CN107422611A - 一种实现asml不同型号光刻机套刻匹配的方法 - Google Patents

一种实现asml不同型号光刻机套刻匹配的方法 Download PDF

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Abstract

一种实现ASML不同型号光刻机套刻匹配的方法，该方法包括：（1）取一块ASML标准掩膜版；（2）取另一块ASML标准掩膜版；（3）使用专用4英寸GaAs圆片，校准ASML扫描式光刻机的焦平面各项参数；（4）选用4英寸GaAs圆片，表面涂盖光刻胶；（5）ASML扫描式光刻机在步骤（4）所述的GaAs圆片上分别曝光对准标记图形和第一层套刻匹配图形；（6）曝光后GaAs圆片显影，显影后干法刻蚀；去除光刻胶后,重新涂盖与步骤（4）相同的光刻胶；（7）ASML步进式光刻机在GaAs圆片上曝光第二层套刻匹配图形，实现两台设备的套刻匹配。优点：1）简单易行；2）套刻匹配灵活。

Description

一种实现ASML不同型号光刻机套刻匹配的方法
技术领域
本发明涉及的是一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，在4英寸GaAs圆片上实施。属于半导体技术领域。
背景技术
作为第二代半导体材料，GaAs具有电子迁移率高、禁带宽度宽、工作温度范围大、微波传输性能好等特点，因而基于GaAs衬底的单片微波集成电路具有电路损耗小、噪声低、频带宽、功率大、抗电磁辐射能力强等优点，使得其在军用电子装备和民用电子产品上得到广泛应用。
在GaAs单片微波集成电路的生产过程中，光刻是最为关键的一道工艺步骤。光刻的精度和质量将直接影响器件的性能指标，同时也是影响器件成品率和可靠性的重要因素。
荷兰的光刻机龙头企业ASML，在多年的发展下，曝光模式由步进式（Stepper）上升至扫描式（Scanner），乃至双扫描（Twin-scan），曝光能量由I线变成深紫外（DUV），甚至极紫外（EUV），GaAs器件所能达到的极限尺寸不断缩小；一般说来，GaAs器件要经历数层的光刻工艺，根据器件的性能需求，每层的关键尺寸不尽相同，采用高性能的扫描式（Scanner）曝光设备，尽管完全可以进行全部图层的曝光，但高昂的设备价格不得不列入光刻机选择的重要因素之一；实际上，选用ASML较高系列的光刻机执行关键层的曝光工艺，而选用较低系列的光刻机执行非关键层的曝光工艺，这种混合匹配曝光的方式更能高效发挥各系列光刻机的性能，并同时降低设备成本。
光刻机的套刻匹配，可以分为不同型号光刻机的异机套刻匹配和同型号不同系列光刻机的套刻匹配；不同型号的光刻机，由于曝光镜头的性能差异较大，在曝光相同分辨率的产品时，产生的镜场误差、栅格误差等直接影响了光刻套刻质量和线宽质量；套刻匹配的作用就是通过光刻机设备参数的优化，实现相同光刻工艺在不同型号光刻机上的套刻曝光。
发明内容
本发明提出的是一种实现ASML不同型号光刻机套刻匹配的方法，其目的旨在4英寸GaAs圆片上实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机的套刻匹配。
本发明的技术解决方案：一种实现ASML不同型号光刻机套刻匹配的方法，该方法包括：
（1）取一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于圆片对准的标记图形；
（2）取另一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于步进式光刻机和扫描式光刻机套刻匹配的图形；
（3）使用专用4英寸GaAs圆片，校准ASML扫描式光刻机的焦平面各项参数，使机器处于最佳状态；
（4）选用4英寸GaAs圆片，表面涂盖光刻胶；
（5）ASML扫描式光刻机利用步骤（1）及步骤（2）中的掩膜版在步骤（4）所述的GaAs圆片上分别曝光对准标记图形和第一层套刻匹配图形；
（6）曝光后GaAs圆片显影，显影后干法刻蚀；去除光刻胶后，重新涂盖与步骤（4）相同的光刻胶；
（7）ASML步进式光刻机利用步骤（2）中的掩膜版在GaAs圆片上曝光第二层套刻匹配图形，显影后测试两层的套刻匹配图形的精度误差，自动补偿ASML步进式光刻机的相关参数，实现两台设备的套刻匹配。
本发明的优点：
1）ASML步进式光刻机通过自动补偿参数，实现与ASML扫描式光刻机的套刻匹配，不需要修正硬件，简单易行；
2）可灵活应用于其他同型号不同系列曝光机的套刻匹配，以及不同类型光刻机间的套刻匹配；
3）可以制作出用于异机套刻匹配测试的标准片，为今后的套刻匹配验证做准备。
附图说明
附图1是套刻匹配图形在GaAs圆片上的分布图，分为7个大场，每个大场内是21×21的套刻匹配图形阵列。
附图2是第二层套刻匹配图形与第一层套刻匹配图形位置关系图。
