CN101363780A - 能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，此方法提供一空白芯片，将空白芯片置于欲检测的制程装置中，并以此制程装置对空白芯片进行处理，接着在此空白芯片上形成硅材料层。以已形成硅材料层的空白芯片直接测量粒子与缺陷数目，即可得知此制程装置中金属污染与微粒子污染的程度。
Description
本申请是申请日为2003年4月22日，申请号为03122159.9，发明名称为“制程装置中金属污染与微粒子的检测方法”的分案申请。
技术领域
本发明是有关于一种金属污染与微粒子的检测方法，特别是有关于一种半导体的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法。
背景技术
所谓的集成电路，就是把特定电路所需得各种组件及线路，缩小并制作在大小仅及2公分或更小的面积上的一种电子产品。因为集成电路大多是由数以万计，大小需由显微镜才能观看得到的固态电子组件所组合而成的，因此又可称为微电子组件。
目前半导体集成电路的技术发展趋势，是往较小的线宽来进化的，因此对制程装置洁净度的要求愈趋严格。在半导体的设备里，如薄膜沉积、干蚀刻、离子植入及微影等主要制程设备皆需要在一个维持适当洁净度的环境下操作。而且，集成电路制作流程非常的复杂，需经过数十甚至数百个不同的步骤才能完成，因此晶圆在所经过的每一制造步骤都有被杂质例如是金属或微粒子污染的可能，所以检测各个制程装置的环境是很重要的。
现有能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，以空白芯片、无图形控片或产品作金属与微粒子的检测。利用空白芯片或无图形控片作金属与微粒子的检测，将此控片置于欲检测的制程装置中，并以此制程装置对控片进行处理，完成处理后，再以仪器例如是完全反射X射线萤光(Total reflective x-ray fluorescence，TXRF)或感应耦合电浆质谱仪(ICP-MS)测量控片上的粒子与缺陷数。然而，完全反射X射线萤光测定仪虽可直接测定，但其侦测灵敏度较差，无法完全侦测出微量的金属污染如元素态的金属或是金属离子，所以使用TXRF作量测时，需要与适合的采样技术配合；又如ICP-MS虽灵敏度佳，但ICP-MS测定时无法直接量测，而需配合化学前处理分析步骤，易造成样品损失及污染导入的问题且前处理步骤繁复费时，因此上述的量测仪器无法快速且有效地检验出制程装置中金属污染与微粒子含量。
若是直接以产品进行制程装置中金属污染与微粒子的检测，则由于现有检验制程装置中金属污染与微粒子的时机在检测出产品有问题时，停止生产(停机)，方才进行金属污染与微粒子的检验。然而，检验出产品有问题距离当初产品在制程装置中，进行处理制程的时差至少半天以上，而停机之后所进行的金属污染与微粒子检验又必须耗费半天的时间，因此，现有的方法并不能实时反应制程装置的状况，而且容易影响制程的产能与产品的良率。
发明内容
本发明所解决的主要问题是：提供一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，可以快速有效地检验出制程装置中金属污染与微粒子含量，以解决现有的检测方法所面临的问题。
本发明所解决的另一个问题是：提供一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，可有效且实时反应产品的状态，发现产品有问题可立刻清机。
为解决上述主要问题，本发明的解决方案：一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，此方法将空白芯片置于欲检测的制程装置中，此制程装置例如是半导体制程所用的机台设备之一，并以此制程装置对空白芯片进行制程处理，然后在此空白芯片上形成硅材料层，以明显附着在空白芯片上金属污染及微粒子位置，以通过已形成该硅材料层的该空白芯片直接进行检验以测量粒子与缺陷数目。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明在已完成处理的空白芯片上形成硅材料层，再以既有量测仪器例如是完全反射X射线萤光(TXRF)测量已形成的硅材料层的该空白芯片上的粒子与缺陷数目，而不需额外添购昂贵的量测仪器，因此可以花费较少的金钱与时间，即可达到比原先只利用量测仪器例如是完全反射X射线萤光(TXRF)更好的效果。花费较少的金钱与时间，即可达到比原先只利用量测仪器例如是完全反射X射线萤光(TXRF)更好的效果。
2)因为本发明在已完成处理的空白芯片上形成硅材料层，再以量测仪器测量已形成的硅材料层的空白芯片上的粒子与缺陷数目。所以可在产品生产前先进行金属污染及微粒子检测，以有效避免金属污染及微粒子对于产品良率的影响。或者是在产品生产时，发现产品有问题的时候，立即进行金属污染及微粒子检测，有效实时反应产品的状态，发现制程装置有问题可立刻清机。
3)本发明除应用在量测制程装置中金属污染及微粒子检测外，更可仿真产品在制程装置中实际输送的过程。此应用与上述量测制程装置中金属污染及微粒子的方法的不同点，就是此应用以一空白芯片只仿真产品在制程装置中实际的输送过程而不进行制程处理。当然本发明也可仿真产品在制程装置中的前段处理的过程遭受金属污染及微粒子污染的情形。
附图说明
