CN103346101B - 芯片缺陷的高精度检测方法和扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片缺陷的扫描方法，所述方法包括以下步骤：提供一制备有多个芯片的待测晶圆；在所述待测晶圆上选取位于同一直线上的若干芯片，采用第一入射光源对所述同一直线上的若干芯片进行第一次扫描，得到第一缺陷检测结果；采用第二入射光源对所述同一直线上的若干芯片进行第二次扫描，得到第二缺陷检测结果；对所述第一缺陷检测结果和所述第二缺陷检测结果进行整合，得到完整的缺陷检测结果；其中，所述第一次扫描与所述第二次扫描的方向相反。

Description

芯片缺陷的高精度检测方法和扫描方法

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片制造过程中的检测方法，尤其涉及一种芯片缺陷的高精度检测方法和扫描方法。

背景技术

近年来，随着半导体集成电路的迅速发展，集成电路器件的性能也在快速提升，随着集成电路器件性能的提升，其制造的过程也变得越发复杂，目前先进的集成电路制造工艺一般都包含几百个工艺步骤，因此，其中的一个步骤出现问题就会引起整个半导体集成电路芯片的问题，其表现为半导体集成电路的性能未能达到设计要求，严重的还可能导致整个芯片的失效。

所以，在半导体集成电路的制造过程中，对产品制造工艺中存在的问题进行及时地发现就显得尤为重要，基于上述考虑，业界一般都采用配置有高灵敏度的光学检测设备对产品进行实时地缺陷检测。

缺陷检测的原理是通过高灵敏度的光学检测设备对待测晶圆进行扫描，从而获取待测晶圆上芯片的光学图像，然后再将所得到的光学图像转化为数据图像，在通过不同位置芯片的数据图像之间的比对来检测晶圆缺陷的位置。

由于如今的集成电路芯片上集成了很多的功能模块，如微处理器、微控制器、存储器或其他专用功能逻辑区等，这些功能模块在被扫描时对于同一个扫描光源的反射信号会有很大的差异，也就是说，不同的功能模块有着各自最有效反射信号的入射光源波段。因此，为了对同一个芯片上的不同区域实现最优化的缺陷检测，目前业界常采用的方法是分别采用两种不同的入射光源对待测晶圆进行检测。在该过程中，由于这两个检测是相互独立进行的，因此在两次的检测过程中就存在着重复对芯片位置进行校正和定位，这样就无形中增加了晶圆缺陷检测的整个周期，从而大大降低了晶圆缺陷检测的效率。

中国专利（公开号：CN103018258A）公开了一种晶圆检测方法，该方法包括使两路或两路以上的相干光束掠入射至待测晶圆，在待测晶圆上形成干涉条纹；待测晶圆进行旋转和平移，使干涉条纹对待测晶圆进行扫描；位于待测晶圆表面的颗粒使所述干涉条纹发生散射，形成时间相关的散射光信号；探测该散射光信号，基于待测晶圆上不同位置的颗粒所对应的特征频率对散射光信号进行处理，形成与频率相关的检测信息；基于检测信息，获取待测晶圆上颗粒的分布信息。该专利虽然公开了一种晶圆缺陷的检测方法，但是其并未提及有关改善因采用不同波段的入射光源而造成的重复检测的问题。

中国专利（公开号：CN102856227A）公开了一种晶圆器件单元混合扫描方法。在一个器件单元集合中，通过不同裸片之间的对比，计算差值，从而确定缺陷位置。在器件单元集合中，在每一个裸片中，通过裸片中重复出现的器件单元之间的相互比对，计算差值，从而确定缺陷位置。该专利是通过将传统的C2C扫描方式和D2D扫描方式进行结合，从而克服仅通过C2C扫描方法而出现的对比范围小的问题，以及仅通过D2D扫描方法而出现的灵敏度交底的问题。可见，该专利也并没有涉及对于由不同波段的入射光源而引起的重复检测问题的改善。

可见，对于如何在晶圆的缺陷检测过程中提高检测的工作效率，目前在业界还尚不存在一种十分有效的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种芯片缺陷的高精度检测方法和扫描方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种芯片缺陷的高精度检测方法，其中，所述方法包括以下步骤：

