光刻工藝光刻對(duì)準(zhǔn)

1、NIKON工藝概述對(duì)光刻而言，其最重要的工藝控制項(xiàng)有兩個(gè)，其一是條寬控制，其二是對(duì)位控制。 隨著產(chǎn)品特征尺寸的越來(lái)越小，條寬和對(duì)位控制的要求也越來(lái)越高。目前0.5um的產(chǎn)品, 條寬的要求一般是不超過(guò)中心值的 10%,即條寬在0.5±0.05um之間變化；對(duì)位則根據(jù) 不同的層次有不同的要求，一般而言，在多晶和孔光刻時(shí)對(duì)位的要求最高，特別是在孔 光刻時(shí)，由于孔分為有源區(qū)和多品上的孔，對(duì)位的要求更高，部分產(chǎn)品多品上孔的對(duì)位 偏差甚至要求小于0.14um。在現(xiàn)在的IC電路制造過(guò)程中，一個(gè)完整的芯片一般都要經(jīng)過(guò)十幾到二十幾次的光 刻，在這么多次光刻中，除了第一次光刻以外，其余層次的光刻在曝光前

2、都要將該層次 的圖形與以前層次留下的圖形對(duì)準(zhǔn)。對(duì)位的過(guò)程存在于上版和圓片曝光的過(guò)程中，其目 的是將光刻版上的圖形最大精度的覆蓋到圓片上已存在的圖形上。它包括了以下幾部 分：光刻版對(duì)位系統(tǒng)、圓片對(duì)位系統(tǒng)（又包括 LSA、FIA等）。對(duì)于NIKON的步進(jìn)重復(fù) 曝光機(jī)（Step & Repeat而言，對(duì)位其實(shí)也就是定位，它實(shí)際上不是用圓片上的圖形與 掩膜版上的圖形直接對(duì)準(zhǔn)來(lái)對(duì)位的，而是彼此獨(dú)立的，即，確定掩膜版的位置是一個(gè)獨(dú) 立的過(guò)程，確定圓片的位置又是另一個(gè)獨(dú)立的過(guò)程。它的對(duì)位原理是，在曝光臺(tái)上有一 基準(zhǔn)標(biāo)記，可以把它看作是定位用坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所有其它的位置都相對(duì)該點(diǎn)來(lái)確定的。 分別將掩膜

3、版和圓片與該基準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)就可確定它們的位置。在確定了兩者的位置后， 掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到圓片上就是對(duì)準(zhǔn)的。光刻版對(duì)位系統(tǒng)略。圓片對(duì)位系統(tǒng)圓片對(duì)位系統(tǒng)中，根據(jù)特定的應(yīng)用或?yàn)榻鉀Q依賴于圓片工藝（如鋁層）而產(chǎn)生的對(duì)位錯(cuò)誤，發(fā)展了各種各樣對(duì)位系統(tǒng)：LSA、LIA、FIA。這里先作一個(gè)比較：這三種方式 的最大差異是處理對(duì)位過(guò)程中遇到問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，特別是在鋁上，高溫濺射的鋁在 填充對(duì)位標(biāo)記的臺(tái)階時(shí)，由于鋁表面構(gòu)造粗糙和鋁對(duì)對(duì)位標(biāo)記的填充不對(duì)稱等原因，對(duì) 位的精度往往要比其它層次差很多。鋁表面的粗糙可歸因于金屬晶粒太大，較大的鋁結(jié) 品可以干擾到LSA對(duì)位標(biāo)記的衍射作用，使識(shí)別信號(hào)無(wú)法跟噪音信號(hào)分開(kāi)；鋁工

