CN101726252B - 暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法 - Google Patents

暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法，包括如下步骤：第1步，选择测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片；第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样品的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件；第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷；第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积，确定两者之间的函数；第5步，暗场图形硅片检测机台对具有同一种薄膜的有图形硅片进行表面缺陷检测时，利用所述函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。

Description

暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法
技术领域
本发明涉及一种硅片表面的缺陷检测方法。 
背景技术
利用光学手段对硅片表面的缺陷检测分为亮场和暗场光学探测两种类型。请参阅图1，暗场光学探测是以入射光11照射硅片表面10，入射光11与水平面成小角度。在硅片表面10无缺陷的情况下，入射光11经硅片表面10全部反射出来形成反射光12，以垂线角度所观察的暗场影像13是全黑的。如果硅片表面10有缺陷100，入射光11照射到缺陷100就会反射、折射出散射光14，散射光14经透镜15汇聚到垂线方向上。以垂线角度所观察的暗场影像13是全黑背景上有若干亮点130，这些亮点130就是硅片表面10的缺陷100的散射光14的反映。暗场光学探测对于在硅片表面找出微小缺陷非常有用。 
目前的暗场光学探测设备包括暗场光硅片检测机台(如KLA公司的SP1机台)和暗场图形硅片检测机台(如KLA公司的AITXUV机台)。前者仅能检测无图形硅片，包括裸硅片和有空白薄膜的硅片，但可以获得准确的缺陷尺寸。后者既能检测无图形硅片也能检测有图形硅片，但只能根据缺陷的散射光强转换为大致的缺陷面积，无法得到准确的缺陷尺寸。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法。
为解决上述技术问题，本发明暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法包括如下步骤： 
第1步，选择测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片； 
第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样片的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件； 
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷； 
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积，确定该种薄膜膜质下暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸和暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数； 
第5步，暗场图形硅片检测机台对具有同一种薄膜的有图形硅片进行表面缺陷检测时，利用所述函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。 
另一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法包括如下步骤： 
第1步，选择多个测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片，每个测试样片具有不同膜质的空白薄膜； 
第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样片的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件； 
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷； 
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺 陷面积，确定不同薄膜膜质下暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸和暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数； 
第5步，暗场图形硅片检测机台对有图形硅片进行表面缺陷检测时，根据所述有图形硅片的薄膜膜质选择对应薄膜膜质下的函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。 
又一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法包括如下步骤： 
第1步，选择多个测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片，每个测试样片具有不同膜质和/或不同厚度的空白薄膜； 
第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样片的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件； 
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷； 
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积，确定不同薄膜膜质和厚度下暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸和暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数； 
第5步，暗场图形硅片检测机台对有图形硅片进行表面缺陷检测时，根据所述有图形硅片的薄膜膜质和厚度选择对应薄膜膜质和厚度下的函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。 
本发明可使暗场图形硅片检测机台的检测结果由不准确的缺陷面积转换为较为准确的缺陷尺寸。这样就可以根据暗场图形硅片检测机台的检测结果直接判断、分析和控制致命缺陷。在人工确认缺陷模式时，只需要人工确认一小部分缺陷，就可以得知其他缺陷模式，这便大大减少了人工确认的工作量，从而提高了工作效率。 
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是硅片表面采用暗场光学探测的示意图； 
图2是AITXUV机台的检测结果生成的KRF格式的文件的示意图； 
图3是确定不同尺寸的多个重复缺陷在SP1机台检测的缺陷尺寸和在AITXUV机台检测的缺陷面积之间的函数的示意图； 
图4是按照本发明所述方法转换后的AITXUV机台的检测结果生成的KRF格式的文件的示意图； 
图5是按照本发明所述方法转换前后AITXUV机台的检测结果在数据分析软件的显示情况对比图。 
图中附图标记为：10-硅片表面；100-缺陷；11-入射光；12-反射光；13-暗场影像；130-亮点；14-散射光；15-凸镜。 
具体实施方式
以暗场光硅片检测机台采用KLA公司的SP1机台、暗场图形硅片检测机台采用KLA公司的AITXUV机台为例，本发明暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法包括如下步骤： 
第1步，选择测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片。 
这样的测试样片既可以在SP1机台进行表面缺陷检测，也可以在AITXUV机台进行表面缺陷检测。 
第2步，分别在SP1机台和AITXUV机台对所述测试样品的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件。 
请参见图2，这是AITXUV机台的检测结果生成的KRF格式的文件的示意图。其中包括缺陷编号(DEFECTID)和缺陷面积(DEFECTAREA)两项内容。缺陷面积是根据所检测到的缺陷的散射光强转换得到的，往往与真实的缺陷尺寸存在一定差异。 
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷。 
首先找到两份检测结果的KRF文件中的所有重复缺陷，然后从中选择出具有不同尺寸的多个重复缺陷，以便具有最广泛的代表性。如果仅选择大尺寸的多个重复缺陷，或者仅选择小尺寸的多个重复缺陷，第4步所寻找的函数就会不准确。 
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在SP1机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在AITXUV的检测结果中的缺陷面积，确定该种薄膜膜质下SP1机台的检测结果中的缺陷尺寸和AITXUV机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数。 
请参阅图3，将第3步选择的不同尺寸的多个重复缺陷，按照SP1机台检测的缺陷尺寸和AITXUV机台检测的缺陷面积绘制在坐标系上，每个缺陷就是一个小黑点。然后为这些小黑点确定一个函数关系，通常为对数函数或指数函数。例如，设置变量x为AITXUV机台检测的缺陷面积，变量y为SP1机台检测的缺陷尺寸，那么图3所示的小黑点可以确定为函数y＝211.3ln(x)+1206.3或者 
Figure GSB00000444435000051
通常可以将函数设为y＝kloga(x)+b的形式，其中k、b都是常数。loga(x)通常取自然对数ln(x)。然后分别取不同的k、b值对所取样的不同尺寸的多个重复缺陷进行拟合，直至寻找出较符合的k、b值从而确定函数关系。 
第5步，暗场图形硅片检测机台对具有同一种薄膜的有图形硅片进行表面缺陷检测时，利用所述函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。 
在第4步确定某一种薄膜膜质下SP1机台的缺陷尺寸和AITXUV机台的缺陷面积之间的函数关系后，当使用AITXUV机台对具有同一种薄膜膜质的有图形硅片进行表面缺陷检测时，就可以利用该函数关系将AITXUV机台的检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。 
例如，可以编写一个宏程序，自动对KRF格式的AITXUV机台的检测结果中的缺陷面积按照对应函数进行转换，生成转换后的KRF格式的检测结果。请参见图4，这是转换后的AITXUV机台的检测结果生成的KRF格式的文件的示意图。其中的缺陷面积(DEFECTAREA)内容和图2相比发生了变化，就是按照对应的函数转换的结果。 
请参阅图5，这是转换前后的AITXUV机台的检测结果在数据分析软件的显示情况。原有的检测结果中，缺陷面积(Defeat Size)是根据缺陷的散射光强推算的，不太准确。而转换函数是根据不同大小的多个重复缺陷确定的，较为准确，因此转换后的缺陷尺寸更接近于真实情况。这样通过转换后的AITXUV机台的检测结果，就可以寻找出哪些缺陷的尺寸较大，从而判断出这些较大尺寸的缺陷为致命缺陷。 
按照上述方法，可以选择多个测试样片，每个测试样片具有不同的空 白薄膜。然后确定不同薄膜膜质下SP1机台检测的缺陷尺寸和AITXUV机台检测的缺陷面积之间的函数。最后当使用AITXUV机台对有图形硅片进行表秒缺陷检测时，根据有图形硅片的薄膜膜质选择对应薄膜膜质下的函数将AITXUV机台检测结果中的不准确的缺陷面积转换为较准确的缺陷尺寸。 
SP1机台检测的缺陷尺寸和AITXUV机台检测的缺陷面积之间的函数主要是根据不同薄膜的膜质而不同，同一薄膜也会根据膜厚不同而有细微变化。因此，还可以选择多个测试样片，每个测试样片具有不同的空白薄膜和/或薄膜厚度。然后确定不同薄膜膜质和厚度下SP1机台检测的缺陷尺寸和AITXUV机台检测的缺陷面积之间的函数。最后当使用AITXUV机台对有图形硅片进行表秒缺陷检测时，根据有图形硅片的薄膜膜质和厚度选择对应薄膜膜质和厚度下的函数将AITXUV机台检测结果中的不准确的缺陷面积转换为较准确的缺陷尺寸。这样得到的函数将更为精确，转换后的AITXUV机台的检测结果中的缺陷尺寸也将更为精确。 

