專利名稱：在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓及找出產(chǎn)生缺陷原因的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造系統(tǒng)與方法，且特別涉及一種在半導(dǎo)體制造 工藝中測試與篩選有問題晶圓的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝中，會在集成電路晶片的半成品或成品由晶圓切離之 前，執(zhí)行測試集成電路晶片的動作。 一般而言，大部分的測試是以電子測試 來判斷晶片上的裝置是否正常運(yùn)作。但是在制作每一個裝置時，會牽涉到許 多步驟與程序，電子裝置測試無法指出是制造工藝中哪一個程序或步驟出錯。 并且，大部分電子裝置測試僅能在多個程序后執(zhí)行。因此，為了可以在花費(fèi) 時間和費(fèi)用在晶圓進(jìn)行下一個步驟或程序前，定義出有問題的晶圓，能夠在 特定步驟或程序后直接測試該步驟與程序是必須的。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓的方法。上述 方法包括下列步驟，其中除非特別聲明，上述步驟的次序可變更、可連續(xù)、 可重疊、可平行處理并可通過以上方式合并。在裝置結(jié)構(gòu)中形成當(dāng)前最上層， 以在上述晶圓上形成集成電路晶片。在形成上述當(dāng)前最上層之后，收集晶圓 的應(yīng)力數(shù)據(jù)，上述應(yīng)力數(shù)據(jù)是由多個晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出。上述應(yīng)力數(shù)據(jù)包括上述晶圓上的上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的x方向應(yīng)力與y方向 應(yīng)力，上述x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力均是由上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域的 x方向晶圓曲率變化量以及上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域的y方向晶圓曲率 變化量推導(dǎo)得出，其中xy平面是沿著上述晶圓的最上表面，以及其中上述x 方向垂直于上述y方向；以及上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的 xy平面剪切應(yīng)力，上述xy平面剪切應(yīng)力是由xy平面晶圓曲率變化量推導(dǎo)得 出，其中上述xy平面晶圓曲率變化量是上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的晶圓扭轉(zhuǎn)的變化量。計(jì)算有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的應(yīng)力梯度向量，其中上述有限區(qū)域集合包括多個有限區(qū)域。計(jì)算上述有限區(qū)域集合中每 一區(qū)域的每一應(yīng)力梯度向量的基準(zhǔn)。以及，找出具有上述應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn) 大于預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值的上述有限區(qū)域。本發(fā)明提供一種測試晶圓的方法。上述方法包括下列步驟，其中除非特 別聲明，上述步驟的次序可變更、可連續(xù)、可重疊、可平行處理并可通過以 上方式合并。在上述晶圓上形成當(dāng)前最上層。在形成上述當(dāng)前最上層之后， 收集晶圓的應(yīng)力數(shù)據(jù)，上述應(yīng)力數(shù)據(jù)推導(dǎo)自多個晶圓曲率變化量。上述應(yīng)力數(shù)據(jù)包括上述晶圓上的上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的x方向應(yīng)力與y方 向應(yīng)力，上述x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力均是由上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域 的x方向晶圓曲率變化量以及上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域的y方向晶圓曲 率變化量推導(dǎo)得出，其中xy平面是沿著上述晶圓的最上表面，以及其中上述 x方向垂直于上述y方向；以及上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面 的xy平面剪切應(yīng)力，上述xy平面剪切應(yīng)力是由xy平面晶圓曲率變化量推導(dǎo) 得出，其中上述xy平面晶圓曲率變化量是上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上 述xy平面的晶圓扭轉(zhuǎn)的變化量。