CN118033984A - 叠加校正方法以及曝光方法和半导体器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于有效校正由于晶片台退化引起的叠加的叠加校正方法，以及包括该叠加校正方法的曝光方法和半导体器件制造方法，其中该叠加校正方法包括：获取关于晶片的水准数据；将水准数据转换成叠加数据；通过照射尺寸分割将照射分割成子照射；从叠加数据提取针对每个子照射的模型；以及基于针对每个子照射的模型来校正曝光设备的叠加参数，其中以前馈方法将叠加参数的校正实时应用于晶片的曝光工艺。

Description

叠加校正方法以及曝光方法和半导体器件制造方法
技术领域
本发明构思涉及叠加(overlay)校正方法，更具体而言，涉及用于校正由晶片台引起的叠加的叠加校正方法，以及包括该叠加校正方法的曝光方法和半导体器件制造方法。
背景技术
近来，由于半导体电路的线宽逐渐变得更精细，所以在制造期间实施具有更短波长的光源。例如，极紫外(EUV)光已被用作曝光光源。由于EUV光的吸收特性，反射式EUV掩模通常用于EUV曝光工艺中。此外，用于将EUV光传输到EUV掩模的照明光学器件和用于将从EUV掩模反射的EUV光投影到曝光目标上的投影光学器件可以包括多个反射镜。同时，随着图案变得更精细，在EUV曝光工艺中已经出现了由于各种原因引起的叠加误差。
发明内容
本发明构思提供了一种有效校正由于晶片台退化引起的叠加的叠加校正方法，以及一种包括该叠加校正方法的曝光方法和半导体器件制造方法。
此外，本发明构思要实现的目标不限于上述目标，本领域普通技术人员可以从以下描述清楚地理解其他目标。
根据发明构思的一方面，提供了一种叠加校正方法，该方法包括：获取晶片的水准数据；将水准数据转换成叠加数据；通过照射尺寸分割将晶片的照射分割成子照射；从叠加数据提取针对每个子照射的模型；以及基于针对每个子照射的模型，校正曝光设备的叠加参数，其中叠加参数的校正被实时应用。
根据发明构思的另一方面，提供一种曝光方法，该方法包括：获取第一晶片的第一水准数据；将第一水准数据转换为叠加数据；通过照射尺寸分割将第一晶片的照射分割成子照射；从叠加数据提取针对每个子照射的模型；基于针对每个子照射的模型，校正曝光设备的叠加参数；以及使用基于校正后的叠加参数调整的曝光设备，对第一晶片执行曝光工艺。
根据发明构思的另一方面，提供了一种半导体器件制造方法，该方法包括：获取多个晶片中的至少一个晶片的水准数据；将水准数据转换成叠加数据；通过照射尺寸分割将所述至少一个晶片的照射分割成子照射；从叠加数据提取针对每个子照射的模型；基于针对每个子照射的模型，校正曝光设备的叠加参数；使用基于校正后的叠加参数调整的曝光设备，对所述至少一个晶片执行曝光工艺；图案化曝光的晶片；以及对图案化的晶片执行后续的半导体工艺，其中通过实时校正对于所述多个晶片中的每个晶片和每个子照射的叠加参数来执行曝光工艺。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，可以更清楚地理解实施例，在附图中：
图1是示意性示出根据至少一个实施例的叠加校正方法的过程的流程图；
图2是示意性示出与图1的叠加校正方法相关的极紫外(EUV)曝光设备的构思图；
图3A和图3B是晶片台的局部剖视图及其对应照片，用于示出晶片台的退化；
图4显示了晶片台的高度图(height map)的模拟照片，示出晶片台的退化过程；
图5是示出由于晶片台的时间序列退化而导致的叠加的趋势的曲线图；
图6显示了叠加图的模拟照片，示出了由于晶片台的时间序列退化而产生的叠加；
图7是示出在图1的叠加校正方法中，将水准数据转换成叠加数据的过程的构思图；
图8A至图8D是构思图，示出了在图1的叠加校正方法中针对每个子照射提取模型的过程；
图9A和图9B是示出不可校正误差(NCE)叠加与面内失真(IPD)值之间的相关性的曲线图；
图10A和图10B是通过图1的叠加校正方法获得的对于整个晶片的叠加校正模型的模拟照片和使用叠加校正模型校正后的叠加图；
图11是示出根据对比示例的叠加校正方法和图1的叠加校正方法，在各种过程中的叠加的曲线图；
图12是示意性示出根据至少一个实施例的包括叠加校正方法的曝光方法的过程的流程图；以及
图13是示意性示出根据至少一个实施例的包括叠加校正方法的半导体器件制造方法的过程的流程图。
具体实施方式
在下文，将参照附图详细描述实施例。相同的附图标记用于附图中相同的组件，并且将省略其相同的描述。当术语“大约”或“基本上”在本说明书中与数值和/或几何术语结合使用时，意味着相关联的数值包括所陈述数值周围的制造公差(例如±10％)。此外，不管数值和/或几何术语是被修饰为“大约”还是“基本上”，将理解的是，这些值应被解释为包括所陈述数值和/或几何术语周围的制造或操作公差(例如±10％)。当提及“C至D”时，除非另有说明，否则这意味着C包括在内至D包括在内。
图1是示意性示出根据至少一个实施例的叠加校正方法的过程的流程图，图2是示意性示出与图1的叠加校正方法相关的极紫外(EUV)曝光设备的构思图。
