CN114899120A - 晶背缺陷的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶背缺陷的定位方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括晶圆正面和晶圆背面，所述晶圆正面具有第一坐标系，所述晶圆背面具有第二坐标系，所述晶圆背面包括缺陷；获取所述缺陷在所述第二坐标系中的第二坐标；根据所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系，获取所述第二坐标映射到所述第一坐标系中的第一坐标；根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记。使用该定位方法可以在线地定位晶背缺陷，有利于后续的在线截片，避免引入污染，确保缺陷分析的准确性。

Description

晶背缺陷的定位方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种晶背缺陷的定位方法。

背景技术

在半导体技术领域中，工艺过程繁琐，经常遇到各种缺陷的发生。例如晶背缺陷，是指晶圆的背面受到严重刮伤、具有色差等问题，这些问题会造成半导体器件的失效。常用的失效分析方法包括采用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)进行分析，辅助判断缺陷产生的机理，从而锁定相关的工艺窗口。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种在线确定晶背缺陷的定位方法。

本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种晶背缺陷的定位方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括晶圆正面和晶圆背面，所述晶圆正面具有第一坐标系，所述晶圆背面具有第二坐标系，所述晶圆背面包括缺陷；获取所述缺陷在所述第二坐标系中的第二坐标；根据所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系，获取所述第二坐标映射到所述第一坐标系中的第一坐标；根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记。

在本申请的一实施例中，还包括：根据所述标记从所述晶圆正面执行截片操作，获得目标样片。

在本申请的一实施例中，根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤包括：在聚焦离子束机台采用聚焦离子束在所述晶圆正面形成所述标记。

在本申请的一实施例中，一个所述标记对应于一个所述缺陷，根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤包括：在聚焦离子束机台采用聚焦离子束在所述晶圆正面同时形成多个所述标记。

在本申请的一实施例中，一个所述缺陷对应的一个所述标记包括至少三个标记点。

在本申请的一实施例中，所述至少三个标记点形成的轮廓形状是三角形。

在本申请的一实施例中，所述三角形将所述缺陷包围在其中。

在本申请的一实施例中，根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤之后还包括：将所述晶圆从所述聚焦离子束机台自动传送至切割机台；根据所述标记从所述晶圆正面执行截片操作的步骤包括：采用所述切割机台执行所述截片操作。

在本申请的一实施例中，采用所述切割机台执行所述截片操作的步骤之后，还包括：将所述晶圆从所述切割机台自动传送至分析机台。

在本申请的一实施例中，所述分析机台包括扫描电子显微镜或透射电子显微镜。

在本申请的一实施例中，所述目标样片是包括所述缺陷在内的最小立方体。

采用本申请的晶背缺陷的定位方法，将晶背缺陷在晶圆背面的第二坐标转换为晶圆正面的第一坐标，并采用在线地聚焦离子束方法在第一坐标对应的位置形成标记，可以方便地对晶背缺陷进行定位；进一步地，采用与在线聚焦离子束机台并列的切割机台，直接对晶圆进行截片操作，获得目标样片，该过程中不会引入污染，确保了后续失效分析的准确性。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法的示例性流程图；

图2是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中的晶圆正面的示意图；

图3是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中的晶圆背面的示意图；

图4是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中的晶圆示意图；

图5是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中晶圆中标记和缺陷的关系示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的器件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。器件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本文中所使用的术语“三维(3D)存储器件”是指在横向取向的衬底上具有竖直取向的存储单元晶体管串(在文中被称为“存储器串”，例如NAND串)从而存储器串相对于衬底在竖直方向上延伸的半导体器件。如在本文中所使用的，术语“竖直/竖直地”表示标称垂直于衬底的横向表面。

在本文中所使用的属于“衬底”是指在其上添加后续材料层的材料。衬底本身可以被图案化。添加在衬底的顶部上的材料可以被图案化或可以保持未被图案化。此外，衬底可以包括多种半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。或者，衬底可以由非导电材料制成，例如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆。

