CN103091326B - 识别缺陷类型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种识别缺陷类型的方法，包括：提供一晶片，所述晶片经过了光刻工艺或刻蚀工艺的处理，且该晶片上具有一个或多个缺陷；采用预设强度的光照射所述晶片，在照射预定时间后，比较照射前后所述晶片上的缺陷的变化，或在照射过程中观测该晶片上缺陷的变化，若经照射后某个缺陷变小或消失，则该缺陷为挥发性缺陷，否则，为非挥发性缺陷。本发明实施例仅通过一次照射过程即可识别缺陷类型，从而避免了现有技术中分析缺陷的元素成分等一系列复杂的操作，该方法能够在短时间内识别出挥发性缺陷，缩短了产品的生产周期，且该识别方法简单易操作，减轻了工作人员的工作量，节省了计算机硬件资源。

Description

识别缺陷类型的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种识别缺陷类型的方法。

背景技术

随着超大规模集成电路(ULSI，Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细，对光刻效果的要求也越来越严格。对于目前0.18μm及以下技术节点的光刻和刻蚀工艺来说，在完成光刻和刻蚀工艺之后，主要是刻蚀工艺完成后，需检测光刻和刻蚀的缺陷，这些缺陷包括挥发性缺陷和非挥发性缺陷。

对于非挥发性缺陷，如果不能提前检测并识别，并在识别后进行相应的处理，如重新进行光刻和刻蚀，很可能影响器件CD(关键尺寸)，使得器件CD超出规格(简称OOS)或超出控制线(简称OOC)，或者导致缺陷异常，从而造成不必要的返工，延长了器件的生产周期。

对于挥发性缺陷，如光刻后的挥发性缺陷多为水迹，刻蚀后的挥发性缺陷多为各种元素的聚合物，如磷聚合物和溴聚合物等，这些挥发性缺陷在识别后无需进行重新光刻和刻蚀等复杂的处理步骤，即可去除。因此为了避免对缺陷的处理方式出现错误而导致的器件性能降低，如何准确的识别出挥发性缺陷和非挥发性缺陷在芯片的生产过程中是非常重要的。

由于挥发性缺陷与非挥发性缺陷的元素成分是不同的，不同的元素的能谱是不同的，为了准确的识别出挥发性缺陷和非挥发性缺陷，现有技术中一般多采用计算机和能谱分析仪在线分析缺陷的元素成分的方式来识别，而且，能谱分析仪在某些情况下也是很难确认缺陷类型，这种情况下，只能通过双氧水H₂O₂或氢氟酸HF对缺陷进行清洗，之后再利用计算机记录的图像，对比清洗之前的缺陷的变化，能够被洗掉的为挥发性缺陷，不能被洗掉的为非挥发性缺陷，但是清洗后又可能造成水迹的遗留，形成新的缺陷。

上述方式虽然能够识别出大部分缺陷的类型，但由于生产过程中产品太多，需要对每个存在缺陷的晶片都进行能谱分析，甚至清洗后继续分析或观察，操作非常繁琐，能谱分析需要花费的时间较长，延长了产品的生产周期，同时增加了工作人员的工作量，且严重浪费计算机硬件资源。

发明内容

本发明实施例提供一种识别缺陷类型的方法，能够在短时间内识别出挥发性缺陷，缩短了产品的生产周期，且该识别方法简单易操作，减轻了工作人员的工作量，节省了计算机硬件资源。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种识别缺陷类型的方法，包括：

提供一晶片，所述晶片经过了光刻工艺或刻蚀工艺的处理，且该晶片上具有一个或多个缺陷；

采用预设强度的光照射所述晶片，在照射预定时间后，比较照射前后所述晶片上的缺陷的变化，或在照射过程中观测该晶片上缺陷的变化，若经照射后某个缺陷变小或消失，则该缺陷为挥发性缺陷，否则，为非挥发性缺陷。

优选的，所述照射过程具体为，采用扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪对所述晶片进行照射。

