CN107833841A - 缺陷检测方法 - Google Patents

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方桂芹
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Abstract

本发明提供一种缺陷检测方法，包括：对第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理，如果所述第二灰度信息与所述第一灰度信息不匹配，优化所述待测位置并重复所述第二图像获取步骤至所述第二灰度信息与所述第一灰度信息匹配时，获取所述第二图像。所述比较处理能够判断所述第二图像中是否包括所述待处理缺陷的图像，从而能够防止由于测量误差导致所述第二图像中不具有所述待处理缺陷的图像。因此，所述检测方法能够提高缺陷捕捉成功率。

Description

缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种缺陷检测方法。
背景技术
在制造晶圆的过程中，由于制造过程中难免使晶圆表面产生大量缺陷。为了保证晶圆的质量，需要对晶圆表面的缺陷进行检测。
现有的缺陷检测方法包括：通过缺陷检测机台对晶圆表面进行扫描，获取晶圆表面各个缺陷的位置坐标；根据各缺陷的位置坐标，通过扫描电镜(SEM)分别对各缺陷进行拍摄，获取各缺陷的图像。扫描电镜是一种检测晶圆表面缺陷的机台，具有很高的图像的分辨率，能够清晰反映缺陷的形貌。
然而，现有的缺陷检测方法的缺陷捕捉成功率较低。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种缺陷检测方法，能够提高缺陷捕捉成功率。
为解决上述问题，本发明提供一种缺陷检测方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括检测面，所述检测面具有待处理缺陷；采用第一图像采集处理，获取所述检测面的第一图像，所述第一图像内包括与所述待处理缺陷对应的第一缺陷图像，所述第一缺陷图像包括多个第一像素；获取所述第一缺陷图像的第一灰度信息，所述第一灰度信息包括多个第一像素灰度值，各个第一像素灰度值分别与各第一像素对应；获取所述待处理缺陷相对于检测面的待测位置；在所述待测位置处进行第二图像采集处理，获取所述检测面在所述待测位置处的第二图像，第二图像包括多个第二像素，所述第二图像中第二像素的个数大于或等于所述第一图像中第一像素的个数；获取所述第二图像的第二灰度信息，所述第二灰度信息包括多个第二像素灰度值，各个第二像素灰度值分别与各第二像素对应；对所述第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理，当所述第二灰度信息与第一灰度信息不匹配时，对所述待测位置进行优化，获取重置位置；在所述重置位置处重复第二图像采集处理步骤至比较处理步骤，直至所述第二灰度信息与所述第一灰度信息相匹配。
可选的，所述第二图像采集处理的步骤包括：通过缺陷检测机台对所述检测面进行扫描，获取所述检测面的第一图像。
可选的，所述第二图像采集处理的步骤包括：通过扫描电镜对所述待测位置处的检测面进行拍摄，获取所述第二图像。
可选的，所述比较处理的步骤包括：进行对比处理，所述对比处理包括：在所述第二图像中获取对比区域，所述对比区域中第二像素与所述第一缺陷图像中第一像素的个数和分布相同；分别获取所述对比区域中各第二像素的灰度与相应第一缺陷图像中第一像素的灰度之间的比值；比较各个比值是否相同。
可选的，所述检测面具有多个缺陷，多个所述缺陷中具有所述待处理缺陷；所述第二图像中包括第二缺陷图像，所述第二缺陷图像与所述缺陷对应。
可选的，所述第二图像中包括一个第二缺陷图像时，获取对比区域的步骤包括：使所述对比区域包括所述第二缺陷图像。
可选的，所述第二图像中包括与多个缺陷对应的多个第二缺陷图像时，所述对比区域的个数与所述第二缺陷图像的个数相同；获取对比区域的步骤包括：使各对比区域分别包括一个第二缺陷图像；所述比较处理的步骤还包括：如果各比值存在差异，重复所述比较处理步骤。
可选的，所述晶圆中具有半导体器件。
可选的，获取所述待处理缺陷的待测位置的步骤包括：以所述晶圆中心为原点在所述检测面建立坐标系；所述待测位置包括所述待处理缺陷在所述坐标系下的坐标值。
可选的，优化所述待测位置的步骤包括：改变所述待测位置的坐标值。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的缺陷检测方法中，对所述第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理。所述比较处理通过对第一灰度信息和第二灰度信息的比较，能够判断所述第二图像中是否包括所述待处理缺陷的图像，从而能够防止由于检测误差导致所述第二图像中不具有所述待处理缺陷的图像。因此，所述检测方法能够提高缺陷捕捉成功率。