計(jì)算有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的應(yīng)力梯度向 量，其中上述有限區(qū)域集合包括多個有限區(qū)域。以及基于上述應(yīng)力梯度向量 評估形成上述當(dāng)前最上層的步驟。本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體制造工藝中找出發(fā)生缺陷的原因的方法。上述 方法包括下列步驟，其中除非特別聲明，上述步驟的次序可變更、可連續(xù)、 可重疊、可平行處理并可通過以上方式合并。在半導(dǎo)體制造程序中，在多個 有可能發(fā)生缺陷的步驟之后測試晶圓，每一測試包括(i)在測試當(dāng)前最上 層的形成之后，收集晶圓的應(yīng)力數(shù)據(jù)，上述應(yīng)力數(shù)據(jù)是由多個晶圓曲率變化 量推導(dǎo)得出。上述應(yīng)力數(shù)據(jù)包括(A)上述晶圓上的上述有限區(qū)域集合中 每一區(qū)域的x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力，上述x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力均是由 上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域的x方向晶圓曲率變化量以及上述有限區(qū)域集 合的每一區(qū)域的y方向晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出，其中xy平面是沿著上述晶 圓的最上表面，以及其中上述x方向垂直于上述y方向；以及(B)上述有 限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的xy平面剪切應(yīng)力，上述xy平面剪切 應(yīng)力是由xy平面晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出，其中上述xy平面晶圓曲率變化量是上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的晶圓扭轉(zhuǎn)的變化量。計(jì)算有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的應(yīng)力梯度向量，其中上述有限區(qū)域集合包括多個 有限區(qū)域。(ii)計(jì)算上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的每一應(yīng)力梯度向量的 基準(zhǔn)。(iii)找出具有大于預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值的上述應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)的上述有限區(qū)域。以及，(iv)針對給定的層判斷哪一個可能發(fā)生缺陷的步驟造成上述晶圓的上述應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)高于上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向 量基準(zhǔn)閾值。在制造工藝中不同的階段測試不同的樣本后，可針對給定的層 判斷哪一個可能產(chǎn)生缺陷的步驟造成晶圓的應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)高于上述預(yù)定 應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值，而這可能與完成品的缺陷發(fā)生相關(guān)。本發(fā)明可用于半導(dǎo)體研發(fā)和制造的各個階段，其優(yōu)點(diǎn)是能夠在形成特 定層之后以及在執(zhí)行其他步驟之前測試晶圓，以判斷是否正確地形成了該層， 且進(jìn)一步判斷是否該繼續(xù)處理晶圓；可用于判斷哪一薄膜或是制造薄膜的程序有較佳熱預(yù)算以及較佳可靠度；可指出有問題的步驟或程序；可自動評估 特定層，實(shí)現(xiàn)測試方法的完全自動化。


圖1是晶圓的有限區(qū)域元素在x方向應(yīng)力的延展應(yīng)力對應(yīng)圖；圖2是圖1中上述晶圓的有限區(qū)域元素在y方向應(yīng)力的延展應(yīng)力對應(yīng)圖；圖3是圖1與圖2中上述晶圓的有限區(qū)域元素的應(yīng)力梯度向量(VcT)的 延展應(yīng)力梯度向量對應(yīng)圖；圖4是圖1-3中上述晶圓的有限區(qū)域元素的應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)(|Vcj|)的 延展應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)對應(yīng)圖；而圖5A與圖5B是可提供圖4的軟件演算法的流程圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下20晶圓24缺陷30缺陷群32高應(yīng)力梯度區(qū)域具體實(shí)施方式
