CN103311148A - 一种检测观察缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测观察缺陷的方法，通过在现有的检测观察方法中，引入一个芯片级别的偏差概念，通过在缺陷扫描机台中就扫描晶圆上每个芯片的特征电路并记录每个特征电路的坐标和形状，使得在进行后续的利用缺陷观察机台观察缺陷时，能够利用记录的特征电路的坐标和形状直接找到该特征电路，并进行居中，再计算特征电路的偏差值，确定缺陷在缺陷观察机台中的第二缺陷坐标，从而更加方便快捷准确的找到缺陷并拍下该缺陷的形貌，提高了检测效率，进而降低了半导体器件的生产成本，同时能够尽快的找到产生缺陷的原因，进而降低了半导体器件的损失。

Description

一种检测观察缺陷的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种检测观察缺陷的方法。

背景技术

在半导体器件的制造工序中，一般需要对晶圆的缺陷进行检查。通过检测晶圆的缺陷并进行分析，来找到产生缺陷的原因，从而可实现成品率的提高和生产线的稳定运转。

以往，为了对晶圆的缺陷进行检查是用光学式缺陷观察装置，但在近几年，具有扫描型电子显微镜的缺陷观察机台逐渐被使用。缺陷观察机台中的扫描型电子显微镜可获得晶圆试样表面的微细凹凸的成像，提高了缺陷观察水平。

目前，业内利用扫描电子显微镜的缺陷观察机台来检测缺陷的方法的原理为：如图所示，图1是将晶圆放进缺陷观察机台的腔体后的结构示意图；图2是设定芯片拐角位置作为晶圆中芯片的起始位置的结构示意图；图3是进行水平和垂直方向上的芯片的位置校正示意图；首先，将晶圆放置在真空腔体01中的晶圆固定器02上，而后以图2中的芯片1、芯片2、芯片3和芯片4构成的芯片拐角位置为芯片起始位置作为标准，对晶圆进行水平和垂直方向上位置的粗略校正，通过找到晶圆上2～3个不同位置的缺陷，从而确定缺陷观察机台里的坐标和缺陷扫描机台里的坐标的偏差，从物理上得到两种机台腔体中心位置的偏差值（X，Y）。当缺陷观察机台对缺陷进行逐点检测时，缺陷观察机台会用这个偏差值（X，Y）将缺陷扫描机台得到缺陷坐标转换为缺陷观察机台的坐标，缺陷观察机台再根据修正后的坐标将晶圆移动到电子枪03的下方，然后再通过多次与相邻芯片在此位置周围上的图像比较来确定缺陷的最终位置并居中拍照，具体为：通过电子枪03发射电子束在晶圆表面进行扫描，从而能够得到缺陷的具体形貌并居中拍照。

该方法修正的是较大范围（晶圆级别）的偏差，很难通过一次比对来捕捉到缺陷，需要通过在相对较大范围内的多次图像比对来完成最终的缺陷形貌观察，这样的检测方法会影响机台的检测效率和产能。

另外，随着集成电路工艺的发展以及按比例尺寸缩小，晶圆上的缺陷尺寸也越来越小，利用缺陷观察机台来确认缺陷的形貌越来越难，因此，需要一种更高精度的检测方法来满足实际生产的需求。同时，晶圆的尺寸也越做越大，晶圆上需要检查的缺陷数量也会越来越多，所以，需要一种更加快速的检测方法以提高生产效率，才能尽快的找到产生缺陷的原因，降低生产的损失。

中国专利（公开号：CN103018260A）公开了一种缺陷检测方法，包括步骤：提供母本衬底一目标单元片上多个区域的区域母本阈值；提供待检衬底，选定所述待检衬底上一待检单元片和相邻单元片；将所述待检单元片和相邻单元片划分为多个区域，并获取所述待检单元片上每个区域的区域待检像素和相邻单元片上的每个区域的区域参考像素；根据所述区域待检像素和区域参考像素，计算待检单元片和相邻单元片上每个区域的区域待检值和区域参考值，获得所述区域待检值和区域参考值的之间的差值并以之作为区域差值，所述区域差值为绝对值；比较所述区域差值与区域母本阈值的大小，当所述区域差值大于区域母本阈值时，判定有缺陷的存在。

