专利名称：晶圆颗粒检测方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及ー种晶圆颗粒检测方法。
背景技术：
在半导体エ艺中，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一。如何清除晶圆表面的污染和异物质颗粒一直是半导体技术领域的研究热点，而在清洁之后如何对晶圆表面的清洁度进行检测也成为半导体体技术人员关心的问题。光学检测方法，由于具有不破坏晶圆表面的清洁度、可实时检测等的优点成为最常用的晶圆检测方法之一。所述光学检测方法使用光学散射强度测量技术来探测晶圆表面颗粒的有无、颗粒在晶圆表面的空间分布等。
參考图1，示出了现有技术中光学晶圆颗粒检测装置一实施例的示意图。如图所示，所述晶圆颗粒检测装置主要包括入射光路、待测晶圆13和探測光路，其中，入射光路包括激光器10、凸透镜11，所述激光器10用于发出測量光，凸透镜11用于对所述测量光进行会聚，在其他实施例中也可以使用球面或非球面反射镜来聚焦測量光，所述测量光通过掠入射方式投射至待测晶圆13上，在待测晶圆13表面形成探測光斑。本领域技术人员发现入射角大于或等于70°时，颗粒散射信号强，測量效果较佳。所述待测晶圆13放置于晶圆卡盘12上，所述晶圆卡盘12可以移动和旋转，所述晶圆卡盘12带动待测晶圆13进行移动和旋转，使探測光斑完成对待测晶圆13的螺旋式扫描。在扫描过程中，如果测量光束投射到颗粒上，会被颗粒散射，被散射的光束具有一定的空间立体角。探測光路包括反射镜组14和探測器15，所述反射镜组14用于将散射光反射至探测器15的探測面上，所述探测器15用于对散射光进行探測，获得散射光束的空间立体角分布情况、散射光束的光強，从而获得待测晶圆13上颗粒的分布情况，具体地，所述探测器15为光电倍増管。然而，集成电路的特征尺寸遵循着摩尔定律而逐渐减小，根据国际半导体技术蓝图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)的预测，在 2012 年，集成电路的半周期长度预计将会进入22nm技术代，在无图形晶圆表面上需要检测到的污染颗粒的直径将达到llnm，这样的最小颗粒检测尺寸已经小于当前设备的检测极限。下面以直径为14nm的SiO2颗粒为例进行说明。现有技术中，激光器发出波长为355nm的測量光，以掠射角入射至待测晶圆的表面上，形成的探測光斑大小通常为5X 15微米。直径为14nm的颗粒使散射光散射到全部2 π方位角的光强为I. 174X 10_3ppm，也就是说，由直径为14nm的颗粒散射到全部2 π方位角的光强为测量光光强的I. 174Χ 10_12。颗粒尺寸较小，那么颗粒的散射截面面积会较小，而由于散射強度与颗粒的散射截面成正比，因此较小尺寸的颗粒所形成的散射光信号非常小，这样小的散射光信号会淹没在探測器的噪音中，从而无法被检测到。而在实际应用中，现有的检测设备已经无法精确检测到直径30nm的SiO2颗粒。
由此可见，现有技术的晶圆检测方法遇到了检测极限，已无法满足当前以及未来集成电路污染颗粒的检测要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供ー种晶圆颗粒检测方法，以提高晶圆上颗粒的检测极限。为解决上述技术问题，本发明提供ー种晶圆颗粒检测方法，包括在待测的测试晶圆表面形成金属薄膜，同时形成包围测试晶圆表面颗粒的金属薄膜外壳；对所述测试晶圆进行检测，在所述检测中，基于所述测试晶圆上颗粒对测量光的散射所形成的散射光信号，获得测试晶圆上颗粒的尺寸和空间分布信息；检测完成后去除测试晶圆上的金属薄膜。所述颗粒包括ニ氧化硅颗粒、ニ氧化氮颗粒。所述金属薄膜的材料为金、银、钼、钛或铝。
所述金属薄膜的厚度在O. 5 IOnm的范围内。所述金属薄膜的材料为铝，所述金属薄膜的厚度大于或等于2nm。所述金属薄膜的厚度为2nm。所述去除待测晶圆上的金属薄膜的步骤包括通过化学溶液清洗所述金属薄膜。所述金属薄膜的材料为铝，通过氢氟酸清洗所述金属薄膜。与现有技术相比，本发明具有以下优点
通过在待测晶圆上形成金属薄膜，从而在待测晶圆上的颗粒上形成金属薄膜外壳，所述金属薄膜外壳可以增强散射光信号，提高了晶圆上颗粒的检测精度。
图I是现有技术晶圆检测装置一实施例的不意图；图2是本发明晶圆检测方法ー实施方式的流程示意图；图3是本发明晶圆检测方法一实施例的光路示意图；图4是本发明晶圆检测方法中金属镀膜厚度与散射信号強度的关系示意图。
