对准系统的监控和数据的筛选方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种对准系统的监控和数据的筛选方法。

背景技术：

在集成电路制造光刻工艺中，主要通过套刻误差(overlay)的测量结果来衡量当前层与前层的对准结果的好坏。但不管是通过r2r的方式还是cpe等方式对套刻误差进行反馈修正，最终具体到光刻机本身而言，都是通过对准系统来具体实施的。总之，可以理解为，套刻误差的好坏最终是通过对准系统来保证的。

对准最终的目的是要通过实现掩模版和晶圆的对准，最终实现前后两道图层的对准，再具体一点是要实现曝光区域之间(inter-field)以及曝光区域内部(intra-field)的对准。如下图所示，他们通过曝光区域之间的套刻误差以及曝光区域内部的套刻误差来衡量。

现有的对准方式中，理想曝光区域网格的中心和实际测量出的网格的中心是有偏差的，光刻机在对准过程中是需要把掩模图形的中心投影到实际的测量的网格中心位置，而在测量过程中，为了光刻机的工作效率，不会测量每个曝光区域网格，而是抽选出一部分曝光区域去测量，然后通过拟合的方式预测出所有的曝光区域网格的中心。如果某几个量测结果出现了错误或者其他错误原因导致其结果偏大，那么就会影响整个拟合的结果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种对准系统的监控和数据的筛选方法，旨在解决现有技术中的晶圆的对准效果较差，套刻误差量测结果偏差较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种对准系统的监控和数据的筛选方法，包括如下步骤：

对单片晶圆进行标记，并对已标记的位置进行量测，得到第一量测数据；

依据得到的所述第一量测数据进行平均值和标准差值的计算；

利用所述第一量测数据利用得到的平均值和标准差值进行范围界定，并将超出平均值+多倍标准差值的数据进行筛除，利用剩余的数据进行网格拟合；

依照上述单片晶圆的量测步骤及量测结果，量测每个lot层面中的每片晶圆上的标记，得到第二量测数据；

根据获得的每个lot层面中的每片晶圆上的所述第二量测数据，对每一片晶圆的对准量测结果进行对应的操作分析处理，以对后面的相同或者相似产品对准标记量取的位置做出调整，并对套刻误差量测片数序号做出预判调整，使其量测时避开对准结果差的晶圆。

其中，将第一量测数据利用得到的平均值和标准差值进行计算，并将超出平均值+多倍标准差值的数据进行筛除，利用剩余的数据进行网格拟合的步骤中：

筛除超出平均值+多倍标准差值的数据包括：对单片晶圆x方向和y方向上的所述第一量测数据过滤处理。

其中，对每一片晶圆的对准量测结果进行操作分析处理可以选择以下两种分析处理方式中的任意一种，第一种为：对所述lot层面中的每片晶圆上的所述第二量测数据进行识别判断；第二种为：将所述lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比。

其中，对lot层面中的每片晶圆上的数据进行识别判断，包括：

对所述lot层面中的每片晶圆的处于相同标记位置的所有曝光单元取平均结果，并设置为该处曝光单元对应的结果，其中此步骤记录为第一计算步骤；

对每片晶圆上的所有的曝光单元均使用所述第一计算步骤进行计算，得到测量结果，之后再利用相对偏离程度的方法进行衡量。

其中，所述相对偏离程度的方法进行衡量具体为：

选取一片晶圆标准片，预设晶圆标准片的偏离程度范围值，之后将所述晶圆标准片的测量位置和实际晶圆的对准位置相对应，将所述实际晶圆的测量结果与所述晶圆标准片进行对比，若得到的对比结果超过所述偏离程度范围值，视为不合格，则所述实际晶圆的曝光区域位置在对准和套刻误差量测位置选择时均需要考虑避开。

其中，将lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比包括：

将所述lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比，利用大数据的方式对量测晶圆进行统计，得到符合工艺要求对应的规格范围；

若量测结果超过所述规格范围的晶圆，则直接进行返工；

若晶圆的量测结果是在所述限定的规格范围内，除前三片晶圆外，对其它量测结果超过整体晶圆结果平均值+2倍标准差范围的晶圆，则在进行套刻误差量测时，避开选择量测相应的晶圆，其中，所述“整体晶圆结果平均值+2倍标准差的计算”是以一片晶圆上的第一量测数据的平均值结果作为一个整体单位，整体晶圆代表的是整批所述lot层面的25片晶圆。

本发明的有益效果体现在：通过对单片晶圆进行标记，并对已标记的位置进行量测，得到第一量测数据；依据得到的所述第一量测数据进行平均值和标准差值的计算；利用所述第一量测数据得到的平均值和标准差值进行范围界定，并将超出平均值+多倍标准差值的数据进行筛除(包含未筛除的数据)，利用剩余的数据进行网格拟合；依照上述单片晶圆的量测步骤及量测结果，量测每个lot层面中的每片晶圆上的标记，得到第二量测数据；根据获得的每个lot层面中的每片晶圆上的所述第二量测数据，对每一片晶圆的对准量测结果进行对应的操作分析处理，完成对准的拟合以及对套刻误差量测片数序号的预判。以此提升所述晶圆的对准效果，以及减小套刻误差量测对最终后续的对准结果的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的对单片晶圆进行量测的操作流程框图。

