CN101452867A

CN101452867A - 自动检测硅片边缘的方法

Info

Publication number: CN101452867A
Application number: CNA2007100943195A
Authority: CN
Inventors: 王亚东
Original assignee: Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: CN100590832C

Abstract

本发明公开了一种自动检测硅片边缘的方法，该方法包括如下步骤：第一步，自动缺陷检测仪扫描硅片，并将扫描结果保存为KLARF格式的文件；第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虚拟晶元，所述虚拟晶元完整地覆盖整个硅片边缘；第三步，计算硅片边缘的检测点在KLARF文件所采用的坐标系中的坐标；第四步，将第三步计算的检测点的坐标作为虚拟缺陷加入第二步编辑的KLARF文件中；第五步，电子扫描显微镜对第四步编辑的KLARF文件中的虚拟缺陷进行自动检测。该方法通过数据分析软件与检测机台的功能整合，实现了对硅片边缘位置的自动检测，可以节省人力物力，并提高效率及增强数据的准确性和可分析性。

Description

自动检测硅片边缘的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺，特别是涉及一种检测硅片边缘的缺陷的方法

背景技术

目前集成电路制造企业对有图形硅片(即已在硅片上进行过某些工艺如刻蚀工艺，并且已在硅片上形成了某种图形如刻蚀图形的硅片)的边缘进行检测，是通过电子扫描显微镜由人工手动操作。

在一个生产流程中，硅片边缘的缺陷是在哪一步工艺中产生，硅片边缘已存在的缺陷在后续工艺中如何演变，要解决这些问题就需要在一个生产流程中的每两工艺之间对硅片边缘进行多次、重复的缺陷检测。这种人工手动检测需要耗费大量的人力物力，而且效率和精度都很差，无法对检测点精确定位，数据的可分析性也较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过电子扫描显微镜对有图形硅片的边缘进行自动检测的方法。

为解决上述技术问题，本发明自动检测硅片边缘的方法包括如下步骤：

第一步，自动缺陷检测仪扫描硅片，并将扫描结果保存为KLARF格式的文件；

第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虚拟晶元，所述虚拟晶元完整地覆盖整个硅片边缘；

第三步，计算硅片边缘的检测点在KLARF文件所采用的坐标系中的坐标；

第四步，将第三步计算的检测点的坐标作为虚拟缺陷加入第二步编辑的KLARF文件中；

第五步，电子扫描显微镜对第四步编辑的KLARF文件中的虚拟缺陷进行自动检测。

作为本发明的进一步改进，该方法的第四步和第五步之间还包括，电子扫描显微镜根据第一步保存的KLARF文件中的一个或多个真实缺陷的坐标，对第四步编辑的KLARF文件利用相同的真实缺陷的坐标进行校准。

本发明自动检测硅片边缘的方法，不仅可以对有图形的硅片边缘进行缺陷检测，更可以在一个生产流程中对硅片边缘做完整的监控，例如了解缺陷在哪一步工艺中产生，已产生的缺陷在后续工艺中如何演变等。并且由电子扫描显微镜所进行的自动检测和监控，更可以节省人力物力，并提高检测及监控效率，增强检测点定位的准确性，提高所获数据的可分析性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明自动检测硅片边缘的方法流程图；

图2是自动缺陷扫描仪对硅片扫描图像的示意图；

图3是为硅片增加虚拟晶元的示意图；

图4是计算硅片边缘的检测点的坐标的示意图；

图5是为硅片增加虚拟缺陷的示意图；

图中附图标记为：10—硅片；11—晶元；12—无图形区域；13—放弃检测区域；14—缺陷；15—虚拟缺陷；20—硅片实际边界；21—KLARF文件修改后所覆盖区域的边界；30—检测点；31—电子扫描显微镜的搜索窗口。

具体实施方式

请参阅图1，本发明监控硅片边缘的方法包括如下步骤：

第一步，由自动缺陷检测仪扫描硅片，并将扫描结果保存为KLARF格式的文件。自动缺陷检测仪扫描硅片时可记录硅片上各个真实缺陷的大小和坐标。

第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虚拟晶元，所述虚拟晶元完整地覆盖整个硅片边缘。加入虚拟晶元之后，该KLARF文件的实际晶元和虚拟晶元所覆盖的总范围就大于硅片的实际范围。