4、藝步 驟中的陰影可導(dǎo)致對(duì)位標(biāo)記的形貌變形，產(chǎn)生不對(duì)稱的對(duì)位標(biāo)記，不同的陰影會(huì)對(duì)對(duì)位 產(chǎn)生不同的影響，于是，隨機(jī)的對(duì)位錯(cuò)誤使出現(xiàn)了。這種對(duì)位的錯(cuò)誤在表現(xiàn)上常常是從圓片的中心按一定比例關(guān)系呈輻射狀向圓片邊緣形成的。這三種對(duì)位方式各有側(cè)重的解 決了上述問(wèn)題目前我公司光刻的曝光設(shè)備上，用到的圓片對(duì)位方式只有兩種，分別為L(zhǎng)SA、FIA,這是它們對(duì)對(duì)位標(biāo)記的形貌的要求： LSA對(duì)位標(biāo)記的一般形貌一>LSA方式1、概要LSA是Laser Step Alignment的縮寫，它是一個(gè)暗場(chǎng)下的衍射光或散射光的偵測(cè)系 統(tǒng)。對(duì)位激光光束相干性的特點(diǎn)，決定了這種對(duì)位系統(tǒng)的高靈敏度及高識(shí)別能力，它適 合于大多數(shù)的

5、層次。但在鋁層，在結(jié)晶顆粒比較大的時(shí)候，精確性會(huì)受到限制。在 EGA （增強(qiáng)全局對(duì)位）對(duì)位技術(shù)里，雖然這種結(jié)晶顆粒產(chǎn)生的隨機(jī)錯(cuò)誤的影響可隨對(duì)位點(diǎn)的數(shù)量增加而得到一定的改善；但由于激光束的相干性是固有的，因此，對(duì)位標(biāo)記的非對(duì) 稱性引起的對(duì)位錯(cuò)誤在EGA中是得不到改善的。在每一個(gè)LSA標(biāo)記進(jìn)行對(duì)位時(shí)，模擬信號(hào)被不斷的轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)Stage干涉儀以一定的采樣頻率（每0.01um一次）將數(shù)字信號(hào)及Stage的坐標(biāo)同步儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器 中。該過(guò)程將不斷重復(fù)，直至讀完一個(gè)完整的信號(hào)波型。存儲(chǔ)起來(lái)的這些信息將由高速 的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）進(jìn)行處理，計(jì)算出每一個(gè)對(duì)位標(biāo)記的坐標(biāo)。2、LSA測(cè)量原理及方法

6、由He-Ne激光器發(fā)出的激光被分光鏡分割成 X、Y方向分開(kāi)的狹長(zhǎng)的兩束光斑，每 束光經(jīng)安裝在光刻版下方的反光鏡所折射，穿過(guò)透鏡照到圓片上。當(dāng)激光照射到如上圖所示的光柵形狀的 LSA標(biāo)記上時(shí)，在標(biāo)記的側(cè)壁處，將發(fā)生 衍射和散射。衍射光和散射光將沿原入射光的光路返回，在返回的路上，部分光被分光 鏡反射到傳感器上。在每個(gè)BLOCK內(nèi)，X、Y方向的對(duì)位標(biāo)記彼此獨(dú)立，因此，傳感器在記錄標(biāo)記X、Y方向的位置時(shí)也是由彼此獨(dú)立的 X、Y方向分開(kāi)的兩束光斑來(lái)獨(dú)立完成的。當(dāng)激光在LSA對(duì)位標(biāo)記上發(fā)生衍射時(shí)，零級(jí)光被濾光鏡過(guò)濾掉，因此，傳感器實(shí) 際上只是根據(jù)次極光波的光強(qiáng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到電信號(hào)。當(dāng)Stage在對(duì)位

7、移動(dòng)時(shí)，對(duì)位標(biāo)記衍射和散射的光會(huì)與入射光的光斑位置相關(guān)聯(lián)， 這些光在轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)時(shí)會(huì)得到一個(gè)單峰信號(hào)，根據(jù)這個(gè)信號(hào)，衍射和散射的位置便會(huì)由固定在Stage上的激光干涉儀記錄下來(lái)，這樣，對(duì)位標(biāo)記的位置便可準(zhǔn)確確定下來(lái)。上述的對(duì)位信號(hào)在由自動(dòng)增益控制（AGC）電路增益之前，是被緩沖在前置放大器 里的，在這里，原始信號(hào)將進(jìn)行最佳的偏移量、增益的調(diào)整。我們可以通過(guò)調(diào)整前置放大器或在 “Mixed mode”中選擇信號(hào)的混合比達(dá)到想要的 效果。在原始信號(hào)調(diào)整完后,模擬信號(hào)將根據(jù) Stage上激光干涉儀發(fā)出的位置脈沖進(jìn)行采 樣，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以數(shù)字信號(hào)形式合成后存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。隨著Stage移動(dòng)對(duì)信號(hào)進(jìn)

