專利名稱：制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種金屬污染與微粒子的檢測方法，特別是有關于一種半導體的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法。
背景技術：
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。因為集成電路大多是由數(shù)以萬計，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。
目前半導體集成電路的技術發(fā)展趨勢，是往較小的線寬來進化的，因此對制程裝置潔凈度的要求愈趨嚴格。在半導體的設備里，如薄膜沉積、干蝕刻、離子植入及微影等主要制程設備皆需要在一個維持適當潔凈度的環(huán)境下操作。而且，集成電路制作流程非常的復雜，需經(jīng)過數(shù)十甚至數(shù)百個不同的步驟才能完成，因此晶圓在所經(jīng)過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，所以檢測各個制程裝置的環(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方法，以空白芯片、無圖形控片或產(chǎn)品作金屬與微粒子的檢測。利用空白芯片或無圖形控片作金屬與微粒子的檢測，將此控片置于欲檢測的制程裝置中，并以此制程裝置對控片進行處理，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)或感應耦合電漿質(zhì)譜儀(ICP-MS)測量控片上的粒子與缺陷數(shù)。然而，完全反射X射線螢光測定儀雖可直接測定，但其偵測靈敏度較差，無法完全偵測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作量測時，需要與適合的采樣技術配合；又如ICP-MS雖靈敏度佳，但ICP-MS測定時無法直接量測，而需配合化學前處理分析步驟，易造成樣品損失及污染導入的問題且前處理步驟繁復費時，因此上述的量測儀器無法快速且有效地檢驗出制程裝置中金屬污染與微粒子含量。
若是直接以產(chǎn)品進行制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測，則由于現(xiàn)有檢驗制程裝置中金屬污染與微粒子的時機在檢測出產(chǎn)品有問題時，停止生產(chǎn)(停機)，方才進行金屬污染與微粒子的檢驗。然而，檢驗出產(chǎn)品有問題距離當初產(chǎn)品在制程裝置中，進行處理制程的時差至少半天以上，而停機之后所進行的金屬污染與微粒子檢驗又必須耗費半天的時間，因此，現(xiàn)有的方法并不能實時反應制程裝置的狀況，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)明所解決的主要問題是提供一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，可以快速有效地檢驗出制程裝置中金屬污染與微粒子含量，以解決現(xiàn)有的檢測方法所面臨的問題。
本發(fā)明所解決的另一個問題是提供一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，可有效且實時反應產(chǎn)品的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有問題可立刻清機。
為解決上述主要問題，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方法，此方法將控片置于欲檢測的制程裝置中，此制程裝置例如是半導體制程所用的機臺設備之一，并以此制程裝置對控片進行制程處理，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)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明在已完成處理的控片上形成硅材料層，再以既有量測儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)測量已形成的硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目，而不需額外添購昂貴的量測儀器，因此可以花費較少的金錢與時間，即可達到比原先只利用量測儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)更好的效果。花費較少的金錢與時間，即可達到比原先只利用量測儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)更好的效果。
2)因為本發(fā)明在已完成處理的控片上形成硅材料層，再以量測儀器測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)前先進行金屬污染及微粒子檢測，以有效避免金屬污染及微粒子對于產(chǎn)品良率的影響?；蛘呤窃诋a(chǎn)品生產(chǎn)時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有問題的時候，立即進行金屬污染及微粒子檢測，有效實時反應產(chǎn)品的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)制程裝置有問題可立刻清機。
3)本發(fā)明除應用在量測制程裝置中金屬污染及微粒子檢測外，更可仿真產(chǎn)品在制程裝置中實際輸送的過程。此應用與上述量測制程裝置中金屬污染及微粒子的方法的不同點，就是此應用以一控片只仿真產(chǎn)品在制程裝置中實際的輸送過程而不進行制程處理。當然本發(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)品在制程中實際輸送過程，檢測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。
附圖標記說明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)品具體實施方式
請參照圖1，圖1為以控片在制程裝置中，檢測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圖形控片。
步驟120將控片置于欲檢測的一制程裝置中，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臺設備之一，并以此制程裝置對控片進行薄膜沉積、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氣相沉積法，當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與硅材料層產(chǎn)生化學或物理的作用機制，本發(fā)明即是利用這些化學或物理的作用機制彰顯金屬污染及微粒子污染的位置，使后續(xù)的量測結(jié)果更接近產(chǎn)品在制程裝置中實際遭受污染的情形，將以圖2及圖3做以下的說明請參照圖2，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)視簡示圖?？仄先舸嬖谟薪饘?00污染，會因后續(xù)形成硅材料層，硅原子與金屬發(fā)生反應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出來。
