CN109979840A - 监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法 - Google Patents

监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，涉及半导体芯片制造工艺，包括：提供待检测晶圆；通过缺陷检测设备，对晶圆进行缺陷扫描，并根据缺陷扫描结果生成缺陷位置信息文件；将缺陷位置信息文件传送至缺陷观察设备端；缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测，且在缺陷检测过程中结合其自身的缺陷自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行筛选，生成符合收集晶圆载台精度条件的缺陷数据库；收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立晶圆载台的偏移量数据库；设定晶圆载台的偏移量数据库的报警规则，以对缺陷观察设备晶圆载台精度实时、持续地监控，提高缺陷影像检测定位的稳定性。

Description

监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造工艺，尤其涉及一种监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法。
背景技术
在半导体芯片制造工艺中，缺陷检测在半导体芯片制造过程中是必不可少，且非常关键的步骤，通过缺陷检测可提高半导体芯片的良率，降低生产成本。
其中，缺陷检测扫描电镜在分析缺陷、减少缺陷，提升良率的过程中发挥着重要的作用。但随着集成电路工艺的发展，关键尺寸日益变小，缺陷检测扫描电镜的可视化观测窗口(FOV，field of view,FOV1代表1um*1um的视野窗口)必须随之缩小，提高放大倍率，才能观测清楚缺陷。但提高放大倍率的同时，对缺陷检测扫描电镜晶圆载台精度要求也随之提高，否则易出现缺陷脱离检测窗口的情况，令缺陷影像检测效率与准确性大打折扣。由此，如何实时、持续地监控缺陷检测扫描电镜晶圆载台精度偏移量，以保证晶圆正常生产，将变得至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，以对缺陷观察设备晶圆载台精度实时、持续地监控，提高缺陷影像检测定位的稳定性，保证晶圆正常生产。
本发明提供的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，包括：S1：提供待检测晶圆；S2：通过缺陷检测设备，对晶圆进行缺陷扫描，并根据缺陷扫描结果生成缺陷位置信息文件；S3：将缺陷位置信息文件传送至缺陷观察设备端；S4：缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测，且在缺陷检测过程中结合其自身的缺陷自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行筛选，生成符合收集晶圆载台精度条件的缺陷数据库；S5：收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立晶圆载台的偏移量数据库；以及S6：设定晶圆载台的偏移量数据库的报警规则。
更进一步的，所述缺陷位置信息文件为缺陷的坐标信息文件。
更进一步的，所述符合收集晶圆载台精度条件的缺陷为缺陷形貌具有明显边缘的缺陷。
更进一步的，所述符合收集晶圆载台精度条件的缺陷为缺陷尺寸小于当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸的缺陷。
更进一步的，在缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测过程中，采用缺陷观察设备的自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行实时筛选。
更进一步的，在缺陷检测过程中，缺陷观察设备按照缺陷位置信息文件中的缺陷位置信息在检测窗口对缺陷初次定位，位置定义为(a1,b1)，经缺陷观察设备晶圆载台自动校准，将缺陷在检测窗口中居中后的位置定义为(a2,b2)，则两个位置之间的移动距离就是缺陷观察设备晶圆载台的偏移量d，其中：
更进一步的，收集陷数据库内所有的缺陷在缺陷检测过程中缺陷观察设备晶圆载台的偏移量d，建立晶圆载台的偏移量数据库。
更进一步的，所述晶圆载台的偏移量数据库表征缺陷对应的晶圆载台的偏移量数据信息，且根据晶圆的检测顺序或时间的推进形成实时的晶圆载台的偏移量数据信息
更进一步的，所述报警规则为：设定报警阈值，若一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于报警阈值，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警；若一缺陷的晶圆载台的偏移量小于报警阈值，则认为晶圆载台不需要校准，缺陷观察设备不进行报警。
更进一步的，所述报警阈值包括第一报警阈值和第二报警阈值，其中第一报警阈值小于第二报警阈值。
更进一步的，若一缺陷的晶圆载台的偏移量连续大于或等于第一报警阈值的单点个数大于N(N≥3的正整数)时，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警；若一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于第二报警阈值，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警。
更进一步的，N＝5。
更进一步的，报警阈值与当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸FOV有关，其中第一报警阈值为0.4倍的FOV，第二报警阈值为0.5倍的FOV。
更进一步的，当缺陷观察设备使用过程中存在多种检测窗口尺寸，则基于多种检测窗口尺寸中的最小检测窗口尺寸定义报警阈值。