优选的，所述照射过程发生的时间为：

在所述晶片经过光刻工艺处理后，刻蚀工艺前的刻蚀等待时间内进行；

和/或在所述晶片经过刻蚀工艺处理，并去除所述晶片表面上的减反射层和刻蚀阻挡层后的时间内进行。

优选的，在所述晶片经过光刻工艺处理后，刻蚀工艺前进行的照射过程的照射区域为，未被光刻胶覆盖的晶片区域。

优选的，所述预设强度的光为，所述扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪的电压为5kev-10kev时所发射的光。

优选的，所述预定时间为8s-25s。

优选的，所述预定时间为20s。

优选的，所述挥发性缺陷具体为：

在光刻工艺后，刻蚀工艺前，所述挥发性缺陷为水迹；

刻蚀工艺后，所述挥发性缺陷为晶片中掺杂元素与水气的聚合物或水迹。

优选的，所述掺杂元素聚合物为磷聚合物或溴聚合物。

优选的，所述减反射层材料为氮化硅和氮氧化硅中的至少一种，且所述刻蚀阻挡层材料为氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的识别缺陷类型的方法，通过采用预设强度的光照射具有缺陷的晶片，并通过照射前后缺陷的变化情况来判断某一缺陷是否为挥发性缺陷。由于挥发性缺陷多为晶片中的掺杂元素吸收环境中的水气饱和后产生的各种聚合物，或者为水迹，也就是说，产生挥发性缺陷的根本原因是环境中的水分，因此，本发明实施例通过采用光照射的方式蒸发缺陷中的水分或水迹，从而使挥发性缺陷变小或消失，换句话说，经照射后变小或消失的缺陷即为挥发性缺陷，否则即为挥发性缺陷。

本发明实施例仅通过一次照射过程即可识别缺陷类型，从而避免了现有技术中分析缺陷的元素成分等一系列复杂的操作，该方法能够在短时间内识别出挥发性缺陷，缩短了产品的生产周期，且该识别方法简单易操作，减轻了工作人员的工作量，节省了计算机硬件资源。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例公开的识别缺陷类型的方法的流程图；

图2为实验晶片进行浅槽隔离区的光刻工艺之后，在刻蚀等待时间(简称Q-time)为15个小时后，晶片上的缺陷数量的对比；

图3为采用元素分析仪对实验晶片中增加的缺陷进行分析得到的元素数量和元素种类的分布图；

图4为采用光照射20s后晶片上缺陷分布的变化情况示意图；

图5和图6为在SEM下拍摄的照射前后两处缺陷的变化情况的电子显微照片。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术部分所述，采用现有技术中识别缺陷类型的方式存在过程复杂，操作繁琐、浪费时间，延长产品的生产周期等问题，，而且现有技术中的方式在操作过程中很可能产生新的缺陷，因此急需寻找一种简便快捷的方式识别缺陷类型。

基于此，本发明实施例提供了一种识别缺陷类型的方法，该方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101：提供一晶片，所述晶片经过了光刻工艺或刻蚀工艺的处理，且该晶片上具有一个或多个缺陷，这些缺陷中包括挥发性缺陷和非挥发性缺陷；

本领域技术人员可以理解，该晶片可以为集成电路任一生产过程中的晶片，只要经过了光刻工艺或刻蚀工艺即可，且经过刻蚀工艺之前必然会先采用光刻工艺定义刻蚀区域。

需要说明的是，经过光刻工艺后，刻蚀工艺前，所述挥发性缺陷多为水迹，如光刻胶中的水分等；在经过刻蚀工艺后，所述挥发性缺陷多为晶片中掺杂元素与水气的聚合物或水迹。如浅槽隔离区制作过程中，有源区中若掺杂元素为磷，则浅槽隔离区刻蚀并采用湿法腐蚀工艺剥离刻蚀阻挡层和减反射层后，出现的挥发性缺陷中就可能存在磷与水气的聚合物，即磷聚合物，而且，若采用湿法腐蚀工艺，所述挥发性缺陷也可能为水迹；另外，在某些干法刻蚀后，若环境中存在水气，还会出现溴聚合物等。

