CN113506754B - 光阻剥落的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光阻剥落的检测方法，包括：在衬底上生长待测试的薄膜；在待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻；通过测试掩模板，采用光刻工艺对光阻进行曝光和显影，形成测试图形；进行湿法刻蚀；对测试图形进行检测，评估光阻剥落现象。本申请通过在待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻，通过光刻形成测试图形，进行湿法刻蚀，从而通过检测测试图形评估光阻剥落现象，解决了相关技术中仅通过切片样品检测光阻剥落的现象的有无以评估光阻剥落现象所导致的精确度较差的问题，提高了光阻剥落的检测的精确度和准确度。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种光阻(photoresist，PR)剥落(peeling)的检测方法。
背景技术
使用光阻作为掩模进行湿法刻蚀是半导体制造中常见的图形形成方法，由于湿法刻蚀是各项同性刻蚀，因此在刻蚀过程中会横向刻蚀形成侧钻，当侧钻的尺寸和图形尺寸接近时，会造成光阻和接触面过小从而产生光阻剥落现象，形成缺陷或影响需要形成的图形的尺寸。因此需要有检测方法能实时准确的检测该缺陷是否发生。
相关技术中，光阻剥落的检测方法通常为：切片检测或基于图形的缺陷扫描。
其中，切片检测是对湿法刻蚀后的晶圆进行切片，获得检测样本，通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)对检测样本进行观测，检测是否具有缺陷。然而，该方法对晶圆具有破坏性，且切片技术无法在同一晶圆上检测较多样品，成本高、检测抽样率低，无法准确定量评估晶圆内不同位置的缺陷发生的程度轻重和位置分布差异；同时，该检测作为一种破坏性试验，不能用来实时在线检测，只能用来作为一种非在线检测手段作为辅助检测。
图形的缺陷扫描可以用来进行在线检测，但该技术对于缺陷种类的区分和统计能力较弱，无法从大量缺陷中，精准定位光阻剥落缺陷并统计发生个数，因此只能判断有无以及从总缺陷数量间接推测剥落缺陷发生的程度轻重，因此检测的精度较低。
发明内容
本申请提供了一种光阻剥落的检测方法，可以同时实现实时在线、同一晶圆多点大量检测，精确定量评估，且判别方法较为简单，解决了现有相关技术中提供的检测和评估方法所存在的问题。
一方面，本申请实施例提供了一种光阻剥落的检测方法，包括：
在衬底上生长待测试的薄膜；
在所述待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻；
通过测试掩模板，采用光刻工艺对所述光阻进行曝光和显影，形成测试图形；
进行湿法刻蚀；
对所述测试图形进行检测，评估所述光阻剥落现象。
可选的，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试图形为线条图形。
可选的，所述采用光刻工艺对所述光阻进行曝光和显影后，形成有至少两种类型的测试图形，不同类型的测试图形的关键尺寸(critical dimension，CD)不同。
可选的，所述测试图形中包含关键尺寸为所述待测试的薄膜的厚度的八倍以上的图形。
可选的，所述不同类型的测试图形的关键尺寸为依次增加进行排布。
可选的，所述对所述测试图形进行检测，评估所述光阻剥落现象，包括：
在所述衬底上的不同位置确定至少三个测量点，每个测量点包含至少一组所述测试图形；
对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察，确定是否发生所述光阻剥落现象；
对于发生光阻剥落现象的测量点，将其中发生光阻剥落现象的关键尺寸最小的测试图形的关键尺寸确定为所述测量点对应的候选下限值；
在所有发生光阻剥落现象的测量点的候选下限值中，将最小的候选下限值确定为关键尺寸的下限值；
计算发生光阻剥落现象的测试点个数占所有测量点的比例；
根据所述比例以及所述关键尺寸的下限值来衡量所述光阻和所述薄膜在所述湿法刻蚀中的结合紧密度。
可选的，所述对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察，包括：
通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察。
可选的，所述对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察，包括：
通过显微镜对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察。
可选的，所述待测试的薄膜包括氮化硅(SiN)薄膜、二氧化硅(SiO2)薄膜、氮氧化硅(SiON)薄膜、硅薄膜或金属薄膜。
可选的，所述在所述待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻之前，还包括：
对所述待测试的薄膜进行表面处理。
可选的，所述对所述待测试的薄膜进行表面处理，包括：
对所述待测试的薄膜进行脱水、亲水、酸化、碱化或灰化。
本申请技术方案，至少包括如下优点：
通过在待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻，通过光刻形成测试图形，进行湿法刻蚀，从而通过检测测试图形评估光阻剥落现象，相对于SEM切片检测，能够做到实时在线、同一晶圆多点大量检测，且判别方法较为简单；相对于图形的缺陷扫描，能够定量地评估缺陷发生的程度轻重，因此其不但可以用来在线监控缺陷发生状况，也可以定量地评估缺陷发生的程度轻重，且降低了工艺开发成本和周期，提高了生产线生产稳定性，降低了因该种缺陷所造成的失效率。
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是本申请一个示例性实施例提供的光阻剥落的检测方法的流程图；
图2是本申请一个示例性实施例提供的光阻剥落的检测方法中，进行湿法刻蚀后的剖面示意图。
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。
参考图1，其示出了本申请一个示例性实施例提供的光阻剥落的检测方法的流程图，该方法包括：
步骤101，在衬底上生长待测试的薄膜。
示例性的，待测试的薄膜可以包括硅，硅与氧和/或氮的化合物，或金属。例如，待测试的薄膜包括氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、硅薄膜或金属薄膜(比如铝、铜、钨、镍等金属)。
