一种光阻残留物检测结构单元、检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及CMOS半导体器件工艺；更具 体地说，涉及一种在光刻工艺中光阻残留物的光阻残留物检测结构单元、检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体制造技术的不断发展，特征尺寸越来越小，在线工艺缺陷监控的难度 也越来越高。例如，在制作双栅氧的工艺中，需要在生长了一层栅氧化物的晶圆表面进行光 亥IJ，把一部分栅氧化物暴露出来后，用湿法蚀刻的方式去除掉。如果在光刻工艺中出现问 题，那么会导致光刻后，本来应该暴露出来的区域有光阻残留物存在，这些光阻残留物在后 续的湿法蚀刻中就会出现蚀刻不完全的问题，进而导致产品良率底下。
[0003] 请参阅图1，图1所不为现有技术中一片晶圆合格率图形、对应的双概氧工艺后缺 陷扫描图形，以及双栅氧光刻后的光阻残留物缺陷照片示意图。如图所示，该晶圆边缘出现 了严重的辐射状合格率损失图形。
[0004] 造成这种合格率损失图形的原因后来被证明为由双栅氧光刻工艺后的光阻残留 物导致。然而，在线缺陷扫描图形却没有检测出类似的现象，也就是说，在线缺陷扫描图形 步骤没有检测到由于光阻残留物导致的合格率损失图形，这说明现有的缺陷监控方式存在 敏感度不够的问题。
[0005] 本领域人员清楚，如果单一地将在线缺陷扫描的敏感度提高，可以增加抓取光阻 残留缺陷的数量，但是，同时会出现噪音效应，以至于把一些正常的光阻图形也当作缺陷显 示出来，这样，最终反而降低了发现缺陷的概率。
[0006] 因此，设计一种高敏感度的检测图形和相应的检测方法是目前业界急需解决的问 题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提出一种光阻残留物的检测图形和检测方法，通过一种特殊设 计的光阻残留物检测图形，且在工艺过程中将该光阻残留物检测图形应用到检测系统中， 采用相应的检测方法，可以有效地检测出光刻工艺中可能出现的光阻残留物，对光刻工艺 窗口检查和产品良率分析起到重要作用。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0009] -种光阻残留物的检测系统，包括一个或多个检测结构单元和检测单元；该一个 或多个检测结构单元，分布在晶圆光罩外周边，每个所述检测结构单元为正方形，其中，所 述检测结构单元由分别排布在所述正方形四角的4个第一方块图形组成，所述第一方块图 形包括若干个第二方块图形，该若干个所述第二方块图形中具有一个顶点第二方块图形， 其余所述第二方块图形均以所述顶点第二方块图形出发，分别沿水平方向、朝向所述正方 形中心方向和垂直三个方向等间距发散排列；其中，按照排列的方向，定义从所述第二方块 图形密集区逐渐变稀疏的方向为发散方向，反之为收敛方向，即所述稀疏区接近所述光罩 中心，所述密集区远离所述光罩中心，且靠近所述光罩外周边。
[0010] 优选地，所述检测结构单元为4个，均匀分布在所述晶圆光罩外周边，即在所述晶 圆光罩上的45度、135度、225度和315度四个方位；其中，两两相对的两个所述检测结构单 元正方形的一条对角线连线经过所述晶圆光罩的中心。
[0011] 优选地，所述相邻两个所述第二方块图形在水平和垂直方向的间距与所述第二方 块图形的边长相等。
[0012] 优选地，所述在线缺陷扫描检测光阻残留物的堆积积累程度以所述缺陷扫描检测 设备刚能检测到光阻残留物为判断标准。
[0013] 为实现上述目的，本发明还提供另一种技术方案如下：
[0014] -种检测结构单元，用于分布在晶圆光罩外周边，所述检测结构单元为正方形，其 中，所述检测结构单元由分别排布在所述正方形的四角的4个第一方块图形组成，所述第 一方块图形包括若干个第二方块图形，该若干个所述第二方块图形中具有一个顶点第二方 块图形，其余所述第二方块图形均以所述顶点第二方块图形出发，分别沿水平方向、朝向所 述正方形中心方向和垂直三个方向等间距发散排列；其中，按照排列的方向，定义从所述第 二方块图形密集区逐渐变稀疏的方向为发散方向，反之为收敛方向，即所述稀疏区接近所 述光罩中心，所述密集区远离所述光罩中心，且靠近所述光罩外周边。
[0015] 为实现上述目的，本发明又提供另一种技术方案如下：
