TWI421961B

TWI421961B - 晶圓的檢測方法

Info

Publication number: TWI421961B
Application number: TW98106992A
Authority: TW
Inventors: Chiung Yi Huang; Wen Chia Chang; Shu Ling Ku; Ching Yao Lin; Wei Ming Chen
Original assignee: Macronix Int Co Ltd
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2014-01-01
Also published as: TW201034097A

Description

晶圓的檢測方法

本發明是有關於一種半導體的檢測方法，且特別是有關於一種晶圓的檢測方法。

隨著半導體技術的蓬勃發展，半導體元件趨向高集度的電路元件設計，而在整個半導體製程中最具舉足輕重的步驟之一即為微影製程(photolithography)。半導體元件結構之各膜層的圖案都是由微影製程來產生。因此，將光罩上之圖案轉移至晶圓(wafer)上的精確性，便佔有非常重要的地位。若是光罩上之圖案不正確，則會造成晶圓上之圖案不正確，因而影響晶圓的特性。

一般來說，在將光罩上的圖案轉移至晶圓上後，會對晶圓進行檢測步驟，以確定晶圓上的圖案為正確。影像相減(image subtraction)為目前常用的檢測方法之一。舉例來說，晶圓具有多個曝光區，每一個曝光區包括排列成2「行」以及N「列」的2N個晶片，檢測機台會在多個連續的時間點下沿著「列」的方向掃描每一個曝光區，以獲得位於同一行之多個晶片的影像。在由多個連續的時間點獲得多個影像後，進行影像相減步驟，也就是將一時間點所得的影像與其後一時間點所得的影像進行重疊比較，以獲得多組連續的影像相減資料。在此檢測方法中，假如影像相減資料顯示兩影像之間具有差異處，則表示相對應此影像的晶片上具有缺陷。

然而，當光罩上有缺陷時，此缺陷會重複地出現在每一個曝光區的相同位置上，假設此缺陷重複地出現在每一曝光區的第二行的同一位置上。因此，當檢測機台沿著「列」的方向掃描晶圓時，由於每一曝光區的第二行的相同位置具有缺陷，故由每一曝光區之第二行所擷取到的影像相同，使得任意兩個連續影像的影像相減資料皆相同，而無法辨識出晶圓上有缺失的存在。換句話說，上述之晶圓的檢測方法無法確實地檢測出晶圓上的圖案具有缺失。

本發明提供一種晶圓的檢測方法，以檢測出晶圓上的缺陷。

本發明提出一種晶圓的檢測方法。首先，提供晶圓，晶圓包括多個曝光區，各曝光區包括在第一方向上排列為2行、在第二方向上排列為N行之2×N個晶片，其中N為大於2的正整數，第一方向與第二方向垂直。接著，沿著掃描方向掃描晶圓，其中掃描方向不同於第一方向。

在本發明之一實施例中，上述之掃描方向等於第二方向。

本發明提出又一種晶圓的檢測方法。首先，提供晶圓，晶圓包括多個曝光區，曝光區是沿著第一方向進行曝光所形成，各曝光區包括在第一方向上排列為2行、在第二方向上排列為N行之2×N個晶片，其中N為大於2的正整數，第一方向與第二方向垂直。接著，定向晶圓，使晶圓的各曝光區的晶片在第三方向上排列為2行、在第四方向上排列為N行，其中第三方向不同於第一方向，第四方向不同於第二方向，且第三方向與第四方向垂直。然後，沿著掃描方向掃描晶圓，其中掃描方向不等於第三方向。

本發明提出再一種晶圓的檢測方法。首先，提供晶圓，晶圓包括在第一方向上排列為M行的多個晶片，M為大於2的正整數。接著，沿著第一方向掃描晶圓，以得到在多個連續的時間點下的M個影像，且將一時間點的影像與其後一時間點的影像進行重疊比較步驟，以得到(M-1)個比較結果，其中(M-1)個比較結果皆相同。然後改變掃描方向，其中改變後的掃描方向不等於第一方向。

