CN113327863B - 半导体工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体工艺方法，包括步骤：1)提供背景板，用定位标记点于背景板上形成矩形；2)将晶圆背面朝上放置于定位标记点的矩形内，拍照以得到类椭圆形的晶圆图片和定位标记点；3)对图片进行编辑，以对应晶圆边缘缺口和缺陷的位置做标记；4)找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点；5)把定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形；6)把缺陷和边缘缺口变换回原晶圆背面的位置，重建图片深度失真；7)对晶圆进行镜面翻转；8)将晶圆的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加以识别出具有正面缺陷和背面缺陷中的至少一种的芯片。本发明有助于将晶圆的背面缺陷准确地反映到晶圆正面以准确地检测出所有缺陷芯片。

Description

半导体工艺方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造领域，特别是涉及一种半导体工艺方法。

背景技术

在对晶圆进行切割以将晶圆分离成一个个独立的芯片前通常还会对晶圆进行最后一次检测，在该检测中，由于表面划痕、颗粒污染等原因导致芯片出现可靠性不良或其他缺陷(defect)，需要将具有缺陷的芯片打上标记，通常称之为“ink pass die”过程。对应同一芯片的晶圆正面和背面两者中任何一个表面具有缺陷都需要被打上标记，因而将晶圆的背面缺陷反映到晶圆正面，以基于晶圆的正面缺陷和背面缺陷最终确定所有具有缺陷的芯片的位置非常重要。现有技术中通常是在完成ink pass die后对晶圆背面进行拍照，将图片上的具有缺陷的芯片的位置点拟合到晶圆正面再依这个拟合结果进行切割，但是由于光学和图像深度缩放等多种原因，导致这个过程中容易出现误差而无法正确识别出所有缺陷芯片。具体地，光学上的原因包括拍照过程中的意外偏移、异物遮挡导致的阴影以及光学反射等，或者晶圆颜色和背景相似而难以从背景中识别出晶圆，又或者是难以识别晶圆的切口方向等；而图像深度缩放过程中的问题则通常是因为拍摄角度的问题导致拍摄出的晶圆图像通常呈椭球形，基于椭球形的晶圆图像很难重构晶圆上的缺陷等。

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半导体工艺方法，用于解决现有技术中难以准确地将晶圆背面的所有缺陷拟合到晶圆正面，尤其是在拍摄角度导致出的图像上的晶圆呈椭圆状或类椭圆/椭球状，基于椭圆状或类椭圆/椭球状的晶圆图像很难重构晶圆上的缺陷实际物理位置等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法包括以下步骤：

1)提供背景板，用定位标记点于背景板上形成矩形；

2)将晶圆背面朝上放置于定位标记点的矩形内，对晶圆和背景板拍照以得到类椭圆形的晶圆图片和定位标记点；

3)于图像编辑软件中对图片进行编辑，以在图片上对应晶圆边缘缺口和缺陷的位置做标记；

4)图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点；

5)通过透视变换矩阵把定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形；

6)用所述透视变换矩阵把缺陷和边缘缺口变换回原晶圆背面的位置，重建图片深度失真；

7)在图片中的晶圆的边缘缺口处于标准角度时，对晶圆进行镜面翻转；

8)于图像编辑软件中将晶圆的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加以识别出具有正面缺陷和背面缺陷中的至少一种的芯片。

可选地，所述步骤1)中的矩形为正方形，晶圆放置于所述矩形中时，晶圆放置于所述矩形中时，不挡住顶角位置的四个定位标记点。

可选地，所述背景板的颜色为绿色，所述定位标记点的颜色为红色，所述边缘切口的标记颜色为蓝色。

可选地，所述步骤4)中在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点。

更可选地，所述步骤4)中采用二维图像聚类算法在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点。

可选地，所述步骤7)中依边缘切口对齐后的Y轴对晶圆进行镜面翻转。

可选地，所述步骤8)中将芯片的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加后还包括对晶圆的偏移量进行补偿的步骤。

可选地，所述步骤5)中先估计四边形4个顶点位置的定位标记点，然后识别4个顶点位置的定位标记点的像素中心并计算出透视变换矩阵。

可选地，所述边缘缺口的标准角度为晶圆正下方。

可选地，所述步骤2)中自晶圆斜上方对晶圆和背景板拍照。

如上所述，本发明的半导体工艺方法具有以下有益效果：本发明提供了一种基于椭圆状或类椭圆/椭球状的晶圆图重构晶圆上的缺陷的方法，即便是在拍摄的图像中晶圆呈椭圆形或类椭球状的情况下，采用本发明仍可以将晶圆的背面缺陷准确地反映到晶圆正面以准确地检测出所有缺陷芯片，有助于提升质量管理水平。

附图说明

图1显示为本发明的半导体工艺方法的流程图。

图2显示为本发明的半导体工艺方法的步骤2)的示意图。

图3显示为透视变换的原理示意图。

图4显示为平面坐标拉伸变换的原理示意图。

图5-8显示为本发明的半导体工艺方法的步骤5)至步骤8)的过程示意图。

元件标号说明

11 背景板

12 矩形

13 晶圆

14 边缘缺口

S1～S8 步骤

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5。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，虽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。

如图1至图5所示，本发明提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法包括以下步骤：

S1：提供背景板11，用定位标记点于背景板11上形成矩形12；

S2：将晶圆13背面朝上放置于定位标记点的矩形12内，对晶圆13和背景板11拍照以得到类椭圆形的晶圆图片和定位标记点；

S3：于图像编辑软件中对图片进行编辑，以在图片上对应晶圆边缘缺口和缺陷的位置做标记；

S4：图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点；

S5：通过透视变换矩阵把定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形；

S6：用所述透视变换矩阵把缺陷和边缘缺口变换回原晶圆背面的位置，重建图片深度失真；

S7：在图片中的晶圆的边缘缺口处于标准角度时，对晶圆进行镜面翻转；

S8：于图像编辑软件中将晶圆的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加以识别出具有正面缺陷和背面缺陷中的至少一种的芯片。

本发明提供了一种基于椭圆状或类椭圆/椭球状的晶圆图重构晶圆上的缺陷的方法，即便是在拍摄的图像中晶圆呈椭圆状或类椭圆/椭球状的情况下，采用本发明仍可以将晶圆的背面缺陷准确地反映到晶圆正面以准确地检测出所有缺陷芯片，有助于提升质量管理水平。

作为示例，所述步骤S1中的背景板11优选表面平整清洁的硬质板，以避免晶圆13放置过程中产生褶皱和颗粒污染而影响到后续分析。所述背景板11的颜色、矩形12的定位标记点的颜色与晶圆13颜色三者各不相同，能在拍照后得到的图片中将三者明显区分开。优选地，本实施例中，所述背景板11的颜色为绿色，所述矩形12的定位标记点为红色。且在进一步的示例中，所述矩形12为正方形，或者说以定位标记点形成为正方形的矩形，选择正方形有助于简化后续分析过程，对此将在后续内容进一步说明，且当晶圆放置于所述矩形中时，晶圆不挡住矩形12的四个顶角位置的定位标记点，更优选地为晶圆的圆心和矩形的中心相重合(矩形的内切圆面积不小于晶圆面积)。为进一步减少污染，晶圆的正面可以贴附保护膜。

晶圆的边缘切口14是用于表明晶圆晶向和用于工艺生产中的晶圆定位、设置在晶圆的边缘一个小切口，且根据形状的不同，通常有平整缺口(业内叫flat)和类三角形缺口(业内叫notch)两种。当然，根据需要，还可以是十字形或其他结构，重要的是可以识别晶圆的方向。

晶圆的表面形成有数百上千个芯片(称为die)，在将晶圆切割以将一个个芯片完全分离前需进行最终的质检，检查的项目包括晶圆表面是否有划痕、颗粒污染、背金污染等不良(在芯片切割前通常会进行化学机械研磨，故晶圆背面容易出现划痕等不良情况)，这些污染极有可能导致芯片的电性能不良和/或可靠性下降甚至是导致芯片完全失效，而芯片的正面和背面任一处存在缺陷都可能最终导致芯片的不良，比如说芯片可能存在正面缺陷或背面缺陷或者同时存在正面缺陷和背面缺陷，因而需要检测出所有存在正面缺陷和背面缺陷两者中的至少一种的所有芯片并进行标记再进行切割分拣。现有的方法通常是在晶圆正面和背面的缺陷都检测出来并把不良芯片打上标记后(称之为ink pass die操作)，然后对晶圆背面进行拍照，将图片上的具有缺陷的芯片的位置点拟合到晶圆正面再依这个结果进行切割，但是由于光学和图像深度缩放等多种原因，导致这个过程中容易出现误差而无法正确识别出所有缺陷芯片，尤其是如果拍摄的图像中晶圆呈椭圆状或类椭圆/椭球状时，基于椭圆状或类椭圆/椭球状形的晶圆图像很难重构晶圆上的缺陷，而本发明则对此提出了改善方案。

