TWI309789B - Method for translating repeater defect coordinates to reticle coordinates using cad data in a semiconductor wafer reticle - Google Patents

Description

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1309789 I 玖、發明說明： 相關申請案 此申請案已於2〇〇2年12月19日提出美國專利申請，申請 案號為 1〇/324,261。 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於半導體製造領域。更特定言之，本發 明係關於半導體檢查及測量。 【先前技術】 檢查及測量係半導體製造之重要領域。可將測量定義為 精確量化不同材料之物理、空間或電性特性之能力。常規 地’將無數的測量工具用於監控半導體製造程序之品質。 檢查係關於觀察及量化缺陷之能力，而檢查工具包括用於 該些目的之各種光學儀器。在次微米應用中，廣泛使用諸 如知描電子顯微鏡（scanning electrical microscopes; SEM) 之類的檢查設備。 隨著幾何結構變得更小，觀察晶圓及標線（遮罩）中的缺 陷之能力變得更具挑戰性而且更昂貴。現有的晶圓及標線 檢查工具發現之缺陷，僅在瞭解其位置時才能予以處理。 為了能劃分並判定缺陷對生產良率之影響，一般地，工程 師花費很多小時或日子來試圖決定缺陷位置。結果，經常 不考慮其位置只考慮其大小而對缺陷進行處理。 因此，需要一種用於缺陷定位之方法及裝置，其使設計 減小缺陷之努力最小化，並改進諸如生產良率之類測量值 之預見。 O:\89\89486-961214.doc -6- 需要以下具體實施例。當然，本發明不限於該些具體實 施例。 依據本發明之一具體實施例，使用用於受測試元件之電 腦辅助設計資料來定位在一受測試元件中的缺陷。提供— 文測試元件之一檢查影像，並決定在該受測試元件中的潛 在缺陷座標。然後將該檢查影像轉換為一預定的影像格 式。然後將用於該受測試元件之電腦輔助設計資料用於產 生一第二影像，其亦具有該預定的影像格式。然後將該電 腦輔助設計所產生之影像以及該元件所產生之影像對準， 並將該晶圓中的潛在缺陷座標轉換為電腦輔助設計座標。 然後使用該等電腦輔助設計座標以導航穿過用於該晶圓的 標線來定位與偵測到的晶圓缺陷相對應的標線缺陷。 依據本發明之另一方面，一裝置包括：用於支撐一受測 試ΘΘ圓之一平台，以及耦合至該平台、用以產生一受測試 晶圓之一檢查影像並用於產生在受測試晶圓中偵測到的缺 陷之平台座標之一影像及缺陷偵測元件，用於受測試晶圓 尤電腦輔助設計資料，經耦合以控制該平台與該影像及缺 陷偵測7C件之一控制單元，以及耦合至該控制單元及耦合 至該影像與缺陷偵測元件之一同步單元，其用於將在受測 試晶圓中的缺陷之平台座標轉換為，作為該受測試晶圓之 檢查影像與該等電腦辅助設計資料二者之一函數的晶圓標 線座標。 若將本發明的該些及其它具體實施例與以下說明及附圖 O:\89\89486-961214. doc

1 正替换頁I ' ° °起來考慮，則其更易㈣白與理解。然而，應當明白， 雖然以τ說明顯示本發明的各種具體實施例及其許多特定 内4仁其係說明而非限制本發明。可以在本發明範圍内 進仃4多替代、修改、補充及/或重新安排，而不會背離其 精神，本發明包括所有這些替代、修改、補充及/或重新安 排。 【實施方式】 參考在隨附圖式中所說以及在以下所詳細說明的非限制 性具體實施 <列，更》面地說明本發明及其各種特徵及有利 、、田節。然而，應當明白，雖然該詳細說明及特定範例顯示 本發明的特定具體實施例，但其係說明而非限制本發明。 熟悉本技術者從該揭示將會明白在所依據的發明理念之精 神及/或範圍内的各種替代、修改、補充及/或重新安排。 