識別方法與識別系統的製作方法
2023-06-15 08:41:56 2
專利名稱：識別方法與識別系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種識別方法及系統，且特別涉及一種用以識別與半導體基板有關的缺陷圖像的方法及系統。
背景技術：
每個半導體集成電路晶片中皆包括多個晶片。晶片經由晶片製造廠中的多個加工工藝製造而成。每個加工工藝步驟都會造成一些缺陷，例如質量與可靠度的問題、失敗以及產量的減少。為了改善製造技術以及提升晶片(晶片)質量、可靠度以及產量，使用故障分析法(failure mode analysis)來測量、測試、監視以及分析半導體晶片。上述分析法包括缺陷圖案識別(defect patternrecognition)。然而，目前所實施的缺陷圖案識別依賴建立複雜的識別規則或複雜的模型，因而效率較差。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種識別方法，用以識別半導體基板的缺陷圖像。識別方法包括通過測試與測量半導體基板而收集缺陷圖像的缺陷數據；從缺陷數據中提取圖案；歸一化圖案的位置、方位與尺寸；以及於圖案歸一化後識別圖案。
根據所述的識別方法，其中該缺陷圖像包括分布於該半導體基板上的微粒以及超過該半導體基板的預定錯誤標準的參數分布的其中之一，且收集該缺陷數據包括通過從具有測量機臺、製造廠、測試廠以及上述的組合的群組中挑選的製造系統來收集數據。
根據所述的識別方法，其中從該缺陷數據中提取該圖案包括通過至少一預定標準從該缺陷數據中濾掉低密度的缺陷；以及從該缺陷數據中隔離該圖案。
根據所述的識別方法，其中歸一化該圖案包括重新設置該圖案使其密度位於中心點；旋轉該圖案至預定線條的方位；以及調整該圖案的尺寸，使該圖案符合預定尺寸。
根據所述的識別方法，其中該預定線條包括連接該圖案中具有最大間距的兩個缺陷點的線條，且調整該圖案包括縮放該圖案使得該預定線條縮放至該預定尺寸。
根據所述的識別方法，其中識別該圖案包括在歸一化該圖案後，從該圖案中提取參數；以及將該圖案配對至資料庫中的每個缺陷圖案。
根據所述的識別方法，其中識別該圖案包括在歸一化該圖案後，從該圖案中提取多個參數；以及通過具有從該圖案中所提取的該參數的預定公式分析該圖案。
再者，本發明提供一種識別方法，適用於識別與基板有關的缺陷圖像。識別方法包括通過測試與測量基板而收集缺陷圖像的缺陷數據；從缺陷數據中將圖案隔離；歸一化圖案；從歸一化圖案中提取多個參數；以及通過歸一化圖案與提取出的參數識別圖案。歸一化圖案包括重新設置圖案使其密度中心位於中心點；旋轉圖案至預定方位；以及將圖案的尺寸調整到統一尺寸。
根據所述的識別方法，其中該基板從具有半導體晶片、光阻以及液晶顯示器的群組中所挑選而得。
根據所述的識別方法，其中該缺陷圖像從具有微粒分布、同軸錯誤分布以及測試錯誤分布的群組中所挑選而得。
根據所述的識別方法，其中收集該缺陷數據包括通過從具有測試機臺、製造廠、測試廠以及該組合的群組中所挑選的製造系統收集缺陷數據。
根據所述的識別方法，其中隔離圖案包括通過預定標準從該缺陷數據中濾除低密度缺陷。
根據所述的識別方法，其中識別該圖案包括通過預定公式分析該圖案。
再者，本發明提供一種識別系統，適用於識別半導體基板上的缺陷圖案，包括輸入模塊、圖案轉換機以及圖案識別模塊。輸入模塊用以收集形成於半導體基板上的缺陷圖像。圖案轉換機用以歸一化圖案的位置、方位以及尺寸，其中圖案從缺陷圖像中提取。圖案識別模塊用以在圖案轉換機歸一化圖案之後識別圖案。
