[发明专利]检测晶片上下层叠对的方法和设备

说明书

本发明提供检测晶片上下层叠对方法包括对第一层图形晶片表面设定区域进行扫描，提取出第一层扫描图片的图形轮廓数据与第一层版图数据进行比对并保存；晶片继续进行工艺使晶片具有第二层图形，对具有第二层图形的晶片表面的该设定区域进行扫描，将第二层扫描图片的图形轮廓数据提取出来与第二层版图数据进行比对并保存比对数据；将第一层比对数据和第二层比对数据进行叠对关系比对并保存。本发明提供的设备包含存储模块、光栅化模块、匹配模块、生成模块、计算模块、图片获取模块。据此，在流片光刻工艺中，不改变工艺且不对晶片产生破坏，获得的各层的图形且与设计的版图进行比对，各层之间进行叠对比对，检测套刻精度并进行光学邻近校正。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造的制程设计中光学邻近校正等图形试验数据采集技术领域，特别涉及一种检测晶片上下层叠对的方法。

本发明还涉及实现检测晶片上下层叠对的方法的设备。

背景技术

随着光刻特征尺寸(CriticalDimension，CD)的不断减小，对光刻机的套刻精度与临界尺寸均匀性的要求也不断提高。集成电路的制造通常包括几十道光刻工序，为了确保各个层次的对应关系，必须要求与光刻特征尺寸相匹配的套刻精度(overlay)。曝光图形与实际位置的差异，即图形位置偏移量，是影响光刻机套刻精度的重要因素，也是影响器件的重要因子。

光刻的套刻精度是衡量光刻工艺的关键参数之一，它是指晶片(Wafer，又称硅晶片、硅片、或晶圆)上的上下两层图形之间的偏移量，套刻精度的好坏将直接影响最终产品的性能。影响套刻精度的因素很多，包括：光刻工艺之外的热处理过程、薄膜生长的质量、硅片变形以及光刻工艺本身的套刻标记的好坏、光刻机对准方式、光刻机镜头受热膨胀以及掩膜版受热膨胀等。

硅单晶内热氧化过程中引入的氧化层错对晶体管和集成电路的性能有很大的影响。为了控制和消除这些影响，人们进行了广泛的研究。通常是降低炉管的反应时间或者是炉管温度以及增加炉管反应腔更换频率，而这些措施都有不同的局限性，这在集成电路的生产过程中都是不能容忍的。而套刻精度的补偿方法也有很多，通常情况下都是只补线性部分，而非线性部分则无法全部补正，一旦发生硅片形变，就意味着硅片有废弃的风险。

通常硅片都有一定的氧含量和一定的杂质，而氧含量的高低直接决定了硅片的机械硬度，氧含量越高则机械强度越强，高温引起硅片变形可能性较小甚至不变，而且可能会抑制硅片内氧化层错，这样硅片的套刻精度面内均匀性较好，但是硅片的杂质析出量也会变的很大，对于集成电路而言，这样的杂质是致命的。但是如果硅片的氧含量较低，则硅片的机械硬度会相应降低，同时硅片的变形度会加大，这样的结果会导致在高温制程之后硅片的变形很大。但是硅片的氧含量低可以带来更少的晶体缺陷，所以硅片的氧含量不能太低也不能太高，而且控制硅片的含氧量来提高套刻精度则有一定的局限性。

作为铜大马士革工艺的重要组成部分，化学机械研磨主要用来保持金属层的厚度和晶片的平坦度来适应不断缩小的光刻工艺窗口。化学机械研磨工艺与设计有着重要的相互作用，严重依赖金属的线宽和密度。在设计中通常添加冗余图形来保持金属密度的均匀性，然而由于化学机械研磨工艺的复杂性(研磨焊垫的属性，研磨液与金属/绝缘介质的相互作用，长程效应和叠加效应等)导致制造过程中出现与之相关的工艺风险热点，影响产品的良率。特别是产品的部分区域由于其自身设计原因具有较小的化学机械研磨工艺窗口，在工艺波动时相对其它区域更容易产生金属残留，凹陷和侵蚀等缺陷。上述缺陷需进行严格监控，以保证产品器件的良率。