CN112882346A - 套刻补偿的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种套刻补偿的方法及其系统，所述方法包括：提供衬底，衬底包括多个标准图形；提供测试光罩，测试光罩包括多个图形，图形中包括测试图形；提供基底，对测试光罩中的测试图形进行曝光，在基底上形成多个实际图形，实际图形与标准图形相对应；获得实际图形与相对应的标准图形之间的套刻偏移量；提供场域间模型，根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；提供光场级模型，根据初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；利用所述光场级补偿模型获得机台补偿值。本发明通过光场级补偿模型获得机台补偿值，将机台补偿值将机台局限性误差考虑进套刻补偿方法中，降低了机台性能局限性导致的套刻误差。

Description

套刻补偿的方法及其系统
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种套刻补偿的方法及其系统。
背景技术
集成电路制造技术是一个复杂的工艺，技术更新很快。表征集成电路制造技术的一个关键参数为最小特征尺寸，即关键尺寸(critical dimension，CD)，随着关键尺寸的缩小，甚至缩小至纳米级，使得每个芯片上设置百万个器件成为可能。
在半导体器件的制备过程中通常需要形成上下叠层的多个膜层，并在相应的膜层中形成各种元件，其中上下叠层的膜层中当层和前层需要对准，以便在当层中形成的某个元件与下层的某个元件上下对应或上下连接等，因此上下层之间的套刻(Overlay)成为影响器件性能的重要因素。
光刻工艺中，光罩(Mask)是曝光必须的一道准备，在先进节点中，随着光刻工艺的提升，光罩的花费也日渐提高。原本的光刻工艺中，一道光刻工艺对应一张光罩，现在将多层的光刻同时集成在同一张光罩上来节约成本，为了弥补曝光中心和每张光罩中心不一致而造成的套刻误差，引入精确的曝光校正模型(Correction Per Exposure，CPE)。
在引入曝光校正模型后，发现提升套刻精度的效果不显著。
发明内容
本发明实施例解决的问题是提供一种套刻补偿的方法及其系统，使得套刻补偿的模型更准确。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种套刻补偿的方法，包括：提供衬底，所述衬底包括多个标准图形；提供测试光罩，所述测试光罩包括多个图形，所述图形中包括测试图形；提供基底，对所述测试光罩中的所述测试图形进行曝光，在基底上形成多个实际图形，所述实际图形与所述标准图形相对应；获得所述实际图形和与所述实际图形相对应的所述标准图形之间的套刻偏移量；提供场域间模型，根据所述套刻偏移量对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；提供光场级模型，根据所述初始残值对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；利用所述光场级补偿模型获得机台补偿值；通过所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值，进行套刻补偿。
相应的，本发明实施例还提供一种套刻补偿系统，包括：衬底，所述衬底包括多个标准图形；测试光罩单元，包括测试光罩，所述测试光罩包括多个图形，所述图形中包括测试图形，所述测试图形适于对基底进行曝光，在所述基底上形成有多个实际图形，所述实际图形与所述标准图形相对应；测量单元，适于对所述实际图形和与所述实际图形相对应的所述标准图形进行测量，获得所述实际图形与标准图形之间的套刻偏移量；场域间补偿模型获得单元，适于提供场域间模型，根据所述套刻偏移量对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；光场级补偿模型获得单元，适于提供光场级模型，根据所述初始残值对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；机台补偿值获得单元，适于利用所述光场级补偿模型，获得机台补偿值；套刻补偿模型获得单元，适于根据所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值获得。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
本发明实施例，在所述基底上形成实际图形，所述实际图形与所述标准图形相对应，获得所述实际图形与相对应的标准图形之间的套刻偏移量。本发明实施例，根据所述套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值，根据所述初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值，通过光场级补偿模型能够获得机台补偿值，通过机台补偿值将机台局限性误差考虑进套刻补偿方法中，降低了机台性能局限性导致的套刻误差，因此，通过所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值能够获得的套刻补偿值，提高了套刻补偿方法的准确性。
附图说明
图1是本发明套刻补偿的方法的流程示意图；
图2至图7是本发明套刻补偿的方法中各步骤的结构示意图；
图8是本发明套刻补偿系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，在先进节点中，随着光刻工艺的提升，光罩的花费也日渐提高。原本的光刻工艺中，一道光刻工艺对应一张光罩，现在将多层的光刻同时集成在同一张光罩上来节约成本，为了弥补曝光中心和每张光罩中心不一致而造成的套刻误差，引入精确的曝光校正模型(Correction Per Exposure，CPE)，但发现引入的曝光校正模型无法正确补偿，并导致极大的误差，经过分析可知，套刻误差是由于机台性能局限导致的，但机台性能局限无法被直接测量。
为了解决所述技术问题，本发明实施例，在所述基底上形成实际图形，所述实际图形与所述标准图形相对应，获得所述实际图形与相对应的标准图形之间的套刻偏移量。本发明实施例，根据所述套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值，根据所述初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值，通过光场级补偿模型能够获得机台补偿值，通过机台补偿值将机台局限性误差考虑进套刻补偿方法中，降低了机台性能局限性导致的套刻误差，因此，通过所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值能够获得的套刻补偿值，提高了套刻补偿方法的准确性。
