套刻误差的补偿方法、曝光系统、服务器及可读存储介质与流程

1.本发明实施例涉及半导体技术领域，特别涉及一种套刻误差的补偿方法、晶圆曝光系统、服务器及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.晶圆在光刻制程过程中，曝光显影后的图形(当层)，必须与晶圆衬底上的已有图形(前层)对准，才能保证各器件之间的连接正确。曝光图形的当层和前层之间的相对位置称为套刻误差(overlay)。套刻误差太大会造成器件短路或断路，影响产品良率。现有技术中，套刻误差补偿方法是综合计算晶圆表面各个量测点，得出最佳值，对整张晶圆进行平均补偿。
3.发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于不同的位置可能会产生较大差异的套刻误差，采用相同的补偿值对整张晶圆进行平均补偿的方法，补偿之后晶圆整体的套刻误差残留还是较大，产品良率仍有待提高。虽然利用光刻套刻对准补偿子程式(gridmapper subrecipe)可以对晶圆进行非均匀的补偿，但是gridmapper subrecipe的建立需要收集大量的数据点，同时需要手动更新，一旦晶圆制程工艺发生较大的变异，gridmapper subrecipe无法及时对晶圆进行有效补偿。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的在于提供一种套刻误差的补偿方法、晶圆曝光系统、服务器及计算机可读存储介质，能够减小晶圆的套刻误差，提高产品良率。
5.为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种套刻误差的补偿方法，应用于晶圆，包括：获取已曝光晶圆的套刻误差；将所述已曝光晶圆划分为若干区域；根据各所述区域对应的所述套刻误差分别计算各所述区域对应的补偿值；利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿。
6.本发明的实施方式还提供了一种晶圆曝光系统，包括：控制装置、以及与所述控制装置相连的获取装置和光刻机；所述获取装置，用于获取已曝光晶圆的套刻误差；所述控制装置，用于将所述已曝光晶圆划分为若干区域，分别根据各所述区域相应的套刻误差计算各所述区域对应的补偿值；所述光刻机，用于利用所述补偿值，分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿并曝光。
7.本发明的实施方式还提供了一种服务器，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的套刻误差的补偿方法。
8.本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的套刻误差的补偿方法。
9.本发明实施方式相对于现有技术而言，通过获取已曝光晶圆的套刻误差，将所述
已曝光晶圆划分为若干区域，根据各所述区域对应的所述套刻误差分别计算各所述区域对应的补偿值，利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿，即，利用已曝光晶圆的不同区域的套刻误差，得到不同区域的补偿值，并分别利用各区域的补偿值对待曝光晶圆的各区域进行补偿，从而不仅实现了针对晶圆的不同区域分别进行补偿，还能根据实际情况进行不断更新回补，提高了对晶圆进行补偿的准确性，减小了晶圆的套刻误差，提高产品良率。
10.另外，形成所述已曝光晶圆和所述待曝光晶圆的工艺条件相同。如此设置，使得根据所述已曝光晶圆的套刻误差计算出来的各区域的补偿值，能够更好的适用于所述待曝光晶圆的各区域的补偿。
11.另外，所述利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿之前，还包括：判断所述待曝光晶圆的各区域的物理性质和\或工艺条件与所述套刻误差是否匹配；若是，再执行所述利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿的步骤。如此设置，能够避免因套刻误差的数据错误、导致的对待曝光晶圆的相应区域的补偿不准确的问题，提高了对晶圆进行补偿的准确性。
12.另外，所述将所述已曝光晶圆划分为若干区域，具体包括：将所述已曝光晶圆划分为中心区域、以及环绕所述中心区域的边缘区域或将所述已曝光晶圆划分为两个半圆区域。由于距离晶圆中心的距离不同的位置或者两个半圆区域可能会产生不同的套刻误差，因此，将已曝光晶圆划分为中心区域、以及环绕所述中心区域设置的边缘区域或者两个半圆区域，能够更加准确的对待曝光晶圆的各区域进行补偿，减小晶圆的套刻误差。
13.另外，所述将所述已曝光晶圆划分为若干区域，具体包括：根据所述已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域。如此设置，能够将套刻误差差异较大的几个区域划分为不同区域，分别进行补偿值的计算，提高补偿值与套刻误差曲线的重合度。
