CN116414005A - 套刻偏差补偿方法 - Google Patents

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CN116414005A CN202111678880.4A CN202111678880A CN116414005A CN 116414005 A CN116414005 A CN 116414005A CN 202111678880 A CN202111678880 A CN 202111678880A CN 116414005 A CN116414005 A CN 116414005A
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Abstract

一种套刻偏差补偿方法，包括：提供若干批次具有第一曝光层的晶圆，所述第一曝光层上具有对准标记；在第一曝光层上形成第二曝光层；将光刻机与对准标记进行对准，获取第一下货值；获取第一量测值，所述第一量测值为所述第二曝光层相对于第一曝光层的偏移量；根据所述第一下货值和第一量测值，获取各批次晶圆对应的最佳下货值；根据若干所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别，任一组别内包括至少一个批次的晶圆；对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。所述方法进行组内补偿效果较好。

Description

套刻偏差补偿方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种套刻偏差补偿方法。
背景技术
光刻技术是半导体制作技术中至关重要的一项技术，其能够实现将图形从掩模版中转移到硅片表面，形成符合设计要求的半导体产品。在光刻工艺过程中，首先，通过曝光步骤，光线通过掩模版中透光或反光的区域照射至涂覆了光刻胶的硅片上，并与光刻胶发生光化学反应；接着，通过显影步骤，利用感光和未感光的光刻胶对显影剂的溶解程度，形成光刻图形，实现掩模版图案的转移；然后，通过刻蚀步骤，基于光刻胶层所形成的光刻图形对硅片进行刻蚀，将掩模版图案进一步转移至硅片上。
然而，转移至硅片上的图案的套刻精度较差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种套刻偏差补偿方法，以提升套刻精度。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种套刻偏差补偿方法，包括：提供若干批次晶圆，所述若干批次晶圆上均具有第一曝光层，所述第一曝光层上具有对准标记；在第一曝光层上形成第二曝光层；将光刻机与对准标记进行对准，获取第一下货值；获取第一量测值，所述第一量测值为所述第二曝光层相对于第一曝光层的偏移量；根据所述第一下货值和第一量测值，获取各批次晶圆对应的最佳下货值；根据若干所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别，任一组别内包括至少一个批次的晶圆；对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。
可选的，对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层的方法包括：选取任一组别内的第一批次晶圆，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层；获取第一批次晶圆的第二量测值，所述第一批次晶圆的第二量测值为第一批次晶圆的第三曝光层相对于第二曝光层的偏移量；根据所述第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；对第二批次晶圆的光刻机进行补偿之后，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层；获取第二批次晶圆的第二量测值，所述第二批次晶圆的第二量测值为第二批次晶圆的第三曝光层相对于第二曝光层的偏移量；根据所述第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿；重复多次获取不同批次晶圆的第二量测值，直至对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机都进行补偿。
可选的，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层的方法包括：在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三待曝光层；在第三待曝光层上形成第二光刻胶材料层；对所述第二光刻胶材料层进行曝光，获取第二光刻图形；以所述第二光刻图形为掩膜刻蚀所述第三待曝光层，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层。
