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光刻的性能指標(biāo)

點擊量:1283 日期:2023-08-02 編輯:硅時代

1. 特征尺寸

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

2. 線寬均勻性

在光刻制程中,光源經(jīng)過掩膜版是會發(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行成像,需要將晶圓放置于鏡片焦距附近一定范圍內(nèi)(這個范圍稱為焦深,DOV),照相需要聚焦也是這個道理,否則成像模糊。線寬均勻性分為兩類:曝光區(qū)域內(nèi)(intra-field)的均勻性和曝光區(qū)域之間(inter field)的均勻性。 

曝光區(qū)域內(nèi)的線寬均勻性,主要是由掩膜版線寬均勻性(通過掩膜版誤差因子傳遞)、能量的穩(wěn)定性(在掃描時)、掃描狹縫內(nèi)的照明均勻性、焦距(focus)/ 找平(leveling)對于曝光區(qū)域內(nèi)每一點的均勻性、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(qū)域之間的線寬均勻性,主要是由照明能量的穩(wěn)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程是這樣的:逐一曝光完硅片上所有的場(field),亦即分步,然后更換硅片,直至曝光完所有的硅片;當(dāng)對硅片進行工藝處理結(jié)束后,更換掩模,接著在硅片上曝光第二層圖形,也就是進行重復(fù)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(zhǔn)確的套疊在一起,故稱之為套刻。


導(dǎo)致曝光圖形與參考圖形對準(zhǔn)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(tǒng)的失真、晶圓工件臺移動的不均勻等都會引入對準(zhǔn)偏差。

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