CN113782465B

CN113782465B - 用于检测晶圆表面金属的方法

Info

Publication number: CN113782465B
Application number: CN202111329658.3A
Authority: CN
Inventors: 李阳; 张婉婉; 衡鹏; 徐鹏
Original assignee: Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2041-11-11
Also published as: TW202247316A; CN113782465A; TWI799325B

Abstract

本发明涉及一种用于检测晶圆表面金属的方法，包括：检测晶圆表面金属是否超标；将金属含量超标的晶圆进行μ‑PCD测试，获得第一测试图；将金属含量超标的晶圆进行XRT测试，获得第二测试图；将第一测试图和第二测试图进行叠图处理，获取金属污染造成的缺陷点的分布信息，并根据分布信息判断晶圆表面的金属污染来源，其中金属污染造成的缺陷点为第一测试图的缺陷点和第二测试图的缺陷点不一致的异常缺陷点。利用金属离子污染对μ‑PCD测试和XRT测试影响不同，而获得金属污染的具体位置，并根据金属污染的位置、形状等使得金属污染的来源可追溯。利用金属离子污染对μ‑PCD测试和XRT测试影响不同，使得金属污染的来源可追溯。

Description

用于检测晶圆表面金属的方法

技术领域

本发明涉及半导体检测技术领域，尤其涉及一种用于检测晶圆表面金属的方法。

背景技术

随着集成电路技术的飞速发展，光刻线宽逐渐缩小时，金属沾污的控制在IC中越来越重要，因此对于硅衬底的要求也更加严格。污染硅片的位置可能在拉晶，线切，研磨，抛光，清洗，传递和运输等过程中形成的；对于严格控制各工艺段对硅片金属沾污是非常重要的。

无论是在微电子行业还是光伏工业中，过渡金属主要是在硅片加工或器件制备过程中沾污硅片的，比如：在硅片滚圆，切片，倒角，研磨等硅片的制备过程中，在硅片清洗或湿化学抛光过程中使用不足够纯的化学试剂以及工艺过程中来自于不锈钢设备的沾污等。最近，在超大规模集成电路中采用了铜引线，就更增加了铜对硅片沾污的危险性。它们在随后的高温过程中会扩散进入到硅片体内，在冷却过程或随后的时间里大部分的这些过渡金属会形成各种复合体或沉淀，从而更加显著地降低器件的电学性能甚至导致器件失效，特别是金属沉淀，而且不同形状和分布的金属沉淀对器件的影响也不尽相同。常见的过渡金属，铜，镍和铁在高温下会从各种污染源扩散到硅片内部，以间隙态存在，在随后的冷却或室温下，这些金属会形成各种复合体，沉淀或部分仍以间隙态存在(比如铁)。无论何种形式存在的过渡金属，都会在硅的禁带中引入复合能级，从而显著降低硅材料的电学性能。

目前对各工艺段(比如，wire sawing(线切割),caustic etcher(重刻蚀),lapping(磨削),DSP(双面抛光),DFG(双面研磨),FP(最终抛光)等)的金属监控是通过在加工之后抽样测试WSPS(Wafer Surface Preparation System)/感应耦合等离子质谱(ICP-MS)，以监测样品表面金属是否超标，该测试结果只能代表样品表面整体的金属含量水平或者表面金属平均值，无法确定追溯金属污染或超标的来源，不利于后期工艺改善及品质提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于检测晶圆表面金属的方法，解决晶圆表面金属测试无法确定追溯金属污染或超标的来源的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种用于检测晶圆表面金属的方法，包括：

步骤1：检测晶圆表面金属是否超标；

步骤2：将金属含量超标的晶圆进行μ-PCD测试，获得包含有晶圆表面的缺陷点的第一测试图；

步骤3：将金属含量超标的晶圆进行XRT测试，获得包含有晶圆表面的缺陷点的第二测试图；

步骤4：将所述第一测试图和所述第二测试图进行叠图处理，获取金属污染造成的缺陷点的分布信息，并根据所述分布信息判断晶圆表面的金属污染来源，其中所述金属污染造成的缺陷点为所述第一测试图的缺陷点和所述第二测试图的缺陷点不一致的异常缺陷点。

可选的，所述步骤4具体包括：

判断在晶圆表面分布范围大于第一预设值，面积小于第二预设值的异常缺陷点的金属污染来源包括抛光液或抛光垫。

可选的，所述步骤4具体包括：

判断在晶圆表面分布范围小于第三预设值，面积大于第四预设值的异常缺陷点的金属污染的来源包括运输晶圆的夹具。

可选的，在根据异常缺陷点的形状、位置判断晶圆表面的金属污染来源之前，还包括：

检测异常缺陷点的金属含量是否超标。

可选的，所述步骤1包括：

通过感应耦合等离子质谱(ICP-MS)测试方法对晶圆表面的金属含量是否超标进行测试。

可选的，所述步骤2包括：

通过μ-PCD测试获取所述第一测试图，所述第一测试图中的缺陷点包括表示氧沉淀引起的晶格缺陷的第一缺陷点、表示机械加工引起的损伤的第二缺陷点、表示金属污染的第三缺陷点。

