《应用表面扫描仪研究硅抛光片表面质量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应用表面扫描仪研究硅抛光片表面质量（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、了N 3 6 . I 之 D 。 - 应用表面扫描仪研究硅抛光片表面质量 a片 推1 41 卢立延孙 ( i t 京有色金属研究总倪1 0 0 0 $ 8 ) 1 引育 随粉集成电路向大规模和超大规模方向 发展，徽电子技术从徽米技术进人亚徽米技 术， 由于 元件 结构可以 小至 亚徽米尺度， 对 作为衬底的半导体硅撼光片 表面 质f提出了 更高要 求。 表面的 软粒、 徽缺陷或表面机械 演伤的 存在 都 会对器 件的 制 造工 艺和 器件 产 品 质 妞造成 极为 有 容的 垂响。 画 此 如 何更好 地检侧硅片表面获粒利表面 缺陷 对监控 她光 工艺过程 和保 证产品 质f都将起到非常重要
2、作用。 传统的表面检侧方法仍然是以目检为 主， 辅助以显徽分析观察。目 检方法有其自 身的 优越性， 是其他检侧方法不能比 拟的。 载平台可机械步进人激光扫描区，利用激光 束对抛光片表面扫描。如果抛光片表面完好 无缺陷，光束不会发生散射且沿同一角度反 射，即不会有能A损失。当光束遇到板粒或 缺陷时，将发生散射和反射效应，使人射光 的强度减弱。将减弱的散射和反射光强分别 收集到两个光电 倍增曹 ( P M T )中， 如图1 ， 经过一系列信号处理后，即可在计算机屏幕 上反映该缺陷的大小形状和在硅片上的位 例 如 可 直 接 知 断 各 种 映 玲 类 型 陷 的 厚 甲 ， 大的局限性 及时
3、反俊 信 息等。 ， 板 翻 者 的 技 水、 ， 分析形成缺 但目检也有很 经 雏、 工 作 衰 劳 状 态 爷 诸 多 因 幸 4 会 释 响 对 表 面 质 址 的 评 价 川 。 并 且 人 眼所 能 祖雄到的 孩 粒在 徽米 级 ， 示 加 摘 足 器 件 对 材L ,烦 I14 m v 的 要 求 。 运 用 显 象镜分析显然扩大了 人的 视野， 但检侧费 时， 不此 作为 批f生 产的 枪 侧工 具。 本文所要讨论的是应用表面检洲设备检 汤 硅 片 表 P 顺 粒和 各种 块陷 并自 动 进 行分 类， 对抛 光和 清 洗后 硅片 表 面状态 作一 初步 分析和研究。 2 实验
4、本实验采用激光表面扫描仪检侧抛光片 表面。 硅片被一机械手放人承载平台上，此承 图1 漱光扫描仪工作示意图 收集散射光信号的P M T 称为暗通道 P I T ( D C P M T ) ， 它反映了 表面顺攀状况及 细 小 的 划 痕 等 缺 陷 ， 而 收 集 反 射 俏 号 的 P M T 称为弃 通道P M T ; ( L C P IYI T ) a ， 它将诸如桔皮、 波纹筹缺陷反映在图像及f值化的L i 咖 C h a n n e l 数 值上. ( 简称L 值) z - s l 。 众所周知， 在通常的目检标准规程中. 使用的光源有两种，即以一窄束强光观察充 当光散射点的缺陷和大
5、面积没射光观察较大 的缺陷，如桔皮、条纹、环状突起、凹坑、 重划伤等。结合亮通道检测反映的正是后一 种缺陷。但为了检测可靠和准确， 播要操作 1 1 2 . 者在使用仪器前须顶先结合自 己的经验， 借 助显微镜等手段，给出设置及判定标准。经 过反复的 实验， 寻找到合 适设置及判定标准 后 ， 此 仅 器 将 可 使 润 检 这 一 完 全 依 赖 人 工 的 方法墓本上被替代， 并将大大提高检侧分辨 率及精硫度。 S C盆 书 0口州T SI Z E .1 7 “ 3 实 获绪 案翻 讨论 结合生产， 我们采用护、 5 “ 抛光片进行 分析对比， 所送片为目 检常见的缺陷或目检 完好片， 经
6、过徽光扫描检洲， 并在显徽拢下 观察， 所得枪侧结果如图2 - 1 ( f , . 盆 . . . 翻 内 . . 3 。 月. . . ，. . . ， . . . 日 . “. . , C . 3 卜 乍 之 . ， . . SL 2 ( ) 、 胜 咨 ，门沙 O O e : 目1 1 1 1 1 舰 色 二娜 ! . I N 卜 . ， 盆 二 . 陀. 。 孟 ! 卜加. 盆 J目 卜 ， - . 1 t 1 . ， I 1 I “ C“. i R7 F .x 1 . 广C 圈斗_ _ 同一鑫 长 条 件 二 :7 二 翻 甲 厅一 心 . ， ， 口 硬 C 肠， 4 帕 盆 .