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明实施例的具体实施例做详细的说明。
步骤S1：参考图1至图4，提供衬底100，衬底100包括多个标准图形101(如图3所示)。
衬底100为后续形成覆盖层做准备，覆盖层和衬底100共同作为基底。
后续通过测试图形101对基底进行曝光，在基底上形成与标准图形101相对应的实际图形，根据标准图形101的位置信息与实际图形的位置信息获得套刻偏移量，为后续获得场域间补偿模型做准备。
本实施例中，标准图形101为形成在衬底100中的图形，标准图形101可以根据不同的半导体工艺需求进行确定。具体的，多个标准图形101位于衬底100的顶面。
如图2和图3所示，图3是图2的俯视图，标准图形101均匀的分散在衬底100的顶面。这样分布的好处在于，在后续过程中，根据标准图形101和实际图形，能够获得多样化的套刻偏移量，有利于提高后续获得的场域间补偿模型以及光场级补偿模型的精度。本实施例中，衬底100的表面仅示意出了五个标准图形101，衬底100表面的标准图形101的实际数量不止五个。
本实施例中，如图4所示，标准图形101包括环绕标准图形101的中心依次排布的第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14，第一条状图形11为多个，且沿第一方向(图中X方向)延伸，第二条状图形12为多个，且沿第二方向(图中Y方向)延伸，第三条状图形13为多个，且沿第一方向延伸，第四条状图形14为多个沿第二方向延伸，第一方向和第二方向正交。
需要说明的是，为了图示方便，仅示意出了标准图形101中的两个第一条状图形11、两个第二条状图形12、两个第三条状图形13和两个第四条状图形14。
在本实施例中，第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14均为条状且宽度相同，使得标准图形101的形状规则，便于曝光机台识别。
需要说明的是，在本实施例中，以衬底100的中心(即圆心)作为坐标原点，后续以此坐标原点为基准获得实际图形中实际测量点的测量位置信息和标准图形101中标准测量点的标准位置信息。在后续获取套刻偏移量的过程中，以坐标原点，根据实际测量点的测量位置信息和标准测量点的标准位置信息，获取套刻偏移量。
步骤S2：参考图5，示出了测试光罩200中各个图形的分布图，提供测试光罩200，测试光罩200包括多个图形，图形中包括测试图形201。
测试光罩200作为后续形成半导体结构的掩膜。其中，测试图形201作为后续形成实际图形的掩膜。
本实施例中，以测试光罩200中具有四个图形为例，也就是四合一光罩(Four-Layout Mask)。后续过程中，依据测试图形201，经过多次曝光，在基底上形成多个实际图形。其他实施例中，测试光罩还可以采用二合一、三合一、五合一或六合一等多合一光罩(Multi-Layout Mask，MLM)。
测试图形201也包括环绕测试图形201中心依次排布的第一测试条图形(图中未示出)、第二测试条图形(图中未示出)、第三测试条图形(图中未示出)和第四测试条图形(图中未示出)。测试图形201的形状与标准图形101相同，因此，第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形以及第四测试条图形均为条状。
本实施例中，第一测试条图形用于与第一条状图形11相对应，第二测试条图形用于与第二条状图形12相对应，第三测试条图形用于与第三条状图形13相对应，第四测试条图形用于与第四条状图形14相对应。
需要说明的是，后续过程中，在不存在套刻偏移的理想情况下，以测试图形201为掩膜形成的实际图形的位置应当与标准图形101的位置完全重合。但在实际的刻蚀过程中，因为机台局限性的影响，实际图形与标准图形101存在套刻偏移。
步骤S3：参考图6和图7，图7是图6的俯视图，提供基底400，对测试光罩200中的测试图形201进行曝光，在基底400上形成多个实际图形401，实际图形401与标准图形101相对应。
形成实际图形401，为后续获得实际图形401和标准图形101的套刻偏移量做准备。
形成实际图形401的步骤包括：在衬底100上形成覆盖层301，将覆盖层301和衬底100作为基底400；形成基底400后，遮住不需要曝光的图形，露出测试图形201；露出测试图形201后，在机台的操作菜单中设定实际曝光中心(Reticle Center)和测试图形201中心(image center)的对准；在操作菜单中设定实际曝光中心和测试图形中心的对准后，采用测试光罩200对基底400进行曝光，在覆盖层301上形成多个实际图形401。
本实施例中，覆盖层301的材料包括光刻胶。本实施例中，采用旋涂工艺，在衬底100上形成覆盖层301。
具体的，在基底400上形成多个实际图形401的过程中，实际图形401形成在覆盖层301中。
本实施例中，遮住不需要曝光的图形，露出测试图形201，使得在对测试图形201曝光的过程中，可以避免将测试光罩200中的其他图形形成在覆盖层301中。本实施例中，实际图形401是以测试图形201为掩膜曝光形成的，因此，实际图形401中的图形与测试图形201中的图形相同。
需要说明的是，在操作菜单中设定实际曝光中心和测试图形201中心的对准的情况下，因为机台局限性的存在，会造成实际的实际曝光中心与测试图形201的中心并未真正对准，导致形成的实际图形401和标准图形101之间存在套刻偏移量。
步骤S4：获得实际图形401和与实际图形401相对应的标准图形101之间的套刻偏移量。
获得实际图形401和与实际图形401相对应的标准图形101之间的套刻偏移量，为后续获得场域间补偿模型和初始残值做准备。
具体的，获得套刻偏移量的步骤包括：在标准图形101中选取多个标准测量点，标准测量点具有标准位置信息；在实际图形401中选取与标准测量点相对应的多个实际测量点，实际测量点具有测量位置信息；根据实际测量点的测量位置信息和与实际测量点相对应的标准测量点的标准位置信息的区别，获得套刻偏移量。
需要说明的是，实际图形401位于覆盖层301上，相应的实际测量点选取的位置位于覆盖层301上。