在一製造設施中的晶圓之檢查過程中，有時可顯示出重 複缺陷或不規則。重複缺陷係在一晶圓之每一標線場中重 複的缺陷，並可由於（例如）該標線遮罩或板所具有的問題所 致。當晶圓缺陷自一標線場重複至另一標線場時，一檢查 工具可標誌該些缺陷並將其儲存於一缺陷檔案中。該缺陷 檔案包含用於每一潛在的、偵測到的缺陷之平台χ_γ座標。 使用在一檢視站臺中的缺陷檔案，可將一檢視工具驅動至 在薇晶圓或晶粒中發現用於該特定缺陷或遣漏功能之位 置。不幸的是，在該缺陷檔案中的重複位置可從一重複缺 1½遠離至不同標線場内的另一重複缺陷多達約5至15微 米。孩偏移可由於（例如）從工具至工具之平台不均勻或機械 〇 ：\89\89486·961214. doc -8 - 1309789 奋限，其使得難於轉換在該晶圓及該標線遮罩之間的缺陷 位置。 本發明可包括一種用於藉由使用覆蓋至一檢查影像上之 4服辅助6又叶（compUter_aided design ; CAD)佈局來決定 半導m特徵的絕對\_丫位置或類似者之方法及/或裝置。該 等特徵可為（例如）一缺陷或一不規則。本發明可包括，藉由 將、、邑對％腦輔助設計Χ_γ座標附加於該缺陷檔案來標誌該 缺陷或遣漏特徵。 在一具體實施例中，該電腦輔助設計佈局及該檢查影像 可自動同步化。當在該檢視工具上的平台橫跨該晶粒而移 動時，用於一特定層之受覆蓋的電腦辅助設計影像可串接 移動。該自動化的同步方法可取在該檢查工具螢幕上所見 到的影像及所產生的電腦輔助設計影像二者。在另一具體 實施例中，可將在同一螢幕中的檢查影像及所覆蓋的電腦 輔助設計圖提供給一操作者。一旦依據本發明實行以上所 說明之同步，便可將用於具有重複缺陷的一特定晶圓之缺 陷檔案載入該檢查或檢視工具並將其驅動至特定缺陷或感 興趣的遺漏特徵。可以一標誌缺陷檔案或一標誌檔案形式 記錄該缺陷之絕對電腦輔助設計χ_γ座標。 一般地’標線板比所印刷的元件大四倍並係該標線場之 一鏡像。在一具體實施例中’因此可轉換該等電腦輔助設 計Χ-Υ座標以補償該標線板與一標線場之間的差。使用該等 電腦辅助設計Χ-Υ座標能精確地驅動在結構上類似於一製 造檢查工具之一標線板檢視工具至正確的缺陷位置。—旦 O:\89V89486-96l214.doc -9 - 1309789 〇 j 在該心線板上正確地發現遠缺陷區域，便可使用分析工且 來決定該特定特徵之可能問題。 在一具體實施例中，在修復該標線板後，可實行一印刷 測試，而可將該等晶圓檢查檢視工具回復至相同的位置以 決定該修復之輸出。使用本文所說明之方法亦可報告在該 遮罩工廠在板上所發現的額外缺陷位置，並可使用絕對電 腦輔助設計X - γ座標將晶圓製造線内檢查工具驅動至該些 相同位置。 參考圖1 ’說明一晶圓105，其說明本發明之一方面。在 該範例性具體實施例中，該晶圓105可包括（例如）標線場1 i〇 之六列100。使用步進重複光微影蝕刻程序，以一已知方 式、以一規則圖案在晶圓105上形成標線場丨丨〇。一般地， 一標線場11〇(其可與一個別的晶粒相對應）可包含不需要的 缺陷115。該等缺陷115可為化學或結構不規則，其使得駐 留於該標線場11 0表面上的所沈積材料或矽之晶體結構劣 化。 參考圖2 ’說明圖1中所詳述之一個別標線場丨丨〇，其說明 本發明之一方面。邊標線場110包括缺陷115。在該範例中， 該等缺陷115之一係一重複缺陷120。該重複缺陷12〇可貫穿 圖1中所詳述之晶圓105中的其他標線場之一些或全部而重 複其自身。 如將圖1中說明之晶圓105之標線場11 〇堆疊至僅顯示重 複缺陷之一單一標線場散發上，則與由該檢查工具所^起 的平臺偏轉相關聯的伸展，在其橫跨及沿該晶圓往下掃插 O:\89\89486-9612l4.doc -10- 1309789 ^ ^ / 時將可以看得到。 例如參考圖3 ’說明橫跨不同的標線場、圖2中所詳述 之重複缺陷12〇,其說明本發明之—具體實施例。一圓圈3〇5 顯示該重複缺陷12〇之實際位置。複數個交叉正方形31〇表 示在定位於該晶圓的不同部分之不同標線場的相同部分中 相同缺1½纟I -堆疊。