一种检测扫描机台的性能方法
【专利摘要】本发明涉及半导体检测领域，具体涉及一种检测扫描机台的性能方法，在扫描机台处在最佳状态的时候，使用标准控片建立数字化的检测晶圆，以此作判定机台PM处理后的扫描缺陷性能标准，使用该方法可以准确了解机台的光学参数是否得到恢复，能及发现机台参数的变化，并予以调整，减少对生产线受影响的产品，尤其是对高精度的缺陷扫描机台的性能维护有很大的帮助。
【专利说明】一种检测扫描机台的性能方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体检测领域，具体涉及一种检测扫描机台的性能方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的不断发展，半导体工业日新月异，产品的集成度不断提高，而伴随集成度的提高，产品的线宽也变得很小，缺陷已成为影响半导体良率的重要因素。目前业界良率提升领域采用多型缺陷侦测、缺陷拍照机台，为了让机台保持稳定的状况运行，需要对每台机台进行定期的维护，如每月一次，每季度一次等不同周期。生产中经常发生因为设备工程师或者供应商的定期维护或者更换了机台的部件，当这些部件和之前使用的存在细微的差别时，会造成机台偏离正常状况，出现机台的扫描结果偏离之前的基准(baseline)，以及很多的nuisance和discolor的情况,影响缺陷扫描的正常进行。
[0003]现有的扫描机台在进行完定期的维护后设备工程师会检测各项机台参数是否正常，在确认参数在正常范围后，会使用专用的控片来进行缺陷扫描用以检测机台工作状况，业界普遍采用对比前后缺陷数量的方法来鉴别机台在维护前后的状况和捕获缺陷能力是否一致。这种方法不能准确的了解机台维修复机后的光学性能是否稳定，有误差较大。在对机台进行PM (Per1dical Maintain,定期维护)后，由于无法保证PM后的扫描机台能够以最佳状态进行扫描，从而可能会对产线上的生产检测带来不利影响，并导致良率低下，同时如果没有及时发现扫描机台的问题并继续进行检测的话，随着生产的不断进行，会带来更大损失。
【发明内容】
[0004]一种检测扫描机台的性能方法，其中，包括如下步骤:
[0005]步骤S1、提供一具有图案的监控片，将所述监控片划分为若干面积均等的单元区，利用一扫描机台对所述监控片重复扫描多次，获取对应每个单元区的多个灰阶数值；
[0006]步骤S2、根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除；
[0007]步骤S3、将保留下来的每个单元区所对应的多个灰阶数值进行平均化处理，以生成一数字化的模拟晶圆；
[0008]步骤S4、对所述扫描机台进行维护处理，之后利用该扫描机台对所述监控片进行扫描，获取每个单元区的灰阶数值；
[0009]根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除，生成一数字化的检测晶圆；
[0010]步骤S5、将所述数字化的模拟晶圆与所述数字化的检测晶圆进行比对，和/或将步骤S2和步骤S4中分别滤除的单元区数量进行比对。例如判断经过维护处理后的机台扫描控片所得数字化的检测晶圆与标准数字化的模拟晶圆对应芯片单元上所有像素数字进行比对，看是否出现像素数字出现明显偏差。如无明显偏差，认定机台PM后性能正常，如出现异常需要继续进行S4步骤的机台检修。
[0011]上述的方法，其中，在步骤SI中，利用所述扫描机台对所述监控片重复扫描至少50次。
[0012]上述的方法，其中，在步骤SI中，利用所述扫描机台对所述监控片进行重复扫描时，该扫描机台的各项参数满足最佳观测需求。
[0013]上述的方法，其中，在步骤S2和S4中，如果其中一个或多个单元区的灰阶数值与临近的其他单元区的灰阶数值存在明显偏移，则该单元区中存在缺陷。
[0014]上述的方法，其中，当其中一个或多个单元区的灰阶数值与临近的其他单元区的灰阶数值之间的差值超过±10，则该单元区中存在缺陷。
[0015]上述的方法，其中，若所述数字化的检测晶圆与所述数字化的模拟晶圆中存在的偏差大于5%，和/或滤除的单元区数量存在的偏差大于5%，则经过维护处理后的机台仍存在缺陷。
[0016]上述的方法，其中，所述机台设置有一存储模块，来对步骤S2中滤除的单元区数量以及数字化的模拟晶圆的数据进行存储。
[0017]由于本发明采用了如上技术方案，能及发现机台参数的变化，并予以调整，减少对生产线受影响的产品，特别是对高精度的缺陷扫描机台的性能维护有很大的帮助，极大提闻了广品良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0019]图1为本发明一种检测扫描机台的性能方法的步骤图；
[0020]图2a为监控片晶圆的示意图；
