TWI833390B

TWI833390B - 製造缺陷原因之識別系統以及非暫時性電腦可讀媒體

Info

Publication number: TWI833390B
Application number: TW111138982A
Authority: TW
Inventors: 何庚寰
Original assignee: 南亞科技股份有限公司
Priority date: 2022-02-23
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2024-02-21
Also published as: TW202335124A; TWI833529B; TW202339033A

Abstract

本揭露提供一種製造缺陷原因之識別系統以及非暫時性電腦可讀媒體。該識別系統包括一處理單元以及一影像擷取單元，該影像擷取單元電性耦接到該處理單元。該識別系統經配置以藉由該影像擷取單元而擷取覆蓋一半導體晶圓之不同部分的N個影像，其中該N個影像的每一個包括M個幾何特徵。該識別系統還經配置以指定M個序號，而該M個序號的每一個與該M個幾何特徵的其中一個相關聯。該識別系統還經配置以藉由該處理單元而計算N個影像之該等幾何特徵之每一個的一幾何中心。該識別系統還經配置以依據該N個影像而計算與該M個序號相關聯的M個平均幾何中心。該識別系統還經配置以計算針對該N個影像之每一個幾何特徵的一偏移量。

Description

製造缺陷原因之識別系統以及非暫時性電腦可讀媒體

本申請案主張美國第17/678,200及17/678,184號專利申請案之優先權(即優先權日為「2022年2月23日」)，其內容以全文引用之方式併入本文中。

本揭露係關於一種半導體的製造系統以及非暫時性電腦可讀媒體。特別是有關於一種半導體製造缺陷原因之識別系統以及非暫時性電腦可讀媒體。

自對準雙重圖形化(self-aligned double patterning，SADP)是一種將多個線圖案之間距加倍的技術，其亦可用於形成多個孔圖案。交叉形SADP(X-SADP)是一種成孔方法，其中一正交間隙子圖案形成在由SADP所形成的該第一線圖案上。X-SADP可用於形成規則排列的該等孔圖案。然而，由於製造程式的變化，可能會從由X-SADP所形成的該等孔圖案中觀察到意想不到的偏移。傳統上，由X-SADP形成的該等孔圖案可藉由光學檢查設備而檢查是否存在未期望的偏移。然而，這種傳統機制無法區分該等未期望之偏移的根本原因。因此，提出了一種新的檢查方法以及系統。

上文之「先前技術」說明僅係提供背景技術，並未承認上文之「先前技術」說明揭示本揭露之標的，不構成本揭露之先前技術，且上文之「先前技術」之任何說明均不應作為本案之任一部分。

本揭露之一實施例提供一種製造缺陷原因之識別系統。該識別系統包括一處理單元；以及一影像擷取單元，電性耦接到該處理單元。該識別系統經配置以經由該影像擷取單元而擷取N個影像以覆蓋一半導體晶圓的不同部分，其中該N個影像的每一個包括M個幾何特徵。該識別系統還經配置以指定M個序號，而該M個序號的每一個與該M個幾何特徵的其中一個相關聯。該識別系統還經配置以藉由該處理單元計算該N個影像之每一個幾何特徵的一幾何中心。該識別系統還經配置以依據該N個影像而計算與該M個序號相關聯的MN個平均幾何中心。該識別系統還經配置以計算該N個影像之每一個幾何特徵的一偏移量。

本揭露之一實施例提供一種非暫時性電腦可讀媒體。該非暫時性電腦可讀媒體儲存一檢查程式，該檢查程式包括當由一處理單元執行時的多個指令，使一檢查設備：藉由一影像擷取單元而從一半導體晶圓擷取N個影像，其中該N個影像的每一個包括M個幾何特徵；藉由該處理單元而計算該N個影像之每一個幾何特徵的一幾何中心；依據該N個影像而計算與該M個幾何特徵相關聯的M個平均幾何中心；在與一特定幾何特徵相關聯的一第一組幾何特徵上執行一第一座標轉換；以及在與該特定幾何特徵相關聯的一第二組幾何特徵上執行一第二座標轉換。

本揭露之一實施例提供一種製造缺陷原因之識別方法。該識別方法包括藉由一影像擷取單元而從一半導體晶圓擷取N個影像，其中該N個影像的每一個包括M個幾何特徵；藉由一處理單元計算該N個影像之每一個幾何特徵的一幾何中心；依據該N個影像而計算與該M個幾何特徵相關聯的M個平均幾何中心；以及計算該N個影像之每一個幾何特徵的一偏移量。