在本申请中所使用的术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均匀或不均匀连续结构的区域。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或其处的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一层或多层，和/或可以在其上、其上方和/或其下方具有一层或多层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和触点层(其中形成有触点、互连线和/或通孔)以及一个或多个电介质层。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的***所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

一些技术采用光学显微镜来观察和判断晶圆背面的缺陷，例如刮伤、色差等，然后通过光斑投射在晶圆上的图案大小，手动圈点所需截取样品的区域，通过SEM/TEM对该截取样品进行失效分析。但是在该过程中，人为操作经验占很大比例，容易发生错漏，无法通过精确地机器定位去锁定晶背的缺陷位置，降低了作业效率。并且，在手动圈点所需截取样品的区域之后，将晶圆带出实验室进行人工截片，可能存在不可控的晶圆污染问题，以及可能会对晶背缺陷造成二次损伤等问题。

图1是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法的示例性流程图。参考图1所示，该实施例的定位方法包括以下步骤：

步骤S110：提供晶圆，晶圆包括晶圆正面和晶圆背面，晶圆正面具有第一坐标系，晶圆背面具有第二坐标系，晶圆背面包括缺陷；

步骤S120：获取缺陷在第二坐标系中的第二坐标；

步骤S130：根据第一坐标系和第二坐标系的映射关系，获取第二坐标映射到第一坐标系中的第一坐标；

步骤S140：根据第一坐标在晶圆正面形成标记。

以下结合附图对上述步骤S110-S140进行说明。

图2是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中的晶圆正面的示意图。图3是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中的晶圆背面的示意图。参考图2所示，其中示出了一第一坐标系O1X1Y1，其中，原点O1位于该晶圆正面的中心部位，该第一坐标系O1X1Y1是直角坐标系。在图2中还标示出了一些正面缺陷210-213，这些正面缺陷210-213在第一坐标系O1X1Y1中可以具有相应的坐标，用于量化每个正面缺陷210-213的具***置。图2中并未标示出所有的正面缺陷。

图2所示不用于限制第一坐标系O1X1Y1的实际形式。在其他的实施例中，原点O1可以是位于其他的位置，例如位于晶圆正面的某一个角，例如左上角、右下角等等。第一坐标系也可以不是直角坐标系。

参考图3所示，其中示出了一第二坐标系O2X2Y2，其中，原点O2位于该晶圆背面的中心部位，该第二坐标系O2X2Y2是直角坐标系。在图3中还标示出了一些背面缺陷310-312，这些背面缺陷310-312在第二坐标系O2X2Y2中可以具有相应的坐标，用于量化每个背面缺陷310-312的具***置。图3中并未标示出所有的背面缺陷。

图3所示不用于限制第一坐标系的实际位置。在其他的实施例中，原点O2可以是位于其他的位置，例如位于晶圆背面的某一个角，例如左上角、右下角等等。第一坐标系也可以不是直角坐标系。

参考图2，晶圆正面被划分为多个网格；参考图3，晶圆背面也被划分为多个网格。正面网格的大小、数量和背面网格的大小、数量可以相同，也可以不同。

在一些实施例中，第一坐标系O1X1Y1具有一刻度精度。例如，将图2中的一个网格作为第一坐标系O1X1Y1的刻度精度，也即用每个网格代表一个单位。例如，根据该第一坐标系O1X1Y1，正面缺陷210的第一坐标大致为(3，2)。

在一些实施例中，第二坐标系O2X2Y2具有一刻度精度。例如，将图3中的一个网格作为第二坐标系O2X2Y2的刻度精度，也即用每个网格代表一个单位。例如，根据该第二坐标系O2X2Y2，背面缺陷310的第二坐标大致为(9，7)。

有些正面缺陷和背面缺陷的尺寸较大，占据了一定的面积，则该正面缺陷或背面缺陷的坐标可以是指一个坐标范围，而不限于一个单独的坐标。例如，图3中的背面缺陷311的第二坐标的X轴范围是(9，10)，Y轴范围是(-5，-7)。