在—實務性具體實施例中，當該 檢查系統橫跨該晶圓垂直或水平掃描時，該平台精確度可 顯示在每一方向（圖3中的Δχ及ΔΥ)上多達1〇微米之一伸 展。因此’可觀察到，在不同標線場中將其自身顯示為一 重複缺陷之相同標線缺陷，在不同標線場中橫跨約為2〇至 100平方微米之一面積而伸展《在一具體實施例中，本發明 可包括一缺陷重複自動化方法，其發現在該晶圓中的缺陷 位置之共同座標並輸出密佈重複缺陷的電腦輔助設計χ_γ 座榀之一標誌缺陷檔案，其藉由提供特定缺陷之確切位置 來輔助故障分析，並提高現有標線自動化軟體之精確度。 參考圖4，依據本發明之一範例性具體實施例，說明一半 導體檢查裝置400之一方塊圖。將一平台4〇5耦合至一掃描 元件410 ’其可包括一受測試元件（device under test ; DUT) 406。該受測試元件406可為（例如）一晶圓。該掃描元件41〇 可為（例如）一知描電子顯微鏡（scanning electr〇n microscope ; SEM)或一光學元件以將一晶圓缺陷及/或周圍 特徵之一影像提供給一偵測元件415。一控制單元420可為 電路或控制、協調及收集來自該平台405之資訊之一電腦、 掃描元件410、以及偵測單元41 5。一同步單元425耦合至該 O:\89\89486-961214. d〇< -11 - ............. i \ I309789¥^T ： ， . . ·.· - -ΛΛ,υ：^ Ι»ΜΙΙ· ' ' "' . 控制單元420，而一程式儲存媒體430耦合至該同步單元 425 ° 該等掃描及偵測元件410、4 15可為（例如）一掃描電子顯微 鏡（scanning electron microscope; SEM)或一基於光學之系 統。該控制單元420可在空間内移動該平台405，並控制該 等掃描及偵測元件410、4 15之運作。當該平台405在該檢查 系統下移動時，該控制單元420可不斷追蹤平台座標以及偵 測及掃描資訊。該控制單元420及該同步單元425相互結合 工作以協調晶圓及/或晶粒間位置以將一電腦輔助設計所 產生的資料407覆蓋並同步化至由該檢查工具（光學或SEM) 所產生之一所捕獲的檢查影像408上。該檢查影像408亦可 稱作一 DUT檢查影像、一所捕獲的DUT影像、或一晶圓影 像。該控制單元420亦可將包含缺陷及特徵之平台X-Y座標 之一缺陷檔案提供給該同步單元425。 該同步單元425處理該等電腦輔助設計資料407及該檢查 影像408。該同步單元425運作以將該等電腦輔助設計資料 407轉換為具有一預定影像格式之一顯現影像。可於終端整 平該顯現影像以更好地展現由該檢查工具所提供的檢查影 像408。接下來，可使用一對準演算法以作同步化並補償在 該等電腦辅助設計資料407與該檢查影像408之間的任何偏 移。在一具體實施例中，該同步化單元425可將自該等電腦 辅助設計資料407產生之一影像覆蓋至該檢查影像408上， 或相反。在另一具體實施例中，該同步化單元425可接收來 自該偵測元件415的檢查影像408(例如，一晶圓影像或一標 O:\89\89486-961214.doc -12- 130评@:正觀^ — --------—一一 一— 線影像），從一資料庫（未顯示）中擷取該等電腦辅助設計資 料407’實行一同步操作，接收來自該控制單元42〇之一缺 陷檔案421，將一電腦輔助設計特徵座標映射為一標線場缺 陷座標並將包含電腦輔助設計m陷座標之標該缺陷擋 案426提供給該控制單元42〇。 實務上，該同步單元425可為一可程式電路，例如，一電 腦、微處理器或基於處理器的數位信號（digital P_e__baSed ; DSP)電路，其依據儲存於該程式儲存媒 體430中的指令而運作。該程式儲存媒體·可為任何類型 的可項记憶體，包括（例如）諸如一卡、磁帶或磁碟、或一半 導體1己憶體（例如一 PR〇M或快閃記憶體）之類之一磁或光 學媒體。