一种套刻误差量测和问题评估的方法与流程

本发明涉及微电子光刻工艺领域，且特别涉及一种智能化套刻误差量测和问题评估的方法。

背景技术：

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)。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。

关于套刻误差的量测，业界通用的方法为按照事先确定的量测方案进行的，这个量测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，如图一(a)(b)所示，分别为量测固定的九个曝光单元每个曝光单元的四个位置的共36个套刻标识，量测固定的十三个曝光单元每个曝光单元的九个位置的共117个套刻标识。工程师基于这个固定的量测方案得到的数据来判断当层与前层的套刻误差，当某一个或多个量测点的套刻误差有异常时，需要另外建立量测方案去判断问题区域的范围，从而采取下一步处理方法。这种通用的方法的问题是，发现问题之后再去建立新的量测方案的处理方式所需时间长，额外增加了装载和卸载晶圆的时间，影响产能，而且异常点可能出现在任意位置，人为的去判断问题区域容易造成遗漏。现在业界对半导体的产能要求越来越高，光刻工艺的量测也面临巨大的挑战，如何在提高量测速度的同时又不遗漏问题点是我们要面对的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一个智能化套刻误差量测和问题评估的方法，减少确定套刻误差问题范围的时间，一次性得到套刻误差问题和问题影响程度，便于工程师判断并采取下一步处理方案。

为了达到上述目的，本发明提出一种套刻误差量测和问题评估的方法，包括下列步骤：

输入正常的固定的套刻误差量测方案；

输入晶圆上全部可用的套刻误差量测标识的信息；

输入相应的套刻误差的目标上下限以及套刻误差异常评估标准；

完成正常的固定的套刻误差数据收集，量测过程中，每得到一个量测标识的量测值，系统自动将其与目标上下限对比，如果量测值均在目标上下限范围内，则直接生成套刻误差报告，如果有超出目标上下限的数据点，则将其标记出来开始下一步骤；

针对标记出来的问题点，系统根据评估标准，自动判断是否需要增加新的数据收集方案，如果问题点所占比例超过设定值，则直接生成套刻误差异常报告，如果比例在设定值范围内，则开始下一步骤；

系统再根据评估标准自动判断需要将哪些量测标识纳入新的数据收集方案进行量测，如果新得到的量测数据均在目标上下限范围内，则开始下一步骤，如果新得到的量测数据中还是有超出目标上下限的问题点，则再将其标记出来，重复本步骤；

以此类推，直到套刻误差的量测数据均落在目标上下限范围内，生成套刻误差问题和问题影响程度报告。

进一步的，所述全部可用的套刻误差量测标识包括在曝光单元的边缘和曝光单元中器件附近的所有量测标识。

进一步的，所述套刻误差异常评估标准设定了问题点所占比例，该比例基于不同的套刻误差精度要求进行设定。

进一步的，所述套刻误差异常评估标准从晶圆总体层面出发，设定了一个距离问题点的距离，在该距离范围内的量测标识会被纳入新的数据收集方案，该距离基于不同的量测标识分布密度进行设定。

进一步的，所述套刻误差异常评估标准从曝光单元层面出发，设定了一个距离问题点所在曝光单元中心的距离，在该距离范围内的曝光单元中与问题点相对位置坐标相同的量测标识会被纳入新的数据收集方案，该距离基于不同的曝光单元分布密度进行设定。

进一步的，所述对距离标记出来的问题点规定距离范围内的量测标识进行量测时，会跳过已经量测过的点。

本发明提供了一个智能化套刻误差量测和问题评估的方法。首先，输入正常的固定的套刻误差量测方案，接着输入晶圆上全部可用的套刻误差量测标识的信息，再输入相应的套刻误差的目标上下限以及套刻误差异常评估标准，然后完成正常的固定的套刻误差数据收集，量测过程中，每得到一个量测标识的量测值，系统自动将其与目标上下限对比，超出目标上下限的数据点被标记出来，针对标记出来的问题点，系统根据评估标准，自动判断是否需要增加新的数据收集方案，如果问题点所占比例超过设定值，则直接生成套刻误差异常报告，如果比例在设定值范围内，系统再根据评估标准自动判断需要将哪些量测标识纳入新的数据收集方案进行量测，如果新得到的量测数据中还是有超出目标上下限的问题点，则再将其标记出来，以此类推，直到套刻误差的量测数据均落在目标上下限范围内，生成套刻误差问题和问题影响程度报告。本发明提供的智能化套刻误差量测和问题评估的方法，可以减少确定套刻误差问题范围的时间，一次性得到套刻误差问题和问题影响程度，便于工程师判断并采取下一步处理方案。

