CN102375349A - 显影液浓度的验证方法 - Google Patents
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Abstract
一种显影液浓度的验证方法，包括以下步骤：步骤一，将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个小块，对每个小块依次使用递增或递减的曝光能量进行曝光，并记录下每个小块的曝光能量值；步骤二，使用被验证的显影液对所述光刻胶进行显影；步骤三，找出与显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，并查出对应的曝光能量值；步骤四，将步骤三中查出的曝光能量值与标准值进行对比，从而判定显影液浓度是否达标。本发明的方法成本低、速度快、操作便捷，可以简单、快速的确认显影液的浓度是否异常，因此可以大大降低成本并提高生产效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及半导体工业中的光刻工艺，特别是涉及一种显影液浓度的验证方法。
【背景技术】
FAB代工厂使用的显影液一般都是从显影液生产厂家购买，其浓度等参数由生产厂家控制和测定，并提供每批显影液的COA(Certificate of Analysis)给购买使用的公司。使用的公司只能以COA为依据来使用购买的显影液，但无法保证购买的显影液在运输、贮藏等的过程中产生变质。
由于代工厂一般没有显影液浓度检测设备，一旦怀疑某批显影液的浓度有问题，就需要将显影液采样并送交生产厂家进行检测，这会耗费大量的等待时间成本。如若对生产厂家的检测结果有所怀疑，还需要送交第三方进行检测，这更增大了成本。
如果购买一台显影液检测设备，则因为设备成本、维护成本、人力成本、校准成本等过高而显得不划算，况且显影液变质毕竟是少数情况，显影液检测设备的使用率也较低，会造成较大浪费。
【发明内容】
针对传统方法检测显影液浓度的成本较高的问题，有必要提供一种成本低、速度快的显影液浓度的验证方法。
一种显影液浓度的验证方法，包括以下步骤：步骤一，将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个小块，对每个小块依次使用递增或递减的曝光能量进行曝光，并记录下每个小块的曝光能量值；步骤二，使用被验证的显影液对所述光刻胶进行显影；步骤三，找出与显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，并查出对应的曝光能量值；步骤四，将步骤三中查出的曝光能量值与标准值进行对比，从而判定显影液浓度是否达标。
优选的，还包括确定标准值的步骤：使用浓度已知的标准显影液按照步骤一和步骤二的方法进行曝光和显影；找出与所述浓度已知的标准显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，并查出对应的曝光能量值作为标准值。
优选的，还包括设定误差范围的步骤，若所述查出的曝光能量值与标准值的偏差在误差范围之内，则判定显影液浓度达标。
优选的，所述步骤一中记录下每个小块的曝光能量值，具体是将曝光能量值制成表格，表格每一格的位置与曝光区域的一个小块相对应。
优选的，所述步骤一是在光刻机内掩膜版被取出的条件下进行曝光。
优选的，所述步骤三中找出反应充分的小块，是在聚光灯下使用显微镜进行的。
优选的，所述步骤一中将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个小块，具体是分为多个大小相等、按照a列b行整齐排列的方格。
优选的，还包括根据被验显影液的标称浓度设定涂覆的光刻胶的厚度的步骤。
优选的，所述涂覆的光刻胶的厚度为10050埃；所述步骤一中将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个大小相等、按照a列b行整齐排列的方格，具体是分为15列9行，曝光能量从60毫秒开始，以1毫秒为步进递增；或者从194毫秒开始，以1毫秒为步进递减。
优选的，所述标准值是105毫秒，所述误差范围是±3毫秒。
上述显影液浓度的验证方法不需要添置额外的显影液浓度检测设备，成本低；不需要送交显影液生产厂商或第三方进行检测，检测速度快；验证方法简单便捷、易于推广。在光刻CD(Critical Dimension，关键尺寸)异常的情况下可以简单、快速的确认显影液的浓度是否异常，因此可以大大降低成本并提高生产效率。
【附图说明】
图1为本发明显影液浓度的验证方法的流程图；
图2为本发明显影液浓度的验证方法一个实施例中曝光的方向及顺序示意图。
【具体实施方式】
图1为本发明显影液浓度的验证方法的流程图，下面结合一个具体的实施例对该方法的流程进行清楚、完整的说明：