提供一具有若干芯片的待测晶圆；

根据所述芯片上的图形特征的反射特性选择光的波段；

利用位于所述波段的光作为入射光对所述芯片进行检测。

所述的芯片缺陷的高精度检测方法，其中，所述芯片上的图形对所述波段的光的反射特性最强。

所述的芯片缺陷的高精度检测方法，其中，所述芯片上至少包含两种电路特性不同的功能区域，采用至少两种波段的入射光对所述芯片进行两次检测。

一种芯片缺陷的扫描方法，其中，所述方法包括以下步骤：

提供一制备有多个芯片的待测晶圆；

在所述待测晶圆上选取位于同一直线上的若干芯片，采用第一入射光源对所述同一直线上的若干芯片进行第一次扫描，得到第一缺陷检测结果；

采用第二入射光源对所述同一直线上的若干芯片进行第二次扫描，得到第二缺陷检测结果；

对所述第一缺陷检测结果和所述第二缺陷检测结果进行整合，得到完整的缺陷检测结果；

其中，所述第一次扫描与所述第二次扫描的方向相反。

所述的芯片缺陷的扫描方法，其中，所述芯片中包括第一电路功能区域和第二电路功能区域，所述第一电路功能区域对所述第一入射光源的反射信号最强，所述第二电路功能区域对所述第二入射光源的反射信号最强。

所述的芯片缺陷的扫描方法，其中，所述第一入射光源的波段为260nm～290nm、260nm～320nm、350nm～375nm、350nm～450nm、425nm～450nm中的一种；

所述第二入射光源的波段为260nm～290nm、260nm～320nm、350nm～375nm、350nm～450nm、425nm～450nm中的一种。

所述的芯片缺陷的扫描方法，其中，通过设置有高灵敏度的光学检测设备对所述晶圆进行扫描。

所述的芯片缺陷的扫描方法，其中，所述直线是与所述晶圆的对准标记开口方向垂直的直线。

所述的芯片缺陷的扫描方法，其中，所述直线为是所述晶圆的对准标记开口方向平行的直线。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明通过利用待测晶圆的芯片上的不同功能模块对扫描入射光源的敏感程度的不同的特点，采用两种入射光源对待测晶圆进行扫描，并且将该两种入射光源整合到同一个扫描过程中，省略了两种入射光源各自分开扫描而引起的重复进行校正和定位的过程，从而大大缩短了晶圆缺陷扫描过程的周期，进而提升了缺陷检测的工作效率。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是本发明方法中采用第一入射光源对芯片进行缺陷扫描的示意图；

图2是本发明方法中采用第二入射光源对芯片进行缺陷扫描的示意图；

图3是本发明方法中采用设备在第一入射光源下对晶圆从左至右扫描的示意图；

图4是本发明方法中采用设备在第二入射光源下对晶圆从右至左进行返回缺陷扫描的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种芯片缺陷的高精度检测方法，应用于半导体器件制造工艺中的检测过程中。本发明可用于技术节点为大于等于130nm、90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm和小于等于22nm等的工艺中；本发明可用于Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power、MEMS、CIS、Flash、eFlash、Package等技术平台中。

本发明旨在提供一种芯片缺陷的高精度检测方法，尤其提供一种采用不同入射光源对晶圆进行扫描的芯片缺陷的高精度检测方法以及扫描方法。

本发明的中心思想是采用两种入射光源对待测的晶圆进行扫描，并将该两种入射光源扫描的过程融入到一个制程中，从而实现两种入射光源交替地对晶圆表面进行扫描。

下面对本发明方法进行详细说明：

采用本发明方法所检测的晶圆可以是普通的待检测的晶圆，但是本发明方法对于晶圆表面芯片上至少存在两种电路特征相差很大的功能模块的晶圆的检测效果给外明显。

首先，选取一表面具有若干芯片的待测晶圆，位于该待测晶圆上的芯片可呈矩阵形式排列，晶圆上每一行或每一列的芯片中都存在至少两种电路特性相差很大的功能模块，如微处理器、微控制器、存储器或其他专用功能逻辑区等。其中，上述所指的行是指以晶圆的对准标记为基准，与该对准标记开口方向垂直的直线；同样的，所指的列是以晶圆对准标记为基准，与该对准标记开口方向平行的直线。

对上述的待测晶圆进行电路区域的分析，针对不同的电路区域分布，选取灵敏度最高的检测光源，以在后续的检测过程中使用。

然后，开始对待测晶圆进行缺陷检测扫描，在扫描的过程中可以进行逐行的扫描，也可以进行逐列的扫描，由于其扫描的方向是本领域的常规技术，不是本发明的关键所在，故在此处不对其进行赘述。如图1所示，在本实施例中以逐行地扫描为例进行说明，从晶圆的上部开始，自晶圆第一行最左侧的芯片为起始点，采用第一入射光源向右对该行芯片进行扫描，当扫描至该行的最右边一个芯片时，如图2所示，将第一入射光源更换为第二入射光源，从右向左再次对该行芯片进行扫描。在对该行芯片进行完两次方向相反的扫描之后，入射光源进入下一行，继续对下一行中的芯片进行往复扫描，如图3和图4所示，箭头1表示入射光的扫描方向，箭头2表示晶圆的移动方向。

