一种开口倾斜度的测量方法及三维存储器的制备方法技术

技术编号:20922757 阅读:26 留言:0更新日期:2019-04-20 11:02
本发明专利技术公开了一种开口倾斜度的测量方法、三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法以及三维存储器的制备方法。所述测量方法包括:采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量其形貌;获取所述开口的顶部轮廓图像;调节所述电子显微镜的图像处理算法功能,利用所述电子显微镜的顶部探测器,获取所述开口的底部轮廓图像;数据处理,计算得到所述开口的顶部重心位置以及底部重心位置;根据所述顶部重心位置以及所述底部重心位置,确定所述开口的倾斜度;所述倾斜度包括所述开口轴向的倾斜角度以及所述开口底部轮廓相对于顶部轮廓的偏移量;其中,所述开口的深度大于等于4微米;所述电子显微镜为高电压扫描电子显微镜。

A Method for Measuring Open Inclination and Fabrication of Three-Dimensional Memory

The invention discloses a method for measuring the inclination of an opening, an etching detection method for a channel through hole of a three-dimensional memory and a preparation method for a three-dimensional memory. The measurement method includes: measuring the shape of the opening from the top direction of the opening with an electron microscope; acquiring the top profile image of the opening; adjusting the image processing algorithm function of the electron microscope, acquiring the bottom profile image of the opening by using the top detector of the electron microscope; processing data and calculating the top center of gravity position of the opening. The inclination of the opening is determined according to the position of the top center of gravity and the position of the bottom center of gravity; the inclination includes the inclination angle of the opening axis and the offset of the bottom profile of the opening relative to the top profile; where the depth of the opening is greater than or equal to 4 microns; and the electron microscope is a high voltage scanning electron microscope.