可在諸如一軟體定義之演算法之類的軟體中實施 涊同步早7L 425 ’或者可由一硬體電路實施該等功能，或由 軟體與硬體之一組合來實施。 田該同步單元425係一可程式電路時，如以下所述並參考 圖5詳細时淪者<一程式儲存於該程式儲存媒體中以依 據本發明建互-裝置，該裝置依據本發明之方法而運作。 在為替代中，該同步單元425可為硬線或可使用預定的資料 表，或可為硬線及可程式電路之一組合。 、參考圖5，說明轉換方法500之一流程圖，其代表本發明 2範例性具體實施例。該方法500可儲存於該程式儲存媒 = 430中並由該同步單元425實行，圖4中對之均進行詳細說 由第一影像轉換步驟505處理該檢查影像408，其中 將日日粒衫像從一光柵掃描或任何其他影像格式轉換為— O:\89\89486-961214.doc -13- 1309789 預定的影像格式。從一資料庫（未顯示）中接收該電腦輔助設 計影像407並由一微影蝕刻造型步驟510對之進行處理，從 而產生一顯現的晶粒或晶圓影像506。在一範例性具體實施 例中，由步驟510所進行的微影蝕刻造型方法可使用（例如） 可從Finle技術公司獲得的Prolith微影蚀刻軟體。由一第二 影像轉換步驟5 1 5來進一步處理該顯現影像506，其將顯現 影像506轉換為與步驟505所產生者一樣的預定影像格式。 該預定影像格式可為任何影像格式，例如，一標誌圖形檔 案格式（tagged-image Hie format ; TIFF)轉換、一聯合圖像 專家小組影像（joint photographic experts group image ； JPEG)、一圖形互換格式影像（graphic interchange format image ; GIF)、一印表機說明標案（printer description file ; PDF)或任何其他影像格式。 由一對準步驟520處理該等影像轉換步驟505、5 15之輸 出。由該影像之所有邊緣特徵匹配均具有相同預定影像格 式及相同放大率之二影像對準，以產生檢查影像至電腦辅 助設計影像座標之一映圖。步驟525接收包含一缺陷之平台 X-Y座標之缺陷檔案421並向其附加該缺陷之相對應電腦輔 助設計X-Y座標，以輸出該標誌缺陷檔案426。 該對準步驟520可使用各種對準方法之任何方法。例如， 該對準步騾520可使用一梯度下降方法，例如一附加演算 法、一組合演算法或一反組合演算法。當一附加演算法估 算對準參數之附加增量時，組合演算法估算增加的變形。 梯度下降演算法為熟悉本技術者所熟知。在一範例性具體 O:\89\89486-961214.doc -14- 1309789 w 實施例中，由步驟520實行的對準方法可使用（例如）在該 8250系列CD SEM工具中所使用的影像對準方法，其係用於 測量很小特徵之一微距掃描式電子顯微工具(由kla_ 提供）。在另一具體實施例中，本發明可使用在該 KLA-Tencor ES20工具中使用的影像對準方法。 參考圖4及5,本發明包括用於將晶圓座標至電腦辅助設 計座標之一映圖提供給一半導體檢查裝置4〇〇之控制單元 420之一方法及/或裝置。該控制單元可實行該平台4〇5之一 精細對準。該同步單元425在缺陷位置可能有用。 參考圖6,說明一同步電腦輔助設計及晶圓影像刚，其 說明本發明之一方面。一正方形6〇5代表一電腦輔助設計元 件或特徵，—圓圈610代表一晶圓元件或特徵。圖6中所說 明的晶圓及電腦輔助設計影像之覆蓋係由圖5中所詳述之 對準步驟520所完成。 在-範例性具體實施例中，可將本發明用於經由電腦辅 助設計導航來侧晶圓或標線缺陷。所發現不具有一相對 應的電腦輔助設計特徵之m件615顯示—可能的晶 圓缺陷。例如，該晶圓缺陷可為—遺漏的接點。在另一: 體實施例中，T自動化該缺陷偵測。可將絕對缺陷位置^ 錄於一缺陷檔案或一資料庫中。 在-具體實施例中，本發明可包括同步化並將腦輔 助設計影像覆蓋至一晶圓影像，自動地將晶圓缺陷定位於 所產生的覆蓋影像上H缺陷檔案或資科庫增加續等 晶圓缺陷之絕對電腦輔助設計χ_γ座標。