套刻误差动态抽样测量方法及装置与流程

1.本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种套刻误差动态抽样测量方法及装置。


背景技术：

2.光刻机的工作过程是这样的：逐一曝光完晶圆衬底上所有的曝光单元，亦即分步，然后更换晶圆，直至曝光完所有的晶圆；当对晶圆进行工艺处理结束后，更换掩模，接着在晶圆上曝光第二层图形，也就是进行重复曝光。其中，第二层掩模曝光的图形必须和第一层掩模曝光准确的套叠在一起，故称之为套刻(overlay)。
3.曝光显影后存留在光刻胶上的图形(当层)必须与晶圆衬底上已有的图形(前层)对准，这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一，它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中，有专门的设备通过测量晶圆上当层图形与前层图形之间的相对位置来确定套刻的误差(overlay error)。晶圆上专门用来测量套刻误差的图形为套刻标识，这些图形在设计掩模时已经被放置在了指定的区域，通常是在曝光单元的边缘，也有改进后的套刻标识被放置在曝光单元中器件附近。套刻误差定量地描述了当层相对于前层沿x和y方向的偏差，以及这种偏差在晶圆表面的分布，是检测光刻工艺好坏的一个关键指标，最理想的情况是当层与前层的图形完全对准，套刻误差为零。
4.关于套刻误差的测量，业界通用的方法为按照事先确定的测量方案进行的，这个测量方案包括晶圆上测量哪几个曝光单元，一个曝光单元中测量哪几个套刻标识，如图1所示，为测量全部16个曝光单元中固定的一个或多个套刻标识，如图所示，有测量一个曝光单元正中位置的1个套刻标识，也有测量一个曝光单元中全部9个位置套刻标识的，也就是测量固定的16个曝光单元中的共40个套刻标识。基于这个固定的测量方案得到的数据来判断当层与前层的套刻误差，这种现有方法的问题是，随着半导体制造工艺进一步复杂困难，套刻误差的测量也需要更加准确，因此晶圆上更多的套刻标识被要求需要进行测量。由于套刻标识测量数增加，因此测量时间增加，对生产效率产生了影响。