在一些實施例中，該N個影像的每一個覆蓋該半島體晶圓的不同部分。

在一些實施例中，該識別方法還包括：響應於一特定幾何特徵超過一第一臨界值的一偏移量，在與一第一製造程式相關聯的一第一組幾何特徵上執行一第一座標轉換。

在一些實施例中，該識別方法還包括：在與一第二製造程式相關聯的一第二組幾何特徵上執行一第二座標轉換。

在一些實施例中，該特定幾何特徵屬於該第一組幾何特徵以及該第二組幾何特徵。

在一些實施例中，該識別方法還包括：比較在該第一座標轉換之後所獲得之該特定幾何特徵的一y座標值與一第二臨界值；以及比較在該第二座標轉換之後所獲得之該特定幾何特徵的一y座標值與該第二臨界值。

在一些實施例中，該識別方法還包括：確定該特定幾何特徵的該偏移量是否由該第一製造程式或是該第二製造程式所造成，其依據：在該第一座標轉換之後所獲得之該特定幾何特徵的該y座標值是否超過該第二臨界值；以及在該第二座標轉換之後所獲得之該特定幾何特徵的該y座標值是否超過該第二臨界值。

在一些實施例中，該識別方法還包括建構該N個影像的一座標系統，其中該座標系統包括一座標原點，設置在該N個影像之每一個的中心處，以及該等幾何特徵的每一個包括在一x軸上的一座標值以及在一y軸上的一座標值。

在一些實施例中，該識別方法依據下列方程式而執行該第一座標轉換：x _T=x×cosθ1-y×sinθ1；以及y _T=y×cosθ1+x×sinθ1；其中x表示在一x軸上的一座標值；y表示在一y軸上的一座標值；x _T表示在該x軸上的一轉換座標值；y _T表示在該y軸上的一轉換座標值；以及θ1表示在該第一組幾何特徵與該x軸之間的一角度。

在一些實施例中，該識別方法依據下列方程式而執行該第二座標轉換：x _T=x×cosθ2+y×sinθ2；以及y _T=y×cosθ2-x×sinθ2；其中x表示在一x軸上的一座標值；Y表示在一y軸上的一座標值；x _T表示在該x軸上的一轉換座標值；y _T表示在該y軸上的一轉換座標值；以及θ2表示在該第二組幾何特徵與該x軸之間的一角度。

本揭露的該等實施例揭露一種製造缺陷原因之識別系統、方法以及非暫時性電腦可讀媒體。本揭露之識別方法可識別具有未預期偏移之一特定孔圖案的位置。本揭露之識別方法可提供該特定孔圖案的一精確偏移量。更甚者，本揭露之識別方法亦可識別造成該未預期偏移的製造程式。

上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。

10:處理單元

12:儲存單元

14:非暫時性電腦可讀媒體

16:檢查程式

18:影像擷取單元

30:晶粒

40:半導體結構

41:絕緣層

42:介電層

43:多晶矽層

44:絕緣層

45:多晶矽層

46:絕緣層

47:導電接觸點

50:座標原點

52:象限

54:象限

56:象限

58:象限

100:半導體製造系統

101:晶圓

120:檢查設備

130:控制器

140:網路

400:方法

110-1~110-N:製造裝置

avg1:平均幾何特徵

C1~C16:光阻

D1~D16:間隙子

g1_P1~g1_P3:幾何中心

h_a1~h_a4:幾何特徵

h_b1~h_b4:幾何特徵

h_n:幾何特徵

h_s:幾何特徵

h1:幾何特徵

h1_P1~h1_P3:幾何特徵

h1~h16:幾何特徵

P1~Pn:影像

PR1~PR4:光阻

S1~S8:間隙子

S402:步驟

S404:步驟

S406:步驟

S408:步驟

S410:步驟

S412:步驟

S414:步驟

S416:步驟

S418:步驟

S420:步驟

SA:程式

SB:程式

X1~X16:交叉區域

當結合圖式考慮時，可以經由參考詳細描述以及申請專利範圍來獲得對本揭露之更完整的理解，其中相同的元件編號在整個圖式中是代表類似的元件，並且：

圖1是方塊示意圖，例示本揭露一些實施例的半導體製造系統。

圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、圖2F、圖2G、圖2H以及圖2I是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例用於製造多個容器孔的不同步驟。

圖3A是頂視示意圖，例示本揭露一些實施例的晶圓。

圖3B是放大示意圖，例示本揭露一些實施例如圖3A所示的一區域。

圖3C是放大示意圖，例示本揭露一些實施例包括在半導體晶圓上之多個潛在性缺陷的一區域。

圖3D是剖視示意圖，例示本揭露一些實施例包括該等潛在性缺陷的半導體結構。

圖4A及圖4B是流程示意圖，例示本揭露一些實施例之製造缺陷原因之識別方法。

圖5A是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5B是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5C是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5D是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5E是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5F是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5G是例示的座標轉換圖，例示本揭露一些實施例之例示的結果。