根據所述的識別系統，還包括噪聲過濾器，用以排除該缺陷圖像中的低密度缺陷；特徵提取模塊，用以在該圖案歸一化後提取適用於該圖案識別模塊的該圖案中的多個參數；以及輸出模塊，用以給使用者呈現該圖案識別模塊中的數據。
因此，本發明提供的用以識別半導體基板上的缺陷圖像的識別系統與識別方法能提高識別效率。
圖1A顯示根據本發明實施例所述的執行缺陷圖案識別的方法的簡化流程圖。
圖1B顯示根據本發明實施例所述的歸一化缺陷圖案的簡化流程圖。
圖2顯示根據本發明實施例所述的圖案轉換機的方框圖，圖案轉換機可用以實現圖1A與圖1B的方法。
圖3A至圖3F顯示在缺陷圖案識別的不同階段時，具有缺陷的基板的示意圖。
圖4顯示根據本發明實施例所述的使用圖2所示的轉換機的虛擬製造系統的方框圖。
其中，附圖標記說明如下200 缺陷圖案識別系統202 數據收集器204 噪聲過濾模塊206 圖案轉換機208 特徵提取模塊210 圖案識別模塊212 通信接口230 工程師240 網絡300 基板310、312、314 缺陷圖像316 散布缺陷322 方框
400 虛擬製造系統402 服務系統404 客戶406 工程師408 測量機臺410 製造廠412 測試廠416 虛擬製造場418 網絡414 缺陷圖案識別系統具體實施方式
為讓本發明的上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下實施例以下將介紹根據本發明所述的較佳實施例。必須說明的是，本發明提供了許多可應用的發明概念，所揭示的特定實施例僅是說明達到以及使用本發明的特定方式，不可用以限制本發明的範圍。
圖1A顯示根據本發明實施例所述的用以識別在半導體製造廠的基板加工工藝中所形成的基板上的缺陷圖案的方法100的簡化流程圖。方法100開始於步驟112，收集基板上缺陷圖像的原始數據(raw data)。基板可以為半導體晶片、掩模或是其它基板，例如在顯示器製造廠中所處理的薄膜電晶體液晶顯示器(thin-film-transistor liquid crystal display，TFT-LCD)基板。以晶片為例，晶片可經過半導體製造廠中的多個加工工藝而在晶片上形成數個晶片，每個晶片包括實用的集成電路(functional integrated circuit)。每個加工工藝步驟皆可在晶片上形成缺陷，包括實體缺陷、電性缺陷或是其它形式的缺陷。實體缺陷可包括刮痕(scratches)、汙染(contamination)與微粒、碎屑以及裂痕。電性缺陷可包括短路、斷開線路(open line)以及超過規定的電性參數(例如薄片電阻)。通過測量機臺(metrology tool)(例如檢測儀器以及/或探針測試工具)可檢查並且測量這些缺陷。提取分散於晶片的缺陷可形成缺陷圖像，缺陷圖像可包括至少一缺陷圖案。缺陷圖案可有關於某種失效機制(failuremechanism)。識別缺陷圖案可有助於故障分析法並且確認引起缺陷的根本原因(root cause identification)。
參照圖2，用以提取缺陷數據的測量機臺可包括電性、光學以及分析工具，例如顯微鏡、微分析工具、線寬測量工具、掩模與缺陷標線工具、微粒分布工具、表面分析工具、應力分析工具、電阻率與接觸電阻測量工具、流動性與載子濃度測量工具、接面深度測量工具、薄膜厚度測量工具、柵極氧化物完整性測試工具、C-V測量工具、聚焦式離子束顯微鏡(Focused Ion Beam，FIB)以及其它測試與測量工具。