本发明提供的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，在缺陷观察设备进行缺陷检测时，通过对接收的缺陷位置信息文件内的对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行实时筛选，构成缺陷数据库，之后收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立的晶圆载台的偏移量数据库也是实时的，如此可对缺陷观察设备晶圆载台精度实时、持续地监控，提高缺陷影像检测定位的稳定性，保证晶圆正常生产。
附图说明
图1为缺陷检测扫描电镜检查缺陷的过程图。
图2为同一缺陷在缺陷检查扫描电镜不同视野窗口下的示意图。
图3为缺陷检查扫描电镜晶圆载台精度偏差对缺陷检测的影响。
图4为本发明一实施例的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法的流程图。
图5为本发明一实施例的符合收集晶圆载台精度条件的缺陷的示意图。
图6为缺陷观察设备的晶圆载台精度校准示意图。
图7为本发明一实施例的缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在半导体芯片制造工艺中，缺陷检测扫描电镜在分析缺陷、减少缺陷，提升良率的过程中发挥着重要的作用。请参阅图1，图1为缺陷检测扫描电镜检查缺陷的过程图。如图1所示，其主要是通过对扫描发现缺陷的位置进行左右比对来进一步精确缺陷位置，然后进行放大并抓拍。在制造工艺的关键尺寸越来越小的发展背景下，可能影响良率的缺陷尺寸也越来越小，因此，缺陷检测扫描电镜在缺陷检测过程中，需要采用足够放大倍率的视野窗口FOV才能抓拍到清晰的缺陷图像，具体的，可参阅图2，图2为同一缺陷在缺陷检查扫描电镜不同视野窗口下的示意图。也即随着关键尺寸的减小，影响半导体芯片良率的缺陷尺寸的减小，视野窗口也需要减小，但由此引出另一个问题，当缺陷检测扫描电镜的晶圆载台精度出现偏差时，缺陷定位过程中较易出现缺陷偏离检测窗口中心位置甚至超出检测窗口的情况。这将影响缺陷检测扫描电镜对缺陷检测的效率与准确性。请参阅图3，图3为缺陷检查扫描电镜晶圆载台精度偏差对缺陷检测的影响。如图3所示，当晶圆载台严重偏差时，将检测不到缺陷的存在。
因此，如何实时、持续地监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量，以保证晶圆正常生产，将变得至关重要。本发明一实施例中，在于提供一种监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，包括：S1：提供待检测晶圆；S2：通过缺陷检测设备，对晶圆进行缺陷扫描，并根据缺陷扫描结果生成缺陷位置信息文件；S3：将缺陷位置信息文件传送至缺陷观察设备端；S4：缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测，且在缺陷检测过程中结合其自身的缺陷自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行筛选，生成符合收集晶圆载台精度条件的缺陷数据库；S5：收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立晶圆载台的偏移量数据库；以及S6：设定晶圆载台的偏移量数据库的报警规则。以对缺陷观察设备晶圆载台精度实时、持续地监控，以提高缺陷影像检测定位的稳定性。
具体的，可参阅图4，图4为本发明一实施例的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法的流程图。如图4所示，本发明提供的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，包括：
S1：提供待检测晶圆。
S2：通过缺陷检测设备，对晶圆进行缺陷扫描，并根据缺陷扫描结果生成缺陷位置信息文件。
具体的，在本发明一实施例中，所述缺陷位置信息文件为缺陷的坐标信息文件，如某一缺陷的物理坐标定位为(x1，y1)。在本发明一实施例中，所述缺陷检测设备为光学缺陷检测设备或电子束缺陷检测设备。其中光学缺陷检测设备的基本工作原理是将芯片上的光学图像转换化成为由不同亮暗灰阶表示的数据图像，再通过相邻芯片上的数据图形特征的比较来检测有异常的缺陷所在的位置。电子束缺陷检测设备的原理也同样是将设备获得的电子信号转换为有亮暗的数据图，然后再进行比较来确定缺陷的位置。
S3：将缺陷位置信息文件传送至缺陷观察设备端。
具体的，在本发明一实施例中，所述缺陷观察设备为缺陷检测扫描电镜，其主要是通过对缺陷检测设备生成的缺陷的位置进行左右比对来进一步精确缺陷位置，然后进行放大并抓拍。
S4：缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测，且在缺陷检测过程中结合其自身的缺陷自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行筛选，生成符合收集晶圆载台精度条件的缺陷数据库。
具体的，在本发明一实施例中，符合收集晶圆载台精度条件的缺陷为缺陷形貌具有明显边缘的缺陷，如颗粒、突起、凹坑等缺陷，而排除大面积片状、大面积化学残留、大尺寸条状等不易确定边缘的缺陷。具体的可参阅图5，图5为本发明一实施例的符合收集晶圆载台精度条件的缺陷的示意图。如图5所示，图(b)、(c)和(d)分别为大面积片状、大面积化学残留和大尺寸条状缺陷，此类的缺陷不易确定边缘，也不易确定其具体坐标位置，因此排除此类缺陷。而图(a)所示的缺陷为颗粒缺陷，其边缘明确，较易确定其坐标位置，利于确定缺陷在晶圆载台自动校准前后的坐标信息文件，因此将此类缺陷纳入缺陷数据库中。
更进一步的，在本发明一实施例中，符合收集晶圆载台精度条件的缺陷为缺陷尺寸小于当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸的缺陷。此类缺陷可在当前检测条件下的检测窗口中完整显示，利于确定缺陷在晶圆载台自动校准前后的坐标信息文件，因此将此类缺陷纳入缺陷数据库中。