该发明中提供的缺陷检测方法虽然能够提高缺陷检测的正确率，但是该发明中未能克服由于现有的检测方法不能满足日益复杂的缺陷检测，导致的缺陷检测效率低的问题，也未能克服由于不能及时观察缺陷样貌，导致损失加大的问题，从而增加了半导体器件的制造成本。

中国专利（公开号：CN101587080A）公开了一种基板光差装置、基板观察方法以及控制装置，具有基板观察装置的功能的缺陷修正装置根据指定基板上的缺陷位置的第一位置信息，使光学***相对于基板的相对位置移动。图像处理部取入由摄像部经由相对移动后的光学***所拍摄的拍摄图像，并取得表示缺陷位置的第二位置信息。坐标校正映射图生成部根据第二位置信息生成用于根据第一位置信息校正相对移动量的校正信息。坐标校正映射图存储部存储包含所生成的校正信息的坐标校正映射图。在坐标校正映射图中，使校正信息于预先定义的多个区域中对应于第一位置信息的区域相关联。

该发明虽然在伴随基板和装置的大型化而难以通过统一校正进行适当校正的情况下也能实现适当校正，但是该发明中未能克服由于现有的检测方法不能满足日益复杂的缺陷检测，导致的缺陷检测效率低的问题，也未能克服由于不能及时观察缺陷样貌，导致损失加大的问题，从而增加了半导体器件的制造成本。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种缺陷检测方法，以克服现有技术中由于现有的检测方法不能满足日益复杂的缺陷检测，导致的缺陷检测效率低的问题，同时也克服了由于不能及时观察缺陷样貌，导致损失加大的问题，从而提高了检测效率，降低了半导体器件的生产成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种检测观察缺陷的方法，应用于一具有缺陷的晶圆上，所述晶圆上分布有若干芯片，每个所述芯片上均具有一相同的特征电路，其中，所述方法包括以下步骤：

获取每个所述特征电路的第一电路坐标，及每个所述缺陷的第一缺陷坐标；

获取位于每个具有缺陷的芯片上的特征电路的第二电路坐标；

将所述第二电路坐标和与具有该第二电路坐标的特征电路的第一电路坐标进行比对，以获取每个具有缺陷的芯片的偏差值；

根据所述第一缺陷坐标和与其对应的偏差值，获取每个缺陷的第二缺陷坐标；

根据所述第二缺陷坐标依次对每个缺陷进行缺陷样貌观察。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，根据所述第一缺陷坐标和与其对应的偏差值具体为：

根据所述第一缺陷坐标和具有该第一缺陷坐标的缺陷所位于的芯片的偏差值，从而获取每个缺陷的第二缺陷坐标。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，利用一缺陷扫描机台扫描所述晶圆，以获取每个所述特征电路的第一电路坐标，及每个所述缺陷的第一缺陷坐标。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，利用所述缺陷扫描机台还获取每个所述特征电路的形状。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，所述缺陷扫描机台将获取的所述第一电路坐标信息和所述第一缺陷坐标信息传输至生产管理***。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，所述缺陷扫描机台还将获取的每个所述特征电路的形状信息传输至生产管理***。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，所述生产管理***将所述第一电路坐标信息和所述第一缺陷坐标信息传输至一缺陷观察机台。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，所述生产管理***还将每个所述特征电路的形状信息传输至所述缺陷观察机台。

上述的检测观察缺陷的方法，其中，所述缺陷观察机台根据每个具有缺陷的芯片的特征电路的第一电路坐标和该特征电路的形状，获取位于每个具有缺陷的芯片上的特征电路的第二电路坐标。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明通过在现有的检测观察方法中，引入一个芯片级别的偏差概念，通过在缺陷扫描机台中就扫描晶圆上每个芯片的特征电路并记录每个特征电路的坐标和形状，使得在进行后续的利用缺陷观察机台观察缺陷时，能够利用记录的特征电路的坐标和形状直接找到该特征电路，并进行居中，再计算特征电路的偏差值，确定缺陷在缺陷观察机台中的第二缺陷坐标，从而更加方便快捷准确的找到缺陷并拍下该缺陷的形貌，提高了检测效率，进而降低了半导体器件的生产成本，同时能够尽快的找到产生缺陷的原因，进而降低了半导体器件的损失。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是将晶圆放进缺陷观察机台的腔体后的结构示意图；