图1为以控片在制程装置中，检测金属污染与微粒子的方法的步骤流程图；
图2为形成硅材料层后，造成金属杂质位置突起的形状示意图；
图3为形成硅材料层后，造成微粒子位置隆起的形状示意图；
图4为以控片仿真产品在制程中实际输送过程，检测金属污染与微粒子的方法的步骤流程图；
图5A为已沉积硅材料层的控片表面的杂质分布图；
图5B为未沉积硅材料层的控片表面的杂质分布图；以及
图5C为产品的沉积硅材料层杂质分布图。
附图标记说明：
200：金属
220：角状突起
300：微粒子
320：隆起
340：硅材料层的厚度
500：未沉积硅材料层的控片
520：已沉积硅材料层的控片
540：产品
具体实施方式
请参照图1，图1为以控片在制程装置中，检测金属污染与微粒子的方法的步骤流程图。
步骤100：提供一控片例如是空白芯片或无图形控片。
步骤120：将控片置于欲检测的一制程装置中，此制程装置例如是薄膜沉积、干蚀刻、离子植入及微影等制程所用的机台设备之一，并以此制程装置对控片进行薄膜沉积、干蚀刻、离子植入及微影等制程之一处理。
步骤140：在此控片上形成硅材料层(例如，此硅材料层是多晶硅、非晶硅及磊晶硅)，而硅材料层的形成方法可以例如是化学气相沉积法，当此控片上所形成的硅材料层的形成温度例如是摄氏600度至750度左右，此硅材料层的厚度例如是550埃。
经过步骤140在控片上形成硅材料层，假如控片上存在有金属污染及微粒子，这些金属污染及微粒子会与硅材料层产生化学或物理的作用机制，本发明即是利用这些化学或物理的作用机制彰显金属污染及微粒子污染的位置，使后续的量测结果更接近产品在制程装置中实际遭受污染的情形，将以图2及图3做以下的说明：
请参照图2，图2所绘示为形成硅材料层后，造成金属杂质位置突起的形状侧视简示图。控片上若存在有金属200污染，会因后续形成硅材料层，硅原子与金属发生反应形成金属硅化物而在控片表面造成角状突起220(Horn-like bulge)，所以金属200污染如金属粒子，甚至微量元素态的金属或是金属离子皆可完全被侦测出来。
接着请参照图3，图3所绘示为形成硅材料层后，造成微粒子位置隆起的形状侧视简示图。对于其它的污染物例如是微粒子300也会因后续形成硅材料层的步骤，而在微粒子300位置形成约一倍粒子直径加上两倍厚度范围与高度大于粒子直径的隆起320。一般而言，一个微粒子30可造成与粒径同宽的缺陷，若某台量测仪器的侦测极限例如是0.145微米，在控片上未形成硅材料层的情况下，若控片上存在有微粒子，可以测得的最小缺陷为0.145微米。然而依照本发明步骤形成硅材料层的厚度340例如是550埃，存在有微粒子的地方会形成隆起，隆起的范围约为两倍厚度(1100埃)加上一倍粒子直径范围，以上述相同的仪器测量(侦测极限例如是0.145微米)，所以此台量测仪器可以测到的最小缺陷为0.035微米。由此得知在控片上形成硅材料层，可以使遭受微粒子污染的位置更加明显，甚至污染极轻微的位置也可显现出来，而达到比原先只利用量测仪器(例如，完全反射X射线萤光(TXRF))量测更接近实际产品遭受微粒子污染的情形。
步骤160：以量测仪器测量已形成硅材料层的控片上的粒子与缺陷数目，即可得知此制程装置中金属污染与微粒子污染的程度。
经由进行上述步骤100至步骤160可得知在控片上所形成的硅材料层能增进金属粒子及微粒子测定时的，可以快速有效地检验出制程装置中金属污染与微粒子含量。
而且，本发明在已完成处理的控片上形成一硅材料层，再以既有量测仪器例如是完全反射X射线萤光(TXRF)测量已形成的硅材料层的控片上的粒子与缺陷数目，而不需额外添购昂贵的量测仪器，因此可以花费较少的成本与时间，即可达到比原先只利用量测仪器(例如，完全反射X射线萤光(TXRF))更好的效果。
本发明除应用在量测制程装置中金属污染及微粒子检测外，尚可仿真产品在制程装置中实际输送的过程。请参照图4，图4为以控片仿真产品在制程装置中实际输送过程，检测金属污染与微粒子的方法的步骤流程图。
步骤400：提供一控片例如是空白芯片或无图形控片，以此控片仿真产品在制程装置中实际的输送过程。
步骤420：在此控片上形成硅材料层(此硅材料层，是多晶硅、非晶硅及磊晶硅)而硅材料层的形成方法可例如以例如是化学气相沉积法，当此控片上所形成的硅材料层的形成温度例如是摄氏600度至750度左右，此硅材料层的厚度例如是550埃。此步骤彰显金属杂质及微粒子位置的原理与前述步骤104的说明相同。
步骤440：以量测仪器测量已形成的硅材料层的控片上的粒子与缺陷数目。
经由上述步骤400至步骤440即可得知该控片仿真产品在装置制程中实际的输送过程，金属污染与微粒子污染的程度。
当然本发明也可以只仿真产品在制程装置中的前段处理的过程遭受金属污染及微粒子污染的情形。以蚀刻制程为例做说明，在蚀刻制程中，将产品送至主蚀刻室之前，会先将产品传送至抽真空室，然后再将产品传送至预对准室(Pre-alignment Chamber)作前段处理。当然本发明也适用于其它不同的制程例如是薄膜沉积、干蚀刻、离子植入及微影等制程所具有不同的前段处理，直接以控片仿真产品的前段处理过程，接着形成硅材料层，使控片上遭受金属及微粒子污染的位置更加明显，甚至污染极轻微的位置也可显现出来，而达到比原先只利用量测仪器例如是完全反射X射线萤光(TXRF)量测更接近实际产品遭受金属及微粒子污染的情形。
