[发明专利]一种晶圆缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种晶圆缺陷检测方法。

背景技术

在半导体集成电路制造中，各工艺过程会因为各种原因而引入微粒或者缺陷，随着对超大规模集成电路高集成度和高性能的需求逐渐增加，半导体技术向着更小的特征尺寸发展，这些微粒或者缺陷对集成电路质量的影响也日趋显著，在线缺陷检测的必要性和重要性与日俱增。在进行半导体制造工艺过程中，通过对晶圆进行缺陷检测来定位并分析引起缺陷的原因，根据原因找到相应的对策来避免或者减少缺陷的产生，从而保证产品的良率及可靠性，从根本上保证生产的产量与质量，从而获得更高的利润。

光刻是半导体制造中非常重要的一步工艺，通过光刻机把图形从掩膜版转移到设置于半导体晶圆上的光刻胶上，再通过刻蚀的工艺把图形转移到晶圆上。为了分摊单个器件的制造成本，在每个半导体晶圆上排列多个半导体器件，完成全部工艺后再将多个半导体器件分离为各个半导体器件。晶圆上的这种半导体器件的周期性单元称为方块单元(Die)，目前的晶圆检测一般都采用相邻方块单元之间互相比较的方法来判定是否存在缺陷。即，当扫描沿着X方向进行时，把当前正在检测的方块单元和其左边的方块单元和其右边的方块单元分别比较，如果图形与两边的方块单元都不一样，则判定此处缺陷存在。然而，如果掩膜版本身在制造或保存过程中存在缺陷或从环境中引入了有害颗粒，就会在光刻过程中把缺陷引入到所有的方块单元，即在每一个方块单元的相同位置都存在相同的缺陷，以目前这种方块单元和方块单元比较的方法就不能检测到这类缺陷。

在晶圆的设计中，存在不少具有重复性图形的结构，比如SRAM的阵列，后道的大面积金属互连区域等。这类结构的良率对器件的性能有着非常重要的影响。如何全面对这些区域进行缺陷检测，包括由光刻的掩膜版异常引入的缺陷，至关重要。

图1为现有技术中缺陷检测的晶圆地图。如图1所示，所述晶圆上具有多个周期重复性的方块单元(Die)，所述方块单元是在光刻工艺中利用同一个掩膜图形按照一定比例进行图形转移而复制在晶圆上的，因而晶圆上每一方块单元的图形重复且与掩膜图形的图形保持一致。

在现有技术进行晶圆缺陷检测时，检测机台搜集反应晶圆表面形貌的表面图像信息，通过将每一方块单元与相邻方块单元进行比较来判定是否存在缺陷。对于图1所示的晶圆地图，将标记了T(target)的方块单元称之为目标方块单元，将对目标方块单元T进行缺陷检测，与目标方块单元T相邻的标记了R1(reference1)和R2(reference2)的方块单元作为参考方块单元。当对目标方块单元T进行扫描时，检测机台会将搜集到的目标方块单元T的形貌与参考方块单元R1和参考方块单元R2对应的位置处的形貌进行比较，目标方块单元T中的某处图形的形貌与参考方块单元R1和参考方块单元R2对应位置的图形的形貌都不一样时，判定目标方块单元T中的该处图形存在缺陷。

图2为现有技术中晶圆上目标方块单元与参考方块单元的缺陷示意图。结合图2，现有技术中缺陷检测方法具体判定过程如下：例如目标方块单元T中存在如下表面异常形貌：三角形标注处存在第一异常图形A1，圆形标注处存在第二异常图形A2。

对于三角形标注处存在的第一异常图形A1，将第一异常图形A1与参考方块单元R1的对应位置处图形的形貌进行比较，结果形貌不同，将第一异常图形A1与参考方块单元R2的对应位置处图形的形貌进行比较，结果形貌不同，第一异常图形A1与参考方块图形单元R1及参考方块单元R2的对应位置处图形的形貌均不同，则第一异常图形A1判定为缺陷。对于圆形标注处存在的第二异常图形A2，同样与参考方块图形单元R1及参考方块单元R2的对应位置处图形的形貌进行比较，结果第二异常图形A2与参考方块单元R1及参考方块单元R2的对应位置处图形的形貌均相同，则第二异常图形A2不判定为缺陷。至此，对目标方块单元T的缺陷扫描和判定结束，扫描判定结果为：目标方块单元T中仅存在一个缺陷，即为三角形标注处存在的缺陷。

然而，在参考方块单元R1和参考方块单元R2中与目标方块单元T的第二异常图形A2相对应的位置处具有同样的圆形标注处存在的异常图形，此类缺陷通常为光刻时由于掩膜版上异常杂质的引入，导致掩膜版上图形转移到晶圆上时，以相同的表面形貌存在于每一方块单元的相同位置处，导致缺陷检测无法查出此类缺陷，导致检测结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够检测出由于掩膜版缺陷等问题造成的晶圆上方块单元在相同位置存在的同样的缺陷的晶圆缺陷检测方法。