專(zhuān)利名稱(chēng)：一種測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，很多工藝步驟都需要用到離子注入，例如離子注入多晶硅層，離子注入形成源漏極等。其中，各離子注入工序中，根據(jù)不同的需求，注入離子的能量、劑量也是不同的；在離子注 入時(shí)只需要在預(yù)定的位置進(jìn)行注入，其他位置需要用光刻膠層進(jìn)行覆蓋，以防止離子的注入損傷器件的功能。然而，光刻膠層的厚度不同，對(duì)離子注入的阻擋能力是不同的，如果光刻膠層太薄，則很容易被離子擊穿，無(wú)法達(dá)到保護(hù)的目的；如果光刻膠層太厚，對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影時(shí)，很難控制關(guān)鍵尺寸(CD)，其中在申請(qǐng)?zhí)枮?201010187376. X的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種制作光刻膠層厚度與關(guān)鍵尺寸關(guān)系曲線(xiàn)的方法。因此，選擇合適的光刻膠層厚度對(duì)注入的離子進(jìn)行阻擋，控制半導(dǎo)體器件關(guān)鍵尺寸顯得尤為重要。在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖I所示，選擇合適厚度的光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法包括以下步驟步驟S11，提供多個(gè)測(cè)試晶圓；步驟S12，在不同測(cè)試晶圓上涂布不同厚度的光刻膠層；步驟S13，測(cè)量每個(gè)測(cè)試晶圓上光刻膠層的厚度；步驟S14，將確定能量的離子注入涂布不同厚度光刻膠層的測(cè)試晶圓上；步驟S15，去除各測(cè)試晶圓上的光刻膠層；步驟 S16，采用次級(jí)離子質(zhì)譜法(SIMS)對(duì)每個(gè)測(cè)試晶圓進(jìn)行測(cè)試，晶圓得到各測(cè)試晶圓上含有的離子量；步驟S17，將測(cè)試得到的各測(cè)試晶圓上的離子量與目標(biāo)離子量進(jìn)行比較，當(dāng)某一測(cè)試晶圓上離子量在目標(biāo)離子量允許范圍內(nèi)時(shí)，則可確定該測(cè)試晶圓上所涂布的光刻膠層的厚度是合適的。所述合適厚度為即能對(duì)離子注入具有阻擋能力，又能保證在進(jìn)行曝光顯影時(shí)，能很好控制半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸?，F(xiàn)有選擇合適厚度的光刻膠層以確保對(duì)離子注入的阻擋能力，不但會(huì)耗費(fèi)大量的測(cè)試晶圓，而且容易錯(cuò)過(guò)最合適的厚度點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種光刻膠層厚度選擇方法及測(cè)試不同厚度光刻膠層的方法，降低制作成本。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案為一種光刻膠層厚度選擇方法，包括如下步驟 提供一測(cè)試晶圓；對(duì)所述測(cè)試晶圓進(jìn)行預(yù)烘焙處理；在所述測(cè)試晶圓上形成光刻膠層，所述光刻膠層的厚度從邊緣至中心呈梯度變化；測(cè)量測(cè)試晶圓上不同位置光刻膠層的厚度； 將預(yù)定能量的離子注入光刻膠層上；去除所述光刻膠層；對(duì)測(cè)試晶圓不同位置上的離子量進(jìn)行測(cè)試；將不同位置的離子量與目標(biāo)離子量進(jìn)行比較，如果某一位置離子量在目標(biāo)離子量允許范圍內(nèi)，則可確定該位置的光刻膠層的厚度是合適的?？蛇x地，所述預(yù)烘焙裝置為熱板。
可選地，所述預(yù)烘焙處理的溫度在30攝氏度至100攝氏度之間。可選地，所述光刻膠層厚度從邊緣至中心呈不斷減薄的梯度變化?？蛇x地，測(cè)試離子量采用的方法為次級(jí)離子質(zhì)譜法?？蛇x地，所述形成光刻膠層的步驟包括滴膠、旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)、旋轉(zhuǎn)甩掉以及溶劑揮發(fā)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)對(duì)測(cè)試晶圓進(jìn)行預(yù)烘焙處理，使測(cè)試晶圓具有一定溫度；在涂覆蓋光刻膠層時(shí)，由于在測(cè)試晶圓表面不同半徑位置的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度不一樣，測(cè)試晶圓不同位置的散熱速度也不一樣，使涂膠過(guò)程中測(cè)試晶圓從邊緣到中心的溫度呈梯度變化，從而達(dá)到在同一片測(cè)試晶圓上涂布的光刻膠層厚度從邊緣至中心呈梯度變化，針對(duì)光刻膠層的不同厚度確定離子注入的不同阻擋能力。