14.另外，所述根据所述已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域，具体包括：设置一套刻误差阈值，将大于或等于所述套刻误差阈值的套刻误差的位置分为一区域，将小于所述套刻误差阈值的套刻误差的位置分为另一区域。
15.另外，所述根据所述已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域，具体包括：设置n(n>＝2)个套刻误差阈值，根据所述套刻误差阈值组成的阈值区间将所述已曝光晶圆分为n+1个区域。
16.另外，所述补偿值为一阶补偿值，并且所述一阶补偿值在线更新。
17.另外，所述补偿值包括：旋转补偿值、膨胀补偿值、以及平移补偿值中的任一种或其任意组合。
附图说明
18.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
19.图1是本发明第一实施方式提供的套刻误差的补偿方法的流程图；
20.图2是本发明第一实施方式提供的将已曝光晶圆划分为中心区域和边缘区域的示意图；
21.图3是本发明第一实施方式提供的补偿值和套刻误差的模拟图；
22.图4是本发明第二实施方式提供的晶圆曝光系统的结构示意图；
23.图5是本发明第三实施方式提供的服务器的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
25.本发明的第一实施方式涉及一种套刻误差的补偿方法，本实施方式的核心在于，如图1所示，包括以下步骤：s11：获取已曝光晶圆的套刻误差；s12：将已曝光晶圆划分为若干区域；s13：根据各区域对应的套刻误差分别计算各区域对应的补偿值；s14：利用补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿。通过获取已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域，根据各所述区域对应的套刻误差分别计算各所述区域对应的补偿值，利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿，即，利用已曝光晶圆的不同区域的套刻误差，得到不同区域的补偿值，并分别利用各区域的补偿值对待曝光晶圆的各区域进行补偿，从而不仅实现了针对晶圆的不同区域分别进行补偿，还能根据实际情况进行不断更新回补，提高了对晶圆进行补偿的准确性，减小了晶圆的套刻误差，提高产品良率。
26.下面对本实施方式的套刻误差的补偿方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
27.本实施方式中的套刻误差的补偿方法，具体包括以下步骤：
28.s11：获取已曝光晶圆的套刻误差。
29.本步骤中，获取已曝光的晶圆的套刻误差。具体的，所述已曝光晶圆可以选自待曝光晶圆中的一片或多片，所述已曝光晶圆也可以是同一产品中在先生产批次的晶圆中的一片或多片。所述每一片晶圆上的套刻误差可以是根据每一片晶圆中所有shot上的每个或部分位置的套刻标记量测得到，也可以是根据每一片晶圆中部分shot上的每个或部分位置的套刻标记量测得到。值得一提的是，所述已曝光晶圆和所述待曝光晶圆的工艺条件相同，具体的，所述已曝光晶圆和所述待曝光晶圆的产品型号，跑货的流程，跑货的工艺参数等均一致，如此设置，使得根据所述已曝光晶圆的套刻误差计算出来的各区域的补偿值，能够更好的适用于所述待曝光晶圆的相应区域的补偿。也就是说，在晶圆的曝光处理的流水线上，可以利用上一个晶圆曝光后的套刻误差，计算下一个晶圆套刻误差的补偿值。
30.可以理解的是，也可以获取所述待曝光晶圆前n个已曝光的晶圆的套刻误差，计算所述前n个已曝光的晶圆的套刻误差的平均值，作为所述已曝光晶圆的套刻误差，即，前n个被曝光的晶圆的第一位置的套刻误差的平均值，作为晶圆的第一位置的套刻误差，前n个被曝光的晶圆的第二位置的套刻误差的平均值，作为晶圆的第二位置的套刻误差，等等，如此设置，能够避免某一已曝光晶圆的套刻误差的偶然性，提高了晶圆套刻误差的量测值的准确性。
31.s12：将已曝光晶圆划分为若干区域。
32.由于形成晶圆的工艺条件往往不够理想或者形成的晶圆的物理性质有较大差异
可能会导致晶圆上不同区域的套刻误差有较大差异。如果采用同一补偿值对待曝光晶圆进行补偿的话无法使各个区域都能得到最优补偿，所以需要对已曝光晶圆进行区域划分。例如，由于距离晶圆中心的距离不同的位置的刻蚀离子的密度和方向有所不同，造成刻蚀形成的前层套刻标记在距离晶圆中心的距离不同的shot中的位置不同，从而导致当层套刻标记和前层套刻标记产生明显的差异，如图2所示，可以将已曝光晶圆划分为中心区域和边缘区域的示意图，所述中心区域为所述已曝光晶圆的同心圆，所述同心圆的直径为140mm。在其他情况下，例如化学机械研磨导致晶圆上不同位置上的前层套刻标记扭曲变形也会导致距离晶圆中心不同位置的套刻误差产生明显差异。因此，将已曝光晶圆划分为中心区域、以及环绕所述中心区域设置的边缘区域，能够更加准确的对待曝光晶圆的各区域进行补偿，减小晶圆的套刻误差。
33.在另一示例中，也可以将所述已曝光晶圆划分为两个半圆区域。光刻机的曝光工作台在使用过程中可能会导致其上吸附的晶圆呈现出左右半圆高低不一致的差异，这些差异都会对已曝光晶圆的套刻误差造成影响。将所述已曝光晶圆划分为两个半圆区域，对两个半圆区域分别进行套刻补偿可以提高补偿的精度。
34.也可以理解的是，也可以根据所述已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域，即，将套刻误差处于第一误差范围的作为第一区域、套刻误差处于第二误差范围的作为第二区域，等等，可以按照套刻误差所处的误差范围，将已曝光晶圆划分为两个或两个以上的区域，如此设置，能够将套刻误差差异较大的几个区域划分为不同区域，分别进行补偿值的计算，提高补偿的效果。例如，设置一套刻误差阈值，将大于或等于所述套刻误差阈值的套刻误差的位置分为一区域，将小于所述套刻误差阈值的套刻误差的位置分为另一区域。或者设置n(n>＝2)个套刻误差阈值，根据所述套刻误差阈值组成的阈值区间将所述已曝光晶圆分为n+1个区域。
35.值得一提的是，步骤s11和步骤s12的顺序不做限定，也可以是先将已曝光晶圆划分为若干区域，再获取各个区域中各个位置的的套刻误差，此处不做限定。例如，可以先根据所述待曝光晶圆的各区域的物理性质和\或工艺条件将已曝光区域划分为若干区域，然后再获取待曝光晶圆的套刻误差，具体的，可以根据cmp或刻蚀工艺的特性，预先将已曝光晶圆划分为中心区域和外围区域，再获取所述中心区域和外围区域的套刻误差，根据所述套刻误差分别计算各所述区域对应的补偿值，利用所述补偿值对待曝光晶圆的中心区域和外围区域进行补偿，此种补偿方式可以针对性的对cmp或刻蚀工艺的特性进行补偿。也可以先获取待曝光晶圆的套刻误差，再根据所述已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域。在实际生产中，有时候不同区域的套刻误差出现明显差异时，可能还无法立即得知导致差异的是哪种工艺或者这些差异是多种工艺的综合效果导致的，在这种情况下，直接利用套刻误差的数值进行划分，可以快速有效的进行套刻误差的补偿。
36.s13：根据各区域对应的套刻误差分别计算各区域对应的补偿值。
37.在一示例中，获取已曝光晶圆中心区域和边缘区域中的套刻误差，计算中心区域和边缘区域中的补偿值。本步骤中，如图2所示，为已曝光晶圆的中心区域的套刻误差和边缘区域的套刻误差的示意图，根据中心区域中的套刻误差，计算中心区域的补偿值，根据边缘区域中的套刻误差，计算边缘区域的补偿函。具体的，利用中心区域位置内的套刻标记量测得到的套刻误差计算中心区域的补偿值，所述补偿值为一阶补偿值，所述一阶补偿值包
括旋转补偿值、膨胀补偿值和平移补偿值中的任一中或其任意组合，所述一阶补偿值在线更新。同样的，利用边缘区域位置内的套刻标记量测得到的套刻误差计算边缘区域的补偿值。所述一阶补偿值的计算过程简单，方便处理系统快速计算以及在线更新。
38.s14：利用补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿。
39.在这一步骤中，可以理解按照与所述已曝光晶圆相同的划分方式对所述待曝光晶圆进行划分，所述已曝光晶圆的各区域与所述待曝光晶圆的各区域一一对应。作为示例，将已曝光晶圆划分为中心区域和边缘区域，所述中心区域对应的补偿值为w1/2/3(即，中心区域的旋转补偿值、膨胀补偿值、以及平移补偿值)和边缘区域对应的补偿值为v1/2/3(即，边缘区域的旋转补偿值、膨胀补偿值、以及平移补偿值)；将所述待曝光晶圆划分成与所述已曝光晶圆相同的中心区域和边缘区域，利用所述w1/2/3对所述待曝光晶圆的中心区域进行套刻误差补偿，利用所述v1/2/3对所述待曝光晶圆的边缘区域进行套刻误差补偿。具体的，所述套刻误差的补偿值包括晶圆层面的补偿值和shot层面的补偿值。
