TWI799325B

TWI799325B - 用於檢測晶圓表面金屬的方法

Info

Publication number: TWI799325B
Application number: TW111129313A
Authority: TW
Inventors: 李陽; 張婉婉; 衡鵬; 徐鵬
Original assignee: 大陸商西安奕斯偉材料科技有限公司
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2023-04-11
Also published as: CN113782465A; CN113782465B; TW202247316A

Abstract

本發明屬於一種用於檢測晶圓表面金屬的方法，包括：檢測晶圓表面金屬是否超標；將金屬含量超標的晶圓進行μ-PCD測試，獲得第一測試圖；將金屬含量超標的晶圓進行XRT測試，獲得第二測試圖；將第一測試圖和第二測試圖進行疊圖處理，獲取金屬汙染造成的缺陷點的分佈資訊，並根據分佈資訊判斷晶圓表面的金屬汙染來源，其中金屬汙染造成的缺陷點為第一測試圖的缺陷點和第二測試圖的缺陷點不一致的異常缺陷點。利用金屬離子汙染對μ-PCD測試和XRT測試影響不同，而獲得金屬汙染的具體位置，並根據金屬汙染的位置、形狀等使得金屬汙染的來源可追溯。利用金屬離子汙染對μ-PCD測試和XRT測試影響不同，使得金屬汙染的來源可追溯。

Description

用於檢測晶圓表面金屬的方法

本發明屬於半導體檢測技術領域，尤其關於一種用於檢測晶圓表面金屬的方法。

隨著積體電路技術的飛速發展，光刻線寬逐漸縮小時，金屬沾汙的控制在IC中越來越重要，因此對於矽基板的要求也更加嚴格。汙染矽片的位置可能在拉晶，線切，研磨，拋光，清洗，傳遞和運輸等過程中形成的；對於嚴格控制各步驟段對矽片金屬沾汙是非常重要的。

無論是在微電子行業還是光伏工業中，過渡金屬主要是在矽片加工或器件製備過程中沾汙矽片的，比如：在矽片滾圓，切片，倒角，研磨等矽片的製備過程中，在矽片清洗或濕化學拋光過程中使用不足夠純的化學試劑以及步驟過程中來自於不銹鋼設備的沾汙等。最近，在超大型積體電路中採用了銅引線，就更增加了銅對矽片沾汙的危險性。它們在隨後的高溫過程中會擴散進入到矽片體內，在冷卻過程或隨後的時間裡大部分的這些過渡金屬會形成各種複合體或沉澱，從而更加顯著地降低器件的電學性能甚至導致器件失效，特別是金屬沉澱，而且不同形狀和分佈的金屬沉澱對器件的影響也不盡相同。常見的過渡金屬，銅，鎳和鐵在高溫下會從各種汙染源擴散到矽片內部，以間隙態存在，在隨後的冷卻或室溫下，這些金屬會形成各種複合體，沉澱或部分仍以間隙態存在（比如鐵）。無論何種形式存在的過渡金屬，都會在矽的能隙中引入複合能級，從而顯著降低矽材料的電學性能。

目前對各步驟段（比如，wire sawing（線切割），caustic etcher（重刻蝕），lapping（磨削），DSP（雙面拋光），DFG（雙面研磨），FP（最終拋光）等）的金屬監控是通過在加工之後抽樣測試WSPS（Wafer Surface Preparation System, 晶圓表面製備系統）/感應耦合等離子質譜（ICP-MS），以監測樣品表面金屬是否超標，該測試結果只能代表樣品表面整體的金屬含量水準或者表面金屬平均值，無法確定追溯金屬汙染或超標的來源，不利於後期步驟改善及品質提高。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用於檢測晶圓表面金屬的方法，解決晶圓表面金屬測試無法確定追溯金屬汙染或超標的來源的問題。

為了達到上述目的，本發明實施例採用的技術方案是：一種用於檢測晶圓表面金屬的方法，包括：步驟1：檢測晶圓表面金屬是否超標；步驟2：將金屬含量超標的晶圓進行μ-PCD測試，獲得包含有晶圓表面的缺陷點的第一測試圖；步驟3：將金屬含量超標的晶圓進行XRT測試，獲得包含有晶圓表面的缺陷點的第二測試圖；步驟4：將該第一測試圖和該第二測試圖進行疊圖處理，獲取金屬汙染造成的缺陷點的分佈資訊，並根據該分佈資訊判斷晶圓表面的金屬汙染來源，其中該金屬汙染造成的缺陷點為該第一測試圖的缺陷點和該第二測試圖的缺陷點不一致的異常缺陷點。