本实施例中，标准测量点指代的是，标准图形101中的第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14；标准测量点在标准图形101中具有标准位置信息，标准位置信息指代的是，第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14相对于坐标原点的位置。
本实施例中，实际测量点指代的是，实际图形201中的第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形和第四测试条图形；实际测量点在实际图形201具有测量位置信息，测量位置信息指代的是，第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形以及第四测试条图形相对于坐标原点的位置。
本实施例中，采用基于成像的套刻测量技术(image-based overlay，IBO)，获得套刻偏移量。基于成像的套刻测量技术为半导体制造过程中常用的测量手段，具有操作简单，高分辨率、高精度及低的工具引起编差(TIS)等显著优点。其他实施例中，还可以基于衍射光探测的套刻测量技术(Diffraction-Based Overlay，DBO)，获得套刻偏移量。
本实施例中，标准测量点的标准位置信息指代的是，标准测量点相对于坐标原点的坐标(x0，y0)。基于成像的套刻测量技术测得的标准测量点和实际测量点的套刻偏移量为(ovlx0，ovly0)。
本实施例中，选取的标准测量点的数量为n个，选取的测量点的数量尽量多，且尽量的分散，有利于提高后续获得的场域间补偿模型和初始残值的准确性，具体的n为500个至20000个。
步骤S5：提供场域间(wafer level)模型，根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值。
利用场域间模型获得的场域间补偿模型和初始残值，为后续利用初始残值获得光场级补偿模型做准备。
根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值的步骤包括：根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准测量点的标准位置对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型；将标准测量点的标准位置信息代入场域间补偿模型中，得到场域间套刻偏移量；基于套刻偏移量和场域间套刻偏移量的差值，获得初始残值。
本实施例中，场域间模型包括场域外高阶程序校正模型(high older processcorrection，HOPC)。场域外高阶程序校正模型，使用高阶工艺校正来将多个标准位置信息以及位置信息对应的套刻偏移量模型化，提供最佳域间(inter field)校正可能性。其他实施例中，场域间模型还可以包括10par模型。
本实施例中，根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合的步骤包括：根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准位置信息，通过最小二乘法对场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得场域间补偿模型。其他实施例中，还可以根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准位置信息，采用梯度算法对场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得场域间补偿模型。
本实施例中，将标准测量点的标准位置信息(x0，y0)代入场域间补偿模型中，得到场域间套刻偏移量(ovlxw，ovlyw)。
具体的，利用公式(1)和公式(2)获得初始残值(ovlxR，ovlyR)
ovlxR＝ovlx0-ovlxw (1)
ovlyR＝ovly0-ovlyw (2)
其中，ovlxR为标准位置(x0，y0)处初始残值在x方向的套刻偏移，ovlyR为标准位置(x0，y0)处初始残值在y方向的套刻偏移。
步骤S6：提供光场级(Field Level)模型，根据初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值。光场级补偿模型为后续获得机台补偿值做准备。
根据初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值的步骤包括：根据多个初始残值以及多个初始残值对应的标准测量点的标准位置信息对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型；将标准测量点的标准位置信息代入光场级补偿模型中，得到光场级套刻偏移量；基于初始残值和光场级套刻偏移量的差值，获得最终残值。
本实施例中，光场级模型是曝光的校正(correction per-exposure，CPE)模型。曝光的校正模型包括第二阶、第三阶或更高阶项的一高阶多项式模型可塑造数据，这些高阶项为非线性的。在其他实施例中，曝光的校正模型具有选自于2到5的一个阶数。另一些实施例中，光场级模型还可以为场域内高阶程序校正(intra-field high order processcorrection，iHOPC)模型。
本实施例中，光场级模型如公式(3)和公式(4)所示
ovlx＝K1x0y0+K3x1y0+K5x0y1+K7x2y0+K11x0y2+K13x3y0+K19x0y3 (3)
ovly＝K2x0y0+K4x0y1+K6x1y0+K8x0y2+K10x1y1+K12x2y0+K14x0y3+K16x1y2 (4)
其中，公式(3)和公式(4)中的k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k10、k11、k12、k13、k14、k16、k19是光场级模型中的待拟合系数。
根据初始残值对光场级模型进行拟合的步骤包括：根据多个初始残值以及多个初始残值对应的标准位置信息，通过最小二乘法对光场级模型做回归运算的方式进行拟合，获得光场级补偿模型。其他实施例中，还可以根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准位置信息，采用梯度算法对场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得场域间补偿模型。
本实施例中，获得的光场级补偿模型为：
ovlx＝m1x0y0+m3x1y0+m5x0y1+m7x2y0+m11x0y2+m13x3y0+m19x0y3 (5)
