CN103377960B - 晶圆缺陷检测方法 - Google Patents

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一种晶圆缺陷检测方法，包括以下步骤：在待检测晶圆的抛光面上覆盖弱透光性材料层，所述抛光面由化学机械抛光形成；对覆盖弱透光性材料层后的抛光面进行扫描，得到化学抛光液残留物信息。上述晶圆缺陷检测方法，通过在经过化学机械抛光形成的抛光面上覆盖弱透光性材料层，使得在对抛光面的检测中，能够很容易的检测并识别出覆盖化学抛光液残留物区域的弱透光性材料层所反射出来的光信号，从而准确检测出化学抛光液残留物这种缺陷的存在。同时，相对于传统的增大检测设备的敏感度的方法，上述方法可以避免增大检测设备的敏感度所引起的检测信号中噪声的增加，使得检测结果更为可靠。

Description

晶圆缺陷检测方法
【技术领域】
本发明涉及半导体技术，特别是涉及一种晶圆缺陷检测方法。
【背景技术】
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体材料制成的芯片在很多领域上都有着广泛的应用。在半导体芯片的生产过程中，包括了许多工艺流程，如掺杂、熔融、切割、研磨、刻蚀和清洗等。
化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)是半导体工艺的重要步骤之一，当今电子元器件的集成度越来越高，例如奔腾IV处理器就集成了四千多万个晶体管，要使这些晶体管能够正常工作，就需要对每一个晶体管加一定的电压或电流，这就需要引线来将如此多的晶体管连接起来，但是将这么多的晶体管连接起来，平面布线是不可能的，只能够立体布线或者多层布线。在制造这些连线的过程中，层与层之间会变得不平以至不能多层迭加。用化学机械抛光来实现平坦化，使多层布线成为了可能。
运用化学机械抛光时，把晶圆(wafer)放在旋转的抛光垫(pad)上，再加一定的压力，用化学抛光液(slurry)来抛光。抛光将使晶圆的一面像镜面一样。抛光面用来生产电路，这面必须没有任何突起、微纹、划痕和残留损伤。在抛光结束后，虽然对晶圆进行清洗，但抛光面上会有一些缺陷，主要为化学抛光液残留物(slurry residue)。由于化学抛光液残留物的主要成分与晶圆上的介质层的主要成分一致，均为二氧化硅，二氧化硅透明介质，因此，在化学机械抛光之后以高强度灯光或激光扫描为主的检测中，很难发现化学抛光液残留物，对后续生产工艺产生负面影响。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能够准确检测出化学抛光液残留物的晶圆缺陷检测方法。
一种晶圆缺陷检测方法，包括以下步骤：在待检测晶圆的抛光面上覆盖弱透光性材料层，所述抛光面由化学机械抛光形成；对覆盖弱透光性材料层后的抛光面进行扫描，得到化学抛光液残留物信息。
在其中一个实施例中，还包括步骤：将所述弱透光性材料层清除。
在其中一个实施例中，所述覆盖弱透光性材料层的方式为镀膜。
在其中一个实施例中，所述弱透光性材料层为氮化钛层。
在其中一个实施例中，所述氮化钛层的厚度为10纳米。
在其中一个实施例中，所述弱透光性材料层为氮氧化硅层。
在其中一个实施例中，所述对覆盖弱透光性材料层后的抛光面进行扫描的方式为可见光或激光扫描。
