本发明涉及半导体用硅抛光片加工，具体涉及一种7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺。
背景技术：
1、在芯片制程中，为了监控制程中颗粒污染情况，比如说洗净槽、炉腔、移栽机等。通常使用硅抛光片作为颗粒监控片，采用监控制程前后的颗粒变化量进行对比，这些监控片通常是反复使用的。随着芯片制程进入7nm乃至5nm、3nm节点，一些以往未曾意识到的问题由于检测能力提升而不断被发现。
2、颗粒监控片的要求是：反复清洗20次，19nm 颗粒/缺陷的数量小于100颗。在sp7（kla-tencor corporation）引入国内之前，这样的要求从检测能力上就无法达到，传统颗粒检测设备是基于光电倍增器原理，参考us7110106 b2。
3、颗粒/缺陷与硅片背底都会产生散射光，光电倍增器接收散射光产生电压信号，然后根据标准曲线换成颗粒/缺陷大小。而由于反复清洗会使硅片表面变得粗糙，硅片背底散射的信号会掩盖小颗粒产生的信号，导致大量的噪音，从而无法判断实际的颗粒/缺陷的数量。
4、sp7采用基于时间延时积分 (time delay integration，us8772731 b2,cn107110792 b）技术捕捉高速旋转表面的颗粒/缺陷（颗粒与缺陷统称为lls，locallaserscattering），这与基于光电倍增器原理的sp1/2/3/5 (kla-tencor corporation) 系列产品具有本质的不同，检测信噪比得到了极大的提升，这使得粗糙表面的小颗粒/缺陷的检测成为可能。正是因为这种检测能力的提升，使我们发现了一种新的现象，即抛光硅片在经过反复清洗后，出现了线状隆起型缺陷的大量增加。
5、这种具有线型隆起状显微特征的缺陷常见于抛光后（无反复清洗步骤），通常称之为pid (polishing induced defect)。 信越的专利（us8569148 b2）对pid的形成机理进行了解释，其主要的观点是抛光液中的异物导致硅片表面无定型态氧化硅的产生，造成氧化硅覆盖区域的抛光速率低于正常区域，从而形成隆起状缺陷。也有文献认为这种凸起状缺陷是由于抛光液中存在微量金属杂质造成的（us2019/0022821 a1）。虽然我们发现的这种具有线型隆起的缺陷与文献中的pid在显微形貌上极其相似，但并非是在抛光后直接显现，而是在反复清洗后才出现的，因此在形成机理上有别于通常所谓的pid。
技术实现思路
1、本发明主要解决现有技术中存在的不足，提供了一种7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，通过实验验证了反复清洗后线型隆起状缺陷的形成机理，并在此基础上进行了工艺改善，使之能够在芯片端的wet制程中能够经受多次返洗而不会发生颗粒水平的显著恶化。
2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
3、一种7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，包括如下操作步骤：
4、第一步：对于反复清洗后出现线型隆起状缺陷大量增多的现象，推测这是抛光过程中机械摩擦作用造成的硅片亚表面的残余应力所致，在反复清洗过程中，残余应力会造成应力区域与无应力区域在腐蚀速率方面的差异，从而形成线型隆起状缺陷。
5、第二步：硅片经cmp抛光及cmp后洗净后进行高温氩气氛短时退火，然后反复清洗20次，每清洗5次检测一次sp7，通过高温氩气氛短时退火的目的是消除cmp抛光造成的残余微应力，该过程为实验工艺。
6、第三步：硅片经cmp抛光及cmp后洗净后直接进行20次反复清洗，每清洗5次检测一次sp7，该过程为参照工艺。
7、第四步：对实验工艺和参照工艺中lls的变化量进行比较，参照工艺未经退火的硅片经反复清洗5次、10次、15次、20次后的lls数量逐渐增加且增量显著，而实验工艺经过快速退火的样品经反复清洗后19nm lls保持恒定。
8、第五步：通过实验工艺和参照工艺的对比，确认抛光硅片反复清洗后线型隆起状缺陷的增加是由于微应力区与正常区域在反复清洗过程中的刻蚀速率不同导致的，而快速退火对消除抛光导致的微应力是有效的。
9、第六步：将实验工艺后的硅片进行颗粒、微粗糙度、体金属的检测，退火前后19nmlls无显著增加。
10、作为优选，实验工艺和参照工艺中采用的cmp条件完全一致，硅片首先进行粗抛，粗抛采用的抛光液型号为：ph值控制在11.0±0.2，使用的抛光布型号为suba600，粗抛时间为180s；粗抛后进行两道条件相同的精抛，使用的抛光布型号为fnhp-318s，抛光液型号为np8020，ph值为10.0±0.2；抛光完成后进行cmp后清洗，去除硅片表面残留的抛光液及其他污染物。