圖5H是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。

圖5I是例示的座標轉換圖，例示本揭露一些實施例之例示的結果。

現在使用特定語言描述附圖中所示之本揭露的實施例或例子。應當理解，本揭露的範圍無意由此受到限制。所描述之實施例的任何修改或改良，以及本檔中描述之原理的任何進一步應用，所屬技術領域中具有通常知識者都認為是通常會發生的。元件編號可以在整個實施例中重複，但這並不一定意味著一個實施例的特徵適用於另一實施例，即使它們共用相同的元件編號。

應當理解，雖然用語「第一(first)」、「第二(second)」、「第三(third)」等可用於本文中以描述不同的元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、層及/或部分不應受這些用語所限制。這些用語僅用於從另一元件、部件、區域、層或部分中區分一個元件、部件、區域、層或部分。因此，以下所討論的「第一裝置(first element)」、「部件(component)」、「區域(region)」、「層(layer)」或「部分(section)」可以被稱為第二裝置、部件、區域、層或部分，而不背離本文所教示。

本文中使用之術語僅是為了實現描述特定實施例之目的，而非意欲限制本發明。如本文中所使用，單數形式「一(a)」、「一(an)」，及「該(the)」意欲亦包括複數形式，除非上下文中另作明確指示。將進一步理解，當術語「包括(comprises)」及/或「包括(comprising)」用於本說明書中時，該等術語規定所陳述之特徵、整數、步驟、操作、元件，及/或組件之存在，但不排除存在或增添一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件，及/或上述各者之群組。

圖1是方塊示意圖，例示本揭露一些實施例的半導體製造系統100。

半導體製造系統100包括複數個製造裝置110-1、110-2...110-N，以及一檢查設備120。製造裝置110-1、110-2...110-N可經由一網路140而耦接到一控制器130。

一晶圓101可提供到半導體製造系統100。例如微影、沉積、蝕刻、化學機械研磨(CMP)、光阻塗佈、烘烤、對準或其他製程的多個製造程式可藉由製造裝置110-1、110-2...110-N的一或多個而在晶圓101上實施。晶圓101的檢查可藉由檢查設備120而實施。

製造裝置110-1、110-2...110-N的每一個可經配置以形成多個結構在晶圓101上。形成在晶圓101上的該等結構包括一圖案、通孔、凹陷、絕緣結構、閘極結構、導電通孔、中間結構或任何其他半導體結構，但並不以此為限。

網路140可為網際網路或是一內部網路實施網路協定，例如傳輸控制協定(TCP)。經由網路140，製造裝置110-1、110-2...110-N的每一個以及檢查設備120可從控制器130下載關於晶圓101或該等製造裝置之在製品(WIP)的資訊，或是將其上傳到控制器130。經由網路140，製造裝置110-1、110-2...110-N的每一個以及檢查設備120可彼此進行通訊。

控制器130可包括一處理器，例如一中央處理單元(CPU)，以將多個指令提供到一或多個製造裝置110-1、110-2...110-N以及檢查設備120。資訊或資料可經由網路140而在該等製造裝置110-1、110-2...110-N與檢查設備120之間交換。

檢查設備120可包括一處理單元10、一儲存單元12以及一影像擷取單元18。儲存單元12以及影像擷取單元18可電性連接。儲存單元12以及影像擷取單元18可電性連接處理單元10。資料及/或資訊可在處理單元10、儲存單元12與影像擷取單元18之間交換。

儲存單元12可包括一非暫時性電腦可讀媒體14，其儲存有一檢查程式16。檢查程式16可包括多個指令，其可藉由處理單元10而執行。當藉由處理單元10所執行之檢查程式16的該等指令可造成檢查設備120執行如本揭露接下來的段落所描述的一或多個步驟。

影像擷取單元18可經配置以從晶圓101擷取多個影像。影像擷取單元18可適用於擷取覆蓋晶圓101之不同部分的該等影像。在一些實施例中，影像擷取單元18可在晶圓101上是機械地可移動地，以便擷取覆蓋晶圓101之該等部分的該等影像。影像擷取單元18可經配置以擷取晶圓101的該等動態或靜態影像。在一些實施例中，影像擷取單元18可為一相機或是一錄影機。藉由影像擷取單元18所擷取的該等影像可儲存在儲存單元12中。

藉由影像擷取單元18所擷取的該等影像可藉由處理單元10進行處理及/或分析。檢查設備120可識別在晶圓101上的一或多個缺陷。檢查設備120可確認在晶圓101上的一或多個缺陷是源自於一或多個製造裝置110-1、110-2...110-N。

