CN102890094B - 一种非图案化表面缺陷的离线检测方法 - Google Patents
一种非图案化表面缺陷的离线检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102890094B CN102890094B CN201110202592.1A CN201110202592A CN102890094B CN 102890094 B CN102890094 B CN 102890094B CN 201110202592 A CN201110202592 A CN 201110202592A CN 102890094 B CN102890094 B CN 102890094B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric layer
- silicide
- organism
- thin layer
- patterned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供了一种离线检测非图案化表面缺陷的方法，该方法在用于离线检测的具有非图案化晶片表面或具有非图案化薄膜或介质层的晶片表面制作具有高折射率和低吸收系数k的薄膜层作为介质制成半导体样品，用光学检测法检测所述半导体样品中所述非图案化晶片表面或非图案化薄膜或介质层的表面缺陷，利用高折射率介质中入射光波长减小的特性，增大表面缺陷的散射光强度，该离线检测非图案化表面缺陷的方法在无需改变检测仪器的光源发出的入射光波长以及其他物理条件的前提下，提高了离线检测非图案化表面缺陷的灵敏度，同时节约检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体测试方法，特别涉及一种非图案化表面缺陷的离线检测方法。
背景技术
现有的半导体制造主要是在晶片(wafer)的器件面上制作各种半导体器件，半导体制造工艺流程中的主要工序包括：在具有衬底的晶片器件面上沉积薄膜或介质层、光刻后刻蚀薄膜或介质层，使其图案化形成半导体器件结构、化学机械研磨使晶片表面平坦化等。晶片按照半导体制造工艺流程在不同设备中完成不同工序。为了提高实际生产中半导体器件的良率，往往需要通过离线检测了解各道工序所用设备的状况以及工艺控制情况，从而在大批量制造半导体器件之前，及时发现设备存在的问题或改进生产工艺。例如对用化学气相沉积(CVD)或扩散(diffusion)等方法生长薄膜或介质层的工序，离线检测该工序中生长的薄膜或介质层是否存在大量缺陷的方法就是按照工序要求在衬底100表面生长薄膜或介质层101后，不进行后续的光刻和刻蚀步骤，直接检测薄膜或介质层的表面缺陷102，如图1所示，其中将未经过光刻和刻蚀的薄膜或介质层，称为非图案化薄膜或介质层101。现有技术中，将具有空白衬底或者非图案化薄膜或介质层的晶片作为半导体样品，对半导体样品中空白衬底或者非图案化薄膜或介质层的表面缺陷的离线检测，称为非图案化表面缺陷的离线检测。非图案化表面缺陷的离线检测目的是通过观察表面缺陷102的位置和形状，分析造成表面缺陷102的原因，从而调整半导体制造工艺或对设备进行维修以避免产生表面缺陷102。表面缺陷102一般分为两大类：微粒和孔洞，但是，并非所有尺寸的微粒或孔洞都会视为表面缺陷102，一般只有当微粒或孔洞的尺寸不小于可容忍最小缺陷尺寸时，才视为表面缺陷102，而对尺寸不大于可容忍最小缺陷尺寸的微粒或孔洞可以忽略。在半导体制造中，可容忍最小缺陷尺寸一般定为二分之一特征尺寸(CD)，也就是说非图案化表面缺陷102离线检测要求必须检测出尺寸不小于二分之一CD的微粒或孔洞的位置和形状。现有技术中，非图案化表面缺陷102离线检测的方法主要是光学检测法，该方法首先将空白衬底或具有非图案化薄膜或介质层101的晶片作为样品放置在检测仪器的载物台上，检测时由检测仪器的光源发出一定波长(λ)的入射光，并将入射光聚焦成光束以特定角度照射在非图案化薄膜或介质层101的表面，入射光可以是可见光、紫外光等，入射光的光束在没有表面缺陷102的非图案化薄膜或介质层101表面发生折射和反射及散射现象，而在表面缺陷102的微粒或孔洞处产生更强烈的散射现象，接着由光束探测器收集散射现象中发出的散射光，最后通过分析散射光光谱检测表面缺陷102的位置、形状和大小。
但是，随着半导体制造业的发展，半导体器件CD不断缩小，对非图案化表面缺陷102离线检测的要求也越来越高，成为对半导体测试技术的挑战。根据瑞利散射原理，当入射光波长与产生散射的微粒尺寸在同一数量级情况下，散射光强度与入射光波长(λ)的四次方成反比，与微粒面积的六次方成正比。在特定的检测波长下，当待检测表面缺陷102的微粒或孔洞的尺寸缩小时，散射光强度也随之减弱，由于光束探测器对散射光强度的灵敏度限制而无法收集和分析散射光光谱，信噪比减弱，也就不能有效的检测区分出表面缺陷102。现有的解决方式有采用入射光波长较小的光源，对入射光进行极化，增加入射光的发射功率等，这些方法都是从改变检测仪器的物理条件角度着手，所需成本高，不易实现。
发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题是：随着待检测表面缺陷的微粒或孔洞的尺寸缩小，需要改变光束探测器的物理条件，成本过高。
为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种离线检测非图案化表面缺陷的方法，提供具有衬底或者在所述衬底上具有非图案化薄膜或介质层的晶片，该方法包括：
