一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法和裝置，其中，所述方法包括：在Fourier平面設(shè)置螺旋相位片，通過所述螺旋相位片，接收集成電路上缺陷的散射光和反射光，其中，所述散射光經(jīng)過所述螺旋相位片，在圖像接收平面形成圓圈形狀圖像；所述反射光經(jīng)過所述螺旋相位片的中心，在圖像接收平面形成同相位均勻背景光；所述圓圈形狀圖像與同相位均勻背景光在圖像接收平面發(fā)生相位干涉，形成包含亮斑和暗斑的光斑圖像；根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別。通過本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例，能夠提高集成電路中缺陷檢測(cè)的精度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及集成電路制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法和裝置。
技術(shù)介紹
電路缺陷存在于任何半導(dǎo)體制作的過程中，是量產(chǎn)前的工藝研發(fā)過程中所要面對(duì)的主要問題。缺陷不僅來自于芯片制作中由于環(huán)境中污染成分帶來的隨機(jī)缺陷，而且也來自于由于工藝的不完善所帶來的系統(tǒng)缺陷。作為電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，集成電路產(chǎn)業(yè)的設(shè)計(jì)工藝將進(jìn)入22納米及以下技術(shù)代。因此，如何在研發(fā)過程中不斷完善制作工藝、將制作過程中出現(xiàn)的電路缺陷控制到最少是22納米及以下是該工藝成功與否的關(guān)鍵所在。由于特征尺寸的減小，電路圖形的材料表面和邊緣粗糙度逐漸成為科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。雖然電路圖形的材料表面和邊緣粗糙度在22納米以上的工藝中已經(jīng)存在，但是直到22納米工藝中才成為影響電路性能的重要因素。邊緣粗糙度是芯片制作過程中的必有現(xiàn)象，由光刻技術(shù)精度和光刻膠蝕刻工藝決定。由于光刻工藝的誤差，線寬和邊緣的誤差可達(dá)到幾個(gè)納米。在22納米工藝中，圖形特征尺寸小，嚴(yán)重的邊緣粗糙度會(huì)形成邊緣突起，甚至形成短路斷路，直接造成芯片的性能破壞。22納米及以下工藝中缺陷出現(xiàn)可能性更高。因此，納米量級(jí)的缺陷檢測(cè)是集成電路制作過程中不可或缺的環(huán)節(jié)。為避免在檢測(cè)過程中對(duì)芯片造成污染，檢測(cè)手段不應(yīng)該接觸芯片的表面。由此，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)已成為重要的缺陷檢測(cè)方法。光學(xué)檢測(cè)技術(shù)已打破了所謂的光學(xué)衍射極限，能夠檢測(cè)到20納米的缺陷的存在和精確位置，并能通過檢測(cè)信息判斷缺陷的種類。現(xiàn)有的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備中，波長(zhǎng)一般在260納米以上。這是由于260納米以下的大功率激光成本高壽命短，在檢測(cè)設(shè)備很難使用；而且，在200納米波長(zhǎng)以下，進(jìn)入真空UV波段，即光被空氣吸收衰減很快。除非光學(xué)檢測(cè)在真空環(huán)境中完成，否則200納米波長(zhǎng)以下的檢測(cè)儀也不能實(shí)現(xiàn)。在這樣的情況下，加上數(shù)值孔徑小于I的局限(通常檢測(cè)系統(tǒng)不能使用immersion技術(shù),否則容易損傷晶圓表面)，理想光學(xué)系統(tǒng)的分辨率大于O. 35微米。隨著芯片工藝向2x納米或更小發(fā)展，芯片缺陷檢測(cè)的尺寸要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光學(xué)系統(tǒng)的波長(zhǎng)。集成電路上納米量級(jí)的缺陷尺寸對(duì)光學(xué)缺陷檢測(cè)系統(tǒng)精度提出了很高的要求，傳統(tǒng)的光學(xué)明場(chǎng)成像技術(shù)已經(jīng)很難達(dá)到工藝指標(biāo)。此外，傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中的檢測(cè)信號(hào)是成像平面的空間分布的光強(qiáng)信息。