具体实施方式
一种实现ASML不同型号光刻机套刻匹配的方法，该方法包括：
（1）取一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于圆片对准的标记图形；
（2）取另一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于步进式光刻机和扫描式光刻机套刻匹配的图形；
（3）使用专用4英寸GaAs圆片，校准ASML扫描式光刻机的焦平面各项参数，使机器处于最佳状态；
（4）选用4英寸GaAs圆片，表面涂盖TOK6760光刻胶；
（5）ASML扫描式光刻机利用步骤（1）及步骤（2）中的掩膜版在步骤（4）所述的GaAs圆片上分别曝光对准标记图形和第一层套刻匹配图形；
（6）曝光后GaAs圆片显影，显影后干法刻蚀；去除光刻胶后，重新涂盖与步骤（4）相同的光刻胶；
（7）ASML步进式光刻机利用步骤（2）中的掩膜版在GaAs圆片上曝光第二层套刻匹配图形，显影后测试两层的套刻匹配图形的精度误差，自动补偿ASML步进式光刻机的相关参数，实现两台设备的套刻匹配。
所述步骤（3）中的ASML扫描式光刻机焦平面参数的调整采用的是ASML扫描式光刻机设备调试的流程，包括static focal、stone to lens tilt、static xy、dynamic xy、dynamic focal，依次进行校准。
所述ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机的套刻匹配是在4英寸GaAs圆片上实现的。
所述步骤（4）中所选用的4英寸GaAs圆片表面平整度好（max-min=1um左右），且在涂盖光刻胶前做等离子打胶清洗，所涂盖光刻胶厚度是650nm。
所述步骤（5）中的曝光对准标记图形在4英寸GaAs圆片上的位置是依据ASML光刻机的标准，即位于圆片的（±45mm，0）处（图1）。
所述步骤（5）中的第一层套刻匹配图形分7个大场分布（图1），每个大场内是21×21套刻匹配图形阵列。
所述步骤（6）中的GaAs圆片显影后的干法刻蚀深度控制在120±20 nm。
所述步骤（7）中的第二层套刻匹配图形的曝光是ASML步进式光刻机利用ASML扫描式光刻机曝光留下的对准标记套准。
所述步骤（7）中的第二层匹配套刻图形坐标设置，相比于第一层套刻匹配图形，X方向沿正向偏移500um（图2）；每个大场内是21X21的标记阵列，图2中只取了其中的两行两列来说明二层套刻标记相对于一层套刻标记的位置关系。
下面结合说明书附图及实施例对本发明做进一步详述。
实施例
一种在4英寸GaAs圆片上实现不同型号光刻机之间套刻匹配的方法，具体由如下步骤组成：
（1）取一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于圆片对准的标记图形；
（2）取另一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于步进式光刻机和扫描式光刻机套刻匹配的图形；
（3）使用专用4英寸GaAs圆片，校准ASML扫描式光刻机的焦平面各项参数，使机器处于最佳状态；所述ASML扫描式光刻机焦平面参数的调整采用的是ASML光刻机设备调试的流程，包括static focal、stone to lens tilt、static xy、dynamic xy、dynamic focal，依次进行校准；
（4）选用4英寸GaAs圆片，表面涂盖TOK6760光刻胶；所述步骤（4）中所选用的4英寸GaAs圆片表面平整度好（max-min=1um左右），且在涂盖光刻胶前做等离子打胶清洗，所涂盖光刻胶厚度是650nm；
（5）ASML扫描式光刻机利用步骤（1）及步骤（2）中的掩膜版在步骤（4）所述的GaAs圆片上分别曝光对准标记图形和第一层套刻匹配图形；所述曝光对准标记图形在4英寸GaAs圆片上的位置是依据ASML光刻机的标准，即位于圆片的（±45mm，0）处（图1）；所述第一层套刻匹配图形分7个大场分布（图1），每个大场内是21×21套刻匹配图形阵列；
（6）曝光后GaAs圆片显影，显影后干法刻蚀；去除光刻胶后，重新涂盖与步骤（4）相同的光刻胶；所述GaAs圆片显影后的干法刻蚀深度控制在120±20 nm；
（7）ASML步进式光刻机利用步骤（2）中的掩膜版在GaAs圆片上曝光第二层套刻匹配图形，显影后测试两层的套刻匹配图形的精度误差，自动补偿ASML步进式光刻机的相关参数，实现两台设备的套刻匹配；所述第二层套刻匹配图形的曝光是ASML步进式光刻机利用ASML扫描式光刻机曝光留下的对准标记套准；所述第二层匹配套刻图形坐标设置，相比于第一层套刻匹配图形，X方向沿正向偏移500um（图2）。
在本实施例中，由于ASML扫描式光刻机光刻性能较佳，精度更高，所以选为标准机。

