專利名稱：自動檢測硅片邊緣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造工藝，特別是涉及一種檢測硅片邊緣的缺 陷的方法
背景技術(shù)：
目前集成電路制造企業(yè)對有圖形硅片(即已在硅片上進(jìn)行過某些工藝 如刻蝕工藝，并且已在硅片上形成了某種圖形如刻蝕圖形的硅片)的邊緣 進(jìn)行檢測，是通過電子掃描顯微鏡由人工手動操作。
在一個生產(chǎn)流程中，硅片邊緣的缺陷是在哪一步工藝中產(chǎn)生，硅片邊 緣已存在的缺陷在后續(xù)工藝中如何演變，要解決這些問題就需要在一個生 產(chǎn)流程中的每兩工藝之間對硅片邊緣進(jìn)行多次、重復(fù)的缺陷檢測。這種人 工手動檢測需要耗費大量的人力物力，而且效率和精度都很差，無法對檢 測點精確定位，數(shù)據(jù)的可分析性也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種通過電子掃描顯微鏡對有圖形 硅片的邊緣進(jìn)行自動檢測的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明自動檢測硅片邊緣的方法包括如下步驟
第一步，自動缺陷檢測儀掃描硅片，并將掃描結(jié)果保存為KLARF格式 的文件；
第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虛擬晶元，所述虛擬晶元
4完整地覆蓋整個硅片邊緣；
第三步，計算硅片邊緣的檢測點在KLARF文件所采用的坐標(biāo)系中的坐
標(biāo)；
第四步，將第三步計算的檢測點的坐標(biāo)作為虛擬缺陷加入第二步編輯 的KLARF文件中；
第五步，電子掃描顯微鏡對第四步編輯的KLARF文件中的虛擬缺陷進(jìn) 行自動檢測。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該方法的第四步和第五步之間還包括，電 子掃描顯微鏡根據(jù)第一步保存的KLARF文件中的一個或多個真實缺陷的坐 標(biāo)，對第四步編輯的KLARF文件利用相同的真實缺陷的坐標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明自動檢測硅片邊緣的方法，不僅可以對有圖形的硅片邊緣進(jìn)行 缺陷檢測，更可以在一個生產(chǎn)流程中對硅片邊緣做完整的監(jiān)控，例如了解 缺陷在哪一步工藝中產(chǎn)生，已產(chǎn)生的缺陷在后續(xù)工藝中如何演變等。并且 由電子掃描顯微鏡所進(jìn)行的自動檢測和監(jiān)控，更可以節(jié)省人力物力，并提 高檢測及監(jiān)控效率，增強(qiáng)檢測點定位的準(zhǔn)確性，提高所獲數(shù)據(jù)的可分析性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明 圖1是本發(fā)明自動檢測硅片邊緣的方法流程圖； 圖2是自動缺陷掃描儀對硅片掃描圖像的示意圖； 圖3是為硅片增加虛擬晶元的示意圖4是計算硅片邊緣的檢測點的坐標(biāo)的示意圖；圖5是為硅片增加虛擬缺陷的示意圖中附圖標(biāo)記為IO —硅片；ll一晶元；12 —無圖形區(qū)域；13 —放棄
檢測區(qū)域；14一缺陷；15 —虛擬缺陷；20—硅片實際邊界；21—KLARF文件 修改后所覆蓋區(qū)域的邊界；30 —檢測點；31 —電子掃描顯微鏡的搜索窗口。
具體實施例方式
請參閱圖l，本發(fā)明監(jiān)控硅片邊緣的方法包括如下步驟
第一步，由自動缺陷檢測儀掃描硅片，并將掃描結(jié)果保存為KLARF格
式的文件。自動缺陷檢測儀掃描硅片時可記錄硅片上各個真實缺陷的大小
和坐標(biāo)。
第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虛擬晶元，所述虛擬晶元 完整地覆蓋整個硅片邊緣。加入虛擬晶元之后，該KLARF文件的實際晶元 和虛擬晶元所覆蓋的總范圍就大于硅片的實際范圍。