可选的，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层的方法包括：在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三待曝光层；在第三待曝光层上形成第二光刻胶材料层；以所述第一批次晶圆的第二量测值对所述光刻机进行补偿，对所述第二光刻胶材料层进行曝光，获取第二光刻图形；以所述第二光刻图形为掩膜刻蚀所述第三待曝光层，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层。
可选的，获取第一批次晶圆的第二量测值之后，还包括：根据第一批次晶圆的第一下货值和第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；获取第二批次晶圆的第二量测值之后，还包括：根据第二批次晶圆的第一下货值和第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿。
可选的，在第一曝光层上形成第二曝光层的方法包括：在第一曝光层上形成第二待曝光层；在第二待曝光层上形成第一光刻胶材料层；对所述第一光刻胶材料层进行曝光，获取第一光刻图形；以所述第一光刻图形为掩膜刻蚀所述第二待曝光层，在第一曝光层上形成第二曝光层。
可选的，根据所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别的方法包括：获取最佳下货值的二维分布散点图，所述二维分布散点图的横坐标为基于所述第一量测值的补偿值，所述第一量测值和补偿值的和为0，所述二维分布散点图的纵坐标为所述第一下货值；对若干所述最佳下货值的散点分布进行直线拟合，获取若干条直线，当两条直线之间的间距大于预设值时，两条直线对应两个不同的组别。
可选的，对同一组别内的若干批次晶圆之间进行刻蚀偏差的迭代补偿之前，还包括：根据所述最佳下货值判断所述组别是否需要进行刻蚀偏差的迭代补偿。
可选的，判断所述组别是否需要进行刻蚀偏差的迭代补偿的方法包括：当最佳下货值大于预设值时，则所述组别需要进行刻蚀偏差的迭代补偿；当最佳下货值小于预设值时，则所述组别不需要进行刻蚀偏差的迭代补偿。
可选的，所述第一曝光层包括平行排列的鳍部结构；所述第二曝光层包括栅极结构，所述栅极结构横跨所述鳍部结构；所述第三曝光层包括与栅极结构平行的金属层。
可选的，还包括：位于栅极结构两侧鳍部结构内的源漏掺杂区，所述金属层与源漏掺杂区电连接；位于在晶圆上的介质结构，所述栅极结构和鳍部结构位于所述介质结构内，所述金属层位于介质结构上。
可选的，所述第二曝光层经过显影和刻蚀暴露所述第一曝光层，所述第三曝光层经过显影和刻蚀暴露所述第二曝光层。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过对第二曝光层相对于第一曝光层偏移的第一量测值以及光刻机与对准标记进行对准的第一下货值进行统计，获取若干批次晶圆的最佳下货值，再以所述若干批次晶圆的最佳下货值进行分组，每一组内包括至少一个批次的晶圆，对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。以所述若干批次晶圆的最佳下货值进行分组后，只用对需要进行套刻偏差补偿的组别进行组内不同批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的补偿，同一组内的不同批次晶圆之间的差异性较小，补偿结果较为准确；以及，不用对不同组别内的批次晶圆进行相互补偿，以避免批次晶圆差异性较大时带来的不确定因素，从而提升了套刻精度补偿的准确性。
附图说明
图1至图3是本发明实施例中套刻偏差补偿方法的流程示意图；
图4为本发明实施例中若干批次晶圆分组的示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，转移至硅片上的图案的套刻精度较差。
具体地，目前不同刻蚀层之间的偏差补偿过程为：获取第二层金属相对于第一层金属的偏移量测值；以所述偏移量测值对形成第三层金属的掩膜图形进行补偿，获取形成第三层金属的光刻图形。
在此过程中，获取第二层金属相对于第一层金属的偏移量测值的过程为对多批次晶圆都进行的，所述偏移量测值的准确性就取决于抽样稳定性，比如，同一批次晶圆，在晶圆中心位置和边缘位置取样时会有较大差异，会使得偏移量测值的准确性较低，因此需要大批量的抽样检测才能保证偏移量测值的准确性，成本较大。
在少量抽样进行低成本量测的情况下，在工艺稳定的前提下，若两批次晶圆差异很大时，所述偏移量测值会有较好的效果，若两批次晶圆差异很小时，所述偏移量测值反而会变成噪声值，影响预测结果。
因此，需要一种套刻偏差补偿方法以克服抽样稳定性和晶圆批次差异性带来的不良效果。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图3是本发明实施例中套刻偏差补偿方法的流程示意图。
请参考图1，所述套刻偏差补偿方法，包括：
步骤S10：提供若干批次晶圆，所述若干批次晶圆上均具有第一曝光层，所述第一曝光层上具有对准标记；
步骤S11：在第一曝光层上形成第二曝光层；
步骤S12：将光刻机与对准标记进行对准，获取第一下货值；