現(xiàn)有技術(shù)通過調(diào)節(jié)參考光的強(qiáng)度來提高某些芯片部分的缺陷檢測(cè)信號(hào)。然而，隨著缺陷的尺寸減小至納米量級(jí)，它的散射光的強(qiáng)度相比反射光很弱(在5X15微米大小光斑的掠射角照射下，一個(gè)20納米直徑的SiO2的顆粒在全方位角中的散射強(qiáng)度僅為O. 01334ppm)，缺陷散射信號(hào)很容易淹沒在反射光和CCD的背景噪音中。然而，由于缺陷材料和周圍材料性質(zhì)不同，入射光在傳播中遇到缺陷后發(fā)生散射，散射光的相位比直接透射或反射的光線有了很大的變化。因此，測(cè)量光波傳播中的相位變化是光學(xué)缺陷檢測(cè)增大檢測(cè)精度的研究方向。由于CCD或其他攝影機(jī)只能直接測(cè)量光強(qiáng)的信息，光波相位的測(cè)量必須將缺陷散射光的相位變化轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)的變化，從而在CCD上檢測(cè)出相位的變化。現(xiàn)有技術(shù)還通過調(diào)節(jié)反射光和參考光之間的相位差來增強(qiáng)缺陷檢測(cè)信號(hào)以及實(shí)際干涉圖案的對(duì)比。在芯片的不同部分或針對(duì)芯片上的不同種類的缺陷，缺陷散射光的相位是不同的，反射光中的缺陷散射光部分的相位與參考光的相位差也會(huì)不同。所以在芯片的缺陷檢測(cè)中，為了對(duì)不同位置的缺陷和不同種類的缺陷都達(dá)到好的檢測(cè)信號(hào)，反射光和參考光之間的相位調(diào)節(jié)必須即時(shí)進(jìn)行。由于缺陷在芯片上的位置是檢測(cè)之前未知的，這種方向顯然是不可行的。而且，在檢測(cè)芯片的每一部分時(shí)，檢測(cè)信號(hào)即包含缺陷檢測(cè)信號(hào)，既缺陷散射光與參考光干涉后的信號(hào)，也包含芯片表面的形貌粗糙度和邊緣粗糙度所引起的噪音。缺陷檢測(cè)成功與否決定于檢測(cè)圖像中的缺陷信號(hào)和表面噪音的相比，既檢測(cè)圖像中的信噪比。然而，在檢測(cè)芯片某些部分時(shí)選定的反射光與參考光之間的相位差既可能增強(qiáng)缺陷信號(hào)，也可能增強(qiáng)噪音信號(hào)。由于芯片表面的形貌粗糙度和邊緣粗糙度是隨機(jī)出現(xiàn)的，它的散射光的相位在O到2π之間可能隨機(jī)出現(xiàn)。因此，任何選定的反射光與參考光之間 的相位差都有可能增強(qiáng)一部分噪音的信號(hào)。可見，這樣的方法會(huì)增加缺陷檢測(cè)的失誤率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法和裝置，提高集成電路中缺陷檢測(cè)的精度。本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，在Fourier平面設(shè)置螺旋相位片，包括通過所述螺旋相位片，接收集成電路上缺陷的散射光和反射光，其中，所述散射光經(jīng)過所述螺旋相位片，在圖像接收平面形成圓圈形狀圖像；所述反射光經(jīng)過所述螺旋相位片的中心，在圖像接收平面形成同相位均勻背景光；所述圓圈形狀圖像與同相位均勻背景光在圖像接收平面發(fā)生相位干涉，形成包含亮斑和暗斑的光斑圖像；根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別。優(yōu)選的，所述螺旋相位片的螺旋相位范圍為(0，2 π )。優(yōu)選的，所述方法還包括調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)。優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)，包括在所述缺陷的反射光進(jìn)入所述螺旋相位片之前的光路上設(shè)置可調(diào)節(jié)光衰減片，通過所述可調(diào)節(jié)光衰減片調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)。優(yōu)選的，所述根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別，包括根據(jù)所述光斑圖像中亮斑和暗斑的分布屬性，確定所述集成電路上缺陷的類別。