CN105527792B - 用于检验显影能力的光罩及显影能力的检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于检验显影能力的光罩及显影能力的检验方法。所述光罩包括多个曝光区，所述曝光区的面积依次增大。所述显影能力的检验方法包括利用所述的光罩对晶圆进行光刻工艺，并观察所述晶圆上出现的光阻残留缺陷，以判断显影设备的显影能力。本发明的方法操作简单，避免了其他因素对显影能力的干扰，因此可靠性强。

Description

用于检验显影能力的光罩及显影能力的检验方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种用于检验显影能力的光罩及显影能力的检验方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的快速发展，半导体芯片的面积也越来越小，因此，半导体工艺的精度如何也就非常的重要。在半导体制造过程中，光刻(lithography)工艺是极为重要的，光刻是将光罩上的图案转移到晶圆上，因此，在半导体芯片小型化的情况下，光刻质量的高低，将直接影响着最终形成的芯片的性能。

通常的光刻过程是：在晶圆上涂敷光阻(PR)，然后利用所需的光罩对该晶圆进行曝光，之后通过显影液与曝光后的晶圆进行反应，获得所需的图案。光刻的显影过程极易受到外界因素的干扰，例如显影液流量变动，喷嘴位置异常以及杂质玷污等，会使得显影能力变差，尤其是在光阻较厚的情况下，例如光阻厚度大于4μm时，容易出现由于显影不良而导致的光阻残留缺陷。

目前，对于显影能力只是通过关键尺寸(CD)的量测来进行检验。其缺点在于：

1.量测点无法覆盖到晶圆的每个位置，因此，不能够百分百的确认检测的结果。

2.CD的变化还受其他因素(例如曝光能量、聚焦情况、烘烤情况等)影响，无法准确反映显影能力的变化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于检验显影能力的光罩及显影能力的检验方法，改善现有技术中不能够有效的检验显影能力的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于检验显影能力的光罩，所述光罩包括多个曝光区，所述多个曝光区的面积依次增大。

可选的，对于所述的用于检验显影能力的光罩，所述曝光区的形状均为正方形。

可选的，对于所述的用于检验显影能力的光罩，所述多个曝光区的边长呈等差数列。

可选的，对于所述的用于检验显影能力的光罩，所述多个曝光区的边长均在10μm-100μm之间。

可选的，对于所述的用于检验显影能力的光罩，所述曝光区的数量为5-20个。

可选的，对于所述的用于检验显影能力的光罩，所述多个曝光区排列成一行或多行。

相应的，本发明提供一种显影能力的检验方法，包括：

提供一晶圆；

在所述晶圆上涂敷光阻；

利用所述的光罩对所述晶圆进行曝光；

对所述晶圆进行显影；以及

观察所述晶圆上出现的光阻残留缺陷，以判断显影能力。

可选的，对于所述的显影能力的检验方法，所述光阻的厚度大于等于4μm。

可选的，对于所述的显影能力的检验方法，通过观察所述晶圆的光阻残留缺陷开始出现的曝光区来判断显影能力。

可选的，对于所述的显影能力的检验方法，若所述光阻残留缺陷自越小的曝光区开始出现，则显影能力越弱；若所述光阻残留缺陷自越大的曝光区开始出现，则显影能力越强。

可选的，对于所述的显影能力的检验方法，通过显微镜观察所述晶圆上出现的光阻残留缺陷。

可选的，对于所述的显影能力的检验方法，通过检测整片晶圆的光阻残留缺陷来判断是否存在局部显影不良。

本发明提供一种用于检验显影能力的光罩，所述光罩包括多个曝光区，并且多个曝光区的面积依次增大。在显影能力的检验方法中，利用所述光罩进行曝光，通过观察各个曝光区的显影状况，获悉显影设备的显影能力。相比现有技术，本发明的方法避免了其他因素的干扰，有着较强的针对性和可靠性，并且通过不同曝光区的显影状况，对显影能力的表征也更加具体。此外，观察晶圆显影后的情况通过显微镜即可实现，操作上也便捷快速。

附图说明

图1为本发明实施例中用于检验显影能力的光罩的多个曝光区的示意图；

图2为本发明实施例中显影能力的检验方法的流程图；

图3为本发明实施例中晶圆显影后的各个曝光区的示意图；

图4和图5为本发明实施例中光刻机在不同条件下晶圆显影后经过缺陷扫描后得到的图样。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的用于检验显影能力的光罩及显影能力的检验方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。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。

发明人经过反复实验后发现，厚光阻在大块曝光区对显影能力比较敏感。因此，可以通过比较不同大小的曝光区域光阻残留缺陷的状况来判断显影设备(例如光刻机)的显影能力。基于上述思想，本发明首先提供一种用于检验显影能力的光罩，并在此光罩的基础上提出一种显影能力的检验方法。请参考图1，所述光罩包括多个曝光区，所述曝光区的面积依次增大。这些不同大小的曝光区可以通过光刻后形成在晶圆上，那通过观察形成的晶圆上的曝光区的显影状况，就能够对显影设备的显影能力有着客观的评价。

