数座標演算につき、3点または
4点のアライメントマークを用いて説明する。アライメ
ントマークが3点である時、もしもアライメントマーク
が検査ツールの座標系統における座標を(IX1,I
1),(IX2,IY2),(IX3,IY3)、特性分
析ツールの座標系統における座標を(CX1,CY1),
(CX2,CY2),(CX3,CY3)と表示する場合、
2系統の座標関係は2変数1次方程式として表される。
【0012】
【数5】
【0013】この数式5を行列で表示すると下記の数式
6となり、M行列を解くことができる。
【0014】
【数6】
【0015】上述の代数演算よりM行列を解くことがで
きるうえ、M行列は上述のウェーハが3個のアライメン
トマークを有する時、2系統の座標が行列変換できる。
【0016】アライメントマークが4点である時、アラ
イメントマークが検査ツールの座標系統における座標を
(IX1,IY1),(IX2,IY2),(IX3,I
3),(IX4,IY4)、特性分析ツールの座標系統
における座標を(CX1,CY1),(CX2,CY2),
(CX3,CY3),(CX4,CY4)と表示する場合、
2系統の座標関係が2変数2次方程式として表される。
【0017】
【数7】
【0018】この数式7を行列で表示すると下記の数式
8となり、M行列を解くことができる。
【0019】
【数8】
【0020】上述の代数演算によりM行列を解くことが
できるうえ、M行列は上述のウェーハが4個のアライメ
ントマークを有する時、2系統の座標が行列変換でき
る。
【0021】従って、ウェーハ欠陥検査に用いられる検
査ツールと、ウェーハ欠陥の診断ならびに分析に用いら
れる特性分析ツールという2系統が、上述した好適な実
施形態の簡単な代数演算により座標変換行列を得ること
ができ、2系統間での座標の相互変換を行うことがで
き、ウェーハ欠陥の位置ならびに特性を再現可能に実現
することができるので、このような方式は、標準的なIC
製造プロセスへの互換性を有するから自動化を実現する
ことができる。
【0022】この発明を好適な実施形態により開示した
が、もとよりこの発明を限定するものではなく、当業者
であれば明らかであるように、この発明の技術思想の範
囲において、適当な変更ならびに修正が当然なされうる
ものであるから、その特許権保護の範囲は特許請求の範
囲および、それと均等な領域を基準として決めなければ
ならない。
【0023】
【発明の効果】上述したようにこの発明の好適な実施形
態により、この発明にかかるウェーハ欠陥検査および特
性分析の方法は、自動的に検査ツールを用いて欠陥位置
を検出できるとともに、座標変換を経て検査ツールを用
いて検出された欠陥位置を特性分析ツール座標系統にお
いて定位することができ、しかも特性分析ツールにより
当該定位点の欠陥特性を正確に診断ならびに分析するこ
とができる。すなわち、このような操作方法を完全に自
動化できるとともに、標準的なIC製造プロセスとの互換
性を有することができるので、半導体製造プロセスの欠
陥検査および特性分析プロセスを正確かつ簡単に実行す
ることができる。従って、産業上の利用価値が高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 侯 上▲勇▼ 台湾新竹市光復路一段531巷72−8號4樓 之2 Fターム(参考) 4M106 AA01 CA38 CA50 DA15

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハ段階で自動的に欠陥位置へ定位
    して欠陥特性を分析するものであって、 ウェーハが標準的な集積回路製造プロセスを行う前に、
    前記ウェーハの周辺付近にある複数個の位置に複数個の
    ウェーハ定位用のアライメントマークを形成するステッ
    プと、 前記ウェーハが標準的な集積回路製造プロセスを行った
    後に、前記アライメントマークにつき、検査ツールの座
    標系統ならびに特性分析ツールの座標系統の座標データ
    を、簡単な代数演算を用いて、前記検査ツールの座標系
    統から前記特性分析ツールの座標系統への座標変換行列
    を求めるステップと、 前記座標変換行列を基準として変換し、前記検査ツール
    により得られる前記ウェーハのある欠陥の座標を、前記
    検査ツールの座標系統から前記特性分析ツールの座標系
    統へ変換するものであって、この方式により前記特性分
    析ツールが正確に前記欠陥位置まで駆動されて前記欠陥
    特性の分析を実現するステップとを具備するウェーハ欠
    陥検査および分析の方法。
  2. 【請求項2】 ウェーハ段階で自動的に欠陥位置へ定位
    して欠陥特性を分析するものであって、 ウェーハが標準的な集積回路製造プロセスを行う前に、
    前記ウェーハの周辺付近にある複数個の位置に、1つの
