使用用于像素对准的校正循环的缺陷位置确定的制作方法

相关申请案

本申请案主张2018年10月19日申请的标题为“缺陷位置准确度(defectlocationaccuracy)”的第62/748,043号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的全部内容据此出于全部目的而以引用的方式并入。

本发明涉及用于半导体晶片的缺陷检验，且更明确来说，本发明涉及用于缺陷检测的晶片图像对准。

背景技术：

可通过使用检验工具产生目标裸片的目标图像，且从所述目标图像减去参考裸片的参考图像(或反之亦然)而在半导体晶片上识别缺陷。目标图像与参考图像之间的差异可表示缺陷。为了使此缺陷识别精确，目标图像中的相应像素应对应于裸片上的与参考图像中的相应像素相同的位置。因此，晶片应在检验工具中精确对准以确保目标图像与参考图像之间的像素的此对应。然而，检验工具中的目标与参考晶片图像对准呈现巨大挑战。举例来说，检验期间的半导体晶片的局部加热可能导致裸片大小的局部变化。这些局部变化劣化对准且借此劣化识别缺陷位置的精确度。在另一实例中，晶片上的裸片行及列与检验工具中的晶片卡盘的x平移及y平移台之间的任何误对准将劣化缺陷位置识别的精确度。例如振动的其它因素还可能影响晶片图像对准及因此缺陷位置识别的精确度。

图1是展示在半导体晶片缺陷检验系统中执行的现有技术晶片对准方法100的流程图。关于具有多个裸片308(图3)的半导体晶片300描述方法100。在方法100中，在将晶片300装载到检验系统的晶片卡盘上之前首先执行预对准器步骤102。预对准器步骤102涉及定位晶片300的晶片凹口302及晶片中心304。通过定位晶片凹口302，预对准器步骤102确保在晶片300最初被装载到卡盘上时，晶片300正确地定向且裸片轴与晶片卡盘平移台的轴大致对准。

预对准器步骤102后接着低放大率对准步骤104及高放大率对准步骤106，所述两者在已将晶片300装载到卡盘上之后执行。低放大率对准步骤104包含粗略θ校正。通常，低放大率对准步骤104将在物理上使晶片300旋转。高放大率对准步骤106包含精细θ校正，其比步骤104的粗略θ校正更精确。晶片对准的低放大率步骤104及高放大率步骤106定位跨晶片重复的两个或两个以上用户选定对准目标。高放大率对准步骤106还可包含在x方向上(即，沿晶片300上的裸片308的行)计算热缩放因子。举例来说，识别行中的两个裸片中的相应目标结构的位置且测量目标结构之间的距离。比较测量距离与目标结构之间的预期距离，此为已知的，这是因为其基于x方向上的裸片节距(例如，如布局中指定)。测量距离与预期距离之间的比率提供x方向热缩放因子。在晶片检验之前，在检验过程的设置阶段期间发生低放大率晶片对准步骤104及高放大率晶片对准步骤106。

在检验过程的设置阶段期间，高放大率对准步骤106后接着xy预映射步骤108，其中实行(即，执行)晶片300上的指定预映射扫描带(swath)，使得产生晶片300上的对应区的图像。“扫描带”是晶片300的任意长度的窄矩形区。“扫描带”用于指代区本身、区的图像、或获取区的图像的动作，此取决于背景内容。(在词组“实行扫描带”的背景内容中，术语“扫描带”指代获取区的图像的动作。)区的高度可对应于(例如，近似等于)用于实行扫描带的时域积分(tdi)相机的像素高度。举例来说，实行晶片上半部上的第一扫描带306-1及晶片下半部上的第二扫描带306-2。还可实行跨晶片中间的扫描带。基于预映射扫描带的图像数据，改进x方向热缩放因子且计算y方向热缩放因子。举例来说，识别第一扫描带306-1及第二扫描带306-2中的裸片中的相应目标结构的位置且测量y方向上(即，沿晶片300上的裸片308的列)的目标结构之间的距离。比较测量距离与y方向上的目标结构之间的预期距离，此为已知的，这是因为其基于y方向上的裸片节距(例如，如布局中指定)。测量距离与预期距离之间的比率提供y方向热缩放因子。在晶片的随后检验期间可使用x方向及y方向热缩放因子来确定晶片上检测的缺陷的位置。类似于晶片对准目标，可由用户选定预映射目标(即，预映射步骤中使用的目标结构)。预映射扫描带图像仅用于对准；其未用于缺陷检测。

