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NIKON工艺

一、对位

概述

对光刻而言，其最重要的工艺控制项有两个，其一是条宽控制，其二是对位控制。

随着产品特征尺寸的越来越小，条宽和对位控制的要求也越来越高。目前0.5um的产品，

条宽的要求一般是不超过中心值的10%，即条宽在0.5±0.05um之间变化；对位则根据

不同的层次有不同的要求，一般而言，在多晶和孔光刻时对位的要求最高，特别是在孔

光刻时，由于孔分为有源区和多晶上的孔，对位的要求更高，部分产品多晶上孔的对位

偏差甚至要求小于0.14um。

在现在的IC电路制造过程中，一个完整的芯片一般都要经过十几到二十几次的光

刻，在这么多次光刻中，除了第一次光刻以外，其余层次的光刻在曝光前都要将该层次

的图形与以前层次留下的图形对准。对位的过程存在于上版和圆片曝光的过程中，其目

的是将光刻版上的图形最大精度的覆盖到圆片上已存在的图形上。它包括了以下几部

分：光刻版对位系统、圆片对位系统（又包括LSA、FIA等）。对于NIKON的步进重复

曝光机（StepRepeat）而言，对位其实也就是定位，它实际上不是用圆片上的图形与

掩膜版上的图形直接对准来对位的，而是彼此独立的，即，确定掩膜版的位置是一个独

立的过程，确定圆片的位置又是另一个独立的过程。它的对位原理是，在曝光台上有一

基准标记，可以把它看作是定位用坐标系的原点，所有其它的位置都相对该点来确定的。

分别将掩膜版和圆片与该基准标记对准就可确定它们的位置。在确定了两者的位置后，

掩膜版上的图形转移到圆片上就是对准的。

光刻版对位系统

略。

圆片对位系统

圆片对位系统中，根据特定的应用或为解决依赖于圆片工艺（如铝层）而产生的对

位错误，发展了各种各样对位系统：LSA、LIA、FIA。这里先作一个比较：这三种方式

的最大差异是处理对位过程中遇到问题的侧重点不同，特别是在铝上，高温溅射的铝在

填充对位标记的台阶时，由于铝表面构造粗糙和铝对对位标记的填充不对称等原因，对

位的精度往往要比其它层次差很多。铝表面的粗糙可归因于金属晶粒太大，较大的铝结

晶可以干扰到LSA对位标记的衍射作用，使识别信号无法跟噪音信号分开；铝工艺步

骤中的阴影可导致对位标记的形貌变形，产生不对称的对位标记，不同的阴影会对对位

产生不同的影响，于是，随机的对位错误使出现了。这种对位的错误在表现上常常是从

圆片的中心按一定比例关系呈辐射状向圆片边缘形成的。这三种对位方式各有侧重的解

决了上述问题。

目前我公司光刻的曝光设备上，用到的圆片对位方式只有两种，分别为LSA、FIA，

这是它们对对位标记的形貌的要求：

LSA对位标记的一般形貌

一、LSA方式FIA对位标记的一般形貌

1、概要

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LSA是LaserStepAlignment的缩写，它是一个暗场下的衍射光或散射光的侦测系

统。对位激光光束相干性的特点，决定了这种对位系统的高灵敏度及高识别能力，它适

合于大多数的层次。但在铝层，在结晶颗粒比较大的时候，精确性会受到限制。在EGA

（增强全局对位）对位技术里，虽然这种结晶颗粒产生的随机错误的影响可随对位点的

数量增加而得到一定的改善；但由于激光束的相干性是固有的，因此，对位标记的非对

称性引起的对位错误在EGA中是得不到改善的。

在每一个LSA标记进行对位时，模拟信号被不断的转换成数字信号，同时Stage干

涉仪以一定的采样频率（每0.01um一次）将数字信号及Stage的坐标同步储存在存储器

中。该过程将不断重复，直至读完一个完整的信号波型。存储起来的这些信息将由高速

的数字信号处理器（DSP）进行处理，计算出每一个对位标记的坐标。

2、LSA测量原理及方法

由He-Ne激光器发出的激光被分光镜分割成X、Y方向分开的狭长的两束光斑，每

束光经安装在光刻版下方的反光镜所折射，穿过透镜照到圆片上。

当激光照射到如上图所示的光栅形状的LSA标记上时，在标记的侧壁处，将发生

衍射和散射。衍射光和散射光将沿原入射光的光路返回，在返回的路上，部分光被