光刻工藝的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
一個(gè)集成電路的制造過程（process flow）是由許多工藝單元（unit process）構(gòu)成的，每一個(gè)工藝單元的輸出就是下一個(gè)工藝單元的輸入。工藝單元之間的銜接和整合是由工藝集成（process integrated，PI）部門負(fù)責(zé)的。光刻工藝的輸出就是光刻膠上的圖形。一般集成部門對(duì)光刻膠上的圖形有嚴(yán)格要求。如圖所示：
首先是圖形的線寬，一般是在目標(biāo)值的±(8-10)%之內(nèi)。其次是套刻誤差，光刻膠上的圖形必須與襯底上的參考層對(duì)準(zhǔn)，如圖所示：
其X/Y方向的偏差必須小于一個(gè)規(guī)定的值。通過KrF光刻能達(dá)到小于±15nm的套刻誤差，ArF光刻能達(dá)到小于±7nm的套刻誤差。第三，晶圓表面膠的厚度。光刻后的下一道工序通常是反應(yīng)離子刻蝕（reactive ion etch，RIE）。盡管反應(yīng)離子刻蝕有很高的選擇性，但光刻膠必須有一定的厚度才能保證在刻蝕的過程中不被全部消耗掉。第四，光刻膠剖面?zhèn)冉牵?/span>side wall angle）必須大于85度。
隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的縮小，即線寬的縮小，對(duì)晶圓上線寬均勻性（CDU）和套刻誤差的要求也相應(yīng)地提高。ITRS曾經(jīng)建議，CDU（3δ）必須不能超過線寬的7%，套刻誤差不能大于線寬的20%。對(duì)于20nm半周期節(jié)點(diǎn)，CDU必須小于1.4nm，套刻誤差必須小于4nm。
集成電路生產(chǎn)廠光刻工程師的職責(zé)就是要保證光刻后光刻膠上的圖形符合以上各項(xiàng)要求。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，光刻工藝中的各項(xiàng)參數(shù)都必須控制在一個(gè)較小的范圍，被稱為工藝窗口（process window）。光刻工藝的窗口一般是通過曝光聚焦-能量矩陣（focus-energy matrix，F(xiàn)EM）數(shù)據(jù)來確定的。曝光時(shí)，在一個(gè)方向以固定的步長(zhǎng)改變聚焦值，另一個(gè)方向以另一個(gè)固定的步長(zhǎng)改變曝光能量，如圖所示。曝光顯影完成后，測(cè)量晶圓上圖形的尺寸，得到所謂的“bossung”圖，假設(shè)所要的圖形的目標(biāo)線寬（target CD）是56nm，允許的范圍是±3nm（在圖中用方框標(biāo)出），那么在曝光能量等于17.6mJ/cm2時(shí)的焦深大約就是100nm。
聚焦-能量矩陣曝光設(shè)置以及關(guān)鍵線寬隨曝光能量和聚焦值的變化曲線-----“Bossung”圖（圖中能量的單位是mJ/cm2）
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