CN103489810B - 一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法 - Google Patents
一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103489810B CN103489810B CN201310432348.3A CN201310432348A CN103489810B CN 103489810 B CN103489810 B CN 103489810B CN 201310432348 A CN201310432348 A CN 201310432348A CN 103489810 B CN103489810 B CN 103489810B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- size
- metal throuth
- brightness
- wafer
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000011002 quantification Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000011031 large scale production Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Abstract
本发明提供了一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法，包括：设计出晶圆中具有多个金属通孔的特定结构，其中多个金属通孔的尺寸不完全相同，并且其中按照多个金属通孔的尺寸从大到小排列的方式排列多个金属通孔；对晶圆上的这个特定结构进行拍照，并利用电子显微镜观察多个金属通孔的亮度；确定亮度相差超过预定亮度阈值的两个相邻金属通孔，作为亮暗临界通孔；通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法。
背景技术
先进的集成电路制造工艺一般都包含几百步的工序，任何环节的微小错误都将导致整个芯片的失效。特别是随着电路关键尺寸的不断缩小，其对工艺控制的要求就越严格，所以在生产过程中为能及时的发现和解决问题都配置有高灵敏度光学和电子束缺陷检测设备对产品进行在线的检测。
不论是光学和电子束的陷检测其工作原理都是将芯片上的图像转换化成为由不同亮暗灰阶表示的数据图像，再通过相邻芯片上的数据图形的比较来检测缺陷所在的位置。
如图1表示了相邻的3个芯片，通过对3个芯片的图形数据进行同时采集，然后通过B芯片和A芯片的比较得出有信号差异的位置如图2所示，再通过B芯片和C芯片的比较得出有信号差异的位置如图3所示，那么这两个对比结果中差异信的相同位置就是B芯片上侦测到缺陷的位置。
对于如图4表示的由于刻蚀的原因造成通孔底部有残留缺陷，光学检测手段是没有能力进行有效侦测，所以在实际的生产过程中需要利用电子束扫描进行监控。但是由于电子束检测的速度相对于光学检测非常慢，一般需要72小时才能将一个12寸的晶圆进行完整扫描，这对于大规模生产的监控是不能接受的，所以目前所采取的办法是在芯片上选取一小块电路进行扫描，将每片晶圆的检测时间控制在3-4小时，但是这种对于大规模的生产的监控方法从数据的收集上还是非常的不足。
因此，希望提供一种能够实现对大规模生产的通孔刻蚀工艺的稳定性进行大量和快速的监控的技术方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够实现对大规模生产的通孔刻蚀工艺的稳定性进行大量和快速的监控的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明的第一方面，提供了一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法，其包括：设计出晶圆中具有多个金属通孔的特定结构，其中多个金属通孔的尺寸不完全相同，并且其中按照多个金属通孔的尺寸从大到小排列的方式排列多个金属通孔；对晶圆上的这个特定结构进行拍照，并利用电子显微镜观察多个金属通孔的亮度；确定亮度相差超过预定亮度阈值的两个相邻金属通孔，作为亮暗临界通孔；通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性。
优选地，按照多个金属通孔的尺寸从大到小排列的方式将晶圆放置在晶圆切割线上。
优选地，所述通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性包括：将亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸与阈值尺寸进行比较。
优选地，所述通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性还包括：如果亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸大于阈值尺寸，则判断出现了刻蚀不足的情况。
优选地，所述通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性还包括：如果亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸小于阈值尺寸，则判断出现了过刻蚀的情况。
根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明第一方面所述的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法的集成电路制造方法。
由此，本发明提供了一种能够实现对大规模生产的通孔刻蚀工艺的稳定性进行大量和快速的监控的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法。而且，本发明能够同时快速地监控通孔刻蚀的刻蚀不足以及过刻蚀情况。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1表示了相邻的3个芯片组。
图2表示了B芯片和A芯片的数据比较图。
图3表示了B芯片和C芯片的数据比较图。
图4表示了通孔底部有残留缺陷的结构示意图。
图5表示了P井、接触孔、金属层和通孔组成的器件结构。
图6表示了P井、接触孔、金属层和通孔组成的器件结构俯视图。
图7表示了不同尺寸通孔的结构图。
图8表示了不同尺寸通孔的俯视图。
图9表示了不同尺寸通孔在电子显微镜下有不同亮暗的俯视图。
图10表示了实际生产监控中有问题结构的晶圆分布图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
如图5所示，在器件结构中，N型衬底10内具有P井20，N型衬底10上的介质层30中具有接触孔31，金属层40上的介质层50中具有金属通孔51。
当在器件表面形成一层正电子时，金属通孔51在电子显微镜下的表现为发亮，其俯视图表示为图6。
在根据本发明实施例的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法中，可以有利地将最终通过金属层和接触孔连接P井20的多个金属通孔51（在图示的示例中为n个金属通孔51，分别为1、2、3...n-1、n-2、n）的尺寸从大到小排列，其结构图和俯视图如7和8所示。
由刻蚀的工艺特性决定，通孔尺寸越小其刻蚀就越难，所以在正常的工艺条件下，小于某个尺寸值的通孔是不能被充分刻蚀的，对于这些没有被充分刻蚀的通孔其在电子显微镜下表现为暗的。
相应地，在实际的生产过程中，首先可以设计出晶圆中具有多个金属通孔51的特定结构，其中多个金属通孔51的尺寸不完全相同；而且，其中按照多个金属通孔51的尺寸从大到小排列的方式排列多个金属通孔51。
例如，可以如图7所示的结构放置在晶圆的切割线上（即，按照多个金属通孔51的尺寸从大到小排列的方式将晶圆放置在晶圆切割线上）。
随后，对晶圆上的这个特定结构进行拍照，并利用电子显微镜观察多个金属通孔51的亮度；
随后，确定亮度相差超过预定亮度阈值的两个相邻金属通孔，作为亮暗临界通孔。
此后，可以通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性。
