先進光刻系統(tǒng)中焦平面測量與控制的研究.pdf

1、信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，以及市場對集成電路升級換代產(chǎn)品的旺盛需求，對半導體制造技術(shù)提出了越來越高的要求。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，制造工藝的難度進一步增加。越先進的產(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，其對工藝控制水平的要求也越苛刻。 在光刻技術(shù)中，當產(chǎn)品的線寬接近光刻系統(tǒng)的分辨率時，硅片上需曝光的單元能否精確地聚焦于焦平面上，將嚴重影響對關(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)鍵尺寸將偏離目標值，最終導致器件電學特性受到影響。因此本論文主要討論了先進光刻系統(tǒng)中焦平面(FocalPlane)的測量與控制，研究了曝光導致的透鏡熱效應(LensHeatingEffect)對焦平面的影響，并針對該影響導致的焦平面誤差提出補償方案，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及其主要模塊的工作原理；然后對光刻系統(tǒng)中焦平面的各種誤差進行分析

3、，并對誤差的產(chǎn)生原因進行討論，如：光刻系統(tǒng)內(nèi)各單元的相對傾斜度，大氣壓力變化等：接著詳細討論焦平面測量與控制所采用的技術(shù)及原理，如：大氣氣壓變化的補償，粗調(diào)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的聚焦曝光矩陣(FEM)，精確測量焦平面的對準系統(tǒng)測量焦平面技術(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，透鏡熱效應更是影響焦平面控制的一個不可忽視的因素，因為生產(chǎn)過程中曝光產(chǎn)生的熱量會導致的透

4、鏡變形，從而會引起焦平面漂移。為了解決這一問題，本文研究了透鏡熱效應引起的焦平面漂移原理，并改進了焦平面熱效應漂移的數(shù)學模型；從設備和工藝的角度，對影響透鏡熱效應的硅片表面反射率、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行了分析，推導出實際生產(chǎn)中每一片硅片上焦平面高度的數(shù)學模型；通過硅片光刻實驗測得工作條件下焦平面熱效應漂移模型的兩組特征參數(shù)，應用實際生產(chǎn)的焦平面高度數(shù)學模型對透鏡熱效應引起的焦平面漂移誤差進行補償，從而優(yōu)