电容打开层的套刻误差回补方法与流程

1.本发明涉及半导体器件制造领域，特别是涉及一种电容打开层的套刻误差回补方法。


背景技术：

2.随着半导体器件尺寸的不断缩小，对器件加工精度的要求越来越高，在每一步工艺制程完成之后，都需要对这一步工艺制程的关键尺寸进行检查，尽早发现缺陷点以便及时进行修正。现有技术中，通常使用关键尺寸扫描电子显微镜(cd-sem)对图案的关键尺寸进行测量，以便查找到所述图案中存在的缺陷点。
3.动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)需要在器件结构中设置存储器电容，存储器电容受晶体管控制，通过存储电荷的方式保存数据。在制作存储器电容时，需要先在衬底表面沉积牺牲层和支撑层，之后通过两步光刻工艺制程形成贯穿牺牲层和支撑层的电容孔，在电容孔表面形成下电极层，再形成可以连通多个电容孔的电容打开孔，通过电容打开孔注入酸洗溶液从而去除牺牲层材料，最后形成电介质层和上电极层，共同构成存储器电容。
4.电容打开孔的位置决定了其对电容孔的连通质量，连通质量对后续酸洗制程的效果和良率的提升都有非常重大的作用。在传统的制造过程中，技术人员只在形成电容打开孔后测试和评价电容打开孔的位置，而未对电容打开孔的形成过程进行管控，导致位置不满足规格要求的电容打开孔耗费了大量的制造成本，而且电容打开层合格器件的产出率不足，因此亟需提供一种电容打开层的套刻误差回补方法。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对传统的制造过程中电容打开层合格器件的产出率不足的问题，提供一种电容打开层的套刻误差回补方法。
6.为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种电容打开层的套刻误差回补方法，包括：
8.获取当前批次器件的测试区域的轮廓图片，所述测试区域形成有至少一个电容打开孔和设计为被所述电容打开孔连通的多个电容孔；
9.定义所述电容打开孔所在的层为电容打开层，定义所述多个电容孔所在的层为电容层，根据所述轮廓图片，获取所述测试区域的电容打开层与所述电容层之间的套刻误差；
10.通过当前批次器件的所述套刻误差，回补曝光下一批次器件的电容打开层。
11.在其中一个实施例中，定义所述电容打开孔和设计为与所述电容打开孔连通的多个电容孔为一个电容孔组合，定义一个所述电容孔组合中的电容打开孔的实际位置与设计位置之间的偏差为单组误差，
12.所述测试区域的轮廓图片中包括至少两个所述电容孔组合，所述获取所述测试区域的电容打开层与所述电容层之间的套刻误差的步骤，包括：
13.获取所述测试区域中至少两个所述电容孔组合各自的单组误差；
14.计算至少两个所述单组误差的平均值，定义所述平均值为该测试区域的套刻误差。
15.在其中一个实施例中，所述获取所述测试区域中至少两个所述电容孔组合各自的单组误差的步骤中，所述至少两个电容孔组合分别设置在所述测试区域的中心位置或边角位置，且电容孔组合在测试区域内的位置分布为对称分布。
16.在其中一个实施例中，所述获取所述测试区域的电容打开层与所述电容层之间的套刻误差的步骤后，还包括以下步骤：
17.预设一误差阈值；
18.比较所述套刻误差与所述误差阈值，判定套刻误差大于所述误差阈值的区域为器件不合格区域。
19.在其中一个实施例中，晶圆被划分为多个所述测试区域，每个测试区域相邻设置，所述通过当前批次器件的所述套刻误差，回补曝光下一批次器件的电容打开层的步骤，包括：
20.获取每个所述测试区域的当前批次器件的套刻误差；
21.根据所述套刻误差，曝光回补相应测试区域的下一批次器件的电容打开层。
22.在其中一个实施例中，所述获取每个测试区域的当前批次器件的所述套刻误差的步骤后，还包括以下步骤：
23.绘制当前批次器件的套刻误差晶圆图。
24.在其中一个实施例中，所述根据所述套刻误差，曝光回补相应测试区域的下一批次器件的电容打开层的步骤，包括：
25.在下一批次器件的衬底表面涂布光刻胶；
26.根据所述测试区域当前批次器件的套刻误差，调节下一批次器件相应测试区域曝光时的光罩位置；
27.曝光、显影并蚀刻下一批次器件，以形成电容打开层。
28.在其中一个实施例中，所述下一批次器件光罩位置的调节距离与当前批次器件的套刻误差的数值相同，调节方向与当前批次器件的套刻误差的方向相反。
29.在其中一个实施例中，一个所述电容孔组合包括一个电容打开孔和三个电容孔，所述电容打开孔的中心位置设计为与每个电容孔的中心位置的距离相同。
30.在其中一个实施例中，定义晶圆的定位凹槽与中心的连线方向为y方向，与所述y方向垂直的方向为x方向，所述套刻误差包括x方向误差和y方向误差。