8、行采樣，標(biāo)記的波形被數(shù)字化后一個(gè)接一個(gè)的存儲(chǔ)到存儲(chǔ) 器中，與存儲(chǔ)器的地址相關(guān)聯(lián)的便是 Stage掃描的位置。事實(shí)上，數(shù)據(jù)的采集是從對(duì)位標(biāo)記所預(yù)計(jì)的位置之前的一個(gè)適當(dāng)?shù)牡胤剑╔o）開(kāi)始的，掃描的范圍覆蓋了一個(gè)與 Xo相關(guān)的指定距離。接著，由高速的處理器從事接著， 由高速的處理器從事對(duì)位檢測(cè)、算法處理進(jìn)行波形的存儲(chǔ)，從而對(duì)位標(biāo)記的位置Xa就被確定下來(lái)。 通過(guò)CPU版（WA-SP）, Xa的位置反饋給主 CPU （minicomputer）,于是， 每個(gè)BLOCK內(nèi)對(duì)位標(biāo)記的坐標(biāo)就被確定下來(lái)了（ Xo+Xa）。.二、 FIA方式FIA是Field Image Alignment的縮寫，用于圓片對(duì)位，

9、在 G7/I7系列開(kāi)始采用。它 以圖象方式讀取圓片上的對(duì)位標(biāo)記并對(duì)圖象進(jìn)行處理，檢測(cè)標(biāo)記的位置。FIA與WGA、LSA在檢測(cè)圓片上對(duì)位標(biāo)記的位置這一功能上并沒(méi)有不同。所不同 的是，WGA、LSA的光源為He-Ne激光器，而FIA的光源為寬帶的相干性差的鹵素?zé)?。如前所述，采用激光?duì)位系統(tǒng)時(shí)，標(biāo)記是易發(fā)生相干的光柵形狀的，它易于跟其它 標(biāo)記相互區(qū)分開(kāi)，具有比較高的精度，適合臺(tái)階較低的層次。然而，由于 LSA方式采 用的是干涉原理，在以下情況下對(duì)位的精度不好：涂膠時(shí)的膠厚不均勻或?qū)ξ粯?biāo)記的形狀差異易引起的縮放錯(cuò)誤，圓片表面的粗糙（如鋁層）易引起隨機(jī)錯(cuò)誤等。FIA方式應(yīng)用于克服這些不利因素。FIA方式

10、主要特點(diǎn)有：采用了寬頻非相干的光 源照明、明場(chǎng)成像。FIA方式能夠減少鋁層上因?qū)ξ粯?biāo)記的非對(duì)稱性引起的這種呈比例 關(guān)系的對(duì)位錯(cuò)誤，從而提高對(duì)位的精度。在這些層次上如采用相干光（例如 LSA對(duì)位 方式采用的激光）照明的話，光在圓片的襯底與光刻膠之間多次的反射所產(chǎn)生對(duì)位標(biāo)記 邊緣的相干條紋，常常會(huì)錯(cuò)誤的反映對(duì)位標(biāo)記的圖象，得到虛假的對(duì)位信號(hào)。FIA系統(tǒng)是一個(gè)離軸的對(duì)位系統(tǒng)，在完成對(duì)位時(shí)，光路并沒(méi)有通過(guò)透鏡組，而是位于透鏡組的旁 邊。這是由于不同波長(zhǎng)的光波在透鏡中不同的折射率引起光程差的差異，因此這種寬頻 的非相干是不能通過(guò)透鏡組的。作為一種圖象處理方法，F(xiàn)IA的缺點(diǎn)是不能很好的檢測(cè)到低對(duì)比度下、低

11、臺(tái)階差異下的對(duì)位標(biāo)記。LSA一高產(chǎn)出，盡可能在可以使用的層次上使用；FIA 一用于粗糙平面及對(duì)位標(biāo)記不對(duì)稱的圓片上。一次光刻時(shí)，只有預(yù)對(duì)位過(guò)程，它在圓片裝入的時(shí)候發(fā)生，用以判定圓片的平邊（缺 口位置），是通過(guò)機(jī)械加光電的方式來(lái)確定圓片的中心及平邊的。圓片上有一個(gè)平邊， 在圓片低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，平邊處發(fā)光二極管的光就可以透過(guò)，通過(guò)其背面的傳感器探測(cè)光強(qiáng) 的變化，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后，再對(duì)電信號(hào)作適當(dāng)處理，就可以將圓片的中心和平邊確定出來(lái)。 恰當(dāng)?shù)亩ㄎ缓脠A片，傳輸圓片到曝光臺(tái)。一次光刻時(shí)，會(huì)在圓片上留下供以后層次定位 用的對(duì)位標(biāo)記。從二次光刻起，各層次的對(duì)位是根據(jù)掩膜版文件上給定的前層次的對(duì)位標(biāo)記的坐 標(biāo)，通過(guò)

12、移動(dòng)圓片，相對(duì)基準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)確定坐標(biāo)，其具體過(guò)程如下：首先，通過(guò)預(yù)對(duì)位裝置，找圓片平邊。然后，圓片被傳送到曝光臺(tái)上，進(jìn)行 Search 對(duì)位。Search對(duì)位確定對(duì)位標(biāo)記的正確性，測(cè)量圓片在 Stage 上的位置，并調(diào)整圓片上 丫、8對(duì)位標(biāo)記的位置使它們與 Y Stage的反射鏡平行。圓片上一般設(shè)置了三個(gè) Search對(duì)位標(biāo) 記，它們?cè)趫A片上的分布如右圖。首先，尋找 Y和8標(biāo)記， 根據(jù)Y和8標(biāo)記的位置，旋轉(zhuǎn)圓片，使Y和8標(biāo)記與Y Stage的反射鏡平行，定位圓片的平邊。然后，尋找 X標(biāo)記，由Y、8X這三個(gè)標(biāo)記，確定 出圓片的中心。Search對(duì)位精度一般不高，后面還要進(jìn)行 g-EGA對(duì)位以提高對(duì)位

13、精度， 但正確的Search對(duì)位已能確保g-EGA對(duì)位找到標(biāo)記。Search對(duì)位完成后，進(jìn)行g(shù)-EGA對(duì)位，EGA方法以圓片上曝光區(qū)域統(tǒng)計(jì)模型為基 礎(chǔ)。在曝光程序中，選中一定數(shù)量的管芯進(jìn)行對(duì)位標(biāo)記位置測(cè)量，完成測(cè)量后，根據(jù)曝 光陣列管芯的布局計(jì)算補(bǔ)償值，以將預(yù)期的與實(shí)際測(cè)量的管芯的位置間偏差的均方根最 大限度地減到最小。這樣的補(bǔ)償值包括：X、Y方向的平均值；X、Y方向的比例、旋轉(zhuǎn)、正交性。新的曝光坐標(biāo)近似的是這六個(gè)參數(shù)的線性函數(shù)。要提高圓片的對(duì)位精度，可適當(dāng)增加測(cè)量點(diǎn)的個(gè)數(shù)，但過(guò)多的增加測(cè)量點(diǎn)，在FIA 對(duì)位時(shí)會(huì)大大增加對(duì)位的時(shí)間。測(cè)量點(diǎn)的個(gè)數(shù)與圓片的對(duì)位精度存在如下圖的關(guān)系：3 b【上IO-

14、 265 1 G- 1-：GAVnxnO - OR1-=JL-2I t_4仃, 81.0 N從上圖可以看出，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)的個(gè)數(shù)較少時(shí)，每增加一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，圓片的對(duì)位精度會(huì)提高較多，但當(dāng)測(cè)量點(diǎn)的個(gè)數(shù)超過(guò) 6以后，簡(jiǎn)單的增加測(cè)量點(diǎn)已不能有效提高對(duì)位的精度。因而，一般在圓片上，均勻地設(shè)置 6-10個(gè)Block用作g-EGA對(duì)位。對(duì)位標(biāo)記圓片的 Search和 g-EGA 對(duì)位方式 LSA (Laser Step Alignment)和 FIA (Field ImageAlignment)在圓片上的標(biāo)記如下：口口nn4 20 4264 口 口 口 口 420，4264,1 Search對(duì)位的LSA和FIA標(biāo)

