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0.8UM光刻工艺培训


工艺培训总结汇报
二室 高向东

0.8UMCMOS 双阱工艺一般包括以下层次光刻: (1)N 阱光刻 (2) :有源区光刻 (3) :场区光刻 (4) :多晶光刻 (5) :N 源漏光刻 (6) :P 源漏光刻 (7) :孔光刻 (8) :金属 1 光刻 (9) :通孔光刻 (10) :金属 2 光刻 (11)钝化光刻 其中有源区光刻、多晶光刻、孔

光刻、金属 1 光刻、通孔光刻、金属 2 光刻为关键层次光刻. 其 CD 工艺指标如下: ID 1 Name Island mask Specification. DICD=1.5±0.10?m Align to n-well Alignment<±0.25?m Profile angle 87 +/- 2 DICD=0.8±0.1?m Align to island Alignment<±0.25?m Profile angle 87 +/- 2 DICD=1.0±0.1?m Align to poly 1 Alignment<±0.25?m Profile angle 87 +/- 2 DICD=1.0±0.1?m Align to metal 1 Alignment<±0.25?m Profile angle 87 +/- 2 Cdloss<0.1?m Align to metal via Alignment<±0.25?m Profile angle 87 +/- 2

2

Poly mask

3

Contact mask

5

Metal via mask

6

Metal 1/2 mask

一:对设备、材料的基本要求和现有状况
1:对主要设备指标要求如下: Machine 光刻机 Project Alignment CD Particle Resist thickness Particle Resist thickness Particle Specification <±0.25um 0.8±0.1um < 10 for 0.35um GRR < 0.1% < 10 for 0.35um Uniformity, < 10 for 0.35um

轨道

现有的轨道 SVG88、NIKON 步进光刻机已能满足要求. 2:光刻基础流程为:接收—预处理—涂胶—前烘—曝光—PEB—显 影—坚膜—送出。 3:光刻胶由光敏剂(RESIN)、活性剂(PAC)、溶剂和添加剂四 部分组成,本室采用 SHIPPLY6812 系列 I 线光刻胶,光敏剂采用 NOVALAK,PAC 采用 DIAZONAPHTHAQUINONE(DZNQ),两 者比例为 1:1。可以满足 0.8UM 光刻要求。 4:光刻测量主要分 CD 测量和套刻测量两种,套刻测量最好用自动 套刻检查仪,若用显微镜检查读出结果,精度将不会太高,并且结果 与操作者有很大的关系.CD 测量可以用干涉法、 电学测量法、 SEM 测 量等方法,测量线条本室的 SEM 可以使用,但对孔的测量精度低, 重复性差,且胶孔的低部无法观察。最好购买 SEM 自动测量软件, 这样既能减少操作人带来的误差,又保证了可重复性。

二:工艺窗口的设立
0.8UM 光刻工艺不是简单的 1UM 工艺的升级,它的工艺窗口需要重 新设立,需要大量的工艺实验,采集数据,分析验证实验结果. 例如在硅衬底下,胶厚为 12000A,曝 0.8UM 多晶线条,曝光能量步 进变化, 焦距步进变化, 测量条宽值, 绘出焦距—曝光能量—线宽图, 对同样的硅片测量留膜率,绘出焦距—曝光能量—留膜率图,对同样 的硅片测剖面角,绘出焦距—曝光能量—剖面角图,将三图合并为一 图,如下图所示,图中阴影部分即为工艺窗口.留膜率必须大于 90%, 剖面角必须大于 87℃。

由图可知,在不同的条宽容宽要求下,焦深和曝光能量变化的容宽可 直接在图上反映出来,不同的条宽容宽要求有不同的阴影部分,图中 阴影部分越大,工艺窗口越大,则工艺越稳定. 对不同的光刻层次、不同的衬底都应设定相应的工艺窗口,以优化相

应的工艺条件. 三:工艺数据监控 光刻工艺监控主要将控制膜厚的变化、E0 的变化、条宽的变化、套 刻的变化、颗粒的变化五种变化来监控工艺,对每种变化都需依一定 的频次测量, 列出数据表, 计算出 USL 和 LSL, 再计算出 CP 和 CPK, CPK 为工序能力系数,CPK 大于 2.0 时,表明该工艺已非常稳定,达 到国际水平,CPK 在 1.3—2.0 之间时,表明该工艺比较稳定,CPK 在 1.0—1.3 之间时,须改进菜单以稳定工艺,CPK 小于 1.0 时,必须 终止生产,修改工艺。