一旦xy预映射步骤108完成，晶片检验便可开始。然而，对准(例如，如通过θ校正及/或x方向及y方向热缩放因子指示)可能随时间漂移，举例来说随着晶片300的局部加热改变。因此，可周期性地中断晶片检验以执行还原或改进全局晶片对准的绝对预映射步骤110。可根据具有指定持续时间(例如，10分钟)的定时器来执行绝对预映射步骤110的迭代：一旦定时器超时，便执行绝对预映射步骤110的另一迭代。接着，定时器经复位且再次开始倒计时，在此之后绝对预映射步骤110的迭代完成且晶片检验恢复。

在扫描带的实行期间，在检验晶片时执行运行时间对准步骤112。运行时间对准步骤112改进在xy预映射步骤108及/或绝对预映射步骤110期间确定的对准信息。随着扫描带进行，实时测量连续裸片中的等效图像块之间的误对准。可使用结果来执行精细θ校正以确保水平地扫描晶片。可还或替代地使用结果来调整用于图像获取的tdi相机的计时以保持tdi相机与晶片的水平平移同步。由于在晶片检验期间(即，在用于缺陷检测的扫描带图像的运行时间获取期间)执行运行时间对准步骤112，因此限制可用于在运行时间对准步骤112期间确定对准信息的时间。可使用来自xy预映射步骤108及/或绝对预映射步骤110的对准信息来指定用于运行时间对准步骤112中的起始点(例如，搜索窗)以计算对准信息，从而允许在可用限制时间内执行运行时间对准步骤112。

一旦已实行检验扫描带(即，已使用tdi相机使对应区成像)，便执行像素与设计对准步骤114，其中比较如在运行时间期间(即，在实行扫描带期间)收集的相应裸片的图像中的目标结构的位置与已知点。在一个实例中，已知点是裸片的布局中的目标结构的位置，如在指定布局的文件中(例如，在gds文件或类似文件中)提供。由于此比较所致计算偏移且将所述偏移连同相应检验裸片的相应图像一起提供到识别晶片300上的缺陷的位置的缺陷检测算法。然而，虽然像素与设计对准步骤114中计算的偏移用于缺陷检测，但其未用于对准步骤(例如，步骤108、110及112)的随后迭代中。在用于缺陷检测的相同扫描带图像上发生步骤114中的像素与设计对准。

虽然方法100使晶片图像对准，但由方法100提供的对准程度可能不足以精确地确定晶片上的缺陷的位置，尤其当裸片几何形状缩小时。

技术实现要素：

因此，需要用于目标-参考晶片图像对准的经改进方法及系统。

在一些实施例中，在半导体晶片缺陷检验系统处执行半导体晶片图像对准的方法。在所述方法中，将半导体晶片装载到半导体晶片缺陷检验系统中。针对半导体晶片执行预检验对准。在执行预检验对准之后，实行第一扫描带以产生半导体晶片上的第一区的第一图像。确定第一图像中的目标结构相对于已知点的偏移。使用偏移针对第一扫描带的第一图像执行缺陷识别。在实行第一扫描带且确定偏移之后，实行第二扫描带以产生半导体晶片上的第二区的第二图像。在实行第二扫描带时，使用偏移来执行半导体晶片的运行时间对准。