【技术实现步骤摘要】
一种开口倾斜度的测量方法及三维存储器的制备方法
本专利技术涉及半导体制备工艺领域,尤其涉及一种开口倾斜度的测量方法、三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法以及三维存储器的制备方法。
技术介绍
存储器(Memory)是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。为了获得更高的集成度以及数据存储密度,存储器的关键尺寸需要不断减小,对应的工艺成本及技术要求不断提高;在这种情况下,普通的平面存储器逐渐不能满足实际批量生产的需要,三维(3D)存储器应运而生。在三维存储器中,沟道通孔(ChannelHole,CH)作为载流子移动的重要通道,其形成工艺的稳定性对三维存储器的产品良率有着十分重要的影响。在相关技术中,沟道通孔通过刻蚀沉积在衬底表面的多层叠层结构而形成;该刻蚀过程采用硬掩膜层,从硬掩膜层的开口向下刻蚀,最终形成所述沟道通孔。然而,研究发现,在制备工艺中硬掩膜层的开口经常出现底部与顶部不对齐的情况,即硬掩膜开口(HardMaskOpening,HMO)发生倾斜(Tilting);如果利用这样的硬掩膜层执行刻蚀工艺将直接影响沟道通孔的形成,导致沟道通孔无法满足设计需求。进一步地,沟道通孔的刻蚀失败会对后续工艺产生不利影响,如导致后续沟道通孔内堆叠膜层(如SONO)刻蚀出现开口错位等问题,严重时将引发堆叠膜层内多晶硅层受损甚至氧化物层受损,从而导致沟道层无法导通,最终形成的三维存储器失效。因此,如何准确地测量开口的倾斜度,尤其是三维存储器沟道通孔的刻蚀工艺中使用的硬掩膜层开口的倾斜度,成为本领域现阶段亟需解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的主要目的在于提供一种开口倾斜度的测量方法、三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法以及三维存储器的制备方法。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:本专利技术实施例提供了一种开口倾斜度的测量方法,所述方法包括:采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌;获取所述开口的顶部轮廓图像;调节所述电子显微镜的图像处理算法功能,利用所述电子显微镜的顶部探测器,获取所述开口的底部轮廓图像;对所述开口的顶部轮廓图像以及底部轮廓图像进行数据处理,计算得到所述开口的顶部重心位置以及底部重心位置;根据所述顶部重心位置以及所述底部重心位置,确定所述开口的倾斜度;所述倾斜度包括所述开口轴向的倾斜角度以及所述开口底部轮廓相对于顶部轮廓的偏移量;其中,所述开口的深度大于等于4微米;所述电子显微镜为高电压扫描电子显微镜(HV-SEM)。上述方案中,所述采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌的步骤中,所述电子显微镜的测量加速电压为30000伏。上述方案中,所述电子显微镜的图像处理算法功能具体为darkness3的图像处理算法功能。上述方案中,所述开口为光刻工艺中硬掩膜层的开口。上述方案中,所述硬掩膜层为三维存储器的制备过程中刻蚀形成沟道通孔时使用的硬掩膜层。本专利技术实施例还提供了一种三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法,所述方法包括:沉积硬掩膜层;在所述硬掩膜层上形成开口,所述开口暴露所述三维存储器中需要形成沟道通孔的位置处的上表面;采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌;获取所述开口的顶部轮廓图像;调节所述电子显微镜的图像处理算法功能,利用所述电子显微镜的顶部探测器,获取所述开口的底部轮廓图像;其中,所述开口的深度大于等于4微米;所述电子显微镜为高电压扫描电子显微镜(HV-SEM)。上述方案中,所述采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌的步骤中,所述电子显微镜的测量加速电压为30000伏。上述方案中,所述方法还包括:对所述开口的顶部轮廓图像以及底部轮廓图像进行数据处理,计算得到所述开口的顶部重心位置以及底部重心位置;根据所述顶部重心位置以及所述底部重心位置,确定所述开口的倾斜度;所述倾斜度包括所述开口轴向的倾斜角度以及所述开口底部轮廓相对于顶部轮廓的偏移量。上述方案中,所述电子显微镜的图像处理算法功能具体为darkness3的图像处理算法功能。上述方案中,所述方法还包括:当所述开口的倾斜度符合预设条件时,以所述硬掩膜层为掩膜,从所述开口向下刻蚀,形成所述沟道通孔。上述方案中,所述方法还包括:当所述开口的倾斜度不符合预设条件时,对所述三维存储器沟道通孔的刻蚀工艺进行调整。本专利技术实施例还提供了一种三维存储器的制备方法,包括上述方案中任意一项所述的三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法中的步骤。本专利技术实施例提供的开口倾斜度的测量方法、三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法以及三维存储器的制备方法,通过采用电子显微镜获取从开口的顶部方向测量所述开口的形貌;获取所述开口的顶部轮廓图像;调节所述电子显微镜的图像处理算法功能,利用所述电子显微镜的顶部探测器,获取所述开口的底部轮廓图像,利用所述顶部轮廓图像以及底部轮廓图像可以实现对开口的倾斜度的量化测量,提高了开口倾斜度的测量准确性;通过高电压扫描电子显微镜(HV-SEM)实现了对开口顶部轮廓与底部轮廓图像的直接在线测量,无需切片取样;对于三维存储器沟道通孔的刻蚀工艺中使用的硬掩膜层开口,可以使用高电压扫描电子显微镜实现制备过程中的在线检测,无需损坏三维存储器基底结构;由此,可以基于检测结果迅速判断是否需要对沟道通孔的刻蚀工艺进行调整,节省了时间和成本。此外,通过高电压扫描电子显微镜可以实现开口的批量检测;对于三维存储器的沟道通孔,实现了快速、多点检测,避免了检测数量有限导致的检测时间过长或者漏检问题。通过对开口的顶部轮廓图像以及底部轮廓图像进行数据处理,计算得到所述开口的顶部重心位置以及底部重心位置;根据所述顶部重心位置以及所述底部重心位置,确定所述开口的倾斜度;从而提供了一种由微观电镜图像计算开口的倾斜度的数据处理方法,通过该数据处理方法可以准确地获得开口轴向的倾斜角度以及所述开口底部轮廓相对于顶部轮廓的偏移量。不仅如此,在三维存储器的制备过程中增加沟道通孔的刻蚀检测步骤,避免了在产品制备完成后,反向判断失效产品的问题根源,从而缩短了研发周期;通过该检测步骤,可以及时发现沟道通孔的刻蚀问题,提高产品良率。附图说明图1为相关技术中硬掩膜层开口形貌的场发射电子显微镜图像;图2为相关技术中利用场发射电子显微镜图像绘制的硬掩膜开口边界像素点拟合图;图3为本专利技术一实施例提供的开口倾斜度的测量方法的流程示意图;图4为本专利技术另一实施例提供的三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法的流程示意图;图5为实施例1中硬掩膜开口底部与顶部的扫描电子显微镜图像;图6为实施例1中硬掩膜开口形貌示意图;图7为实施例1中不同位置处硬掩膜开口的倾斜度坐标图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本专利技术,而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术,并且能够将本专利技术公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。电子显微镜是观察物体微观形貌的常用仪器,对于硬掩膜层开口倾斜度的测量一般也需要借助电子显微镜来完成。然而,由于硬掩膜层开口的深度一般较深(在4微米以上),其倾斜度从俯视方向上难以观察;因此,本领域技术人员普遍认为无法通过扫描电镜(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开口倾斜度的测量方法,其特征在于,所述方法包括:采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌;获取所述开口的顶部轮廓图像;调节所述电子显微镜的图像处理算法功能,利用所述电子显微镜的顶部探测器,获取所述开口的底部轮廓图像;对所述开口的顶部轮廓图像以及底部轮廓图像进行数据处理,计算得到所述开口的顶部重心位置以及底部重心位置;根据所述顶部重心位置以及所述底部重心位置,确定所述开口的倾斜度;所述倾斜度包括所述开口轴向的倾斜角度以及所述开口底部轮廓相对于顶部轮廓的偏移量;其中,所述开口的深度大于等于4微米;所述电子显微镜为高电压扫描电子显微镜(HV‑SEM)。

【技术特征摘要】
1.一种开口倾斜度的测量方法,其特征在于,所述方法包括:采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌;获取所述开口的顶部轮廓图像;调节所述电子显微镜的图像处理算法功能,利用所述电子显微镜的顶部探测器,获取所述开口的底部轮廓图像;对所述开口的顶部轮廓图像以及底部轮廓图像进行数据处理,计算得到所述开口的顶部重心位置以及底部重心位置;根据所述顶部重心位置以及所述底部重心位置,确定所述开口的倾斜度;所述倾斜度包括所述开口轴向的倾斜角度以及所述开口底部轮廓相对于顶部轮廓的偏移量;其中,所述开口的深度大于等于4微米;所述电子显微镜为高电压扫描电子显微镜(HV-SEM)。2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述采用电子显微镜从所述开口的顶部方向测量所述开口的形貌的步骤中,所述电子显微镜的测量加速电压为30000伏。3.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述电子显微镜的图像处理算法功能具体为darkness3的图像处理算法功能。4.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述开口为光刻工艺中硬掩膜层的开口。5.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,所述硬掩膜层为三维存储器的制备过程中刻蚀形成沟道通孔时使用的硬掩膜层。6.一种三维存储器沟道通孔的刻蚀检测方法,其特征在于,所述方法包括:沉积硬掩膜层;在所述硬掩膜层上形成开口,所述开口暴露所述三维存储器中需要形成沟道通孔的位置处的上表面;采用电子显微镜从所述开口的顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘公才王猛黄竹青黄海辉
申请(专利权)人:长江存储科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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