晶圆缺陷检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤：a)提供两束检测光束；b)以第一光束投射于晶圆第一位置，同时以第二光束投射于晶圆第二位置；c)依据第一位置和第二位置的图像灰度特征，对第一位置和/或第二位置分别进行缺陷检测；d)移动晶圆，以使第一光束和第二光束分别投射至晶圆第三位置和第四位置，以第三、第四位置分别替换第一、第二位置；e)重复执行步骤c)和步骤d)，直至全部晶圆区域被检测完成；其中，第一、第二、第三和第四位置分别为晶圆表面互不相同的待检测位置。该方法尤其适用于对大尺寸的晶圆进行缺陷检测，其提高了单位时间内的检测面积，可以大幅度地提高晶圆缺陷检测的效率。
【专利说明】晶圆缺陷检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体加工制造领域，更具体地说，涉及一种晶圆缺陷检测方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路的设计与制造技术发展，芯片上的关键电路的线宽越来越小，其上的电路分布也越来越复杂，任何生产工艺的波动都有可能造成最终电性的失效。因此在实际的生产过程中，往往配置有相当数量的缺陷检测的设备。光学检测方法是将一束有一定投射面积的光投射到晶圆上，以工业相机观测该光源投射区，将灰度特征明显异常的区域定义为缺陷区域，晶圆通过设备载物台以一定的速度在水平或垂直方向上移动，以分别检测晶圆上不同区域的缺陷。
[0003]目前现有技术中的缺陷检测方法为，把晶圆上具体芯片的图形和尺寸信息设定到缺陷检测程序中，以单一光束扫描晶圆表面。开始检测时，可在检测程序中先设定检测起始位置和检测终止位置，对起始位置扫描检测后，使设备载物台以一定的速度在水平方向(为便于说明，这里以水平方向为例)上逐步移动，从而使晶圆上与起始位置齐平的水平方向上各芯片依次被光束扫描并检测，在晶圆移动到该方向的最后一枚芯片并完成检测后，返回到起始位置，再切换至垂直方向，垂直运动的距离由光束的检测分辨率确定，随后在水平方向继续逐步运动并进行检测，重复上述过程，直到完成整个晶圆的检测。
[0004]然而，缺陷检测设备价格高昂，导致生产成本大幅度上升；当晶圆的尺寸进一步发展到450_甚至更大的尺寸，缺陷检测的时间会变的很长，使得晶圆生产效率下降。
[0005]因此，业内需要一种更加高效的晶圆缺陷检测方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种高效的晶圆缺陷检测方法。
[0007]为实现上述目的，本发明一技术方案如下:
[0008]一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤:a)、提供两束检测光束，分别为第一光束和第二光束山)、以第一光束投射于晶圆第一位置，同时以第二光束投射于晶圆第二位置；C)、依据第一位置和第二位置的图像灰度特征，对第一位置和/或第二位置分别进行缺陷检测；d)、移动晶圆，以使第一光束和第二光束分别投射至晶圆第三位置和第四位置，以第三、第四位置分别替换第一、第二位置；e)、重复执行步骤c)和步骤d)，直至全部晶圆区域被检测完成；其中，第一、第二、第三和第四位置分别为晶圆表面互不相同的待检测位置。
[0009]优选地，在步骤a)之后、步骤b)之前还包括步骤:设定第一、第二光束的检测起始位置以及检测终止位置；以及，设定晶圆的移动路径；步骤b)中，第一、第二位置分别为第
一、第二光束的检测起始位置。
[0010]优选地，第一、第二光束的检测起始位置以及检测终止位置分别位于晶圆边缘部不同的芯片上。
[0011]优选地，在步骤d)中，若晶圆移动后，第一和第二光束分别投射于晶圆边缘部芯片之外，则该暂停重复执行步骤C)，直至晶圆再次移动至使该第一或第二光束重新投射于晶圆上待检测位置。
[0012]优选地，晶圆置于一载物台上，载物台包括一水平轨道和一垂直轨道，步骤d)中，载物台沿水平轨道或垂直轨道运动以移动晶圆。
[0013]优选地，第一、第二光束之间距离为恒定值，第一、第二位置之间距离以及第三、第四位置之间距离等于或略大于晶圆半径。
[0014]本发明提供的晶圆缺陷检测方法，尤其适用于对大尺寸的晶圆进行缺陷检测，其提高了单位时间内的检测面积，可以大幅度地提高晶圆缺陷检测的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1示出本发明一实施例的晶圆缺陷检测方法流程示意图；
