CN105097581B - 喷嘴位置的检测方法及检测晶圆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷嘴位置的检测方法和检测晶圆，包括：提供一基底；对所述基底进行涂胶、曝光和显影以形成检测图形，所述检测图形包括多个周期型排列的正方形的子图形；通过一清洗设备对所述基底进行清洗；对清洗后的基底进行缺陷检测以确认所述清洗设备的喷嘴是否位于中心位置。在本发明提供的喷嘴位置的检测方法中，通过在所述基底上形成特定的检测图形，并采用特定的清洗条件对所述基底进行清洗，使得清洗设备的喷嘴位置对准所述基底的中心位置时所述基底上能够形成特定形状的缺陷，从而根据所述基底上是否出现该缺陷就能够判断喷嘴是否对准所述基底的中心位置。

Description

喷嘴位置的检测方法及检测晶圆

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种喷嘴位置的检测方法及检测晶圆。

背景技术

光刻是将掩模板(mask)上图形形式的结构通过曝光、显影等步骤转印到涂有光刻胶(Photo resister，简称PR)的硅片表面的工艺过程，光刻工艺会在硅片表面形成一层光刻胶掩蔽图形。其中，显影步骤是通过显影液与曝光后的光刻胶发生化学反应，从而在光刻胶中产生三维的物理图像。化学反应会产生光刻胶等显影残留物，所述显影残留物会造成缺陷，因此在显影之后通常采用去离子水(DI water)对硅片进行清洗以去除显影残留物。

请参考图1，其为现有技术的清洗设备对显影后的硅片进行清洗的结构示意图。如图1所示，进行清洗时硅片10置于清洗设备的真空吸盘11上并以一定的速度进行旋转，在旋转过程中去离子水12通过清洗设备的喷嘴13喷射到所述硅片10的表面，并从所述硅片10的中心向边缘方向流动，从而去除所述硅片10表面的显影残留物。为了保证清洗效果，所述喷嘴13需要对准硅片10的中心位置，即圆心。

然而，在实际制造过程中发现，所述喷嘴13的位置会经常偏离所述硅片10的中心位置，使得显影残留物无法清除干净而造成缺陷。为此，目前采用基底(control wafer)定期检测清洗设备的喷嘴13与所述硅片10的对位情况。这种检测方式需要使清洗设备暂停工作，工作人员打开清洗设备并确认喷嘴13的位置是否对准所述基底的中心位置，确认完毕之后才能使清洗设备重新开始工作。通常，在上述过程中，为了确认喷嘴13的位置是否对准所述基底的中心位置，需要使清洗设备暂停工作半个小时以上，在浪费清洗设备工作时间的同时，也会影响光刻工艺的效率，提高制造成本。而且，这种检测方式完全是采用人工检测，受工作人员自身生理因素的限制、主观性强、易受外界干扰，因此并不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷嘴位置的检测晶圆及检测方法，以解决现有技术中喷嘴位置的检测方法不精确，而且会影响正常生产的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种喷嘴位置的检测方法，所述喷嘴位置的检测方法包括：

提供一基底；

对所述基底进行涂胶、曝光和显影以形成检测图形，所述检测图形包括多个周期型排列的正方形的子图形；

通过一清洗设备对所述基底进行清洗；

对清洗后的基底进行缺陷检测以确认所述清洗设备的喷嘴是否位于中心位置提。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述检测图形为中心对称图形，所述检测图形的中心点与所述基底的圆心重合。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述检测图形的中心点位于平面坐标轴的原点，所述检测图形的对角线经过所述中心点并与平面坐标轴形成45°夹角。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述子图形包括至少一个块状图形组和至少一个直线图形组，所述块状图形组与所述直线图形组相互平行。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述块状图形的宽度大于50微米，所述直线图形的宽度小于1微米。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距的比例范围在10:1到100:1之间，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的比例范围在1:2到2:1之间

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述块状图形组中块状图形的宽度和间距比为50:1，所述直线图形组中直线图形的宽度和间距比为1:1。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述清洗设备在进行清洗时采用临界条件，在所述临界条件下只保留部分显影残留物。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测方法中，所述清洗设备的喷嘴位于中心位置时，所述基底在缺陷检测时发现有4条线形缺陷，所述4条线形缺陷位于所述检测图形的对角线上。

本发明还提供一种喷嘴位置的检测晶圆，所述喷嘴位置的检测晶圆包括：基底以及通过涂胶、曝光和显影工艺形成于所述基底上的检测图形，所述检测图形包括多个周期型排列的正方形的子图形。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测晶圆中，所述检测图形为中心对称图形，所述检测图形的中心点与所述基底的圆心重合。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测晶圆中，所述检测图形的中心点位于平面坐标轴的原点，所述检测图形的对角线经过所述中心点并与平面坐标轴形成45°夹角。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测晶圆中，所述子图形包括至少一个块状图形组和至少一个直线图形组，所述块状图形组与所述直线图形组相互平行。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测晶圆中，所述块状图形组中的块状图形的宽度大于50微米，所述直线图形组中直线图形的宽度小于1微米。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测晶圆中，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距的比例范围在10:1到100:1之间，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的比例范围在1:2到2:1之间。