附图说明
图1是本发明的缺陷检测方法一实施例各步骤的流程图；
图2至图5是本发明的缺陷检测方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
缺陷检测方法具有诸多问题，例如缺陷捕捉成功率较低。
现结合一种缺陷检测方法分析所述缺陷检测方法的缺陷捕捉成功率较低的原因：
所述缺陷检测方法包括：提供晶圆，所述晶圆包括检测面，所述检测面具有多个缺陷，所述多个缺陷中具有待处理缺陷；通过缺陷检测机台对检测面进行扫描，获取所述待处理缺陷的位置坐标；通过扫描电镜(SEM)对所述待处理缺陷的位置坐标处进行拍摄，获取缺陷图像。
然而，由于缺陷检测机台精度的影响，获取的待处理缺陷的位置坐标具有一定偏差，且由于所述扫描电镜精度的限制，通过扫描电镜进行拍摄的过程中，容易导致所述缺陷图像对应的缺陷与所述待处理缺陷不相同。因此，所述检测方法的缺陷捕捉成功率较低。
为了解决上述问题，本发明提供一种缺陷检测方法，包括：对第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理，如果所述第二灰度信息与所述第一灰度信息不匹配，优化所述待测位置并重复所述第二图像获取步骤至所述第二灰度信息与所述第一灰度信息匹配时，获取所述第二图像。所述比较处理能够判断所述第二图像中是否包括所述待处理缺陷的图像。因此，所述检测方法能够提高缺陷捕捉成功率，从而提高检测的产出率。
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1是本发明的缺陷检测方法一实施例各步骤的流程图。
本实施例中，所述缺陷检测方法包括：
步骤S1，提供晶圆，所述晶圆包括检测面，所述检测面具有待处理缺陷；
步骤S2，采用第一图像采集处理，获取所述检测面的第一图像，所述第一图像中包括与所述待处理缺陷对应的第一缺陷图像，所述第一缺陷图像包括多个第一像素；
步骤S3，获取所述第一缺陷图像的第一灰度信息，所述第一灰度信息包括多个第一像素灰度值，各个第一像素灰度值分别与各第一像素对应；
步骤S4，获取所述待处理缺陷相对于检测面的待测位置；
步骤S5，在所述待测位置处进行第二图像采集处理，获取所述检测面在所述待测位置处的第二图像，第二图像包括多个第二像素，所述第二图像中第二像素的个数大于或等于所述第一图像中第一像素的个数；
步骤S6，获取所述第二图像的第二灰度信息，所述第二灰度信息包括多个第二像素灰度值，各个第二像素灰度值分别与各第二像素对应；
步骤S7，对所述第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理，当所述第二灰度信息与第一灰度信息不匹配时，执行步骤S8，对所述待测位置进行优化，获取重置位置；在所述重置位置处重复第二图像采集处理步骤至比较处理步骤，直至所述第二灰度信息与所述第一灰度信息相匹配。
图2至图5是本发明的缺陷检测方法一实施例各步骤的结构示意图。
以下根据图2至图5对所述缺陷检测方法进行详细说明。
请参考图2，执行步骤S1，提供晶圆，所述晶圆包括检测面100，所述检测面100具有待处理缺陷101。
所述晶圆用于形成半导体结构。在形成所述晶圆的过程中，难免使所述检测面100具有缺陷。所述缺陷包括：凹坑、划痕或凸出等。
本实施例中，所述晶圆的材料为硅，所述晶圆中具有半导体器件。在其他实施例中，所述晶圆中可以不具有半导体器件。
本实施例中，所述检测面100缺陷的个数为多个，多个缺陷中需要进行检测的缺陷为待处理缺陷101。在其他实施例中，所述检测面缺陷的个数可以为1个。
请参考图3，执行步骤S2，采用第一图像采集处理，获取所述检测面100的第一图像110，所述第一图像110内包括与所述待处理缺陷101对应的第一缺陷图像111，所述第一缺陷图像111包括多个第一像素。
获取所述第一图像110的步骤包括：通过缺陷检测机台对所述检测面100进行扫描，获取所述检测面100的第一图像110。
缺陷检测机台能够对整个检测面100进行扫描，从而能够获取所述晶圆整个检测面100的第一图像110。
由于所述缺陷检测机台的分辨率较低，所述第一图像110中与所述待处理缺陷101对应的图像不清晰，很难通过所述第一图像110对所述待处理缺陷101进行判定和分析。因此，需要后续获取所述待处理缺陷101的第二图像120。
步骤S3，获取所述第一缺陷图像111的第一灰度信息，所述第一灰度信息包括多个第一像素灰度值，各个第一像素灰度值分别与所述第一像素对应。
所述第一灰度信息用于后续与第二灰度信息进行比较处理，从而判断第二图像是否为所述待处理缺陷101(如图2所示)的图像。
