光刻机的匹配和调整.doc

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1、.光刻机的匹配和调整周虎明隽(中国电子科技集团公司第58研究所，214035)摘要：光刻机的匹配使用是半导体工艺大生产线上提高生产效率的一项重要措施。光刻机的匹配主要包括场镜误差的匹配和隔栅误差的匹配，如何调整相同型号光刻机的匹配使用将是本文论述的重点。关键词：套刻精度；误差；匹配；调整中图分类号：TN305文献标识码：A..1引言在超大规模集成电路圆片工艺生产线上，往往投入多台光刻机同时使用，有相同型号的多台光刻机，也有不同型号光刻机同时运行。同时随着不同工艺平台的发展(例如：从2μm生产平台逐步升级为1.2μm，1．0μm，0．8μm，0

2、．5μm生产平台)。光刻机性能也不断地产生相应的升级；G-线，I-线。为了提高生产效率，光刻机的匹配使用是十分重要的。匹配使用的另一个好处是充分发挥不同光刻机的作用，特别发挥价格昂贵的高性能光刻机的作用。因为一般来说，在一定的设计规则下，IC圆片生产过程中有三分之一左右是关键层次，其余为次关键层次和非关键层次。以0．8μlm单多晶双金属CMOS工艺电路为例，关键层次：有源区、多晶层、接触孔、通孔这些层次的线宽为0．8μm，而其他光刻层次如：金属层，阱，场，注入等为1.1~1.3μm，还有非关键层次如PAD等可大于1.5μm。这样在匹配使用光刻

3、机时可考虑关键层次用I-线光刻机曝光，而其他非关键层次用G-线光刻机。所谓光刻机的匹配使用是指同一产品不同的工艺图层可以分别在不同型号或同一型号不同系列的光刻机上进行光刻，而不影响光刻工艺的质量。亦即保证达到各个工艺图层所要求的套刻精度和线宽控制要求。为达此目标，必须对工艺线上同时使用的光刻机进行各种误差的匹配调整。这包括了场镜误差(IntraheldError)的匹配，隔栅误差(GridError)的匹配，线宽控制的匹配以及其它使用方面的匹配等，以下将分别论述如何对这些误差进行匹配和调整。..2场镜误差的匹配场镜误差是指一个曝光视场产生的成

4、像误差。在分析场镜误差时，把硅片工作台设定在静止位置，那么产生场镜误差主要由于两部分的误差引起的：即掩膜版承版台系统和镜头部分。掩膜版承版台系统主要负责掩膜版的对位，由此会产生以下几方面的误差：●掩膜版的平移误差(ReticleTranslationError)●掩膜版的旋转误差(ReticleRotationError)●掩膜版的倾斜误差(TrapzoidError)●掩膜版的对位误差(AlignmentError)镜头本身产生以下几个方面的误差：●镜头倍率误差(MagnifiationError)●镜头失真误差(AnamorphismEr

5、ror)●镜头固有误差(ResidualsError)为了校准每一台光刻机，首先选定一台光刻机作为参照样机，并把该机调整到最佳状态，然后选定一块参照掩膜版，在校准各台光刻机时均采用这块参照版校准基准片(亦称作黄金片goldwafer)。这种片子属于一种在整个平面上带有从参照掩膜上曝光下来有非常密集的各种分辨率图形和套刻图形阵列的刻蚀片，它作为一个标准片在每台光刻设备上经历光刻和曝光、显影后，各种分辨率图形和设备各项误差指标就可以测出，用于分析、比较和优化产生出每台光刻机透镜和片子步进组合的特性、匹配矢量图，进而得出匹配校正误差。对于每一台设备

6、场镜误差的各个可校正的误差可以设置补偿值(offset)来匹配，这个校正值的取得可作为和参照设备相对应校正误差的差值。场镜误差的匹配性最终反映在民机场套刻误差的差异性上，因为每种透镜均有一个特征畸变图形，其位置误差作为曝光像场位置的一种函数。如果器件的每一层都在同一台光刻机上曝光，则由于仅有的位置误差相对于下一层的关系，相对来说其误差便不很重要。如果下一层曝光在另外一台光刻机上曝光。则有可能产生一个相反方向的距透镜中心的径向对准误差，这种畸变的误匹配会使得异机套刻误差比单台设备运行时产生的套刻误差大50％-100％。为了检查场镜误差匹配的情况

7、，检测场套刻偏差是一种综合性验收。在标准片上曝光成像最大像场，然后比较像场四个角和中心的套刻偏差情况，尽量取得和参照样机像场套刻偏差相一致，越是接近，则匹配的效果就越好。通常来说光刻机设备主控计算机都具备有根据曝光片自身检测和计算镜头畸变产生的误差分量和软件校正方法。这样取得和参照样机误差相一致性的校正就更为方便一些。..3隔栅误差的匹配隔栅误差的匹配是指片套刻精度的匹配，而隔栅误差可校正部分主要有以下几种类型：●平移误差(TranslationError，如图(1)a所●比例误差(ScaleError，如图(1)b所示)●正交性误差(Ort

8、hogonality，如图(1)c所●旋转误差(RotationError，如图(1)d所示)..Nikon系列光刻机中，掩膜版的直角坐标系统、硅片的直角坐标系统、