如图5(a)所示，缺陷为颗粒缺陷；且，缺陷尺寸(defect size)为0.2um，当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸FOV为1，也即缺陷尺寸小于当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸，为符合收集晶圆载台精度条件的缺陷，将此类缺陷纳入缺陷数据库中。
在缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测过程中，采用缺陷观察设备的自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行实时筛选。也即在检测过程中，每一被检测到的晶圆的缺陷均经过此自动分类功能进行筛选，以确定该缺陷是否符合收集晶圆载台精度的条件，以不断更新缺陷数据库内的数据。
综上所述，首先将晶圆的缺陷扫描结果得到的缺陷位置信息文件传送至缺陷观察设备端，缺陷观察设备读取缺陷位置信息文件后进行正常缺陷检测。假设缺陷观察设备的检测程式中采用的检测窗口大小为FOV1(代表1um*1um的视野窗口)，则在缺陷自动分类功能(ADC)中对尺寸小于1um(缺陷可以在FOV1的检测窗口中完整显示)、具有明显边缘特征的颗粒、突起、凹坑等(如Surface PD,ball等)缺陷进行特殊筛选，作为晶圆载台精度值收集的对象，如图5(a)所示的缺陷。
S5：收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立晶圆载台的偏移量数据库。
具体的，可参阅图6，图6为缺陷观察设备的晶圆载台精度校准示意图。如图6所示，在缺陷检测过程中，缺陷观察设备按照缺陷位置信息文件中的缺陷位置信息在检测窗口对缺陷初次定位，位置定义为(a1,b1)，经缺陷观察设备晶圆载台自动校准，将缺陷在检测窗口中居中后的位置定义为(a2,b2)，则两个位置之间的移动距离就是缺陷观察设备晶圆载台的偏移量d，其中：如图6所示，将缺陷在检测窗口中居中后的位置(a2,b2)＝(0,0)，则缺陷观察设备晶圆载台的偏移量
如此，收集陷数据库内所有的缺陷在缺陷检测过程中缺陷观察设备晶圆载台的偏移量d，建立晶圆载台的偏移量数据库。在本发明一实施例中，该晶圆载台的偏移量数据库为表格形式或曲线图形式，在本发明中，对此并不做限定，只要能表征缺陷对应的晶圆载台的偏移量数据信息，且根据晶圆的检测顺序或时间的推进形成实时的晶圆载台的偏移量数据信息。如可参阅图7，图7为本发明一实施例的缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的曲线图。如图7所示，横坐标为缺陷，纵坐标为缺陷对应的晶圆载台的偏移量d，将各点连接起来构成晶圆载台偏移量的曲线图。当然，将不同的缺陷与晶圆载台的偏移量d做成表格形式的对应关系也是可以的。
因，在缺陷观察设备进行缺陷检测过程中，采用缺陷观察设备的自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行实时筛选，形成缺陷数据库，则根据该缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中形成的晶圆载台的偏移量数据库也是实时的，如此建立可持续监控的数据库。
S6：设定晶圆载台的偏移量数据库的报警规则。
具体的，在本发明一实施例中，所述报警规则为：设定报警阈值，若一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于报警阈值，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警；若一缺陷的晶圆载台的偏移量小于报警阈值，则认为晶圆载台不需要校准，缺陷观察设备不进行报警。
在本发明一实施例中，所述报警阈值包括第一报警阈值和第二报警阈值，其中第一报警阈值小于第二报警阈值，若一缺陷的晶圆载台的偏移量连续大于或等于第一报警阈值的单点个数大于N(N≥3的正整数)时，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警；若一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于第二报警阈值，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警。也即，当一缺陷的晶圆载台的偏移量小于第一报警阈值时，认为根据缺陷观察设备的自动校准功能可以自动校准；当一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于第一报警阈值但小于第二报警阈值时，认为根据缺陷观察设备的自动校准功能可以自动校准，但若大于或等于第一报警阈值的连续单点个数大于N(N≥3的正整数)时，则认为缺陷观察设备的自动校准功已无法将晶圆载台校准，需要人工校准，则陷观察设备进行报警；当一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于第二报警阈值时，则认为缺陷观察设备的自动校准功已无法将晶圆载台校准，需要人工校准，则陷观察设备进行报警。在本发明一优选实施例中，N＝5。
在本发明一实施例中，报警阈值与关键尺寸有关，进一步的与当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸FOV有关，在所需检测窗口尺寸既定的条件下，报警阈值为固定值。当缺陷观察设备使用过程中存在多种检测窗口尺寸，则基于多种检测窗口尺寸中的最小检测窗口尺寸定义报警阈值，以保证晶圆载台偏移量在未触发报警阈值情况下可满足所有检测窗口尺寸条件。在本发明一实施例中，第一报警阈值为0.4倍的FOV，第二报警阈值为0.5倍的FOV。具体的，可再参阅图7，OOC为第一报警阈值，OOS为第二报警阈值，当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸为FOV1＝1um，则第一报警阈值OOC＝0.4um，第二报警阈值OOS＝0.5um。因晶圆载台的偏移量数据库是实时更新的，在既定的报警规则下(包括既定的报警阈值)，可对缺陷观察设备晶圆载台精度进行实时、持续地监控。