15、記（左邊為Y-8對(duì)位標(biāo)記，右邊為X對(duì)位標(biāo)記。）g-EGA對(duì)位的LSA標(biāo)記（從左到右，分別是一根條的 X對(duì)位標(biāo)記、一根條的Y對(duì)位標(biāo)記、三根條的X對(duì)位標(biāo)記、三根條的Y對(duì)位標(biāo)記，間距為20um。另外還有個(gè)別產(chǎn)品用到七根條的對(duì)位標(biāo) 記，其圖形大體與上圖一致。通常采用一根條的對(duì)位標(biāo)記g-EGA對(duì)位FIA標(biāo)記（前圖，左邊是X對(duì)位標(biāo)記，左邊是Y對(duì)位標(biāo)記，間距為12um。另外還有一種十三根條的對(duì)位標(biāo)記，其圖形大體一致。間距為 8um。）對(duì)位的監(jiān)控考慮到Nikon光刻機(jī)是按Block曝光的，因此，在監(jiān)控對(duì)位的時(shí)候，需要對(duì) Block 內(nèi)和Block間的對(duì)位情況進(jìn)行監(jiān)控。Block內(nèi)，一般檢查三個(gè)點(diǎn)，在 Bloc

16、k內(nèi)的分布如左圖；Block問(wèn)，一般檢查五個(gè)Block,在圓片上的分布需考慮到中心和四邊，如右圖。具體對(duì)偏的情況，可以通過(guò)人工讀數(shù)或設(shè)備測(cè)量。圓片上，在上圖的紅色區(qū)域，分布有如下的對(duì)位圖形：左圖，為對(duì)位游標(biāo)，用于人工讀取對(duì)位偏差，其讀數(shù)方法原理同游標(biāo)卡尺中圖，為九方塊，用于快速判定對(duì)位是否超出規(guī)范。右圖，為設(shè)備測(cè)量對(duì)位用的圖形。常見(jiàn)的對(duì)偏情況1、BLOCK內(nèi)的對(duì)偏m1，r n " = r b.旋轉(zhuǎn)a.固定偏移c.固定偏移d.正交性出錯(cuò)e.旋轉(zhuǎn)f.比例出錯(cuò)2、圓片內(nèi)的對(duì)偏跟對(duì)位相關(guān)的一些參數(shù)1、PM的調(diào)整通常在做NIKON的PM時(shí)，監(jiān)控到的與對(duì)位相關(guān)的參數(shù)有：LSA、FIA Shift

17、, Reticle Rotation, Orthogonality, Magnification 等。相關(guān)的參數(shù)一般在第H一1項(xiàng) Adjust Machine中設(shè)置。主要參數(shù)及相應(yīng)含義如下（藍(lán) 色參數(shù)是在超規(guī)范是調(diào)整用的，其中的Orthogonality及Rotation 一直以來(lái)錯(cuò)誤地調(diào)整中 紅色參數(shù)的部分，特此強(qiáng)調(diào)）：Wafer co-ordinate (1/4)X-Y axis Scaling(ppm)調(diào)整圓片上的坐標(biāo)系Orthogonality(urad)Rotation(urad)Wafer alignment (2/4)Base-line LSA(um)調(diào)整LSA、FIA的對(duì)位偏差

18、Base-line FIA(um)Rotation(um)調(diào)整版的旋轉(zhuǎn)，影響到BLOCKProjection lensReduction(um)調(diào)整設(shè)備間曝光區(qū)域的大小Wafer stage (3/4)X-Y axis Scaling(ppm)調(diào)整設(shè)備間 Wafer stage間的區(qū)配X-Y axis orthogonality(urad)注：、 在一次光刻時(shí)，相應(yīng)的設(shè)置會(huì)影響到以后層次的光刻。即一次光刻時(shí)，在Wafer co-ordinate 中，X-Y axis Scaling 或 OrthogonaHty 所設(shè)置的值，會(huì)基本 一致的反映到二次對(duì)位時(shí) g-EGA Result的值中，g-E