一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)裝置，包括沿光路設(shè)置的光信號(hào)采集單元、螺旋相位片、圖像接收單元及缺陷確定單元；所述螺旋相位片設(shè)置在Fourier平面；所述光信號(hào)采集單元采集集成電路上缺陷的散射光和反射光，所述散射光和反射光通過所述螺旋相位片在圖像接收單元中的接收平面形成圓圈形狀圖像；其中，所述反射光經(jīng)過所述螺旋相位片的中心，在圖像接收平面形成同相位均勻背景光；所述圓圈形狀圖像與同相位均勻背景光在圖像接收平面發(fā)生相位干涉，形成包含亮斑和暗斑的光斑圖像；所述缺陷確定單元根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別。優(yōu)選的，所述螺旋相位片的螺旋相位范圍為(0，2 π )。優(yōu)選的，還包括光強(qiáng)調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)。優(yōu)選的，所述光強(qiáng)調(diào)節(jié)單元包括設(shè)置在所述缺陷的反射光進(jìn)入所述螺旋相位片之iu的光路上的可調(diào)節(jié)光裳減片。優(yōu)選的，所述缺陷確定單元根據(jù)所述光斑圖像中亮斑和暗斑的分布屬性，確定所述集成電路上缺陷的類別。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn) 本專利技術(shù)實(shí)施例中，將螺旋相位技術(shù)應(yīng)用于對(duì)于集成電路缺陷的檢測(cè)中，在Fourier平面設(shè)置螺旋相位片，將采集到的集成電路上缺陷的散射光和反射光傳輸至螺旋相位片之后進(jìn)行輸出，其中，散射光經(jīng)過螺旋相位片，因方向角的不同發(fā)生從O到2 π的相位變化，在圖像接收平面形成圓圈形狀圖像；反射光經(jīng)過螺旋相位片的中心，相位基本不發(fā)生變化，在圖像接收平面形成同相位均勻背景光，圓圈形狀圖像與同相位均勻背景光在圖像接收平面發(fā)生相位干涉，在一定位置會(huì)完全干涉相加形成亮點(diǎn)，在相反的位置會(huì)完全抵消形成暗斑，從而使得最終的光斑圖像產(chǎn)生最大程度的亮度對(duì)比，達(dá)到更高的缺陷檢測(cè)精度。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，其特征在于，在Fourier平面設(shè)置螺旋相位片，包括：通過所述螺旋相位片，接收集成電路上缺陷的散射光和反射光，其中，所述散射光經(jīng)過所述螺旋相位片，在圖像接收平面形成圓圈形狀圖像；所述反射光經(jīng)過所述螺旋相位片的中心，在圖像接收平面形成同相位均勻背景光；所述圓圈形狀圖像與同相位均勻背景光在圖像接收平面發(fā)生相位干涉，形成包含亮斑和暗斑的光斑圖像；根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，其特征在于，在Fourier平面設(shè)置螺旋相位片，包括 通過所述螺旋相位片，接收集成電路上缺陷的散射光和反射光，其中，所述散射光經(jīng)過所述螺旋相位片，在圖像接收平面形成圓圈形狀圖像；所述反射光經(jīng)過所述螺旋相位片的中心，在圖像接收平面形成同相位均勻背景光；所述圓圈形狀圖像與同相位均勻背景光在圖像接收平面發(fā)生相位干涉，形成包含亮斑和暗斑的光斑圖像； 根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，其特征在于，所述螺旋相位片的螺旋相位范圍為(O, 2 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法還包括調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)，包括 在所述缺陷的反射光進(jìn)入所述螺旋相位片之前的光路上設(shè)置可調(diào)節(jié)光衰減片，通過所述可調(diào)節(jié)光衰減片調(diào)節(jié)所述缺陷的散射光和反射光的光強(qiáng)相當(dāng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的集成電路缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述光斑圖像，確定所述集成電路上缺陷的類別，包括 根據(jù)所述光斑圖像中亮斑和暗斑的分布屬性，確定所述集成電路上...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳魯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：