避免了采用多個(gè)測(cè)試晶圓，在每個(gè)晶圓涂布不同厚度的光刻膠層，而造成的晶圓數(shù)量過(guò)多的情況達(dá)到了減少晶圓數(shù)量，降低了測(cè)試成本的目的。另外，由于光刻膠層的厚度是呈梯度均勻連續(xù)變化的，可以選取更多的光刻膠層厚度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，以找到最為合適厚度以對(duì)注入離子進(jìn)行有效阻擋，并且能有效控制后續(xù)形成半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸?！?br>

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中選擇合適厚度的光刻膠層對(duì)注入離子進(jìn)行有效阻擋的流程示意圖；圖2是本發(fā)明一種測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法的具體實(shí)施方式
的流程示意圖；圖3是本發(fā)明一種測(cè)試晶圓上光刻膠層厚度變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中，需要在多個(gè)測(cè)試晶圓上涂布不同厚度的光刻膠層來(lái)測(cè)試各個(gè)厚度的光刻膠層對(duì)粒子注入阻擋能力，這樣不僅增加了測(cè)試成本，而且不能保證所述光刻膠層的厚度時(shí)連續(xù)變化的，很容易將最合適的厚度點(diǎn)錯(cuò)過(guò)。針對(duì)上述問(wèn)題，發(fā)明人提供了一種測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法。實(shí)施例一參考圖2所示的流程示意圖,具體地,包括如下步驟步驟S21 :提供一測(cè)試晶圓。本實(shí)施例中，所述測(cè)試晶圓可以是空白的晶圓。步驟S22 :對(duì)所述測(cè)試晶圓進(jìn)行預(yù)烘焙處理。本實(shí)施例中，所述預(yù)烘焙處理是將所述測(cè)試晶圓放在熱板上進(jìn)行熱傳導(dǎo)，其中所述預(yù)烘焙處理設(shè)定的溫度在30攝氏度到100攝氏度之間。具體地，通過(guò)這種方法，熱量可以很快地從所述熱板傳遞到測(cè)試晶圓上，所述預(yù)烘焙處理的作用是使所述測(cè)試晶圓具有一定的溫度。所述預(yù)烘焙處理為本領(lǐng)域公知技術(shù)，在此不予贅述。步驟S23 :在所述測(cè)試晶圓上形成光刻膠層，所述光刻膠層的厚度從邊緣至中心
呈梯度變化。本實(shí)施例中，在所述測(cè)試晶圓上形成光刻膠層的步驟包括滴膠、旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)、旋轉(zhuǎn)甩掉以及溶劑揮發(fā)。具體地，首先當(dāng)測(cè)試晶圓靜止或者旋轉(zhuǎn)緩慢時(shí)，將光刻膠分滴在所述測(cè)試晶圓的中心區(qū)域上，即滴膠過(guò)程；然后快速加速所述測(cè)試晶圓的旋轉(zhuǎn)，使其達(dá)到高轉(zhuǎn)速，使光刻膠溶劑伸展到整個(gè)測(cè)試晶圓的表面，即旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)過(guò)程；接著，加速甩去所述測(cè)試晶圓邊緣處多余的光刻膠，即旋轉(zhuǎn)甩掉過(guò)程；最后，以固定轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)已涂布光刻膠層的測(cè)試晶圓。直至溶劑揮發(fā)，使所述光刻膠層干燥，即溶劑揮發(fā)過(guò)程。由于在上述步驟S22中對(duì)所述測(cè)試晶圓進(jìn)行了預(yù)烘焙處理，此時(shí)所述測(cè)試晶圓具有一定的溫度。當(dāng)涂覆蓋光刻膠層時(shí)，所述測(cè)試晶圓以某一固定角速度(ω)旋轉(zhuǎn)，并且隨著所述測(cè)試晶圓的中心區(qū)域至邊緣區(qū)域的半徑(r)逐漸增大，所述測(cè)試晶圓的中心區(qū)域至邊緣區(qū)域的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度(ωΓ)也相應(yīng)增大，使所述測(cè)試晶圓的邊緣區(qū)域熱量散發(fā)較快，而靠近中心區(qū)域的熱量散發(fā)較慢，從而使所述測(cè)試晶圓上的溫度從邊緣到中心呈梯度變化， 即從所述測(cè)試晶圓的中心區(qū)域至邊緣區(qū)域溫度逐漸減小。既而如圖3所示，在所述測(cè)試晶圓上溫度較高的區(qū)域，形成的光刻膠層較??；反之，在所述測(cè)試晶圓上溫度較低的區(qū)域，形成的光刻膠層較厚。