一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法
【專利摘要】一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，包括：步驟S1：提供測試晶圓，具有不同功能膜層厚度和面積的測試區(qū)域；步驟S2：測試不同測試區(qū)域，并收集不同反射光信號強度；步驟S3：對反射光信號強度Y進行擬合，得到擬合公式Y＝αxn+βyn+γ；步驟S4：根據擬合公式，結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算所需的自對準光強值，進而對暗場缺陷掃描設備實現(xiàn)參數調整。本發(fā)明通過對不同功能膜層厚度和面積的測試區(qū)域進行多觀測點測試，得到擬合公式，即可推算所需的自對準光強值，不僅有效避免因功能膜層過暗或過亮導致的自對準失效，而且可實時調整暗場缺陷檢測設備之參數，保證暗場缺陷檢測設備之光強值滿足自對準校正的有效范圍。
【專利說明】
一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法。
【背景技術】
[0002]暗場缺陷檢測設備在掃描過程中需要實時進行自對準校正，用來調整晶圓與光源之間的距離，用來達到最好的自對準效果。隨著集成電路工藝的發(fā)展和關鍵尺寸按比例縮小，以及半導體工藝制造復雜性的提高，需要填充的薄膜材料和厚度也有更多樣的變化。
[0003]暗場缺陷掃描設備的自對準系統(tǒng)通常采用單一光源針對所有薄膜材料進行自對準校準，明顯地會出現(xiàn)以下缺陷:針對特別暗的薄膜材質表面，自對準系統(tǒng)由于采集不到足夠的反射光源而無法得到充足的數據進行分析，最終導致自對準失效，影響檢測的進行；同時，針對特別亮的薄膜材質表面，極有可能由于過強的反射光信號，超過機臺本身的參數設定而導致自對準失效。另一方面，如何確定機臺的自對準系統(tǒng)對于何種亮度的晶圓表面能夠進行自對準校正，目前尚無明確的方法。
[0004]尋求一種可針對各類薄膜，進行自對準光強度值有效設定的方法已成為本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。
[0005]故針對現(xiàn)有技術存在的問題，本案設計人憑借從事此行業(yè)多年的經驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術中，傳統(tǒng)暗場缺陷掃描設備的自對準系統(tǒng)針對特別暗或者特別亮的薄膜材質表面，極易出現(xiàn)自對準失效，且對如何確定機臺的自對準系統(tǒng)對于何種亮度的晶圓表面能夠進行自對準校正目前尚無明確的方法等缺陷提供一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，包括:
[0008]執(zhí)行步驟S1:提供測試晶圓，所述測試晶圓具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域；
[0009]執(zhí)行步驟S2:通過暗場缺陷掃描設備測試所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域，并收集不同反射光信號強度；
[0010]執(zhí)行步驟S3:選定作為基準機臺的暗場缺陷掃描設備，并將所述暗場缺陷掃描設備自對準失效時反射光信號強度Y之最低點定義為Ymin = O，自對準失效時反射光信號強度Y之最高點定義為Ymax=10,根據所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積，對所述反射光信號強度Y進行擬合，得到擬合公式Y = axn+i3yn+ γ，其中，Y表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數；
[0011]執(zhí)行步驟S4:根據反射光信號強度Y之擬合公式，結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，進而對暗場缺陷掃描設備實現(xiàn)參數調整，以保證暗場缺陷掃描設備之自對準光強值滿足自對準校正的有效范圍。
[0012]可選地，所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域系通過薄膜生長工藝和薄膜刻蝕工藝獲得。
[0013]可選地，所述測試晶圓具有呈圓周布置，并用于表征不同圖形分布的扇形區(qū)域，且從所述扇形區(qū)域之外沿至圓周中心形成不同高度的環(huán)狀功能薄膜層。
[0014]可選地，所述不同圖形分布的扇形區(qū)域內之功能膜層的間距不同，以獲得不同功能膜層面積的測試區(qū)域。
[0015]可選地，所述扇形區(qū)域內之功能膜層的間距越小，則所述扇形區(qū)域之功能膜層面積越大。
[0016]可選地，所述扇形區(qū)域外沿至圓周中心形成的環(huán)狀功能薄膜層之厚度逐級降低。