步骤S13：获取第一量测值，所述第一量测值为所述第二曝光层相对于第一曝光层的偏移量；
步骤S14：根据所述第一下货值和第一量测值，获取各批次晶圆对应的最佳下货值；
步骤S15：根据若干所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别，任一组别内包括至少一个批次的晶圆；
步骤S16：对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。
所述方法，通过对第二曝光层相对于第一曝光层偏移的第一量测值以及光刻机与对准标记进行对准的第一下货值进行统计，获取若干批次晶圆的最佳下货值，再以所述若干批次晶圆的最佳下货值进行分组，每一组内包括至少一个批次的晶圆，对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。以所述若干批次晶圆的最佳下货值进行分组后，只用对需要进行套刻偏差补偿的组别进行组内不同批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的补偿，同一组内的不同批次晶圆之间的差异性较小，补偿结果较为准确；以及，不用对不同组别内的批次晶圆进行相互补偿，以避免批次晶圆差异性较大时带来的不确定因素，从而提升了套刻精度补偿的准确性。
接下来，对各步骤进行分析说明。
请继续参考图1，执行步骤S10：提供若干批次晶圆，所述若干批次晶圆上均具有第一曝光层，所述第一曝光层上具有对准标记。
所述对准标记用于后续形成其他上层结构时，根据该对准标记继续对准。
在本实施例中，所述第一曝光层包括若干平行排列的鳍部结构。
请继续参考图1，执行步骤S11：在第一曝光层上形成第二曝光层。
在第一曝光层上形成第二曝光层的方法包括：在第一曝光层上形成第二待曝光层；在第二待曝光层上形成第一光刻胶材料层；对所述第一光刻胶材料层进行曝光，获取第一光刻图形；以所述第一光刻图形为掩膜刻蚀所述第二待曝光层，在第一曝光层上形成第二曝光层。在本实施例中，所述第二曝光层包括栅极结构，所述栅极结构横跨所述鳍部结构。
在本实施例中，还包括：在位于栅极结构两侧鳍部结构内形成源漏掺杂区。
在本实施例中，还包括：在晶圆上形成介质结构，所述栅极结构和鳍部结构位于所述介质结构内。
请继续参考图1，执行步骤S12：将光刻机与对准标记进行对准，获取第一下货值。
所述第一下货值为光刻机的对准系统与对准标记进行对准后，所调节的偏移量。
所述对准过程可以为移动光刻机的透镜，或者，移动装载晶圆的载台。
请继续参考图1，执行步骤S13：获取第一量测值，所述第一量测值为所述第二曝光层相对于第一曝光层的偏移量。
所述第二曝光层相对于第一曝光层的位置有预设位置，所述第二曝光层相对于第一曝光层的实际位置与预设位置之间的偏移量，即为所述第一量测值。
量测所述第一量测值的手段为本领域常规手段，在此不再赘述。请继续参考图1，执行步骤S14：根据所述第一下货值和第一量测值，获取各批次晶圆对应的最佳下货值。
所述最佳下货值为第一下货值和第一量测值之和。
请继续参考图1，执行步骤S15：根据若干所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别，任一组别内包括至少一个批次的晶圆。
请参考图2，在本实施例中，根据所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别的方法包括：
步骤S191：获取最佳下货值的二维分布散点图，所述二维分布散点图的横坐标为基于所述第一量测值的补偿值，所述第一量测值和补偿值的和为0，所述二维分布散点图的纵坐标为所述第一下货值；
步骤S192：对若干所述最佳下货值的散点分布进行直线拟合，获取若干条直线，当两条直线之间的间距大于预设值时，两条直线对应两个不同的组别。
所述预设值为预先设定的已知数值。
以所述若干批次晶圆的最佳下货值进行分组后，只用对需要进行套刻偏差补偿的组别进行组内不同批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的补偿，同一组内的不同批次晶圆之间的差异性较小，补偿结果较为准确。
根据所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别请参考图4所示，图4为若干批次晶圆分组的示意图，横坐标X为所述第一量测值的补偿值，纵坐标Y为第一下货值，散点lot代表若干批次晶圆，G1为第一组，G2为第二组，G1和G2之间的间距大于预设值。
请继续参考图1，对同一组别内的若干批次晶圆之间进行刻蚀偏差的迭代补偿之前，还包括：步骤S17：根据所述最佳下货值判断所述组别是否需要进行刻蚀偏差的迭代补偿。
判断所述组别是否需要进行刻蚀偏差的迭代补偿的方法包括：当最佳下货值大于预设值时，则所述组别需要进行刻蚀偏差的迭代补偿；当最佳下货值小于预设值时，则所述组别不需要进行刻蚀偏差的迭代补偿。
请继续参考图1，执行步骤S16：对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。
