CN106154770B - 一种显影均匀性检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显影均匀性检测方法，包括以下步骤：曝光模式预设：根据承印晶圆的规格，在光刻机上进行多个曝光阵列位置的设定，所述曝光阵列由多个曝光单元格整齐排列而成，多个曝光阵列均采用相同的曝光能量设定进行曝光；承印晶圆涂胶、曝光并显影：将承印晶圆涂覆光刻胶后，置于光刻机内，采用预设的曝光模式进行曝光后进行显影处理；显影均匀性判定：根据每个曝光阵列中白色曝光单元格的数量，计算每个曝光阵列的中间显影能力值，中间显影能力值等于白色曝光单元格对应的曝光能量值的平均值，比对不同位置曝光阵列的中间显影能力值，即可完成显影均匀性判断。本发明操作简单，有效提高了显影均匀性检测的效率。

Description

一种显影均匀性检测方法
技术领域
本发明涉及一种半导体领域，特别是，涉及一种显影均匀性检测方法。
背景技术
在集成电路生产中，光刻工艺中线宽的均匀性对产品的电性参数和良率有极大的影响。因此，控制光刻线宽均匀性是是非常重要的，而显影均匀性是影响线宽均匀性的一项重要参数。
在一般的集成电路生产中，显影均匀性主要通过电子显微镜对显影后晶圆不同位置进行线宽量测，根据量测所得的数据判断显影均匀性是否在规范之内。当设备发生异常或显影程序发生变动后，通常需要多次的线宽量测和设备调整后才能将显影均匀性调整至规范之内。对于6英寸或8英寸晶圆，一般一片晶圆需量测5或9个不同位置，每个位置量测3-5个点，即每片晶圆需要15-45个量测点。可见，采用电子显微镜检测显影均匀性需要大量使用电子显微镜。如需多次调整设备，将会带来大量的工作量，影响工作效率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种显影均匀性检测方法，其操作简单，有效提高了显影均匀性检测的效率。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种显影均匀性检测方法，包括以下步骤：
S101.曝光模式预设：根据承印晶圆的规格，在光刻机上进行多个曝光阵列位置的设定，所述曝光阵列由多个曝光单元格整齐排列而成，多个曝光阵列均采用相同的曝光能量设定进行曝光；
S102.承印晶圆涂胶、曝光并显影：将承印晶圆涂覆光刻胶后，置于光刻机内，采用预设的曝光模式进行曝光后进行显影处理；
S103.显影均匀性判定：观察显影后承印晶圆上曝光阵列中的曝光单元格，其中，曝光单元格呈黑色代表有大量光刻胶残留；曝光单元格呈彩色代表有少量光刻胶残留；曝光单元格呈白色代表显影干净，没有光刻胶残留；根据每个曝光阵列中白色曝光单元格的数量，计算每个曝光阵列的中间显影能力值，中间显影能力值等于白色曝光单元格对应的曝光能量值的平均值，比对不同位置曝光阵列的中间显影能力值，即可完成显影均匀性判断。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，多个曝光阵列均匀的设定在承印晶圆表面。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，所述曝光单元格为正方形结构，其边长为1.2-1.8mm。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按能量梯度递增或递减。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按相同能量梯度递增或递减。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向上，曝光阵列的中间一列曝光单元格的曝光能量值为门栅光强，其右侧的每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递增，其左侧每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递减。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明中，曝光阵列进行曝光时不需要使用光刻版，只需通过调整光刻机的漏光挡板即可完成曝光，减少精细部件的使用，使得操作更加简单；
2、本发明通过观察曝光单元格即可判断显影均匀性是否符合规范，减少了电子显微镜的应用，极大的提高了工作效率；
3、本发明中，曝光阵列的行数和列数以及能量梯度值可以达到不同的精度要求，能够满足不同规格承印晶圆显影均匀性的检测；
4、本发明中，曝光阵列覆盖承印晶圆的中心及边缘位置，使得承印晶圆整体显影能力的判断更加准确。
附图说明
图1为本发明中显影均匀性检测方法的流程图；
图2为实施例1中曝光单元在承印晶圆上的设定的示意图；
图3为实施例1中承印晶圆A显影后的效果图；
图4为实施例1中承印晶圆B显影后的效果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，为本发明中一种显影均匀性检测方法，包括以下步骤：
S101.曝光模式预设：根据承印晶圆的规格，在光刻机上进行多个曝光阵列位置的设定，所述曝光阵列由多个曝光单元格整齐排列而成，多个曝光阵列均采用相同的曝光能量设定进行曝光；
