TWI220288B - Method of defect control - Google Patents

Description

1220288 五、發明說明（1) 【技術領域】 本發明係提供一種缺陷控制方法，尤指一種半導體晶圓製 程中利用一已圖案化晶片（patterned wafer)作為監控片 (monitor wafer)的之缺陷控制方法。 【先前技術】 ΪΠΞίΐΓ往往會因為m避免的原因而生成 對積體度的：斷提高’這些極微小之缺陷或微粒 的穩定，it; ΐ 響也曰趨嚴重，因此為維持產品品質 生產之半ϋίΐί項半導趙製程的㈣，亦須針對所 各製程參數，：Γ :丨2進仃測试’並根據測試結果來調整 以及可巧：以抑制缺陷的產生，提升半導體製程之良ί 所示，一半導： ： ：：之半導體製程示意圖。如圖一 程，-般而：體經過多道半導體製 程來進行說明圖—十僅以其中之數道製 所示，製程Aid m ^ Ώ 〇令之缺陷控制方法。如圖一 程E 5 0伤八1 0、製程B 2 〇、製程C 3 0、製程D 4 0以及制 。係分別代表五道半導體製程，並分===

1220288 五、發明說明（2) 台進行。為了提升各製程之可靠度與穩定度，這些機台 必須進行一些固定的保養維護流程，例如每隔一段時間， 將停機進行一次較詳細之預防保養（preventative maintenance，PM)工作，而在生產過程中，亦會進行一 日例矸檢查（daily check)，其係於正常的生產流程中，· 加入複數片裸片（bare wafer)作為監控片，並依同樣 程參數來進行各半導體製程（如前述之製程A 1 〇、製程B 20、製程C 30、製程D 40以及製程E 5〇等），再分別對

裸片進行缺陷分析，以判別各製程機台是否符合繼 的標準。 I 機台 度， 由於 道的 一站 圖一 。請 圖。 或多 製程 次缺 體製 讓工 除了 可靠 查〇 上千 程為 例如 檢測 不意 一道 與一 此二 半導 式， 本身的檢查外，為維護製程之穩定性以及產品之 通常還會針對生產線上的產品進行一些缺陷檢 一半導體晶片的製造過程相當繁雜，往往包含了 製程，因此通常在進行缺陷檢測時，多以數道製 ，利用分站的方式對各產品晶片進行抽樣檢測， 中的缺陷檢測60即是用來對製程A、B、C及D進行 參考圖一’圖二為習知技術中缺陷檢測6 〇之方法 如圖二所示，習知缺陷檢測6〇之方法係於預定之 道半導體製程1 2 0前後分別進行一預掃描製程i i 〇 後掃描製程130,以對晶片進行缺陷偵測，並將 陷偵測的結果進行比對，以得出在這一道或多道 程120中產生之新增缺陷14〇，接著再以人工的方 程師對這些新增缺陷14〇一 一進行SEM再檢測（sem

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五、發明說明（3) r e v i e w ) 1 5 0，以進行後續之缺陷原因分析工作 一 缺陷原因分析後’更可進一步依分析之結果來重二二 程機台之製程參數’以避免同樣之缺陷再次發生 少 然而在習知技術中 行檢查，或是對線 點，舉例來說，前 低生產線上機台之 昇，且由於係利用 程而產生的整合型 易存在於產品中的 而無法處理，有些 不足，而很難有效 ’不論是利用裸片來 上產品進行分站拙測 者需要耗費大量之裸 產能利用率，造成製 裸片作為監控片，因 缺陷將無法在裸片測 偶發性異常狀況往往 時候即使發現該類缺 的進行缺陷分析及排 進行機台之每日例 ’都仍存有許多缺 片’並會因此而降 造成本的大幅提 此一些因為多道製 試中察覺，而一些 也會因不易觀測到 陷也常會因為資料 除。 4 相較於前者，後者雖無上述缺點，但其方法卻相當繁複， 不但需要對欲檢測的半導體製程前後各進行一次:陷掃描 (預掃描製程1 1 0及製程後掃描製程1 3 0 )，在得出新增缺陷 14 0後，仍需進行大量的SEM再檢測150工作，由於其需要 大量的人力與時間，因此在進行缺陷檢測與分析時，多半 必須要利用分站抽測的方式來進行，而無法對每道製程進 行大規模之檢測，在這種狀況下，往往當缺陷產生後，仍 要經過數道製程，才會進行缺陷檢測6 0，缺陷檢測6 0之偵 測靈敏度自然也會因此而大幅降低，而無法有效地對產品 晶片上之各缺陷進行控制。此外由於習知之缺陷檢測6 〇方