上述晶圆缺陷检测方法，通过在经过化学机械抛光形成的抛光面上覆盖弱透光性材料层，使得在对抛光面的检测中，能够很容易的检测并识别出覆盖化学抛光液残留物区域的弱透光性材料层所反射出来的光信号，从而准确检测出化学抛光液残留物这种缺陷的存在。同时，相对于传统的增大检测设备的敏感度的方法，上述方法可以避免增大检测设备的敏感度所引起的检测信号中噪声的增加，使得检测结果更为可靠。
【附图说明】
图1为一实施例的晶圆缺陷检测方法的流程图；
图2为用可见光或激光对晶圆进行检测的示意图；
图3为晶圆覆盖弱透光性材料层后的示意图；
图4为对覆盖弱透光性材料层后的晶圆进行检测的示意图。
【具体实施方式】
为了解决在化学机械抛光之后，传统的检测中很难发现化学抛光液残留物，以至于对后续生产工艺产生负面影响的问题，提出了一种能够准确检测出化学抛光液残留物的晶圆缺陷检测方法。
在半导体芯片制造工艺中，晶柱(lot)指按某种方式生成的硅柱状体，将这些晶柱切成薄片就称为晶圆，晶圆是进行集成电路制造的基板，在晶圆上根据需要划分不同的区域，每个区域用于生产特定功能的芯片(die)。最终，经过一系列工艺，晶圆形成阵列排列的芯片，再运用切割等手段得到若干个独立的芯片。
化学机械抛光是把晶圆放在旋转的抛光垫上，再加一定的压力，并用化学抛光液来抛光。化学抛光液是由抛光液是由抛光颗粒(abrasive particles)，以及能起化学作用的化学溶液组成。在化学机械抛光后，会有大量的抛光颗粒和其它一些残留物留在晶圆上，若除去这些残留物不彻底，会导致布线性能恶化特别是会引起布线间的短路，影响后续芯片工艺的生产。
请参阅图1，一实施例的晶圆缺陷检测方法，包括：
步骤S110，在待检测晶圆的抛光面上覆盖弱透光性材料层，抛光面由化学机械抛光形成。晶圆为圆片状，多数情况下，晶圆仅需一面抛光，在抛光面上进行后续生产，部分情况下需要双面抛光。抛光后，晶圆要通过一系列清洗槽的清洗，这一过程是为去除抛光面表面颗粒、金属划痕和化学抛光液残留物等缺陷。清洗之后进行检测，以便发现这些缺陷，防止有缺陷的晶圆影响后续的生产。在清洗过程中，可以有效的清洗掉大部分的颗粒物质，但依然会留下部分颗粒及化学抛光液残留物等缺陷。
如图2所示，在晶圆200的抛光面210上存在一定的缺陷，如化学抛光液残留物211及其它缺陷213。其它缺陷213一般为附着在抛光面表面的颗粒物质等，其透光率较差，在化学机械抛光后的检测中，检测仪发射出的强可见光或红外激光会被其反射，从而容易被检测出。而对于化学抛光液残留物211，其主要成分为二氧化硅，与晶圆的介质层主要成分一致。二氧化硅为透明介质，检测仪发射出的强光或激光扫描到化学抛光液残留物211时，化学抛光液残留物211区域的反射光信号与正常区域所反射的光信号几乎一致，差别很细微，很难被检测设备识别出。为了检测这种细微的差别，可以增大检测设备的敏感度，以捕捉微量差别的光信号。但敏感度的增大必然导致信号中噪声的增加，导致检测出很多错误的信息。因此，准确的检测出抛光面210上的化学抛光液残留物211是件非常困难的事情。
请参阅图3，在晶圆200的抛光面210上覆盖一层弱透光性材料层310，弱透光性材料层310均匀的覆盖在抛光面210上。弱透光性材料层310透光性比较差，反光性比较强。具体的，覆盖弱透光性材料层310的方法为镀膜，透光性弱材料通过镀膜的方式将在抛光面210上形成弱透光性材料层310。
步骤S120，对覆盖弱透光性材料层后的抛光面进行扫描，得到化学抛光液残留物信息。如图4所示，对覆盖弱透光性材料层310后的抛光面210进行扫描，由于有化学抛光液残留物211的存在，覆盖化学抛光液残留物211的弱透光性材料层的厚度与其它区域的厚度不相同。由于透光性弱材料的透光性较差、反光性较强，不同厚度的弱透光性材料层对扫描采用的可见光或激光的光束反射出的光信号也不相同。覆盖化学抛光液残留物211的弱透光性材料层发射的光信号与没有残留物区域所反射的光信号不一样，容易被检测设备识别出，并能精确定位化学抛光液残留物的位置。
