CN103984210A - 一种在GaAs圆片上实现异机匹配套刻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种在GaAs圆片上实现异机匹配套刻的方法，利用标准GaAs圆片将ASML扫描式光刻机的焦平面参数校准；利用经过校准后的ASML扫描式光刻机曝光ASML和Nikon圆片对准标记图形以及用于测试套刻精度的overlay图形；腐蚀用于校准nikon步进式光刻机的标准圆片；利用nikon步进式光刻机曝光overlay图形；通过测试套刻误差，调整nikon步进式光刻机的设备参数；实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机的套刻匹配。优点：GaAs圆片校准ASML扫描式光刻机的焦平面参数简单，操作性强；overlay图形套刻质量的测试是标准测试方法，套刻数据准确性有保障且易得；通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种在GaAs圆片上实现异机匹配套刻的方法，尤其是一种在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法。属于半导体技术领域。
背景技术
GaAs微波单片集成电路(MMIC)具有高可靠性、高线性、低噪声和良好的频率特性等优点，基于GaAs的传输接收模块、低噪声放大器、功率放大器、开关电路和移相器、变频器等已经被广泛应用于无线射频通讯和微波通讯电路系统。由于对器件工作频率以及数据处理速度的要求越来越高，对相应的GaAs工艺提出了更高的要求。
一般的，在一定的设计规则下，GaAs光刻工艺过程中大约有1/3是关键层，有1/3是中等关键层，另外1/3是是非关键层；如今随着半导体工艺的不断进步，GaAs工艺的设计规则不断缩小，直至150 nm甚至更小。在引入深紫外（DUV）和极紫外（EUV）曝光设备后，尽管有一定理由可以全部采用DUV或EUV曝光设备进行全部图层的曝光，但是考虑到生产成本，往往采用混合匹配来处理一些非关键层的曝光。混合匹配包含两种类型，一种是同型号不同系列的高低端曝光设备的匹配，另外一种是不同型号高低端曝光设备的匹配；前者一般采用同一种标记系统，匹配套刻相对要容易一些，而对于后者，往往需要解决采用不同标记系统曝光设备之间的匹配问题。
实现异机匹配的关键在于建立一套标准的流程，对光刻机参数，包括场镜误差匹配、格栅误差匹配和线宽控制匹配等，进行修正，保证在不影响光刻套刻质量和线宽控制要求的前提下，充分发挥不同光刻机的作用，特别是发挥价格昂贵的高性能光刻机的作用，从而可以提高生产效率。
发明内容
本发明的目的是在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机的匹配套刻。
本发明的技术解决方案：一种在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，包括如下步骤：
1）制作一块用于ASML扫描式光刻机的掩膜版，该掩膜版包含ASML 和nikon的圆片对准标记图形及第一overlay图形；
2）制作一块用于Nikon步进式光刻机的掩膜版，该掩膜版包含第二overlay图形，第二overlay图形和第一overlay图形具有套刻关系且能利用常规测试方法统计出两层的套刻精度；
3）利用标准GaAs圆片校准ASML扫描式光刻机的焦平面参数；
4）GaAs圆片表面plasma打胶和清洗处理,并涂覆厚度约800nm 的DUV光刻胶；
5）ASML扫描式光刻机利用步骤1）所述的掩膜版在步骤4）所述的GaAs圆片上曝光ASML 和nikon的对准标记图形以及第一overlay图形；
6）GaAs圆片显影，显影后腐蚀GaAs，去除光刻胶后,重新涂覆厚度约800nm 的i-line光刻胶；
7）利用nikon步进式光刻机在GaAs圆片上曝光第二overlay图形，显影后测试两层的套刻精度，补偿nikon步进式光刻机需要调整的参数，实现两台设备的匹配套刻。
本发明具有以下优点：
1）GaAs圆片校准ASML扫描式光刻机的焦平面参数简单，可操作性强。
2）overlay图形套刻质量的测试是标准测试方法，套刻数据准确性有保障且简单易得。
3）上述nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机的套刻匹配方案不仅局限于如上情况，它可以很容易推广到其它类似的不同型号曝光设备的匹配、以及同型号不同系列曝光设备的匹配，通用性强。
具体实施方式
一种在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，包括如下步骤：
1）制作一块用于ASML扫描式光刻机的掩膜版，该掩膜版包含ASML 和nikon的圆片对准标记图形及第一overlay图形；
2）制作一块用于Nikon步进式光刻机的掩膜版，该掩膜版包含第二overlay图形，第二overlay图形和第一overlay图形具有套刻关系且能利用常规测试方法统计出两层的套刻精度；
3）利用标准GaAs圆片校准ASML扫描式光刻机的焦平面参数；
4）GaAs圆片表面plasma打胶和清洗处理,并涂覆厚度约800nm 的DUV光刻胶；
5）ASML扫描式光刻机利用步骤1）所述的掩膜版在步骤4）所述的GaAs圆片上曝光ASML 和nikon的对准标记图形以及第一overlay图形；
6）GaAs圆片显影，显影后腐蚀GaAs，去除光刻胶后, 重新涂覆厚度约800nm 的i-line光刻胶；
7）利用nikon步进式光刻机在GaAs圆片上曝光第二overlay图形2，显影后测试两层的套刻精度，补偿nikon步进式光刻机需要调整的参数，实现两台设备的匹配套刻。
以对准精度较高的ASML扫描式光刻机为基准制作nikon步进式光刻机的圆片对准标记，以实现两种不同类型光刻机之间的匹配套刻。
所述的步骤1）中的掩膜版包含如下图形：ASML主标记PM、Nikon 粗对准标记Search-x和Search-y、Nikon 精对准标记LSA-x和LSA-y、Nikon 精对准标记FIA-x和FIA-y以及用于测试套刻精度的第一overlay图形，标记的设计依照ASML或Nikon标准设计规则。
