CN104269363B - 预防机台偏移对产品造成机械刮伤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体监控领域，具体涉及预防机台偏移对产品造成机械刮伤的方法。本发明在对产品芯片进行正常生产前，先利用一表面涂覆有图案化监控材料层的监控片送入机台进行模拟生产，该监控材料层中的图案与产品芯片进行生产时表面涂覆的光阻图案相同，一旦机台产生偏移，会在监控材料层中留下痕迹，进而可及早发现机台偏移的情况产生，进而避免产品芯片产生机械刮伤的情况产生，保证了产品良率；同时根据图案化的监控材料层也能够很容易判断出机台偏移的具体位置，为后续的机台维护提供方便。

Description

预防机台偏移对产品造成机械刮伤的方法
技术领域
本发明涉及半导体监控领域，具体涉及一种预防机台偏移对产品造成机械刮伤的方法。
背景技术
半导体行业日新月异，产品的集成度不断提高；而伴随集成度的提高，产品的线宽(Critical Dimension，CD)也变得很小，目前已发展到纳米级，各种缺陷已成为影响半导体良率的重要因素。生产线上存在很多随机性的严重缺陷，一种因为机台某些硬件偏移正常位置，造成芯片在生产中产生机械性刮伤缺陷就是非常严重的随机缺陷，可参照图1a和图1b所示。机台的硬件出现偏移是一个渐变的过程，当偏移的程度比较轻微，正常的生产时还不会损伤产品，这种变化很难被发现。但这种情况可能发生在生产线的所有机台上，并且在发生时没有明显的征兆，当这种缺陷发生时会连续影响所有通过该机台的产品，对产品的良率有很大的影响，甚至可能导致生产线上的所有批次lot(产品批次)报废，给生产造成巨大损失。
目前业界针对这种机械刮伤缺陷还没有很好的预防措施，只能通过对机台进行定期的PM(periodic maintenance，周期性维护)，同时开设较多的良率扫描站点来发现这种缺陷，但这会影响生产效率，同时造成了不必要的资源浪费。
发明内容
本发明根据以上不足提供了一种预防机台偏移对产品造成机械刮伤的方法，在对产品芯片进行正常生产时，先进行如下步骤：
步骤S1、提供一监控片，在所述监控片表面覆盖有图案化的监控材料层；
步骤S2、将所述监控片送入至机台进行模拟生产，并在完成模拟生产后进行检测，根据监控材料层的损耗情况来判断当前机台是否产生偏移：
若机台未产生偏移，则将产品芯片送入机台进行生产，若机台产生偏移，则对机台进行维护后，再将产品芯片送入机台进行生产。
上述的方法，其中，若机台产生偏移，在对机台进行维护后，继续进行步骤S1，已确保进行维护后的机台没有产生任何偏移，继续将产品芯片送入机台进行生产。
上述的方法，其中，在进行模拟生产的过程中，将所述监控片送入至机台进行循环多次的模拟生产。
上述的方法，其中，将所述监控片送入至机台进行至少5次的模拟生产。
上述的方法，其中，所述监控片为光片控片。
上述的方法，其中，所述监控材料层为光刻胶。
上述的方法，其中，在对所述产品芯片进行生产的过程中，包括一在所述产品芯片表面制备图案化的掩膜层的步骤。
上述的方法，其中，所述监控材料层厚度比所述产品芯片表面涂覆的掩膜层最大厚度厚20000-50000埃。
上述的方法，其中，所述图案化的监控材料层与所述图案化的掩膜层中的图形相同。
上述的方法，其中，采用相同规格或者同一掩膜板对所述监控材料层和所述掩膜层进行图案化处理。
本发明可有效及时地检测出机台是否产生偏移，，进而避免产品芯片产生机械刮伤的情况，保证了产品良率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1a和图1b为机台硬件产生偏移在产品表面造成机械损伤的照片示意图；
图2为本发明预防机台偏移对产品造成机械刮伤采用的方法的流程图；
图3a为在监控片上制备图案化的监控材料层的示意图；
图3b为机台偏移对图3a中监控材料层造成损伤的示意图；
图3c为在产品芯片表面制备图案化的掩膜层的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明针对黄光区域的各机台提出一种通过使用不同光阻厚度的控片对机台定期监测，然后扫描控片缺陷来预防机台出现机械性刮伤的新方法。通过该方法能够在机台硬件发生偏移的早期及时发现其存在的异常，并通过设备工程师的及时检修来预防机械性刮伤的产生，进而控制对产品的良率造成的致命影响。具体步骤可参照图2以及图3a-3c所示：
