CN112864034B - 铝腐蚀的处理方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝腐蚀的处理方法及***，所述处理方法包括：S1.判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则执行步骤S2；S2.将目标表面浸入酸性腐蚀液中，使酸性腐蚀液与金属铝发生各向同性反应，以去除金属铝上生成的腐蚀物。本发明通过图像比对和/或荧光分析能够自动、及时且准确地确定硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的情况，即在铝腐蚀初期就可以发现腐蚀现象，进而将发生铝腐蚀的硅片浸入酸性腐蚀液中进行腐蚀处理，快速地去除掉铝和卤族元素的混合物，即通过简单有效的湿法处理，防止金属铝被进一步腐蚀，避免卤族元素和铝的继续发生反应而持续恶化，从而有效地保证了产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体工艺处理方法，特别涉及一种铝腐蚀的处理方法及***。
背景技术
铝是半导体集成电路中常用的互联引线金属材料，在半导体制程的金属化工艺中铝是最为常用的金属材料。其中，Aluminum Corrosion (铝腐蚀)现象，即金属铝和F/CL（氟/氯）等卤族元素发生反应生成含F/CL的腐蚀物是一种常见现象，具体如图1和图2所示，其中，A表示硅片，B表示腐蚀物。一旦硅片上发生铝腐蚀，如若不及时准确处理，F/CL会持续和铝发生反应，使得腐蚀进一步恶化，从而给产品的可靠性带来严重的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中出现铝腐蚀后卤族元素会持续与铝发生反应从而影响产品可靠性的缺陷，本发明提供一种铝腐蚀的处理方法及***。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种铝腐蚀的处理方法，所述处理方法包括：
S1.判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则执行步骤S2；
S2.将所述目标表面浸入酸性腐蚀液中，使所述酸性腐蚀液与所述金属铝发生各向同性反应，以去除所述金属铝上生成的腐蚀物。
较佳地，步骤S2之后还包括：
S3.采用去离子水冲洗所述目标表面。
较佳地，步骤S1包括：
S11.采用扫描设备扫描所述目标表面并获取目标图像；
S12.判断所述目标图像与样本图像是否一致，若是，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀。
较佳地，步骤S1包括：
S13.采用至少一个设定入射角度的光束照向所述目标表面并获取对应的反射光束的反射角度；
S14. 判断所述反射角度是否与所述设定入射角度相等，若是，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀；或，
当采用多个所述设定入射角度的光束照向所述目标表面时，步骤S13之后还包括：
S15.获取所述反射角度相同的所述反射光束的第一数量；
S16.计算所述第一数量与所述设定入射角度的光束的总数量的比值；
S17.判断所述比值是否超过设定阈值，若超过，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀。
较佳地，所述腐蚀物为含有铝和卤族元素的混合物；
步骤S1包括：
S18.采用荧光分析设备向所述目标表面发射设定波长的入射光并获取对应的荧光图像；
S19.对所述荧光图像进行分析，判断是否存在卤族元素，若存在，则确定所述目标表面发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面未发生铝腐蚀。
较佳地，所述酸性腐蚀液的成分包括65%~85%磷酸、5%~15%乙酸、1%~5%硝酸、1%~3%氟硼酸和2%~5%水。
较佳地，步骤S2中的化学反应时间为1分钟~2分钟，化学反应速率为180Å/分钟~220Å/分钟；和/或，
所述被处理对象包括硅片。
本发明还提供一种铝腐蚀的处理***，所述处理***包括判断模块和处理模块；
所述判断模块用于判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则调用所述处理模块；
所述处理模块用于将所述目标表面浸入酸性腐蚀液中，使所述酸性腐蚀液与所述金属铝发生各向同性反应，以去除所述金属铝上生成的腐蚀物。
