一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層hmds異常的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法，其中：在兩個(gè)硅片上分別生長(zhǎng)氧化硅層，并測(cè)量各自厚度，形成氧化硅晶圓，將其中一個(gè)氧化硅晶圓表面涂上一層均勻的HMDS涂層，然后將設(shè)有HMDS涂層的氧化硅晶圓與另外一個(gè)氧化硅晶圓一并送入濕法腐蝕機(jī)臺(tái)內(nèi)，采用相同的時(shí)間T進(jìn)行腐蝕，腐蝕后測(cè)量?jī)善A的厚度，并通過(guò)腐蝕前后晶圓的厚度差D/腐蝕時(shí)間T計(jì)算得出各自的腐蝕速率A1和A2，使用A1與A2之間的差值來(lái)判斷HMDS涂層的厚度和成分異常情況。本發(fā)明通過(guò)腐蝕速率的快慢來(lái)間接判斷HMDS涂層的厚度或成分是否異常，實(shí)現(xiàn)HMDS的在線監(jiān)控，避免產(chǎn)品缺陷及大量報(bào)廢，降低成本。
【專利說(shuō)明】一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制程技術(shù)，尤其涉及一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異 常的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 制程高壓器件的柵極氧化硅主要包括厚柵氧(高壓）和薄柵氧(低壓）兩種器件類 型，在工藝流程上會(huì)先生長(zhǎng)厚柵氧（400埃?600埃），然后進(jìn)行低壓區(qū)厚柵氧的光刻和濕 法腐蝕，露出硅襯底，最后在硅襯底表面生長(zhǎng)薄柵氧（20埃?40埃)。其中光刻步驟包括涂 膠、曝光、顯影。因?yàn)樵谕磕z工藝中，所用到的光刻膠絕大多數(shù)是疏水的，而晶片21表面的 羥基和殘留的水分子是親水的，如果在晶片21表面直接涂膠的話，會(huì)造成光刻膠22和晶片 21的粘合性較差，甚至造成局部的間隙或氣泡，從而影響光刻效果和顯影。為了解決這一 問(wèn)題，涂膠工藝中引入了一種化學(xué)制劑，六甲基二砂燒，英文全名叫Hexamethyldisilazane (HMDS)。這一層HMDS23在經(jīng)過(guò)顯影去膠等一系列步驟之后將被基本去除，如1所示。
[0003] 現(xiàn)有工藝的問(wèn)題在于：當(dāng)涂刷的HMDS厚度不穩(wěn)定的時(shí)候，會(huì)造成嚴(yán)重的缺陷。如 果HMDS過(guò)厚，會(huì)影響顯影去膠的能力，去膠之后，晶圓表面會(huì)有HMDS或與之相關(guān)的副產(chǎn)物 殘留（如圖2所示)，在氧化硅濕法腐蝕步驟，由于殘留物覆蓋在氧化硅表面，阻礙了氧化硅 的腐蝕，最終造成氧化硅殘留。相反，如果HMDS過(guò)薄(如圖3所示)，會(huì)導(dǎo)致光刻膠粘結(jié)不牢， 造成光刻膠的剝離與漂移。這兩種缺陷，都會(huì)嚴(yán)重影響良品率。
[0004] 由此可見(jiàn)，HMDS的厚度對(duì)芯片的缺陷和良品率具有重要的影響。但是由于HMDS很 薄，只有幾個(gè)分子層的厚度（<5nm)，目前業(yè)界沒(méi)有在線、快速檢測(cè)HMDS厚度的有效方法，造 成對(duì)HMDS厚度的監(jiān)測(cè)變得很困難，即而影響芯片制程的效率及質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法，使用該方法，可以在 線對(duì)HMDS是否異常進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證芯片的良品率，降低生產(chǎn)成本。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的 方法，在兩個(gè)硅片上分別生長(zhǎng)氧化硅層，形成氧化硅晶圓，并測(cè)量各自厚度，將其中一個(gè)氧 化硅晶圓表面涂上一層均勻的HMDS涂層，然后將設(shè)有HMDS涂層的氧化硅晶圓與另外一個(gè) 未設(shè)置HMDS涂層的氧化硅晶圓一并送入濕法腐蝕機(jī)臺(tái)內(nèi)，采用相同的腐蝕時(shí)間T進(jìn)行腐 蝕，腐蝕后測(cè)量?jī)善A的厚度，并通過(guò)腐蝕前后晶圓的厚度差D/腐蝕時(shí)間T計(jì)算得出各 自的腐蝕速率Al和A2,使用Al與A2之間的差值來(lái)判斷HMDS涂層的厚度異?；虺煞之惓?情況，當(dāng)A1-A2的差值超出額定范圍后，判斷HMDS涂層的厚度過(guò)厚或者過(guò)薄，或者HMDS涂 層的成分異常。
[0007] 在其中一實(shí)施例中，所述硅片表面設(shè)置的氧化硅層采用爐管熱氧化的方法在硅片 表面沉積形成，氧化硅層的厚度在400埃?600埃。