请参考图3，在本实施例中，对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层的方法包括：
步骤S221：选取任一组别内的第一批次晶圆，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层；
步骤S222：获取第一批次晶圆的第二量测值，所述第一批次晶圆的第二量测值为第一批次晶圆的第三曝光层相对于第二曝光层的偏移量；
步骤S223：根据所述第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；
步骤S224：对第二批次晶圆的光刻机进行补偿之后，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层；
步骤S225：获取第二批次晶圆的第二量测值，所述第二批次晶圆的第二量测值为第二批次晶圆的第三曝光层相对于第二曝光层的偏移量；
步骤S226：根据所述第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿；
步骤S227：重复多次获取不同批次晶圆的第二量测值，直至对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机都进行补偿。
对组内不同批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的补偿，同一组内的不同批次晶圆之间的差异性较小，补偿结果较为准确。
在本实施例中，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层的方法包括：在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三待曝光层；在第三待曝光层上形成第二光刻胶材料层；对所述第二光刻胶材料层进行曝光，获取第二光刻图形；以所述第二光刻图形为掩膜刻蚀所述第三待曝光层，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层。
在本实施例中，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层的方法包括：在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三待曝光层；在第三待曝光层上形成第二光刻胶材料层；以所述第一批次晶圆的第二量测值对所述光刻机进行补偿，对所述第二光刻胶材料层进行曝光，获取第二光刻图形；以所述第二光刻图形为掩膜刻蚀所述第三待曝光层，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层。
在本实施例中，所述第三曝光层与第二曝光层平行。
在本实施例中，所述第三曝光层包括与栅极结构平行的金属层。所述金属层与源漏掺杂区电连接，所述金属层位于介质结构上。
所述第二光刻图形为对组内不同批次晶圆的光刻机之间进行刻蚀偏差的补偿后形成的，同一组内的不同批次晶圆之间的差异性较小，补偿结果较为准确，使得形成的第三曝光层与第一曝光层之间的差异较小，能够形成尺寸精准度更高的半导体结构。
在本实施例中，根据第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；根据第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿。
在其他实施例中，获取第一批次晶圆的第二量测值之后，还包括：根据第一批次晶圆的第一下货值和第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；获取第二批次晶圆的第二量测值之后，还包括：根据第二批次晶圆的第一下货值和第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿。
在本实施例中，所述第二曝光层经过显影和刻蚀暴露所述第一曝光层，所述第三曝光层经过显影和刻蚀暴露所述第二曝光层。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种套刻偏差补偿方法，其特征在于，包括：
提供若干批次晶圆，所述若干批次晶圆上均具有第一曝光层，所述第一曝光层上具有对准标记；
在第一曝光层上形成第二曝光层；
将光刻机与对准标记进行对准，获取第一下货值；
获取第一量测值，所述第一量测值为所述第二曝光层相对于第一曝光层的偏移量；
根据所述第一下货值和第一量测值，获取各批次晶圆对应的最佳下货值；
根据若干所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别，任一组别内包括至少一个批次的晶圆；
对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层。
