CN103646885B - 一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大规模集成电路制造领域，尤其涉及一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，通过该将晶圆参数直接导入到电子显微镜上，以定义芯片的各种信息，然后再将在电子显微镜下定义好的数据传送并保存到一个数据库中，最后，缺陷检测设备创建缺陷检测的程序时到该数据库中调用晶圆上芯片的信息使得采用电子显微镜观察缺陷的误差被大大地减小，进而确保了观察的精确性。

Description

一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法

技术领域

本发明涉及大规模集成电路制造领域，尤其涉及一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法。

背景技术

集成电路的制造工艺，其主要是在衬底材料（如硅衬底）上，运用各种方法形成不同“层”，并在选定的区域掺入离子，以改变半导体材料的导电性能，形成半导体器件的过程。

其中，主要是采用多种单项工艺组合，以进行上述集成电路的制造工艺，该多种单项工艺主要包含三类工艺：薄膜制备工艺、图形转移工艺和掺杂工艺。

目前，为了能够满足芯片复杂功能的运算的要求，芯片上电路图形的关键尺寸不断地缩小，先进的集成电路制造工艺中已经开始采用远紫外光光刻、电子束投影光刻和离子束投影光刻及X射线光刻等光刻技术，进而对光学检测设备提出新的要求，特别是当电路图形关键尺寸进入到20nm及其以下技术节点后，传统意义上的光学检测设备由于分辨率的限制，比较难于捕捉到一些关键图形的细小缺陷，已经给各种新工艺的开发和芯片良率的提升造成了巨大的困难。

现今的检测工艺中，对于尺寸极小的缺陷都必须利用电子显微镜的观察才能将缺陷的形貌看清楚，而由于关键尺寸的缩小，使得现有的电子显微镜已经很难满足工艺的需求。具体的，现有的电子显微镜的缺陷观察工作原理为：

首先，将在缺陷检测设备上确定的芯片的信息（主要包括芯片的大小和起始位置），并手动传送到电子显微镜中；图1为芯片在晶圆上分布示意图，图2为芯片的起始位置和尺寸示意图；如图1-2所示，芯片在晶圆上是呈现阵列分布，而在传统电子显微镜进行缺陷观察时，如图2中所示，是以芯片的左下角作为量测工艺的起始位置，且该芯片的尺寸为（x，y）。

然后，然后工程师再在电子显微镜下通过人工去识别这些信息，并利用3～4颗有缺陷检测设备获得的缺陷位置，来校正扫描电子显微镜和缺陷扫描检测设备两种机型腔体中心位置的偏差值（X，Y）；当扫描电子显微镜对缺陷进行逐点检测时，机台会根据上述的偏差值（X，Y）来修正缺陷的坐标，即机台根据该偏差值的坐标将晶圆移动到电子枪的下方进行观察。

图3为光学检测设备和电子显微镜定义芯片起始位置的差异示意图，如图3所示，光学检测设备定义的芯片起始位置与电子显微镜下实际的芯片起始位置具偏差值（X，Y），且由于现有的缺陷检测设备基本上都是光学检测设备，所以在定义晶圆上芯片的尺寸时还会有一个误差W。

另外，不同的检测设备在定义芯片的尺寸时也会引入一个误差H；图4为第一类型缺陷检测设备定义芯片信息的示意图，图5为第二类型缺陷检测设备定义芯片信息的示意图，如图4～5所示，该第一类型缺陷检测设备的起始位置为（T1，Z1），而第二类型缺陷检测设备的起始位置则为（T2，Z2），该两起始位置之间的差值即为上述误差H。

最后，将上述所有误差（H、W）和其他系统本征误差T进行叠加后，就使得在电子显微镜需要在大倍率观察小缺陷时造成很大的困难；图6为传统检测缺陷方法中电子显微镜观察缺陷的示意图，如图6所示，采用电子显微镜进行直接观察时，缺陷1与观察区域中心位置2之间存在一定的距离误差（如图6所示达到6μm），进而降低了缺陷观察的精确性，若该距离误差过大，甚至会超出观察的区域，进而无法完成缺陷的检测。

中国专利（申请公布号：CN102623368A）记载了一种晶圆缺陷检测方法，通过在对目标方块单元中周期性重复图形的区域进行缺陷检测的过程中，通过确定最小周期并设定偏移量，将参考方块单元图形按照所述偏移量进行偏移获得偏移参考区域，将所述待检区域图形与所述偏移参考区域进行形貌比较，若待检区域中某一图形与偏移参考区域中对应位置的图形均不一致时，则判定异常；对成对出现且间隔距离为一个偏移量的两个异常图形，判断位于偏移量方向起始处的异常图形为缺陷，位于偏移量方向终止处的异常图形非缺陷；对于其余单独出现的异常图形判断为缺陷。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明揭示了一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法（Onemethodtoreductionreviewoffsetbyelectronicmicroscope），其中，所述方法包括：