为证明本发明在控片上形成一硅材料层，以彰显金属杂质及微粒子位置的方法的有效性，特别依照以下的实验步骤完成实验，并将控片上的金属及微粒子污染分布检测结果与产品的沉积硅材料层杂质分布做比较。实验步骤如下所述，将一控片依上述步骤，以制程装置(例如蚀刻装置)处理后，然后在此控片上沉积硅材料层，再使用量测仪器测定其缺陷数，此已沉积硅材料层的控片500量测结果如图5A。另取一控片放置于制程装置(例如蚀刻装置)中，以此制程装置对控片进行处理，而不在此控片上沉积硅材料层，再使用量测仪器测定其缺陷数，此未沉积硅材料层的控片520量测结果如图5B。将以上两片控片上的杂质分布图分别与产品540的沉积硅材料层杂质分布图如图5C比较，可看出有进行沉积硅材料层步骤的控片所呈现的杂质分布图与产品的沉积硅材料层杂质分布图较相似。
所以，依照本发明在控片形成硅材料层，再以量测仪器测量已形成的硅材料层的该控片上的粒子与缺陷数目的方法，可以有效且快速的反应产品的状况及发现制程装置或输送过程的污染源，立刻清机改善，进而能够提高制程的产能以及产品的良率。
虽然本发明较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何该领域普通技术人员，在不脱离本发明的原理和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定者为准。
Claims (18)
1.一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
提供一空白芯片；
将该空白芯片传送至一制程装置中，并以该制程装置对该空白芯片进行处理；
从该制程装置中取出该空白芯片；以及
于该空白芯片上直接形成一硅材料层以显示出该空白芯片表面的金属与微粒子的位置，以通过已形成该硅材料层的该空白芯片直接进行检验以测量粒子与缺陷数目。
2.如权利要求1所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括多晶硅。
3.如权利要求1所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括非晶硅。
4.如权利要求1所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括磊晶硅。
5.如权利要求1所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层的形成方法包括化学气相沉积法。
6.如权利要求5所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层的形成温度在600℃至750℃之间。
7.一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
提供一空白芯片，以该空白芯片仿真产品在一制程装置的实际输送过程；以及
在该空白芯片上形成一硅材料层以显示出该空白芯片表面的金属与微粒子的位置，该硅材料层中的硅与该空白芯片表面的金属与微粒子反应而在该空白芯片表面造成突起，以通过已形成该硅材料层的该空白芯片直接进行检验测量粒子与缺陷数目。
8.如权利要求7所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括多晶硅。
9.如权利要求7所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括非晶硅。
10.如权利要求7所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括磊晶硅。
11.如权利要求7所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层的形成方法包括化学气相沉积法。
12.如权利要求11所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层的形成温度在600℃至750℃之间。
13.一种能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
提供一空白芯片，该空白芯片表面附着有金属离子与微粒子；以及
在该空白芯片上形成一硅材料层以显示出该空白芯片表面的金属与微粒子的位置，以通过已形成该硅材料层的该空白芯片直接进行检验测量粒子与缺陷数目。
14.如权利要求13所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括多晶硅。
15.如权利要求13所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括非晶硅。
16.如权利要求13所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层包括磊晶硅。
17.如权利要求13所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层的形成方法包括化学气相沉积法。
18.如权利要求17所述的能够测量检验芯片上的粒子与缺陷数目的检测芯片的制造方法，其特征在于，该硅材料层的形成温度在600℃至750℃之间。
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