[0016]图2示出本发明一实施例中第一、第二光束的检测起始位置和检测终止位置；
[0017]图3示出本发明一优选实施方式中芯片图像比对示意图。
【具体实施方式】
[0018]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。
[0019]需要说明的是，本发明提供的实施例中，晶圆置于一载物台上，载物台包括一水平轨道和一垂直轨道，载物台可沿水平轨道或垂直轨道运动，从而移动晶圆。晶圆上包括多枚芯片，各芯片之间设有切割道，在后续工艺完成时，沿切割道切割晶圆即可使各枚芯片分开。
[0020]检测光束对晶圆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。
[0021]如图1所示，本发明一实施例提供的晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤:
[0022]步骤S10、提供两束检测光束，分别定义为第一光束和第二光束。
[0023]其中，第一、第二光束之间距离为恒定值。第一、第二光束的波长例如为260_450nm。
[0024]步骤S11、以第一光束投射于晶圆第一位置，同时以第二光束投射于晶圆第二位置。
[0025]具体地，第一、第二位置分别为晶圆表面互不相同的待检测位置。基于第一光束与第二光束之间距离恒定，相应地，第一、第二位置之间距离也是恒定的。若第一、第二光束是垂直投射于晶圆表面的，则第一、第二位置之间的距离等于第一光束与第二光束之间的距离。
[0026]优选情况下，第一、第二位置之间距离等于或略大于晶圆半径。
[0027]进一步地，在首次检测开始(即首次执行步骤Sll)之前，可先在检测程序中设定检测起始位置和检测终止位置。在步骤Sll中，第一、第二位置分别为第一、第二光束的检测起始位置。该实施例中，设定第一、第二光束的检测起始位置以及检测终止位置分别位于晶圆边缘部不同的芯片上，例如，第一、第二光束的检测起始位置如图2所示，分别为A点和B点，第一、第二光束的检测终止位置分别为C点和D点。若对晶圆表面某一特定区域进行缺陷检测，第一、第二光束的检测起始位置以及检测终止位置也可不在晶圆边缘部的芯片上。
[0028]进一步地，在首次检测开始之前，还可设定晶圆的移动路径，使得在后续步骤中，载物台按照该设定的移动路径带动晶圆运动。
[0029]可以理解，在从检测起始位置到检测终止位置的过程中，有多种不同的运动路径。例如，先使载物台以一定的速度在水平方向上逐步移动，单步运动的距离由光束的检测分辨率确定，从而使晶圆上与检测起始位置齐平的水平方向上各芯片依次被光束扫描并检测，在晶圆移动到该方向的最后一枚芯片并完成检测后，返回到起始位置，再切换至垂直方向，垂直运动的距离也由光束的检测分辨率确定，例如可为第一光束在晶圆表面投射光斑的直径(其与光束的检测分辨率成正比，光束的检测分辨率的单位为nmVpixel)，随后在水平方向继续逐步运动并进行水平方向检测，重复上述过程，直到完成整个晶圆的检测。
[0030]类似地，也可先进行垂直方向的检测，在与检测起始位置齐平的垂直方向上各芯片依次被光束扫描并检测完成后，使晶圆在水平方向上移动一个光斑(第一光束在晶圆表面投射形成)直径的距离，再进行第二轮的垂直方向上的扫描检测过程，如此继续下去，直到完成整个晶圆的检测。
[0031]步骤S12、依据第一位置和第二位置的图像灰度特征，对第一位置和/或第二位置分别进行缺陷检测。
[0032]具体地，图像的灰度特征例如包括平均灰度特征、灰度均方差特征等。若某一芯片区的灰度特征明显异常于其他芯片区，则判定该芯片区存在缺陷。
[0033]在提取芯片区灰度特征时，可将一芯片区分别和其左右两侧的芯片区图像做比对，对于某一些像素位置，若两次比对中，其灰度差值(超出缺陷识别阈值)相对应，例如该两次比对所得的灰度差值互补，即可判定该像素位置存在缺陷。
[0034]根据本发明的进一步改进，还可将待检测芯片区与晶圆任两个或多个位置上的芯片区图像分别做比对，通过灰度特征识别缺陷。如图3所示，将芯片B的图像与芯片A、C的图像做比对，将芯片C的图像与芯片B、D的图像做比对，将芯片D的图像与芯片C、E的图像做比对，其他芯片图像以类似方式进行比对，这种比对方法可提升缺陷识别率，为本发明的优选实施方式。
[0035]在该步骤S12中，只要第一位置和第二位置中的至少一个为晶圆上的待检测区域，即可进行缺陷检测。例如，若仅第一位置为待检测区域，而第二位置位于晶圆芯片区域之外，则仍可对第一位置进行正常的缺陷检测，对第二位置则空载、暂不检测。