在一些实施例中，半导体晶片缺陷检验系统包含半导体晶片检验工具，且进一步包含一或多个处理器及存储一或多个程序以由所述一或多个处理器实行的存储器。一或多个程序包含用于执行上文方法的指令。在一些实施例中，非暂时性计算机可读存储媒体存储一或多个程序以由半导体晶片缺陷检验系统的一或多个处理器实行。一或多个程序包含用于执行上文方法的指令。

方法、半导体晶片缺陷检验系统及计算机可读存储媒体允许运用缺陷位置的高精确度确定来执行缺陷检测。

附图说明

为了更好地理解各种所描述实施例，应结合以下图示参考下文具体实施方式。

图1是展示在半导体晶片缺陷检验系统中对准半导体晶片的现有技术方法的流程图。

图2是展示根据一些实施例的在半导体晶片缺陷检验系统中对准半导体晶片的方法的流程图。

图3是具有多个裸片的半导体晶片的平面图。

图4是展示根据一些实施例的在半导体晶片缺陷检验系统中对准半导体晶片的方法的流程图。

图5是根据一些实施例的半导体晶片缺陷检验系统的框图。

贯穿图式及说明书，相同参考数字指代对应部分。

具体实施方式

现将详细参考各个实施例，在附图中说明各个实施例的实例。在以下详细描述中，陈述众多特定细节以便提供对各个所描述实施例的透彻理解。然而，所属领域的一般技术人员将明白，可在无这些特定细节的情况下实践各个所描述实施例。在其它例子中，尚未详细描述众所周知的方法、程序、组件、电路及网络以免不必要地混淆实施例的方面。

图2是展示根据一些实施例的在半导体晶片缺陷检验系统(例如，系统500，图5)中对准半导体晶片(例如，晶片300，图3)的方法200的流程图。方法200包含方法100的步骤102到步骤114(图1)。然而，将在像素与设计对准步骤114的特定迭代中计算的偏移116前馈到绝对预映射步骤110的随后迭代，其使用偏移116来执行晶片图像对准。替代地或另外，将偏移前馈到运行时间对准步骤112的随后迭代，其使用偏移116来执行晶片图像对准。可使用偏移116作为用于在绝对预映射步骤110及/或运行时间对准步骤112的随后迭代中确定对准信息的起始点(例如，可定义搜索窗)。偏移116还被提供到识别晶片300上的缺陷的位置的缺陷检测算法且由所述缺陷检测算法使用，与在方法100中一样。

关于根据一些实施例的使半导体晶片目标与参考图像对准的方法400进一步描述将偏移(例如偏移116)用于晶片图像对准。图4是展示在半导体晶片缺陷检验系统(例如，系统500，图5)中执行的方法400的流程图。在方法400中，将半导体晶片(例如，晶片300，图3)装载(402)到半导体晶片缺陷检验系统中。半导体晶片可包含具有相同设计及布局的多个裸片(例如，裸片308，图3)(即，共享共同设计及布局的裸片)。接着，针对半导体晶片执行(404)预检验对准(例如，预对准步骤102，图2，在将晶片装载到晶片卡盘507(图5)上之前；低放大率对准步骤104及/或高放大率对准步骤106，图2，在已将晶片装载到晶片卡盘507上之后)。在一些实施例中，预检验对准包含计算(406)晶片的中心的位置。

半导体晶片的检验开始。实行(408)第一扫描带以产生半导体晶片上的第一区的第一图像(即，产生第一扫描带图像)。第一扫描带是在晶片检验运行时间期间实行的检验扫描带且因此与预映射扫描带相异。为允许第一图像的适当分析，确定(410)第一图像中的目标结构相对于已知点的偏移(例如，pda偏移116，图2)(例如，在像素与设计对准步骤114中，图2)。在一些实施例中，已知点是(412)晶片上的裸片的共同布局中的目标结构的位置，如在指定布局的文件中(例如，在gds文件或类似文件中)提供。目标结构可为裸片上的许多目标结构中的一者且可已基于具有用于目标识别的所要稳健性程度(例如，满足阈值的用于目标识别的稳健性程度)而选定以供使用。在一些其它实施例中，已知点是(414)晶片的中心(例如，晶片中心304，图3，如在步骤406中计算)。