本發明亦;包:使 O:\89\89486-9612M.doc -15- 1309789 ty \ <· 用一缺陷檔案或資料之絕對電腦輔助設計缺陷座標以驅動 —檢查系統並自動地定位與該等晶圓缺陷相對應的、在一 標線内的缺陷。 本又使用的術語「一」或「一個」係定義為一個或一個 以上。本文使用的術語「複數」，其係定義為兩個或兩個以 上。本又使用的術語「另_」，其係定義為至少第二個或更 多。本又使用的術語「包括」及/或「具有」，其係定義為 「包含」（即.開放語言）。本文使用的術語「耦合」，其係 定義為「連接」’儘管不是直接連接，也不—定是機械 耦合：如此處所用，街語「程式」或「軟體」係定義為設 ，十用於在-電腦系統上執行之—指令序列…程式或一電 腦私式可包括-子常式、—函數、—程序、—目標方法、 敢實施方末 可執行應用程式、一 applet(微應用程 ^)、一 serWet(词服小程式）、一原始碼、一目標碼、一共 旱程式庫/動態載人程式庫與/或其他設計用於在一電腦系 統上執行之指令序列。 附隨的中請專利範圍不應解釋為包括方法加功能限制， ㈣該類限制已在1定巾請專利範園中採用該（等）辭令 j之方去」及/或「用於…之步驟」明確陳述。隨附 利範園獨立及其等效内容說明了本發明之亞屬具 附的中請專利範圍附屬項及其等效内容說明 發明之特定具體實施例。 【圖式簡單說明】 ^附並形成本說明書之部分之圖式包括於本發明之中， O:\S9\S9486-96I2M.doc -16- 13097#! Γί… ί ，乂 .八'十丨.:' j 用万；描述本發明的某些方面。藉由參考圖式中說明的範例 =因而非限制性具體實施例，將更易明白本發明的清晰概 念及本發明所提供的系統組件與操作，其中相同的參考數 字（如果出現在一張圖以上）代表相同的元件。藉由參考該些 圖式之-或更多並結合本文所作之說明，可更好地理解本 發明。應注意，圖式中說明的該等特徵並不一定按 製。 ' 圖1係一晶圓之一影像，其說明本發明之一方面。 圖2係一標線之一影像，其說明本發明之一方面。 圖3係橫跨不同標線場而伸展的、一重複缺陷之一影像， 其說明本發明之一具體實施例。 圖4係一半導體檢查裝置之一方塊圖，其代表本發明之一 具體實施例。 圖5係一轉換方法之一流程圖，其代表本發明之—具體實 施例。 圖ό係一同步化的電腦輔助設計及晶圓影像，其說明 月之一方面。 ’ 【圖式代表符號說明】 100 列 105 晶圓 110 標線場 115 缺陷 120 重複缺陷 305 圓圈 0:魏9486-96l214.doc -17-

310 交叉正方形 400 半導體檢查裝置 405 平台 406 受測試元 407 電腦辅助設計影像 408 檢查影像 410 掃描元件 415 偵測元件 420 控制單元 421 缺陷檔案 425 同步單元 426 標諸、缺陷檔案 430 程式儲存媒體 500 轉換方法 505 第一影像轉換步驟 506 顯現的晶粒或晶圓影像 510 微影独刻造型步驟 515 第二影像轉換步驟 520 對準步驟 525 步驟 600 晶圓影像 605 正方形 610 圓圈 615 晶圓元件 O:\89\89486-961214.doc -18- 1309789 X 座標 Y 座標 ΔΧ 方向 ΔΥ 方向 O:\89\89486-961214.doc

Claims (1)

1. ：v - -l "" . “ 1309789 / . ................> ...... - .............. 拾、申請專利範園： 1. 一種在一受測試元件中將重複的缺陷座標轉換為使用電 腦輔助設計資料之標線座標之方法，其包含： 提供一受測試元件之一檢查影像，其包括潛在重複缺 陷之偵測到的座標； 將該檢查影像轉換為一預定影像格式之一第一影像； &供用於該受測試元件之電腦輔助設計資料； 將該等電腦辅助設計資料轉換為該預定影像格式之一 第二影像； 對準該等第一與第二影像； 將偵測到的潛在重複缺陷座標轉換為電腦辅助設計座 標；以及 將該重複缺陷定位為該等電腦辅助設計座標之一函數 〇 2. 