專利名稱：顯影均勻性調(diào)試方法
顯影均勻性調(diào)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯影均勻性調(diào)試方法，尤其涉及一種應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路光刻工藝中的顯影均勻性調(diào)試方法。
背景技術(shù)：
顯影(developing)是半導(dǎo)體集成電路光刻過程中的一項(xiàng)基本工藝，就是使用弱堿性溶液將圓片上曝光后不需要的光刻膠去除，只在圓片上留下需要的條、孔等電路圖形。 顯影后形成的線寬分辨率、圖形線寬均勻性、顆粒和缺陷、顯影成本和時(shí)間等是評(píng)價(jià)顯影工藝的重要要素。光刻工藝中線寬均勻性對(duì)集成電路最終產(chǎn)品的電性參數(shù)和成品率有極大的影響， 因此控制光刻顯影線寬均勻性是光刻日常工作的一項(xiàng)主要內(nèi)容，尤其是新安裝的設(shè)備，顯影均勻性只有調(diào)整控制到規(guī)范之內(nèi)，設(shè)備才可以交付生產(chǎn)。線寬均勻性是通過掃描電鏡測(cè)試線寬，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整顯影程序或者對(duì)設(shè)備硬件進(jìn)行調(diào)整。掃描電鏡測(cè)試線寬，需要占用大量掃描電鏡機(jī)時(shí)，耗費(fèi)時(shí)間也較長(zhǎng)。因此在實(shí)際生產(chǎn)線上采用這種方式判斷線寬均勻性的效率低下，同時(shí)掃描電鏡也是生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間用于非生產(chǎn)測(cè)試，會(huì)影響大生產(chǎn)流通。在一般的正常的集成電路生產(chǎn)中，只有關(guān)鍵光刻層次的線寬才進(jìn)行在線測(cè)試監(jiān)控，對(duì)于一個(gè)典型0. 18微米工藝的8英寸圓片，一般測(cè)試5-9個(gè)不同位置的1-3種線寬結(jié)構(gòu)，所以每片圓片的測(cè)試點(diǎn)數(shù)為5-27個(gè)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異?；蝻@影程序進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，通常需要測(cè)試整片圓片的線寬，根據(jù)結(jié)果再調(diào)試顯影程序或設(shè)備，然后再曝光驗(yàn)證線寬均勻性，如果不符合規(guī)范還需要再次測(cè)試，重復(fù)幾次直到顯影均勻性滿足規(guī)范，其流程如圖1所示。對(duì)于8英寸和12英寸圓片，當(dāng)取光刻版上最大圖形尺寸曝光時(shí)，圓片上需測(cè)量的點(diǎn)數(shù)分別為50和90多個(gè)，而生產(chǎn)線上典型顯影設(shè)備的顯影腔體一般都為4個(gè)，因此需要大量的掃描電鏡機(jī)時(shí)。如果需多次調(diào)整設(shè)備/顯影程序等，很多時(shí)間將浪費(fèi)在等待測(cè)試結(jié)果。鑒于上述問題，確有必要提供一種簡(jiǎn)易的快速判斷顯影均勻性的方法，當(dāng)判斷顯影均勻性符合規(guī)范時(shí)，再用掃描電鏡測(cè)試驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種顯影均勻性調(diào)試方法，其可簡(jiǎn)易、快速地判斷顯影均勻性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種顯影均勻性調(diào)試方法，至少包括如下步驟片內(nèi)線寬均勻性異常或新設(shè)備調(diào)試、設(shè)備或顯影程序調(diào)整、涂膠閥值能量曝光顯影、聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性、涂膠線寬曝光顯影及掃描電鏡測(cè)試圓片線寬，其中，若聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性時(shí)發(fā)現(xiàn)顯影均勻性不滿足要求，則返回重新進(jìn)行設(shè)備或顯影程序調(diào)整。進(jìn)一步地，在所述掃描電鏡測(cè)試圓片線寬時(shí)，若發(fā)現(xiàn)圓片線寬均勻性不滿足規(guī)范，則返回重新進(jìn)行設(shè)備或顯影程序調(diào)整。進(jìn)一步地，涂膠閥值能量曝光顯影時(shí)，先進(jìn)行閾值能量測(cè)試，求得特定厚度的特定光刻膠的閾值能量。進(jìn)一步地，選用一固定的比閾值能量略小的能量對(duì)圓片進(jìn)行曝光顯影。進(jìn)一步地，所述涂膠閥值能量曝光顯影后，是根據(jù)圓片襯底上殘留光刻膠的厚度不同所引起的顏色變化來判斷顯影是否均勻。進(jìn)一步地，涂膠閥值能量曝光顯影時(shí)選用襯底干凈的圓片，且圓片內(nèi)光刻膠厚度的差異小于3納米。進(jìn)一步地，光刻膠包括正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。進(jìn)一步地，所述涂膠線寬曝光顯影時(shí)采用光刻板曝光圖形。