参照图1和图2，在至少一个示例的叠加校正方法中，在操作S110中，获取关于晶片的水准数据(leveling data)。这里，水准数据可以指关于晶片W的顶表面在垂直方向(即，Z方向)上的高度的数据。本示例的叠加校正方法可以对应于例如EUV曝光工艺中的叠加校正方法。然而，本示例的叠加校正方法不限于EUV曝光工艺。
在本示例的叠加校正方法中，EUV曝光工艺可以通过如图2所示的EUV曝光设备100执行。EUV曝光设备100可以包括EUV光学系统110、晶片台120、台支撑体130和测量装置140。
EUV光学系统110可以包括EUV光源、第一光学系统、第二光学系统、EUV掩模和掩模台(mask stage)。EUV光源被配置成产生并输出在大约5nm至大约50nm的波长范围内的具有高能量密度的EUV光L1。例如，EUV光源可以产生并输出具有13.5nm波长的高能量密度的EUV光L1。EUV光源可以是基于等离子体的光源或同步加速器辐射光源。这里，基于等离子体的光源可以指产生等离子体并使用由等离子体发射的光的光源，并且可以包括激光产生等离子体(LPP)光源、放电产生等离子体(DPP)光源和/或类似物。在图2的EUV曝光设备100的EUV光学系统110中，EUV光源可以是例如基于等离子体的光源。然而，EUV光源不限于基于等离子体的光源。在至少一些实施例中，基于等离子体的光源可以包括聚光镜(诸如用于聚集EUV光的椭圆镜和/或球面镜)以增加入射到第一光学系统上的照明光的能量密度。
第一光学系统可以将来自EUV光源的EUV光L1传送到EUV掩模。第一光学系统可以包括多个反射镜。例如，第一光学系统可以包括两个或三个反射镜。然而，第一光学系统中的反射镜的数量不限于两个或三个。同时，第一光学系统可以使EUV光L1成为弯曲狭缝形状，并允许具有弯曲狭缝形状的EUV光L1入射到EUV掩模上。这里，EUV光L1的弯曲狭缝形状可以指X-Y平面上的抛物线二维曲线。
EUV掩模可以是具有反射区、和非反射和/或中间反射区的反射掩模。EUV掩模可以包括基板、在基板上的反射多层膜和在反射多层膜上的吸收层图案。EUV掩模基板可以由低热膨胀系数材料(LTEM)诸如石英形成。反射多层膜可以形成在EUV掩模基板上，并且可以反射EUV光。反射多层膜可以具有例如钼(Mo)膜和硅(Si)膜交替堆叠成几十层或更多层的结构。然而，构成反射多层膜的材料不限于Mo和Si。吸收层图案可以形成在反射多层膜上，并且可以吸收EUV光。吸收层图案可以由例如TaN、TaNO、TaBO、Ni、Au、Ag、C、Te、Pt、Pd、Cr和/或类似物中的至少一种形成。然而，吸收层图案的材料不限于以上选择的材料。这里，吸收层图案可以构成上述非反射和/或中间反射区。
EUV掩模可以反射通过第一光学系统入射的EUV光L1，并允许反射的EUV光L1入射到第二光学系统上。例如，EUV掩模被配置为反射从第一光学系统入射的EUV光L1(例如，可以根据EUV掩模基板上的反射多层膜和吸收层图案的形状来结构化EUV光L1)，并允许结构化的EUV光L1入射到第二光学系统上。结构化的EUV光L1可以入射在第二光学系统上，同时以EUV掩模上的图案的形式保持信息，透射通过第二光学系统，并照射到待曝光的晶片W的顶部上表面上。详细地，结构化的EUV光L1可以通过第二光学系统照射到晶片W上的光致抗蚀剂(PR)层上。
第二光学系统可以包括多个反射镜。例如，第二光学系统可以包括四至八个反射镜。然而，第二光学系统中的反射镜的数量不限于四到八个。如上所述，第二光学系统可以通过反射镜的反射将从EUV掩模反射的EUV光L1传送到晶片W。
EUV掩模可以设置在掩模台上。掩模台配置为在X-Y平面上沿X方向和Y方向移动，并且在垂直于X-Y平面的Z方向移动。此外，掩模台可以基于Z轴在X-Y平面上旋转，或者可以基于X轴在Y-Z平面上旋转或基于Y轴在X-Z平面上旋转。由于掩模台的移动，EUV掩模可以在X方向、Y方向或Z方向上移动，并且还可以基于X轴、Y轴或Z轴旋转。例如，掩模台可以包括或附接到致动器，如活塞、枢轴、电机等。
晶片台120配置为使得晶片W可以设置在晶片台120上。晶片台120可以在X-Y平面上在X方向和Y方向上移动，并且可以在垂直于X-Y平面的Z方向上移动。此外，晶片台120可以基于Z轴在X-Y平面上旋转，或者可以基于X轴在Y-Z平面上旋转或基于Y轴在X-Z平面上旋转。由于晶片台120的移动，晶片W可以在X方向、Y方向或Z方向上移动，并且还可以基于X轴、Y轴或Z轴旋转。例如，晶片台120可以包括或附接到致动器，如活塞、枢轴、电机等。
台支撑体130被配置为支撑晶片台120。如图2的EUV曝光设备100所示，两个晶片台120可以设置在台支撑体130上。例如，晶片台120可以包括至少第一晶片台120-1和第二晶片台120-2。
测量装置140配置为测量设置在第一晶片台120-1上的晶片W的水平。如上所述，水平测量(level measurement)可以指测量晶片W的顶表面在Z方向上的高度。可以通过上述测量装置140经由水平测量来获取关于晶片W的水准数据。
