一种套刻误差的测量计算方法技术

本发明专利技术提供一种套刻误差的测量计算方法，包括：按预置偏离量设计第一光罩和第二光罩，用于制成测试链；获取N条对应不同的所述预置偏移量的测试链，N≥3；测量所述N条测试链的电性参数，以得到的电性参数与对应的所述预置偏移量作为一组参考数据；对所述参考数据进行数据分析，计算得到所述第一光罩和所述第二光罩的套刻误差值。基于电学测量获取套刻误差值，易于实现且得到的结果更接近于真实的套刻误差；便于对工艺进行实时监控，有利于及时调整生产工艺，推进产品良品率持续提高。此外本发明专利技术的方法还能够适用于在半导体芯片制作完成后进行重复测试，利于更好的进行工艺问题溯源。源。源。

【技术实现步骤摘要】
一种套刻误差的测量计算方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，尤其涉及一种半导体光刻工艺中套刻误差的测量计算方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的更新迭代，器件尺寸越来越小，工艺过程中，实现同一层图形刻蚀的光罩（mask）由最早的一层发展为现在的两层。在半导体芯片的制造过程中，采用光刻机逐一曝光硅片上所有的场（field），然后更换硅片，直至完成所有硅片的曝光。当对硅片进行工艺处理结束后，接着在硅片上曝光第二层图形，也就是进行重复曝光。其中，第二层光罩曝光的图形必须和第一层光罩曝光准确的套叠在一起，故称之为套刻。套刻误差（overlay，OVL）是指在光刻制造工艺中，当前层的图案与之前层的图案之间的对准精度。由于集成电路芯片的制造是通过多层结构层叠而成，每次光刻工艺所形成的结构需要与之前形成的各层结构都对准，因此各层结构之间的套刻精度直接影响集成电路芯片的有效性及良品率。在半导体芯片的制备工艺中，可根据套刻误差值来调整制备集成电路芯片的工艺参数，以提高集成电路芯片的有效性及良品率，层间套刻对准的偏差对器件性能会产生很大的影响，甚至可能引起器件失效，良率降低，造成时间金钱的浪费，带来成本的增加，因此OVL计算则显得愈加重要，测量计算精确的套刻误差值是提高良品率的关键步骤。
[0003]为了实现精确的对准和套刻，现有技术的做法主要采用标记对准的方法实现，但是标记对准所形成的套刻误差在波动过程中并不能一一记录并反映出来。此外，通常套刻误差的数据溯源只能基于在线的监控数据（OVL inline设备测试结果），这种方法时效性短，在半导体器件成品后无法再次测试。
[0004]因此目前十分需要研究一种套刻误差的测量计算方法，不依赖传统的标记对准的做法，数据溯源性好、时效性长、测试效果更忧，能够准确进行分析计算以此进一步推动半导体制造技术的深层次发展及高效应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为解决上述现有技术的全部或部分问题，本专利技术提供了一种套刻误差的测量计算方法，适用于通过电性测量，计算光罩之间的OVL（套刻误差）值，可以实现光刻工艺中套刻误差值的检测。
[0006]本专利技术提供的一种套刻误差的测量计算方法，包括：步骤S1.按预置偏离量设计第一光罩和第二光罩，所述预置偏移量包括零偏移、相对零偏移按预置偏移步长变化的若干正偏移量和若干负偏移量；通过所述第一光罩和所述第二光罩制成测试链；步骤S2.获取N条对应不同的所述预置偏移量的测试链，N≥3，为整数；步骤S3.测量所述N条测试链的电性参数，以得到的电性参数与对应的所述预置偏移量作为一组参考数据；步骤S4.对除零偏移以外的每组所述参考数据进行数据处理，获得N
‑
1个套刻误差值；基于所述N
‑
1个套刻误差值计算得到所述第一光罩和所述第二光罩的套刻误差值；其中所述测试链包括分别位于相
邻两层电介质层中的至少一个第一导电结构和至少一个第二导电结构、以及将所述第一导电结构和所述第二导电结构电连接的至少一个连接结构；所述连接结构完全连接所述第二导电结构，没有偏移；所述第一导电结构由所述第一光罩制成，所述连接结构由所述第二光罩制成。至少一个所述第一导电结构与至少一个所述第二导电结构通过至少一个连接结构电连接，以形成所述测试链；对应不同的所述预置偏移量的测试链至少有三条。
[0007]所述零偏移表示制作所述测试链的第二光罩相对于第一光罩位置对准，其连接结构的偏移量为0；所述正偏移量表示制作所述测试链的第二光罩中的图形位置相对于第一光罩中图形的位置向一侧偏移的偏移量，以正值表征；所述负偏移量表示制作所述测试链的第二光罩中的图形位置相对于第一光罩中图形的位置向反方向另一侧偏移的偏移量，以负值表征。所述测试链的偏移量即所述第二光罩中图形位置相对于第一光罩中图形位置的偏移量。所述测试链于晶圆平面来说可以检测平面内的各种方向例如水平方向、垂直方向或者其他任何一个方向上的误差。例如：从左向右、左偏移量、从右向左、右侧等。
[0008]所述步骤S2中，获取所述N条测试链包括将所述第一光罩和所述第二光罩制成的相同偏移量的测试链并联作为一条测试链；所述步骤S3中测量的电性参数为电阻值。即对应不同预置偏移量的测试链可以由若干条对应预置偏移量相同的测试链并联而成。有利于降低电学测量方法在实际测量过程中因测量偏差带来的影响，以获得更加精确的套刻误差值。
[0009]所述正偏移量和所述负偏移量的取值范围根据不同节点工艺的设计规则进行设置。