步骤S1、提供一监控片10(monitor substrate)，在该监控片表面覆盖有图案化的监控材料层11，如图3a所示。
在本发明中，一优选但并不局限的实施方式为，该监控片10为表面不具备任何图形的衬底(或称光片控片)，可选用没有制备任何器件的硅衬底来作为上述的监控片10，之后在该监控片10之上制备图案化的监控材料层11。
可选的，该监控材料层11为光阻(或称光刻胶，photoresist)但并不仅仅局限于采用光阻作为监控材料层11，在其他一些实施例中，也可采用其他材质作为监控材料层11，例如可选用图案化的无定形碳(A-C)作为监控材料层11，并通过图案化工艺在其中形成图案，具体的相关实施方式在此不予赘述。
在选用光阻作为监控材料层11时，图案化的具体步骤为：涂布一层光阻覆盖在监控片10的上表面，之后借助一具有开口图案的掩膜板(photo mask)之后进行曝光显影工艺，以在光阻中形成开口图案，作为图案化的监控材料层11。在此需要说明的是，在此选用的掩膜板与后续对产品芯片进行曝光的掩膜板为相同规格或同一掩膜板，进而在进行曝光后，在监控片10上模拟出了产品芯片上的光阻分布情况，进而为后续判断机台硬件是否产生偏移以及偏移的具体位置提供依据，同时也有利于降低掩膜板的设计成本。
其中，在监控片10上涂覆光阻材料时，需要保证监控片10上光阻的厚度要大于产品实际生产流程中，在产品上涂覆的最大光阻厚度20000～50000埃。根据不同机台的硬件特性，选择与之匹配的光阻厚度，例如在监控片10上铺设50000～100000埃的光阻，如图3a所示。在产品进行生产时，由于产品芯片上涂覆光刻胶的厚度一般较薄，因此在出现损伤时可能由于损伤较小而无法被察觉，但是随着生产的不断进行，即使是微小的偏移也可能会带来无法估量的损失，本发明通过涂覆厚度较大的监控材料层11，一旦机台产生偏移，会在监控材料层11中留下较为明显的痕迹，进而容易在缺陷扫描中被检测出来。
步骤S2、将监控片10送入至机台进行模拟生产，并在完成模拟生产后进行检测，根据监控材料层11的损耗情况来判断当前机台是否产生偏移。
在本发明进行模拟生产的过程中，将监控片10送入至机台进行循环多次的模拟生产，一个优选但并不仅仅局限的实施方式为，采用监控片10进行至少循环5次的模拟生产，将监控片10送入FOUP(晶圆盒)中，让机台循环完成如下流程：机台机械臂从FOUP取出控片，放入机台STAGE，放入机台各个腔体，再将控片取出，放回FOUP的过程。例如可通过10次这样的循环后对监控片10进行缺陷扫描，根据扫描结果判断是否存在机械刮伤缺陷如示意图3b所示，从而实现对机台异常情况的侦测。
若机台未产生偏移，则将产品芯片送入机台进行生产，若机台产生偏移，则对机台进行维护后，再将产品芯片送入机台进行生产。
在此步骤中，可通过一缺陷扫描设备(例如扫描电子显微镜)对监控片10进行缺陷扫描。在对监控片10进行模拟生产的过程中，由于监控片10多次经历了与产品芯片相同的工艺流程，且监控片10上涂覆有厚度远大于在实际情况中产品芯片上涂覆的光阻厚度，因此一旦机台中的硬件设备产生偏移，会在监控片10上涂覆的监控材料层11中造成损伤。进一步的，由于监控材料层11中的图形与产品芯片上的掩膜层(例如光阻)的图形完全相同(可参照图3c所示)，一旦因机台偏移而在监控材料层11中留下损伤痕迹时，能够真实的反映出在将产品芯片置于机台进行生产时，因机台偏移而对产品芯片造成机械刮伤，根据图案化的监控材料层11具体受损伤的方位即可判断出机台偏移的位置及程度，为后续几台维护和校准提供依据。