步骤S102：采用预设强度的光照射所述晶片；

步骤S103：在照射预定时间后，比较照射前后所述晶片上的缺陷的变化，或在照射过程中观测该晶片上缺陷的变化；

步骤S104：判断经照射后某个缺陷是否变小或消失，如果是，则进入步骤S105，即判定该缺陷为挥发性缺陷，否则，进入步骤S106，即判定该缺陷为非挥发性缺陷。

结合上述照射过程的条件和目的可知，对照射设备的要求为，首先能够发射一定强度的光，使光照射晶片上的缺陷，由于挥发性缺陷多为晶片中的掺杂元素吸收环境中的水气饱和后产生的各种聚合物，或者为水迹，也就是说，产生挥发性缺陷的根本原因是环境中的水分，因此，采用光照射的方式蒸发缺陷中的水分或水迹，从而使挥发性缺陷变小或消失；其次，还要能够观测和比较照射前后或照射过程中缺陷的变化；并且，照射设备发射的光强还最好能够调节。

只要能够满足上述要求的照射设备均可在本实施例中使用，如采用曝光设备提供一定强度的光，同时采用计算机监测设备实时监测缺陷的变化，本实施例中为了简化照射和比较过程，优选采用扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪(简称CD检测仪)对所述晶片进行照射。扫描电子显微镜和CD检测仪一方面能够提供一定强度的光照射晶片，同时还能够通过自动定位缺陷位置，实时监测晶片上缺陷的变化，从而节省了大量人力资源和计算机硬件资源。

需要说明的是，所述照射过程发生时间可以为：在晶片经过光刻工艺处理后，刻蚀工艺前的刻蚀等待时间内进行；

和/或在所述晶片经过刻蚀工艺处理，并去除所述晶片表面上的减反射层和刻蚀阻挡层后的时间内进行，照射前先去除减反射层和刻蚀阻挡层，可避免二次缺陷的形成，即避免照射后再采用湿法腐蚀工艺去除减反射层和刻蚀阻挡层时，引入水迹或掺杂元素与环境中的水气再次形成聚合物缺陷。其中，所述减反射层材料为氮化硅和氮氧化硅中的至少一种，且所述刻蚀阻挡层材料为氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。

由于光刻后晶片上存在光刻胶，而光刻胶本身会在光照的情况下发生性能的变化，因此，若在晶片经过光刻工艺处理后，刻蚀工艺前进行的照射，该照射区域最好为未被光刻胶覆盖的晶片区域，以免光照射到光刻胶部分，影响后续刻蚀工艺的准确性。

因此，为了避免在光刻工艺后进行照射影响晶片的性能和后续工艺，本实施例中优选为在经过刻蚀工艺后进行照射，以去除挥发性缺陷。

另外，需要说明的是，本实施例中照射光的光强可根据缺陷的数量和大小来确定，一般情况下，所述扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪的电压为5kev-10kev时所发射的光即可作为照射光，其中包括5kev和10kev，甚至可以稍小于5kev，或稍大于10kev，电压为5kev-10kev时的光强仅为优选，更优选的电压还可以为7kev-8kev。具体如何选择本实施例中不做过多限定。

其中，在上述预设光强的照射下，所述预定时间可以为8s-25s，更优选为20s。理论上，可以在光照射过程中的任一时间比较缺陷的前后变化，只要该处缺陷有变小的趋势，即可认为其为挥发性缺陷，但在实际操作中，为了减少工作强度，可限定一照射时间后再进行比较。

本发明实施例通过采用预设强度的光照射具有缺陷的晶片，并通过照射前后缺陷的变化情况来判断某一缺陷是否为挥发性缺陷。由于挥发性缺陷多为晶片中的掺杂元素吸收环境中的水气饱和后产生的各种聚合物，或者为水迹，也就是说，产生挥发性缺陷的根本原因是环境中的水分，因此，本发明实施例通过采用光照射的方式蒸发缺陷中的水分或水迹，从而使挥发性缺陷变小或消失，换句话说，经照射后变小或消失的缺陷即为挥发性缺陷，否则即为挥发性缺陷。