所述步骤2)中可于任何角度自所述晶圆上方对所述晶圆和背景板拍照以得到类椭圆形的晶圆图片和定位标记点，但优选自晶圆的斜上方，尤其是晶圆的外围的上方拍照，且优选不从切口方向拍摄，即拍照设备的正投影不会落在晶圆表面。因为晶圆表面接近镜面，自斜上方拍照可以尽量减少因拍照设备在晶圆表面形成阴影和或倒影而造成图片中出现阴影或其他类型的干扰区域，以及尽量减少光线反射等，最大程度确保拍摄出的图片和晶圆表面的实际情况完全一致。但这种角度拍摄出的图片中，晶圆通常呈椭圆状或类椭圆/椭球状，且由于晶圆有一定厚度和晶圆表面可能存在的不平坦等原因，会造成图片中的晶圆一定程度的变形失真，而本发明正是为了解决这个问题而提出的。

作为示例，所述图像编辑软件可选择市面上常见的可进行矢量图形分析的图像编辑软件，如Adobe Illustrator、CorelDraw等。在图像编辑软件中对图片进行编辑，以在图片上对应晶圆边缘缺口和缺陷的位置做标记，用于标记晶圆的边缘切口、定位标记点和缺陷的颜色各不相同且与背景板的颜色亦不相同。在一优选的示例中，所述背景板的颜色为绿色，所述定位标记点的标记颜色为红色，所述边缘切口的标记颜色为蓝色，即尽量增大三者的颜色差异，这样的颜色设置可以在后续分析中最大程度减少各自的干扰，避免出现模糊区域。

之后进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点。作为示例，所述步骤S4中在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点，也即将晶圆边缘、缺陷、边缘缺口和定位标记点映射到RGB像素矩阵中。在进一步的示例中，所述步骤S4中采用二维图像聚类算法在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口和定位标记点，比如基于传统的聚类算法，包括但不限于划分法、层次法、密度算法等逐行或逐列识别所在行或所在列的坐标点，然后将识别出的所有坐标点再映射到RGB像素矩阵坐标中，在RGB像素矩阵中识别晶圆边缘、缺陷、边缘缺口和定位标记点的过程是二维空间变换到三维空间的转换，可以基于透视变换的原理实现。透视变换也叫投影变换，仿射变换是透视变换的特例。主要是透视变换能保持“直线性”，即原图像里面的直线，经透视变换后仍为直线，该原理可参考图3的示意。由于透射变换的原理为本领域普通技术人员所熟知，出于简洁的目的不展开。通过在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口和定位标记点，可以最大程度减少因晶圆厚度、晶圆表面的不平坦等导致的图像的失真。

作为示例，所述步骤S5中再通过透视变换矩阵把定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形，即将三维图像再变换回二维图形。具体地，可以先估计四边形4个顶点位置的定位标记点，然后利用拓扑同构算法识别4个顶点位置的定位标记点的像素中心并计算出透视变换矩阵。在进一步的示例中，所述步骤S5中，利用三维投影变换矩阵重建原始晶圆，同时将定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形。

作为示例，所述步骤S5中，利用拓扑同构算法把定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形的过程实际上是数学上的“拉伸”过程，即将预估得到的四边形经过“拉伸”变成与步骤S1中的矩形相同(此处的相同是基于步骤1)中的矩形也处于这个视角时的比对)。如果步骤S1中的矩形为正方形，那此步骤的“拉伸”则相对要简单，首先得到其长宽与步骤S1的矩形的长宽的各自比值，然后按相应比例进行拉伸。在此拉伸过程中，位于矩形内的晶圆也相应被拉伸，该过程可以参考图4。举例而言，图4左侧坐标图形中，4边形中的一个点(X0，Y0)可以变形为右侧图中的点(X'0，Y'0)，其中X'0和Y'0是2条直线通过(X0，Y0)和2条相对边的公共比率，左右两侧坐标点的对应关系如下所示：

所述步骤S6中，用所述透视变换矩阵把缺陷和边缘缺口变换回原晶圆背面的位置，之后可通过平移重建图片深度失真，使步骤S5中的矩形的定位标记点之间的间距与步骤S1中的矩形的定位标记点之间的间距相等，经该步骤后，各个点的坐标均与实际的坐标相对应，晶圆边缘、边缘缺口和缺陷的也与实际图形相一致。

作为示例，所述步骤S7中依边缘切口对齐后的Y轴对晶圆进行镜面翻转。

作为示例，所述边缘缺口的标准角度为晶圆正下方，边缘缺口处于这个角度有利于晶圆的正背面缺陷位置合成。需要说明的是，如果图片中晶圆的边缘切口的初始角度并非处于标准角度，则所述步骤S6和S7之间还包括于图像编辑软件中对图片中的晶圆进行旋转以使晶圆的边缘缺口处于标准角度的步骤。