使用偏移来执行(416)针对第一图像的缺陷识别。

实行(418)第二扫描带以产生半导体晶片上的第二区的第二图像(即，产生第二扫描带图像)。如同第一扫描带，第二扫描带是在运行时间期间实行的检验扫描带且因此与预映射扫描带相异。实行第二扫描带可包含产生并缓冲第二区中的第一裸片的图像及第二区中的第二裸片(例如，邻近第一裸片)的图像(及根据一些实施例，还在第二区中的额外裸片的图像)。即使第二区比第一裸片及第二裸片更窄(例如，具有更低高度)，第一裸片及第二裸片仍可被认为在第二区中(例如，使得实行第二扫描带捕获跨第一裸片及第二裸片的条纹)。在实行第二扫描带时，使用偏移来执行(420)半导体晶片的运行时间对准(例如，在运行时间对准步骤112(图2)中)。

在一些实施例中，执行(420)运行时间对准包含至少部分基于偏移来确定(422)半导体晶片的旋转校正因子。晶片或其图像旋转达对应于(例如，等于)旋转校正因子的数量。举例来说，为确定(422)旋转校正因子，识别第二区中的第一裸片的图像中的目标结构的位置与第二区中的第二裸片的图像中的目标结构的位置之间的差异。至少部分基于偏移来指定针对旋转校正因子的搜索窗，且根据所识别差异在搜索窗内执行针对旋转校正因子的搜索(即，发现考虑所识别差异的搜索窗内的旋转校正因子)。

在一些实施例中，执行(420)运行时间对准额外地或替代地包含至少部分基于偏移来确定(424)第二区中的裸片的比例因子(例如，热缩放因子)。比例因子指示如在执行运行时间对准时测量的裸片的尺寸与裸片的已知尺寸之间的差。根据比例因子调整用于产生图像的tdi相机(例如，tdi相机508，图5)的操作速率。举例来说，为确定比例因子，识别第二区中的第一裸片的图像中的目标结构的位置与第二区中的第二裸片的图像中的目标结构的位置之间的差异。至少部分基于偏移来指定针对比例因子的搜索窗，且根据所识别差异在搜索窗内执行针对比例因子的搜索(即，发现考虑所识别差异的搜索窗内的比例因子)。

可在步骤418之前或之后执行步骤416，或步骤416及418的执行可重叠。

可针对作为检验晶片的部分实行的连续扫描带重复步骤408、410(例如，包含步骤412或414)、416、418及420(例如，包含步骤422及/或424)。举例来说，步骤410中确定的偏移可被视为第一偏移。相对于已知点确定第二图像(如步骤418中产生)中的目标结构的第二偏移。使用第二偏移来执行针对第二图像的缺陷识别(例如，作为步骤416的第二迭代)。接着，实行第三扫描带以产生半导体晶片上的第三区的第三图像(例如，作为步骤418的第二迭代)。在实行第三扫描带时，使用第二偏移来执行半导体晶片的运行时间对准(例如，作为步骤420的第二迭代)。

方法400可包含额外步骤。在一些实施例中，在执行(404)初始预检验对准之后且在产生(408)第一图像之前，针对半导体晶片执行第二预检验对准(例如，xy预映射步骤108，图2)。执行第二预检验对准包含实行半导体晶片上的指定多个扫描带(例如，预映射扫描带)(包含晶片上半部上的扫描带及晶片下半部上的扫描带(例如，扫描带306-1及306-2，图3))以检验半导体晶片上的指定多个相应区，且进一步包含基于实行指定多个扫描带(即，基于检验指定多个相应区)来对准半导体晶片。指定多个扫描带可能不同于步骤408及418的第一扫描带及/或第二扫描带。在一些实施例中，在检验半导体晶片期间周期性地重复(例如，基于定时器)针对半导体晶片的第二预检验对准：在重新实行指定多个扫描带且相应地对准晶片及/或晶片图像(例如，执行绝对预映射步骤110)时停止检验。可至少部分基于步骤410中确定的偏移来执行在检验半导体晶片期间执行的第二预检验对准的相应例子。举例来说，第二预检验对准的特定例子可使用步骤410中确定的偏移作为起始点(例如，偏移指定在第二预检验对准的特定例子中使用的搜索窗)。