S102，涂胶并曝光。将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个小块，对每个小块依次使用递增或递减的曝光能量进行曝光，并记录下每个小块的曝光能量值
具体是在准备好的圆片(bare wafer)上涂覆光刻胶，光刻胶的种类和胶厚可以根据实际生产时采用的来进行选择。在优选的实施方式中胶厚为10050埃。然后在确保光刻机内无掩膜版(mask)的情况下进行曝光，将曝光区域设置为多个小块，在优选的实施例中为方格(或其他形状)，曝光采用能量递增(或递减)的模式，每个方格采用不同的能量进行曝光。
在优选的实施例中，是将曝光区域设置为15列9行的方格，曝光模式采用TEST-1，即曝光方向及顺序如图2所示，并且需要设定曝光起始能量和step值的模式。曝光起始能量为60毫秒，step值为1毫秒，即每个方格递增1毫秒；并制作一个如下所示的曝光能量表，记录下每一方格所使用的曝光能量值，表格每一格的位置都和曝光区域的一个方格相对应。这样在之后的步骤中查找某个方格的曝光能量值时，就非常简明直观。
| 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 |
| 89 | 88 | 87 | 86 | 85 | 84 | 83 | 82 | 81 | 80 | 79 | 78 | 77 | 76 | 75 |
| 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 |
| 119 | 118 | 117 | 116 | 115 | 114 | 113 | 112 | 111 | 110 | 109 | 108 | 107 | 106 | 105 |
| 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 |
| 149 | 148 | 147 | 146 | 145 | 144 | 143 | 142 | 141 | 140 | 139 | 138 | 137 | 136 | 135 |
| 150 | 151 | 152 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 | 161 | 162 | 163 | 164 |
| 179 | 178 | 177 | 176 | 175 | 174 | 173 | 172 | 171 | 170 | 169 | 168 | 167 | 166 | 165 |
| 180 | 181 | 182 | 183 | 184 | 185 | 186 | 187 | 188 | 189 | 190 | 191 | 192 | 193 | 194 |
在其他的实施例中，亦可以将起始能量和step值设置为不同的值。还可以采用其他的曝光模式进行曝光，例如为了减小误差，使用同一能量值对多个小块进行曝光，又或者将中心区域的小块作为起始曝光点，曝光能量值向周围递增或递减(实际操作中可以根据曝光设备的软件提供的模式来具体选用)。
S104，显影。使用被验证的显影液对光刻胶进行显影。在本实施例中，使用TMAH(Tetramethylammonium hydroxide，四甲基氢氧化铵)标称浓度为2.38％的显影液进行显影(即验证的是TMAH标称浓度为2.38％的显影液)。在其他实施例中，也可以对其他浓度或种类的显影液进行验证。
S106，读值。找出与显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，并查出对应的曝光能量值。
具体是在聚光灯下用显微镜对显影后的圆片进行观察，观察时将圆片的notch(槽口)位置对准操作者。若小方格呈灰白色且无残留，则表明该区域的光刻胶与显影液充分反应、显影干净；若小方格呈其它颜色或有残留，则表明该区域显影液没有充分反应，显影不干净。记下显影干净与否的分界处第一个干净的方格位置，并在上表中找到该位置对应的曝光能量值，就可以获得在一定浓度下该种显影液对该曝光区域完全显影的最小曝光能量值。
光刻胶的主要成分是树脂和感光剂(常见的是重氮萘醌，即DNQ)，曝光时DNQ发生光化学分解产生羧酸(能提高已曝光树脂在显影液中的溶解度)，通过显影液可以将曝光部分的光刻胶去除，但在曝光能量不足的情况下就会有显影不干净(即DNQ未能完全分解)的情况。
对不同的曝光区域使用递进的能量进行曝光，并使用同一显影液进行显影时，就会出现在某个曝光能量下光刻胶刚好显影干净的情况。也就是使用该能量曝光时DNQ正好分解完全，光刻胶能够与显影液充分反应、显影干净。通过使用浓度已知的标准显影液按照S102和S104的方法进行曝光和显影，并找出与标准显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，再查出对应的曝光能量作为标准值。这样就可以测定出某种浓度已知的标准显影液在特定的光刻参数下与光刻胶充分反应的最小曝光能量值(即标准值)。
