阅读说明：本技术 一种半导体器件缺陷的检测方法 (Method for detecting defects of semiconductor device ) 是由 王慧云 杨瑞海 于 2019-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种半导体器件缺陷的检测方法。所述方法包括：提供待检测晶圆并对所述待检测晶圆进行缺陷扫描,以获得晶圆中每个芯片的缺陷分布信息；获取SEM检测机台相对于晶圆不同位置的偏移参数,用于校准SEM检测机台的精度；基于所述位置偏移参数对SEM检测机台的位置进行校准,执行直接移动晶圆步骤,以使所述芯片中出现缺陷的位置位于SEM检测机台的视窗的中心区域。通过所述方法可以获得较大的放大倍数,获得更加准确的缺陷图像和缺陷信息。(The invention relates to a method for detecting defects of a semiconductor device. The method comprises the following steps: providing a wafer to be detected and scanning the wafer to be detected for defects so as to obtain defect distribution information of each chip in the wafer; acquiring offset parameters of different positions of the SEM detection machine relative to the wafer, and calibrating the precision of the SEM detection machine; and calibrating the position of the SEM detection machine based on the position deviation parameters, and executing a step of directly moving the wafer so as to enable the position of the defect in the chip to be positioned in the central area of a window of the SEM detection machine. By the method, a larger magnification factor can be obtained, and more accurate defect images and defect information can be obtained.)

一种半导体器件缺陷的检测方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件缺陷的检测方法。

背景技术

随着工艺的提高，许多导致芯片失效的问题都是非常小的缺陷(defect)引起的，所述缺陷通常需要使用扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束(Focused Ion beam，FIB)或透射电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)等辅助工具进行扫描成像，从而找到发生缺陷的位置，以进行改进。

SEM的工作原理是利用电子束扫描样品表面从而获得样品信息，诸如样品的表面结构，样品的物理和化学性质等等。近年来，SEM在各种领域中具有广泛的应用。例如，在半导体制造工艺中，SEM可以用来检查晶圆缺陷，测量关键尺寸等。

使用SEM进行超小缺陷检查(Ultra Tiny Defects)时，通常使用SEM来检测扫描工具检测缺陷图像时发出警报的位置，以帮助核查线上问题和潜在的风险，但是随着器件尺寸的不断缩小，要获得高质量(尤其是高倍放大)的超微小缺陷图像，越来越具有挑战性。

因此，如何高效、快速的实现对缺陷的扫描成为目前工艺中亟需解决的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在

具体实施方式

部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明提供了一种半导体器件缺陷的检测方法，所述方法包括：

提供待检测晶圆并对所述待检测晶圆进行缺陷扫描，以获得晶圆中每个芯片的缺陷分布信息；

获取SEM检测机台相对于晶圆不同位置的偏移参数；

基于所述位置偏移参数对SEM检测机台的位置进行校准，执行直接移动晶圆步骤，以使所述芯片中出现缺陷的位置位于SEM检测机台的视窗的中心区域。

可选地，在进行所述校准之前，所述方法还包括：

检验所述位置偏移参数是否在控制限度范围之内，若在控制限度范围之内，则根据获取的位置偏移信息，在执行直接移动晶圆步骤时加以修正，将芯片中出现缺陷的位置置于SEM检测机台视窗的中心区域。

