晶圆检测工艺中的对焦方法及晶圆检测装置与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆检测工艺中的对焦方法及晶圆检测装置。

背景技术：

随着智能手机、平板电脑等移动终端向小型化、智能化、节能化的方向发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求愈演愈烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件需用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著上升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3d结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式，实现硅集成的提高，以迎合市场需求。然而，这些技术的革新或改进都是以晶圆的生成、制造为基础。

随着半导体技术的不断发展，半导体工艺的精细度越来越高，这使得对于量测机台检测能力的要求也越来越高。量测机台检测能力的好坏决定着半导体制程工艺稳定性的优劣，只有量测机台能够精准的找到晶圆上的缺陷，才可以确保整个生产线的健康，从而提高生产效率。举例来说，在目前的14nm工艺中，bf机台平均扫描一片晶圆大约需要2个小时左右的时间，这种情况下量测机台的精准与否就显得格外重要。

然而，在现有的量测机台中，对于同一个处理程序(recipe)，焦距(focus)的值是固定不变的，即对于同一个recipe而言，量测机台的检测镜头的高度是固定不变的。但是，不同的晶圆之间，往往由于制程工艺的不同导致存在高度上的差距。此时，量测机台镜头高度的固定就会引起检测结果的准确性降低，甚至导致一些关键缺陷(defectofinterest，doi)被忽略。

因此，如何提高晶圆检测结果的准确性，确保半导体制程持续、稳定的进行，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种晶圆检测工艺中的对焦方法及晶圆检测装置，用以解决现有的晶圆缺陷检测结果准确度较低的问题，确保半导体制程持续、稳定的进行。

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆检测工艺中的对焦方法，包括如下步骤：

提供一预设物距，所述预设物距是与一检测镜头的预设焦距匹配的物距；

获取待检测晶圆与所述检测镜头之间的检测距离；

判断所述检测距离与所述预设物距之间的差值是否大于预设值，若是，则调整所述检测镜头与所述待检测晶圆之间的距离。

优选的，提供一预设物距的具体步骤包括：

提供一参考晶圆；

于所述参考晶圆表面任意位置处选择至少一参考点；

获取所述参考点与所述检测镜头之间的距离，作为所述预设物距。

优选的，获取所述参考点与所述检测镜头之间的距离之前还包括如下步骤：

提供多个参考焦距；

通过所述检测镜头分别获取与每一所述参考焦距对应的一参考点图像；

比较多个所述参考点图像的清晰度，选择与清晰度最高的参考点图像对应的参考焦距作为所述预设焦距。

优选的，获取待检测晶圆与所述检测镜头之间的检测距离的具体步骤包括：

于所述待检测晶圆的表面选择与所述参考晶圆表面的参考点位置对应的检测点；

获取所述检测点与所述检测镜头之间的距离，作为所述检测距离。

优选的，所述预设值为0.02μm。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种晶圆检测装置，包括：

存储模块，用于存储一预设物距，所述预设物距与一检测镜头的预设焦距匹配；

获取模块，连接所述存储模块，用于获取待检测晶圆与所述检测镜头之间的检测距离；

控制模块，同时连接所述获取模块和所述存储模块；用于判断所述检测距离与所述预设物距之间的差值是否大于预设值，若是，则调整所述检测镜头与所述待检测晶圆之间的距离。

优选的，所述存储模块包括：

存储单元，用于存储自一参考晶圆表面任意位置处选择的至少一参考点的位置信息；

检测单元，连接所述存储单元，用于获取所述参考点与所述检测镜头之间的距离，作为所述预设物距。

优选的，还包括处理模块；所述处理模块包括：

处理单元，用于通过所述检测镜头分别获取与每一所述参考焦距对应的一参考点图像；

比较单元，同时连接所述存储单元和所述处理单元，用于比较多个所述参考点图像的清晰度，选择与清晰度最高的参考点图像对应的参考焦距作为所述预设焦距。

优选的，所述获取模块包括：

选择单元，连接所述存储单元，用于在所述待检测晶圆的表面选择与所述参考晶圆表面的参考点位置对应的检测点；

获取单元，连接所述选择单元，用于获取所述检测点与所述检测镜头之间的距离，作为所述检测距离。

优选的，所述预设值为0.02μm。

本发明提供的晶圆检测工艺中的对焦方法及晶圆检测装置，能够根据待检测晶圆与检测镜头之间的实际距离，实时调整所述检测镜头的高度，从而实现对所述检测镜头的对焦补偿，避免了因不同晶圆高度不同而导致的检测机台对焦不准的问题，提高了晶圆检测结果的准确性和可靠性，防止了因对焦不准导致的晶圆上关键缺陷被忽略的问题，确保了半导体制程持续、稳定的进行。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中晶圆检测工艺中的对焦方法的流程图；

