专利名称：一种缺陷控制方法
技术领域：
本发明提供一种缺陷控制方法，特别指一种半导体芯片制造过程中利用一已图案化晶片(patterned wafer)作为监测晶片(monitor wafer)的缺陷控制方法。
背景技术：
在半导体制造过程中，往往会因为一些无法避免的原因而生成细小的微粒或缺陷，而随着半导体制造过程中元件尺寸的不断缩小与电路集成度的不断提高，这些极微小的缺陷或微粒对集成电路质量的影响也日趋严重，因此为维持产品质量的稳定，通常在进行各半导体制造过程的同时，亦须针对所生产的半导体元件不断进行测试，并根据测试结果来调整各过程参数，以抑制缺陷的产生，提升半导体制造过程的成品率以及可靠度。
请参考图1，图1为一常规的半导体制造过程示意图。如图1所示，一半导体晶片在制作过程中须经过多道半导体制造过程，一般而言，一半导体晶片在一芯片厂中大多经历的数千道的制造过程，为说明方便起见，图1中仅以其中的数道制造过程来进行说明常规半导体制造过程中的缺陷控制方法。如图1所示，过程A 10、过程B 20、过程C 30、过程D 40以及过程E 50分别代表五道半导体制造过程，并分别利用不同的机台进行。为了提升各制造过程的可靠度与稳定度，这些机台都必须进行一些固定的保养维护流程，例如每隔一段时间，将停机进行一次较详细的预防保养(preventativemaintenance，PM)工作，而在生产过程中，亦会进行一每日例行检查(dailycheck)，其于正常的生产流程中，加入多个片裸片(bare wafer)作为监测晶片，并依据同样的过程参数来进行各半导体制造过程(如前述的过程A 10、过程B 20、过程C 30、过程D 40以及过程E 50等)，再分别对各裸片进行缺陷分析，以判别各制造过程机台是否符合继续生产的标准。
除了机台本身的检查外，为维护制造过程的稳定性以及产品的可靠度，通常还会针对生产线上的产品进行一些缺陷检查。由于一半导体晶片的制造过程相当繁杂，往往包含了上千道的制造过程，因此通常在进行缺陷检测时，多以数道制造过程为一站，利用分站的方式对各产品晶片进行抽样检测，例如图1中的缺陷检测60即是用来对制造过程A、B、C及D进行检测。请参考图2，图2为常规技术中缺陷检测60的方法示意图。如图2所示，常规缺陷检测60的方法于预定的一道或多道半导体制造过程120前后分别进行一预扫描制造过程110与一制造过程后扫描制造过程130，以对晶片进行缺陷检测，并将此二次缺陷检测的结果进行对比，以得出在这一道或多道半导体制造过程120中产生的新增缺陷140，接着再以人工的方式，让工程师对这些新增缺陷140一一进行SEM再检测(SEM review)150，以进行后续的缺陷原因分析工作，而在完成缺陷原因分析后，更可进一步依据分析的结果来重新修正制造过程机台的过程参数，以避免同样的缺陷再次发生。
然而在常规技术中，不论是利用裸片来进行机台的每日例行检查，或是对线上产品进行分站抽测，都仍存有许多缺点，举例来说，前者需要耗费大量的裸片，并会因此而降低生产线上机台的产能利用率，造成制造成本的大幅提升，且由于利用裸片作为监测晶片，因此一些因为多道制造过程而产生的综合型缺陷将无法在裸片测试中察觉，而一些易存在于产品中的偶发性异常状况往往也会因不易观测到而无法处理，有些时候即使发现该类缺陷也常会因为数据不足，而很难有效的进行缺陷分析及排除。