图2是本发明的采用第一种分析处理方式对lot层面对准量测的操作流程框图。

图3是本发明的采用第二种分析处理方式对lot层面对准量测的操作流程框图。

图4是本发明的量测单片晶圆层面上所有的标记数据的平面图。

图5是本发明的采用第一种分析处理方式的计算方法的对比图。

图6是本发明的采用第二种分析处理方式的计算方法的对比图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，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。

请参阅图1至图6，本发明提供了一种对准系统的监控和数据的筛选方法，包括如下步骤：

对单片晶圆进行标记，并对已标记的位置进行量测，得到第一量测数据；

依据得到的所述第一量测数据进行平均值和标准差值的计算；

利用所述第一量测数据利用得到的平均值和标准差值进行范围界定，并将超出平均值+多倍标准差值的数据进行筛除，利用剩余的数据进行网格拟合；

依照上述单片晶圆的量测步骤及量测结果(所有的原始数据，包含界定范外的数据)，量测每个lot层面中的每片晶圆上的标记，得到第二量测数据；

根据获得的每个lot层面中的每片晶圆上的所述第二量测数据，对每一片晶圆的对准量测结果进行对应的操作分析处理，以对后面的相同或者相似产品对准标记量取的位置做出调整，并对套刻误差量测片数序号做出预判调整，使其量测时避开对准结果较差的晶圆。

将第一量测数据利用得到的平均值和标准差值进行计算，并将超出平均值+多倍标准差值的数据进行筛除，利用剩余的数据进行网格拟合的步骤中：

筛除超出平均值+多倍标准差值的数据包括：对单片晶圆x方向和y方向上的所述第一量测数据过滤处理。

对每一片晶圆的对准量测结果进行操作分析处理可以选择以下两种分析处理方式中的任意一种，第一种为：对所述lot层面中的每片晶圆上的所述第二量测数据进行识别判断；第二种为：将所述lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比。

对lot层面中的每片晶圆上的数据进行识别判断，包括：

对所述lot层面中的每片晶圆的处于相同标记位置的所有曝光单元取平均结果，并设置为该处曝光单元对应的结果，其中此步骤记录为第一计算步骤；

对每片晶圆上的所有的曝光单元均使用所述第一计算步骤进行计算，得到测量结果，之后再利用相对偏离程度的方法进行衡量。

所述相对偏离程度的方法进行衡量具体为：

选取一片晶圆标准片，预设晶圆标准片的偏离程度范围值，之后将所述晶圆标准片的测量位置和实际晶圆的对准位置相对应，将所述实际晶圆的测量结果与所述晶圆标准片进行对比，若得到的对比结果超过所述偏离程度范围值，视为不合格，则所述实际晶圆的曝光区域位置在对准和套刻误差量测位置选择时均需要考虑避开。

将lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比包括：

将所述lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比，利用大数据的方式对量测晶圆进行统计，得到符合工艺要求对应的规格范围；

若量测结果超过所述规格范围的晶圆，则直接进行返工；

若晶圆的量测结果是在所述限定的规格范围内，除前三片晶圆外，对其它量测结果超过整体晶圆结果平均值+2倍标准差范围的晶圆，则在进行套刻误差量测时，避开选择量测相应的晶圆。其中，所述“整体晶圆结果平均值+2倍标准差的计算”是以一片晶圆上的第一量测数据的平均值结果作为一个整体单位，整体晶圆代表的是整批lot的25片晶圆。

其中在将lot层面中的每片晶圆的对准量测结果进行对比的步骤中，对于每一片晶圆的对准量测结果其平均值和标准差可以单独对比lot层面中的平均值和标准差，或者平均值+n倍标准差之和。

在本实施方式中，基于单片晶圆wafer层面，在量测得到所有的量测标记数据后，对x方向和y方向的数据进行过滤处理，对偏离标准差比较大的数据将其丢弃，使用剩余的数据进行网格的计算，以消除某个或者某几个偏差比较大的数据将网格的计算整体偏离理想位置更多。具体方法：对一片晶圆wafer上的对准数据进行平均值(m)和标准差(s)的计算，然后将超出m+ns的数据进行筛除，n为整数，具体取多少根据实际工程处理。利用标准差(或者三倍标准差)判别的方法，对超出范围的数据进行排除，排除其问题数据对拟合结果的负面影响。所谓负面影响，即对因为其中一个或者几个数据对整体拟合的结果影响较大。

