CN103646893A

CN103646893A - 晶圆缺陷检测方法

Info

Publication number: CN103646893A
Application number: CN201310630277.8A
Authority: CN
Inventors: 倪棋梁; 范荣伟; 陈宏璘; 龙吟
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103646893B

Abstract

本发明涉及一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：逐次移动晶圆，对晶圆各芯片区以第一扫描分辨率进行第一次缺陷检测；根据第一次缺陷检测获得的缺陷分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，并为每个检测区分别设定一缺陷数量阈值，缺陷数量阈值与对应的检测区的缺陷数量成正相关关系；逐次移动晶圆，以第二扫描分辨率分别对各检测区进行第二次缺陷检测；其中，第二扫描分辨率低于第一扫描分辨率；若任一检测区缺陷数量超出其对应的缺陷数量阈值，则对该晶圆进行缺陷修复工艺。其提高了晶圆缺陷检测方法在实际工艺中的适用性，显著提高了缺陷识别率以及工艺效率，其精度高、实现成本低、利于在行业领域内推广。

Description

晶圆缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及半导体加工制造领域，更具体地说，涉及一种晶圆缺陷检测方法。

背景技术

先进的集成电路制造工艺一般都包含几百步的工序，任何环节的微小错误都将导致整个芯片的失效，特别是随着电路关键尺寸的不断缩小，其对工艺控制的要求就越严格，所以在生产过程中为能及时地发现和解决问题都配置有光学和电子的缺陷检测设备对产品进行在线的检测。

光学及电子的缺陷检测，其工作的基本原理都是通过设备采集到几个芯片的信号，将芯片上的物理图像转换成为可由不同亮暗灰阶表示的数据图像。现有技术中一种检测晶圆上缺陷的方法为，通过对3个芯片（芯片A、B和C）的图像数据进行同时采集，假定芯片B上有一缺陷，所得图像如图1A所示，然后通过B芯片和A芯片的比较得出有信号差异的位置，如图1B所示，再通过B芯片和C芯片的比较得出有信号差异的位置，如图1C所示，那么这两个对比结果中相对应的、差异互补的位置就是在B芯片上检测到的缺陷位置。

在实际的生产过程中经常会遇到如图2A所示的缺陷分布，在晶圆的特定的区域缺陷数量很高，且缺陷都为相同原因造成的，如图2B所示，而其它区域的缺陷是数量较少的、随机形成的，如图2C所示。现有技术中，晶圆缺陷检测方法通常为每片晶圆设定一个缺陷数量阈值，假如实际检测到的缺陷数量超过这个阈值，那么就需要在后续工艺中对晶圆进行相应的处理。

上述缺陷检测方法中，由于生产工艺中的已知的、且不需要特别关注的问题，晶圆上特定区域的缺陷数量很高，如果我们按照现有的检测方法，通过一个缺陷数量阈值来判定是否对晶圆进行后续处理工艺，那么每个批次的晶圆都将符合这个判定而被要求进行后续处理，在这个工艺问题不需要特别控制的情况下，会造成晶圆缺陷检测效率的低下，或真正需要处理的缺陷没有被检测到，从而工艺效率下降、成本上升。

因此，本领域技术人员需要一种准确、有效的晶圆缺陷检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种。

为实现上述目的，本发明一技术方案如下：

一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：a)、逐次移动晶圆，对晶圆各芯片区以第一扫描分辨率进行第一次缺陷检测；b)、根据第一次缺陷检测获得的缺陷分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，并为每个检测区分别设定一缺陷数量阈值，缺陷数量阈值与对应的检测区的缺陷数量成正相关关系；c)、逐次移动晶圆，以第二扫描分辨率分别对各检测区进行第二次缺陷检测；其中，第二扫描分辨率低于第一扫描分辨率；d)、若任一检测区缺陷数量超出其对应的缺陷数量阈值，则对该晶圆进行缺陷修复工艺。

优选地，步骤a)中，第一次缺陷检测还依据一初检阈值，步骤a)中，第一次缺陷检测得到的缺陷数量超出该初检阈值时，向下执行步骤b)，否则，结束检测方法，其中，初检阈值位于缺陷数量阈值的最低值与最高值之间。