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉 出較佳實(shí)施例并配合附圖進(jìn)行如下詳細(xì)說明 實(shí)施例本發(fā)明的實(shí)施例公開一種在晶圓形成層前測試晶圓的方法。如前所述， 在半導(dǎo)體制造工藝中，會在集成電路晶片的半成品或成品由晶圓切離之前， 執(zhí)行測試集成電路晶片的動作。目前，大部分測試是以電子測試判斷晶片上 的裝置是否正常運(yùn)作。但是在制作每一個裝置時，會牽涉到許多步驟與程序。 例如，在存儲單元或邏輯裝置形成一組晶體管的程序中，需要形成許多層、 執(zhí)行許多蝕刻步驟和/或一個或多個化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟。這些步驟中 的任何一個都有可能產(chǎn)生問題或是在晶圓上產(chǎn)生有缺陷的晶片。電子裝置測 試無法指出在制造工藝中是哪一個程序或步驟產(chǎn)生的問題，并且，大部分的 電子裝置測試僅能在許多程序之后執(zhí)行。在形成特定層之后以及在執(zhí)行其他步驟之前測試晶圓，以判斷是否正確 地形成了該層是相當(dāng)重要的，特別是在特定層的形成步驟與其他程序并不一 致的情況下。在進(jìn)行其他程序之前定義有缺陷的層可以節(jié)省生產(chǎn)時間以及制 造成本。否則，在一個有缺陷的層上繼續(xù)執(zhí)行其他程序，將會產(chǎn)生裝置錯誤 或是造成完成度不合規(guī)格，就會浪費(fèi)生產(chǎn)時間以及制造成本。本發(fā)明的實(shí)施 例提出一種在形成層后測試晶圓的方法，用以判斷該層是否符合制造規(guī)格。 該判斷方法可直接執(zhí)行于步驟或程序之后或稍后，例如，該判斷方法可進(jìn)一 步判斷是否該繼續(xù)處理晶圓。如此一來，將可以在花費(fèi)時間與費(fèi)用在晶圓上 執(zhí)行下一個步驟及程序之前，定義出有問題的晶圓。同時，本發(fā)明的實(shí)施例公開一種測試與實(shí)驗(yàn)方法，在研發(fā)過程中在形成 一層之后測試晶圓，以判斷特定程序是否提供合理的結(jié)果。在上述測試與實(shí) 驗(yàn)方法中，可定義閾值，以設(shè)定制造規(guī)格以及篩選出在制造工藝中有可能產(chǎn) 生缺陷的晶圓。接著，將敘述本發(fā)明的實(shí)施例的一種方法以及討論其應(yīng)用。許多機(jī)器與工具可以測量晶圓曲率變化量，如型號為CGS300的晶圓曲率度量工具。例如，這樣的工具可以在兩個步驟之間，在晶圓上的有限元素區(qū)域內(nèi)測量曲率變化量。借助調(diào)整過的Stoney公式，曲率數(shù)據(jù)的變化量可以 用來計(jì)算晶圓上或是當(dāng)前最上層的薄膜應(yīng)力。尤其是，曲率數(shù)據(jù)的變化量可用來計(jì)算x方向應(yīng)力(axx) 、 y方向應(yīng)力(cjyy)以及xy平面剪切應(yīng)力(crxy)， 其中xy平面沿著晶圓上方表面，x方向垂直于y方向。該調(diào)整過的Stoney 公<formula>formula see original document page 9</formula>其中CJxx是X方向應(yīng)力； CTyy是y方向應(yīng)力； C7xy是Xy平面剪切應(yīng)力；Es是晶圓基底的楊式模量(Young's Modulus); Vs是晶圓基底的泊松比(Poissonratio);仁是晶圓基底的厚度； tf是目前最上方層的厚度； Akxx是x方向晶圓曲率變化量； AKyy是y方向晶圓曲率變化量；以及 AKxy是xy平面晶圓曲率變化量。晶圓曲率度量工具已經(jīng)可輸出這些應(yīng)力計(jì)算。也就是說，晶圓曲率度量 工具可輸出曲率數(shù)據(jù)的變化，這些曲率數(shù)據(jù)的變化可以使用以上的調(diào)整過的 Stoney公式來計(jì)算這些應(yīng)力。計(jì)算這些應(yīng)力(CJxx，(7yy與axy)之g ，可以計(jì)算晶圓上每個W限元素區(qū)域的應(yīng)力梯度向量(如果不需要全部，計(jì)算需要的至少一個區(qū)域)?？捎孟铝袘?yīng)力梯度向量公式來執(zhí)行計(jì)算 3巾Va是有限區(qū)域集合的每個區(qū)域的應(yīng)力梯度向量；S,是X方向的單位向量；而^是y方向的單位向量。在計(jì)算晶圓上每個需要的有限元素區(qū)域的應(yīng)力梯度向量之后，這些應(yīng)力 梯度向量數(shù)據(jù)可用來計(jì)算每個應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)。以下公式可用來計(jì)算每個 應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)V fix值得注意的是，該基準(zhǔn)為一個絕對值。如此一來，可以簡化這些數(shù)據(jù)的 圖形，以及簡化這些數(shù)據(jù)與規(guī)格可接受度之間的比對(例如自動邏輯判斷)。 例如，可以借助基礎(chǔ)算術(shù)差方法(如中央差、前差、或是后差)來得到先前 所述的公式值。隨著計(jì)算這些數(shù)據(jù)(如前所述)，可繪出這些數(shù)據(jù)，將有較高應(yīng)力梯度 的區(qū)域視覺化。集成電路的缺陷是由于應(yīng)力不平衡與角度曲率變化所引起。圖l-4示出使用化學(xué)氣相沉積(CVD)將某些范例數(shù)據(jù)對應(yīng)于沉積的氮化硅 薄膜。圖l是晶圓20的有限區(qū)域元素的x方向的延展應(yīng)力對應(yīng)圖。同樣地， 圖2是晶圓20的有限區(qū)域元素的y方向的延展應(yīng)力對應(yīng)圖。圖3是晶圓20 的有限區(qū)域元素的應(yīng)力梯度向量(Va)的延展應(yīng)力梯度向量對應(yīng)圖。圖4是 晶圓20的有限區(qū)域元素的應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)(|Va|)的延展應(yīng)力梯度向量基 準(zhǔn)對應(yīng)圖。圖l-4示出基于相同的應(yīng)力與曲率數(shù)據(jù)變化。在圖l、 2與圖4中 以不同線條顯示出每個晶片區(qū)域邊界22以及從對應(yīng)圖簡化的不同陰影區(qū)域 (在本實(shí)施例的實(shí)際對應(yīng)圖中，為了便于讀取及公開更多梯度的細(xì)節(jié)，實(shí)際 上是用較佳的色彩來表示對應(yīng)關(guān)系)。在圖1、 2與圖4中用點(diǎn)表示有缺陷 24的晶片區(qū)域。值得注意的是，圖4中由缺陷24構(gòu)成的缺陷群30落在相對 高的應(yīng)力梯度區(qū)域32中。例如，該應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)可用來定義當(dāng)前最上層(薄膜)或目前最上 結(jié)合層的高應(yīng)力梯度區(qū)域?？筛鶕?jù)對應(yīng)于晶圓20的其他區(qū)域或是根據(jù)對應(yīng)的 規(guī)定的閾值來決定高應(yīng)力梯度向量。這些閾值可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)得到，例如在研究中以及疑難排解中使用相同的測試方法測試晶圓集的同一層來得到。例如 在研發(fā)中，可用這些測試方法來判斷哪一薄膜或是哪一個制造薄膜的程序有 較佳熱預(yù)算以及較佳的可靠度。并且可用該測試方法來找出問題，以及定義 在制造程序的步驟中哪一個步驟或程序發(fā)生錯誤(例如借助在每一步驟之后 測試以比對步驟之間應(yīng)力梯度結(jié)果)。例如，可用電子光束掃描、晶圓接受度測試或生產(chǎn)數(shù)據(jù)在研發(fā)中指出缺陷(點(diǎn))24的位置，或是指出高應(yīng)力梯度區(qū)域中的缺陷處。在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn) 該測試方法的實(shí)施例中，Matlab或一些使用其他合適程序語言的其他合適的 軟件程序可用來比對沿著晶片區(qū)域邊界22與缺陷24的座標(biāo)的應(yīng)力梯度向量 數(shù)據(jù)(如圖1-4中任一數(shù)據(jù))。該測試方法適用于研究以及疑難排解的情形。圖5A與圖5B是能提供圖4的軟件演算法的流程圖40(適用于Matlab)。 在圖5A所示步驟42中，從晶圓曲率度量工具輸入應(yīng)力值。在圖5A所示計(jì) 算方塊44中，可用有限區(qū)域元素的多個應(yīng)力值來計(jì)算應(yīng)力梯度向量，如圖 5A中的sg(i，j)。接著繼續(xù)進(jìn)行缺陷區(qū)域(方塊46中的ncx與ncy為在x-y平 面上的缺陷的座標(biāo))與具有高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)的區(qū)域(在本實(shí)施例中為高 于平均梯度向量基準(zhǔn))的比對。比對該應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)與平均值，以判斷 在晶圓中該應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)是否大于平均值或某些晶圓集合的移動的平均 值(參考圖5A中判斷方塊48)?？蛇x擇計(jì)算晶片中缺陷和高于平均值的應(yīng) 力梯度向量的符合百分比，用來評估正確性(參考圖5B中的方塊50與52)。 通過圖4中多個缺陷與該應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)的比對，可確認(rèn)缺陷群30發(fā)生在 高應(yīng)力梯度區(qū)域32中。缺陷24與相對高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)的相關(guān)性可用來 設(shè)定閾值，以過濾未來要檢測的晶圓。在實(shí)施本發(fā)明的測試方法中，如果生產(chǎn)繼續(xù)，識別出缺陷區(qū)域或容易發(fā) 生缺陷的區(qū)域有許多應(yīng)用。如前所述，本發(fā)明的測試方法可用來在研發(fā)過程 中，評斷層材質(zhì)、層厚、層形成程序、層對于熱程序的反應(yīng)以及以上的組合。 本發(fā)明的測試方法可用來判斷哪個程序以及材質(zhì)在制造中會有較佳的結(jié)果 (如較佳的熱預(yù)算、在形成中有較佳的可靠性)。并且經(jīng)由測試形成層的特 定步驟，可在研究中確認(rèn)高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)值的容忍度。因此，在制造工 藝中，本發(fā)明的測試方法可自動評估特定層。