[0021]图2b为图2a其中一区域的放大示意图；
[0022]图2c和图2d为对图2b中两个区域进行扫描并得到灰阶数值图；
[0023]图3a_图3d为监控片部分区域灰阶数值图。
【具体实施方式】
[0024]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0025]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0026]本发明提供了一种检测扫描机台的性能方法，通过本发明可有效检测出扫描机台在进行PM后，是否会对检测造成影响，具体步骤可参照图1所示，其步骤如下:
[0027]步骤S1、提供一具有图案的监控片(monitor wafer),将监控片划分为若干面积均等的单元区，利用一扫描机台对监控片重复扫描多次，获取对应每个单元区的多个灰阶数值。
[0028]在此步骤中，可通过机台供应商或设备工程师对机台进行全面的健康检查并确认机台处在最佳状态，进而确保此时的扫描机台的各项参数满足最佳观测需求。
[0029]根据实际需求来将监控片进行划分单元区，如图2a所示，进而使得均分后的各单元区最适合扫描机台进行观测，例如将一片完整的监控片划分为10000个面积均等的die (晶粒)，并用一扫描机台对该监控片重复扫描多次，获取对应每个单元区的多个灰阶数值。在本发明中，利用扫描机台对监控片至少重复扫描50次，进一步的，一优选但并不局限的实施方式为，利用扫描机台对该监控片重复扫描100次，进而得到了对应每个单元区的100个灰阶数值。图2b为将监控片进行局部放大的示意图，在该区域中具有多种图形，例如栅极图形、有源区图形、STI图形以及其他图形或layout，在此不予赘述。图2c对应图2b中Al区域的进行扫描并得到灰阶数值图，图2d对应图2b中A2区域的进行扫描并得到灰阶数值图。
[0030]步骤S2、根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除。
[0031]由于监控片中可能存在缺陷(例如颗粒或其他缺陷)，在进行扫描后，会导致该缺陷所在单元区的灰阶数值较之周边区域产生偏移，为了使得检测的更加精准，最好将明显偏移的单元区进行滤除。例如可参照图3a_图3d所示，其分别示出了 4个位于不同位置处9个单元区所对应的灰阶数值。由于图3a中的其中一个单元区BI和图3c中的其中一个单元区B2的灰阶数值与周边单元区的灰阶数值存在明显偏移，因此可将单元区BI和单元区B2进行滤除，以避免对后续生成数字化的模拟晶圆造成不利影响。一优选但并不仅仅局限的实施方式为，当其中一个或多个单元区的灰阶数值与临近的其他单元区的灰阶数值之间的差值超过±10，则该单元区中存在缺陷，需要将该单元区进行滤除。
[0032]步骤S3、将保留下来的每个单元区所对应的多个灰阶数值进行平均化处理，以生成一数字化的模拟晶圆。
[0033]例如在一个实施方式中，经过步骤S2的滤除后，原先10000个单元区还剩下8000个单元区，对应剩下来的每个单元区均对应有100个经扫描得到的灰阶数值。将每个单元区所各自对应的所有灰阶数值进行平均化处理，进而得到一数字化的模拟晶圆，即用平均化的灰阶数值来组成模拟晶圆，每个单元区都对应一平均化处理后的灰阶数值。
[0034]步骤S4、对扫描机台进行维护处理，之后利用该扫描机台对监控片进行扫描，获取每个单元区的灰阶数值；根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除，生成一数字化的检测晶圆。
[0035]在机台进行过一段时间的运行后，需要进行PM处理，以保证扫描机台检测的精度。但是即使在进行PM处理后，仍无法完全保证PM处理后的扫描机台能够以最佳观测参数来进行观测，因此还需要对PM处理后的机台进行进一步检测。在此步骤中，在对扫描机台进行维护处理后，继续利用该扫描机台对上述的监控片进行扫描，获取每个单元区的灰阶数值，同样的，根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除，进而生成一数字化的检测晶圆。具体滤除具有缺陷的单元区的相关步骤可参照上文步骤S2，大致步骤基本相同，在此不予赘述。
[0036]步骤S5、将数字化的模拟晶圆与数字化的检测晶圆进行比对，和/或将步骤S2和步骤S4中分别滤除的单元区数量进行比对。例如将经过维护处理后的机台扫描控片所得数字化的检测晶圆与标准数字化的模拟晶圆对应芯片单元上所有像素数字进行比对，看是否出现像素数字出现明显偏差。如无明显偏差，认定机台PM后性能正常，如出现异常需要继续进行S4步骤的机台检修。
