CN102402126A - 一种用于检测光刻过程中照明条件的结构及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于检测光刻过程中照明条件的结构及其检测方法，所述结构位于晶圆的切割区域，包括一排多个测试用浅沟槽隔离结构，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加。所述检测方法首先利用上述结构获得正常光刻过程中照明条件下发生过刻蚀现象的实际区域，然后在待测试晶圆的切割区域形成上述结构，并在完成器件制作工艺后，检测过刻蚀现象发生的实际区域，与标准区域进行对比，从而利用过刻蚀现象对检测光刻过程中照明条件是否发生异常。

Description

一种用于检测光刻过程中照明条件的结构及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种半导体检测工艺，尤其涉及一种用于检测光刻过程中照明条件的结构及其检测方法。

背景技术

在集成电路制造工艺中，光刻工艺是必不可少的工艺步骤，在晶圆上的一些区域需要进行刻蚀、注入等工艺，而其他区域不需要进行刻蚀、注入工艺时，在表面涂抹光刻胶、并对光刻胶进行曝光、显影，通过掩模板遮挡不需要工艺步骤的区域，暴露出需要进行工艺步骤的区域，光照使光刻胶变性后在化学试剂的作用下溶解，从而遮盖不需要进行工艺步骤的区域，暴露出需要进行工艺步骤的区域。

随着器件尺寸的不断减小，光刻工艺中光的能量、焦距对器件的形成起着重要的作用，如果光刻过程中照明条件发生改变，例如光的能量、焦距改变出现其非常多的问题，例如因光的能量不均匀导致照射区域不均匀、因光的焦距异常改变造成光刻胶溶解不完全等问题。而现有技术中光刻工艺中照明条件发生变化时，不容易被现有的检测技术，例如CD(Critical Dimensions，关键尺寸检测)、Overlay(对准工艺检测)和ADI(After developing inspection，显影后检测)检测方法均无法立刻检测出光刻过程中照明条件的改变检测出来。

图1为现有技术中光刻工艺中的过刻蚀现象，如图1所示，所述衬底10上形成有氧化物层12，位于衬底10中的浅沟槽隔离结构16由于浅沟槽隔离结构16区域中的沟槽侧壁与水平面呈一定的倾角，则在曝光过程中，光20被所述沟槽侧壁反射后形成折射光22照射到掩模板24下方区域30的光刻胶14，使不该曝光的光刻胶14被曝光变性，并后续在显影过程中溶解脱落，当进行湿法刻蚀时，由于湿法刻蚀的各项同性性质，使部分氧化层出现损伤，从而在后续过程中使不必要的区域被刻蚀，当过刻蚀现象明显时在光学显微镜下即可观察到损伤区域，这种现象称为过刻蚀现象(Over-Exposure)。现有技术中，技术人员已经逐渐意识到过刻蚀现象，并采用各种方法逐渐避免过刻蚀现象的发生，然而现有技术中未出现利用过刻蚀现象检测光刻过程中照明条件的结构或方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种检测光刻过程中照明条件的结构及其检测方法，所述结构及其检测方法是利用过刻蚀现象，并能够及时发现光刻过程中照明条件的异常情况。

为解决上述问题，本发明提供一种用于检测光刻过程中照明条件的结构，位于晶圆的切割区域，包括一排多个测试用浅沟槽隔离结构，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加。

可选的，针对所述结构，所述测试用浅沟槽隔离结构的个数为50～200个。

可选的，针对所述结构，所述测试用浅沟槽隔离结构上截面最小的宽度为其深度的0.05～0.5倍，上截面最大的宽度为其深度的2～3倍。

进一步的，针对所述结构，所述测试用浅沟槽隔离结构与所述晶圆上形成器件区域的浅沟槽隔离结构同时形成。

可选的，针对所述结构，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度为

可选的，针对所述结构，所述测试用浅沟槽隔离结构的侧壁的倾角为80°～87°。

进一步的，针对光刻过程中照明条件的检测方法，包括以下步骤：利用具有所述结构的测试用浅沟槽隔离结构获得光刻过程中照明条件正常情况下发生过刻蚀现象的标准区域；在待测试晶圆的切割区域形成具有所述结构的测试用浅沟槽隔离结构；继续完成后续工艺制造；获得所述待测试晶圆上的测试用浅沟槽隔离结构发生过刻蚀现象的实际区域；比较所述实际区域和所述标准区域，如果所述实际区域相对所述标准区域发生偏移，则判定光刻过程中照明条件异常。