Claims (4)

1.一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法，其特征是：所述方法包括如下步骤：
第1步，选择测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片；
第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样片的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件；
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷；
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积，确定该种薄膜膜质下暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸和暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数；
第5步，暗场图形硅片检测机台对具有同一种薄膜的有图形硅片进行表面缺陷检测时，利用所述函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。
2.一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法，其特征是：
第1步，选择多个测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片，每个测试样片具有不同膜质的空白薄膜；
第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样片的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件；
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷；
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积，确定不同薄膜膜质下暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸和暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数；
第5步，暗场图形硅片检测机台对有图形硅片进行表面缺陷检测时，根据所述有图形硅片的薄膜膜质选择对应薄膜膜质下的函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。
3.一种暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法，其特征是：
第1步，选择多个测试样片，所述测试样片是仅具有一种空白薄膜的硅片，每个测试样片具有不同膜质和/或不同厚度的空白薄膜；
第2步，分别在暗场光硅片检测机台和暗场图形硅片检测机台对所述测试样片的表面缺陷进行检测，检测结果均生成KRF格式的文件；
第3步，找出两份检测结果中的不同尺寸的多个重复缺陷；
第4步，根据所述不同尺寸的多个重复缺陷在暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸，以及在暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积，确定不同薄膜膜质和厚度下暗场光硅片检测机台的检测结果中的缺陷尺寸和暗场图形硅片检测机台的检测结果中的缺陷面积之间的函数；
第5步，暗场图形硅片检测机台对有图形硅片进行表面缺陷检测时，根据所述有图形硅片的薄膜膜质和厚度选择对应薄膜膜质和厚度下的函数将检测结果中的缺陷面积转换为缺陷尺寸。
4.根据权利要求1、2或3所述的暗场图形硅片检测机台获得缺陷尺寸的方法，其特征是：所述函数为对数函数或指数函数。
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