晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统技术方案

一种晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统，晶圆表面缺陷的检测方法包括：将预设投影编码图案投射到待测晶圆表面，以使预设编码图案经待测晶圆表面反射得到反射图案，反射图案带有待测晶圆表面的信息；采集反射图案的光强值；根据反射图案的光强值确定待测晶圆表面的频谱系数；以及根据待测晶圆表面的频谱系数对晶圆表面缺陷进行分析。晶圆表面缺陷进行分析。晶圆表面缺陷进行分析。

【技术实现步骤摘要】
晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统。

技术介绍

[0002]半导体技术已成为当今科技发展的关键技术和引领技术，芯片的制造和生产是至关重要的核心技术。半导体技术已成为当今科技发展的关键技术和引领技术，芯片的制造和生产是至关重要的核心技术。
[0003]芯片的制造及封装测试过程中，晶圆的实时缺陷检测是亟需解决的一个难点。传统的基于人工视觉的检测方法，具有效率低，准确率低，高成本等缺陷，已经无法满足现代芯片工业的需求。近些年来，流行的机器视觉的检测方法，大多基于神经网络和深度学习的相关方面的研究，但庞大的数据集需求，以及训练过程中产生的海量的数据计算，运输和储存等问题又成为新的难点。
[0004]目前依赖于电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)平面图像传感器的进行晶圆表面缺陷的检测方法，需要对晶圆进行成像，但是图像质量一般都会受到环境以及晶圆光滑表面的影响，成像时容易出现高光或虚像等问题。而且成像方式的缺陷检测，数据量非常大，是目前半导体检测的难点。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
[0006]为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种晶圆表面缺陷的检测方法，包括：将预设投影编码图案投射到待测晶圆表面，以使预设编码图案经待测晶圆表面反射得到反射图案，反射图案带有待测晶圆表面的信息；采集反射图案的光强值；根据反射图案的光强值确定待测晶圆表面的频谱系数；根据待测晶圆表面的频谱系数对晶圆表面进行缺陷分析。
[0007]根据本专利技术的实施例，预设投影编码图案为根据四步相移傅里叶基底生成的图案，预设投影编码图案表示如下：
[0008]I
k
(x,y)＝I'(x,y)+I
″
(x,y)cos(f
x
·
x+f
y
·
y+φ
k
)
[0009]其中，I
k
(x,y)为预设投影编码图案的光强值，x为预设投影编码图案像素的横坐标、y为预设投影编码图案像素的纵坐标，I'(x,y)为预设投影编码图案的背景光强，I
″
(x,y)为调制光强，f
x
为傅里叶横向频率，f
y
为傅里叶纵向频率，φ
k
为相移量，φ
k
＝(k
‑
1)*π/2，k＝1，2，3，4。
[0010]根据本专利技术的实施例，反射图案的光强值表示如下：
[0011]R
k
＝r
·
I
k
(x,y)
[0012]其中，R
k
为所述反射图案的光强值，r为反射系数，k＝1，2，3，4。
[0013]根据本专利技术的实施例，根据反射图案的光强值确定待测晶圆表面的频谱系数包
括：根据反射图案的光强值确定反射图案的电压值；根据反射图案的电压值确定待测晶圆表面的频谱系数。
[0014]根据本专利技术的实施例，反射图案的电压值的计算公式表示如下：
[0015]D
k
＝D
n
+α
·
R
k
[0016]其中，D
k
为电压值，D
n
为环境光强转换为的电压值，α为反射图案的光强值转换为电压值的系数，k＝1，2，3，4。
[0017]根据本专利技术的实施例，待测晶圆表面的频谱系数的计算公式如下：
[0018]B＝[D0(f
x
,f
y
)
‑
D2(f
x
,f
y
)]+i[D1(f
x
,f
y
)
‑
D3(f
x
,f
y
)][0019]其中，B为频谱系数。
[0020]根据本专利技术的实施例，根据待测晶圆表面的频谱系数对晶圆表面进行缺陷分析包括：获取无缺陷晶圆表面的标准频谱系数A；根据无缺陷晶圆表面的标准频谱系数A和待测晶圆表面的频谱系数B，得到最终相关系数；将最终相关系数与预设阈值比较；在最终相关系数大于等于预设阈值的情况下，确定待测晶圆为无缺陷晶圆。
[0021]根据本专利技术的实施例，最终相关系数计算公式如下：