综上所述，缺陷观察设备进行缺陷检测时，通过对接收的缺陷位置信息文件内的对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行实时筛选，构成缺陷数据库，之后收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立的晶圆载台的偏移量数据库也是实时的，如此可对缺陷观察设备晶圆载台精度实时、持续地监控，提高缺陷影像检测定位的稳定性，保证晶圆正常生产。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，包括：
S1：提供待检测晶圆；
S2：通过缺陷检测设备，对晶圆进行缺陷扫描，并根据缺陷扫描结果生成缺陷位置信息文件；
S3：将缺陷位置信息文件传送至缺陷观察设备端；
S4：缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测，且在缺陷检测过程中结合其自身的缺陷自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行筛选，生成符合收集晶圆载台精度条件的缺陷数据库；
S5：收集缺陷数据库内的缺陷在缺陷检测过程中晶圆载台偏移量信息，建立晶圆载台的偏移量数据库；以及
S6：设定晶圆载台的偏移量数据库的报警规则。
2.根据权利要求1所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，所述缺陷位置信息文件为缺陷的坐标信息文件。
3.根据权利要求1所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，所述符合收集晶圆载台精度条件的缺陷为缺陷形貌具有明显边缘的缺陷。
4.根据权利要求1或3任一项所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，所述符合收集晶圆载台精度条件的缺陷为缺陷尺寸小于当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸的缺陷。
5.根据权利要求1所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，在缺陷观察设备对缺陷位置信息文件内的缺陷进行缺陷检测过程中，采用缺陷观察设备的自动分类功能对符合收集晶圆载台精度条件的缺陷进行实时筛选。
6.根据权利要求1所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，在缺陷检测过程中，缺陷观察设备按照缺陷位置信息文件中的缺陷位置信息在检测窗口对缺陷初次定位，位置定义为(a1,b1)，经缺陷观察设备晶圆载台自动校准，将缺陷在检测窗口中居中后的位置定义为(a2,b2)，则两个位置之间的移动距离就是缺陷观察设备晶圆载台的偏移量d，其中：
7.根据权利要求6所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，收集陷数据库内所有的缺陷在缺陷检测过程中缺陷观察设备晶圆载台的偏移量d，建立晶圆载台的偏移量数据库。
8.根据权利要求7所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，所述晶圆载台的偏移量数据库表征缺陷对应的晶圆载台的偏移量数据信息，且根据晶圆的检测顺序或时间的推进形成实时的晶圆载台的偏移量数据信息。
9.根据权利要求1所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，所述报警规则为：设定报警阈值，若一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于报警阈值，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警；若一缺陷的晶圆载台的偏移量小于报警阈值，则认为晶圆载台不需要校准，缺陷观察设备不进行报警。
10.根据权利要求9所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，所述报警阈值包括第一报警阈值和第二报警阈值，其中第一报警阈值小于第二报警阈值。
11.根据权利要求10所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，若一缺陷的晶圆载台的偏移量连续大于或等于第一报警阈值的单点个数大于N(N≥3的正整数)时，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警；若一缺陷的晶圆载台的偏移量大于或等于第二报警阈值，则认为晶圆载台需要人工校准，缺陷观察设备进行报警。
12.根据权利要求11所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，N＝5。
13.根据权利要求10所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，报警阈值与当前缺陷检测条件下缺陷观察设备的可视化检测窗口尺寸FOV有关，其中第一报警阈值为0.4倍的FOV，第二报警阈值为0.5倍的FOV。
14.根据权利要求9所述的监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法，其特征在于，当缺陷观察设备使用过程中存在多种检测窗口尺寸，则基于多种检测窗口尺寸中的最小检测窗口尺寸定义报警阈值。
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