CN103646897A - 铝薄膜工艺晶须缺陷的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对铝薄膜工艺中晶须缺陷进行实时监控的方法，包括在铝薄膜工艺过程中，通过残气分析仪对进行铝薄膜工艺的反应腔室内的各残余气体进行实时分析处理，得到晶须监控参数，所述晶须监控参数为根据各残余气体中将引起晶须缺陷的特定残余气体的分压值所设定的指数；判断所述晶须监控参数是否大于等于阈值；以及若所述晶须监控参数大于等于所述阈值，停止所述薄膜工艺。

Description

铝薄膜工艺晶须缺陷的监控方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造工艺领域，特别涉及一种铝薄膜工艺晶须缺陷的监控方法。
背景技术
在半导体后段的钝化层（passivation layer）工艺中，需要一层图形化的铝垫（Al pad）结构，铝垫形成在金属互连层上端，作为测试电性连接和封装的引线端。
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术制备铝薄膜被广泛应用于半导体制备领域，而铝薄膜的工艺过程中，由于腔体内的杂质引起薄膜材料异常生长产生刺形或角形的晶须是普遍存在的问题。如图1所示，晶须缺陷的尺寸足够大时，会导致相邻铝衬垫短路；而且在后续金属化图形蚀刻工艺过程中，导致蚀刻不干净，形成如图2所示的残留，影响产品良率。
目前业内只能在铝薄膜工艺结束后扫描这种缺陷的状况，无法对铝薄膜工艺过程中铝晶须的发生情况进行实时的监控，对工艺过程中出现的缺陷反馈较慢，属于事后处置的一种监控方法，严重降低了晶圆生产效率。因此在沉积铝衬垫工艺时，有必要实时的监控晶圆表面的晶须状况，以避免铝晶须缺陷的持续发生。
发明内容
本发明的主要目的旨在提供一种晶须缺陷的在线监控方法，提高产品良率。
为达成上述目的，本发明提供一种铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，具体包含以下步骤：在所述铝薄膜工艺过程中，通过残气分析仪对进行所述铝薄膜工艺的反应腔室内的各残余气体进行实时分析处理，得到晶须监控参数，所述晶须监控参数为根据所述各残余气体中将引起晶须缺陷的特定残余气体的分压值所设定的指数；判断所述晶须监控参数是否大于等于阈值；以及若所述晶须监控参数大于等于所述阈值，停止所述铝薄膜工艺。
优选地，所述各残余气体中将引起晶须缺陷的特定残余气体为含碳、氢有机分子基团的气体。
优选地，所述特定残余气体为C2H3及C2H5O。
优选地，所述阈值为开始发生晶须缺陷时根据所述特定残余气体的分压值所设定的指数。
优选地，所述铝薄膜工艺为PVD沉积铝薄膜工艺，所述反应腔室为PVD腔室。
本发明的有益效果在于，通过残气缺陷仪对真空反应腔室内的残留气体进行分析以精确地检测出在铝薄膜工艺过程中是否出现了晶须缺陷，从而可立即展开相应措施。相较于现有技术中晶须缺陷的事后监控，本发明对铝薄膜工艺的晶须缺陷进行实时监控，使半导体器件生产工艺中产生的缺陷信息实时反馈，可有效提高器件的良率。
附图说明
图1是晶须缺陷的形貌示意图；
图2是采用现有工艺后缺陷经过金属化刻蚀后的形貌示意图；
图3是本发明铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法的流程示意图；
图4是利用本发明铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法进行监控的波形图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
如图3所示，其为本发明铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法的流程示意图；包括
步骤S1，在铝薄膜工艺中，通过残气分析仪（Residue gas Analyzer）对进行铝薄膜工艺的反应腔室内的各残余气体进行实时分析处理，得到晶须监控参数。
由于铝薄膜工艺是通过PVD沉积工艺在真空环境下进行铝薄膜的制备，本发明利用残气分析仪来对PVD真空反应腔室内的杂质气体的组成和压力进行实时检测。残气分析仪是一个小体积的质谱仪，其工作原理是首先将导入的残留气体离子化，所生成的离子根据质量数的不同而被分离，分离的离子由法拉第杯作为电流检出。该离子电流与残留气体量(分压)成正比，因而可以高精度测定残留气体。在本发明中，残气分析仪是提取出将引起晶须缺陷的特定残留气体的分压值，若存在多种引起晶须缺陷的特定残留气体，则提取这些特定残留气体的和的分压值，对其进行数据处理而得到一个指数，并且以晶须监控参数（AL whisker Index）来表征该指数。这里的特定残留气体为含碳、氢有机分子基团的气体，这些气体在薄膜工艺过程中较容易与铝薄膜反应而产生晶须。