Claims (9)

1.一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是该方法包括如下步骤：
（1）使用一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于圆片对准的标记图形；
（2）使用另一块ASML标准掩膜版，该掩膜版包含用于步进式光刻机和扫描式光刻机套刻匹配的图形；
（3）使用专用4英寸GaAs圆片，校准ASML扫描式光刻机的焦平面各项参数；
（4）选用4英寸GaAs圆片，表面涂盖光刻胶；
（5）ASML扫描式光刻机利用步骤（1）及步骤（2）中的掩膜版在步骤（4）所述的GaAs圆片上分别曝光对准标记图形和第一层套刻匹配图形；
（6）曝光后GaAs圆片显影，显影后干法刻蚀；去除光刻胶后,重新涂盖与步骤（4）相同的光刻胶；
（7）ASML步进式光刻机利用步骤（2）中的掩膜版在GaAs圆片上曝光第二层套刻匹配图形，显影后测试两层的套刻精度误差，软件自动补偿ASML步进式光刻机的相关参数，实现两台设备的套刻匹配。
2.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，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ASML光刻机设备调试的流程。
3.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是该套刻匹配是在4英寸的GaAs圆片上实现的。
4.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是所述的步骤（4）中所选用的GaAs圆片表面平整度好max-min=1um，且在涂盖光刻胶前做等离子打胶清洗，所涂盖光刻胶厚度是650nm。
5.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是所述的步骤（5）中对准标记曝光在4英寸GaAs圆片上的位置是依据ASML光刻机的标准，即位于圆片的（±45mm，0）处。
6.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是所述的步骤（5）中第一层套刻匹配图形是7个大场分布，每个大场内是21×21套刻匹配图形阵列。
7.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是所述的步骤（6）中GaAs圆片显影后的干法刻蚀深度控制在120±20 nm。
8.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是所述的步骤（7）中第二层匹配套刻图形的曝光是ASML步进式光刻机利用ASML扫描式光刻机曝光留下的对准标记套准。
9.根据权利要求1所述的一种实现ASML步进式光刻机和ASML扫描式光刻机套刻匹配的方法，其特征是所述的步骤（7）中第二层套刻匹配图形坐标设置，相比于第一层套刻匹配图形，X方向沿正向偏移500um。
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