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TW201712774A - 診斷半導體晶圓之方法以及系統 - Google Patents

診斷半導體晶圓之方法以及系統 Download PDF

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TW201712774A
TW201712774A TW105129950A TW105129950A TW201712774A TW 201712774 A TW201712774 A TW 201712774A TW 105129950 A TW105129950 A TW 105129950A TW 105129950 A TW105129950 A TW 105129950A TW 201712774 A TW201712774 A TW 201712774A
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contour
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黃奕安
陳俊宏
胡威仲
鄭文豪
王祥保
張永融
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

診斷半導體晶圓的方法與系統。根據一半導體晶圓中一特定佈局的一圖形資料系統資訊，得到一目標影像，其中上述目標影像包括具有對應於上述特定佈局之一第一圖樣的一第一輪廓。根據上述第一輪廓，執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取出一原始影像。藉由測量上述原始影像來分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。

Description

診斷半導體晶圓之方法以及系統
本揭露有關於一種診斷方法，且特別有關於一種診斷半導體晶圓之方法以及系統。
在半導體技術中，每個具有多個晶片的晶圓係藉由晶圓製造廠(wafer fabrication facility，FAB)中的複數製程/階段所產生。每一製程/階段會將一或多個缺陷引入至半導體晶圓中，這將產生品質和可靠性問題、失敗和產量損失。為了改善製造技術並提高晶圓品質、可靠性和產量，會在每一製程/階段對半導體晶圓進行測量、測試、監控和診斷。為了得到準確的結果，在所測量、測試、監控和診斷的半導體晶圓中，對準是重要的。
本揭露提供一種診斷半導體晶圓之方法。根據一半導體晶圓中一特定佈局的一圖形資料系統資訊，得到代表一目標影像的一電子信號，其中上述目標影像包括具有對應於上述特定佈局之一第一圖樣的一第一輪廓。根據上述第一輪廓，使用一處理電路來執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取一原始影像。使用上述處理電路，藉由測量上述原始影像來分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。
再者，本揭露提供另一種診斷半導體晶圓的方法，其中上述方法包括使用一處理電路以執行操作。根據一半導體晶圓中一特定佈局的一圖形資料系統資訊，執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取一原始影像。在上述原始影像中設定一測量方框。在上述原始影像之上述測量方框中安排至少一對之指標。測量上述指標之間的一距離。根據所測量的上述距離分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。
再者，本揭露提供一種診斷半導體晶圓的系統。上述系統包括一處理電路、一電子顯微鏡以及一判斷電路。上述處理電路根據一半導體晶圓中一特定佈局之一圖形資料系統資訊而提供一目標影像。上述電子顯微鏡接收上述目標影像並執行基於影像的對準以提供一原始影像，其中上述原始影像係根據上述目標影像而從上述半導體晶圓中所擷取。上述判斷電路接收來自上述電子顯微鏡之上述原始影像，根據一輸入資訊在上述原始影像中設定一測量方框，以及根據上述測量方框而提供一診斷結果。
100‧‧‧方法
210‧‧‧目標影像
220‧‧‧第一輪廓
300、500、600‧‧‧測量方框