本实施例中，在通过缺陷检测机台获取所述第一缺陷图像111时，所述缺陷检测机台能够对所述待处理缺陷101进行定位，从而获取所述待处理缺陷101的待测位置，从而根据所述待处理缺陷101的待测位置获取所述第一图像110中的第一缺陷图像111。
请参考图4，执行步骤S4，获取所述待处理缺陷101的待测位置。
所述待测位置用于确定所述待处理缺陷101的位置，从而作为后续获取所述待处理缺陷101的第二图像的依据。
获取所述待处理缺陷101的待测位置的步骤包括：以所述晶圆中心为原点在所述检测面100内建立坐标系；所述待测位置包括所述待处理缺陷101在所述坐标系下的坐标值。
具体的，本实施例中，所述坐标系包括第一坐标轴x和第二坐标轴y，所述第一坐标轴x与第二坐标轴y垂直。
所述待测位置包括：所述待处理缺陷101在沿第一坐标轴x的第一坐标值x1；所述待处理缺陷101沿所述第二坐标y的第二坐标值y1。
本实施例中，所述坐标系为直角坐标系。在其他实施例中，所述坐标系还可以极坐标系。
本实施例中，通过所述缺陷检测机台对所述检测面100进行扫描，获取所述待处理缺陷在所述坐标系中的第一坐标值x1和第二坐标值y1。
请参考图5，执行步骤S5，在所述待测位置处进行第二图像120采集处理，获取所述检测面100(如图4所示)在所述待测位置处的第二图像120，第二图像120包括多个第二像素，所述第二图像120中第二像素的个数大于或等于所述第一图像110中第一像素的个数。
本实施例中，获取所述第二图像120信息的步骤包括：通过扫描电镜对所述待测位置处进行拍摄，获取所述第二图像120。
通过扫描电镜对所述待测位置处进行拍摄的步骤包括：使所述扫描电镜对准所述检测面100的待测位置处进行拍摄。
需要说明的是，由于所述缺陷检测机台的精度的限制，容易引起所述待测位置具有一定的误差，加之所述扫描电镜也具有误差，从而容易导致所述第二图像120中不具有所述待处理缺陷101(如图4所示)。因此，后续需要通过比较处理判断所述第二图像120是否为所述待处理缺陷101的图像。
所述扫描电镜的光学性能较好，获取的所述第二图像120较清晰，能够通过所述第二图像120获取所述待处理缺陷的类型和尺寸等信息。
本实施例中，所述第二图像120包括一个或多个第二缺陷图像121，所述第二缺陷图像121与检测面100的缺陷对应。所述形成方法用于确定所述第二缺陷图像121是否为所述待处理缺陷101的图像。在其他实施例中，所述第二图像还可以不包括第二缺陷图像。
执行步骤S6，获取所述第二图像120的第二灰度信息，所述第二灰度信息包括多个第二像素灰度值，各个第二像素灰度值分别与各第二像素对应。
本实施例中，获取所述第二灰度信息的步骤包括：分别计算与第二图像120中的各个第二像素对应的第二图像120的第二像素灰度值。
在其他实施例中，所述第二图像120中包括一个或多个第二缺陷图像121。获取所述第二灰度信息的步骤包括：分别计算所述第二缺陷图像121中各第二像素的灰度值。
执行步骤S7，对所述第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理，当所述第二灰度信息与第一灰度信息不匹配时，执行步骤S8，对所述待测位置进行优化，获取重置位置；在所述重置位置处重复第二图像120采集处理步骤至比较处理步骤，直至所述第二灰度信息与所述第一灰度信息相匹配。
所述比较处理的步骤包括：进行对比处理，所述对比处理包括：在所述第二图像120中获取对比区域，所述对比区域中第二像素与所述第一缺陷图像111中第一像素的个数和分布相同；分别获取所述对比区域中各第二像素的灰度与相应第一缺陷图像111中第一像素的灰度之间的比值；比较各个比值是否相同。
本实施例中，如果所述各个比值相同，则所述第二灰度信息与第一灰度信息匹配，获取所述比较区域。此时所述比较区域为所述待处理缺陷101的图像。
本实施例中，所述比较区域的个数为多个。所述比较处理的步骤包括：如果所述各个比值存在差异，重复所述对比处理直至所有比较区域均经过对比处理。
当某个比较区域中各第二像素灰度与相应第一缺陷图像111中相应第一像素灰度的比值均相同时，则该比较区域为所述待处理缺陷101的图像。当所有比较区域中各第二像素与第一缺陷图像111中相应第一像素的灰度的比值存在差异时，该比较区域中不具有与所述待处理缺陷101的图像。
在其他实施例中，所述缺陷的个数为多个，所述第二图像中包括一个第二缺陷图像；获取对比区域的步骤包括：使所述对比区域包括所述第二缺陷图像。或者，所述缺陷的个数为多个，所述第二图像中包括与多个缺陷对应的多个第二缺陷图像；所述对比区域的个数与所述第二缺陷图像的个数相同；获取对比区域的步骤包括：使各对比区域分别包括一个第二缺陷图像；所述比较处理的步骤还包括：如果各比值存在差异，重复所述对比处理。
优化所述待测位置的步骤包括：改变所述待测位置的坐标值。
