CN104425302B - 半导体器件的缺陷检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种半导体器件的缺陷检测方法及装置，其中，半导体器件的缺陷检测方法包括：提供待检测晶圆；获取所述待检测晶圆上的缺陷位置；根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；获取关心区域内的缺陷位置数据；根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。所述半导体器件的缺陷检测方法效率高、精确度高，检测结果准确稳定。

Description

半导体器件的缺陷检测方法和装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件的缺陷检测方法及装置。

背景技术

半导体集成电路芯片通过批量处理制作，在同一衬底上会形成大量各种类型的半导体器件，并将其互相连接以具有完整的电子功能。其中，任一步骤中所产生的缺陷，都可能导致电路制作的失败。因此，在制作工艺中，常需要对各步工艺的制作结构进行缺陷检测及分析，找出缺陷发生的原因，并加以排除。然而，随着超大规模集成电路（ULSI，UltraLarge Scale Integration）的迅速发展，芯片的集成度越来越高，器件的尺寸越来越小，相应的，在工艺制作中产生的足以影响器件成平率的缺陷尺寸也越来越小，给半导体器件的缺陷检测提出了更高的要求。

现有的缺陷检测方法包括：提供待检测晶圆；对所述检测晶圆进行检测，获得待检测晶圆上的缺陷位置；根据待测晶圆上的缺陷位置，手动使各类用于检测的装置对应到待检测晶圆上的缺陷位置，并检测所对应的缺陷的实际情况。最后，根据缺陷的实际情况做出处理该缺陷的相应判断。

然而，现有的缺陷检测方法耗时较长、工作量大而且精确度低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件的缺陷检测方法及装置，。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的缺陷检测方法，包括：提供待检测晶圆；获取所述待检测晶圆上的缺陷位置；根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；获取关心区域内的缺陷位置数据；根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。

可选的，所述关心区域的尺寸大于或等于8微米。

可选的，所述关心区域的分辨率范围为0.12微米～0.20微米。

可选的，对所述关心区域的缺陷进行检测的方法包括：根据关心区域内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取缺陷参数。

可选的，所述缺陷参数包括缺陷位置参数和缺陷尺寸参数。

可选的，还包括：根据所述缺陷参数对关心区域的缺陷进行复查。

可选的，获取所述待检测晶圆上的缺陷位置的方法包括：采用热点规范和设计图形标准规范对所述检测晶圆进行检测，标出与热点规范或设计图形标规范不符的位置，以获取待检测晶圆上的缺陷位置。

相应的，本发明还提供一种半导体器件的缺陷检测装置，包括：缺陷定位单元，用于根据缺陷判定规则，获取所述待检测晶圆上的缺陷位置；关心区域定位单元，用于根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；位置数据提取单元，用于获取关心区域内的缺陷位置数据；检测单元，用于根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。

可选的，复查单元，用于根据所述缺陷参数对关心区域的缺陷进行复查。

可选的，所述检测单元包括：数据转换单元，用于采用关心区域内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；扫描单元，用于根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取缺陷参数。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在所述半导体器件的缺陷检测方法中，由于所述关心区域根据缺陷位置自动生成，其精确度较高，能够使每一关心区域准确覆盖至少一个缺陷，因此所确定的关心区域内不易发生错漏缺陷的问题；其次，根据所述缺陷位置生成关心区域还能够提高检测效率，并减少工作量。而后续通过所述关心区域进行缺陷参数的检测，所获得的缺陷参数精确，保证了缺陷检测结果的准确性及稳定性。

在所述半导体器件的缺陷检测装置中，由于具有关心区域定位单元，能够根据缺陷位置自动生成若干关心区域，并使每一关心区域内至少具有一个缺陷，因此所确定的关心区域精确度高，且不易发生错漏缺陷的问题。而且，由于具有关心区域定位单元，使关心区域的定位效率提高，因此，能够使装置的检测效率提高。因此，所述半导体器件的缺陷检测装置所获得的缺陷参数精确，且缺陷检测结果准确稳定。

附图说明

图1是一种缺陷检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的半导体器件的缺陷检测方法的流程示意图；