310‧‧‧第一層
320‧‧‧第二層
330L、330R、340‧‧‧測量游標
510、530、610、610A、610B、620、650‧‧‧導線
520L_1-520L_6、520R_1-520R_6、630L_1-630L_7、630R_1-630R_7‧‧‧指標
540、660‧‧‧切線
550L_1-550L_6、670L_1-670L_7‧‧‧第一標號
550R_1-550R_6、670R_1-670L_7‧‧‧第二標號
700‧‧‧系統
710‧‧‧處理裝置
720‧‧‧判斷裝置
730‧‧‧電子顯微鏡
740‧‧‧半導體晶圓
750‧‧‧介面裝置
760‧‧‧資料庫
Din‧‧‧使用者輸入
GDS‧‧‧圖形資料庫系統檔案
GDSc‧‧‧已剪輯之圖形資料庫系統資訊
IMGt‧‧‧目標影像
IMGr‧‧‧原始影像
Result_Out‧‧‧診斷結果
S110-S130、S410-S440‧‧‧步驟
第1圖係顯示根據本揭露一些實施例所述之診斷半導體晶圓之方法的簡化流程圖；第2圖係顯示目標影像的示範示意圖；第3圖係顯示測量方框以及複數測量游標的示意圖，其中測量游標係由支援測量功能之掃描電子顯微鏡自動以及規律地設置； 第4圖係顯示根據本揭露之一些實施例所述之根據圖形資料庫系統資訊對來自半導體晶圓的原始影像進行分析的方法之簡化流程圖；第5A圖係顯示一示範之測量方框的示意圖；第5B圖係顯示半導體晶圓之圖形資料庫系統資訊的示意圖，以及圖形資料庫系統資訊係用來從半導體晶圓中擷取出包括第5A圖之測量方框的原始影像；第6A圖係顯示另一示範之測量方框的示意圖；第6B圖係顯示半導體晶圓的圖形資料庫系統資訊的示意圖，以及圖形資料庫系統資訊係用來從半導體晶圓中擷取出包括第6A圖之測量方框的原始影像；以及第7圖係顯示根據本揭露之一些實施例所述之用以診斷半導體晶圓之系統700的簡化圖。
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特 徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
下文描述實施例的各種變化。藉由各種視圖與所繪示之實施例，類似的元件標號用於標示類似的元件。應可理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，可以取代或省略部分的操作步驟。
在積體電路(integrated circuit，IC)設計中，許多功能會整合在一晶片中，且經常使用特定應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)或是系統單晶片(system on a chip，SOC)為主的設計。在該方法中，提供了許多已知的功能，以及在藉由選擇和連接這些標準的功能來設定元件的功能性設計之後，使用電子設計自動化(electronic design automation，EDA)工具來驗證所產生之電路的正確操作。資料庫元件會映射至預先決定的佈局單元上，其包括例如電晶體之預估元件。所選擇的單元要考慮到特定半導體製程特徵和參數，並產生用來表示這些設計的製程參數化實體。藉由執行使用標準單元(standard cell)來形成完整設計所需之局部連接和整體連接的放置(placement)和繞線(routing)以繼續設計流程。
在設計規則檢查、設計規則驗證、時序分析、關鍵路徑分析、靜態和動態功率分析、以及對設計的最後修改之 後，執行下線(tape out)程序以產生光罩產生資料。然後，使用光罩產生資料來產生光罩，以及光罩係用於在晶圓製造廠(FAB)之光刻(photolithographic)製程中製造半導體元件。在下線程序中，積體電路的資料庫檔案會轉換成圖形資料庫系統(Graphic Database System，GDS)檔案(例如，GDS文件或GDSII文件)。然後，對積體電路製造而言，可使用圖形資料庫系統檔案來製作不同層之光罩。特別地，圖形資料庫系統檔案成為用於在不同供應商的設計工具之間傳輸積體電路佈局資料之工業標準格式。
目前，標準晶圓(golden wafer)係選自一批(lot)晶圓，且標準晶圓係作為晶圓範本(template)，用來測量、測試、監控或診斷該批晶圓中的其他晶圓。例如，從標準晶圓中擷取出參考影像，以及參考影像包括關於標準晶圓之輪廓(contour)和對比度(contrast)的資訊。可使用參考影像來對其他晶圓執行對準和測量，以便驗證這些晶圓。假如驗證結果為正常，則對所驗證的晶圓執行後續的製程/階段。