所述衬底表面或者所述非图案化薄膜或介质层表面形成薄膜层，作为半导体样品，所述薄膜层对所述非图案化表面缺陷离线检测中入射光的折射率高于真空；
用光学检测法检测所述半导体样品中所述衬底或者非图案化薄膜或介质层的表面缺陷。
所述薄膜层对所述入射光的折射率大于等于1.5。
所述薄膜层对所述入射光的吸收系数小于等于0.01。
所述薄膜层的厚度范围是50埃到5000埃。
所述薄膜层的本征缺陷个数小于等于100个。
所述薄膜层是硅化物或者有机物。
所述硅化物用化学气相沉积、高温化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积制作；所述有机物涂覆在所述非图案化薄膜或介质层表面。
一种离线检测非图案化表面缺陷的方法，该方法还包括：在所述化学气相沉积、高温化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积硅化物之后湿法清洗所述硅化物的表面；或者在所述涂覆有机物之后烘焙所述有机物。
所述硅化物是二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述有机物是光刻胶或者底部抗反射层。
由上述的技术方案可见，本发明提出一种离线检测非图案化表面缺陷的方法，在晶片器件面待检测的非图案化薄膜或介质层表面形成高折射率的薄膜层，利用该薄膜层的高折射率改变入射光波长，增加入射光在微粒或孔洞处发生散射时产生的散射光强度，从而在不改变检测仪器光源发出的入射光波长以及其他物理条件的前提下，提高对小尺寸微粒或孔洞等表面缺陷的分辨灵敏度，同时节约了检测成本。
附图说明
图1为现有技术中离线检测非图案化表面缺陷的半导体样品剖面结构示意图；
图2～3为本发明离线检测非图案化表面缺陷的半导体样品剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明提供了一种非图案化表面缺陷的离线检测方法，该方法在表面缺陷检测之前，在晶片器件面待检测的非图案化薄膜或介质层表面形成高折射率的薄膜层，利用该薄膜层的高折射率改变入射光波长，增加入射光在微粒或孔洞处发生散射时产生的散射光强度，从而在不改变检测仪器光源发出的入射光波长以及其他物理条件的前提下，提高对小尺寸微粒或孔洞等表面缺陷的分辨灵敏度，同时节约了检测成本。
具体实施例一
下面结合图2～3的离线检测非图案化表面缺陷的半导体样品剖面示意图详细说明本发明提出的离线检测非图案化表面缺陷的半导体样品制备方法的具体步骤。
步骤101、在晶片器件面的非图案化薄膜或介质层201表面沉积高折射率低吸收系数硅化物302，得到如图3所示的结构；
本步骤中，首先提供如图2所示的具有非图案化薄膜或介质层201的晶片100，在非图案化薄膜或介质层201的表面缺陷202为微粒或孔洞；在非图案化薄膜或介质层201表面沉积硅化物302的方法可以是化学气相沉积(MOCVD)、高温气相沉积或离子体增强化学气相沉积(PECVD)等现有技术中常用的沉积方法，硅化物302可以是二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等；沉积硅化物302的厚度范围达到50到1000埃，例如：50埃、3000埃或5000埃；硅化物302对入射光的折射率(n1)的范围是大于等于1.5，例如：1.5、1.7或2；硅化物302对入射光的吸收系数(k)的范围是小于等于0.01，例如：0.01、0.009或0.008。
步骤102、湿法清洗硅化物302；
本步骤中，湿法清洗硅化物302表面的目的是减少硅化物302表面的微粒和缺陷，避免将硅化物302表面的微粒和缺陷误认为非图案化薄膜或介质层201的表面缺陷202。需要注意的是，这里并没有采用CMP抛光硅化物302表面的方法，因为CMP会为硅化物302表面带来更多的附加缺陷。湿法清洗硅化物302表面后，对每片晶片的硅化物302要求其本征缺陷的个数小于等于100个，例如，100个、50个或10个；另一方面，CMP能够减薄硅化物302厚度，防止硅化物302过厚造成入射光和散射光吸收，影响后续步骤103非图案化薄膜或介质层201表面缺陷202检测灵敏度。
至此，本发明提出的离线检测非图案化表面缺陷的的半导体样品制备过程结束。
步骤103、光学检测法检测非图案化薄膜或介质层201表面缺陷202；
本步骤中，首先将上述制备的半导体样品，也就是依次具有非图案化薄膜或介质层201和高折射率低吸收系数硅化物302的晶片100放置在检测仪器的载物台上，检测时由检测仪器的光源发出一定波长(λ)的入射光，并将入射光聚焦成光束以特定角度照射在高折射率低吸收系数的硅化物302层，入射光可以是可见光、紫外光等。入射光的光束先透过硅化物302层，到达硅化物302层和非图案化薄膜或介质层201之间的界面，在没有表面缺陷的非图案化薄膜或介质层201表面发生折射和反射现象，而在表面缺陷202如微粒或孔洞处产生散射现象，接着由光束探测器收集散射现象中发出的散射光，最后通过分析散射光光谱检测表面缺陷202的位置和形状。本发明提出的样品制备方法，由光学折射率公式：nλ＝n1λ1，可见介质中传播的光束的波长与其所在介质的折射率成反比，可知，当检测仪器的光源发出的入射光的光束，从空气(或真空)为介质到硅化物302为介质的传播过程中，由于硅化物302的折射率n1高于空气(或真空)的折射率n＝1，因此，硅化物302中入射光波长λ1相比空气(或真空)中入射光波长λ减小，相当于在硅化物302层中减小将要照射到非图案化薄膜或介质层201表面的入射光波长。根据瑞利散射原理，散射光强度与入射光波长的四次方成反比，当入射光波长变为λ1时，相比没有硅化物302的情况，入射光波长增大，散射光强度也随之增加，有利于光束探测器对散射光的收集和散射光光谱分析，即使对微粒和孔洞尺寸较小的表面缺陷202，从而在不改变检测仪器光源发出的入射光波长以及其他物理条件的前提下，提高对小尺寸微粒或孔洞等表面缺陷202的分辨灵敏度，同时节约了检测成本。
本步骤中具体非图案化薄膜或介质层201的表面缺陷202检测步骤为现有技术，不再赘述。
具体实施例二
步骤201、在晶片器件面的非图案化薄膜或介质层表面涂覆高折射率低吸收系数的有机物；
本步骤中，可以用旋涂方式在非图案化薄膜或介质层表面涂覆高折射率低吸收系数的有机物，有机物可以是光刻胶(PR)或者底部抗反射涂层(BARC)，均易于通过化学清洗去除；有机物对入射光的折射率(n1)的范围是大于等于1.5，例如：1.5、1.7或2；有机物对入射光的吸收系数(k)的范围是小于等于0.01，例如：0.01、0.009或0.008；涂覆的有机物的厚度范围是50埃到5000埃，例如：50埃、200埃或5000埃，防止有机物过厚造成入射光和散射光吸收，影响后续非图案化薄膜或介质层表面缺陷的检测灵敏度。
步骤202、烘焙有机物；
本步骤中，烘焙有机物的目的是一方面使有机物更好地贴附在非图案化薄膜或介质层表面，另一方面减少由于引入有机物带来的附加缺陷，避免将附加缺陷误认为非图案化薄膜或介质层表面缺陷，对每片晶片的有机物要求其本征缺陷的个数小于等于100个，例如，100个、50个或10个。
本步骤中，由现有技术根据有机物的厚度调整烘焙时间和温度，不再赘述。
至此，本发明提出的离线检测非图案化表面缺陷的半导体样品制备过程结束。
步骤203、光学检测法检测非图案化薄膜或介质层表面缺陷；
本步骤中，首先将上述制备的半导体样品，也就是依次具有非图案化薄膜或介质层和高折射率低吸收系数有机物的晶片放置在检测仪器的载物台上，检测时由检测仪器的光源发出一定波长(λ)的入射光，并将入射光聚焦成光束以特定角度照射在高折射率低吸收系数的有机物，入射光可以是可见光、紫外光等。入射光的光束先透过有机物，到达有机物和非图案化薄膜或介质层之间的界面，在没有表面缺陷的非图案化薄膜或介质层表面发生折射和反射现象，而在表面缺陷的微粒或孔洞处产生散射现象，接着由光束探测器收集散射现象中发出的散射光，最后通过分析散射光光谱检测表面缺陷的位置和形状。本发明提出的样品制备方法，由光学折射率公式：nλ＝n1λ1，可见介质中传播的光束的波长与其所在介质的折射率成反比，可知，当检测仪器的光源发出的入射光的光束，从空气(或真空)为介质到有机物为介质的传播过程中，由于有机物的折射率n1高于空气(或真空)的折射率n＝1，因此，有机物中入射光波长λ1相比空气(或真空)中入射光波长λ减小，相当于在有机物中减小将要照射到非图案化薄膜或介质层表面的入射光波长。根据瑞利散射原理，散射光强度与入射光波长的四次方成反比，当入射光波长变为λ1时，相比没有有机物的情况，入射光波长增大，散射光强度也随之增加，有利于光束探测器对散射光的收集和散射光光谱分析，即使对微粒和孔洞尺寸较小的表面缺陷，从而在不改变检测仪器光源发出的入射光波长以及其他物理条件的前提下，提高对小尺寸微粒或孔洞等表面缺陷的分辨灵敏度，同时节约了检测成本。
本发明具体实施例一和具体实施例二中提出了一种非图案化表面缺陷的离线检测方法，该方法在具有非图案化晶片表面或具有非图案化薄膜或介质层的晶片表面制作具有高折射率和低吸收系数k的薄膜层作为介质制成半导体样品，用光学检测法检测半导体样品中非图案化薄膜或介质层的表面缺陷，利用在高折射率的介质层中入射光波长减小的特性，增大晶片表面缺陷的散射光强度，该半导体样品制备方法在无需改变检测仪器的光源发出的入射光波长以及其他物理条件的前提下，提高了离线检测非图案化表面缺陷的灵敏度，同时节约检测成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种非图案化表面缺陷的离线检测方法，提供具有衬底或者在所述衬底上具有非图案化薄膜或介质层的晶片，该方法包括：
所述衬底表面或者所述非图案化薄膜或介质层表面形成薄膜层，作为半导体样品，所述薄膜层对所述非图案化表面缺陷离线检测中入射光的折射率高于真空；
用光学检测法检测所述半导体样品中所述衬底或者非图案化薄膜或介质层的表面缺陷；
其中，所述薄膜层对所述入射光的折射率大于等于1.5，所述薄膜层对所述入射光的吸收系数小于等于0.01。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜层的厚度范围是50埃到5000埃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜层的本征缺陷个数小于等于100个。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜层是硅化物或者有机物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硅化物用化学气相沉积、高温化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积；所述有机物涂覆在所述衬底或者非图案化薄膜或介质层表面。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述化学气相沉积、高温化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积硅化物之后湿法清洗所述硅化物的表面；或者在所述涂覆有机物之后烘焙所述有机物。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硅化物是二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述有机物是光刻胶或者底部抗反射层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110202592.1A CN102890094B (zh) | 2011-07-19 | 2011-07-19 | 一种非图案化表面缺陷的离线检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110202592.1A CN102890094B (zh) | 2011-07-19 | 2011-07-19 | 一种非图案化表面缺陷的离线检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102890094A CN102890094A (zh) | 2013-01-23 |
| CN102890094B true CN102890094B (zh) | 2014-10-01 |
Family
ID=47533667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110202592.1A Active CN102890094B (zh) | 2011-07-19 | 2011-07-19 | 一种非图案化表面缺陷的离线检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102890094B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104181168A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-03 | 上海华力微电子有限公司 | 一种提高微粒检测能力的方法 |
| CN112599435A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-02 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 监测非晶碳膜放电缺陷的方法和结构 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758726B2 (ja) * | 1986-12-26 | 1995-06-21 | ホ−ヤ株式会社 | レジスト塗布基板の検査方法 |
| JPH0743310A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Matsushita Electron Corp | パーティクル検査方法 |
| JPH09162253A (ja) * | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Hitachi Ltd | 半導体評価装置 |
| CN1045492C (zh) * | 1996-10-18 | 1999-10-06 | 清华大学 | 一种基于散射原理对不透明固体材料内部微/纳米级体缺陷的检测方法 |
| US6157444A (en) * | 1997-11-28 | 2000-12-05 | Hitachi, Ltd. | Defect inspection apparatus for silicon wafer |
| JPH11258175A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 異物検査方法 |
| US5907397A (en) * | 1998-03-20 | 1999-05-25 | United Semiconductor Corp. | Method of inspecting a defect on a translucid film |
| JP2001343505A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-12-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 反射防止フィルム、その製造方法および画像表示装置 |
| US20030087121A1 (en) * | 2001-06-18 | 2003-05-08 | Lawrence Domash | Index tunable thin film interference coatings |
| JP2007139491A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Seiko Epson Corp | 欠陥の測定方法 |
| JP2008218799A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Topcon Corp | 表面検査方法及び装置 |
| US7710557B2 (en) * | 2007-04-25 | 2010-05-04 | Hitachi High-Technologies Corporation | Surface defect inspection method and apparatus |