同时，第一晶片台120-1和第二晶片台120-2的位置可以在台支撑体130上相互交换。例如，在EUV曝光设备100中，可以通过经由测量装置140测量设置在第一晶片台120-1上的第一晶片W1的水平来获取第一晶片W1的水准数据。此外，可以对设置在第二晶片台120-2上的第二晶片W2执行通过EUV光学系统110的EUV曝光工艺。在至少一个实施例中，测量装置140和EUV光学系统110可以同时操作。
在用于第二晶片W2的曝光工艺之后，可以从第二晶片台120-2卸载并取出第二晶片W2，并且可以相互交换第一晶片台120-1和第二晶片台120-2的位置。例如，第一晶片台120-1可以移动到布置EUV光学系统110的位置，和/或第二晶片台120-2可以移动到布置测量装置140的位置。随后，新的第三晶片可以被装载在第二晶片台120-2上，并且可以经由测量装置140执行水平测量，以获取关于第三晶片的水准数据。此外，可以通过EUV光学系统110对设置在第一晶片台120-1上的第一晶片W执行EUV曝光工艺。以上过程可以在一个批次中包括的晶片上连续执行。这里，一个批次可以包括例如二十四(24)个晶片W。然而，一个批次中包括的晶片W的数量不限于24。
测量装置140不仅可以测量晶片W的水平，而且可以测量晶片W上的图案的临界尺寸(CD)或叠加。测量装置140可以包括光学显微镜或电子显微镜，诸如扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)。此外，测量装置140可以使用椭偏测量法作为测量方法，诸如成像椭偏测量法(IE)、光谱成像椭偏测量法(SIE)和/或类似方法。测量装置140的测量方法不限于椭偏测量法和/或电子显微镜。例如，测量方法可以包括计算机视觉技术(诸如光度立体成像和/或类似物)和/或类似物。根据至少一个实施例，测量装置140可以被实现为与EUV曝光设备100分离的装置。同时，可以通过使用显影后检查(ADI)和清洁后检查(ACI)来执行经由测量装置140对晶片上的图案的CD或叠加的测量。
作为参考，叠加是指对应于下层的前一层与对应于上层的当前层之间的重叠的差异，也称为叠加误差。在下文中，重叠的差异或叠加误差通常被称为叠加。通常，在对上层的曝光工艺期间，通过基于下层的叠加标记和/或类似物执行照射(shot)以最大化地匹配下层，来最小化叠加。
同时，通过测量形成在下层上的第一叠加标记和形成在上层上的第二叠加标记并计算其位置之间的相对差异，可以计算叠加。当在下层上形成图案时，可以一起形成第一叠加标记，并且当在上层上形成图案时，可以一起形成第二叠加标记。叠加标记可以形成为箱形图案形状或条形图案形状，并且可以形成在晶片的划线道和/或类似物上。然而，叠加标记的形状或位置不限于以上描述。
当叠加较大时(例如，当下层和当前层之间的相对位置差异较大时)，半导体器件的性能可能被不利地影响。因此，在曝光工艺中，可以执行叠加校正。叠加校正可以经由叠加参数的校正来执行。叠加的参数可以指与待曝光的晶片W上的层之间的叠加相关的参数。
例如，当X方向上的叠加为dx且Y方向上的叠加为dy时，作为一阶参数的叠加参数k1至k6表现为dx＝k1，dy＝k2，dx＝k3*x，dy＝k4*y，dx＝k5*y，和dy＝k6*x。此外，作为二阶参数的叠加参数k7至k12表现为dx＝k7*x2，dy＝k8*y2，dx＝k9*x*y，dy＝k10*y*x，dx＝k11*y2，和dy＝k12*x2。另外，作为三阶参数的叠加参数k13至k20表现为k13*x3，dy＝k14*y3，dx＝k15*x2*y，dy＝k16*y2*x，dx＝k17*x*y2，dy＝k18*y*x2，dx＝k19*y3，和dy＝k20*x3。一阶参数和二阶参数也可以被称为位置和角度参数，并且可以通过物理操作来校正。
作为参考，在深紫外(DUV)曝光装置(例如，ArFi曝光装置)中，可以通过物理操作来校正所有的叠加参数。同时，即使在EUV曝光装置中，与ArFi曝光装置类似，大多数叠加参数也可以经由物理操作被校正。然而，在EUV曝光装置中，由于EUV曝光装置和ArFi曝光装置之间的硬件差异，叠加参数k13-k20几乎不能通过物理操作来校正。
在获取水准数据后，在操作S120中，将水准数据转换为叠加数据。这里，叠加数据是基于水准数据通过计算和转换获得的数据，而不是关于实际叠加的数据。例如，通过从水准数据获得面内失真(IPD)值并经由将权重施加到IPD值而将IPD值转换成叠加数据，可以从水准数据获得叠加数据。下面将参照图7更详细地描述将水准数据转换成叠加数据的过程。
在将水准数据转换为叠加数据后，在操作S130中，经由照射尺寸分割将一个照射分割为几个子照射。这里，照射可以对应于通过单次扫描操作转印EUV掩模的曝光工艺，或者对应于晶片上的与其对应的区域。子照射是指一个照射被分割成的几个区域之一，并且所有子照射可以具有基本相同的尺寸。可以执行到子照射的分割，以在随后的模型提取过程中更如实地反映晶片台的顶表面的状态。例如，当针对整个照射提取模型并校正叠加时，晶片台的顶表面的状态可能没有被如实地反映，因此，由于晶片台的顶表面的退化导致的叠加可能没有被精确地校正。