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的顯影均勻性調(diào)試方法根據(jù)涂膠閥值能量曝光顯影后圓片各處襯底的顏色差異來判斷圓片上殘留的光刻膠厚度是否一致，進(jìn)而判定圓片內(nèi)的顯影均勻性是否一致，使得顯影均勻性的調(diào)試方法更為簡(jiǎn)單、快速及方便。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的顯影均勻性調(diào)試方法。圖2為本發(fā)明所述的顯影均勻性調(diào)試方法。圖3為本發(fā)明所述的圓片曝光后形成的圖像。圖4為本發(fā)明所述的聚光燈下圓片內(nèi)光刻膠分布的示意圖。圖5為本發(fā)明所述的顯影均勻時(shí)圓片表面的示意圖。圖6為本發(fā)明所述的顯影均勻性異常時(shí)圓片表面的示意圖。圖7為本發(fā)明所述的間隔曝光時(shí)圓片表面的示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2至圖7所示，本發(fā)明提供一種顯影均勻性調(diào)試方法，用于對(duì)光刻顯影后圓片上的顯影均勻性進(jìn)行調(diào)試，其包括如下流程開始、片內(nèi)線寬均勻性異常或新設(shè)備調(diào)試、設(shè)備/顯影程序等調(diào)整、涂膠曝光(EO)顯影、聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性、判斷顯影均勻性是否可以接受、涂膠曝光(線寬)顯影、掃描電鏡測(cè)試正片圓片線寬、判斷線寬均勻性是否在線寬范圍內(nèi)、結(jié)束。請(qǐng)參閱圖2所示，在判斷顯影均勻性是否可以接受時(shí)，若判斷結(jié)果為否，則返回設(shè)備/顯影程序等調(diào)整步驟。在判斷線寬均勻性是否在線寬范圍內(nèi)時(shí)，若判斷結(jié)果為否，則也返回設(shè)備/顯影程序等調(diào)整步驟，如此，重復(fù)幾次直至顯影均勻性滿足規(guī)范。如圖3所示，圖中圓片上的每一個(gè)小方格表示光刻版曝光形成的圖像，稱為shot。 進(jìn)行EO閥值能量測(cè)試時(shí)，光刻版是不使用的，曝光能量從shotl至shot41依次遞增。EO閥值能量測(cè)試是光刻工藝中的一種監(jiān)控項(xiàng)目。如圖4所示，對(duì)于正性光刻膠，當(dāng)曝光能量小于光刻膠顯影反應(yīng)所需的EO閾值能量時(shí)，shotl至shotM上的光刻膠將仍保留在圓片上；當(dāng)曝光能量接近于EO閾值能量時(shí)， shot25至shot30上的部分光刻膠發(fā)生反應(yīng)，被顯影掉，此時(shí)shot25至shot30上光刻膠膜厚偏薄(顏色深度遞減表示光刻膠膜厚遞減，實(shí)際情況是顏色的不同)；當(dāng)曝光能量為EO閾值能量或大于EO閾值能量時(shí)，shot31至shot41上的光刻膠完全發(fā)生反應(yīng)，顯影后，光刻膠被完全去除，襯底為裸硅片的顏色。在一般聚光燈下，光刻膠膜厚的變化，可以引起襯底顏色的差異，肉眼可以很容易判斷。對(duì)于負(fù)性光刻膠，正好相反，曝光能量小于EO閾值能量，光刻膠則被去除；曝光能量大于EO閾值能量，光刻膠被保留。本發(fā)明中，先采用上述方法，確認(rèn)光刻膠的EO閾值能量，然后選擇一個(gè)比EO閾值能量略小的能量，即示例中介于shot30和shot31之間的能量。然后使用該能量對(duì)整片圓片進(jìn)行曝光顯影，并在聚光燈下作宏觀檢查，如果顯影均勻，則整片圓片上殘留的光刻膠厚度應(yīng)該近似，無明顯差異，如圖5所示；如果顯影均勻性異常，則部分區(qū)域無光刻膠，或部分區(qū)域光刻膠偏厚，兩者都可以從襯底顏色直觀反映出來，如圖6所示A區(qū)域光刻膠偏厚。當(dāng)完成上述曝光顯影，宏觀檢查表明顯影均勻時(shí)，可以用光刻版曝光圖形，然后測(cè)量線寬，進(jìn)行驗(yàn)證；如果宏觀檢查顯影不均勻時(shí)，繼續(xù)調(diào)節(jié)設(shè)備或顯影程序進(jìn)行檢查。上述曝光檢查時(shí)，整片圓片都曝光，所有光刻膠基本都在顯影后被去除，而實(shí)際產(chǎn)品的光刻版透光率大多數(shù)在20-80%之間(孔層次和個(gè)別層次例外)，為使測(cè)試更接近于真實(shí)情況，可以在曝光時(shí)減小shot尺寸大小，采用部分曝光的方式來檢查顯影均勻性，如圖7 所示，黑色表示不曝光區(qū)域，灰白色表示曝光部分，這種間隔曝光的模式類似于50%的光刻板透光率。本發(fā)明所述顯影均勻性調(diào)試方法中主要通過實(shí)現(xiàn)如下關(guān)鍵步驟實(shí)現(xiàn)1)使用EO閾值能量測(cè)試，求得特定厚度的特定光刻膠的EO閾值能量。2)選用一固定的比EO閾值能量略小的能量進(jìn)行曝光顯影，曝光中不使用光刻版。3)根據(jù)襯底殘留的光刻膠來判斷顯影的均勻性。為減少其它因素的干擾，本發(fā)明中應(yīng)運(yùn)用襯底干凈的圓片，圓片內(nèi)光刻膠厚度的差異應(yīng)小于3納米。為減少負(fù)載效應(yīng)的影響，可以將曝光時(shí)的shot變小，在整片圓片上選擇一部分 shot曝光。這些被曝光的shot應(yīng)等密度均勻分布在圓片上。本發(fā)明適用于各種類型的光刻膠g-line、i-line、KrF、ArF，包括正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。