CN111862076A - 改善亮场缺陷检测精度及其过程中因色差导致杂讯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，涉及半导体集成电路制造技术，对于位于晶圆边缘的芯片单元，选择位于晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的位于晶圆边缘的弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息，如此由于弧形区域内的芯片单元位于同一半径区域，工艺波动对该弧形区域内的芯片单元的影响相差不大，则不会因工艺波动导致选取的芯片单元的灰度差也即色差较大，进而提高缺陷有效检出率。

Description

改善亮场缺陷检测精度及其过程中因色差导致杂讯的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种缺陷检测技术。
背景技术
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸不断缩小，工艺制造越来越复杂，制程越来越先进，同样类型和同样大小的缺陷(defect)对产品的良率杀伤越更大，生产线需要高精密的缺陷检测设备和方法来发现生产线上的产品所出现的异常状况。目前业内使用较多的光学缺陷扫描机台主要有亮场及暗场两种，其中亮场扫描机台的精度及敏感度更高，因此亮场缺陷检测(Bright field inspection)应用更广泛。
另，半导体集成电路通常都形成于晶圆上，随着技术发展，晶圆的尺寸即直径从4英寸、6英寸、8英寸一直发展到12英寸。晶圆边缘为较易发生缺陷的区域，随着晶圆尺寸的增加，晶圆边缘更易发生缺陷，如晶圆边缘的芯片单元的膜层受沉积或平坦化等工艺影响波动较大，因此对于晶圆边缘的缺陷检测尤其重要。
目前，晶圆的亮场缺陷检测常用的一种扫描方式为D2D(die to die)模式，其通过在晶圆上选择三个位于同一行的芯片单元(die)，获得三个芯片单元之间的灰阶值差值，通常中间的芯片单元为被检测芯片单元，两侧的芯片单元为参考芯片单元，从而确定被检测芯片单元的缺陷类型和位置。具体的，请参阅图1，图1为现有的亮场缺陷检测示意图，如图1所示，晶圆100上包括多个芯片单元(die)110，选择例如位于晶圆边缘的编号为1、2和3的三个芯片单元，并如图1所示编号为1、2和3的三个芯片单元位于同一行，获得编号为1、2和3的三个芯片单元的灰阶值，并计算其灰阶值差值，从而获得编号为2的芯片单元的缺陷类型和位置。如上所述在晶圆边缘各半导体工艺精度较差，且越靠近边缘工艺波动越大，如对于12英寸的晶圆，半径145mm外的工艺精度直线下降，对于晶圆边缘，如选择位于同一行的三个芯片单元进行D2D的亮场缺陷检测，由于三者所处的晶圆半径区域不同，则由于工艺波动导致三者的灰度差也即色差较大，该色差影响对由于晶圆缺陷导致的灰度差的判断，也即该色差易导致其它干扰缺陷(Nuisance defect),而影响缺陷有效检出率。
发明内容
本发明提供的改善亮场缺陷检测精度的方法，包括：S1：提供一晶圆，晶圆内包括多个芯片单元，依晶圆半径将晶圆划分为多个区域，其中该多个区域至少包括第一区域和第二区域，其中第一区域为半径r1覆盖的晶圆的圆形区域，第二区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域；S2：获得晶圆内所有芯片单元的灰度值；以及S3：选择第一区域内的位于同一行的相邻至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于第一区域内的所有芯片单元的缺陷信息；选择第二区域内的相距最近的至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于第二区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
更进一步的，所述第二区域为晶圆的边缘区域。
更进一步的，对于12英寸的晶圆，第二区域为半径大于145mm的区域。
更进一步的，选择第一区域内的位于同一行的相邻3个芯片单元，并其中位于中间的芯片单元为被检测芯片单元，两侧的两芯片单元为参考芯片单元。
更进一步的，第二区域内的相距最近的至少两芯片单元为在第二区域内至少两芯片单元之间再无其他完整的芯片单元。
更进一步的，晶圆面内包括的芯片单元的个数大于1500个。
本发明还提供一种改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，包括：S1：提供一晶圆，选取晶圆面内一弧形区域，该弧形区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域，该弧形区域内包括多个芯片单元；S2：获得弧形区域内所有芯片单元的灰度值；以及S3：选择弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
更进一步的，对于12英寸的晶圆，第二区域为半径大于145mm的区域。
更进一步的，选择第一区域内的位于同一行的相邻3个芯片单元，并其中位于中间的芯片单元为被检测芯片单元，两侧的两芯片单元为参考芯片单元。
更进一步的，第二区域内的相距最近的至少两芯片单元为在第二区域内至少两芯片单元之间再无其他完整的芯片单元。
对于位于晶圆边缘的芯片单元，选择位于晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的位于晶圆边缘的弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息，如此由于弧形区域内的芯片单元位于同一半径区域，工艺波动对该弧形区域内的芯片单元的影响相差不大，则不会因工艺波动导致选取的芯片单元的灰度差也即色差较大，因此不会影响对由于晶圆缺陷导致的灰度差的判断，进而提高缺陷有效检出率。
附图说明
图1为现有的亮场缺陷检测示意图。
图2为本发明一实施例的亮场缺陷检测示意图。
图中主要组件附图标记说明如下：
100、晶圆；110、芯片单元；120、第一区域；130、第二区域；140、第二弧形区域。