可選的，該步驟4具體包括：判斷在晶圓表面分佈範圍大於第一預設值，面積小於第二預設值的異常缺陷點的金屬汙染來源包括拋光液或拋光墊。

可選的，該步驟4具體包括：判斷在晶圓表面分佈範圍小於第三預設值，面積大於第四預設值的異常缺陷點的金屬汙染的來源包括運輸晶圓的夾具。

可選的，在根據異常缺陷點的形狀、位置判斷晶圓表面的金屬汙染來源之前，還包括：檢測異常缺陷點的金屬含量是否超標。

可選的，該步驟1包括：通過WSPS/ICP-MS測試方法對晶圓表面的金屬含量是否超標進行測試。

可選的，該步驟2包括：通過μ-PCD測試獲取該第一測試圖，該第一測試圖中的缺陷點包括表示氧沉澱引起的晶格缺陷的第一缺陷點、表示機械加工引起的損傷的第二缺陷點、表示金屬汙染的第三缺陷點。

可選的，該步驟3包括：通過XRT測試獲得第二測試圖，該第二測試圖中的缺陷點包括表示氧沉澱引起的晶格缺陷的第四缺陷點、表示機械加工引起的損傷的第五缺陷點。

可選的，在該步驟1之前還包括：抽取晶圓樣品，並將抽取的晶圓樣品通過超純水進行清洗。

本發明的有益效果是：利用金屬離子汙染對μ-PCD測試和XRT測試影響不同，而獲得金屬汙染的具體位置，並根據金屬汙染的位置、形狀等使得金屬汙染的來源可追溯。

為利貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。

在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。

相關技術中通過WSPS/ICP-MS的測試方法進行晶圓表面金屬的測試，但是只能判斷晶圓表金屬是否超標，但卻無法確定出金屬汙染是整個樣品是在拉晶中引入的還是在加工過程中在wafer（矽片）局部位置引入的金屬汙染；無法監控wafer表面金屬超標的異常位置，換句話說，就是無法確定追溯金屬汙染或超標的來源，不利於後期步驟改善及品質提高。比如監控DSP步驟段（雙面拋光步驟）的晶圓的表面金屬含量，測試結果表明表面金屬超標了，但超標原因卻無法確定，有可能是拋光墊被汙染，需要進行拋光墊清理或更換，也有可能是拋光後移動樣品的夾具被金屬汙染造成的，這時就需要對夾具進行清洗或更換，也可能是拋光液中金屬含量超標造成的；如果判斷錯誤，會造成備品備件，BOM（原料）及時間的浪費，同時阻礙產品品質的提升。

參考圖1，針對上述技術問題，本實施例提供一種用於檢測晶圓表面金屬的方法，包括： S101：檢測晶圓表面金屬是否超標； S102：將金屬含量超標的晶圓進行μ-PCD測試，獲得包含有晶圓表面的缺陷點的第一測試圖； S103：將金屬含量超標的晶圓進行XRT測試，獲得包含有晶圓表面的缺陷點的第二測試圖； S104：將該第一測試圖和該第二測試圖進行疊圖處理，獲取金屬汙染造成的缺陷點的分佈資訊，並根據該分佈資訊判斷晶圓表面的金屬汙染來源，其中該金屬汙染造成的缺陷點為該第一測試圖的缺陷點和該第二測試圖的缺陷點不一致的異常缺陷點。

μ-PCD （Microwave Photo Conductivity Decay）又稱微波光電導衰減法測試少數載流子壽命，常被用於測試晶體中少數載流子壽命；能夠影響μ-PCD測試結果的因素包括：氧沉澱引起的晶格缺陷、機械加工引起的損傷、金屬汙染。

X-ray topography(XRT)又稱X射線形貌圖譜，原理是利用X射線在完美晶區與缺陷區域的衍射強度不同來區分缺陷的；影響測試因素包括：氧沉澱引起的晶格缺陷、機械加工引起的損傷。但金屬雜質對XRT測試結果的影響不大。