[0017]可選地，對所述反射光信號強度Y進行擬合所選取的不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試點至少為12個。
[0018]可選地，所述功能膜層為氮化硅層。
[0019]綜上所述，本發(fā)明通過對具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域之測試晶圓進行多觀測點測試，得到擬合公式Y=axn+i3yn+ γ，其中，￥表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數，即可結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，不僅有效避免了因功能膜層過暗或過亮導致的自對準失效，而且可實時調整暗場缺陷檢測設備之參數，保證暗場缺陷檢測設備之光強值滿足自對準校正的有效范圍。
【附圖說明】
[0020]圖1所示為本發(fā)明暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法流程圖；
[0021 ]圖2所不為測試晶圓的俯視圖；
[0022]圖3(a)?圖3(d)所示為測試晶圓之不同功能膜層面積的俯視圖；
[0023]圖4(a)?圖4(c)所示為測試晶圓之不同功能膜層厚度的側視圖；
[0024]圖5所示為測試晶圓之測試區(qū)域上所選取的不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試點。
【具體實施方式】
[0025]為詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術內容、構造特征、所達成目的及功效，下面將結合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0026]暗場缺陷檢測設備在掃描過程中需要實時進行自對準校正，用來調整晶圓與光源之間的距離，用來達到最好的自對準效果。隨著集成電路工藝的發(fā)展和關鍵尺寸按比例縮小，以及半導體工藝制造復雜性的提高，需要填充的薄膜材料和厚度也有更多樣的變化。
[0027]暗場缺陷掃描設備的自對準系統(tǒng)通常采用單一光源針對所有薄膜材料進行自對準校準，明顯地會出現(xiàn)以下缺陷:針對特別暗的薄膜材質表面，自對準系統(tǒng)由于采集不到足夠的反射光源而無法得到充足的數據進行分析，最終導致自對準失效，影響檢測的進行；同時，針對特別亮的薄膜材質表面，極有可能由于過強的反射光信號，超過機臺本身的參數設定而導致自對準失效。另一方面，如何確定機臺的自對準系統(tǒng)對于何種亮度的晶圓表面能夠進行自對準校正，目前尚無明確的方法。
[0028]請參閱圖1，圖1所示為本發(fā)明暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法之流程圖。所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，包括:
[0029]執(zhí)行步驟S1:提供測試晶圓，所述測試晶圓具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域；
[0030]執(zhí)行步驟S2:通過暗場缺陷掃描設備測試所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域，并收集不同反射光信號強度；
[0031]執(zhí)行步驟S3:選定作為基準機臺的暗場缺陷掃描設備，并將所述暗場缺陷掃描設備自對準失效時反射光信號強度Y之最低點定義為Ymin=O，自對準失效時反射光信號強度Y之最高點定義為Ymax=10,根據所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積，對所述反射光信號強度Y進行擬合，得到擬合公式Y=axn+i3yn+ γ，其中，Υ表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數；
[0032]執(zhí)行步驟S4:根據反射光信號強度Y之擬合公式，結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，進而對暗場缺陷掃描設備實現(xiàn)參數調整，以保證暗場缺陷掃描設備之自對準光強值滿足自對準校正的有效范圍。
[0033]為了更直觀的揭露本發(fā)明之技術方案，凸顯本發(fā)明之有益效果，現(xiàn)結合【具體實施方式】，對所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法和原理進行闡述。在【具體實施方式】中，所述測試晶圓的不同測試區(qū)域之數量、圖形、間距、厚度，以及功能膜層的材料等僅為列舉，不應視為對本發(fā)明技術方案的限制。在本實施方式中，優(yōu)選地，所述功能膜層為氮化娃層。