接著請參照圖3，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)視簡示圖。對于其它的污染物例如是微粒子300也會因后續(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，一個微粒子30可造成與粒徑同寬的缺陷，若某臺量測儀器的偵測極限例如是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量(偵測極限例如是0.145微米)，所以此臺量測儀器可以測到的最小缺陷為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，而達到比原先只利用量測儀器(例如，完全反射X射線螢光(TXRF))量測更接近實際產(chǎn)品遭受微粒子污染的情形。
步驟160以量測儀器測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金屬粒子及微粒子測定時的，可以快速有效地檢驗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，再以既有量測儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)測量已形成的硅材料層的控片上的粒子與缺陷數(shù)目，而不需額外添購昂貴的量測儀器，因此可以花費較少的成本與時間，即可達到比原先只利用量測儀器(例如，完全反射X射線螢光(TXRF))更好的效果。
本發(fā)明除應用在量測制程裝置中金屬污染及微粒子檢測外，尚可仿真產(chǎn)品在制程裝置中實際輸送的過程。請參照圖4，圖4為以控片仿真產(chǎn)品在制程裝置中實際輸送過程，檢測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圖形控片，以此控片仿真產(chǎn)品在制程裝置中實際的輸送過程。
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氣相沉積法，當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的說明相同。
步驟440以量測儀器測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)品在裝置制程中實際的輸送過程，金屬污染與微粒子污染的程度。
當然本發(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明，在蝕刻制程中，將產(chǎn)品送至主蝕刻室之前，會先將產(chǎn)品傳送至抽真空室，然后再將產(chǎn)品傳送至預對準室(Pre-alignment Chamber)作前段處理。當然本發(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，而達到比原先只利用量測儀器例如是完全反射X射線螢光(TXRF)量測更接近實際產(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，特別依照以下的實驗步驟完成實驗，并將控片上的金屬及微粒子污染分布檢測結(jié)果與產(chǎn)品的沉積硅材料層雜質(zhì)分布做比較。實驗步驟如下所述，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，再使用量測儀器測定其缺陷數(shù)，此已沉積硅材料層的控片500量測結(jié)果如圖5A。另取一控片放置于制程裝置(例如蝕刻裝置)中，以此制程裝置對控片進行處理，而不在此控片上沉積硅材料層，再使用量測儀器測定其缺陷數(shù)，此未沉積硅材料層的控片520量測結(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，再以量測儀器測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產(chǎn)品的狀況及發(fā)現(xiàn)制程裝置或輸送過程的污染源，立刻清機改善，進而能夠提高制程的產(chǎn)能以及產(chǎn)品的良率。
雖然本發(fā)明較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何該領域普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視前附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，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，并以該制程裝置對該控片進行處理；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.如權利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括多晶硅。
3.如權利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括非晶硅。
4.如權利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括磊晶硅。
5.如權利要求1所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層的形成方法包括化學氣相沉積法。
6.如權利要求5所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，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際輸送過程；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形成金屬硅化物而在該控片表面造成突起；以及測量已形成該硅材料層的該控片上的粒子與缺陷數(shù)目。
8.如權利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括多晶硅。
9.如權利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括非晶硅。
10.如權利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括磊晶硅。
11.如權利要求7所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層的形成方法包括化學氣相沉積法。
12.如權利要求11所述的制程裝置中金屬污染與微粒子的檢測方法，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.如權利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括多晶硅。
15.如權利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括非晶硅。
16.如權利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層包括磊晶硅。
17.如權利要求13所述的金屬污染與微粒子的檢測方法，其特征在于，該硅材料層的形成方法包括化學氣相沉積法。
18.如權利要求17所述的金屬污染與微粒子的檢測方法，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方法，此方法提供一控片，將控片置于欲檢測的制程裝置中，并以此制程裝置對控片進行處理，接著在此控片上形成硅材料層，然后測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H01L21/66GK1540327SQ03122159
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權日2003年4月22日
發(fā)明者俞文光, 黃良田 申請人:旺宏電子股份有限公司