也就是说，对晶圆上的这个特定的结构进行拍照，并（例如，在正常的刻蚀工艺条件下）在晶圆范围内收集电子显微镜下呈亮和暗的临界通孔的尺寸，其结构图如图8和9所示。那么，在实际的生产可以用非常快的速度对晶圆上的这个特定结构进行拍照，当呈亮和暗的临界通孔的尺寸有较大的偏移时，就需要对刻蚀的工艺进行检查，这样就可以对大规模生产的通孔刻蚀工艺稳定性进行大量和快速的监控。
具体地说，对于通过亮暗临界通孔的尺寸的偏移来监控通孔的刻蚀工艺的稳定性这个处理可以包括步骤：
将亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸与阈值尺寸（例如，阈值尺寸被设置为正常刻蚀条件下的尺寸）进行比较。
如果亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸大于阈值尺寸则判断出现了刻蚀不足的情况（即，比亮暗临界通孔小的通孔可能都刻蚀不足）；
如果亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸小于阈值尺寸则判断出现了过刻蚀的情况（即，比亮暗临界通孔大的通孔可能都被过刻蚀）。
利用本发明的技术，可以针对放置在晶圆切割线上的结构进行电子显微镜的快速观察，当亮暗临界通孔的尺寸与正常刻蚀条件下的尺寸比较向更大尺寸的通孔偏移时，这时说明可能刻蚀的能力在下降需要检查工艺，其最终在晶圆上的分布可以表示为如图10；另一方面，当亮暗临界通孔的尺寸与正常刻蚀条件下比较向更小尺寸的通孔偏移时，这时说明有可能是过度的刻蚀。
根据本发明另一优选实施例，还提供了一种采用了所述的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法的集成电路制造方法。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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 (3)
1.一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法，其特征在于包括：
设计出晶圆中具有多个金属通孔的特定结构，其中多个金属通孔的尺寸不完全相同，并且其中按照多个金属通孔的尺寸从大到小排列的方式排列多个金属通孔；
对晶圆上的这个特定结构进行拍照，并利用电子显微镜观察多个金属通孔的亮度；
确定亮度相差超过预定亮度阈值的两个相邻金属通孔，作为亮暗临界通孔；
将亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸与阈值尺寸进行比较，当亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸大于阈值尺寸，则判断出现了刻蚀不足的情况；当亮暗临界通孔中亮度较小的通孔的尺寸小于阈值尺寸，则判断出现了过刻蚀的情况。
2.根据权利要求1所述的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法，其特征在于包括：按照多个金属通孔的尺寸从大到小排列的方式将晶圆放置在晶圆切割线上。
3.一种采用了根据权利要求1至2之一所述的对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法的集成电路制造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310432348.3A CN103489810B (zh) | 2013-09-22 | 一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310432348.3A CN103489810B (zh) | 2013-09-22 | 一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103489810A CN103489810A (zh) | 2014-01-01 |
| CN103489810B true CN103489810B (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103000578A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-03-27 | 上海华力微电子有限公司 | 一种表征通孔刻蚀后关键尺寸的方法 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103000578A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-03-27 | 上海华力微电子有限公司 | 一种表征通孔刻蚀后关键尺寸的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4699873B2 (ja) | 欠陥データ処理及びレビュー装置 | |
| US6973209B2 (en) | Defect inspection system | |
| JP5357725B2 (ja) | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 | |
| US8041443B2 (en) | Surface defect data display and management system and a method of displaying and managing a surface defect data | |
| WO2011036846A1 (ja) | 欠陥検査装置および欠陥検査方法 | |
| US20130108147A1 (en) | Inspection method and device therefor | |
| JP2002100660A (ja) | 欠陥検出方法と欠陥観察方法及び欠陥検出装置 | |
| CN101090083A (zh) | 晶片检测方法 | |
| CN109979840B (zh) | 监控缺陷观察设备晶圆载台精度偏移量的方法 | |
| TWI641961B (zh) | 設計佈局為主的快速線上缺陷診斷、分類及取樣方法及系統 | |
| CN104122272B (zh) | 半导体器件缺陷的光学检测方法 | |
| JP2013224833A (ja) | 外観検査装置、外観検査方法及びコンピュータプログラム | |
| US20080226158A1 (en) | Data Processor and Data Processing Method | |
| JP2010164487A (ja) | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 | |
| JP4976112B2 (ja) | 欠陥レビュー方法および装置 | |
| US20030195712A1 (en) | Inspection condition setting program, inspection device and inspection system | |
| JP2007017290A (ja) | 欠陥データ処理方法、およびデータの処理装置 | |
| US8358406B2 (en) | Defect inspection method and defect inspection system | |
| CN108039326A (zh) | 根据电路设计图形设置扫描阈值的方法 | |
| CN103489810B (zh) | 一种对通孔刻蚀的工艺窗口进行量化监控的方法 | |
| US10732128B2 (en) | Hierarchical wafer inspection | |
| CN104134619B (zh) | 通过刻蚀不足缺陷检测多晶硅与连接孔对准度的方法 | |
| JP2018091771A (ja) | 検査方法、事前画像選別装置及び検査システム | |
| US7079966B2 (en) | Method of qualifying a process tool with wafer defect maps | |
| CN104103544B (zh) | 晶圆缺陷监控方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |