CN110473798B - 一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法 - Google Patents

一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，提供表面具有膜层的基底，膜层上具有造成膜层表面异常的超小尺寸缺陷；在膜层上表面形成光阻层，对该光阻层曝光和显影，形成带有图形缺陷的光阻图形；按照光阻图形刻蚀膜层，形成带有放大缺陷的膜层图形；使用缺陷扫描机扫描膜层图形，捕捉放大缺陷。该方法利用现有的缺陷检测机台，在常规的晶圆表面涂光阻，通过曝光失焦原理，将超细尺寸颗粒缺陷的尺寸变大，进而使得缺陷检测机台有效的捕抓；或增加重复单元的光罩，以重复图形作为曝光图形并结合目前光学缺陷检测机台的重复单元比对方法，进一步提升缺陷机台的抓捕能力。因此可以实现将正常无法检测到的超细尺寸颗粒缺陷放大后被检测到。

Description

一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法。
背景技术
随着芯片制造技术节点的不断下降，缺陷检测是非常关键的环节，目前业界主流的缺陷检测设备分为暗场扫描和明场扫描,电子扫描等；这些检测机台也在不断地更新换代，不断地增强自身检测缺陷的能力，从微米级不断下降到纳米级。晶圆的制造业也采用各种检测工具，想方设法的检测到所有对良率有影响的缺陷，但是检测机台总是存在临界点，一些超细尺寸的颗粒缺陷还是很难被现有的缺陷检测机台捕捉到，目前已经有沉积SIN/氧化物薄膜来增大小尺寸缺陷,也收到不错效果，但针对超小尺寸缺陷，需要更加厚的薄膜沉积才能增到足够大的尺寸，造成成本增加。同时由于film沉积较厚，缺陷容易掩埋在film中形成较平坦的buried PD,降低缺陷扫描机台的信号强度，给机台抓取缺陷造成困难。
因此，需要提出一种新的方法去改善超细尺寸颗粒缺陷的捕获能力。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，用于解决现有技术中超小尺寸的颗粒缺陷很难被现有的缺陷检测机台捕捉到的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，该方法至少包括以下步骤：步骤一、提供表面具有膜层的基底，所述膜层上表面具有造成所述膜层表面异常的超小尺寸缺陷；步骤二、在所述膜层上表面形成光阻层，之后对该光阻层进行曝光和显影，形成带有图形缺陷的光阻图形；步骤三、按照所述光阻图形刻蚀所述膜层，形成带有放大缺陷的膜层图形；步骤四、使用缺陷扫描机扫描所述膜层图形，捕捉所述放大缺陷。
优选地，步骤一中所述超小尺寸缺陷的尺寸为0.01μm～0.2μm。
优选地，步骤二中对所述光阻层曝光采用显影失焦原理形成放大的所述图形缺陷。
优选地，步骤二中对所述光阻层曝光使用重复单元的光罩图形。
优选地，曝光所用光罩中的重复单元包括宽度和间隔相同的数个条形图形。
优选地，步骤二中在所述膜层上表面形成的光阻层为正胶。
优选地，步骤二中在所述膜层上表面形成的光阻层为负胶。
优选地，步骤三中对所述膜层进行刻蚀后还包括去除所述膜层表面的剩余光阻。
优选地，去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为湿法去除。
优选地，去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为干法去除。
优选地，放大缺陷的尺寸为所述超小尺寸缺陷的3倍。
如上所述，本发明的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，具有以下有益效果：本发明利用现有的缺陷检测机台，在常规的晶圆表面涂光阻，通过曝光失焦原理，将超细尺寸颗粒缺陷的尺寸变大，进而使得缺陷检测机台有效的捕抓；或增加重复单元的光罩，以重复图形作为曝光图形并结合目前光学缺陷检测机台的重复单元比对方法，进一步提升缺陷机台的抓捕能力。因此可以实现将正常无法检测到的超细尺寸颗粒缺陷放大后被检测到。
附图说明
图1显示为本发明的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法流程图；
图2显示为本发明的基底上具有膜层的结构示意图；
图3显示为本发明的膜层上带有超小尺寸缺陷的结构示意图；
图4显示为本发明在膜层上形成光阻层的结构示意图；
图5a显示为本发明实施例一中对光阻层曝光和显影的示意图；
图5b显示为本发明实施例一中膜层被刻蚀后的示意图；
图6a显示为本发明实施例二中对光阻层曝光和显影的示意图；
图6b显示为本发明实施例二中的光罩示意图；
图6c显示为本发明实施例二中膜层被刻蚀后的示意图；
图6d显示为本发明实施例二中用扫描检测机捕捉放大缺陷的示意图；
图7显示为本发明中用扫描检测机捕捉到放大缺陷的电子显示图；