第三步，計算硅片邊緣的檢測點在KLARF文件所采用的坐標(biāo)系中的坐 標(biāo)。KLARF文件所采用的坐標(biāo)系是自動缺陷檢測儀在掃描每一個硅片時自定 義的，其坐標(biāo)原點往往并不是硅片的中心。對于圓形硅片而言，位于硅片 邊緣的各檢測點與圓心的距離是已知的。如果要檢測硅片邊緣最外圍，那 么檢測點與圓心的距離恰為硅片半徑；如果要檢測硅片邊緣稍靠內(nèi)的位置， 那么檢測點與圓心的距離稍小于硅片半徑。為了能夠?qū)φ麄€硅片邊緣進(jìn)行 檢測，理論上需要無限個檢測點。實際操作中，對某一區(qū)域中個別位置抽 樣檢測已可達(dá)到數(shù)據(jù)采集的目的，因此只需要設(shè)定有限個檢測點在特定位置即可。通常，在硅片邊緣均勻地設(shè)定多個檢測點，例如在360度圓周內(nèi) 均勻設(shè)定12個檢測點，每相鄰兩個檢測點與圓心的連線所形成的夾角為30 度。
第四步，將第三步計算的檢測點的坐標(biāo)作為虛擬缺陷加入第二步編輯 的KLARF文件中。這樣，KLARF文件中既包括通過自動缺陷檢測系統(tǒng)掃描的 真實缺陷，又包括用戶加入的虛擬缺陷。
第五步，將第四步編輯的KLARF文件導(dǎo)入到自動缺陷檢測系統(tǒng)，再傳 送至電子掃描顯微鏡的機(jī)臺，轉(zhuǎn)換為電子掃描顯微鏡自動檢測的文件。電 子掃描顯微鏡將第四步編輯的KLARF文件中的虛擬缺陷作為檢測點進(jìn)行自 動檢測。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該方法的第四步和第五步之間還包括，電 子掃描顯微鏡根據(jù)第一步保存的KLARF文件中的一個或多個真實缺陷的坐 標(biāo)，對第四步編輯的KLARF文件利用相同的真實缺陷的坐標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。由 于自動缺陷掃描儀生成的數(shù)據(jù)文件中，晶元坐標(biāo)、晶元原點、缺陷坐標(biāo)等 都是精確定義的，在第五步的操作中又需要將編輯KLARF文件傳送至電子 掃描顯微鏡，這時要求電子掃描顯微鏡的檢測原點與自動缺陷掃描儀設(shè)定 的原點精確重合，因此該改進(jìn)方案可以用于坐標(biāo)的校準(zhǔn)。
在上述改進(jìn)方案中，為了使所有用于坐標(biāo)校準(zhǔn)的缺陷均為真實缺陷， 需要對真實缺陷和虛擬缺陷進(jìn)行區(qū)分。 一種較為簡單的方法是從缺陷的大 小進(jìn)行區(qū)分。在將檢測點的坐標(biāo)作為虛擬缺陷加入到KLARF文件時，同時 設(shè)定這些虛擬缺陷的大小，例如均大于等于10um。而在選擇用于坐標(biāo)校準(zhǔn)的真實缺陷時，僅選擇那些小于(最好是明顯小于)所有虛擬缺陷的真實
缺陷，例如僅選擇小于等于5um的虛擬缺陷。這樣即可確保用于坐標(biāo)校準(zhǔn) 的缺陷均為真實缺陷。
請參閱圖2，圓形硅片10上劃分的一個個小方塊為晶元11。硅片10 邊緣的黑色部分是無圖形區(qū)域12，由于該區(qū)域不在光刻曝光的范圍之內(nèi)， 因此自動缺陷檢測儀不對該區(qū)域進(jìn)行檢測。靠近無圖形區(qū)域12的填充有叉 形標(biāo)記的小方塊是放棄檢測區(qū)域13，由于該區(qū)域在光刻曝光時曝光不充分 或其他原因，因此自動缺陷檢測儀放棄對該區(qū)域進(jìn)行檢測。本發(fā)明的目的 就是對無圖形區(qū)域12以及放棄檢測區(qū)域13進(jìn)行缺陷檢測。硅片10上分布 的多個小點為自動缺陷檢測系統(tǒng)所檢測到的真實的缺陷14。自動缺陷檢測 系統(tǒng)在掃描每個硅片時都自定義了坐標(biāo)系，如圖2中的X軸和Y軸所組成 的XY坐標(biāo)系，該XY坐標(biāo)系的原點往往并不位于硅片10的中央。
請參閱圖3，圓形硅片10被硅片實際邊界20所包圍，在第一步所生成 的KLARF文件中，KLARF文件所覆蓋的范圍也是硅片實際邊界20以內(nèi)的區(qū) 域。本發(fā)明所述方法的第二步通過修改KLARF文件，增加虛擬晶元，增加 的虛擬晶元將硅片實際邊界20完整覆蓋，換而言之，硅片10的邊緣的每 一點都落入虛擬晶元的范圍。修改后的KLARF文件的覆蓋范圍大于硅片實 際范圍，修改后的KLARF文件所覆蓋區(qū)域的邊界21明顯比硅片實際邊界20 大上一圈。
