專利名稱：一種檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法。
背景技術：
隨著超大規(guī)模集成電路(ULSI)的研發(fā)與生產(chǎn)，硅片(或稱晶圓、圓片、晶片)的線寬不斷地減小，制造工藝要求不斷地提高，對晶圓內(nèi)部雜質(zhì)含量的控制也越來越嚴格。一旦晶圓制程工藝失控或發(fā)生偏離，晶圓內(nèi)部某些雜質(zhì)含量超出規(guī)定指標，就會影響到ULSI品質(zhì)和成品率。因此，需要知道晶圓內(nèi)部雜質(zhì)含量，以達到對晶圓制程工藝的控制。目前被廣泛使用檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)含量的方法是機械切割檢測法，即將有問題的晶圓進行機械切割和拋光獲取豎截面樣品，然后對該樣品進行分析確定其中的雜質(zhì)含量。這種方法不僅要損壞晶圓，而且無法對晶圓微米單位厚度層上的雜質(zhì)含量進行有效采樣和分析。另外，即使用機械切割獲得了比較理想的晶圓橫截面，但是由于機械切割方法會導致被切割面被污染，從而無法獲得橫截面上正確的雜質(zhì)含量數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例公開了一種能夠獲得晶圓內(nèi)部微米厚度層上的雜質(zhì)含量分布數(shù)據(jù)并且不會引入機械污染的檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法。本發(fā)明實施例公開的技術方案包括提供了一種檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法，其特征在于，包括將晶圓表面蝕刻去除預定厚度；在蝕刻后的晶圓表面上進行采樣，獲得所述蝕刻后的晶圓的采樣樣品；對所述采樣樣品進行分析，獲得所述晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的信息。進一步地，所述將晶圓表面蝕刻去除預定厚度包括將所述晶圓置入蝕刻裝置；向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體，所述氟化氫氣體蝕刻去除所述晶圓表面的二氧化硅；向蝕刻裝置中注入臭氧氣體，所述臭氧氣體將所述晶圓表面的硅氧化成為二氧化硅；判斷蝕刻去除的晶圓厚度是否達到所述預定厚度，如果未達到所述預定厚度，則重復所述向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體的步驟和所述向蝕刻裝置中注入臭氧氣體的步驟。進一步地，所述在蝕刻后的晶圓表面上進行采樣包括當所述蝕刻后的晶圓表面為氧化層時，對所述蝕刻后的晶圓表面進行親水面定點采樣；當所述蝕刻后的晶圓表面為去氧化層時，對所述蝕刻后的晶圓表面進行疏水面定點采樣或晶圓端面采樣。進一步地，對所述樣品進行分析包括對所述采樣樣品進行電感耦合等離子體質(zhì)譜分析。本發(fā)明實施例中，使用蝕刻的方法去除晶圓表面的材料層，然后對蝕刻后的晶圓表面進行定點采樣并對采樣樣品進行分析獲得晶圓的雜質(zhì)信息。這樣，能夠?qū)A表面層以下以微米單位的厚度進行層層去除，進而可以對指定層面進行定點采樣和分析，從而獲取晶圓內(nèi)部微米厚度層上的雜質(zhì)含量分布數(shù)據(jù)，對制程工藝中的問題解決提供有力的科學依據(jù)。并且，避免了機械切割檢測方法難以獲取微米厚度層進行采樣以及機械切割檢測方法導入污染物的不足。


圖1是本發(fā)明一個實施例的檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法的流程圖的示意圖；圖2是本發(fā)明一個實施例的將晶圓表面蝕刻預定厚度的流程圖的示意圖；圖3是本發(fā)明一個實施例的采樣區(qū)域的示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明一個實施例中，一種檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法包括步驟10、步驟20和步驟30。下面進行詳細描述。步驟10 將晶圓表面蝕刻預定的厚度；本發(fā)明實施例中，首先可以將晶圓表面進行蝕刻。如圖2所示，本發(fā)明一個實施例中，將晶圓表面蝕刻預定的厚度的步驟包括步驟100、步驟102、步驟104、步驟106和步驟108。步驟100:將晶圓放入蝕刻裝置；本發(fā)明實施例中，可以提供蝕刻裝置，該蝕刻裝置可以包括控制器和蝕刻箱，晶圓可以放置在該蝕刻裝置中進行蝕刻，控制器可以按照預定的程序?qū)ξg刻過程進行控制。當然，該蝕刻裝置還可以包括用戶界面和輸入輸出設備，通過用戶界面可以與用戶進行交互，顯示各種蝕刻參數(shù)或各種蝕刻操作中的選項、菜單等等。輸入輸出設備可以供用戶輸入各
種參數(shù)或指令等等以控制蝕刻過程。該蝕刻裝置還包括能夠注入蝕刻氣體的通道或者入□。步驟102 向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體；晶圓放入蝕刻裝置后，向蝕刻裝置中注入氟化氫(HF)氣體。氟化氫氣體在蝕刻裝置中與晶圓表面的二氧化硅(SiO2)反應，生成四氟化硅(SiF4)和水4HF+Si02 = SiF4+2H20四氟化硅常溫下為氣體，可以排出蝕刻裝置之外。這樣，即將晶圓表面的二氧化硅層蝕刻去除，剩余的晶圓的表面為硅。步驟104 向蝕刻裝置中注入臭氧氣體；步驟102中蝕刻之后，向蝕刻裝置中注入臭氧(O3)氣體。此時，晶圓表面是硅，臭氧將與晶圓表面的硅反應，將晶圓表面的硅氧化為二氧化硅2Si+203 = 2Si02+02步驟106 判斷是否去除了預定厚度；在步驟106中，判斷當前已經(jīng)蝕刻去除了的晶圓厚度是否已經(jīng)達到預定厚度。例如，蝕刻裝置中可以包括檢測裝置，通過該檢測裝置可以檢測當前晶圓的厚度，然后控制器將當前晶圓的厚度與晶圓的原始厚度比較，得到當前已經(jīng)蝕刻去除了的晶圓厚度，然后判斷當前已經(jīng)蝕刻去除了的晶圓厚度是否達到預定厚度。該預定厚度可以根據(jù)實際情況靈活設定或選擇。例如，用戶可以通過用戶界面和輸入輸出裝置輸入或選擇該預定厚度。前述的檢測裝置例如可以是光感應器。使用光感應器檢測晶圓的厚度的具體方法可以是本領域內(nèi)常用的方法，在此不再詳細敘述。獲得了當前晶圓的厚度之后，控制器
如果當前已經(jīng)蝕刻去除了的晶圓厚度沒有達到預定厚度，則返回步驟102，繼續(xù)向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體，對晶圓進行進一步的蝕刻；如果當前已經(jīng)蝕刻去除了的晶圓厚度已經(jīng)達到了預定厚度，則進入步驟108。步驟108 結束蝕刻過程；當已經(jīng)蝕刻去除了的晶圓厚度已經(jīng)達到了預定厚度時，則蝕刻過程結束，進入步驟20，對蝕刻后的晶圓表面進行采樣。前述步驟中，步驟102和步驟104的順序也可以相反，即先向蝕刻裝置中注入臭氧氣體，然后再向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體。相應地，容易理解，在先進行步驟102，再進行步驟104的情況下，蝕刻過程結束后獲得的蝕刻后的晶圓的表面是二氧化硅；在先進行步驟104，再進行步驟102的情況下，蝕刻過程結束后獲得的蝕刻后的晶圓的表面是硅。本發(fā)明實施例中，在蝕刻去除的晶圓厚度到達預定厚度之前，可以反復用步驟102和步驟104對晶圓表面進行蝕刻，蝕刻速度可達到1微米/30分鐘，蝕刻后晶圓表面平坦度可達到士5%。因此，本發(fā)明實施例中，能夠?qū)A表面層以下以微米單位的厚度進行層層去除。步驟20 對蝕刻后的晶圓表面進行采樣；蝕刻過程結束后，此時晶圓表面已經(jīng)被蝕刻去除了預定的厚度，因此此時原本晶圓的內(nèi)部被顯露出來，顯露于晶圓表面上。此時，可以對晶圓表面進行采樣，獲得采樣樣品。例如，在晶圓表面預先確定的污染物區(qū)域進行采樣。采樣的方法可以使用多種方法。例如，當蝕刻后的晶圓表面是氧化層(例如，二氧化硅)時，可以進行親水面定點采樣；當蝕刻后的晶圓表面是去氧化層(例如，硅)時，可以進行疏水面定點采樣或晶圓端面采樣；等等。前述的定點采樣方法可以使用多種方法，例如申請?zhí)枮?01110133140. 2、申請日為2011年5月23日、名稱為“晶圓表面局部定位采樣方法”的專利申請中所描述的方法。該晶圓端面采樣方法例如可以使用申請?zhí)枮?01110133148. 9、申請日為2011年5月23日、名稱為“晶圓端面采樣方法”的專利申請中所描述的方法。采樣的位置以及采樣區(qū)域的形狀和大小可以根據(jù)實際情況確定，本發(fā)明對此沒有限制。例如，采樣區(qū)域可以是正方形、矩形、弧形、環(huán)形、扇形、圓形等等。圖3顯示了一些采樣區(qū)域的例子，其中陰影部分是采樣區(qū)域。步驟30 對獲得的采樣樣品進行分析；在步驟20中采樣獲得了采樣樣品后，在步驟30中即可對采樣樣品進行分析以確定樣品中的雜質(zhì)的信息，例如雜質(zhì)的含量等等。對采樣樣品進行分析可以使用各種適合的方法，例如使用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析(ICP-MQ分析，其分析下限可以為為0. 5X109atoms/cm2?？煞治龅慕饘匐x子和非金屬離子分別可以為Li、Be、Na、Mg、Al、K、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce 和 F-、Cl-、N03-、S042-、NH4+ 等等。本發(fā)明實施例中，使用蝕刻的方法去除晶圓表面的材料層，然后對蝕刻后的晶圓表面進行定點采樣并對采樣樣品進行分析獲得晶圓的雜質(zhì)信息。這樣，能夠?qū)A表面層以下以微米單位的厚度進行層層去除，進而可以對指定層面進行定點采樣和分析，從而獲取晶圓內(nèi)部微米厚度層上的雜質(zhì)含量分布數(shù)據(jù)，對制程工藝中的問題解決提供有力的科學依據(jù)。并且，避免了機械切割檢測方法難以獲取微米厚度層進行采樣以及機械切割檢測方法導入污染物的不足。
以上通過具體的實施例對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明并不限于這些具體的實施例。本領域技術人員應該明白，還可以對本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。此外，以上多處所述的“一個實施例”表示不同的實施例，當然也可以將其全部或部分結合在一個實施例中。
權利要求
1.一種檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法，其特征在于，包括將晶圓表面蝕刻去除預定厚度；在蝕刻后的晶圓表面上進行采樣，獲得所述蝕刻后的晶圓的采樣樣品；對所述采樣樣品進行分析，獲得所述晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的信息。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述將晶圓表面蝕刻去除預定厚度包括將所述晶圓置入蝕刻裝置；向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體，所述氟化氫氣體蝕刻去除所述晶圓表面的二氧化硅；向蝕刻裝置中注入臭氧氣體，所述臭氧氣體將所述晶圓表面的硅氧化成為二氧化硅；判斷蝕刻去除的晶圓厚度是否達到所述預定厚度，如果未達到所述預定厚度，則重復所述向蝕刻裝置中注入氟化氫氣體的步驟和所述向蝕刻裝置中注入臭氧氣體的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述在蝕刻后的晶圓表面上進行采樣包括當所述蝕刻后的晶圓表面為氧化層時，對所述蝕刻后的晶圓表面進行親水面定點采樣；當所述蝕刻后的晶圓表面為去氧化層時，對所述蝕刻后的晶圓表面進行疏水面定點采樣或晶圓端面采樣。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于對所述樣品進行分析包括對所述采樣樣品進行電感耦合等離子體質(zhì)譜分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的方法，包括將晶圓表面蝕刻去除預定厚度；在蝕刻后的晶圓表面上進行采樣，獲得蝕刻后的晶圓的采樣樣品；對采樣樣品進行分析，獲得晶圓內(nèi)部的雜質(zhì)的信息。本發(fā)明實施例中，使用蝕刻的方法去除晶圓表面的材料層，然后對蝕刻后的晶圓表面進行定點采樣并對采樣樣品進行分析獲得晶圓的雜質(zhì)信息。這樣，能夠?qū)A表面層以下以微米單位的厚度進行層層去除，從而獲取晶圓內(nèi)部微米厚度層上的雜質(zhì)含量分布數(shù)據(jù)，并且避免了機械切割檢測方法難以獲取微米厚度層進行采樣以及機械切割檢測方法導入污染物的不足。
文檔編號G01N27/64GK102569121SQ201210016628
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權日2012年1月19日
發(fā)明者葉偉清 申請人:葉偉清