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1220邡 8 7發明說明⑷ 一 式需要相當長的的時間才能得出結果，因此一旦在缺陷檢 測60个發現產品晶片上有異常狀況發生，並進一步分析出 問題是出自於其中之某一道製程時（如製程B)，往往都已 經過了數天了’換言之，這段時間内所製造的晶片都很可 能有同樣j瑕症，這將造成製程良率的下降以及成本的提 高，而隨著晶圓尺寸由8吋提升到1 2吋，這些問題也將更 為嚴重。 因此，目前迫切需要一種兼具低成本、對異常狀況快速反 典真高靈敏度的缺陷控制方式，以解決上述問題。 【内容】 本發明之主要目的在於提供一種具兼具低成本、對異常狀 :χ>谈速反應且兩靈敏度的缺陷控制方式，以解決上述問 題0

本發明之最佳實施例係揭露一種一半導體製程之缺陷控制 方法，首先提供一已圖案化之晶片，在對該晶片進行該半 導體製程之後，對該晶片進行一缺陷偵測，並利用一預設 之資料庫將所偵測到的複數個缺陷自動分類，過濾掉生成 於進行該半導體製程前之前層缺陷，並將該半導體製程造 成之缺陷分為高良率殺傷缺陷以及低良率殺傷缺陷，當該 缺Ρ曰屬於鬲良率殺傷缺陷時，將會自動發出異常警示的電 ΙΗΙ Ι1Η 第9頁 1220288

子郵件與缺陷分析報告， 數，以排除談異常的發生 以協，助操作者能迅速修正製程參 t於ί ί陷控制方法係利用-產品晶片來缺陷檢 杆箱‘二制4貝料庫來進行自動缺陷分類，因此不需要進 、隹一二:/ f即可將前層缺陷與新增缺陷區隔開來，並可 it摇斗缺，®EM缺陷再檢測的負擔，而大幅縮短反應時間 並k升缺陷靈敏度，達到提升產品良率與可靠度之目的。 【實施方法】 :ί考S與圖四，圖三與圖四為本發明中之-缺陷控制 k I i 如圖三所示，該晶片在製作過程中，需經歷 ί i 1製程B 220、製程C 230、製程D 240以及製程 ί ϋ等、^半導體製程，而各半導體製程均會於該晶片 ±，，複數個缺陷，以下係以其中之製程Β 22〇為例來說 明本發明之缺陷控制方法。t先，本發明並不需以額外的 裸片作，監控片，而直接以生產線上一已圖案化之晶片來 進行測試’換言之，本發明所採用的測試來源係為產品晶 片（product wafer)’因此，當以一些非破壞性之方法進 行測试後，仍然可將其置回生產線上進行下一階段之製 程，而不會對產量有任何影響。此外，本發明之方法並可 用來針，不同機台或不同反應室内的晶片進行檢查，以對 潛在的高良率殺傷機台或反應室進行缺陷控制。

第10頁 1220288 五、發明說明（6) 而當談晶片在完成製程B 2 2 0後，將會進行一缺陷檢測 26 0。如圖四所示，在本發明之缺陷控制方法中，缺陷檢 測2 6 0係先對該晶片進行一缺陷偵測3 1 〇，利用全晶片掃描 的方式，將該晶片上之所有缺陷偵测出來，再利用一預設 之資料庫對所偵測到之複數個進行缺陷自動缺陷分類 (automatic defect classification, ADC) 320，而將該 等缺陷一資料庫内之設定，區分為不同之缺陷類型，在本 發明之較佳實施例，係依形狀、大小、位置等參數將所偵 測到之複數個缺線中分為缺陷類型A、缺陷類型b、缺陷類 型C以及缺陷類型d等四類。 值得注意的是在這一預設之資料庫内，係包含有各製程中 所，可能產生之缺陷類型及其相對應之缺陷資訊，因此在 進行完缺陷偵測3 1 0後，只需與該資料庫内的資料進行比 對，即可將在製程β 2 2 0中產生之新增缺陷與在進行製程b 22 0前就已經存在之缺陷（例如製程a 21〇所造成之缺陷）分 隔開，如圖四所示，在本發明之較佳實施例中，缺陷類型 A、缺陷類型B與缺陷類型c係為製程B 22〇所造成之新增缺 ^ 而缺卩曰類型D則為在製程B 2 2 0前已經存在之缺陷， 亦即所謂之前層缺陷。 ^ ^發明之缺陷控制方法.中，資料庫内的缺陷資訊另包含 有各類型缺陷對該製程良率之影響程度以及其可能發生原