雖然圖1沒有顯示檢查設備120之後的任何其他製造裝置，但作為一例示的實施例，其並未意味著被限制。在其他的例示實施例中，在檢測設備120之後可以安排各式不同的製造裝置，並依據設計要求用於執行各式不同的製程。

多重圖案化技術可大概區分為圖案分割以及自對準類型。前者之一典型的類型為微影-蝕刻-微影-蝕刻(litho-etch-litho-etch，LELE)技術。如其命名所暗示的，LELE旨在藉由重複習知的微影以及蝕刻製程來實現多個窄間距。圖案分割類型即使在類似多個金屬線之多個隨機圖案的情況下亦具有能力分割成如所期望的圖案。然而，由於其涉及多個曝光製程的數個週期，因此其引起對疊對準確度(overlay accuracy)下降的關注。

反之，通常表示自對準雙重圖案化(SADP)或是自對準多重圖案化(SAMP)的自對準類型，具有僅用一次曝光製程即可窄化間距的巨大優勢，特此消除疊對準確度作為關注的問題。SADP是一種將多個線圖案之間距加倍的穩健技術，但亦可用於形成多個孔圖案。形成多個容器孔在一半導體晶圓上的依簡化流程是依據圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖 2E、圖2F、圖2G、圖2H以及圖2I所繪示。圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、圖2F、圖2G、圖2H以及圖2I的每一個都屬於一半導體晶圓之一部分的頂視圖。

請參考圖2A，光阻PR1與PR2可形成在一半導體基底上。光阻PR1與PR2可相互平行。光阻PR1與PR2可一起稱為一心軸。

請參考圖2B，間隙子S1與S2可形成在鄰近光阻PR1處，而間隙子S3與S4可形成在鄰近光阻PR2處。間隙子S1與S2可形成在光阻PR1的相對兩側上。間隙子S3與S4可形成在光阻PR2的相對兩側上。在一些實施例中，間隙子S1、S2、S3、S4的形成包含一適合的成膜方法，例如化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或是物理氣相沉積(PVD)。間隙子S1、S2、S3、S4的形成亦可包含蝕刻，例如乾或濕蝕刻。

請參考圖2C，移除光阻PR1與PR2，並保留間隙子S1、S2、S3、S4。光阻PR1與PR2的移除可包含蝕刻，例如乾或濕蝕刻。

請參考圖2D，光阻PR3與PR4可形成在間隙子S1、S2、S3、S4上。光阻PR3與PR4可為平行。光阻PR3與PR4可設置在不同於間隙子S1、S2、S3、S4的一水準位面處。在一些實施例中，多個中間層可形成在光阻PR3、PR4與間隙子S1、S2、S3、S4之間。一角度θ可存在光阻PR3與間隙子S1、S2、S3、S4之間。一角度θ可存在光阻PR4與間隙子S1、S2、S3、S4之間。

雖然在此例示的實施例中，θ是大約為90°，但可以設想，θ可依據實際設計需要而進行調整，因此可以從1°到180°。

請參考圖2E，間隙子S5與S6可形成在鄰近光阻PR3處，而間隙子S7與S8可形成在鄰近光阻PR4處。間隙子S5與S6可形成在光阻PR3 的相對兩側上。間隙子S7與S8可形成在光阻PR4的相對兩側上。在一些實施例中，間隙子S5、S6、S7、S8的形成包含一適合的成膜方法，例如CVD、ALD或是PVD。間隙子S5、S6、S7、S8的形成亦可包含蝕刻，例如乾或濕蝕刻。

請參考圖2F，移除光阻PR3與PR4，並保留間隙子S5、S6、S7、S8。光阻PR3與PR4的移除可包含蝕刻，例如乾或濕蝕刻。在移除光阻PR3與PR4之後，然後可形成一柵格結構，如圖2F所示。該柵格結構包括數個交叉區域。舉例來說，間隙子S1可在交叉區域X1處與間隙子S5交叉，而間隙子S2在交叉區域X2與間隙子S5交叉。再者，間隙子S4在交叉區域X16與間隙子S8交叉。

請參考圖2G，複數個光阻C1、C2...C16可形成在對應交叉區域X1、X2...X16的位置處。

請參考圖2H，間隙子D1、D2...D16可形成在光阻C1、C2...C16的每一個周圍。間隙子D1、D2...D16可分別圍繞光阻C1、C2...C16。在一些實施例中，間隙子D1、D2...D16包含一適合的成膜方法，例如CVD、ALD或是PVD。