具体的，本实施例中，通过改变所述待测位置的第一坐标值x1和第二坐标值y1中的一者或两者组合，改变所述待测位置的坐标值。
本实施例中，所述重置位置在所述坐标系中的坐标包括：沿第一坐标轴x的第一重置坐标值；沿第二坐标轴y的第二重置坐标值。
具体的，本实施例中，改变所述待测位置的坐标值的步骤包括：使所述第一坐标值x1减去或加上第一误差值，获取第一重置坐标值；使所述第二坐标值y1减小或加上第二误差值，获取第二重置坐标值。
本实施例中，所述第一误差值为待处理缺陷101半径，所述第二误差值为待处理缺陷101半径。在其他实施例中，所述第一误差值和第二误差值可以为其他值。
在其他实施例中，所述待测位置的误差可能由操作失误或操作平台的振动引起，则优化所述待测位置的步骤包括：优化操作环境，对所述待处理缺陷的位置坐标进行测量，获取所述待测位置。
需要说明的是，本实施例中，所述待处理缺陷的个数为多个。所述检测方法还包括：重复所述第二图像采集处理的步骤至获取所有待处理缺陷101的第二图像120。
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 (10)

1.一种缺陷检测方法，其特征在于，包括：
提供晶圆，所述晶圆包括检测面，所述检测面具有待处理缺陷；
采用第一图像采集处理，获取所述检测面的第一图像，所述第一图像内包括与所述待处理缺陷对应的第一缺陷图像，所述第一缺陷图像包括多个第一像素；
获取所述第一缺陷图像的第一灰度信息，所述第一灰度信息包括多个第一像素灰度值，各个第一像素灰度值分别与各第一像素对应；
获取所述待处理缺陷相对于检测面的待测位置；
在所述待测位置处进行第二图像采集处理，获取所述检测面在所述待测位置处的第二图像，第二图像包括多个第二像素，所述第二图像中第二像素的个数大于或等于所述第一图像中第一像素的个数；
获取所述第二图像的第二灰度信息，所述第二灰度信息包括多个第二像素灰度值，各个第二像素灰度值分别与各第二像素对应；
对所述第一灰度信息和第二灰度信息进行比较处理，当所述第二灰度信息与第一灰度信息不匹配时，对所述待测位置进行优化，获取重置位置；
在所述重置位置处重复第二图像采集处理步骤至比较处理步骤，直至所述第二灰度信息与所述第一灰度信息相匹配。
2.如权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述第二图像采集处理的步骤包括：通过缺陷检测机台对所述检测面进行扫描，获取所述检测面的第一图像。
3.如权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述第二图像采集处理的步骤包括：通过扫描电镜对所述待测位置处的检测面进行拍摄，获取所述第二图像。
4.如权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述比较处理的步骤包括：进行对比处理，所述对比处理包括：在所述第二图像中获取对比区域，所述对比区域中第二像素与所述第一缺陷图像中第一像素的个数和分布相同；分别获取所述对比区域中各第二像素的灰度与相应第一缺陷图像中第一像素的灰度之间的比值；比较各个比值是否相同。
5.如权利要求4所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述检测面具有多个缺陷，多个所述缺陷中具有所述待处理缺陷；所述第二图像中包括第二缺陷图像，所述第二缺陷图像与所述缺陷对应。
6.如权利要求5所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述第二图像中包括一个第二缺陷图像时，获取对比区域的步骤包括：使所述对比区域包括所述第二缺陷图像。
7.如权利要求5所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述第二图像中包括与多个缺陷对应的多个第二缺陷图像时，所述对比区域的个数与所述第二缺陷图像的个数相同；获取对比区域的步骤包括：使各对比区域分别包括一个第二缺陷图像；所述比较处理的步骤还包括：如果各比值存在差异，重复所述比较处理步骤。
8.如权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述晶圆中具有半导体器件。
9.如权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，获取所述待处理缺陷的待测位置的步骤包括：以所述晶圆中心为原点在所述检测面建立坐标系；
所述待测位置包括所述待处理缺陷在所述坐标系下的坐标值。
10.如权利要求9所述的缺陷检测方法，其特征在于，优化所述待测位置的步骤包括：改变所述待测位置的坐标值。
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