可选的，所述步骤3包括：

通过XRT测试获得第二测试图，所述第二测试图中的缺陷点包括表示氧沉淀引起的晶格缺陷的第四缺陷点、表示机械加工引起的损伤的第五缺陷点。

可选的，在所述步骤1之前还包括：

抽取晶圆样品，并将抽取的晶圆样品通过超纯水进行清洗。

本发明的有益效果是：利用金属离子污染对μ-PCD测试和XRT测试影响不同，而获得金属污染的具体位置，并根据金属污染的位置、形状等使得金属污染的来源可追溯。

附图说明

图1表示本发明实施例中的检测晶圆表面金属的方法的流程示意图；

图2表示通过μ-PCD测试获得的第一测试图的示意图；

图3表示所述第一测试图和所述第二测试图叠图后的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

相关技术中通过感应耦合等离子质谱(ICP-MS)的测试方法进行晶圆表面金属的测试，但是只能判断晶圆表金属是否超标，但却无法确定出金属污染是整个样品是在拉晶中引入的还是在加工过程中在wafer(硅片)局部位置引入的金属污染；无法监控wafer表面金属超标的异常位置，换句话说，就是无法确定追溯金属污染或超标的来源，不利于后期工艺改善及品质提高。比如监控DSP工艺段(双面抛光工艺)的晶圆的表面金属含量，测试结果表明表面金属超标了，但超标原因却无法确定，有可能是抛光垫被污染，需要进行抛光垫清理或更换，也有可能是抛光后移动样品的夹具被金属污染造成的，这时就需要对夹具进行清洗或更换，也可能是抛光液中金属含量超标造成的；如果判断错误，会造成备品备件，BOM(原料)及时间的浪费，同时阻碍产品质量的提升。

参考图1，针对上述技术问题，本实施例提供一种用于检测晶圆表面金属的方法，包括：

步骤1：检测晶圆表面金属是否超标；

μ-PCD(Microwave Photo Conductivity Decay)又称微波光电导衰减法测试少数载流子寿命，常被用于测试晶体中少数载流子寿命；能够影响μ-PCD测试结果的因素包括：氧沉淀引起的晶格缺陷、机械加工引起的损伤、金属污染。

X-ray topography(XRT)又称X射线形貌图谱，原理是利用X射线在完美晶区与缺陷区域的衍射强度不同来区分缺陷的；影响测试因素包括：氧沉淀引起的晶格缺陷、机械加工引起的损伤。但金属杂质对XRT测试结果的影响不大。

综上，μ-PCD测试获得的测试图中表示的缺陷包括金属污染造成的缺陷，但是XRT测试获得的测试图中表示的缺陷不包括金属污染造成的缺陷，即除了金属污染造成的缺陷，μ-PCD测试获得的测试图中表示的缺陷和XRT测试获得的测试图中表示的缺陷的影响因素是相同的，这样可以通过对比分析μ-PCD测试获得的测试图与XRT测试获得的测试图，就可以找到金属污染在晶圆中分布情况(μ-PCD测试获得的测试图与XRT测试获得的测试图中不一致的缺陷点即为金属污染造成的缺陷)。本实施例中正是利用了金属污染对μ-PCD测试和XRT测试的影响不同而获得金属污染造成的缺陷点的分布信息(包括位置、形状等)，从而可以一步的根据金属污染造成的缺陷点的分布信息追溯金属污染的来源。

图2表示一个实施方式中的一个晶圆样品通过μ-PCD测试获得的第一测试图的示意图，图3表示将所述第一测试图和所述第二测试图进行叠图后的示意图。对比图2和图3可获得，图2中的第一测试图和第二测试图中均具有相同的环状区域10(即影响因素相同的缺陷点)，而图3中标号为1、2、3、4的位置即为第二测试图中没有的异常缺陷点，相关技术中，无法获得金属污染所造成的缺陷的分布信息，只能在可能造成金属污染的所有可能去一项一项的试验，去排除，效率低，且容易判断错误。本实施例中根据所述异常缺陷点的分布信息不同，则可以对相应的金属污染来源进行追溯，提高了金属污染来源的判断的效率与准确性。