31.上述电容打开层的套刻误差回补方法，包括获取当前批次器件的测试区域的轮廓图片；根据所述轮廓图片，获取所述测试区域的电容打开层与所述电容层之间的套刻误差；通过当前批次器件的所述套刻误差，回补曝光下一批次器件的电容打开层。相邻批次的器件具有相似的制造工艺条件和材料条件，因此相邻批次的器件也具有相近的性能参数，本发明通过获取当前批次器件的套刻误差，并基于套刻误差回补曝光下一批次器件，实现了对电容打开孔的制作工艺制程的有效反馈和调控，提高了电容打开层合格器件的产出率。
附图说明
32.图1为一实施例中的电容打开层的套刻误差回补方法的流程图；
33.图2为一示例中的测试区域的设计示意图；
34.图3为另一示例中的测试区域的设计示意图；
35.图4为一示例中的测试区域的轮廓图片示意图；
36.图5为另一示例中的测试区域的轮廓图片示意图；
37.图6为一实施例中的单组误差示意图；
38.图7为图1实施例中的s200步骤的子流程图；
39.图8为一示例中的选取电容孔组合的示意图；
40.图9为一实施例中的测试区域示意图；
41.图10为图1实施例中的s300步骤的子流程图；
42.图11为图10实施例中的s320步骤的子流程图。
具体实施方式
43.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，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。
46.图1是一实施例中的电容打开层的套刻误差回补方法的流程图，如图1所示，所述电容打开层的套刻误差回补方法包括：
47.s100：获取当前批次器件的测试区域的轮廓图片，
48.s200：根据所述轮廓图片，获取所述测试区域的电容打开层与所述电容层之间的套刻误差；
49.s300：通过当前批次器件的所述套刻误差，回补曝光下一批次器件的电容打开层。
50.在s100步骤中，所述测试区域形成有至少一个电容打开孔200和设计为被所述电容打开孔200连通的多个电容孔100，定义所述电容打开孔200和设计为与所述电容打开孔200连通的多个电容孔100为一个电容孔组合300。图2～图3是两个示例中的测试区域的设计示意图，如图2所示，一个所述电容孔组合300包括一个电容打开孔200和三个电容孔100，所述电容打开孔200的中心位置设计为与每个电容孔100的中心位置的距离相同；如图3所示，一个所述电容孔组合300包括一个电容打开孔200和六个电容孔100，所述电容打开孔200的中心位置与六个电容打开孔200构成的整体图形的中心位置相同。需要说明的是，本实施例中的电容打开层的套刻误差回补方法适用于不同形状、不同尺寸的电容打开孔200，
不局限于以上两个示例。
51.图4～图5是前述两个示例中的测试区域的轮廓图片示意图，在本实施例中，使用扫描电子显微镜获取所述轮廓图片，用于在后续的步骤中获得电容孔100和电容打开孔200的坐标位置和关键尺寸，如图4～图5所示，电容打开孔200的实际位置与设计位置之间存在一定的偏差，当电容打开孔200的位置发生偏差时，每个电容孔100与酸洗液的接触面积不同，相应的酸洗速度也会不同，如果不同电容孔100的酸洗速度差异过大，会进一步影响器件的酸洗质量。
52.电容孔100的数量决定了dram芯片器件的数据存储量，因此在一个dram芯片中设计有大量的所述电容孔100。定义所述电容打开孔200所在的层为电容打开层，定义所述多个电容孔100所在的层为电容层，定义一个所述电容孔组合300中的电容打开孔200的实际位置220与设计位置210之间的偏差为单组误差。如图6所示，虚线圆形区域为电容打开孔200的设计位置210，点划线圆形区域为电容打开孔200的实际位置220，所述实际位置220的圆心与所述设计位置210的圆心之间的距离ovl即为所述单组误差。在一实施例中，s200步骤中选取测试区域中的一个所述电容孔组合300，则该电容孔组合300的单组误差即为所述测试区域的套刻误差。
53.在另一实施例中，所述测试区域的轮廓图片中包括至少两个所述电容孔组合300，如图7所示，在所述s200步骤中，包括以下步骤：
54.s210：获取所述测试区域中至少两个所述电容孔组合300各自的单组误差；
55.s220：计算至少两个所述单组误差的平均值，定义所述平均值为该测试区域的套刻误差。
56.若只选取一个电容孔组合300，当该电容孔组合300在制作过程中存在其他电容孔组合300所没有的缺陷时，会导致对该测试区域的套刻误差评价错误，进而影响后续的回补曝光的效果。通过选择至少两个所述电容孔组合300，并计算单组误差平均值的方法，可以有效防止该评价错误的问题。在一示例中，所述至少两个电容孔组合300分别设置在所述测试区域的中心位置或边角位置，且选取的电容孔组合300在测试区域内的位置分布为对称分布，如图8所示，斜线填充的电容孔组合300为在测试区域内选取的电容孔组合300，测试获得每个电容孔组合300的所述单组误差分别为ovl1、ovl2和ovl3，则该测试区域的套刻误差ovl＝(ovl1+ovl2+ovl3)/3,通过该电容孔组合300的选取方式，可以获得更加稳定、准确的套刻误差测试结果。