步骤S2，判断铝晶须监控参数是否大于等于阈值。由于残气分析仪是实时检测反应腔室内的残余气体，因此所得到的晶须监控参数也是实时变化的，由此通过判断晶须监控参数和阈值的比较，就可以确定晶须缺陷发生的可能性。这里的阈值为开始产生晶须时，由对特定残余气体分压值进行数据处理所得到的指数。
步骤S3，若所述晶须监控参数大于等于所述阈值，则停止所述铝薄膜工艺。若铝晶须监控参数等于或超出了阈值，说明此时进行的铝薄膜工艺会发生晶须缺陷，需要停下机台进行检查，避免问题机台持续危害产品，因此通过比较晶须监控参数和阈值，就可在发生晶须缺陷时及时停止铝薄膜工艺。
下面将结合具体的实施例对本发明的铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法进行详细的说明。
在本实施例中，铝薄膜工艺为铝薄膜的制备工艺，具体是通过物理气相沉积（PVD）沉积铝层，因此铝薄膜工艺的反应腔室为PVD腔室。
在进行铝薄膜制备工艺的同时，通过残气分析仪导入PVD腔室内的残留气体，使其离子化而生成各残余气体的离子，所生成的离子根据其质量数被筛选分离，分离的离子由法拉第杯作为电流检出，该离子电流与残留气体量(分压)成正比。之后，残气分析仪从中提取出将引起铝晶须产生的特定残余气体的分压值，并对其进行数据处理而而得到一指数，将该指数设为晶须监控参数。这里的将引起晶须产生的特定残留气体为含碳、氢有机分子基团的气体，这些气体在薄膜工艺过程中较容易与铝薄膜反应而产生晶须。在本实施例中，特定残余气体例如是原子量为27的C2H3气体，以及原子量为45的C2H5O气体。
接着，将晶须监控参数与一设定的阈值比较，判断晶须监控参数是否超出了正常范围。该阈值为开始发生铝晶须缺陷时，根据上述这些特定残余气体的分压值计算得到的指数。一旦判断晶须监控参数等于或超出了阈值，那么说明此时进行的铝薄膜工艺会发生铝晶须缺陷，需要立即停止工艺进行，进行检查。图4所示为采用本发明的晶须发生监控方法对铝薄膜制备工艺实行实时管控的波形图，如图所示，当发现特定残余气体的分压所对应的指数超出了阈值（Threshold Value），如黑色框内部分，工程人员马上停下机台进行处理，之后的产品将避免受到铝晶须缺陷的影响。
综上所述，本发明提出了一种铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，通过残气缺陷仪对反应腔室内的残留气体进行分析就可以精确地检测在铝薄膜工艺过程中是否出现了晶须缺陷，从而可立即展开修正措施。相较于现有技术中晶须缺陷的事后监控，本发明使半导体器件生产工艺中产生的缺陷信息实时反馈，可有效提高器件的良率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (5)

1.一种铝薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述铝薄膜工艺过程中，通过残气分析仪对进行所述铝薄膜工艺的反应腔室内的各残余气体进行实时分析处理，得到晶须监控参数，所述晶须监控参数为根据所述各残余气体中将引起晶须缺陷的特定残余气体的分压值所设定的指数；
判断所述晶须监控参数是否大于等于阈值；以及
若所述晶须监控参数大于等于所述阈值，停止所述铝薄膜工艺。
2.根据权利要求1所述的薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，其特征在于，所述各残余气体中将引起晶须缺陷的特定残余气体为含碳、氢有机分子基团的气体。
3.根据权利要求2所述的薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，其特征在于，所述特定残余气体为C2H3及C2H5O。
4.根据权利要求1所述的薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，其特征在于，所述阈值为开始发生晶须缺陷时根据所述特定残余气体的分压值所设定的指数。
5.根据权利要求1所述的薄膜工艺中晶须缺陷的监控方法，其特征在于，所述铝薄膜工艺为PVD沉积铝薄膜工艺，所述反应腔室为PVD腔室。
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