电子束晶圆缺陷复检设备的复检准备方法和复检方法技术

本发明专利技术公开了一种电子束晶圆缺陷复检设备的复检准备方法和复检方法，复检准备方法包括：在晶圆上片并获取初检信息和完成光学显微系统下的晶圆对准后，进行扫描电镜的图像灰度优化；在所述扫描电镜下的多级晶圆对准的实施中判断是否进行扫描电镜的自动聚焦，根据判断结果完成该级晶圆对准或所述自动聚焦，完成该级晶圆对准和其余更高级的晶圆对准；确定晶圆坐标系的参考点。所述方法优化了EBR设备复检准备流程，将判断是否执行快速自动聚焦的内容有机地穿插到WA之中，除去了现有技术中的步骤紊乱和冗余,降低了其不必要的SEM图像采集导致的损坏晶圆的风险，提升了所述复检准备工作的效率和精准度，也提升了设备的吞吐量。也提升了设备的吞吐量。也提升了设备的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
电子束晶圆缺陷复检设备的复检准备方法和复检方法


[0001]本专利技术涉及有图形晶圆的缺陷检测领域，尤其涉及一种电子束晶圆缺陷复检设备的复检准备方法和复检方法。

技术介绍

[0002]大规模集成电路(IC)制造前道工序中包含晶圆缺陷检测，主要是在线(Inline)检测，速度要求高，用于有图形晶圆(Patterned Wafer)检测的相关设备包括用亮场(Bright Filed，简称BF)光学缺陷检测设备和暗场(Dark Filed，简称DF)光学缺陷检测设备，以及电子束晶圆缺陷检测(e
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beam inspection,简称为EBI)设备等。参考图1，晶圆100中的许多晶粒(Die)中都含有例如来自BF或DF,或EBI初检设备所获缺陷(不同的标识表示不同的初检缺陷分类类型)。随后需对初检结果中的缺陷进行复检(Review)，用更高分辨率的图像，例如可达2nm附近，并对初检的缺陷区域进行检测，并进行特征提取和分类，以帮助IC制造厂商及时发现问题，优化工艺，提升良率。所述复检主要用电子束晶圆复检(e
‑
beam review,简称为EBR)设备。
[0003]复检设备
[0004]参考图2A，电子束扫描晶圆缺陷复检设备例如为EBR设备200，其部件包括核心的扫描电镜(SEM)，扫描电镜中有电子光学镜筒(Column)211也就是一种扫描电镜(scanning electron microscope,简称为SEM)系统，和与其平行的普通光学显微成像系统(Optical Microscope,即OM)212，OM系统212用于初级晶圆对准(Wafer Alignment，简称为WA),可有不同放大倍率的物镜。EBR设备200还包括机械运动平台(Stage)213，用于放置晶圆214，晶圆搬运系统前端模组(EFEM)215，其中有机械手(Robot)2151和预对准器(Pre
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aligner)2152，其外可放置晶圆盒(Cassette)2153。EFEM 215和包括机械运动平台213的主腔体之间还有真空过渡室216，主腔体内还有机械手217用于真空过渡室216和机械运动平台213之间的晶圆搬运。晶圆214上片后是放置在机械运动平台213上的静电托盘(E
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chuck)上的。另外EBR设备200还有工业计算机218，其上运行软件219，包括图形用户界面(GUI)软件，系统软件，数据库，算法软件，和底层硬件驱动、通讯软件等。
[0005]电子光学镜筒(Column)211即SEM系统较初检设备EBI中的有更高的分辨率，例如束斑尺寸在2nm
–
10nm范围，较初检用的BF或DF设备的分辨率更要高出一或二个量级。参考图2B,一所述EBR设备中SEM系统结构示意图，其主要部件包括电子源、聚光透镜、限束光阑、扫描线圈、电磁物镜和探测器，负责电子束的产生、聚焦、扫描,以及从样品上产生的二次电子(Secondary Electron)和其他电子包括反射电子(Backscatted Electron,BSE)的探测，然后经信号放大和模数转换(A/D)，及信号处理等步骤，最终产生SEM图像。
[0006]复检准备方法
[0007]假定所述EBR设备各部均经过校准，也包括应用中所需工作参数的校准，包括入射能量(Landing Energy),束斑尺寸(Beam Size),视场(FOV)等。和绝大部分半导体设备一样，所述EBR设备在进行所述复检时，需要创建工作菜单(Recipe)，其下包括子Recipe以确
定其工作(往往是inline)时的步骤，其中包括其本职工作即复检工作，也包括其实施本职工作前的准备工作。上述创建的Recipe中还包括提供对该类待复检晶圆的在复检中即执行所述Recipe时所需的参数，例如晶粒尺寸/周期(Die Pitch)，如果要复检内存(Memory)类晶圆的话也包括内存尺寸/周期(Cell Pitch),以及所述复检所需准备工作例如晶圆对准(Wafer Alignment，简称WA),图像灰度优化(Image Grayscale Optimization,简称IGO)，快速自动聚焦(Quick Auto Focus,简称QAF)等，以及复检准备工作中所需的相关参数/内容,例如进行WA所需要的各级模板和匹配位置，IGO和QAF需要的工作位置的确定。
[0008]所述EBR设备在产线上工作，就是执行所述Recipe。当然此时不言而喻，设备要处于正常状态。下面是EBR设备工作的主要步骤：
[0009]晶圆上片的步骤
[0010]参考图2A，EFEM将晶圆从晶圆盒取出，进行预对准，经真空过渡室，将晶圆放置于机械运动平台上，其取向(由周期排列的晶粒决定)和中心位置有一定的不确定性，例如分别在