57.在一实施例中，所述获取所述测试区域的电容打开层与所述电容层之间的套刻误差的步骤后，还包括以下步骤：预设一误差阈值；比较所述套刻误差与所述误差阈值，判定套刻误差大于所述误差阈值的区域为器件不合格区域。根据套刻误差的测试结果对当前批次器件进行划分，可以减少后续步骤中制作和测试的工作量。如一测试区域的套刻误差不满足误差阈值要求，且该套刻误差在后续的工艺制程中无法被补偿，则该器件不合格区域必定无法形成满足规格要求的dram芯片器件，因此在后续的测试步骤中可以跳过该区域，从而提高器件的测试速度和测试效率。
58.在一实施例中，晶圆被划分为多个所述测试区域，如图9所示，每个小正方形为一个所述测试区域，每个所述测试区域相邻设置，如图10所示，在所述s300步骤中，包括以下步骤：
59.s310：获取每个所述测试区域的当前批次器件的套刻误差；
60.s320：根据所述套刻误差，曝光回补相应测试区域的下一批次器件的电容打开层。
61.在一实施例中，所述获取每个测试区域的当前批次器件的所述套刻误差的步骤后，还包括绘制当前批次器件的套刻误差晶圆图的步骤，便于技术人员通过晶圆图直观地评价当前批次晶圆的套刻误差。
62.在一实施例中，如图11所示，在所述s320步骤中，包括以下步骤：
63.s321：在下一批次器件的衬底表面涂布光刻胶；
64.s322：根据所述测试区域当前批次器件的套刻误差，调节下一批次器件相应测试区域曝光时的光罩位置；
65.s323：曝光、显影并蚀刻下一批次器件，以形成电容打开层。
66.在s321步骤中，通过旋涂或刮涂工艺制程在所述衬底表面涂布光刻胶，再使用适当的温度烘烤所述器件，以去除器件中的溶剂，从而提高光刻胶层的硬度和稳定性。在s322步骤中，在调节下一批次器件光罩位置时，调节距离与当前批次器件的套刻误差的数值相同，调节方向与当前批次器件的套刻误差的方向相反，该调节方法实现了对下一批次器件的补偿，从而减小下一批次器件的套刻误差。在s323步骤中，使用干法蚀刻工艺制程蚀刻下一批次器件，进一步地，所述干法蚀刻工艺制程使用的蚀刻气体为四氟化碳和三氯甲烷的混合物，所述四氟化碳和三氯甲烷的比例依所述蚀刻层的材料调整，以实现最佳的蚀刻效果。
67.在其中一个实施例中，定义晶圆的定位凹槽与中心的连线方向为y方向，与所述y方向垂直的方向为x方向，所述套刻误差包括x方向误差和y方向误差。将套刻误差拆分为x方向误差和y方向误差，便于在进行回补曝光的过程中更加方便地控制光罩进行移动。
68.此处参考图6所示的实施例，对x方向误差和y方向误差的计算方法进行详细的描述。所述三个电容孔100按顺时针方向分别定义为第一电容孔、第二电容孔和第三电容孔；定义第一电容孔指向第二电容孔的方向为第一偏移方向，定义第二电容孔指向第三电容孔的方向为第二偏移方向，定义所述第一电容孔指向第三电容孔的方向为第三偏移方向。在所述轮廓图片中，定义所述电容打开孔200沿第一偏移方向的偏移距离为第一量测偏移值shift1，沿第二偏移方向的偏移距离为第二量测偏移值shift2，沿第三偏移方向的偏移距离为第三量测偏移值shift3，所述第三偏移方向沿y方向的负方向，定义第一偏移方向与x方向的夹角为第一夹角θ，定义第二偏移方向与x方向的夹角为第二夹角ε。
69.实际量测时，将同一样品旋转至三个不同的角度，每个角度分别使用cd-sem通过设定的放大倍率获取清晰、准确的所述轮廓图片，并量测不同方向上的偏移值，即通过三次量测获得所述shift1、shift2和shift3，因此从轮廓图片得到的量测偏移值与真实偏移值为正相关关系，相关系数为k。此外，cd-sem量测时需要使用设定压力的电子束轰击样品，每次电子束轰击后会使样品产生不同程度的带电情况，该带电情况与电子束电压、产品膜层材质等均存在相关关系，因此需要对每次量测得到的偏移值分别以设定的比例进行相应的校正，以获取更加准确的真实偏移值结果，具体地，真实偏移值与量测偏移值满足以下关系：
70.shift1’＝k*k1*shift1；
71.shift2’＝k*k2*shift2；
72.shift3’＝k*k3*shift3；
73.其中，shift1’表示沿第一偏移方向的第一真实偏移值，shift2’表示沿第二偏移方向的第二真实偏移值，shift3’表示沿第三偏移方向的第三真实偏移值，k1、k2和k3分别表示针对第一次、第二次和第三次量测偏移值的校正比例。
74.则所述x方向误差和y方向误差满足以下公式：
75.ovlx＝shift1’*cosθ+shift2’*cosε；
76.ovly＝shift2’*sinε-shift1’*sinθ-shift3’；
77.其中，ovlx表示x方向误差，ovly表示y方向误差。
78.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
79.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。