图2是设定芯片拐角位置作为晶圆中芯片的起始位置的结构示意图；

图3是进行水平和垂直方向上的芯片的位置校正示意图；

图4是本发明实施例提供的检测观察缺陷的方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的利用缺陷扫描机台扫描晶圆上一芯片的特征电路及其坐标的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的利用缺陷观察机台扫描晶圆上对应图5中的芯片的特征电路及其坐标的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的利用图6和图5得到的坐标偏差值进行芯片位置校正的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例：

图4是本发明实施例提供的缺陷检测方法的流程示意图；如图所示，缺陷扫描机台通过扫描晶圆，从而获取晶圆上每个芯片上的特征电路的第一电路坐标，以及晶圆上每个缺陷的第一缺陷坐标；并将该第一电路坐标信息和第一缺陷坐标信息传输至生产管理***。

生产管理***接受上述由缺陷扫描机台传输的第一电路坐标信息和第一缺陷坐标信息，并将该第一电路坐标信息和第一缺陷坐标信息传输至缺陷观察机台。

缺陷观察机台通过观察晶圆并根据上述第一电路坐标及第一缺陷坐标，从而获取位于每个具有缺陷的芯片上的特征电路的第二电路坐标；

将上述的第二电路坐标和与具有该第二电路坐标的特征电路的第一电路坐标进行比对，从而获取该特征电路的偏差值，即该特征电路所在的芯片的偏差值；

缺陷观察机台于具有缺陷的芯片上，根据第一缺陷坐标和与其对应的偏差值，即根据第一缺陷坐标和具有该第一缺陷坐标的缺陷所位于的芯片的偏差值，从而能够获取该芯片上每个缺陷的第二缺陷坐标；

最后缺陷观察机台根据每个缺陷的第二缺陷坐标依次对每个缺陷进行缺陷样貌观察。

其中，上述的方法中，缺陷扫描机台通过扫描晶圆，还获取晶圆上每个芯片上的特征电路的形状，并将该特征电路的形状信息传输至生产管理***；而后生产管理***亦将该电路特征的形状信息传输至缺陷观察机台，缺陷观察机台通过观察晶圆并根据特征电路的第一电路坐标信息和形状信息以及每个缺陷的第一缺陷坐标信息，从而获取位于每个具有缺陷的芯片上的特征电路的第二电路坐标。

本发明实施例通过在现有的检测观察方法中，引入一个芯片级别的偏差概念，通过在缺陷扫描机台中就扫描晶圆上每个芯片的特征电路并记录每个特征电路的坐标和形状，使得在进行后续的利用缺陷观察机台观察缺陷时，能够利用记录的特征电路的坐标和形状直接找到该特征电路，并进行居中，再计算特征电路的偏差值，确定缺陷在缺陷观察机台中的第二缺陷坐标，从而更加方便快捷准确的找到缺陷并拍下该缺陷的形貌，提高了检测效率，进而降低了半导体器件的生产成本，同时能够尽快的找到产生缺陷的原因，进而降低了半导体器件的损失。

图5是本发明实施例提供的利用缺陷扫描机台扫描晶圆上一芯片的特征电路及其坐标的结构示意图；如图所示，缺陷扫描机台扫描一晶圆，并记录该晶圆上每个芯片的特征电路的第一电路坐标和形状，同时记录该晶圆上的缺陷的第一缺陷坐标，该图5中示出晶圆上一芯片的特征电路的形状及其第一电路坐标（X1，Y1），同时，缺陷扫描机台将所有芯片的特征电路的第一电路坐标和形状信息以及晶圆上所有缺陷的第一缺陷坐标信息传输至生产管理***。

图6是本发明实施例提供的利用缺陷观察机台扫描晶圆上对应图5中的芯片的特征电路及其坐标的结构示意图；如图所示，生产管理***将接受到的特征电路的第一电路坐标和形状信息以及第一缺陷坐标信息传输至缺陷观察机台，缺陷观察机台观察晶圆并根据特征电路的第一电路坐标和形状信息以及第一缺陷坐标信息，从而得到每个具有缺陷的芯片上的特征电路在缺陷观察机台中的第二电路坐标和形状，图6中示出图5中的芯片的特征电路在缺陷观察机台中的第二电路坐标（X1’，Y1’）。