技术实现要素：

5.本公开的目的是提供一种套刻误差动态抽样测量方法及装置，以能够在不影响生产效率的情况下，更加准确地测量套刻误差。
6.本公开第一方面提供一种套刻误差动态抽样测量方法，包括：
7.获取晶圆上所有套刻标识的信息，所述所有套刻标识由所述晶圆上每个曝光单元中的套刻标识组成；
8.将所述晶圆上所有套刻标识分成至少两大组；
9.按照预先确定的选择顺序，依次选择每个相应大组的套刻标识测量所述晶圆的套刻误差；所述选择顺序用于指示所述至少两大组套刻标识的循环选择顺序。
10.本公开第二方面提供一种套刻误差动态抽样测量装置，包括：
11.获取模块，用于获取晶圆上所有套刻标识的信息，所述所有套刻标识由所述晶圆上每个曝光单元中的套刻标识组成；
12.分组模块，用于将所述晶圆上所有套刻标识分成至少两大组；
13.测量模块，用于按照预先确定的选择顺序，依次选择每个相应大组的套刻标识测量所述晶圆的套刻误差；所述选择顺序用于指示所述至少两大组套刻标识的循环选择顺序。
14.本公开与现有技术相比的优点在于：
15.1、本公开通过多个套刻误差测量方案循环测量套刻误差，通过多次循环测量得到的数据，能够确认某个测量方案是否准确，如果不准确，可以进行调整，从而提高了套刻误差测量的准确性。
16.2、本公开可以将多个套刻误差测量方案的测量数据收集起来，用整个晶圆的测量数据分布图来确认套刻的状态。
17.3、本公开可以对每个曝光单元的套刻误差进行校正。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
19.图1示出了现有技术中的套刻误差测量方案的示意图；
20.图2示出了本公开所提供的一种套刻误差动态抽样测量方法的流程图；
21.图3示出了一具体实施例中的晶圆上所有套刻标记的示意图；
22.图4示出了对图3中所有套刻标记分组后的示意图；
23.图5a至5c为图4对应的单个套刻标记大组的示意图；
24.图6示出了本公开所提供的一种套刻误差动态抽样测量装置的示意图。
具体实施方式
25.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
26.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
27.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
28.为了解决现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种套刻误差动态抽样测量
方法、一种套刻误差动态抽样测量装置，下面结合附图进行说明。
29.图2示出了本公开所提供的一种套刻误差动态抽样测量方法的流程图，所述方法包括以下步骤：
30.步骤s101：获取晶圆上所有套刻标识的信息，所有套刻标识由晶圆上每个曝光单元中的套刻标识组成。
31.优选的，晶圆上每个曝光单元中，套刻标识数量固定且均匀分布。
32.具体的，请参阅图3，图3示出了一晶圆上所有的套刻标识，包括16个曝光单元，每个曝光单元中均匀设置9个套刻标识，当然也可以不是均设设置的，本公开对此不做限定。套刻标识的信息可以包括图形和编号等信息。
33.步骤s102：将晶圆上所有套刻标识分成至少两大组。
34.具体的，可以根据现有的套刻误差测量标准，将晶圆上所有套刻标识分成至少两大组，其中每一大组套刻标识构成一个套刻误差测量方案，则得到至少两个套刻误差测量方案。
35.在多层图形的光刻工艺中，需要对晶圆进行很多次的套刻误差测量，以保证图形的对准精度，然而，如果每次都对所有套刻标记进行测量，则会影响生产效率，因此往往抽样测量，也就是根据套刻误差测量标准选择一些套刻标记进行测量，但是现有技术中，每次测量的一些套刻标记都是固定的，如图1所示。
36.而本公开中，则是根据套刻误差测量标准，将图3晶圆上所有套刻标识分成至少两大组，如图4所示。图4为套刻标识划分的总图，不同填充表示不同分组，图5a、5b、5c所示为图4对应的分图，也就是每一个套刻误差测量方案。
37.优选的，将晶圆上所有套刻标识分成至少两大组的步骤具体为：将每个曝光单元中的套刻标识划分为至少两小组，在每个曝光单元中均选择一小组套刻标识组成第一大组套刻标识，在每个曝光单元的剩余小组中均选择一小组套刻标识组成第二大组套刻标识，以此类推组成所有大组套刻标识。如图4所示，晶圆上每个曝光单元中套刻标识的数量为9个，在分组时平均分成三组，每组3个套刻标识。每组中的3个套刻标识优选为不在一条线上。
38.步骤s103：按照预先确定的选择顺序，依次选择每个相应大组的套刻标识测量晶圆的套刻误差；选择顺序用于指示上述至少两大组套刻标识的循环选择顺序。
39.具体的，在对晶圆进行光刻工艺时，按照预先确定的选择顺序，依次选择相应的套刻误差测量方案来测量晶圆的套刻误差，选择顺序用于指示在多次测量套刻误差时按固定顺序循环选择套刻误差测量方案。