图3至图7是本发明的半导体器件的缺陷检测过程实施例的示意图；

图8是本发明的半导体器件的缺陷检测装置实施例的示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有的缺陷检测方法耗时较长、工作量大而且精确度低。

具体请参考图1，为一种缺陷检测方法的流程示意图，包括：

步骤S11，提供待检测晶圆；

步骤S12，对所述检测晶圆进行检测，标出待检测晶圆上的缺陷位置；

步骤S13，根据所标出的缺陷位置，获取所述待检测晶圆上的所有的缺陷位置数据；

在步骤S13之后，执行步骤S14或S15，其中：

步骤S14，根据所述缺陷位置数据，使查看装置（例如显微镜）在待检测晶圆上找到缺陷所在位置，并通过所述检测装置查看所述缺陷的实际情况，例如缺陷处的半导体结构的位置、结构、尺寸与设计标准之间的差异；

步骤S15，将所述缺陷位置数据输入检测装置（Inspection Tool），根据所述缺陷位置数据在所述检测装置中划定关心区域，使所述检测装置对关心区域进行扫描检测，若检测装置扫描到关心区域内的缺陷，则获取缺陷参数（包括位置、结构、尺寸）；

在步骤S15之后，执行步骤S16，根据所述缺陷参数，采用复查装置（Review Tool）对待测晶圆上的缺陷进行复查，以确定缺陷的实际情况。

由上述过程可知，无论在步骤S13之后执行步骤S14还是步骤S15，均需要根据缺陷位置数据，手动定位查看装置或检测装置。具体的，在执行步骤S14时，在获取待测晶圆的缺陷位置数据之后，根据所述缺陷位置数据，手动移动查看装置到对应的缺陷处，并一一查看每一缺陷的实际情况，以便做出对这些缺陷的处理判断。而在执行步骤S15时，将缺陷位置数据输入检测装置之后，需要根据所述缺陷位置数据在检测装置中手动划定若干关心区域，使每一关心区域内至少具有一个缺陷，再使检测装置依次对这些关心区域进行扫描，从而获得各关心区域内的缺陷参数。

其中，当通过手动定位查看装置时，准确定位所述查看装置到缺陷处的难度较大，而且一一查看每一缺陷的情况，造成巨大的工作量，而且耗时冗长。其次，根据所述缺陷位置数据在检测装置中手动划定若干关心区域时，难以保证所述关心区域能够准确覆盖缺陷位置，容易造成扫描获取的缺陷参数不精确；而且，手动划定关心区域同样会造成工作量增加。因此，上述缺陷检测的方法耗时较长、工作量大而且精确度低。

为了解决上述问题，本发明提出一种半导体器件的缺陷检测方法，包括：获取待检测晶圆上的缺陷位置；根据所述缺陷位置生成关心区域，所述关心区域内具有至少一个缺陷；获取关心区域内的缺陷位置数据；根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。其中，由于所述关心区域通过缺陷位置自动生成，其精确度较高，能够使每一关心区域准确覆盖至少一个缺陷，因此所确定的关心区域内不易发生错漏缺陷的问题；其次，根据所述缺陷位置生成关心区域还能够提高检测效率，并减少工作量。而后续通过所述关心区域进行缺陷参数的检测，所获得的缺陷参数精确，保证了缺陷检测结果的准确性及稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2是本发明实施例的半导体器件的缺陷检测方法的流程示意图，包括：

步骤S101，提供待检测晶圆；

步骤S102，采用热点规范和设计图形标准规范对所述检测晶圆进行检测，标出与热点规范或设计图形标规范不符的位置，以获取待检测晶圆上的缺陷位置；

步骤S103，根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；

步骤S104，获取关心区域内的缺陷位置数据；

步骤S105，根据关心区域内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；

步骤S106，根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取关心区域内的缺陷参数；

步骤S107，根据所述缺陷参数对关心区域的缺陷进行复查。

图3至图7是本发明实施例的半导体器件的缺陷检测过程的示意图。

请参考图3，提供待检测晶圆200；采用热点规范和设计图形标准规范对所述检测晶圆进行检测，标出与热点规范或设计图形标规范不符的位置，以获取待检测晶圆200上的缺陷位置201。

所述待检测晶圆200包括衬底、以及形成于所述衬底内或衬底表面的半导体结构，且所述半导体结构能够用于构成芯片电路，以实现特定的芯片功能；其中，所述衬底包括硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底、锗硅衬底、绝缘体上硅衬底、绝缘体上锗衬底；所述半导体结构的形成工艺包括光刻、沉积、刻蚀和离子注入等，所形成的半导体结构包括刻蚀通孔、金属互联线、多晶硅结构等。

对于现有形成半导体结构的工艺来说，难以避免地会使所形成的半导体结构具有缺陷，而在工艺过程中任一步骤中所产生的缺陷都容易导致所形成的芯片电路失效。而且，随着芯片的集成度不断提高，芯片中的半导体结构的尺寸不断缩小，使得工艺过程中所产生的缺陷对芯片成平率的影响也更大，未来及早发现工艺过程中的缺陷，尽可能降低缺陷对芯片制成的影响，需要在工艺过程中所产生的缺陷进行检测，并对缺陷进行判定，以找出消除缺陷的方法。

所述待检测晶圆200即已形成有部分芯片中的半导体结构的衬底，所述待测晶圆200具有若干呈阵列排列的单元区域（shot），而至少两个单元区域内的半导体结构相同。当单元区域内的半导体结构相同时，所述相同的半导体结构通过相同的工艺形成，因此，在具有相同半导体结构的单元区域内，缺陷的位置相同。如图3所示，示出了一个单元区域210。

将所述待检测晶圆200装载至检测设备之后，对所述待检测晶圆200进行检测，获得所述待检测晶圆200表面的半导体结构的图形布图。将所述待检测晶圆200表面的半导体结构的图形布图输入至缺陷定位单元中，以针对所述图形布图确定所述待检测晶圆200的缺陷位置。

所述缺陷定位单元中具有热点规范（Hotspot Spec）和设计图形标规范（DesignPattern Spec），在将待测晶圆200的图形布图输入缺陷定位单元之后，所述缺陷定位单元能够将所述待测晶圆200的图形布图与热点规范、设计图形标规范进行比较，当所述待测晶圆200的图形布图与热点规范或设计图形标规范不一致时，即标记出所述不一致的位置，从而得到待测晶圆200上的缺陷位置201。

其中，所述热点规范为所述待测晶圆200表面容易出现缺陷的位置处，半导体结构的标准图形。具体的，在检测所述待测晶圆200之前，提供若干晶圆，且所述若干晶圆表面的半导体图形和形成工艺、与待测晶圆200表面的半导体结构的图形和形成工艺相同；依次检测若干晶圆表面的半导体结构的缺陷，记录若干晶圆中出现过缺陷的热点位置、以及所述热点位置处的半导体结构的标准图形，形成热点规范。在检测所述待测晶圆200时，在待测晶圆200的图形布图上找到热点位置，并检测待测晶圆200的热点位置处的半导体结构图形是否与标准图形相符。

所述设计图形标规范为所述待测晶圆200表面的半导体结构设计时的标准图形。在检测所述待测晶圆200时，使待测晶圆200的图形布图与标准图形进行比较匹配，若是不相符，则对不一致的位置进行标记。

请参考图4，图4是图3中单元区域210的放大图，根据所述缺陷位置201生成若干关心区域202，每一关心区域202内至少具有一个缺陷；获取关心区域202内的缺陷位置数据。

在获取待检测晶圆200（如图3所示）上的若干缺陷位置201之后，关心区域定位单元能够针对缺陷位置201自动生成一个关心区域202，所述关心区域202即后续需要采用检测单元进行缺陷检测的区域；各关心区域202至少完全覆盖一个缺陷位置201；而且，所述关心区域202的尺寸需要大于或等于预设尺寸；本实施例中，所述预设尺寸为8微米。由于所述关心区域202由关心区域定位单元根据缺陷位置201自动生成，能够缩短检测时间，提高检测效率，而且降低了检测人员的工作量，而且，所得到的关心区域202也更为准确，从而使后续的以扫描单元对缺陷进行扫描时，定位更快速准确，所得到的缺陷参数也更准确。因此，所述半导体器件的缺陷检测效率提高、且精确度提高。

具体的，所述关心区域202的图形能够为圆形、矩形、三角形或多边形；当所述关心区域202的图形为圆形时，圆形的直径大于或等于8微米；当所述关心区域202的图形为矩形或三角形时，所述矩形或三角形的边长大于或等于8微米；当关心区域202的图形为多边形时，贯穿所述多边形的最大尺寸大于或等于8微米。本实施例中，所述关心区域202的图形为矩形，所述矩形的边长大于8微米。

在生成关心区域202之后，位置数据提取单元能够将关心区域202内的缺陷位置201转换成数据并输出，从而得到关心区域202内的缺陷位置数据，所述缺陷位置数据用于后续扫描缺陷以获取缺陷参数时，用于定位扫描单元。

具体的，所述位置数据提取单元首先使关心区域202的图形布图具有高分辨率，则在所述高分辨率的关心区域202内，缺陷位置201能够被精确显示，则所提取的缺陷位置数据更准确；所述关心区域202的分辨率在0.12微米～0.20微米的范围内；在提高了关心区域202的图形布图的分辨率之后，所述位置数据提取单元能够将关心区域202内的缺陷位置201转换成缺陷位置数据输出。例如以所述待检测晶圆200内的一点为原点，在所述待测晶圆200表面构建垂直坐标系，则关心区域202内的缺陷位置201均能够以坐标数据输出，即缺陷位置数据。

请参考图5，根据关心区域202内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取关心区域202内的缺陷参数。

在获取缺陷位置数据之后，能够采用检测单元（Inspection Tool）根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测。其中，所述检测单元包括数据转换单元和扫描单元。

首先，在位置数据提取单元输出了缺陷位置数据之后，所述数据转换单元获取所述缺陷位置数据，并将所述缺陷未知数据转换为缺陷分布图（如图5所示）。之后，所述数据转换单将缺陷分布图输入扫描单元，而所述扫描单元能够根据所述缺陷分布单元在待检测晶圆表面定位，使所述扫描单元能够对关心区域202内的缺陷进行扫描，以获取待检测晶圆200内的各缺陷的具体缺陷参数，所述缺陷参数包括缺陷位置参数和缺陷尺寸参数，即缺陷位置处的半导体结构的实际尺寸、位置、结构参数。而检测人员能够根据所述待检测晶圆200的缺陷参数，对所述各缺陷做出判断，或进行复查。

需要说明的是，在本实施例中，在形成所述关心区域缺陷分布图之后，对缺陷进行扫描之前，对所述关心区域缺陷分布图进行核查。具体的，如图6所示，在数据转换单元将缺陷位置数据转换为缺陷分布图之后，将所述缺陷分布图与模拟缺陷图进行匹配比较，以核查所述数据转换单元输出的缺陷分布图是否正确；其中，所述模拟缺陷图通过模拟单元获取缺陷位置数据之后，将所述缺陷位置数据转换为图形而获得。

请参考图7，根据所述缺陷参数对关心区域202的缺陷进行复查。

在获得所述缺陷参数后，检测人员能够对所述缺陷参数进行分析判断，以决定对所述缺陷的处理。当检测人员认为需要对某一缺陷进行复查时，能够根据该缺陷的缺陷位置参数使复查单元（Review Tool）在待检测晶圆200（如图3所示）表面进行定位，以查看该缺陷的实际情况；其中，所述复查工具能够为电子显微镜。如图7所示，为复查工具根据缺陷参数查看到的缺陷的实际情况，其中，相邻金属互联线之间发生了桥接，如区域220所示，所述金属互联线之间的桥接会导致芯片电路短路，使芯片电路失效。根据所查看到的缺陷的实际情况，能够对形成所述待检测晶圆200表面的半导体结构的工艺进行调整，实现消除所述缺陷的目的。