因此，在将监控片10送入机台进行多次的循环处理并完成缺陷检测后，若在监控材料层11中并没有发现机台产生偏移的情况，可将产品芯片装入FOUP并送人机台进行生产。图3c为本发明其中一实施例对产品芯片进行正常生产的示意图，该产生芯片中的衬底100中具有N阱(N-Well，NW)以制备PMOS，P阱(P-Well，PW)以制备NMOS，N阱和P阱之间通过STI(浅沟槽隔离)进行隔离。在某些工艺中，需要单独对NMOS区进行离子注入，一般是采用光刻胶将两侧的PMOS区进行覆盖，利用图案化的掩膜层(例如光刻胶，PR)200作为注入掩膜。进行相关后续工艺不是本发明之重点，将任何常规工艺及构造应用到本发明中都可适用。如果一旦在监控材料层11发现机台产生偏移的情况，即立刻停止机台运行，并对机台进行校准等维护等操作，待机台完成维护后，进行正常的产品生产。同时为了确保维护后的机台不会有偏移，可在对机台进行维护后，继续进行步骤S1，利用监控片继续检测机台是否产生偏移，直到利用监控片检测出机台没有出现任何偏移，最后进行正常的产品芯片生产。
综上所述，由于本发明采用了如上技术方案，在对产品芯片进行正常生产前，先利用一表面涂覆有图案化监控材料层的监控片送入机台进行模拟生产，且该监控材料层中的图案与产品芯片进行生产时表面涂覆的光阻图案相同，一旦机台产生偏移，会在监控材料层中留下痕迹，进而可及早发现机台偏移的情况产生，进而避免产品芯片产生机械刮伤的情况产生，保证了产品良率；同时根据图案化的监控材料层也能够很容易判断出机台偏移的具体位置，为后续的机台维护提供方便。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；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做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，这并不影响本发明的实质内容。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 (10)

1.一种预防机台偏移对产品造成机械刮伤的方法，其特征在于，在对产品芯片进行正常生产时，先进行如下步骤：
步骤S1、提供一监控片，在所述监控片表面覆盖有图案化的监控材料层；
步骤S2、将所述监控片送入至机台进行模拟生产，并在完成模拟生产后进行检测，根据监控材料层的损耗情况来判断当前机台是否产生偏移；
若机台未产生偏移，则将产品芯片送入机台进行生产，若机台产生偏移，则对机台进行维护后，再将产品芯片送入机台进行生产。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若机台产生偏移，在对机台进行维护后，继续进行步骤S1，已确保进行维护后的机台没有产生任何偏移，继续将产品芯片送入机台进行生产。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行模拟生产的过程中，将所述监控片送入至机台进行循环多次的模拟生产。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述监控片送入至机台进行至少循环5次的模拟生产。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控片为光片控片。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控材料层为光刻胶。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述产品芯片进行生产的过程中，包括一在所述产品芯片表面制备图案化的掩膜层的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监控材料层的厚度比所述产品芯片表面涂覆的掩膜层的最大厚度厚20000-50000埃。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述图案化的监控材料层与所述图案化的掩膜层中的图形相同。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用相同规格或者同一掩膜板对所述监控材料层和所述掩膜层进行图案化处理。
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