晶圆缺陷检测的方法、系统、装置及其计算机程序产品与流程

本发明涉及光学检测设备，特别涉及应用于晶圆缺陷检测的方法、系统、装置及其计算机程序产品。

背景技术：

1、在晶圆加工过程中，需要对晶圆进行多次的缺陷检测，以便于及时处理缺陷，保证产品的良率。

2、现有的晶圆宏观缺陷检测方法中，可以检测颗粒，脏污，划痕等比较明显的缺陷。但是对散焦(defocus)、浅划痕色差等明场成像对比度比较小的缺陷没有比较好的检测方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种晶圆缺陷检测的方法、系统、装置及其计算机程序产品，以解决现有明场成像对比度比较小的缺陷很难检测的问题。

2、为达到上述目的，本发明在第一方面提出了一种检测晶圆缺陷的方法，包括：

3、获取待测晶圆在暗场照明下的暗场图像；

4、利用所述暗场图像进行散焦检测分析。

5、优选地，还包括获取待测晶圆在明场照明下的明场图像，所述明场图像用于定位和其他缺陷检测分析。

6、优选地，获取待测晶圆在明场照明下的明场图像和获取在暗场照明下的暗场图像包括：

7、以最佳上片角度上片待测晶圆；

8、分别获取每片待测晶圆在最佳上片角度之下的明场图像和暗场图像。

9、优选地，所述最佳上片角度的获取方法包括：

10、提供有散焦缺陷的第一产品晶圆；

11、以定位口在图像采集端口的正下方作为0度上片，将所述第一产品晶圆以不同的上片角度上片，并获取所述第一产品晶圆在每一个上片角度的暗场图像，直至旋转一周；

12、计算所有第一产品晶圆的暗场图像在散焦缺陷所在位置的梯度图像；

13、设置所有梯度图像中灰度值最大的图像所对应的上片角度，为最佳上片角度。

14、优选地，分别获取待测晶圆在明场照明下的明场图像和获取在暗场照明下的暗场图像之后，还包括：校正所述明场图像和暗场图像的图像畸变的步骤。

15、优选地，还包括：利用待测晶圆的明场图像计算偏移量，校准上片带来的水平误差。

16、优选地，还包括：根据待测晶圆的明场图像所计算的偏移量，修正待测晶圆的暗场图像位置。

17、优选地，还包括：根据待测晶圆的暗场图像的灰度值分布，判断缺陷位置。

18、另一方面，本发明的技术方案中还提供一种检测晶圆缺陷的方法，优选地，包括：

19、提供n片同批次合格的第二产品晶圆，分别获取每片第二产品晶圆在最佳上片角度下的明场图像和暗场图像，其中n∈(3，10)；

20、基于n个所述明场图像和所述暗场图像，建立预设的明场参考图模板和暗场参考图模板，以作为散焦检测的检测模板，所述明场参考图模板用于定位和其他缺陷检测分析，所述暗场参考图模板用于散焦检测分析。

21、优选地，所述最佳上片角度的获取方法包括：

22、提供有散焦缺陷的第一产品晶圆；

23、以定位口在图像采集端口的正下方作为0度上片，将所述第一产品晶圆以不同的上片角度上片，并获取所述第一产品晶圆在每一个上片角度的暗场图像，直至旋转一周；

24、计算所有第一产品晶圆的暗场图像在所述散焦缺陷所在位置的梯度图像；

25、设置所有梯度图像中灰度值最大的图像所对应的上片角度，为最佳上片角度。

26、优选地，所述预设的明场参考图模板的形成方法包括：

27、设定所述第二产品晶圆的明场图像上的标记图案作为对准特征；

28、计算n片所述第二产品晶圆彼此之间上片位置的水平差异量；

29、将n片第二产品晶圆的明场图像和暗场图像都移动到相同的坐标位置，以校准不同第二产品晶圆之间由于上片带来的水平误差。

30、优选地，所述计算n片晶圆彼此之间上片位置的水平差异量的步骤包括：

31、以第一片所述第二产品晶圆的明场图像和暗场图像作为参考，计算后面的n-1片所述第二产品晶圆的明场图像和暗场图像与第一片所述第二产品晶圆的明场图像和暗场图像的偏移量，分别为dx1，dy1，....，dxn-1，dyn-1；

32、其中，dx1，dx2，....，dxn-1为后面的n-1片所述第二产品晶圆与第一片产品晶圆的明场图像的偏移量，dy1，dy2，....，dyn-1为后面的n-1片所述第二产品晶圆与第一片产品晶圆的暗场图像的偏移量。

33、优选地，包括：所述预设的明场参考图模板的形成方法还包括：

34、计算移动到相同的坐标位置的n片第二产品晶圆的明场图像在每个像素点的均值，生成一张所述预设的明场参考图模板。

35、优选地，预设的暗场参考图模板的形成方法包括：

36、计算n片移动到相同的坐标位置的所述第二产品晶圆的暗场图像在相同像素位置上的灰度值分布，作为检测流程所需的预定的暗场参考图模板，所述灰度值分布包括：相同像素位置上的平均灰度值、灰度上下限以及灰度标准差。