在執行檢查、測量以及/或測試後，至少一測量機臺可收集晶片上的缺陷的圖像。圖2所示的缺陷圖案識別系統200中的數據收集器202可用以收集缺陷數據。數據收集器202可包括用以從測量機臺提取並存儲缺陷數據的硬體與軟體。數據收集器的硬體可包括或與不同的測量機臺結合。圖3A顯示根據本發明實施例所述的具有一種缺陷形成上的半導體基板300，其中特定種類的缺陷形成缺陷圖像310。
在方法100的步驟114中通過缺陷圖案識別系統200中的噪聲過濾模塊204過濾缺陷圖像而排除噪聲。在一個實施例中，當缺陷群組的密度低於預定標準時(例如圖3B的散布缺陷(scattered defect)316)可視為噪聲並且被排除於噪聲圖像之外。接下來，可更進一步地估計缺陷圖像而將缺陷圖像上的至少一缺陷圖像分開，例如圖3B中被圈選的缺陷圖像312與314。值得注意的是，缺陷圖像可具有不同的尺寸、不同的位置、不同的方位以及不同的幾何圖形(例如線狀、弧形、一組放射狀線條、環形以及半環形)。圖3B所示的缺陷圖像312與314為線狀缺陷。分開的圖像可被標示，且每次會有一個圖像會被選取用以執行圖像轉換以及圖像識別。接下來，下一個圖像會被選取並且重複上述步驟，直到所有被標示的圖像皆被使用為止。如圖3C所示。選取並且隔離缺陷圖像312來說明下面的圖像分析步驟。
在方法100的步驟116中執行圖案轉換程序而將圖案的位置、方位以及尺寸歸一化。通過缺陷圖案識別系統200的圖案轉換機206可執行圖案轉換。圖1B為步驟116的圖案轉換程序的詳細步驟。
參照圖1B，步驟116的圖案轉換程序包括子步驟130，用以計算缺陷圖案的中心點並且移動缺陷圖案，如此一來即可將缺陷圖案的中心點設定於原點。例如，可將缺陷圖案312移動至如圖3D所示的位置。只要缺陷圖案被隔離，缺陷圖案與基板之間便沒有任何關係。缺陷圖案的中心點可根據缺陷圖案中，各缺陷的位置以相同權值或是以其它特定權值所求得的平均位置來定義。接下來，在圖案轉換程序116的子步驟132中旋轉缺陷圖案，如此一來可將缺陷圖案旋轉至特定方位。例如，可將缺陷圖案132旋轉是如圖3E所示的方位。特定方位可定義為連接缺陷圖案中相距最遠的兩個缺陷點的直線。缺陷圖案可以順時鐘旋轉，如此一來特定方位可以為水平的方向。接下來，在圖案轉換程序116的子步驟134中重新調整缺陷圖案的尺寸，如此一來缺陷圖案會剛好在預先定義的限制(或預先定義的區域)內。例如，可調整缺陷圖案312的尺寸(例如在垂直的方向上擴大或縮小比例)，使其恰好位於圖3F所示的預先定義的方框322內。因此，在方法100接下來的步驟中將缺陷圖案歸一化，用以更進一步地對圖案執行處理。
接下來，方法100的步驟118通過缺陷圖案識別系統200的特徵提取模塊208從歸一化缺陷圖案中提取至少一特徵。特徵提取程序可提取出圖案參數，例如平均圖案密度、核心圖案密度、邊緣圖案密度、寬/長比、相對面積(定義為歸一化缺陷圖案相對於預先定義的限制(例如方框322)的面積)以及面積/圓周比。提取出的參數可用於如步驟120所述的缺陷圖案識別。