[0008] 在其中一實(shí)施例中，所述濕法腐蝕過(guò)程中，腐蝕液采用摻有表面活性劑的氧化物 蝕刻緩沖液BOE溶液，腐蝕時(shí)間T在40秒?80秒之間。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種使用所述的監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層 HMDS異常的方法實(shí)現(xiàn)的高壓器件柵極氧化硅制程方法，每天采用所述的監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法檢測(cè)一次HMDS涂層，若出現(xiàn)AI-A2的差值超出額定范圍，表明HMDS涂層異 常，停線檢查，待檢測(cè)出A1-A2的差值符合額定范圍后，繼續(xù)柵極氧化硅制程。
[0010] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
[0011] 1.本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)設(shè)置有HMDS涂層與未設(shè)置HMDS涂層的兩個(gè)氧化硅晶圓的腐 蝕速率Al、A2,計(jì)算兩者的差值，判斷該差值是否在額定范圍內(nèi)，超出即為HMDS涂層出現(xiàn)異 常，利用這樣的方式間接在線度量HMDS涂層厚度，避免因HMDS涂層厚度或成分異常而影響 芯片良品率，降低生產(chǎn)成本；
[0012] 2.由于通過(guò)濕法腐蝕方式檢測(cè)，不僅對(duì)HMDS涂層厚度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)當(dāng)HMDS的成 分發(fā)生異常時(shí)，腐蝕速率也會(huì)受到影響，因此使用該方法可以有效避免因HMDS涂層厚度或 成分異常而造成的產(chǎn)品缺陷和大量報(bào)廢；
[0013] 3.對(duì)HMDS涂層厚度監(jiān)測(cè)為每天一次，在線檢測(cè)，不影響正常生產(chǎn)安排，且當(dāng)HMDS 涂層出現(xiàn)異常時(shí)，可以及時(shí)停線檢查，杜絕因HMDS涂層不良而造成的不良品產(chǎn)生。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是【背景技術(shù)】中高壓器件柵極氧化硅的制程流程圖；
[0015] 圖2是【背景技術(shù)】中HMDS涂層過(guò)厚所產(chǎn)生的不良品過(guò)程示意圖；
[0016] 圖3是【背景技術(shù)】中HMDS涂層過(guò)薄所產(chǎn)生的不良品過(guò)程示意圖；
[0017] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的檢測(cè)方法過(guò)程示意圖。
[0018] 其中：11、硅片；12、氧化硅層；13、HMDS涂層；21、晶片；22、光刻膠；23、HMDS。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0020] 實(shí)施例一：參見(jiàn)圖4所示，一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法，在兩個(gè)硅片 11上分別生長(zhǎng)氧化硅層12,并測(cè)量各自厚度，將其中一個(gè)氧化硅晶圓表面涂上一層均勻的 HMDS涂層13,然后將設(shè)有HMDS涂層13的氧化硅晶圓與另外一個(gè)未設(shè)置HMDS涂層13的氧 化硅晶圓一并送入濕法腐蝕機(jī)臺(tái)內(nèi)，采用相同的時(shí)間T進(jìn)行腐蝕，腐蝕后測(cè)量?jī)善A的 厚度，分別將厚度值與腐蝕前測(cè)得的厚度進(jìn)行比較，獲得厚度變化值D，并通過(guò)D/T計(jì)算得 出各自的腐蝕速率Al和A2,使用Al與A2之間的差值來(lái)判斷HMDS涂層13的厚度異常或成 分異常情況，當(dāng)A1-A2的差值超出額定范圍后，判斷HMDS涂層13異常，即HMDS涂層13存 在厚度過(guò)厚或者過(guò)薄，或者HMDS涂層13成分異常的問(wèn)題。
