一種集成電路缺陷的分析方法
2023-06-26 18:55:36
一種集成電路缺陷的分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種集成電路缺陷的分析方法，通過光學缺陷檢測設備得出晶圓缺陷分布文件以及晶圓缺陷總分布圖，並對不同種類的缺陷特徵信號抽樣生成缺陷預分析分布圖，並通過電子顯微鏡對缺陷預分析分布圖進行真假缺陷的快速分析，然後在此基礎上對晶圓上的所有缺陷的形貌分析數量進行針對性選取，最終得到一個更加符合實際的缺陷種類分布圖。
【專利說明】一種集成電路缺陷的分析方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種集成電路缺陷的分析方法。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，較為先進的集成電路製造工藝一般都包含幾百步的工序，任何環節 的微小錯誤都將導致整個晶片的失效，特別是隨著電路關鍵尺寸的不斷縮小，其對工藝控 制的要求就越嚴格，所以在實際的生產過程中為能及時發現和解決問題都需要配置高靈敏 度光學缺陷檢測設備對產品進行在線檢測。
[0003] 缺陷檢測的基本工作原理是將晶片上的光學圖像轉換化為由不同亮暗灰階表示 的數據圖像，圖1為電路光學圖像轉化成為數據灰階圖像的示意圖，即一個光學顯微鏡下 獲得的圖像轉換成為數據圖像特徵的過程，再通過相鄰晶片上的數據圖形特徵的比較來檢 測有異常的缺陷所在位置；設備捕獲缺陷的特徵信號是一個十分複雜的算法，每個缺陷的 表示又不盡相同，其具體缺陷所在晶片上的位置、缺陷的大小、缺陷的亮暗、捕獲缺陷的通 道等等密切相關。
[0004] 目前，在生產過程中針對檢查設備得到的缺陷位置進行具體的形貌分析時，採用 的是對晶圓上總的缺陷數量隨機抽檢50?100顆缺陷的位置，並傳輸到電子顯微鏡下進行 具體形貌的觀察和分析，最終得到一個晶圓統計意義上的缺陷種類的分布圖，圖2為擁有 1000顆缺陷的最終缺陷種類的分布圖，但該方法比較難於體現缺陷檢測設備根據缺陷的不 同特徵信號得到的缺陷分布，如果一個晶圓上有60%的缺陷是由噪音信號生成的，那麼按 照現有的缺陷分析方法，最終在選擇100顆缺陷進行觀察時就有60%的時間是用來分析噪 音信號，這樣勢必造成資源的浪費和生成成本的增加。
[0005] 中國專利（CN101996855B)公開了一種晶圓缺陷分析方法，包括：完成特定工藝步 驟後，檢測所述晶圓，將其上的晶粒分為缺陷晶粒和非缺陷晶粒，並按每個所述缺陷晶粒內 的缺陷數對所述缺陷晶粒進行分類，得到第一檢測結果；所有工藝全部完成後，對上述晶圓 進行性能測試，將其上的晶粒分為工作晶粒和非工作晶粒，得到第二檢測結果；根據所述第 一檢測結果和所述第二檢測結果，對所述晶圓的晶粒進行再次分類；計算每種缺陷引起的 缺陷誘致失效率和良率損失，本發明的晶圓缺陷分析方法準確可行，解決了現有技術缺陷 分析不準確的缺陷。
[0006] 該專利雖然提及對晶圓缺陷進行分類，但並未涉及對各種缺陷的特徵信號進行採 樣預分析，無法解決上述資源浪費的問題。
