CN103646899A - 晶圆缺陷检测方法 - Google Patents

晶圆缺陷检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103646899A
CN103646899A CN201310631512.3A CN201310631512A CN103646899A CN 103646899 A CN103646899 A CN 103646899A CN 201310631512 A CN201310631512 A CN 201310631512A CN 103646899 A CN103646899 A CN 103646899A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detection
chip region
light beam
wafer
defect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310631512.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103646899B (zh
Inventor
倪棋梁
陈宏璘
龙吟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Original Assignee
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Microelectronics Corp filed Critical Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority to CN201310631512.3A priority Critical patent/CN103646899B/zh
Publication of CN103646899A publication Critical patent/CN103646899A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103646899B publication Critical patent/CN103646899B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本发明涉及一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：检测晶圆上各芯片区的膜厚；根据各芯片区的膜厚分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，每一检测区包括至少一芯片区；为每一检测区选用一确定波长的检测光束，以使在各检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近；以各检测光束逐次投射于与其对应的检测区中的每一芯片区，依据该芯片区的灰度特征检测该芯片区的缺陷。其提高了对于膜厚分布不均匀的晶圆的适应性，且显著提高了缺陷识别率，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技术领域，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。
目前的晶圆制备工艺中，晶圆尺寸不断变大，从200毫米转向如今的300毫米甚至到450毫米，晶圆上各芯片区的薄膜厚度、电路尺寸等工艺参数也会有较大差异，图2A示出在化学机械研磨后晶圆各芯片区膜厚分布情况，膜厚数值可以分成4个区间：340-350nm、350-360nm、360-370nm以及370-380nm,对于晶圆上膜厚不同的该4个区域，若以同一检测光源(波长恒定)对膜厚分别处于上述4个区间的4个芯片区进行缺陷扫描，可以得到如图2B所示的图像，可以看到由于各芯片区膜厚的不同，相同的物理结构在同一个检测光源下表现为不同的灰度特征，而目前的缺陷检测方法通常采用无法自适应的检测参数，从而可能会在缺陷检测时产生非常多的噪声信号，甚至将非缺陷区域检测为缺陷区域，不仅降低缺陷检测的精度，更可能导致增加不必要的工艺步骤、从而降低了工艺效率。
因此，业内需要设计一种精度高、适应不同膜厚变化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精度高的晶圆缺陷检测方法。
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)、检测晶圆上各芯片区的膜厚；b)、根据各芯片区的膜厚分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，每一检测区包括至少一芯片区；c)、为每一检测区选用一确定波长的检测光束，以使在各检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近；d)、以各检测光束逐次投射于与其对应的检测区中的每一芯片区，依据该芯片区的灰度特征检测该芯片区的缺陷。
优选地，检测光束波长与对应的检测区的平均膜厚成正相关关系。
优选地，在步骤c)中，任两个灰度特征相近的芯片区之间的平均灰度差小于10。
本发明提供的晶圆缺陷检测方法，针对晶圆不同区域间有明显的膜厚差异，将晶圆表面划分为多个检测区，并选用波长不同的检测光束分别投射于各检测区，以便进行尺度统一的缺陷检测，从而提高了对于膜厚分布不均匀的晶圆的适应性，且显著提高了缺陷识别率，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示出晶圆表面不同区域的膜厚分布示意图；
图2B示出膜厚不同的4个芯片区的灰度图像示意图；
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，晶圆上包括多个芯片区，芯片之间以切割道隔开，检测晶圆缺陷实质上为分别检测每枚芯片上的缺陷。本发明提供的实施例中，检测光束对晶圆缺陷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，可有效检测晶圆上的缺陷。
如图3所示，本发明一实施例提供的晶圆缺陷检测方法，包括如下工艺步骤：
步骤S10、检测晶圆上各芯片区的膜厚。
具体地，对晶圆上各芯片区的膜厚的量测可在之前的检测工艺中实现。在启动本发明的晶圆缺陷检测工艺前，可将相关工艺参数、以及晶圆各芯片区的膜厚分布信息导入到晶圆缺陷检测设备中。
步骤S11、根据晶圆各芯片区的膜厚分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，其中，每一检测区包括至少一芯片区。
具体地，根据晶圆上各芯片区的膜厚分布信息，将晶圆表面划分为多个检测区，每个检测区的膜厚均显著不同于其他检测区。在一个具体实施情况下，晶圆上各芯片区的膜厚均分布于340-380nm这一大范围之间，详细膜厚分布如图2A所示，可将膜厚分布划分为4个区间，分别为340-350nm、350-360nm、360-370nm以及370—380nm，根据这4个区间，将晶圆表面划分为4个检测区，每个检测区的膜厚分布均不相同，即分别对应于上述4个区间。