ovly＝m2x0y0+m4x0y1+m6x1y0+m8x0y2+mK10x1y1+m12x2y0+m14x0y3 (6)
其中，公式(5)和公式(6)中的m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m10、m11、m12、m13、m14、m16、m19是光场级补偿模型中的拟合系数。
本实施例中，将标准图形101中标准测量点的标准位置信息代入光场级补偿模型中，得到光场级套刻偏移量(ovlxf，ovlyf)。
具体的，利用公式(7)和公式(8)获得最终残值(ovlxE，ovlxE)
ovlxE＝ovlxR-ovlxf (7)
ovlyE＝ovlyR-ovlyf (8)
其中，ovlxE为在标准位置(x0，y0)处最终残值在x方向的套刻偏移，ovlxE为在标准位置(x0，y0)处最终残值在y方向的套刻偏移。
步骤S7：利用光场级补偿模型获得机台补偿值。
获得机台补偿值，为后续获得套刻补偿模型做准备。
本实施例中，套刻偏移量包括第一方向的套刻偏移和第二方向的套刻偏移，第一方向和第二方向相互垂直，其中第二方向为机台移动方向，机台补偿值存在于第一方向上；利用光场级补偿模型，获得机台补偿值的步骤包括：基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在第一方向上有机台补偿值的光场级补偿模型的差值等于多个套刻偏移量的平均值，获得机台补偿值。
本实施例中，第一方向为x方向，第二方向为y方向，y方向为机台移动方向；机台补偿值存在于x方向上。
公式(9)和公式(10)是光场级补偿模型中第n个标准测量点在x方向套刻偏移量和y方向套刻偏移量的表达式：
Figure BDA0002296060180000091
Figure BDA0002296060180000092
其中，xn和yn为第n个测量点的标准位置信息，m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m10、m11、m12、m13、m14、m16、m19是光场级补偿模型中的拟合系数。
假设机台补偿值为δ，式(11)和式(12)是光场级补偿模型中第n个标准测量点在x方向和y方向上偏移δ的表达式：
Figure BDA0002296060180000101
Figure BDA0002296060180000102
其中，xn+δ和yn+δ为存在机台补偿值δ时，第n个测量点的标准位置信息，m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m10、m11、m12、m13、m14、m16、m19是光场级补偿模型中的拟合系数。
利用公式(13)，获得1至n个标准测量点在x方向的套刻偏移量的平均值；
Figure BDA0002296060180000103
利用公式(14)，获得1至n个标准测量点在y方向的套刻偏移量的平均值；
Figure BDA0002296060180000104
公式(15)将基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在x方向上有机台补偿值δ的光场级补偿模型的差值与1至n个标准测量点在x方向的套刻偏移量的平均值相等；
Figure BDA0002296060180000105
公式(16)，将基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在y方向上有机台补偿值δ的光场级补偿模型的差值与1至n个标准测量点在y方向的套刻偏移量的平均值相等；
Figure BDA0002296060180000106
利用公式(15)和公式(16)求解方程组来获得机台补偿值δ。
步骤S8：通过场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值，进行套刻补偿。
通过光场级补偿模型能够获得机台补偿值δ，通过机台补偿值δ将机台局限性误差考虑进套刻补偿方法中，降低了机台性能局限性导致的套刻误差，因此，通过场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值能够获得的套刻补偿值，提高了套刻补偿方法的准确性。
本实施例中，将场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值的和作为套刻补偿模型。
相应的，本发明实施例还提供一种套刻补偿系统。参考图8，示出了本发明实施例一种套刻补偿系统一实施例的结构示意图。
结合参考图2至图7，套刻补偿系统包括：衬底100(如图2所示)，衬底100包括多个标准图形101(如图3所示)；测试光罩单元10，包括测试光罩200(如图5所示)，测试光罩200包括多个图形，图形中包括测试图形201(如图5所示)，测试图形201适于对基底400进行曝光，在基底400上形成有多个实际图形401(如图7所示)，实际图形401与标准图形101相对应；测量单元20，适于对实际图形401和与实际图形401相对应的标准图形101进行测量，获得实际图形401与标准图形101之间的套刻偏移量；场域间补偿模型获得单元30，适于提供场域间模型，根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；光场级补偿模型获得单元40，适于提供光场级模型，根据初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；机台补偿值获得单元50，适于利用光场级补偿模型，获得机台补偿值；套刻补偿模型获得单元60，适于根据场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值获得。
上述所提供的套刻补偿系统中，场域间补偿模型获得单元30，适于提供场域间模型，根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；光场级补偿模型获得单元40，适于提供光场级模型，根据初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；机台补偿值获得单元50，适于利用光场级补偿模型，获得机台补偿值。本发明实施例通过机台补偿值获得单元50获得机台补偿值，通过机台补偿值将机台局限性误差考虑进套刻补偿模型获得单元60中，降低了机台性能局限性导致的套刻误差，提高了适于根据场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值获得的套刻补偿模型的准确性，使得套刻补偿模型能够提供准确的套刻补偿值。
