[发明专利]晶圆缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种晶圆缺陷检测方法。

背景技术

先进的集成电路制造工艺一般都包含几百步的工序，任何环节的微小错误都将导致整个芯片的失效，特别是随着电路关键尺寸的不断缩小，其对工艺控制的要求就越严格，所以在生产过程中为能及时地发现和解决问题都配置有光学和电子的缺陷检测设备对产品进行在线的检测。

光学及电子的缺陷检测，其工作的基本原理都是通过设备采集到几个芯片的信号，将芯片上的物理图像转换成为可由不同亮暗灰阶表示的数据图像。现有技术中一种检测晶圆上缺陷的方法为，通过对3个芯片（芯片A、B和C）的图像数据进行同时采集，假定芯片B上有一缺陷，所得图像如图1A所示，然后通过B芯片和A芯片的比较得出有信号差异的位置，如图1B所示，再通过B芯片和C芯片的比较得出有信号差异的位置，如图1C所示，那么这两个对比结果中相对应的、差异互补的位置就是在B芯片上检测到的缺陷位置。

目前的晶圆制备工艺中，晶圆尺寸不断变大，从200毫米转向如今的300毫米甚至到450毫米，晶圆上各芯片区的薄膜厚度、电路尺寸等工艺参数也会有较大差异，图2A示出在化学机械研磨后晶圆各芯片区膜厚分布情况，膜厚数值可以分成4个区间：340-350nm、350-360nm、360-370nm以及370-380nm,对于晶圆上膜厚不同的该4个区域，若以同一检测光源(波长恒定)对膜厚分别处于上述4个区间的4个芯片区进行缺陷扫描，可以得到如图2B所示的图像，可以看到由于各芯片区膜厚的不同，相同的物理结构在同一个检测光源下表现为不同的灰度特征，而目前的缺陷检测方法通常采用无法自适应的检测参数，从而可能会在缺陷检测时产生非常多的噪声信号，甚至将非缺陷区域检测为缺陷区域，不仅降低缺陷检测的精度，更可能导致增加不必要的工艺步骤、从而降低了工艺效率。

因此，业内需要设计一种精度高、适应不同膜厚变化的晶圆缺陷检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高的晶圆缺陷检测方法。

为实现上述目的，本发明一技术方案如下：

一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：a)、检测晶圆上各芯片区的膜厚；b)、根据各芯片区的膜厚分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，每一检测区包括至少一芯片区；c)、为每一检测区选用一确定波长的检测光束，以使在各检测光束投射下的、结构相同的芯片区灰度特征相近；d)、以各检测光束逐次投射于与其对应的检测区中的每一芯片区，依据该芯片区的灰度特征检测该芯片区的缺陷。

优选地，检测光束波长与对应的检测区的平均膜厚成正相关关系。

优选地，在步骤c)中，任两个灰度特征相近的芯片区之间的平均灰度差小于10。

本发明提供的晶圆缺陷检测方法，针对晶圆不同区域间有明显的膜厚差异，将晶圆表面划分为多个检测区，并选用波长不同的检测光束分别投射于各检测区，以便进行尺度统一的缺陷检测，从而提高了对于膜厚分布不均匀的晶圆的适应性，且显著提高了缺陷识别率，其精度高、实现成本低、利于在行业领域内推广。

附图说明

图1A-1C示出现有技术中一晶圆缺陷检测方法示意图；

图2A示出晶圆表面不同区域的膜厚分布示意图；

图2B示出膜厚不同的4个芯片区的灰度图像示意图；

图3示出本发明一实施例提供的晶圆缺陷检测方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，晶圆上包括多个芯片区，芯片之间以切割道隔开，检测晶圆缺陷实质上为分别检测每枚芯片上的缺陷。本发明提供的实施例中，检测光束对晶圆缺陷的检测是与工业相机结合使用的，通过工业相机观测晶圆上投射有检测光束的区域，并结合一定的图像处理措施，通过对图像灰度特征的识别与比对，可有效检测晶圆上的缺陷。

如图3所示，本发明一实施例提供的晶圆缺陷检测方法，包括如下工艺步骤：

步骤S10、检测晶圆上各芯片区的膜厚。

具体地，对晶圆上各芯片区的膜厚的量测可在之前的检测工艺中实现。在启动本发明的晶圆缺陷检测工艺前，可将相关工艺参数、以及晶圆各芯片区的膜厚分布信息导入到晶圆缺陷检测设备中。

步骤S11、根据晶圆各芯片区的膜厚分布信息将晶圆表面划分为多个检测区，其中，每一检测区包括至少一芯片区。