图7是本发明实施例提供的利用图6和图5得到的坐标偏差值进行芯片位置校正的结构示意图；如图所示，将上述得到的一具有缺陷的芯片的特征电路的第二电路坐标和第一电路坐标进行比对，能够得到该特征电路的偏差值，而后根据该特征电路的偏差值，能够方便得到该特征电路所在的芯片上所有缺陷的第二缺陷坐标，进而根据该第二缺陷坐标，即能够在缺陷观察机台中观察到所有位于该芯片上的缺陷的样貌。图7中示出的是利用图5和图6得到的第一电路坐标（X1，Y1）和第二电路坐标（X1’，Y1’）的偏差值对具有该特征电路的芯片进行校正的结构示意图，该特征电路的偏差值为（X1’-X1，Y1’-Y1），根据该偏差值，对该特征电路所在的芯片上所有缺陷的第一缺陷坐标进行换算，从而得到该芯片上的所有缺陷在缺陷观察机台中的第二缺陷坐标，利用换算得到的第二缺陷坐标便能方便快捷准确的找到该芯片上的缺陷，并进行缺陷样貌观察。

本发明实施例通过在现有的检测观察方法中，引入一个芯片级别的偏差概念，通过在缺陷扫描机台中就扫描晶圆上每个芯片的特征电路并记录每个特征电路的坐标和形状，使得在进行后续的利用缺陷观察机台观察缺陷时，能够利用记录的特征电路的坐标和形状直接找到该特征电路，并进行居中，再计算特征电路的偏差值，确定缺陷在缺陷观察机台中的第二缺陷坐标，从而更加方便快捷准确的找到缺陷并拍下该缺陷的形貌，提高了检测效率，进而降低了半导体器件的生产成本，同时能够尽快的找到产生缺陷的原因，进而降低了半导体器件的损失。

综上所述，本发明实施例通过在现有的检测观察方法中，引入一个芯片级别的偏差概念，通过在缺陷扫描机台中就扫描晶圆上每个芯片的特征电路并记录每个特征电路的坐标和形状，使得在进行后续的利用缺陷观察机台观察缺陷时，能够利用记录的特征电路的坐标和形状直接找到该特征电路，并进行居中，再计算特征电路的偏差值，确定缺陷在缺陷观察机台中的第二缺陷坐标，从而更加方便快捷准确的找到缺陷并拍下该缺陷的形貌，提高了检测效率，进而降低了半导体器件的生产成本，同时能够尽快的找到产生缺陷的原因，进而降低了半导体器件的损失。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种检测观察缺陷的方法，应用于一具有缺陷的晶圆上，所述晶圆上分布有若干芯片，每个所述芯片上均具有一相同的特征电路，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取每个所述特征电路的第一电路坐标，及每个所述缺陷的第一缺陷坐标；

获取位于每个具有缺陷的芯片上的特征电路的第二电路坐标；

将所述第二电路坐标和与具有该第二电路坐标的特征电路的第一电路坐标进行比对，以获取每个具有缺陷的芯片的偏差值；

根据所述第一缺陷坐标和与其对应的偏差值，获取每个缺陷的第二缺陷坐标；

根据所述第二缺陷坐标依次对每个缺陷进行缺陷样貌观察。

2.如权利要求1所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，根据所述第一缺陷坐标和与其对应的偏差值具体为：

根据所述第一缺陷坐标和具有该第一缺陷坐标的缺陷所位于的芯片的偏差值，从而获取每个缺陷的第二缺陷坐标。

3.如权利要求1所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，利用一缺陷扫描机台扫描所述晶圆，以获取每个所述特征电路的第一电路坐标，及每个所述缺陷的第一缺陷坐标。

4.如权利要求3所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，同时利用所述缺陷扫描机台获取每个所述特征电路的形状。

5.如权利要求3所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷扫描机台将获取的所述第一电路坐标信息和所述第一缺陷坐标信息传输至生产管理***。

6.如权利要求5所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷扫描机台还将获取的每个所述特征电路的形状信息传输至生产管理***。

7.如权利要求5所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，所述生产管理***将所述第一电路坐标信息和所述第一缺陷坐标信息传输至一缺陷观察机台。

8.如权利要求7所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，所述生产管理***还将每个所述特征电路的形状信息传输至所述缺陷观察机台。

9.如权利要求8所述的检测观察缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷观察机台根据每个具有缺陷的芯片的特征电路的第一电路坐标和该特征电路的形状，获取位于每个具有缺陷的芯片上的特征电路的第二电路坐标。

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