從而在所述測(cè)試晶圓I上形成從邊緣至中心呈不斷減薄的梯度變化的光刻膠層2。對(duì)在同一測(cè)試晶圓上形成不同厚度的光刻膠層的原理具體描述如下光刻膠是一種有機(jī)化合物，所述光刻膠層的厚度(TK)主要由以下因素所決定，包括光刻膠材料的密度(C)、光刻膠材料的分子質(zhì)量(η)以及涂布光刻膠層時(shí)晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(ω)，在本實(shí)施例中，由于是預(yù)烘焙處理所設(shè)定溫度來(lái)控制的所述光刻膠層的厚度 (TK)，因此假設(shè)所述晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(ω)為一確定值。其中，所述光刻膠材料的密度(C) 和光刻膠材料的分子質(zhì)量(Π)與光刻膠層的粘滯度(viscosity)大小成正比，而所述光刻膠層的粘滯度(viscosity)與所述光刻膠層的厚度(TK)成正比，因此，所述光刻膠層的厚度(TK)與所述光刻膠材料的密度(C)和光刻膠材料的分子質(zhì)量(Π)成正比。進(jìn)一步地,所述光刻膠層的粘滯度(viscosity)與預(yù)烘焙的溫度(T)成反比，即當(dāng)所述預(yù)烘焙的溫度(T)越高，所述光刻膠層的粘滯度(viscosity)越小,那么光刻膠流動(dòng)的趨勢(shì)就較大，相應(yīng)地，所述光刻膠層的厚度(TK)越小；而當(dāng)所述預(yù)烘焙的溫度(T)越低，所述光刻膠層的粘滯度(viscosity)越大,那么光刻膠流動(dòng)的趨勢(shì)就較小,相應(yīng)地,所述光刻膠層的厚度(TK)越大。因此，綜上所述，在所述測(cè)試晶圓上溫度較高的區(qū)域，形成的光刻膠層較?。环粗?，在所述測(cè)試晶圓上溫度較低的區(qū)域，形成的光刻膠層較厚。步驟S24 :測(cè)量所述測(cè)試晶圓上不同位置光刻膠層的厚度。本實(shí)施例中，將帶有光刻膠層的測(cè)試晶圓置入厚度測(cè)量機(jī)臺(tái)進(jìn)行厚度測(cè)量，以得到不同位置上光刻膠層的準(zhǔn)確厚度。步驟S25 :將預(yù)定能量的離子注入光刻膠層上。需要說(shuō)明的是，所述預(yù)定能量是一個(gè)確定值，其中所述確定值可以根據(jù)不同的半導(dǎo)體器件對(duì)所述離子注入的要求來(lái)設(shè)定。其中所述離子注入過(guò)程為本領(lǐng)域公知技術(shù)，在此不予贅述。步驟S26 :去除所述光刻膠層。具體地，可以采用濕法清洗、灰化等工藝流程來(lái)實(shí)現(xiàn)，上述工藝都是本領(lǐng)域公知技術(shù)，在此不予贅述。步驟S27 :對(duì)測(cè)試晶圓不同位置上的離子量進(jìn)行測(cè)試。具體地，因?yàn)閷?duì)于所述測(cè)試晶圓 上不同厚度的光刻膠層，其各個(gè)位置上對(duì)離子注入的阻擋能力是不同的在光刻膠層較厚的位置上，離子無(wú)法透過(guò)所述光刻膠層打到測(cè)試晶圓上；而在光刻膠層較薄的位置上， 離子就會(huì)透過(guò)所述光刻膠層打到測(cè)試晶圓上，使得所述測(cè)試晶圓在一定深度上都含有離子。因此，在本步驟中對(duì)所述測(cè)試晶圓不同位置上的離子量進(jìn)行測(cè)試?？蛇x地，所述測(cè)試離子量采用的方法為次級(jí)離子質(zhì)譜法(SIMS)。步驟S28 :將不同位置的離子量與目標(biāo)離子量進(jìn)行比較，如果某一位置離子量在目標(biāo)離子量允許范圍內(nèi)，則可確定該位置的光刻膠層的厚度是合適的。具體地，對(duì)于光刻膠層的某一厚度的位置上，測(cè)量所述測(cè)試晶圓在不同的深度上含有的離子量，并將測(cè)得的所述離子量與目標(biāo)離子量進(jìn)行比較，當(dāng)所述離子量在目標(biāo)離子量允許范圍內(nèi)時(shí)，確定該厚度的光刻膠層的對(duì)離子注入具有阻擋能力。其中，對(duì)于所述目標(biāo)離子量允許范圍的限定，根據(jù)半導(dǎo)體器件的不同要求而異。對(duì)于有些半導(dǎo)體器件而言，其表面即使含有較多的離子量也不會(huì)影響到其功能，但對(duì)有些半導(dǎo)體器件而言，其表面即使含有較少的離子量也會(huì)影響其功能。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的半導(dǎo)體器件來(lái)確定相應(yīng)的目標(biāo)離子量的允許范圍。進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，由于為了得到最合適的對(duì)離子注入具有阻擋能力的光刻膠層厚度，一般會(huì)對(duì)該光刻膠層的多個(gè)厚度點(diǎn)進(jìn)行厚度測(cè)量并進(jìn)行次級(jí)離子質(zhì)譜法測(cè)試，由于這些點(diǎn)在一定范圍內(nèi)都是連續(xù)分布的，所以可以在次級(jí)離子質(zhì)譜法測(cè)試中發(fā)現(xiàn)細(xì)微的變化，從而找到較為合適的光刻膠厚度。