本实施例的半导体器件的缺陷检测方法中，由于所述关心区域根据缺陷位置自动生成，其精确度较高，能够使每一关心区域准确覆盖至少一个缺陷，因此所确定的关心区域内不易发生错漏缺陷的问题；其次，根据所述缺陷位置生成关心区域还能够提高检测效率，并减少工作量。而后续通过所述关心区域进行缺陷参数的检测，所获得的缺陷参数精确，保证了缺陷检测结果的准确性及稳定性。

相应的，本发明的实施例还提供一种半导体器件的缺陷检测装置，请参考图8，包括：缺陷定位单元300，用于根据缺陷判定规则，获取所述待检测晶圆上的缺陷位置；关心区域定位单元301，用于根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；位置数据提取单元302，用于获取关心区域内的缺陷位置数据；检测单元303，用于根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。

其中，所述检测单元303包括：数据转换单元330，用于采用关心区域内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；扫描单元331，用于根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取缺陷参数。

半导体器件的缺陷检测装置还包括：复查单元304，用于根据所述缺陷参数对关心区域的缺陷进行复查。

此外，所述半导体器件的缺陷检测装置还包括模拟单元305，用于获取缺陷位置数据之后，并将所述缺陷位置数据转换为模拟缺陷图；所述模拟缺陷图用于与缺陷分布图匹配比较，以核查数据转换单元输出的缺陷分布图是否正确。

本实施例中，半导体器件的缺陷检测装置中，由于具有关心区域定位单元，能够根据缺陷位置自动生成若干关心区域，并使每一关心区域内至少具有一个缺陷，因此所确定的关心区域精确度高，且不易发生错漏缺陷的问题。而且，由于具有关心区域定位单元，使关心区域的定位效率提高，因此，能够使装置的检测效率提高。因此，所述半导体器件的缺陷检测装置所获得的缺陷参数精确，且缺陷检测结果准确稳定。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种半导体器件的缺陷检测方法，其特征在于，包括：

提供待检测晶圆；

采用热点规范和设计图形标准规范对所述待检测晶圆进行检测，标出与热点规范或设计图形标规范不符的位置，以获取所述待检测晶圆上的缺陷位置；

根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；

获取关心区域内的缺陷位置数据；

根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。

2.如权利要求1所述半导体器件的缺陷检测方法，其特征在于，所述关心区域的尺寸大于或等于8微米。

3.如权利要求1所述半导体器件的缺陷检测方法，其特征在于，所述关心区域的分辨率范围为0.12微米～0.20微米。

4.如权利要求1所述半导体器件的缺陷检测方法，其特征在于，对所述关心区域的缺陷进行检测的方法包括：根据关心区域内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取缺陷参数。

5.如权利要求1所述半导体器件的缺陷检测方法，其特征在于，所述缺陷参数包括缺陷位置参数和缺陷尺寸参数。

6.如权利要求1所述半导体器件的缺陷检测方法，其特征在于，还包括：根据所述缺陷参数对关心区域的缺陷进行复查。

7.一种半导体器件的缺陷检测装置，用于检测待测晶圆，其特征在于，包括：

缺陷定位单元，用于根据热点规范和设计图形标准规范对所述待检测晶圆进行检测，标出与热点规范或设计图形标规范不符的位置，以获取所述待检测晶圆上的缺陷位置；

关心区域定位单元，用于根据所述缺陷位置生成若干关心区域，每一关心区域内至少具有一个缺陷；

位置数据提取单元，用于获取关心区域内的缺陷位置数据；

检测单元，用于根据所述关心区域内的缺陷位置数据对所述关心区域的缺陷进行检测，获取关心区域内的缺陷参数。

8.如权利要求7所述半导体器件的缺陷检测装置，其特征在于，还包括：复查单元，用于根据所述缺陷参数对关心区域的缺陷进行复查。

9.如权利要求7所述半导体器件的缺陷检测装置，其特征在于，所述检测单元包括：数据转换单元，用于采用关心区域内的缺陷位置数据生成关心区域缺陷分布图；扫描单元，用于根据关心区域缺陷分布图对缺陷进行扫描，以获取缺陷参数。