与前者相比较，后者虽无上述缺点，但其方法却相当繁复，不但需要对欲检测的半导体制造过程前后各进行一次缺陷扫描(预扫描过程110及过程后扫描过程130)，在得出新增缺陷140后，仍需进行大量的SEM再检测150工作，由于其需要大量的人力与时间，因此在进行缺陷检测与分析时，多半必须要利用分站抽测的方式来进行，而无法对每道制造过程进行大规模的检测，在这种状况下，往往当缺陷产生后，仍要经过数道制造过程，才会进行缺陷检测60，缺陷检测60的检测灵敏度自然也会因此而大幅降低，而无法有效地对产品晶片上的各缺陷进行控制。此外由于常规的缺陷检测60方式需要相当长的的时间才能得出结果，因此一旦在缺陷检测60中发现产品晶片上有异常状况发生，并进一步分析出问题是出自于其中的某一道制造过程时(如过程B)，往往都已经过了数天了，换言的，这段时间内所制造的晶片都很可能有同样的瑕疵，这将造成制造过程成品率的下降以及成本的提高，而随着芯片尺寸由8英寸提升到12英寸，这些问题也将更为严重。
因此，目前迫切需要一种兼具有低成本、对异常状况快速反应且高灵敏度的缺陷控制方式，以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具兼具低成本、对异常状况快速反应且高灵敏度的缺陷控制方式，以解决上述问题。
本发明的最佳实施例公开一种一半导体制造过程的缺陷控制方法，首先提供一已图案化的晶片，在对该晶片进行该半导体制造过程之后，对该晶片进行一缺陷检测，并利用一预设的数据库将所检测到的多个缺陷自动分类，过滤掉生成于进行该半导体制造过程前的前层缺陷，并将该半导体制造过程造成的缺陷分为破坏性缺陷以及非破坏性缺陷，当该缺陷属于破坏性缺陷时，将会自动发出异常警示的电子邮件与缺陷分析报告，以协助操作者能迅速修正过程参数，以排除该异常的发生。
由于本发明的缺陷控制方法利用一产品晶片来缺陷检测，并利用一数据库来进行自动缺陷分类，因此不需要进行预扫描过程即可将前层缺陷与新增缺陷区隔开来，并可进一步降低SEM缺陷再检测的负担，而大幅缩短反应时间并提升缺陷灵敏度，达到提升产品成品率与可靠度的目的。
图1与图2常规的半导体制造过程的缺陷控制方法示意图。
图3与图4为本发明中一半导体制造过程的缺陷控制方法示意图。
附图符号说明10 过程A 20过程B30 过程C 40过程D50 过程E 60缺陷检测110 预扫描过程 120半导体制造过程130 过程后扫描过程 140新增缺陷150 SEM缺陷再检测 210过程A220 过程B 230过程C240 过程D 250过程E260 缺陷检测310缺陷检测
320 自动缺陷分类330异常警示340 过程参数修正具体实施方式
请参考图3与图4，图3与图4为本发明中的一缺陷控制方法示意图。如图3所示，该晶片在制作过程中，需经历过程A 210、过程B 220、过程C230、过程D 240以及过程E 250等五道半导体制造过程，而各半导体制造过程均会于该晶片上形成多个缺陷，以下以其中的过程B 220为例来说明本发明的缺陷控制方法。首先，本发明并不需以额外的裸片作为监测晶片，而直接以生产线上一已图案化的晶片来进行测试，换言的，本发明所采用的测试来源为产品晶片(product wafer)，因此，当以一些非破坏性的方法进行测试后，仍然可将其置回生产线上进行下一阶段的制造过程，而不会对产量有任何影响。此外，本发明的方法并可用来针对不同机台或不同反应室内的晶片进行检查，以对潜在的高成品率破坏性机台或反应室进行缺陷控制。
而当该晶片在完成过程B 220后，将会进行一缺陷检测260。如图4所示，在本发明的缺陷控制方法中，缺陷检测260先对该晶片进行一缺陷检测310，利用全晶片扫描的方式，将该晶片上的所有缺陷检测出来，再利用一预设的数据库对所检测到的多个进行缺陷自动缺陷分类(automatic defectclassification，ADC)320，而将这些缺陷一数据库内的设定，区分为不同的缺陷类型，在本发明的较佳实施例，依据形状、大小、位置等参数将所检测到的多个缺线中分为缺陷类型A、缺陷类型B、缺陷类型C以及缺陷类型D等四类。