請參閱圖4 (a)，硅片10上默認(rèn)是以KLARF文件采用的XY坐標(biāo)系記錄 坐標(biāo)。檢測點30位于硅片10邊緣，其與硅片10的中央(圓心)的距離為硅片10的半徑r，己知硅片10的圓心的坐標(biāo)為(h，l)，問題是如何求解檢
測點30的坐標(biāo)(x。， y。)。
首先，根據(jù)勾股定理有(x。-h)2+(yQ-l)2=r2; .............................. (1)
其次，假設(shè)從硅片10的原點到檢測點30有一條直線，該直線的斜率
為k，那么k二(y。-l)/(x。-h); ................................................... (2)
在這里假設(shè)斜率k是已知的，其原因在后敘述。那么通過方程(1)和 (2)所組成的方程組，即可以求解出檢測點30在XY坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x。，
y。)。
如果希望檢測硅片邊緣略靠內(nèi)的位置，只需更改r稍小一些即可求解 出新的檢測點的坐標(biāo)。求解方程組可以通過手動計算或編寫程序完成，也 可借助于相關(guān)的計算軟件完成。
根據(jù)KLARF文件的記錄規(guī)則，檢測點30的坐標(biāo)(x。， y。)需要轉(zhuǎn)換為 該檢測點30所在晶元的編號以及該檢測點30相對于所在晶元左下角的坐 標(biāo)，然后才能記錄到KLAEF文件中作為虛擬缺陷。
請參閱圖4(b)， KLARF文件對晶元編號的定義規(guī)則是，XY坐標(biāo)系的原 點定義為[O, O]晶元的左下角，[O，O]晶元右邊的晶元編號為[l，O]，左邊 的晶元編號為[-i， 0]，上邊的晶元編號為
，下邊的晶元編號為
。
已知檢測點30的坐標(biāo)為(x。， y。)，每個晶元在X軸投影的長度都是ci ， 在Y軸投影的長度都是e，需要求解檢測點30所在晶元的編號[m，n]，以 及檢測點30相對于[m，n]晶元左下角的坐標(biāo)(a。， p。)。
根據(jù)KLARF文件對晶元編號的定義規(guī)則，m為x。除以a再取整，n為y。除以P再取整，aQ， =x。一mXa， p。 = yQ_nxP。
請參閱圖5，圓形硅片10上分布有一個或多個真實的缺陷14，在硅片 10的邊緣增加了一個或多個虛擬缺陷15。這些虛擬缺陷的坐標(biāo)是通過第三 步計算得到的，同時還可以設(shè)定這些虛擬缺陷的大小。
圓形硅片10上分布有一個或多個真實缺陷14，硅片10的邊緣分布有 一個或多個虛擬缺陷15，這些虛擬缺陷15正是電子掃描顯微鏡的檢測點 30。圖中的虛擬缺陷15沿硅片10的邊緣每隔30度均勻分布。
由于實際操作中，虛擬缺陷15都沿硅片邊緣均勻分布，因此每個虛擬 缺陷15與硅片10的圓心的連線的斜率k是已知的。
下面自動缺陷檢測設(shè)備kla2351，配合自動缺陷檢測程序0dyssey，以 及電子掃描顯微鏡SEMVision G2為例，介紹本發(fā)明所述方法的具體實施。
第一步，應(yīng)用自動缺陷檢測設(shè)備kla2351掃描硅片，在自動缺陷檢測 程序Odyssey中打開掃描結(jié)果，并將掃描結(jié)果保存為KLARF文件。
第二步，用文本方式打開第一步生成的KLARF文件，自動缺陷檢測程 序Odyssey在生成該KLARF文件時自行定義了該KLARF文件的坐標(biāo)系，從 坐標(biāo)系原點所在的
晶元開始，X軸向右遞増，Y軸向上遞增。修改該KLARF 文件中的覆蓋范圍，換而言之，在硅片實際晶元的外圍增加虛擬晶元，所 增加的虛擬晶元至少要將硅片的邊緣完整覆蓋。
第三步，精確計算硅片邊緣的檢測點的在KLARF文件所定義的坐標(biāo)系 中的坐標(biāo)。
