CN110514461B - 一种化学机械研磨机台缺陷检测方法 - Google Patents

一种化学机械研磨机台缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供的一种化学机械研磨机台缺陷检测方法，通过利用待检测的化学机械研磨机台研磨将具有第一厚度的氧化硅膜层研磨成具有第二厚度的氧化硅膜层，这样待检测的化学机械研磨机台的缺陷会导致所述具有第二厚度的氧化硅膜层上具有缺陷，可以直接检测具有第二厚度的氧化硅膜层上的缺陷，避免了对待检测的化学机械研磨机台进行检测的复杂的步骤。进一步的，在所述具有第二厚度的氧化硅膜层上形成第二膜层，由于所述第二膜层的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层，在去除所述第二膜层过程中，所述第二膜层的颗粒会残留在所述缺陷内，使所述缺陷的边界更加明显，这样在对缺陷检测时，可以使缺陷更加容易的被检测到，可以大大的降低漏检的可能，提高了检测的准确度。

Description

一种化学机械研磨机台缺陷检测方法
技术领域
本申请涉及半导体制备领域，具体涉及一种化学机械研磨机台缺陷检测方法。
背景技术
在半导体制造技术中，浅沟槽隔离(STI:Shallow Trench Isolation)是将晶圆芯片中各个相邻器件间进行隔断以及防止漏电的功能，通常通过在器件之间形成沟槽然后在沟槽中填充氧化硅，最终通过化学研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)使之平坦化形成隔离效果。
在浅沟道隔离平坦化过程(STI CMP)制程中由于研磨液结晶和颗粒的影响，形成刮伤，刮伤在后续的多晶硅栅极(Poly Gate)制程中形成多晶硅残留，从而形成相邻的多晶硅栅极短路，造成器件失效，所以对刮伤缺陷的控制对于保证器件良率十分重要
浅沟道隔离通常使用氧化硅材料，目前对于CMP机台的刮伤缺陷脱机检测通常通过长有氧化硅的晶圆模拟正常制程，随后利用光学颗粒检测机台进行缺陷检测，因为缺陷检测机台对氧化硅的透过率较高，平坦化后刮伤缺陷在光学缺陷中的信号较弱无法准确的得到机台的状况，从而对后续的产品造成影响。
发明人发现，采用现有技术中的缺陷预测方法往往会出现漏报缺陷的问题，严重时甚至会导致芯片的流片失败、或产品的良率下降等问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种化学机械研磨机台缺陷检测方法，以解决现有缺陷检测技术中检测不准确的问题。
本申请提供了一种化学机械研磨机台缺陷检测方法，包括以下步骤：
步骤一：.在半导体衬底上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层；
步骤二：利用待检测的化学机械研磨机台研磨所述第一厚度的氧化硅膜层，得到具有第二厚度的氧化硅膜层；
步骤三：在所述具有第二厚度的氧化硅膜层上形成第二膜层，所述第二膜层的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层；
步骤四：去除所述第二膜层，形成一被检测样品；
步骤五：对所述被检测样品进行缺陷检测，并记录缺陷值；
步骤六：判断所述缺陷值是否在预定缺陷值的范围内，若是，则判定所述化学机械研磨机台存在机台正常，若否，则判定所述化学机械研磨缺陷。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，采用光学缺陷检测机台对所述第二厚度的氧化硅膜层进行缺陷检测。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，所述缺陷值为缺陷的个数，所述预定缺陷值的范围为0-20个。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，所述具有第一厚度的氧化硅膜层的厚度与待检测所述化学机械研磨机台所加工的产品在研磨前的厚度相等。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，所述具有第二厚度的氧化硅膜层的厚度与待检测所述化学机械研磨机台所加工的产品在研磨后的厚度相等。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，所述第二膜层的厚度范围为1000nm～2000nm。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，去除所述第二膜层的方法为平坦化研磨工艺。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，所述第二膜层为钨膜层、铜膜层、多晶硅膜层中的一种。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，若所述化学机械研磨机台存在缺陷，通过对所述缺陷的分析，以确定所述化学机械研磨机台缺陷产生原因。
可选的，在所述化学机械研磨机台缺陷检测方法中，还包括根据确定的所述化学机械研磨机台缺陷产生原因对所述化学机械研磨机台进行调整，以使所述化学机械研磨机台能够达到投入生产的标准。
与现有技术相比，在本申请提供的化学机械研磨机台缺陷检测方法，通过执行以下步骤，在半导体衬底上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层；利用待检测的化学机械研磨机台研磨所述具有第一厚度的氧化硅膜层，并将所述具有第一厚度的氧化硅膜层研磨成具有第二厚度的氧化硅膜层，这样待检测的化学机械研磨机台的缺陷会导致所述具有第二厚度的氧化硅膜层上具有缺陷，这样可以不直接检测待检测的化学机械研磨机台，而是直接对被检测样品进行检测，可以实现对待检测的化学机械研磨机台进行脱机检测，避免了对待检测的化学机械研磨机台进行检测的复杂的步骤，而是通过检测所述具有第二厚度的氧化硅膜层上的缺陷来判断所述待检测的化学机械研磨机台是否正常，操作更方便。进一步的，可以在所述具有第二厚度的氧化硅膜层上沉积第二膜层，由于所述第二膜层的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层，在去除所述第二膜层后，所述具有第二厚度的氧化硅膜层上的缺陷内会残留所述第二膜层的颗粒，加强了所述缺陷的边界，这样在对所述被检测样品进行缺陷检测时，可以使所述缺陷更加明显的被检测到，可以大大的降低漏检的数量，从而提高了检测缺陷的数量的准确度，以使对化学机械研磨机台缺陷检测更加准确。
附图说明
图1是本申请实施例提供的化学机械研磨机台缺陷检测方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的半导体衬底上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层后的结构图；
图3是本申请实施例提供的对具有第一厚度的氧化硅膜层进行研磨后的结构图；
图4是本申请实施例提供的在具有第二厚度的氧化硅膜层上形成有第二膜层后的示意图；
图5是本申请实施例提供的被检测样品的结构图。
其中，附图2-5的附图标记说明如下：
11-半导体衬底；12-具有第一厚度的氧化硅膜层；13-具有第二厚度的氧化硅膜层；131-缺陷；14-第二膜层；141-第二膜层的颗粒。
具体实施方式
为使本申请的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1-5对本申请提出的化学机械研磨机台缺陷检测方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本申请实施例的目的。
图1是本申请实施例提供的化学机械研磨机台缺陷检测方法的流程图，图2是本申请实施例提供的半导体衬底上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层后的结构图，图3是本申请实施例提供的对具有第一厚度的氧化硅膜层进行研磨后的结构图，图4是本申请实施例提供的在具有第二厚度的氧化硅膜层上形成有第二膜层后的示意图，图5是本申请实施例提供的被检测样品的结构图，即图2是执行完步骤一后形成的结构图，图3是执行完步骤二后形成的结构图，图4是执行完步骤三后形成的结构图，图5是执行完步骤四后形成的被检测样品的结构图。
参阅图1，结合图2-5，本申请提供了一种化学机械研磨机台缺陷检测方法，包括以下步骤：
步骤一110：.在半导体衬底11上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层12；形成所述具有第一厚度的氧化硅膜层12的工序与待检测化学机械研磨机台所加工的产品在研磨前进行沉积具有第一厚度的氧化硅膜层12的工序为同一道工序，这样可以保证沉积具有第一厚度的氧化硅膜层12与产品被待检测化学机械研磨机台进行研磨前的氧化硅膜层的品质是一致的。
步骤二120：利用待检测的化学机械研磨机台研磨所述具有第一厚度的氧化硅膜层12，并将所述具有第一厚度的氧化硅膜层12研磨成具有第二厚度的氧化硅膜层13，即与待检测化学机械研磨机台对所加工的产品进行研磨的方法一样，这样可以保证所述具有第二厚度的氧化硅膜层13的厚度与进入下一道工序的产品的氧化硅膜层的厚度一致，即待检测的化学机械研磨机台研磨完成后对所述具有第二厚度的氧化硅膜层13造成的缺陷131与对产品造成的缺陷一致。