图8a显示为现有技术中扫描检测机捕捉到的晶圆表面的缺陷；
图8b显示为采用本发明的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法后，扫描检测机捕捉到的晶圆表面的缺陷。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图8b。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本发明提供一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，如图1所示，图1显示为本发明的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法流程图。该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供表面具有膜层的基底，如图2所示，图2显示为本发明的基底上具有膜层的结构示意图。所述基底01的上表面设有膜层02。所述膜层02上表面具有造成所述膜层02表面异常的超小尺寸缺陷；如图3所示，图3显示为本发明的膜层上带有超小尺寸缺陷的结构示意图。所述超小尺寸缺陷03位于所述膜层02的上表面。
本发明进一步地，步骤一中所述超小尺寸缺陷03的尺寸为0.01μm～0.2μm。该尺寸范围内的缺陷足以引起所述膜层的上表面出现异常。
步骤二、在所述膜层上表面形成光阻层，如图4所示，图4显示为本发明在膜层上形成光阻层的结构示意图。所述膜层02的上表面带有超小尺寸缺陷03，所述光阻层04形成于所述膜层02的上表面，将所述超小尺寸缺陷03覆盖。
如图5a所示，图5a显示为本发明实施例一中对光阻层曝光和显影的示意图。该步骤中还包括：形成所述光阻层04之后对该光阻层04进行曝光和显影，形成带有图形缺陷的光阻图形041。本发明中进一步地，步骤二中对所述光阻层曝光采用显影失焦原理形成放大的所述图形缺陷。也就是说，直接利用显影失焦原理进行放大缺陷。亦即将超细尺寸颗粒缺陷的尺寸变大，进而使得缺陷检测机台有效的捕抓。
该步骤对所述光阻层曝光和显影后，形成光阻图形041，所述超小尺寸缺陷03导致其上方区域的光阻部分显影失焦，也就是说，由于所述超小尺寸缺陷03的存在，导致曝光和显影时其上方的光阻部分产生失焦。本发明优选地，步骤二中在所述膜层02上表面形成的光阻层为正胶。也就是说，本实施例中形成所述光阻层所使用的光刻胶为正性胶，正性胶经过曝光和显影后，被曝光部分可溶于显影液，还有一种是负性光刻胶，负胶经曝光和显影后，被曝光部分不溶于显影液，因此，二者显影后形成的光刻胶图形时相反的。
步骤三、按照所述光阻图形刻蚀所述膜层，形成带有放大缺陷的膜层图形；如图5b所示，图5b中，对所述膜层进行刻蚀，由于所述超小尺寸缺陷03上方的光阻失焦，因此，当将所述光阻图形转移到所述膜层02上时，所述失焦部分的图形也被转移至所述膜层02上。因此，形成膜层图形021，将超细尺寸颗粒缺陷的尺寸变大，进而使得缺陷检测机台有效的捕抓。
本发明进一步地，步骤三中对所述膜层进行刻蚀后还包括去除所述膜层表面的剩余光阻。由于刻蚀所述膜层形成膜层图形是按照光阻图形进行的刻蚀，因此，刻蚀后膜层上没有被刻蚀的部分上还保留有光刻胶，因此，需要去除所述膜层图形上的光刻胶，本发明中再进一步地，去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为湿法去除。亦即通过湿法清洗去除剩余光刻胶。
步骤四、使用缺陷扫描机扫描所述膜层图形，捕捉所述放大缺陷。如图7所示，图7显示为本发明中用扫描检测机捕捉放大缺陷的示意图。超小尺寸缺陷在缺陷扫描机中显示的光信号较弱，当利用光阻显影失焦后，缺陷尺寸放大后信号变强，放大的缺陷尺寸为所述超小尺寸缺陷的3倍。
如图8a和图8b所示，图8a显示为现有技术中扫描检测机捕捉到的晶圆表面的缺陷；图8b显示为采用本发明的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法后，扫描检测机捕捉到的晶圆表面的缺陷，经过对比可见，采用本发明的检测方法可以检测到更多的超小尺寸缺陷，在不经过更换现有机台的情况下，明显提升检测能力。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：步骤二中对所述光阻层曝光使用重复单元的光罩图形。并且曝光所用光罩中的重复单元包括宽度和间隔相同的数个条形图形。如图6a所示，所述光罩07上的图形为横向排列的多个条形结构，并且本实施例中所述多个条形结构的大小、形状相同，亦即所述多个条形结构的长度、宽度以及相邻两个条形结构之间的距离相同。本发明再进一步地，所述光罩图形划分为多个单元，每个单元中包含数个所述条形图形。也就是说将所述光罩07上的条形结构按照其排列，划分为数个单元，每个单元中包含的条形结构的数目相同，当缺陷尺寸太小的时候，可以采用重复的掩膜板进行曝光，利用扫描机台的单元和单元的比对方法，进一步提升对缺陷的捕捉能力。
