CN108508014A - 光阻涂覆性能的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光阻涂覆性能的检测方法，将涂覆了光阻的衬底放置进光刻机中，所述光刻机的对准系统检测所述图形的灰阶度，得到所述图形的灰阶度波形，再对所述灰阶度波形进行一阶求导，以得到所述灰阶度波形的一阶倒数波形，再通过所述一阶倒数波形能够得到所述衬底的对比度，所述衬底的对比度能够整体反应出所述衬底上涂覆的光阻的好坏，进而判断所述衬底上涂覆的光阻是否合格，由于所述图形的灰阶度是由所述光刻机提供的，而在所述衬底上涂覆光阻后必然是需要通过所述光刻机进行曝光的，在不增加工艺流程及时间的基础上，能够及时的检测出所述衬底上涂覆的光阻是否有缺陷，进而避免了产品报废，提高了器件的良率。

Description

光阻涂覆性能的检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光阻涂覆性能的检测方法。
背景技术
在半导体微影制程中，通常需要在衬底的表面涂覆上一层光阻，然后通过显影、曝光等工艺以将掩膜板上的图形转移到衬底上去，或者在后续工艺过程(刻蚀或离子注入)中保护所述光阻下面的材料，现有技术中通常采用涂胶显影机台(Track)在所述衬底上涂覆一层光阻，但由于涂胶显影机台的相关组件产生了误差或者所述光阻的材料有缺陷会导致涂层缺陷(Poor Coating)，所述涂层缺陷具体表现为所述衬底表面的一部分没有涂覆上光阻，或者涂覆的光阻太薄。
现有的检测光阻涂覆性能好坏的方法是抽样检查所述衬底上涂覆的光阻是否有涂层缺陷，这种检测光阻涂覆性能好坏的方法的准确率受抽样率的影响，极易产生漏检的情况，并且具有延时性，不能及时发现具有涂层缺陷的光阻，导致产品报废，使器件的良率降低，制造成本升高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光阻涂覆性能的检测方法，以解决现有技术无法准确而及时的发现衬底上涂覆的光阻是否合格等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种光阻涂覆性能的检测方法，所述光阻涂覆性能的检测方法包括：
提供衬底，所述衬底上涂覆有光阻，所述衬底中形成有图形；
将所述衬底放置进光刻机中，所述光刻机的对准系统检测所述图形的灰阶度，得到所述图形的灰阶度波形；
对所述灰阶度波形进行一阶求导，以获取所述灰阶度波形的一阶倒数波形；
根据所述一阶倒数波形得到所述衬底的对比度，通过比较所述衬底的对比度与一阈值的大小以判断所述衬底上涂覆的光阻是否合格。
可选的，根据所述一阶倒数波形得到所述衬底的对比度的方法包括：
获取所述一阶倒数波形中每个峰的波峰值及波谷值；
根据所述波峰值及波谷值得到所述每个峰的对比度；
获取所述一阶倒数波形中所有峰的对比度的平均值，得到所述衬底的对比度。
可选的，根据所述波峰值及波谷值得到所述每个峰的对比度的公式如下：
Ci＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)；
其中，Ci为第i个峰的对比度，i为大于0的整数，Imax为第i个峰的波峰值，Imin为第i个峰的波谷值。
可选的，当所述衬底的对比度小于所述阈值时，所述衬底上涂覆的光阻合格；当所述衬底的对比度大于等于所述阈值时，所述衬底上涂覆的光阻不合格。
可选的，采用旋涂工艺在所述衬底上形成所述光阻。
可选的，所述图形为形成于所述衬底中的对准标记。
可选的，所述对准标记的数量为多个，并且，所述对准标记的数量为所述一阶倒数波形中波峰值数量的一半。
可选的，所述对准标记的形状为十字形或长条形。
可选的，所述衬底的对比度在12％～35％之间。
可选的，所述衬底为硅衬底、锗衬底、锗硅衬底或绝缘体上的硅衬底中的至少一种。
发明人通过研究发现，涂覆了光阻与未涂覆光阻时，所述晶圆中图形的灰阶度是不同的，当图形上覆盖了一定厚度的光阻时，所述图形的灰阶度会较低，当图形上没有覆盖光阻或覆盖的光阻较薄时，所述图形的灰阶度会提高；进一步，所述晶圆涂覆了光阻后通常需要放置在光刻机上进行曝光，进行曝光之间，所述光刻机的对准系统会对所述晶圆进行扫描，以将所述晶圆上的对准标记与掩膜板上的对准标记对准，此时，所述光刻机能够获取到所述晶圆上的对准标记的灰阶度的数据，以供本发明使用。
在本发明提供的光阻涂覆性能的检测方法中，将涂覆了光阻的衬底放置进光刻机中，所述光刻机的对准系统检测所述图形的灰阶度，得到所述图形的灰阶度波形，再对所述灰阶度波形进行一阶求导，以得到所述灰阶度波形的一阶倒数波形，再通过所述一阶倒数波形能够得到所述衬底的对比度，所述衬底的对比度能够整体反应出所述衬底上涂覆的光阻的好坏，进而判断所述衬底上涂覆的光阻是否合格，由于所述图形的灰阶度是由所述光刻机提供的，而在所述衬底上涂覆光阻后必然是需要通过所述光刻机进行曝光的，在不增加工艺流程及时间的基础上，能够及时的检测出所述衬底上涂覆的光阻是否有缺陷，进而避免了产品报废，提高了器件的良率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光阻涂覆性能的检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的衬底的示意图；
图3为本发明实施例提供的灰阶度波形的示意图；
图4为本发明实施例提供的一阶倒数波形的示意图；
图5为本发明实施例提供的一阶倒数波形的又一示意图；
图6为本发明实施例提供的衬底标号与对比度的关系图；
其中，1-衬底，12-图形，13-光阻，a-阈值，Imax-波峰值，Imin-波谷值。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，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。
参阅图1，其为本发明实施例提供的光阻涂覆性能的检测方法的流程图，如图1所示，所述光阻涂覆性能的检测方法包括：
S1：提供衬底，所述衬底上涂覆有光阻，所述衬底中形成有图形；
S2：将所述衬底放置进光刻机中，所述光刻机的对准系统检测所述图形的灰阶度，得到所述图形的灰阶度波形；
S3：对所述灰阶度波形进行一阶求导，以获取所述灰阶度波形的一阶倒数波形；
S4：根据所述一阶倒数波形得到所述衬底的对比度，通过比较所述衬底的对比度与一阈值的大小以判断所述衬底上涂覆的光阻是否合格。
接着请参阅图2，首先，提供衬底1，所述衬底1具体可以是硅衬底、锗衬底、锗硅衬底或绝缘体上的硅衬底等，并且，所述衬底1还可以通过离子注入形成有源区，并在有源区上形成了器件结构。在所述衬底1中形成有图形12，本实施例中，所述衬底1中的图形12为光刻需要使用到的对准标记，所述对准标记可以是在所述衬底1上通过刻蚀工艺形成的凹槽或者凸起，所述对准标记的形状可以是十字形或者长条形，本发明不作限制；进一步，所述衬底1中可以具有多个对准标记，多个所述对准标记分布在所述衬底1的不同区域，以提高检测的精度。可选的，所述图形12不限于是光刻所需的对准标记，也可以是所述衬底1中形成的其他图形，本发明不再一一举例。
接着，采用旋涂工艺在所述衬底1上涂覆一层光阻13，所述光阻13覆盖所述衬底1，但是由于涂胶显影机台的相关组件产生了误差或者所述光阻13的材料有缺陷会导致涂层缺陷(Poor Coating)，所述涂层缺陷具体表现为所述衬底1表面的一部分没有涂覆上光阻13，或者涂覆的光阻13太薄，具体如图2所示，图2中，所述衬底1的左侧涂覆的光阻13较好，厚度适宜，而所述衬底1的右侧由于产生了涂层缺陷并未涂覆上光阻13。
发明人研究发现，涂覆了光阻13与未涂覆光阻13时，所述衬底1上所述图形12的灰阶度是不同的，当所述图形12上覆盖了一定厚度的光阻时，所述图形12的灰阶度会较低，当所述图形12上没有覆盖光阻13或覆盖的光阻13较薄时，所述图形12的灰阶度会提高。
基于此，将涂覆了光阻13后的所述衬底1放置在光刻机上进行曝光扫描，所述光刻机的对准系统先对所述衬底1进行扫描，将所述衬底1上的对准标记与掩膜板上的对准标记对准，此时，所述光刻机能够获取到所述衬底1上的对准标记的灰阶度的数据，根据灰阶度的数据就可以判断所述衬底1上涂覆的光阻13的情况。