第1圖係顯示根據本揭露一些實施例所述之診斷半導體晶圓之方法100的簡化流程圖。值得注意的是，可以在第1圖的方法100之前、期間和/或之後提供額外的製程，以及在此僅簡單地描述一些製程。再者，第1圖的方法100可以在半導體晶圓的一或多個製程/階段中執行。
參考第1圖，根據積體電路之特定佈局的圖形資料系統(graphic data system，GDS)資訊而得到目標影像(第1圖的步驟S110)，以及積體電路係實施於半導體晶圓中。事實 上，此技藝之人士將理解，在本揭露的實施例中將使用到處理電路，以及目標影像係由電子信號所表示(或體現)。於是，當提及到得到目標影像時，應該理解成經由電路得到體現目標影像的電子信號。目標影像是在特定製程/階段中診斷半導體晶圓的範本。在一些實施例中，每一製程/階段都具有其自身的目標影像。此外，特定佈局是積體電路的局部佈局。局部佈局包括積體電路的多層結構。在一些實施例中，目標影像包括關於對應於半導體晶圓中特定佈局之圖樣輪廓(pattern contour)的資訊。例如，目標影像包括第一輪廓，以及第一輪廓具有對應於特定佈局的第一圖樣。
第2圖係顯示目標影像210的示範示意圖。在第2圖中，目標影像210包括具有對應於特定佈局之第一圖樣的第一輪廓220。藉由根據圖形資料庫系統資訊來執行影像處理，第一輪廓220在目標影像210中是清晰的，且在目標影像210中沒有出現對比成分(contrast component)。
因為在目標影像210中第一輪廓220是清晰且明顯的，所以可根據圖形資料庫系統資訊來提供高品質對準(alignment)影像。例如，由於標準晶圓的失真，掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)會控制輪廓以及對比度(contrast)的對準權重以便得到參考影像，例如第一權重(例如30%輪廓+70%對比度)會被修改為第二權重(例如100%輪廓+0%對比度)。
掃描電子顯微鏡可以在標準晶圓上掃描聚焦電子束，以產生參考影像。電子束中的電子會與樣本相互作用，從 而產生可以用於得到關於表面形貌(topography)和成分之資訊的各種信號。
在一些實施例中，可以在目標影像的第一輪廓中使用不同演算法來執行影像處理。因此，目標影像的第一輪廓將更接近於對準的實際情況。例如，可以對從目標影像之第一輪廓所產生的線外型(line profile)進行平滑程度的修改。
參考回第1圖，在得到目標影像之後，執行基於影像的對準，以便根據目標影像的第一輪廓而從半導體晶圓中擷取出原始影像(第1圖的步驟S120)。例如，根據目標影像的資訊(例如輪廓和相關坐標)，掃描電子顯微鏡能使用電子束來橫越掃描對應於相關坐標之所選擇的面積，並紀錄所產生之信號，因此會以畫素方式來形成原始影像。在原始影像中可以得到關於形態(morphology)、表面形貌(surface topology)和成分相關的有用資訊。目前，掃描電子顯微鏡的解析度可以達到1nm以下。
在一些實施例中，當執行基於影像的對準時，半導體晶圓上的第二輪廓會與目標影像的第一輪廓進行比較。當第二輪廓的第二圖樣相同於第一輪廓的第一圖樣時，從半導體晶圓中擷取出具有第二輪廓的原始影像。
在得到原始影像之後，藉由測量所得到的原始影像來診斷半導體晶圓，然後可得到半導體晶圓的診斷結果(第1圖的步驟S130)。在一些實施例中，診斷結果係指示半導體晶圓中每一層的特徵是否正常。假如診斷結果為正常，則對半導體晶圓執行下一製程/階段。相反地，假如診斷結果為不正 常，則暫停目前的製程/階段，以進行檢查。
假如掃描電子顯微鏡有支援測量功能，則掃描電子顯微鏡能夠直接地測量半導體晶圓中特徵的尺寸，諸如半導體晶圓中的關鍵尺寸(critical dimension，CD)、金屬的寬度和長度、多晶矽、主動區域(active area，OD)和導通孔(via)。例如，掃描電子顯微鏡能夠根據對應於標準晶圓的參考影像來擷取影像。接著，藉由在所擷取的影像中安排(設定)游標，掃描電子顯微鏡能夠測量半導體晶圓中特徵的尺寸。例如，基於參考影像的識別來尋找所測量的特徵，並在測量方框(measurement box)中自動且規律地設置方框游標(box cursor)，以便執行自動測量。此外，方框游標的位置係根據所擷取的影像而決定。