以下列举所述显影能力的检验方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

在本发明的较佳实施例中，所述曝光区的形状为正方形，相对于其他形状来说，正方形更加易于曝光。当然，也可以是其他形状，例如是圆形等。在本实施例中，如图1所示，存在着6个曝光区，分别是曝光区101、曝光区102、曝光区103、曝光区104、曝光区105及曝光区106，优选的，这些曝光区的边长呈等差数列。例如，所述多个曝光区的边长均在10μm-100μm之间。举例而言，曝光区101的边长为10μm，曝光区102的边长为20μm，曝光区103的边长为30μm，曝光区104的边长为40μm，曝光区105的边长为50μm，曝光区106的边长为60μm。

所述曝光区的数量以5-20个为佳，较少的曝光区不容易对显影设备的显影性能进行分析。通常，曝光区的数量也不宜过多，过多的数量不仅在设计上显得繁琐，在检验显影能力时也会略显臃肿。较佳的，当综合显影设备的性能以及需要对显影能力检验的具体程度，来设定曝光区的大小及数量。

继续参考图1，本实施例中所述多个曝光区排列成一行，然而可以认识到，所述多个曝光区的排列方式还可以做适当的变换，例如排列成两行。

请参考图2，基于上述光罩，本发明提供一种显影能力的检验方法，包括如下步骤：

步骤S101：提供实验用的晶圆，在所述晶圆上涂敷光阻。该晶圆优选为干净的控片(control wafer)，以避免晶圆本身的干扰。所述光阻优选为正性光阻，光阻的涂敷为本领域的公知常识，在此不做介绍。在本发明中，在晶圆上涂敷光阻的厚度在4μm以上，此厚度的光阻在大块曝光区对显影能力比较敏感，当然，小于该厚度的光阻亦能实现本发明的目的。

步骤S102：利用所述的光罩对所述晶圆进行曝光。在曝光过程中，可以依据需要对例如曝光能量、焦距等参数进行调整。例如在检验多个显影设备的显影能力时，应当保持曝光能量、焦距等参数的一致性。或者是在检验显影设备的显影极限能力时，应当将曝光能量、焦距等参数进行调整。

步骤S103：对所述晶圆显影并观察所述晶圆，以判断显影能力。具体的，通过观察所述晶圆上形成的曝光区的光阻残留缺陷开始出现的曝光区来判断显影能力。

如图3所示，其采用的光罩具有6个曝光区，在晶圆上形成的曝光区中，曝光区205及曝光区206产生了光阻残留缺陷30，而曝光区201、202、203、204则是正常的。结合进行曝光时的各种参数，以及各个曝光区的大小，就能够判断出某一显影设备显影能力的强弱。通常，在曝光参数不变的情况下，若所述光阻残留缺陷自越小的曝光区开始出现，则显影能力越弱；若所述光阻残留缺陷自越大的曝光区开始出现，则显影能力越强。

在本发明的检验方法中，显影后的晶圆可以通过显微镜观察，例如可以是常用的显影后检查设备(after development inspection，ADI)，因此，检验过程便捷快速。

在检验不同显影设备的显影能力时，可以使用同一光罩，在相同条件下曝光显影，通过观察曝光区出现光阻残留缺陷开始出现的曝光区，即可有效的得知不同显影设备显影能力的差异。

进一步的，还可以通过检测整片晶圆的光阻残留缺陷判断是否存在局部显影不良。请参考图4和图5，其分别是光刻机在不同条件下晶圆显影后经过缺陷扫描后得到的图样。相比而言，在图4中光阻残留缺陷30分布较为均匀，可知在对该晶圆进行设定条件的光刻时显影能力平衡。而在图5中，光阻残留缺陷30分布明显不均匀，左侧密集大量光阻残留缺陷30，可知在对该晶圆进行设定条件的光刻时存在局部显影能力不良的状况。那么在获悉这些情况的前提下，就能够及时的作出预警，避免涉及相应光刻条件的产品在该设备上加工，从而有效提高生产加工效率。

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 (9)

1.一种显影能力的检验方法，其特征在于，利用一包括多个曝光区的光罩，所述多个曝光区的面积依次增大，包括：

提供一晶圆；

在所述晶圆上涂敷光阻；

利用所述光罩对所述晶圆进行曝光；

对所述晶圆进行显影；以及

观察所述晶圆上出现的光阻残留缺陷，并依照面积从小到大的顺序，检验各个所述曝光区位置的光阻残留缺陷，以通过观察所述晶圆的光阻残留缺陷开始出现的曝光区来判断显影能力；在曝光参数不变的情况下，所述光阻残留缺陷自面积越小的曝光区开始出现，则显影能力越弱，所述光阻残留缺陷自面积越大的曝光区开始出现，则显影能力越强。

2.如权利要求1所述的显影能力的检验方法，其特征在于，所述光阻的厚度大于等于4μm。

3.如权利要求1所述的显影能力的检验方法，其特征在于，通过显微镜观察所述晶圆上出现的光阻残留缺陷。

4.如权利要求1所述的显影能力的检验方法，其特征在于，通过检测整片晶圆的光阻残留缺陷来判断是否存在局部显影不良。

5.如权利要求1所述的显影能力的检验方法，其特征在于，所述曝光区的形状均为正方形。

6.如权利要求5所述的显影能力的检验方法，其特征在于，所述多个曝光区的边长呈等差数列。

7.如权利要求6所述的显影能力的检验方法，其特征在于，所述多个曝光区的边长均在10μm-100μm之间。

8.如权利要求7所述的显影能力的检验方法，其特征在于，所述曝光区的数量为5-20个。

9.如权利要求8所述的显影能力的检验方法，其特征在于，所述多个曝光区排列成一行或多行。