先進(jìn)光刻系統(tǒng)中焦平面測(cè)量與控制的研究.pdf

1、信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，以及市場(chǎng)對(duì)集成電路升級(jí)換代產(chǎn)品的旺盛需求，對(duì)半導(dǎo)體制造技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。隨著集成電路集成度的提高，最小線寬和最小間距變得更小，制造工藝的難度進(jìn)一步增加。越先進(jìn)的產(chǎn)品留給工藝可調(diào)整的容差范圍越小，獲得高成品率的難度也就越大，其對(duì)工藝控制水平的要求也越苛刻。 在光刻技術(shù)中，當(dāng)產(chǎn)品的線寬接近光刻系統(tǒng)的分辨率時(shí)，硅片上需曝光的單元能否精確地聚焦于焦平面上，將嚴(yán)重影響對(duì)關(guān)鍵尺寸(CriticalDimens

2、ion)的控制。若曝光單元偏離焦平面，則成像的關(guān)鍵尺寸將偏離目標(biāo)值，最終導(dǎo)致器件電學(xué)特性受到影響。因此本論文主要討論了先進(jìn)光刻系統(tǒng)中焦平面(FocalPlane)的測(cè)量與控制，研究了曝光導(dǎo)致的透鏡熱效應(yīng)(LensHeatingEffect)對(duì)焦平面的影響，并針對(duì)該影響導(dǎo)致的焦平面誤差提出補(bǔ)償方案，從而優(yōu)化調(diào)焦調(diào)平技術(shù)，使關(guān)鍵尺寸的控制更為可靠。 文章首先介紹了光刻機(jī)及其主要模塊的工作原理；然后對(duì)光刻系統(tǒng)中焦平面的各種誤差進(jìn)行分析

3、，并對(duì)誤差的產(chǎn)生原因進(jìn)行討論，如：光刻系統(tǒng)內(nèi)各單元的相對(duì)傾斜度，大氣壓力變化等：接著詳細(xì)討論焦平面測(cè)量與控制所采用的技術(shù)及原理，如：大氣氣壓變化的補(bǔ)償，粗調(diào)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的聚焦曝光矩陣(FEM)，精確測(cè)量焦平面的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量焦平面技術(shù)(FOCAL)，監(jiān)控焦平面的成像質(zhì)量控制技術(shù)(IQC)，和硅片邊緣曝光單元的調(diào)焦調(diào)平方式。 然而在上述因素之外，透鏡熱效應(yīng)更是影響焦平面控制的一個(gè)不可忽視的因素，因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中曝光產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致的透

4、鏡變形，從而會(huì)引起焦平面漂移。為了解決這一問(wèn)題，本文研究了透鏡熱效應(yīng)引起的焦平面漂移原理，并改進(jìn)了焦平面熱效應(yīng)漂移的數(shù)學(xué)模型；從設(shè)備和工藝的角度，對(duì)影響透鏡熱效應(yīng)的硅片表面反射率、掩膜版透射率、曝光劑量，以及曝光的照明模式等各種因素進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出實(shí)際生產(chǎn)中每一片硅片上焦平面高度的數(shù)學(xué)模型；通過(guò)硅片光刻實(shí)驗(yàn)測(cè)得工作條件下焦平面熱效應(yīng)漂移模型的兩組特征參數(shù)，應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)的焦平面高度數(shù)學(xué)模型對(duì)透鏡熱效應(yīng)引起的焦平面漂移誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而優(yōu)