如图4所示，曝光区域1、2的数据相对于其他的数据偏差较大，则在进行计算的时候将1、2的数据去除之后再使用其他的数据进行计算。

基于所述lot层面，对于所述lot层面中的每一片晶圆wafer，我们在得到对准量测结果后可以有两种操作：

1、可以对每一片晶圆wafer上的数据进行一个识别判断，比如在某片晶圆的一个固定位置的曝光区域均会出现比较大的偏差，这说明和工艺设计、机台或者其他原因等相关，那么在进行套刻误差overlay量测选择量测位置的时候就要避开这个位置(防止该位置的数据将整个套刻误差overlay补值的拟合结果的偏离拉大)。考虑到外侧区域的对准相对于内侧原本就更容易出现问题，所以某个最小曝光单元shot的偏离结果的程度不应该用绝对偏离结果来衡量，应该用相对结果来衡量。本文提出了使用相对偏离程度的方法来衡量。使用标准片进行测量出稳定结果(该标准片的测量位置和实际产片的对准位置一一对应)，之后产品的测量结果均与标准片进行对比，用偏离程度来衡量结果。经过一段时间的衡量，可以设定一个范围，超过该范围则视为不合格，则对应位置需要考虑避开。图5中，左边为标准片的量测位置，中间为实际产品的位置，右边为一批所述lot层面中每个对应位置最小曝光单元shot的结果。其中第n个结果明显偏大，且超过图中示例标记的范围(16％，具体结果要以根据实际数据划定的范围为准，本文中划定的范围只是做个示例)，则说明该结果所对应的位置需要避开，得到需要避开量测套刻误差overlay的曝光区域的位置，并在量测位置选择时避开得到的最小曝光单元shot位置；界定筛除最小曝光单元shot的数据范围，首先量测得到整批所述lot层面的对准结果，然后对每一个最小曝光单元shot对应位置的平均值结果并于标准片结果对比得到偏离程度，利用偏离程度衡量对应的最小曝光单元shot是否有问题，进一步来判断是否需要避开该位置的shot进行overlay量测；其中筛选出问题数据之后得到问题数据对应的最小曝光单元shot的位置，对于该位置在进行套刻误差overlay量测时候应该尽量避免。

计算方法：图5中中间产品为例，图中标记1的位置所对应的最小曝光单元shot，对于所述lot层面中的每一片晶圆wafer该位置的所有最小曝光单元shot取平均结果为该最小曝光单元shot对应的结果，晶圆wafer上所有的最小曝光单元shot均使用该方式计算，对于标准片也可采用该方式多测量几片来取平均。之后再进行上述相对偏离程度的计算方式进行对比。

2、将每一片晶圆wafer的对准量测结果进行对比，可以对量测结果偏大的晶圆，经过大数据统计可以得到一个具体的规格范围，提前设定一个值或者比例范围，超过该值范围可以直接进行返工rework，如果是在限定范围内但其量测结果仍旧是相比于其他的晶圆的结果比较大的话，这样在进行套刻误差overlay量测时要尽量避开选择对准量测结果较大的晶圆。

得到需要避开量测套刻误差的晶圆在lot中序号，在工艺流程中选择量测套刻误差overlay用于反馈补值计算时要避免选在所述序号对应的晶圆。

得到整批所述lot层面的对准量测结果，之后通过对每片晶圆wafer取平均值和标准差或者平均值加标准差的方法，对晶圆wafer之间进行对比，对比结果可以得出在套刻误差overlay量测是需要避免的晶圆序号，另外还可以将结果结合水准测量图levelingmap问题对对应晶圆进行质点particle等缺陷导致的chuck/focusspot问题进行诊断。

这样做有两个优点：1、提前预知可能会返工rework的晶圆，避免重新量测去确认增加时间成本和机台成本。2、减小因某片晶圆wafer出现随机性的问题导致的拟合结果相对于整个所述lot层面来说的不准确性。

计算方法：对于每一片的结果计算其平均值和标准差，可以单独对比一批所述lot层面中的平均值和标准差，或者平均值+3倍标准差。计算出一片晶圆wafer的对准结果并取平均值之后，和其对应批次的其他所有晶圆wafer对比，具体对比方法可以是平均值、标准差或者平均值+n倍标准差。对于结果最差的晶圆要在后续的套刻误差overlay量测过程中尽量避免选取其对应的序号晶圆wafer。

图6中左边三幅对应的是一批所述lot层面中的所有晶圆wafer，右边为每一片的统计结果，其中第n片相较于其他结果明显偏大，则需要再后续的套刻误差overlay量测中避免挑选到该片晶圆wafer，其中考虑到实际工艺中每批所述lot层面中的前三片容易出现问题，本文建议将前三片晶圆wafer排除在计算范围之外。综上所述能够提升所述晶圆的对准效果，以及减小套刻误差量测结果偏差，避免后续的套刻误差overlay反馈补值受到影响。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。