DE10101203A1

DE10101203A1 - Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren von Kratzern, welche bei der Bearbeitung von Halbleiterwafern auftreten

Info

Publication number: DE10101203A1
Application number: DE10101203A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hladschik
Original assignee: Infineon Technologies North America Corp
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2001-09-13
Also published as: US6493645B1

Abstract

Das Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines Kratzers auf einem Halbleiterwafer gemäß der Erfindung definiert zuerst ein Koordinatensystem auf dem Wafer. Das Verfahren erzeugt eine Liste von Fehlerzellen gemäß den Koordinaten, welche den ausgefallenen Zellen auf dem Wafer entsprechen. Die Anzahl von Fehlerzellen wird insgesamt bestimmt. Duruch Berechnen der Standardabweichung der Fehlerzellen unter einer Anzahl von verschiedenen Winkeln auf der Grundlage der Liste von Fehlerzellen und der Gesamtzahl von Fehlerzellen wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der Wafer einen möglichen Kratzer aufweist. Graphisches Auftragen der Standardabweichungen gegen die Anzahl von Fehlerzellen und Vergleichen dieses Punktes mit anderen bekannten Punkten bestimmt die Anwesenheit eines Kratzers. Die Schritte des Erfassens und Klassifizierens von Kratzern, die auf Wafern auftreten, kann durch einen Computer durchgeführt werden.

Description

HINTERGRUND 1. Technisches Gebiet

Diese Beschreibung bezieht sich auf Halbleiterwafer und insbesondere auf ein Verfahren zum Erfassen und Klassifizie ren von Kratzern, welche bei der Bearbeitung von Wafern auftreten, und es kann auch auf irgendein Problem bei der Bilderfassung oder -erkennung, das sich auf langgestreckte Muster bezieht, angewendet werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Halbleiterwafer, beispielsweise aus Silizium hergestellte, werden als Substrat zur Bearbeitung von integrierten Schal tungschips verwendet. Kratzer ergeben sich gewöhnlich aus dem Herstellungsverfahren, beispielsweise als Ergebnis von Kon taktdruck, einem lithographischen Verfahren, wobei eine Maske zum Zweck der Erstellung von Schaltungen mit dem Wafer in Kontakt kommt. Um in der Vergangenheit Wafer zu Klassifizie ren, war eine Handinspektion durch einen Techniker erforder lich. Handinspektion ist so zeitraubend, dass eine Inspektion jedes Wafers wirtschaftlich unmöglich ist.

Bei der Waferbearbeitung kennzeichnen Fehlerinspektionsver fahren und elektrische Tests bestimmte Fehler- oder Ausfalls signaturen, welche die Anwesenheit eines Kratzers anzeigen. Die Ergebnisse dieser Inspektionsverfahren können beispiels weise detaillierte Waferkarten (wafer maps) oder Bitausfall karten umfassen. In einer Herstellungsumgebung, welche tau sende von Wafers pro Woche bearbeitet, ist praktisch eine manuelle Klassifizierung jedes Wafers aus Zeit- und Effi zienzgründen nicht möglich.

Daher besteht ein Bedürfnis nach einem wirksamen Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren von Kratzern, die bei der Waferbearbeitung in der Halbleiterindustrie auftreten.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen und Klassifizie ren eines Kratzers auf einem Halbleiterwafer definiert zuerst ein Koordinatensystem auf dem Wafer. Das Verfahren erzeugt eine Liste von Fehlerzellen entsprechend Koordinaten, welche den Zellenfehlern auf den Wafern entsprechen. Die Gesamtzahl von Fehlerzellen wird bestimmt. Durch Berechnung der Stan dardabweichung von Fehlerzellen an einer Vielzahl von unter schiedlichen Winkeln aufgrund der Liste von Fehlerzellen und der Gesamtzahl der Fehlerzellen wird bestimmt, ob der Wafer einen möglichen Kratzer aufweist. Durch Auftragen der Stan dardabweichungen gegen die Anzahl der Fehlerzellen und Ver gleichen dieses Punktes mit anderen bekannten Punkten wird das Vorhandensein eines Kratzers bestimmt. Die Schritte des Erfassens und Klassifizierens von Kratzern, die auf Wafern auftreten, können durch einen Computer durchgeführt werden.

In anderen Verfahren kann der Schritt des Definierens eines Koordinatensystems auf dem Wafer die Schritte umfassen:
Zuordnen von Chips auf dem Wafer einer Anzahl von Zellen in der x- und y-Richtung und Definieren des Koordinatensystems auf Grundlage der Zellen und einer Anzahl von Chips. Der Schritt der Erzeugung einer Liste von Fehlerzellen kann die folgenden Schritte umfassen: Fehlerzellen einen Wert zuord nen, Erzeugen einer Liste von Fehlerzellen auf Grundlage der Zellen, denen der Wert zugeordnet ist und Erzeugen der Liste der Fehlerzellen entsprechend den Anordnungen im Koordinaten system. Der Schritt der Bestimmung einer Standardabweichung der Fehlerzellen bei einer Anzahl von unterschiedlichen Winkeln kann ferner die Schritte umfassen: Berechnung der Standardabweichung für die Anzahl von unterschiedlichen Winkeln von einer bestimmten Stelle aus, Bestimmen des Ver hältnisses einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung der berechneten Standardabwei chungen, graphisches Auftragen des Verhältnisses der Stan dardabweichungen gegen die Gesamtzahl der Fehlerzellen, und Vergleichen eines aufgetragenen Punktes mit in einer Daten bank gespeicherten Punkten, um festzustellen, ob ein Kratzer vorhanden ist. Der Schritt des Berechnens einer Standardab weichung von Fehlerzellen bei einer Anzahl von verschiedenen Winkeln kann ferner die Schritte umfassen: Berechnen des Verhältnisses einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung der berechneten Standardabwei chungen, und Vergleichen des Verhältnisses von Standardab weichungen und einer Anzahl von Fehlerzellen mit einem Be reich von Werten, um zu bestimmen, ob ein Kratzer auf dem Wafer existiert. Der Schritt des Vergleichens eines Verhält nisses von Standardabweichungen mit der Anzahl von Fehlerzel len, um die Anwesenheit eines Kratzers zu bestimmen, kann umfassen: Auftragen des Verhältnisses einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung gegen die Anzahl von Fehlerzellen, Bestimmen einer Stellung in der Auftragung für das Verhältnis und die Anzahl der Fehlerzel len, und Vergleichen der Stellung mit anderen bekannten Stellungen aus früheren Tests von Wafern, um zu bestimmen, ob ein Kratzer existiert.

