CN113628985A - 膜层厚度均匀性的检测方法 - Google Patents

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王雷
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Abstract

本申请公开了一种膜层厚度均匀性的检测方法，涉及半导体制造领域。该膜层厚度均匀性的检测方法包括在晶圆上的预定膜层表面形成膜厚监控结构；量测所述晶圆上预定位置的所述膜厚监控结构的关键尺寸；根据量测得到的关键尺寸，检测所述预定膜层的厚度均匀性；解决了目前膜厚检测手段无法实时监控晶圆上膜层厚度分布情况的问题；达到了便捷、实时地检测量产产品的膜厚均匀性的效果。

Description

膜层厚度均匀性的检测方法
技术领域
本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种膜层厚度均匀性的检测方法。
背景技术
BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺是一种单片集成工艺技术，能够将双极器件、CMOS器件和DMOS器件同时制作在同一芯片上。
在BCD工艺中，需要使用外延工艺。硅外延工艺一般在高温下进行，通过对晶圆进行热处理操作从而在其表面生长外延层。基于外延生长的原理，晶圆不同区域的外延厚度存在一定的差异。
由于晶圆上膜层的均匀性关系到器件性能的稳定性，因此，需要对晶圆上膜层的厚度进行监控。然而，目前检测膜层厚度的手段无法实时检测晶圆上膜层厚度的分布情况。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种膜层厚度均匀性的检测方法。该技术方案如下：
一方面，本申请实施例提供了一种膜层厚度均匀性的检测方法，该方法包括：
在晶圆上的预定膜层表面形成膜厚监控结构；
量测晶圆上预定位置的膜厚监控结构的关键尺寸；
根据量测得到的关键尺寸，检测预定膜层的厚度均匀性。
可选的，在晶圆上的预定膜层表面形成膜厚监控结构，包括：
在晶圆上的预定膜层表面旋涂光刻胶；
利用带有膜厚监控结构图案的掩膜版进行曝光；
对晶圆进行显影处理，形成膜厚监控结构。
可选的，预定位置至少包括晶圆中心、晶圆边缘。
可选的，根据量测得到的关键尺寸，检测预定膜层的厚度均匀性，包括：
根据量测得到的关键尺寸，绘制特征尺寸分布区域图；特征尺寸分布区域图与晶圆对应，特征尺寸分布区域图包括预定位置和预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸；
根据绘制特征尺寸分布区域图，检测预定膜层的厚度均匀性。
可选的，膜厚监控结构为CD Bar。
可选的，预定膜层为外延层。
可选的，预定膜层为氧化层。
本申请技术方案，至少包括如下优点：
通过在晶圆上预定膜层的表面形成膜厚监控结构，量测晶圆上预定位置的膜厚监控结构的关键尺寸，根据量测得到的关键尺寸，检测预定膜层的厚度均匀性；解决了目前膜厚检测手段无法实时监控晶圆上膜层厚度分布情况的问题；达到了便捷、实时地检测量产产品的膜厚均匀性的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种膜层厚度均匀性的检测方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的一种晶圆上预定位置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种膜层厚度均匀性的检测方法的流程图，该方法至少包括如下步骤：
步骤101，在晶圆上的预定膜层表面形成膜厚监控结构。
提供待检测晶圆，待检测晶圆的表面形成有预定膜层；预定膜层的种类、目标厚度根据实际情况确定，本申请实施例对此不作限定。
在预定膜层的表面形成膜厚监控结构。
可选的，膜厚监控结构形成在晶圆上的划片道内。由于膜厚监控结构在划片道内，不会影响产品的结构和性能。
可选的，在形成预定膜层，进行后道工艺时，膜厚监控结构与器件的设计结构同时形成。
步骤102，量测晶圆上预定位置的膜厚监控结构的关键尺寸。
预定位置是预先设置的，预定位置根据膜厚的监控要求确定。
步骤103，根据量测得到的关键尺寸，检测预定膜层的厚度均匀性。
晶圆表面的膜层厚度不同，衬底反射率也不同。在晶圆表面形成膜厚监控结构后，膜厚监控结构的关键尺寸也会存在差异。
通过检测膜厚监控结构的关键尺寸的差异情况，可以得到预定膜层的厚度均匀性。