綜上，μ-PCD測試獲得的測試圖中表示的缺陷包括金屬汙染造成的缺陷，但是XRT測試獲得的測試圖中表示的缺陷不包括金屬汙染造成的缺陷，即除了金屬汙染造成的缺陷，μ-PCD測試獲得的測試圖中表示的缺陷和XRT測試獲得的測試圖中表示的缺陷的影響因素是相同的，這樣可以通過對比分析μ-PCD測試獲得的測試圖與XRT 測試獲得的測試圖，就可以找到金屬汙染在晶圓中分佈情況（μ-PCD測試獲得的測試圖與XRT 測試獲得的測試圖中不一致的缺陷點即為金屬汙染造成的缺陷）。本實施例中正是利用了金屬汙染對μ-PCD測試和XRT測試的影響不同而獲得金屬汙染造成的缺陷點的分佈資訊（包括位置、形狀等），從而可以一步的根據金屬汙染造成的缺陷點的分佈資訊追溯金屬汙染的來源。

圖2表示一個實施方式中的一個晶圓樣品通過μ-PCD測試獲得的第一測試圖的示意圖，圖3表示對圖2中的晶圓樣品通過XRT測試獲得的第二測試圖的示意圖。對比圖2和圖3可獲得，圖2中和圖3中均具有相同的環狀區域10（即影響因素相同的缺陷點），而圖3中標號為異常缺陷點1、異常缺陷點2、異常缺陷點3、異常缺陷點4的位置即為圖2中沒有的異常缺陷點，相關技術中，無法獲得金屬汙染所造成的缺陷的分佈資訊，只能在可能造成金屬汙染的所有可能去一項一項的試驗，去排除，效率低，且容易判斷錯誤。本實施例中根據該異常缺陷點的分佈資訊不同，則可以對相應的金屬汙染來源進行追溯，提高了金屬汙染來源的判斷的效率與準確性。

本實施例的一些實施方式中，該S104具體包括：判斷在晶圓表面分佈範圍大於第一預設值，面積小於第二預設值的異常缺陷點的金屬汙染來源包括拋光液或拋光墊。

例如，該異常缺陷點分佈廣泛，幾乎遍佈整個晶圓，則有可能是拋光液中金屬含量超標造成，或者拋光墊壽命到了，需要更換拋光墊，也可能是拉晶引起的；針對此，則需要進行拋光液更換或加強對拉晶過程中金屬管控；大大縮小了金屬汙染來源查找的範圍，提高效率。

需要說明的是，該第一預設值和該第二預設值的設定可根據實際需要設定，以及相應的金屬汙染來源可能造成的缺陷區域的情況確定，例如拋光液中的金屬含量超標對晶圓造成的金屬汙染，該第一預設值為晶圓表面的整個表面，該第二預設值可以根據任意兩個異常缺陷點的面積的差值確定，也可以根據相應的金屬汙染來源來確定。

本實施例的一些實施方式中，該S104具體包括：判斷在晶圓表面分佈範圍小於第三預設值，面積大於第四預設值的異常缺陷點的金屬汙染的來源包括運輸晶圓的夾具。

例如，只在局部區域出現離散的幾個明顯的異常缺陷點，若異常點是圓形，那金屬汙染來源可能是拋光後用於移動矽片的夾具（夾具比如用於吸附矽片的希爾球）被金屬汙染造成的，這時就需要對夾具進行清洗或更換。

需要說明的是，該第三預設值和該第四預設值均可以根據實際需要設定，例如，該異常缺陷點由移動矽片的希爾球造成，則，該第三預設值可以根據希爾球與晶圓的接觸位置來確定，例如該第三預設值可以為晶圓的邊緣區域，例如，佔據晶圓整體的四分之一的區域，該第四預設值可以根據希爾球與晶圓的接觸面積確定。

本實施例中示例性的，在根據異常缺陷點的形狀、位置判斷晶圓表面的金屬汙染來源之前，還包括：檢測異常缺陷點的金屬含量是否超標。

在通過第一測試圖和該第二測試圖的疊圖處理獲得了異常缺陷點，為了進一步的提供檢測精度，再次通過異常缺陷點的金屬含量進行檢測，以確定異常缺陷點是金屬汙染造成，避免誤判。