基於上述，本發明之晶圓的檢測方法是利用掃描晶圓的掃描方向不同於曝光區之晶片排列為2行的方向，來檢測晶圓上是否有缺陷。且，本發明之晶圓的檢測方法可以檢測出晶圓上重複出現的缺陷，諸如因光罩上的缺陷而造成晶圓之每一個曝光區皆有的缺陷。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明之晶圓的檢測方法適於檢測曝光成每一曝光區包括2×N個晶片的晶圓。本發明之晶圓的檢測方法是使檢測晶圓的掃描方向與曝光區之晶片排列為2行的方向不同。在第一實施例中將說明本發明之晶圓的檢測方法的概念，在第二實施例中將說明本發明之晶圓的檢測方法如何與現有的檢測機台結合，而在第三實施例中將進一步說明利用本發明之晶圓的檢測方法來檢測出晶圓上重複出現的缺陷。特別注意的是，在此說明書中，句子”在某一「方向」排列成「行」”表示所形成的「行」與所指的「方向」彼此垂直。

圖1是依照本發明之第一實施例的一種晶圓的檢測方法的示意圖。

請參照圖1，首先，提供晶圓10，晶圓10包括多個曝光區100，每一曝光區100包括在方向A1上排列為2行、在方向A2上排列為N行之2×N個晶片110，其中N為大於2的正整數，方向A1與方向A2垂直。在本實施例中是以N=3為例，也就是每一曝光區100包括在方向A1上排列為2行、在方向A2上排列為3行之6個晶片110。

接著，沿著掃描方向SD掃描晶圓，其中掃描方向SD不同於方向A1。在本實施例中，是以掃描方向SD等於方向A2為例，但掃描方向SD也可以是方向A1與方向A2以外的其他方向。也就是說，掃描晶圓10的掃描方向SD只要是不同於曝光區100之晶片110排列為2行的方向A1即可。

然而，一般來說，目前用來曝光晶圓之曝光機台的曝光方向也就是曝光區之晶片排列為2行的方向，而用來掃描晶圓之檢測機台的掃描方向通常與曝光方向相同，換言之，晶圓的曝光方向與掃描方向皆為晶片排列為2行的方向，因此，在第二實施例中將介紹使本發明之晶圓的檢測方法應用於現有的曝光機台以及檢測機台的流程。

圖2A至圖2C是依照本發明之第二實施例的一種晶圓的檢測方法的流程示意圖。

請參照圖2A，首先，提供晶圓10，晶圓10包括多個曝光區100，曝光區100是沿著第一方向D1(即曝光方向ED)進行曝光所形成，每一曝光區100包括在第一方向D1上排列為2行、在第二方向D2上排列為N行之2×N個晶片110，其中N為大於2的正整數，第一方向D1與第二方向D2垂直。在本實施例中是以N=3為例，也就是每一曝光區100包括在第一方向D1上排列為2行、在第二方向上排列為3行之6個晶片110。

請參照圖2B，接著，定向晶圓10，使晶圓10的每一曝光區100的晶片110在第三方向D3上排列為2行、在第四方向D4上排列為N行，其中第三方向D3不同於第一方向D1，第四方向D4不同於第二方向D2，且第三方向D3與第四方向D4垂直。在本實施例中，是以第三方向D3等於第二方向D2、第四方向D4等於第一方向D1為例，換言之，例如是將圖2A所繪示的晶圓10旋轉(n+1/2)π之角度(n為0或正整數)，諸如90度或270度。當然，在其他實施例中，也可以將圖2A所繪示的晶圓10旋轉(n+1/2)π以外的角度(n為0或正整數)，使第三方向D3與第四方向D4為第一方向D1、第二方向D2以外的其他方向。

請參照圖2C，而後，沿著掃描方向SD掃描晶圓10，其中掃描方向SD不同於晶片110排列為2行的第三方向D3。在本實施例中，是以掃描方向SD等於第四方向D4、第四方向D4等於第一方向D1為例，換言之，掃描方向SD為第一方向D1。當然，在其他實施例中，掃描方向SD也可以是第三方向D3與第四方向D4以外的其他方向。

在本實施例中，曝光區100之晶片110排列為2行的方向由第一方向D1改為第三方向D3，而晶圓10的掃描方向SD不同於第三方向D3，因此即使曝光方向ED與掃描方向SD實質上相同，但晶圓10的定向使得曝光區100之晶片110排列為2行的方向D3與掃描方向SD不同。換言之，本發明之晶圓的檢測方法適用於曝光方向與掃描方向實質上相同的曝光機台以及檢測機台，而無需添購額外的機台，故不會造成晶圓的製程成本增加。

在本實施例中，當檢測機台沿著掃描方向SD掃描晶圓10時，檢測機台會在多個連續的時間點下獲得各曝光區100之位於同一行之多個晶片110的影像。在由多個連續的時間點獲得多個影像後，進行影像相減步驟，也就是將一時間點所得的影像與其後一時間點所得的影像進行重疊比較，當兩影像之間具有差異處，則與此差異處相對應的晶片上具有缺陷。