优选的，在所述的喷嘴位置的检测晶圆中，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距比为50:1，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的间距比为1:1。

在本发明提供的喷嘴位置的检测晶圆及检测方法中，通过在所述基底上形成特定的检测图形，并采用特定的清洗条件对所述基底进行清洗，使得清洗设备的喷嘴位置对准所述基底的中心位置时所述基底上能够形成特定形状的缺陷，从而根据所述基底上是否出现该缺陷就能够判断喷嘴是否对准所述基底的中心位置，检测精确率高，并且不会影响正常生产。

附图说明

图1是现有技术的清洗设备对显影后的硅片进行清洗的结构示意图；

图2是本发明实施例的喷嘴位置的检测方法的流程图；

图3是本发明实施例的基底在形成检测图形后的结构示意图；

图4是本发明实施例的一种子图形的结构示意图；

图5是本发明实施例的另一种子图形的结构示意图；

图6是本发明实施例的块状图形与去离子水的冲洗方向成45°夹角时的结构示意图；

图7是本发明实施例的基底在缺陷检测时发现有4条线形缺陷的结构示意图；

图8和9是本发明实施例的基底在缺陷检测时未发现有4条线形缺陷的结构示意图。

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喷嘴位置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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图2，其为本发明实施例的喷嘴位置的检测方法的流程图。如图2所示，所述喷嘴位置的检测方法包括：

步骤S10：提供一基底；

步骤S11：对所述基底进行涂胶、曝光和显影以形成检测图形，所述检测图形包括多个周期型排列的正方形的子图形；

步骤S12：通过一清洗设备对所述基底进行清洗；

步骤S13：对清洗后的基底进行缺陷检测以确认所述清洗设备的喷嘴位置。

具体的，首先，提供一基底20，所述基底20可以采用裸片，即只有硅衬底，表面没有半导体结构。当然，也可以利用报废的产品片作为基底，所述基底中可以包含其他半导体材料，如锗(germanium)等，其中还可以形成有掺杂区，并不影响本发明的监测过程。

接着，对所述基底20依次进行涂胶、曝光和显影以形成检测图形。如图3所示，进行涂胶、曝光和显影之后，在所述基底20上形成了检测图形，所述检测图形包括多个正方形的子图形22，所述多个子图形22沿着平面坐标轴(X轴和Y轴)依次排列，所述检测图形呈中心对称，其中，所述检测图形的中心点与所述基底20的圆心重合，所述检测图形的两条对角线(图3中的虚线表示对角线)经过所述检测图形的中心点且与平面坐标轴(X轴和Y轴)均形成45°夹角。可见，这两条对角线的交点就是所述检测图形的中心点。

请参考图4和图5，其为本发明实施例的子图形的结构示意图。如图4和图5所示，所述子图形22包括至少一个块状图形组24和至少一个直线图形组26，其中，所述块状图形组24中的块状图形的特征尺寸(宽度，或称线宽)相对较大，所述直线图形组26中的直线图形的特征尺寸(宽度，或称线宽)相对较小。

所述块状图形组24包括若干个块状图形，所述若干个块状图形等距离排列，形成阻挡图形区域，所述阻挡图形区域在显影后清洗时会阻挡去离子水并影响清洗效果。所述直线图形组26包括若干个直线图形，所述若干个直线图形等距离排列，形成参考图形区域，所述参考图形区域不会影响显影残留物的清洗效果。所述直线图形的排列方向与所述块状图形的排列方向相互平行，所述直线图形和块状图形的具体数量可视需求而设计。

其中，所述块状图形的宽度d1一般大于50微米，而且要远远大于块状图形的间距(相邻的块状图形的间隙)d2，所述块状图形组24中块状图形的宽度d1与块状图形的间距d2的比例范围在10:1到100:1之间。优选的，所述块状图形的宽度d1为80微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米或500微米，相邻的块状图形的间隙d2为1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米。更优选的，所述块状图形的宽度d1与块状图形的间距d2的比例为50:1，所述块状图形的宽度d1与相邻的块状图形的间隙d2之和为100微米。

