本发明涉及半导体制作工艺技术领域，尤其涉及一种光刻胶监控方法。
背景技术：
目前，半导体制造主要是在衬底的晶片上生长半导体器件的各层结构，并进行互连。无论离子注入工艺还是刻蚀工艺，当需要在半导体器件上的预定区域进行操作时，为了避免其他不需要被离子注入或刻蚀的区域被注入离子或刻蚀掉，需要用光刻胶(photoresist，pr)进行覆盖，以对非预定区域进行保护。
相同厂商生产的不同批次的光刻胶，会造成光刻胶对离子注入的阻挡能力是不同的，因此，在生产过程中需要对光刻胶进行监控，避免相同生产工艺条件下，不同光刻胶的遮挡效果不同，造成半导体器件制作失效。又或者不同光刻胶厂商生产的光刻胶材质不同，光刻胶对离子注入的阻挡能力也不同的，而出于生产成本考虑，半导体制作厂上通常会选取性价比更高的光刻胶来代替当前使用的光刻胶。在光刻胶更换后，也需要对新的光刻胶进行监控，以便匹配当前的生产工艺条件或调整当前的生产工艺条件以匹配新的光刻胶。
现有技术中通常将新引入的光刻胶与当前的光刻胶进行曝光、显影，观察显影干净程度，对新光刻胶进行监控，并寻找适应新光刻胶的工艺条件。但是，现有技术中的光刻胶监控方法所需要的时间较长，无法快速明确的抓取新光刻胶的工艺条件，导致光刻胶评估效率低下。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种光刻胶监控方法，以解决现有技术中光刻胶监控方法所需要的时间较长，无法快速明确的抓取新光刻胶的工艺条件，导致光刻胶评估效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光刻胶监控方法，包括：
提供第一晶圆和待监控光刻胶；
在所述第一晶圆上形成第一蚀刻层；
将所述待监控光刻胶涂布在所述第一蚀刻层的表面并烘烤凝胶，所述待监控光刻胶的厚度及烘烤条件与目标光刻胶的厚度及烘烤条件均相同；
将所述待监控光刻胶分为多个区域，并编号1、2、3……n，其中，n≥3；
对所述待监控光刻胶上多个区域分别进行曝光，标号不相同的区域，曝光能量不同，其中，相邻标号的区域相差预设曝光能量△q，且，第n区域的曝光能量为所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量，1≤n≤n；
显影后烘烤；
对所述第一蚀刻层进行蚀刻；
根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
优选地，所述根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量，具体包括：
确定所述待监控光刻胶上与非完全蚀刻标号相邻的完全蚀刻的标号；
将所述完全蚀刻标号对应的曝光能量确定为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
优选地，还包括：
提供第二晶圆和目标光刻胶；
在所述第二晶圆上形成第二蚀刻层；
在所述待监控光刻胶涂布的同时，将所述目标光刻胶涂布在所述第二蚀刻层的表面；
在所述目标光刻胶与所述待监控光刻胶相同位置采用相同曝光能量对所述目标光刻胶进行曝光；
显影后烘烤；
对所述第二蚀刻层进行蚀刻。
优选地，所述根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量，具体包括：
一一比对所述待监控光刻胶与所述目标光刻胶对应位置的蚀刻结果；
若相同位置的蚀刻结果相同，则所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量与所述目标光刻胶显影干净时曝光能量相同；
若相同位置的蚀刻结果不相同，则确定所述待监控光刻胶与非完全蚀刻标号相邻的完全蚀刻的标号；
将所述完全蚀刻标号对应的曝光能量确定为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
优选地，n＝n/2；当n为奇数时，n＝(n+1)/2。
优选地，所述预设曝光能量△q小于或等于所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量的3％。
优选地，第m区域的曝光能量小于第m+1区域的曝光能量，其中，1≤m≤n-1。
