CN102375350A - 显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法，该显影工艺的检测版图用于检测显影工艺的显影液流量，所述检测版图包括至少一组检测图案，所述检测图案包括多个线条图形。利用所述检测版图可快速、准确的检测出显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求，显影设备无需处于维护状态即可进行检测，提高了设备的产能，并有利于提高工作效率。

Description

显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法。 

背景技术

在半导体集成电路制造工艺中，光刻工艺有着举足轻重的地位。在进行离子注入或刻蚀之前，需要通过光刻工艺形成光阻图案，以预先定义出待刻蚀或离子注入的区域。因此，光刻工艺水平的高低会直接影响刻蚀或离子注入的结果，并最终影响形成的半导体器件的电性能。 

光刻工艺主要包括以下步骤：首先，在半导体衬底上通过旋涂的方法形成光阻层；接着，执行软烘烤工艺，去除所述光阻层中的溶剂，并增加光阻层与半导体衬底表面的粘附性；随后，将所述半导体衬底传送至曝光设备，通过一系列的对准动作后，对所述半导体衬底表面的光阻层进行曝光，以将掩模板上预定好的图案转移到光阻层上，所述光阻层上被曝光区域的光阻发生光化学反应，其中，对于正型光阻而言，被曝光的光阻可溶于显影液，而对于负型光阻而言，被曝光的光阻不溶于显影液，而未曝光的光阻则可溶于显影液；接下来，对显影后的光阻层进行曝光后烘烤，以消除曝光时的驻波效应；最后，对所述半导体衬底上的光阻层执行显影工艺，向所述半导体衬底表面喷洒显影液，以形成光阻图案。 

所述显影工艺是光刻工艺中的重要步骤，业界通常利用显影设备完成显影工艺。具体请参考图1，其为显影设备的示意图，如图1所示，显影设备10包括显影液供应装置11、显影液喷嘴12以及真空吸盘(未图示)，所述真空吸盘用于承载半导体衬底13，所述半导体衬底13表面形成有光阻层。在显影过程中，首先，利用显影液喷嘴12将显影液供应装置11提供的显影液喷洒在半导体衬底13表面；之后，显影液在所述半导体衬底13表面驻留一定时间；然后，真 空吸盘高速旋转，带动所述半导体衬底13高速旋转，使显影液流向所述半导体衬底13的外缘，并流出所述半导体衬底13表面；其后，使用去离子水漂洗所述半导体衬底13；最后，旋转所述半导体衬底13，将其甩干。 

在显影工艺中，显影液流量对显影工艺的质量至关重要，若显影液流量过小或过大都将导致半导体衬底表面形成光阻残留缺陷，该缺陷将进一步引起刻蚀或离子注入缺陷，造成最终形成的半导体器件的稳定性下降，影响半导体器件的电学性能。因此，必须严格控制显影液喷嘴所喷洒的显影液数量。 

目前，为了检测显影工艺中显影液流量是否满足工艺要求，通常是使显影设备10进入维护状态，操作人员将一测量器具(如量筒)放置到显影液喷嘴12下方，并使显影设备10运行特殊的喷液程序，使显影液喷嘴12喷洒的显影液全部流入到测量器具中，进而判断显影液流量是否符合工艺要求。然而，在实际生产中发现，由于上述检测方法必须在显影设备处于维护状态时才能进行，严重影响显影设备的产能；并且，该测量过程比较繁琐，不利于提高生产效率。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法，以解决现有技术中显影液流量检测程序繁琐且效率低下的问题，提高显影设备的产能。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种显影工艺的检测版图，所述检测版图用于检测显影工艺的显影液流量，所述检测版图包括至少一组检测图案，所述检测图案包括多个线条图形。 