衬底100包括标准图形101，标准图形101(如图3所示)可以根据不同的半导体工艺需求进行确定。
衬底100为形成覆盖层做准备，覆盖层和衬底100共同作为基底。
后续通过测试光罩单元10对基底400进行曝光，在基底400上形成与标准图形101相对应的实际图形401，根据标准图形101的位置信息与实际图形401的位置信息获得套刻偏移量，为后续利用场域间补偿模型获得单元30获得场域间补偿模型做准备。
具体的，多个标准图形101位于衬底100的顶面。
标准图形101均匀的分散在衬底100的顶面。这样分布的好处在于，在后续过程中，根据标准图形101和实际图形，能够获得多样化的套刻偏移量，有利于提高后续获得的场域间补偿模型以及光场级补偿模型的精度。本实施例中，衬底100的表面仅示意出了五个标准图形101，衬底100表面的标准图形101的实际数量不止五个。
本实施例中，标准图形101包括环绕标准图形101中心依次排布的第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13、第四条状图形14，第一条状图形11为多个，且沿第一方向(图4中X方向)延伸，第二条状图形12为多个，且沿第二方向(图4中Y方向)延伸，第三条状图形13为多个，且沿第一方向延伸，第四条状图形14为多个沿第二方向延伸，第一方向和第二方向正交。
在本实施例中，图4中，仅示意出了标准图形101中的两个第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14。在本实施例中，第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14均为条状且宽度相同，使得标准图形101的形状规则，便于曝光机台识别。
需要说明的是，在本实施例中，以衬底100的中心(即圆心)作为坐标原点，后续以此坐标原点为基准获得实际图形401中实际测量点的测量位置信息和标准图形101中标准测量点的标准位置信息。在后续获取套刻偏移量的过程中，以坐标原点，根据实际测量点的测量位置信息和标准测量点的标准位置信息，获取套刻偏移量。
测试光罩单元10，包括测试光罩200，测试光罩200包括多个图形，图形中包括测试图形201，测试图形201适于对基底400进行曝光，在基底400上形成有多个实际图形401，实际图形401与标准图形101相对应。测试光罩200作为后续形成半导体结构的掩膜。其中，测试图形201作为后续形成实际图形的掩膜。
本实施例中，以测试光罩200中具有四个图形为例，也就是四合一光罩(Four-Layout Mask)。后续过程中，依据测试图形201，经过多次曝光，在基底上形成多个实际图形。其他实施例中，测试光罩还可以采用二合一、三合一、五合一或六合一等多合一光罩(Multi-Layout Mask，MLM)。
本实施例中，测试图形201也包括环绕测试图形201中心依次排布的第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形和第四测试条图形。测试图形201的形状与标准图形101相同，因此，第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形以及第四测试条图形均为条状。
本实施例中，第一测试条图形用于与第一条状图形11相对应，第二测试条图形用于与第二条状图形12相对应，第三测试条图形用于与第三条状图形13相对应，第四测试条图形用于与第四条状图形14相对应。
需要说明的是，后续过程中，在不存在套刻偏移的理想情况下，以测试图形201为掩膜形成的实际图形的位置应当与标准图形101的位置完全重合。但在实际的刻蚀过程中，因为机台局限性的影响，实际图形401与标准图形101存在套刻偏移。
基底400，包括衬底100和位于衬底100上的覆盖层301(如图6所示)。
具体的，覆盖层301的材料包括光刻胶。
本实施例中，实际图形401位于覆盖层301上。形成实际图形401，为后续利用测量单元20获得实际图形401和标准图形101的套刻偏移量做准备。
测量单元20，适于对实际图形401和与实际图形401相对应的标准图形101进行测量，获得实际图形401与标准图形101之间的套刻偏移量。
获得实际图形401与相对应的标准图形101之间的套刻偏移量，为后续依据场域间补偿模型获得单元30获得场域间补偿模型和初始残值做准备。
测量单元20，包括标准位置信息获得单元21、实际位置信息获得单元22以及套刻偏移量获得单元23。标准位置信息获得单元21，适于在标准图形101中选取多个标准测量点，标准测量点具有标准位置信息。
本实施例中，标准位置信息获得单元21包括套刻误差量测机台。
本实施例中，标准测量点指代的是，标准图形101中的第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14；标准测量点在标准图形101中具有标准位置信息，标准位置信息指代的是，第一条状图形11、第二条状图形12、第三条状图形13和第四条状图形14相对于坐标原点的位置。
实际位置信息获得单元22，适于在实际图形401中选取与标准测量点相对应的多个实际测量点，实际测量点具有测量位置信息。
本实施例中，实际位置信息获得单元22包括套刻误差量测机台。
本实施例中，实际测量点指代的是，实际图形401中的第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形和第四测试条图形；实际测量点在实际图形401具有测量位置信息，测量位置信息指代的是，第一测试条图形、第二测试条图形、第三测试条图形以及第四测试条图形相对于坐标原点的位置。
套刻偏移量获取单元23，适于根据实际测量点的测量位置信息和与实际测量点相对应的标准测量点的标准位置信息的区别，获得套刻偏移量。
本实施例中，套刻偏移量获取单元23包括套刻误差量测机台。
本实施例中，采用基于成像的套刻测量技术，获得套刻偏移量。基于成像的套刻测量技术为半导体制造过程中常用的测量手段，具有操作简单，高分辨率、高精度及低的工具引起编差等显著优点。其他实施例中，还可以基于衍射光探测的套刻测量技术，获得套刻偏移量。
本实施例中，标准测量点的标准位置信息指代的是，标准测量点相对于坐标原点的坐标(x0，y0)。基于成像的套刻测量技术测得的标准测量点和实际测量点的套刻偏移量为(ovlx0，ovly0)。
需要说明的是，实际图形401位于覆盖层301上，相应的实际测量点位于覆盖层301上。
