CN101996851A

CN101996851A - 颗粒控制的方法

Info

Publication number: CN101996851A
Application number: CN 200910056734
Authority: CN
Inventors: 王邕保; 郭景宗; 三重野文健; 金钟雨
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2029-08-20
Also published as: CN101996851B

Abstract

一种颗粒控制的方法，包括：获取晶圆表面或工艺环境中颗粒的特性值；在任意四个连续特性值中有两个超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区，判定为颗粒超标。本发明能够及时的对晶圆表面及工艺环境进行清洁，提高了产品的质量。

Description

颗粒控制的方法

技术领域

本发明涉及质量控制领域，特别涉及一种颗粒控制的方法。

背景技术

随着半导体产业的不断发展，半导体制造工艺已经进入纳米时代，以适应各项电子产品越做越小，功能越做越强的趋势。而伴随着芯片功能越做越强，元件越做越小的趋势而来的，便是对工艺中各种不同环节的技术要求越来越高。由于元件越来越小，而内部线路越做越复杂，使工艺中对各项参数的细微变化更敏感，原先可以容许的工艺条件误差，在元件体积大幅缩小后，可能会对元件的性能造成极大的影响，因此，为达到良好的元件性能，对工艺条件及质量控制的要求必定会日趋严谨。

对半导体元件进行质量控制主要是通过收集数据、整理数据，找出波动的规律，将正常波动控制在最低限度，消除系统性原因造成的异常波动。将实际测得的质量特性与相关标准进行比较，并对出现的差异或异常现象采取相应措施进行纠正，从而使工序处于受控制状态，这一过程就叫做质量控制。

例如，半导体生产过程中需要不断检查工艺环境，机台内和晶圆上的清洁度，即检测微颗粒的个数。由于颗粒的分布和飘移的情况具有特殊的表现，因此目前业界借用统计过程控制图(Statistical Process Control Chart，SPCChart)的形式，以零为控制图的下界，在各种特定情况下，根据一定的工艺情况，定一个颗粒个数的允许上限值，即USL(upper specification limit)，对于控制图中控制界限的确定方法有多种，在例如申请号为200480037968.6的中国专利申请中还能发现更多与确定控制界限相关的内容。

如果检测得到的颗粒个数大于此USL，就认为工艺环境或机台内环境洁净度超标，需要停机清洁。或者如果晶圆上的颗粒数溢出USL，则该片晶圆必须加以清洁后才能继续进行后续工艺流程。

但是，如图1所示，颗粒数有偶然一次性飘高的特性，技术上称为“偶发”特性。经验告诉我们，这种偶然性一次飘高不表示洁净度出了问题，一般认为不是反常现象。所以当颗粒控制图经常出现如图1的现象时，理论上应该进行清洁步骤了，但是技术人员仍认为整个颗粒数还是可控的，无须停机或清洗晶圆。

为了防止上述情况的发生，在半导体生产过程中对工艺环境中或晶圆表面的杂质颗粒进行控制采用的方法为“二点法”。如图2所示，当连续两点超过USL，才能判断颗粒超标或者说失控，这时才采取对应措施。

但是，“二点法”原则太简单苛刻，容易犯“滞后”的错误，当发生图3的情况时，会延误颗粒失控的检测判断，从而耽误及时的清洁或停机检测措施，影响产品的质量。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种颗粒控制的方法，防止耽误及时的清洁或停机检测措施，影响产品的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种颗粒控制的方法，其特征在于，包括：获取晶圆表面或工艺环境中颗粒的特性值；在任意四个连续特性值中有两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区，判定为颗粒超标。

可选的，判定为颗粒超标清洗晶圆表面或停机检测或对工艺环境进行清洁。

可选的，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是前两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，后两个特性值低于颗粒个数的允许上限值。

可选的，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是后两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，前两个特性值低于颗粒个数的允许上限值。

可选的，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第一个特性值和第三个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第二个特性值和第四个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

可选的，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第二个特性值和第四个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第一个特性值和第三个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

可选的，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第一个特性值和第四个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第二个特性值和第三个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

可选的，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第二个特性值和第三个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第一个特性值和第四个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

可选的，工艺环境中的颗粒用颗粒收集器件进行收集取样。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用在任意四个连续特性值中有两个超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区，判定为颗粒超标的原则，即“四点法”原则。“四点法”原则涵盖了“二点法”原则，不但能解决“二点法”颗粒控制上的滞后问题，而且由于及时检测判断出颗粒失控的情况，能够及时的对工艺环境及晶圆表面进行清洁，提高了产品的质量。

附图说明

图1是现有晶圆表面监控颗粒数的过程中颗粒“偶发”性示意图；

图2是现有半导体生产过程中对晶圆表面的杂质颗粒进行控制采用“二点法”的示意图；

图3是本发明半导体生产过程中对晶圆表面的杂质颗粒进行控制采用“四点法”的示意图；

图4是本发明进行颗粒控制的具体实施方式流程图。

具体实施方式

随着半导体器件的集成度不断提高，对于晶圆表面及工艺环境的洁净度的要求也越来越高，控制晶圆表面及工艺环境中微颗粒数在晶圆的生产中是至关重要的。因此，在半导体器件的制作过程中，几乎每步工艺之后都需要进行清洗步骤以控制晶圆表面及工艺环境中颗粒数。晶圆表面及工艺环境的洁净度直接对器件结构、性能及寿命产生影响。尤其在器件线宽越来越小的情况下，如果晶圆表面或工艺环境中微颗粒数超标，做造成半导体器件内电路短路，器件的膜层之间产生杂质，不能完全整合在一起，进而影响半导体器件的性能及质量。

本发明进行颗粒控制的具体流程如图4所示，执行步骤S11，获取晶圆表面或工艺环境中颗粒的特性值；执行步骤S12，在任意四个连续特性值中有两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区，判定为颗粒超标。

采用在任意四个连续特性值中有两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，并且另外两个特性值中至少一个位于堆积区的，判定为颗粒超标的原则，即“四点法”原则。“四点法”原则涵盖了“二点法”原则，不但能解决“二点法”颗粒控制上的滞后问题，而且由于及时检测判断出颗粒失控的情况，能够及时的对晶圆表面及工艺环境进行清洁，提高了产品的质量。

下面结合附图对本发明具体实施方式做详细的说明。

图3是本发明半导体生产过程中对晶圆表面的杂质颗粒进行控制采用“四点法”的示意图。结合图4的流程步骤S11，获取晶圆表面或工艺环境中颗粒的特性值。在半导体生产过程中需要不断检查机器和晶圆上的颗粒个数以保证晶圆表面清洁，以及工艺环境中颗粒数量。通过统计过程控制(SPC)方式收集生产过程中晶圆表面的颗粒的特性值数据计算控制图的控制界限，做成分析用控制图。

结合图4流程步骤S12，在任意四个连续特性值中有两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区，判定为颗粒超标。如图3所示，进入SPC监控阶段，此时分析用控制图转化为控制用控制图。监控阶段的主要工作是使用控制用控制图进行监控，其中，控制图的控制界限已经根据分析阶段的结果而确定，即颗粒个数的允许上限值(USL)已根据分析阶段的分析结果得到。生产过程的颗粒的特性值数据及时绘制到控制图上，并密切观察控制图，控制图中点的波动情况可以显示出过程受控或失控，当控制图中出现四个连续特性值中有任意两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，且另外两个特性值中至少一个位于堆积区，就可以认定为颗粒失控。

本实施例中，所述堆积区是指颗粒个数的允许上限值与颗粒个数允许值之间的区域，即指颗粒个数累积区域。

本实施例中，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区。可以是第一个特性值和第二个特性值超过颗粒个数的允许上限值，第三个特性值和第四个特性值中一个或两个位于堆积区。还可以是第一个特性值和第三个特性值超过颗粒个数的允许上限值，第二个特性值和第四个特性值中的一个或者两个位于堆积区。还可以是第二个特性值和第四个特性值超过颗粒个数的允许上限值，第一个特性值和第三个特性值中的一个或者两个位于堆积区。或者第一个特性值和第四个特性值超过颗粒个数的允许上限值，第二个特性值和第三个特性值中的一个或者两个位于堆积区。或者第二个特性值和第三个特性值超过颗粒个数的允许上限值，第一个特性值和第四个特性值中的一个或者两个位于堆积区。还可以是第一个特性值和第二个特性值超过颗粒个数的允许上限值，第三个特性值和第四个特性值中的一个或者两个位于堆积区。

本实施例中，通常颗粒个数的允许上限值(USL)的开根号值为颗粒个数的允许值。例如，当颗粒个数的允许上限值(USL)＝900的时候，则颗粒个数的允许值＝30，在30～900之间的区域则为堆积区。

采用“四点法”对颗粒进行监控，能更及时地判断出颗粒失控的情况，进而及时地进行晶圆清洗或停机检测或对工艺环境进行清洁。

另外，采用“四点法”进行颗粒控制，则颗粒失控的错误报警率则为0.00000067，与“二点法”的颗粒失控的错误报警率0.00000729相差不多。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种颗粒控制的方法，其特征在于，包括：

获取晶圆表面或工艺环境中颗粒的特性值；

在任意四个连续特性值中有两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，另外两个特性值中至少一个位于堆积区，判定为颗粒超标。

2.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，如判定为颗粒超标清洗晶圆表面或停机检测或对工艺环境进行清洁。

3.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是前两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，后两个特性值低于颗粒个数的允许上限值。

4.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是后两个特性值超过颗粒个数的允许上限值，前两个特性值低于颗粒个数的允许上限值。

5.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第一个特性值和第三个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第二个特性值和第四个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

6.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第二个特性值和第四个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第一个特性值和第三个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

7.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第一个特性值和第四个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第二个特性值和第三个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

8.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，所述任意四个连续特性值中两个超过颗粒个数的允许上限值是第二个特性值和第三个特性值低于颗粒个数的允许上限值，第一个特性值和第四个特性值超过颗粒个数的允许上限值。

9.根据权利要求1所述颗粒控制的方法，其特征在于，工艺环境中的颗粒用颗粒收集器件进行收集取样。