可选的，在所述显影工艺的检测版图中，所述检测版图包括多组检测图案，所述多组检测图案等间距设置。 

可选的，在所述显影工艺的检测版图中，所述检测图案中的多个线条图形排列成四边形。 

可选的，在所述显影工艺的检测版图中，所述检测图案中的多个线条图形排列成五边形。 

可选的，在所述显影工艺的检测版图中，所述检测图案中的多个线条图形排列成六边形。 

可选的，在所述显影工艺的检测版图中，所述线条图形的线宽为1～2μm。 

本发明还提供一种显影工艺的检测方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有光阻层；通过曝光工艺将所述检测版图转移到所述光阻层上，以将所述光阻层划分为需去除区域和需保留区域，所述需保留区域与所述线条图形相对应；对所述半导体衬底执行显影工艺；根据所述需去除区域的光阻的去除情况，来判断所述显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，若所述需去除区域的光阻被完全去除，则判定显影工艺的显影液流量符合工艺要求。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，若所述需去除区域的部分光阻残留在所述半导体衬底上，则判定显影工艺的显影液流量不符合工艺要求。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，若所述需去除区域的部分光阻以所述半导体衬底的中心点为中心，呈放射状分布在所述半导体衬底上，则判定显影工艺的显影液流量小于标准值。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，若所述需去除区域的部分光阻呈圆环状分布在所述半导体衬底的中心位置，则判定显影工艺的显影液流量大于标准值。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，所述光阻层的厚度为1～2μm。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，所述光阻层为负型光阻层。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，所述光阻层为正型光阻层。 

可选的，在所述显影工艺的检测方法中，利用激光图案检测设备检测所述需去除区域的光阻的去除情况。 

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

本发明提供的显影工艺的检测版图包括至少一组检测图案，可通过曝光工艺将检测版图转移到光阻层上，执行显影工艺后，可根据需去除区域的光阻的去除情况，来判断显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求；利用所述检测版图可快速、准确的检测出显影液流量是否符合工艺要求，显影设备无需处于维护状态即可进行检测，提高了显影设备的产能，有利于提高工作效率。 

附图说明

图1为显影设备的示意图； 

图2为本发明实施例提供的显影工艺的检测版图的示意图； 

图3为本发明实施例提供的显影工艺的检测方法的流程图； 

图4A为显影液流量符合工艺要求时半导体衬底的示意图； 

图4B为显影液流量小于标准值时半导体衬底的示意图； 

图4C为显影液流量大于标准值时半导体衬底的示意图。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。 

本发明的核心思想在于，提供一种显影工艺的检测版图以及显影工艺的检测方法，所述检测版图包括至少一组检测图案，可通过曝光工艺将所述检测版图转移到光阻层上，执行显影工艺后，根据需去除区域的光阻的去除情况，来判断显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求；利用所述检测版图可快速、准确的检测出显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求，显影设备无需处于维护状态即可进行检测，提高了显影设备的产能，并有利于提高工作效率。 

请参考图2，其为本发明实施例提供的显影工艺的检测版图的示意图，所述显影工艺的检测版图用于检测显影工艺的显影液流量，其包括至少一组检测图案110，所述检测图案110包括多个线条图形111。可通过曝光工艺将所述检测版图转移到光阻层上，从而利用所述检测版图快速、准确的检测出显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求；并且，显影设备无需处于维护状态即可进行检测工作，提高了设备的产能，有利于提高工作效率。 

如图2所示，所述检测版图包括多组检测图案110，在本实施例中，所述检测图案110的数量为四组，然而应当认识到，所述检测图案110的数量并不局限于四组，所述检测图案110的数量可以是一组、二组、三组或其它数量。若所述检测版图包括多组检测图案110时，所述多组检测图案110优选为等间距设置，以便于观察显影工艺后的光阻图形。 

在本实施例中，所述每一组检测图案110中的多个线条图形均排列成四边形，即每一组检测图案110由四个首尾连接的线条图形111组成。将所述检测图案110中的线条图形排列成封闭的四边形，执行显影工艺后，若显影液流量符合工艺要求，可恰好将四边形内部的需去除的光阻完全去除；若显影液流量不符合工艺要求，需去除区域的部分光阻将残留在四边形内部；利用所述检测版图可快速、准确的检测出显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求。 