40.本公开中，在对晶圆进行很多次的套刻误差测量时，按照预先确定的选择顺序，依次选择相应大组套刻标识的套刻误差测量方案来测量晶圆的套刻误差，选择顺序循环直至光刻工艺结束。
41.请参阅图5a、5b、5c，各图中的图形分别代表一种套刻误差测量方案，例如确定的选择顺序为5a-5b-5c循环，需要对晶圆进行5次套刻误差测量，则第一次选择5a对应的测量方案，第二次选择5b对应的测量方案，第三次选择5c对应的测量方案，第四次选择5a对应的测量方案，第五次选择5b对应的测量方案。
42.进一步的，本公开上述方法还可以包括如下步骤：
43.若循环所有大组套刻标识测量套刻误差的次数达到预设次数，则根据预设次数循环测得的所有套刻标识对应的测量数据，计算晶圆的参考套刻误差；
44.根据参考套刻误差调整上述至少两大组的套刻标识。
45.也就是，完整循环一次所有套刻误差测量方案，收集测量得到的每一个套刻标识的测量值，根据收集到的所有套刻标识的测量值可以准确计算一次晶圆的整体套刻误差，例如，完整循环一次如图5a、5b、5c所示的套刻误差测量方案后，可以得到晶圆上所有套刻标识的测量值。然后经过多次循环之后，可以将多个整体套刻误差的平均值作为参考套刻误差，当某个套刻误差测量方案得到的套刻误差大于参考套刻误差时，可以调整相应大组中套刻标识的分布，优化测量方案。
46.进一步的，本公开上述方法还可以包括如下步骤：
47.根据晶圆的套刻误差，对晶圆上每个曝光单元进行套刻误差校正，即可进行cpe(correction per exposure，校正每个曝光单元)。
48.本公开提供的套刻误差动态抽样测量方法可以用于制作半导体存储器例，如动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)。
49.本公开与现有技术相比的优点在于：
50.1、本公开通过多个套刻误差测量方案循环测量套刻误差，通过多次循环测量得到的数据，能够确认某个测量方案是否准确，如果不准确，可以进行调整，从而提高了套刻误差测量的准确性。
51.2、本公开可以将多个套刻误差测量方案的测量数据收集起来，用整个晶圆的测量数据分布图来确认套刻的状态。
52.3、本公开可以对每个曝光单元的套刻误差进行校正。
53.在上述的实施例中，提供了一种套刻误差动态抽样测量方法，与之相对应的，本技术还提供一种套刻误差动态抽样测量装置。本技术实施例提供的套刻误差动态抽样测量装置可以实施上述套刻误差动态抽样测量方法，该套刻误差动态抽样测量装置可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。请参考图6，其示出了本技术的一些实施方式所提供的一种套刻误差动态抽样测量装置的示意图。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
54.如图6所示，套刻误差动态抽样测量装置10可以包括：
55.获取模块101，用于获取晶圆上所有套刻标识的信息，所有套刻标识由晶圆上每个曝光单元中的套刻标识组成；
56.分组模块102，用于将晶圆上所有套刻标识分成至少两大组；
57.测量模块103，用于按照预先确定的选择顺序，依次选择每个相应大组的套刻标识测量晶圆的套刻误差；选择顺序用于指示至少两大组套刻标识的循环选择顺序。
58.优选的，晶圆上每个曝光单元中，套刻标识数量固定且均匀分布。
59.优选的，分组模块102，具体用于：
60.将每个曝光单元中的套刻标识划分为至少两小组，在每个曝光单元中均选择一小组套刻标识组成第一大组套刻标识，在每个曝光单元的剩余小组中均选择一小组套刻标识组成第二大组套刻标识，以此类推组成所有大组套刻标识。
61.优选的，上述装置还包括：
62.调整模块，用于若循环所有大组套刻标识测量套刻误差的次数达到预设次数，则根据预设次数循环测得的所有套刻标识对应的测量数据，计算晶圆的参考套刻误差；根据参考套刻误差调整至少两大组的套刻标识。
63.优选的，上述装置还包括：
64.校正模块，用于根据晶圆的套刻误差，对晶圆上每个曝光单元进行套刻误差校正。
65.本公开与现有技术相比的优点在于：
66.1、本公开通过多个套刻误差测量方案循环测量套刻误差，通过多次循环测量得到的数据，能够确认某个测量方案是否准确，如果不准确，可以进行调整，从而提高了套刻误差测量的准确性。
67.2、本公开可以将多个套刻误差测量方案的测量数据收集起来，用整个晶圆的测量数据分布图来确认套刻的状态。
68.3、本公开可以对每个曝光单元的套刻误差进行校正。
69.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
70.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。