可选的，针对所述方法，在待测试晶圆的切割区域形成所述测试用浅沟槽隔离结构与所述待测试晶圆的其他区域的浅沟槽隔离结构是同时形成的。

可选的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构的个数为50～200个。

进一步的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构上截面最小的宽度为其深度的0.05～0.5倍，上截面最大的宽度为其深度的2～3倍。

可选的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度为

可选的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构的侧壁的倾角为80°～87°。

综上所述，本发明利用过刻蚀现象检测根据过刻蚀现象的漂移来定量测量光刻过程中照明条件的微小异常变化，能够利用深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加的测试用浅沟槽隔离结构，在完成器件制作工艺后，检测过刻蚀现象发生的实际区域与标准区域进行对比，从而检测光刻过程中微小变化，例如光的能量、焦距发生移位等异常现象。

附图说明

图1为现有技术中光刻工艺中的过刻蚀现象。

图2为本发明一实施例中用于检测光刻过程中照明条件的结构的示意图。

图3为本发明一实施例中用于检测光刻过程中照明条件的结构检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

发明人发现，过刻蚀现象可以发生在非常微小的结构中，即对于一个浅沟槽隔离结构来说，不仅受上截面宽度、深度以及光刻时位于所述浅沟槽隔离结构上方的光刻胶的宽度影响，同时受光刻过程中照明条件的改变、例如光的能量、焦距改变等变化的影响也是非常大；若一个给定一系列上截面宽度递增的浅沟槽隔离结构来说，在其他条件不变的情况下，当光刻过程中照明条件发生微小变化时，发生过刻蚀现象的浅沟槽隔离结构的数量和区域就会发生偏移。

本发明的核心思想是：本发明利用过刻蚀现象对光刻过程中光的能量、焦距等条件进行检测，通过形成一排多个测试用浅沟槽隔离结构，且所述测试用浅沟槽隔离结构的深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加，首先利用上述结构获得正常光刻过程中照明条件下发生过刻蚀现象的实际区域，然后再待测试晶圆的切割区域形成上述结构，并在完成器件制作工艺后，检测过刻蚀现象发生的实际区域，与标准区域进行对比，从而达到利用过刻蚀现象对检测光刻过程中照明条件是否发生异常的目的。

结合上述核心思想，本发明提供一种用于检测光刻过程中照明条件的结构，位于晶圆100的切割区域，图2为本发明一实施例中用于检测光刻过程中照明条件的结构的示意图，如图2所示，所述测试结构包括一排多个测试用浅沟槽隔离结构106，所述测试用浅沟槽隔离结构106的深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加。所述测试结构位于晶圆的切割区域，既不影响晶圆上形成器件的个数、产率，同时在生产过程中达到检测的目的。

可选的，所述测试用浅沟槽隔离结构106的个数为50～200个，所述测试用浅沟槽隔离结构106上截面最小的宽度为其深度的0.05～0.5倍，上截面最大的宽度为其深度的2～3倍。当所述测试用浅沟槽隔离结构106上截面的宽度小于一定的值或上截面的宽度大于一定的值时，制作过程中不会发生光经测试用浅沟槽隔离结构106侧壁反射而发生过刻蚀现象，在正常工作的光刻过程中照明条件照射下，在测试区域中会出现两个发生过刻蚀现象的临界待测浅沟槽隔离结构，小于较小的临界待测浅沟槽隔离结构的不会发生过刻蚀现象，大于小于较大的临界待测浅沟槽隔离结构的也不会发生过刻蚀现象。如果光发生异常，其能量或焦距发生了偏移则在待测区域中，发生过刻蚀现象的临界待测浅沟槽隔离结构就会发生改变，则后续通过电子扫描观察即可得知光的异常情况，从而达到检测光刻工艺中光的目的。

可选的，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度为所述测试用浅沟槽隔离结构的侧壁的倾角为80°～87°。所述测试用浅沟槽隔离结构106的深度与倾角为具体工艺中定义和形成的，为本领域技术人员所熟知的技术内容，故对深度和角度的改变也在本领域的思想范围内。