可选地，若所述位置偏移参数超出控制限度范围，则根据获取的位置偏移信息，在执行直接移动晶圆步骤时加以修正，将芯片中出现缺陷的位置置于SEM检测机台视窗的中心区域。

可选地，所述视窗的中心区域为所述视窗的正中间。

可选地，通过扫描机台对所述待检测晶圆进行缺陷扫描，以得到关于所述晶圆的缺陷分布图。

可选地，获取所述位置偏移参数的方法包括：

所述晶圆包括多个相同的芯片，给定一个芯片内部的坐标，该坐标具有一定的图形特征；

对每个所述芯片中所述坐标所在的位置进行定点拍照，以拍摄所述坐标位置处的图形；

将拍摄得到的所述图形进行比对，以得出SEM检测机台相对于晶圆上分布的不同的芯片的偏移数值。

可选地，将拍摄得到的所述图形与与该位置坐标对应的理想图像进行比对，以得出SEM检测机台相对于晶圆上分布的不同的芯片的偏移数值。

可选地，获取SEM检测机台相对于所述晶圆中每个芯片的位置偏移参数，以得到晶圆的偏移地图。

可选地，将所述芯片中出现缺陷的位置置于SEM检测机台的视窗的中心区域，并对缺陷位置进行放大和拍照，以获得包含缺陷的图像。

可选地，在对位置信息进行校准后，依据校准后的数据将缺陷位置准确地置于SEM检测机台的视窗的中心区域。

本发明为了解决目前工艺中存在的问题，提供了一种半导体器件缺陷的检测方法，在所述方法中为了更加准确的检测超小缺陷，在进行缺陷位置图像拍摄时，首先获取SEM检测机台相对于晶圆中不同位置的偏移参数，以在后续执行直接移动晶圆对缺陷位置进行SEM检测时，精确地将缺陷位置置于视窗中心区域，获得更加准确的缺陷图像和缺陷信息，以保证直接移动晶圆时可以将所述芯片中出现缺陷的位置置于SEM检测机台的视窗的中心区域，以获得较大的放大倍数，获得更加准确的缺陷图像和缺陷信息。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了本发明实施例中所述检测方法的工艺流程图；

图2A示出了本发明实施例的所述检测方法中的模板图像的结构试图；

图2B示出了本发明实施例的所述检测方法中的模板图像与芯片图像对比发生偏移的示意图；

图2C示出了本发明实施例的所述检测方法中晶圆偏移地图的示意图；

图3示出了本发明实施例中所述检测方法的流程框图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在晶圆生产过程中，需要抽检产品，发现问题，从而帮助制程改进，实现良率提升。一般会通过扫描机台扫描晶圆，会形成一张缺陷分布图，随后会根据分布图中给出的缺陷的位置，在SEM检测机台中找到相应的位置拍照，获取具体的缺陷信息。

业界目前采用的SEM检测的方法一般包括直接移动晶圆法(Direct DefectLocation，DDL)以及移动晶圆法(Automatically Defect Location，ADL)两种，两种方式在面对超小尺寸缺陷时都会有一些局限：

(1)DDL:SEM检测机台直接移动晶圆，将缺陷位置移动至镜头前直接拍照，但是由于机台精度有限，为保证能够拍到缺陷，一般不能放大到足够倍数，因而对于较小尺寸缺陷，看得不够清楚；(2)ADL:SEM检测机台移动晶圆，将缺陷位置移动至镜头前，先在一个较大的视窗内分别拍取缺陷位置照片和相邻芯片参照位置的照片，通过这两张照片对比，经过一定的算法，识别出缺陷在视窗中的位置，并将该位置移动至视窗正中间，放大拍照。该方法的优点是大多数情况下，算法计算得到的缺陷都没问题，足够精确(放大倍数足够)的缺陷位于图像的正中间。缺点是随着缺陷尺寸的减小，算法的准确率会下降，很容易出错(即算法认为的最大差异的地方并不是实际想要的缺陷)。

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种半导体器件缺陷的检测方法。下面参考附图对本发明的缺陷扫描方法做详细描述；图1示出了本发明实施例中所述检测方法的工艺流程图；图2A示出了本发明实施例的所述检测方法中的模板图像的结构试图；图2B示出了本发明实施例的所述检测方法中的模板图像与芯片图像对比发生偏移的示意图；图2C示出了本发明实施例的所述检测方法中晶圆偏移地图的示意图；图3示出了本发明实施例中所述检测方法的流程框图。

本发明提供一种半导体器件缺陷的检测方法，如图1所示，该方法的主要步骤包括：

步骤S1：提供待检测晶圆并对所述待检测晶圆进行缺陷扫描，以获得晶圆中每个芯片的缺陷分布信息；

步骤S2：获取SEM检测机台相对于晶圆不同位置的偏移参数；

步骤S3：基于所述位置偏移参数对SEM检测机台的位置进行校准，执行直接移动晶圆步骤，以使所述芯片中出现缺陷的位置位于SEM检测机台的视窗的中心区域。

下面，对本发明的半导体器件缺陷的检测方法的具体实施方式做详细的说明。

首先，执行步骤S1，提供待检测晶圆并对所述待检测晶圆进行缺陷扫描，以获得晶圆中每个芯片的缺陷分布信息。

具体地，在该步骤中，其中所述待检测晶圆可以是以下所提到的材料中的至少一种：Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、InAs、GaAs、InP、InGaAs或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

其中，在所述待检测晶圆中可以形成有各种器件，例如可以形成各种有源器件和/或无源器件，还可以形成有各种MEMS器件，各种器件的种类以及结构在此不再赘述。

在形成上述各种器件的过程中不可用避免的会产生各种缺陷，为了避免器件的失效及时查找这些缺陷并且尽早排除所述缺陷，对于半导体器件的性能和良率来说都是至关重要的。

在检测过程中，首先会对所述待检测晶圆进行缺陷扫描，以获得晶圆中每个芯片的缺陷分布信息。例如通过扫描机台扫描晶圆，会形成一张缺陷分布图，随后会根据分布图中给出的缺陷的位置，然后在SEM检测机台中找到相应的位置拍照，获取具体的缺陷信息。其中，扫描机台扫描晶圆的方法和工艺可以选用本领域的常规工艺和方法，在此不再赘述。