优选地，缺陷数量阈值最高值对应的检测区位于晶圆边缘部，缺陷数量阈值最低值对应的检测区位于晶圆中央。

优选地，步骤a)以及步骤c)中，第一次缺陷检测、第二次缺陷检测由同一台光学扫描仪以不同的扫描参数实现，扫描参数至少包括扫描分辨率。

优选地，晶圆置于一载物台上，载物台包括一水平轨道和一垂直轨道，步骤a)以及步骤c)中，载物台沿水平轨道或垂直轨道运动以移动晶圆。

本发明提供的晶圆缺陷检测方法，可准确、有效地检测晶圆缺陷，特别适用于生产工艺中的已知的、不需要特别关注的问题造成晶圆上特定区域缺陷数量很高的情况，提高了晶圆缺陷检测方法在实际工艺中的适用性，显著提高了缺陷识别率以及工艺效率，其精度高、实现成本低、利于在行业领域内推广。

附图说明

图1A-1C示出现有技术中一晶圆缺陷检测方法示意图；

图2A示出实际生产中出现的一晶圆缺陷分布示意图；

图2B示出工艺中相同原因造成的大量晶圆缺陷示意图；

图2C示出随机出现的少量晶圆缺陷示意图；

图3示出本发明一实施例提供的晶圆缺陷检测方法流程示意图。

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详细说明。

需要说明的是，晶圆上包括多枚芯片，各芯片之间设有切割道，在后续工艺完成时，沿切割道切割晶圆即可使各枚芯片分开。

检测光束对晶圆的检测是与工业相机结合使用的，通过工业相机观测晶圆上投射有检测光束的区域，并结合一定的图像处理措施，通过对图像灰度特征的识别与比对，可有效检测晶圆各芯片区的缺陷。

如图3所示，本发明一实施例提供的晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：

步骤S10、逐次移动晶圆，对晶圆各芯片区以第一扫描分辨率进行第一次缺陷检测。

具体地，晶圆置于一载物台上，载物台包括一水平轨道和一垂直轨道，晶圆的移动是通过使载物台沿水平轨道或垂直轨道运动而实现的。第一次缺陷检测是由一台光学扫描仪以第一扫描分辨率（单位为nm²/pixel）对晶圆各芯片区分别进行扫描。

该第一扫描分辨率高于后续步骤S12中采用的第二扫描分辨率，以粗略地、快速地掌握晶圆表面各芯片区的缺陷分布情况。

进一步地，第一次缺陷检测还依据一初检阈值，该步骤S10中，第一次缺陷检测得到的缺陷数量超出该初检阈值时，向下执行步骤S11，否则，结束检测方法，即认为该枚晶圆质量合格。加入这一判定后，可进一步提高晶圆缺陷检测的效率。其中，初检阈值位于各检测区对应的缺陷数量阈值（在下述步骤S11中确定）的最低值与最高值之间。

步骤S11、根据第一次缺陷检测获得的缺陷分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，并为每个检测区分别设定一缺陷数量阈值。

具体地，检测区为多个，对应的缺陷数量阈值也为多个，两者成一一对应关系。每一检测区应包括至少一块芯片区。

根据该实施例，每一检测区对应的缺陷数量阈值与该检测区的缺陷数量成正相关关系，即，若第二检测区的缺陷数量高于第一检测区的缺陷数量，应设定第二检测区对应的缺陷数量阈值大于第一检测区对应的缺陷数量阈值。其中，每一检测区的缺陷数量在前述步骤S10中获得。

在一种具体实施情况下，缺陷数量阈值最高值对应的检测区位于晶圆边缘部，缺陷数量阈值最低值对应的检测区位于晶圆中央。此时，位于晶圆边缘部的检测区具有最大的缺陷数量阈值，位于晶圆中央的检测区具有最小的缺陷数量阈值，晶圆边缘部与中央部之间的检测区对应的缺陷数量阈值处于前两个缺陷数量阈值之间。

