检测薄膜层中缺陷的方法技术

公开了一种检测结构样品中的缺陷的方法，该结构样品包括薄膜层和牺牲层。该方法包括使薄膜层暴露于气相蚀刻剂，获得薄膜层的图像并分析该图像。气相蚀刻剂通过穿过缺陷并在牺牲层内蚀刻出空腔来增强薄膜层中存在的任何缺陷。该空腔使薄膜层凹陷，从而在缺陷周围形成应力区域。最初无法检测到的缺陷在暴露于气相蚀刻剂后可以变为可检测的。气相蚀刻剂具有高度可移动性的优点，使得它可以进入液相蚀刻剂可能无法进入的缺陷。此外，与液相蚀刻剂不同，气相蚀刻剂可以用于非破坏性地检测样品。气相蚀刻剂可以用于非破坏性地检测样品。气相蚀刻剂可以用于非破坏性地检测样品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测薄膜层中缺陷的方法
[0001]本专利技术涉及薄膜层加工领域。更具体地，本专利技术涉及薄膜层中缺陷的检测。

技术介绍

[0002]薄膜层沉积在基底层上以形成结构。结构可以包括多个层。层本身或与其他层结合可以是功能性的。例如，层可以是导电的或具有期望的机械性能。例如，这样的结构可以用作电气设备、太阳能电池、用于电视或光掩膜的平板屏幕，或形成它们的部分。为了产生可靠的结构，优选确定薄膜层是否无缺陷的方法作为识别结构中故障的手段。薄膜层中缺陷的一个实例是针孔。人眼甚至显微镜都不能观察到针孔，但是能够通过额外的处理和分析以及计量学来提高针孔的可见度。这些针孔的直径通常小于1微米，并且直径可以为纳米级。
[0003]如果给定结构中存在针孔，则会导致故障。在电视机内使用的平板屏幕的实例中，如果发现针孔缺陷，则会导致最终产品出现故障，其具有坏死的图像区域，当显示图像时，坏死的图像区域在屏幕上显示为黑点。通过早期确定缺陷的存在，制造商能够将该平板从生产中移除，从而减少潜在的现场故障次数和制造成本。类似地，在太阳能电池中，缺陷的早期识别使得具有高故障可能性的电池能够从进一步的生产步骤中移除，由此使浪费的成本最小化。由于故障区域不吸收阳光，这些故障会导致太阳能到电能的能量转换显著下降。就电气设备而言，由于制造的本质是多个设备能够在单个工艺流程中制造，因此识别缺陷同样使得具有高故障可能性的电气设备能够从最终的制造阶段中移除并取出故障的设备。这些故障方法多种多样，但是它们的存在能够导致大量的收益损失。
[0004]针孔的主要问题在于，所需的最小可检测针孔尺寸不断减小，而当前的检测方法开始达到了极限。当前的检测方法通常利用蚀刻溶液，其中将结构的测试样品浸入(蚀刻溶液中)。许多蚀刻方案中的一种方法是使用氢氟酸来增强沉积在基底上的薄膜中的缺陷。然后，蚀刻溶液会突出显示样品上设备已发生故障的区域。当前的检测方法的主要问题是总体暴露于这种蚀刻溶液(通常是酸形式)，这可能会导致对同一测试样品上他处原本可行设备的损坏。针孔检测工艺依赖于湿蚀刻剂具有足够的移动性，以使蚀刻剂可以流过针孔并引起下层的局部区域发生变化，以指示缺陷的位置。实际上，最小可检测针孔尺寸受湿蚀刻剂移动性的限制，并且该最小可检测针孔尺寸可能不足以检测薄膜层中引起故障的所有潜在缺陷。此外，随着电子设备尺寸的不断缩小，能够导致设备故障的针孔缺陷也变得越来越小，同时需要在电子设备的制造中增加公差。
[0005]这也意味着每种类型的产品或设备都有其自身的“临界针孔”阈值，该阈值被认为足够大至出现高故障可能性。在缺陷检测中使用的现有湿蚀刻工艺不允许定制或控制工艺。此外，由于现有湿蚀刻工艺的破坏性，只能使用一种方法对测试样品进行测试。
[0006]本专利技术的一个方面的目的是提供一种检测薄膜层中缺陷的方法，该方法消除了或至少减轻了本领域已知方法的一个或多个上述缺点。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种检测包括薄膜层和牺牲层的结构样品中一个或多个缺陷的方法，所述方法包括：
[0008]·
使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂；
[0009]·
获得所述薄膜层的图像；以及
[0010]·
分析所述图像。
[0011]有利地，与液相蚀刻剂相比，气相蚀刻剂具有高移动性。这样，气相蚀刻剂可以进入薄膜层中更小的缺陷。当存在这样的缺陷时，所述气相蚀刻剂蚀刻相邻的牺牲层的局部区域，从而在所述薄膜层中产生应力区域。
[0012]优选地，使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂增强了所述薄膜层中存在的任何缺陷。
[0013]优选地，使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂，以在所述牺牲层中产生位于薄膜层缺陷下方的空腔。
[0014]优选地，使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂在所述薄膜层的缺陷周围产生应力区域。
[0015]优选地，所述方法还包括优化一个或多个测试参数。
[0016]能够优化测试参数的优点在于，当使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂时，可以用来定义可以检测到的缺陷尺寸。
[0017]优选地，所述一个或多个测试参数包括以下之一或任意组合：温度，压力；蚀刻剂蒸气密度；所述牺牲层的材料组成；暴露于所述气相蚀刻剂的持续时间；所述薄膜层图像的分辨率；以及在需要情况下的工艺催化剂，由此产生的催化剂蒸气密度和催化剂种类的附加参数。
[0018]最优选地，所述气相蚀刻剂蚀刻所述牺牲层而不蚀刻所述薄膜层。因此，该方法可以包括选择或提供蚀刻所述牺牲层而不蚀刻所述薄膜层的气相蚀刻剂。
[0019]优选地，所述气相蚀刻剂包括氟化氢。所述牺牲层可以包括二氧化硅。优选地，测试室内的压力通常为真空(0Pa)至大气压(约100,000Pa)，并且最优选地为约67Pa至6,700Pa(约0.5至50Torr)。优选地，测试室内的温度通常为约5摄氏度至100摄氏度，并且最优选地为约5摄氏度至45摄氏度。任选地，水或醇可以是催化剂。