作为示例，所述步骤S8中将芯片的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加后还包括对晶圆的偏移量进行补偿的步骤，比如可以将步骤S8后得到的图形与已标记正面缺陷的晶圆正面图形进行比对以得到偏移量，或者计算两个缺陷点之间的间距，并与实际的芯片间距进行比对以得到偏移量(缺陷通常标记在芯片中间位置，因而两个缺陷点之间的距离应该是芯片尺寸或芯片尺寸的若干倍)，然后再进行补偿，所述步骤S5至S8的过程如图5-8所示。除步骤S1和S2外，步骤S3和S8均在计算机上通过相关软件完成。

完成步骤S8后，晶圆上存在正面缺陷和背面缺陷两者中的至少一种的所有芯片都被识别出来，将得到的信息输入至晶圆切割设备中，在晶圆切割过程中即可以准确地分拣出不良芯片，可以有效提高芯片制造厂的质量管理水平。

需要特别说明的是，虽然本发明尤其适用于在拍摄的图像中晶圆呈椭圆状或类椭圆/椭球状的情况下的晶圆表面的缺陷重构，但是本发明仍然可以用于自晶圆正上方拍摄，得到的晶圆图像呈圆形的情况下的晶圆表面的缺陷重构，只是在用于前一种情况下，本发明的优点更加突出。

综上所述，本发明提供一种半导体工艺方法，包括步骤：1)提供背景板，用定位标记点于背景板上形成矩形；2)将晶圆背面朝上放置于定位标记点的矩形内，对晶圆和背景板拍照以得到类椭圆形的晶圆图片和定位标记点；3)于图像编辑软件中对图片进行编辑，以在图片上对应晶圆边缘缺口和缺陷的位置做标记；4)图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点；5)通过透视变换矩阵把定位标记点变换回与步骤1)尺寸相同的矩形；6)用所述透视变换矩阵把缺陷和边缘缺口变换回原晶圆背面的位置，重建图片深度失真；7)在图片中的晶圆的边缘缺口处于标准角度时，对晶圆进行镜面翻转；8)于图像编辑软件中将晶圆的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加以识别出具有正面缺陷和背面缺陷中的至少一种的芯片。本发明提供了一种基于椭圆状或类椭圆/椭球状的晶圆图重构晶圆上的缺陷的方法，即便是在拍摄的图像中晶圆呈椭圆状或类椭圆/椭球状的情况下，本发明仍可以将晶圆的背面缺陷准确地反映到晶圆正面以准确地检测出所有缺陷芯片，有助于提升质量管理水平。

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 (8)

1.一种半导体工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）提供背景板，用定位标记点于背景板上形成矩形；

2）将晶圆背面朝上放置于定位标记点的矩形内，对晶圆和背景板拍照以得到类椭圆形的晶圆图片和定位标记点；

3）于图像编辑软件中对图片进行编辑，以用不同的颜色在图片上对应晶圆边缘缺口和缺陷的位置做标记；

4）图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点；

5）估计四边形4个顶点位置的定位标记点，然后利用拓扑同构算法识别4个顶点位置的定位标记点的像素中心并计算出透视变换矩阵，通过透视变换矩阵把定位标记点变换回与步骤1）尺寸相同的矩形；

6）用所述透视变换矩阵把缺陷和边缘缺口变换回原晶圆背面的位置，重建图片深度失真；

7）在图片中的晶圆的边缘缺口处于标准角度时，对晶圆进行镜面翻转，所述边缘缺口的标准角度为晶圆正下方；

8）于图像编辑软件中将晶圆的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加以识别出具有正面缺陷和背面缺陷中的至少一种的芯片。

2.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述步骤1）中以定位标记点形成为正方形的矩形，晶圆放置于所述矩形中时，不挡住四个顶角位置的定位标记点。

3.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述背景板的颜色为绿色，所述定位标记点的颜色为红色，所述边缘缺口的标记颜色为蓝色。

4.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述步骤4）中在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点。

5.根据权利要求4所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述步骤4）中采用二维图像聚类算法在RGB像素矩阵中进行图片识别分析找出图片上的晶圆边缘、缺陷、边缘缺口、定位标记点。

6.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述步骤7）中依边缘缺口对齐后的Y轴对晶圆进行镜面翻转。

7.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述步骤8）中将芯片的正面缺陷位置和背面缺陷位置进行叠加后还包括对晶圆的偏移量进行补偿的步骤，补偿方法包括将步骤8）后得到的图形与已标记正面缺陷的晶圆正面图形进行比对以得到偏移量，或者计算两个缺陷点之间的间距，并与实际的芯片间距进行比对以得到偏移量，然后再进行补偿。

8.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于：所述步骤2）中自晶圆斜上方对晶圆和背景板拍照。

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