本发明实施例仅通过一次照射过程即可识别缺陷类型，从而避免了现有技术中分析缺陷的元素成分等一系列复杂的操作，该方法能够在短时间内识别出挥发性缺陷，缩短了产品的生产周期，且该识别方法简单易操作，减轻了工作人员的工作量，节省了计算机硬件资源。

下面以某一实验晶片浅槽隔离区的制作过程为例，对本发明的方案和效果进行验证。

参见图2，为该晶片进行浅槽隔离区的光刻工艺之后，在刻蚀等待时间(简称Q-time)为15个小时后，晶片上的缺陷数量的对比，左图为刚刚完成光刻工艺后，经设备检测后发现，该晶片上的缺陷数量为941个，右图为该晶片在生产线上等待15个小时后，经设备检测后发现，该晶片上的缺陷总量已增加到显示设备无法精确显示的状态，缺陷总量高达12301个。

这些在刻蚀等待时间中增加的缺陷多为挥发性缺陷，主要是掺杂元素吸收环境中的水气饱和后形成的聚合物，这里仅以磷与水气的聚合物为例进行说明，如图3所示，为采用元素分析仪对增加的缺陷进行分析得到的元素数量和元素种类分布图，横坐标为元素分析仪的电压，纵坐标为元素的数量。从图3中可以看出，缺陷中除硅元素和氧元素外，还包含磷元素，则这些增加的缺陷为磷的聚合物。

之后采用本实施例所述的方法，采用扫描电子显微镜(简称扫描电镜或SEM)对该晶片进行照射，照射光为SEM的电压为5kev时所产生的光，照射时间为20s，如图4所示，为采用上述光照射20s后晶片上缺陷分布的变化情况示意图，左图为照射前晶片上缺陷总量分布，即为图2中的右图，图4中的右图为照射后晶片上缺陷的分布图，从图4中左右图的对比可以看出，经SEM照射一定时间后，缺陷数量大大减少了，即挥发性缺陷大量消失了。

参见图5和图6，为在SEM下拍摄的照射前后两处缺陷的变化情况的照片，左图均为照射前挥发性缺陷的照片，右图均为照射后挥发性缺陷的照片，从左右图的对比中可以看出，经扫描电镜照射后，挥发性缺陷明显变小或消失，从而验证了本发明实施例的方案，可以准确识别缺陷类型，同时，该方法还能去除挥发性缺陷。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种识别缺陷类型的方法，其特征在于，包括：

提供一晶片，所述晶片经过了光刻工艺或刻蚀工艺的处理，且该晶片上具有一个或多个缺陷；

采用预设强度的光照射所述晶片，在照射预定时间后，比较照射前后所述晶片上的缺陷的变化，或在照射过程中观测该晶片上缺陷的变化，若经照射后某个缺陷变小或消失，则该缺陷为挥发性缺陷，否则，为非挥发性缺陷

其中，采用扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪对所述晶片进行照射；

所述扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪能够提供一定强度的光照射所述晶片，同时还能够通过自动定位缺陷位置，实时监测所述晶片上缺陷的变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照射过程发生的时间为：

在所述晶片经过光刻工艺处理后，刻蚀工艺前的刻蚀等待时间内进行；

和/或在所述晶片经过刻蚀工艺处理，并去除所述晶片表面上的减反射层和刻蚀阻挡层后的时间内进行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述晶片经过光刻工艺处理后，刻蚀工艺前进行的照射过程的照射区域为，未被光刻胶覆盖的晶片区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设强度的光为，所述扫描电子显微镜或关键尺寸检测仪的电压为5kev-10kev时所发射的光。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定时间为8s-25s。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预定时间为20s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挥发性缺陷具体为：

在光刻工艺后，刻蚀工艺前，所述挥发性缺陷为水迹；

刻蚀工艺后，所述挥发性缺陷为晶片中掺杂元素与水气的聚合物或水迹。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述掺杂元素聚合物为磷聚合物或溴聚合物。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述减反射层材料为氮化硅和氮氧化硅中的至少一种，且所述刻蚀阻挡层材料为氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。