例如，借助高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)決定的閾值，可在制造中任一區(qū)間測試特定層。如果有太多區(qū)域有高于閾值的應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)，可停止制造該晶 圓，或?qū)υ摼A進(jìn)行該層的重新處理(如果可以的話)以部分除去有缺陷的 層以及再一次重新形成該層?；蛘?，可回收該晶圓(如返回到幾個階段之前 的先前階段重新使用該晶圓)。在任何狀況下，可暫停對己有缺陷的層的晶 圓執(zhí)行進(jìn)一步制造，以節(jié)省再次處理此有缺陷的晶圓所需的費(fèi)用與時間。在本發(fā)明的測試方法的另一個應(yīng)用中，高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)的閾值可為 移動的平均值、固定的平均值，或使用任一合適的設(shè)定閾值的統(tǒng)計(jì)方法來決 定。在疑難排解中，在不知道哪個步驟在區(qū)域中造成重復(fù)缺陷或重復(fù)生產(chǎn)不 合格產(chǎn)品的狀況下，可采取該測試方法。可在制造工藝中的任一步驟插入該 測試方法，以幫助指出有問題的步驟或程序。如果已知一特定步驟不可靠，卻仍然為目前使用所需要，本發(fā)明的測試 方法可在該有問題的步驟后任何合適的時間點(diǎn)合并至制造程序，以直接測試 當(dāng)前最上層，從而在繼續(xù)進(jìn)行更多的程序之前，對該晶圓進(jìn)行評估。借助輸 入曲率數(shù)據(jù)以及應(yīng)力數(shù)據(jù)的變化(例如從晶圓曲率度量工具)至軟件程序， 計(jì)算需要的(或全部的)有限區(qū)域的應(yīng)力梯度向量與應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 接著比較該應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)與預(yù)定高應(yīng)力梯度基準(zhǔn)閾值(可為固定或動態(tài)， 例如移動的平均值)，可使該測試方法完全自動化。于是，如果找到太多有 限區(qū)域元素高于該閾值，可用該軟件中的邏輯判斷來決定是否要繼續(xù)制造該 晶圓或是否要因?yàn)橛腥毕輥G棄該晶圓。因?yàn)樯鲜龅倪@些優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體研究、 疑難排解、制造工藝以及以上的合并中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會本發(fā)明的測 試方法的益處以及其他可能的應(yīng)用。例如，可借助單一處理器的一組運(yùn)算(自動地)或借助多個處理器中的 分散式計(jì)算，用本發(fā)明的測試方法進(jìn)行篩選。在一特定步驟中，在應(yīng)力梯度 向量基準(zhǔn)重復(fù)超過閾值而被認(rèn)定為缺陷之后，當(dāng)評估過該薄膜應(yīng)力之后，可得到應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)參考值(閾值)，并將本發(fā)明的測試方法實(shí)施于該度 量工具以供檢驗(yàn)。因此，在一實(shí)施例中，例如，可在度量工具中合并或計(jì)算 本發(fā)明的測試方法?？山柚x線分析執(zhí)行比對關(guān)系，并且可在建立該關(guān)系(缺 陷與應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)層級之間的關(guān)系)后設(shè)定線上篩選?？捎靡陨狭鞒虉D 或者該流程圖的變形來決定以及設(shè)定缺陷以及應(yīng)力梯度向量的之間的關(guān)系。例如，使用LPCVD程序在硅化物形成前形成氮化硅層，預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值可為15MPa/mm。在另一例中，使用刷新程序在硅化物形成 前在金屬層上執(zhí)行過度退火，預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值可為 100MPa/mm。每個案例可有不同的閾值，可在研發(fā)中決定這些閾值。以上已提到本發(fā)明的實(shí)施例中的測試方式的許多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)施例 的測試方法的其他優(yōu)點(diǎn)還包括(但不限定于此) 晶圓薄膜應(yīng)力一致性評估；以及 最上層及最下層薄膜應(yīng)力差的影響評估(例如兩層之間的應(yīng)力梯度差 所造成的附著力及微細(xì)構(gòu)造的可靠度問題)。