Der Schritt des Berechnens der Standardabweichung für die Anzahl von unterschiedlichen Winkeln von einer gegebenen Stellung aus kann die Schritte umfassen: Drehen der Liste der Fehlerzellen durch einen vom Benutzer definierten Winkel, Transformieren der Liste von Fehlerzellen durch Koordinaten transformation, Berechnen der Standardabweichung bei jedem Winkel bezüglich der vorgegebenen Stellung und Erzeugen eines Plans von Standardabweichungen bei den unterschiedlichen Winkeln.

Ein Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren von Kratzern, die bei der Bearbeitung von Halbleiterwafern auftreten, kann die Schritte umfassen: Definieren einer Gesamtzahl von Zellen einer vordefinierten Größe in einer x- und y-Richtung für Chips auf einem Wafer, Berechnen der Gesamtzahl der Zellen auf dem Wafer, und Entwickeln eines normalisierten Koordina tensystems, welches Werte zwischen Null und Eins für jede x- und y-Koordinate zuordnet, Fehlerzellen einen Wert zuordnen, einen Plan einer Anordnung von Fehlerzellen im Koordinaten system erzeugen, Definieren einer Anzahl von Fehlerzellen mit dem zugeordneten Wert aus dem Plan von Fehlerzellen, Berech nen einer Standardabweichung bei unterschiedlichen Winkeln zu einer gegebenen Linie durch Drehen der Stellungen der Fehler zellen um einen vom Benutzer definierten Winkel, Transformie ren einer Koordinatenliste durch Koordinatentransformation, Erzeugen eines Plans von Standardabweichungen bei den unter schiedlichen Winkeln, Bestimmen einer niedrigsten Standardab weichung und einer höchsten Standardabweichung von dem Plan, Berechnen eines Verhältnisses der niedrigsten Standardabwei chung zur höchsten Standardabweichung für die Wafer aus dem Plan, und Bestimmen der Anwesenheit eines Kratzers durch Vergleichen des Verhältnisses und der Anzahl von Fehlerzellen gegen einen Bereich von Werten, die wahrscheinlich einen Kratzer auf dem Wafer bezeichnen.

Bei anderen Verfahren umfaßt der Schritt der Entwicklung eines normalisierten Koordinatensystems, das Werte zwischen Null und Eins für jede x- und y-Koordinate zuordnet, den Schritt: Entwickeln eines Systems von Zellen, das Werte zwischen Null und Eins jeder x- und y-Koordinate zuordnet durch Teilen des Wertes in der x- oder y-Richtung durch die Gesamtzahl der Zellen in der gleichen x- oder y-Ebene der Zelle. Der Schritt der Zuordnung eines Wertes zu den Fehler zellen, was einen Plan der Lage von Fehlerzellen im Koordina tensystem erzeugt, kann den Schritt der Zuordnung des Wertes 1 zu den Fehlerzellen umfassen. Der Schritt des mehrmaligen Berechnens der Standardabweichung bei unterschiedlichen Winkeln zu einer festen Lage durch Drehen der Koordinaten liste von Fehlerzellen um einen vom Benutzer definierten Winkel kann die Schritte umfassen: Drehen durch Koordinaten transformation und Bestimmen der Standardabweichung unter dem neuen Winkel von der gegebenen Linie aus. Der Schritt der Erzeugung eines Planes von Standardabweichungen bei unter schiedlichen Winkeln kann die Schritte umfassen: Auftragen der Standardabweichung gegen den Transformationswinkel und Identifizieren der niedrigsten Standardabweichung und der höchsten Standardabweichung aus einer graphischen Darstellung von Standardabweichungen gegen den Transformationswinkel. Der Schritt der Bestimmung der Anwesenheit eines Kratzers durch Vergleichen des Verhältnisses und der Anzahl von Fehlerzellen gegen einen Bereich von Werten, die wahrscheinlich einen Kratzer bezeichnen, kann den Schritt umfassen: Auftragen des Verhältnisses gegen die Anzahl der Fehlerzellen und Verglei chen der Aufzeichnung mit einer Datenbank von gespeicherten Punkten, welche den Kratzern auf einem Satz von früheren Wafern entsprechen.

Ein Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines langge streckten Musters auf einem Bild kann umfassen: Definieren eines Koordinatensystems für ein digital wiedergegebenes Bild, Erzeugen einer Liste von Stellen auf einer Pixelkarte, die sich auf ein Objekt in dem Koordinatensystem bezieht, Definieren einer Gesamtzahl von Pixeln, die sich auf das Objekt beziehen, Bestimmen einer Standardabweichung der Pixels, die sich auf das Objekt beziehen, unter einer Anzahl von verschiedenen Winkeln bezogen auf die Liste von Pixel- stellen und die Gesamtzahl von auf das Objekt bezogenen Pixeln, und Vergleichen eines Verhältnisses von Standardab weichungen mit der Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pi xels, um die Anwesenheit des langgestreckten Musters zu bestimmen.