第3圖係顯示測量方框300以及複數測量游標的示意圖，其中測量游標係由支援測量功能之掃描電子顯微鏡自動以及規律地設置。第3圖中，可注意到測量方框300具有兩層，其中第一層310係設置在第二層320的上方。測量游標包括複數對之游標，以及每一對之游標係由左游標330L以及右游標330R所形成。由於由測量方框300中對比度所引起的干擾，測量游標330L以及測量游標330R將會失準地被放置，例如標記為340的測量游標。
第4圖係顯示根據本揭露之一些實施例所述之根據圖形資料庫系統資訊(例如第1圖的步驟S130)對來自半導體晶圓的原始影像進行分析的方法400之簡化流程圖。值得注意的是，可以在第4圖的方法400之前、期間和/或之後提供額 外的製程，以及在此僅簡單地描述一些製程。此外，第4圖的方法400可以在半導體晶圓的一或多個製程/階段中執行。
如先前所描述，當根據半導體晶圓的圖形資料庫系統資訊執行基於影像的對準時，會擷取出原始影像。在得到原始影像之後，根據圖形資料庫系統資訊在原始影像中安排/指定測量方框(第4圖中的步驟S410)。在一些實施例中，對半導體晶圓而言，在佈局的圖樣中具有欲被驗證的不同特徵，以及原始影像可包括一個以上的特徵。根據該特徵的預定坐標，可在原始影像中設定測量方框，以便對該特徵進行測量。經由測量方框，可觀察到原始影像之第二圖樣的一部分。在一些實施例中，可放大原始影像來設定測量方框。
當設定測量方框時，根據圖形資料庫系統資訊在測量方框內之原始影像的第二圖樣中安排/設置多個指標(第4圖的步驟S420)。具體而言，指標的數量和指標的位置可根據圖形資料庫系統資訊而決定。在一些實施例中，指標是方框游標。此外，方框游標的數量係少於藉由支援測量功能之掃描電子顯微鏡自動且有規律地設置之方框游標的數量。在測量方框中放置了較少的指標，因此可減少測量的干擾。具體而言，沒有額外的指標會設置在測量方框中。
在一些實施例中，指標會被劃分為複數對之指標，並安排每一對之指標對測量方框中的特徵進行測量。例如，原始影像中欲被測量的特徵是半導體晶圓的關鍵尺寸、第二圖樣之特徵的寬度或長度(例如導線的寬度/長度)、或是第二圖樣之兩個特徵之間的距離(例如兩條導線之間的間隔或 是主動區域)。
當根據圖形資料庫系統資訊在測量方框中安排指標時，對測量方框中兩指標之間的距離進行測量(第4圖的步驟S430)，以便得到原始影像中第二圖樣之一部分的尺寸。在一些實施例中，兩指標之間的距離是半導體晶圓的關鍵尺寸、原始影像中第二圖樣之特徵的寬度或是長度、或是原始影像中第二圖樣的兩個特徵之間的距離。由於由大量指標所引起的干擾減少了，所以能夠準確地測量兩指標之間的距離。於是，測量誤差會減少。
當完全地測量測量方框中指標之間的距離時，根據所測量的距離而提供診斷結果(第4圖的步驟S440)。在一些實施例中，原始影像中的診斷結果係指示測量方框中的測量值是否正常。假如診斷結果為正常，則對半導體晶圓而言，目前製程/階段中的特徵是正常的，且可執行下一製程/階段。相反地，假如診斷結果為不正常，則會暫停目前的製程/階段，以檢查半導體晶圓。
第5A圖係顯示一示範之測量方框500的示意圖。測量方框500係從由半導體晶圓中所擷取的原始影像所得到。第5B圖係顯示半導體晶圓之圖形資料庫系統資訊的示意圖，以及圖形資料庫系統資訊係用來從半導體晶圓中擷取出包括第5A圖之測量方框500的原始影像。在一些實施例中，原始影像係藉由影像擷取機械裝置(例如掃描電子顯微鏡)根據半導體晶圓的圖形資料庫系統資訊所擷取。
在第5A圖的測量方框500中顯示了單層結構。在一 些實施例中，單層結構是原始影像中第二圖樣的一部分。單層結構包括複數導線510。舉例來說，導線510可以是多晶矽線或是金屬線。
第5B圖係顯示第5A圖之單層結構的圖形資料庫系統資訊。在一些實施例中，圖形資料庫系統資訊包括複數導線530以及複數切線(cut line)540。對積體電路的佈局而言，可使用由切線540所形成的切割圖樣來切割導線530，例如切割多晶矽(cut poly，CPO)圖樣。
圖形資料庫系統資訊中的導線530係表示形成在半導體晶圓之基底上方之實體積體電路中的導電線。導線530可以包括多晶矽或是其它導電材料，例如金屬層中的金屬。切線540係表示切割部分或圖樣化區域，以及在該切割部分或圖樣化區域中可移除導線530，以便在目前階段中可根據積體電路設計用於電性連接/斷開。