具体实施例方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明提供ー种晶圆检测方法，參考图2示出了本发明晶圆检测方法ー实施方式的流程示意图。所述晶圆检测方法大致包括以下步骤步骤SI，在待测的测试晶圆表面形成金属薄膜，同时形成包围测试晶圆表面颗粒的金属薄膜外壳； 步骤S2，对所述测试晶圆进行检测，在所述检测中，基于所述测试晶圆上颗粒对测量光的散射所形成的散射光信号，获得待测晶圆上颗粒的尺寸和空间分布信息；步骤S3，检测完成后去除测试晶圆上的金属薄膜。下面对各个步骤进行详细描述。执行步骤SI，对待测的测试晶圆进行金属镀膜，经过金属镀膜之后，测试晶圆的表面会被金属薄膜覆盖，与此同时，对于测试晶圆上有颗粒的情况，位于测试晶圆表面上的颗粒也会覆盖金属薄膜，从而形成具有金属薄膜外壳的颗粒。测试晶圆表面的颗粒通常为有机物、绝缘材料等，其中，ニ氧化硅材料、ニ氧化氮材料的颗粒最为常见，其中，ニ氧化硅颗粒形成的检测信号最弱，是检测难度最大材料。通过在颗粒表面形成金属薄膜外壳，会大大增强颗粒对测量光的散射，形成较强 的散射光信号，从而增加了检测精度。即使颗粒的尺寸较小，由于形成散射光信号较强，仍可以由探測器探測到，因此可以提高光学式晶圆检测装置的检测极限。下面对金属薄膜外壳增强散射光信号的原因进行说明。颗粒表面的金属薄膜外壳具有较高的反射率，可以增大散射信号，除此之外，当测量光投射到包括金属薄膜外壳的颗粒上吋，会产生表面等离子体波现象，从而大大增强测量光的散射，进而增强散射信号。下面结合附图，从表面等离子体波的角度对金属薄膜外壳增强散射光信号的原理进行说明。參考图3,示出了本发明晶圆检测方法一实施例的光路示意图。如图3所示,经过步骤SI之后，在待测晶圆100上形成了金属薄膜101，在颗粒102上形成了金属薄膜外壳103。众所周知，光为ー种电磁波，当測量光104以掠入射角投射向颗粒102时，会在金属薄膜外壳103的外表面和内表面处激发出表面波传输,从而在金属薄膜外壳103中产生表面等离子体波。金属薄膜外壳103的外表面与空气接触，同时其内表面与颗粒(绝缘材料)接触，位于金属薄膜外壳103外表面和内表面的两个表面波具有不同的振荡频率,但是两个表面波耦合后，从颗粒102出射的散射光105具有较强的散射信号。此外，从散射截面的角度也可以说明金属薄膜外壳可以增强散射光信号的原理，对于颗粒而言，当其放置于电磁波场中时，其散射截面满足以下关系
权利要求
1.一种晶圆颗粒检测方法，其特征在于，包括在待测的测试晶圆表面形成金属薄膜，同时形成包围测试晶圆表面颗粒的金属薄膜外壳；对所述测试晶圆进行检测，在所述检测中，基于所述测试晶圆上颗粒对测量光的散射所形成的散射光信号，获得测试晶圆上颗粒的尺寸和空间分布信息；检测完成后去除测试晶圆上的金属薄膜。
2.如权利要求I所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述颗粒包括二氧化硅颗粒、二氧化氮颗粒。
3.如权利要求I或2所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述金属薄膜的材料为金、银、怕、钛或招。
4.如权利要求I或2所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述金属薄膜的厚度在0.5 IOnm的范围内。
5.如权利要求4所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述金属薄膜的材料为铝，所述金属薄膜的厚度大于或等于2nm。
6.如权利要求5所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述金属薄膜的厚度为2nm。
7.如权利要求I所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述去除测试晶圆上的金属薄膜的步骤包括通过化学溶液清洗所述金属薄膜。
8.如权利要求7所述的晶圆颗粒检测方法，其特征在于，所述金属薄膜的材料为铝，通过氢氟酸清洗所述金属薄膜。
全文摘要
一种晶圆颗粒检测方法，在待测的测试晶圆表面形成金属薄膜，同时形成包围测试晶圆表面颗粒的金属薄膜外壳；对所述测试晶圆进行检测，在所述检测中，基于所述测试晶圆上颗粒对测量光的散射所形成的散射光信号，获得测试晶圆上颗粒的尺寸和空间分布信息；检测完成后去除测试晶圆上的金属薄膜。本发明晶圆颗粒检测方法提高了晶圆颗粒的检测精度。
文档编号G01N15/02GK102830048SQ20111016244
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者陈鲁 申请人:中国科学院微电子研究所