一種在GaAs圓片上實現異機匹配套刻的方法
【專利摘要】本發明是一種在GaAs圓片上實現異機匹配套刻的方法，利用標準GaAs圓片將ASML掃描式光刻機的焦平面參數校準；利用經過校準后的ASML掃描式光刻機曝光ASML和Nikon圓片對準標記圖形以及用于測試套刻精度的overlay圖形；腐蝕用于校準nikon步進式光刻機的標準圓片；利用nikon步進式光刻機曝光overlay圖形；通過測試套刻誤差，調整nikon步進式光刻機的設備參數；實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機的套刻匹配。優點：GaAs圓片校準ASML掃描式光刻機的焦平面參數簡單，操作性強；overlay圖形套刻質量的測試是標準測試方法，套刻數據準確性有保障且易得；通用性強。
【專利說明】—種在GaAs圓片上實現異機匹配套刻的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種在GaAs圓片上實現異機匹配套刻的方法，尤其是一種在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法。屬于半導體【技術領域】。
【背景技術】
[0002]GaAs微波單片集成電路(MMIC)具有高可靠性、高線性、低噪聲和良好的頻率特性等優點，基于GaAs的傳輸接收模塊、低噪聲放大器、功率放大器、開關電路和移相器、變頻器等已經被廣泛應用于無線射頻通訊和微波通訊電路系統。由于對器件工作頻率以及數據處理速度的要求越來越高，對相應的GaAs工藝提出了更高的要求。
[0003]一般的，在一定的設計規則下，GaAs光刻工藝過程中大約有1/3是關鍵層，有1/3是中等關鍵層，另外1/3是是非關鍵層；如今隨著半導體工藝的不斷進步，GaAs工藝的設計規則不斷縮小，直至150 nm甚至更小。在引入深紫外(DUV)和極紫外(EUV)曝光設備后，盡管有一定理由可以全部采用DUV或EUV曝光設備進行全部圖層的曝光，但是考慮到生產成本，往往采用混合匹配來處理一些非關鍵層的曝光。混合匹配包含兩種類型，一種是同型號不同系列的高低端曝光設備的匹配，另外一種是不同型號高低端曝光設備的匹配；前者一般采用同一種標記系統，匹配套刻相對要容易一些，而對于后者，往往需要解決采用不同標記系統曝光設備之間的匹配問題。
[0004]實現異機匹配的關鍵在于建立一套標準的流程，對光刻機參數，包括場鏡誤差匹配、格柵誤差匹配和線寬控制匹配等，進行修正，保證在不影響光刻套刻質量和線寬控制要求的前提下，充分發揮不同光刻機的作用，特別是發揮價格昂貴的高性能光刻機的作用，從而可以提高生產效率。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機的匹配套刻。
[0006]本發明的技術解決方案:一種在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，包括如下步驟:
1)制作一塊用于ASML掃描式光刻機的掩膜版,該掩膜版包含ASML和nikon的圓片對準標記圖形及第一 overlay圖形；
2)制作一塊用于Nikon步進式光刻機的掩膜版,該掩膜版包含第二overlay圖形,第二overlay圖形和第一 overlay圖形具有套刻關系且能利用常規測試方法統計出兩層的套刻精度；
3)利用標準GaAs圓片校準ASML掃描式光刻機的焦平面參數；
4)GaAs圓片表面plasma打膠和清洗處理，并涂覆厚度約800nm的DUV光刻膠；
5)ASML掃描式光刻機利用步驟I)所述的掩膜版在步驟4)所述的GaAs圓片上曝光ASML和nikon的對準標記圖形以及第一 overlay圖形；
6)GaAs圓片顯影,顯影后腐蝕GaAs,去除光刻膠后，重新涂覆厚度約800nm的i_line光刻膠；
7)利用nikon步進式光刻機在GaAs圓片上曝光第二overlay圖形,顯影后測試兩層的套刻精度，補償nikon步進式光刻機需要調整的參數，實現兩臺設備的匹配套刻。
[0007]本發明具有以下優點:
I) GaAs圓片校準ASML掃描式光刻機的焦平面參數簡單，可操作性強。
[0008]2) overlay圖形套刻質量的測試是標準測試方法，套刻數據準確性有保障且簡單易得。