亦即增加重复单元的光罩，形成重复的图形作为背景，结合目前光学缺陷检测机台的单元比对方法，进一步提升缺陷机台的抓捕能力。本实施例中采用重复单元的光罩如图6b所示，其中单元071重复排列，单元与单元之间曝光显影后得到的膜层图形在缺陷检测机台中可以被比对得知超小尺寸缺陷。
图6a中，没有超小尺寸缺陷的上方光阻曝光显影得到光阻图形05和有超小尺寸缺陷上方光阻被曝光显影后得到光阻图形06。
本实施例的步骤三按照以上光阻图形05和光阻图形06刻蚀所述膜层02，得到的膜层图形如图6c所示，其中所述超小尺寸缺陷下方的膜层图形09和没有超小尺寸缺陷影响的膜层图形08之间的不同可以经过缺陷检测机台的检测对比发现。图6d虚线框中的膜层图形09由于所述超小尺寸缺陷的影响会被缺陷检测机台经过与膜层图形08的检测对比，从而检测到所述超小尺寸缺陷03的存在。
该实施例与实施例一的不同之处还在于：本实施例中，去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为干法去除，也就是说，步骤三中对所述膜层进行刻蚀后还包括去除所述膜层表面的剩余光阻。由于刻蚀所述膜层形成膜层图形是按照光阻图形进行的刻蚀，因此，刻蚀后膜层上没有被刻蚀的部分上还保留有光刻胶，因此，需要去除所述膜层图形上的光刻胶，本发明中进一步地，去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为干法去除。
另外，本实施例与实施例一不同之处还在于：步骤二中在所述膜层上表面形成的光阻层为负胶。也就是说，本实施例中形成所述光阻层所使用的光刻胶为负性胶，负性胶经过曝光和显影后，被曝光部分不可溶于显影液，而实施例一中采用的是正性光刻胶，正胶经曝光和显影后，被曝光部分可溶于显影液，因此，二者显影后形成的光刻胶图形时相反的。
综上所述，本发明利用现有的缺陷检测机台，在常规的晶圆表面涂光阻，通过曝光失焦原理，将超细尺寸颗粒缺陷的尺寸变大，进而使得缺陷检测机台有效的捕抓，或增加重复单元的光罩，以重复图形作为曝光图形并结合目前光学缺陷检测机台的重复单元比对方法，进一步提升缺陷机台的抓捕能力。因此可以实现将正常无法检测到的超细尺寸颗粒缺陷放大后被检测到。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供表面具有膜层的基底，所述膜层上表面具有造成所述膜层表面异常的超小尺寸缺陷；
步骤二、在所述膜层上表面形成光阻层，之后对该光阻层进行曝光和显影，形成带有图形缺陷的光阻图形；
步骤三、按照所述光阻图形刻蚀所述膜层，形成带有放大缺陷的膜层图形；
步骤四、使用缺陷扫描机扫描所述膜层图形，捕捉所述放大缺陷。
2.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：步骤一中所述超小尺寸缺陷的尺寸为0.01μm～0.2μm。
3.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：步骤二中对所述光阻层曝光采用显影失焦原理形成放大的所述图形缺陷。
4.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：步骤二中对所述光阻层曝光使用重复单元的光罩图形。
5.根据权利要求4所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：曝光所用光罩中的重复单元包括宽度和间隔相同的数个条形图形。
6.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：步骤二中在所述膜层上表面形成的光阻层为正胶。
7.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：步骤二中在所述膜层上表面形成的光阻层为负胶。
8.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：步骤三中对所述膜层进行刻蚀后还包括去除所述膜层表面的剩余光阻。
9.根据权利要求8所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为湿法去除。
10.根据权利要求8所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：去除所述膜层表面的剩余光阻的方法为干法去除。
11.根据权利要求1所述的晶圆表面超小尺寸缺陷检测方法，其特征在于：放大缺陷的尺寸为所述超小尺寸缺陷的3倍。
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