在通过照射尺寸分割而分割成子照射后，在操作S140中，从叠加数据提取对于每个子照射的模型。这里，模型和/或模型值可以指示叠加被重构为可校正的叠加参数。例如，测量的叠加可能没有被准确且完全地校正，因此，可校正的近似值可以从测量的叠加中被提取作为叠加参数。提取可校正的叠加参数的过程被称为叠加建模过程。在本示例的叠加校正方法中，叠加建模可以通过多项式回归建模来执行。
在本示例的叠加校正方法中，不针对所述一个完整照射提取模型，而是将一个照射分割成若干子照射，然后针对每个子照射提取模型。如上所述，通过提取针对每个子照射的模型，晶片台的顶表面的时间序列退化可以更准确地反映在叠加参数中。将参照图8A至图8D更详细地描述针对每个子照射提取模型的过程。此外，将参照图3至图6更详细地描述晶片台的顶表面的时间序列退化和由此产生的叠加退化。
在从叠加数据提取针对于每个子照射的模型后，在操作S150中，基于对于针对每个子照射的模型来校正曝光设备的叠加参数。这里，曝光设备可以是例如图2的EUV曝光设备100。然而，在本示例的叠加校正方法中，曝光设备不限于EUV曝光设备。
在本示例的叠加校正方法中，可以以前馈方法针对每个晶片和每个子照射实时执行曝光设备的叠加参数的校正。例如，在本示例的叠加校正方法中，当对一个批次执行曝光工艺时，可以对该批次的每个晶片实时执行叠加参数的校正。此外，关于一个晶片，可以针对每个子照射实时执行叠加参数的校正。例如，校正方法可以包括，基于多项式回归建模的结果，通过倾斜、旋转、定位等来补偿对晶片台120的表面的损坏。在至少一些实施例中，可以旋转和/或重新定位晶片台120，以减少在晶片台120的位置上积累在下面进一步详细讨论的退化。
同时，前馈方法可以指通过将基于关于第一晶片W1的水准数据获得的叠加参数实时应用于曝光设备，对第一晶片W1执行曝光工艺的方法。更详细地，关于第一晶片台120-1，可以获取关于第一晶片W1的水准数据，可以将水准数据转换成叠加数据，并且可以从叠加数据提取针对每个子照射的模型。随后，基于针对每个子照射的模型，可以校正曝光设备的叠加参数，并且可以通过使用具有校正后的叠加参数的曝光设备来执行对第一晶片W1的曝光工艺。
本示例的叠加校正方法可以通过基于关于晶片的水准数据校正曝光设备的叠加参数，有效地校正由于晶片台的顶表面的时间序列退化引起的叠加。此外，通过将一个照射分割成几个子照射，并针对每个子照射提取模型以校正叠加参数，可以更精确地校正由于晶片台的顶表面的退化引起的叠加。此外，本示例的叠加校正方法可以通过采用前馈方法来显著减少曝光工艺的执行时间，该前馈方法基于关于晶片的水准数据实时校正曝光相应晶片的曝光设备的叠加参数。因此，本示例的叠加校正方法可以基于前馈方法针对每个晶片和每个子照射执行叠加校正，并且可以校正在对于所有晶片的曝光工艺中由于晶片台的顶表面的时间序列退化而导致的叠加。
图3A和图3B是晶片台的局部剖视图及与其对应的照片，用于示出晶片台的退化。图3B中的照片是晶片台120的一个突节(burl)的俯视图，左边的照片是晶片台120的一个突节的俯视图，在该晶片台120中氮化铬(CrN)层124涂覆在玻璃体122上，右边的照片是从其去除了氮化铬(CrN)层124的晶片台120的一个突节的俯视图。
参考图3A和图3B，晶片台120可以包括玻璃体122和氮化铬(CrN)层124。氮化铬(CrN)层124可以薄地涂覆在玻璃体122上，达到几十到几百微米(μm)厚度。晶片台120可以在其顶表面上包括被称为突节B的多个圆柱形突起。氮化铬(CrN)层124可以覆盖突节B的顶表面和侧表面以及突节B之间的玻璃体122的顶表面。
在曝光工艺(EUV曝光工艺)中，可以将晶片W装载在晶片台120上。例如，经受曝光工艺的晶片W的正面朝上，并且晶片W的背面(其是相反侧)可以与晶片台120接触。晶片台120的与晶片W的背面接触的部分可以对应于例如晶片台120的突节B的顶表面。同时，在其他工艺中，如图3A所示，由于与晶片台120的持续接触，固定到晶片W的背面的材料(例如，微粒P)可能损坏晶片台120的表面。对晶片台120的表面的损坏可以包括例如氮化铬(CrN)层124的压痕(I)、玻璃体122中的凹槽或裂纹C、和/或类似物。对晶片台120表面的损坏可能与作为曝光工艺中的重要指标的叠加的退化直接相关。
图4是晶片台的高度图(height map)的模拟照片，示出晶片台的退化过程，图5是示出因晶片台的时间序列退化而产生的叠加的趋势的曲线图，图6是叠加图的模拟照片，示出了由于晶片台的时间序列退化而产生的叠加。在图4中，X轴和Y轴表示位置，单位是mm。在图5中，X轴表示批次的曝光工艺日期，Y轴表示批次的平均叠加。
参考图4，晶片台的高度图从左侧开始按时间顺序排列。在晶片台的高度图中，浅灰色部分可以表示参考高度，并且可以对应于晶片台的正常状态。同时，变暗的部分可以表示高于或低于参考高度的部分，并且可以对应于晶片台的异常状态。同时，可以通过将晶片设置在晶片台上并测量晶片顶表面的水平来获得晶片台的高度图。因此，如图4所示的模拟照片所示，晶片台的高度图可以具有对应于晶片的尺寸和形状。
