CN104201093A - 湿法清洗工艺设备颗粒监控方法 - Google Patents

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    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

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Abstract

本发明提供了一种湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，包括：将晶圆的一部分晶圆区域浸入到酸槽的药液中，并且使得晶圆的另一部分晶圆区域露出酸槽中的药液；通过模拟清洗工艺来对浸入到酸槽的药液中的一部分晶圆区域执行清洗；在执行清洗之后对整个晶圆执行薄膜生长工艺；在执行薄膜生长工艺之后检测晶圆上的缺陷，并且根据所述一部分晶圆区域以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布判断湿法工艺和薄膜生长工艺是否存在异常。

Description

湿法清洗工艺设备颗粒监控方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种湿法清洗工艺设备颗粒监控方法。
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，一般配置有光学和电子束的缺陷检测设备对产品进行在线。
但是，一方面目前在线检测的设备都非常昂贵，其投资成本甚至高于工艺设备。另一方面，当在线检测发现生产线上有异常就意味着产品已经受到了影响，所以在实际的生产配置中包括光刻、刻蚀、清洗、薄膜生长和离子注入等几大主要的工艺模块设备处，都会建立相应的线下(offline)的颗粒监控方法。特别是湿法中的多批次清洗设备，如果药液中的颗粒物有异常往往会影响很多片的晶圆，这对于产品质量的控制要求是非常高。而目前业内的常用方法是用无图形的无图形硅晶圆模拟生产的工艺，然后再进行颗粒的扫描检测。
然而，由于酸槽中有的尺寸非常小的颗粒物吸附到晶圆上是很难被缺陷检测发现，如图1所示小颗粒10通过酸槽附着在晶圆20上，通过缺陷检测后的缺陷数量分布显示为正常如图2所示。但经过在其表面通过化学沉积生长的方式覆盖一层薄膜后，颗粒物的尺寸被后续的生长膜放大(如图3的参考标号30所示所示)，就很容易被缺陷检测发现，其缺陷检测结果如图4所示。
但是，通过投射电子显微镜成像可以看到缺陷的核心确实位于晶圆表面和生长薄膜之间如图5所示，后续工艺的引入虽然可以提高缺陷检测的能力，但同时也引入了造成颗粒的其他因素，所以这样就难于兼顾高灵敏度和高的准确性。
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，提供一种能够通过颗粒在晶圆的位置分布，非常简单和清楚地识别异常的工艺。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，其包括：将晶圆的一部分晶圆区域浸入到酸槽的药液中，并且使得晶圆的另一部分晶圆区域露出酸槽中的药液；通过模拟清洗工艺来对浸入到酸槽的药液中的一部分晶圆区域执行清洗；在执行清洗之后对整个晶圆执行薄膜生长工艺；在执行薄膜生长工艺之后检测晶圆上的缺陷，并且根据所述一部分晶圆区域以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布判断湿法工艺和薄膜生长工艺是否存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都低于预定阈值，则判断湿法工艺和薄膜生长工艺都不存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度高于预定阈值，而且所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都低于预定阈值，则判断湿法工艺存在异常而且薄膜生长工艺不存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度低于预定阈值，而且所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都高于预定阈值，则判断湿法工艺不存在异常而且薄膜生长工艺存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都高于预定阈值，则判断湿法工艺和薄膜生长工艺都存在异常。
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示意性地示出了小颗粒通过酸槽附着在晶圆表面示意图。
图2示意性地示出了缺陷检测难于发现颗粒的存在时的缺陷正常示意图。
图3示意性地示出了薄膜生长后颗粒尺寸在晶圆表面被放大示意图。
图4示意性地示出了缺陷检测薄膜生长后的晶圆发现大量的缺陷示意图。
图5示意性地示出了小尺寸颗粒位于晶圆和薄膜的界面投射电子显微镜图。
图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的湿法清洗工艺设备颗粒监控方法采用的酸槽。
图7示意性地示出了晶圆一半的面积浸入到酸槽的示意图。
图8示意性地示出了颗粒分布正常示意图。
图9示意性地示出了晶圆下半部分颗粒偏高示意图。
图10示意性地示出了晶圆上半部分颗粒偏高示意图。
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。
根据本发明优选实施例的湿法清洗工艺设备颗粒监控方法包括：将晶圆的一部分晶圆区域浸入到酸槽的药液中，并且使得晶圆的另一部分晶圆区域露出酸槽中的药液(即，未浸入药液)；通过模拟清洗工艺来对浸入到酸槽的药液中的一部分晶圆区域执行清洗；在执行清洗之后对整个晶圆(即，所述一部分晶圆区域以及所述另一部分晶圆区)执行薄膜生长工艺；在执行薄膜生长工艺之后检测晶圆上的缺陷，并且根据所述一部分晶圆区域以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布判断湿法工艺和薄膜生长工艺是否存在异常。
其中，浸入到酸槽的药液中的所述一部分晶圆区域的大小可以根据制程进行设定和控制，例如可以将浸入到酸槽的药液中的所述一部分晶圆区域的大小设置成为半个晶圆，当然也可以大于或小于半个晶圆。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都低于预定阈值，则判断湿法工艺和薄膜生长工艺都不存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度高于预定阈值，而且所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都低于预定阈值，则判断湿法工艺存在异常而且薄膜生长工艺不存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度低于预定阈值，而且所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都高于预定阈值，则判断湿法工艺不存在异常而且薄膜生长工艺存在异常。
优选地，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都高于预定阈值，则判断湿法工艺和薄膜生长工艺都存在异常。
具体地，当颗粒测试的晶圆200放入到如图6所示的酸槽时，晶圆浸入到酸槽中药液100的深度是可以被控制的，如图7所示当颗粒测试的晶圆设定一半的面积浸入到酸槽中药液中模拟生产的工艺进行清洗，然后当结束湿法清洗工艺后，整个晶圆再到后续的薄膜生长工艺覆盖一层薄膜，最后通过光学的缺陷检测方法对该晶圆进行颗粒的检测。
那么，例如出现下述几种缺陷呈现的结果，可以非常简单的判断颗粒的来源：
第一种如图8所示整个晶圆颗粒分布都正常，说明湿法和薄膜生长工艺都没有异常；
第二种如图9所示晶圆的下半部分(所述一部分晶圆区域)的颗粒明显比上半部分(所述另一部分晶圆区域)偏高，说明湿法工艺有异常，薄膜生长工艺没有异；具体地说，由于浸入到药液中的晶圆部分的颗粒偏高，说明该湿法清洗的药液颗粒有异常偏高的问题。
第三种如图10所示晶圆的上半部分的颗粒明显比下半部分偏高，说明湿法工艺正常，薄膜生长工艺有异常。
未图示的第四种情况是，整个晶圆颗粒都明显较多，说明湿法和薄膜生长工艺都存在异常。
通过该方法可以实现颗粒测试的高灵敏度和高的准确性。
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 (5)

