專利名稱：制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，特別是有關(guān)于一種半導(dǎo)體的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
所謂的集成電路，就是把特定電路所需得各種組件及線路，縮小并制作在大小僅及2公分或更小的面積上的一種電子產(chǎn)品。因?yàn)榧呻娐反蠖嗍怯蓴?shù)以萬(wàn)計(jì)，大小需由顯微鏡才能觀看得到的固態(tài)電子組件所組合而成的，因此又可稱為微電子組件。
目前半導(dǎo)體集成電路的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，是往較小的線寬來(lái)進(jìn)化的，因此對(duì)制程裝置潔凈度的要求愈趨嚴(yán)格。在半導(dǎo)體的設(shè)備里，如薄膜沉積、干蝕刻、離子植入及微影等主要制程設(shè)備皆需要在一個(gè)維持適當(dāng)潔凈度的環(huán)境下操作。而且，集成電路制作流程非常的復(fù)雜，需經(jīng)過(guò)數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)不同的步驟才能完成，因此晶圓在所經(jīng)過(guò)的每一制造步驟都有被雜質(zhì)例如是金屬或微粒子污染的可能，所以檢測(cè)各個(gè)制程裝置的環(huán)境是很重要的。
現(xiàn)有制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，以空白芯片、無(wú)圖形控片或產(chǎn)品作金屬與微粒子的檢測(cè)。利用空白芯片或無(wú)圖形控片作金屬與微粒子的檢測(cè)，將此控片置于欲檢測(cè)的制程裝置中，并以此制程裝置對(duì)控片進(jìn)行處理，完成處理后，再以儀器例如是完全反射X射線螢光(Total reflective x-ray fluorescence，TXRF)或感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)量控片上的粒子與缺陷數(shù)。然而，完全反射X射線螢光測(cè)定儀雖可直接測(cè)定，但其偵測(cè)靈敏度較差，無(wú)法完全偵測(cè)出微量的金屬污染如元素態(tài)的金屬或是金屬離子，所以使用TXRF作量測(cè)時(shí)，需要與適合的采樣技術(shù)配合；又如ICP-MS雖靈敏度佳，但I(xiàn)CP-MS測(cè)定時(shí)無(wú)法直接量測(cè)，而需配合化學(xué)前處理分析步驟，易造成樣品損失及污染導(dǎo)入的問(wèn)題且前處理步驟繁復(fù)費(fèi)時(shí)，因此上述的量測(cè)儀器無(wú)法快速且有效地檢驗(yàn)出制程裝置中金屬污染與微粒子含量。
若是直接以產(chǎn)品進(jìn)行制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)，則由于現(xiàn)有檢驗(yàn)制程裝置中金屬污染與微粒子的時(shí)機(jī)在檢測(cè)出產(chǎn)品有問(wèn)題時(shí)，停止生產(chǎn)(停機(jī))，方才進(jìn)行金屬污染與微粒子的檢驗(yàn)。然而，檢驗(yàn)出產(chǎn)品有問(wèn)題距離當(dāng)初產(chǎn)品在制程裝置中，進(jìn)行處理制程的時(shí)差至少半天以上，而停機(jī)之后所進(jìn)行的金屬污染與微粒子檢驗(yàn)又必須耗費(fèi)半天的時(shí)間，因此，現(xiàn)有的方法并不能實(shí)時(shí)反應(yīng)制程裝置的狀況，而且容易影響制程的產(chǎn)能與產(chǎn)品的良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的主要問(wèn)題是提供一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，可以快速有效地檢驗(yàn)出制程裝置中金屬污染與微粒子含量，以解決現(xiàn)有的檢測(cè)方法所面臨的問(wèn)題。
本發(fā)明所解決的另一個(gè)問(wèn)題是提供一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，可有效且實(shí)時(shí)反應(yīng)產(chǎn)品的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有問(wèn)題可立刻清機(jī)。
為解決上述主要問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，此方法將控片置于欲檢測(cè)的制程裝置中，此制程裝置例如是半導(dǎo)體制程所用的機(jī)臺(tái)設(shè)備之一，并以此制程裝置對(duì)控片進(jìn)行制程處理，然后在此控片上形成硅材料層，以明顯附著在控片上金屬污染及微粒子位置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明在已完成處理的控片上形成硅材料層，再以既有量測(cè)儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)測(cè)量已形成的硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目，而不需額外添購(gòu)昂貴的量測(cè)儀器，因此可以花費(fèi)較少的金錢(qián)與時(shí)間，即可達(dá)到比原先只利用量測(cè)儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)更好的效果。花費(fèi)較少的金錢(qián)與時(shí)間，即可達(dá)到比原先只利用量測(cè)儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)更好的效果。
2)因?yàn)楸景l(fā)明在已完成處理的控片上形成硅材料層，再以量測(cè)儀器測(cè)量已形成的硅材料層的控片上的粒子與缺陷數(shù)目。所以可在產(chǎn)品生產(chǎn)前先進(jìn)行金屬污染及微粒子檢測(cè)，以有效避免金屬污染及微粒子對(duì)于產(chǎn)品良率的影響?；蛘呤窃诋a(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有問(wèn)題的時(shí)候，立即進(jìn)行金屬污染及微粒子檢測(cè)，有效實(shí)時(shí)反應(yīng)產(chǎn)品的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)制程裝置有問(wèn)題可立刻清機(jī)。
3)本發(fā)明除應(yīng)用在量測(cè)制程裝置中金屬污染及微粒子檢測(cè)外，更可仿真產(chǎn)品在制程裝置中實(shí)際輸送的過(guò)程。此應(yīng)用與上述量測(cè)制程裝置中金屬污染及微粒子的方法的不同點(diǎn)，就是此應(yīng)用以一控片只仿真產(chǎn)品在制程裝置中實(shí)際的輸送過(guò)程而不進(jìn)行制程處理。當(dāng)然本發(fā)明也可仿真產(chǎn)品在制程裝置中的前段處理的過(guò)程遭受金屬污染及微粒子污染的情形。


圖1為以控片在制程裝置中，檢測(cè)金屬污染與微粒子的方法的步驟流程圖；圖2為形成硅材料層后，造成金屬雜質(zhì)位置突起的形狀示意圖；圖3為形成硅材料層后，造成微粒子位置隆起的形狀示意圖；圖4為以控片仿真產(chǎn)品在制程中實(shí)際輸送過(guò)程，檢測(cè)金屬污染與微粒子的方法的步驟流程圖；圖5A為已沉積硅材料層的控片表面的雜質(zhì)分布圖；圖5B為未沉積硅材料層的控片表面的雜質(zhì)分布圖；以及圖5C為產(chǎn)品的沉積硅材料層雜質(zhì)分布圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明200金屬220角狀突起300微粒子320隆起
340硅材料層的厚度500未沉積硅材料層的控片520已沉積硅材料層的控片540產(chǎn)品具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為以控片在制程裝置中，檢測(cè)金屬污染與微粒子的方法的步驟流程圖。
步驟100提供一控片例如是空白芯片或無(wú)圖形控片。
步驟120將控片置于欲檢測(cè)的一制程裝置中，此制程裝置例如是薄膜沉積、干蝕刻、離子植入及微影等制程所用的機(jī)臺(tái)設(shè)備之一，并以此制程裝置對(duì)控片進(jìn)行薄膜沉積、干蝕刻、離子植入及微影等制程之一處理。
步驟140在此控片上形成硅材料層(例如，此硅材料層是多晶硅、非晶硅及磊晶硅)，而硅材料層的形成方法可以例如是化學(xué)氣相沉積法，當(dāng)此控片上所形成的硅材料層的形成溫度例如是攝氏600度至750度左右，此硅材料層的厚度例如是550埃。
經(jīng)過(guò)步驟140在控片上形成硅材料層，假如控片上存在有金屬污染及微粒子，這些金屬污染及微粒子會(huì)與硅材料層產(chǎn)生化學(xué)或物理的作用機(jī)制，本發(fā)明即是利用這些化學(xué)或物理的作用機(jī)制彰顯金屬污染及微粒子污染的位置，使后續(xù)的量測(cè)結(jié)果更接近產(chǎn)品在制程裝置中實(shí)際遭受污染的情形，將以圖2及圖3做以下的說(shuō)明請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2所繪示為形成硅材料層后，造成金屬雜質(zhì)位置突起的形狀側(cè)視簡(jiǎn)示圖?？仄先舸嬖谟薪饘?00污染，會(huì)因后續(xù)形成硅材料層，硅原子與金屬發(fā)生反應(yīng)形成金屬硅化物而在控片表面造成角狀突起220(Horn-like bulge)，所以金屬200污染如金屬粒子，甚至微量元素態(tài)的金屬或是金屬離子皆可完全被偵測(cè)出來(lái)。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3所繪示為形成硅材料層后，造成微粒子位置隆起的形狀側(cè)視簡(jiǎn)示圖。對(duì)于其它的污染物例如是微粒子300也會(huì)因后續(xù)形成硅材料層的步驟，而在微粒子300位置形成約一倍粒子直徑加上兩倍厚度范圍與高度大于粒子直徑的隆起320。一般而言，一個(gè)微粒子30可造成與粒徑同寬的缺陷，若某臺(tái)量測(cè)儀器的偵測(cè)極限例如是0.145微米，在控片上未形成硅材料層的情況下，若控片上存在有微粒子，可以測(cè)得的最小缺陷為0.145微米。然而依照本發(fā)明步驟形成硅材料層的厚度340例如是550埃，存在有微粒子的地方會(huì)形成隆起，隆起的范圍約為兩倍厚度(1100埃)加上一倍粒子直徑范圍，以上述相同的儀器測(cè)量(偵測(cè)極限例如是0.145微米)，所以此臺(tái)量測(cè)儀器可以測(cè)到的最小缺陷為0.035微米。由此得知在控片上形成硅材料層，可以使遭受微粒子污染的位置更加明顯，甚至污染極輕微的位置也可顯現(xiàn)出來(lái)，而達(dá)到比原先只利用量測(cè)儀器(例如，完全反射X射線螢光(TXRF))量測(cè)更接近實(shí)際產(chǎn)品遭受微粒子污染的情形。
步驟160以量測(cè)儀器測(cè)量已形成硅材料層的控片上的粒子與缺陷數(shù)目，即可得知此制程裝置中金屬污染與微粒子污染的程度。
經(jīng)由進(jìn)行上述步驟100至步驟160可得知在控片上所形成的硅材料層能增進(jìn)金屬粒子及微粒子測(cè)定時(shí)的，可以快速有效地檢驗(yàn)出制程裝置中金屬污染與微粒子含量。
而且，本發(fā)明在已完成處理的控片上形成一硅材料層，再以既有量測(cè)儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)測(cè)量已形成的硅材料層的控片上的粒子與缺陷數(shù)目，而不需額外添購(gòu)昂貴的量測(cè)儀器，因此可以花費(fèi)較少的成本與時(shí)間，即可達(dá)到比原先只利用量測(cè)儀器(例如，完全反射X射線螢光(TXRF))更好的效果。
本發(fā)明除應(yīng)用在量測(cè)制程裝置中金屬污染及微粒子檢測(cè)外，尚可仿真產(chǎn)品在制程裝置中實(shí)際輸送的過(guò)程。請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為以控片仿真產(chǎn)品在制程裝置中實(shí)際輸送過(guò)程，檢測(cè)金屬污染與微粒子的方法的步驟流程圖。
步驟400提供一控片例如是空白芯片或無(wú)圖形控片，以此控片仿真產(chǎn)品在制程裝置中實(shí)際的輸送過(guò)程。
步驟420在此控片上形成硅材料層(此硅材料層，是多晶硅、非晶硅及磊晶硅)而硅材料層的形成方法可例如以例如是化學(xué)氣相沉積法，當(dāng)此控片上所形成的硅材料層的形成溫度例如是攝氏600度至750度左右，此硅材料層的厚度例如是550埃。此步驟彰顯金屬雜質(zhì)及微粒子位置的原理與前述步驟104的說(shuō)明相同。
步驟440以量測(cè)儀器測(cè)量已形成的硅材料層的控片上的粒子與缺陷數(shù)目。
經(jīng)由上述步驟400至步驟440即可得知該控片仿真產(chǎn)品在裝置制程中實(shí)際的輸送過(guò)程，金屬污染與微粒子污染的程度。
當(dāng)然本發(fā)明也可以只仿真產(chǎn)品在制程裝置中的前段處理的過(guò)程遭受金屬污染及微粒子污染的情形。以蝕刻制程為例做說(shuō)明，在蝕刻制程中，將產(chǎn)品送至主蝕刻室之前，會(huì)先將產(chǎn)品傳送至抽真空室，然后再將產(chǎn)品傳送至預(yù)對(duì)準(zhǔn)室(Pre-alignment Chamber)作前段處理。當(dāng)然本發(fā)明也適用于其它不同的制程例如是薄膜沉積、干蝕刻、離子植入及微影等制程所具有不同的前段處理，直接以控片仿真產(chǎn)品的前段處理過(guò)程，接著形成硅材料層，使控片上遭受金屬及微粒子污染的位置更加明顯，甚至污染極輕微的位置也可顯現(xiàn)出來(lái)，而達(dá)到比原先只利用量測(cè)儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)量測(cè)更接近實(shí)際產(chǎn)品遭受金屬及微粒子污染的情形。
為證明本發(fā)明在控片上形成一硅材料層，以彰顯金屬雜質(zhì)及微粒子位置的方法的有效性，特別依照以下的實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，并將控片上的金屬及微粒子污染分布檢測(cè)結(jié)果與產(chǎn)品的沉積硅材料層雜質(zhì)分布做比較。實(shí)驗(yàn)步驟如下所述，將一控片依上述步驟，以制程裝置(例如蝕刻裝置)處理后，然后在此控片上沉積硅材料層，再使用量測(cè)儀器測(cè)定其缺陷數(shù)，此已沉積硅材料層的控片500量測(cè)結(jié)果如圖5A。另取一控片放置于制程裝置(例如蝕刻裝置)中，以此制程裝置對(duì)控片進(jìn)行處理，而不在此控片上沉積硅材料層，再使用量測(cè)儀器測(cè)定其缺陷數(shù)，此未沉積硅材料層的控片520量測(cè)結(jié)果如圖5B。將以上兩片控片上的雜質(zhì)分布圖分別與產(chǎn)品540的沉積硅材料層雜質(zhì)分布圖如圖5C比較，可看出有進(jìn)行沉積硅材料層步驟的控片所呈現(xiàn)的雜質(zhì)分布圖與產(chǎn)品的沉積硅材料層雜質(zhì)分布圖較相似。
所以，依照本發(fā)明在控片形成硅材料層，再以量測(cè)儀器測(cè)量已形成的硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目的方法，可以有效且快速的反應(yīng)產(chǎn)品的狀況及發(fā)現(xiàn)制程裝置或輸送過(guò)程的污染源，立刻清機(jī)改善，進(jìn)而能夠提高制程的產(chǎn)能以及產(chǎn)品的良率。
雖然本發(fā)明較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何該領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視前附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟提供一控片；將該控片傳送至一制程裝置中，并以該制程裝置對(duì)該控片進(jìn)行處理；從該制程裝置中取出該控片；于該控片上形成硅材料層；以及測(cè)量已形成該硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目。
2.如權(quán)利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括多晶硅。
3.如權(quán)利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括非晶硅。
4.如權(quán)利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括磊晶硅。
5.如權(quán)利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
6.如權(quán)利要求5所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層的形成溫度包括600℃至750℃左右。
7.一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟提供一控片，以該控片仿真產(chǎn)品在一制程裝置的實(shí)際輸送過(guò)程；在該控片上形成一硅材料層，該硅材料層中的硅與該控片表面的金屬反應(yīng)形成金屬硅化物而在該控片表面造成突起；以及測(cè)量已形成該硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目。
8.如權(quán)利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括多晶硅。
9.如權(quán)利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括非晶硅。
10.如權(quán)利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括磊晶硅。
11.如權(quán)利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
12.如權(quán)利要求11所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層的形成溫度包括600℃至750℃左右。
13.一種金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟提供一控片，該控片表面附著有金屬離子與微粒子；在該控片上形成一硅材料層；以及測(cè)量已形成該硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目。
14.如權(quán)利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括多晶硅。
15.如權(quán)利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括非晶硅。
16.如權(quán)利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層包括磊晶硅。
17.如權(quán)利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
18.如權(quán)利要求17所述的金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，其特征在于，該硅材料層的形成溫度包括600℃至750℃左右。
全文摘要
一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測(cè)方法，此方法提供一控片，將控片置于欲檢測(cè)的制程裝置中，并以此制程裝置對(duì)控片進(jìn)行處理，接著在此控片上形成硅材料層，然后測(cè)量已形成硅材料層的控片上的粒子與缺陷數(shù)目，即可得知此制程裝置中金屬污染與微粒子污染的程度。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1540327SQ03122159
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者俞文光, 黃良田 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司