[發明專利]一種晶圓缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 201210092225.5
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102623368A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 盧意飛
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造工藝技術領域，尤其涉及一種晶圓缺陷檢測方法。

背景技術

在半導體集成電路制造中，各工藝過程會因為各種原因而引入微粒或者缺陷，隨著對超大規模集成電路高集成度和高性能的需求逐漸增加，半導體技術向著更小的特征尺寸發展，這些微粒或者缺陷對集成電路質量的影響也日趨顯著，在線缺陷檢測的必要性和重要性與日俱增。在進行半導體制造工藝過程中，通過對晶圓進行缺陷檢測來定位并分析引起缺陷的原因，根據原因找到相應的對策來避免或者減少缺陷的產生，從而保證產品的良率及可靠性，從根本上保證生產的產量與質量，從而獲得更高的利潤。

光刻是半導體制造中非常重要的一步工藝，通過光刻機把圖形從掩膜版轉移到設置于半導體晶圓上的光刻膠上，再通過刻蝕的工藝把圖形轉移到晶圓上。為了分攤單個器件的制造成本，在每個半導體晶圓上排列多個半導體器件，完成全部工藝后再將多個半導體器件分離為各個半導體器件。晶圓上的這種半導體器件的周期性單元稱為方塊單元(Die)，目前的晶圓檢測一般都采用相鄰方塊單元之間互相比較的方法來判定是否存在缺陷。即，當掃描沿著X方向進行時，把當前正在檢測的方塊單元和其左邊的方塊單元和其右邊的方塊單元分別比較，如果圖形與兩邊的方塊單元都不一樣，則判定此處缺陷存在。然而，如果掩膜版本身在制造或保存過程中存在缺陷或從環境中引入了有害顆粒，就會在光刻過程中把缺陷引入到所有的方塊單元，即在每一個方塊單元的相同位置都存在相同的缺陷，以目前這種方塊單元和方塊單元比較的方法就不能檢測到這類缺陷。

在晶圓的設計中，存在不少具有重復性圖形的結構，比如SRAM的陣列，后道的大面積金屬互連區域等。這類結構的良率對器件的性能有著非常重要的影響。如何全面對這些區域進行缺陷檢測，包括由光刻的掩膜版異常引入的缺陷，至關重要。

圖1為現有技術中缺陷檢測的晶圓地圖。如圖1所示，所述晶圓上具有多個周期重復性的方塊單元(Die)，所述方塊單元是在光刻工藝中利用同一個掩膜圖形按照一定比例進行圖形轉移而復制在晶圓上的，因而晶圓上每一方塊單元的圖形重復且與掩膜圖形的圖形保持一致。

在現有技術進行晶圓缺陷檢測時，檢測機臺搜集反應晶圓表面形貌的表面圖像信息，通過將每一方塊單元與相鄰方塊單元進行比較來判定是否存在缺陷。對于圖1所示的晶圓地圖，將標記了T(target)的方塊單元稱之為目標方塊單元，將對目標方塊單元T進行缺陷檢測，與目標方塊單元T相鄰的標記了R1(reference1)和R2(reference2)的方塊單元作為參考方塊單元。當對目標方塊單元T進行掃描時，檢測機臺會將搜集到的目標方塊單元T的形貌與參考方塊單元R1和參考方塊單元R2對應的位置處的形貌進行比較，目標方塊單元T中的某處圖形的形貌與參考方塊單元R1和參考方塊單元R2對應位置的圖形的形貌都不一樣時，判定目標方塊單元T中的該處圖形存在缺陷。

圖2為現有技術中晶圓上目標方塊單元與參考方塊單元的缺陷示意圖。結合圖2，現有技術中缺陷檢測方法具體判定過程如下：例如目標方塊單元T中存在如下表面異常形貌：三角形標注處存在第一異常圖形A1，圓形標注處存在第二異常圖形A2。

對于三角形標注處存在的第一異常圖形A1，將第一異常圖形A1與參考方塊單元R1的對應位置處圖形的形貌進行比較，結果形貌不同，將第一異常圖形A1與參考方塊單元R2的對應位置處圖形的形貌進行比較，結果形貌不同，第一異常圖形A1與參考方塊圖形單元R1及參考方塊單元R2的對應位置處圖形的形貌均不同，則第一異常圖形A1判定為缺陷。對于圓形標注處存在的第二異常圖形A2，同樣與參考方塊圖形單元R1及參考方塊單元R2的對應位置處圖形的形貌進行比較，結果第二異常圖形A2與參考方塊單元R1及參考方塊單元R2的對應位置處圖形的形貌均相同，則第二異常圖形A2不判定為缺陷。至此，對目標方塊單元T的缺陷掃描和判定結束，掃描判定結果為：目標方塊單元T中僅存在一個缺陷，即為三角形標注處存在的缺陷。

然而，在參考方塊單元R1和參考方塊單元R2中與目標方塊單元T的第二異常圖形A2相對應的位置處具有同樣的圓形標注處存在的異常圖形，此類缺陷通常為光刻時由于掩膜版上異常雜質的引入，導致掩膜版上圖形轉移到晶圓上時，以相同的表面形貌存在于每一方塊單元的相同位置處，導致缺陷檢測無法查出此類缺陷，導致檢測結果。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠檢測出由于掩膜版缺陷等問題造成的晶圓上方塊單元在相同位置存在的同樣的缺陷的晶圓缺陷檢測方法。