[发明专利]用于监控微刻蚀风险的衬底结构及监控方法

说明书

本发明提供了一种用于监控微刻蚀风险的衬底结构及监控方法。利用衬底结构中第一材料层相对于第二材料层具有较低的电阻率，从而在产生有微刻蚀缺陷而提前暴露出第一材料层时，即能够使得衬底结构的电阻提前出现突变而被及时的检测到，如此，即可以及时有效的检测出当前刻蚀工艺中是否存在微刻蚀现象而导致微刻蚀缺陷，并且还可以进一步的判断出对应采用的刻蚀设备是否存在异常。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于监控微刻蚀风险的衬底结构及监控方法。

背景技术

在半导体加工中，通常会利用刻蚀设备执行刻蚀工艺，以实现对膜层的图形化过程，因此在刻蚀设备出现异常时将会直接或间接的导致刻蚀工艺出现偏差，进而影响其刻蚀精度。为此，即需要对刻蚀工艺或者刻蚀设备进行监控，以确保刻蚀稳定性。

目前，一般会在加工衬底上设置对应的测试结构（test key）或者通过检视加工衬底的方式进行监控，然而这些监控方法仅能够检测出由刻蚀产生的较大缺陷，而难以检测到微刻蚀缺陷。例如，在利用刻蚀工艺形成凹槽时，于凹槽的底角位置容易因微刻蚀现象而产生有微沟槽（micro trench），该微沟槽难以在当前制程中被及时检测到，而直到产品的后制程中才会被发现（例如，直到产品的最终良率测试时才能够被发现），此时，大量的加工衬底已经在不稳定的刻蚀制程中加工完成，其影响范围较大。尤其是，当刻蚀形成的凹槽的设计尺寸较大时，其微刻蚀现象更严重，甚至会与前层金属短路，从而直接导致产品的报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微刻蚀风险的监控方法，用于及时有效的检测出当前刻蚀制程中是否存在微刻蚀现象。

为解决上述技术问题，本发明提供一种微刻蚀风险的监控方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括由下至上堆叠设置的第一材料层和第二材料层，所述第二材料层的电阻率高于所述第一材料层的电阻率；刻蚀所述第二材料层至至少第一时间点，以在所述第二材料层中形成凹槽；以及，判断在第一时间点之前是否有检测到衬底结构的电阻发生突变，以推断出是否出现微刻蚀缺陷。

可选的，所述第二材料层为绝缘材料层，所述第一材料层为导电材料层。

可选的，所述第二材料层中对应在凹槽内的部分在第二时间点被完全刻蚀去除，所述第一时间点早于所述第二时间点。

可选的，所述第一时间点为：所述第二材料层中对应在凹槽内的部分被完全刻蚀去除时所对应的时间点。

可选的，判断在第一时间点之前是否检测到衬底结构的电阻发生突变，以推断出是否出现微刻蚀缺陷的方法包括：在第一时间点之前检测到了电阻发生突变，则判断出所述凹槽的底角位置出现微刻蚀缺陷且暴露出所述第一材料层。

可选的，在第一时间点之前未检测到衬底结构的电阻发生突变，则继续刻蚀所述第二材料层，直至检测到电阻发生突变；判断电阻发生突变的时间节点是否早于所述第二时间点；若是，则推断出当前刻蚀工艺存在微刻蚀风险。

可选的，利用刻蚀设备刻蚀所述第二材料层，并根据第一时间点之前检测到的衬底结构的电阻是否发生突变，推断出所述刻蚀设备是否存在异常。

可选的，在第一时间点之前未检测到衬底结构的电阻发生突变，则利用所述刻蚀设备继续刻蚀所述第二材料层，直至检测到电阻发生突变；判断电阻发生突变的时间节点是否早于第二时间点；若是，则判定所述刻蚀设备为风险设备；若否，则判定所述设备无异常。其中，所述第二材料层中对应在凹槽内的部分在第二时间点被完全刻蚀去除，所述第一时间点早于所述第二时间点

可选的，所述凹槽的宽度尺寸大于等于25nm。