一種化學機械研磨刮傷的檢測方法
2023-09-16 22:02:10 2
專利名稱：一種化學機械研磨刮傷的檢測方法
技術領域：
本發明涉及半導體測試領域，尤其涉及一種化學機械研磨刮傷的檢測方法。
背景技術：
在化學機械研磨(CMP)的製程中，晶片刮傷(scratch)是產品良率的主要 殺手。依照刮傷的特性，晶片刮傷可以細分為宏觀刮傷(macro-scratch)與細微刮 傷(micro-scratch)。造成晶片表面細微刮傷的成因主要是研磨過程中微粒(particle) 與晶片表面的摩擦所造成，這些微粒主要來自於研磨液(slurry)中砥粒(abrasive)的 聚集(agglomeration)，以及研磨機臺或外界環境在研磨過程中所造成的汙染。而 Macro-scratch主要因為研磨過程中，研磨墊上有硬物破壞晶片表面，這些硬物可能是鑽 石碟(DiamondDisk)上的鑽石脫落(Diamondlost)或研磨液中砥粒的聚集。細微刮傷和巨大刮傷對產品品質的影響程度不同，一般，細微刮傷可能造成某 些電性能上的問題，導致良率不佳；巨大刮傷通常會造成產品的報廢。但是如何檢測刮 傷級別是細微刮傷還是巨大刮傷缺是比較困難的，尤其是如何確定細微刮傷的數量已成 為業內極具挑戰性的問題。有鑑於此，需要提出一種能準確檢測化學機械研磨細微刮傷的方法。
發明內容
為解決現有技術中晶圓被化學機械研磨後，其上的細微刮傷不容易被精確檢測 至IJ，且其數量不容易被精確計算，從而無法估計細微刮傷帶來的晶圓產品的性能等問 題，本發明提供了 一種化學機械研磨刮傷的檢測方法。根據本發明的一種化學機械研磨刮傷的檢測方法，包括將完成化學機械研磨的晶圓在氧化性酸溶液中浸泡一定時間；對所述經過浸泡的晶圓進行檢測。優選的，所述氧化性酸溶液為氫氟酸。優選的，所述氫氟酸的濃度為2% -10%。優選的，所述浸泡時間為大於等於30秒小於等於60秒。優選的，所述浸泡時間為45秒。優選的，對所述經過浸泡的晶圓進行檢測是利用顆粒檢測儀進行的。優選的，所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，還包括利用所述顆粒檢測儀 的第二通道對應測量值與第一通道對應測量值的比值判斷細微刮傷。優選的，所述比值小於0.8。優選的，所述氧化性酸溶液為氯化氫和過氧水的混合溶液。優選的，氯化氫和過氧水的混合溶液的PH值為2-2.5。本發明通過在檢測晶圓上化學機械研磨刮傷時，首先將晶圓在氧化性酸溶液中 浸泡一定時間，使細微刮傷被加強，從而更容易被檢測到，也使檢測結果的準確度更高了。並且，本發明通過選擇合適的氧化性算溶液的濃度或PH值，可以使溶液中的顆 粒不容易沉積到晶圓表面，避免顆粒沉積帶來的影響。另外，選擇合適的浸泡時間，使晶圓上細微刮傷得到很好的加強，但是又不至 於因時間過長而浪費時間，或時間過短而起不到加強細微刮傷的效果。
圖1所示的表格為第一次測試的抽樣表。圖2所示的表格為第二次測試的抽樣表。圖3和圖4所示表格為從不同角度得到的第一次測試與第二次測試的比較對照表。
具體實施例方式為了使本發明的內容和保護範圍更加清楚易懂，以下結合本發明的實施例和附 圖對本發明進行詳細描述。本發明通過在檢測細微刮傷之前，先將晶圓在氫氟酸中浸泡，以本發明化學機械研磨刮傷的檢測方法，包括將完成化學機械研磨的晶圓在氧化性酸溶液中浸泡一定時間；對所述經過浸泡的晶圓進行檢測。優選的，所述氧化性酸溶液為氫氟酸。其中，將所述晶圓在氫氟酸中浸泡可以加深晶圓表面細微刮傷，從而有利於後 續對細微刮傷檢測，即使得到的細微刮傷的圖形更佳清晰。優選的，所述浸泡時間為大 於等於30秒小於等於60秒，如浸泡時間為45秒，45秒適合較大濃度範圍的氫氟酸，即 無論氫氟酸的濃度小一些還是大一些，都能起到加強細微刮傷的效果。因為時間太短起 不到加深細微刮傷的作用，浸泡超過60秒後，對細微刮傷的加深基本沒有什麼變化，即 再增加浸泡時間基本不會再加深細微刮傷的圖形。優選的，所述氫氟酸的濃度為2%-10%，如取3%、8%。採用適當濃度的氫氟 酸可以有效阻止溶液中的顆粒沉積到晶圓表面，因為一定濃度的氫氟酸使矽與矽氧化物 等電位，高於此濃度晶圓表面帶有網狀負電荷，低於此濃度晶圓表面帶有網狀正電荷， 在氫氟酸濃度為2%-10%時，溶液中的顆粒與矽表面均帶有相同電荷，使顆粒與矽表面 之間形成靜電屏蔽，晶圓在浸泡期間受到屏蔽並阻止顆粒從溶液中沉澱到矽表面。可選的，所述氧化性酸溶液為氯化氫和過氧水的混合溶液，因為氯化氫和過氧 水的混合溶液可以達到和氫氟酸一樣的氧化性和酸性，因此可以起到相同的作用。優選 的，所述混合溶液的PH值為2-2.5。混合溶液在PH為2-2.5時，溶液中的顆粒和矽表 面可以形成靜電屏蔽，使顆粒不容易沉積到晶圓表面。 優選的，本發明是基於美商科磊股份有限公司(KLA-Tencor)的型號為SPl的顆 粒檢測儀進行的。所述顆粒檢測儀SPl包括兩個暗場通道(dark fieldchannel) DWO>
DNO,其中DWO為第一通道，其通過凹面鏡收集傾斜光線，並通過收集的傾斜光線得 到晶圓的第一表面圖形；DNO為第二通道，其通過透鏡收集傾斜光線，並通過收集的傾斜光線得到晶圓的第二表面圖形。由於第一通道和第二通道分別從不同角度收集經過晶 圓表面的光線，所以，單獨利用某一通道判斷晶圓表面的細微刮傷是不準確的，申請 人 提出用第一通道得到的測量值與第二通道得到的測量值的比值來判斷細微刮傷的存在與 否、以及細微刮傷的數量。當第二通道對應測量值與第一通道對應測量值的比值小於或 大於設定值時，定義刮傷圖形為細微刮傷，如所述設定值可以為0.8或1，當比值小於0.8 或大於1.0時，定義刮傷圖形為細微刮傷。圖1所示的表格為第一次測試的抽樣表。其中，缺陷標號為從眾多缺陷編號中 隨機抽取的，每個缺陷編號對應一個細微刮傷；D為缺陷的大小；比值為第二通道對應 測量值與第一通道對應測量值的比值；第一次測試所用的浸泡時間為30秒。圖2所示的表格為第二次測試的抽樣表。其中，缺陷標號為從眾多缺陷編號中 隨機抽取的，每個缺陷編號對應一個細微刮傷；D為缺陷的大小；比值為第二通道對應 測量值與第一通道對應測量值的比值；第一次測試所用的浸泡時間為60秒。圖3和圖4所示表格為從不同角度得到的第一次測試與第二次測試的比較對照 表。其中，圖3和圖4所示的各個數值得基礎為區比值小於0.8的值作為實測值。總數為 按照本發明的方法實際得到的細微劃傷數，實測數為實際的細微劃傷數，錯誤數為兩者 之差；由圖3可知，第二次測試的純度和精確度明顯高於第一次測試的純度和精確度； 由圖4可知，測試的純度和精確度和晶圓測試前在氫氟酸中浸泡的時間有關，浸泡時間 為在30秒到60秒時，60秒的浸泡時間有明顯優於30秒的浸泡時間所對應的測試值。本發明中，在測試晶圓表面的細微刮傷時，首先將所述晶圓浸泡於氫氟酸中一 段時間，使細微刮傷更加明顯，相當於放大了細微刮傷的大小，這樣，有利於後續的檢 測。本領域的技術人員在得到本發明提示的情況下，可以對本發明中的數值範圍作 進一步的優化。
權利要求
1.一種化學機械研磨刮傷的檢測方法，包括將完成化學機械研磨的晶圓在氧化性酸溶液中浸泡一定時間； 對所述經過浸泡的晶圓進行檢測。
2.如權利要求1所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，所述氧化性酸溶 液為氫氟酸。
3.如權利要求2所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，所述氫氟酸的濃 度為 2% -10%。
4.如權利要求1或2或3所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，所述浸 泡時間為大於等於30秒小於等於60秒。
5.如權利要求4所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，所述浸泡時間為 45秒。
6.如權利要求1或2或3所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，對所述 經過浸泡的晶圓進行檢測是利用顆粒檢測儀進行的。
7.如權利要求6所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，還包括利用 所述顆粒檢測儀的第二通道對應測量值與第一通道對應測量值的比值判斷細微刮傷。
8.如權利要求7所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，所述比值小於0.8。
9.如權利要求1所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，所述氧化性酸溶 液為氯化氫和過氧水的混合溶液。
10.如權利要求9所述的化學機械研磨刮傷的檢測方法，其特徵在於，氯化氫和過氧 水的混合溶液的PH值為2-2.5。
全文摘要
本發明提供一種化學機械研磨刮傷的檢測方法，包括將完成化學機械研磨的晶圓在氧化性酸溶液中浸泡一定時間；對所述經過浸泡的晶圓進行檢測。本發明解決了現有技術中不容易檢測細微刮傷的技術問題，使細微刮傷被加強，使檢測結果的精確度更高了。
文檔編號G01N1/28GK102023106SQ20091019583
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者朱也方, 李建平 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司