套刻偏差的量测方法与流程

    技术2026-04-06  18


    本申请涉及半导体光刻,具体涉及一种套刻偏差的量测方法。


    背景技术:

    1、外延工艺是在单晶衬底上淀积一层单晶层,新淀积的这层单晶层称为外延层。外延为器件设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性,例如可以控制外延层掺杂厚度、浓度、轮廊,而这些因素是与硅片衬底无关的。这种控制可以通过外延生长过程中的掺杂来实现。外延层还可以减少cmos器件中的闩锁效应。

    2、参考图1,图1是现有技术中形成外延层之后的半导体结构示意图,但是在外延工艺中,由于结晶学平面生长速率的各向异性,这个结晶学平面受低陷区(低陷区例如是对准标记图形)的底和边的约束,所以相对于前层(衬底1)中的低陷区,外延层2的低陷区的两条平行台阶边缘会向左或向右移动一定的距离d,衬底1和外延层2之间图形的横向位移(x方向位移)叫图形漂移。

    3、由于图形漂移导致光刻对位产生横向偏移/位移,从而按照常规的ibo(imagebased overlay)量测并不能反应当层和前层之间真实的套刻偏差(overlay),也就是说,按照常规的ibo量测得到的当层和前层的套刻偏差误差较大,套刻偏差的量测结果不够准确。


    技术实现思路

    1、本申请提供了一种套刻偏差的量测方法,可以解决外延层的图形漂移导致光刻对位产生图形漂移,按照常规的ibo量测并不能反应当层和前层之间真实的套刻偏差的问题。

    2、本申请实施例提供了一种套刻偏差的量测方法,包括:

    3、提供一衬底,其中,将所述衬底定义为前层,所述衬底中形成有前层对准标记;

    4、通过外延工艺在所述衬底上形成外延层,其中,将所述外延层定义为第一当层,所述外延层中形成有第一当层对准标记;

    5、对形成所述外延层之后的半导体结构进行基于光学衍射的套刻误差量测,获取所述第一当层对准标记和所述前层对准标记的第一相对位移数据;

    6、在所述外延层表面涂覆光刻胶层,其中,将所述光刻胶层定义为第二当层,所述光刻胶层中形成有第二当层对准标记;

    7、对涂覆所述光刻胶层之后的半导体结构进行基于图像识别的套刻误差量测,获取所述第二当层对准标记和所述第一当层对准标记的第二相对位移数据;

    8、根据所述第一相对位移数据和所述第二相对位移数据,获取所述第二当层和所述前层的套刻偏差。

    9、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,根据所述第一相对位移数据和所述第二相对位移数据,获取所述第二当层和所述前层的套刻偏差的步骤包括:

    10、获取所述第二相对位移数据和所述第一相对位移数据的差值,将所述第二相对位移数据和所述第一相对位移数据的差值作为所述第二当层和所述前层的套刻偏差。

    11、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,对形成所述外延层之后的半导体结构进行基于光学衍射的套刻误差量测,获取所述第一当层对准标记和所述前层对准标记的第一相对位移数据的步骤包括:

    12、对形成所述外延层之后的半导体结构进行基于光学衍射的套刻误差量测,获取正一阶光的光强和负一阶光的光强;

    13、根据正一阶光的光强和负一阶光的光强,获取正一阶光的光强和负一阶光的光强差值;

    14、根据所述光强差值和第一相对位移数据之间的线性关系,获取所述第一当层对准标记和所述前层对准标记的第一相对位移数据。

    15、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,同一次所述基于光学衍射的套刻误差量测中,使用同一光源,穿透所述外延层和所述衬底,进行光学衍射;不同的所述基于光学衍射的套刻误差量测中,使用不同波长的光源,穿透所述外延层和所述衬底,进行光学衍射。

    16、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,所述外延层的厚度为0~10μm。

    17、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,所述前层对准标记通过光刻、刻蚀工艺形成;所述第一当层对准标记以所述前层对准标记为基底并通过外延淀积而形成;所述第二当层对准标记通过曝光、显影工艺形成。

    18、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,相对于所述前层对准标记,所述外延层中外延形成的所述第一当层对准标记在x方向或y方向上发生图形漂移。

    19、可选的,在所述套刻偏差的量测方法中,所述前层对准标记的放置区域为切割道或曝光区域内的器件侧。

    20、本申请技术方案,至少包括如下优点:

    21、本申请在在衬底上形成外延层之后,通过一次基于光学衍射的套刻误差量测(dbo,diffraction-based overlay),获取外延层上的第一当层对准标记和衬底上的前层对准标记的第一相对位移数据,并在在外延层上涂覆光刻胶层之后,通过一次基于图像识别的套刻误差量测(ibo,image-based overlay),获取光刻胶层上的第二当层对准标记和外延层上的第一当层对准标记的第二相对位移数据,最后根据第一相对位移数据和第二相对位移数据,获取外延层沉积后第二当层和所述前层真实的套刻偏差,解决了由于图形漂移导致光刻对位产生横向位移从而造成当层和前层之间的套刻偏差量测结果存在较大误差的问题,提高了套刻偏差量测结果的准确性。



    技术特征:

    1.一种套刻偏差的量测方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,根据所述第一相对位移数据和所述第二相对位移数据,获取所述第二当层和所述前层的套刻偏差的步骤包括:

    3.根据权利要求1所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,对形成所述外延层之后的半导体结构进行基于光学衍射的套刻误差量测,获取所述第一当层对准标记和所述前层对准标记的第一相对位移数据的步骤包括:

    4.根据权利要求1所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,

    5.根据权利要求1所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,所述外延层的厚度为0~10μm。

    6.根据权利要求1所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,

    7.根据权利要求6所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,相对于所述前层对准标记,所述外延层中外延形成的所述第一当层对准标记在x方向或y方向上发生图形漂移。

    8.根据权利要求1所述的套刻偏差的量测方法,其特征在于,所述前层对准标记的放置区域为切割道或曝光区域内的器件侧。


    技术总结
    本申请提供一种套刻偏差的量测方法,在形成外延层之后,通过一次基于光学衍射的套刻误差量测,获取外延层上的第一当层对准标记和衬底上的前层对准标记的第一相对位移数据,并在涂覆光刻胶层之后,通过一次基于图像识别的套刻误差量测,获取光刻胶层上的第二当层对准标记和外延层上的第一当层对准标记的第二相对位移数据,最后根据第一相对位移数据和第二相对位移数据,获取外延层沉积后第二当层和前层真实的套刻偏差,解决了由于图形漂移导致光刻对位产生横向位移从而造成当层和前层之间的套刻偏差量测结果存在较大误差的问题,提高了套刻偏差的量测结果的准确性。

    技术研发人员:费志平,郭超,郝名叶,姜冒泉,李玉华
    受保护的技术使用者:华虹半导体(无锡)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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