1220288 五、發明說明(7) 因’以依據各種新增缺陷（缺陷類型A、缺陷類型β與缺陷 類型C)中對該製程良率之影響程度予以不同之處置。舉例 來說’在進行缺陷分類時，會根據該資料庫内的資料將各 缺陷種類依對該製程良率之影響程度再次區分為高良率殺 傷缺陷（ki 1 ler defect)(如缺陷種類Α及Β)以及低良率殺 傷缺陷（non-killer defect)(如缺陷種類C)二類，並針 對高良率殺傷缺陷的部分予以進一步處置。在本發明之較 佳實施例中，該缺陷控制方法將於偵測到高良率殺傷缺陷 時’會進一步根據所偵測到的缺陷類型去資料庫内搜尋其 可能發生原因（如缺陷種類a可能導因於原因A)，並立刻 發出異=警示330，通知負責之工程師，例如可依據所偵 測到的尚良率殺傷缺陷之缺陷類型以及相關資料（例如： =陷之種類、數量、位置以及可能生成原因）製作一缺陷 2 Ϊ ί二以E —mail的方式提供給工程師，使工程師能根 制=^ ί迅速地執行適當的處理，在最短的時間内進行 ϋίΐϊ正340,以解決該異常狀況。舉例來說，當資 ϊ資料ί: ϊ ί ”時，工程師可直接根據資料庫所提 %，i仿&:製耘參數以避免下一批產品發生類似的狀 ί的狀況來決定是否需對本批產品進行重工 則可視情i ί ϊ U到：若當資料庫内並無適當資料時， 已圖案化之晶片來作為監 本發明之缺陷控制方法係利用

1220288 五、發明說明（8) 控片，而不需 少裸片之用量 測試，因此在 線上的產品進 況也能有效偵 習知技術中， 到了，亦很難 短時間内做出 欲增加缺陷分 進行大規模的 本發明則係配 相當洋盡之資 該缺陷的發生 值得注意的是 步驟，由於缺 的影響，但亦： 每一製程之關^ 庫與一自動缺f 步驟直接將前j 分開，相較於1 作（預掃描製程 時之缺陷掃描j 陷進行處理， 使用裸片來進行每日例行檢查，故可大幅減 ，姐因/為可以直接用線上的產品晶片來進行 取樣範圍上並無任何限制，可視狀況任意對 行抽樣檢驗’因此即使是一些偶發的異常狀 測出來’而進行缺陷分析與排除。此外，在 一些整合型的缺陷往往不易發覌，就算觀測 找出其問題到底是出自於哪道製程，若欲 判斷，很容易會做出錯誤的分析結果，而 析之可罪度，則需彳b費大量的時間與人 ，試與檢驗，才能找出問題的真正原因。 二二資料庫的使用，並藉由該資 ::操作者進行進-步分析，故能 因做出正確地判斷，並予以適當地ΐ理。 二包含有-缺陷分類 j:多缺陷對製程並無太大影 d 咨分類工具的使Ϊ下：預設資料 :缺陷、高良率殺傷缺陷與m j ，知技術’不但可以省略掉二缺： 有效降低檢測機台在進行缺陷檢田 「，並可讓操作者能專注於费 …於低良率.殺傷缺陷上浪費u殺：： 1220288 五、發明說明（9) 幅降低SEM缺陷再檢測的工鱼今 ~~ 排除之反應時間的功效。 、 達到縮減缺陷分析與 由於本發明 測的工作負 多道半導體 B)予以—— 後，將直接 行多道半導 提昇本發明 此外，本發 標的外》亦 旦當發生裝 片之使用來 之偵測效果 所使用 荷，因 製程， 監控， 進行缺 體製程 缺陷控 明之缺 可視情 備異常 進行本 之缺陷自動分翻τ 此本發明之缺陷刼大幅降地缺陷檢 使晶片在—完成m ^導體製程(如製程 陷檢測260 ^ 監控的半導體製程 = 260，而不需如習知技術中在進 U $ tb行一次缺陷檢測，因此可大幅 制方法中之缺陷偵測靈敏度。 陷控制方式& τ ^ 況改用裸>1 ^ I 一產品晶片來作為測試 發^:ϊ ΐ行預防保養時，亦可配合裸 、陷控制方法，以企達到一較佳 相較於習知技術中之缺陷控