如图4所示，较暗部分的数量可以在晶片台的高度图中随时间增加。黑色部分的数量的增加可以表明晶片台的顶表面的状态随时间从正常状态退化到异常状态。例如，随时间，晶片台的顶表面会被外来物质(诸如颗粒)损坏，因此压痕会增加。因此，晶片台的顶表面的高度可能不完全一致，并且可能根据位置而变化。
参考图5，如图中的箭头所示，叠加随时间继续增加。同时，当晶片台被更换为如“台Ex”所指示的新晶片台时，叠加会大大减少。因此，可以容易地预测，叠加由于晶片台的顶表面的退化而增加。
参考图6，左侧的叠加图(overlay map)显示了在初始晶片台上经历曝光工艺的晶片的叠加图，右侧的叠加图显示了在经过一定时间后在晶片台上经历曝光工艺的晶片的叠加图。同时，如在上述晶片台的高度图中一样，即使在叠加图中，浅灰色部分也可以对应于没有叠加或叠加很小的部分，而变厚为黑色的部分可以对应于具有大叠加的部分。同时，在整个晶片中指示的矩形对应于曝光工艺的照射。一个照射也可以被称为一个视域(field)。
参考图6，黑色部分在右侧叠加图中显著增加。黑色部分的增加表明叠加在右侧叠加图中显著增加。与图4和图5的曲线图的结果相同，图6的曲线图的结果可以使得能够预测晶片台的退化随时间发生，并且由于晶片台的退化，叠加增加。
图7是示出在图1的叠加校正方法中，将水准数据转换成叠加数据的过程的构思图。
图7示出了晶片台120和装载在晶片台120上的晶片W的垂直截面。如图7所示，由于晶片台120的顶表面的退化，晶片W的顶表面可以具有曲线。因此，对于晶片W的顶表面的每个位置，水平可以不同。这里，位置可以指X-Y平面上的位置，水平可以指Z方向上的高度。在晶片W被引入曝光工艺之前，晶片W被装载在晶片台120上，并且可以通过测量装置140对晶片W的每个位置测量水平。例如，可以通过测量装置140对晶片W的每个位置测量Z方向上的高度z。关于晶片W的每个位置在Z方向上的高度z的数据可以对应于如上所述的关于晶片的水准数据。
同时，如图7中晶片W的顶表面上的箭头所指示，可以在测量Z方向上的高度z的位置(x,y)处获得在X方向和Y方向上的梯度。关于Z方向上的高度z，X方向上的梯度值dz/dx和Y方向上的梯度值dz/dy可以分别对应于IPD值ipdx(也被称为IPD(X))和ipdy(也被称为IPD(Y))。例如，IPD值的x分量ipdx可以被计算为dz/dx，而IPD值的y分量ipdy可以被计算为dz/dy。结果，IPD值ipdx和ipdy可以从晶片W的水准数据(即，关于Z方向上的高度z的数据)来计算。随后，通过将IPD值ipdx和ipdy乘以适当的权重w，可以将IPD值ipdx和ipdy转换成叠加值w*ipdx和w*ipdy。可以通过根据高度的变化来考虑X方向上的宽度变化或Y方向上的宽度变化而设置权重w。通常，根据高度的变化，X方向上的宽度变化和Y方向上的宽度变化几乎彼此相同，因此，权重w可以相对于IPD值的x分量ipdx和y分量ipdy具有相同的值。
图8A至图8D是构思图，示出了在图1的叠加校正方法中针对每个子照射提取模型的过程。图8A是叠加图的模拟照片，示出了由于晶片台的时间序列退化引起的叠加，图8B示出了由图8A的叠加图中的粗黑实线指示的矩形部分的放大照射。图8C构思性地示出了其中图8B的叠加图被分割成子照射的形式，图8D是图8C的一些子照射的原始叠加图Raw、模型叠加图Model和剩余叠加图Resi的模拟照片。
参考图8A至图8D，图8A和图8B的叠加图显示了由于晶片台退化而发生且未被校正的叠加。图8A和图8B的叠加图的叠加可以对应于不可校正误差(NCE)叠加，该不可校正误差叠加可以不再被校正，因为由另一原因引起的叠加被校正了。在示例实施例的叠加校正方法中，图8A和图8B的叠加图被视为原始叠加图。图8A的叠加图的3σ(3sigma)值可以表现为大约1.36/1.25，并且99.7％范围内的叠加可以表现为大约2.36/2.32。这里，“/”之前的值可以指示X轴上的叠加，而“/”之后的值可以指示Y轴上的叠加。
如图8C所示，在本示例的叠加校正方法中，一个照射被分割成3*5个子照射。例如，一个照射可以被分成在X方向上的三个区域和在Y方向上的五个区域。然而，子照射的分割形式不限于3*5的形式。同时，在图8C中，X轴和Y轴指示一个照射中子照射的位置，并且其单位可以是毫米(mm)。
图8D示出了图8C的子照射当中由粗实线所指示的部分的子照射的原始叠加图、模型叠加图和剩余叠加图。如上参考图8A和图8B所述，原始叠加图可以指其中由于晶片台退化导致的叠加未被校正的叠加图。此外，模型叠加图可以指，示出根据示例实施例的叠加校正方法(例如，可校正的叠加参数)从由水准数据转换的叠加数据(在下文，称为转换的叠加数据)提取的模型的叠加图。同时，剩余叠加图可以对应于示出从原始叠加图中减去模型叠加图之后剩余的叠加的叠加图。这里，从原始叠加图中减去模型叠加图可以指示通过使用模型叠加图的叠加参数来校正原始叠加图的叠加。因此，剩余叠加图可以对应于通过使用模型叠加图校正原始叠加图之后的叠加图。