[0009]3)上述nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機的套刻匹配方案不僅局限于如上情況，它可以很容易推廣到其它類似的不同型號曝光設備的匹配、以及同型號不同系列曝光設備的匹配，通用性強。
【具體實施方式】
[0010]一種在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，包括如下步驟:
1)制作一塊用于ASML掃描式光刻機的掩膜版,該掩膜版包含ASML和nikon的圓片對準標記圖形及第一 overlay圖形；
2)制作一塊用于Nikon步進式光刻機的掩膜版,該掩膜版包含第二overlay圖形,第二overlay圖形和第一 overlay圖形具有套刻關系且能利用常規測試方法統計出兩層的套刻精度；
3)利用標準GaAs圓片校準ASML掃描式光刻機的焦平面參數；
4)GaAs圓片表面plasma打膠和清洗處理，并涂覆厚度約800nm的DUV光刻膠；
5)ASML掃描式光刻機利用步驟I)所述的掩膜版在步驟4)所述的GaAs圓片上曝光ASML和nikon的對準標記圖形以及第一 overlay圖形；
6)GaAs圓片顯影,顯影后腐蝕GaAs,去除光刻膠后，重新涂覆厚度約800nm的i_line光刻膠；
7)利用nikon步進式光刻機在GaAs圓片上曝光第二overlay圖形2,顯影后測試兩層的套刻精度，補償nikon步進式光刻機需要調整的參數，實現兩臺設備的匹配套刻。
[0011]以對準精度較高的ASML掃描式光刻機為基準制作nikon步進式光刻機的圓片對準標記，以實現兩種不同類型光刻機之間的匹配套刻。
[0012]所述的步驟I)中的掩膜版包含如下圖形:ASML主標記PM、Nikon粗對準標記Search-χ 和 Search-y、Nikon 精對準標記 LSA-x 和 LSA_y、Nikon 精對準標記 FIA-x 和FIA-y以及用于測試套刻精度的第一 overlay圖形,標記的設計依照ASML或Nikon標準設計規則。
[0013]所述的步驟2)的掩膜版包含第二 overlay圖形；第二 overlay圖形和第一overlay圖形具有套刻關系且能利用常規測試方法統計出兩層的套刻精度。
[0014]所述的步驟3)中ASML掃描式光刻機焦平面參數的調整采用的是光刻機設備調試的標準流程。[0015]GaAs圓片表面處理及涂膠、曝光和顯影工藝都是GaAs芯片制造的標準工藝。
[0016]所述的步驟5)中ASML和nikon對準標記曝光在GaAs圓片上的位置是依據nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機各自所要求的標準確定，即nikon光刻機對準標記分布在每個shot的中心位置,而ASML光刻機對準標記位于圓片的(土 45 mm, O)處。
[0017]所述的步驟6)中GaAs圓片顯影后的腐蝕深度控制在120±20 nm,滿足nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機識別圓片對準標記的要求。
[0018]所述的步驟7)中第二 overlay圖形的曝光是nikon步進式光刻機利用ASML掃描式光刻機留下的粗對準標記Search-x, y和精對準標記LSA_x, y或FIA_x, y套準。
實施例
[0019]根據匹配套刻的需要，我們制作了兩塊用于匹配套刻的掩膜版:其中一塊掩膜版用于ASML掃描式光刻機，包含ASML和Nikon的圓片對準標記圖形以及用于測試套刻精度的第一overlay圖形；另外一塊掩膜版用于nikon步進式光刻機，包含用于測試套刻精度的第二 overlay圖形；兩塊overlay圖形間有套刻關系，可用于測試光刻機間的對準精度。為保證基準機，即ASML掃描式光刻機的設備狀態，我們先利用標準GaAs圓片校準ASML掃描式光刻機的焦平面參數，即最佳的focus和tilt等參數，然后利用經過狀態校準的ASML掃描式光刻機曝光GaAs圓片,通過濕法腐蝕工藝制作ASML和Nikon的圓片對準標記以及用于測試套刻精度的第一 overlay圖形，通過這種方式，將ASML掃描式光刻機的最佳狀態保存下來，Nikon步進式光刻機對第二 overlay圖形的曝光利用的正是此時留下的Nikon的圓片對準標記。然后測試第一 overlay圖形和第二 overlay圖形的對準精度,利用測試獲得的套刻數據調整nikon步進式光刻機的設備參數,從而實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機的套刻匹配。