本实施例中，选取的标准测量点的数量为n个，选取的测量点的数量尽量多，且尽量的分散，有利于提高后续获得的场域间补偿模型和初始残值的准确性，具体的n为500个至20000个。
场域间补偿模型获得单元30，适于提供场域间模型，根据套刻偏移量对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值。
利用场域间模型获得的场域间补偿模型和初始残值，为后续根据光场级补偿模型获得单元40，利用初始残值获得光场级补偿模型做准备。
根据场域间补偿模型获得单元30，包括场域间拟合单元31和初始残值获得单元32。
场域间拟合单元31，适于根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准测量点的标准位置信息，对场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型。
本实施例中，场域间模型包括场域外高阶程序校正模型。场域外高阶程序校正模型，使用高阶工艺校正来将多个标准位置信息以及位置信息对应的套刻偏移量模型化，提供最佳域间校正可能性。其他实施例中，场域间模型还可以包括10par模型。
本实施例中，场域间拟合单元31，适于根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准位置信息，通过最小二乘法对场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得场域间补偿模型。其他实施例中，场域间拟合单元，还适于根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准位置信息，采用梯度算法对场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得场域间补偿模型。
本实施例中，标准图形101中标准位置信息指代的是，标准测量点相对于坐标原点的坐标(x0，y0)。
初始残值获得单元32，适于将标准测量点的标准位置信息代入场域间补偿模型中，获得场域间套刻偏移量(ovlxw，ovlyw)；适于基于套刻偏移量和场域间套刻偏移量的差值，获得初始残值。
具体的，利用公式(1)和公式(2)获得初始残值(ovlxR，ovlyR)
ovlxR＝ovlx0-ovlxw (1)
ovlyR＝ovly0-ovlyw (2)
其中，ovlxR为标准位置(x0，y0)处初始残值在x方向的套刻偏移，ovlyR为标准位置(x0，y0)处初始残值在y方向的套刻偏移。
光场级补偿模型获得单元40，适于提供光场级模型，根据初始残值对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值。
光场级补偿模型为后续获得机台补偿值做准备。
光场级补偿模型获得单元40，包括场域内拟合单元41和最终残值获得单元42。
场域内拟合单元41，适于根据多个初始残值以及多个初始残值对应的标准位置信息对光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型。
本实施例中，光场级模型是曝光的校正模型。曝光的校正模型包括第二阶、第三阶或更高阶项的一高阶多项式模型可塑造数据，这些高阶项为非线性的。在其他实施例中，曝光的校正模型具有选自于2到5的一个阶数。另一些实施例中，光场级模型还可以为场域内高阶程序校正模型。
本实施例中，光场级模型如公式(3)和公式(4)所示
ovlx＝K1x0y0+K3x1y0+K5x0y1+K7x2y0+K11x0y2+K13x3y0+K19x0y3 (3)
ovly＝K2x0y0+K4x0y1+K6x1y0+K8x0y2+K10x1y1+K12x2y0+K14x0y3+K16x1y2 (4)
其中，公式(3)和公式(4)中的k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k10、k11、k12、k13、k14、k16、k19是光场级模型中的待拟合系数。
具体的，场域内拟合单元41，适于根据多个初始残值以及多个初始残值对应的标准位置信息，通过最小二乘法对光场级模型做回归运算的方式进行拟合，获得光场级补偿模型。其他实施例中，场域内拟合单元，还适于根据多个套刻偏移量以及多个套刻偏移量对应的标准位置信息，采用梯度算法对场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得场域间补偿模型。
本实施例中，获得的光场级补偿模型为：
ovlx＝m1x0y0+m3x1y0+m5x0y1+m7x2y0+m11x0y2+m13x3y0+m19x0y3 (5)
ovly＝m2x0y0+m4x0y1+m6x1y0+m8x0y2+mK10x1y1+m12x2y0+m14x0y3 (6)
其中，公式(5)和公式(6)中的m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m10、m11、m12、m13、m14、m16、m19是光场级补偿模型中的拟合系数。
最终残值获得单元42，适于将标准图形101中标准测量点的标准位置信息代入光场级补偿模型中，得到光场级套刻偏移量(ovlxf，ovlyf)；基于初始残值和光场级套刻偏移量的差值，获得最终残值。
具体的，利用公式(7)和公式(8)获得最终残值(ovlxE，ovlxE)
ovlxE＝ovlxR-ovlxf (7)
ovlyE＝ovlyR-ovlyf (8)
其中，ovlxE为在标准位置(x0，y0)处最终残值在x方向的套刻偏移，ovlxE为在标准位置(x0，y0)处最终残值在y方向的套刻偏移。
机台补偿值获得单元50，适于利用光场级补偿模型，获得机台补偿值。
获得机台补偿值，为后续获得套刻补偿模型做准备。
本实施例中，套刻偏移量包括第一方向的套刻偏移和第二方向的套刻偏移，第一方向和第二方向相互垂直，其中第二方向为机台移动方向，机台补偿值存在于第一方向上。
机台补偿值获得单元50，适于基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在第一方向上有机台补偿值的光场级补偿模型的差值等于套刻偏移量的平均值求解得出机台补偿值。
本实施例中，第一方向为x方向，第二方向为y方向，y方向为机台移动方向；机台补偿值存在于x方向上。
公式(9)和公式(10)是光场级补偿模型中第n个标准测量点在x方向套刻偏移量和y方向套刻偏移量的表达式：
Figure BDA0002296060180000171
Figure BDA0002296060180000172