這里次級(jí)離子質(zhì)譜法測(cè)試為本領(lǐng)域公知技術(shù)， 在此不予贅述。綜上所述，采用本實(shí)施例的方法只需要一片晶圓就可以針對(duì)光刻膠層的不同厚度確定離子注入的不同阻擋能力，而且這種方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，主要是在測(cè)試晶圓上涂布光刻膠層之前，對(duì)所述測(cè)試晶圓進(jìn)行預(yù)烘焙處理，使測(cè)試晶圓具有一定溫度；在涂覆蓋光刻膠層時(shí)，由于在 測(cè)試晶圓表面不同半徑位置的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度不一樣，測(cè)試晶圓不同位置的散熱速度也不一樣，使涂膠過(guò)程中測(cè)試晶圓從邊緣到中心的溫度呈梯度變化，從而達(dá)到在同一片測(cè)試晶圓上涂布的光刻膠層厚度從邊緣至中心呈梯度變化，這樣就可以在一片晶圓上對(duì)不同厚度的光刻膠層確定其離子注入的不同阻擋能力。因此，本發(fā)明的方法大大降低了測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的成本，而且光刻膠層的厚度是連續(xù)變化的，可以選取更多的光刻膠厚度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，以找到最為合適的能夠?qū)﹄x子注入具有阻擋能力的光刻膠層厚度。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法，其特征在于，包括如下步驟 提供一測(cè)試晶圓； 對(duì)所述測(cè)試晶圓進(jìn)行預(yù)烘焙處理； 在所述測(cè)試晶圓上形成光刻膠層，所述光刻膠層的厚度從邊緣至中心呈梯度變化； 測(cè)量測(cè)試晶圓上不同位置光刻膠層的厚度； 將預(yù)定能量的離子注入光刻膠層上； 去除所述光刻膠層； 對(duì)測(cè)試晶圓不同位置上的離子量進(jìn)行測(cè)試； 將不同位置的離子量與目標(biāo)離子量進(jìn)行比較，如果某一位置離子量在目標(biāo)離子量允許范圍內(nèi)，則可確定該位置的光刻膠層的厚度是合適的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)烘焙裝置為熱板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)烘焙處理的溫度在30攝氏度至100攝氏度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述光刻膠層厚度從邊緣至中心呈不斷減薄的梯度變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，測(cè)試離子量采用的方法為次級(jí)離子質(zhì)譜法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述形成光刻膠層的步驟包括滴膠、旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)、旋轉(zhuǎn)甩掉以及溶劑揮發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測(cè)試光刻膠層對(duì)離子注入阻擋能力的方法，包括如下步驟提供一測(cè)試晶圓；對(duì)測(cè)試晶圓進(jìn)行預(yù)烘焙處理；在測(cè)試晶圓上形成光刻膠層，所述光刻膠層的厚度從邊緣至中心呈梯度變化；測(cè)量測(cè)試晶圓上不同位置光刻膠層的厚度；將預(yù)定能量的離子注入光刻膠層上；去除所述光刻膠層；對(duì)測(cè)試晶圓不同位置上的離子量進(jìn)行測(cè)試；將不同位置的離子量與目標(biāo)離子量進(jìn)行比較，確定合適厚度的光刻膠層。本發(fā)明的方法大大降低了測(cè)試成本，而且涂布光刻膠層的厚度是連續(xù)變化的，可以選取更多的光刻膠厚度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，以找到最為合適的能夠?qū)﹄x子注入具有阻擋能力的光刻膠層厚度。
文檔編號(hào)G03F7/16GK102706785SQ20111007591
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者胡華勇, 顧一鳴 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司