對(duì)準(zhǔn)工作原理
集成電路芯片往往都需要進(jìn)行多次曝光才能制作完成，即每次曝光或者說(shuō)每曝光一層圖形都需要用一塊掩模版，而每一塊掩模版在曝光前都需要和前面已曝光的圖形進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)后才能曝光，這樣才能保證每一層圖形有正確的相對(duì)位置，這稱為套刻曝光（簡(jiǎn)稱套刻）。套刻精度是投影光刻機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，而對(duì)準(zhǔn)精度是影響套刻精度的關(guān)鍵因素。掩模硅片對(duì)準(zhǔn)就是要在套刻曝光前捕捉對(duì)準(zhǔn)過(guò)零點(diǎn)并讀取工件臺(tái)激光干涉儀對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，即測(cè)出硅片在機(jī)器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（X、Y、θ）、掩模在機(jī)器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（X、Y、θ），并測(cè)出掩模相對(duì)于硅片的位置值。
套刻精度是光刻機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，套刻誤差只允許在光刻分辨力的1/3~1/5范圍，套刻是通過(guò)掩模硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)出上次已完成曝光的硅片和掩模間的相對(duì)位置，通過(guò)工件臺(tái)按一定的運(yùn)動(dòng)模型步進(jìn)（或步進(jìn)加掃描），完成對(duì)每一芯片（chip）的套刻（對(duì)準(zhǔn)）。
影響套刻精度的因素很多，包括掩模硅片對(duì)準(zhǔn)誤差、工件臺(tái)重復(fù)步進(jìn)定位誤差（或步進(jìn)和掃描誤差）、運(yùn)動(dòng)模型誤差、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作誤差、激光干涉儀的測(cè)量誤差、機(jī)器的安裝誤差、掩模版預(yù)對(duì)準(zhǔn)誤差、硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)誤差、投影物鏡倍率誤差、投影物鏡的畸變、硅片和掩模的調(diào)焦調(diào)平誤差等。其中，掩模硅片對(duì)準(zhǔn)誤差、工件臺(tái)重復(fù)步進(jìn)定位誤差、運(yùn)動(dòng)模型誤差是套刻誤差的主要來(lái)源。
由于對(duì)準(zhǔn)精度要求非常高，因此對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量范圍就無(wú)法做到很大，所以需要在掩模和硅片直接對(duì)準(zhǔn)前分別將硅片和掩模與機(jī)器進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)，這樣一方面可以保證能進(jìn)入到掩模硅片對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量范圍，另一方面如果硅片和掩模上片后誤差太大，即使能進(jìn)入到對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量范圍，也會(huì)影響對(duì)準(zhǔn)精度和套刻精度。
硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)和掩模預(yù)對(duì)準(zhǔn)的目的是使硅片坐標(biāo)系、掩模坐標(biāo)系分別與機(jī)器坐標(biāo)系相一致，既需要測(cè)量又需要進(jìn)行X、Y、θ調(diào)整。硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)是將硅片由片盒傳送到工件臺(tái)的過(guò)程中完成的，硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)包括機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)和光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)。機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)是通過(guò)硅片的外形進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，即通過(guò)外圓和切邊進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，硅片機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量有很多種，有的采用硅片外形機(jī)械定位法，可以通過(guò)光電二極管、四象限探測(cè)器或CCD等測(cè)量硅片外形。不管是用機(jī)械方法還是光學(xué)方法測(cè)量，由于是通過(guò)硅片外形進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的，所以都稱為機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)。光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)是通過(guò)硅片上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)和光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)一般都分別需要一個(gè)三維臺(tái)（有時(shí)共用）進(jìn)行X、Y、θ的閉環(huán)對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。
掩模預(yù)對(duì)準(zhǔn)是在將掩模由版庫(kù)傳送到掩模臺(tái)的過(guò)程中完成的，也包括機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)和光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)（有的投影光刻機(jī)只有光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)），機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)是對(duì)掩模外形，而光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)是對(duì)掩模的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。掩模機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)和光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)的傳感器一般也采用光電二極管、四象限探測(cè)器或CCD等，其傳感器也要求和機(jī)器坐標(biāo)系相一致，可通過(guò)掩模硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。
掩模和硅片的直接對(duì)準(zhǔn)，也稱為精對(duì)準(zhǔn)，是在完成掩模和硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)后，通過(guò)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)進(jìn)行的。掩模上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是在做掩模時(shí)直接用電子束光刻或其他光刻方法制作在掩模上的，而硅片上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記則是在曝第一層圖形時(shí)由掩模復(fù)制傳遞而成。掩模和硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記確定了掩模坐標(biāo)系和硅片坐標(biāo)系，掩模和硅片直接對(duì)準(zhǔn)的目的是測(cè)出兩個(gè)坐標(biāo)系的相對(duì)位置關(guān)系，僅需要測(cè)量，無(wú)須調(diào)整。
掩模和硅片直接對(duì)準(zhǔn)時(shí)，在硅片和掩模上都至少需要兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記才能測(cè)出硅片和掩模的X、Y、θ的相對(duì)位置關(guān)系。用一個(gè)硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記掃描對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)（或更多）掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，通過(guò)工件臺(tái)激光干涉儀讀數(shù)可測(cè)出掩模相對(duì)于機(jī)器坐標(biāo)系的位置關(guān)系。反過(guò)來(lái)，用一個(gè)掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記掃描對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)（或更多）硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，通過(guò)工件臺(tái)激光干涉儀可測(cè)出硅片相對(duì)于機(jī)器坐標(biāo)系的位置關(guān)系，從而可計(jì)算出硅片和掩模的位置關(guān)系。
（作者:John_zhang 轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息，版權(quán)歸原作者所有，如侵犯權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系刪除）