一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法技术

本发明专利技术公开一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法，包括如下步骤：步骤1，在芯片设计时在芯片或者划片槽中增加检测图形；步骤2，制备相应的光刻版；步骤3，用带有检测图形的光刻版进行光刻工艺，在检测图形区域电荷积聚；步骤4，进行湿法工艺；步骤5，对检测图形进行缺陷检测和光刻工艺电荷损伤的评估。采用本发明专利技术方法，可以方便及时有效地评估光刻工艺产生的电荷损伤，及早发现优化光刻工艺条件存在的缺陷，及早发现排除光刻设备的故障，提高芯片成品率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法
本专利技术属于半导体集成电路制造领域，具体涉及一种半导体集成电路制造中的检测方法，尤其涉及一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法。
技术介绍
光刻是半导体集成电路制造的常用工艺。光刻工艺过程中，显影剂等化学溶剂与旋转的晶圆表面发生摩擦时会产生电荷。通常情况下，晶圆表面产生的电荷会通过化学试剂中的离子导电释放掉，但有时因为光刻条件设置不当，比如晶圆转速过快，或者化学试剂吐液不畅，会造成晶圆表面局部电荷积聚，在后续湿法工艺中引起局部强烈的电化学反应，在晶圆表面造成损伤（见图1），引起电路失效或者可靠性降低，从而导致成品率降低或者可靠性风险。现有的光刻工艺完成后，通常只会量测特征尺寸（CD）和对准（misalignment）是否达到要求，而对于光刻工艺引入的电荷积聚和损伤没有方便的手段检测，因此难于及时发现，对于电荷损伤的程度更是难于评估，往往是到芯片制造的最后步骤－电测试才发现，此时不但使芯片报废，而且造成的时间成本无法弥补。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法，以光刻工艺过程中更容易产生电荷积聚的图形作为检测图形，方便及时地发现由于光刻条件的缺陷和光刻设备的故障而引入的电荷损伤，从而迅速采取对策避免损失。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法，包括如下步骤：步骤1，在芯片设计时在芯片或者划片槽中增加检测图形；步骤2，制备相应的光刻版；步骤3，用带有检测图形的光刻版进行光刻工艺，在检测图形区域电荷积聚；步骤4，进行湿法工艺；步骤5，对检测图形进行缺陷检测和光刻工艺电荷损伤的评估。步骤1中，所述检测图形是重复周期排列的单元阵列，该单元阵列的行列数分别为：2到10100，行列数的选择根据晶圆上可用面积决定，行列数越多检测效果越好。步骤1中，所述检测图形的单元是圆形，工字形，或者多边形。步骤1中，所述检测单元的边长范围在1倍到10倍的最小尺寸，该最小尺寸为设计规则允许的最小尺寸；所述检测单元的面积为0.0001平方微米到100平方微米。步骤3中，所述光刻工艺中，光刻胶类型为正胶或者负胶，光刻的特征尺寸：0.001到5微米。步骤3中，进行光刻工艺时，晶圆衬底是氧化硅（SixOy），氮化硅（SixNy），或者其他硅化合物材料。步骤4中，所述湿法工艺是湿法刻蚀工艺，湿法去胶工艺，或者是湿法洗净工艺。步骤5中，所述缺陷检测方法是显微镜人工镜检，或者是自动缺陷检测；检测发现缺陷时判定为发生电荷积聚损伤，所述缺陷的分类为：晶圆表面的损伤或者击穿，硅衬底的击穿，晶圆上光刻图形的变形或者缺失。本专利技术方法原理：本专利技术采用与标准MOS(金属氧化物半导体场效应晶体管，以下简称MOS)兼容的工艺，在芯片设计时在芯片或者划片槽中增加检测图形，利用光刻工艺时在检测图形区域的电荷积聚，通过检测后续湿法工艺之后该检测图形的变化，监控光刻工艺中电荷积聚损伤的程度。技术要点：本专利技术是在通常的半导体芯片设计时，增加容易积聚电荷的检测图形，通过光刻和湿法工艺之后检测图形的变化，反映该步光刻工艺产生的电荷积聚损伤的程度。实施效果：采用本专利技术检测方法，能够及时监控光刻工艺过程中电荷积聚损伤的程度，便于评估该步光刻工艺是否达到工艺要求，避免芯片最终失效导致的时间浪费。本专利技术适用于各种存在光刻和湿法工艺的半导体制造工艺。和现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过增加一组重复排列的单元结构作为检测图形，监控电荷的积聚效应。当显影剂等化学溶剂与旋转的晶圆表面发生摩擦时，由于检测图形特殊的重复排列设计，化学试剂不容易从检测单元中流出，增强了化学试剂与检测单元的摩擦，使得检测图形区域的电荷积聚更厉害，检测图形区域的晶圆表面更容易积聚电荷。这样，在光刻工艺及后续的湿法工艺完成之后，通过对检测图形区域外观的检查，就能够评估该步光刻工艺产生的电荷损伤程度，从而及早优化光刻工艺条件，排除隐患。