方法100的步驟120根據歸一化缺陷圖案以及/或提取參數來識別缺陷圖案。圖案識別程序通過缺陷圖案識別系統200的圖案識別模塊210執行，且圖案識別程序還由具有多個標準缺陷圖案以及/或多個缺陷圖案規則的資料庫所支持。缺陷圖案識別可以模型、規則或結合上述兩者為基礎。在一實施例中，歸一化缺陷圖案與存儲於資料庫中的每個標準缺陷圖案執行比對，直到其中一個標準缺陷圖案被預定的標準所接受。上述比對可根據例如差距函數(discrepancy function)在預定限制內所有點的總和的公式而執行。在另一實施例中，提取出的參數可合併為用以估計與識別圖案的公式。在另一實施例中，每個缺陷圖案規則可用以判斷缺陷圖案的提取參數，直到缺陷圖案被識別為標準缺陷圖案的一個或是直到所有的缺陷圖案規則皆被拒絕。在另一實施例中通過合併兩個或更多的上述方法來識別缺陷圖案。
缺陷圖案識別程序的步驟120所產生的結果可通過缺陷圖案識別系統200的通信接口212提供給使用者(例如工程師230)。
方法100接著回到步驟116對另一個被標示的缺陷圖案(例如圖3B中的314)重複上述步驟，直到所有被標示的缺陷圖案皆被使用。
缺陷圖案識別系統200可包括連接至區域網路240的軟體或硬體，其更可連接至虛擬製造廠或部分虛擬製造廠(下面會有更詳細的說明)。每個功能模塊與系統200的不同功能可被設定用以實現缺陷圖案識別。
由於將缺陷圖案執行歸一化，因此缺陷圖案識別可以被簡化並且為更有效率的設計。例如，將具有不同位置、方位以及尺寸的相同的缺陷圖案執行歸一化，並且作為相同的缺陷圖案。例如，缺陷圖案312與314皆可被識別為線型的缺陷圖案。必須與位置、方位與尺寸的缺陷圖案差異有關的規則與公式的數量可以被縮小並且被排除。
圖4顯示虛擬IC製造系統(virtual fab)400。虛擬IC製造系統400可與圖3的缺陷圖案識別系統300結合。虛擬IC製造系統400包括與通信網路418連接的多個實體402、404、406、408、410、412、414、416...N。網絡418可以為單一網絡或是多種不同的網絡(例如內部網絡以及網際網路)，並且可包括有線與無線通信信道。
在此實施例中，實體402代表用以提供合作與規定(provision)的服務，實體404代表客戶，實體406代表工程師，實體408代表用以測試並測量IC的測量機臺，實體410代表製造廠，實體412代表測試廠，實體414代表缺陷圖案識別系統且實體416代表其它的虛擬製造廠(例如屬於子公司或生意夥伴的虛擬製造廠)。每個實體可與其它實體互動，且可提供服務至其它實體以及/或從其它實體接收服務。
為了說明的目的，可將每個實體402-416視為形成部分虛擬製造廠400的內部實體(例如工程師、客服人員、自動化系統程序、設計廠或製造廠等)，或是可視為與虛擬製造廠400有互動的外部實體(例如客戶)。值得注意的是，實體402-416可以集中於同一個位置或可以為分開的，且一些實體可與其它實體合併。此外，每個實體402-416可與系統識別信息有關，其可存取系統中的信息，其中系統由與每個實體識別信息有關的授權層次(authority level)所控制。
如同提供服務一樣，虛擬製造廠400為了製造IC而使實體402-416之間的互動。在此實施例中，IC製造包括接受客戶的IC命令並且產生命令IC(ordered IC)相關操作並傳送至客戶，例如IC的設計、製造、測試以及運送。
在設計、策劃、物流(logistics)以及缺陷控制方面，由虛擬製造廠400所提供的一項服務可促使合作與數據存取。例如，在設計的方面，客戶404可通過服務系統402提供對產品設計的數據的存取以及相關的工具。工具可促使客戶404執行產量提升分析，檢視布局信息以及取得類似的信息。在策劃的方面，工程師406可通過有關導向產量趨勢(pilot yield runs)、風險分析、質量與可靠度的製造信息與其它工程師合作。在物流的方面，可提供製造狀態、測試結果、命令管理以及運輸日期給客戶404。在缺陷控制的方面，工程師406可通過網絡418提供對缺陷圖案識別系統414與其它來源(例如測量機臺408、製造廠410以及測試廠)的存取而執行缺陷圖案程序。必須注意的是，上述這些方面僅作為本發明的實施例，通過虛擬製造廠400可提供更多或更少必要的信息。