請參考圖2I，可移除光阻C1、C2...C16，並保留間隙子D1、D2...D16。然後，多個腔室可形成在間隙子D1、D2...D16的每一個內。藉由適當的多個蝕刻製程，光阻C1、C2...C16的各輪廓可轉換成在該半導體基底上的幾何特徵h1、h2...h16。從頂視圖來看，幾何特徵h1、h2...h16的每一個可具有一圓形輪廓。多個導電材料可填滿在幾何特徵h1、h2...h16的每一個內，以形成多個連接結構。幾何特徵h1、h2...h16的每一個可視為一容器孔。

如圖2A、圖2B、圖2C所示的該等步驟可視為在本揭露中的一第一製造程式，而如圖2D、圖2E、圖2F所示的該等步驟可視為在本揭露中的一第二製造程式。在一些實施例中，如圖2A、圖2B、圖2C所示的該等步驟可視為程式SA，而如圖2D、圖2E、圖2F所示的該等步驟可視為程式SB。

圖3A是頂視示意圖，例示本揭露一些實施例的晶圓。

圖3A是一晶圓101的頂視示意圖，晶圓101可包括複數個晶粒30。每一個晶粒30可包括多個半導體元件，該等半導體元件可包括多個主動元件及/或多個被動元件。主動元件可包括一記憶體晶粒(例如動態隨機存取記憶體(DRAM)晶粒、一靜態隨機存取記憶體(SRAM)晶粒等等)、一功率管理晶粒(例如功率管理積體電路(PMIC)晶粒)、一邏輯晶粒(例如系統單晶片(SoC))或是其他主動元件。被動元件可包括一電容器、一電阻器、一電感器、一熔絲或是其他被動元件。

在製造期間，可在晶圓101上實施多個檢查以確認在每一個晶粒上的該等半導體結構是否如所期望的形成。在一些實施例中，舉例來說，藉由如圖1所示的檢查設備120而檢查晶圓101。可擷取以及分析晶圓101之一些部分的各影像。在一些實施例中，舉例來說，可藉由影像擷取單元18而擷取複數個影像P1，然後儲存進入到儲存單元12中。每一個影像P1可覆蓋晶圓101的一部分。不同的影像可覆蓋晶圓101的不同部分.

圖3B是放大示意圖，例示本揭露一些實施例如圖3A所示的一區域。影像P1包括複數個幾何特徵h1。複數個幾何特徵h1可包括一相同輪廓。在一些實施例中，複數個幾何特徵h1的每一個可包括一圓形輪廓。在其他實施例中，複數個幾何特徵h1的每一個可包括一矩形輪廓或是一橢圓形輪廓。在再其他的實施例中，複數個幾何特徵h1可包括不同輪廓。

舉例來說，複數個幾何特徵h1的製作技術可包含依據圖2A到圖2I所述的該等步驟。通常，幾何特徵h1期望沿著水準以及垂直方向而規律地排列。然而，由於各種製造程式所引入的差異，可能發生向幾何特徵h1之位置的一偏移。

請參考圖3C，參考符號h_s表示不正常設置的一特定幾何特徵。幾何特徵h_s相對偏移到左邊，且接近其相鄰的幾何特徵h_s。幾何特徵h_s的偏移可能不利地影響製造半導體產品的良率。一幾何特徵的偏移在本揭露中可表示成「孔偏移」或是「特徵偏移」。

依據圖3D而進一步描述細節。

圖3D是沿著圖3C之虛線A-A'的半導體結構40的剖視圖。半導體結構40包括絕緣層41、44、46。半導體結構40還包括多晶矽層43、45。半導體結構40還包括一介電層42，設置在絕緣層41上。多個導電接觸點47可嵌設在絕緣層41內。該等導電接觸點47在本揭露中可視為多個著陸墊。

在一些實施例中，舉例來說，絕緣層41、44、46可包括一淺溝隔離(STI)、一場氧化物(FOX)、矽局部氧化物(LOCOS)特徵及/或其他適合的絕緣元件。絕緣層41、44、46可包括一介電材料，例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、摻氟矽酸鹽(FSG)、一低介電常數的介電材料，其組合及/或其他適合的材料。

在一些實施例中，介電層42可包括介電材料，例如高介電常數的介電材料。高介電常數的介電材料可具有大於4的一介電常數。高介電常數的介電材料可包括氧化鉿(HfO₂)、氧化鋯(ZrO₂)、氧化鑭(La₂O₃)、氧化釔(Y₂O₃)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鈦(TiO₂)或其他可應用的材料。

在一些實施例中，多晶矽層43與45可包括氧化矽(SiO_x)、氮化矽(Si_xN_y)、氮氧化矽(SiON)或其組合。其他適合的材料在本揭露的預期範圍內。

請參考圖3D，幾何特徵h_s與h_n的每一個可建構一個容器，其中可以填滿多個導電材料。填滿在幾何特徵h_s與h_n內的該等導電材料可分別接觸該等導電接觸點47。該等導電接觸點47將電性連接到在半導體結構40下方的多個記憶體元件(圖未示)。填滿在幾何特徵h_s與h_n內的該等導電材料的每一個可建構一導電線以將多個電子元件連接到在半導體結構40下方的該等記憶體元件(圖未示)。