步骤三130：在所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上形成第二膜层14，所述第二膜层14的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层13，其中，所述在所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上形成第二膜层14可以通过物理气相沉积或化学气相沉积的方式形成。
步骤四140：去除所述第二膜层14，形成一被检测样品，由于所述第二膜层14的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层13，在去除所述第二膜层14后，所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上的缺陷131内会残留所述第二膜层的颗粒141，加强了所述缺陷131的边界，这样在对所述被检测样品进行缺陷检测时，可以使所述缺陷131更加明显的被检测到，可以大大的降低漏检的数量，从而提高了检测所述缺陷131的数量的准确度，以使对化学机械研磨机台缺陷检测更加准确。
步骤五150：对所述被检测样品进行缺陷检测，即，对所述具有第二厚度的氧化硅膜层13进行缺陷检测，并记录缺陷值。
步骤六160：判断所述缺陷值是否在预定缺陷值的范围，若是，则所述化学机械研磨机台正常，若否，则所述化学机械研磨机台存在缺陷。
在一个典型的应用场景中，所述半导体衬底为硅衬底，在化学机械研磨机台投入量产之前(或期间)，可以选择同一道工序中经过CMP处理的产品作为样本，样本表面具有氧化硅膜层。
通过执行以下步骤，在半导体衬底11上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层12；利用待检测的化学机械研磨机台研磨所述具有第一厚度的氧化硅膜层12，并将所述具有第一厚度的氧化硅膜层12研磨成具有第二厚度的氧化硅膜层13，这样待检测的化学机械研磨机台的缺陷会导致所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上具有缺陷131，这样可以不直接检测待检测的化学机械研磨机台，而是直接对被检测样品进行检测，可以实现对待检测的化学机械研磨机台进行脱机检测，避免了对待检测的化学机械研磨机台进行检测的复杂的步骤，而是通过检测所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上的缺陷131来判断所述待检测的化学机械研磨机台是否正常，操作更方便；进一步的，可以在所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上沉积第二膜层14，由于所述第二膜层14的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层13，在去除所述第二膜层14后，所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上的缺陷131内会残留所述第二膜层的颗粒141，加强了所述缺陷131的边界，这样在对所述被检测样品进行缺陷检测时，可以使所述缺陷131更加明显的被检测到，可以大大的降低漏检的数量，从而提高了检测缺陷131的数量的准确度，以使对化学机械研磨机台缺陷检测更加准确。
进一步的，采用光学缺陷检测机台对所述具有第二厚度的氧化硅膜层13进行缺陷检测，在现有技术中由于氧化硅膜层的透光性好，采用光学缺陷检测机台对氧化硅膜层上的缺陷进行检测时，会导致出现漏检的问题，大大降低了检测的准确度，而采用光学缺陷检测机台对本申请中的所述第二厚度的氧化硅膜层进行缺陷检测时，由于所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上的缺陷内会残留了透明度低的所述第二膜层的颗粒141，可以对所述缺陷131的边界进行加强，使所述光学缺陷检测机台能够更加明显检测到所述缺陷131，从而可以提高对化学机械研磨机台缺陷检测准确度，经过发明人实践，发现采用光学缺陷检测机台对本申请中的所述具有第二厚度的氧化硅膜层13进行缺陷检测时所检测到的缺陷131数量至少是现有技术中的检测到的缺陷131数量的五倍。
其中，所述缺陷值为缺陷的个数，所述预定的缺陷值的范围为0-20个，即，若是所述缺陷值在0-20个范围里，则所述化学机械研磨机台正常，若是所述缺陷值超过20个，则判断所述化学机械研磨机台存在缺陷。
其中，所述具有第一厚度的氧化硅膜层12的厚度与待检测化学机械研磨机台所加工的产品在研磨前的氧化硅膜层的厚度相等，由于相同的化学机械研磨机台对不同厚度的氧化硅膜层进行研磨时，化学机械研磨机台自身的缺陷会对不同厚度的氧化硅膜层产生不同缺陷，所以为了真实将化学机械研磨机台自身的缺陷对产品的产生的影响反应出来，需要保证所述具有第一厚度的氧化硅膜层12的厚度与待检测化学机械研磨机台所加工的产品在研磨前的氧化硅膜层的厚度相等。