接下来，将涂覆了光阻13的衬底1放置进光刻机中，所述光刻机包括对准系统及曝光系统，在所述曝光系统对所述光阻13进行曝光前，所述光刻机的对准系统会先进行对准，所述光刻机的对准系统进行对准时，会检测所述衬底1的灰阶度，尤其是所述衬底1中所述图形12的灰阶度，可以得到所述图形12的灰阶度与位置关系的灰阶度波形，如图3所示，可以看出：在所述衬底1上光阻13涂覆的较好的区域，所述图形12的灰阶度较低；而在所述衬底1上未涂覆光阻13的区域，所述图形12的灰阶度较高，并且，所述图形12所占的区域的灰阶度是接近的，所以所述灰阶度波形呈矩形波状，所述灰阶度波形的波峰具有一宽度，该宽度与所述图形12的宽度保持一致，当所述图形12为多个时，所述灰阶度波形具有多个峰。由于所述图形12的灰阶度是由所述光刻机提供的，而在所述衬底1上涂覆光阻13后必然是需要通过所述光刻机进行曝光的，在不增加工艺流程及时间的基础上，能够及时的检测出所述衬底1上涂覆的光阻13是否有缺陷，进而避免了产品报废，提高了器件的良率。
接着，请参阅图4，再对所述灰阶度波形进行一阶求导，以得到所述灰阶度波形的一阶倒数波形，所述一阶倒数波形反应所述灰阶度波形切线的斜率，具体的，在一固定位置处，所述一阶倒数波形的波峰值越大，说明该位置处的灰阶度波形越陡；所述图形12的灰阶度越高，表明该位置处的光阻13越薄，所述光阻13在该位置处涂覆的越差。所述一阶倒数波形中的每个波谷值对应所述灰阶度波形中灰阶度不变的位置，而每个波峰值对应所述灰阶度波形中灰阶度变化最快的位置(增大的最快的位置或者减小的最快的位置)，所以，当所述图形12为多个时，所述一阶倒数波形中的波峰值也具有多个，并且，所述图形12的数量为所述一阶倒数波形中的波峰值数量的一半。
请参阅图5，由于所述衬底1上，所述光阻13涂覆不好的区域可能不止一个，也可能整个所述衬底1上涂覆的光阻13均适宜，得到如图5所示的整个所述衬底1上的一阶倒数波形后，获取所述一阶倒数波形中每个峰的波峰值Imax及波谷值Imin；然后根据所述波峰值及波谷值采用如下公式得到所述每个峰的对比度：
Ci＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)；
其中，Ci为第i个峰的对比度，i为大于0的整数，Imax为第i个峰的波峰值，Imin为第i个峰的波谷值。
当所述一阶倒数波形中的峰为多个时，求所述所有峰的对比度的平均值，例如，所述一阶倒数波形中具有12个峰，求这12个峰的对比度的平均值，将这个平均值作为所述衬底1的对比度，所述衬底1的对比度可以整体反应出所述衬底1上光阻涂覆的情况，当然，可以将所述所有峰的对比度中的最低值去除，以求得平均值作为所述衬底1的对比度，可以提高所述衬底1的对比度的准确率。可选的，本实施例中所述衬底的对比度在12％～35％之间，可以理解的是，所述衬底的对比度范围受到光阻的涂覆厚度、涂覆性能等因素的影响，在其他实施例中，所述衬底的对比度还可以是其他的范围，本发明不作限制。
最后，在获取了所述衬底1的对比度后，可以将所述衬底1的对比度与一阈值进行比较，以判断出所述衬底1上涂覆的光阻13是否合格。进一步，请参阅图6，可以获取一批同系列同型号的衬底1的对比度，然后绘制出所述衬底1的衬底标号与对比度的关系图。例如，如图6所示，一批衬底1的数量有25个，从1-25进行编号，然后以所述衬底标号为x轴，所述衬底1的平均波峰值为y轴，形成如图6所示的图形，以清楚地看出一批衬底1的对比度，通过比较所述衬底1的对比度与所述阈值a大小，可以快速的找出一批衬底1中涂覆的光阻13是否合格，当所述衬底1的对比度小于所述阈值a时，表示所述衬底1上光阻13的涂覆缺陷在误差允许范围内，所述衬底1上涂覆的光阻13合格；当所述衬底1的对比度大于等于所述阈值a时，表示所述衬底1上光阻13的涂覆缺陷超出误差允许范围，所述衬底1上涂覆的光阻13不合格，从图6中可以看出，衬底标号为4-14的衬底1上涂覆的光阻13不合格，而其余的衬底1上涂覆的光阻13合格。