40.可选的，所述利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿之前，还可以包括：判断所述待曝光晶圆的各区域的物理性质和\或工艺条件与所述套刻误差是否匹配；若是，再执行所述利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的各区域进行补偿的步骤。如此设置，能够避免因套刻误差的数据错误、导致的对待曝光晶圆的各区域的补偿不准确的问题，提高了对晶圆进行补偿的准确性。具体的，根据所述待曝光晶圆的刻蚀条件，例如刻蚀形成前层套刻标记的刻蚀离子在距离所述待曝光晶圆中心的距离不同的位置上的密度和方向，将所述待曝光晶圆划分为中心区域和边缘区域。所述中心区域为所述已曝光晶圆的同心圆，所述同心圆的直径为140mm。获取所述已曝光晶圆的套刻误差，设置一套刻误差阈值，根据所述套刻误差结果和所述套刻误差阈值，如图2所示，可以将已曝光晶圆划分为中心区域和边缘区域的示意图，所述中心区域为所述已曝光晶圆的同心圆，并且所述同心圆的直径为140mm。此种情况下，根据待曝光晶圆的各区域的物理性质和\或工艺条件划分的结果和根据套刻误差对已曝光晶圆的划分结果一致，可认为所述待曝光晶圆的各区域的物理性质和\或工艺条件与所述套刻误差相匹配，利用所述已曝光晶圆的各区域的套刻误差计算的补偿值对待曝光晶圆的相应区域进行补偿，如图3所示，为实施方式中提供的补偿值和套刻误差的模拟图。曲线部分为理想补偿值，折线部分是按照中心区域和外围区域的套刻误差分别计算出来的补偿值，分别计算出来的补偿值更贴近理想补偿值。
41.其中，所述物理性质可以包括膜层厚度、膜应力、shot中相同图案的尺寸以及shot中相同图案的位置中的任一中或其任意组合，所述待曝光晶圆的各区域的工艺条件可以包括cmp条件、刻蚀条件、烘烤条件、沉积条件、清洗条件、离子注入条件、光刻条件中的任一种或其任意组合。需要注意的是，此处所述待曝光晶圆的各区域的工艺条件是针对单片晶圆上不同位置的工艺条件而言的，例如，cmp条件，可以理解为在晶圆径向不同位置上的研磨压力。在实际工艺生产中，在晶圆径向不同位置上的研磨压力是可调的，在研磨压力不是最优设置时会对晶圆径向不同位置的套刻标记产生不同的影响，进而使得进行后续光刻工艺时，量测的套刻误差产生明显差异。
42.本发明实施方式相对于现有技术而言，通过获取已曝光晶圆的套刻误差，将所述已曝光晶圆划分为若干区域，根据各所述区域的套刻误差分别计算各所述区域对应的补偿值，利用所述补偿值分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿，即，利用已曝光晶圆的不同区
域的套刻误差，得到不同区域的补偿值，并分别利用各区域的补偿值对待曝光晶圆的各区域进行补偿，从而不仅实现了针对晶圆的不同区域分别进行补偿，还能根据实际情况进行不断更新回补，提高了对晶圆进行补偿的准确性，减小了晶圆的套刻误差残余，提高产品良率。
43.上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
44.本发明第二实施方式涉及一种晶圆曝光系统，如图4所示，包括：包括：控制装置301、以及与所述控制装置301相连的获取装置302和光刻机303，所述获取装置302用于获取已曝光晶圆的套刻误差，所述控制装置301用于将所述已曝光晶圆划分为若干区域，根据所述各区域中相应的套刻误差计算各所述区域对应的补偿值，所述光刻机303用于利用所述补偿值，分别对待曝光晶圆的相应区域进行补偿并曝光。
45.具体的说，所述光刻机303用于利用所述已曝光晶圆中全部或部分位置对应的套刻误差、以及所属区域对应的补偿值，分别对待曝光晶圆的相应位置进行补偿，然后进行曝光。
46.不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
47.本发明第三实施方式涉及一种服务器，如图5所示，包括：至少一个处理器401；以及，与所述至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，所述存储器402存储有可被所述至少一个处理器401执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器401执行，以使所述至少一个处理器401能够执行如上述的套刻误差的补偿方法。
48.其中，存储器402和处理器401采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器401和存储器402的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器401处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器401。
49.处理器401负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器402可以被用于存储处理器401在执行操作时所使用的数据。
50.本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
51.即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方
法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
52.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。