[发明专利]三维存储器曝光系统中套刻偏差的补偿装置及方法

说明书

本发明提供一种三维存储器曝光系统中套刻偏差的补偿方法，该方法包括：获取已曝光的晶圆的裸晶中不同区域的套刻偏差值，根据各区域及对应的套刻偏差值建立区域套刻偏差模型；根据所述区域套刻偏差模型补偿光罩图案；根据经补偿的光罩图案对待曝光的晶圆的裸晶进行曝光。与现有技术相比，本发明提供一种套刻补偿方法及三维存储器，根据大量的扫描电镜切片数据建立起局部应力引起套刻偏差的规律性的区域套刻偏差模型，根据该模型对当前层的光罩图案进行补偿，从而降低裸晶整体范围内的套刻偏差，解决因套刻偏差引起的良率损失问题。

技术领域

本发明涉及三维存储器领域，尤其涉及一种三维存储器曝光系统中套刻偏差的补偿装置及方法。

背景技术

3D NAND存储器是一种新型的闪存类型，通过把存储单元堆叠起来解决2D或平面NAND闪存的限制。在制作3D NAND存储器的工艺过程中，需要进行很多步的薄膜沉积以及快速退火等高温热力学过程，这些过程会导致晶圆整体及局部发生剧烈的应力变化及形变。这些局部应力变化会加剧后续光刻过程中的套刻(Overlay，OVL)偏差。

在光刻工艺中，套刻偏差是通过光刻机对准系统、套刻偏差测量设备和对准修正软件三部分协同工作来减小的。其中，对准操作是由光刻机中的对准系统来完成的。通常，套刻偏差测量设备会测量晶圆上参考层图形的位置，并调整曝光系统，使当前曝光的图形与晶圆上的图形精确重叠。用套刻偏差来衡量对准的效果。但是，当晶圆发生局部应力变化及形变时，光刻机的套刻量测仍然存在以下问题：

1、由于量测的是套刻标记(OVL Mark)之间的偏移误差，该量测结果并不能反映实际的图案之间的套刻偏差；

2、由于量测的是套刻标记之间的偏移误差，曝光机只能根据套刻标记的误差信息做补偿，并且是对裸晶上的某一块场(filed)范围内的误差进行补偿，而不是对整个裸晶(die)范围内的套刻偏差进行补偿，不能从根本上解决套刻偏差问题；

3、不能从根本上解决由套刻偏差引起的良率损失问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三维存储器曝光系统中套刻偏差的补偿装置及方法，以对整个裸晶范围内的套刻偏差进行补偿。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种三维存储器曝光系统中套刻偏差的补偿方法，该方法包括：获取已曝光的晶圆的裸晶中不同区域的套刻偏差值，根据各区域及对应的套刻偏差值建立区域套刻偏差模型；根据所述区域套刻偏差模型补偿光罩图案；根据经补偿的光罩图案对待曝光的晶圆的裸晶进行曝光。

在本发明的一实施例中，获取已曝光的晶圆的裸晶中不同区域的套刻偏差值的步骤包括：对裸晶进行切片，使用扫描电镜观察切片后的裸晶获取套刻偏差值。

在本发明的一实施例中，获取已曝光的晶圆的裸晶中不同区域的套刻偏差值，根据各区域及对应的套刻偏差值建立区域套刻偏差模型的步骤包括：沿一方向以预设步径获取各步点的套刻偏差值，对各步点的位置及其对应的套刻偏差值进行线性拟合。

在本发明的一实施例中，获取已曝光的晶圆的裸晶中局部区域的套刻偏差值。

在本发明的一实施例中，所述局部区域为三维存储器的存储阵列区。

在本发明的一实施例中，获取已曝光的晶圆的裸晶中全部区域的套刻偏差值。

本发明的另一方面提供了一种三维存储器曝光系统中套刻偏差的补偿装置，该装置包括：建模单元，获取已曝光的晶圆的裸晶中不同区域的套刻偏差值，根据各区域及对应的套刻偏差值建立区域套刻偏差模型；补偿单元，根据所述区域套刻偏差模型补偿光罩图案；曝光单元，根据经补偿的光罩图案对待曝光的晶圆的裸晶进行曝光。

在本发明的一实施例中，所述建模单元包括数据获取模块，所述数据获取模块对裸晶进行切片，使用扫描电镜观察切片后的裸晶获取套刻偏差值。