[0022][0023]其中，N小于等于预设投影编码图案的像素总数，σ为标准差，为A的平均值，ρ(A,B)为相关系数，c为最终相关系数，为B的平均值。
[0024]根据本专利技术的实施例，还提供了一种晶圆表面缺陷检测系统，用于实现上述检测方法，包括：投影模组，适用于将预设投影编码图案投射到待测晶圆表面，以使预设投影编码图案经带有晶圆表面反射得到反射图案，反射图案带有待测晶圆表面的信息；光电探测器，适用于采集反射图案的光强值；数据分析单元，适用于根据反射图案的光强值确定待测晶圆表面的频谱系数以及根据待测晶圆表面的频谱系数对晶圆表面进行缺陷分析。
[0025]根据本专利技术的实施例数据分析单元包括：数据采集模组，适用于根据反射图案的光强值确定反射图案的电压值；计算模组，适用于根据反射图案的电压值确定待测晶圆表面的频谱系数，以及根据待测晶圆表面的频谱系数对晶圆表面进行缺陷分析。
[0026]根据本专利技术的实施例，晶圆表面缺陷检测系统还包括：图案生成模组，适用于生成预设投影编码图案。
[0027]根据本专利技术上述实施例提供的晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统，将预设投影编码图案投射到待测晶圆表面，使预设编码图案经所述待测晶圆表面反射得到反射图案，通过采集反射图案的光强值确定所述待测晶圆表面的频谱系数，进而对待测晶圆表面缺陷进行分析，该方法不需要使晶圆表面成像，因而避免了由于晶圆表面过于光滑而导致的成像局部高亮的问题，同时避免了成像过程中晶圆表面因反射周围物体而形成的虚像，极大地提高了晶圆表面缺陷检测的鲁棒性。
[0028]根据本专利技术上述实施例提供的晶圆表面缺陷的检测方法及其检测系统，由于不需要使晶圆表面成像，因此，没有复杂的反变换过程，无需进行复杂的傅里叶逆变换得到图像，提高了晶圆表面缺陷检测的实时性。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例的晶圆表面缺陷的检测方法的流程图；
[0030]图2是本专利技术实施例的晶圆缺陷检测过程的示意图；
[0031]图3A是图2中C1部分无缺陷晶圆表面的示意图；
[0032]图3B是图2中C2部分待测晶圆1表面的示意图；
[0033]图4A为图2中C1部分无缺陷晶元表面的频谱的放大图；
[0034]图4B为图2中C2部分待测晶圆1表面的频谱的放大图；
[0035]图5是本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆表面缺陷的检测方法，包括：将预设投影编码图案投射到待测晶圆表面，以使所述预设编码图案经所述待测晶圆表面反射得到反射图案，所述反射图案带有所述待测晶圆表面的信息；采集所述反射图案的光强值；根据所述反射图案的光强值确定所述待测晶圆表面的频谱系数；根据所述待测晶圆表面的频谱系数对所述晶圆表面缺陷进行分析。2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，所述预设投影编码图案为根据四步相移傅里叶基底生成的图案，所述预设投影编码图案表示如下：I
k
(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(f
x
·
x+f
y
·
y+φ
k
)其中，I
k
(x,y)为所述预设投影编码图案的光强值，x为所述预设投影编码图案像素的横坐标、y为所述预设投影编码图案像素的纵坐标，I'(x,y)为所述预设投影编码图案的背景光强，I”(x,y)为调制光强，f
x
为傅里叶横向频率，f
y
为傅里叶纵向频率，φ
k
为相移量，φ
k
＝(k
‑
1)*π/2，k＝1，2，3，4；所述反射图案的光强值表示如下：R
k
＝r
·
I
k
(x,y)其中，R
k
为所述反射图案的光强值，r为反射系数，k＝1，2，3，4。3.根据权利要求1所述的检测方法，其中，所述根据所述反射图案的光强值确定所述待测晶圆表面的频谱系数包括：根据所述反射图案的光强值确定所述反射图案的电压值；根据所述反射图案的电压值确定所述待测晶圆表面的频谱系数。4.根据权利要求3所述的检测方法，其中，所述反射图案的电压值的计算公式表示如下：D
k
＝D
n
+α
·
R
k
其中，D
k
为所述电压值，D
n
为环境光强转换为的电压值，α为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓华夏，马孟超，龚兴龙，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：