优选地，第m区域的曝光能量大于第m+1区域的曝光能量，其中，1≤m≤n-1。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的光刻胶监控方法，包括：提供一个晶圆、待监控光刻胶，待监控光刻胶和晶圆之间形成有蚀刻层，在一个晶圆的不同位置采用不同曝光能量对光刻胶进行曝光，显影、蚀刻，得到不同位置的不同蚀刻结果，不同蚀刻结果对应不同的曝光能量，从蚀刻结果确定出待监控光刻胶的曝光能量，从而快速抓取新光刻胶的工艺条件，缩短光刻胶曝光能量确定所需要的时间，进而提高工作效率。
同时，本发明提供的光刻胶监控方法仅采用一个晶圆涂布一层光刻胶即可实现待监控光刻胶曝光能量的确定，无需多个晶圆和光刻胶的多次涂布，从而节省了晶圆材料和光刻胶材料的使用，降低了光刻胶监控的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的光刻胶监控方法流程示意图；
图2为现有技术提供的原光刻胶涂布示意图；
图3为现有技术提供的新光刻胶涂布示意图；
图4为现有技术提供的显影、烘烤后原光刻胶示意图；
图5为现有技术提供的显影、烘烤后新光刻胶示意图；
图6为本发明实施例提供的一种光刻胶监控方法流程示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种光刻胶监控方法流程示意图；
图8为本发明实施例提供的原光刻胶涂布示意图；
图9为本发明实施例提供的新光刻胶涂布示意图；
图10为本发明实施例提供的显影、烘烤后原光刻胶示意图；
图11为本发明实施例提供的显影、烘烤后新光刻胶示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中光刻胶监控所需要的时间较长，无法快速明确的抓取新光刻胶的工艺条件，导致光刻胶评估效率低下的问题
发明人发现出现上述现象的原因是，现有技术中光刻胶的评估方法包括：
s101：提供两个晶圆；
s102：在一个晶圆上涂布原光刻胶，在另一个晶圆上涂布相同厚度的新光刻胶；
如图2和图3所示，在晶圆01上涂布原光刻胶03，在晶圆02上涂布新光刻胶04。
s103：再对两个晶圆上的光刻胶同时进行曝光，且保证曝光能量相同；
s104：显影、烘烤；
如图4和图5所示，为分别进行曝光显影后的光刻胶。
s105：在显微镜下比对，新的光刻胶的显影干净程度与原光刻胶的显影干净程度是否一致。
s106：若一致，则认为在不改变生产工艺条件基础上，新的光刻胶可以直接替代原光刻胶；
s107：若不一致，则需要调整曝光能量，再次重复上述过程，判断新的光刻胶是否可以替换原光刻胶，若不行，则继续调整工艺条件，继续尝试，最终得到在某一曝光能量工艺条件下，新的光刻胶能够替代原光刻胶。
例如，原光刻胶在曝光能量为q1的工艺条件下，显影干净；而新光刻胶的曝光能量为q2，若q2小于q1，则新光刻胶替代原光刻胶后，进行半导体器件制作时，可能出现过量曝光，不仅对半导体器件中的材质造成影响，还浪费曝光能量；若q2大于q1，则新的光刻胶在现有生产工艺条件下，曝光显影不干净，对半导体器件制作同样造成影响；因此，在更换光刻胶后，需要对应调节生产工艺条件。
而q2比q1大多少，或少多少，则需要通过上述光刻胶监控方法不断调整，以找到新光刻胶对应的曝光能量。因此，需要不断尝试，得到不同的对比结果，最终确定新光刻胶的曝光能量。这就造成了光刻胶所需要的时间较长，无法快速明确的抓取新光刻胶的工艺条件，导致光刻胶评估效率低下的问题。同时，由于每次新光刻胶监控都需要较多晶圆和光刻胶进行多次尝试，材料浪费问题也较严重。
基于此，本发明提供一种光刻胶监控方法，包括：
提供第一晶圆和待监控光刻胶；
在所述第一晶圆上形成第一蚀刻层；
将所述待监控光刻胶涂布在所述第一蚀刻层的表面并烘烤凝胶，所述待监控光刻胶的厚度及烘烤条件与目标光刻胶的厚度及烘烤条件均相同；
将所述待监控光刻胶分为多个区域，并编号1、2、3……n，其中，n≥3；
对所述待监控光刻胶上多个区域分别进行曝光，标号不相同的区域，曝光能量不同，其中，相邻标号的区域相差预设曝光能量△q，且，第n区域的曝光能量为所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量，1≤n≤n；
显影后烘烤；
对所述第一蚀刻层进行蚀刻；