其中，xn和yn为第n个测量点的标准位置信息，m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m10、m11、m12、m13、m14、m16、m19是光场级补偿模型中的拟合系数。
假设机台补偿值为δ，公式(11)和公式(12)是光场级补偿模型中第n个标准测量点在x方向套刻偏移量和y方向套刻偏移量的表达式：
Figure BDA0002296060180000173
Figure BDA0002296060180000174
其中，xn+δ和yn+δ为存在机台补偿值δ时，第n个测量点的标准位置信息，m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m10、m11、m12、m13、m14、m16、m19是光场级补偿模型中的拟合系数。
利用公式(13)，获得1至n个标准测量点在x方向的套刻偏移量的平均值；
Figure BDA0002296060180000181
利用公式(14)，获得1至n个标准测量点在y方向的套刻偏移量的平均值；
Figure BDA0002296060180000182
公式(15)将基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在x方向上有机台补偿值δ的光场级补偿模型的差值与1至n个标准测量点在x方向的套刻偏移量的平均值相等；
Figure BDA0002296060180000183
公式(16)，将基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在y方向上有机台补偿值δ的光场级补偿模型的差值与1至n个标准测量点在y方向的套刻偏移量的平均值相等；
Figure BDA0002296060180000184
利用公式(15)和公式(16)求解方程组来获得机台补偿值δ。
套刻补偿模型获得单元60，适于根据场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值获得。
本发明实施例所提供的套刻补偿系统，初始残值获得单元32，适于利用光场级补偿模型，获得机台补偿值δ，通过机台补偿值δ将机台局限性误差考虑进套刻补偿方法中，降低了机台性能局限性导致的套刻误差，因此，通过场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值能够获得的套刻补偿值，提高了套刻补偿方法的准确性。
本发明实施例，套刻补偿模型为所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值的和。
虽然本发明实施例披露如上，但本发明实施例并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明实施例的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明实施例的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种套刻补偿的方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底包括多个标准图形；
提供测试光罩，所述测试光罩包括多个图形，所述图形中包括测试图形；
提供基底，对所述测试光罩中的所述测试图形进行曝光，在基底上形成多个实际图形，所述实际图形与所述标准图形相对应；
获得所述实际图形和与所述实际图形相对应的所述标准图形之间的套刻偏移量；
提供场域间模型，根据所述套刻偏移量对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；
提供光场级模型，根据所述初始残值对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；
利用所述光场级补偿模型获得机台补偿值；
通过所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值，进行套刻补偿。
2.如权利要求1所述的套刻补偿的方法，其特征在于，所述场域间模型包括：
场域外高阶程序校正模型。
3.如权利要求1所述的套刻补偿的方法，其特征在于，所述光场级模型包括：
场域内高阶程序校正模型或曝光校正模型。
4.如权利要求1所述的套刻补偿的方法，其特征在于，提供基底的步骤包括：
在所述衬底上形成覆盖层，所述衬底和所述覆盖层作为基底；
在基底上形成多个实际图形的过程中，所述实际图形形成在所述覆盖层中；
获得所述实际图形和与所述实际图形相对应的所述标准图形之间的套刻偏移量的步骤包括：基于成像的套刻测量技术或者基于衍射光探测的套刻测量技术，获得所述套刻偏移量。
5.如权利要求4所述的套刻补偿的方法，其特征在于，所述覆盖层的材料包括光刻胶。
6.如权利要求1所述的套刻补偿的方法，其特征在于，
获得所述套刻偏移量的步骤包括：在所述标准图形中选取多个标准测量点，所述标准测量点具有标准位置信息；
在所述实际图形中选取与所述标准测量点相对应的多个实际测量点，所述实际测量点具有测量位置信息；
根据所述实际测量点的所述测量位置信息和与所述实际测量点相对应的标准测量点的所述标准位置信息的区别，获得所述套刻偏移量；
根据所述套刻偏移量对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值的步骤包括：
根据多个所述套刻偏移量以及多个所述套刻偏移量对应的所述标准测量点的标准位置信息对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型；
将所述标准测量点的标准位置信息代入所述场域间补偿模型中，得到场域间套刻偏移量；
基于所述套刻偏移量和所述场域间套刻偏移量的差值，获得所述初始残值。
7.如权利要求1或6所述的套刻补偿的方法，其特征在于，根据所述套刻偏移量对所述场域间模型进行拟合的步骤包括：根据多个所述套刻偏移量以及多个所述套刻偏移量对应的标准位置信息，通过最小二乘法对所述场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得所述场域间补偿模型。
8.如权利要求1所述的套刻补偿的方法，其特征在于，
获得所述套刻偏移量的步骤包括：在所述标准图形中选取多个标准测量点，所述标准测量点具有标准位置信息；
在所述实际图形中选取与所述标准测量点相对应的多个实际测量点，所述实际测量点具有测量位置信息；
根据所述实际测量点的测量位置信息和与所述实际测量点相对应的标准测量点的所述标准位置信息的区别，获得所述套刻偏移量；