第三步，计算硅片边缘的检测点在KLARF文件所采用的坐标系中的坐标。KLARF文件所采用的坐标系是自动缺陷检测仪在扫描每一个硅片时自定义的，其坐标原点往往并不是硅片的中心。对于圆形硅片而言，位于硅片边缘的各检测点与圆心的距离是已知的。如果要检测硅片边缘最外围，那么检测点与圆心的距离恰为硅片半径；如果要检测硅片边缘稍靠内的位置，那么检测点与圆心的距离稍小于硅片半径。为了能够对整个硅片边缘进行检测，理论上需要无限个检测点。实际操作中，对某一区域中个别位置抽样检测已可达到数据采集的目的，因此只需要设定有限个检测点在特定位置即可。通常，在硅片边缘均匀地设定多个检测点，例如在360度圆周内均匀设定12个检测点，每相邻两个检测点与圆心的连线所形成的夹角为30度。

第四步，将第三步计算的检测点的坐标作为虚拟缺陷加入第二步编辑的KLARF文件中。这样，KLARF文件中既包括通过自动缺陷检测系统扫描的真实缺陷，又包括用户加入的虚拟缺陷。

第五步，将第四步编辑的KLARF文件导入到自动缺陷检测系统，再传送至电子扫描显微镜的机台，转换为电子扫描显微镜自动检测的文件。电子扫描显微镜将第四步编辑的KLARF文件中的虚拟缺陷作为检测点进行自动检测。

作为本发明的进一步改进，该方法的第四步和第五步之间还包括，电子扫描显微镜根据第一步保存的KLARF文件中的一个或多个真实缺陷的坐标，对第四步编辑的KLARF文件利用相同的真实缺陷的坐标进行校准。由于自动缺陷扫描仪生成的数据文件中，晶元坐标、晶元原点、缺陷坐标等都是精确定义的，在第五步的操作中又需要将编辑KLARF文件传送至电子扫描显微镜，这时要求电子扫描显微镜的检测原点与自动缺陷扫描仪设定的原点精确重合，因此该改进方案可以用于坐标的校准。

在上述改进方案中，为了使所有用于坐标校准的缺陷均为真实缺陷，需要对真实缺陷和虚拟缺陷进行区分。一种较为简单的方法是从缺陷的大小进行区分。在将检测点的坐标作为虚拟缺陷加入到KLARF文件时，同时设定这些虚拟缺陷的大小，例如均大于等于10μm。而在选择用于坐标校准的真实缺陷时，仅选择那些小于(最好是明显小于)所有虚拟缺陷的真实缺陷，例如仅选择小于等于5μm的虚拟缺陷。这样即可确保用于坐标校准的缺陷均为真实缺陷。

请参阅图2，圆形硅片10上划分的一个个小方块为晶元11。硅片10边缘的黑色部分是无图形区域12，由于该区域不在光刻曝光的范围之内，因此自动缺陷检测仪不对该区域进行检测。靠近无图形区域12的填充有叉形标记的小方块是放弃检测区域13，由于该区域在光刻曝光时曝光不充分或其他原因，因此自动缺陷检测仪放弃对该区域进行检测。本发明的目的就是对无图形区域12以及放弃检测区域13进行缺陷检测。硅片10上分布的多个小点为自动缺陷检测系统所检测到的真实的缺陷14。自动缺陷检测系统在扫描每个硅片时都自定义了坐标系，如图2中的X轴和Y轴所组成的XY坐标系，该XY坐标系的原点往往并不位于硅片10的中央。

请参阅图3，圆形硅片10被硅片实际边界20所包围，在第一步所生成的KLARF文件中，KLARF文件所覆盖的范围也是硅片实际边界20以内的区域。本发明所述方法的第二步通过修改KLARF文件，增加虚拟晶元，增加的虚拟晶元将硅片实际边界20完整覆盖，换而言之，硅片10的边缘的每一点都落入虚拟晶元的范围。修改后的KLARF文件的覆盖范围大于硅片实际范围，修改后的KLARF文件所覆盖区域的边界21明显比硅片实际边界20大上一圈。

请参阅图4(a)，硅片10上默认是以KLARF文件采用的XY坐标系记录坐标。检测点30位于硅片10边缘，其与硅片10的中央(圆心)的距离为硅片10的半径r，已知硅片10的圆心的坐标为(h，l)，问题是如何求解检测点30的坐标(x₀，y₀)。

首先，根据勾股定理有(x₀-h)²+(y₀-l)²＝r²；…………………………(1)

其次，假设从硅片10的原点到检测点30有一条直线，该直线的斜率为k，那么k＝(y₀-l)/(x₀-h)；……………………………………………(2)