在步骤S110中所提供的晶圆的晶圆背面包括缺陷。

在步骤S120，获取缺陷在第二坐标系中的第二坐标。本申请对如何获取该第二坐标的方法不做限制。

在步骤S130，根据第一坐标系O1X1Y1和第二坐标系O2X2Y2的映射关系，获取第二坐标映射到第一坐标系O1X1Y1中的第一坐标。

本申请对该映射关系不做限制，对获得该映射关系的方法也不做限制。

在一些实施例中，可以采用例如晶圆检测装置分别对晶圆正面和晶圆背面进行扫描，分别建立第一坐标系O1X1Y1和第二坐标系O2X2Y2，并按照其各自的刻度精度实现坐标的转换。例如，第一坐标系O1X1Y1中的第一刻度精度u1和第二坐标系O2X2Y2中的第二刻度精度u2具有下面的关系：u1＝a*u2，则在将第二坐标(x2,y2)转换为第一坐标(x1,y1)时，x2＝x1/a，y2＝y1/a。该示例仅为示意，不用于限制具体的映射关系。

图4是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中的晶圆示意图。图2、3分别用于表示晶圆的俯视图和仰视图，相应地，图4用于表示晶圆的侧视图，其中示出了该晶圆具有一厚度D，晶圆正面410和晶圆背面420相对。在该晶圆400的晶圆背面420具有一缺陷430。根据上述的步骤S120，可以首先获得缺陷430在第二坐标系中的第二坐标；之后在步骤S130，根据第一坐标系和第二坐标系的映射关系，可以计算出缺陷430在晶圆正面410的第一坐标系中的第一坐标。

在步骤S140中，在晶圆正面形成标记440，如图4所示。标记440和缺陷430具有对应关系。

在一些实施例中，根据第一坐标在晶圆正面形成标记的步骤包括：在聚焦离子束机台采用聚焦离子束在晶圆正面形成标记。

聚焦离子束机台指采用聚焦离子束(FIB,Focused Ion beam)处理晶圆表面的设备。在这些实施例中，利用聚焦离子束的切割功能在晶圆正面进行切割以形成标记440。本申请对所所切割的厚度不做限制。在一些实施例中，该切割厚度小于晶圆的厚度。

图5是本申请一实施例的晶背缺陷的定位方法中晶圆中标记和缺陷的关系示意图。图5所示是图4所示晶圆的俯视图。其中示出了位于晶圆背面420的缺陷430，以及形成在晶圆正面410的标记440。在该实施例中，一个缺陷对应的一个标记包括至少三个标记点441、442、443。需要说明，在图5中同时示出了缺陷430和标记点441、442、443，但是缺陷430实际上是位于晶圆背面420，而不是晶圆正面410。

在图5中，标记点441、442、443为圆形点。图5所示不用于限制标记点441、442、443的具体形状。

在一些实施例中，至少三个标记点441、442、443形成的轮廓形状是三角形，如图5所示。三个标记点441、442、443之间用虚线连接起来形成了一个三角形。

在一些实施例中，该三角形将缺陷430包围在其中。

在一些实施例中，无论缺陷430的形状、面积如何，该三角形是将该缺陷430包围在里面的最小外接三角形。根据这样的实施例，可以尽量缩小所要截取的目标样片的区域，节省工艺流程的时间和成本。

在一些实施例中，一个标记对应于一个缺陷，根据第一坐标在晶圆正面形成标记的步骤包括：在聚焦离子束机台采用聚焦离子束在晶圆正面同时形成多个标记。这些实施例中适用于晶圆背面具有多个缺陷的情况，采用聚焦离子束可同时形成多个标记。对于其中的每一个标记来说，都可以包括至少3个标记点。结合图3，可以同时针对其中的每个背面缺陷310-312分别形成一个标记。