步骤S12、为每一检测区选用一确定波长的检测光束，以使在各检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近。
具体地，根据上述具体实施情况，以波长互不相同的检测光束分别投射于晶圆表面各检测区，通过对检测光束波长的尝试性选择，使得在各检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近，从而便于以同样的缺陷检测方法以及检测参数对各检测区进行尺度一致的缺陷检测。其中，各检测光束的波长均处于260-370nm这一大范围。进一步地，膜厚分布为340-350nm的检测区对应的检测光束波长的取值范围为260-285nm，膜厚分布为350-360nm的检测区对应的检测光束波长的取值范围为295-320nm、膜厚分布为360-370nm的检测区对应的检测光束波长的取值范围为340-360nm，以及，膜厚分布为370-380nm的检测区对应的检测光束波长的取值范围为360-370nm。
可见，检测区平均膜厚与对应的检测光束波长成正相关关系。即，当第一检测区平均膜厚高于第二检测区平均膜厚时，第一检测区采用的检测光束波长应大于第二检测区采用的检测光束波长；反之，第一检测区采用的检测光束波长应小于第二检测区采用的检测光束波长。
在步骤S12中，当两个芯片区的平均灰度之差低于10时，可判定该两个芯片区呈现相近的灰度分布特征。根据这一标准，为各检测区分别选用一特定波长的检测光束，从而确保实现在各检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近。上述判定中，用于判定灰度特征相近的两个芯片区平均灰度之差的阈值可以根据具体情况发生变化，或由经验值进行设定。
进一步地，在判定两个芯片区是否呈现相近的灰度分布特征时，还可依据两个芯片区的灰度方差等图像灰度信息。
根据本发明上述实施例，使各芯片区呈现相近的灰度分布特征，可以使得相同的物理结构，例如无缺陷的电路连接点或通孔等，在同一个检测光源下表现为相同或相近的灰度特征，从而依据同样的缺陷判定参数即可对膜厚分布不均匀的晶圆进行尺度统一的缺陷检测，既提高了对于膜厚分布不均匀的晶圆的适应性，又提高了缺陷识别率。该检测方法精度高、实现成本低、利于在行业领域内推广。
步骤S13、以各检测光束逐次投射于与其对应的检测区中的每一芯片区，依据该芯片区的灰度特征检测该芯片区的缺陷。
具体地，若某一芯片区的灰度特征明显异常于其他芯片区，则判定该芯片区存在缺陷。在提取芯片区灰度特征时，可将一芯片区分别和其左右两侧的芯片区图像做比对，对于某一些像素位置，若两次比对所得的灰度差值均超出缺陷识别阈值且互补，即可判定该像素位置存在缺陷。
进一步地，还可将待检测芯片区与晶圆任两个或多个位置上的芯片区图像分别做比对，或可结合一定的图像处理方法，依据相应的灰度特征来识别晶圆缺陷。
该步骤S13中，对检测区的缺陷识别是以一个芯片区为单位依次进行的。在对一个芯片区检测完成后，通过移动晶圆，切换至另一个芯片区，投射检测光束后，再进行检测识别，多次移动后，将晶圆上每个芯片区都检测完成。
具体地，晶圆可设置于一载物台上，载物台设有水平轨道和垂直轨道，各检测光束的投射位置固定，使载物台沿水平轨道或垂直轨道运动，即可切换芯片区进行缺陷检测。
可以理解，根据本发明的思想，根据晶圆膜厚分布情况，晶圆可以划分为任意多个检测区，无论检测区的数量或形状，只要为每个检测区选用不同波长的检测光束进行投射，使得结构相同的芯片区呈现相近的灰度特征，即可方便地实现尺度统一的缺陷检测，因此，均可视为本发明的简单变形设计。
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 (5)

1.一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：
a)、检测晶圆上各芯片区的膜厚；
b)、根据所述各芯片区的膜厚分布信息将所述晶圆表面划分为多个检测区，每一所述检测区包括至少一所述芯片区；
c)、为每一所述检测区选用一确定波长的检测光束，以使在各所述检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近；
d)、以各所述检测光束逐次投射于与其对应的检测区中的每一所述芯片区，依据该芯片区的灰度特征检测该芯片区的缺陷。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测光束波长与对应的所述检测区的平均薄厚成正相关关系。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤c)中，任两个所述灰度特征相近的芯片区之间的平均灰度差小于10。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述晶圆膜厚分布范围为340-380nm，所述检测光束波长取值范围为260-370nm。
5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述晶圆表面包括4个检测区，其膜厚范围分别为340-350nm、350-360nm、360-370nm以及370—380nm，对应的检测光束波长的取值范围分别为260-285nm、295-320nm、340-360nm以及360-370nm。
CN201310631512.3A 2013-11-29 2013-11-29 晶圆缺陷检测方法 Active CN103646899B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310631512.3A CN103646899B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 晶圆缺陷检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310631512.3A CN103646899B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 晶圆缺陷检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103646899A true CN103646899A (zh) 2014-03-19
CN103646899B CN103646899B (zh) 2016-10-12

Family

ID=50252097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310631512.3A Active CN103646899B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 晶圆缺陷检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103646899B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134618A (zh) * 2014-06-12 2014-11-05 京东方科技集团股份有限公司 一种关键图形的尺寸检测装置及尺寸检测方法