当转换后的叠加数据几乎与原始叠加图的叠加数据匹配时，剩余叠加图的叠加可以被最小化。然而，转换后的叠加数据和原始叠加图的叠加数据基本上彼此不同。此外，从转换后的叠加数据提取的可校正的叠加参数可以进一步不同于原始叠加图的叠加数据。因此，如图8D所示，剩余叠加图的叠加可以保持特定大小。然而，与原始叠加图的叠加相比，剩余叠加图的叠加可以大大减少。例如，关于对应于图8C的位置(3,2)处的子照射(如由粗实线指示的向右突出的部分)的图8D的三个子照射，在原始叠加图中，99.7％范围内的叠加表现为1.98/1.9，而在剩余叠加图中，99.7％范围内的叠加表现为0.94/1.1。因此，可以大大减少叠加。
图9A和图9B是示出对于一个照射的不可校正误差NCE叠加与面内失真(IPD)值之间的相关性的曲线图。如图9A和图9B中的每个所示，X轴和Y轴可以表示相应照射的位置，并且其单位可以是mm，并且在最右侧的竖直轴上的数字指示IPD值。
参考图9A和图9B，如上所述，NCE叠加指示因其他原因造成的所有叠加均得到校正的叠加，仅因晶片台退化造成的叠加未得到校正。同时，如以上参考图7所述，可以通过从水准数据计算梯度值来获得IPD值。此外，通过对IPD值施加适当的权重，可以将IPD值转换成叠加数据。
如图9A和图9B所示，在NCE叠加表现为较大的部分中，IPD值也表现为较大。因此，在NCE叠加中占据较大比例的叠加可以被预测为是由于晶片台的退化导致的。
图10A和图10B是通过图1的叠加校正方法获得的对于整个晶片的叠加校正模型的模拟照片以及使用叠加校正模型校正后的叠加图。
参考图10A和图10B，图10A的叠加校正模型可以显示通过基于晶片的水准数据获得转换后的叠加数据并从转换后的叠加数据提取模型(例如，可校正的叠加参数)而获得的值。叠加校正模型示出了要被校正的叠加，因此可以具有与如上所述的原始叠加图的叠加类似的值。然而，如上所述，获取原始叠加图的叠加数据和转换后的叠加数据的过程可以彼此不同，并且在模型提取过程中可以进一步彼此不同。因此，叠加校正模型的叠加可以不同于原始叠加图的叠加。例如，在叠加校正模型中，3σ值可以表现为1.12/0.98，并且99.7％范围内的叠加可以表现为大约1.88/1.49。因此，叠加校正模型的叠加可以表现为比原始叠加图的叠加小。
同时，使用叠加校正模型校正后的图10B的叠加图显示了相对较小的叠加。例如，在使用叠加校正模型校正之后的叠加图中，3σ值可以表现为0.78/0.79，并且99.7％范围内的叠加可以表现为1.28/1.39。与原始叠加图的叠加相比，X轴上的叠加可以从2.36变为1.28，因此可以减少1.08以改善46％，Y轴上的叠加可以从2.32变为1.39，因此可以减少0.93以改善40％。
图11是示出根据比较例的叠加校正方法和图1的叠加校正方法的各种过程中的叠加的曲线图。X轴可以表示过程号，Y轴可以表示叠加，单位可以是纳米(nm)。在图11中，Com.x表示比较例的X轴叠加，Com.y表示比较例的Y轴叠加。另外，Em.x表示示例实施例的X轴叠加，Em.Y表示示例实施例的Y轴叠加。
参考图11，所有第一至第三过程均显示，通过应用示例实施例的叠加校正方法，叠加大大减少。例如，在第一过程中，在比较示例的校正方法中，叠加可以表现为1.81/1.51，而在示例实施例的叠加校正方法中，可以表现为0.76/0.62。在第二过程中，在比较示例的叠加校正方法中，叠加可以表现为1.37/1.36，而在示例实施例的叠加校正方法中，可以表现为0.76/0.62。此外，在第三过程中，在比较示例的叠加校正方法中，叠加可以表现为1.52，在示例实施例的叠加校正方法中，可以表现为0.96。同时，在第三过程中，由于工艺特性，只有X轴叠加可以被测量。
根据图11的结果，与比较例的叠加校正方法相比，本示例的叠加校正方法可以将叠加改善至少约0.5nm。
图12是示意性示出根据至少一个实施例的包括叠加校正方法的曝光方法的过程的流程图。将参考图2一起给出图12的描述，并且这里将简要描述或省略与图1至图11的描述相同的描述。
参考图12，包括叠加校正方法的本示例的曝光方法(在下文，简称为曝光方法)顺序执行获取关于晶片的水准数据的操作S210至校正曝光设备的叠加参数的操作S250。获取关于晶片的水准数据的操作S210到校正曝光设备的叠加参数的操作S250的描述与在图1的叠加校正方法中的获取关于晶片的水准数据的操作S110到校正曝光设备的叠加参数的操作S150的描述相同和/或基本相似。因此，省略了对其的重复描述。
在校正曝光设备的叠加参数后，在操作S260中，通过使用曝光设备对晶片执行曝光。曝光设备可以是例如EUV曝光设备。然而，曝光设备不限于EUV曝光设备。在示例实施例的曝光方法中，可以对晶片执行曝光，同时通过使用关于晶片的水准数据和两个晶片台(120-1和120-2)以前馈方法实时校正叠加参数。