所述的步骤2）的掩膜版包含第二overlay图形；第二overlay图形和第一overlay图形具有套刻关系且能利用常规测试方法统计出两层的套刻精度。
所述的步骤3）中ASML扫描式光刻机焦平面参数的调整采用的是光刻机设备调试的标准流程。
GaAs圆片表面处理及涂胶、曝光和显影工艺都是GaAs芯片制造的标准工艺。
所述的步骤5）中ASML 和nikon对准标记曝光在GaAs圆片上的位置是依据nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机各自所要求的标准确定,即nikon光刻机对准标记分布在每个shot的中心位置，而ASML光刻机对准标记位于圆片的（± 45 mm，0）处。
所述的步骤6）中GaAs圆片显影后的腐蚀深度控制在120±20 nm，满足nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机识别圆片对准标记的要求。
所述的步骤7）中第二overlay图形的曝光是nikon步进式光刻机利用ASML扫描式光刻机留下的粗对准标记Search-x，y和精对准标记LSA-x，y或FIA-x，y套准。
实施例
根据匹配套刻的需要，我们制作了两块用于匹配套刻的掩膜版：其中一块掩膜版用于ASML扫描式光刻机，包含ASML和Nikon的圆片对准标记图形以及用于测试套刻精度的第一overlay图形；另外一块掩膜版用于nikon步进式光刻机，包含用于测试套刻精度的第二overlay图形；两块overlay图形间有套刻关系，可用于测试光刻机间的对准精度。为保证基准机，即ASML扫描式光刻机的设备状态，我们先利用标准GaAs圆片校准ASML扫描式光刻机的焦平面参数，即最佳的focus和tilt等参数，然后利用经过状态校准的ASML扫描式光刻机曝光GaAs圆片，通过湿法腐蚀工艺制作ASML和Nikon的圆片对准标记以及用于测试套刻精度的第一overlay图形，通过这种方式，将ASML扫描式光刻机的最佳状态保存下来，Nikon步进式光刻机对第二overlay图形的曝光利用的正是此时留下的Nikon的圆片对准标记。然后测试第一overlay图形和第二overlay图形的对准精度，利用测试获得的套刻数据调整nikon步进式光刻机的设备参数，从而实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机的套刻匹配。
Claims (8)
1.一种在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是该方法包括如下步骤：
1）制作一块用于ASML扫描式光刻机的掩膜版，该掩膜版包含ASML 和nikon的圆片对准标记图形及第一overlay图形；
2）制作一块用于Nikon步进式光刻机的掩膜版，该掩膜版包含第二overlay图形，第二overlay图形和第一overlay图形具有套刻关系且能利用常规测试方法统计出两层的套刻精度；
3）利用标准GaAs圆片校准ASML扫描式光刻机的焦平面参数；
4）GaAs圆片表面plasma打胶和清洗处理,并涂覆厚度800nm 的DUV光刻胶；
5）ASML扫描式光刻机利用步骤1）所述的掩膜版在步骤4）所述的GaAs圆片上曝光ASML 和nikon的对准标记图形以及第一overlay图形A；
6）GaAs圆片显影，显影后腐蚀GaAs，去除光刻胶后,重新涂覆厚度800nm 的i-line光刻胶；
7）利用nikon步进式光刻机在GaAs圆片上曝光第二overlay图形，显影后测试两层的套刻精度，补偿nikon步进式光刻机需要调整的参数，实现两台设备的匹配套刻。
2.根据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是以对准精度较高的ASML扫描式光刻机为基准制作nikon步进式光刻机的圆片对准标记，以实现两种不同类型光刻机之间的匹配套刻。
3.根据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是所述的步骤1）中的掩膜版包含如下图形：ASML主标记PM、Nikon 粗对准标记Search-x和Search-y、Nikon 精对准标记LSA-x和LSA-y、Nikon 精对准标记FIA-x和FIA-y以及用于测试套刻精度的第一overlay图形，标记的设计依照ASML或Nikon标准设计规则。
4.根据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是所述的步骤2）的掩膜版包含第二overlay图形；第二overlay图形和第一overlay图形具有套刻关系且能利用常规测试方法统计出两层的套刻精度。
5.根据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是所述的步骤3）中ASML扫描式光刻机焦平面参数的调整采用的是光刻机设备调试的标准流程。
6.根据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是所述的步骤5）中ASML 和nikon对准标记曝光在GaAs圆片上的位置是依据nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机各自所要求的标准确定，即nikon光刻机对准标记分布在每个shot的中心位置，而ASML光刻机对准标记位于圆片的± 45 mm，0处。
7.据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是所述的步骤6）中GaAs圆片显影后的腐蚀深度控制在120±20 nm，满足nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机识别圆片对准标记的要求。
8.据权利要求1所述的在GaAs圆片上实现nikon步进式光刻机和ASML扫描式光刻机匹配套刻的方法，其特征是所述的步骤7）中第二overlay图形（2）的曝光是nikon步进式光刻机利用ASML扫描式光刻机留下的粗对准标记Search-x，y和精对准标记LSA-x，y或FIA-x，y套准。
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