[0021] 如圖4所示，若設(shè)定差值額定范圍為15A/min?25A/min，在沒(méi)有圖案的兩個(gè)硅 片11表面分別采用爐管熱氧化的方法沉積一層厚的氧化硅，測(cè)量其厚度均為500埃。然后 由光刻機(jī)臺(tái)在一個(gè)氧化硅晶圓表面涂上一層均勻的HMDS涂層13 (-個(gè)生產(chǎn)厚度)。將有 HMDS涂層13和沒(méi)有HMDS涂層13的氧化硅晶圓都送入濕法腐蝕機(jī)臺(tái)，腐蝕液采用摻有表 面活性劑的氧化物蝕刻緩沖液BOE溶液(主要成分HF與NH4F),采用固定時(shí)間60秒進(jìn)行腐 蝕，腐蝕后測(cè)量?jī)善趸杈A的厚度，測(cè)得：沒(méi)有HMDS涂層的氧化硅晶圓的腐蝕速率為 10OA/miη;有HMDS涂層13的氧化硅晶圓，腐蝕液會(huì)先溶解HMDS涂層13，再腐蝕氧化硅，因 此得到的氧化硅腐蝕速率為8〇Α/π?η。兩者的差值20是Α/min,正是腐蝕液在處理HMDS 上的損耗，符合額定范圍，表明HMDS涂層13的厚度及成份正常。可以進(jìn)行高壓器件的柵極 氧化硅的制程。
[0022] 相反的，若測(cè)得沒(méi)有HMDS涂層13的氧化硅晶圓的腐蝕速率是100A/min，而有 HMDS涂層13的氧化硅晶圓的腐蝕速率為70A/raiη,兩者的差值為30A/miη,那么則表明 HMDS涂層13過(guò)厚，因?yàn)镠MDS涂層13厚度越厚，腐蝕液在去除HMDS時(shí)的損耗就越多，實(shí)際 腐蝕氧化硅的時(shí)間就越少，氧化硅的腐蝕速率也就越低。若有HMDS涂層13的氧化硅晶圓 的腐蝕速率為90A/inin,兩者的差值為10A/min,那么則表明HMDS涂層13過(guò)薄。或者 HMDS成分本身或者機(jī)臺(tái)出現(xiàn)異常，也將被檢測(cè)出非正常差值，一旦檢出則便需要停線檢查， 避免不良品的產(chǎn)出。
[0023] 在高壓器件的柵極氧化硅制程中，本檢測(cè)操作每天測(cè)試一次，在線檢測(cè)，因此檢測(cè) 方便，做到對(duì)HMDS涂層13厚度及成分是否正常進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能及時(shí)阻止，無(wú)需對(duì) HMDS涂層13本身的厚度進(jìn)行測(cè)量，以腐蝕速率來(lái)間接判斷，當(dāng)檢出異常后，停線檢查，直至 數(shù)據(jù)正常后再次開(kāi)始生產(chǎn)，減少不良品的數(shù)量，降低成本。
[0024] 綜上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的集中實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不拖累本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都是屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法，其特征在于：在兩個(gè)硅片上分別生長(zhǎng)氧化 硅層，形成氧化硅晶圓，并測(cè)量各自厚度，將其中一個(gè)氧化硅晶圓表面涂上一層均勻的HMDS 涂層，然后將設(shè)有HMDS涂層的氧化硅晶圓與另外一個(gè)未設(shè)置HMDS涂層的氧化硅晶圓一并 送入濕法腐蝕機(jī)臺(tái)內(nèi)，采用相同的腐蝕時(shí)間T進(jìn)行腐蝕，腐蝕后測(cè)量?jī)善A的厚度，并通 過(guò)腐蝕前后晶圓的厚度差D/腐蝕時(shí)間T計(jì)算得出各自的腐蝕速率A1和A2,使用A1與A2 之間的差值來(lái)判斷HMDS涂層的厚度異常或成分異常情況，當(dāng)A1-A2的差值超出額定范圍 后，判斷HMDS涂層的厚度過(guò)厚或者過(guò)薄，或者HMDS涂層的成分異常。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法，其特征在于：所述硅片 表面設(shè)置的氧化硅層采用爐管熱氧化的方法在硅片表面沉積形成，氧化硅層的厚度在400 埃?600埃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法，其特征在于：所述濕法 腐蝕過(guò)程中，腐蝕液采用摻有表面活性劑的氧化物蝕刻緩沖液BOE溶液，腐蝕時(shí)間T在40 秒?80秒之間。
4. 一種使用權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法實(shí)現(xiàn)的高壓器件柵 極氧化硅制程方法，其特征在于：每天采用所述的監(jiān)測(cè)光刻膠粘結(jié)層HMDS異常的方法檢測(cè) 一次HMDS涂層，若出現(xiàn)A1-A2的差值超出額定范圍，表明HMDS涂層異常，停線檢查，待檢測(cè) 出A1-A2的差值符合額定范圍后，繼續(xù)柵極氧化硅制程。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK104425301SQ201310398681
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】胡駿 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司