7、3 盆 I 足 . ， 拍一。 洲” . 几 福 目 植时可 见条故 目 纽 者 示 冤 族 衰 . L 位软明 且 . 亮泪遨位扮出有L 位存在 .)b) 矛.、了.飞 。一、其 、灰今 皮 枯 娜 局 见 可 时 检 目 图2 枯皮， 产重程度可在 L 位上反映 l F L A Y I 御护 0晚川甘 弓I 苦 仁佑 公 侣 ， lfffl l ltt.IM 勺 尸 祝 号男J d礼 1 .、 认 石 ，一曰一一翻曰1.- : 一 一户 ， 一 二. 砂甲诬 . 4.沪 . 1 T *匀 之 . 月 . . 、: 翻拍朋湘目NI.比 ”目加翻湘日拍足 . 口.自.、 ，针 二 皿 二 净
8、朋用团 留.日川，日曰 . 门，户 .盈 . ， 口 . 七 臼t ni 皿. 月 翻 ， 日 r : : .到 知一 含 ， 翻 目 甲 :1 肠扣. 扮， 加 - J 从 月 一钧 月 4 4x042 田5 划蓄f其往1屯 一 形R 长亥可匆 图3 条纹，目 检时可见明显登条纹， 是由于拓光时批光跪未 自 转，仅 烧中心公转引起的竖条坟 目 甘或主徽悦下赚男 湘琦应 下 州 T 1 3 F L O W朋P C OOT S I Z E R E J E C T ，朴一 几火一 旧琳网湘绷翎用晰月 . . 。 二 ， c m 盆 户卜、 皿 之 . 5 . . 因回回回四因因团团tot朋 田6
9、凹流，产重时目 检可见 圈9 由于批光片衬底徽粗粗度引起的 本底傲封，相A于0 A 2 1a m 41杜 的均匀散扮 二、A 卜一南溯.-1.- 弓 弓/ 2 田7 梢边，抽 材板孔造 抖面 汽 子 局 今 滑 启 批 光 边， 目 脸 对 一可 笋一 节七 : ， 卜 . 日口目!期 时场 于光成 】 .之 一 1 拍 1 7 之 。 2 . . ， 之 。 之 曰 3 卜翻 门 . 2 . 门曰 . 之 。 ， 门 . 2 . 7 目 . 七 . . . . .七 卜. J. . 。 器t o 户 . 之 . 写 . . :写偷耐8: 田 8 . - - ，一- ， 一 甲 . 一. -一
10、户州 由于 御光时起盘不及时，造成肩 性过重，使批光表面产生了有规 律的图形，与批光布图形相对 应，目 检时看不见异常 圈1 0 毅拉的表面分布 嘟 以上是我们通过表面扫描仪所见抢光片 表面状况。 对于桔皮 ( 图2 ) 和如图8 所示的 她光 布印以 波抛光液的 残留 印 在 暗通道中 即 获粒 枪侧中是反映不出来的，或墓本反映不出 来。 而大划伤即 有散射 也有反射效应， 会同 时反映在暗通道和亮通道中。凹坑、针眼 类 块陷需将暗通道及亮通道结合起来分析其等 t的散射光振幅及L 值大小、图像形状后才 能确定是否为坑。粗糙度的判定则要根据顺 粒的均匀程度、H a z e 分布及数值大小并结
11、合显徽镜观察共同完成。一般而言，目 检可 观察到的表面各种缺陷在扫描仪中均可检测 到。而目 检检测不到的缺陷在扫描仪中也能 被检测到，如图4 ( b )中的条纹。常常有 1 1 4 这种情况，出现条纹或桔皮、 盘印等问题 时，目检中只能看到一两片较严重的，而扫 描仪能将整盘出问题的片检测出来。 同时，在显徽镜下定位观察也验证了扫 描仪检浏分类的正确。 4 结论 应 用 表 两 扫 摘 仪 趁侧 表 面 91 A X 但 方 参 考 文 献 便、快速，池够 反 而 且 掩 舞 bo 坛 澳 颇 1 B a lj i t S i 叻 a n d L u c i a n可 哈n e r . A u