提供一用于缺陷检测的晶圆；

采用电子显微镜定义所述晶圆上的参数信息；

缺陷检测设备调取所述参数信息，于创建缺陷检测程序后，对所述晶圆进行缺陷检测工艺，以检测出具有缺陷的晶圆；

利用所述电子显微镜对所述具有缺陷的晶圆进行观察。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，所述方法还包括：

所述电子显微镜定义所述晶圆上的参数信息后，将该参数信息存储至一存储设备中，所述缺陷检测设备调取存储于该存储设备中的参数信息，创建所述缺陷检测程序。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，所述晶圆上设置有若干芯片，所述参数信息包括所述芯片的起始位置和芯片大小信息。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，所述方法还包括：

所述缺陷检测设备创建所述缺陷检测程序时，于所述晶圆上设置若干缺陷控制区域，且每个控制区域均对应设置有一代码。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，所述方法还包括：

所述缺陷检测设备检测出的每个缺陷均对应其所处的缺陷控制区域设置有相应的代码。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，位于同一缺陷控制区的缺陷具有相同的代码

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，根据不同代码的缺陷设置不同的缺陷规格。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，每个所述控制区域的代码均不相同。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，所述缺陷控制区域的数量为1～100。

上述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其中，所述方法还包括：

所述缺陷检测设备检测出所述晶圆的缺陷后，获取每个缺陷的坐标信息；

所述电子显微镜调取每个所述缺陷的坐标信息，以对所述具有缺陷的晶圆进行观察。

综上所述，本发明一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，通过该将晶圆参数直接导入到电子显微镜上，以定义芯片的各种信息（如芯片的大小和起始位置），然后再将在电子显微镜下定义好的数据传送并保存到一个数据库中，最后，缺陷检测设备创建缺陷检测的程序时到该数据库中调用晶圆上芯片的信息，这样就可以消除上述不同缺陷检测设备创建缺陷检测程序时的误差，及由于光学设备的分辨率带来的缺陷检测设备定义芯片尺寸时产生的误差W和不同缺陷检测设备定义芯片尺寸产生的的误差H，进而使得得到的缺陷在电子显微镜下仅具有其他系统本征误差T的差异，这样采用电子显微镜观察缺陷的误差被大大地减小，进而确保了观察的精确性。

附图说明

图1为芯片在晶圆上分布示意图；

图2为芯片的起始位置和尺寸示意图；

图3为光学检测设备和电子显微镜定义芯片起始位置的差异示意图；

图4为第一类型缺陷检测设备定义芯片信息的示意图；

图5为第二类型缺陷检测设备定义芯片信息的示意图；

图6为图1中的上升沿单元工作原理图；

图7为本发明一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法中一实施例的流程示意图；

图8为图7中电子显微镜定义的晶圆上芯片的分布和芯片起始位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图7为本发明一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法中一实施例的流程示意图，图8为图7中电子显微镜定义的晶圆上芯片的分布和芯片起始位置示意图；如图7～8所示，一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，具体包括：

首先，提供一用于缺陷检测的晶圆，该晶圆上设置有若干芯片结构（如呈阵列分布的多个芯片等）。

其次，采用电子显微镜定义上述晶圆上的参数信息，该参数信息包括芯片的起始位置、每个芯片的大小尺寸、相邻的两芯片之间的间隔距离、及每个芯片所处的位置等信息。

优选的，以晶圆上芯片的起始位置（如图8中所示的位于晶圆左下方的芯片的左下角为起始位置）作为坐标系的原点，横向为X轴，竖直方向为Y轴，建立二维坐标系，进而可定义该晶圆上每个芯片的尺寸及其位置，和相邻的两芯片之间的间隔等参数信息。

进一步的，可将上述采用电子显微镜定义的参数信息存储在一存储设备中，也可建立一个数据库用于存储该参数信息。

然后，缺陷检测设备从上述的存储设备或数据库中调取相应的参数信息，以用于创建缺陷检测程序；其中，不同的缺陷检测设备和/或不同种类的晶圆和/或不同的芯片均可根据工艺需求及其参数条件创建不同的缺陷检测程序。

进一步的，该缺陷检测设备在创建上述缺陷检测程序时，可对将晶圆表面划分为若干控制区域，且该若干（优选的为1～100，如1、5、20、50、80或100等）控制区域全覆盖晶圆上所有的芯片，并对每个控制区域赋予不同的代码（即不同的控制区域其被赋予的代码均不相同），以便于后续检测出的缺陷的定位。