在这里假设斜率k是已知的，其原因在后叙述。那么通过方程(1)和(2)所组成的方程组，即可以求解出检测点30在XY坐标系中的坐标(x₀，y₀)。

如果希望检测硅片边缘略靠内的位置，只需更改r稍小一些即可求解出新的检测点的坐标。求解方程组可以通过手动计算或编写程序完成，也可借助于相关的计算软件完成。

根据KLARF文件的记录规则，检测点30的坐标(x₀，y₀)需要转换为该检测点30所在晶元的编号以及该检测点30相对于所在晶元左下角的坐标，然后才能记录到KLAEF文件中作为虚拟缺陷。

请参阅图4(b)，KLARF文件对晶元编号的定义规则是，XY坐标系的原点定义为[0，0]晶元的左下角，[0，0]晶元右边的晶元编号为[1，0]，左边的晶元编号为[-1，0]，上边的晶元编号为[0，1]，下边的晶元编号为[0，-1]。

已知检测点30的坐标为(x₀，y₀)，每个晶元在X轴投影的长度都是α，在Y轴投影的长度都是β，需要求解检测点30所在晶元的编号[m，n]，以及检测点30相对于[m，n]晶元左下角的坐标(α₀，β₀)。

根据KLARF文件对晶元编号的定义规则，m为x₀除以α再取整，n为y₀除以β再取整，α₀，＝x₀—m×α，β₀＝y₀—n×β。

请参阅图5，圆形硅片10上分布有一个或多个真实的缺陷14，在硅片10的边缘增加了一个或多个虚拟缺陷15。这些虚拟缺陷的坐标是通过第三步计算得到的，同时还可以设定这些虚拟缺陷的大小。

圆形硅片10上分布有一个或多个真实缺陷14，硅片10的边缘分布有一个或多个虚拟缺陷15，这些虚拟缺陷15正是电子扫描显微镜的检测点30。图中的虚拟缺陷15沿硅片10的边缘每隔30度均匀分布。

由于实际操作中，虚拟缺陷15都沿硅片边缘均匀分布，因此每个虚拟缺陷15与硅片10的圆心的连线的斜率k是已知的。

下面自动缺陷检测设备kla2351，配合自动缺陷检测程序Odyssey，以及电子扫描显微镜SEMVision G2为例，介绍本发明所述方法的具体实施。

第一步，应用自动缺陷检测设备kla2351扫描硅片，在自动缺陷检测程序Odyssey中打开扫描结果，并将扫描结果保存为KLARF文件。

第二步，用文本方式打开第一步生成的KLARF文件，自动缺陷检测程序Odyssey在生成该KLARF文件时自行定义了该KLARF文件的坐标系，从坐标系原点所在的[00]晶元开始，X轴向右递增，Y轴向上递增。修改该KLARF文件中的覆盖范围，换而言之，在硅片实际晶元的外围增加虚拟晶元，所增加的虚拟晶元至少要将硅片的边缘完整覆盖。

第三步，精确计算硅片边缘的检测点的在KLARF文件所定义的坐标系中的坐标。

第四步，将检测点的坐标作为虚拟缺陷加入到KLARF文件中。

第五步，将第四步修改的KLARF文件导入自动缺陷检测程序Odyssey中，再传送至电子扫描显微镜SEMVision G2。电子扫描显微镜先根据真实缺陷的坐标进行校准，然后调节FOV值得到适当的倍率与搜索窗口，保存为电子扫描显微镜SEMVision G2可自动执行的文件。

Claims

1.一种自动检测硅片边缘的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的自动检测硅片边缘的方法，其特征是：该方法的第一步所保存的KLARF文件，包括硅片上各个真实缺陷的大小和坐标。

3.根据权利要求2所述的自动检测硅片边缘的方法，其特征是：该方法的第四步和第五步之间还包括，电子扫描显微镜根据第一步保存的KLARF文件中的一个或多个真实缺陷的坐标，对第四步编辑的KLARF文件利用相同的真实缺陷的坐标进行校准。

4.根据权利要求1所述的自动检测硅片边缘的方法，其特征是：该方法的第四步，还包括在KLARF文件中设置虚拟缺陷的大小。

5.根据权利要求4所述的自动检测硅片边缘的方法，其特征是：所述在KLARF文件中设置的虚拟缺陷的大小，均大于用于校准的真实缺陷的大小的最大值。

6.根据权利要求1所述的自动检测硅片边缘的方法，其特征是：该方法的第二步编辑的KLARF文件，其实际晶元和虚拟晶元所覆盖的总范围大于硅片实际的范围。

7.根据权利要求1所述的自动检测硅片边缘的方法，其特征是：所述的检测点为一个或多个，所述检测点分布在硅片边缘任意位置。