Bei einem anderen Verfahren umfaßt der Schritt des Bestimmens einer Standardabweichung der Fehlerzellen unter einer Anzahl von verschiedenen Winkeln die Schritte: Berechnen der Stan dardabweichung für die Anzahl von verschiedenen Winkeln von einer gegebenen Stellung aus, Bestimmen des Verhältnisses einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung der berechneten Standardabweichungen, graphisches Auftragen des Verhältnisses von Standardabwei chungen gegen die Gesamtzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels, und Vergleichen eines graphisch dargestellten Punktes mit einem in einer Datenbank gespeicherten Punkt, um zu bestimmen, ob das langgestreckte Muster existiert. Der Schritt zur Bestimmung einer Standardabweichung bei einer Anzahl von verschiedenen Winkeln auf der Grundlage der Liste von Pixelstellen und der Gesamtzahl von auf das Objekt bezo genen Pixeln kann auch die Schritte umfassen: Drehen der Liste von Pixeln um einen vom Benutzer definierten Winkel, Transformieren der Liste von Pixeln durch Koordinatentrans formation, Berechnen der Standardabweichung bei jedem Winkel bezüglich der gegebenen Stellung, und Erzeugen eines Planes von Standardabweichungen bei verschiedenen Winkeln. Der Schritt zur Bestimmung einer Standardabweichung bei einer Vielzahl von verschiedenen Winkeln auf Grundlage der Liste von Pixelstellungen und der Gesamtzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels kann die Schritte umfassen: Berechnen des Verhältnisses einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung aus einer Auftragung von Stan dardabweichungen, und Vergleichen des Verhältnisses von Standardabweichungen und der Anzahl von auf das Objekt bezo genen Pixels gegen einen Bereich von Werten, um zu bestimmen, ob das langgestreckte Muster auf dem Wafer existiert. Das Verfahren kann die Schritte umfassen: Vergleichen des Verhäl tnisses von Standardabweichungen mit der Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels, um die Anwesenheit des Musters zu bestimmen, Auftragen des Verhältnisses einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung gegen die Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels, Bestimmen einer Lage in der Auftragung für das Verhältnis und die Anzahl der auf das Objekt bezogenen Pixels, und Vergleichen der Lage mit anderen bekannten Lagen aus früheren Bildtests, um zu bestimmen, ob das langgestreckte Muster existiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung einer Waferkarte, welche ein qua si lineares Strichmuster zeigt, welches mehrere Chips auf dem Wafer beeinflusst, wobei ein einzelnes Chip eine typische Konfiguration von Zellen gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Darstellung eines gedrehten Schwarz-Weiss- Bildes eines Kratzers bei definierten Winkeln und einer festen Linie gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Winkels des ge drehten Schwarz-Weiss-Bildes auf der auch in Fig. 2 gezeigten horizontalen Achse gegen die verschiedenen Standardabweichun gen des Kratzers auf der vertikalen Achse gemäß der Erfin dung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Anzahl von Fehler zellen (N) auf der horizontalen Achse gegen das Verhältnis der niedrigsten und höchsten Standardabweichung auf der vertikalen Achse, angewendet zur Klassifizierung von Kratzern gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zum Durchführung einer Bestim mung der Anwesenheit eines Kratzers auf einer Halbleiterein richtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm des Blocks 110 in Fig. 5, wel ches die Anzahl von Fehlerzellen gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm des Blocks 120 in Fig. 5, wel ches die Berechnung des Verhältnisses der niedrigsten Stan dardabweichung zur höchsten Standardabweichung aus einer Liste von Standardabweichungen gemäß der Erfindung darstellt;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Bestim mung des Vorhandenseins eines langgestreckten Musters auf einem Bild gemäß der Erfindung; und

Fig. 9 ein Beispiel eines Bildes mit einem Objekt, wel ches quer über die Bildlänge abgebildet ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- FORMEN

Durch die Anwendung der Erfindung kann eine Klassifizierung von Kratzern auf Halbleiterwafern wirkungsvoll erzielt wer den. Die Ergebnisse können den Prozessoren ermöglichen, kratzerartige Fehler den geeigneten Werkzeugen und Rezepturen zuzuordnen, die verwendet werden können, um die Ausbeute und infolgedessen die Chipleistung zu erhöhen. Die Erfindung läßt sich gleichermaßen auf ein Bild und auf eine versuchte Klas sifizierung eines Musters auf dem Bild anwenden.

Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Verfahren zur Erfassung und Klassifizierung von Kratzern, die bei der Waferbearbeitung in der Halbleiterindustrie auftreten. Die Erfindung ergibt ein neues wirksames Verfahren zur Klassifi zierung einer Gruppe von Fehlerzellen entweder als Kratzer- oder Nicht-Kratzer-Anordnung auf einem Halbleiterwafer. Eine schnelle und genaue Klassifizierung ist erforderlich, um Korrekturmaßnahmen im Chipherstellungsverfahren einzurich ten, um weitere Fehler der erfaßten Art zu verhindern. Eine Durchführung der Klassifizierung durch hergebrachte zeitrau bende Handinspektion ist uneffizient, wenn man die Anzahl von hergestellten Wafern bedenkt. Die vorliegende Erfindung kann in Hardware oder Software ausgeführt werden, welche die Klassifizierung von Kratzern durchführen. Eine Datenbank von früheren Kratzern und Korrekturverfahren kann verwendet werden, um zu bestimmen, welche Korrekturverfahren in laufen den Situationen die besten Ergebnisse haben.