[0020]或者，所述气相蚀刻剂可以包含二氟化氙。所述牺牲层可以包括锗、钼和/或硅类材料，例如单晶硅、多晶硅和/或非晶硅。优选地，测试室内的压力为约67Pa至6,700Pa(约0.5至50Torr)。优选地，测试室的温度为约15摄氏度至100摄氏度。
[0021]优选地，获得所述薄膜层的图像包括获得所述薄膜层的第一表面的图像。该第一表面优选地与所述牺牲层相对。
[0022]优选地，获得所述薄膜层的图像包括利用成像仪器，例如：光学显微镜；扫描电子显微镜；和/或原子力显微镜。
[0023]最优选地，成像仪器的仪器分辨率作为因素被纳入所述一个或多个测试参数的优化中。
[0024]优选地，分析所述图像包括识别所述薄膜层的所述第一表面的图像中的任何缺陷。
[0025]最优选地，分析所述图像包括识别所述薄膜层的所述第一表面的图像中的任何应
力区域。
[0026]任选地，分析所述图像还可以包括量化任何缺陷的尺寸和/或任何应力区域的尺寸。
[0027]最优选地，分析所述图像还包括确定缺陷的尺寸和/或应力区域的尺寸是否等于或超过临界尺寸或阈值尺寸；或小于临界尺寸或阈值尺寸。
[0028]任选地，分析所述图像可以通过计算机程序来执行。
[0029]任选地，分析所述图像还可以包括执行图像增强技术。
[0030]任选地，分析所述图像可以是自动化的。
[0031]任选地，该方法包括获得薄膜层的两个或更多个图像。
[0032]可以使用相同成像仪器或替代地使用两种或更多种成像仪器来获得每个图像，所述成像仪器可以具有不同的质量、分辨率和/或类型。
[0033]任选地，该方法包括获得薄膜层暴露于所述气相蚀刻剂之前的一个或多个图像，以及暴露于所述气相蚀刻剂之后的一个或多个图像。
[0034]任选地，该方法还包括分析并比较薄膜层的多个图像。利用由一种或多种不同质量、分辨率和/或类型的成像仪器获得的多个图像，通过使组合的测量不确定性最小化可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，所述结构样品包括薄膜层和牺牲层，所述方法包括：
·
使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂，以在所述薄膜层中的缺陷下方的所述牺牲层中形成空腔；
·
获得所述薄膜层的图像；以及
·
分析所述图像。2.根据权利要求1所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂增强所述薄膜层中存在的任何缺陷。3.根据权利要求1或权利要求2所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，选择所述气相蚀刻剂以蚀刻所述牺牲层但不蚀刻所述薄膜层。4.根据前述权利要求中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，使所述薄膜层暴露于气相蚀刻剂在所述薄膜层中的所述缺陷周围形成应力区域。5.根据前述权利要求中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，所述方法还包括优化一个或多个测试参数。6.根据权利要求5所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，所述一个或多个测试参数包括以下之一或任意组合：温度，压力；蚀刻剂蒸气密度；所述牺牲层的材料组成；暴露于所述气相蚀刻剂的持续时间；所述薄膜层图像的分辨率；以及在需要情况下的工艺催化剂，由此产生的催化剂蒸气密度和催化剂种类的附加参数。7.根据前述权利要求中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，所述气相蚀刻剂包括氟化氢，并且所述牺牲层包括二氧化硅。8.根据权利要求7所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，测试室内的压力为真空0Pa至大气压约100,000Pa，并且任选地为约67Pa至6,700Pa(约0.5至50Torr)。9.根据权利要求7或8中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，所述测试室内的温度为约5摄氏度至100摄氏度，并且任选地为约5摄氏度至45摄氏度。10.根据权利要求7
‑
9中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，水或醇是催化剂。11.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，所述气相蚀刻剂包括二氟化氙，并且所述牺牲层包括锗、钼和/或硅类材料例如单晶硅、多晶硅和/或非晶硅。12.根据权利要求11所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，测试室内的压力为约67Pa至6,700Pa(约0.5至50Torr)。13.根据权利要求11或12中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，所述测试室内的温度为约15摄氏度至100摄氏度。14.根据前述权利要求中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，获得所述薄膜层的图像包括获得所述薄膜层的第一表面的图像。15.根据前述权利要求中任一项所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方法，其中，获得所述薄膜层的图像包括利用成像仪器，例如：光学显微镜；扫描电子显微镜；和/或原子力显微镜。16.根据权利要求15所述的检测结构样品中的一个或多个缺陷的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：梅姆斯塔有限公司，
类型：发明
国别省市：