[发明专利]一种光阻残留物检测结构单元、检测系统及方法

说明书

本发明提供一种在光刻工艺中光阻残留物的检测结构单元、检测系统及检测方法，该检测结构单元在进行光线照射而发生光栓反应的光阻工艺前，通过特殊设计的检测图形以特定方式在排列光罩(除芯片之外的空余位置)上，在光刻工艺后，该检测方法对分布在晶圆光罩外周边每个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。因此，应用本发明的方案，可以大幅提高光阻残留物检测的敏感度和精度，对光刻工艺窗口检查和产品良率分析起到重要作用。

技术领域

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

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刻，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。

请参阅图1，图1所示为现有技术中一片晶圆合格率图形、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。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。

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。

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。

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

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。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一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。

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。

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。

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。

为实现上述目的，本发明还提供另一种技术方案如下：