CN106128976A - 一种监控侧墙刻蚀后残留的方法 - Google Patents

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Abstract

一种监控侧墙刻蚀残留的方法，其以在线光学线宽量测为手段，通过在传统的侧墙刻蚀工艺中增加一步在线光学线宽量测步骤，对图形密集区域的残留介质膜进行量测，通过光学线宽测量的多样本点残留介质膜厚度来监控刻蚀完成后是否有微小异常残留的现象发生，从而作为生产过程后缺陷检测的一种补充手段。因此，通过本发明提供的方法，可以大大提高产品缺陷的检测准确率，缩短检测周期并确保了产品良率的稳定性。

Description

一种监控侧墙刻蚀后残留的方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种监控侧墙刻蚀后残留的方法。
背景技术
本领域技术人员清楚，为了防止大剂量的源漏注入过于接近沟道从而导致沟道过短甚至源漏连通，在CMOS的LDD注入之后，要在多晶硅栅的两侧形成侧墙。侧墙刻蚀工艺是半导体生产工艺中的一个重要环节。侧墙刻蚀是在多晶硅形貌形成后，为后续的轻掺杂离子注入工艺以及源漏极注入工艺定义注入区域的关键工艺过程。
侧墙的形成主要有两步：
首先，在薄膜区利用化学气相淀积设备淀积一层二氧化硅；
然后，利用干法刻蚀工艺刻掉这层二氧化硅。
由于所用的各向异性，刻蚀工具使用离子溅射掉了绝大部分的二氧化硅，当多晶硅露出来之后即可停止反刻，但这时并不是所有的二氧化硅都除去了，多晶硅的侧墙上保留了一部分二氧化硅。
对刻蚀工艺完成后刻蚀质量的测量是保障生产稳定性的重要组成部分。通常的质量参数有关键尺寸的偏差，侧壁污染物的残留，刻蚀负载效应，刻蚀残留等，均需要有相应的检测手段在线及时的监控，以期更早更及时的发现问题，减小产品受害的范围。
其中，刻蚀残留由于其可能造成短路或阻挡后续离子注入的影响，对器件表现影响较大，更受到关注。
目前在工厂的常规做法是依靠缺陷检测部门，定期抽取线上的产品，利用缺陷检测机自动进行检测。现有的技术解决方案，有以下几种：
①、使用手动显微镜来检查缺陷，如检查污点和大的颗粒沾污；
②、使用自动显微镜来检查缺陷，特别是对1微米以下的缺陷检查，需要使用先进的测量仪器能够自动检测出带图形硅片的图形缺陷或刻蚀残留；
③、膜厚量测的步骤，用来监控在线的刻蚀后残膜厚度的变化，从而反映刻蚀残留是否异常；
然而，上述的检测手段受限于缺陷检测机的本身能力，对于微小的刻蚀残留不易检测；同时，由于是取样抽检，第一时间很难发现异常。具体地，存在如下问题：
①、手动显微镜精度差，只能检查>5um的颗粒异常；
②、自动显微镜受机台能力限制，正常精度也只能检测出大于0.2微米的残留缺陷，而随着技术要求的提高，在器件密集区域微小的残留也会对器件产生较大的影响，造成产品电学参数的不稳定；请参阅图1和图2；图1为现有技术中自动显微镜检查的缺陷结果(正常产品的检测～9颗缺陷)示意图；图2为现有技术中自动显微镜检查的缺陷结果(异常产品的检测～8颗缺陷)示意图；
③、自动显微镜检测受到作业时间长的限制，只能选择一定的刻蚀后产品样本进行检测，不能做到全覆盖；
④、由于常规膜厚量测所量测的监控区域为大PAD位置，与实际器件区域的密集度有区别，并不能真实反映器件区域的缺陷情况。请参阅图3，图3为现有技术中膜厚测量的检测结果示意图；如图3所示，常规膜厚量测只能检测特定区域的大块残膜厚度。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种监控侧墙刻蚀残留的方法，以其以在线光学线宽量测为手段，经优化量测程式、确定量测监控的项目，通过刻蚀后残留氧化膜的量测的结果来作为刻蚀残留的监控，可实现100％的批次(lot)检测，及时发现线上异常。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种监控侧墙刻蚀后残留的方法，包括：
步骤S1：在侧墙刻蚀工艺中，确定侧墙刻蚀后某批次晶圆中每片晶圆面内的图形密集区域，使用光学测量仪测量侧墙刻蚀后每片晶圆面内的图形密集区域多点残留介质膜厚度；
步骤S2：根据所述多点残留介质膜厚度计算所述晶圆面内的残留介质膜厚度均一性；