而一旦显影液的浓度发生变化，使光刻胶充分反应的最小曝光能量值就会随之改变，具体为：当显影液浓度变大时，使光刻胶充分反应的最小曝光能量值会变小；当显影液浓度变小时，使光刻胶充分反应的最小曝光能量值会变大。需要注意的是，一旦使用浓度已知的标准液确定了标准值之后，进行浓度验证时的光刻胶种类、胶厚、显影温度等光刻参数必须与确定标准值时使用的一致。在胶厚为10050埃，曝光起始能量为60毫秒，以1毫秒为步进递增的条件下，使用TMAH浓度为2.38％的标准显影液得到的标准值为105毫秒。
S108，判定。将S106中使用浓度需要验证的显影液进行显影后查出的曝光能量值与标准值进行对比，从而判定显影液浓度是否达标。
将步骤S106中获得的被验显影液对曝光区域完全显影的最小曝光能量值与标准值进行比较就可以知道使用的显影液的浓度是否达标。
在优选的实施例中，设定允许有±3的误差范围，即在标准值为105毫秒时，被验显影液在102毫秒～108毫秒的值范围内均认为浓度达标。
上述显影液浓度的验证方法不需要添置额外的显影液浓度检测设备，成本低；不需要送交显影液生产厂商或第三方进行检测，检测速度快；验证方法简单便捷、易于推广。在光刻CD(Critical Dimension，关键尺寸)异常的情况下可以简单、快速的确认显影液的浓度是否异常，因此可以大大降低成本并提高生产效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种显影液浓度的验证方法，包括以下步骤：
步骤一，将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个小块，对每个小块依次使用递增或递减的曝光能量进行曝光，并记录下每个小块的曝光能量值；
步骤二，使用被验证的显影液对所述光刻胶进行显影；
步骤三，找出与显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，并查出对应的曝光能量值；
步骤四，将步骤三中查出的曝光能量值与标准值进行对比，从而判定显影液浓度是否达标。
2.根据权利要求1所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，还包括确定标准值的步骤：
使用浓度已知的标准显影液按照步骤一和步骤二的方法进行曝光和显影；
找出与所述浓度已知的标准显影液反应充分和不充分的分界处第一个反应充分的小块，并查出对应的曝光能量值作为标准值。
3.根据权利要求1所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，还包括设定误差范围的步骤，若所述查出的曝光能量值与标准值的偏差在误差范围之内，则判定显影液浓度达标。
4.根据权利要求1所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，所述步骤一中记录下每个小块的曝光能量值，具体是将曝光能量值制成表格，表格每一格的位置与曝光区域的一个小块相对应。
5.根据权利要求1所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，所述步骤一是在光刻机内掩膜版被取出的条件下进行曝光。
6.根据权利要求1所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，所述步骤三中找出反应充分的小块，是在聚光灯下使用显微镜进行的。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，所述步骤一中将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个小块，具体是分为多个大小相等、按照a列b行整齐排列的方格。
8.根据权利要求7所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，还包括根据被验显影液的标称浓度设定涂覆的光刻胶的厚度的步骤。
9.根据权利要求8所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，所述涂覆的光刻胶的厚度为10050埃；所述步骤一中将涂覆有光刻胶的圆片的曝光区域划分为多个大小相等、按照a列b行整齐排列的方格，具体是分为15列9行，曝光能量从60毫秒开始，以1毫秒为步进递增；或者从194毫秒开始，以1毫秒为步进递减。
10.根据权利要求9所述的显影液浓度的验证方法，其特征在于，所述标准值是105毫秒，所述误差范围是±3毫秒。
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