11、作为优选，实验工艺中的高温氩气氛短时退火采用单片式快速退火炉，氩气流量15～40l/min,升温速率30～50℃/s,保温温度600℃～900℃，保温时间15s～60s,降温速率50℃/s。
12、作为优选，反复清洗采用单片式清洗机，臭氧水与氢氟酸由硅片中心上方的喷嘴交替喷射而出。
13、作为优选，臭氧水的浓度为20ppm，氢氟酸的质量浓度为1%
14、作为优选，清洗具体的步骤o3w清洗20s→hf清洗15s→o3w清洗10s→hf清洗3s →o3w清洗10s→hf清洗3s →o3w清洗20s→diw清洗10s→spin dry清洗20s。
15、作为优选，退火前后的微粗糙度采用测试设备为kla sp7)进行检测，快速退后硅片微粗糙度有轻微增加，这对于硅片品质是没有影响的，由于清洗也会使硅片微粗糙度增加。
16、作为优选，硅片的体金属采用vpd-icpms方法进行测试，vpd-icpms测试硅片体金属是通过臭氧与氢氟酸的混合气体对硅片表面进行刻蚀，然后通过氢氟酸和双氧水的混合液体萃取硅片表面的反应产物，之后将混合液体通入icpms进行雾化、等离子化，然后采用质谱方法检测金属杂质元素。
17、作为优选，体金属对比测试抽取的硅片使用了完全相同的cmp抛光及后洗净工艺条件，一组未进行退火处理，另一组进行了700℃、30s的氩气快速处理，体金属测试硅片表面的刻蚀深度为0.4um，体金属测试结果为退火样品相对于未退火样品，体金属水平无显著恶化。
18、本发明能够达到如下效果：
19、本发明提供了一种7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，通过实验验证了反复清洗后线型隆起状缺陷的形成机理，并在此基础上进行了工艺改善，使之能够在芯片端的wet制程中能够经受多次返洗而不会发生颗粒水平的显著恶化。
1.一种7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：实验工艺和参照工艺中采用的cmp条件完全一致，硅片首先进行粗抛，粗抛采用的抛光液型号为：ph值控制在11.0±0.2，使用的抛光布型号为suba600，粗抛时间为180s；粗抛后进行两道条件相同的精抛，使用的抛光布型号为fnhp-318s，抛光液型号为np8020，ph值为10.0±0.2；抛光完成后进行cmp后清洗，去除硅片表面残留的抛光液及其他污染物。
3.根据权利要求1所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：实验工艺中的高温氩气氛短时退火采用单片式快速退火炉，氩气流量15～40l/min,升温速率30～50℃/s,保温温度600℃～900℃，保温时间15s～60s,降温速率50℃/s。
4.根据权利要求1所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：反复清洗采用单片式清洗机，臭氧水与氢氟酸由硅片中心上方的喷嘴交替喷射而出。
5.根据权利要求4所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：臭氧水的浓度为20ppm，氢氟酸的质量浓度为1%。
6.根据权利要求4所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：清洗具体的步骤o3w清洗20s→hf清洗15s→o3w清洗10s→hf清洗3s →o3w清洗10s→hf清洗3s →o3w清洗20s→diw清洗10s→spin dry清洗20s。
7.根据权利要求1所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：退火前后的微粗糙度采用测试设备为kla sp7)进行检测，快速退后硅片微粗糙度有轻微增加，这对于硅片品质是没有影响的，由于清洗也会使硅片微粗糙度增加。
8.根据权利要求1所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：硅片的体金属采用vpd-icpms方法进行测试，vpd-icpms测试硅片体金属是通过臭氧与氢氟酸的混合气体对硅片表面进行刻蚀，然后通过氢氟酸和双氧水的混合液体萃取硅片表面的反应产物，之后将混合液体通入icpms进行雾化、等离子化，然后采用质谱方法检测金属杂质元素。
9.根据权利要求8所述的7nm及以下节点wet制程颗粒监控用途硅抛光片的加工工艺，其特征在于：体金属对比测试抽取的硅片使用了完全相同的cmp抛光及后洗净工艺条件，一组未进行退火处理，另一组进行了700℃、30s的氩气快速处理，体金属测试硅片表面的刻蚀深度为0.4um，体金属测试结果为退火样品相对于未退火样品，体金属水平无显著恶化。