[0007] 中國專利（CN101738400B)公開了一種判斷晶圓表面重複缺陷的方法，包括如下 步驟：(a)獲得待測晶圓表面若干晶粒的表面形貌數據，以及晶粒形貌的設計數據；(b)根 據待測晶圓的晶粒形貌的設計數據，確定子晶粒的劃分規則；（c)根據子晶粒劃分規則，利 用晶粒的表面形貌數據將每個晶粒劃分成若干個子晶粒；（d)以子晶粒為基本的檢測單 元，組成至少一個檢測序列；(e)在同一檢測序列中，選擇每一個子晶粒與至少兩個其它子 晶粒進行比較，以判斷重複缺陷。本發明還提供了一種判斷晶圓表面重複缺陷的裝置。本 發明的優點在於，以每個晶粒中重複出現的子晶粒作為基本的測試單元對晶圓表面進行測 試。因此本發明可以對晶粒表面重複單元所在的區域進行測試，以找到晶粒表面位於上述 區域內的重複缺陷。
[0008] 通過該專利的方法雖然對缺陷進行了劃分規劃，，但並未涉及對各種缺陷的特徵 信號進行採樣預分析，無法解決上述資源浪費的問題。
【發明內容】
[0009] 本發明公開了一種集成電路缺陷的分析方法，通過光學缺陷檢測設備得出晶圓缺 陷分布文件以及晶圓缺陷總分布圖，並對不同種類的缺陷特徵信號抽樣生成缺陷預分析分 布圖，並通過電子顯微鏡對缺陷預分析分布圖進行真假缺陷的快速分析，然後在此基礎上 對晶圓上的所有缺陷的形貌分析數量進行針對性選取，最終得到一個更加符合實際的缺陷 種類分布圖。
[0010] 本發明記載了一種集成電路缺陷的分析方法，其中，所述方法包括：
[0011] S1 :提供一包含若干缺陷的晶圓；
[0012] S2:通過一光學缺陷檢測設備檢測所述晶圓並識別出每個所述缺陷中的缺陷特 徵信號得到一晶圓缺陷分布文件，從而由所述晶圓缺陷分布文件中得出一晶圓缺陷總分布 圖；
[0013] S3 :所述光學缺陷檢測設備通過所述缺陷特徵信號對所有所述缺陷進行分類，並 在每類缺陷中選取一定數量的預測缺陷，從而得出一晶圓缺陷預分析分布圖；
[0014] S4:將所述晶圓缺陷總分布圖和所述晶圓缺陷預分析分布圖傳輸至一缺陷觀察設 備中；
[0015] S5:所述缺陷觀察設備根據所述晶圓缺陷預分析分布圖得出每類預測缺陷中真假 信號的權重；
[0016] S6:所述缺陷觀察設備根據預測缺陷中真假信號的權重在所述晶圓所有缺陷中選 取若干不同類別缺陷進行觀察，以獲得所有缺陷樣貌種類的分布圖；
[0017] 其中，預測缺陷中真信號的權重越大，該類缺陷選取的數量越多。
[0018] 上述方法，其中，通過所述晶圓缺陷檢測設備將識別出每個所述缺陷中的缺陷特 徵信號寫入到所述晶圓缺陷分布文件。
[0019] 上述方法，其中，每類預測缺陷的數量範圍為1?5個。
[0020] 上述方法，其中，所述缺陷特徵信號中包括缺陷位置信號、缺陷大小信號、缺陷亮 暗信號、捕獲缺陷通道信號。
[0021] 上述方法，其中，所述假信號為幹擾缺陷特徵信號的噪聲信號。
[0022] 上述方法，其中，所述真信號為缺陷特徵信號。
[0023] 上述方法，其中，所述S6中，選取不同缺陷特徵信號的缺陷的數量佔所有所述缺 陷數量的10%。
[0024] 上述方法，其中，所述S6中，觀察選取不同缺陷特徵信號的缺陷，先得出選取不同 缺陷特徵信號的缺陷的樣貌分類分布，從而根據數量同比例推算並得出所有缺陷樣貌種類 的分布圖。
[0025] 上述技術方案具有如下優點或有益效果：
[0026] 通過對缺陷預分析分布圖進行真假缺陷的快速分析，對晶圓上的所有缺陷的形貌 分析數量進行針對性選取，減少了隨機選取後缺陷分析所帶來的資源的浪費和生產成本的 增加。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 參考所附附圖，以更加充分的描述本發明的實施例。然而，所附附圖僅用於說明和 闡述，並不構成對本發明範圍的限制。