在以上的两个扫描过程中，由于第一行芯片的电路区域中至少包含着两种区别特征相差较大的第一电路区域和第二电路区域，所以采用第一入射光源对其中的第一电路区域进行检测扫描，采用第二入射光源对其中的第二电路区域进行检测扫描，其中，第一入射光源所在的波段对第一电路区域灵敏度最高，同样地，第二入射光源所在的波段对第二电路区域灵敏度最高。因此，当采用第一入射光源对整行芯片进行扫描时，由于其对芯片中第一电路区域的灵敏度很高，所以其产生的图像在第一电路区域表现得较为清晰；同理，由于其对第二电路区域灵敏度不高，故其产生的图像在第二电路区域就表现得相对不是很清晰，由此可见，单用一种波段的光源对芯片进行缺陷扫描时，获得的结果较为模糊，因此，在本发明中在才采用第一入射光源对芯片扫描完后，将第一入射光源替换为第二入射光源对该行芯片进行第二次的扫描，通过该次的扫描可以获得芯片中第二电路区域较清晰的检测结果。

将采用第一入射光源对芯片的检测结果和采用第二入射光源对芯片的检测结果进行整合，以得到一个完整的芯片检测结果。所整合成的检测结果既能够清晰地反应第一电路区域的缺陷状况，同时又能够清晰地反应第二电路区域的缺陷状况。

通过上述的方法，在第一行芯片扫描完成后，继续对第二行芯片进行扫描，当整个晶圆上的每一行芯片都被扫描完之后就能够得到整个晶圆内所有芯片的缺陷检测结果。

另外，由于在采用第一入射光源对一行或者一列芯片扫描完之后，立即采用第二入射光源对该行或者该列芯片进行回扫，因此，在第一入射光源和第二入射光源的扫描过程中的路径是完全一致的，当采用第一入射光源对晶圆进行扫描之前的定位和校准工作完成后，在第二入射光源对芯片进行回扫的过程中就不需要再次进行定位和校准的工作，使得扫描的精准度更高，同时也省略了重复进行定位和校准的繁琐工艺。

另一方面，由于常规的采用单个入射光源进行芯片的扫描过程中，在一行从左至右扫描完成之后，需要空载返回至该行的起始位置，然后在向下偏移一定的距离进行第二行的扫描。这样在扫描的过程中就会形成空载的时间浪费。因此，本发明方法巧妙地将第二入射光源的扫描过程整合至空载中，使得在提升缺陷检测结果的同时还不增加扫描的周期。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种芯片缺陷的高精度检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一具有若干芯片的待测晶圆，所述芯片上至少包括两种电路特性不同的第一电路区域和第二电路区域；根据所述芯片上的电路特性不同的第一电路区域和第二电路区域的反射特性，分别为所述第一电路区域和所述第二电路区域选择一个光的波段；

从所述第一电路区域选择的光的波段中选择一第一入射光源对所述芯片进行第一次检测，再从所述第二电路区域选择的光的波段中选择一第二入射光源对所述芯片进行与所述第一次检测方向相反的检测；

所述第一电路区域对所述第一入射光源的反射信号最强，所述第二电路区域对所述第二入射光源的反射信号最强；

对两次检测的结果进行整合，得到一个完整的芯片检测结果，所整合成的检测结果能够清晰地反映至少包括两种电路特性不同的功能区域的缺陷状况。

2.一种芯片缺陷的扫描方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一制备有多个芯片的待测晶圆；

在所述待测晶圆上选取位于同一直线上的若干芯片，采用第一入射光源对所述同一直线上的若干芯片进行第一次扫描，得到第一缺陷检测结果；

采用第二入射光源对所述同一直线上的若干芯片进行第二次扫描，得到第二缺陷检测结果；

对所述第一缺陷检测结果和所述第二缺陷检测结果进行整合，得到完整的缺陷检测结果，所整合成的检测结果能够清晰地反应芯片的缺陷状况；

其中，所述第一次扫描与所述第二次扫描的方向相反。

3.如权利要求2所述的芯片缺陷的扫描方法，其特征在于，所述芯片中包括第一电路功能区域和第二电路功能区域，所述第一电路功能区域对所述第一入射光源的反射信号最强，所述第二电路功能区域对所述第二入射光源的反射信号最强。

4.如权利要求2所述的芯片缺陷的扫描方法，其特征在于，所述第一入射光源的波段为260nm～320nm、350nm～375nm、425nm～450nm中的一种；

所述第二入射光源的波段为260nm～320nm、350nm～375nm、425nm～450nm中的一种。

5.如权利要求2所述的芯片缺陷的扫描方法，其特征在于，通过设置有高灵敏度的光学检测设备对所述晶圆进行扫描。

6.如权利要求2所述的芯片缺陷的扫描方法，其特征在于，所述直线是与所述晶圆的对准标记开口方向垂直的直线。

7.如权利要求2所述的芯片缺陷的扫描方法，其特征在于，所述直线为是所述晶圆的对准标记开口方向平行的直线。