12、to m a t i c D e f e c t C l wi f ic a - L io n F o r Y ie l d M a n a g e m e n t S h a l e p e s . S e m i c o n d u e w i r tte r n a - . t io n a l , 1 9 9 7 . 2 L ie D o u a n d M a r y P a t B ro d e r ic k , 今 N e w T e c h n iq u e 如A u to - m a t e d v a le t I rr p e c tio n 时 仁 班 . 门、 自 “
13、a d C ry d d 二 。 d e c o .洲乡 ， M A d i d o o e d 一 9 e n ic o a d im to r 珍 . 诵 咖 Ad :t “ 如 N * o , 娜; ， ， 丰几 .M s ; 醉钟Xl t 娜喊,W 漱 和 : P “ ， . 姗s 影响 过程 ， .对 于 绪 血 D a n d肠妇 EC 。 ) 了 f 一 二 n.神r q *. r l ! 、勺w e , ! rS嗽 D e te e ig p 喊 柳 呻， 控 侧 袭 商 袄 . 书 e o市创时 E E E E / S D -g A d v a n c e d 尸 井 沂燕!
14、 “、 交 、 户j - “, 、 1 卯3 : 气 ，、 令 泌帅 一 帐 一 匆脑胜 余 作 用 娜 钩 _ ./_ V .万. , 科、O w 佃 3 0 t , / 2 o . 厂 ”梦.户 气 ， in、 寸 陈 一 宗 z .很， i r 益飞_ 熟) 补 ( 复 旦 大 学 材 并 系 ， : ,L 谁 2 0 0 4 :3 3 ) 李积 和 于 r 份 : J 卜 、 、 一 奎 t : 1 .、( 上海硅材抖厂， 上海2 0 1 6 1 ” .洲. 叫 片 澄、 毛 翻 笋 、 通进 幸 电 镜 等 手 段 现 察 了 硅 片 背 ,0 原 始 软 报 伤 右 在 艺 热 续
15、 秘 中 岭 一 史 化。 夯扮了 软摘 舫吸杂的 作用 机构:当 热氧化时 软报伤诱生热乳化层借，A i外珠 生长时长撰诱份生牟环形位错， 硅片表面电活性区的有害杂质彼味牌、沉积在这些 诊 长 拍 上 。 一 几 1 引 一 盲 吸杂是在微电子制造过程中， 将杂质、 点缺陷从器件电活性区移走的一种技术。利 用机械损伤造成的局部范围的晶格不完整、 应力场与应力集中点可以 有效地吸除工艺中 引人的不希望的杂质，这种吸杂技术称为机 械损伤吸杂。机械损伤吸杂在吸杂技术的研 究、开发和应用中最早被提出。由于机械损 伤在吸杂的同时也会诱生位错、徽裂纹等有 害微电子制造的缺陷。 为了提高有效吸杂能 力，降低不良副作用，多年来人们对其不断 进行研究改进，目 前广泛内实际硅片生产所 采用的是软椒伤暇杂技术飞这是七种翻用非 常 轻 徽 的 稀 娜 机 拙 棍 伤 作 为 外 吸 膝 抓 的 吸 杂 技 术。， 、 /， . 止 。 默 :、 . 卜 商品软摄伤吸杂硅片的具体生产工艺不 尽相祠，通常作方商业秘密犷为各企业专 用。对软损伤吸杂人们通关注舫关健间厄 是:软摄伤与普通的机械损伤的差别在什么 地方? 软掇伤吸 杂的作用机 构如何? 我们用 T E M等技术直接观察了原始软损伤及它在 工艺过程中的变化，以便揭示、探讨这些间 1 1 5
