CN110690162B - 基于叠对偏移量的补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于叠对偏移量的补偿方法，包括：通过曝光显影在制备于当前晶圆的器件层上方形成蚀刻图形；通过叠对测量机台测量当前晶圆的第一叠对偏移量；以蚀刻图形对器件层进行蚀刻，以形成填充孔；采集填充孔的第一图像和第二图像，第一图像采集于填充孔的顶部开口，第二图像采集于填充孔的底部开口，顶部开口和底部开口均平行于由X轴和Y轴构成的平面；根据第一图像和第二图像计算填充孔在Z轴上的倾斜量；将倾斜量转换为第二叠对偏移量；合并第一叠对偏移量和第二叠对偏移量，以获得第三叠对偏移量；以及根据第三叠对偏移量对下一晶圆进行叠对补偿。本发明的技术方案可以校正填充孔的倾斜状态，从而改善填充孔工艺并提高生产率。

Description

基于叠对偏移量的补偿方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及基于叠对偏移量的补偿方法。
背景技术
在半导体技术领域，填充孔的倾斜程度对后续工艺中填充孔的填充、刻蚀均匀性具有显著影响。若填充孔的倾斜度大，会影响晶圆的电学性能。
在填充孔的工艺过程中，可通过扫描电子显微镜(scanning electronmicroscope，简称SEM)的方法，在显影后检查(after developing inspection，简称ADI)和蚀刻后检查(after etching inspection，简称AEI)过程中采集工艺结构的波形数据，进而检测表面接触CD(芯片的最小特征尺寸)。
如图1-1所示，填充孔100具有顶部开口110和底部开口120，通过二次电子成像(secondary electron，简称SE)测量，采集填充孔100反射的二次电子W1，进而获得如图1-2所示的图像，该图像可以显示顶部开口110的图像111，但无法显示填充孔100的底部开口120的图像，也就无法获知填充孔100的倾斜状况。
发明内容
本发明实施例提供一种基于叠对偏移量的补偿方法，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
作为本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供一种基于叠对偏移量的补偿方法，包括：
通过曝光显影在器件层上方形成蚀刻图形，其中，所述器件层制备于当前晶圆；
通过叠对测量机台测量所述当前晶圆的第一叠对偏移量；
以蚀刻图形对所述器件层进行蚀刻，以形成填充孔；
采集所述填充孔的第一图像和第二图像，其中，所述第一图像采集于所述填充孔的顶部开口，所述第二图像采集于所述填充孔的底部开口，所述顶部开口和所述底部开口均平行于由X轴和Y轴构成的平面；
根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量，其中，所述Z轴垂直于由所述X轴和所述Y轴构成的平面；
将所述倾斜量转换为第二叠对偏移量；
合并所述第一叠对偏移量和所述第二叠对偏移量，以获得第三叠对偏移量；以及
根据所述第三叠对偏移量对下一晶圆进行叠对补偿。
进一步地，通过背散射电子测量方法采集所述第一图像和所述第二图像。
进一步地，根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量的步骤包括：
获取从所述第一图像的中心点到所述第二图像的中心点的位移；以及
获取从所述X轴的正向逆时针旋转至所述位移的角度，
其中，所述倾斜量包括所述位移和所述角度。
进一步地，在所述将所述倾斜量转换为第二叠对偏移量的步骤中，所述第二叠对偏移量根据以下公式计算：
Δx＝R×sin(θ-270)°；
Δy＝R×cos(θ-270)°；
其中，Δx是所述位移的X轴坐标量，Δy是所述位移的Y轴坐标量，R是所述位移，θ是所述角度，所述第二叠对偏移量包括所述位移的X轴坐标量和Y轴坐标量。
进一步地，所述第一叠对偏移量包括当前晶圆在X轴上的偏移量和在Y轴上的偏移量，合并所述第一叠对偏移量和所述第二叠对偏移量的步骤包括：
将所述在X轴上的偏移量与所述位移的X轴坐标量进行叠加；以及
将所述在Y轴上的偏移量与所述位移的Y轴坐标量进行叠加。
作为本发明实施例的另一个方面，本发明实施例还提供一种基于叠对偏移量的补偿方法，包括：
采集填充孔的第一图像和第二图像，其中，所述填充孔形成于当前晶圆中，所述第一图像采集于所述填充孔的顶部开口，所述第二图像采集于所述填充孔的底部开口，所述顶部开口和所述底部开口均平行于由X轴和Y轴构成的平面；
根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量，其中，所述Z轴垂直于由所述X轴和所述Y轴构成的平面；
将所述倾斜量转换为叠对偏移量；以及
根据所述叠对偏移量对下一晶圆进行叠对补偿。
进一步地，通过背散射电子测量方法采集所述第一图像和所述第二图像。
进一步地，根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量的步骤包括：
获取从所述第一图像的中心点到所述第二图像的中心点的位移；以及
获取从所述X轴正向逆时针旋转至所述位移的角度，
其中，所述倾斜量包括所述位移和所述角度。
进一步地，在所述将所述倾斜量转换为叠对偏移量的步骤中，所述叠对偏移量根据以下公式计算：
Δx＝R×sin(θ-270)°；
Δy＝R×cos(θ-270)°；
其中，Δx是所述位移的X轴坐标量，Δy是所述位移的Y轴坐标量，R是所述位移，θ是所述角度，所述叠对偏移量包括所述位移的X轴坐标量和Y轴坐标量。
本发明实施例采用上述技术方案，可以校正填充孔的倾斜状态，从而改善填充孔工艺并提高生产率。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
图1-1为现有技术中通过SEM测量方法采集填充孔的图像的示意图。
图1-2为现有技术中通过SEM测量方法所采集的填充孔的图像示意图。
图2为本发明实施例的基于叠对偏移量的补偿方法流程图。
图3-1和图3-2为本发明实施例中，在当前晶圆的器件层上方形成蚀刻图形的示意图。
图3-3为本发明实施例中，通过BSE测量方法采集填充孔的图像的示意图。
图4为本发明实施例中的填充孔的示意图。
图5为本发明实施例中，通过BSE测量方法所采集的填充孔的图像示意图。
图6为本发明实施中的第一图像和第二图像的示意图。
图7为本发明实施例中第二叠对偏移量的获取方法示意图。
附图标记说明：
现有技术：
100：填充孔；110：顶部开口；120：底部开口；
111：顶部开口的图像；W1：二次电子。
本发明实施例：
10：器件层；20：光刻胶；21：蚀刻图形；
200：填充孔；210：顶部开口；220：底部开口；
211：第一图像；221：第二图像；
C1：第一图像的中心点；C2：第二图像的中心点；
R：位移；θ：角度。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
本实施例提供一种叠对偏移量的测量与补偿方法，用于校正填充孔的倾斜，如图2所示，本实施例的叠对偏移量的测量与补偿方法包括步骤S100至步骤S800。
步骤S100，通过曝光显影在器件层10上方形成蚀刻图形21，如图3-1和图3-2所示，包括在当前晶圆的器件层10表面涂覆一层光刻胶20，如图3-1所示，然后，通过曝光显影将掩膜版上的光刻图形转移到光刻胶20上，以在器件层10上方形成蚀刻图形21。需要说明的是，本实施例中，器件层可以包括一个或多个材料层，通常形成于衬底上方。
步骤S200，在ADI过程中，通过叠对测量机台测量当前晶圆的第一叠对偏移量OV1，第一叠对偏移量OV1包括当前晶圆在X轴上的偏移量Δx1和在Y轴上的偏移量Δy1。第一叠对偏移量OV1可以用于对当前晶圆的下一层制程进行叠对补偿，也可以用于对下一晶圆进行叠对补偿。
步骤S300，以蚀刻图形21对器件层10进行蚀刻，以形成填充孔200，如图3-3所示。填充孔200包括顶部开口210和底部开口220，顶部开口210和底部开口220均平行于由X轴和Y轴构成的平面，如图4所示。
步骤S400，采集填充孔200的第一图像211和第二图像221，其中，第一图像211是通过采集顶部开口210的波形数据而获得的图像，第二图像221是通过采集顶部开口220的波形数据而获得的图像。如图3-3所示，可以通过背散射电子(Back scattering Electron，简称BSE)测量方法向填充孔200发送电子束，并采集填充孔200反射的初次电子W2，进而获得第一图像211和第二图像221。需要说明的是，半导体器件通常为阵列结构，在器件层10中形成的填充孔200通常为多个，图5示出了多个填充孔200的多个第一图像211和多个第二图像221，而本实施例仅以其中一个填充孔进行示例。
步骤S500，根据第一图像211和第二图像221计算填充孔200在Z轴上的倾斜量，包括：获取第一图像211的中心点C1和第二图像的中心点C2，如图6所示，其中，Z轴垂直于由X轴和Y轴构成的平面；接下来，获取从第一图像211的中心点C1到第二图像221的中心点C2的位移R；以及获取从X轴的正向逆时针旋转至位移R的角度θ，如图7所示，填充孔200在Z轴上的倾斜量包括位移R和角度θ。
步骤S600，将填充孔200在Z轴上的倾斜量转换为第二叠对偏移量OV2，具体的，如图7所示，第二叠对偏移量OV2根据以下公式计算：
Δx2＝R×sin(θ-270)°；
Δy2＝R×cos(θ-270)°；