当参考图2的EUV曝光设备100进行更详细的描述时，可以通过测量装置140获取关于第一晶片台120-1上的第一晶片W1的水准数据，并可以对第二晶片台120-2上的第二晶片W2执行曝光工艺。随后，关于第一晶片W1的水准数据，可以执行到叠加数据的转换和对于每个子照射的模型的提取。此外，在第一晶片W1被引入曝光工艺中之前，可以校正EUV曝光设备100的叠加参数。
同时，在用于第二晶片W2的曝光工艺完成后，可以从第二晶片台120-2卸载并取出第二晶片W2，第一晶片台120-1和第二晶片台120-2的位置可以相互交换。随后，可以通过具有校正后的叠加参数的EUV曝光设备100的EUV光学系统110，对第一晶片台120-1上的第一晶片W1执行曝光工艺。如上所述，基于从第一晶片W1获取的水准数据校正EUV曝光设备100的叠加参数并经由具有校正后的叠加参数的EUV曝光设备100对第一晶片W1执行曝光工艺的方法可以对应于前馈方法。同时，可以执行将新晶片装载在第二晶片台120-2上并通过测量装置140获取水准数据的过程。可以对一批次的所有晶片重复执行上述一系列过程。
此外，在对晶片执行曝光的操作S260中，当对晶片执行EUV曝光工艺时，EUV光可以通过第一光学系统以弯曲狭缝形式入射到EUV掩模上，从EUV掩模反射的EUV光可以通过第二光学系统照射到待曝光的晶片W上。这里，EUV光可以投射到晶片上的PR层上。同时，用于晶片的EUV曝光工艺可以包括通过在PR层上执行显影工艺、清洗工艺和类似工艺来形成PR图案。
图13是示意性示出根据至少一个实施例的包括叠加校正方法的半导体器件制造方法的过程的流程图。将一起参考图2给出图13的描述，并且这里将简要描述或省略与图12的描述相同的描述。
参考图13，根据至少一个实施例的包括叠加校正方法的半导体器件制造方法(在下文，简称为半导体器件制造方法)，顺序执行获取关于晶片的水准数据的操作S310至校正曝光设备的叠加参数的操作S350。获取关于晶片的水准数据的操作S310到校正曝光设备的叠加参数的操作S350的描述与在图1的叠加校正方法中获取关于晶片的水准数据的操作S110到校正曝光设备的叠加参数的操作S150的描述相同和/或基本相似。因此，省略了对其的重复描述。
随后，在操作S360中，通过使用曝光设备对晶片执行曝光。对晶片执行曝光的操作S360的描述与在图12的曝光方法中对晶片执行曝光的操作S260的描述相同和/或基本相似。在本示例的半导体器件制造方法中，曝光工艺可以是EUV曝光工艺。然而，曝光工艺不限于EUV曝光工艺。
在对晶片的曝光工艺后，在操作S370中，对晶片执行图案化。对晶片的图案化可以指通过使用PR图案作为掩模经由蚀刻工艺在晶片上形成图案的工艺。晶片上的图案可以是通过曝光工艺和蚀刻工艺转印到晶片上的EUV掩模吸收层图案。
随后，在操作S380中，对晶片执行后续半导体工艺。后续的半导体工艺可以包括各种工艺。例如，后续的半导体工艺可以包括沉积工艺、蚀刻工艺、离子工艺、清洗工艺和/或类似工艺。此外，后续的半导体工艺可以包括将晶片个体化成单个半导体芯片的单一化工艺、用于测试半导体芯片的测试工艺以及用于封装半导体芯片的封装工艺。可以通过对于晶片的后续半导体工艺来完成半导体器件。
尽管已参照其实施例具体显示和描述了发明构思，但将理解，在不脱离以下权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种变化。
相关申请的交叉引用
本申请基于2022年11月11日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0150984号韩国专利申请，并要求其优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用整体合并于此。

Claims (20)

1.一种叠加校正方法，包括：
获取晶片的水准数据；
将所述水准数据转换成叠加数据；
通过照射尺寸分割，将所述晶片的照射分割成子照射；
从所述叠加数据提取针对每个子照射的模型；以及
基于所述针对每个子照射的模型，校正曝光设备的叠加参数，其中所述叠加参数的校正被实时应用。
2.根据权利要求1所述的叠加校正方法，其中，所述叠加参数的校正在对于所述晶片的曝光工艺之前执行，并且对于所述晶片的所述曝光工艺使用校正后的叠加参数。
3.根据权利要求1所述的叠加校正方法，其中
所述水准数据包括关于相对于所述晶片的垂直方向的值，以及
转换成所述叠加数据包括
从关于所述垂直方向的所述值计算面内失真IPD值，以及
将所述IPD值转换成所述叠加数据。
4.根据权利要求3所述的叠加校正方法，其中
所述叠加数据在垂直于所述垂直方向的平面上包括第一方向上的分量和在垂直于所述第一方向的第二方向上的分量，
基于相对于所述垂直方向上的所述值的在所述第一方向上的梯度值和所述第二方向上的梯度值中的至少一个来计算所述IPD值，以及
通过对所述IPD值施加权重，将所述IPD值转换为所述叠加数据。
5.根据权利要求1所述的叠加校正方法，其中
将所述照射分割成所述子照射包括至少一个所述子照射具有选择为反映晶片台的压痕的尺寸，以及
所述针对每个子照射的模型的提取包括所述模型指示可校正的值。