舉例來說，如圖3D所示，若是孔偏移發生在製造期間的話，則幾何特徵h_s可非常靠近其相鄰的幾何特徵h_n，因此在該等導電材料填滿在幾何特徵h_s與h_n內之後，即可形成一短路。因為一孔偏移所形成的該短路可能不利地影響製造半導體元件的功能。

圖4A及圖4B顯示依據本揭露一些實施例之製造缺陷原因之識別方法400。方法400包括步驟S402、S404、S406、S408、S410、S412、S414、S416、S418、S420。舉例來說，可藉由如圖1所示的檢查設備120而執行方法400。

在步驟S402中，擷取一晶圓的複數個影像。在一些實施例中，舉例來說，可藉由檢查設備120的影像擷取單元18而擷取覆蓋一晶圓之不同部分的N個影像。該N個影像可包括如圖3B所示的複數個幾何特徵。在一些實施例中，該N個影像的每一個包括M個幾何特徵。數量N與M是正整數。在一些實施例中，該M個幾何特徵的每一個可具有一圓形或球形(round)輪廓。

在步驟S404中，在步驟S402期間對每一個影像建構一個座標系統。在一些實施例中，該座標系統是一個二維系統，包括一x軸以及一y軸。在一些實施例中，座標的一原點(例如(0,0))指定在N個影像之每一個的中心。在一些實施例中，該座標系統可包括四個象限。

在步驟S406中，對於每一個擷取的影像，M個幾何特徵的每一個藉由一序號進行指定。在一些實施例中，在一影像中的M個幾何特徵可藉由序號1、2、3...M進行指定。在一些實施例中，對於N個影像的每一個，在一影像之左上角上的該幾何特徵可指定為序號「1」。在一些實施例中，對於N個影像的每一個，在相同行數上的該等幾何特徵將以依序的序號進行指定。在該N個影像中具有一相同序號的所有幾何特徵將具有類似的x與y座標值。

在步驟S408中，計算在該N個影像中之每一個幾何特徵的一幾何中心。在一些實施例中，舉例來說，可藉由檢查設備120的處理單元10執行該等計算。在一單個影像中，可獲得M個幾何中心。

在步驟S410中，可計算與每一個序號相關聯的一平均幾何中心。在一些實施例中，可計算與該M個幾何特徵相關聯的M個平均幾何中心。與序號「1」相關聯的該平均幾何中心可依據在所擷取之該等影像中具有序號「1」的所有幾何中心進行計算。類似地，與序號「2」相關聯的該平均幾何中心可依據在所擷取之該等影像中具有序號「2」的所有幾何中心進行計算，依此類推。

在一些實施例中，舉例來說，可藉由檢測設備120的處理單元10執行該等計算。在一些實施例中，將獲得M個平均幾何中心。可依據該N個影像而計算該M個平均幾何中心。

在步驟S412中，可對每一個幾何特徵計算出一偏移量。在一些實施例中，可依據一幾何特徵的該幾何中心以及其相關聯的平均幾何中心計算該幾何特徵的該偏移量。在一些實施例中，具有序號「1」之一幾何特徵的偏移量可依據其幾何中心以及與序號「1」相關聯的該平均幾何中心進行計算。類似地，具有序號「2」之一幾何特徵的偏移量可依據其幾何中心以及與序號「2」相關聯的該平均幾何中心進行計算，依此類推。

在步驟S414中，其確定在步驟S412所獲得的任何偏移量是否超過一預定臨界值(例如一第一臨界值)。舉例來說，藉由檢查設備120的處理單元10而執行該確定步驟。

一特定幾何特徵超過一預定臨界值的一偏移量即暗示該特定幾何特徵的製造套裝程式含多個缺陷。若是在該等所擷取之影像內該等幾何特徵的任何偏移量並未超過一預定臨界值的話，則方法400以步驟 S416繼續進行。否則的話，方法400則結束。

請參考圖4B，在步驟S416中，在與一第一製造程式相關聯的一第一組幾何特徵上執行一第一座標轉換。具有高過該預定臨界值(例如一第一臨界值)之一偏移量的該特定幾何特徵以及該第一組幾何特徵的製作技術包含該第一製造程式。在步驟S416中，該特定幾何特徵是該第一組幾何特徵中的其中一個。

在步驟S418中，在與一第二製造程式相關聯的一第二組幾何特徵上執行一第二座標轉換。具有超過該預定臨界值(例如一第一臨界值)之一偏移量的該特定幾何特徵以及該第二組幾何特徵的製作技術包含該第二製造程式。在步驟S418，該特定幾何特徵是該第二組幾何特徵的其中一個。