步骤S3：通过计算得到所述晶圆面内的残留氧化膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值进行生产过程管控。
优选地，步骤S3具体包括：
步骤S31：根据残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜度值长期稳定阶段的表现设置管控规格；
步骤S32：计算得到残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值；
步骤S33：判断得到残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值是否超过所述管控规格；如果是，进行后续追加缺陷扫描进行最终确认所述晶圆是否有介质膜残留，如果否，确认所述晶圆没有介质膜残留。
优选地，所述步骤S33中的后续追加缺陷扫描为电流镜缺陷扫描。
优选地，所述管控规格的设定决定于步骤S32计算得到的残留介质膜厚度均一性与基准残留介质膜厚度长期表现的差异。
优选地，所述基准残留介质膜厚度长期表现为光学线宽测量仪测密集区域没有氧化膜残留的理想表现。
优选地，所述介质膜为氧化膜。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的本发明提出了一种先进的监控侧墙刻蚀残留的新方案。以在线光学线宽量测为手段，通过在传统的侧墙刻蚀工艺中增加一步在线光学线宽量测步骤，对图形密集区域的残留氧化膜进行量测，通过光学线宽测量的多样本点残膜厚度来监控刻蚀完成后是否有微小异常残留的现象发生，从而作为生产过程后缺陷检测的一种补充手段。通过这种方法，提高产品的缺陷和良率稳定性。
其解决了如下问题：
①、通过使用光学线宽测量仪可以监控到与器件相似密集区域的刻蚀后残膜结果，实现更准确的监控；
②、通过光学线宽测量仪，作业时间短，可以做到每批产品的量测监控，实现产品检测全覆盖，实现更实时的监控；
并且，该方法同样可应用于其它类似刻蚀工艺的需求。
附图说明
图1为现有技术中自动显微镜检查的缺陷结果(正常产品的检测～9颗缺陷)示意图
图2为现有技术中自动显微镜检查的缺陷结果(异常产品的检测～8颗缺陷)示意图
图3为现有技术中膜厚测量的检测结果示意图
图4为本发明监控侧墙刻蚀残留的方法的流程示意图
图5为光学线宽测量仪测密集区域没有氧化膜残留的图形示意图
图6为光学线宽测量仪测密集区域具有氧化膜残留的图形示意图
图7为本发明实施例中光学线宽测量的残膜检测结果示意图
具体实施方式
体现本发明特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本发明。
以下结合附图，通过具体实施例对本发明的基于图形密度的工艺模型建模与修正方法作进一步详细说明。
与现有技术相同的是，本发明的监控侧墙刻蚀残留的方法是根据产品电学特性和良率稳定性的要求，即在侧墙刻蚀后的晶圆表面无介质膜残留发生，进行对侧墙刻蚀后的晶圆有效的在线检测，及时发现生产过程的异常。
与现有技术不同的是，本发明在侧墙刻蚀工艺完成后增加一道监控密集区域的残留氧化膜量测步骤，此过程由光学线宽量测仪来完成；通过光学线宽测量的多样本点残膜厚度来监控刻蚀完成后是否有微小异常残留的现象发生，从而作为生产过程后缺陷检测的一种补充手段。由于通过光学线宽测量仪，作业时间短，与现有技术中直接进行每一片晶圆缺陷扫描相比，此方法实现更准确的监控，并可以提高产品的监控率，最终起到提前预警的作用。
请参阅图4，图4为本发明监控侧墙刻蚀残留的方法的流程示意图。如图所示，本发明监控侧墙刻蚀后残留的方法，包括如下具体步骤：
步骤S1：在侧墙刻蚀工艺中，确定侧墙刻蚀后某批次晶圆中每片晶圆面内的图形密集区域，使用光学测量仪测量侧墙刻蚀后每片晶圆面内的图形密集区域多点残留介质膜厚度。较佳地，该介质膜可以为氧化膜。
请参阅图5，图5为光学线宽测量仪测密集区域没有氧化膜残留的图形示意图。请参阅图6，图6为光学线宽测量仪测密集区域具有氧化膜残留的图形示意图。在本发明的实施例中，即对图形密集区域的残留氧化膜进行量测，通过光学线宽测量的多样本点残膜厚度来监控刻蚀完成后是否有微小异常残留的现象发生。具体地：
步骤S2：根据所述多点残留介质膜厚度计算所述晶圆面内的残留介质膜厚度均一性。也就是说，光学线宽测量仪测密集区域多图形的平均值，如果有异常可以及时从在线检测结果中反应出来。
