CN104882393B - 光刻抗反射层的离线监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，所述方法包括：提供形成有监控薄膜结构的监控用半导体衬底，所述监控薄膜结构的制作方法与用于被监控的半导体工艺流程的阻挡结构的制作方法一致；在所述监控薄膜上方依次形成光刻抗反射层和光刻胶层；进行光刻抗反射层刻蚀；进行阻挡结构的顶部刻蚀工艺，所述顶部刻蚀工艺与被监控的半导体工艺流程的顶部刻蚀工艺一致；对阻挡结构进行光学检测，通过阻挡结构缺陷分布情况判断光刻抗反射层的气泡缺陷情况。所述方法能够对光刻抗反射层的气泡缺陷进行离线监控，防止气泡缺陷对在线的半导体器件产生影响。

Description

光刻抗反射层的离线监控方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种光刻抗反射层的离线监控方法。
背景技术
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸的微缩，半导体生产对微小缺陷的容忍度越来越小，比如位于光刻胶层下方的光刻抗反射层中存在的气泡缺陷，该气泡缺陷会随着光刻工艺的进行而转移至半导体衬底中，最终造成的半导体衬底损伤缺陷，这样的缺陷会影响最终形成的半导体器件的良率。
但是，目前针对抗反射层中气泡没有有效的监控手法，而气泡缺陷经常在机台定期保养以及更换零部件之后产生，所以对在线的半导体器件通常会产生巨大影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，所述方法能够对光刻抗反射层的气泡缺陷进行离线监控，防止气泡缺陷对在线的半导体器件产生影响。
为了解决上述问题，本发明提供一种光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，用于对半导体工艺流程中光刻抗反射层的气泡缺陷进行监控，所述半导体工艺流程包括：阻挡结构的制作、光刻抗反射层的制作、光刻胶层的制作、光刻胶的刻蚀工艺，阻挡结构的顶部刻蚀工艺，所述方法包括：
提供监控用半导体衬底，所述监控用半导体衬底上形成有监控薄膜结构，所述监控薄膜结构的制作方法与用于被监控的半导体工艺流程的阻挡结构的制作方法一致；
在所述监控薄膜上方依次形成光刻抗反射层和光刻胶层，所述光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法一致；
进行光刻抗反射层刻蚀，所述光刻抗反射层刻蚀与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层的刻蚀工艺一致；
进行阻挡结构的顶部刻蚀工艺，所述顶部刻蚀工艺与被监控的半导体工艺流程的顶部刻蚀工艺一致；
对阻挡结构进行光学检测，通过阻挡结构缺陷分布情况判断光刻抗反射层的气泡缺陷情况。
可选地，所述监控用半导体衬底的材质为硅。
可选地，所述阻挡结构包括：
底部氧化硅阻挡层、位于底部氧化硅阻挡层上方的氮化硅阻挡层、位于氮化硅阻挡层上方的顶部氧化硅阻挡层，所述阻挡结构的顶部刻蚀工艺为对所述顶部氧化硅阻挡层进行刻蚀工艺，对所述阻挡结构进行光学检测为对所述阻挡结构的氮化硅阻挡层进行光学检测。
可选地，所述顶部刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
可选地，所述光刻抗反射层的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
可选地，所述光学检测利用亮场或暗场检测，所述光学检测为对所述氮化硅阻挡层进行检测。
可选地，所述光学检测利用亮场检测。
可选地，所述光学检测利用KLA 28系列检测设备进行。
可选地，所述光学检测的参数为：120纳米像素，采用蓝带光波，反射光收集模式。
可选地，若检测所述阻挡结构上没有气泡缺陷，所述监控用半导体衬底可重复使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明利用与被监控的半导体工艺流程基本一致的方法制作监控用半导体衬底，所述监控用半导体衬底上形成有阻挡结构、光刻抗反射层和光刻胶层，通过对光刻胶层、光刻抗反射层的刻蚀以及阻挡结构的顶部刻蚀，将光刻抗反射层中的气泡缺陷情况在阻挡结构的顶部反映出来，通过阻挡结构的顶部进行缺陷扫描，可以基于阻挡结构的顶部缺陷扫描的结果对应判断光刻抗反射层中的气泡缺陷的分布进行判断；
若根据阻挡结构的顶部缺陷扫描结果判断光刻抗反射层中的不存在气泡缺陷，则监控用半导体衬底可重复使用，以此降低了监控的成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法的流程示意图；