6.根据权利要求5所述的叠加校正方法，其中，分割成所述子照射包括将所述照射分割成3*5个子照射。
7.根据权利要求1所述的叠加校正方法，其中
所述曝光设备包括第一晶片台和第二晶片台，
获取所述水准数据包括通过对所述第一晶片台上的与所述晶片相对应的第一晶片执行水平测量来获取第一水准数据，
所述曝光工艺包括对所述第二晶片台上的第二晶片执行第一曝光工艺，以及
其中，所述方法进一步包括
在对所述第二晶片的所述曝光工艺之后，从所述第二晶片台卸载所述第二晶片；
交换所述第一晶片台和所述第二晶片台的位置；
对所述第一晶片台上的所述第一晶片执行第二曝光工艺；以及
通过将第三晶片装载在所述第二晶片台上并执行水平测量来获取第二水准数据，以及
其中基于所述第一水准数据校正的所述叠加参数被用于对所述第一晶片的所述第二曝光工艺中。
8.根据权利要求1所述的叠加校正方法，其中，校正所述叠加参数实时校正用于所述曝光工艺中的针对每个晶片和每个子照射的所述叠加参数。
9.根据权利要求1所述的叠加校正方法，其中，所述水准数据按时间序列反映其上装载有所述晶片的晶片台的顶表面的状态，并且校正所述叠加参数包括校正由于所述晶片台的所述顶表面的时间序列退化引起的叠加。
10.一种曝光方法，包括：
获取第一晶片的第一水准数据；
将所述第一水准数据转换成叠加数据；
通过照射尺寸分割，将所述第一晶片的照射分割成子照射；
从所述叠加数据提取针对每个子照射的模型；
基于所述针对每个子照射的模型，校正曝光设备的叠加参数；以及
使用基于校正后的叠加参数调整的所述曝光设备，对所述第一晶片执行曝光工艺。
11.根据权利要求10所述的曝光方法，其中
所述第一水准数据包括关于相对于所述第一晶片的垂直方向的值，以及
将所述第一水准数据转换成所述叠加数据包括
由关于所述垂直方向的所述值计算面内失真IPD值，以及
将所述IPD值转换成所述叠加数据。
12.根据权利要求10所述的曝光方法，其中
将所述照射分割成所述子照射包括至少一个所述子照射具有选择为反映晶片台的压痕的尺寸，以及
提取所述针对每个子照射的模型包括所述模型指示可校正的值。
13.根据权利要求10所述的曝光方法，其中
所述曝光设备包括第一晶片台和第二晶片台，
从所述第一晶片台获取关于所述第一晶片的所述第一水准数据，
对第二晶片的曝光工艺在所述第二晶片台上执行，
对所述第一晶片执行所述曝光工艺在所述第一晶片台上执行，并且所述校正后的叠加参数是基于所述第一水准数据被校正的，以及
其中所述方法进一步包括
在对所述第二晶片的所述曝光工艺之后，从所述第二晶片台卸载所述第二晶片，
交换所述第一晶片台和所述第二晶片台的位置；以及
将第三晶片装载在所述第二晶片台上，并对所述第三晶片执行水平测量。
14.根据权利要求10所述的曝光方法，其中
所述第一晶片被包括在多个晶片中，以及
通过实时校正对于所述多个晶片中的每个晶片和每个子照射的叠加参数来执行所述曝光工艺。
15.根据权利要求10所述的曝光方法，其中所述曝光工艺使用远紫外光。
16.一种半导体器件制造方法，包括：
获取多个晶片中的至少一个晶片的水准数据；
将所述水准数据转换成叠加数据；
通过照射尺寸分割将所述至少一个晶片的照射分割成子照射；
从所述叠加数据提取针对每个子照射的模型；
基于所述针对每个子照射的模型，校正曝光设备的叠加参数；
使用基于校正后的叠加参数调整的所述曝光设备，对所述至少一个晶片执行曝光工艺；
图案化曝光的晶片；以及
对图案化的晶片执行后续的半导体工艺，
其中，通过实时校正针对所述多个晶片中的每个晶片和每个子照射的叠加参数来执行所述曝光工艺。
17.根据权利要求16所述的半导体器件制造方法，其中
所述水准数据包括关于相对于所述至少一个晶片的垂直方向的值，以及
转换成所述叠加数据包括
由关于所述垂直方向的所述值计算面内失真IPD值，以及
将所述IPD值转换成所述叠加数据。
18.根据权利要求16所述的半导体器件制造方法，其中
将所述照射分割成所述子照射包括至少一个所述子照射具有选择为反映晶片台的压痕的尺寸，以及
提取所述针对每个子照射的模型包括所述模型指示可校正的值。
19.根据权利要求16所述的半导体器件制造方法，其中
所述曝光设备包括第一晶片台和第二晶片台，
通过对所述多个晶片中的在所述第一晶片台上的第一晶片执行水平测量，获取对应于所述水准数据的第一水准数据，以及
在所述第二晶片台上执行对于所述多个晶片中的第二晶片的曝光工艺，
其中，所述方法进一步包括
在对于所述第二晶片的所述曝光工艺之后，卸载所述第二晶片；
交换所述第一晶片台和所述第二晶片台的位置；
使用基于所述第一水准数据校正的校正后的叠加参数，对所述第一晶片台上的所述第一晶片执行对于所述第一晶片的所述曝光工艺；和
将所述多个晶片中的第三晶片装载在所述第二晶片台上，并对所述第三晶片执行所述水平测量。
20.根据权利要求16所述的半导体器件制造方法，其中，所述曝光工艺使用极紫外光，并且校正所述叠加参数包括校正由于其上装载有所述晶片的晶片台的顶表面的时间序列退化而引起的叠加。
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