[發明專利]半導體元件的制造過程中進行自動缺陷篩選的系統

有效

• 申請號: 201710685984.5
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN108231623B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 林志誠;莊少特
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

一種利用自適應機器學習進行自動缺陷篩選的系統，包括了自適應模型控制器、缺陷/干擾點檔案庫以及用于執行資料模型化分析的模塊。其中的自適應模型控制器具有前饋路徑以及反饋路徑，前饋路徑接收晶圓檢測中取得的多個候選缺陷，反饋路徑接收晶圓檢測后由一個以上的已知缺陷篩選模型篩選后的感興趣缺陷。自適應模型控制器從所接收的資料中選擇資料樣本、與掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)介接以取得用于驗證各個資料樣本為真實缺陷或干擾點的對應的SEM結果，并且編整模型訓練與驗證資料。用于執行資料模型化分析的模塊由自適應模型控制器適應地控制，藉此根據目標規格利用模型訓練與驗證資料產生并驗證一個以上的更新缺陷篩選模型。

技術領域

本發明是關于半導體元件的制造；特別是關于制造半導體元件的制造流程中的自動缺陷篩選。

背景技術

半導體元件的制造，是藉由將多層電路圖案制作于晶圓上，以形成具有大量集成的電晶體的一復雜電路。在半導體元件的制造流程中，微影制程是負責將電路設計人員創造的電路圖案轉移到晶圓上的制程。

具有根據電路圖案的不透光及透光圖案的光罩/光盤用于在晶圓上將元件層圖案化。光罩上鄰近圖案的效應、光學繞射、光阻發展與蝕刻、對晶圓的鄰近圖層所進行的化學機械拋光(chemical-mechanical polishing,CMP)，以及圖案與制造在晶圓上的鄰近圖層之間的幾何與層疊關系都可能會造成元件層圖案的變形。隨著集成電路的元件密度的增加，集成電路的圖案與布局的復雜度也隨之增加，此外，由圖案變形所產生的系統缺陷，或者因制程的變數而產生的隨機缺陷或污染，皆會進一步導致制造在晶圓上的元件的故障。

在制造半導體元件的生產流程中，在不同圖層上進行晶圓檢測屬于常規的流程。其中，具有一小時內能完成一個以上的完整晶圓的產出量的光學檢測，是晶圓檢測領域中的主力。在一般的晶圓檢測過程中，偵測到的缺陷通常也包含了干擾點，這些干擾點屬于錯誤的檢測結果，或者屬于不感興趣的缺陷。隨著設計規則的縮小，許多關鍵缺陷的尺寸也變得更小，而相較于雜訊的信號以及正常制程的變數來說，缺陷的信號也變得更弱。因此，在先進技術的節點中，通常在能偵測到小數量的關鍵感興趣缺陷之前，會先得到大量的干擾點回報。對于半導體元件的制造商而言，要能夠在制造過程中的加速與量產期間辨識出關鍵缺陷，實為一大考驗。

在光學檢測工具中，較先進的檢測配方會提供干擾點的過濾技術，藉此協助減少干擾點的數量。為了能利用干擾點的過濾技術，使用者必須利用各種缺陷分析工具或者掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)工作站仔細分析與審閱從一個以上的晶圓所搜集到的檢測結果，藉此將各個候選缺陷標示為真實缺陷或干擾點。經標記的真實缺陷與干擾點被用來產生一干擾點過濾器。上述的檢測工具的先進配方可以利用該干擾點過濾器來過濾干擾點。

隨著元件的技術改良到20nm以下，為了能保留關鍵的感興趣缺陷，即使在應用干擾點過濾技術之后，在晶圓檢測過程中偵測到的干擾點數量通常仍然代表了由光學檢測工具回報的缺陷中90％以上的數量。干擾點過濾技術的效能沒有辦法達到有效地過濾干擾點的理想結果，主要有以下幾個原因。

其中一個原因在于，實際上不可能從少量的檢測晶圓中搜集足夠用于產生干擾點過濾器的關鍵缺陷種類。另一原因在于，為檢測所搜集的局部光學影像不能看清楚電路的圖案，其僅能提供關于先進技術節點的非常有限的資訊。此外，為了達到配合晶圓的高速生產，檢測工具所需要處理的大量資料，也會對檢測過程中使用的干擾點過濾器的可負擔計算的復雜度造成限制。再者，制程容許范圍中的持續變化也會改變干擾點的表現，并且會引發新的缺陷種類，使得干擾點過濾器變得過時并且無法有效發揮作用。因此，為了不錯失關鍵的感興趣缺陷，檢測工具仍然需要輸出大量的干擾點。