图5是根据一些实施例的半导体晶片缺陷检验系统500的框图。系统500包含半导体晶片检验工具504及相关联计算机系统，所述相关联计算机系统包含一或多个处理器502(例如，cpu)、用户接口510、存储器514、及使这些组件互连的一或多个通信总线503。系统500还可包含用于与远程计算机系统通信(例如，从远程计算机系统检索配方及/或将数据传输到远程计算机系统)的一或多个网络接口(有线及/或无线，未展示)。

检验工具504包含照明源505、照明及收集光学器件506、晶片卡盘507、及tdi相机508。将半导体晶片(例如，晶片300，图3)装载到晶片卡盘507上以供检验。照明源505产生光束，通过光学器件506的照明光学器件将所述光束提供到晶片卡盘507上的半导体晶片。光学器件506的收集光学器件收集如从晶片表面散射开的光束且将散射光束提供到tdi相机508，tdi相机508使散射光束成像。

用户接口510可包含显示器511及一或多个输入装置512(例如，键盘、鼠标、显示器511的触敏表面等)。显示器511可显示缺陷识别的结果。

存储器514包含易失性及/或非易失性存储器。存储器514(例如，存储器514内的非易失性存储器)包含非暂时性计算机可读存储媒体。存储器514任选地包含定位成远离处理器502的一或多个存储装置及/或可移除地插入到计算机系统中的非暂时性计算机可读存储媒体。在一些实施例中，存储器514(例如，存储器514的非暂时性计算机可读存储媒体)存储以下模块及数据、或其子集或超集：操作系统516，其包含用于处置各种基本系统服务且用于执行硬件相依任务的程序；检验模块518；及/或缺陷识别模块524(例如，用于执行步骤416，图4)。检验模块518可包含预检验对准模块520(例如，用于执行步骤102到110，图2；步骤404，图4)、运行时间对准模块522(例如，用于执行步骤112，图2；步骤420，图4)、图像产生模块(即，扫描带实行模块)524(例如，用于执行步骤408及418，图4)、及/或偏移确定模块528(例如，用于执行114，图2；步骤410，图4)。

因此，存储器514(例如，存储器514的非暂时性计算机可读存储媒体)包含用于执行方法200及/或方法400(图2、4)的全部或一部分的指令。存储于存储器514中的模块中的每一者对应于用于执行本文中描述的一或多个功能的指令集。单独模块无需实施为单独软件程序。可组合或以其它方式重新布置模块及模块的各个子集。在一些实施例中，存储器514存储上文识别的模块及/或数据结构的子集或超集。

相较于作为结构示意图，图5更希望作为半导体晶片缺陷检验系统中可能存在的各种特征的功能描述。举例来说，检验工具504的组件的布置可变化(例如，以所属领域中已知的方式)。单独展示的项目可被组合且一些项目可被分离。此外，系统500的功能性可在多个装置之间划分。举例来说，存储于存储器514中的模块的一部分可替代地存储于通过一或多个网络与系统500通信耦合的一或多个计算机系统中。

出于说明的目的，已参考特定实施例描述前述描述。然而，上文阐释性论述不希望为详尽的或将权利要求书的范围限于所揭示的精确形式。鉴于上文教示，许多修改及变动是可能的。选取实施例以便最好地说明作为权利要求书及其实际应用的基础的原理，以借此使所属领域的技术人员能够最好地使用具有如适合预期的特定使用的各种修改的实施例。