19、GA Result的值大致上會(huì) 是圓片正常對(duì)位的基礎(chǔ)上加上 X-Y axis Scaling或Orthogonality的設(shè)定值。值 得注意的是，一次光刻時(shí)所設(shè)置 Rotation的值卻一般不會(huì)在g-EGA Result中 疊加表現(xiàn)出來(lái)，而是在圓片上 BLOCK內(nèi)表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)，具體原因下面將作進(jìn) 一步的分析。但是，在從二次光刻開(kāi)始，此時(shí)，無(wú)論在 Wafer co-ordinate 一 欄中設(shè)置的數(shù)值是多少，它既不對(duì) g-EGA Result的值產(chǎn)生影響，也不會(huì)對(duì)圓 片上的偏差有什么較大的影響。從此，我們可以斷定，該參數(shù)的設(shè)置只是在 一次光刻時(shí)重建圓片上的坐標(biāo)系，而對(duì)以后的對(duì)位并沒(méi)有任何貢獻(xiàn)。、

20、校準(zhǔn)LSA、FIA對(duì)位傳感器，主要通過(guò)該參數(shù)校準(zhǔn)BLOCK上整體的偏移量。、校準(zhǔn)版對(duì)位傳感器，主要通過(guò)該參數(shù)校準(zhǔn)版的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)該值設(shè)置上有0.2um的變化時(shí)，對(duì)應(yīng)在圓片上 BLOCK內(nèi)有如下圖的變化關(guān)系，即會(huì)在 BLOCK 內(nèi)產(chǎn)生0.1um左右的旋轉(zhuǎn)的變化，而且，正號(hào)為逆時(shí)針?lè)较?。、該參?shù)調(diào)整不同設(shè)備之間 Wafer stage的區(qū)配。現(xiàn)六臺(tái)設(shè)備之間的匹配情況如下（圓片條件：用NIKON REG的程序在NIKI-5上做一次光刻，曝光前，將第十一項(xiàng)中的所有參數(shù)清零，曝光 BLOCK數(shù)為32。顯影后在每臺(tái)設(shè)備上用EGA程序多次曝光，曝光前，同樣將第十一項(xiàng)中的所有參數(shù)清零，g-EGA的對(duì)位點(diǎn)的個(gè)數(shù)設(shè)置

21、為32個(gè)，曝光時(shí)間為0,分析g-EGA result的值）：NIKG-1NIKG-2NIKG-3NIKG-4NIKI-5NIKI-6X Scaling(ppm)-1.5-1.0-1.0-1.50-1.0Y Scaling(ppm)-1.0-1.0-1.0-1.00-1.0Orthogonality(urad)-3.0-0.5-2.51.00-2.5、 另外，可以看到，在平常的 PM中，我們調(diào)整版的旋轉(zhuǎn)實(shí)際上調(diào)整的是圓片 的旋轉(zhuǎn)，僅僅是在反映出來(lái)的現(xiàn)象對(duì) BLOCK內(nèi)的旋轉(zhuǎn)起到了一定的貢獻(xiàn), 特此更正。2、g-EGA Result Limit 參數(shù)的設(shè)置用以限制當(dāng)g-EGA Result超過(guò)一設(shè)

22、定值時(shí)重新進(jìn)行g(shù)-EGA對(duì)位。這個(gè)值越小，對(duì) 位的精度會(huì)越高，但同時(shí)圓片的對(duì)位時(shí)間也會(huì)加長(zhǎng)。一般綜合考慮下來(lái)，較優(yōu)的參數(shù)設(shè) 置為：特別要注意的是 Wafer Rotation的設(shè)置，當(dāng)圓片在g-EGA對(duì)位時(shí)如果 Wafer Rotation 較大，則圓片往往在BLOCK內(nèi)有旋轉(zhuǎn)，但BLOCK間沒(méi)有表現(xiàn)出圓片的旋轉(zhuǎn)。這種現(xiàn) 象產(chǎn)生的機(jī)理如下：當(dāng)圓片完成g-EGA后，計(jì)算出的X、Y 方向的平均值，X、Y方向的比例、旋轉(zhuǎn)、正 交性等值會(huì)補(bǔ)償?shù)匠绦蛑袑?duì)圓片進(jìn)行曝光。但與其它數(shù)值的補(bǔ)償不同， Wafer Rotation的補(bǔ)償過(guò)程并沒(méi)有旋轉(zhuǎn)Wafer Stage,而是基于如右圖的方式，即：Wafer S