Die Erfindung definiert zwei Parameter pro Wafer, welche angeben, ob der Wafer einen linearen Kratzer aufweist oder nicht. Das Verfahren identifiziert lineare Kratzer, welche idealerweise gerade, in irgendeiner Richtung orientiert und an irgendeiner Stelle des Wafers angeordnet sind, z. B. zeigt Fig. 1 einen Wafer 1 und ein Beispiel eines Kratzers auf einem Wafer, der an einer Fehlerzelle 4 beginnt. Andere Arten von Kratzern werden berücksichtigt. Tests der Erfinder haben gezeigt, dass das Verfahren geeignet ist, gekrümmte Kratzer zu erfassen. Das Beispiel zeigt eine Erfassung von sechzehn Zellen pro Chip 2, die in einer Anordnung von zwei auf acht angeordnet sind, jedoch kann sich dies in Abhängigkeit von der Rechenleistung und der Genauigkeit der Testdaten ändern, einschließlich z. B. elektrischer Tests und in-situ-Tests.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm der bei dem Verfahren vorkom menden Schritte. Bevor das Verfahren geeignet ist, die defi nierten Parameter zu testen, ist es erforderlich, jede Zelle 3 zu identifizieren und zu klassifizieren. Eine gemäß dem Verfahren durchgeführte Funktion identifiziert einzelne Zellen auf einem Wafer 1. Die Funktion definiert ein neues Koordinatensystem im Block 100 der Fig. 5. basierend auf einer Zelle (1/16 des Chips im Beispiel).

Jeder Wafer hat Nx_max Chips in x-Richtung und Ny_max in y-Richtung. Neue Koordinaten (x,y) für jede Zelle auf jedem Chip werden gemäß der Lage jedes Chips 2 auf dem Wafer 1 und jeder Zelle 3 auf den einzelnen Chips 2 zugeordnet. Der Chip 2 wird in Spalten 2a und Zeilen 2b aufgespaltet; jeder Chip 2 hat y Zeilen und x Spalten. Bei diesem Beispiel hat jeder Chip 2 zweimal acht Zellen, aber es können auch andere Größen vorgesehen werden. Die Zeilen 2b werden mit einer Zahl versehen, beginnend mit Null an der untersten Zelle jedes Chips 2 und aufsteigend bis zur obersten Zeile. Die Spalten 2a werden mit einer Zahl bezeichnet, beispielsweise beginnend mit Null an der äußersten linken Zelle jedes Chips und ansteigend bis zur am weitesten rechten Spalte. In dem Beispiel ist jede Zelle 3 in einer Zeile ein diskreter Wert, beispielsweise entweder eine Null oder eine Eins, und jeder Zelle in einer Spalte wird eine Zahl, z. B. von Null bis Sieben zugeordnet.

Die Lage jeder Zelle 3 auf jedem Chip 2 wird sodann mit einer Funktion multipliziert, wie noch beschrieben wird, um einen Wert zu ergeben, der der Anordnung jeder Zelle auf dem Wafer 1 entspricht. Im Fall der auf die x-Achse bezogenen Stellun gen wird der Zellenwert innerhalb jedes Chips zu dem Produkt der Chipzahl und der Zahl von Zellen in der x-Achse jedes Chips addiert. Die Chipzahl ist ein Wert, der jedem Chip in der gleichen Weise zugeordnet wird, wie jeder Zelle ein oben beschriebener Wert innerhalb jedes Chips zugeordnet wird, mit der Ausnahme, dass die Zeilen und Spalten nunmehr aus ganzen Chips bestehen, und die Chipzahl bezieht sich auf die Stel lung des Chips auf dem gesamten Wafer. Im Beispiel würde eine bei 4 angeordnete Zelle der x-Koordinate Einunddreißig zuge ordnet werden (7 + (3 H 8) = 31). Im Fall der auf die y-Achse bezogenen Anordnung wird der Zellenwert innerhalb jedes Chips zum Produkt der Chipzahl und der Anzahl von Zellen in der y-Achse jedes Chips addiert. Die y-Koordinate der oben be schriebenen Zelle ist Siebzehn (1 + (8 H 2) = 17). Die Koordi natenstellung der Fehlerzelle 4 ist (31, 17). Es können auch andere Systeme zur diskreten Identifizierung von Zellen angewendet werden.

Die oben beschriebene Funktion kann folgendermaßen geschrie ben werden:
Aufwärts_abwärts = Bezeichnung der Stelle in y-Richtung
intern_x = Bezeichnung der Lage der Zelle in x- Richtung
Chipx = Lage des Chips auf dem Wafer, begin nend mit Null an der linken Spalte
Chipy = Lage des Chips auf dem Wafer, begin nend mit Null an der untersten Zeile
x = (intern_x + Chipx × 8)/(Nx max × 8)
y = (aufwärts_abwärts + Chipy × 2)/(Ny max × 2)

Der sich aus der obigen Funktion ergebende Wert wird dann normalisiert, indem durch die Gesamtanzahl von Zellen in der gegebenen Spalte oder Zeile des Wafers dividiert wird. Die Gesamtanzahl von Zellen wird bestimmt durch Multiplizieren der Anzahl von Chips in jeder Spalte oder Zeile mit der Anzahl von Zellen, die in jedem Chip definiert sind. Die Normalisierung stellt sicher, dass der Wert von x und y für jede Koordinate zwischen Null und Eins liegt und berücksich tigt, dass die für die Analyse verwendeten Daten eine feinere Auflösung in einer Richtung als in der anderen haben. Für die Zelle 4 mit den Koordinaten (31, 17) und einen Gesamtwafer mit vierundsechzig auf achtzehn Zellen (64H18) sind die endgülti gen Koordinaten 31/64 = 0,484375 und 17/18 = 0,94444. Die neuen Koordinaten werden durch den Algorithmus als (0,484375, 0,94444) definiert.