附图2a-2b是本发明具体实施方式中参考晶圆的结构示意图；

附图3是本发明具体实施方式中参考晶圆与检测镜头的结构示意图；

附图4a-4b是本发明具体实施方式中待检测晶圆的结构示意图；

附图5是本发明具体实施方式中待检测晶圆与检测镜头的结构示意图；

附图6是本发明具体实施方式中晶圆检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的晶圆检测工艺中的对焦方法及晶圆检测装置的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种晶圆检测工艺中的对焦方法，附图1是本发明具体实施方式中晶圆检测工艺中的对焦方法的流程图。如图1所示，本具体实施方式提供的晶圆检测工艺中的对焦方法，包括如下步骤：

步骤s11，提供一预设物距，所述预设物距与一检测镜头的预设焦距匹配。

附图2a-2b是本发明具体实施方式中参考晶圆的结构示意图，附图3是本发明具体实施方式中参考晶圆与检测镜头的结构示意图。为了进一步提高晶圆检测工艺中对焦方法应用的灵活性，优选的，提供一预设物距的具体步骤包括：

(s11-1)提供一参考晶圆20；

(s11-2)于所述参考晶圆20表面任意位置处选择至少一参考点211；

(s11-3)获取所述参考点211与所述检测镜头30之间的距离，作为所述预设物距。

所述参考点211可以位于所述参考晶圆20表面任意位置处。为了进一步提高晶圆检测的精准度，更优选的，至少一参考点包括不在同一条直线上的三个参考点。具体来说，所述参考晶圆20上包括若干个裸片(die)，首先，选择其中一个裸片作为参考裸片21；然后，从所述参考裸片21中选择不在同一条直线上的三个参考点211；接着，分别获取每一参考点211与所述检测镜头30之间的距离，得到三个预设物距。为了进一步简化对焦步骤，优选的，所述参考点211与所述检测镜头30之间的距离是指，所述参考点211与所述检测镜头30沿竖直方向(例如图3中的z轴方向)的距离。在实际的检测过程中，可以沿水平方向(例如图3中的x轴方向和/或y轴方向)移动所述检测镜头30，以分别获取所述检测镜头30与每一所述参考点211沿竖直方向的距离。

在本具体实施方式中，获取所述参考点211与所述检测镜头30之间的距离的具体方式，可以是通过设置于所述检测镜头30上的传感器获得。所述传感器的具体类型，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在本具体实施方式中，为了避免对晶圆造成损伤，优选的，所述传感器优选为激光测距传感器，图3中的箭头方向表示传感器发射的光信号的方向。

优选的，获取所述参考点211与所述检测镜头30之间的距离之前还包括如下步骤：

(1)提供多个参考焦距；

(2)通过所述检测镜头30分别获取与每一所述参考焦距对应的一参考点图像；

(3)比较多个所述参考点图像的清晰度，选择与清晰度最高的参考点图像对应的参考焦距作为所述预设焦距。

本具体实施方式以至少一所述参考点包括三个参考点为例进行说明，本领域技术人员根据需要也可以设置其他数目的参考点。举例来说，多个参考焦距包括三个参考焦距；通过所述检测镜头30获取每一所述参考点211分别与三个参考焦距对应的图像，作为参考点图像，因而总共可以得到9张参考点图像(每一参考点211对应三张参考点图像)；将9张参考点图像按照参考焦距的不同划分为三组，选择与清晰度最高的一组参考点图像对应的参考焦距作为所述预设焦距。其中，比较参考点图像清晰度的具体方法本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

步骤s12，获取待检测晶圆40与所述检测镜头30之间的检测距离。附图4a-4b是本发明具体实施方式中待检测晶圆的结构示意图，附图5是本发明具体实施方式中待检测晶圆与检测镜头的结构示意图。