±1°
和200μm之内(高端部件的误差范围或略小),因此需要WA，往往是多级的WA将其取向和位置纠正到本职工作即缺陷复检所需的精度。
[0011]晶圆对准的步骤
[0012]这里指的是有图形晶圆(Patterned Wafer)的对准。这是所有有图形晶圆上片后必做的第一步。
[0013]参考图3，在创建WA Recipe时，通常在靠近晶圆中心处采集模板图像300，从中选取模板例如301或302，它在图中具有唯一性，且亮度、对比度都须达到既定要求，然后移动晶圆/机械运动平台1或多个晶粒的距离(不会相隔太远)，采集目标图像310，用模板例如301到其中进行模板匹配，搜寻获最佳匹配位置311。不管是用各种放大倍率的OM图像还是SEM图像的WA皆用此类方法。例如到高放大倍率的SEM图像时，有模板图像320，其中有模板321，该模板到目标图像330中获得相应的匹配位置331。模板匹配常用算法很多，例如图像相似度算法，包括互相关(Normalized Cross Correlation，NCC)算法或是基于特征(Feature
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based)的模板匹配方法，且在亚像素精度。另外晶圆上晶粒排列在X,Y方向上都有周期，晶粒之间为Street，业内有标准的尺寸。通常WA有多级,最常见的是3级，最初级用OM，中间级用低放大倍率的SEM图像，最高级用高放大倍率的SEM图像。参考图4A，各级WA中都是用沿同一行(列)多个Die位置匹配位置结果，依次逐步获取更多远离晶圆中心模板匹配位置，如匹配位置411，412，413，414，415，416，共同参与，例如取其中匹配成功的点拟合直线，来获得晶圆取向角θ，并予以纠正，例如反方向转动晶圆/机械运动平台或在晶圆坐标系和机械运动平台坐标系之间建立一个对应关系(根据具体系统而定)，然后切换到下一级WA,以同样的方法做，直至完成全部各级WA。晶圆对准时晶圆上目标图像采集位置的选择方式有多种，不限于图4A中那样都在水平方向的位置，但都是基于晶粒的周期性来选择。例如参考图4B，晶圆上位置421，422，423，424，425(在X,Y方向都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子束晶圆缺陷复检设备的复检准备方法，其特征在于，包括：在晶圆上片并获取初检信息和完成光学显微系统下的晶圆对准后，进行扫描电镜的图像灰度优化；在所述扫描电镜下的多级晶圆对准的实施中判断是否进行扫描电镜的自动聚焦，根据判断结果完成该级晶圆对准或所述自动聚焦，完成该级晶圆对准和其余更高级的晶圆对准；确定晶圆坐标系的参考点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括依次执行的以下步骤：。S1、将晶圆上片并获取初检信息；S2、完成光学显微系统下的晶圆对准；S3、对所述扫描电镜完成图像灰度优化；S4、进行所述扫描电镜下的晶圆对准和聚焦度检验，包括：S4.1、开始进行所述扫描电镜下的第一级晶圆对准；S4.2、并在其中检验所述扫描电镜的聚焦度，判断是否实施自动聚焦，根据判断结果实施自动聚焦或进入下一步；S4.3、完成所述扫描电镜的第一级晶圆对准；S4.4、完成所述扫描电镜的余下更高级晶圆对准；S5、确定晶圆坐标系的参考点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当进行所述图像灰度优化和/或自动聚焦时，使用无缺陷或缺陷尺寸小于等于预设尺寸的位置采集图像。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在创建晶圆对准工作菜单中不仅保留扫描电镜对准所用的模板和在晶圆上的匹配位置即目标图像采集位置，也保留完整的包含所述模板的模板图像。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤4.1中，在第一匹配位置采集第一目标图像；在步骤4.2中，在采集所述第一目标图像后开始所述聚焦度的检验，在检验所述聚焦度时，使用晶圆对准中最先遇到的成功匹配的且和模板图像重叠区域满足既定条件的目标图像即聚焦工作目标图像，比较所述目标图像和模板图像的重叠区域的聚焦度，根据所述比较的结果以及既定阈值判断是否实施自动聚焦。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S4.4中，使用与步骤S4.2相同的聚焦度的检验方法判断是否实施所述自动聚焦，根据判断结果实施自动聚焦或完成当前一级晶圆对准。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当创建工作菜单时，在所述工作菜单中保存主模板图像、位于主模板图像周边设定距离的模板图像以及形成的多帧模板图像中各自的模板；当执行所述工作菜单时，在步骤4.1中，在第一匹配位置采集第一目标图像，在步骤4.2中，在采集所述第一目标图像后开始所述聚焦度的检验，此时若所述主模板图像中的模板与第一目标图像匹配失败或二者的重叠区域不满足既定阈值条件，用所述主模板图像周边的模板图像和第一目标图像进行匹配，选择重叠区域面积最大的成功匹配的模板图像，比较其和所述第一目标图像的重叠区域的聚焦度，根据所述比较的结果以及既定阈值判断是否实施自动聚焦。8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述重叠区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骊松，黄涛，王岗，张旭，
申请(专利权)人：上海精测半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：