较佳地，所述处理***还包括冲洗模块；
所述冲洗模块用于采用去离子水冲洗所述目标表面。
较佳地，所述判断模块包括目标图像单元和第三判断单元；
所述目标图像单元用于采用扫描设备扫描所述目标表面并获取目标图像；
所述第三判断单元用于判断所述目标图像与样本图像是否一致，若是，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀。
较佳地，所述判断模块包括反射角度获取单元和第一判断单元；
所述反射角度获取单元用于采用至少一个设定入射角度的光束照向所述目标表面并获取对应的反射光束的反射角度；
所述第一判断单元用于判断所述反射角度是否与所述设定入射角度相等，若是，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀；或，
当采用多个所述设定入射角度的光束照向所述目标表面时，所述判断模块包括数量获取单元、比值计算单元和第二判断单元；
所述数量获取单元用于获取所述反射角度相同的所述反射光束的第一数量；
所述比值计算单元用于计算所述第一数量与所述设定入射角度的光束的总数量的比值；
所述第二判断单元用于判断所述比值是否超过设定阈值，若超过，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀。
较佳地，所述腐蚀物为含有铝和卤族元素的混合物；
所述判断模块包括荧光图像获取单元和第四判断单元；
所述荧光图像获取单元用于采用荧光分析设备向所述目标表面发射设定波长的入射光并获取对应的荧光图像；
所述第四判断单元用于对所述荧光图像进行分析，判断是否存在卤族元素，若存在，则确定所述目标表面发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面未发生铝腐蚀。
较佳地，所述酸性腐蚀液的成分包括65%~85%磷酸、5%~15%乙酸、1%~5%硝酸、1%~3%氟硼酸和2%~5%水。
较佳地，所述处理模块中去除所述腐蚀物对应的化学反应时间为1分钟~2分钟，化学反应速率为180Å/分钟~220Å/分钟；和/或，
所述被处理对象包括硅片。
本发明的积极进步效果在于：
本发明中，通过图像比对和/或荧光分析能够自动、及时且准确地确定硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的情况，即在铝腐蚀初期就可以发现腐蚀现象，进而将发生铝腐蚀的硅片浸入酸性腐蚀液中进行腐蚀处理，快速地去除掉铝和卤族元素的混合物，即通过简单有效的湿法处理，防止金属铝被进一步腐蚀，避免卤族元素和铝的继续发生反应而持续恶化，从而有效地保证了产品的可靠性。
附图说明
图1为现有的硅片上发生铝腐蚀的第一电镜扫描图像。
图2为现有的硅片上发生铝腐蚀的第二电镜扫描图像。
图3为本发明实施例1的铝腐蚀的处理方法的流程图。
图4为本发明实施例1的铝腐蚀的处理方法处理后的第一电镜扫描图像。
图5为本发明实施例1的铝腐蚀的处理方法处理后的第二电镜扫描图像。
图6为本发明实施例2的铝腐蚀的处理方法的第一流程图。
图7为本发明实施例2的铝腐蚀的处理方法的第二流程图。
图8为本发明实施例2的铝腐蚀的处理方法的第三流程图。
图9为本发明实施例2的铝腐蚀的处理方法的第四流程图。
图10为本发明实施例2的铝腐蚀的处理方法处理前荧光分析的第一荧光图像。
图11为本发明实施例2的铝腐蚀的处理方法处理后荧光分析的第二荧光图像。
图12为本发明实施例3的铝腐蚀的处理***的模块示意图。
图13为本发明实施例4的铝腐蚀的处理***的第一模块示意图。
图14为本发明实施例4的铝腐蚀的处理***的第二模块示意图。
图15为本发明实施例4的铝腐蚀的处理***的第三模块示意图。
图16为本发明实施例4的铝腐蚀的处理***的第四模块示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图3所示，本实施例的铝腐蚀的处理方法包括：
S101、判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则执行步骤S102；
其中，被处理对象包括但不限于硅片。
S102、将目标表面浸入酸性腐蚀液中，使酸性腐蚀液与金属铝发生各向同性反应，以去除金属铝上生成的腐蚀物。
其中，腐蚀物为含有铝和卤族元素（如氟、氯等）的混合物。
酸性腐蚀液的成分包括65%~85%磷酸、5%~15%乙酸、1%~5%硝酸、1%~3%氟硼酸和2%~5%水。
化学反应时间为1分钟~2分钟，化学反应速率为180Å/分钟~220Å/分钟。优选地，化学反应速率约为200Å/分钟。