经过步骤S110-S140，实现了对晶圆背面的缺陷的定位，在该缺陷在晶圆正面的第一坐标处形成了标记。

在一些实施例中，在上述步骤S110-S140之后，还包括：

步骤S150：根据标记从晶圆正面执行截片操作，获得目标样片。

本申请对于如何执行截片操作的方法不做限制。在一些实施例中采用SELA机台执行截片操作，获得目标样片。

参考图5所示，可以根据由多个标记点形成的轮廓来进行截片操作，从晶圆中切割下来所要用于失效分析的目标样片。例如，根据图5所示的三角形轮廓，所切割下来的目标样片的横截面为三角形。

在一些实施例中，目标样片是包括缺陷在内的最小立方体。该最小立方体的横截面是矩形。

在一些实施例中，根据第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤S140之后还包括：将晶圆从聚焦离子束机台自动传送至切割机台；根据标记从晶圆正面执行截片操作的步骤S150包括：采用切割机台执行截片操作。在这些实施例中，晶圆从聚焦离子束机台传送至切割机台的过程由机器自动执行，不需要人为参与。该聚焦离子束机台和该切割机台可以位于同一流水线上，晶圆在整个定位方法的执行过程中都位于同一个试验环境中，因此，也可以将该定位和截片方式称为“在线”定位和截片方法。根据该方法，在整个过程中无需人为干预，从而避免了引入污染的风险，确保了失效分析结果的准确性。

在一些实施例中，采用切割机台执行截片操作的步骤之后，还包括：将晶圆从切割机台自动传送至分析机台。在这些实施例中，分析机台也和聚焦离子束机台、切割机台都位于同一流水线上，晶圆被自动传送至分析机台，无需人为干预，进一步避免引入污染。

在一些实施例中，分析机台包括扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)。当分析机台是扫描电子显微镜时，可以直接对具有标记的目标样片进行失效分析。当分析机台是透射电子显微镜时，在一些情况下，需要进一步对目标样片进行切割，形成目标薄片，并根据观察该目标薄片来进行失效分析。

采用本申请的晶背缺陷的定位方法，将晶背缺陷在晶圆背面的第二坐标转换为晶圆正面的第一坐标，并采用在线地聚焦离子束方法在第一坐标对应的位置形成标记，可以方便地对晶背缺陷进行定位；进一步地，采用与在线聚焦离子束机台并列的切割机台，直接对晶圆进行截片操作，获得目标样片，该过程中不会引入污染，确保了后续失效分析的准确性。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种晶背缺陷的定位方法，包括：

提供晶圆，所述晶圆包括晶圆正面和晶圆背面，所述晶圆正面具有第一坐标系，所述晶圆背面具有第二坐标系，所述晶圆背面包括缺陷；

获取所述缺陷在所述第二坐标系中的第二坐标；

根据所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系，获取所述第二坐标映射到所述第一坐标系中的第一坐标；

根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，还包括：根据所述标记从所述晶圆正面执行截片操作，获得目标样片。

3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤包括：在聚焦离子束机台采用聚焦离子束在所述晶圆正面形成所述标记。

4.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，一个所述标记对应于一个所述缺陷，根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤包括：在聚焦离子束机台采用聚焦离子束在所述晶圆正面同时形成多个所述标记。

5.如权利要求3或4所述的定位方法，其特征在于，一个所述缺陷对应的一个所述标记包括至少三个标记点。

6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述至少三个标记点形成的轮廓形状是三角形。

7.如权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述三角形将所述缺陷包围在其中。

8.如权利要求3或4所述的定位方法，其特征在于，根据所述第一坐标在所述晶圆正面形成标记的步骤之后还包括：将所述晶圆从所述聚焦离子束机台自动传送至切割机台；根据所述标记从所述晶圆正面执行截片操作的步骤包括：采用所述切割机台执行所述截片操作。

9.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于，采用所述切割机台执行所述截片操作的步骤之后，还包括：将所述晶圆从所述切割机台自动传送至分析机台。

10.如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述分析机台包括扫描电子显微镜或透射电子显微镜。

11.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述目标样片是包括所述缺陷在内的最小立方体。

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