接着执行步骤S2，获取SEM检测机台相对于晶圆不同位置的偏移参数；例如获取SEM检测机台相对于所述晶圆中每个芯片的位置偏移参数，用于校准SEM检测机台的精度。

在该步骤中，为了解决DDL步骤中由于机台精度有限，为保证能够拍到缺陷，一般不能放大到足够倍数，因而对于较小尺寸缺陷，看得不够清楚的问题，在执行DDL步骤之前，增加一个对SEM检测机台的精度进行校正的步骤，以保证在DDL的方式下，缺陷同样能被SEM检测机台精确移动至视窗正中间，从而可以放大到足够倍率进行拍照。

其中，对所述SEM检测机台的精度进行校正的方法包括以下步骤：

所述晶圆包括多个相同的芯片，给定一个的芯片内部的坐标；

对每个所述芯片中所述坐标所在的位置进行定点拍照，以拍摄所述坐标位置处的图形；

将拍摄得到的所述图形进行比对，以得出SEM检测机台相对于晶圆上分布的不同的芯片的偏移数值。

具体地，在本发明的一实施例中，提供待测晶圆，其中待测晶圆上有一个一个相同的芯片，给定一个芯片内部的坐标，则晶圆中每一个芯片内在这个坐标位置的形貌是一模一样的。在DDL检测之前，先采用CPI(定点拍照)的方式，在晶圆四处的各个芯片内部分别取拍摄同一坐标(芯片里的坐标)的照片，通过这些照片的比对，可以得出，SEM检测机台相对在晶圆上分布不同位置的芯片位置偏移了多少。在后续的DDL检测过程中，可以根据CPI得到的偏移数值校准SEM检测机台，从而保证SEM检测机台精确地将缺陷位置移动到视窗的正中间，进行拍照。

可选地，在上述将照片的比对的方法中，将拍摄得到的所述图形与预先设定的模板图像进行比对，以得出SEM检测机台相对于晶圆上分布的不同的芯片的偏移数值。

示例性地，在进行上述对比之前事先存储一幅对应于正确的产品图像，称为理想”图像(“golden”image)，即模板图像，如图2A所示。然后在位置偏移参数的过程中，采集每一芯片的坐标位置处的图像，从中减去上述模板图像。理想情况下，如果芯片没有发生偏移，则两幅图像的偏移差值应为零，两幅图形完全重合。而对于芯片发生偏移的情况，其图像与模板图像则存在位置偏移，如图2B所示，芯片的图像和模板图像并不能完全重合，两幅图像的差值在这些区域就不为零。

其中，在将晶圆中所有的芯片与模板图像进行对比之后，即可得到晶圆中所有芯片的偏移情况，进而得到如图2C所示的晶圆的偏移地图，该偏移地图包含了所有的芯片的偏移信息。

接着执行步骤S3，基于所述位置偏移参数对SEM检测机台的位置进行校准，以保证所述芯片中出现缺陷的位置位于SEM检测机台的视窗的中心区域。

在进行所述校准之前，所述方法包括：根据步骤S2中获取的位置偏移参数的大小执行不同的步骤，如图3所示，当所述位置偏移参数在控制限度范围之内，则直接执行DDL直接移动晶圆的步骤，将所述芯片中出现缺陷的位置置于SEM检测机台的视窗的中心区域，对缺陷位置进行拍照；当所述位置偏移参数超出控制限度范围，则发出报警。

可选地，当所述位置偏移参数超出控制限度范围，发出警报后，需要设备工程师对机台进行人为校准，校准后再进行测试。

其中，在本发明中所述中心区域是指在拍照时使晶圆中的缺陷位置位于所述SEM检测机台的视窗的中间，以保证对缺陷位置进行足够大倍数的放大并进行拍照。较佳地，所述中心区域是指在拍照时使晶圆中的缺陷位置位于所述SEM检测机台的视窗的正中间。

至此，完成了本发明实施例的半导体器件缺陷的检测方法的相关步骤的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。

本发明为了解决目前工艺中存在的问题，提供了一种半导体器件缺陷的检测方法，在所述方法中为了更加准确的检测超小缺陷，在进行缺陷位置图像拍摄时，首先获取SEM检测机台相对于晶圆中缺陷位置的位置偏移参数，以保证直接移动晶圆时可以将所述芯片中出现缺陷的位置置于SEM检测机台的视窗的中心区域，以获得较大的放大倍数，获得更加准确的缺陷图像和缺陷信息。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。