上述晶圆缺陷检测方法，通过在经过化学机械抛光形成的抛光面上覆盖弱透光性材料层，使得在对抛光面的检测中，能够很容易的检测并识别出覆盖化学抛光液残留物区域的弱透光性材料层所反射出来的光信号，从而准确检测出化学抛光液残留物这种缺陷的存在。同时，相对于传统的增大检测设备的敏感度的方法，上述方法可以避免增大检测设备的敏感度所引起的检测信号中噪声的增加，使得检测结果更为可靠。
若还需对晶圆的抛光面上的其它缺陷，如颗粒物质、划痕等进行检测，可以在本方法开始前，对抛光面进行扫描，得到其它缺陷的信息。记录其它缺陷信息之后，再采用上述方法，即可得到晶圆的抛光面上全部缺陷的信息。
为了使检测之后，将晶圆用于后续的生产，该晶圆缺陷检测方法还包括将弱透光性材料层310清除步骤，清除弱透光性材料层310的方法可以为湿法清洗，也可以继续使用化学机械抛光。将弱透光性材料层310清除，使其不会对后续的芯片生产产生影响，同时还能一定程度的去除晶圆抛光面上的缺陷。
具体在另一实施例中，上述晶圆缺陷检测方法中，弱透光性材料层310为氮化钛层，氮化钛层的厚度为10纳米，在厚度只有10纳米左右时，氮化钛薄层的光学特性与金银等贵金属薄膜相类似，具有在可见光区半透明和红外区高反射，在不同层厚时，对检测时以可见光和红外激光为主的扫描光束反射的光信号也不相同，可以使检测设备轻松的识别出化学抛光液残留物所在区域。
需要指出的是，氮化钛层也可以为其它厚度，如略大于10纳米等，数值不需要精确在10纳米，只需层的厚度满足透光性、反光性的需求即可。弱透光性材料层310也可以为氮氧化硅或其它材料层，只要材料满足类似氮化钛的光学特性即可。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种晶圆缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在待检测晶圆的抛光面上覆盖弱透光性材料层，所述抛光面由化学机械抛光形成；所述弱透光性材料层均匀的覆盖在所述抛光面上，且，覆盖化学抛光液残留物的所述弱透光性材料层的厚度与其它区域的厚度不相同，且，所述弱透光性材料层的上表面高度一致；
对覆盖所述弱透光性材料层后的所述抛光面进行扫描，得到所述化学抛光液残留物信息；
在所述在待检测晶圆的抛光面上覆盖弱透光性材料层，所述抛光面由化学机械抛光形成的步骤之前，所述晶圆缺陷检测方法还包括步骤：对所述抛光面进行扫描，得到缺陷信息，所述缺陷信息包括颗粒物质及划痕信息。
2.根据权利要求1所述的晶圆缺陷检测方法，其特征在于，还包括步骤：
将所述弱透光性材料层清除。
3.根据权利要求1所述的晶圆缺陷检测方法，其特征在于，所述覆盖弱透光性材料层的方式为镀膜。
4.根据权利要求1～3任一项所述的晶圆缺陷检测方法，其特征在于，所述弱透光性材料层为氮化钛层。
5.根据权利要求4所述的晶圆缺陷检测方法，其特征在于，所述氮化钛层的厚度为10纳米。
6.根据权利要求1～3任一项所述的晶圆缺陷检测方法，其特征在于，所述弱透光性材料层为氮氧化硅层。
7.根据权利要求1所述的晶圆缺陷检测方法，其特征在于，所述对覆盖弱透光性材料层后的抛光面进行扫描的方式为可见光或激光扫描。
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