由虛擬製造廠400所提供的另一項服務可將系統與工廠整合，例如將測量機臺408與製造廠410整合。這樣的整合使設備協調其活動(activity)。例如，整合測試機臺408與製造廠410可更有效率的使製造信息與製造程序結合，並且可使來自測試機臺的晶片數據送回製造廠410，用以改善並整合。
因此，本發明揭示一種識別方法，用以識別半導體基板的缺陷圖像。識別方法包括通過測試與測量半導體基板而收集缺陷圖像的缺陷數據；從缺陷數據中提取圖案；歸一化圖案的位置、方位與尺寸；以及於圖案歸一化後識別圖案。
在其它實施例中，缺陷圖像可包括分布於半導體基板上的微粒。缺陷圖像可包括半導體基板上超過預定錯誤標準的參數的分布。收集缺陷數據包括通過從具有測量機臺、製造廠、測試廠以及上述的組合的群組中所選挑選的製造系統來收集數據。從缺陷數據中提取圖案包括通過至少一預定標準從缺陷數據中濾掉低密度的缺陷；以及從缺陷數據中將圖案隔離。歸一化圖案包括重新設置圖案使其密度位於中心點；旋轉圖案至預定線條的方位；以及調整圖案的尺寸，使圖案符合預定尺寸。預定線條包括連接圖案中具有最大間距的兩個缺陷點的線條。調整圖案包括縮放圖案使得預定線條縮放至預定尺寸。識別圖案包括在歸一化圖案後，從圖案中提取參數；以及將圖案配對至資料庫中的每個缺陷圖案。識別圖案包括在歸一化圖案後，從圖案中提取多個參數；以及通過具有從圖案中所提取的參數的預定公式分析圖案。
本發明更揭示另一種識別方法，適用於識別與基板有關的缺陷圖像。識別方法包括通過測試與測量基板而收集缺陷圖像的缺陷數據；從缺陷數據中將圖案隔離；歸一化圖案；從歸一化圖案中提取多個參數；以及通過歸一化圖案與提取出的參數識別圖案。歸一化圖案包括重新設置圖案使其密度中心位於中心點；旋轉圖案至預定方位；以及將圖案的尺寸調整到統一尺寸。
在此方法中，基板從具有半導體晶片、光阻以及液晶顯示器的群組中所挑選而得。缺陷圖像從具有微粒分布、同軸錯誤分布以及測試錯誤分布的群組中所挑選而得。收集缺陷數據包括通過從具有測試機臺、製造廠、測試廠以及上述組合的群組中所挑選的製造系統收集缺陷數據。隔離圖案包括通過預定標準從缺陷數據中濾除低密度缺陷。識別圖案包括通過預定公式分析圖案。
在另一實施例中揭示一種識別系統，適用於識別半導體基板上的缺陷圖案，包括輸入模塊、圖案轉換機以及圖案識別模塊。輸入模塊用以收集形成在半導體基板上的缺陷圖像。圖案轉換機用以歸一化圖案的位置、方位以及尺寸，其中圖案從缺陷圖像中所提取。圖案識別模塊用以在圖案轉換機歸一化圖案之後識別圖案。
此處所揭示的系統還包括噪聲過濾器，用以排除缺陷圖像中的低密度缺陷。此處所揭示的系統還包括特徵提取模塊，用以在圖案歸一化後提取適用於圖案識別模塊的圖案中的多個參數。此處所揭示的系統還包括輸出模塊，用以給使用者呈現圖案識別模塊中的數據。
本發明雖以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視所附的權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種識別方法，用以識別與半導體基板有關的缺陷圖像，包括通過測試與測量該半導體基板收集該缺陷圖像的缺陷數據；從該缺陷數據中提取圖案；歸一化該圖案的位置、方位與尺寸；以及在該圖案歸一化後識別該圖案。