图2-图6是本发明一个实施例的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法的制作方法剖面结构示意图。
具体实施方式
本发明解决的技术问题是提供了光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，所述方法能够对光刻抗反射层的气泡缺陷进行离线监控，防止气泡缺陷对在线的半导体器件产生影响。
为了解决上述问题，本发明提供一种光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，用于对半导体工艺流程中光刻抗反射层的气泡缺陷进行监控，所述半导体工艺流程包括：阻挡结构的制作、光刻抗反射层的制作、光刻胶层的制作、光刻胶的刻蚀工艺，阻挡结构的顶部刻蚀工艺，请参考图1所示的本发明一个实施例的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法的流程示意图，所述方法包括：
步骤S1，提供监控用半导体衬底，所述监控用半导体衬底上形成有监控薄膜结构，所述监控薄膜结构的制作方法与用于被监控的半导体工艺流程的阻挡结构的制作方法一致；
步骤S2，在所述监控薄膜上方依次形成光刻抗反射层和光刻胶层，所述光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法一致；
步骤S3，进行光刻抗反射层刻蚀，所述光刻抗反射层刻蚀与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层的刻蚀工艺一致；
步骤S4，进行阻挡结构的顶部刻蚀工艺，所述顶部刻蚀工艺与被监控的半导体工艺流程的顶部刻蚀工艺一致；
步骤S5，对阻挡结构进行光学检测，通过阻挡结构缺陷分布情况判断光刻抗反射层的气泡缺陷情况。
请参考图2-图6所示的本发明一个实施例的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法的制作方法剖面结构示意图。由于光刻抗反射层的气泡通常发生在制作抗反射层的设备的维护保养或者更换零部件以后，因此，通常本发明的方法通常在维护保养以及更换零部件以后进行。
首先，参考图2及图3，提供监控用半导体衬底10，所述监控用半导体衬底10上形成有监控薄膜结构，所述监控薄膜结构的制作方法与用于被监控的半导体工艺流程的阻挡结构的制作方法一致。所述监控用半导体衬底10的材质为硅。
本发明所述的阻挡结构位于半导体衬底与上方的光刻抗反射层14(结合图3)之间。本发明中，所述被监控的半导体工艺流程的阻挡结构包括：底部氧化硅阻挡层、氮化硅阻挡层和顶部氧化硅阻挡层。所述监控薄膜结构的材质和厚度与所述阻挡结构的材料层的材质和厚度相同。因此，本实施例中，所述监控薄膜结构自下而上依次包括：底部氧化硅阻挡层11、氮化硅阻挡层12、顶部氧化硅阻挡层13。根据工艺的不同，所述底部氧化硅阻挡层11、氮化硅阻挡层12、顶部氧化硅阻挡层13的厚度不同。
根据实际情况的阻挡结构的不同，所述阻挡结构中还可以设置有多晶硅层，所述多晶硅层的位置根据阻挡结构的不同而设置。但是监控薄膜结构的材料层和厚度应当根据阻挡结构的材料层和厚度进行设置。
然后，请参考图4，在所述监控薄膜上方依次形成光刻抗反射层14和光刻胶层15，所述光刻抗反射层14和光刻胶层15的制作方法与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法一致。为了便于示意说明，图中在光刻抗反射层14中示出两个气泡，用于说明该气泡如何对下方的阻挡结构的刻蚀工艺后的形貌产生影响，在实际中，所述光刻抗反射层14中可能有气泡，也可能没有气泡，并且，气泡的数目也不限于图中所示的2个。
接着，请参考图5，进行光刻抗反射层14刻蚀，所述光刻抗反射层14刻蚀与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层的刻蚀工艺一致。本实施例中，光刻抗反射层14的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。通过光刻抗反射层14的刻蚀步骤，光刻抗反射层14中的气泡转移到下方的顶部氧化硅阻挡层13表面。
然后，参考图6，进行阻挡结构的顶部刻蚀工艺，所述顶部刻蚀工艺与被监控的半导体工艺流程的顶部刻蚀工艺一致。所述阻挡结构的顶部刻蚀工艺为对所述顶部氧化硅阻挡层进行刻蚀工艺。所述顶部刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。经过对氮化硅阻挡层12的刻蚀工艺，由于光刻抗反射层14中的气泡在顶部氧化硅阻挡层13中的气泡被转移至氮化硅阻挡层12表面。