在第5A圖中，導線510被劃分為兩組：短線和長線。短線係平行於長線，以及長線係彼此平行。根據第5B圖的圖形資料庫系統資訊，藉由在對應之導線530中間安排切線540，則可在相同水平線上形成短線510。再者，藉由在對應之導線530的兩側上分別安排兩切線540，則可形成長線510。
如果要對由切線540在中間所切割之導線530的尺寸進行測量的話，則在導線530的左側設定第一標號(例如550L_1至550L_6)，並在導線530的右側設定第二標號(例如550R_1至550R_6)。根據圖形資料庫系統資訊的第一標號和第二標號，可在測量方框中準確地安排指標，以便得到半導體晶 圓中的實際尺寸。
在第5A圖的測量方框500中，半數(總數量的一半)的短線係位於測量方框500的左側，以及根據第5B圖中第一標號550L_1至550L_6，可在該些短線的左側安排複數指標520L_1至520L_6。再者，另外半數的短線係位於測量方框500的右側，以及根據第5B圖之圖形資料庫系統資訊中的第二標號550R_1至550R_6，可在該些半數短線的右側安排複數指標520R_1至520R_6。
例如，在第5A圖的測量方框500中，指標520L_1係根據第5B圖的第一標號550L_1所安排，以及指標520R_1係根據第5B圖的第二標號550R_1所安排。指標520L_5係根據第5B圖的第一標號550L_5所安排，以及指標520R_5係根據第5B圖的第二標號550R_5所安排。
在一些實施例中，指標520L_1至520L_6以及指標520R_1至520R_6是第5A圖之測量方框500中的方框游標。在安排指標520L_1至520L_6以及指標520R_1至520R_6之後，測量指標520L_1至520L_6以及指標520R_1至520R_6之間的距離。
藉由使用圖形資料庫系統資訊來設定測量方框中的指標，可以事先控制指標的數量和指標的位置。於是，可降低由大量指標所引起的干擾。沒有額外的指標會定位在測量方框中。再者，藉由使用圖形資料庫系統資訊來區分原始影像中的特徵、輪廓以及圖樣，亦可降低由原始影像中的對比度所引起的干擾。
第6A圖係顯示另一示範之測量方框600的示意 圖。測量方框600係從由半導體晶圓所擷取的原始影像中所得到。第6B圖係顯示半導體晶圓的圖形資料庫系統資訊的示意圖，以及圖形資料庫系統資訊係用來從半導體晶圓中擷取出包括第6A圖之測量方框600的原始影像。在一些實施例中，原始影像係藉由影像擷取機械裝置(例如掃描電子顯微鏡)根據半導體晶圓的圖形資料庫系統資訊所擷取。
在第6A圖的測量方框600中顯示了多層結構。在一些實施例中，多層結構是原始影像中第二圖樣的一部分。多層結構包括具有複數導線610之第一層以及具有複數導線620之第二層。第一層係設置在第二層的上方，並形成跨層結構。舉例來說，導線610與導線620可以是多晶矽線及/或金屬線。
第6B圖係顯示第6A圖中第一層的圖形資料庫系統資訊。在一些實施例中，圖形資料庫系統資訊包括複數導線650以及複數切線660。對積體電路的佈局而言，可使用由切線660所形成的切割圖樣來切割導線650。
圖形資料庫系統資訊中的導線650係表示形成在半導體晶圓之基底上方之實體積體電路中的導電線。導線650可以包括多晶矽或是其它導電材料，例如金屬層中的金屬。切線660係表示切割部分或圖樣化區域，以及在該切割部分或圖樣化區域中可移除導線660，以便在目前階段中可根據積體電路設計用於電性連接/斷開。
在第6A圖中，導線610被劃分為兩組：外線和內線。內線係彼此平行，且內線係由外線所圍繞。根據第6B圖的圖形資料庫系統資訊，藉由在對應之導線650的中間安排切線 660，則可形成外線。再者，藉由在對應的導線650的兩側上分別安排兩切線650，則可形成內線。
根據第6B圖的圖形資料庫系統資訊，在導線650的左側安排第一標號(例如670L_1至670L_7)，以及在導線650的右側安排第二標號(例如670R_1至670R_7)。根據圖形資料庫系統資訊的第一標號和第二標號，可在測量方框中準確地安排指標，以便得到半導體晶圓中的實際尺寸。
在第6A圖的測量方框600中，一部分的導線610會形成第一圖樣(標記為610A)。導線610的第一圖樣係位於測量方框600的左側，以及根據第6B圖之圖形資料庫系統資訊中的第一標號670L_1至670L_7，可在第一圖樣的邊緣處安排複數指標630L_1至630L_7。