其中，Δx2是位移R的X轴坐标量，Δy2是位移R的Y轴坐标量，第二叠对偏移量OV2包括Δx2和Δy2。
步骤S700，合并第一叠对偏移量OV1和第二叠对偏移量OV2，以获得第三叠对偏移量OV3，其中，OV3包括X轴方向上的偏移量Δx3和Y轴方向上的偏移量Δy3。具体地，Δx3＝Δx1+Δx2；Δy3＝Δy1+Δy2。
步骤S800，根据第三叠对偏移量OV3对下一晶圆进行叠对补偿，以校正填充孔的倾斜，从而避免在下一晶圆中出现填充孔倾斜的现象。需要说明的是，下一晶圆是指在制造过程中，需要与当前晶圆形成相同工艺和结构的填充孔的晶圆。
本实施例通过测量填充孔的倾斜状况，并将其转换为晶圆的叠对偏移量，进而在下一晶圆中进行补偿，从而可以校正填充孔的倾斜状态，从而改善填充孔工艺并提高生产率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于叠对偏移量的补偿方法，其特征在于，包括：
通过曝光显影在器件层上方形成蚀刻图形，其中，所述器件层制备于当前晶圆；
通过叠对测量机台测量所述当前晶圆的第一叠对偏移量；
以所述蚀刻图形对所述器件层进行蚀刻，以形成填充孔；
采集所述填充孔的第一图像和第二图像，其中，所述第一图像采集于所述填充孔的顶部开口，所述第二图像采集于所述填充孔的底部开口，所述顶部开口和所述底部开口均平行于由X轴和Y轴构成的平面；
根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量，其中，所述Z轴垂直于由所述X轴和所述Y轴构成的平面；
将所述倾斜量转换为第二叠对偏移量；
合并所述第一叠对偏移量和所述第二叠对偏移量，以获得第三叠对偏移量；以及
根据所述第三叠对偏移量对下一晶圆进行叠对补偿。
2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，通过背散射电子测量方法采集所述第一图像和所述第二图像。
3.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量的步骤包括：
获取从所述第一图像的中心点到所述第二图像的中心点的位移；以及
获取从所述X轴的正向逆时针旋转至所述位移的角度，
其中，所述倾斜量包括所述位移和所述角度。
4.根据权利要求3所述的补偿方法，其特征在于，在将所述倾斜量转换为第二叠对偏移量的步骤中，所述第二叠对偏移量根据以下公式计算：
Δx＝R×sin(θ-270)°；
Δy＝R×cos(θ-270)°；
其中，Δx是所述位移的X轴坐标量，Δy是所述位移的Y轴坐标量，R是所述位移，θ是所述角度，所述第二叠对偏移量包括所述位移的X轴坐标量和Y轴坐标量。
5.根据权利要求4所述的补偿方法，其特征在于，所述第一叠对偏移量包括当前晶圆在X轴上的偏移量和在Y轴上的偏移量，合并所述第一叠对偏移量和所述第二叠对偏移量的步骤包括：
将所述在X轴上的偏移量与所述位移的X轴坐标量进行叠加；以及
将所述在Y轴上的偏移量与所述位移的Y轴坐标量进行叠加。
6.一种基于叠对偏移量的补偿方法，其特征在于，包括：
采集填充孔的第一图像和第二图像，其中，所述填充孔形成于当前晶圆中，所述第一图像采集于所述填充孔的顶部开口，所述第二图像采集于所述填充孔的底部开口，所述顶部开口和所述底部开口均平行于由X轴和Y轴构成的平面，其中，通过曝光显影在所述晶圆的器件层上方形成蚀刻图形，以所述蚀刻图形对所述晶圆的器件层进行蚀刻，以形成所述填充孔；
根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量，其中，所述Z轴垂直于由所述X轴和所述Y轴构成的平面，所述倾斜量包括位移和角度；
将所述倾斜量转换为叠对偏移量；以及
根据所述叠对偏移量对下一晶圆进行叠对补偿。
7.根据权利要求6所述的补偿方法，其特征在于，通过背散射电子测量方法采集所述第一图像和所述第二图像。
8.根据权利要求6所述的补偿方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像计算所述填充孔在Z轴上的倾斜量的步骤包括：
获取从所述第一图像的中心点到所述第二图像的中心点的位移；以及
获取从所述X轴正向逆时针旋转至所述位移的角度，
其中，所述倾斜量包括所述位移和所述角度。
9.根据权利要求8所述的补偿方法，其特征在于，在所述将所述倾斜量转换为叠对偏移量的步骤中，所述叠对偏移量根据以下公式计算：
Δx＝R×sin(θ-270)°；
Δy＝R×cos(θ-270)°；
其中，Δx是所述位移的X轴坐标量，Δy是所述位移的Y轴坐标量，R是所述位移，θ是所述角度，所述叠对偏移量包括所述位移的X轴坐标量和Y轴坐标量。
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