接下來將利用本發明之晶圓的檢測方法與習知之晶圓的檢測方法來檢測具有重複出現之缺陷的晶圓，以比較本發明之晶圓的檢測方法與習知之晶圓的檢測方法。

圖3A至圖3D是依照本發明之第三實施例的一種晶圓的檢測方法的流程示意圖。在本實施例中，是以每一曝光區包括2×3個晶片的晶圓為例，但應了解，本發明未限制每一曝光區所包括的2×N晶片數目，只要N為大於2的正整數即可。且，為了清楚地說明本發明之晶圓的檢測方法，在第三實施例中是以將晶圓順時針旋轉90度來定向晶圓為例，但應了解本發明未限制定向晶圓的角度，只要定向後的曝光區之晶片排列為2行的方向與掃描方向不同即可。

請參照圖3A，首先，提供晶圓10a，晶圓10a包括多個曝光區100，曝光區100是沿著第一方向D1(即曝光方向ED)進行曝光所形成，每一曝光區100包括在第一方向D1上排列為2行、在第二方向D2上排列為3行之6個晶片110、110a等，其中第一方向D1與第二方向D2垂直。在本實施例中，晶圓10a上有重複出現的缺陷120，此缺陷120出現在每一個曝光區100的同一晶片110a上。此缺陷120例如是由於用以曝光晶圓10a的光罩(未繪示)上有缺陷，因此當光罩沿著第一方向D1曝光晶圓10a時，此缺陷120會重複的出現在每一曝光區100的同一晶片110a上。

請參照圖3B，接著，例如是將圖3A所繪示的晶圓10a旋轉90度，使其定向如圖3B所繪示的晶圓10a。也就是說，晶圓10a的每一曝光區100的晶片110、110a等在第一方向D1上排列為3行、在第二方向D2上排列為2行。

請圖時參照圖3C與圖3D，而後，沿著掃描方向SD掃描晶圓10a，其中掃描方向SD不同於每一曝光區100的晶片110、110a等排列為2行的第二方向D2。在本實施例中，是以掃描方向SD等於第一方向D1為例，但掃描方向SD也可以是第一方向D1以及第二方向D2以外的其他方向。

在本實施例中，以掃描晶圓10a之區域200為例，在沿著掃描方向SD掃描晶圓10a之區域200的同時會得到多個連續時間點t₀ 、t₁ 、t₂ 、t₃ 、t₄ 、t₅ 下之位於同一行之多個晶片110、110a等的影像A、B，影像B表示位於此行之多個晶片110、110a等包括具有缺陷120的晶片110a，將所有影像表示為影像A(t₀ )、A(t₁ )、B(t₂ )、A(t₃ )、A(t₄ )、B(t₅ )，其中A(t₀ )=A(t₁ )=A(t₃ )=A(t₄ )、B(t₂ )=B(t₅ )且A(t₀ )≠B(t₂ )。

接著，進行影像相減步驟，也就是將一時間點所得的影像與其後一時間點所得的影像進行重疊比較(如將時間點t₀ 所得到的影像A(t₀ )比對時間點t₁ 所得到的影像A(t₁ )、將時間點t₁ 所得到的影像A(t₁ )比對時間點t₂ 所得到的影像B(t₂ )、、、依此類推)，以比較兩者之間是否有差異處。由於每一曝光區100是由同一個光罩曝光所得，因此一時間點所得的影像與其後一時間點所得的影像理論上應該相同，也就是兩者之間應沒有差異，所以當一時間點所得的影像與其後一時間點所得的影像之間具有差異處時，則表示相對應此差異處的晶片110a上具有缺陷120。舉例來說，在本實施例中，可以發現影像A(t₀ )與影像A(t₁ )之間沒有差異、影像A(t₁ )與影像B(t₂ )之間有差異、影像B(t₂ )與影像A(t₃ )之間有差異、影像A(t₃ )與影像A(t₄ )之間沒有差異、影像A(t₄ )與影像B(t₂ )之間有差異，如此一來可以判斷出每一個曝光區100的同一晶片100a上具有缺陷120，也就是晶圓10a上具有重複出現之缺陷。