2.如权利要求1所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机进行刻蚀偏差的迭代补偿，获取若干位于第二曝光层上的第三曝光层的方法包括：选取任一组别内的第一批次晶圆，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层；获取第一批次晶圆的第二量测值，所述第一批次晶圆的第二量测值为第一批次晶圆的第三曝光层相对于第二曝光层的偏移量；根据所述第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；对第二批次晶圆的光刻机进行补偿之后，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层；获取第二批次晶圆的第二量测值，所述第二批次晶圆的第二量测值为第二批次晶圆的第三曝光层相对于第二曝光层的偏移量；根据所述第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿；重复多次获取不同批次晶圆的第二量测值，直至对同一组别内的若干批次晶圆的光刻机都进行补偿。
3.如权利要求2所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层的方法包括：在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三待曝光层；在第三待曝光层上形成第二光刻胶材料层；对所述第二光刻胶材料层进行曝光，获取第二光刻图形；以所述第二光刻图形为掩膜刻蚀所述第三待曝光层，在第一批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层。
4.如权利要求2所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层的方法包括：在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三待曝光层；在第三待曝光层上形成第二光刻胶材料层；以所述第一批次晶圆的第二量测值对所述光刻机进行补偿，对所述第二光刻胶材料层进行曝光，获取第二光刻图形；以所述第二光刻图形为掩膜刻蚀所述第三待曝光层，在第二批次晶圆的第二曝光层上形成第三曝光层。
5.如权利要求2所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，获取第一批次晶圆的第二量测值之后，还包括：根据第一批次晶圆的第一下货值和第一批次晶圆的第二量测值对第二批次晶圆的光刻机进行补偿；获取第二批次晶圆的第二量测值之后，还包括：根据第二批次晶圆的第一下货值和第二批次晶圆的第二量测值对第三批次晶圆的光刻机进行补偿。
6.如权利要求1所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，在第一曝光层上形成第二曝光层的方法包括：在第一曝光层上形成第二待曝光层；在第二待曝光层上形成第一光刻胶材料层；对所述第一光刻胶材料层进行曝光，获取第一光刻图形；以所述第一光刻图形为掩膜刻蚀所述第二待曝光层，在第一曝光层上形成第二曝光层。
7.如权利要求1所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，根据所述最佳下货值对若干批次晶圆进行分组，获取若干组别的方法包括：获取最佳下货值的二维分布散点图，所述二维分布散点图的横坐标为基于所述第一量测值的补偿值，所述第一量测值和补偿值的和为0，所述二维分布散点图的纵坐标为所述第一下货值；对若干所述最佳下货值的散点分布进行直线拟合，获取若干条直线，当两条直线之间的间距大于预设值时，两条直线对应两个不同的组别。
8.如权利要求1所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，对同一组别内的若干批次晶圆之间进行刻蚀偏差的迭代补偿之前，还包括：根据所述最佳下货值判断所述组别是否需要进行刻蚀偏差的迭代补偿。
9.如权利要求8所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，判断所述组别是否需要进行刻蚀偏差的迭代补偿的方法包括：当最佳下货值大于预设值时，则所述组别需要进行刻蚀偏差的迭代补偿；当最佳下货值小于预设值时，则所述组别不需要进行刻蚀偏差的迭代补偿。
10.如权利要求1所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，所述第一曝光层包括平行排列的鳍部结构；所述第二曝光层包括栅极结构，所述栅极结构横跨所述鳍部结构；所述第三曝光层包括与栅极结构平行的金属层。
11.如权利要求10所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，还包括：位于栅极结构两侧鳍部结构内的源漏掺杂区，所述金属层与源漏掺杂区电连接；位于在晶圆上的介质结构，所述栅极结构和鳍部结构位于所述介质结构内，所述金属层位于介质结构上。
12.如权利要求1所述的套刻偏差补偿方法，其特征在于，所述第二曝光层经过显影和刻蚀暴露所述第一曝光层，所述第三曝光层经过显影和刻蚀暴露所述第二曝光层。
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