    ウェーハ定位用のアライメントマークを形成するステッ
    プと、 前記ウェーハが標準的な集積回路製造プロセスを行った
    後に、前記アライメントマークにつき、検査ツールの座
    標系統ならびに特性分析ツールの座標系統の座標データ
    を、簡単な代数演算を用いて、前記検査ツールの座標系
    統から前記特性分析ツールの座標系統への座標変換行列
    を求めるステップと、 前記座標変換行列を基準として変換し、前記検査ツール
    により得られる前記ウェーハのある欠陥の座標を、前記
    検査ツールの座標系統から前記特性分析ツールの座標系
    統へ変換するものであって、この方式により前記特性分
    析ツールが正確に前記欠陥位置まで駆動されて前記欠陥
    特性の分析を実現するステップとを具備するウェーハ欠
    陥検査および分析の方法。
  3. 【請求項3】 ウェーハ段階で自動的に欠陥位置へ定位
    して欠陥特性を分析するものであって、 ウェーハが次の加工ステップに進む前に、前記ウェーハ
    上に複数個のウェーハ定位用のアライメントマークを形
    成するステップと、 前記ウェーハを加工した後に、前記アライメントマーク
    につき、検査ツールの座標系統ならびに特性分析ツール
    の座標系統の座標データを、簡単な代数演算を用いて、
    前記検査ツールの座標系統から前記特性分析ツールの座
    標系統への座標変換行列を求めるステップと、 前記座標変換行列を基準として変換し、検査ツールによ
    り得られる前記ウェーハのある欠陥の座標を、前記検査
    ツールの座標系統から前記特性分析ツールの座標系統へ
    変換するものであって、この方式により前記特性分析ツ
    ールが正確に前記欠陥位置まで駆動されて前記欠陥特性
    の分析を実現するステップとを具備するウェーハ欠陥検
    査および分析の方法。
  4. 【請求項4】 上記加工ステップが、酸化、拡散、イオ
    ン注入、エッチング、堆積、フォトリソグラフィーとい
    う工種の任意の組合せからなるものである請求項3記載
    のウェーハ欠陥検査および分析の方法。
  5. 【請求項5】 上記アライメントマークが、3個であ
    り、上記検査ツールの座標系統における座標を(I
    1,IY1),(IX2,IY2),(IX3,IY3)、
    上記特性分析ツールの座標系統における座標を(C
    1,CY1),(CX2,CY2),(CX3,CY3)と
    表示する場合、座標関係が、2変数1次方程式として下
    記の数式1で表され、 【数1】 上記した簡単な代数演算により、行列で表示すると、下
    記の数式2で表され、 【数2】 式中、上記座標変換行列をM行列とするものである請求
    項1または3記載のウェーハ欠陥検査および分析の方
    法。
  6. 【請求項6】 上記アライメントマークが、4個であ
    り、上記検査ツールの座標系統における座標を(I
    1,IY1),(IX2,IY2),(IX3,IY3),
    (IX4,IY4)、上記特性分析ツールの座標系統にお
    ける座標を(CX1,CY1),(CX2,CY2),(C
    3,CY3),(CX4,CY4)と表示する場合、座標
    関係が2変数2次方程式として数式3で表され、 【数3】 上記した簡単な代数演算により、行列で表示すると、下
    記の数式4で表され、 【数4】 式中、上記座標変換行列をM行列とするものである請求
    項1または3記載のウェーハ欠陥検査および分析の方
    法。
  7. 【請求項7】 ウェーハ段階で自動的に欠陥位置を定位
    して欠陥特性を分析するものであって、 ウェーハが標準的な製造プロセスを行なう前に形成され
    た複数個のアライメントマークを用いて、検査ツールの
    座標系統ならびに特性分析ツールの座標系統の座標デー
    タにつき、2座標系統の座標変換行列を獲得し、前記ウ
    ェーハが標準的なプロセスを行った後に、前記検査ツー
    ルを用いて前記ウェーハに欠陥が有るか否かを検査し、
    前記ウェーハに欠陥がある場合は、前記欠陥を前記座標
    変換行列を用いて、前記検査ツールの座標系統における
    座標から前記特性分析ツールの座標系統における座標へ
    変換するものであって、この方式により前記特性分析ツ
    ールが正確に前記欠陥位置まで駆動されて前記欠陥の特
    性の分析を実現するウェーハ欠陥検査および分析の方
    法。
JP11338643A 1999-08-02 1999-11-29 ウェーハ欠陥検査および特性分析の方法 Pending JP2001053118A (ja)

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