23、tage的0馬達(dá)并沒(méi)有驅(qū)動(dòng)，圓片的旋轉(zhuǎn)依然存在，但圓片在曝 光時(shí)Stage運(yùn)動(dòng)時(shí)Y方向會(huì)額外有一個(gè)與 Wafer Rotation角度相關(guān)的進(jìn)動(dòng)。如右圖，便產(chǎn)生了 BLOCK內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。3、設(shè)備間的匹配情況用NIKON測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量設(shè)備的匹配，其原理相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，即顯示設(shè)備間對(duì)位 時(shí)對(duì)位情況的正態(tài)分布。其大致過(guò)程分為三步：1、測(cè)量單臺(tái)設(shè)備的畸變；2、測(cè)量單臺(tái)設(shè)備及兩兩間的對(duì)位；3、測(cè)量。A、測(cè)量單臺(tái)設(shè)備的畸變畸變的測(cè)量同通常的測(cè)量：每臺(tái)設(shè)備用DIS程序曝光三片，用AMSDIS程序測(cè)量，每片數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)個(gè)數(shù)為16個(gè)。但要注意數(shù)據(jù)文件的格式。正常測(cè)量完后，文件以 AMS 格式存盤，所存數(shù)據(jù)為測(cè)量的真實(shí)

24、值。進(jìn)入第21項(xiàng)，選才? LNSCAL ;進(jìn)入第一項(xiàng)：Input data；在Read file提示下輸入DIS文件名(.AMS),在Save file提示下輸入導(dǎo)出的文件名 (.DDT), PF1進(jìn)入下一頁(yè)，文件存作 CDT格式，PF2退出。在CDT文件中，所存數(shù)據(jù) 為抵消了 Reticle Rotation和補(bǔ)償了 Reduction后的數(shù)據(jù)。B、測(cè)量單臺(tái)設(shè)備及兩兩間的對(duì)位該數(shù)據(jù)的收集同正常PM時(shí)的套刻測(cè)量，即用1505標(biāo)準(zhǔn)版，兩次曝光間加160um 的偏移量，曝光程序分別為 MAT1和MAT2,每個(gè)條件三片。顯影后測(cè)量對(duì)位的情況， 測(cè)量時(shí)的測(cè)量文件為AMSMATCH ,每片測(cè)量17個(gè)點(diǎn)。

25、文件以AMS格式存盤即可。C、測(cè)量首先進(jìn)入DCL命令方式，在MCS2目錄下有很多以.CMD結(jié)尾的文件，其功能類 似于DOS下的批處理文件。其中有幾臺(tái)設(shè)備中有 USERDIS.CMD和NKDIS.CMD兩個(gè) 文件，它們的功能分別是激活和屏蔽 MATCH的測(cè)量功能。以NKDIS激活該功能。在 LNSCAL 下選擇第五項(xiàng)：Calculate Matching。第一頁(yè)可計(jì)算單臺(tái)設(shè)備的匹配情況(即 MAT1和MAT2在同一臺(tái)設(shè)備上曝光)：在Matching Data of Wafer (Manu):下，將Manu切換成AMS ,并在后面輸入對(duì)位文件名；在Distortion Data：下，輸入畸變文件；

26、并將屏幕右面的參數(shù)設(shè)置為：Range： 99%; Margin ： 0.17um, PF1即可測(cè)量。第二頁(yè)可計(jì)算設(shè)備間的匹配情況：在 Reference Machine Data Overlay Distortion Data 下輸入 MAT1 曝光時(shí)的設(shè)備的畸 變文件，PF1即可測(cè)量。從結(jié)果來(lái)看，數(shù)據(jù)處理過(guò)程中忽略了 OFFSET的影響以下是G61、G62、G63及G7的Match數(shù)據(jù)：一次光刻二次光刻99% Range100% Range±0.17umMean+3sigmaX(um)Y(um)X(um)Y(um)X(%)Y(%)X(um)Y(um)G61G61±0.12