步骤S3：通过计算得到该晶圆面内的残留氧化膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值进行生产过程管控。进一步地，步骤S3具体可以包括：
步骤S31：根据残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜度值长期稳定阶段的表现设置管控规格；
步骤S32：计算得到残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值；需要说明的是，该管控规格的设定决定于步骤S32计算得到的残留介质膜厚度均一性与基准残留介质膜厚度长期表现的差异。在本发明的实施例中，基准残留介质膜厚度长期表现可以为如图5中所示光学线宽测量仪测密集区域没有氧化膜残留的理想表现。
步骤S33：判断得到残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值是否超过所述管控规格；如果是，进行后续追加缺陷扫描进行最终确认所述晶圆是否有介质膜残留，如果否，确认所述晶圆没有介质膜残留。
请参阅图7，图7为本发明实施例中光学线宽测量的残膜检测结果示意图。如图所示，如果步骤S33后得到的结果是超过管控规格，则表明刻蚀后的晶圆有刻蚀残留的可能，可通过后续追加缺陷扫描进行最终确认，与现有技术中的直接进行每片晶圆的缺陷扫描相比，此方法可以提高产品的监控率，最终起到提前预警的作用。在本发明的实施例中，后续追加缺陷扫描可以根据需要选择现有技术中的任何一种缺陷扫描方式，例如，为电流镜缺陷扫描方式等。
综上所述，本发明提出的监控侧墙刻蚀残留方法，其以在线光学线宽量测为手段，通过在传统的侧墙刻蚀工艺中增加一步在线光学线宽量测步骤，对图形密集区域的残留介质膜进行量测，通过光学线宽测量的多样本点残留介质膜厚度来监控刻蚀完成后是否有微小异常残留的现象发生，从而作为生产过程后缺陷检测的一种补充手段。因此，通过本发明提供的方法，可以大大提高产品缺陷的检测准确率，缩短检测周期并确保了产品良率的稳定性。
以上的仅为本发明的实施例，实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种监控侧墙刻蚀后残留的方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在侧墙刻蚀工艺中，确定侧墙刻蚀后某批次晶圆中每片晶圆面内的图形密集区域，使用光学测量仪测量侧墙刻蚀后每片晶圆面内的图形密集区域多点残留介质膜厚度；
步骤S2：根据所述多点残留介质膜厚度计算所述晶圆面内的残留介质膜厚度均一性；
步骤S3：通过计算得到所述晶圆面内的残留氧化膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值进行生产过程管控。
2.根据权利要求1所述监控侧墙刻蚀后残留的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
步骤S31：根据残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜度值长期稳定阶段的表现设置管控规格；
步骤S32：计算得到残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值；
步骤S33：判断得到残留介质膜厚度均一性和单点量测的介质膜厚度值是否超过所述管控规格；如果是，进行后续追加缺陷扫描进行最终确认所述晶圆是否有介质膜残留，如果否，确认所述晶圆没有介质膜残留。
3.根据权利要求2所述的监控侧墙刻蚀后残留的方法，其特征在于，所述步骤S33中的后续追加缺陷扫描为电流镜缺陷扫描。
4.根据权利要求2所述的监控侧墙刻蚀后残留的方法，其特征在于，所述管控规格的设定决定于步骤S32计算得到的残留介质膜厚度均一性与基准残留介质膜厚度长期表现的差异。
5.根据权利要求4所述的监控侧墙刻蚀后残留的方法，其特征在于，所述基准残留介质膜厚度长期表现为光学线宽测量仪测密集区域没有氧化膜残留的理想表现。
6.根据权利要求1至5任意所述的监控侧墙刻蚀后残留的方法，其特征在于，所述介质膜为氧化膜。
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