80nm应用中的高数位孔径，双载具93nm TWINSCAN 扫描分步投影机
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:771
程天风 | |||||||||||||
（asml 阿斯麦光刻设备有限公司） | |||||||||||||
摘要：针对次100nm的生产,asml 研发了一个新光刻系统,其中克服了许多底k1解晰度的挑战。其中包含0.85na双载具193nm twinscan的设计、性能与一些初步的量测数据。80nm的生产必须要有多方面的量测与控制来达到高准确度的线宽（cd)与对准（overlay)的要求水平。本机台拥有高成熟度的双载具平台，稳定的系统动态质（msd)，一惯性的光量递输等功能，幷包含了一个内建侦测回送系统来自动调控投影镜的像差(aberrations)，来达到最佳的影像保真度。 关键词：光刻系统；投影；影像；对准 中图分类号：tn305 文献标识码：b 文章编号：1003-353x(2004)02-0007-05 1前言 193nm波长光刻技术在近五年内有显著的进步，第一台arf的扫描分步机应用0.63na于1999年推出，促使早期的研发与试产项目。之后arf基础逐渐成熟使业界开始应用193nm扫描分步机来进行量产重要层曝光，因而arf已经成为100nm和之后的先进设计的重点科技。 2002年itrs的路径图中显示出在短期内光刻技术的解晰度需求会以每年10nm的速度缩减，表1中显示从2003年的半周期100nm开始到2006年的70nm。在这段期间arf波长是所有主要半导体产品族群，包括dram，mpu，和asic/lp，唯一可被通用的科技选项。 2系统介绍 本系统组合了高产能双载具的twinscan的平台和carl zeiss (czo)的第三代arf投影镜，它含有一个新的、193nm，4倍缩小，0.60-0.85na可调度na的starlith 投影镜，连接到一个新品aeri al ii高弹性。高透明度的照明光源，幷加上一个超窄频宽多频率控调的20w arf准分子激光。系统的双载具提供200mm、300mm晶圆幷行运作而达到最高的产能。其它机台特性包括载具动力控制，对焦和对准同步量测平行处理，和光量控制的改善，幷加上多弹性的投影镜瞳孔调控，与内建的空间影像量测仪幷调控器可调到最低的镜片像差和杂光。这些功能都必须应用到系统上来达到80nm工艺中所需求的低k1影像的效果。 3 投影 半导体线宽控制是由许多因素影响的，这些因素有独立的也有相互关联的。若是以蚀刻后检验（aei）来看，曝光机之外的因数有如掩模版上线宽的不均匀， 晶圆表层的高低地势，光刻胶涂布的不均匀等，此外涂胶机，腐蚀机，cd量测机各有可能有系统性或非系统性的误差。任何一个因素都可导制致命性的影响，曝光机当然本身也具有影响cd的因素： 3.1 载具动力 以一个扫描分步机来看，晶圆载具和掩模版载具的定位测量可以图2显示。载具在1比4的速度以反方向来复的运行，在任何时候载具与载具之间必须要非常准确的保持相对的位置。载具的震动使其偏移可以被定义为动向的基本偏差值。msd会损坏从投影镜形成的空间影像的对比，因此焦距和曝光量井深缩小使得cd失控。图3的摸拟显示出msd 对一般线宽cd控制的影响。目前本机台在最快的扫描速度以109个曝光区分布300mm晶圆上来测量到的msdx和msdy，足够控制cd均匀度小于0.1nm （3σ）。 3.2 曝光量 asml介绍一个新的测试：光量系统性能测量，我们用现有的光能探测仪，所谓的spot sensor，来测量整个曝光场和在时间上的光量差别。在整个30分钟的量测里面我们5和100mj/cm2的能量反复的在曝光场里不同的位置上测试,图4显示了我们测验光隙均匀度的节果。表2列出一个用30mj/cm2能量，在na＝0.85,σo/σi＝0.88/0.58的设定下，曝光场区内和整批25片曝光的光量差别。我们将所有的误差加起来当作最差的情况的估计，假设这加数等于是3σ值，那么所量到的 0.68％会导致在80nm独立线宽上不到1.0nm（3σ）的曝光场区内的cd误差。
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