在第6A圖的測量方框600中，一部分的導線610會形成第二圖樣(標記為610B)，以及第二圖樣係相對於第一圖樣。導線610的第二圖樣係位於測量方框600的右側，以及根據第6B圖之圖形資料庫系統資訊中的第二標號670R_1至670R_7，可在第二圖樣的邊緣處安排複數指標630R_1至630R_7。
例如，在第6A圖的測量方框600中，指標630L_1係根據第6B圖的第一標號670L_1所安排，以及指標630R_1係根據第6B圖的第二標號670R_1所安排。指標630L_4係根據第6B圖的第一標號670L_4所安排，以及指標630R_4係根據第6B圖的第二標號670R_4所安排。
在一些實施例中，指標630L_1至630L_7以及指標 630R_1至630R_7是第6A圖中測量方框600的方框游標。在安排指標630L_1至630L_7以及指標630R_1至630R_7之後，測量指標630L_1至630L_7和指標630R_1至630R_7之間的距離。
第7圖係顯示根據本揭露之一些實施例所述之用以診斷半導體晶圓之系統700的簡化圖。系統700包括處理裝置(例如電路)710、判斷裝置(例如電路)720以及電子顯微鏡730。
經由晶圓製造廠的不同製程/階段，複數積體電路會實施在半導體晶圓740中。當執行每一製程/階段時，可經由系統700對半導體晶圓740進行驗證和診斷。
預被診斷的半導體晶圓740係裝載在電子顯微鏡730中。在一些實施例中，電子顯微鏡730可以是影像擷取機械裝置，以及影像擷取機械裝置能從半導體晶圓740中擷取出原始影像。
在一些實施例中，系統700更包括介面裝置750和資料庫760。
處理裝置710能夠得到實施在半導體晶圓740中之積體電路的圖形資料庫系統檔案GDS。在一些實施例中，檔案GDS係從資料庫760所得到。在一些實施例中，檔案GDS係從遠端伺服器所得到。
再者，處理裝置710更可從介面裝置750中得到使用者輸入Din。在一些實施例中，使用者輸入Din包括關於積體電路之佈局中坐標以及圖樣的資訊。
在系統700中，處理裝置710可得到檔案GDS中的圖 形資料庫系統資訊。相應於使用者輸入Din的資訊，處理裝置710可以剪輯圖形資料庫系統資訊，以提供目標影像IMGt，因此基於所處理之客制化需求中的改善可提供的靈活度會增加。在一些實施例中，目標影像IMGt包括具有對應於積體電路之特定佈局之第一圖樣的第一輪廓，以及特定佈局包括多層結構。在一些實施例中，處理裝置710可提供對應於目標IMGt之已剪輯的圖形資料庫系統資訊GDSc。在一些實施例中，已剪輯之圖形資料庫系統資訊GDSc包括關於預被安排在測量方框中之指標的資訊(例如第一標號和第二標號)。
在一些實施例中，檔案GDS包括關於半導體晶圓740之積體電路中每一層的佈局資訊。處理裝置710可以對半導體晶圓740之所對應的層而提供目標影像IMGt。
目標影像IMGt包括少量的佈局資訊，於是很難有效且足夠地從目標影像IMGt中蒐集到資訊。因此，關於積體電路之電路設計和電路佈局的資訊可以被保密。
在一些實施例中，處理裝置710可經由判斷裝置720而提供目標影像IMGt至電子顯微鏡730。在一些實施例中，處理裝置710可直接提供目標影像IMGt至電子顯微鏡730，而不需經由判斷裝置720。
根據目標影像IMGt的第一輪廓，電子顯微鏡730可以執行基於影像的對準，以從裝載的半導體晶圓740中擷取出原始影像IMGr。如先前所描述，原始影像IMGr包括半導體晶圓740中的第二輪廓，以及第二輪廓係匹配於目標影像IMGt的第一輪廓。
在一些實施例中，半導體晶圓的輪廓係與目標影像IMGt的第一輪廓進行比較。假如第二輪廓的第二圖樣係相同於與第一輪廓的第一圖樣，則從半導體晶圓740中擷取出具有第二輪廓的原始影像IMGr。
在擷取出原始影像IMGr之後，電子顯微鏡730會輸出原始影像IMGr至判斷裝置720。相較於以連線方式(on-line manner)支援測量功能的掃描電子顯微鏡，判斷裝置720能夠為半導體晶圓740提供離線(off-line)測量。
在得到原始影像IMGr之後，判斷裝置720可以在原始影像IMGr中設定測量方框。如先前所描述，根據所剪輯的圖形資料庫系統資訊GDSc，判斷裝置720可以在測量方框中設定指標。
在設定指標之後，判斷裝置720可測量指標之間的距離，並得到第二圖樣之一部分的尺寸。在一些實施例中，第二圖樣之該部分的尺寸是半導體晶圓的關鍵尺寸、第二圖樣之第一特徵的寬度或長度(例如導線的寬度/長度)、或是第二圖樣之第一特徵和第二特徵之間的距離(例如兩個導線之間的間隔、或是主動區域)。