第四步，將檢測點的坐標(biāo)作為虛擬缺陷加入到KLARF文件中。第五步，將第四步修改的KLARF文件導(dǎo)入自動缺陷檢測程序Odyssey 中，再傳送至電子掃描顯微鏡SEMVision G2。電子掃描顯微鏡先根據(jù)真實 缺陷的坐標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后調(diào)節(jié)F0V值得到適當(dāng)?shù)谋堵逝c搜索窗口，保存 為電子掃描顯微鏡SEMVision G2可自動執(zhí)行的文件。
權(quán)利要求
1. 一種自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是該方法包括如下步驟第一步，自動缺陷檢測儀掃描硅片，并將掃描結(jié)果保存為KLARF格式的文件；第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虛擬晶元，所述虛擬晶元完整地覆蓋整個硅片邊緣；第三步，計算硅片邊緣的檢測點在KLARF文件所采用的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；第四步，將第三步計算的檢測點的坐標(biāo)作為虛擬缺陷加入第二步編輯的KLARF文件中；第五步，電子掃描顯微鏡對第四步編輯的KLARF文件中的虛擬缺陷進(jìn)行自動檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是該方 法的第一步所保存的KLARF文件，包括硅片上各個真實缺陷的大小和坐標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是該方 法的第四步和第五步之間還包括，電子掃描顯微鏡根據(jù)第一步保存的KLARF 文件中的一個或多個真實缺陷的坐標(biāo)，對第四步編輯的KLARF文件利用相 同的真實缺陷的坐標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是該方 法的第四步，還、包括在KLARF文件中設(shè)置虛擬缺陷的大小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是所述 在KLARF文件中設(shè)置的虛擬缺陷的大小，均大于用于校準(zhǔn)的真實缺陷的大小的最大值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是該方法的第二步編輯的KLARF文件，其實際晶元和虛擬晶元所覆蓋的總范圍大 于硅片實際的范圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動檢測硅片邊緣的方法，其特征是所述的檢測點為一個或多個，所述檢測點分布在硅片邊緣任意位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動檢測硅片邊緣的方法，該方法包括如下步驟第一步，自動缺陷檢測儀掃描硅片，并將掃描結(jié)果保存為KLARF格式的文件；第二步，在第一步保存的KLARF文件中加入虛擬晶元，所述虛擬晶元完整地覆蓋整個硅片邊緣；第三步，計算硅片邊緣的檢測點在KLARF文件所采用的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；第四步，將第三步計算的檢測點的坐標(biāo)作為虛擬缺陷加入第二步編輯的KLARF文件中；第五步，電子掃描顯微鏡對第四步編輯的KLARF文件中的虛擬缺陷進(jìn)行自動檢測。該方法通過數(shù)據(jù)分析軟件與檢測機(jī)臺的功能整合，實現(xiàn)了對硅片邊緣位置的自動檢測，可以節(jié)省人力物力，并提高效率及增強(qiáng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可分析性。
文檔編號H01L21/66GK101452867SQ200710094319
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者王亞東 申請人:上海華虹Nec電子有限公司