S102.承印晶圆涂胶、曝光并显影：将承印晶圆涂覆光刻胶后，置于光刻机内，采用预设的曝光模式进行曝光后进行显影处理；
S103.显影均匀性判定：观察显影后承印晶圆上曝光阵列中的曝光单元格，其中，曝光单元格呈黑色代表有大量光刻胶残留；曝光单元格呈彩色代表有少量光刻胶残留；曝光单元格呈白色代表显影干净，没有光刻胶残留；根据每个曝光阵列中白色曝光单元格的数量，计算每个曝光阵列的中间显影能力值，中间显影能力值等于白色曝光单元格对应的曝光能量值的平均值，比对不同位置曝光阵列的中间显影能力值，即可完成显影均匀性判断。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，多个曝光阵列均匀的设定在承印晶圆表面。所述曝光单元格为正方形结构，其边长为1.2-1.8mm。
进一步的，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按能量梯度递增或递减。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按相同能量梯度递增或递减。
进一步的，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向上，曝光阵列的中间一列曝光单元格的曝光能量值为门栅光强，其右侧的每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递增，其左侧每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递减；当曝光能量值大于门栅光强时光刻胶可被显影干净，当曝光能量值小于门栅光强时显影后会有光刻胶残留。
实施例1
显影均匀性检测：
S101.曝光模式预设：根据承印晶圆的规格，调整光刻机的漏光挡板，在承印晶圆的表面设定1-9共九个曝光阵列，每个曝光阵列由37个边长为1.5mm的正方形的曝光单元格整齐排列而成，每个曝光阵列均采用相同的曝光能量设定进行曝光；曝光能量设定为：在曝光阵列的行向上，从左向右，每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递增。设曝光阵列的中间一列曝光单元格的曝光能量值为门栅光强E0，其右侧的每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度ET递增，即右侧第一列、第二列和第三列曝光单元格的曝光能量值分别为E0+ET、E0+2ET、E0+3ET，其左侧每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递减，即左侧第一列、第二列和第三列曝光单元格的曝光能量值分别为E0-ET、E0-2ET、E0-3ET，相关设定可参照图2。
S102.承印晶圆涂胶、曝光并显影：将待检测的承印晶圆A、B涂覆光刻胶后，置于光刻机内，采用预设的曝光模式进行曝光后进行显影处理；
S103.显影均匀性判定：观察显影后承印晶圆A、B上曝光阵列(1-9)中的曝光单元格，其中，曝光单元格呈黑色代表有大量光刻胶残留；曝光单元格呈彩色代表有少量光刻胶残留；曝光单元格呈白色代表显影干净，没有光刻胶残留；根据每个曝光阵列中白色曝光单元格的数量，计算每个曝光阵列的中间显影能力值，中间显影能力值等于白色曝光单元格对应的曝光能量值的平均值，比对不同位置曝光阵列的中间显影能力值，即可完成显影均匀性判断。
下面，以最大中间显影能力值与最小中间显影能力值之差小于1ET为显影均匀的标准，进行下列计算：
如图3所示，承印晶圆A中，曝光阵列1的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列2的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列3的中间显影能力值＝(E0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/16＝E0+30/16ET
曝光阵列4的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列5的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列6的中间显影能力值＝(3xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/18＝E0+30/18ET
曝光阵列7的中间显影能力值＝(E0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/16＝E0+30/16ET
曝光阵列8的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列9的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
从上述数据可以看出，曝光阵列1-9中，中间显影能力值差别最大的为曝光阵列3和曝光阵列6，二者相差为5/24ET，差值远小于1ET，差别不明显，承印晶圆显影均匀。