在本发明的其它实施例中，所述每一组检测图案110中的多个线条图形111也可排列成五边形，即每一组检测图案110由五个首尾连接的线条图形111组成；或者，所述每一组检测图案110中的多个线条图形也可排列成六边形。可以理解的是，所述线条图形111的排列方式还可根据工艺要求和便于检测的需要做相应的变更，在此不再赘述。 

在本实施例中，所述检测图案110的线条图形111的线宽为1～2μm，该线宽尺寸是版图设计中较为常用的尺寸，便于设计所述检测版图，并且，现有的曝光设备的分辨率也可满足此线宽要求。 

本发明实施例还提供了一种显影工艺的检测方法，如图3所示，该显影工艺的检测方法包括以下步骤： 

步骤S300，提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有光阻层。 

在本实施例中，所述光阻层的厚度为1～2μm，所述光阻层可利用旋涂的方式形成，所述半导体衬底的半径可以是100mm(2inch)、150mm(6inch)、200mm(8inch)及300mm(12inch)中的任一尺寸。其中，所述半导体衬底可以是裸硅片，所述裸硅片即可满足检测要求，且其成本较低。 

较佳的，所述光阻层为负型光阻层。与正性光阻相比，负型光阻对显影液更为敏感，更加有利于判断光阻的去除情况；并且，负型光阻的成本较低。然而应当认识到，所述光阻层也可以是正型光阻层。 

步骤S310，通过曝光工艺将所述检测版图转移到光阻层上，以将所述光阻层划分为需去除区域和需保留区域，所述需保留区域与所述线条图形相对应。 

在本实施例中，可将所述半导体衬底传送至曝光设备，通过一系列的对准动作后，对半导体衬底表面的光阻层进行曝光，以将所述检测版图转移到所述光阻层上，从而将所述光阻层划分为需去除区域和需保留区域。需要说明的是， 将所述检测版图转移到光阻层上的过程中，可以依次对半导体衬底的多个曝光场进行曝光，即将检测版图重复曝光到半导体衬底上多个区域。 

若所述光阻层为负型光阻层，曝光区域为需保留区域，而未曝光区域则为需去除区域，所述曝光区域与所述检测版图的线条图形相对应(即检测版图上的线条图形是透光区域)，经过曝光工艺后，所述曝光区域的光阻发生了光化学反应而变的不溶于显影液；反之，若所述光阻层为正型光阻层，曝光区域为需去除区域，而未曝光区域则为需保留区域，所述未曝光区域与所述检测版图的线条图形相对应(即检测版图上的线条图形是不透光区域)，经过曝光工艺后，所述曝光区域的光阻发生了光化学反应而变的可溶于显影液。 

步骤S320，对所述半导体衬底执行显影工艺。 

在显影过程中，首先，将显影液喷洒在光阻层表面，并使显影液在所述半导体衬底表面驻留一定时间；然后，高速旋转所述半导体衬底，使显影液流向所述半导体衬底的外缘，并流出所述半导体衬底表面；其后，使用去离子水漂洗所述半导体衬底；最后，甩干所述半导体衬底。 

步骤S330，根据所述需去除区域的光阻的去除情况，来判断所述显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求。 

具体的说，若所述需去除区域的光阻被完全去除，则表明所述显影工艺的显影液流量符合工艺要求，可恰好将需去除的光阻完全去除掉，如图4A所示，当所述显影液流量符合工艺要求时，执行显影工艺后，半导体衬底410的每个曝光场上的光阻的形状与检测版图上的检测图案的形状一致，需去除区域的光阻已经被完全去除；反之，若需去除区域的部分光阻残留在所述半导体衬底上，则可判定显影工艺的显影液流量不符合工艺要求。 