另外，化学反应时间的长短与金属铝的厚度呈正相关，另外也与工艺要求相关，若对金属铝被腐蚀的轻重程度要求不高，则可以灵活控制化学反应时间；若希望金属铝尽量不被腐蚀，则需要在能洗净腐蚀物的同时尽量缩短化学反应时间。
S103、采用去离子水冲洗目标表面。
具体地，1）将硅片放入腐蚀液槽中，使其完全浸入酸性腐蚀液中，让硅片的目标表面上的金属铝和腐蚀物与酸性腐蚀液充分接触并发生反应，使酸性腐蚀液与金属铝发生各向同性反应，其中，控制化学反应时间为1分钟，化学反应速率为200Å/分钟，即通过消耗铝可以有效地抛除铝条表面上或者铝条侧壁上的生成的腐蚀物，以避免氟、氯等与铝继续发生反应造成持续恶化。2）将反应后的硅片放入去离子水槽中，采用去离子水冲洗金属铝所在的表面，设置设备每次冲洗时间为1分钟，冲洗次数10次，水流强度可以根据设备工作特性具体设置，从而完成整个处理过程。其中，冲洗时间以及冲洗次数也可以根据实际情况进行调整设置。
如图4所示，为图1中的腐蚀物B被去除后的硅片表面情况；如图5所示，为图2中的腐蚀物B被去除后的硅片表面情况，即经过本实施例的处理方法，硅片表面中的腐蚀物被完全清除干净，从而有效地抑制金属铝继续发生腐蚀。其中，图1、图2、图4和图5中的标尺均为1 um。
本实施例中，能够自动、及时且准确地确定硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的情况，即在铝腐蚀初期就可以发现腐蚀现象，进而将发生铝腐蚀的硅片浸入酸性腐蚀液中进行腐蚀处理，快速地去除掉铝和卤族元素的混合物，即通过简单有效的湿法处理，防止金属铝被进一步腐蚀，避免卤族元素和铝的继续发生反应而持续恶化，从而有效地保证了产品的可靠性。
实施例2
本实施例的铝腐蚀的处理方法是对实施例1的进一步改进，具体地：
如图6所示，步骤S101包括：
S1011、采用扫描设备扫描目标表面并获取目标图像；
S1012、判断目标图像与样本图像是否一致，若是，则确定目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定目标表面发生铝腐蚀。或，
如图7所示，步骤S101包括：
S1013、采用至少一个设定入射角度的光束照向目标表面并获取对应的反射光束的反射角度；
S1014、判断反射角度是否与设定入射角度相等，若是，则确定目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定目标表面发生铝腐蚀；或，
如图8所示，当采用多个设定入射角度的光束照向目标表面时，步骤S1013之后还包括：
S1015、获取反射角度相同的反射光束的第一数量；
S1016、计算第一数量与设定入射角度的光束的总数量的比值；
S1017、判断比值是否超过设定阈值，若超过，则确定目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定目标表面发生铝腐蚀。或，
如图9所示，步骤S101包括：
S1018、采用荧光分析设备向目标表面发射设定波长的入射光并获取对应的荧光图像；
S1019、对荧光图像进行分析，判断是否存在卤族元素，若存在，则确定目标表面发生铝腐蚀；否则，确定目标表面未发生铝腐蚀。
如图10所示，为硅片的目标表面对应的荧光图像，横轴表示元素特征能量，单位keV，纵轴表示SEM电镜（扫描电子显微镜）恒定电压下该元素相对参考值。其中，图中C、D和E均表示为氯元素（对应不同的能级能量），F表示氧元素，属于干扰元素，G表示铝元素，即表明硅片的目标表面发生铝腐蚀。
在采用本实施例的处理方法对硅片上铝腐蚀进行处理后，如图11所示，图中H表示铝元素，即此时硅片的目标表面没有发生铝腐蚀，生成的腐蚀物已经被全部处理干净，只剩下铝元素，进而抑制了铝和卤族元素与铝的继续发生反应而持续恶化，同时也验证了本实施例的湿法腐蚀的处理方法的有效性。
另外，本实施例中，还可以将图像比对和荧光分析两种分析方法相结合来提高判断硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的准确性。
本实施例中，通过图像比对和/或荧光分析能够自动、及时且准确地确定硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的情况，即在铝腐蚀初期就可以发现腐蚀现象，进而将发生铝腐蚀的硅片浸入酸性腐蚀液中进行腐蚀处理，快速地去除掉铝和卤族元素的混合物，即通过简单有效的湿法处理，防止金属铝被进一步腐蚀，避免卤族元素和铝的继续发生反应而持续恶化，从而有效地保证了产品的可靠性。
实施例3