若各个预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸之间的差异小于预定差值，则说明预定膜层的厚度均匀；若各个预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸之间的差异不小于预定差值，则说明预定膜层的厚度不均匀；预定差值是预先根据预定膜层的种类、目标厚度确定的。
综上所述，本申请实施例提供的膜层厚度均匀性的检测方法，通过在晶圆上预定膜层的表面形成膜厚监控结构，量测晶圆上预定位置的膜厚监控结构的关键尺寸，根据量测得到的关键尺寸，检测预定膜层的厚度均匀性；解决了目前膜厚检测手段无法实时监控晶圆上膜层厚度分布情况的问题；达到了便捷、实时地检测量产产品的膜厚均匀性的效果。
本申请另一实施例提供了一种膜层厚度均匀性的检测方法，该方法至少包括如下步骤：
步骤201，在晶圆上的预定膜层表面旋涂光刻胶。
步骤202，利用带有膜厚监控结构图案的掩膜版进行曝光。
可选的，用于曝光的掩膜版上包括膜厚监控结构图案和器件的设计结构图案。
可选的，曝光后的膜厚监控结构图案位于晶圆上的划片道内。
步骤203，对晶圆进行显影处理，形成膜厚监控结构。
可选的，经过显影后，划片道对应的预定膜层表面形成膜厚监控结构。
可选的，膜厚监控结构为CD Bar。
步骤204，量测晶圆上预定位置的膜厚监控结构的关键尺寸。
预定位置是预先设置的，预定位置根据膜厚的监控要求确定。
可选的，预定位置至少包括晶圆中心、晶圆边缘。
在一个例子中，如图2所示，在晶圆110上选定12个预定位置120，预定位置120对应的膜厚监控结构的关键尺寸需要被量测。
可选的，为了更准确地监控预定膜层的膜厚，预定位置均匀分布在晶圆上。
步骤205，根据量测得到的关键尺寸，绘制特征尺寸分布区域图。
特征尺寸分布区域图与晶圆对应，特征尺寸分布区域图包括预定位置和预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸。
在绘制特征尺寸分布区域图时，将量测得到的预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸标注在特征尺寸分布区域图上与预定位置对应的区域。
步骤206，根据绘制特征尺寸分布区域图，检测预定膜层的厚度均匀性。
通过特征尺寸分布区域图，可以更直观地展现光刻后膜厚监控结构的关键尺寸，进而更加直观地反应出晶圆表面预定膜层的膜厚均匀性。
在一个例子中，预定膜层为外延层。
外延生长后，外延层的厚度呈发散状分布，衬底反射率随外延层厚度的变化也呈现出发散状的差异，晶圆中心的膜厚监控结构和晶圆边缘的膜厚监控结构的关键尺寸呈现出较大差异，通过监控膜厚监控结构的关键尺寸及时监控外延层厚度的均匀性。
在另一个例子中，预定膜层为氧化层。
需要说明的是，预定膜层可以为半导体器件制造过程中形成的任意一种膜层。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种膜层厚度均匀性的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
在晶圆上的预定膜层表面形成膜厚监控结构；
量测所述晶圆上预定位置的所述膜厚监控结构的关键尺寸；
根据量测得到的关键尺寸，检测所述预定膜层的厚度均匀性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶圆上的预定膜层表面形成膜厚监控结构，包括：
在所述晶圆上的预定膜层表面旋涂光刻胶；
利用带有膜厚监控结构图案的掩膜版进行曝光；
对所述晶圆进行显影处理，形成所述膜厚监控结构。
3.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述预定位置至少包括晶圆中心、晶圆边缘。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据量测得到的关键尺寸，检测所述预定膜层的厚度均匀性，包括：
根据量测得到的关键尺寸，绘制特征尺寸分布区域图；所述特征尺寸分布区域图与所述晶圆对应，所述特征尺寸分布区域图包括预定位置和所述预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸；
根据绘制特征尺寸分布区域图，检测所述预定膜层的厚度均匀性。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述膜厚监控结构为CDBar。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述预定膜层为外延层。
7.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述预定膜层为氧化层。
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