本实施例的一些实施方式中，所述步骤4具体包括：

例如，所述异常缺陷点分布广泛，几乎遍布整个晶圆，则有可能是抛光液中金属含量超标造成，或者抛光垫寿命到了，需要更换抛光垫，也可能是拉晶引起的；针对此，则需要进行抛光液更换或加强对拉晶过程中金属管控；大大缩小了金属污染来源查找的范围，提高效率。

需要说明的是，所述第一预设值和所述第二预设值的设定可根据实际需要设定，以及相应的金属污染来源可能造成的缺陷区域的情况确定，例如抛光液中的金属含量超标对晶圆造成的金属污染，所述第一预设值为晶圆表面的整个表面，所述第二预设值可以根据任意两个异常缺陷点的面积的差值确定，也可以根据相应的金属污染来源来确定。

本实施例的一些实施方式中，所述步骤4具体包括：

例如，只在局部区域出现离散的几个明显的异常缺陷点，若异常点是圆形，那金属污染来源可能是抛光后用于移动硅片的夹具(夹具比如用于吸附硅片的希尔球)被金属污染造成的，这时就需要对夹具进行清洗或更换。

需要说明的是，所述第三预设值和所述第四预设值均可以根据实际需要设定，例如，所述异常缺陷点由移动硅片的希尔球造成，则，所述第三预设值可以根据希尔球与晶圆的接触位置来确定，例如所述第三预设值可以为晶圆的边缘区域，例如，占据晶圆整体的四分之一的区域，所述第四预设值可以根据希尔球与晶圆的接触面积确定。

本实施例中示例性的，在根据异常缺陷点的形状、位置判断晶圆表面的金属污染来源之前，还包括：

检测异常缺陷点的金属含量是否超标。

在通过第一测试图和所述第二测试图的叠图处理获得了异常缺陷点，为了进一步的提供检测精度，再次通过异常缺陷点的金属含量进行检测，以确定异常缺陷点是金属污染造成，避免误判。

本实施例中示例性的，所述步骤1包括：

通过感应耦合等离子质谱(ICP-MS)测试方法对晶圆表面的金属含量是否超标进行测试，将测试结果与设置的标准控制线进行对比；若测试结果没有超出标准控制线，则通过；若超出标准控制线，则继续进行步骤2-步骤4的测试。需要说明的是，利用感应耦合等离子质谱(ICP-MS)测试方法对晶圆表面的金属含量是否超标进行测试是本领域常规技术，在此不再赘述。

本实施例中示例性的，所述步骤2包括：

本实施例中示例性的，所述步骤3包括：

通过上述可获得，所述第一测试图中显示的缺陷点和所述第二测试图中显示的缺陷点，所述第一缺陷点和所述第四缺陷点的影响因素相同，所述第二缺陷点和所述第五缺陷点的影响因素相同，但是所述第一测试图中表示金属污染的第三缺陷点，所述第二测试图中没有体现，则将所述第一测试图和所述第二测试图进行叠图处理，即可获得表示金属污染的第三缺陷点的分布信息(包括分布位置、大小、形状等)，即异常缺陷点的分布信息。

本实施例中示例性的，在所述步骤1之前还包括：

抽取晶圆样品，并将抽取的晶圆样品通过超纯水进行清洗。

在进行金属检测之前，对晶圆进行超纯水清洗，避免残留于晶圆表面的金属离子对检测结果的影响。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于检测晶圆表面金属的方法，其特征在于，包括：

步骤1：检测晶圆表面金属是否超标；

步骤2：将金属含量超标的晶圆进行μ-PCD测试，获得包含有晶圆表面的缺陷点的第一测试图，所述第一测试图中的缺陷点包括表示氧沉淀引起的晶格缺陷的第一缺陷点、表示机械加工引起的损伤的第二缺陷点、表示金属污染的第三缺陷点；

步骤3：将金属含量超标的晶圆进行XRT测试，获得包含有晶圆表面的缺陷点的第二测试图，所述第二测试图中的缺陷点包括表示氧沉淀引起的晶格缺陷的第四缺陷点、表示机械加工引起的损伤的第五缺陷点；

2.根据权利要求1所述的用于检测晶圆表面金属的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

3.根据权利要求1所述的用于检测晶圆表面金属的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

4.根据权利要求1所述的用于检测晶圆表面金属的方法，其特征在于，在根据异常缺陷点的形状、位置判断晶圆表面的金属污染来源之前，还包括：

检测异常缺陷点的金属含量是否超标。

5.根据权利要求1所述的用于检测晶圆表面金属的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

6.根据权利要求1所述的用于检测晶圆表面金属的方法，其特征在于，在所述步骤1之前还包括：

抽取晶圆样品，并将抽取的晶圆样品通过超纯水进行清洗。