如图12所示，本实施例的铝腐蚀的处理***包括判断模块1、处理模块2和冲洗模块3。
判断模块1用于判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则调用处理模块2。
其中，被处理对象包括但不限于硅片。
处理模块2用于将目标表面浸入酸性腐蚀液中，使酸性腐蚀液与金属铝发生各向同性反应，以去除金属铝上生成的腐蚀物。
其中，腐蚀物为含有铝和卤族元素的混合物。
酸性腐蚀液的成分包括65%~85%磷酸、5%~15%乙酸、1%~5%硝酸、1%~3%氟硼酸和2%~5%水。
化学反应时间为1分钟~2分钟，化学反应速率为180Å/分钟~220Å/分钟。优选地，化学反应速率约为200Å/分钟。
另外，化学反应时间的长短与金属铝的厚度呈正相关，另外也与工艺要求相关，若对金属铝被腐蚀的轻重程度要求不高，则可以灵活控制化学反应时间；若希望金属铝尽量不被腐蚀，则需要在能洗净腐蚀物的同时尽量缩短化学反应时间。冲洗模块3用于采用去离子水冲洗目标表面。
具体地，1）将硅片放入腐蚀液槽中，使其完全浸入酸性腐蚀液中，让硅片的目标表面上的金属铝和腐蚀物与酸性腐蚀液充分接触并发生反应，使酸性腐蚀液与金属铝发生各向同性反应，其中，控制化学反应时间为1分钟，化学反应速率为200Å/分钟，即通过消耗铝可以有效地抛除铝条表面上或者铝条侧壁上的生成的腐蚀物，以避免氟、氯等与铝继续发生反应造成持续恶化。2）将反应后的硅片放入去离子水槽中，采用去离子水冲洗金属铝所在的表面，设置设备每次冲洗时间为1分钟，冲洗次数10次，水流强度可以根据设备工作特性具体设置，从而完成整个处理过程。其中，冲洗时间以及冲洗次数也可以根据实际情况进行调整设置。
如图4所示，为图1中的腐蚀物被去除后的硅片表面情况；如图5所示，为图2中的腐蚀物被去除后的情况，即经过本实施例的处理方法，硅片表面中的腐蚀物被完全清除干净，从而有效地抑制金属铝继续发生腐蚀。其中，图1、图2、图4和图5中的标尺均为1 um。
本实施例中，能够自动、及时且准确地确定硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的情况，即在铝腐蚀初期就可以发现腐蚀现象，进而将发生铝腐蚀的硅片浸入酸性腐蚀液中进行腐蚀处理，快速地去除掉铝和卤族元素的混合物，即通过简单有效的湿法处理，防止金属铝被进一步腐蚀，避免卤族元素和铝的继续发生反应而持续恶化，从而有效地保证了产品的可靠性。
实施例4
本实施例的铝腐蚀的处理***是对实施例3的进一步改进，具体地：
如图13所示，判断模块1包括目标图像单元4和第三判断单元5；
目标图像单元4用于采用扫描设备扫描目标表面并获取目标图像；
第三判断单元5用于判断目标图像与样本图像是否一致，若是，则确定目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定目标表面发生铝腐蚀。或，
如图14所示，判断模块1包括反射角度获取单元6和第一判断单元7。
反射角度获取单元6用于采用至少一个设定入射角度的光束照向目标表面并获取对应的反射光束的反射角度；
第一判断单元7用于判断反射角度是否与设定入射角度相等，若是，则确定目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定目标表面发生铝腐蚀。或，
如图15所示，当采用多个设定入射角度的光束照向目标表面时，判断模块1包括数量获取单元8、比值计算单元9和第二判断单元10。
数量获取单元8用于获取反射角度相同的反射光束的第一数量；
比值计算单元9用于计算第一数量与设定入射角度的光束的总数量的比值；
第二判断单元10用于判断比值是否超过设定阈值，若超过，则确定目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定目标表面发生铝腐蚀。或，
如图16所示，判断模块1包括荧光图像获取单元11和第四判断单元12；
荧光图像获取单元11用于采用荧光分析设备向目标表面发射设定波长的入射光并获取对应的荧光图像；
第四判断单元12用于对荧光图像进行分析，判断是否存在卤族元素，若存在，则确定目标表面发生铝腐蚀；否则，确定目标表面未发生铝腐蚀。
如图10所示，为硅片的目标表面对应的荧光图像，横轴表示元素特征能量，单位keV，纵轴表示SEM电镜（扫描电子显微镜）恒定电压下该元素相对参考值。其中，图中C、D和E均表示为氯元素（对应不同的能级能量），F表示氧元素，属于干扰元素，G表示铝元素，即表明硅片的目标表面发生铝腐蚀。