之后，上述的缺陷检测设备利用创建的缺陷检测程序对该晶圆进行缺陷检测工艺，若检测出具有缺陷的晶圆，则将检测到缺陷根据上述建立的控制区域赋予每个缺陷以相应的代码（即位于相同的控制区域中的缺陷其代码均相同，位于不同的控制区域中的缺陷其代码不相同，且每个缺陷的代码与其所处的控制区域的代码相同），也可同时获取每个缺陷位于上述建立的坐标系中的位置坐标，并将上述获取的代码信息及位置坐标信息存储在上述的存储设备或数据库中，也可存储在其他的存储设备或数据库，以用于后续利用电子显微镜的对缺陷的检测中；而若没有检测到缺陷，则该晶圆继续后续的工艺步骤。

最后，通过调用上述的缺陷相关的信息如位置坐标或代码等信息，并附加上其他系统的本征误差，利用上述的电子显微镜对具有缺陷的晶圆进行缺陷观察工艺，从而能够精准的对缺陷进行观察，大大增加了观察的精确性。

例如：利用上述的方法检测到缺陷代码为1的坐标为（X1，Y1），缺陷代码为2的坐标为（X2，Y2），缺陷代码为3的坐标为（X3，Y3），而利用电子显微镜对上述缺陷进行观测时其坐标分别为（X1，Y1）+T，（X2，Y2）+T和（X2，Y2）+T，其中T为其他系统的本征误差，这样就能够最大程度的减小由于晶圆上芯片信息定义的差异而造成后续电子显微镜观察缺陷的定位上的误差，同时也消除了由于光学设备的分辨率带来的W+H（W为由于光学设备的分辨率带来的缺陷检测设备定义芯片尺寸时产生的误差，H为不同缺陷检测设备定义芯片尺寸产生的的误差）的误差，从而可以大大地减小人为和系统的误差确保观察的精确性。

另外，本实施例一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，于Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power、MEMS、CIS、Flash、eFlash等多个技术平台上，可应用于≥130nm、90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm或≤22nm等多个的技术节点的工艺中。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明实施例提出通过该将晶圆参数直接导入到电子显微镜上，以定义芯片的各种信息（如芯片的大小和起始位置），然后再将在电子显微镜下定义好的数据传送并保存到一个数据库中，最后，缺陷检测设备创建缺陷检测的程序时到该数据库中调用晶圆上芯片的信息，这样就可以消除上述不同缺陷检测设备创建缺陷检测程序时的误差，及由于光学设备的分辨率带来的缺陷检测设备定义芯片尺寸时产生的误差W和不同缺陷检测设备定义芯片尺寸产生的的误差H，进而使得得到的缺陷在电子显微镜下仅具有其他系统本征误差T的差异，这样采用电子显微镜观察缺陷的误差被大大地减小，进而确保了观察的精确性。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

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 (5)

1.一种减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一用于缺陷检测的晶圆；

采用电子显微镜定义所述晶圆上的参数信息；

缺陷检测设备调取所述参数信息，于创建缺陷检测程序后，对所述晶圆进行缺陷检测工艺，以检测出具有缺陷的晶圆；

利用所述电子显微镜对所述具有缺陷的晶圆进行观察；

所述方法还包括：所述缺陷检测设备创建所述缺陷检测程序时，于所述晶圆上设置若干缺陷控制区域，且每个控制区域均对应设置有一代码；

其中所述缺陷检测设备检测出的每个缺陷均对应其所处的缺陷控制区域设置有相应的代码，位于同一缺陷控制区的缺陷具有相同的代码，根据不同代码的缺陷设置不同的缺陷规格，每个所述控制区域的代码均不相同。

2.根据权利要求1所述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述电子显微镜定义所述晶圆上的参数信息后，将该参数信息存储至一存储设备中，所述缺陷检测设备调取存储于该存储设备中的参数信息，创建所述缺陷检测程序。

3.根据权利要求1所述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其特征在于，所述晶圆上设置有若干芯片，所述参数信息包括所述芯片的起始位置和芯片大小信息。

4.根据权利要求1所述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其特征在于，所述缺陷控制区域的数量为1～100。

5.根据权利要求1所述的减小电子显微镜观察晶圆缺陷误差的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述缺陷检测设备检测出所述晶圆的缺陷后，获取每个缺陷的坐标信息；

所述电子显微镜调取每个所述缺陷的坐标信息，以对所述具有缺陷的晶圆进行观察。