根據所測量的尺寸，判斷裝置720可以提供診斷結果Result_Out。在一些實施例中，診斷結果Result_Out係指示第二圖樣之該部分的尺寸是否為正常。
假如診斷結果Result_Out為正常，則在半導體晶圓的製程/階段中，半導體晶圓740的特徵是正常的。相應於診斷結果Result_Out，電子顯微鏡730可以卸載半導體晶圓740，以 執行後續的製程/階段。相反地，假如診斷結果Result_Out為不正常，即測量失敗，則暫停目前的製程/階段，以檢查半導體晶圓740。
提供了用於診斷半導體晶圓的實施例。根據半導體晶圓的圖形資料庫系統資訊而得到目標影像。根據目標影像而執行基於影像的對準，並擷取出原始影像。原始影像包括對應於目標影像之第一輪廓的第二輪廓。以離線的方式測量原始影像。根據圖形資料庫系統資訊，在原始影像中設定測量方框。在測量方框內的特徵中安排複數指標。根據半導體晶圓之特徵的尺寸，提供診斷結果。該特徵的尺寸可以是半導體晶圓的關鍵尺寸、該特徵的寬度或長度(例如導線的寬度/長度)、或是從該特徵至另一特徵之間的距離(例如兩個導線之間的間隔、或是主動區域)。
藉由使用圖形資料庫系統資訊來執行用於半導體晶圓的對準和測量，使用具有良好對比度的高品質影像來作為參考影像，以便從半導體晶圓中擷取出原始影像。因此，會降低對準的錯誤率，以及可減少影像擷取機械裝置的儀器時間。此外，根據圖形資料庫系統資訊，藉由在測量方框中設定指標，則測量會準確。於是，製程能力指數(process capability index，CPK)是穩定的，並可降低製造成本(例如人力和儀器時間)。
在一些實施例中，提供了一種診斷半導體晶圓的方法。根據一半導體晶圓中一特定佈局的一圖形資料系統資訊，得到一目標影像，其中上述目標影像包括具有對應於上述 特定佈局之一第一圖樣的一第一輪廓。根據上述第一輪廓，執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取出一原始影像。藉由測量上述原始影像來分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。
在一些實施例中，提供了一種診斷半導體晶圓的方法。根據一半導體晶圓中一特定佈局一圖形資料系統資訊，執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取一原始影像。在上述原始影像中設定一測量方框。在上述原始影像的上述測量方框中佈置至少一對之指標。測量上述指標之間的一距離。根據所測量的上述距離分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。
在一些實施例中，提供了一種診斷半導體晶圓的系統。上述系統包括一處理裝置、一電子顯微鏡和一判斷裝置。上述處理裝置根據一半導體晶圓中一特定佈局之一圖形資料系統資訊而提供一目標影像。上述電子顯微鏡接收上述目標影像，並執行基於影像的對準以提供一原始影像。上述原始影像係根據上述目標影像而從上述半導體晶圓中所擷取。上述判斷裝置接收來自上述電子顯微鏡之上述原始影像。上述判斷裝置根據一輸入資訊在上述原始影像中設定一測量方框。上述判斷裝置根據上述測量方框提供一診斷結果。
在此已描述了各種功能組件或方塊。本領域的技術人員將理解，藉由電路(在一或多個處理器和編碼指令的控制下所操作的專屬電路、或是通用電路)功能方塊將更佳地實施，其中該電路通常包括根據此處所述的功能和操作來控制電 路之操作的電晶體。如將進一步理解的，電晶體的特定結構或內連接通常係由編譯器(例如暫存器轉移語言(register transfer language，RTL)編譯器)所決定。暫存器轉移語言編譯器會根據類似組合語言碼的指令碼(script)進行操作，以便將指令碼編譯成用於最終電路的佈局或製造的形式。的確，暫存器轉移語言的作用係眾所周知，並用於電子和數位系統之設計製程的製造。
雖然本揭露已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中包括通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧方法