請參考步驟S416與S418，若是一特定幾何特徵的一偏移量超過一預定臨界值的話，則該第一座標轉換與該第二座標轉換均將在該特定幾何特徵上實施。

在步驟S420上，依據該第一座標轉換與該第二座標轉換的各結果，其可確定該特定幾何特徵的該偏移量是否由該第一座標轉換或是該第二座標轉換所造成。

在一些實施例中，步驟S420包括比較在第一座標轉換之後所獲得之該特定幾何特徵的一y座標值與一預定臨界值(例如一第二臨界值)。在一些實施例中，步驟S420包括比較比較在第二座標轉換之後所獲得之該特定幾何特徵的一y座標值與該預定臨界值(例如一第二臨界值)。

舉例來說，該確定步驟可由檢查設備120的處理單元10所執行。在一些實施例中，該異常的偏移可僅由該第一製造程式所造成。在一些實施例中，該異常的偏移可僅由該第二製造程式所造成。在一些實施例中，該異常的偏移可由該第一製造程式與該第二製造程式兩者所造成。

圖5A顯示在步驟S402期間可擷取的複數個影像P1、P2、P3...Pn。請參考圖5A，所擷取的該等影像之每一個可包括複數個幾何特徵。在此例示的實施例中，所擷取的該等影像之每一個可包括M個幾何特徵。在此例示的實施例中，該等幾何特徵的每一個包括一圓形或球形輪廓。

圖5B是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。結合圖5B之例示的示意圖可更好地理解圖4A的步驟S404與S406。

請參考圖5B，針對在步驟S402期間所擷取的每一個影像建構一座標系統。該座標系統包括一座標原點50以及四個象限52、54、56、58。此外，對於每一個所擷取的影像，該M個幾何特徵的每一個由一個序號所指定。在此例示的實施例中，左上的幾何特徵h1可指定為一序號「1」，且左上的幾何特徵h2可指定為一序號「2」，依此類推。屬於相同行數(例如行數60)的該等幾何特徵將依序指定序號。在此例示的實施例中，屬於行數62之最先的兩個幾何特徵h11與h12可分別指定為序號「11」與「12」。

圖5C是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。結合圖5C之例示的示意圖可更好地理解圖4A的步驟S408與S410。

圖5C顯示幾何特徵h1_P1、h1_P2、h1_P3。在此例示的實施例中，幾何特徵h1_P1、h1_P2、h1_P3可對應具有一相同序號「1」之不同影像的各幾何特徵。幾何特徵h1_P1包括一幾何中心g1_P1。幾何特徵h1_P2包括一幾何中心g1_P2。幾何特徵h1_P3包括一幾何中心g1_P3。舉例來說，幾何中心g1_P1、g1_P2、g1_P3可藉由檢查設備120的處理單元10進行計算。

在獲得幾何中心g1_P1、g1_P2、g1_P3之後，可獲得與序號「1」相關聯的一平均幾何中心。舉例來說，該平均幾何中心可藉由檢查設備120的處理單元10進行計算。幾何中心g1_P1、g1_P2、g1_P3以及平均幾何中心的每一個包括一x座標值以及一y座標值。

圖5C顯示一簡化的實施例，其僅有三個影像P1、P2、P3使用在該等平均幾何中心的計算中。可以設想，在一些實施例中，所有所獲得的影像(例如M個)均可用於平均幾何中心的計算中。

圖5D是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。結合圖5D之例示的示意圖可更好地理解圖4A的步驟S412。

圖5D顯示一幾何中心g1_P1以及一平均幾何中心avg1。幾何中心g1_P1可為具有影像P1的一序號「1」之該幾何特徵的該幾何中心。可藉由將具有一序號「1」之該等幾何特徵的所有幾何中心進行平均，以獲得平均幾何中心avg1。在此例示的實施例中，幾何中心g1_P1包括座標值(1,4)，且平均幾何中心avg1包括座標值(3,6)。

依據與該特定劑何特徵相關聯之該平均幾何中心(例如avg1)以及該特定幾何特徵的該幾何中心(例如g1_P1)，以計算該特定幾何特徵的一偏移量(例如具有一序號「1」的該幾何特徵)。在此例示的實施例中，具有影像P1之一序號「1」之該幾何特徵的一偏移量可藉由計算座標值(1,4)與(3,6)之間的距離所獲得。

圖5E是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。結合圖5E之例示的示意圖可更好地理解圖4B的步驟S416與S418。