[0010]所述正偏移量与所述负偏移量的取值范围相同，且基于所述正偏离量得到的所述测试链数量等于基于所述负偏移量得到的所述测试链数量。有利于获取对称的样本数据能更精确地进行后续数据处理分析。
[0011]基于所述正偏离量得到的所述测试链中的连接结构与基于所述负偏移量得到的所述测试链的连接结构关于基于所述零偏移得到的所述测试链的连接结构轴对称。这样的测试结构设计有利于使得套刻误差值的计算分析更方便快捷。
[0012]所述预置偏移步长的大小的设定是与偏移对所述测试链的电性参数影响大小负相关的。即偏移对所述测试链的电性参数影响大的区域所述预置偏移步长越小，偏移对所述测试链的电性参数影响小的区域所述预置偏移步长越大。有利于获取合理数量的所述参考数据，电性参数对于偏移量的变化影响较大的，则以小的预置偏移步长获取较多组的所述参考数据进行分析，利于更精确的进行分析；电性参数对于偏移量变化影响较小的，即电性参数对偏移量的变化不敏感的，则以较大的预置偏移步长获取相对少的所述参考数据，利于减少分析量，提高有效分析效率。
[0013]所述步骤S3中测量电性参数后还去除异常点，包括：取测量结果的最大值与最小值的平均值记为，；将所述测量结果中大于的值作为异常点去除后，作为所述得到的电性参数。预先去除异常点有利于使数据处理更精确，降低数据处理量，提高数据分析效率。
[0014]所述步骤S3中，对应的所述预置偏移量包括所述正偏移量或所述负偏移量。在后续数据分析中仅处理相对零偏移正向偏移的情况或负向偏移的情况，有利于减少后续数据处理量，提高工作效率，后续数据处理分析中可以只处理相对零偏移正向偏移或负向偏移
的所述参考数据。
[0015]所述基于所述N
‑
1个套刻误差值计算得到所述第一光罩和所述第二光罩的套刻误差值包括：根据工艺节点预设基准值；将一个套刻误差值记为a
m
，基于a
m
计算标准差，记为σ
m
，遍历m，1≤m≤N
‑
1；将获取标准差中大于所述基准值的σ
m
对应的a
m
去除，取所保留的若干套刻误差值的中值或平均值作为所述第一光罩和所述第二光罩的套刻误差值。
[0016]所述步骤S4中，通过线性拟合或线性插值得到离散的每组参考数据的函数曲线，基于所述函数曲线获取N
‑
1个套刻误差值。
[0017]所述步骤S4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：包括：步骤S1.按预置偏离量设计第一光罩和第二光罩，所述预置偏移量包括零偏移、相对零偏移按预置偏移步长变化的若干正偏移量和若干负偏移量；通过所述第一光罩和所述第二光罩制作测试链；步骤S2.获取N条对应不同的所述预置偏移量的测试链，N≥3，为整数；步骤S3.测量所述N条测试链的电性参数，以得到的电性参数与对应的所述预置偏移量作为一组参考数据；步骤S4.对除零偏移以外的每组所述参考数据进行数据处理，获得N
‑
1个套刻误差值；基于所述N
‑
1个套刻误差值计算得到所述第一光罩和所述第二光罩的套刻误差值；其中，所述测试链包括分别位于相邻两层电介质层中的至少一个第一导电结构和至少一个第二导电结构、以及将所述第一导电结构和所述第二导电结构电连接的至少一个连接结构；所述连接结构完全连接所述第二导电结构，没有偏移；所述第一导电结构由所述第一光罩制成，所述连接结构由所述第二光罩制成。2.根据权利要求1所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：所述步骤S2中，获取所述N条测试链包括将所述第一光罩和所述第二光罩制成的相同偏移量的测试链并联作为一条测试链；所述步骤S3中测量的电性参数为电阻值。3.根据权利要求1所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：所述正偏移量和所述负偏移量的取值范围根据不同节点工艺的设计规则进行设置。4.根据权利要求3所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：所述取值范围相同，且基于所述正偏离量得到的所述测试链数量等于基于所述负偏移量得到的所述测试链数量。5.根据权利要求1所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：基于所述正偏离量得到的所述测试链中的连接结构与基于所述负偏移量得到的所述测试链的连接结构关于基于所述零偏移得到的所述测试链的连接结构轴对称。6.根据权利要求1所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：所述预置偏移步长的大小的设定是与偏移对所述测试链的电性参数影响大小负相关的。7.根据权利要求1所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：所述步骤S3中测量电性参数后还去除异常点，包括：取测量结果的最大值与最小值的平均值记为；将所述测量结果中大于的值作为异常点去除后，作为所述得到的电性参数。8.根据权利要求1所述的一种套刻误差的测量计算方法，其特征在于：所述步骤S3中，对应的所述预置偏移量包括所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊春，邵康鹏，陈海平，杨慎知，刘慧斌，
申请(专利权)人：杭州广立微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：