值得注意的是在这一预设的数据库内，包含有各制造过程中所有可能产生的缺陷类型及其相对应的缺陷信息，因此在进行完缺陷检测310后，只需与该数据库内的数据进行对比，即可将在过程B 220中产生的新增缺陷与在进行过程B 220前就已经存在的缺陷(例如过程A 210所造成的缺陷)分隔开，如图4所示，在本发明的较佳实施例中，缺陷类型A、缺陷类型B与缺陷类型C为过程B 220所造成的新增缺陷，而缺陷类型D则为在过程B 220前已经存在的缺陷，亦即所谓的前层缺陷。
在本发明的缺陷控制方法中，数据库内的缺陷信息还包含有各类型缺陷对该制造过程成品率的影响程度以及其可能发生原因，以依据各种新增缺陷(缺陷类型A、缺陷类型B与缺陷类型C)中对该制造过程成品率的影响程度予以不同的处置。举例来说，在进行缺陷分类时，会根据该数据库内的数据将各缺陷种类依据对该制造过程成品率的影响程度再次区分为破坏性缺陷(killer defect)(如缺陷种类A及B)以及非破坏性缺陷(non-killer defect)(如缺陷种类C)二类，并针对破坏性缺陷的部分予以进一步处置。在本发明的较佳实施例中，该缺陷控制方法将于检测到破坏性缺陷时，会进一步根据所检测到的缺陷类型去数据库内搜寻其可能发生原因(如缺陷种类A可能导因于原因A)，并立刻发出异常警示330，通知负责的工程师，例如可依据所检测到的破坏性缺陷的缺陷类型以及相关数据(例如缺陷的种类、数量、位置以及可能生成原因)制作一缺陷分析报告，以E-mail的方式提供给工程师，使工程师能根据这些数据迅速地执行适当的处理，在最短的时间内进行过程参数修正340，以解决该异常状况。举例来说，当数据库中已有现成的数据时，工程师可直接根据数据库所提供的数据来修正过程参数以避免下一批产品发生类似的状况，并依据缺陷的状况来决定是否需对本批产品进行重加工(rework)或直接废弃。而若当数据库内并无适当数据时，则可视情况对所检测到的缺陷进行进一步人工分析，并将分析结果更新至该数据库。
本发明的缺陷控制方法利用一已图案化的晶片来作为监测晶片，而不需使用裸片来进行每日例行检查，故可大幅减少裸片的用量，并因为可以直接用线上的产品晶片来进行测试，因此在取样范围上并无任何限制，可视状况任意对线上的产品进行抽样检验，因此即使是一些偶发的异常状况也能有效检测出来，而进行缺陷分析与排除。此外，在常规技术中，一些综合型的缺陷往往不易发现，就算观测到了，亦很难找出其问题到底是出自于哪道制造过程，若欲在短时间内做出判断，很容易会做出错误的分析结果，而若欲增加缺陷分析的可靠度，则需花费大量的时间与人力去进行大规模的测试与检验，才能找出问题的真正原因。而本发明则配合一数据库的使用，并利用该数据库来提供相当详尽的数据让操作者进行进一步分析，故能迅速地对该缺陷的发生原因做出正确地判断，并予以适当地处理。
值得注意的是本发明的缺陷控制方法还包含有一缺陷分类步骤，由于缺陷的类型非常多，很多的缺陷对制造过程有严重的影响，但亦有很多缺陷对制造过程并无太大影响，而会影响每一制造过程的关键缺陷亦不尽相同，因此在配合一预设数据库与一自动缺陷分类工具的使用下，利用此一缺陷分类的步骤直接将前层缺陷、破坏性缺陷与非破坏性缺陷分开，与常规技术相比较，不但可以省略掉一次缺陷扫描工作(预扫描过程)，有效降低检测机台在进行缺陷检测260时的缺陷扫描工作，并可让操作者能专注于破坏性缺陷进行处理，而不必于非破坏性缺陷上浪费时间，以大幅降低SEM缺陷再检测的工作负荷，达到缩减缺陷分析与排除的反应时间的功效。