如图4所示，承印晶圆B中，曝光阵列1的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列2的中间显影能力值＝(2x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/12＝E0+27/12ET
曝光阵列3的中间显影能力值＝(2x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/12＝E0+27/12ET
曝光阵列4的中间显影能力值＝(2x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+19/7ET
曝光阵列5的中间显影能力值＝(2xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+30/17ET
曝光阵列6的中间显影能力值＝(5xE0+5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/20＝E0+30/20ET
曝光阵列7的中间显影能力值＝(5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/16＝E0+30/15ET
曝光阵列8的中间显影能力值＝((E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/17＝E0+26/11ET
曝光阵列9的中间显影能力值＝(5x(E0+ET)+5x(E0+2ET)+5x(E0+3ET))/16＝E0+30/15ET
从上述数据可以看出，曝光阵列1-9中，中间显影能力值差别最大的为曝光阵列4和曝光阵列6，二者相差为17/14ET，大于1ET，差别明显，承印晶圆显影不均匀。
当然，本发明中显影均匀的判定标准可以根据不同需求进行调整，如，以最大中间显影能力值与最小中间显影能力值之差小于1ET为显影均匀的标准，或者利用曝光阵列1-9的中间显影能力值的方差作为显影均匀的判断标准等，均可以实现判定。
本发明中，在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按能量梯度递增或递减方式进行设定，均可实现与上述实施例相同的效果。
本本发明中，曝光阵列进行曝光时不需要使用光刻版，只需通过调整光刻机的漏光挡板即可完成曝光，减少精细部件的使用，使得操作更加简单；采用肉眼可见的曝光单元格的颜色变化进行显影均匀性判定，减少了电子显微镜的应用，极大的提高了工作效率；曝光阵列的行数和列数以及能量梯度值以及可以达到不同的精度要求，能够满足不同规格承印晶圆显影均匀性的检测；曝光阵列覆盖承印晶圆的中心及边缘位置，使得承印晶圆整体显影能力的判断更加准确。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种显影均匀性检测方法，包括以下步骤：
S101.曝光模式预设：根据承印晶圆的规格，在光刻机上进行多个曝光阵列位置的设定，所述曝光阵列由多个曝光单元格整齐排列而成，多个曝光阵列均采用相同的曝光能量设定进行曝光；
S102.承印晶圆涂胶、曝光并显影：将承印晶圆涂覆光刻胶后，置于光刻机内，采用预设的曝光模式进行曝光后进行显影处理；
S103.显影均匀性判定：观察显影后承印晶圆上曝光阵列中的曝光单元格，其中，曝光单元格呈黑色代表有大量光刻胶残留；曝光单元格呈彩色代表有少量光刻胶残留；曝光单元格呈白色代表显影干净，没有光刻胶残留；根据每个曝光阵列中白色曝光单元格的数量，计算每个曝光阵列的中间显影能力值，中间显影能力值等于白色曝光单元格对应的曝光能量值的平均值，比对不同位置曝光阵列的中间显影能力值，即可完成显影均匀性判断；其中以曝光阵列中最大中间显影能力值与最小中间显影能力值之差小于1 ET为显影均匀的标准，即最大中间显影能力值与最小中间显影能力值之差小于1 ET时显影均匀，最大中间显影能力值与最小中间显影能力值之差大于1 ET时显影不均匀。
2.如权利要求1所述的显影均匀性检测方法，其特征在于，所述步骤S101.曝光模式预设中，多个曝光阵列均匀的设定在承印晶圆表面。
3.如权利要求1所述的显影均匀性检测方法，其特征在于，所述步骤S101.曝光模式预设中，所述曝光单元格为正方形结构，其边长为1.2-1.8mm。
4.如权利要求1-3任一项所述的显影均匀性检测方法，其特征在于，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按能量梯度递增或递减。
5.如权利要求4所述的显影均匀性检测方法，其特征在于，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向或列向上，曝光能量值在曝光阵列中按相同能量梯度递增或递减。
6.如权利要求4所述的显影均匀性检测方法，其特征在于，所述步骤S101.曝光模式预设中，曝光能量设定为：在曝光阵列的行向上，曝光阵列的中间一列曝光单元格的曝光能量值为门栅光强，其右侧的每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递增，其左侧每列曝光单元格的曝光能量值按能量梯度递减。
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