[0016] -种光阻残留物的检测方法，其包括如下步骤：
[0017] 步骤Sl :在进行光线照射而发生光栓反应的光阻工艺前，在晶圆光罩外周边，布 设一个或多个检测结构单元；每个所述检测结构单元为正方形，其中，所述检测结构单元由 分别排布在所述正方形的四角的4个第一方块图形组成，所述第一方块图形包括若干个第 二方块图形，该若干个所述第二方块图形中具有一个顶点第二方块图形，其余所述第二方 块图形均以所述顶点第二方块图形出发，分别沿水平方向、朝向所述正方形中心方向和垂 直三个方向等间距发散排列；其中，按照排列的方向，定义从所述第二方块图形密集区逐渐 变稀疏的方向为发散方向，反之为收敛方向，即所述稀疏区接近所述光罩中心，所述密集区 远离所述光罩中心，且靠近所述光罩外周边；
[0018] 步骤S2 :在光刻工艺中，去除首先是利用显影液把光阻溶化，然后，使晶圆高速旋 转，利用离心力将这些溶化的光阻从所述晶圆表面除去掉；
[0019] 步骤S3 :在光刻工艺完成后，对分布在晶圆光罩外周边每个所述检测结构单元进 行在线缺陷扫描，并且根据在图形密度区域中在线缺陷扫描检测光阻残留物的堆积积累程 度，判断光刻工艺是否符合要求。
[0020] 从上述技术方案可以看出，本发明针对深亚微米半导体制造技术中光刻工艺后光 阻残留物检测难度高的问题，设计了一种特殊的光阻残留物检测图形和检测方法，通过这 种检测手段，可以有效地检测出光刻工艺中可能出现的光阻残留物，对光刻工艺窗口检查 和产品良率分析起到重要作用。
【附图说明】
[0021] 图1所示为现有技术中晶圆合格率图形、对应的双栅氧工艺后缺陷扫描图形，以 及双栅氧光刻后的光阻残留物缺陷照片示意图
[0022] 图2所示为本发明一个检测结构单元的结构示意图
[0023] 图3所示为本发明检测结构单元中第一方块图形的结构示意图
[0024] 图4所示为本发明四个检测结构单元在光罩上的排列示意图
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0026] 需要说明的是，本发明提出的技术方案关键点在于通过特殊设计的检测图形以 特定方式在光罩（除芯片之外的空余位置）上排列，光刻工艺后进行在线缺陷扫描并且根 据其结果来判断光刻工艺是否符合要求。
[0027] 请参阅图2和图3,图2所示为本发明一个检测结构单元的结构示意图。图3所示 为本发明检测结构单元中第一方块图形的结构示意图。如图2所示，该检测结构单元为正 方形，在本发明的实施例中，该检测结构单元可以由分别排布在正方形四角的4个第一方 块图形组成。
[0028] 如图2所示，每个第一方块图形均位于检该测结构单元正方形的四个角上，且四 个第一方块图形中的顶点第二方块图形分别临近第一方块图形的四个角，即第一方块图形 中的稀疏区接近光罩中心，密集区远离光罩中心，且靠近光罩外周边。
[0029] 如图3所示，每个第一方块图形均包括10个第二方块图形，该10个第二方块图形 中，除一个第二方块图形排布在以正方形的临近角位置上（即顶点第二方块图形），其余9 个第二方块图形以顶点第二方块图形为起点，将3个第二方块图形沿水平方向、3个朝向正 方形中心线方向和3个垂直三个方向等间距发散排列。
[0030] 具体地，上述图3所示的这种第一方块图形以左上角为顶点，将第一方块图形沿 水平、45度右下斜向和垂直三个方向发散排列，其中，第一方块图形可以在水平和垂直方向 的间距与方块的边长相等。其它3个第一方块图形结构是相同的，只是随着在检测结构单 元中的排布位置不同，顶点第二方块图形的朝向不同，即顶点第二方块图形临近排布在检 测结构单元正方形的四个角的位置。
[0031] 此外，按照排列的方向，可以定义从顶点第二方块图形开始的密集区逐渐变稀疏 的方向为发散方向，反之为收敛方向。
[0032] 本领域技术人员清楚，在光刻工艺中，如果需要把经过光线照射而发生光栓反应 的光阻去除的话，首先是利用显影液把这些光阻溶化，然后使晶圆高速旋转，利用离心力将 这些溶化的光阻从晶圆表面除去掉。
[0033] 本发明的检测原理为，在晶圆旋转过程中，如果溶化了光阻的化学药液沿图2的 发散方向流动时，由于图形密度越来越小从而阻力越来越低，所以化学药液很容易离开晶 圆表面，在这种方向出现光阻残留缺陷的几率大大降低；反之，如果化学药液沿收敛方向流 动则光阻残留物很容易堆积在图形密度变大的区域。也就是