[发明专利]一种半导体器件制备过程的监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件制备过程的监控系统及方法。

背景技术

光电子扫描仪是晶圆在光刻区域中的曝光工具，所述对晶圆的曝光过程为通过对组成所述晶圆的每个小的方形区域进行曝光，从而实现对整个晶圆的曝光。在该过程中，所述晶圆上的最佳聚点（Best focus）取决于通过光刻胶所确定的晶圆地形（wafer topography）高度的准确性。目前现有扫描仪测量晶圆地形高度通过收集光反映信号得到，并称为平（leveling）。但是，光刻胶涂布在晶片表面是透明的，所以部分可见光可以透过所述光阻涂层，然后被基底材料中下方的化学蚀刻剂反射，正是由于这些基底材料，例如氧化物或者金属等材料产生的噪声信号，使得测量结果不够准确，不够准确的最佳聚焦将导致光刻工艺窗口减小。

气压计改进工艺水准（Air Gauge Improved Process Leveling，AGILE）是一个采用氮气进行水平测量的系统，可以准确的得到晶圆地形高度。特别是在后段制程中来确定各层的实际高度、平，AGILE具有非常有益的作用。因为在光水平测量系统以及AGILE之间具有一定偏移，因此，非常有必要对所述设置一个对所述AGILE实时监控的系统，不然预处理过程中的变化将有可能导致所述晶圆的碎裂。

如果该过程异常引起晶圆地形的改变，AGILE将会采用错误的偏移地图（offset map）来补偿当前实际情况下的晶圆，因此晶圆将会产生错误曝光的情况，引起晶圆的裂痕或者碎裂。但是目前还没有一个更加准确的、能够实时监控上述情况的方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件制备过程的监控系统，所述系统包括扫描工具模块、气压计改进工艺水准模块和数据处理模块；

所述扫描工具模块用于测量所述待测器件晶圆地形高度数据；

所述气压计改进工艺水准模块用于设置所述晶圆模板地形高度数据，同时提供偏移地图；

所述数据处理模块用于将所述待测器件晶圆地形高度数据与所述偏移地图相结合，得到待测器件补偿数据，然后计算所述待测器件补偿数据与所述晶圆模板地形高度数据的相关系数r，计算得到其平方值RSQ，并进行相关性分析，判断是否符合误差标准，以实现对所述气压计改进工艺水准的实时监控。

作为优选，所述扫描工具为光学水准测量传感器。

作为优选，所述相关系数r为所述待测器件晶圆与所述晶圆模板地形高度数据中平均关键尺寸的差值。

作为优选，所述数据计算模块中包含制造执行系统和/或统计过程控制，用于显示所述RSQ。

作为优选，所述数据计算模块进一步包括：

数据收集单元，用于收集所述待测器件晶圆地形高度数据，并与所述偏移地图结合，得到待测器件补偿数据并将所述数据传送到所述服务器；

服务器单元，用于计算所述待测器件补偿数据与所述晶圆模板地形高度数据的相关系数r，计算得到其平方值RSQ；

数据处理单元，用于接收所述RSQ数值，将所述数值输送至定义图表，并以所述图表中定义的标准判断所述RSQ数值是否在所述误差允许范围之内；

执行单元，用于执行数据处理单元的判断和指令，若所述RSQ数值在所述误差允许范围之内，产品合格，停止执行；若所述RSQ数值不在所述误差允许范围之内，则继续判断查找原因，进行改正，以达到误差要求。

作为优选，所述服务器单元和数据处理单元数包含检测结果偏差单元和/或面向对象C语言程序，用于检验所述RSQ是否在误差允许范围之内。

本发明还提供了一种半导体器件制备过程的监控方法，包括：

1）测量并收集待测器件晶圆地形高度数据；

2）通过气压计改进工艺水准制定所述待测器件的偏移地图；

3）将所述偏移地图与步骤1）中所述晶圆地形高度数据相结合，得到所述待测器件补偿数据；

4）将所述待测器件补偿数据与晶圆模板地形高度数据进行比较，计算两数据间的相关系数r，然后计算其平方值RSQ，并进行相关性分析，判断是否符合误差标准，以实现对所述气压计改进工艺水准的实时监控。

作为优选，所述步骤1）中通过光学扫描工具测量所述待测器件晶圆地形高度数据。

作为优选，所述步骤4）包括以下步骤：