1.一种湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，其特征在于包括：将晶圆的一部分晶圆区域浸入到酸槽的药液中，并且使得晶圆的另一部分晶圆区域露出酸槽中的药液；通过模拟清洗工艺来对浸入到酸槽的药液中的一部分晶圆区域执行清洗；在执行清洗之后对整个晶圆执行薄膜生长工艺；在执行薄膜生长工艺之后检测晶圆上的缺陷，并且根据所述一部分晶圆区域以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布判断湿法工艺和薄膜生长工艺是否存在异常。
2.根据权利要求1所述的湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，其特征在于，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都低于预定阈值，则判断湿法工艺和薄膜生长工艺都不存在异常。
3.根据权利要求1所述的湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，其特征在于，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度高于预定阈值，而且所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都低于预定阈值，则判断湿法工艺存在异常而且薄膜生长工艺不存在异常。
4.根据权利要求1所述的湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，其特征在于，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度低于预定阈值，而且所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都高于预定阈值，则判断湿法工艺不存在异常而且薄膜生长工艺存在异常。
5.根据权利要求1所述的湿法清洗工艺设备颗粒监控方法，其特征在于，所述一部分晶圆区域上的缺陷分布密度以及所述另一部分晶圆区域上的缺陷分布密度都高于预定阈值，则判断湿法工艺和薄膜生长工艺都存在异常。
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