本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例公開如上，然而所公開內(nèi)容并非用以限定本發(fā)明 的范圍，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍條件下，應(yīng)可做 一定的改動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓的方法，包括以下步驟在裝置結(jié)構(gòu)中形成當(dāng)前最上層，以在上述晶圓上形成集成電路晶片；在形成上述當(dāng)前最上層之后，收集晶圓的應(yīng)力數(shù)據(jù)，上述應(yīng)力數(shù)據(jù)是由多個晶圓曲率變化量推出的；計(jì)算有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的應(yīng)力梯度向量，其中上述有限區(qū)域集合包括多個有限區(qū)域；計(jì)算上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的每一應(yīng)力梯度向量的基準(zhǔn)；以及找出具有上述應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)大于預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值的上述有限區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求l所述的在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓的方法，其中上述 應(yīng)力數(shù)據(jù)包括上述晶圓上的上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力， 上述x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力均是由上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域的x方向 晶圓曲率變化量以及上述有限區(qū)域集合的每一區(qū)域的y方向晶圓曲率變化量 推導(dǎo)得出，其中xy平面沿著上述晶圓的最上表面，以及其中上述x方向垂直 于上述y方向；以及上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的xy平面剪切應(yīng)力，上述 xy平面剪切應(yīng)力是由xy平面晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出，其中上述xy平面晶 圓曲率變化量是上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的晶圓扭轉(zhuǎn)的 變化量。
3. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓的方法，還包括如 果具有大于上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值的應(yīng)力梯度向量的上述有限區(qū) 域的數(shù)量大于預(yù)定閾值，則判斷上述晶圓有缺陷。
4. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓的方法，其中上述 預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值是基于在上述晶圓的上述有限區(qū)域的平均應(yīng)力 梯度向量基準(zhǔn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓的方法，其中上述 預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值是基于已測試的晶圓的特定集合的移動平均應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)。
6. —種測試晶圓的方法，包括以下步驟 在上述晶圓上形成當(dāng)前最上層；在形成上述當(dāng)前最上層之后，收集晶圓的應(yīng)力數(shù)據(jù)，上述應(yīng)力數(shù)據(jù)推導(dǎo) 自多個晶圓曲率變化量；計(jì)算有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的應(yīng)力梯度向量，其中上述有限區(qū)域集合包括多個有限區(qū)域；以及基于上述應(yīng)力梯度向量，評估形成上述當(dāng)前最上層的步驟。
7. 如權(quán)利要求6所述的測試晶圓的方法，其中上述應(yīng)力數(shù)據(jù)包括 上述晶圓上的上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力，上述x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力均是由上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的x方向 晶圓曲率變化量以及上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的y方向晶圓曲率變化量 推導(dǎo)得出，其中xy平面是沿著上述晶圓的最上表面，而其中上述x方向垂直 于上述y方向；以及上述限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面上的xy平面剪切應(yīng)力，上述 xy平面剪切應(yīng)力是由xy平面晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出，其中上述xy平面晶 圓曲率變化量是上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域在上述xy平面的晶圓扭轉(zhuǎn)的 變化量。
8. 如權(quán)利要求6所述的測試晶圓的方法，還包括 計(jì)算上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的每一應(yīng)力梯度向量的基準(zhǔn)；以及 基于上述應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)，評估形成上述當(dāng)前最上層的步驟。
9. 如權(quán)利要求8所述的測試晶圓的方法，其中包括基于上述應(yīng)力梯度向 量基準(zhǔn)判斷高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值，以在制造工藝中測試使用。
10. 如權(quán)利要求8所述的測試晶圓的方法，其中上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向 量基準(zhǔn)閾值是基于上述晶圓的上述有限區(qū)域的平均應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)。
11. 如權(quán)利要求8所述的測試晶圓的方法，其中上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向 量基準(zhǔn)閾值是基于已測試的晶圓的特定集合的移動平均應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)。
12. —種在半導(dǎo)體制造工藝中找出發(fā)生缺陷的原因的方法，包括 在半導(dǎo)體制造程序中，在多個有可能發(fā)生缺陷的步驟之后測試晶圓，每一測試包括在測試當(dāng)前最上層的形成之后，收集晶圓的應(yīng)力數(shù)據(jù)，上述應(yīng)力數(shù)據(jù)是由多個晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出；計(jì)算有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的應(yīng)力梯度向量，其中上述有限區(qū)域 集合包括多個有限區(qū)域；計(jì)算上述有限區(qū)域集合中每一區(qū)域的每一應(yīng)力梯度向量的基準(zhǔn)；找出具有大于預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值的上述應(yīng)力梯度向量基 準(zhǔn)的上述有限區(qū)域；以及針對給定的層判斷哪一個可能發(fā)生缺陷的步驟造成上述晶圓的上述 應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)高于上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值。
13. 如權(quán)利要求12所述的在半導(dǎo)體制造工藝中找出發(fā)生缺陷的原因的方 法，其中上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值是基于上述晶圓的上述有限區(qū)域 的平均應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)。
14. 如權(quán)利要求12所述的在半導(dǎo)體制造工藝中找出發(fā)生缺陷的原因的方 法，其中上述預(yù)定高應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)閾值是基于已測試的晶圓的特定集合 的移動平均應(yīng)力梯度向量基準(zhǔn)。
全文摘要
在半導(dǎo)體制造工藝中測試晶圓以及找出產(chǎn)生缺陷原因的方法。一種在晶圓上形成當(dāng)前最上層之后測試晶圓的方法。在形成當(dāng)前最上層后收集晶圓的由多個晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出應(yīng)力數(shù)據(jù)。應(yīng)力數(shù)據(jù)包括晶圓上有限區(qū)域集合中各區(qū)域的x方向應(yīng)力與y方向應(yīng)力，上述應(yīng)力是由各區(qū)域的x方向及y方向晶圓曲率變化量推導(dǎo)得出；以及由xy平面晶圓曲率變化量推出的xy平面剪切應(yīng)力，其中xy平面晶圓曲率變化量為有限區(qū)域集合中各區(qū)域的晶圓扭轉(zhuǎn)變化量。計(jì)算并使用應(yīng)力梯度向量(及其基準(zhǔn))評估一個或多個目前層。本發(fā)明能指出有問題的步驟或程序，實(shí)現(xiàn)測試方法的完全自動化。
文檔編號H01L21/66GK101246831SQ20071013715
公開日2008年8月20日 申請日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者傅學(xué)弘, 張志維, 張錦標(biāo), 林威戎, 潘興強(qiáng), 陳世昌, 黃宗勛 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司