参考图6，对氮化硅阻挡层12进行光学检测，通过阻挡结构缺陷分布情况判断光刻抗反射层的气泡缺陷情况。所述光学检测利用亮场或暗场检测，所述光学检测为对所述氮化硅阻挡层进行检测。
作为优选的实施例，所述光学检测利用亮场检测。所述光学检测利用KLA28系列检测设备进行。优选地，所述光学检测的参数为：120纳米像素，采用蓝带光波，反射光收集模式。
经过上述检测，若检测所述阻挡结构上没有气泡缺陷，所述监控用半导体衬底可重复使用，因此降低了监控的成本。
综上，本发明利用与被监控的半导体工艺流程基本一致的方法制作监控用半导体衬底，所述监控用半导体衬底上形成有阻挡结构、光刻抗反射层和光刻胶层，通过对光刻胶层、光刻抗反射层的刻蚀以及阻挡结构的顶部刻蚀，将光刻抗反射层中的气泡缺陷情况在阻挡结构的顶部反映出来，通过阻挡结构的顶部进行缺陷扫描，可以基于阻挡结构的顶部缺陷扫描的结果对应判断光刻抗反射层中的气泡缺陷的分布进行判断；
若根据阻挡结构的顶部缺陷扫描结果判断光刻抗反射层中的不存在气泡缺陷，则监控用半导体衬底可重复使用，以此降低了监控的成本。
因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，用于对半导体工艺流程中光刻抗反射层的气泡缺陷进行监控，所述半导体工艺流程包括：阻挡结构的制作、光刻抗反射层的制作、光刻胶层的制作、光刻胶的刻蚀工艺，光刻抗反射层的刻蚀工艺，阻挡结构的顶部刻蚀工艺，其特征在于，包括：
提供监控用半导体衬底，所述监控用半导体衬底上形成有监控薄膜结构，
所述监控薄膜结构的制作方法与用于被监控的半导体工艺流程的阻挡结构的制作方法一致；
在所述监控薄膜上方依次形成光刻抗反射层和光刻胶层，所述光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层和光刻胶层的制作方法一致；
进行光刻抗反射层刻蚀，所述光刻抗反射层刻蚀与被监控的半导体工艺流程的光刻抗反射层的刻蚀工艺一致；
进行阻挡结构的顶部刻蚀工艺，所述顶部刻蚀工艺与被监控的半导体工艺流程的顶部刻蚀工艺一致；
对阻挡结构进行光学检测，通过阻挡结构缺陷分布情况判断光刻抗反射层的气泡缺陷情况。
2.如权利要求1所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述监控用半导体衬底的材质为硅。
3.如权利要求1所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述阻挡结构包括：底部氧化硅阻挡层、位于底部氧化硅阻挡层上方的氮化硅阻挡层、位于氮化硅阻挡层上方的顶部氧化硅阻挡层，所述阻挡结构的顶部刻蚀工艺为对所述顶部氧化硅阻挡层进行刻蚀工艺，对所述阻挡结构进行光学检测为对所述阻挡结构的氮化硅阻挡层进行光学检测。
4.如权利要求1所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述顶部刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
5.如权利要求1所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述光刻抗反射层的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
6.如权利要求3所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述光学检测利用亮场或暗场检测，所述光学检测为对所述氮化硅阻挡层进行检测。
7.如权利要求6所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述光学检测利用亮场检测。
8.如权利要求1或7所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述光学检测利用KLA 28系列检测设备进行。
9.如权利要求8所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，所述光学检测的参数为：120纳米像素，采用蓝带光波，反射光收集模式。
10.如权利要求1所述的光刻抗反射层气泡缺陷的离线监控方法，其特征在于，若检测所述阻挡结构上没有气泡缺陷，所述监控用半导体衬底可重复使用。
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