一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法与流程

本发明涉及半导体检测技术领域，尤其涉及一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法。

背景技术：

随着半导体技术的发展，半导体工艺的关键尺寸越来越小，并且线宽也越来越小，对加工机台的要求越来越高。

在晶圆生产过程中，生产线上会掉落许多微小颗粒(尺寸小于0.1μm)在晶圆表面，这些颗粒无法及时检测到，需要在进行后续工艺时，如进行二次刻蚀时，由于深宽比的增大，颗粒的缺陷信号才会显示，此时已经颗粒已经在晶圆表面停留至少6小时，甚至有的会停留至24小时。这种情况对晶圆产品十分危险，易降低产品良率，增加生产成本。

因此，亟需一种能够及时检测微小颗粒的检测方法，避免颗粒长时间停留在晶圆表面。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法，包括以下步骤：

步骤s1、在脱机状态下，提供一非生产性晶圆，在所述非生产性晶圆的半导体衬底上形成一膜层，所述膜层覆盖所述半导体衬底的上表面；

步骤s2、模拟正常生产工艺，复数个颗粒散落设置在所述膜层的上表面；

步骤s3、刻蚀所述膜层，形成复数个塔形结构，每个所述塔形结构的上表面覆盖有一个所述颗粒；

步骤s4、对经步骤s3处理得到的所述塔形结构进行检测，获取所述塔形结构的电信号；

步骤s5，根据所述电信号，计算得到所述颗粒在所述半导体衬底上的位置、每个所述颗粒的尺寸和所述颗粒的数量；

步骤s6、根据步骤s5的结果，对正常生产工艺进行改进。

优选地，所述半导体衬底为硅衬底。

优选地，所述膜层的厚度为

优选地，所述膜层的厚度与所述半导体衬底的厚度的比值为0.1：1～2：1。

优选地，所述塔形结构为梯形圆台，所述塔形结构的上表面的内径小于所述塔形结构的下表面的内径。

优选地，在所述步骤s3中，所述刻蚀为干法刻蚀。

优选地，还包括：

步骤s7、对经步骤s4检测后的所述非生产性晶圆进行处理，去除所述颗粒和所述膜层。

优选地，去除所述颗粒和所述膜层的方法为化学机械研磨。

优选地，还包括：

步骤s8、对经步骤s7处理后的所述非生产性晶圆进行清洁，回收所述非生产性晶圆。

优选地，在所述步骤s3中，刻蚀完成后，清除所述膜层表面的刻蚀副产物；或

刻蚀完成后，不清除所述膜层表面的刻蚀副产物。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法，通过模拟晶圆产品的生产工艺，在非生产性晶圆(non-productivewafer，npw)上形成塔形结构，有效提高微小颗粒的信号强度；将脱机检测后的信息反馈至当前生产工艺，使得生产工艺做针对性的调整，提高产品的良品率，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明的一个示意性实施例的流程图。

图2是本发明的一个优选实施例的流程图。

图3～7是本发明的一个优选实施例的结构示意图。

其中的附图标记为：半导体衬底1；膜层2；颗粒3；塔形结构4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的一个示意性实施例，如图1所示，一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法，包括以下步骤：

步骤s1、在脱机状态下，提供一非生产性晶圆，在非生产性晶圆的半导体衬底上形成一膜层，膜层覆盖半导体衬底的上表面；

步骤s2、模拟正常生产工艺，复数个颗粒散落设置在膜层的上表面；

步骤s3、刻蚀膜层，形成复数个塔形结构，每个塔形结构的上表面覆盖有一个颗粒；

步骤s4、对经步骤s3处理得到的塔形结构进行检测，获取塔形结构的电信号；

步骤s5，根据电信号，计算得到颗粒在半导体衬底上的位置、每个颗粒的尺寸和颗粒的数量；

步骤s6、根据步骤s5的结果，对正常生产工艺进行改进。

进一步地，在步骤s1中，半导体衬底为硅衬底。

进一步地，在步骤s1中，膜层的厚度为

进一步地，在步骤s1中，优选的膜层的厚度为

进一步地，在步骤s1中，膜层的厚度与半导体衬底的厚度的比值0.1：1～2：1。

进一步地，在步骤s2中，颗粒的尺寸可以相同，也可以不同。

进一步地，颗粒可以规律性地散落在膜层的上表面，也可以随机散落在膜层的上表面。

进一步地，在步骤s3中，刻蚀的方法为干法刻蚀。

进一步地，在步骤s3中，塔形结构为梯形圆台，即塔形结构的上表面的内径小于塔形结构的下表面的内径。

进一步地，在步骤s3中，在刻蚀过程中，可以通过积累刻蚀副产物或者去除刻蚀副产物的方法，获取具有不同深宽比的塔形结构，即对于同一颗粒，在同样的刻蚀工艺下，积累刻蚀副产物或去除刻蚀副产物得到的塔形结构不同，在积累刻蚀副产物的情况下，塔形结构的深宽比较小，而在去除刻蚀副产物的情况下，塔形结构的深宽比较大，通过此种方式，对同一颗粒实现不同的放大信号。

如图2所示，在上述示意性实施例的基础上，本发明的一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法，还包括：

步骤s7、对经步骤s4检测后的非生产性晶圆进行处理，去除颗粒和膜层。

步骤s8、对经步骤s5处理后的非生产性晶圆进行清洁，回收非生产性晶圆。

进一步地，在步骤s5中，通过化学机械研磨的方法去除半导体衬底上表面的颗粒和膜层。

进一步地，在步骤s6中，使用清洁剂对半导体衬底进行清洁，然后使用氮气将半导体衬底吹干后，可以将半导体衬底回收后再次使用。

如图3～7所示，本发明的一种晶圆表面颗粒的脱机检测方法一个优选实施例的结构过程如下：

如图3～4所示，步骤s1、提供一半导体衬底1，形成膜层2，膜层2覆盖在半导体衬底1的上表面；

如图5所示，步骤s2、模拟正常生产工艺，工艺过程中掉落3个颗粒3，3个颗粒3散落设置在膜层2的上表面；

如图6所示，步骤s3、刻蚀膜层2，形成3个塔形结构4，每个塔形结构4的上表面覆盖有一个颗粒3；

步骤s4、对经步骤s3处理得到的半导体衬底1进行脱机检测。

如图7所示，步骤s5、对经步骤s4检测后的半导体衬底1进行处理，去除颗粒3和膜层2。

步骤s6、对经步骤s5处理后的半导体衬底1进行清洁，回收半导体衬底1。

本发明的晶圆表面颗粒的脱机检测方法，具体使用过程如下：在一生产工艺运行一端时间后，对该生产工艺进行检测；

在一硅衬底的表面形成约的膜层，将硅衬底通过该生产工艺的机台，使得硅衬底表面散落有不同尺寸的颗粒；

将通过机台后的硅衬底进行空白刻蚀(即无掩膜层的刻蚀)，形成塔形结构；

对该硅衬底进行检测，获得反映塔形结构的电信号，并进一步获得颗粒尺寸、颗粒数量以及颗粒位置；

经上述颗粒信息反馈至当前生产工艺，使得进行该生产工艺后，快速及时地对颗粒进行针对性的处理，避免影响后续工艺；

在反馈后的生产工艺运行一端时间后，再次重复上述步骤，以实现对生产工艺的及时调整，从而提高产品的良品率，降低生产成本。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。