在圖5E中，舉例來說，幾何特徵h_s已經識別為在步驟S414中超過一預定臨界值的一偏移。幾何特徵h_s的製作技術包含製造程式「SA」與「SB」。然後，選擇與製造程式「SA」相關聯的一第一組幾何特徵，以及選擇與製造程式「SB」相關聯的一第二組幾何特徵。一第一類型的座標轉換將在該第一組幾何特徵上實施，而一第二類型的座標轉換將在該第二組幾何特徵上實施。

圖5F是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。結合圖5F之例示的示意圖可更好地理解圖4B的步驟S416。

圖5F顯示幾何特徵hs的幾何中心以及幾何特徵h_a1、h_a2、h_a3、h_a4的數個幾何中心。幾何特徵h_s、h_a1、h_a2、h_a3、h_a4與製造程式「SA」相關聯。一座標轉換在幾何特徵h_s、h_a1、h_a2、h_a3、h_a4的各幾何中心上執行。該座標轉換可依據下列方程式執行。

x _T=x×cosθ1-y×sinθ1(方程式1)

y _T=y×cosθ1+x×sinθ1(方程式2)

在方程式1及方程式2中，x表示在一x軸上的一座標值，y 表示在一y軸上的一座標值，x _T表示在該x軸上的一轉換座標值，y _T表示在該y軸上的一轉換座標值，而θ1表示在該第一組幾何特徵與該x軸之間的一角度。如圖5F的座標轉換可視為一順時針方向轉換。

圖5G顯示幾何特徵h_s、h_a1、h_a2、h_a3、h_a4的各轉換y座標值。如圖5G所示，幾何特徵h_s的y座標值明顯高於其他。在一實施例中，幾何特徵h_s的轉換y座標值可與一預定臨界值(例如一第二臨界值)進行比較。若是幾何特徵h_s的轉換y座標值超過該預定臨界值的話，其確定該異常偏移是由製造程式「SA」所造成。

圖5H是例示的示意圖，例示本揭露一些實施例之識別製造缺陷之原因的其中一個步驟。結合圖5H之例示的示意圖可更好地理解圖4B的步驟S418。

圖5H顯示幾何特徵h_s的幾何中心以及幾何特徵h_b1、h_b2、h_b3、h_b4的數個幾何中心。幾何特徵h_s、h_b1、h_b2、h_b3、h_b4與製造程式「SB」相關聯。一座標轉換在幾何特徵h_s、h_b1、h_b2、h_b3、h_b4的各幾何中心上執行。該座標轉換可依據下列方程式執行。

x _T=x×cosθ2+y×sinθ2(方程式3)

y _T=y×cosθ2-x×sinθ2(方程式4)

在方程式3及方程式4中，x表示在一x軸上的一座標值，y表示在一y軸上的一座標值，x _T表示在該x軸上的一轉換座標值，y _T表示在該y軸上的一轉換座標值，而θ2表示在該第二組幾何特徵與該x軸之間的一角度。如圖5H的座標轉換可視為一逆時針方向轉換。

圖5I顯示幾何特徵h_s、h_b1、h_b2、h_b3、h_b4的各轉換y座標值。如圖5I所示，幾何特徵h_s的y座標值在類似於其他幾何特徵的範圍內。

在一實施例中，幾何特徵h_s的轉換y座標值可與一預定臨界值(例如一第二臨界值)進行比較。若是幾何特徵h_s的轉換y座標值超過該預定臨界值的話，其確定該異常偏移是由製造程式「SB」所造成。在此例示的實施例中，其可確定該異常偏移並不是由製造程式「SB」所造成。

在一些實施例中，該異常偏移可僅由製造程式「SA」所造成。在一些實施例中，該異常偏移可僅由製造程式「SB」所造成。在一些實施例中，該異常偏移可由製造程式「SA」以及製造程式「SB」兩者所造成。

本揭露的該等實施例揭露一種製造缺陷原因之識別系統、方法以及非暫時性電腦可讀媒體。所揭露的該識別方法可識別具有未預期偏移之一特定孔圖案的位置。所揭露的該識別方法可提供該特定孔圖案的一精確偏移量。更甚者，所揭露的該識別方法亦可識別造成該未預期偏移的製造程式。雖然已詳述本揭露及其優點，然而應理解可進行各種變化、取代與替代而不脫離申請專利範圍所定義之本揭露的精神與範圍。例如，可用不同的方法實施上述的許多製程，並且以其他製程或其組合替代上述的許多製程。

再者，本申請案的範圍並不受限於說明書中所述之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法與步驟之特定實施例。該技藝之技術人士可自本揭露的揭示內容理解可根據本揭露而使用與本文所述之對應實施例具有相同功能或是達到實質上相同結果之現存或是未來發展之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟。據此，此等製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟係包含於本申請案之申請專利範圍內。