优选的，获取待检测晶圆40与所述检测镜头30之间的检测距离的具体步骤包括：

(s12-1)于所述待检测晶圆40的表面选择与所述参考晶圆20表面的参考点211位置对应的检测点411；

(s12-2)获取所述检测点411与所述检测镜头30之间的距离，作为所述检测距离。

具体来说，首先，于所述待检测晶圆40中选择与所述参考晶圆20中的所述参考裸片21对应位置处的裸片作为检测裸片41；然后，于所述检测裸片41中选择与所述参考裸片21上的三个参考点211位置一一对应的三个检测点411；接着，分别获取每一检测点411与所述检测镜头30之间的距离，得到与三个预设物距一一对应的三个检测距离。相应的，所述检测点411与所述检测镜头30之间的距离是指，所述检测点411与所述检测镜头30沿竖直方向(例如图5中的z轴方向)的距离。在实际的检测过程中，可以沿水平方向(例如图5中的x轴方向和/或y轴方向)移动所述检测镜头30，以分别获取所述检测镜头30与每一所述检测点411沿竖直方向的距离。图5中的箭头方向表示用于检测所述检测镜头30与所述检测点41之间的距离的传感器发射的光信号的方向。

步骤s13，判断所述检测距离与所述预设物距之间的差值是否大于预设值，若是，则调整所述检测镜头30与所述待检测晶圆40之间的距离。为了进一步确保检测结构的可靠性，进一步避免晶圆上的关键缺陷被忽略，优选的，所述预设值为0.02μm。

具体来说，当判断所述检测距离与所述预设物距之间的差值大于所述预设值时，则沿图5中的z轴方向移动所述检测镜头30，即使得所述检测镜头30沿竖直方向进行升降运动，直至所述检测距离与所述预设物距之间的差值小于或等于所述预设值。

在本具体实施方式中，当至少一参考点仅包括一个参考点时，所述预设物距与所述检测距离均只有一个数值，此时直接对所述检测距离与所述预设物距之间的差值进行判断即可。此时，所述检测镜头30沿z轴方向移动的距离即为所述检测距离与所述预设物距之间的差值。

当至少一参考点包括多个参考点(例如三个参考点)时，所述预设物距与所述检测距离均包括多个数值，为了进一步简化对焦步骤，可以分别判断每一所述检测距离和与其对应的预设物距之间的差值是否均大于所述预设值，若是，则调整所述检测镜头30与所述待检测晶圆40之间的距离；若否，则无需调整所述检测镜头30与所述待检测晶圆40之间的距离。此时，所述检测镜头30沿z轴方向移动的距离即为多个所述检测距离的平均值与多个所述预设物距的平均值之间的差值。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种晶圆检测装置，附图6是本发明具体实施方式中晶圆检测装置的结构框图，本具体实施方式中参考晶圆与检测镜头之间的结构示意图参见图3、待检测晶圆与检测镜头之间的结构示意图参见图5。本具体实施方式中的晶圆检测装置优选通过光信号检测晶圆上的缺陷。如图3、5、6所示，本具体实施方式提供的晶圆检测装置，包括存储模块60、获取模块61和控制模块62。

所述存储模块60，用于存储一预设物距，所述预设物距与一检测镜头30的预设焦距匹配；所述获取模块61，连接所述存储模块60，用于获取待检测晶圆40与所述检测镜头30之间的检测距离；所述控制模块62，同时连接所述获取模块61和所述存储模块60；用于判断所述检测距离与所述预设物距之间的差值是否大于预设值，若是，则调整所述检测镜头30与所述待检测晶圆40之间的距离。

优选的，所述存储模块60包括：

存储单元601，用于存储自一参考晶圆20表面任意位置处选择的至少一参考点的位置信息；

检测单元602，连接所述存储单元601，用于获取所述参考点与所述检测镜头30之间的距离，作为所述预设物距。

优选的，所述晶圆检测装置还包括处理模块63；所述处理模块63包括：

处理单元631，用于通过所述检测镜头30分别获取与每一所述参考焦距对应的一参考点图像；

比较单元632，同时连接所述存储单元601和所述处理单元631，用于比较多个所述参考点图像的清晰度，选择与清晰度最高的参考点图像对应的参考焦距作为所述预设焦距。

优选的，所述获取模块61包括：

选择单元611，连接所述存储单元601，用于在所述待检测晶圆40的表面选择与所述参考晶圆20表面的参考点位置对应的检测点；

获取单元612，连接所述选择单元611，用于获取所述检测点与所述检测镜头之间的距离，作为所述检测距离。

优选的，所述预设值为0.02μm。

本具体实施方式提供的晶圆检测工艺中的对焦方法及晶圆检测装置，能够根据待检测晶圆与检测镜头之间的实际距离，实时调整所述检测镜头的高度，从而实现对所述检测镜头的对焦补偿，避免了因不同晶圆高度不同而导致的检测机台对焦不准的问题，提高了晶圆检测结果的准确性和可靠性，防止了因对焦不准导致的晶圆上关键缺陷被忽略的问题，确保了半导体制程持续、稳定的进行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。