| JP2009085826A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Nikon Corp | 観察装置及び観察方法 |
| CN101241086A (zh) * | 2008-03-03 | 2008-08-13 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪 |
| JP5007979B2 (ja) * | 2008-05-22 | 2012-08-22 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 欠陥を検査する方法及び欠陥検査装置 |
-
2011
- 2011-07-19 CN CN201110202592.1A patent/CN102890094B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102890094A (zh) | 2013-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8009938B2 (en) | Advanced process sensing and control using near infrared spectral reflectometry | |
| KR20210050504A (ko) | Ｅｕｖ 리소그래피용 ｐｅｃｖｄ 막 | |
| US20110292373A1 (en) | Thin film monitoring device and method | |
| CN102890094B (zh) | 一种非图案化表面缺陷的离线检测方法 | |
| KR102281621B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 검사 및 계측을 위한 시스템 및 방법 | |
| US9881821B2 (en) | Control wafer making device and method for measuring and monitoring control wafer | |
| JP6072613B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP4642024B2 (ja) | 一体型の多目的光学アラインメントのためのシステムおよび方法 | |
| TWI704329B (zh) | 線上監測系統及半導體加工裝置 | |
| US9059038B2 (en) | System for in-situ film stack measurement during etching and etch control method | |
| WO2019168733A1 (en) | Method monitoring chamber drift | |
| CN111266934B (zh) | 一种离子束抛光单片集成Fabry-Pérot腔全彩滤光片大批量制造方法 | |
| Costacurta et al. | Deep X‐ray Lithography for Direct Patterning of PECVD Films | |
| US6524959B1 (en) | Chemical mechanical polish (CMP) planarizing method employing derivative signal end-point monitoring and control | |
| CN111300163B (zh) | 一种离子束抛光的大面积单片集成Fabry-Pérot腔滤色器制造方法 | |
| CN100361278C (zh) | 判定半导体制造工艺状态的方法和半导体制造装置 | |
| KR20210062128A (ko) | 기판 처리 장치 | |
| CN103258758A (zh) | 膜厚量测机台中颗粒的监控方法及控片 | |
| US11965798B2 (en) | Endpoint detection system for enhanced spectral data collection | |
| US11715628B2 (en) | Method of forming plasma processing apparatus, related apparatus, and method of forming semiconductor device using the same | |
| CN102262351B (zh) | 光掩膜层及其形成方法 | |
| Lunt | Low-loss hollow waveguide platforms for optical sensing and manipulation | |
| CN114373665A (zh) | 一种具有终点检测功能的离子束刻蚀系统 | |
| Bretoiu et al. | Inductively coupled plasma etching for arrayed waveguide gratings fabrication in silica on silicon technology | |
| CN115219435A (zh) | 一种宽光谱椭偏测量与仿真模拟相结合的偏振检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |