专利名称：一种化学机械研磨刮伤的检测方法
技术领域：
本发明涉及半导体测试领域，尤其涉及一种化学机械研磨刮伤的检测方法。
背景技术：
在化学机械研磨(CMP)的制程中，芯片刮伤(scratch)是产品良率的主要 杀手。依照刮伤的特性，芯片刮伤可以细分为宏观刮伤(macro-scratch)与细微刮 伤(micro-scratch)。造成芯片表面细微刮伤的成因主要是研磨过程中微粒(particle) 与芯片表面的摩擦所造成，这些微粒主要来自于研磨液(slurry)中砥粒(abrasive)的 聚集(agglomeration)，以及研磨机台或外界环境在研磨过程中所造成的污染。而 Macro-scratch主要因为研磨过程中，研磨垫上有硬物破坏芯片表面，这些硬物可能是钻 石碟(DiamondDisk)上的钻石脱落(Diamondlost)或研磨液中砥粒的聚集。细微刮伤和巨大刮伤对产品品质的影响程度不同，一般，细微刮伤可能造成某 些电性能上的问题，导致良率不佳；巨大刮伤通常会造成产品的报废。但是如何检测刮 伤级别是细微刮伤还是巨大刮伤缺是比较困难的，尤其是如何确定细微刮伤的数量已成 为业内极具挑战性的问题。有鉴于此，需要提出一种能准确检测化学机械研磨细微刮伤的方法。
发明内容
为解决现有技术中晶圆被化学机械研磨后，其上的细微刮伤不容易被精确检测 至IJ，且其数量不容易被精确计算，从而无法估计细微刮伤带来的晶圆产品的性能等问 题，本发明提供了 一种化学机械研磨刮伤的检测方法。根据本发明的一种化学机械研磨刮伤的检测方法，包括将完成化学机械研磨的晶圆在氧化性酸溶液中浸泡一定时间；对所述经过浸泡的晶圆进行检测。优选的，所述氧化性酸溶液为氢氟酸。优选的，所述氢氟酸的浓度为2% -10%。优选的，所述浸泡时间为大于等于30秒小于等于60秒。优选的，所述浸泡时间为45秒。优选的，对所述经过浸泡的晶圆进行检测是利用颗粒检测仪进行的。优选的，所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，还包括利用所述颗粒检测仪 的第二通道对应测量值与第一通道对应测量值的比值判断细微刮伤。优选的，所述比值小于0.8。优选的，所述氧化性酸溶液为氯化氢和过氧水的混合溶液。优选的，氯化氢和过氧水的混合溶液的PH值为2-2.5。本发明通过在检测晶圆上化学机械研磨刮伤时，首先将晶圆在氧化性酸溶液中 浸泡一定时间，使细微刮伤被加强，从而更容易被检测到，也使检测结果的准确度更高了。并且，本发明通过选择合适的氧化性算溶液的浓度或PH值，可以使溶液中的颗 粒不容易沉积到晶圆表面，避免颗粒沉积带来的影响。另外，选择合适的浸泡时间，使晶圆上细微刮伤得到很好的加强，但是又不至 于因时间过长而浪费时间，或时间过短而起不到加强细微刮伤的效果。
图1所示的表格为第一次测试的抽样表。图2所示的表格为第二次测试的抽样表。图3和图4所示表格为从不同角度得到的第一次测试与第二次测试的比较对照表。
具体实施例方式为了使本发明的内容和保护范围更加清楚易懂，以下结合本发明的实施例和附 图对本发明进行详细描述。本发明通过在检测细微刮伤之前，先将晶圆在氢氟酸中浸泡，以本发明化学机械研磨刮伤的检测方法，包括将完成化学机械研磨的晶圆在氧化性酸溶液中浸泡一定时间；对所述经过浸泡的晶圆进行检测。优选的，所述氧化性酸溶液为氢氟酸。其中，将所述晶圆在氢氟酸中浸泡可以加深晶圆表面细微刮伤，从而有利于后 续对细微刮伤检测，即使得到的细微刮伤的图形更佳清晰。优选的，所述浸泡时间为大 于等于30秒小于等于60秒，如浸泡时间为45秒，45秒适合较大浓度范围的氢氟酸，即 无论氢氟酸的浓度小一些还是大一些，都能起到加强细微刮伤的效果。因为时间太短起 不到加深细微刮伤的作用，浸泡超过60秒后，对细微刮伤的加深基本没有什么变化，即 再增加浸泡时间基本不会再加深细微刮伤的图形。优选的，所述氢氟酸的浓度为2%-10%，如取3%、8%。采用适当浓度的氢氟 酸可以有效阻止溶液中的颗粒沉积到晶圆表面，因为一定浓度的氢氟酸使硅与硅氧化物 等电位，高于此浓度晶圆表面带有网状负电荷，低于此浓度晶圆表面带有网状正电荷， 在氢氟酸浓度为2%-10%时，溶液中的颗粒与硅表面均带有相同电荷，使颗粒与硅表面 之间形成静电屏蔽，晶圆在浸泡期间受到屏蔽并阻止颗粒从溶液中沉淀到硅表面。可选的，所述氧化性酸溶液为氯化氢和过氧水的混合溶液，因为氯化氢和过氧 水的混合溶液可以达到和氢氟酸一样的氧化性和酸性，因此可以起到相同的作用。优选 的，所述混合溶液的PH值为2-2.5。混合溶液在PH为2-2.5时，溶液中的颗粒和硅表 面可以形成静电屏蔽，使颗粒不容易沉积到晶圆表面。 优选的，本发明是基于美商科磊股份有限公司(KLA-Tencor)的型号为SPl的颗 粒检测仪进行的。所述颗粒检测仪SPl包括两个暗场通道(dark fieldchannel) DWO>
DNO,其中DWO为第一通道，其通过凹面镜收集倾斜光线，并通过收集的倾斜光线得 到晶圆的第一表面图形；DNO为第二通道，其通过透镜收集倾斜光线，并通过收集的倾斜光线得到晶圆的第二表面图形。由于第一通道和第二通道分别从不同角度收集经过晶 圆表面的光线，所以，单独利用某一通道判断晶圆表面的细微刮伤是不准确的，申请 人 提出用第一通道得到的测量值与第二通道得到的测量值的比值来判断细微刮伤的存在与 否、以及细微刮伤的数量。当第二通道对应测量值与第一通道对应测量值的比值小于或 大于设定值时，定义刮伤图形为细微刮伤，如所述设定值可以为0.8或1，当比值小于0.8 或大于1.0时，定义刮伤图形为细微刮伤。图1所示的表格为第一次测试的抽样表。其中，缺陷标号为从众多缺陷编号中 随机抽取的，每个缺陷编号对应一个细微刮伤；D为缺陷的大小；比值为第二通道对应 测量值与第一通道对应测量值的比值；第一次测试所用的浸泡时间为30秒。图2所示的表格为第二次测试的抽样表。其中，缺陷标号为从众多缺陷编号中 随机抽取的，每个缺陷编号对应一个细微刮伤；D为缺陷的大小；比值为第二通道对应 测量值与第一通道对应测量值的比值；第一次测试所用的浸泡时间为60秒。图3和图4所示表格为从不同角度得到的第一次测试与第二次测试的比较对照 表。其中，图3和图4所示的各个数值得基础为区比值小于0.8的值作为实测值。总数为 按照本发明的方法实际得到的细微划伤数，实测数为实际的细微划伤数，错误数为两者 之差；由图3可知，第二次测试的纯度和精确度明显高于第一次测试的纯度和精确度； 由图4可知，测试的纯度和精确度和晶圆测试前在氢氟酸中浸泡的时间有关，浸泡时间 为在30秒到60秒时，60秒的浸泡时间有明显优于30秒的浸泡时间所对应的测试值。本发明中，在测试晶圆表面的细微刮伤时，首先将所述晶圆浸泡于氢氟酸中一 段时间，使细微刮伤更加明显，相当于放大了细微刮伤的大小，这样，有利于后续的检 测。本领域的技术人员在得到本发明提示的情况下，可以对本发明中的数值范围作 进一步的优化。
权利要求
1.一种化学机械研磨刮伤的检测方法，包括将完成化学机械研磨的晶圆在氧化性酸溶液中浸泡一定时间； 对所述经过浸泡的晶圆进行检测。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，所述氧化性酸溶 液为氢氟酸。
3.如权利要求2所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓 度为 2% -10%。
4.如权利要求1或2或3所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，所述浸 泡时间为大于等于30秒小于等于60秒。
5.如权利要求4所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，所述浸泡时间为 45秒。
6.如权利要求1或2或3所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，对所述 经过浸泡的晶圆进行检测是利用颗粒检测仪进行的。
7.如权利要求6所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，还包括利用 所述颗粒检测仪的第二通道对应测量值与第一通道对应测量值的比值判断细微刮伤。
8.如权利要求7所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，所述比值小于0.8。
9.如权利要求1所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，所述氧化性酸溶 液为氯化氢和过氧水的混合溶液。
10.如权利要求9所述的化学机械研磨刮伤的检测方法，其特征在于，氯化氢和过氧 水的混合溶液的PH值为2-2.5。
全文摘要
本发明提供一种化学机械研磨刮伤的检测方法，包括将完成化学机械研磨的晶圆在氧化性酸溶液中浸泡一定时间；对所述经过浸泡的晶圆进行检测。本发明解决了现有技术中不容易检测细微刮伤的技术问题，使细微刮伤被加强，使检测结果的精确度更高了。
文档编号G01N1/28GK102023106SQ20091019583
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者朱也方, 李建平 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司