[0028] 圖1為電路光學圖像轉化成為數據灰階圖像的示意圖；
[0029] 圖2為擁有1000顆缺陷的最終缺陷種類的分布圖；
[0030] 圖3為本發明方法流程圖；
[0031] 圖4為本發明晶圓上總缺陷數量分布圖；
[0032] 圖5是本發明晶圓缺陷預分析分布圖；
[0033] 圖6是本發明每類預測缺陷真假信號權重複分布圖；
[0034] 圖7是本發明所有缺陷的樣貌種類分布圖。
【具體實施方式】
[0035] 本發明公開了一種集成電路缺陷的分析方法，圖3為本發明方法流程圖，如圖3所 示，S1 :提供一晶圓，該晶圓上擁有若干的缺陷；S2 :通過一光學缺陷檢測設備（圖中未顯 示）檢測晶圓並識別出每個缺陷中的缺陷特徵信號得到一晶圓缺陷分布文件，通過晶圓缺 陷檢測設備將識別出每個缺陷中的缺陷特徵信號寫入到晶圓缺陷分布文件，該缺陷特徵信 號為一種算法，具體的，通過光學缺陷檢測設備中的顯微鏡觀察晶圓並得到晶圓上的光學 圖像，之後，將晶圓上的光學圖像轉換化成為由不同亮暗灰階表示的數據圖像（圖1所示）， 再通過晶圓上相鄰的缺陷特徵信號的比較來得出缺陷所在位置，從而得到晶圓缺陷分布文 件，從而由晶圓缺陷分布文件中得出一晶圓缺陷總分布圖，如圖4所示。
[0036] S3 :光學缺陷檢測設備通過缺陷特徵信號對所有缺陷進行分類，並在每類缺陷中 選取一定數量的預測缺陷，即每類預測缺陷的數量可以相同也可不同，並形成一晶圓缺陷 預分析分布圖；不同的晶圓缺陷檢測設備所能識別的缺陷特徵信號的類別和數量不同，優 選的，本實施例中每個缺陷都擁有缺陷特徵信號，該缺陷特徵信號中包括缺陷位置信號、缺 陷大小信號、缺陷亮暗信號、捕獲缺陷通道信號以及噪聲信號，不同的晶圓缺陷檢測設備所 能識別的缺陷特徵信號的類別和數量不同，優選的，光學缺陷檢測設備通過缺陷位置信號 對所有缺陷進行分類，本實施例分為光通道1、光通道2、邏輯區以及存儲區，圖5是本發明 晶圓缺陷預分析分布圖，如圖5所示，光學缺陷檢測設備在每類缺陷中選取的預測缺陷，每 類預測缺陷的數量範圍為1?5個，得出晶圓缺陷預分析分布圖。
[0037] S4 :將晶圓缺陷總分布圖和晶圓缺陷預分析分布圖傳輸至一缺陷觀察設備（圖中 未顯示）；S5 :缺陷觀察設備根據晶圓缺陷預分析分布圖得出每類預測缺陷中真假信號的 權重；具體的，通過缺陷觀察設備對光通道1、光通道2、邏輯區以及存儲區中的預測缺陷進 行真假信號的快速分析，優選的，真信號為缺陷特徵信號，假信號為幹擾缺陷特徵信號的噪 聲信號，圖6是本發明每類預測缺陷真假信號權重複分布圖，如圖6所示，得出每類預測缺 陷真假信號的權重，即真假信號在每類預測缺陷中所佔的比例。
[0038] S6:缺陷觀察設備根據預測缺陷中真假信號的權重在晶圓所有缺陷中選取若干不 同類別缺陷進行觀察，所有缺陷中選取不同缺陷位置信號的缺陷，預測缺陷中真信號的權 重越大，該類缺陷選取的數量越多，優選的，選取不同缺陷特徵信號的缺陷的數量佔所有缺 陷數量的10%，先得出選取不同缺陷特徵信號的缺陷的樣貌分類分布，從而根據數量同比 例推算並得出所有缺陷樣貌種類的分布圖，具體的，本實施例中在所有1〇〇〇個缺陷中選取 100個不同缺陷特徵信號的缺陷，並通過缺陷觀察設備對該100個缺陷進行觀察分析，得出 噪聲信號為50個，大顆粒缺陷為24個，小顆粒缺陷為13個，斷線缺陷為7個，刮傷缺陷為 6個，從而根據該數量同比例推算並得出所有缺陷樣貌種類的分布圖，圖7是本發明所有缺 陷的樣貌種類分布圖。