优选的，所述第二厚度的氧化硅膜层14的厚度与产品在被待检测化学机械研磨机台研磨后的厚度相等，即与待检测化学机械研磨机台对所加工的产品进行研磨的方法一样，这样所述化学机械研磨机台自身的缺陷对所述第二厚度的氧化硅膜层14的所产生的缺陷131与对产品的造成的缺陷是一致的，可以确保所述化学机械研磨机台自身的缺陷对产品产生的缺陷被真实的反映到所述具有第二厚度的氧化硅膜层13上。
其中，在步骤四140中，去除所述第二膜层14的方法为平坦化研磨工艺，所述第二膜层14的厚度取值范围为1000nm～2000nm，这个厚度范围在采用平坦化研磨工艺对所述第二膜层14进行去除的时候操作方便，需要说明的是，由于所述第二膜层14和所述具有第一厚度的氧化硅膜层12的化学成分不一样，虽然去除所述第二膜层14的方法中采用的平坦化研磨工艺和机台与研磨所述具有第一厚度的氧化硅膜层12工艺和机台一致，但是采用的研磨液不同。
优选的，所述第二膜层14为钨膜层或铜膜层或多晶硅膜层中的一种，由于所述钨膜层、所述铜膜层以及所述多晶硅膜层均为不透光膜层，且所述平坦化研磨工艺对所述钨膜层或所述铜膜层或所述多晶硅膜层进行去除的时候，产生对所述缺陷131检测具有影响的副产物比较少，当然，所述第二膜层14的种类不局限于上述三种，只要透明度小于所述第二厚度的氧化硅膜层14的膜层种类都可以作为所述第二膜层14。
进一步的，若所述化学机械研磨机台存在缺陷，通过对所述缺陷的分析，以确定化学机械研磨机台缺陷产生原因。根据确定的化学机械研磨机台缺陷产生原因对所述化学机械研磨机台进行调整，以使所述化学机械研磨机台能够达到投入生产的标准。
上述描述仅是对本申请较佳实施例的描述，并非对本申请范围的任何限定，本申请领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在半导体衬底上沉积具有第一厚度的氧化硅膜层；
步骤二：利用待检测的化学机械研磨机台研磨所述第一厚度的氧化硅膜层，得到具有第二厚度的氧化硅膜层，使得待检测的化学机械研磨机台研磨完成后对所述具有第二厚度的氧化硅膜层造成的缺陷与对产品造成的缺陷一致；
步骤三：在所述具有第二厚度的氧化硅膜层上形成第二膜层，所述第二膜层的透明度小于所述具有第二厚度的氧化硅膜层；
步骤四：去除所述第二膜层，使得所述具有第二厚度的氧化硅膜层上的缺陷内残留所述第二膜层的颗粒，形成一被检测样品；
步骤五：对所述被检测样品进行缺陷检测，并记录缺陷值；
步骤六：判断所述缺陷值是否在预定缺陷值的范围内，若是，则判定所述化学机械研磨机台正常，若否，则判定所述化学机械研磨机台存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，采用光学缺陷检测机台对所述第二厚度的氧化硅膜层进行缺陷检测。
3.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，所述缺陷值为缺陷的个数，所述预定的缺陷值范围为0-20个。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，所述具有第一厚度的氧化硅膜层的厚度与待检测所述化学机械研磨机台所加工的产品在研磨前的厚度相等。
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，所述具有第二厚度的氧化硅膜层的厚度与待检测所述化学机械研磨机台所加工的产品在研磨后的厚度相等。
6.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，所述第二膜层的厚度范围为1000nm～2000nm。
7.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，去除所述第二膜层的方法为平坦化研磨工艺。
8.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，所述第二膜层为钨膜层、铜膜层、多晶硅膜层中的一种。
9.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，若所述化学机械研磨机台存在缺陷，通过对所述缺陷的分析，以确定所述化学机械研磨机台缺陷产生原因。
10.根据权利要求9所述的化学机械研磨机台缺陷检测方法，其特征在于，还包括根据确定的所述化学机械研磨机台缺陷产生原因对所述化学机械研磨机台进行调整，以使所述化学机械研磨机台能够达到投入生产的标准。
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