CN104201124A (zh) * 2014-08-08 2014-12-10 上海华力微电子有限公司 根据图形特征对自动聚焦光强进行补偿的缺陷检测方法
CN106531650A (zh) * 2015-09-11 2017-03-22 英稳达科技股份有限公司 具有缺陷的太阳能电池的检出方法
CN109585325A (zh) * 2018-12-05 2019-04-05 上海华力集成电路制造有限公司 检测晶边洗边边界的方法
CN109817537A (zh) * 2017-11-22 2019-05-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种晶圆缺陷检测方法
CN109994398A (zh) * 2019-04-18 2019-07-09 上海华力微电子有限公司 一种晶圆缺陷扫描对比方法
CN110487801A (zh) * 2019-07-30 2019-11-22 厦门三安光电有限公司 识别石墨盘高温烘烤结果的方法、装置、设备及存储介质
CN112670196A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 晶圆检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10294297A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Nikon Corp 研磨装置
CN102435547A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 上海华力微电子有限公司 敏感光阻耐受程度检测方法及晶圆缺陷检验方法
CN102735688A (zh) * 2012-06-20 2012-10-17 上海华力微电子有限公司 一种缺陷检测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10294297A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Nikon Corp 研磨装置
CN102435547A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 上海华力微电子有限公司 敏感光阻耐受程度检测方法及晶圆缺陷检验方法
CN102735688A (zh) * 2012-06-20 2012-10-17 上海华力微电子有限公司 一种缺陷检测方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134618A (zh) * 2014-06-12 2014-11-05 京东方科技集团股份有限公司 一种关键图形的尺寸检测装置及尺寸检测方法
CN104134618B (zh) * 2014-06-12 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 一种关键图形的尺寸检测装置及尺寸检测方法
CN104201124A (zh) * 2014-08-08 2014-12-10 上海华力微电子有限公司 根据图形特征对自动聚焦光强进行补偿的缺陷检测方法
CN106531650A (zh) * 2015-09-11 2017-03-22 英稳达科技股份有限公司 具有缺陷的太阳能电池的检出方法
CN106531650B (zh) * 2015-09-11 2019-07-09 英稳达科技股份有限公司 具有缺陷的太阳能电池的检出方法
CN109817537A (zh) * 2017-11-22 2019-05-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种晶圆缺陷检测方法
CN109585325A (zh) * 2018-12-05 2019-04-05 上海华力集成电路制造有限公司 检测晶边洗边边界的方法
CN109585325B (zh) * 2018-12-05 2021-02-02 上海华力集成电路制造有限公司 检测晶边洗边边界的方法
CN109994398A (zh) * 2019-04-18 2019-07-09 上海华力微电子有限公司 一种晶圆缺陷扫描对比方法
CN110487801A (zh) * 2019-07-30 2019-11-22 厦门三安光电有限公司 识别石墨盘高温烘烤结果的方法、装置、设备及存储介质
CN112670196A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 晶圆检测方法
CN112670196B (zh) * 2019-10-16 2022-08-26 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 晶圆检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103646899B (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103646893B (zh) 晶圆缺陷检测方法
CN103646899A (zh) 晶圆缺陷检测方法
JP5537282B2 (ja) 欠陥検査装置および欠陥検査方法
TWI614721B (zh) 在半導體製造中用於檢測之雜訊中所內嵌之缺陷之偵測
CN103295930A (zh) 一种快速高效的晶背缺陷识别方法
CN109115800B (zh) 一种产品毛刺的快速检测及长度精确测量方法
CN102053093A (zh) 一种晶圆表面切割芯片的表面缺陷检测方法
KR101565748B1 (ko) 이미지에서 반복 패턴을 검출하는 방법 및 장치
CN103681402B (zh) 一种自动跳货检测系统
KR101477665B1 (ko) 불균일한 텍스쳐 표면의 불량 검출방법
CN104101600A (zh) 连铸坯断面微小裂纹检测方法及装置
CN102735688A (zh) 一种缺陷检测方法
CN102854195B (zh) 彩色滤光片上缺陷坐标的检测方法
CN104062305A (zh) 一种集成电路缺陷的分析方法
CN103311146A (zh) 缺陷检查方法
CN104122272A (zh) 半导体器件缺陷的光学检测方法
CN103646889A (zh) 晶圆缺陷检测方法
CN104201132A (zh) 改善亮场机台缺陷扫描精度的方法
CN105203941B (zh) 晶圆测试特殊图案及探针卡缺陷的检验方法
CN103646898B (zh) 电子束检测晶圆缺陷的方法
US10732128B2 (en) Hierarchical wafer inspection
TWI504911B (zh) 晶圓測試特殊圖案及探針卡缺陷的檢驗方法
CN103928365A (zh) 一个光罩内的单元芯片存在不同图像条件的缺陷扫描方法
CN102130031B (zh) 检测晶圆的方法
CN104157589A (zh) 晶圆缺陷扫描方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant