CN110223929A - 确定晶圆缺陷来源的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了确定晶圆缺陷来源的方法，包括：获取多个晶圆的图像，所述多个晶圆来自于同一晶棒，并且所述多个晶圆的边缘上分别形成有定位点；将所述多个晶圆的图像进行立体化叠加处理，所述立体化叠加处理是基于所述定位点进行的，以便获得所述多个晶圆的叠加图像；在所述叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，所述连续型缺陷出现在至少两个晶圆的相同位置上，其中，所述连续型缺陷的存在是所述缺陷来源于所述晶圆的制备工艺的指示。采用该方法可以更加方便和准确地监控各批次加工生产晶圆的缺陷问题，以便对晶圆制备工艺的优化提供参考。
Description
技术领域
本发明属于晶圆检验技术领域，具体而言，本发明涉及确定晶圆缺陷来源的方法。
背景技术
如今半导体工业的发展迅速，市场需求量大幅升高，特别是大晶圆如直径为300/450㎜晶圆。为生产出的晶圆具有较高的良率，则晶圆缺陷检测的及时性和准确性就尤为重要。若能够通过某种方法来快速地找到工艺制程所存在的问题，则可能从根本上降低此类缺陷重复出现的几率。
在晶圆后续加工工序(如切割抛、热处理)中，因加工制程中受到污染或加工本身造成很多缺陷的产生，如线切割后形成的切痕(saw mark)、单/双面研磨由不均匀而形成的磨痕(grinding mark)、抛光后形成的凸起(bump)或缺陷(PID)、热处理后产生的位错滑移(slip)、在运输过程中因机械手造成的磨损或划痕等。上述的类型缺陷可能发生在晶圆各个位置，大多处在晶圆的边缘处。这些边缘处缺陷，往往会影响半导体下游芯片制造中叠加工序，致使芯片制造良率大幅降低。
对此，现采用的方法是通过多种检测设备来剔除有缺陷的晶圆，采用厚度仪、纳米形貌测量系统、显微镜、WT2000等仪器来分别测量其平坦度(flatness)、纳米形貌(NT)、表面缺陷、表面颗粒等。因为检测设备皆是单片检测，很难从单片晶圆存在缺陷监测其产生的原因。特别是那些具有边缘缺陷的晶圆仍符合客户规格，更难监测到其可能因加工制程不当而连续产生的问题。
目前采用的检测方法不能从根源上避免和消除缺陷的再次出现，需提出新的方法来监控批次生产晶圆的缺陷问题，以达到快速地找到工艺制程所存在的问题，及时地解决问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种确定晶圆缺陷来源的方法，通过该方法可以发现多个晶圆甚至批次加工后的晶圆存在的连续型缺陷，从而可以通过分析其产生连续型缺陷的原因，优化晶圆的制备加工制程，提高生产效率和产品的良率。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种确定晶圆缺陷来源的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
获取多个晶圆的图像，所述多个晶圆来自于同一晶棒，并且所述多个晶圆的边缘上分别形成有定位点；
将所述多个晶圆的图像进行立体化叠加处理，所述立体化叠加处理是基于所述定位点进行的，以便获得所述多个晶圆的叠加图像；
在所述叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，所述连续型缺陷出现在至少两个晶圆的相同位置上，其中，所述连续型缺陷的存在是所述缺陷来源于所述晶圆的制备加工制程的指示。
目前现有检测晶圆的方法多是对单片晶圆进行检测。而发明人发现，单片检测使得晶圆的缺陷更加独立化，不便于对缺陷进行统计分析，甚至可能对无形中存在关联的缺陷进行了分隔。因此，发明人认为，对单片晶圆的检测无法发现多片晶圆之间存在缺陷的共性和关联性，从而增加分析产生该缺陷原因的难度。为此，提出将来自同一晶棒的多个晶圆的图像整合成叠加图像，并在叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，连续缺陷出现在至少两个硅晶圆的相同位置上，其中，该连续型缺陷的存在是缺陷来源于晶圆的制备工艺的指示。因此，本发明上述实施例的方法能够更加方便清晰地发现各晶圆上缺陷之间存在的共性和关联性，进而便于对缺陷的进行统计分析。由于晶圆制程中产生的缺陷，可能是因为加工设备或制程不当致使连续产生。因此，该方法可用于监控各生产批次晶圆上缺陷分布状况，若是连续产生，可实时尽早发现并修正，使生产率提升、损失降低。
另外，根据本发明上述实施例的确定晶圆缺陷来源的方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述多个晶圆的所述图像是通过对所述多个晶圆进行影像处理或者对所述多个晶圆的数据集进行重构获得的。
根据本发明的一个实施例，所述连续型缺陷出现在至少3个晶圆上，优选至少5个晶圆上。
根据本发明的一个实施例，所述连续型缺陷位于所述晶圆的边缘上，并且连续型缺陷是通过下列步骤确定的：
构建X-Y-Z空间直角坐标系，并将所述叠加图像的表面垂直Z轴设置，
确定各缺陷在所述晶圆的边缘上对应的弧线段，将所述弧线段的中心点作为所述缺陷的表征点；
确定所述表征点在所述X-Y-Z空间直角坐标系中的坐标；
在相邻的两个晶圆上，将满足下列条件至少之一的两个表征点所对应的两个缺陷作为所述连续型缺陷：
(1)所述两个表征点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第一预定阈值；
(2)所述两个表征点所对应的弧线段在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。
根据本发明的一个实施例，所述第一预定阈值是基于所述两个表征点所对应弧线段的长度确定的。
根据本发明的一个实施例，所述第一预定阈值小于所述两个表征点所对应弧线段中较小弧线段长度的50％。
根据本发明的一个实施例，所述连续型缺陷位于所述晶圆的内部，并且所述方法包括：
构建X-Y-Z空间直角坐标系；
获取所述多个晶圆的数据集，并且基于所述数据集在所述X-Y-Z空间直角坐标系中对所述多个晶圆的结构进行重构；
分别在所述多个晶圆的每一个表面上确定缺陷区域；
确定所述缺陷区域的中心点作为所述缺陷区域的表征点；
在相邻的两个晶圆上，将满足下列条件至少之一的两个中心点所对应的两个缺陷区域作为所述连续型缺陷：
(1)所述两个中心点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第二预定阈值；
(2)所述两个中心点所对应的缺陷区域在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。
根据本发明的一个实施例，第二预定阈值是由两个缺陷区域的所能确定的最长线段确
定的。根据本发明的一个实施例，所述第二预定阈值小于所述最长线段的50％。
根据本发明的一个实施例，所述缺陷区域是通过多个缺陷点构成的。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的确定晶圆缺陷来源的方法中获得多个晶圆的叠加图像的方法。
图2是利用本发明一个实施例的确定硅晶圆缺陷来源的方法获得多个硅晶圆的叠加图像。
图3是利用本发明另一个实施例的确定硅晶圆缺陷来源的方法获得多个硅晶圆的叠加图像。
图4是利用本发明再一个实施例的确定硅晶圆缺陷来源的方法获得多个硅晶圆的叠加图像。
图5是利用本发明再一个实施例的确定硅晶圆缺陷来源的方法获得多个硅晶圆的叠加图像。
图6是利用本发明再一个实施例的确定硅晶圆缺陷来源的方法获得多个硅晶圆的叠加图像。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种确定晶圆缺陷来源的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
获取多个晶圆的图像，所述多个晶圆来自于同一晶棒，并且所述多个晶圆的边缘上分别形成有定位点；
将所述多个晶圆的图像进行立体化叠加处理，所述立体化叠加处理是基于所述定位点进行的，以便获得所述多个晶圆的叠加图像；
在所述叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，所述连续型缺陷出现在至少两个晶圆的相同位置上，其中，所述连续型缺陷的存在是所述缺陷来源于所述晶圆的制备加工制程的指示。
目前现有检测晶圆的方法多是对单片晶圆进行检测。而发明人发现，单片检测使得晶圆的缺陷更加独立化，不便于对缺陷进行统计分析，甚至可能对无形中存在联系的缺陷进行了分隔。因此，发明人认为，对单片晶圆的检测无法发现多片晶圆之间存在缺陷的共性和关联性，进而增加了分析产生该缺陷原因的难度。为此，根据本发明上述实施例的方法，提出了将来自同一晶棒的多个晶圆的图像整合成叠加图像，并在叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，连续型缺陷出现在至少两个晶圆的相同位置上，其中，该连续型缺陷的存在是缺陷来源于晶圆的制备工艺的指示。因此，本发明上述实施例的方法能够更加方便清晰地发现各晶圆上缺陷之间存在的共性和关联性，进而便于对缺陷的统计分析。由于晶圆制程中产生的缺陷，可能是因为加工设备或制程不当致使连续产生。因此，该方法可用于监控各生产批次晶圆上缺陷分布状况，若是连续产生，可实时尽早发现并修正，使生产率提升、损失降低。
本发明中晶圆可以为硅晶圆、蓝宝石、碳化硅等，下述实施例以硅晶圆为例，但技术方案不受其限制。
下面对本发明上述实施例的确定硅晶圆缺陷来源的方法进行详细描述。
首先，获取多个硅晶圆的图像，所述多个硅晶圆来自于同一晶棒，并且所述多个硅晶圆的边缘上分别形成有定位点；将所述多个硅晶圆的图像进行立体化叠加对齐处理，所述立体化叠加处理是基于所述定位点进行的，以便获得所述多个硅晶圆的叠加图像。该立体化叠加处理方式可以为平行对齐处理、倾斜对齐处理、旋转对齐处理等方式。以下实施例中立体化叠加处理采用平行对齐处理方式来描述，该技术方案的保护不受具体对齐方式的限制。
根据本发明的实施例，多个硅晶圆的图像是通过对多个硅晶圆进行影像处理或者对多个硅晶圆的数据集进行重构获得的。即在制造一个硅晶圆后，对其进行扫描以获得该单片硅晶圆的立体图像，或者根据一个硅晶圆数据集进行重构获得的该单片硅晶圆的立体图像。
具体地，每一个硅晶圆的图像边缘上分别形成有定位点，基于每个图像上的定位点，将多个硅晶圆的图像按照原有顺序进行平行对齐处理，以便获得多个硅晶圆的叠加图像。
根据本发明的具体实施例，可以采用OPENGL平台或者DirectX平台制作多个硅晶圆的叠加图像。
根据本发明的一个具体实施例，制作叠加图像可以按照下列步骤进行：选择叠图种类并载入选择图档或者资料档；图档处理裁切或由资料档转换图档；图档透明处理；创建3D空间，使用所述3D空间载入并叠加图档获得叠加图像(参考图1)。
根据本发明的具体实施例，上述步骤中图档可以包括加工参数和表面参数。其中，加工参数可以包括：厚度、弯曲度、翘曲度、平坦度、纳米形貌；表面参数可以包括：刮伤、裂纹、线痕、气孔、崩边缺口。
根据本发明的具体实施例，通过上述方法制备得到的叠加图像如图2-5所示。其中，具体地，图2为晶片厚度图像的叠加；图3为晶片表面纳米拓扑图像的叠加；图4为晶片SPV图像的叠加；图5为3D晶片厚度图像的叠加。
其次，在所述叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，所述连续型缺陷出现在至少两个硅晶圆的相同位置上，其中，所述连续型缺陷的存在是所述缺陷来源于所述硅晶圆的制备工艺的指示。
由此，通过观察多个硅晶圆的叠加形成叠加图像，可以发现缺陷的关联性。例如在连续几个硅晶圆上相同位置处，都出现相同缺陷。进而可以将这个连续的缺陷建立关联性，并将其定义为连续型缺陷，进一步分析产生该连续型缺陷的原因是来自硅晶圆制备工艺中的哪一步骤，从而对制备工艺的优化或者调整提供指导。
根据本发明的实施例，下面对如何确定连续型缺陷进行详细描述。
根据本发明的一个实施例，上述连续型缺陷需要出现在至少3个硅晶圆上。而仅出现在一个或者两个硅晶圆上的缺陷具有偶然性，也可能随机出现的，所以不具有分析的价值，进而不能够将其确认为连续型缺陷。
根据本发明的具体实施例，上述连续型缺陷优选出现在至少5个硅晶圆上。由此可以认为该缺陷的产生是制备硅晶圆过程中产生的。分析其产生的原因对优化和调整制备工艺更有价值。
根据本发明的一个实施例，所述连续型缺陷位于所述硅晶圆的边缘上，并且连续型缺陷是通过下列步骤确定的：