【權利要求】
1.一種在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是該方法包括如下步驟: 1)制作一塊用于ASML掃描式光刻機的掩膜版,該掩膜版包含ASML和nikon的圓片對準標記圖形及第一 overlay圖形； 2)制作一塊用于Nikon步進式光刻機的掩膜版,該掩膜版包含第二overlay圖形,第二overlay圖形和第一 overlay圖形具有套刻關系且能利用常規測試方法統計出兩層的套刻精度； 3)利用標準GaAs圓片校準ASML掃描式光刻機的焦平面參數； 4)GaAs圓片表面plasma打膠和清洗處理，并涂覆厚度800nm的DUV光刻膠； 5)ASML掃描式光刻機利用步驟I)所述的掩膜版在步驟4)所述的GaAs圓片上曝光ASML和nikon的對準標記圖形以及第一 overlay圖形A ; 6)GaAs圓片顯影,顯影后腐蝕GaAs,去除光刻膠后，重新涂覆厚度800nm的i_line光刻膠； 7)利用nikon步進式光刻機在GaAs圓片上曝光第二overlay圖形,顯影后測試兩層的套刻精度，補償nikon步進式光刻機需要調整的參數，實現兩臺設備的匹配套刻。
2.根據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是以對準精度較高的ASML掃描式光刻機為基準制作nikon步進式光刻機的圓片對準標記，以實現兩種不同類型光刻機之間的匹配套刻。
3.根據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是所述的步驟I)中的掩膜版包含如下圖形=ASML主標記PM、Nikon 粗對準標記 Search-x 和 Search-y、Nikon 精對準標記 LSA_x 和 LSA_y、Nikon 精對準標記FIA-x和FIA-y以及用于測試套刻精度的第一 overlay圖形,標記的設計依照ASML或Nikon標準設計規則。
4.根據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是所述的步驟2)的掩膜版包含第二overlay圖形；第二overlay圖形和第一 overlay圖形具有套刻關系且能利用常規測試方法統計出兩層的套刻精度。
5.根據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是所述的步驟3)中ASML掃描式光刻機焦平面參數的調整采用的是光刻機設備調試的標準流程。
6.根據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是所述的步驟5)中ASML和nikon對準標記曝光在GaAs圓片上的位置是依據nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機各自所要求的標準確定，即nikon光刻機對準標記分布在每個shot的中心位置，而ASML光刻機對準標記位于圓片的土 45mm,O 處。
7.據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其 特征是所述的步驟6)中GaAs圓片顯影后的腐蝕深度控制在120±20nm,滿足nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機識別圓片對準標記的要求。
8.據權利要求1所述的在GaAs圓片上實現nikon步進式光刻機和ASML掃描式光刻機匹配套刻的方法，其特征是所述的步驟7)中第二 overlay圖形(2)的曝光是nikon步進式光刻機利用ASML掃描式光刻機留下的粗對準標記Search-x, y和精對準標記LSA_x, y或FIA- x，y 套準。
【文檔編號】G03F7/20GK103984210SQ201410147681
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】王溯源, 彭勁松, 高建峰 申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所