根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
本发明提供的光刻胶监控方法仅采用一个晶圆涂布一层光刻胶即可实现待监控光刻胶曝光能量的确定，无需多个晶圆和光刻胶的多次涂布，从而快速抓取新光刻胶的工艺条件，缩短光刻胶曝光能量确定所需要的时间，进而提高工作效率，同时还节省了晶圆材料和光刻胶材料的使用，降低了光刻胶监控的成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图6所示，为本发明一个实施例提供的光刻胶监控方法，包括：
s201：提供第一晶圆和待监控光刻胶；
本实施例中对所述第一晶圆的材质不做限定，所述第一晶圆可以是硅片，也可以是其他半导体材料晶片。
s202：在所述第一晶圆上形成第一蚀刻层；
为了后续确定光刻胶是否被显影干净，本实施例中还包括在第一晶圆上形成第一刻蚀层，所述第一蚀刻层在后续蚀刻过程中，能够被蚀刻液蚀刻掉，而光刻胶不被蚀刻液蚀刻掉。
s203：将所述待监控光刻胶涂布在所述第一蚀刻层的表面并烘烤凝胶，所述待监控光刻胶的厚度及烘烤条件与目标光刻胶的厚度及烘烤条件相同；
需要说明的是，本发明提供的光刻胶应用在替换原有光刻胶的场景中，因此，所述目标光刻胶即为当前工艺中使用的光刻胶，也就是即将被替代的光刻胶。
为了保证待监控光刻胶的曝光能量的精确获得，本实施例中待监控光刻胶的厚度与原有的目标光刻胶的厚度相同。同样地，所述待监控光刻胶的涂布环境与目标光刻胶的涂布环境也相同，烘烤凝胶过程中的烘烤条件也相同，以便于，待监控光刻胶应用在生产工艺时，能够完全替代原有的目标光刻胶。
s204：将所述待监控光刻胶分为多个区域，并编号1、2、3……n，其中，n≥3；
需要说明的是，本实施例中不限定将待监控光刻胶分为多个区域的分配方式，可以任意分配，可以按照一定规则分配，本实施例中对此不做限定，为了使得后续曝光过程能够快速进行，本实施例中将待监控光刻胶分为多个区域时，按照步进光刻机的曝光窗口划分，每个区域的大小和轮廓与步进光刻机的曝光窗口大小和轮廓相同；且多个区域的排布方式，也与步进光刻机的步进方向一致，以便节省曝光时间。
本实施例中不限定编号的方式，可选的，为了方便后续步骤，可以按照步进光刻机步进方向进行编号，例如，将待监控光刻胶分为4*4阵列排布的16个区域，则沿步进光刻机的步进方向，依次编号1、2、3……。
s205：对所述待监控光刻胶上多个区域分别进行曝光，标号不相同的区域，曝光能量不同，其中，相邻标号的区域相差预设曝光能量△q，且，第n区域的曝光能量为所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量，1≤n≤n；
本实施例中不限定对待监控光刻胶多个区域进行曝光的顺序，为了节省蚀刻结果的确定，本实施例中曝光顺序以及曝光能量按照步进光刻机的步进方向进行设定。如由第1区域到第n区域，曝光能量依次递增，也即，预设曝光能量第m区域的曝光能量小于第m+1区域的曝光能量，其中，1≤m≤n-1。或由第1区域到第n区域，曝光能量依次递减，也即，第m区域的曝光能量大于第m+1区域的曝光能量，其中，1≤m≤n-1。
s206：显影后烘烤，所述待监控光刻胶的显影条件和目标光刻胶的显影条件相同；
本实施例中，显影时间、烘烤温度、烘烤时间等条件与目标光刻胶的显影时间、烘烤温度和烘烤时间等均相同。
s207：对所述第一蚀刻层进行蚀刻；
s208：根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
需要说明的是，本实施例中根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量，具体包括：确定所述待监控光刻胶上与非完全蚀刻标号相邻的完全蚀刻的标号；将所述完全蚀刻标号对应的曝光能量确定为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
由于曝光能量越大，显影后，光刻胶残留越少，因此，而光刻胶残留后，阻挡蚀刻液对位于光刻胶下方的第一蚀刻层进行蚀刻，而多个曝光能量中，曝光能量小于所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量的位置，第一蚀刻层的蚀刻不完全或并没有被蚀刻；而曝光能量大于或等于所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量的位置，由于光刻胶被完全显影掉，因此，第一蚀刻层能够被完全蚀刻掉。基于此，本发明实施例中只要能够找到第一蚀刻层存在状态的临界位置，既能够得到待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
需要说明的是，本实施例中，若由第1区域到第n区域，曝光能量依次递增，也即，预设曝光能量第m区域的曝光能量小于第m+1区域的曝光能量，其中，1≤m≤n-1。蚀刻结果为：第k区域～第n区域的第一蚀刻层完全蚀刻；而第1区域～第k-1区域的第一蚀刻层非完全蚀刻，则，所述第k区域对应的曝光能量即为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量，也即，所述待监控光刻胶可以替代原光刻胶用于半导体器件制作，只不过，需要将生产工艺条件中的曝光能量调整为所述第k区域对应的曝光能量。
若由第1区域到第n区域，曝光能量依次递减，也即，第m区域的曝光能量大于第m+1区域的曝光能量，其中，1≤m≤n-1。蚀刻结果为：第k+1区域～第n区域的第一蚀刻层非完全蚀刻；而第1区域～第k区域的第一蚀刻层完全蚀刻，则，所述第k区域对应的曝光能量即为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量，也即，所述待监控光刻胶可以替代原光刻胶用于半导体器件制作，只不过，需要将生产工艺条件中的曝光能量调整为所述第k区域对应的曝光能量。
本实施例中，第n区域的曝光能量为所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量，1≤n≤n。若正好所述待监控光刻胶的第n区域为刻蚀完全的区域，而第n-1或第n+1区域为非完全刻蚀区域，则所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量即为所述光刻胶显影干净时对应的曝光能量，也就是说，所述待监控光刻胶能够直接替换掉原目标光刻胶，而无需调节现有的生产工艺。
为了能够更加精确的确认所述待监控光刻胶的曝光能量，本发明还提供另一个实施例，如图7所示，具体包括：
s301：提供第一晶圆、第二晶圆、待监控光刻胶和目标光刻胶；
本实施例中第一晶圆和第二晶圆的材质相同，所述待监控光刻胶为新的光刻胶，所述目标光刻胶为原生产工艺条件下的原光刻胶。本实施例中所述目标光刻胶起到参照作用，以使得得到的待监控光刻胶的曝光能量能够更加准确。
s302：在所述第一晶圆上形成第一蚀刻层；在所述第二晶圆上形成第二蚀刻层；
s303：同时同环境下，将所述待监控光刻胶涂布在所述第一蚀刻层的表面，将所述目标光刻胶涂布在所述第二蚀刻层的表面，所述待监控光刻胶的厚度与目标光刻胶的厚度相同；
请参见图8和图9，在第一晶圆1上涂布形成待监控光刻胶3，在第二晶圆2上涂布形成目标光刻胶4，待监控光刻胶3与目标光刻胶4的厚度相同，涂布条件也相同。
本实施例中同时涂布待监控光刻胶3和目标光刻胶4，是为了能够保证两者除了材质不同，其他条件均相同
s304：将所述待监控光刻胶和所述目标光刻胶分为相同的多个区域，并编号1、2、3……n，其中，n≥3；
为了使得目标光刻胶起到参照作用，本实施例中所述待监控光刻胶和所述目标光刻胶上的多个区域的大小、形状和位置完全保持一致。
同样的，为了方便后续步骤，可以按照步进光刻机步进方向进行编号，例如，将待监控光刻胶分为4*4阵列排布的16个区域，则沿步进光刻机的步进方向，依次编号1、2、3……。请参见图10和图11所示，两个晶圆上的光刻胶相同位置标号相同s1、s2、s3、……sn。
s305：对所述待监控光刻胶和所述目标光刻胶上多个区域分别进行曝光，标号不相同的区域，曝光能量不同，其中，相邻标号的区域相差预设曝光能量△q，且，第n区域的曝光能量为所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量，1≤n≤n；
在所述待监控光刻胶和所述目标光刻胶相同标号的位置上保持曝光能量相同，以便于后续进行比对分析。