附图说明

图1a所示为量测固定的九个曝光单元每个曝光单元的四个位置示意图。

图1b所示为量测固定的十三个曝光单元每个曝光单元的九个位置示意图。

图2所示为本发明较佳实施例的套刻误差量测和问题评估的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图2，图2所示为本发明较佳实施例的套刻误差量测和问题评估的方法流程图。本发明提出一种套刻误差量测和问题评估的方法，包括下列步骤：

so1：输入正常的固定的套刻误差量测方案；较佳实施例中，如图一(a)所示的九个曝光单元每个曝光单元的四个位置的信息；正常的固定的套刻误差量测方案包括但不限于如图一(a)(b)所示的九个曝光单元每个曝光单元的四个位置和十三个曝光单元每个曝光单元的九个位置的数据收集方案；

so2：输入晶圆上全部可用的套刻误差量测标识的信息；具体为将晶圆上每个曝光单元的每个量测标识的信息输入；

so3：输入相应的套刻误差的目标上下限以及套刻误差异常评估标准；较佳实施例中为输入套刻误差的目标上下限±8nm，以及套刻误差异常评估标准：问题点所占比例阈值17％；晶圆总体层面距离7mm，曝光单元层面距离21mm；

so4：完成正常的固定的套刻误差数据收集，量测过程中，每得到一个量测标识的量测值，系统自动将其与目标上下限对比，如果量测值均在目标上下限范围内，则直接生成套刻误差报告，如果有超出目标上下限的数据点，则将其标记出来开始下一步骤；在本实施例中，具体为完成正常的固定的套刻误差数据收集，量测过程中，每得到一个量测标识的量测值，系统自动将其与目标上下限±8nm对比，如果量测值均在目标上下限±8nm范围内，则直接生成套刻误差报告，如果有超出±8nm范围的数据点，则将其标记出来开始so5；

so5：针对标记出来的问题点，系统根据评估标准，自动判断是否需要增加新的数据收集方案，如果问题点所占比例超过设定值，则直接生成套刻误差异常报告，如果比例在设定值范围内，则开始下一步骤；在本实施例中，具体操作为针对标记出来的问题点，系统根据评估标准，自动判断是否需要增加新的数据收集方案，如果标记出来的问题点数量为7个，所占比例为19.44％大于阈值17％，说明晶圆的套刻误差存在较大的问题，直接生成套刻误差异常报告，如果标记出来的问题点数量为1个，所占比例为2.78％小于阈值17％，则开始so6；

so6：系统再根据评估标准自动判断需要将哪些量测标识纳入新的数据收集方案进行量测，如果新得到的量测数据均在目标上下限范围内，则开始下一步骤，如果新得到的量测数据中还是有超出目标上下限的问题点，则再将其标记出来，重复本步骤；在本实施例中，具体处理流程为：系统再根据评估标准自动判断需要将哪些量测标识纳入新的数据收集方案进行量测，将距离这1个问题点7mm范围内的量测标识，以及距离这1个问题点所在曝光单元中心21mm范围内的曝光单元中与问题点(在曝光单元中)相对位置坐标相同的量测标识纳入新的数据收集方案，如果新得到的量测数据均在目标上下限±8nm范围内，则开始so7，如果新得到的量测数据中还是有超出目标上下限±8nm的问题点，则再将其标记出来，重复so6；

so7：以此类推，直到套刻误差的量测数据均落在目标上下限范围内，生成套刻误差问题和问题影响程度报告。

进一步的，所述全部可用的套刻误差量测标识包括在曝光单元的边缘和曝光单元中器件附近的所有量测标识。

进一步的，所述套刻误差异常评估标准设定了问题点所占比例，该比例基于不同的套刻误差精度要求进行设定。

进一步的，所述套刻误差异常评估标准从晶圆总体层面出发，设定了一个距离问题点的距离，在该距离范围内的量测标识会被纳入新的数据收集方案，该距离基于不同的量测标识分布密度进行设定。

进一步的，所述套刻误差异常评估标准从曝光单元层面出发，设定了一个距离问题点所在曝光单元中心的距离，在该距离范围内的曝光单元中与问题点相对位置坐标相同的量测标识会被纳入新的数据收集方案，该距离基于不同的曝光单元分布密度进行设定。

进一步的，所述对距离标记出来的问题点规定距离范围内的量测标识进行量测时，会跳过已经量测过的点。

综上所述，本发明提供了一个智能化套刻误差量测和问题评估的方法。首先，输入正常的固定的套刻误差量测方案，接着输入晶圆上全部可用的套刻误差量测标识的信息，再输入相应的套刻误差的目标上下限以及套刻误差异常评估标准，然后完成正常的固定的套刻误差数据收集，量测过程中，每得到一个量测标识的量测值，系统自动将其与目标上下限对比，超出目标上下限的数据点被标记出来，针对标记出来的问题点，系统根据评估标准，自动判断是否需要增加新的数据收集方案，如果问题点所占比例超过设定值，则直接生成套刻误差异常报告，如果比例在设定值范围内，系统再根据评估标准自动判断需要将哪些量测标识纳入新的数据收集方案进行量测，如果新得到的量测数据中还是有超出目标上下限的问题点，则再将其标记出来，以此类推，直到套刻误差的量测数据均落在目标上下限范围内，生成套刻误差问题和问题影响程度报告。本发明提供的智能化套刻误差量测和问题评估的方法，可以减少确定套刻误差问题范围的时间，一次性得到套刻误差问题和问题影响程度，便于工程师判断并采取下一步处理方案。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。