在其他具体实施情况下，根据晶圆缺陷类别的不同，缺陷数量阈值最高值对应的检测区也可能位于晶圆的左侧或右侧，而缺陷数量阈值最低值对应的检测区位于晶圆的相对侧。

步骤S12、逐次移动晶圆，以第二扫描分辨率分别对各检测区进行第二次缺陷检测；其中，第二扫描分辨率低于第一扫描分辨率。

具体地，第二次缺陷检测与第一次缺陷检测是由同一台光学扫描仪以不同的扫描参数实现，扫描参数至少包括扫描分辨率。光学扫描仪至少包括光源、透镜组和工业相机，光源投射于待扫描区域，工业相机通过透镜组获得该区域的图像并进行图像处理分析，通常将其中灰度特征异常的像素识别为缺陷区域。

扫描完一个芯片区后，再移动晶圆使得光源投射于下一个芯片区以进行缺陷检测，重复上述方式，直至对一个检测区检测完成。随后，继续对其他检测区进行缺陷检测。与前述步骤S10类似，晶圆的移动是通过使载物台沿水平轨道或垂直轨道运动而实现。

该步骤S12中，第二次缺陷检测采用第二扫描分辨率（单位为nm²/pixel），其低于第一扫描分辨率，从而在第二次缺陷检测中可以更高的精度检测晶圆表面缺陷，以不遗漏任何可疑的缺陷，而第一次缺陷检测中精度较低，即相当于一次预检或粗检的过程。

步骤S13、若任一检测区缺陷数量超出其对应的缺陷数量阈值，则对该晶圆进行缺陷修复工艺。

为防止大量的晶圆都进入缺陷修复工艺，本发明根据第一缺陷检测的结果，为每个检测区设定一特定的缺陷数量阈值，在第二次缺陷检测中以更高的精度检测各检测区的缺陷；随后，遍历各检测区，只要其中一个检测区缺陷数量超出其对应的缺陷数量阈值，则对该晶圆进行缺陷修复工艺，否则，即，若每一检测区的缺陷数量均低于其对应的缺陷数量阈值，则判定该晶圆不需进行缺陷修复工艺。其特别适用于生产工艺中的已知的、不需要特别关注的问题造成晶圆上特定区域缺陷数量很高的情况。

本发明该实施例提供的晶圆缺陷检测方法提高了晶圆缺陷检测方法在实际工艺中的适用性，提高了缺陷识别率、提升了工艺效率，其精度高、实现成本低、利于在行业领域内推广。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：

a)、逐次移动晶圆，对晶圆各芯片区以第一扫描分辨率进行第一次缺陷检测；

b)、根据所述第一次缺陷检测获得的缺陷分布信息将所述晶圆表面划分为多个检测区，并为每个所述检测区分别设定一缺陷数量阈值，所述缺陷数量阈值与对应的所述检测区的缺陷数量成正相关关系；

c)、逐次移动所述晶圆，以第二扫描分辨率分别对各检测区进行第二次缺陷检测；其中，所述第二扫描分辨率低于所述第一扫描分辨率；

d)、若任一所述检测区缺陷数量超出其对应的缺陷数量阈值，则对该晶圆进行缺陷修复工艺。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述第一次缺陷检测还依据一初检阈值，所述步骤a)中，所述第一次缺陷检测得到的缺陷数量超出该初检阈值时，向下执行所述步骤b)，否则，结束所述检测方法，其中，所述初检阈值位于所述缺陷数量阈值的最低值与最高值之间。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述缺陷数量阈值最高值对应的检测区位于所述晶圆边缘部，所述缺陷数量阈值最低值对应的检测区位于所述晶圆中央。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤a)以及步骤c)中，所述第一次缺陷检测、第二次缺陷检测由同一台光学扫描仪以不同的扫描参数实现，所述扫描参数至少包括扫描分辨率。

5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述晶圆置于一载物台上，所述载物台包括一水平轨道和一垂直轨道，所述步骤a)以及步骤c)中，所述载物台沿所述水平轨道或垂直轨道运动以移动所述晶圆。