构建X-Y-Z空间直角坐标系，并将所述叠加图像的表面垂直Z轴设置，确定各缺陷在所述硅晶圆的边缘上对应的弧线段，将所述弧线段的中心点作为所述缺陷的表征点；确定所述表征点在所述X-Y-Z空间直角坐标系中的坐标(如图2-5)。在相邻的两个硅晶圆上，将满足下列条件至少之一的两个表征点所对应的两个缺陷作为所述连续型缺陷：
(1)所述两个表征点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第一预定阈值；
(2)所述两个表征点所对应的弧线段在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。
因此，根据本发明的一个实施例，当两个表征点x轴和y轴的坐标差异分别小于第一预定阈值，则该两个表征点所对应的两个缺陷可以作为所述连续型缺陷。
根据本发明的另一个实施例，当两个表征点所对应的弧线段在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠，则该两个表征点所对应的两个缺陷可以作为所述连续型缺陷。优选地，该重叠部分的长度为其中较短弧线段长度的至少50％。
根据本发明的再一个实施例，当两个表征点x轴和y轴的坐标差异分别小于第一预定阈值，并且两个表征点所对应的弧线段在与所述叠加图像表面上的投影还存在至少一部分重叠。则该两个表征点所对应的两个缺陷可以作为所述连续型缺陷。
根据本发明具体实施例，两个表征点所对应的弧线段在与所述叠加图像表面上的投影还存在至少一部分重叠，也可以理解为两个弧线段的部分X坐标和部分Y坐标相同。
根据本发明具体实施例，上述第一预定阈值是基于所述两个表征点所对应弧线段的长度确定。具体地，所述第一预定阈值小于所述两个表征点所对应弧线段中较小弧线段长度的50％。因此，具体地，当两个表征点x轴和y轴的坐标差异越小，说明两个缺陷弧线段的重叠越多，那么两个缺陷的连续性越好，关联性越大。进而分析该连续型缺陷对优化和调整硅晶圆的制备工艺更加有意义。
根据本发明的一个实施例，所述连续型缺陷位于所述硅晶圆的内部，用于确定连续型缺陷的方法可以包括：
构建X-Y-Z空间直角坐标系；获取所述多个硅晶圆的数据集，并且基于所述数据集在所述X-Y-Z空间直角坐标系中对所述多个硅晶圆的结构进行重构；分别在所述多个硅晶圆的每一个表面上确定缺陷区域；确定所述缺陷区域的中心点作为所述缺陷区域的表征点(如图6所示的晶片表面缺陷图像的堆叠；
在相邻的两个硅晶圆上，将满足下列条件至少之一的两个中心点所对应的两个缺陷区域作为所述连续型缺陷：
(1)所述两个中心点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第二预定阈值；
(2)所述两个中心点所对应的缺陷区域在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。
因此，当连续型缺陷位于所述硅晶圆的内部时，本发明将一个硅晶圆上分布比较密集的多个缺陷作为一个缺陷区域，若在连续的多个硅晶圆上相同位置上都出现了该缺陷区域，则将该多个缺陷区域为连续型缺陷。而当相邻的两个缺陷区域之间并不是完全相同时，可以根据缺陷区域中心点的坐标差异判断其是否为连续型缺陷。例如当两个中心点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第二预定阈值时，可以认为是连续型缺陷。也可以根据两个缺陷区域是否有重叠判断其是否为连续型缺陷。例如，若两个硅晶圆上的两个缺陷区域在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠时，可以认为是连续型缺陷。由此可以对该连续型缺陷进行分析，用于指导硅晶圆制备工艺的优化，以便从根源上提高硅晶圆品质。
根据本发明的一个实施例，第二预定阈值是由两个缺陷区域的所能确定的最长线段确定的。即每个缺陷区域可能为不规则的区域，将该不规则区域边缘上最远的两个点之间的距离设定为最长线段。该第二预定阈值小于最长线段的50％。而两个中心点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第二预定阈值时。具体地，当两个中心点的x轴和y轴的坐标差异越小，说明两个缺陷区域的重叠面积越多，那么两个缺陷区域的连续性越好，关联性越大。进而分析该连续型缺陷对优化和调整硅晶圆的制备工艺更加有意义。
