离子注入工艺在线监控方法及监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种离子注入工艺在线监控方法，包括在晶圆的芯片单元中选择至少一个作为量测单元；每个量测单元中定义有至少一个量测位置，每个量测位置对应监测预设量测区域的某一种工艺阶段的JPV方块电阻；选定工艺执行光刻步骤同时将该工艺对应量测单元的位置曝光；执行离子注入工艺步骤同时对量测单元位置完成离子注入；进行去胶和清洗工艺，在退火工艺之后，对量测单元该选定工艺对应的量测位置进行JPV方块电阻量测；根据JPV方块电阻量测值和阈值判断是否发生工艺异常。本发明专利技术还公开了一种离子注入工艺在线监控系统。本发明专利技术能准确对整个生产流程中各工艺阶段的离子注入工艺进行在线监控，保证工艺的稳定性和可靠性，确保产品的良率与品质。

【技术实现步骤摘要】
离子注入工艺在线监控方法及监控系统
本专利技术涉及集成电路生产制造领域，特别是涉及一种离子注入工艺在线监控方法。本专利技术还涉及一种离子注入工艺在线监控系统。
技术介绍
离子注入工艺是先进半导体工艺制造中最为重要的一环，通过把加速到一定能量的固定剂量离子束注入晶圆特定深度，以改变晶圆表面的物理和化学性质。在晶圆中注入相应的杂质离子，可以改变其表面的电导率或形成相应的PN结。由于注入的浓度，深度，表面均匀性分布，会极大地影响器件的实际工作性能，因此对离子注入工艺性能的监测是保障生产稳定、高效的重要保障。目前半导体制造中未能实现对产品晶圆的离子注入工艺inline监控，只能通过定期对机台的控片晶圆(NPWwafer)监控来保证机台性能的稳定性，无法做到在线监控生产过程。同时由于离子注入工艺缺少inline监控，在实际产品生产过程中如果出现漏打、多打情况出现时，往往不能及时发现，需要在整个流程完成后进行电学性能和良率测试才能确定，周期需要3-5个月，造成大量的时间成本和原物料成本损失。现有的离子注入监测工艺为方块电阻量测，主要原理是通过四点探针法来实现对晶圆电阻的量测，由于这种测量方式对晶圆表面会有一定程度的机械损害，只能用于控片晶圆方块电阻的量测，实际产品无法采用这种方法进行监控。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术要解决的技术问题是提供一种能在线监控晶圆选定工艺阶段是否发生工艺异常的离子注入工艺在线监控方法。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种能在线监控晶圆选定工艺阶段是否发生工艺异常的离子注入工艺在线监控系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种离子注入工艺在线监控方法，包括以下步骤：S1，在晶圆的芯片单元中选择至少一个作为量测单元；S2，每个量测单元中定义有至少一个量测位置，每个量测位置对应监测预设量测区域的某一种工艺阶段的JPV方块电阻；S3，选定工艺，执行光刻步骤同时将该工艺对应量测单元的位置曝光；S4，执行离子注入工艺步骤同时对量测单元位置完成离子注入；S5，进行去胶和清洗工艺，在退火工艺之后，对量测单元该选定工艺对应的量测位置进行JPV方块电阻量测；S6，若JPV方块电阻量测值小于阈值，则该选定量测工艺正常，进行后续工艺；若JPV方块电阻量测值大于等于阈值，需要查找该选定量测工艺异常原因并立即对超规格晶圆进行标记处理。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控方法，量测单元均匀分布在晶圆上。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控方法，同一晶圆上选择十三个均匀分布的芯片单元作为量测单元。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控方法，相邻的量测单元彼此之间距离相等。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控方法，量测位置包括但不限于深N阱DNW、阱WELL和/或轻掺杂漏极LDD。本专利技术提供一种离子注入工艺在线监控系统，包括：量测单元定义模块，其用于在晶圆的芯片单元中选择至少一个作为量测单元；每个量测单元中定义有至少一个量测位置，每个量测位置对应监测预设量测区域的某一种工艺阶段的JPV方块电阻；控制模块，其用于执行以下控制；选定工艺，执行光刻步骤同时将该工艺对应量测单元的位置曝光；执行离子注入工艺步骤同时对量测单元位置完成离子注入；进行去胶和清洗工艺，在退火工艺；量测判断模块，其用于退火工艺后对量测单元该选定工艺对应的量测位置进行JPV方块电阻量测；若JPV方块电阻量测值小于阈值，则该选定量测工艺正常，进行后续工艺；若JPV方块电阻量测值大于等于阈值，需要查找该选定量测工艺异常原因并立即对超规格晶圆进行标记处理。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控系统，量测单元定义模块选择的量测单元均匀分布在晶圆上。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控系统，量测单元定义模块选择在同一晶圆上选择十三个均匀分布的芯片单元作为量测单元。