S110-S130‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種診斷半導體晶圓之方法，包括：根據一半導體晶圓中一特定佈局的一圖形資料系統資訊，得到代表一目標影像的一電子信號，其中上述目標影像包括具有對應於上述特定佈局之一第一圖樣的一第一輪廓；根據上述第一輪廓，使用一處理電路來執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取一原始影像；以及使用上述處理電路，藉由測量上述原始影像來分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述根據上述第一輪廓，使用上述處理電路來執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取上述原始影像之步驟更包括：將上述半導體晶圓的一第二輪廓與上述第一輪廓進行比較；以及當上述第二輪廓的一第二圖樣係相同於上述第一輪廓的上述第一圖樣時，從上述半導體晶圓中擷取出具有上述第二輪廓的上述原始影像。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中上述藉由測量上述原始影像來分析上述半導體晶圓，以便提供上述診斷結果之步驟更包括：在上述原始影像中設定一測量方框；以及在上述測量方框中得到上述第二圖樣之一部份的尺寸；其中上述診斷係指示上述第二圖樣之上述部分的尺寸是否正常。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中上述第二圖樣之上述部分的尺寸係上述半導體晶圓的一關鍵尺寸、上述第二圖樣之一第一特徵的寬度或長度，或是上述第二圖樣之上述第一特徵和一第二特徵之間的距離。
  5. 一種診斷半導體晶圓的方法，其中上述方法包括使用一處理電路以執行操作，包括：根據一半導體晶圓中一特定佈局的一圖形資料系統資訊，執行基於影像的對準，以從上述半導體晶圓中擷取一原始影像；在上述原始影像中設定一測量方框；在上述原始影像之上述測量方框中安排至少一對之指標；測量上述指標之間的一距離；以及根據所測量的上述距離分析上述半導體晶圓，以便提供一診斷結果。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中上述原始影像包括對應於上述特定佈局之一圖樣的輪廓，以及上述原始影像係由一電子顯微鏡所擷取。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中上述在上述原始影像之上述測量方框中安排上述指標之步驟更包括：根據上述圖形資料系統資訊，在上述測量方框中的上述圖樣的一第一位置安排一第一指標；以及根據上述圖形資料系統資訊，在上述測量方框中的上述圖樣的一第二位置安排一第二指標；其中在上述原始影像的上述測量方框中，上述第二位置係 相對於上述第一位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中上述根據所測量的上述距離分析上述半導體晶圓，以便提供上述診斷結果之步驟更包括：得到上述第一位置和上述第二位置之間所測量的上述距離；以及根據所測量的上述距離，得到上述圖樣之一部分的尺寸；其中上述診斷結果係指示上述圖樣之上述部分的尺寸是否正常。
  9. 一種診斷半導體晶圓的系統，包括：一處理電路，根據一半導體晶圓中一特定佈局之一圖形資料系統資訊而提供一目標影像；一電子顯微鏡，接收上述目標影像並執行基於影像的對準以提供一原始影像，其中上述原始影像係根據上述目標影像而從上述半導體晶圓中所擷取；以及一判斷電路，接收來自上述電子顯微鏡之上述原始影像，根據一輸入資訊在上述原始影像中設定一測量方框，以及根據上述測量方框而提供一診斷結果。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中上述原始影像包括對應於上述特定佈局之輪廓的一圖樣，以及上述判斷電路在上述測量方框中上述圖樣的一第一位置和一第二位置處分別安排一第一指標和一第二指標，其中在上述原始影像的上述測量方框中上述第二位置係相對與上述第一位置，以及上述判斷電路係根據上述第一位置和上述第二位置之 間的一測量距離而得到上述圖樣之一部分的尺寸，其中上述診斷結果係指示上述圖樣的上述部分的尺寸是否正常。
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