可通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)工艺在衬底上生长氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜或硅薄膜；可通过物理气相沉积(physical vapordeposition，PVD)工艺或电镀工艺在衬底上生长金属薄膜。
为了解决光阻剥落的缺陷，通常会在光阻和衬底之间做预处理，相应的，也需要有检测方法来定量评估不同预处理手段对该缺陷改善的效果。
可选的，本申请实施例中，在生长待测试的薄膜后，可对该薄膜进行表面处理。例如，可对待测试的薄膜进行脱水、亲水、酸化、碱化或灰化。通过对该薄膜进行表面处理，在后续的评估步骤中，能够评估不同的表面预处理方法对该缺陷的改善能力。
步骤102，在待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻。
示例性的，可通过旋涂的方式在待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻。
步骤103，通过测试掩模板，采用光刻工艺对光阻进行曝光和显影，形成测试图形。
步骤104，进行湿法刻蚀。
示例性的，测试掩模板上形成有至少两种类型的测试图形，不同类型的测试图形的关键尺寸不同，从而在进行湿法刻蚀后，形成有至少两种关键尺寸不同的测试图形。
如图2所示，进行湿法刻蚀后，刻蚀至待测试的薄膜220中的目标深度，从而在测试图形301、302、303和304下方形成各自对应的湿法刻蚀的图形221、222、223和224，其中，测试图形301、302、303和304之间的关键尺寸不同(图2中以四种关键尺寸不同的测试图形做示例性说明，实际应用中，可根据需求设置)，由于湿法刻蚀为各向同性刻蚀，因此具有一定程度的“侧钻”(如图2中虚线所示)。
可选的，本申请实施例中，测试图形为线条图形(该线条图形可以是矩形，由于其长宽比较大，因此可视为“线条”图形)；可选的，测试图形中包含关键尺寸为待测试的薄膜的厚度的八倍以上的图形；可选的，不同类型的测试图形的关键尺寸为依次增加进行排布。
步骤105，对测试图形进行检测，评估光阻剥落现象。
可通过对测试图形的尺寸进行检测，以评估光阻剥落现象。
示例性的，步骤105包括但不限于：在衬底上的不同位置确定至少三个测量点，每个测量点包含至少一组上述任一所述的测试图形；对每个测量点中的测试图形进行形貌观察，确定是否发生光阻剥落现象；对于发生光阻剥落现象的测量点，将其中发生光阻剥落现象的关键尺寸最小的测试图形的关键尺寸确定为该测量点对应的候选下限值；在所有发生光阻剥落现象的测量点的候选下限值中，将最小的候选下限值确定为关键尺寸的下限值；计算发生光阻剥落现象的测试点个数占所有测量点的比例；根据该比例以及关键尺寸的下限值来衡量光阻和待测试的薄膜在该湿法刻蚀中的结合紧密度。
同样的，也可根据这上述方法评估不同的表面预处理方法对该缺陷的改善能力。
示例性的，可通过SEM或显微镜对每个测量点中的测试图形进行形貌观察。
综上所述，本申请实施例中，通过在待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻，通过光刻形成测试图形，进行湿法刻蚀，从而通过检测测试图形评估光阻剥落现象，相对于SEM切片检测，能够做到实时在线、同一晶圆多点大量检测，且判别方法较为简单；相对于图形的缺陷扫描，能够定量地评估缺陷发生的程度轻重，因此其不但可以用来在线监控缺陷发生状况，也可以定量地评估缺陷发生的程度轻重，且降低了工艺开发成本和周期，提高了生产线生产稳定性，降低了因该种缺陷所造成的失效率。
可选的，本申请实施例中，在生长待测试的薄膜后，可对该薄膜进行表面处理，从而能够在评估过程中，评估不同的表面预处理方法对该缺陷的改善能力。
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 (10)
1.一种光阻剥落的检测方法，其特征在于，包括：
在衬底上生长待测试的薄膜；
在所述待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻；
通过测试掩模板，采用光刻工艺对所述光阻进行曝光和显影，形成测试图形；
进行湿法刻蚀；
在所述衬底上的不同位置确定至少三个测量点，每个测量点包含至少一组所述测试图形；
对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察，确定是否发生所述光阻剥落现象；
对于发生光阻剥落现象的测量点，将其中发生光阻剥落现象的关键尺寸最小的测试图形的关键尺寸确定为所述测量点对应的候选下限值；
在所有发生光阻剥落现象的测量点的候选下限值中，将最小的候选下限值确定为关键尺寸的下限值；
计算发生光阻剥落现象的测试点个数占所有测量点的比例；
根据所述比例以及所述关键尺寸的下限值来衡量所述光阻和所述薄膜在所述湿法刻蚀中的结合紧密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试图形为线条图形。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用光刻工艺对所述光阻进行曝光和显影后，形成有至少两种类型的测试图形，不同类型的测试图形的关键尺寸不同。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测试图形中包含关键尺寸为所述待测试的薄膜的厚度的八倍以上的图形。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述不同类型的测试图形的关键尺寸为依次增加进行排布。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察，包括：
通过SEM对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察，包括：
通过显微镜对每个所述测量点中的测试图形进行形貌观察。
8.根据权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述待测试的薄膜包括氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、硅薄膜或金属薄膜。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述待测试的薄膜上覆盖待测试的光阻之前，还包括：
对所述待测试的薄膜进行表面处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对所述待测试的薄膜进行表面处理，包括：
对所述待测试的薄膜进行脱水、亲水、酸化、碱化或灰化。
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