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控系统，相邻的量测单元彼此之间距离相等。可选择的，进一步改进所述的离子注入工艺在线监控系统，量测位置包括但不限于深N阱DNW、阱WELL和/或轻掺杂漏极LDD。方块电阻检测能够监测离子注入的深度、浓度与表面分布均匀性。其量测主要分为接触式四点探针(4PP)以及非接触式两大类。结深光电压JunctionPhotoVoltage(JPV)是一种非接触式的量测形式，不会对晶圆表面造成破坏，量测速度快。它通过两个LED灯激发晶圆表面PN结产生电子和空穴，形成PN结区域内的电流，由于晶圆表面方块电阻的存在，其探头上的两个探头可以监测到一定区域内的电压差，得到JPV信号，从而算出对应位置的方块电阻值。晶圆表面通常被分为60*90个芯片单元(shot)，通过选定芯片单元(shot)内分别定义了不同的量测位置，可以实现对各种inline参数的量测。本专利技术在晶圆表面定义了13个量测单元，并在量测单元内定义出某一量测区域对应某一工艺阶段(loop)的方块电阻监测。在相应工艺阶段的离子注入、去胶、清洗、退火步骤完成后，使用JPV量测该位置的方块电阻，若JPV信号在规格内(小于阈值)，该段工艺正常，可以继续后续工艺，若结果超出规格(大于等于阈值)，则需要及时查找原因并对超规格晶圆进行处理。本专利技术通过定义量测单元能准确对整个生产流程中各工艺阶段(loop)的离子注入工艺进行在线监控，保证工艺的稳定性和可靠性，及时修正由于前层工艺、机台故障、工艺失误等原因造成的芯片性能损失，确保产品的良率与品质，减少企业的成本损失，是对现有离子注入工艺的有效在线保障。附图说明本专利技术附图旨在示出根据本专利技术的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本专利技术附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本专利技术附图不应当被解释为限定或限制由根据本专利技术的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是本专利技术流程示意图。图2是定义量测单元示意图。图3是量测单元中定义的量测位置示意图。附图标记说明不同量测单元1-13深N阱DNW阱WELL轻掺杂漏极LDD。具体实施方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本专利技术的其他优点与技术效果。本专利技术还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入工艺在线监控方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，在晶圆的芯片单元中选择至少一个作为量测单元；/nS2，每个量测单元中定义有至少一个量测位置，每个量测位置对应监测预设量测区域的某一种工艺阶段的JPV方块电阻；/nS3，选定工艺，执行光刻步骤同时将该工艺对应量测单元的位置曝光；/nS4，执行离子注入工艺步骤同时对量测单元位置完成离子注入；/nS5，进行去胶和清洗工艺，在退火工艺之后，对量测单元该选定工艺对应的量测位置进行JPV方块电阻量测；/nS6，若JPV方块电阻量测值小于阈值，则该选定量测工艺正常，进行后续工艺；若JPV方块电阻量测值大于等于阈值，需要查找该选定量测工艺异常原因并立即对超规格晶圆进行标记处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种离子注入工艺在线监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在晶圆的芯片单元中选择至少一个作为量测单元；
S2，每个量测单元中定义有至少一个量测位置，每个量测位置对应监测预设量测区域的某一种工艺阶段的JPV方块电阻；
S3，选定工艺，执行光刻步骤同时将该工艺对应量测单元的位置曝光；
S4，执行离子注入工艺步骤同时对量测单元位置完成离子注入；
S5，进行去胶和清洗工艺，在退火工艺之后，对量测单元该选定工艺对应的量测位置进行JPV方块电阻量测；
S6，若JPV方块电阻量测值小于阈值，则该选定量测工艺正常，进行后续工艺；若JPV方块电阻量测值大于等于阈值，需要查找该选定量测工艺异常原因并立即对超规格晶圆进行标记处理。


2.如权利要求1所述的离子注入工艺在线监控方法，其特征在于：量测单元均匀分布在晶圆上。


3.如权利要求1所述的离子注入工艺在线监控方法，其特征在于：同一晶圆上选择十三个均匀分布的芯片单元作为量测单元。


4.如权利要求3所述的离子注入工艺在线监控方法，其特征在于：相邻的量测单元彼此之间距离相等。


5.如权利要求1-4任意一项所述的离子注入工艺在线监控方法，其特征在于：量测位置包括但不限于深N阱、阱和/或轻掺杂漏极。


6.一种离子注入工艺在线监控系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪浩，张立，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31