可以理解的是，为了使表述更清楚，上述提到的波峰值、波谷值、对比度、阈值及涉及到的大小关系只是在数值上的比较，不涉及符号。
综上，在本发明实施例提供的光阻涂覆性能的检测方法中，将涂覆了光阻的衬底放置进光刻机中，所述光刻机的对准系统检测所述图形的灰阶度，得到所述图形的灰阶度波形，再对所述灰阶度波形进行一阶求导，以得到所述灰阶度波形的一阶倒数波形，再通过所述一阶倒数波形能够得到所述衬底的对比度，所述衬底的对比度能够整体反应出所述衬底上涂覆的光阻的好坏，进而判断所述衬底上涂覆的光阻是否合格，由于所述图形的灰阶度是由所述光刻机提供的，而在所述衬底上涂覆光阻后必然是需要通过所述光刻机进行曝光的，在不增加工艺流程及时间的基础上，能够及时的检测出所述衬底上涂覆的光阻是否有缺陷，进而避免了产品报废，提高了器件的良率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，所述光阻涂覆性能的检测方法包括：
提供衬底，所述衬底上涂覆有光阻，所述衬底中形成有图形；
将所述衬底放置进光刻机中，所述光刻机的对准系统检测所述图形的灰阶度，得到所述图形的灰阶度波形；
对所述灰阶度波形进行一阶求导，以获取所述灰阶度波形的一阶倒数波形；
根据所述一阶倒数波形得到所述衬底的对比度，通过比较所述衬底的对比度与一阈值的大小以判断所述衬底上涂覆的光阻是否合格。
2.如权利要求1所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，根据所述一阶倒数波形得到所述衬底的对比度的方法包括：
获取所述一阶倒数波形中每个峰的波峰值及波谷值；
根据所述波峰值及波谷值得到所述每个峰的对比度；
获取所述一阶倒数波形中所有峰的对比度的平均值，得到所述衬底的对比度。
3.如权利要求2所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，根据所述波峰值及波谷值得到所述每个峰的对比度的公式如下：
Ci＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)；
其中，Ci为第i个峰的对比度，i为大于0的整数，Imax为第i个峰的波峰值，Imin为第i个峰的波谷值。
4.如权利要求3所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，当所述衬底的对比度小于所述阈值时，所述衬底上涂覆的光阻合格；当所述衬底的对比度大于等于所述阈值时，所述衬底上涂覆的光阻不合格。
5.如权利要求1所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，采用旋涂工艺在所述衬底上形成所述光阻。
6.如权利要求1所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，所述图形为形成于所述衬底中的对准标记。
7.如权利要求6所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，所述对准标记的数量为多个，并且，所述对准标记的数量为所述一阶倒数波形中波峰值数量的一半。
8.如权利要求7所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，所述对准标记的形状为十字形或长条形。
9.如权利要求1所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，所述衬底的对比度在12％～35％之间。
10.如权利要求1所述的光阻涂覆性能的检测方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底、锗衬底、锗硅衬底或绝缘体上的硅衬底中的至少一种。
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