由于本发明所使用的缺陷自动分类工具能大幅降地缺陷检测的工作负荷，因此本发明的缺陷控制方法能同时应用于多道半导体制造过程，对各高成品率破坏性的半导体制造过程(如过程B)予以一一监测，使晶片在一完成所欲监测的半导体制造过程后，将直接进行缺陷检测260，而不需如常规技术中在进行多道半导体制造过程之后才进行一次缺陷检测，因此可大幅提升本发明缺陷控制方法中的缺陷检测灵敏度。
此外，本发明的缺陷控制方式除了一产品晶片来作为测试标的外，亦可视情况改用裸片来进行测试，举例来说，一旦当发生装备异常现象或要进行预防保养时，亦可配合裸片的使用来进行本发明的缺陷控制方法，以期达到一较佳的检测效果。
与常规技术中的缺陷控制方式相比较，本发明的缺陷控制方式直接利用线上已图案化的晶片进行测试，故不需利用裸片来进行每日例行检测，因此可有效减少裸片的使用并提生产能利用率。此外，对于一些偶发性异常状况以及多道制造过程产生的综合型缺陷而言，本发明显然更具有较高的灵敏度，在配合数据库与自动缺陷分类工具的使用下，更可大幅缩短缺陷分析与排除的时间，有效降低半导体晶片的制造成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依据本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种一半导体制造过程的缺陷控制方法，其包含有下列步骤提供一已图案化的晶片，该晶片表面包含有多个第一缺陷；对该晶片进行一半导体制造过程，该半导体制造过程于该晶片上形成多个第二缺陷；对该晶片进行一缺陷检测，以于检测出该晶片上的多个第一缺陷与该多个第二缺陷；以及将所检测到的这些缺陷依据一预设的数据库进行缺陷分类，以将该多个第一缺陷与该多个第二缺陷分开，并依据该数据库将该多个第二缺陷分类为多个缺陷类型。
2.如权利要求1的方法，其中该数据库内包含有各种缺陷类型的分类方式以及对应于各该缺陷类型的缺陷信息。
3.如权利要求2的方法，其中各该缺陷类型的该缺陷信息包含有各该缺陷类型对该半导体制造过程的成品率影响程度。
4.如权利要求3的方法，其中该方法于进行缺陷分类后，会依照各该缺陷类型对该半导体制造过程的成品率影响程度，将所检测到的这些第二缺陷区分为破坏性缺陷以及非破坏性缺陷。
5.如权利要求4的方法，其中该方法于检测到破坏性缺陷时，还包含有下列步骤根据所检测到的该缺陷中所属的该缺陷类型进行缺陷生成原因分析；以及通知该半导体制造过程的操作者，以协助该操作者对该半导体制造过程的过程参数进行修正。
6.如权利要求1的方法，其中该方法利用一在线自动缺陷分类工具来进行缺陷分类。
7.如权利要求1的方法，其中该已图案化的晶片为一线上产品晶片。
全文摘要
一种一半导体制造过程中利用每日例行检查来进行缺陷控制的方法，首先提供一已图案化的晶片，该晶片表面包含有多个第一缺陷，接着对该晶片进行一半导体制造过程，该半导体制造过程于该晶片上形成多个第二缺陷，再对该晶片进行一缺陷检测，以检测出该晶片上的多个第一缺陷与该多个第二缺陷，最后将所检测到的这些缺陷依据一预设的数据库进行缺陷分类，以将该多个第一缺陷与该多个第二缺陷分开，并依据该数据库将该多个第二缺陷分类为多个缺陷类型。
文档编号G06F17/00GK1673991SQ20041003172
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月24日 优先权日2004年3月24日
发明者林龙辉 申请人:力晶半导体股份有限公司