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。
本发明一实施例中，在于提供一种改善亮场缺陷检测精度的方法，包括：S1：提供一晶圆，晶圆内包括多个芯片单元，依晶圆半径将晶圆划分为多个区域，其中该多个区域至少包括第一区域和第二区域，其中第一区域为半径r1覆盖的晶圆的圆形区域，第二区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域；S2：获得晶圆内所有芯片单元的灰度值；S3：选择第一区域内的位于同一行的相邻至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于第一区域内的所有芯片单元的缺陷信息；选择第二区域内的相距最近的至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于第二区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
请参阅图2，图2为本发明一实施例的亮场缺陷检测示意图。具体的，本发明的改善亮场缺陷检测精度的方法，包括：
S1：提供一晶圆100，晶圆内包括多个芯片单元110，依晶圆半径将晶圆划分为多个区域，其中该多个区域至少包括第一区域120和第二区域130，其中第一区域120为半径r1覆盖的晶圆的圆形区域，第二区域130为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域；
在一实施例中，第二区域130为晶圆的边缘区域。更具体的，对于12英寸的晶圆，第二区域130为半径大于145mm的区域。
S2：获得晶圆内所有芯片单元的灰度值；
在一实施例中，通过亮场缺陷检测获得所有芯片单元的灰度值。
S3：选择第一区域120内的位于同一行的相邻至少两芯片单元，如编号为1和2的芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，如编号为1的芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，如编号为2的芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元1与参考芯片单元2的灰度差值，获取被检测芯片单元1的缺陷信息，进而获得位于第一区域120内的所有芯片单元的缺陷信息；并选择第二区域130内的相距最近的至少两芯片单元，如编号为4和5的芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，如编号为4的芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，如编号为5的芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元4与参考芯片单元5的灰度差值，获取被检测芯片单元4的缺陷信息，进而获得位于第二区域130内的所有芯片单元的缺陷信息。
因第一区域120位于晶圆的靠近中心的位置，半导体工艺精度较好，工艺波动不大，则不会因工艺波动导致位于同一行的芯片单元的灰度差也即色差较大，因此不会影响对由于晶圆缺陷导致的灰度差的判断，且该缺陷检测方法计算量小，速度快。在一实施例中，选择第一区域120内的位于同一行的相邻3个芯片单元，如编号为1、2和3的芯片单元，并其中位于中间的芯片单元为被检测芯片单元，如编号为2的芯片单元为被检测芯片单元，两侧的两芯片单元为参考芯片单元，如编号为1和3的芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元2与参考芯片单元1和3的灰度差值，获取被检测芯片单元2的缺陷信息，进而获得位于第一区域120内的所有芯片单元的缺陷信息。
对于位于晶圆边缘的第二区域130内的芯片单元，由于第二区域130内的芯片单元位于同一半径区域，工艺波动对该第二区域130内的芯片单元的影响相差不大，因此位于该第二区域130内的至少两芯片单元，其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，则不会因工艺波动导致选取的芯片单元的灰度差也即色差较大，因此不会影响对由于晶圆缺陷导致的灰度差的判断，进而提高缺陷有效检出率。在一实施例中，第二区域内的相距最近的至少两芯片单元为在第二区域内至少两芯片单元之间再无其他完整的芯片单元，如图2所示，编号为4和5的芯片单元之间再无完整的芯片单元，则编号为4和5的芯片单元即为相距最近的至少两芯片单元。
在一实施例中，缺陷信息包括缺陷的类型和缺陷大小。
晶圆边缘的芯片单元越多，对于提高第二区域内的缺陷有效检出率效果越好。在一实施例中，晶圆面内包括的芯片单元110的个数大于1500个。
在一实施例中，根据芯片单元110的面积选择r1的大小，以使第二区域130内包括多个完整的芯片单元。
本发明一实施例中，还提供一种改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，包括：S1：提供一晶圆，选取晶圆面内一弧形区域，该弧形区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域，该弧形区域内包括多个芯片单元；S2：获得弧形区域内所有芯片单元的灰度值；S3：选择弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
请参阅图2，图2为本发明一实施例的亮场缺陷检测示意图。具体的，本发明的改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，包括：
S1：提供一晶圆100，选取晶圆面内一弧形区域，也即第二区域130，该弧形区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域(也即第一区域)之间的区域，该弧形区域内包括多个芯片单元110；
在一实施例中，对于12英寸的晶圆，第二区域130为半径大于145mm的区域。
S2：获得弧形区域内所有芯片单元的灰度值；
在一实施例中，通过亮场缺陷检测获得弧形区域内所有芯片单元的灰度值。