四:须解决的问题和解决方法
1:光刻孔的测量和观察问题。须配合检测人员一起解决。 2:要开设许多光刻工艺窗口,工艺实验的数量是庞大的,不可能全 部完成,而且从成本和时间上看也不值得,最佳解决方法是购买光刻 工艺模拟软件, 这样只须完成一个工艺窗口就可以模拟其他工艺窗口 的设立。 3:套刻的自动测量问题,最佳解决方法为购买自动套刻检查仪。

五:0.8 微米光刻工艺指标

0. 8 微米光刻模块
序号 1 光刻层次 有源区 内容 1.曝光容宽 1.曝光容宽 2.焦深范围 2.焦深范围 3.套刻精度 3.套刻精度 1.曝光容宽 1.曝光容宽 2.焦深范围 2.焦深范围 3.胶条剖面角度控制 3.胶条剖面角度控制 4.台阶上下的胶条条宽一致性控制 4.台阶上下的胶条条宽一致性控制 5.套刻精度 5.套刻精度 1.曝光容宽 1.曝光容宽 2.焦深范围 2.焦深范围 3.孔的剖面角度控制 3.孔的剖面角度控制 4.不同形貌上的接触孔的尺寸和形状控制 4.不同形貌上的接触孔的尺寸和形状控制 5.套刻精度 5.套刻精度 1.曝光容宽 1.曝光容宽 2.焦深范围 2.焦深范围 3.胶条剖面角度 胶条剖面角度控制 3.胶条剖面角度控制 4.台阶上下的胶条条宽一致性控制 4.台阶上下的胶条条宽一致性控制 5.套刻精度 5.套刻精度 1.曝光容宽 1.曝光容宽 2.焦深范围 2.焦深范围 3.通孔的剖面角度控制 3.通孔的剖面角度控制 4.不同形貌上的通孔的尺寸和形状控制 4.不同形貌上的通孔的尺寸和形状控制 5.套刻精度 5.套刻精度 1.曝光容宽 1.曝光容宽 2.焦深范围 2.焦深范围 3.胶条剖面角度控制 3.胶条剖面角度控制 4.台阶上下的胶条条宽一致性控制 4.台阶上下的胶条条宽一致性控制 5.套刻精度 5.套刻精度 目标 >20% DOF:>1.0um ±0.2um >20% DOF:>1.0um >85° >85° TIR < 0.1um ±0.2um >20% DOF:>1.0um >85° >85° TIR < 0.1um ±0.2um >20% DOF:>1.0um >85° >85° TIR < 0.1um ±0.2um >20% DOF:>1.0um >85° >85° TIR < 0.1um ±0.2um >20% DOF:>1.0um >85° >85° 0.1um TIR < 0.1um ±0.2um 目标 5% 30A (3sigma) ) 用于制版 TIR < 0.1um 《0.1 个/片 片

2

多晶

3

接触孔

4

金属金属-1

5

金属通孔

6

金属金属-2

序号 1 2 3 4 5

内容 光刻胶厚度的稳定性控制 光刻胶厚度的片内和片间均匀性控制 关键层次的 bias 确定 条宽的片内和片间均匀性控制 光刻缺陷控制

六. 制版要求
1. 掩模版尺寸:126.6±0.4mm 掩模版厚度:2.29±0.10mm 掩模版材料:石英 掩模版平整度:2umc 掩模版重量:110±17g (含保护膜及其框架的重量)
2.

保护膜及其框架

Nikon1505i6A 光刻机可使用具有双面保护膜的掩模版,但应注意 以下问题: ①应选用适用于i线的保护膜。 ②为了不使贴膜后,由于框架内外的压力差造成保护膜变形,应 在框架中设置适当的通气结构。 ③保护膜框架的设置不应影响到版对位标记及其它曝光图形,且 不妨碍版在光刻机上的装载。 框架高度: <4.0±0.2mm(玻璃面)

<6.3±0.2mm(铬面) 框架厚度: 4mm 框架外径: <98±0.3mm(X 方向) <120±0.3mm(Y 方向) ④保护膜与框架的重量(双面的) :23.5±4.5g

七:光刻机性能指标
Type Reduction Ratio Resolution Alignment, Global (x+3sigma) Alignment, EGA (x+3sigma) Throughput, Global(W/H) Throughput, EGA (W/H) Interchangeability Lens NA Lens Distortion Exposure field (square) Exposure field (circle) Exposure Power (mW/cm2) Illumination Unif. Array Orthogonality Stepping Precision (3sigma) Reticle Size Wafer size K1 ( R= Spec.) K1 ( R= 0.5um) Resolution ( K1=1) Resolution ( K1=0.8) DOF 1505i6A 5× 0.65um 0.13um 0.12um 0.45 0.09um 15mm 21.23mm 400 1.5% ±0.2sec 0.09um 5” 6” 0.8 0.62 0.81um 0.65 um 1.8 um


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