[0034]請參閱圖2、圖3(a)?圖3(d)、圖4(a)?圖4(c)、圖5，并結合參閱圖1，圖2所示為測試晶圓的俯視圖。圖3(a)?圖3(d)所示為測試晶圓之不同功能膜層面積的俯視圖。圖4(a)?圖4(c)所示為測試晶圓之不同功能膜層厚度的側視圖。圖5所示為測試晶圓之測試區(qū)域上所選取的不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試點。所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，包括:
[0035]執(zhí)行步驟S1:提供測試晶圓10，所述測試晶圓10具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域；
[0036]其中，所述測試晶圓10之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域系通過薄膜生長工藝和薄膜刻蝕工藝獲得。即，在測試晶圓10之硅基襯底101上通過薄膜生長工藝生長氮化硅層102，再通過薄膜刻蝕工藝對所述氮化硅層102進行刻蝕，形成不同圖形分布。作為【具體實施方式】，所述測試晶圓10具有呈圓周布置，并用于表征不同圖形分布的扇形區(qū)域，且從所述扇形區(qū)域之外沿至圓周中心形成不同厚度的環(huán)狀功能薄膜層。
[0037]非限制性地，例如所述扇形區(qū)域進一步包括相鄰設置，并形成圓周的第一扇形區(qū)域11、第二扇形區(qū)域12、第三扇形區(qū)域13，以及第四扇形區(qū)域14。且，從所述第一扇形區(qū)域
11、第二扇形區(qū)域12、第三扇形區(qū)域13，以及第四扇形區(qū)域14之外沿至圓周中心形成的環(huán)狀功能膜層進一步包括第一環(huán)狀功能膜層15、第二環(huán)狀功能膜層16、第三環(huán)狀功能膜層17。
[0038]更具體地，所述不同圖形分布的扇形區(qū)域內之功能膜層的間距不同，以獲得不同功能膜層面積的測試區(qū)域。所述扇形區(qū)域內之功能膜層的間距越小，則所述扇形區(qū)域之功能膜層面積越大。非限制性的列舉，例如所述第一扇形區(qū)域11內之功能膜層的間距CU、所述第二扇形區(qū)域12內之功能膜層的間距d2、所述第三扇形區(qū)域13內之功能膜層的間距d3、所述第四扇形區(qū)域14內之功能膜層的間距d4滿足:dKd^d^ck，則所述第一扇形區(qū)域11內之功能膜層的面積81、所述第二扇形區(qū)域12內之功能膜層的面積S2、所述第三扇形區(qū)域13內之功能膜層的面積S3、所述第四扇形區(qū)域14內之功能膜層的面積S4滿足:S1>S2>S3>S4。
[0039]另外，所述扇形區(qū)域外沿至圓周中心形成的環(huán)狀功能薄膜層之厚度逐級降低。即，所述第一環(huán)狀功能膜層15的厚度In、第二環(huán)狀功能膜層16的厚度h2、第三環(huán)狀功能膜層17的厚度 h3 滿足:1η>1ι2>1ι3。
[0040]執(zhí)行步驟S2:通過暗場缺陷掃描設備測試所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域，并收集不同反射光信號強度；
[0041]執(zhí)行步驟S3:選定作為基準機臺的暗場缺陷掃描設備，并將所述暗場缺陷掃描設備自對準失效時反射光信號強度Y之最低點定義為Ymin=O，自對準失效時反射光信號強度Y之最高點定義為Ymax=10,根據所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積，對所述反射光信號強度Y進行擬合，得到擬合公式Y=axn+i3yn+ γ，其中，Υ表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數；
[0042]作為本領域技術人員，容易理解地，為了提高所述反射光信號強度Y之擬合公式的準確性，對所述反射光信號強度Y進行擬合所選取的不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試點至少為12個。例如，位于第一環(huán)狀功能膜層15處的測試點a1、a2、a3、a4，位于第二環(huán)狀功能膜層16處的測試點a5、a6、a7、a8，以及位于第三環(huán)狀功能膜層17處的測試點a9、a10、ai1、ai2，并收集各測試點處之不同反射光信號強度。
[0043]執(zhí)行步驟S4:根據反射光信號強度Y之擬合公式，結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，進而對暗場缺陷掃描設備實現(xiàn)參數調整，以保證暗場缺陷掃描設備之自對準光強值滿足自對準校正的有效范圍。