Gemäß dem Block 110 in Fig. 5 wird sodann eine Koordinatenlis te oder ein Plan von Fehlerzellen erzeugt. Jede als durch den Kratzer beeinflußt erfaßte Zelle hat z. B. eine Fehlerzelle 4, mit einem Wert zugeordnet, der im Block 200 der Fig. 6 darge stellt ist. Der bevorzugte Wert ist Eins, aber es können auch andere Werte gewählt werden. Fehlerzellen wird ferner ein Unterscheidungsmerkmal zugeordnet, wenn ein Bild des Wafers 1 erzeugt wird, wobei der Fehler die Farbe schwarz haben kann, obwohl auch andere Unterscheidungsmerkmale gewählt werden können, beispielsweise grau gestrichelt oder gemustert. Das Verfahren erzeugt sodann einen Koordinatenplan von Fehlerzel len entsprechend dem Black 210, und berechnet N, wie im Block 220. N, die Anzahl der Fehlerzellen, ist gleich der Anzahl von Zellen mit dem Wert Eins. In Fig. 1 ist N gleich sech zehn, da dort sechzehn Fehlerzellen in diesem Beispiel vorhanden sind.

Eine Funktion berechnet eine Standardabweichung [σ²] im Block 120 der Fig. 5 der x-Koordinate der Gruppe von Fehler zellen auf dem Wafer von einer Linie in x-Richtung 8. Die Standardabweichung kann berechnet werden durch:

Diese Standardabweichung bezieht sich auf den Winkel des Bildes des Wafers, beispielsweise null Grad für die erste Annäherung. Dieses Beispiel verwendet die quadratische Stan dardabweichung, obwohl dies nicht die einzige anwendbare Standardabweichung gemäß der Erfindung ist. Wie die Standard abweichung zur Bestimmung einer relativen Lage verwendet wird, ist ein Verfahren, aber es können andere ins Auge gefaßt werden, wie der absolute Abstand von einem festen Punkt und eine Standardabweichung von y-Koordinaten von einer Linie in y-Richtung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, dreht dann das Verfahren das Bild 5 um einen Winkel (α), und führt zu einem neuen Bild 7 des gleichen möglichen Kratzers. Der Winkel kann durch einen Benutzer eingegeben oder voreingestellt werden. Die Drehung wird durch eine Koordinatentransformation im Block 300 der Fig. 7 erreicht. Die Lage von x_new ist gleich dem Wert des x-fachen des Cosinus von α plus dem Wert des y-fachen des Sinus von α. Die Lage von y_new ist gleich dem Wert des x-fachen des negativen Sinus von α plus dem y-fachen des Cosinus von α. Dies ist ein Beispiel einer Transformation, aber es können andere Transformationen angewendet werden, wie eine Transformation durch zufällig gewählte Winkel oder Transformationen in Gegenzeigerrichtung. Die Formel für die Transformation kann folgendermaßen geschrieben werden:

wobei:

xnew = xcosΦ + ysinΦ
ynew = -x sinΦ + y cosΦ

Sobald alle Zellen transformiert sind, wird sodann unter Anwendung der gleichen Formel wie die erste Annäherung für das neue Bild 7 gegen die ursprüngliche feste Stellung, vorzugsweise eine Linie in x-Richtung 8 für einen linearen Kratzer, die Standardabweichung neu berechnet. Die Linie in x-Richtung 8 wird als Beispiel verwendet, jedoch sind andere Stellungen, Linien, Formen und dergl. erfindungsgemäß mög lich. Dieses Verfahren wird mehrmals wiederholt, wobei die Ursprungswerte von x und y verwendet werden, bevor die Koor dinatentransformation durchgeführt wird. Bei dem Beispiel werden fünf Annäherungen bei 45-Grad-Schritten durchgeführt.

Fig. 2 ist ein Beispiel eines Kratzers 6 bei Schritten von 45 Grad.

In Fig. 3 sind die Ergebnisse einer solchen Reihe von Berech nungen dargestellt, angeordnet in graphischer Form. Die Standardabweichung ist auf der vertikalen Achse 12 gezeigt, berechnet bei fünf verschiedenen Winkeln, die auf der hori zontalen Achse 9 angegeben sind. Dieser Datensatz ist eine beispielhafte Darstellung der Verfahrens. Es ist zu bemerken, dass ein Unterschied zwischen einer höchsten Standardabwei chung 10 (σ_max) und einer niedrigsten Standardabweichung 11 (σ_min) für den gleichen Wafer bei verschiedenen Winkel bezüglich der Linie in der x-Richtung 8, wie in Fig. 2 darge stellt, besteht.