而所述直线图形的宽度d3是根据曝光设备的分辨率进行设置的，所述直线图形的宽度d3可以大于或等于曝光设备的分辨率，以确保曝光工艺顺利进行。优选的，所述直线图形的宽度d3在1微米以下，例如所述直线图形的宽度d3为0.18微米、0.35微米或0.5微米。本实施例中，所述直线图形组26中直线图形的宽度d3与直线图形的间距d4的比例范围一般在1:2到2:1之间。优选的，所述直线图形的宽度d3与直线图形的间距d4的比例为1:1。

所述子图形22的整体形状要求是正方形，根据不同的设计需求，所述子图形22可以是单个正方形图形，也可以是由若干个图形组合而成的正方形图形。

在本发明一个实施例中，如图4所示，所述子图形22为单个正方形图形，单个正方形图形包括两个块状图形组24和一个直线图形组26，所述两个块状图形组24和一个直线图形组26沿所述直线图形组26中直线图形的长度方向排列，所述一个直线图形位于两个块状图形之间且与所述两个块状图形的距离相等，所述子图形22的长度d5和宽度d6相等。

在本发明另一个实施例中，如图5所示，所述子图形22由两个长方形图形组合而成，每个长方形图形均包括一个块状图形组24和一个直线图形组26，所述块状图形组24与所述直线图形组26相互平行，两个长方形图形组合形成子图形22，所述子图形22的长度d5和宽度d6相等。优选的，同一个长方形图形中的块状图形和直线图形的间距d7与相邻的两个长方形图形的间距d8相等。

需要说明的是，上述所述子图形22的图形结构仅为举例，而非限定，本领域技术人员可结合实际需求对所述子图形22的图形结构进行设置。

发明人经研究发现，在对显影后的硅片进行清洗的过程中硅片上面积较大的图形(块状图形)会阻挡去离子水的流动，影响显影残留物的清洗效果。而且，在一定角度上的显影残留物最难去除干净。如图6所示，去离子水的冲洗方向(硅片中心到边缘的方向)与面积较大的图形(块状图形)成45°夹角时，去离子水受到的阻力最大，因此在45°方向上的显影残留物最难去除干净。

由此，发明人设计了如上所述的检测图形，所述检测图形中的块状图形用于模拟硅片上面积较大的图形，在清洗过程中会阻挡去离子水的流动，造成显影残留物无法清除干净，所述检测图形中的直线图形用于模拟硅片上面积较小的图形，不会影响显影残留物的清洗效果，所述检测图形的两条对角线与45°方向一致，因此这两条对角线上的显影残留物最难去除。

在清洗设备的喷嘴对准基底20的中心位置时，采用特定的清洗条件对所述基底20进行清洗可以使得显影残留物只保留在这两条对角线上，从而在所述基底20上形成一种具有特定特征的缺陷，即4条线形缺陷，所述4条线形缺陷位于所述对角线上。这种特定的清洗条件是一种临界条件，在所述临界条件下只有与去离子水的冲洗方向呈45°夹角的显影残留物无法清除。采用所述临界条件下对显影后的硅片进行清洗，清洗之后所述基底20的表面会残留特定形状的显影残留物，若喷嘴位置对准所述基底20的中心位置，显影残留物为4条线且位于所述检测图形的两条对角线上。所述临界条件可以通过工艺水准调试得到，即本领域技术人员通过设定一定的清洗速率和清洗时间进行有限次实验得到。

采用所述临界条件对所述基底20进行清洗，参考图形区域即所述直线图形周围的显影残留物完全被去除了，而阻挡图形区域即所述块状图形周围内的显影残留物部分被去除，部分被保留，被保留的部分显影残留物通常位于所述检测图形的两条对角线上。

对所述基底20进行曝光和显影以形成检测图形之后，形成喷嘴位置的检测晶圆。通过清洗设备对所述检测晶圆进行清洗。去离子水通过所述清洗设备的喷嘴喷射到所述检测晶圆的表面上以去除所述基底20表面的显影残留物，在此过程中采用临界条件使得显影残留物在一定角度上得以保留。

若清洗设备的喷嘴位置对准所述基底20的中心位置，在所述检测图形的对上的显影残留物都没有被去除干净，因此所述基底20会恰好出现4条线形缺陷。若清洗设备的喷嘴位置没有对准所述基底20的中心位置，没有被去除干净的显影残留物的位置会有所偏移，所述基底20不会出现4条线形缺陷。可见，清洗设备的喷嘴对准所述基底20的中心位置是形成4条线形缺陷的必要条件，若清洗设备的喷嘴没有对准所述基底20的中心位置，就无法形成4条形线缺陷。因此，根据4条线形缺陷的出现与否能够判断清洗设备的喷嘴位置是否对准所述基底20的中心位置。

