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解鎖更高良率,托托科技無掩模光刻機精準攻克套刻誤差難題

來源:托托科技(蘇州)有限公司   2025年08月05日 16:54  

解鎖更高良率,托托科技無掩模光刻機精準攻克套刻誤差難題

套刻誤差(Overlay Error)是半導體制造中衡量不同工藝層圖形對準精度的關鍵參數,主要出現在多層芯片結構的光刻工藝中。當前層圖形與參考層圖形在平面位置發生偏差時,即產生套刻誤差。

誤差主要由設備精度(約占 40%)、光刻工藝(約占 50%)、掩模誤差及測量偏差等因素導致。其中工藝波動的影響尤為顯著:刻蝕時等離子體在晶圓邊緣偏轉可導致數納米偏移;高溫退火釋放薄膜應力,使晶圓翹曲產生放射狀誤差;化學機械拋光可能非對稱損傷對準標識,引入測量偏差。

解鎖更高良率,托托科技無掩模光刻機精準攻克套刻誤差難題

晶圓邊緣區域內由刻蝕工藝產生的套刻誤差
(a)晶圓邊緣等離子體刻蝕傾斜示意圖;(b)刻蝕工藝變化導致的套刻誤差示意圖;(c)套刻標識和器件結構在晶圓中心和晶圓邊緣經過刻蝕之后的切片形貌圖;(d)M1A 和M1B 套刻誤差分布;(e) M1A和M1B 套刻誤差沿半徑方向的分布圖

制程中,三維堆疊結構使誤差疊加效應加劇,3D NAND 的多層堆疊會因應力累積產生環形誤差分布,對補償算法提出更高要求。







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三維NAND器件的套刻誤差來源,以及ADI-AEI 套刻誤差的可能分布

(a)不同存儲層之間的套刻誤差及主要影響因素示意圖;(b)晶圓尺寸范圍內可能出現的刻蝕與光刻之間的套刻誤差分布

隨著極紫外光刻與三維集成技術發展,套刻控制正從單一工藝優化轉向多域協同:設備、材料、算法的深度融合,將推動套刻精度向亞納米級邁進,為集成電路持續突破物理極限提供關鍵支撐。

資料來源:張利斌,韋亞一《集成電路制造工藝波動與對準套刻技術》

托托科技專注于無掩模紫外光刻技術,其研發和生產的無掩模光刻機可通過以下方式保障套刻精度:

采用高性能直驅電機:保證套刻精度和高達6英寸畫幅的圖形拼接。
運用實時預覽技術:托托科技無掩模光刻機具備實時光刻圖形預覽功能,可實現所見即所得的精準套刻,能讓操作人員及時發現并調整可能出現的套刻誤差,降低了精準套刻的難度。

應用全局畸變矯正算法:通過全局畸變矯正算法,可有效提高全畫幅套刻精度,如 UV Litho -ACA Pro+型號光刻機采用該算法后,5mm×5mm套刻精度可達到 350nm,50mm×50mm 套刻精度可達到700nm。

精確控制工藝參數:通過精確控制曝光劑量、焦點位置和顯影時間等關鍵工藝參數,提高光刻圖形的精度和均勻性,減少因工藝參數波動導致的套刻誤差。


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