27、±0.08±0.15±0.091001000.1380.104G61G62±0.15±0.11±0.18±0.1299.751000.1630.123G61G63±0.1±0.09±0.15±0.11001000.1110.097G61G7±0.13±0.11±0.13±0.131001000.1340.107G62G61±0.16±0.13±0.19±0.1599.631000.180.147G62G62

28、±0.09±0.1±0.11±0.111001000.1010.105G62G63±0.13±0.1±0.15±0.131001000.1460.121G62G7±0.11±0.14±0.13±0.171001000.1270.151G63G61±0.13±0.1±0.16±0.111001000.1340.096G63G62±0.14±0.08±0.19±0.1199.881000.1570.1

29、08G63G63±0.12±0.09±0.16±0.091001000.1330.113G63G7±0.14±0.13±0.15±0.141001000.1650.145G7G61±0.13±0.13±0.18±0.1599.881000.1440.123G7G62±0.11±0.15±0.12±0.161001000.1220.15G7G63±0.14±0.14±0.19±0.1799.8810

30、00.1720.16G7G7±0.07±0.08±0.08±0.111001000.0830.078可見(jiàn)，設(shè)備間的差異對(duì)對(duì)位的影響同樣是很大的對(duì)偏的原因及對(duì)應(yīng)的處理方法產(chǎn)生對(duì)偏的原因很多，下面主要選擇的是一些常見(jiàn)的情況。A、于a和c這種的固定偏移，是最常見(jiàn)的一種。產(chǎn)生的可能原因有：設(shè)備之間不匹配、設(shè)備自身未校準(zhǔn)、給定的坐標(biāo)值錯(cuò)誤等。其處理方法一般比較簡(jiǎn)單，只需在曝光時(shí)根據(jù)對(duì)偏的情況，額外設(shè)置一個(gè)偏移量即可。B、對(duì)于b這種情況，一般是由于對(duì)版時(shí)版旋轉(zhuǎn)較大引起的，重新對(duì)版即可。C、對(duì)于d、e f這些情況，一般是在g-EGA對(duì)位時(shí)，BLOCK的偏移量相差比較

31、大，在計(jì)算圓片總的偏移量、正交性、縮放、旋轉(zhuǎn)時(shí)出錯(cuò)所至。究其根本原因 有二：一種是圓片表面不好，設(shè)備所獲取的對(duì)位信號(hào)雜波較多，信號(hào)處理時(shí)出錯(cuò)；另一種是圓片在Search對(duì)位時(shí)未能對(duì)準(zhǔn)，g-EGA對(duì)位時(shí)偏移量的數(shù)值較大， 計(jì)算時(shí)出錯(cuò)。對(duì)于前一種情況，需要更改程序中對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的一些參數(shù)，以確保信號(hào)正常的處理；對(duì)于后一種情況，只要重新進(jìn)行Search對(duì)位，保證Search 對(duì)位正常即可。D、其他方面，曝光程序中對(duì)位點(diǎn)的個(gè)數(shù)、分布，熱處理中圓片的翹曲、變形。圓 片工藝過(guò)程中的異常等都會(huì)對(duì)對(duì)位產(chǎn)生影響。處理對(duì)偏，需要從多方面考慮。聚焦光刻機(jī)同時(shí)還決定了光刻膠的條寬(CHtical Dimension)形貌(Sidewall Angle)、膠的損失量(Resist Loss)等。下面繪制出的是光刻的工藝窗口，在此工藝窗口內(nèi)，正常的工藝波動(dòng)不會(huì)對(duì)器件造成大的怖能上的影響。此窗口越大，光刻的工藝越穩(wěn)定，越容易受到控制* lW><iTil.un3ISO.DoJ 七國(guó)抑,DeJtH- 220, D nUfcin32-l'l. - in cii- 260.0 nJ 總皿 2KU. D* JOO. 0 ndtn3IM.HlnJ.tiirFccus tLim.i影響工藝窗口的主要因素有：NIKON光刻機(jī)的NA (數(shù)值孔徑)、波長(zhǎng)，NIKON的Auto-Focus