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光刻的性能指標

點(diǎn)擊量:1375 日期:2023-08-02 編輯:硅時(shí)代

1. 特征尺寸

特征尺寸又稱(chēng)為線(xiàn)寬(CD, critical dimension)。通常大家聽(tīng)到的7 nm制程、14 nm制程中的7nm和14nm指的便是芯片的線(xiàn)寬。線(xiàn)寬指的是在芯片生產(chǎn)過(guò)程中,能分辨的圖形最小寬度,是衡量制程水平的主要指標。線(xiàn)寬越小,表明分辨率越高,工藝越先進(jìn)。我們知道,光刻是將掩膜版上的條紋(pattern)復制到光刻膠上的過(guò)程。在復制過(guò)程中,受制程條件影響,線(xiàn)寬通常在一定范圍內波動(dòng),需要通過(guò)設置一定的卡控條件保證線(xiàn)寬在可接受范圍內。對于超過(guò)制程可接受范圍的晶圓采取返工處理。

2. 線(xiàn)寬均勻性

在光刻制程中,光源經(jīng)過(guò)掩膜版是會(huì )發(fā)生衍射,正負一階光乃至高階光中往往含有條紋信息,因此需要采用透鏡匯聚衍射光。而為了保證光刻膠上進(jìn)行成像,需要將晶圓放置于鏡片焦距附近一定范圍內(這個(gè)范圍稱(chēng)為焦深,DOV),照相需要聚焦也是這個(gè)道理,否則成像模糊。線(xiàn)寬均勻性分為兩類(lèi):曝光區域內(intra-field)的均勻性和曝光區域之間(inter field)的均勻性。 

曝光區域內的線(xiàn)寬均勻性,主要是由掩膜版線(xiàn)寬均勻性(通過(guò)掩膜版誤差因子傳遞)、能量的穩定性(在掃描時(shí))、掃描狹縫內的照明均勻性、焦距(focus)/ 找平(leveling)對于曝光區域內每一點(diǎn)的均勻性、鏡頭的像差(如彗形像差、散光)、掃描的同步精度誤差 (Moving Standard Deviation,MSD)等。 

曝光區域之間的線(xiàn)寬均勻性,主要是由照明能量的穩定性、硅片襯底膜厚的在硅片表面的分布均勻性(主要是由于涂膠均勻性、其他工藝帶來(lái)的薄膜厚度均勻性)、硅片表面的平整度、顯影相關(guān)烘焙的均勻性、顯影液噴淋的均勻性等。



3. 套刻誤差

套刻誤差是指光刻機的工作過(guò)程是這樣的:逐一曝光完硅片上所有的場(chǎng)(field),亦即分步,然后更換硅片,直至曝光完所有的硅片;當對硅片進(jìn)行工藝處理結束后,更換掩模,接著(zhù)在硅片上曝光第二層圖形,也就是進(jìn)行重復曝光。其中,第二層掩模曝光的圖形必須和第一層掩模曝光準確的套疊在一起,故稱(chēng)之為套刻。


導致曝光圖形與參考圖形對準偏差原因很多。掩模變形或比例不正常、晶圓本身的變形、光刻機投影透鏡系統的失真、晶圓工件臺移動(dòng)的不均勻等都會(huì )引入對準偏差。

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