需要说明的是，本实施例中目标光刻胶作为对照，必须有一个区域的曝光能量为目标光刻胶显影干净的曝光能量，本实施例中不限定所述区域的具体位置，为了能够充分比对，本实施例中所述区域编号位于整个多个区域的中间，也即当sn为偶数时，n＝sn/2；当sn为奇数时，n＝(sn+1)/2。
本实施例中不限定所述预设曝光能量△q的大小，为了保证曝光能量获得的精度，本实施例中将预设曝光能量△q设置越小越好，可选的，本实施例中预设曝光能量△q小于或等于所述目标光刻胶显影干净时对应的曝光能量的3％。
s306：显影后烘烤，所述待监控光刻胶的显影条件和目标光刻胶的显影条件相同；
同时对所述待监控光刻胶和所述目标光刻胶同时进行显影和烘烤；
如图10和图11所示，为显影后烘烤以后的待监控光刻胶和目标光刻胶。由于曝光能量不同，多个位置上的光刻胶厚度不一样，本实施例中通过颜色深浅来表示光刻胶的残留情况。
s307：对所述第一蚀刻层和所述第二蚀刻层进行蚀刻。
同时对第一蚀刻层和第二蚀刻层进行蚀刻，光刻胶曝光能量大的位置，由于光刻胶被显影掉，暴露出第一蚀刻层和第二蚀刻层，从而蚀刻过程中，第一蚀刻层和第二蚀刻层去掉，裸露出下方的第一晶圆和第二晶圆，而曝光能量小的位置，由于光刻胶并没有被完全显影掉，因此，第一蚀刻层和第二蚀刻层保留，第一晶圆和第二晶圆没有裸露，不显现。
s308：根据蚀刻结果确定所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
本实施例中，有目标光刻胶作为参照，因此，一一比对所述待监控光刻胶与所述目标光刻胶对应位置的蚀刻结果；
若相同位置的蚀刻结果相同，则所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量与所述目标光刻胶显影干净时曝光能量相同；
若相同位置的蚀刻结果不相同，则确定所述待监控光刻胶与非完全蚀刻标号相邻的完全蚀刻的标号；
将所述完全蚀刻标号对应的曝光能量确定为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量。
也就是说，比对两个晶圆，若两个晶圆上第n区域都没有蚀刻层保留，而第n+1区域或第n-1区域都有蚀刻层保留，两个晶圆上相同位置的光刻胶显影结果、蚀刻结果相同，则待监控光刻胶在不改变生产工艺条件的情况下就可以替换目标光刻胶。以图10和图11为例，本实施例中第1个到第10个方孔中光刻胶均显影干净，而第11个-第20个方孔中光刻胶显影不干净，所以第10个方孔中对应的曝光能量为待监控光刻胶的曝光能量。
当目标光刻胶在第n区域没有蚀刻层保留，而第n+1区域或第n-1区域有蚀刻层保留；而待监控光刻胶在第i区域没有蚀刻层保留，而第i+1区域或第i-1区域有蚀刻层保留；则需要将原有生产工艺中的曝光能量增加(i-n)*△q即可实现待监控光刻胶替换目标光刻胶。
另外，本实施例中为了能够提高待监控光刻胶显影干净时的曝光能量精确度，还可以增加验证步骤，所述验证步骤包括：
提供第三晶圆和待监控光刻胶；
在所述第三晶圆上形成第三蚀刻层；
将所述待监控光刻胶涂布在所述第三蚀刻层的表面，所述待监控光刻胶的厚度与目标光刻胶的厚度相同；
调整曝光能量为q＝(目标光刻胶显影干净曝光能量+(i-n)*△q)；
对所述待监控光刻胶进行曝光；
显影后烘烤；
对所述第三蚀刻层进行蚀刻；
查看所述第三蚀刻层的蚀刻结果，对所述曝光能量进行验证。
若蚀刻完全，则所述曝光能量即可作为所述待监控光刻胶显影干净时的曝光能量；若蚀刻不完全，则所述曝光能量不精确，需要重新进行确定。
需要说明的是，本发明实施例中还可以不制作蚀刻层，而是在显影后，通过显微镜观察显影的干净程度来判断光刻胶是否被显影掉；或者观察显影后的晶圆表面形貌，来判断光刻胶是否被显影掉；从而确定出显影完全和不完全的临界位置，将显影完全的位置对应的曝光能量作为待监控光刻胶显影干净时的曝光能量，从而对生产工艺条件进行调节，以使所述待监控光刻胶替换所述目标光刻胶。
本实施例中在一个晶圆上设置多个曝光条件，从而在一个晶圆上就能实现多个曝光条件的对比，从而快速且准确地得到待监控光刻胶的显影干净时的曝光能量，进而节省了光刻胶监控的时间，而且材料耗费较少，节约了成本。
另外，本实施例中采用目标光刻胶进行对照，能够更加准确得到待监控光刻胶的显影干净时的曝光能量。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。