以负型光阻层为例，经过曝光工艺后，需去除区域(未曝光区域)的光阻可溶于显影液，而在显影工艺后，未曝光区域的光阻应当被完全去除，因此，一旦检测到所述未曝光区域的部分光阻残留在所述半导体衬底上，则可判定所述显影工艺的显影液流量不符合工艺要求。 

经发明人长期研究发现，若显影工艺的显影液流量小于标准值时，显影液的数量不足以溶解所有需去除区域的光阻，因此，需去除区域的部分光阻将残留在半导体衬底410上，并以所述半导体衬底410的中心点为中心，呈放射状 分布在所述半导体衬底410上(如图4B中虚线所示)；若显影工艺的显影液流量大于标准值时，由于显影液的数量过多，一部分溶解了光阻的显影液未能及时流出所述半导体衬底410表面，导致需去除区域的部分光阻呈圆环状分布在半导体衬底410的中心位置(如图4C中虚线所示)。因此，当检测到有未曝光区域的部分光阻残留在所述半导体衬底上时，可根据残留的光阻的分布情况，快速准确的判断出显影工艺的显影液流量是大于标准值还是小于标准值。 

特别的，在步骤S330中，可采用激光图案检测(patterned wafer inspection)设备观察需去除区域的光阻的去除情况，通过该激光图案检测设备能够快速的检测到半导体衬底上的各种缺陷。例如，可采用美国应用材料公司生产的ComPlus-EV激光图案检测设备。 

综上所述，可通过曝光工艺将本发明实施例提供的检测版图转移到光阻层上，执行显影工艺后，根据需去除区域的光阻的去除情况，来判断显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求，显影设备无需处于维护状态即可进行检测，提高了显影设备的产能，并且，整个测试过程简单快捷，有利于提高工作效率。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (15)

1.一种显影工艺的检测版图，用于检测显影工艺的显影液流量，所述检测版图包括至少一组检测图案，所述检测图案包括多个线条图形。

2.如权利要求1所述的显影工艺的检测版图，其特征在于，所述检测版图包括多组检测图案，所述多组检测图案等间距设置。

3.如权利要求1或2所述的显影工艺的检测版图，其特征在于，所述检测图案中的多个线条图形排列成四边形。

4.如权利要求1或2所述的显影工艺的检测版图，其特征在于，所述检测图案中的多个线条图形排列成五边形。

5.如权利要求1或2所述的显影工艺的检测版图，其特征在于，所述检测图案中的多个线条图形排列成六边形。

6.如权利要求1或2所述的显影工艺的检测版图，其特征在于，所述线条图形的线宽为1～2μm。

7.一种应用权利要求1所述的检测版图检测显影工艺的方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有光阻层；

通过曝光工艺将所述检测版图转移到所述光阻层上，以将所述光阻层划分为需去除区域和需保留区域，所述需保留区域与所述线条图形相对应；

对所述半导体衬底执行显影工艺；

根据所述需去除区域的光阻的去除情况，来判断所述显影工艺的显影液流量是否符合工艺要求。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述需去除区域的光阻被完全去除，则判定显影工艺的显影液流量符合工艺要求。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述需去除区域的部分光阻残留在所述半导体衬底上，则判定显影工艺的显影液流量不符合工艺要求。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述需去除区域的部分光阻以所述半导体衬底的中心点为中心，呈放射状分布在所述半导体衬底上，则判定显影工艺的显影液流量小于标准值。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述需去除区域的部分光阻呈圆环状分布在所述半导体衬底的中心位置，则判定显影工艺的显影液流量大于标准值。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光阻层的厚度为1～2μm。

13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光阻层为负型光阻层。

14.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光阻层为正型光阻层。

15.如权利要求7至14中任一项所述的方法，其特征在于，利用激光图案检测设备检测所述需去除区域的光阻的去除情况。

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