[0036]步骤S13、移动晶圆，以使第一光束和第二光束分别投射至晶圆第三位置和第四位置，并以第三、第四位置分别替换第一、第二位置。
[0037]具体地，第三和第四位置分别晶圆表面互不相同的待检测位置，且不重合与第一、第二位置。第三、第四位置之间距离恒定，与第一、第二位置之间距离完全相同，等于或略大于晶圆半径。
[0038]其中，移动晶圆可通过驱使载物台沿水平轨道或垂直轨道运动而实现。晶圆的移动路径可如上所述，在首次检测开始之前进行设定。
[0039]进一步地，若晶圆移动后，第一、第二光束均投射于晶圆边缘部芯片之外(即离开晶圆上的芯片区域)，则暂停检测，即暂停重复执行步骤S12，直至晶圆再次移动至使该第一或第二光束重新投射于晶圆上待检测位置，这时，重复执行步骤S12。[0040]进一步地，第一、第三位置之间距离由第一光束的检测分辨率(单位为nmVpixel)确定，第二、第四位置之间距离由第二光束的检测分辨率单位为nmVpixel)确定。
[0041]优选情况下，第一光束的检测分辨率与第二光束的检测分辨率相同。
[0042]步骤S14、判断晶圆检测是否已完成，若未完成，则重复执行步骤S12和步骤S13，直至全部晶圆区域被检测完成。
[0043]本发明上述实施例提供的晶圆缺陷检测方法，采用多个扫描光束同时对晶圆表面进行检测，并可设定检测起始位置、检测终止位置以及晶圆的移动路径，该方法尤其适用于对大尺寸的晶圆进行缺陷检测，其提高了单位时间内的检测面积，可以大幅度地提高晶圆缺陷检测的效率。
[0044]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种晶圆缺陷检测方法，包括如下步骤: a)、提供两束检测光束，分别为第一光束和第二光束； b)、以所述第一光束投射于晶圆第一位置，同时以所述第二光束投射于晶圆第二位置； c)、依据所述第一位置和第二位置的图像灰度特征，对所述第一位置和/或第二位置分别进行缺陷检测； d)、移动所述晶圆，以使所述第一光束和第二光束分别投射至晶圆第三位置和第四位置，以所述第三、第四位置分别替换所述第一、第二位置； e)、重复执行所述步骤c)和步骤d)，直至全部所述晶圆区域被检测完成； 其中，所述第一、第二、第三和第四位置分别为所述晶圆表面互不相同的待检测位置。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤a)之后、步骤b)之前还包括步骤: 设定所述第一、第二光束的检测起始位置以及检测终止位置；以及， 设定所述晶圆的移动路径； 所述步骤b)中，所述第一、第二位置分别为所述第一、第二光束的检测起始位置。
3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述第一、第二光束的检测起始位置以及检测终止位置分别位于所述晶圆边缘部不同的芯片上。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤d)中，若所述晶圆移动后，所述第一和第二光束分别投射于所述晶圆边缘部芯片之外，则该暂停重复执行所述步骤c)，直至所述晶圆再次移动至使该第一或第二光束重新投射于所述晶圆上待检测位置。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述晶圆置于一载物台上，所述载物台包括一水平轨道和一垂直轨道，所述步骤d)中，所述载物台沿所述水平轨道或垂直轨道运动以移动所述晶圆。
6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一、第二光束之间距离为恒定值，所述第一、第二位置之间距离以及所述第三、第四位置之间距离等于或略大于所述晶圆半径。
7.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一、第三位置之间距离由所述第一光束的检测分辨率确定，所述第二、第四位置之间距离由所述第二光束的检测分辨率确定。
8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述第一光束的检测分辨率与所述第二光束的检测分辨率相同。
【文档编号】H01L21/66GK103646889SQ201310630250
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】倪棋梁, 陈宏璘, 龙吟, 王恺 申请人:上海华力微电子有限公司