光刻工藝光刻對(duì)準(zhǔn)

1、NIKON工藝一、 對(duì)位概述對(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)和多晶上的孔，對(duì)位的要求更高，部分產(chǎn)品多晶上孔的對(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都要

2、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。分別將掩膜版和圓片與該基準(zhǔn)標(biāo)記

3、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)晶可以干擾到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)；鋁工藝步驟中的陰影可導(dǎo)致對(duì)位標(biāo)記的

4、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：FIA對(duì)位標(biāo)記的一般形貌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(xiě)，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)的層次。但在鋁層，在

5、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)量原理及方法由He-Ne激光器發(fā)出的

6、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)位移動(dòng)時(shí)，對(duì)位標(biāo)記衍射和散射的光會(huì)與入射

7、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)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)

8、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(xiě)，用于圓片對(duì)位，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)

9、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?/p>

10、標(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、低臺(tái)階差異下的對(duì)位標(biāo)記。LSA高產(chǎn)出，盡可能在可以使用的層次上使用；FIA用于粗糙平面及對(duì)位標(biāo)記

11、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)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，

12、進(jìn)行Search對(duì)位。Search對(duì)位確定對(duì)位標(biāo)記的正確性YX，測(cè)量圓片在Stage上的位置，并調(diào)整圓片上Y、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和標(biāo)記，根據(jù)Y和標(biāo)記的位置，旋轉(zhuǎn)圓片，使Y和標(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、X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(shù)-EGA對(duì)位以提高對(duì)位精度，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

13、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： 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

14、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 Image Alignment）在圓片上的標(biāo)記如下：4204264 4 20 4 26 4 Search對(duì)位的LSA和FIA標(biāo)記（左邊為Y-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

15、，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Block內(nèi)的分布如左圖； Block間，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。12312345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

16、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a.固定偏移b.旋轉(zhuǎn)2、 圓片內(nèi)的對(duì)偏c.固定偏移d.正交性出錯(cuò)e.旋轉(zhuǎn)f.比例出錯(cuò)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，Reticle Rotation，Orthogonality，Magnification等。相關(guān)的參數(shù)一般在第十一項(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

17、-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)

18、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Orthogonality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-EGA 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-o

19、rdinate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)。、 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)较颉?0.048,-0.049-0.047,-0.002-0.050,0.0470.003,-0.050

20、0,0-0.003,0.0470.051,-0.0460.047,0.0020.044,0.048、 調(diào)整設(shè)備間曝光區(qū)域的大小。如圖，對(duì)于我們常用的20mm的視場(chǎng)，該值在設(shè)置為0.2um時(shí)具體含義如右圖：即在原先曝光圖形大小的基礎(chǔ)上，以BLOCK中心為中心，向四周呈放射狀每9500um增加0.2um曝光區(qū)域。9500um 0.2um、 該參數(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

21、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)

22、置用以限制當(dāng)g-EGA Result超過(guò)一設(shè)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

23、的方式，即：Wafer Stage的馬達(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(pán)，所存數(shù)

24、據(jù)為測(cè)量的真實(shí)值。進(jìn)入第21項(xiàng)，選擇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)。文件以AMS

25、格式存盤(pán)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；并將屏幕右面的參數(shù)設(shè)置為：R

26、ange：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±0.08±0.15

27、77;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±0.09±0.1

28、7;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±0.1199.881000.1570.108G63G63±0.12±

29、;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±0.1799.881000.1720.16G7G7±0.0

30、7±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的偏移量相差比較大，在計(jì)算圓片總的偏移量、正交性、縮放

31、、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。二、 聚焦光刻機(jī)同時(shí)還決定了光刻膠的條寬（Critical 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)器件造成大的性能上的影響。此窗口越大，光刻的工藝越穩(wěn)定，越容易受到控制。影響工藝窗口的主要因素有：NIKON光刻機(jī)的NA（數(shù)值孔徑）