本發(fā)明可用于各種直徑的圓片尺寸，包括4、5、6、8、12英寸和其它更大尺寸的圓片。曝光中可以使用裸硅片，也可以在硅片上涂布底部抗反射層。該底部抗反射層為有機(jī)抗反射層，圓片內(nèi)厚度均勻性應(yīng)小于2納米。光刻膠上表面可以同時(shí)涂布水溶性抗反射層，圓片內(nèi)的厚度均勻性應(yīng)小于2納米。本發(fā)明是一種不測(cè)量線寬而根據(jù)襯底殘留光刻膠厚度引起的顏色變化來判斷圓片內(nèi)顯影均勻性的方法。具體來講，本發(fā)明采用比EO閾值能量略小的能量，而不使用光刻版進(jìn)行曝光，經(jīng)正常后烘顯影后，圓片表面保留一薄層光刻膠，根據(jù)各處襯底的顏色的差異可以判斷殘留的光刻膠厚度是否一致，進(jìn)而判定圓片內(nèi)的顯影均勻性是否一致，本方法具有快速及時(shí)方便的特點(diǎn)，且最后使用線寬測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上所述，僅是本發(fā)明的最佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任CN 102566327 A說明書4/4 頁
何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，均屬于權(quán)利要求書保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯影均勻性調(diào)試方法，至少包括如下步驟片內(nèi)線寬均勻性異?；蛐略O(shè)備調(diào)試、設(shè)備或顯影程序調(diào)整、涂膠閥值能量曝光顯影、聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性、涂膠線寬曝光顯影及掃描電鏡測(cè)試圓片線寬，其中，若聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性時(shí)發(fā)現(xiàn)顯影均勻性不滿足要求，則返回重新進(jìn)行設(shè)備或顯影程序調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于在所述掃描電鏡測(cè)試圓片線寬時(shí)，若發(fā)現(xiàn)圓片線寬均勻性不滿足規(guī)范，則返回重新進(jìn)行設(shè)備或顯影程序調(diào)整。
3.如權(quán)利要求2中所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于涂膠閥值能量曝光顯影時(shí)，先進(jìn)行閾值能量測(cè)試，求得特定厚度的特定光刻膠的閾值能量。
4.如權(quán)利要求3中所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于選用一固定的比閾值能量略小的能量對(duì)圓片進(jìn)行曝光顯影。
5.如權(quán)利要求1至4項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于所述涂膠閥值能量曝光顯影后，是根據(jù)圓片襯底上殘留光刻膠的厚度不同所引起的顏色變化來判斷顯影是否均勻。
6.如權(quán)利要求5中所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于涂膠閥值能量曝光顯影時(shí)選用襯底干凈的圓片，且圓片內(nèi)光刻膠厚度的差異小于3納米。
7.如權(quán)利要求6中所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于光刻膠包括正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。
8.如權(quán)利要求7中所述的顯影均勻性調(diào)試方法，其特征在于所述涂膠線寬曝光顯影時(shí)采用光刻板曝光圖形。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯影均勻性調(diào)試方法，至少包括如下步驟片內(nèi)線寬均勻性異常或新設(shè)備調(diào)試、設(shè)備或顯影程序調(diào)整、涂膠E0曝光顯影、聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性、涂膠線寬曝光顯影及掃描電鏡測(cè)試圓片線寬，其中，若聚光燈下宏觀判斷顯影均勻性時(shí)發(fā)現(xiàn)顯影均勻性不滿足要求，則返回重新進(jìn)行設(shè)備或顯影程序調(diào)整。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的顯影均勻性調(diào)試方法根據(jù)涂膠E0曝光顯影后圓片各處襯底的顏色差異來判斷圓片上殘留的光刻膠厚度是否一致，進(jìn)而判定圓片內(nèi)的顯影均勻性是否一致，使得顯影均勻性的調(diào)試方法更為簡(jiǎn)單、快速及方便。
文檔編號(hào)G03F7/30GK102566327SQ20101057804
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者黃瑋 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)上華科技有限公司