如申請專利範圍第1項之方法，該受測試元件包含一晶圓。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，該受測試元件包含一晶圓 之一晶粒。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，將在用於 該受測試元件之一標線内的重複缺陷定位為該等電腦輔 助設計座標之一函數。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，將該等電腦輔助設計資料 轉換為該第二影像之步騾包含實行一微影造型步驟。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，該偵測到的潛在重複缺陷 座標包含一重複缺陷檔案。 13097# ίπτ 月η

   7. 如申請專利m圍第6項之方&，將該偵測到的座標轉換為 電腦輔助設計座標之步驟包含將該重複缺陷檔案映射為 電腦輔助設計座標以產生一標誌資料檔案。 8. 如申凊專利範圍第7項之方法，該重複缺陷檔案包含晶圓 平台座標。 9. 一種在一半導體晶圓中將重複的缺陷座標轉換為使用電 腦輔助設計資料之標線座標之方法，其包含：產生一受測 試半導體晶圓之一晶圓影像； 決定用於在該受測試晶圓中之偵測到的潛在重複缺陷 之平台座標； 自與該受測試半導體晶圓相關的電腦辅助設計資料產 生一電腦輔助設計影像； 將該晶圓影像與該電腦輔助設計影像對準，並從對應 該等潛在重複缺陷之該等平台座標決定電腦輔助設計座 標；以及 將在用於該受測試半導體晶圓之一半導體晶圓標線内 的重複缺陷定位為該等電腦辅助設計座標之一函數。 10.如申請專利範園第9項之方法，產生一電腦輔助設計影像 之步驟包含使用微影造型來決定該電腦輔助設計資料。 11..如申晴專利範圍第9項之方法，進一步包含將對應該等潛 在重複缺陷之電腦辅助設計座標儲存在一重複缺陷檔案 中。 12·.如申請專利範圍第11項之方法’進一步包含將該重複缺陷 構案映射為電腦輔助設計座標以產生一標諸資料標案。 O:\89\89486-961214.doc - 2 - 13097 日修(滅J正替換頁| 13_ — #在一受測試元件中將重複的缺陷座標轉換為使用電 腦輔助設計資料之標線座標之方法，其包含： 將—受測試元件裝載在一平台上； 產生該受測試元件之一影像； 、灰定用於在該受測試元件中之偵測到的潛在重複缺陷 之平台座標； 胃與該受測試元件對應的電腦輔助設計資料產生一電 腦輔助設計影像； 將该文測試元件影像以及該電腦輔助設計影像轉換為 一共同影像格式； 將共同影像格式之受測試元件影像以及該電腦輔助設 計影像對準； 從用於該等偵測到的潛在重複缺陷之該等平台座標決 定該等潛在重複缺陷之電腦輔助設計座標；以及 將該等重複缺陷定位為該等電腦輔助設計座標之一函 數。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，該受測試元件包含一晶 圓。 15. 如申s青專利範圍第14項之方法，進一步包含，將該晶圓之 一標線内的重複缺陷定位為該等電腦輔助設計座標之一 函數。 O:\89\89486-961214.doc 1309789 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（4)圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 400 半導體檢查裝置 406 受測試元件 407 電腦辅助設計影像 415 偵測元件 420 控制單元 421 缺陷檔案 425 同步單元 426 標記缺陷檔案 405 平台 408 檢查影像 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） O:\89\89486-961214.doc -5-