2.根據權利要求1所述的識別方法，其中該缺陷圖像包括分布於該半導體基板上的微粒以及超過該半導體基板的預定錯誤標準的參數分布的其中之一，且收集該缺陷數據包括通過從具有測量機臺、製造廠、測試廠以及上述的組合的群組中所挑選的製造系統來收集數據。
3.根據權利要求1所述的識別方法，其中從該缺陷數據中提取該圖案包括通過至少一預定標準從該缺陷數據中濾掉低密度的缺陷；以及從該缺陷數據中隔離該圖案。
4.根據權利要求1所述的識別方法，其中歸一化該圖案包括重新設置該圖案使其密度位於中心點；旋轉該圖案至預定線條的方位；以及調整該圖案的尺寸，使該圖案符合預定尺寸。
5.根據權利要求4所述的識別方法，其中該預定線條包括連接該圖案中具有最大間距的兩個缺陷點的線條，且調整該圖案包括縮放該圖案使得該預定線條縮放至該預定尺寸。
6.根據權利要求1所述的識別方法，其中識別該圖案包括在歸一化該圖案後，從該圖案中提取參數；以及將該圖案配對至資料庫中的每個缺陷圖案。
7.根據權利要求1所述的識別方法，其中識別該圖案包括在歸一化該圖案後，從該圖案中提取多個參數；以及通過具有從該圖案中所提取的該參數的預定公式分析該圖案。
8.一種識別方法，適用於識別與基板有關的缺陷圖像，包括通過測試與測量該基板收集該缺陷圖像的缺陷數據；從該缺陷數據中隔離圖案；歸一化該圖案，包括重新設置該圖案使其密度中心位於中心點；旋轉該圖案至預定方位；以及將圖案的尺寸調整到統一尺寸；從該歸一化圖案中提取多個參數；以及通過該歸一化圖案與提取出的該參數識別該圖案。
9.根據權利要求8所述的識別方法，其中該基板從具有半導體晶片、光阻以及液晶顯示器的群組中所挑選而得。
10.根據權利要求8所述的識別方法，其中該缺陷圖像從具有微粒分布、同軸錯誤分布以及測試錯誤分布的群組中所挑選而得。
11.根據權利要求8所述的識別方法，其中收集該缺陷數據包括通過從具有測試機臺、製造廠、測試廠以及該組合的群組中所挑選的製造系統收集缺陷數據。
12.根據權利要求8所述的識別方法，其中隔離圖案包括通過預定標準從該缺陷數據中濾除低密度缺陷。
13.根據權利要求8所述的識別方法，其中識別該圖案包括通過預定公式分析該圖案。
14.一種識別系統，適用於識別半導體基板上的缺陷圖案，包括輸入模塊，用以收集形成於該半導體基板上的缺陷圖像；圖案轉換機，用以歸一化圖案的位置、方位以及尺寸，其中該圖案從該缺陷圖像中所提取；以及圖案識別模塊，用以在該圖案轉換機歸一化該圖案之後識別該圖案。
15.根據權利要求14所述的識別系統，還包括噪聲過濾器，用以排除該缺陷圖像中的低密度缺陷；特徵提取模塊，用以在該圖案歸一化後提取適用於該圖案識別模塊的該圖案中的多個參數；以及輸出模塊，用以給使用者呈現該圖案識別模塊中的數據。
全文摘要
本發明揭示用以識別半導體基板上的缺陷圖像的識別系統與識別方法。根據實施例所述的識別方法包括通過測試與測量半導體基板而收集缺陷圖像的缺陷數據，從缺陷數據中提取圖案，歸一化圖案的位置、方位以及尺寸，在歸一化圖案後識別圖案。因此，本發明能提高識別效率。
文檔編號G01N21/956GK101026113SQ200610107809
公開日2007年8月29日 申請日期2006年7月21日 優先權日2006年2月21日
發明者林宸霆, 周志成, 吳志宏, 張家華 申請人:臺灣積體電路製造股份有限公司