式係直接利用線上已圖案化』=式，本發明之缺陷控制方 裸片來進行每日例行檢^晶片進行測試，故不需利用 提生產能利用率。此外對因此可有效減少裸片之使用並 道製程產生之整合型缺陷而^ 一些偶發性異常狀況以及多 靈敏度，在配合資料庫與自^ 本發明顯然更具有較高之 可大幅縮短缺陷分析與排& 缺陷分類工具的使用下，更 、矛、的時間，有效降低半導體晶片

1220288 五、發明說明（ίο) 之製造成本。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利 範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵蓋範 1220288

第16頁 圖式簡單說明 圖式之簡單說明 圖一與圖二習知之半導體製程的缺陷控制方法示意圖 圖三與圖四為本發明中 一半導體製程的缺陷控制方法 圖。 圖式之符號說明 10 製程A 2 0 製程B 30 製程C 40 製程D 50 製程E 6 0 缺陷檢測 110 預掃描製程 120半導體製程 130 製程後掃描製程 140新增缺陷 150 SEM缺陷再檢測 21 0製程A 22 0 製程B2 3 0 製程C 240 製程D 2 5 0製程E 260 缺陷檢測 3 1 0缺陷偵測 320 自動缺陷分類 33 0異常警示 340 製程參數修正

Claims (1)

1220288 六、申請專利範圍 ' 1 · 一種一半導體製程之缺陷控制方法，其包含有下列步 驟： k供一已圖案化之晶片（pa 11 er ned wa f er )，該晶片表面 包含有複數個第一缺陷； 對該晶片進行一半導體製程，該半導體製程於該晶片上 成複數個第二缺陷； ， ^ ^ ^ ^ 少 對該晶片進行一缺陷偵測，以於偵測出該晶片上之複數個 第一缺陷與該複數個第二缺陷；以及 將所摘測到的該等缺陷依據一預設之資料庫進行缺陷分 類將該複數個第一缺陷與該複數個第二缺陷分開，並 依该k料庫將該複數個第二缺陷分類為複數個缺陷類型。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該資料庫内係包含 有各種缺陷類型之分類方式以及對應於各該缺陷類型之 陷資訊。 、 3 ·如申請專利範圍第2項的方法，其中各該缺陷類型之該 缺陷資訊係包含有各該缺陷類型對該半導體製程之良与 響程度。 ^ 4 ·如申請專利範圍第3項的方法，其中該方法於進行缺陷 分類後’會依照各該缺陷類型對該半導體製程之良率影響 程度，將所偵測到的該等第二缺陷區分為高良率殺傷缺陷 (killer defect)以及低良率殺傷缺陷（non —killer

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5 ·如申請專利範圍第4項的方法，其中該方法於 良率殺傷缺陷時，另包含有下列步驟： /則到高 根據所偵測到的該缺陷中所屬之該缺陷類型 >一 原因分析；以及^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 仃缺陷生成 通知該半導體製程之操控者，以協助該操控者“ 製程之製程參數進行修正。^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 〜半導體 6 ·如申請專利範園第1項的方法，其中該方法係利用一線 上（i η - 1 i n e )自動缺陷分類（a u t 〇 m a t i c d e f e c t classification，ADC)工具來進行缺陷分類。 7 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該已圖案化之晶片 係為一線上產品晶片（p r 〇 d u c t w a f e r)。

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