在采用本实施例的处理方法对硅片上铝腐蚀进行处理后，如图11所示，图中H表示铝元素，即此时硅片的目标表面没有发生铝腐蚀，生成的腐蚀物已经被全部处理干净，只剩下铝元素，进而抑制了铝和卤族元素与铝的继续发生反应而持续恶化，同时也验证了本实施例的湿法腐蚀的处理方法的有效性。
另外，本实施例中，还可以将图像比对和荧光分析两种分析方法相结合来提高判断硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的准确性。
本实施例中，通过图像比对和/或荧光分析能够自动、及时且准确地确定硅片上金属铝所在表面是否发生铝腐蚀的情况，即在铝腐蚀初期就可以发现腐蚀现象，进而将发生铝腐蚀的硅片浸入酸性腐蚀液中进行腐蚀处理，快速地去除掉铝和卤族元素的混合物，即通过简单有效的湿法处理，防止金属铝被进一步腐蚀，避免卤族元素和铝的继续发生反应而持续恶化，从而有效地保证了产品的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种铝腐蚀的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
S1.判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则执行步骤S2；
S2.将所述目标表面浸入酸性腐蚀液中，使所述酸性腐蚀液与所述金属铝发生各向同性反应，以去除所述金属铝上生成的腐蚀物；
步骤S1包括：
S13.采用至少一个设定入射角度的光束照向所述目标表面并获取对应的反射光束的反射角度；
S14. 判断所述反射角度是否与所述设定入射角度相等，若是，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀；或，
当采用多个所述设定入射角度的光束照向所述目标表面时，步骤S13之后还包括：
S15.获取所述反射角度相同的所述反射光束的第一数量；
S16.计算所述第一数量与所述设定入射角度的光束的总数量的比值；
S17.判断所述比值是否超过设定阈值，若超过，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀。
2.如权利要求1所述的铝腐蚀的处理方法，其特征在于，步骤S2之后还包括：
S3.采用去离子水冲洗所述目标表面。
3.如权利要求1所述的铝腐蚀的处理方法，其特征在于，所述酸性腐蚀液的成分包括65%~85%磷酸、5%~15%乙酸、1%~5%硝酸、1%~3%氟硼酸和2%~5%水。
4.如权利要求1所述的铝腐蚀的处理方法，其特征在于，步骤S2中的化学反应时间为1分钟~2分钟，化学反应速率为180Å/分钟~220Å/分钟；和/或，
所述被处理对象包括硅片。
5.一种铝腐蚀的处理***，其特征在于，所述处理***包括判断模块和处理模块；
所述判断模块用于判断被处理对象上金属铝所在的目标表面是否发生铝腐蚀，若是，则调用所述处理模块；
所述处理模块用于将所述目标表面浸入酸性腐蚀液中，使所述酸性腐蚀液与所述金属铝发生各向同性反应，以去除所述金属铝上生成的腐蚀物；
所述判断模块包括反射角度获取单元和第一判断单元；
所述反射角度获取单元用于采用至少一个设定入射角度的光束照向所述目标表面并获取对应的反射光束的反射角度；
所述第一判断单元用于判断所述反射角度是否与所述设定入射角度相等，若是，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀；或，
当采用多个所述设定入射角度的光束照向所述目标表面时，所述判断模块包括数量获取单元、比值计算单元和第二判断单元；
所述数量获取单元用于获取所述反射角度相同的所述反射光束的第一数量；
所述比值计算单元用于计算所述第一数量与所述设定入射角度的光束的总数量的比值；
所述第二判断单元用于判断所述比值是否超过设定阈值，若超过，则确定所述目标表面未发生铝腐蚀；否则，确定所述目标表面发生铝腐蚀。
6.如权利要求5所述的铝腐蚀的处理***，其特征在于，所述处理***还包括冲洗模块；
所述冲洗模块用于采用去离子水冲洗所述目标表面。
7.如权利要求5所述的铝腐蚀的处理***，其特征在于，所述酸性腐蚀液的成分包括65%~85%磷酸、5%~15%乙酸、1%~5%硝酸、1%~3%氟硼酸和2%~5%水。
8.如权利要求5所述的铝腐蚀的处理***，其特征在于，所述处理模块中去除所述腐蚀物对应的化学反应时间为1分钟~2分钟，化学反应速率为180Å/分钟~220Å/分钟；和/或，
所述被处理对象包括硅片。
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