[0037]优选的，若数字化的检测晶圆与数字化的模拟晶圆中存在的偏差大于5%，和/或滤除的单元区数量存在的偏差大于5%，则经过维护处理后的机台仍存在异常，并不处于最佳观测状态，认定机台需要继续微调参数，再重复步骤S4，直到控片扫描结果完全正常为止。例如数字化的检测晶圆中的灰阶数值(也即像素数值)与数字化的模拟晶圆的灰阶数值存在5%以上的偏差，则说明经过PM处理后的扫描机台在参数方面仍存在异常，并不处于最佳观测状态，需要进行微调。同样的，若在上述步骤S2和S4中滤除的单元区数量存在5%以上的差异，则说明经过PM处理后的扫描机台在参数方面仍存在异常，需要进行微调。
[0038]同时，在本发明中，在扫描机台中设置有一存储模块，通过该存储模块来对步骤S2中滤除的单元区数量以及数字化的模拟晶圆的数据进行存储。在完成后续的PM处理后，无需再进行上述的步骤S1-步骤S3，其存储的数据可随时调取，并多次利用，提高了检测效率，同时也不会对精度造成任何影响。
[0039]如扫描机台在完成定期的维护后，对比前后扫描控片缺陷数量，发现缺陷数量基本一致，机台状态正常。但当机台进入正常生产的时候，发现机台对CMP(ChemicalMechanical Polishing，化学机械研磨)站点，以及存在光阻厚度中心边缘不均匀的PHOTO站点会出现明显的nuisance信号,造成缺陷数量偏离baseline,影响真实缺陷的捕获。如使用本发明的方法，在机台复机前再进行机台收集像素与数字化像素完美检测晶圆对比，和/或根据滤除单元区数量的变化，就可以发现因为机台所能捕获的像素的细微差别，从而避免对产品造成影响的情况。
[0040]综上所述，本发明提出一种通过建立数字化像素完美检测晶圆来控制扫描机台PM后扫描性能的新方法。通过该方法可以准确的了解良率扫描机台在PM前后的光学性能，以及捕获缺陷的能力是否正常，同时可以针对性的发现机台在PM后发生的细微差别，以便于设备工程师对机台性能进行微调让其回到最佳的状态。
[0041]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种检测扫描机台的性能方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤S1、提供一具有图案的监控片，将所述监控片划分为若干面积均等的单元区，利用一扫描机台对所述监控片重复扫描多次，获取对应每个单元区的多个灰阶数值； 步骤S2、根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除； 步骤S3、将保留下来的每个单元区所对应的多个灰阶数值进行平均化处理，以生成一数字化的模拟晶圆； 步骤S4、对所述扫描机台进行维护处理，之后利用该扫描机台对所述监控片进行扫描，获取每个单元区的灰阶数值； 根据灰阶数值判断出缺陷所在的单元区，并将缺陷所在单元区进行滤除，生成一数字化的检测晶圆； 步骤S5、将所述数字化的模拟晶圆与所述数字化的检测晶圆进行比对，和/或将步骤S2和步骤S4中分别滤除的单元区数量进行比对，以判断经过维护处理后的扫描机台是否存在异常，若存在异常，则继续进行步骤S4。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤SI中，利用所述扫描机台对所述监控片重复扫描至少50次。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤SI中，利用所述扫描机台对所述监控片进行重复扫描时，该扫描机台的各项参数满足最佳观测需求。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2和S4中，如果其中一个或多个单元区的灰阶数值与临近的其他单元区的灰阶数值存在明显偏移，则该单元区中存在缺陷。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当其中一个或多个单元区的灰阶数值与临近的其他单元区的灰阶数值之间的差值超过±10，则该单元区中存在缺陷。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述数字化的检测晶圆与所述数字化的模拟晶圆中存在的偏差大于5%，和/或滤除的单元区数量存在的偏差大于5%，则经过维护处理后的扫描机台仍存在异常。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描机台设置有一存储模块，该存储模块用于对步骤S2中滤除的单元区数量以及数字化的模拟晶圆的数据进行存储。
【文档编号】H01L21/66GK104332421SQ201410440447
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】何理, 许向辉 申请人:上海华力微电子有限公司