最后，对清洗后的基底20进行缺陷检测以确认所述清洗设备的喷嘴位置。如图7所示，若经过缺陷检测发现所述基底20上出现4条线形缺陷，则认为所述清洗设备的喷嘴位置对准所述基底20的中心位置。如图8和9所示，若缺陷检测发现所述基底20上出现的缺陷不具有4条线形缺陷的特征，则认为所述清洗设备的喷嘴位置没有对准所述基底20的中心位置，需要进行调整。

本实施例提供的喷嘴位置的检测方法，通过在所述基底20上形成中心点与所述基底20的圆点重合的检测图形，并采用临界条件对所述基底20进行清洗使得显影残留物能够在特定的角度得以保留，在清洗设备的喷嘴位置对准所述基底20的中心位置时所述基底20上会形成一种具有特定特征的缺陷，根据是否出现这种具有特定特征的缺陷就能够判断洗设备的喷嘴位置是否对准所述基底20的中心位置。

采用本实施例提供的喷嘴位置的检测方法，不需要开启并暂停所述清洗设备，因此不会影响正常生产，喷嘴位置的检测周期可以缩短，从而加强喷嘴位置的监控。同时，工作人员只需要确认是否有4条线形缺陷就能够判断喷嘴位置是否对准中心位置，大大地降低了主观因素的影响，使得检测更为准确。

综上，在本发明实施例提供的喷嘴位置的检测方法和检测晶圆中，通过在所述基底上形成特定的检测图形，使得清洗设备的喷嘴位置对准所述基底的中心位置时所述基底上会形成特定形状的缺陷，根据所述基底上是否出现该缺陷能够判断清洗设备的喷嘴位置是否对准所述基底的中心位置，检测更为准确而且不会影响正常生产。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种喷嘴位置的检测方法，其特征在于，包括：

提供一基底；

对所述基底进行涂胶、曝光和显影以形成检测图形，所述检测图形包括由阻挡图形区域和参考图形区域构成的多个周期型排列的正方形的子图形，所述阻挡图形区域在清洗过程中会阻挡去离子水的流动而影响显影残留物的清洗效果，所述参考图形区域在清洗过程中不会阻挡去离子水的流动而影响显影残留物的清洗效果；

将一清洗设备的喷嘴对准所述基底并喷射去离子水，以对所述基底进行清洗；

对清洗后的基底进行缺陷检测以确认所述清洗设备的喷嘴是否位于中心位置；

当所述清洗设备的喷嘴位于中心位置时，所述基底上有4条线形缺陷，且所述4条线形缺陷位于所述检测图形的对角线上。

2.如权利要求1所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述检测图形为中心对称图形，所述检测图形的中心点与所述基底的圆心重合。

3.如权利要求2所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述检测图形的中心点位于平面坐标轴的原点，所述检测图形的对角线经过所述中心点并与平面坐标轴形成45°夹角。

4.如权利要求1所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述子图形包括至少一个块状图形组和至少一个直线图形组，所述块状图形组与所述直线图形组相互平行。

5.如权利要求4所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述块状图形组中的块状图形的宽度大于50微米，所述直线图形组中直线图形的宽度小于1微米。

6.如权利要求4所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距的比例范围在10:1到100:1之间，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的间距的比例范围在1:2到2:1之间。

7.如权利要求6所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距比为50:1，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的间距比为1:1。

8.如权利要求1所述的喷嘴位置的检测方法，其特征在于，所述清洗设备对所述基底进行清洗时采用临界条件，在所述临界条件下只保留部分显影残留物。

9.一种用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，包括：基底以及通过涂胶、曝光和显影工艺形成于所述基底上的检测图形，所述检测图形包括多个由阻挡图形区域和参考图形区域构成的周期型排列的正方形的子图形，所述阻挡图形区域在清洗过程中会阻挡去离子水的流动而影响显影残留物的清洗效果，所述参考图形区域在清洗过程中不会阻挡去离子水的流动而影响显影残留物的清洗效果。

10.如权利要求9所述的用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，所述检测图形为中心对称图形，所述检测图形的中心点与所述基底的圆心重合。

11.如权利要求9所述的用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，所述检测图形的中心点位于平面坐标轴的原点，所述检测图形的对角线经过所述中心点并与平面坐标轴形成45°夹角。

12.如权利要求9所述的用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，所述子图形包括至少一个块状图形组和至少一个直线图形组，所述块状图形组与所述直线图形组相互平行。

13.如权利要求12所述的用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，所述块状图形组中的块状图形的宽度大于50微米，所述直线图形组中直线图形的宽度小于1微米。

14.如权利要求12所述的用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距的比例范围在10:1到100:1之间，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的间距的比例范围在1:2到2:1之间。

15.如权利要求14所述的用于检测喷嘴位置的晶圆，其特征在于，所述块状图形组中块状图形的宽度与块状图形的间距比为50:1，所述直线图形组中直线图形的宽度与直线图形的间距比为1:1。