[发明专利]检测刻蚀液过滤器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，尤其涉及一种检测刻蚀液过滤器的方法。

背景技术

在众多半导体工艺中，刻蚀是决定特征尺寸的核心工艺技术之一，刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀在半导体工艺中得到广泛应用。从将硅锭切成半导体硅片开始，化学腐蚀机就被用来研磨和抛光，以获得光学级的平整和无损的表面。在热氧化和外延生长之前，要对半导体硅片进行化学清洗以除去操作和贮存过程带来的污染。湿法刻蚀特别适用于多晶硅、氧化物、氮化物和金属的表面刻蚀，在当前半导体工艺中，湿法刻蚀的一个非常重要的应用便是在晶片双栅氧化物工艺中的刻蚀，包括高压栅极预刻蚀(清除之前制程氧化层，如牺牲氧化层等)、高压栅的湿法刻蚀(去除特定区域高压栅氧化层，生长低压栅氧化层)、低压栅的预清洗等，这些制程对MOS工艺来说非常重要，将直接决定器件的电学性质，因此有必要进行严格的监控。

湿法刻蚀的机理涉及三个基本阶段：反应物通过扩散运输到反应表面，化学反应在此表面发生，然后通过扩散将反应生成物从表面移除。腐蚀液的(搅拌)循环和温度将影响腐蚀速率(单位时间内通过刻蚀去除的薄膜量)。在集成电路工艺中，大多数湿法刻蚀是将硅片浸入化学溶液或向硅片上喷洒刻蚀溶剂，对于浸入式刻蚀，是将硅片浸入化学溶剂，通常需要搅拌(循环)来保证刻蚀过程以一致和恒定的速率进行，同时会对使用的化学液进行过滤，以去除化学液中的颗粒、气泡、反应附产物等，以保持化学液的稳定性。如果化学液过滤器存在老化的现象，则其中过滤出来的化学液就会有过多的颗粒、气泡、反应附产物等残留。化学液中存在过多的颗粒可以通过后续工艺检测到，并且有办法加以去除，然而残留的小气泡在刻蚀过程中，虽然对氧化物刻蚀过程的影响不大，但是，在过刻蚀工艺中，由于小气泡中含有氧气，氧气会和衬底中的硅发生反应，生成氧化物，并在过刻蚀工艺中被刻蚀掉，而没有和氧气反应的衬底硅则不会被刻蚀掉，这样便容易造成晶片表面的凹凸不平，若是在凹凸不平的晶片上继续生长栅极氧化层，这种凹凸不平的影响便会被放大，造成下一步骤的氧化膜质量和厚度偏离正常值，直接影响到产品的电性测试参数，如开启电压、饱和漏电流等，而电性测试参数的变化越大，也就意味着产品的良率损失越大，通俗来讲，就是产品报废的比例越大，图1是电性测试参数和产品的良率损失的关系图，电性测试参数为3.3V NMOS器件的开启电压，从图1可以比较明显的看出，随着开启电压的增大，产品的良率损失也越来越大，即产品的良率越来越低，因此，及时的监测过滤器的老化对于刻蚀工艺有着很重要的意义。

目前，用于检测化学液刻蚀速率的方法是九点测定法，首先采用一平板晶片，晶片上已淀积一层氧化膜，选取9个点测量淀积了氧化膜的晶片的厚度，然后将晶片浸入化学液中，经过一定时间后取出，再次测量所选取的9个点所对应的刻蚀后的晶片的厚度，结合之前的测量值计算出厚度差，最后结合刻蚀的时间，计算出化学液每分钟的刻蚀速率和均匀度。一般选取的九点是均匀分布在平板晶片上的，如图2所示，图2中的9个点为测试点，均匀度表征的是各点刻蚀速率之间的差异。在九点测定法中，采用的氧化膜厚度一般比较厚，而且，刻蚀后的氧化膜不会被刻蚀完全，一般都会有剩余，这样，无法刻蚀到衬底硅，也就无法检测出化学液中是否带有小气泡，即无法检测出过滤器是否老化，这些漏检的老化过滤器用于单纯的刻蚀情况还好，若是中间夹杂了过刻蚀的情况，则晶片的表面就会变得凹凸不平，为晶片的后续生长埋下了隐患。由于在半导体制造工艺中，过刻蚀是很普遍采用的一种刻蚀过程，再加上化学液所用的过滤器长期在液压下工作，也容易老化，因此，如何监控过滤器老化已经是一件很重要的事情，然而现有的九点测定法却很难及时的通过监控化学液刻蚀速率及均匀度来发现这一过滤器老化的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在正常监控方法无法检测过滤器是否老化的问题，本发明提供一种能够准确检测出过滤器是否老化的方法。

为了实现上述目的，本发明提出一种检测刻蚀液过滤器的方法，包括以下步骤：在覆盖一层均匀氧化物薄膜的晶片上选定多个点；测量所述晶片在所述多个点处的初始厚度；对所述晶片进行工艺处理；测量所述晶片在所述多个点处的残留厚度；计算各个点处的初始厚度与残留厚度的差值以及这些差值的标准方差，将所述标准方差与一标准值做比较，若大于标准值，检测结果不合格，说明过滤器老化严重要更换所述过滤器，若小于标准值，检测结果合格；所述工艺处理为过刻蚀处理。

可选的，所述氧化物的厚度小于100纳米。

可选的，所述点的数量至少为40个。

可选的，所述点均匀分布于所述晶片上。