由上述可知，本發明之晶圓的檢測方法可以確實地檢測出晶圓上的缺陷，以提升晶圓的良率以及晶圓的元件特性。

綜上所述，本發明之晶圓的檢測方法是利用掃描晶圓的掃描方向不同於曝光區之晶片排列為2行的方向，來檢測晶圓上是否有缺陷。且，本發明之晶圓的檢測方法可以檢測出晶圓上重複出現的缺陷，諸如因光罩上的缺陷而造成晶圓之每一個曝光區皆有的缺陷，故能夠提升晶圓的良率。再者，本發明之晶圓的檢測方法可以應用於現有的檢測機台，而不需要額外添購設備，故不會增加晶圓的製造成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、10a．．．晶圓

100．．．曝光區

110、110a．．．晶片

120．．．缺陷

200．．．區域

A1、A2、D1、D2、D3、D4．．．方向

ED．．．曝光方向

SD．．．掃描方向

A(t₀ )、A(t₁ )、B(t₂ )、A(t₃ )、A(t₄ )、B(t₅ )．．．影像

圖3A至圖3D是依照本發明之第三實施例的一種晶圓的檢測方法的流程示意圖。

10．．．晶圓

100．．．曝光區

110．．．晶片

A1、A2．．．方向

SD．．．掃描方向

Claims

一種晶圓的檢測方法，包括：提供一晶圓，該晶圓包括多個曝光區，各該曝光區包括在一第一方向上排列為2行、在一第二方向上排列為N行之2×N個晶片，N為大於2的正整數，該第一方向與該第二方向垂直；以及沿著一掃描方向掃描該晶圓，其中該掃描方向不同於該第一方向，其中該掃描方向等於該第二方向，且沿著該掃描方向掃描晶圓得到在多個連續的時間點下的多個影像，將一時間點的影像與其後一時間點的影像進行一重疊比較步驟，其中當兩影像之間具有一差異，則與該差異相對應的晶片上具有一缺陷。
一種晶圓的檢測方法，包括：提供一晶圓，該晶圓包括多個曝光區，該些曝光區是沿著一第一方向進行曝光所形成，各該曝光區包括在該第一方向上排列為2行、在一第二方向上排列為N行之2×N個晶片，其中N為大於2的正整數，該第一方向與該第二方向垂直；以及沿著一掃描方向掃描該晶圓，其中該掃描方向不同於該第一方向，該掃描方向等於該第二方向，且沿著該掃描方向掃描晶圓得到在多個連續的時間點下的多個影像，將一時間點的影像與其後一時間點的影像進行一重疊比較步驟，其中當兩影像之間具有一差異，則與該差異相對應的晶片上具有一缺陷。
一種晶圓的檢測方法，包括：提供一晶圓，該晶圓包括多個曝光區，該些曝光區是沿著一第一方向進行曝光所形成，各該曝光區包括在該第一方向上排列為2行、在一第二方向上排列為N行之2×N個晶片，其中N為大於2的正整數，該第一方向與該第二方向垂直；定向該晶圓，使該晶圓的各該曝光區的該些晶片在一第三方向上排列為2行、在一第四方向上排列為N行，其中該第三方向不同於該第一方向，該第四方向不同於該第二方向，且該第三方向與該第四方向垂直；以及沿著一掃描方向掃描該晶圓，其中該掃描方向等於該第四方向，其中該第三方向等於該第二方向且該第四方向等於該第一方向，其中沿著該掃描方向掃描晶圓得到在多個連續的時間點下的多個影像，將一時間點的影像與其後一時間點的影像進行一重疊比較步驟，其中當兩影像之間具有一差異，則與該差異相對應的晶片上具有一缺陷。
如申請專利範圍第3項所述之晶圓的檢測方法，其中定向該晶圓的步驟包括將該晶圓旋轉(n+1/2)π之角度，其中n為0或正整數。
如申請專利範圍第3項所述之晶圓的檢測方法，其中定向該晶圓的步驟包括將該晶圓旋轉90度或270度。
一種晶圓的檢測方法，包括：提供一晶圓，該晶圓包括在一第一方向上排列為M行的多個晶片，M為大於2的正整數；當沿著該第一方向掃描該晶圓，以得到在多個連續的時間點下的M個影像，且將一時間點的影像與其後一時間點的影像進行重疊比較步驟，所得到(M-1)個比較結果皆相同；以及改以一第二方向掃描該晶圓，其中該第一方向與該第二方向相差(n+1/2)π之角度，其中n為0或正整數，以得到在多個連續的時間點下的多個影像，且將一時間點的影像與其後一時間點的影像進行重疊比較步驟，當兩影像之間具有一差異時，則與該差異相對應的晶片上具有一缺陷。