采用本专利技术方法，可以方便及时有效地评估光刻工艺产生的电荷损伤，及早发现优化光刻工艺条件存在的缺陷，及早发现排除光刻设备的故障，提高芯片成品率和可靠性。分组实验表明，当光刻条件中的Rinse（清洗）时间和转速变化时（产生积聚的电荷量会变化），检测图形中的缺陷密度也会发生相应变化，如图2所示，光刻Rinse条件分组实验结果表明：转速越快，时间越长，电荷损伤缺陷越多。说明该检测图形能够有效地监控光刻工艺引入的电荷。附图说明图1是现有的光刻工艺引入的电荷损伤的示意图；图2是本专利技术光刻Rinse条件分组实验结果示意图；图3是本专利技术的检测图形的单元结构示意图；图4是本专利技术的方形单元结构的检测图形；图5是本专利技术的六边形单元结构的检测图形；图6是本专利技术的菱形单元结构的检测图形；图7是本专利技术的工字形单元结构的检测图形；图8是本专利技术步骤3中光刻化学试剂（比如显影剂）在检测图形中流动摩擦产生电荷的截面示意图；图9是本专利技术步骤3中光刻化学试剂（比如显影剂）在检测图形中流动摩擦产生电荷的俯视示意图；图10是本专利技术步骤4中湿法工艺时检测图形局部发生化学反应示意图；图11是本专利技术步骤5中几种光刻工艺电荷损伤的缺陷示例示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法，该方法可应用于光刻后紧跟湿法的半导体工艺，该方法具体包括如下步骤：步骤1：在产品版图设计时，在芯片或者划片槽中放置检测图形（检测图形可以放在芯片中（影响晶圆利用率，不推荐），也可以放在划片槽之中（推荐））。该检测图形是由图3所示的检测单元重复排列组成的单元阵列，如图4、图5、图6和图7所示。检测图形的单元结构可以是圆形，工字形，或者多边形。如图3所示，检测图形的单元结构可以是方形、六边形、菱形、工字形，图4是方形单元结构的检测图形，图5是六边形单元结构的检测图形，图6是菱形单元结构的检测图形，图7是工字形单元结构的检测图形，图3-图7中的黑色区域代表有光刻胶，白色区域代表无光刻胶。检测单元的面积可以从0.0001平方微米到100平方微米。单元阵列的行列数分别为：2到10100，行列数的选择根据晶圆上可用面积决定，行列数越多检测效果越好。根据不同层次设计规则允许的最小尺寸定义检测单元的边长，检测单元的边长范围在1倍到10倍的最小尺寸，该最小尺寸为设计规则允许的最小尺寸。步骤2：产品版图和检测图形确定后，开始制备光刻版。步骤3：用带有检测图形的光刻版进行正常的光刻工艺（无需特别操作）。以图4所示的方形检测图形为例。光刻过程中，化学试剂（比如显影剂）在检测图形中的流动俯视示意图如图9所示，截面示意图如图8所示。光刻胶类型为正胶或者负胶，光刻的特征尺寸：0.001到5微米。进行光刻工艺时，晶圆衬底是氧化硅（SixOy），氮化硅（SixNy），或者其他硅化合物材料。由于光刻胶的阻挡作用以及检测图形中大量单元图形的重复排列，相较于其他没有光刻胶的区域以及没有重复排列图形的区域，化学试剂与检测图形的摩擦更大，化学试剂在检测图形中的停留时间更长，从而更容易在检测图形区域产生电荷。步骤4：光刻完成之后，进行后续的湿法工艺（可以是湿法刻蚀工艺，湿法去胶工艺，或者是湿法洗净工艺）。当晶圆接触湿法工艺的化学试剂时，光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在芯片设计时在芯片或者划片槽中增加检测图形；步骤2，制备相应的光刻版；步骤3，用带有检测图形的光刻版进行光刻工艺，在检测图形区域电荷积聚；步骤4，进行湿法工艺；步骤5，对检测图形进行缺陷检测和光刻工艺电荷损伤的评估。

【技术特征摘要】
1.一种检测光刻工艺中电荷损伤的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在芯片设计时在芯片或者划片槽中增加检测图形，所述检测图形采用在光刻工艺过程中比芯片其它区域更容易产生电荷积聚的图形；步骤2，制备相应的光刻版；步骤3，用带有检测图形的光刻版进行光刻工艺，在检测图形区域电荷积聚；步骤4，进行湿法工艺；步骤5，对检测图形进行缺陷检测和光刻工艺电荷损伤的评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述检测图形是重复周期排列的单元阵列，该单元阵列的行列数分别为：2到10100，行列数的选择根据晶圆上可用面积决定，行列数越多检测效果越好。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述检测图形的单元是圆形，工字形，或者多边形。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述检测单元的边长范围在1倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈今楷，李亮，刘春玲，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31