S3：选择弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，如编号为4和5的芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，如编号为4的芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，如编号为5的芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元4与参考芯片单元5的灰度差值，获取被检测芯片单元4的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
对于位于晶圆边缘的弧形区域内的芯片单元，由于弧形区域内的芯片单元位于同一半径区域，工艺波动对该弧形区域内的芯片单元的影响相差不大，因此位于该弧形区域内的至少两芯片单元，其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，则不会因工艺波动导致选取的芯片单元的灰度差也即色差较大，因此不会影响对由于晶圆缺陷导致的灰度差的判断，进而提高缺陷有效检出率。在一实施例中，弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元为在弧形区域内至少两芯片单元之间再无其他完整的芯片单元，如图2所示，编号为4和5的芯片单元之间再无完整的芯片单元，则编号为4和5的芯片单元即为相距最近的至少两芯片单元。
在一实施例中，缺陷信息包括缺陷的类型和缺陷大小。
晶圆边缘的芯片单元越多，对于提高弧形区域内的缺陷有效检出率效果越好。在一实施例中，晶圆面内包括的芯片单元110的个数大于1500个。
在一实施例中，根据芯片单元110的面积选择r1的大小，以使弧形区域内包括多个完整的芯片单元。
在一实施例中，晶圆面内还可包括一第二弧形区域140，该第二弧形区域140为半径r1覆盖的圆形区域内除去半径r2覆盖的圆形区域之外的区域，该第二弧形区域140内包括多个芯片单元110，r2<r1，第二弧形区域140内的芯片单元110的缺陷检测采用上述的改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法的步骤S2和步骤S3实现。
如上所述，对于位于晶圆边缘的芯片单元，选择位于晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的位于晶圆边缘的弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息，如此由于弧形区域内的芯片单元位于同一半径区域，工艺波动对该弧形区域内的芯片单元的影响相差不大，则不会因工艺波动导致选取的芯片单元的灰度差也即色差较大，因此不会影响对由于晶圆缺陷导致的灰度差的判断，进而提高缺陷有效检出率。
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 (10)

1.一种改善亮场缺陷检测精度的方法，其特征在于，包括：
S1：提供一晶圆，晶圆内包括多个芯片单元，依晶圆半径将晶圆划分为多个区域，其中该多个区域至少包括第一区域和第二区域，其中第一区域为半径r1覆盖的晶圆的圆形区域，第二区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域；
S2：获得晶圆内所有芯片单元的灰度值；以及
S3：选择第一区域内的位于同一行的相邻至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于第一区域内的所有芯片单元的缺陷信息；选择第二区域内的相距最近的至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于第二区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
2.根据权利要求1所述的改善亮场缺陷检测精度的方法，其特征在于，所述第二区域为晶圆的边缘区域。
3.根据权利要求2所述的改善亮场缺陷检测精度的方法，其特征在于，对于12英寸的晶圆，第二区域为半径大于145mm的区域。
4.根据权利要求1所述的改善亮场缺陷检测精度的方法，其特征在于，选择第一区域内的位于同一行的相邻3个芯片单元，并其中位于中间的芯片单元为被检测芯片单元，两侧的两芯片单元为参考芯片单元。
5.根据权利要求1所述的改善亮场缺陷检测精度的方法，其特征在于，第二区域内的相距最近的至少两芯片单元为在第二区域内至少两芯片单元之间再无其他完整的芯片单元。
6.根据权利要求1所述的改善亮场缺陷检测精度的方法，其特征在于，晶圆面内包括的芯片单元的个数大于1500个。
7.一种改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，其特征在于，包括：
S1：提供一晶圆，选取晶圆面内一弧形区域，该弧形区域为晶边与晶圆面内半径r1覆盖的圆形区域之间的区域，该弧形区域内包括多个芯片单元；
S2：获得弧形区域内所有芯片单元的灰度值；以及
S3：选择弧形区域内的相距最近的至少两芯片单元，并其中的一芯片单元为被检测芯片单元，其它芯片单元为参考芯片单元，计算被检测芯片单元与参考芯片单元的灰度差值，获取被检测芯片单元的缺陷信息，进而获得位于弧形区域内的所有芯片单元的缺陷信息。
8.根据权利要求7所述的改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，其特征在于，对于12英寸的晶圆，第二区域为半径大于145mm的区域。
9.根据权利要求7所述的改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，其特征在于，选择第一区域内的位于同一行的相邻3个芯片单元，并其中位于中间的芯片单元为被检测芯片单元，两侧的两芯片单元为参考芯片单元。
10.根据权利要求7所述的改善亮场缺陷检测过程中因色差导致杂讯的方法，其特征在于，第二区域内的相距最近的至少两芯片单元为在第二区域内至少两芯片单元之间再无其他完整的芯片单元。
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