根据所述初始残值对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值的步骤包括：
根据多个所述初始残值以及多个所述初始残值对应的所述标准测量点的所述标准位置信息对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型；
将所述标准测量点的标准位置信息代入所述光场级补偿模型中，得到光场级套刻偏移量；
基于所述初始残值和所述光场级套刻偏移量的差值，获得所述最终残值。
9.如权利要求1或8所述的套刻补偿的方法，其特征在于，根据所述初始残值对所述光场级模型进行拟合的步骤包括：根据多个所述初始残值以及多个所述初始残值对应的标准位置信息，通过最小二乘法对所述光场级模型做回归运算的方式进行拟合，获得所述光场级补偿模型。
10.如权利要求1所述的套刻补偿的方法，其特征在于，
所述套刻偏移量包括第一方向的套刻偏移和第二方向的套刻偏移，所述第一方向和第二方向相互垂直，其中所述第二方向为机台移动方向，机台补偿值存在于所述第一方向上；
利用光场级补偿模型获得机台补偿值的步骤包括：基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在所述第一方向上有机台补偿值的光场级补偿模型的差值等于多个所述套刻偏移量的平均值，获得所述机台补偿值。
11.一种套刻补偿系统，其特征在于，
衬底，所述衬底包括多个标准图形；
测试光罩单元，包括测试光罩，所述测试光罩包括多个图形，所述图形中包括测试图形，所述测试图形适于对基底进行曝光，在所述基底上形成有多个实际图形，所述实际图形与所述标准图形相对应；
测量单元，适于对所述实际图形和与所述实际图形相对应的所述标准图形进行测量，获得所述实际图形与标准图形之间的套刻偏移量；
场域间补偿模型获得单元，适于提供场域间模型，根据所述套刻偏移量对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型和初始残值；
光场级补偿模型获得单元，适于提供光场级模型，根据所述初始残值对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型和最终残值；
机台补偿值获得单元，适于利用所述光场级补偿模型，获得机台补偿值；
套刻补偿模型获得单元，适于根据所述场域间补偿模型、光场级补偿模型、最终残值以及机台补偿值获得。
12.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，所述场域间模型包括：场域外高阶程序校正模型。
13.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，所述光场级模型包括：场域内高阶程序校正模型或曝光校正模型。
14.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，所述基底包括衬底和位于所述衬底上的覆盖层；
所述实际图形位于所述覆盖层中。
15.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，所述测量单元包括：套刻误差测量机台。
16.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，
所述测量单元，包括标准位置信息获得单元、实际位置信息获得单元以及套刻偏移量获得单元；
标准位置信息获得单元，适于在所述标准图形中选取多个标准测量点，所述标准测量点具有标准位置信息；
实际位置信息获得单元，适于在所述实际图形中选取与所述标准测量点相对应的多个实际测量点，所述实际测量点具有测量位置信息；
套刻偏移量获得单元，适于根据所述实际测量点的测量位置信息和与所述实际测量点相对应的标准测量点的所述标准位置信息的区别，获得所述套刻偏移量；
所述场域间补偿模型获得单元，包括场域间拟合单元和初始残值获得单元；
所述场域间拟合单元，适于根据多个所述套刻偏移量以及多个所述套刻偏移量对应的所述标准测量点的标准位置信息，对所述场域间模型进行拟合，获得场域间补偿模型；
所述初始残值获得单元，适于将所述标准测量点的标准位置信息代入所述场域间补偿模型中，获得场域间套刻偏移量；适于基于所述套刻偏移量和所述场域间套刻偏移量的差值，获得所述初始残值。
17.如权利要求11或16所述的套刻补偿系统，其特征在于，所述场域间补偿模型获得单元包括：场域间拟合单元，适于根据多个所述套刻偏移量以及多个所述套刻偏移量对应的标准位置，通过最小二乘法对所述场域间模型做回归运算的方式进行拟合，获得所述场域间补偿模型。
18.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，
所述测量单元，包括标准位置信息获得单元、实际位置信息获得单元以及套刻偏移量获得单元；
标准位置信息获得单元，适于在所述标准图形中选取多个标准测量点，所述标准测量点具有标准位置信息；
实际位置信息获得单元，适于在所述实际图形中选取与所述标准测量点相对应的多个实际测量点，所述实际测量点具有测量位置信息；
套刻偏移量获得单元，适于根据所述实际测量点的测量位置信息和与所述实际测量点相对应的标准测量点的所述标准位置信息的区别，获得所述套刻偏移量；
所述光场级补偿模型获得单元，包括场域内拟合单元和最终残值获得单元；
所述场域内拟合单元，适于根据多个所述初始残值以及多个所述初始残值对应的所述标准测量点的标准位置信息对所述光场级模型进行拟合，获得光场级补偿模型；
所述最终残值获得单元，适于将所述标准测量点的标准位置信息代入所述光场级补偿模型中，得到光场级套刻偏移量；基于所述初始残值和所述光场级套刻偏移量的差值，获得所述最终残值。
19.如权利要求11或18所述的套刻补偿系统，其特征在于，所述光场级补偿模型获得单元包括：场域内拟合单元，适于根据多个所述初始残值以及多个所述初始残值对应的标准位置信息，通过最小二乘法对所述光场级模型做回归运算的方式进行拟合，获得所述光场级补偿模型。
20.如权利要求11所述的套刻补偿系统，其特征在于，
所述套刻偏移量包括第一方向的套刻偏移和第二方向的套刻偏移，所述第一方向和第二方向相互垂直，其中所述第二方向为机台移动方向，机台补偿值存在于所述第一方向上；
机台补偿值获得单元，适于基于没有机台补偿值的光场级补偿模型和在所述第一方向上有机台补偿值的光场级补偿模型的差值等于套刻偏移量的平均值求解得出机台补偿值。
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