根据本发明的具体实施例，上述硅晶圆上的缺陷区域是通过多个缺陷点构成的。而上述被确定为在Z轴方向上连续型缺陷的两个缺陷区域内至少有1％的缺陷是完全相同的，即至少有1％的缺陷在Z轴上具有相似的x坐标和y坐标。
根据本发明的具体实施例，上述用于确定连续缺陷的方法中，所述两个中心点所对应的缺陷区域在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。优选地，该重叠的面积为其中较小缺陷区域面积的至少50％。由此可以保证该两个缺陷区域的关联性，进而更加准确地用于分析产生该缺陷的原因，以便对制备硅晶圆的方法做出指导，提高硅晶圆的品质。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种确定晶圆缺陷来源的方法，其特征在于，包括：
获取多个晶圆的图像，所述多个晶圆来自于同一晶棒，并且所述多个晶圆的边缘上分别形成有定位点；
将所述多个晶圆的图像进行立体化叠加处理，所述立体化叠加处理是基于所述定位点进行的，以便获得所述多个晶圆的叠加图像；
在所述叠加图像上寻找缺陷，确定是否存在连续型缺陷，所述连续型缺陷出现在至少两个晶圆的相同位置上，其中，所述连续型缺陷的存在是所述缺陷来源于所述晶圆的制备加工制程的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个晶圆的所述图像是通过对所述多个晶圆进行影像处理或者对所述多个晶圆的数据集进行重构获得的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续型缺陷出现在至少3个晶圆上，优选至少5个晶圆上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续型缺陷位于所述晶圆的边缘上，并且连续型缺陷是通过下列步骤确定的：
构建X-Y-Z空间直角坐标系，并将所述叠加图像的表面垂直Z轴设置，
确定各缺陷在所述晶圆的边缘上对应的弧线段，将所述弧线段的中心点作为所述缺陷的表征点；
确定所述表征点在所述X-Y-Z空间直角坐标系中的坐标；
在相邻的两个晶圆上，将满足下列条件至少之一的两个表征点所对应的两个缺陷作为所述连续型缺陷：
(1)所述两个表征点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第一预定阈值；
(2)所述两个表征点所对应的弧线段在所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一预定阈值是基于所述两个表征点所对应弧线段的长度确定的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预定阈值小于所述两个表征点所对应弧线段中较小弧线段长度的50％。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述连续型缺陷位于所述晶圆的内部，并且所述方法包括：
构建X-Y-Z空间直角坐标系；
获取所述多个晶圆的数据集，并且基于所述数据集在所述X-Y-Z空间直角坐标系中对所述多个晶圆的结构进行重构；
分别在所述多个晶圆的每一个表面上确定缺陷区域；
确定所述缺陷区域的中心点作为所述缺陷区域的表征点；
在相邻的两个晶圆上，将满足下列条件至少之一的两个中心点所对应的两个缺陷区域作为所述连续型缺陷：
(1)所述两个中心点的x轴和y轴的坐标差异分别小于第二预定阈值；
(2)所述两个中心点所对应的缺陷区域在与所述叠加图像的表面上的投影存在至少一部分重叠。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第二预定阈值是由两个缺陷区域的所能确定的最长线段确定的。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二预定阈值小于所述最长线段的50％。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述缺陷区域是通过多个缺陷点构成的。
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