37、优选地，所述分别获取第二产品晶圆在最佳上片角度下的明场图像和暗场图像之后，还包括：使用畸变模板图校正图像畸变。

38、优选地，所述畸变模板图的形成方法包括：

39、提供与光刻机分辨率对应的标定板；

40、对光源、镜头和相机进行定标，包括：镜头畸变、镜头放大倍率、相机像元尺寸和图像中心点的定标；

41、根据镜头畸变和相机像元尺寸计算出畸变映射的所述畸变模板图。

42、再一方面，本发明的技术方案还提供了一种检测晶圆缺陷的方法，包括：

43、获取待测晶圆的明场图像和暗场图像；

44、将待测晶圆的明场图像和预定的明场参考图做位置匹配，计算偏移量；

45、根据偏移量修正待测晶圆的暗场图像位置；

46、将修正后的待测晶圆的暗场图像与预定的暗场参考图像组的灰度平均值和灰度标准差值对比，判断疑似缺陷位置；

47、其中，按照如上所述的方法形成预定的明场参考图和预定的暗场参考图像组。

48、优选地，所述获取待测晶圆的明场图像和暗场图像还包括：以最佳上片角度进行待测晶圆的上片。

49、优选地，所述获取待测晶圆的明场图像和暗场图像之后，还包括：校正所述明场图像和暗场图像的图像畸变的步骤。

50、优选地，所述将修正后的待测晶圆的暗场图像与预定的暗场参考图像组的灰度平均值和灰度标准差值对比，判断疑似缺陷位置的步骤包括：

51、判定在mean-k*std-g到mean+k*std+g这个范围之外的像素为疑似缺陷位置，其中，mean为暗场参考图像组的灰度平均值，std为暗场参考图像组的灰度标准差值，std为灰度标准差值，k为设定的检测标准差系数，g为设定的检测灰度阈值。

52、优选地，对所述疑似缺陷位置的像素做连通区域分析，去除孤立像素点以消除相机噪声带来的误检，输出缺陷数据，所述缺陷数据包括对比度、位置、尺寸和/或面积；

53、并根据生产所能容忍的最大缺陷面积和尺寸对输出的缺陷数据进行复判和分类，以消除不必要的小缺陷检出，以得到缺陷检测结果。

54、本发明的技术方案还提供了一种晶圆缺陷检测系统，包括：

55、获取模块，用于获取待测晶圆在暗场照明下的明场图像和暗场图像；

56、检测模块，利用所述暗场图像进行散焦检测分析。

57、本发明的技术方案还提供了一种晶圆缺陷检测系统，包括：

58、获取模块，用于获取待测晶圆在暗场照明下的明场图像和暗场图像；

59、位置匹配模块，用于将待测晶圆的明场图像和预定的明场参考图做位置匹配，计算偏移量；

60、修正模块，用于根据偏移量修正待测晶圆的暗场图像位置；

61、检测判断模块，用于将修正后的待测晶圆的暗场图像与预定的暗场参考图模板对比，判断疑似缺陷位置，所述预定的暗场参考图模板通过权利要求19所述的方法获得。

62、本发明的技术方案还提供了一种晶圆缺陷检测装置，包括：

63、处理器，

64、存储器，存储计算机程序或指令，所述计算机程序或指令在被处理器执行时实现如上任一项所述的方法的步骤，以对对象进行缺陷检测。

65、本发明的技术方案还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储在计算机可读的存储介质上并包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令在被处理器执行时实现根据如上任一项所述的方法的步骤。

66、由于上述方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：

67、本发明的技术方案中，通过采用暗场图像来进行晶圆表面的缺陷检测，能够检测出一些在常规的明场图像的检测中难易检测的对比度比较小的晶圆表面的缺陷。

68、进一步的，本发明所提供的技术方案中，通过获取待测晶圆的明场图像和暗场图像进行晶圆的对比度比较小的缺陷检测，其中，待测晶圆的明场图像与预定的明场参考图做位置匹配，计算偏移量，然后以偏移量调整修正待测晶圆的暗场图像确保所述暗场图像位置的准确，然后再将修正后的待测晶圆的暗场图像与预定的暗场参考图像组的灰度平均值和灰度标准差值对比，通过对灰度平均值和灰度标准差值的判断，来判断疑似缺陷位置。通过与预定的明场参考图和暗场参考图像组构成的检测模板的比对，能够快速的修正待测晶圆的图像的位置，以及初步判断缺陷的位置。

69、进一步的，通过对初步判断缺陷的位置做blob(连通域)分析，去除孤立像素点带来的误检。

70、再进一步的，通过对缺陷数据进行复判，消除不必要的小缺陷检出，保证产品良率。