[發明專利]自動化的基于圖像的過程監測及控制

有效

• 申請號: 201680023662.8
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN107533994B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: H·法加里亞;S·卡達爾;T·托雷利;B·里斯;M·馬哈德凡;S·潘戴夫
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 11287 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 張世俊

本發明公開用于基于圖像自動檢測晶片制造過程的狀態的方法及裝置。所述方法有利地使用片段掩模來提高所述圖像的信噪比。接著，針對片段掩模變化計算度量值以確定預測過程不合規性的片段掩模與度量值的一或多個組合。模型可因所述過程而產生。在另一實施例中，一種方法使用模型來監測過程的合規性。

技術領域

本發明涉及晶片制造過程的監測及控制。

背景技術

例如邏輯及存儲器裝置的半導體裝置通常是由應用于襯底或晶片的一系列處理步驟制作。半導體裝置的各種特征及多個結構層級是由這些處理步驟形成。舉例來說，光刻是涉及在半導體晶片上產生圖案的半導體制造工藝。半導體制造工藝的額外實例包含但不限于化學機械拋光(CMP)、蝕刻、沉積及離子植入。可在單個半導體晶片上制作多個半導體裝置且接著將其分離成個別半導體裝置。

在半導體制造過程期間在各個步驟處使用檢驗過程來檢測晶片上的缺陷以促進較高良率。隨著設計規則及過程窗口在大小上繼續收縮，需要檢驗系統捕獲晶片表面上的更廣范圍的物理缺陷同時維持高處理量。

通常使用緩慢但靈敏檢驗工具其后接著使用掃描電子顯微鏡(SEM)重檢而基于低晶片取樣執行晶片制造過程控制。在一些情況中，經由基于學習的方法實現過程監測及控制，其中工藝工程師學習過程工具在需要維護之前可使用多久。此基于工藝工程師的方法易于隨機故障，這是因為無線內反饋。在這兩個先前技術中，僅在工藝工具已有問題且產生在檢驗時可觀察到的缺陷時才檢測到問題。另外，這些技術較慢且因此晶片取樣較低。

先前高處理量方法缺乏靈敏度及通用性。舉例來說，先前技術可檢測晶片上的預定義區中的已知圖案。

因此，需要能夠基于先前未知的圖案檢測不合規性(non-compliance)的高處理量過程監測及控制。

發明內容

本發明提供通過多光譜、多視角晶片級及批量級信息的定制分析及分類的自動化過程控制監測。以此方式，可實現對用于光刻、化學機械平坦化(CMP)、膜及其它半導體制造模塊的過程的高處理量監測。所公開的技術可用來提供線內過程控制監測。所公開的技術的另一應用是針對晶片廠內的較緩慢但較高分辨率特性化工具提供智能取樣。傳統上，使用隨機取樣來研究過程漂移及控制。歸因于由本發明的實施例實現的高處理量，可用智能取樣取代隨機取樣來監測過程漂移。

在方法中，自動分段裸片、圖場(field)及/或晶片級圖像以提高信噪比。接著，跨越裸片/圖場/晶片內的片段計算信號度量值。且針對穩健性而組合所得單晶片/單批量/多批量信息。在實施例中，模型建立引擎可消耗單個或多重掃描、溝道、晶片及批量信息以確定工藝工具狀態。

在實施例中，提供一種用于檢測過程狀態(即，合規性或不合規性)的裝置。本發明的方法及裝置可有利地使用已由過程模塊捕獲的檢驗成像。

附圖說明

為更充分理解本發明的本質及目的，應結合附圖參考以下詳細描述，其中：

圖1是根據本發明的方法的圖解視圖；

圖2是晶片的微距(macro)除錯圖像，其中晶片包含一組裸片；

圖3描繪中間裸片及周圍裸片的部分；

圖4是中間裸片的強度直方圖；

圖5說明五個基于強度的片段掩模；

圖6說明五個基于標準偏差的片段掩模；

圖7說明五個基于主成分的片段掩模；

圖8說明針對片段掩模(行中)與度量值(列中)中的每一組合產生的所得晶片圖像的陣列；

圖9是展示針對掩蔽裸片圖像計算的一組示范性度量值的圖表；

圖10是展示根據本發明的實施例的方法的圖表；