[0039] 綜上，本發明通過光學缺陷檢測設備得出晶圓缺陷分布文件以及晶圓缺陷總分布 圖，並對不同種類的缺陷特徵信號抽樣生成缺陷預分析分布圖，並通過電子顯微鏡對缺陷 預分析分布圖進行真假缺陷的快速分析，然後在此基礎上對晶圓上的所有缺陷的形貌分析 數量進行針對性選取，最終得到一個更加符合實際的缺陷種類分布圖
[0040] 對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在權 利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。
【權利要求】
1. 一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，所述方法包括： 51 :提供一包含若干缺陷的晶圓； 52 :通過一光學缺陷檢測設備檢測所述晶圓並識別出每個所述缺陷中的缺陷特徵信號 得到一晶圓缺陷分布文件，從而由所述晶圓缺陷分布文件中得出一晶圓缺陷總分布圖； 53 :所述光學缺陷檢測設備通過所述缺陷特徵信號對所有所述缺陷進行分類，並在每 類缺陷中選取一定數量的預測缺陷，從而得出一晶圓缺陷預分析分布圖； S4:將所述晶圓缺陷總分布圖和所述晶圓缺陷預分析分布圖傳輸至一缺陷觀察設備 中； S5 :所述缺陷觀察設備根據所述晶圓缺陷預分析分布圖得出每類預測缺陷中真假信號 的權重； S6:所述缺陷觀察設備根據預測缺陷中真假信號的權重在所述晶圓所有缺陷中選取若 幹不同類別缺陷進行觀察，以獲得所有缺陷樣貌種類的分布圖； 其中，預測缺陷中真信號的權重越大，該類缺陷選取的數量越多。
2. 如權利要求1所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，通過所述晶圓缺陷 檢測設備將識別出每個所述缺陷中的缺陷特徵信號寫入到所述晶圓缺陷分布文件。
3. 如權利要求1所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，每類預測缺陷的數 量範圍為1?5個。
4. 如權利要求1所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，所述缺陷特徵信號 中包括缺陷位置信號、缺陷大小信號、缺陷亮暗信號、捕獲缺陷通道信號。
5. 如權利要求1所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，所述假信號為幹擾 缺陷特徵信號的噪聲信號。
6. 如權利要求1所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，所述真信號為缺陷 特徵信號。
7. 如權利要求1所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，所述S6中，選取不同 缺陷特徵信號的缺陷的數量佔所有所述缺陷數量的10%。
8. 如權利要求7所述一種集成電路缺陷的分析方法，其特徵在於，所述S6中，觀察選取 不同缺陷特徵信號的缺陷，先得出選取不同缺陷特徵信號的缺陷的樣貌分類分布，從而根 據數量同比例推算並得出所有缺陷樣貌種類的分布圖。
【文檔編號】H01L21/66GK104062305SQ201410163560
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】倪棋梁, 陳宏璘, 龍吟 申請人:上海華力微電子有限公司