进一步的，光刻过程中照明条件的检测方法，图3为本发明一实施例中所述检测方法的流程示意图，如图3所示，所述包括以下步骤：

S01：利用具有所述结构的测试用浅沟槽隔离结构获得光刻过程中照明条件正常情况下发生过刻蚀现象的标准区域；

S02：在待测试晶圆的切割区域形成具有所述结构的测试用浅沟槽隔离结构；

S03：继续完成后续工艺制造；

S04：获得所述待测试晶圆上的测试用浅沟槽隔离结构发生过刻蚀现象的实际区域；

S05：比较所述实际区域和所述标准区域，如果所述实际区域相对所述标准区域发生偏移，则判定光刻过程中照明条件异常。

例如，图2中具有N个测试用浅沟槽隔离结构，在步骤S01测得光刻过程中照明条件正常的情况下，从左起第3个测试用浅沟槽隔离区开始发生过刻蚀现象至第(N-2)个测试用浅沟槽停止发生过刻蚀现象，则左起第3个至第(N-2)个测试用浅沟槽隔离结构为过刻蚀现象的标准区域。如果在步骤S04中测得过刻蚀现象的实际区域并非左起第3个至第(N-2)个，而是发生了移位，例如实际区域为左起第2个至第(N-1)个，则可判定光刻过程中照明条件发生异常。

其中，形成在所述待测试晶圆切割区域上的所述测试用浅沟槽隔离结构与所述待测试晶圆上其他区域的浅沟槽隔离结构同时形成。相比现有技术所作的改变即为在光刻工艺中，改变掩模板的型样，增加在晶圆上切割区域的开口，所述开口的型样根据测试用浅沟槽隔离结构106的型样设计而成。形成测试用浅沟槽隔离结构后的后续工艺过程与晶圆上其他区域的制作过程是相同并同时进行的。采用上述形成方法仅仅改变了光刻工艺中的掩模板的型样，未增加或改变其他制作过程，从而便于改进现有技术，在未增加成本的情况下达到本发明的目的。

可选的，针对所述方法，在待测试晶圆的切割区域形成所述测试用浅沟槽隔离结构与所述待测试晶圆的其他区域的浅沟槽隔离结构是同时形成的。

可选的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构的个数为50～200个。

进一步的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构上截面最小的宽度为其深度的0.05～0.5倍，上截面最大的宽度为其深度的2～3倍。

可选的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度为

可选的，针对所述方法，所述测试用浅沟槽隔离结构的侧壁的倾角为80°～87°。

综上所述，利用过刻蚀现象对光刻过程中光的能量、焦距等条件进行检测，通过形成一排多个测试用浅沟槽隔离结构，且所述测试用浅沟槽隔离结构的深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加，从而在完成器件制作工艺后，检测过刻蚀现象发生的测试用浅沟槽隔离结构与标准表格进行对比，从而检测光刻过程中光是否出现移位等异常现象。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (11)

1.一种用于检测光刻过程中照明条件的结构，位于晶圆的切割区域，其特征在于，包括一排多个测试用浅沟槽隔离结构，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度相同、侧壁的倾角相等、上截面宽度依次增加。

2.如权利要求1所述的用于检测光刻过程中照明条件的结构，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构的个数为50～200个。

3.如权利要求1所述的用于检测光刻过程中照明条件的结构，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构上截面最小的宽度为其深度的0.05～0.5倍，上截面最大的宽度为其深度的2～3倍。

4.如权利要求1所述的用于检测光刻过程中照明条件的结构，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度为

5.如权利要求1所述的用于检测光刻过程中照明条件的结构，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构的侧壁的倾角为80°～87°。

6.一种光刻过程中照明条件的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用具有权利要求1中所述结构的测试用浅沟槽隔离结构获得光刻过程中照明条件正常情况下发生过刻蚀现象的标准区域；

在待测试晶圆的切割区域形成具有权利要求1中所述结构的测试用浅沟槽隔离结构；

继续完成后续工艺制造；

获得所述待测试晶圆上的测试用浅沟槽隔离结构发生过刻蚀现象的实际区域；

比较所述实际区域和所述标准区域，如果所述实际区域相对所述标准区域发生偏移，则判定光刻过程中照明条件异常。

7.如权利要求6所述的光刻过程中照明条件的检测方法，其特征在于，在待测试晶圆的切割区域形成所述测试用浅沟槽隔离结构与所述待测试晶圆的其他区域的浅沟槽隔离结构是同时形成的。

8.如权利要求6所述的光刻过程中照明条件的检测方法，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构的个数为50～200个。

9.如权利要求6所述的光刻过程中照明条件的检测方法，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构上截面最小的宽度为其深度的0.05～0.5倍，上截面最大的宽度为其深度的2～3倍。

10.如权利要求6所述的光刻过程中照明条件的检测方法，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构的深度为

11.如权利要求6所述的光刻过程中照明条件的检测方法，其特征在于，所述测试用浅沟槽隔离结构的侧壁的倾角为80°～87°。

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