本實施例中示例性的，該S101包括：通過WSPS/ICP-MS測試方法對晶圓表面的金屬含量是否超標進行測試，將測試結果與設置的標準控制線進行對比；若測試結果沒有超出標準控制線，則通過；若超出標準控制線，則繼續進行S102-S104的測試。需要說明的是，利用WSPS/ICP-MS測試方法對晶圓表面的金屬含量是否超標進行測試是本領域常規技術，在此不再贅述。

本實施例中示例性的，該S102包括：通過μ-PCD測試獲取該第一測試圖，該第一測試圖中的缺陷點包括表示氧沉澱引起的晶格缺陷的第一缺陷點、表示機械加工引起的損傷的第二缺陷點、表示金屬汙染的第三缺陷點。

本實施例中示例性的，該S103包括：通過XRT測試獲得第二測試圖，該第二測試圖中的缺陷點包括表示氧沉澱引起的晶格缺陷的第四缺陷點、表示機械加工引起的損傷的第五缺陷點。

通過上述可獲得，該第一測試圖中顯示的缺陷點和該第二測試圖中顯示的缺陷點，該第一缺陷點和該第四缺陷點的影響因素相同，該第二缺陷點和該第五缺陷點的影響因素相同，但是該第一測試圖中表示金屬汙染的第三缺陷點，該第二測試圖中沒有體現，則將該第一測試圖和該第二測試圖進行疊圖處理，即可獲得表示金屬汙染的第三缺陷點的分佈資訊（包括分佈位置、大小、形狀等），即異常缺陷點的分佈資訊。

本實施例中示例性的，在該S104之前還包括：抽取晶圓樣品，並將抽取的晶圓樣品通過超純水進行清洗。

在進行金屬檢測之前，對晶圓進行超純水清洗，避免殘留於晶圓表面的金屬離子對檢測結果的影響。

以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。

S101-S104:步驟 1:異常缺陷點 2:異常缺陷點 3:異常缺陷點 4:異常缺陷點 10:環狀區域

圖1表示本發明實施例中的檢測晶圓表面金屬的方法的流程示意圖；圖2表示通過μ-PCD測試獲得的第一測試圖的示意圖；圖3表示通過XRT測試獲得的第二測試圖的示意圖。

S101-S104:步驟

Claims

一種用於檢測晶圓表面金屬的方法，包括：步驟1：檢測晶圓表面金屬是否超標；步驟2：將金屬含量超標的晶圓進行μ-PCD測試，獲得包含有晶圓表面的缺陷點的第一測試圖，該第一測試圖中的缺陷點包括表示氧沉澱引起的晶格缺陷的第一缺陷點、表示機械加工引起的損傷的第二缺陷點、表示金屬汙染的第三缺陷點；步驟3：將金屬含量超標的晶圓進行XRT測試，獲得包含有晶圓表面的缺陷點的第二測試圖，該第二測試圖中的缺陷點包括表示氧沉澱引起的晶格缺陷的第四缺陷點、表示機械加工引起的損傷的第五缺陷點；步驟4：將該第一測試圖和該第二測試圖進行疊圖處理，獲取金屬汙染造成的缺陷點的分佈資訊，並根據該分佈資訊判斷晶圓表面的金屬汙染來源，其中該金屬汙染造成的缺陷點為該第一測試圖的缺陷點和該第二測試圖的缺陷點不一致的異常缺陷點。
如請求項1所述之用於檢測晶圓表面金屬的方法，其中，該步驟4具體包括：判斷在晶圓表面分佈範圍大於第一預設值，面積小於第二預設值的異常缺陷點的金屬汙染來源包括拋光液或拋光墊。
如請求項1所述之用於檢測晶圓表面金屬的方法，其中，該步驟4具體包括：判斷在晶圓表面分佈範圍小於第三預設值，面積大於第四預設值的異常缺陷點的金屬汙染的來源包括運輸晶圓的夾具。
如請求項1所述之用於檢測晶圓表面金屬的方法，其中，在根據異常缺陷點的形狀、位置判斷晶圓表面的金屬汙染來源之前，還包括：檢測異常缺陷點的金屬含量是否超標。
如請求項1所述之用於檢測晶圓表面金屬的方法，其中，該步驟1包括：通過感應耦合等離子質譜（ICP-MS）測試方法對晶圓表面的金屬含量是否超標進行測試。
如請求項1所述之用於檢測晶圓表面金屬的方法，其中，在該步驟1之前還包括：抽取晶圓樣品，並將抽取的晶圓樣品通過超純水進行清洗。