Die Erfindung bestimmt das σ_min 11 und σ_max 10 aus einem Plan von Standardabweichungen, welche den unterschied lichen Winkeln entsprechen, wie in Block 310 gezeigt. Ein Verhältnis 17 für σ_min/σ_max wird in Block 320 der Fig. 7 durch Teilen des σ_min 11 durch σ_max 10 aus dem Plan für jeden Wafer berechnet. Zusätzliche Annäherungen im vorhergehenden Schritt erhöhen die Genauigkeit des Verhält nisses und die endgültige Festlegung. Beispielsweise ist ein aus zehn Annäherungen hervorgehendes Verhältnis genauer als bei fünf Annäherungen, da σ_min und σ_max die wahre minimale und maximale Standardabweichung genauer wiedergeben.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen σ_min 11 und σ_max 10 kann anzeigen, dass das Fehlermuster ein kratzer artiges Muster auf dem Wafer ist. Eine gerade Linie erzeugt die größte Änderung in den Standardabweichungen, da das Aussehen des Kratzers sich im Vergleich zu der gegebenen Linie in x-Richtung 8 dramatisch ändert. Die Linie in x-Rich tung 8 ist für alle Annäherungen konstant. Für Fehler, die zufällig oder in einer Kreisform verteilt sind, bleibt die Standardabweichung nahezu konstant bei jeder Drehung, was zu einem hohen Verhältnis führt. Wenn beispielsweise alle Zellen an der Außenkante des Wafers ausfallen, ist das Bild des Wafers unter verschiedenen Winkeln nahezu gleich für jede Annäherung, was eine geringe Änderung in den Standardabwei chungen ergibt. Eine geringe Änderung führt zu einem hohen Verhältnis, beispielsweise einem näher an Eins gelegenen Verhältnis. Ein großer Unterschied zwischen σ_min 11 und σ_max 10, beispielsweise von einem geraden Kratzer, führt zu einem geringen Verhältnis näher an Null.

Die Erfindung ist nicht auf die Erfassung von geraden Krat zern eingeschränkt, sondern kann auch bei unterschiedlichen Verhältnissen und bestimmten Formen (anderen als eine Linie in x-Richtung) angewendet werden, um das Vorhandensein von verschiedenen Arten von Kratzern zu bestimmen. Beispiele sind Flecken, Kurven und Kreise.

Die Anzahl N von fehlerhaften schwarzen Zellen ist die zweite Veränderliche, die zur Unterscheidung eines Kratzers von einem Nicht-Kratzer notwendig ist. Eine begrenzte Anzahl von einzelnen Fehlern oder ein nahezu vollständig beeinträchtig ter Wafer können ein σ_min/σ_max-Verhältnis 17 ergeben, das als ein Kratzer erkannt werden kann. Eine Anzahl von ausgefallenen oder Fehlerzellen ist erforderlich, um diese Feststellung zu treffen. In Fig. 4 entspricht jede Zelle 13 einem Wafer. Für ein einem geraden Kratzer ähnliches Muster kann das Verhältnis 17 σ_min/σ_max niedrig sein, was einen Kratzer anzeigt, jedoch die Anzahl N von beeinträchtig ten Zellen 18 muß groß genug sein, damit sie mehr als nur ein Chip enthält. Alternativ muß die Anzahl von beeinträchtigten Einheiten kleiner sein als ein vorbestimmtes Maximum 16, um Fehler auszuschalten, die nahezu den ganzen Wafer beeinträch tigen. Tests zeigten, dass jeder Wafer mit Auftragung von σ_min/σ_max gegen N innerhalb des grau gepunkteten Bereichs 14 in Fig. 4 in Block 130 so klassifiziert werden konnte, dass er einen Kratzer oder mehrere Kratzer aufweist. Die Größe dieses Bereiches hängt von der Anzahl von Zellen auf jedem Wafer ab.

Eine alternative Ausführungsform, die unter die Erfindung fällt, ist die Klassifizierung eines langgestreckten Musters eines Bildes eines Gegenstandes und ist in Fig. 8 dargestellt. Ein Bild wird erfaßt und eine digitale Wiedergabe des Bildes wird erzeugt, wobei diese digitale Wiedergabe das Ergebnis einer digitalen Kamera oder ein Herunterladen aus dem Inter net sein kann. Andere Quellen von Bildern werden durch die Erfindung bedacht. Ein Beispiel des Bildes ist in Fig. 9 dargestellt, nämlich ein Bild 900 mit einem Objekt 910 quer über die Bildlänge. Das Objekt weist Stellen oder Punkte 920 auf. Jedes Bild kann ein geeigneter Gegenstand der Erfindung sein, wie Bilder von entfernten Planeten mit Oberflächenmerk malen, wie Canyons. Gemäß Fig. 8 wird das Bild, Block 400, durch irgendwelche geeigneten Mittel erzeugt, wie eine digi tale Kamera oder Herunterladung vom Internet. Gemäß dem Verfahren wird das Bild in eine Pixelkarte umgewandelt, wobei der Block 410 auf ein Koordinatensystem bezogen wird. Wenn das Muster vorhanden ist, werden diejenigen Pixels, die dem Objekt entsprechen, identifiziert und gruppiert, Block 410.

Eine Gesamtzahl von Pixels wird, bezogen auf das Objekt, gemäß dem Block 420 bestimmt. Eine Standardabweichung der Pixels wird sodann von einem festen Punkt oder einer festen Linie gemäß der Formel in der obigen Ausführungsform berech net, Block 430. Die Standardabweichung wird sodann wieder bei einem anderen Winkel zu dem festen Punkt oder der festen Linie berechnet, Block 440. Die Standardabweichung wird bei einer Anzahl von Winkeln berechnet. Sodann wird ein Verhält nis einer niedrigsten Standardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung aus einer Liste von Standardabweichungen im Block 450 bestimmt. Die endgültige Bestimmung wird gemäß dem Block 460 durchgeführt, indem das Verhältnis gegen die Anzahl von Pixels aufgetragen wird, die sich auf das Objekt beziehen, und eine Eintragung mit Werten für frühere Bilder verglichen wird.