[0044]顯然地，本發(fā)明暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法通過對具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域之測試晶圓進行多觀測點測試，并將所述暗場缺陷掃描設備自對準失效時反射光信號強度Y之最低點定義為Ymin = O,自對準失效時反射光信號強度Y之最高點定義為Ymax=10,根據所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積，對所述反射光信號強度Y進行擬合，得到擬合公式Y = axn+i3yn+y，其中，Y表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數，即可結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，進而對暗場缺陷掃描設備實現(xiàn)參數調整，以保證暗場缺陷掃描設備之自對準光強值滿足自對準校正的有效范圍。
[0045]綜上所述，本發(fā)明通過對具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域之測試晶圓進行多觀測點測試，得到擬合公式Y=axn+i3yn+ γ，其中，￥表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數，即可結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，不僅有效避免了因功能膜層過暗或過亮導致的自對準失效，而且可實時調整暗場缺陷檢測設備之參數，保證暗場缺陷檢測設備之光強值滿足自對準校正的有效范圍。
[0046]本領域技術人員均應了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權利要求書及等同物的保護范圍內時，認為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
【主權項】
1.一種暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，包括: 執(zhí)行步驟S1:提供測試晶圓，所述測試晶圓具有不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域； 執(zhí)行步驟S2:通過暗場缺陷掃描設備測試所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域，并收集不同反射光信號強度； 執(zhí)行步驟S3:選定作為基準機臺的暗場缺陷掃描設備，并將所述暗場缺陷掃描設備自對準失效時反射光信號強度Y之最低點定義為Ymin=O,自對準失效時反射光信號強度Y之最高點定義為Ymax=100，根據所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積，對所述反射光信號強度Y進行擬合，得到擬合公式Y=axn+i3yn+y，其中，Y表征反射光信號強度，X表征功能膜層厚度，y表征功能膜層面積，α、β、γ為常數； 執(zhí)行步驟S4:根據反射光信號強度Y之擬合公式，結合實際工藝生產中功能膜層之厚度和面積，推算獲得針對所述功能膜層所需要的自對準光強值，進而對暗場缺陷掃描設備實現(xiàn)參數調整，以保證暗場缺陷掃描設備之自對準光強值滿足自對準校正的有效范圍。2.如權利要求1所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述測試晶圓之不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試區(qū)域系通過薄膜生長工藝和薄膜刻蝕工藝獲得。3.如權利要求1所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述測試晶圓具有呈圓周布置，并用于表征不同圖形分布的扇形區(qū)域，且從所述扇形區(qū)域之外沿至圓周中心形成不同厚度的環(huán)狀功能薄膜層。4.如權利要求3所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述不同圖形分布的扇形區(qū)域內之功能膜層的間距不同，以獲得不同功能膜層面積的測試區(qū)域。5.如權利要求4所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述扇形區(qū)域內之功能膜層的間距越小，則所述扇形區(qū)域之功能膜層面積越大。6.如權利要求1所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述扇形區(qū)域外沿至圓周中心形成的環(huán)狀功能薄膜層之厚度逐級降低。7.如權利要求1所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，對所述反射光信號強度Y進行擬合所選取的不同功能膜層厚度和不同功能膜層面積的測試點至少為12個。8.如權利要求1所述暗場缺陷檢測設備自對準工藝窗口的校正方法，其特征在于，所述功能膜層為氮化硅層。
【文檔編號】H01L21/66GK105931977SQ201610357127
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】袁增藝, 朱陸君, 龍吟, 倪棋梁, 陳宏璘
【申請人】上海華力微電子有限公司