Nach der Beschreibung von Ausführungsformen eines Verfahrens zum Klassifizieren von Kratzern auf einem Halbleiterwafer und von Mustern auf einem Bild wird bemerkt, dass Modifikationen und Abänderungen im Licht der obigen Lehren von einem Fach mann vorgenommen werden können. Es wird daher bemerkt, dass Änderungen bei den jeweiligen Ausführungsformen der beschrie benen Erfindung vorgenommen werden können, die im Schutzum fang und Grundgedanken der Erfindung liegen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist. Nachdem die Erfindung mit den durch das Patentgesetz vorgeschriebenen Einzelheiten ausführlich beschrieben wurde, wird in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt, was beansprucht und durch ein Patent geschützt werden soll.

Claims

1. Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines Kratzers auf einem Halbleiterwafer, welches die folgenden Schrit te umfaßt:
Definieren eines Koordinatensystems für den Wafer;
Erzeugen einer Liste von ausgefallenen oder Fehler zellen in dem Koordinatensystem, welche den Zellenfeh lern auf den Wafern entspricht;
Definieren einer Gesamtzahl von ausgefallenen Zellen auf dem Wafer;
Bestimmen einer Standardabweichung der Fehlerzellen bei einer Anzahl von unterschiedlichen Winkeln, bezogen auf die Liste von Fehlerzellen und die Gesamtzahl von Fehlerzellen; und
Vergleichen eines Verhältnisses von Standardabwei chungen mit der Anzahl von Fehlerzellen, um die Anwesen heit eines Kratzers zu bestimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Definierens eines Koordinatensystems auf dem Wafer ferner die folgenden Schritte umfaßt:
Zuordnen von Chips auf dem Wafer einer Anzahl von Zellen in x- und y-Richtung; und
Definieren des Koordinatensystems auf Grundlage der Zellen und einer Zahl von Chips.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Erzeugens einer Liste von Fehlerzellen ferner die Schritte umfaßt:
Fehlerzellen einen Wert zuordnen;
Erzeugen der Liste von Fehlerzellen auf Grundlage der Zellen, denen der Wert zugeordnet ist; und
Erzeugen der Liste von Fehlerzellen entsprechend den Anordnungen im Koordinatensystem.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Bestimmens einer Standardabweichung der Fehlerzellen bei einer Anzahl von unterschiedlichen Winkeln ferner die Schritte umfaßt:
Berechnen der Standardabweichung für die Anzahl von unterschiedlichen Winkeln von einer gegebenen Stelle aus;
Bestimmen des Verhältnisses einer niedrigsten Stan dardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung der berechneten Standardabweichungen;
graphisches Auftragen des Verhältnisses von Stan dardabweichungen gegen die Gesamtzahl der Fehlerzellen; und
Vergleichen eines aufgetragenen Punktes mit in einer Datenbank gespeicherten Punkten, um festzustellen, ob ein Kratzer vorhanden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Schritt des Berechnens der Standardabweichung für die Anzahl von unterschiedlichen Winkeln von einer gegebenen Stelle aus ferner die Schritte umfaßt:
Drehen der Liste von Fehlerzellen um einen vom Be nutzer definierten Winkel;
Transformieren der Liste von Fehlerzellen durch Ko ordinatentransformation;
Berechnen der Standardabweichung bei jedem Winkel bezüglich der gegebenen Stelle; und
Erzeugen eines Plans von Standardabweichungen bei den verschiedenen Winkeln.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Bestimmens einer Standardabweichung der Fehlerzellen bei einer Anzahl von unterschiedlichen Winkeln ferner den Schritt umfaßt:
Berechnen des Verhältnisses einer niedrigsten Stan dardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung aus einem Plan von Standardabweichungen; und
Vergleichen des Verhältnisses von Standardabweichun gen und der Anzahl von Fehlerzellen gegen einen Bereich von Werten, um zu bestimmen, ob ein Kratzer auf dem Wafer vorhanden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis von Standardabweichungen mit der Anzahl von Fehlerzellen verglichen wird, um die Anwesenheit eines Kratzers zu bestimmen, ferner umfassend:
Auftragen des Verhältnisses einer niedrigsten Stan dardabweichung und einer höchsten Standardabweichung gegen die Anzahl von Fehlerzellen;
Bestimmen einer Stellung in der Auftragung für das Verhältnis und die Anzahl von Fehlerzellen; und
Vergleichen der Stellung mit anderen bekannten Stel lungen aus früheren Tests von Wafern, um zu bestimmen, ob ein Kratzer existiert.

8. Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren von Kratzern, die bei der Bearbeitung von Halbleiterwafern auftreten, welches die Schritte umfaßt:
Definieren einer Gesamtzahl von Zellen einer vorde finierten Größe in einer x- und y-Richtung für Chips auf einem Wafer, Berechnen einer Gesamtzahl von Zellen auf dem Wafer und Entwickeln eines normalisierten Koordina tensystems, welches Werte zwischen Null und Eins für jede x- und y-Koordinate zuordnet;
Fehlerzellen einen Wert zuordnen, einen Plan einer Anordnung von Fehlerzellen im Koordinatensystem erzeugen;
Definieren einer Anzahl von Fehlerzellen mit dem zugeordneten Wert aus dem Plan von Fehlerzellen;
Berechnen einer Standardabweichung bei unterschied lichen Winkeln zu einer gegebenen Linie durch Drehen der Stellungen der Fehlerzellen um einen vom Benutzer definierten Winkel;
Transformieren einer Koordinatenliste durch Koordi natentransformation;
Erzeugen eines Plans von Standardabweichungen bei den unterschiedlichen Winkeln;
Bestimmen einer niedrigsten Standardabweichung und einer höchsten Standardabweichung vom Plan;
Berechnen eines Verhältnisses der niedrigsten Stan dardabweichung zur höchsten Standardabweichung für den Wafer aus dem Plan; und
Bestimmen der Anwesenheit eines Kratzers durch Ver gleichen des Verhältnisses und der Anzahl von Fehlerzel len gegen einen Bereich von Werten, die wahrscheinlich einen Kratzer auf dem Wafer bezeichnen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Schritt der Entwicklung eines normalisierten Koordinatensystems, das Werte zwischen Null und Eins für jede x- und y-Koordina te zuordnet, ferner den Schritt umfaßt:
Entwickeln eines Systems von Zellen, das Werte zwi schen Null und Eins jeder x- und y-Koordinate zuordnet durch Teilen des Wertes in der x- oder y-Richtung durch die Gesamtanzahl von Zellen in der gleichen x- oder y-Ebene der Zelle.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Schritt der Zuordnung eines Werts zu den Fehlerzellen, was einen Plan der Lage von Fehlerzellen im Koordinatensystem erzeugt, ferner den Schritt umfaßt:
den Fehlerzellen den Wert 1 zuordnen.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Schritt des mehrmaligen Berechnens einer Standardabweichung bei unterschiedlichen Winkeln zu einer festen Lage durch Drehen der Koordinatenliste von Fehlerzellen um einen vom Benutzer definierten Winkel ferner die Schritte umfaßt:
Drehen durch Koordinatentransformation; und Bestimmen der Standardabweichung unter dem neuen Winkel von der gegebenen Linie aus.

12. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Schritt des Erzeugens eines Planes von Standardabweichungen unter den verschiedenen Winkeln ferner die Schritte umfaßt:
Auftragen der Standardabweichung gegen den Transfor mationswinkel; und
Kennzeichnen der niedrigsten Standardabweichung und der höchsten Standardabweichung aus einer graphischen Darstellung der Standardabweichung gegen den Transforma tionswinkel.

13. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Schritt der Bestimmung der Anwesenheit eines Kratzers durch Verglei chen des Verhältnisses und der Anzahl von Fehlerzellen gegen einen Bereich von Werten, die wahrscheinlich einen Fehler bezeichnen, ferner den Schritt umfaßt:
Auftragen des Verhältnisses gegen die Anzahl von Fehlerzellen und Vergleichen der Aufzeichnung mit einer Datenbank von gespeicherten Punkten, welche den Kratzern auf einem Satz von früheren Wafern entsprechen.

14. Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines langge streckten Musters auf einem Bild, welches umfaßt:
Definieren eines Koordinatensystems für ein digital wiedergegebenes Bild;
Erzeugen einer Liste von Stellen auf einer Pixelkar te, die sich auf ein Objekt in dem Koordinatensystem bezieht;
Definieren einer Gesamtzahl von Pixels, die sich auf das Objekt beziehen;
Bestimmen einer Standardabweichung der Pixels, die sich auf das Objekt beziehen, unter einer Anzahl von verschiedenen Winkeln, bezogen auf die Liste von Pixel- stellen und die Gesamtzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels; und
Vergleichen eines Verhältnisses von Standardabwei chungen zur Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels, um die Anwesenheit des langgestreckten Musters zu be stimmen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem der Schritt der Bestimmung einer Standardabweichung der Fehlerzellen unter einer Anzahl von verschiedenen Winkeln ferner die Schritte umfaßt:
Berechnen der Standardabweichung für die Anzahl von verschiedenen Winkeln von einer gegebenen Stellung aus;
Bestimmen des Verhältnisses einer niedrigsten Stan dardabweichung zur einer höchsten Standardabweichung der berechneten Standardabweichungen;
graphisches Auftragen des Verhältnisses von Stan dardabweichungen gegen die Gesamtzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels; und
Vergleichen eines graphisch dargestellten Punktes mit in einer Datenbank gespeicherten Punkten, um zu Bestimmen, ob das langgestreckte Muster existiert.

16. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem Mittel zum Bestimmen einer Standardabweichung bei einer Anzahl von verschiedenen Winkeln auf Grundlage der Liste von Pixel stellen und der Gesamtanzahl von auf das Objekt bezoge nen Pixels ferner die Schritte umfaßt:
Drehen der Liste von Pixels um einen vom Benutzer definierten Winkel;
Transformieren der Liste von Pixels durch Koordina tentransformation;
Berechnen der Standardabweichung bei jedem Winkel bezüglich der gegebenen Stellung; und
Erzeugen eines Plans von Standardabweichungen bei den verschiedenen Winkeln.

17. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Mittel zur Bestimmung einer Standardabweichung bei einer Anzahl von verschiedenen Winkeln beruhend auf der Liste von Pixelstellungen und der Gesamtzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels ferner die Schritte umfaßt:
Berechnen des Verhältnisses einer niedrigsten Stan dardabweichung zur einer höchsten Standardabweichung aus einer Auftragung von Standardabweichungen; und
Vergleichen des Verhältnisses von Standardabwei chungen und der Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels gegen einen Bereich von Werten, um zu bestimmen, ob das langgestreckte Muster auf dem Wafer existiert.

18. Verfahren nach Anspruch 14, welches ferner die Schritte umfaßt:
Vergleichen des Verhältnisses von Standardabweichun gen mit der Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels, um die Anwesenheit des Musters zu bestimmen, ferner aufweisend:
Auftragen des Verhältnisses einer niedrigsten Stan dardabweichung zu einer höchsten Standardabweichung gegen die Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels;
Bestimmen einer Lage in der Auftragung für das Ver hältnis und die Anzahl von auf das Objekt bezogenen Pixels; und
Vergleichen der Lage mit anderen bekannten Lagen aus früheren Bildtests, um zu bestimmen, ob das langge streckte Muster existiert.